10.2 性能评估指标：时延、可靠性、功耗与容量

10.2 性能评估指标

本节摘要：四类核心指标的定义与测法——端到端时延（各层延迟的累加分解）、可靠性（投递率与重传统计）、功耗（占空比法测算电池寿命）、容量（并发与广播压力测试）。本节把"网络感觉卡"翻译成可测量、可对比、可验收的数字。

一、端到端时延：一帧要过几道关

从按下开关到灯亮的毫秒数，是用户对网络最直接的感知。这串时间由各层延迟累加而成：发送方的退避等待（第二章的冲突退避，取决于信道拥塞）、空中传输时间（帧长除以空口速率，几十字节的帧约一两毫秒）、每一跳的转发处理（查路由表加重新争信道）、休眠终端的等待（下行要等轮询，第三章的父子契约）、以及应用层重传（等不到确认的重发间隔）。分解的意义在于定位：灯慢在"只在忙时慢"指向退避与拥塞，"电池设备慢、常电设备快"指向轮询周期，"换了电池路由器后慢"指向跳数增加。

时延构成分解（典型量级，供数量级感觉）：

空中传输      约 1-2 毫秒（几十字节帧）
每跳转发处理  约 10-20 毫秒（含重新退避争信道）
退避等待      0 到数十毫秒（取决于信道拥塞程度）
休眠终端下行  等于轮询周期（秒级 · 最大的单项）
应用层重传    超时加一整个上述流程

结论：常电设备的本地控制在百毫秒内是健康线；
含休眠终端的下行必须按轮询周期计（第三章滑杆理论在此量化）。
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二、可靠性：投递率与它的分母

可靠性的核心指标是端到端投递率：成功送达目标应用的帧数除以发送总数。测法要注意分母口径——统计在应用层做（而不是链路层），因为链路层确认只覆盖单跳（第四章两级确认的教训）。配套指标：重传统计（每帧平均重传次数，健康网络应在零点几次以下）、路由重建频次（频繁重建说明路径不稳）、以及"时间维度的分布"（投递率是平均值还是分时段的——夜间高白天低，指向白天办公室的无线局域网干扰，第九章共存问题）。验收一个部署，投递率要带场景压测：满负载时段测，而不是凌晨的空网络里测。

⚠️ 常见坑：用网关侧的"收到率"冒充投递率。网关收到不等于目标设备收到（下行方向的丢帧看不见），更不等于应用层处理成功。验收指标必须定义清楚观测点在端到端的哪一端。

三、功耗：占空比法测电池寿命

电池寿命测算的通行方法是占空比法：测出设备各状态电流（深睡微安级、接收数十毫安、发射数十毫安，第三章的量级差），乘以各状态的时间占比得平均电流，再用电池容量（毫安时）除以平均电流折算年数。关键在"时间占比"要按真实业务节律测——上报频率、轮询周期、按键频度都改变占比。虚标宣传的常见手法就是用理想占比算寿命（超长上报间隔加永不轮询），评估产品时按自己的业务节律重算一遍即可识破。

四、容量：压力测试的两个旋钮

容量测试要同时压两个维度。并发维度：多少设备同时高频上报时网络开始劣化——观察指标是投递率拐点与时延爬升，劣化的根因通常是信道争用（退避排队，第二章机制饱和）而非地址或表项耗尽。广播维度：广播与组播的放大效应（第三章的广播约定）——一次全网广播让所有路由器都开口，频繁设备发现或场景群发会显著拉高基础负载。压力测试的产出是"健康负载线"：本网络在多少节点、什么报文频率内保持指标，部署扩张时以线为界。

五、把指标接回验收

四类指标合成一份验收基线表：时延（本地控制路径的百毫秒线）、可靠性（业务时段投递率与重传统计）、功耗（按业务节律折算的寿命年数）、容量（健康负载线）。基线表的价值是把"感觉好"变成"可验收"，也是后续运维的参照系——网络劣化时先跑一遍基线对比，四类指标哪类漂移，就指向对应的那层机制。全书的知识地图在此完成最后一环：从第一节的演化史出发，终点是一套可执行、可复现、可追责的工程方法。

本节要点回顾

• 时延分解：空中、逐跳、退避、轮询、重传五段累加，"何时慢、谁慢"指向不同层；
• 投递率：应用层统计、端到端口径、分时段压测，网关侧收到率不冒充投递率；
• 占空比法：各状态电流乘时间占比得平均电流，按真实业务节律重算识破虚标；
• 容量双旋钮：并发压争用、广播压放大，产出健康负载线作为扩张边界；
• 基线表：四指标合成验收与运维参照系，劣化排查先跑基线对比；
• 本节坐标：指标就绪，最后一节讲产品出门前的认证关。

延伸：指标的采集纪律

指标有效的前提是采集纪律：固定场景（同一组设备、同一时段、同一负载模式对比）、足够样本（时延要看分布而非单点，至少数百次采样）、记录上下文（信道、温度、并发业务都要随数据留档）。缺了纪律的指标比没有指标更危险——它给了错误的结论一个数字的外衣。把采集纪律写进测试计划模板，是性能工作从"手艺"变"工程"的分界线。

常见问题

电池寿命宣传的"典型使用"指什么？

各家定义不一，常见是固定上报间隔加零轮询的实验室节律。重算时把你的真实间隔、轮询周期、按键频度代进去，结果缩水一半以上并不罕见。评估寿命永远用自己的节律算，宣传数字只当量级参考。

速查：指标健康线参考

• 本地控制端到端：百毫秒内健康；
• 含休眠终端下行：按轮询周期计 · 别套百毫秒线；
• 每帧平均重传：零点几次以下；
• 投递率：业务时段压测 · 口径在应用层；
• 寿命估算：自算占空比 · 宣传数字只当量级。

网状网络性能的评估指标体系

表的使用：性能评估不是测一个吞吐率完事——网状网络的健康度是五个指标的均衡，尤其路由重发现频率是网络稳定性的先导指标（升高意味着环境变化或节点劣化，抢在用户投诉前发现）。

压测设计与发现

一个值得复述的压测发现：某项目为验证数百节点规模，在实验室搭建了 300 节点的网状网络做压力测试。发现一：广播风暴——应用层反复发广播导致全网带宽被占，正常控制指令延迟飙升（广播在网状网络里是泛洪，代价随节点数放大）；整改是业务消息改组播或单播、广播加节流。发现二：路由表溢出——路由器节点的路由表容量有限，300 节点全网互访超出小内存路由器的表容量，部分路由退化为重新发现（时延抖动）；整改是划分业务分区减少跨区通信。发现三：休眠终端的父节点负载不均——大量电池终端挤在少数路由器下，路由器的子表满后新设备入网失败；整改是部署规划时均匀分布路由器。三条发现的共性：网状网络的规模上限不是协议的理论数字（65536），而是这些工程约束的交集——压测的意义就是把理论的支持验证为现场的稳定。