Αξιολόγηση Μοντέλων Συμπίεσης Επικεφαλίδων Για Ασύρματα Συστήματα Πρόσβασης Βασισμένα Σε Ip

Abstract

Στα κινητά δίκτυα 3ης γενιάς θεμελιώδης στόχος είναι η υποστήριξη IP κυκλοφορίας, τόσο σε πραγματικό όσο και σε μη-πραγματικό χρόνο, για τα κινητά τερματικά ενόσω επιτυγχάνεται υψηλή απόδοση φάσματος και ευρωστία σφάλματος. Στην περίπτωση φωνής η αποδοτικότητα φάσματος και η ευρωστία σφάλματος έχουν ένα ελάχιστο όριο απόδοσης που προέρχεται από τα υπάρχον κυψελοειδή συστήματα. Υπάρχει επίσης ένα ελάχιστο όριο στην ποιότητα φωνής. Είναι αναμενόμενο ότι η all-IP αρχιτεκτονική πρέπει να εκπληρώσει αυτά τα ελάχιστα όρια για τις υπηρεσίες φωνής. Το ερώτημα είναι πώς επιτυγχάνονται οι στόχοι για απόδοση φάσματος και ευρωστίας σφάλματος για τη φωνή όταν εφαρμόζεται το all-IP παράδειγμα στα κυψελοειδή συστήματα (π.χ. EDGE και UMTS). Για IP εφαρμογές πολυμέσων πραγματικού χρόνου, το πρωτόκολλο RTP χρησιμοποιείται πάνω από το IP/UDP. Το μέγεθος της συνδυασμένης IP/UDP/RTP επικεφαλίδας είναι τουλάχιστον 60 bytes για IPv6, ενώ η ωφέλιμη πληροφορία είναι μικρή, χαρακτηριστικά μικρότερη από την IP/UDP/RTP επικεφαλίδα. Σαφώς, εάν οι επικεφαλίδες στέλνονται "όπως είναι" ("as is") στη διεπαφή αέρα, έτσι ώστε να συμβαδίσουν με το IP παράδειγμα, δεν είναι δυνατό να τηρήσουν ή και να πλησιάσουν το ελάχιστο όριο απόδοσης φάσματος κυκλωμάτων φωνής. Ως εκ τούτου απαιτείται μια τεχνική προσαρμογής επικεφαλίδων, με την οποία εφαρμόζεται ένας μετασχηματισμός στην IP/UDP/RTP επικεφαλίδα για να μειωθεί το μέγεθός της πριν τη μετάδοση στη διεπαφή αέρα, και ο αντίστροφος μετασχηματισμός εφαρμόζεται αφού διασχίσει τη διεπαφή αέρα, για να αποκατασταθεί το αρχικό μέγεθος και οι τιμές των πεδίων της επικεφαλίδας. Το μέγεθος επικεφαλίδας μειώνεται, αφαιρόντας πλεονασμό από την αρχικά κωδικοποιημένη επικεφαλίδα και/ή αφαιρώντας πληροφορία από τα πεδία επικεφαλίδων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την μείωση της λειτουργικότητας. Οι επιδράσεις στη διαφάνεια και την ευρωστία στα σφάλματα πρέπει κατανοηθούν πλήρως προκειμένου να σχεδιαστούν οι κατάλληλες τεχνικές προσαρμογής.Έναυσμα για την εκπόνηση αυτής της διδακτορικής διατριβής, υπήρξε το ερευνητικό πρόγραμμα WINE GLASS (WIreless NEtwork as a Generic platform for Location Aware Service Support). Οι προτεινόμενες τεχνικές προσαρμογής ερευνώνται. Συμπίεση επικεφαλίδων και stripping επικεφαλίδων, οι όποιες είναι και οι δύο επικρατέστεροι μέθοδοι για τη μείωση επικεφαλίδων, συγκρίνονται σε γενικό επίπεδο. Υπάρχον σχέδια συμπίεσης επικεφαλίδων περιγράφονται και αναλύονται. Κατόπιν παρουσιάζονται οι αλγόριθμοι αποκατάστασης σφάλματος, οι όποιοι και υλοποιήθηκαν. Αυτοί οι αλγόριθμοι βελτιώνουν τη συμπεριφορά της ευαίσθητης σε σφάλματα συμπίεση επικεφαλίδων. Εν συνεχεία παρατίθενται οι αλλαγές που απαιτούνται στα δίκτυα για την εισαγωγή τέτοιων μεθόδων συμπίεσης επικεφαλίδων και επισημαίνονται οι περιορισμοί που επιφέρονται από τη μείωση των επικεφαλίδων. Για την ανάλυση της απόδοσης ενός σχεδίου συμπίεσης επικεφαλίδων, χρησιμοποιούνται προσομοιώσεις σε υπολογιστή. Για το λόγο αυτό, αναπτύχθηκε ένα μοντέλο προσομοίωσης και υλοποιήθηκε ένας προσομοιωτής. Οι παράμετροι του σχεδίου συμπίεσης είναι ρυθμιζόμενες προκειμένου να γίνει κατανοητός ο αντίκτυπός τους στην απόδοση του εκάστοτε αλγορίθμου. Το μοντέλο συμπίεσης εξετάζεται για διάφορους τύπους σύνδεσης έτσι ώστε να γίνει κατανοητή η σχέση μεταξύ της απόδοσής τους σε σχέση με τις συνθήκες μετάδοσης.