Kompresja nagłówków
Zastosowanie
IPHC: Cisco Systems router InternetworkOperating System (IOS)
Sieci MANET
IPHC oraz RHCO: 3GPP Release 4, Release 5, Release 6
Packet Data Convergence Protocol (PDCP)  pomiędzy UE oraz RNC, Pomiędzy
RNC
A
ącza satelitarne
Połączenia wdzwaniane
W łączach sieci szkieletowych (rzadziej)
Dwa główne typy protokołów kompresji (IETF):
Internet Protocol Header Compression (IPHC)
" Kompresja dla łączy wąskopasmowych
" wg [RFC 2507] oraz [RFC 2508]
" Kompresja nagłówków TCP/IP, UDP/IP, RTP/UDP/IP oraz ESP/IP
"  Zaawansowana kompresja nagłówków RTP/UDP/IP (ECRTP) wg [RFC 3545]
" Robust Header Compression (ROHC)
" Kompresja szczególnie przydatna dla łączy radiowych z większymi BER oraz RTT
" Mechanizm kompresji wg [RFC 3095] oraz [RFC 3096]
" Kompresja nagłówków ESP/IP, UDP/IP, RTP/UDP/IP
" Kompresja nagłówków TCP/IP - obecnie w stanie  Draft
1/100
J. Krygier
Kompresja nagłówków
> Porównanie mechanizmów proponowanych przez IETF
2/100
J. Krygier y
ródło: http://www.effnet.com/sites/effnet/pdf/uk/Whitepaper_Header_Compression.pdf
Kompresja nagłówków
3/100
J. Krygier
Kompresja nagłówków
> Idea IPHC
4/100
J. Krygier y
ródło: http://usipv6.unixprogram.com/North_American_IPv6_Summit_2004/IPv6_Tutorial/Emre_Ertekin_Christos_Christou.pdf
Kompresja nagłówków
> IPHC
Sposób redukcji pól zmieniających się o "
"t (np. Numery sekwencyjne) w IPHC
"
"
Przykład: redukcja wielkości danych przenoszonych w polu sekwencji (TCP)
Oryginalny nr sekwencji
"t
-> wada: problemy w przypadku straty pakietów -> potrzeba ponownej
synchronizacji (przesłania pełnych pakietów) -> opóz
nienie o czas reakcji na stratę
pakietów
5/100
J. Krygier y
ródło: http://usipv6.unixprogram.com/North_American_IPv6_Summit_2004/IPv6_Tutorial/Emre_Ertekin_Christos_Christou.pdf
Kompresja nagłówków
> IPHC  Typy pakietów
" FULL_HEADER
" Zawiera CID oraz Generation (jeśli nie TCP)
" COMPRESSED_NON_TCP
" Zawiera CID oraz Generation
" COMPRESSED_TCP
" Zawiera CID oraz pole flag wskazujące które pola się zmieniły
" COMPRESSED_TCP_NODELTA
" Zawiera skompresowany nagłówek TCP z pełnymi danymi typu
DELTA
" CONTEXT_STATE
" specjalny pakiet przesyłany przez dekompresora w celu wskazania
listy CID, dla których synchronizacja została stracona; datagram ten
nie zawiera nagłówka IP
Reakcja na błędy
" Gdy TCP: dekompresor - > dzięki sumie kontrolnej, kompresor - > dzięki
retransmisjom
" Gdy UDP: poprzez 6-bitową liczbę  generation
6/100
J. Krygier y
ródło: http://usipv6.unixprogram.com/North_American_IPv6_Summit_2004/IPv6_Tutorial/Emre_Ertekin_Christos_Christou.pdf
Kompresja nagłówków
> IPHC  formaty nagłówków
Format COMPRESSED_TCP
7/100
J. Krygier y
ródło: http://usipv6.unixprogram.com/North_American_IPv6_Summit_2004/IPv6_Tutorial/Emre_Ertekin_Christos_Christou.pdf
Kompresja nagłówków
> IPHC  formaty nagłówków
Format COMPRESSED_TCP_NODELTA
Format COMPRESSED NON-TCP, CID-> 8 bitów Format COMPRESSED NON-TCP, CID-> 16
bitów
8/100
J. Krygier y
ródło: http://usipv6.unixprogram.com/North_American_IPv6_Summit_2004/IPv6_Tutorial/Emre_Ertekin_Christos_Christou.pdf
Kompresja nagłówków
> ROHC (RFC 3095)
IR - Initialization and Refresh U - Unidirectional Mode NC  No Context
FO  First Order O - Optimistic Mode SC  Static Context
SO  Second Order R - Reliable Mode FC  Full Context
Kompresja w kompresorze rozpoczyna się od stanu najni\
szego (IR). Przejście do stanu
wy\
szego zale\
y od:
" Zmienności zawartości pól nagłówków
" Pozytywnej odpowiedzi od dekompresora (Acknowledgments -- ACKs)
" Negatywnej odpowiedzi od dekompresora (Negative ACKs -- NACKs)
" Wielkości  timeoutów : (gdy nie ma mo\
liwości potwierdzenia od dekompreosa, np. w łączach
simpleksowych)
9/100
J. Krygier y
ródło: http://usipv6.unixprogram.com/North_American_IPv6_Summit_2004/IPv6_Tutorial/Emre_Ertekin_Christos_Christou.pdf
Kompresja nagłówków
> ROHC
" Dekompresor rozpoczyna pracę od stanu No Context.
" Poprawne otrzymanie pakietów pochodzących ze stanu IR kompresora
pozwala na stworzenie kontekstu w dekompresorze (dekompresor
mo\
e teraz zmienić stan do FC)
" Dekompresor zmienia stan na ni\
szy (SC) w przypadku
zidentyfikowania błędów
" Po otrzymaniu niezbędnych informacji od kompresora, który wchodzi
wtedy w stan FO, zmienia ponownie stan na FC
" W przypadku ponownych błędów, dekompresor przechodzi w stan NC 
kompresor musi przejść wtedy do stanu IR, powodując przesłanie
pełnych nagłówków
" Po zdefiniowaniu nowego kontekstu, dekompresor ponownie wraca do
stanu FC
" Proces kompresji zawsze rozpoczyna się w trybie Unidirectional
(jednokierunkowym)
10/100
J. Krygier
Kompresja nagłówków
> RHCO
Tryb Unidirectional (U) Tryb Optimistic (O) - dwukierunkowy
Tryb Reliable (R) - dwukierunkowy
11/100
J. Krygier y
ródło: http://usipv6.unixprogram.com/North_American_IPv6_Summit_2004/IPv6_Tutorial/Emre_Ertekin_Christos_Christou.pdf
Kompresja nagłówków
> ROHC
12/100
J. Krygier
Kompresja nagłówków
> RHCO
Przykład działania algorytmu kompresji pól zmieniających się: Least Significant Bit (LSB)
Przykład działania algorytmu kompresji pól zmieniających się: Window-based Least Significant
Bit (W-LSB)
13/100
J. Krygier
Mechanizmy dedykowane
RT, NRT RT, NRT
applications applications
Narrowband
Eth
link
Eth
NA NA
IPv6 IPv6
Headers compression
UDP, IPv6, Eth vi, F UDP, IPv6, Eth
RT data RT data RT data
Segmentation, Multiplexing
RT1
1 1 1 1 1 1 1 1
RT2
2 2 2 2 2
NRT NRT
2 1 1 2 1 1 2 1 2 1 1 2 1
14/100
J. Krygier
Mechanizmy dedykowane
Przykłady: łącze wąskopasmowe 9.6kb/s
9.6kb/s
Traffic sent by voice terminal and Ethernet link throughput
8000
7000
Source data rate
6000
Ethernet throughput
5000
4000
3000
2000
1000
0
0 500 1000 1500 2000
Simulation time (sec)
Voice packets end-to-end delay Voice packets jitter
0.12
3.5
Voice Voice
3
0.1
Voice and NRT data (FIFO) Voice and NRT data (FIFO)
2.5 Voice and NRT data (PQ) Voice and NRT data (PQ)
0.08
2
0.06
1.5
0.04
1
0.02
0.5
0 0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Simulation time (sec) Simulation time (sec)
15/100
J. Krygier
(bits/sec)
Data rate, Throughput
Jitter (sec)
End-to-end delay (sec)
Mechanizmy dedykowane
Przykłady: łącze wąskopasmowe 9.6kb/s
0.014
RT packet jitter (no QoS procedures)
Packets source
0.045
0.012 Packets destination
0.040
No NRT data
NRT 170B 0.010
0.035
NRT 118B
0.030
0.008
0.025
0.006
0.020
0.015
0.004
0.010
0.002
0.005
0.000
0.000
0 200 400 600 800 1000
0 200 400 600 800 1000
Time (sec)
Time (sec)
0.014 0.008
NRT packet size 812B NRT packet size 1514 bytes
0.007
0.012
0.006
0.010
0.005
0.008
0.004
0.006
0.003
0.004
0.002
0.002
0.001
0.000
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Time (sec) Time (sec)
16/100
J. Krygier
Jitter (sec)
Jitter (s)
Jitter (sec)
Jitter (sec)
Mechanizmy dedykowane
Przykłady: łącze wąskopasmowe 9.6kb/s
Segmentation buffer usage
RT packets jitter (average)
14000
0.002
Min. from the history
12000
0.00195
Mean from the history
10000
0.0019
Max. from the history
8000
0.00185
6000
0.0018
4000
0.00175
2000
0.0017
0
0.00165
818 819 820 821 822 823 824 825 826
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Simulation time (sec)
Simulation time (sec)
Voice packets jitter Voice packets end-to-end delay
0.0020 0.0566
0.0018
Mean from the history
0.0565
0.0016
Minimum from the history
0.0564
0.0014
0.0563
0.0012
0.0010 0.0562
0.0008
0.0561
Mean from the history
0.0006
0.0560
0.0004
Minimum from the history
0.0559
0.0002
0.0000 0.0558
0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25
Number of entries in the history table Number of entries in the history table
17/100
J. Krygier
Buffer usage (bits)
Mean jitter (sec)
Jitter (sec)
End-to-end delay (sec)