Convergenza delle reti e dei servizi: status e prospettive Aldo Roveri Università di Roma “La Sapienza” roveri@infocom.uniroma1.it

Contenuti Prima evoluzione del paradigma Internet Migrazione verso MPLS e GMPLS La voce su IP Lo standard H323 Conclusioni

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Il modello “Integrated Service” (Intserv) (1/3) Concetto di “Flusso” (Flow) Uno stream di datagrammi IP associati ad una specifica attività d’utente che richiedono lo stesso livello di qualità dalla rete Concetto di “Classe di servizio” Specifica il tipo di servizio che deve essere fornito ad un flusso consegna “Best Effort” Guaranteed Service Controlled Load Service

Il modello “Integrated Service” (2/3) Controllo del Traffico Controllo di ammissione Classificazione dei Pacchetti Scadenzamento dei Pacchetti Protocollo di segnalazione Reservation Setup Protocol (RSVP)

Il modello “Integrated Service” (3/3) Pro Gestione della QoS per flusso Possibilità di GARANTIRE la QoS Contro Difficile Scalabilità Complessità del Piano d’Utente classifier / policer / scheduler Complessità del Control plane elaborazione dei messaggi RSVP memorizzazione e refresh degli stati di path/reservation

Il modello “Differentiated Service” (Diffserv) (1/3) Gestione della QoS per aggregati di flussi Elementi funzionali insieme di “per-hop forwarding behavior (PHB)” (un servizio è dato dalla composizione di PHB) funzione di classificazione dei pacchetti e di traffic conditioning realizzate nei nodi di bordo (EDGE NODE) classification, metering, marking, shaping and policing Per-hop behavior sono applicati agli aggregati di traffico sulla base del “DS field” nell’header del pacchetto IP

Il modello “Differentiated Service” (2/3) Expedited Forwarding (Premium service) QoS garantita no-loss constraint-delay Assured Forwarding (Assured Service) QoS statistica low loss low delay

Il modello “Differentiated Service” (3/3) Pro scalabilità complessità ai bordi della rete piano di utente semplice Open Issues Piano di controllo SLA statiche o dinamiche ? Admission Control ? Resource allocation ? Bandwidth Broker ?

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La dorsale IP oggi: la soluzione “Full Stack” public data Telefonia private data Traffic Engineering IP Protezione, Management ATM SDH Physical bandwidth fiber

Motivi dell’evoluzione GigabitRouters = possibility of switching high volumes of traffic (Gbps) at the IP level, instead of ATM e/o SDH MPLS (MultiProtocol Label Switching) MPLS brings the “virtual circuit” concept (LSP, Label Switched Path) at the IP level, i.e. in the routers The LSP can be exploited to implement some advanced network functionality (such as e.g. traffic engineering, fault protection, etc..) …that were traditionally run at lower connection-oriented layers (ATM, FR, Sonet/SDH)

IP con MPLS su Sonet/SDH Public / private data Telefonia ATM IP/MPLS Traffic Engineering SDH Protezione, Management WDM Physical bandwidth

il “passo” di MPLS… In IP “puro” il forwarding e il controllo sono congiunti entrambi fanno riferimento agli indirizzi IP il controllo è ridotto al solo hop-by-hop routing MPLS separa le funzionalità di forwarding da quelle di controllo… il forwarding è attuato sulla base del valore di LABEL, assegnata in fase di set-up dell’LSP i messaggi di controllo (segnalazione, routing) fanno riferimento agli indirizzi IP e estende le funzionalità di controllo… in virtù della presenza delle connessioni (gli LSP), le funzionalità di controllo sono molto più estese: explicit routing, reservation, protection, …

MPLS-TE a GMPLS MPLS crea quindi le condizioni per avere un nuovo piano di controllo in ambiente IP con maggiori funzionalità set up dinamico di LSPs con LDP MPLS-TE estende il piano di controllo, aggiungendo nuove funzionalità essenzialmente legate al Traffic Engineering, Protection (in una rete di LSRs) CR-LDP, RSVP-TE, OSPF-TE, ISIS-TE GMPLS estende questo piano di controllo agli strati sottostanti (= controlla anche apparati / interfacce non IP: SDH/SONET, OXCs, GigabitEthernet,…)

Generalized MPLS GMPLS si propone come estensione di MPLS-TE Entrambi sono piani di controllo IP-centric: MPLS-TE gestisce solo interfacce PSC cioè i link sono associati solo a LSP “tradizionali” GMPLS gestisce anche interfacce TDM, LSC, FSC considera “generalized LSP”, cioè i link possono essere associati anche a circuiti di diverso tipo: lighpath, circuiti SDH, etc. Ogni interfaccia è indirizzata con indirizzi IP MPLS MPLS-TE GMPLS

Motivazioni per parlare di IP su Optics 1. banda IP produce oggi una enorme domanda di banda L’ottica produce una enorme disponibilità di banda ciò spinge verso una stretto coordinamento (integrazione ?) tra IP e Ottica 2. protocolli si è chiamati oggi a definire il piano di controllo per la rete ottica parte del mondo industriale propone di riutilizzare per il piano di controllo della rete ottica protocolli IP-based -> protocolli e implementazioni già disponibili -> più agevole la (eventuale) integrazione IP / ottica ma… ma non tutto il traffico (e il business) è IP-native !!

Modelli di riferimento Possibili modelli di riferimento oggi in discussione Overlay Model Peer Model Hybrid Model Nota: essi sono allo stesso tempo modelli di servizio modelli architetturali (i due aspetti sono fortemente correlati)

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Scenari VoIP phone-to-phone PC-to-phone PC-to-PC PSTN IP network Gateway

Motivazioni di VoIP Fatturazione Regolamentazioni Costi Stimolo iniziale IP è generalmente considerato “free”; le chiamate foniche a lunga distanza erano costose Regolamentazioni Possibilità di deregolamentazione Costi I Gateway VoIP (GWs) sono meno cari del passato Disponibilità di GWs molto piccoli (i.e. 2 ports)

Architettura generale di VoIP Security, Addressing, Accounting System Management PSTN/IP Interworking Speech Representation And Coding Packet Transport Telephone Call Control Requirements: Latency, Packets loss Limited Delay, Jitter Signaling Protocol and Service Transparency regardless the used technology Voice coding and packetization PSTN/IP Interworking: Gateways between networks

Requisiti nel trasporto della voce Le degradazioni nel trasporto della voce su Ip sono: perdite ritardi fluttuazioni dei ritardi (jitter) Queste degradazioni influiscono sulla qualità della voce percepita Una misura soggettiva della qualità della voce è data dal cosidetto “Mean Opinion Score” (MOS) 21

RTP and RTCP RTP: Real Time Protocol RTCP: Real Time Control Protocol RTP flow (i.e. voice) Feedaback RTCP RTP: Real Time Protocol RTCP: Real Time Control Protocol In una sessione multimediale ogni “mezzo” è portato in una sessione separata RTP con I suoi propri pacchetti RTCP. Le sessioni multiple RTP sono distinte da differenti coppie di numeri di porta UDP e/o da differenti indirizzi “multicast”.

La voce in pacchetti: le intestazioni IP: Internet Protocol IP header : 20 ottetti (IP address origination, IP address destination, …) UDP: User Datagram Protocol assenza di ritrasmisssioni e di controllo di flusso <-> TCP UDP header : 8 ottetti (port identifier, …) RTP: Real Time Protocol RTP header : 12 ottetti Payload: voce codificata o stream multimediale (i.e. 20 bytes ogni 20 ms) IP UDP RTP Payload 20 bytes 40 bytes

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Introduzione al H.323 Lo standard H.323 era indirizzato inizialmente alla conferenza multimediale su LAN che non forniscono QoS garantita H.323 is è un “ombrello” di differenti protocolli Audio Video Terminal control & management Data G.711* G.722 G.723.1 G.728 G.729.A H.261 H.263 RTCP* H.225.0 RAS* H.225.0* Call Signalling H.245* Call Control T.120 RTP* UDP TCP IP * mandatory standards RAS: Registration Admission Status;

L’instaurazione di chiamata H.323 Media (UDP) RTCP Streams H.245 (TCP) H.225.0 (TCP) Setup Connect RTP Streams Signaling Plane Bearer H.323 Terminal H.323v1 (5/96) - 7 or 8 Round Trip H.323v2 (2/98) - 2 Round Trip (port 1720) IP network Call Proceeding Alerting Capabilities Exchange Open Logical Channel Open Logical Channel Ack

SIP - Session Initiation Protocol SIP è un protocollo IETF (RFC 2543, Marzo ‘99) progettato per trattare sessioni multimediali attraverso reti IP addressing-neutral (addresses are URLs, email like identifier) progettato per essere indipendente dal protocollo di trasporto di strato inferiore protocollo “text - based”, molto simile al HTTP servizi IN-style e supplementari possono essere forniti

SIP: Instaurazione di chiamata IP network User Agent User Agent INVITE user@xy.it ( … audio G.729 … ) 100 PROGRESS 200 OK SIP - SDP (UDP) ACK RTP Streams Media (UDP) RTCP Streams

SIP: Indirizzamento Grazie al indirizzamento “user based”, SIP è aperto alla “Mobilità Personale” L’utente può accedere al servizio da differenti punti e può associare differenti terminali con differenti potenzialità (phone, videophone, answering machine) Registrar Server

SIP- VoIP: pila di protocolli audio/video equipment session control audio/video coding SIP with SDP RTP/RTCP UDP TCP or UDP IP* layer 2 technologies (ATM, Ethernet, PPP, ...) * plus anything required for QoS guarantees (RSVP, MPLS shim and LDP,...)

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Evoluzione dei servizi Fonte: Telecom Italia S.p.A. HOME NETWORKING & AUTOMATION Clienti (‘000) 200 400 600 800 1000 1200 2001 2002 2003 190 620 1250 2004 ENTERTAINMENT Music On Demand VOD, NVOD IP TV Games 2003 BROADBAND COMMUNICATION Advanced VoIP Video communication Video mail 2002 2001 When I discussed last year in London the status of development of broadband market in Italy few important things were already clear for Mass Market: The first stage of broadband market deployment was based on “high speed connectivity” “Internet Families” were interested to the substitution of on-line dial-up connections with broadband always on high speed connections for a price around 40 €/month Lack of quality contents in the internet arena didn’t make appealing very high speed offers and 640 Kbit/s was considered enough! These trends have been confirmed this year: High speed connectivity still is the most important value that seems to be perceived from the market. The need of a broader reference market convinced us to include “time based” connectivity offers at very low price. Italian market confirmed the forecast we made last year: adding retail BB access, wholesale BB access and ULL based BB access we will close the current year with approximately at 640.000 with a forecast to double this figure next year. It’s an important fact that we are beginning to consider that the right time for Value Added Services and Quality Contents is come. And we are developing the following two services families, described in the chart: Broadband Communication Entertainment Services Early 2003 will be the start. And this will be the second generation of broadband market in Europe. FAST “ALWAYS ON” or “TIME BASED” INTERNET CONNECTION Mail, Download E - commerce Banking, News