Convergenza delle ret i e dei servizi: status e prospettive

1. Convergenza delle reti e dei servizi:status e prospettive Aldo Roveri Università di Roma “La Sapienza” roveri@infocom.uniroma1.it

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

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

4. Il 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

5. Il modello “Integrated Service” (2/3) • Controllo del Traffico • Controllo di ammissione • Classificazione dei Pacchetti • Scadenzamento dei Pacchetti • Protocollo di segnalazione • Reservation Setup Protocol (RSVP)

6. Il 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

7. Il 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

8. Il 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

9. Il 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 ?

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

11. Telefonia public data private data La dorsale IP oggi: la soluzione “Full Stack” Traffic Engineering IP ATM Protezione, Management SDH Physical bandwidth fiber

12. Motivi 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)

13. IP con MPLS su Sonet/SDH Public / private data Telefonia ATM IP/MPLS Traffic Engineering SDH Protezione, Management WDM Physical bandwidth

14. il “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, …

15. MPLS-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,…)

16. MPLS MPLS-TE GMPLS Generalized 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

17. Motivazioni 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 !!

18. Modelli 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)

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

20. phone-to-phone PSTN PSTN IP network PC-to-phone Gateway Gateway PC-to-PC Scenari VoIP

21. Motivazioni 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)

22. Security, Addressing, Accounting Voice coding and packetization System Management PSTN/IP Interworking PSTN/IP Interworking: Gateways between networks Speech Representation And Coding Telephone Call Control Signaling Protocol and Service Transparency regardless the used technology Requirements: Latency, Packets loss Limited Delay, Jitter Packet Transport Architettura generale di VoIP

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) Requisiti nel trasporto della voce 21

24. RTP: Real Time Protocol RTCP: Real Time Control Protocol RTP flow (i.e. voice) Feedaback RTCP 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”. RTP and RTCP

25. IP UDP RTP Payload La 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) 20 bytes 40 bytes

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

27. Introduzione al H.323 • 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 Audio Video Terminal control & management Data G.711* G.722 G.723.1 G.728 G.729.A H.261 H.263 RTCP* H.225.0 RAS* H.225.0* Call Signalling H.245* Call Control T.120 RTP* UDP TCP IP * mandatory standards • RAS: Registration Admission Status;

28. IP network H.323 Terminal H.323 Terminal Setup Call Proceeding Alerting H.225.0 (TCP) (port 1720) Connect Signaling Plane Capabilities Exchange H.245 (TCP) Open Logical Channel Open Logical Channel Ack RTP Streams Bearer Media (UDP) RTCP Streams Plane H.323v1 (5/96) - 7 or 8 Round Trip H.323v2 (2/98) - 2 Round Trip L’instaurazione di chiamata H.323

29. SIP - 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

30. SIP: Instaurazione di chiamata IP network User Agent User Agent INVITE user@xy.it ( … audio G.729 … ) 100 PROGRESS 200 OK SIP - SDP (UDP) ACK RTP Streams Media (UDP) RTCP Streams

31. Registrar Server SIP: 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)

32. SIP- VoIP: pila di protocolli session control audio/video equipment audio/video coding SIP with SDP RTP/RTCP UDP TCP or UDP IP* layer 2 technologies (ATM, Ethernet, PPP, ...) * plus anything required for QoS guarantees (RSVP, MPLS shim and LDP,...)

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

34. 1250 1200 1000 800 620 600 400 190 200 0 2001 2002 2003 Evoluzione dei servizi Fonte: Telecom Italia S.p.A. • HOME NETWORKING & AUTOMATION • BROADBAND COMMUNICATION • Advanced VoIP • Video communication • Video mail Clienti (‘000) 2004 • ENTERTAINMENT • Music On Demand • VOD, NVOD • IP TV • Games 2003 2002 2001 • FAST “ALWAYS ON” or “TIME BASED” INTERNET CONNECTION • Mail, Download • E - commerce • Banking, News