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Text File  |  1988-12-01  |  6.0 KB  |  236 lines
  1.  
  2.  
  3. IEN 52                                                          D. Cohen
  4. Notebook Section 2.3.3.18                                        USC-ISI
  5.                                                           11 August 1978
  6.  
  7.  
  8.  
  9.          Some Thoughts About the Multiplexing Issue in Networks
  10.          ------------------------------------------------------
  11.  
  12.  
  13.  
  14.  
  15. For several years we have enjoyed the beauty and the  structure  offered
  16. by  the  modular  approach  to  protocols.   This  approach leads to the
  17. separation of communication layers (headers,  etc)  according  to  their
  18. originating and receiving agencies (processes, protocols etc).
  19.  
  20. It is very unfortunate that an undesired by-product of this approach  is
  21. the  failure  to merge communication units (messages) which have a great
  22. deal of common communication attributes, even when they have some  small
  23. differences.
  24.  
  25. A case in point is the inability to introduce  multiplexing  arbitrarily
  26. into the protocol-tree stucture.
  27.  
  28. It is intuitive that it is very desirable to be  able  to  merge  TELNET
  29. messages between the same source/destination hosts pair, especially when
  30. a small number of characters are communicated in each message.
  31.  
  32. Similarly, NCP  and  TCP  messages  which  are  addressed  to  the  same
  33. destination host, could be merged even though they are between different
  34. protocols.
  35.  
  36. The same approach applies on ALL levels.
  37.  
  38. It is important to be able to use this kind of multiplexing in order  to
  39. share (and therefore save) headers, or parts of headers, and in order to
  40. save switching time.
  41.  
  42. Consider a simple example, voice communication, using  NVP  through  TCP
  43. (just  for the example), and internetting through the SATNet.  The voice
  44. data rate is R, and a message is sent every T time.
  45.  
  46. The amount of voice data in each message is RxT, added to  that  is  the
  47. NVP  header  of length Lv, the TCP header of length Lt, the IN header of
  48. length Li, and the HOST/SIMP header of length Ls.
  49.  
  50. Hence, the communication efficiency is:
  51.  
  52.                   R x T
  53.    eff = ---------------------------
  54.           R x T + Lv + Lt + Li + Ls
  55.  
  56.  
  57.  
  58.  
  59. Cohen                                                           [Page 1]
  60.  
  61.  
  62. IEN 52                                                    11 August 1978
  63. Multiplexing
  64.  
  65.  
  66.  
  67. Assume the following numbers:
  68.  
  69.    R  = 2,400 bps
  70.    T  =   200 milliseconds, for interactive communication
  71.    RxT = 480 bits, for a packet of voice data
  72.    Lv  =  48 bits, including local-extension, time-stamp, parcels count
  73.    and silence indication.
  74.    Lt  = 160 bits, including the PORT.
  75.    Li  = 160 bits, (without the optional OPTIONS field)
  76.    Ls  =  96 bits, according to PSPWN-100
  77.  
  78. For these numbers the efficiency is:
  79.  
  80.                      480                480
  81.    eff = --------------------------- = ----- = 50.8%
  82.           480 + 48 + 160 + 160 + 96     944
  83.  
  84. If N voice communications between different  "extensions"  in  the  same
  85. hosts   pair  are  multiplexed,  then  the  efficiency  (again,  at  the
  86. interface, not in the communication media) is:
  87.  
  88.                    R x T
  89.    eff = ---------------------------------
  90.           R x T + Lv + (Lt + Li + Ls) / N
  91.  
  92. Which for N=2 is 65.2% and for N=3 is 72.0%.  It  is  obvious  that  the
  93. efficiency increases with N, and that in this case its limit is 90.9%.
  94.  
  95. This is, obviously, the efficiency over the  HOST/SIMP  interface.   The
  96. more  important is the efficiency over the communication media, which is
  97. lower than that, due to the SIMP-to-SIMP communication overhead.
  98.  
  99. Another, more familiar, example is sending a single character  over  the
  100. ARPANET.   In this case the payload is 8 bits, which are preceeded by 40
  101. bit NCP header  and  the  96  bit  HOST/IMP  header.   This  results  in
  102. eff=8/(8+40+96)=5.5%  over the interface, and even lower over the 50kbps
  103. lines.
  104.  
  105. Just think what is the efficiency of sending a single character, or even
  106. a few, over the SATNet...  The numbers cannot be very encouraging...
  107.  
  108. Next Subject: Multi-address
  109. ---------------------------
  110.  
  111. For certain applications there is  a  case  for  multi-address,  namely,
  112. asking  the  communication  system  to  deliver the same message-body to
  113. several addresses.  Mailing-lists and conferences are just two examples.
  114.  
  115.  
  116.  
  117.  
  118. Cohen                                                           [Page 2]
  119.  
  120.  
  121. IEN 52                                                    11 August 1978
  122. Multiplexing
  123.  
  124.  
  125.  
  126. The multi-address issue is  the  dual  of  the  multiplexing  which  was
  127. discussed  earlier.   Multi-address  is  one  message-body  with several
  128. message-headers, whereas the previous muliplexing is one  message-header
  129. with several message-bodies.
  130.  
  131.    Multi-address is:
  132.  
  133.       <Adr1,Adr2 ; Data1>  = <Adr1 ; Data1> + <Adr2 ; Data1>
  134.  
  135.    Multiplexing is:
  136.  
  137.       <Adr1 ; Data1,Data2> = <Adr1 ; Data1> + <Adr1 ; Data2>
  138.  
  139. Let's be (sort of) formal
  140. -------------------------
  141.  
  142.    (1) Protocol nesting is:
  143.  
  144.       <msg>  ::= <hdr> <body>
  145.       <hdr>  ::= "type" "addr"
  146.       <body> ::= "data" ! <msg>
  147.  
  148.    (2) Multiplexing is:
  149.  
  150.       <msg>  ::= <hdr> <body>
  151.       <hdr>  ::= "type" "addr"
  152.       <body> ::= "data" ! <msgs>
  153.       <msgs> ::= <msg> ! <msgs> <msg>
  154.  
  155.    (3) Multi-addressing is:
  156.  
  157.       <msg>  ::= <hdr> <body>
  158.       <hdr>  ::= "type" "addr" ! <hdr> "addr" <body> ::= "data"
  159.  
  160.    (4) Obviously the most general system is:
  161.  
  162.       <msg>  ::= <hdr> <body>
  163.       <hdr>  ::= "type" "addr" ! <hdr> "addr" <body> ::= "data" ! <msgs>
  164.       <msgs> ::= <msg> ! <msgs> <msg>
  165.  
  166.    Please consider (4) as a proposal.
  167.  
  168.  
  169.  
  170.  
  171.  
  172.  
  173.  
  174.  
  175.  
  176.  
  177. Cohen                                                           [Page 3]
  178.  
  179.  
  180. IEN 52                                                    11 August 1978
  181. Multiplexing
  182.  
  183.  
  184.  
  185. The point is twofold:
  186.  
  187.    (1) Save overhead to reduce the number of BITs.
  188.  
  189.    (2) Save overhead to reduce the number of PACKETs.
  190.  
  191. 3Mbit/sec at 500 bits/packet is 6,000 packets/sec.
  192.  
  193. Today's gateways can handle 6 packets/sec, with the hope to double it by
  194. next year.....  The factor of 1,000 between these two numbers should
  195. serve as a warning light.
  196.  
  197.  
  198.  
  199.  
  200.  
  201.  
  202.  
  203.  
  204.  
  205.  
  206.  
  207.  
  208.  
  209.  
  210.  
  211.  
  212.  
  213.  
  214.  
  215.  
  216.  
  217.  
  218.  
  219.  
  220.  
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226.  
  227.  
  228.  
  229.  
  230.  
  231.  
  232.  
  233.  
  234.  
  235.  
  236. Cohen                                                           [Page 4]