ITU-R M 1741 FRENCH-2006 Methodology for deriving performance objectives and its optimization for IP packet applications in the mobile-satellite service《起源性能目标方法论及其在移动卫星业务中对因特网数据包应.pdf

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1、 Rec. UIT-R M.1741 1 RECOMMANDATION UIT-R M.1741*Mthode de calcul des objectifs de qualit de fonctionnement et optimisation de cette mthode pour les applications de transmission par paquets IP dans le service mobile par satellite (Questions UIT-R 85/8, UIT-R 87/8, UIT-R 112/8 et UIT-R 233/8) (2006)

2、Domaine de comptence La prsente Recommandation dcrit la mthode de calcul des objectifs de qualit de fonctionnement et loptimisation de cette mthode pour les applications de transmission par paquets IP dans le service mobile par satellite. Les lignes directrices relatives aux paramtres et objectifs d

3、e qualit de fonctionnement applicables la couche physique et la couche MAC, la mthode de calcul de ces objectifs de qualit de fonctionnement, ainsi que les lignes directrices relatives loptimisation de la qualit de fonctionnement du protocole TCP pour les applications de transmission par paquets IP

4、dans le service mobile par satellite sont donnes respectivement dans les Annexes 1, 2 et 3 de la prsente Recommandation. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que la transmission par paquets sur le protocole Internet (IP) est devenue lune des principales applications des rseaux de

5、 communication modernes, y compris des systmes mobiles par satellite; b) que les circuits hypothtiques de rfrence, les caractristiques techniques, les objectifs de qualit de fonctionnement et les critres de disponibilit applicables aux services mobiles par satellite classiques (SMS) ont t dfinis dan

6、s un certain nombre de Recommandations actuellement en vigueur; c) que les caractristiques techniques et la qualit de fonctionnement devraient tre dfinies partir des couches de paquets IP, ainsi que la qualit de fonctionnement de base des transmissions numriques sur des liaisons support du SMS; d) q

7、ue la Recommandation UIT-R M.1636 dfinit les modles de rfrence et les paramtres de qualit de fonctionnement qui serviront de base technique pour le dveloppement des applications de transmission par paquets dans le SMS; e) que lon a besoin de lignes directrices pour llaboration des objectifs de quali

8、t de fonctionnement de la couche physique et de la couche liaison des systmes du SMS assurant la transmission de paquets IP, ainsi que dune mthode de calcul des objectifs de qualit de * La prsente Recommandation devrait tre porte lattention de la Commission dtudes 4 des radiocommunications et de la

9、Commission dtudes 13 de la normalisation des tlcommunications.2 Rec. UIT-R M.1741 fonctionnement pour la transmission de paquets IP pour que les systmes utilisent plus efficacement le spectre; f) que le protocole de commande de transmission (TCP) est lun des protocoles sur IP de la couche transport

10、les plus largement utiliss et quil faut accorder une attention toute particulire loptimisation des paramtres de fonctionnement si ce protocole est utilis pour un systme caractris par un temps de propagation long, comme cest le cas des liaisons du SMS, recommande 1 dutiliser les lignes directrices re

11、latives aux objectifs de qualit de fonctionnement donnes dans lAnnexe 1 pour les transmissions de paquets IP dans le SMS; 2 dappliquer la mthode donne dans lAnnexe 2 pour calculer les objectifs de qualit de fonctionnement applicables aux transmissions de paquets IP dans le SMS; 3 de tenir compte des

12、 lignes directrices donnes dans lAnnexe 3 pour dfinir les paramtres de fonctionnement du protocole TCP, pour les transmissions de paquets IP dans le SMS. Annexe 1 Lignes directrices relatives aux objectifs de qualit de fonctionnement pour les transmissions de paquets IP dans le SMS 1 Introduction Le

13、s protocoles utiliss par les terminaux du SMS doivent respecter un certain nombre de critres de qualit de fonctionnement pour que les caractristiques de la liaison par satellite (temps de propagation important, taux derreur variable, dysfonctionnement priodique) soient tolres et prises dment en comp

14、te. Les protocoles examiner qui sont utiliss pour la transmission de paquets IP sur la liaison par satellite comprennent la couche physique (PHY) et la couche commande daccs au support (MAC). Le prsent paragraphe dfinit les caractristiques et les objectifs de qualit de fonctionnement des couches PHY

15、 et MAC qui peuvent contribuer lefficacit des transmissions de paquets IP sur la liaison du SMS. 2 Couche physique (couche 1) 2.1 Canal daccs multiple en mode paquets En rgle gnrale, les terminaux du service mobile par satellite ont accs aux canaux radiolectriques et leurs ressources pour se connect

16、er aux passerelles daccs satellite, via une liaison du SMS pour les transmissions de paquets IP. Les mcanismes de partage des canaux radio lectriques et de leurs ressources pour laccs multiple en mode paquets font intervenir une combinaison de techniques. Une des mthodes possibles de gestion des res

17、sources pour que les terminaux du service mobile par satellite puissent avoir accs aux canaux radiolectriques consiste utiliser ces canaux dans le sens aller en mode multiplexage par rpartition dans le temps (MRT) et dans le sens retour en mode accs multiple par rpartition dans le temps (AMRT). Dans

18、 ce cas, chaque passerelle daccs satellite gre un ensemble de canaux aller (vers le mobile) et retour Rec. UIT-R M.1741 3 (depuis le mobile). Les terminaux du service mobile par satellite peuvent par ailleurs prendre en charge une ou plusieurs paires dmetteurs/rcepteurs. LAMRT pour la couche physiqu

19、e suppose lutilisation de certains protocoles de programmation des transmissions qui sont dcrits en dtail au 4.4. 2.2 Rles de la couche physique La couche PHY, charge du transfert dun flux binaire dinformation sur la liaison satellite, assure les fonctions suivantes: Au niveau de lmetteur: codage, e

20、mbrouillage et entrelacement; modulation du flux binaire cod; transmission du signal modul sur un canal dmultiplex. Au niveau du rcepteur: rception dun signal modul; dmodulation du signal en un flux binaire cod; dcodage, dsembrouillage et dsentrelacement. La couche PHY achemine une trame entire ains

21、i que les paramtres mesurs du signal par satellite, par exemple la synchronisation et le niveau de puissance. 3 Couche MAC (couche 2) La couche MAC est charge de contrler laccs la couche PHY (ressources de canaux) par chaque connexion ainsi que dtablir et dassurer la connexion pour la remise des paq

22、uets IP sur la liaison du SMS. En rgle gnrale, la couche MAC effectue les fonctions suivantes: adressage des dispositifs physiques ou des connexions logiques, programmation des ressources pour assurer le transfert de linformation entre ces entits, la fois dans le sens aller et le sens retour, dans u

23、n canal multiplex en mode paquets; groupage ou dgroupage des paquets IP en trames MAC, avec segmentation et rassemblage, si ncessaire; mise en mmoire tampon et gestion des flux dinformation provenant de la couche suprieure (par exemple, la couche IP); demande de rptition automatique (ARQ) (si ncessa

24、ire, pour la connexion sensible aux erreurs). 4 Lignes directrices relatives la conception dun systme de transmission de paquets IP dans le SMS susceptibles dinfluer sur la qualit de fonctionnement de la couche rseau (couche 3) et des couches suprieures Le prsent paragraphe dcrit les paramtres de qu

25、alit de fonctionnement et les lignes directrices relatives la conception des systmes pour la couche PHY et la couche MAC susceptibles dinfluer sur lefficacit des transmissions de paquets IP sur la liaison du SMS. 4.1 Taux derreur binaire Le taux derreur binaire (TEB) dune liaison du SMS peut tre cal

26、cul partir des paramtres de conception de cette liaison, lesquels dpendent des caractristiques de la couche physique de la 4 Rec. UIT-R M.1741 liaison, par exemple la modulation et le procd de codage des erreurs, la puissance dmission et le bilan de liaison, la sensibilit du rcepteur. Un exemple de

27、TEB pour un canal support 64 kbit/s est donn dans le Tableau 1. TABLEAU 1 Exemple de taux derreur binaire (TEB) Canal TEB du dmodulateur du terminal du SMS TEB du dmodulateur de la passerelle du SMS Priode de mesures 64 kbit/s 106 1061 500 s Les valeurs indiques dans le Tableau 1 sont mesures aprs s

28、ynchronisation du signal. Toutes les causes possibles de dgradation du TEB, par exemple le bruit de phase, la perte du verrouillage de synchronisation, les drapages dhorloge et de cycle pendant les mesures sont prises en compte mais toute dgradation cause par des salves derreurs imputables la propag

29、ation par trajets multiples, leffet dcran ou au brouillage par le canal adjacent est exclue. 4.2 Mise en mmoire tampon et gestion des flux dinformation Les paquets IP arrivant de la couche suprieure (par exemple la couche rseau IP) seront mis en mmoire tampon au niveau de la sous-couche MAC de la co

30、nnexion avant dtre achemins par le canal daccs multiple en mode paquets de la couche PHY. Le mcanisme de contrle et la taille de la mmoire tampon auront une incidence sur lefficacit de la transmission des paquets IP. Par exemple, si la taille de la mmoire tampon est suffisamment grande, les pertes d

31、e paquets dues un dbordement de la mmoire tampon peuvent tre rduites; par contre, le dlai de mise en mmoire tampon peut augmenter sensiblement si la taille de la mmoire est trop grande. Il faut donc dfinir avec soin le mcanisme de contrle et la taille de la mmoire tampon en tenant compte du compromi

32、s qui sera fait entre les pertes et le dlai de transmission des paquets IP. 4.3 ARQ La couche MAC offre un mcanisme de transmission fiable grce auquel linformation est remise sans erreurs et de faon squentielle avec, en contrepartie, une augmentation du dlai de transmission des paquets. Le mcanisme

33、de prise en charge de la fonction ARQ doit tre choisi de faon avoir un bon quilibre entre le taux derreur et limportance du dlai de transmission. 4.4 Programmation La programmation est le processus dattribution des ressources du canal daccs multiple en mode paquets chaque connexion, laquelle est gre

34、 par la passerelle satellite. La mthode simple dattribution des ressources est la mthode du premier arriv premier servi (FIFO, first-in first-out), selon laquelle les priorits de toutes les connexions sont considres comme gales. Pour diffrencier la priorit de chaque connexion, le processus de progra

35、mmation peut tre bas sur la qualit des paramtres de service de chaque connexion. En outre, le statut des files dattente pour dautres connexions pourrait tre utilis pour dterminer la priorit de transfert des donnes dans le processus de programmation. Rec. UIT-R M.1741 5 Annexe 2 Mthode de calcul des

36、paramtres de qualit de fonctionnement de transfert des paquets IP dans le SMS 1 Introduction Les dfinitions gnriques des paramtres de qualit de fonctionnement et les objectifs associs sont donns respectivement dans les Recommandations UIT-T Y.1540 et UIT-T Y.1541 pour les applications de transmissio

37、n de paquets IP. Pour les transmissions par paquets IP dans le SMS, ces paramtres concernent essentiellement le tronon SMS du trajet de communication de bout en bout. Les proprits et les paramtres de qualit de fonctionnement des liaisons du SMS ayant t dfinis au paragraphe prcdent, le prsent paragra

38、phe rsume quelques mthodes possibles de calcul de ces paramtres pour les transmissions de paquets IP sur les liaisons du SMS. Par liaison ou tronon satellite du SMS on entend la liaison satellite entre les terminaux daccs au niveau de la station mobile et de la station terrienne passerelle (Fig. 1 e

39、t Fig. 2 de la Recommandation UIT-R M.1636). 2 Taux derreur sur les paquets IP Le taux derreur sur les paquets IP (IPER) est dfini dans la Recommandation UIT-T Y.1540 comme tant le rapport entre le nombre total de paquets contenant des erreurs et le nombre total de paquets sans erreurs et de paquets

40、 comportant des erreurs. Un paquet contient des erreurs lorsque le contenu binaire du champ dinformation du paquet remis nest pas exactement analogue celui du paquet envoy lorigine ou lorsquun ou plusieurs des champs den-tte du ou des paquets remis sont altrs. Il serait possible en thorie de calcule

41、r lIPER li aux paquets contenant des erreurs transmis sur la liaison du SMS partir des paramtres de qualit de fonctionnement propres aux transmissions numriques qui sont nonces pour les liaisons du SMS. Si on peut partir de lhypothse que les erreurs se produisent de faon alatoire, lIPER, cest-dire l

42、a probabilit pour quau moins un bit soit erron dans un paquet, peut tre calcul statistiquement comme suit: 8_)1(1=sizePacketBERIPER (1) o: TEB: taux derreur binaire aprs avoir appliqu le systme de correction derreurs directe Packet size: taille dun paquet IP en octets transfr par la liaison du SMS.

43、Par exemple, la Recommandation UIT-R M.1476 prend comme objectif de qualit de fonctionnement pour le SMS faisant partie du RNIS un TEB infrieur 9 107. Si, par hypothse, la taille des paquets est de 1 500 octets, lIPER pour un systme conforme la Recommandation UIT-R est de 1 102. On considre gnraleme

44、nt quil y aurait une relation de compromis entre rduction du nombre derreurs dans les paquets et rduction du temps de transfert. Ce compromis dpend de la conception du systme. Pour les applications sensibles aux erreurs, la Recommandation UIT-T Y.1541 indique que lobjectif de qualit de fonctionnemen

45、t pour lIPER est provisoirement infrieur 1 104. Pour respecter la Recommandation de lUIT-T en ce qui concerne les classes de QoS associes aux applications sensibles aux erreurs, une mthode possible consiste appliquer un procd ARQ la 6 Rec. UIT-R M.1741 liaison du SMS pour amliorer lIPER avec, en con

46、trepartie, une augmentation du temps de transfert des paquets IP. Pour les applications sensibles au temps de transmission ( temps critique) aucune technique de retransmission (technique ARQ, par exemple) ne peut tre applique. LIPER est donc dtermin uniquement en fonction de la qualit de fonctionnem

47、ent du canal satellite, cest-dire le TEB et la taille de chaque paquet IP, Packet_size, qui devrait tre dtermine avec soin lors de la conception du systme. 3 Taux de perte de paquets IP Le taux de perte de paquets IP (IPLR) est dfini dans la Recommandation UIT-T Y.1540, comme tant le rapport entre l

48、e nombre total de paquets perdus et le nombre total de paquets transmis. Les pertes de paquets IP sont imputables diverses raisons: erreur dacheminement du paquet IP en raison dune mauvaise mise jour des tables de routage, dbordement des mmoires tampon des routeurs ou des quipements de transmission des paquets, surcharge des routeurs, etc. Pour ce qui est du tronon liaison SMS du tr