ジッターとは何か：より高速なインターネットを実現するために理解する

デジタル通信の分野は、「ジッター」などの重要なパラメータに大きく依存しています。適切なジッター管理と最適化が行われないと、接続遅延や最適なインタラクション体験の欠如など、さまざまな問題が発生する可能性があります。

次のガイドでは、ジッターの概念を詳しく検討し、よりスムーズで効果的なコミュニケーションを実現するためにジッターを改善する方法について説明します。

ジッターとは何ですか?

データパケットは、インターネットを介してコンピュータから宛先まで情報を運びます。これらのパケットは移動に一定の時間がかかり、通常は一定の間隔で送信されます。ジッタリングは、ネットワーク上でこれらのデータパケットの送信が一時的に中断されるたびに発生します。

この問題の原因として最も可能性が高いのは、ネットワークの輻輳やルート変更です。つまり、ジッターとは、データパケットの到着に時間がかかりすぎる場合に発生する問題です。

ジッターは、画面のちらつき、音声信号の途切れ、ネットワーク伝送中のデータ破損や損失など、さまざまな問題を引き起こす可能性があります。ジッターの許容範囲はアプリケーションによって大きく異なることに注意が必要です。

例えば、リアルタイム通信の典型例であるIP電話通話やビデオ会議において、変動が極めて大きな問題となるビジネス状況を考えてみましょう。さらに、これは仮想デスクトップインフラストラクチャ（VDI）ⓘやホスト型デスクトップにとっても大きな課題です。変動によって音声や映像の伝送に歪みが生じ、信号品質を低下させる不規則性や不整合が発生する可能性があります。

レイテンシーとジッターの関係

レイテンシとは、データパケットが送信元から送信されてから宛先に到達するまでの遅延時間を指します。これは、データがネットワークまたは通信リンクを通過するのにかかる時間です。

ジッターとは、データパケットの到着時間の変動を指します。これは、送信元と宛先間の時間ではなく、パケットの配信時間の不規則性または不一致を指します。

レイテンシと変動の関係は、変動がレイテンシの増加に寄与するという事実にあります。パケットが不規則な遅延や変動を伴って到着すると、受信側システムが不規則な到着時間を補正する必要があるため、レイテンシが増加します。

レイテンシスパイクは、パケットの振幅が急激に大きくなり、大幅な遅延が発生すると発生します。これによりデータフローが中断され、リアルタイムアプリケーションでパフォーマンスの問題が発生する可能性があります。

ジッターの原因

ボラティリティの潜在的な原因としては次のようなものがあります。

• デバイスのパフォーマンスが悪い旧式の機器で古いネットワークを使用すると、ネットワークの変動が発生する可能性があります。
• 利用可能な帯域幅の不足ネットワークに接続されているデバイスの数が多すぎると、すべてのデバイスに十分な帯域幅が確保できないため、接続速度が低下します。
  無線ネットワークの中断無線ネットワークを使用すると、ネットワーク接続の品質に影響が出ます。ビデオ通話や電話通信ソリューションの場合、有線接続の方がユーザーエクスペリエンス（UX）が向上する場合が多いです。ただし、ping値が高いなどのネットワークの乱れが発生すると、接続品質が変動する可能性があります。
• パッケージの優先度を適用できませんでしたIP オーディオ システムでは変動が発生します。 (VoIP) 音声データが他の通信形式よりも優先して配信されない場合。

プログラム実行時やシステムイベントの到着時間には変動が発生する可能性があることを認識しておくことが重要です。これは、タスクのスケジューリング、割り込み処理、キャッシュミス、システム負荷の変動といった要因に起因する可能性があります。

ジッターは、正確なリアルタイムのタイミングを必要とするシステムやアプリケーションに悪影響を及ぼし、タイミング違反、期限の超過、パフォーマンスの低下などを引き起こす可能性があります。

許容できるジッターの量はどのくらいでしょうか?

どのマニュアルにも、許容されるジッター量を定義する具体的な「量」は記載されていません。単純に「少ないほど良い」と言えるでしょう。したがって、「許容されるジッター」には様々な程度が存在します。ジッターと呼ばれる一定量の伝送変動は、許容範囲内とみなされます。

タイミングのずれ、つまり変動はミリ秒（ms）単位で測定されます。30ミリ秒以上の遅延が発生すると、通話が途切れ途切れになったり、音声が乱れたりする可能性があります。

アプリケーションに許容されるジッタ標準は何ですか?

「無線通信ネットワークの変動量」は、主にアプリケーションの種類によっても左右されることに留意すべきである。

例えば、リアルタイムオーディオアプリケーションでは、目立った途切れのないスムーズな再生を実現するために、数ミリ秒（ms）未満の振動値が一般的に好まれます。一方、ファイル転送やウェブブラウジングなどの非リアルタイムアプリケーションでは、全体的なパフォーマンスに大きな影響を与えない限り、より高い振動レベルもある程度許容されます。

ビデオストリーミングやオンラインゲームなどのリアルタイムマルチメディアアプリケーションでは、スムーズな再生やリアルタイムなインタラクションを確保するために、低振動が不可欠です。振動レベルが高いと、バッファリングの遅延、ビデオの歪み、ゲームのラグなどが発生します。

VoIPアプリケーションでは、クリアで途切れのない音声接続を維持するために、低ping値が求められます。インターネット接続が完璧でも、WhatsAppの通話が何度も「再接続」を繰り返すのは避けたいものです。そのため、これらのアプリケーションでは低ping値が標準となっています。

ネットワークのジッターメトリックとは何ですか?

ジッターはネットワークによって異なり、ジッターに対する標準制限もネットワークごとに異なります。

イーサネット

IEEE 802.3イーサネット規格では、通常、最適なタイミングからの最大許容偏差という形で変動制限が規定されています。例えば、ギガビットイーサネット規格（IEEE 802.3ab）では、送信側で最大2.8ナノ秒（nan） 、受信側で最大0.5ナノ秒の変動制限が設定されています。これらの制限により、イーサネットネットワーク上での信頼性の高いデータ伝送が保証されます。

USB

ユニバーサルシリアルバス（USB）の仕様では、USBのバージョンに応じて許容されるジッターレベルが異なります。USB 2.0の場合、最大許容ジッターは通常480ピコ秒（ps）に設定されています。USB 3.0以降のバージョンでは、さらに厳しい要件が課せられており、ジッターの制限値は数十ピコ秒の範囲となっています。

↳現在最も一般的に使用されている USB 規格の違いについてさらに詳しく知りたい場合は、USB 2.0、3.0、3.1 を比較した包括的な分析をご覧ください。

PCI-Expressの

コンピュータシステムにおける高速データ転送に一般的に使用されるPCI-Express（PCIe）規格では、異なる伝送速度に対して特定のジッタ制限が定義されています。例えば、 PCIe Gen3では、送信側で70ピコ秒（ps）（ピークツーピーク）、受信側で0.5 UI （単位周期）がジッタ制限として一般的に設定されています。

ジッターを減らすにはどうすればいいですか?

ネットワークのジッターを減らすには、次の簡単なトラブルシューティング方法に従ってください。

接続の品質を確認してください

ジッターは、多くの場合、インターネット接続の不具合が原因です。インターネットの速度と信頼性が十分でない場合は、サービスプロバイダーに連絡して、より高速なプラン、あるいはビジネスレベルのサービスへのアップグレードを依頼することを検討してください。あるいは、ルーターを再起動することも、多くの場合効果的な解決策となります。

イーサネットケーブルを使用する

イーサネット接続は時代遅れのように思えるかもしれませんが、ノートパソコンではなくデスクトップパソコンで作業している場合は便利です。Wi-Fi接続は旅行中に便利ですが、近くのデバイスからの干渉を受けやすいという欠点があります。

つまり、イーサネット ケーブルを使用することで職場の接続強度が向上し、最終的にはジッターの低減に役立ちます。

パッケージを優先度順に並べ替える

お使いのルーターには、特定の種類のトラフィックを他のトラフィックよりも優先できるQoS（Quality of Service）機能が搭載されている可能性があります。パケットの優先順位付けは、ネットワークの混雑によってジッターが発生している場合に役立ちます。ただし、インターネット通話を他のトラフィックよりも優先する場合にのみ、この機能を使用する必要があります。ネットワークまたはアプリケーションが既にパケットの優先順位付けを行っている場合、特定のアプリケーションで過剰なジッターが発生している可能性があります。

エラーの検出と修正

誤り訂正符号（ECC）または前方誤り訂正（FEC）を実装することで、ジッタによって発生するエラーを補償できます。これらの技術は送信データに冗長性を追加し、受信側がタイミングのずれによって生じるエラーを検出して訂正できるようにします。

さらに、送信機と受信機の間で正確かつ同期されたクロックを確保することで、タイミングのずれを低減し、ジッタを最小限に抑えることができます。クロックを同期させ、タイミング精度を向上させるには、タイミングリカバリ回路、位相同期ループ（PLL）、高精度タイミング基準などの技術が利用できます。

高性能ルーターを入手する

最近では、多くの職場でインターネットがデータ通信と通話の両方に利用されています。ルーターがデータパケットを優先していない場合、通話品質に影響が出る可能性があります。インターネットのジッターの問題は、通話を他のすべてのネットワークアクティビティよりも優先するルーターにアップグレードすることで軽減できます。

さらに、ジッターを低減する高速データパケット伝送には、高性能ルーターも不可欠です。自宅や職場のすべてのデバイスに対応できる帯域幅を確保し、可能であればルーターに加えてモデムも併用してください。

帯域幅の使用量を削減

リモートワークをしている場合、仕事とプライベートの両方でノートパソコンを幅広く利用しているでしょう。自宅で仕事をする場合、ストレスを軽減できます。勤務時間中は家族がNetflixやその他のオンラインゲームを利用する時間を制限することで、ダウンロード速度を上げ、煩わしいバッファリングを解消できます。

ダウンタイム中にコンピューターのソフトウェアをアップデートすることも重要です。こうすることで、データ転送量を節約しながら、勤務時間中に緊急に必要なアップデートを受け取ることができます。

干渉を軽減する

ジッターの原因の一つは、高レベルの電子ノイズと干渉パターンです。電子ノイズ、信号干渉、クロストークを低減することで、ジッターを低減できます。

ただし、適切なシールド、高品質のケーブル、信号調整、または差動信号方式や拡散スペクトル変調などの干渉低減技術の使用に頼る必要があるため、これにはかなりの労力が必要になります。

ジッターが再び発生しないようにするには、最新の IT 通信インフラストラクチャが必要です。

デバイスの周波数を確認してください

場合によっては、問題は接続ではなくデバイス自体にあることがあります。お使いの携帯電話が標準の2.4GHzよりも高い周波数で動作している場合、それが問題の原因となっている可能性があります。携帯電話が動作できる最大周波数は5.8GHzですが、この周波数ではジッターによって深刻な接続問題が発生する可能性があります。

ジッタバッファの使用

ジッタバッファの使用は、オンラインで発生するジッタの量を低減するための優れた方法です。ジッタバッファは、あらゆるシステムに追加できる優れた機能です。 VoIPのこれは、受信した音声パケットを一時的に保持することで機能します。データを短時間（通常は30～200ミリ秒）保存してから送信します。
この方法により、データ パケットは最小限の遅延で順番に到着します。

また、送信タイムスタンプに基づいてバッファ内のデータパケットを並べ替えることもできます。ジッターバッファを設定に組み込むことで、以下のことが可能になります。

• 送信されたデータ パケットを再構成します。
• 音質を向上させます。
• インターネット電話の継続性の向上。

職場環境では、ジッターの原因が必ずしも明らかではないため、ジッターの軽減は試行錯誤を要することがよくあります。そのため、

• 接続テストを実行します。
• ルーターを再確認してください。
• ジッタ バッファなどの追加機器を購入します。

結論

ジッターとは、伝送中のデータパケットの到着時間の変動を指し、画面のちらつき、音声の途切れ、データの破損などの問題を引き起こす可能性があります。許容されるジッターのレベルは、特定のアプリケーションとネットワーク要件によって異なります。

ジッタを軽減するためのトラブルシューティング方法には、ネットワーク通信の改善、エラー訂正メカニズムの実装、クロック同期の確保、パケットの優先順位付けなどがあります。

ジッター – よくある質問

ジッターとは何ですか? デジタル通信においてなぜ重要なのですか?

ジッターとは、伝送中のデータパケットの到着時間の変動を指します。過度のジッターは、画面のちらつき、音声の途切れ、データの破損などの問題を引き起こし、接続の品質と信頼性に影響を与えるため、ジッターは重要です。

さまざまなアプリケーションで許容されるジッターの量はどのくらいですか?

許容されるジッターレベルは、用途によって異なります。VoIPやビデオストリーミングなどのリアルタイムアプリケーションでは、スムーズな動作と途切れのない接続のために、数ミリ秒以下の低いジッター値が望ましいとされています。

レイテンシーとジッターの間に関係はありますか?

はい、レイテンシとジッターには関係があります。レイテンシとは、データパケットを送信元から送信先に送信する際の遅延時間を指します。ジッターとは、これらのパケットの到着時間の変動を指します。

ネットワークのジッターを減らすにはどうすればいいでしょうか?

ジッタを低減する手法はいくつかあり、ネットワーク通信の改善、エラー訂正メカニズムの実装、クロック同期の確保、パケットの優先順位付け、ノイズと電子干渉の低減、ハードウェア コンポーネントのアップグレード、ジッタ バッファを使用したデータ パケットの保持と再配置などが含まれます。

ネットワーク内のジッターを完全に排除することは可能ですか?

いいえ、ジッターの発生にはさまざまな要因が考えられるため、ネットワーク内のジッターを完全に排除することは不可能です。