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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 17 novembre 2004
24.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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
34.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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 all’interno delle sottoreti
• come i modelli di QoS delle reti cellulari possano convivere con i modelli di QoS delle reti IP
44.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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
54.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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 dell’impatto dei modelli di mobilità sui risultati simulativi
Possibili utilizzi delle MANET
Conferenze e Meetings
Gruppi di ricerca e salvataggio
Disaster Recovery
B C
AD
F
E
packet routeroaming direction
Motivazione
64.4.2 Definizione di modelli di valutazione
Random Waypoint Model
Modelli di mobilita’ simulati
Manhattan ModelGauss-Markov Model
I modelli di mobilità simulati per la valutazione delle prestazioni: Random Waypoint, Gauss-Markov e Manhattan
74.4.2 Definizione di modelli di valutazione
Conclusioni
Si può osservare che l’utilizzo 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 l’overhead 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
L’overhead 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
84.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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
94.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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
104.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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
114.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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
124.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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-82-2003, Dipartimento di Informatica e Automazione, Università di Roma Tre, Rome.
134.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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
144.4.2 Definizione di modelli di valutazioneSO2
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
BSC MSC GMSC
BSC
RNC
RNC
BTS
BTS
Node B
Node B
Node B
Iur
HLR
Architettura UMTS (Rel 3/4)
154.4.2 Definizione di modelli di valutazione
UMTS Bearer Attributes
Traffic class
Conversational
Streaming
Interactive
Background
Maximum bitrate (kbps) <2000 <2000 – overhead
Delivery order Yes/No
Maximum SDU size (octets) <1500
Delivery of erroneous SDUs Yes/No/-
Residual BER5·10-2, 10-2, 5·10-3
10-3, 10-4, 10-5, 10-6 4·10-3, 10-5, 6·10-8
SDU error ratio 10-2, 10-3, 10-4, 10-5 10-3, 10-4, 10-6
Transfer delay (ms)≥100
≥80 in RAB
≥280≥250 in
RABN/A
Guaranteed bit rate (kbps) <2000 N/A
Traffic handling priority N/A 1, 2, 3 N/A
Allocation/Retention Priority
1, 2, 3
Source statisticsdescriptor
speech/unknown N/A
164.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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)
174.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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 dall’operatore
184.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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
TrafficoUMTS
TrafficoUMTS
Trafficobest-effortTraffico
best-effort
Border Router 1
Backbone IP-Diffserv
Border Router 2
Host
194.4.2 Definizione di modelli di valutazione
Scenario di riferimento – sorgenti di traffico
Traffic Class voce UMTS video UMTSweb
UMTSbest-effort
Average Bitrate; Ra
12,2 kbps 27,9 kbps -- --
Peak Rate; Rp 12,2 kbps 39,9 kbps -- --
Activity factor 1 0,75 -- --
Interarrival Time
Exponential Exponential -- --
Packet Length 32 byteUniforme133÷333
byte480 byte 1500 byte
Mean call duration
120 [s] 120 [s] -- --
Header LengthRTP+UDP+I
P40 [byte]
RTP+UDP+IP40 [byte]
TCP+IP40 [byte]
TCP+IP40 [byte]
204.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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 l’algoritmo WFQ come tecnica di schedulazione
Web
Video
BE
Voce
Classifier
MeterShaper
MeterMarker
MeterShaper
DROPTAIL
RIO
RED
DROPTAIL
Scheduler
214.4.2 Definizione di modelli di valutazione
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
224.4.2 Definizione di modelli di valutazione
Conclusioni
E` possibile interconnettere reti con tecniche di routing e modelli di qualità differenti
L’overhead protocollare necessario per l’interconnessione 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