ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΚΡΗΤΗΣ 2000-2006

ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΚΡΗΤΗΣ 2000-2006 ΜΕΤΡΟ 1.2 Κοινοπραξίες Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης σε τοµείς Εθνικής Προτεραιότητας Παροχή υπηρεσιών τουριστικού και αρχαιολογικού ενδιαφέροντος µέσω πλατφόρµας επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης Κωδικός Έργου: ΚΡ_22 ΠΑΡΑ ΟΤΕΟ 13 Π13 Αναφορά προσαρµογής και ολοκλήρωσης δικτύου επίγειας Τελική Έκδοση Σελίδα 1 από 24

Συγγραφείς: ρ. Ευάγγελος Πάλλης ρ. Χαράλαµπος Μάντακας ρ. Βασίλειος Ζαχαρόπουλος Γεώργιος Μαστοράκης Ευάγγελος Μαρκάκης Ανάργυρος Σιδέρης Φορείς: Κέντρο Τεχνολογικής Έρευνας Κρήτης Έκδοση: Τελική Μήνας Παράδοσης: Μ19 Ηµεροµηνία Παράδοσης: 04/02/08 Ενότητα Εργασίας: ΕΕ08 Copyright Κοινοπραξία ΠΑΣΙΦΑΗ, 2008 Τελική Έκδοση Σελίδα 2 από 24

Η κοινοπραξία του ΠΑΣΙΦΑΗ αποτελείται από: Εµπλοκή στο Έργο* Φορέας Συντοµογραφία Φορέα Περιφέρεια Α Κέντρο Τεχνολογικής Έρευνας Κρήτης KTE Κρήτη Σ ΤΕΧΝΕΤΡΟΠΙΑ ΕΠΕ ΤΝΕΤ Κρήτη Σ Ίκαρος Ραδιοτηλεοπτικές Επιχειρήσεις Α.Ε. Κρήτη TV CTV Κρήτη *Α = Ανάδοχος Σ = Συνεργαζόµενος Τελική Έκδοση Σελίδα 3 από 24

Ιστορικό Παραδοτέου Ηµεροµηνία Έκδοση Φορέας Περιγραφή Έκδοσης 15/11/2007 Προσχέδιο v0.1 ΚΤΕ Κρήτης ηµιουργία 02/12/2007 v0.5 ΚΤΕ Κρήτης Έκθεση ολοκλήρωσης δικτύου 22/01/2008 final ΚΤΕ Κρήτης Τελική Έκδοση Τελική Έκδοση Σελίδα 4 από 24

Περίληψη Το παραδοτέο Π13 Αναφορά προσαρµογής και ολοκλήρωσης δικτύου επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης περιγράφει τις δραστηριότητες ολοκλήρωσης της προτεινόµενης δικτυακής υποδοµής DVB-T για την παροχή των πολλαπλών πολυµεσικών και διαδικτυακών υπηρεσιών τουριστικού και αρχαιολογικού ενδιαφέροντος του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ. Μια σειρά µετρήσεων αξιολόγησης των δικτυακών επιδόσεων οι οποίες έχουν πραγµατοποιηθεί αποδεικνύουν την ορθή λειτουργία της δικτυακής υποδοµής DVB-T και των υποσυστηµάτων τής. Με την ολοκλήρωση του Π13 η πλατφόρµα ΠΑΣΙΦΑΗ είναι πλήρως λειτουργική για την αξιοποίησή της και τη µετάδοση των υπηρεσιών τουριστικού και αρχαιολογικού ενδιαφέροντος. Τελική Έκδοση Σελίδα 5 από 24

Περιεχόµενα 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...8 1.1 Σκοπός Παραδοτέου...8 1.2 Γενική Επισκόπηση...8 2 ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΤΩΝ ΙΚΤΥΑΚΩΝ ΕΠΙ ΟΣΕΩΝ...9 2.1 Αξιολόγηση Απόδοσης ικτυακής Υποδοµής DVB-T µε Κίνηση Πρωτοκόλλου TCP...9 2.1.1 Αξιολόγηση Απόδοσης ικτύων Πρόσβασης...9 2.1.1.1 ίκτυο Πρόσβασης Τελικών Χρηστών (802.11g)...11 2.1.2 Αξιολόγηση Απόδοσης ικτυακής Αλυσίδας Καναλιού Επιστροφής - Κατερχόµενης Ζεύξης DVB-T 12 2.1.2.1 Κανάλι Επιστροφής ISDN...12 2.1.2.2 Κανάλι Επιστροφής IEEE 802.11g...14 2.1.3 Αξιολόγηση Απόδοσης ικτυακής Επικοινωνίας Μεταξύ Τελικού Χρήστη και Εξυπηρετητή εδοµένων µε την Πλατφόρµα DVB-T...16 2.1.3.1 Ενδιάµεσος Κόµβος ιανοµής 1 µε Ασύρµατο ίκτυο Πρόσβασης IEEE 802.11g...16 2.1.4 Αξιολόγηση Απόδοσης Συνολικής ικτυακής Μητροπολιτικής Υποδοµής DVB-T...19 3 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...24 Τελική Έκδοση Σελίδα 6 από 24

Λίστα Σχηµάτων Σχ. 2-1 Τοπολογία Πειραµατικού ικτύου DVB-T (Test-Bed)... 10 Σχ. 2-2 Ωφέλιµος ρυθµός διαµεταγωγής δικτύου πρόσβασης τερµατικού τελικού χρήστη.. 11 Σχ. 2-3 είγµατα µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής για το δίκτυο πρόσβασης των τερµατικών των εξυπηρετητών... 12 Σχ. 2-4 ικτυακή αλυσίδα κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε κανάλι επιστροφής ISDN... 13 Σχ. 2-5 Ωφέλιµος ρυθµός διαµεταγωγής δικτυακής αλυσίδας κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε κανάλι επιστροφής ISDN... 13 Σχ. 2-6 είγµατα µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής δικτυακής αλυσίδας κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε κανάλι επιστροφής ISDN... 14 Σχ. 2-7 ικτυακή αλυσίδα κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε ασύρµατο κανάλι επιστροφής IEEE 802.11g... 14 Σχ. 2-8 Ωφέλιµος ρυθµός διαµεταγωγής δικτυακής αλυσίδας κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε ασύρµατο κανάλι επιστροφής IEEE 802.11g... 15 Σχ. 2-9 είγµατα µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής δικτυακής αλυσίδας κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε ασύρµατο κανάλι επιστροφής IEEE 802.11g... 16 Σχ. 2-10 Αρχιτεκτονική δικτυακής επικοινωνίας εξυπηρετητή δεδοµένων µε πλατφόρµα DVB-T... 17 Σχ. 2-11 Ωφέλιµος ρυθµός διαµεταγωγής δικτυακής επικοινωνίας εξυπηρετητή δεδοµένων µε πλατφόρµα DVB-T... 18 Σχ. 2-12 είγµατα µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής δικτυακής επικοινωνίας εξυπηρετητή δεδοµένων µε πλατφόρµα DVB-T... 19 Σχ. 2-13 Συνολική δικτυακή αρχιτεκτονική για διατερµατική επικοινωνία... 20 Σχ. 2-14 Καθυστέρηση πλήρους διαδροµής µε διαφορετικό µέγεθος ICMP πακέτου (µέσος όρος)... 21 Σχ. 2-15 Ωφέλιµος ρυθµός διαµεταγωγής συνολικής δικτυακής αρχιτεκτονικής DVB-T... 22 Σχ. 2-16 είγµατα µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής συνολικής αρχιτεκτονικής DVB-T. 23 Τελική Έκδοση Σελίδα 7 από 24

1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Σκοπός Παραδοτέου Ο σκοπός του παραδοτέου Π13 Αναφορά προσαρµογής και ολοκλήρωσης δικτύου επίγειας είναι να παρουσιάσει την τελική υλοποίηση και ολοκλήρωση της αρχιτεκτονικής του κεντρικού σηµείου εκποµπής του προτεινόµενου δικτύου επίγειας αλλά και των υποσυστηµάτων, τα οποία αξιοποιούνται για τις ανάγκες του έργου ΠΑΣΙΦΑΗ. 1.2 Γενική Επισκόπηση Η πλατφόρµα ΠΑΣΙΦΑΗ αποτελείται από δυο συστήµατα; το κεντρικό σηµείο εκποµπής και τον ενδιάµεσο κόµβο διανοµής. Το κεντρικό σηµείο εκποµπής DVB-T αποτελείται από τις βασικές λειτουργικές µονάδες της προτεινόµενης δικτυακής υποδοµής, οι οποίες πραγµατοποιούν τη διαδικασία της ενθυλάκωσης της διαδικτυακής κίνησης IP και την εκποµπή των σηµάτων σε όλη την περιοχή κάλυψης για την παροχή των πολλαπλών υπηρεσιών του έργου. Ο ενδιάµεσος κόµβος διανοµής για την παροχή των διαδραστικών υπηρεσιών ενηµέρωσης τουριστικού και αρχαιολογικού ενδιαφέροντος και του οπτικοακουστικού περιεχοµένου πραγµατοποιεί τη διαδικασία προώθησης και λήψης των IP δεδοµένων από και προς τους χρήστες. Σε αυτό το πλαίσιο παρουσιάζονται πολλαπλά πειράµατα για την αξιολόγηση των δικτυακών επιδόσεων τα οποία πραγµατοποιήθηκαν και αποδεικνύουν την ορθή λειτουργία της δικτυακής υποδοµής DVB-T µετά τη διαδικασία της ενσωµάτωσης όλων των λειτουργικών µονάδων οι οποίες αξιοποιήθηκαν για την ολοκλήρωση των στόχων του έργου Τελική Έκδοση Σελίδα 8 από 24

2 ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΤΩΝ ΙΚΤΥΑΚΩΝ ΕΠΙ ΟΣΕΩΝ 2.1 Αξιολόγηση Απόδοσης ικτυακής Υποδοµής DVB-T µε Κίνηση Πρωτοκόλλου TCP Για την απόδειξη της ολοκλήρωσης της ενσωµάτωσης της δικτυακής υποδοµής DVB-T, πολλαπλά εργαστηριακά πειράµατα έλαβαν χώρα στο σηµείο υλοποίησης (test-bed) αξιολογώντας τις δικτυακές επιδόσεις. Τα πειράµατα αυτά πραγµατοποιηθήκαν για την αξιολόγηση των επιδόσεων του δικτύου πρόσβασης (επικοινωνία µεταξύ ενδιάµεσων κόµβων διανοµής και τελικού χρήστη εξυπηρετητή δεδοµένων), της δικτυακής αλυσίδας καναλιού επιστροφής κατερχόµενης ζεύξης DVB-T (επικοινωνία µεταξύ των ενδιάµεσων κόµβων διανοµής και της πλατφόρµας DVB-T), της δικτυακής επικοινωνίας µεταξύ του τελικού χρήστη και του εξυπηρετητή δεδοµένων µε την πλατφόρµα DVB-T ενώ παράλληλα εκτενή πειράµατα υλοποιήθηκαν για την επίδοση και τη βελτιστοποίηση του συνολικού προτεινόµενου συστήµατος αξιοποιώντας τους αναγεννητικούς σχηµατισµούς DVB-T (επικοινωνία τερµατικού τελικού χρήστη µε τα τερµατικά του εξυπηρετητή δεδοµένων και του εξυπηρετητή πολυµέσων). 2.1.1 Αξιολόγηση Απόδοσης ικτύων Πρόσβασης Τα πρώτα εργαστηριακά πειράµατα πραγµατοποιήθηκαν αρχικά για την αξιολόγηση της απόδοσης των δικτύων πρόσβασης της προτεινόµενης δικτυακής υποδοµής µεταξύ του τερµατικού του τελικού χρήστη και του εξυπηρετητή δεδοµένων µε τους ενδιάµεσους κόµβους διανοµής 2 και 1 αντίστοιχα (Σχ. 2-1 Τοπολογία Πειραµατικού ικτύου DVB-T (Test- Bed). Τα αποτελέσµατα της συνολικής απόδοσης των δικτύων πρόσβασης παρουσιάζονται παρακάτω. Τελική Έκδοση Σελίδα 9 από 24

DVB-T Downlink ΠΑΣΙΦΑΗ ΚΡ_22 ίκτυο Πρόσβασης ίκτυο Πρόσβασης Τερµατικό Τελικού Χρήστη Τερµατικό Τελικού Χρήστη ίκτυο Πρόσβασης IEEE 802.11g Κεραίες UHF ίκτυο Πρόσβασης IEEE 802.11g Εξο λισµός Ασύρµατου ικτύου ιε αφή ικτύου Πρόσβασης έκτης COFDM ιε αφή Καναλιού Ε ιστροφής Εξο λισµός Ασύρµατου ικτύου (Μονάδες εσωτερικού και εξωτερικού χώρου) Εξο λισµός Ασύρµατου ικτύου έκτης COFDM ιε αφή ικτύου Πρόσβασης Modem / ιε αφή Καναλιού Ε ιστροφής Μονόδροµο Κανάλι Ε ιστροφής IEEE 802.11g Κεραία Εκ οµ ής UHF Υ ηρεσίες Φωνής ορυφορική Κεραία ηµόσιο Τηλεφωνικό ίκτυο Μεταγωγής Ενισχυτής Εκ οµ ής RF Εξο λισµός Ασύρµατου ικτύου (Μονάδες εσωτερικού και εξωτερικού χώρου) ιαµορφωτής COFDM Dial-up Server Modem Πύλη IP/DVB Ενθυλακωτής/Πολυ λέκτης Πολυ λέκτης MPEG-2 TS Multimedia Server Εξυ ηρετητής Μετρήσεων ορυφορικός έκτης QPSK Α οδιαµορφωτής QPSK (Μονάδες εσωτερικού και εξωτερικού χώρου) Μικροκυµατική Ζεύξη Το ικό ίκτυο Εξυ ηρετητής Πολυµέσων Firewall Εξυ ηρετητής εδοµένων ISP Κωδικο οιητής MPEG-2 TS ραγµατικού χρόνου ιαµορφωτής QPSK (Μονάδες εσωτερικού και εξωτερικού χώρου) Σχ. 2-1 Τοπολογία Πειραµατικού ικτύου DVB-T (Test-Bed) Τελική Έκδοση Σελίδα 10 από 24

2.1.1.1 ίκτυο Πρόσβασης Τελικών Χρηστών (802.11g) Με βάση τα αποτελέσµατα των εργαστηριακών πειραµάτων για την αξιολόγηση της απόδοσης του δικτύου πρόσβασης (802.11g) µεταξύ του τερµατικού του τελικού χρήστη και του ενδιάµεσου κόµβου διανοµής 1 και 2 (Σχ. 2-1) µπορούν να µελετηθούν οι τιµές του στιγµιαίου ωφέλιµου ρυθµού διαµεταγωγής καθώς και οι τιµές των δειγµάτων του χρόνου πλήρους διαδροµής για όλη τη διάρκεια της σύνδεσης. Οι γραφικές αναπαραστάσεις των δύο αυτών αντικειµενικών κριτηρίων αξιολόγησης της απόδοσης (performance evaluation metrics) κατά τη διάρκεια µίας εργαστηριακής µέτρησης διάρκειας 180 δευτερολέπτων παρουσιάζονται στα παρακάτω σχήµατα (Σχ. 2-2, Error! Reference source not found.). Επαναλαµβανόµενα πειράµατα τα οποία διεξήχθησαν για την αξιολόγηση του δικτύου πρόσβασης 802.11g απέδειξαν ότι η µέση τιµή του ωφέλιµου ρυθµού διαµεταγωγής είναι της τάξης των 22,93Mbps. Throughput (Mb/s) Σχ. 2-2 Ωφέλιµος ρυθµός διαµεταγωγής δικτύου πρόσβασης τερµατικού τελικού χρήστη Στο Σχ. 2-3 παρουσιάζεται επίσης η γραφική αναπαράσταση των δειγµάτων µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής για το δίκτυο πρόσβασης µεταξύ των τερµατικών των εξυπηρετητών και του ενδιάµεσου κόµβου διανοµής 1. Η µέση τιµή όλων των δειγµάτων RTT για όλη τη διάρκεια της σύνδεσης των 180 δευτερολέπτων είναι της τάξης των 32,29 ms. Στη συγκεκριµένη µέτρηση δεν υπήρξαν πακέτα επανεκποµπής (retransmitted packets). Τελική Έκδοση Σελίδα 11 από 24

RTT (ms) Σχ. 2-3 είγµατα µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής για το δίκτυο πρόσβασης των τερµατικών των εξυπηρετητών 2.1.2 Αξιολόγηση Απόδοσης ικτυακής Αλυσίδας Καναλιού Επιστροφής - Κατερχόµενης Ζεύξης DVB-T Τα επόµενα εργαστηριακά πειράµατα πραγµατοποιήθηκαν έτσι ώστε να αξιολογηθεί η απόδοση της δικτυακής αλυσίδας του καναλιού επιστροφής µε την κατερχόµενη ζεύξη DVB- T και για τους δύο ενδιάµεσους κόµβους διανοµής. Τα αποτελέσµατα των µετρήσεων οι οποίες πραγµατοποιήθηκαν για το σκοπό αυτό παρουσιάζονται παρακάτω 2.1.2.1 Κανάλι Επιστροφής ISDN Αρχικά αξιολογήθηκε η απόδοση της δικτυακής αλυσίδας της κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε κανάλι επιστροφής ISDN το οποίο αξιοποιείται για τη µεταφορά των δεδοµένων της διαδικτυακής κίνησης επιστροφής (αιτήσεις/επιβεβαιώσεις) από τον ενδιάµεσο κόµβο διανοµής 2 προς την πλατφόρµα των της επίγειας. Η κατερχόµενη ζεύξη DVB-T χρησιµοποιείται σε αυτήν την περίπτωση για την παροχή των δεδοµένων από την πλατφόρµα προς τον ενδιάµεσο κόµβο διανοµής. Η γενική αρχιτεκτονική του εργαστηριακού σηµείου επίδειξης (test bed) για την αξιολόγηση της συγκεκριµένης δικτυακής αλυσίδας παρουσιάζεται στο Σχ. 2-4. Τελική Έκδοση Σελίδα 12 από 24

Σχ. 2-4 ικτυακή αλυσίδα κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε κανάλι επιστροφής ISDN Οι εργαστηριακές µετρήσεις οι οποίες πραγµατοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της απόδοσης της συγκεκριµένης δικτυακής αλυσίδας παρουσιάζονται στα παρακάτω σχήµατα (Σχ. 2-5, Σχ. 2-6). Ο µέσος ωφέλιµος ρυθµός διαµεταγωγής είναι της τάξης των 4,54Mbps και αυτό οφείλεται στην ασυµµετρία της συγκεκριµένη δικτυακής αλυσίδας για την οποία αξιοποιείται ως κανάλι επιστροφής µία σύνδεση χαµηλού ρυθµού µετάδοσης (ISDN). 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 3.6 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Time (sec) Σχ. 2-5 Ωφέλιµος ρυθµός διαµεταγωγής δικτυακής αλυσίδας κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε κανάλι επιστροφής ISDN Στο Σχ. 2-6 παρουσιάζεται η γραφική αναπαράσταση των δειγµάτων µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής σε όλη τη διάρκεια της σύνδεσης των 180 δευτερολέπτων που πραγµατοποιήθηκε για την αξιολόγηση της απόδοσης της συγκεκριµένης δικτυακής αλυσίδας. Η µέση τιµή όλων των δειγµάτων RTT για την εργαστηριακή µέτρηση αυτή είναι της τάξης των 124,48ms. Σε αυτό το εργαστηριακό πείραµα δεν υπήρξαν επίσης πακέτα επανεκποµπής. Τελική Έκδοση Σελίδα 13 από 24

RTT (ms) Σχ. 2-6 είγµατα µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής δικτυακής αλυσίδας κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε κανάλι επιστροφής ISDN 2.1.2.2 Κανάλι Επιστροφής IEEE 802.11g Το επόµενο εργαστηριακό πείραµα πραγµατοποιήθηκε για να αξιολογηθεί η απόδοση της δικτυακής αλυσίδας της κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε τη χρήση καναλιού επιστροφής ασύρµατης ζεύξης IEEE 802.11g το οποίο αξιοποιήθηκε για τη µεταφορά των δεδοµένων επιστροφής (αιτήσεις/επιβεβαιώσεις) από τον ενδιάµεσο κόµβο διανοµής 1 προς την πλατφόρµα DVB-T. Η γενική αρχιτεκτονική της εργαστηριακής υποδοµής στην οποία πραγµατοποιήθηκαν τα πειράµατα παρουσιάζεται στο Σχ. 2-7. Τα δεδοµένα των υπηρεσιών σε αυτήν τη δικτυακή αλυσίδα επίσης παρέχονται µε τη χρήση της κατερχόµενης ζεύξης της επίγειας ψηφιακής εκποµπής ευρείας κάλυψης. Σχ. 2-7 ικτυακή αλυσίδα κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε ασύρµατο κανάλι επιστροφής IEEE 802.11g Τελική Έκδοση Σελίδα 14 από 24

Οι µετρήσεις οι οποίες πραγµατοποιήθηκαν σε αυτήν τη δικτυακή υποδοµή αφορούσαν τον ωφέλιµο ρυθµό διαµεταγωγής και τους χρόνους πλήρους διαδροµής ενώ δεν υπήρξαν πακέτα επανεκποµπής (retransmitted packets). Στο Σχ. 2-8 παρουσιάζεται η γραφική αναπαράσταση του ωφέλιµου ρυθµού διαµεταγωγής κατά τη συνολική διάρκεια της διαδικασίας αξιολόγησης της απόδοσης της συγκεκριµένης δικτυακής αλυσίδας της κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε ασύρµατο κανάλι επιστροφής IEEE 802.11 g. Ο µέσος ρυθµός για τη συνολική δικτυακή σύνδεση ήταν της τάξης των 7,42Mbps. Throughput (Mb/s) Σχ. 2-8 Ωφέλιµος ρυθµός διαµεταγωγής δικτυακής αλυσίδας κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε ασύρµατο κανάλι επιστροφής IEEE 802.11g Στο Σχ. 2-9 παρουσιάζονται επίσης τα δείγµατα των µέσων χρόνων πλήρους διαδροµής για όλη τη χρονική διάρκεια αξιολόγησης της απόδοσης των 180 δευτερολέπτων. Η µέση τιµή όλων των δειγµάτων ήταν της τάξης των 78,36ms. Τελική Έκδοση Σελίδα 15 από 24

Σχ. 2-9 είγµατα µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής δικτυακής αλυσίδας κατερχόµενης ζεύξης DVB-T µε ασύρµατο κανάλι επιστροφής IEEE 802.11g 2.1.3 Αξιολόγηση Απόδοσης ικτυακής Επικοινωνίας Μεταξύ Τελικού Χρήστη και Εξυπηρετητή εδοµένων µε την Πλατφόρµα DVB-T Τα επόµενα εργαστηριακά πειράµατα τα οποία πραγµατοποιήθηκαν αναφέρονται στην αξιολόγηση των επιδόσεων της δικτυακής επικοινωνίας µεταξύ του τελικού χρήστη και του εξυπηρετητή δεδοµένων µε την πλατφόρµα DVB-T. Παρακάτω παρουσιάζονται οι αντίστοιχες µετρήσεις για τον ενδιάµεσο κόµβο διανοµής 1 και 2 µε ασύρµατο δίκτυο πρόσβασης IEEE 802.11g και ενσύρµατο δίκτυο πρόσβασης IEEE 802.11g αντίστοιχα. 2.1.3.1 Ενδιάµεσος Κόµβος ιανοµής 1 µε Ασύρµατο ίκτυο Πρόσβασης IEEE 802.11g Οι µετρήσεις που παρουσιάζονται παρακάτω πραγµατοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της απόδοσης της δικτυακής επικοινωνίας µεταξύ του εξυπηρετητή δεδοµένων, οποίος διασυνδέθηκε στο ασύρµατο δίκτυο πρόσβασης του ενδιάµεσου κόµβου διανοµής 1 και της πλατφόρµας DVB-T. Η συνολική δικτυακή αρχιτεκτονική στην οποία πραγµατοποιήθηκαν οι µετρήσεις παρουσιάζεται στο Σχ. 2-10. Η επικοινωνία του εξυπηρετητή δεδοµένων µε την πλατφόρµα DVB-T επιτυγχάνεται µέσω του δικτύου πρόσβασης και του µονόδροµου ασύρµατου καναλιού επιστροφής του ενδιάµεσου κόµβου διανοµής 1 µέσω του οποίου µεταφέρονται τα δεδοµένα επιστροφής (αιτήσεις/επιβεβαιώσεις). Η εµπρόσθια διαδικτυακή κίνηση µεταφέρεται από την πλατφόρµα DVB-T στον ενδιάµεσο κόµβο διανοµής 1 µέσω της Τελική Έκδοση Σελίδα 16 από 24

κατερχόµενης ζεύξης της επίγειας και από εκεί προωθούνται στο τερµατικό του εξυπηρετητή δεδοµένων µέσω του ασύρµατου δικτύου πρόσβασης IEEE 802.11g. Σχ. 2-10 Αρχιτεκτονική δικτυακής επικοινωνίας εξυπηρετητή δεδοµένων µε πλατφόρµα DVB-T Οι εργαστηριακές µετρήσεις οι οποίες πραγµατοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της απόδοσης της συγκεκριµένης δικτυακής επικοινωνίας του εξυπηρετητή δεδοµένων µε την πλατφόρµα DVB-T παρουσιάζονται στα παρακάτω σχήµατα (Σχ. 2-11, Σχ. 2-12). Ο µέσος ωφέλιµος ρυθµός διαµεταγωγής είναι της τάξης των 7,42Mbps και αυτό οφείλεται στην κατανοµή του εύρους ζώνης των 8Mbps για τις υπηρεσίες κίνησης TCP που επιλέχθηκε στην Πύλη IP/DVB στο συνολικό µπουκέτο εκποµπής DVB-T. Τελική Έκδοση Σελίδα 17 από 24

7.8 7.6 Throughput (Mb/s) 7.4 7.2 7 6.8 6.6 6.4 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Time (sec) Σχ. 2-11 Ωφέλιµος ρυθµός διαµεταγωγής δικτυακής επικοινωνίας εξυπηρετητή δεδοµένων µε πλατφόρµα DVB-T Στο Σχ. 2-12 παρουσιάζεται η γραφική αναπαράσταση των δειγµάτων µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής σε όλη τη διάρκεια της σύνδεσης των 180 δευτερολέπτων που πραγµατοποιήθηκε για την αξιολόγηση της απόδοσης της συγκεκριµένης δικτυακής επικοινωνίας του εξυπηρετητή δεδοµένων µε την πλατφόρµα DVB-T. Η µέση τιµή όλων των δειγµάτων RTT για την εργαστηριακή αυτή µέτρηση είναι της τάξης των 78,27ms. Σε αυτό το εργαστηριακό πείραµα δεν υπήρξαν επίσης πακέτα επανεκποµπής. Τελική Έκδοση Σελίδα 18 από 24

RTT (ms) Σχ. 2-12 είγµατα µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής δικτυακής επικοινωνίας εξυπηρετητή δεδοµένων µε πλατφόρµα DVB-T 2.1.4 Αξιολόγηση Απόδοσης Συνολικής ικτυακής Μητροπολιτικής Υποδοµής DVB-T Τα επόµενα εργαστηριακά πειράµατα σχεδιάστηκαν και υλοποιήθηκαν για την αξιολόγηση και τη βελτιστοποίηση της συνολικής δικτυακής µητροπολιτικής υποδοµής DVB-T. Αξιοποιώντας την εργαστηριακή αρχιτεκτονική του Σχ. 2-13 επιτρέπεται η διατερµατική επικοινωνία του τελικού χρήστη µε τον εξυπηρετητή δεδοµένων οι οποίοι βρίσκονται συνδεδεµένοι στα δίκτυα πρόσβασης των ενδιάµεσων κόµβων διανοµής 2 και 1 αντίστοιχα. Ο εξυπηρετητής δεδοµένων θα µπορούσε να αποτελεί τη διασύνδεση ενός ενεργού χρήστη ο οποίος έχει τη δυνατότητα, αξιοποιώντας τη δικτυακή µητροπολιτική υποδοµή σχηµατισµού DVB-T να παρέχει τις δικές του πολυµεσικές και διαδικτυακές υπηρεσίες προστιθέµενης αξίας σε έναν αριθµό τελικών χρηστών που βρίσκονται είτε σε αστικές είτε σε αποµακρυσµένες περιοχές. Η επικοινωνία του τερµατικού του τελικού χρήστη µε τον εξυπηρετητή δεδοµένων επιτυγχάνεται στη συγκεκριµένη δικτυακή υποδοµή στέλνοντας τα δεδοµένα επιστροφής (αιτήσεις/επιβεβαιώσεις) στην πλατφόρµα DVB-T µέσω του δικτύου πρόσβασης (IEEE 802.11g) και του µονόδροµου καναλιού επιστροφής (ISDN) του ενδιάµεσου κόµβου διανοµής 2, όπου ενθυλακώνονται και εκπέµπονται σε όλη την περιοχή κάλυψης µε την κατερχόµενη ζεύξη της επίγειας. Τα δεδοµένα επιστροφής λαµβάνονται έτσι από την κατάλληλη διεπαφή του ενδιάµεσου κόµβου διανοµής 1 και δροµολογούνται στο τερµατικό του εξυπηρετητή δεδοµένων µέσω του ασύρµατου δικτύου πρόσβασης (IEEE 802.11g). Τα δεδοµένα της εµπρόσθιας διαδικτυακής κίνησης µεταφέρονται από το τερµατικό του εξυπηρετητή δεδοµένων στον ενδιάµεσο κόµβο διανοµής µέσω του ασύρµατου δικτύου πρόσβασης (IEEE 802.11g) και δροµολογούνται κατάλληλα στην πλατφόρµα DVB-T αξιοποιώντας το µονόδροµο ασύρµατο κανάλι επιστροφής (IEEE Τελική Έκδοση Σελίδα 19 από 24

802.11g). Τα δεδοµένα στη συνέχεια ενθυλακώνονται στο κοινό ψηφιακό τηλεοπτικό µπουκέτο DVB-T και µεταδίδονται σε όλη την περιοχή εκποµπής µαζί µε τις υπόλοιπες πολυµεσικές υπηρεσίες και τα ψηφιακά τηλεοπτικά προγράµµατα. Με αυτόν τον τρόπο τα δεδοµένα λαµβάνονται από την κατάλληλη διεπαφή του ενδιάµεσου κόµβου διανοµής 2 και δροµολογούνται στο τερµατικό του τελικού χρήστη µέσω του ενσύρµατου δικτύου πρόσβασης (IEEE 802.11g). Σχ. 2-13 Συνολική δικτυακή αρχιτεκτονική για διατερµατική επικοινωνία Ένα πρώτο στάδιο επαλήθευσης της ορθής λειτουργίας της συνολικής προτεινόµενης µητροπολιτικής υποδοµής DVB-T περιλαµβάνει µία σειρά µετρήσεων της καθυστέρησης πλήρους διαδροµής µε τη χρήση ICMP πακέτων - ping (requests/replies). Τα πακέτα echo requests κατευθύνονται από το τερµατικό του τελικού χρήστη (Σχ. 2-1) προς τον εξυπηρετητή δεδοµένων και οι απαντήσεις (echo replies) επιστρέφουν πίσω σε αυτό µέσω της πλατφόρµας DVB-T. Παρατηρήθηκε ότι τα αποτελέσµατα είναι σχεδόν ανεξάρτητα από το µέγεθος του ICMP πακέτου και παρουσιάζονται στο Σχ. 2-14. Η διαφορά µεταξύ των µέσων τιµών των χρόνων πλήρους διαδροµής για διαφορετικό µέγεθος ICMP πακέτου δεν θεωρείται µεγάλη και δεν επηρεάζει την οµαλή λειτουργία του δικτύου. Τελική Έκδοση Σελίδα 20 από 24

Σχ. 2-14 Καθυστέρηση πλήρους διαδροµής µε διαφορετικό µέγεθος ICMP πακέτου (µέσος όρος) Η µέση καθυστέρηση πλήρους διαδροµής παρατηρείται να ανέρχεται από 113ms έως 150ms για διαφορετικό µέγεθος ICMP πακέτου καθώς η διέλευση των πακέτων γίνεται µέσα από το δίκτυο µεταγωγής κυκλώµατος καθώς και από το εργαστηριακό δίκτυο. Εδώ πρέπει να σηµειωθεί ότι η καθυστέρηση της αλυσίδας εκποµπής DVB-T για την ενθυλάκωση των διαδικτυακών υπηρεσιών είναι αθροιστικά περίπου της τάξης των 40ms και οφείλεται σχεδόν αποκλειστικά σε χρόνους προσωρινής καταχώρησης (buffering delay) και επεξεργασίας στην Πύλη IP/DVB (Σχ. 2-1). Πρέπει επίσης να τονιστεί ότι η αξιοποίηση της πλατφόρµας σε αναγεννητικούς σχηµατισµούς επιφέρει διπλασιασµό στην καθυστέρηση πλήρους διαδροµής λόγω της διέλευσης της εµπρόσθιας κίνησης (forward traffic) καθώς και της κίνησης επιστροφής (reverse traffic) µέσα από την ίδια συσκευή ενθυλάκωσης (Πύλη IP/DVB) στην κοινή κατανοµή του εύρους ζώνης (κοινό Packet Identification - PID) που επιλέχθηκε για τις διαδικτυακές υπηρεσίες στο ψηφιακό τηλεοπτικό µπουκέτο DVB-T. Επιπλέον ένα µεγάλο µέρος της καθυστέρησης οφείλεται στην ISDN dial up σύνδεση η οποία πραγµατοποιήθηκε για τη διασύνδεση του ενδιάµεσου κόµβου διανοµής 2 µε την πλατφόρµα DVB-T για την υλοποίηση του καναλιού επιστροφής µε ονοµαστικό ρυθµό µετάδοσης 64Kbps. Οι µετρήσεις οι οποίες πραγµατοποιήθηκαν στο επόµενο στάδιο για την αξιολόγηση της απόδοσης της συνολικής δικτυακής υποδοµής DVB-T αφορούσαν τον ωφέλιµο ρυθµό διαµεταγωγής και τους χρόνους πλήρους διαδροµής κατά τη διάρκεια µίας σύνδεσης κίνησης πρωτοκόλλου TCP διάρκειας 180 δευτερολέπτων µεταξύ του τερµατικού του τελικού χρήστη και του εξυπηρετητή δεδοµένων (Σχ. 2-1). Κατά τη διάρκεια της συγκεκριµένης σύνδεσης δεν υπήρξαν πακέτα επανεκποµπής (retransmitted packets) ενώ στο Σχ. 2-15 παρουσιάζεται η γραφική αναπαράσταση του ωφέλιµου ρυθµού διαµεταγωγής της συνολικής διαδικασίας αξιολόγησης της απόδοσης της δικτυακής αρχιτεκτονικής DVB-T. Ο µέσος ρυθµός διαµεταγωγής για το σύνολο της δικτυακής αυτής σύνδεσης ήταν της τάξης των 4,4Mbps και αυτό οφείλεται στην ασυµµετρία της δικτυακής υποδοµής η οποία αξιοποιεί µία γραµµή Τελική Έκδοση Σελίδα 21 από 24

χαµηλού ρυθµού µετάδοσης για τη µεταφορά των δεδοµένων επιστροφής του τερµατικού του τελικού χρήστη από τον ενδιάµεσο κόµβο διανοµής 2 προς της πλατφόρµα DVB-T. 4.6 4.4 4.2 4 3.8 3.6 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Time (sec) Σχ. 2-15 Ωφέλιµος ρυθµός διαµεταγωγής συνολικής δικτυακής αρχιτεκτονικής DVB-T Στο Σχ. 2-16 παρουσιάζεται η γραφική αναπαράσταση των δειγµάτων µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής για όλη τη διάρκεια των 180 δευτερολέπτων της σύνδεσης κίνησης βασισµένης στο πρωτόκολλο TCP που πραγµατοποιήθηκε για την αξιολόγηση της απόδοσης της συνολικής δικτυακής αρχιτεκτονικής DVB-T ανάµεσα στο τερµατικό του τελικού χρήστη και του εξυπηρετητή δεδοµένων. Η µέση τιµή όλων των δειγµάτων RTT για την εργαστηριακή µέτρηση αυτή είναι της τάξης των 273,69ms. Τελική Έκδοση Σελίδα 22 από 24

310 300 290 RTT (ms) 280 270 260 250 240 230 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Time (sec) Σχ. 2-16 είγµατα µέσου χρόνου πλήρους διαδροµής συνολικής αρχιτεκτονικής DVB-T Ο συνδυασµός µίας σχετικά υψηλής καθυστέρησης µε τη µεγάλη χωρητικότητα του καναλιού DVB-T κατατάσσει αυτήν την υβριδική δικτυακή υποδοµή στα δίκτυα τύπου long-fat (LFNs) τα οποία χαρακτηρίζονται από υψηλό γινόµενο ρυθµού µετάδοσης - καθυστέρησης (bandwidth-delay product). Είναι έτσι φυσικό ότι ο ωφέλιµος ρυθµός διαµεταγωγής (useful throughput) για τη µαζική µεταφορά δεδοµένων εξαρτάται από το µέγεθος παραθύρου TCP (TCP advertised window size) του δέκτη. Αυτό το φαινόµενο παρατηρείται στις περιπτώσεις ασύµµετρων δικτύων όπως π.χ. στην περίπτωση των δορυφορικών δικτυακών αρχιτεκτονικών DVB-S/PSTN όπου υπάρχουν ακόµα µεγαλύτερες καθυστερήσεις λόγω του αυξηµένου χρόνου διάδοσης. Τελική Έκδοση Σελίδα 23 από 24

3 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στα πλαίσια του παραδοτέου Π13 Αναφορά προσαρµογής και ολοκλήρωσης δικτύου επίγειας σχεδιάστηκαν και εκτελέστηκαν µια σειρά από πειράµατα που αφορούσαν την µετάδοση σε πραγµατικό χρόνο τόσο αµφίδροµων όσο και µονόδροµων υπηρεσιών στους τελικούς χρήστες της πλατφόρµας επίγειας. Για την ορθή αξιολόγηση της δικτυακής απόδοσης του συστήµατος χρησιµοποιήθηκαν µια σειρά από αντικειµενικά κριτήρια. Πιο ειδικά για τις αµφίδροµες TCP υπηρεσίες τα κριτήρια που χρησιµοποιήθηκαν ήταν ο στιγµιαίος ωφέλιµος ρυθµός µετάδοσης των δεδοµένων (Throughput), η καθυστέρηση πλήρους διαδροµής (RTT) και τα επεισόδια επανεκποµπών (Retransmitted Packets). Τα αποτελέσµατα αυτών των πειραµάτων επιβεβαίωσαν την ικανότητα του προτεινόµενου συστήµατος επίγειας να µεταδίδει απρόσκοπτα, γρήγορα, και χωρίς απώλειες τόσο τις αµφίδροµες όσο και τις µονόδροµες υπηρεσίες τουριστικού και αρχαιολογικού ενδιαφέροντος προς τους τελικούς χρήστες. Τελική Έκδοση Σελίδα 24 από 24