網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)

1、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng) 延遲和抖動(dòng)是網(wǎng)絡(luò)性能的重要參數(shù)，對(duì)上層應(yīng)用 都有非常重要的影響。延遲是不可避免的，因?yàn)?數(shù)據(jù)在鏈路中的傳輸必須經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間。對(duì)于 一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)路徑，延遲主要有傳輸延遲、傳 播延遲、處理延遲是固定延遲，排隊(duì)延遲是可變 延遲。排隊(duì)延遲是由網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)來(lái)決定的，網(wǎng)絡(luò)中 的擁塞狀況不同，排隊(duì)延遲有很大的變化。抖動(dòng) 是由數(shù)據(jù)包到達(dá)延遲的不同造成的。避免抖動(dòng)主 要基于緩沖技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)延遲數(shù)據(jù)包穿越一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)段所經(jīng)歷的時(shí)間稱為 延遲。從用戶的角度講，延退即用戶發(fā)出請(qǐng)求到 接收到遠(yuǎn)端應(yīng)用系統(tǒng)的響應(yīng)的時(shí)間?；?TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)傳輸包括以下處理過(guò)程：路由 器處理、用戶數(shù)據(jù)單元在網(wǎng)絡(luò)上傳輸

2、以及服務(wù)器 處理過(guò)程，相應(yīng)地將產(chǎn)生路由延遲和用戶數(shù)據(jù)單 元在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸延遲。路由延遲包括域名請(qǐng)求 延遲、TCP連接建立和釋放延退以及IP尋徑延 遲。從測(cè)試的角度講，延遲分為單向延遲和雙向 延遲。延遲的分類在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，一般認(rèn)為延遲分為如下幾個(gè) 部分：傳輸延遲，傳播延遲，處理延遲和排隊(duì)延 遲。打包延遲 各層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)都具有不同的有效 負(fù)載長(zhǎng)度，而應(yīng)用層產(chǎn)生的響應(yīng)大小的信息流需 要一定的持續(xù)時(shí)間。協(xié)議層等待應(yīng)用層產(chǎn)生滿足PDU有效負(fù)載長(zhǎng)度的字節(jié)流量，然后才能打包 成協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)。這段等待時(shí)間就是打包延遲。打包延遲是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流應(yīng)用獨(dú)有的延 遲，實(shí)時(shí)流應(yīng)用是指對(duì)基于時(shí)間的

3、信息，如視頻、 音頻和動(dòng)畫等進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送的應(yīng)用o 傳輸延遲 傳輸延遲是將所有分組的比特全部傳送到線路 上所需要的時(shí)間，即PDU的第一個(gè)比特從端點(diǎn) 傳送到線路上直到最后一個(gè)比特離開端點(diǎn)的這 段時(shí)間。傳輸延遲與PDU大小及線路上的傳送 速率有關(guān)。一個(gè)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)包 將會(huì)產(chǎn)生多次的傳輸延遲，每次將PDU轉(zhuǎn)發(fā)下 一跳都將產(chǎn)生一次傳輸延遲。傳播延遲 一個(gè)數(shù)據(jù)包中的每一個(gè)比特被推向鏈路后，該比 特向下一跳路由器進(jìn)行傳播。從該鏈路的起點(diǎn)到到達(dá)下一跳路由器傳輸所需要的時(shí)間是傳播時(shí) 延。傳播實(shí)驗(yàn)取決于比特穿過(guò)介質(zhì)的速率，即該 鏈路的傳播速率，往往是等待或略小于光速的。 傳輸時(shí)延等于兩個(gè)路由器之間的

4、距離除以傳播 速率，鏈路上的傳播實(shí)驗(yàn)可以用PDU的第一個(gè) 比特穿過(guò)鏈路所用的時(shí)間來(lái)定義。在局域網(wǎng)中， 傳播延遲往往不是延遲重要的組成部分，因?yàn)樗?往往很小。但是廣域網(wǎng)中的傳播延遲可以達(dá)到毫 秒級(jí)。排隊(duì)延遲 排隊(duì)延遲在分組交換網(wǎng)產(chǎn)生的延遲中占主要部 分，每一次分組交換將使數(shù)據(jù)加入到緩沖隊(duì)列 中，每一個(gè)PDU的目的輸出端可能存在著許多 分組排隊(duì)，這就是排隊(duì)延遲。在先進(jìn)先出隊(duì)列中, 新到達(dá)的分組的排隊(duì)延遲等于所有已在該端口 上排隊(duì)的分組傳輸延遲的總和。所以說(shuō)，特定分組的排隊(duì)延遲取決于先期到達(dá)的正在排隊(duì)等待 口的傳送速度。排隊(duì)延遲受網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的影響很 大,是分組交換網(wǎng)中延遲變化的主要因素。排隊(duì) 延遲可以

5、使毫秒級(jí)甚至是微秒級(jí)。1=1 二二向鏈路傳輸?shù)姆纸M的數(shù)量，另外也取決于輸出端處理延遲處理延遲是分組交換過(guò)程中發(fā)送端和目的端對(duì) 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理所需時(shí)間的總和，如檢查分組首部 和決定將該分組導(dǎo)向哪里所需要的時(shí)間等，都是 屬于處理延遲。處理延遲還包括一些其他因素， 如檢查比特級(jí)別差錯(cuò)所需要的時(shí)間等。降低網(wǎng)絡(luò)延遲的方法：降低網(wǎng)絡(luò)延遲方法可以依靠?jī)?yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 數(shù)據(jù)傳輸依靠于網(wǎng)絡(luò)的通路。拓?fù)洌催@些通路 的構(gòu)成形式，如果各條通路的結(jié)構(gòu)不合理，將會(huì) 造成傳輸路徑變長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)的路由器或其他設(shè)備變 多，大大增加了傳輸延遲。另一方面，在網(wǎng)絡(luò)中 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也會(huì)隨著路徑的變長(zhǎng)而增加，使得網(wǎng) 絡(luò)變得更加擁塞和忙碌。頻

6、繁的擁塞使網(wǎng)絡(luò)傳輸 性能下降，以致網(wǎng)絡(luò)崩潰。=：1、增加有效網(wǎng)絡(luò)帶寬。隨著網(wǎng)絡(luò)新應(yīng)用中多媒 體傳輸變得越來(lái)越廣泛，各種數(shù)據(jù)充斥于網(wǎng)絡(luò) 中，使網(wǎng)絡(luò)變得擁擠不堪?？梢圆捎迷黾訋挼?方法為應(yīng)用提供更大的容量，但不能保證所要提 高的關(guān)鍵任務(wù)的性能的提升。2、提高主干網(wǎng)絡(luò)速度。主干網(wǎng)絡(luò)的帶寬和傳輸 速度嚴(yán)重影響著各個(gè)子網(wǎng)之間的通信效率，所以 現(xiàn)在的組合干網(wǎng)絡(luò)往往采用光纖進(jìn)行通信。目的 是提高主干網(wǎng)的性能，這樣就可以大大提高傳輸 效率。3、對(duì)服務(wù)器進(jìn)行優(yōu)化，提高激素啊能努力。服 務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為客戶機(jī)提供共享資源，服務(wù) 器速度過(guò)低，執(zhí)行操作系統(tǒng)和協(xié)議的時(shí)間會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于在傳輸線路上花費(fèi)的時(shí)間。因此，如果

7、網(wǎng)絡(luò) 延遲的瓶頸是服務(wù)器，由于其計(jì)算能力低于網(wǎng)絡(luò) 傳輸能力，及時(shí)增加網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，延遲也不會(huì) 減少。因此合理地提高服務(wù)器性能，對(duì)各項(xiàng)軟件 和協(xié)議進(jìn)行正確合理地配置是非常必要的。網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)抖動(dòng)是QOS里面常用的一個(gè)概念，其意思是指 分組延遲的變化程度。如果網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，排隊(duì) 延遲將影響端到端的延遲，并導(dǎo)致通過(guò)同一連接 傳輸?shù)姆纸M延遲各不相同，而抖動(dòng)，就是用來(lái)描 述這樣一延遲變化的程度。因此，抖動(dòng)對(duì)于實(shí)時(shí) 性的傳輸將會(huì)是一個(gè)重要參數(shù)，比如：VOIP, 視頻等。對(duì)于VOIP, omnipeek的專家系統(tǒng)里面 語(yǔ)音的分析模塊則會(huì)直接給出直觀的描述。抖動(dòng)，也叫做延時(shí)的變化，是由于各種延時(shí)的變 化導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中

8、的數(shù)據(jù)分組到達(dá)速率的變化。網(wǎng)絡(luò) 的傳輸是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，中間要經(jīng)過(guò)路由器和 不同的鏈路，每個(gè)數(shù)據(jù)包歷經(jīng)的延時(shí)不一樣。數(shù) 據(jù)包離開發(fā)送端時(shí)，按照規(guī)則的間隔均勻排列， 在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)之后，這一均勻的間隔因數(shù)據(jù)包經(jīng)歷 不同的延遲大小而遭到破壞，從而產(chǎn)生抖動(dòng)。有 些多媒體應(yīng)用，如視頻點(diǎn)播的端到端延遲約束較 小，但是它同時(shí)受到抖動(dòng)和時(shí)滯因素的約束。多 媒體數(shù)據(jù)傳送不均勻，會(huì)造成畫面或聲音顫抖； 存在兩個(gè)媒體的媒體間抖動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包到達(dá) 時(shí)間變化，造成同步的丟失。在多媒體數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，所有發(fā)送的數(shù)據(jù)包到 達(dá)的時(shí)間會(huì)發(fā)生差異。在RTP協(xié)議中，當(dāng)一個(gè) 數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)，發(fā)送端在RTP報(bào)文頭上增加了 一個(gè)時(shí)間戳；擋

9、在另一端被接收時(shí)，接收端同樣 增加另一個(gè)時(shí)間戳；計(jì)算這兩個(gè)時(shí)間戳就可以得 到這個(gè)數(shù)據(jù)包的延遲時(shí)間。如果在傳輸過(guò)程中存 在不同的數(shù)據(jù)包延遲時(shí)間，則存在抖動(dòng)。在視頻 應(yīng)用程序中，抖動(dòng)表現(xiàn)為圖像閃動(dòng)；在電話呼叫 中，表現(xiàn)出的效果與丟失數(shù)據(jù)包產(chǎn)生的效果相 似，造成某些字不清楚或錯(cuò)誤。抖動(dòng)的大小取決 于數(shù)據(jù)包的延遲時(shí)間的差異程度，差異程度越 大，則抖動(dòng)越大。解決網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)_種方法：1數(shù)據(jù)包接收端的抖動(dòng)緩存指針隊(duì)列的入隊(duì)線 程接收數(shù)據(jù)包，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行排序后將 接收到的數(shù)據(jù)包插入抖動(dòng)緩存指針隊(duì)列的相應(yīng) 位置|2抖動(dòng)緩存指針隊(duì)列的出隊(duì)線程定時(shí)器以一定 時(shí)間間隔觸發(fā)出隊(duì)線程，出隊(duì)線程判斷抖動(dòng)緩存 指針隊(duì)列隊(duì)頭的數(shù)據(jù)包是否應(yīng)該在當(dāng)前觸發(fā)時(shí) 刻出隊(duì)，如果是，則將該數(shù)據(jù)包出隊(duì)i3根據(jù)抖動(dòng)緩存指針隊(duì)列中的隊(duì)尾數(shù)據(jù)包和隊(duì) 頭數(shù)據(jù)包時(shí)戳值之差與當(dāng)前抖動(dòng)緩存深度的大 小關(guān)系，以及根據(jù)數(shù)據(jù)包在抖動(dòng)緩存指針隊(duì)列中 的緩存時(shí)間與該抖動(dòng)緩存指針隊(duì)列緩存數(shù)據(jù)包 的最小延時(shí)量之間的關(guān)系，增大或縮小當(dāng)前抖動(dòng) 緩存深度的操作。i=:1=1互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模發(fā)展越來(lái)越大，隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的增 加和技術(shù)的提高，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求也產(chǎn)生了響 應(yīng)的變換。網(wǎng)絡(luò)所能提供的服務(wù)已經(jīng)與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展 初期產(chǎn)生了很大的不同。寬帶的普及和網(wǎng)絡(luò)傳輸 水平的提高使得高帶寬多媒體應(yīng)用成為可能。網(wǎng) 絡(luò)視頻會(huì)議、IPTV、網(wǎng)絡(luò)音頻廣播、