Der Begriff Latenz wird häufig gleichbedeutend mit Verzögerungszeit verwendet. Allgemein beschreibt er das Zeitintervall zwischen einem auslösenden Ereignis und der sichtbaren oder messbaren Reaktion eines Systems.
Wo Latenz entsteht
Rechenzeit
Computational Latency bezeichnet die Zeit, die ein Knoten oder Computer zum Bearbeiten einer Aufgabe benötigt. Sie hängt unter anderem von der Zentraleinheit, den Ein- und Ausgabeschritten, der Software sowie der verfügbaren Rechenleistung ab.
Kommunikationsnetze und Ethernet
In Kommunikationsnetzen setzt sich die Netzwerklatenz aus mehreren Anteilen zusammen. In Ethernet-Netzen zählen dazu die Signallaufzeit im Übertragungsmedium und die Verarbeitung in einem Ethernet-Switch. Gemessen werden kann beispielsweise die Zeit vom Empfang eines Bits an einem Port bis zu seinem Verlassen des Zielports. Das Ergebnis hängt auch vom Schaltverfahren ab, etwa Cut-Through oder Store-and-Forward.
Mobilfunk
Bei Mobilfunknetzen wurde die typische Verzögerung über die Netzgenerationen deutlich reduziert. Anwendungen reagieren unter LTE und 5G im Allgemeinen schneller als unter 2G oder UMTS. Die tatsächlich erreichbare Latenz variiert jedoch mit Funkbedingungen, Auslastung, Netzarchitektur, Entfernung zum Dienst und Anwendung. Ultra Reliable Low Latency Communication ist für besonders zeitkritische und zuverlässige Kommunikation vorgesehen.
Optische Übertragung
In optischen Systemen entsteht Latenz durch die Ausbreitung des Lichts sowie durch Medien- und Verfahrensübergänge. Die Laufzeit hängt von Strecke und Ausbreitungsgeschwindigkeit ab. In Lichtwellenleitern ist Licht langsamer als im Vakuum; als Größenordnung werden rund fünf Mikrosekunden pro Kilometer für die einfache Strecke angesetzt. Auch O/E-Wandler und E/O-Wandler fügen Verarbeitungszeit hinzu.
Internetworking
Beim Internetworking benötigen Router, Switches und Gateways Zeit zum Prüfen, Puffern und Weiterleiten von Datenpaketen. Dazu gehören die Auswahl einer Route und die Verarbeitung des Headers, beispielsweise die Aktualisierung des Time-to-Live-Feldes je Hop.
Ringsysteme
In Ringsystemen kann Latenz die Zeit bezeichnen, die ein Datenpaket für einen vollständigen Umlauf in einem unbelasteten Token Ring benötigt. Sie wächst unter anderem mit der Zahl und Verarbeitung der angeschlossenen Stationen.
Arbeitsspeicher
Bei Speicherbausteinen beschreibt die Speicherlatenz die Verzögerung vom Eintreffen eines Befehls und einer Adresse bis zur Bereitstellung der Daten. Bei DRAM werden unter anderem CAS- und RAS-bezogene Timings unterschieden. Die angegebenen Taktzyklen müssen zusammen mit der tatsächlichen Taktperiode bewertet werden; eine kleinere Kennzahl allein erlaubt nicht in jedem Fall einen vollständigen Leistungsvergleich. RLDRAM ist auf geringe Zugriffslatenz ausgerichtet.
Festplatten
Bei einer rotierenden Festplatte ist die Rotational Latency die Wartezeit, bis der gewünschte Sektor den Schreib-Lese-Kopf erreicht. Als mittlerer Wert wird eine halbe Umdrehung angesetzt. Eine höhere Drehzahl verkürzt diesen Anteil der Zugriffszeit.
Audiotechnik
In der Audiotechnik entsteht Latenz unter anderem durch Pufferung, Wandlung und digitale Signalverarbeitung. Relevant ist etwa die Verzögerung zwischen Ein- und Ausgang einer Soundkarte. Beim Monitoring und gemeinsamen Musizieren können bereits kurze Verzögerungen stören. Bei Audio over Ethernet müssen zusätzlich Transport, Netzlast und das verwendete Zugangsverfahren berücksichtigt werden.
Latenz richtig beurteilen
Eine Verbindung kann viele Daten pro Sekunde übertragen und trotzdem verzögert reagieren. Beide Größen beschreiben unterschiedliche Eigenschaften.
Messwerte können eine One-Way-Laufzeit oder die Round-Trip Time angeben. Ohne Messmethode sind Zahlen nur eingeschränkt vergleichbar.
Neben dem Mittelwert ist die Veränderung der Verzögerung relevant. Diese Schwankung wird häufig als Jitter bezeichnet.
Endgeräte, Zugangsnetz, Vermittlung, Server und Software tragen gemeinsam zur wahrgenommenen Reaktionszeit bei.