目前明確提出低時延需求的業務有四類：第一是金融和電子交易類用戶，特別是大家耳熟能詳的從事期貨等產品高頻交易的電子交易類用戶；第二是基于TCP協議的高清視頻類業務，包括4K/8K高清視頻直播和點播業務、高清視頻會議、以及未來的虛擬現實（VR）等實時性要求極高的大帶寬業務；第三是部分云業務，特別是虛機遷移、數據熱備份和實時性要求比較高的云桌面、云支付等業務；第四是5G移動網絡的傳送承載業務，目前5G網絡對傳送承載層預留的時延指標非常苛刻，需要一些低時延傳輸新技術加以保障。

金融/交易類業務對低時延的極致需求

信息不對稱是交易盈利的不二法則，時延越低，意味著你的信息比別人快，你的訂單比別人先到達交易中心，你也就越容易盈利。在發達的金融和交易市場中（尤其是美國），高頻交易（HFT: High Frequency Trading）或稱為機器交易、算法交易已經興起多年，交易品涵蓋了期貨、股票、外匯等多個領域。有統計數據顯示,2009年HFT交易量在美國全國總交易量中的比例達到61%，2012這個數據攀升到70%，而英國在2011年甚至達到過77%。

早在2008年，美國咨詢公司TABB Group給出的題為《The Value of a Millisecond: Finding the Optimal Speed of a Trading Infrastructure》的研究報告中就指出，對于一個在美國電子交易市場的交易公司而言，如果其交易系統處理時間（包括傳輸時延）比競爭對手慢5毫秒（ms），它將損失1%的利潤，如果慢10ms，則損失擴大到10%。

圖1：紐約至芝加哥微波中繼電路時延性能示意圖

“時間就是金錢”這句諺語在高頻交易業務中充分顯示的其現實意義，早在 2007年，Information Week雜志在一篇題為《Wall Street‘s Quest To Process Data At The Speed Of Light 》的報道中，就宣稱在美國電子金融交易市場，1ms的時延優勢的價值是1億美元。2014年美國一家名為Virtue Financial的HFT公司準備上市前公開披露的報告顯示其在過去5年共1278個交易日中，只有1個交易日是虧損的。

HFT的發展使得金融和電子交易公司對低時延的追求達到極致：一方面這些公司的服務器盡可能部署在交易機構（NYSE紐約股票交易所、NASDAQ 納斯達克股票交易所、CME 芝加哥期貨交易所等）的服務器附近，最好是相同的機房；另一方面，這些公司對低時延傳輸電路的追求也達到了白熱化。

4K/8K/虛擬現實等業務的高吞吐量需求

TCP協議已經成為Internet主流，TCP的確認機制保證了可靠性，但也帶來了吞吐量受限的問題，參見如下公式：TCP吞吐量受限于三個因素，帶寬BW、往返時延RTT和丟包率ρ 。假設帶寬足夠，且良好的網絡質量可以不考慮丟包率，則時延成為決定性因素。如果時延過大，客戶體驗帶寬無法提升，此時僅提高帶寬無法解決問題，形象的稱之為“帶寬黑洞”。

目前TCP協議包頭表征擁塞窗口（CWND）大小是16位，因此CWND最大值是64K字節（65536 Bytes）；MSS（Maximum Segment Size）是最大段長度，一般是1460字節，傳輸網中一般可以假設丟包率為零，因此最后一項不需要考慮；假設帶寬（BW）為10Gbps，單向時延10ms（往返時延RTT為20ms）；根據上述公式，TCP協議的最大吞吐量只有26.3Mbps，遠低于網絡帶寬。

考慮到網絡實際情況，業界通常認為4K/8K高清視頻等實時大通量業務的吞吐量需要達到實際碼流速率的1.5倍，才能保證業務質量。因此4K高清視頻的吞吐量需求為30~45Mbps，按照上述公式計算，所能容忍的最大往返時延RTT 為12~17ms。

雖然業界也提出了一些新技術來解決TCP協議的滑動窗口受限問題，例如 RFC7323 將滑動窗口的總大小擴展為30bit（230=1073725440Bytes），應用層軟件采用UDP傳輸或者多TCP線程也可以改善滑動窗口帶來的吞吐量限制；但是這些解決方案需要網絡整體的升級改造，短期內難以全面部署。基于現有的網絡環境，降低時延是解決TCP協議滑動窗口受限問題的最直接和最有效的手段。IDC和CDN的部署需要考慮到4K/8K高清視頻等高吞吐量業務的時延需求，合理部署。

實時性云業務的低時延需求

云計算、大數據、物聯網等發展趨勢使得越來越多的業務運行在云上，云已經成為通信網絡無法回避的趨勢，而作為云的物理載體——數據中心逐漸成為網絡流量的核心，數據在數據中心內部以及數據中心之間(DCI)的遷移越來越頻繁，我們稱之為云通信業務。部分云通信業務有嚴格的實時性要求，此類業務也提出了低時延需求。

最典型的實時性云通信業務是虛擬機遷移，例如熱遷移通常要求時延低于 10ms。此外，云數據熱備份、云災備、高通量協同計算等云通信業務也有著嚴格的實時性要求。

隨著越來越多的上層業務遷移到云上，為了滿足用戶體驗，同樣也會對云承載網絡提出嚴格的時延需求，例如云支付業務的最佳體驗需要時延低于10ms、云桌面業務的最佳體驗需要時延低于20ms，等等。

5G移動通信的低時延承載需求

5G目前處于起步階段，提出了非常遠大的愿景。ITU已將5G標準正式命名為 IMT-2020，我國IMT-2020(5G)推進組在2014年發布的題為《5G愿景與需求》白皮書中提出了5G的關鍵技術能力，包括：0.1~1Gbps的用戶體驗速率、每平方公里一百萬的連接數密度、毫秒（ms）級的端到端時延、每平方公里數十Tbps的流量密度、每小時500公里（km）以上的移動性和數十 Gbps以上的峰值速率，參考圖2。該白皮書明確了用戶體驗速率、連接數密度和時延等5G網絡的三大基本性能指標。

圖2：ITU-R M. 2083定義的IMT-2020(5G)關鍵能力指標

5G相對于4G/LTE，對時延的要求更加苛刻。在5G后續發展中，需要無線網絡和承載網絡的技術專家深入合作，制定更加明確和合理的時延指標，更好支撐5G的發展。

綜上所述，隨著電子交易、高清視頻、云計算和未來5G等業務的發展，時延已經成為通信網絡的重要性能指標，低時延也將成為未來運營商網絡能力競爭的重要手段。在發達國家和國際市場的專線市場中，低時延電路已經是一個專門的產品門類，時延已成為各大運營商專線業務的重要SLA和差異化指標。

例如隸屬澳大利亞電信（Telstra）的海纜公司PACNET就將其兩個節點間的傳輸海纜專項按照時延性能分成低時延（Low Latency）、標準時延（Standard Latency）和盡力而為（Best Effort）三個等級，并提供差異化定價。塔塔電信（TATA Communications）于2012年宣布建成全球低時延網絡，重點服務于全球的金融公司和高頻交易公司。Verizon也專門成立了服務于金融公司的部門（VFN:Verizon Financial Network），并與2012年推出了紐約、新澤西、芝加哥六大金融和交易數據中心之間的專用低時延網絡，其中最具有代表意義的CME芝加哥Cermak 路數據中心和新澤西Carteret 數據中心之間的傳輸專線雙向時延是14.5ms，比普通電路減少了40%。

編輯：黃飛

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