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CEFRIEL / Università Roma 3 / Politecnico di Milano 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione Speaker Giacomo Verticale Politecnico di Milano Milano.

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1 CEFRIEL / Università Roma 3 / Politecnico di Milano Definizione di modelli di valutazione Speaker Giacomo Verticale Politecnico di Milano Milano 17 novembre 2004

2 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 2 Introduzione Routing end-to-end in reti ad-hoc adattative Interazione tra IPv4 e IPv6 nelle connessioni end-to-end QoS nella interconnessione tra reti UMTS e IP DiffServ Conclusioni

3 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 3 Introduzione In una rete multicanale il traffico end-to-end attraversa molte sottoreti con diversi obiettivi e modelli di qualità Un protocollo o algoritmo di routing adattivo deve essere in grado integrare al meglio le possibilità offerte da ogni sottorete In questo task si studia: come le prestazioni dei protocolli di routing ad-hoc dipendono dal modello di mobilità degli utenti come scoprire la presenza di tunnel logici allinterno delle sottoreti come i modelli di QoS delle reti cellulari possano convivere con i modelli di QoS delle reti IP

4 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 4 Introduzione Routing end-to-end in reti ad-hoc adattative Interazione tra IPv4 e IPv6 nelle connessioni end-to-end QoS nella interconnessione tra reti UMTS e IP DiffServ Conclusioni

5 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 5 Una MANET è un sistema auto- organizzante di routers mobili Possibilità di muoversi liberamente Rete senza topologia prefissata La mobilità è un fattore significativo per le performances della rete Lo scopo del lavoro è lo stidio dellimpatto dei modelli di mobilità sui risultati simulativi Possibili utilizzi delle MANET Conferenze e Meetings Gruppi di ricerca e salvataggio Disaster Recovery Motivazione

6 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 6 Random Waypoint Model Modelli di mobilita simulati Manhattan Model Gauss-Markov Model I modelli di mobilità simulati per la valutazione delle prestazioni: Random Waypoint, Gauss-Markov e Manhattan

7 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 7 Conclusioni Si può osservare che lutilizzo di diversi modelli di mobilità può alterare anche significativamente il ranking dei protocolli in termini di throughput Si nota una differenza di anche un ordine di grandezza sia per il throughput che per loverhead di routing Le nostre osservazioni suggeriscono che i pattern di mobilità sono molto importanti AODV sceglie la route considerando il primo pacchetto RREQ ricevuto route meno congestionata Loverhead di routing di AODV è piuttosto stabile AODV funziona meglio in situazioni più stressanti Per aumentare ulteriormente le prestazioni è necessario lo sviluppo di un AODV basato sia sui messaggi di hello che su informazioni ricevute del livello di data-link AODV incontra difficoltà a trovare una route con alta mobilità e necessita di routes con una vita media alta è necessario un buon algoritmo di link prediction

8 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 8 Introduzione Routing end-to-end in reti ad-hoc adattative Interazione tra IPv4 e IPv6 nelle connessioni end-to-end QoS nella interconnessione tra reti UMTS e IP DiffServ Conclusioni

9 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 9 Transizione verso IPv6 IPv6 offre vari vantaggi per la sostenibilità di Internet nel lungo periodo La transizione da IPv4 a IPv6 prevede un periodo di coesistenza delle due tecnologie La rete IPv6 è basata su infrastruttura IPv4 Ampio uso della tecnica del tunneling Tunneling IPv6-in-IPv4 I pacchetti IPv6 vengono incapsulati in pacchetti IPv4 per oltrepassare zone di rete che non supportano IPv6 Il tunnel viene visto da IPv6 come un singolo link di livello 2

10 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 10 Tunneling e QoS Un tunnel è un link di bassa qualità Coinvolge molte apparecchiature Meno affidabilità di un link nativo Tempi di latenza che sono la somma dei tempi dei link coinvolti nel tunnel Un tunnel è un normale link per i protocolli di routing e per le applicazioni Servizi offerti tramite tunnel sono quindi meno pregiati

11 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 11 Tunnel discovery e adattatività Esigenza di adattatività end-to-end Ciascuna stazione può scegliere i serventi in base alla qualità del percorso che li congiunge Può preferire collegamenti privi di tunnels Esigenza di discovery dei tunnels

12 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 12 Risultati sul tunnel discovery Sviluppo di tecniche di discovery basate su MTU discovery IP spoofing Hop Limit Manipulation Source routing DNS lookup Studio della applicabilità delle tecniche alle reti 6bone e 6net Sviluppo di una utility di discovery prototipale: tunneltrace Dettagli nel rapporto tecnico allegato al deliverable R4.4.2 Lorenzo Colitti, Giuseppe Di Battista, and Maurizio Patrignani, "Discovering IPv6-in-IPv4 Tunnels in the Internet", Technical Report RT-DIA , Dipartimento di Informatica e Automazione, Università di Roma Tre, Rome.

13 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 13 Introduzione Routing end-to-end in reti ad-hoc adattative Interazione tra IPv4 e IPv6 nelle connessioni end-to-end QoS nella interconnessione tra reti UMTS e IP DiffServ Conclusioni

14 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 14 SO2 PSTN/ISDN IP GSM BSS (Base Station Subsystem)GSM NSS (Network Switch System) UTRAN CN (Core Network) Iub Iu Uu GSM (CS): 9.6 kbps / 14.4 kbps HSCSD (CS): 57.6 kbps GPRS (PS): 115 kbps EDGE (CS/PS): 384 kbps UMTS (CS/PS): 2 Mbps EIR GGSNSGSN VLR BSCMSCGMSC BSC RNC BTS Node B Iur HLR Architettura UMTS (Rel 3/4)

15 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 15 UMTS Bearer Attributes Traffic class ConversationalStreamingInteractiveBackground Maximum bitrate (kbps)<2000 <2000 – overhead Delivery orderYes/No Maximum SDU size (octets)<1500 Delivery of erroneous SDUsYes/No/- Residual BER 5 · 10 -2, 10 -2, 5 · , 10 -4, 10 -5, · 10 -3, 10 -5, 6 · SDU error ratio10 -2, 10 -3, 10 -4, , 10 -4, Transfer delay (ms) in RAB in RAB N/A Guaranteed bit rate (kbps)<2000N/A Traffic handling priorityN/A1, 2, 3N/A Allocation/Retention Priority1, 2, 3 Source statistics descriptor speech/unknownN/A

16 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 16 QoS in IP: i Differentiated Services Il modello DiffServ presenta una architettura semplice e scalabile senza protocolli di segnalazione La scalabilità si ottiene trattando flussi aggregati sulla base delle informazioni trasportate dai pacchetti IP I pacchetti IP sono classificati e colorati (marcati) per ricevere un appropriato trattamento nei nodi attraversati Le operazioni di classificazione, di colorazione, di controllo sono necessarie solo nei router di confine della rete (Border Router)

17 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 17 Caratteristiche principali del modello DiffServ Definizione di un contratto (SLA) tra cliente e fornitore del servizio Classificazione del traffico e aggregazione dei flussi in classi di servizio Trattamento delle classi di servizio secondo un livello di QoS predefinito Vengono definiti opportuni Per-Hop Behavior (PHB) che specificano come devono essere trattati i pacchetti di una certa classe (priorità, modalità di scarto) DiffServ fornisce degli strumenti hop-by-hop: il servizio end-to-end deve essere costruito dalloperatore

18 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 18 Scenario di riferimento – interfaccia UMTS - IP Nella Core Network UMTS è modellato solo il GGSN Funzioni della rete IP-DiffServ nel Border Router 1 Tutti le sorgenti inviano pacchetti allo stesso host di destinazione GGSN Core Network UMTS Traffico UMTS Traffico UMTS Traffico best-effort Traffico best-effort Border Router 1 Backbone IP-Diffserv Border Router 2 Host

19 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 19 Scenario di riferimento – sorgenti di traffico Traffic Classvoce UMTSvideo UMTS web UMTS best-effort Average Bitrate; R a 12,2 kbps27,9 kbps-- Peak Rate; R p 12,2 kbps39,9 kbps-- Activity factor10,75-- Interarrival TimeExponential -- Packet Length32 byte Uniforme 133÷333 byte 480 byte1500 byte Mean call duration 120 [s] -- Header Length RTP+UDP+IP 40 [byte] RTP+UDP+IP 40 [byte] TCP+IP 40 [byte] TCP+IP 40 [byte]

20 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 20 Scenario di riferimento – il Border Router Usiamo al meglio gli strumenti offerti da DiffServ per implementare una QoS compatibile con il modello UMTS Il classificatore aggrega i pacchetti in 4 flussi di traffico La funzione di meter è realizzata con un token bucket É presente una coda per ogni classe di traffico Le code relative al traffico dati sono gestite da una disciplina RED o RIO Viene utilizzato lalgoritmo WFQ come tecnica di schedulazione Web Video BE Voce Classifier Meter Shaper Meter Marker Meter Shaper DROPTAIL RIO RED DROPTAIL Scheduler

21 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 21 Introduzione Routing end-to-end in reti ad-hoc adattative Interazione tra IPv4 e IPv6 nelle connessioni end-to-end QoS nella interconnessione tra reti UMTS e IP DiffServ Conclusioni

22 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione 22 Conclusioni E` possibile interconnettere reti con tecniche di routing e modelli di qualità differenti Loverhead protocollare necessario per linterconnessione e la perdita di capacità espressiva nella traduzione da un modello ad un altro hanno un impatto negativo sulle prestazioni E necessario quantificare questo impatto negativo per caratterizzare opportunamente il percorso end-to-end


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