Latenzquellen

Latenzquellen sind die Ursachen von Verzögerungen bei der Übertragung, Verarbeitung oder Wiedergabe von Signalen und Daten. Sie treten in Netzwerken, Computersystemen, Speichern und audiovisuellen Anwendungen auf. Systematisch betrachtet lassen sich Latenzen als unterschiedliche, sich summierende Verzögerungen beschreiben.

In Netzwerken ergeben sich Latenzen aus Propagation, Transmission, Warteschlangen- und Verarbeitungszeiten. Propagation hängt von Distanz und Ausbreitungsgeschwindigkeit ab. Transmission ergibt sich aus der Bitrate der Verbindung. Warteschlangen- und Verarbeitungszeiten entstehen in Routern, Switches und Endsystemen. Insgesamt begrenzt die Propagation die theoretische Minimallatenz; Last und enge Stellen erhöhen sie.

In Computersystemen umfassen Latenzen CPU-Verarbeitung, Speicherzugriff und I/O-Wartezeiten. Cache-Hits verringern, Cache-Misses erhöhen Latenzen. Scheduling, Kontextwechsel und Interrupts fügen Verzögerungen hinzu. Die Speicherhierarchie, parallele Verarbeitung und Pipelining beeinflussen die Gesamtlatenz.

Beim Speicherzugriff unterscheiden sich Festplatten und Flash-Speicher. Festplatten haben Seekzeit und Rotationslatenz, während SSDs diese Latenzen deutlich reduzieren. Dateisystem-Treiber, Blockgrößen und Warteschlangen in Speichersystemen können zusätzliche Verzögerungen erzeugen.

Bei Audio- und Videostreams wirken sich Encoding/Decoding, Pufferung, Jitter und Synchronisation auf die Endlatenz aus. Displays, Audiogeräte und Abtastraten tragen ebenfalls bei. In Echtzeit-Anwendungen wird oft eine geringe Latenz angestrebt, um Synchronität und Reaktionsfähigkeit zu gewährleisten.

Latenz lässt sich messen mit Tools wie Ping, Traceroute oder RTT-Benchmarks. Zur Reduktion werden Edge-Computing, schnellere Netze, Quality of Service, asynchrone Verarbeitung, Caching-Optimierung und gezieltes Puffern eingesetzt.