什麼是抖動？常見原因以及如何減少網路抖動

網路中的抖動是透過網路連線發送的資料包之間的時間延遲

每當封包從來源傳送到目的地時，這些封包理想情況下應該定期到達

然而，在現實世界中，有許多因素會影響這些資料包並可能導致延遲到達，這些因素包括網路擁塞、路由決策和硬體問題

這會導致網路上的資料流不均勻，抖動是一個重要的指標，尤其是在涉及即時通訊的場景中，並且定時的一致性對於產品的服務品質非常重要

其中包括即時服務和產品，例如聊天、視訊通話和串流媒體

抖動與延遲和丟包有何不同

在本節中，我們將了解抖動與延遲和丟包有何不同

• 延遲： 這也稱為 Ping。延遲是資料包從一個來源傳輸到目的地所需的往返時間。

延遲代表與抖動相比網路中經歷的總體延遲，抖動是封包延遲變化的量測

如果伺服器在地理位置上距離客戶端很遠，客戶端將會遇到延遲，但如果網路設備良好且網路沒有擁塞，那麼資料包將定期到達，並且不會延遲。網路抖動

如果您想了解更多關於延遲以及影響延遲的因素，可以參考我們的文章：什麼是低延遲？

• 丟包：當越來越多的資料包沒有到達目的地時就會發生丟包

與抖動相關的關鍵概念

• 封包延遲變異數

是抖動的另一個術語，它量化資料包之間的延遲以及資料包之間的時間。高資料包延遲差異意味著高水準的抖動。

• 即時資料包流

這是即時處理的資料包的傳輸，例如即時視訊串流

對於需要即時資料包流的用例，有必要防止抖動。保持低抖動可確保流穩定

高抖動可能會導致音訊和視訊不同步或視訊品質不佳等問題

• 服務品質

有一些網路機制可以優先考慮需要即時資料包流的流量以及低抖動需要良好效能的用例

計量 TURN 伺服器

1. API： 使用強大的 API 進行 TURN 伺服器管理。您可以透過 API 執行新增/刪除憑證、透過 API 檢索每個使用者/憑證和使用者指標、透過 API 啟用/停用憑證、透過 API 按日期檢索使用資料等操作。
2. 全球地理位置定位：自動將流量定向到最近的伺服器，以實現盡可能低的延遲和最高的品質效能。全球任何地方的延遲均低於 50 毫秒
3. 伺服器遍佈全球各地區：多倫多、邁阿密、舊金山、阿姆斯特丹、倫敦、法蘭克福、班加羅爾、新加坡、雪梨、首爾、達拉斯、紐約
4. 低延遲： 低於 50 毫秒的延遲，在世界任何地方。
5. 經濟高效：即用即付定價，並提供頻寬和批量折扣。
6. 輕鬆管理：取得使用日誌、帳戶達到門檻限制時的電子郵件、帳單記錄以及電子郵件和電話支援。
7. 符合標準：符合 UDP、TCP、TLS 和 DTLS 上的 RFC 5389、5769、5780、5766、6062、6156、5245、5768、6336、6544、5928。
8. 多租用戶：建立多個憑證並按客戶或不同應用程式分開使用。取得使用日誌、計費記錄和閾值警報。
9. 企業可靠性：SLA 正​​常運作時間為 99.999%。
10. 企業規模：不限制併發流量或總流量。計量 TURN 伺服器提供企業可擴充性
11. 每月 5 GB 免費：透過免費方案每月獲得 5 GB 免費 TURN 伺服器使用量
12. 在連接埠 80 和 443 上運作
13. 支援 TURNS + SSL 以允許透過深度封包偵測防火牆進行連線。
14. 同時支援 TCP 和 UDP
15. 免費無限制 STUN

什麼是抖動緩衝器

顧名思義，抖動緩衝區是網路設備和軟體應用程式中的小型暫存區域，用於收集來自互聯網的傳入資料包

封包會被儲存一小段時間，然後以均勻的時間間隔發送到 CPU，以消除視訊或任何其他應用程式中的抖動

從而透過平滑資料包到達時間來抵消資料包交換網路中的抖動影響。

這就是抖動緩衝區的完整工作流程

封包到達設備的時間間隔不同，這是由於網路狀況不佳造成的。抖動緩衝區收集儲存空間中的資料包並平滑資料包流向 CPU，它們還將不按順序到達的資料包按順序排列，從而補償抖動。

抖動緩衝器的類型

1. 靜態抖動緩衝器

靜態抖動緩衝區具有固定的大小和延遲容量，這些是在設計網路應用程式時設定的。

延遲緩衝區是根據估計的網路條件設定的，是在設計系統時設定的，它不會適應不斷變化的網路環境

這比較容易實現，但缺點是如果抖動儲存容量超過就會發生丟包，導致服務品質下降

如果抖動遠小於預期，那麼抖動緩衝區引入的延遲將在系統中產生不必要的延遲

2. 動態抖動緩衝器

動態抖動緩衝區是複雜的緩衝區，因為它們可以動態改變其大小和延遲以回應不同的網路條件

系統不斷分析傳入的資料包流並調整抖動緩衝區，以優化延遲和流暢播放之間的權衡

此功能使得動態抖動緩衝區在無法確定網路波動的不同類型的網路條件下非常有用

動態抖動緩衝區的一個缺點是它們難以實現，並且需要處理能力來分析網路狀況並根據不同的網路封包流資料動態調整緩衝區大小

測量和分析抖動

抖動測量工具

抖動測量對於診斷網路效能和確保 VoIP 和視訊串流等即時應用程式的可靠性非常重要

網路分析儀

基於硬體的分析器：這些是連接到網路並監控傳入流量並分析資料包流和時序的實體設備

透過擷取傳入流量資料並分析封包之間的時序及其變化，可以即時了解抖動等級

一些知名品牌包括NetScout、keysight和tecktronics等

基於軟體的分析器：軟體可以安裝在路由器或伺服器上，以與基於硬體的系統相同的方式分析網路流量。主要區別在於，基於軟體使用路由器或伺服器資源來執行記憶體、磁碟空間和 CPU 資源等功能

而基於硬體的一次不會以任何形式影響伺服器和路由器。

基於軟體的工具的一個例子是wireshark，它允許進行資料包檢查並可用於確定抖動等級。

存取網路中抖動的關鍵指標

抖動值

這是以毫秒為單位測量的，抖動值是封包延遲的平均值或峰值變異數

對於大多數應用，30 毫秒的抖動值是可以接受的，但 10 毫秒或更小是理想的。

封包延遲變異數 (PDV)

PDV 是一種表達抖動的方式，它是資料包延遲變異性的統計度量，用於詳細的網路分析，以了解延遲變異數的分佈和頻率。

服務品質 (QoS)

除了抖動之外，還有其他指標對於維護網路品質也很重要。

其中包括封包遺失、頻寬和延遲

這些指標提供了全面的網路概述，公司之間簽署的服務等級協議通常會指定這些指標，包括抖動，以確保網路服務。

到達間隔抖動

到達間隔抖動通常由路由器計算，這是來自網路的連續資料包之間的延遲的平均偏差。

這對於了解抖動如何影響 RTP 串流特別重要，RTP 串流在 VoIP 和視訊串流服務中至關重要

減少抖動的短期和即時策略

立即採取措施減少抖動

升級到現代路由器

• 增強的處理能力

較新的路由器具有更強大的處理能力和內存，可以處理更高的吞吐量，而不會造成延遲，從而減少抖動

• 進階 QoS 功能

大多數現代路由器都擁有強大的處理器，可以實現複雜的服務品質規則，這些規則可以根據使用互聯網的應用程式類型確定優先級

優先順序對於 VoIP 和視訊通話應用程式以及需要低抖動和高頻寬應用程式的即時應用程式等服務非常重要

• 更好的韌體軟體支援

更新的現代網路設備具有最新的軟體更新和最佳化，可以幫助減少抖動

這些更新提供了新功能並增強了資料包管理並改善了網路基礎設施

實施服務品質

• 流量優先權

網路管理員可以透過優先考慮通訊和即時流量來提高網路品質並減少抖動。

• 頻寬分配

服務品質規則還可以根據應用程式分配頻寬，以防止網路擁塞並保持網路流量的順暢

可以為需要即時網路的應用程式分配更多頻寬，例如視訊通話和串流媒體。

網頁瀏覽和其他此類應用程式可以置於低優先級

網路監控工具

• 持續監控

您可以透過網路監控工具實現持續監控。這些工具監控流量、頻寬使用、延遲和抖動程度等因素。

• 自動警報

在相同的工具中，您也可以實現自動警報。您可以設定對您來說重要的網路參數，然後您可以設定在達到這些參數時觸發自動警報

例如，您可以將抖動級別設為 30 毫秒，如果達到該級別，將觸發自動警報

• 精確定位抖動源

您也可以使用流量分析來找出抖動來源，並找出某些特定裝置在您的網路中引起抖動的情況

您也可以將目前效能與某些預設的標記進行比較，您可以確定這些標記最適合您正在執行的應用程式

減少抖動的長期策略

網路設計最佳化
高效率路由：

設計可減少瓶頸的網路拓撲並確保正確的資料路由可以減少網路中的延遲和抖動

這可能涉及查看網路路由是否正確，設備之間的跳數較少，以及對高需求用戶進行分段，以防止其他用戶流量受到影響

冗餘：

實施冗餘，例如擁有多個 ISP 和路由器以及備用電力可以減少抖動，如果某些路徑或 ISP 無法正常工作，則可以切換網路與其他 ISP 一起工作

服務提供者評估

在簽署之前評估 ISP 對於獲得更好的網路體驗至關重要

您應該研究市場並評估不同的 ISP，然後才能得出網路基礎設施最好的結論

您也可以與ISP簽署服務等級協議，以獲得有保障的網路體驗。

抖動的常見原因

網路壅塞

網路擁塞發生在網路流量過多且超出網路處理流量的能力

這可能會導致過多的延遲、封包遺失和抖動

• 頻寬飽和：將頻寬視為一條管道，流量像水一樣流過它。

管道的容量是單位時間內流過管道的水量

如果速率超過，則資料包必須等待輪流傳輸，從而在網路中引入延遲和抖動

• 即時應用：

對於視訊通話和 VoIP 等應用程序，即使是由擁塞導致的資料包傳輸中的微小延遲也可能導致用戶體驗品質不佳，這是因為資料包沒有按可預測的時間間隔到達

• 解決策略

為了優化網路並減少擁塞，網路管理員可以增加網路頻寬，使用 QoS 規則對流量進行優先排序，並監控流量以更好地了解和管理高峰使用時間

• 硬體和韌體不足的問題

路由器和交換器等較舊的網路設備可能會導致嚴重的網路抖動，這些裝置可能沒有適當的處理能力和軟體升級來滿足當今的網路需求，因此需要更換才能充分利用您的網路連線

• 外部幹擾

外部幹擾可能會導致無線網路出現問題，這些可能是抖動的重要來源

• 無線訊號幹擾

在無線網路和裝置（例如手機和支援 wifi 的裝置）中，可能會受到其他 wifi 路由器和裝置的干擾

這種幹擾會削弱或扭曲 wifi 訊號，從而造成乾擾並導致抖動和延遲等問題

• 物理障礙

物理障礙物，例如牆壁或 Wi-Fi 路由器與設備之間的物理距離，也會導致訊號強度和資料傳輸速度的變化

• 環境因素

電氣幹擾等環境因素也會導致網路幹擾，導致延遲增加、頻寬容量減少、抖動增加

抖動對業務和應用程式的影響

網際網路協定語音 (VoIP) 與視訊通話

VoIP 和視訊通話需要穩定的資料包串流才能保持清晰的音訊和視訊體驗。

抖動會導致資料包以不均勻的時間間隔到達，因此高抖動會降低服務質量，例如音訊遺失和視訊斷斷續續，從而破壞通話品質

以上是什麼是抖動？常見原因以及如何減少網路抖動的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！