Resources scheduling in a satellite system according to DVB-RCS Presented By: Gadi Nahary and Stav Gizunterman Project Supervisors: Dr. Yehuda Ben-Shimol and Mr. Itzik Kitroser Ben-Gurion University of The Negev, Department of Communication System Engineering פרויקט גמר: פרויקט שהוא המשך למחקר משותף של התעשייה ואקדמיה. נעשה ע"י גדי נהרי וסתיו גיזונטרמן מנחי הפרוייקט הם ד"ר יהודה בן שימול ומר איציק קיטרוסר

Implement and analyze scheduling and mapping algorithms. THE PROJECT`S GOALS Implement and analyze scheduling and mapping algorithms. Conduct a performance evaluation of simulated DVB-RCS based system that provides QoS to it’s applications and efficiently utilizes the channel bandwidth. Compare obtained results of implemented algorithms with “Gilat”s and find the most fitted. מטרות הפרוייקט הם: שיפור אלגוריתמים אשר משמשים את חברת גילת עבור תזמון ומיפוי משאבים. משאבים אלו במערכות תקשורת לוויניות מוגבלים מאוד לכן נושא הוא נושא "חם" במערכות אלו במיוחד. עריכת חקר ביצועים לאלגוריתמים המיושמים. בחינת התוצאות המתקבלות עבור האלגוריתמים השונים בהשוואה לתוצאות המתקבלות עבור האלגוריתם של "גילת".

Study the evolving DVB-RCS standard. PROJECT HIGHLIGHTS Study the evolving DVB-RCS standard. Study the OMNeT++ simulator. Develop a detailed block diagram of the network. נעבור על הדגשים של הפרוייקט: לימוד תקן מתפתח ברשתות תקשורת לווינית DVB-RCS למידת סימולטור ה Omnet ושפת ה NED - שפת תיכנות בפני עצמה. ביצוע תכנון מקדים מפורט עבור הרשת והאלגוריתמים הממומשים.

Study Scheduling & Mapping approaches. PROJECT HIGHLIGHTS Study Scheduling & Mapping approaches. Adjusting the system according to constraints derived from the mentioned approaches. Implementing various Scheduling & Mapping algorithms. A performance evaluation study. לימוד גישות שונות וחדשות שלא נחשפנו להן במהלך התואר בנושאים חשובים בתקשורת כמו תזמון מיפוי משאבים. התאמת המערכת על סמך האילוצים והדגשים שפירטנו בסעיף הקודם. מימוש אלגוריתמים שונים אשר מתייחסים לגישות אלו. וכמובן ביצוע חקר ביצועים נכון כדי שנוכל להשוות בין האלגוריתמים.

THE DVB-RCS STANDARD DVB-RCS stands for Digital Video Broadcasting – Return Channel Satellite, and is also known as ESTI EN 301 790 V1.4.1 . The standard facilitates the use of RCSTs (return channel satellite terminals) in a domestic environment. Digital Video Broadcasting - Return Channel via Satellite is a digital broadcasting format created in 1999 by SES Global and commercialized in 2003. DVB is the technology prevalent in the US under such brands as DirecTV and Dish network. אז מה הוא בעצם תקן DVB-RCS: ? הסבר כללי על התקן-הגדרת ותקנון תהליכי הסנכרון,סוגי המידע המועברים,סוגי ההודעות ומהלך השידור הכללי (הגעת מידע-בקשת הקצאה-קבלת TBTP-שליחת מידע). הצגת המונחים VSAT,RCST,HUB,TBTP. ( קצת חומר יבש, לא ממש מעניין מי שרוצה יכול לקרוא)

SATELLITE NETWORK STRUCTURE Hub - Serves as the base station, contains the network control center, which is responsible for controlling and managing the network. VSAT - An abbreviation of a very small aperture terminal. Usually serves as the destination who receives the satellite dispatch. GEO Satellite – Functions as a relay between a Hub and VSATs. טוב, אז לאחר קצת נתונים יבשים נסביר לאלו שלא עברו ליד הפוסטר שלנו איך נראית מערכת תקשורת לווינית: שלושה מרכיבים מאוד חשובים: הHUB: מתנהג כתחנת בסיס, מנהל את הרשת. VSAT: טרמינל אשר יכול להיות ממוקדם בכל מקום לקבל את כל השירותים שאתם מכירים כמו: video, audio, VOIP, אינטרנט וכוי, כלומר כל השירותים האפשריים, בכל מקום בעולם. VSAT יכול לשמש כפורטל תקשורת עבור בתי חולים ניידים, צבא, ספינות ואפילו נוודים. ולא פחות חשוב הלווין – שהוא בעצם הממסר בין הHUB לVSAT עבור כל התקשורת.

SATELLITE NETWORK STRUCTURE Satellite: Relays all traffic Forward Channel: Data and TBTP from Hub to VSATs Return Channel: Data and Capacity Requests from VSATs to The HUB נסתכל על תרשים המתאר מערכת זאת: בצד ימין הזה עם הצלחת הגדולה הוא הHUB וכפי שאתם רואים הוא מנהל את העסק, הוא שולח על הערוץ המתקדם מידע והודעות TBTP אשר אלו בעצם לוחות זמנים מתי הVSAT יכול לשדר מידע על גבי הערוץ החוזר (אותו אנחנו רואים בסגול) חזרה לHUB שני הלווינים זהו לווין אחד כמו שראיתם בתחילת המצגת החלוקה באה על מנת להבהיר כי התקשורת מתבצעת על שני ערוצים שונים לגמרי. הVSAT שולח בערוץ החוזר capacity requests אשר לפיהם הוא מקבל זמני שידור(לפי טבלת TBTP) לאחר שהוא מוצא את עצמו בטבלה הוא משדר בזמן שהוקצה לו. Hub: serves as the base station. Controls the whole process. VSATs: serves as end station. provides various services to its clients.

Visit us on our Office Hours!! Confused ???!!!! מבולבלים? לא נורא, אתם יכולים לבקר אותנו בשעות הקבלה שלנו בבנין 37 מעבדה 512 בערך בכל שעת היממה  ואנחנו ונשמח לעזור. Visit us on our Office Hours!!

Capacity request (CR) and allocation procedure in an interactive satellite access network. VSAT Satellite Hub Public network CR TBTP data טוב אז לעצלנים שביניכם נסביר כאן ועכשיו. בשלב ראשון הVSAT שולח capacity request בערוץ החוזר, הלווין כמו שאמרנו משמש כממסר והבקשה מגיעה לHUB הוא מצידו מתזמן את הבקשות אשר מגיעות מכל הVSAT ומעביר אותם לממפה אשר בונה טבלת זמני שידור שהיא בעצם הTBTP הTBTP נשלח דרך הלווין לVSAT בערוץ המתקדם הVSAT מחפש את עצמו בלוח השידורים, כאשר הוא מוצא את עצמו הוא שולח את את המידע שהוא יכול לשדר לפי זמני השידור ופרמטרי QoS לHUB בערוץ החוזר המידע מגיע לHUB ומשם מנותב ליעד האמיתי.

VSAT Module כעת נעבור על המבנים יותר בפירוט: Is full? Gathers statistics כעת נעבור על המבנים יותר בפירוט: 1 המידע שHUB שולח בBROADCAST מגיע כל הזמן מערוץ המתקדם לVSAT ומשם נזרק לפח ( לא ממש מעניין אותנו). 2 כאשר נוצרת חבילת: VOICE, VIDEO, DATA בתוך הtraffic generator היא מועברת לpolicer אשר תפקידו לבדוק האם התור המתאים עבור החבילה ( אצלנו במע לכל מספר חיבור (VPI VCI) ישנו תור משלו), האם התור הזה הוא מלא, אם כן הוא רושם סטטיסטיקה וזורק את החבילה, אם לא אז החבילה מוכנסת לתור הנכון. 3.מודל הallocation management אשר אנחנו רואים מנהל את בקשות של מHUB לזמני שידור. את הבקשה ניתן לעשות בשני דרכים או capacity request אשר ניגע בה עוד מעט או בעזרת הודעת contention הודעה זאת נשלחת כאשר הVSAT לא מופיע בTBTP ולכן לא יכול לשדר הודעות, לכן קיימות הודעות אלו אשר פורצות לשידור ומבקשות הקצאת משאבים. 4. כמו שאמרנו הודעות TBTP אשר מגיעות מהערוץ המתקדם מכילות לוחות זמנים עבור שידור VSAT. הVSAT מחפש את עצמו בטבלת הTBTP ואז משדר מידע בזמן המתאים.

Hub Module נעבור למודול הHUB Updating queues Scheduling algorithm Is full? Gathers statistics Mapping נעבור למודול הHUB 1 כאן הtraffic generator יוצר כל הזמן חבילות מידע אשר נשלחות למסווג אשר בודק האם התור המתאים ריק, אם כן אז הוא מעביר אליהם מידע אם לא רק רושם סטטיסטיקה וזורק. לאחר מכן המידע נשלף ונשלח בערוץ המתקדם. 2. מגיע חבילת contention היא עוברת על הערוץ המתאים דרך המסווג ולתורים הבקשות, מעדכן את התורים המתאימים. 3 דבר דומה קורה כאשר מגיע חבילת capacity request, החבילה מגיע למסווג, אשר בודק האם ישנו תור מתאים ומעדכן בקשה אם יש מקום בתור, אם אין תור מתאים אז הוא נוצר. 4 על התורים הללו שמורכבים מCR ומcontentions מופעל אלגוריתם תזמון אשר יודע לנהל את הבקשות לפי פרמטרים שנדבר עליהם בהמשך. 5 המתזמן מעביר את הבקשות לממפה אשר, מסדר את ההקצאות בצורה שתנצל את המשאבים בצורה הטובה ביותר, ממלא בצורה הזאת את הTBTP ושולח אותו לכיוון כל הVSAT בbroadcast.

OMNET++ DEMONSTRATION Hub Module VSAT Module

Scheduling Algorithms Consideration of various parameters in scheduling process: MIR CIR VSAT ? Scheduling MPN Occupancy הנה, ניכנס טיפה לפרטים של המתזמן, הרעיון הוא לדעת לתת עדיפות לתזמון הבקשות לפי פרמטרים רבים, החל מעדיפות, CIR, MIR, delay, חיבור ספציפי, תפוסת התור, jitter, כלומר לפי כל פרמטר, או שילוב פרמטרים, או גורמי תזמון עתידיים. Jitter Priority Delay VPI VCI

Filling the Allocation MAPPING ALGORITMS Filling the Allocation Matrix (TBTP) in the optimal way by consideration of system constraints and protocol definitions. Hopefully 100% utilization התקן מגדיר לנו מספר אילוצים ויחד עם מאפייני המערכת, אנחנו מנסים למפות בדרך האופטימאלית שתתן ניצולת מקסימאלית של הערוץ

SO, WHAT WE HAVE GOT SO FAR? DVB-RCS standard understanding. OMNet++ tuition . Design performing. QoS understanding and implementations. Scheduling and Mapping approach. עז מה יש לנו עד עכשיו? למדנו והבנו בצורה טובה את התקן למדנו את סימולאטור אומנט העשרנו את הניסיון שלנו בדיזיין הבנו בצורה יותר טובה מה עומד מאחורי QoS למדנו על אלגוריתמי תזמון ומיפוי כן בתיאוריה וכן בעזרת מימוש.

Satellites RULEZ!!!