实时通信中的“吞吐量与延迟”的区别及优化策略

吞吐量是指单位时间内通过网络传输的数据量，通常以比特/秒为单位。它可以衡量网络传输数据的能力。相比之下，延迟指的是在网络上传输数据时发生的延迟，代表数据包从源头传输到目的地所需的时间。

在实时通信（Real-Time Communication，RTC）中，保持吞吐量和延迟之间的最佳平衡对于确保高效数据传输和尽量减少网络拥塞至关重要。

深入理解这两个术语，在实时通信中，吞吐量和延迟必须保持平衡。高吞吐量可能导致拥塞和延迟增加，从而破坏实时数据流。另一方面，最小的延迟要求高效快速的数据传输，这就需要优化吞吐量。这种平衡有助于保持高效通信。

什么是吞吐量？

从本质上讲，吞吐量指的是网络在特定时间内能够传输的数据总量。它通常以比特/秒（bps）为单位，概述了从源到目的地有效传输的信息量。

在实时通信领域，吞吐量是一个关键因素。高吞吐率意味着数据传输快速高效，从而提高语音和视频通话的无缝性和有效性。

除了在提供清晰、不间断通信方面的重要性外，利用吞吐量的力量还能影响其他关键要素。这包括网络性能、带宽利用率和整体用户体验。

什么是延迟？

延迟是决定音频或视频实时通信快速响应时间的关键因素。它指的是数据包从源传输到目的地时发生的延迟。

通常情况下，延迟越低，传输速度越快。这一点至关重要，因为高延迟水平可能会导致对话脱节，给实时通信带来糟糕的用户体验。

深入探讨延迟，它与 “传输延迟 ”一词同义。这包括数据包从发送方传输到接收方所需的时间，包括传播、序列化和排队延迟。

实时通信中的吞吐量和延迟有什么区别？

音频和视频通话等实时通信依赖于高效可靠的数据传输。在讨论实时通信系统的性能时，需要考虑两个重要指标，即吞吐量和延迟。虽然这两个指标对评估通信质量至关重要，但它们代表了系统性能的不同方面。让我们深入了解一下实时通信中吞吐量和延迟的区别。

吞吐量是指在一定时间内通过网络传输的数据量。它以每秒比特（bps）或其倍数（如每秒千比特（Kbps）或每秒兆比特（Mbps））来衡量。在实时通信中，吞吐量决定了网络处理流畅、不间断通信所需数据的能力。它反映了系统在传输音频和视频流时无明显延迟或数据包丢失的能力。

另一方面，延迟是指数据包在网络中传输时的延迟。它以毫秒（ms）为单位，表示数据包从发送方传输到接收方所需的时间。在实时通信中，延迟直接影响通信体验的响应速度和质量。较低的延迟意味着从发送数据包到接收数据包之间的延迟时间较短，从而使通信更加实时和同步。

虽然吞吐量和延迟相关，但它们是不同的指标。吞吐量侧重于传输的数据量，而延迟则强调通信的速度和响应能力。高吞吐量表明网络有能力处理大量数据，而低延迟则确保数据传输快速流畅。

延迟如何影响实时通信的吞吐量？

延迟是实时通信中直接影响吞吐量的一个重要方面。在音频和视频通话中，延迟是指发送数据包与目的地接收数据包之间的延迟。

高延迟会严重影响实时通信的吞吐量。下面就来介绍一下：

1. 往返时间（RTT）增加： 延迟会造成数据包传输延迟，从而导致 RTT 增加。RTT 是数据包从发送方到接收方再返回所需的时间。较高的延迟意味着较长的 RTT，从而减少了在给定时间内可传输的数据包数量，最终降低了吞吐量。

2. 延迟 ACK 和 NACK：在实时通信中，确认（ACK）和否定确认（NACK）数据包对确保可靠的数据传输至关重要。延迟会导致这些数据包的接收延迟，从而导致重传和吞吐量下降。

3. 数据包丢失和重传：由于网络拥塞或其他因素，延迟会增加数据包丢失的可能性。数据包丢失后，需要重新传输，这就增加了整体延迟，降低了吞吐量。

4. 抖动缓冲区管理：为了补偿不同的延迟，实时通信系统采用了抖动缓冲区。抖动是指由不同延迟造成的数据包到达时间的不一致性。较大的抖动需要较大的缓冲区来容纳延迟的数据包，这会导致延迟增加和吞吐量下降。

优化实时通信吞吐量和延迟的策略

实时通信是现代音频和视频通话应用的一个重要方面。为确保流畅的用户体验，减少延迟和提高吞吐量非常重要。下面介绍一些实现这些目标的技术：

1. 网络优化：网络是影响延迟和吞吐量的主要因素之一。实施服务质量 (QoS)、流量整形和网络拥塞控制等技术有助于优化实时通信网络。这些技术可优先处理 RTC 流量，确保连接稳定可靠。

2. 编解码器的选择：音频和视频编解码器的选择会对延迟和吞吐量产生重大影响。选择能在压缩效率和计算复杂性之间取得平衡的编解码器至关重要。低延迟编解码器（如用于音频的 Opus 和用于视频的 VP9）是减少延迟的首选。此外，利用硬件加速进行编码和解码可提高吞吐量。

3. 丢包恢复：丢包是网络通信中的常见问题，会严重影响 RTC 质量。实施前向纠错（FEC）和数据包丢失隐藏等技术有助于恢复丢失的数据包或减轻其影响。这些技术可提高感知质量，减少重新传输的需要，从而减少延迟。

4. 缓冲和抖动控制：缓冲有助于平滑网络波动，减少抖动的影响。通过仔细管理缓冲区大小和实施自适应播放算法，可以减少抖动造成的延迟。此外，采用抖动缓冲管理技术还有助于优化数据包的传输，提高总体吞吐量。

5. 网络基础设施：优化网络基础设施可对延迟和吞吐量产生重大影响。减少网络跳数、使用更快的路由协议以及确保稳定可靠的连接，都有助于最大限度地减少延迟。此外，实施流量整形和优先排序技术可以优化数据流，提高整体吞吐量。

6. 实时协议（RTP）优化：RTP 是用于实时通信的标准协议。采用报头压缩和拥塞控制等 RTP 优化技术有助于减少延迟和提高吞吐量。这些技术可确保音频和视频流的高效传输，从而带来更流畅的通信体验。

7. 监控和分析：定期监控和分析网络性能有助于找出潜在的瓶颈和需要改进的地方。通过使用网络分析仪和性能监控软件等工具，开发人员可以深入了解延迟和吞吐量问题，并进行必要的调整以优化实时通信。

结论

减少延迟和提高吞吐量对于确保流畅和高质量的实时通信体验至关重要。通过实施网络优化技术、选择高效的编解码器、利用丢包恢复机制、管理缓冲和抖动、优化网络基础设施以及采用 RTP 优化，开发人员可以提高音频和视频通话应用的性能。对网络性能的定期监控和分析在识别和解决延迟和吞吐量问题方面也起着至关重要的作用。通过优先考虑这些策略，音视频通话开发者可以为用户提供无缝、实时和可靠的通信体验。

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