Ефективність передачі відеотрафіку MPEG в мережі MPLS
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
2010
|
| Назва видання: | Моделювання та інформаційні технології |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21823 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Ефективність передачі відеотрафіку MPEG в мережі MPLS / О.В. Тимченко, Б.М. Верхола, А.Т. Ратич // Моделювання та інформаційні технології: Зб. наук. пр. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2010. — Вип. 55. — С. 206-213. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-21823 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-218232011-06-20T12:06:44Z Ефективність передачі відеотрафіку MPEG в мережі MPLS Тимченко, О.В. Верхола, Б.М. Ратич, А.Т. 2010 Article Ефективність передачі відеотрафіку MPEG в мережі MPLS / О.В. Тимченко, Б.М. Верхола, А.Т. Ратич // Моделювання та інформаційні технології: Зб. наук. пр. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2010. — Вип. 55. — С. 206-213. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. XXXX-0068 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21823 621.311 uk Моделювання та інформаційні технології Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Тимченко, О.В. Верхола, Б.М. Ратич, А.Т. |
| spellingShingle |
Тимченко, О.В. Верхола, Б.М. Ратич, А.Т. Ефективність передачі відеотрафіку MPEG в мережі MPLS Моделювання та інформаційні технології |
| author_facet |
Тимченко, О.В. Верхола, Б.М. Ратич, А.Т. |
| author_sort |
Тимченко, О.В. |
| title |
Ефективність передачі відеотрафіку MPEG в мережі MPLS |
| title_short |
Ефективність передачі відеотрафіку MPEG в мережі MPLS |
| title_full |
Ефективність передачі відеотрафіку MPEG в мережі MPLS |
| title_fullStr |
Ефективність передачі відеотрафіку MPEG в мережі MPLS |
| title_full_unstemmed |
Ефективність передачі відеотрафіку MPEG в мережі MPLS |
| title_sort |
ефективність передачі відеотрафіку mpeg в мережі mpls |
| publisher |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| publishDate |
2010 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21823 |
| citation_txt |
Ефективність передачі відеотрафіку MPEG в мережі MPLS / О.В. Тимченко, Б.М. Верхола, А.Т. Ратич // Моделювання та інформаційні технології: Зб. наук. пр. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2010. — Вип. 55. — С. 206-213. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
| series |
Моделювання та інформаційні технології |
| work_keys_str_mv |
AT timčenkoov efektivnístʹperedačívídeotrafíkumpegvmerežímpls AT verholabm efektivnístʹperedačívídeotrafíkumpegvmerežímpls AT ratičat efektivnístʹperedačívídeotrafíkumpegvmerežímpls |
| first_indexed |
2025-07-02T21:51:59Z |
| last_indexed |
2025-07-02T21:51:59Z |
| _version_ |
1836573649963843584 |
| fulltext |
206 © О.В.Тимченко, Б.М.Верхола, А.Т.Ратич
chemical potential of the a th sublattice.
The charge density ( , )x rρ is composed of ion ( ( , )q x rρ ) and electron
( ( , )e x rρ ) parts and equals ( , ) ( , ) ( , )q ex r x r x rρ ρ ρ= − . Taking into account that
for carbon nanotubes sublattices a and b are identical and
( , ) ( , ) ( , )a bK x r K x r K x r= = we can describe the system by the Green functions
determined by the equation
'( , ) ( , ; , ) ( ) ( )x y x yK x r G x r y r x y r rδ δ= − − ,
where
1 2
2 1
( , ; , ) ( , ; , )
( , ; , )
( , ; , ) ( , ; , )
x y x y
x y
x y x y
G x r y r G x r y r
G x r y r
G x r y r G x r y r
⎛ ⎞
= ⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
.
1. R. F. Akhmet’yanov, V. O. Ponomarev,† O. A. Ponomarev,‡ and E. S. Shikhovtseva,
Theor. Math. Phys., 149, N1 2006 .
Поступила 18.01.2010р.
УДК 621.311
О.В.Тимченко, Б.М.Верхола, А.Т.Ратич
ЕФЕКТИВНІСТЬ ПЕРЕДАЧІ ВІДЕОТРАФІКУ MPEG
В МЕРЕЖІ MPLS
Вступ.
Передача трафіку мультимедіа вимагає стабільної пропускної здатності
мережі, що досягається шляхом резервування. Протокол резервування каналу
(Resource Reservation Protocol - RSVP) використовується сервером для
забезпечення вимог необхідної якості сервісу (quality of service - QoS) [1].
Хоча концепція QoS забезпечує стабільну пропускну здатність для
мультимедійного трафіку, вузьким місцем передачі найчастіше є
маршрутизатори, які пересилають пакети почергово.
MPLS (Multiprotocol Label Switching) - це технологія швидкої комутації
пакетів в багатопротокольних мережах, заснована на використанні міток.
MPLS розробляється і позиціонується як спосіб побудови високошвидкісних
IP-магістралей, проте область її застосування не обмежується протоколом IP,
а розповсюджується на трафік будь-якого мережевого протоколу, що
маршрутизується.
У основі MPLS лежить принцип обміну міток. Будь-який пакет
асоціюється з тим або іншим класом мережевого рівня (Forwarding
207
Equivalence Class, FEC), кожен з яких ідентифікується певною міткою.
Значення мітки унікально лише для ділянки шляху між сусідніми вузлами
мережі MPLS, які називаються також маршрутизаторами, що комутують по
мітках (Label Switching Router - LSR). Мітка передається у складі будь-якого
пакету, причому спосіб її прив'язки до пакету залежить від використовуваної
технології канального рівня.
Кожному пакету вхідний LSR призначає мітку окремо від заголовка
третього рівня, де міститься адресна інформація і відомості про клас
обслуговування (Class of Service, CoS), так що потоки не потрібно обробляти
по схемі «пакет за пакетом» на кожному проміжному мережевому вузлі.
Замість цього заголовок третього рівня пакету прочитується тільки на вході і
виході домена комутації MPLS. Це істотно скорочує кількість операцій
читання і просування пакету, забезпечуючи в той же час захист шляху при
відмовах, групування трафіку відповідно до параметрів CoS і конструювання
трафіку (traffic engineering). Тому технологію MPLS можна вважати основою
для вирішення проблеми масштабування IP до надвисокої продуктивності з
одночасною підтримкою якості обслуговування (QoS) і доставкою даних без
заторів.
Метою роботи є визначення ефективності передачі відеотрафіку MPEG
на основі технології MPLS.
Особливості передачі відеотрафіку на основі MPLS
При передачі трафіку MPEG-4 виділяють площину відео-об’єктів (video
object plane - VOP) як одиницю мультимедійного трафіку для надання їй
вищого пріоритету при передачі через мережу Інтернет [2].
Для передачі відеотрафіку використовується протокол розподілу міток
(Label Distributed Protocol - LDP), згідно якого один маршрутизатор з
розподілом міток (LSR) інформує інший LSR про значення міток для
передачі трафіка між ними і через них. LDP використовує TCP для сеансу
зв'язку, щоб гарантовано забезпечити доставку повідомлень LDP через MPLS
мережу [3]. Протокол розповсюдження міток з умовою обмежень (Constraint-
based Label Distribution Protocol - CR-LDP) дає можливість розширити
інформацію, що використовується для налаштування шляхів додатково до
тієї, що наявна в протоколах маршрутизації [4]. Шлях комутації міток з
умовою обмежень (CR label switched path - CR-LSP) може бути створений на
основі певних обмежень маршруту, примусових QoS та інших обмежень для
підтримки передачі мультимедійного трафіку в режимі реального часу [5].
Нехай LSR для передачі одного пакета витрачає час pt . Припустимо, що
існують r LSR-ів. Через im позначимо кількість пакетів i -го VOP. Крім
того, нехай _EST PATH - час для встановлення шляху в домені MPLS.
Граничному LSR потрібно _CAL PATH одиниць часу для обчислення
208
шляху. Якщо пропускна здатність недостатня, застосовується відновлення
шляху в домені MPLS за час _REEST PATH .
Визначимо час передачі n VOP-ів у домені MPLS:
( )
1
1 1
1
_ _
_ _ _
n
p i
i
n
t t p i
i
n
t t p i
i
t m
T CAL PATH EST PATH t m
CAL PATH EST PATH t m REEST PATH
=
=
=
⋅ ∑
= + + ⋅ ∑
+ + ⋅ +∑
⎧
⎪
⎪
⎨
⎪
⎪
⎩
(1.1)
(1.2)
(1.3)
Граничний LSR має одну з трьох умов при передачі. Стан 1.1 показує,
що граничному LSR не потрібно розрахувати та встановлювати шлях.
Іншими словами, граничний LSR має достатню захищену максимальну
швидкість передачі даних, щоб сформувати шлях. Позначимо ймовірність
стану (1.1) через 1aP . Стан (1.2) означає, що граничний LSR витрачає час,
щоб розрахувати і встановити шляхи у зв'язку з недостатньою захищеною
максимальною швидкістю передачі даних. Хоча граничним LSR не захищено
максимальну швидкість передачі даних, вона достатня для того, щоб
встановити шлях. Нехай імовірність стану (1.2) є 1bP . Стан (1.3) показує, що
граничний LSR не може встановити шляхи через відсутність мережевих
ресурсів. В цьому стані він витрачає більше часу, ніж при умові (1.2), через
необхідність оновлення шляхів. Позначимо ймовірність за умовою (1.3) через
1cP .
Нехай ( )2T - час передачі n VOP-ів в захищеній архітектурі MPLS:
( )
1
2
1
_ _
_ _ _
n
t t p i
i
t t p i
i
CAL PATH EST PATH t m
T n
CAL PATH EST PATH t m REEST PATH
=
=
+ + ⋅ ∑
=
+ + ⋅ +∑
⎧
⎪
⎨
⎪
⎩
(2.1)
(2.2)
Граничний LSR має дві умови при передачі n VOP-ів. Стан (2.1)
показує, що граничний LSR розраховує і встановлює шлях, коли швидкість
передачі даних в мережі є достатньою.
Позначимо імовірність цього, як 2aP . Згідно умови (2.2) граничний LSR
витрачає більше часу ніж за умови (2.1) для перерахунку шляху при
недостатній швидкості передачі даних в мережі. Нехай ця імовірність є 2bP .
Отже:
1 1 2a b aP P P+ = і 1 2c bP P=
209
Рис.1. Функціонування активної захищеної максимальної швидкості передачі даних в
мережі в області MPLS
Очікуваним значенням ( )1T є:
( )1 1 1
1 1
1
1
_ _
_ _ _
n n
p i t t p ia b
i i
n
t t p i c
i
E T t m P CAL PATH EST PATH t m P
CAL PATH EST PATH t m REEST PATH P
= =
=
⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎡ ⎤ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎣ ⎦ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
⎛ ⎞
⎜ ⎟
⎝ ⎠
= ⋅ + + + ⋅ ⋅ +∑ ∑
+ + ⋅ + ⋅∑
Очікуване значення ( )2T :
( ) ( )
( )
22 1
2
1
_ _
_ _ _
n
t t p i a
i
n
t t p i b
i
E T CAL PATH EST PATH t m P
CAL PATH EST PATH t m REEST PATH P
=
=
= + + ⋅ ⋅ +∑
+ + ⋅ + ⋅∑
⎡ ⎤⎣ ⎦
Відповідно 1 2c bP P= , ( ) ( )1 2T TE E⎡ ⎤ ⎡ ⎤
⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎣ ⎦ ⎣ ⎦<
Зауважимо, що захищена архітектура (рис.1) затрачає менше часу, ніж
оригінальна MPLS архітектура при передачі трафіку.
Визначимо ефективність захищеної архітектури. Позначимо:
1
1
n
p i
i
k t m=
=
⋅ ∑ ,
2 _ tk CAL PATH= і
210
3 _ tk EST PATH= .
Ефективність визначимо, як:
[ ] [ ]
[ ]
( )
( )
( )
( )
2 1
2
1
2
1
2 3 1
1 2 3 2
_ _
1
_ _
t t a
n
t t p i a
i
a
a
E T E T
Ефективність
E T
CAL PATH EST PATH P
CAL PATH EST PATH t m P
k k P
k k k P
=
=
=
−
= =
+ ⋅
− =
+ + ⋅ ⋅∑
+ ⋅
+ + ⋅
⎛ ⎞
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎝ ⎠
(3)
Зробимо висновки, що випливають з (3). Коли 1 2a aP P→
продуктивність набагато вища, заощаджується час при розрахунку і
встановленні шляху. Коли обидва 2k і 3k довші, ефективність явно краща. З
іншого боку, якщо 2k і 3k коротші, стан мережі є добрим і мережевий трафік
менший. Таким чином, ефективність є нижчою. Нова і оригінальна
архітектура не мають явних відмінностей.
Позначимо
2 3
1 2 3
K
k k
k k k
=
+
+ +
,
параметр, що представляє стан трафіку.
Якщо 1k фіксований, Інтернет має важкий трафік, причому 1K → .
Іншими словами, час розрахунку шляху 2k та час створення шляху 3k є
великими. Крім того, позначимо відношення ймовірностей через
1
2
P a
P a
P = , 0 1P< < .
Таким чином:
Ефективність K P= ⋅ .
На рис. 2 показана ефективність мережі: при 1K → ефективність
очевидно підвищується. Іншими словами, чим більшим стає трафік, тим
краща ефективність. І навпаки, коли 0K → , ефективність знижується. Такі
наслідки є перевагами запропонованої захищеної архітектури. Крім того,
коли 1P → , граничний LSR економить багато часу при передачі потоку, що
покращує ефективність. На рис. 2 нахил ліній відрізняється. Змінюючи K і
P одночасно, спостерігаємо за зміною ефективності на рис. 3.
211
Рис. 2. Аналіз ефективності від параметрів трафіка
Рис. 3. Зміна ефективності зі зміною часу обслуговування
Час для створення одного ЕR-LSP
Згідно [6], ми практично не знаємо час обчислення для створення
повідомлення мітки запиту на граничному LSR. Таким чином, дуже важко
правильно оцінити час, щоб встановити один ER-LSP в домені MPLS. Проте
відомо, що цей час включає в себе час очікування на всіх LSR-ах, вздовж ER-
LSP. За даними [7], середній час очікування в черзі на виході
212
( )2 1
P
W
P
=
−
,
де W означає середній час очікування, а P означає навантаження
( 0 1P< < ). Коли вхідний LSR встановлює один ER-LSP, він включає в себе
процеси запиту мітки та прив’язки мітки. Процеси можуть дозволяти
повідомлення запиту мітки та прив’язки мітки проходячи через багато LSR-
ів.
Обидва повідомлення запиту мітки та прив’язки мітки можуть привести
до деякої затримки на кожному LSR в процесі створення єдиного ER-LSP.
Крім того, навантаження кожного LSR не залежить від інших. Припустимо,
що повідомлення запиту мітки та прив’язки мітки проходять через n LSR-ів,
і вважаємо завантаження кожного LSR однаковим Згідно з [8], обом
повідомленням потрібно по 4 байти для зберігання інформації. Таким чином,
час для запиту мітки та прив’язки мітки є
( ) ( )
4
2 4
2 1 1
P nP
W n
P P
= ⋅ ⋅ ⋅ =
− −
,
коли 0 1P< < , 0n >
Згідно з рис. 4, для процесу запиту мітки та прив’язки мітки потрібен
деякий час для прийняття рішення.
Рис. 4. Час встановлення одного ЕR-LSP.
ВИСНОВКИ
У роботі запропонована нова архітектура - активна захищена
максимальна швидкість передачі даних в мережі, яка покращує CR-LDP в
домені MPLS. Проаналізована її ефективність і показано, що така архітектура
213 © Б. В. Дурняк, В.З. Пашкевич
більше підходить для передачі мультимедійного трафіку, наприклад, такого
як відео MPEG-4.
1. Тимченко О.В., Кирик М.І., Верхола Б.М., Самі Аскар. Аналіз методів забезпечення
якості передачі мультимедійного трафіку // Моделювання та інформаційні технології.
Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – Вип.50. – К.: 2009. – С. 200-206.
2. R. Braden et.al., "Resource Reservation Protocol (RSVP) - Version 1 Functional
Specification," RFC 2205, Sept. 1997.
3. L Andersson et.al., "LDP Specification," RFC 3036, Jan. 2001.
4. E. Rosen et.al . , "Multiprotocol Label Switching Architecture," RFC 3031, Jan. 2001.
5. B. Jamoussi et al., "Constraint-Based LSP Setup Using LDP," RFC 3212, Jan. 2002.
6. A. Ghanwani et al., "Traffic Engineering Standards in IP Networks Using MPLS,"
IEEE Commun. Mag., vol. 37, no. 12, Dec. 1999, pp. 49-53.
7. M. G. Hluchyj and M. J. Karol, "Queuing in High-Performance Packet Switching,"
IEEE JSAC, vol. 6, no. 9, Dec 1988, pp. 1587-97.
8. E. Rosen et al., "MPLS Label Stack Encoding," RFC 3032,Jan. 2001.
Поступила 18.01.2010р.
УДК 004.056
Б. В. Дурняк, В.З. Пашкевич
МЕТОДИ ФОРМУВАННЯ ГРАФІЧНИХ ЗАСОБІВ ЗАХИСТУ
ДОКУМЕНТІВ
We worked out the formal description of graphic protection means on the basis of
graphic introduction and rulers of construction and modification of graphic images in
a rectangular coordinate system.
За багатовікову історію людства документи на паперових носіях стали
вагомим інструментом існування державних інститутів, ринкової економіки,
носіями важливої інформації та невід’ємними супутниками людини.
Внаслідок впливу економічних та соціальних факторів вони стали предметом
зацікавленості кримінальних структур до підроблення та фальсифікації [1]. У
період розповсюдження систем оперативної поліграфії, копіювальної
техніки, настільних видавничих систем і комп’ютерних технологій кількість
фальсифікацій документів на паперових носіях значно зросла [2]. На
сьогоднішній день поняття документа нерозривно пов’язане з його захистом,
оскільки відсутність захищеності документів може завдати значної шкоди і
збитків державі та її громадянам.
|