Progetto TANGO

1. Progetto TANGO Work Package 1 Algoritmi e protocolli per il controllo del traffico in reti IP di nuova generazione 27 febbraio 2002 Giuseppe Bianchi

2. Task e sedi coinvolte • Algoritmi per il controllo di ammissione delle connessioni • Algoritmi per il controllo del traffico inter- e intra-dominio di rete • Algoritmi end-to-end per il controllo del traffico e della congestione • Architettura e protocolli per il controllo integrato degli strati IP/MPLS e WDM Totale: 29 attività!!

3. Genova BB SS7 Torino Palermo IP core IP Border Routers Milano Roma Pisa UMTS 802.11 Modena T1: Connection Admission Controlposizionamento attività

4. CAC Centralizzati (BB) • Genova • Decisioni AC su base flusso: basate su approccio ibrido analisi/simulazione veloce • Due criteri decisionali • Ottimizzazione prestazioni • Considerazioni di pricing (compromesso tra guadagno ISP e prestazioni della rete) • Risultati attesi (short term): soluzioni e affinamenti • Torino • Decisioni AC per aggregati di traffico descritti da SLA • Proposto framework analitico (probabilistico) • Risultati attesi (short term): validazione mediante simulazione dei metodi analitici proposti

5. MBAC (core/border routers) • Pisa • Metodi di Measurement Based Admission Control, focus su border routers • Definizione di algoritmi di stima e predizione del traffico • Risultati attesi (short term): Definizione algoritmi • Palermo (1) • Effetti del Measurement Based Admission Control sul traffico aggregato e sulle prestazioni della rete • Mostrati gli effetti beneficiali di MBAC in condizioni di traffico LRD • Risultati attesi (short term): valutazione esaustiva delle prestazioni; giustificazione (almeno parziale) dei risultati con considerazioni teorico-analitiche

6. IP Edge/Border (1) • Milano • Interfaccia tra accesso UMTS e backbone IP Diffserv e mappaggio tra classi di servizio UMTS/DIffServ • Risultati attesi (short term): modello funzionale di CAC (+ scheduling classi UMTS); Inizio sviluppo simulatore • Roma • Focus su • scenari di mobilità interdominio (QoS percepita dominio home vs dominio visited) • differenziazione servizio in ambienti ad accesso multiplo 802.11 • Risultati attesi (short term): definizione di soluzioni e/o protocolli per • differenziazione del trattamento del traffico in reti d’accesso mobile; • fornitura di livelli di QoS prefissati in un ambiente di mobilità.

7. IP Edge/border (2) • Modena • Caratterizzazione carico offerto su rete fissa da flussi su accesso radio • impatto di interfaccia radio su una trasmissione end-to-end (TCP e UDP) • Risultati attesi (short term): modelli analitici, simulativi e sperimentali (802.11) • Palermo (2) • Traffico di segnalazione su rete a pacchetto: quantificazione, modellizzazione, robustezza a perdite • Risultati attesi (short term): • Tabella corrispondenze tra i protocolli SS7 e SIP • quantificazione e caratterizzazione del traffico di controllo/segnalazione • modello di servizio a code per Softswitch valutando l’effetto sulle prestazioni del sistema di diverse discipline di scheduling.

8. Genova Roma Milano Catania Palermo Torino T2: Algoritmi inter/intra-dominio posizionamento attività

9. AQM • Catania (1) • estendere e/o definire nuove tecniche AQM (adattative) • per traffico multimedia non TCP • con parametri variabili in base a tipo e volume di traffico supportato • Risultati attesi (short term): • classificazione tecniche esistenti (RED, W-RED, ARED, BLUE, etc) in base a parametri QoS su cui agiscono e relativa capacità di intervento • Torino (1) • Supporto traffico Web mediante tecniche AQM per marking equo di pacchetti • Analisi prestazionale (simulazione NS, modelli analitici) • Risultati attesi (short term): • ricerca e classificazione proposte AQM x supporto equo flussi short-lived; valutazione prestazioni via simulazione; definizione framework analitico. • Palermo (1) • Confronto prestazionale tra Adaptive RED e BLUE, per differenti tipologie di traffico (FTP, HTTP, applicazioni multimediali adattative, segnalazione). • Risultati attesi (short term): Valutazione simulativa delle prestazioni per traffico generato da vari protocolli.

10. Scheduling • Catania (2) • tecniche di scheduling avanzate basate su curve di servizio • descrizione del servizio che ogni nodo può fornire a flussi aggregati di traffico su diverse scale temporali. • Definizione di metodologia per progettazione curve di servizio, a partire dai parametri QoS stabiliti per ogni aggregato di traffico. • Risultati attesi (short term): • definizione e modellizzazione di nodo che supporta curve di servizio per lo scheduling delle proprie code. • Torino (2) • algoritmi efficienti di scheduling dei pacchetti nei router ad alte prestazioni • effetto dei diversi algoritmi sulle prestazioni di rete • includendo considerazioni di stabilità • Risultati attesi (short term): • definizione di politiche di scheduling per input-queueing router, trade-off efficienza-complessità; • attenzione ad algoritmi che permettano di gestire traffico etereogeneo con requisiti di servizio differenziati.

11.  Algoritmi intra-dominio • Genova • QoS routing: algoritmi dinamici basati su utilizzo di approssimatori parametrici (reti approssimanti non lineari, es. reti neurali) • Risultati attesi (short term): Prima messa a punto degli algoritmi per solo traffico BE (definizione information base ai router e ottimizzazione off-line parametri, analisi complessità approssimatori utilizzati) • Roma (1) • routing efficiente e fault-tolerant (v. WP3) per connection-oriented (MPLS, WDM) e connectionless (IP); soluz.centralizzate e distribuite (source-routing) • Risultati attesi (short term): algoritmi nuovi (e/o estensioni) per • bilanciamento spaziale carico; rerouting in fluttuazioni macroscopiche traffico; differenziazione dell’instradamento per diverse tipologie di traffico; selezione congiunta percorsi attivi, protezione da guasti semplici e multipli; trade-off semplicità implementativa e scalabilità. • Palermo (2) • Integrazione MPLS-DiffServ e routing adattativo agli edge dei domini MPLS sulla base di misure delle condizioni di traffico all’interno del dominio • Risultati attesi (short term): Analisi soluzioni MPLS-TE e studio dei modelli implementativi. Definizione di modello per la gestione del traffico in funzione delle tipologie di servizio e relative specifiche.

12.  Algoritmi inter-dominio • Palermo (3) • Segnalazione attraverso DiffServ (con riferimento specifico a interwork RSVP-DiffServ) • Risultati attesi (short term): mappaggio agli Edge Router dei messaggi RSVP e relativa gestione degli SLA; definizione di una soluzione trasparente per la segnalazione di controllo attraverso DiffServ. • Roma (2) • architettura di interlavoro tra domini diversi per la fornitura di servizi a QoS garantita mediante generalizzazione dei protocolli EGP per la diffusione di informazioni QoS aware e adeguamento dell’architettura MPLS multidominio. • Risultati attesi (short term): i) definizione e valutazione di algoritmi scalabili per controllo di risorse in ambiente multidominio (estensioni a OSPF-TE); ii) analisi e definizione delle soluzioni inter-domain basate sulle estensioni del protocollo BGP (es. BGRP); iii) definizione e valutazione di algoritmi di condivisione delle risorse nello strato MPLS.

13. Algoritmi combinati intra/inter-dominio • Milano • Traffic conditioning per formazione flussi di traffico aggregati, e relativo supporto in rete mediante Assured Forwarding • Algoritmi ai border router per definizione traffico in eccesso; algoritmi intra-dominio di controllo del traffico in eccesso, algoritmi per regolare la percentuale di traffico in eccesso accettabile. • Risultati attesi (short term): • definizione di modelli funzionali dei nodi di accesso e interni della rete IP (con rif. ad AF) e di meccanismi per la gestione del traffico (shaping, policing, traffic metering, traffic marking, traffic classification, scheduling). Inizio costruzione di un simulatore per valutare le prestazioni dei meccanismi di gestione traffico in eccesso.

14. ISTI-CNR satellite Torino Milano Bari DiffServ Edge Wired / Wireless Palermo Catania TCP Pavia UDP T3: Algoritmi end-to-end posizionamento attività

15. Rate-adaptive UDP • Catania • algoritmi di controllo bit rate trasmissivo per sorgenti audio/video UDP adattative (con codificatori che permettono la variazione del bit rate). • Goal: QoS accettabile e TCP-friendliness (fairness) • Codificatori: Adaptive-Multi-Rate (AMR) per audio, MPEG per il video (eventuali estensioni future ad altri codificatori). • Risultati attesi (short term): algoritmi di controllo del bit-rate per sorgenti vocali AMR (analisi algoritmi esistenti + estensioni), definizione parametri QoS da ottimizzare. • Pavia • Codifica adattiva di sorgente e interazione tra codificatore di sorgente e controllo di accesso alla rete per definizione di un insieme di parametri ottimali per il codificatore. • Codificatori: MPEG-2, MPEG-4, H.263 e H.264, su RTP/UDP. • Risultati attesi (short term): analisi comparativa degli standard di codifica video MPEG e-* , H.263 e del nuovo H.264 (gia’ H.26L)

16. Stima banda per TCP / adaptive UDP • Bari • Tecniche di stima di banda, ed applicazione a sorgenti TCP e UDP • Uso di stima di banda in algoritmi di controllo di congestione (TCP Westwood) • Risultati attesi (short term): Studio di tecniche di stima di banda end-to-end ed applicazione in TCP versione “Westwood+”; nuove features per TCP westwood • Milano • Tecniche di stima di banda nei bottleneck, con meccanismi attivi e passivi • Proposta di nuove tecniche di filtraggio dei campioni di banda, messa a punto e analisi mediante modelli matematici e simulazione (NS) delle prestazioni • Risultati attesi (short term): analisi della risposta alle variazioni di banda; calcolo di bound prestazionali; implementazione linux e pianificazione di scenari di test per la prova dei meccanismi di stima proposti • Torino • Tecniche di stima di banda, ed applicazione a sorgenti TCP e UDP adattative • Uso di stima di banda in algoritmi di controllo di congestione • Risultati attesi (short term): definire l'uso di tecniche di stima della banda in alcune delle principali versioni "alternative" a protocollo TCP classico, quali TCP-SACK e TCP-NewReno.

17. Altre attività • ISTI-CNR • Focus su reti ad elevato prodotto banda-ritardo (satellite), Metodi di compensazione a livello datalink dell’errore, ed effetti sul goodput a livello trasporto • variazione velocità trasmissiva (velocità di codifica - coding rate -, velocità di modulazione dei dati - bit rate) su satellite dato rapporto segnale/rumore disponibile alla stazione ricevente (funzione sia delle caratteristiche tecniche di stazione trasmittente e ricevente, sia delle condizioni atmosferiche su entrambe le stazioni, che possono provocare attenuazione del segnale). • Risultati attesi (short term): impatto sul goodput dell’applicazione di codifiche di canale avanzate (codici concatenati, convoluzionali, e Reed- Solomon); cancellazione errori a livello link layer. • Palermo • algoritmi adattativi di marking per flussi TCP agli edge router di un dominio DiffServ • Risultati attesi (short term): Valutazione delle prestazioni dell’algoritmo adattativo di TCP Marking (già proposto), in presenza di flussi TCP sia lunghi che brevi (traffico Web). Verrà usato il software di simulazione NS-2.

18. T4: Architettura e protocolli controllo • CPR • piano di controllo integrato MultiProtocol (IntServ, H.323, SIP, ecc.) over DiffServ, basato su Bandwidth Broker (BB) e su COPS. • Risultati attesi (short term): definizione di protocollo generalizzato Border Router  BB, indipendente dal piano di controllo delle reti di accesso; definizione meccanismi di interlavoro specifici (es. interlavoro H.225-COPS all’interfaccia tra accesso H.323 e core DiffServ). • Modena • Integrazione piano di controllo IP con trasporto ottico, paradigmi MPLS, MPlS, Optical Burst Switching. • Risultati attesi (short term): prestazioni OBS; medio/lungo termine: MPLS/MPlS + OBS + QoS routing. •  Roma • architettura integrate IP/MPLS/WDM (estensione modello GMPLS), routing/segnalazione multistrato (IP/WDM). • Risultati attesi (short term): estensione dei protocolli OSPF, OSPF-TE, RSVP-TE per controllo strato ottico; ingegneria del traffico nello strato IP/MPLS: interazione OSPF-TE e Constraint Based Routing, interazione RSVP-TE e OSPF-TE; studio di architetture di commutazione ottica di pacchetto.

19. Conclusione • Organizzazione attuale poco efficace • Distinzione attività sedi in task: più per motivi burocratici che scientifici • Possibile riorganizzazione “trasversale” • Algoritmi Admission Control e protocolli segnalazione DiffServ • Genova: AC per flussi con BB Torino: AC per SLA con BB • Pisa: Measurement Based AC Palermo: Measurement Based AC • Palermo: RSVP-DiffServ distribuito CPR: MultiProtocol-DiffServ centralizzato. • Palermo: segnalazione su IP • MPLS e routing • Genova: QoS routing Roma: routing IP, MPLS, WDM • Palermo: Integrazione MPLS-DiffServ Roma: MPLS multidominio • Modena: MPLS, MPlS, OBS Roma: architettura integrata IP/MPLS/WDM • TCP, AQM, Conditioning • Catania: AQM adaptive Torino: AQM + marking per traffico Web • Palermo: TCP marking Palermo: Adaptive RED vs BLUE • Milano: traffic conditioning e AF • Wireless e mobilità • Modena: carico flussi radio Roma: mobilità interdominio e QoS wireless • Milano: UMTS su IP Diffserv ISTI-CNR: accesso satellitare • Scheduling: Catania, Torino • UDP rate-adaptive: Catania, Pavia • TCP bandwidth estimate: Bari, Milano, Torino

20. Piano attività future • Progress Report 1, maggio-giugno • Formato PR1 da definire • Valutazione interesse della sede crescente/decrescente per attività • Risultati ottenuti per attività • Piano di lavoro a medio termine per attività • Documento comprensivo di tutti i contributi da completarsi 2-3 settimane PRIMA del meeting di luglio