Latenz (Engineering)

LatenzAus allgemeiner Sicht ist eine zeitliche Verzögerung zwischen dem Ursache und die Wirkung von einer körperlichen Veränderung in der System beobachtet werden. Verzögerung, wie es in bekannt ist Gaming -Kreisebezieht sich auf die Latenz zwischen der Eingabe zu einer Simulation und der visuellen oder auditorischen Reaktion, die häufig aufgrund Netzwerkverzögerung in Online -Spielen.[1]

Latenz ist physisch eine Folge der begrenzten Geschwindigkeit, bei der jeder Physische Interaktion kann sich ausbreiten. Die Größe dieser Geschwindigkeit ist immer geringer als oder gleich dem Lichtgeschwindigkeit. Daher wird jedes physikalische System mit jeder physischen Trennung (Entfernung) zwischen Ursache und Wirkung eine Latenz erleiden, unabhängig von der Art der Stimulation, bei der es ausgesetzt war.

Die genaue Definition der Latenz hängt von dem beobachteten System oder der Art der Simulation ab. Im KommunikationDie untere Latenzgrenze wird durch die bestimmt Mittel zur Übertragung von Informationen verwendet werden. Im zuverlässig Latenz mit wechselseitigen Kommunikationssystemen begrenzt die maximale Rate, die Informationen übertragen werden können, da häufig die Menge an Informationen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt "während des Flugs" sind, begrenzt werden. Wahrnehmbare Latenz wirkt sich stark ausBenutzerzufriedenheitundBenutzerfreundlichkeit auf dem Gebiet der Mensch -Maschine -Interaktion.

Kommunikation

Onlinespiele sind empfindlich gegenüber Latenz (oder "Verzögerung") Da schnelle Reaktionszeiten auf neue Ereignisse, die während einer Spielsitzung auftreten angemessen Reaktionszeit. Dies bietet Spielern mit Verbindungen mit geringer Latenz einen technischen Vorteil.

Kapitalmärkte

Die Minimierung der Latenz ist von Interesse an der Kapitalmärkte,[2] besonders wo Algorithmischer Handel wird verwendet, um Marktaktualisierungen zu verarbeiten und Bestellungen innerhalb von Millisekunden umzudrehen. Der Handel mit geringem Latenz erfolgt in den von Finanzinstituten verwendeten Netzwerke, um eine Verbindung zu Börsen und elektronischen Kommunikationsnetzwerken (ECNs) zu verbinden, um Finanztransaktionen durchzuführen.[3] Joel Hasbrouck und Gideon Saar (2011) Messen Sie die Latenz anhand von drei Komponenten: die Zeit, die Informationen benötigen, um den Händler zu erreichen, die Ausführung der Algorithmen des Händler und werden implementiert. Hasbrouck und Saar kontrastieren dies mit der Art und Weise, wie Latenzen an vielen Handelsorten gemessen werden, die viel engere Definitionen verwenden, wie z. vom Computer des Verkäufers).[4] Der elektronische Handel macht jetzt 60% bis 70% des Tagesvolumens auf New Yorker Börse und algorithmischer Handel fast 35%.[5] Der Handel mit Computern hat sich bis zu dem Punkt entwickelt, an dem Millisekundenverbesserungen bei Netzwerkgeschwindigkeiten einen Wettbewerbsvorteil für Finanzinstitute bieten.[6]

Paketnetzwerke

Siehe auch: Bandbreiten-Delay-Produkt und Netzwerkverzögerung

Netzwerk-Latenz in einem Paketgeschrieben Netzwerk wird als beide gemessen Einweg (Die Zeit von der Quelle, die ein Paket an das Ziel sendet, das es empfängt) oder Rundwegverzögerungszeit (Die Einweglatenz von Quelle zu Ziel sowie die Einweglatenz vom Ziel zurück zur Quelle). Die Roundtrip-Latenz wird häufiger zitiert, da sie von einem einzigen Punkt aus gemessen werden kann. Beachten Sie, dass die Roundtrip -Latenz die Zeit ausschließt, in der ein Zielsystem das Paket verarbeitet. Viele Softwareplattformen bieten einen Dienst namens namens Klingeln Das kann verwendet werden, um die Roundtrip-Latenz zu messen. Ping verwendet das Internet -Steuermeldungsprotokoll (ICMP) Echoanfrage Dies veranlasst den Empfänger, das empfangene Paket als sofortige Antwort zu senden, und bietet somit eine grobe Möglichkeit, die Zeitverzögerungszeit zur Roundreise zu messen. Ping kann keine genauen Messungen durchführen,[7] hauptsächlich, weil ICMP nur für diagnostische oder Kontrollzwecke bestimmt ist und sich von realen Kommunikationsprotokollen wie z. B. unterscheidet TCP. Außerdem, Router und Internetanbieter könnte anders anwenden Verkehrsformung Richtlinien für verschiedene Protokolle.[8][9] Für genauere Messungen ist es besser, spezifische Software zu verwenden, beispielsweise: Hping, Netperf oder Iperf.

In einem nicht trivialen Netzwerk wird jedoch ein typisches Paket über mehrere Links und Gateways weitergeleitet, von denen jede erst dann beginnt, das Paket zu leiten, wenn es vollständig empfangen wurde. In einem solchen Netzwerk ist die minimale Latenz die Summe der Übertragungsverzögerung jeder Verbindung sowie die Weiterleitungslatenz jedes Gateways. In der Praxis umfasst die minimale Latenz auch Verzögerungen bei der Warteschlange und Verarbeitung. Warteschlangenverzögerung tritt auf, wenn ein Gateway mehrere Pakete aus verschiedenen Quellen in Richtung desselben Ziels empfängt. Da normalerweise nur ein Paket gleichzeitig übertragen werden kann, müssen einige der Pakete zur Übertragung anstehen, was eine zusätzliche Verzögerung entspricht. Verarbeitungsverzögerungen werden anfallen, während ein Gateway bestimmt, was mit einem neu empfangenen Paket zu tun ist. Pufferbloat kann auch eine erhöhte Latenz verursachen, die eine Größenordnung oder mehr ist. Die Kombination aus Ausbreitung, Serialisierung, Warteschlange und Verarbeitung von Verzögerungen erzeugt häufig ein komplexes und variables Netzwerklatenzprofil.

Latenzgrenzen insgesamt Durchsatz in zuverlässigen Zwei-Wege-Kommunikationssystemen, wie von der beschrieben Bandbreiten-Delay-Produkt.

Glasfaseroptik

Latenz in Glasfaser ist größtenteils eine Funktion der Lichtgeschwindigkeit, das ist 299.792.458 Meter/Sekunde im Vakuum. Dies würde einer Latenz von 3,33 gleichsetzenµs Für jeden Kilometer der Pfadlänge. Das Brechungsindex Die meisten Glasfaserkabel beträgt ungefähr 1,5, was bedeutet, dass das Licht in einem Vakuum etwa 1,5 -mal so schnell wie im Kabel bewegt. Dies entspricht etwa 5,0 µs Latenz für jeden Kilometer. In kürzeren U-Bahn-Netzwerken kann aufgrund der zusätzlichen Entfernung bei den Bauen von Risern und Cross-Connects eine höhere Latenz erlebt werden. Um die Latenz einer Verbindung zu berechnen, muss man die von der Faser zurückgelegte Strecke kennen -Weg.

Aufgrund von Unvollkommenheiten in der Faser verschlechtert sich das Licht, wenn es durch sie übertragen wird. Für Entfernungen von mehr als 100 Kilometern, Verstärker oder Regeneratoren sind eingesetzt. Die von diesen Komponenten eingeführte Latenz muss berücksichtigt werden.

Satellitenübertragung

Satelliten in Geostationäre Umlaufbahnen sind weit genug von der Erde entfernt, dass die Kommunikationslatenz erheblich wird-etwa ein Viertel einer Sekunde für eine Reise vom Bodenbasis zum Satelliten und zurück zum einen anderen bodengestützten Sender; Nahezu halb eine Sekunde für eine Zwei-Wege-Kommunikation von einer Erdstation zur anderen und dann zurück zum ersten. Niedrige Erdumlaufbahn wird manchmal verwendet, um diese Verzögerung zu senken, auf Kosten einer komplizierteren Satellitenverfolgung am Boden und für mehr Satelliten in der Satellitenkonstellation um eine kontinuierliche Abdeckung zu gewährleisten.

Audio

Hauptartikel: Latenz (Audio)

Die Audio -Latenz ist die Verzögerung zwischen dem Eintritt eines Audiosignals und dem, wenn es aus einem System entsteht. Potenzielle Mitwirkende zur Latenz in einem Audiosystem umfassen Analog-Digital-Konvertierung, Pufferung, digitale Signalverarbeitung, Übertragungszeit, Digital-Analog-Konvertierung und die Schallgeschwindigkeit in der Luft.

Video

Die Video -Latenz bezieht sich auf den Grad der Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an dem eine Übertragung eines Videostreams angefordert wird, und der tatsächlichen Zeit, die die Übertragung beginnt. Netzwerke, die relativ kleine Verzögerungen aufweisen, werden als Netzwerke mit niedriger Latenz bezeichnet, während ihre Gegenstücke als Hochlatenznetzwerke bezeichnet werden.

Arbeitsablauf

Jeder Einzelne Arbeitsablauf In einem System von Workflows kann eine Art von Betriebslatenz unterliegen. Es kann sogar so sein, dass ein einzelnes System je nach Art des Teilnehmers oder Zielsuchverhaltens mehr als eine Latenzart aufweist. Dies wird am besten anhand der folgenden zwei Beispiele dargestellt Flugreisen.

Aus der Sicht eines Passagiers kann die Latenz wie folgt beschrieben werden. Angenommen, John Doe fliegt aus London zu New York. Die Latenz seiner Reise ist die Zeit, die er braucht, um von seinem Haus in England zum Hotel zu gelangen, in dem er in New York übernachtet. Dies ist unabhängig vom Durchsatz des London-New York Air Links-unabhängig davon, ob es 100 Passagiere pro Tag gab, die die Reise oder 10000 machten, würde die Latenz der Reise gleich bleiben.

Aus der Sicht des Flugbetriebspersonals kann die Latenz völlig unterschiedlich sein. Betrachten Sie die Mitarbeiter der Flughäfen London und New York. Nur eine begrenzte Anzahl von Flugzeugen ist in der Lage, die transatlantische Reise zu unternehmen. Wenn sie also so schnell wie möglich auf die Rückreise vorbereiten müssen. Es kann zum Beispiel dauern:

  • 35 Minuten, um ein Flugzeug zu reinigen
  • 15 Minuten, um ein Flugzeug zu tanken
  • 10 Minuten, um die Passagiere zu laden
  • 30 Minuten, um die Ladung zu laden

Vorausgesetzt, die oben genannten werden nacheinander durchgeführt, Mindestebene Seitenwechsel ist:

35 + 15 + 10 + 30 = 90

Das Reinigen, Auftanken und Laden der Ladung kann gleichzeitig durchgeführt werden. Passagiere können erst nach Abschluss der Reinigung geladen werden. Die reduzierte Latenz ist also:

35 + 10 = 45
15
30
Mindestlatenz = 45

Die an der Wende beteiligten Personen interessieren sich nur an der Zeit, die sie für ihre individuellen Aufgaben benötigen. Wenn alle Aufgaben gleichzeitig erledigt werden, ist es jedoch möglich, die Latenz auf die Länge der längsten Aufgabe zu reduzieren. Wenn einige Schritte Voraussetzungen haben, wird es schwieriger, alle Schritte parallel auszuführen. Im obigen Beispiel führt die Anforderung zur Reinigung der Ebene vor dem Laden von Passagieren zu einer minimalen Latenz länger als jede einzelne Aufgabe.

Mechanik

Alle mechanischen Prozesse begegnen Einschränkungen, die von modelliert werden, Newtonsche Physik. Das Verhalten von Laufwerke Bietet ein Beispiel für die mechanische Latenz. Hier ist es die Zeit Zeit suchen Damit der Aktuatorarm über der entsprechenden Spur positioniert werden kann und dann Rotationslatenz Damit die auf einer Platte codierten Daten von seiner aktuellen Position zu einer Position unter dem drehen, Scheibenlesen und Schreiben.

Computerhardware und Betriebssysteme

Weitere Informationen: Zugriffszeit

Computer laufen Anweisungen im Kontext von a Prozess. Im Zusammenhang mit Computer MultitaskingDie Ausführung des Prozesses kann verschoben werden, wenn auch andere Prozesse ausgeführt werden. Darüber hinaus kann das Betriebssystem planen, wann die Aktion, die der Prozess befindet, ausführen soll. Angenommen, ein Prozess befiehlt beispielsweise, dass die Spannungsausgabe einer Computerkarte mit einer Geschwindigkeit von 1000 Hz hoch-hohe Höhe eingestellt wird. Das Betriebssystem Zeitpläne Der Prozess für jeden Übergang (High-Low oder niedrig hoch) basierend auf einer Hardwareuhr wie der Timer mit hoher Präzision. Die Latenz ist die Verzögerung zwischen den von der Hardwareuhr erzeugten Ereignissen und den tatsächlichen Spannungsübergängen von hoch auf niedrig oder niedrig bis hoch.

Viele Desktop -Betriebssysteme Haben Sie Leistungsbeschränkungen, die zusätzliche Latenz erzeugen. Das Problem kann mit Echtzeit-Erweiterungen und -Plepten gemildert werden, wie z. Preempt_rt.

Auf eingebetteten Systemen wird die Echtzeitausführung von Anweisungen häufig von a unterstützt Echtzeit-Betriebssystem.

Simulationen

In Simulationsanwendungen bezieht sich Latenz auf die zeitliche Verzögerung, die häufig in gemessen wird Millisekunden, zwischen anfänglicher Eingabe und Ausgabe deutlich erkennbar für den Simulator -Auszubildenden oder Simulator -Subjekt. Latenz wird manchmal auch genannt Transportverzögerung. Einige Behörden[wer?] Unterscheiden Sie zwischen Latenz und Transportverzögerung, indem Sie den Begriff verwenden Latenz im Sinne der zusätzlichen Zeitverzögerung eines Systems über der Reaktionszeit des simulierten Fahrzeugs, dies erfordert jedoch detaillierte Kenntnisse der Fahrzeugdynamik und kann kontrovers sein.

Bei Simulatoren mit visuellen und Bewegungssystemen ist es besonders wichtig, dass die Latenz des Bewegungssystems nicht größer als das visuelle System oder Symptome von ist Simulatorkrankheit kann resultieren. Dies liegt daran, dass in der realen Welt Bewegungshinweise die Beschleunigung sind und schnell an das Gehirn übertragen werden, typischerweise in weniger als 50 Millisekunden; Dies folgt einige Millisekunden später durch die Wahrnehmung des Wandels in der visuellen Szene. Die visuelle Szenenänderung ist im Wesentlichen eine Veränderung der Perspektive oder Verschiebung von Objekten wie dem Horizont, der sich nach der anfänglichen Beschleunigung, die die Verschiebung verursachte, einige Zeit dauert, bis sie sich auf erkennbare Mengen aufbauen. Ein Simulator sollte daher die reale Situation widerspiegeln, indem er sicherstellt, dass die Bewegungslatenz gleich oder weniger als die des visuellen Systems und nicht umgekehrt ist.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ "Latenz" Archiviert 2021-04-22 am Wayback -Maschine Abgerufen 2020-10-27.
  2. ^ Tabb (2009). Hochfrequenzhandelstechnologie: Eine TABB -Anthologie. Archiviert von das Original am 2016-08-01. Abgerufen 2017-02-11.
  3. ^ Mackenzie, Michael; Grant, Jeremy (2009). "Der Armaturenbrett zum Blinken" (PDF). Finanzzeiten. Archiviert von das Original (PDF) am 23. Juli 2011. Abgerufen 18. Juli 2011. Aus dem Handel mit geringer Anzahl von Aktien in Unternehmen, häufig zwischen verschiedenen Handelsplattformen, winkt winziger Gewinnscheiben, wobei der Erfolg auf minimale Geschwindigkeitsschwankungen - oder "Latenz" in der Handelsummen beruht.
  4. ^ Hasbrouck, Joel; Saar, Gideon. "Handel mit niedriger Latenz" (PDF). p. 1. archiviert von das Original (PDF) am 11. November 2011. Abgerufen 18. Juli 2011.
  5. ^ Erbe, Katherine (Juli 2009). "Code Green: Goldman Sachs & UBS -Koffer erhöht, dass wertvolle digitale Vermögenswerte aus der Tür gehen müssen. Millionen im Handelsergebnis können davon abhängen." (PDF). Wertpapierbranche Nachrichten. Abgerufen 18. Juli 2011.
  6. ^ "Hochfrequenzhandel: Wenn Millisekunden Millionen bedeuten". Der Telegraph. Abgerufen 2018-03-25.
  7. ^ "Missbrauche Ping nicht!". Archiviert von das Original am 12. Oktober 2017. Abgerufen 29. April 2015.
  8. ^ Shane Chen (2005). "Netzwerkprotokolle Diskussions- / Verkehrsformungsstrategien". Knowplace.org. Archiviert von das Original Am 2007-01-09.
  9. ^ "Basic QoS Teil 1 - Verkehrspolizei und -formung auf dem Cisco iOS -Router". Der CCIE R & S. 19. September 2012. Abgerufen 29. April 2015.

Weitere Lektüre

Externe Links