UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PALERMO
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
Corso di Ingegneria Elettronica
Realizzazione di un sistema multicoda per
la QoS in reti 802.11 Legacy finalizzato alla
gestione del traffico VoIP
Tesi di Laurea di:
Francesco Gelo
Relatore:
Prof. Ing. Giuseppe Bianchi
Correlatore:
Ing. Giovanni Terrazzino
Finalita’ della TESI : realizzazione di meccanismi per QoS in
802.11 Legacy
(Do
DS
wn
Loa
d)
P
TC
L
(Up
TC
P
VoIP
oad
AP
IP
Vo
)
Wireless LAN con
traffico misto TCP
e VoIP (sensibile
al ritardo): si deve
prioritizzare VoIP
Gateway
VoIP
Stazione
VoIP
Al crescere del
traffico nella
WLAN si ha
accodamento dei
pacchetti in
attesa di
trasmissione
Stazione
TCP
WLAN 802.11
LEGACY
Rete
Internet
Questo VoIP deve
aspettare la
trasmissione dei
pacchetti TCP accodati :
aumenta il DELAY e
degrada la qualita’ audio
BUFFER Fisico
802.11 LEGACY
TCP
VoIP
TCP
VoIP
VoIP
Access
Point
Stazione
VoIP
WLAN 802.11e
Rete
Internet
Problema: 802.11e e’
ancora in fase di studio
Si puo’ fare qualcosa con
le schede commerciali
802.11 LEGACY ?
Stazione
TCP
BUFFER Fisico
Access Point
802.11e
TCP
VoIP
Priorita’ ALTA
Access
Point
Priorita’ BASSA
802.11 LEGACY con Priorita’ di Trasmissione
Priorita’ ALTA
Stazione
VoIP
BUFFER Fisico
802.11 Legacy
Stazione
TCP
Priorita’ BASSA
VoIP
TCP
VoIP
Disciplina
Software di
Accodamento in
Access Point
Access
Point
Stazione
VoIP
WLAN 802.11 con RATE LIMITER
Priorita’ ALTA
BUFFER Fisico
802.11 Legacy
RATE LIMITER
Stazione
TCP
Priorita’ BASSA
VoIP
TCP
VoIP
Disciplina
Software di
Accodamento in
Access Point
Access
Point
 Sistema operativo usato Linux (e’ Open Source)
 Linux Kernel possiede una struttura di
queuing discipline o QDISC per l’ invio dei
pacchetti alla scheda di rete per la successiva
trasmissione sul mezzo wireless
 QDISC si puo’ modificare tramite
Traffic Control Tools, indroducendo
meccanismi di QoS:
 classificazione tramite FILTRI
 schedulazione tramite
strutture PRIO o CBQ
 Si puo’ realizzare un Access Point con Linux tramite un PC con scheda
di rete 802.11 con chipset Prism2 e driver Host-AP
 Si e’ verificato sperimentalmente che TC funzionano pure con Host-AP
 Scenario di sperimentazione :
VoIP con codec G.711: un
pacchetto ogni 20msec (cioe’ 50
pacchetti al sec)
n. pacchetti
al secondo
 Rete di Sincronizzazione :
problema misure DELAY
Delay e Jitter
Meccanismi di QoS che abbiamo introdotto in 802.11 Legacy
 Meccanismo di Admission Control :
 limitare il numero delle sessioni VoIP a quello MAX gestibile dalla
WLAN
 con VoIP in numero maggiore di MAX la qualita’ audio degrada
 Meccanismo di Rate Limiter :
 limitare entro soglia di banda MAX, relativa al numero delle sessioni
VoIP ammesse, il traffico TCP nella WLAN
 se il TCP non viene limitato crescono i ritardi nella trasmissione dei
pacchetti VoIP
Misure con Kismet: MAX numero sessioni VoIP in WLAN 802.11b
Totale
VoIP
Singola
VoIP
DownStream
UpStream
DownStream
UpStream
DELAY e JITTER di una sessione VoIP (Upstream e Downstream)
10 VoIP contemporanee
DELAY
DownStream
UpStream
JITTER
DownStream
UpStream
DELAY e JITTER di una sessione VoIP (Upstream e Downstream)
11 VoIP contemporanee
DELAY
DownStream
UpStream
JITTER
DownStream
UpStream
Realizzazione RATE LIMITER con strutture PRIO e CBQ QDISC
VoIP
ACK
TCP
PRIO
QDISC
VoIP
ACK
TCP
CBQ
QDISC
Misure con Kismet : Rate Limiter con PRIO QDISC
 Usando in Host-AP il Rate
Limiter realizzato con PRIO
QDISC si puo’ limitare il
traffico TCP al crescere di
quello VoIP
 Si puo’ osservare che il
Rate Limiter comincia a
funzionare a partire da 11
sessioni VoIP in poi (con 12 si
blocca tutto il traffico TCP)
 Il Rate Limiter con PRIO
QDISC non va’ bene perche’
con 11 sessioni VoIP si’ e’ gia’
superato il limite massimo
consentito dalla WLAN
VoIP
TCP
Misure con Kismet: Rate Limiter con CBQ QDISC per 5 VoIP
Usando in Host-AP il Rate Limiter
realizzato con CBQ QDISC si puo’
limitare il traffico TCP agendo sul
parametro R
Nelle figure a lato si osserva il
funzionamento del Rate Limiter per
valori di R bit/sec pari a:
• 1000Kbps
• 900Kbps
• 400Kbps
VoIP
DELAY e JITTER: Rate Limiter CBQ QDISC (R=400Kbps) 5 VoIP
DELAY
JITTER
DELAY e JITTER: Rate Limiter CBQ QDISC (R=900Kbps) 5 VoIP
DELAY
JITTER
DELAY e JITTER: Rate Limiter CBQ QDISC (R=1000Kbps) 5 VoIP
DELAY
JITTER
CONCLUSIONI
Admission Control + Rate Limiter =
Soluzione per supporto QoS su schede 802.11 Legacy
...in attesa di 802.11e
 E’ stata determinata la capacita’ di 802.11 per il numero massimo di
sessioni VoIP ammissibili (Admission Control)
 Sono stati realizzati e sperimentati algoritmi per la costruzione di un Rate
Limiter che limiti il traffico TCP entro soglie limiti relative al numero delle
sessioni VoIP presenti nella WLAN
 Obiettivi dell’ attuale ricerca : Rate Limiter DINAMICO