Emulation des Jitter-Puffers
In den vorherigen Abschnitten dieses Beitrags haben wir aufgezeigt, welche Jitter es gibt und wie diese berechnet werden. Da ein Jitter unumgänglich ist und zu den negativen Eigenschaften des IP-Netzwerks gehört, müssen Sie Lösungen zur Milderung des Effekts finden. Beim Einsatz eines so genannten Jitterpuffers werden Daten zwischengespeichert, um den Jitter auszugleichen. Bei diesem Lösungsansatz wird direkt bestimmt, wie viele Pakete als Folge des Jitters verworfen werden. Dies hat den Vorteil, dass sich direkt die zeitliche Verteilung der Datenverluste beobachten lassen. Dabei wird vermieden, die jeweilige Jitter-Metrik mit der Datenverlustrate zu korrelieren.

Unterschiedliche Pufferansätze
Ein Jitter-Puffer hat die Aufgabe, die Auswirkungen des Jitters im dekodierten Sprach/Videostrom zu beseitigen. Dabei wird jedes empfangene Paket kurzzeitig zwischengepuffert, bevor es weitergeleitet wird. Zu spät empfangene Pakete verwirft der Jitter-Puffer dabei. Durch die Kontrollfunktion treten im Puffer zusätzliche Verzögerung auf. Jitter-Puffer haben entweder eine feste oder eine dynamische Größe. Letztere Varianten werden auch als adaptive Jitter-Puffer bezeichnet.

Diese haben die Fähigkeit, ihre Größe dynamisch zu optimieren, um sich optimal an die jeweiligen Verzögerungen/Datenverluste anzupassen. Erfolgt beispielsweise eine schrittweise Veränderung der Verzögerung um 20 Millisekunden, hat dies kurzfristig einige Paketverluste zur Folge. Über diesen Zeitraum justiert sich der Puffer jedoch neu und vermeidet somit weitere Datenverluste.

Bild 5 zeigt ein Beispiel für die Beziehung zwischen verworfenen Paketen und unterschiedlichen Jitter-Metriken. Es ist erkennbar, dass der Anstieg des RTCP-Jitter einen ungefähren Hinweis auf den voraussichtlichen Verwurf einzelner verzögerter Pakete gibt.


Bild 5: Beziehung zwischen verworfenen Paketen und Jitter-Messungen

Adaptive Jitter-Puffer
Adaptive Jitter-Puffer reagieren in der Regel entweder auf Ereignisse oder die Erhöhung des gemessenen Jitters. Wird ein zu spät empfangenes Paket festgestellt (und dies daher verworfen) vergrößert sich der Jitter-Puffer automatisch. Wird kein zu spät empfangenes Paket festgestellt, wird der Jitter-Puffer reduziert. Treten in einem LAN häufiger Staus auf oder ändern sich die Routen oft, dann liegen die Jitter-Ereignisse weit auseinander.

Die durch adaptive Jitter-Puffer hervorgerufene Vergrößerung des Jitter-Puffers kann sich kontraproduktiv auf die Kommunikation auswirken. Die Verzögerungen werden durch das erste Ereignis adaptiv vergrößert. Aber es dauert zu lange, bis das nächste Ereignis eintritt, wodurch der Jitter-Puffer automatisch wieder verringert worden wäre. Ein adaptiver Jitter-Puffer reagiert hervorragend, wenn Jitter in größeren Mengen (beispielsweise bei Staus auf WAN-Links) auftritt. Da heute hauptsächlich adaptive Jitter-Puffer genutzt werden und deren Betrieb recht empfindlich auf die Jitter-Verteilung reagiert, ist es wichtig, dass die Jitter-Messungen die zeitliche Verteilung einkalkulieren. Durch eine zusätzliche Emulation des Jitter-Puffers kann eine pragmatische Lösung erreicht werden, die dafür sorgt, dass sich daraus die Jitter-basierten Datenverluste abschätzen lassen.

Ansätze zur korrekten Jitter-Modellierung und -Messung
Wie zuvor dargestellt, müssen zur Jitter-Modellierung und zur korrekten Jitter-Messung die zeitlichen Charakteristiken und die Auswirkungen auf die Berechnung der Jitter-Puffer einbezogen werden. Hierfür stehen mehrere Techniken zur Verfügung:

• Modellierung: Zur Ermittlung plausibler Daten im Zusammenhang mit einer IP-Netzwerk-Emulation oder -Simulation sollte ein Impuls-getriebenes Zeitreihen-Modell verwendet werden.
• Jitter-Messungen: Um den Jitter unabhängig von den spezifischen Anwendung messen zu können, empfiehlt es sich, die mittlere Abweichung von den kurzfristigen durchschnittlichen Verzögerungen als Messgröße zur Generierung eines Histogramms heranzuziehen, um Abweichungen des Jitters festzustellen.
• Auswirkungen des Jitters: Zur Beurteilung der Auswirkungen des Jitters auf VoIP-Dienste ist es empfehlenswert, dass ein Jitter-Puffer-Emulator genutzt wird, um somit direkt die Anzahl der verworfenen Pakete ermitteln zu können.

Fazit
Jitter ist ein unumgänglicher Aspekt in einem Netzwerk. Dieser lässt sich kaum verhindern, daher ist es notwendig, diesen zumindest zu minimieren. Spezielle Analysetools sind darauf ausgerichtet, die Eigenschaften von VoIP im Netzwerk zu prüfen. Der Jitter lässt sich hierbei von jedem Strom einzeln begutachteten. Auch die Fehler (Paketverluste), die durch den vorgekommenen Jitter verursacht werden, berechnen derartige Tools. Zudem simulieren solche Werkzeuge VoIP-Verbindungen und erlauben Ihnen, Messungen der Sprachqualität durchzuführen, die die Folgen des Jitters berücksichtigen und darstellen. Damit haben Sie als Administrator bereits eine hervorragende Datenbasis für weitere Anpassungen im Netzwerk in der Hand.

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Mathias Hein/dr/ln