Was ist Jitter? Häufige Ursachen und wie man Internet-Jitter reduziert

Jitter im Netzwerk ist die Zeitverzögerung zwischen Paketen, die über eine Netzwerkverbindung gesendet werden

Immer wenn Datenpakete von einer Quelle zu einem Ziel übertragen werden, sollten diese Datenpakete idealerweise in regelmäßigen Zeitabständen ankommen

In der realen Welt gibt es jedoch viele Faktoren, die diese Pakete beeinflussen und zu Verzögerungen bei der Ankunft führen können. Zu diesen Faktoren gehören Überlastung des Netzwerks, Routing-Entscheidungen und Hardwareprobleme

Dies führt zu einem ungleichmäßigen Datenfluss im Netzwerk. Jitter ist eine wichtige Messgröße, insbesondere in Szenarien, in denen Echtzeitkommunikation beteiligt ist und die Konsistenz des Timings für die Servicequalität eines Produkts sehr wichtig ist

Dazu gehören Echtzeitdienste und -produkte wie Chat, Videoanrufe und Streaming

Wie unterscheidet sich Jitter von Latenz und Paketverlust?

In diesem Abschnitt erfahren Sie, wie sich Jitter von Latenz und Paketverlust unterscheidet

• Latenz: Dies wird auch als Ping bezeichnet. Latenz ist die Hin- und Rücklaufzeit, die ein Datenpaket benötigt, um von einer Quelle zum Ziel zu gelangen.

Die Latenz stellt die im Netzwerk auftretende Gesamtverzögerung im Vergleich zum Jitter dar, der ein Maß für die Variabilität der Paketverzögerung ist

Wenn ein Server geografisch weit von einem Client entfernt ist, kommt es beim Client zu Latenz. Wenn die Netzwerkausrüstung jedoch in Ordnung ist und es keine Überlastung im Netzwerk gibt, treffen die Datenpakete in regelmäßigen Zeitabständen ein und es kommt zu keiner Verzögerung Jitter im Netzwerk

Wenn Sie mehr über Latenz und welche Faktoren die Latenz beeinflussen möchten, können Sie unseren Artikel lesen: Was ist niedrige Latenz?

• Paketverlust: Paketverlust tritt auf, wenn immer mehr Datenpakete ihr Ziel nicht erreichen

Schlüsselkonzepte im Zusammenhang mit Jitter

• Paketverzögerungsvarianz

ist ein anderer Begriff für Jitter. Er quantifiziert die Verzögerung zwischen Paketen und der Zeit zwischen ihnen. Eine hohe Paketverzögerungsvarianz bedeutet einen hohen Jitter.

• Paket-Streaming in Echtzeit

Dabei handelt es sich um die Übertragung von Datenpaketen, die in Echtzeit verarbeitet werden, beispielsweise beim Echtzeit-Videostreaming

Für Anwendungsfälle, in denen Paket-Streaming in Echtzeit erforderlich ist, ist es wichtig, Jitter in Schach zu halten. Durch die Aufrechterhaltung eines niedrigen Jitters wird sichergestellt, dass der Stream stabil ist

Hoher Jitter kann zu Problemen wie nicht synchronisiertem Audio und Video oder schlechter Videoqualität führen

• Servicequalität

Es gibt Netzwerkmechanismen, die Datenverkehr priorisieren, der Paket-Streaming in Echtzeit erfordert, und Anwendungsfälle, in denen geringer Jitter und gute Leistung erforderlich sind

Gemessene TURN-Server

1. API: TURN-Serververwaltung mit leistungsstarker API. Sie können beispielsweise Anmeldeinformationen über die API hinzufügen/entfernen, Anmeldeinformationen pro Benutzer/Anmeldeinformationen und Benutzermetriken über die API abrufen, Anmeldeinformationen über die API aktivieren/deaktivieren und Nutzungsdaten nach Datum über die API abrufen.
2. Globales Geo-Location-Targeting: Leitet den Datenverkehr automatisch an die nächstgelegenen Server weiter, für geringstmögliche Latenz und höchste Leistungsqualität. Weniger als 50 ms Latenz überall auf der Welt
3. Server in allen Regionen der Welt: Toronto, Miami, San Francisco, Amsterdam, London, Frankfurt, Bangalore, Singapur, Sydney, Seoul, Dallas, New York
4. Geringe Latenz:weniger als 50 ms Latenz, überall auf der Welt.
5. Kostengünstig: Pay-as-you-go-Preisgestaltung mit verfügbaren Bandbreiten- und Mengenrabatten.
6. Einfache Verwaltung: Erhalten Sie Nutzungsprotokolle, E-Mails, wenn Konten Schwellenwerte erreichen, Rechnungsaufzeichnungen sowie E-Mail- und Telefonsupport.
7. Standardkonform: Entspricht RFCs 5389, 5769, 5780, 5766, 6062, 6156, 5245, 5768, 6336, 6544, 5928 über UDP, TCP, TLS und DTLS.
8. Multi-Tenant-Funktion: Erstellen Sie mehrere Anmeldeinformationen und trennen Sie die Nutzung nach Kunden oder verschiedenen Apps. Erhalten Sie Nutzungsprotokolle, Abrechnungsaufzeichnungen und Schwellenwertwarnungen.
9. Unternehmenszuverlässigkeit: 99,999 % Verfügbarkeit mit SLA.
10. Enterprise-Skala: Ohne Begrenzung des gleichzeitigen Datenverkehrs oder des Gesamtdatenverkehrs. Gemessene TURN-Server bieten Unternehmensskalierbarkeit
11. 5 GB/Monat kostenlos: Erhalten Sie jeden Monat 5 GB kostenlose TURN-Servernutzung mit dem kostenlosen Plan
12. Läuft auf Port 80 und 443
13. Unterstützt TURNS + SSL, um Verbindungen durch Deep-Packet-Inspection-Firewalls zu ermöglichen.
14. Unterstützt sowohl TCP als auch UDP
15. Kostenloser unbegrenzter STUN

Was sind Jitter-Puffer?

Jitter-Puffer sind, wie der Name schon sagt, kleine temporäre Speicherbereiche in Netzwerkgeräten und Softwareanwendungen, die eingehende Datenpakete aus dem Internet sammeln

Die Datenpakete werden dann für einen kurzen Zeitraum gespeichert und dann in gleichmäßigen Zeitintervallen an die CPU gesendet, um die Schwankungen im Video oder einer anderen Anwendung auszugleichen

Dadurch wird den Auswirkungen von Jitter in paketvermittelten Netzwerken entgegengewirkt, indem die Ankunftszeiten der Pakete geglättet werden.

So funktioniert der gesamte Prozess der Jitter-Puffer

Pakete kommen in unterschiedlichen Abständen bei einem Gerät an, dies ist auf schlechte Netzwerkbedingungen zurückzuführen. Die Jitter-Puffer sammeln die Pakete im Speicherplatz und glätten den Paketfluss zur CPU. Außerdem ordnen sie die Pakete, die in der falschen Reihenfolge ankommen, in die richtige Reihenfolge und kompensieren so den Jitter.

Arten von Jitter-Puffer

1. Statischer Jitter-Puffer

Der statische Jitter-Puffer hat eine feste Größe und Verzögerungskapazität, diese werden beim Entwurf der Netzwerkanwendung festgelegt.

Der Verzögerungspuffer wird auf die geschätzten Netzwerkbedingungen und beim Entwurf des Systems eingestellt und passt sich nicht an sich ändernde Netzwerkumgebungen an

Dies ist einfacher zu implementieren, aber der Nachteil besteht darin, dass es zu Paketverlusten kommt, wenn die Jitter-Speicherkapazität größer ist, was zu einer Verschlechterung der Servicequalität führt

Und wenn der Jitter erheblich geringer ist als erwartet, führt die durch den Jitter-Puffer verursachte Verzögerung zu unnötiger Latenz im System

2. Dynamischer Jitter-Puffer

Die dynamischen Jitter-Puffer sind in dem Sinne hochentwickelte Puffer, dass sie ihre Größe und Verzögerung als Reaktion auf sich ändernde Netzwerkbedingungen dynamisch ändern können

Das System analysiert kontinuierlich den eingehenden Paketfluss und passt den Jitter-Puffer an, um den Kompromiss zwischen Latenz und reibungsloser Wiedergabe zu optimieren

Diese Funktion macht dynamische Jitter-Puffer besonders nützlich bei verschiedenen Arten von Netzwerkbedingungen, bei denen es unmöglich ist, die Schwankungen im Netzwerk zu bestimmen

Der einzige Nachteil dynamischer Jitter-Puffer besteht darin, dass sie schwierig zu implementieren sind und Rechenleistung erfordern, um Netzwerkbedingungen zu analysieren und die Puffergröße dynamisch an variierende Netzwerkpaketflussdaten anzupassen

Jitter messen und analysieren

Werkzeuge zur Jitter-Messung

Jitter-Messung ist wichtig für die Diagnose der Netzwerkleistung und die Gewährleistung der Zuverlässigkeit von Echtzeit-Apps wie VoIP und Video-Streaming

Netzwerkanalysatoren

Hardwarebasierte Analysatoren: Hierbei handelt es sich um physische Geräte, die mit einem Netzwerk verbunden sind und den eingehenden Datenverkehr überwachen sowie den Paketfluss und das Timing analysieren

Diese liefern Echtzeit-Einblicke in die Jitter-Stufen, indem sie die eingehenden Verkehrsdaten erfassen und das Timing zwischen Paketen und deren Variationen analysieren

Einige der bekannten Marken sind NetScout und Keysight und Tecktronics usw.

Softwarebasierte Analysegeräte: Software kann auf Routern oder Servern installiert werden, um den Netzwerkverkehr genauso zu analysieren wie hardwarebasierte Systeme. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Software Router- oder Serverressourcen verwendet, um Funktionen wie Speicher, Speicherplatz und CPU-Ressourcen auszuführen

während die hardwarebasierten Einstellungen keinerlei Auswirkungen auf die Server und Router haben.

Ein Beispiel für das softwarebasierte Tool ist Wireshark, das eine Paketinspektion ermöglicht und zur Bestimmung von Jitter-Leveln verwendet werden kann.

Wichtige Kennzahlen für den Zugriff auf Jitter in einem Netzwerk

Jitter-Wert

Dies wird in Millisekunden gemessen, der Jitter-Wert ist der Durchschnitt oder die Spitzenvarianz der Paketverzögerung

Für die meisten Anwendungen ist der Jitter-Wert von 30 ms akzeptabel, ideal sind jedoch 10 ms oder weniger.

Paketverzögerungsvarianz (PDV)

PDV ist eine Möglichkeit, Jitter auszudrücken, es ist ein statistisches Maß für die Variabilität der Paketverzögerung und wird in der detaillierten Netzwerkanalyse verwendet, um die Verteilung und Häufigkeit der Verzögerungsvarianz zu verstehen.

Dienstqualität (QoS)

Es gibt neben Jitter noch andere Metriken, die für die Aufrechterhaltung der Netzwerkqualität ebenfalls wichtig sind.

Dazu gehören Paketverlust, Bandbreite und Latenz

Diese Metriken bieten einen umfassenden Netzwerküberblick. In den Service Level Agreements, die zwischen Unternehmen unterzeichnet werden, werden diese Metriken, einschließlich Jitter, häufig spezifiziert, um Netzwerkdienste sicherzustellen.

Interarrival Jitter

Der Interarrival-Jitter wird oft von Routern berechnet. Dies ist die mittlere Abweichung der Verzögerung zwischen aufeinanderfolgenden Datenpaketen, die vom Netzwerk kommen.

Dies ist besonders wichtig, um zu verstehen, wie sich der Jitter auf die RTP-Streams auswirkt, die bei VoIP- und Video-Streaming-Diensten von entscheidender Bedeutung sind

Kurzfristige und unmittelbare Strategien zur Reduzierung von Jitter

Sofortige Schritte zur Reduzierung von Jitter

Upgrade auf moderne Router

• Verbesserte Verarbeitungsleistung

Es gibt neuere Router, die über eine viel leistungsfähigere Verarbeitungsleistung und einen viel größeren Speicher verfügen, die es dann ermöglichen, einen höheren Durchsatz zu bewältigen, ohne Verzögerungen zu verursachen und somit Jitter zu reduzieren

• Erweiterte QoS-Funktionen

Die meisten modernen Router verfügen über leistungsstarke Prozessoren, die komplexe Dienstqualitätsregeln implementieren können, die basierend auf der Art der Anwendung, die das Internet nutzt, Prioritäten setzen können

Die Priorisierung ist wichtig für Dienste wie VoIP und Videoanrufanwendungen, aber auch für Echtzeitanwendungen, die einen geringen Jitter und Anwendungen mit hoher Bandbreite erfordern

• Bessere Firmware-Software-Unterstützung

Aktualisierte moderne Netzwerkgeräte verfügen über die neuesten Software-Updates und Optimierungen, die zur Reduzierung von Jitter beitragen können

Diese Updates bieten neue Funktionen, verbessern die Paketverwaltung und verbessern die Netzwerkinfrastruktur

QoS implementieren

• Verkehrspriorisierung

Netzwerkadministratoren können die Qualität des Netzwerks verbessern und Jitter reduzieren, indem sie der Kommunikation und dem Echtzeitverkehr Priorität einräumen.

• Bandbreitenzuweisung

Quality of Service-Regeln können auch Bandbreite basierend auf den Anwendungen zuweisen, um Netzwerküberlastungen zu verhindern und einen reibungslosen Fluss des Internetverkehrs aufrechtzuerhalten

Anwendungen, die ein Echtzeitnetzwerk erfordern, wie z. B. Videoanrufe und Streaming, kann mehr Bandbreite zugewiesen werden.

Webbrowsing und ähnliche Anwendungen können eine niedrige Priorität haben

Netzwerküberwachungstools

• Kontinuierliche Überwachung

Sie können eine kontinuierliche Überwachung mit Netzwerküberwachungstools implementieren. Diese Tools überwachen Faktoren wie Verkehrsfluss, Bandbreitennutzung, Latenz und Jitter-Level.

• Automatische Benachrichtigungen

In denselben Tools können Sie auch automatisierte Benachrichtigungen implementieren. Sie können festlegen, welche Netzwerkparameter für Sie wichtig sind, und dann festlegen, dass bei Erreichen dieser Parameter automatische Warnungen ausgelöst werden

Sie können beispielsweise Jitter-Werte auf 30 ms einstellen und wenn diese erreicht werden, werden automatische Warnungen ausgelöst

• Ermittlung von Jitter-Quellen

Sie können mithilfe von Verkehrsanalysen auch die Quellen von Jitter ermitteln und herausfinden, was passiert, wenn bestimmte Geräte Jitter in Ihrem Netzwerk verursachen

Sie können die aktuelle Leistung auch mit einem voreingestellten Grenzwert vergleichen, der Ihrer Meinung nach für die von Ihnen ausgeführten Anwendungen am besten geeignet ist

Längerfristige Strategien zur Reduzierung von Jitter

Optimierung des Netzwerkdesigns
Effiziente Routenplanung:

Durch den Entwurf einer Netzwerktopologie, die Engpässe reduziert und eine ordnungsgemäße Datenweiterleitung gewährleistet, können Latenz und Jitter im Netzwerk reduziert werden

Dazu muss möglicherweise sichergestellt werden, dass die Netzwerkrouten korrekt sind und dass es weniger Sprünge zwischen Geräten gibt und dass Benutzer mit hoher Nachfrage segmentiert werden, um zu verhindern, dass der Datenverkehr anderer Benutzer beeinträchtigt wird

Redundanz:

Durch die Implementierung von Redundanz, beispielsweise durch mehrere ISPs und Router sowie Notstromversorgung, kann Jitter reduziert werden. Wenn ein Pfad oder ISP nicht ordnungsgemäß funktioniert, kann das Netzwerk auf die Zusammenarbeit mit einem anderen ISP umgestellt werden

Dienstleisterbewertung

Die Beurteilung eines ISP vor der Anmeldung ist entscheidend für ein besseres Interneterlebnis

Sie sollten den Markt studieren und verschiedene ISPs bewerten, bevor Sie zu einer Schlussfolgerung kommen, welcher der beste in der Netzwerkinfrastruktur ist

Sie können auch Service Level Agreements mit dem ISP abschließen, um von ihm ein garantiertes Interneterlebnis zu erhalten.

Häufige Ursachen für Jitter

Netzwerküberlastung

Netzwerküberlastung entsteht, wenn zu viel Datenverkehr durch ein Netzwerk fließt und die Kapazität des Netzwerks zur Bewältigung des Datenverkehrs überschritten wird

Dies kann zu Paketverlusten und Jitter mit übermäßiger Latenz führen

• Bandbreitensättigung:Betrachten Sie die Bandbreite als eine Leitung, durch die der Verkehr wie Wasser fließt.

Das Rohr hat eine Kapazität, die der Wassermenge entspricht, die pro Zeiteinheit durch das Rohr fließen kann

Wenn die Rate höher ist, müssen Datenpakete warten, bis sie an die Reihe kommen, was zu Verzögerungen und Jitter im Netzwerk führt

• Echtzeitanwendungen:

Bei Apps wie Videoanrufen und VoIP können selbst geringfügige Verzögerungen bei der Paketübertragung, die durch Überlastung verursacht werden, zu einer schlechten Qualität des Benutzererlebnisses führen, da die Datenpakete nicht in vorhersehbaren Zeitabständen eintreffen

• Lösungsstrategien

Um das Netzwerk zu optimieren und Überlastungen zu reduzieren, können Netzwerkadministratoren die Netzwerkbandbreite erhöhen, den Datenverkehr mithilfe von QoS-Regeln priorisieren und den Datenverkehr überwachen, um Spitzennutzungszeiten besser zu verstehen und zu verwalten

• Unzureichende Hardware- und Firmware-Probleme

Ältere Netzwerkgeräte wie Router und Switches können erheblichen Netzwerk-Jitter verursachen. Diese Geräte verfügen möglicherweise nicht über die richtige Rechenleistung und Software-Upgrades, um die heutigen Netzwerkanforderungen zu erfüllen, und müssen daher ersetzt werden, um das Beste aus Ihrem Internet herauszuholen Verbindung

• Externe Störungen

Externe Störungen können Probleme in drahtlosen Netzwerken verursachen, diese können eine erhebliche Quelle von Jitter sein

• Funksignalstörungen

In drahtlosen Netzwerken und Geräten wie Mobiltelefonen und WLAN-fähigen Geräten kann es zu Störungen durch andere WLAN-Router und -Geräte kommen

Diese Interferenz schwächt oder verzerrt die WLAN-Signale, was zu Interferenzen und Problemen wie Jitter und Latenz führt

• Physische Hindernisse

Physische Hindernisse wie eine Wand oder der physische Abstand zwischen den WLAN-Routern und den Geräten können ebenfalls zu Schwankungen in der Signalstärke und der Übertragungsgeschwindigkeit von Daten führen

• Umweltfaktoren

Umgebungsfaktoren wie elektrische Störungen können ebenfalls Netzwerkstörungen verursachen und zu erhöhter Latenz und Verringerung der Bandbreitenkapazität sowie erhöhtem Jitter führen

Auswirkungen von Jitter auf Unternehmen und Apps

Voice over Internet Protocol (VoIP) und Videoanrufe

VoIP- und Videoanrufe erfordern einen stetigen Paketstrom, um ein klares Audio- und Videoerlebnis zu gewährleisten.

Jitter führt dazu, dass die Datenpakete in ungleichmäßigen Zeitabständen eintreffen. Daher kann hoher Jitter die Qualität des Dienstes beeinträchtigen, z. B. Audioausfälle und abgehacktes Video, was die Anrufqualität beeinträchtigen kann

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