Εγγυημένη ποιότητα υπηρεσίας Απαιτήσεις ποιότητας υπηρεσίας Μηχανισμοί κατηγοριοποίησης Χρονοπρογραμματισμός Μηχανισμοί αστυνόμευσης Ενοποιημένες υπηρεσίες Διαφοροποιημένες υπηρεσίες Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Απαιτήσεις ποιότητας υπηρεσίας Α1 Α2 100 Mbps Δ1 512 Kbps Δ2 100 Mbps Β1 Β2 * 8 # * 8 # Παράδειγμα πολυμεσικής επικοινωνίας Πρώτη ροή πακέτων (FTP): A2>A1 Δεύτερη ροή πακέτων (τηλεδιάσκεψη): B1 <>B2 Σύνδεση LAN με γραμμή 512 Kbps Ταχύτητες LAN 100 Mbps Δρομολογητές δικτύων Δ1 και Δ2 Εστίαση στο δρομολογητή Δ2 Συνδυασμένος ρυθμός μετάδοσης > 512 Kbps Αύξηση καθυστέρησης και απώλεια πακέτων Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-2
Απαιτήσεις ποιότητας υπηρεσίας Πρώτη περίπτωση Τηλεδιάσκεψη: H.261/320 Kbps και G.711/64 Kbps Συνολικά χρειάζονται 384 Kbps Ιδανικά το FTP θα καταλαμβάνει 128 Kbps Περιβάλλον καλύτερης προσπάθειας Ανάμειξη πακέτων ήχου και FTP στην ουρά του R1 Μετάδοση (συνήθως) σύμφωνα με σειρά άφιξης Απρόβλεπτη κίνηση εφαρμογής FTP Πιθανή καθυστέρηση / απώλεια για τα πακέτα ήχου Λύση: προτεραιότητα στα πακέτα ήχου Τα πακέτα ήχου μεταδίδονται πριν από τα πακέτα FTP Το FTP χρησιμοποιεί τη γραμμή όποτε ελευθερώνεται Κάθε πακέτο πρέπει να κατηγοριοποιείται Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Απαιτήσεις ποιότητας υπηρεσίας Α1 Α2 128 Kbps 100 Mbps Δ1 Δ2 100 Mbps Β1 384 Kbps Β2 * 8 # * 8 # Παροχή διαφορετικών επιπέδων υπηρεσιών Αντίστοιχη διαφοροποίηση των χρεώσεων Ο χρήστης FTP μπορεί να πληρώσει για την ακριβή υπηρεσία Τα πακέτα ήχου δεν πρέπει να έχουν πάντα προτεραιότητα Η διάκριση πρέπει να γίνει με άλλα κριτήρια Ο δρομολογητής πρέπει να κατηγοριοποιεί τα πακέτα Η κατηγοριοποίηση πακέτων επιτρέπει τη διάκρισή τους Ο χρονοπρογραμματισμός είναι θέμα πολιτικής Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-4
Απαιτήσεις ποιότητας υπηρεσίας Αν η εφαρμογή ήχου στέλνει παραπάνω; Λόγω βλάβης ή για να εκμεταλλευτεί την προτεραιότητα Συνθήκες στέρησης για τα πακέτα FTP Κάθε προβληματική ροή επηρεάζει τις άλλες Απομόνωση των ροών για προστασία της ροής Εικονικές ζεύξεις 384 και 128 Kbps Κάθε ροή είναι προστατευμένη από την άλλη Προκαθορισμένη κατανομή ρυθμού μετάδοσης Τι κάνουμε σε περιόδους σιωπής της ροής ήχου; H χρήση των πόρων πρέπει να είναι αποδοτική Η αδιάθετη χωρητικότητα πρέπει να παραχωρείται Αν η ουρά είναι ελεύθερη, εξυπηρετούμε την άλλη ζεύξη Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Απαιτήσεις ποιότητας υπηρεσίας Α1 Α2 128 Kbps 100 Mbps Δ1 Δ2 100 Mbps Β1 384 Kbps Β2 * 8 # * 8 # Αστυνόμευση: επιβεβαίωση συμπεριφοράς της ροής Παρέκκλιση της υπό αστυνόμευσης εφαρμογής Απόρριψη ή καθυστέρηση των επιπλέον πακέτων Σημείο αστυνόμευσης και σήμανσης Στο τελικό σύστημα η στον κοντινότερο δρομολογητή Σημείωση: παραλλαγή της αστυνόμευσης Αν δεν υπάρχει πρόβλημα συμφόρησης τα πακέτα σημειώνονται Στο επόμενο σημείο συμφόρησης θα απορριφθούν Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-6
Απαιτήσεις ποιότητας υπηρεσίας Δύο εφαρμογές τηλεδιάσκεψης (384 Kbps) Καταμερισμός χωρητικότητας εξίσου Κάθε εφαρμογή θα χάνει το 25% των πακέτων Οι προτεραιότητες δεν επαρκούν! Ροές που απαιτούν ένα ελάχιστο επίπεδο υπηρεσιών Αν δεν υπάρχουν πόροι, δεν αποδίδουν ικανοποιητικά Η αποδοχή τέτοιων ροών έχει αρνητικό αντίκτυπο Αν και δεν λειτουργούν αποδεκτά, καταναλώνουν πόρους Οι ροές πρέπει να δηλώνουν τις απαιτήσεις τους Αποδοχή κλήσεων Δήλωση των απαιτήσεων ποιότητας υπηρεσιών Αποδοχή: το δίκτυο παρέχει την απαιτούμενη ποιότητα Απόρριψη: έλλειψη των απαιτούμενων πόρων Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-7
Μηχανισμοί κατηγοριοποίησης ToS TC Πρωτόκολλο Διεύθυνση προέλευσης Διεύθυνση προορισμού Διεύθυνση προέλευσης Θύρα προέλευσης Θύρα προορισμού Διεύθυνση προορισμού Συνάρτηση κατακερματισμού Συνάρτηση κατακερματισμού Πίνακας αναζήτησης Πίνακας αναζήτησης Κατηγοριοποίηση πακέτων Βασίζεται σε πεδία της κεφαλίδας Μάσκα για μηδενισμό μη χρησιμοποιούμενων πεδίων Κατακερματισμός κεφαλίδας Αναζήτηση της κατηγορίας σε πίνακα Το IPv6 έχει ειδικό πεδίο αναγνώρισης των ροών Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-8
Χρονοπρογραμματισμός Είσοδος Ουρά FIFO Ζεύξη Έξοδος Χρονοπρογραμματισμός μετάδοσης πακέτων Τα πακέτα αποθηκεύονται σε ουρές κατά την άφιξη Χρονοπρογραμματισμός: επιλογή πακέτων για μετάδοση Απλούστερη πολιτική: FIFO Τα πακέτα που φτάνουν αποθηκεύονται στην ουρά Μετάδοση πακέτων κατά τη σειρά άφιξης Πολιτική απόρριψης πακέτων Αντιμετώπιση πακέτων όταν η ουρά γεμίσει Απόρριψη νέου πακέτου Απόρριψη παλιού πακέτου Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-9
Χρονοπρογραμματισμός Ροή 1 1 3 4 Ροή 2 2 5 6 Έξοδος 1 2 3 4 5 6 Παράδειγμα ουράς FIFO Έχουμε δύο ροές πακέτων Στο άνω μέρος οι χρόνοι άφιξης Στο κάτω μέρος οι χρόνοι αναχώρησης Στην ουρά FIFO έχει σημασία μόνο ο χρόνος άφιξης Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-10
Χρονοπρογραμματισμός Υψηλή προτεραιότητα Είσοδος Κατηγοριοποίηση... Ζεύξη Έξοδος Χαμηλή προτεραιότητα Ουρές προτεραιότητας (priority queues) Δύο ή περισσότερες ουρές σε κάθε γραμμή Διαφορετικές προτεραιότητες εξυπηρέτησης Απαιτείται πολιτική κατηγοριοποίησης πακέτων Επιλογή επόμενου πακέτου για μετάδοση Από την ουρά με την υψηλότερη προτεραιότητα Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-11
Χρονοπρογραμματισμός Ροή 1 1 3 4 Ροή 2 2 5 6 Έξοδος 1 3 4 2 5 6 Παράδειγμα ουρών προτεραιότητας Μη προεκτοπιστικός χρονοπρογραμματισμός Η μετάδοση των πακέτων δεν διακόπτεται αφού ξεκινήσει Συνηθισμένος στα δίκτυα υπολογιστών Η διακοπή μετάδοσης θα σπαταλούσε πόρους Προεκτοπιστικός χρονοπρογραμματισμός Συνηθισμένος στο χρονοπρογραμματισμό διεργασιών Εφικτή η προσωρινή διακοπή μίας διεργασίας Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-12
Χρονοπρογραμματισμός Ουρά 1 Είσοδος Κατηγοριοποίηση... Ζεύξη Έξοδος Ουρά Ν Ουρές κυκλικής επαναφοράς Κατηγοριοποίηση πακέτων σε πολλαπλές ουρές Δεν υπάρχει στατική προτεραιότητα μεταξύ των ουρών Όλες οι ουρές εξυπηρετούνται με κυκλικό τρόπο Απλούστερη μορφή: ένα πακέτο από κάθε ουρά Αποφεύγουν τον υποσιτισμό των ουρών Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-13
Χρονοπρογραμματισμός Ροή 1 1 3 4 Ροή 2 2 5 6 Έξοδος 1 2 3 5 4 6 Παράδειγμα ουρών κυκλικής επαναφοράς Χρονοπρογραμματισμός με εξοικονόμηση εργασίας Αν μία ουρά είναι κενή, προχωράμε στην επόμενη Αν υπάρχουν πακέτα σε αναμονή η γραμμή χρησιμοποιείται Χρονοπρογραματισμός χωρίς εξοικονόμηση εργασίας Χρησιμοποιείται στα συστήματα πραγματικού χρόνου Αυστηρές εγγυήσεις ποιότητας αλλά σπατάλη πόρων Αποφεύγεται η αναμονή σε ορισμένες περιπτώσεις Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-14
Χρονοπρογραμματισμός Ουρά 1 Είσοδος Κατηγοριοποίηση... Ζεύξη Έξοδος Ουρά Ν Δίκαια σταθμισμένες ουρές Γενίκευση των ουρών κυκλικής επαναφοράς Πολλαπλές ουρές και κατηγοριοποίηση πακέτων Εξυπηρέτηση ουρών με κυκλικό τρόπο Συνήθως με εξοικονόμηση εργασίας Κάθε κατηγορία λαμβάνει διαφορετική εξυπηρέτηση Ποσοστό της χωρητικότητας της γραμμής Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-15
Μηχανισμοί αστυνόμευσης Γενικά κριτήρια αστυνόμευσης Περιορισμός ρυθμού αποστολής πακέτων Ποια χρονική κλίμακα μας ενδιαφέρει; Μέσος ρυθμός Μέσος ρυθμός μετάδοσης πακέτων μακροπρόθεσμα Κρίσιμο το χρονικό διάστημα υπολογισμού του μέσου 100 πακέτα ανά δευτερόλεπτο ή 6000 πακέτα ανά λεπτό; Μέγιστος ρυθμός Μέγιστος ρυθμός μετάδοσης πακέτων σε μικρό διάστημα Μέσος 6000 πακέτα / min, μέγιστος 1500 πακέτα / sec Μέγιστο ξέσπασμα Μέγιστο πλήθος πακέτων σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα Στην πράξη το μέγιστο πλήθος χωρίς διακοπή Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-16
Μηχανισμοί αστυνόμευσης Είσοδος β ρ Έξοδος Μηχανισμός διάτρητου κουβά Περιγραφή της συμπεριφοράς της ροής Τα πακέτα εισέρχονται στον κουβά Ο κουβάς αδειάζει με ρυθμό ρ (μέσος) Ο κουβάς έχει χωρητικότητα β Απορρίπτονται τα περισσευούμενα πακέτα Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-17
Μηχανισμοί αστυνόμευσης ρ β Είσοδος Έξοδος Μηχανισμός κουβά κουπονιών Κάθε πακέτο πρέπει να δεσμεύσει ένα κουπόνι Στον κουβά εισέρχονται κουπόνια με ρυθμό ρ (μέσος) Μακροπρόθεσμα δεν μπορούμε να στέλνουμε πιο γρήγορα Χωράνε μέχρι β κουπόνια Περιορισμός μέγιστου ξεσπάσματος Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-18
Μηχανισμοί αστυνόμευσης ρ β Είσοδος C Έξοδος Συνδυασμός των δύο μηχανισμών Σύνδεση δύο κουβάδων εν σειρά Τα πακέτα στην αρχή μπαίνουν στον κουβά κουπονιών Περιορίζει το ρ και το β Τα πακέτα στη συνέχεια μπαίνουν στο διάτρητο κουβά Περιορίζει το C (μέγιστος ρυθμός) Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-19
Ενοποιημένες υπηρεσίες Ενοποιημένες υπηρεσίες (Integrated Services) Εγγυημένη υπηρεσία: περιορίζεται από κουβά κουπονιών Πρέπει να περνά από έλεγχο αποδοχής Υπηρεσία ελεγχόμενου φόρτου: στατιστική καθυστέρηση Υπηρεσία καλύτερης προσπάθειας Πρωτόκολλο RSVP Δέσμευση πόρων για ροές μίας κατεύθυνσης Πρώτη φάση: μήνυμα διερεύνησης από αποστολέα Συλλέγει πληροφορίες στη διαδρομής Δεύτερη φάση: μήνυμα δέσμευσης από παραλήπτες Δεσμεύει πόρους σε κάθε δρομολογητή Συγκεκριμένη διάρκεια δεσμεύσεων Περιοδική ανανέωση δεσμεύσεων Προσαρμογή μετά από αλλαγή διαδρομής Καταμερισμένες δεσμεύσεις πόρων σε πολυεκπομπή Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-20
Διαφοροποιημένες υπηρεσίες Μειονεκτήματα IntServ Πρέπει να υλοποιηθεί σε μεγάλο μέρος του Διαδικτύου Δυσκολία κλιμάκωσης λόγω λειτουργίας ανά ροή Μόνο τρεις κατηγορίες υπηρεσίας Διαφοροποιημένες υπηρεσίες (Differentiated Services) Ομαδοποίηση ροών σε κλάσεις Κατά την είσοδο στο δίκτυο Κατά τη μετάβαση σε νέο αυτόνομο σύστημα Μορφοποίηση κλάσεων στα σημεία ομαδοποίησης Μακροχρόνια δέσμευση πόρων Πολυπλοκότητα μόνο στα άκρα του δικτύου Συμπεριφορά επόμενου βήματος (PHB) Αντιμετώπιση πακέτου αναλόγως τάξης Χρήση πεδίου DSCP (τίθεται στην είσοδο στο δίκτυο) Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-21
Διαφοροποιημένες υπηρεσίες PHB εσπευσμένης προώθησης (EF) Δεσμευμένο εύρος ζώνης σε κάθε δρομολογητή Περιορισμός ροής κατά την είσοδο στο δίκτυο Πολύ χαμηλή καθυστέρηση και απώλεια PHB διασφαλισμένης προώθησης (AF) Κλάσεις κίνησης με ποσοστό του εύρους ζώνης Πολλαπλά επίπεδα προτίμησης απόρριψης ανά κλάση Σημείωση των ροών όταν υπερβαίνουν το όριο Απόρριψη κατά προτεραιότητα σε περίπτωση συμφόρησης Μειονεκτήματα DiffServ Δεν ορίζει ρητές υπηρεσίες σε κάθε δίκτυο Δυσκολία δημιουργίας υπηρεσιών από άκρο σε άκρο Κατάλληλες για μακροσκοπική διαχείριση κίνησης Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 20-22