Progetto TANGO Work Package 1 Algoritmi e protocolli per il controllo del traffico in reti IP di nuova generazione 27 febbraio 2002 Giuseppe Bianchi.

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1 Progetto TANGO Work Package 1 Algoritmi e protocolli per il controllo del traffico in reti IP di nuova generazione 27 febbraio 2002 Giuseppe Bianchi

2 Task e sedi coinvolte 1.Algoritmi per il controllo di ammissione delle connessioni 2.Algoritmi per il controllo del traffico inter- e intra-dominio di rete 3.Algoritmi end-to-end per il controllo del traffico e della congestione 4.Architettura e protocolli per il controllo integrato degli strati IP/MPLS e WDM BACTCPRGEISTIMIMOPAPIPVRMTO# Task 1XXXXXXXX8 Task 2XXXXXXXXX 11 Task 3XXXXXXX7 Task 4XXX3 Totale: 29 attività!!

3 T1: Connection Admission Control posizionamento attività BB UMTS 802.11 SS7 IP core IP Border Routers Modena Palermo Torino Genova Roma Milano Pisa

4 CAC Centralizzati (BB) Genova –Decisioni AC su base flusso: basate su approccio ibrido analisi/simulazione veloce –Due criteri decisionali Ottimizzazione prestazioni Considerazioni di pricing (compromesso tra guadagno ISP e prestazioni della rete) –Risultati attesi (short term): soluzioni e affinamenti Torino –Decisioni AC per aggregati di traffico descritti da SLA –Proposto framework analitico (probabilistico) –Risultati attesi (short term): validazione mediante simulazione dei metodi analitici proposti

5 MBAC (core/border routers) Pisa –Metodi di Measurement Based Admission Control, focus su border routers –Definizione di algoritmi di stima e predizione del traffico –Risultati attesi (short term): Definizione algoritmi Palermo (1) –Effetti del Measurement Based Admission Control sul traffico aggregato e sulle prestazioni della rete –Mostrati gli effetti beneficiali di MBAC in condizioni di traffico LRD –Risultati attesi (short term): valutazione esaustiva delle prestazioni; giustificazione (almeno parziale) dei risultati con considerazioni teorico- analitiche

6 IP Edge/Border (1) Milano –Interfaccia tra accesso UMTS e backbone IP Diffserv e mappaggio tra classi di servizio UMTS/DIffServ –Risultati attesi (short term): modello funzionale di CAC (+ scheduling classi UMTS); Inizio sviluppo simulatore Roma –Focus su scenari di mobilità interdominio (QoS percepita dominio home vs dominio visited) differenziazione servizio in ambienti ad accesso multiplo 802.11 –Risultati attesi (short term): definizione di soluzioni e/o protocolli per differenziazione del trattamento del traffico in reti daccesso mobile; fornitura di livelli di QoS prefissati in un ambiente di mobilità.

7 IP Edge/border (2) Modena –Caratterizzazione carico offerto su rete fissa da flussi su accesso radio –impatto di interfaccia radio su una trasmissione end-to-end (TCP e UDP) –Risultati attesi (short term): modelli analitici, simulativi e sperimentali (802.11) Palermo (2) –Traffico di segnalazione su rete a pacchetto: quantificazione, modellizzazione, robustezza a perdite –Risultati attesi (short term): Tabella corrispondenze tra i protocolli SS7 e SIP quantificazione e caratterizzazione del traffico di controllo/segnalazione modello di servizio a code per Softswitch valutando leffetto sulle prestazioni del sistema di diverse discipline di scheduling.

8 T2: Algoritmi inter/intra-dominio posizionamento attività Catania Torino Palermo GenovaRomaMilano

9 AQM Catania (1) –estendere e/o definire nuove tecniche AQM (adattative) per traffico multimedia non TCP con parametri variabili in base a tipo e volume di traffico supportato –Risultati attesi (short term): classificazione tecniche esistenti (RED, W-RED, ARED, BLUE, etc) in base a parametri QoS su cui agiscono e relativa capacità di intervento Torino (1) –Supporto traffico Web mediante tecniche AQM per marking equo di pacchetti Analisi prestazionale (simulazione NS, modelli analitici) –Risultati attesi (short term): ricerca e classificazione proposte AQM x supporto equo flussi short-lived; valutazione prestazioni via simulazione; definizione framework analitico. Palermo (1) –Confronto prestazionale tra Adaptive RED e BLUE, per differenti tipologie di traffico (FTP, HTTP, applicazioni multimediali adattative, segnalazione). –Risultati attesi (short term): Valutazione simulativa delle prestazioni per traffico generato da vari protocolli.

10 Scheduling Catania (2) –tecniche di scheduling avanzate basate su curve di servizio descrizione del servizio che ogni nodo può fornire a flussi aggregati di traffico su diverse scale temporali. –Definizione di metodologia per progettazione curve di servizio, a partire dai parametri QoS stabiliti per ogni aggregato di traffico. –Risultati attesi (short term): definizione e modellizzazione di nodo che supporta curve di servizio per lo scheduling delle proprie code. Torino (2) –algoritmi efficienti di scheduling dei pacchetti nei router ad alte prestazioni –effetto dei diversi algoritmi sulle prestazioni di rete includendo considerazioni di stabilità –Risultati attesi (short term): definizione di politiche di scheduling per input-queueing router, trade-off efficienza- complessità; attenzione ad algoritmi che permettano di gestire traffico etereogeneo con requisiti di servizio differenziati.

11 Algoritmi intra-dominio Genova –QoS routing: algoritmi dinamici basati su utilizzo di approssimatori parametrici (reti approssimanti non lineari, es. reti neurali) –Risultati attesi (short term): Prima messa a punto degli algoritmi per solo traffico BE (definizione information base ai router e ottimizzazione off-line parametri, analisi complessità approssimatori utilizzati) Roma (1) –routing efficiente e fault-tolerant (v. WP3) per connection-oriented (MPLS, WDM) e connectionless (IP); soluz.centralizzate e distribuite (source-routing) –Risultati attesi (short term): algoritmi nuovi (e/o estensioni) per bilanciamento spaziale carico; rerouting in fluttuazioni macroscopiche traffico; differenziazione dellinstradamento per diverse tipologie di traffico; selezione congiunta percorsi attivi, protezione da guasti semplici e multipli; trade-off semplicità implementativa e scalabilità. Palermo (2) –Integrazione MPLS-DiffServ e routing adattativo agli edge dei domini MPLS sulla base di misure delle condizioni di traffico allinterno del dominio –Risultati attesi (short term): Analisi soluzioni MPLS-TE e studio dei modelli implementativi. Definizione di modello per la gestione del traffico in funzione delle tipologie di servizio e relative specifiche.

12 Algoritmi inter-dominio Palermo (3) –Segnalazione attraverso DiffServ (con riferimento specifico a interwork RSVP-DiffServ) –Risultati attesi (short term): mappaggio agli Edge Router dei messaggi RSVP e relativa gestione degli SLA; definizione di una soluzione trasparente per la segnalazione di controllo attraverso DiffServ. Roma (2) –architettura di interlavoro tra domini diversi per la fornitura di servizi a QoS garantita mediante generalizzazione dei protocolli EGP per la diffusione di informazioni QoS aware e adeguamento dellarchitettura MPLS multidominio. –Risultati attesi (short term): i) definizione e valutazione di algoritmi scalabili per controllo di risorse in ambiente multidominio (estensioni a OSPF-TE); ii) analisi e definizione delle soluzioni inter-domain basate sulle estensioni del protocollo BGP (es. BGRP); iii) definizione e valutazione di algoritmi di condivisione delle risorse nello strato MPLS.

13 Algoritmi combinati intra/inter- dominio Milano –Traffic conditioning per formazione flussi di traffico aggregati, e relativo supporto in rete mediante Assured Forwarding Algoritmi ai border router per definizione traffico in eccesso; algoritmi intra- dominio di controllo del traffico in eccesso, algoritmi per regolare la percentuale di traffico in eccesso accettabile. –Risultati attesi (short term): definizione di modelli funzionali dei nodi di accesso e interni della rete IP (con rif. ad AF) e di meccanismi per la gestione del traffico (shaping, policing, traffic metering, traffic marking, traffic classification, scheduling). Inizio costruzione di un simulatore per valutare le prestazioni dei meccanismi di gestione traffico in eccesso.

14 T3: Algoritmi end-to-end posizionamento attività satellite Wired / Wireless DiffServ Edge UDP TCP TorinoISTI-CNRMilanoBari Palermo PaviaCatania

15 Rate-adaptive UDP Catania –algoritmi di controllo bit rate trasmissivo per sorgenti audio/video UDP adattative (con codificatori che permettono la variazione del bit rate). Goal: QoS accettabile e TCP-friendliness (fairness) Codificatori: Adaptive-Multi-Rate (AMR) per audio, MPEG per il video (eventuali estensioni future ad altri codificatori). –Risultati attesi (short term): algoritmi di controllo del bit-rate per sorgenti vocali AMR (analisi algoritmi esistenti + estensioni), definizione parametri QoS da ottimizzare. Pavia –Codifica adattiva di sorgente e interazione tra codificatore di sorgente e controllo di accesso alla rete per definizione di un insieme di parametri ottimali per il codificatore. Codificatori: MPEG-2, MPEG-4, H.263 e H.264, su RTP/UDP. –Risultati attesi (short term): analisi comparativa degli standard di codifica video MPEG e-*, H.263 e del nuovo H.264 (gia H.26L)

16 Stima banda per TCP / adaptive UDP Bari –Tecniche di stima di banda, ed applicazione a sorgenti TCP e UDP Uso di stima di banda in algoritmi di controllo di congestione (TCP Westwood) –Risultati attesi (short term): Studio di tecniche di stima di banda end-to-end ed applicazione in TCP versione Westwood+; nuove features per TCP westwood Milano –Tecniche di stima di banda nei bottleneck, con meccanismi attivi e passivi Proposta di nuove tecniche di filtraggio dei campioni di banda, messa a punto e analisi mediante modelli matematici e simulazione (NS) delle prestazioni –Risultati attesi (short term): analisi della risposta alle variazioni di banda; calcolo di bound prestazionali; implementazione linux e pianificazione di scenari di test per la prova dei meccanismi di stima proposti Torino –Tecniche di stima di banda, ed applicazione a sorgenti TCP e UDP adattative Uso di stima di banda in algoritmi di controllo di congestione –Risultati attesi (short term): definire l'uso di tecniche di stima della banda in alcune delle principali versioni "alternative" a protocollo TCP classico, quali TCP-SACK e TCP-NewReno.

17 Altre attività ISTI-CNR –Focus su reti ad elevato prodotto banda-ritardo (satellite), Metodi di compensazione a livello datalink dellerrore, ed effetti sul goodput a livello trasporto variazione velocità trasmissiva (velocità di codifica - coding rate -, velocità di modulazione dei dati - bit rate) su satellite dato rapporto segnale/rumore disponibile alla stazione ricevente (funzione sia delle caratteristiche tecniche di stazione trasmittente e ricevente, sia delle condizioni atmosferiche su entrambe le stazioni, che possono provocare attenuazione del segnale). –Risultati attesi (short term): impatto sul goodput dellapplicazione di codifiche di canale avanzate (codici concatenati, convoluzionali, e Reed- Solomon); cancellazione errori a livello link layer. Palermo –algoritmi adattativi di marking per flussi TCP agli edge router di un dominio DiffServ –Risultati attesi (short term): Valutazione delle prestazioni dellalgoritmo adattativo di TCP Marking (già proposto), in presenza di flussi TCP sia lunghi che brevi (traffico Web). Verrà usato il software di simulazione NS-2.

18 T4: Architettura e protocolli controllo CPR –piano di controllo integrato MultiProtocol (IntServ, H.323, SIP, ecc.) over DiffServ, basato su Bandwidth Broker (BB) e su COPS. –Risultati attesi (short term): definizione di protocollo generalizzato Border Router BB, indipendente dal piano di controllo delle reti di accesso; definizione meccanismi di interlavoro specifici (es. interlavoro H.225-COPS allinterfaccia tra accesso H.323 e core DiffServ). Modena –Integrazione piano di controllo IP con trasporto ottico, paradigmi MPLS, MP S, Optical Burst Switching. –Risultati attesi (short term): prestazioni OBS; medio/lungo termine: MPLS/MP S + OBS + QoS routing. Roma –architettura integrate IP/MPLS/WDM (estensione modello GMPLS), routing/segnalazione multistrato (IP/WDM). –Risultati attesi (short term): estensione dei protocolli OSPF, OSPF-TE, RSVP-TE per controllo strato ottico; ingegneria del traffico nello strato IP/MPLS: interazione OSPF-TE e Constraint Based Routing, interazione RSVP-TE e OSPF-TE; studio di architetture di commutazione ottica di pacchetto.

19 Conclusione Organizzazione attuale poco efficace –Distinzione attività sedi in task: più per motivi burocratici che scientifici Possibile riorganizzazione trasversale –Algoritmi Admission Control e protocolli segnalazione DiffServ Genova: AC per flussi con BBTorino: AC per SLA con BB Pisa: Measurement Based ACPalermo: Measurement Based AC Palermo: RSVP-DiffServ distribuitoCPR: MultiProtocol-DiffServ centralizzato. Palermo: segnalazione su IP –MPLS e routing Genova: QoS routingRoma: routing IP, MPLS, WDM Palermo: Integrazione MPLS-DiffServRoma: MPLS multidominio Modena: MPLS, MP S, OBSRoma: architettura integrata IP/MPLS/WDM –TCP, AQM, Conditioning Catania: AQM adaptiveTorino: AQM + marking per traffico Web Palermo: TCP markingPalermo: Adaptive RED vs BLUE Milano: traffic conditioning e AF –Wireless e mobilità Modena: carico flussi radioRoma: mobilità interdominio e QoS wireless Milano: UMTS su IP DiffservISTI-CNR: accesso satellitare –Scheduling: Catania, Torino –UDP rate-adaptive: Catania, Pavia –TCP bandwidth estimate: Bari, Milano, Torino

20 Piano attività future Progress Report 1, maggio-giugno –Formato PR1 da definire Valutazione interesse della sede crescente/decrescente per attività Risultati ottenuti per attività Piano di lavoro a medio termine per attività –Documento comprensivo di tutti i contributi da completarsi 2-3 settimane PRIMA del meeting di luglio