【信道利用率】为什么卫星链路用 SW 协议效率低？ARQ 信道利用率公式 + 计算题全解！
是否在做网络计算题时，对着 “停止 - 等待（SW）” 和 “连续 ARQ（GBN/SR）” 的信道利用率公式发呆？明明都是 ARQ 协议，为什么一个效率低到离谱，一个能让信道满负荷运行？这篇文章会用 “快递打包配送” 的比喻，帮你吃透利用率公式的本质，还能直接套用 3 步解题法应对考试计算题。
一、先搞懂：影响信道利用率的 3 个 “时间密码”
要算利用率，得先明白三个核心时间 —— 它们就像快递配送的 “关键环节”，直接决定信道忙闲程度。
| 时间参数 | 专业定义 | 快递比喻 | 计算逻辑 |
|---|---|---|---|
| 发送一个数据帧所需的时间 | 打包一个快递的时间 | 完全由 “包裹大小（帧长度 L）” 和 “打包速度（信道带宽 B）” 决定，公式： | |
| RTT（往返时延） | 数据帧传到接收方 + ACK 传回发送方的总时间 | 快递从站点送到客户，再把签收单寄回站点的总时间 | 由 “配送距离（物理距离）” 和 “运输速度（信号传播速度）” 决定，题目常给传播时延 |
| 发送一个 ACK 帧的时间 | 客户填签收单的时间 | 通常极短（ACK 帧很小），计算时可直接忽略 |
信道利用率的本质很简单：信道 “忙” 的时间 ÷ 总时间（忙 + 闲）。忙时间就是发送数据的时间，闲时间则是等确认的时间 —— 这也是不同 ARQ 协议效率差异的核心原因。
二、停止 - 等待（SW）协议：为什么它的效率 “硬伤” 无法解决？
SW 协议的逻辑像 “最死板的快递员”：送完一个包裹，必须等客户把签收单寄回，才敢送下一个。这种模式下，信道利用率公式很好理解：
1. 利用率公式（可直接套用）
2. 效率低的 “致命原因”：闲时间太长
用一个例子就能看清：假设用卫星链路传数据，RTT 约 500ms（信号在地球和卫星间往返），发送一帧数据的仅 1ms。代入公式：
意味着信道 99.8% 的时间都在 “等签收单”，完全处于空闲状态。
结论很明确：SW 协议的利用率永远小于 1，且 RTT 越大、越小，效率越低—— 这也是卫星链路几乎不用 SW 协议的原因。
三、连续 ARQ 协议：靠 “流水线” 让信道 100% 忙碌
连续 ARQ（GBN/SR）的逻辑像 “高效的快递站”：不用等单个包裹的签收单，一次能打包多个包裹（发送窗口），连续往路上送。只要打包速度够快（窗口够大），信道就能一直忙。
1. 核心公式：用 “窗口大小” 决定效率
连续 ARQ 的利用率公式可以统一为：
这个公式的本质是 “比较打包总时间和往返时间”，分两种情况：
情况 1：窗口足够大（发送方不空闲）
如果一次打包\(W_T\)个包裹的总时间（≥ 往返时间（RTT），意味着 “在等第一个包裹签收单的路上，已经把所有包裹都发完了”，信道全程忙碌。
此时U = 1（100% 利用率）。
情况 2：窗口较小（发送方会空闲）
如果
，意味着 “包裹发完后，还得等很久才能收到签收单”，信道会有空闲时间。此时
— 空闲时间越长，利用率越低。
四、3 步搞定信道利用率计算题（不会错！）
考试里的计算题万变不离其宗，按这 3 步走，直接套公式就能出结果：
五、一句话总结
SW 协议的利用率 “卡死” 在和 RTT 的比例里，而连续 ARQ 能靠增大发送窗口 “突破限制”—— 这就是两者效率差异的核心。
