[要約] RFC 8975は、衛星システムのためのネットワークコーディングに関する技術仕様です。この文書の目的は、衛星通信の効率と信頼性を向上させるためのネットワークコーディング手法を定義することにあります。利用場面としては、データ伝送の遅延を減少させる、伝送エラーに対する耐性を高める、帯域幅の使用効率を改善する、などが挙げられます。
Internet Research Task Force (IRTF) N. Kuhn, Ed.
Request for Comments: 8975 CNES
Category: Informational E. Lochin, Ed.
ISSN: 2070-1721 ENAC
January 2021
Network Coding for Satellite Systems
衛星システムのネットワークコーディング
Abstract
概要
This document is a product of the Coding for Efficient Network Communications Research Group (NWCRG). It conforms to the directions found in the NWCRG taxonomy (RFC 8406).
この文書は、効率的なネットワーク通信研究グループ（NWCRG）の符号化の積である。NWCRG分類法（RFC 8406）に記載されている指示に準拠しています。
The objective is to contribute to a larger deployment of Network Coding techniques in and above the network layer in satellite communication systems. This document also identifies open research issues related to the deployment of Network Coding in satellite communication systems.
目的は、衛星通信システムにおけるネットワーク層の上および上のネットワーク符号化技術のより大きな展開に寄与することである。この文書はまた、衛星通信システムにおけるネットワーク符号化の展開に関連する開放的な研究問題を識別する。
Status of This Memo
本文書の位置付け
This document is not an Internet Standards Track specification; it is published for informational purposes.
この文書はインターネット標準のトラック仕様ではありません。情報提供のために公開されています。
This document is a product of the Internet Research Task Force (IRTF). The IRTF publishes the results of Internet-related research and development activities. These results might not be suitable for deployment. This RFC represents the consensus of the Coding for Efficient Network Communications Research Group of the Internet Research Task Force (IRTF). Documents approved for publication by the IRSG are not a candidate for any level of Internet Standard; see Section 2 of RFC 7841.
この文書は、インターネットリサーチタスクフォース（IRTF）の製品です。IRTFはインターネット関連の研究開発活動の結果を発行しています。これらの結果は展開には適していない可能性があります。このRFCは、インターネットリサーチタスクフォース（IRTF）の効率的なネットワーク通信研究グループのためのコーディングの合意を表しています。IRSGによる出版承認の文書は、インターネット規格のレベルの候補者ではありません。RFC 7841のセクション2を参照してください。
Information about the current status of this document, any errata, and how to provide feedback on it may be obtained at https://www.rfc-editor.org/info/rfc8975.
この文書の現在の状況、任意のエラータ、およびフィードバックを提供する方法は、https://www.rfc-editor.org/info/rfc8975で入手できます。
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著作権表示
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著作権（C）2021 IETF信頼と文書著者として識別された人。全著作権所有。
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Table of Contents
目次
1. Introduction
2. A Note on the Topology of Satellite Networks
3. Use Cases for Improving SATCOM System Performance Using Network
Coding
3.1. Two-Way Relay Channel Mode
3.2. Reliable Multicast
3.3. Hybrid Access
3.4. LAN Packet Losses
3.5. Varying Channel Conditions
3.6. Improving Gateway Handover
4. Research Challenges
4.1. Joint Use of Network Coding and Congestion Control in
SATCOM Systems
4.2. Efficient Use of Satellite Resources
4.3. Interaction with Virtualized Satellite Gateways and
Terminals
4.4. Delay/Disruption-Tolerant Networking (DTN)
5. Conclusion
6. Glossary
7. IANA Considerations
8. Security Considerations
9. Informative References
Acknowledgements
Authors' Addresses
This document is a product of and represents the collaborative work and consensus of the Coding for Efficient Network Communications Research Group (NWCRG); while it is not an IETF product and not a standard, it is intended to inform the SATellite COMmunication (SATCOM) and Internet research communities about recent developments in Network Coding. A glossary is included in Section 6 to clarify the terminology used throughout the document.
この文書は、効率的なネットワーク通信研究グループ（NWCRG）のための符号化の共同作業と合意を表す。標準ではなくIETF製品ではなく、最近のネットワークコーディングの開発について衛星通信（SATCOM）とインターネット研究コミュニティに通知することを目的としています。文書全体を通して使用される用語を明確にするために、項6に記載されています。
As will be shown in this document, the implementation of Network Coding techniques above the network layer, at application or transport layers (as described in [RFC1122]), offers an opportunity for improving the end-to-end performance of SATCOM systems. Physical- and link-layer coding error protection is usually enough to provide quasi-error-free transmission, thus minimizing packet loss. However, when residual errors at those layers cause packet losses, retransmissions add significant delays (in particular, in geostationary systems with over 0.7 second round-trip delays). Hence, the use of Network Coding at the upper layers can improve the quality of service in SATCOM subnetworks and eventually favorably impact the experience of end users.
この文書に示されるように、（[RFC1122]に記載されているように）ネットワーク層上のネットワーク符号化技術の実装（RFC1122]に記載されているように）は、SATCOMシステムのエンドツーエンドの性能を改善する機会を提供する。物理的およびリンク層の符号化誤差保護は通常、準エラーのない送信を提供するのに十分であり、パケット損失を最小にする。ただし、これらのレイヤーの残留エラーがパケット損失を引き起こす場合、再送信は（特に0.7秒の往復遅延を超える静止システムで）大幅な遅延を追加します。したがって、上位層でのネットワークコーディングの使用は、SATCOMサブネットワークでのサービス品質を向上させ、最終的にエンドユーザーの経験に有利に影響を与える可能性があります。
While there is an active research community working on Network Coding techniques above the network layer in general and in SATCOM in particular, not much of this work has been deployed in commercial systems. In this context, this document identifies opportunities for further usage of Network Coding in commercial SATCOM networks.
一般的にネットワーク層の上のネットワークコーディング技術に取り組んでいる能動的な研究コミュニティがありますが、特にSATCOMでは、この問題の大部分は商業システムに展開されています。これに関連して、この文書は、市販のSATCOMネットワークにおけるネットワークコーディングのさらなる使用の機会を特定する。
The notation used in this document is based on the NWCRG taxonomy [RFC8406]:
この文書で使用されている表記は、NWCRG分類法[RFC8406]に基づいています。
* Channel and link error-correcting codes are considered part of the error protection for the PHYsical (PHY) layer and are out of the scope of this document.
* チャネルおよびリンクの誤り訂正符号は、物理的（PHY）レイヤのエラー保護の一部と見なされ、この文書の範囲外である。
* Forward Erasure Correction (FEC) (also called "Application-Level FEC") operates above the link layer and targets packet-loss recovery.
* 順方向消去補正（FEC）（「アプリケーションレベルFEC」とも呼ばれる）は、リンク層の上に動作し、パケット損失の回復を目標とします。
* This document considers only coding (or coding techniques or coding schemes) that uses a linear combination of packets; it excludes, for example, content coding (e.g., to compress a video flow) or other non-linear operations.
* この文書は、パケットの線形結合を使用する符号化（または符号化技法または符号化方式）のみを考慮している。それは、例えば、コンテンツ符号化（例えば、ビデオフローを圧縮するため）または他の非線形動作を除く。
There are multiple SATCOM systems, for example, broadcast TV, point-to point-communication, and Internet of Things (IoT) monitoring. Therefore, depending on the purpose of the system, the associated ground segment architecture will be different. This section focuses on a satellite system that follows the European Telecommunications Standards Institute (ETSI) Digital Video Broadcasting (DVB) standards to provide broadband Internet access via ground-based gateways [ETSI-EN-2020]. One must note that the overall data capacity of one satellite may be higher than the capacity that one single gateway supports. Hence, there are usually multiple gateways for one unique satellite platform.
複数のSATCOMシステム、例えば、放送テレビ、ポイントツーポイントコミュニケーション、およびインターネット（IoT）監視があります。したがって、システムの目的に応じて、関連するグランドセグメントアーキテクチャは異なります。このセクションは、ヨーロッパの電気通信規格研究所（ETSI）デジタルビデオ放送（DVB）規格に続く衛星システムに焦点を当てています[ETSI-EN-2020]。1つの衛星の全体的なデータ容量は、1つのシングルゲートウェイがサポートする容量よりも高いことに注意しなければなりません。したがって、通常、1つの独自の衛星プラットフォームには複数のゲートウェイがあります。
In this context, Figure 1 shows an example of a multigateway satellite system, where BBFRAME stands for "Base-Band FRAME", PLFRAME for "Physical Layer FRAME", and PEP for "Performance Enhancing Proxy". More information on a generic SATCOM ground segment architecture for bidirectional Internet access can be found in [SAT2017] or in DVB standard documents.
これに関連して、図1は、BBFrameが「ベースバンドフレーム」、「物理レイヤフレーム」、および「パフォーマンス向上プロキシ」のためのPEPを表すマルチジャスウェイ衛星システムの例を示しています。双方向のインターネットアクセスのための一般的なSATCOMグランドセグメントアーキテクチャの詳細は、[SAT2017]またはDVB標準文書にあります。
+--------------------------+
| application servers |
| (data, coding, multicast)|
+--------------------------+
| ... |
-----------------------------------
| | | | | |
+---------------------+ +---------------------+
| network function | | network function |
|(firewall, PEP, etc.)| |(firewall, PEP, etc.)|
+---------------------+ +---------------------+
| ... | IP packets | ... |
---
+------------------+ +------------------+ |
| access gateway | | access gateway | |
+------------------+ +------------------+ |
| BBFRAME | | gateway
+------------------+ +------------------+ |
| physical gateway | | physical gateway | |
+------------------+ +------------------+ |
---
| PLFRAME |
+------------------+ +------------------+
| outdoor unit | | outdoor unit |
+------------------+ +------------------+
| satellite link |
+------------------+ +------------------+
| outdoor unit | | outdoor unit |
+------------------+ +------------------+
| |
+------------------+ +------------------+
| sat terminals | | sat terminals |
+------------------+ +------------------+
| | | |
+----------+ | +----------+ |
|end user 1| | |end user 3| |
+----------+ | +----------+ |
+----------+ +----------+
|end user 2| |end user 4|
+----------+ +----------+
Figure 1: Data-Plane Functions in a Generic Satellite Multigateway System
図1：一般的な衛星マルチジャットシステムにおけるデータプレーン機能
3. Use Cases for Improving SATCOM System Performance Using Network Coding
3. ネットワークコーディングを使用してSATCOMシステムのパフォーマンスを向上させるためのユースケース
This section details use cases where Network Coding techniques could improve SATCOM system performance.
このセクションでは、ネットワークコーディング手法がSATCOMシステムのパフォーマンスを向上させる可能性がある場合を使用します。
This use case considers two-way communication between end users through a satellite link, as seen in Figure 2.
このユースケースは、図2に示すように、衛星リンクを介してエンドユーザー間の双方向通信を考慮します。
Satellite terminal A sends a packet flow A, and satellite terminal B sends a packet flow B, to a coding server. The coding server then sends a combination of both flows instead of each individual flow. This results in non-negligible capacity savings, which has been demonstrated in the past [ASMS2010]. In the example, a dedicated coding server is introduced (note that its location could be different based on deployment use case). The Network Coding operations could also be done at the satellite level, although this would require a lot of computational resources onboard and may not be supported by today's satellites.
衛星端末AはパケットフローAを送信し、衛星端末BはパケットフローBを符号化サーバに送信する。その後、コーディングサーバは、各個々のフローの代わりに両方のフローの組み合わせを送信する。これにより、過去の[ASMS2010]で実証されている無視できない容量の節約が発生します。この例では、専用のコーディングサーバーが紹介されています（その場所がデプロイメントのユースケースに基づいて異なる可能性があることに注意してください）。ネットワークコーディング操作は衛星レベルでも行うことができますが、これは搭載されているコンピュータリソースが多く、今日の衛星ではサポートされない可能性があります。
-X}- : traffic from satellite terminal X to the server
={X+Y= : traffic from X and Y combined sent from
the server to terminals X and Y
+-----------+ +-----+
|Sat term A |--A}-+ | |
+-----------+ | | | +---------+ +------+
^^ +--| |--A}--| |--A}--|Coding|
|| | SAT |--B}--| Gateway |--B}--|Server|
===={A+B=========| |={A+B=| |={A+B=| |
|| | | +---------+ +------+
vv +--| |
+-----------+ | | |
|Sat term B |--B}-+ | |
+-----------+ +-----+
Figure 2: Network Architecture for Two-Way Relay Channel Using Network Coding
図2：ネットワークコーディングを使用した双方向リレーチャネルのネットワークアーキテクチャ
The use of multicast servers is one way to better utilize satellite broadcast capabilities. As one example, satellite-based multicast is proposed in the Secure Hybrid In Network caching Environment (SHINE) project of the European Space Agency (ESA) [NETCOD-FUNCTION-VIRT] [SHINE]. This use case considers adding redundancy to a multicast flow depending on what has been received by different end users, resulting in non-negligible savings of the scarce SATCOM resources. This scenario is shown in Figure 3.
マルチキャストサーバの使用は、衛星放送機能をよりよく利用する1つの方法です。一例として、衛星ベースのマルチキャストは、欧州宇宙機関（ESA）[NetCod-Function-Virt] [Shine]のネットワークキャッシング環境（Shine）プロジェクトのセキュアハイブリッドで提案されています。このユースケースでは、さまざまなエンドユーザーが受信した内容に応じて、マルチキャストフローに冗長性を追加し、希少なSATCOMリソースの無視できない節約になります。このシナリオを図3に示します。
-Li}- : packet indicating the loss of packet i of a multicast flow M
={M== : multicast flow including the missing packets
+-----------+ +-----+
|Terminal A |-Li}-+ | |
+-----------+ | | | +---------+ +------+
^^ +-| |-Li}--| | |Multi |
|| | SAT |-Lj}--| Gateway |--|Cast |
===={M==========| |={M===| | |Server|
|| | | +---------+ +------+
vv +-| |
+-----------+ | | |
|Terminal B |-Lj}-+ | |
+-----------+ +-----+
Figure 3: Network Architecture for a Reliable Multicast Using Network Coding
図3：ネットワークコーディングを使用した信頼できるマルチキャストのためのネットワークアーキテクチャ
A multicast flow (M) is forwarded to both satellite terminals A and B. M is composed of packets Nk (not shown in Figure 3). Packet Ni (respectively Nj) gets lost at terminal A (respectively B), and terminal A (respectively B) returns a negative acknowledgment Li (respectively Lj), indicating that the packet is missing. Using coding, either the access gateway or the multicast server can include a repair packet (rather than the individual Ni and Nj packets) in the multicast flow to let both terminals recover from losses.
マルチキャストフロー（M）は衛星端子A、Bの両方に転送され、BはパケットNK（図3には示されていない）で構成されている。パケットNi（それぞれN j）は端末A（それぞれb）で損失され、端末A（それぞれb）は負の確認応答Li（それぞれL j）を返し、パケットが欠落していることを示す。コーディングを使用して、アクセスゲートウェイまたはマルチキャストサーバーのいずれかをマルチキャストフローに（個々のNIパケットとNJパケットではなく）、両方の端末が損失から回復できるようにすることができます。
This could also be achieved by using other multicast or broadcast systems, such as NACK-Oriented Reliable Multicast (NORM) [RFC5740] or File Delivery over Unidirectional Transport (FLUTE) [RFC6726]. Both NORM and FLUTE are limited to block coding; neither of them supports more flexible sliding window encoding schemes that allow decoding before receiving the whole block, which is an added delay benefit [RFC8406] [RFC8681].
これは、NACK志向の信頼できるマルチキャスト（NORM）[RFC5740]または一方向輸送（FLUTE）[RFC6726]など、他のマルチキャストまたはブロードキャストシステムを使用することもできます。ノルムとフルートの両方はブロックコーディングに制限されています。どちらも、ブロック全体を受信する前に復号を許可するより柔軟なスライディングウィンドウ符号化方式をサポートしていない。
This use case considers improving multiple-path communications with Network Coding at the transport layer (see Figure 4, where DSL stands for "Digital Subscriber Line", LTE for "Long Term Evolution", and SAT for "SATellite"). This use case is inspired by the Broadband Access via Integrated Terrestrial Satellite Systems (BATS) project and has been published as an ETSI Technical Report [ETSI-TR-2017].
このユースケースでは、トランスポート層でのネットワークコーディングとの複数パス通信を改善する（図4を参照）（図4を参照）。このユースケースは、総合地上衛星システム（BATS）プロジェクトを介したブロードバンドアクセスに触発され、ETSIテクニカルレポート[ETSI-TR-2017]として公開されています。
To cope with packet loss (due to either end-user mobility or physical-layer residual errors), Network Coding can be introduced. Depending on the protocol, Network Coding could be applied at the Customer Premises Equipment (CPE), the concentrator, or both. Apart from coping with packet loss, other benefits of this approach include a better tolerance for out-of-order packet delivery, which occurs when exploited links exhibit high asymmetry in terms of Round-Trip Time (RTT). Depending on the ground architecture [5G-CORE-YANG] [SAT2017], some ground equipment might be hosting both SATCOM and cellular network functionality.
パケット損失に対処するために（エンドユーザ移動度または物理層残差のいずれか）、ネットワーク符号化を導入することができる。プロトコルに応じて、ネットワークコーディングは、顧客宅内機器（CPE）、コンセントレータ、またはその両方に適用できます。パケット損失に対処することとは別に、このアプローチの他の利点は、往復リンクが往復時間（RTT）の点で高い非対称性を示すときに発生する順序のパケット配信に対するより良い許容度を含む。地上建築[5G-Core-Yang] [SAT2017]に応じて、一部の地上機器はSATCOMとセルラーネットワーク機能の両方をホストしている可能性があります。
-{}- : bidirectional link
+---+ +--------------+
+-{}-|SAT|-{}-|BACKBONE |
+----+ +---+ | +---+ |+------------+|
|End |-{}-|CPE|-{}-| ||CONCENTRATOR||
|User| +---+ | +---+ |+------------+| +-----------+
+----+ |-{}-|DSL|-{}-| |-{}-|Application|
| +---+ | | |Server |
| | | +-----------+
| +---+ | |
+-{}-|LTE|-{}-+--------------+
+---+
Figure 4: Network Architecture for Hybrid Access Using Network Coding
図4ネットワークコーディングを使用したハイブリッドアクセスのためのネットワークアーキテクチャ
This use case considers using Network Coding in the scenario where a lossy WiFi link is used to connect to the SATCOM network. When encrypted end-to-end applications based on UDP are used, a Performance Enhancing Proxy (PEP) cannot operate; hence, other mechanisms need to be used. The WiFi packet losses will result in an end-to-end retransmission that will harm the quality of the end user's experience and poorly utilize SATCOM bottleneck resources for traffic that does not generate revenue. In this use case, adding Network Coding techniques will prevent the end-to-end retransmission from occurring since the packet losses would probably be recovered.
このユースケースは、SATCOMネットワークへの接続に損失のあるWiFiリンクが使用されるシナリオでネットワークコーディングを使用していると考えています。UDPに基づく暗号化されたエンドツーエンドアプリケーションを使用する場合、パフォーマンス向上プロキシ（PEP）は動作できません。したがって、他のメカニズムを使用する必要があります。WiFiのパケットの損失は、エンドユーザーの経験の質に害を及ぼすエンドツーエンドの再送信をもたらし、収益を生み出さないトラフィックのためのSatcom BottLeneckリソースを利用しなくなります。このユースケースでは、パケット損失はおそらく回復されるので、ネットワーク符号化技術を追加することは、エンドツーエンドの再送信が発生するのを防ぎます。
The architecture is shown in Figure 5.
アーキテクチャを図5に示します。
-{}- : bidirectional link
-''- : WiFi link
C : where Network Coding techniques could be introduced
+----+ +--------+ +---+ +-------+ +-------+ +--------+
|End | |Sat. | |SAT| |Phy | |Access | |Network |
|user|-''-|Terminal|-{}-| |-{}-|Gateway|-{}-|Gateway|-{}-|Function|
+----+ +--------+ +---+ +-------+ +-------+ +--------+
C C C C
Figure 5: Network Architecture for Dealing with LAN Losses
図5：LAN損失を扱うためのネットワークアーキテクチャ
This use case considers the usage of Network Coding to cope with subsecond physical channel condition changes where the physical-layer mechanisms (Adaptive Coding and Modulation (ACM)) may not adapt the modulation and error-correction coding in time; the residual errors lead to higher-layer packet losses that can be recovered with Network Coding. This use case is mostly relevant when mobile users are considered or when the satellite frequency band introduces quick changes in channel condition (Q/V bands, Ka band, etc.). Depending on the use case (e.g., bands with very high frequency, mobile users), the relevance of adding Network Coding is different.
このユースケースは、物理層メカニズム（適応符号化および変調（ACM））が変調および誤り訂正符号化を適応させない場合に、副次的チャネル状態変化に対処するためのネットワーク符号化の使用法を考慮する。残差誤差は、ネットワーク符号化で回復することができるより高い層のパケット損失をもたらす。このユースケースは、モバイルユーザーが考慮されている場合、または衛星周波数帯域がチャネル状態（Q / Vバンド、KAバンドなど）の迅速な変更を導入したときにほとんど関連しています。ユースケース（例えば、非常に高周波モバイルユーザのバンド）に応じて、ネットワークコーディングを追加することの関連性は異なる。
The system architecture is shown in Figure 6.
システムアーキテクチャを図6に示します。
-{}- : bidirectional link
C : where Network Coding techniques could be introduced
+---------+ +---+ +--------+ +-------+ +--------+
|Satellite| |SAT| |Physical| |Access | |Network |
|Terminal |-{}-| |-{}-|Gateway |-{}-|Gateway|-{}-|Function|
+---------+ +---+ +--------+ +-------+ +--------+
C C C C
Figure 6: Network Architecture for Dealing with Varying Link Characteristics
図6：さまざまなリンク特性を扱うためのネットワークアーキテクチャ
This use case considers the recovery of packets that may be lost during gateway handover. Whether for off-loading a given equipment or because the transmission quality differs from gateway to gateway, switching the transmission gateway may be beneficial. However, packet losses can occur if the gateways are not properly synchronized or if the algorithm used to trigger gateway handover is not properly tuned. During these critical phases, Network Coding can be added to improve the reliability of the transmission and allow a seamless gateway handover.
このユースケースは、ゲートウェイハンドオーバ中に失われる可能性があるパケットの回復を考慮します。所与の機器を積み重ねるか、または伝送品質がゲートウェイとゲートウェイとは異なるため、送信ゲートウェイを切り替えることは有益であり得る。ただし、ゲートウェイが正しく同期されていない場合、またはゲートウェイハンドオーバをトリガするために使用されるアルゴリズムが正しく調整されていない場合は、パケット損失が発生する可能性があります。これらの臨界段階の間、送信の信頼性を向上させ、シームレスなゲートウェイハンドオーバを可能にするためにネットワークコーディングを追加することができます。
Figure 7 illustrates this use case.
図7はこのユースケースを示しています。
-{}- : bidirectional link
! : management interface
C : where Network Coding techniques could be introduced
C C
+--------+ +-------+ +--------+
|Physical| |Access | |Network |
+-{}-|gateway |-{}-|gateway|-{}-|function|
| +--------+ +-------+ +--------+
| ! !
+---------+ +---+ +---------------+
|Satellite| |SAT| | Control-plane |
|Terminal |-{}-| | | manager |
+---------+ +---+ +---------------+
| ! !
| +--------+ +-------+ +--------+
+-{}-|Physical|-{}-|Access |-{}-|Network |
|gateway | |gateway| |function|
+--------+ +-------+ +--------+
C C
Figure 7: Network Architecture for Dealing with Gateway Handover
図7：ゲートウェイハンドオーバを扱うためのネットワークアーキテクチャ
This section proposes a few potential approaches to introducing and using Network Coding in SATCOM systems.
このセクションでは、SATCOMシステムでネットワークコーディングを導入して使用するためのいくつかの潜在的なアプローチを提案します。
4.1. Joint Use of Network Coding and Congestion Control in SATCOM Systems
4.1. SATCOMシステムにおけるネットワーク符号化と輻輳制御の共同使用
Many SATCOM systems typically use Performance Enhancing Proxy (PEP) [RFC3135]. PEPs usually split end-to-end connections and forward transport or application-layer packets to the satellite baseband gateway. PEPs contribute to mitigating congestion in a SATCOM system by limiting the impact of long delays on Internet protocols. A PEP mechanism could also include Network Coding operation and thus support the use cases that have been discussed in Section 3 of this document.
多くのSATCOMシステムは通常、パフォーマンス向上プロキシ（PEP）[RFC3135]を使用しています。PEPは通常、エンドツーエンド接続と転送トランスポートまたはアプリケーションレイヤパケットをサテライトベースバンドゲートウェイに分割します。PEPは、インターネットプロトコルの長い遅延の影響を制限することによって、SATCOMシステムの輻輳の軽減に貢献します。PEP機構はネットワーク符号化動作を含み、したがってこの文書のセクション3で説明されているユースケースをサポートすることもできる。
Deploying Network Coding in the PEP could be relevant and independent from the specifics of a SATCOM link. This, however, leads to research questions dealing with the potential interaction between Network Coding and congestion control. This is discussed in [NWCRG-CODING].
PEPでネットワークコーディングを展開することは、SATCOMリンクの詳細から関連性があり独立している可能性があります。しかしながら、これは、ネットワーク符号化と輻輳制御との間の潜在的な相互作用を扱う研究の質問をもたらす。これは[NWCRGコーディング]で説明します。
There is a recurrent trade-off in SATCOM systems: how much overhead from redundant reliability packets can be introduced to guarantee a better end-user Quality of Experience (QoE) while optimizing capacity usage? At which layer should this supplementary redundancy be added?
Satcom Systemsでは再発性のトレードオフがあります。容量の使用を最適化しながら、冗長信頼性パケットからのどのくらいのオーバーヘッドを導入することができますか（QOE）。この補足の冗長性が追加されるべきなのか？
This problem has been tackled in the past by the deployment of physical-layer error-correction codes, but questions remain on adapting the coding overhead and added delay for, e.g., the quickly varying channel conditions use case where ACM may not be reacting quickly enough, as discussed in Section 3.5. A higher layer with Network Coding does not react more quickly than the physical layer, but it may operate over a packet-based time window that is larger than the physical one.
この問題は、物理層誤り訂正符号の展開によって過去に取り組まれてきたが、Qoadingのオーバーヘッドを適応させ、例えば迅速に変化するチャネル条件の使用例を適応させることに依然としてACMが十分に反応しない可能性がある。3.5節で述べたように。ネットワーク符号化を備えた上位層は、物理層よりも早く反応しないが、それは物理的なものよりも大きいパケットベースのタイムウィンドウを介して動作し得る。
In the emerging virtualized network infrastructure, Network Coding could be easily deployed as Virtual Network Functions (VNFs). The next generation of SATCOM ground segments will rely on a virtualized environment to integrate with terrestrial networks. This trend towards Network Function Virtualization (NFV) is also central to 5G and next-generation cellular networks, making this research applicable to other deployment scenarios [5G-CORE-YANG]. As one example, Network Coding VNF deployment in a virtualized environment has been presented in [NETCOD-FUNCTION-VIRT].
新たな仮想化ネットワークインフラストラクチャでは、ネットワークコーディングを仮想ネットワーク機能（VNFS）として簡単に展開できます。次世代のSATCOMグランドセグメントは、地上ネットワークと統合するための仮想化環境に依存します。ネットワーク機能仮想化（NFV）に対するこの傾向も5Gおよび次世代のセルラーネットワークの中心であり、この研究を他の展開シナリオ（5G-Core-Yang oang]に適用します。一例として、仮想化環境におけるネットワークコーディングVNF展開は[NetCod-Function-Virt]に表示されています。
A research challenge would be the optimization of the NFV service function chaining, considering a virtualized infrastructure and other SATCOM-specific functions, in order to guarantee efficient radio-link usage and provide easy-to-deploy SATCOM services. Moreover, another challenge related to virtualized SATCOM equipment is the management of limited buffered capacities in large gateways.
研究課題は、効率的なラジオリンクの使用を保証し、展開しやすいSATCOMサービスを提供するために、仮想化インフラストラクチャおよび他のSATCOM固有の機能を考慮して、NFVサービス機能連鎖の最適化です。さらに、仮想化されたSATCOM装置に関連する他の課題は、大型ゲートウェイにおける限られたバッファリングされた能力の管理です。
Communications among deep-space platforms and terrestrial gateways can be a challenge. Reliable end-to-end (E2E) communications over such paths must cope with very long delays and frequent link disruptions; indeed, E2E connectivity may only be available intermittently, if at all. Delay/Disruption-Tolerant Networking (DTN) [RFC4838] is a solution to enable reliable internetworking space communications where neither standard ad hoc routing nor E2E Internet protocols can be used. Moreover, DTN can also be seen as an alternative solution to transfer data between a central PEP and a remote PEP.
深宇宙プラットフォームと地上ゲートウェイ間の通信は課題になる可能性があります。そのような経路を介した信頼性の高いエンドツーエンド（E2E）通信は、非常に長い遅延と頻繁なリンク中断に対処する必要があります。確かに、E2E接続性はまったくあれば、断続的にのみ利用可能であるかもしれません。遅延/中断耐性ネットワーキング（DTN）[RFC4838]は、標準アドホックルーティングもE2Eインターネットプロトコルも使用できない、信頼性の高いインターネットワーキングスペース通信を可能にするための解決策です。さらに、DTNはまた、中央PEPとリモートPEPとの間でデータを転送するための代替解決策として見ることができる。
Network Coding enables E2E reliable communications over a DTN with potential adaptive re-encoding, as proposed in [THAI15]. Here, the use case proposed in Section 3.5 would encourage the usage of Network Coding within the DTN stack to improve utilization of the physical channel and minimize the effects of the E2E transmission delays. In this context, the use of packet erasure coding techniques inside a Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS) architecture has been specified in [CCSDS-131.5-O-1]. One research challenge remains: how such Network Coding can be integrated in the IETF DTN stack.
ネットワーク符号化は、Thai15]で提案されているように、電位適応型再符号化を備えたDTNを介してE2E信頼性のある通信を可能にする。ここで、セクション3.5で提案されているユースケースは、物理チャネルの利用を改善し、E2E伝送遅延の影響を最小限に抑えるために、DTNスタック内のネットワーク符号化の使用を促進するであろう。これに関連して、[CCSDS-131.5-O-1]に、宇宙データシステム（CCSDS）アーキテクチャの諮問委員会内のパケット消去符号化技術の使用が規定されている。1つの研究チャレンジが残っています。そのようなネットワークコーディングをIETF DTNスタックに統合できる方法。
This document introduces some wide-scale Network Coding technique opportunities in satellite telecommunications systems.
この文書では、衛星電気通信システムでは、広範囲のネットワークコーディング技術の機会がいくつか紹介されています。
Even though this document focuses on satellite systems, it is worth pointing out that some scenarios proposed here may be relevant to other wireless telecommunication systems. As one example, the generic architecture proposed in Figure 1 may be mapped onto cellular networks as follows: the 'network function' block gathers some of the functions of the Evolved Packet Core subsystem, while the 'access gateway' and 'physical gateway' blocks gather the same type of functions as the Universal Mobile Terrestrial Radio Access Network. This mapping extends the opportunities identified in this document, since they may also be relevant for cellular networks.
この文書が衛星システムに焦点を当てていても、ここで提案されているいくつかのシナリオが他の無線通信システムに関連する可能性があることを指摘する価値があります。一例として、図1で提案されている汎用アーキテクチャは、次のようにセルラネットワーク上にマッピングされてもよい。ユニバーサルモバイル地上無線アクセスネットワークと同じ種類の機能を集めます。このマッピングは、それらがセルラーネットワークに関連する可能性があるので、この文書で識別された機会を拡張します。
The glossary of this memo extends the definitions of the taxonomy document [RFC8406] as follows:
このメモの用語集は、分類文書[RFC8406]の定義を次のように拡張します。
ACM: Adaptive Coding and Modulation
ACM：適応コーディングと変調
BBFRAME: Base-Band FRAME -- satellite communication Layer 2 encapsulation works as follows: (1) each Layer 3 packet is encapsulated with a Generic Stream Encapsulation (GSE) mechanism, (2) GSE packets are gathered to create BBFRAMEs, (3) BBFRAMEs contain information related to how they have to be modulated, and (4) BBFRAMEs are forwarded to the physical layer.
BBFrame：ベースバンドフレーム - 衛星通信層2カプセル化は次のように機能します。（1）一般的なストリームカプセル化（GSE）メカニズム（GSE）メカニズムでカプセル化されています。（2）GSEパケットを収集してBBFRAMESを作成します（3）BBFramesには、それらがどのように変調される必要があるかに関する情報、（4）BBFramesが物理層に転送されます。
COM: COMmunication
COM：コミュニケーション
CPE: Customer Premises Equipment
CPE：顧客施設機器
DSL: Digital Subscriber Line
DSL：デジタル加入者行
DTN: Delay/Disruption-Tolerant Networking
DTN：遅延/破壊耐性ネットワーキング
DVB: Digital Video Broadcasting
DVB：デジタルビデオ放送
E2E: End-to-End
E2E：エンドツーエンド
ETSI: European Telecommunications Standards Institute
ETSI：ヨーロッパの電気通信規格研究所
FEC: Forward Erasure Correction
FEC：フォワード消去補正
FLUTE: File Delivery over Unidirectional Transport [RFC6726]
フルート：一方向輸送に対するファイル配信[RFC6726]
IntraF: Intra-Flow Coding
INTRAF：フロー内コーディング
InterF: Inter-Flow Coding
Interf：インターフローコーディング
IoT: Internet of Things
IoT：物事のインターネット
LTE: Long Term Evolution
LTE：長期進化
MPC: Multi-Path Coding
MPC：マルチパスコーディング
NC: Network Coding
NC：ネットワークコーディング
NFV: Network Function Virtualization -- concept of running software-defined network functions
NFV：ネットワーク機能仮想化 - ソフトウェア定義のネットワーク機能の実行の概念
NORM: NACK-Oriented Reliable Multicast [RFC5740]
規範：NACK指向信頼できるマルチキャスト[RFC5740]
PEP: Performance Enhancing Proxy [RFC3135] -- a typical PEP for satellite communications includes compression, caching, TCP ACK spoofing, and specific congestion-control tuning.
PEP：パフォーマンス向上プロキシ[RFC3135] - 衛星通信用の典型的なPEPには、圧縮、キャッシング、TCP ACKのなりすまし、および特定の輻輳制御チューニングが含まれます。
PLFRAME: Physical Layer FRAME -- modulated version of a BBFRAME with additional information (e.g., related to synchronization)
PLFフレーム：物理層フレーム - 追加情報を持つBBFrameの変調バージョン（例えば、同期に関連する）
QEF: Quasi-Error-Free
QEF：準エラーフリー
QoE: Quality of Experience
QoE：経験の質
QoS: Quality of Service
QoS：サービス品質
RTT: Round-Trip Time
RTT：往復時間
SAT: SATellite
Sat：衛星
SATCOM: Generic term related to all kinds of SATellite-COMmunication systems
Satcom：あらゆる種類の衛星通信システムに関連する総称
SPC: Single-Path Coding
SPC：シングルパスコーディング
VNF: Virtual Network Function -- implementation of a network function using software.
VNF：仮想ネットワーク機能 - ソフトウェアを使用したネットワーク機能の実装。
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Security considerations are inherent to any access network, in particular SATCOM systems. As with cellular networks, over-the-air data can be encrypted using, e.g., the algorithms in [ETSI-TS-2011]. Because the operator may not enable this [SSP-2020], the applications should apply cryptographic protection. The use of FEC or Network Coding in SATCOM comes with risks (e.g., a single corrupted redundant packet may propagate to several flows when they are protected together in an interflow coding approach; see Section 3). While this document does not further elaborate on this, the security considerations discussed in [RFC6363] apply.
セキュリティ上の考慮事項は、任意のアクセスネットワーク、特にSATCOMシステムに固有のものです。セルラネットワークと同様に、エアデータは、例えば[ETSI-TS-2011]のアルゴリズムを使用して暗号化することができます。オペレータはこの[SSP-2020]を有効にしない可能性があるため、アプリケーションは暗号保護を適用する必要があります。SATCOMでのFECまたはネットワークコーディングの使用はリスクが付いている（例えば、単一の破損した冗長パケットが、それらが相互フロー符号化手法で保護されているときにいくつかの流れに伝播することができる。セクション3を参照）。この文書ではこれ以上詳しく説明されていませんが、[RFC6363]で説明されているセキュリティ上の考慮事項が適用されます。
[5G-CORE-YANG] Chen, C. and A. Pan, "Yang Data Model for Cloud Native 5G Core structure", Work in Progress, Internet-Draft, draft-chin-nfvrg-cloud-5g-core-structure-yang-00, 28 December 2017, <https://tools.ietf.org/html/draft-chin-nfvrg-cloud-5g-core-structure-yang-00>.
[5G-CORE-YANG] Chen、C、A.パン、「クラウドネイティブ5Gコア構造のためのヤンデータモデル」、進行中の作業、インターネットドラフト、ドラフトCHIN-NFRG-Cloud-5G-Core-Structure-2017年12月28日、<https://tools.ietf.org/html/draft-chin-nfvrg-cloud-5g-core-structure-yang-00>。
[ASMS2010] "Demonstration at opening session of ASMS 2010", 5th Advanced Satellite Multimedia Systems (ASMS) Conference, 2010.
[ASMS2010]「ASMS 2010の開会のデモンストレーション」、第5回Advanced Satelliteマルチメディアシステム（ASMS）カンファレンス、2010年。
[CCSDS-131.5-O-1] The Consultative Committee for Space Data Systems, "Erasure Correcting Codes for Use in Near-Earth and Deep-Space Communications", Experimental Specification CCSDS 131.5-0-1, November 2014.
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[ETSI-EN-2020] ETSI、「デジタルビデオ放送（DVB）;第2世代DVBインタラクティブ衛星システム（DVB-RCS2）;第2世代衛星スタンダードの下位層「ETSI EN 301 545-2 V1.3.1」、7月2020。
[ETSI-TR-2017] ETSI, "Satellite Earth Stations and Systems (SES); Multi-link routing scheme in hybrid access network with heterogeneous links", ETSI TR 103 351 V1.1.1, July 2017.
[ETSI-TR-2017] ETSI、「衛星地球局とシステム（SES）; 2017年7月、2017年7月1日、ETSI TR 103 351 V1.1.1。
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[NetCod-Function-Virt] Vazquez-Castro、M.、Do-Duy、T.、Romano、SP、およびAM Tulino、「ネットワークコーディング機能仮想化」、進行中の作業、インターネットドラフト、ドラフト - VAZQUEZ-NFVRG-Netcod-function-virtualization-02,2017、<https：//tools.ietf.org/html/draft-vazquez-nfvrg-netcod-function-virtualization-02>。
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[NWCRG符号化] Kuhn、N.、Lochin、E.、Michel、F.、およびM. welzl、「輸送中のコーディングおよび輻輳制御」、進行中の作業、インターネットドラフト、ドラフト - IRTF-NWCRG-CODY-2020年10月30日、<https://tools.ietf.org/html/draft -itf-nwcrg-coding-and-congestion-04>。
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Acknowledgements
謝辞
Many thanks to John Border, Stuart Card, Tomaso de Cola, Marie-Jose Montpetit, Vincent Roca, and Lloyd Wood for their help in writing this document.
ジョンの国境、スチュアートカード、トマソドゥコーラ、マリー - ジョセモンペティット、ヴィンセントロッカ、ヴィンセントロッカ、そしてこの文書を書くのに役立ちます。
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