Джиттер что это такое
Что такое джиттер?
Недавно спрашивал про преимущества проводного подключения над Wi-Fi и кто-то упомянул про джиттер. Кто может объяснить простыми словами, что есть джиттер, как его вычислить и насколько оно выражено в домашних сетях.
Простой 4 комментария
Если джиттер это:
В телекоммуникациях под джиттером часто понимается разброс минимального и максимального времени прохождения пакета IP от среднего времени прохождения пакета[5]. Например, посылается 100 пакетов IP. Минимальное время прохождения пакета IP — 395 мс, среднее — 400 мс, максимальное — 405 мс. В этом случае (405-400=5; 400-395=5) джиттер можно считать маленьким. Если же посылается 100 пакетов IP, и минимальное время прохождения пакета — 1 мс, среднее — 50 мс, максимальное — 100 мс, (100-50=50; 50-1=49) джиттер большой.
И если пинг по Wi-Fi практически идентичен пингу проводного подключения (±1 мс), то можно ли говорить о влиянии джиттера на качество связи(гейминга) в FPS шутере?
Если я немного прав, кто может пояснить, что помимо нижеперечисленного определяет ту самую существенную разность между проводным и беспроводным геймингом:
К Wi-Fi подключено 1 устройство — ПК.
Расстояние между роутером и компьютером минимальное (скажем, 1 метр);
Устройства в одной комнате и между ними нет препятствий (стена, перегородка, какой-нибудь предмет);
Нет помех, Wi-Fi канал не перекрывается, роутер работает на 5Ггц.
Разность пингов проводного и Wi-Fi не более 1-2 мс, потери пакетов отсутствуют.
Что ещё?
Tomaszz, примите поздравления, у вас идеальный wi-fi.
Для полного счастья можно еще ширину канала измерить, может там тоже все красиво.
На практике так везет не всем, и сильно не всегда. Гораздо чаще встречаются ситуации, когда полно шумов, преград, помех, соседей, багов в драйверах и прочей фигни.
Но вообще на 5Ггц на коротких дистанциях не должно быть проблем. Он для этого и создавался как раз.
Если вы не наблюдаете рандомных задержек пинга даже при существенной нагрузке на сеть, то проблемы джиттера у вас нет.
Джиттер что это такое
Джулиан Данн, Audio Precision, Inc.
Оглавление:
Введение
Цифровые аудио системы отличаются от аналоговых двумя главными особенностями:
Обычно моменты квантования определяются аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) и цифро-аналоговыми (ЦАП) преобразователем, которые служат для преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую и обратно. Эти устройства зачастую имеют задающий генератор для управления частотой квантования или частотой дискретизации.
Цифровое аудио невосприимчиво к многим недостаткам аналоговой записи и аналоговой передачи сигнала: искажения, шумы на линии, шумы пленки, детонации, взаимное проникновение каналов. И даже если сигнал в цифровой форме не полностью избавлен от недостатков, он несомненно очень устойчив к большинству из таких воздействий. Но на практике цифровой сигнал встречается с новыми проблемами: нестабильность тактового генератора, падение характеристик сигнала в кабеле, паразитные наводки. Все это приводит к изменению формы сигнала и небольшим сдвигам во временной области, или джиттеру.
Джиттер также может возникать в случае самотактующегося сигнала (например, S/PDIF). В этом случае джиттер может привести к ошибкам в распознавании данных, к сбою синхронизации или потере отдельных битов. Джиттер задающего генератора также может ухудшать точность оцифровки в преобразователях в процессе квантования.
Что такое джиттер?
Джиттером называется отклонение сигнала, такого как тактующий сигнал генератора, во времени от номинала.
Составляющая джиттера может быть извлечена из тактового или самотактующегося цифрового сигнала и проанализирована в отдельности. Среди наиболее полезных путей изучения влияния джиттера является исследование частотной характеристики и выявление главных частотных компонентов джиттера.
Измерения джиттера
При небольшом количестве джиттера, фронт меандра смещается назад или вперед на небольшую величину по времени. При увеличении джиттера, смещения достигают больших величин.
Частотой джиттера называют частоту, с которой происходит фазовый сдвиг. Также как в случае наложения шума или помехи, сигнал привносимый джиттером может быть чистой синусоидой, сложным колебанием или полностью случайным процессом.
Интервальная единица (UI)
Интервальной единицей (UI, unit interval) называют отрезок времени, обратно пропорциональный частоте следования данных. Этот термин часто используется при исследованиях джиттера. UI определяется как минимальный номинальный временной интервал в выбранной схеме кодирования. Для сигнала в стандарте AES3 при передачи данных частотой 48 кГц содержатся: 32 бита в субфрейме и 64 бита во фрейме, что дает 128 импульсов на фрейм после применения для кодирования двухфазной модуляции. В этом случае:
1 UI / (128 * 48000) = 163 нс
UI используется в нескольких спецификациях на джиттер в стандарте AES3¹ (стандарт сообщества Audio Engineering Society для интерфейса передачи двухканального цифрового аудио), в результате допуски по спецификации пропорционально масштабируются для разных данных и частот семплирования.
1. AES3-1992—‘Recommended Practice for Digital Audio Engineering—Serial Transmission Format for Two-Channel Linearly Represented Digital Audio Data’ J. Audio Eng. Soc., vol. 40 No. 3, страницы 147-165, июнь 1992. (Последняя версия, включающая поправки, доступна на сайте www.aes.org).
Например, длина UI в секундах для частоты 96 кГц вполовину меньше, чем UI для 48 кГц. Требования по джиттеру для передачи и приема находятся в тех же пропорциях.
Примечание: Некоторые спецификации на пересылку данных определяют UI как продолжительность одного бита при передаче. Такое определение несовместимо со спецификацией AES3 и не будет здесь использоваться.
Как можно увидеть джиттер?
Джиттер цифрового сигнала можно увидеть по смещению импульсов, которые сдвинуты относительно идеального тактового сигнала. И любые правильные измерения джиттера основаны на сравнении подверженного джиттеру сигнала с идеальным клоком.
На практике зачастую нет идеального тактового сигнала, с котором можно сравнить испытуемый сигнал. Поэтому при измерении джиттера приходится опираться на сам сигнал, на смещения по оношению к самому себе.
Вместо этого, можно сэмулировать идеальный тактовый сигнал автоподстройкой фазы относительно низкоджиттерного генератора, используя ФАПЧ (PLL) (см. параграф Фазовая автоматическая подстройка частоты). Такой способ самоуточнения сигнала аналогичен наложению ВЧ фильтра с частотой среза, равной частоте среза ФАПЧ. Полученный идеальный тактовый сигнал можно, например, использовать для внешней тактовки осциллографа или как референсный сигнал при просмотре на двухлучевом осциллографе.
Используя цифровую обработку сигнала (DSP), можно вычислить идеальный задающий сигнал усреднением анализируемого сигнала. После этого есть возможность выделить сигнал и его джиттер с очень большой точностью. По этим данным анализатор может построить отклонение импульсов по амплитуде и времени в виде глазковой диаграммы (график 3); отобразить джиттер во временной области (график 4), или, используя БПФ, построить спектральное разложение джиттера (график 5).
График 4. Джиттер с основной частотой 5 кГц во временной области
График 5. FFT анализ выделенного из сигнала джиттера
Джиттер при семплинге
Джиттер может влиять на цифровой сигнал в двух широких областях: в процессе преобразования аналога в цифру и обратно, и при передаче в цифровом виде.
Джиттером дискретизации или джиттером семплинга (sampling jitter) называют ошибки выбора моментов времени квантования в процессе оцифровки в АЦП, при преобразования в аналог в ЦАП или в преобразователях частоты дискретизации (SRC). Большое значение джиттера в перечисленных случаях может привести к слышимом ухудшении качества сигнала.
Интерфейсный джиттер
В отличие от постепенного ухудшения звука при увеличении джиттера семплинга, большое значение интерфейсного джиттера при передаче звуковых данных может привести к потери целостности данных. Так что становится важным контролировать значение джиттера при передаче данных. Джиттер цифровых звуковых интерфейсов должен находиться в определенных допусках, чтобы его можно было скомпенсировать на приемной стороне.
Джиттер генератора синхросигнала
Во многих задачах цифрового аудио важно хранить, передавать и обрабатывать сигнал синхронно на всех участках цепочки. Это требует стабильной единой частоты дискретизации. В других задачах важно, чтобы частота семплирования сигнала была строго пропорциональной другой частоте, например частоте кадров видеоряда, чтобы не было расхождения видео и аудиодорожки. Способ управления таймингом в этом случае зовется тактовой синхронизацией (clock synchronization).
Когда тактовый генератор синхонизирован с внешним источником синхронизации, добавляется джиттер от генератора синхросигнала. Также джиттер может быть добавлен на этапе передачи сигнала синхронизации. К счастью, можно отфильтровать джиттер сигнала синхронизации. Зная характеристики джиттера генератора синхросигнала, можно отфильтровать джиттер на приемной стороне.
При тактовании от внешнего генератора таким образом, характеристики подавления джиттера сильно влияют на качество звукового сигнала. В других обстоятельствах это становится не так важно.
Фазовая автоматическая подстройка частоты (Phase-Locked Loop)
При быстром вращении тяжелого маховика на скорость его вращения влияют только продолжительно прикладываемые усилия по ускорению и замедлению, с полным игнорированием коротких по времени воздействий. Нечто похожее наблюдается при работе схемы фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ).
На входе ФАПЧ имеется фазовый детектор, который формирует управляющий сигнал на основе сравнения разности фаз входного сигнала и цепи обратной связи. Далее сигнал следует на ФНЧ и генератор управляемый напряжением (VCO). Управление возможно из-за наличия цепи отрицательной обратной связи с заданным коэффициентом усиления (PLL Loop Gain).
Если фазовая разность равна нулю, управляющее воздействие отсутствует, контур замыкается. Если же имеется разность фаз, она управляет источником тока (CP), подающего разностный периодический сигнал на ФНЧ. Отфильтрованный дельта-сигнал управляет генератором VCO, который преобразует напряжение в производную фазы по времени, т.е. в частоту. Происходит регулирование частоты таким образом, чтобы фазовая разность стала равной нулю. Происходит фазовая автоматическая подстройка частоты.
ФНЧ вводится намеренно, для достижения ФАПЧ свойства «маховика». ФНЧ сглаживает ВЧ-помехи во входном сигнале и уменьшает полосу, в которой частота VCO стабилизируется схемой ФАПЧ.
Ниже частоты сопряжения, благодаря ООС, выход ФАПЧ практически повторяет сигнал на входе, при этом фазовый шум ГУН подавляется. С ростом частоты ООС ослабевает, так что джиттер на выходе ФАПЧ будет в большей степени зависеть от собственного фазового шума ГУН и в меньшей от джиттера входного сигнала. Ключевой момент в реализации ФАПЧ приемника или передатчика состоит в компромиссе между собственным джиттером и его подавлением.
Что такое сетевой джиттер и как его предотвратить?
Что такое джиттер?
Джиттер или дисперсия задержки пакета это термин, используемый для обозначения колебаний задержки при передаче пакетов по сети. Таким образом, джиттер является изменяющейся скоростью задержки в сети и измеряется в миллисекундах. Например, если у вас есть два компьютера, которые общаются друг с другом в офисе, произойдет обмен пакетами данных. В исправных сетях эти пакеты будут проходить с постоянным интервалом (примерно 10 мс задержки на пакет).
В сети, испытывающей дрожание, уровень задержки во время передачи будет колебаться и может привести к задержке 50 мс при передаче пакетов. Конечный результат перегрузка сети, когда устройства борются за одно и то же пространство. Чем больше трафика перегружено, тем больше вероятность потери пакетов..
На изображении выше изображен диалог VoIP, в котором пакеты преобразуют звук голоса пользователя и транспортируют его в конечный пункт назначения. Как вы можете видеть с левой стороны, пакеты проходят через интервалы без изменений. Однако с правой стороны компоновка пакетов была нарушена, и конечный пользователь получает пакеты вне времени. Это приводит к аудио, которое трудно различить и понять.
Что такое приемлемый джиттер?
Хотя дрожание далеко не идеально, во многих случаях небольшое дрожание в вашей сети не окажет заметного влияния на вашу связь. Иногда возникают аномальные колебания, которые не имеют длительного эффекта. В этих случаях джиттер не является большой проблемой. Cisco предполагает, что приемлемые уровни дрожания или уровни допуска дрожания являются следующими:
В идеале, вы должны стараться держать джиттер ниже 20 мс для лучшей производительности. Если ваш джиттер превышает 30 мс, это будет заметно влиять на качество ваших разговоров в реальном времени. На 30 мс или старше вы начнете испытывать искажения, которые сделают другого пользователя более трудным для понимания.
В случае, если ваш джиттер, потеря пакета или задержка превысят показатели, перечисленные выше, вам следует немедленно предпринять действия, чтобы найти причину проблемы. Поддерживая эти ключевые показатели ниже пороговых значений, вы можете гарантировать, что важные службы, включающие видеозвонки и VOIP-звонки, не испытывают серьезных проблем с производительностью.
Как джиттер влияет на сеть?
Эффект джиттера зависит от услуги, которую вы используете. На некоторых сервисах дрожание не будет очень заметным, но на других, таких как VoIP-звонки и видеозвонки, оно будет гораздо более выраженным. Джиттер оказывает наибольшее влияние на услуги реального времени, такие как трафик VoIP. Когда вы разговариваете по телефону VoIP, вы общаетесь с другим пользователем вживую, и все, что вы слышите, должно быть кристально чистым. Это означает, что поступающие аудиосигналы должны поддерживаться в последовательности, чтобы оставаться понятными.
То же самое нельзя сказать о загрузках файлов, когда вы не сможете определить, вызвало ли дрожание пакеты, которые были задержаны или скремблированы. Для разговоров по VoIP, что-либо меньшее, чем доставка сигнала в реальном времени, приведет к разговору с неразборчивыми аудиосигналами. Пропуски в аудио и шаткие звуковые сигналы характерны для джиттера, принимающего разговор.
Почему джиттер является такой проблемой для телефонных звонков VoIP?
Всякий раз, когда обсуждается дрожание сети, телефонные звонки VoIP являются одной из наиболее часто упоминаемых областей, где дрожание является вредным. Это в первую очередь из-за способа передачи данных VoIP. Когда вы говорите в VoIP телефон ваш голос преобразуется в данные, которые передаются через Интернет. Ваш голос разбивается на множество разных пакетов и затем передается вызывающему абоненту на другом конце.
Однако, пока ваши сегментированные речевые данные находятся в пути, они конкурируют с диапазоном другого трафика, проходящего через вашу сеть. Все эти данные влияют на сетевые ресурсы, что иногда приводит к задержке. Эта задержка может не проявляться при загрузке файла, но когда ваш голос проходит через неорганизованные пакеты, это может привести к путанице и искажению того, что вы первоначально сказали пользователю.
Напротив, когда вы отправляете электронное письмо, пакеты повторно собираются непосредственно перед тем, как они достигают пользователя на другом конце. С вызовами VoIP на это нет времени, и поэтому ваш голос звучит не по порядку. Именно по этой причине VoIP является одной из ключевых проблем, когда речь идет о дрожании сети, поскольку он является одним из наиболее восприимчивых. Это верно и для других сервисов реального времени, таких как видеозвонки и видеоигры..
Одной из наиболее распространенных причин дрожания услуг VoIP является отсутствие приоритетов пакетов. Если голосовые пакеты не имеют приоритета, то конечный пользователь, скорее всего, получит дрожание. Решение заключается в том, чтобы перейти к маршрутизатору и определить приоритеты пакетов, которые передаются по сети (подробнее о расстановке приоритетов мы рассмотрим ниже).
Как найти джиттер с помощью инструментов мониторинга сети
Мониторинг джиттера очень важен, потому что он позволяет вам действовать в тот момент, когда он становится проблемой. Это также дает вам контекст проблемы производительности, чтобы вы могли проводить информированное устранение неполадок в будущем. Благодаря появлению возможности дрожания сети ваши усилия по устранению и предотвращению дрожания сети в будущем будут более информированными и эффективными..
В следующем разделе мы рассмотрим, как вы можете использовать инструменты мониторинга сети для реализации мониторинга QoS. Следя за проблемами производительности, такими как дрожание и задержка, вы сможете определить, когда ваша сеть работает хорошо и когда вам нужно вмешаться.
Вот два лучших инструмента для борьбы с дрожанием сети:
Мониторинг QoS для джиттера: PRTG Network Monitor (БЕСПЛАТНАЯ ПРОБНАЯ ВЕРСИЯ)
Paessler PRTG Сетевой монитор предлагает ряд функций, которые очень полезны для мониторинга джиттера. Инструмент включает в себя QOS датчик прохождения сигнала, Односторонний датчик QOS, Cisco IP SLA Sensor, и, в частности, Датчик дрожания пинга предназначен для измерения степени влияния джиттера на ваш сервис. Датчик Ping Jitter отправляет ICMP-запросы на URL для определения статистического значения джиттера и времени выполнения.
Результат показан на циферблатах с прозрачным цветом, как показано на рисунке выше. Эта функция полезна для тех, кто хочет определить, насколько сильно дрожание влияет на ключевой сервис. Также вы можете использовать PRTG Сетевой монитор настроить свои собственные уникальные оповещения, чтобы уведомлять вас, когда у службы возникают проблемы с производительностью. В реальной среде это помогает вам быстро реагировать на дрожание, когда оно происходит. Вы можете попробовать Paessler Ping Jitter Sensor который поставляется в комплекте в Paessler PRTG Сетевой монитор на 30-дневную бесплатную пробную версию.
Сетевой монитор Paessler PRTG с датчиком Ping Jitter Скачать 30-дневную бесплатную пробную версию
Мониторинг QoS для телефонов VoIP: VoIP SolarWinds & Менеджер качества сети (БЕСПЛАТНАЯ ПРОБНАЯ ВЕРСИЯ)
Учитывая, что дрожание сети является проблемой, которая очень проблематична для вызовов VoIP, принятие Решение по мониторингу QoS для VoIP поможет вам устранить неполадки для поддержания этой важной службы. Инструменты сетевого мониторинга, такие как SolarWinds VoIP & Менеджер по качеству сети позволяют измерять такие показатели, как дрожание, задержка, и потеря пакета которые влияют на конечную производительность вызовов VoIP.
SolarWinds VoIP & Менеджер по качеству сети Это хороший выбор, потому что он не только отслеживает эти метрики, но и активно уведомляет вас при обнаружении джиттера. Это означает, что вы будете получать оповещение каждый раз, когда выполнение вызова падает против любого количества предопределенных параметров. Знание того, как именно ваш звонок терпит неудачу, позволяет вам устранять неполадки с гораздо большей информацией. SolarWinds VoIP & Менеджер по качеству сети доступна на 30-дневную бесплатную пробную версию для оценки.
SolarWinds VoIP & Диспетчер качества сетиСкачать 30-дневная БЕСПЛАТНАЯ пробная версия
Как предотвратить дрожание
Конечно, как только вы обнаружите, что у вас есть дрожание сети, вам нужно будет принять меры для его устранения. Есть несколько различных способов сделать это от приоритезации определенного трафика до развертывания буфера дрожания. В этом разделе мы собираемся обсудить некоторые из наиболее распространенных способов борьбы с дрожанием сети и вернуть сеть к полной работе..
Самое замечательное в большинстве этих техник состоит в том, что они удваиваются, чтобы уменьшить задержку. Некоторые из приведенных ниже шагов позволяют вам «убить двух зайцев одним выстрелом», чтобы устранить задержки и дрожание одновременно. Перед выполнением любого из этих изменений вы должны быть абсолютно уверены в влиянии джиттера на вашу сеть (идентифицируя его с помощью инструмента сетевого мониторинга).
Буферы джиттера для минимизации джиттера
В контексте VoIP или видеовызова это привело бы к меньшему дрожанию и разговору, который остается понятным для обеих сторон. Буфер дрожания будет задержать пакеты данных перед отправкой в попытке чтобы убедиться, что пакеты поступают в последовательности. В вызове VoIP конечный результат сводит к минимуму дрожание и перерывы в качестве вызова.
Однако важно отметить, что с помощью буфера дрожания вы будете увеличивать общую задержку в вашей сети. Удерживая пакеты буфер дрожания буквально добавляет задержку на службу. Аналогично, вы должны быть осторожны с настройкой буферов дрожания при реализации полнодуплексной связи. В результате вы хотите проверить канал передачи перед развертыванием буфера дрожания.
Основная проблема с буферами дрожания состоит в том, что они являются решением проблемы с полосой. Они не обращаются к основной причине дрожания, они только обращаются к признакам. Если вы хотите полностью устранить дрожание сети, вам нужно углубиться в сердце вашего маршрутизатора. Добавление новых настроек QoS позволит вам начать решать корень проблемы и улучшить свой сервис.
Настройки QoS: расстановка приоритетов пакетов
Для поддержки вызова VoIP и обеспечения наилучшего качества вам необходимо убедиться, что любые пакеты, содержащие медиаданные VoIP, имеют приоритет над другим трафиком. Вы должны установить канал передачи данных с «высоким приоритетом», чтобы этот трафик обрабатывался раньше всего. В случае перегрузки канала передачи данных неприоритетный трафик будет отброшен до приоритетного трафика..
Чтобы расставить приоритеты VoIP-трафика, вы можете приоритезировать транспортный протокол в реальном времени (RTP) пакеты. Как это сделать, будет зависеть от дизайна вашего роутера. Например, на маршрутизаторе Linksys вы можете перейти к представлению QoS в веб-интерфейсе. Чтобы расставить приоритеты RTP-трафика, вы должны ввести следующее номера портов:
После перезапуска трафик RTP будет более привилегированным, чем любой другой трафик. Независимо от того, какое устройство вы используете, вы хотите сохранить настройки как можно более простыми, чтобы не перегружать свои конфигурации.
Другие решения
Здесь мы рассмотрим некоторые другие решения, которые, тем не менее, не являются наиболее распространенными способами предотвращения дрожания сети, тем не менее, заслуживают рассмотрения..
1. Купите новый, более мощный маршрутизатор
Если ваш маршрутизатор недостаточно мощный, чтобы справиться с текущими сетевыми требованиями, неудивительно, что вы испытываете дрожание. Покупка нового маршрутизатора может быть одним из самых быстрых способов улучшить ваш сервис и устранить дрожание сети. Однако вы должны убедиться, что тщательно изучили свой новый маршрутизатор перед его развертыванием. Самое главное, чтобы убедиться, что он имеет пропускную способность для хорошей обработки вашего сетевого трафика.
2. Увеличьте пропускную способность или перейдите на высокоскоростное подключение к Интернету.
В ряде случаев проблема заключается не в вашей инфраструктуре, а в скорости вашего соединения. Низкие скорости соединения имеют тенденцию создавать дрожание, особенно при совместном использовании полосы пропускания с другими устройствами. Увеличение пропускной способности вашего текущего интернет-провайдера или смена поставщиков услуг может привести к заметному улучшению обслуживания, которое устраняет дрожание.
QoS останавливает дрожание сети
В большинстве случаев дрожание сети не является большой проблемой. Однако, если вы начнете использовать расширенные сервисы, такие как системы VoIP-телефонов и программное обеспечение для видеоконференций, вам, скорее всего, потребуется внедрить QoS для управления дрожанием сети. Даже если вы не страдаете от джиттера в сети, оставайтесь на связи и следите за качеством своих услуг с помощью монитора производительности сети, чтобы убедиться, что джиттер не станет нерешенной проблемой.
Как только дрожание сети становится очевидным, измерьте, насколько оно сильное. Если он превышает пороговые значения, указанные Cisco, тогда стоит вмешаться и принять меры. Вы можете сделать это, установив приоритет передачи критических пакетов и развернув буфер дрожания. Хотя обновление пропускной способности также является возможным решением, оно часто лучше оптимизировать текущую пропускную способность, чем просто покупать больше пропускной способности.
Принимая упреждающий подход к смягчению последствий дрожания сети, вы убедитесь, что в следующий раз, когда вы общаетесь с клиентом или коллегой, весь разговор протекает естественно. Помните, что плохое голосовое общение не только неудобно, но и потенциально может стоить вам значительной суммы денег (особенно если вы общаетесь с клиентом!). Инвестирование в инструменты мониторинга сети и другие решения теперь поможет вам сэкономить деньги в будущем.