Progetto TANGO
Work Package 1
Algoritmi e protocolli per il controllo del traffico in
reti IP di nuova generazione
27 febbraio 2002
Giuseppe Bianchi
Task e sedi coinvolte
1.
2.
3.
4.
Algoritmi per il controllo di ammissione delle connessioni
Algoritmi per il controllo del traffico inter- e intra-dominio di rete
Algoritmi end-to-end per il controllo del traffico e della congestione
Architettura e protocolli per il controllo integrato degli strati IP/MPLS e
WDM
BA
CT
CPR
Task 1
Task 2
Task 3
Task 4
XX
X
X
GE
ISTI
MI
MO
PA
PI
X
X
X
XX
X
X
X
XXX
X
X
X
X
X
Totale: 29 attività!!
PV
RM
TO
#
X
X
8
XX
XX
11
X
7
X
X
3
T1: Connection Admission Control
posizionamento attività
BB
Genova
SS7
Torino
Palermo
IP core
IP Border
Routers
Milano
Roma
Pisa
UMTS
Modena
802.11
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
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 teoricoanalitiche
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 d’accesso mobile;
• fornitura di livelli di QoS prefissati in un ambiente di mobilità.
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 l’effetto sulle prestazioni
del sistema di diverse discipline di scheduling.
T2: Algoritmi inter/intra-dominio
posizionamento attività
Roma
Genova
Milano
Catania
Palermo
Torino
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.
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 efficienzacomplessità;
• attenzione ad algoritmi che permettano di gestire traffico etereogeneo con requisiti di
servizio differenziati.
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 dell’instradamento 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 all’interno 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.
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 dell’architettura
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.
Algoritmi combinati intra/interdominio
• 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 intradominio 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.
T3: Algoritmi end-to-end
posizionamento attività
ISTI-CNR
Milano
satellite
Torino
Bari
Wired /
Wireless
DiffServ
Edge
Palermo
Catania
TCP
UDP
Pavia
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)
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.
Altre attività
• ISTI-CNR
– Focus su reti ad elevato prodotto banda-ritardo (satellite), Metodi di
compensazione a livello datalink dell’errore, 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 dell’applicazione 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 dell’algoritmo 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.
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 all’interfaccia tra
accesso H.323 e core DiffServ).
• Modena
– Integrazione piano di controllo IP con trasporto ottico, paradigmi MPLS, MPlS,
Optical Burst Switching.
– Risultati attesi (short term): prestazioni OBS; medio/lungo termine: MPLS/MPlS
+ 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.
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 BB
Pisa: Measurement Based AC
Palermo: RSVP-DiffServ distribuito
Palermo: segnalazione su IP
Torino: AC per SLA con BB
Palermo: Measurement Based AC
CPR: MultiProtocol-DiffServ centralizzato.
– MPLS e routing
• Genova: QoS routing
• Palermo: Integrazione MPLS-DiffServ
• Modena: MPLS, MPlS, OBS
Roma: routing IP, MPLS, WDM
Roma: MPLS multidominio
Roma: architettura integrata IP/MPLS/WDM
• Catania: AQM adaptive
• Palermo: TCP marking
• Milano: traffic conditioning e AF
Torino: AQM + marking per traffico Web
Palermo: Adaptive RED vs BLUE
• Modena: carico flussi radio
• Milano: UMTS su IP Diffserv
Roma: mobilità interdominio e QoS wireless
ISTI-CNR: accesso satellitare
– TCP, AQM, Conditioning
– Wireless e mobilità
– Scheduling: Catania, Torino
– UDP rate-adaptive: Catania, Pavia
– TCP bandwidth estimate: Bari, Milano, Torino
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