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Messtechnik für konvergente Netze aus Voice, Video und Daten

Fehlersuche und Analyse in VoIP-Netzen

9. Juni 2010, 16:56 Uhr | Ralf Ladner

Fortsetzung des Artikels von Teil 8

Jitter

VoIP-Pakete müssen zu einer bestimmten Zeit und im Idealfall immer in gleichen Abständen beim Empfänger ankommen. Diese Abstände (Zwischenankunftszeiten) sind durch den Sprachcodec festgelegt. In einem IP-Netzwerk kann es jedoch zu Laufzeitschwankungen kommen bzw. verschiedene Pakete benötigen für die Übermittlung über das Netz unterschiedliche Übertragungszeiten. Dieses Phänomen wird als Jitter bezeichnet und kennzeichnet ein spezielles VoIP-Problem, dass die Qualität eines Telefonats beträchtlich beeinträchtigen (holprige Verständigung, geringe Verständlichkeit) kann.

Als Jitter bezeichnet man die Zeit zwischen der Soll-Ankunftszeit und der Ist-Ankunftszeit. Diese Zeitdifferenz sollte im Idealfall 0 ms betragen. In den normalen IP-Netzwerken ist immer ein durch die Übertragungskomponenten bedingter Jitter vorhanden.

Zur Kompensierung des Jitters nutzen VoIP-Geräte einen Jitter-Puffer. Dieser gleicht die Laufzeitschwankungen durch eine Zwischenpufferung einer bestimmten Anzahl von Paketen aus. Dabei wird jedes empfangene Paket kurzzeitig zwischengepuffert, bevor es an den Empfänger (Applikation) weitergeleitet wird. Im Jitter-Puffer werden die zu spät empfangenen Pakete direkt verworfen. Durch die Kontrollfunktion treten im Jitter-Puffer zusätzliche Verzögerung auf. Jitter-Puffer haben entweder eine feste Größe oder die Größe des Puffers wird dynamisch festgelegt. 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.

Sowohl Jitter-Puffer mit einer festen Größe als auch adaptive Jitter-Puffer sind in der Lage, sich automatisch an Verzögerungsänderungen anzupassen. Erfolgt beispielsweise eine schrittweise Veränderung der Verzögerung um 20 Millisekunden, hat dies kurzfristig einige Paketverluste zur Folge. Über diesen Zeitraum justiert sich der Jitter-Puffer jedoch neu und vermeidet somit weitere Datenverluste. Der Jitter-Puffer kann somit als ein Zeitfenster angesehen werden. Auf der einen Seite des Fensters (der frühen Seite) werden die aktuellen Daten erfasst und die andere Seite des Fensters (der späten Seite) repräsentiert die maximal zulässige Verzögerung (nach der ein Paket zu verwerfen ist). Der Jitter-Puffer kann diese jedoch nur innerhalb de?nierter Grenzen ausgleichen. Überschreitet der Jitter diese Grenzen, kommt es zu Aussetzern im Sprachsignal.

Die reinen VoIP-Endpunkte tragen kaum zum Jitter bei. Die häufigsten Ursachen für Jitter sind Verzögerungen (Kampf konkurrierender VoIP-Systeme um bestimmte Übertragungsressourcen) und können zu erheblichen und unvorhersehbaren Schwankungen der Paketverzögerungen führen.

Aus diesem Grund ist es wichtig, die zeitliche Abfolge mit einem Messanalysator zu kontrollieren und die Ursache des Jitters zu isolieren. Der VoIP-Analysator führt für jeden RTP-Stream eine separate Jitter-Berechnung vor.

In TraceView 3Q werden die einzelnen RTP-Ströme aufgelistet. Für jeden VoIP- Strom werden die Minimalen / Durchschnittlichen / Maximalen Werte des aufgezeichneten Jitters angezeigt. Die Details der RTP-Session ermöglichen die detaillierte Analyse der Jitter-Werte und die zugehörigen Grafiken veranschaulichen den Jitter eines RTP-Stromes im zeitlichen Verlauf.