Was ist Jitter? De­fi­ni­ti­on und vor­beu­gen­de Maßnahmen

Von Jitter spricht man, wenn es bei der Über­tra­gung von Da­ten­pa­ke­ten zur Ver­zö­ge­rung oder zu Ab­wei­chun­gen kommt. Tritt Jitter auf, liegt das Problem meist an einer aus­ge­las­te­ten Netz­werk­band­brei­te, alten Netz­werk­in­fra­struk­tu­ren, Ethernet-Kabeln oder End­ge­rä­ten. Um Jitter zu re­du­zie­ren oder gar zu ver­hin­dern, empfiehlt sich ein re­gel­mä­ßi­ger Netz­werk­test und ein Upgrade von End­ge­rä­ten oder Netz­wer­ken.

Der Bild­schirm flackert, die Au­dio­über­tra­gung knistert und knackt oder das Zoom-Video kommt nur stockend an. Dies kann am Jitter-Effekt liegen. Dahinter verbirgt sich das Takt­zit­tern bei der Über­tra­gung digitaler Signale sowie die Varianz von Lauf­zei­ten bei der Über­mitt­lung von Da­ten­pa­ke­ten. Das bedeutet, dass es durch Jitter zu Ver­zö­ge­rung, Ver­schie­bung oder zu Ab­wei­chun­gen bei Si­gnal­im­pul­sen, Am­pli­tu­den oder beim Pha­sen­ti­ming kommen kann.

In TCP/IP-Netz­wer­ken steht Jitter für Ab­wei­chun­gen in der La­tenz­zeit bei der Über­tra­gung von Da­ten­pa­ke­ten zwischen be­tei­lig­ten Instanzen bzw. End­ge­rä­ten. Da­ten­pa­ke­te benötigen also länger als üblich, um beim Empfänger an­zu­kom­men.

Je nach Auftreten lassen sich folgende Arten von Jitter fest­stel­len:

• Kon­stan­ter Jitter: Hierbei kommt es grund­sätz­lich und anhaltend zu einer ver­zö­ger­ten Über­tra­gung von Da­ten­pa­ke­ten.
• Vor­über­ge­hen­der (Transient) Jitter: Wird i. d. R. durch einzelne Da­ten­pa­ke­te ver­ur­sacht und sorgt für eine kurz­zei­ti­ge, jedoch spürbare Ver­zö­ge­rung in der Si­gnal­über­tra­gung.
• Kurz­fris­ti­ge Delays: Diese Ver­zö­ge­rungs­schwan­kun­gen hängen meist mit Än­de­run­gen von Über­tra­gungs­rou­ten oder über­las­te­ten Netz­wer­ken zusammen. Sie äußern sich durch kurz­zei­tig zu­neh­men­de Delays bei einer be­stimm­ten Menge an Da­ten­pa­ke­ten und können von Paket zu Paket zu va­ri­ie­ren­den Delays führen.

In aller Regel äußert sich Jitter bei der Da­ten­über­tra­gung zwischen zwei Systemen. Der Pa­ket­fluss zwischen den Systemen wird hierbei konstant oder kurz­zei­tig verzögert. Obwohl die La­tenz­zeit­va­ria­ti­on besonders häufig und re­gel­mä­ßig in IP-Netz­wer­ken auftritt, sorgt Jitter vor allem in der Echtzeit-Kom­mu­ni­ka­ti­on wie bei Video-Chats, Video-Kon­fe­ren­zen und VoIP-Te­le­fo­na­ten für Frus­tra­ti­on. Die Aus­wir­kun­gen von Jitter sind in diesen Fällen eine ver­schlech­ter­te Kom­mu­ni­ka­ti­ons­qua­li­tät, Rauschen, Knacken, ver­zö­ger­te Video- und Au­dio­si­gna­le oder frag­men­tier­te Si­gnal­über­tra­gung. Auch bei Desktop-Hosting oder in vir­tu­el­len VDI-In­fra­struk­tu­ren kann Jitter auftreten.

Die Ursachen für das Auftreten von Jitter können je nach Auftreten variieren. Grund­sätz­lich lassen sich die folgenden fest­stel­len:

• Geringe Qualität der Hardware oder Netzwerk-In­fra­struk­tur: Beim Einsatz von ver­al­te­ten Routern, Modems, Computern, Kabeln, Switches oder Pe­ri­phe­rie­ge­rä­ten kann es zu Netzwerk-Jitter kommen. Signale werden bei der Über­tra­gung verzögert und Befehle nur mit Delay aus­ge­führt.
• Über­las­tung durch geringe Netzwerk-Band­brei­te: Je nach Netz­werk­typ oder Netz­werk­pro­to­koll tritt Jitter häufig durch Netz­werk­über­las­tung auf. Dies ist etwa der Fall, wenn es sich um ein Netzwerk mit zu geringer Band­brei­te bzw. zu vielen aktiven Geräten handelt.
• Drahtlose Netzwerke mit schlech­ter Netz­werk­ver­bin­dung: Eine zu geringe Über­tra­gungs­ra­te und Band­brei­te kann vor allem in draht­lo­sen Netz­wer­ken zu Jitter führen. Auch aus diesem Grund zeichnen sich ka­bel­ge­bun­de­ne Netz­werk­ver­bin­dun­gen durch eine bessere Über­tra­gung von Video- und Au­dio­si­gna­len aus.
• Keine Prio­ri­sie­rung von Paketen oder End­ge­rä­ten: Wird in einem Netzwerk keine Prio­ri­sie­rung von be­stimm­ten Da­ten­pa­ke­ten oder End­ge­rä­ten im­ple­men­tiert, kann es zu Ab­wei­chun­gen und Ver­zö­ge­run­gen kommen. Das ist besonders bei der Über­tra­gung von Au­dio­da­ten in VoIP-Systemen spürbar.

Die Ver­zö­ge­rung bzw. Varianz in der La­tenz­zeit lässt sich durch ver­schie­de­ne Metriken berechnen. Folgende Methoden werden für die Jitter-Messung ein­ge­setzt:

Hierbei werden die durch­schnitt­li­che sowie die minimale Round-Trip-Time (RTT) in Form eines Ping-Tests für Sprach­pa­ke­te gemessen. Bei der RTT handelt es sich um die Zeit, die Da­ten­pa­ke­te und Signale benötigen, um von einer sendenden Instanz zum Empfänger zu gelangen. Ver­ein­facht aus­ge­drückt, handelt es sich um einen Ping-Test, ähnlich dem Ping-Befehl oder Tra­ce­rou­te.

Der Delay zwischen In­ter­val­len beim Senden und Empfangen wird durch so­for­ti­gen Jitter bei einzelnen Paketen ermittelt.

Band­brei­ten­tests messen La­tenz­va­ri­anz und Ver­zö­ge­run­gen in der Da­ten­über­tra­gung anhand der Netz­werk­band­brei­te bzw. der Netz­werk­über­las­tung. Als Kriterien werden Ge­schwin­dig­kei­ten von Uploads und Downloads bei Da­ten­pa­ke­ten, Jitter-Zeiten und die Band­brei­ten­ka­pa­zi­tät des Netzwerks her­an­ge­zo­gen. Durch Band­brei­ten­tests lässt sich fest­stel­len, ob Jitter vom In­ter­net­an­bie­ter ver­ur­sacht wird. Mögliche Delays lassen sich anhand einer theo­re­ti­schen Da­ten­ge­schwin­dig­keit in KB/s (Kilobit pro Sekunde) bzw. MB/s (Megabit pro Sekunde) messen. Hier empfehlen sich mehrere Tests, da Da­tei­grö­ßen, Lei­tungs­rau­schen sowie Netzwerk- und Ser­ver­über­las­tun­gen die Tests be­ein­flus­sen können.

Zur Analyse und Messung von Jitter dienen folgende hilf­rei­che Tools:

• So­lar­Winds VoIP-/Netz­werks­qua­li­täts-Manager: Ana­ly­siert und misst An­ruf­da­ten­sät­ze hin­sicht­lich Pa­ket­ver­lust, La­tenz­zei­ten, Jitter und Mean Opinion Scores. Zu ver­füg­ba­ren Funk­tio­nen zählen WAN-Echtzeit-Über­wa­chung, Feh­ler­ana­ly­sen für VoIP-An­ruf­qua­li­tät, visuelle Analyse von VoIP-An­ruf­pfa­den sowie das Mo­ni­to­ring von Primary Rate Interface Trunks und Cisco VoIP-Gateways.
• PRTG Netzwerk-Monitor (Paessler Router Traffic Grapher): Dient zur Messung und Über­wa­chung gezielter Messwerte wie Da­ten­über­tra­gungs­ra­ten von Switch-Ports, die CPU-Aus­las­tung oder belegter Spei­cher­platz.
• Star­Tri­ni­ty Con­ti­nuous Speed Test Tool: Dient zur Messung der Netz­werk­ver­bin­dun­gen, indem es Pa­ket­ver­lus­te und Jitter überwacht und hierzu Zeit­stem­pel von Paketen auf­zeich­net. Zu Mess­wer­ten zählen die Upload-/Download-Band­brei­te, Upload-/Download-Jitter, Pa­ket­ver­lus­te, RTT-Delays sowie Aus­fall­zei­ten.

Möchten Sie Jitter aktiv re­du­zie­ren oder sogar ver­hin­dern, bieten sich ver­schie­de­ne Methoden an:

Beim so­ge­nann­ten Buffering werden Da­ten­pa­ke­te zunächst zwi­schen­ge­spei­chert, bevor sie zur Ziel­quel­le gelangen. An­wen­dun­gen und Dienste, die Da­ten­pa­ke­te empfangen, erhalten diese somit in einem fest­ge­leg­ten Rhythmus aus dem Buffer, wodurch sich Delays, zeitliche Schwan­kun­gen und Ab­wei­chun­gen abmildern, aus­glei­chen oder ein­gren­zen lassen. Ein Jitter-Buffer wird auf Routern, in Netz­wer­ken oder auf einem Switch ein­ge­setzt.

Kabel und Switches älterer Jahrgänge können aufgrund einer schlech­te­ren Leis­tungs­fä­hig­keit Jitter ver­ur­sa­chen. Grund dafür ist, dass ältere Ethernet-Kabel nur 125 MHz über­tra­gen können. Ein Upgrade auf ein aktuelles Ethernet-Kabel kann die Über­tra­gungs­ra­te auf 250 MHz steigern.

Besonders große Updates, Ak­tua­li­sie­run­gen oder Upgrades von Pro­gram­men oder Be­triebs­sys­te­men können zur Über­las­tung der Band­brei­te und des Netzwerks führen. Die Folge ist ein Computer, der nicht mehr oder nur stark verzögert reagiert. Hier empfiehlt es sich, den Ter­min­pla­ner von Be­triebs­sys­te­men zu nutzen. Mit diesem lassen sich au­to­ma­ti­sche Updates auf feste Ta­ges­zei­ten legen, in denen Sie das jeweilige Gerät oder Netzwerk selten nutzen.

An­wen­dun­gen und Ak­ti­vi­tä­ten im Ho­me­of­fice oder im Büro, die nicht es­sen­zi­ell für die be­ruf­li­che Arbeit sind, be­ein­träch­ti­gen die Band­brei­te. Dazu zählen u. a. Video-Streams und Online-Gaming. Unnötige Band­brei­ten­nut­zung sollte daher vor allem in ar­beits­in­ten­si­ven Zeit­fens­tern reduziert werden.

Jitter lässt sich re­du­zie­ren, indem Sie im Voraus stabile Über­tra­gungs­rou­ten festlegen und Da­ten­ver­kehr bzw. Endgeräte für die Da­ten­über­tra­gung prio­ri­sie­ren.