ΕΥΡΥΖΩΝΙΚΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΙΚΤΥΟΥ ADSL

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΥΡΥΖΩΝΙΚΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΙΚΤΥΟΥ ADSL ιπλωµατική Εργασία ΑΠΟΣΤΟΛΟΣ ΑΞΕΝΟΠΟΥΛΟΣ Επιβλέπων Καθηγητής: ΜΙΧΑΗΛ Γ. ΣΤΡΙΝΤΖΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ, ΙΟΥΛΙΟΣ 2003

2 Ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερµά τον επιβλέποντα καθηγητή µου κ. Μιχαήλ Γεράσιµο Στρίντζη για τη σηµαντική του υποστήριξη στα πλαίσια της εκπόνησης της διπλωµατικής µου εργασίας. Θα ήθελα, επίσης, να ευχαριστήσω τους συνεργάτες µου κ. Πέτρο άρα και κ. ηµήτρη Μπεχτσή για την άψογη συνεργασία και τη βοήθειά τους. ε θα µπορούσα, τέλος, να παραλείψω την αµέριστη συµπαράσταση των γονέων µου καθ όλη τη διάρκεια των σπουδών µου, τους οποίους και ευχαριστώ ιδιαίτερα. Σελίδα 2

3 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΙ ΘΕΩΡΕΙΤΑΙ ΕΥΡΥΖΩΝΙΚΟ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΕΥΡΥΖΩΝΙΚΩΝ ΙΚΤΥΩΝ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΤΗΣ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΗ ΥΠΟ ΟΜΗ ΜΕΛΕΤΗ ΣΤΟ ΦΥΣΙΚΟ ΕΠΙΠΕ Ο ίκτυο Συνδροµητή βασισµένο στο Συνεστραµµένο Ζεύγος- η τεχνολογία ADSL ADSL Η ιεραρχία SONET/SDH ΜΕΛΕΤΗ BROADBAND NETWORKS ΣΤΟ DATA-LINK LAYER ATM L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) ΜΕΛΕΤΗ BROADBAND NETWORKS ΣΤΟ NETWORK LAYER IP (Internet Protocol) ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗΣ (ROUTING PROTOCOLS) MPLS (Multiprotocol Label Switching) ΙΚΤΥΟ ΚΟΡΜΟΥ ΤΟΥ ΟΤΕ Αρχιτεκτονική δικτύου για παροχή υπηρεσιών video στο δίκτυο IP Η υποδοµή του ΟΤΕ για το δίκτυο ADSL ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΙΚΤΥΟΥ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΈΡΕΥΝΑ ΧΡΗΣΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΛΥΣΕΩΝ ΣΤΗΝ ΑΓΟΡΑ DSL CISCO SOLUTION SERVICE SELECTION GATEWAY Εισαγωγή Αρχιτεκτονική Υποδοµής Service Selection Gateway µε Subscriber Edge Service Manager (SESM) ή Service Selection Dashboard (SSD) Επίπεδα για την παροχή υπηρεσίας Τρόποι πιστοποίησης χρηστών Μέθοδοι Παροχής Υπηρεσιών προς τον Τελικό Χρήστη Περιγραφή του Cisco Service Selection: Service Selection Dashboard (SSD) Subscriber Edge Service Manager (SESM) Ποιότητα Υπηρεσίας ΠΑΡΕΧΟΜΕΝΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΙΚΤΥΟΥ ADSL ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΚΑΙ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΕΝ ΙΑΦΕΡΟΝΤΟΣ ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΚΙΝΗΣΗΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΙΚΤΥΟΥ Ασύµµετρες Υπηρεσίες µε µεγαλύτερο Ρυθµό Λήψης Ασύµµετρες Υπηρεσίες µε µεγαλύτερο Ρυθµό Εκποµπής Συµµετρικές Υπηρεσίες ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΙΑΘΕΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΑΤΜ ATM Adaptation Layers (AALs) Variable Bit Rate Video (VBR) Προσαρµογή Video στο ATM ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ/ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΜΕ ΕΠΙΠΡΟΣΘΕΤΟΥΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΑΝΑΛΥΣΗ VIDEO SERVERS...82 Σελίδα 3

4 5.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΝΑΛΥΣΗ SOFTWARE VIDEO SERVERS Helix Universal Server της RealNetworks Darwin Streaming Server της Apple Συνοπτικός Πίνακας Software Video Servers ΑΝΑΛΥΣΗ HARDWARE VIDEO SERVERS Cisco IPTV Series Servers ncube n4 Streaming Media Appliance Συνοπτικός Πίνακας Hardware Video Servers ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΙΚΤΥΟΥ ΓΙΑ ΠΑΡΟΧΗ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ VIDEO ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ VIDEO ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΕΞΥΠΗΡΕΤΩΝ VIDEO Video Server στο DSLAM Video Server πίσω από το ATM δίκτυο Video Server στο BB-RAS Video Server πίσω από IP δίκτυο ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΑΠΟ ΟΣΗ ΤΟΥ ΙΚΤΥΟΥ VIDEO ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ Ιεραρχική οµή Πραραµέτρων Live Streaming VoD (Video on Demand) ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΕΠΙΡΡΟΗΣ ΤΗΣ ΑΠΟ ΟΣΗΣ ΤΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ VIDEO Software Servers DSLAMs Μήκος καλωδίου ADSL Modems Bit Rates Media Formats ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΟΚΙΜΩΝ Live Streaming Video on Demand Αποτελέσµατα Φυσικού Στρώµατος ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΥΝ ΕΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟΥ (SERVICE SELECTION GATEWAY) ΠΛΑΤΦΟΡΜΑ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ELECTRONIC PROGRAM GUIDES EPGS ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1: ΠΙΝΑΚΑΣ ΑΚΡΩΝΥΜΙΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 2: ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΙΚΟΝΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3: ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 4: ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Σελίδα 4

5 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η πρόοδος των σύγχρονων τηλεπικοινωνιακών δικτύων, τα τελευταία χρόνια, συνδέεται άµεσα µε την εξάπλωση του ιαδικτύου (Internet). Νέες δυνατότητες για πρόσβαση σε κάθε είδους περιεχόµενο (ενηµερωτικό, ψυχαγωγικό κτλ.) παρέχονται στο χρήστη, συµβάλλοντας στην βελτίωση της ποιότητας ζωής του. Με την εισαγωγή νέων τεχνολογιών, όπως οι οπτικές ίνες, οι τεχνικές µεταγωγής και το DSL, οι ταχύτητες διακίνησης των δεδοµένων έχουν αυξηθεί δραµατικά, µε αποτέλεσµα να µιλάµε πλέον για ίκτυα Ευρείας Ζώνης (Broadband Networks). Η µετάδοση των δεδοµένων σε υψηλότερους ρυθµούς, πέρα από τη βελτίωση της ποιότητας των µέχρι σήµερα διαθέσιµων υπηρεσιών, οδήγησε και στην ανάπτυξη νέων εφαρµογών µε υψηλότερες απαιτήσεις σε ταχύτητα µεταφοράς αλλά και σε ποιότητα υπηρεσίας. Πέρα, λοιπόν, από τις κλασικές εφαρµογές του διαδικτύου (ftp, telnet, http, e- mail), η εµφάνιση των νέων αυτών εφαρµογών και υπηρεσιών κάνει το Internet ιδιαίτερα ελκυστικό σε ένα διαρκώς αυξανόµενο και πιο απαιτητικό κοινό. Ανάµεσα στις νέες αυτές υπηρεσίες εξέχουσα θέση κατέχουν οι υπηρεσίες πολυµέσων (multimedia). Οι υπηρεσίες πολυµέσων βασίζονται στη µετάδοση δύο ή περισσότερων ετερογενών ροών πληροφορίας (stream) όπως ήχος (audio), κινούµενη εικόνα (video) ή γραφικά υψηλής ευκρίνειας. Μεταξύ των ροών πληροφορίας είναι απαραίτητος ο συγχρονισµός ώστε το οπτικοακουστικό αποτέλεσµα στον τελικό χρήστη να είναι ικανοποιητικό. Η χρήση πολυµεσικών εφαρµογών σε τοµείς όπως η ιατρική, η εκπαίδευση, η τηλε-εργασία, η ψυχαγωγία, η ενηµέρωση, η διαφήµιση κ.α. είναι πλέον γεγονός και η ανάπτυξη των ευρυζωνικών δικτύων ενθαρρύνει τους παραπάνω φορείς για ανάπτυξη ανάλογων εφαρµογών µεγάλης κλίµακας. 1.1 Τι θεωρείται Ευρυζωνικό Ο όρος ευρυζωνικό χρησιµοποιείται για να χαρακτηρίσει τόσο τη µορφή των σύγχρονων τηλεπικοινωνιακών δικτύων, όσο και τις νέες υπηρεσίες πολυµέσων (multimedia) που θα µπορούν να παρέχονται µέσα από τα δίκτυα αυτά. Πράγµατι, στα δίκτυα αυτά, τα µέσα µετάδοσης χαρακτηρίζονται από υψηλό εύρος ζώνης συχνοτήτων (Bandwidth) και αυτό συνεπάγεται τη µετάδοση ψηφιακών δεδοµένων µε πολύ υψηλούς ρυθµούς (bit rates). Αντίστοιχα, οι ευρυζωνικές υπηρεσίες απαιτούν για τη µετάδοσή τους πολύ υψηλούς ρυθµούς µε αποτέλεσµα να καθίσταται αναγκαία η ύπαρξη ευρυζωνικών δικτύων για την παροχή τους. Παρόλα αυτά, δεν υπάρχει κάποιος σαφής ορισµός που να καθορίζει από ποιο bit rate και πέρα ένας ρυθµός θα θεωρείται ευρυζωνικός, ενώ παράλληλα οι εθνικοί ορισµοί για τον όρο broadband ποικίλουν από χώρα σε χώρα. Έχουν διατυπωθεί διάφοροι ορισµοί Σελίδα 5

6 όσον αφορά τον απαιτούµενο ρυθµό µετάδοσης, που θέλουν µια γραµµή µεταφοράς να θεωρείται ευρυζωνική όταν ξεπερνά τα 300Mbps ή, µε πιο αυστηρά κριτήρια, όταν ξεπερνά την ταχύτητα µιας T1 σύνδεσης (1544 Mbps). Ένα διαφορετικό κριτήριο είναι το κατά πόσο µια γραµµή δύναται να παρέχει ευρυζωνικές υπηρεσίες (όπως για παράδειγµα ένα video υψηλής ευκρίνειας). Στην περίπτωση όµως αυτή, ο απαιτούµενος ρυθµός µετάδοσης µπορεί να ποικίλει ανάλογα µε την κωδικοποίηση του video. Τα δίκτυα κορµού, που στην πλειοψηφία τους αποτελούνται από οπτικές ίνες, µπορούν αναµφισβήτητα να θεωρηθούν ευρυζωνικά. Από την άλλη, όσον αφορά τις τεχνολογίες πρόσβασης, οι ADSL γραµµές και τα καλωδιακά modem, αν και χαρακτηρίζονται από πολύ χαµηλότερους ρυθµούς σε σχέση µε τα δίκτυα οπτικών ινών, µπορούν να θεωρηθούν ευρυζωνικές, εφόσον έχουν τη δυνατότητα να παρέχουν ευρυζωνικές υπηρεσίες, όπως µετάδοση εφαρµογών multimedia σε πραγµατικό χρόνο. 1.2 Εξέλιξη των Ευρυζωνικών ικτύων Ένα δίκτυο ευρείας ζώνης, στη γενική του µορφή, απαρτίζεται από δυο βασικά µέρη: Το δίκτυο πρόσβασης (access network) και το δίκτυο κορµού (core network). Το δίκτυο κορµού είναι το τµήµα στο οποίο διακινείται ο µεγαλύτερος όγκος της πληροφορίας και το οποίο χρησιµοποιείται για τη διασύνδεση δικτύων σε εθνικό και παγκόσµιο επίπεδο. Το δίκτυο πρόσβασης είναι στην ουσία η γέφυρα που συνδέει τους συνδροµητές µε το δίκτυο κορµού. Προφανώς, το δίκτυο κορµού χαρακτηρίζεται από πολύ υψηλότερους ρυθµούς µετάδοσης (bit rates) από το δεύτερο. Από την άλλη, το δίκτυο πρόσβασης στην πλειοψηφία του δεν έχει τη δυνατότητα να παρέχει ευρυζωνικές υπηρεσίες στους συνδροµητές του και είναι αναγκαία η εφαρµογή νέων τεχνολογιών για τη βελτίωση του εύρους ζώνης των γραµµών από τη µεριά του συνδροµητή. Η τεχνολογία των οπτικών ινών είναι γνωστή εδώ και µισό αιώνα περίπου. Νοµικοί και οικονοµικοί λόγοι εµπόδιζαν την άµεση εφαρµογή της σαν τεχνολογία κορµού. Η διαρκής αύξηση του διακινούµενου όγκου πληροφοριών οδήγησε στη σταδιακή αντικατάσταση των παλιότερων τεχνολογιών µε οπτικές ίνες για να φτάσουµε στη σηµερινή µορφή των σύγχρονων τηλεπικοινωνιακών δικτύων κορµού που χρησιµοποιούν στην πλειοψηφία τους οπτικές ίνες. Νέες τεχνικές πολυπλεξίας σε φυσικό επίπεδο (π.χ. SONET/SDH και WDM) και σε επίπεδο σύνδεσης δεδοµένων (π.χ. ATM) οδήγησαν σε ταχύτητες της τάξης των εκατοντάδων Mbps µέχρι και µερικά Gbps. Με την υποδοµή στο βασικό κορµό του δικτύου να είναι σχεδόν έτοιµη, το δίκτυο συνδροµητών κερδίζει ολοένα και µεγαλύτερη προσοχή. Το δίκτυο συνδροµητών είναι ένας χώρος που ήταν σε λήθαργο µέχρι πρόσφατα στην ιστορία της εξέλιξης των δικτύων τηλεπικοινωνιών. Το χάλκινο διαπλεγµένου-ζεύγους καλώδιο αναπτύχθηκε πριν από έναν αιώνα, στην αρχή της εξέλιξης του τηλεφωνικού δικτύου και ακόµα χρησιµοποιείται ευρέως. Ενώ αρχικά η χρήση του περιοριζόταν σε υπηρεσίες τηλεφωνίας, άρχισαν να παρέχονται και δυνατότητες πρόσβασης στο διαδίκτυο µε τη χρήση των modems, επιτυγχάνοντας ταχύτητες µέχρι 56kbps. Με την Σελίδα 6

7 εµφάνιση του ISDN (Integrated Services Digital Network), επιτεύχθηκε καλύτερη αξιοποίηση του εύρους ζώνης φτάνοντας σε ταχύτητες µέχρι 64kbps. Η ψηφιακή γραµµή συνδροµητή (DSL) είναι µια τεχνολογία που έκανε τα τελευταία χρόνια την εµφάνισή της και δίνει στο καλώδιο διαπλεγµένου-ζεύγους τη δυνατότητα µετάδοσης ευρυζωνικών υπηρεσιών µέχρι µερικά Mbps. Αν και διάφοροι οικονοµικοί λόγοι εµπόδισαν την άµεση εφαρµογή της (µέχρι το 1999 υπήρχαν λιγότεροι από 1 εκατοµµύριο συνδροµητές ADSL), εν τούτοις, η DSL τεχνολογία κερδίζει συνεχώς έδαφος στη µετάδοση πολυµεσικών περιεχοµένων για τα δίκτυα ευρείας ζώνης. Το γεγονός ότι η αρχική υποδοµή του δικτύου συνδροµητών µένει σχεδόν ανέπαφη εµφανίζει τη DSL τεχνολογία ιδιαίτερα ανταγωνιστική έναντι των υπολοίπων τεχνολογιών πρόσβασης που βασίζονται στις οπτικές ίνες, τα οµοαξονικά καλώδια και την ασύρµατη διάδοση. 1.3 Περίληψη της διπλωµατικής Στο Κεφάλαιο 2 αναπτύσσεται η δικτυακή υποδοµή που είναι αναγκαία για παροχή ευρυζωνικών υπηρεσιών. Η ανάπτυξη αυτή γίνεται µε παράλληλη αναφορά στο µοντέλο 7 επιπέδων του OSI, αντιστοιχίζοντας κάθε τεχνολογία ευρυζωνικής µετάδοσης στο κατάλληλο επίπεδο. Ιδιαίτερη έµφαση δίνεται σε νέες τεχνολογίες όπως το ADSL και το SONET/SDH σε φυσικό επίπεδο, το ATM και το L2TP σε επίπεδο σύνδεσης δεδοµένων και το MPLS σαν πρωτόκολλο δροµολόγησης. Τέλος, εξηγείται ο τρόπος µε τον οποίο οι προαναφερθείσες τεχνολογίες εφαρµόζονται στο υπάρχον τηλεπικοινωνιακό δίκτυο του ΟΤΕ. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται η επεξήγηση του τρόπου αναβάθµισης της υπάρχουσας υποδοµής του ΟΤΕ ώστε να είναι εφικτή η παροχή ευρυζωνικών υπηρεσιών στους χρήστες. Η αναβάθµιση προϋποθέτει την εισαγωγή της Πλατφόρµας Επιλογής Υπηρεσιών (Service Selection Platform SSP) στο δίκτυο του ΟΤΕ. Στο Κεφάλαιο 4 αναλύονται οι υπηρεσίες που θα είναι σε θέση να προσφερθούν από το πλέον αναβαθµισµένο ευρυζωνικό δίκτυο του ΟΤΕ. Ιδιαίτερη έµφαση δίνεται στη µετάδοση υπηρεσιών video, καθώς στις απαιτήσεις σε ποιότητα για την παροχή video υπηρεσιών. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται εκτενής αναφορά σε µερικούς από τους πιο δηµοφιλείς εµπορικούς εξυπηρετητές video (Video Servers) και στις δυνατότητες που προσφέρουν σε ένα πιθανό Πάροχο Υπηρεσιών. Γίνεται σύγκριση των διαφόρων διαθέσιµων λύσεων σε µορφή λογισµικού (software) και σε µορφή υλικού (hardware) και παρατίθενται σχετικοί πίνακες. Στο Κεφάλαιο 6 µελετάται η αρχιτεκτονική του δικτύου καθώς και η τοπολογία του µετά την προσθήκη των εξυπηρετητών video. Στη συνέχεια, γίνεται ταξινόµηση των παραγόντων που επηρεάζουν την απόδοση του δικτύου για παροχή υπηρεσιών video Σελίδα 7

8 και καταγράφονται τα συµπεράσµατα από την πειραµατική υλοποίηση σχετικών εφαρµογών µε σκοπό την εύρεση της βέλτιστης επιλογής για κάθε χρήστη. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζεται η εφαρµογή που υλοποιήθηκε στα πλαίσια του έργου και αφορά τη µετάδοση video στο ADSL δίκτυο του ΟΤΕ. Περιγράφονται, επίσης, τα βήµατα που ακολουθεί ο χρήστης για τη σύνδεσή του στο ευρυζωνικό δίκτυο πρόσβασης του ΟΤΕ, την επιλογή και τη λήψη της υπηρεσίας στην τερµατική συσκευή του. Σελίδα 8

9 2. ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΗ ΥΠΟ ΟΜΗ 2.1 Μελέτη στο Φυσικό Επίπεδο Το φυσικό επίπεδο είναι το πρώτο επίπεδο αναφοράς του OSI (Open Systems Interconnection) και περιλαµβάνει τις διάφορες τεχνικές διαµόρφωσης, µε τις οποίες η ψηφιακή πληροφορία γίνεται σήµα κατάλληλο να µεταφερθεί µέσα στο φυσικό µέσο µετάδοσης. Στο παρόν κείµενο, γίνεται ιδιαίτερη αναφορά για την τεχνική του ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), που σαν µέσο µετάδοσης χρησιµοποιεί το συνεστραµµένο ζεύγος, και την τεχνική SONET/SDH (Synchronous Optical NETwork/ Synchronous Data Hierarchy), που εφαρµόζεται πάνω στα δίκτυα οπτικών ινών. Ο λόγος για τον οποίο γίνεται αυτό είναι γιατί η υποδοµή του τηλεπικοινωνιακού δικτύου του ΟΤΕ για πρόσβαση σε ευρυζωνικές υπηρεσίες βασίζεται κυρίως στις δυο αυτές τεχνολογίες σε φυσικό επίπεδο. Το συνεστραµµένο ζεύγος (Twisted Pair TP) είναι ο παλιότερος και συνηθέστερος τρόπος µετάδοσης. Απαρτίζεται από δύο µονωµένα χάλκινα σύρµατα, συνήθως, πάχους περίπου 1mm. Τα καλώδια TP είναι ευαίσθητα στο θόρυβο και στις ηλεκτροµαγνητικές ακτινοβολίες γειτονικών συσκευών, ενώ έχουν και περισσότερες εκποµπές χαµηλών ραδιοφωνικών συχνοτήτων. Από τη άλλη, η οπτική ίνα, στην οποία η µετάδοση της πληροφορίας γίνεται µε την εκποµπή παλµών φωτός, εµφανίζει σηµαντικά πλεονεκτήµατα έναντι του συνεστραµµένου ζεύγους. Καταρχήν παρουσιάζει πολύ µεγαλύτερες ταχύτητες µετάδοσης, της τάξης των µερικών Gbps. Τα καλώδια οπτικών ινών δεν επηρεάζονται από ηλεκτρικά και µαγνητικά πεδία και είναι λιγότερο ευαίσθητα στο θόρυβο. Επίσης, παρουσιάζουν πολύ µικρότερη εξασθένηση µε την απόσταση. Τέλος, αξιοσηµείωτο είναι το µικρό µέγεθος και βάρος τους. Τα χαρακτηριστικά αυτά των οπτικών ινών οδήγησαν στην ευρεία τους χρήση σε δίκτυα κορµού, όπου διακινείται µεγάλος όγκος δεδοµένων και όπου η επίτευξη υψηλών ταχυτήτων είναι αναγκαία. Παρόλα αυτά, το υψηλό κόστος των οπτικών ινών σε συνδυασµό µε την αδιαµφισβήτητη δυσκολία αντικατάστασης του τεράστιου αριθµού των γραµµών συνδροµητών µε οπτικές ίνες, καθιστούν αναπόφευκτη τη χρήση του συνεστραµµένου ζεύγους σαν το φυσικό µέσο πρόσβασης του συνδροµητή ίκτυο Συνδροµητή βασισµένο στο Συνεστραµµένο Ζεύγος- η τεχνολογία ADSL Είναι γνωστό ότι το υπάρχον δίκτυο συνδροµητών µπορεί να συνδέσει το σπίτι του χρήστη ή µιας επιχείρησης µε το κεντρικό γραφείο (ΟΤΕ) πάνω από το χάλκινο καλώδιο συνεστραµµένου ζεύγους (στο εξής θα αναφέρεται ως ΣΖ). Με αυτό το καλώδιο είναι Σελίδα 9

10 εφικτή η επικοινωνία µέσω φωνής στο δικτύου του ΟΤΕ. Τα MODEM παίρνουν το αναλογικό σήµα και να το µετατρέπουν σε ψηφιακό. Αυτή η µετατροπή από το σπίτι του χρήστη µέχρι το κεντρικό γραφείο είναι αρκετή για να επιτευχθεί η µεταφορά ηχητικών σηµάτων (audio signals). Τα σήµατα ήχου χρησιµοποιούν πολύ µικρό εύρος ζώνης σε σχέση από το διαθέσιµο που εµπεριέχεται στα ήδη χάλκινα καλώδια του ΟΤΕ(µόλις 4kHz από τα 1.1Μhz). Με την εµφάνιση των ISDN (Integrated Services Digital Network) γραµµών τα τελευταία χρόνια επιτεύχθηκαν ταχύτητες µέχρι και 128Kbit/s. Το DSL (Digital Subscriber Line) δίνει την 20πλάσια τουλάχιστον ταχύτητα σε σχέση µε τις ήδη υπάρχουσες τεχνολογίες. Επίσης µε τη χρήση διαφορετικών φυσικών µέσων µετάδοσης είναι εφικτή η µετάδοση δεδοµένων µε µεθόδους όπως HFC (Hybrid Fiber-optic Coaxial) /Cable Modems, FTTC (Fiber To The Curb), FTTH (Fiber To The Home) και FTTN (Fiber To The Node). Προκύπτει λοιπόν ότι η υπάρχουσα δοµή έπρεπε να αναθεωρηθεί, αφού οι απαιτήσεις γίνονται ολοένα και µεγαλύτερες. Το θετικό µήνυµα είναι ότι το υπάρχον χάλκινο καλώδιο συνεστραµµένου ζεύγους µπορεί να δώσει µεγάλες ταχύτητες αρκεί να γίνει σωστή εκµετάλλευση της καλωδίωσης. Στο παρακάτω σχήµα φαίνονται τα όρια του υπάρχοντος καλωδίου όσον αφορά τις ταχύτητες που επιτυγχάνει σε σχέση µε την απόσταση από το κεντρικό διανοµέα. Εικόνα 1: Θεωρητικά όρια χάλκινου ζεύγους Όπως φαίνεται από το σχήµα, η ψηφιακή γραµµή συνδροµητή (DSL) µπορεί να προσφέρει υψηλές ταχύτητες µεταφοράς. Πάνω από το 90% τον υπαρχόντων 700 εκατοµµυρίων γραµµών συνδροµητών παγκόσµια είναι συνεστραµµένο ζεύγος και στο µέλλον το συνεστραµµένο ζεύγος θα εξακολουθήσει να είναι η απόλυτη πλειοψηφία. Αυτό παρουσιάζει καλά πόσο σηµαντική είναι η µεγιστοποίηση της χρήσης των γραµµών συνδροµητή βασισµένες στο συνεστραµµένο ζεύγος. Η εµφάνιση του ISDN την δεκαετία του 80 κατέδειξε ότι το συνεστραµµένο ζεύγος µπορεί να µεταφέρει πολύ περισσότερα από ένα κανάλι φωνής, και το DSL που προέκυψε, µπορεί να θεωρηθεί σαν το πρακτικό αρχικό σηµείο της βασισµένης στην τεχνολογία επέκτασης του εύρους ζώνης. Η τεχνική διαµόρφωσης σήµατος που Σελίδα 10

11 κατέστησε δυνατή τέτοια επέκταση αναπτύχθηκε περαιτέρω για να υποστηρίξει διάφορες προχωρηµένες DSL όπως SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line), ADSL και VDSL (Very-high-bit-rate DSL). Οι ρυθµοί µετάδοσης δεδοµένων και οι αποστάσεις αυτών των γραµµών συνδροµητή υψηλής ταχύτητας παρουσιάζονται στον πίνακα 2.1. Πίνακας 1: Σύγκριση xdsl τεχνολογιών Τεχνολογία Ρυθµοί µετάδοσης (Mbps) Αποστάσεις* (χµ) DSL SDSL ADSL VDSL** * Για καλώδια πάχους 0.5µµ ** Τιµές κατ εκτίµηση Στον πίνακα που ακολουθεί γίνεται µια παράθεση των διάφορων τεχνολογιών DSL και των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών της κάθε µιας. Πίνακας 2: Είδη xdsl Τύποι xdsl ADSL -Assymetric Digital Subscriber Line Τα χαρακτηριστικά της συγκεκριµένης γραµµής είναι τα παρακάτω: 32 Kbps έως Mbps downstream, 32 Kbps έως Mbps upstream. Οι παραπάνω τιµές για downstream επιτρέπουν την ικανοποιητική περιήγηση στο Internet καθώς και τις απαιτήσεις για Teleconferencing, Τηλεργασία και VoD(Βίντεο κατά απαίτηση) RADSL - Rate Adaptive Assymetric Digital Subscriber Line Σελίδα 11

12 Σε αυτή την τεχνολογία µπορεί να ρυθµιστεί µε συγκεκριµένο τρόπο το εύρος ζώνης που διατίθεται ώστε να επιτευχθούν µεγαλύτερες ταχύτητες. HDSL -High-bit-rate Digital Subscriber Line Η συγκεκριµένη υλοποίηση δίνει ταχύτητες Mbps ή και Μbps,για την υλοποίηση µιας γραµµής T1 ή E1 αντίστοιχα. SDSL -Symmetric Digital Subscriber Line Η συγκεκριµένη γραµµή είναι µια συµµετρική γραµµή, δηλαδή ίδιο upstream και downstream.αυτό δίνει κάποια σταθερότητα στην γραµµή, αλλά µειώνεται το µέγιστο bandwidth. Η συγκεκριµένη υλοποίηση δίνει ταχύτητες από 160 Κbps µέχρι 2 Mbps VDSL- Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line Όπως φαίνεται και από το όνοµα της, πρόκειται για ταχύτητες που φτάνουν µέχρι και τα 70Mbps µε την προϋπόθεση ότι ο χρήστης δεν αποµακρύνεται από το κεντρικό γραφείο(co). Η απόσταση από το κεντρικό γραφείο δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 3Km ADSL Η ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) είναι η ψηφιακή τεχνολογία βρόχου συνδροµητή που έχει δηµιουργηθεί έχοντας υπόψη την ασύµµετρη φύση των απευθυνόµενων προς τους οικιστικούς συνδροµητές, πολυµεσικών υπηρεσιών ευρείας ζώνης. Μπορεί να προσφέρει υψηλής ταχύτητας ασύµµετρα κανάλια µετάδοσης από 1.5 έως 6 Mbps (2 έως 8 Mbps για την Ε1) στην κάθοδο και ρυθµούς µετάδοσης ανόδου από 16 έως 640 Kbps. Μπορεί να µεταδώσει αυτούς τους ρυθµούς πάνω από ένα µόνο ΣΖ ζευγάρι γραµµών συνδροµητή σε αποστάσεις µέχρι 5.4χµ χωρίς επαναλήπτες. Όλες αυτές οι ιδιότητες υποδεικνύουν ότι η ADSL είναι επαρκής για να προσφέρει πολυµεσικές υπηρεσίες ευρείας ζώνης, συµπεριλαµβανοµένου του βίντεο κατά απαίτηση ή της βιντεοφωνίας (τηλεφωνίας µε εικόνα και ήχο), σε οικιστικές περιοχές. Το σύστηµα ADSL αποτελείται από µια µονάδα ADSL και στις δυο άκρες του σύρµατος συνεστραµµένου ζεύγους που διαµορφώνει και αποδιαµορφώνει τρία κανάλια πληροφοριών για την µετάδοση, ένα κανάλι καθόδου υψηλής ταχύτητας, ένα µέτριας ταχύτητας αµφίδροµο κανάλι και ένα κανάλι απλών κανονικών τηλεφωνικών υπηρεσιών. Το κανάλι αυτό διαιρείται από ψηφιακό modem χρησιµοποιώντας φίλτρα διαίρεσης έτσι ώστε η απλή τηλεφωνική υπηρεσία να µπορεί να λειτουργεί αδιάλειπτα ακόµα και όταν η ADSL παύει να λειτουργεί. Το κανάλι υψηλής ταχύτητας έχει ρυθµούς µετάδοσης 1.5 έως 6 Mbps και το αµφίδροµο κανάλι έχει ρυθµό 16 έως 640 Kbps. Σελίδα 12

13 Εικόνα 2: Εσωτερική απεικόνιση ενός ADSL modem Οι µονάδες ADSL υποστηρίζουν ρυθµούς δεδοµένων σύµφωνα µε τα Βορειοαµερικανικά (ή τα Ευρωπαϊκά) PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy): στην ελάχιστη σύνθεση προσφέρει µετάδοση 1.5 Mbps Τ1 (ή Ε1) στην κάθοδο και 16 Kbps αµφίδροµα κανάλια στο κατώτερο άκρο και στη µέγιστη µπορεί να προσφέρει µετάδοση 6 Mbps Τ2 (ή 8 Mbps Ε2) στην κάθοδο και 64 Kbps αµφίδροµα κανάλια στο άλλο άκρο. Μονάδες ADSL που θα υποστηρίζουν µετάδοση 8 Mbps στην κάθοδο καθώς και 64 Kbps αµφίδροµα κανάλια θα είναι διαθέσιµες προσεχώς. Επιπλέον µονάδες ADSL που µπορούν να εξυπηρετήσουν µεταφορά ΑΤΜ µε µεταβλητούς ρυθµούς µετάδοσης µπορεί να είναι διαθέσιµα σύντοµα καθώς οι απαιτήσεις της αγοράς ωριµάζουν. Ο ρυθµός δεδοµένων του καναλιού καθόδου υψηλής ταχύτητας διαφοροποιείται ανάλογα µε έναν αριθµό παραγόντων, µεταξύ των οποίων το µήκος και το πάχος του καλωδίου ΣΖ είναι οι ποιο σηµαντικοί. Γενικά η εξασθένιση της µετάδοσης αυξάνει µε το µήκους του καλωδίου και την συχνότητα του σήµατος, και µειώνεται µε την διάµετρο του καλωδίου. Για παράδειγµα, το κανάλι 1.5 ή 2 Mbps µπορεί να φτάσει σε µια απόσταση 5.4χµ πάνω από ένα ΣΖ καλώδιο διαµέτρου 0.5µµ, αλλά µπορεί να φτάσει σε µια απόσταση 4.6χµ πάνω από ΣΖ καλώδιο 0.4µµ. Παρόµοια, η απόσταση υπηρεσίας για το κανάλι 6 Mbps µειώνεται από τα 3.6 στα 2.7χµ όταν η διάµετρος καλωδίου µειώνεται από τα 0.5 στα 0.4µµ. Τεχνικές διαµόρφωσης σήµατος στο ADSL Η ADSL βασίζεται σε µεγάλο βαθµό στην τεχνολογία modem καθώς και στην τεχνολογία επεξεργασίας σήµατος, γιατί αυτές οι τεχνολογίες καθιστούν δυνατό µεγάλες ποσότητες δεδοµένων να στριµωχτούν µέσα στο συνεστραµµένου ζεύγους καλώδιο. Για να δηµιουργήσει πολλαπλά κανάλια η ADSL χρησιµοποιεί είτε την FDM (Frequency Division Multiplexing) είτε την τεχνική ακύρωσης ήχους (echo cancellation). Και µε τις δυο τεχνικές η ADSL µπορεί να ξεχωρίσει την ζώνη χαµηλών συχνοτήτων 4 khz για χρήση από την απλή τηλεφωνική υπηρεσία. Η µονάδα ADSL προσθέτει έναν κώδικα διόρθωσης λάθους σε κάθε τεµάχιο δεδοµένων, που είναι το άθροισµα των ροών δεδοµένων που δηµιουργούνται από την πολυπλεξία των καναλιών καθόδου, των Σελίδα 13

14 αµφίδροµων καναλιών και των καναλιών συντήρησης. Αυτός ο κωδικός χρησιµοποιείται από την µονάδα ADSL δεκτή για να διορθώνει τα λάθη που µεσολαβούν κατά την διάρκεια της µετάδοσης στα τεµάχια που έχουν ληφθεί. Οι τεχνικές διαµόρφωσης σήµατος που χρησιµοποιούνται στη ADSL είναι οι διαµόρφωση κατά πλάτος χωρίς φορέα ή αλλιώς CAP (Carrierless Amplitude Phase) και διακριτική πολυτονικότητα ή DMT (Discrete Multitone) Η ιεραρχία SONET/SDH Η SONET (Synchronous Optical Network) είναι µια διεπαφή οπτικής µετάδοσης προτεινόµενη αρχικά από τη BellCore και τυποποιηµένη από την ANSI. Μια συµβατή έκδοση, που καλείται Σύγχρονη Ψηφιακή Ιεραρχία (Synchronous Digital Hierarchy SDH), έχει δηµοσιευτεί από την ITU-T στη σύσταση G.707. Ο σκοπός του SONET είναι η παροχή προδιαγραφών για την εκµετάλλευση της υψηλής ταχύτητας µετάδοσης που παρέχει η οπτική ίνα. Ιεραρχία συστήµατος Η προδιαγραφή SONET ορίζει µια ιεραρχία µε τυποποιηµένους ρυθµούς ψηφιακών δεδοµένων όπως φαίνεται στον πίνακα που ακολουθεί. Πίνακας 3: SONET ρυθµοί SONET (ANSI) Οπτικός Ρυθµός Ρυθµός Ρυθµός Φορέας (OC) µεταφοράς µεταφοράς µεταφοράς δεδοµένων (σε ωφέλιµου επιβάρυνσης Mbps) φορτίου (σε (σε Mbps) Mbps) STS-1 OC-1 51,840 50,112 1,728 STS-3 OC-3 155, ,336 5,184 STS-9 OC-9 466, ,008 15,552 STS-12 OC , ,344 20,736 STS-18 OC , ,016 31,104 STS-24 OC , ,688 41,472 STS-36 OC , ,032 62,208 STS-48 OC , ,376 82,944 Σελίδα 14

15 STS-96 OC , , ,888 STS-192 OC , , ,776 Το χαµηλότερο επίπεδο, που αναφέρεται ως STS-1 (Synchronouss Transport Signal Level 1 Σύγχρονο Επίπεδο Σηµάτων Μεταφοράς 1) ή OC-1 (Optical Carrier Level 1 Οπτικός Φορέας Επιπέδου 1), είναι στα 51,84 Mbps. Αυτός ο ρυθµός µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να µεταφέρει ένα µόνο DS-3 σήµα ή µια οµάδα σηµάτων χαµηλότερου ρυθµού, όπως DS1, DS1C, DS2, και ρυθµούς ITU-T (π.χ. 2,048 Mbps). Πολλαπλά σήµατα STS-1 µπορούν να συνδυαστούν για να δηµιουργήσουν ένα σήµα STS-N. Το σήµα δηµιουργείται παρεµβάλλοντας byte από N STS-1 σήµατα τα οποία είναι συγχρονισµένα από κοινού. Για τη Σύγχρονη Ψηφιακή Ιεραρχία (SDH) ITU-T, ο χαµηλότερος ρυθµός είναι 155,52 Mbps, και ορίζεται ως STM-1. Αυτό αντιστοιχεί σε SONET STS Μελέτη Broadband Networks στο Data-link Layer ATM O Ασύγχρονος Τρόπος Μεταφοράς (ΑΤΜ - Asynchronous Transfer Mode) είναι µια τεχνολογία µεταγωγής και πολυπλεξίας της πληροφορίας πάνω από ένα φυσικό µέσο. Χαρακτηρίζεται ως ασύγχρονος λόγω του τρόπου µεταφοράς των πακέτων- κυψελίδων (cells). Το ATM είχε προταθεί ως η τεχνολογία που θα αντιµετωπίσει τις αδυναµίες των υπαρχόντων τρόπων µεταφοράς και ήδη σήµερα χρησιµοποιείται κατά κόρον δίνοντας λύσεις στη µεταφορά όλων των τύπων της πληροφορίας. Βασικός στόχος του ΑΤΜ ήταν η δηµιουργία ενός ενιαίου δικτύου το οποίο θα υποστηρίζει ένα ευρύ φάσµα υπηρεσιών όπως:! Φωνή! Πακέτα δεδοµένων (SMDS, IP, FR)! Video! Εφαρµογές εικόνας (imaging)! Εξοµοίωση κυκλωµάτων (circuit emulation) Τα ευρυζωνικά δίκτυα ενοποιηµένων υπηρεσιών (Broadband - ISDN) που είναι η ενοποίηση όλων των υπαρχόντων δικτύων σε µια ενιαία οµογενή υποδοµή, η οποία θα υποστηρίζει όλους τους τύπους επικοινωνιακών υπηρεσιών βασίζονται στο ΑΤΜ. Το ATM είναι µια τεχνική µετάδοσης πληροφορίας που επιτυγχάνει την ενοποίηση της µεθόδου µεταγωγής κυκλώµατος (circuit-mode transfer method) και µεταγωγής πακέτων Σελίδα 15

16 (packet-mode transfer method) υλοποιώντας σταθερές συνδέσεις (CO - Connection- Oriented) µε την χρήση νοητών µονοπατιών και καναλιών για τη µετάδοση των cells. Η συγγένεια του ATM µε τη µέθοδο µεταγωγής πακέτων οφείλεται στο γεγονός ότι το ATM χρησιµοποιεί cells για τη µεταφορά πληροφορίας. Από την άλλη όµως, η µεταγωγή πακέτων σχεδιάστηκε για data σήµατα µεταβλητού ρυθµού (variable-rate) και µη πραγµατικού χρόνου (non-real-time), ενώ το ATM µπορεί να εξυπηρετήσει και σήµατα πραγµατικού χρόνου (real-time) και σταθερού ρυθµού (fixed-rate). Ακόµα, η µεταγωγή πακέτων χρησιµοποιείται σε τοπικά δίκτυα (LANs - Local Area Networks), ενώ το ATM χρησιµοποιείται και σε δίκτυα µεγαλύτερης έκτασης. Το όλο σχήµα εφόσον φέρει από µεταγωγή πακέτου ονοµάστηκε «Γρήγορη µεταγωγή πακέτου µε µικρά σταθερού µεγέθους πακέτα». Το δε µέγεθος αυτού του πακέτου (48+5=53 bytes) προήλθε από την επιθυµία των εταιρειών να κρατήσουν σταθερή τη ποιότητα των φωνητικών επικοινωνιών όπως στα δίκτυα STM, γιατί σε συνδέσεις που ο χρόνος µεταφοράς πακέτου πρέπει να είναι µικρός (όπως στη κλασική τηλεφωνία), η πιθανότητα να χαθούν πακέτα αυξάνεται, αλλά αφού το µέγεθος του πακέτου είναι πολύ µικρό, αυτό δεν συνεπάγεται αισθητή απώλεια στη φυσική ροή της οµιλίας. Έτσι στο ΑΤΜ σε κάθε σύνδεση ανατίθεται ένα «εικονικό αναγνωριστικό κυκλώµατος» (VCI - Virtual Circuit Identifier), το οποίο περιέχεται σε κάθε πακέτο και αναγνωρίζει µε µοναδικό τρόπο τα δύο άκρα της σύνδεσης. Αξιοσηµείωτο είναι το γεγονός πως το ΑΤΜ είναι µια εύκολα αναβαθµιζόµενη τεχνολογία. Είναι χαρακτηριστικό ότι οι αρχικές προδιαγραφές του µιλούν για βασική χαµηλή ταχύτητα 1,544 Mbps που µπορεί να φτάσει τα 10 Gbps και πάνω. Πρότυπα διασυνδέσεων µε το χρήστη Ένα δίκτυο ATM αποτελείται από ATM διακόπτες, οι οποίοι διασυνδέονται µε συνδέσεις σηµείο προς σηµείο (point-to-point). Οι διακόπτες ATM (ATM switches) υποστηρίζουν δυο τύπους διεπαφών (interfaces): User to Network Interface (UNI) και Network to Network Interface (NNI). Η UNI διεπαφή συνδέει ATM τερµατικά (host ή router) σε ένα ATM διακόπτη. Η NNI διεπαφή συνδέει δυο ATM διακόπτες. Ανάλογα µε το αν ο ATM διακόπτης ανήκει στο τµήµα εγκαταστάσεων του πελάτη (customer premises) ή στο δηµόσιο τηλεπικοινωνιακό δίκτυο, οι UNI και NNI διεπαφές διακρίνονται σε δηµόσιες και ιδιωτικές UNIs και NNIs. Μια ιδιωτική UNI συνδέει ένα ATM τερµατικό µε ένα ιδιωτικό ATM διακόπτη. Μια δηµόσια UNI συνδέει είτε ένα ATM τερµατικό είτε ένα ιδιωτικό ATM διακόπτη µε ένα δηµόσιο διακόπτη (public switch). Μια ιδιωτική NNI συνδέει δυο διακόπτες ATM σε ένα ιδιωτικό ATM δίκτυο. Μια δηµόσια NNI συνδέει δυο διακόπτες ATM σε ένα δηµόσιο τηλεπικοινωνιακό δίκτυο. Επιπρόσθετα, υπάρχει και η διεπαφή B-ICI (broadband intercarrier interface), που διασυνδέει δυο δηµόσιους διακόπτες ATM που ανήκουν σε διαφορετικούς παρόχους υπηρεσιών. Στο σχήµα που ακολουθεί δίνονται αναλυτικά οι παραπάνω διεπαφές. Σελίδα 16

17 Εικόνα 3: ιασυνδέσεις στο ATM Μορφή πακέτου ATM Η πληροφορία σε ένα ATM δίκτυο µεταφέρεται σε σταθερού µήκους πακέτα που λέγονται κελιά (cells). Κάθε κελί αποτελείται από 53 bytes, εκ των οποίων τα 5 πρώτα αποτελούν την επικεφαλίδα (header), και τα υπόλοιπα 48 bytes είναι δεδοµένα. Υπάρχουν δυο είδη επικεφαλίδων: η UNI και η NNI. Η UNI επικεφαλίδα χρησιµοποιείται µεταξύ τερµατικών ATM και διακοπτών ATM. Η NNI χρησιµοποιείται µεταξύ διακοπτών ATM. Η NNI επικεφαλίδα, σε αντίθεση µε την UNI, δεν διαθέτει πεδίο GFC (Generic flow Control). Έχει όµως κατά 4 bits µεγαλύτερο αναγνωριστικό εικονικού µονοπατιού - VPI (12 bits συνολικά), επιτρέποντας τη δηµιουργία περισσότερων εικονικών µονοπατιών µεταξύ διακοπτών ATM. Σελίδα 17

18 Εικόνα 4: Μορφή πακέτου ATM Τι επίπεδο πρωτοκόλλου είναι το ATM Οπως έχει γίνει φανερό µέχρι τώρα, το ΑΤΜ είναι σχεδιασµένο για µεταγωγή πακέτων µικρού και σταθερού µήκους στο επίπεδο του υλικού (hardware) µε µεγάλες ταχύτητες (gigabit/sec) σε µεγάλες αποστάσεις. Έτσι η θέση του στο µοντέλο ανοιχτής αρχιτεκτονικής δικτύων (OSI) θα έπρεπε µάλλον να βρίσκεται στο επίπεδο σύνδεσης δεδοµένων (Data Link Layer). Παρ όλα αυτά δεν µπορεί µε βεβαιότητα να τοποθετηθεί σε κάποιο από τα επίπεδα της ανοιχτής αρχιτεκτονικής δικτύων και αυτό γιατί σε αυτό εµφανίζονται πολλές έννοιες από ανώτερα σε ιεραρχία επίπεδα της OSI αρχιτεκτονικής, όπως π.χ. η σύνδεση από άκρο σε άκρο, ο έλεγχος ροής και η δροµολόγηση. Όλα αυτά δε τα χαρακτηριστικά υλοποιούνται µέσα σ ένα πακέτο ΑΤΜ, οπότε και καθίσταται δύσκολη έως αδύνατη η ένταξη του σε κάποιο επίπεδο του OSI. Αντίθετα θα µπορούσε κανείς να πει ότι το ΑΤΜ δανείζεται στοιχεία από τρία διαδοχικά επίπεδα στην ιεραρχία OSI, το δεύτερο (επίπεδο σύνδεσης δεδοµένων) γιατί βρίσκεται ακριβώς πάνω από το υλικό και µιλάει κατ ευθείαν µε αυτό, το τρίτο (επίπεδο δικτύου) γιατί τροποποιεί τη συµπεριφορά του µε τον έλεγχο ροής και τη δυναµική δροµολόγηση, και το τέταρτο (επίπεδο µεταφοράς) γιατί οι συνδέσεις είναι καθορισµένες από σηµείο σε σηµείο και έχουν αρχή και τέλος. Το πιο σηµαντικό ερώτηµα που δηµιουργείται σ αυτό το σηµείο είναι πως το ΑΤΜ θα συνυπάρξει και θα συλλειτουργήσει µε τα υπάρχοντα IP δίκτυα γενικά, και µε ποιες εφαρµογές ειδικότερα. Ένα βολικό µοντέλο για µια διασύνδεση (interface) ΑΤΜ είναι να τη θεωρήσουµε σαν άλλη µια (σειριακή) θύρα επικοινωνιών του συστήµατος. Έτσι από τη πλευρά του λογισµικού µπορεί να θεωρηθεί σαν µια κοινή θύρα σύνδεσης δεδοµένων (π.χ. /dev/eth* στο Unix). Η µόνη διαφοροποίηση τότε που θα προέκυπτε τότε θα ήταν η Σελίδα 18

19 κατάτµηση των πακέτων IP σε πολύ µικρότερα πακέτα ATM και η επανασύνδεση τους αµέσως πριν τη παράδοσή τους στο επίπεδο µεταφοράς του συνοµιλητή. Έτσι µια απλή αναπαράσταση µίας σύνδεσης διαµέσου ενός δικτύου ΑΤΜ θα µπορούσε να είναι µια συνεχής ροή πληροφορίας και κατά τις δύο κατευθύνσεις (πάνω-κάτω) στο παρακάτω διάγραµµα: Εικόνα 5: Ροή Πληροφορίας Όλα αυτά βέβαια σε έναν ιδανικό κόσµο, γιατί στον πραγµατικό τίποτα δεν δουλεύει όπως οι µοντελοποιήσεις των µηχανικών και είναι απαραίτητη µια προσαρµογή. Για την σύνδεση µίας εφαρµογής µε το επίπεδο του ΑΤΜ, νέες διασυνδέσεις πρέπει να σχεδιαστούν για τα σηµερινά λειτουργικά συστήµατα που να παρέχουν γρήγορους και ευφυείς µηχανισµούς για την εγκαθίδρυση συνδέσεων, τη µεταφορά δεδοµένων, την διασφάλιση ανοιχτής σύνδεσης («keepalive»), την διακοπή σύνδεσης, ακόµα και τον έλεγχο ροής των δεδοµένων από το λογισµικό. Σ αυτή τη περίπτωση, µπορεί να φανταστεί κανείς την παρακάτω διαστρωµάτωση: Εικόνα 6: ιαστρωµάτωση Επιδόσεις ενός δικτύου ATM Υπάρχουν 5 παράµετροι που χαρακτηρίζουν την απόδοση ενός τηλεπικοινωνιακού δικτύου ΑΤΜ. Αυτές είναι: Σελίδα 19

20 ! Throughput! Πιθανότητα άρνησης σύνδεσης (Connection Blocking Probability), δηλ. η πιθανότητα να αρνηθεί το δίκτυο την εγκαθίδρυση σύνδεσης ανάµεσα σε δύο άκρα επειδή δεν υπάρχουν αρκετοί διαθέσιµοι πόροι τη συγκεκριµένη χρονική στιγµή.! Πιθανότητα απώλειας πακέτων (Cell Loss Probability), δηλ. η πιθανότητα να χαθούν ορισµένα πακέτα κατά µήκος της διαδροµής.! Καθυστέρησης µεταγωγής (Switching Delay), δηλ. η χρονική καθυστέρηση ανάµεσα στην εισαγωγή ενός πακέτου σ έναν ενδιάµεσο κόµβο και στην εξαγωγή του, και! Χρονική παραµόρφωση (Delay Jitter) δηλ. η διακύµανση της τιµής της χρονικής καθυστέρησης µεταγωγής Σε αντίθεση µε τα δίκτυα STM όπου η ποιότητα των τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών είναι δεδοµένη και σε γενικές γραµµές σταθερή, στα δίκτυα ΑΤΜ, ο χρήστης πρέπει να παρέχει στον τηλεπικοινωνιακό οργανισµό τις απαραίτητες πληροφορίες για την απαιτούµενη από αυτόν ποιότητα, το εύρος ζώνης και το ρυθµό ροής. Αυτό σηµαίνει ότι οι επιδόσεις ενός δικτύου ΑΤΜ µεταβάλλονται ανάλογα µε τις απαιτήσεις του πελάτη και βεβαίως αναλόγως του ποσού που µπορεί να διαθέσει. Βασικό µοτίβο του ΑΤΜ στην ποιότητα υπηρεσιών είναι το QoS (Quality of Service), το οποίο εξασφαλίζει ότι µια εφαρµογή που ζητά κάποιο εύρος ζώνης για κάποιο χρονικό διάστηµα και επιτυχώς το λάβει, δεν πρόκειται να στερηθεί για τον ένα ή τον άλλο λόγο αυτό το εύρος. Με απλά λόγια, το ΑΤΜ εγγυάται ότι η µεταβολή στο συνολικό φορτίο του δικτύου δεν θα επηρεάζει (ή τουλάχιστον σε όποιο βαθµό αυτό είναι δυνατό) το ρυθµό ροής των δεδοµένων σε µια χρονικά κρίσιµη µεταφορά (π.χ. Video conferencing) L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) Η τεχνική της διοχεύτευσης (tunneling) έχει αρχίσει να χρησιµοποιείται όλο και περισσότερο σε εφαρµογές αποµακρυσµένης πρόσβασης. Το L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) είναι ένα σχετικά καινούριο πρωτόκολλο διοχέτευσης, και βασίζεται σε δυο παλιότερα πρωτόκολλα, το L2F (Layer 2 Forwarding) και το PPTP (Point to Point Tunneling Protocol), που έχουν προταθεί από τη Cisco και τη Microsoft αντίστοιχα. Το Tunneling είναι µια τεχνική που επιτρέπει ένα δίκτυο να στείλει τα δεδοµένα του προωθώντας τα µέσα από ένα άλλο δίκτυο. Αυτό επιτυγχάνεται ενθυλακώνοντας το πρωτόκολλο του πρώτου δικτύου µέσα σε πακέτα που µεταφέρονται από το δεύτερο δίκτυο. Για παράδειγµα, το PPTP της Microsoft δίνει τη δυνατότητα στους οργανισµούς να δηµιουργούν εικονικά ιδιωτικά δίκτυα (VPNs) χρησιµοποιώντας το Internet για να µεταφέρουν τα δεδοµένα. Το πρωτόκολλο καθενός από αυτά τα δίκτυα ενσωµατώνεται στα TCP/IP πακέτα που διακινούνται στο Internet. Αυτή η διαδικασία της ενσωµάτωσης ενός πρωτοκόλλου µέσα σε ένα άλλο λέγεται ενθυλάκωση (encapsulation). Σελίδα 20

21 Σε µια σύνοδο σήραγγας (tunneled session), τα δεδοµένα που πρόκειται να µεταφερθούν καλούνται ωφέλιµο φορτίο (payload), και µπορεί να είναι πλαίσια (ή πακέτα) άλλου πρωτοκόλλου. Το πρωτόκολλο διοχέτευσης προσαρτά στο πλαίσιο (ή πακέτο) µια νέα κεφαλίδα. Η κεφαλίδα αυτή περιέχει πληροφορίες δροµολόγησης ώστε να µπορεί το ενθυλακωµένο ωφέλιµο φορτίο να ταξιδέψει µέσα στο ενδιάµεσο δίκτυο. Εικόνα 7: Ενθυλάκωση πακέτου και διοχέτευση µέσα από tunnel Τα ενθυλακωµένα πακέτα δροµολογούνται µεταξύ των δυο άκρων της σήραγγας (tunnel endpoints) µέσα στο ενδιάµεσο δίκτυο. Το λογικό µονοπάτι δια µέσω του οποίου τα ενθυλακωµένα πακέτα διακινούνται µέσα στο ενδιάµεσο δίκτυο καλείται σήραγγα (tunnel). Μόλις τα ενθυλακωµένα πακέτα φτάσουν στο δίκτυο προορισµού τους, απόενθυλακώνονται και προωθούνται στον τελικό προορισµό τους. Συνολικά, λοιπόν, η διαδικασία του tunneling περιλαµβάνει ενθυλάκωση, µετάδοση και από-ενθυλάκωση των πακέτων. Για να εγκατασταθεί µια σήραγγα (tunnel), θα πρέπει ο tunnel client και ο tunnel server να χρησιµοποιούν το ίδιο πρωτόκολλο διοχέτευσης. Η τεχνολογία του tunneling βασίζεται σε πρωτόκολλα διοχέτεευσης είτε επιπέδου 2 είτε επιπέδου 3, σε αντιστοιχία µε τα επίπεδα 2 και 3 του OSI. Τα πρωτόκολλα επιπέδου 2 αντιστοιχούν στο επίπεδο σύνδεσης δεδοµένων (Data Link Layer), και ανταλλάσσουν πλαίσια (frames). Τυπικά παραδείγµατα είναι το PPTP και L2TP που ενθυλακώνουν το ωφέλιµο φορτίο σε ένα PPP πλαίσιο για να το στείλουν δια µέσω του ενδιάµεσου δικτύου. Τα πρωτόκολλα επιπέδου 3 αντιστοιχούν στο επίπεδο δικτύου (Network Layer) και ανταλλάσσουν πακέτα. Τυπικά παραδείγµατα είναι το IP over IP και το IP Security Tunnel Mode. Τα πρωτόκολλα αυτά ενθυλακώνουν IP πακέτα προσαρτώντας τους µια νέα IP κεφαλίδα και τα προωθούν σε ένα ενδιάµεσο IP δίκτυο. Για τις τεχνολογίες tunneling επιπέδου 2, η σήραγγα (tunnel) είναι συνώνυµη της συνόδου (session). Θα πρέπει, δηλαδή, όπως απαιτείται και για την αποκατάσταση µιας συνόδου, τα δυο άκρα της σήραγγας να διαπραγµατευτούν µεταβλητές όπως οι Σελίδα 21

22 παράµετροι καθορισµού διευθύνσεων, κρυπτογράφησης ή συµπίεσης. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα δεδοµένα µεταφέρονται δια µέσου της σήραγγας χρησιµοποιώντας ένα πρωτόκολλο µεταφοράς χωρίς σύνδεση (datagram-based protocol). Για τη διαχείριση της σήραγγας χρησιµοποιείται ένα πρωτόκολλο συντήρησης (tunnel maintenance protocol). Στα πρωτόκολλα επιπέδου 2 έχουµε, συνεπώς, δηµιουργία, συντήρηση και τερµατισµό της σήραγγας κάτι που δε συµβαίνει στα πρωτόκολλα επιπέδου 3, στα οποία συνήθως δεν υπάρχει η φάση συντήρησης. Μετά την αποκατάσταση της σήραγγας, ο tunnel client και ο tunnel server που βρίσκονται στα 2 άκρα της µπορούν να ανταλλάξουν µεταξύ τους δεδοµένα χρησιµοποιώντας ένα πρωτόκολλο µεταφοράς δεδοµένων σήραγγας (tunnel data transfer protocol). Αυτό γίνεται ως εξής: ο tunnel client παίρνει το ωφέλιµο φορτίο (payload), προσαρτά την κεφαλίδα του πρωτοκόλλου µεταφοράς δεδοµένων σήραγγας, και δροµολογεί το ενθυλακωµένο πακέτο, δια µέσου του ενδιάµεσου δικτύου, στον tunnel server. Ο tunnel server δέχεται τα πακέτα, αφαιρεί την κεφαλίδα, και δροµολογεί το ωφέλιµο φορτίο στον τελικό του προορισµό. Στη στρατηγική των διαφόρων εταιριών για αποµακρυσµένη πρόσβαση, η τεχνολογία του tunneling κατέχει εξέχοντα ρόλο. Ειδικό λογισµικό χρησιµοποιείται για την πιστοποίηση αποµακρυσµένων χρηστών και για τη µεταφορά των PPP δεδοµένων τους πάνω από ένα µη PPP δίκτυο. Το PPP αρχικά σχεδιάστηκε για να αποκαθιστά dial-up συνδέσεις πάνω από αναλογικές τηλεφωνικές γραµµές και αποτελεί το πιο συχνά χρησιµοποιούµενο πρωτόκολλο αποµακρυσµένης πρόσβασης. Στο σχήµα που ακολουθεί παρουσιάζεται µια τυπική χρήση του PPTP για τη σύνδεση µέσω σήραγγας (tunneled connection) µε ένα εταιρικό δίκτυο, όπου σαν ενδιάµεσο δίκτυο (tunnel) χρησιµοποιείται το Internet. Η χρήση του πρωτοκόλλου PPTP έδωσε σηµαντική ώθηση στη βιοµηχανία εικονικών ιδιωτικών δικτύων (Virtual Private Networks VPNs). Εικόνα 8: PPTP Tunneling Το L2TP πρωτοεµφανίστηκε σαν το de facto πρότυπο για VPN tunneling. Το L2TP µεταφέρει ενθυλακωµένα PPP πακέτα µέσα από ένα δίκτυο επιπέδου 2 ή επιπέδου 3, Σελίδα 22

23 όπως το Internet ή ένα IP δίκτυο κορµού (backbone). Ενώ ξεκίνησε σαν τεχνολογία πρόσβασης αποµακρυσµένων εργαζόµενων, επεκτάθηκε και σαν λύση για site-to-site συνδέσεις. Το L2TP χωρίζει µε αποτελεσµατικό τρόπο τη σύνδεση σε 2 µισά. Τα πρώτο µισό είναι υπεύθυνο για τον τερµατισµό της φυσικής σύνδεσης και το άλλο παρέχει πρόσβαση στο ιδιωτικό δίκτυο. Τα δυο αυτά µέρη του L2TP είναι ο LAC (L2TP Access Concentrator) και ο LNS (L2TP Network Server). Έτσι η διαδικασία της αποµακρυσµένης πρόσβασης διασπάται σε δυο λειτουργικά µέρη εξαλείφοντας την point-to-point φύση της πρόσβασης. Εικόνα 9: L2TP σύνδεση Με το L2TP, συνδέσεις αναλογικού modem, ISDN, xdsl µπορούν να τερµατίζονται στον LAC, και τα δεδοµένα του χρήστη να µεταφέρονται µέχρι τον LNS στην άκρη του ιδιωτικού δικτύου. Έτσι, η συσκευή στην άκρη του ιδιωτικού δικτύου δεν είναι απαραίτητο να υποστηρίζει τον ίδιο τύπο φυσικής σύνδεσης µε τον αποµακρυσµένο χρήστη. Η δηµιουργία των tunnels µπορεί να γίνει είτε εκούσια (voluntary) είτε αναγκαστικά (compulsory). Voluntary Tunneling Στην περίπτωση της εκούσιας δηµιουργίας, ένας σταθµός εργασίας ή routing server χρησιµοποιεί λογισµικό tunneling client software για να δηµιουργήσει µια εικονική σύνδεση µε τον tunnel server προορισµού. Για να επιτευχθεί αυτό θα πρέπει το κατάλληλο πρωτόκολλο tunneling να είναι εγκατεστηµένο στον υπολογιστή του πελάτη. Για τα πρωτόκολλα tunneling που συζητήθηκαν στο άρθρο αυτό, οι εκούσιες σήραγγες απαιτούν IP συνδέσεις (είτε LAN είτε dial-up). Στην περίπτωση του dial-up τρόπου, ο client πρέπει να αποκαταστήσει πρώτα µια dial-up σύνδεση πριν τη δηµιουργία της σήραγγας. Αυτή είναι και η πιο συνηθισµένη περίπτωση. Ο client πρέπει πρώτα να καλέσει τον τοπικό ISP (dial-up), να αποκτήσει σύνδεση στο Internet, και στη συνέχεια Σελίδα 23

24 να δηµιουργήσει µια σήραγγα µε ενδιάµεσο δίκτυο το Internet, όπως φαίνεται στο σχήµα που ακολουθεί. Εικόνα 10: Voluntary Tunneling Στην περίπτωση που το PC του πελάτη αποτελεί τµήµα ενός τοπικού δικτύου (LAN), τότε ο client είναι ήδη συνδεδεµένος σε ένα δίκτυο που έχει τη δυνατότητα να δροµολογεί ενθυλακωµένα ωφέλιµα φορτία (payloads), µέσω σήραγγας, στον LAN tunnel server της επιλογής του. Ένα παράδειγµα είναι η περίπτωση που ο client ενός εταιρικού LAN ανοίγει σήραγγα για να συνδεθεί µε ένα ιδιωτικό ή κρυµµένο υποδίκτυο του ίδιου LAN. Συχνά επικρατεί η εσφαλµένη αντίληψη ότι τα VPNs απαιτούν dial-up σύνδεση. Το µόνο που απαιτείται για τη δηµιουργία ενός εικονικού ιδιωτικού δικτύου είναι µια TCP/IP σύνδεση. Απλά συχνά ορισµένοι πελάτες (π.χ. οικιακοί χρήστες) θα πρέπει πρώτα να κάνουν µια dial-up σύνδεση στο Internet για να εξασφαλίσουν την IP µεταφορά δεδοµένων που απαιτείται για τη δηµιουργία της σήραγγας. Compulsory tunneling Υπάρχει διαθέσιµος ένας αριθµός λύσεων για τη δηµιουργία σήραγγας εκ µέρους ενός dial-up πελάτη. Στη γλώσσα του L2TP, η δικτυακή συσκευή που παρέχει τη σήραγγα για τον client λέγεται L2TP Access Concentrator (LAC). Στο παράδειγµα του Internet, ο υπολογιστής του πελάτη δηµιουργεί µια κλήση προς ένα εξυπηρετητή αποµακρυσµένης πρόσβασης (Remote Access Server RAS) του ISP, που είναι εφοδιασµένος µε τη δυνατότητα για tunneling. Μια επιχείρηση, για παράδειγµα, µπορεί να έχει συνάψει συµβόλαιο µε ένα πάροχο Internet (ISP) ο οποίος αναλαµβάνει να δηµιουργήσει ένα σύνολο από LACs σε εθνικό επίπεδο. Από τα LACs ξεκινούν σήραγγες και καταλήγουν δια µέσου του Internet στον L2TP Tunnel Server που είναι συνδεδεµένος µε το ιδιωτικό δίκτυο της επιχείρησης. Σελίδα 24

25 Στο παρακάτω σχήµα φαίνεται η περίπτωση του αναγκαστικού tunneling. Χαρακτηρίζεται ως αναγκαστικό επειδή ο πελάτης είναι αναγκασµένος να χρησιµοποιήσει τη σήραγγα που έχει δηµιουργήσει ο LAC. Αµέσως µόλις αρχικοποιηθεί η σύνδεση, όλη κίνηση από και προς τον χρήστη θα διοχετεύεται αυτόµατα µέσα από τη σήραγγα. Με το αναγκαστικό tunneling, ο υπολογιστής του πελάτη δηµιουργεί µια απλή PPP σύνδεση, και όταν ο πελάτης καλεί το NAS (Network Access Server), η σήραγγα δηµιουργείται και όλη η κίνηση διοχετεύεται αυτόµατα µέσα από τη σήραγγα. Ένας LAC µπορεί να ρυθµιστεί ώστε να δροµολογεί όλους τους dial-up πελάτες σε ένα συγκεκριµένο tunnel server. Εναλλακτικά µπορεί να ρυθµιστεί ώστε να τους κατευθύνει ανάλογα µε το όνοµα του χρήστη ή τον προορισµό. Εικόνα 11: Compulsory tunneling Ενώ στην περίπτωση του εκούσιου tunneling, δηµιουργούνται ξεχωριστές σήραγγες για κάθε πελάτη που θέλει να συνδεθεί, στο αναγκαστικό tunneling, µια σήραγγα µεταξύ LAC και LNS µπορεί να εξυπηρετήσει ταυτόχρονα περισσότερους από έναν χρήστες. Όταν λοιπόν ένα πελάτης κάνει dial-up µέχρι τον LAC, και προ-υπάρχει εγκατεστηµένη σήραγγα από προηγούµενο χρήστη, τα πακέτα του νέου πελάτη ενθυλακώνονται και δροµολογούνται µέσα στην ίδια σήραγγα µε του πρώτου. Η σήραγγα υφίσταται µέχρι να αποσυνδεθεί και ο τελευταίος χρήστης. Οφέλη από το L2TP! εν απαιτείται ειδικό λογισµικό αφού χρησιµοποιείται PPP µεταξύ των clients και του L2TP Access Concentrator.! Το L2TP χρησιµοποιεί πρωτόκολλα δροµολόγησης επεκτάσιµα, που έχουν δοκιµαστεί επιτυχώς στο Internet για τη δροµολόγηση µέσα σε σήραγγες. Σελίδα 25

26 ! Το L2TP δεν απαιτεί αλλαγές στη διευθυνσιοδότηση και την υποδοµή των ISPs.! Το L2TP µπορεί να µεταφέρει διευθύνσεις από αποµακρυσµένους εργαζόµενους, οι οποίες έχουν δεσµευτεί από το διαθέσιµο σύνολο διευθύνσεων της επιχείρησης. Η επιχείρηση µπορεί να αναλάβει τον έλεγχο για την πιστοποίηση, το δικαίωµα πρόσβασης και τη χρέωση (ΑΑΑ), ή µπορεί αυτό να γίνει και από τους ISPs, χρησιµοποιώντας τις διευθύνσεις της επιχείρησης. 2.3 Μελέτη Broadband Networks στο Network Layer IP (Internet Protocol) Τo IP είναι πρωτόκολλο τρίτου επιπέδου και χρησιµοποιείται για διασύνδεση Η/Υ που µπορούν να ανήκουν στο ίδιο ή σε διαφορετικά δίκτυα. Είναι το πιο διαδεδοµένο πρωτόκολλο επιπέδου δικτύου, έχει ευρύτατη χρήση σε τοπικά δίκτυα και δίκτυα ευρείας περιοχής και είναι το πρωτόκολλο που χρησιµοποιείται κατεξοχήν στο διαδίκτυο (Internet). Με την εµφάνιση του IPv6, µιας νέας έκδοσης του IP που έρχεται να αντικαταστήσει το µέχρι σήµερα χρησιµοποιούµενο IPv4, παρέχονται τεράστιες δυνατότητες ανάπτυξης και βελτίωσης του διαδικτύου. Οι σηµαντικότερες αλλαγές συνοψίζονται στα παρακάτω:! Εξασφάλιση απεριόριστου αριθµού IP διευθύνσεων δεσµεύοντας 128 bits για το πεδίο διεύθυνσης IP (από ότι 32 που είχε η παλιότερη έκδοση).! Αύξηση της απόδοσης.! Αυτόµατη ρύθµιση των σταθµών εργασίας! Ποιότητα υπηρεσιών (QoS) και έλεγχος ροής! Ασφάλεια! Mobile IP Από τα παραπάνω γίνεται φανερό ότι το IP είναι το πρωτόκολλο που θα κυριαρχήσει στο µέλλον, όχι µόνο σε εφαρµογές διακίνησης δεδοµένων άλλα και σε πολυµεσικές εφαρµογές ευρείας ζώνης. Η δυσκολία που παρουσιάζεται έγκειται στο γεγονός ότι το IP πρέπει να τρέξει πάνω από µια πληθώρα πρωτοκόλλων κατώτερου επιπέδου, που είναι αποτέλεσµα της µεγάλης ανοµοιογένειας των σύγχρονων τηλεπικοινωνιακών δικτύων. Το θέµα αυτό περιγράφεται αναλυτικότερα στη συνέχεια. Θέµατα διαχείρισης επιπέδου δικτύου Σε ένα IP δίκτυο, το επίπεδο IP αντιστοιχίζεται στο επίπεδο δικτύου (Layer 3) του µοντέλου αναφοράς 7 επιπέδων του OSI. Τα προς αποστολή IP πακέτα διασπώνται συνήθως σε µικρότερα πεδία δεδοµένων έτσι ώστε να προσαρµόζονται στις µονάδες µεταφοράς των κατωτέρων επιπέδων (π.χ. ATM cells), και στη συνέχεια επανασυνθέτονται στο άλλο άκρο, προτού ληφθούν από το επίπεδο IP. Η ενθυλάκωση Σελίδα 26

27 των IP πακέτων στις µονάδες µεταφοράς και η επανασύνθεσή τους πραγµατοποιούνται µέσω κατάλληλων καρτών (interface cards) που βρίσκονται στους οριακούς δροµολογητές. Ο σύνδεσµος επικοινωνίας µεταξύ των οριακών αυτών δροµολογητών µπορεί να αποτελείται από διάφορες τεχνολογίες κατώτερων επιπέδων, πάνω από τις οποίες βρίσκεται το επίπεδο IP. Ένα IP πακέτο, λοιπόν, για να µεταφερθεί από τον ένα οριακό δροµολογητή στον άλλο, ενδέχεται να περάσει από διάφορες περιοχές (domains), που κάθε µια να υποστηρίζει διαφορετική τεχνολογία κατώτερων επιπέδων. Στην περίπτωση αυτή, είναι απαραίτητη η χρήση κατάλληλων συσκευών (gateways) που θα είναι εγκατεστηµένες µεταξύ των περιοχών αυτών και θα µετατρέπουν τη µια τεχνολογία στην άλλη. Στην εικόνα δίνεται ένα παράδειγµα µετατροπής της στοίβας πρωτοκόλλου που πραγµατοποιείται µε διάφορες συσκευές gateway (ADSL modems, DSLAMs) παρέχοντας IP σύνδεση από άκρη σε άκρη. Μερικές από τις παραπάνω συσκευές (π.χ.dslams) αναλαµβάνουν και ρόλους πολυπλεξίας - αποπολυπλεξίας. Εικόνα 12: Παράδειγµα συσκευών Gateway και στοίβας πρωτοκόλλου για IP σύνδεση 2.4 Πρωτόκολλα ροµολόγησης (Routing Protocols) MPLS (Multiprotocol Label Switching) Τα δίκτυα που βασίζονται στο πρωτόκολλο IP εµφανίστηκαν για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1970 στην ακαδηµαϊκή κοινότητα. Τότε ο πρωταρχικός στόχος στην επικοινωνία µε πακέτα δεδοµένων ήταν η αξιόπιστη ανταλλαγή πληροφορίας. Η µετάδοση πακέτων δεδοµένων µέσα από γραµµές µε καθορισµένο εύρος ζώνης ή απαιτήσεις καθυστέρησης δεν ήταν πρωταρχικής σηµασίας παράγοντας. Έτσι, τα δίκτυα που βασίζονται στο πρωτόκολλο IP χρησιµοποιούν µεταγωγή πακέτων χωρίς σύνδεση και δεν εγγυώνται καµία ποιότητα υπηρεσίας. Σελίδα 27

28 Τα IP πακέτα περιέχουν µια επικεφαλίδα µε αρκετή πληροφορία για να µπορούν να προωθηθούν µέσα στο δίκτυο. Η προώθηση των πακέτων έχει παραδοσιακά βασιστεί στην δροµολόγηση αυτοδύναµου πακέτου. Η τεχνική της δροµολόγησης αυτοδύναµου πακέτου που χρησιµοποιείται στα IP δίκτυα είναι βασισµένη στην διεύθυνση προορισµού. Αυτό σηµαίνει ένα πακέτο IP δροµολογείται µέσα στο δίκτυο µε βάση την διεύθυνση του παραλήπτη που εµπεριέχεται στο πακέτο. Ο µηχανισµός που χρησιµοποιείται στα IP δίκτυα είναι η βήµα-προς-βήµα δροµολόγηση, που σηµαίνει ότι το πακέτο κάθε φορά που εισέρχεται σε έναν δροµολογητή εξετάζεται και παίρνεται µία απόφαση για που θα σταλεί το πακέτο (δηλ. ποιο είναι ουσιαστικά το επόµενο βήµα ). Με αυτό τον τρόπο, ένα πακέτο προωθείται µέσα στο δίκτυο από τον αποστολέα προς τον παραλήπτη. Καθώς τα πακέτα στέλνονται ατοµικά στο δίκτυο και δεν ακολουθούν µια προκαθορισµένη διαδροµή, το δίκτυο ονοµάζεται χωρίς σύνδεση. Καθώς οι παροχείς υπηρεσιών και οι επιχειρήσεις ανέπτυσσαν ολοένα και µεγαλύτερα IP δίκτυα, διαπίστωσαν ότι τα δίκτυα που βασίζονται σε δροµολογητές είχαν κάποια προβλήµατα. Τα προβλήµατα αυτά σχετίζονταν κυρίως µε την υλοποίηση των λειτουργιών προώθησης σε λογισµικό, το υψηλό κόστος συστατικών στοιχείων δροµολογητών υψηλών ταχυτήτων και την δυσκολία πρόβλεψης της απόδοσης ενός µεγάλου δικτύου µε χρήση παραδοσιακών µεθόδων δροµολόγησης. Τεχνολογίες µεταγωγής όπως το ATM και το Frame Relay χρησιµοποιούν έναν πολύ διαφορετικό αλγόριθµο προώθησης πακέτων που είναι ουσιαστικά ένας αλγόριθµος ανταλλαγής ετικετών. Το γεγονός ότι ένας τέτοιος αλγόριθµος είναι πολύ απλός δίνει τη δυνατότητα εύκολης υλοποίησης µε hardware. Το αποτέλεσµα είναι να υπάρχει πλεονέκτηµα τιµής / απόδοσης σε σχέση µε τον παραδοσιακό τρόπο IP δροµολόγησης. Το ATM και το Frame Relay είναι τεχνολογίες µε σύνδεση, που σηµαίνει ότι η πληροφορία ανταλλάσσεται µεταξύ δύο σηµείων αφού πρώτα µια σύνδεση (δηλ. ένα προκαθορισµένο µονοπάτι) έχει καθοριστεί. Από τη στιγµή που η κυκλοφορία δεδοµένων µεταξύ αποστολέα και παραλήπτη γίνεται πάνω από ένα προκαθορισµένο µονοπάτι το δίκτυο γίνεται περισσότερο προβλέψιµο και διαχειρίζεται πιο εύκολα. Αν και οι τεχνολογίες µεταγωγής χρησιµοποιούνται στους πυρήνες των δικτύων, η IP δροµολόγηση κυριαρχεί στα άκρα τους. Η ανάγκη διασύνδεσης αυτών των δύο διαφορετικών τεχνολογιών έχει οδηγήσει στην χρήση δικτύων επικάλυψης όπου η τεχνολογία πρόσβασης (IP) επικαλύπτει την τεχνολογία που βρίσκεται στον πυρήνα του δικτύου (ATM ή Frame Relay). Η µεταγωγή πολλαπλών επιπέδων περιγράφει την ενοποίηση της µεταγωγής (switching) που πραγµατοποιείται στο επίπεδο 2 και της δροµολόγησης (routing) που πραγµατοποιείται στο επίπεδο 3. Σήµερα τα δίκτυα κάποιων παροχέων δικτυακών υπηρεσιών είναι χτισµένα χρησιµοποιώντας το µοντέλο επικάλυψης στο οποίο µια λογική τοπολογία µε IP δροµολόγηση τρέχει πάνω από µια τοπολογία βασισµένη σε µεταγωγή 2ου επιπέδου (ATM ή Frame Relay) και είναι ανεξάρτητη από αυτή. Οι µεταγωγείς του επιπέδου 2 παρέχουν συνδέσεις υψηλών ταχυτήτων, ενώ οι IP δροµολογητές που βρίσκονται στα άκρα διασυνδεδεµένοι µεταξύ τους µε ένα δίκτυο από ιδεατά κυκλώµατα του επιπέδου 2 παρέχουν την απαραίτητη λογική για την Σελίδα 28

29 προώθηση των IP πακέτων. Η δυσκολία που προκύπτει ακολουθώντας µια τέτοια προσέγγιση βρίσκεται στην υψηλή πολυπλοκότητα αντιστοίχησης δύο διαφορετικών αρχιτεκτονικών, οι οποίες απαιτούν τον ορισµό και τη συντήρηση ξεχωριστών τοπολογιών, χώρων διευθυνσιοδότησης, πρωτοκόλλων δροµολόγησης, πρωτοκόλλων σηµατοδοσίας και µεθόδων για την αποτελεσµατική δέσµευση πόρων. Η εµφάνιση των τεχνικών µεταγωγής πολλαπλών επιπέδων και του MPLS είναι µέρος της εξέλιξης του ιαδικτύου και της προσπάθειας να µειωθεί η πολυπλοκότητα µέσα από το συνδυασµό της µεταγωγής (δεύτερο επίπεδο µοντέλου OSI) και της δροµολόγησης (τρίτο επίπεδο µοντέλου OSI) σε µια πλήρως ολοκληρωµένη λύση. Το MPLS και τα συστατικά του µέρη: 1. ροµολογητές ετικέτας (Label Switch Routers LSRs) Οι συσκευές οι οποίες συµµετέχουν στους µηχανισµούς του πρωτοκόλλου MPLS µπορούν να ταξινοµηθούν σε ακραίους δροµολογητές µεταγωγής ετικέτας (Edge Label Switch Routers- E-LSRs) και δροµολογητές µεταγωγής ετικέτας (Label Switching Routers ή LSRs). Ένας LSR είναι ένας δροµολογητής υψηλής ταχύτητας στον πυρήνα κάποιου MPLS δικτύου ο οποίος συµµετέχει στην αναγνώριση των LSPs χρησιµοποιώντας το κατάλληλο πρωτόκολλο σηµατοδοσίας ετικετών και µεταγωγή υψηλής ταχύτητας της κυκλοφορίας δεδοµένων που βασίζεται στα εγκατεστηµένα µονοπάτια. Ένας E-LSR είναι µια συσκευή η οποία λειτουργεί στο άκρο του δικτύου πρόσβασης και του MPLS δικτύου. Οι E-LSRs υποστηρίζουν πολλαπλές θύρες (ports) συνδεδεµένες σε διαφορετικά δίκτυα (όπως Frame Relay, ATM, και Ethernet) και προωθεί την κυκλοφορία πάνω στο MPLS δίκτυο µετά την αναγνώριση των LSPs, χρησιµοποιώντας πρωτόκολλο σηµατοδοσίας ετικέτας κατά την είσοδο και κατανέµοντας την κυκλοφορία πίσω στα δίκτυα πρόσβασης στην έξοδο. Ο E-LSR παίζει έναν πολύ σηµαντικό ρόλο στην ανάθεση και αφαίρεση των ετικετών, κατά την είσοδο ή έξοδο της κυκλοφορίας από ένα MPLS δίκτυο. 2. Κλάση Ισοδύναµης Προώθησης (Forward Equivalent Class FEC) Η κλάση ισοδύναµης προώθησης (Forward Equivalence Class ή FEC) είναι η αναπαράσταση µιας οµάδας πακέτων τα οποία διαµοιράζονται τις ίδιες απαιτήσεις για την µεταφορά τους. Όλα τα πακέτα ενός τέτοιου συνόλου εξασφαλίζουν την ίδια µεταχείριση καθ οδόν προς τον προορισµό. Σε αντίθεση µε την συνήθη προώθηση των IP, στο MPLS, η ανάθεση ενός ξεχωριστού πακέτου σε κάποια ξεχωριστή FEC γίνεται µόνο µια φορά, καθώς το πακέτο εισέρχεται στο δίκτυο. Οι FECs βασίζονται στις απαιτήσεις εξυπηρέτησης για ένα δεδοµένο σύνολο πακέτων ή απλά σε κάποιο πρόθεµα της διεύθυνσης. Καθένας LSR κατασκευάζει έναν πίνακα για να καθορίσει πώς θα πρέπει να προωθηθεί κάποιο πακέτο. Αυτός ο πίνακας, ο οποίος καλείται Βάση Σελίδα 29

30 Πληροφοριών Ετικέτας (Label Information Base - LIB), αποτελείται από αντιστοιχήσεις ετικετών σε ισοδύναµες κλάσεις προώθησης. 3. Ετικέτες και αντιστοίχηση ετικετών Μια ετικέτα, στην απλούστερή της µορφή, καθορίζει το µονοπάτι το οποίο θα πρέπει να διασχίσει ένα πακέτο. Μια ετικέτα µεταφέρεται σε µια επικεφαλίδα δευτέρου επίπεδο µαζί µε το πακέτο. Ο δροµολογητής που το λαµβάνει εξετάζει το πακέτο για το περιεχόµενο ετικέτας του για να προσδιορίσει το επόµενο βήµα του πακέτου στο δίκτυο. Από τη στιγµή που το πακέτο αποκτά ετικέτα, το υπόλοιπο του ταξιδιού του στο δίκτυο κορµού βασίζεται στην µεταγωγή ετικέτας. Οι τιµές της ετικέτας είναι µόνο τοπικής σηµασίας, κάτι το οποίο σηµαίνει ότι αυτές σχετίζονται µόνο µε βήµατα µεταξύ LSRs. Μόλις κάποιο πακέτο ταξινοµείται σαν µια καινούργια ή υπάρχουσα FEC, µια ετικέτα ανατίθεται σε αυτό. Οι τιµές της ετικέτας προέρχονται από το επίπεδο διασύνδεσης δεδοµένων. Για επίπεδα διασύνδεσης δεδοµένων (όπως στο Frame Relay ή στο ATM), οι αναγνωριστές του επιπέδου 2, όπως οι DLCIs (Data Link Connection Identifiers) στην περίπτωση δικτύων Frame-Relay ή VPIs / VCIs (Virtual Path Identifiers / Virtual Channel Identifiers) για την περίπτωση ATM δικτύων, µπορούν να χρησιµοποιηθούν σαν ετικέτες. Τότε τα πακέτα προωθούνται µε βάση την τιµή της ετικέτας τους. Οι ετικέτες αντιστοιχίζονται σε µια κλάση ισοδύναµης προώθησης (FEC) σαν αποτέλεσµα κάποιου γεγονότος ή πολιτικής η οποία υποδηλώνει την ανάγκη για µια τέτοια αντιστοιχία. Αυτά τα γεγονότα µπορούν να βασίζονται είτε σε µοντέλα δεδοµένων είτε σε µοντέλα ελέγχου. Η δεύτερη περίπτωση είναι προτιµότερη στο MPLS εξ αιτίας της επεκτασιµότητάς της. Η απόφαση της ανάθεσης ετικέτας µπορεί να βασίζεται σε κριτήρια προώθησης όπως είναι τα ακόλουθα:! Unicast ροµολόγηση µε βάση τον προορισµό! Έλεγχος κυκλοφορίας! Multicast! Ιδιωτικά Ιδεατά ίκτυα (VPN)! Ποιότητα υπηρεσίας (QoS ) Η γενική µορφή της ετικέτας φαίνεται στο Σχήµα 13. Σελίδα 30

31 Εικόνα 13: Μορφή ετικέτας του MPLS Η ετικέτα µπορεί να ενσωµατωθεί στην επικεφαλίδα του επιπέδου διασύνδεσης δεδοµένων (στο ATM VCI/VPI και στο Frame-Relay DLCI ) ή στο ενδιάµεσο τµήµα µεταξύ της επικεφαλίδας διασύνδεσης δεδοµένων και της επικεφαλίδας του επιπέδου δικτύου. ηµιουργία ετικετών Το MPLS χρησιµοποιεί βασικά δυο µεθόδους για τη δηµιουργία ετικετών:! Μέθοδος βασιζόµενη στην τοπολογία: χρησιµοποιεί τη συνήθη επεξεργασία των πρωτοκόλλων δροµολόγησης (τέτοιων όπως το OSPF και BGP) Μέθοδος βασιζόµενη στην αίτηση: χρησιµοποιεί επεξεργασία του ελέγχου της κίνησης που βασίζεται στις αιτήσεις (όπως το RSVP) ιανοµή ετικέτας Η MPLS αρχιτεκτονική δεν ορίζει µια απλή µέθοδο για την διανοµή των ετικετών. Τα υπάρχοντα πρωτόκολλα δροµολόγησης, όπως το BGP (Border Gateway Protocol), έχουν βελτιωθεί ώστε να ενσωµατώνουν πληροφορίας για ετικέτες. Το RSVP είχε επίσης επεκταθεί για να υποστηρίζει την ανταλλαγή ετικετών. Το IETF(Internet Engineering Task Force) όρισε ένα καινούργιο πρωτόκολλο που είναι γνωστό σαν Πρωτόκολλο ιανοµής Ετικετών (Label Distribution Protocol ή LDP) για ρητή σηµατοδοσία και διαχείριση των ετικετών. Έχουν επίσης οριστεί επεκτάσεις στο βασικό πρωτόκολλο LDP για υποστήριξη ρητής δροµολόγησης βασιζόµενη σε απαιτήσεις για ποιότητα (QoS) και κλάση (CoS) υπηρεσιών. Αυτές οι επεκτάσεις ορίζονται στο CR-LDP (Πρωτόκολλο ιανοµής Ετικετών µε περιορισµούς). ιανοµή ετικέτας µε BGP Όταν ένα ζεύγος οµότιµων (peers) LSRs που επικοινωνούν µε BGP ανταλλάσσουν δροµολογήσεις χρειάζεται να ανταλλάξουν και τις αντίστοιχες ετικέτες για αυτές. Η ανταλλαγή των ετικετών γίνεται ενσωµατώνοντας την σχετική πληροφορία στο ίδιο µήνυµα Update που χρησιµοποιείται για να ανταλλάξουν τις δροµολογήσεις. Σελίδα 31

32 ιανοµή ετικέτας µε RSVP Το RSVP ορίζει µια «σύνοδο» (session) ως µια ροή δεδοµένων µε συγκεκριµένο προορισµό και πρωτόκολλο επιπέδου µεταφοράς. Όταν το RSVP συνδυάζεται µε το MPLS µια «σύνοδος» ή ροή µπορεί να οριστεί µε πιο γενικό και ευέλικτο τρόπο. Ο δροµολογητής εισόδου σε ένα µονοπάτι µεταγωγής ετικέτας (LSP) µπορεί να αποφασίσει µε διάφορους τρόπους σε ποια πακέτα θα συνάψει µια συγκεκριµένη ετικέτα. Από τη στιγµή που µια ετικέτα ανατίθεται σε ένα σύνολο πακέτων, η ετικέτα ορίζει µια «ροή» δια µέσου του µονοπατιού (LSP). Το LSP τότε αναφέρεται σαν µία LSP σήραγγα (tunnel) διότι η ροή κυκλοφορίας µέσα σε αυτό είναι αδιαφανής στους ενδιάµεσους κόµβους κατά µήκος του µονοπατιού. Η πληροφορία αναζήτησης ετικετών για ετικέτες που σχετίζονται µε ροές RSVP µεταφέρεται σαν µέρος των RSVP Path µηνυµάτων και η πληροφορία αντιστοίχησης ετικετών σαν µέρος των RSVP Recv µηνυµάτων. ιανοµή ετικέτας µε LDP Το πρωτόκολλο διανοµής ετικέτας (Label Distribution Protocol LDP) είναι ένα σύνολο διαδικασιών και µηνυµάτων µε τα οποία οι LSRs εγκαθιδρύουν LSPs µέσα στο δίκτυο, αντιστοιχίζοντας πληροφορία δροµολόγησης επιπέδου δικτύου (Layer 3) απ ευθείας σε µονοπάτια µεταγωγής επιπέδου διασύνδεσης (Layer 2). Το LDP συσχετίζει µία ισοδύναµη κλάση προώθησης (FEC) µε κάθε µονοπάτι µεταγωγής ετικέτας (LSP) που δηµιουργεί. Ο συσχετισµός αυτός καθορίζει ποια πακέτα αντιστοιχίζονται στο συγκεκριµένο µονοπάτι. Τα µονοπάτια µεταγωγής ετικέτας επεκτείνονται µέσα στο δίκτυο καθώς κάθε LSR «δένει» εισερχόµενες ετικέτες για µια ισοδύναµη κλάση προώθησης µε την εξερχόµενη ετικέτα που ανατίθεται στο επόµενο βήµα για την συγκεκριµένη ισοδύναµη κλάση προώθησης. Τα µηνύµατα που ανταλλάσσονται µεταξύ των LSRs µπορούν να ταξινοµηθούν στις επόµενες τέσσερις κατηγορίες:! Μηνύµατα ανακάλυψης: αναγγέλλουν και διατηρούν την παρουσία ενός LSR σε ένα δίκτυο.! Μηνύµατα συνόδου: εγκαθιστούν, διατηρούν και τερµατίζουν συνόδους µεταξύ οµότιµων LDPs.! Μηνύµατα διαφήµισης: δηµιουργούν, αλλάζουν και διαγράφουν αντιστοιχίσεις ετικέτας σε ισοδύναµη κλάση προώθησης.! Μηνύµατα ειδοποίησης: παρέχουν συµβουλευτικές πληροφορίες και διαδίδουν πληροφορία σφαλµάτων. Σελίδα 32

33 Εικόνα 14: Τυπικό MPLS δίκτυο Το Σχήµα 14 δείχνει ένα τυπικό MPLS δίκτυο. Το µαύρο βέλος δηλώνει ότι ο κόµβος C στέλνει στον κόµβο A ένα LDP µήνυµα ότι στα πακέτα για το δίκτυο 10.0.x.x πρέπει να ανατεθεί η ετικέτα 100. Ο κόµβος Α στη συνέχεια, στέλνει στον κόµβο E ένα LDP µήνυµα ότι στα πακέτα για το δίκτυο 10.0.x.x πρέπει να ανατεθεί η ετικέτα Μονοπάτια µεταγωγής ετικέτας (Label Switched Paths LSPs) Εντός κάποιου MPLS δικτύου, εγκαθίσταται κάποιο µονοπάτι το οποίο βασίζεται σε µια κλάση ισοδύναµης προώθησης ώστε να κινηθεί σ αυτό ένα δεδοµένο πακέτο που ανήκει στην συγκεκριµένη κλάση ισοδύναµης προώθησης. Το µονοπάτι αυτό ονοµάζεται µονοπάτι µεταγωγής ετικέτας (Label Switched Path LSP) και εγκαθίσταται πριν την µετάδοση δεδοµένων. Το MPLS παρέχει τις ακόλουθες δύο επιλογές για να σχηµατίσει ένα LSP.! ροµολόγηση βήµα - προς - βήµα: Καθένας LSR επιλέγει ανεξάρτητα το επόµενο βήµα για µια δεδοµένη κλάση ισοδύναµης προώθησης (FEC). Αυτή η µεθοδολογία είναι παρόµοια µε εκείνη που χρησιµοποιείται στα IP δίκτυα. Ο LSR χρησιµοποιεί κάθε διαθέσιµο πρωτόκολλο δροµολόγησης, όπως τα OSPF, ATM private network-to-network interface (PNNI), κ.λπ.! Ρητή δροµολόγηση: Είναι παρόµοια µε τη δροµολόγηση προέλευσης (source routing). Ο LSR εισόδου (δηλ. ο LSR στον οποίο αρχίζει η ροή δεδοµένων στο δίκτυο) ορίζει τη λίστα των κόµβων δια των οποίων διέρχεται το µονοπάτι ρητής δροµολόγησης (ER LSP). Το µονοπάτι αυτό θα µπορεί να είναι µη βέλτιστο. Σελίδα 33

34 Κατά µήκος του µονοπατιού, δεσµεύονται οι πόροι έτσι ώστε να εξασφαλιστεί η ποιότητα της υπηρεσίας(qos) για την κυκλοφορία των δεδοµένων. Αυτό διευκολύνει τον έλεγχο κυκλοφορίας σε ολόκληρο το δίκτυο, και µπορούν να παρέχονται διαφοροποιηµένες υπηρεσίες χρησιµοποιώντας ροές βασισµένες σε πολιτικές ή σε µεθόδους δικτυακής διαχείρισης. Το LSP που εισάγεται για µια FEC είναι µονής διεύθυνσης, ενώ για την επιστρεφόµενη κυκλοφορία πρέπει να χρησιµοποιηθεί κάποιο άλλο LSP. 5. Μηχανισµοί σηµατοδοσίας Υπάρχουν δύο µηχανισµοί σηµατοδοσίας στο MPLS.! Αίτηση για ετικέτα: Χρησιµοποιώντας αυτόν το µηχανισµό, ένας LSR αιτείται µια ετικέτα από τον γειτονικό του προς την κατεύθυνση της ροής δεδοµένων, έτσι ώστε να µπορεί να την αντιστοιχίσει σε µια συγκεκριµένη κλάση ισοδύναµης προώθησης. Αυτός ο µηχανισµός µπορεί να εφαρµοστεί σε µια αλυσίδα από LSRs µέχρι τον ακραίο E-LSR, δηλαδή το σηµείο από το οποίο το πακέτο εξέρχεται από το MPLS δίκτυο. Αντιστοίχηση Ετικετών: Σε απάντηση σε µια αίτηση για ετικέτα, κάποιος LSR προς την κατεύθυνση του ρεύµατος ροής θα στείλει µια ετικέτα στο αρχικό και αντίθετα προς την κατεύθυνση του ρεύµατος χρησιµοποιώντας το µηχανισµό αντιστοίχησης ετικετών. Λειτουργίες του MPLS Για να διέλθει ένα πακέτο δεδοµένων σε ένα MPLS δίκτυο πρέπει να ακολουθηθούν τα επόµενα βήµατα. ηµιουργία και διανοµή ετικέτας: Πριν ξεκινήσει η κυκλοφορία δεδοµένων, οι δροµολογητές αντιστοιχίζουν µια ετικέτα σε µια συγκεκριµένη κλάση ισοδύναµης προώθησης (FEC) και κατασκευάζουν τους πίνακές τους. ηµιουργία πίνακα σε κάθε δροµολογητή: Με τη λήψη των αντιστοιχήσεων ετικετών σε FECs ο κάθε LSR δηµιουργεί καταχωρήσεις στη βάση πληροφορίας ετικετών (LIB). Οι καταχωρήσεις ενηµερώνονται κάθε φορά που επαναδιαπραγµατεύονται οι αντιστοιχήσεις ετικετών σε FECs. ηµιουργία µονοπατιού µεταγωγής ετικέτας (LSP): τα LSPs δηµιουργούνται στην αντίστροφη κατεύθυνση από αυτή όπου δηµιουργούνται οι καταχωρήσεις των LIBs. Ανάθεση ετικέτας / Αναζήτηση στον πίνακα και προώθηση πακέτου: Ο πρώτος δροµολογητής (E-LSR1) χρησιµοποιεί τον πίνακα LIB για να βρει το επόµενο βήµα και αιτείται µια ετικέτα για την συγκεκριµένη FEC. Οι επόµενοι δροµολογητές απλώς χρησιµοποιούν την ετικέτα για να βρουν το επόµενο βήµα. Όταν το πακέτο φτάσει στον τελικό ακραίο LSR (E-LSR4), η ετικέτα αφαιρείται και το πακέτο προωθείται προς τον προορισµό. Σελίδα 34

35 Στο παρακάτω σχήµα, φαίνονται τα βήµατα που πρέπει να ακολουθηθούν για την προώθηση του πακέτου. Εικόνα 15: Προώθηση Πακέτου στο MPLS Tunneling στο MPLS Ένα µοναδικό χαρακτηριστικό του MPLS είναι ότι µπορεί να ελέγχει ολόκληρο το µονοπάτι ενός πακέτου χωρίς να καθορίζει ρητώς τους ενδιάµεσους δροµολογητές. Αυτό το κάνει δηµιουργώντας tunnels διαµέσου των ενδιάµεσων δροµολογητών οι οποίοι µπορούν να συνδέουν πολλαπλά τµήµατα. Αυτή η θεώρηση χρησιµοποιείται στην δηµιουργία ιδιωτικών ιδεατών δικτύων (VPNs) που βασίζονται σε MPLS. Θεωρούµε την περίπτωση του σχήµατος 19. Οι E-LSR s (E-LSR 1, E-LSR 2, E-LSR 3, και E-LSR 4) χρησιµοποιούν το πρωτόκολλο BGP και δηµιουργούν ένα µονοπάτι µεταγωγής ετικέτας (LSP) µεταξύ τους (π.χ. το LSP 1). Ο E-LSR 1 είναι ενήµερος για τον επόµενο προορισµό του ο οποίος είναι ο E-LSR 2, καθώς µεταφέρει δεδοµένα για την πηγή, τα οποία πρέπει να περάσουν από δύο τµήµατα του δικτύου. Εναλλακτικά, ο E- LSR 2 είναι ενήµερος ότι ο E-LSR 3 είναι ο επόµενος προορισµός, και ου το καθεξής. Αυτοί οι E-LSR s θα χρησιµοποιούν το LDP για να λάβουν και να αποθηκεύσουν ετικέτες από τον E-LSR εξόδου (σε αυτή την περίπτωση τον E-LSR 4) κατά µήκος της διαδροµής προς τον E-LSR εισόδου (E-LSR 1). Σελίδα 35

36 Εικόνα 16: Tunneling στο MPLS Ωστόσο, για να στείλει ο E-LSR 1 τα δεδοµένα του στον E-LSR 2, το κάνει διαµέσου διαφόρων (στην περίπτωσή µας τρεις) LSRs. Συνεπώς, δηµιουργείται ένα ξεχωριστό LSP (το LSP 2) µεταξύ των δύο E-LSR s (E-LSR 1 και E-LSR 2) που περιλαµβάνει τους LSR1, LSR2, και LSR3. Πρακτικά αυτό, αναπαριστά ένα tunnel µεταξύ των δύο E-LSR s. Οι ετικέτες σε αυτό το µονοπάτι είναι διαφορετικές από τις ετικέτες τις οποίες οι LERs δηµιούργησαν για το LSP1. Αυτό ισχύει και για τους E-LSR 3 και E-LSR 4, καθώς επίσης και για τους LSRs µεταξύ τους. Για αυτό το τµήµα δηµιουργείται το LSP 3. Για να επιτευχθεί η δηµιουργία των tunnels, χρησιµοποιείται µια στοίβα ετικετών κατά τη µεταφορά ενός πακέτου διαµέσου των δύο τµηµάτων του δικτύου. Καθώς το πακέτο πρέπει να ταξιδέψει διαµέσου των LSP 1, LSP 2, και LSP 3, θα µεταφέρει δύο ετικέτες τη φορά. Το ζεύγος που χρησιµοποιείται για καθένα τµήµα είναι: Για το πρώτο τµήµα η ετικέτα για το LSP1 και η ετικέτα για το LSP2. Για το δεύτερο τµήµα η ετικέτα για το LSP1 και η ετικέτα για το LSP3. Όταν το πακέτο εξέρχεται από το πρώτο δίκτυο και παραλαµβάνεται από τον E-LSR 3, θα αφαιρεθεί η ετικέτα για το LSP2 και θα αντικατασταθεί µε την ετικέτα για το LSP3, ενώ παράλληλα θα γίνει αντικατάσταση της ετικέτας του LSP 1 µέσα στο πακέτο µε την ετικέτα του επόµενου βήµατος για το µονοπάτι LSP1. Ο E-LSR 4 θα αφαιρέσει και τις δύο ετικέτες πριν αποστείλει το πακέτο στον τελικό του προορισµό. Λειτουργία Multicast Σελίδα 36

37 Επί του παρόντος δεν ορίζεται η λειτουργία του multicast στο MPLS. Ωστόσο, έχει προταθεί µια γενικότερη προσέγγιση κατά την οποία µια εισερχόµενη ετικέτα αντιστοιχίζεται σε ένα σύνολο από εξερχόµενες ετικέτες. Αυτό µπορεί να κατασκευαστεί µέσω ενός multicast δένδρου. Σε αυτήν την περίπτωση, η εισερχόµενη ετικέτα θα αντιστοιχίζεται στο multicast δένδρο και θα χρησιµοποιείται ένα σύνολο από θύρες εξόδου για να µεταδοθεί το πακέτο. Αυτή η λειτουργία είναι πρόσφορη σε περιβάλλον τοπικού δικτύου (LAN). Σε ένα δίκτυο προσανατολισµένο στη σύνδεση όπως το ATM, τα µονοπάτια µεταγωγής σηµείου προς πολλαπλά σηµεία (VCCs) µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την διανοµή multicast κυκλοφορίας. 2.5 ίκτυο κορµού του ΟΤΕ Αρχιτεκτονική δικτύου για παροχή υπηρεσιών video στο δίκτυο IP Το διαδίκτυο οφείλει σηµαντικό µέρος της εξάπλωσης του στο γεγονός ότι επιτρέπει στους χρήστες να ενεργοποιήσουν µεγάλο πλήθος εφαρµογών. Η εύκολη ενεργοποίηση των εφαρµογών οφείλεται στο γεγονός ότι βασίζονται στο IP χωρίς να απαιτούν ειδικό υπόστρωµα δικτύωσης. Ένα µεγάλο µέρος των σύγχρονων εφαρµογών βασίζεται σε οπτικοακουστικό περιεχόµενο. Το οπτικοακουστικό περιεχόµενο έχει µεγάλες απαιτήσεις σε πόρους δικτύου αλλά απαιτεί και αυξηµένα χαρακτηριστικά ποιότητας (π.χ. µικρούς χρόνους καθυστέρησης). Η εξοικονόµηση πόρων δικτύων µπορεί να γίνει εάν µε κάποιο τρόπο γίνει µαζική αποστολή δεδοµένων σε µεγάλο σύνολο αποδεκτών χρησιµοποιώντας ευέλικτη στρατηγική σηµατοδοσίας. Αυτό µπορεί να επιτευχθεί εάν χρησιµοποιηθούν τεχνικές multicasting. Με το multicasting επιτρέπεται να γίνεται ταυτόχρονη αποστολή ίδιων δεδοµένων σε ένα σύνολο δεκτών. Με αυτό τον τρόπο εφαρµογές µε χαρακτηριστικά µαζικότητας (π.χ Video streaming) εξοικονοµούν πόρους δικτύου. Στις επόµενες παραγράφους θα περιγραφεί το δίκτυο IP και στην συνέχεια το δίκτυο ADSL του ΟΤΕ. To δίκτυο ADSL έχει χαρακτηριστικά δικτύου πρόσβασης (συνδέει συνδροµητές) ενώ το δίκτυο IP έχει χαρακτηριστικά δικτύου κορµού. Το κοινό στοιχείο των δικτύων είναι οτι διακινούν πακέτα µεταβλητού µεγέθους µε χρήση του δικτύου ΑΤΜ του ΟΤΕ το οποίο χρησιµοποιεί πακέτα σταθερού µεγέθους. Αυτό επιφέρει σπατάλη των πόρων του δικτύου όπως θα φανεί στα επόµενα. Επιπλέον ο συνδυασµός αυτός παρουσιάζει δυσκολίες στην εξυπηρέτηση υπηρεσιών µε χαρακτηριστικά µαζικότητας. ίκτυο IP του ΟΤΕ Το δίκτυο IP του ΟΤΕ είναι κατανεµηµένο σε µεγάλο µέρος της γεωγραφικής επικράτειας του ΟΤΕ. Υλοποιείται µε τεχνολογία cell mode MPLS. Αυτό σηµαίνει ότι οι κόµβοι ΑΤΜ που συµµετέχουν στο πρωτόκολλο MPLS έχουν την δυνατότητα να επικοινωνούν Σελίδα 37

38 µε τους ακραίους δροµολογητές και να ενηµερώνονται για την τοπολογία του δικτύου. Με αυτό τον τρόπο αποφεύγονται τα προβλήµατα των δικτύων µε χαρακτηριστικά overlay, που είναι: α) η αποσυσχέτιση των φυσικών διαδροµών από τα πρωτόκολλα δροµολόγησης και η προβληµατική σύγκλιση των πρωτοκόλλων δροµολόγησης IGP µε πολλούς γείτονες. Η διαφορά µεταξύ ενός overlay δικτύου και ενός δικτύου µε τεχνολογία MPLS φαίνεται στο παρακάτω σχήµα: Εικόνα 17 ίκτυο Overlay και MPLS Στον OTE υπάρχει εγκαταστηµένη ΑΤΜ υποδοµή που αποτελείται από τους παρακάτω τύπους κόµβων: AXD301, AXD311, (Ericsson) και MSX36170, MSX36140 (Siemens). Από τους κόµβους αυτούς ο AXD301 είναι σήµερα ικανός να λειτουργήσει ως MPLS ενώ σύµφωνα µε τα χρονοδιαγράµµατα εξέλιξης των υπόλοιπων κόµβων προβλέπεται στο µέλλον να αναβαθµισθούν σε MPLS. Έτσι προσθέτοντας Edge LSRs στα άκρα του δικτύου και ενεργοποιώντας τη δυνατότητα MPLS του κόµβου AXD301 µπορούµε άµεσα να οδηγηθούµε σε ένα δίκτυο µε τη λογική δοµή που εµφανίζεται στο σχήµα. Εικόνα 18 Τοπολογία µε ενεργοποιηµένη τη δυνατότητα MPLS στους κόµβους AXD301 Στην περίπτωση αυτή, από το συνολικό δίκτυο κορµού ATM, µόνο ένα µικρό τµήµα θα δροµολογεί IP κίνηση χρησιµοποιώντας MPLS τεχνολογία, αυτό δηλαδή που θα περιλαµβάνει τους AXD301 κόµβους. Για να περάσει IP κίνηση µέσα από το µη MPLS τµήµα του δικτύου, θα πρέπει µεταξύ των MPLS κόµβων και των E-LSR προορισµού να εγκατασταθούν VP tunnels. Αυτή η λύση όµως δεν είναι η βέλτιστη. Σελίδα 38

39 Όταν γίνει διαθέσιµη η τεχνολογία MPLS και στους υπόλοιπους κόµβους µπορούν αυτοί να αναβαθµισθούν και να οδηγηθούµε σε ένα αµιγώς MPLS δίκτυο. Με τον τρόπο αυτό αξιοποιείται η υφιστάµενη υποδοµή, ενώ παράλληλα ο Οργανισµός διατηρείται στην αιχµή της τεχνολογίας. Στην περίπτωση του δικτύου του ΟΤΕ οι Edge LSR είναι του οίκου Cisco και τύπου C7200VxR µε σύνδεση µε τους Core LSR γραµµές STM-1 τεχνολογίας ΑΤΜ (PA-A3). Το δίκτυο ΙΡ έχει υλοποιηθεί σε µεγάλο µέρος της επικράτειας του ΟΤΕ και πρακτικά στα σηµεία που υφίσταται λειτουργεί και κόµβος ΑΤΜ. Η φυσική διάρθρωση του δικτύου σε πανελλαδική κλίµακα φαίνεται στο παρακάτω σχήµα: Σελίδα 39

40 Εικόνα 19 Εθνικό ίκτυο ΙP Τα σηµεία παρουσίας του IP (Points Of Presence POPs) βρίσκονται συνήθως κοντά σε ένα κόµβο ATM και συνδέονται µε αυτόν µε γραµµές E3 ή STM-1. Η δοµή ενός IP POP δίνεται στο παρακάτω σχήµα. Σελίδα 40

41 Εικόνα 20: IP Point Of Presence Ένα IP POP αποτελείται από ένα εξυπηρετητή αποµακρυσµένης πρόσβασης (Remote Access Server RAS), στον οποίο καταλήγουν οι dial-up συνδέσεις των συνδροµητών, και ένα ακραίο δροµολογητή ετικέτας Edge-LSR µέσω του οποίου IP κίνηση εισέρχεται στο MPLS δίκτυο κορµού του ΟΤΕ. Χρήστες, οι οποίοι διαθέτουν γραµµές E1 ή Ε3, µπορούν να συνδεθούν απευθείας στον E-LSR και να δροµολογηθούν στο δίκτυο κορµού. Σε ένα IP POP µπορεί, επίσης, να είναι συνδεδεµένοι ένας ή περισσότεροι ISPs. Ο τρόπος ανακοίνωσης δικτύων και κατασκευής labels είναι πολύ σηµαντικό χαρακτηριστικό ενός δικτύου MPLS όταν οι κεντρικοί κόµβοι του δικτύου είναι ΑΤΜ LSR δεδοµένου ότι τα label αντιστοιχίζονται στην επικεφαλίδα ATM µε τα πεδία Vpi/Vci τα οποία έχουν περιορισµένο εύρος τιµών. Οι κόµβοι ΑΤΜ LSR δεν έχουν ενεργοποιηµένη την δυνατότητα για VC merging αλλά οι κόµβοι PE (ATM Edge LSR) ανακοινώνουν όλα τα δίκτυα πρόσβασης µέσω του πρωτοκόλλου i-bgp. Τα δίκτυα πρόσβασης είναι διαθέσιµα µέσω του BGP next hop (το οποίο έχει ρυθµιστεί να είναι σε κάθε δροµολογητή το loopback interface) και έτσι προκύπτει οικονοµία στην χρήση Label αφού για την ανακοίνωση των δικτύων πρόσβασης χρησιµοποιείται µόνο ένα Label ανά ATM-Edge-LSR. Μια βασική λειτουργικότητα του δικτύου είναι ότι παρέχει επιπέδου 3 µε την χρήση της λειτουργικότητα MPLS VPNs. κλειστά ιδεατά δίκτυα Η υποδοµή του ΟΤΕ για το δίκτυο ADSL Την παρούσα χρονική στιγµή το δίκτυο του ΟΤΕ περιλαµβάνει υποδοµή µε 43 DSLAM και αυξάνεται άµεσα σε 200. Σηµαντικό σηµείο είναι ότι κάθε DSLAM είναι σε θέση να «σηκώσει» νέα DSLAM µε άµεσο αποτέλεσµα την αύξηση του throughput (που φυσικά σηµαίνει την αύξηση του αριθµού των χρηστών που είναι σε θέση να εξυπηρετήσει το DSLAM). Στην παρούσα φάση τα DSLAM που χρησιµοποιούνται είναι τα ALCATEL- A7300, INTRACOM BBS 10/12 και IBAS και SIEMENS XPRESSLINK. Με βάση τα Σελίδα 41

42 τεχνικά χαρακτηριστικά του καθενός είναι εφικτός ο υπολογισµός των χρηστών που είναι δυνατό να συνδεθούν για την ταυτόχρονη µετάδοση video. Οι ρυθµοί Ε1 και Ε3 που εκτενώς αναφέρονται αντιστοιχούν σε γραµµές χωρητικότητας 2 και 34 Mbps αντίστοιχα. Ενώ ως Τ1 αναφέρεται γραµµή µε χωρητικότητα 1544 kbps. Τονίζεται ότι οι γραµµές αυτές αναφέρονται συνήθως σε µη SONET δίκτυα. Για τα SONET δίκτυα η µικρότερη υποδιαίρεση είναι η STS γραµµή µε χωρητικότηατα 51,84 Mbps. Τα STM interfaces των SONET δικτύων είναι πολλαπλάσια του STS και αναφέρονται ως: STM-1 ~155Mbps STM-4~622Mbps STM-16~2.5Gbps και τέλος STM-64~10Gbps Ο ΟΤΕ δεν διαθέτει STM-64 interfaces (διαθέτει όλα τα υπόλοιπα). Με τη βοήθεια των STM ο ΟΤΕ είναι σε θέση να καλύψει τις ανάγκες που παρουσιάζονται σε διάφορες θέσεις του δικτύου. Υπάρχουν δύο ειδών ATM κόµβοι. Οι core ATM κόµβοι και οι access ATM κόµβοι. Το σύνηθες είναι να συνδέονται οι χρήστες στους access ATM κόµβους, ενώ οι core ATM κόµβοι ανήκουν στο backbone του δικτύου. Η λειτουργία του διαγράµµατος όσον αφορά την µεταφορά των υπηρεσιών στον τελικό χρήστη έχει ως εξής: Το VP είναι δυνατό να εγκαθίσταται εκ των προτέρων (να είναι δηλαδή γνωστή εκ των προτέρων η διευθυνσιοδότηση που θα ακολουθηθεί και αυτό που απλά θα γίνεται µετά θα είναι µέσα στο VP να δηµιουργούνται και να τερµατίζονται τα VC s για κάθε χρήστη. Τα VC είναι σε θέση να δηµιουργούνται και να τερµατίζονται δυναµικά. Το λογικό τµήµα στο δίκτυο στο οποίο τερµατίζονται τα VPs (και συνεπώς και τα VCs ) είναι το ΒΒ-RAS. Η σύνδεση του BB-RAS µε το δίκτυο είναι αµφίδροµη (2 γραµµές), και το LSR συνδέεται εκ νέου µε το δίκτυο. Αυτό εξυπηρετεί την εξής συνηθισµένη περίπτωση. Ένας χρήστης συνδέεται µε το DSLAM σε µια περιοχή που όµως δεν έχει παρουσία ο ΙSP του χρήστη. Τότε το VP διαµέσου του οποίου µεταφέρονται τα πακέτα από και προς το χρήστη, δεν τερµατίζεται στο BB-RAS, αλλά διαµέσου της άλλης γραµµής συνεχίζουν τη διαδροµή τους στο κύκλωµα για να βρουν ένα LSR στο οποίο έχει παρουσία ο ISP τους. Είναι προφανές πως η λογική θέση σύνδεσης του ISP στο δίκτυο είναι ο κόµβος LSR. To IMA το χρησιµοποιεί η ΙΝΤΡΑΚΟΜ, και αυτό που κάνει είναι ότι παίρνει 2Mbps τα οµαδοποιεί και τα στέλνει ως ενιαίο πακέτο. Σελίδα 42

43 Εικόνα 21: Γενική περιγραφή της λειτουργίας της ADSL λειτουργίας όπως αυτή χρησιµοποιείται στο δίκτυο του ΟΤΕ Σελίδα 43

44 Τα πακέτα φεύγουν από τον τερµατικό χρήστη διαµέσου του ADSL modem του χρήστη. Φτάνοντας στα κεντρικά του ΟΤΈ (στο ADSL modem και κατόπιν στο splitter) αυτό που ουσιαστικά έχουµε είναι πακέτα (ή frames) που περιέχουν τόσο δεδοµένα φωνής όσο υπόλοιπα δεδοµένα (video, data). Ο splitter αναλαµβάνει το διαχωρισµό των δεδοµένων της φωνής από τα υπόλοιπα δεδοµένα. Τα δεδοµένα της φωνής κατευθύνονται από το splitter στο Ψηφιακό Τηλεφωνικό Κέντρο του ΟΤΕ που είναι και υπεύθυνο για τη διαχείρισή τους. Τα υπόλοιπα δεδοµένα (πλην της φωνής) κατευθύνονται στον ΒΒ-RAS και από εκεί στο LSR. Από το LSR είναι σε θέση να εισαχθούν στο δίκτυο του ΑΤΜ (που είναι και το backbone δίκτυο και κατόπιν να ακολουθήσουν το VP τους. Γενικές πληροφορίες! Αυτή τη στιγµή το MPLS βρίσκεται πάνω στους κόµβους ATM και είναι σε θέση να υποστηρίξει την οµαλή σύνδεση των Data IP Subnets στο δίκτυο. Το IP πρωτόκολλο απαιτεί την ύπαρξη του MPLS.! Ο κόµβος κορµού εµπεριέχει το SE (Service Emulator) και χρησιµοποιεί είτε Frame Relay είτε Cell Relay. Το minimum interface που είναι δυνατό να έχουν τα DSLAM είναι 4XE1, ώστε να είναι σε θέση να σηκώσουν 4 χρήστες που χρησιµοποιούν τις ευρυζωνικές υπηρεσίες. Σελίδα 44

45 3. ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΙΚΤΥΟΥ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ 3.1 Έρευνα χρήσης τεχνολογικών λύσεων στην αγορά DSL Η Πλατφόρµα Επιλογής Υπηρεσιών (Service Selection Platform-SSP) είναι βασικό δοµικό στοιχείο του δικτύου ADSL που επιτρέπει τον τελικό χρήστη να επιλέξει και να χρησιµοποιήσει περισσότερες από µία ευρυζωνικές υπηρεσίες (πέραν της υπηρεσίας Fast Internet). Παράδειγµα τέτοιων υπηρεσιών είναι το Video on Demand, Video Streaming, On-line Gaming, Video-Conference, Surveillance κλπ. Επιπρόσθετα οι SSP προσφέρουν στον Πάροχο λειτουργίες όπως Πιστοποίηση (Authentication), Εξουσιοδότηση (Authorization), δηµιουργία αρχείων για χρέωση (Accounting) κ.α.. ηλαδή πέραν της διαχείρισης υπηρεσιών που προσφέρουν στον τελικό χρήστη µπορούν να προσφέρουν και υπηρεσίες διαχείρισης χρηστών για τον Πάροχο (ΟΤΕ). Αυτή την στιγµή στον Πανελλήνιο ίκτυο ADSL του ΟΤΕ έχουν εγκατασταθεί δύο τύποι Eυρυζωνικών Εξυπηρετητών Αποµεµακρυσµένης Πρόσβασης (Βroadband Remote Access Servers, B-RAS). Ο Cisco 6400 και ο Unisphere/Juniper ERX Οι πλατφόρµες παροχής & επιλογής ευρυζωνικών υπηρεσιών που συνδυάζονται µε τους παραπάνω B-RAS είναι αυτές της CISCO (SSG/SESM) και της Unisphere/Juniper (SDX- 300 SSC) αντίστοιχα. Πρέπει επιπλέον να τονισθεί ότι οι παραπάνω πλατφόρµες επιλογής υπηρεσιών εξελίσσονται συνέχεια και νέες δυνατότητες προστίθενται σε αυτές. Συνεπώς η επιλογή της κατάλληλης Πλατφόρµας Επιλογής Υπηρεσιών διέπεται όχι µόνο από της δυνατότητες τις Πλατφόρµας αλλά και από της δυνατότητες κατάλληλης διαµόρφωσης (customization) των λειτουργιών της, καθώς και την ευκολία µε την οποία µπορεί να συνεργαστεί µε τα άλλα συστήµατα του Παρόχου ( πχ. Το σύστηµα χρέωσηςbilling). Στη συνέχεια περιγράφεται αναλυτικά η λύση της Cisco για την πλατφόρµα επιλογής υπηρεσιών (SSG/SESM). Περιγράφονται οι τρόποι σύνδεσης του χρήστη στην πλατφόρµα επιλογής υπηρεσίας καθώς και η διαχείριση των χρηστών ανάλογα µε το προφίλ τους µε το σύστηµα SESM (Subscriber Edge Service Management). 3.2 Cisco Solution Service Selection Gateway Σελίδα 45

46 3.2.1 Εισαγωγή Ο Service Selection Gateway (SSG) αποτελεί την προτεινόµενη από τη Cisco λύση αναφορικά µε τον Broadband Remote Access Server (BBRAS). Συνοπτικά στο συνδροµητή προσφέρεται η δυνατότητα για χρήση PPPoA (PPP over ATM), PPPoE (PPP over Ethernet) και bridged interfaces ενώ στο διαχειριστή παρέχεται αφενός η δυνατότητα για ευέλικτη διαχείριση της δηµιουργίας νέων συνδέσεων και αφετέρου η δυνατότητα δηµιουργίας εναλλακτικών µοντέλων χρήσης της υπηρεσίας ADSL µε χρήση πολλαπλών service providers οι οποίοι µπορεί να δραστηριοποιούνται σε νέες υπηρεσίες (π.χ.videoconferecing, Video Streaming κλπ) πλην του παραδοσιακού Fast Internet. Επιπλέον παρέχεται η δυνατότητα για ένταξη του BB-RAS σε περιβάλλον Multicast (ATM + IP) και MPLS. Με δεδοµένο ότι ο BBRAS είναι το σηµείο συγκέντρωσης των συνδροµητών µιας ευρύτερης περιοχής παρουσιάζει το πλεονέκτηµα του ορισµού του σηµείου υπηρεσίας (service definition) για τους συνδροµητές. Κατά αυτήν την έννοια έχουν κατασκευαστεί λογισµικά δηµιουργίας υπηρεσίας µε στόχο την ελαχιστοποίηση του χρόνου µεταξύ εγγραφής στην υπηρεσία και ενεργοποίησης της υπηρεσίας Αρχιτεκτονική Υποδοµής Στο ακόλουθο σχήµα παρουσιάζεται η τυπική διάρθρωση ενός δικτύου ADSL µε πρόσβαση σε δίκτυα και υπηρεσίες IP. Στο δεξί τµήµα είναι οι συνδροµητές και στο αριστερό οι πάροχοι υπηρεσίας. Στο κέντρο φαίνονται οι συσκευές πολύπλεξης (DSLAMS) και το σηµείο αρχικοποίησης της υπηρεσίας IP µε τον BB-RAS Εικόνα 22 ιάρθρωση δικτύου ADSL µε πρόσβαση Σελίδα 46

47 Σηµαντικό τµήµα της εξάπλωσης της υπηρεσίας DSL είναι η ταυτόχρονη υλοποίηση της διαχείρισης των υπηρεσιών δικτύου. Οι υπηρεσίες δικτύου παρέχουν στον λειτουργό του δικτύου την δυνατότητα να εγκαθιστά, συγκροτεί, αναγνωρίζει, διορθώνει και παρακολουθεί όλες τις δικτυακές συσκευές µέχρι το σηµείο παρουσίας του συνδροµητή. Χωρίς την ολοκληρωµένη διαχείριση των δικτυακών συσκευών ο πάροχος της υπηρεσίας δεν θα καταφέρει να παρέχει σε µεγάλη κλίµακα επιτυχώς µια υπηρεσία µε χαµηλό κόστος υποστήριξης. Ο διαχειριστής συνδέσεων 6400 προσπαθεί να λύσει τα παραπάνω προβλήµατα µε την χρήση δύο εφαρµογών / εργαλείων:! Εφαρµογή διαχείρισης κόµβου Cisco 6400 (element management)! Εφαρµογή διαχείρισης υπηρεσίας Cisco 6400 (service management)! Τα βασικά χαρακτηριστικά τους είναι:! ιαχείριση του 6400 µε όρους υπηρεσίας, όπως π.χ. συνδροµητές χωρίς να απαιτείται η κατανόηση των βασικών στρωµάτων δικτυακού εξοπλισµού.! ηµιουργία συνδέσεων στον 6400 µε χρήση όρων υπηρεσίας / συνδροµητή χωρίς να απαιτείται η γνώση εντολών και SNMP MIB.! ηµιουργία προτύπων configuration τα οποία µπορούν να ενεργοποιηθούν µε την πρόσθεση νέων συγκεντρωτών Γραφική αναπαράσταση της πληροφορίας FCPAS configuration, accounting, performance, security Service Selection Gateway µε Subscriber Edge Service Manager (SESM) ή Service Selection Dashboard (SSD) To SSD/SSG/SESM είναι µια τεχνική για την παροχή δικτύου σε επίπεδο 2 (π.χ. PPP) και επίπεδο 3 (ΙΡ) µε ταυτοποίηση χρήστη και στατιστικά χρήσης µε τη βοήθεια υποδοµής AAA (Authentication Authorization Accounting). Με χρήση του Service Selection Dashboard ή, σύµφωνα µε τη νέα ορολογία της Cisco, Subscriber Edge Services Manager (SESM) ο χρήστης µπορεί να επιλέγει υπηρεσίες δυναµικά από ένα προκαθορισµένο σύνολο παρόχων και υπηρεσιών. Για κάθε χρήστη του συστήµατος υπάρχει ένα profile το οποίο περιγράφει τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του συνδροµητή και τις υπηρεσίες στις οποίες έχει πρόσβαση. Οι υπηρεσίες που προσφέρονται στο και από το σύστηµα έχουν και αυτές ορισµένα χαρακτηριστικά. Οι πληροφορίες του profile του χρήστη και των υπηρεσιών είναι δυνατόν να περιγραφούν και να αποθηκευτούν στο Radius Server (Remote Dial In user service) ο οποίος αποτελεί ένα υποσύστηµα της ΑΑΑ (Authentication, Authorization, Accounting) Σελίδα 47

48 υποδοµής. Οι πληροφορίες αυτές είναι δυνατό να αποθηκεύονται σε ένα εξυπηρετητή καταλόγου (Light Weight Directory Access Protocol LDAP). Η βασική διαφορά µεταξύ ενός εξυπηρετητή Radius και ενός εξυπηρετητή καταλόγου είναι ότι επιτρέπει την περιγραφή σε υψηλό επίπεδο (directory-schema) ενός µοντέλου ρόλων µεταξύ συνδροµητών και υπηρεσιών που επιτρέπει την ευέλικτη διαχείριση υπηρεσιών και συνδροµητών. Με αυτό τον τρόπο είναι δυνατή η οικονοµική υλοποίηση εφαρµογών διαχείρισης συνδροµητών και υπηρεσιών. Η αντίστοιχη εφαρµογή στην περίπτωση χρήσης Radius είναι µια εξειδικευµένη εφαρµογή υπηρεσιών χρηστών και εφαρµογών. Ο SSD/SESM υλοποιεί ένα τυπικό εξυπηρετητή WWW µε επιπλέον δυνατότητες επικοινωνίας µε τον εξυπηρετητή AAA. Ο χρήστης προσπελαύνει (πιθανά και µε µηχανισµούς ανακατεύθυνσης) υποχρεωτικά µια ΗΤΜL εφαρµογή η οποία ονοµάζεται SSD (Service Selection Dashbord). Ένα τυπικό σύστηµα µε χρήση SSG/SSD/SESM φαίνεται στο ακόλουθο σχήµα. Εικόνα 23 Αρχιτεκτονική SSG Η αλληλεπίδραση του συνδροµητή µε το σύστηµα γίνεται είτε µε χρήση ενός τυπικού web (HTML) browser ή µιας εφαρµογής τύπου DialUp networking η οποία περιλαµβάνει τη χρήση του πρωτοκόλλου PPP. Στην πρώτη περίπτωση ο χρήστης έχει συνδεθεί µε το δίκτυο µε χρήση τεχνολογίας Ethernet bridging (RFC-1413) και έχει αποκτήσει κάποια τοπική διεύθυνση IP µέσω DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) που του επιτρέπει να ενεργοποιήσει web (HTML) browser. Στην συνέχεια ο χρήστης έχει δύο δυνατότητες: Σελίδα 48

49 ! Πρόσβαση, χωρίς ταυτοποίηση (authentication), σε ένα περιορισµένο δίκτυο (default network) µε περιορισµένο σύνολο υπηρεσιών π.χ. µόνο web browser στον τοπικό εξυπηρετητή νέων ( Πρόσβαση µετά από ταυτοποίηση µέσω του εξυπηρετητή HTTP (HTTP server SESM). Σε περίπτωση επιτυχηµένης ταυτοποίησης η AAA υποδοµή (εξυπηρετητής Radius, LDAP, Policy Server) επικοινωνεί µε τον SSG ανακοινώνοντας το νέο ενεργό συνδροµητή. Στον SSG αποθηκεύονται πληροφορίες σχετικές µε το χρήστη (host object) όπως το user id, η IP διεύθυνση, το interface καθόδου κοκ. Επιπλέον ο SSG ενηµερώνεται από την ΑΑΑ υποδοµή για τις διαθέσιµες στο χρήστη υπηρεσίες. Έτσι στον SSG αποθηκεύονται πληροφορίες συσχέτισης υπηρεσιών µε γραµµές διασύνδεσης π.χ. ότι η υπηρεσία Video On Demand βρίσκεται πίσω από το Interface Ethernet 1, ενώ η υπηρεσία Internet πίσω από το Interface Atm 0 (service objects). Ταυτόχρονα εµφανίζονται στο χρήστη µέσω του web browser επιλογές χρήσης υπηρεσιών στις οποίες έχει εγγραφεί συνδροµητής και άρα µπορεί αν επιθυµεί να ενεργοποιήσει άµεσα. Η επιλογή από το χρήστη µιας από τις διαθέσιµες σε αυτόν υπηρεσίες προκαλεί τη συσχέτιση (connection object) µεταξύ του host object και του service object. Η συσχέτιση επιτρέπει στο χρήστη να δροµολογηθούν τα πακέτα του στη νέα υπηρεσία. Η συσχέτιση συντηρεί στοιχεία χρήσης (accounting) τα οποία προωθούνται στην υποδοµή ΑΑΑ. Όταν ο χρήστης επιθυµεί να τερµατίσει την χρήση της υπηρεσίας µέσω του εξυπηρετητή HTTP ειδοποιείται ο SSG και καταστρέφει το αντικείµενο σύνδεσης. Στην δεύτερη περίπτωση η πρόσβαση επιτυγχάνεται µετά από ταυτοποίηση από την τοπική υποδοµή ΑΑΑ µέσω του πρωτοκόλλου PPP µε χρήση εφαρµογής τύπου Dialup networking σαν να ήταν τυπικός χρήστης Dialup. Ο χρήστης σε αυτή την περίπτωση έχει διασυνδεθεί µε το δίκτυο µε χρήση πρωτοκόλλων PPPoX (PPPoE Point to Point Protocol over Ethernet ή PPPoΑ Point to Point Protocol over ΑΤΜ). Στην συνέχεια ο χρήστης έχει δύο δυνατότητες: O χρήστης ενεργοποιεί τον HTML (web) browser µε στόχο τον SESM /SSD και έχει πρόσβαση στις υπηρεσίες διασύνδεσης µε τον τρόπο που περιγράφτηκε παραπάνω. Ο χρήστης για την ενεργοποίηση κάθε νέας υπηρεσίας χρησιµοποιεί λογισµικό τύπου Dialup networking µε κωδικό user@service. Στην περίπτωση που ο χρήστης επιθυµεί διασύνδεση µε αποµακρυσµένο δίκτυο o SSG µπορεί να ενεργοποιήσει για λογαριασµό του τελικού συνδροµητή το πρωτόκολλο L2TP Επίπεδα για την παροχή υπηρεσίας Συνοπτικά τα επίπεδα όπου είναι δυνατή η παροχή υπηρεσίες καθώς και τα σχετικά πρωτόκολλα παρουσιάζονται παρακάτω. Σελίδα 49

50 ! Layer 2: PPPoE και PPPoA µε Port-Address Translation στο CPE (Customer Premises Equipment)! Layer 3: RBE/IRB/RFC1483 Routing, PPPoE καθώς και PPPoA Τρόποι πιστοποίησης χρηστών Passthrough O χρήστης πιστοποιείται µία φορά στην AAA υποδοµή του NP. Στη συνέχεια κάθε πρόσαβαση σε υπηρεσία δεν απαιτεί επιπλέον πιστοποίηση του χρήστη. Ο συγκεκριµένος τρόπος πιστοποίησης µπορεί να χρησιµοποιηθεί τόσο σε υπηρεσίες επιπέδου 2 (PPP) όσο και σε υπηρεσίες επιπέδου 3 (IP). Proxy Ο χρήστης πιστοποιείται µια φορά από την AAA υποδοµή του NP και στη συνέχεια όταν επιλέξει να ενεργοποιήσει κάποια υπηρεσία όπου απαιτείται Proxy πιστοποίηση του ζητείται να εισάγει ξανά το username και το password για τη συγκεκριµένη υπηρεσία. ηλαδή, ζητείται από το χρήστη να εισάγει username/password και δεύτερη φορά καθώς γίνεταιι πιστοποίηση και στον SP. Ο συγκεκριµένος τρόπος πιστοποίησης µπορεί να χρησιµοποιηθεί τόσο σε υπηρεσίες επιπέδου 2(PPP) όσο κσι σε υπηρεσίες επιπέδου 3 (IP). Tunnel (L2TP) Ο χρήστης πιστοποιείται µια φορά από την ΑΑΑ υποδοµή του NP και στη συνέχεια όταν επιλέξει την υπηρεσία από τον Web server (SESM), πιστοποιείται µε PPP το οποίο και δηµιουργείται από τον SSG έως τον SP µε χρήση L2TP. Και σ αυτή την περίπτωση ζητείται από το χρήστη να εισάγει το username/password και δεύτερη φορά καθώς γίνεταιι πιστοποίηση και στον SP. Ο συγκεκριµένος τρόπος πιστοποίησης µπορεί να χρησιµοποιηθεί σε υπηρεσίες επιπέδου 3 (IP) Μέθοδοι Παροχής Υπηρεσιών προς τον Τελικό Χρήστη 1. Layer 2 L2TP Access Aggregator (LAA) Σελίδα 50

51 Εικόνα 24: L2TP Access Aggregator Ο χρήστης κάνει PPP από το PC του, για παράδειγµα PPPoE, το οποίο τερµατίζει στον Service Provider. O SSG ανοίγει LTTP προς τον SP, στην περίπτωση που αυτό δεν υπάρχει και προωθεί το PPP του τελικού χρήστη. Ο χρήστης παίρνει IP διεύθυνση την οποία του παρέχει ο SP. Σε αυτόν τον τύπο υπηρεσίας ο χρήστης µπορεί να είναι συνεδεµένος µε έναν και µόνο ISP κάθε φορά. Για να συνδεθεί σε κάποιον άλλον πρέπει να κάνει Disconnect και να αρχικοποιήση πάλι τη διαδικασία. PPP Termination Aggregation (PTA) Εικόνα 25: PPP Termination Aggregation Ο χρήστης κάνει PPP από το PC του, για παράδειγµα PPPoE, το οποίο τερµατίζει στον SSG. O SSG αναγνωρίζοντας ότι π.χ. ο απαιτεί PTA τερµατίζει το PPP Σελίδα 51

52 και προωθεί το username/password µέσω Radius request στον Radius Server του SP. Αν τελικά γίνει αποδεκτή η κλήση τότε ο χρήστης λαµβάνει διεύθυνση του Service Provider και απολαµβάνει τις υπηρεσίες. Σε αντίθετη περίπτωση η σύνδεση τερµατίζεται. Σε αυτόν τον τύπο υπηρεσίας, όπως και πρηγουµένος, ο χρήστης µπορεί να είναι συνεδεµένος µε έναν και µόνο ISP κάθε φορά. Για να συνδεθεί σε κάποιον άλλον πρέπει να κάνει Disconnect και να αρχικοποιήση πάλι τη διαδικασία. 2. Layer 3 SSG + L2TP Access Aggregator (SSG/L2TP) Εικόνα 26: SSG/L2TP Access Aggregator Ο χρήστης κάνει PPP και αφού πιστοποιηθεί από την ΑΑΑ υποδοµή του Network Provider λαµβάνει IP διεύθυνση από τον RADIUS server. Η διεύθυνση αυτή µπορεί να είναι τοπική και πιθανά να του παρέχει περιορισµένη πρόσβαση σε βασικές υπηρεσίες, για παράδειγµα στο Εν συνεχεία µε χρήση του Web browser του συνδέεται στον http server (SESM σύµφωνα µε την ορολογία της CISCO) και ζητά πρόσβαση στον Service Provider. Ο SESM ενηµερώνει τον SSG ο οποίος ανοίγει ένα L2TP tunnel, αν αυτό δεν υπάρχει ήδη, και αρχικοποιεί µία PPP σύνδεση στέλνοντας εν συνεχεία το username/password που έδωσσε ο χρήστης. Αν ο SP κάνει αποδεκτή την αίτηση αποστέλει µια IP διεύθυνση στον SSG για την οποία πραγµατοποιεί NAT αποκαθιστώντας επικοινωνία µεταξύ του χρήστη και του SP. Σελίδα 52

53 Σε αυτόν τον τύπο υπηρεσίας ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να επιλέξει να συνδεθεί σε περισσότερους από έναν SP ταυτόχρονα καθώς ο ίδιος έχει συνεχώς την ίδια IP διεύθυνση και ο SSG µέσω NAT δροµολογεί σωστά τις αιτήσεις και την πληροφορία προς και από τους διαφορετικούς SPs. PPP Termination Aggregation + Multi Domain (PTA/MD) Εικόνα 27: PPP Termination aggregation Multi Domain Ο χρήστης κάνει PPP και αφού πιστοποιηθεί από την ΑΑΑ υποδοµή του Network Provider λαµβάνει IP διεύθυνση από τον RADIUS server. Η διεύθυνση αυτή µπορεί να είναι τοπική και πιθανά να του παρέχει περιορισµένη πρόσβαση σε βασικές υπηρεσίες, για παράδειγµα στο Εν συνεχεία µε χρήση του Web browser του συνδέεται στον SESM και ζητά πρόσβαση στον Service Provider. Ο SESM σε αντίθεση µε το προηγούµενο σενάριο αποστέλει ένα RADIUS request στην ΑΑΑ υποδοµή του SP µέσω της IP σύνδεσης που υπάρχει εγκατεστηµένη. Σε περίπτωση που λάβει έκγριση της υπηρεσίας ενηµερώνει το ΝΑΤ ώστε να επιτρέπεται στον χρήστη η πρόσβαση στο δίκτυο του SP. Η χρήση NAT κάνει εφικτή τόσο την πρόσβαση σε SP ή Intranets όπου χρησιµοποιούνται ιδιωτικές IP διευθύνσεις όσο και την παροχή στο χρήστη της δυνατότητας να επιλέξει να συνδεθεί σε περισσότερους από έναν SP, Intranets καθώς και το Internet ταυτόχρονα. Σελίδα 53

54 Bridge Connection IRB/RBE Εικόνα 28: Bridge Connection Ο χρήστης ανοίγωντας το PC του λαµβάνει IP διεύθυνση µέσω του DHCP. Εν συνεχεία µε τον Web browser του επισκέφτεται τον SESM όπου επιλέγει ποιά από τις υπηρεσίες τoν ενδιαφέρει (στο σχήµα SP, Intranet, Internet). Η πιστοποίηση του χρήστη ώστε να λάβει τις υπηρεσίες γίνεται είτε Passthrough, είτε µε Proxy είτε τέλος µε L2TP Περιγραφή του Cisco 6400 Ο 6400 ως πλήρη IP και ATM συσκευή τερµατισµού προωθεί τα δεδοµένα σε πολλαπλά IP δίκτυα µέσω κάποιου δικτύου, προετοιµάζοντας πρώτα τα σχετικά πακέτα. Ο 6400 έχει τη δυνατότητα να δουλεύει είτε ως ένας ΑΤΜ µεταγωγέας, προωθώντας τα κελιά διαφανώς, είτε τερµατίζοντας τα ιδεατά ΑΤΜ κυκλώµατα, ως ένας γνήσιος δροµολογητής, παρέχοντας είτε υπηρεσίες IP είτε υπηρεσίες, τερµατισµού ή/και tunneling µέσω LT2P (Layer 2 Tunneling Protocol), PPP (Point-to-Point Protocol) είτε τέλος κάποιος συνδυασµός των δύο παραπάνω. Συνοπτική περιγραφή Ο 6400 αποτελείται από:! έναν κεντρικό fault tolerant ΑΤΜ µεταγωγέα, στηριγµένο στο Catalyst 8500 µε επιπλέον PFQ (Per Flow Queuing), ο οποίος παρέχει υπηρεσίες µεταγωγής και διαχείρισης φορτίου, και Σελίδα 54

55 ! από πολλαπλές fault tolerant µηχανές δροµολόγησης οι οποίες δίνουν τη δυνατότητα στους παρόχους επεκτάσιµων υπηρεσιών επιπέδου 3. Ο 6400 διαθέτει ATM διεπαφές προς τα DSLAMs, τον dial access server και τους Cisco IP DSL µεταγωγείς καθώς και διεπαφές είτε ΑΤΜ είτε πακέτου προς το δίκτυο κορµού. Ο 6400 παρέχει:! Επεκτασιµότητα αναφορικά µε τις συνδέσεις, υποστηρίζοντας εως συνδροµητικές συνδέσεις µέσω ενός πλήρως εγκατεστηµένου συστήµατος. ίνει έτσι τη δυνατότητα για υπηρεσίες secure PPP σε µεγαλύτερη συνδροµητική βάση υποστηρίζοντας όποιο τύπο υλικού από την πλευρά του συνδροµητή.! Επεκτάσιµη σχεδίαση, µε χωρητικότητες που ξεκινούν από 2000 συνδροµητές και φθάνοντας τους ! Επεκτασιµότητα δροµολόγησης και αριθµού VPN. Ο 6400 έχει τη δυνατότητα δροµολόγησης πάνω από 1000 διαφορετικών δικτύων/vpns µέσω ξεχωριστών ασφαλών καναλιών φθάνοντας ένα συνολικό φορτίου της τάξης των 2,4Gbps. Κάθε VPN µπορεί να διαθέτει δικό του ασφαλές «κανάλι» µετάδοσης καθώς και παραµέτρους ποιότητας υπηρεσίας! Ευέλικτη αρχιτεκτονική υπηρεσιών. Ο 6400 υποστηρίζει µια πλειάδα αρχιτεκτονικών πελάτη όπως bridging, routing, PPP over ATM (PPPoA), PPP over Ethernet (PPPoE), και L2TP. Οι υποστηριζόµενες αρχιτεκτονικές δικτύου περιλαµβάνουν IP, IP over ATM, Multi-protocol label switching (MPLS) VPNs καθώς και Ipsec.! Μείωση του κόστους παροχής. Τερµατίζοντας τις PPP συνδέσεις και αντιστοιχώντας αυτές σε πάνω από 1000 δροµολογούµενα δίκτυα, ο 6400 λύνει το κεντρικό πρόβληµα του υψηλού κόστους παροχής νέων συνδέσεων που παρουσιάζουν οι σηµείο προς σηµείο αρχιτεκτονικές δικτύου.! υναµική επιλογή υπηρεσιών. Η Πλατφόρµα επιλογής Υπηρεσίας (SSG) επιτρέπει στους συνδροµητές να επιλέγουν τις υπηρεσίες δυναµικά και κατά απαίτηση. Παρέχει µια πληθώρα από ευρυζωνικές υπηρεσίες, ελκυστικές προς συνδροµητές κάθε ηλικίας, µε σηµαντικότερες την τηλεδιάσκεψη, το streaming video, το προσωπικό Internet, το εµπορικό Internet, παιχνίδια κτλ. Κάθε µέλος της οικογένειας έχει τη δυνατότητα πρόσβασης σε πολλαπλές υπηρεσίες ταυτόχρονα.! Web-based πύλες επιλογής υπηρεσιών. Ο Service Selection Dashboard (SSD) σε συνδυασµό µε τον SSG επιτρέπει στους παρόχους υπηρεσιών να δηµιουργούν ιδιαίτερες δικτυακές πύλες για κάθε συνδροµητή. Μέσω αυτών δίνεται η δυνατότητα στους χρήστες να έχουν πρόσβαση στα προσωποποιηµένες τους επιλογές εύκολα και γρήγορα.! Ευέλικτο σύστηµα χρεώσεων. Ο SSG επιτρέπει στον πάροχο να καταµετρά και να χρεώνει ξεχωριστά τις συνδέσεις στη βάση κάθε υπηρεσίας, είτε ακόµα στη Σελίδα 55

56 βάση κάθε υπηρεσίας και κάθε µέλους οµάδας συνδροµητών, επιτρέποντας έτσι την παροχή υπηρεσιών κατ απαίτηση. Με αυτό τον τρόπο κάθε µέλος µίας οµάδας συνδροµητών µπορεί να έχει ξεχωριστά δικαιώµατα και να χρεώνεται σχετικά.! Πλήρες Cisco IOS Μοντέλα Παροχής Υπηρεσιών! Πλήρης ATM µεταγωγή µέσω του NSP! RFC 1483 Routing και/ή Routing µε Bridge Encapsulation! RFC 1483 Routing µέσω MPLS VPN! PPP aggregation σε L2TP tunnels µέσω του NRP (Network Resource Planning) για παροχή υπηρεσιών Internet χοντρικής και ασφαλών διασυνδέσεων! PPP termination µέσω δροµολόγησης για τοπικούς ISP και πρόσβαση σε περιεχόµενο (Cisco Cache Engine, IP/TV system)! Μultidomain PPP termination aggregation υποστηρίζει PPP τερµατισµό και ΙP προώθηση σε πολλαπλά υποδίκτυα µε ή/και χωρίς ιδιωτικούς χώρους διευθύνσεων IP.! Επιλογή υπηρεσιών µέσω του Web-based dashboard για πρόσβαση σε πολλαπλά υποδίκτυα ανά χρήστη. ιαχείριση! Port RX και TX LEDs, καθώς και LEDs για τον µεταγωγέα και τον υπόλοιπο κοινό εξοπλισµό.! Μία Ethernet καθώς και διπλές EIA/TIA-232 σειριακές θύρες για προαιρετική outof-band διαχείριση Service Selection: Service Selection Dashboard (SSD) Subscriber Edge Service Manager (SESM) Το σύστηµα Cisco Service Selection Dashboard (Cisco SSD)/SESM είναι ένα εξειδικευµένος εξυπηρετητής WWW που επιτρέπει στους χρήστε να συνδέονται και να αποσυνδέονται από το διαδίκτυο και υπηρεσίες µε χρήση Tunnel µε χρήση ενός τυπικού HTML browser. Όταν ο χρήστης ενεργοποιήσει τον browser ο Cisco Service Selection Gateway (Cisco SSG) επιτρέπει πρόσβαση στο Cisco SSD/SESM. Το εξυπηρετητής Cisco SSD ρωτά το χρήστη για όνοµα χρήστη και κωδικό. Εάν ο χρήστης πιστοποιηθεί το σύστηµα θα του εµφανίσει ένα σύνολο από διαθέσιµες υπηρεσίες. Σελίδα 56

57 Όταν ο χρήστης επιλέξει την σύνδεση µέσω tunnel υπάρχει περίπτωση να ξαναρωτηθεί ο χρήστης για πρόσβαση στην αποµακρυσµένη υπηρεσία και ο κωδικός δεν είναι ο ίδιος. Μετά την ταυτοποίηση ο χρήστης λειτουργεί την υπηρεσία µέχρι να αποσυνδεθεί από την υπηρεσία ή από το SSD ή να τον αποσυνδέσει το σύστηµα λόγω τέλους χρονικού ορίου. Χαρακτηριστικά του Cisco SSD/SESM Τα βασικά χαρακτηριστικά του SSD/SESM είναι:! Απλό user interface µε χρήση σελίδων HTML. Όλα τα λειτουργικά συστήµατα έρχονται µε προεγκατεστηµένο browser.! εν χρειάζεται επιπλέον λογισµικό στο χρήστη. Όλο το λογισµικό του SSD υπάρχει µέσα τον εξυπηρετητή Cisco SSD web. Οι χρήστες δεν χρειάζονται plugins.! Οµαδοποίηση Υπηρεσιών. Οι υπηρεσίες µπορούν οµαδοποιηθούν σε µια δενδρική δοµή για να παρέχουν στον οργάνωση για µεγάλο αριθµό υπηρεσιών.! Πλήρως παραµετροποιήσιµες σελίδες HTML Οι σελίδες µπορεί να παραµετροποιηθούν για να εξυπηρετήσουν τις ανάγκες του οργανισµού. Οι βασικές σελίδες που παρέχονται έχουν εκτενή σχόλια ώστε να είναι εφικτή η τροποποίηση τους.! Υποστήριξη για Netscape και Microsoft browsers. Οι σελίδες HTML είναι συµβατές µε Microsoft Internet Explorer 3.0 και πάνω και Netscape Navigator 3.0 or later.! Συγχρονισµός Cisco SSG/Cisco SSD/SESM. Συχνή ενηµέρωση από το SSG για την κατάσταση των συνδέσεων των χρηστών.! Κωδικός Logon/Logoff. Παρέχεται η δυνατότητα στους χρήστες να συνδεθούν στον SSD. Παρέχεται η δυνατότητα χρήσης κωδικού guest για χρήση υπηρεσιών χωρίς ταυτοποίηση χρήστη. Π.χ. Οι νέοι χρήστες µπορούν να επιλέξουν την σελίδα εγγραφής για σύνδεση µε ISP.! Service Logon/Logoff. Παρέχεται λίστα µε υπηρεσίες και σύνδεση (logon) για κάθε µια από αυτές.! Auto Service Logon. Όταν ο χρήστης προσπελαύνει το SSD υπάρχει δυνατότητα για αυτόµατη σύνδεση µε υπηρεσίες.! Μηνύµατα. Ο Cisco SSG στέλνει συχνά και ασύγχρονα µηνύµατα στον συνδροµητή. Αυτά τα µηνύµατα συλλέγονται από τον SSD και είναι δυνατόν να παρουσιασθούν στους χρήστες όταν ανοίξουν την εφαρµογή message viewer.! Συµβατότητα µε πολλούς εξυπηρετητές Web (Acme Web Server, Apache, Netscape, και Microsoft ). Σελίδα 57

58 Σε ένα τέτοιο σύστηµα ο χρήστης έχει την δυνατότητα να επιλέγει υπηρεσίες µε χρήση ενός τυπικού HTML browser ή µε τον παραδοσιακό τρόπο ο οποίος είναι µε χρήση του πρωτοκόλλου PPP. Το σύστηµα SSD/SSG λειτουργεί ως εξής: Ο χρήστης ανοίγει τον HTML browser και προσπελαύνει το URL του Cisco SSD, το οποίο είναι ένας εξυπηρετητής web server. Η εφαρµογή Cisco SSD προωθεί την πληροφορία του κωδικού χρήσης (user login information) στον NRP-SSG, Η µονάδα NRP-SSG την προωθεί στον εξυπηρετητή Radius. Το σύστηµα AAA απαντάει στον NRP-SSG. Εάν ο χρήστης δεν είναι έγκυρος ο εξυπηρετητής ΑΑΑ στέλνει µήνυµα απόρριψης (Access-Reject). Εάν ο χρήστης είναι έγκυρος ο εξυπηρετητής ΑΑΑ στέλνει µήνυµα αποδοχής (Access- Accept). Ο NRP-SSG αποδέχεται το χρήστη και δηµιουργεί στην µνήµη ένα αντικείµενο τύπου host και στέλνει την απάντηση στο Cisco SSD. SSD ρωτά τον ΑΑΑ για το profile του χρήστη αναφορικά µε τις υπηρεσίες που µπορεί να συµµετάσχει. Η µονάδα SSD µε βάση την απάντηση µήνυµα (από το ΑΑΑ) χτίζει µια µορφοποιηµένη σελίδα HTML που περιέχει τις υπηρεσίες που έχει εγγραφεί και µπορεί να χρησιµοποιήσει ο χρήστης. Εµφανίζεται στον χρήστη η σελίδα µε τις υπηρεσίες. Στην περίπτωση που ο χρήστης επιλέγει µια υπηρεσία ο NRP-SSG δηµιουργεί την κατάλληλη σύνδεση για τον χρήστη και ξεκινά η µέτρηση χρήσης της υπηρεσίας (accounting) Σχηµατικά τα παραπάνω φαίνονται στο ακόλουθο σχήµα. Εικόνα 29: SSD/SESM Σελίδα 58

59 Το περιβάλλον διαχείρισης χρηστών (Web εφαρµογή) από την πλευρά του διαχειριστή και από την πλευρά του συνδροµητή φαίνονται αντίστοιχα στα σχήµατα που ακολουθούν. Εικόνα 30: Εφαρµογή διαχείρισης χρηστών (Administration View) Service Selection Sub-accounts Self Care Subscription Εικόνα 31: Εφαρµογή ιαχείρισης χρηστών (Subscriber View) Ποιότητα Υπηρεσίας Σε αυτή τη παράγραφο γίνεται η περιγραφή των τεχνολογιών και µεθόδων που χρησιµοποιήθηκαν για την παροχή ποιότητας υπηρεσίας στα πλαίσια της φάσης 3 του Σελίδα 59

60 προγράµµατος ευρυζωνικής πρόσβασης του Οργανισµού Τηλεπικοινωνιών Ελλάδος. Αν και το παρόν πλαίσιο δοκιµών περιλάµβανε δοκιµές σε δύο διαφορετικές πλατφόρµες από τις εταιρείες Cisco Systems και Siemens αντίστοιχα, περιγράφονται µέθοδοι και τεχνολογίες οι οποίες αφορούν κυρίως την πλατφόρµα Service Selection Gateway (SSG) της Cisco Systems. Αυτό δεν σηµαίνει ότι τα περισσότερα συµπεράσµατα που εξάγονται στο τέλος δεν µπορούν µε ορισµένες προσαρµογές να χρησιµοποιηθούν και στην πλατφόρµα ERX της Siemens. Στο πρώτο µέρος αναλύεται η έννοια του περιορισµού ρυθµού (rate limiting) και η υλοποίηση του σε πλατφόρµες ευρυζωνικής υπηρεσίας όπως ο Cisco Node Route Processor. Το δεύτερο τµήµα αναφέρεται στις µεθόδους µε τις οποίες είναι δυνατό να υπάρξει διαφοροποίηση της δικτυακής πύλης (web portal) του Cisco SESM έτσι ώστε να προσδιορίζει τον ιδιαίτερο χαρακτήρα της εταιρείας που προσφέρει την ευρυζωνική υπηρεσία, και τους τρόπους µε τους οποίους µπορεί η λειτουργικότητα της εν λόγω δικτυακής εφαρµογής (web application) να επεκταθεί ώστε να περιλαµβάνει υπηρεσίες ανά χρήστη διαφοροποίησης για τις δυνατότητες που περιγράφονται στο πρώτο µέρος. Το τρίτο τέλος, τµήµα ασχολείται µε την ποιότητα υπηρεσίας βασισµένη σε κλάσεις (class based QoS). Η τεχνολογία αυτή είναι περισσότερο γενικής φύσης σε σχέση µε αυτήν του πρώτου µέρους αλλά µολαταύτα αποτελεί µια πρώτης τάξης λύση για την παροχή ποιότητας σε µια πλειάδα από διαφορετικών σκοπών εφαρµογές. Στο τµήµα αυτό εποµένως δίνεται µια συνολική εικόνα των εννοιών που εµπλέκονται, και µια σύντοµη περιγραφή του τρόπου µε τον οποίο η πλατφόρµα της Cisco υλοποιεί και χρησιµοποιεί αυτήν την τεχνολογία. Τεχνολογία Περιορισµού Ρυθµού Η πύλη επιλογής υπηρεσίας επιτρέπει στον συνδροµητή να επιλέξει και να ενεργοποιήσει µια ή περισσότερες υπηρεσίες οι οποίες του είναι διαθέσιµες. Επειδή κάθε υπηρεσία έχει τις δικές τις απαιτήσεις σε εύρος ζώνης (bandwidth), αναπτύχθηκε και υλοποιήθηκε η τεχνολογία Ιεραρχικής Πολιτικής (Hierarchical Policing). Ο περιορισµός του εύρους ζώνης ανά υπηρεσία χρησιµοποιείται στην πύλη επιλογής υπηρεσίας (SSG) για την κατανοµή του εύρους ζώνης µεταξύ των συνδροµητών για τις διαφορετικές υπηρεσίες που ένας συνδροµητής χρησιµοποιεί. Η έννοια της ιεραρχίας εισάγεται στην κατανοµή του εύρους ζώνης µεταξύ των χρηστών εν πρώτοις και κατόπιν ανάµεσα στις υπηρεσίες για τον κάθε χρήστη ξεχωριστά. Συνοπτικά, για τον περιορισµό της συνολικής κίνησης από και προς έναν συνδροµητή χρησιµοποιείται ο περιορισµός ανά χρήστη και για τον περιορισµό της κίνησης κάθε υπηρεσίας από και προς κάποιο συγκεκριµένο χρήστη χρησιµοποιείται ο περιορισµός ανά υπηρεσία. Η τελευταία δυνατότητα έχει νόηµα µονάχα εάν ένας συνδροµητής είναι εξουσιοδοτηµένος να χρησιµοποιεί παραπάνω από µια υπηρεσίες και επιπλέον χρησιµοποιεί δύο ή περισσότερες από αυτές ταυτόχρονα. Η σειρά µε την οποία εφαρµόζεται η πολιτική έχει µείζονα σηµασία. Αρχικά, κάθε χρήστης υπόκειται στους περιορισµούς της πολιτικής που ορίζει το συνολικό διαθέσιµο εύρος που διατίθεται. Στο στάδιο αυτό δεν υπάρχει καµία απολύτως γνώση για τις Σελίδα 60

61 υπηρεσίες που είναι διαθέσιµες και τις οποίες πρόκειται να χρησιµοποιήσει ο συνδροµητής. Η εφαρµογή της πολιτικής ανά υπηρεσία εφαρµόζεται αµέσως µετά και χωρίς να επηρεάζει τις ρυθµίσεις του προηγούµενου σταδίου. Ο περιορισµός ο οποίος τελικά εφαρµόζεται είναι αυτός που αντιστοιχεί στην πιο αυστηρή πολιτική (δηλαδή αυτή που επιτρέπει το λιγότερο εύρος ζώνης). Για τον περιορισµό του ρυθµού της κίνησης και στα δύο επίπεδα (χρήστη και υπηρεσίας) χρησιµοποιείται ο αλγόριθµος κουβά µε κουπόνι (token bucket) ο οποίος ανήκει στην οικογένεια των µεθόδων περιορισµού ρυθµού. Οι παράµετροι που προσδιορίζουν την λειτουργία του αλγορίθµου είναι οι εξής τρεις: 1. δεσµευµένος ρυθµός (committed rate). Πρόκειται για τον ελάχιστο εγγυηµένο εύρος ζώνης που ο διαχειριστής επιθυµεί να δώσει στον συνδροµητή ή υπηρεσία. Ο αλγόριθµος εγγυάται, όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, ότι η κίνηση δεν πρόκειται κατά µέσο όρο να ξεπεράσει αυτή την τιµή. 2. κανονική έξαρση (normal burst). Η ποσότητα αυτή ορίζει το µέγιστο ποσό κίνησης που µπορεί να περάσει, πριν τα πακέτα αρχίσουν να απορρίπτονται. Στον αλγόριθµο, η τιµή του normal burst ταυτίζεται µε αυτήν της χωρητικότητας του κουβά. Το µέγεθος αυτό είναι ίσο µε το ποσό της κίνησης πάνω από τον δεσµευµένο ρυθµό η οποία µπορεί να περάσει πριν αρχίσει η απόρριψη πακέτων. 3. Κατ εξαίρεση έξαρση (excess burst). Η παράµετρος αυτή είναι προαιρετική και λειτουργεί όταν το ποσό της κανονικής έξαρσης έχει υπερκεραστεί. Πακέτα τα οποία ανήκουν σε έξαρση η οποία έχει ξεπεράσει τον κανονική, απορρίπτονται. Η παράµετρος αυτή επιτρέπει µια πιο οµαλή µετάβαση καταστάσεων στον αλγόριθµο και µπορεί να παροµοιαστεί µε την τεχνική Random Early Detection. Συνοπτικά, το token bucket λειτουργεί µε τον ακόλουθο τρόπο: Η κίνηση είναι ελεύθερη να περνάει όσο ο ρυθµός µε τον οποίο έρχεται δεν ξεπερνάει το ποσό του δεσµευµένου ρυθµού στην µονάδα του χρόνου. Εάν η κίνηση για κάποιο λόγο ξεπεράσει τον δεσµευµένο ρυθµό, τότε θεωρείται ότι υφίσταται έξαρση (burst). Στην περίπτωση αυτή ποσό ίσο µε το ποσό της κανονικής έξαρσης επιτρέπεται να περάσει χωρίς να υπάρξει διαγραφή πακέτων. Επιπλέον ακόµα και στην περίπτωση που το ποσό αυτό εξαντληθεί αλλά έχει οριστεί και παράµετρος επιπλέον έξαρσης, τα πακέτα εξακολουθούν να περνούν αλλά µε πιθανότητα διαγραφής. Αν και το τελευταίο ποσό εξαντληθεί, τότε τα πακέτα της κίνησης απορρίπτονται µέχρι ο ρυθµός να µειωθεί και πάλι στον επιτρεπόµενο. Στο παρακάτω σχήµα δίνεται ο αλγόριθµος του token bucket συµπεριλαµβάνοντας και την excess burst παράµετρο. Σελίδα 61

62 Packet arrives. Size is Ps time since the arrival of the last packet=td actual_debt = previous_actual _debt (Ad) + Ps actual debt for the packet is set at 0 yes tokens > actual_debt tokens = committed_rate (Ar) * td no actual_debt < normal_burst yes Forward packet actual_debt = actual_debt - tokens no compound_debt = previous_compound_d ebt + (actual_debt - normal_burst) yes compound_debt < excess_burst no Drop packet Εικόνα 32: Βήµατα αλγορίθµου Token bucket Εφαρµογή στην Πύλη Επιλογής Υπηρεσίας Από όσα αναφέρθηκαν στις προηγούµενες παραγράφους προκύπτει ότι ο διαχειριστής έχει στην διάθεσή του ένα εργαλείο το οποίο µπορεί να επιβάλει πολιτικές περιορισµού ροής στην κίνηση. Ο περιοριστής µπορεί να εφαρµοστεί καταρχήν στην συνολική κίνηση ενός χρήστη και ακολούθως σε κάθε µια από τις υπηρεσίες τις οποίες χρησιµοποιεί ξεχωριστά. Είναι σηµαντικό να ξεκαθαριστεί ότι την στιγµή που ο χρήστης ανοίγει µια φυσική (π.χ. ΑΤΜ) ή µια ιδεατή (π.χ. µέσω l2tp) σύνδεση µε τον broadband δροµολογητή (π.χ. 6400) καµµία υπηρεσία δεν είναι ενεργοποιηµένη. Η εσωτερική αναπαράσταση ενός συνδροµητή στον SSG router είναι πάντα αποθηκευµένη σε ένα connection object το οποίο περιέχει το interface στο ποιο είναι συνδεδεµένος, τις access lists που χρησιµοποιεί, το διαθέσιµο εύρος ζώνης κ.λ.π. Η δηµιουργία του connection object εν τούτοις δεν γίνεται παρά µόνο όταν ο χρήστης εισέρχεται στον SSG και όχι όταν ενεργοποιείται η φυσική σύνδεση. Όταν ο χρήστης ενεργοποιήσει µια συγκεκριµένη υπηρεσία, το service object (που είναι αποθηκευµένο στον SSG ) χρησιµοποιείται για την ανάσυρση των πληροφοριών σχετικά µε το πως επιτυγχάνεται η πρόσβαση σε αυτήν. Χωρίς την ενεργοποίηση κάποιας υπηρεσίας µόνο το πρώτο σκέλος από την ιεραρχική πολιτική έχει υπόσταση και λειτουργεί. Αυτό σηµαίνει ότι στο connection object του χρήστη είναι αποθηκευµένες µονάχα οι παράµετροι για την πολιτική ανά χρήστη. Η εν Σελίδα 62

63 λόγω πολιτική παραµένει απαράλλαχτη µε τις ίδιες παραµέτρους, οι οποίες είχαν οριστεί την στιγµή που ο συνδροµητής έκανε (ταυτοποίηση )login στο SSG, και δεν επηρεάζεται από ποιες υπηρεσίες έχει ενεργοποιηµένες ή όχι αυτός. Το token bucket εποµένως εφαρµόζεται στην κίνηση που περνάει µέσα από τους µηχανισµούς του SSG και όχι στο interface που έχει ενεργοποιήσει. Αν για την πολιτική ανά χρήστη το connection object περιέχει τις παραµέτρους για τον περιοριστή, τότε για κάθε υπηρεσία που υπάρχει µέσα στον router οι αντίστοιχες παράµετροι είναι αποθηκευµένες στο service object. Καθώς τα service objects δηµιουργούνται την στιγµή που ο SSG εκκινεί, είναι λογικό το συµπέρασµα ότι οι παράµετροι παραµένουν ίδιες για όλους τους χρήστες των υπηρεσιών. Αυτό σηµαίνει ότι η πολιτική του δευτέρου επιπέδου εφαρµόζεται µεν σε επίπεδο υπηρεσίας, αλλά οι παράµετροι της εφαρµογής είναι ίδιοι για όλους τους συνδροµητές. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι οι αν και οι παράµετροι είναι ίδιες για όλους τους χρήστες, οι token bucket µηχανισµοί για κάθε πολιτική υπηρεσίας είναι ξεχωριστοί για κάθε χρήστη. Αναφέρθηκε παραπάνω ότι οι παράµετροι για τις πολιτικές που εφαρµόζουν οι περιοριστές είναι αποθηκευµένες στα connection και τα service objects. Τα εν λόγω αντικείµενα τα ανασύρει ο SSG router δυναµικά από έναν εξυπηρετητή radius ο οποίος είναι διαµορφωµένος κατάλληλα. Ο εξυπηρετητής radius είτε περιέχει εσωτερικά όλα τα στοιχεία σχετικά µε χρήστες και υπηρεσίες (SESM radius mode) είτε αποτελεί µια «γέφυρα» ανάµεσα στον SSG και τον κατάλογο LDAP (SESM LDAP mode), µέσα στον οποίο είναι αποθηκευµένα όλα τα profiles. Και στις δύο περιπτώσεις, η επιβολή των πολιτικών όσον αφορά τον περιοριστή της κίνησης, εκφράζεται στον δροµολογητή µε βάση ένα radius-attribute το οποίο είναι ένα αλφαριθµητικό κατάλληλα διαµορφωµένο ώστε να περιέχει όλες τις ζητούµενες παραµέτρους. Για τις υπηρεσίες, το attribute αυτό µεταβιβάζεται στον SSG όταν δηµιουργούνται τα service objects, ενώ για τους χρήστες το attribute µεταβιβάζεται όταν ο συνδροµητής κάνει login στον SSG. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι όταν ο συνδροµητής συνδέεται στην συσκευή (συνήθως µε ppp πάνω από ΑΤΜ ή Ethernet ή µέσα από l2tp) η πιστοποίηση που γίνεται κατά την εκκίνηση του LCP χρησιµοποιεί και αυτή τον radius εξυπηρετητή, αλλά δεν µεταφέρονται κατά εκείνη τη φάση πληροφορίες που να έχουν σχέση µε τον SSG. Σε όλες τι περιπτώσεις εποµένως η πολιτική αρχίζει να λειτουργεί µόνο όταν δηµιουργηθεί το connection object. Ποιότητα Υπηρεσίας µε Σταθµισµένη Ουρά βασισµένη σε Κλασεις Στις προηγούµενες παραγράφους αναφέρθηκε ότι είναι δυνατό να επιβληθούν πολιτικές στην ροή της κίνησης όχι µόνο σε επίπεδο interfaces αλλά ακόµα και σε επίπεδο των διαφορετικών υπηρεσιών, των οποίων η κίνηση µπορεί να συνυπάρχει µέσα σε ένα φυσικό σύνδεσµο. Η διαφοροποίηση ανάµεσα στις υπηρεσίες γίνεται µε βάση τον ορισµό της κάθε υπηρεσίας µέσα στον ένα ή περισσότερους δροµολογητές που είναι υπό χρησιµοποίηση στο δίκτυο. Με την εισαγωγή των κλάσεων, η κατηγοριοποίηση της Σελίδα 63

64 κίνησης µπορεί να γίνει µε πολύ πιο ακριβή κριτήρια, το πιο σηµαντικό από τα οποία είναι το source και destination port του κάθε πακέτου ip. Επιπρόσθετα, οι πιθανές ενέργειες που µπορούν να εφαρµοσθούν δεν περιλαµβάνουν µονάχα τον policer, αλλά ένα σύνολο από δυνατότητες οι οποίες είναι δυνατό να αποδειχθούν εξαιρετικά χρήσιµες για µια πληθώρα διαφορετικών εφαρµογών. Πριν γίνει περιγραφή του µηχανισµού Class Based Weighted Fair Queuing είναι σηµαντικό να δοθεί εν συντοµία η εξήγηση του µηχανισµού Fair Queuing εφόσον ο δεύτερος αποτελεί ουσιαστικά µια περισσότερο εξειδικευµένη µορφή του πρώτου. Στον µηχανισµό fair queuing, κάθε ροή (flow) δικαιούται ένα ίσο ποσό από το συνολικό εύρος. Ο χαρακτηρισµός µιας ροής γίνεται µε βάση την πεντάδα (ip source, ip destination, protocol, source port, destination port) και όλα τα πακέτα τα οποία έχουν και τα πέντε πεδία αυτά όµοια, θεωρείται ότι ανήκουν στην ίδια ροή. Η ισοκατανοµή του συνολικού εύρους γίνεται χρησιµοποιώντας πολλές διαφορετικές ουρές κάθε µια από τις οποίες έχει ίση προτεραιότητα µε όλες τις υπόλοιπες. Η µια ουρά αναλύεται σε πολλές διαφορετικές µεταξύ τους ουρές κάθε µια από τις οποίες παίρνει ένα ίσο µερίδιο από τον συνολικό εύρος ζώνης (εφόσον φυσικά το χρειάζεται). Ο αριθµός των διαφορετικών ουρών για κάθε interface είναι για τις αρχιτεκτονικές της Cisco ρυθµισµένος στο 256 αλλά είναι δυνατό να οριστεί µεγαλύτερος ή µικρότερος από τον διαχειριστή. Κάθε πακέτο κατατάσσεται σε µια ουρά µε βάση τις παραµέτρους που αναφέρθηκαν προηγουµένως (ip source, ip destination, protocol, source port, destination port). Από τις τιµές των παραµέτρων υπολογίζεται ένα οµοιόµορφο hash του οποίου το πλήθος του συνόλου τιµών είναι ίσο µε το πλήθος των ουρών, και ανάλογα µε την τιµή που επιστρέφεται το πακέτο κατατάσσεται σε µια από όλες τις ουρές. Στην ιδανική κατάσταση κάθε flow (δηλαδή κάθε ξεχωριστή πεντάδα) θα κατατάσσεται στην δική του ουρά, κάτι το οποίο είναι σχεδόν αδύνατο, οπότε και χρησιµοποιείται η οµοιόµορφη συνάρτηση κατακερµατισµού που αναφέρθηκε παραπάνω. Μια παραλλαγή του αλγορίθµου FQ είναι ο weighted FQ ο οποίος δίνει ένα σχετικό βάρος σε κάθε ουρά, ανάλογα µε τις ρυθµίσεις που έχει κάνει ο διαχειριστής. Η κατάταξη των πακέτων σε ουρές γίνεται αυτή την φορά µε βάση ένα πεδίο της επικεφαλίδας ΙP (π.χ. το πεδίο DSCP ή PREC του πακέτου). Ουρές οι οποίες έχουν µεγαλύτερο βάρος, εξυπηρετούνται µε µεγαλύτερη προτεραιότητα από αυτές που έχουν µικρότερο. Το πεδίο DSCP είναι ένας 6-bit αριθµός (που προέκυψε από την συνένωση του πεδίου PREC και του πεδίου TOS) µε τον οποίο µπορεί να καθοριστεί η σχετική προτεραιότητα του πακέτου µέσα στο δίκτυο συνολικά. Αρκετά δηµοφιλής τακτική αποτελεί το µαρκάρισµα του πακέτου (ανάλογα µε διάφορα κριτήρια) την στιγµή που αυτό εισέρχεται στο δίκτυο όλοι οι δροµολογητές του οποίου χρησιµοποιούν WFQ για την κατάταξη των πακέτων σε ουρές διαφορετικής προτεραιότητας. Η µέθοδος Class based WFQ (weighted fair queuing) είναι οικοδοµηµένη πάνω στην κανονική WFQ επεκτείνοντας την λειτουργικότητα έτσι ώστε αυτή να περιλαµβάνει κλάσεις οι οποίες ορίζονται µε βάση ποικίλα κριτήρια οριζόµενα από τον διαχειριστή της Σελίδα 64

65 συσκευής. Επιπρόσθετα, είναι δυνατό να οριστούν ποικίλες ενέργειες που µπορούν να γίνουν επί των πακέτων, όπως π.χ. το µαρκάρισµα του DSCP πεδίου µε µια επιλεγµένη τιµή. Η µέθοδος CBWFQ προβλέπει ότι κάθε κλάση που έχει οριστεί έχει µια ξεχωριστή ουρά αντιστοιχισµένη, µέσα στην οποία κατευθύνονται όλα τα πακέτα που ανήκουν στην συγκεκριµένη κλάση. Για πακέτα τα οποία ανήκουν σε συγκεκριµένες κλάσεις, η προτεραιότητα µε την οποία προωθούνται είναι ανάλογη µε το σχετικό βάρος το οποίο τα πακέτα αυτά έχουν. Το σχετικό βάρος µε την σειρά του υπολογίζεται µε βάση π.χ. το εύρος ζώνης που έχει οριστεί και ανατεθεί σε κάθε κλάση. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι παράµετροι που µπορούν να ρυθµίσουν την σχετική προτεραιότητα µιας ουράς έναντι των υπολοίπων. Η πιο διαδεδοµένη από αυτές είναι ο ορισµός του εύρους ζώνης. Η CBWFQ επιτρέπει τον ορισµό ελάχιστου εγγυηµένου εύρους ανά κλάση, πράγµα που σηµαίνει ότι η συγκεκριµένη κατηγορία πακέτων έχει στην διάθεση της τουλάχιστον όσο έχει οριστεί από τον διαχειριστή. Μια άλλη παράµετρος η οποία ανατίθεται σε κάθε κλάση είναι το µέγιστο µήκος ουράς. Η παράµετρος αυτή µπορεί να οριστεί έτσι ώστε όταν τα πακέτα βρίσκουν την ουρά µεγαλύτερη από ένα προκαθορισµένο όριο, µια προκαθορισµένη ενέργεια να λαµβάνει χώρα. Η ενέργεια αυτή µπορεί να είναι είτε απόρριψη του πακέτου (packet drop) είτε απόρριψη ουράς. Στην υλοποίηση του CBWFQ από την cisco έχει οριστεί και µια ουρά (default-class)η οποία εξυπηρετεί όλα τα πακέτα τα οποία δεν έχουν κατηγοριοποιηθεί σε κάποια από τις ορισµένες κλάσεις από τον διαχειριστή. Η συγκεκριµένη ουρά εξυπηρετείται τελευταία ως Best Effort. Είναι σηµαντικό να διευκρινιστεί ότι η ενεργοποίηση του CBWFQ γίνεται όταν το πακέτο φτάσει στην ουρά εξόδου και εφόσον αυτή παρουσιάζει σηµάδια συµφόρησης (πρακτικά έχει φτάσει στο 75 % της συνολικής χωρητικότητας εξόδου). Η διαφοροποίηση εποµένως γίνεται την στιγµή που πακέτα από διαφορετικές κλάσεις θα πρέπει να ανταγωνιστούν για το ποιο θα µεταδοθεί πρώτο. Κάτι τέτοιο µπορεί να φαντάζει προφανές µε την πρώτη µατιά, αλλά κατ ουσία σηµαίνει ότι εφόσον υπάρχει διαθέσιµο εύρος για όλα τα πακέτα ο δροµολογητής δεν απορρίπτει κανένα από αυτά. Η παράµετρος ποιότητας που επηρεάζεται από την µέθοδο CBWFQ είναι η καθυστέρηση ουράς (queuing-delay) ενός πακέτου µιας συγκεκριµένης κατηγορίας. Η καθυστέρηση ουράς επιβαρύνει τον συνολικό χρόνο µετάδοσης (Round Trip-Time RTT). Πολλές εφαρµογές (π.χ. real time audio/video) χρειάζονται χρόνους RTT οι οποίοι να είναι σχετικά µικροί έτσι ώστε να λειτουργούν σωστά. Η απόδοση µεγαλύτερης προτεραιότητας στην κίνηση αυτών των εφαρµογών µπορεί να δώσει λύση σε προβλήµατα τα οποία δεν είναι δυνατό να λυθούν ακόµα και µε γενναίες αυξήσεις των ταχυτήτων των συνδέσµων ενός δικτύου. Αποτελεί αλήθεια εποµένως ότι η σηµαντικότερη παράµετρος ποιότητας υπηρεσίας αποτελεί το RTT παρά το bandwidth, το οποίο εν τέλει είναι σταθερό και δεν είναι δυνατό να αυξηθεί µε κάποια από τις µεθόδους που αναφέρθηκαν παραπάνω. Σελίδα 65

66 4. ΠΑΡΕΧΟΜΕΝΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΙΚΤΥΟΥ ADSL 4.1 Εισαγωγή Τo DSL είναι µια τεχνολογία αιχµής η οποία µε τις εξαιρετικές δυνατότητες τις οποίες έχει πρόκειται να εδραιωθεί και να κυριαρχήσει στην Ελληνική αγορά. Συνεπώς, όλο και περισσότεροι άνθρωποι παγκοσµίως γνωρίζουν το DSL και επωφελούνται από τις τεράστιες δυνατότητες που τους δίνει για επικοινωνία υψηλών προδιαγραφών και απαιτήσεων. εν υπάρχει καµιά αµφιβολία ότι η δυνατότητα του ADSL να χρησιµοποιεί τα απλά τηλεφωνικά καλώδια χαλκού τα οποία είναι ήδη εγκατεστηµένα και χρησιµοποιούνται στην απλή τηλεφωνία και να µεταφέρει µέσω αυτών ταυτόχρονα και χωρίς καµιά επίπτωση όσον αφορά στην ποιότητα τόσο τη φωνή όσο και υψηλών απαιτήσεων δεδοµένα όπως είναι το video, η εικόνα και τα γραφικά δεν αποτελεί σενάριο του µελλοντικού κόσµου αλλά είναι µια σηµερινή πραγµατικότητα, πρακτική και µε τεράστια οφέλη για τον χρήστη πελάτη αυτής της υπηρεσίας. Είναι βέβαιο ότι η εισαγωγή νέων υπηρεσιών στηριζόµενων στο ΑDSL όπως είναι το Video on Demand, το Music on Demand, η τηλεδιάσκεψη, η τηλε-εργασία, η τηλεϊατρική, οι ηλεκτρονικές αγορές κλπ. Με τις υψηλές ταχύτητες οι οποίες επιτυγχάνονται θα προσελκύσουν µια µεγαλύτερη µερίδα του πληθυσµού, οι οποίοι θα µπορούν να απολαύσουν αυτές τις υπηρεσίες και να ωφεληθούν από αυτές τόσο επαγγελµατικά όσο και στον ελεύθερο χρόνο τους. Στο παρόν κεφάλαιο αναπτύσσεται ένα σύνολο κατάλληλων υπηρεσιών ικανών να παρασχεθούν από τον ΟΤΕ µέσω πρόσβασης ADSL, για τις οποίες εκτιµάται ότι υφίσταται ευοίωνη προοπτική εµπορικής επιτυχίας. 4.2 Επισκόπηση Υπηρεσιών και Κατηγορίες Ενδιαφέροντος Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζεται ένα ευρύτατο σύνολο υπηρεσιών που µπορούν να παρασχεθούν µέσω πρόσβασης ADSL, οι οποίες και κατατάσσονται σε κατηγορίες ενδιαφέροντος. Πίνακας 4: Κατηγορίες ενδιαφέροντος Κατηγορίες Υπηρεσίες Σελίδα 66

67 Fast Internet Πλοήγηση στο Web Μεταφορά Αρχείων Streaming Media (π.χ. RealPlayer) Ηλεκτρονικές Αγορές (E-shopping) Tηλε-Εργασία (Home Office) Πρόκειται για χρήσεις του Fast Internet, χωρίς να είναι απαραίτητη η παροχή εφαρµογής από τον πάροχο Ηλεκτρονικό Εµπόριο (E-commerce) Αποθηκευτικός Χώρος (Disk Space) Υποστήριξη Ασφάλειας (Firewall) Υπηρεσία Backup Ψυχαγωγία και Τηλε- Εκπαίδευση Internet TV ιαδραστική Τηλεόραση (Interactive TV), π.χ. Τηλεόραση Μετατοπισµένη στο Χρόνο (Time-shifted TV) (Near) Video on Demand Music on Demand Εικονική Αίθουσα ιδασκαλίας (Virtual Classroom) ικτυακά Παίγνια (Web Games) Επικοινωνία chat Προηγµένη Τηλεφωνία (Enhanced Telephony) Εικονο-Τηλεφωνία (Video-Telephony) Εικονο-Συνδιάσκεψη (Video-Conferencing) ιασύνδεση ιασύνδεση LANs Intranet Εικονικά Ιδιωτικά ίκτυα (VPNs) Συµβόλαια Επιπέδου Υπηρεσίας (SLAs) Αυτοµατισµός Σπιτιού και Παρακολούθηση Χώρων Παρακολούθηση Χώρων Αυτοµατισµός Συσκευών Παρακολούθηση Κατανάλωσης Ενέργειας Παρακολούθηση Παραµέτρων Υγείας Τηλε-Ιατρική Εικονο-Τηλεφωνία (Video-Telephony) Εικονο-Συνδιάσκεψη (Video-Conferencing) Μεταφορά Ιατρικών Αρχείων Σελίδα 67

68 Συµπληρωµατικές Υπηρεσίες Λογαριασµός ( account) ιευθυνσιοδότηση ΙΡ (IP address) Φιλοξενία Ιστοσελίδων (Web Hosting) Εγγραφή σε Πηγές Ειδήσεων (Newsgroups) Πίνακας 5: Επισκόπηση υπηρεσιών και κατηγορίες ενδιαφέροντος Οι συµπληρωµατικές υπηρεσίες ουσιαστικά «διευκολύνουν» την απολαβή από τους χρήστες των υπηρεσιών Fast Internet και ολοκληρώνουν εµπορικά πακέτα υπηρεσιών DSL. 4.3 Κατάταξη Υπηρεσιών µε βάση τα Χαρακτηριστικά Κίνησης Απαιτήσεις ικτύου Ανάλογα µε τα χαρακτηριστικά κίνησής τους, οι υπηρεσίες διακρίθηκαν σε τρεις κατηγορίες: ασύµµετρες µε µεγαλύτερο ρυθµό λήψης, συµµετρικές και ασύµµετρες µε µεγαλύτερο ρυθµό εκποµπής. Συγκεκριµένα: Ασύµµετρες Υπηρεσίες µε µεγαλύτερο Ρυθµό Λήψης Αυτές είναι επίσης γνωστές και ως διαδραστικές υπηρεσίες πολυµέσων, όπου ο χρήστης αλληλεπιδρά µε κάποιον κεντρικό σύστηµα ή εξυπηρετητή στέλνοντας µικρό όγκο δεδοµένων (όπως εντολές χειρισµού, αιτήσεις για πληροφορία κλπ) και λαµβάνει δεδοµένα υψηλού ρυθµού µετάδοσης, όπως βίντεο και πολυµέσα, προγράµµατα λογισµικού ή δεδοµένα λειτουργίας και απεικόνισης για λειτουργία αποµακρυσµένου τερµατικού (remote terminal). Οι υπηρεσίες αυτές ενδείκνυνται για προσφορά πάνω από το δίκτυο ADSL, εφόσον ανταποκρίνονται στην εκ φύσεως ασυµµετρία που αυτό παρουσιάζει. Τυπικοί εκπρόσωποι της κατηγορίας αυτής είναι:! Υψηλού ρυθµού πρόσβαση στο Internet (Fast Internet)! Video κατά απαίτηση (Video on Demand)! ιαδραστική Τηλεόραση (Interactive TV)! Μουσική κατά απαίτηση (Music on Demand)! Συνεχής ροή video (Video Streaming ή Video Multicasting)! Συλλογικά αλληλεπιδραστικά παίγνια (Collective Interactive Games)! Λογισµικό κατά απαίτηση (Software on Demand)! Αποµακρυσµένη πρόσβαση σε δίκτυο (Remote LAN Access)! Τηλε-εργασία (Tele-working) Σελίδα 68

69 ! Τηλε-αγορές (Tele-shopping)! Τηλεδιάσκεψη πολλών ατόµων (Teleconferencing) Ασύµµετρες Υπηρεσίες µε µεγαλύτερο Ρυθµό Εκποµπής Στην κατηγορία αυτή εντάσσονται ευρυζωνικές υπηρεσίες του δικτύου ADSL στις οποίες ο απαιτούµενος ρυθµός µετάδοσης από το χρήστη προς το δίκτυο είναι κατά πολύ µεγαλύτερος από το ρυθµό λήψης, µε αποτέλεσµα αφενός να περιορίζεται η ποιότητά τους από το ρυθµό µετάδοσης του καναλιού επιστροφής και αφετέρου να έχουµε αναποτελεσµατική χρήση των δυνατοτήτων της σύνδεσης ADSL. Τυπικοί εκπρόσωποι της κατηγορίας αυτής είναι οι υπηρεσίες παρακολούθησης όπως:! Παρακολούθηση χώρων (Remote surveillance)! Υπηρεσίες τηλε-ιατρικής στο σπίτι (Tele-homecare) Συµµετρικές Υπηρεσίες Οι υπηρεσίες αυτές περιλαµβάνουν σενάρια όπου οι απαιτούµενοι ρυθµοί µετάδοσης από και προς το χρήστη είναι συγκρίσιµοι. εδοµένου του σχετικά χαµηλότερου ρυθµού µετάδοσης του καναλιού επιστροφής (σε σχέση µε το κανάλι λήψης) στο ADSL, οι συµµετρικές υπηρεσίες δεν αποτελούν την αποτελεσµατικότερη χρήση του δικτύου ADSL, ενώ επίσης η ποιότητα των προσφερόµενων αυτών υπηρεσιών θα περιορίζεται από τις δυνατότητες του καναλιού επιστροφής. Τυπικές συµµετρικές υπηρεσίες περιλαµβάνουν:! ηµιουργία εικονικών ιδιωτικών δικτύων (Virtual Private Networks ή VPNs)! Μετάδοση φωνής πάνω από δίκτυα IP (Voice over IP)! Εικονο-τηλεφωνία (Video-telephony) Στην ενότητα 4.6 περιγράφονται αναλυτικά οι παραπάνω υπηρεσίες, µαζί µε τις απαιτήσεις σε bit-rate και ποιότητα υπηρεσίας (Quality of Service) για την κάθε µια. 4.4 Εκτίµηση ιαθεσιµότητας Υπηρεσιών Αφού προηγήθηκε η κατηγοριοποίηση των ευρυζωνικών υπηρεσιών, όπως αυτές παρουσιάστηκαν παραπάνω, εντοπίστηκαν οι υπηρεσίες οι οποίες µπορούν να παρασχεθούν άµεσα ή µε µικρές προσθήκες στο δίκτυο από την πλευρά του τηλεπικοινωνιακού οργανισµού, καθώς και αυτές για τις οποίες απαιτείται µακροχρόνια προετοιµασία και σχετικά µεγάλη επένδυση για αναβάθµιση του δικτύου και προµήθεια του κατάλληλου εξοπλισµού. Είναι προφανές ότι υπάρχουν δύο µεγάλες κατηγορίες: υπηρεσίες οι οποίες προϋποθέτουν την χρήση προσωπικού υπολογιστή και τη σύνδεσή του στο Internet (σε ένα δίκτυο IP γενικότερα) και αυτές στις οποίες απαιτείται ειδικός Σελίδα 69

70 εξοπλισµός (π.χ. βιντεο-τηλέφωνο) ή αποκωδικοποιητής (set-top box) για τη χρήση της υπηρεσίας µε κοινές οικιακές συσκευές, όπως η συσκευή τηλεόρασης. Από την πλευρά του χρήστη, στις µεν πρώτες είναι απαραίτητη η προµήθεια εφαρµογών λογισµικού κατάλληλων για την κάθε υπηρεσία, ενώ για τις τελευταίες απαιτείται η προµήθεια του ειδικού εξοπλισµού, του οποίου το κόστος ενδέχεται να είναι και αρκετά µεγάλο. Από την πλευρά του φορέα του δικτύου ADSL, οι περισσότερες από τις παραπάνω υπηρεσίες προϋποθέτουν τη σύναψη ειδικών εµπορικών συµφωνιών του τηλεπικοινωνιακού οργανισµού µε τους κατάλληλους παροχείς περιεχοµένου ή εφαρµογών λογισµικού µέσω δικτύων IP. Λαµβάνοντας υπόψη ότι στο ήδη εγκατεστηµένο δίκτυο ADSL του ΟΤΕ παρέχονται εναλλακτικές συνδέσεις µε ρυθµό µετάδοσης προς το χρήστη 384Kbps, 512Kbps και 1Mbps (που απευθύνονται σε ιδιώτες, µικρές επιχειρήσεις και µεγάλες επιχειρήσεις αντίστοιχα), ενώ η επόµενη αναβάθµιση του δικτύου θα παρέχει ρυθµούς 768Kbps και 1.5Mbps, τα συµπεράσµατα της ανάλυσης του βάθους χρόνου για την προσφορά των ευρυζωνικών υπηρεσιών συνοψίζονται ως εξής: Άµεσα διαθέσιµες υπηρεσίες: Οι υπηρεσίες που σχετίζονται µε τη χρήση προσωπικού υπολογιστή και την σύνδεση του στο Internet για δικτυακές εφαρµογές λογισµικού θα µπορούν να προσφέρονται άµεσα, δεδοµένου ότι ήδη ένας ISP (OTENET) είναι συνδεµένος στο δίκτυο κορµού ATM του ΟΤΕ και δεν απαιτείται από τους χρήστες ειδικός εξοπλισµός, εφόσον µεγάλο ποσοστό των χρηστών διαθέτουν προσωπικό υπολογιστή. Ενδεικτικές υπηρεσίες είναι:! Fast Internet! Software-on-demand! Remote LAN Access! Teleworking! VPNs! Tele-homecare Υπηρεσίες των οποίων η προσφορά απαιτεί σηµαντικές αλλαγές στο δίκτυο: Για την παροχή υπηρεσιών που δεν θα απαιτούν την χρήση προσωπικού υπολογιστή, όπως π.χ. υπηρεσία video-on-demand, θα είναι απαραίτητη τόσο η εγκατάσταση και σύνδεση ειδικού εξοπλισµού (π.χ. video server) στο δίκτυο ADSL ή στο δίκτυο κορµού, όσο και η προµήθεια ειδικού αποκωδικοποιητή (set-top box) από το χρήστη. Για το λόγο αυτό, η υλοποίηση και προσφορά αυτών των υπηρεσιών απαιτεί µεγάλο βάθος χρόνου και διεξοδική διερεύνηση των εναλλακτικών λύσεων. Η κύρια υπηρεσία αυτής της κατηγορίας (και αυτή που αναµένεται να έχει τη µεγαλύτερη απήχηση), είναι η υπηρεσία VoD, που παρουσιάζει και τις µεγαλύτερες απαιτήσεις σε επένδυση, ενώ και η υπηρεσία VoIP αναµένεται να έχει επίσης µεγάλη ζήτηση. Σελίδα 70

71 4.5 Κατάταξη Υπηρεσιών ΑΤΜ Η ITU έχει ορίσει αρχικά τέσσερις κατηγορίες υπηρεσιών που η κάθε µια µπορεί να προσαρµόσει διαφορετικού είδους ροή δεδοµένων σε δίκτυο ATM:! Κατηγορία A: Ροή δεδοµένων µε σταθερό ρυθµό (Constant Bit Rate CBR), σε πραγµατικό χρόνο (real-time), υπηρεσίες µε σύνδεση (connection-oriented). Στην κατηγορία αυτή ανήκουν οι παραδοσιακές TDM (Time Division Multiplexing) datacom υπηρεσίες καθώς και το Constant Bit Rate Video.! Κατηγορία Β: Ροή δεδοµένων µεταβλητού ρυθµού (Variable Bit Rate VBR), σε πραγµατικό χρόνο (real-time), υπηρεσίες µε σύνδεση (connection-oriented). Η κατηγορία αυτή περιλαµβάνει το Variable Bit Rate video and audio και έχει λιγότερο αυστηρές απαιτήσεις σε bandwidth από ότι το CBR.! Κατηγορία C: Ροή µεταβλητού ρυθµού (Variable Bit Rate VBR), non-real-time, υπηρεσίες µε σύνδεση (connection-oriented). Περιλαµβάνει υπηρεσίες όπως connection-oriented µεταφορά δεδοµένων.! Κατηγορία D: Ροή µεταβλητού ρυθµού (Variable Bit Rate VBR), non-real-time, υπηρεσίες χωρίς σύνδεση (connectionless). Περιλαµβάνει υπηρεσίες όπως connectionless µεταφορά δεδοµένων. Προσφάτως άλλες δυο κατηγορίες σχετικά µε το bit rate είναι υπό συζήτηση:! ιαθέσιµος Ρυθµός (Available Bit Rate ABR): Η υπηρεσία σχεδιάστηκε για να υποστηρίξει best-effort διανοµή δεδοµένων, µε ανοχή στην καθυστέρηση πακέτων (delay-tolerant), όπως συµβαίνει και στα σηµερινά δίκτυα TCP/IP. Η ABR αρχικά σχεδιάστηκε για να υποστηρίζει διασύνδεση δικτύων LAN.! Ακαθόριστος Ρυθµός (Unspecified Bit Rate UBR): Παρουσιάζει οµοιότητες µε την προηγούµενη. Η ABR υπηρεσία, όµως, χρησιµοποιώντας embedded flow control, έχει αυξήσει την αξιοπιστία της έναντι της UBR υπηρεσίας ATM Adaptation Layers (AALs) Τα επίπεδα προσαρµογής του ATM (AALs) συνδέονταν αρχικά µε µια συγκεκριµένη κατηγορία υπηρεσιών ATM. Παρ όλα αυτά, τα µοντέλα ATM για κατηγορίες υπηρεσιών και προσαρµογή έχουν εξελιχθεί. AAL1: Χρησιµοποιείται για να προσαρµόζει κίνηση σε υπηρεσίες εξοµοίωσης κυκλώµατος (Circuit Emulation Services CES), µετάδοσης φωνής πάνω από ATM δίκτυο. AAL2: Χρησιµοποιείται για τις υπηρεσίες της κατηγορίας Β όπως VBR video και audio. AAL3: Συγχωνεύτηκε µε το AAL4 και χρησιµοποιείται κυρίως για SMDS. Σελίδα 71

72 AAL5: Έχει εξελιχθεί σαν η κυρίαρχη µέθοδος για εξοµοίωση LAN και µετάδοση IP πάνω από ATM. Οι εφαρµογές video θα χρησιµοποιούν πολλαπλά AALs για µετάδοση πάνω σε δίκτυα ATM. Το AAL1 θα παρέχει υπηρεσίες CBR (π.χ. CBR video). Το AAL5 θα υποστηρίζει CBR, VBR, ABR και UBR υπηρεσίες. Για Real-Time VBR video, εναλλακτικά του AAL5 µπορεί να χρησιµοποιηθεί και το επίπεδο AAL Variable Bit Rate Video (VBR) Η ποσότητα της πληροφορίας ενός σήµατος video εξαρτάται από τη δραστηριότητα των συγκεκριµένων σκηνών. Η διακύµανση στην ποσότητα της πληροφορίας έχει σαν αποτέλεσµα µεγάλες µεταβολές στο bit rate κατά τη συµπίεση, το οποίο και αναφέρεται σαν Variable Bit Rate (VBR). Μόνο αν επιβληθεί ένας σταθερός ρυθµός εξόδου (fixed output rate), συνήθως σε περιπτώσεις circuit-switched µετάδοσης, είναι απαραίτητο να µεταβάλλουµε τη συµπίεση ώστε ο ρυθµός µετάδοσης (bit rate) να κρατιέται µέσα στα όρια που επιβάλλει το κανάλι. Αν αυτό γίνει χωρίς να λάβουµε υπόψη το πληροφοριακό περιεχόµενο του σήµατος, η λαµβανόµενη ποιότητα µπορεί να ποικίλλει (γενικά, το φαινόµενο αυτό µπορεί να περιοριστεί µε κατάλληλο buffering). Αντίθετα, η µέθοδος στατιστικής πολυπλεξίας σε packet-switching δίκτυα, επιτρέπει µεταβλητό ρυθµό µετάδοσης, ώστε να αντικατοπτρίζει το πληροφοριακό περιεχόµενο του σήµατος. Συνεπώς αναµένεται ο δέκτης να λαµβάνει µια σταθερή ποιότητα video. Για παράδειγµα η παρακάτω εικόνα (a) δείχνει τη µετάδοση σήµατος video µε σταθερό bit rate. Η ποσότητα της πληροφορίας που παράγεται από αυτή τη διάταξη εξαρτάται κάθε φορά από το τµήµα της εικόνας που µεταδίδεται και από την ύπαρξη ή όχι κίνησης στην εικόνα. Συνεπώς η ποσότητα των δεδοµένων µετά τη συµπίεση, που γίνεται µε τεχνικές όπως predictive coding, ποικίλει σηµαντικά µε το χρόνο. εδοµένα που υπερβαίνουν το ρυθµό µετάδοσης απορρίπτονται και η ποιότητα της εικόνας αλλοιώνεται κατά τη λήψη. Ένας άλλος τρόπος για να δούµε την αλλοίωση της ποιότητας είναι εκεί που η ποσότητα δεδοµένων υπερβαίνει το bandwidth να χρησιµοποιηθεί µια «ελαφρύτερη» (coarse) συµπίεση ώστε να παραχθεί η κατάλληλη ποσότητα δεδοµένων. Αυτό συνεπάγεται ελάττωση της ποιότητας του κωδικοποιηµένου υλικού. Με άλλα λόγια, για σταθερό ρυθµό µετάδοσης η ποιότητα της εικόνας µεταβάλλεται µε το χρόνο. Σελίδα 72

73 Εικόνα 33: Ποιότητα εικόνας σε CBR και VBR Από την άλλη µεριά, στο ATM το bit rate µπορεί να µεταβάλλεται ώστε να συµβαδίζει µε την ποσότητα της µεταδιδόµενης πληροφορίας. Γι αυτό και η ποιότητα της εικόνας είναι σταθερή µε το χρόνο. Σε σύγκριση µε τις συµβατικές προσεγγίσεις, το ATM καθιστά δυνατή την επίτευξη υψηλότερης και σταθερής ποιότητας για την ίδια ποσότητα της µεταδιδόµενης πληροφορίας Προσαρµογή Video στο ATM Απόδοση Τα µεγέθη για µέτρηση της απόδοσης του video λαµβάνονται από χαρακτηριστικά όπως ο ρυθµός των frame, µέγεθος / ανάλυση εικόνας, το πρόγραµµα συµπίεσης και η µέθοδος κωδικοποίησης. Τα µεγέθη µέτρησης του video στο δίκτυο περιλαµβάνουν το latency (καθυστέρηση µεταξύ της πηγής video και της συσκευής απεικόνισης στον δέκτη), το jitter (µέγεθος των διακυµάνσεων του latency µεταξύ επιτυχών µεταδόσεων) και το απαιτούµενο bandwidth (πόροι του δικτύου που απαιτούνται για να υποστηρίξουν τη ροή του video). Τα κατώφλια των παραµέτρων του δικτύου καθορίζονται από τις παραµέτρους του video, που ποικίλουν ανάλογα µε την εφαρµογή. Για παράδειγµα, το latency είναι υψίστης σηµασίας για ζωντανές (σε πραγµατικό χρόνο) εφαρµογές, αφού καθυστερήσεις που υπερβαίνουν τα 300 msec γίνονται αντιληπτές στις interactive επικοινωνίες. Αντίθετα, για αποθηκευµένο video (stored video applications) το jitter παίζει σηµαντικότερο ρόλο. Σελίδα 73

74 Παράµετροι Real-Time Υπηρεσιών Απαιτήσεις Ποιότητας Στις real-time εφαρµογές του Internet υπάρχουν δυο ορισµοί για την ποιότητα. Υποκειµενική (subjective quality) είναι η ποιότητα που γίνεται αντιληπτή από την πλευρά του θεατή. Αντικειµενική ποιότητα (objective quality) είναι ένα µέτρο για το πόση πληροφορία φτάνει ανέπαφη, έγκαιρα και µε σταθερό ρυθµό. Αντικειµενική και υποκειµενική ποιότητα µπορεί να σχετίζονται άµεσα µεταξύ τους, χωρίς όµως αυτό να είναι πάντα απαραίτητο. Πολλοί αλγόριθµοι κωδικοποίησης χρησιµοποιούν ενσωµατωµένους µηχανισµούς αντιγραφής µε χαµένα /αλλοιωµένα πακέτα όπως και µε καθυστερηµένα πακέτα και, εντός των ορίων υποβάθµισης του δικτύου, καµιά αλλοίωση στην υποκειµενική ποιότητα της παρουσίασης δεν γίνεται αντιληπτή. Υπάρχουν πολλές τεχνικές για τη µέτρηση τόσο της υποκειµενικής όσο και της αντικειµενικής ποιότητας µιας λαµβανόµενης real-time ροής πληροφορίας. Αντικειµενική Ποιότητα Τα θέµατα σχετικά µε την αντικειµενική ποιότητα της λαµβανόµενης παρουσίασης είναι: Απώλεια πακέτου (packet loss): Όταν υπάρχει µεγάλη συµφόρηση στο δίκτυο, ή έχει καταστραφεί κάποιος κόµβος ή δεσµός, είναι δυνατόν τα πακέτα να απορρίπτονται, να χάνονται ή να αλλοιώνονται. Για κίνηση real-time, η επανεκποµπή πακέτου είναι άσκοπη, και η απώλεια των πακέτων µπορεί να υποβαθµίσει την υποκειµενική ποιότητα της παρουσίασης. Για να έχουµε µια ποσοτική εκτίµηση των πακέτων που χάθηκαν, είναι απαραίτητο να γνωρίζουµε πόσα πακέτα στάλθηκαν από το server. Μια απλή σύγκριση των πακέτων που στάλθηκαν και των πακέτων που έχουν ληφθεί δίνει τον αριθµό των χαµένων πακέτων. Προσθέτοντας αριθµούς σειράς (sequence numbers) στις κεφαλίδες (headers) των πακέτων µπορούµε να υπολογίσουµε τον αριθµό των πακέτων που χάθηκαν χωρίς να ρωτήσουµε το server. End-to-end καθυστέρηση πακέτου: Τα πακέτα µπορεί να καθυστερήσουν υπερβολικά αν βρεθούν σε αναµονή στους routing buffers κατά τη διάρκεια της µετάδοσης. Αυτό µπορεί να οδηγήσει στην άφιξη πακέτων εκτός σειράς, κάτι που οδηγεί στο πάγωµα freezing της παρουσίασης περιµένοντας την άφιξη του καθυστερηµένου πακέτου, ή σε προσθήκη παραµόρφωσης στην παρουσίαση. Για τη µέτρηση της µέγιστης και της µέσης καθυστέρησης των πακέτων, µπορεί να χρησιµοποιηθεί time-stamping. Πληροφορία για το χρόνο µετάδοσης κάθε πακέτου µπορεί να προστεθεί στις κεφαλίδες του πακέτου, και παρόµοια διαδικασία να πραγµατοποιηθεί στο δέκτη. Έτσι µια απλή σύγκριση από τη στιγµή που το πακέτο στάλθηκε µέχρι τη στιγµή που λήφθηκε µπορεί να δείξει την καθυστέρηση του πακέτου µέσα στο δίκτυο. Για να είναι ακριβείς οι µετρήσεις είναι σηµαντικό τα ρολόγια του ποµπού και του δέκτη να είναι και να παραµείνουν σε τέλειο συγχρονισµό. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να το πετύχουµε όπως για παράδειγµα να χρησιµοποιηθεί ένα συνηθισµένο ρολόι δικτύου. Delay jitter: Είναι η διακύµανση στην καθυστέρηση διαδοχικών πακέτων. Για non-realtime εφαρµογές, όπως µεταφορά αρχείων, δεν υπάρχει πρόβληµα. Σε real-time εφαρµογές είναι σηµαντικό τα πακέτα να διανέµονται σαν µια συνεχή ροή πληροφορίας Σελίδα 74

75 για να αποφευχθεί το drop-out στη ροή του ήχου ή µια σπασµωδική παρουσίαση video. Για one-way streaming, το buffering µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να εξοµαλύνει τα αποτελέσµατα του delay jitter. Όµως, για multi-way streaming (όπως video conferencing) το buffering δε µπορεί να χρησιµοποιηθεί, γιατί µπορεί να προκαλέσει σύγχυση στους συµµετέχοντες όσον αφορά την οµαλή ροή της συνοµιλίας. Για την αντικειµενική µέτρηση του delay jitter σε µια συγκεκριµένη ροή, µπορούν να χρησιµοποιηθούν οι αριθµοί σειράς (sequence numbers). Οι αριθµοί σειράς δείχνουν αν τα πακέτα φτάνουν µε την ίδια ακριβώς σειρά µε την οποία εκπέµπονται, και ένας απλός timer µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να µετρήσει την καθυστέρηση µεταξύ διαδοχικών πακέτων. Έτσι µπορούν να ληφθούν στατιστικές για το µέσο ή το µέγιστο delay jitter. Η Υποκειµενική Ποιότητα Η υποκειµενική ποιότητα των real-time υπηρεσιών πρέπει να πληροί κάποιες απαιτήσεις. Οι real-time εφαρµογές πρέπει να συµβιβαστούν µε: Transmission delay: περιλαµβάνει την επεξεργασία εκποµπής, το χρόνο µετάδοσης και την επεξεργασία λήψης. Για full-duplex εφαρµογές, η καθυστέρηση αυτή δε θα πρέπει να υπερβαίνει τις µερικές εκατοντάδες ms. Για simplex εφαρµογές όπως Audio & Video on demand, µπορεί να ναι µεγαλύτερη όχι όµως µεγαλύτερη από µερικά δευτερόλεπτα. Network jitter: για υπηρεσίες real-time audio-video, όσο υψηλότερο είναι το µέσο bit rate τόσο πιο ευαίσθητα στο jitter είναι τα streams. Για παράδειγµα, για H.263 video 64 kbps και G.728 audio 16 kbps, το ανεκτό jitter είναι περίπου 130 ms. Για MPEG-1 audio και video streams στα 1.1Mbps, το ανεκτό jitter είναι περίπου 10 ms. Loss of data: η ανθρώπινη ακοή είναι πολύ ευαίσθητη σε παρεµβολές του σήµατος. Γι αυτό η απώλεια µεγάλης ποσότητας audio data µπορεί να προκαλέσει προβλήµατα, επιπλέον ο ήχος απαιτεί συνεχή ροή πληροφορίας. Από την άλλη το ανθρώπινο µάτι είναι λιγότερο ευαίσθητο στις παραµορφώσεις του σήµατος video, και έτσι απώλεια πακέτων video θα υποστηρίζεται ευκολότερα.. Έτσι, αφού το video απαιτεί µεγαλύτερο bit rate από ότι ο ήχος, υπάρχει µεγαλύτερη πιθανότητα απώλειας δεδοµένων video από ότι ήχου για fixed bit rates. End-to-end bandwidth: Όταν χρησιµοποιούµε public Internet ο κάθε χρήστης έχει ταχύτητα σύνδεσης όχι µεγαλύτερη από µερικές δεκάδες kbps. Έτσι οι τεχνικές κωδικοποίησης θα πρέπει να παρέχουν πολύ υψηλούς ρυθµούς συµπίεσης, και αντίστοιχα πολύ χαµηλή ποιότητα. Παρ όλα αυτά, για corporate networks και intranets, µπορούν να επιτευχθούν υψηλότερα bit rates, και να παρέχουν έτσι καλύτερη ποιότητα. 4.6 Εφαρµογές/ Υπηρεσίες µε επιπρόσθετους µηχανισµούς ελέγχου Σελίδα 75

76 Πίνακας 6: Υπηρεσίες και προδιαγραφές τους Εφαρµογή/ Υπηρεσία Φιλοξενία σελίδων Voice over IP (VoIP) (Μετάδοση φωνής πάνω από IP δίκτυα. Αποτελεί φθηνή εναλλακτική λύση για υπεραστικές συνδιαλέξεις και απευθύνεται κυρίως σε επιχειρήσεις που επιθυµούν τη σύνδεση του ιδιωτικού τους τηλεφωνικού δικτύου ώστε να δροµολογούνται όλες οι εξωτερικές κλήσεις µέσω του Internet. Η χρήση της υπηρεσίας προϋποθέτει εγκατάσταση µιας συσκευής VoIP στη δικτυακή πύλη (gateway) της επιχείρησης) Voice over ΑΤΜ (VoΑΤΜ) & VoADSL Quality of Service Type Real-time constant bit rate (CBR) ή variable bit rate (VBR) RT Real-time CBR ή VBR RT Αναλυτική περιγραφή To VoIP απαιτεί οι ενδιάµεσες ενότητες να έχουν την ελάχιστη δυνατή καθυστέρηση. Επιπλέον, οι ενότητες VoIP πρέπει να υποστηρίζουν ελάχιστες απώλειες πακέτων. Ώστε να διατηρείται ένα υψηλό MOS (Mean Opinion Score) (να παραµένει η ποιότητα toll ή near-toll) Αυτά τα sessions απαιτούν συµµετρικά data sessions και ποικίλλουν στην απαίτηση για συνολικό bandwidth, πράγµα το οποίο εξαρτάται από το ύψος της συµπίεσης που χρησιµοποιείται για το encapsulation. Αυτές οι συνδέσεις είναι οι πιο αποδοτικές πάνω στο δίκτυο όταν εγκαθίστανται µε βάση τις απαιτήσεις και τη ζήτηση To VoΑΤΜ απαιτεί τα sessions να έχουν την ελάχιστη δυνατή καθυστέρηση. Επιπλέον, τα VoΑΤΜ sessions πρέπει να υποστηρίζουν ελάχιστες απώλειες cells ή ελάχιστη φθορά ώστε να διατηρείται ένα υψηλό MOS (να παραµένει η ποιότητα toll ή near-toll) Απαιτούµενο bandwidth Uplink AAL Απαιτούµεν ο bandwidth Downlink 400kbps- 1.5Mbps 400kbps- 1.5Mbps 5-6 kbps 5-6 kbps G.729 Πρωτόκολλα ~16kbps ~16kbps AAL2 G.711, G.726, G.728, G.729 Αυτά τα sessions απαιτούν συµµετρικά data sessions και ποικίλλουν στη συνολική απαίτηση για bandwidth, πράγµα το οποίο εξαρτάται από το Σελίδα 76

77 µέγεθος της συµπίεσης που χρησιµοποιείται για το encapsulation. Αυτές οι συνδέσεις είναι οι πιο αποδοτικές πάνω στο δίκτυο όταν εγκαθίστανται µε βάση τις απαιτήσεις και τη ζήτηση. Videoconferencing (Τηλεδιάσκεψη πολλών ατόµων. Η υλοποίηση της υπηρεσίας µπορεί να πραγµατοποιηθεί είτε µέσω της σύνδεσης στο Internet χρησιµοποιώντας κατάλληλες εφαρµογές λογισµικού, είτε µε ειδικό εξοπλισµό, ο οποίος όµως θα Real-time CBR ή VBR RT Τα videoconferencing sessions απαιτούν συµµετρικά data sessions. Επιπλέον σαν αποτέλεσµα των συνιστωσών video και φωνής, το videoconferencing απαιτεί µεγαλύτερο bandwidth από τις περισσότερες εφαρµογές. Ελάχιστη καθυστέρηση και απώλεια cells απαιτούνται για το videoconferencing. 384kbps- 1.5Mbps 384kbps- 1.5Mbps AAL2 H.263, H.261, H.320, H.323 απαιτεί πολυδάπανη επένδυση του φορέα του ADSL) Αυτές οι συνδέσεις είναι οι πιο αποδοτικές πάνω στο δίκτυο όταν εγκαθίστανται µε βάση τις απαιτήσεις και τη ζήτηση Video on Demand (VOD) (Ο χρήστης επιλέγει οποιαδήποτε στιγµή ταινίες ή προγράµµατα που βρίσκονται αποθηκευµένα σε ένα video server. Υπάρχει η δυνατότητα διαχείρισης της ροής του προγράµµατος (FF, REW, STOP). Η λήψη του video µποεί να γίνει είτε από PC είτε από τηλεόραση εφόσον αυτή διαθέτει Non realtime VBR NRT To VOD απαιτεί ασύµµετρες συνδέσεις δικτύου. Ένας περιορισµένος όγκος input από τον χρήστη µπορεί να µεταδοθεί στο upstream για λειτουργίες ελέγχου (play, pause, stop, rewind, κλπ.) Επιπλέον το VOD απαιτεί σταθερή καθυστέρηση των cells αν και µπορεί να χρησιµοποιηθεί το buffering για την αντιστάθµιση ανωµαλιών της ρυθµαπόδοσης ( throughput). ~1.5 Mbps ~64Kbps- 128kbps ΑΑL2 AAL5 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 κατάλληλο εξοπλισµό (STB)) Το συνολικό bandwidth που απαιτείται για VOD Σελίδα 77

78 είναι αρκετά µεγάλο downstream, περιορισµένο upstream. Το µέγεθος της συµπίεσης για την υπηρεσία video επίσης επηρεάζει το bandwidth που χρησιµοποιείται. Αυτές οι συνδέσεις είναι οι πιο αποδοτικές πάνω στο δίκτυο όταν εγκαθίστανται µε βάση τις απαιτήσεις και τη ζήτηση Broadcast video (Προγραµµατισµένες µεταδόσεις ζωντανού ή αποθηκευµένου περιεχοµένου σε πολλούς χρήστες ταυτόχρονα. Υπάρχει η δυνατότητα επιλογής του προγράµµατος αλλά Non-real time/real time VBR- RT/VBR- NRT To broadcast video απαιτεί οι συνδροµητές να συµµετέχουν σε data sessions που βρίσκονται σε εξέλιξη. Πολλοί χρήστες µπορούν να λαµβάνουν broadcast sessions χρησιµοποιώντας IP ή ATM multicast λειτουργίες. ~12-15Mbps AAL2 AAL5 MPEG-2, MPEG-4 όχι ελέγχου της ροής. Το broadcast video επίσης Από τη µεριά του απαιτεί ασύµµετρες δικτύου είναι συνδέσεις δικτύου. απαραίτητη η ύπαρξη Επιπλέον το broadcast ψηφιακού video απαιτεί σταθερή κωδικοποιητή video καθυστέρηση των cells πραγµατικού χρόνου αν και µπορεί να και η υλοποίηση χρησιµοποιηθεί το πρωτοκόλλων buffering για την πολυµετάδοσης αντιστάθµιση ανωµαλιών (multicasting)) του throughput. Το συνολικό bandwidth που απαιτείται για broadcast video είναι sizeable downstream, limited upstream. Το µέγεθος της συµπίεσης για την υπηρεσία video επίσης επηρεάζει το bandwidth που χρησιµοποιείται. Αυτές οι συνδέσεις είναι οι πιο αποδοτικές πάνω στο δίκτυο όταν εγκαθίστανται µε βάση τις απαιτήσεις και Σελίδα 78

79 τη ζήτηση, αν και το πρωτεύον καθοριστικό σηµείο της συνολικής αποδοτικότητας του δικτύου είναι σε ποιο σηµείο του δικτύου έχει σπάσει το carrier σήµα (σήµα φέροντος) σε µεµονωµένα sessions συνδροµητών. Network games (Συµµετοχή σε ηλεκτρονικά παιχνίδια µαζί µε άλλους ταυτόχρονους χρήστες. Η υπηρεσία µπορεί να προσφερθεί σαν TCP/IP εφαρµογή για χρήστες µε PC, είτε µέσω προβολής στην τηλεόραση εφόσον ο χρήστης διαθέτει set- real-time VBR NRT Τα networked-based games συνήθως απαιτούν µικρά µεγέθη bandwidth πρέπει όµως να υποστηρίζουν ελάχιστη καθυστέρηση στο δίκτυο. Συχνά το παιχνίδι το ίδιο φιλοξενείται στο σύστηµα του συνδροµητή, το οποίο µεταδίδει µόνο πληροφορία του παίκτη µεταξύ του δικτύου και των άλλων χρηστών. top-box και συσκευή εισόδου (π.χ. πληκτρολόγιο, τηλεχειριστήριο) Οι πραγµατικές απαιτήσεις του δικτύου ποικίλλουν πολύ ανάµεσα στις εφαρµογές ηλεκτρονικών παιχνιδιών και οι συνδέσεις βελτιστοποιούνται όταν δηµιουργούνται ειδικά σύµφωνα µε τις επιµέρους απαιτήσεις της εφαρµογής. Αυτές οι συνδέσεις είναι οι πιο αποδοτικές πάνω στο δίκτυο όταν εγκαθίστανται µε βάση τις απαιτήσεις και τη ζήτηση. Internet access (Κλασική πρόσβαση στο Internet και χρήση TCP/IP εφαρµογών όπως πλοήγηση στο WWW, συνοµιλία µε κείµενο (chatting), λήψη Non realtime/best effort VBR NRT/UBR H πρόσβαση στο δίκτυο είναι µία από τις πιο βασικές εφαρµογές δικτύου. Οι απαιτήσεις για bandwidth διαφέρουν κατά πολύ ανάλογα µε το περιεχόµενο που θα ζητηθεί kbps AAL5, IP Σελίδα 79

80 περιεχοµένου πολυµέσων (multimedia streaming)) Συνήθως η πρόσβαση στο δίκτυο θεωρείται σαν besteffort unspecified bit rate (UBR) data sessions όπως και κάθε QoS/CoS ορισµός carrier δίκτυο συνεχίζει να εξαρτάται από την χωρητικότητα και την υπερφόρτωση στο Internet αυτό καθ εαυτό και τον content και application host. Besteffort sessions στο Internet είναι συνήθως οι µόνιµες συνδέσεις: οι πόροι ελέγχου δικτύου που χρησιµοποιούνται για να δηµιουργηθούν ondemand ή on-request συνδέσεις δεν είναι αποδοτικές για αυτό το είδος της σύνδεσης. Distance Learning Telemedicine (Υπηρεσίες τηλεϊατρικής. Παρακολούθηση διαφόρων ζωτικών σηµάτων του ασθενούς από αποµακρυσµένο ιατρικό προσωπικό) BE UBR 384kbps- 1.5Mbps 384kbps- 1.5Mbps VBR ~512kbps 384kbps- 1.5Mbps Virtual private variable H πρόσβαση σε VPN s AAL5 network (VPN) για πρόσβαση σε εταιρικά access ή ιδιωτικά δίκτυα (Γεφύρωση εταιρικών ή ιδιωτικών δικτύων (bridging). Χρησιµοποιούνται εικονικά κανάλια πάνω από το δίκτυο ποικίλλει ανάλογα µε τις απαιτήσεις. Η πρόσβαση µπορεί να εκτείνεται από CBR σε best-effort UBR sessions. Συνήθως αυτές οι συνδέσεις είναι µόνιµες κορµού ATM του φορέα του ADSL) Πρόσβαση στο variable H πρόσβαση σε λογαριασµό / πληροφορία του ιδιωτικές εφαρµογές λογαριασµού του χρήστη, Σελίδα 80

81 ιδιωτικές εφαρµογές εργαλεία διαµόρφωσης ή άλλη ιδιωτική και σχετιζόµενη µε τον συνδροµητή πληροφορία και οι λειτουργίες µπορεί να διαφέρουν σε απαιτήσεις δικτύου για throughput, καθυστέρηση και απώλειες. Αυτές οι λειτουργίες ορίζονται µοναδικά από το carrier. Το σηµείο κλειδί της ιδιωτικής πρόσβασης σε δίκτυο είναι η ικανότητα να διαχωρίζονται τα public από τα private sessions. Συνήθως αυτές οι συνδέσεις είναι µόνιµες. Σελίδα 81

82 5. Ανάλυση Video Servers 5.1 Εισαγωγή Η ανάπτυξη των ευρυζωνικών δικτύων τηλεπικοινωνιών (Broadband Networks) δίνει τη δυνατότητα σε κάθε χρήστη να απολαµβάνει µεγάλη ποικιλία υπηρεσιών. Μια από τις σηµαντικότερες υπηρεσίες είναι η µετάδοση σε πραγµατικό χρόνο (real time) video και ήχου, η οποία µπορεί να πραγµατοποιηθεί µε διάφορους τρόπους: Προγραµµατισµένες µεταδόσεις (scheduled broadcasts): Πρόκειται για µετάδοση τηλεοπτικών προγραµµάτων, ζωντανών ή προ-αποθηκευµένων, σε µεγάλο αριθµό χρηστών σε πραγµατικό χρόνο. Η στιγµή έναρξης της µετάδοσης είναι προγραµµατισµένη. Ο χρήστης µπορεί να συνδεθεί και µετά την έναρξη της µετάδοσης αλλά θα παρακολουθήσει το πρόγραµµα από τη στιγµή που συνδέθηκε και µετά. Video κατά απαίτηση (Video on Demand): Ο χρήστης έχει τη δυνατότητα πρόσβασης σε video περιεχόµενο οποιαδήποτε στιγµή επιθυµεί. Ο τρόπος επικοινωνίας είναι διαλογικός (interactive) αφού ο χρήστης µπορεί να επεµβαίνει άµεσα στο περιεχόµενο (επιλογές fast forward, rewind, stop, pause). Near Video on Demand (NvoD): Το ίδιο πρόγραµµα µεταδίδεται σε τακτά διαστήµατα, οπότε δίνεται η δυνατότητα στο χρήστη να επιλέξει µια ώρα της αρεσκείας του. εν έχει όµως τη δυνατότητα για άµεση επέµβαση στο περιεχόµενο όπως συµβαίνει στη VoD υπηρεσία. Για την παροχή των παραπάνω υπηρεσιών είναι αναγκαία η χρήση ενός εξυπηρετητή video (video server). Ο video server λαµβάνει σαν είσοδο ψηφιακό, κωδικοποιηµένο video περιεχόµενο και στη συνέχεια το διανέµει στους συνδροµητές. Το video περιεχόµενο είναι αρχεία video κωδικοποιηµένα µε κάποιο από τα γνωστά formats όπως MPEG-1, MPEG-2 και άλλα. Ακόµη ένα χαρακτηριστικό του video server είναι η δυνατότητα του για multicasting, για διανοµή, δηλαδή, του ίδιου περιεχοµένου σε πολλαπλούς χρήστες χωρίς να είναι αναγκαία η αποκατάσταση µιας point-to-point σύνδεσης κάθε χρήστη µε το server. Μια ροή video θα µεταδίδεται ταυτόχρονα σε όλους τους χρήστες µέσω της multicast υπηρεσίας. Η υπηρεσία multicast είναι διαθέσιµη µόνο για video streaming, ενώ η παροχή VoD γίνεται µόνo µέσω unicast υπηρεσίας. Και αυτό γιατί στο VoD είναι αναγκαία η αλληλεπίδραση του χρήστη µε το video server. Με τη χρήση κατάλληλου λογισµικού (video server software) ένας απλός server µπορεί να µετατραπεί σε video server και να πραγµατοποιεί µεταδόσεις video περιεχοµένου σε πραγµατικό χρόνο. Όµως, οι ολοένα και αυξανόµενες απαιτήσεις των χρηστών για τις Σελίδα 82

83 παραπάνω υπηρεσίες, καθιστούν αναγκαία τη χρήση εξειδικευµένου υλικού, hardware video servers, οι οποίοι πλεονεκτούν σηµαντικά έναντι των software video servers. Στους hardware video servers η διαχείριση του προς µετάδοση video υλικού γίνεται µε µεγαλύτερη ταχύτητα και αξιοπιστία. ιαθέτουν τεράστιο χώρο αποθήκευσης video υλικού, και ειδικές τεχνικές αποθήκευσης και ανάκτησής του από τους δίσκους για µεγαλύτερη ασφάλεια του περιεχοµένου. Πολλοί από αυτούς διαθέτουν και ενσωµατωµένους κωδικοποιητές (codecs), αποτελώντας µια ολοκληρωµένη λύση για κωδικοποίηση και αποστολή του περιεχοµένου. Επειδή, όµως, οι software servers κοστίζουν λιγότερο, προτιµώνται συχνά σαν οικονοµικότερη λύση. 5.2 Ανάλυση Software Video Servers Με σκοπό την παροχή των παραπάνω video υπηρεσιών, µελετήθηκαν συνολικά 21 εµπορικές λύσεις software video servers και αξιολογήθηκαν µε βάση την καταλληλότητα και τις επιδόσεις τους, ιδιαίτερα για εφαρµογές µεγάλης κλίµακας. Ως κριτήρια αξιολόγησης χρησιµοποιήθηκαν τα εξής:! Video Streaming Formats: Πόσα και ποια από τα γνωστά formats κωδικοποιηµένου ψηφιακού video (video file formats, π.χ. MPEG-1/2/4,.WMV,.RM) µπορεί να υποστηρίξει ο video server στο streaming.! Παροχή υπηρεσίας Video on Demand: Θα πρέπει να έχει τη δυνατότητα να υποστηρίζει µεγάλο αριθµό unicast συνδέσεων, µια για κάθε χρήστη, καθώς και λειτουργίες ελέγχου της ροής video (fast forward, rewind, pause, stop).! Υπηρεσία multicasting: υνατότητα υποστήριξης multicast συνδέσεων από το server προς τους χρήστες, καθώς και καναλιών επιστροφής (προαιρετικά) για τη διαχείριση των συνδροµητών.! Αριθµός χρηστών που µπορεί να εξυπηρετεί ταυτόχρονα ο server. H παράµετρος αυτή εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως το είδος της υπηρεσίας (unicast ή multicast), το ρυθµό µετάδοσης κάθε ροής (bit rate), το διαθέσιµο bandwidth από το δίκτυο.! Κόστος: Συνήθως η τιµή ενός εµπορικού video server εξαρτάται από τον αριθµό των ταυτόχρονων χρηστών που πρόκειται να εξυπηρετήσει ή από τη συνολικό bandwidth στη έξοδο του server (ρυθµαπόδοση throughput). Έτσι, ένας πάροχος περιεχοµένου, ανάλογα µε τον αριθµό χρηστών που επιθυµεί να εξυπηρετήσει (ή, αντίστοιχα, ανάλογα µε την επιθυµητή ρυθµαπόδοση), θα πρέπει να αγοράσει την αντίστοιχη άδεια από τον προµηθευτή του video server. Λαµβάνοντας υπόψη τα παραπάνω κριτήρια, 13 από τους 21 video servers κρίθηκαν κατάλληλοι για να υποστηρίξουν εφαρµογές µεγάλης κλίµακας. υο από αυτούς, ο Helix Universal Server της RealNetworks και ο Darwin Streaming Server της Apple εγκαταστάθηκαν και χρησιµοποιούνται στο εργαστήριο του ΟΤΕ. Ο Helix, γιατί κρίθηκε ως ο server µε τις καλύτερες επιδόσεις και ο Darwin, γιατί συνδυάζει υψηλές επιδόσεις Σελίδα 83

84 ενώ παράλληλα είναι open source και διατίθεται δωρεάν. Ακολουθεί σύντοµη αναφορά στα χαρακτηριστικά των δυο servers Helix Universal Server της RealNetworks Ο Helix Universal Server µπορεί να µεταφέρει πάνω από ταυτόχρονες ροές ήχου και πάνω από 1000 ταυτόχρονες ροές video. Αποτελεί βελτιωµένη έκδοση του Real Server και µπορεί να καλύψει τις ανάγκες ποικίλων διαφορετικών επιχειρησιακών εφαρµογών και παροχών υπηρεσιών. Υποστηρίζει ζωντανή (live) και κατά απαίτηση (on-demand) µεταφορά όλων των σηµαντικών file formats, συµπεριλαµβανοµένου του REAL MEDIA, του WINDOWS MEDIA, QuickTime, MPEG-4, MPEG-2, και περισσότερων. Μπορεί επίσης να συνεργαστεί µε τους περισσότερους δηµοφιλείς κωδικοποιητές (encoders) όπως Windows Media, Quick Time, MPEG-4 κτλ. Παρέχει αξιόπιστη διανοµή live και on-demand περιεχοµένου στο Internet, δυνατότητα για αναβάθµιση και µείωση των απαιτήσεων σε Bandwidth:! Αποτελεί ολοκληρωµένη software λύση για caching on-demand video περιεχοµένου όλων των σηµαντικών streaming formats. Το caching πραγµατοποιείται στους servers που βρίσκονται κοντά στους τελικούς χρήστες. Εκεί, όταν κάποιος χρήστης ζητήσει video περιεχόµενο (on-demand), αυτό στέλνεται σε αυτόν από τον κεντρικό server ενώ ταυτόχρονα αντιγράφεται προσωρινά στον ενδιάµεσο server. Aν το ίδιο περιεχόµενο ζητηθεί στη συνέχεια από άλλο χρήστη, θα µπορεί να ανακτηθεί από τον πλησιέστερο server χωρίς να απαιτείται αποκατάσταση νέας σύνδεσης του χρήστη µε τον κεντρικό server. Έτσι εξοικονοµείται bandwidth.! Αποτελεί ολοκληρωµένη software λύση για splitting live video περιεχοµένου όλων των σηµαντικών streaming formats. Η διαδικασία του splitting πραγµατοποιείται σε servers που βρίσκονται κοντά στους τελικούς χρήστες. Εκεί, όταν Σελίδα 84

85 περισσότεροι του ενός χρήστες επιθυµούν το ίδιο πρόγραµµα, δηµιουργούνται πιστά αντίγραφα της ίδιας ροής, ένα για τον κάθε χρήστη. Έτσι, για το συγκεκριµένο περιεχόµενο, απαιτείται να σταλεί µόνο µια ροή video από τον κεντρικό video server προς τους servers που βρίσκονται κοντά στους τελικούς χρήστες µε αποτέλεσµα να εξοικονοµείται bandwidth.! Βελτιώνει την απόδοση και µειώνει την upstream χρήση εύρους ζώνης µε τη διανοµή µόνο των απαιτούµενων bit rates των αρχείων της µορφής Surestream (τεχνολογία της RealNetworks που εξασφαλίζει γρήγορη λήψη data µεταξύ server και player) µέσα σε ένα διανεµηµένο περιβάλλον. Επίσης παρέχει στους διαχειριστές την υποδοµή που χρειάζονται για να διαχειρίζονται κεντρικά και από απόσταση τους servers:! «On the fly» διαχείριση του Server σηµαίνει ότι αλλαγές στις ρυθµίσεις µπορούν να γίνουν χωρίς τη διακοπή της υπηρεσίας ή το σταµάτηµα και την επανεκκίνηση του κεντρικού υπολογιστή.! Οι XML web υπηρεσίες δίνουν τη δυνατότητα για παρακολούθηση και έλεγχο πολλαπλών servers καθώς και για αποθήκευση σε log files.! Ευέλικτες Play Lists στον Server. Το iqslta είναι ένα εργαλείο επόµενης γενιάς της RealNetworks για streaming ενός ήδη εγγραµµένου clip σαν ζωντανό γεγονός.! Live file archiving. Οι Επιχειρήσεις και οι παροχείς περιεχοµένου µπορούν να δηµιουργήσουν on demand αρχεία οποιασδήποτε ζωντανής µετάδοσης σε οποιοδήποτε κόµβο διακοµιστών.! Οδηγίες προσωρινής αποθήκευσης (cache) µέσω RTSP πρωτοκόλλου: Επιτρέπει στους χειριστές των servers να καθορίσουν ποιο περιεχόµενο θα αποθηκευτεί προσωρινά ή θα υποστεί splitting στους downstream proxies. Επιδόσεις Οι επιδόσεις του Helix Universal Server για streaming σε RealNetworks Version 9 Media format (.rm format) δίνονται στο παρακάτω διάγραµµα. Οι µετρήσεις πραγµατοποιήθηκαν για audio streams των 20Kbps και video streams των 225Kbps και 500Kbps. Σελίδα 85

86 RealNetworks Version 9 Media streaming formats (.rm) Ταυτόχρονοι χρήστες Bit Rate ροής (Kbps) Windows 2000 Advanced Server Red Hat Linux 7.3 Εικόνα 34: Επιδόσεις του Helix Server για streaming σε Real V9 format Για streaming σε Windows Media format (.wma, wmv) οι επιδόσεις του Helix Universal Server σε σύγκριση µε τον Windows Media 9 Series της Microsoft στο παρακάτω διάγραµµα. Οι µετρήσεις πραγµατοποιήθηκαν για audio streams των 20Kbps και video streams των 225Kbps και 500Kbps. Σελίδα 86

87 Windows Media streaming formats (.wma,.wmv) 9000 Ταυτόχρονοι χρήστες Bit Rate ροής (Kbps) Windows Media 9 Server σε windows2000 Helix Universal Server σε Windows 2000 Helix Universal Server σε Linux Εικόνα 35: Επιδόσεις του Helix Server για streaming σε Windows Media format Από τα διαγράµµατα προκύπτει ότι ο Helix Universal Server εµφανίζει υψηλότερες επιδόσεις όταν τρέχει σε Linux. Επίσης, για streaming σε Windows Media format, ο Helix Server είναι καλύτερος από τον Windows Media 9 Server της Microsoft. Για streaming σε RealNetworks Media format (.rm) ο Helix µπορεί να εξυπηρετήσει ακόµα µεγαλύτερο αριθµό χρηστών. Απαιτήσεις σε Υλικό και Λειτουργικά Συστήµατα Επεξεργαστής Λειτουργικό Σύστηµα Intel 500MHz ή ταχύτερο Windows NT 4.0, Windows 2000 (Workstation/Server), Windows XP Professional, Linux kernel version , glibc 2.2.4, FreeBSD 4.0/4.5 Sun Ultra SPARC II 400MHz ή ταχύτερο Sun Solaris 2.7/ bit Motorolla PowerPC 375MHz ή ταχύτερο IBM AIX 4.3/5L PA-Risc MHz ή ταχύτερο HP UX 11.0/11i 32 bit Σελίδα 87

88 500 MHz Alpha Compaq Tru64 Unix 5.1/ 5.1A Απαιτήσεις µνήµης Για Helix Universal Servers είναι απαραίτητα 512 ΜΒ µνήµης τουλάχιστον, συστήνεται όµως 768 ή περισσότερο. Η προσθήκη της περισσότερης RAM σε έναν Helix Universal Server µπορεί να αυξήσει τον αριθµό χρηστών που η µηχανή µπορεί να εξυπηρετήσει ταυτόχρονα. Οι servers που πρόκειται να εξυπηρετήσουν 1000 ή περισσότερους ταυτόχρονους χρήστες πρέπει να εξασφαλίσουν 768 ΜΒ ή περισσότερο Απαιτήσεις Αποθήκευσης Η Helix Universal Server εφαρµογή απαιτεί 18MB για εγκατάσταση συν επιπλέον χώρο για την αποθήκευση του περιεχοµένου. Οι απαιτήσεις αποθήκευσης για single rate media µπορούν να υπολογιστούν µε την ακόλουθη εξίσωση: («bit rate του clip σε kbps X µήκος του clip σε seconds») δια του 8 = KB απαιτούµενος χώρος Darwin Streaming Server της Apple Όταν ξεκίνησε το 1999, ο QuickTime Streaming Server απετέλεσε καινοτοµία στη βιοµηχανία των streaming media µε την open source (κώδικας που διατίθεται ελεύθερα και µπορεί να τροποποιηθεί), Real-Time Transport Protocol/ Real Time Streaming Protocol (RTP/RTSP) µηχανή του. Τώρα ο QuickTime Streaming Server 4 έχει βελτιωθεί για να υποστηρίξει και άλλα standards µε την προσθήκη MPEG-4 και MP3 στην παλέτα δυνατοτήτων κάλυψης του. Ενώ ο QuickTime Streaming Server σχεδιάστηκε για τον MAC OS Χ server, είναι επίσης διαθέσιµος σαν ένας open source server µε το όνοµα Darwin Streaming Server. Οι εκδόσεις είναι διαθέσιµες για Linux, Solaris και Windows NT/2000 και επειδή είναι µια open source τεχνολογία, ο Darwin Streaming Server µπορεί να υποστηριχτεί και από άλλες πλατφόρµες µε την τροποποίηση µερικών platform-specific source files. ιαχείριση από απόσταση µε τον QuickTime Broadcaster Η διαχείριση (administration) του συστήµατος γίνεται µέσω µιας Web interface. Παράλληλα, µπορεί να εγκατασταθεί κατάλληλο λογισµικό της QuickTime, o QuickTime Broadcaster, του οποίου η διαχείριση γίνεται επίσης µέσω Web, πετυχαίνοντας, έτσι, τον πλήρη έλεγχο από απόσταση προγραµµατισµένων µεταδόσεων, της έναρξης ή λήξης τους, την επιλογή των προγραµµάτων, καθώς και άλλες ρυθµίσεις. Σελίδα 88

89 Εικόνα 36: QuickTime Broadcaster Instant-on Streaming Το Instant-On µειώνει εντυπωσιακά την καθυστέρηση που προκαλείται λόγω του buffering. Έτσι, οι χρήστες µπορούν να παρακολουθούν τα streaming media σχεδόν την ίδια στιγµή (real time). Με τo Instant-On, οι χρήστες µπορούν επίσης να πηγαίνουν εµπρός και πίσω µε το time slider µέσα σε µια on-demand ροή video. Skip Protection Το Skip Protection χρησιµοποιεί το πλεονάζον εύρος ζώνης για να κάνει buffering ahead (τα πακέτα µπαίνουν σε buffer στον client, µειώνεται το jitter) στον client. Όταν τα πακέτα χάνονται, η επικοινωνία µεταξύ του χρήστη και του κεντρικού υπολογιστή οδηγεί στην αναµετάδοση µόνο των χαµένων πακέτων, που µειώνουν την επίδραση της κίνησης του δικτύου. Άλλα χαρακτηριστικά! Εξυπηρετεί οποιοδήποτε MP3 player όπως itunes, WinAmp ή QuickTime player. Σελίδα 89

90 ! Web-based interface για τοπική και από απόσταση διαχείριση.! Υποστηρίζει QuickTime (.mov), MP3 audio (.mp3), ή MPEG-4 (.mp4) αρχεία! Υποστηρίζει: sequential playback (τα προγράµµατα που υπάρχουν στη λίστα του server παίζονται µε τη σειρά που είναι καταχωρηµένα το ένα µετά το άλλο), sequential looped playback (τα προγράµµατα παίζονται µε τη σειρά και όταν τελειώσουν ξαναπαίζονται από την αρχή), and weighted Random playback (τα προγράµµατα παίζονται µε τυχαία σειρά).! Υποστηρίζει Digest Πιστοποίηση ταυτότητας (κρυπτογραφηµένη µεταφορά κωδικού πρόσβασης)! Υποστηρίζει Basic Πιστοποίηση ταυτότητας (clear text µεταφορά κωδικού πρόσβασης)! Παρέχει δυνατότητα για εγκατάσταση πολλών servers µαζί για αύξηση της απόδοσης του συστήµατος.! Επιτρέπει στο χρήστη να δηµιουργήσει προσοµοιωµένες ζωντανές µεταδόσεις µε τον Playlist Broadcaster, ιδανικό για τη δηµιουργία προσωπικού Internet ράδιο σταθµού Εικόνα 37: MP3 Playlist Web Interface! Παρέχει έλεγχο πρόσβασης στα αρχεία media χρησιµοποιώντας modules πιστοποίησης ταυτότητας! Υποστηρίζει multicast και unicast ροές Σελίδα 90

91 Απαιτήσεις Συστήµατος! MAC OS X 10.1 ή επόµενο! Red Hat Linux 7.1! Solaris 8 (SPARC)! Windows NT Server 4.0/Windows 2000 Server Συνοπτικός Πίνακας Software Video Servers Στη συνέχεια δίνονται τα χαρακτηριστικά των 13 Video Servers που αξιολογήθηκαν και κρίθηκαν κατάλληλοι µε βάση τις δυνατότητες τους. Πίνακας 7: Σύγκριση Software Video Servers Όνοµα Server Υποστηριζόµενα video formats Video on Demand υνατότητα multicasting Λειτουργικό σύστηµα Helix Universal Server Real Media (.rm), Windows Media (.wm), QuickTime, MPEG- 1/2/4 ΝΑΙ ΝΑΙ Windows NT/2000/XP, Linux kernel version , FreeBSD 4.0/4.5, Sun Solaris 2.7/2.8, IBM AIX 4.3/5L, HP UX 11.0/11i, Compaq Tru64 Unix 5.1/5.1A Darwin Streaming Server QuickTime (.mov), MPEG-4 (.mp4) ΝΑΙ ΝΑΙ Mac OS X 10.1, Red Hat Linux 7.1, Solaris 8 (SPARC), Windows NT 4.0/2000 Windows Media Services 9 Series Windows Media (WMV), Advanced Systems Format (ASF), MPEG-1 ΝΑΙ ΝΑΙ Microsoft Windows Server 2003 Standard/Enterprise/ Datacenter Edition Envivio Streaming Server MPEG-4 ΝΑΙ ΝΑΙ Windows NT/2000 server, Red Hat Linux 7.1, IRIX m On2 Truecast 7 Server Software VP3, VP4, και VP5 (προκύπτουν από τους video codecs της On2) ΝΑΙ _ Windows 2000/NT Streaming21 Media Server ASF, AVI, MPEG-1, MPEG-2, HDTV, WMV (ASF), e- Cinema, Microsoft MPEG-4/ASF ΝΑΙ ΝΑΙ Microsoft Windows NT 4.0/2000, HP-UX 11i DIVX Callisto Voyager MPEG-1, MPEG-2, Q i kti MPEG 4 ΝΑΙ ΝΑΙ Solaris 8 Σελίδα 91

92 QuickTime, MPEG-4 Broadware Interactive Media Server MJPEG, MPEG-1, MPEG-4 _ ΝΑΙ Linux, Solaris Emulive Server 4 Interactive Broadcast Platform MPEG, WM _ ΝΑΙ Windows2000 Professional/ NT 4.0/XP Kasenna MediaBase XMP MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 ΝΑΙ ΝΑΙ SGI: IRIX Linux: RedHat 7.2 Solaris 8/9 VisioWave Media Software MPEG1/2 _ ΝΑΙ Microsoft Windows ClearBand ES MPEG-2 _ ΝΑΙ Linux Live Channel QuickTime ΝΑΙ ΝΑΙ Mac OS Ανάλυση Hardware Video Servers Όσον αφορά τις λύσεις σε µορφή υλικού, µελετήθηκαν συνολικά 25 εµπορικοί hardware video servers και αξιολογήθηκαν µε βάση την καταλληλότητα και τις επιδόσεις τους, ιδιαίτερα για εφαρµογές µεγάλης κλίµακας. Ως κριτήρια αξιολόγησης χρησιµοποιήθηκαν τα εξής:! Video Streaming Formats! Παροχή υπηρεσίας Video on Demand! Υπηρεσία multicasting! Network interfaces στην έξοδο του server: Είναι οι διεπαφές που συνδέουν το video server µε το δίκτυο (π.χ. 10/100 Base Ethernet, Gigabit Ethernet, SONET/SDH κτλ.).! υνατότητα αποθήκευσης, αποθηκευτικός χώρος και τεχνικές αποθήκευσης του video περιεχοµένου! Κόστος Λαµβάνοντας υπόψη τα παραπάνω κριτήρια, 10 από τους 25 hardware video servers κρίθηκαν κατάλληλοι για να υποστηρίξουν εφαρµογές µεγάλης κλίµακας. Ακολουθεί σύντοµη αναφορά στα χαρακτηριστικά των δυο δηµοφιλέστερων λύσεων σε µορφή υλικού, του IPTV 3400 της Cisco και του n4 Streaming Media Appliance της ncube Cisco IPTV Series Servers Η Cisco IP/TV λύση αποτελείται από τα παρακάτω τµήµατα: Σελίδα 92

93 Τον IP/TV Content Manager: Αποτελεί την κεντρική πλατφόρµα διαχείρισης του IP/TV συστήµατος. Με τον Content Manager, οι διαχειριστές µπορούν να δηµιουργούν, να προγραµµατίζουν, και να διαχειρίζονται τα προς µετάδοση γεγονότα, να διαχειρίζονται τους IP/TV Servers, να επιλέγουν το αποθηκευµένο υλικό που θα είναι διαθέσιµο στους viewers, να κάνουν τις απαραίτητες ρυθµίσεις δικτύου, και να µεταφέρουν περιεχόµενο µεταξύ των servers. Τους IP/TV Servers: Οι Broadcast Servers είναι κατάλληλοι κυρίως για µετάδοση ζωντανών, προγραµµατισµένων γεγονότων (π.χ. µετάδοση ποδοσφαιρικού αγώνα), ενώ οι Archive Servers είναι κατάλληλοι κυρίως για Video on Demand. Όλοι χρησιµοποιούν το λογισµικό IP/TV Server. Οι Broadcast Servers διαθέτουν επίσης capture cards, κάρτες, δηλαδή, που κάνουν λήψη αναλογικού video και ήχου και στη συνέχεια πραγµατοποιούν ψηφιοποίηση του σήµατος. Τον IP/TV Viewer: Είναι εγκατεστηµένος στους τελικούς χρήστες και πραγµατοποιεί λήψη του video περιεχοµένου που στέλνεται από τους IP/TV Servers. Παρακάτω εξηγείται ο τρόπος µε τον οποίο αλληλεπιδρούν τα στοιχεία της πλατφόρµας IPTV. Αρχικά, ο IPTV Viewer ρωτάει τον IPTV Content Manager για το διαθέσιµο υλικό που υπάρχει στο IPTV Server όσον αφορά τις προγραµµατισµένες µεταδόσεις και το αποθηκευµένο υλικό. Στη συνέχεια ο IPTV Viewer επιλέγει ποιό υλικό (ροή) θέλει να παρακολουθήσει και ο IPTV Content Manager λέει στον IPTV Viewer ποιος είναι ο IPTV Server που µεταδίδει το υλικό αυτό. Στη συνέχεια ο IPTV Server στέλνει τη ροή κατευθείαν στο Viewer. Η Cisco IP/TV 3400 Series είναι µια σειρά από servers οι οποίοι χρησιµοποιούνται για την υλοποίηση της IP/TV υπηρεσίας της Cisco. Αποτελούνται από:! IP/TV 3411/3412 Control Server! IP/TV 3415/3417 Video Starter System! IP/TV 3422/3423/3424/3425 Broadcast Server! IP/TV 3431/3432 Archive Server Cisco IPTV Control Server Ο IP/TV 3411 Control Server, µε εγκατεστηµένο IP/TV Control Server λογισµικό, χρησιµοποιείται για δηµιουργία και διαχείριση προγραµµατισµένων µεταδόσεων ή ondemand περιεχοµένου, αντιγραφή και µεταφορά αρχείων µεταξύ των Broadcast και Archive Servers. Στέλνει επίσης πληροφορίες προς τους χρήστες για το ποια προγράµµατα είναι διαθέσιµα. Έχει εγκατεστηµένες τις εφαρµογές Content Management και Stream Watch για συγκεντρωτικό έλεγχο της IP/TV εγκατάστασης. Cisco IPTV Broadcast Server Σελίδα 93

94 Ο IP/TV 3423 Broadcast Server διαθέτει εγκατεστηµένο IP/TV Server λογισµικό και χρησιµοποιείται κυρίως για κωδικοποίηση και διανοµή σε πραγµατικό χρόνο live περιεχοµένου, καθώς και για διανοµή ενός περιορισµένου αριθµού προ-εγγεγραµµένων προγραµµάτων. Υποστηρίζει µετάδοση video υψηλού ρυθµού (high bit rate) σε MPEG-1, MPEG-2 Full D1 (ανάλυση εικόνας 704x480x30fps) ή MPEG-2 Half D1 (ανάλυση εικόνας 350x480x30fps), καθώς και χαµηλού ρυθµού video (low bit rate) σε H.261 και MPEG-4. Το σύστηµα διαθέτει δυο video capture cards, τη Winnov Videum και την Optibase Moviemaker 200. Οι κάρτες αυτές δέχονται σαν είσοδο αναλογικό video, s-video ή composite video και το ψηφιοποιούν ώστε στην έξοδο να έχουµε ψηφιακό video έτοιµο να µεταδοθεί από το server. Η Winnov κάρτα ψηφιοποιεί video σε H.261 και MPEG-4 και σε bit rates από 56 έως 768 Kbps. Η Optibase ψηφιοποιεί video σε MPEG-1 και MPEG- 2 και σε bit rates από 500Kbps έως 1.5 Mbps. Ο χώρος αποθήκευσης δίνεται σε σχέση µε τις ώρες ψηφιακού video που µπορεί να αποθηκευτεί στο server. Για παράδειγµα µπορεί να αποθηκεύσει µέχρι 40 ώρες MPEG-1 video στο 1 Mbps, ή 10 ώρες MPEG-2 video στα 6 Mbps. Πραγµατοποιεί streaming ενός ζωντανού προγράµµατος σε MPEG Kbps, ανάλυση 704x480 και 30 frames/sec. Επίσης µπορεί να εξυπηρετήσει επιπλέον 15Mbps από MPEG-1 ροές των 1Mbps (αποθηκευµένο περιεχόµενο on demand µετάδοση). Cisco IPTV Archive Server Ο IP/TV 3431 Archive Server διαθέτει IP/TV Server λογισµικό και χρησιµοποιείται κυρίως για διανοµή περιεχοµένου VoD, προ-εγγεγραµµένων προγραµµάτων καθώς και για προγραµµατισµένες µεταδόσεις. Οι λειτουργίες του Archive Server καθορίζονται από τον IP/TV Control Server. Υποστηρίζει µεγάλη ποικιλία από κωδικοποιητές (ενώ ο ίδιος δεν διαθέτει δικό του κωδικοποιητή), τόσο για υψηλού ρυθµού video σε MPEG-1 ή MPEG-2, όσο και για χαµηλού ρυθµού video σε MPEG-4. Ο αποθηκευτικός χώρος του archive Server είναι αρκετά µεγαλύτερος από του Broadcast Server. Μπορεί να αποθηκεύσει µέχρι και 120 ώρες από MPEG-1 video στο 1 Mbps. Μπορεί να εξυπηρετήσει 50Mbps από MPEG-1 ροές των 1Mbps (αποθηκευµένο περιεχόµενο on demand µετάδοση). Cisco IPTV Starter System Το IP/TV 3415 Starter System παρέχει τις υπηρεσίες ενός Control Server, ενός Broadcast Server και ενός Archive Server µαζί, αλλά µε περιορισµένες δυνατότητες. Μπορεί δηλαδή µόνο του να αποτελέσει µια ολοκληρωµένη Cisco IP/TV λύση, αλλά για εφαρµογές µικρότερης κλίµακας. Πραγµατοποιεί streaming ενός ζωντανού προγράµµατος σε MPEG Kbps, µε ανάλυση 320x240 και 30 frames/sec, ή ενός ζωντανού προγράµµατος σε MPEG Kbps, 352x480 και 30 frames/sec. Επίσης µπορεί να εξυπηρετήσει επιπλέον 15Mbps από MPEG-1 ροές των 1Mbps. Προδιαγραφές Σελίδα 94

95 Στον πίνακα που ακολουθεί δίνονται τα χαρακτηριστικά όλων των servers της σειράς Cisco IP/TV Οι 3412 Control Server, 3417 Video Starter System, 3425 Broadcast Server και 3432 Archive Server αποτελούν µεταγενέστερες εκδόσεις των 3411 Control Server, 3415 Video Starter System, 3423 Broadcast Server και 3431 Archive Server αντίστοιχα, πρακτικά όµως δεν παρουσιάζουν σηµαντικές διαφορές στη λειτουργία. Πίνακας 8: Χαρακτηριστικά συστήµατος IPTV 3412 Control Server 3417 Video Starter System 3425 Broadcast server 3432 Archive Server 3411 Control Server 3415 Video Starter system 3423 Broadcast Server 3431 Archive Server MPEG-1, Formats κωδικοποιη N/A τών MPEG-1, MPEG-1, Half D1 & Half D1 N/A Full D1 MPEG-2 MPEG-2 N/A Half D1 & MPEG-1, Full D1 Half D1 N/A MPEG-2, MPEG-2 MPEG-4, H261 ASF, AVI, ASF, AVI, ASF, AVI, ASF, AVI, ASF, AVI, ASF, AVI, File Formats N/A MPEG, MPEG, MPEG, N/A MP3, MP4, MP3, MP4, MP3, MP4, MPEG, MPEG, MPEG, MP3, MP4, MP3, MP4, MP3, MP4, RTP RTP RTP RTP RTP RTP Αποθηκευτι N/A κός χώρος 18GB 18GB 72GB N/A 30h MPEG-1 1Mbps 10h MPEG-2 6Mbps 120h MPEG-1 1Mbps Σύνδεση 10/100 10/100 10/100 10/100 10/100 10/100 10/100 10/100 Στο δίκτυο Ethernet Ethernet Ethernet Ethernet Ethernet Ethernet Ethernet Ethernet VFW Capture Cards N/A N/A N/A N/A N/A N/A MPEG-4, H261 N/A MPEG MPEG-1, MPEG-1, MPEG-1, MPEG-1, Capture N/A HD1 HD1 & FD1 N/A N/A HD1 HD1 & FD1 N/A Cards MPEG-2 MPEG-2 MPEG-2 MPEG-2 VGA VGA VGA VGA VGA VGA VGA VGA Περιφερεια κά graphics, ποντίκι, πληκτρολό graphics, ποντίκι, πληκτρολό graphics, ποντίκι, πληκτρολό graphics, ποντίκι, πληκτρολό graphics, ποντίκι, πληκτρολό graphics, ποντίκι, πληκτρολό graphics, ποντίκι, πληκτρολό graphics, ποντίκι, πληκτρολό γιο γιο γιο γιο γιο γιο γιο γιο Ύψος 1.72 in 1.72 in 1.72 in 1.72 in 178mm 178mm 178mm 178mm (43.7 mm) (43.7 mm) (43.7 mm) (43.7 mm) Σελίδα 95

96 Πλάτος in in in in 483mm 483mm 483mm 483mm (358.8mm) (358.8mm) (358.8mm) (358.8mm) Βάθος in in in in 516mm 516mm 516mm 516mm (358.8mm) (358.8mm) (358.8mm) (358.8mm) Βάρος 5.67 kg 5.67 kg 5.67 kg 5.67 kg 38lbs 40lbs 42lbs 44lbs Ισχύς 65W 65W 65W 65W 300W 300W 300W 300W Συχνότητα 50/60 Hz 50/60 Hz 50/60 Hz 50/60 Hz 50/60Hz 50/60Hz 50/60Hz 50/60Hz Ρεύµα για 100/ /240 VAC 2/1A 2/1A 2/1A 2/1A 7/3.5A 7/3.5A 7/3.5A 7/3.5A Θερµοκρασ ία 0-40 ο C 0-40 ο C 0-40 ο C 0-40 ο C 5-35 o C 5-35 o C 5-35 o C 5-35 o C λειτουργίας ncube n4 Streaming Media Appliance Η n4 Streaming Media Appliance είναι µια ολοκληρωµένη λύση για video Streaming, NVoD και VoD, κατάλληλη για όλους τους ευρυζωνικούς παροχείς υπηρεσιών. Μπορεί να κάνει streaming και caching (προσωρινή αποθήκευση περιεχοµένου σε ενδιάµεσο server ώστε να είναι πιο εύκολη και γρήγορη η ανάκτηση του από τον τελικό χρήστη) ψηφιακού video σε πολλά από τα γνωστά video formats. Η Hypercube αρχιτεκτονική της ncube Η βασική ιδέα της hypercube αρχιτεκτονικής έχει ως εξής: Ένα υπολογιστικό σύστηµα που αποτελείται από έναν επεξεργαστή έχει περιορισµένη υπολογιστική ισχύ µέχρι την ταχύτητα του επεξεργαστή. Η σχεδίαση συστηµάτων µε πολλούς επεξεργαστές επιτρέπει την επεκτασιµότητα του συστήµατος όσο οι ανάγκες για υπολογιστική ισχύ συνεχώς αυξάνονται. Το κλειδί σε ένα τέτοιο multiprocessor (πολλών επεξεργαστών) σύστηµα είναι η διασύνδεση (interconnect), ένας µηχανισµός που τους επιτρέπει να επικοινωνούν και συνεργάζονται. Σε ένα MediaCUBE 4 σύστηµα, οι επεξεργαστές συνδέονται µεταξύ τους σχηµατίζοντας ένα πολυδιάστατο κύβο, τον υπερκύβο (hypercube). Σελίδα 96

97 Εικόνα 38: Hypercube αρχιτεκτονική Έτσι, για παράδειγµα, µπορούν να συνδεθούν δυο επεξεργαστές για να σχηµατίσουν ένα µονοδιάστατο κύβο, τέσσερις για ένα διδιάστατο κύβο κ.ο.κ. Συνδέοντας 2 Ν επεξεργαστές, σχηµατίζεται ένας Ν-διάστατος κύβος, ένα ενιαίο υπολογιστικό σύστηµα µε ταχύτητα 2 Ν φορές µεγαλύτερη από αυτή του ενός επεξεργαστή. Σε µια n4 Streaming Media Appliance µπορούν να συνδεθούν µέχρι και 256 MediaHUBs σε ένα 8-διάστατο υπερκύβο. Το MediaHub Το βασικό δοµικό στοιχείο της n4 Streaming Media Appliance είναι το MediaHUB. Το MediaHUB είναι µια συσκευή που διαθέτει όλα τα απαραίτητα στοιχεία (CPU, σκληρούς δίσκους, modules εξόδου) για να λειτουργεί σαν ένας ανεξάρτητος streaming server. Ένας MediaHUB µπορεί να µεταδώσει συνολικά 500Mbps video. Αυτό είναι ουσιαστικά η χωρητικότητα του MediaHUB, ή αλλιώς η συνολική ρυθµαπόδοση και µπορεί να περιγραφεί και διαφορετικά ως ο αριθµός των ταυτόχρονων ροών video που µπορεί να στείλει. Προφανώς ο αριθµός των ταυτόχρονων ροών video, για σταθερή χωρητικότητα 500Mbps, ποικίλει ανάλογα µε το video format που χρησιµοποιείται και το απαιτούµενο bit rate για κάθε ροή. Χρησιµοποιώντας την αρχιτεκτονική hypercube της ncube, µέχρι και 256 MediaHUBs µπορούν να συνδεθούν µεταξύ τους, καταλήγοντας τελικά σε ένα video server µε πολλαπλάσιες δυνατότητες. Συγκεκριµένα η ρυθµαπόδοση του video server µπορεί να φτάσει τα 128Gbps. Σελίδα 97

98 Εικόνα 39: MediaHUB Συµβατότητα µε τα περισσότερα περιβάλλοντα δικτύων Η n4 Streaming Media Appliance διαθέτει modules εξόδου για τα περισσότερα περιβάλλοντα δικτύων:! ATM Interface Module (AIM2): Παρέχει 4 εξόδους για SONET/OC-3c 155Mbps που υποστηρίζουν πρωτόκολλα TCP/IP ή MPEG-2 TS (transport stream). Το module µπορεί επίσης να ρυθµιστεί και να δώσει µια µόνο έξοδο OC Mbps. Για τη διαχείριση των AIM2 προσαρµογέων (adapters) καθώς και ολόκληρου του συστήµατος χρησιµοποιείται SNMP (Simple Network Management Protocol).! DVB-ASI Interface Module (DAC): Παρέχει τρεις DVB-ASI διεπιφάνειες (interfaces) και µπορεί να µεταφέρει µέχρι 70 ροές video στα 3Mbps. Υποστηρίζει πολυπλεξία των MPEG-2 CBR (Costant Bit Rate) SPTS (Single Program Transport Streams, ροές video που η κάθε µια µεταφέρει µόνο ένα πρόγραµµα) σε µια µεγάλη MPEG-2 MPTS (Multi Program Transport Stream), µια ροή δηλαδή που περιέχει όλες τις παραπάνω.! Ethernet Interface Module (EIM): Παρέχει τέσσερις εξόδους 10BaseT ή 100BaseT. Σε ένα HUB µπορούν να συνδεθούν µέχρι και πέντε EIMs. Υποστηρίζει πρωτόκολλα TCP/IP, UDP/IP, καθώς και άλλα πρωτόκολλα του Ethernet.! Gigabit Interface Module (GIM): Παρέχει µια έξοδο Gigabit Ethernet. Σε ένα MediaHUB µπορούν να συνδεθούν µέχρι πέντε GIMs. Υποστηρίζει πρωτόκολλα TCP/IP, UDP/IP, καθώς και άλλα πρωτόκολλα του Ethernet. Σελίδα 98

99 ! QAM Interface Module (CIM): Περιλαµβάνει ένα επεξεργαστή MIPS και τρείς εξόδους 64-QAM ή 256-QAM. Κάθε CIM µπορεί να µεταφέρει µέχρι 50 ροές video στα 3Mbps. Μεγάλη αξιοπιστία στη λειτουργία Η αρχιτεκτονική της n4 Streaming Media Appliance επιτρέπει στο σύστηµα να συνεχίζει να στέλνει ροές video ακόµη και αν κάποιος δίσκος, module εξόδου ή MediaHUB υποστεί βλάβη. Στην περίπτωση αυτή το τµήµα που έχει υποστεί βλάβη µπορεί να αντικατασταθεί, χωρίς διακοπή στη λειτουργία του υπόλοιπου συστήµατος. Η n4 Streaming Media Appliance διαθέτει επίσης σύστηµα κρυπτογράφησης δεδοµένων και ασφάλειας ψηφιακών δικαιωµάτων (Digital Rights Management). Προδιαγραφές! Transport Formats: MPEG-1, MPEG-2, RTP! File Formats: MPEG-1, MPEG-2, Real Media File Format, MPEG-4/Quick time! υνατότητες Εισόδου/Εξόδου: QAM64, QAM256, DVB-ASI, ATM OC-3, ATM OC-12, 10/100 BaseT, Gigabit Ethernet! ιαστάσεις: 21.46cm ύψος, 44.63cm πλάτος, 65.66cm βάθος! Βάρος: 5.876kg χωρίς τροφοδοτικά και δίσκους, 45.36kg µε τροφοδοτικά και δίσκους! Απαιτήσεις ισχύος για ένα MediaHUB µε redundant power (δυο τροφοδοτικά που δουλεύουν µαζί, ώστε σε περίπτωση βλάβης του ενός να καλύπτει το άλλο τις ανάγκες τροφοδοσίας): 120V, 240V Συνοπτικός Πίνακας Hardware Video Servers Στη συνέχεια δίνονται τα χαρακτηριστικά των 10 hardware video servers που αξιολογήθηκαν και κρίθηκαν κατάλληλοι µε βάση τις δυνατότητες τους. Τα προϊόντα, στα οποία το πεδίο του αποθηκευτικού χώρου είναι κενό, δεν έχουν δικό τους αποθηκευτικό χώρο αλλά λαµβάνουν το περιεχόµενό τους από εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης. Πίνακας 9: Σύγκριση Hardware Video Servers Όνοµα Server CISCO IPTV 3400 Series Servers ncube n4 Streaming Media Appliance Υποστηριζόµενα formats ASF, AVI, MPEG, MP3, MP4, RTP MPEG-1, MPEG-2, Real Media File Format, MPEG- Video on Demand υνατότητα multicasting Interface Εξόδου ΝΑΙ ΝΑΙ 10/100 Ethernet ΝΑΙ ΝΑΙ QAM64, QAM256, DVB-ASI, ATM OC-3, ATM OC-12, Αποθηκευτικός Χώρος Archive Server: 72GB (~140h MPEG-1 1Mbps) _ Σελίδα 99

100 Optibase MGW 5100 Concurrent Computer Corporation MediaHawk VoD Servers InfoValue-HP VOD/Multicast Solution Bundle Amnis Systems NAC-3000 Live Streaming Video Server SeaChange VoD over IP SGI Media Servers Tandberg Television TT7115 ATM/TT7116 IP Streamer Celerity CTL 9500 Digital Video Server 4/Quick time MPEG-1, MPEG-2, WMT, MPEG-4 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ 10/100 BaseT, Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet 10/100BaseT Ethernet ATM OC3/STM1 (IP over ATM) DVB-ASI, ATM/OC3c, MPEG-on-ATM and IP-on-ATM, 10/100BaseT Ethernet, IP, NTSC/PAL Decoder _ 293 GB, RAID5 ΝΑΙ ΝΑΙ 10/100 Base-TX 109.2GB (SCSI) MPEG-1, MPEG-2 _ ΝΑΙ 10/100Τ Ethernet _ MPEG-2, MPEG-4, Microsoft ASF MPEG-1, MP3, MPEG-2, RealVideo, RealAudio, Apple QuickTime 4.0 ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ 10/100 Fast Ethernet ή Gigabit Ethernet 100Base-TX, 1000Base-TX (Gigabit Ethernet), and ATM OC3 432GB, RAID-5 MPEG-2 _ ΝΑΙ 100BaseT Ethernet _ MPEG-2 ΝΑΙ ΝΑΙ 10/100baseT, Gigabit Ethernet, ATM OC-3/12 Σελίδα 100

101 6. ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΙΚΤΥΟΥ ΓΙΑ ΠΑΡΟΧΗ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ VIDEO 6.1 Εισαγωγή στις υπηρεσίες Video Η έννοια του VoD και της αλληλεπιδραστικής τηλεόρασης χρησιµοποιείται ευρέως στις µέρες µας. Υπό µία έννοια, αναφέρεται στο γεγονός ότι ο χρήστης είναι σε θέση να έχει τον έλεγχο στο περιεχόµενο των προβολών, όπως στην περίπτωση των υπηρεσιών VoD, στην broadcasting αλληλεπιδραστική τηλεόραση και στις υπηρεσίες των διαφηµίσεων που προσφέρει η τηλεόραση. Οι δυνατότητες που προσφέρονται στους καταναλωτές από τις υπηρεσίες VoD είναι o πλήρης έλεγχος στα προσφερόµενα προγράµµατα, εφάµιλλος των υπηρεσιών που προσφέρουν σήµερα τα συµβατικά video (VCR) καθώς και το DVD, που περιλαµβάνει µεταξύ άλλων λειτουργίες όπως προσωρινή διακοπή του video, fast forward, rewind και µόνιµη διακοπή (stop). Η µόνη διαφορά από το συµβατικό VCR είναι ότι το video παρέχεται τώρα µέσω του δικτύου µε ψηφιακή ποιότητα. Παρόµοιες µε το VoD είναι επίσης και οι υπηρεσίες Nvod (Near Video on Demand) που περικλείουν υπηρεσίες όπως η πληρωµή ανά ταινία µέσω της καλωδιακής ή δορυφορικής τηλεόρασης. Τα συστήµατα NvoD εκπέµπουν σε προκαθορισµένες χρονικές στιγµές το περιεχόµενό τους σε πολλούς χρήστες ή αναµένουν τη συγκέντρωση ικανοποιητικού αριθµού χρηστών και κατόπιν προχωρούν στην αποστολή του video. Συγκριτικά µε τις υπηρεσίες VoD θα πρέπει να αναφερθεί ότι οι χρήστες δεν είναι σε θέση διακόψουν την προβολή της ταινίας και κατόπιν να παρακολουθήσουν τη συνέχεια της. Επίσης, οι υπηρεσίες διαδραστικής τηλεόρασης (interactive TV) και συγκεκριµµένα η υπηρεσία τηλεόρασης µετατοπισµένης στο χρόνο (time-shifted TV) προσφέρει υπηρεσίες εγγραφής των ζωντανών µεταδόσεων µε ευθύνη του παροχέα και έτσι προσεγγίζει τις υπηρεσίες VoD υπό την έννοια ότι ο χρήστης δύναται να διακόψει την παρακολούθηση µιας εκποµπής που µεταδίδεται ζωντανά και να την παρακολουθήσει σε µεταγενέστερο χρόνο. Όταν η πρωτοβουλία αποθήκευσης του προγράµµατος ανήκει στο χρήστη, τότε η υπηρεσία αναφέρεται ως PVR (Personal Video Recorder). Ένα τυπικό πλάνο της αρχιτεκτονικής που χρησιµοποιείται από τους παροχείς τηλεπικοινωνιών όσον αφορά τις προσφερόµενες υπηρεσίες αλληλεπιδραστικής τηλεόρασης είναι το ακόλουθο: Σελίδα 101

102 Εικόνα 40: Τυπικό παράδειγµα VoD Στο δίκτυο πρόσβασης, η υπηρεσία ΑΤΜ προσφέρει σύνδεση στο επίπεδο 2 πάνω από το ADSL. Αυτός είναι και ο λόγος που κάθε DSLAM εκτελεί λειτουργίες είτε διακόπτη (switch) είτε πολυπλέκτη (multiplexer). Το αποτέλεσµα είναι πως τα προγράµµατα video πρέπει να µεταφέρονται είτε υπό τη µορφή MPEG πάνω από ΑΤΜ, είτε υπό τη µορφή MPEG πάνω από ΙΡ το οποίο τρέχει πάνω από ΑΤΜ. Και οι δύο αυτές τεχνολογίες είναι διαθέσιµες, αν και οι διεθνείς οργανισµοί δείχνουν µια ιδιαίτερη προτίµηση στη µεταφορά των υπηρεσιών video µε τη χρήση του ΙΡ στο επίπεδο του δικτύου (network layer). Αν και η χρήση του ΙΡ προσδίδει κάποιο επιπλέον φορτίο στο δίκτυο, απλοποιεί σηµαντικά τη διανοµή του περιεχοµένου στον τελικό χρήστη και ιδιαίτερα σε περιπτώσεις που µεσολαβούν Ethernet δίκτυα. Επιπλέον υπάρχουν πάρα πολλές υπηρεσίες που είναι σε θέση να προσφερθούν µέσω του ΙΡ, επεκτείνοντας ακόµα περισσότερο τις δυνατότητες παροχής υπηρεσιών αλλά και τον αριθµό των τελικών χρηστών. Ο όρος headend χρησιµοποιήθηκε από τη καλωδιακή βιοµηχανία, λόγω του ό,τι κάθε πόλη πρέπει να διαθέτει ένα κόµβο για τη συνάθροιση των σηµάτων που έχουν ως αποδέκτη τις τηλεοπτικές συσκευές. Ο όρος χρησιµοποιείται για να δώσει έµφαση στο γεγονός ότι σε αυτό τον κόµβο συναθροίζονται σήµατα από τηλεοπτικά κανάλια από υπηρεσίες VoD, από portal τύπου t-commerce, από παροχείς υπηρεσιών Internet κα. Η ενσωµάτωση ενός τέτοιου κόµβου στο δίκτυο και η επιλογή ενός κεντρικού ή ενός κατανεµηµένου συστήµατος που υποστηρίζει κόµβους headend είναι µια επιλογή αρχιτεκτονικής που πρέπει να λάβει ο εκάστοτε παροχέας δικτύου. Στην περίπτωση συστηµάτων ζωντανής µετάδοσης, το video είναι δυνατό να φτάνει στο δίκτυο από διάφορες πηγές και το περιεχόµενο των πηγών τροφοδοτεί τους συνδροµητές αφού µετατραπεί σε MPEG format. Τυπικά η έξοδος κάθε καναλιού που µεταδίδεται σε ένα δίκτυο που υποστηρίζει ΑΤΜ µεταφέρεται υιοθετώντας τη µορφή ΜPEG/ΙΡ/ΑΤΜ ή ΜPEG/ΑΤΜ. Στην περίπτωση που χρησιµοποιείται το ΙΡ, η τεχνική του multicasting είναι ιδανική διότι προσφέρει υπηρεσίες κατά τις οποίες η µία ροή του video θέλουµε να αποσταλεί σε µεγάλο αριθµό τελικών χρηστών. Σελίδα 102

103 Οι αλληλεπιδραστικές υπηρεσίες όπως το VoD µεταδίδονται από τους server, που έχουν αποθηκευµένο το περιεχόµενο σε MPEG format, και µεταδίδουν ένα αντίγραφο του video στον τελικό χρήστη. Οι server πρέπει να αντεπεξέλθουν τόσο στο µεγάλο φορτίο των αποθηκευµένων video όσο και στο µεγάλο αριθµό των ταυτόχρονων αιτήσεων των χρηστών για τη µετάδοση του video. Για να επιτευχθεί ο παραπάνω στόχος πρέπει είτε να χρησιµοποιηθούν µεγάλοι κεντρικοί server είτε να χρησιµοποιηθούν κατανεµηµένα συστήµατα video server. Η επιλογή του συστήµατος πρέπει να λάβει υπόψη παράγοντες όπως το τελικό κόστος µεταφοράς των δεδοµένων, το κόστος της ύπαρξης πολλών server και τη πολυπλοκότητα του συστήµατος όσον αφορά τη διαχείρισή του. Είναι δυνατό οι video server σε ένα σύστηµα µετάδοσης video µε τη χρήση ADSL γραµµών, να τοποθετηθούν κοντά στους κόµβους headend. Το σύστηµα των κόµβων µπορεί να είναι είτε συγκεντρωµένο (ένας κόµβος) είτε κατανεµηµένο(πολλοί κόµβοι). Με τη χρήση της µετάδοσης πάνω από ΙΡ, η αρχιτεκτονική του δικτύου είναι πολλή ευέλικτη. Ο ρόλος του δικτύου µεταφοράς είναι η µεταφορά των δεδοµένων από τις τοποθεσίες headend έως τα DSLAM ή έως τους συνδεµένους µε αυτά switches / routers µε απώτερο προορισµό το δίκτυο πρόσβασης. Το δίκτυο πρέπει να είναι σε θέση να αντεπεξέλθει τόσο σε multicasting όσο και σε unicasting απαιτήσεις. ίκτυο Μετάδοσης σε µεγάλο πλήθος χρηστών Τα φορτία που αναµεταδίδονται σε µεγάλο αριθµό τελικών χρηστών, µεταφέρονται είτε ως ΙΡ multicasting, είτε ως ΑΤΜ από ένα σε πολλά σηµεία είτε ως συνδυασµός των δύο µεθόδων. Το φορτίου του δικτύου πρέπει να µεταδίδεται σε όλα τα DSLAM που υπάρχουν. Εικόνα 41: ιανοµή δεδοµένων στα DSLAM Μια καλή επιλογή για ένα δίκτυο είναι η χρήση του ΑΤΜ από ένα σηµείο σε πολλά ειδικά σε ένα περιβάλλον όπου υπάρχουν πολλά ΑΤΜ switches. Η τεχνολογία ΑΤΜ είναι πολύ αξιόπιστη και διαθέτει την ικανότητα να διαχειρίζεται αξιόπιστα µεγάλα φορτία δεδοµένων. Σελίδα 103

104 Οι δροµολογητές που είναι ικανοί να προσφέρουν ΙΡ multicasting µπορούν επίσης να διατεθούν για τη αναµετάδοση τηλεοπτικών προγραµµάτων αν το ΙΡ επιλεχθεί στο επίπεδο του δικτύου για την παροχή των υπηρεσιών. Εικόνα 42: Χρήση ροµολογητών ίκτυο για unicast DSLAM Το DSLAM είναι το τελευταίο όριο πριν από το δίκτυο πρόσβασης, αυτός είναι και ο λόγος που διαδραµατίζει µείζον ρόλο στη µετάδοση του video καθώς είναι υπεύθυνο τόσο για τη µεταφορά όσο και για την εναλλαγή των καναλιών του video που παρακολουθεί ο τελικός χρήστης. Γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι µε γνώµονα την απόκριση των υπηρεσιών και την εξοικονόµηση του απαιτούµενου εύρους ζώνης, είναι λογικό ότι όσο πιο κοντά είναι η συσκευή που επιτελεί το multicasting στο συνδροµητή τόσο αυξάνεται το QoS. Η παροχή ολοκληρωµένων υπηρεσιών multicasting εντός του DSLAM προσφέρει τις καλύτερες επιδόσεις σε συνδυασµό βέβαια µε τη χαµηλή τιµή για τη µετάδοση υπηρεσιών σε πολλούς χρήστες. Καθώς η εναλλαγή των καναλιών πραγµατοποιείται κατά την είσοδο στο δίκτυο πρόσβασης, η επιλογή αυτή ανταποκρίνεται στις υφιστάµενες ανάγκες του δικτύου. Επιπλέον αν το DSLAM είναι σε θέση να παρέχει τέτοιου είδους υπηρεσίες, καθίσταται µη απαραίτητη η χρήση µιας εξωτερικής συσκευής, µε ταυτόχρονη µείωση του κόστους αγοράς και εγκατάστασης. Φυσικά για να είναι σε θέση να ανταποκριθεί το DSLAM είναι απαραίτητη η διενέργεια όλων των παραπάνω λειτουργιών µέσω υλικού. Σελίδα 104

105 Εικόνα 43: Ολοκλήρωση Υπηρεσιών µέσω DSLAM Η ολοκλήρωση των υπηρεσιών διαµέσου του DSLAM, δεν είναι η ιδανική προσέγγιση για περιπτώσεις όπου στο δίκτυο έχουν τοποθετηθεί DSLAM τα οποία δεν υποστηρίζουν ή υποστηρίζουν µερικώς τις προαναφερθείσες υπηρεσίες. Αυτός είναι και ο κύριος λόγος που επιβάλλεται πολλές φορές η χρήση εξωτερικών συσκευών. Η εξωτερική αυτή συσκευή µπορεί να είναι είτε ένας ΙΡ δροµολογητής µε δυνατότητες multicasting είτε ένας ΑΤΜ switch που προσφέρει ιδεατό multicasting είτε ένας συνδυασµός και των δύο µεθόδων. Η κύρια απαίτηση που πρέπει να εξεταστεί είναι η επαναποστολή της κύριας ροής δεδοµένων σε περισσότερους χρήστες τη στιγµή που θα ζητηθεί, δηλαδή η διαθεσιµότητα η οποία εξαρτάται και από τον υπάρχοντα αριθµό των DSLAMs. Τέτοιοι περιορισµοί είναι δυνατό να µην επιτρέπουν τη χρήση πολλών υπηρεσιών. Τονίζεται επίσης ότι η uplink ταχύτητα από το DSLAM/DLC στο switch θα καθορίσει και τον τελικό αριθµό ταυτόχρονων συνδροµητών video που υποστηρίζονται από το DSLAM. Εικόνα 44: Χρήση Router και DSLAM Οι αλληλεπιδραστικές υπηρεσίες τύπου unicast πρέπει να περάσουν επίσης από το DSLAM, το οποίο πρέπει να υποστηρίζει τόσο πολλαπλές ιδεατές συνδέσεις όσο και εγγυήσεις για την ποιότητα των παρεχόµενων υπηρεσιών, ώστε να είναι σε θέση να παρέχει πολλαπλές συνδέσεις αλληλεπιδραστικών υπηρεσιών. Το δυνατό σηµείο του δικτύου ΑΤΜ έγκειται στη δυνατότητά του να υποστηρίζει πολλές ιδεατές συνδέσεις. Σελίδα 105

106 Εικόνα 45: Ιδεατές Συνδέσεις για κάθε υπηρεσία Όταν το απεσταλµένο video (VoD) φτάσει πάνω από την ADSL γραµµή στο DSL modem του χρήστη είναι απαραίτητη η διανοµή των δεδοµένων στο set-top box. Αυτό είναι δυνατό να γίνει µε τη χρήση Ethernet, το οποίο παρέχει και τη δυνατότητα να συνδεθεί ο χρήστης και µε το PC. Αυτό τονίζει τη µεγάλη σηµασία που έχει η διανοµή των δεδοµένων πάνω από το ΙΡ καθώς κάνει ποιο εύκολη την πρόσβαση στον τελικό χρήστη. Λύσεις όπως το ασύρµατο Εthernet ή η χρήση άλλων ασύρµατων πρωτοκόλλων ίσως να είναι όλο και ποιο ελκυστικές µε την ραγδαία ανάπτυξη της τεχνολογίας. Εικόνα 46: Τελικοί Χρήστες Σελίδα 106

107 6.2 Τοποθέτηση εξυπηρετών Video Για την παροχή υπηρεσιών VIDEO στους τελικούς χρήστες απαιτείται η εισαγωγή εξυπηρετητών στο δίκτυο του ΟΤΕ. Στην παράγραφο αυτή παρουσιάζονται οι εναλλακτικές τοποθετήσεις των εξυπηρετητών στα διάφορα σηµεία του δικτύου καθώς επίσης και τα κριτήρια επιλογής της θέσης αυτής. Εικόνα 47: Εναλλακτικές τοποθετήσεις Video Servers Οι δυνατές εναλλακτικές τοποθετήσεις των εξυπηρετητών είναι οι εξής:! Video Server στο DSLAM! Video Server πίσω απο ΑΤΜ δίκτυο! Video Server στον BBRAS! Video Server πίσω απο ΙΡ δίκτυο Οι δυνατές µορφές του video stream που µεταδίδεται προς τους τελικούς χρήστες είναι οι εξής:! IP Service! Native ATM Service! Η µεταφορά (transport) του video stream µπορεί να είναι:! Unicast! Multicast Η περίπτωση της ΙΡ υπηρεσίας φαίνεται να είναι η πλέον ευχερής στην υλοποίηση και παροχή, δεδοµένης της διαθεσιµότητας διαφορετικών υλοποιήσεων video server για µετάδοση video πάνω απο δίκτυο ΙΡ. Για παράδειγµα µπορούµε να αναφέρουµε τον Darwin Server ή τον Real Helix Server. Αντίστοιχα, υπάρχει µια µεγάλη ποικιλία video Σελίδα 107

108 clients που µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την πρόσβαση σε και την αναπαραγωγή του video content που παρέχεται απο τους παραπάνω servers. Για παράδειγµα µπορούµε να αναφέρουµε τον γνωστό windows media player, τον real player ή τον quick-time player. Το µεγαλύτερο µειονέκτηµα της ΙΡ υπηρεσίας αφορά την έλλειψη εγγενούς εξασφάλισης ποιότητας υπηρεσίας (QoS) για τη µετάδοση του video. Αυτό µπορεί να οδηγήσει σε κακή ποιότητα του αναπαραγώµενου video (π.χ. lost frames) σε περίπτωση συµφόρησης στο δίκτυο. Αντίθετα µε την περίπτωση της ΙΡ υπηρεσίας, η native ΑΤΜ υπηρεσία παρουσιάζει το σηµαντικό µειονέκτηµα οτι δεν υπάρχουν εµπορικά διαθέσιµοι servers και players για το video content που θα παρέχεται µέσω του δικτύου ΑΤΜ. Αυτό προφανώς σηµαίνει µεγαλύτερη δυσκολία στην παροχή υπηρεσίας, η οποία θα πρέπει να λάβει υπόψει την διαδικασία ανάπτυξης του κατάλληλου λογισµικού. Ωστόσο µια καθαρά ΑΤΜ υπηρεσία µπορεί να επωφεληθεί σηµαντικά απο τους εγγενείς µηχανισµούς εξασφάλισης ποιότητας υπηρεσίας (CoS) που παρέχει το δίκτυο ΑΤΜ, κάτι το οποίο δεν υφίσταται άµεσα στο δίκτυο ΙΡ. Και στις δυο περιπτώσεις η µεταφορά του video stream µπορεί να γίνει µε unicast ή multicast. Η µεν περίπτωση του unicast είναι απλή, καθώς αντιστοιχεί στην µετάδοση ενός video stream απο τον server διαµέσου του δικτύου (ΙΡ ή ΑΤΜ) προς κάθε πελάτη που επιθυµεί πρόσβαση σε αυτό. Η δε περίπτωση του multicast είναι πιο σύνθετη, καθώς αφορά την µετάδοση video streams απο τους servers, τα οποία αναπαράγονται µέσα στο δίκτυο κατά τρόπο ώστε να γίνεται η µεγαλύτερη δυνατή εξοικονόµηση bandwidth (δηλαδή η αναπαραγωγή του video stream γίνεται µόνο εκεί που είναι απαραίτητη). Στην περίπτωση του δικτύου ΙΡ µπορεί να χρησιµοποιηθούν τα γνωστά πρωτόκολλα δροµολόγησης multicast κίνησης, σε συνδυασµό µε το IGMP (Internet Group Membership Protocol) για την εγγραφή των πελατών σε multicast groups (δηλαδή video streams) στα οποία επιθυµούν να έχουν πρόσβαση. Στην περίπτωση του ΑΤΜ δικτύου θα πρέπει να στηριχθούµε σε συνδέσεις point-to-multipoint πάνω απο το δίκτυο ΑΤΜ, οι οποίες µπορεί να είναι είτε στατικές (p2mp PVC Permanent Virtual Circuit) είτε δυναµικές (p2mp SVC Switched Virtual Circuit), µε χρήση ΑΤΜ signaling απο τους πελάτες. Θέµατα που πρέπει να ληφθούν υπόψη:! Το παρεχόµενο video content πρέπει να τοποθετηθεί όσο πιο κοντά γίνεται στο δίκτυο διανοµής (distribution network) για την αποφυγή προβληµάτων υπερφόρτωσης µεγάλων ενδιάµεσων τµηµάτων του δικτύου.! Η παροχή της υπηρεσίας Video σε κάθε χρήστη µπορεί να γίνεται µέσα από διαφορετικά ιδεατά κυκλώµατα (PVCs) σε σχέση µε άλλες υπηρεσίες (Fast Internet). Αυτό κάνει πιο εύκολο τον έλεγχο της ποιότητας υπηρεσίας (QoS) για το Video, αφού οι συνδέσεις αυτές µπορούν να υπόκεινται σε διαφορετικές πολιτικές QoS. Σελίδα 108

109 6.2.1 Video Server στο DSLAM Η περίπτωση αυτή αποτελεί και την πλέον ευέλικτη λύση, καθώς προσφέρει την δυνατότητα παροχής υπηρεσίας video τόσο σε ΙΡ όσο και σε native ATM µορφή. Μεγάλο πλεονέκτηµα της περίπτωσης αυτής αποτελεί το γεγονός οτι µπορεί να προσφέρει υπηρεσίες video σε όλους τους πελάτες, των οποίων οι συνδέσεις τερµατίζονται στο DSLAM αυτό, χωρίς να φορτίζει το δίκτυο κορµού (ΙΡ ή ΑΤΜ) µε την κίνηση που συνεπάγεται µια τέτοια απαιτητική υπηρεσία. Επιπλέον µπορεί να προσφέρει µε µεγαλύτερη ευκολία τις απαιτούµενες εγγυήσεις ποιότητας υπηρεσίας, είτε σε ΙΡ είτε σε ΑΤΜ επίπεδο. Μειονέκτηµα αυτής της περίπτωσης αποτελεί το γεγονός οτι αυτή τη στιγµή δεν υπάρχουν πολλά εµπορικά διαθέσιµα DSLAM που να υποστηρίζουν ΙΡ functionality προκειµένου να τερµατίζουν το PPP session των χρηστών και να παρέχουν τοπικές ΙΡ υπηρεσίες (όπως το video). Ενδεικτικά αναφέρουµε οτι µόνο οι τελευταία έκδοση του DSLAM της Alcatel υποστηρίζει την εισαγωγή ενός ΙΡ module, του οποίου ωστόσο το κόστος είναι αρκετά υψηλό, καθιστώντας ασύµφορη εως ένα βαθµό την µαζική αναβάθµιση των DSLAM για την µαζική παροχή τέτοιων υπηρεσιών. Επιπλέον µειονέκτηµα της τοπολογίας αυτής αποτελεί το µεγάλο redundancy στους video servers, καθώς, προκειµένου να παρέχεται η ίδια υπηρεσία video µε το ίδιο content σε πελάτες που εξυπηρετούνται απο διαφορετικά DSLAM, είναι απαραίτητη η εγκατάσταση πολλαπλών video servers σε κάθε DSLAM. Η περίπτωση αυτή µπορεί να αποτελέσει µια καλή επιλογή για την µαζική παροχή υπηρεσίας Video on Demand µε unicast transport, είτε σε ΙΡ είτε σε ΑΤΜ µορφή, καθώς µπορεί να εξασφαλίσει τους καλύτερους όρους εξοικονόµησης πόρων του δικτύου (π.χ. bandwidth) σε συνδυασµό µε απόλυτα ελέγξιµο QoS Video Server πίσω από το ATM δίκτυο Η περίπτωση αυτή αντιστοιχεί στην παροχή native ATM υπηρεσίας video πάνω απο το δίκτυο ΑΤΜ. Εποµένως παρουσιάζει τις αδυναµίες και τα πλεονεκτήµατα που αναπτύχθηκαν παραπάνω για την περίπτωση αµιγούς ΑΤΜ υπηρεσίας. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω το βασικό µειονέκτηµα µιας τέτοιας υπηρεσίας αποτελεί η έλλειψη εµπορικά διαθέσιµων servers και players για το video content που θα παρέχεται µέσω του δικτύου ΑΤΜ. Ταυτόχρονα η ΑΤΜ υπηρεσία µπορεί να επωφεληθεί απο τους εγγενείς µηχανισµούς εξασφάλισης ποιότητας υπηρεσίας (CoS) που παρέχει το δίκτυο ΑΤΜ. Φυσικά η παροχή και εξασφάλιση ποιότητας υπηρεσίας είναι πιο δύσκολη σε σχέση µε την περίπτωση όπου ο video server τοποθετείται στο DSLAM. Μια σηµαντική παράµετρος που πρέπει να ληφθεί υπόψει ωστόσο είναι οτι η κίνηση που συνεπάγεται η µαζική παροχή υπηρεσιών video προς τους χρήστες θα διέρχεται τώρα µέσα απο το δίκτυο. Σε περίπτωση unicast υπηρεσίας Video on Demand µε video υψηλής ποιότητας (δηλαδή µεγάλο bit-rate ~2-4Mbps) η πιθανότητα να παρουσιαστεί Σελίδα 109

110 κατάσταση συµφόρησης στο δίκτυο αυξάνεται σηµαντικά, ειδικά αν δεν έχει γίνει σωστός σχεδιασµός του δικτύου και της υπηρεσίας. Η περίπτωση αυτή θα µπορούσε να αποτελέσει µια καλή επιλογή για µαζική παροχή υπηρεσίας Video on Demand (unicast) υπο προϋποθέσεις. Ωστόσο δεν φαίνεται να είναι εµπορικά η πλέον ενδεδειγµένη λύση Video Server στο BB-RAS Η περίπτωση αυτή αντιστοιχεί σε ένα µοντέλο παροχής υπηρεσίας πρόσβασης και περιεχοµένου απο τον ίδιο φορέα. Τεχνικά, αποτελεί µια υποπερίπτωση της τελευταίας επιλογής, όπου ο video server τοποθετείται πίσω απο ένα ΙΡ δίκτυο, µέσω του οποίου παρέχεται υπηρεσία video σε πελάτες. Είναι προφανές οτι στην περίπτωση αυτή, η υπηρεσία video δεν µπορεί να παρασχεθεί ως native ATM υπηρεσία, καθώς ο BBRAS δεν θα πρέπει να νοείται ως ΑΤΜ switch. Εποµένως, η τοποθέτηση του video server πάνω στον BBRAS συνεπάγεται τα πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα µιας καθαρά ΙΡ υπηρεσίας, όπως περιγράφηκαν παραπάνω. Όπως αναφέρθηκε πιο πάνω, η υπηρεσία µπορεί να είναι είτε unicast (για Video on Deman) είτε multicast (για video streaming). Ωστόσο το multicast δεν φαίνεται να έχει ιδιαίτερη αξία εδώ, καθώς ο BBRAS είναι το σηµείο τερµατισµού των συνδέσεων των χρηστών. Σε επίπεδο ΙΡ αυτό σηµαίνει οτι οι πελάτες είναι one hop away απο τον BBRAS και εποµένως multicast και unicast ταυτίζονται στην προώθηση ενός video stream ανά πελάτη που επιθυµεί πρόσβαση σε αυτό. Στο θέµα της εξασφάλισης ποιότητας υπηρεσίας, είναι φανερό οτι θα πρέπει να χρησιµοποιηθούν οι συνήθεις µηχανισµοί για QoS σε ΙΡ δίκτυο προκειµένου να εξασφαλίζεται η σωστή λειτουργία της υπηρεσίας video (π.χ. DiffServ ή RSVP). Η χρησιµοποίηση του ATM CoS προκειµένου να εξασφαλιστεί η ποιότητα της υπηρεσίας σε χαµηλότερο επίπεδο είναι επίσης δυνατή. Ωστόσο η λύση αυτή ισχύει µόνο υπο την προϋπόθεση ξεχωριστού PVC µε συγκεκριµένες παραµέτρους µόνο για την υπηρεσία video. Αυτό σηµαίνει ένα δεύτερο ΡΡΡ session µε διαφορετική ΙΡ διεύθυνση απο αυτήν που χρησιµοποιείται για τις συνήθεις υπηρεσίες ΙΡ (π.χ fast internet). Γενικά η λύση της τοποθέτησης του video server πάνω στον BBRAS µπορεί να αποτελεί µια καλή λύση για παροχή IP υπηρεσίας Video on Demand, υπο την προϋπόθεση εξασφάλισης του απαραίτητου επιπέδου ποιότητας για την σωστή λειτουργία της. Θα πρέπει ωστόσο να εξασφαλιστεί παράλληλα οτι η κίνηση που συνεπάγεται η υπηρεσία VoD δεν θα επηρεάζει την γενικότερη λειτουργία του BBRAS, καθώς ο υψηλός όγκος διακινούµενων δεδοµένων αυξάνει κατακόρυφα τον φόρτο στην CPU, την µνήµη (RAM) και τον δίαυλο (bus) του µηχανήµατος. Ως εκ τούτου κρίνεται σκόπιµο το παρεχόµενο video content να χρησιµοποιεί κάποια «οικονοµική» κωδικοποίηση που εξασφαλίζει χαµηλά bit-rates ανα video stream (π.χ. MPEG-4 µε average bit rate στα ~1 Mbps). Σελίδα 110

111 6.2.4 Video Server πίσω από IP δίκτυο Η περίπτωση αυτή αποτελεί µια γενίκευση της παραπάνω λύσης, όπου ο video server τοποθετείται πάνω στον BBRAS όπου καταλήγουν οι ADSL συνδέσεις των χρηστών ευρυζωνικών υπηρεσιών. Πρόκειται προφανώς για περίπτωση αµιγούς υπηρεσίας ΙΡ, η οποία µπορεί να παρασχεθεί είτε ως unicast (Video on Demand) είτε ως multicast (Video Streaming). Όπως και πιο πάνω, βασικό πλεονέκτηµα της λύσης αυτής αποτελεί η µεγάλη εξάπλωση και διαθεσιµότητα του κατάλληλου software (servers, clients για video streaming ή video on demand), καθώς και η εξοικίωση της πλειονότητας των χρηστών µε τέτοιες υπηρεσίες. Σαφές µειονέκτηµα παραµένει η εξασφάλιση της κατάλληλης ποιότητας υπηρεσίας για να έχουµε ένα καλό αποτέλεσµα (δηλ. καλή ποιότητα εικόνας στο αναπαραγόµενο video). Στην περίπτωση αυτή µάλιστα το πρόβληµα αυτό µπορεί να είναι ακόµη µεγαλύτερο, καθώς η εξασφάλιση end-to-end QoS µεταξύ του video server και του video client συνεπάγεται τον έλεγχο ποιότητας µέσω ενός µεγαλύτερου δικτύου, το οποίο δεν ανήκει κατ ανάγκη σε ένα µόνο φορέα (QoS στο ΙΡ δίκτυο, κατόπιν στον BBRAS, κατόπιν στο ATM δίκτυο και τέλος στο ίδιο το DSLAM). Η περίπτωση αυτή πολύ δύσκολα θα µπορούσε να δώσει καλά αποτελέσµατα για υπηρεσίες video on demand µε unicast video streams να διέρχονται µέσω του δικτύου ΙΡ κατευθυνόµενα προς τον πελάτη. Εκτός της δυσκολίας εξασφάλισης της ποιότητας υπηρεσίας, είναι πολύ πιθανό να οδηγήσει σε πολύ γρήγορη συµφόρηση του δικτύου, είτε «γεµίζοντας» τα links µεταξύ των δροµολογητών, είτε αυξάνοντας σε βαθµό απαγορευτικό τον φόρτο ορισµένων δροµολογητών (συνεπάγεται την κατάρρευση του ίδιου του δικτύου). Η λύση αυτή µπορεί να αποφέρει καλύτερα αποτελέσµατα για την µετάδοση multicast video, χρησιµοποιώντας τις γνωστές µεθόδους δροµολόγησης multicast κίνησης πάνω απο δίκτυο ΙΡ. Επιτυγχάνεται κατ αυτόν τον τρόπο σηµαντική οικονοµία στην κίνηση που θα διέρχεται απο το δίκτυο και εξασφαλίζεται τουλάχιστον ευκολότερα η ποιότητα της υπηρεσίας και η καλή λειτουργία του δικτύου. Ωστόσο θα πρέπει να σηµειωθεί οτι το δίκτυο που θα µεταφέρει την multicast κίνηση θα πρέπει να είναι native IP και οχι MPLS, καθώς η τεχνολογία multicast είναι (ακόµη) ασύµβατη µε την τεχνολογία του MPLS. 6.3 Πειραµατική Υλοποίηση Ταξινόµηση των παραγόντων που επηρεάζουν την απόδοση του δικτύου Σκοπός της µελέτης είναι η εύρεση και η ταξινόµηση όλων των παραγόντων που επηρεάζουν την απόδοση και ώστε να πραγµατοποιηθεί η σωστή παροχή των υπηρεσιών στον χρήστη µε τις καλύτερες δυνατές επιλογές. Η γενική αρχιτεκτονική µέσω της οποίας παρέχονται οι εφαρµογές µέσα από το δίκτυο ADSL φαίνεται παρακάτω: Σελίδα 111

112 Εικόνα 48: Αρχιτεκτονική εργαστηρίου Οι υπηρεσίες που θεωρούνται κρίσιµες (σε σχέση µε τις δικτυακές απαιτήσεις και την επιθυµητή ποιότητα) είναι αυτές που σχετίζονται µε την παροχή video. υο κατηγορίες υπηρεσίας video θα αναλυθούν και παρακάτω.! Live Streaming,! Video on demand και Οι χρήστες θα κατηγοριοποιηθούν για όλες τις προτεινόµενες µετρήσεις ανάλογα µε το τερµατικό τους, δηλαδή αν αυτό είναι το pc ή ένα TV set box, τα οποία θα παρέχει ο ΟΤΕ. Στις επόµενες παραγράφους παρουσιάζονται οι υπηρεσίες, η εργαστηριακή υποδοµή που θα αξιολογηθεί καθώς και τα αποτελέσµατα των µετρήσεων που πραγµατοποιήθηκαν. 6.4 Video Υπηρεσίες Οι υπηρεσίες video έχουν χωριστεί ανάλογα µε τις λειτουργίες που εξυπηρετούν. Οι υπηρεσίες του video προσφέρονται από δύο servers, τον Helix της Real networks χρησιµοποιώντας τον Real Player ως εφαρµογή αναπαραγωγής για περιβάλλον windows και τον Darwin για περιβάλλον Linux όπου χρησιµοποιείται ο QuickTime player ως εφαρµογή αναπαραγωγής. Σελίδα 112

113 Η γενική µέθοδος θα ακολουθηθεί για κάθε εφαρµογή είναι ιεραρχική και φαίνεται από τα επίπεδα που παρουσιάζονται παρακάτω: Ιεραρχική οµή Πραραµέτρων Υπηρεσίες:! Live Streaming! Video on demand Χρήστης! PC! TV set box Server! Helix server (windows)! Darwin server (Linux) Routing! Unicast! Multicast Coding scheme! MPEG 1! MPEG 2! MPEG 4! Windows media! Real media! άλλα Για τις 2 κατηγορίες υπηρεσιών video αναφέρονται τα εξής : Σελίδα 113

114 6.4.2 Live Streaming Η υπηρεσία αυτή επιτρέπει στο χρήστη ζωντανή λήψη video. Μέσα από αυτήν την υπηρεσία ο χρήστης συνδέεται µε ένα πρόγραµµα ψυχαγωγίας σε ζωντανή σύνδεση, όπως συµβαίνει και στην συµβατική τηλεόρασή. Σκοπός αυτής της υπηρεσίας είναι να έχει την µορφή που έχει η καλωδιακή τηλεόραση και θα παρέχει όλα τα κανάλια τα οποία θα είναι συµβεβληµένος ο ΟΤΕ. Η αρχιτεκτονική που χρησιµοποιείται είναι η ακόλουθη: Εικόνα 49 Αρχιτεκτονική εφαρµογής Live streaming Όπως φαίνεται από το σχήµα, ο τελικός χρήστης µπορεί να έχει ένα pc ή ένα TV set box. Η υπηρεσία αυτή µπορεί να είναι multicast ή unicast που σηµαίνει ότι µπορεί να είναι πολλοί χρήστες εγγεγραµµένοι σε αυτήν την υπηρεσία και να παρακολουθούν το video ή µπορεί να είναι µόνο ένας χρήστης. Κατά την διάρκεια του έργου δοκιµάστηκαν οι εξής εφαρµογές live streaming :! Λαµβάνοντας σήµα µιας κάµερας που έχουµε στήσει στο εργαστήριο και στέλνοντας αυτό στο χρήστη αφότου υποστεί κωδικοποίηση! Λαµβάνοντας σήµα τηλεόρασης µε χρήση εξωτερικής ή εσωτερικής κεραίας και στέλνοντάς το στο χρήστη αφού υποστεί κωδικοποίηση! Λαµβάνοντας σήµα από δορυφορική κεραία και στέλνοντας το στο χρήστη αφού πρώτα κωδικοποιηθεί Απαιτήσεις για την πραγµατοποίηση των µετρήσεων Σελίδα 114

115 ! Κάµερα και τρίποδο! Τηλεόραση! Κεραία! ορυφορική κεραία και αποκωδικοποιητής! Video card! Καλώδιο Η µέθοδος της δοκιµής της υπηρεσίας ακολουθεί την ιεραρχική δοµή που περιγράφηκε παραπάνω. Η υπηρεσία Live streaming θα ελεγχθεί για την εξής υποδοµή χρήστη:! PC! TV set box για τους δύο servers! Darwin (Quicktime player)! Helix (Real player) για routing σε µορφή! multicast! unicast για τις εξής κωδικοποιήσεις video! MPEG-4 (µόνο για τον Darwin)! MPEG-1 (και για τους δύο)! MPEG-2 (και για τους δύο) VoD (Video on Demand) Η επόµενη υπηρεσία για την οποία πραγµατοποιήθηκαν µετρήσεις video είναι η Video On Demand ή αλλιώς VoD. Ένας χρήστης που είναι εγγεγραµµένος σε αυτήν την υπηρεσία έχει πρόσβαση µε έναν κωδικό σε µια συλλογή ταινιών από όπου µπορεί να διαλέγει µια ταινία ή ένα άλλο πρόγραµµα video µέσα από µια ταινιοθήκη που του παρέχει το συµβόλαιο του (π.χ. αν είναι Gold silver ή Basic χρήστης). Η αρχιτεκτονική της υπηρεσίας αυτής φαίνεται παρακάτω: Σελίδα 115

116 Εικόνα 50 Αρχιτεκτονική εφαρµογής Video on Demand (VoD) Απαιτήσεις για την πραγµατοποίηση των µετρήσεων! Υλικό σε όλες τις µορφές κωδικοποιήσεις Η µέθοδος της δοκιµής της υπηρεσίας ακολουθεί την ιεραρχική δοµή που περιγράψαµε παραπάνω. 6.5 Παράγοντες επιρροής της απόδοσης των υπηρεσιών Video Κατά την διάρκεια έργου οι µετρήσεις εξαρτώνται από τις παρακάτω παραµέτρους που είναι ταξινοµηµένες από το κεντρικό σύστηµα (δίκτυο ΟΤΕ) προς τον χρήστη Software Servers Οι servers που χρησιµοποιήθηκαν είναι δύο. Ένας θα τρέχει σε Windows και ένας σε Linux.! Helix Universal Server (Windows)! Darwin server (Linux) DSLAMs Ο δεύτερος παράγοντας που ελέγθηκε είναι τα διαφορετικά DSLAMs, που µπορεί να συνδέουν τον τελικό χρήστη µε το δίκτυο κορµού στο τελικό εµπορικό δίκτυο. Τα DSLAMs που χρησιµοποιήθηκαν είναι Σελίδα 116

117 ! XpressLink της Siemens! Asam 1000 της Alcatel! IBAS της Intracom Μήκος καλωδίου Το µήκος του καλωδίου είναι µια ακόµα παράµετρος που µπορεί να επηρεάσει την ποιότητα του video. Στην διάρκεια της πρώτης φάσης έγιναν δοκιµές µε διάφορα µήκη καλωδίου ώστε να βρεθεί η εξάρτηση των απωλειών από αυτό. Οι δοκιµές έγιναν για διάφορα µήκη. Αναλυτικά πραγµατοποιήθηκαν µετρήσεις για :! 1000 m! 1500 m! 2000 m! 2500 m! 3000 m! 3500 m! 4000 m Οι τύποι καλωδίου που θα χρησιµοποιηθούν είναι 0.6 mm και 0.4 mm µε το 0.4 mm να είναι το standard για τον ΟΤΕ, αλλά µε το 0.6 mm να έχει kbit/s καλύτερη επίδοση όπως αποδείχτηκε κατά την διάρκεια των πειραµατικών µετρήσεων κατά τη διάρκεια του πιλοτικού ADSL ADSL Modems Κάθε adsl modem µπορεί να παρουσιάσει διαφορετική απόδοση για τις επιλεγµένες υπηρεσίες και θα γίνει προσπάθεια κατηγοριοποίησης τους. Τα modem που χρησιµοποιήθηκαν για τις µετρήσεις του video είναι τα ακόλουθα ανά προµηθευτή:! Alcatel! SpeedTouch USB! 1000! Siemens! XpressLink Σελίδα 117

118 ! Efficient 4660! Efficient 5660! Intracom! NetSpeed 100! NetSpeed Bit Rates Το εύρος ζώνης της παρεχόµενης υπηρεσίας είναι και ο βασικότερος παράγοντας για την καλύτερη λήψη video. Αξίζει να σηµειωθεί ότι για την λήψη video είναι απαραίτητο ένα bit rate της τάξης των Mbps. Τα bit rates για τα οποία πραγµατοποιήθηκαν µετρήσεις είναι τα εξής : CBR! 1.5 Mbps! 2 Mbps! 2.5 Mbps! 3 Mbps! 4 Mbps! 4.5 Mbps! 6 Mbps Media Formats Τα media formats που δοκιµάστηκαν κατά την διάρκεια του ΠΕ4 είναι τα εξής :! Mpeg-1! Mpeg-2! Mpeg-4! Real (.rm)! Windows media (.wmv,.avi)! Quicktime (.mov) Από τα παραπάνω έγινε έλεγχος καταλληλότητας για κάθε εφαρµογή. Σελίδα 118

119 6.6 Αποτελέσµατα Εργαστηριακών οκιµών Live Streaming Για την υπηρεσία Live Streaming κρίθηκαν ως καταλληλότερα και χρησιµοποιήθηκαν τα παρακάτω video formats:! Real V9 Media format! MPEG-2! MPEG-4 Χρησιµοποιώντας Real V9 και MPEG-2 formats καθώς και τεχνική πολλαπλής µετάδοσης (scalable multicast), παρατηρήθηκαν τα εξής:! Για κωδικοποίηση video στο 1Mbps, µετάδοση πάνω από ATM στα 1,1Mbps αποδείχθεικε µη αποδεκτή, ενώ µετάδοση σε ATM στα 1,2Mbps παρουσίασε 0% απώλεια πακέτων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα πακέτα των ροών video απαιτούν επι πλέον πληροφορία (overhead) για τη µετάδοση τους πάνω από ATM δίκτυο µε αποτέλεσµα να το απαιτούµενο bandwidth να είναι 1,2Mbps για κωδικοποίηση video στο 1Mbps.! Οµοίως, για κωδικοποίηση στα 1,5Mbps, µετάδοση πάνω από ATM στα 1,6Mbps αποδείχθεικε µη αποδεκτή, ενώ µετάδοση πάνω από ATM στα 1,75Mbps παρουσίασε 0% απώλεια πακέτων.! Για κωδικοποίηση στα 2Mbps, µετάδοση σε ATM στα 2,2Mbps αποδείχθεικε µη αποδεκτή, ενώ µετάδοση πάνω από ATM στα 2,3Mbps παρουσίασε 0% απώλεια πακέτων. Επίσης, έπειτα από παρακολούθηση του περιεχοµένου από διάφορους χρήστες, παρατηρήθηκε µικρή διαφορά στην ποιότητα µεταξύ κωδικοποίησης στα 1,5Mbps και κωδικοποίησης στα 2Mbps, µε αποτέλεσµα να προτιµηθεί η πρώτη για εφαρµογές Live Streaming αφού έχει µικρότερες απαιτήσεις σε Boandwidth Video on Demand Για την υπηρεσία Video on Demand, κρίθηκαν ως καταλληλότερα και χρησιµοποιήθηκαν τα παρακάτω video formats:! Real V9! MPEG-1! MPEG-2 Για κωδικοποίηση video στα 2,5Mbps παρατηρήθηκαν τα εξής: Σελίδα 119

120 ! Για µετάδοση πάνω από ATM στα 3Mbps το VoD session παρουσίαζε µεγάλη αστάθεια. Τα προβλήµατα αυξάνονταν όταν στην ίδια γραµµή προστέθηκαν και νέα sessions για Internet υπηρεσίες.! Για µετάδοση πάνω από ATM στα 3,2Mbps το VoD στα 2,5Mbps παρουσίασε 0% απώλειες. Το µεγαλύτερο overhead που παρατηρείται σε σχέση µε το Live Streaming οφείλεται στο γεγονός ότι στην υπηρεσία VoD µετεδίδεται περισσότερη πληροφορία στο upstream κανάλι επιστροφής (έλεγχος ροής pause, stop, fast forward, rewind). Επίσης, για τις Video on Demand υπηρεσίες παρατηρήθηκαν τα παρακάτω:! Οι κωδικοποιήσεις σε MPEG-1 και MPEG-2 στα 2,5Mbps παρέχουν video άριστης ποιότητας.! Οι video on demand servers θα πρέπει να είναι αυτοτελή µηχανήµατα, δηλαδή να χρησιµοποιούνται µόνο για την υπηρεσία Video on Demand και να µην εξυπηρετούν παράλληλα και άλλες εφαρµογές (π.χ Live TV).! Για καλύτερη εξοικονόµηση πόρων του δικτύου είναι απαραίτητο οι video on demand servers να τοποθετούνται σε απόσταση ενός hop από τα DSLAM Αποτελέσµατα Φυσικού Στρώµατος Στα πλαίσια της διαδικασίας των µετρήσεων στο εργαστήριο µελετήθηκε και η απόδοση των ADSL γραµµών συνεστραµµένου ζεύγους. Συγκεκριµένα οι µετρήσεις έγιναν σε 30 ζεύγη χαλκού µε 12 ADSL συνδέσεις. Τα αποτελέσµατα έδειξαν ότι, για υπηρεσίες Video on Demand, Live TV και Internet, δεν εµφανίζονται παρεµβολές µεταξύ των γραµµών συνεστραµµένου ζεύγους. Σελίδα 120

121 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ 7.1 Εισαγωγή Στο κεφάλαιο αυτό περιγράφεται η διαδικασία που πρέπει να ακολουθήσει ο ευρυζωνικός χρήστης ADSL για να κάνει χρήση των παρεχόµενων Ευρυζωνικών Υπηρεσιών (π.χ Video-on-Demand, Live Streaming κτλ.). Οι δοκιµές πραγµατοποιήθηκαν στο εργαστήριο Ευρυζωνικών Υπηρεσιών του ΟΤΕ. Η διαδικασία αυτή περιλαµβάνει:! Σύνδεση µε την υπηρεσία επιλογής περιεχοµένου: Περιλαµβάνει τις απαραίτητες ρυθµίσεις στο τερµατικό του χρήστη για την εγκατάσταση µιας L2TP σύνδεσης µε την υπηρεσία επιλογής περιεχοµένου.! Είσοδος στη Πλατφόρµα Επιλογής Υπηρεσιών (Service Selection Platform): Ο χρήστης πιστοποιείται εκ νέου δίνοντας όνοµα χρήστη και κωδικό.! Επιλογή του Περιεχοµένου: Πραγµατοποιείται µε τη βοήθεια ειδικού λογισµικού πλοήγησης (Electronic Program Guides EPGs) στις βάσεις δεδοµένων των παρόχων περιεχοµένου Εικόνα 51: Εργαστήριο Ευρυζωνικών Υπηρσιών του ΟΤΕ Σελίδα 121

122 7.2 Σύνδεση µε την υπηρεσία επιλογής περιεχοµένου (Service Selection Gateway) Αρχικά είναι απαραίτητη η συµπλήρωση αίτησης η οποία πρέπει να περιλαµβάνει την IP διεύθυνση του χρήστη (διεύθυνση από την οποία θα έχει το δικαίωµα πρόσβασης στο δίκτυο ο χρήστης), καθώς και η παροχή username και password στο χρήστη. Εικόνα 52: ηµιουργία L2TP σύνδεσης Το επόµενο στάδιο είναι ρύθµιση των παραµέτρων στην πλευρά του χρήστη ώστε να είναι εφικτή η διασύνδεση µε το δίκτυο παροχής υπηρεσίας. ηµιουργία δυο Dial Up Networking Connections (DUN) Η µία από αυτές θα είναι σε θέση να παρέχει σύνδεση µε τον Internet Service Provider του χρήστη. Ο ISP είναι σε θέση να παρέχει πληροφορίες για τις εκάστοτε ρυθµίσεις των παραµέτρων. Η δεύτερη σύνδεση θα χρησιµοποιήσει L2TP tunneling για τη διασύνδεση του χρήστη µε την υπηρεσία επιλογής περιεχοµένου. Για τη ρύθµιση της L2TP σύνδεσης είναι απαραίτητα τα επόµενα βήµατα Από την Έναρξη επιλέγουµε Ρυθµίσεις και από τον Πίνακα Ελέγχου, την επιλογή Dial- Up συνδέσεις και κατόπιν ηµιουργία νέας σύνδεσης. Από τον οδηγό επιλέγεται το όνοµα της εν λόγω σύνδεσης να είναι το L2TP, και επίσης η σύνδεσή να είναι σε ένα Ιδιωτικό δίκτυο µέσω του διαδικτύου. Σηµαντική είναι και η επιλογή του κατάλληλου διακοµιστή για την σύνδεση στην επιλογή της LNS/HGW IP διεύθυνσης. Σελίδα 122

123 Εικόνα 53: L2TP ρυθµίσεις 1 Η νέα σύνδεση εµφανίζεται (µε το όνοµα L2TP) στην περιοχή εµφάνισης των συνδέσεων. Με τη χρήση του δεξιού πλήκτρου του ποντικιού επιλέγουµε Ιδιότητες σε αυτή και από την καρτέλα του ικτύου επιλέγεται ότι ο καλούµενος διακοµιστής είναι της µορφής L2TP. Από την καρτέλα της Ασφάλειας και µε τη χρήση των Προχωρηµένων Ρυθµίσεων επιλέγεται το πρωτόκολλο Pap ως µέθοδος πιστοποίησης της ταυτότητας του χρήστη. Σελίδα 123

124 Εικόνα 54: L2TP Ρυθµίσεις 2 Απαραίτητο είναι να επιλεγεί η αυτόµατη ανάκτηση της IP διεύθυνσης. Το πλήκτρο µε τις ρυθµίσεις για προχωρηµένους επιτρέπει την εισαγωγή πληροφοριών στο Windows Internet Naming Service (WINS) και στο πεδίο DNS. Η καρτέλα επιλογών (Options) επιτρέπει την απενεργοποίηση του IPSec αλλά και την επιλογή διαφορετικών πολιτικών για τη σύνδεση. Στην καρτέλα της Ασφάλειας είναι εφικτή η ρύθµιση των πρωτοκόλλων για την πιστοποίηση του χρήστη όπως για παράδειγµα PAP, CHAP και MS-CHAP. Σελίδα 124

125 Εικόνα 55: L2TP ασφάλεια Μετά τη ρύθµιση των παραµέτρων και τη σύνδεση µε το δροµολογητή, είναι πλέον δυνατό να πληκτρολογηθεί στο παράθυρο ενός φυλλοµετρητή η διεύθυνση της Πλατφόρµας Επιλογής Υπηρεσιών. 7.3 Πλατφόρµα επιλογής υπηρεσιών Η πλατφόρµα Επιλογής Υπηρεσιών βρίσκεται στην παρούσα φάση στη διεύθυνση Ο χρήστης είναι δυνατό να έχει πρόσβαση µόνο µετά την επιτυχή πραγµατοποίηση της L2TP σύνδεσης. Σελίδα 125

126 Εικόνα 56: L2TP επιτυχής σύνδεση Το επόµενο βήµα είναι η πιστοποίηση του χρήστη µε τη χρήση username και password, ως µια επιπλέον δικλείδα ασφάλειας. Εικόνα 57: Εισαγωγή στο SESM Τα προσωπικά στοιχεία του χρήστη απεικονίζονται στην καρτέλα. Σελίδα 126

127 Εικόνα 58: User Details στο SESM 7.4 Electronic Program Guides EPGs Ο χρήστης εισάγεται επιτυχώς στις σελίδες της υπηρεσίας και είναι δυνατό να επιλέξει µία από τις παρεχόµενες υπηρεσίες (VoD, Streaming Video, Live TV κ.α.). Η επιλογή γίνεται µε τη βοήθεια ειδικού λογισµικού πλοήγησης, του Ηλεκρονικού Οδηγού Προγραµµάτων (Electronic Program Guide EPG). Ένας Ηλεκτρονικός Οδηγός Προγραµµάτων αποτελείται από θεµατικούς καταλόγους, στους οποίους κατηγοριοποιείται το περιεχόµενο (π.χ. ταινίες, ειδήσεις, αθλητικά, µουσική κτλ.). Έτσι επιτρέπει την εύκολη πρόσβαση του χρήστη σε περιεχόµενο και υπηρεσίες. Η διαδικασία επιλογής περιεχοµένου, µέσω EPG, φαίνεται στα σχήµατα που ακολουθούν. Ο χρήστης µπορεί να επιλέξει µια θεµατική ενότητα της αρεσκείας του (π.χ LiveTV, ταινίες, αθλητικά). Σελίδα 127

128 Εικόνα 59: EPG, Σελίδα Επιλογής Θεµατικής Ενότητας Μετά την επιλογή της υπηρεσίας ο χρήστης επιλέγει το θεµατικό περιεχόµενο της αρεσκείας του και είναι σε θέση να έχει επισκόπηση του video. Σελίδα 128

129 Εικόνα 60: EPG - Live TV Εικόνα 61: EPG Ταινίες video Σελίδα 129