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Maßnahmen zur Verbesserung des QoS

Oft ist es so, dass Endgeräte in einem Netzwerk über langsame oder relativ teure WAN-Verbindungen (z.B. ISDN) Daten laden müssen, die dann sogar noch von mehreren Endgeräten benötigt werden. Dies ist häufig in einem lokalen Netzwerk (LAN) der Fall, da hier hohe Kapazitäten zur Verfügung stehen. Um nun die Ladezeiten zu verkürzen, stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung:

Ausbau der Kapazität:

Das Laden von größeren Datenmengen setzt natürlich für den Download „dicke Leitungen“ voraus. Eine einfache wie effektive Maßnahme ist beispielsweise im Heim- oder Filialbereich die Verwendung von DSL- anstelle ISDN-Anschlüssen und damit eine kostengünstige Kapazitätserhöhung.

Datenpufferung:

Da in einem Netzwerk externe und langsame Verbindungen von mehrere Endgeräten benutzt werden, die dann oft die gleichen Daten laden, kann man durch Pufferung einmal geladener Daten die „Netzwerk-interne Leistung“ erhöhen. Dazu gibt es zwei Strategien:

Mirroring (zu deutsch "Spiegelung"):
Der gesamte Datenbestand wird in Nebenzeiten mit geringer Auslastung über die langsame Verbindung geladen. Lokal steht nun eine identische Kopie zur Verfügung.

Caching:
Informationen werden über die langsame Verbindung geladen, sobald sie erstmalig benötigt werden. Anschließend stehen sie in einem lokalen Puffer zur Verfügung. Bei Webseiten nennt man diesen Puffer "Proxy Server".

De-Jitter-Buffer

Der Jitter ist für alle Anwendungen von Interesse, die isochrone – also kontinuierliche – Datenströme senden. Da in einem Netzwerk in den Netzwerkknoten beispielsweise lastabhängig Engpässe entstehen können oder im Internet Pakete unterschiedliche Wege nehmen können, ist die Verzögerung meist variabel.

Bei Sprachanwendungen gibt es daher standardmäßig in den Endgeräten so genannte De-Jitter-Buffer, die in einem bestimmten Zeitfenster (typisch 40 – 60 ms) die Pakete zwischenspeichern und von dort aus kontinuierlich zum Hörer ausspielen. Dies hat mehrere Vorteile:
  • Verzögerungsschwankungen werden im Bereich der Puffergröße ausgeglichen,
  • Paketverluste können im Pufferbereich ausgeglichen werden, z.B. durch Interpolation,
  • die Paketreihenfolge kann dort wieder hergestellt werden.
Maßnahmen gegen Paketverluste

Paketverluste sind für Datenanwendungen kristisch. Will man beispielsweise eine EXE-Datei übertragen und es gehen dabei Pakete verloren, kann am Zielort diese Datei nicht mehr zusammengesetzt und damit ausgeführt werden. Bei Sprachanwendungen ist dies weniger kritisch. Hier spielt die Trägheit unseres menschlichen Ohres und auch des menschlichen Gehirns eine Rolle. Zudem ist die menschliche Sprache etwas redundant, so dass in der Regel Paketverlustraten von unter 3% nicht wahrnehmbar sind.

Paketverluste lassen sich einschränken, wenn man hochwertige Übertragungsmedien einsetzt, die eine geringe Bitfehlerhäufigkeit aufweisen, so z.B. Glasfaser- anstelle Kupferkabel. Paketverluste treten aber auch in den Netzwerkknoten auf, wenn sie an ihre Belastungsgrenze kommen. In solchen Fällen laufen die Ausgangspuffer voll und die Knoten verwerfen dann teilweise wahllos Pakete. Eine ständige Überwachung der Netzwerk-Auslastung und entsprechende Korrekturen tragen hier zu einer Verbesserung bei.