Jitter

Jitter bezeichnet die Schwankung der Laufzeit einzelner Pakete. Bei Sprache und Video ist er störender als eine gleichmäßig hohe Verzögerung.

Definition

Pakete eines Datenstroms werden in gleichmäßigen Abständen gesendet, bei Sprache üblicherweise alle 20 Millisekunden. Beim Empfänger kommen sie jedoch ungleichmäßig an. Diese Abweichung von den erwarteten Abständen heißt Jitter.

Er wird in Millisekunden angegeben und beschreibt keinen einzelnen Wert, sondern eine Streuung. Ein Strom mit gleichbleibender Verzögerung von 80 Millisekunden hat keinen Jitter. Ein Strom, dessen Pakete zwischen 20 und 60 Millisekunden brauchen, hat trotz geringerer Verzögerung erheblichen Jitter.

Für Datenübertragungen spielt das keine Rolle, weil sie ohnehin gepuffert werden. Für Sprache ist es entscheidend, weil sie in Echtzeit im richtigen Takt wiedergegeben werden muss.

Woher Jitter kommt

Warteschlangen. Auf einer ausgelasteten Strecke warten Pakete unterschiedlich lange, bis sie an der Reihe sind. Die häufigste Ursache.

Funk. Im WLAN teilen sich alle Stationen das Medium. Wartezeiten vor dem Senden und Wiederholungen bei Störungen erzeugen ungleichmäßige Abstände. Deshalb ist Telefonie über WLAN anspruchsvoller als über Kabel.

Wechselnde Wege. Nehmen Pakete unterschiedliche Routen, unterscheiden sich ihre Laufzeiten.

Überlastete Geräte. Ein Router, der nebenbei verschlüsselt oder filtert, verarbeitet Pakete ungleichmäßig.

Powerline. Die Qualität schwankt mit dem, was sonst am Stromnetz hängt.

Der Jitterpuffer

Das Endgerät gleicht die Schwankung aus, indem es eintreffende Pakete zunächst sammelt und erst verzögert wiedergibt. Dadurch überbrückt es Lücken, die durch verspätete Pakete entstehen.

Daraus ergibt sich ein Zielkonflikt, der nicht auflösbar ist. Ein großer Puffer verträgt starke Schwankungen, erhöht aber die Verzögerung um genau seine Tiefe. Ein kleiner Puffer hält die Verzögerung gering, lässt aber Pakete verfallen, die zu spät eintreffen. Diese wirken dann wie Paketverlust.

Aktuelle Endgeräte passen die Tiefe während des Gesprächs an. Sie beobachten die Schwankung und vergrößern den Puffer bei Bedarf. Das erklärt, warum ein Gespräch nach einer Störung spürbar verzögerter weiterläuft als davor.

Richtwerte

Bis etwa 20 bis 30 Millisekunden bleibt Jitter unauffällig, weil die Puffer ihn ohne nennenswerte Zusatzverzögerung ausgleichen. Darüber wird die Wiedergabe hörbar beeinträchtigt, zunächst durch die steigende Verzögerung, dann durch Aussetzer.

Die Grenze hängt allerdings am Gesamtbudget. Eine einseitige Verzögerung bis etwa 150 Millisekunden gilt als unauffällig. Darin enthalten sind Laufzeit, Kodierung und Puffer. Wer bereits 120 Millisekunden Laufzeit hat, verträgt weniger Jitter als jemand mit 40.

Messen

Werte aus dem Gefühl sind unbrauchbar. Belastbare Angaben liefert der Steuerkanal, der während eines Gesprächs Berichte über Verlust, Schwankung und Laufzeit austauscht. Telefonanlagen und bessere Endgeräte werten diese aus.

Wichtig ist der Zeitpunkt. Jitter entsteht unter Last. Eine Messung im Leerlauf zeigt nichts. Wer den Verdacht hat, dass die eigene Leitung die Ursache ist, misst während eines großen Downloads.

Tritt das Problem nur dann auf, fehlt eine Bevorzugung des Sprachverkehrs. Ein Gespräch braucht wenig Bandbreite, muss aber vorrangig behandelt werden.

Abgrenzung

Verzögerung ist die Laufzeit selbst, Jitter ihre Schwankung. Beide zusammen bestimmen, wie flüssig ein Gespräch wirkt.

Paketverlust bedeutet, dass Pakete gar nicht ankommen. Zu spät eintreffende Pakete wirken wie Verlust, sind aber eine Folge von Jitter.

In der Übertragungstechnik bezeichnet Jitter auch die Schwankung von Taktflanken in einem Signal. Das ist ein anderer Zusammenhang mit demselben Namen.

Quellen

• RFC 3550: RTP, mit der Berechnung der Ankunftszeitschwankung
• ITU-T G.114: One-way transmission time
• ITU-T Y.1541: Network performance objectives for IP-based services