Aldo Roveri: Convergenza delle reti e dei servizi Workshop della Autorità per le Garanzie Napoli, 4...

Aldo Roveri: “Convergenza delle reti e dei servizi” Workshop della Autorità per le Garanzie Napoli, 4 novembre 2003 nelle Comunicazioni

Convergenza delle reti e dei servizi:status e prospettive

Aldo Roveri

Università di Roma “La Sapienza”

[email protected]


2Contenuti

Prima evoluzione del paradigma Internet Migrazione verso MPLS e GMPLS La voce su IP Lo standard H323 Conclusioni


3Contenuti



4Il 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


5Il modello “Integrated Service” (2/3)

Controllo del Traffico» Controllo di ammissione» Classificazione dei Pacchetti » Scadenzamento dei Pacchetti

Protocollo di segnalazione» Reservation Setup Protocol (RSVP)


6Il 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


7Il 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


8Il 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


9Il 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 ?


10Contenuti



11La dorsale IP oggi:

la soluzione “Full Stack”

IP

ATM

SDH

fiber

Telefonia

public data

Traffic Engineering

Protezione, Management

Physical bandwidth

private data


12Motivi 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)


13IP con MPLS su Sonet/SDH

ATM

SDH

WDM

Traffic Engineering

Protezione, Management

Physical bandwidth

IP/MPLS

TelefoniaPublic / private

data


14il “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, …


15MPLS-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,…)


16Generalized 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

MPLS

MPLS-TE

GMPLS


17Motivazioni 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 !!


18Modelli 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)


19Contenuti



20Scenari VoIP

IP network

PSTN PSTN

phone-to-phone

PC-to-PC

PC-to-phone

Gateway Gateway


21Motivazioni 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)


22Architettura generale di VoIP

Security, Addressing,Accounting

System Management

PSTN/IP Interworking

SpeechRepresentation

And Coding

Packet Transport

TelephoneCall

Control

Requirements: Latency, Packets lossLimited Delay, Jitter

Signaling Protocol and Service Transparency regardless the used technology

Voice coding and packetization

PSTN/IP Interworking: Gateways between networks


23

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)

21

Requisiti nel trasporto della voce


24RTP and RTCP

RTP flow (i.e. voice)RTP flow (i.e. voice)

Feedaback RTCPFeedaback RTCP

RTP: Real Time ProtocolRTCP: Real Time Control Protocol

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”.


25La 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)

IP UDP RTP Payload

40 bytes 20 bytes


26Contenuti



27

IP

UDP TCP

RTP*

H.261H.263

G.711*G.722

G.723.1G.728

G.729.A

RTCP*H.225.0RAS*

H.225.0*Call

Signalling

H.245*Call

Control

* mandatory standards

• RAS: Registration Admission Status;

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

T.120

Audio Video Terminal control & management DataAudio Video Terminal control & management Data

Introduzione al H.323


28

Media (UDP)RTCP StreamsRTCP Streams

H.245 (TCP)

H.225.0 (TCP)

Setup

Connect

RTP StreamsRTP Streams

SignalingPlane

BearerPlane

H.323 Terminal

H.323v1 (5/96) - 7 or 8 Round TripH.323v2 (2/98) - 2 Round Trip

(port 1720)

H.323 Terminal

IP network

Call ProceedingAlerting

Capabilities Exchange

Open Logical Channel Open Logical Channel Ack

L’instaurazione di chiamata H.323


29SIP - 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


30SIP: Instaurazione di chiamata

User AgentUser Agent

INVITE [email protected] ( … audio G.729 … )

100 PROGRESS

200 OK

ACK

IP network

Media (UDP)RTCP StreamsRTCP Streams

RTP StreamsRTP Streams

SIP - SDP (UDP)


31SIP: 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)

Registrar Server


32SIP- VoIP: pila di protocolli

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

IP*

audio/video coding

audio/video equipmentaudio/video equipment session controlsession control

UDP TCP or UDP

RTP/RTCPSIP with SDP

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


33Contenuti



34

BROADBAND COMMUNICATION» Advanced VoIP» Video communication» Video mail

ClientiClienti (‘000) (‘000)

0

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400

600

800

1000

1200

2001 2002 2003

190190

620620

12501250

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

2002

2001

2003

2004

HOME NETWORKING & AUTOMATION

Evoluzione dei servizi Fonte: Telecom Italia S.p.A.

FAST “ALWAYS ON” or “TIME BASED” INTERNET CONNECTION

– Mail, Download– E - commerce– Banking, News

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