ATM over IP のデザイン実装および評価

ATM over IPのデザイン実装および評価 東京大学情報基盤センター　中山研究室学籍番号96442 高橋伸明

カプセル化方式 ATM over IPゲートウェイの実装、性能評価実ネットワーク上での伝送実験輻輳下での優先制御実証実験発表の内容 • 本研究の背景、動機 • カプセル化方式 • ATM over IPゲートウェイの実装、性能評価 • 実ネットワーク上での伝送実験 • 輻輳下での優先制御実証実験 • 結論および将来の課題

本研究の背景、動機 • ATMは1990年頃よりさかんに議論、実装および導入が行われてきた技術。様々なタイプのデータ伝送を画一的に行う。よく考えてから作る反面、コスト高く複雑で煩雑。 • 特に1990年代後半、IPを用いた広帯域な技術が現れる。ATMに比べると非常にシンプル、コストも低い。 • （特に）最近では基幹系にてIPが提供される。 • ATMデータ転送をIP上にて行う

ATM over IPの必要性 • 具体例： • エジンバラ大学の事例 • ATMネイティブで動作するセルスタックビデオという機械が以前より存在する。これを使用したいがネットワークの基幹部はIPしかサポートしない • ATMデータ転送をIP網上にて行う必要性

カプセル化方式 ATMセル群をIP上で伝送するためにATM セルをどのようにIPパケットに詰めるか • ATM-IP • ATMs-IP • AAL-IP • AALs-IP →数値的に示すシミュレーション

ATMセルをどのようにIPパケットに詰め込むかのシミュレーションATMセルをどのようにIPパケットに詰め込むかのシミュレーション

※AALに着目するが良い シミュレーション結果

ATM over IPゲートウェイの実装 • Ethernet, ATMのIFを持つPC/AT互換機 • FreeBSD, NATM • UDP/IP(1port-1VCI/VPI) • AAL-IP • 二つのプログラム: atm2ip, ip2atm atm2ip ip2atm While(1) { read AAL5 message from ATM interface; write AAL5 message to Ethernet interface; } While(1) { read AAL5 message from Ethernet interface; write AAL5 message to ATM interface; }

ATM-IPゲートウェイの性能評価 • 遅延: 0.1～0.45[ms] (<< 200ms) • パケット長毎の処理可能最大帯域: 23Mbps(100Byte), 40Mbps(200Byte), 70Mbps(400Byte), 85Mbps(500Byte) • 異なるハードウェア情報 • 遅延はメモリサイズ、CPU速さにほぼ依存しない • 処理帯域はメモリサイズに依存せずCPU速さに若干依存する

実際に運用中のIP網上でのATM over IP伝送実験 平均4Mbps 工学部8号館情報基盤センター • セルスタックビデオ • 遠隔講義システム • ATM-IEEE1394リンクユニット

セルスタックビデオの場合の伝送系 情報基盤センター工学部８号館高画質モード SNMP ビデオ会議モード

伝送結果 • SNMPによるパケットロス情報(SNMPの特性から厳密に測定不可) • セルスタックビデオ(2%): 0.001%未満 • 遠隔講義システム(0.2%): 0.003%未満 • ATM-IEEE1394 リンクユニット(0.001%): 0.002%未満 • セルスタックビデオ、遠隔講義システム→OK • ATM-IEEE1394リンクユニット→NG • → セルスタックビデオおよび遠隔講義システムの場合は、伝送路がアプリケーションの伝送要求をみたしたのでうまく動作した。しかし今回の伝送路はATM-IEEE1394リンクユニットの伝送要求は満たさないので動作しなかった。

輻輳下での優先制御実証実験 • 混雑 at ベストエフォートIP網 • パケットロス by 混雑 • 網ノードによる優先制御 in 混雑網 • ALTQ(CBQ) for 優先制御(帯域確保) • DBS for トラヒック量計測

ATM(30Mbps) 混雑発生優先制御 DBS(80Mbps) 輻輳下での優先制御実証実験構成図 100Mbps

輻輳状況 • セルスタックビデオ=30%ATM-IEEE1394リンクユニット=35% DBS traffic ATM traffic Packet loss

輻輳下での優先制御 DBS traffic • セルスタックビデオ=OK、ATM-IEEE1394リンクユニット=OK • ビデオをご覧下さい ATM traffic ALTQ Packet loss

輻輳下での優先制御実証実験結果 • 混雑下 • セルスタックビデオ=NG • ATM-IEEE1394リンクユニット=NG • 混雑+優先制御 • セルスタックビデオ=OK • ATM-IEEE1394リンクユニット=OK • （帯域確保の観点から）ALTQを用いた優先制御の有効性が示された。またさらに帯域確保のみならず小さい遅延要求を満たすためには、{src addr, dest addr ,port}ではなくMPLSの技術に見られるようにタグを使用することで高速処理を行うことが考えられる。

結論 • カプセル化手法 • AAL-IPの有効性を示した • ATM over IPの実装および性能評価 • 遅延、処理帯域を評価。異なるハードウェア評価 • 実ネットワークでの伝送実験 • 成功例、失敗例を実証。その理由。 • 輻輳下での優先制御実証実験 • 輻輳下での優先制御の有効性を実験により実証

将来の課題 • 遅延・ジッタの測定ツールおよび生成器 • タイミング再生 • SVC • ABR • 等等…

以上

ATM over IP のデザイン 実装および評価