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Università degli studi di Urbino “Carlo Bo” Informatica Applicata Sistemi di Comunicazioni Multimediali Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 1 Introduzione Parte 1

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Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 1/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 1

Introduzione

Parte 1

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 2/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 2

QoS Specification

USER

Application level

System level (OS and network)

Multimediadevice

Networksubsystem

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 3/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 3

Jitter Control

(a) High jitter. (b) Low jitter.

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 4/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 4

Quality of Service

• Requirements• Techniques for Achieving Good Quality

of Service• Integrated Services• Differentiated Services• Label Switching and MPLS

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 5/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 5

Network OS Parameters

• Bandwidth• Jitter• Delay• Reliability

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 6/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 6

RequisitiHow stringent the quality-of-service

requirements are.5-30

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 7/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 7

QoS Framework

• Static functions– Traffic and QoS specifications (traffic

types/parameters)– QoS negotiation and signalling– Admission control– Resource reservation

• Dynamic Function– Traffic shaping and policing– Queuing and scheduling– Congestion control

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 8/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 8

Traffic source types

• CBR Constant Bit Rate: Transmit traffic at a fixed rate, such as 64Kbps voice

• VBR Variable Bit Rate: traffic rate is notfixed

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 9/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 9

Traffic parameters

• Different flows have different trafficpatterns

• A give traffic pattern can be describedusing several traffic parameters– Peak rate– Average rate– Burst size

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 10/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 10

Traffic parameters

Burst size

Peak rate

bps

time

Average rate

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 11/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 11

Traffic patternsAll patterns have the same average rate (10kbps), but different peak rateand burst size

time

10Kbps

time

time

20Kbps

40Kbps

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 12/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 12

QoS Parameters• Required QoS can be defined by several

parameters• Delay: how long it takes for a packet to

traverse the network?• Jitter: what is the variance nel delay?• Loss: how often packets get lost in the

network and never show up at the destination”?

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 13/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 13

Signalling• Signalling is a mechanism used by the users to

communicate QoS related infomation to the network before the communication start

• Static: relevant table entries are createdmanually

• Dynamic Negotiation: the users passes its trafficand QoS parameters and their associatedvalues to the network and the network providesdetails of the QoS guareentees to the user.

• Automatic negotation is called signaling

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 14/number

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Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 14

Admission Control

• First line of defence against attacks on QoS

• Network should not commit any guaranteeif availableresources are not enough tomaintain requested QoS

• Two Ways– During QoS signalling

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 15/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 15

Resource reservation

• To guarantee any QoS, network resourcesmust be reserved in advance

• Type of network resources– Bandwidth– Buffer space– CPU time

• Reservation could be dynamic, usingsignalling, or static (manual)

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 16/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 16

How much to reserve

• Easy for constant bit rate sources (CBR)– Reserve at the peak rate

• Difficult for VBR sources– Peak rate reservation wastes bandwidth (no

statical gain)– Average rate reservation may cause

excessive packet delay

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 17/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 17

Admission Control 1/2

• First line of defence against attacks on QoS

• Network should not commit any guaranteeif availableresources are not enough tomaintain requested QoS

• Implementation– Dynamic: using signalling protocol/sw– Static: manual process (no signalling

required)

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 18/number

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Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 18

Admission Control 2/2

• The admission control function isperfomed by means of two techniques, called traffic policing and traffic shaping

• Traffic policing is perfomed through twoalgorithms: leaky bucket and token bucket

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 19/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 19

Traffic shaping

• Questa tecnica fluidifica il traffico sul lato server anziché sul lato client

• Il traffic shaping regola la velocità media della trasmissione dei dati

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 20/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 20

Buffering

Smoothing the output stream by buffering packets.

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 21/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 21

The Leaky Bucket Algorithm

(a) A leaky bucket with water. (b) a leaky bucket with packets.

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 22/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 22

The Token Bucket Algorithm

(a) Before. (b) After.

5-34

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Domenico Condello isti information science and technology institute 23/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 23

Token bucket 1/2

• S la lunghezza della raffica (secondi)• C capacità del token bucket• ρ Byte/sec la velocità di arrivo dei token• M byte/sec la velocità di output massima• Una raffica di output contiene al max

– C + ρS byte

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 24/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 24

Token bucket 2/2

• Numero di byte in una raffica lunga S secondi è di MS

• Quindi– C + ρS = MS

• Risolvendo– S=C/(M-ρ)

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 25/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 25

Esempio

• C=250KB• M=25MB/sec• ρ= 2mb/sec

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Domenico Condello isti information science and technology institute 26/number

Università degli studi di Urbino “Carlo Bo”Informatica ApplicataSistemi di Comunicazioni Multimediali

Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 26

The Leaky Bucket Algorithm

(a) Input to a leaky bucket. (b) Output from a leaky bucket. Output from a token bucket with capacities of (c)250 KB, (d) 500 KB, (e)750 KB, (f) Output from a 500KB token bucket feeding a 10-MB/sec leaky bucket.

Legal Informatics – Computer law01 (Information Society

Domenico Condello isti information science and technology institute 27/number

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Massimo Parrucci Facoltà di Scienze e Tecnologie 27

Le slide riprodotte in questa presentazione sono esclusivamente di ausilio alla didattica. Alcune illustrazioni sono estratte da “A. S. Tanenbaum Competer network” 4th editionPrentice Hall