Методы повышения эффективности передачи IP-трафика в цвч каналах связи

Методы повышения эффективности передачи !Р-трафика в ЦВЧ каналах связи

Исследована эффективность передачи сетевого трафика в цифровых высокочастотньх каналах связи. Передача сетевого трафика в ЦВЧ сетях с полноразмерными заголовками !Р-пакетов приводит к неэффективному использованию пропускной способности каналов связи, так как большая часть ресурса расходуется на трансляцию заголовков. Использование компрессии заголовков !Р-пакетов позволяет снизить размер заголовка пакетов речи до 1-12 байт, а пакетов данных до 4-7 байт. Наилучшее значение коэффициента компрессии при заданной помехоустойчивости обеспечивают методы ПОНС, но их практическое использование связано с необходимостью интеграции алгоритмов сжатия в ЦВЧ оборудование. Простейшим практическим решением является использование !Р-маршрутизаторов, выполняющих компрессию заголовков методами сКГР, !РНС, ЕСКГР. Использование Е!Ьете!-мостов в ЦВЧ каналах является неэффективным решением, из-за большого размера заголовка Е!Ьете!. Лучшим решением является применение РРР-инкапсуляции. Соединение ^-маршрутизаторов и ЦВЧ оборудования через интерфейс Х.21 позволяет снять с ЦВЧ оборудования функцию обработки сетевого трафика. Это уменьшает общее время обработки пакетов в сети и снижает затраты на дополнительные функциональные возможности ЦВЧ устройств. Как результат исследования предложена архитектура конвертора, позволяющего максимально эффективно использовать ресурс пропускной способности канала связи при передаче трафика !Р-приложений.

Ключевые слова: высокочастотная связь, компрессия заголовков, Ethernet-мост, IP-сети, PPP-инкапсуляиия.

Меркулов А.Г.,

ФГБОУ "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики", Anton-Merkulov@list.ru

В энергетике для передачи информации широко используются цифровые каналы высокочастотной связи, организованные по ЛЭП. Надо сказать, что даже с приходом в отрасль технологии ОКГТ и внедрением оптики, ВЧ каналы не утратили своей значимости. ЦВЧ оборудование широко применяется на ВЛ 35, 110 и 220 кВ.

Что касается конвергентных пакетных ЦВЧ сетей, то ярким примером успешной реализации этой задачи являются ЦВЧ сети, построенные компанией SIEMENS AG с применением в качестве узлового оборудования мультиплексоров Frame Relay Access Device (FRAD). ЦВЧ Frame Relay (FR) сети были организованы в период с 2002 по 2009 года в странах Латинской Америки, Азии, Африке, СНГ Во многих проектах автор принимал личное участие.

Устаревание технологии Frame Relay, снятие с производства мультиплексоров FRAD и актуализация требований передачи IP-трафика привели к необходимости перехода от технологии Frame Relay к IP-технологии. Отметим, что обсуждая вопросы передачи сетевого трафика, мы неоднократно будем обращаться к опыту построения FR-сетей. Это необходимо для того, чтобы пояснить какова будет цена технологического перехода и какой путь является наиболее эффективным.

Начнем с того, что проанализируем, какими функциональными возможностями обладает современное ЦВЧ оборудование для передачи сетевого трафика. В большинство современных устройств интегрирован Ethernet-мост. На первый взгляд это простейший путь решения вопроса организации IP-сетей. Использование широко распространенного интерфейса Ethernet позволяет подключать любое сетевое оборудование напрямую к ЦВЧ терминалам. В этом случае сам ЦВЧ терминал участвует в обработке пакетов, то есть является сетевым элементом. Он может выполнять фильтрацию трафика, управление процедурами QoS и т.д. В зависимости от решения производителя функции могут быть самыми различными. Структурная схема IP-ВЧ канала с использованием Ethernet-моста показана на рис. 1.

Существенный недостаток Ethernet-мостов

— это большой размер заголовка протокола канального уровня Ethernet SL2 , равный 26 байт. ЦВЧ каналы по своей природе являются низкоскоростными. Скорость передачи информации в них не превышает несколько десятков килобит в секунду. Поэтому загрузка канала

большим объемом служебной информации ведет к снижению коэффициента полезного использования ЕА и без того небольшого ресурса пропускной способности.

Обращаясь к богатому наследию ЕІР-сетей мы видим, что размер заголовка был равен всего 6-8 байт, что в несколько раз меньше в сравнении с ВЬіеітЄ-мостами. Зададимся вопросом, а можно ли минимизировать размер БІ.2 в ІР-сетях Ответ будет следующим: чтобы уменьшить размер заголовка протокола канального уровня необходимо использование РРР-инкапсуляции Е^еітЄ-канров. Но соединяться ЦВЧ оборудование с ІР-маршрутизато-ром должно через последовательный интерфейс типа Х.21 или У35.

Надо признать, что выбор сетевого оборудования в этом случае ограничен, так как многие производители не используют в своих маршрутизаторах модули с последовательными интерфейсами. Но у этого решения есть два явных преимущества перед Е^егге-мостами. Использование последовательного МАЫ-соеди-нения РРР-инкапсуляции снижает размер заголовка канального уровня до 8 байт. ЦВЧ обо-

цвч

ВЧ тракт

ЦВЧ

Рис. 1. Схема IP-BH канала с использованием Ethernet моста

Рис. 2. Схема IP-BH канала с последовательным WAN-соединением

рудование не участвует в процессе обработки пакетов, оно только преобразует электрический сигнал интерфейса X.21 в ВЧ сигнал и наоборот. Это упрощает архитектуру ЦВЧ устройств и снижает их стоимость. Также уменьшается время восстановления канала в случаях потери тактовой синхронизации модемов. При использовании Ethernet-мостов кроме времени восстановления тактовой синхронизации модемов необходимо учитывать время обмена информацией между сетевыми элементами ЦВЧ устройств. Из практического опыта автора время восстановления каналов с Ethernet-мостами, более чем в 3 раза превышает время восстановления последовательного WAN-соединения соединения X.21.

Немаловажным фактором является также то, что использование интерфейса X.21 позволяет произвести замену мультиплексоров FRAD в ЦВЧ FR-сетях на IP-маршрутизаторы без необходимости замены самого ЦВЧ оборудования. Структурная схема IP-ВЧ канала с подключение маршрутизаторов к ЦВЧ терминалам через последовательный интерфейс X.21 показана на рис. 2.

На сетевом и транспортном уровнях в IP-сетях формируются свои заголовки, что приводит к дополнительному снижению скорости передачи информации. Условимся, что в дальнейшем будет рассматриваться IP-протокол только 4-ой версии.

Итак, сравним коэффициент полезного использования пропускной способности канала связи для Ethernet-мостов и последовательных WAN-соединений при передаче кадров речи и данных.

Размер пакетов VoIP SVoIP будет зависеть от типа используемого вокодера. При исполь-

зовании низкоскоростных вокодеров типа ACELP или MP-MLQ размер IP-дейтаграммы SLoad равен 20 или 30 байт. Суммарный размер заголовков IPv4/UDP/RTP VoIP пакета SIP/UDP/RTP равен 40 байт. Для расчета размера кадра и коэффициента полезного использования пропускной способности канала связи при передаче речи EffVoIP используем выражения (1) и (2). Результаты расчетов по формулам (1) и (2) сведены в табл. 1.

SVolP - SL2 + S1P/UDP/RTP + SLoad,

EffvoiP

Sl2 + S

IP/UDP / RTP

S

VoIP

100%.

Результаты расчета SVoIP, EffVoIP

Таблица 1

Протокол SL2, SlPr4/llDR/RTP* SLoath Sy„/P, Effv„!p.

L2 байт байт байт байт %

РРР 8 20 68 29,41

40 30 78 38.46

Ethernet 26 20 86 23,26

30 96 31,25

каналы, необходимо учитывать важное требование — время обработка пакетов данных должно быть минимальным, чтобы обеспечить передачу речи с минимальной задержкой. Но размер кадра не должен быть слишком мал, чтобы напрасно не увеличивать долю передаваемых заголовков. Задержка сериализации Тепа! представляет собой время, которое необходимо для получения пакета от первого до последнего бита, и для низкоскоростных каналов является фактором, ограничивающим допустимый размер кадра.

Т5ег1а! зависит от размера кадра БРа!а и пропускной способностью канала связи С:

8  S

1 serial

Data

C

где

Data

- SL2 + S

iP/TCP

+ S

MTU-

Расчеты показывают, что коэффициент полезного использования пропускной способности канала связи в лучшем случае не превышает 40%. Худшим вариантом (EffVoIP = 23,26%) является использование Ethernet-мостов.

Вернемся к ЦВЧ Frame Relay сетям. Для технологии VoFR Eff составляет 71,4% и 78,9% для размера пакета речи в 20 и 30 байт соответственно. Из-за большого объема заголовков эффективность технологии VoIP, существенно ниже, чем VoFR. Это означает что, при прочих равных условиях в технологии IP-ВЧ необходимо существенное расширение рабочей полосы каналов. В большинстве случаев это является невозможным из-за дефицита частотного диапазона ВЧ связи.

Для пакетов данных провести анализ несколько сложнее, потому что мы изначально не знаем точный размер блока данных пакета, который может варьироваться от 46 до 1500 байт. Так как мы рассматриваем конвергентные

Рекомендованное значение задержки сериализации не должно превышать 10-15 мс [1]. Для ЦВЧ канала выполнить это требование крайне сложно, поясним почему. Ясно, что чем больше пропускная способность канала связи, тем больше может быть размер кадра данных при заданной задержке сериализации. Минимальный размер поля полезной нагрузки (MTU) ограничен значением 46 байт. Для передачи данных в гарантированном режиме используется протокол TCR Суммарный размер заголовков IPv4/TCP для пакетов данных SIP/TCP равен 40 байт. Следовательно, при минимальном размере транспортного блока кадр Ethernet будет иметь размер 112 байт, а PPP — 94 байт.

В таблице 2 приведены результаты расчетов Tserial для обоих протоколов в зависимости от пропускной способности канала связи и расчет максимального размера кадра данных при заданной задержке сериализации 10 мс.

Время задержки сериализации 10 мс выполняется только при пропускной способности канала связи не менее 76 Кбит/с для PPP и 92 кБит/с для Ethernet. Для ЦВЧ каналов с полосой пропускания 4 и 8 кГц такая пропускная способность не может быть достигнута вообще, поэтому независимо от скорости передачи информации должен использоваться минимальный размер MTU. Расчет коэффициента полезного использования пропускной способности канала связи при передаче данных EffData с минимальным размером MTU дает следующие результаты: PPP — 50%, Ethernet — 42%. При максимально возможной скорости для ЦВЧ каналов в 320 кБит/с размер кадра может быть

1

Таблица 2

Результатьі расчета Tjerial и SData

увеличен до 400 байт, соответственно EffData составит от 88 и 83% соответственно.

Уменьшение объема служебной информации при передаче IP-пакетов может быть достигнуто за счет компрессии заголовков. Пакет состоит из двух частей — заголовка и данных. B IP-сетях после установления сессии подавляющее большинство полей в заголовках пакета остаются статичными на протяжении всей сессии, а некоторые из полей могут быть предсказаны. На рис. 3 и 4 представлена структура заголовков IPv4/UDP/RTP и IPv4/TCP с указанием характеристик полей [2].

B 1990 г. программист компании CISCO Bан Якобсон предложил использовать компрессию заголовков IP-пакетов на основе утверждения о статичности их полей в течение сессии. B том же году был опубликован документ RFC 1144, описывающий основные положения, касающиеся сжатия заголовков. Сегодня документ RFC 1144 известен как Van

Jacobson Header Compression. Существующие на сегодняшний день методы компрессии можно разделить на две группы. B первой группе используется передача дельта значений изменяющихся полей, к ней относятся методы RFC 2507 IPHC, RFC 2508 cRTP RFC 3545 ECRTP Их использование для PPP-соединений описывается в документе RFC 3544 IP Header Compression over PPP Bcе эти методы на практике реализованы в IP-маршрутизаторах CISCO и применяются для последовательных WAN-соединений с PPP-инкапсуляцией. Bтоpая группа включается в себя методы ROHC (Robust Header Compression) RFC 3095 ROHC, RFC 4996 ROHC-TCP profile, RFC 5225 ROHC v2. B них передача информации об изменениях полей производится с использованием кодирования младших битов с переменной длиной окна

— Window Based Least Significant Bit Encoding. Методы ROHC используются в оборудовании беспроводной связи. B таблице 3 приводятся

характеристики существующих методов компрессии.

Характеристиками методов сжатия заголовков являются: коэффициент компрессии Э, показывающий уменьшение размера заголовка после сжатия; схема передачи сжатых заголовков и помехоустойчивость.

Коэффициент компрессии Э вычисляется по формуле (5) [6]:

G -1 - .

SU

где БС

— размер заголовка после сжатия; Би — полноразмерный заголовок.

В большинстве случаев передача сжатых заголовков производится по схеме фреймиро-ванного дельта кодирования (ФДК). В ФДК используется трансляция N полноразмерных заголовков в начале сессии (не более 8) и последующее обновление контекста сессии через фрейм длиной Р пакетов. Начиная со второго фрейма, для обновления контекста производится передача одного полноразмерного заголовка. Схема ФДК особенно эффективна при отсутствии обратной связи между декомпрессором и компрессором, так как в этом случае невозможен запрос обновления контекста. По результатам исследования, проведенного в [7], размер фрейма должен быть равен 10 пакетам. Но надо заметить, что на практике, размер фрейма зависит от реализации алгоритма компрессии разработчиками программного обеспечения. С учетом ФДК:

N  Su +

F  Su

F

F  Su

тип

ОБСЛУЖИВАНИЯ

РАЗМЕР ПАКЕТА

ИДЕНТИФИКАТОР

RDM СМЕЩЕНИЕ ФРАГМЕНТА

КОНТРОЛЬНАЯ СУММА ЗАГОЛОВКА

АДРЕСС ИСТОЧНИКА

АДРЕС НАЗНАЧЕНИЯ

ПОРТ ИСТОЧНИКА

ПОРТ НАЗНАЧЕНИЯ

КОНТРОЛЬНАЯ СУММА

VER Р X СС М

ПОРЯДКОВЫЕ НОМЕР

МЕТКА ВРЕМЕНИ

ИСТОЧНИК СИНХРОНИЗАЦИИ SSRC ИНФОРМАЦИОННЫЙ ИСТОЧНИК CSRS

Я статическое поле | | поле с предсказуемым изменением

і 1 измененяющееся поле

Рис. 3. Структура заголовков ІРН/иРР/СТР

ТИП

ОБСЛУЖИВАНИЯ

РАЗМЕР ПАКЕТА

ИДЕНТИФИКАТОР

RDM СМЕЩЕНИЕ ФРАГМЕНТА

КОНТРОЛЬНАЯ СУММА ЗАГОЛОВКА

АДРЕСС ИСТОЧНИКА

ПОРТ ИСТОЧНИКА

ПОРТ НАЗНАЧЕНИЯ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЬИ НОМЕР

НОМЕР ПОДТВЕРЖДЕНИЯ

СДВИГ РЕЗЕРВ

О Q

РАЗМЕР ОКНА

TCP КОНТРОЛЬНАЯ СУММА

УКАЗАТЕЛЬ ВАЖНОСТИ

I статическое поле | | поле с предсказуемым изменением

измененяющееся поле

Рис. 4 Структура заголовков ІРу4/ТСР

G -1

Таблица 3

Характеристики методов компрессии заголовков IP-пакетов

RFC Название метола Характеристики Реализация

1144 Van Jacobson Header Compression «VJHC» IPv4/TCP с 40 до 4-7 байт IP-маршрутизаторы CISCO [2] ЦВЧ оборудование PowerLink 50/100 (SIEMENS) [3] ETL 600 ABB [4]

2507 IP Header Compression «1РНС» IPv4/TCP с 40 до 4-7 байт IP/UDP с 28 до 2-5 байт IP-маршрутизаторы CISCO

2508 Compressed Real Time Protocol «cRTP» IPv4/UDP/RTP с 40 до 2-4 байт IP-маршрутизаторы CISCO

3095 Robust Header Compression IPv4/UDP/RTP с 40 до 1 -4 байт Контроллер EFFNET [5] ЦВЧ оборудование PowerLink 50/100 (SIEMENS) ETL 600 ABB

3545 Enhanced Compressed RTP(ECRTP) IPv4/UDP/RTP с 40 до 8-12 байт IP-маршрутизаторы CISCO

4996 Robust Header Compression TCP Profile IPv4/TCP с 40 до 4 байт Контроллер EFFNET

где О — общее количество переданных за сессию пакетов.

Формула для определения среднего коэффициента компрессии в течение сессии Э* имеет вид (7): при Q <*> получим:

G -1-

(Р -1)  £с + Бц Р  Бц '

Используя (7) найдем значение среднего размера сжатого заголовка в течение сессии

V:

SC - Sr

(F -1)  Sc + Sr

F  Sr.

Помехоустойчивость метода компрессии определяется отказоустойчивостью декомпрессора при ошибках в пакетах и их потери. Согласно исследованиям проведенным компанией EFFNET наилучшей помехоустойчивостью обладают алгоритмы 1ЮНС и ЕС1?ТР Коэффициент компрессии последнего существенно ниже, чем у ЮНС, так как используется переда-

Таблица 4

Результаты расчета значений коэффициентов компрессии

и размеров сжатых заголовков

Метод компрессии Sc, байт G S,*’, байт G*

VJHC/ cRTP (IP\4/UDP/RTP 40 байт) 4,0 0,90 = 8 0,81

ECRTP (IPv4/UDP/RTP 40 байт) 12,0 0,70 = 15 0,63

ROHC (IPv4/UDP/RTP 40 байт) 4,0 0,90 = 8 0,81

IPHC (IPv4/TCP 40 байт) 7,0 0,83 s 10 0,74

ROHC-TCP (IPv4/TCP 40 байт) 4,0 0,90 = 8 0,81

Таблица 5

Результаты расчета Eft^ при использовании компрессии заголовков

ча абсолютных значений изменяющихся полей.

Используя (5), (7) и (8) выполним расчет G, G , Sc( ). В расчетах размер сжатых заголовков будем принимать максимально возможными согласно данным, приведенным в табл. 3. Результаты расчетов представлены в табл. 4, откуда видно, что размер сжатого заголовка в сравнении с полноразмерным существенно снижается.

В заключении выполним расчет коэффициента EffVoIP с учетом компрессии заголовков. Результаты расчетов для пакетов VoIP представлены в таблице 5. Для сравнения приводятся данные для технологии VoFR. Наибольший выигрыш от компрессии можно получить при использовании PPP-инкапсуляции и методов ROHC и cRTR В этом случае коэффициент полезного использования пропускной способности канала увеличивается почти в два раза и отличается от значений для ЦВЧ сетей Frame Relay не более, чем на 13-16%. Для Ethernet-мостов выигрыш не столь велик.

Для пакетов данных выигрыш при использовании компрессии IP-заголовков заключается в возможности:

1) уменьшения задержки сериализации

ATserial на величину:

ATserial = C' SData -

что позволит приблизить Tserial к требуемому значению в 10 мс.

2) увеличения размера блока данных на величину ASmtu при той же задержке сериализации;

asmtu = su - sc-

В первом случае уменьшается задержка, во втором увеличивается скорость передачи информации. Для прикладных задач использование компрессии позволяет увеличить размер транспортного блока на 30-32 байта без увеличения задержки сериализации. Например, вместо 48 байтного размера MTU можно использовать 80 байт. Это означает, что в одном пакете будет передаваться почти в два раза больше информации, соответственно увеличится коэффициент полезного использования пропускной способности канала связи.

Рассмотрим прикладные вопросы организации IP-сетей по ЦВЧ каналам. Доступное на рынке оборудование позволяет осуществлять

Конвертор РРР инкапсуляция

ROHC

ti о.

IP-N Іаршрутпзатор УоІР-ішпоч

цвч

ВЧ тракт

Ethernet X 21

і І

Обработка ВЧ сигнала йяЙ .1 Ж Ші Обработка ВЧ сигнала

1 | T>1_f Конвертор 1 ^ D 1 РРР никапсугация

Последовательное WAN-соедпненпе

ROHC

? =

г» «*,

СХ. *1

1Р-Маршругтатор

УоІР-пиюз

Рис. 5. Использование внешнего конвертора для сжатия заголовков

сценарии организации IP-сетей с использованием, как Ethernet-мостов, так и PPP соединений. Как было показано выше, применение компрессии заголовков необходимо для повышения коэффициент полезного использования пропускной способности канала связи.

Методы компрессии cRTP, ECRTP, VJHC и IPHC реализованы в IP-маршрутизаторах CISCO, при этом соединение с ЦВЧ оборудование должно осуществляться через последовательный интерфейс X.21.

Практическое применение наиболее совершенных методов компрессии ROHC связано со сложностями их интеграции в ЦВЧ оборудование. Лидирующими компаниями, которые занимаются вопросами разработки, адаптации и внедрения ROHC являются шведская "EFFNET" и немецкая "Acticom Mobile Networks". Для использования их разработок необходимо лицензирование, что могут себе позволить далеко не все производители ЦВЧ оборудования. Два крупнейших производителя ABB и SIEMENS уже внедрили в своих устройствах компрессию заголовков RFC 3095 (ROHC) для пакетов речи и RFC 1144 (VJHC) для пакетов данных. В обоих случаях было использовано техническое решение компании EFFNET. Так как в обоих устройствах применяется Ethernet-мост, для передачи пакетов VoIP коэффициент полезного использования канала повышается не более чем на 4-6% в сравнении с передачей полноразмерных заголовков.

Для пакетов данных все зависит от размера MTU. В обоих случаях используется сжатие VJHC. И для минимального размера блока данных увеличение EffData составит 15%.

При использовании IP-маршрутизаторов с последовательными портами X.21 исключается проблема большого размера заголовка протокола канального уровня. Для пакетов речи даже для метода компрессии ECRTP увеличение EflVoIP составит более 17% . При передаче пакетов данных при использовании метода IPHC увеличение EffData составит более 22%.

Как результат проведенного исследования можно предложить создание конвертора, в котором на канальном уровне используется РРР-инкапсуляция, а для сжатия заголовков применяются методы РОНС (РРС 3095) и РОНС-ТСР (РРС 4996). В случае внешнего исполнения устройство может применяться с любыми терминалами ВЧ связи и сетевым оборудованием. Структурная схема ЦВЧ канала с применением такого преобразователя показана на рис.5.

Заключение по проведенному исследованию:

1) Передача сетевого трафика в ЦВЧ сетях с полноразмерными заголовками 1Р-пакетов приводит к неэффективному использованию пропускной способности каналов связи, так как большая часть ресурса расходуется на трансляцию заголовков.

2) Использование компрессии заголовков 1Р-пакетов позволяет снизить размер заголовка пакетов речи до 1-12 байт, а пакетов данньх до 4-7 байт.

3) Наилучшее значение коэффициента компрессии при заданной помехоустойчивости обеспечивают методы РОНС, но их практическое использование связано с необходимостью интеграции алгоритмов сжатия в ЦВЧ оборудование. Простейшим практическим решением является использование ІР-маршрутизато-ров, выполняющих компрессию заголовков методами сРТР, ІРНС, ЕСРТР

4) Использование ЕіРіетеТ-мостов в ЦВЧ каналах является неэффективным решением, из-за большого размера заголовка Е^етеТ Лучшим решением является применение РРР-

инкапсуляции.

5) Соединение IP-маршрутизаторов и ЦВЧ оборудования через интерфейс X.21 позволяет снять с ЦВЧ оборудования функцию обработки сетевого трафика. Это уменьшает общее время обработки пакетов в сети и снижает затраты на дополнительные функциональные возможности ЦВЧ устройств.

6) Разработка предложенного конвертора позволит максимально эффективно использовать ресурс пропускной способности канала связи.

Литература

1. Design Best Practices for Latency Optimization: CISCO, 2006. 8 p. URL:http://www.cisco.com/appli-cation/pdf/en/us/guest/netsol/ns407/c654/ccmi-gration_09186a008091d542.pdf.

2. Joseph A Ishac Survey of Header Compression Techniques // NASA/TM 2001-211154. 2001. Glenn Research Centre, Cleveland, Ohio. 27 p.

3. Header Compression.: CISCO, 2012. 6p. URL: http://www.cisco.com/en/US/docs/ios-xml/ ios/qos_hdrcomp/configuration/15-mt/header-com-pression.pdf.

4. Руководство по эксплуатации оборудования ВЧ связи PowerLink 100 CSPi.: Semens AG, 2011. 620 с.

5. Руководство по эксплуатации оборудования ВЧ связи 600. ABB, 2011. 440 с.

6. Compressed Time-to-Market for Compressed Headers — With EFFNET ROHC Software on Freescale Devices, 2008. 12 p. URL: http://www.effnet.com/ sites/effnet/pdf/uk/HDRCMPWP_Rev0.pdf.

7. P Seeeling, M. Reisslein, P. T Madsen and F Fitzek Performance Analyses of Header Compression Schemes in Heterogeneous Wireless Multi-Hop Networks, Wireless Personal Communications (2006) 38: 203-232.

The methods of ip-traffic transmission efficacy increase in digital power line carrier Anton Merkulov, Siberian State University of Telecommunications and Informatics Novosibirsk, Russia, Anton-Merkulov@list.ru

Abstract

Article is devoted to the research of channel efficiency for IP-traffic transmission over Digital Power Line Carrier channels. Transmission of IP packets in dPLC networks with uncompressed headers leads to inefficient use of channel, because most of the resources are spent on transmission of overheads. The use of header compression reduces the size of the header for VoIP packets up to 1-12 bytes and for data packets up to 4-7 bytes depending on type of compression techniques. ROHC techniques provide the best compression ratio and high immunity, but its practical use is associated with the necessity to integrate compression algorithm into dPLC devce. The simplest practical solution: the use of IP routers which perform header compression with the use of cRTP, ECRTP and IPHC techniques. The use of Ethernet Bridges in dPLC networks is inefficient solution, because of the big size of L2 header. The best solution is application of PPP-encapsulation. Interconnection of IP routers and PLC equipment via serial interface eg. X.21 allows to avoid involvement of dPLC in packets processing. It reduces the total time of packet processing in the network and reduces the costs of additional functions of dPLC. As result of the research architecture of converter allows using the resources of channel capacity with the maximum efficiency is proposed.

Keywords: Ethernef bridge, header compression, high voltage power line carrier com-municaiion,, IP-networks, PPP encapsulation.