什么是抖动？常见原因以及如何减少网络抖动

网络中的抖动是通过网络连接发送的数据包之间的时间延迟

每当数据包从源发送到目的地时，这些数据包理想情况下应该定期到达

然而，在现实世界中，有很多因素会影响这些数据包并可能导致延迟到达，这些因素包括网络拥塞、路由决策和硬件问题

这会导致网络上的数据流不均匀，抖动是一个重要的指标，尤其是在涉及实时通信的场景中，并且定时的一致性对于产品的服务质量非常重要

其中包括实时服务和产品，例如聊天、视频通话和流媒体

抖动与延迟和丢包有何不同

在本节中，我们将了解抖动与延迟和丢包有何不同

• 延迟： 这也称为 Ping。延迟是数据包从一个源传输到目的地所需的往返时间。

延迟代表与抖动相比网络中经历的总体延迟，抖动是数据包延迟变化的度量

如果服务器在地理位置上距离客户端很远，客户端将会遇到延迟，但如果网络设备良好并且网络没有拥塞，那么数据包将定期到达，并且不会出现延迟。网络抖动

如果您想了解更多关于延迟以及影响延迟的因素，可以参考我们的文章：什么是低延迟？

• 丢包：当越来越多的数据包没有到达目的地时就会发生丢包

与抖动相关的关键概念

• 数据包延迟方差

是抖动的另一个术语，它量化数据包之间的延迟以及数据包之间的时间。高数据包延迟差异意味着高水平的抖动。

• 实时数据包流

这是实时处理的数据包的传输，例如实时视频流

对于需要实时数据包流的用例，有必要防止抖动。保持低抖动可确保流稳定

高抖动可能会导致音频和视频不同步或视频质量差等问题

• 服务质量

有一些网络机制可以优先考虑需要实时数据包流的流量以及低抖动需要良好性能的用例

计量 TURN 服务器

1. API： 使用强大的 API 进行 TURN 服务器管理。您可以通过 API 执行添加/删除凭据、通过 API 检索每个用户/凭据和用户指标、通过 API 启用/禁用凭据、通过 API 按日期检索使用数据等操作。
2. 全球地理位置定位：自动将流量定向到最近的服务器，以实现尽可能低的延迟和最高的质量性能。全球任何地方的延迟均低于 50 毫秒
3. 服务器遍布全球各地区：多伦多、迈阿密、旧金山、阿姆斯特丹、伦敦、法兰克福、班加罗尔、新加坡、悉尼、首尔、达拉斯、纽约
4. 低延迟： 低于 50 毫秒的延迟，在世界任何地方。
5. 经济高效：即用即付定价，并提供带宽和批量折扣。
6. 轻松管理：获取使用日志、帐户达到阈值限制时的电子邮件、账单记录以及电子邮件和电话支持。
7. 符合标准：符合 UDP、TCP、TLS 和 DTLS 上的 RFC 5389、5769、5780、5766、6062、6156、5245、5768、6336、6544、5928。
8. 多租户：创建多个凭据并按客户或不同应用程序分开使用。获取使用日志、计费记录和阈值警报。
9. 企业可靠性：SLA 正​​常运行时间为 99.999%。
10. 企业规模：不限制并发流量或总流量。计量 TURN 服务器提供企业可扩展性
11. 每月 5 GB 免费：通过免费计划每月获得 5 GB 免费 TURN 服务器使用量
12. 在端口 80 和 443 上运行
13. 支持 TURNS + SSL 以允许通过深度数据包检测防火墙进行连接。
14. 同时支持 TCP 和 UDP
15. 免费无限制 STUN

什么是抖动缓冲器

顾名思义，抖动缓冲区是网络设备和软件应用程序中的小型临时存储区域，用于收集来自互联网的传入数据包

数据包会被存储一小段时间，然后以均匀的时间间隔发送到 CPU，以消除视频或任何其他应用程序中的抖动

从而通过平滑数据包到达时间来抵消数据包交换网络中的抖动影响。

这就是抖动缓冲区的完整工作过程

数据包到达设备的时间间隔不同，这是由于网络状况不佳造成的。抖动缓冲区收集存储空间中的数据包并平滑数据包流向 CPU，它们还将不按顺序到达的数据包按顺序排列，从而补偿抖动。

抖动缓冲器的类型

1. 静态抖动缓冲器

静态抖动缓冲区具有固定的大小和延迟容量，这些是在设计网络应用程序时设置的。

延迟缓冲区是根据估计的网络条件设置的，是在设计系统时设置的，它不会适应不断变化的网络环境

这比较容易实现，但缺点是如果抖动存储容量超过就会发生丢包，导致服务质量下降

如果抖动远小于预期，那么抖动缓冲区引入的延迟将在系统中产生不必要的延迟

2. 动态抖动缓冲器

动态抖动缓冲区是复杂的缓冲区，因为它们可以动态改变其大小和延迟以响应不同的网络条件

系统不断分析传入的数据包流并调整抖动缓冲区，以优化延迟和流畅播放之间的权衡

此功能使得动态抖动缓冲区在无法确定网络波动的不同类型的网络条件下非常有用

动态抖动缓冲区的一个缺点是它们难以实现，并且需要处理能力来分析网络状况并根据不同的网络数据包流数据动态调整缓冲区大小

测量和分析抖动

抖动测量工具

抖动测量对于诊断网络性能和确保 VoIP 和视频流等实时应用程序的可靠性非常重要

网络分析仪

基于硬件的分析器：这些是连接到网络并监控传入流量并分析数据包流和时序的物理设备

通过捕获传入流量数据并分析数据包之间的时序及其变化，可以实时了解抖动级别

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

基于软件的分析器：软件可以安装在路由器或服务器上，以与基于硬件的系统相同的方式分析网络流量。主要区别在于，基于软件使用路由器或服务器资源来执行内存、磁盘空间和 CPU 资源等功能

而基于硬件的一次不会以任何形式影响服务器和路由器。

基于软件的工具的一个示例是wireshark，它允许进行数据包检查并可用于确定抖动级别。

访问网络中抖动的关键指标

抖动值

这是以毫秒为单位测量的，抖动值是数据包延迟的平均值或峰值方差

对于大多数应用，30 毫秒的抖动值是可以接受的，但 10 毫秒或更小是理想的。

数据包延迟方差 (PDV)

PDV 是一种表达抖动的方式，它是数据包延迟变异性的统计度量，用于详细的网络分析，以了解延迟方差的分布和频率。

服务质量 (QoS)

除了抖动之外，还有其他指标对于维护网络质量也很重要。

其中包括数据包丢失、带宽和延迟

这些指标提供了全面的网络概述，公司之间签署的服务级别协议通常会指定这些指标，包括抖动，以确保网络服务。

到达间隔抖动

到达间隔抖动通常由路由器计算，这是来自网络的连续数据包之间的延迟的平均偏差。

这对于了解抖动如何影响 RTP 流特别重要，RTP 流在 VoIP 和视频流服务中至关重要

减少抖动的短期和即时策略

立即采取措施减少抖动

升级到现代路由器

• 增强的处理能力

较新的路由器具有更强大的处理能力和内存，可以处理更高的吞吐量，而不会造成延迟，从而减少抖动

• 高级 QoS 功能

大多数现代路由器都拥有强大的处理器，可以实现复杂的服务质量规则，这些规则可以根据使用互联网的应用程序类型确定优先级

优先级对于 VoIP 和视频通话应用程序以及需要低抖动和高带宽应用程序的实时应用程序等服务非常重要

• 更好的固件软件支持

更新的现代网络设备具有最新的软件更新和优化，可以帮助减少抖动

这些更新提供了新功能并增强了数据包管理并改善了网络基础设施

实施服务质量

• 流量优先级

网络管理员可以通过优先考虑通信和实时流量来提高网络质量并减少抖动。

• 带宽分配

服务质量规则还可以根据应用程序分配带宽，以防止网络拥塞并保持互联网流量的顺畅

可以为需要实时网络的应用程序分配更多带宽，例如视频通话和流媒体。

网页浏览和其他此类应用程序可以置于低优先级

网络监控工具

• 持续监控

您可以通过网络监控工具实现持续监控。这些工具监控流量、带宽使用、延迟和抖动水平等因素。

• 自动警报

在相同的工具中，您也可以实现自动警报。您可以设置哪些网络参数对您来说很重要，然后您可以设置当达到这些参数时触发自动警报

例如，您可以将抖动级别设置为 30 毫秒，如果达到该级别，将触发自动警报

• 精确定位抖动源

您还可以使用流量分析来查明抖动源，并找出某些特定设备在您的网络中引起抖动的情况

您还可以将当前性能与某些预设的标记进行比较，您可以确定这些标记最适合您正在运行的应用程序

减少抖动的长期策略

网络设计优化
高效路由：

设计可减少瓶颈的网络拓扑并确保正确的数据路由可以减少网络中的延迟和抖动

这可能涉及查看网络路由是否正确，设备之间的跳数较少，以及对高需求用户进行分段，以防止其他用户流量受到影响

冗余：

实施冗余，例如拥有多个 ISP 和路由器以及备用电力可以减少抖动，如果某些路径或 ISP 无法正常工作，则可以切换网络与其他 ISP 一起工作

服务提供商评估

在签约之前评估 ISP 对于获得更好的互联网体验至关重要

您应该研究市场并评估不同的 ISP，然后才能得出网络基础设施最好的结论

您还可以与ISP签署服务水平协议，以获得有保障的互联网体验。

抖动的常见原因

网络拥塞

网络拥塞发生在网络流量过多且超出网络处理流量的能力

这可能会导致过多的延迟、数据包丢失和抖动

• 带宽饱和：将带宽视为一条管道，流量像水一样流过它。

管道的容量是单位时间内流过管道的水的流量

如果速率超过，则数据包必须等待轮流传输，从而在网络中引入延迟和抖动

• 实时应用：

对于视频通话和 VoIP 等应用程序，即使是由拥塞导致的数据包传输中的微小延迟也会导致用户体验质量不佳，这是因为数据包没有按可预测的时间间隔到达

• 解决策略

为了优化网络并减少拥塞，网络管理员可以增加网络带宽，使用 QoS 规则对流量进行优先级排序，并监控流量以更好地了解和管理高峰使用时间

• 硬件和固件不足的问题

路由器和交换机等较旧的网络设备可能会导致严重的网络抖动，这些设备可能没有适当的处理能力和软件升级来满足当今的网络需求，因此需要更换才能充分利用您的互联网连接

• 外部干扰

外部干扰可能会导致无线网络出现问题，这些可能是抖动的重要来源

• 无线信号干扰

在无线网络和设备（例如手机和支持 wifi 的设备）中，可能会受到其他 wifi 路由器和设备的干扰

这种干扰会削弱或扭曲 wifi 信号，从而造成干扰并导致抖动和延迟等问题

• 物理障碍

物理障碍物，例如墙壁或 Wi-Fi 路由器与设备之间的物理距离，也会导致信号强度和数据传输速度的变化

• 环境因素

电气干扰等环境因素也会导致网络干扰，导致延迟增加、带宽容量减少以及抖动增加

抖动对业务和应用程序的影响

互联网协议语音 (VoIP) 和视频通话

VoIP 和视频通话需要稳定的数据包流才能保持清晰的音频和视频体验。

抖动会导致数据包以不均匀的时间间隔到达，因此高抖动会降低服务质量，例如音频丢失和视频断断续续，从而破坏通话质量

以上是什么是抖动？常见原因以及如何减少网络抖动的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！