Multimedia Quality of Serviceof IP Networks

JARINGAN MULTIMEDIA

Resume Multimedia Quality of Serviceof IP Networks

                                                                          

  

Jurusan Teknik Informatika

Fakultas Teknologi Informasi

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Multimedia Quality of Serviceof IP Networks

Internet yang menggunakan protokol IP dan packet switching, telah menjadi jaringan terbesar di dunia (terdiri dari kombinasi dari banyak daerah yang luas dan jaringan area lokal, WAN dan LAN). Multimedia melalui Internet berkembang pesat di kalangan penyedia layanan dan pelanggan potensial. Aplikasi multimedia real-time (misalnya live video streaming dan konferensi video) yang sangat sensitif terhadap delay transmisi dan jitter dan biasanya membutuhkan bandwidth yang cukup). Tujuan berbagai sistem telah dibuat pada protokol jaringan dan arsitektur mendukung kualitas layanan (QoS), seperti layanan terpadu (IntServ) dan jasa dibedakan (DiffServ) model.

7.1 Layered Internet protocol (IP)

Protokol IP adalah set (suite) protokol komunikasi yang menerapkan protokol stack di mana internet dan sebagian jaringan komersial dijalankan. IP protokol sekarang umum diterima sebagai model lima-lapisan atas-bawah, memiliki aplikasi, transportasi, jaringan, data-link, dan lapisan fisik.

7.1.1 Application layer

Dalam lapisan aplikasi, data dialirkan dari program dalam format aplikasi-spesifik, kemudian dikemas menjadi sebuah protokol transport-layer.

7.1.2 Transport layer

Lapisan transport bertanggung jawab untuk transfer data end-to-end yang independen dari jaringan yang mendasarinya, bersama dengan kontrol kesalahan, fragmentasi, dan kontrol aliran.

7.1.3 Network layer

Jaringan-lapisan protokol menyediakan sarana fungsional dan prosedural untuk mentransfer data sequence panjang variabel dari sumber ke tujuan melalui satu atau lebih jaringan. Beberapa protokol dibawa oleh IP, seperti internet control message protocol (ICMP) dan kelompok protokol manajemen internet (IGMP) adalah protokol yang biasa digunakan di lapisan jaringan.

7.1.4 Data-link layer

Data-link layer adalah layer 2 dari lima lapisan TCP / IP model referensi. Ini menanggapi permintaan layanan dari lapisan jaringan dan masalah permintaan layanan ke lapisan fisik. Ini adalah lapisan yang mentransfer data antara node jaringan yang berdekatan dalam wide area network (WAN) atau antara node pada jaringan area lokal yang sama (LAN) segmen. Data-link layer menyediakan sarana fungsional dan prosedural untuk mentransfer data antara entitas jaringan dan dapat menyediakan sarana untuk mendeteksi dan mungkin memperbaiki kesalahan yang mungkin terjadi pada lapisan fisik.

7.1.5 Physical layer

Lapisan fisik bertanggung jawab untuk encoding, transmisi, dan penerimaan data melalui data link fisik yang menghubungkan node jaringan. Ini beroperasi dengan data, dalam bit mentah formof daripada paket, yang dikirim dari lapisan fisik pengiriman (source) perangkat dan diterima pada lapisan fisik dari perangkat tujuan.

7.2 IP quality of service

Dalam komunitas jaringan, kualitas layanan (QoS) biasanya mengacu pada tingkat layanan yang ditawarkan oleh jaringan untuk aplikasi atau pengguna untuk memenuhi kebutuhan kinerja mereka dalam hal jaringan QoS parameter metrik, termasuk keterlambatan atau latency, variasi delay (delay jitter), Throughput atau bandwidth, dan packet loss atau tingkat kesalahan, dll.

7.2.1 Delay or latency

Salah satu cara delay (atau satu arah perjalanan waktu, OTT) memiliki dampak langsung pada kepuasan pengguna dalam komunikasi multimedia. Aplikasi real-time memerlukan penyampaian informasi dari sumber ke tujuan dalam jangka waktu tertentu.

7.2.2 Delay variation (delay jitter)

Variasi delay, biasa disebut delay jitter, adalah metrik QoS yang mengacu pada fluktuasi atau variasi end-to-end delay dari satu paket ke paket berikutnya dalam aliran paket yang sama atau koneksi atau aliran. Karena setiap paket dalam jaringan perjalanan melalui jalan yang berbeda dan karena kondisi jaringan untuk setiap paket bisa berbeda, end-to-end delay bervariasi.

7.2.3 Throughput or bandwidth

Dalam jaringan komunikasi, throughput atau bandwidth adalah jumlah data digital per satuan waktu yang disampaikan melalui link fisik atau logis atau yang melewati node jaringan tertentu. Throughput biasanya diukur dalam bit per detik (bit/s atau bps). Throughput sistem, atau agregat throughput, adalah jumlah dari kecepatan data yang dikirim ke semua terminal dalam jaringan.

7.2.4 Packet loss or error rate

Packet loss langsung mempengaruhi persepsi kualitas aplikasi. Ini kompromi integritas data atau mengganggu layanan. Pada tingkat jaringan, packet loss dapat disebabkan oleh kepadatan jaringan yang menghasilkan menjatuhkan paket.

7.3 QoS mechanisms

Berdasarkan permintaan baik kuantitatif atau kualitatif persyaratan QoS, penyedia jaringan dan aplikasi harus menanggapi permintaan tersebut dengan menyediakan layanan QoS menggunakan sejumlah mekanisme QoS.

7.3.1 Traffic classification

Mekanisme klasifikasi mengidentifikasi dan memisahkan lalu lintas menjadi aliran atau kelompok arus (arus agregat atau kelas). Oleh karena itu, masing-masing aliran atau setiap aliran agregat dapat ditangani secara selektif. Mekanisme klasifikasi dapat diimplementasikan dalam berbagai perangkat jaringan (misalnya, akhir host dan perangkat perantara seperti switch, router, dan jalur akses). Untuk mengidentifikasi dan mengklasifikasikan lalu lintas, mekanisme klasifikasi lalu lintas memerlukan beberapa bentuk penandaan atau menandai paket. Sejumlah pendekatan klasifikasi lalu lintas diimplementasikan di lapisan IP yang berbeda.

7.3.2 Packet traffic management

Dengan persyaratan kinerja untuk transmisi lalu lintas multimedia di infrastruktur data, teknik manajemen kemacetan berdasarkan antrian metode yang tersedia untuk memprioritaskan lalu lintas berdasarkan klasifikasi atau karakteristik. Beberapa metode antrian yang terkenal untuk manajemen kemacetan adalah prioritas antrian, antrian kustom, dan antrian yang adil tertimbang. Kemacetan manajemen juga dapat mengambil bentuk menghindari kemacetan, yang mempersiapkan untuk dan mencegah kemacetan di kemacetan khas di seluruh jaringan data. Teknik-teknik ini semua melibatkan menjatuhkan lalu lintas selama masa kemacetan, tetapi perbedaan antara metode ini adalah menentukan faktor-faktor di belakang yang paket untuk menjatuhkan.

7.3.3 Network resource management

Bandwidth over-provisioning adalah arsitektur QoS yang sangat sederhana yang mencoba untuk mengalokasikan sumber daya jaringan bandwidth sehingga bahwa tidak ada sumber daya menjadi hambatan dalam sistem komunikasi. Hal ini dapat dimungkinkan dengan teknologi transmisi baru hari ini, yang menyediakan bandwidth yang sangat tinggi di mana-mana. Semua traffic disajikan dengan tingkat QoS yang sama atas dasar mekanisme pengadaan, dan tidak ada perbedaan antara arus pengguna karena mereka termasuk ke dalam kelas layanan tunggal. Keprihatinan atas teknik ini adalah bahwa hal itu bisa kurang menguntungkan bagi Internet Service Provider (ISP), karena penggunaan lebih tinggi dari bandwidth yang dibutuhkan dan karena tidak ada kemungkinan membedakan antara lalu lintas pengguna yang berbeda.

7.4 IP multicast and application-level multicast (ALM)

Dengan pertumbuhan jumlah multimedia, khususnya video-bandwidth tinggi, disebarkan melalui Internet, kebutuhan bandwidth semakin tinggi dan lebih tinggi.

7.4.1 IP multicast

IP multicast, yang disebutkan di atas, adalah teknik untuk banyak-ke-banyak komunikasi melalui infrastruktur IP. IP multicast adalah penerima aliran multicast mengungkapkan jaringan dan jaringan akan menambahkannya ke grup yang diinginkan. Pengirim, yang bahkan mungkin tidak dalam kelompok, tidak tahu siapa yang menerima aliran, hal ini menghindari ledakan dari permintaan bergabung di sumber dan meningkatkan skala dalam hal ukuran kelompok. Selain itu, mekanisme ini berpotensi dapat membuat lebih mudah untuk mendukung berbagai sumber.

Sebuah alamat IP multicast kelompok digunakan oleh sumber dan penerima untuk mengirim dan menerima konten. Sumber menggunakan alamat grup sebagai alamat tujuan IP paket data mereka.

Sebuah router multicast tidak perlu tahu bagaimana untuk mencapai semua pohon multicast lainnya di Internet. Hanya perlu tahu tentang pohon multicast yang memiliki penerima hilir itu. Hal ini memungkinkan untuk skala untuk populasi penerima besar.

7.4.2 Application-level multicast

Application-level multicast (ALM) atau overlay multicast, di mana fungsi multicast didorong sampai ke lapisan aplikasi, baru-baru ini telah diusulkan untuk sejumlah aplikasi multicast internet. Ada dua arsitektur ALM yang berbeda: satu adalah (proxy berbasis) jaringan pengiriman konten (CDN) dan yang lainnya adalah peer-to-peer (P2P) jaringan.

7.5 Layered multicast of scalable media

Pada dasarnya, layered multicast didasarkan pada skema transmisi berlapis. Dalam skema transmisi berlapis, data didistribusikan di sejumlah lapisan yang dapat digabungkan secara bertahap, sehingga memberikan perbaikan progresif. The video coding scalable (SVC) dibahas dalam Bagian 5.8 dapat dengan mudah memberikan perbaikan seperti berlapis. Dengan demikian, gagasan multicast berlapis adalah untuk menyandikan data sumber menjadi beberapa lapisan. Setiap lapisan disebarkan sebagai kelompok multicast terpisah, dan penerima memutuskan untuk bergabung atau meninggalkan grup atas dasar kondisi jaringan.

7.5.1 Receiver-driven layered multicast (RLM)       

Receiver-driven berlapis multicast (RLM) adalah yang pertama terkenal end-to-end algoritma kontrol kongesti berdasarkan multicast berlapis. Dalam RLM, penerima mendeteksi kepadatan jaringan saat mengamati peningkatan kerugian paket. Penerima mengurangi tingkat langganan jika mengalami kemacetan.

Sebagai contoh, penerima dapat salah menafsirkan kemacetan yang disebabkan oleh percobaan bergabung dan keliru mengurangi tingkat langganan meskipun kemacetan itu disebabkan oleh receiver lain dalam percobaan bergabung. Untuk menghindari masalah ini, RLM memperkenalkan "shared learning" mekanisme di mana penerima memberitahukan seluruh kelompok dengan multicasting pesan mengidentifikasi lapisan eksperimental sebelum melakukan percobaan gabungan.

7.5.2 Receiver-driven layered congestion control (RLC)

Receiver-driven multicast berlapis tidak menunjukkan perilaku TCP-ramah atau keadilan. Untuk mengatasi masalah ini, berlapis kemacetan (RLC) kontrol lain receiver-driven diusulkan. Kontrol ini RLC memperkenalkan disinkronkan bergabung eksperimen dan teknik uji meledak untuk beradaptasi tingkat penerimaan untuk kondisi jaringan. Di RLC tingkat lapisan menggunakan skema dua kali lipat, yaitu, tingkat kumulatif lapisan adalah 1, 2, 4, 8,. . .

7.5.3 Packet-pair layered multicast (PLM)

Packet-pair receiver-driven berlapis multicast (PLM) diusulkan untuk meningkatkan RLC. Hal ini juga didasarkan pada skema layering kumulatif penerima-driven. Namun, untuk bereaksi dengan tepat untuk kemacetan PLM mensyaratkan bahwa semua lapisan harus mengikuti routing pohon multicast yang sama. Protokol penilaian berbasis paling ada menggunakan prinsip "meningkatkan tingkat bila tidak ada kemacetan, mengurangi tingkat kemacetan di bawah" untuk mengatur pengiriman tingkat (untuk berlapis multicast, bergabung atau meninggalkan lapisan sesuai dengan meningkatkan atau menurunkan tingkat).

Packet-pair multicast berlapis mengasumsikan penyebaran mekanisme antrian adil dalam router dan bergantung pada scheduler adil untuk menjamin keadilan, termasuk intraprotocol fairness, interprotocol fairness, and TCP-friendliness.

7.5.4 Bandwidth inference congestion control (BIC) layered multicast

BIC dapat bekerja untuk organisasi data sewenang-wenang-lapis. Misalkan N adalah jumlah lapisan. Pada Tabel 7.3, simbol-simbol yang mewakili data bitrate pada setiap lapisan i akan ditampilkan. Pengirim diperlukan secara berkala untuk mengirim probe dalam setiap lapisan sehingga setiap penerima dapat menggunakan statistik dari paket probe untuk memperkirakan kapasitas cadangan sepanjang jalan.

Dalam BIC, packet loss digunakan untuk mendeteksi kemacetan selama periode normal dalam cara yang sama seperti protokol lain. Namun, deteksi tren penundaan digunakan selama periode penyelidikan untuk menyimpulkan kapasitas cadangan. Ide dasarnya adalah bahwa ketika bitrate data yang lebih besar atau sama dengan bandwidth yang tersedia di sepanjang jalan, paket keterlambatan yang diamati pada penerima akan mengalami kenaikan tren.

Strategi startup-phase memungkinkan BIC untuk berkumpul dengan cepat ke tingkat langganan optimal. Intersession keadilan dapat dicapai dengan memilih ambang batas kerugian yang berbeda dan ambang batas delay-tren untuk lapisan yang berbeda. Ambang batas ketat digunakan untuk lapisan yang lebih tinggi, sehingga penerima dengan tingkat berlangganan lebih rendah lebih mudah untuk mencapai.

MindMap