为什么移动网络具有高延迟？如何减少它们？

我越来越多地看到移动网络技术被用于在其他地方无法获得的互联网访问。

虽然移动网络通常尚不适合作为主要的Internet连接，但移动技术似乎是紧急回退的不错选择。

带宽不是问题：使用HDSPA，可以达到几个MBit的速度，从而提供了不错的上行链路。但是，根据我的个人经验，我知道移动网络Internet链接（通过GPRS，UMTS等）的延迟要比常规DSL（UMTS为200-400毫秒，而GPRS更高）更长。当然，这使它们不适用于许多应用程序，例如VoIP和电话会议。

• 延迟从何而来？
• 是否有可用的技术可以缓解此问题，从而使UMTS在低延迟应用程序中可行？

我认为一定有一些固有的技术原因，但这是什么？它与空中传输数据的方式有关吗？如果是由于无线传输，为什么WLAN的延迟要低得多？

Ilya Grigorik的《高性能浏览器网络》一书正是回答了这一问题。整章（第7章）专门讨论移动网络。该书指出，高性能的问题几乎总是与延迟有关，我们通常有足够的带宽，但协议会妨碍您。无论是TCP 慢启动，无线资源控制器（RRC）还是次优配置。如果仅在移动网络中遇到较差的延迟，这就是它们的设计方式。

书中有一张表格介绍典型延迟：

表7-2。活动移动连接的数据速率和延迟

世代| 数据速率 潜伏
2G | 100–400 Kbit / s | 300–1000毫秒
3G | 0.5–5 Mbit / s | 100–500毫秒
4G | 1–50 Mbit / s | <100毫秒

尽管与延迟非常相关，TCP特性的三向握手或慢启动并不能真正回答问题，因为它们同样影响有线连接。真正影响移动网络延迟的是IP下的层。如果IP下的层的延迟为半秒，则与服务器的TCP连接将花费约1.5秒（0.5s * 3），因为您看到的数字加起来很快。如前所述，假设移动设备没有空闲。如果手机空闲，则它首先必须“连接”网络，这需要与塔架协商资源储备（简化），并且在LTE中花费50-100毫秒，在3G中花费数秒，甚至更多。在较早的网络中。

图7-12。LTE请求流延迟

1. 控制平面等待时间：RRC协商和状态转换产生的固定的一次性等待时间成本：空闲到活动<100毫秒，休眠到活动<50毫秒。
2. 用户平面延迟：设备与无线电塔之间传输的每个应用程序包的固定成本：<5毫秒。
3. 核心网络延迟：从无线电塔到数据包网关的数据包传输费用，取决于运营商：实际上是30-100 ms。
4. Internet路由延迟：运营商的数据包网关与公共Internet上的目标地址之间的可变延迟成本。

实际上，一旦设备处于连接状态，许多已部署的4G网络的端到端延迟往往会在30-100毫秒范围内。

因此，您有一个请求（图8-2。“简单” HTTP请求的组件）：

1. RRC协商50-2500毫秒
2. DNS查找1 RTT
3. TCP握手1个RTT（现有连接）或3个RTT（新连接）
4. TLS握手1-2个RTT
5. HTTP请求1-n RTT

并带有真实数据：

表8-1。单个HTTP请求的延迟开销

                       | 3G | 4G
控制平面| 200–2,500毫秒| 50–100毫秒
DNS查找| 200毫秒| 100毫秒
TCP握手| 200毫秒| 100毫秒
TLS握手| 200–400毫秒| 100–200毫秒
HTTP请求| 200毫秒| 100毫秒
总延迟开销| 200–3500毫秒| 100–600毫秒

另外，如果您有一个交互式应用程序想要在移动网络中正常运行，则可以尝试禁用Nagle算法（内核等待数据合并为较大的数据包，而不是发送多个较小的数据包），寻找测试方法在https://stackoverflow.com/a/17843292/869019中。

由Velocity Conference赞助的https://hpbn.co/上的每个人都可以免费阅读整本书。这是一本非常值得推荐的书，不仅对开发网站的人有用，对于在某个网络上为客户端提供字节服务的每个人都非常有用。

我怀疑使用“蜂窝宽带”技术时可能会遇到很大比例的延迟，这是许多情况的复合问题。

有距离，但是正如syneticon-dj所说，实际上这只是往返时间的很小一部分。

这里有一些需要考虑的问题……您作为客户（尤其是家庭客户或小型企业客户）遇到的延迟可能是人为导致的，至少在某种程度上是人为造成的。对于M2M应用，SCADA等，存在一类3G和GSM通信，有时可以提供更高的可靠性和更低的延迟传输。结果，它们通常非常昂贵。

因此，基本上，您需要进行流量整形。ISP / Telco这样做是为了优先安排收费较高的客户，或者您所连接的小区有点忙，或者他们的整个网络都有些呆滞（请在2012年1月1日格林威治标准时间00:00，对于例）。

但是，所有这些都可以解决，尽管有点偷偷摸摸。在通过移动WWAN进行流量访问之前，您基本上需要一个TCP连接代理。由于实际的ACK可能会因ISP的流量整形而延迟，因此该代理实际上会将欺骗的ACK发送到您的应用程序。
这显然令人怀疑，但是许多卫星提供商使用此机制使延迟看起来比实际的要低。

游戏有点晚了，但您可能想查看我的性能日历上有关该主题的文章：http : //calendar.perfplanet.com/2012/latency-in-mobile-networks-the-missing-link/

tl; dr-移动延迟的主要部分是由于回程上的路由未优化。

由于露天通信的性质，手机调制解调器技术遭受高延迟：WLAN传输距离通常比您提到的其他技术的传输距离短得多，因此这是延迟较低的原因之一。