OpenFlow. - Németh Gábor, BME TMIT -

Infokommunikáció IPTV, Content Delivery Networks, SDN/OpenFlow - Németh Gábor, BME TMIT -

Az emberi igényekről

Az emberi igényekről • genetikus fejlődés – nem látványos

• lényegében ugyanazok az emberi lények vagyunk, mint akik száz, vagy ezer évekkel előttünk éltek

• mi köze ennek a médiához, a technológiához és az üzlethez?

(2.5 x 1012 mutáció Krisztus születése óta) Németh Gábor, BME TMIT

Maslow-piramis

Németh Gábor, BME TMIT

A média-uralom megtartására a tartalom: hatalom otthoni 3D TV 3D gaming

a közeg birtoklása: hatalom OTA – a spektrum véges vezetékes sávszélesség krízis mobil TV Németh Gábor, BME TMIT

Információ-szétosztási közegek Vezeték nélküli műsorszórás

Vezetékes műsorszórás

Internet

Kevéstől sokaknak

Többektől sokaknak

Sokaktól sokaknak

Széles közönség, limitált választék

Szűkebb közönség, szűkebb választék

Nincsenek műsorcsomagok, egyedi választék

Műsorok lejátszási ideje: Korlátozott lehetőségek a nincs felhasználói kontroll műsor felhasználói ütemezésére

A felhasználó szabadon ütemezi a műsorokat Sokkal könnyebb bekerülni az iparágba A régi üzleti modellek újjáalakulnak vagy kihalnak


IPTV

IPTV • Mi lehet az IPTV? o Internetes videó o távközlési szolgáltatók által nyújtott IPTV o web TV • Internet TV – IPTV különbségek

o publikus IP hálózat ↔ dedikált IP hálózat o bárhonnan elérhető ↔ földrajzilag korlátozott elérés o minőségi garancia nincs ↔ magas minőségi garanciák o – ↔ STP (Set Top Box) Németh Gábor, BME TMIT

IPTV szereplők


TV – kitérő I.


Kábel TV – kitérő II.


IPTV architektúra I. • Super Head End (SHE) o média összegyűjtése, megszerzése különböző forrásokbó o video encoding o adatok továbbítása

• Video Serving Office (VSO) o egy geográfiai régióért felelős o Lokalizáció o folyamok létrehozása o VOD szerverek o adott területre specifikus reklámok Németh Gábor, BME TMIT

IPTV architektúra II. • elérési hálózat o central office/remote terminal (CO/RT)

• set-top box (STB)

folyamok létrehozása o fogadja az IPTV jelet • hálózati interfész • video/audio kimenet • felhasználói interfész (előlap, távirányító)


IPTV architektúra III. • CAS

o Conditional Access System 

felhasználó

BOSS

DRM

CAS

“ki mit nézhet”

hálózat

tartalom

middle ware

applikációk TV folyam

EPG

VoD


IPTV architektúra III. • DRM

o Digital Rights Management  

felhasználó

a tartalom tulajdonosának a jogait védi Meghatározza, mit tehet a felhasználó a tartalommal

BOSS

DRM

CAS

hálózat

tartalom

middle ware


EPG

VoD


IPTV architektúra III. • BOSS

o Subscriber Management and Billing System

felhasználó

BOSS

DRM

CAS

hálózat

tartalom

middle ware


EPG

VoD


IPTV architektúra III. • EPG

o Electronic Program Guide o megmondja, hogy melyik csatornán milyen adás érhető el felhasználó

BOSS

DRM

CAS

hálózat

tartalom

middle ware


EPG

VoD


IPTV architektúra – STB


IPTV protokollok MPEG-4 / H.264

RTSP

RTP UDP IP

TCP IGMP

XDSL, Metro Ethernet, ATM


IPTV követelmények • sávszélesség o SDTV: • MPEG-2: • MPEG-4: o HDTV: • MPEG-2: • MPEG-4:

• • • • •

csatornánként 2-5 Mbit/s csatornánként 1.5-2 Mbit/s csatornánként 15-20 Mbit/s csatornánként 5-10 Mbit/s

Quality of Experience (QoE) rendelkezésre állás késleltetés „kockásodás” csatornaváltási idő Németh Gábor, BME TMIT

IPTV minősége • emberek szubjektív értékelése (MOS) • video quality metrikák (MSE, PSNR, SSIM) • hálózati QoS metrikák (loss, jitter, reordering) Hogyan hatnak a QoS paraméterváltozások a QoE-re (MOS)? Hogyan korrelál a QoS, a QoE és az objektív metrikák? Németh Gábor, BME TMIT

Az MSE és a PSNR • MSE (monokróm képek esetén):

• PSNR(peak-signal-to-noise ratio): o MAXf - a maximális érték az eredeti képben • valós számokon történő reprezentáció esetén: 1 • 8 bites reprezentáció esetén: 255


MSE – összehasonlítás

(a) Original Image MSE=0

(b) MSE=306

(e) MSE=313

(c) MSE=309

(f) MSE=309

(d) MSE=309

(g) MSE=308 X. Shang, “Structural similarity based image quality assessment: pooling strategies and applications to image compression and digit recognition” M.S. Thesis, EE Department, The University of Texas at Arlington, Aug. 2006.


Az SSIM • Structural Similarity Index


SSIM – motiváció

MSE = 210


A PSNR és az SSIM összehasonlítása • a, b, c o

eredeti képek

o o

PSNR = 21,98 dB MSSIM = 0,7118

o o

PSNR = 30,87 dB MSSIM = 0,8886

o o

PSNR = 36,78 dB MSSIM = 0,9898

• d • e

• f • g, h, I o

SSIM térkép (8x8)

• j, k, l o

abszolút hiba

Z. Wang, A. C. Bovik, H. R. Sheikh and E. P.

Simoncelli, "Image quality assessment: From error visibility to structural similarity," IEEE Transactions on Image Processing, vol. 13, no. 4, pp. 600-612, Apr. 2004.


SSIM – MOS


IPTV kihívások • a videofolyam sávszélesség-igénye o folyamatos nagy sávszélesség-igény o „Last mile”, a felhasználói hozzáférési rész problémás o a DSL technológia eredetileg börsztös (web) forgalomra használt, az MPEG-2-re nem optimális o videofolyamok tömörítése szükséges

• csatornaváltási idő (zapping time) csökkentendő • a Video-on-Demand unicast üzenet-szétosztást igényel Németh Gábor, BME TMIT

Content Delivery Networks - CDNs

Miért kellhetnek CDN-ek? • a kliensek és a Web szerver között több „hop” → több torlódás • sokszor halad ugyanaz az adathalmaz ismétlődve a kliens és a Web szerver közötti linken

C1

C3

C4

S C2

- IP router

• az eredeti szerver szűk keresztmetszetté válik a felhasználói szám növekedésével • tartalomelosztási probléma: a kapcsolatok megszervezése az eredeti tartalomforrás és a tartalomra vágyók (mi, felhasználók) között


Szerver farmok • egyszerű megoldás a tartalom-elosztási problémára: o sok szervercsoport létrehozása o a felhasználói kérések elosztása L4-L7 Switch-en

www.index.hu (Copy 1) Request from tmit.bme.hu

www.index.hu (Copy 2)

www.index.hu (Copy 3)

Request from unideb.hu

L4-L7 Switch Request from unideb.hu

Request from tmit.bme.hu


Caching Proxy Client unideb.hu

Client tmit.bme.hu

Interceptor TCP port 80 forgalom

Egyéb forgalom

Internet

www.index.hu

Proxy

ISP

• fő motiváció: az ISP-k üzleti érdekei o csökkenthető az ISP Internetes sávszélesség-igénye o csökkenő hálózati forgalom o csökken az előfizető által érzékelt késleltetés


Problémák az előző megoldásokkal • a szerver farmok NEM o segítenek a hálózati torlódások okozta problémáknál o javítanak a hálózat okozta késleltetési időkön

• a caching proxy NEM o minden felhasználón segít (csak az ISP előfizetőin)

• a caching proxy o megfelelően implementálásában és annak felhasználására nem alapozhatnak a tartalomszolgáltatók o elront(hat)ja a statisztikákat (pl. hirdetési találatok)


Content Delivery Networks • „overlay” hálózat, ami segít elosztani az eredeti szerverektől a felhasználók felé a kívánt tartalmat • elkerüli a nagy terjedelmű adatfolyamok replikált megjelenését a potenciálisan torlódott kapcsolatokon • csökkenti a Web-szerverek terhelését

• csökkenti a felhasználók által érzékelt késleltetést • útvonalválasztás során megpróbálja elkerülni a torlódott hálózati részeket Németh Gábor, BME TMIT

Content Delivery Networks


CDN – helyettes választása


CDN – helyettes választása


Caching proxy ↔ CDN caching proxy

CDN

Ki és mire használja?

az ISP-k arra használják, hogy csökkentsék a sávszélesség-igényüket

a tartalomszolgáltatók használják, arra, hogy javítsák a végfelhasználói élményt

Problémakezelés

reaktív

proaktív

Kit szolgál

web klienseket

tartalomszolgáltatókat és felhasználókat

Kinek ad vezérlést

az üzemeltetőjének

a tartalomszolgáltatónak


SDN/OpenFlow

Software Defined Network (SDN) útvonalválasztás, mobilitás kezelése, hozzáférés szabályozása, VPN, …

App

App

App

Operating System

Specialized Packet Forwarding Hardware

több milliárd programsor

5400 RFCs

500M kapu 10GByte RAM


SDN – az ötlet App

App

App

Network Operating System

App

App

App

Operating System Specialized Packet Forwarding Hardware

App

App

App

App

App


App

Operating System App


App

App

Operating System

App

App

App




SDN – az ötlet 3. jól definiált nyílt API App

App

App

2. bővíthető, (nyílt) operációs rendszer

Network Operating System

1. nyílt interfész Simple Packet Forwarding Hardware

Simple Packet Forwarding Hardware Simple Packet Forwarding Hardware

Simple Packet Forwarding Hardware

Simple Packet Forwarding Hardware


OpenFlow

• OpenFlow tulajdonképpen egy olyan rendszert takar, amelynek segítéségével be lehet avatkozni switch-ek működésébe, így azok nem a megszokott módon továbbítják a csomagokat, hanem a programozó által meghatározottan


Az OpenFlow switch OpenFlow vezérlő OpenFlow protokoll (SSL/TCP)

Control Control Path Path (vezérlés) OpenFlow Data Path (adatfolyam)


Az OpenFlow működése • Folyamtábla • Csoport tábla


OpenFlow szabályok

Szabály

Akció

Statisztika

számlálók (csomag, byte) csomag továbbítása a megadott portra csomag továbbítása a vezérlőhöz csomag eldobása tovább a pipeline-on

port, MAC cím, IP cím, VLAN ID, IP cím, TCP port Németh Gábor, BME TMIT

OpenFlow - mintapélda akciók

szabályok IP dst = 5.6.7.*

folyamtábla

csoporttábla

ugrás: 3-as csoport

multipath

3-as csoport

akció vödrök

ú1 ú2 …

0,15 0,54 …

port 1 port 12 … Németh Gábor, BME TMIT

Infokommunikáció 2016

Köszönjük a figyelmet!


OpenFlow. - Németh Gábor, BME TMIT -

Recommend Documents