Netzwerke können an mehreren verschiedenen Krankheiten leiden, die sich jeweils auf die Datenübertragung auswirken. Die wichtigsten sind Verzögerung oder Latenz – zwei enge Verwandte, die so ähnlich sind, dass viele sie für ein und dasselbe halten, Paketverlust und Jitter.
Während es ziemlich offensichtlich ist, welche Auswirkungen Verzögerung oder Latenz auf die Netzwerkkommunikation haben können, und es auch leicht zu ergründen ist, was Paketverluste verursachen können, ist Jitter ein komplizierteres Konzept. Es ist jedoch das, was wir heute besprechen werden, und obwohl wir nicht die Absicht haben, Sie Experten zum Zittern zu bringen, hoffen wir, Ihnen genügend Informationen zu geben, um besser zu verstehen, was es ist, wie es Ihr Netzwerk beeinflussen kann und was kann getan werden, um es zu verhindern oder zu reduzieren.
Wir beginnen unsere Diskussion mit einigen grundlegenden Informationen über Jitter. Wir werden unser Bestes tun, um zu erklären, was es ist und wie es passiert. Anschließend besprechen wir die nachteiligen Auswirkungen von übermäßigem Jitter und wie viel davon toleriert werden sollte. Anschließend betrachten wir den speziellen Fall des VoIP-Verkehrs, da dieser einer der häufigsten Netzwerkdienste ist, der am stärksten von Jitter betroffen ist. Darauf folgt eine Diskussion über das Messen und Überwachen von Jitter mit einem kurzen Überblick über einige der besten verfügbaren Tools für diesen Zweck. Unsere nächste Aufgabe wird es sein, Jitter zu verhindern oder zu reduzieren. Wir werden sehen, dass Jitter-Puffer und QoS-Paketpriorisierung zwei der besten Optionen sind.
Inhaltsverzeichnis
Etwas Terminologie
Damit wir alle auf der gleichen Seite beginnen, wollen wir zunächst ein paar wichtige Begriffe definieren. In der Tat. Wichtig sind nicht so sehr die Begriffe an sich, sondern dass wir uns ihrer Unterschiede und Gemeinsamkeiten bewusst sind. Dies sind die vier Hauptprobleme von Netzwerken, die wir zuvor aufgelistet haben.
Paketverlust ist einfach das Scheitern eines oder mehrerer Pakete, ihr Ziel zu erreichen. Es ist relativ häufig, aber seine Auswirkungen werden durch die eingebaute Fehlerkorrektur vieler Netzwerkprotokolle gemildert.
Verzögerung ist die Zeit, die Daten benötigen, um von einem Punkt zum anderen zu gelangen. Es ist ein Faktor der Entfernung zwischen Quelle und Ziel und der Geschwindigkeit, mit der Daten übertragen werden.
Latenz ist jede zusätzliche Verzögerung, die der Datenübertragung aus verschiedenen Gründen hinzugefügt wird.
Beachten Sie, dass Verzögerung und Latenz häufig synonym verwendet werden, da sie beide die Zeit betreffen, die Daten benötigen, um von ihrer Quelle zu ihrem Ziel zu gelangen. Darüber hinaus werden Ihnen einige Leute sagen, dass es sich um zwei verschiedene Namen für dasselbe Konzept handelt
Wie für Jitter, handelt es sich um eine Schwankung in der Latenz eines Netzwerks. Lass uns tiefer graben…
Über Jitter
Jitter ist der Begriff, der verwendet wird, um sich auf die Verzögerungsschwankung zu beziehen, wenn Pakete über ein Netzwerk übertragen werden. Es ist die sich ändernde Verzögerungsrate über ein Netzwerk. Lassen Sie uns anhand eines Beispiels verdeutlichen, was Jitter ist. Angenommen, wir haben zwei Computer, die im selben Netzwerk miteinander kommunizieren. Zwischen den beiden Rechnern findet ein ständiger Austausch von Datenpaketen statt. In Abwesenheit von Jitter benötigt jedes Paket die gleiche Zeit, um das Netzwerk zu durchqueren. Nehmen wir an, es dauert 10 ms.
In einem von Jitter betroffenen Netzwerk würde die Laufzeit jedes Pakets schwanken. Ein Paket würde in 10 ms ankommen, während das nächste in 50 ms und das dritte in 15 ms ankommen würde. In diesem speziellen Beispiel könnte das dritte Paket vor dem zweiten ankommen. Jitter wird in Millisekunden (ms) oder Tausendstelsekunden gemessen und die Zahl stellt die Differenz zwischen den schnellsten und den langsamsten Paketen dar. In unserem obigen Beispiel beträgt der Jitter 40 ms. In vielen Situationen wäre das kein Problem und der Empfänger wäre in der Lage, die Pakete neu zu ordnen und ihnen einen Sinn zu geben.
Einige Protokolle gehen jedoch nicht allzu gut mit Jitter um. Dies ist beispielsweise der Fall bei Echtzeitprotokollen wie Videostreaming oder Voice over IP, der Technologie hinter vielen modernen Geschäftstelefonsystemen.
Die negativen Auswirkungen von Jitter
Die Auswirkungen von Jitter variieren je nach Dienst. Beispielsweise haben Dateiübertragungen eine eingebaute Zuverlässigkeit und ordnen Pakete entweder richtig an oder fordern eine erneute Übertragung an, wenn etwas nicht in der Reihenfolge ist oder fehlt. Andere Dienste wie VoIP-Telefonie und Video-Streaming werden deutlich stärker betroffen sein. Die Auswirkungen von Jitter sind am größten – oder zumindest am auffälligsten – bei Echtzeit-Benutzerdiensten wie IP-Telefonie.
Das Ziel von Voice over IP ist es, eine mindestens so gute Gesprächsqualität wie bei der Standardtelefonie zu erreichen. Sie erwarten, dass alles, was Sie sagen, für die andere Partei glasklar ist und umgekehrt. Das bedeutet, dass die ankommenden Audiopakete in Reihenfolge gehalten werden müssen, damit die Sprache verständlich bleibt. Alles andere als die Signalübertragung in Echtzeit führt zu einem Gespräch mit zerhacktem Audio. Tatsächlich sind Sprünge in der Audioqualität und wackelige Audiosignale oft die ersten verräterischen Anzeichen dafür, dass in Ihrem Netzwerk übermäßiger Jitter vorhanden ist.
Wie viel Jitter ist zu viel Jitter?
Jitter ist für Netzwerke ebenso eine Tatsache wie Steuern für uns. Es führt einfach kein Weg daran vorbei. Es sollte jedoch innerhalb einiger akzeptabler Grenzen bleiben, um keine Probleme zu verursachen. Ein geringes Maß an Jitter wirkt sich selbst auf die sensibelsten Echtzeit-Datenflüsse nicht merklich aus. Wenden wir uns an Cisco, um ein gutes Maß dafür zu erhalten, welches Jitter-Niveau akzeptabel ist. Schließlich ist es der führende Hersteller von Netzwerkgeräten, also sollte das Unternehmen wissen, wovon es spricht.
Hier ist also, was Cisco als akzeptable Jitter-Werte vorschlägt, und, wo wir schon dabei sind, was es auch für Paketverlust und Latenz vorschlägt.
Jitter: <30 ms
Paketverlust: <1%
Gesamtnetzwerklatenz: <150 ms
Für die beste Leistung sollten Sie versuchen, den Jitter unter 20 ms zu halten. Alles über 30 ms wirkt sich spürbar auf die Qualität Ihrer Echtzeit-VoIP-Gespräche aus. Und wenn es zu hoch über 30 ms geht, werden Sie wahrscheinlich Verzerrungen erleben, die es dem anderen Benutzer erschweren könnten, es zu verstehen. Indem Sie diese drei wichtigen Leistungsmetriken unter ihren jeweiligen Schwellenwerten halten, können Sie sicherstellen, dass bei wichtigen Diensten in Ihrem Netzwerk keine schwerwiegenden Leistungsprobleme auftreten.
Der spezielle Fall von Voice over IP
VoIP-Telefonie ist wohl der Dienst, der am stärksten von Jitter betroffen ist. Tatsächlich ist Video- oder Audio-Streaming genauso stark betroffen, aber die relative Bedeutung dieser Arten von Diensten ist nicht so hoch. Dies hat mit der Art und Weise zu tun, wie VoIP-Datenübertragungen stattfinden. Wenn Sie in ein IP-Telefon sprechen, wird Ihre Stimme in Daten umgewandelt, die über das Netzwerk übertragen werden. Die Sprachdaten werden in viele verschiedene Pakete zerlegt und dann am anderen Ende an den Anrufer übertragen.
Diese Sprachdaten konkurrieren während der Übertragung im Netzwerk mit dem gesamten anderen Datenverkehr. Insbesondere in Situationen, in denen Netzwerkschaltkreise überlastet sind, können Pakete verzögert werden. Diese Verzögerung ist möglicherweise nicht offensichtlich, wenn eine Datei übertragen wird, die am Ende nur wenige zusätzliche Sekunden dauern kann. Wenn der Sprachverkehr jedoch Verzögerungen und Jitter erleidet, können Pakete aus der Reihenfolge geraten, was zu einer erheblichen Verzerrung des Sprachsignals führt.
Über Überwachungstools
Netzwerküberwachungstools sind bei weitem eine der besten Möglichkeiten, um das Auftreten von Jitter im Auge zu behalten. Ein anständiges Netzwerküberwachungstool kann Ihnen mitteilen, wann das Netzwerk unter Jitter leidet oder kurz davor steht, zu leiden. Es kann Ihnen auch helfen zu sehen, wann Sie Ihre aktuellen Bandbreitenlimits überschreiten.
Es ist leicht zu erkennen, wie wichtig es ist, Jitter zu überwachen. Dies ist der beste Weg, um sicherzustellen, dass Sie sofort reagieren, wenn ein Problem auftritt. Tatsächlich können Sie oft eingreifen, bevor der Jitter so hoch wird, dass er eine Verschlechterung des Dienstes verursacht. Ihr Überwachungstool kann Ihnen auch einen Kontext zu Leistungsproblemen geben, damit Sie eine fundierte Fehlerbehebung durchführen können. Indem es Ihnen die Möglichkeit gibt, auftretende Netzwerk-Jitter zu sehen, wird das Überwachungstool Ihre Bemühungen zur Lösung und Vermeidung von Jitter effektiver machen.
Die besten Tools zum Messen von Jitter
Nachdem wir Sie nun von der Nützlichkeit des Jitter-Überwachungstools überzeugt haben, werfen wir einen Blick auf einige der besten. Keines unserer Tools ist ausschließlich auf die Messung von Jitter ausgerichtet, aber alle tun es. Alle diese Tools haben sehr unterschiedliche Zwecke und das beste für Ihre spezifischen Bedürfnisse ist dasjenige, das über Funktionen verfügt, die für Sie hilfreich sein können. Wir lassen Sie darüber urteilen. Aber seien Sie versichert, dass alle hier vorgestellten Tools gute Arbeit bei der Jitter-Messung leisten werden.
1- SolarWinds VoIP und Network Quality Manager (KOSTENLOSE Testversion)
SolarWinds hat in den letzten 20 Jahren einige der besten Netzwerkverwaltungstools entwickelt. Sein Flaggschiffprodukt, der Network Performance Monitor, zählt durchweg zu den besten SNMP-Netzwerküberwachungstools. Das Unternehmen ist auch für seine kostenlosen Tools bekannt. Sie wurden speziell für die Anforderungen von Netzwerkadministratoren entwickelt und umfassen Produkte wie den TFTP-Server oder den Advanced Subnet Calculator.
Der SolarWinds VoIP und Network Quality Manager ist ein dediziertes VoIP-Überwachungstool, das mit großartigen Funktionen ausgestattet ist. Dieses Tool kann verwendet werden, um VoIP-Anrufqualitätsmetriken zu überwachen, einschließlich natürlich Jitter, aber auch Latenz, Paketverlust und MOS. Es kann bei der Fehlerbehebung bei der VoIP-Anrufleistung helfen, indem Anrufprobleme und Netzwerkleistung korreliert werden. Echtzeit-WAN-Überwachung mit Cisco IP SLA-Technologie ist ebenfalls enthalten. Mit einer VoIP-Anrufpfadverfolgungsfunktion können Sie Anrufprobleme entlang des gesamten Netzwerkpfads sehen und lokalisieren.
Dieses Tool bietet eine Echtzeitüberwachung der Site-to-Site-WAN-Leistung und verfügt außerdem über Warnfunktionen, um Sie über anormale Situationen zu informieren. Es kann dazu beitragen sicherzustellen, dass WAN-Verbindungen wie erwartet funktionieren, indem Cisco IP SLA-Metriken, synthetische Verkehrstests und benutzerdefinierte Leistungsschwellenwerte und -warnungen verwendet werden.
Aber die SolarWinds VoIP und Network Quality Manager überwacht nicht nur Ihre WAN-Verbindungen, sondern kann auch die Auslastungs- und Leistungsmetriken Ihrer VoIP-Gateways und PRI-Trunks anzeigen. Es kann bei der Kapazitätsplanung helfen, indem es Ihnen ermöglicht, die Sprachqualität bei der Planung neuer VoIP-Bereitstellungen zu bewerten.
Preise für die SolarWinds VoIP und Network Quality Manager Beginnen Sie mit 1.615 $ für bis zu 5 IP-SLA-Quellgeräte und 300 IP-Telefone. Andere Lizenzstufen – einschließlich einer geräteunbegrenzten Lizenz – sind ebenfalls verfügbar. Eine kostenlose 30-Tage-Testversion ist verfügbar, wenn Sie das Produkt für einen Testlauf nutzen möchten.
2- PRTG-Netzwerkmonitor
Der PRTG Netzwerkmonitor von Paessler ist ein Mehrzweck-Netzwerküberwachungssystem. Durch den Einsatz von Sensoren, die mit Add-Ons verglichen werden können, obwohl sie dem Produkt beiliegen, PRTG kann verwendet werden, um viele verschiedene Parameter von Netzwerken und Systemen zu überwachen. Das Tool kann praktisch jedes System, jedes Gerät, jeden Datenverkehr und jede Anwendung in Ihrer IT-Infrastruktur überwachen.
Von besonderem Interesse im Zusammenhang mit dieser Diskussion ist, dass das Tool einen Ping-Jitter-Sensor enthält, der entwickelt wurde, um zu messen, wie viel Jitter Ihr Netzwerk beeinflusst. Andere relevante Sensoren umfassen einen QoS-Rundreisesensor und einen QOS-Einwegsensor. Bei IP-SLA-fähigen Cisco-Geräten liest ein IP-SLA-Sensor relevante Metriken. Beide Methoden zeigen Ihnen die Qualität Ihrer VoIP-Verbindung und ermöglichen es Ihnen, festzulegen, welche Latenz, Jitter usw. akzeptabel sind. Sie können wählen, ob Sie per E-Mail, SMS oder Push-Benachrichtigungen auf einem Mobilgerät benachrichtigt werden möchten, wenn der Schwellenwert überschritten wird, damit Sie geeignete Maßnahmen ergreifen können.
Der PRTG-Netzwerkmonitor ist super einfach und schnell zu installieren. Das Auto-Discovery-System des Tools scannt Netzwerksegmente und erkennt automatisch eine Vielzahl von Geräten und Systemen. Es erstellt dann Sensoren aus vordefinierten Gerätevorlagen. Bestimmte VoIP-Sensoren müssen manchmal nachträglich manuell eingerichtet werden, was die Installation etwas länger macht, aber dies ist immer noch eines der am schnellsten einzurichtenden Tools.
Der PRTG-Netzwerkmonitor ist in einer kostenlosen Vollversion erhältlich, die auf 100 Sensoren begrenzt ist. Beachten Sie, dass jeder einzelne überwachte Parameter als ein Sensor zählt. Um mehr als 100 Sensoren zu überwachen, benötigen Sie eine Lizenz. Die Preise variieren mit der Anzahl der Sensoren und beginnen bei 600 $ für 500 Sensoren bis zu 14.500 $ für unbegrenzt viele Sensoren. Eine kostenlose 30-Tage-Testversion ohne Gerätebeschränkung ist verfügbar.
3- ManageEngine OpManager mit VoIP-Monitor
Der ManageEngine OpManager ist ein weiteres hervorragendes Tool zur Netzwerküberwachung. Es überwacht die Vitalfunktionen Ihrer Ausrüstung und warnt Sie, sobald etwas außerhalb der Spezifikationen liegt. Das Tool verfügt über eine intuitive Benutzeroberfläche, mit der Sie die benötigten Informationen leicht finden können. Es verfügt auch über eine hervorragende Berichts-Engine sowie einige vorgefertigte und benutzerdefinierte Berichte. Um das Paket abzurunden, sind auch die Warnfunktionen des Produkts sehr umfassend.
Wenn es um die Überwachung auf Jitter geht, ist die ManageEngine OpManagerDie VoIP-Überwachungsoption von kann die Kapazität Ihrer Infrastruktur zur Bearbeitung von VoIP-Anrufen proaktiv überwachen und darüber berichten. Das Tool verwendet Cisco IP SLA, um kritische Quality-of-Service-Parameter von VoIP-Netzwerken kontinuierlich zu überwachen. Zu den überwachten VoIP-Parametern gehören Paketverlust, Verzögerung, Jitter, Mean Opinion Score (MOS) und Round Trip Time (RTT).
Der ManageEngine OpManager Der Preis richtet sich nach der Anzahl der überwachten Geräte. Die Preise reichen von 715 $ für 25 Geräte bis zu 14.995 $ für 1.000 Geräte. Die VoIP-Monitor-Option fügt 125 US-Dollar pro Gerät hinzu, das dies erfordert. Eine kostenlose 30-Tage-Testversion ist verfügbar, damit Sie das Produkt ausprobieren und sehen können, wie es Ihren spezifischen Anforderungen entspricht.
4- VoIP-Monitor
VoIPmonitor ist ein Open-Source-Netzwerkpaket-Sniffer mit einem kommerziellen Frontend zur Überwachung der meisten VoIP-Protokolle. Es läuft unter Linux und soll die Qualität laufender VoIP-Gespräche anhand von Netzwerkparametern wie Jitter und Paketverlust nach dem ITU-T G.107 E-Modell analysieren. Anrufinformationen werden zusammen mit ihren Metriken in einer Datenbank gespeichert. Jeder Anruf kann zur weiteren Analyse mit externen Tools wie Wireshark in einer pcap-Datei gespeichert werden.
VoIPmonitor kann auch Sprache decodieren und über seine webbasierte GUI wiedergeben sowie als .WAV-Datei auf der Festplatte speichern. Das Produkt unterstützt standardmäßig die Codecs G.711 alaw und ulaw, und kommerzielle Plugins fügen Unterstützung für G.722, G.729a, G.723, iLBC, Speex, GSM, Silk, iSAC und OPUS hinzu. VoIPmonitor ist auch in der Lage, T.38 FAX in PDF umzuwandeln.
Das GUI-Frontend von VoIPmonitor ist entweder als lokal gehosteter Server zu Preisen zwischen 42 $/Monat für 10 Kanäle und 917 $/Monat für 6.000 Kanäle oder als Cloud-basierter Dienst mit Preisen zwischen 20 $/Monat für 3 Kanäle und 200 $ erhältlich /Monat für 200 Kanäle. Beide Versionen sind in einer kostenlosen und unbegrenzten 30-Tage-Testversion verfügbar.
Verhindern oder Reduzieren von Jitter
Es ist eine Sache, Jitter zu messen, aber sobald Sie es gefunden haben, müssen Sie etwas dagegen tun. Werfen wir einen Blick auf zwei der beliebtesten Möglichkeiten, Jitter zu verhindern oder zu reduzieren. Beide Techniken haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie auch Latenzprobleme lösen.
Jitter-Puffer
Ein Jitter-Puffer ist ein Gerät, das verwendet wird, um Verzögerungs- oder Latenzabweichungen entgegenzuwirken, indem ankommende Pakete für einen kurzen Zeitraum gespeichert werden, bevor sie an ihr Ziel weitergeleitet werden. Sie sind in der Regel so eingestellt, dass sie den Datenverkehr für 30 – 200 ms puffern, je nachdem, wie viel Jitter gemessen wurde. Diese Pufferung führt zu weniger Jitter und einem Gespräch, das für beide Parteien verständlich bleibt. Ein Jitter-Puffer speichert Datenpakete vor dem Senden und kann sicherstellen, dass sie in der richtigen Reihenfolge ankommen. Das Endergebnis ist minimierter Jitter und weniger nachteilige Auswirkungen auf die VoIP-Anrufqualität.
Jitter-Puffer erhöhen naturgemäß die Gesamtverzögerung in Ihrem Netzwerk. Durch das Zurückhalten von Paketen fügt ein Jitter-Puffer dem Dienst Latenz hinzu. Bei der Implementierung von Vollduplex-Kommunikation müssen Sie beim Einrichten von Jitter-Puffer vorsichtig sein. Ein weiteres Problem mit Jitter-Puffer ist, dass sie eine Pflasterlösung sind. Sie behandeln nicht die Ursache des Jitters, sondern nur die Symptome. Dazu müssen Sie Quality of Service (QoS) in Ihren Routern einrichten.
QoS-Priorisierung
Die Paketpriorisierung ist eine Art von Quality of Service-Einstellung, bei der Sie bestimmte Arten von Datenverkehr priorisieren, um eine Netzwerküberlastung zu reduzieren. Ihr priorisierter Datenverkehr hat Vorrang vor anderen Arten von Datenverkehr und wird zuerst gesendet, unabhängig davon, wie viel anderer Datenverkehr vorhanden ist. Die Paketpriorisierung wird im Allgemeinen auf geschäftskritische Anwendungen angewendet, die Echtzeitleistung erfordern, wie z. B. VoIP.
Um den VoIP-Datenverkehr zu schützen, priorisieren Sie normalerweise RTP-Pakete (Real-Time Transport Protocol). Wie dies geschieht, hängt vom Design Ihres Routers ab. Der Datenverkehr kann auch basierend auf seiner DSCP-Markierung priorisiert werden. Differentiating Services Code Point, oder DSCP, verwendet einen Sechs-Bit-Code im Header jedes Pakets, um es gemäß mehreren Klassen mit zunehmender Priorität zu markieren. Typische DSCP-Werte reichen von 0, dem am wenigsten wichtigen Verkehr, bis 48, dem wichtigsten. Die meisten VoIP-Geräte wie IP-Telefone und Gateways markieren den gesamten Sprachverkehr als DSCP 46. Es ist dann einfach, diesen Verkehr in der QoS-Konfiguration Ihres Routers zu priorisieren.