Τηλεπικοινωνιακός δορυφόρος: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

*'''Διαλείπουσα συνδετικότητα :''' Στις δορυφορικές διαμορφώσεις τροχιάς μη-γεωσύγχρονης, οι συνδέσεις TCP πρέπει να μεταφερθούν από έναν δορυφόρο σε ένα άλλο ή από έναν επίγειο σταθμό σε άλλο κατά διαστήματα. Αυτό το handoff μπορεί να προκαλέσει την απώλεια πακέτων εάν δεν εκτελείται κατάλληλα. Τα περισσότερα δορυφορικά κανάλια διαθέτουν μόνο ένα υποσύνολο των ανωτέρω χαρακτηριστικών. Επιπλέον, τα δορυφορικά δίκτυα δεν είναι τα μόνα περιβάλλοντα όπου τα ανωτέρω χαρακτηριστικά βρίσκονται. Εντούτοις, τα δορυφορικά δίκτυα τείνουν να εκθέσουν περισσότερους των ανωτέρω προβλημάτων, ή τα ανωτέρω προβλήματα επιδεινώνονται στο δορυφορικό περιβάλλον. Οι μηχανισμοί που περιγράφονται στο παρόν έγγραφο πρέπει να ωφελήσουν τα περισσότερα δίκτυα, ειδικά εκείνοι με ένα ή περισσότερα από τα ανωτέρω χαρακτηριστικά (π.χ., σε δίκτυα Gigabit εμφανίζονται υψηλές τιμές στο γινόμενο delay*bandwidth).

 

Οι χαμηλότεροι μετριασμοί επιπέδων αυτό συστήνονται ότι εκείνοι που χρησιμοποιούν τα δορυφορικά κανάλια στα δίκτυά τους πρέπει να χρησιμοποιήσουν τους ακόλουθους δύο μηχανισμούς μη-TCP που μπορούν να αυξήσουν την απόδοση TCP. Αυτοί οι μηχανισμοί είναι ανακάλυψη πορειών MTU και μπροστινή διόρθωση λάθους (FEC) και περιγράφονται στα εξής δύο τμήματα. Το πρωτόκολλο στρώματος συνδέσεων στοιχείων που χρησιμοποιείται πέρα από ένα δορυφορικό κανάλι μπορεί να ασκήσει μεγάλη επίδραση στην απόδοση των υψηλότερων πρωτοκόλλων στρώματος. Ενώ πέρα από το πεδίο του παρόντος εγγράφου, εκείνοι που κατασκευάζουν τα δορυφορικά δίκτυα πρέπει να συντονίσουν αυτά τα πρωτόκολλα κατά τρόπο κατάλληλο για να εξασφαλίσουν ότι το πρωτόκολλο συνδέσεων στοιχείων δεν περιορίζει την απόδοση TCP. Ειδικότερα, τα πρωτόκολλα στρώματος συνδέσεων στοιχείων εφαρμόζουν συχνά τους μηχανισμούς ροής ελέγχου παραθύρων και αναμετάδοσης. Όταν το μέγεθος παραθύρων επιπέδων συνδέσεων είναι πάρα πολύ μικρό, η απόδοση θα υποφέρει ακριβώς όπως όταν το μέγεθος παραθύρων TCP είναι πάρα πολύ μικρό. Επίδραση που οι αναμεταδόσεις επιπέδων συνδέσεων ασκούν στις μεταφορές TCP αυτήν την περίοδο καλά δεν γίνεται κατανοητή. Η αλληλεπίδραση μεταξύ των αναμεταδόσεων TCP και των αναμεταδόσεων επιπέδων συνδέσεων είναι ένα θέμα για την περαιτέρω έρευνα.

 

'''3.2.''' Το μπροστινό γεγονός απώλειας διορθώσεων Α λάθους στο TCP ερμηνεύεται πάντα ως ένδειξη της συμφόρησης και αναγκάζει πάντα το TCP για να μειώσει το μέγεθος παραθύρων συμφόρησής του. Από τη συμφόρηση το παράθυρο γίνεται βασισμένο στις αναγνωρίσεις επιστροφής, το TCP ξοδεύει έναν μακροχρόνιο χρόνο που ανακτεί από την απώλεια κατά λειτουργία στα δορυφορικά δίκτυα. Όταν η απώλεια πακέτων οφείλεται στη δωροδοκία, παρά τη συμφόρηση, το TCP δεν πρέπει να μειώσει το μέγεθος παραθύρων συμφόρησής του. Εντούτοις, αυτή την περίοδο να ανιχνεύσει την απώλεια δωροδοκίας είναι ένα ερευνητικό ζήτημα. Επομένως, για το TCP για να λειτουργήσει αποτελεσματικά, τα χαρακτηριστικά καναλιών πρέπει να είναι τέτοια που σχεδόν όλη η απώλεια οφείλεται στη συμφόρηση δικτύων. Η χρήση της μπροστινής κωδικοποίησης διορθώσεων λάθους (FEC) σε μια δορυφορική σύνδεση πρέπει να χρησιμοποιηθεί για να βελτιώσει το ποσοστό κομμάτι-λάθους (ΤΖΊΤΖΙΦΑ) του δορυφορικού καναλιού. Η μείωση των ΤΖΙΤΖΙΦΩΝ είναι όχι πάντα δυνατή στα δορυφορικά περιβάλλοντα. Εντούτοις, δεδομένου ότι το TCP παίρνει έναν μακροχρόνιο χρόνο να ανακτήσει από τα χαμένα πακέτα επειδή η μακροχρόνια καθυστέρηση διάδοσης που επιβάλλεται από μια δορυφορική ανατροφοδότηση καθυστερήσεων συνδέσεων από το δέκτη [ PS97 ], η σύνδεση πρέπει να γίνει όσο το δυνατόν καθαρότερη να αποτρέψει τις συνδέσεις TCP από τη λήψη των ψεύτικων σημάτων συμφόρησης. Το παρόν έγγραφο δεν υποβάλλει μια συγκεκριμένη σύσταση ΤΖΙΤΖΙΦΩΝ γιατί το TCP εκτός φυσικά πρέπει να είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερο. Το FEC δεν πρέπει να αναμένεται για να καθορίσει όλα τα προβλήματα που συνδέονται με τις θορυβώδεις δορυφορικές συνδέσεις. Υπάρχουν μερικές καταστάσεις όπου FEC δεν μπορεί να αναμένεται για να λύσει το πρόβλημα θορύβου (όπως το στρατιωτικό μπλοκάρισμα, οι βαθιές διαστημικές αποστολές, θόρυβος που προκαλείται από τη βροχή εξασθενίζουν, κ.λπ.). Επιπλέον, οι διακοπές λειτουργίας συνδέσεων μπορούν επίσης να προκαλέσουν τα προβλήματα στα δορυφορικά συστήματα που δεν εμφανίζονται όπως συχνά στα επίγεια δίκτυα. Τέλος, FEC δεν είναι χωρίς κόστος. FEC απαιτεί το πρόσθετο υλικό και χρησιμοποιεί μερικά από το διαθέσιμο εύρος ζώνης. Μπορεί να προσθέσει την καθυστέρηση και το συγχρονισμό jitter που οφείλεται στο χρόνο επεξεργασίας του κωδικοποιητή /του αποκωδικοποιητή. Η περαιτέρω έρευνα απαιτείται στους μηχανισμούς που επιτρέπουν ότι το TCP για να διαφοροποιήσει μεταξύ της συμφόρησης προκάλεσε τις πτώσεις και εκείνοι που προκλήθηκαν από τη δωροδοκία. Ένας τέτοιος μηχανισμός θα επέτρεπε στο TCP για να αποκριθεί στη συμφόρηση κατά τρόπο κατάλληλο, καθώς επίσης και επισκευάζοντας τη δωροδοκία, απώλεια χωρίς μείωση του ποσοστού μετάδοσης. Εντούτοις, έλλειψη ενός τέτοιου πακέτου μηχανισμών η απώλεια πρέπει να υποτίθεται ότι έδειξε τη συμφόρηση για να συντηρήσει τη σταθερότητα δικτύων. Ανακριβώς να ερμηνεύσουν την απώλεια όπως προκαλείται από τη δωροδοκία και η μη μείωση του ποσοστού μετάδοσης μπορούν αναλόγως να οδηγήσουν στη συμφορητική κατάρρευση [ Jac88 ] [ FF98 ].

 

 

Οι τυποποιημένοι μηχανισμοί TCP αυτό το τμήμα περιγράφουν τους μηχανισμούς TCP που μπορούν να είναι απαραίτητοι στα δορυφορικά ή υβριδικά δορυφορικά / επίγεια δίκτυα για να χρησιμοποιήσουν καλύτερα τη διαθέσιμη ικανότητα της σύνδεσης. Αυτοί οι μηχανισμοί μπορούν επίσης να απαιτηθούν για να χρησιμοποιήσουν πλήρως τα γρήγορα επίγεια κανάλια. Επιπλέον, αυτοί οι μηχανισμοί δεν βλάπτουν πλήρως την απόδοση σε ένα κοινό επίγειο δίκτυο. Κάθε ένα από τα εξής τμήματα περιγράφει έναν μηχανισμό και γιατί εκείνος ο μηχανισμός μπορεί να απαιτηθεί. '''4.1.''' Ο έλεγχος συμφόρησης για να αποφύγει ένα ακατάλληλο ποσό κυκλοφορίας δικτύων για τους τρέχοντες όρους δικτύων, κατά τη διάρκεια ενός TCP σύνδεσης χρησιμοποιεί τέσσερις μηχανισμούς ελέγχου συμφόρησης [ Jac88 ] [ Jac90 ] [ Ste97 ]. Αυτοί οι αλγόριθμοι είναι αργή έναρξη, αποφυγή συμφόρησης, αναμετάδοση γρήγορη και γρήγορη αποκατάσταση. Αυτοί οι αλγόριθμοι χρησιμοποιούνται για να ρυθμίσουν το ποσό μη αναγνωρισμένων στοιχείων που μπορούν να μεταδοθούν στο δίκτυο και να αναμεταδώσουν τα τμήματα από το δίκτυο που πέφτουν. Οι αποστολείς TCP χρησιμοποιούν δύο κρατικές μεταβλητές για να ολοκληρώσουν τον έλεγχο συμφόρησης. Η πρώτη μεταβλητή είναι το παράθυρο συμφόρησης (cwnd). Αυτό είναι ένας ανώτερος που δεσμεύεται στο ποσά στοιχεία που ο αποστολέας μπορεί να μεταδώσει στο δίκτυο πριν λάβει μια αναγνώριση (ack). Η αξία του cwnd περιορίζεται στο διαφημισμένο παράθυρο του δέκτη. Το παράθυρο συμφόρησης αυξάνεται ή μειώνεται κατά τη διάρκεια της μεταφοράς βασισμένης στο προκύψαντα ποσό συμφόρησης στο παρόν δίκτυο. Η δεύτερη μεταβλητή είναι το αργό κατώτατο όριο έναρξης (ssthresh). Αυτή η μεταβλητή καθορίζει ποιος αλγόριθμος χρησιμοποιείται για να αυξήσει την αξία του cwnd. Εάν cwnd είναι ssthresh λιγότερο, ο αργός αλγόριθμος έναρξης χρησιμοποιείται για να αυξήσει την αξία του cwnd. Εντούτοις, εάν cwnd είναι μεγαλύτερο ή ίσο (ή ακριβώς μεγαλύτερος απ' ό,τι σε μερικές εφαρμογές TCP) ssthresh ο αλγόριθμος αποφυγής συμφόρησης χρησιμοποιείται. Η αρχική αξία του ssthresh είναι το διαφημισμένο μέγεθος παραθύρων του δέκτη. Επιπλέον, η τιμή του ssthresh τίθεται όταν ανιχνεύεται η συμφόρηση. Οι τέσσερις αλγόριθμοι ελέγχου συμφόρησης περιγράφονται κατωτέρω, ακολουθούμενος από μια συνοπτική συζήτηση του αντίκτυπου των δορυφορικών περιβαλλόντων σε αυτούς τους αλγορίθμους.