Přípojky a sítě NGA Kvalitativní parametry Definice a standardy
Jiří Vodrážka
Definice NGA… Co jsou přístupové sítě nové generace? • Doporučení Komise 2010/572/EU: kabelové přístupové sítě, které sestávají zcela nebo zčásti z optických prvků...
•
V současném stádiu vývoje trhu a technologií jsou sítě NGA • • •
přístupové sítě z optických vláken (FTTx) vyspělé modernizované kabelové sítě některé vyspělé bezdrátové přístupové sítě, díky kterým lze účastníkovi poskytnout spolehlivé vysokorychlostní připojení
1
Broadband a NGA… NGA (Pokyny EU k použití pravidel státní podpory ve vztahu k rychlému zavádění širokopásmových sítí 2013/C 25/01): ► Jsou schopné dodávat služby širokopásmového přístupu s dokonalejšími vlastnostmi ve srovnání se stávajícími základními širokopásmovými sítěmi (ADSL2+, DOCSIS 2.0, UMTS) Magické hranice 30 a 100 Mbit/s do roku 2020 ►
Sítě NGA mají mít alespoň následující vlastnosti: spolehlivé poskytování služeb při současném zajištění velmi vysoké rychlosti na účastníka podpora vyspělých digitálních služeb včetně konvergovaných služeb spočívajících plně na technologii IP podstatně vyšší rychlost uploadu (ve srovnání se základními širokopásmovými sítěmi)
Základní otázky kolem NGA Základní části NGN/NGA sítí Služby poskytované nad NGA sítí Jak je definovat přenosovou rychlost? • Na jaké vrstvě komunikace • Mezi jakými body • Průměr/min./max…? Jaký volit poměr mezi downstream a upstream? Jaké další parametry definovat? Jak, kde a kdy parametry měřit?
6
2
7
Varianty Referenční schéma • Různé modifikace pro různá přenosová média, typy sítí a konkrétní druhy technologií (např. PON, FTTB, xDSL, CATV, radio) • V konkrétní situaci mohou některé části • • •
Chybět (backhaul vs. feeder) Splývat (sekundární+primární distribuční síť) nebo naopak obsahovat více stupňů (domovní, patrové rozvaděče – dílčí části účastnické sítě)
Nutná přiměřená míra abstrakce zjednodušení/univerzality Ukázky na schématu •
8
3
FTTB
FTTC 9
Poskytování služeb
Přípojka NGA Smluvně zajištěné služby: Telefonní služba (VoIP)
Přístup k Internetu Jednotlivé „služby“ bez garance:
Vyhledávání, nakupování, zpravodajství …
E-mail, chat, sociální sítě…
Skype
Youtube
Uložiště souborů, médií…
On-line hry
Televize (IPTV, VoD)
Telemedicína E-learning Sledování a ovládání objektů … 10
4
Přístup k Internetu IPTV, VoIP
11
Parametry obecně Zajištění služeb Triple play? Nebo „jen“ přístup k Internetu?
Mezní parametry. Případný rozpad na dílčí části sítě. Zdroj Federal Network Agency – Germany (2012)
12
5
Parametry pro IP sítě Doporučení ITU-T Y.1540: ► ► ► ► ► ► ►
Zpoždění přenosu paketů IPTD (IP Packet Transfer Delay) Kolísání zpoždění IPDV (IP Packet Delay Variation) Četnost chybných paketů IPER (IP Packet Error Ratio) Četnost ztracených paketů IPLR (IP Packet Loss Ratio) Četnost nežádoucích paketů IPSR (Spurious IP Packet Rate) Četnost paketů mimo pořadí IPRR (Packet Reordered Ratio) Četnost duplikovaných paketů IPDR (Packet Duplicate Ratio )
Přenosová rychlost se počítá včetně záhlaví IP paketu: ► ►
Propustnost paketů IPPT (IP Packet Throughput) - IPPR Propustnost oktetů IPOT (Octet Based IP Packet Throughput) -
IPOR
13
Mezní hodnoty tříd (ITU-T Y.1541)
Třída QoS parametr
Význam hodnoty
Třída 0
Třída 1
Třída 2
Třída 3
Třída 4
Třída 5 (nespecifikovaná)
100 ms
400 ms
1s
-
-
-
-
-
10–3
10–3
10–3
-
IPTD
zpoždění
100 ms
400 ms
IPDV
kolísání zpoždění
50 ms
50 ms
IPLR
ztrátovost paketů
10–3
10–3
IPER
chybovost paketů
10–4
-
14
6
Třídy pro video - IPTV (ITU-T Y.1541) Třída QoS Význam hodnoty
parametr
Třída 6 (IPTV, videokonference)
Třída 7 (VoD)
100 ms
400 ms
IPTD
zpoždění
IPDV
kolísání zpoždění
50 ms
IPLR
ztrátovost paketů
10–5
IPER
chybovost paketů
10–6
IPRR
pakety mimo pořadí
10–6
Uvedené hodnoty ztrátovosti předpokládají zabezpečení dat (FEC) na aplikační vrstvě (DVB AL-FEC dle ETSI TS 102 034 Annex E). Vyžadovaná ztrátovost po korekci je řádově 10–8…10–7 15
Různé způsoby přenosu videa Schopnost korekce na aplikační vrstvě FEC rekonstrukce obrazu ► predikce chybějících snímků ► ►
• • •
•
Real-time Transport Protocol (RTP) Real Time Streaming Protocol (RTSP) Protokol UDP • Unicast • Multicast Protokol TCP (garance doručení) • Unicast •
•
Adaptivní přenos (přizpůsobení rozlišení obrazu a přenosové rychlosti za provozu) Velikost vyrovnávací paměti (vyrovnání kolísání zpoždění, rychlosti a ztrátovosti)
Způsoby přenosu videa se vyvíjejí… • IPTV • VoD (video on demand) • OTT (over the top) • HLS (HTTP Live Streaming) • MPEG-DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)
16
7
Různé požadavky u různých způsobů přenosu videa Způsob přenosu
Ztrátovost paketů
Zpoždění
Kolísání zpoždění
UDP bez FEC
10–8
100 ms
50 ms
UDP s FEC
10–5
100 ms
50 ms
TCP
10–2
1s
1s
Přenosové rychlosti • 400 kbit/s YouTube 240p (H.264) • 1 Mbit/s YouTube 480p (H.264) • 2.5 Mbit/s YouTube 720p (H.264) • 3.5 Mbit/s SDTV (MPEG-2) • 4.5 Mbit/s YouTube 1080p (H.264) • 9.8 Mbit/s max – DVD (MPEG-2) • 8 - 15 Mbit/s HDTV (MPEG-4) • 29.4 Mbit/s max – HD DVD • 40 Mbit/s max – 1080p Blu-ray Disc (MPEG2)
Videokodeky • ITU-T H.261, H.263 – videokonf. • ISO/IEC MPEG-1, MPEG-2 – DVD, DVB • ITU-T/ISO H.264/MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding) – DVB-2 • ITU-T/ISO H.265/MPEG-H HEVC (High Efficiency Video Coding)
17
Přenosová rychlost v NGA • •
• •
• • • • •
Rychlost přípojky NGA vs. rychlost připojení k Internetu… • Včetně pokročilých IP služeb (typicky video přes IP)? Jak definovat Rychlost internetového připojení (access to Internet speed) • Co je „reálná“ rychlost přenosu dat? Nelze garantovat „průměrnou“ rychlost dat… Lze nastavit parametry (či jejich ekvivalenty) • CIR (Committed Information Rate) • EIR (Excess Information Rate) Na jaké vrstvě měřit? Mezi jakými body měřit? Zatíženou / nezatíženou síť Upstream / downstream současně či samostatně? Metodiky, nástroje, protokolem UDP, TCP, časové průběhy testů… 18
8
Typy testování •
Ověření rychlosti přístupu k Internetu • Dle metodiky ČTÚ • Od účastníka k NIX • Varianty: • •
•
Nezatížená síť Síť v provozu
Ověření služeb telefonie, IPTV • Od účastníka k POP, NNI • Metodika EtherSAM
19
Vrstvy komunikace sítí IP • Aplikační a transportní vrstva – součást koncových systémů • IP a Ethernet – přepojování paketů a rámců i v mezilehlých systémech • PHY – různé fyzické vrstvy podle použitého média a technologie IP vrstva (Internet Protocol) – logicky nejvhodnější vrstva pro objektivní sledování výkonnosti přenosu (rychlost přenosu IP paketů). ITU-T Y.1540 - rychlost se počítá včetně záhlaví IP paketu (typicky 1500 B). Terminál
Internet server APL
APL TCP/UDP
IP
LAN směrovač xDSL IP
ETH
ETH
ETH
PHY
PHY
PHY
CPN
Přístupový uzel
Směrovač ISP IP
ETH
ETH
ETH
PHY
PHY
PHY
NAP
PHY
TCP/UDP
IP
NSP 20
9
Rozbor přenosové rychlosti Rozhraní 100BASE-x Režie přenosu/záhlaví 1. 2. 3. 4.
Fyzické (125 MBd) Spojové (38/42B) Síťové (20B IPv4) Transportní vrstvy (20B)
Vrstvový model TCP/IP resp. RM-OSI
Přenosová rychlost [Mbit/s]
100
Problém •
•
režie L2 až L4 záhlaví přímo závislá na uživatelském provozu (velikosti paketu) Pro velké pakety (typ. 1500 B) nejsou rozdíly zásadní
t
21
Formulace NPR NGA …technologie, která na fyzické přenosové vrstvě umožní přenos dat s rychlostí alespoň 100 Mbit/s… Vzhledem k charakteru datové komunikace může v čase rychlost přenosu dat kolísat • u přípojky NGA v jakémkoli časovém období nesmí přenosová rychlost poklesnout pod • •
•
8 Mbit/s u sítí s deklarovanou rychlostí 30 Mbit/s 16 Mbit/s u sítí s deklarovaným připojením 100 Mbit/s
s výjimkou, že takový pokles nebude delší, než 1 % časového úseku během kterého dochází ke kontinuálnímu přenosu dat
24
10
Rozbor přenosové rychlosti • Znázornění typického průběhu s tolerovatelným poklesem • Průběh testu – doba přenosu dat/mezera (data burst) ? Přenosová rychlost [Mbit/s]
EIR (Excess Information Rate)
100
Průměr? 16
CIR (Committed Information Rate)
1% t Doba přenosu dat
ITU-T Y.1564 - Ethernet Service Activation Methodology
25
Shrnutí Doporučení a náměty na diskusi: • • •
Počítání a měření rychlosti na IP vrstvě 2 typy měření – proti NIX, proti předávacímu bodu Nelze zajistit garantovanou rychlost v plné výši 100 Mbit/s pro přístup k Internetu (sdružování toků, časové rozložení požadavků, přijatelné náklady na vyšší úrovně sítě) • Ověřování minimální hodnoty – musí být k dispozici po celou dobu sledování • Určení přípustné % podílu doby, kdy je rychlost nižší než požadovaná „reálná“ rychlost (různá pro části dne s běžným provozem a HPH)
30
11
„Neplacená“ inzerce
Kniha FTTx vydaná nakladatelstvím ČVUT Česká technika Flowtester – nástroj pro testování datových sítí
51
… Děkuji za pozornost …
[email protected]
• • •
Školení z oblasti telekomunikací a sítí Věda a výzkum Expertní činnost
12
