Unita del Politecnico di Milano

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1 Unita del Politecnico di Milano Luigi Fratta, Paolo Giacomazzi, Luigi Musumeci Valutazione delle prestazioni del servizio differenziato IP Expedited Forwarding per il trasporto di traffico voce Gruppo Int/Diff-serv Courmayeur, Gennaio 2000

2 Attivita dell Unita del Politecnico di Milano Oggetto della Ricerca Shaping and Policing for EF and AF PHBs Servizio AF: Studio dell interazione tra il servizio AF ed il servizio BE. Sono state proposte alcune metodologie per la garanzia del servizio dei flussi AF anche in presenza di traffico Best-Effort. Transport of TCP/IP Traffic over Assured Forwarding IP Differentiated Service, Paper Submitted Servizio EF: Analisi delle prestazioni del trasporto di traffico vocale, anche in presenza di traffico Best-Effort, su pure IP o su IP over ATM

3 Struttura della presentazione Descrizione degli scenari utilizzati per la valutazione delle prestazioni del trasporto di traffico vocale sul servizio differenziato IP Expedited Forwarding Valutazione delle prestazioni in scenario con trasporto di tipo IP puro, ed in scenario in cui il traffico IP e trasportato su una rete di tipo ATM Discussione delle prestazioni ottenute mediante simulazione

4 Sorgenti vocali G729 su UDP/IP Schema dell accesso alla rete IP Router d accesso IP 2Mbit/s Token Bucket Token Bucket Token Bucket Scheduler IP p Buffer IP EF ATM 34 Mbit/s Buffer IP BE Sorgenti TCP/IP Best Effort 1-p Lo scheduler, quando ci sono sia pacchetti EF che BE, sceglie di servire il pacchetto EF con probabilita p (0.9<->1) e il pacchetto BE con probabilita 1-p (0.1 <-> 0)

5 Modellizzazione delle sorgenti vocali Sorgenti vocali: sono di tipo G.729, con rate di 8 Kbit/s, durata della trama pari a 10 ms, dimensione della frame pari 10 campioni Le sorgenti di tipo G.729 utilizzano il livello di trasporto UDP All interno del router, il traffico generato dalle sorgenti G.729 e controllato da un Token Bucket di profondità unitaria e velocità pari a quella della sorgente Sul collegamento ATM a 34 Mbit/s, una sorgente vocale di tipo G.729 così parametrizzata occupa 42.4 Kbit/s

6 Parametri prestazionali I parametri prestazionali per il trasporto del traffico vocale su Expedited Forwarding sono: Ritardo medio dei pacchetti vocali per ogni stazione jitter massimo del ritardo per ogni stazione densita di probabilita del ritardo dei pacchetti vocali

7 Primo scenario: solamente sorgenti vocali G.729 su servizio IP EF DESTINAZIONI Border Router Border Router N EF Fig 3.2 Primo scenario di riferimento. E presente un numero variabile di sorgenti G.729 omogenee, ogni sorgente comunica con una destinazione attestata ad un router remoto Tutti i flussi EF sono multiplati su di un unica connessione ATM CBR a 34 Mbit/s N EF

8 Ritardo medio dei pacchetti vocali in funzione del numero di stazioni 1,2 1,1 1 ritardo medio (msec) 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0, Nel grafico non e inclusa la componente di ritardo di pacchettizzazione che, data la configurazione delle sorgenti G.729 adottate, e pari a 15 ms

9 Jitter del ritardo in funzione del numero di stazioni 1 0,9 0,8 jitter medio (msec) 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, stazione

10 Prestazioni dettagliate nel caso di 500 stazioni vocali Ritardi Medi 2 1,8 8 7 Stazione 421 (caso migliore) 1,6 6 1,4 1,2 1 0,8 % Pacchetti ,6 0, stazione ) Per il caso di 500 stazioni vocali, sono riportati i ritardi medi sperimentati dalle singole stazioni, e la densita di probabilita del ritardo per la migliore e peggiore stazione Ritardo (in msec/100) Stazione 268 (caso peggiore) Ritardo (in msec/100)

11 Secondo scenario: traffico vocale (EF) e dati (BE) con scheduling a livello IP Numero variabile di sorgenti vocali e un numero fisso (pari a 15) di sorgenti dati (di tipo Best-Effort, su TCP/IP) Nel router di accesso, i pacchetti EF e BE vengono posti in code diverse, a livello IP. Le code sono servite, da uno scheduler: quando sono presenti sia pacchetti EF che pacchetti BE, lo scheduler serve un pacchetto EF con probabilità 0.9 e un pacchetto BE con probabilità 0.1 Maximum Segment Size del TCP pari a 512, 1024, 1532 byte, mentre la finestra TCP e pari a byte

12 Ritardo medio dei pacchetti vocali al variare del numero di stazioni vocali e della MSS dei segmenti TCP ritardo medio (msec) MSS=1536 byte MSS=1024 byte stazione MSS=512 byte

13 Jitter dei pacchetti vocali al variare del numero di stazioni vocali e della MSS dei segmenti TCP 3 2,5 2 MSS=1536 byte jitter (msec) 1,5 1 MSS=1024 byte 0,5 MSS=512 byte n. stazioni

14 Ritardo dei pacchetti vocali per singola stazione nel caso di 300 stazioni G.729 e 15 sorgenti dati Best-Effort, con MSS = 1536 byte ritardo medio (msec) stazione

15 Terzo scenario: traffico vocale (EF) e dati (BE) con scheduling a livello ATM Sorgenti vocali G729 su UDP/IP 2Mbit/s Token Bucket Token Bucket Token Bucket Router d accesso IP AAL5 AAL5 AAL5 Buffer ATM EF Buffer ATM BE Scheduler ATM ATM 34 Mbit/s Sorgenti TCP/IP Best Effort Lo scheduling avviene a livello ATM Il ritardo dei pacchetti vocali diminuisce

16 Ritardo medio dei pacchetti vocali con un numero variabile di sorgenti G.729 e 15 stazioni dati TCP/IP con MSS=1536 0,85 0,8 0,75 ritardo medio (msec) 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0, n. stazioni EF (le stazioni BE sono 15)

17 Jitter del ritardo dei pacchetti vocali con un numero variabile di sorgenti G.729 e 15 stazioni dati TCP/IP 0,03 0,02 jitter (msec) 0, n. stazioni

18 Ritardo per stazione nel caso di 300 stazioni G.729 e 15 stazioni dati 1,8 1,6 ritardo medio (msec) 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0, stazione In figura e riportato il ritardo medio dei pacchetti vocali di ogni stazione G Ritardo (in msec/100) In figura e riportata la densita di probabilita del ritardo dei pacchetti vocali della stazione G.729 che sperimenta il peggior ritardo medio

19 Conclusioni e sviluppi futuri (I) Il trasporto di traffico di tipo vocale in ambito IP puo avvalersi del servizio Expedited Forwarding In una rete IP pura, la prestazione del traffico voce puo dipendere dalla presenza di traffico dati di tipo Best-Effort In particolare, data la priorita di servizio non interruttiva del traffico EF sul traffico BE, la Maximum Segment Size dei segmenti TCP relativi al traffico dati puo incidere fortemente sul ritardo dei pacchetti vocali

20 Conclusioni e sviluppi futuri (II) Se si utilizza un trasporto di tipo ATM, e possibile eseguire lo scheduling a livello cella, in tal modo incrementando notevolmente, a parita di condizioni di traffico, le prestazioni dei flussi vocali La segmentazione del traffico voce e dati in celle, rende meno dannosa la priorità non interruttiva del traffico voce sul traffico dati Lo studio prosegue per valutare la possibilità di utilizzare il servizio Assured Forwarding per il trasporto del traffico voce in ambito IP Diffserv