ทำไมเครือข่ายมือถือมีเวลาแฝงสูง พวกเขาจะลดลงได้อย่างไร?

ฉันเห็นเทคโนโลยีเครือข่ายมือถือที่ใช้ในการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตมากขึ้นในพื้นที่ที่ไม่สามารถใช้งานได้

ในขณะที่ระบบเครือข่ายมือถือนั้นยังไม่สามารถใช้งานได้เนื่องจากการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตหลักเทคโนโลยีมือถือดูเหมือนจะเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับการสำรองฉุกเฉิน

แบนด์วิดท์ไม่ได้มีปัญหา: ด้วย HDSPA อาจมีความเร็วหลาย MBit ซึ่งเป็นอัปลิงค์ที่เหมาะสม อย่างไรก็ตามฉันรู้จากประสบการณ์ส่วนตัวที่เครือข่ายมือถือเชื่อมโยงอินเทอร์เน็ต (ผ่าน GPRS, UMTS และอื่น ๆ ) มีเวลาแฝงที่สูงกว่า DSL ปกติ (200-400 ms สำหรับ UMTS และยิ่งมากขึ้นสำหรับ GPRS) หลักสูตรนี้ทำให้ไม่เหมาะกับแอปพลิเคชั่นมากมายเช่น VoIP และการประชุมทางไกล

• เวลาแฝงนี้มาจากไหน
• มีเทคโนโลยีใดบ้างที่สามารถลดปัญหานี้เพื่อให้ UMTS ใช้งานได้กับแอปพลิเคชันที่มีความหน่วงต่ำ

ฉันคิดว่าจะต้องมีเหตุผลทางเทคนิคโดยธรรมชาติ แต่มันคืออะไร มันต้องทำอย่างไรกับวิธีการส่งข้อมูลผ่านอากาศ? และถ้าเป็นเพราะการส่งสัญญาณไร้สายทำไม WLAN ถึงมีเวลาแฝงที่ต่ำกว่ามาก?

หนังสือ "ระบบเครือข่ายเบราว์เซอร์ประสิทธิภาพสูง" จาก Ilya Grigorik ตอบคำถามตรงนี้ มีทั้งบทที่ (7) ที่ทุ่มเทให้กับเครือข่ายมือถือ หนังสือระบุว่าปัญหาที่มีประสิทธิภาพสูงมักจะเชื่อมโยงกับความหน่วงแฝงเรามักจะมีแบนด์วิดท์มากมาย แต่โปรโตคอลก็เข้าใกล้ ไม่ว่าจะเป็น TCP เริ่มต้นช้าที่ควบคุมทรัพยากรวิทยุ (RRC) หรือการกำหนดค่าด้อย หากคุณประสบความล่าช้าในการใช้งานเครือข่ายมือถือเป็นวิธีที่พวกเขาออกแบบมา

มีตารางในหนังสือเกี่ยวกับเวลาแฝงทั่วไป:

ตารางที่ 7-2 อัตราข้อมูลและเวลาแฝงสำหรับการเชื่อมต่อมือถือที่ใช้งานอยู่

รุ่น | อัตราการส่งข้อมูล ความแอบแฝง
2G | 100–400 Kbit / s | 300–1000 ms
3G | 0.5–5 Mbit / s | 100–500 มิลลิวินาที
4G | 1–50 Mbit / s | <100 ms

แม้ว่าจะเกี่ยวข้องกับเวลาแฝงมากการจับมือสามทางในลักษณะของ TCP หรือการเริ่มต้นช้านั้นไม่ได้ตอบคำถามจริงๆ สิ่งที่ส่งผลกระทบต่อความหน่วงแฝงในเครือข่ายมือถือจริงๆคือเลเยอร์ภายใต้ IP หากเลเยอร์ภายใต้ IP มีเวลาแฝงอยู่ครึ่งวินาทีการเชื่อมต่อ TCP กับเซิร์ฟเวอร์จะใช้เวลาประมาณ 1.5 วินาที (0.5 วินาที * 3) เนื่องจากคุณเห็นว่าตัวเลขนั้นเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว อย่างที่เคยกล่าวไว้ก่อนหน้านี้ว่าสมมติว่ามือถือไม่ได้ใช้งาน หากเครื่องไม่มีการใช้งานก่อนอื่นต้องทำการ "เชื่อมต่อ" กับเครือข่ายซึ่งต้องทำการเจรจาขอสงวนทรัพยากรกับหอคอย (ลดความซับซ้อน) และใช้เวลาระหว่าง 50-100ms ใน LTE สูงถึงไม่กี่วินาทีใน 3G และอื่น ๆ ในเครือข่ายก่อนหน้า

รูปที่ 7-12 เวลาในการส่งคำขอ LTE

1. เวลาในการตอบสนองของเครื่องบินควบคุม : แก้ไขค่าเวลาแฝงที่เกิดขึ้นครั้งเดียวสำหรับการเจรจา RRC และการเปลี่ยนสถานะ: <100 ms สำหรับการไม่ใช้งานเป็นแบบใช้งานอยู่และ <50 ms สำหรับการหยุดชั่วคราวเป็นแบบใช้งานอยู่
2. เวลาในการตอบสนองของผู้ใช้ : แก้ไขค่าใช้จ่ายสำหรับทุกแพ็กเก็ตแอปพลิเคชันที่ถ่ายโอนระหว่างอุปกรณ์และหอวิทยุ: <5 ms
3. เวลาแฝงของเครือข่ายหลัก: ต้นทุนขึ้นอยู่กับผู้ให้บริการสำหรับการขนส่งแพ็คเก็ตจากหอส่งสัญญาณวิทยุไปยังแพ็กเก็ตเกตเวย์: ในทางปฏิบัติ 30–100 มิลลิวินาที
4. เวลาแฝงการกำหนดเส้นทางอินเทอร์เน็ต: ค่าเวลาแฝงผันแปรระหว่างแพ็คเก็ตเกตเวย์ของผู้ให้บริการและที่อยู่ปลายทางบนอินเทอร์เน็ตสาธารณะ

ในทางปฏิบัติเวลาแฝงจากต้นทางถึงปลายทางของเครือข่าย 4G ที่ปรับใช้จำนวนมากมักอยู่ในช่วง 30–100 มิลลิวินาทีเมื่ออุปกรณ์อยู่ในสถานะเชื่อมต่อ

ดังนั้นคุณมีหนึ่งคำขอ (รูปที่ 8-2 ส่วนประกอบของคำขอ HTTP "ง่าย"):

1. การเจรจาต่อรอง RRC 50-2500 มิลลิวินาที
2. การค้นหา DNS 1 RTT
3. TCP handshake 1 RTT (การเชื่อมต่อที่มีอยู่แล้ว) หรือ 3 RTT (การเชื่อมต่อใหม่)
4. TLS handshake 1-2 RTT
5. HTTP ร้องขอ 1-n RTT

และด้วยข้อมูลจริง:

ตารางที่ 8-1 ค่าใช้จ่ายในการตอบสนองต่อคำขอ HTTP เดียว

                       | 3G | 4G
เครื่องบินควบคุม | 200-2,500 ms | 50–100 มิลลิวินาที
ค้นหา DNS | 200 ms | 100 ms
จับมือ TCP | 200 ms | 100 ms
TLS handshake | 200–400 ms | 100–200 มิลลิวินาที
คำขอ HTTP | 200 ms | 100 ms
ค่าใช้จ่ายแอบแฝงทั้งหมด 200–3500 ms | 100–600 มิลลิวินาที

นอกจากนี้หากคุณมีแอปพลิเคชันแบบโต้ตอบที่คุณต้องการดำเนินการปานกลางในเครือข่ายมือถือคุณสามารถทดลองปิดการใช้งานอัลกอริทึม Nagle (เคอร์เนลรอให้ข้อมูลรวมตัวกันเป็นแพ็กเก็ตขนาดใหญ่แทนที่จะส่งแพ็คเก็ตขนาดเล็กหลาย ๆ ตัว) ในhttps://stackoverflow.com/a/17843292/869019

มีตัวเลือกให้อ่านหนังสือทั้งเล่มฟรีโดยทุกคนที่https://hpbn.co/สนับสนุนโดย Velocity Conference หนังสือเล่มนี้เป็นหนังสือที่ได้รับการแนะนำอย่างมากไม่เพียง แต่สำหรับคนที่กำลังพัฒนาเว็บไซต์เท่านั้น แต่ยังเป็นประโยชน์สำหรับทุกคนที่ให้บริการไบต์ผ่านเครือข่ายบางแห่งไปยังลูกค้า

ฉันสงสัยว่าสัดส่วนเวลาแฝงจำนวนมากที่คุณอาจพบเมื่อใช้เทคโนโลยี "บรอดแบนด์มือถือ" เป็นปัญหาหลายอย่าง

มีระยะทาง แต่ตามที่ซินธิคอน - ดีเจกล่าวถึงนั่นเป็นเพียงสัดส่วนเล็ก ๆ น้อย ๆ ของเวลาเดินทางไปกลับที่สมจริง

ต่อไปนี้เป็นสิ่งที่ต้องพิจารณา ... ความล่าช้าที่คุณพบในฐานะลูกค้า (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบ้านหรือลูกค้าธุรกิจขนาดเล็ก) อาจถูกชักนำโดยไม่ตั้งใจอย่างน้อยในระดับหนึ่ง มีการสื่อสารระดับ 3G และ GSM สำหรับการใช้งาน M2M สำหรับ SCADA และอื่น ๆ ซึ่งบางครั้งสามารถให้ความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้นและการส่งผ่านเวลาแฝงที่ต่ำกว่า เป็นผลให้พวกเขามักจะมีราคาแพง

ดังนั้นโดยพื้นฐานแล้วคุณจะไม่เห็นภาพลักษณ์ของการจราจร ISP / Telco กำลังดำเนินการเพื่อจัดลำดับความสำคัญให้กับลูกค้าที่ชำระเงินได้ดีขึ้นหรือเซลล์ที่คุณเชื่อมต่ออยู่นั้นยุ่งเล็กน้อยหรือเครือข่ายทั้งหมดของพวกเขาค่อนข้างเชื่องช้า (ลอง 00:00 GMT ใน 1/1/2555 สำหรับ ตัวอย่าง).

แต่มีวิธีการรอบทั้งหมดนี้มันเป็นบิตลับ ๆ ล่อ ๆ โดยทั่วไปคุณต้องการพร็อกซีการเชื่อมต่อ TCP ก่อนที่ทราฟฟิกของคุณจะออกไปทาง WWAN บนมือถือ พร็อกซีนี้จะส่ง ACK ที่ปลอมแปลงไปยังแอปพลิเคชันของคุณเป็นหลักเนื่องจาก ACK จริงอาจล่าช้าโดยการปรับปริมาณการใช้งานของ ISP
มันน่าสงสัยอย่างชัดเจน แต่ผู้ให้บริการดาวเทียมจำนวนหนึ่งใช้กลไกนี้เพื่อทำให้เวลาในการตอบสนองช้ากว่าจริง

เป็นเกมช้า แต่คุณอาจต้องการดูบทความปฏิทินประสิทธิภาพของฉันเกี่ยวกับหัวข้อ: http://calendar.perfplanet.com/2012/latency-in-mobile-networks-the-missing-link/

tl; dr - ส่วนสำคัญของเวลาในการตอบสนองของอุปกรณ์พกพานั้นเกิดจากการกำหนดเส้นทางที่ไม่ได้เพิ่มประสิทธิภาพบนส่วนหลัง

เทคโนโลยีโมเด็มโทรศัพท์มือถือประสบกับความล่าช้าสูงเนื่องจากลักษณะของการสื่อสารแบบเปิดโล่ง: โดยทั่วไปแล้วระยะทางในการส่ง WLAN นั้นสั้นกว่าเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่คุณกล่าวถึงมากดังนั้นนี่คือเหตุผลหนึ่งที่ทำให้เวลาในการตอบสนองต่ำลง