Onderzoekers: nieuwe coderingsmethode verdubbelt bandbreedte op satelliet

Onderzoekers van MIT en het Ierse Hamilton Institute hebben een versie van network coded tcp getest die met name voor internetverkeer via satellieten interessant is. De bandbreedte zou met behulp van ctcp kunnen verdubbelen.

In het tcp-protocol zijn methoden ingebouwd om te controleren of een bepaald pakketje correct is afgeleverd. Indien dit niet het geval is, kan een datapakketje opnieuw verstuurd worden om zo de dataintegriteit te garanderen. Bij mobiele netwerken en vaste internetverbindingen werkt dit mechanisme doorgaans prima, maar bij internetverkeer dat verloopt via satellieten kan de vertraging flink oplopen. Dit is het gevolg van de zogenaamde round trips die een halve seconde kunnen duren als er een pakketje verloren gaat.

Onderzoekers die verbonden zijn aan MIT en het Ierse Hamilton Institute stellen dat het toepassen van network coded tcp een gunstig effect kan hebben op de beschikbare bandbreedte op satellieten. Dit is mogelijk doordat de aangepaste tcp-variant via algoritmes de inhoud van meerdere datapakketten beschrijft. Hierdoor kan een ontvanger eventueel verloren pakketjes alsnog zelf reconstrueren. Hoewel bij ctcp meer datapakketjes verstuurd moeten worden, zijn veel round trips niet langer nodig. Hierdoor zou de effectief beschikbare bandbreedte kunnen verdubbelen.

Momenteel is ctcp nog in het laboratorium getest, maar de bedenkers willen het protocol volgend jaar op grotere schaal gaan testen, schrijft Technolgy Review. Mogelijk zullen daarna proeven worden gehouden op daadwerkelijke satellietverbindingen. De aanbieders van internet via de satelliet, een relatief dure methode voor het toegang krijgen tot internet, zouden veel interesse in ctcp hebben omdat zij hun bestaande verbindingen efficiënter kunnen benutten en veel 'laaghangend fruit' al is gebruikt om de bandbreedte te optimaliseren.

Reacties (27)

[analog_]

Het is meer dan forward-error-correctie welke iedereen hierboven beschrijft, voeg wat redundante data toe en recover whatever ervan overblijft (hopelijk). Dit algoritme speelt met de TCP congestion flag waarbij gepoogd is meer differentiatie te maken tussen 'netwerk congestion' (normaal gebruik) en 'belabberde communicatie kanaal'.

Het is in ieder geval geen magische nieuwe modulatie methode die ons dichter bij shannon brengt, de TCP layer is simpelweg meer afgestemd op het layer 1 communicatie kanaal waardoor er minder onnodig pakketten worden gedumpt.

Paper: http://arxiv.org/pdf/1310.6635v1.pdf

[Gillie]

In mobiele netwerken word er op de air interface 'bitpuncturing' gebruikt. Het moedwillig verwijderen van vooraf bepaalde bits. De zender en ontvanger weten volgens welk algoritme. Na transmissie over de 'air interface' worden de missende bits gereconstrueerd aan de hand van de overhead (FEC/CRC/parity etc.).

Mocht het IP pakket toch beschadigd zijn na de air interface herconstructie...? Dan houd de radio ontvanger deze beschadigd in een buffer en vraagt een hertransmissie met een ander bitpuncture algoritme. Gecombineerd is het mogelijk om met twee verschillende bitpunctures en alle beschadigde data het IP pakket volledig te herconstureren.

Enerzijds lagere latency, anderzijds bandbreedte beperken. En onmerkbaar voor L3/L4 lagen.

Misschien is dit iets om te overwegen bij satelliet transmissie?

[Verwijderd]

Ik snap de titel niet. Als je extra data gaat meesturen dan verlaagd de bandbreedte juist.
Het voordeel is dat wel dat de latency ook (veel) kleiner wordt omdat get geen packets opnieuw gestuurd hoven worden.

[WhatsappHack]

Juist, en omdat er veel minder pakketjes opnieuw hoeft over te knallen, is die extra payload verwaarloosbaar en gaat de snelheid van overdracht omhoog, wat in essentie dus betekent dat er meer bandbreedte beschikbaar is...

[NLAnaconda]

Doet mij denken aan die par bestanden op de nieuwsgroepen. Hoe het werkt geen idee Maar ik sta altijd vol verbazing te kijken als een missend bestand wordt gereconstrueerd.

[incaz]

Stel, je wilt een bestand sturen met boodschap 'abc.' Lekker simpel, maar je pakketjes mogen niet groter zijn dan 2 letters. Dan stuur je 3 pakketjes: ab, bc en ac. (Met natuurlijk de informatie over op welke plek de informatie moet staan.)

Uit elke 2 pakketjes kun je nu de hele boodschap halen, maar het nadeel is natuurlijk dat je meer data verstuurt.

De verhoudingen kun je instellen (bv dat je het oorspronkelijke bestand hebt als je 6 van de 7 pakketjes hebt, of misschien wel 99 van de 100. Dataoverhead gaat evenredig omlaag dan.) En ook kun je pakketjes daarna weer comprimeren om het nog wat slimmer te maken, maar in essentie komt het hierop neer

[Sinned123]

Ware het niet dat je bij par2, gewoon je rar/zip bestanden hebt en daar bovenop nog eens 15% aan par2 bestanden.
Met slechts 15% aan bestanden kan je elk willekeurig block fixen en vaak veel meer, soms tot wel 5a10%.

[Graafvaag]

Een simpel voorbeeld hoe 'multidimensionale pariteit' gebruikt kan worden om een set data te reconstrueren is hier vrij eenvoudig uitgelegd. Een PAR2 werkt ingewikkelder, maar het is wel een sprekend voorbeeld hoe je met relatief weinig data veel fouten kunt repareren

Pak je meer dimensies, dan heb je minder parity nodig om een blok data te 'dekken' tegen bepaalde fouten. Als je verschillende stukken overlappend dekt, verhoog je de kans op reparabele fouten.

[Reactie gewijzigd door Graafvaag op 27 juli 2024 16:11]

[webcamjan]

Hmm waarom schiet de gedachte raid nu in me op.

Keer wat anders, denkbeeldig sats in raid zetten.

Maar hoe zou dit zich verhouden bij applicaties die erg leunen op de rtt. Bij een download van een bestand kan ik me dit goed voor de geest halen maar hoe zou dat gaan met voip bijvoorbeeld, bestands gewijs gezien dan. Buiten de standaard delay om.

[YopY]

RAID 2 of 3 dan

[swhnld]

Bij VoIP zul je hogere kwaliteit kunnen krijgen verwacht ik, maar het principe blijft hetzelfde. Verlies je een pakketje, dan is het gesprek al verder dus herzenden heeft geen zin, en het gemiste pakketje veroorzaakt een kleine hapering.
Ik verwacht de hogere kwaliteit omdat je effectief meer bandbreedte beschikbaar krijgt.

[MicGlou]

http://en.wikipedia.org/wiki/Erasure_code

Hoe het werkt Maar nog snap ik er geen ene moer van.

Maar het lijkt zoals uitgelegd idd veel op parchive, maar dan 'realtime'.

[WhatsappHack]

Google eens op Hamming code...

-edit-
Zelf maar ff link erbij:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Hamming-code

Legt ook heel erg simpel uit hoe dit soort dingen werken.

[Reactie gewijzigd door WhatsappHack op 27 juli 2024 16:11]

[henwy]

Qua kosten en bandbreedtes is internet via de satelliet de laatste 2 jaar wel weer interessanter geworden, maar de latency blijft een probleem bij bepaalde toepassingen (bv. RDP). Snelheden zitten nu standaard op 20Mbit vanaf ongeveer 30 euro. Nog wel met een databundel jammer genoeg .

Op plekken waar de kabel of adsl niet beschikbaar (of als backup!) is blijft het een goede betrouwbare oplossing. Jammer dat deze ctcp oplossing nog wel even op zich laat wachten.

[timmie1]

Skydsl levert genoeg bandbreedte en nog zonder datalimiet of fair use policy.
Ervaring met deze service heb ik niet (wel Inmarsat) maar volgens deze review is
de verbinding goed te doen : http://mafri.ws/2013/04/internet-via-satellite-skydsl/

[henwy]

Als ik de website van SkyDSL moet geloven leveren zij het Tooway product. Daarbij zijn de genoemde snelheden op de site de snelheden van meer dan een jaar geleden (Bijna alle abo's zijn nu 20/6 of 18/6)

Bij Tooway is er een tijdje een zogeheten unlimited abonnement geweest, maar door misbruik hiervan in Oost-Europa mag deze niet meer nieuw afgesloten worden.

[Verwijderd]

Er zijn met regelmaat contracten af te sluiten zonder databundels. Ik typ dit bericht op een 20Mb connectie (die je alleen op zondagmorgen echt hebt) zonder databundel. Dat kost wel 80 euro per maand trouwens.

Een bedrag dat ik met liefde betaal omdat ik kan wonen waar ik wil. Een 0,5 Mb ADSL voor de femtocel en het lijkt net of ik in de bewoonde wereld woon.

[timmie1]

Is dat niet toevallig SkyDSL?

[Gamebuster]

Hoe is de latency?

[henwy]

~700ms

[Plopeye]

Als je een stationaire plaats hebt voor je sat uplink dan is het tegenwoordig inderdaad redelijk te doen. Zodra je een verbinding op een schip nodig bent wordt het andere koek. (zeevaart)

[jsaturnus]

Lijkt wel wat op de error correctie die bij de good old Compact Disc wordt gebruikt. Ook daar wordt enige redundante data verstuurd, zodat bij een beschadiging van het oppervlak de data gereconstrueerd kan worden.
Ik heb destijds (1986) meegewerkt aan DAT (digital audio tape) die ook dat mechanisme gebruikte. Om dit nu als een "nieuwe" ontwikkeling te bestempelen vind ik toch wel erg ver gaan.

[koelpasta]

Het idee van extra informatie meesturen voor redundantie is natuurlijk al vrij oud.

Voor zover ik kan lezen gebruiken ze juist niet de Reed-Solomon codering. Hun paper zegt zelfs dat Reed-Solomon al is toegepast op dat soort verbindingen met matige resultaten.

[Luno]

De round trip was al eens redlijk opgelost met sliding windows bij het Kermit protocol. En als je dan pakketjes met een goede ECC opstuurt heb je weinig overheid, goede performance in het geval er een pakketje mocht missen. Voor real-time is het minder geschikt. Maar wellicht als real-time bv inteviews zijn moet je lossy overdracht accepteren versus 100% aan data.

[mutley69]

Dat zijn mensen die nog low-level kunnen denken - op bit-niveau - die zijn hoe langer hoe waardevoller! Wat zouden we doen zonder die protocollen die ontstaan zijn uit de jaren 50 en 60 - er zou niet bijster veel vlot draaien. De resources waren toen zo schaars dat die nog altijd bijna niet te kloppen zijn in efficientie. Is dat niet mooi?

[analog_]

Een elektronica/IT student kan deze paper ontcijferen met wat voorkennis over draadloze transmissie systemen. Kijk trouwens eens naar de evolutie in modulatie methodes en spectrum efficiëntie (AM, FM, PSK, QAM, ...) of coderings schemas zoals viterbi, jpeg, mp3, ... h264, turbo codes, compressie algoritmes, ...

Moderne technieken zijn veelal efficiënter dan oudere (per bit, per watt, ...), het hangt van je toepassing vooral af wat je nodig hebt.

Leuk om op youtube te bekijken is HAM radio en dan specifiek aarde naar ruimte (ISS station) communicatie met relatief eenvoudige techniek (hangt ergens in de 144 MHz, DIY-baar dus).

[Reactie gewijzigd door analog_ op 27 juli 2024 16:11]

[__Pulse__]

Volgens mij werkt die een beetje als een Parchive bestand wat veelvuldig op Usenet/nieuwsgroepen wordt gebruikt: door een beetje overhead in de verzonden data kan je berekenen/reconstrueren wat je mist in die data.
Daardoor krijg je wel wat meer data maar hoeft je niet het hele proces te doorlopen om dat pakketje opnieuw op te vragen.

-edit-
Oops..zat niet goed de vorige comments te lezen

[Reactie gewijzigd door __Pulse__ op 27 juli 2024 16:11]