Задержка, в общем понимании, — это временной промежуток между причиной и следствием какого-либо физического изменения в наблюдаемой системе. Лаг, как его называют в игровых кругах, относится к задержке между вводом данных в симуляцию и визуальным или звуковым откликом, часто возникающую из-за в онлайн-играх.

Задержка является физическим следствием ограниченной скорости распространения любого физического взаимодействия. Эта скорость всегда меньше или равна скорости света. Следовательно, любая физическая система, в которой существует какое-либо физическое расстояние между причиной и следствием, будет испытывать некоторую задержку, независимо от характера воздействия, которому она подверглась.

Точное определение задержки зависит от наблюдаемой системы или характера симуляции. В телекоммуника́ции нижний предел задержки определяется cредой передачи, используемой для передачи информации. В двусторонних системах связи задержки ограничивают максимальную скорость передачи информации, поскольку часто существует ограничение на объём данных в любой момент времени. Ощутимая задержка оказывает сильное влияние на удовлетворённость пользователей и удобство использования в области взаимодействия человека с машиной.

Коммуникации

Онлайн-игры очень чувствительны к задержке (лагу на компьютерном сленге), поскольку быстрое реагирование на события в игре поощряется, тогда как медленное может повлечь за собой штрафы. Из-за задержки в передаче игровых событий игрок с интернет-соединением, имеющем высокую задержку, может демонстрировать медленную реакцию, несмотря на своевременное . Это даёт игрокам с низкими задержками техническое преимущество.

Рынки капитала Джоэл Хасбрук и Гидеон Саар (2011) измеряют задержку при выполнении финансовых операций, основываясь на трёх составляющих: времени, необходимом для поступления информации к трейдеру, выполнении алгоритмов трейдера для анализа информации и принятия решения о дальнейших действиях, а также времени, которое требуется для передачи сгенерированного действия на биржу и его исполнения. Хасбрук и Саар противопоставляют этот подход методам измерения задержек, используемым многими торговыми площадками, которые применяют гораздо более узкие определения, например, задержку обработки, измеряемую с момента ввода ордера (на компьютере поставщика) до отправки подтверждения (с компьютера поставщика). Торговля с использованием компьютеров достигла такого уровня, что даже миллисекундные улучшения в скорости сети дают финансовым учреждениям конкурентное преимущество.

Сети с коммутацией пакетов

Задержки сети в сетях с коммутацией пакетов измеряются либо как (время от посылки пакета источником до получения пакета принимающей стороной), либо как круговая задержка (задержка от источника до приёмника, плюс задержка ответа от приёмника до источника). Обычно указывают круговую задержку, поскольку её можно измерить из одной точки. Многие программные платформы предоставляют сервис под названием ping, который можно использовать для измерения круговой задержки. Ping использует эхо-запрос протокола управления сообщениями интернета (Internet Control Message Protocol, ICMP), который заставляет получателя немедленно отправить полученный пакет в качестве ответа, тем самым обеспечивая приблизительный способ измерения времени круговой задержки. Ping не может выполнять точные измерения, главным образом потому, что ICMP предназначен только для диагностических или контрольных целей и отличается от реальных протоколов связи, таких как TCP. Кроме того, маршрутизаторы и интернет-провайдеры могут применять различные политики формирования трафика к разным протоколам. Для более точных измерений лучше использовать специализированное программное обеспечение, например: , или Iperf.

В нетривиальной сети обычный пакет будет пересылаться через множество каналов и шлюзов, каждый из которых не начнёт пересылку пакета, пока не получит его полностью. В такой сети минимальная задержка представляет собой сумму задержки передачи по каждому каналу и задержки пересылки каждым шлюзом. На практике минимальная задержка включает также задержки на постановку в очередь и обработку. возникают, когда шлюз получает несколько пакетов из разных источников, направляющихся к одному и тому же месту назначения. Поскольку обычно одновременно может передаваться только один пакет, некоторые пакеты должны ожидать в очереди на передачу, что приводит к дополнительной задержке. возникают, когда шлюз определяет, что делать с только что полученным пакетом. Излишняя сетевая буферизация также может вызывать увеличение задержки на порядок или более. Сочетание задержек распространения, сериализации, постановки в очередь и обработки часто приводит к сложному и переменчивому профилю сетевой задержки.

Задержка ограничивает общую в надёжных двусторонних системах связи, как описано в статье «».

Оптическое волокно Задержки в оптическом волокне в значительной степени зависит от скорости света. Это означает, что на каждый километр длины пути приходится задержка в 3,33 мкс. Показатель преломления большинства оптоволоконных кабелей составляет около 1,5, что означает, что свет движется в кабеле примерно в 1,5 раза медленнее, чем в вакууме. Таким образом, на каждый километр приходится задержка около 5,0 микросекунд. В более коротких городских сетях может наблюдаться более высокая задержка из-за дополнительного расстояния, которое свет проходит по вертикальным шахтам зданий и при коммутации. Для расчёта задержки соединения необходимо знать расстояние, которое проходит оптоволокно, причём оно редко бывает прямым, поскольку ему приходится огибать рельеф местности и препятствия, такие как дороги и железнодорожные пути, а также другие полосы отвода.

Из-за несовершенств в волокне свет ослабевает при его передаче по нему. На расстояниях более 100 километров используются усилители или . Задержка, вносимая этими компонентами, должна быть учтена.

Спутниковая передача Спутники на геостационарных орбитах достаточно далеки от земли, чтобы задержи в передаче данных стали заметны – около четверти секунды для передачи с передатчика на поверхности Земли на спутник и обратно на (другой) передатчик, и это близко к половине секунды для передачи с одной земной станции на другую и обратно. Иногда используется низкая околоземная орбита с целью сокращения таких задержек, но это влечёт за собой более сложное отслеживание спутников с земли и необходимость большего количества спутников в спутниковой группировке для обеспечения непрерывного покрытия.

Аудио

Задержка звука — это время, которое проходит с момента поступления звукового сигнала в систему до момента его выхода из нее. Среди возможных причин задержки в аудиосистеме могут быть аналого-цифровые преобразователи, буферизация, цифровая обработка сигналов, , цифро-аналоговый преобразователь и скорость звука в воздухе.

Видео Задержка видеосигнала – это мера времени, проходящего между запросом на передачу видеопотока и фактическим началом этой передачи.

Рабочий процесс Любой отдельный поток работ в системе рабочих процессов может быть подвержен определённому типу операционной задержки. Более того, одна и та же система может иметь несколько видов задержек, в зависимости от типа участника или цели, к которой он стремится. Наиболее наглядно это иллюстрируется на следующих двух примерах, связанных с .

С точки зрения пассажира, задержку можно описать следующим образом. Представим, что Джон Доу летит из Лондона в Нью-Йорк. Задержка его поездки – это время, которое у него уходит на то, чтобы добраться от своего дома в Англии до отеля, в котором он остановился в Нью-Йорке. Это не зависит от пропускной способности воздушной линии Лондон — Нью-Йорк, будь то 100 пассажиров в день или 10 000, задержка поездки останется неизменной.

С точки зрения персонала, отвечающего за выполнение полётов, задержка может восприниматься совершенно иначе. Возьмём, к примеру, сотрудников аэропортов Лондона и Нью-Йорка. Лишь ограниченное количество самолётов способно совершить трансатлантический перелёт, поэтому, когда один из них приземляется, его необходимо как можно быстрее подготовить к обратному рейсу. На это может уйти, например: 35 минут на уборку судна 15 минут на заправку 10 минут на посадку пассажиров 30 минут на погрузку багажа

Положим, описанные выше операции делаются последовательно, минимальное составит: 35 + 15 + 10 + 30 = 90

Однако, уборку судна, заправку и погрузку багажа можно делать одновременно. Пассажиров можно запускать только после завершения уборки судна. Итоговая задержка будет: 35 + 10 = 45 15 30 Минимальная задержка равна 45

Люди, вовлечённые в процесс подготовки судна к обратному рейсу, заинтересованы только во времени, которое они тратят на выполнения их собственной задачи. Однако, когда все задачи выполняются одновременно, можно сократить общее время до продолжительности самой долгой задачи. Если некоторые этапы имеют предварительные условия, становится сложнее выполнить все этапы параллельно. В приведённом выше примере требование очистить самолёт перед посадкой пассажиров приводит к минимальному общему времени, превышающему продолжительность любой отдельной задачи.

Механические процессы Любой механический процесс сталкивается с ограничениями, описываемыми законами Ньютона. Поведение является примером механической задержки. В данном случае это , необходимое для позиционирования головки привода над нужной дорожкой, а затем связанная с тем, что данные, записанные на пластине, должны повернуться из текущего положения под головку чтения-записи диска.

Компьютерное аппаратное и программное обеспечение

Компьютеры выполняют инструкции в контексте процесса. В контексте многозадачности, выполнение процесса может быть отложено, если одновременно выполняются другие процессы. Кроме того, операционная система может планировать время выполнения действий, которые предписывает процесс. Например, если процесс требует, чтобы выходное напряжение карты компьютера циклически менялось с высокого на низкое и обратно с частотой 1000 Гц, операционная система планирует выполнение процесса для каждого перехода (с высокого на низкое или с низкого на высокое) на основе аппаратных часов, таких как таймер событий высокой точности. Задержка — это время между событиями, генерируемыми аппаратными часами, и фактическим изменением напряжения с высокого на низкое или с низкого на высокое.

Многие операционные системы настольных компьютеров имеют ограничения производительности, которые приводят к дополнительным задержкам. Эта проблема может быть смягчена с помощью расширений реального времени и патчей, таких как .

Встраиваемые системы часто поддерживают выполнение инструкций в операционной системе реального времени.

В тестирование производительности по среднему и медианному значению задержки может вводить в заблуждение, поскольку несколько выбросов могут исказить эти показатели. Вместо этого архитекторы программного обеспечения и разработчики программного обеспечения должны использовать «99-й перцентиль».

Моделирование В симуляционных приложениях задержка (латентность) — это временной интервал, часто измеряемый в миллисекундах, между начальным вводом данных и выходным сигналом, который становится ясно различимым для обучающегося на тренажёре или испытуемого. Иногда задержку также называют транспортной задержкой. Некоторые эксперты проводят различие между задержкой и транспортной задержкой, используя термин латентность для обозначения дополнительного временного отставания системы сверх времени реакции моделируемого транспортного средства, однако это требует детального знания динамики транспортного средства и может быть предметом споров.