Prenos multimedijskih vsebin Skripta
Prenos multimedijskih vsebin Skripta Anton Kos Ljubljana, oktober 2013 Prenos multimedijskih vsebin od izvora do ponora Laboratorij za komunikacijske naprave Vsebina Multimedijske vsebine in pretoki Model prenosne poti Izvori in ponori multimedijskih vsebin Izvorno kodiranje multimedijskih vsebin Načini prenosa multimedijskih vsebin Laboratorij za komunikacijske naprave 3 Prenos multimedijskih vsebin Multimedijske vsebine in pretoki Sestavni deli multimedijskih vsebin: podatki (besedilo), zvok (govor), slika, video. Multimedijski pretoki so multimedijske vsebine, ki so izvorno kodirane in se prenašajo preko prenosne poti (kanalsko kodiranje). Laboratorij za komunikacijske naprave 4 Prenos multimedijskih vsebin Model prenosne poti Izvori Ponori Navidezni povezavi Kodirnik izvora kanalni kodirnik Laboratorij za komunikacijske naprave Ponorni dekodirnik Kanalni dekodirnik Kanal 5 Prenos multimedijskih vsebin Izvorno kodiranje To je kodiranje izvorne informacije ali signalov. Vsebuje proces formatiranja, ki določi parametre izvora kot so na primer: vzorčna frekvenca, število bitov na vzorec, dimenzije slike.... Primer formatiranja izvora zvoka: Informacijska vsebina Vzorčna frekvenca Bitov na vzorec Govor 3400 Hz 8 kHz 12 AM audio 7000 Hz 16 kHz 14 FM audio 15 kHz 32 kHz 14 CD audio 20 kHz 44.1 - 48 kHz 16-20 Uporaba Laboratorij za komunikacijske naprave 6 Prenos multimedijskih vsebin Izvorno kodiranje Paziti moramo na ohranjanje želene informacijske vsebine. Težimo k čimvečji redukciji pretoka podatkov. Iz izvorne vsebine izločimo čimveč : Redundance odvečna informacija, njeno izločanje je reverzibilno, je lastnost izvora. Irelevance nepomembna informacija, njeno izločanje je ireverzibilno, določa jo uporabnik. Laboratorij za komunikacijske naprave 7 Prenos multimedijskih vsebin Izvorno kodiranje Temeljna načela redukcije podatkovnega pretoka izvora: kodiranje signalnih oblik (največji pretok podatkov) analiza in sinteza (najbolj zapleten in dolgotrajen) upoštevamo fizikalne lastnosti izvora, izločimo redundanco. poznati moramo model nastanka izvorne informacije, z analizo izvorno informacijo zapišemo s parametri modela, na ponoru s pomočjo modela izvora in prejetih parametrov sintetiziramo izvorno informacijo. mešano načelo (kompromis) večino izvorne informacije zapišemo s parametri modela, preostanek izvorne informacije prenašamo. Laboratorij za komunikacijske naprave 8 Prenos multimedijskih vsebin Izvori multimedijskih vsebin in pretokov Posvetili se bomo predvsem naslednjim izvorom: Izvori so po naravi lahko: besedilo, govor, slika, video. interaktivni (časovno odvisni), časovno neodvisni. Glede na časovno odvisnost izvora prilagajamo: izvorno kodiranje, način prenosa, izbiro prenosne poti. Laboratorij za komunikacijske naprave 9 Prenos multimedijskih vsebin Besedilo Besedilo navadno ni interaktivna vsebina delna izjema so razne “klepetalne” aplikacije. Izvorno kodiranje besedila: nabor znakov zapišemo v določeni abecedi od abecede je odvisna tudi velikost zapisanega besedila Dolžina Bitov Morse spremenljiva 1-5 Baudot konstantna 5 ASCII konstantna 7 65 Windows 1250 konstantna 8 65 ISO 8859-x konstantna 8 65 spremenljiva 8-32 65 Abeceda UTF-8 (Unicode) Laboratorij za komunikacijske naprave 10 koda znaka "A" Prenos multimedijskih vsebin Besedilo Navadno je velikost besedila v primerjavi z drugimi sestavnimi deli multimedijskih gradiv majhna. Primer - video spot Zmelkoow “Bit” besedilo pesmi zvok video 882 B 4 MB 20-600 MB ISO 8859-2 MP3 različne kakovosti Besedilo lahko pred prenosom ali shranjevanjem dodatno zgostimo (kompresiramo) s pomočjo ene izmed brezizgubnih metod zgoščevanja (npr. ZIP). Laboratorij za komunikacijske naprave 11 Prenos multimedijskih vsebin Zvok Človek sliši zvok v območju med 20 Hz in 20 kHz Izvorni zvočni signal formatiramo in kodiramo glede na njegovo uporabo. Informacijska vsebina Vzorčna frekvenca Bitov na vzorec Govor 3400 Hz 8 kHz 12 AM audio 7000 Hz 16 kHz 14 FM audio 15 kHz 32 kHz 14 CD audio 20 kHz 44.1 - 48 kHz 16-20 Uporaba Zgoščevanje/kodiranje zvoka je večinoma izgubno. Zvok, predvsem govor, je lahko interaktivna vsebina. Govor je posebna kategorija zvoka. Laboratorij za komunikacijske naprave 12 Prenos multimedijskih vsebin Izvorno kodiranje govora Standard Oznaka Bitna hitrost Dolžina okvira Predvpogled MOS Sprejet ITU Priporočila 64 kb/s 125 ms 0 4.3 1972 16, 24, 32, 40 kb/s 125 ms 0 4.1 1990 48, 56, 64 kb/s 125 ms 1.5 ms 3.8-4.2 1988 LD-CELP 16 kb/s 625 ms 0 4.0 1994 G.729 CS-ACELP 8 kb/s 10 ms 5 ms 4.0 1995 G.723.1 MPC-MLQ 5.3 & 6.4 kb/s 30 ms 7.5 ms 3.5 1995 G.711 PCM G.726 ADPCM G.722 Širokopasovni kodirnik G.728 Mobilne komunikacije GSM RPE-LPT 13 kb/s 20 ms 0 3.6 1987 IS-96 QCELP 8.5, 4, 2, 0.8 kb/s 20 ms 5 ms 3.5 1993 AMR-WB ACELP 6.6 – 23.85 kb/s 20 ms 5 ms 4.0 2003 Ameriški vojaški standardi FS-1015 LPC-10E 2.4 kb/s 22.5 ms 90 ms 2.5 1984 FS-1016 CELP 4.8 kb/s 30 ms 7.5 ms 3.0 1991 MELP MELP 2.4 kb/s 22.5 ms 23 ms 3.1 1997 Laboratorij za komunikacijske naprave 13 Prenos multimedijskih vsebin Izvorno kodiranje zvoka Nezgoščen CD zvočni zapis ima hitrost 1,411 Mbit/s: vzorčna frekvenca 44.1 kHz x 16 bitov na vzorec x 2 kanala Nekateri standardi zgoščevanja zvoka: Brezizgubno zgoščevanje Vzorčne frekvence Bitna hitrost Standard Metoda MPEG-1 Layer 1-3 (MP3) 16 - 48 kHz 32 - 320 kbit/s MPEG-1 AAC 8 - 96 kHz 64 - 320 kbit/s MPEG-4 AAC 8 - 96 kHz 64 - 320 kbit/s AAL Dolby Digital Izgubno zgoščevanje AC3 do 192 kHz do 48 kHz do 640 kbit/s Bitna hitrost na izhodu je lahko: stalna (CBR) spremenljiva (VBR) Laboratorij za komunikacijske naprave 14 Prenos multimedijskih vsebin Slika Podobno kot besedilo, tudi slike navadno niso interaktivne vsebine. Slike vsebujejo veliko večjo količino podatkov kot npr. besedilo. količina informacije pa ni nujno večja... Količino podatkov določata: dimenzija slike, barvna globina pikslov. Laboratorij za komunikacijske naprave 15 Prenos multimedijskih vsebin Zgoščevanje slike Pred prenosom ali shranjevanjem sliko zgostimo: brezizgubno do ~ 3:1, izgubno do ~ 10:1, izgubno zgoščevanje ima na račun izgube kakovosti lahko tudi višja zgoščevalna razmerja. maks bitov/piksel Brezizgubno zgoščevanje 8/24 JPEG 2000 48 JPEG 24 PNG 32 TIFF 32 BMP 32 Metoda GIF Laboratorij za komunikacijske naprave Izgubno zgoščevanje Nezgoščena slika HD 1920 x 1080 1,97 MB 11,9 MB 5,9 MB 8,8 MB 8,8 MB 8,8 MB 16 Prenos multimedijskih vsebin Slika vs Besedilo Zmelkoow - Bit zadeli smo filozofijo v čelo našli smo bit okroglo in debelo se je skrivala na otoku sredi oceana s sladoledom v roki vsa nasmejana o bit ti nesrečna zakaj si se skrila ko te ni bilo je svet zmeda prekrila ljudje levo desno brezglavo hitijo smisla in bistva si srčno želijo o bit usmili se nas in povej enkrat za vselej na glas kaj je smisel in namen kako je treba živet da bomo srečni in zdravi od glave do pet smisel življenja je ležanje na plaži z možgani na off in čiwawo na straži visenje v mreži med dvemi drevesi slalom v ravnini z zarjavelimi kolesi smisel življenja je jahanje oblakov pihanje v sonce in lomljenje korakov sanjanje parnika na modrem ogledalu piknik z mravljico in luknja v sandalu kasneje je priznala da je že nekaj spila in da sta z aristipom enega prej pokadila vseeno se ni zmedla in je še enkrat ponovila modri recept in plava navodila Besedilo 882 B TIF BW 100 DPI 14 kB Laboratorij za komunikacijske naprave 17 JPEG 50% 50 kB Prenos multimedijskih vsebin Video Prenos videa zaznamuje predvsem velika, praktično neobvladljiva, količina podatkov. Primer: prenos slike HDTV formata zahteva prenosno hitrost 1.49 Gbit/s: ločljivost 1920 x 1080 pikslov = 2.073.600 pikslov barvna globina 24 bitov/piksel 30 slik na sekundo Realno je prenos videa možen le v zgoščeni obliki. Laboratorij za komunikacijske naprave 18 Prenos multimedijskih vsebin Standardne ločljivosti videa Laboratorij za komunikacijske naprave 19 Prenos multimedijskih vsebin Bitne hitrosti prenosa videa Za različne scenarije prenosa videa uporabljamo različne nastavitve ločljivosti in števila okvirov. Nekaj tipičnih primerov: Ločljivost Okvirov/s Hitrost Mobilne vsebine 176x144 10-15 50-60 kbit/s Internet/Standardna ločljivost 640x480 24 1-2 Mbit/s HD 720p 1280x720 24 5-6 Mbit/s HD 1080i/p 1920x1080 24 7-8 Mbit/s Scenarij uporabe Laboratorij za komunikacijske naprave 20 Prenos multimedijskih vsebin Kodirniki videa ISO/IEC ITU-T MJPEG · Motion JPEG 2000 · MPEG-1 · MPEG-2 (Part 2) · MPEG-4 (Part 2/ASP · Part 10/AVC) · HVC H.120 · H.261 · H.262 · H.263 · H.264 · H.265 Drugo AMV · AVS · Bink · CineForm · Dirac · DV · Indeo · OMS Video · Pixlet · RealVideo · RTVideo · SheerVideo · Smacker · Sorenson Video · Theora · VC-1 · VP6 · VP7 · VP8 · WMV · XVD Laboratorij za komunikacijske naprave 21 Prenos multimedijskih vsebin Načini prenosa multimedijskega gradiva Fizični prenos Prenos s pomočjo telekomunikacijskih omrežij prevoz multimedijskega gradiva prenos nosilcev multimedijskega gradiva elektronska komunikacija raznovrstnost omrežij glavna vsebina predmeta Ustno izročilo.... Laboratorij za komunikacijske naprave 22 Prenos multimedijskih vsebin Izračunajmo Kaj je hitreje? Podatki prevoz filmov na DVD z ladjo prenos filmov preko Interneta prenesti moramo milijon DVD, ki so v povprečju 85% polni povprečna hitrost Interneta je 8 Mbit/s ladja iz Amerike v Evropo pluje 20 dni Internet: (106 x 0.85 x 4.7 x 1024 MB) / 1 MB/s = 4.09 x 109 s ~130 let za 1000 DVD je rezultat ~47 dni Laboratorij za komunikacijske naprave 23 Prenos multimedijskih vsebin Omrežja za prenos multimedijskih vsebin Laboratorij za komunikacijske naprave Vsebina Definicije – omrežje in telekomunikacije Prenos podatkov na daljavo Vrste omrežij Delitve telekomunikacijskih omrežij Najbolj razširjena telekomunikacijska omrežja Podatkovna omrežja Kam spada Internet, kaj je Internet? Laboratorij za komunikacijske naprave 25 Prenos multimedijskih vsebin Definicije Omrežje Telekomunikacije Množica oseb ali predmetov, ki so z nekim namenom povezani med seboj. Izmenjava, posredovanje informacij na daljavo z elektromagnetnimi sistemi (SSKJ). Telecommunication is transmission over a distance for the purpose of communication (Wikipedia) Telekomunikacijsko omrežje Omrežje oseb ali predmetov, ki se uporabljajo za izmenjavo in posredovanje informacij na daljavo. A network of telecommunications links and nodes arranged so that messages may be passed from one part of the network to another over multiple links and through various nodes (Wikipedia). Laboratorij za komunikacijske naprave 26 Prenos multimedijskih vsebin Še nekaj definicij Komunikacijsko omrežje je vsako omrežje v katerem se na kakršenkoli način pretakajo informacije. Podatkovno omrežje je omrežje, ki je namenjeno prenosu podatkov v digitalni obliki. Računalniško omrežje je množica med seboj povezanih računalnikov. Laboratorij za komunikacijske naprave 27 Prenos multimedijskih vsebin Kaj so informacije in kaj podatki Podatki so dejstva, dogodki in dejanja. Informacije so podatki, obdelani na način, da se uporabniku zdijo smiselni. podatki so predstavitev informacij. informacija je razlaga, tolmačenje podatkov. Informacija je obratnosorazmerna verjetnosti dogodka. 1 I ( ) log 2 P( ) Laboratorij za komunikacijske naprave 28 Prenos multimedijskih vsebin Prenos podatkov Enosmerni prenos podatkov Dvosmerni prenos podatkov Izvor Ponor Izvor/Ponor zvor/Ponor Kodirnik izvora Ponorni dekodirnik Kodirnik/ Dekodirnik Kodirnik/ Dekodirnik kanalni kodirnik Kanalni dekodirnik Kodirnik/ Dekodirnik Kodirnik/ Dekodirnik Kanal Kanal Laboratorij za komunikacijske naprave 29 Prenos multimedijskih vsebin Dvosmerni prenos podatkov Izmenično dvosmerni prenos Polni dvosmerni prenos Laboratorij za komunikacijske naprave 30 Prenos multimedijskih vsebin Ločitev smeri prenosa podatkov Časovni multipleks čas H H A A L L O O Frekvenčni multipleks HALO HALO Laboratorij za komunikacijske naprave 31 Prenos multimedijskih vsebin Množica uporabnikov Prenosni medij Uporaba ločenih kapacitet (kanalov) vsak par uporabnikov ima zasežen prenosni kanal ves čas trajanja povezave Prenosni medij Uporaba skupnega prenosnega medija vsak par uporabnikov se ves čas bori z ostalimi pari za skupne prenosne kapacitete Laboratorij za komunikacijske naprave 32 Prenos multimedijskih vsebin Množica uporabnikov Navidezni kanali Laboratorij za komunikacijske naprave 33 Prenos multimedijskih vsebin Vrste povezav Omrežje omogoča poljubno povezovanje med uporabniki. Uporabljajo lahko delitev ali zaseganje kapacitet. Obstajajo različni vrste povezav skozi omrežje: točka – točka (point to point), točka – več točk (broadcasting, multicasting), več točk – več točk (konferenčna zveza). Omrežje Laboratorij za komunikacijske naprave 34 Prenos multimedijskih vsebin Vrste omrežij Fizična Železniško Cestno Letalsko Poštno Električno Nevronsko Vodovodno Kanalizacijsko Plinsko ..... Družbena Laboratorij za komunikacijske naprave Elektromagnetna Socialno Poslovno Kriminalno Politično ..... 35 Telegrafsko Radijsko Televizijsko Računalniško Telefonsko Kabelsko Mobilno Satelitsko ..... Prenos multimedijskih vsebin Telekomunikacijska omrežja Telekomunikacijska omrežja praktično vsa spadajo med elektromagnetna omrežja. Izmenjava in posredovanje informacij (komunikacija) pri njih poteka s pomočjo elektromagnetnih naprav. Mnoga družbena omrežja deloma ali v celoti temeljijo na elektromagnetnih telekomunikacijskih omrežjih: socialna omrežja FaceBook Twitter poslovna omrežja elektronska pošta mobilna telefonija Laboratorij za komunikacijske naprave 36 Prenos multimedijskih vsebin Delitev telekomunikacijskih omrežij Telekomunikacijska omrežja lahko delimo glede na: prenosni medij, doseg, način prenosa, način posredovanja podatkov, organiziranost, topologijo, lastništvo, namembnost ali hierarhijo, ..... Laboratorij za komunikacijske naprave 37 Prenos multimedijskih vsebin Delitve... Glede na prenosni medij: žična omrežja, optična omrežja, brezžična omrežja. Glede na način prenosa podatkov: povezavna omrežja pred prenosom podatkov vzpostavimo povezavo nepovezavna omrežja podatki se prenašajo glede na informacije v glavah paketov Laboratorij za komunikacijske naprave 38 Prenos multimedijskih vsebin Delitve Glede na doseg: osebna omrežja krajevna omrežja mestna omrežja omrežja velikega dosega globalna omrežja Laboratorij za komunikacijske naprave PAN – Personal Area Network LAN – Local Area Network MAN – Metropolitan Area N. WAN – Wide Area Network GAN – Global Area Network 39 Prenos multimedijskih vsebin Omrežja glede na doseg Personal Area Network Vir: High Speed Networks and Multimedia Networking Laboratorij za komunikacijske naprave 40 Prenos multimedijskih vsebin Delitve... Glede na način posredovanja podatkov: povezavno podatki se prenašajo po rezervirani poti (čas, l, prostor) Stikalo Povezavno omrežje nepovezavno (sporočilno, paketno, celično) pot skozi omrežje se ustvarja sproti Laboratorij za komunikacijske naprave Paketno omrežje 41 Prenos multimedijskih vsebin Delitve... Glede na organiziranost: enak-z-enakim enak-z-enakim (peer-to-peer) odjemalec-strežnik (client-server) Vir: Wikipedia Glede na topologijo: odjemalec-strežnik vodilo obroč zvezda redundantna polna ..... vodilo zvezda obroč redundantna topologija polna topologija Laboratorij za komunikacijske naprave 42 Prenos multimedijskih vsebin Delitve... Glede na lastništvo: javna omrežja, zasebna omrežja, korporacijska omrežja, akademska omrežja, mešano lastništvo. Glede na namembnost ali hierarhijo: uporabniška omrežja, dostopovna omrežja, jedrna omrežja, tranzitna omrežja. Laboratorij za komunikacijske naprave 43 Prenos multimedijskih vsebin Najbolj razširjena telekomunik. omrežja Telefonska omrežja Kabelska omrežja Radiodifuzijska omrežja GSM UMTS LTE geostacionarne krožnice Inmarsat nizke zemeljske krožnice GPS, Globalstar, Iridium Podatkovna omrežja analogna digitalna Laboratorij za komunikacijske naprave analogna digitalna Satelitska omrežja Mobilna omrežja analogna digitalna ISDN 44 vsa so digitalna velika množica različnih tehnologij Prenos multimedijskih vsebin Podatkovna omrežja Računalniško omrežje <> Podatkovno omrežje Podatkovno omrežje je omrežje, ki je namenjeno prenosu podatkov v digitalni obliki. Računalniško omrežje je množica med seboj povezanih računalnikov. Osredotočili se bomo na podatkovna omrežja in prenos multimedijskih vsebin preko njih. Laboratorij za komunikacijske naprave 45 Prenos multimedijskih vsebin Najbolj razširjena podatkovna omrežja Krajevna omrežja Dostopovna omrežja Ethernet WLAN (Ethernet) Mestna omrežja FDDI Ethernet xDSL PPoE Kabelska omrežja (telefonsko omrežje) mobilna omrežja WLAN WiMax Omrežja velikega dosega SDH MPLS Frame Relay ATM Laboratorij za komunikacijske naprave 46 Prenos multimedijskih vsebin Lastnosti najbolj razširjenih omrežij Lastnost\Omrežje Ethernet ADSL FDDI SDH ATM bakrena parica, koaks bakrena parica optika optika neodvisno krajevno krajevno/mestno mestno globalno globalno nepovezavno povezavno nepovezavno povezavno povezavno paketno povezavno paketno povezavno celično vse vse vse vse vse Topologija vodilo točka-točka (dvojni) obroč (dvojni) obroč redundantno Lastništvo zasebno javno javno/zasebno javno javno uporabniško dostopovno jedrno jedrno dostopovno/jedrno Prenosni medij Doseg Način prenosa Način posredovanja Organiziranost Namembnost Laboratorij za komunikacijske naprave 47 Prenos multimedijskih vsebin Internet ??? Če pišemo internet z malo začetnico pomeni medmrežje ali povezavo med omrežji različnih vrst. Kadar pišemo Internet z veliko začetnico, mislimo na svetovno omrežje Internet, ki je zasnovano na protokolu IP (Internet Protokol). Internet je globalni sistem med seboj povezanih računalniških omrežij, ki za izmenjavo podatkov med milijardami uporabnikov po celem svetu uporabljajo standardiziran nabor protokolov (TCP/IP). To je omrežje, sestavljeno iz milijonov zasebnih, javnih, akademskih, poslovnih in vladnih omrežij krajevnega, mestnega ali globalnega dosega, ki za medsebojne povezave uporabljajo žično, optično, brezžično ali druge tehnologije (Wikipedia). Laboratorij za komunikacijske naprave 48 Prenos multimedijskih vsebin Internet – Intranet – Extranet – splet V zvezi z IP so poznane tudi druge oznake omrežij kot sta to npr. intranet in extranet, ki opisujeta omrežja, ki niso neposredno del globalnega omrežja Internet. Intranet je zasebno računalniško omrežje, ki za varno izmenjavo podatkov med sistemi znotraj organizacije uporablja internetni protokol. Extranet je zasebno računalniško omrežje, ki za varno izmenjavo podatkov med organizacijo in njenimi zunanjimi partnerji uporablja internetni protokol. To je neke vrste Intranet, razširjen do uporabnikov izven organizacije, navadno preko omrežja Internet. Zelo je poznano tudi ime svetovni splet (World Wide Web), ki pa pravzaprav ne opisuje omrežja temveč le določeno storitev (aplikacijo), ki teče preko omrežja Internet in sloni na protokolu HTTP (Hyper Text Transport Protocol). Protokol je namenjen za dostop do dokumentov, ki so zapisani v jeziku HTML (Hyper Text Makup Language). Laboratorij za komunikacijske naprave 49 Prenos multimedijskih vsebin Protokoli v omrežjih za prenos MM vsebin Laboratorij za komunikacijske naprave Vsebina Definicije – protokol Protokoli v podatkovnih omrežjih Protokolni sklad Protokolni skladi v podatkovnih omrežjih Protokoli in protokolni skladi v omrežjih IP Laboratorij za komunikacijske naprave 51 Prenos multimedijskih vsebin Definicije PROTOKOL je nabor pravil in postopkov, ki določajo in uravnavajo obliko ter prenos podatkov med dvema uporabnikoma (računalnikoma, aplikacijama). Komunikacijski protokol je nabor standardnih pravil za predstavitev podatkov, signalizacijo in detekcijo napak, potrebnih za prenos podatkov preko komunikaciojskega kanala (Wikipedia). Internetni protokol (IP) je protokol namenjen komunikaciji preko paketnih omrežij s pomočjo protokolnega sklada TCP/IP. Laboratorij za komunikacijske naprave 52 Prenos multimedijskih vsebin Protokoli v podatkovnih omrežjih Za zagotovitev delovanja omrežja so potrebni protokoli. Protokole potrebujemo tako pri povezavnih kot pri paketnih omrežjih: pri povezavnih omrežjih so potrebni predvsem v zvezi z vzpostavljanjem in rušenjem povezave, pri paketnih omrežjih so nujni pri usmerjanju paketov. Protokoli morajo biti standardizirani: de iure standarde izdajajo pooblaščene organizacije na nacionalnem in mednarodnem nivoju (ISO, ITU, ETSI, IEEE,...). de facto standardi nastanejo predvsem pri proizvajalcih opreme (Xerox) in drugih nevladnih organizacijah (). Laboratorij za komunikacijske naprave 53 Prenos multimedijskih vsebin Protokolni sklad Protokoli v komunikacijskih omrežjih so zaradi svoje zapletenosti in potrebe po interoperabilnosti organizirani hierarhično in razdeljeni v plasti. Vsaka plast opravlja točno določeno nalogo. Plasti so med seboj (načeloma) neodvisne in vsako plast lahko (načeloma) nadomestimo z novo, ne da bi pri tem vplivali na delovanje celotnega sklada. Laboratorij za komunikacijske naprave 54 Plast N 2. plast 1. plast Prenos multimedijskih vsebin Plasti/sloji protokolnega sklada Plasti so med seboj povezane preko vmesnikov in pristopnih točk. Nižja plast nudi višji storitev, ki je za višjo plast transparentna. V protokolnem skladu ločimo: horizontalne protokole med entitetami istoležnih plasti na nasprotnih straneh in vertikalne protokole med entitetami na sosednjih plasteh iste strani. Le horizontalni protokoli so nujno stvar standardov. komunikacija entiteta plasti n Plast n zahteva navidezna povezava storitev entiteta plasti n dejanska povezava komunikacija Plast n-1 entiteta plasti n-1 navidezna povezava Laboratorij za komunikacijske naprave 55 entiteta plasti n-1 Prenos multimedijskih vsebin Primer komunikacije v protokolnem skladu Janez John From: Janez, How are you? Sporoči: Johnu, Kako ste kaj? de Janez, à John, Comment alez vous? Laboratorij za komunikacijske naprave 56 Prenos multimedijskih vsebin Komunikacija med protokolnimi plastmi Istoležne protokolne plasti med seboj komunicirajo preko navideznih povezav in horizontalnih protokolov. Fizični prenos podatkov poteka vertikalno med plastmi protokolnega sklada preko vertikalnih protokolov. Plast N Navidezna povezava Plast N :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: 2. plast 2. plast 1. plast 1. plast Laboratorij za komunikacijske naprave Fizična povezava 57 Prenos multimedijskih vsebin Abstraktni model delovanja protokolne plasti Plast n+1 Plast n+1 n+1 PPE Storitev plasti n Storitev plasti n SPT SPT Plast n Plast n Protokol plasti n PKI n SPE PKI PKI n SPE n PPE n SPE PKI n PPE n SPE n PPE Storitev plasti n-1 Storitev plasti n-1 Vmesnik plasti n-1 Plast n-1 Plast n-1 aa PPE = Protokolna podatkovna enota SPE = Storitvena podatkovna enota SPT = Storitvena pristopna točka PKI = Protokolna kontrolna informacija Laboratorij za komunikacijske naprave 58 Prenos multimedijskih vsebin Abstraktni model delovanja protokolne plasti Protokolni plasti n si izmenjujeta protokolne podatkovne enote (PPE) preko navidezne povezane plasti n in komunicirata po (horizontalnem) protokolu plasti n. Na oddajni strani je tok podatkov od nadrejenih proti podrejenim protokolnim plastem, na sprejemni pa obratno. Protokolna plast n na oddajni strani sprejme storitveno podatkovno enoto (SPE) od plasti n+1 in ji doda svoje kontrolne podatke (PKI), plast n na sprejemni pa le te odvzame in obdela ter odda SPE plasti n+1 . Plast n nudi svoje storitve plasti n+1 preko storitvene pristopne točke (SPT) in svojega vmesnika. Nekatere plasti imajo tudi možnost segmentacije SPE. Laboratorij za komunikacijske naprave 59 Prenos multimedijskih vsebin OSI referenčni model De iure standard, ki ga je izdal ISO. Sestavlja ga sedem plasti. Določene so zgolj funkcije vsake plasti in vmesniki med njimi. Zgornje tri plasti so namenjene podpori uporabniškim aplikacijam, spodnje štiri pa transportu podatkov. OSI referenčni model sam po sebi ne predstavlja standarda temveč okvir, v katerem se sprejemajo standardi. To je REFERENČNI MODEL in ne MREŽNA PROTOKOLNA ARHITEKTURA ! Podpora uporabniškim aplikacijam Aplikacijska plast Predstavitvena plast Plast seje Transportna plast Transport podatkov Omrežna plast Povezavna plast Fizična plast Laboratorij za komunikacijske naprave 60 Prenos multimedijskih vsebin OSI referenčni model Fizična plast zagotavlja prenos bitov preko prenosnega medija. Odvisna je od prenosnega medija, priključkov, načina modulacije signala, itd. Oddajna stran oddaja tok bitov, sprejemna stran jih sprejema, njihov pomen jih ne zanima. Povezavna plast prenaša podatkovne okvire med dvema točkama na isti fizični povezavi. Njena osnovna naloga je zagotavljanje prenosa podatkov brez napak. Omrežna plast skrbi za usmerjanje podatkovnih enot (največkrat jim rečemo kar paketi) skozi omrežje. V omrežju je vsak sistem določen kot končni ali vmesni. V splošnem končni sistemi vsebujejo vseh sedem plasti OSI referenčnega modela, medtem ko ima lahko vmesni le spodnje tri plasti, ki zadoščajo za usmerjanje in prenos podatkovnih enot. Transportna plast je nekakšen posrednik med višjimi plastmi OSI referenčnega modela in transportnim sistemom pod njim. Medtem, ko spodnje tri plasti vzpostavljajo povezave med sosednjimi sistemi, jih transportna vzpostavi zgolj med končnimi uporabniki in to kot storitev nudi višjim plastem. Ena izmed nalog transportne plasti je tudi segmentacija podatkovnih enot višjih plasti v obliko, ki jo zahteva omrežna plast. Plast seje je prva plast, katere storitve so bolj naravnane k uporabniškim aplikacijam kot h prenosu podatkovnih enot. Namenjena je vzpostavitvi dialoga med dvema aplikacijama na končnih sistemih in izmenjavi podatkov med njima. Predstavitvena plast skrbi za združljivost predstavitve podatkov in njihovo zaščito. To je prva plast, ki ni zadolžena le za urejeno premikanje bitov ampak jo zanima tudi njihov pomen. Njena naloga je pretvoriti podatke v tako obliko, da bodo uporabni v trenutnem računalniškem okolju. Aplikacijska plast je najbolj "odprta" plast v OSI referenčnem modelu. V njej se nahaja vrsta standardnih aplikacij, ki jih uporabniki koristijo za komunikacijo med seboj. V njej se nahajajo vse funkcije, ki niso podprte v nižjih plasteh. Laboratorij za komunikacijske naprave 61 Prenos multimedijskih vsebin Komunikacija v protokolnem skladu Uporabnik Uporabnik Komunikacija med uporabniki Aplikacijska plast Omrežje Aplikacijska plast Predstavitvena plast Predstavitvena plast Plast seje Plast seje Transportna plast Transportna plast Omrežna plast Omrežna plast Omrežna plast Povezavna plast Povezavna Povezavna Povezavna plast Fizična plast Fizična Fizična Fizična plast Prenosni medij Laboratorij za komunikacijske naprave Prenosni medij 62 Prenos multimedijskih vsebin Omrežje z vmesnimi sistemi Komunikacija med uporabniki Omrežje 7. plast 7. plast 6. plast 6. plast usmerjevalnik (router) 5. plast 4. plast 3. plast 2. plast 1. plast prenosni medij stičišče (hub) 1. plast 1. plast prenosni medij Laboratorij za komunikacijske naprave 5. plast most (bridge) stikalo (switch) 4. plast 3. plast 3. plast 3. plast 2. plast 2. plast 2. plast 2. plast 2. plast 1. plast 1. plast 1. plast 1. plast 1. plast prenosni medij 63 prenosni medij Prenos multimedijskih vsebin Kontrolne informacije v skladu Podatki Podatki SH Plast seje TH Transportna plast OH Omrežna plast Fizična plast Podatki PH Predstavitvena plast Povezavna plast Podatki AH Aplikacijska plast PH Podatki 1 Podatki 1 OH Podatki 1 PT Biti na prenosnem mediju Laboratorij za komunikacijske naprave TH 64 PH Podatki 2 Podatki 2 Podatki 2 PT Biti na prenosnem mediju Prenos multimedijskih vsebin Omrežne tehnologije in sklad OSI Umestitev nekaterih omrežnih tehnologij v OSI protokolni sklad. Omrežna plast ATM Povezavna plast MPLS X.25 Frame Relay Ethernet WLAN Fizična plast Laboratorij za komunikacijske naprave 65 SDH xDSL RS-232 Prenos multimedijskih vsebin Primer – tehnologija Ethernet Pokritost protokolnega sklada s tehnologijo IEEE 802.x Ethernet ima oznako IEEE 802.3 OSI Aplikacijska plast IEEE 802.x Predstavitvena plast Plast seje Nadzor logičnih povezav (LLC) Transportna plast Nadzor dostopa do prenosnega medija (MAC) Omrežna plast Povezavna plast Fizična plast Fizična plast Laboratorij za komunikacijske naprave fdsfs 66 Prenos multimedijskih vsebin Primer – tehnologija ATM Pokritost protokolnega sklada s tehnologijo ATM Prilagodilna plast (AAL) opravlja naloge transportne plasti OSI Aplikacijska plast ATM Predstavitvena plast ATM prilagodilna plast (AAL) Plast seje Transportna plast ATM plast Omrežna plast Povezavna plast Fizična plast Fizična plast Laboratorij za komunikacijske naprave fdsfs 67 Prenos multimedijskih vsebin IP protokolni sklad Plast za povezavo z omrežjem ni definirana ali predpisana. Internetna plast ustreza omrežni plasti OSI modela. V njej je realiziran nepovezavno naravnan protokol, ki ne daje nobenih zagotovil o prenosu podatkov. Transportna plast je namenjena transportnim protokolom, ki skrbijo za prenos podatkov med uporabniki. Aplikacijska plast gosti protokole, ki uporabnikom in/ali aplikacijam zagotavljajo storitve, ki jih le ti lahko uporabljajo neposredno. Laboratorij za komunikacijske naprave 68 Aplikacijska plast Transportna plast Internetna plast Računalnik/omrežje Prenos multimedijskih vsebin OSI in IP protokolni sklad IP sklad je preprostejši in ima manj plasti. OSI sklad je bolj sistematičen in konceptualen. Plasti IP sklada niso strogo definirane in ločene med seboj. OSI sklad je zgolj referenčni model in nikoli ni v celoti zaživel. OSI IP Aplikacijska plast Aplikacijska plast Predstavitvena plast Nedefinirano Plast seje Transportna plast Transportna plast Omrežna plast Internetna plast Povezavna plast Fizična plast Laboratorij za komunikacijske naprave Računalnik/omrežje 69 Prenos multimedijskih vsebin Najpogostejši protokoli sklada IP FTP HTTP SMTP TCP Telnet UDP Transportna plast Internetna plast IP LAN ATM Laboratorij za komunikacijske naprave Aplikacijska plast SatNet 70 Računalnik/omrežje Prenos multimedijskih vsebin Protokoli protokolnega sklada IP FTP TFTP SMTP Telnet HTTP BGP DNS SNMP DHCP RIP Vrata (port) IGMP ICMP UDP IGPs TCP Aplikacijska plast EGP Transportna plast Protokol RARP IP ARP Internetna plast Vrsta storitve ATM PPP Ethernet Laboratorij za komunikacijske naprave RS232 LAPB 71 Računalnik/omrežje Prenos multimedijskih vsebin Primer komunikacije med uporabniki Telnet Telnet Vrata X Vrata 23 TCP TCP Protokol 6 Protokol 6 IP IP Ethernet Ethernet Laboratorij za komunikacijske naprave 74 Prenos multimedijskih vsebin IP = Internetski Protokol IP je protokol omrežne plasti protokolnega sklada, ki ponuja prenos datagramov (paketov) preko omrežja Internet od njihovega izvora do ponora. Storitev IP protokola je: nepovezavna, nezanesljiva, po najboljših zmožnostih. IP protokolna podatkovna enote se imenuje datagram. Laboratorij za komunikacijske naprave 75 Prenos multimedijskih vsebin Zgradba IP datagrama 32 bitov / 4 okteti Ver Dolžina glave Vrsta storitve Identifikacija Življenjski čas paketa Skupna dolžina paketa Zast. Protokol Zamik fragmenta Kontrolna vsota glave Naslov izvora Naslov ponora Opcije Polnilo fsdf Podatki Laboratorij za komunikacijske naprave 76 Prenos multimedijskih vsebin Protokoli transportne plasti Transportna plast višjim protokolnim plastem zagotavlja storitev prenosa podatkov. Prava transportna protokola sta le UDP in TCP. Ostali protokoli so interne narave in so namenjeni prenosu kontrolnih informacij, upravljanju in nadzoru omrežja Internet. Protokoli transportne plasti komunicirajo: z nižjimi plastmi preko številke protokola (TCP=6, UDP=17), z višjimi plastmi pa preko številke vrat (port) (FTP=21, Telnet=23). Vrata (port) IGMP ICMP UDP TCP IGPs EGP Transportna plast Protokol Laboratorij za komunikacijske naprave 80 Prenos multimedijskih vsebin UDP - User Datagram Protocol UDP je transportni protokol, ki je v mnogočem podoben protokolu IP: UDP pa je tudi preprost in učinkovit: je nepovezaven in nezanesljiv. ima majhno režijo, ne vzpostavlja povezav, potrditve sprejema, nadzora pretoka podatkov, označevanja vrstnega reda odposlanih datagramov in še česa ni v opisu njegovih delovnih nalog, za te stvari morajo poskrbeti višje plasti same, Njegovo delovanje bi lahko opisali tudi kot: “Odpošlji in upaj na najboljše”. UDP protokolna podatkovna enote se imenuje uporabniški datagram Laboratorij za komunikacijske naprave 81 Prenos multimedijskih vsebin Zgradba UDP datagrama 32 bitov / 4 okteti Izvorna vrata Ponorna vrata Dolžina paketa Kontrolna vsota Podatki Izvorna/ponorna vrata skupaj z IP številkami predstavljata začetno in končno točko UDP datagrama. Dolžina paketa predstavlja dolžino datagrama (skupaj z njegovo glavo). Kontrolna vsota zagotavlja pravilnost sprejetega datagrama. Vključuje glavo UDP datagrama in še nekatera polja iz glave IP datagrama (lažna glava) ter podatke UDP datagrama. Podatke predstavljajo protokolne podatkovne enote višjih plasti. UDP protokolna podatkovna enote se imenuje uporabniški datagram Laboratorij za komunikacijske naprave 82 Prenos multimedijskih vsebin TCP - Transmission Control Protocol TCP je transportni protokol, ki je: TCP je zapleten protokol, zato pa višjim plastem nudi: povezavno orientiran, zanesljiv. povezavno orientiran prenos podatkov (navidezna povezava), zanesljiv prenos podatkov (odkrivanje in odpravljanje napak pri prenosu), dinamičen nadzor nad pretokom podatkov. Lahko bi rekli, da je TCP vse kar UDP ni ! TCP protokolna podatkovna enote se imenuje segment Laboratorij za komunikacijske naprave 84 Prenos multimedijskih vsebin Zgradba TCP segmenta (paketa) 32 bitov / 4 okteti Izvorna vrata Ponorna vrata Sekvenčna številka Številka potrditve Dol. Glave Rez. Okno Zastave Kontrolna vsota Kazalec na nujne podatke Opcije Polnilo Podatki Laboratorij za komunikacijske naprave 85 Prenos multimedijskih vsebin Dolžina glave Vrsta storitve Zamik fragmenta Laboratorij za komunikacijske naprave 93 Zastave Polnilo Kazalec na nujne podatke Okno Aplikacija Kontrolna vsota TCP Podatki aplikacije Opcije Kontrolna vsota Rez. Številka potrditve IP Dol. Glave Ponorna vrata Izvorna vrata Sekvenčna številka Polnilo Naslov ponora Naslov izvora Protokol Kontrolna vsota glave Zast. Skupna dolžina paketa LLC glava Ethernet Opcije Življenjski čas paketa Identifikacija Ver LLC glava Tip Ethernet okvira MAC naslov izvora MAC naslov ponora MAC naslov izvora MAC naslov ponora Preambula 32 bitov / 4 okteti Primer gnezdenja protokolnih enot Eth Vsebina TCP protokolne enote bo predana Telnet aplikaciji (vrata 23 = Telnet) Vsebina IP protokolne enote bo predana TCP transportni plasti (protokol 6 = TCP) Verzija IP protokola (4) Vsebina Ethernet okvira bo predana IP omrežni plasti (Ether tip = 0x800) Prenos multimedijskih vsebin Kontrolne informacije v skladu Podatki Podatki SH Plast seje TH Transportna plast OH Omrežna plast Fizična plast Podatki PH Predstavitvena plast Povezavna plast Podatki AH Aplikacijska plast PH Podatki 1 Podatki 1 OH Podatki 1 PT Biti na prenosnem mediju Laboratorij za komunikacijske naprave TH 94 PH Podatki 2 Podatki 2 Podatki 2 PT Biti na prenosnem mediju Prenos multimedijskih vsebin Zaseganje in deljenje virov prenosnega omrežja Laboratorij za komunikacijske naprave Vsebina Prenos in posredovanje podatkov v omrežju Dostop do omrežnih virov Deljenje omrežnih virov Protokoli za dostop in deljenje omrežnih virov Multipleksiranje od konca do konca (end-to-end) na povezavah med vozlišči Primeri Laboratorij za komunikacijske naprave 96 Prenos multimedijskih vsebin Način delovanja omrežja Povezavna omrežja med uporabniki je v času komunikacije vzpostavljena stalna povezava, prenosna pot je “rezervirana” ves čas povezave, primer: telefonsko omrežje. Nepovezavna omrežja povezava med uporabniki ni vzpostavljena, prenosna pot ni vnaprej določena, primer: omrežje IP. Laboratorij za komunikacijske naprave 97 Prenos multimedijskih vsebin Lastnosti povezavnih omrežij Faze prenosa podatkov v povezavnem omrežju: Vzpostavitev povezave Prenos podatkov podatki se prenašajo preko vzpostavljene povezave. Rušenje povezave med uporabnikoma se preko omrežnih vozlišč vzpostavi stalna povezava, ki traja ves čas komunikacije, uporabniki in vozlišča, ki sodelujejo v povezavi, rezervirajo vire. povezava med uporabnikoma se prekine, vozlišča sprostijo rezervirane vire. Tipičen predstavnik povezavnih omrežij je telefonsko omrežje. Laboratorij za komunikacijske naprave 98 Prenos multimedijskih vsebin Prednosti & slabosti povezavnih omrežij Prednosti povezavnih omrežij Ko je povezava vzpostavljena, postane omrežje za uporabnika transparentno. Povezava ima rezervirane omrežne vire: omrežni viri so na voljo le za prenos podatkov te povezave, podatke lahko pošiljamo s stalno in nespremenljivo hitrostjo, zakasnitev na prenosni poti je stalna in se ne spreminja. V vozliščih ni obdelave prenašanih podatkov (ni zakasnitve). Ni potrebe po prenosu dodatnih kontrolnih informacij. Slabosti povezavnih omrežij So lahko neučinkovita, izraba virov je navadno < 100%. Zakasnitev začetka prenosa podatkov zaradi potrebe po vzpostavljanju povezave. Možnost zavrnitve vzpostavitve povezave in s tem prenosa. Laboratorij za komunikacijske naprave 99 Prenos multimedijskih vsebin Lastnosti nepovezavnih omrežij Podatki se prenašajo v kosih Ti kosi so lahko: sporočila, paketi, celice. Podatki se pred odpošiljanjem: Vsako vozlišče na prenosni poti razbijejo na pakete, ki se jim dodajo kontrolne informacije (glava). paket sprejme, začasno shrani, obdela in posreduje naslednjemu vozlišču glede na kontrolne informacije v njegovi glavi. Omrežje sproti “odloča” po kateri prenosni poti potujejo podatki. Laboratorij za komunikacijske naprave 100 Prenos multimedijskih vsebin Prednosti nepovezavnih omrežij Višja učinkovitost in boljša izraba omrežnih virov Ni zakasnitve zaradi vzpostavljanja povezave pomembno pri izmenjavi manjši količin podatkov ali spremenljivi hitrosti prenosa podatkov. Ni zavrnitve prenosa podatkov omrežne vire si delijo paketi različnih pretokov podatkov. povezava se ne vzpostavlja, viri se ne rezervirajo, omrežje podatke sprejme in poskuša prenesti. Določamo lahko prednostne razrede za različne pakete, storitve, vrste podatkov,... Laboratorij za komunikacijske naprave 101 Prenos multimedijskih vsebin Slabosti nepovezavnih omrežij Vsako vozlišče paket obdela in s tem doda zakasnitev. Skupna zakasnitev je lahko zelo spremenljiva povzročajo jo: spremenmljivosti zakasnitve po angleško rečemo “jitter” Vsak paket ima dodatne kontrolne informacije, ki različna velikost paketov, različen čas obdelave v vozliščih, različne prenosne poti.... so potrebne za usmerjanje paketa, zmanjšujejo efektivno prenosno hitrost. Možnost zasičenja omrežja Laboratorij za komunikacijske naprave 102 Prenos multimedijskih vsebin Navidezne povezave Vnaprej določena prenosna pot za pakete Navidezna povezava v nepovezavnem omrežju posnema pravo povezavo v povezavnem omrežju, vendar ne rezervira omrežnih virov, vsako vozlišče pakete še vedno shrani in obdela. Prednosti navideznih povezav: Vsi paketi med uporabnikoma sledijo tej poti. S tem se izognemo usmerjanju vsakega posameznega paketa v vsakem vozlišču. paketi prispejo v pravilnem zaporedju, posredovanje paketov v vozliščih je hitrejše (ni usmerjanja) Navidezne povezave se uporabljajo v omrežjih ATM, Frame Relay, MPLS... Laboratorij za komunikacijske naprave 103 Prenos multimedijskih vsebin Datagramske povezave Vsak paket se obravnava popolnoma neodvisno Prednosti datagramske povezave vsako vozlišče izbere naslednji odsek poti za paket, paketi med uporabnikoma lahko potujejo po različnih poteh, vrstni red sprejema paketov je lahko drugačen od oddajnega. izognemo se vzpostavitvi in rušenju (navidezne) povezave, preprostost = prilagodljivost, dostava podatkov je zanesljivejša. Tako delujejo omrežja IP. Laboratorij za komunikacijske naprave 104 Prenos multimedijskih vsebin Navidezna vs Datagramska Vzpostavljanje povezave Naslavljanje Informacija o povezavah Usmerjanje Izpad vozlišča Navidezna povezava Datagramska povezava Zahtevano Ni potrebno Vsak paket vsebuje le kratko oznako navidezne povezave Vsak paket vsebuje popoln naslov izvora in ponora Vozlišča hranijo podatke o navideznih povezavah Vsak paket se obravnava posebej Ob vzpostavitvi povezave se izbere pot in vsi paketi potujejo po njej Vsak paket se usmerja ločeno od ostalih Vse navidezne povezave skozi to vozlišče izpadejo Ni posledic, razen za pakete, ki so se nahajali v njem Laboratorij za komunikacijske naprave 105 Prenos multimedijskih vsebin Dostop do omrežnih virov Zaseganje prenosnih kapacitet vzpostavljanje povezav in s tem rezervacija virov, del omrežnih virov je na voljo samo vzpostavljeni povezavi. Deljenje prenosnih kapacitet (skupni prenosni medij) vzpostavljanje navideznih povezav, sprotni boj za omrežne vire, omrežni viri so na voljo vsem trenutnim uporabnikom, podatki navideznih povezav načeloma nimajo prednosti pred ostalimi podatki. Laboratorij za komunikacijske naprave 106 Prenos multimedijskih vsebin Dostop do omrežnih virov Prenosni medij Uporaba ločenih kapacitet (kanalov) vsak par uporabnikov ima zasežen prenosni kanal ves čas trajanja povezave Prenosni medij Uporaba skupnega prenosnega medija vsak par uporabnikov se ves čas bori z ostalimi pari za skupne prenosne kapacitete Laboratorij za komunikacijske naprave 107 Prenos multimedijskih vsebin Multipleksiranje Multipleksiranje je tehnika združevanja prenosnih kapacitet prenosne kanale (povezave) nižjih kapacitet združujemo v prenosne kanale višjih kapacitet. Lahko bi tudi rekli da s tehniko multipleksiranja izvedemo deljenje skupnih prenosnih kapacitet med množico uporabnikov omrežja. Laboratorij za komunikacijske naprave 108 Prenos multimedijskih vsebin Tehnike multipleksiranja pri zaseganju Prostorski multipleks Časovni multipleks (TDM) povezava ves čas uporablja določen frekvenčni pas Valovnodolžinski multipleks (WDM) časovno deljenje prenosnih kapacitet v dodeljeni časovni rezini neka povezava uporablja vse prenosne kapacitete, ki so na voljo. Frekvenčni multipleks (FDM) združevanje več žic v enem kablu povezava ves čas uporablja določeno valovno dolžino Kodni multipleks (CDM) povezave se med seboj ločijo po kodi Laboratorij za komunikacijske naprave 109 Prenos multimedijskih vsebin Tehnike multipleksiranja čas frekvenca koda čas čas frekvenca A B C D A B C D Laboratorij za komunikacijske naprave frekvenca 110 Prenos multimedijskih vsebin Statistični multipleks To je tehnika multipleksiranja pri deljenju kapacitet Prostorski statistični multipleks pričakujemo, da bo hkrati aktivnih le določeno število povezav med uporabniki. Časovni statistični multipleks pričakujemo, da bo prenos podatkov na aktivni povezavi potekal samo občasno ali vsaj ne ves čas. Izkoriščamo statistične lastnosti podatkovnih pretokov Laboratorij za komunikacijske naprave 111 Prenos multimedijskih vsebin Protokoli za zaseganje omrežnih virov Potrebni za vzpostavitev povezave in rezervacijo virov Delujejo na celotni prenosni poti od konca do konca (end-to-end) V povezavnih omrežjih: analogna telefonska zveza, ISDN podatkovna zveza, SDH povezava SS7(Signalling System 7) V nepovezavnih omrežjih: ATM RSVP X.25 Laboratorij za komunikacijske naprave 112 Prenos multimedijskih vsebin Primer – telefonska povezava Tranzitna centrala Vozelna centrala Glavna centrala Končna centrala Uporabnik Laboratorij za komunikacijske naprave 113 Prenos multimedijskih vsebin Primer – RSVP povezava Oddajnik Resv Path Resv Path Resv Resv Path Path Sprejemnik Laboratorij za komunikacijske naprave 114 Prenos multimedijskih vsebin Zaseganje skupnega prenosnega medija Uporabniki se borijo za skupne prenosne kapacitete. Protokoli za zaseganje skupnega prenosnega medija deljen dostop, delujejo v okviru ene povezave na omrežju (med dvema vozliščema), zanimajo nas nepovezavna omrežja, zaseganje je potrebno za uspešen prenos podatkov. Delimo jih v dve glavni skupini: protokoli s trki na prenosnem mediju (naključno zaseganje), protokoli brez trkov na prenosnem mediju (žetoni). Laboratorij za komunikacijske naprave 115 Prenos multimedijskih vsebin Protokoli s trki na prenosnem mediju Temeljijo na bolj ali manj naključnem zaseganju kapacitet prenosnega medija Zaseganje na osnovi poskušanja (ALOHA) Vsak uporabnik se oglasi, ko ima kaj povedati. Če je prenosni medij že zaseden, prenos ne uspe. Način je primeren pri izredno nizkih obremenitvah medija. Zaseganje s poslušanjem in detekcijo trkov (Ethernet) Uporabnik posluša kaj se dogaja na mediju. Uporabnik se oglasi šele, ko so drugi uporabniki tiho. Če se slučajno oglasita dva uporabnika hkrati pride do trka. Ko uporabnika zaznata trk, utihneta in počakata nek naključen čas, da ne bi prišlo do ponovnega trka. Način je uporaben do približno 50% zaseganja kapacitet medija, potem začne prihajati do pogostih trkov in zaradi tega do stalnega ponovnega poskušanja, pride do zasičenja in komunikacija se praktično ustavi. Laboratorij za komunikacijske naprave 116 Prenos multimedijskih vsebin Protokoli brez trkov na prenosnem mediju Temeljijo na izmenjavi žetonov Pravico do prenosa ima le uporabnik, ki ima žeton. Ko konča preda žeton naslednjemu uporabniku, ki čaka v vrsti. Način vnaša pri majhni obremenitvi medija in velikem številu uporabnikov nepotrebno zakasnitev, ker žeton potuje po vrsti od enega do drugega uporabnika, tudi kadar nimajo kaj povedati. Način dopušča do 100% izkoriščenost medija, če zanemarimo čas za predajanje žetona. Primeri: Token ring, Token bus, FDDI, ... Laboratorij za komunikacijske naprave 117 Prenos multimedijskih vsebin Primer - Ethernet Protokol CSMA/CD dostopa do prenosnega medija. Uporabniki, najprej preverijo ali je prenosni kanal prost in šele nato začnejo s prenosom podatkov. Zaznava prostega prenosnega kanala pa še ne zagotavlja uspešnega prenosa, Zato prenos podatkov pri CSMA/CD razdelimo v tri faze: neka druga postaja na drugem koncu omrežja lahko ob istem času zazna prost kanal in začne pošiljati svoje podatke, ti seveda povzročijo trk s prvimi. zaznavanje prenosnega kanala, boj za prenosni kanal in prenos podatkov. Če med prenosom podatkov uporabnik zazna trk: nemudoma prekine oddajanje, sprosti prenosni kanal in znova poskusi čez nekaj časa. Laboratorij za komunikacijske naprave 118 Prenos multimedijskih vsebin Primer - Ethernet Trk na prenosnem mediju A B A t= t=0 A B t= Laboratorij za komunikacijske naprave B A B t=2 119 Prenos multimedijskih vsebin Primer – Token Ring Pri Token Ring omrežju poteka dostop do prenosnega medija s pomočjo žetona. Vsaka postaja, ki želi prenašati podatke, si mora najprej pridobiti prost žeton in jih šele nato pošlje. Za razliko od Etherneta tu ne more priti do trkov, saj ima žeton v svoji posesti le ena postaja naenkrat. Laboratorij za komunikacijske naprave 120 Prenos multimedijskih vsebin TCP - Transmission Control Protocol TCP je transportni protokol, ki je: Prenos podatkov poteka v več fazah: povezavno orientiran, zanesljiv. vzpostavitev povezave med izvorom in ponorom, prenos podatkov, rušenje povezave. Med prenosom TCP izvaja še naslednje funkcije: dinamičen nadzor nad pretokom podatkov glede na razmere v omrežju ter stanje sprejemnika in oddajnika, odkrivanje in odprava napak pri prenosu. Laboratorij za komunikacijske naprave 121 Prenos multimedijskih vsebin Zgradba TCP segmenta 32 bitov / 4 okteti Izvorna vrata Ponorna vrata Sekvenčna številka Številka potrditve Dol. Glave Rez. Okno Zastave Kontrolna vsota Kazalec na nujne podatke Opcije Polnilo Podatki Laboratorij za komunikacijske naprave 122 Prenos multimedijskih vsebin Faza vzpostavitve TCP povezave Oddajna stran pošlje SYN segment, ki vsebuje začetno sekvenčno številko (x), največjo velikost segmenta (1024) in velikost okna (4096). To je aktivna vzpostavitev povezave). Sprejemna stran odgovori s svojim SYN segmentom, ki vsebuje začetno sekvenčno številko (y), potrditev segmenta (x+1), največjo velikost segmenta (512) in velikost okna (2048). To je pasivna vzpostavitev povezave. Oddajna stran potrdi sprejetje SYN paketa sprejemne strani z ACK segmentom (y+1). Zveza je vzpostavljena in prenos podatkov v obe smeri se lahko prične. Laboratorij za komunikacijske naprave 123 O S SYN SYN ACK Prenos multimedijskih vsebin Faza rušenja TCP povezave Zahtevo za rušenje povezave lahko pošlje katerakoli od obeh sodelujočih strani. Prva stran poruši svoj del povezave s tem, da pošlje zahtevo za rušenje s FIN segmentom, druga stran zahtevo potrdi in pošlje svoj FIN segment s katerim zahteva rušenje povezave s svoje strani. Povezava je porušena, ko sta obe zahtevi potrjeni. Povezava se lahko poruši tudi samo polovično. V tem primeru je ena stran zahtevala rušitev povezave, ki je bila potrjena, druga stran pa želi podatke še naprej prenašati Laboratorij za komunikacijske naprave O S FIN ACK FIN ACK 124 Prenos multimedijskih vsebin Faza prenosa podatkov O S Med obema opisanima fazama se nahaja faza prenosa podatkov. V tej fazi obe strani pošiljata (in sprejemata) podatke hkrati pa obe TCP protokolni entiteti vršita še funkcije nadzora pretoka ter odkrivanja in odpravljanja napak pri prenosu. Laboratorij za komunikacijske naprave 125 Prenos multimedijskih vsebin Pomembne lastnosti TCP protokola Protokol drsečega okna (sliding window): Počasen začetek oddajanja (slow start): ob začetku oddajanja lahko oddajnik pošlje le en segment, z vsako potrditvijo se število segmentov, ki jih lahko odda brez potrditve poveča za ena, to traja toliko časa, da je to število enako velikosti oddajnega okna. Naglov algoritem: določa največje število oktetov, ki jih lahko oddajnik odpošlje brez sprejemnikove potrditve le teh. pravi, da oddajnik ne sme oddajati kratkih segmentov dokler ne dobi potrditve že oddanih segmentov. Podatki, ki so se med tem nabrali se oddajo v enem segmentu (npr. Telnet). Iztek časovnikov (timeout) in ponovno oddajanje (retransmission): če potrditve oddanih paketov ne prispejo do oddajnika v času izteka časovnika, se smatrajo za izgubljene in se ponovno odpošljejo. Strategija nastavitve časovnikov je ena najzahtevnejših in najbolj kritičnih nalog pri TCP protokolu. Laboratorij za komunikacijske naprave 126 Prenos multimedijskih vsebin Posredovanje multimedijskih podatkov v omrežju Laboratorij za komunikacijske naprave Vsebina Referenčna topologija omrežja vloga naprav v omrežju Model omrežne naprave Elementi in delovanje omrežnih naprav vhodne in izhodne čakalne vrste stikalna matrika konfiguracija in krmiljenje čakalnih vrst odpravljanje Laboratorij za komunikacijske naprave 128 Prenos multimedijskih vsebin Referenčna topologija prenosnega omrežja Dostopovno omrežje Tranzitno omrežje Končna naprava Domena B Dostopovno omrežje Domena A Robni usmerjevalnik Končna naprava Jedrni usmerjevalnik Laboratorij za komunikacijske naprave 129 Prenos multimedijskih vsebin Referenčna topologija prenosnega omrežja Izvorna in ponorna točka komunikacije sta končna uporabnika (napravi), ki si med seboj izmenjujeta podatke. Domena je del omrežja, ki za prenos podatkov uporablja določeno tehnologijo in je pod nadzorom enega ponudnika storitev (operaterja). Taki povezavi dveh uporabnikov rečemo povezava od konca do konca (end-to-end) in lahko poteka preko več logičnih in fizičnih omrežij. Končne naprave so računalniki, telefoni, strežniki,... Tako na primer domeni A in B lahko uporabljata isto tehnologijo, a sta v lasti dveh različnih operaterjev, ali pa sta v lasti istega operaterja, vendar imata različni tehnologiji prenosa podatkov. Dostopovno omrežje je del prenosne poti, po kateri se končni uporabnik poveže v omrežje (domeno). Primer dostopovnega omrežja je xDSL, kabelsko, brezžično omrežje... Laboratorij za komunikacijske naprave 130 Prenos multimedijskih vsebin Referenčna topologija prenosnega omrežja Tranzitno omrežje je del prenosne poti, o katerem načeloma ne vemo nič in zaradi vnosa neznank ni zaželen del prenosne poti. Robni usmerjevalnik je omrežna naprava, ki se nahaja na robu posamezne domene in jo povezuje z drugimi deli omrežja. Na primer, robni usmerjevalnik povezuje domeno z dostopovnim ali tranzitnim omrežjem, ali pa dve domeni med seboj. Jedrni usmerjevalnik je omrežna naprava, ki se nahaja znotraj domene in se povezuje z drugimi jedrnimi in robnimi usmerjevalniki iste domene. Skrbi samo za posredovanje podatkov na njihovi prenosni poti. Ker opravlja zgolj posredovalno funkcijo, lahko obdela precej večjo količino podatkov kot enako zmogljiv robni usmerjevalnik. Laboratorij za komunikacijske naprave 131 Prenos multimedijskih vsebin Abstraktni model omrežne naprave Omrežna naprava Krmiljenje dostopa Krmiljenje prometa Glajenje prometa Razvrščevalnik Odpravnik Čakalne vrste Laboratorij za komunikacijske naprave 132 Prenos multimedijskih vsebin Elementi omrežnih naprav Podatkovni pretok (flow) je skupina paketov z eno ali več enakimi lastnostmi. Podatkovni pretok največkrat prestavlja skupina paketov, ki imajo isto izvorno in ponorno točko (pripadajo isti povezavi, vzpostavljeni med dvema končnima napravama v omrežju). Podatkovni pretok so lahko tudi paketi, ki imajo enako vrednost nekega drugega polja v svojih glavah (npr. enako DSCP vrednost) in zato pripadajo istemu storitvenemu razredu. Omrežna naprava (network device) je vsaka naprava na prenosni poti, ki posreduje pakete. Krmiljenje dostopa (admission control) je funkcija omrežne naprave, ki novemu pretoku dovoli ali zavrne dostop do zahtevanih omrežnih virov. Laboratorij za komunikacijske naprave 133 Prenos multimedijskih vsebin Elementi omrežnih naprav Krmiljenje prometa (traffic policing) je funkcija omrežne naprave, ki se izvaja nad posameznimi paketi in skrbi za to, da se promet podatkovnih pretokov zadržuje v dogovorjenih mejah. Glajenje prometa (traffic shaping) je funkcija, ki je povezana s funkcijo krmiljenja prometa in poskrbi, da podatkovni pretoki ostajajo v dogovorjenih mejah. Na primer, če podatkovni pretok preseže maksimalno dogovorjeno bitno hitrost, lahko omrežna naprava presežne pakete zavrže ali jim dodeli slabšo kakovost storitve od dogovorjene. Na primer, če podatkovni pretok trenutno preseže maksimalno dogovorjeno bitno hitrost, se presežni paketi začasno shranijo v medpomnilniku gladilnika, iz katerega se odpošiljajo s hitrostjo, ki je še v dogovorjenih mejah. Na ta način se seveda lahko odpravijo le kratkotrajne kršitve prometnega pretoka. Funkciji krmiljenja in glajenja prometa se, zaradi velikih potreb po omrežnih virih (predvsem pomnilniku omrežne naprave) navadno izvaja le na vstopnih točkah v omrežje. Laboratorij za komunikacijske naprave 134 Prenos multimedijskih vsebin Elementi omrežnih naprav Razvrščevalnik (classifier) skrbi za pravilno razvrščanje pripuščenih paketov v ustrezne čakalne vrste. Čakalne vrste (queues) v omrežnih napravah hranijo pakete, ki čakajo, da pridejo na vrsto za posredovanje. Razvrščanje je v večini primerov preprosta in z viri nepotratna operacija. Razvrščanje se navadno vrši na podlagi informacij zapisanih v glavi paketa: polje DSCP, izvorni ali ponorni naslov in podobno. Za zagotavljanje več stopenj kakovosti storitve potrebujemo več (logičnih) čakalnih vrst. V vsaki izmed njih se, na primer, nahajajo paketi, ki pripadajo istemu storitvenemu razredu. Odpravnik (packet scheduler) skrbi za pravilen vrstni red posredovanja čakajočih paketov. Delovanje odpravnika (odpravljanje paketov) in algoritem izbire čakalne vrste (strežna disciplina), iz katere bo posredovan naslednji paket, sta ključna za zagotavljanje različnih stopenj kakovosti storitve. Laboratorij za komunikacijske naprave 135 Prenos multimedijskih vsebin Osnovni model posredovanja podatkov Laboratorij za komunikacijske naprave 136 Izhodne linije Izhodne čakalne vrste Vhodne čakalne vrste Vhodne linije Stikalna matrika Prenos multimedijskih vsebin Naprave z vhodnim čakanjem Izhodna linija 1 Čakalne vrste Čakalne vrste Odpravnik Razvrščevalnik Vhodna linija 1 Izhodna linija 2 Vhodna linija 2 Laboratorij za komunikacijske naprave 137 Prenos multimedijskih vsebin Naprave z izhodnim čakanjem Izhodna linija 1 Vhodna linija 2 Čakalne vrste Odpravnik Čakalne vrste Razvrščevalnik Vhodna linija 1 Izhodna linija 2 Laboratorij za komunikacijske naprave 138 Prenos multimedijskih vsebin Tipična “pot” paketa Vhodna čakalna vrsta Paket prispe na vhodni vmesnik Izvede se fizični prenos in protokolne operacije Izvede se razvrščanje paketa Iskanje poti Vstavljanje paketa v čakalno vrsto Čakanje na vrsto za prenos (odpravljanje) Predaja paketa stikalni matriki in naprej na izhodno linijo Izhodna čakalna vrsta Paket prispe na vhodni vmesnik Izvede se fizični prenos in protokolne operacije Iskanje poti Predaja paketa stikalni matriki in naprej ustreznemu izhodnemu vmesniku Izvede se razvrščanje paketa Vstavljanje paketa v čakalno vrsto Čakanje na vrsto za prenos (odpravljanje) Predaja paketa na izhodno linijo Laboratorij za komunikacijske naprave 139 Prenos multimedijskih vsebin Konfiguracija in krmiljenje čakalnih vrst Čakalne vrste Krmiljenje Konfiguracija Tip Razporeditev Število FIFO LIFO RIFO ... Vhodno čakanje Izhodno čakanje Ena ali več Razvrščanje Upravljanje pomnilnika Storitveni razred Pretok ... Laboratorij za komunikacijske naprave RED WRED EPD ECN ... 140 Odpravljanje FCFS PQ GPS WFQ DRR ... Prenos multimedijskih vsebin Konfiguracija in krmiljenje čakalnih vrst Najbolj pogosta je čakalna vrsta tipa FIFO (First In First Out), Obstajajo pa tudi čakalne vrste tipov: Pri razporeditvi čakalnih vrst imamo dve osnovni možnosti: LIFO (Last In First Out - zadnji noter prvi ven), LIRO (Last In Random Out - zadnji noter naključno ven), RIRO (Random In Random Out - naključno noter naključno ven) in druge. čakalne vrste so na vhodu v omrežno napravo, čakalne vrste so na izhodu iz omrežne naprave. Z eno samo čakalno vrsto ne moremo zagotoviti različnih stopenj kakovosti storitve, zato se v omrežnih napravah uporablja več (logičnih) čakalnih vrst. Naloga razvrščevalnika je, da pripuščene pakete razporedi v ustrezne čakalne vrste, navadno glede na storitveni razred, ki mu pripadajo paketi. Laboratorij za komunikacijske naprave 141 Prenos multimedijskih vsebin Konfiguracija in krmiljenje čakalnih vrst Zaradi statističnega multipleksiranja v paketnih omrežjih lahko pride do zasičenja. Zasičenje ima na delovanje omrežja več negativnih vplivov: odmetavanje (zavračanje) paketov je tratenje omrežnih virov na prenosni poti do njihove zavrnitve (točke zasičenja), zaradi podaljšanja povprečne zasedenosti čakalnih vrst se poveča tudi povprečna zakasnitev paketov, dalj časa trajajoče zasičenje lahko povzroči prekinitev povezave ali delovanja aplikacij, Osnovnemu načinu upravljanja čakalnih vrst rečemo neposredno zavračanje (tail drop). To je v bistvu pasivni način upravljanja pomnilnika, omrežna naprava začne zavračati novoprispele pakete šele, ko se čakalne vrste napolnijo - se že nahajajo v stanju zasičenja. Laboratorij za komunikacijske naprave 142 Prenos multimedijskih vsebin Konfiguracija in krmiljenje čakalnih vrst Odpravljanje paketov je izredno pomembna funkcija omrežne naprave, ki je tesno povezanz z ostalimi, že opisanimi funkcijami omrežne naprave. Ustrezne pogoje za uspešno delovanje odpravnika zagotavljajo: funkcije krmiljenja dostopa in prometa ter glajenja prometa, ki skrbijo, da so podatkovni pretoki, skladni z dogovorom, funkcija razvrščanja, ki poskrbi, da se prispeli paketi uvrstijo v ustrezne čakalne vrste, funkcija upravljanja pomnilnika skrbi, da omrežna naprava ne pade v stanje zasičenja. Naloga odpravnika je, da določi vrstni red odpošiljanja paketov iz čakalnih vrst: ob koncu odpošiljanja vsakega paketa izbere čakalno vrsto, iz katere bo odposlan naslednji paket, izbira naslednje čakalne vrste je odvisna od načina odpravljanja. Laboratorij za komunikacijske naprave 143 Prenos multimedijskih vsebin Odpravljanje Odpravniki naj bi izpolnjevali naslednje, včasih nasprotujoče si zahteve: Preprosta implementacija odpravnika lahko pomeni, da ga je možno realizirati v strojni opremi naprave. preprosta implementacija, pravičnost in zaščita pretokov, delovanje znotraj postavljenih okvirov, preprosto in učinkovito krmiljenje dostopa. Pomembno je tudi, da je število operacij za odpravo paketa čimbolj neodvisno od števila čakalnih vrst (pretokov). Pri krmiljenju dostopa moramo paziti predvsem na to, da: nov pretok, ki mu omogočimo dostop, ne ogrozi storitev, ki jo prejemajo že pripuščeni pretoki. Poleg tega pa naj to ne vodi v zasičenje ali prenizko izrabljenost omrežja. Laboratorij za komunikacijske naprave 144 Prenos multimedijskih vsebin Odpravljanje Pravičnost je zaželena predvsem med enakovrednimi pretoki Odpravnik je pravičen, če zadosti max-min kriteriju po max-min kriteriju, pretoki z ”nizkimi” zahtevami dobijo želen delež omrežnih virov (npr. bitne hitrosti), medtem ko si pretoki z ”visokimi zahtevami” enakomerno porazdelijo preostanek virov. Pravičen odpravnik zagotavlja zaščito pretokov, kar pomeni, da neobvladan pretok ne vpliva na storitve, ki jih prejemajo ostali (obvladani) pretoki. Za delovanje v mejah postavljenih okvirov velja, da mora odpravnik omrežju omogočati, da lahko le to jamči za prenosne parametre posameznih podatkovnih pretokov. Omejitev postavlja ohranitveni zakon, ki pravi, da posameznemu pretoku lahko izboljšamo prenosne parametre le na račun preostalih pretokov. Laboratorij za komunikacijske naprave 145 Prenos multimedijskih vsebin Odpravljanje FCFS FCFS je najpreprostejši in najpogosteje uporabljani odpravnik je zelo preprost in nezahteven za implementacijo, ima veliko pomanjkljivosti: ne nudi zaščite pretokov, ne ponuja možnosti določitve (omejitve) največjih vrednosti zakasnitve in njene spremenljivosti. Pretoki Multipleksor Odpravnik 1 2 3 Čakalna vrsta 4 Linija 5 6 ... m Laboratorij za komunikacijske naprave 146 Prenos multimedijskih vsebin Strogo prednostno odpravljanje Strogo prednostno odpravljanje (Strict Priority Scheduling) pakete razvrsti v več prednostnih čakalnih vrst, znotraj katerih velja FIFO načelo. Prednosti Odpravnik streže najprej pakete iz neprazne čakalne vrste z najvišjo prednostjo, ko je ta prazna, začne streči pakete v čakalni vrsti z nižjo prednostjo. Če v vmesnem času prispe paket v čakalno vrsto z višjo prednostjo, se strežba nadaljuje tam. enostaven in nezahteven za implementacijo zmožnost zagotavljanja relativne stopnje kakovosti storitve. Pomanjkljivosti ne nudi zaščite pretokov, je nepravičen tako med prednostnimi razredi kot med pretoki znotraj prednostnega razreda. Neobvladan pretok znotraj enega izmed prednostnih razredov škodljivo vpliva na pretoke znotraj istega razreda in na pretoke v nižjih prednostnih razredih. ne moremo določiti največjih vrednosti zakasnitve in njene spremenljivosti. Laboratorij za komunikacijske naprave 147 Prenos multimedijskih vsebin Strogo prednostno odpravljanje Pretoki Razvrščevalnik 1 Prednostne čakalne vrste 2 1 3 Linija 2 4 5 3 6 ... 4 m Laboratorij za komunikacijske naprave Odpravnik 148 Prenos multimedijskih vsebin Pravično odpravljanje Pravično odpravljanje (FQ - Fair Queueing) ali krožno dodeljevanje (RR – Round Robin) je osnova za vse odpravnike, ki želijo zagotoviti pravičnost med pretoki Odpravnik zagotavlja zaščito pretokov in pod pogojem, da so povprečne dolžine paketov vseh pretokov enake, tudi pravičnost. vsakemu identificiranemu pretoku se dodeli svoja čakalna vrsta, paketi se krožno odpravljajo iz aktivnih čakalnih vrst, v vsakem obhodu odpravnik odpošlje po en paket iz vsake aktivne čakalne vrste. V primeru, ko določen pretok pošilja samo dolge in drug pretok samo kratke pakete, o pravičnosti ne moremo govoriti, saj pretok z dolgimi paketi zaseže precej večji delež bitne hitrosti povezave kot pretok s kratkimi paketi. Različica pravičnega odpravljanja je uteženo krožno dodeljevanje (Weighted Round Robin - WRR), pri katerem se paketi iz čakalnih vrst odpravljajo glede na utež, ki pripada posamezni čakalni vrsti. Laboratorij za komunikacijske naprave 149 Prenos multimedijskih vsebin Pravično odpravljanje Pretoki Razvrščevalnik 1 Čakalne vrste 2 Odpravnik 1 3 2 4 Linija 3 5 ... 6 ... m m Laboratorij za komunikacijske naprave 150 Prenos multimedijskih vsebin Uteženo pravično odpravljanje Različica uteženega pravičnega odpravljanja je WBRR (Weighted Bit-by-bit Round Robin). Pretoki Razvrščevalnik 1 Čakalne vrste 1 Linija 2 2 3 3 Laboratorij za komunikacijske naprave Odpravnik 151 Prenos multimedijskih vsebin Deficitarno krožno dodeljevanje Odpravnik z deficitarnim krožnim dodeljevanjem (Deficit Round Robin - DRR) je izpeljanka pravičnega odpravljanja. Najpomembnejša ideja DRR je: da v vsakem obhodu vsaki aktivni čakalni vrsti dodeli določeno število bitov ali kvant, za spremljanje števila oddanih bitov vsaki čakalni vrsti priredimo spremenljivko stanja ali števec primanjkljaja, ta hrani število bitov, ki jih ima čakalna vrsta ”v dobro”. Glavna odlika DRR je v računski nezahtevnosti. Dobre lastnosti: ohrani in nadgradi vse odlike krožnega dodeljevanja, poleg tega pa je tudi pravičen in zagotavlja omejeno najvišjo vrednost zakasnitve. Laboratorij za komunikacijske naprave 152 Prenos multimedijskih vsebin Deficitarno krožno dodeljevanje Čakalne vrste 1 2 3 400 1000 600 300 300 4 700 1200 500 1 0 2 0 3 0 4 Obhod 1, Korak 1 1000 2 3 4 600 300 700 1200 1000 600 300 300 700 1200 100 1 500 2 0 3 0 4 600 1 200 2 500 3 500 4 Obhod 2, Korak 1 Laboratorij za komunikacijske naprave 200 500 500 1200 Obhod 1, Korak 4 Čakalne vrste 1000 600 300 700 300 Čakalne vrste 100 600 100 1000 Obhod 1, Korak 2 Čakalne vrste 1 Čakalne vrste Čakalne vrste 700 1200 Obhod 2, Korak 2 600 100 600 1 700 2 0 (100) 500 3 0 500 4 1000 1200 1000 Obhod 2, Korak 4 153 Prenos multimedijskih vsebin Souporaba procesnih zmogljivosti (Processor Sharing) Teoretično najboljši odpravnik..... Odpravnik oddaja pakete iz vseh aktivnih čakalnih vrst naenkrat, vsakega z deležem hitrosti 1/N, pri čemer N predstavlja število aktivnih čakalnih vrst. Posplošena souporaba procesnih zmogljivosti (GPS) je nadgradnja PS in omogoča uporabo uteženih deležev prenosne hitrosti za vsako izmed čakalnih vrst. Odpravnika lahko predstavimo kot zvezno različico pravičnega odpravljanja in uteženega pravičnega odpravljanja, pri čemer se v vsakem obhodu odpravi neskončno majhen delček paketa. Prednost PS in GPS absolutna pravičnost, ločevanje pretokov, zagotavljanju zakasnitve. Slabosti ta dva odpravnika sta praktično neizvedljiva, saj paketov ne moremo deliti na neskončno majhne delčke. Laboratorij za komunikacijske naprave 154 Prenos multimedijskih vsebin Lastnosti in značilnosti multimedijskega prometa Laboratorij za komunikacijske naprave Vsebina Kaj je promet in iz česa je sestavljen? Značilnosti in karakteristike prometa na izvoru Promet v omrežju Promet na ponoru Opredelitev in modeliranje prometa nastanek in prenos prometa, matematične porazdelitve prometa, realne porazdelitve in merjenje prometa. Promet multimedijskih aplikacij/vsebin Prometni inženiring Laboratorij za komunikacijske naprave 156 Prenos multimedijskih vsebin Promet 1. 2. Pretok sporočil ali podatkov skozi komunikacijski sistem. Sporočila ali podatki, ki se pretakajo skozi komunikacijski sistem. Omrežni promet so podatki v omrežju... Laboratorij za komunikacijske naprave 157 Prenos multimedijskih vsebin Iz česa je promet ? Bit Najmanjša enota, ki sestavlja podatke Byte, beseda Urejena množica bitov fiksne dolžine s katero zna operirati nek sistem Paket, celica Urejena množica bitov in besed v nepovezavnem omrežju Sporočilo Podatkovna enota, ki se prenaša med izvorom in ponorom Pretok Skupina paketov ali sporočil z eno ali več enakimi lastnostmi Laboratorij za komunikacijske naprave 158 Prenos multimedijskih vsebin Nekatere lastnosti prometa V povezavnem omrežju je promet sestavljen iz zaporedja bitov, znakov ali besed. V nepovezavnem omrežju je promet sestavljen iz: Bitna hitrost bitov na fizični plasti, okvirov na povezavni plasti, paketov ali celic na omrežni plasti, sporočil na višjih plasteh protokolnega sklada. odvisna od izvora podatkov in prenosnega omrežja Verjetnostna porazdelitev prihodov velikosti podatkovnih enot. Laboratorij za komunikacijske naprave 159 Prenos multimedijskih vsebin Promet na izvoru Izvor ima na promet največji vpliv. Promet na izvoru je navadno dobro poznan in natančno definiran. Količina prometa na izvoru naj bi bila odvisna od: lastnosti izvora, lastnosti in zmožnosti prenosnega omrežja, zmožnosti ponora. Izvor prometa je lahko: obvladan, prilagodljiv, neobvladan, neprilagodljiv. Laboratorij za komunikacijske naprave 160 Prenos multimedijskih vsebin Promet na izvoru Prometni izvor določa: velikost podatkovnih enot prometa, čas nastanka prometa (odpošiljanja podatkovnih enot), vrstni red odpošiljanja, količino podatkov .... Promet multimedijskega izvora navadno vsebuje več različnih tipov vsebin, ki imajo načeloma: vsaka svoj podatkovni pretok, različne velikosti podatkovnih enot, neodvisne čase nastanka pripadajočega dela prometa, različne verjetnostne porazdelitve, različne zahteve do omrežja in ponora. Laboratorij za komunikacijske naprave 161 Prenos multimedijskih vsebin Promet v omrežju Omrežje ima na izvor prometa “omejen” vpliv izvorov praktično ne more nadzirati, posreden vpliv na izvore ima preko: krmiljenja čakalnih vrst, krmiljenja dostopa in krmiljenja prometa v omrežnih napravah. Na promet, ki se že pretaka po omrežju, pa vpliva: pasivno s svojimi viri pasovna širina povezav, pomnilnik, zmožnost obdelave aktivno s svojimi funkcijami krmiljenje prometa, glajenje prometa, krmiljenje čakalnih vrst, način in vrsta odpravljanja... Laboratorij za komunikacijske naprave 162 Prenos multimedijskih vsebin Promet v omrežju Znotraj omrežja se promet posameznih prometnih izvorov združuje Združevanje prometa le tega “oblikuje” na povezavah med vozlišči, v vozliščih. Centralni limitni teorem Promet v omrežju se “oblikuje” tudi zaradi posledic: čakanja prometa v čakalnih vrstah, odmetavanja paketov zaradi zasedenosti čakalnih vrst, aktivnega krmiljenja in upravljanja s čakalnimi vrstami. načina delovanja odpravnikov. Laboratorij za komunikacijske naprave 163 Prenos multimedijskih vsebin Promet na ponoru Ponor ima na promet relativno majhen vpliv največji vpliv ima pri vzpostavitvi povezave kjer je to seveda možno dogovarjanje o lastnostih izvora in generiranega prometa včasih lahko vpliva na izvor tudi med prenosom. Pomembna lastnost ponora so njegovi viri hitrost povezave, procesna zmogljivost in predvsem velikost (med)pomnilnika. Laboratorij za komunikacijske naprave 164 Prenos multimedijskih vsebin Opredelitev prometa Ponujeni in preneseni promet na omrežju Ponujeni promet je ves promet, ki je kadarkoli poskusil priti do omrežnih prenosnih virov. Preneseni (opravljeni) promet je le tisti del ponujanega prometa, ki se je uspešno prenesel preko omrežja. Variabilnost (ponujanega) prometa Makroskopska variabilnost se izraža preko daljših časovnih skal Mikroskopska variabilnost se izraža v kratkih časovnih skalah ure, dnevi, meseci, leta na nivoju posameznih paketov, sekund, minut Mikroskopsko variabilnost poskušamo opisati z matematičnimi sredstvi. To je zelo obširno obdelano področje Laboratorij za komunikacijske naprave 165 Prenos multimedijskih vsebin Primer makroskopske variabilnosti Dnevno povprečenje na 5 minut Tedensko povprečenje na 30 minut Mesečno povprečenje na 2 uri Laboratorij za komunikacijske naprave 166 Prenos multimedijskih vsebin Modeliranje prometa Z modeliranjem želimo promet čimbolj verno opisati s pomočjo matematičnih sredstev. Glavna parametra ali lastnosti tako opisanega prometa sta: proces prihodov in velikost podatkovnih enot (paketov). Prihod je dogodek, ko je podatkovna enota prometa ponujena omrežju ko želi priti do omrežnih virov. Laboratorij za komunikacijske naprave 167 Prenos multimedijskih vsebin Procesi prihodov Za modeliranje procesa prihodov se uporablja kar nekaj modelov. Najpomembnejši med njimi so: Tu je predvsem pomemben čas med prihodi ali Inter Arrival Time (IAT). klasični ali Poissonov proces, proces z izbruhi, Markovovi procesi, drugo.... IAT je čas, ki preteče med dvema zaporednima prihodoma posameznega prometnega procesa. Tu nas bodo zanimale predvsem verjetnostne porazdelitve časov med prihodi. Laboratorij za komunikacijske naprave 168 Prenos multimedijskih vsebin Velikost podatkovnih enot Velikost podatkovnih enot (paketov) je odvisna od mnogo dejavnikov izvora prometa, ponora, omrežja, aplikacije.... Tudi tu nas bodo zanimale predvsem verjetnostne porazdelitve dolžin podatkovnih enot. Laboratorij za komunikacijske naprave 169 Prenos multimedijskih vsebin Verjetnostne porazdelitve Področje verjetnosti je izredno obsežno in zahtevno. V osnovi poznamo zvezne in diskretne naključne spremenljivke in verjetnostne porazdelitve. Naključna spremenljivka določa izid naključnega procesa ali poskusa. pri procesu metanja kocke naključna spremenljivka označuje izid meta in lahko zasede vrednosti med 1 in 6 diskretna naključna spremenljivka. Diskretna verjetnostna porazdelitev določa verjetnost posameznega izida naključnega procesa (vrednosti diskretne naključne spremenljivke). Zvezna verjetnostna porazdelitev določa verjetnost, da bo vrednost zvezne naključne spremenljivke znotraj določenega intervala. Laboratorij za komunikacijske naprave 170 Prenos multimedijskih vsebin Enakomerna verjetnostna porazdelitev Diskretna http://en.wikipedia.org/wiki/Uniform_distribution_%28discrete%29 Laboratorij za komunikacijske naprave Zvezna http://en.wikipedia.org/wiki/Uniform_distribution_%28continuous%29 171 Prenos multimedijskih vsebin Eksponentna verjetnostna porazdelitev Gostota Kumulativna http://en.wikipedia.org/wiki/Exponential_distribution Laboratorij za komunikacijske naprave 172 Prenos multimedijskih vsebin Gaussova verjetnostna porazdelitev Gostota Kumulativna http://en.wikipedia.org/wiki/Normal_distribution Laboratorij za komunikacijske naprave 173 Prenos multimedijskih vsebin Pareto verjetnostna porazdelitev Gostota Kumulativna http://en.wikipedia.org/wiki/Pareto_distribution Laboratorij za komunikacijske naprave 174 Prenos multimedijskih vsebin Merjenje prometa https://research.sprintlabs.com/packstat/viewresult.php?NULL:pktsz:sj-25.0-020419: Najpogostejše velikosti paketov All TCP UDP Other 40 24.70 40 27.37 140 43.93 313 15.86 576 13.92 576 15.49 108 4.19 1337 14.50 1500 13.03 1500 14.30 73 3.46 96 9.76 1420 3.68 1420 4.10 61 2.51 56 5.61 52 3.68 52 4.06 104 1.83 64 4.99 Laboratorij za komunikacijske naprave 175 Prenos multimedijskih vsebin Merjenje prometa https://research.sprintlabs.com/packstat/viewresult.php?NULL:linkutil:sj-25.0-020419: Laboratorij za komunikacijske naprave 176 Prenos multimedijskih vsebin Merjenje prometa https://research.sprintlabs.com/packstat/viewresult.php?NULL:activeconnx:sj-25.0-020419: Laboratorij za komunikacijske naprave 177 Prenos multimedijskih vsebin Merjenje prometa https://research.sprintlabs.com/packstat/viewresult.php?NULL:protobreakdown:sj-25.0-020419: Laboratorij za komunikacijske naprave 178 Prenos multimedijskih vsebin Merjenje prometa https://research.sprintlabs.com/packstat/viewresult.php?NULL:protobreakdown:sj-00.0-050110: Laboratorij za komunikacijske naprave 179 Prenos multimedijskih vsebin Merjenje prometa https://research.sprintlabs.com/packstat/viewresult.php?NULL:appsbreakdown:sj-25.0-020419: Laboratorij za komunikacijske naprave 180 Prenos multimedijskih vsebin Promet MPEG-4 izvora MPEG4 kodek ima tri različne tipe okvirov: Na začetku je vedno okvir I. Prikazovanje okvirov ni v istem vrstnem redu kot njihovo pošiljanje. I okvir (intra-coded frame) – samostojen okvir, ki vsebuje popolno informacijo o sliki. Dekodirajo se lahko samostojno, ne glede na ostale slike. Najnižja stopnja stiskanja. P okvir (predictively coded frame) – zahtevajo informacijo od predhodnih I ali P okvirov. Srednja stopnja stiskanja. B okvir (bidirectionally predictively coded frame) - zahtevajo informacijo od predhodnih in naslednjih I ali P okvirov. Najvišja stopnja stiskanja. Vrstni red prenosa: Vrstni red prikaza: IPBBPBBPBBIBB IBBPBBPBBPBBI Promet je časovno variabilen. Laboratorij za komunikacijske naprave 181 Prenos multimedijskih vsebin Promet MPEG-4 izvora http://www.tkn.tu-berlin.de/publications/papers/FR01netmag.pdf Laboratorij za komunikacijske naprave 182 Prenos multimedijskih vsebin Promet MP3 izvora MP3 promet je v okvirih: Velikost okvira se lahko izračuna po obrazcu Okvir = 144 * BitnaHitrost / (VzorčnaFrekvenca + Podlaganje). Primer: trajanje okvira je 26 ms to pomeni približno 38 okvirov/s v vsakem okviru je 1152 vzorcev zvoka kodiranje s hitrostjo 128 kbit/s, vzorčna frekvenco 44.1kHz, brez podlaganja, velikost okvira = 417.96 bytov Promet je časovno konstanten. Laboratorij za komunikacijske naprave 183 Prenos multimedijskih vsebin Tehnike upravljanja multimedijskega prometa v omrežju Laboratorij za komunikacijske naprave Vsebina Definicije Časovna skala upravljanja prometa Tehnike upravljanja prometa Glajenje/oblikovanje prometa Nadzor hitrosti podatkovnega pretoka Izogibanje zasičenju Algoritmi odpravljanja Protokoli za rezervacijo virov Biti, byti, .... Laboratorij za komunikacijske naprave 185 Prenos multimedijskih vsebin Definicije Upravljanje prometa je proces meritev in nadzora prometa v omrežju z namenom izogibanja zapolnitve ali preobremenitve omrežnih virov. Tako se lahko izognemo zasičenju omrežja in s tem njegovemu slabšemu delovanju. Zasičenje omrežja nastopi takrat, kadar je na njem toliko prometa, da se storitev prenosa podatkov opazno poslabša. Tipične posledice zasičenja so: povečane zakasnitve, povečana izguba paketov, zavračanje novih povezav. Laboratorij za komunikacijske naprave 186 Prenos multimedijskih vsebin Pomembnost modeliranja prometa Če želimo upravljati s prometom na omrežju, moramo znati napovedati obnašanje in delovanje omrežja. Za napovedovanje obnašanja in delovanja omrežja moramo poznati lastnosti in značilnosti prometa. Lastnosti in značilnosti prometa opišemo s pomočjo modeliranja prometa in prometnimi modeli. Samo če poznamo prometni model, lahko upravljamo s prometom na omrežju! Laboratorij za komunikacijske naprave 187 Prenos multimedijskih vsebin Primer prometnega modela - scenarij Direktor podjetja sodeluje na videokonferenci z udeleženci s celega sveta. Videokonferenca se snema in shranjuje v arhiv na strežniku v lokalnem računalniškem omrežju. Videokonferenca je montirana in postavljena na spletno stran podjetja. Do gradiv na spletni strani lahko dostopajo tudi drugi. Med samo videokonferenco direktor pošilja elektronsko pošto s priponkami, se pogovarja po IP telefonu. Laboratorij za komunikacijske naprave 188 Prenos multimedijskih vsebin Primer prometnega modela - zahteve Za video potrebujemo Za govor potrebujemo nizko zakasnitev, ki naj bo v eni smeri < 100 ms Za kasnejše predvajanje pretočnega videa s strežnika potrebujemo zagotovljeno prenosno kapaciteto 8 kbit/s nizko stopnjo izgube paketov Za interaktivno komunikacijo potrebujemo zagotovljeno prenosno kapaciteto nekaj sto kbit/s nizko stopnjo izgube paketov nizko spremenljivost zakasnitve Za pošiljanje elektronske pošte in arhiviranje potrebujemo zanesljiv način prenosa podatkov Laboratorij za komunikacijske naprave 189 Prenos multimedijskih vsebin Tehnike upravljanja prometa v omrežju Glajenje/oblikovanje prometa (Traffic shaping) Nadzor hitrosti podatkovnega pretoka (Rate control) RED, WRED (deluje na TCP) označevanje in odmetavanje paketov, ki presegajo dogovorjene parametre Explicit congestion notification (ECN) Algoritmi odpravljanja (Scheduling algorithms) TCP mehanizmi Izogibanje zasičenju (Congestion avoidance: Vedro z žetoni (Token bucket) Puščajoče vedro (Leaky bucket) Weighted fair queuing (WFQ) Weighted round robin (WRR) Deficit round robin (DRR) Protokoli za rezervacijo virov (Reservation protocols ) Resource reservation protocol (RSVP) Constraint-based Routing Label Distribution Protocol (CR-LDP) Laboratorij za komunikacijske naprave 190 Prenos multimedijskih vsebin Časovna skala upravljanja prometa V obdobju obhodnega časa (paket) izvajajo ga končne točke komunikacije in omrežne naprave odpravljanje krmiljenje čakalnih vrst glajenje/oblikovanje prometa V obdobju več obhodnih časov (izbruh) izvajajo ga končne točke komunikacije nadzor pretoka s pomočjo povratnih informacij ponovno pošiljanje ponovno pogajanje za omrežne vire Laboratorij za komunikacijske naprave 191 Prenos multimedijskih vsebin Časovna skala upravljanja prometa V obdobju trajanja povezave (seja) V obdobju enega dneva končne točke v povezavi z omrežjem signalizacija krmiljenje dostopa cena storitve človeška intervencija dražja storitev ob prometnih konicah V obdobju tednov, mesecev, let človeška intervencija planiranje in načrtovanje omrežja Laboratorij za komunikacijske naprave 192 Prenos multimedijskih vsebin Oblikovanje prometa Oblikovanje prometa je nadzor nad prometom v omrežju, ki omogoča optimizacijo ali zagotavljanje prenosnih parametrov prometa. Bolj specifično – oblikovanje prometa je vsaka akcija nad množico paketov (pretokom), ki zagotovi, da se pretok podreja vnaprej določenim ali dogovorjenim parametrom prometnega profila. Oblikovanje prometa predstavlja način nadzora nad količino prometa, ki se v določenem časovnem obdobju pretaka po omrežju. Oblikovanje prometa se lahko doseže le z vnašanjem dodatne zakasnitve. Oblikovanje prometa je največkrat izvedeno na robovih omrežja (robni usmerjevalniki), lahko pa tudi na izvoru ali v katerikoli drugi omrežni napravi. Laboratorij za komunikacijske naprave 193 Prenos multimedijskih vsebin Puščajoče vedro (Leacky Bucket) Algoritem puščajočega vedra deluje na sledeč način: Neenakomerni prihodi imamo vedro z luknjo v dnu Paket prihajajoči paketi polnijo vedro če je vedro polno, se zavržejo Vedro paketi iz vedra odtekajo enakomerno, v odvisnosti od velikosti luknje (hitrosti povezave) b Enakomerna hitrost R Laboratorij za komunikacijske naprave 194 Prenos multimedijskih vsebin Vedro z žetoni (Token Bucket) Algoritem vedra z žetoni deluje na sledeč način: žetoni se v vedro dodajajo enakomerno v vedru je lahko največ b žetonov če je vedro polno se novi žetoni zavržejo pri odpošiljanju paketa dolžine n, se porabi n žetonov če je žetonov premalo, se paket ne odpošlje – paket ni skladen s prometnim profilom Žetoni prihajajo enakomerno r Vedro Paket Čakalnica b Odhodi v izbruhih R Neenakomerni prihodi Laboratorij za komunikacijske naprave 195 Prenos multimedijskih vsebin Primerjava veder Oba algoritma se uporabljata za oblikovanje prometa. Na vhodih obeh je prisoten promet v izbruhih Na izhodu velja: Puščajoče vedro daje enakomeren prometni pretok (Rt) Vedro z žetoni omogoča tudi pretok v izbruhih (b + rt) Pritok žetonov v vedro je enakomeren. Laboratorij za komunikacijske naprave 196 Prenos multimedijskih vsebin Nadzor hitrosti podatkovnega pretoka Nadzor hitrosti (Rate limiting) se izvaja s pomočjo: Protokol, ki ima možnost nadzora hitrosti je TCP krmiljenja prometa (policing) čakalnih vrst nadzorom zasičenja algoritmi, ki se za to uporabljajo vplivajo posledično tudi na nadzor zasičenja omrežja TCP algoritmi nadzora hitrosti drseče okno (sliding window) Naglov algoritem počasnega začetka algoritem izogibanja zasičenja Laboratorij za komunikacijske naprave 197 Prenos multimedijskih vsebin Izogibanje in nadzor zasičenja Moderna omrežja uporabljajo tehnike: Med te tehnike spadajo: exponential backoff (Ethernet) zmanjšanje velikosti oddajnega okna (TCP) pravično odpravljanje v omrežnih napravah označevanje paketov primernih za odmetavanje, drugo.... Prioritetne sheme nadzora zasičenja izogibanja zasičenju rešujejo problem zasičenja posredno problem rešujejo le za “prednostne” razrede storitev Aktivno upravljanje čakalnih vrst RED (Random Early Detection) WRED in variante Laboratorij za komunikacijske naprave 198 Prenos multimedijskih vsebin Izogibanje in nadzor zasičenja IP ECN (Explicit Congestion Notification) je nadgradnja protokola IP uporablja se med dvemi napravami, ki se za to dogovorita ECN bit v glavi paketa IP se uporabi za sporočanje o že nastalem zasičenju za razliko od RED in podobnih je to neposredna metoda sporočanja zasičenja v omrežju Namesto odmeta paketa, omrežna naprava s funkcionalnostjo ECN nastavi ustrezen bit v glavi paketa in s tem ponor obvesti o zasičenju ponor informacijo o zasičenju sporoči izvoru izvor se na to informacijo odzove z zmanjšanjem prometa – enako kot če bi zaznal izgubo paketa Laboratorij za komunikacijske naprave 199 Prenos multimedijskih vsebin Algoritmi odpravljanja Algoritmi odpravljanja vlivajo na: prometne karakteristike pretokov oblikovanje pretokov prenosne parametre paketov in pretokov zakasnitev spremenljivost zakasnitve bitna hitrost Na upravljanje prometa imajo pretežno posreden vpliv. Laboratorij za komunikacijske naprave 200 Prenos multimedijskih vsebin Protokoli za rezervacijo virov Z rezervacijo omrežnih virov lahko vplivamo na razpoložljive omrežne vire za vsak posamezen prometni pretok. Ponavadi prometne pretoke združujemo v storitvene razrede na osnovi skupnih prometnih karakteristik. Vire lahko rezerviramo na relativen način (DiffServ) na absoluten način (IntServ) Rezervacijski protokoli Resource ReSerVation Protocol (RSVP) Constraint-based Routing Label Distribution Protocol (CR-LDP) RSVP-TE Laboratorij za komunikacijske naprave 201 Prenos multimedijskih vsebin Biti, byti, besede Laboratorij za komunikacijske naprave Biti, byti, besede.... Bit je osnovna enota za predstavitev, shranjevanje in prenos podatkov (informacij). Nibble je urejena množica 4 bitov, ki predstavljajo 24 = 16 različnih vrednosti. Byte ali oktet je urejena množica 8 bitov, ki predstavljajo 28 = 256 različnih vrednosti. 0 ali 1 True ali False On ali Off načeloma byte označuje najmanjšo enoto podatkov, ki jo lahko v nekem sistemu naslavljamo, zaradi zgodovinskih in praktičnih razlogov pa je 8-bitni “byte” danes de facto standard. Beseda je urejena množica bitov fiksne dolžine s katero zna operirati nek sistem Dolžina besede je odvisna od dolžine registrov v sistemu, tipično so besede dolge 8, 16, 32, 64, 80. Laboratorij za komunikacijske naprave 203 Prenos multimedijskih vsebin Mnogo bitov je... SI desetiške predpone IEC binarne predpone Ime (oznaka) SI Binarno (narobe) Ime (oznaka) Vrednost kilobit (kbit) 103 210 kibibit (Kibit) 210 megabit (Mbit) 106 220 mebibit (Mibit) 220 gigabit (Gbit) 109 230 gibibit (Gibit) 230 terabit (Tbit) 1012 240 tebibit (Tibit) 240 petabit (Pbit) 1015 250 pebibit (Pibit) 250 exabit (Ebit) 1018 260 exbibit (Eibit) 260 zettabit (Zbit) 1021 270 zebibit (Zibit) 270 yottabit (Ybit) 1024 280 yobibit (Yibit) 280 Laboratorij za komunikacijske naprave 204 Prenos multimedijskih vsebin Primerjava SI in binarnega zapisa Prefix SI Binarno k kilo 103 = 10001 210 = 10241 1024 2.40% M mega 106 = 10002 220 = 10242 1048576 4.86% G giga 109 = 10003 230 = 10243 1,0737*109 7.37% T tera 1012 = 10004 240 = 10244 1,0995*1012 9.95% P peta 1015 = 10005 250 = 10245 1,1258*1015 12.59% E exa 1018 = 10006 260 = 10246 1,1529*1018 15.29% Z zetta 1021 = 10007 270 = 10247 1,1867*1021 18.67% Y yotta 1024 = 10008 280 = 10248 1,2809*1024 20.89% Laboratorij za komunikacijske naprave 205 Velikost Razlika Prenos multimedijskih vsebin Primer Koliko bitov je dolga datoteka, ki ima v OS Windows velikost 15,573 MB? Windowsi za zapis velikosti datotek uporabljajo binarne enote 15,573 * 1024 kB = 15.946,752 kB 15.946,752 * 1024 B = 16.329.474 B 16.329.474 * 8 bitov = 130.635.792 bitov Pravilni zapis velikosti datoteke bi bil 15,573 MiB Laboratorij za komunikacijske naprave 206 Prenos multimedijskih vsebin Primer Kupimo trdi disk kapacitete 1 TB. Koliko bitov podatkov lahko zapišemo nanj? Koliko TB, GB, MB ali KB podatkov lahko zapišemo nanj, če uporabljamo OS Windows? velikosti trdih diskov so zaradi komercialnih vzrokov podane z SI predponami 1 TB = 8 * 1012 bitov = 8 Tbit 1 TB = 10004 B = 0,909 * 10244 B = 0,909 TiB (TB v Win) 1 TB = 10004 B = 931,323 * 10243 B = 931,323 GiB (GB v Win) 1 TB = 10004 B = 953674 * 10242 B = 953674 MiB (MB v Win) 1 TB = 10004 B = 976562500 * 1024 B = 976562500 KiB (kB v Win) 1 TB = 0,909 TiB skoraj 10% razlika !!! Laboratorij za komunikacijske naprave 207 Prenos multimedijskih vsebin Primer Kupimo računalnik z 4 GB pomnilnika. Koliko bitov lahko shranimo vanj? Pomnilnik je binarna naprava, deluje na osnovi binarne logike, zato je vse potenca osnove 2 4 GB = 4 GiB = 1024 MiB = 1.048.576 KiB 4 GB = 32 Gbit = 32 * 230 bit = 3.436*1010 bit Laboratorij za komunikacijske naprave 208 Prenos multimedijskih vsebin Pretoki Bitstream ali bitni pretok je časovno zaporedje bitov. Bytestream ali pretok oktetov je časovno zaporedje oktetov. Stream ali (pre)tok je časovno zaporedje podatkov. Flow ali pretok je skupina paketov z eno ali več enakimi lastnostmi. Podatkovni pretok največkrat prestavlja skupina paketov, ki imajo isto izvorno in ponorno točko (pripadajo isti povezavi, vzpostavljeni med dvema končnima točkama). Pretok so lahko tudi paketi z enako vrednostjo polja v glavi. Laboratorij za komunikacijske naprave 209 Prenos multimedijskih vsebin Hitrosti prenosa podatkov Najbolj uporabljana enota je bit/s, ki nam pove koliko enot podatkov prenesemo v določenem časovnem obdobju. Uporablja se tudi: B/s ali byte/s število bytov v časovni enoti Baud ali simbol/s število simbolov v časovni enoti simbol je podatkovna enota na fizičnem prenosnem kanalu simbol lahko vsebuje en ali več bitov podatkov če je na kanalu 16 različnih simbolov, vsak izmed njih nosi 4 bite, zato hitrost 20 baudov ustreza hitrosti 80 bit/s ali 10 B/s. Paketov/s Celic/s Laboratorij za komunikacijske naprave 210 Prenos multimedijskih vsebin Teorija čakalnih vrst Laboratorij za komunikacijske naprave Vsebina Čakalna vrsta in teorija čakalnih vrst Model čakalne vrste Poissonov proces Littlov teorem Pomembni parametri čakalnih vrst Čakalna vrsta M/M/1 Čakalna vrsta M/M/1/K Čakalna vrsta M/G/1 Čakalna vrsta M/G/1 s prednostjo Ohranitveni zakon Laboratorij za komunikacijske naprave 212 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta Čakalna vrsta je posebna oblika urejene množice ali zbirke elementov (podatkov) Čakalne vrste se uporabljajo na mnogo znanstvenih in tehničnih področjih transport in promet, računalništvo, telekomunikacije... Čakalna vrsta lahko vsebuje podatke, osebe, dogodke, ki čakajo, da pridejo na vrsto za obdelavo. elementi so v urejenem zaporedju navadno se novi elementi dodajajo na “konec” čakalne vrste navadno se elementi iz čakalne vrste odvzemajo na “začetku” taka čakalna vrsta je tipa FIFO (First-In-First-Out) V tem kontekstu čakalna vrsta opravlja funkcijo medpomnilnika. Elementom v čakalni vrsti rečemo tudi stranke. Laboratorij za komunikacijske naprave 213 Prenos multimedijskih vsebin Teorija čakalnih vrst Teorija čakalnih vrst je obsežno področje matematike, ki analizira obnašanje in lastnosti čakalnih vrst. Omogoča matematično analizo več povezanih procesov: proces prihodov v čakalno vrsto, čakanje v vrsti, proces strežbe čakalne vrste. Rezultati take analize so: povprečni čakalni čas pričakovano (povprečno) število strank v čakalni vrsti verjetnosti, da se čakalna vrsta nahaja v določenem stanju: prazna, polna, čaka na strežbo, se streže... Laboratorij za komunikacijske naprave 214 Prenos multimedijskih vsebin Model čakalne vrste Čakalnica Strežnik Prihajajoče stranke Postrežene stranke l m K Parameter λ določa povprečno število prihodov strank v sistem K je velikost čakalnice μ predstavlja povprečno število postreženih strank Za paketna omrežja uporabljamo naslednje enote: λ [paketi/s], K [paketi], μ [paketi/s]. Laboratorij za komunikacijske naprave 215 Prenos multimedijskih vsebin Označevanje čakalnih vrst Po Kendallu jih enolično določimo s kombinacijo črk A/B/c/K/p A proces, ki opisuje čase med prihodi strank v sistem, B proces, ki opisuje čase strežbe strank v čakalnici, c število strežnikov, K velikost čakalnice, p velikost populacije možnih strank. Zadnja dva parametra oznake lahko izpustimo. S tem privzamemo, da je njuna vrednost enaka ∞ Parametra A in B opisujeta proces prihodov ali strežbe strank in sta naključna procesa definirana z naključnima spremenljivkama z verjetnostnima porazdelitvama A(t) in B(x) A(t) = P(čas med prihodi ≤ t) B(x) = P(čas strežbe ≤ x) Parameter A torej določa porazdelitev časov med dvema zaporednima prihodoma strank v sistem (interarrival time), parameter B določa porazdelitev časov potrebnih za strežbo posamezne stranke. Laboratorij za komunikacijske naprave 216 Prenos multimedijskih vsebin Označevanje čakalnih vrst Parametra A in B navadno izbiramo iz naslednjega nabora oznak: D čas med prihodi ali čas potreben za strežbo je determinističen ali konstanten, M čas med prihodi ali čas potreben za strežbo ustreza Poissonovemu procesu (diskretni sistem) ali eksponentni porazdelitvi (zvezni sistem), G splošna (katerakoli) porazdelitev, E Erlangova porazdelitev. Primer: čakalna vrsta z oznako M/D/1 ima: eksponentno porazdelitev časov med prihodi, konstanten čas strežbe posamezne stranke, v sistemu je en strežnik, velikost čakalnice in populacije pa je neskončna. Laboratorij za komunikacijske naprave 217 Prenos multimedijskih vsebin Poissonov proces Najosnovnejši naključni proces, ki se uporablja v teoriji čakalnih vrst, je Poissonov proces. čeprav največkrat ne odraža pravega stanja v omrežju, ga uporabljamo zaradi njegove matematične obvladljivosti, njegova dobra lastnost je, da je brez spomina, kar pomeni, da so zaporedni prihodi med seboj neodvisni. Verjetnost k prihodov v časovnem intervalu t je podana z izrazom Povprečno število prihodov E(K) v času t je enako varianca σ2K = λt je enaka srednji vrednosti E(K). Laboratorij za komunikacijske naprave 218 Prenos multimedijskih vsebin Poissonov proces Kumulativna porazdelitev verjetnosti prihodov je podana z izrazom A(t) Z odvodom izraza A(t) dobimo gostoto verjetnostne porazdelitve časov med dvema zaporednima prihodoma a(t). To pa je dobro poznana eksponentna porazdelitev. Laboratorij za komunikacijske naprave 219 Prenos multimedijskih vsebin Poissonov proces Od tod lahko izračunamo še povprečen čas med prihodi E() in njihovo varianco E( 2) V paketnih omrežjih je čas strežbe paketa premosorazmeren njegovi dolžini. predpostavimo, da je porazdelitev dolžin eksponentna, ob povprečnem številu postreženih paketov v časovni enoti μ, lahko zapišemo povprečen čas in varianco njihove strežbe Laboratorij za komunikacijske naprave 220 Prenos multimedijskih vsebin Littlov teorem Povprečno število strank N v čakalni vrsti je enako povprečnemu številu prihodov strank λ v ta sistem, pomnoženemu z njihovim povprečnim časom T prebitem v tem sistemu Laboratorij za komunikacijske naprave 221 Prenos multimedijskih vsebin Littlov teorem – lastnosti N predstavlja povprečno število vseh strank v sistemu Analogno velja za povprečni čas T , ki ga stranke prebijejo v sistemu, tiste, ki so v čakalnici Nc in tiste, ki se trenutno strežejo Ns zato lahko zapišemo enačbo N = Nc+Ns. T = W +xp, kjer je W povprečni čas prebit v čakalnici in xp povprečni čas strežbe. Littlov teorem tako lahko zapišemo posebej za stranke v čakalnici in posebej za stranke v strežbi. Laboratorij za komunikacijske naprave 222 Prenos multimedijskih vsebin Pomembni parametri čakalnih vrst λ predstavlja povprečno število prihodov strank v sistem, μ predstavlja povprečno število postreženih strank, ρ = λ/μ predstavlja izkoriščenost sistema. Veljati mora ρ < 1 V nasprotnem primeru se v čakalnici nabere neskončno število strank in sistem postane nestabilen. V tem primeru velja λ > μ, stranke v sistem prihajajo hitreje kot jih je ta zmožen streči. Laboratorij za komunikacijske naprave 223 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/M/1 Čakalna vrsta M/M/1 ima eksponentno porazdelitev časov med zaporednimi prihodi, eksponentno porazdelitev časov strežbe posameznih strank, v sistemu je en strežnik, velikost čakalnice in populacije pa je neskončna. Delovanje pri polni izkoriščenosti ρ → 1 ni možno v njeni čakalnici se nabere neskončno število strank N →∞ čakalni čas narašča proti neskončnosti T →∞ Laboratorij za komunikacijske naprave 224 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/M/1 Laboratorij za komunikacijske naprave 225 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/M/1 Laboratorij za komunikacijske naprave 226 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/M/1/K Bolj realne razmere dobimo pri omejenem prostoru v čakalnici. Predpostavimo, da je v čakalnici prostora za K strank vse stranke, ki naletijo na polno čakalnico, so zavrnjene v primeru paketnih omrežij to pomeni, da je v pomnilniku prostora le za določeno število paketov Parameter Λ predstavlja povprečno število strank, ki so bile sprejete v sistem in pK verjetnost, da je bila čakalnica polna. Laboratorij za komunikacijske naprave 227 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/G/1 Čakalna vrsta M/G/1 obravnava primere pri katerih strežni časi niso porazdeljeni eksponentno (M) ampak splošno (G). Verjetnostna porazdelitev časov strežbe je podana z izrazom: V paketnih omrežjih je to bolj realen primer, saj ne moremo pričakovati, da bodo dolžine paketov, eksponentno porazdeljene. Laboratorij za komunikacijske naprave 228 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/G/1 s prednostjo V čakalni vrsti M/G/1 s prednostjo stranke (pakete), ki prihajajo v sistem razdelimo v storitvene razrede, ki jih obravnavamo prednostno l1 1 l2 2 Strežnik Postrežene stranke Prihajajoče stranke P Laboratorij za komunikacijske naprave 229 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/G/1 s prednostjo Stranke pripadajo enemu izmed P razredov, ki jih označimo z indeksom p (p = 1, 2,..., P ) znotraj posameznih razredov se stranke strežejo po vrstnem redu prihodov (FIFO), najprej postrežemo stranke iz čakalnice z najvišjo prednostjo p, ko je ta prazna, začnemo streči stranke v čakalnici s prednostjo p−1, lP če v vmesnem času prispe stranka v čakalnico s prednostjo višjo kot p − 1, se strežba nadaljuje tam (v čakalnici s prednostjo), stranke v čakalnici z določeno prednostjo so lahko postrežene šele, ko so vse čakalnice z višjimi prednostmi prazne. Laboratorij za komunikacijske naprave 230 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/G/1 s prednostjo λp - hitrost prihodov strank iz razreda p, ρp - delež časa, ki ga strežnik porabi za obdelavo strank razreda p, xp - povprečen čas potreben za strežbo stranke iz razreda p. Laboratorij za komunikacijske naprave 231 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/G/1 s prednostjo Povprečen čas prebit v čakalnici za pakete razreda p izračunamo po enačbi: Povprečen čas sistemu pa izračunamo preprosto po enačbi Tp = Wp+xp, Laboratorij za komunikacijske naprave 232 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/G/1 s prednostjo Laboratorij za komunikacijske naprave 233 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/G/1 s prednostjo V sistemu M/G/1 s prednostjo dosežemo stacionarno stanje za vse čakalne vrste le če velja, da v sistem prihaja manj strank kot jih ta lahko postreže. Kaj pa če je prihajajočih strank več kot jih je sistem zmožen obdelati (ρ ≥ 1) Sistem tu ne postane nestabilen v celoti ampak samo za prednostne razrede z nižjimi prednostmi. Če predpostavimo, da je ρ ≥ 1, potem prednostni razred p, lahko doseže stacionarno stanje pod pogojem, da velja ρp < 1 in Ko začne ρ naraščati preko mejne vrednosti, začne naraščati tudi čakalni čas v čakalnih vrstah. V tistih z nižjo prednostjo ta čakalni čas hitro naraste v neskončnost. To pomeni, da paketi, ki pridejo v tako čakalno vrsto nikoli ne bodo postreženi. Enako bi se zgodilo tudi s prometom v čakalni vrsti z najvišjo prioriteto, ko bi njen promet presegel zmožnosti sistema pri ρP ≥ 1. Laboratorij za komunikacijske naprave 234 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/G/1 s prednostjo Laboratorij za komunikacijske naprave 235 Prenos multimedijskih vsebin Ohranitveni zakon (Conservation Law) V večini sistemov velja, da se nečesa ne more dobiti iz nič ali brez posledic za preostale elemente sistema - nič drugače ni pri čakalnih vrstah. Če določeni stranki ali skupini strank podelimo prednostno obravnavo, lahko to, ob nespremenjeni kapaciteti sistema, naredimo samo na račun preostalih strank ali skupin v sistemu. Za čakalno vrsto M/G/1 s prednostjo velja: Utežena vsota povprečnih čakalnih časov Wp posameznih razredov ostaja konstantna. če se čakalni čas za eno izmed skupin zmanjša, se morajo čakalni časi ostalih skupin ustrezno povečati To pravilo velja neodvisno od načina strežbe čakalnih vrst. Laboratorij za komunikacijske naprave 236 Prenos multimedijskih vsebin Aplikacije, vsebine in prenosni parametri multimedijskega prometa Laboratorij za komunikacijske naprave Vsebina Vrste aplikacij in pripadajočih vsebin Prenosni parametri Zahteve aplikacij glede prenosnih parametrov Aplikacije in omrežje kaj aplikacije pričakujejo od omrežja Najpomembnejši prenosni parametri: pasovna širina, zakasnitve, zanesljivost... Laboratorij za komunikacijske naprave 238 Prenos multimedijskih vsebin Vrste aplikacij Aplikacije lahko v grobem delimo glede na: izvor podatkov način pošiljanja/sprejemanja podatkov podatki se pridobijo iz “skladišča”, podate tvori aplikacija. interaktivno, v realnem času, časovna komponenta ni zelo pomembna. toleranco do zakasnitev, potrebno pasovno širino, odpornost na napake pri prenosu, prilagodljivost na spremembe prenosnih pogojev toge in elastične aplikacije Laboratorij za komunikacijske naprave 239 Prenos multimedijskih vsebin Izvor/ponor & pošiljanje/sprejemanje Oddajna stran Sprejemna stran V živo Skladišče V živo Skladišče Interaktivne vsebine/ pretočne vsebine v živo Snemanje Shranjene pretočne vsebine Prenos datotek Aplikacija lahko tvori, pošilja ali sprejema različne vrste vsebin ali njihove kombinacije: na primer, HTTP ima interaktivno komponento, ki pa vsebuje prenos podatkov izven realnega časa. Laboratorij za komunikacijske naprave 240 Prenos multimedijskih vsebin Vsebine in čas Multimedijske vsebine Izven realnega časa Realni čas Diskretne klepet, takojšnje sporočanje Zvezne RSS Laboratorij za komunikacijske naprave Obsežne vsebine slike video Tolerantne do zakasnitev Interaktivne Interaktivne igre telefonija videokonference Kratke vsebine pošta sporočila Oddaljen dostop do računalnika 241 Pretočne vsebine Snemanje Prenos multimedijskih vsebin Prenosni parametri Najpomembnejši prenosni parametri omrežja so: bitna hitrost (pasovna širina), zakasnitev, spremenljivost zakasnitve, verjetnost napak pri prenosu, rezervacija omrežnih virov, zasedenost omrežja, razpoložljivost omrežja ter varnost in zasebnost podatkov. Laboratorij za komunikacijske naprave 242 Prenos multimedijskih vsebin Soodvisnost prenosnih parametrov Prenosni parametri so med seboj odvisni in jih zato večinoma ne moremo obravnavati ločeno. Sprememba enega izmed njih lahko odločilno vpliva na druge. Lep primer take soodvisnosti sta bitna hitrost povezave in zakasnitve prenosa podatkov preko nje, če povečamo prvo, se druga zmanjša. Zakasnitev prenosa po fizični povezavi τ med dvema sosednjima vozliščema v omrežju je sestavljena iz zakasnitve razširjanja (propagacije) signala in zakasnitve predaje paketa (čas, ki ga oddajnik porabi, da preda celoten paket na linijo) zakasnitev razširjanja signala med sosednjima vozliščema je konstantna, zakasnitev predaje paketa je odvisna od njegove dolžine. Laboratorij za komunikacijske naprave 243 Prenos multimedijskih vsebin Soodvisnost prenosnih parametrov Primer: Podobna soodvisnost obstaja med: Če 1000 oktetov dolg paket prenašamo v 100 km oddaljeno napravo preko povezave s hitrostjo 64 kbit/s, ima zakasnitev 125,5 ms, če pa isti paket prenašamo preko povezave s hitrostjo 128 kbit/s, ima zakasnitev 63 ms. zakasnitvijo in zasedenostjo omrežja, med razpoložljivostjo in zasedenostjo omrežja, med spremenljivostjo zakasnitve in zasedenostjo omrežja, itd. Pri spremembi enega izmed prenosnih parametrov moramo vedno upoštevati tudi njegov vpliv na druge parametre. Laboratorij za komunikacijske naprave 244 Prenos multimedijskih vsebin Zahteve aplikacij in prenosni parametri Različne aplikacije od prenosnega omrežja zahtevajo različne vrednosti prenosnih parametrov. Za nekatere je najpomembnejša pasovna širina, za druge nizka zakasnitev, za tretje prenos brez napak. “Zahtevnost” teh zahtev pa je odvisna od: aplikacije in njenega delovanja, podatkov in vsebin, ki jih želimo prenašati, od lastnosti prenosnega omrežja. Za obravnavo so vsekakor zanimivejše aplikacije, ki so zahtevnejše. Laboratorij za komunikacijske naprave 245 Prenos multimedijskih vsebin Prenosni parametri in statistični multipleks Pri statističnem multipleksu število povezav načeloma ni omejeno, kapaciteta za posamezne vzpostavljene povezave pa ni več zagotovljena boljša izkoriščenost prenosne poti stalna dosegljivost povezave kapaciteta prenosne poti na izhodu multipleksorja je zato lahko manjša od vsote maksimalnih pretokov vhodnih kanalov dolgoročno zadošča že, če je njena kapaciteta vsota povprečnih vrednosti pretokov na vhodnih kanalih. Promet v takem omrežju je spremenljiv! Ker ob času odpošiljanja paketov ne vemo, na kakšne razmere bodo ti naleteli v omrežju, tudi ne vemo kakšni bodo njihovi prenosni parametri! Laboratorij za komunikacijske naprave 246 Prenos multimedijskih vsebin Prenosni parametri za zahtevne aplikacije Kot najzahtevnejše se izkažejo aplikacije, ki delujejo v realnem času. Te od omrežja navadno zahtevajo: zadostno razpoložljivo bitno hitrost, možnost rezervacije pasovne širine, nizko zakasnitev (prenos v realnem času), čimmanjšo spremenljivost zakasnitve, nizek nivo napak na prenosni poti. Z zagotavljanjem ustreznih prenosnih parametrov za zgornje zahteve ima težave večina prenosnih omrežij, še posebej omrežja s paketnim prenosom podatkov. Laboratorij za komunikacijske naprave 247 Prenos multimedijskih vsebin Primer na videz nezahtevne aplikacije Interaktivni pogovor od omrežja zahteva: Zadostno pasovno širino bitna hitrost prenosa je od nekaj kbit/s do nekaj 10 kbit/s večina omrežij s tem nima problemov. Možnost rezervacije virov Nizek nivo napak na prenosni poti Nizko zakasnitev in njeno majhno spremenljivost Na primer, za kodek G.729 mora omrežje zagotoviti: bitno hitrost 8 kbit/s če je možno, rezervacijo virov na celotni prenosni poti skupno zakasnitev (vključno s kompenzacijo spremenljivosti), ki je manjša od 150 ms Laboratorij za komunikacijske naprave 248 Prenos multimedijskih vsebin Najpomembnejši prenosni parametri PASOVNA ŠIRINA ZAKASNITEV ZANESLJIVOST Laboratorij za komunikacijske naprave 249 Prenos multimedijskih vsebin Pasovna širina in njena rezervacija V povezavnih omrežjih imamo pasovno širino rezervirano na celotni prenosni poti in na voljo ves čas trajanja povezave. V nepovezavnih omrežjih je s tem več težav: statistični multipleks vnaša spremenljive pogoje pasovna širina je navadno na voljo “vsem” rezervacije praktično niso mogoče pasovna širina se lahko drastično spreminja tudi v kratkih časovnih obdobjih prenosni parametri so negotovi in težko določljivi Laboratorij za komunikacijske naprave 250 Prenos multimedijskih vsebin Pasovne širine nekaterih tehnologij Modem / Dialup 56 kbit/s ADSL Lite 1.5 Mbit/s E1 2.048 Mbit/s Ethernet 10 Mbit/s Wireless 802.11b 11 Mbit/s T3 44.736 Mbit/s Wireless-G 802.11g 54 Mbit/s Fast Ethernet 100 Mbit/s OC3 155 Mbit/s Wireless-N 802.11n 300 Mbit/s OC12 622 Mbit/s Gigabit Ethernet 1000 Mbit/s OC48 2.5 Gbit/s OC192 9.6 Gbit/s 10 Gigabit Ethernet 10 Gbit/s 100 Gigabit Ethernet 100 Gbit/s Laboratorij za komunikacijske naprave 251 Prenos multimedijskih vsebin Zakasnitev in njena spremenljivost V povezavnih omrežjih je zakasnitev navadno: nizka praktično nespremenljiva V nepovezavnih omrežjih je zakasnitev: srednja do visoka spremenljiva (statistični multipleks) v krajših obdobjih zaradi spremenljivosti zakasnitve (jitter) v daljših obdobjih zaradi spremenjenih razmer v omrežju vnaprej težko določljiva Laboratorij za komunikacijske naprave 252 Prenos multimedijskih vsebin Izvori zakasnitev v omrežju Zakasnitev v omrežju je vsota zakasnitev med vozlišči na prenosni poti. Zakasnitev prenosa podatkov med vozlišči sestavljajo: Zakasnitev obdelave (forwarding delay) Čakalni čas (queueing delay) Zakasnitev predaje podatkov na linijo (serialization delay) Zakasnitev razširjanja signala (propagation delay) Laboratorij za komunikacijske naprave 253 Prenos multimedijskih vsebin Izvori zakasnitev v omrežju Zakasnitev obdelave je čas, ki ga omrežna naprava porabi, da paket: sprejme obdela preveri napake pri prenosu ugotovi ali ustreza prometnim specifikacijam za ta pretok drugo..... se odloči o načinu njegovega posredovanja razvrsti v ustrezno čakalno vrsto To je najkrajši čas, ki ga omrežna naprava porabi za posredovanje posameznega paketa. Te zakasnitve so navadno reda mikrosekund. Laboratorij za komunikacijske naprave 254 Prenos multimedijskih vsebin Izvori zakasnitev v omrežju Čakalni čas (queueing delay) je čas, ki ga paket prebije v čakalni vrsti, ko čaka, da se odpravijo paketi, ki so prispeli pred njim ali imajo pred njim prednost. Čakalni čas v omrežni napravi je odvisen od mnogih dejavnikov in se s časom spreminja. Lahko je enak nič (nezasedena izhodna linija) ali pa je vsota časov potrebnih za oddajo vseh paketov, ki so na vrsti pred čakajočim paketom. Laboratorij za komunikacijske naprave 255 Prenos multimedijskih vsebin Izvori zakasnitev v omrežju Zakasnitev predaje je čas, ki ga omrežna naprava porabi, da na izhodno linijo preda celoten paket. Zakasnitev predaje τ je odvisna od dolžine paketa L in bitne hitrosti izhodne linije R ter se izračuna s pomočjo izraza τ = L/R. Zakasnitev razširjanja signala je čas, ki ga signal porabi za pot med sosednjima vozliščema. ITU priporočilo G.114 navaja okvirne vrednosti 4 μs/km za zemeljske koaksialne vodnike, 5 μs/km za optične vodnike in 6 μs/km za podmorske kable. Laboratorij za komunikacijske naprave 256 Prenos multimedijskih vsebin Primer Imamo 300 km dolgo optično povezavo med Koprom in Lendavo z bitno hitrostjo 2 Gbit/s. Pošljemo podatkovni paket dolžine 1500 bytov, ki naleti na polno čakalno vrsto v kateri je 1000 paketov s povprečno dolžino 800 bytov. Čas obdelave paketa je 2 μs + 5 ns/10 bytov Kolikšna je zakasnitev prenosa med vozliščema? Laboratorij za komunikacijske naprave 257 Prenos multimedijskih vsebin Rešitev Zakasnitev obdelave je Čas predaje je 1000 paketov * 800 * 8 bitov/paket / 2 Gbit/s = 3200 μs Zakasnitev razširjanja je 1500*8 bitov/ 2 Gbit/s = 6 μs Čakalni čas je 2 μs + 5 ns / 10 bytov * 1500 bytov = 2,750 μs ~ 3 μs 6 μs/km * 300 km = 1800 μs Celotna zakasnitev je 5009 μs Laboratorij za komunikacijske naprave 258 Prenos multimedijskih vsebin Kako dobimo spremenljivost zakasnitev Spremenljivost zakasnitve nastane zaradi spremenljive dolžine paketov in spremenljive dolžine čakalnih vrst Zakasnitev razširjanja je konstantna Spremenljiva dolžina paketa vpliva na čas obdelave paketa čas predaje paketa na linijo velikosti teh zakasnitev so reda do nekaj μs ta spremenljivost je praktično zanemarljiva te zakasnitve so zelo odvisne od hitrosti linije pri Gbit/s so reda nekaj μs, pri Mbit/s so reda nekaj ms Dolžina čakalnih vrst ima na spremenljivost zakasnitve navadno največji vpliv. Laboratorij za komunikacijske naprave 259 Prenos multimedijskih vsebin Porazdelitev zakasnitev Gostota verjetnosti Povprečna zakasnitev 95% Zakasnitev v sprejemniku Zakasnitev Propagacija Laboratorij za komunikacijske naprave Spremenljivost zakasnitve 260 Prenos multimedijskih vsebin Zakasnitve in sprejemni medpomnilnik Sprejemni medpomnilnik uporabljamo za kompenzacijo spremenljivosti zakasnitev. Če je na prejšnji sliki “zakasnitev v sprejemniku” enaka 120 ms in prenašamo podatkovni pretok s hitrostjo 2 Mbit/s potem mora biti velikost sprejemnega medpomnilnika najmanj: 2 Mit/s * 120 ms = 240.000 bitov = 30.000 bytov = 29.3 kB Laboratorij za komunikacijske naprave 261 Prenos multimedijskih vsebin Zanesljivost Zanesljivost današnjih omrežij je zelo visoka. Na primer, verjetnost okvare posameznega bita na optičnih povezavah je približno 10-10. Okvara bita se zato zgodi v povprečju: 40 Gbit/s (STM-256 or OC-768): 1 s 10 Gbit/s (STM-64 or OC-192): 3 s 2.5 Gbit/s (STM-16 or OC-48): 12 s 622 Mbit/s (STM-4c or OC-12): 48 s 155 Mbit/s (STM-1 or OC-3): 3.2 min 64 Mbit/s (STM-1 or stnd) : 7.8 min Zanesljivost na bakrenih vodih je manjša (~ 10-8) Še manjša je v brezžičnih/mobilnih omrežjih (~ 10-6) Laboratorij za komunikacijske naprave 262 Prenos multimedijskih vsebin Zagotavljanje kakovosti storitve pri prenosu multimedijskih vsebin Laboratorij za komunikacijske naprave Vsebina Definicija kakovosti storitve (QoS) QoS – ponudnik vs. uporabnik Parametri kakovosti storitve Standardizirane vrednosti parametrov QoS Netehnični vidiki uvajanja QoS Različne stopnje QoS – kako? QoS v omrežjih IP Pomisleki v zvezi s QoS Laboratorij za komunikacijske naprave 264 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve (QoS) Splošno veljavne in enoznačne definicije kakovosti storitve ni. Obstaja množica definicij, ki služijo širšim ali ožjim področjem znotraj telekomunikacij. ITU (International Telecommunication Union) je kakovost storitve za potrebe odprtega porazdeljenega procesiranja (Open Distributed Processing) definiral kot: Niz zahtev za kakovost kolektivnega obnašanja enega ali več objektov. Kakovost storitve lahko opišemo z več parametri, ki opisujejo delovanje in obnašanje sistema. Bolj splošna pa je definicija v priporočilu E.800, ki pravi: ”Kakovost storitve je skupni učinek lastnosti storitve, ki določajo zadovoljstvo uporabnika.” Laboratorij za komunikacijske naprave 265 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve (QoS) V ATM (Asynchronous Transfer Mode) leksikonu najdemo definicijo: IETF (Internet Engineering Task Force) se je RFC 1946 kakovosti storitve dotaknil z naslednjimi besedami: Kakovost storitve se nanaša na niz performančnih parametrov s katerimi opišemo promet preko dane navidezne povezave. Z naraščanjem povpraševanja po sočasnih omrežnih storitvah narašča tudi potreba po določljivih storitvah prenosa podatkov v teh omrežjih. Določljivost pa od aplikacij in omrežne infrastrukture zahteva sposobnost zahtevati, vzpostaviti in uveljaviti tako določen prenos podatkov. Skupaj lahko tem storitvam rečemo rezervacija pasovne širine in kakovost storitev. V dokumentu RFC 1932 pa: Parametri kakovosti storitve za sočasne aplikacije so taki, da imajo ti podatki prednost pred podatki RSVP (Resource reSerVation Protocol) pretokov ali pa se v določeni obliki prenašajo znotraj njih. Laboratorij za komunikacijske naprave 266 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve (QoS) V članku Distributed Multimedia and Quality of Service: A Survey je predlagana splošna definicija kakovosti storitve za aplikacije s potrebo po sočasni komunikaciji: Wikipedia predlaga naslednjo definicijo: Kakovost storitve določa niz kvantitativnih in kvalitativnih lastnosti porazdeljenega multimedijskega sistema, ki so potrebni za doseganje zahtevane funkcionalnosti aplikacije. Kakovost storitve je zmožnost zagotavljanja različnih prioritet za različne aplikacije, uporabnike, podatkovne pretoke, ali zagotavljanje določene stopnje storitve za določen podatkovni pretok. Ena izmed mnogih definicij, ki jih najdemo na Internetu: mera učinka prenosnega sistema, ki opisuje kakovost prenosa in razpoložljivost storitve. Laboratorij za komunikacijske naprave 267 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve (QoS) Iz zgornjih definicij lahko izluščimo dve glavni vodili za definicijo kakovosti storitve: zadovoljstvo uporabnika in doseganje ustreznih parametrov prenosnega sistema. Splošna definicija kakovosti storitve, bi se lahko glasila: Kakovost storitve je zagotavljanje vnaprej dogovorjenih parametrov prenosnega sistema, ki jamčijo zadovoljstvo uporabnika. Laboratorij za komunikacijske naprave 268 Prenos multimedijskih vsebin QoS: Uporabnik vs. Ponudnik Večinoma uporabnik dojema kakovost storitve precej drugače kot njen ponudnik S stališča ponudnika so pomembne mere za kakovost storitve: ponudnik uporablja objektivne mere, uporabnik pa kakovost storitve ocenjuje subjektivno. zakasnitev, bitna hitrost, propustnost, stopnja napak pri prenosu in podobno. Uporabnik storitev večinoma ocenjuje na podlagi svojih izkušenj pri njeni uporabi, ki so odvisne od: zmogljivosti omrežja, opreme ponudnika storitve, terminalske opreme uporabnika, prijaznosti aplikacij, uporabnikove usposobljenosti in podobno. Laboratorij za komunikacijske naprave 269 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost izkušnje (QoE) Kakovost izkušnje predstavlja celovito uporabnikovo zaznavanje storitve. Je popolnoma subjektivna mera (ocena) vseh vidikov storitve, ki jo določa vsak uporabnik. Pri tem navadno upošteva: primernost storitve, fleksibilnost, mobilnost, varnost, ceno, možnost personalizacije, možnost izbire. Ocena je odvisna tudi od dejavnikov na katere ponudnik nima vpliva: terminalne naprave (npr. ločljivost zaslona), okolja (avto/doma/ulica...) pričakovanj (fiksni/mobilni telefon) narave vsebin (preprosto sporočilo/koncert resne glasbe) Laboratorij za komunikacijske naprave 270 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost izkušnje (QoE) Kakovost izkušnje je edina mera, ki za uporabnika “šteje”. V nadaljevanju bomo uporabljali: za objektivne mere pojem kakovost storitve, za subjektivne mere zaznavanja s strani uporabnikov pa pojem kakovost izkušnje. Ker so storitve namenjene njenim uporabnikom bi se lahko strinjali naj v končni fazi njihovo kakovost določajo in ocenjujejo sami. Žal imajo različni uporabniki zelo različne predstave o kakovosti storitve in svoje želje večinoma izražajo v netehničnem jeziku. želje uporabnikov morajo ponudniki storitve ovrednotiti s parametri QoS, ki jih nudi prenosno omrežje, mnogokrat uporabniki zahtevajo ”kakovost storitve”, čeprav ne vedo točno kaj to je. Laboratorij za komunikacijske naprave 271 Prenos multimedijskih vsebin Sporazum o ravni storitve (SLA) Problem različnih pogledov lahko rešimo s sklenitvijo sporazuma o ravni storitve (Service Level Agreement) med ponudnikom in uporabnikom. Pri tem je potrebno uskladiti želje uporabnikov in zmožnosti ponudnika. S sporazumom o ravni storitve se navadno določi: ponudnik mora razumeti, kako kakovost storitve dojema uporabnik, uporabnik mora vedeti, kaj lahko od ponudnika zahteva in pričakuje. definicija storitve ali storitev, vrednosti prenosnih parametrov, način merjenja in spremljanja parametrov storitve, odpravljanje problemov in napak, dolžnosti uporabnika, cena (odvisna od dogovorjene stopnje QoS), pogoje za prekinitev dogovora. Ključno je, da se sporazum: napiše v jeziku, ki ga razume uporabnik, da se izvaja redni nadzor nad parametri storitve. Laboratorij za komunikacijske naprave 272 Prenos multimedijskih vsebin Parametri in mere QoS in QoE Splošno sprejetih subjektivnih mer za kakovost storitve ali izkušnje nimamo. Subjektivne mere povprečne ocene velikega števila ocenjevalcev, temeljijo na vnaprej dogovorjeni in pripravljeni lestvici ocen, obstajajo za točno določene storitve, na primer za sprotni prenos govora. Objektivne mere in ocene za QoS lahko določimo preko prenosnih parametrov: bitna hitrost (pasovna širina), zakasnitev, spremenljivost zakasnitve, verjetnost napak pri prenosu, rezervacija omrežnih virov, zasedenost omrežja, razpoložljivost omrežja ter varnost in zasebnost podatkov. Laboratorij za komunikacijske naprave 273 Prenos multimedijskih vsebin Standardizirane vrednosti parametrov Glede na zelo splošne in ohlapne definicije kakovosti storitve, velikega nabora parametrov ter njihove soodvisnosti, ne moremo pričakovati natančno določenih in standardiziranih vrednosti parametrov. Ena redkih standardiziranih storitev je sprotni prenos govora (interaktivni pogovor). ITU priporočilo G.114 [8] določa maksimalne dovoljene zakasnitve, pri tem mora biti ustrezno poskrbljeno za kontrolo odboja. Zakasnitev je tu določena kot zakasnitev zvoka od ust govorca do ušes poslušalca. Sestavljena je iz stalnega in spremenljivega dela. stalni del je zakasnitev obdelave govornega signala, spremenljivi del je zakasnitev prenosa okvirov govora, ki je odvisna od prenosnega omrežja in se navadno spreminja s časom. Laboratorij za komunikacijske naprave 274 Prenos multimedijskih vsebin Standardizirane vrednosti parametrov Za sprotni prenos govora veljajo naslednje standardizirane vrednosti zakasnitve na celotni prenosni poti: Zakasnitve okoli 150 ms so zadovoljive za večino interaktivnih aplikacij < 150 ms je primerno za večino aplikacij, 150 - 400 ms je sprejemljivo za nekatere aplikacije, če se uporabnik zaveda vpliva zakasnitve na delovanje aplikacije, > 400 ms neprimerno za večino aplikacij. pa nekatere visoko interaktivne govorne in podatkovne aplikacije za dobro delovanje vseeno zahtevajo nižje vrednosti. Zakasnitve nad 400 ms, so v osnovi neprimerne za večino interaktivnih aplikacij in se jih moramo izogibati, razen v primerih, ko je dostopnost do storitve (aplikacije) pomembnejša od njene kakovosti. Laboratorij za komunikacijske naprave 275 Prenos multimedijskih vsebin Netehnični vidiki uvajanja QoS Verjetno smo najbliže resnici, če rečemo, da bo gonilna sila uvajanja kakovosti storitev ekonomija: Vprašanje je, kako bodo to sprejeli uporabniki. Če se osredotočimo na omrežje Internet, opazimo, da je le to izredno demokratično: ponudniki storitev bodo v želji pridobivanja konkurenčne prednosti ponudili različne stopnje kakovosti storitve, nudenje boljše kakovosti storitve bi namreč pomenila višji dohodek, za boljšo kakovost storitve bo seveda potrebno plačati več. vsi uporabniki imajo enake možnosti za prenos podatkov in zanje dosegajo enake prenosne parametre. Z uvedbo različnih stopenj kakovosti storitve to demokratičnost porušimo in razslojimo trenutno enakopravne uporabnike omrežja na ”reveže” in ”bogataše”. Laboratorij za komunikacijske naprave 276 Prenos multimedijskih vsebin Kako do kakovosti storitve Definicija - Kakovost storitve je zagotavljanje vnaprej dogovorjenih parametrov prenosnega sistema, ki jamčijo zadovoljstvo uporabnika. Definicija implicitno navaja, da je za zagotavljanje zadovoljstva uporabnikov potrebno nuditi različne stopnje kakovosti storitve: uporabniki so lahko pri istih parametrih različno zadovoljni, različne aplikacije zahtevajo različne parametre, pričakovanja pri uporabi različne terminalske opreme se razlikujejo... Laboratorij za komunikacijske naprave 277 Prenos multimedijskih vsebin Kako do kakovosti storitve Različne stopnje QoS zagotovimo z razlikovanjem (diferenciacijo) prometa glede na enega ali več prenosnih parametrov. Najpogosteje uporabljana razlikovalna parametra sta pasovna širina in zakasnitev. Na primer, promet z višjo stopnjo kakovosti storitve zahtevnejše aplikacije in vsebine ima na voljo več pasovne širine, so mu omogočene manjše zakasnitve. Laboratorij za komunikacijske naprave 278 Prenos multimedijskih vsebin Kako do kakovosti storitve Različne stopnje kakovosti storitve morajo podpirati vse naprave in protokoli na prenosni poti. Uporabnik Uporabnik Komunikacija med uporabniki Prehod med omrežji Aplikacija Aplikacija Qos TCP IP IP Qos IEEE 802.3 Parica Laboratorij za komunikacijske naprave TCP Qos IP IEEE 802.3 MPLS MPLS Parica Optika Optika 279 Prenos multimedijskih vsebin Kako do kakovosti storitve Dogovorjene ravni kakovosti storitve so lahko: Relativna raven QoS določa samo odnose med posameznimi storitvenimi razredi. Na primer, razred X ima boljšo raven QoS kot razred Y ali Z. Statistična raven QoS določa statistične okvire v katerih se bodo nahajali prenosni parametri. relativne, statistične, absolutne. V kratkih časovnih obdobjih lahko ti parametri bistveno odstopajo od pričakovanih. Absolutna raven QoS določa absolutne vrednosti prenosnih parametrov za celoten čas povezave ali sklenjenega dogovora. Na primer, zakasnitev bo vedno manjša od 100 ms in spremenljivost zakasnitve vedno manjša od 50 ms. Laboratorij za komunikacijske naprave 280 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/G/1 s prednostjo Laboratorij za komunikacijske naprave 281 Prenos multimedijskih vsebin Čakalna vrsta M/G/1 s prednostjo Laboratorij za komunikacijske naprave 282 Prenos multimedijskih vsebin Kako do kakovosti storitve Kako določamo in nadzorujemo dogovorjene prenosne parametre prometa v omrežju? Krmiljenje dostopa (na stopnji povezav in pretokov) Krmiljenje prometa (na stopnji sporočil in paketov) preprečujemo zasičenje Uporaba pravih odpravnikov glajenje izbruhov (vrhov) prometa Krmiljenje čakalnih vrst odvečnim paketom zavrnemo prenos Glajenje prometa (ne)dovolimo novo povezavo odpravniki, ki znajo in zmorejo zagotoviti pravičnost, pasovno širino in zgornjo mejo zakasnitev. Dogovorjena raven QoS je zagotovljena, če se prometni pretoki držijo dogovorjenih prenosnih parametrov. Laboratorij za komunikacijske naprave 283 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve in omrežja Povezavna omrežja so že v osnovi zmožna zagotavljati QoS: imajo rezervirane vire, prenosni parametri so praktično nespremenljivi, problem je v neoptimalni izkoriščenosti ali slabi dostopnosti do storitev. Nepovezavna omrežja imajo več težav z zagotavljanjem QoS: statistični multipleks, spremenljivost razmer, nepredvidljivost, možnost zasičenja. Laboratorij za komunikacijske naprave 284 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve v omrežjih IP Omrežja IP imajo v zvezi s QoS vse slabosti in težave nepovezavnih omrežij. Povrh vsega so še zelo heterogena: za prenos uporabljajo celo vrsto tehnologij Ethernet MPLS ATM Frame Relay xDSL preko njih tečejo zelo raznovrstne aplikacije z zelo raznovrstnim prenosnimi zahtevami, lastništvo je, vsaj pri javnem omrežju Internet, zelo razdrobljeno. Laboratorij za komunikacijske naprave 285 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve v omrežjih IP V omrežjih IP obstaja nekaj možnosti in nadgradenj za omogočanje različnih stopenj QoS. ToS (Type of Service) polje v glavi paketov IP omogoča označevanje paketov in določa: tip storitve in prednostni razred. Nadomesti ga polje DSCP (Differentiated Services CodePoint), ki dopušča 64 storitvenih razredov. Najambicioznejši pa je standard “Integriranih storitev”, ki omogoča zagotavljanje različnih stopenj QoS tudi posameznim pretokom. Laboratorij za komunikacijske naprave 286 Prenos multimedijskih vsebin Ne pozabimo ! Ohranitveni zakon (Conservation Law) V večini sistemov velja, da se nečesa ne more dobiti iz nič ali brez posledic za preostale elemente sistema nič drugače ni pri QoS. Če določenemu pretoku ali storitvenemu razredu podelimo prednostno obravnavo, lahko to, ob nespremenjeni kapaciteti sistema, naredimo samo na račun preostalih pretokov ali storitvenih razredov v sistemu. Laboratorij za komunikacijske naprave 287 Prenos multimedijskih vsebin Smiselnost uvajanja QoS Ali zares potrebujemo različne stopnje QoS? Saj smo tudi že dosedaj uporabljali sočasni prenos govora in videa... Zakaj preprosto ne povečamo prenosnih kapacitet... Saj so težave samo kadar omrežje pade v zasičenje... Ali ni uvedba QoS preveč zapletena... Glas ZA Napredni uporabniki prenesejo marsikaj, navadni ne bodo... Promet zlahka sledi povečanim kapacitetam... Kaj pa če je to vedno pogosteje, ali se bomo navadili... Zakaj pa ne začnemo s preprostimi “enobitnimi” rešitvami... Laboratorij za komunikacijske naprave 288 Prenos multimedijskih vsebin Ovire in pasti na poti do QoS Interneta Zakaj se kakovost storitev še ni uveljavila? Tehnično/arhitekturni razlogi: Vnos dodatne kompleksnosti v omrežje. Vse omrežne naprave QoS ne podpirajo ali pa njihove stopnje QoS niso združljive med seboj. Problemi z razširljivostjo (skalabilnostjo). Vsiljevanje povezavnega koncepta v nepovezavno omrežje. Netehnični razlogi: Investicije so prevelike. Cena boljših stopenj QoS je za uporabnike previsoka. Koristi so majhne napram vložku. QoS na dobro načrtovanem omrežju ne pride do izraza. Laboratorij za komunikacijske naprave 289 Prenos multimedijskih vsebin Sveti gral podatkovnih omrežij The Holy Grail of computer networking is to design a network that has the flexibility and low cost of the Internet, yet offers the end-to-end quality-of-service guarantees of the telephone network. S. Keshav Laboratorij za komunikacijske naprave 290 Prenos multimedijskih vsebin PRIMER Kakovost kodiranega govora Laboratorij za komunikacijske naprave 292 Prenos multimedijskih vsebin Mere za kakovost kodiranega govora Subjektivne mere: Objektivne mere: srednja ocena – MOS (Mean Opinion Score) – ITU-T P.800, ocena poslabšanja – DMOS (Degradation MOS) – ITU-T P.800, primerjalna ocena – CMOS (Comparison MOS) – ITU-T P.800, ocena razumljivosti: logatomi, besede, stavki. razmerje moči signal/šum – SNR (Signal to Noise Ratio), srednja kvadratična napaka – MSE (Mean Square Error), PESQ (Perceptual Evaluation of Speech Quality) – ITU-T P.862, PEAQ (Perceptual Evaluation of Audio Quality) – ITU-R BS.1387 Edina relevantna ocena je ocena poslušalca! Objektivne mere so v pomoč proizvajalcem in operaterjem, da ocenijo kakovost kodiranja in prenosa brez preizkušaja na velikem št. poslušalcev. Laboratorij za komunikacijske naprave 293 Prenos multimedijskih vsebin Ocenjevalna lestvica MOS Številska ocena kakovosti govora. Velikemu številu poslušalcev se predvaja vzorce kodiranega govora. MOS je povprečna ocena vseh poslušalcev. MOS je absolutna ocena kakovosti. Opisna ocena Odlično Dobro Primerno Slabo Nesprejemljivo Laboratorij za komunikacijske naprave Poslabšanje kakovosti Neopazno Opazno, a nemoteče Rahlo moteče Moteče Zelo moteče 294 Vrednost 5 4 3 2 1 Prenos multimedijskih vsebin Ocena poslabšanja - DMOS Poslušalcem predvajajo dva vzorca govora. Pri tem jim eksplicitno povedo, da je drugi vzorec slabše kakovosti. Poslušalci ocenjujeo stopnjo poslabšanja kakovosti gleda na spodnjo ocenjevalno lestvico. Ta metoda ocenjevanja je primerna predvsem za vzorce govora visoke kakovsti. Opisna ocena Poslabšanje ni opazno Poslabšanje opazno, a ni moteče Poslabšanje rahlo moteče Poslabšanje moteče Poslabšanje zelo moteče Laboratorij za komunikacijske naprave 295 Vrednost 5 4 3 2 1 Prenos multimedijskih vsebin Primerjalna ocena - CMOS Poslušalcem predvajajo dva vzorca govora. Navadno je en vzorec visokokakovosten govor (recimo G.711), en vzorec pa kodiran govor. Vzorca govora sta predvajana v naključnem vrstnem redu. Poslušalec se mora, glede na spodnjo lestvico, odločiti za koliko je drugi predvajani vzorec boljši ali slabši od prvega. Metoda je primerna tudi za boljše razlikovanje kodekov, ki imajo približno enako oceno MOS. Opisna ocena Veliko boljši Boljši Malo boljši Približno enak Malo slabši Slabši Veliko slabši Laboratorij za komunikacijske naprave Vrednost 3 2 1 0 -1 -2 -3 296 Prenos multimedijskih vsebin MOS za nekaj pogostih kodirnikov Kodirnik govora Bitna hitrost MOS G.711 64 4.3 AMR 12.2 4.14 G.729 8 3.92 G.723.1 r6.3 6.3 3.9 GSM EFR 12.2 3.8 G.726 ADPCM 32 3.8 G.729a 8 3.7 G.723.1 r5.3 5.3 3.62 G.728 16 3.61 12.2 3.5 GSM FR Laboratorij za komunikacijske naprave 297 Prenos multimedijskih vsebin Ocena zaznavanja govora - PESQ Subjektivne mere za oceno kakovosti govora so: uveljavljene in zanesljive, drage in časovno potratne. Z objektivnimi metodami se želimo izogniti pomanjkljivostim subjektivnega ocenjevanja. PESQ (ITU-T P.862) je splošno sprejet standard za objektivno merjenje kakovosti govora. Na osnovi primerjave opazovanih in referenčnih signalov samodejno določi oceno MOS . Retultati dobljeni preko PESQ ocen se dokaj dobro skladajo z rezultati subjektivnega ocenjevanja (78-98%) Laboratorij za komunikacijske naprave 298 Prenos multimedijskih vsebin Ocena zaznavanja govora - PESQ Uporabnost PESQ pri različnih testnih scenarijih Zanesljiva ocena za... Nezanesljiva ocena za... Slaba ocena za... Vhodne nivoje govora Jakostne nivoje govora pri poslušalcu Zakasnitve Odvisnost od govorca Več hkratnih govorcev Različne bitne hitrosti Šum ozadja na oddajni strani Prekodiranje Glasba Izgubljene okvire govora Prekinjajnje govora (detekcija aktivnosti) Prekrmiljenje vhodnih ojačevalnikov (rezanje amplitude) Laboratorij za komunikacijske naprave 299 Prenos multimedijskih vsebin Kaj vpliva na kakovost govora Seznam procesov in spremenljivk, ki vplivajo na zaznavanje in kakovost kodiranega govora: Končne točke Omrežje Šum ozadja na oddajni in/ali Frekvenčna popačenja sprejemni strani prenosnega kanala Nivo signala na vhodu in izhodu Šum prenosnega kanala Rezanje signala (prekrmiljenje) Zakasnitve in njihova spremenljivost Vpliv kvantizacije Odboj signala na oddajni in/ali spremjemni strani Vpliv kodirnika govora Naključne bitne napake Časovno prekinjanje Izguba okvirov govora (detekcija aktivnosti govora) (naključna in v izbruhih) Več hkratnih govorcev Prekodiranje govora Laboratorij za komunikacijske naprave 300 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve pri prenosu multimedijskih vsebin v podatkovnih omrežjih Laboratorij za komunikacijske naprave Vsebina Načini diferenciacije prometa – zagotavljanja QoS Kakovost storitve in omrežja Kakovost storitve v paketnih omrežjih Kakovost storitve in prenosna omrežja Kakovost storitve v omrežjih IP Integrirane storitve - IS Diferencirane storitve - DS Primerjava IS in DS Kakšno QoS torej nudijo paketna omrežja Laboratorij za komunikacijske naprave 302 Prenos multimedijskih vsebin Zagotavljanje različnih stopenj QoS Za zagotavljanje različnih stopenj QoS, je potrebno diferencirati promet, kar se lahko izvede: Diferenciacija na osnovi pretokov zahteva vzpostavitev prenosne poti z določenimi parametri in lastnostmi. na osnovi pretokov in na osnovi prednostnih razredov. V večini primerov je to kar določena pasovna širina (bitna hitrost) povezave, ki jo zaseže izvor. V primeru diferenciacije na osnovi prednostnih razredov vzpostavitev zveze ni potrebna saj podatke o svoji "pomembnosti" nosi vsak paket sam. Pomembnejši podatki dobijo višjo, manj pomembni pa nižjo prednost. Omrežje obravnava pakete na osnovi njihovih prednosti. Laboratorij za komunikacijske naprave 303 Prenos multimedijskih vsebin Diferenciacija na osnovi pretokov Pri diferenciaciji na osnovi pretokov imamo prenos podatkov po načelu "vse ali nič", Glavne prednosti tega pristopa so: dokler so na voljo zadostni omrežni viri prenos podatkov poteka po dogovorjeni QoS, ko pa zahtevanih virov ni več na voljo je zahteva po vzpostavitvi nove zveze zavrnjena. zagotovljeni QoS, lažji nadzor ter upravljanje omrežja. Pomanjkljivosti pa so predvsem: možnost zavrnitve zveze in manj učinkovito izrabljanje omrežnih virov. Laboratorij za komunikacijske naprave 304 Prenos multimedijskih vsebin Dif. na osnovi prednostnih razredov Pri diferenciaciji na osnovi prednostnih razredov imamo v bistvu še vedno prenos podatkov po "najboljših zmožnostih", Dobre strani tega pristopa so predvsem: možnosti podatkov z višjo prednostjo so pač boljše od tistih z nižjo, znotraj podomrežja istega prednostnega razreda prenos še vedno poteka po najboljših zmožnostih . stalna dosegljivost storitve, boljša izraba omrežnih virov. Slabe strani pa so: ob uvedbi prednostnih razredov se QoS za višje nivoje izboljša, nižjim pa se zaradi tega poslabša, z večanjem obremenjenosti omrežja se QoS nezadržno slabša, najprej nižjim, kasneje pa tudi višjim razredom, obstaja nevarnost izničenja naporov razslojevanja omrežja, če se večina uporabnikov odloči za višje prednostne razrede, ker omrežje ne more nadzorovati generacije prometa, lahko pride do zasičenja, ki ima znane negativne posledice. Laboratorij za komunikacijske naprave 305 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve in omrežja Povezavna omrežja so že v osnovi zmožna zagotavljati QoS: imajo rezervirane vire, prenosni parametri so praktično nespremenljivi, problem je v neoptimalni izkoriščenosti in dostopnosti do storitev. QoS je določena že s samimi parametri povezave: pasovna širina, dolžina (zakasnitev) Nepovezavna omrežja imajo več težav z zagotavljanjem QoS: statistični multipleks spremenljivost razmer, nepredvidljivost, možnost zasičenja. Laboratorij za komunikacijske naprave 306 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve v paketnih omrežjih Najpomembnejše lastnosti paketnih omrežij, ki so povezane s kakovostjo storitve, so: statistično multipleksiranje, spremenljiva razpoložljiva prenosna kapaciteta, nevarnost zasičenja omrežja, srednja do velika in spremenljiva zakasnitev. Zato lahko rečemo, da paketna omrežja niso najbolj primerna za prenos podatkov, ki bi zahtevali stalno in zagotovljeno kakovost storitve. Kot primer vzemimo prenos G.729 kodiranega interaktivnega govora z naslednjimi zahtevami: bitna hitrost 8 kbit/s, zagotovljena stalna prenosna kapaciteta, zakasnitev na celotni prenosni poti manjša od 150 ms, čim manjša spremenljivost zakasnitve, izguba okvirov govora manjša od 5%. Laboratorij za komunikacijske naprave 307 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve v paketnih omrežjih Prva zahteva ni problematična, saj imajo vsa paketna omrežja večje prenosne kapacitete kot jih zahteva govor Zaplete se že pri drugi zahtevi, ki ji paketna omrežja s svojim statističnim multipleksiranjem ne morejo v celoti zagotoviti. Zagotavljanje primerno nizke in čimbolj enakomerne zakasnitve pri paketnih omrežjih navadno postane problem, ko se obremenitev omrežja približuje meji zasičenja: tipično 5.3 do 64 kbit/s. zakasnitev se tedaj veča in postaja vse bolj neenakomerna, na sprejemni strani moramo spremenljivost zakasnitve uravnati z dodatno zakasnitvijo, v povezavi z zasičenjem je tudi izguba govornih paketov. Če strnemo zgornje ugotovitve, pridemo do spoznanja, da so paketna omrežja manj primerna za prenos govora, enako ugotovimo za nekatere druge aplikacije s podobnimi ali celo višjimi zahtevami po kakovosti storitve, še posebej, če zahtevajo interaktivnost ali prenos v realnem času. Laboratorij za komunikacijske naprave 308 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve in omrežja IP Omrežja IP imajo v zvezi s QoS vse slabosti in težave paketnih omrežij. Povrh vsega so še zelo heterogena: za prenos uporabljajo celo vrsto tehnologij IP ATM FR MPLS ISDN xDSL IEEE 802.x FDDI preko njih tečejo zelo raznovrstne aplikacije z zelo raznovrstnim prenosnimi zahtevami. Laboratorij za komunikacijske naprave 309 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve in omrežja IP Spomnimo se QoS morajo podpirati vse naprave, prenosne tehnologije in protokoli na prenosni poti. Uporabnik Uporabnik Komunikacija med uporabniki Prehod med omrežji Aplikacija Aplikacija Qos TCP IP IP Qos IEEE 802.3 Parica Laboratorij za komunikacijske naprave TCP Qos IP IEEE 802.3 MPLS MPLS Parica Optika Optika 310 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve in prenosna omrežja Če želimo, da omrežja IP zagotovijo različne stopnje QoS, morajo to zagotoviti tudi tehnologije in protokoli, ki jih omrežja IP uporabijo za prenos podatkov. Osredotočimo se na dva kriterija: zmožnost nudenja različnih stopenj kakovosti storitve za različne podatkovne pretoke in zmožnost zagotavljanja dogovorjenih prenosnih parametrov. Pri tem za vsako omrežje/tehnologijo označimo z: √ - da je to sposobno zagotoviti, × - da tega ni sposobno zagotoviti, o - da je to sposobno zagotoviti le pod določenimi pogoji. Laboratorij za komunikacijske naprave 311 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve dostopovnih tehnologij Za dostopovne tehnologije je značilno, da enemu ali več uporabnikom omogočajo dostop do nekega omrežja. Spodaj navedene dostopovne tehnologije vsem podatkovnim pretokom skupaj nudijo nespremenljive prenosne parametre. Laboratorij za komunikacijske naprave 312 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve dostopovnih tehnologij Dostopovne tehnologije nudijo le podatkovni kanal preko katerega, najpogosteje s pomočjo PPP (Point-to-Point Protocol), prenašamo podatke omrežne plasti (IP). PPP je protokol povezavne plasti, ki ne podpira različnih stopenj QoS in ne zagotavlja vrednosti prenosnih parametrov. PSTN in ISDN bi lahko obravnavali tudi kot omrežje velikega dosega, vendar je taka raba zanje zelo netipična. Glede na to, da dostopovne tehnologije nudijo nespremenljive prenosne parametre, lahko z ustreznimi mehanizmi na višjih protokolnih plasteh zadovoljivo rešimo problem zagotavljanja kakovosti storitve. Laboratorij za komunikacijske naprave 313 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve omrežij LAN in MAN Laboratorij za komunikacijske naprave 314 Prenos multimedijskih vsebin Kakovost storitve omrežij WAN V Frame Relay (FR) omrežjih ima posamezna povezava skozi omrežje zagotovljeno minimalno bitno hitrost ali CIR (Commited Information Rate). Ta velja za vse podatkovne pretoke na tej povezavi skupaj. Zagotavljanje različnih stopenj storitve med pretoki je zato odvisno od realizacije FR omrežnih naprav. Laboratorij za komunikacijske naprave 317 Prenos multimedijskih vsebin Kakšno QoS ponujajo klasična omrežja IP V osnovi IP omrežja uporabnikom ponujajo zgolj povezljivost. Razlogi za tako stanje so zgodovinski: Prenos podatkov se vrši po načelu ”najboljših zmožnosti” (best effort), kar z drugimi besedami pomeni - nobenih zagotovil ali “Send and pray!” IP omrežja so bila načrtovana zgolj za prenos podatkov aplikacij, ki od omrežja ne zahtevajo nikakršnih zagotovil o kakovosti storitve. IP omrežja ob vsakem času na vsakem mestu vsem aplikacijam ponujajo enake pogoje. To pomeni, da ne razlikujejo med podatki različnih aplikacij. Taka demokratičnost ne škodi in lepo deluje v nizko obremenjenih omrežjih, ko vsaka aplikacija uspe dobiti svoj delež omrežnih virov. Težave se začnejo z višanjem obremenjenosti omrežja, ko se razmere (zopet demokratično) slabšajo za vse aplikacije enako. Aplikacije z večjimi zahtevami kmalu naletijo na razmere, ki niso več zadovoljive in močno poslabšajo ali celo onemogočijo njihovo delovanje. Laboratorij za komunikacijske naprave 319 Prenos multimedijskih vsebin Kakšno QoS ponujajo klasična omrežja IP Predstavnika aplikacij primernih in neprimernih za omrežja IP sta elektronska pošta je tipična aplikacija načrtovana za omrežja IP od omrežja ne zahteva veliko Potrebuje le povezljivost med pošiljateljem in naslovnikom ne izkazuje nobenih posebnih zahtev glede zakasnitve ali drugih parametrov kakovosti storitve prenos interaktivnega govora je aplikacija, ki zahteva prenos v realnem času to pomeni: stalno in rezervirano bitno hitrost ter nizko in čim manj spremenljivo zakasnitev. To pa so za omrežja IP že precej hude zahteve, ki jih ne morejo vedno zagotoviti. Laboratorij za komunikacijske naprave 320 Prenos multimedijskih vsebin Nadgradnja omrežij IP za zagotavljanje QoS Omrežja IP je za zagotavljanje različnih stopenj kakovosti storitve potrebno nadgraditi. V omrežjih IP obstaja nekaj možnosti in nadgradenj za omogočanje različnih stopenj QoS. ToS (Type of Service) polje v glavi paketov IP omogoča označevanje paketov Nadomesti ga polje DSCP (Differentiated Services CodePoint), ki dopušča 64 storitvenih razredov. Laboratorij za komunikacijske naprave 321 Prenos multimedijskih vsebin Polje ToS - Type of Service Polje ToS je bilo definirano že v priporočilu RFC 791 leta 1981, ter podrobneje definirano s priporočilom RFC 1349 leta 1992 Glava paketa IP vsebuje polje ToS velikosti enega okteta, ki vključuje 3 prednostne bite, 4 bite za tip storitve ter en neuporabljen bit (MBZ), ki ima določeno vrednost nič. 3 biti 4 biti 1 Prednostni biti Tip storitve MBZ Laboratorij za komunikacijske naprave 322 ToS polje Prenos multimedijskih vsebin Polje ToS - Type of Service S tremi prednostnimi biti je mogoče določiti do 8 različnih prednostnih razredov, ki lahko ustrezajo do 8 različnim stopnjam kakovosti storitve. Laboratorij za komunikacijske naprave 323 Prenos multimedijskih vsebin Polje ToS - Type of Service Poleg tega lahko s 4 biti za tip storitve opišemo do 16 različnih storitev omrežja. Zaenkrat je definiranih le pet tipov storitev Čeprav vmesne kombinacije bitov niso določene, to ne pomeni, da so prepovedane, le njihova uporaba ni standardizirana. Vendar pa se polje ToS, kljub za tiste čase dobro zamišljenemu konceptu, v IP omrežjih ni uporabljalo. Laboratorij za komunikacijske naprave 324 Prenos multimedijskih vsebin Polje DS – Differentiated Services Diferenciranih storitve so definirane s priporočiloma RFC 2474 in RFC 3168. Polje DS v glavah paketov IP nadomesti polje ToS. Polje DS je razdeljeno na dva dela: prvih 6 bitov predstavlja kodno oznako diferencirane storitve ali DSCP (Differentiated Services Codepoint) dopušča do 64 različnih storitvenih razredov zadnja dva bita (ECN) pa omogočata neposredno obveščanje o zamašitvi (zasičenju) v omrežju. 2 bita 6 bitov DSCP biti Laboratorij za komunikacijske naprave ECN 325 DS polje Prenos multimedijskih vsebin Polje DS – Differentiated Services Storitvene razrede v terminologiji omrežij DS označujemo s PHB (Per-Hop Behaviour). PHB označuje skupino paketov, ki so v omrežju deležni enake stopnje kakovosti storitve. Laboratorij za komunikacijske naprave 326 Prenos multimedijskih vsebin Integrirane storitve Integrirane storitve (IS) so definirane s priporočilom RFC 1633 in temeljijo na protokolu RSVP (ali podobnem). Zagotavljanje različnih stopenj QoS poteka na osnovi pretokov. V IP omrežja uvedejo tri razrede storitev: prenos po najboljših zmožnostih (best effort), zagotovljene storitve (Guaranteed Services) in storitev nadzorovanega bremena (Controlled Load Services). Razred zagotovljenih storitev nudi uporabniku trdna zagotovila glede prenosnih parametrov kot sta pasovna širina in zakasnitev, zato je primeren za aplikacije, ki zahtevajo sočasen prenos podatkov (absolutne stopnje QoS). Razred storitve nadzorovanega bremena ne nudi trdnih zagotovil glede zakasnitev, vendar pa aplikacijam ponuja storitev, ki je približno enaka storitvi po najboljših zmožnostih na nizko obremenjenem omrežju (statistične stopnje QoS). Laboratorij za komunikacijske naprave 331 Prenos multimedijskih vsebin Diferencirane storitve Zagotavljanje različnih stopenj QoS poteka na osnovi prednostnih razredov. Diferencirane storitve (DS) so nastale nekoliko kasneje kot IS, ko se je izkazalo, da slednje sicer zadovoljivo rešujejo diferenciacijo storitev na Internetu, vendar pa so zahtevne za izvedbo. DS se problema lotijo preko diferenciacije na osnovi prednostnih razredov. Vzdrževanje več tisoč do več stotisoč pretokov v hrbteničnih usmerjevalnikih namreč ni preprosta naloga. Za to uporabi polje DS v glavah paketov IP, ki določajo stopnjo QoS paketa. Na ta način sicer pridobimo na enostavnosti izvedbe, izgubimo pa možnost trdnega zagotavljanja prenosnih parametrov, na plano pridejo vse prednosti in slabosti diferenciacije na osnovi prednostnih razredov. Laboratorij za komunikacijske naprave 332 Prenos multimedijskih vsebin Integrirane storitve +/ Kot smo že spoznali, sta si koncepta Integriranih in Diferenciranih storitev precej različna. Prednosti koncepta IS so: zagotovljena kakovost storitev, ki je deterministična (zajamčena storitev) ali statistična (nadzorovano breme), ter velja na celotni prenosni poti, ločevanje posameznih pretokov, ki ne morejo vplivati drug na drugega, lažji nadzor dostopa do storitev in možnost podrobnejše razdelitve obračunavanja storitev. Slabosti koncepta IS so: velike potrebe po omrežnih virih (za vsak posamezen pretok), obvezna uporaba signalizacijskega protokola, ki pomeni dodatno breme glede prenosa in procesnih zmogljivosti omrežnih naprav omejena skalabilnost saj potrebe po omrežnih virih naraščajo sorazmerno z večanjem prometa, ki je sorazmeren številu pretokov. Laboratorij za komunikacijske naprave 333 Prenos multimedijskih vsebin Diferencirane storitve +/ Prednosti koncepta DS so: majhne potrebe po omrežnih virih (za vsak storitveni razred), uporaba signalizacijskega protokola ni potrebna, skalabilnost ni problem saj potrebe po omrežnih virih naraščajo s številom razredov, ki niso odvisni od količine prometa. Slabosti koncepta DS so: kakovost storitev je zgolj relativna in velja samo znotraj posamezne DS domene, ločevanje posameznih pretokov ni mogoče in ti lahko vplivajo eden na drugega, težji nadzor dostopa do storitev in obračunavanja le teh. Laboratorij za komunikacijske naprave 334 Prenos multimedijskih vsebin Primerjava IS in DS Laboratorij za komunikacijske naprave 335 Prenos multimedijskih vsebin Kakšno QoS torej nudijo paketna omrežja Pravzaprav je trenutno edino omrežje, pri katerem uporabnik zares lahko izbira parametre QoS omrežje ATM. Po drugi strani so najbolj razširjena IP omrežja, ki ne uporabljajo mehanizmov zagotavljanja QoS. Prenos se vrši po načelu "najboljših zmožnosti" (best effort). To očitno pomanjkljivost IP omrežij poskušamo odpraviti z uvajanjem dveh novih storitev: integriranih storitev ter diferenciranih storitev. Laboratorij za komunikacijske naprave 336 Prenos multimedijskih vsebin Vprašajte Izvor? Ponor? Laboratorij za komunikacijske naprave 337 Prenos multimedijskih vsebin
© Copyright 2024