Wie ein Anruf in kleinen Paketen durchs Internet reist

Das ist die übliche Länge, festgelegt von der IETF, dem Gremium, das die Standards des Internets schreibt. Ein längeres Paket bräuchte weniger Platz für Beschriftungen. Aber jedes würde die Verzögerung erhöhen, und ein verlorenes risse ein längeres Loch in das, was Ihr Freund hört.

Ein normaler Anruf misst Ihre Stimme 8.000 Mal pro Sekunde und legt jeden Messwert in einem Byte ab. 20 ms Ton füllen also 160 Byte.

Quellen: IETF RFC 3551: the audio and video profile for RTP (2003); ITU-T G.711: pulse code modulation of voice frequencies (1988)

Weil das Internet nicht zusagt, Pakete in der richtigen Reihenfolge oder überhaupt zuzustellen. Das Internetprotokoll von 1981 sagt es ohne Umschweife: Es gibt keine Empfangsbestätigungen und keine Wiederholungen, und nichts hält die Pakete in ihrer Reihenfolge.

Deshalb fügen die Regeln für die Sprachübertragung eine Nummer hinzu, die mit jedem Paket um eins steigt. Daran erkennt die Gegenseite ein fehlendes Paket und bringt die anderen wieder in die richtige Reihenfolge.

Quellen: IETF RFC 791: Internet Protocol (1981); IETF RFC 3550: RTP, a transport protocol for real-time applications (2003)

Das können sie. Jeder Router entscheidet für jedes Paket einzeln, so wie Paul Baran es in den 1960er Jahren bei RAND beschrieb: Er speichert das Paket, berechnet den besten Weg zu seinem Ziel und schickt es zur nächsten Station auf diesem Weg.

In der Praxis folgen die meisten Pakete eines Anrufs demselben Weg, weil Router, die zwischen mehreren Wegen wählen können, jedes Gespräch auf einem davon halten. Die Reihenfolge gerät trotzdem ab und zu durcheinander, wenn sich eine Route ändert oder ein ausgelasteter Router einige Pakete zurückhält. Die IETF sagt es so: Das Internet verliert gelegentlich Pakete, vertauscht ihre Reihenfolge und verzögert sie unterschiedlich lange.

Quellen: RAND: Paul Baran and the origins of the internet (2018); IETF RFC 2992: analysis of an equal-cost multi-path algorithm (2000); IETF RFC 3550: RTP, a transport protocol for real-time applications (2003)

Sie hat den Anruf aufgebaut. Ihr Laptop hat sie gebeten, Ihren Freund anzurufen. Die Telefonanlage hat sein Telefon gefunden und klingeln lassen, und die beiden Enden haben vereinbart, wie die Stimme reist. Diese Nachrichten folgen SIP, dem Session Initiation Protocol, das die IETF 2002 veröffentlicht hat.

Der Aufbau braucht eine Handvoll Nachrichten. Die Stimme selbst reist dann in den Paketen, denen Sie hier folgen.

Quellen: IETF RFC 3261: SIP, the Session Initiation Protocol (2002)

Nicht lange. Jede Tausendstelsekunde im Fach verlängert die Verzögerung von Ihrem Mund bis zum Ohr Ihres Freundes, und Telefontechniker wollen diese gesamte Verzögerung unter 150 ms halten. Längeres Warten würde mehr verspätete Pakete auffangen, aber das Gespräch würde sich träge anfühlen, und Sie würden einander ins Wort fallen.

Techniker nennen diesen Warteplatz einen Jitter-Puffer. Jitter heißt, dass Pakete in ungleichen Abständen ankommen, und die Regeln für Sprache übers Internet sagen jedem Ende, wie es ihn messen soll.

Quellen: ITU-T G.114: one-way transmission time (2003); IETF RFC 3550: RTP, a transport protocol for real-time applications (2003)

Es erfindet ein kurzes Stück Ton aus der Stimme kurz davor. Der Trick heißt Packet Loss Concealment, das Verschleiern von Paketverlust. Die Internationale Fernmeldeunion, die Sonderorganisation der Vereinten Nationen für Telekommunikation, hat 1999 ein Verfahren dafür für normale Anrufe veröffentlicht.

Kurze Pakete helfen auch. Die IETF merkt an, dass längere Pakete einen Verlust hörbarer machen, und das ist ein Grund, warum Anrufe jeweils 20 ms auf einmal schicken.

Quellen: ITU-T G.711 Appendix I: packet loss concealment with G.711 (1999); IETF RFC 3551: the audio and video profile for RTP (2003)