När ett videosamtal hackar, ett datorspel laggar eller en webbsida känns långsam är det inte alltid internethastigheten som är problemet. Ofta handlar det i stället om fördröjningar i nätverket, så kallad latens. I sin doktorsavhandling har Simon Sundberg undersökt hur sådana fördröjningar uppstår och utvecklat nya metoder för att mäta dem.
De flesta förknippar nätverksprestanda med bandbredd, alltså hur mycket data som kan överföras per sekund. Men för många av dagens digitala tjänster är latensen minst lika viktig.
– Om du laddar ner en stor film är det framför allt bandbredden som avgör hur lång tid det tar. Men för interaktiva tjänster som videosamtal, onlinespel och virtuell verklighet är det fördröjningarna som påverkar upplevelsen mest, säger Simon Sundberg.
I avhandlingen What’s the Delay? Understanding Latency Across the Network har han studerat latens i flera olika delar av internetinfrastrukturen, från internetleverantörers nät till webbservrar och det satellitbaserade nätverket Starlink.
De största fördröjningarna finns nära användarna
Ett centralt resultat är att de största fördröjningarna ofta uppstår närmast användaren, i den så kallade sista kilometern mellan internetleverantören och den uppkopplade enheten.
– Vi såg att de största fördröjningarna inte nödvändigtvis uppstod långt ute på internet. Ofta fanns problemen på den sista sträckan fram till användaren, där trafiken vanligtvis går via wifi, säger Simon Sundberg.
Forskningsresultaten visar att accessnät fortfarande är en betydande källa till latens och att fördröjningarna ibland kan bli så stora som en sekund eller mer. En sådan fördröjning kan vara fullt märkbar i exempelvis videosamtal eller onlinespel.
Avslöjade dolda fördröjningar
För att kunna förbättra internet krävs först att problemen kan upptäckas och mätas. Därför har avhandlingen fokuserat på att utveckla nya verktyg som kan övervaka nätverkslatens i realtid utan att störa trafiken. Verktygen bygger bland annat på tekniken eBPF, som gör det möjligt att analysera nätverkstrafik direkt i operativsystemets kärna med låg belastning.
Mätningarna visade bland annat att stora latensspikar kan uppstå redan inne i webbservrarnas egen programvara, långt innan informationen skickas vidare till användaren. Man kunde också identifiera hur olika mekanismer i Starlinks satellitnät påverkar fördröjningarna.
– Internet fungerar oftast väldigt bra, men ibland uppstår plötsliga fördröjningar som gör att ett videosamtal hackar eller att ett spel fryser till. Vår forskning visar att sådana problem kan ha många olika orsaker och uppstå i flera delar av nätverket, säger Simon Sundberg.
Verktyg används redan i praktiken
Avhandlingens resultat har inte stannat i forskningsmiljön. Flera av de verktyg som utvecklats används redan av internetleverantörer och hos globala CDN:s (Content Delivery Networks). Där gör de det möjligt att kontinuerligt övervaka fördröjningar och snabbare upptäcka problem som påverkar användarna.
– Genom att synliggöra latensen får nätoperatörer och tjänsteleverantörer bättre möjligheter att förstå var problemen finns och hur de kan åtgärdas. Förhoppningen är att det i förlängningen ska bidra till en bättre internetupplevelse för alla användare, säger Simon Sundberg.
Ta del av avhandlingen
