RTP/RTCP 丢包/抖动/时延计算原理
1.RTP/RTCP的基本功能介绍
实时传输协议RTP（A Transport Protocol for Real-Time Application）提供实时的端对端传输业务（如交互的语音和图象），包括负载类型标识，序列号，时间戳，传输监视。
实时传输协议（RTP）本身并不提供任何机制保证实时传输或业务质量保证，而是让底层协议去实现。
RTP包括两个紧密相关的部分：
实时传输协议（RTP－Real Time Transport Protocol），传输有实时特性的信息；
RTP控制协议（RTCP－RTP Control Protocol），监视业务质量和传输对话中成员的信息。
RTP/RTCP报文封装格式为：DL+IP+UDP+RTP/RTCP
2.RTP报文统计方法介绍
RTP报文发送统计：
NTP时间标志：64比特，指示了此报告发送时的壁钟（wallclock）时刻，它可以与从其它接收者返回的接收报告块中的时间标志结合起来，测量到这些接收者的环路时延。
RTP时间标志：32比特，与以上的NTP时间标志对应同一时刻，但是与数据包中的RTP时间标志具有相同的单位和偏移量。
发送包数：32比特，从开始传输到此SR包产生时该发送者发送的RTP数据包总数。
若发送者改变SSRC识别符，该计数器重设。
发送字节数：32比特，从开始传输到此SR包产生时该发送者在RTP数据包发送的字节总数（不包括头和填充）。若发送者改变SSRC识别符，该计数器重设。
RTP报文接收统计：
丢包率：8比特，自从前一SR包或RR包发送以来，从SSRC_n传来的RTP数据包的损失比例，以固定点小数的形式表示，小数点在此域的左侧，等于将丢包率乘256后取整数部分。该值定义为损失包数被期望接收的包数除。（对应RTCP消息中的丢
包率时，除以256再乘以100即可，如为127，则丢包率为50%。）
累计包损：24比特，从开始接收到现在，从源SSRC_n 发到本源的RTP 数据包的丢包总数。该值定义为期望接收的包数减去实际接收的包数。
扩展的最高接收序列号：32比特，低16比特包含从源SSRC_n 来的最高接收序列号，高16比特用相应的序列号周期计数器扩展该序列号。
到达间隔抖动：32比特，RTP 数据包到达时刻统计方差的估计值，以时间标志为单位测量，用无符号整数表达。到达间隔抖动J 定义为一对包中接收者相对发射者的时间跨度差值的平均偏差。计算方法：若Si 是包i 的RTP 时间标志，Ri 是包i 以RTP 时间标志单位的到达时刻值，对于两个包i 和j ，D 可以表达为D(i,j)=(Rj-Rj)-(Ri-Si);到达间隔抖动可以在收到从源SSRC_n 来的每个数据包i 后连续计算，利用该包和前一包i-1的偏差D （按到达顺序，而非序号顺序），根据公式J=J+(|D(i-1,i)|-J)/16计算。循环计算，生成报告块时，取当时值。（具体可参考后面的详细描述）
环路时延：上一个SR 时间标志（LSR ）：32比特，接收到的来自源SSRC_n 的最新RTCP 发送者报告（SR ）的64位NTP 时间标志的中间32位。若还没有接收到SR ，该域值为零。上一个SR 以来的延时（DLSR ）：32比特，是从收到来自SSRC_n 的SR 包到发送此接收报告块之间的延时，以1/65536秒为单位。若还未收到来自SSRC_n 的SR 包，该域值为零。环路时延计算方法：假设SSRC_r 为发出此接收报告块的接收者。源SSRC_n 可以通过记录收到此接收报告块的时刻A 来计算到SSRC_r 的环路传输时延。可以利用最新的SR 时间标志（LSR ）域计算整个环路时间A-LSR ，然后减去此DLSR 域得到环路传播时延。（具体可参考后面的详细描述）
3. 丟包率计算的实现
InitRTPSeqNo-------表示本端收到的第一个RTP 报文的序列号ExtRTPSeqNo1-----表示本端在采样点1处收到的RTP 报文中最大的序列号(（ 即PreExpRcvRTPPkt ＝ExtRTPSeqNo1－InitRTPSeqNo ）RcvRTPPkt1---------表示本端在采样点1处实际收包数（PreRcvRTPPkt ）ExtRTPSeqNo2-----表示本端在采样点2处收到的RTP 报文中最大的序列号RcvRTPPkt2---------表示本端在采样点2处实际收包数
1
4. 环路时延计算的实现
承载软件根据协议计算间隔抖动；上层控制软件直接使用此值进行打包和告警。
时间基准(设备启动时间) 1.此段时间用RTCP 报文中的Rtp_ts 保存，发送给B 端
2.此段时间表示A 端点上线时间，即StartTime
3.此段时间用RTCP 报文中的Ntp 保存，发送给B 端，即PeerSRTime
4.此段时间表示B 端点上线时间，即StartTime
5.此段时间表示端点B 收到SR 报文相对时间，即RcvSRTime 随SR 报文发回A 端
备注：RTCP一共有如下5个告警：
接收报文丢报率告警
发送报文丢报率告警
接收报文间隔抖动告警
发送报文间隔告警
接收报文时延告警
对于同一个IP地址，告警恢复之前，只上报一种告警；发送报文相关的告警是本端计算的，接收报文相关的告警是对端计算，通过RTCP报文传送过来的。
上报告警的原则如下：计算出的丢包率/时延/抖动如果连续4个周期大于MML（SET RTCP）设置的对应告警上限，且同一个IP地址没有上报RTCP相关的告警，则上报该告警。如果计算出的相关值小于MML设置的告警下限，则恢复告警。
参考协议：RFC1889
目录 1网络化控制系统简介 (1) 2网络化控制系统中的问题 (2) 3网络延时对PID控制系统性能影响的分析 (4) 3.1系统描述(System description) (4) 3.2 仿真分析(Simulation analysis) (6) 4网络延时为不同值的系统分析 (8) 4.1网络延时的系统阶跃响应 (8) 4.2 的系统的阶跃响应 (9) 4.3 时的系统阶跃响应 (9) 4.4 系统根轨迹分析 (10) 5实际实验(P RACTICAL EXPERIMENT) (12)
1网络化控制系统简介 网络化控制系统NCS（Networked Control Systems）,又称集成通讯与控制系统ICCS （Integrated Communication and Control System）。一般认为ICCS是一种全分布式、网络化实时反馈控制系统，是将控制系统的传感器、控制器、执行器等单元通过通讯网络连接起来形成闭环的分布式控制系统。其涵盖了两方面的内容：系统节点的分布化和控制回路的网络化。这种网络化的控制模式具有信息资源能够共享、连接线数大大减少、易于扩展、易于维护等优点，但由于网络中的信息源很多，信息的传送药分时占用网络通讯资源，而网络的承载能力和通讯带宽有限，必然造成信息的冲撞、重传等现象的发生，使得数据在传输过程中不可避免地存在时延。时延由于受到网络所采用的通讯协议、负载状况、网络速率以及数据包大小等情况到影响，呈现出或固定或随机，或有界或无界的特征，从而导致控制系统性能下降甚至不稳定，也给控制系统的分析和设计带来困难。网络给NCS带来的主要问题包括：时延采样时刻和执行器响应时刻间出现了不可忽略的滞后;在某时间间隔内存在于时间相关的抖动;由于数据包在网络中传输发生丢失或冲突，导致时延增大甚至系统失稳。NCS的性能不仅依赖于控制策略及控制律器的设计，而且受到网络通讯和网路资源的限制。信息调度应尽可能避免网络中信息的冲突和拥塞现象的发生，从而大大提高网络化控制系统的服务性能。 网络化控制系统是综合自动化技术发展的必然趋势，是控制技术、计算机技术和通信技术相结合的产物。本书基于现场总线技术及自动化北京市重点实验室的科研成果，系统地介绍了网络化控制系统的组成原理、控制结构、建模方法，网络拥塞闭环控制机理，网络时延闭环控制方法，现场总线控制技术及应用，基于工业以太网的控制系统设计，基于Internet 和Web的网络远程控制系统设计。网络化控制系统软件开发技术，以及网络化控制技术在工业加热炉、工业锅炉和电厂锅炉湿法烟气脱硫中的应用。 在传统的计算机控制系统中，传感器和执行器都是与计算机实现点对点的连接，传递信号一般采用电压和电流等模拟信号。在这种结构模式下，控制系统往往布线复杂，从而增加了系统成本，降低了系统的可靠性、抗干扰性、灵活性和扩展性，特别在地域分散的情况下，传统控制系统的高成本、低可靠性等弊端更加突出。随着计算机技术和网络通信技术的不断发展，工业控制系统也发生了巨大的技术变革，网络化控制系统（NetworkedControlSystem，NCS）应运而生，其主要标志就是在控制系统中引入了计算机网络，从而使得众多的传感器、
RTP/RTCP 丢包/抖动/时延计算原理 1.RTP/RTCP的基本功能介绍 实时传输协议RTP（A Transport Protocol for Real-Time Application）提供实时的端对端传输业务（如交互的语音和图象），包括负载类型标识，序列号，时间戳，传输监视。 实时传输协议（RTP）本身并不提供任何机制保证实时传输或业务质量保证，而是让底层协议去实现。 RTP包括两个紧密相关的部分： 实时传输协议（RTP－Real Time Transport Protocol），传输有实时特性的信息； RTP控制协议（RTCP－RTP Control Protocol），监视业务质量和传输对话中成员的信息。 RTP/RTCP报文封装格式为：DL+IP+UDP+RTP/RTCP 2.RTP报文统计方法介绍 RTP报文发送统计： NTP时间标志：64比特，指示了此报告发送时的壁钟（wallclock）时刻，它可以与从其它接收者返回的接收报告块中的时间标志结合起来，测量到这些接收者的环路时延。 RTP时间标志：32比特，与以上的NTP时间标志对应同一时刻，但是与数据包中的RTP时间标志具有相同的单位和偏移量。 发送包数：32比特，从开始传输到此SR包产生时该发送者发送的RTP数据包总数。 若发送者改变SSRC识别符，该计数器重设。 发送字节数：32比特，从开始传输到此SR包产生时该发送者在RTP数据包发送的字节总数（不包括头和填充）。若发送者改变SSRC识别符，该计数器重设。 RTP报文接收统计： 丢包率：8比特，自从前一SR包或RR包发送以来，从SSRC_n传来的RTP数据包的损失比例，以固定点小数的形式表示，小数点在此域的左侧，等于将丢包率乘256后取整数部分。该值定义为损失包数被期望接收的包数除。（对应RTCP消息中的丢
VOLTE抖动时延优化专题研究
目录 摘要 (3) 背景 (4) 一、RTP简介 (5) 1.1RTP是什么 (5) 1.2RTP的应用环境 (5) 1.3RTP时延抖动公式 (6) 二、VOLTE调度概述 (7) 2.1向网侧发送BSR (7) 2.2向网侧发送SR (7) 2.3发起竞争随机接入 (8) 三、智能预调度优化 (8) 3.1优化背景 (8) 3.2预调度原理 (8) 3.3智能预调度与DRX关系 (10) 3.4预调度功能验证 (11) 3.4.1定点验证 (11) 3.4.2连片验证 (13) 3.4.3智能预调度参数组验证 (15) 四、DRX优化 (18) 4.1DRX原理 (18) 4.1.1DRX概述 (18) 4.1.2为什么要使用DRX-InactivityTimer (19) 4.1.3长周期和短周期 (19) 4.1.4DRX流程 (20) 4.2DRX功能生效验证 (21) 4.2.1测试软件观察DRX参数配置 (21) 4.2.2智能预调度与DRX关系 (22) 4.3DRX参数优化验证 (26)
4.3.1DRX长周期优化 (26) 4.3.2拉网验证 (27) 五、上行补偿调度优化 (29) 5.1优化原理 (29) 5.2测试验证 (30) 5.2.1定点验证 (30) 5.2.2连片验证 (31) 六、语音调度优先优化 (33) 6.1优化原理 (33) 6.2测试验证 (34) 6.2.1定点验证 (34) 6.2.2连片验证 (35) 七、总结 (36)
摘要 随着4G网络的快速发展，以及电信VOLTE的商用的临近，电信用户也对高清VOLTE业务充满着期待，同时VOLTE语音新业务的兴起及用户对体验的追求时时刻刻挑战着目前网络的现状。语音抖动时延是各个语音承载网络制式下的重要感知指标，本文主要以优化VOLTE调度方式为切入点，从绑定智能预调度参数组、优化DRX长周期、上行调度补偿和语音调度优先四个方面探索缩短语音抖动时延的方法，提升VOLTE用户感知。 【关键字】RTP 抖动时延智能预调度 DRX 上行补偿调度语音调度增强 背景 语音包在UM传输模式下，对端并不能完全接受，RTP Packet Loss丢包类型字段也有很多，其中RTP NETWORK LOSS 表示终端收到的RTP包序号不连续，分为二种情况，第一种是RTP空口/网络传输中被丢弃，第二种是RTP包到达乱序，序号大的包先到，此类场景出现较少。第一种会影响MOS分，第二种对MOS无影响，终端可以自己排序。QDJ UNDERFLOW表示RTP包没有丢，但是包抖动太大，终端对应时刻在buffer中取改RTP包时没有收到对应的包，该类对MOS有影响。其中在抚州前期的拉网测试中出现许多这种因为语音包时延抖动过大导致语音包溢出缓冲区，导致语音包丢失。如下图
长时延丢包网络控制系统的分析与建模 江卷，朱其新 华东交通大学电气学院，南昌（330013） E-mail：broading@https://www.doczj.com/doc/256677004.html, 摘要：本文分析了网络控制系统中的主要问题，在传感器为时间驱动，控制器和执行器为事件驱动的前提下，提出了在综合考虑网络诱导时延、时序错乱和数据包丢失时网络控制系统的建模方法，并得出了网络控制系统模型。 关键词：网络控制系统；长时延；数据包丢失；建模 1.引言 网络控制系统（networked control systems,简记为NCS）是指通过网络形成闭环的反馈控制系统，是控制科学和飞速发展的计算机网络、以及通讯技术相结合的产物。NCS与传统的点对点结构的系统相比，减少了复杂的物理连接、可以实现资源共享、实现远程操作与控制、具有高的诊断能力、安装与维护简便、能有效减少系统的重量和体积、增加了系统的灵活性和可靠性等诸多优点。正因为这些优点使得网络控制系统得到广泛的应用，网络控制问题也得到了国际控制科学界和计算机科学界的广泛关注。 网络控制系统由传感器、控制器和执行器三部分组成。传感器和控制器以及控制器和执行器之间是通过网络进行数据传输的。网络控制系统（NCS）的结构如图1所示。 图1 网络控制系统结构示意图 由于网络加入控制系统中，给控制系统带来优点的同时，也给控制系统的研究带来了新的机遇和挑战。在网络中由于不可避免地存在网络阻塞和连接中断，这又会导致网络数据包的时序错乱和数据包的丢失。NCS中的网络诱导时延会降低系统性能甚至引起系统不稳定，现在时延系统的分析和建模近年来已取得很大发展。文献【1, 2】提出了通过在系统的数据接收端设置一定长度的缓冲区的方法将ICCS的随机时延转化成一确定性时延，从而将一随机时变的系统转换成一确定性系统，并基于该确定性模型设计了ICCS的多步时延补偿器，并检验了系统模型中含有不确定参数时该补偿算法的鲁棒性。文献【3】出了一种多输入多输出ICCS的时延补偿算法，并将使用下一步预测的标准环路传递再生方法推广到多步预测的情况。由于NCS的确定性控制方法人为地扩大了网络诱导时延，从而降低了系统的性能因此很多学者研究了NCS的随机控制方法。文献【4】分析了ICCS的网络诱导时延，在时延分析中考虑了信号丢失(message rejection)和无效采样(vacant sampling)，并基于控制器的离
C-RAN组网时的CPRI时延抖动测试 是德科技（中国）有限公司李凯 摘要： 集中基带池和分布式射频拉远技术是4G/B4G/5G无线接入网组网的发展趋势。为了节省光纤资源，会把基带池和多个射频拉远模块间的CPRI链路复用在一根光纤上进行传输，由此增加的时延抖动是否会影响系统可靠性是设计组网方案时要重点考虑的因素。本文介绍了一种利用是德公司（原安捷伦公司电子测量仪器部）的高带宽实时示波器进行C-RAN组网时的CPRI 时延抖动测试的方法，并根据实际测试结果对彩光直驱和OTN承载两种方式的时延抖动进行了分析。 关键词： C-RAN，CPRI，时延精度，抖动 一、前言 4G移动通信技术已经进入商用阶段, 5G关键技术业已进入研发。目前及未来的更长时间，运营商需要在有限的频谱资源下提供更高的容量和数据传输速率。LTE/LTE-A中高带宽及高阶调制技术的引入，使得对于信噪比要求更高，因此单个LTE基站的覆盖范围会比采用3G技术时要小。密集组网和基站间协作的要求带来了基站站点数量扩容的巨大需求，相应地带来了选址、功耗、海量光纤资源的巨大挑战。因此，合适的组网和传输方案是推进高速数据网络应用普及的关键技术。 为此，各大运营商都在进行新的无线接入网组网方式的研究。比如中国移动的C-RAN是基于集中化处理(Centralized Processing)、协作式无线电
(Collaborative Radio)、实时云计算构架(Real-time Cloud Infrastructure)的绿色无线接入网构架(Clean system)。其本质是通过将基带单元BBU集中放置以减小站址数量，并把室外的远端射频单元RRU通过合适的传输方案拉远到需要覆盖的区域。这种组网方式大大减少了机房的数量，从而减少了建设、运维费用，同时可以采用协作化、虚拟化技术，实现资源共享和动态调度，提高频谱效率，以达到低成本，高带宽和灵活度的运营。图1是C-RAN的组网方式（参考资料：https://www.doczj.com/doc/256677004.html,） 图1 C-RAN无线接入网组网方式 但是这种组网方式也带来了新的挑战，其中一个要考虑的就是BBU和RRU间的CPRI信号经过传输后的时延抖动是否还满足CPRI规范的要求。
实验三 一.实验名称：排队时延和丢包 二.实验目的 1.深入理解排队时延和丢包的概念 2.深入理解排队时延和丢包的关系 三.实验环境 1.运行Windows 2003 Server/XP操作系统的PC机一台。 2.每台PC机具有以太网卡两块，通过双铰线与局域网相连 3.java虚拟机，分组交换Java程序 四.实验步骤 1. 熟悉实验环境 实验之前先要设定好发送速率和传输速率 ●发送速率可选择350packet/s或500 packet/s ●传输速率可选择350 packet/s、500 packet/s或1000 packet/s。 2.设定参数：发送速率为500packet/s传输速率为500packet/s 传输速率等于发送速率时，一般不会发生丢包现象，如图3-1所示
图3-1缓存队列偶尔溢出 3.设定发送速率为500 packet/s，传输速率为350 packet/s 此时，分组一般在路由器缓存中会产生排队现象，从而导致排队时延。由于缓存器容量（队列）是有限的，当到达的分组发现排列队列已满时，将会被丢弃（参见图3-2）。 图3-2排队队列已满，到达分组被丢弃 4.设发送速率为500 packet/s，传输速率为1000 packet/s 当发送速率比传输速率小得多时，也不会产生排队时延（参见图3-3）
图3-3不会产生排队时延 五.实验现象及结果分析 1.传输速率等于发送速率时，一般不会发生丢包现象。但当实验的 时间较长时，缓存队列偶尔也会发生溢出，请分析其原因。 答：时延是指数据从网络的一端传送到另一端的所需时间。其由发送时延、传播时延、处理时延、排队时延这几个不同的部分组成的。排队时延分组在经过网络传输时，要经过许多路由器。但分组再进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发，即产生了排队时延。排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量。当网络的通信量很大时会发生队列溢出，使分组丢失，即发生了丢包现象。传输速率等于发送速率时，一般不会发生丢包现象。但当实验的时间较长时，缓存队列偶尔也会发生溢出，这主要是由于长时间后偶尔处理时延会比较长，队列容量有限，有可能出现堆满的情况，则数据会在缓存中等待处理。 2.你自己可以选定一系列参数组进行模拟实验，并分析其中原理和 呈现的规律性。并且，同学们可以查看程序代码分析实验的情况。 答：自己加350 1000 下面是实验图
IP电话系统语音抖动问题的分析 电话网、广播电视网、数据网三网合一是21世纪通信领域发展的必然趋势。人们已逐渐认识到,无论是传统的语音通信还是现代数据通信，最后都有可能走到统一的IP协议上来。IP 电话中的语音质量是制约其广泛应用的一个瓶颈，尤其是语音抖动现象的存在，更制约了IP电话在人们生活、工作中的应用，本文对IP电话中的语音抖动问题进行了分析，并初步提出了一个分析解决方案。 1通话过程中语音质量分析 1.1IP电话中出现的语音质量问题 在IP网络上传送话音，影响传送质量的因素主要有分组延时、分组丢失和抖动。 分组延时的定义是以秒为单位的由主机A在链路上开始向主机B发送1b信息，到主机B接收到该信息之间的时间差。换句话说，分组延时直接对应于从第一个用户开始谈话到第二个用户(听者)听到第一个音节之间的时间差。 分组丢失是指从主机A发送的，但不能到达主机B(目的地)的分组数占所发送的所有分组数的百分比。网络上分组丢失的百分比可能明显地影响IP网络上话音的质量。语音本是连续的信号，在将分组数据从主机A发送到主机B的过程中，由于分组传输路径不同，每个路径的长短和数据流量各不相同，造成了分组到达接受端的时间有所不同，这样在接受端回放的语音变得时断时连，这种现象称为话音抖动。 1.2解决技术分析 为解决IP电话中语音的质量问题，主要用以下7种技术进行提高和改善：语音压缩技术、回音消除技术、静噪抑制技术、话音抖动处理技术、话音优先技术、包分割技术和前向纠错技术。这里主要介绍语音抖动处理技术。 在语音抖动处理中主要采用的是抖动缓冲技术，即在接收方设定一个缓冲池，话音包到达时首先进入缓冲池暂存，系统以稳定平缓的速率将话音包从缓冲池中取出、解压、然后播放给受话者。这种缓冲技术可以在一定限度内有效处理话音抖动，提高音质。使用抖动缓冲技术的原理如图1所示：为了确定呼话音包的正确时间间隔，在RTP的包头上提供了一个时间戳(TimeStamp)，用于记录这个呼包的产生时间。在发送端，IP网关产生的呼包①的A，B的时间间隔和B，C 的时间间隔均为20ms；经过IP网络的传输后，在接收端收到的呼包②的B，C的时间间隔变成了30ms；为了恢复原有的时间间隔，接收端呼网关根据每个呼包的RTP时间戳来确定呼包③的正确时间间隔，把他们恢复成原来的20 ms向下一级设备发送。由于消抖动缓存池不是在接收到每一个话音包的情况下就立即转发，因此还要确定适当的转发延时的大小。如果延时太长，就会使系统整体的延时变得很长；如果延时太短，IP 话音包在允许的时间范围内没有到达，话音仍会出现抖动现象，缓存池的作用不很明显。取两者平衡点的结果通常是使缓存器的网络延时保持在40 ms左右。 2解决语音抖动问题的方案
第八章因特网上的音频视频服务 音频视频数据和普通文件数据都有哪些主要区别？这些区别对音频视频数据在因特 网上传送所用的协议有哪些影响？既然现有的电信网能够传送音频视频数据，并且能够保 证质量，为什么还要用因特网来传送音频视频数据呢？ 答： 区别 第一，多音频视频数据信息的信息量往往很大， 第二，在传输音频视频数据时，对时延和时延抖动均有较高的要求。 影响 如果利用协议对这些出错或丢失的分组进行重传，那么时延就会大大增加。因此 实时数据的传输在传输层就应采用用户数据报协议而不使用协议。 电信网的通信质量主要由通话双方端到端的时延和时延抖动以及通话分组的丢失率决 定。这两个因素都是不确定的，因而取决于当时网上的通信量，有网络上的通信量非常大以 至于发生了网络拥塞，那么端到端的网络时延和时延抖动以及分组丢失率都会很高，这就导
致电信网的通信质量下降。 端到端时延与时延抖动有什么区别？产生时延抖动的原因时什么？为什么说在传送音 频视频数据时对时延和时延抖动都有较高的要求？ 答：端到端的时延是指按照固定长度打包进分组送入网络中进行传送；接收端再从收到 的包中恢复出语音信号，由解码器将其还原成模拟信号。时延抖动是指时延变化。数 据业务对时延抖动不敏感，所以该指标没有出现在测试中。由于上 多业务，包括语音、视频业务的出现，该指标才有测试的必要性。产生时延的原因 数据包之间由于选择路由不同，而不同路由间存在不同时延等因素，导致同一 的数据包之间会又不同的时延，由此产生了时延抖动。 把传播时延选择的越大，就可以消除更大的时延抖动，但所要分组经受的平均时延也 增大了，而对某些实时应用是很不利的。如果传播时延太小，那么消除时延抖动的效果就较 差。因此播放时延必须折中考虑。 目前有哪几种方案改造因特网使因特网能够适合于传送音频视频数据？
1、时延 时延是指数据包第一个比特进入路由器到最后一比特从路由器输出的时间间隔。在测试中通常使用测试仪表发出测试包到收到数据包的时间间隔。时延与数据包长相关，通常在路由器端口吞吐量范围内测试，超过吞吐量测试该指标没有意义。 时延的产生有多种因素，下面列出了主要的时延源： 编码的处理：模拟形式的声音信号在CODEC被采样和量化为PCM信号，DSP对PCM 信号进行压缩处理所产生的时延为编码处理时延。这种时延产生在设备侧，如果设备的编码器固定，则编码时延也固定。 包化：包化就是将编码器输出的语音净荷放置到RTP/UDP/IP包中的过程，相对于编码的时延，包化的时延很小，因为包化的过程没有复杂的运算，仅仅是增加包头和计算校验和，而编码则有大量的数学运算。 队列（Queuing）：语音的净荷放置到IP包中后，要被设备转发到目的地，这些包会在设备的出接口队列中，等待被调度。转发设备不同的队列机制对IP包的处理有很大不同。可以通过合理的配置来减少语音包在队列中等待的时间，进而减少队列时延。 串行化（Serialization）：接口队列中的语音IP包，被送离设备前会放置到接口的物理队列当中，如果物理队列中有一个较大分组，还在发送状态，则语音分组必须等待这个较大的分组发送完毕后才能发送，这个等待的时间就是串行化时延。比如一个时钟速率为64kbps 的链路要发送一个1600Bytes大小的FTP分组，则串行化产生的时延会达到200ms （1600×8/64000×1000）。这对于后面等待的语音包来说已经是很大的时延了。 广域网时延：对于ISP提供的广域网链路，对于用户来说只是一个黑盒子，除了上述的编码时延外，构成广域网链路的路由器交换机都会产生包化、队列、串行化的时延。而且到达同一目的的路径不同，其每个包的时延也不同，而这些时延对于用户来说是不可控的，当然我们在租用ISP的线路时，可以要求ISP提供符合时延要求的线路。 2、时延抖动 时延抖动是指时延变化。数据业务对时延抖动不敏感，所以该指标没有出现在Benchmarking测试中。由于IP上多业务，包括语音、视频业务的出现，该指标才有测试的必要性。 变化的时延被称作抖动（Jitter），抖动大多起源于网络中的队列或缓冲，尤其是在低速链路时。而且抖动的产生是随机的，比如你无法预测在语音包前的数据包的大小，既便你使用LLQ，如果大数据包正在传输过程中，当语音分组到达时，它还是要等待数据分组被发送完。而在低速的链路中，语音数据混传时，抖动是不可避免的。通常使用LFI将大包拆小，来减少大包对时延的影响。 在传统的数据测试中，抖动并不是一个被广泛重视的指标，因为对纯数据业务，抖动的影响并不是非常明显，所以过去不同的测试仪表对于抖动的定义也是各不相同。但是抖动对于视频和语音业务的质量影响非常大。城域以太网技术的驱动之一在于基于IP的视频和音频业务，所以MEF论坛和RFC 3393对抖动做了非常明确的定义：Jitter为顺序传递的相邻两个帧的转发时延之差的绝对值。Jitter值恒为正。图6是抖动计算的原理图。
计算机网络设计实验报告 09012211 孙磊 实验二：排队时延和丢包 实验目的 1.深入理解排队时延和丢包的概念 2. 深入理解排队时延和丢包的关系 实验步骤 1、熟悉实验环境 实验之前先要设定好发送速率和传输速率 发送速率可选择350packet/s或500 packet/s 传输速率可选择350 packet/s、500 packet/s或1000 packet/s。 2、设定参数：发送速率为500packet/s传输速率为500packet/s 传输速率等于发送速率时，一般不会发生丢包现象。 3、设定发送速率为500 packet/s，传输速率为350 packet/s 此时，分组一般在路由器缓存中会产生排队现象，从而导致排队时延。由于缓存器容量（队列）是有限的，当到达的分组发现排列队列已满时，将会被丢弃。
4、设发送速率为500 packet/s，传输速率为1000 packet/s 当发送速率比传输速率小得多时，也不会产生排队时延。 实验分析 1. 传输速率等于发送速率时，一般不会发生丢包现象。但当实验的时间较长时，缓存队列偶尔也会发生溢出。 2.到达先后次序不同的分组在分组丢弃和排队时延方面的表现也有所不同。如果有多个分组依次到达一个空队列，那么传输的第一个分组将不会经受任何排队时延，而最后一个分组将经受相对大的排队时延，甚至有可能被丢弃。发送速率和传输速率之间的关系对于分组的丢失和排队时延也起到重要作用，当发送速率小于传输速率时，分组不会有排队时延，更不会丢失；当发送速率等于传输速率时，分组也不会丢失；当发送速率大于传输速率时，分组产生排队时延，队列容量有限，当队列满时，到达的分组就被丢弃。在本实验中，发送方是以恒定的速率发送分组的。在实际网络环境下，发送方通常是依据某种概率分布来发送分组的，这样会导致发送速率比较快时可能发生丢包现象，发送速率慢时不会发生丢包现象。
延迟和抖动是网络性能的重要参数，对上层应用都有非常重要的影响。延迟是不可避免的，因为数据在链路中的传输必须经过一定的时间。对于一个特定的网络路径，延迟主要有传输延迟、传播延迟、处理延迟是固定延迟，排队延迟是可变延迟。排队延迟是由网络动态来决定的，网络中的拥塞状况不同，排队延迟有很大的变化。抖动是由数据包到达延迟的不同造成的。避免抖动主要基于缓冲技术。 网络延迟 数据包穿越一个或多个网段所经历的时间称为延迟。从用户的角度讲，延迟即用户发出请求到接收到远端应用系统的响应的时间。基于TCP/IP协议网络传输包括以下处理过程：路由器处理、用户数据单元在网络上传输以及服务器处理过程，相应地将产生路由延迟和用户数据单元在网络上的传输延迟。路由延迟包括域名请求延迟、TCP连接建立和释放延迟以及IP寻径延迟。从测试的角度讲，延迟分为单向延迟和双向延迟。 延迟的分类 在数据传输过程中，一般认为延迟分为如下几个部分：传输延迟，传播延迟，处理延迟和排队延迟。 打包延迟 各层的协议数据单元（PDU）都具有不同的有效负载长度，而应用层产生的响应大小的信息流需要一定的持续时间。协议层等待应用层产生满足PDU有效负载长度的字节流量，然后才能打包成协议数据单元（PDU）。这段等待时间就是打包延迟。打包延迟是实时数据流应用独有的延迟，实时流应用是指对基于时间的信息，如视频、音频和动画等进行实时传送的应用。 传输延迟 传输延迟是将所有分组的比特全部传送到线路上所需要的时间，即PDU的第一个比特从端点传送到线路上直到最后一个比特离开端点的这段时间。传输延迟与PDU大小及线路上的传送速率有关。一个存储转发机制的网络中，数据包将会产生多次的传输延迟，每次将PDU 转发下一跳都将产生一次传输延迟。 传播延迟 一个数据包中的每一个比特被推向链路后，该比特向下一跳路由器进行传播。从该链路的起点到到达下一跳路由器传输所需要的时间是传播时延。传播实验取决于比特穿过介质的速率，即该链路的传播速率，往往是等待或略小于光速的。传输时延等于两个路由器之间的距离除以传播速率，链路上的传播实验可以用PDU的第一个比特穿过链路所用的时间来定义。在局域网中，传播延迟往往不是延迟重要的组成部分，因为它往往很小。但是广域网中的传播延迟可以达到毫秒级。 排队延迟 排队延迟在分组交换网产生的延迟中占主要部分，每一次分组交换将使数据加入到缓冲队列中，每一个PDU的目的输出端可能存在着许多分组排队，这就是排队延迟。在先进先出队列中，新到达的分组的排队延迟等于所有已在该端口上排队的分组传输延迟的总和。所以说，特定分组的排队延迟取决于先期到达的正在排队等待向链路传输的分组的数量，另外也取决于输出端口的传送速度。排队延迟受网络负载的影响很大，是分组交换网中延迟变化的主要因素。排队延迟可以使毫秒级甚至是微秒级。 处理延迟 处理延迟是分组交换过程中发送端和目的端对数据进行处理所需时间的总和，如检查分组首部和决定将该分组导向哪里所需要的时间等，都是属于处理延迟。处理延迟还包括一些其他因素，如检查比特级别差错所需要的时间等。 降低网络延迟的方法：
如何测试延时、抖动、丢包率？延时、抖动、丢包率各个数据的含义是什么？ 很简单，在Windows的左下角点击"开始"，选"运行"，键入 cmd 回车，就可以进入DOS窗口，在DOS命令状态下输入： ping 202.105.135.211 就会得到下面的结果： Pinging 202.105.135.211 with 32 bytes of data: Reply from 202.105.135.211: bytes=32 time=93ms TTL=42 Reply from 202.105.135.211: bytes=32 time=86ms TTL=42 Reply from 202.105.135.211: bytes=32 time=81ms TTL=42 Reply from 202.105.135.211: bytes=32 time=80ms TTL=42 Ping statistics for 202.105.135.211: Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss), Approximate round trip times in milli-seconds: Minimum = 80ms, Maximum = 93ms, Average = 85ms 这里面，丢包率0%,抖动是-5ms到+8ms，延时是 85ms（毫秒），测试另外两个IP地址，可以看到： Pinging 221.221.23.7 with 32 bytes of data: Reply from 221.221.23.7: bytes=32 time=28ms TTL=48 Reply from 221.221.23.7: bytes=32 time=26ms TTL=48 Reply from 221.221.23.7: bytes=32 time=26ms TTL=48 Reply from 221.221.23.7: bytes=32 time=26ms TTL=48 Reply from 221.221.23.7: bytes=32 time=28ms TTL=48 Reply from 221.221.23.7: bytes=32 time=28ms TTL=48 Reply from 221.221.23.7: bytes=32 time=27ms TTL=48 Reply from 221.221.23.7: bytes=32 time=60ms TTL=48 Reply from 221.221.23.7: bytes=32 time=113ms TTL=48 Reply from 221.221.23.7: bytes=32 time=27ms TTL=48 Reply from 221.221.23.7: bytes=32 time=52ms TTL=48
正确理解时钟器件的抖动性能 正确理解时钟器件的抖动性能 摘要 在选择时钟器件时，抖动指标是最重要的关键参数之一。但不同的时钟器件，对抖动的描述不尽相同，如不带锁相环的时钟驱动器有附加抖动指标要求，而带锁相环实现零延时的时钟驱动器则有周期抖动和周期间抖动指。同时，不同厂家对相关时钟器件的抖动指标定义条件也不一样，如在时钟合成器条件下测试，还是在抖动滤除条件下测试等。 为了正确理解时钟相关器件的抖动指标规格，同时选择抖动性能适合系统应用的时钟解决方案，本文详细介绍了如何理解两种类型时钟驱动器的抖动参数，以及从锁相环输出噪声特性理解时钟器件作为合成器、抖动滤除功能时的噪声特性。 1概述 随着半导体工艺速度和集成度的提高，以及模拟集成电路设计能力的提升，锁相环芯片的产品形态越来越丰富，大大提升了系统时钟方案设计的灵活性，同时降低了系统时钟方案总成本。目前，锁相环集成芯片已被广泛应用于无线通信、数据网络、消费电子、医疗设备和安防监控等领域，可以实现通信网定时同步、时钟产生、时钟恢复和抖动滤除、频率合成和转换、时钟分发和驱动等功能。 面对时钟器件供应商提供的种类繁多的芯片，为系统设计选择满足性
能规格，同时总体方案成本又具有竞争力的时钟电路，是电路设计者面临的一个难题。由于时钟器件的关键指标是抖动规格，高性能的抖动指标往往价格也要高很多，本文从分析时钟器件的抖动规格入手，详细介绍了如何正确地理解在时钟芯片器件手册里该指标的含义。基于抖动指标，介绍了德州仪器（TI）所提供的一系列时钟器件及其抖动性能，帮助电路设计者选择最适合自己的时钟方案。 2时钟抖动和锁相环噪声模型 对时钟器件而言，抖动和锁相环是两个最基本的概念。 2.1抖动 ，时钟抖动可分为三种抖动类型：时间间隔误差TIE（Time Interval Error）、周期抖动PJ（Period Jitter）和相邻周期间抖动CCJ（Cycle to Cycle Jitter）。周期抖动是多个周期内对时钟周期的变化进行统计与测量的结果，相邻周期间抖动是时钟相邻周期的周期差值进行统计与测量的结果，由于这两种抖动是单个周期或相邻周期的偏差，表征的是短期抖动行为。时间间隔误差又称为相位抖动（Phase Jitter），是指信号在电平转换时，其边沿与理想时间位置的偏移量，通常表征的是长期抖动行为。 图1抖动定义 从时钟抖动的来源分析，可以把抖动归纳为两大类：确定性抖动和随机性抖动。确定性抖动是由可识别的各种干扰信号造成的，如EMI辐射、电源噪声、同步切换噪声等等，这种抖动幅度是有边界的，而且
队列缓存对时延和抖动的影响 队列缓存对时延和抖动的影响 队列缓存 路由器转发平面的流量管理器TM（Traffic Manager）上有一些高速缓存，用于报文的缓冲和转发，缓存由所有端口共享，各端口竞争使用。为了避免有的端口长时间抢不到缓存而出现断流，路由器给每个端口分配了一块最小可用缓存，并且分配到端口的各个队列上，保证每个队列均有缓存可用。 队列缓存对时延的影响 当TM收到报文时，将报文放入缓存，网络不拥塞时，报文能被及时转发，不会在缓存中产生堆积。这种情况下报文在缓存中的时间为μs级，延迟时间可以忽略不计。 当网络拥塞时，报文在缓存中产生堆积，被延迟处理，延迟时间会大幅增加。从报文进入缓存到报文被调度出去的时间间隔称为缓存时延（也称为队列时延）。 缓存时延的大小主要取决于队列的缓存长度以及该队列获得的输出带宽，可以使用如下公式计算缓存时延的最大值： 缓存时延最大值 = 队列缓存长度÷队列输出带宽 队列缓存长度单位是Byte；队列输出带宽即队列整形速率，单位是bit/s，因此上述公式可表达为： 缓存时延最大值 = 队列缓存长度×8÷队列整形速率 从上述公式可以看出，缓存越大，缓存时延越大。 队列缓存对抖动的影响 队列及拥塞管理章节中介绍过，单个队列的报文采用FIFO原则入队和出队。如果采用尾丢弃策略，当队列缓存被占满时，新到来的报文都会被丢弃。 对于使用TCP协议传输的业务，如果网络拥塞，队列缓存因被占满而连续丢弃新到的报文，导致发送端连续重传报文。结果是，发往队列的报文迅速增加，网络更加拥塞，重传的报文也因此会被丢弃而不能获取ACK。此时，发送端感知到网络出现拥塞，进入拥塞状态，调小滑动窗口为初始时的一半，导致流量急剧下降。之后，发送端进入慢启动状态，调大滑动窗口，试探性增加流量，直到再次出现队列缓存被占满而丢包，引发TCP重传。如此反复，就导致流量抖动，如图1。
什么是时延和抖动 1.时延 什么是时延（Delay）？时延很好理解，就是我说话你听见的这个时间段。对于VOIP网络可以认为是端到端包传递的时间。如果大家以前用卫星线路打过电话或前些年的免费PC-TO-PHONE的VOIP国际长途电话，大家会切身感觉到时延对我们通话的影响。ITU G.114规范建议，在传输语音流量时,单向语音包端到端延迟要低于150ms(对于国际长途呼叫,特别是卫星传输时,可接受的单向延迟为300ms。如果超过300ms则通话的质量会变的让人不能忍受。过多的包延迟可以引起通话声音不清晰、不连贯或破碎。例如，当通话的一方不能及时接收到期望的回复时，说话者可能会重复所说的话，这样会与远端延迟的回复碰撞，导致重复。大的时延也往往说明承载网络的某个地方发生了拥塞，队列中的报文等待时间过长，拥塞不仅仅是增加了包的时延，而很可能导致部分包被丢弃，这时听者会感觉到声音会发生异变、破碎。大多数用户察觉不到小于100毫秒的延迟，当延迟在100毫秒和300毫秒之间时，说话者可以察觉到对方回复的轻微停顿。这种停顿可以影响到通话双方的交流。超过300毫秒，延迟就会很明显，用户开始互相等待对方的回复，通话过程变成类似对讲机式的模式。而且较长的时延也会将回声问题的影响放大。 时延的产生有多种因素，下面列出了主要的时延源： 编码的处理：模拟形式的声音信号在CODEC被采样和量化为PCM信号，DSP对PCM信号进行压缩处理所产生的时延为编码处理时延。这种时延产生在设备侧，如果设备的编码器固定，则编码时延也固定。 包化：包化就是将编码器输出的语音净荷放置到RTP/UDP/IP包中的过程，相对于编码的时延，包化的时延很小，因为包化的过程没有复杂的运算，仅仅是增加包头和计算校验和，而编码则有大量的数学运算。 队列（Queuing）：语音的净荷放置到IP包中后，要被设备转发到目的地，这些包会在设备的出接口队列中，等待被调度。转发设备不同的队列机制对IP包的处理有很大不同。可以通过合理的配置来减少语音包在队列中等待的时间，进而减少队列时延。 串行化（Serialization）：接口队列中的语音IP包，被送离设备前会放置到接口的物理队列当中，如果物理队列中有一个较大分组，还在发送状态，则语音分组必须等待这个较大的分组发送完毕后才能发送，这个等待的时间就是串行化时延。比如一个时钟速率为64kbps的链路要发送一个1600Bytes大小的FTP分组，则串行化产生的时延会达到200ms （1600×8/64000×1000）。这对于后面等待的语音包来说已经是很大的时延了。 广域网时延：对于ISP提供的广域网链路，对于用户来说只是一个黑盒子，除了上述的编码时延外，构成广域网链路的路由器交换机都会产生包化、队列、串行化的时延。而且到达同一目的的路径不同，其每个包的时延也不同，而这些时延对于用户来说是不可控的，当然我们在租用ISP的线路时，可以要求ISP提供符合时延要求的线路。
时间抖动的概念 在理想情况下，一个频率固定的完美的脉冲信号（以1MHz为例）的持续时间应该恰好是1us，每500ns有一个跳变沿。但不幸的是，这种信号并不存在。如图1所示，信号周期的长度总会有一定变化，从而导致下一个沿的到来时间不确定。这种不确定就是抖动。抖动是对信号时域变化的测量结果，它从本质上描述了信号周期距离其理想值偏离了多少。在绝大多数文献和规范中，时间抖动（jitter）被定义为高速串行信号边沿到来时刻与理想时刻的偏差，所不同的是某些规范中将这种偏差中缓慢变化的成分称为时间游走（wander），而将变化较快的成分定义为时间抖动（jitter）。 时间抖动示意图 双脉冲字符 单脉冲字符长度为13ms，它由6.4ms的脉冲和6.6ms的间隔组成；双脉冲字符的长度为26ms，它由两个脉冲组成。这两个脉冲载有相同的5比特信息，但是，每个脉冲的发射频率和基码序列各不相同。当采用单脉冲格式跳频时，跳频速率为38461.5次/秒；当采用双脉冲格式跳频时，跳频速率为76923次/秒。 纠错码 在传输过程中发生错误后能在收端自行发现或纠正的码。分组码和卷积码是两类较重要的纠错码。分组码是对信源待发的信息序列进行分组（每组K位）编码，它的校验位仅同本组的信息位有关。自20世纪50年代分组码的理论获得发展以来，分组码在数字通信和数据存储系统中已被广泛应用。卷积码不对信息序列进行分组编码，它的校验元不仅与当前的信息元有关，而且同以前有限时间段上的信息元有关。卷积码在编码方法上尚未找到像分组码那样有效的数学工具和系统的理论。但在译码方面，不论在理论上还是实用上都超过了分组码，因而在差错控制和数据压缩系统中得到广泛应用。 检错码 仅用来发现错误的码一般常称为检错码。为使一种码具有检错或纠错能力，须对原码字增加多余的码元，以扩大码字之间的差别，即把原码字按某种规则变成有一定剩余度（见信源编码）的码字，并使每个码字的码之间有一定的关系。关系的建立称为编码。码字到达收端后，可以根据编码规则是否满足以判定有无错误。当不能满足时，按一定规则确定错误所在位置并予以纠正。纠错并恢复原码字的过程称为译码。检错码与其他手段结合使用，可以纠错。1948年C.E.仙农发表论文指出，只要采用适当的纠错码，就可在多类信道上传输消息。自仙农的论文发表以来，人们经过持续不懈的努力已经找到多种好码，可以满足许多实用要
通常的按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，为了不产生这种现象而作的措施就是按键消抖。抖动时间 抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5ms～10ms。这是一个很重要的时间参数，在很多场合都要用到。点击查看图片按键 按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作决定的，一般为零点几秒至数秒。键抖动会引起一次按键被误读多次。为确保CPU对键的一次闭合仅作一次处理，必须去除键抖动。在键闭合稳定时读取键的状态，并且必须判别到键释放稳定后再作处理。方法 消抖是为了避免在按键按下或是抬起时电平剧烈抖动带来的影响。按键的消抖，可用硬件或软件两种方法。 1. 硬件方法 硬件方法是设计一个滤波延时电路或单稳态电路等硬件电路来避开按键的抖动时间。图5.3.2 是由R2 和C 组成的滤波延时消抖电路，设置在按键S 与CPU 数据线Di 之间。按键S 未按下时，电容两端电压为0，即与非门输入Vi 为0，输出Vo 为1。当S 按下时，由于C 两端电压不能突变，充电电压Vi 在充电时间内未达到与非门的开启电压，门的输出V o将不会改变，直到充电电压Vi 大于门的开启电压时，与非门的输出Vo 才变为0，这段充电延迟时间取决于R1、R2 和C 值的大小，电路设计时只要使之大于或等于100ms 即可避开按键抖动的影响。同理，按键S 断开时，即使出现抖动，由于C 的放电延迟过程，也会消除按键抖动的影响 图5.3.2 中，V1 是未施加滤波电路含有前沿抖动、后沿抖动的波形，V2 是施加滤波电路后消除抖动的波形。 软件消抖 如果按键较多，常用软件方法去抖，即检测出键闭合后执行一个延时程序，5ms～10ms的延时，让前沿抖动消失后再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平，则确认为真正有键按下。当检测到按键释放后，也要给5ms～10ms的延时，待后沿抖动消失后才能转入该