"Drosselkom" - All your IP networks are belong to us

Seid Wochen entrüstet sich die Internet-Szene über die Pläne der Telekom, zukünftig Flatrates mit einer Volumenbegrenzung anzubieten. Nachdem es zunächst als Ungerechtigkeit dargestellt wurde, dass man für einen schnellen Anschluß bezahlt, den dann aber nicht voll auslasten können soll, und die Telekom erklärt hat, dass es für Vielnutzer eine kostenpflichtige Upgrade-Möglichkeit geben wird, konzentriert sich der Protest nun auf die durch die Telekom bedrohte "Netzneutralität". Stein des Anstosses ist, dass die Netzbetreiber durch technische Massnahmen Daten mit unterschiedlicher Priorität behandeln können und wollen. Das sei, so wird erklärt, eine Verletzung der "Netzneutralität", die von den Protestiernden quasi als gegebenes Recht angenommen wird.

Unabhängig davon, dass die Proteste nun eigentlich mit der ursprünglichen Geschichte nicht mehr so besonders viel zu tun haben, lohnt es sich doch, die Angelegenheit mal sachlich zu durchleuchten:

Warum will die Telekom ein gemanagtes Netz?

Für die "Netzgemeinde" ist das Internet ihr eigener, unregulierter Raum: Eine Sphäre, in der man beliebige Datenpakete zwischen Servern austauschen kann. Das kann auch mal nicht so gut funktionieren, dann dauert das Laden einer Webseite eben lange oder es ruckelt im Video oder der Ping ist schlecht, so dass man im Spiel ständig abgeschlachtet wird, aber so ist das Internet eben. Funktioniert meistens, und wenn es nicht funktioniert, dann ärgert man sich eben ein bisschen und guckt ein bisschen fern oder spielt lokal.

Für die Carrier ist die Infrastruktur, auf der auch dieses Internet läuft, in der Zukunft aber wesentlich mehr: Traditionell haben die Netzbetreiber über dem Internet, für uns Benutzer unsichtbar, das eigentliche Carrier-Netz betrieben. Dieses Netz basiert nicht auf der IP-Protokollwelt, sondern auf den ITU-Standards, die aus dem Telefonnetz hervorgegangen sind. Die Carrier-Netze waren die Basis für die Telefon- und sonstigen Datendienste, die man neben dem Internet "früher" verwendet hat. Nun ist es aber zunehmend so, dass es kaum noch Dienste gibt, die nicht auf der IP-Protokollfamilie basieren, und die Infrastruktur für IP-Protokollwelt aufgrund der massenhaften Verbeitung des Internet wesentlich preiswerter als klassische Carrier-Netztechnologie ist. Die alten Carrier bekommen das natürlich zu spüren, denn sie muss noch die alte, teure Technik unterhalten, während IP-only-Anbieter das komplett nachgefragte Spektrum von Netzwerkdienstleistungen preiswerter anbieten können.

Um marktfähig zu bleiben, stellen die großen Traditionscarrier nun also Ihre Infrastruktur komplett auf IP um. Das heisst auch, dass höherwertige Dienste - wie beispielsweise virtuelle Standleitungen mit fester Bitrate und Latenz - nicht mehr im Overlay-Carriernetz realisiert werden, sondern innerhalb der allumfassenden IP-Infrastruktur, in der auch das normale Internet angeboten wird. Es macht einfach Sinn, das so zu tun, und dazu braucht man eben ein gemanagtes Netz, in dem sich unterschiedliche Verkehrsklassen realisieren lassen, und darin unterscheidet sich ein Carrier-Grade-IP-Netz vom "Internet". Im Internet nämlich, dessen Freiheit derzeit verteidigt wird, werden traditionell alle Daten als Best-Effort-Verkehr gleich behandelt. Es macht im Internet keinen Unterschied, ob ein Datenpaket einen Teil einer Website oder ein Stück Ton aus einem Telefonat enthält. Wenn es zu Engpässen kommt, dann wird das Netz für alle Verkehrsarten langsamer. Beim Laden einer Website muss man länger warten, bei einem IP-Telefonat versteht man seinen Gesprächspartner nicht oder die Latenz wird größer.

Wenn nun also behauptet wird, dass so ein gemanagtes Netz der Netzneutralität entgegen steht und nach Regulierungen gerufen wird, dann stellt sich die Frage, welches Ziel damit verfolgt werden soll. Sollen die Carrier keine höherwertigen Dienste anbieten dürfen? Sollen sie gezwungen werden, höherwertige Dienste nur auf Leitungen anzubieten, die nicht auch best-Effort-Verkehr transportieren? Wozu soll das denn eigentlich gut sein?

Mir kommt es so vor, als sei die Diskussion im wesentlichen durch Unkenntnis und den Unwillen geprägt, sich mit der Technik und den Skalierungsnotwendigkeiten auseinanderzusetzen. Es soll alles immer schneller werden und fast nichts kosten, und wenn es denn was kostet, dann soll es doch die Allgemeinheit bezahlen. Wenn dieses Thema jetzt im Bundestag diskutiert werden sollte, dann kann ich mir nicht vorstellen, dass dabei irgendwas Sinnvolles herauskommt. Wenn schon die elitäre Netzgemeinde nicht versteht, wie Datennetze funktionieren, und auf einem Niveau von "Bei mir kommt das Netz aus der Telefondose" argumentiert, wie sollen denn dann die Internet-Ausdrucker aus dem Bundestag einen sinvollen Beitrag leisten?

Liebe Netzgemeinde, fordert doch bitte mal was Präzises, technisch Realisierbares, und nicht von technischen Dienstleistern, dass sie Euch bitte für 30 Euro im Monat die Illusion von "Freiheit" erzeugen sollen. Damit überfordert Ihr sie. Für die meisten Menschen ist die Diskussion ohnehin unverständlich, da sie überall und immer und billig Netz haben und das auch so bleiben wird.

FPGA based tabletop Pengo console

As a kid in the 1980ies, one of my favoured arcade games was Pengo, a maze action / puzzle game. I spent most of my pocket money playing it, and when I was introduced to dialup bulletin board systems in the same era, I chose Pengo as my online nick name, which stuck for some 10 years.

The adaptions of the game for home computers never sparked any fire in me, though, mostly because of the inferior graphics. The arcade version only had a display resolution of 224 by 288 pixels, but sprites and colors made it much prettier than what Sinclair ZX Spectrum, Amstrad CPC 464 or Commodore 64 could do.

At one point, a friend gave me an original Pengo arcade game logic board, which I have been carrying around for years, always wanting to make it playable at some point. Due to the non-standard video output generated by the board, I've never actually done it. Recently, I wanted to do something electronics related in my free time, and I picked the Pengo project up.

Arcade game emulation

Emulation is a common way nowadays to run ancient software. The older the software is, the harder it usually gets to find original hardware to run it on. Emulators provide a way to run original ancient software on current hardware, using software to impersonate the original hardware that the program expects to run on. Emulators exist for all kinds of systems and they are also useful when developing for embedded or other non-desktop environments.

Arcade game emulation is rather popular, with the open source MAME emulator being ubiquitous. MAME emulates all sorts of game hardware, starting in the 1970ies up to rather recently. Versions for most popular desktop operating systems are available, and there is MAME4ALL for the Raspberry Pi, too. MAME emulates the hardware for a huge number of games, but it is not distributed together with the ROM images for any of these games, for licensing reasons. ROM images are distributed through the familiar channels, though.

Another way to run older software is to use an FPGA to actually implement the original hardware. In the FPGA, almost arbitrary digital hardware can be created using configuration, so to run arcade software, one needs to recreate the original hardware in a hardware description language. Several arcade hardware systems have been implemented using FPGAs, and Pengo is one of them.

Compared to the software emulation approach that MAME uses, hardware emulation is less flexible as only one typically only one game fits into the configuration memory of one of the cheap FPGA boards. Also, fewer hardware emulations are available. FPGA based emulation boots quicker and requires less power, though.

FPGA based Pengo build

As I wanted to play with FPGAs again, I opted to use a Paplio Pro FPGA board for which a port of Pengo exists. The port includes a video scan doubler so that a standard VGA output signal is generated. All I/O is done through an Arcade MegaWing, which conveniently makes all I/O needed for emulating Arcade hardware accessible on standard connectors.

Wanting to finish up the project once and for all, I decided to get a cheap, used Dell 1504FP 15'' TFT monitor, a Zippyy Arcade and Fight Stick, a bunch of arcade buttons from eBay and talked my brother, who is a carpenter, into helping me build a proper desktop cabinet in his workshop.

To complete the hardware, I found myself a nice industrial 5V switched mode power supply to power the FPGA board and a small Kemo M031N audio amplifier module connected to a speaker.

The port of Pengo to the FPGA required some tweaking in the top level VHDL module to adapt it to the wiring that I used inside of the cabinet - The first joystick port is used for the coin and start signals, the second port is connected to the joystick. I also tweaked the DIP switch settings to suit my taste, which is something that must be done in VHDL as the Arcade MegaWing does not have switches that one could use for run-time reconfiguration.

More games!

At this point, my tabletop console only works for Pengo, and sure enough there are other games that one would want to play on it. Using a more flexible MAME based engine would get me there, and I experimentally swapped the FPGA board for a Raspberry Pi with MAME4ALL. While Pengo works fine on the Pi, the video display quality is much lower because MAME4ALL unconditionally uses antialiasing. This makes the resulting image blurry, no matter what physical resolution is chosen for the Pi. The FPGA based emulation uses simple scan doubling for video scaling which results in super-crisp display quality even though the TFT's physical resolution is not matched by the FPGA video output. So for now, I'm going to stick with the one game solution until MAME4ALL is fixed or I can find another way to run MAME.