4.2
Problematika přenosové rychlosti a agregace dat
Definice
Přenosová rychlost, jak z principu fungování vrstvového modelu komunikace vyplývá, je různá na různých jeho vrstvách.
Např. na rozhraní Ethernet s jmenovitou rychlostí 100 Mbit/s (obecné označení 100BASE-x) nelze na IP vrstvě dosáhnout pro uživatelská data rychlosti 100 Mbit/s. Důvodem jsou přídavná záhlaví na jednotlivých vrstvách komunikace:
  • Fyzická vrstva – přenos bitového toku (modulační rychlost 125 MBd v důsledku kódování 4 bity na 5 bitů)
  • Spojová vrstva – přenos Ethernet rámců (přenosová rychlost 100 Mbit/s včetně záhlaví 38 až 42 bajtů)
  • Síťová vrstva – přenos IP paketů (záhlaví 20 bajtů pro IPv4)
  • Transportní vrstva – přenos segmentů dat (záhlaví 20 bajtů pro TCP)
Nevýhody
Problémem tedy je, že na vyšších vrstvách komunikace je užitečná rychlost menší oproti nižší vrstvě. A o kolik je menší, je závislé na velikosti paketu, přesněji řečeno na poměru mezi velikostí záhlaví a celkovou velikostí přenosové jednotky.
Pro extrémně krátké pakety může být režie i více než 50%. Pro dostatečně velké pakety (typicky 1500 bajtů) ale nejsou rozdíly zásadní, protože záhlaví je relativně malé oproti velikosti paketu (režie cca 5%).
Definice
Vzhledem k charakteru datové komunikace při připojení k internetu může v čase rychlost přenosu dat kolísat. Připojení k internetu není obecně koncipováno jako datová přípojka s fixní přenosovou rychlostí, ale provádí se koncentrace datových toků v rámci jejich sdružování (tzv. agregace).
Agregace, tedy sdružování toků, je nutným procesem při postupném slučování dat od jednotlivých účastníků směrem k páteřní síti a dále do internetu. Agregace je spojena s koncentrací provozu, která je nutná pro ekonomicky efektivní výstavbu a provozování sítí. Principem je dimenzování sítí ne na součet špičkových rychlostí všech uživatelů, ale na průměrnou rychlost, která odpovídá charakteru provozovaných služeb.
Poznámka
S ohledem na charakter služeb musí být nastaven tzv. agregační poměr (koncentrační poměr). Jeho výše je závislá na: charakteru toků, zejména na tom, zda se jedná o dávkový režim či kontinuální tok, na počtu zdrojů dat (větší počet zdrojů dat připouští vyšší agregační poměr), na charakteru provozu (řada služeb generuje polo-duplexní toky apod.), na aktivitě účastníků (např. webové služby generují krátké dávky dat s dlouhými pauzami, kdy si účastník prohlíží obsah) a jejich přítomnosti v domácnosti.
K agregaci může docházet ve všech částech komunikační sítě:
  • Veřejný internet
  • Páteřní síť provozovatele
  • Agregační (koncentrační) bod
  • Přípojná síť k páteřní síti (tzv. backhaul)
  • Primární úroveň přístupové sítě
  • Multiplexní zařízení v přístupové síti
  • Sekundární úroveň přístupové sítě
  • Lokální síť uživatele
Základní odlišnost spočívá zejména v tom, zda se sdružování toků provádí již v sekundární úrovni přístupové sítě, což je spojeno s technologiemi sdílejícími společné přenosové médium metodou P2MP, tedy sítěmi PON, CATV, WiFi, LTE. Technologie VDSL2, G.fast a FWA P2P mají vyhrazený kanál v sekundární úrovni sítě a ke sdružování toků dochází až v multiplexním zařízení směrem k vyšší úrovni sítě.
Zajímavost
Agregace se provádí ve výše uvedených částech sítě a v důsledku proměnného chování uživatelů a datových toků může dojít ke špičkám provozu, který určitá část sítě není schopna zvládnout. Dochází tak ke kolizím, přetečení vyrovnávacích pamětí apod., souhrnně k zahazování paketů. Aby se zabránilo nekontrolovanému zahazování paketů (tzv. neřízená agregace), provádí se řízené omezování toků v tzv. agregačním bodě (tzv. řízená agregace).
Interaktivní prvek 8. Přiřaďte vybraným vrstvám komunikačního modelu přenosové jednotky (typické označení bloků přenášených dat).