Überlastung der Access Links (Typ C)
Access Links sind in der Regel die Engpässe einer Ende-zu-Ende-Kommunikationsbeziehung und somit die Hauptverursacher von Jitter. Beispielsweise führt die Serialisierung eines 1.500 Byte IP-Pakets über eine 1.544 MBit/s schnelle WAN-Verbindung zu einer Verzögerung von rund 8 ms.

Befinden sich in einem Router bereits fünf Datenpakete in der Ausgangswarteschlange, bevor ein VoIP-Paket beim Router eintrifft, verzögert sich dieses zusätzlich um 40 ms. Es muss warten, bis die fünf Datenpakete über den WAN-Link übermittelt wurden.

Zusätzlich kann bei ADSL oder CATV-Modems die Upload-Bandbreite durch eine Asymmetrie der Transportströme noch weiter begrenzt sein. Verfügt ein Anschluss nur über eine Upload-Bandbreite von 384 Kbit/s, dann wird in der Ausgangswarteschlange jedes 1.500 Byte IP-Paket um weitere 30 ms verzögert.

Lastverteilung über mehrere Access Links oder Service Provider (Typ A)
Zur Realisierung von Redundanzfunktionen im WAN werden die Datenströme auf mehrere geroutete Access Links zu einem IP Service Provider oder mehreren unabhängigen ISPs übermittelt. Die einzelnen Pakete einer VoIP-Verbindung können dadurch über unterschiedliche Pfade übertragen werden. Da die Verzögerungen auf den einzelnen Pfaden unterschiedlich sein können, entsteht naturgemäß ein Jitter.


Bild 2: Eom überlasteter Access Point führt ebenfalls zu Jitter

Lastverteilung innerhalb eines IP Services (Typ A)
Einige IP Service Provider leiten den zu transportierenden Datenverkehr über mehrere Strecken ihres Netzwerks zum Ziel. Dies verbessert die Verfügbarkeit der Dienste und sorgt für eine gleichmäßigere Netzauslastung. Da die Routenentscheidungen nicht auf Basis der Datenströme, sondern auf Basis jedes Pakets getroffen werden, entsteht der Jitter aufgrund unterschiedlicher Laufzeiten der Strecken.

Lastverteilung innerhalb von Routern (Typ A)
Eine "Multi-Processing-Lösung" sorgt in einigen Router-Architekturen für die Erhöhung der Übertragungskapazität. Dabei werden die abgehenden Datenpakete von mehreren parallelen Warteschlangen verarbeitet. Da die Warteschlangen nicht zu 100 Prozent synchron laufen (Ursache: unterschiedlich lange Pakete), führt diese Technik zu einer minimalen Erhöhung des Jitters.

Update der Routing-Tabellen (Typ B)
Die Routing-Tabellen in den Routern werden permanent Updates unterzogen. Die Updates werden zu den benachbarten Routern mit einer hohen Priorität übermittelt. Da die Routen-Updates für die Übermittlung die hierfür notwendigen Router-Ressourcen benötigen, kann dies zu kurzzeitigen Verzögerungen bei der Übermittlung des regulären Datenverkehrs führen. Darüber hinaus können während des Updates der Routing-Tabellen kurzzeitige Routing-Loops bestehen. Routing-Loops sorgen für eine extrem hohe Verzögerung einzelner Pakete.


Bild 3: Routing-Tabellen-Updates rufen periodische Verzögerungen hervor

Routenänderungen (Typ B)
Die Ursachen für Routenänderungen sind oftmals überlastete Verbindungen oder Fehler auf WAN-Links. Ein sogenanntes Routen-Flattern entsteht, wenn ein Router abwechselnd ein Ziel in schneller Folge zuerst über eine und anschließend über eine andere Strecke propagiert. Ein eng verwandter Begriff ist das Schnittstellenflattern, bei dem eine Schnittstelle auf einem Router durch einen Hardware-Fehler abwechselnd zu beziehungsweise abgeschaltet wird. Das Routen-oder das Schnittstellenflattern können durch unterschiedliche Verzögerungen zu einem Jitter führen.

Zeit-Drift (Typ B)
Ein Zeit-Drift macht sich nicht immer als Jitter bemerkbar. Ein Zeit-Drift kann jedoch zu gelegentlichen Jitter-Pufferproblemen (periodischer Überlauf oder Leerung des Jitter-Puffers) führen. Typische Zeitkomponenten in Rechnern weisen eine Frequenztoleranz von 300 ppm (plus 50 ppm durch Temperaturdrift) auf.

In Teil zwei unserer Workshop-Serie beschäftigen wir uns damit, wie sich der Jitter korrekt messen lässt und welche Rolle die Emulation des Jitter-Puffers dabei spielt.

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Mathias Hein/dr/ln