Algoritmy riadenia preťaženia TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A INFORMATIKY Katedra elektroniky a multimediálnych telekomunikácií Pavol KOCAN10/2009

Obsah  Nástup IP televízie  Čo je postupné sťahovanie (streaming)  Vznik preťaženia  Riadenie preťaženia 2/16

IP televízia  Televízia s využitím internetových protokolov – TCP, UDP,...  Efektívna kompresia videotokov pomocou MPEG-ov  Rýchlosť a dostupnosť prístupových sietí  Video na požiadanie – „video on demand“  HDTV – televízia s vysokým rozlíšením 3/16

Streaming  Postupné sťahovanie multimediálnych dát  (ne)dostatočná šírka prenosového pásma  Oneskorený prenos pri použití vyrovnávacej pamäti  Režim prenosu – multicast vs. unicast 4/16

Kompresné videoštandardy 5/16 Štandard videokódovania Pôvodne určené aplikácieBitová rýchlosť H.261Video telefónia a videokonferencie cez ISDNp x 64 kb/s MPEG-1Video na digitálnych záznamových médiach (CD-ROM) 1.5 Mb/s MPEG-2Digitálna televízia2 – 20 Mb/s H.263Videotelefónia cez PSTN33.6 kb/s a vyššia MPEG-4Kódovanie na báze objektov, syntetický obsah, interaktivita, spracovanie video tokov premenlivá H.264/MPE G-4 Part 10 (AVC) Zlepšená kompresia videadesiatky až stovky kb/s

RTT cyklus 6/16 RTT (round trip time) - maximálna doba obehu, doba od vyslania paketu až po prijatie potvrdenia ACK (z angl. acknowledgement) o jeho úspešnom prijatí CWND (congestion window) – okno preťaženia

Preťaženie siete  Pokles v ponúkanej kvalite služieb z dôvodu nárastu komunikačnej prevádzky siete  Snaha o maximálne využitie dostupnej prenosovej kapacity 7/16

Predchádzanie preťaženiu 8/16 Okno preťaženia Čas Pomalý štart Predchádzanie preťaženiu Strata Hranica preťaženia

Pomalý štart  pridáva okno preťaženia (cwnd) v stave vytvárania spojenia  pri štarte alebo reštarte nastaví hodnotu cwnd na veľkosť paketu  po prijatí potvrdenia o doručení paketu pred začatím toku nových dát, zníži hodnotu cwnd o hodnotu jedného paketu  posiela sa len minimum klientských upozorňovacích okien a cwnd 9/16

Riadenie preťaženia  Implementácia v dominantnom protokole TCP  Binomiálne algoritmy riadenia – AIMD, MIMD, SQRT  Zabezpečenie férového rozdelenia prenosovej kapacity medzi súperiacimi tokmi 10/16

Binomiálne algoritmy  AIMD - Additive Increase, Multiplicative Decrease  MIMD - Multiplicative Increase, Multiplicative Decrease  MIAD – Multiplicative Increase, Aditive Decrease  IIAD - Inverse Increase, Additive Decrease  SQRT - Square Root 11/16

Binomiálne algoritmy 12/16 Algoritmy riadenia typu AIMD alebo zovšeobecnená forma: I - predstavuje nárast veľkosti prenášaného okna paketu po jeho úspešnom odoslaní na základe ACK, D - pravidlo poklesu veľkosti pri detekcii straty zo strany vysielača, wt je veľkosť okna v čase t, R - čas doby RTT toku, α a β sú konštanty:

Priestor (k,l) 13/16

Multicast prenos 14/16

Nasadenie riadenia preťaženia  H.264 / AVC – implementácia HBCC (binomial congestion control)  Riadiaci protokol preťaženia SMCC (streaming media congestion control) – parameter BSE  CM4CC (combined model for congestion control) - riadenie heterogénnych tokov 15/16

Ďakujem za pozornosť!

Problémy šírenia  V čom sa líšia problémy šírenia satelitných komunikačných kanálov pre pozemnú, námornú a leteckú dopravu? Výstižne charakterizujte.  Definujte straty voľného prostredia, útlm dažďa, ionosférické iskrenie a Faradayovú rotáciu. Ako vyzerá útlm dažďa v rozpočte spoja?  Teoretické modely slabnutia pozemných satelitných komunikácií (Riciho a Raygleiho slabnutie, Log-normal)  Empirické a štatistické modely pre únik (fading), útlm spôsobený stromami, budovami a stĺpmi. Modely šírenia (Markov a Lov-ov)  Šírenie signálu v námorných satelitných komunikáciach (šírenie, únik, redukcie úniku) Aeronautická satelitná komunikácia (merania)

Riadenie preťaženia  Popíšte správanie sa okna preťaženia počas začiatku dátového prenosu v sieti, čo je pomalý štart, predchádzanie preťaženiu  Ktoré základné binomiálne algoritmy poznáme, čo definujú a aký je medzi nimi základný rozdiel (AIMD)  Aké spôsoby prenosu popri unicaste ešte poznáme a v čom spočíva ich výhoda?