Verzögerung (Telekommunikation)

Begriff und Bestimmung

Verzögerung, auch Latenzzeit oder Latenz genannt, bezeichnet in der Telekommunikation ein Zeitintervall, um das ein Ereignis verzögert wird. Gemeint sein kann auch die Zeit zwischen dem Auftreten eines Ereignisses und dem Auftreten eines erwarteten Folgeereignisses. Damit eine Verzögerung eindeutig bestimmt werden kann, müssen die beteiligten Ereignisse und ihre Beziehungen präzise festgelegt werden.

Eine Gesamtverzögerung kann durch die Impulsantwort eines Geräts oder Systems sichtbar gemacht werden. In analogen Systemen wird die Gesamtverzögerung durch Funktionen im Frequenzbereich beschrieben; hierfür wird auch der Begriff Verzögerungszeit verwendet. In der Radartechnik bezeichnet Verzögerung außerdem die elektronische Verzögerung des Starts der Zeitbasis, mit der ein bestimmtes Segment des gesamten Signals ausgewählt wird.

Arten der Verzögerung

Verzögerungen entstehen auf unterschiedliche Weise und werden in vier Klassen eingeteilt:

Algorithmische Verzögerung entsteht durch Eigenschaften des Algorithmus, der zur Verarbeitung oder Übertragung eines Signals verwendet wird. Sie lässt sich nur durch eine Änderung des Algorithmus beeinflussen. Beispiele sind die paketweise Sprachdatenübertragung und das Interleaving, also eine verschachtelte Anordnung von Daten bei der Übertragung.
Verarbeitungsverzögerung ist die Zeit, die für die Weiterverarbeitung eines Signals benötigt wird. Sie kann durch den Einsatz von mehr Rechenleistung verringert werden. Ein Beispiel ist die Rechenzeit eines MPEG-Encoders.
Serialisierungsverzögerung ist die Zeit, die benötigt wird, um eine Dateneinheit vollständig auf ein Übertragungsmedium zu senden. Es gilt: Serialisierungsverzögerung = Datenmenge / Datenrate.
Ausbreitungsverzögerung entsteht durch die Signallaufzeit in Leitungen oder in der Luft. Sie kann in gewissen Grenzen durch die Wahl einer anderen Strecke beeinflusst werden. Es gilt: Ausbreitungsverzögerung = Strecke im Medium / Ausbreitungsgeschwindigkeit. Als Faustregel für die Ausbreitungsgeschwindigkeit können 5 Mikrosekunden pro Kilometer angenommen werden.

Bedeutung für Sprachkommunikation

Bei der Sprachkommunikation ist die Verzögerung des Sprachsignals im Telefonnetz ein wesentlicher Qualitätsparameter für die Sprachverständlichkeit. Besonders wichtig ist dabei das Echo: ein gedämpftes, reflektiertes Signal, das vom Empfänger zum Sender zurückläuft. Wegen des Zusammenhangs zwischen Verzögerung, Echo und Verständlichkeit wurden verschiedene Richtlinien festgelegt.

Festnetz und Internettelefonie

Für das nationale Festnetz in Deutschland wurde eine Ende-zu-Ende-Verzögerung von 25 ms festgelegt. Nach der ITU-T-Empfehlung G.131 „Control of talker echo“ sind bis zu diesem Wert keine aktiven Maßnahmen zur Echokontrolle erforderlich. Die 25 ms werden so aufgeteilt, dass jedes Endgerät jeweils 5 ms und das Netz 15 ms verursacht: 5 ms + 15 ms + 5 ms = 25 ms.

Bei internationalen Festnetzverbindungen entstehen wegen der größeren Laufzeiten höhere Verzögerungen. Deshalb ist nach den ITU-T-Empfehlungen G.164 oder G.165 der Einsatz von „Echo Suppressors“ beziehungsweise „Echo Cancellers“ notwendig.

In der Internettelefonie kann die Verzögerung technisch bedingt länger sein, wodurch die Sprachqualität erheblich schlechter werden kann. Je nach verwendetem Codec benötigen bereits die Paketierung und Depaketierung zwischen 20 und 25 ms. Hinzu kommen die Transferzeiten der IP-Pakete im Netzwerk. Nach der ITU-T-Empfehlung G.114 ist oberhalb einer Einweglaufzeit von 400 ms keine Echtzeitkommunikation mehr möglich.