One way Delay (OWD) Determination Techniques

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1 Lehrstuhl Netzarchitekturen und Netzdienste Institut für Informatik Technische Universität München One way Delay (OWD) Determination Techniques Referent: Mislav Boras Betreuer: Dirk Haage Seminar: Innovative Internettechnologien und Mobilkommunikation

2 Übersicht 1. Einführung 2. OWD Nutzen 3. OWD Messmethoden 4. Uhren Synchronization 5. Uhren Synchronization Vergleich 6. OWD ohne Uhr 7. OWD mit Uhr 8. OWAMP (One Way Delay Active Measurement Protocoll) 9. Zusammenfassung One Way Delay Measurement Techniques 2

3 Einführung Was ist One Way Delay (OWD)? Die Verzögerung von A nach B Unterschied zu Round Trip Time RTT? Von A nach B und B nach A 2 mal OWD OWD berechnen aus RTT? OWD = RTT/2? Nicht möglich siehe Grafik One Way Delay Measurement Techniques 3

4 OWD Nutzen Welchen Nutzen hat OWD? RTT nicht bei jeder Anwendung wichtig Video Streaming Musik Streaming VOIP OWD sagt aus wie groß die Verzögerung in eine Richtung ist One Way Delay Measurement Techniques 4

5 OWD Messmethoden OWD mit synchronisierter Uhr OWD ohne synchronisierte Uhr One Way Delay Measurement Techniques 5

6 Uhren Synchronization Cristian's algorithm (passiv) 1989 von Flavie Christian P erfragt die Zeit von S zum Zeitpunkt t 0 Die Anfrage wird von S zum Zeitpunkt t 1 empfangen Die Anfrage wird von S verarbeitet; dies benötigt eine Zeitspanne l. Zum Zeitpunkt t 2 wird an P die UTC Zeit von S gesendet Die Antwort wird von P zum Zeitpunkt t 3 empfangen P wird auf die Zeit von t 2 +RTT/2 bzw. t 2 +((t 1 t 0 )+(t 3 t 2 ))/2 gesetzt. One Way Delay Measurement Techniques 6

7 Uhren Synchronization Berkeley Algorithmus (aktiv) 1988 an der Universität Berkeley Zeitserver versendet Zeit Empfänger berechnet (Eigene Zeit) (Empfange Zeit) Der Zeitserver sendet den Empfänger die Differenz zu um welche die Uhren verstellt werden müssen One Way Delay Measurement Techniques 7

8 Uhren Synchronisation NTP Client: holt sich die Referenzzeit von einem oder mehreren Servern. Server: stellt seine eigene Zeit anderen NTP Clients im Netzwerk zur Verfügung. Peer: vergleicht er seine eigene Zeit mit mehreren anderen NTP Peers, die sich schließlich auf eine gemeinsame Zeit einigen, nach der sich alle richten. One Way Delay Measurement Techniques 8

9 Uhren Synchronisation PTP (Precision Time Protocoll) BMC (Best Master Clock) ermittelt Grandmaster Clock Grandmaster Clock gibt Zeit vor Restliche Uhren agieren als Slave Hin und Rückweg gleiche mittlere Laufzeiten GPS (Global Positioning System) One Way Delay Measurement Techniques 9

10 Uhren Synchronisation Vergleich Verfahren NTP PTP GPS Berkeley Algorithmus Christian Algorithmus Funkuhr Genauigkeit + 10ms + 10ns + 1µs + 10ms + 50ms + 50ms One Way Delay Measurement Techniques 10

11 Uhren Synchronisation Vergleich Verfahren Vorteile Nachteile NTP Genauigkeit, Weit verbreitet Komplexer Aufbau PTP Sehr genau Nur für kleine Netzwerke GPS Überall vorhanden Sichtkontakt, Empfänger Berkeley Algorithmus Christian Algorithmus Genauigkeit Aufbau Komplexer Aufbau Ungenau Funkuhr Überall verfügbar Ungenau, Empfänger One Way Delay Measurement Techniques 11

12 OWD ohne Clock Vorteile: Keine Zeitsynchronisierung notwendig Überall einsetzbar Probleme: Verschiedene Uhren RTT/2 zu ungenau Mathematische Verfahren schlagen fehl Netzwerke zu unübersichtlich One Way Delay Measurement Techniques 12

13 OWD ohne Uhr One Way Delay Estimation Using Network Wide Measurements Zusammenführen von kleineren Messungen zwischen Knotenpaar Mehr dazu im Folgendem Vortrag One Way Delay Estimation without Clock Synchronisation Zusammenhang zwischen One Way Delay, One Way Delay Variation und RTT (Round Trip Time) Mehrfache Messungen Gleichungsysteme aufstellen und auswerten Paper zeigt das die Genaugikeit 4 mal höher ist als bei RTT/2 One Way Delay Measurement Techniques 13

14 OWD mit Uhr Vorteile: Empfänger und Sender haben gleiche Uhrzeit Viele Verfahren wie NTP, PTP, Berkeley Algorithmus, Christian s Algorithm oder GPS werden verwendet Probleme: Sind verschieden genau Komplexer Aufbau Aufbau unterschiedlich Nicht überall einsetzbar One Way Delay Measurement Techniques 14

15 OWD mit NTP oder PTP One Way Delay Measurement Techniques 15

16 OWD mit NTP oder PTP One Way Delay Measurement Techniques 16

17 OWD mit PTP One Way Delay Measurement Techniques 17

18 OWD mit Uhr Versuchaufbau auch anwendbar auf Berkeley Algorithmus (beide) Christians Algorithmus auch GPS nur Standart Aufbau Alle Satelliten sind untereinander synchronisiert (Atomuhren) One Way Delay Measurement Techniques 18

19 OWAMP One Way Active Measurment Protocoll Ptotokoll zum messen des OWD Sowohl Test als auch Kontroll Protokoll Typische Server Client Architektur Nutzt NTP One Way Delay Measurement Techniques 19

20 OWD Zusammenfassung Es gibt 2 Messverfahren (mit und ohne Uhren Sychronization) Mehr Messverfahren mit Uhren Sychronization Nur wenig Verfahren ohne Uhren Sychronization Versuchsaufbau komplexer beim Verfahren mit Uhren Sychronization Rechenaufwand höher bei Verfahren ohne Uhren Synchronization Messverfahren mit Uhren Sychronization sind genauer One Way Delay Measurement Techniques 20

21 Danke für die Aufmerksamkeit Fragen? One Way Delay Measurement Techniques 21