Wykład 7: Usługi sieciowe Sieci WieloUsługowe: lato 2007/2008 Wykład 7: Usługi sieciowe Prof. dr hab. Inż. Wojciech Burakowski Instytut Telekomuniacji PW Zespół Technik Sieciowych Pokój 335 tnt.tele,pw,.edu.pl

Plan wykładu 1 2 Definicja usługi sieciowej Usługi sieciowe w różnych technikach sieciowych

1 Definicja usługi sieciowej

Typy ruchu w sieci IP Strumieniowy (UDP) Elastyczny (TCP) Stała szybkość bitowa Zmienna szybkość bitowa Długotrwałe połączenia TCP Krótkotrwałe połączenia TCP Przekaz mowy Przekaz wideo Przekaz wideo Przekaz zbiorów Gry interaktywne Transakcje

Wymagania na jakość przekazu dla wybranych aplikacji (2) Różne wymagania QoS z punktu widzenia: szybkości bitowej opóźnienia zmienności opóźnienia strat pakietów

Sieć wielo-usługowa (Multi-service network) Korzysta z różnych aplikacji: www, telnet, e-mail, VoIP, videostreaming, tele-medicine, games Sieć Usługa sieciowa użytkownik Usługa sieciowa: określa gwarancje sieci do przekazu strumienia pakietów z określoną jakością Sieć z komutacją pakietów: ATM, IP. Może to być również sieć dostepowa: LAN/Ethernet, UMTS, WLAN, xDSL Cel: zapewnić wymaganą jakość przekazu, z możliwością różnicowania

Sieci wielo-usługowe Przekaz ruchu związanego z różnymi aplikacjami, za pomocą odpowiednich usług sieciowych Jedna sieć telekomunikacyjna Różne usługi sieciowe

Wymagania QoS aplikacji i typy ruchu Małe opóźnienie Mała zmienność opóźnienia Małe prawd. straty Gwarantowana szybkość bitowa VoIP Emulacja łącza PBX Aplikacje medyczne Aplikacje inżynieryjne Przekaz bezstratny Gwarantowana szybkość bitowa Gwarantowana szybkość bitowa FTP Strumieniowy CBR Strumieniowy VBR Elastyczny ciągły Strumieniowy  Ruch  Elastyczny Strumieniowy VBR Elastyczny sporadyczny ? Wideo-konferencja Internet TV Wideo na żądanie Audio na żądanie Małe opóźnienie Mała zmienność opóźnienia Małe prawd. straty Gwarantowana szybkość bitowa Przekaz bezstratny Krótki czas przesłania wiadomości WWW Usługi bankowe Gry sieciowe Zakupy w sieci Czat Peer-to-peer E-mail Brak ściśle określonych wymagań

Usługa sieciowa Usługa sieciowa Zdolność sieci dla przekazu strumieni ruchu przy zapewnieniu gwarancji odnośnie QoS Gwarancje QoS: Gwarancje relatywne – dla jednej klasy ruchu zapewniamy „lepszy” przekaz pakietów niż dla innych klas Gwarancje absolutne – dla każdej klasy ruchu zapewniamy gwarancje przekazu pakietów, które są wyrażone poprzez takie parametry jak poziom strat pakietów, opóźnienie pakietów i zmienności opóźnienia pakietów

Propozycje klas usług z kodami DSCP(IETF)

Przykładowe aplikacje

Definicja usługi sieciowej 1. QoS oferowana jakość przekazu pakietów: wartości strat pakietów, opóźnienia... Wymagania 2. Typy połączenia: p2p 3 Opis generowanego ruchu: pojedynczy, podwójny token bucket , bardziej zaawansowany opis A. Przydzielenie zasobów: statyczne, dynamiczne B. Przyjmowanie nowych połączeń: oparte na deklaracjach, oparte na pomiarach Realizacja C. Sterowanie mechanizmów na poziomie pakietów (klasyfikatory, metody kolejkowania, markowanie, aktywne kolejkowanie ..)

Mechanizmy sterowania w sieci Mechanizmy inżynierii ruchowej Wyznaczenie alokacji zasobów Wymiarowanie sieci Wyznaczenie przebiegu dróg w sieci Strategie taryfikacji Mogą stanowić zachętę do racjonalnego korzystania z sieci Zarządzanie siecią Nadzór operatora nad działaniem sieci Setup Call Proceeding Sygnalizacja Ustanawia połączenie i powinna pozwolić terminalowi przesłać do sieci deskryptor ruchowy i wymagania QoS Sterowanie przyjmowaniem nowych wywołań Dopuszcza nowe zgłoszenie jeśli sieć będzie w stanie przesłać ruch z założonym poziomem QoS, nie degradując ruchu już obsługiwanego Connect Pomiary i monitorowanie sieci Wsparcie niektórych mechanizmów sieciowych (np. sterowania przyjmowaniem wywołań i inżynierii ruchowej) poprzez dostarczenie aktualnej wiedzy o stanie sieci Sterowanie Mechanizm monitorowania zgodności Monitoruje ruch w ramach danego połączenia i sprawdza jego zgodność z profilem opisanym w kontrakcie ruchowym Mechanizmy szeregowania pakietów Regulują dostęp różnych strumieni ruchu do wspólnych zasobów transmisyjnych łączy Skala czasowa Przekaz danych

2 Usługi sieciowe w różnych technikach sieciowych

Sieć WLAN (1) Obecnie dostępny standard WLAN: IEEE 802.11 Własności MAC: DCF (Distributed Coordination Function) Metoda dostępu do łącza radiowego oparta na rywalizacji Nie ma mechanizmów rozróżnienia jakości przekazu pakietów Opóźnienia pakietów zależą od ruchu oferowanego w sieci.

Rozszerzenia do standardu Sieć WLAN (2) Rozszerzenia do standardu PCF - Point Coordination Function, jako funkcja dodatkowa do DCF: ·  Metoda dostępu oparta na mechanizmie polling (contention-free) – polling jest realizowany w nieregularnych odstępach ·  standardowy PCF przedział 100ms (10 razy na sekundę) jest niewystarczający dla strumieni z przerwami pomiędzy pakietami mniejszymi niż 100 ms · Tuning the contention-free PCF parameters (polling interval, relation between contention and contention-free periods duration, polling order, etc.) may create purely polling system with low packet delay variation and low utilization (comparing to DCF method). ·       Some wireless terminals may not support PCF method. ·       Power efficiency issues – mobile terminals. Summary: no absolute QoS is guaranteed, only relative (!)

QoS in access networks- UMTS (1) UMTS QoS architecture relies on the bearer services characterized by QoS attributes. The values of these QoS attributes define the traffic classes.

QoS in access networks - UMTS (2) UMTS defines 4 traffic classes (3GPP Technical Specification 23.107 “Quality of Service (QoS) concept and architecture”). Traffic classes: Conversational traffic class – for very delay sensitive traffic Streaming traffic class Interactive traffic class Background traffic class – for the most delay insensitive traffic

QoS characteristics of traffic classes QoS in access networks - UMTS (3) QoS characteristics of traffic classes

QoS attributes for each traffic class QoS in access networks - UMTS (4) QoS attributes for each traffic class „x” indicates applicability of the particular QoS attribute

Topology of xDSL access network QoS in access networks – xDSL (1) Topology of xDSL access network

Concentration network xDSL: Network scheme Punkty agregacji Users DSLAMs Concentration network BRAS

CBR connection in xDSL

QoS in access networks –LAN/Ethernet (1) IEEE 802.1Q is a VLAN-tagging specification that supports the 802.1p QoS specification. The 802.1Q specification adds four bytes of data to the frame (usually an Ethernet frame):

QoS at layer 2 Switches compliant with IEEE 802.1p are capable of using 3 bit CoS field to differentiate the frames The switches provide a separate queue for each priority CoS field can be easly mapped to 3 bit ToS field in IP header IEEE 802.1p describes no admission control protocols. IEEE 802.1p standard itself does not limit the amount of resouces one application uses (no resource reservation) IEEE 802.1p applies to all IEEE 802 based MAC protocols (Ethernet, Token Ring, Token Bus, etc) Widely supported by vendors

Traffic classes on 802.1p LAN Network Control (7) - Both time critical and safety critical, consisting of traffic needed to maintain and support the network infrastructure, such as routing protocol frames Voice <10ms Latency (6) - Time critical, characterized by than 10-ms delay, such as interactive voice. Video <100ms Latency (5) - Time critical, characterized by less than 100-ms delay, such as interactive video Control Load (4) -Non-time-critical but loss sensitive, such as streaming multimedia and business-critical traffic. A typical use is for business applications subject to some form of reservation or admission control, such as capacity reservation per flow. Excellent Effort (3) -Also non-time-critical but loss sensitive, but of lower priority than controlled load. This is a best-effort type of ser-vice that an information services organization would deliver to its most important customers Best Effort (2) - Non-time-critical and loss insensitive. This is LAN traffic handled in the traditional fashion Spare (1) Background (0) - Non-time-critical and loss insensitive, but of lower priority than best effort. This type includes bulk transfers and other activities that are permitted on the network but that should not im-pact the use of the network by other users and applications.

QoS in core networks – GEANT IP Premium is implemented and offers a volume of bandwidth with negligible both packet losses and packet delays (like Constant Bite Rate)

QoS in core networks – other IP domains (NRNs) Similarly to GEANT, NRN offers (at least in POL-34) IP Premium service

QoS in core networks – IP prototype solutions: AQUILA Goal: only a few network services to allow clear service differentiation

Summary (1)

Summary (2)

Klasy usług w sieci AQUILA Premium CBR for IP Telephony and Voice Trunking very low delay and jitter, very low loss, hard bandwidth guarantee, small packets Premium VBR for Video Streaming and Teleconferencing low delay and jitter, low loss, bandwidth guarantee Premium Multimedia PMM for adaptive applications (TCP), e.g. ftp bandwidth guarantee, moderate delay Premium Mission Critical PMC for interactive games, online banking very low delay and loss, non-greedy flows and rather small packets Standard classical best effort traffic