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Agenda1. Entwicklung im ICT-Markt2. QoS- Anforderungen3. Auswirkungen bei gemischter Verkehrslast4. Lösungsmöglichkeiten
Professorin Dr.-Ing. Sabine WielandProf. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
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Die Paket-basierten Netze IIProfessorin Dr.-Ing. Sabine Wieland   Seite 16Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
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Was passiert, wenn man einfach die Verkehre mischt?                                „Bandbreite haben wir genug –          ...
Lastprognosen für den IP Verkehr                                           Datenverkehr Prio 4                            ...
© 2009 GSM Association, Inter-Service Provider IP Backbone Guidelines 5.0,                                      VoIP und I...
© 2009 GSM Association, Inter-Service Provider IP Backbone Guidelines 5.0,              Datenverkehr, Cloud Computing, Del...
Auswirkungen bei gemischter Verkehrslast•    Viele VoIP-Telefone gleichen einen Paketverlust durch einen     eingebauten M...
Lösungsmöglichkeiten•    Verkehrstrennung: Mit logische Trennungen, wie MPLS, VLAN     (hardwarebasiert) kann man eine Mis...
Lösungsmöglichkeiten•    Überdimensionierung: Das Argument, die Netze seien ja nur gering     mit Daten ausgelastet, trägt...
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Performance-Anforderungen durch VoIP und Cloud Computing an IP-basierten Netzen

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Voice + IP 2012
Performance-Anforderungen durch VoIP und Cloud Computing an IP-basierten Netzen

Prof. Dr.-Ing. Sabine Wieland, Deutsche Telekom AG, Hochschule für Telekommunikation Leipzig

Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund, Georg-Simon-Ohm Hochschule
Das Blog der Messe Frankfurt zur Digitalisierung des Geschäftslebens:
http://connected.messefrankfurt.com/de/

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Performance-Anforderungen durch VoIP und Cloud Computing an IP-basierten Netzen

  1. 1. Performance-Anforderungen durch VoIP und Cloud Computing an IP-basierten Netzen Profn. Dr.-Ing. Sabine Wieland Deutsche Telekom AG Hochschule für Telekommunikation Leipzig Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund Georg-Simon-Ohm Hochschule Oktober 2012 Seite 1
  2. 2. Agenda1. Entwicklung im ICT-Markt2. QoS- Anforderungen3. Auswirkungen bei gemischter Verkehrslast4. Lösungsmöglichkeiten
  3. 3. Professorin Dr.-Ing. Sabine WielandProf. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  4. 4. Professorin Dr.-Ing. Sabine WielandProf. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  5. 5. Professorin Dr.-Ing. Sabine WielandProf. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  6. 6. Verfügbarkeit der Bandbreitenklassen 2011Professorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 6Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  7. 7. Datenverkehr explodiert in MobilnetzenProfessorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 7Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  8. 8. Entwicklung des Datenverkehrs % 100 Cloud Computing 75 IPTV 50 25 VoIP 2000 2004 2008 2012 2016Professorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 8Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  9. 9. QoS Anforderungen der Datendienste QoS Daten- Durch- max. Max. accept accept. virtuelle Verbin- volumen satz delay Jitter . BER PER dungsdauer [s] Dienst GB [MBit/s] [s] [ms] Festbild 1 5 1 10-3 l0-7 1 hochauflösendes Bild 1-25 1-25 1-10 10-5 l0-7 1-5 Datagramm 1-100 1 0.001 0 0 verbindungslos Filetransfer 0.1-100 0.1-100 1 0 10-8 1 Echtzeitdaten 0.004 < 10 10-4-1 0 0 > 10 Netzwerk-Filesystem- 1-100 1 0.1 0 10-8 verbindungslos Zugriff Zugriff auf Virtual 0.004 1 0.005 0 10-8 > 10 shared Memory Sprache 0.042 0.064 0.25 10 <10-1 <10-1 60-3600 IPTV 182 0.73 0.25 10 10-2 10-3 120-10000Professorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 9Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  10. 10. Internet und VoIP ohne QoS Internet, das Träger-Netz für alles ist verbindungslos - IP-Pakete werden anhand der IP-Adresse durch das Netz geleitet (Routing).Professorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 10Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  11. 11. Verteilung der IP-PaketlängeProfessorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 11Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  12. 12. Der Jitter wird immer schlimmerProfessorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 12Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  13. 13. Was ist Performance?Professorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 13Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  14. 14. Datenrate und Durchsatz - xkbit/s ist nicht der Durchsatz!• Weil Pakete wiederholt werden bei Paketverlust, weil Zwischenspeicher begrenzt und weil große Verzögerungen (auch durch Jitter) zu Paketverlust führen.• Overhead - das was wir übertragen wollen muss noch in UDP oder TCP, IP und Schicht-2-Protokolle eingepakt werden.• Statistisches Multiplex: weil viele Quellen zu einer Transportleitung zusammengefaßt werden (Übertragungsgeschwindigkeit ist nicht die Summe der einzelnen Quellen) sind.• Verwerfen von PaketenProfessorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 14Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  15. 15. Selbstähnliches VerhaltenDer Internet-Verkehr schwankt sehr stark, auch wenn man sehr viele Benutzer zusammenfasst:Professorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 15Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  16. 16. Die Paket-basierten Netze IIProfessorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 16Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  17. 17. Auslastung in Abhängigkeit vom Hurst-Parameter Hurst-Parameter=1 beschreibt selbstähnliches Verhalten Kapazitätsplanung: die Netze sind nicht berechenbar! (Verteilungen und Hurst- Parameter meist unbekannt), Beobachtung der augenblicklichen Auslastung, Trends ermitteln Registrierung des Überschreitens von Auslastungsschwellen (r > x) Frühzeitiger Ausbau der belasteten Strecken (meist Verdoppelung)Professorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 17Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  18. 18. Probleme für die Echtzeitkommunikation: PaketverlustProfessorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 18Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  19. 19. Was passiert, wenn man einfach die Verkehre mischt? „Bandbreite haben wir genug – die paar kbit/s sind kein Problem in unseren Gbit/s-Netzen.“• Meistens geht es gut. Die meisten LAN sind kräftig überdimensioniert.• Manchmal ist dann die Verständigung in diesen Systemen sehr schlecht. Diese Fälle lassen sich kaum reproduzieren. In diesen Zeiten sind in der klassischen Datenkommunikation signifikante Verzögerungen und Paketverlust merklich. -> Das tritt auf, wenn das Netz (ausnahmsweise) einmal etwas belastet ist.• Messungen belegen kurzzeitige, sporadische Überlastzustände, die sich aber kaum reproduzieren lassen.Professorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 19Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  20. 20. Lastprognosen für den IP Verkehr Datenverkehr Prio 4 Datenverkehr Prio 3 IPTV Prio 2 VoIP Prio 1Professorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 20Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  21. 21. © 2009 GSM Association, Inter-Service Provider IP Backbone Guidelines 5.0, VoIP und IPTV, Delay weltweitProfessorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 21Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  22. 22. © 2009 GSM Association, Inter-Service Provider IP Backbone Guidelines 5.0, Datenverkehr, Cloud Computing, Delay weltweitProfessorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 22Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  23. 23. Auswirkungen bei gemischter Verkehrslast• Viele VoIP-Telefone gleichen einen Paketverlust durch einen eingebauten Mechanismus besser als andere Terminals aus. Obwohl die Pakete tatsächlich fehlen, ist es für die Benutzer kaum zu merken.• Die klassische Datenkommunikation wird durch die vielen RTP-Pakete beeinträchtigt. Die Netzlast steigt durch VoIP signifikant an. Hierfür sind die vielen zusätzlichen kurzen RTP-Pakete verantwortlich, nicht die zusätzlich erforderliche Datenrate. Mit der Paketrate (Ankunftsrate λ) steigt die Netzauslastung ρ.• Diese Fälle, in denen die Qualität der Sprachkommunikation sehr schlecht wird, lassen sich kaum reproduzieren. Um solche Belastungen zu rekonstruieren, müsste man eine große Belastung im Bereich der Sprachkommunikation und auch im Bereich der Datenkommunikation erzeugen.Professorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 23Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  24. 24. Lösungsmöglichkeiten• Verkehrstrennung: Mit logische Trennungen, wie MPLS, VLAN (hardwarebasiert) kann man eine Mischung zwischen Paketen der Echtzeitkommunikation und des klassischen Datenverkehrs vermeiden. Diese Leitungen zeigen eine viel größte Leistungsfähigkeit, sie transportieren bei vergleichbaren Werten am meisten Echtzeitverkehr mit geringen Wartezeiten. Diese strikte Trennung von Sprache und Echtzeitdaten ist in jedem Fall zu bevorzugen.• Priorisierung: DiffServ (Strict Priority Queueing) ermöglicht einen bevorzugten Transport der Echtzeitinformation. Für kleinere Verhältnisse und einen geringen Echtzeit-Anteil kann dies ein möglicher Weg sein.Professorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 24Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  25. 25. Lösungsmöglichkeiten• Überdimensionierung: Das Argument, die Netze seien ja nur gering mit Daten ausgelastet, trägt nicht. Ohne QoS-Maßnahmen zeigen sich in diesen Systemen sehr frühzeitig Probleme. Zudem kann man sich durch eine ungenügende Verkehrstrennung Sicherheitsprobleme einhandeln, weil alles im gleichen Netz stattfindet.• Protection in MPLS-Netzen: Installation und Nutzung von Backup- Pfaden vor dem Auftreten von Störungen um QoS für Prioritätsklassen zu sichern.• Kombination von Priorisierung und ProtectionProfessorin Dr.-Ing. Sabine Wieland Seite 25Prof. Dr.-Ing. Gerd Siegmund
  26. 26. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

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