QoS サービス品質コンテンツ配信技術 12 菊池浩明

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さゆりみやくぼ
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1 QoS サービス品質コンテンツ配信技術 12 菊池浩明

2 Contents n サービス品質 n ストリーミングサービス n 品質改善技術 q マルチキャスト q CDN q FEC

3 インタラクティブ性 ( 対話的 ) Streameing Realtime 例 YouTube Hulu Amazon Prime Video Ustream (live) 高い Hangout ネット電話, テレ会議中遅延, パケット損失通信方向単方向許されない delay-sensitive 付加機能ポーズ, 早送り ( シークバー ) 音声の mute, 画像のオフ

4 QoS n Quality of Service ( スの通信品質 ) ネットワークサービ q ビットレート (bit rate): 単位時間当たりの伝送量, 符号化効率 [bps] q error rate: パケット損失の割合 [%] q ( 伝播 ) 遅延時間 (transmission delay) [s] q (packet jitter): 遅延時間の分散 q レイテンシー ( ): サービス開始時刻までの遅延 (cf. RTT) q SLA (service level agreement)» 合意されたサービス品質, 保証有無 (best effortなど )

5 動画配信における QoS 伝送情報量 [bit] (= パケット数 ) 固定送信レート t 4 t 5 バッファ長可変受信レート packet loss t 3 r 3 t 2 r 2 t 1 伝送遅延 t i r i p i 送信時刻受信再生 r 1 再生遅延時刻 t bitrate: ( 伝送ビット )/( 伝送時間 ) delay: d i = r i t i jitter: Var[d i ] = 1/n Σ (d i μ(d i )) 2 latency: p i r i

6 遅延と対話性のトレードオフ n ネットワーク 1 q d1=3 [ms] d2=2 d3=30 d4=5 q 平均遅延 =40/4=10 q ジッター =( )/4= q 再生遅延耐故障性対話性 n ネットワーク 2 q d1=10 d2=11 d3=9 d4=10 q 平均遅延 = q ジッター = q 再生遅延耐故障性対話性

7 TCP の再送 n 受信バッファとタイムアウト 2 のタイムアウト A B 誤り 2 5 必要なセグメントだけ再送

8 3 つのストリーミング形式 n 1. HTTP n 2. メタファイル形式 n 3. 専用サーバー形式

9 QoS を下げる要因 S 1 R 1 R 2 D 1 S 2 R 3 R 4 D 2 class 1 class 2 D 3

10 品質保証の試み n Integrated Service ( ) q Internet の基盤を変更 q 帯域予約 RSVP q 公平キューイング n Differentiated Service (Diffserv) q インターネットは最低限の変更, 他で頑張る q パケットの n アプリケーション q FEC q CDN q P2P

11 1. P2P S 1 R 1 R 2 D 1 S 2 R 3 R 4 D 2 D 3

12 2. n パケットにマーキング (TOS フィールド ) S 1 R 1 R 2 D 1 S 2 R 3 R 4 D 2 class 1 class 2 D 3

13 3. Intserv n 帯域予約 (Reservation Protocol) S 1 R 1 R 2 D 1 S 2 R 3 R 4 D 2 class 1 class 2 D 3

14 4. FEC (Forward Correction) n 1. 誤り訂正パケット方式 q 誤り訂正チャンク P 1 P 2 P n R 1 P 1 P 2 P n R 2 P 1 P 2 R=P 1 P 2.. P n q 訂正方法 P 1 P 2 P n R 1» P 2 =P 1 R.. P n q 欠点 : n 個のパケットを送るのに個必要最初の n 個を送るまで, 再生できない.

15 4. FEC n 2. piggyback 方式 q 高圧縮 ( 低ビット ) の piggyback( ) P 1 P 1 P 2 P 2 P 3 P 3 P 4 P 1 P 1 P 2 P 2 P 3 P 3 P 4 P 1 P 2 P 2 P 4 符号化損失再構成 q 欠点 : piggyback のオーバヘッド P2 を送り終わるまで再生出来ない

16 4. FEC n 3. interleaving 方式 P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 P 7 P 8 P 9 P 1 P 4 P 7 P 2 P 5 P 8 P 3 P 6 P 9 P 1 P 4 P 7 P 2 P 5 P 8 P 3 P 6 P 9 P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 P 7 P 8 P 9 q 欠点 : 誤りは訂正しない ( 品質は落ちる ) 全部受信しないと再生できない

17 5. CDN n Content Networks S 1 R 1 R 2 D 1 S 0 S 2 R 3 R 4 D 2 コンテンツのレプリカを分散させておき, クライアントに最も近いところから配信する

18 DNS のしくみ単純名前解決 DNS サーバ対応表です resolver

19 nslookup コマンド実行例 C:\WINNT\system32>nslookup Default Server: kamome.u-tokai.ac.jp ローカル DNS サーバ Address: > Non-authoritative answer: Name: kddi7.asahi.com 真のホスト名 Address: 実際のIPアドレス Aliases: > set type=mx u-tokai.ac.jp のMXレコード問合せ > u-tokai.ac.jp Server: kamome.u-tokai.ac.jp Address: メールサーバ u-tokai.ac.jp MX preference = 10, mail exchanger = shonan.u-tokai.ac.jp u-tokai.ac.jp nameserver = shonan.u-tokai.ac.jp プライマリー u-tokai.ac.jp nameserver = kamome.u-tokai.ac.jp セカンダリー shonan.u-tokai.ac.jp internet address = kamome.u-tokai.ac.jp internet address =

20 DNS による最短経路の検索 DNS サーバ対応表 S 1 S 2 S 3 resolver ( 最短の )S 2 です.

21 例 ) C: Users kikn > nslookup サーバー : ikuta-ns.mind.meiji.ac.jp Address: 権限のない回答 : 名前 : e6858.dscc.akamaiedge.net Addresses: 2600:1417:27:487::1aca 2600:1417:27:483::1aca C: Users kikn > nslookup サーバー : cdns01.kddi.ne.jp Address: 2001:268:fd07:4::1 権限のない回答 : 名前 : e6858.dscc.akamaiedge.net Addresses: 2001:268:80e:193::1aca 2001:268:80e:18c::1aca tracert 経由するホップ数は最大 30 です : 1 7 ms 8 ms 7 ms sslvpn-20.mind.meiji.ac.jp [ ] 2 10 ms 9 ms 10 ms ct-e-isp-1-20v.mind.meiji.ac.jp [ ] 3 9 ms 7 ms 9 ms isp-fw-int.mind.meiji.ac.jp [ ] 4 7 ms 9 ms 8 ms ms 8 ms 8 ms ms 8 ms 12 ms tky001bb10.iij.net [ ] 7 11 ms 9 ms 9 ms tky008bf00.iij.net [ ] 8 10 ms 9 ms 9 ms tky001ix11.iij.net [ ] 9 10 ms 10 ms 10 ms ms 10 ms 10 ms ae-7.r30.tokyjp05.jp.bb.gin.ntt.net [ ] ms 17 ms 32 ms ae-6.r22.osakjp02.jp.bb.gin.ntt.net [ ] ms 17 ms 17 ms ae-1.r00.osakjp02.jp.bb.gin.ntt.net [ ] ms 17 ms 26 ms ae-1.akamai-osa.osakjp02.jp.bb.gin.ntt.net [ ] ms 17 ms 17 ms a deploy.static.akamaitechnologies.com [ ]

22 Akamai Technologies 社 n 1998 年設立, 米国 q 一日 10 億件の検索要求に対応. インターネットの 15 30%. q 会社名はインテリジェンスを表すハワイ語

23 まとめ n ネットワークの品質には, ビットレートの他にも, パケット損失率や伝送遅延時間, またその分散である ( ) や, 再送までの遅延時間である ( ) などがある. これらのサービス品質を ( ) と呼ぶ. n 品質保証がないことを ( ) という. 帯域予約により品質を向上するアプローチを ( ), パケットの優先順位を見て品質を制御するアプローチを ( ) という. n CDNは, ドメインからIPアドレスを検索する ( ) を用いて, 分散されたサーバから最適なサーバを選択している.

24 演習 n n=4 回につき 1 つ誤り訂正パケットを送る方式 1 と 1/4 のビット長に圧縮する piggyback 方式 2 を考える. ストリームのビットレート B とする. 1. それぞれ追加されるビットレート B1, B2 を求めよ. 2. latency( 再生までの待ち時間 ) を求めよ回に 1 度パケット損失 (80% 効率 ) のネットワークで QoS が高いのはどちらか.

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PowerPoint Presentation コンピュータ科学 III 担当 : 武田敦志 http://takeda.cs.tohoku-gakuin.ac.jp/ IP ネットワーク (1) コンピュータ間の通信 to : x Data to : x y Data to : y z Data 宛先 B のパケットは z に渡す A 宛先 B のパケットは y に渡すルーティング情報

QoS サービス品質 コンテンツ配信技術 12 菊池浩明

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