La latenza è sinonimo di ritardo. Nelle telecomunicazioni, una bassa latenza è associata a un'esperienza utente positiva (UX) mentre un'elevata latenza è associata a una scarsa UX.
Nella rete di computer, la latenza è un'espressione del tempo impiegato da un pacchetto di dati per viaggiare da un punto designato a un altro. Idealmente, la latenza sarà il più vicino possibile allo zero. La latenza di rete può essere misurata determinando il tempo di andata e ritorno (RTT) per un pacchetto di dati per viaggiare verso una destinazione e viceversa.
L'elevata latenza di rete può aumentare notevolmente i tempi di caricamento delle pagine Web, interrompere i flussi video e audio e rendere inutilizzabile un'applicazione. A seconda dell'applicazione, anche un aumento relativamente piccolo della latenza può rovinare l'UX.
Uno dei motivi principali della scarsa latenza è la geografia. Le reti IP (Internet Protocol) altamente distribuite percorrono grandi distanze, aggiungendo tempi di trasmissione che possono far deragliare un'applicazione. In qualsiasi situazione in cui la latenza tra rilevamento e risposta deve essere estremamente bassa - ad esempio, alcune azioni nella guida autonoma - ha senso avvicinare il più possibile il computer che elabora i dati alla fonte dei dati, a concetto noto come edge computing.
Cause di latenza in telecom
La latenza può essere causata da molti fattori, inclusi i seguenti:
- Mezzi di trasmissione. La latenza può essere influenzata dal tipo di supporto utilizzato per trasmettere dati, voce e video. Ad esempio, ci si può aspettare che i pacchetti che viaggiano su una linea T1 subiscano una latenza inferiore rispetto ai pacchetti che viaggiano su un cavo Cat5.
- Dimensione del pacchetto. Un pacchetto grande impiegherà più tempo per essere inviato di andata e ritorno rispetto a uno piccolo.
- Perdita di pacchetti e nervosismo. La latenza può anche essere introdotta da un'alta percentuale di pacchetti che non riescono a raggiungere la destinazione o da un'eccessiva variazione del tempo impiegato da alcuni pacchetti per viaggiare da un sistema all'altro.
- Potenza del segnale. Se il segnale è debole e deve essere potenziato da un ripetitore, ciò può introdurre latenza.
- Ritardi nella propagazione. Se ogni nodo gateway deve impiegare del tempo per esaminare ed eventualmente modificare l'intestazione in un pacchetto, ad esempio modificando il conteggio degli hop nel campo TTL (time-to-live), la latenza sarà maggiore.
- Altri ritardi nel computer e nell'archiviazione. Se un pacchetto è soggetto a ritardi di archiviazione e di accesso al disco rigido in un dispositivo intermedio, come uno switch, è probabile che la latenza sia maggiore.
Tipi di latenza
Interrompi la latenza è il tempo impiegato da un computer per agire su un segnale che comunica al sistema operativo host (OS) di arrestarsi fino a quando non può decidere cosa deve fare in risposta a un evento.
Fibra ottica latenza è il tempo impiegato dalla luce per percorrere una distanza specificata attraverso un cavo in fibra ottica. Per ogni chilometro (km) percorso, si verifica naturalmente una latenza di 3.33 microsecondi (μs), in base alla velocità della luce. In realtà, tuttavia, la latenza per chilometro dei cavi in fibra ottica è di circa 4.9 μs, questo perché la luce viaggia più lentamente in un cavo. Curvature o altre imperfezioni nel cavo potrebbero aumentare la latenza.
Latenza di Internet i tempi dipendono dalla distanza. Più a lungo un pacchetto deve viaggiare su una rete WAN (Global Wide Area Network), maggiore è la latenza.
Latenza WAN può essere un fattore importante nel determinare la latenza di Internet. Una WAN impegnata a dirigere altro traffico produrrà un ritardo, indipendentemente dal fatto che la risorsa venga richiesta da un server sulla rete locale (LAN), da un altro computer su quella rete o altrove su Internet.
Latenza audio è il ritardo tra la creazione e l'ascolto del suono. Nel suono creato nel mondo fisico, questo ritardo è determinato dalla velocità del suono, che varia leggermente a seconda del mezzo attraverso il quale viaggia l'onda sonora. Il suono viaggia più velocemente nei mezzi più densi: viaggia più velocemente attraverso i solidi, meno rapidamente attraverso i liquidi e più lentamente attraverso l'aria. Nell'audio, la gamma media accettabile di latenza è di circa 8-12 μs. Le latenze di 30 millisecondi (ms) vengono generalmente notate dall'ascoltatore.
Latenza operativa può essere definito come la somma del tempo delle operazioni se vengono eseguite in un flusso di lavoro lineare. Nei flussi di lavoro paralleli, la latenza è determinata dall'operazione più lenta eseguita da un singolo operatore di attività.
Latenza meccanica è il ritardo dall'ingresso in un sistema o dispositivo meccanico all'uscita desiderata. Questo ritardo è determinato dai limiti del meccanismo basati sulla fisica newtoniana (ad eccezione della meccanica quantistica).
Latenza del computer e del sistema operativo è il ritardo combinato tra un input o un comando e l'uscita desiderata. I fattori che contribuiscono all'aumento della latenza del computer includono buffer di dati insufficienti e mancate corrispondenze nella velocità dei dati tra il microprocessore e i dispositivi di input / output (I / O).
Test e misurazione della latenza
Il test della latenza può variare da applicazione a applicazione. In alcune applicazioni, la misurazione della latenza richiede apparecchiature speciali e complesse o la conoscenza di comandi e programmi speciali del computer; in altri casi, la latenza può essere misurata con un cronometro. I gestori di rete hanno una serie di strumenti tra cui scegliere per farlo, inclusi Traceroute, My traceroute (MTR) e Ping.
I comandi ping vengono utilizzati per determinare se è in funzione un computer host che l'utente sta cercando di raggiungere. Per valutare la latenza, un amministratore di rete invia una richiesta di eco ICMP (Internet Control Message Protocol) a un'interfaccia specificata sulla rete e attende una risposta.
Le informazioni sulla latenza possono essere raccolte anche utilizzando un traceroute command. Traceroute visualizza il percorso che i pacchetti prendono attraverso una rete IP, registrando la latenza tra ogni host sul percorso. MTR combina elementi di Ping e Traceroute per tenere traccia sia del ritardo tra i dispositivi sul percorso che del tempo di transito totale.
Per valutare la latenza meccanica, è possibile utilizzare telecamere ad alta velocità per catturare le minime differenze nei tempi di risposta dall'input all'azione meccanica.
Riduzione della latenza
La latenza può essere ridotta ottimizzando, modificando e aggiornando l'hardware, il software e i sistemi meccanici del computer. All'interno di un computer, la latenza può essere rimossa o nascosta mediante tecniche come il precaricamento, anticipando la necessità di richieste di input di dati, e il multithreading o utilizzando il parallelismo su più thread di esecuzione.
Altri passaggi per ridurre la latenza e aumentare le prestazioni includono la disinstallazione di programmi non necessari, l'ottimizzazione delle configurazioni di rete e software e l'aggiornamento o l'overclocking dell'hardware.
Latenza e velocità effettiva
Sia il throughput che la latenza sono comunemente usati per misurare le prestazioni della rete e migliorare i tempi di caricamento.
La latenza può essere considerata come il tempo necessario per eseguire un'azione, mentre la velocità effettiva può essere considerata come il numero di azioni che possono essere eseguite in un'unità di tempo. In altre parole, la latenza misura la velocità con cui i dati devono essere trasferiti, mentre il throughput è la quantità di dati che possono essere inviati.
La larghezza di banda è un altro concetto spesso associato alla latenza. La larghezza di banda descrive la capacità massima di una connessione di rete / Internet. Minore è la larghezza di banda di una rete, maggiore è la latenza.
Per comprendere la relazione della larghezza di banda con la latenza, immagina la larghezza di banda come una pipe e il throughput come quanta acqua una pipe può trasportare in un tempo specificato. La latenza diventa il tempo impiegato dall'acqua per raggiungere la sua destinazione. Più piccolo è il tubo, più tempo impiega l'acqua per raggiungere la sua destinazione. Con lo stesso concetto, più grande è il tubo, più velocemente l'acqua può raggiungere la sua destinazione. La larghezza di banda e la latenza hanno una relazione di causa ed effetto in questo modo.