Algoritmy riadenia preťaženia

TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACHFAKULTA ELEKTROTECHNIKY A INFORMATIKY

Katedra elektroniky a multimediálnych telekomunikácií

Pavol KOCAN 10/2009

Obsah

Nástup IP televízie

Čo je postupné sťahovanie (streaming)

Vznik preťaženia

Riadenie preťaženia

2/16

IP televízia

Televízia s využitím internetových protokolov – TCP,

UDP, ...

Efektívna kompresia videotokov pomocou MPEG-ov

Rýchlosť a dostupnosť prístupových sietí

Video na požiadanie – „video on demand“

HDTV – televízia s vysokým rozlíšením

3/16

Streaming

Postupné sťahovanie multimediálnych dát

(ne)dostatočná šírka prenosového pásma

Oneskorený prenos pri použití vyrovnávacej pamäti

Režim prenosu – multicast vs. unicast

4/16

Kompresné videoštandardy

5/16

Štandard videokódovania

Pôvodne určené aplikácie Bitová rýchlosť

H.261 Video telefónia a videokonferencie cez ISDN p x 64 kb/s

MPEG-1 Video na digitálnych záznamových médiach (CD-ROM)

1.5 Mb/s

MPEG-2 Digitálna televízia 2 – 20 Mb/s

H.263 Videotelefónia cez PSTN 33.6 kb/s a vyššia

MPEG-4 Kódovanie na báze objektov, syntetický obsah, interaktivita, spracovanie video tokov

premenlivá

H.264/MPEG-4

Part 10 (AVC)

Zlepšená kompresia videa desiatky až stovkykb/s

RTT cyklus

6/16

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

Preťaženie siete

Pokles v ponúkanej kvalite služieb z dôvodu nárastu

komunikačnej prevádzky siete

Snaha o maximálne využitie dostupnej prenosovej

kapacity

7/16

Predchádzanie preťaženiu

8/16

Okn

o

pre

ťaže

nia

Čas Pomalý štart

Pomalý štart

Predchádzanie preťaženiu

Strata

Hranica preťaženia

Pomalý štart

pridáva okno preťaženia (cwnd) v stave vytvárania

spojenia

pri štarte alebo reštarte nastaví hodnotu cwnd na veľkosť

paketu

po prijatí potvrdenia o doručení paketu pred začatím toku

nových dát, zníži hodnotu cwnd o hodnotu jedného paketu

posiela sa len minimum klientských upozorňovacích okien

a cwnd

9/16

Riadenie preťaženia

Implementácia v dominantnom protokole TCP

Binomiálne algoritmy riadenia – AIMD, MIMD, SQRT

Zabezpečenie férového rozdelenia prenosovej kapacity

medzi súperiacimi tokmi

10/16

Binomiálne algoritmy

AIMD - Additive Increase, Multiplicative Decrease

MIMD - Multiplicative Increase, Multiplicative Decrease

MIAD – Multiplicative Increase, Aditive Decrease

IIAD - Inverse Increase, Additive Decrease

SQRT - Square Root

11/16

Binomiálne algoritmy

12/16

10;1:

0;:

ttt

tRt

wwD

wwI

10;:

0;/:

ltttt

kttRt

wwwD

wwwI

Algoritmy riadenia typu AIMD

alebo zovšeobecnená forma:

I - predstavuje nárast veľkosti prenášaného okna paketu po jeho úspešnom odoslaní na základe ACK, D - pravidlo poklesu veľkosti pri detekcii straty zo strany vysielača, wt je veľkosť okna v čase t, R - čas doby RTT toku, α a β sú konštanty:

Priestor (k,l)

13/16

Multicast prenos

14/16

Nasadenie riadenia preťaženia

H.264 / AVC – implementácia HBCC (binomial congestion

control)

Riadiaci protokol preťaženia SMCC (streaming media

congestion control) – parameter BSE

CM4CC (combined model for congestion control) - riadenie

heterogénnych tokov

15/16

Ďakujem za pozornosť!

Problémy šírenia

V čom sa líšia problémy šírenia satelitných komunikačných kanálov pre pozemnú, námornú a leteckú dopravu? Výstižne charakterizujte.

Definujte straty voľného prostredia, útlm dažďa, ionosférické iskrenie a Faradayovú rotáciu. Ako vyzerá útlm dažďa v rozpočte spoja?

Teoretické modely slabnutia pozemných satelitných komunikácií (Riciho a Raygleiho slabnutie, Log-normal)

Empirické a štatistické modely pre únik (fading), útlm spôsobený stromami, budovami a stĺpmi. Modely šírenia (Markov a Lov-ov)

Šírenie signálu v námorných satelitných komunikáciach (šírenie, únik, redukcie úniku) Aeronautická satelitná komunikácia (merania)

Riadenie preťaženia

Popíšte správanie sa okna preťaženia počas začiatku dátového prenosu v sieti, čo je pomalý štart, predchádzanie preťaženiu

Ktoré základné binomiálne algoritmy poznáme, čo definujú a aký je medzi nimi základný rozdiel (AIMD)

Aké spôsoby prenosu popri unicaste ešte poznáme a v čom spočíva ich výhoda?