Realização de uma arquitectura diffServ com configuração transparente de QOS

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Avaliação dos Serviços VoIP em Links de Baixa Capacidade com Tráfego Compartilhado de Dados

Esta dissertação descreve os resultados das medições observadas em um dos Laboratórios de uma Operadora de Telecomunicações (LOP), onde foram avaliados e analisados alguns requisitos de QoS em redes de pacotes IP (Internet Protocol). Essas medições foram feitas no âmbito do objetivo desta dissertação que é avaliar formas de prover serviços VoIP (Voice over Internet Protocol) em redes de pacotes conforme a recomendação do padrão FRF.12. Essa rede é assim, uma rede de link de 512kbps que também provê serviços VoIP compartilhados, concorrentemente com dados e serviços multimídia. Dos ítens analisados destacam-se: Análise de Codecs; QoS (Quality Of Service) Diffserv; Compressão de cabeçalho RTP (Real Time Protocol) - cRTP; Fragmentação com intercalação - LFI; Comportamento da Rede em situações diversas; a adequação do software free Multi Generator (MGEN) de geração - medição - coleta de dados, em redes. A análise foi, essencialmente, em enlace Frame Relay nos CPE (Customer Premise Equipment), passando pelo Backbone IP VPN / MPLS Multicast, pois o Frame Relay Fórum v12 (FRF.12) dá suporte à intercalação de voz entre os pacotes de dados. O FRF.12 é indispensável, pois este esta dissertação tem como objetivo realizar um conjuntos de testes e medidas que avaliam a aplicação dos serviços VoIP em links de baixa capacidades com trafego de dados compartilhados. Para oferecer esse serviço e de qualidade é necessário fragmentar e intercalar frames de voz entre os pacotes de dados usando o FRF.12. Depois do estudo teórico das recomendações, normas de padronização internacional e dos fabricantes, foram realizados testes que resultam na validação prática de toda a teoria outrora analisada através de testes específicos que comprovam em definitivo a viabilidade das aplicações VoIP em uma rede de enlace de baixa velocidade. Feitos esses testes chegou-se a conclusão de que em determinados casos não se revela necessário nem preocupante o aumento da banda para se puder prover determinados serviços. Na sequência dos testes foram também avaliados o desempenho, a ocupação da banda e a eficácia dos equipamentos - softwares. Da bancada dos testes e medições, provou-se o seguinte: que de fato consegue-se melhor otimização da banda ao realizar compressão do cabeçalho cRTP; que de fato a fragmentação de pacote FTP (File Transfer Protocol) com intercalação de pacotes VoIP faz reduzir o delay e jitter1 para as aplicações de tempo real; que de fato a habilitação de QoS Intserv provê classificação e faz diferenciação dos tráfegos, e que o CODEC G729 apresenta melhor adequação em lidar com aplicações VoIP em routers2 CISCO, disponível em CRT (Centro de referência Tecnológica) de uma LOP.

Real-time Quality of Service Controller for Differentiated Services

IP-verkkojen hyvin tunnettu haitta on, että nämä eivät pysty takaamaan tiettyä palvelunlaatua (Quality of Service) lähetetyille paketeille. Seuraavat kaksi tekniikkaa pidetään lupaavimpina palvelunlaadun tarjoamiselle: Differentiated Services (DiffServ) ja palvelunlaatureititys (QoS Routing). DiffServ on varsin uusi IETF:n määrittelemä Internetille tarkoitettu palvelunlaatumekanismi. DiffServ tarjoaa skaalattavaa palvelujen erilaistamista ilman viestintää joka hypyssä ja per-flow –tilan ohjausta. DiffServ on hyvä esimerkki hajautetusta verkkosuunnittelusta. Tämän palvelutasomekanismin tavoite on viestintäjärjestelmien suunnittelun yksinkertaistaminen. Verkkosolmu voidaan rakentaa pienestä hyvin määritellystä rakennuspalikoiden joukosta. Palvelunlaatureititys on reititysmekanismi, jolla liikennereittejä määritellään verkon käytettävissä olevien resurssien pohjalta. Tässä työssä selvitetään uusi palvelunlaatureititystapa, jota kutsutaan yksinkertaiseksi monitiereititykseksi (Simple Multipath Routing). Tämän työn tarkoitus on suunnitella palvelunlaatuohjain DiffServille. Tässä työssä ehdotettu palvelunlaatuohjain on pyrkimys yhdistää DiffServ ja palvelunlaatureititysmekanismeja. Työn kokeellinen osuus keskittyy erityisesti palvelunlaatureititysalgoritmeihin.

Qualidade de serviço em redes IP serviços diferenciados

Este trabalho tem como finalidade apresentar uma visão geral dos assuntos relacionados à definição, configuração e gerenciamento dos serviços habilitados pela arquitetura de Serviços Diferenciados em relação à priorização de tráfego. Nele, descrevemos as necessidades por QoS nas redes atuais e futuras, bem como o direcionamento da Internet 2 em relação ao QoS, mais especificamente voltada ao mecanismo DiffServ. Também são destacados os mecanismos de QoS para redes IP do fornecedor Cisco Systems, o qual possui a maior gama de mecanismos já implantados pelos fornecedores. Por fim, identificamos as características necessárias para participar do QBone, um testbed para Serviços Diferenciados.

Adicionando qualidade de serviço para um ambiente de colaboração visual baseado em H.323.

A colaboração visual, recurso que permite a troca de informações de forma remota, é construída em cima de uma combinação de diversas ferramentas, na qual estão incluídos: videoconferência, “streaming de vídeo”, compartilhamento e transferência de informações e imagens (colaboração em cima de dados) entre outros. Estas soluções, vêm utilizando cada vez mais, o protocolo IP e a Internet para o transporte dos sinais. Com este objetivo, o ITU-T lançou a recomendação H.323, que definiu um padrão confiável, que permite a troca de sinais multimídia em redes de pacotes sem qualidade de serviço. Entretanto, com o passar dos anos percebeu-se que aplicações que manipulam voz e vídeo, precisam que as redes de pacotes tenham capacidade de prover características semelhantes às oferecidas por redes de comutação por circuito, para o transporte dos sinais multimídia. Neste sentido, redes IP podem utilizar mecanismos de qualidade de serviço como o DiffServ, para prover tratamento adequado dos sinais de áudio e vídeo e assim, aumentar a qualidade percebida pelos usuários. As aplicações de colaboração visual são notáveis candidatas a utilização de mecanismos de QoS da rede. Neste caso é desejável que estas aplicações estejam aptas a especificar o nível de qualidade de serviço desejado e requisitem este nível de serviço para a rede. Neste contexto, o trabalho apresenta um modelo para o desenvolvimento de um terminal H.323 capaz de requisitar qualidade de serviço para a rede IP, visando aumentar a qualidade percebida pelo usuário em relação aos sinais de mídia. Neste terminal foi incluída uma entidade chamada de EPQoSE, responsável pela sinalização de QoS em benefício do terminal. Além disso, o modelo proposto neste texto apresenta um sistema de gerenciamento baseado em políticas, responsável por controlar as requisições de QoS dos terminais H.323, dentro de um domínio. Como o terminal precisa se comunicar com estas entidades, apresentamos no trabalho, a maneira como ele faz isso e definimos um conjunto de funções que devem ser implementadas pelo QoSM no terminal.

Apresentação multimédia com garantias de qualidade de serviço: QoSMedEval (Quality of Service Media Evaluation Tool)

Orientador: Paulo Nazareno Maia Sampaio

Especificação de uma rede MPLS fim-a-fim com diferenciação de serviços

New multimedia applications that use the Internet as a communication media are pressing for the development of new technologies, such as: MPLS (Multiprotocol Label Switching) and DiffServ. These technologies introduce new and powerful features to the Internet backbone, as the provision of QoS (Quality of Service) capabilities. However, to obtain a true end-to-end QoS, it is not enough to implement such technologies in the network core, it becomes indispensable to extend such improvements to the access networks, what is the aim of the several works presently under development. To contribute to this process, this Thesis presents the RSVP-SVC (Resource Reservation Protocol Switched Virtual Connection) that consists in an extension of RSVP-TE. The RSVP-SVC is presented herein as a mean to support a true end-to-end QoS, through the extension of MPLS scope. Thus, it is specified a Switched Virtual Connection (SVC) service to be used in the context of a MPLS User-to-Network Interface (MPLS UNI), that is able to efficiently establish and activate Label Switched Paths (LSP), starting from the access routers that satisfy the QoS requirements demanded by the applications. The RSVP-SVC was specified in Estelle, a Formal Description Technique (FDT) standardized by ISO. The edition, compilation, verification and simulation of RSVP-SVC were made by the EDT (Estelle Development Toolset) software. The benefits and most important issues to be considered when using the proposed protocol are also included

O emprego de técnicas de qualidade de serviço em redes sem fio aplicado à automação predial

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

A telecom analytics framework for dynamic quality of service management

Since the beginning of Internet, Internet Service Providers (ISP) have seen the need of giving to users? traffic different treatments defined by agree- ments between ISP and customers. This procedure, known as Quality of Service Management, has not much changed in the last years (DiffServ and Deep Pack-et Inspection have been the most chosen mechanisms). However, the incremen-tal growth of Internet users and services jointly with the application of recent Ma- chine Learning techniques, open up the possibility of going one step for-ward in the smart management of network traffic. In this paper, we first make a survey of current tools and techniques for QoS Management. Then we intro-duce clustering and classifying Machine Learning techniques for traffic charac-terization and the concept of Quality of Experience. Finally, with all these com-ponents, we present a brand new framework that will manage in a smart way Quality of Service in a telecom Big Data based scenario, both for mobile and fixed communications.

An adaptive scheduling scheme for fair bandwidth allocation

Class-based service differentiation is provided in DiffServ networks. However, this differentiation will be disordered under dynamic traffic loads due to the fixed weighted scheduling. An adaptive weighted scheduling scheme is proposed in this paper to achieve fair bandwidth allocation among different service classes. In this scheme, the number of active flows and the subscribed bandwidth are estimated based on the measurement of local queue metrics, then the scheduling weights of each service class are adjusted for the per-flow fairness of excess bandwidth allocation. This adaptive scheme can be combined with any weighted scheduling algorithm. Simulation results show that, comparing with fixed weighted scheduling, it effectively improve the fairness of excess bandwidth allocation.

区分服务网络中主动队列管理算法

现有区分服务网络的保证转发服务可提供稳定的带宽保证,但缺乏保证时延和分组丢失性能的有效方案.基于对RIO队列的稳态性能分析,提出两种自适应调整控制策略的主动队列管理算法(ARIO-D和ARIO-L).仿真结果表明,这两种算法在保持RIO算法带宽保证能力的同时,还可以提供稳定的和可区分的时延和分组丢失性能.采用ARIO-D和ARIO-L的保证转发服务可以为多媒体流量提供多种服务质量的定量保证. Current assured forwarding (AF) service in differentiated services (DiffServ) networks can provide stable guarantees in throughput, but is lacking of efficient schemes in ensuring queuing delay and loss ratio. By analyzing the steady state operating point of RIO, this paper proposes two active queue management algorithms with adaptive control policy, namely ARIO-D and ARIO-L. These two algorithms can provide differentiated performance in, respectively, queuing delay and loss ratio, in addition to throughput guarantee. By deploying ARIO-D and ARIO-L, AF service can provide quantitative guarantees for multimedia traffic with multiple QoS metrics.

VoIP Traffic Shaping Analyses in Metropolitan Area Networks

This paper represents VoIP shaping analyses in devices that apply the three Quality of Service techniques – IntServ, DiffServ and RSVP. The results show queue management and packet stream shaping based on simulation of the three mostly demanded services – VoIP, LAN emulation and transaction exchange. Special attention is paid to the VoIP as the most demanding service for real time communication.

Quality of Service System Approximation in IP Networks

This paper is sponsored by the Ministry of Education and Research of the Republic of Bulgaria in the framework of project No 105 “Multimedia Packet Switching Networks Planning with Quality of Service and Traffic Management”.

Realization of Differentiated Quality of Service for Wideband Code Division Multiple Access Core Network

The development of 3G (the 3rd generation telecommunication) value-added services brings higher requirements of Quality of Service (QoS). Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) is one of three 3G standards, and enhancement of QoS for WCDMA Core Network (CN) becomes more and more important for users and carriers. The dissertation focuses on enhancement of QoS for WCDMA CN. The purpose is to realize the DiffServ (Differentiated Services) model of QoS for WCDMA CN. Based on the parallelism characteristic of Network Processors (NPs), the NP programming model is classified as Pool of Threads (POTs) and Hyper Task Chaining (HTC). In this study, an integrated programming model that combines both of the two models was designed. This model has highly efficient and flexible features, and also solves the problems of sharing conflicts and packet ordering. We used this model as the programming model to realize DiffServ QoS for WCDMA CN. ^ The realization mechanism of the DiffServ model mainly consists of buffer management, packet scheduling and packet classification algorithms based on NPs. First, we proposed an adaptive buffer management algorithm called Packet Adaptive Fair Dropping (PAFD), which takes into consideration of both fairness and throughput, and has smooth service curves. Then, an improved packet scheduling algorithm called Priority-based Weighted Fair Queuing (PWFQ) was introduced to ensure the fairness of packet scheduling and reduce queue time of data packets. At the same time, the delay and jitter are also maintained in a small range. Thirdly, a multi-dimensional packet classification algorithm called Classification Based on Network Processors (CBNPs) was designed. It effectively reduces the memory access and storage space, and provides less time and space complexity. ^ Lastly, an integrated hardware and software system of the DiffServ model of QoS for WCDMA CN was proposed. It was implemented on the NP IXP2400. According to the corresponding experiment results, the proposed system significantly enhanced QoS for WCDMA CN. It extensively improves consistent response time, display distortion and sound image synchronization, and thus increases network efficiency and saves network resource.^