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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


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


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


Introduzione




Conclusioni


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


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


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


Introduzione




Conclusioni


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


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


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


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.


Introduzione




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)


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


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)


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


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


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]


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


Introduzione




Conclusioni


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

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