Latency

Wat is Latency?

Latency (vertraging) is de tijd die een bericht, datapakket of signaal nodig heeft om van bron naar bestemming te komen, inclusief de verwerking onderweg, uitgedrukt in milliseconden (ms) of microseconden (µs). Wordt de heen- én terugweg gemeten, dan spreekt men van round-trip time (RTT); dat is wat het bekende ping-commando toont. In IT bepaalt latency vooral hoe snel een applicatie aanvoelt; in OT bepaalt het of een regeling stabiel blijft en of een machine op tijd stopt.

🧠 Uit welke componenten bestaat latency?

Netwerklatency is de som van vier vertragingen die elk pakket onderweg oploopt:

In een fabriek telt niet alleen het netwerk. De end-to-end latency van een regelkring is de keten van sensor → Remote IO → netwerk → PLC-programma → netwerk → uitgangskaart → actuator. Daarom onderscheidt u drie soorten:

• Netwerklatency - vertraging in de overdracht via Ethernet, veldbussen of Wifi
• Proceslatency - de tijd die een controller nodig heeft om data te verwerken, vaak bepaald door de cyclustijd van de PLC
• Apparaatlatency - reactietijd en filtering in sensoren, I/O-modules en aandrijvingen

Op een korte fabrieksverbinding van 100 meter is propagatie verwaarloosbaar (ca. 0,5 µs). Daar domineren transmissie, wachtrijen en vooral de cyclustijden van de apparaten.

⏱️ Welke latency is gebruikelijk in IT- en OT-netwerken?

De tabel laat zien waarom realtime besturing lokaal blijft: een round trip naar een cloudregio is al gauw langer dan een complete PLC-cyclus.

🔄 Wat is het verschil tussen latency, jitter en determinisme?

• Latency - hoe lang een bericht onderweg is
• Jitter - hoeveel die vertraging varieert van pakket tot pakket
• Determinisme - de garantie dat een bericht altijd binnen een vaste, voorspelbare tijd aankomt
• Bandbreedte - hoeveel data per seconde kan worden verstuurd; een brede verbinding is niet automatisch een snelle verbinding

Voor realtime besturing is een constante latency van 2 ms vaak beter dan een gemiddelde van 0,5 ms met uitschieters naar 20 ms. Een regelaar kan rekening houden met een vaste vertraging, niet met een onvoorspelbare. Daarom draait het in industriële netwerken om de slechtste latency (worst case), niet om het gemiddelde.

🏭 Waarom is latency kritisch voor regelkringen en motion control?

Elke vertraging in een regelkring werkt als dode tijd: de regelaar reageert op een meting die al verouderd is. Bij een PID-regelaar verkleint dat de stabiliteitsmarge, waardoor u de regeling trager moet afstellen of overshoot en oscillatie riskeert. Hoe sneller het proces, hoe zwaarder dit weegt:

• Motion control - gesynchroniseerde servo-assen, robots en elektronische nokschijven vragen cyclustijden onder 1 ms en jitter in de orde van microseconden, via EtherCAT of ProfiNET IRT
• Discrete productie - communicatie tussen PLC’s, HMI’s en Remote IO vraagt meestal enkele tot tientallen milliseconden
• Procesindustrie - temperatuur- en niveauregelingen in energie, chemie of waterzuivering zijn trager, maar alarmering en bewaking van kritische processen moeten tijdig blijven
• Veiligheidsfuncties - bij beveiligingsinrichtingen zoals een lichtscherm telt de reactietijd van sensor, veiligheidscontroller en communicatie mee in de veiligheidsafstand, omdat ISO 13855 rekent met de totale stoptijd van het systeem; ook een noodstop en een SIS moeten binnen een vastgestelde responstijd reageren

⏱️ Te hoge of onvoorspelbare latency kan leiden tot onveilige situaties, productieproblemen, afkeur of vertraging in noodafschakelingen.

📏 Hoe meet u latency in een OT-netwerk?

1. Bepaal wat u meet - one-way latency, round trip of de volledige keten van sensor tot actuator.
2. Start met een round trip - ping geeft snel een RTT, maar ICMP krijgt op veel apparaten lage prioriteit en zegt weinig over cyclisch I/O-verkeer.
3. Analyseer echt verkeer - met een netwerk-TAP of mirror-poort en Wireshark ziet u tijdstempels van request en response, en de spreiding (jitter) tussen cyclische frames.
4. Synchroniseer klokken voor one-way metingen - met Precision Time Protocol (IEEE 1588) kunnen twee meetpunten op microseconden nauwkeurig vergelijken.
5. Benchmark apparatuur - RFC 2544 beschrijft hoe u latency, doorvoer en frameverlies van switches en firewalls test.
6. Gebruik diagnose in de besturing - PLC’s en engineeringsoftware tonen scantijden, update-tijden en overschrijdingen van watchdogs.
7. Meet onder belasting - de worst case ontstaat bij netwerkcongestie, back-ups of grote bestandsoverdrachten, niet in een rustig netwerk.

🔧 Hoe verlaagt u latency in een industrieel netwerk?

Andere factoren die latency beïnvloeden zijn afstand (bijvoorbeeld tussen veld en cloud), kwaliteit en configuratie van switches en routers, het aantal hops en de systeembelasting op servers of controllers.

🔐 Wat doen beveiligingsmaatregelen met latency?

Beveiliging en latency staan op gespannen voet. Elke maatregel die verkeer inspecteert of versleutelt, voegt verwerkingstijd toe:

• Stateful firewalls - controleren verbindingen en voegen afhankelijk van het model tientallen microseconden tot meer toe
• Deep Packet Inspection - een industriële firewall die Modbus- of S7-functiecodes controleert, moet elk pakket uitpakken; onder belasting kan dat oplopen tot milliseconden
• VPN en TLS - versleuteling en extra headers kosten rekentijd, vooral op lichte embedded hardware
• Passieve IDS - luistert mee via een mirror-poort of TAP en voegt geen latency toe aan het verkeer

IEC 62443 stelt als uitgangspunt dat beveiligingsmaatregelen essentiële functies niet nadelig mogen beïnvloeden. Plaats inspecterende firewalls daarom op zonegrenzen in het Purdue Model, tussen cel en supervisie of tussen OT en IT, en niet midden in een deterministische I/O-ring. Test de toegevoegde latency onder volle belasting voordat u een maatregel in productie neemt.

❓ Veelgestelde vragen

Wat is een goede latency voor een industrieel netwerk?

Een goede latency hangt af van de toepassing: motion control vraagt cyclustijden onder 1 ms met jitter van microseconden, standaard PLC-communicatie werkt met enkele tot tientallen milliseconden en SCADA-visualisatie met honderden milliseconden. Belangrijker dan een laag gemiddelde is dat de latency voorspelbaar blijft binnen de cyclustijd.

Wat is het verschil tussen latency en bandbreedte?

Latency is de tijd die één bericht onderweg is, bandbreedte is de hoeveelheid data die per seconde over een verbinding kan. Een verbinding met hoge bandbreedte kan toch een hoge latency hebben, bijvoorbeeld een satellietverbinding. Voor OT-besturing is lage en stabiele latency meestal belangrijker dan veel bandbreedte.

Wat is het verschil tussen latency en jitter?

Latency is de vertraging van een bericht, jitter is de variatie in die vertraging tussen opeenvolgende berichten. In industriële netwerken is jitter vaak schadelijker dan een iets hogere latency, omdat een regelaar wel rekening kan houden met een vaste vertraging maar niet met een wisselende.

Kan een PLC via de cloud worden aangestuurd?

Realtime besturing via de cloud is voor de meeste regelkringen niet geschikt, omdat een round trip naar een cloudregio al snel 10 tot 100 ms duurt en niet gegarandeerd is. De cloud wordt daarom gebruikt voor analyse, rapportage en optimalisatie, terwijl de PLC of een edge-systeem de regeling lokaal uitvoert met lage latency.

Is 5G snel genoeg voor industriële besturing?

5G is met URLLC ontworpen voor een latency van 1 ms bij 99,999% betrouwbaarheid, maar die doelwaarde vraagt specifieke netwerkinrichting, vaak een privaat 5G-netwerk. Voor mobiele robots en AGV’s is 5G een serieuze optie, terwijl de snelste motion control meestal bedraad blijft met EtherCAT of ProfiNET IRT.

Verhoogt een firewall de latency in een OT-netwerk?

Een firewall verhoogt de latency altijd iets, omdat elk pakket wordt gecontroleerd voordat het wordt doorgestuurd. Bij eenvoudige filtering is dat meestal verwaarloosbaar, maar deep packet inspection en versleuteling kunnen merkbaar vertragen onder belasting. Plaats firewalls daarom op zonegrenzen en test de latency voordat u ze in productie neemt.

📌 Samengevat

Latency is de vertraging tussen actie en reactie in een netwerk of systeem, en in OT draait het vooral om een lage én voorspelbare worst-case latency. Propagatie, transmissie, verwerking en wachtrijen bepalen de netwerklatency, terwijl cyclustijden van PLC’s en I/O de rest van de keten vullen. Met QoS, TSN, edge computing en een doordachte plaatsing van beveiligingsmaatregelen houdt u OT-processen veilig en nauwkeurig onder controle.