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Convergenza delle ret i e dei servizi: status e prospettive

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Convergenza delle ret i e dei servizi: status e prospettive. Aldo Roveri Università di Roma “La Sapienza” roveri@infocom.uniroma1.it. Contenuti. Prima evoluzione del paradigma Internet Migrazione verso MPLS e GMPLS La voce su IP Lo standard H323 Conclusioni. Contenuti.

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Presentation Transcript
convergenza delle ret i e dei servizi status e prospettive

Convergenza delle reti e dei servizi:status e prospettive

Aldo Roveri

Università di Roma “La Sapienza”

roveri@infocom.uniroma1.it

contenuti
Contenuti
  • Prima evoluzione del paradigma Internet
  • Migrazione verso MPLS e GMPLS
  • La voce su IP
  • Lo standard H323
  • Conclusioni
contenuti1
Contenuti
  • Prima evoluzione del paradigma Internet
  • Migrazione verso MPLS e GMPLS
  • La voce su IP
  • Lo standard H323
  • Conclusioni
il modello integrated service intserv 1 3
Il modello “Integrated Service” (Intserv) (1/3)
  • Concetto di “Flusso” (Flow)
    • Uno stream di datagrammi IP associati ad una specifica attività d’utente che richiedono lo stesso livello di qualità dalla rete
  • Concetto di “Classe di servizio”
    • Specifica il tipo di servizio che deve essere fornito ad un flusso
      • consegna “Best Effort”
      • Guaranteed Service
      • Controlled Load Service
il modello integrated service 2 3
Il modello “Integrated Service” (2/3)
  • Controllo del Traffico
    • Controllo di ammissione
    • Classificazione dei Pacchetti
    • Scadenzamento dei Pacchetti
  • Protocollo di segnalazione
    • Reservation Setup Protocol (RSVP)
il modello integrated service 3 3
Il modello “Integrated Service” (3/3)
  • Pro
    • Gestione della QoS per flusso
    • Possibilità di GARANTIRE la QoS
  • Contro
    • Difficile Scalabilità
    • Complessità del Piano d’Utente
      • classifier / policer / scheduler
    • Complessità del Control plane
      • elaborazione dei messaggi RSVP
      • memorizzazione e refresh degli stati di path/reservation
il modello differentiated service diffserv 1 3
Il modello “Differentiated Service”(Diffserv) (1/3)
  • Gestione della QoS per aggregati di flussi
  • Elementi funzionali
    • insieme di “per-hop forwarding behavior (PHB)” (un servizio è dato dalla composizione di PHB)
    • funzione di classificazione dei pacchetti e di traffic conditioning realizzate nei nodi di bordo (EDGE NODE)
      • classification, metering, marking, shaping and policing
  • Per-hop behavior sono applicati agli aggregati di traffico sulla base del “DS field” nell’header del pacchetto IP
il modello differentiated service 2 3
Il modello “Differentiated Service”(2/3)
  • Expedited Forwarding (Premium service)
    • QoS garantita
    • no-loss
    • constraint-delay
  • Assured Forwarding (Assured Service)
    • QoS statistica
    • low loss
    • low delay
il modello differentiated service 3 3
Il modello “Differentiated Service”(3/3)
  • Pro
    • scalabilità
    • complessità ai bordi della rete
    • piano di utente semplice
  • Open Issues
    • Piano di controllo
      • SLA statiche o dinamiche ?
      • Admission Control ?
      • Resource allocation ?
      • Bandwidth Broker ?
contenuti2
Contenuti
  • Prima evoluzione del paradigma Internet
  • Migrazione verso MPLS e GMPLS
  • La voce su IP
  • Lo standard H323
  • Conclusioni
la dorsale ip oggi la soluzione full stack

Telefonia

public data

private data

La dorsale IP oggi: la soluzione “Full Stack”

Traffic Engineering

IP

ATM

Protezione, Management

SDH

Physical bandwidth

fiber

motivi dell evoluzione
Motivi dell’evoluzione
  • GigabitRouters
    • = possibility of switching high volumes of traffic (Gbps) at the IP level, instead of ATM e/o SDH
  • MPLS (MultiProtocol Label Switching)
    • MPLS brings the “virtual circuit” concept (LSP, Label Switched Path) at the IP level, i.e. in the routers
    • The LSP can be exploited to implement some advanced network functionality (such as e.g. traffic engineering, fault protection, etc..) …that were traditionally run at lower connection-oriented layers (ATM, FR, Sonet/SDH)
ip con mpls su sonet sdh
IP con MPLS su Sonet/SDH

Public / private data

Telefonia

ATM

IP/MPLS

Traffic Engineering

SDH

Protezione, Management

WDM

Physical bandwidth

il passo di mpls
il “passo” di MPLS…
  • In IP “puro” il forwarding e il controllo sono congiunti
    • entrambi fanno riferimento agli indirizzi IP
    • il controllo è ridotto al solo hop-by-hop routing
  • MPLS separa le funzionalità di forwarding da quelle di controllo…
    • il forwarding è attuato sulla base del valore di LABEL, assegnata in fase di set-up dell’LSP
    • i messaggi di controllo (segnalazione, routing) fanno riferimento agli indirizzi IP
  • e estende le funzionalità di controllo…
    • in virtù della presenza delle connessioni (gli LSP), le funzionalità di controllo sono molto più estese: explicit routing, reservation, protection, …
mpls te a gmpls
MPLS-TE a GMPLS
  • MPLS crea quindi le condizioni per avere un nuovo piano di controllo in ambiente IP con maggiori funzionalità
    • set up dinamico di LSPs con LDP
  • MPLS-TE estende il piano di controllo, aggiungendo nuove funzionalità essenzialmente legate al Traffic Engineering, Protection (in una rete di LSRs)
    • CR-LDP, RSVP-TE, OSPF-TE, ISIS-TE
  • GMPLS estende questo piano di controllo agli strati sottostanti (= controlla anche apparati / interfacce non IP: SDH/SONET, OXCs, GigabitEthernet,…)
generalized mpls

MPLS

MPLS-TE

GMPLS

Generalized MPLS
  • GMPLS si propone come estensione di MPLS-TE
  • Entrambi sono piani di controllo IP-centric:
    • MPLS-TE gestisce solo interfacce PSC
      • cioè i link sono associati solo a LSP “tradizionali”
    • GMPLS gestisce anche interfacce TDM, LSC, FSC
      • considera “generalized LSP”, cioè i link possono essere associati anche a circuiti di diverso tipo: lighpath, circuiti SDH, etc.
  • Ogni interfaccia è indirizzata con indirizzi IP
motivazioni per parlare di ip su optics
Motivazioni per parlare di IP su Optics
  • 1. banda
    • IP produce oggi una enorme domanda di banda
    • L’ottica produce una enorme disponibilità di banda
    • ciò spinge verso una stretto coordinamento (integrazione ?) tra IP e Ottica
  • 2. protocolli
    • si è chiamati oggi a definire il piano di controllo per la rete ottica
    • parte del mondo industriale propone di riutilizzare per il piano di controllo della rete ottica protocolli IP-based
    • -> protocolli e implementazioni già disponibili
    • -> più agevole la (eventuale) integrazione IP / ottica
  • ma…
    • ma non tutto il traffico (e il business) è IP-native !!
modelli di riferimento
Modelli di riferimento
  • Possibili modelli di riferimento oggi in discussione
    • Overlay Model
    • Peer Model
    • Hybrid Model
  • Nota: essi sono allo stesso tempo
    • modelli di servizio
    • modelli architetturali
    • (i due aspetti sono fortemente correlati)
contenuti3
Contenuti
  • Prima evoluzione del paradigma Internet
  • Migrazione verso MPLS e GMPLS
  • La voce su IP
  • Lo standard H323
  • Conclusioni
scenari voip

phone-to-phone

PSTN

PSTN

IP network

PC-to-phone

Gateway

Gateway

PC-to-PC

Scenari VoIP
motivazioni di voip
Motivazioni di VoIP
  • Fatturazione
    • Stimolo iniziale
    • IP è generalmente considerato “free”; le chiamate foniche a lunga distanza erano costose
  • Regolamentazioni
    • Possibilità di deregolamentazione
  • Costi
    • I Gateway VoIP (GWs) sono meno cari del passato
    • Disponibilità di GWs molto piccoli (i.e. 2 ports)
architettura generale di voip

Security, Addressing,

Accounting

Voice coding and packetization

System Management

PSTN/IP Interworking

PSTN/IP

Interworking:

Gateways between networks

Speech

Representation

And

Coding

Telephone

Call

Control

Signaling Protocol and Service Transparency

regardless the used technology

Requirements:

Latency,

Packets loss

Limited Delay, Jitter

Packet Transport

Architettura generale di VoIP
requisiti nel trasporto della voce
Le degradazioni nel trasporto della voce su Ip sono:

perdite

ritardi

fluttuazioni dei ritardi (jitter)

Queste degradazioni influiscono sulla qualità della voce percepita

Una misura soggettiva della qualità della voce è data dal cosidetto “Mean Opinion Score” (MOS)

Requisiti nel trasporto della voce

21

rtp and rtcp

RTP: Real Time Protocol

RTCP: Real Time Control Protocol

RTP flow (i.e. voice)

Feedaback RTCP

In una sessione multimediale ogni “mezzo” è portato in una sessione separata RTP con I suoi propri pacchetti RTCP. Le sessioni multiple RTP sono distinte da differenti coppie di numeri di porta UDP e/o da differenti indirizzi “multicast”.

RTP and RTCP
la voce in pacchetti le intestazioni

IP

UDP

RTP

Payload

La voce in pacchetti: le intestazioni
  • IP: Internet Protocol
      • IP header : 20 ottetti (IP address origination, IP address destination, …)
  • UDP: User Datagram Protocol
    • assenza di ritrasmisssioni e di controllo di flusso <-> TCP
      • UDP header : 8 ottetti (port identifier, …)
  • RTP: Real Time Protocol
    • RTP header : 12 ottetti
  • Payload: voce codificata o stream multimediale (i.e. 20 bytes ogni 20 ms)

20 bytes

40 bytes

contenuti4
Contenuti
  • Prima evoluzione del paradigma Internet
  • Migrazione verso MPLS e GMPLS
  • La voce su IP
  • Lo standard H323
  • Conclusioni
introduzione al h 323
Introduzione al H.323
  • Lo standard H.323 era indirizzato inizialmente alla conferenza multimediale su LAN che non forniscono QoS garantita
  • H.323 is è un “ombrello” di differenti protocolli

Audio Video Terminal control & management Data

G.711*

G.722

G.723.1

G.728

G.729.A

H.261

H.263

RTCP*

H.225.0

RAS*

H.225.0*

Call

Signalling

H.245*

Call

Control

T.120

RTP*

UDP

TCP

IP

* mandatory standards

  • RAS: Registration Admission Status;
l instaurazione di chiamata h 323

IP network

H.323

Terminal

H.323

Terminal

Setup

Call Proceeding

Alerting

H.225.0 (TCP)

(port 1720)

Connect

Signaling

Plane

Capabilities Exchange

H.245 (TCP)

Open Logical Channel Open Logical Channel Ack

RTP Streams

Bearer

Media (UDP)

RTCP Streams

Plane

H.323v1 (5/96) - 7 or 8 Round Trip

H.323v2 (2/98) - 2 Round Trip

L’instaurazione di chiamata H.323
sip session initiation protocol
SIP - Session Initiation Protocol
  • SIP è un protocollo IETF (RFC 2543, Marzo ‘99) progettato per trattare sessioni multimediali attraverso reti IP
    • addressing-neutral (addresses are URLs, email like identifier)
    • progettato per essere indipendente dal protocollo di trasporto di strato inferiore
    • protocollo “text - based”, molto simile al HTTP
    • servizi IN-style e supplementari possono essere forniti
sip instaurazione di chiamata
SIP: Instaurazione di chiamata

IP network

User Agent

User Agent

INVITE user@xy.it ( … audio G.729 … )

100 PROGRESS

200 OK

SIP - SDP (UDP)

ACK

RTP Streams

Media (UDP)

RTCP Streams

sip indirizzamento

Registrar Server

SIP: Indirizzamento
  • Grazie al indirizzamento “user based”, SIP è aperto alla “Mobilità Personale”
  • L’utente può accedere al servizio da differenti punti e può associare differenti terminali con differenti potenzialità (phone, videophone, answering machine)
sip voip pila di protocolli
SIP- VoIP: pila di protocolli

session control

audio/video equipment

audio/video coding

SIP with SDP

RTP/RTCP

UDP

TCP or UDP

IP*

layer 2 technologies (ATM, Ethernet, PPP, ...)

* plus anything required for QoS guarantees (RSVP, MPLS shim and LDP,...)

contenuti5
Contenuti
  • Prima evoluzione del paradigma Internet
  • Migrazione verso MPLS e GMPLS
  • La voce su IP
  • Lo standard H323
  • Conclusioni
evoluzione dei servizi fonte telecom italia s p a

1250

1200

1000

800

620

600

400

190

200

0

2001

2002

2003

Evoluzione dei servizi Fonte: Telecom Italia S.p.A.
  • HOME NETWORKING & AUTOMATION
  • BROADBAND COMMUNICATION
    • Advanced VoIP
    • Video communication
    • Video mail

Clienti (‘000)

2004

  • ENTERTAINMENT
    • Music On Demand
    • VOD, NVOD
    • IP TV
    • Games

2003

2002

2001

  • FAST “ALWAYS ON” or “TIME BASED” INTERNET CONNECTION
    • Mail, Download
    • E - commerce
    • Banking, News