一窥世界上延迟最低的网络

工作来源

IMC 2020

工作背景

金融交易系统对延迟异常敏感，高频交易（HFT）场景下要尽可能减少延迟。延迟最低的 HFT 网络并不使用光纤，而是使用视距无线电传输。两个金融中心之间，依靠一系列点对点无线电中继连接。这样信号就可以沿着地表的最短路径传输，光纤往往更迂回绕远。再加上在光纤中的光信号存在衰减，速度大致为 2/3 光速。无线电不仅拥有更高的速度（近乎光速），还大大缩短了传输路径，并且可以申请最适用场景下的无线电频谱许可。

美国境内无线电运营需要经过美国联邦通信委员会（FCC）批准，在通信端点间使用特定的工作频率进行通信。相关的许可证都可以在 FCC 的网站上进行查询：

工作准备

以世界上最繁忙的金融交易走廊“芝加哥-新泽西”为研究目标，通信网络一端是伊利诺伊州的芝加哥商品交易所（CME）数据中心，另一端是新泽西州的纽约证券交易所（NYSE）数据中心、新泽西州的纳斯达克数据中心、新泽西州的芝加哥期权交易所（CBOE） Equinix NY4 数据中心。

芝加哥与纽约相距 1100 公里，可以发现 57 个持有相关许可证的单位。而端到端微波链路超过100公里会导致效率下降，这意味着相关持证单位必须拥有不少于 11 个许可证才能高效连接芝加哥与纽约。这样筛选，单位数量下降到只有 29 个，再通过信号塔、无线电频率、申请实体等信息进行分析。

注：并非所有使用者都使用真实的关联名称进行注册与申请，例如 Jefferson Microwave、Pierce Broadband 和 Webline Holdings 相关信息很少，但是申请了大量低延迟通信的许可证。

相关数据公开在 GitHub 上，并且使用 Dijkstra 算法构建最低延迟线路。

GitHub 地址

https://github.com/debopambhattacherjee/HFTNetView

工作评估

九条端到端的网络如下所示：

New Line Networks（NLN）拥有三个端到端的最短路径网络，延迟相比后者最少低于0.4微秒。当然，Jefferson Microware（JM）拥有 CME 到 NY4 之间最少的信号塔，如果 NLN 与 JM 共用信号塔的话，JM 的延迟是最低的。

2013年以来，大家的延迟都在下降，都在努力构建更低延迟的网络。

各家公司的许可证书数量如下所示，Pierce Broadband 使用最少的许可证数量构建了几乎最低的延迟。

New Line Networks 的部分链路是割裂的，有可能是有些许可证在其他公司中，也有可能是在构建未来的新线路。

微波无线电的通信衰减会受到通信距离和天气条件的影响，因此更多的替代路径、更短的连接、更低的频段都可以提升通信链路的可靠性。三条路线中，WH 相比 NLN 的备用路径可用性（APA）都更好。

所以 WH 也保持了自己的竞争优势。在极端条件下，WH 能够提供比 NLN 更低的延迟，有实力的公司可以选用这两者的服务，在各种条件下都保证更低的延迟。

工作思考

（可能是）世界上延迟最低的网络并不是由光纤提供的，而是由无线电构成的。天量金融交易的背后，有着不断为之优化的技术团队，在意每毫秒/微秒的延迟。在不直接连接的大陆间，可以依靠低轨道卫星互联网（例如 SpaceX 的“星链计划”）提供超长距离场景（跨大洋、跨大陆）下相比光纤更低的延迟：

不知道在中国，比如上交所和深交所或者其他大型交易所之间有没有构建类似的网络，使客户在交易上占尽先机。

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