Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 1 Tecnologie per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate Tiziana Ferrari relatore: Prof. Giorgio Corazza Dottorato in Ingegneria Elettronica ed Informatica

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 2 Attività Sperimentazioni su rete geografica (progetto Telematics TEN-34, task force eureopa tf-ten) e progettazione di sistemi per il supporto della qualità di servizio (QoS) nelle reti TEN-155 e GARR-B: –ATM (protocolli UNI e PNNI), ATM Forum –RSVP (resource ReSerVation Protocol), IETF –MPLS (MultiProtocol Label Switching), IETF Definizione e simulazione di una nuova architettura per reti IP: SRP (Scalable resource Reservation Protocol)

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 3 PARTE 1: Sperimentazioni JAMES: Joint ATM Experiment on European Services

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 4 Overlay Netwrok Maglia di VP CBR a 2 Mbps permanent virtual circuit nessun servizio SVC o PNNI nella parte pubblica della rete tunnelling equipment: –switch ATM LS1010, 11.2(5)WA3(2b) e 11.2(8) WA3.3 –switch FORE Runner ASX 200, ForeThought 5.1 –switch GDC (APEX-MAC) –router CISCO 7000 e 7500

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 5 ATM: PNNI e UNI Private Network-Network Interface 1.0 Protocollo standardizzato dallATM Forum per implementare: –1. un protocollo di segnalazione per garantire la propagazione delle richieste di connessione UNI allinterno della rete fra sorgente e destinatario –2. un protocollo di routing per calcolare le informazioni relative alla topologia e alle risorse della rete ATM (routing applicato ai messaggi del protocollo di segnalazione) Private: per reti private ATM basate su indirizzamento NSAP

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 6 PNNI a due livelli Topologia di rete PNNI a 2 livelli

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 7 SVC setup time

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 8 RSVP Test delle funzionalità di base del protocollo: –scambio di messaggi PATH e RESV –admission control –sessioni unicast e multicast Classi di servizio : –controlled-load, guaranteed-service Reservation style: –wildcard filter, fixed-filter, shared-explicit Interazione classe controlled-laod best-effort

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 9 Network setup JAMES ls1010 C ATM connection ITCH VP a 2 Mbps C7500, IOS 11.2(11)P; LS1010 Sun Solaris 2.5.1, PC with FreeBSD and Linux

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 10 Corretta funzionalità e scalabilità del protocollo Problemi di separazione del traffico controlled- load e best-effort (soprattutto UDP) - CBQ? Scarsa differenza qualitativa su videoconferenza geografica scarsa stabilità del software per il supporto di RSVP su end-system problemi in caso di LAN congestionata assenza di meccanismi per linterazione QoS IP QoS ATM RSVP: prestazioni

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 11 MPLS: testbed 4515 cell/sec 4750 cell/sec 4515 cell/sec (1.68 Mbps) 4750 cell/sec 4750 cell/sec (1.78 Mbps, livello applicazione)

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 12 ATM+IP: TVC (tag virtual circuit)

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 13 PARTE 2: SRP traffic measurement feedback indipendenza delle allocazioni tra i vari router soft state reservation soft guarantees admission control (end-system e router) applicazioni adattive multicast

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 14 Reservation protocol e feedback protocol

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 15 Traffic estimator Funzione: stima dellammontare del traffico ad alta priorità in base al numero di REQ e RES byte (router) o in base ai feedback report requisiti: –esattezza –velocita di acquisizione/rilascio di risorse –isolation –stabilità –efficienza

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 16 Algoritmo di stima alla sorgente Algoritmo: –intervallo temporale diviso in observation cycles obs cycle – obs cycle calcolo dei RES byte –update della reservation corrente res(i) : –REQ admission control+adaptivity : obs cycle (i) res(i) = min ( max(n i, n i-1, … n i-n ) obs cycle (i) Where n i = n res (j) j [(i-n)..i], fbk(res rate )) P(REQ) | fbk(req rate ) - src(req rate )| 1

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 17 Architettura del router Algoritmo di stima del traffico per ogni coppia (in_port,out_port)

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 18 Per ogni pacchetto: e D = sup (s) s + D s 0 e = sup n i +…+ n j t j - t i + D 1 i j Algoritmo di stima del traffic (router) effective bandwidth : D = maximum queing time (s) = arrival curve t j = arrival time of packet i n i = number of bytes in packet i effective bandwidth over a sliding window : e k = sup n i +…+ n j t j - t i + D 1 i j and t i, t j [t k - w, t k ] W = sliding window (1) (2)

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 19 Algoritmo di stima del traffico (cont) Exponential weighted average : k = d k-1 + (1- d ) e k 0 < < 1 d = t k - t k-1 d = weight Admission control test for request packets: k C max C max = massima capacità allocabile su una connessione fisica = fattore di correzione (3) (4)

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 20 Algoritmo di stima del traffico (cont) Adaptivity in packet admission control: update periodico di L v max e L v = max (0, L v + n k - k-1 (t k - t k-1 )) L v max = max (L v max,L v ) L v = virtual losses (in byte) i.e. max occupazione del buffer L v max = maximum virtual queue size if L v max D decremento di ; // admission control più permissivo else incremento di ; // admission control più rigido (5.a) (5.b)

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 21 Algoritmo di stima del traffico (cont) = + L v max - D B -1 = + B [ - D] L v max = + A + B [ - D] L v max LrLr NrNr = rate of service of the virtual queue to reach a length corresponding to delay D and to the present rate B -1 = time after which the length goal should be reached Aggiornamento perioico di every secs: N r = amount of data received in reserved and accepted request packets since last update of L r = amount of data lost in same interval = current bandwidth estimate A, B = fixed parameters (initial value of is 1) (6) (7)

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 22 Protocollo di feedback Report: REQ byte, RES byte, T start, T end Frequenza adattiva per minimizzare limpatto sul traffico dati: t now - t start > t idle t now - t start > t ramp and REQ now > REQ start (t now - t start ) * (REQ now - REQ start ) > thr2 | rate now (RES) - rate start (RES) | rate now (RES) > thr1 or

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 23 Standardizzazione codifica dei pacchetti REQ e RES secondo larchitettura differentiated services (diffserv WG, IETF): Encoding of SRP packet types in the DS byte, draft-watfjyl-srp-ds-00.txt proposta di standardizzazione del protocollo (diffserv WG, IETF): Scalable Resource Reservation for the Internet, draft-almesberger-srp-00.txt SRP essentials, draft-watfjyl-srp-00.txt

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 24 Futuri sviluppi dellarchitettura Implementation of SRP su un prototipo di router miglioramento dellarchitettura per il multicast policy simulazioni in configurazioni di rete complesse e in presenza di molteplici tipi di traffico: TCP e UDP continuazione dellattività in IETF

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 25 Pubblicazioni Architecture and Performance of a Tag Switching Wide Area Network; T.Ferrari, J.-M.Uzé, C.Vistoli submitted to ETT (spec. issue: Architectures, Protocols and Quality of Service for the Internet of the Future) SRP: a Scalable Resource Reservation for the Internet; W.Almesberger, T.Ferrari, G. Di Fatta, J.-Y. Le Boudec, submitted to SIGCOMM99 Scalable Resource Reservation Protocol W.Almesberger, T.Ferrari, J.-Y.Le Boudec Computer Communications Journal vol21/14 Sep QoS and Multiprotcol Label Switching Experiments for the Design of an ATM-based National Network; T.Ferrari, A.Ghiselli, C.Vistoli; Internet Society Annual Conference (INET'98), Geneva, 23 July SRP: a Scalable Resource Reservation Protocol; W.Almesberger, T.Ferrari, J.-Y.Le Boudec IWQoS'98 (International workshop on Quality of Service), Napa (California), May 1998 SRP: a Scalable Resource Reservation Protocol; W.Almesberger, T.Ferrari, J.-Y.Le Boudec PROMSMmNet'97, (IEEE conference on Protocols for Multimedia Systems - Multimedia Networking), Santiago (Chile), Nov 1997

Tiziana Ferrari Tecniche per il supporto della qualità di servizio nelle reti di telecomunicazione integrate 26 Pubblicazioni (2) Scalable Resource Reservation for the Internet, draft-almesberger-srp-00.txt, W.Almesberger, T.Ferrari, J.-Y.Le Boudec SRP essentials, draft-watfjyl-srp-00.txt, W.Almesberger, T.Ferrari, J.-Y.Le Boudec Encoding of SRP packet types in the DS byte, draft-watfjyl-srp-ds-00.txt, W.Almesberger, T.Ferrari, J.-Y.Le Boudec