Relazione elegante

Progetto Garr-b PoReR - Università di Trieste
Giorgio Giorgetti
Dettagli tecnici strutture coinvolte
Gli end -point (Polyspan ViewStation 128) sono dispositivi per videoconferenza
conformi allo standard H.323, dotati di interfaccia Ethernet 10BaseT half-duplex per il
collegamento diretto su LAN. Per i flussi generati, è possibile settare sia i porti UDP
utilizzati durante la sessione, sia colorare i pacchetti con il valore desiderato di IP
Precedence nel campo TOS 1 dell’header IP. E’ inoltre possibile, in una certa misura,
selezionare la velocità della chiamata ed i codec audio e video. Essendo tali
apparecchiature utilizzate in ambito teledidattico si è privilegiata la qualità dell’audio
optando per una velocità di chiamata di 192 Kbps che permette di impostare il codec
G.722 2 per la codifica della voce a 64 Kbps ed il codec H.2633 per il video a 128 Kbps. Si
è quindi osservato che a tali codifiche di livello 6 ISO/OSI corrispondono i seguenti flussi
UDP tra le due macchine sui porti pari (3230, 3232, 3234, 3236):
• Audio stream: un pacchetto ogni 60 ms con payload costante RTP di 480 bytes pari
a 520 bytes totali a livello 3 (20 header IP + 8 header UDP + 12 header RTP +
payload RTP), ossia 69333,3 bps.
• Video stream: coerentemente con gli algoritmi di compressione del codec, il valore
di pps e la banda impiegata a livello IP è estremamente variabile: si osservano
pacchetti di dimensione dai 70 ai 1450 bytes; la velocità varia dai 12 ai 20 pps. Il
flusso varia dai 230 Kbps a livello 3 in caso di immagine molto variabile ai 10 Kbps
per un’immagine statica, computati su un intervallo di 1 sec.
• Dati: flusso canale h.224, trascurabili.
assieme ai relativi saltuari pacchetti UDP col carico RTCP sui porti dispari superiori per le
statistiche dei flussi.
Ai flussi sopraelencati si vuole garantire priorità sul collegamento WAN.
1
Type of Service. E’ un campo di 3 bit dell’header che permette di differenziare in otto livelli I
datagrammi.
2
Questo codec lavora sui campioni provenienti da uno spettro sonoro doppio rispetto alla banda
della fonia classica, e cioè da 50 a 7000 Hz. Origina un flusso di 64 Kbps.
3
Il formato video utilizzato è il Common Intermediate Format (CIF) con una risoluzione di 352x288
pixel.
2
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Le due sedi coinvolte nel collegamento in videoconferenza sono la Sede Centrale di
Ateneo ed il Consorzio Universitario di Pordenone, le cui LAN sono geograficamente
connesse tramite un collegamento WAN Frame Relay/ATM. In particolare a Trieste
l’uscita ve rso le altre sedi è costituita da un accesso ATM a 155 Mbps su fibra
monomodale e framing SDH (STM-1) tramite router Cisco 3640 con interfaccia OC3 (NM1A-OC3-SMI):
rtman>sho ver
Cisco Internetwork Operating System Software
IOS (tm) 3600 Software (C3640-IS-M), Version 12.1(7), RELEASE SOFTWARE (fc1)
Copyright (c) 1986-2001 by cisco Systems, Inc.
Compiled Fri 23-Feb-01 01:24 by kellythw
Image text-base: 0x60008940, data-base: 0x60E72000
ROM: System Bootstrap, Version 11.1(20)AA2, EARLY DEPLOYMENT RELEASE SOFTWARE (fc1)
ROM: 3600 Software (C3640-IS -M), Version 12.0(7)T, RELEASE SOFTWARE (fc2)
rtman uptime is 6 weeks, 6 days, 20 hours, 10 minutes
System returned to ROM by reload at 14:06:10 CEST Tue Mar 27 2001
System restarted at 14:08:21 CEST Tue Mar 27 2001
System image file is "tftp://140.105.XXX.XXX/c3640-is-mz.121-7.bin"
cisco 3640 (R4700) processor (revision 0x00) with 43008K/6144K bytes of memory.
Processor board ID 17147438
R4700 CPU at 100Mhz, Implementation 33, Rev 1.0
Bridging software.
X.25 software, Version 3.0.0.
SuperLAT software (copyright 1990 by Meridian Technology Corp).
1 FastEthernet/IEEE 802.3 interface(s)
1 ATM network interface(s)
DRAM configuration is 64 bits wide with parity disabled.
125K bytes of non-volatile configuration memory.
8192K bytes of processor board System flash (Read/Write)
Configuration register is 0x2102
A Pordenone è installato un router Cisco 1601 con interfaccia seriale per l’accesso a 2
Mbps Frame Relay su Hdsl:
pordenone>sho ver
Cisco Internetwork Operating System Software
IOS (tm) 1600 Software (C1600-SY-M), Version 12.1(5)T, RELEASE SOFTWARE (fc1)
Copyright (c) 1986-2000 by cisco Systems, Inc.
Compiled Sat 11-Nov-00 01:46 by ccai
Image text-base: 0x02005000, data-base: 0x027BF6F8
ROM: System Bootstrap, Version 12.0(3)T, RELEASE SOFTWARE (fc1)
ROM: 1600 Software (C1600-RBOOT-R), Version 12.0(3)T, RELEASE SOFTWARE (fc1)
pordenone uptime is 2 weeks, 5 days, 5 hours, 32 minutes
System returned to ROM by power-on
System restarted at 08:31:43 CEST Thu Apr 26 2001
System image file is "flash:c1600-sy-mz.121-5.T.bin"
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pone ulteriore bisogno di QoS Policy in uscita sul VC per quel traffico ritenuto prioritario
(un burst size così ridotto determina un continuo accodamento del traffico nella coda FIFO
di uscita).
Per il traffic shaping lato Frame Relay si è ridotto a 10 ms il Tc di controllo con un Bc
di 7680 bit. Considerata l’MTU5 dell’interfaccia (1500 bytes) nonché l’access-rate (1984
Kbps) l’impostazione è risultata ottimale garantendo il rispetto del CIR contrattato, (Be = 0)
con un intervallo di ricalcalo dei crediti sufficientemente breve.
A Trieste l’end-point (IP: 140.105.AAA.BBB) è allacciato su LAN direttamente su posta
“switchata” (Cabletron SmartSwitch 2200) e da qui sulla dorsale di Ateneo in Gigabit
Ethernet (Cabletron SmartSwitch Router 8600) sulla quale in FastEthernet è collegato
anche il Router ATM.
A
Pordenone
uno
switch
3com
SuperStack
collega
la
ViewStation
(IP:
140.105.CCC.DDD) in Ethernet 10BaseT direttamente al Router.
PQ/CB-WFQ: Caratteristiche e configurazione dettagliata
Considerato il valore limitato di banda garantita sul collegamento geografico TS-PN, il
solo e unico traffico a cui si è voluto dare priorità è quello relativo ai flussi RTP tra gli
indirizzi IP assegnati agli end-point di videoconferenza (140.105.AAA.BBB a TS e
140.105.CCC.DDD a PN) sui porti dal 3230 al 3237 con Precedence settata a 5
(TOS=160). A tale flussi, ovviamente, si vuole dare precedenza garantendo la banda in
caso di congestione, ma vincolando comunque sempre a valori minimi delay e jitter.
Gli end-point utilizzati offrono un web server integrato tramite il quale è possibile
configurare e monitorare remotamente le macchine, utilizzando un’interfaccia user-friendly
come il proprio browser. E’ poi possibile eseguire l’upload di slides oppure di snapshots
del proprio desktop. E’ infine possibile l’accesso FTP o Telnet. Tutto ciò genera traffico da
e verso le macchine. Unitamente a queste tipologie di accesso, va considerato anche tutto
il possibile traffico indotto da protocolli ed applicazioni di rete (previsti e non) quali ad es.
ping di monitoraggio ecc. A tutte queste tipologie di traffico, che pur interessano gli end point in videoconferenza, non sarà data alcuna priorità.
Su router Cisco attualmente è possibile offrire priorità stretta a livello 3 tramite l’ip rtp
priority ed il low latency queueing (a parte l’rsvp non supportato dagli end -point). L’ip rtp
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Maximum Transfer Unit.
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cisco 1601 (68360) processor (revision C) with 12288K/4096K bytes of memory.
Processor board ID 17544042, with hardware revision 00000002
Bridging software.
X.25 software, Version 3.0.0.
1 Ethernet/IEEE 802.3 interface(s)
1 Serial(sync/async) network interface(s)
System/IO memory with parity disabled
8192K bytes of DRAM onboard 8192K bytes of DRAM on SIMM
System running from RAM
7K bytes of non-volatile configuration memory.
8192K bytes of processor board PCMCIA flash (Read/Write)
Configuration register is 0x2102
Come riportato in fig. 2, tra i due router è configurato un PVC con le seguenti
caratteristiche:
• Trieste – ATM: PCR=843 Kbps, SCR=843 Kbps, MBS=1 cella:
interface ATM0/0.15 point-to-point
description collegamento con sede Pordenone
bandwidth 768
ip address 140.105.XXX.49 255.255.255.252
ip accounting output -packets
pvc pordenone 10/122
tx-ring-limit 21
service-policy output videoconf
protocol ip 140.105.XXX.50 broadcast
vbr-nrt 843 843 1
oam-pvc manage
encapsulation aal5snap
!
• Pordenone – Frame Relay: CIR=768 Kbps, Bc=7680 bit, Be=0 bit, Tc=10 ms:
interface Serial0
bandwidth 768
no ip address
ip accounting output -packets
ip mtu 1496
encapsulation frame-relay IETF
no ip mroute-cache
frame-relay traffic-shaping
frame-relay lmi-type cisco
!
interface Serial0.1 point -to-point
description frame-relay verso via Valerio tramite dlci 20
bandwidth 768
ip address 140.105.XXX.50 255.255.255.252
ip access-group 106 in
ip access-group 106 out
ip accounting output -packets
ip mtu 1496
4
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no cdp enable
frame-relay interface-dlci 20 IETF
class h323class
!
!
map-class frame-relay h323class
frame-relay cir 768000
frame-relay bc 7680
frame-relay be 0
frame-relay mincir 768000
no frame-relay adaptive-shaping
service-policy output videoconf
frame-relay fragment 1600
!
Figura 2. Collegamento WAN Trieste - Pordenone.
L’interoperabilità tra i protocolli ATM e Frame Relay avviene ad opera di Telecom Italia
secondo lo standard FRF.8 Service Interworking. Poiché il traffic shaping lato ATM è
specificabile su valori di banda in Kbps ben precisi per l’ottimizzazione relativa alla
struttura di cell-switching ATM 4, si è prudentemente imposto il PCR a 843 Kbps, per non
incorrere in azioni di traffic policyng sullo switch di Telecom superando il valore consentito
e corrispondente alla traduzione verso il CIR Frame Relay a 768 Kbps; il PCR uguagliato
al SCR con MBS = 1 cella garantisce altresì il pieno rispetto del bit-rate contrattato, ma
4
Si veda http://www.cisco.com/warp/customer/121/traffic_shape_3600.shtml.
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pone ulteriore bisogno di QoS Policy in uscita sul VC per quel traffico ritenuto prioritario
(un burst size così ridotto determina un continuo accodamento del traffico nella coda FIFO
di uscita).
Per il traffic shaping lato Frame Relay si è ridotto a 10 ms il Tc di controllo con un Bc
di 7680 bit. Considerata l’MTU5 dell’interfaccia (1500 bytes) nonché l’access-rate (1984
Kbps) l’impostazione è risultata ottimale garantendo il rispetto del CIR contrattato, (Be = 0)
con un intervallo di ricalcalo dei crediti sufficientemente breve.
A Trieste l’end-point (IP: 140.105.AAA.BBB) è allacciato su LAN direttamente su posta
“switchata” (Cabletron SmartSwitch 2200) e da qui sulla dorsale di Ateneo in Gigabit
Ethernet (Cabletron SmartSwitch Router 8600) sulla quale in FastEthernet è collegato
anche il Router ATM.
A
Pordenone
uno
switch
3com
SuperStack
collega
la
ViewStation
(IP:
140.105.CCC.DDD) in Ethernet 10BaseT direttamente al Router.
PQ/CB-WFQ: Caratteristiche e configurazione dettagliata
Considerato il valore limitato di banda garantita sul collegamento geografico TS-PN, il
solo e unico traffico a cui si è voluto dare priorità è quello relativo ai flussi RTP tra gli
indirizzi IP assegnati agli end-point di videoconferenza (140.105.AAA.BBB a TS e
140.105.CCC.DDD a PN) sui porti dal 3230 al 3237 con Precedence settata a 5
(TOS=160). A tale flussi, ovviamente, si vuole dare precedenza garantendo la banda in
caso di congestione, ma vincolando comunque sempre a valori minimi delay e jitter.
Gli end-point utilizzati offrono un web server integrato tramite il quale è possibile
configurare e monitorare remotamente le macchine, utilizzando un’interfaccia user-friendly
come il proprio browser. E’ poi possibile eseguire l’upload di slides oppure di snapshots
del proprio desktop. E’ infine possibile l’accesso FTP o Telnet. Tutto ciò genera traffico da
e verso le macchine. Unitamente a queste tipologie di accesso, va considerato anche tutto
il possibile traffico indotto da protocolli ed applicazioni di rete (previsti e non) quali ad es.
ping di monitoraggio ecc. A tutte queste tipologie di traffico, che pur interessano gli end point in videoconferenza, non sarà data alcuna priorità.
Su router Cisco attualmente è possibile offrire priorità stretta a livello 3 tramite l’ip rtp
priority ed il low latency queueing (a parte l’rsvp non supportato dagli end -point). L’ip rtp
5
Maximum Transfer Unit.
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priority è stato valutato poco flessibile, essendo possibile selezionare il traffico solo ed
unicamente tramite un range di porti UDP (pari). Si è dunque configurato il low latency
queueing. LLQ lavora congiuntamente al Class Based - Weighted Fair Queueing. CBWFQ permette di specificare diverse tipologie di traffico selezionabili via access-list (e
dunque sono specificabili criteri come indirizzo di livello 3, di livello 4, campo Precedence,
ecc.) fino ad un massimo di 64 classi. Tramite LLQ è possibile assegnare priorità
immediata ad una classe, che avrà accesso diretto al trasmit ring (TX-ring) dell’interfaccia
WAN, e dunque verrà servita immediatamente. Per le rimanenti classi è possibile
specificare criteri di suddivisione della banda residua in caso di congestione (fig. 3).
Figura 3. Blocchi funzionali del PQ/CB-WFQ.
Il traffico non pertinente ad alcuna delle classi specificate viene accodato nella default
queue, servita con il criterio del flow-based WFQ. In questo caso il router identifica
automaticamente i flussi presenti in base a porti ed indirizzi IP di sorgente e destinazione.
La banda disponibile è suddivisa tra i flussi in base al valore dell’IP Precedence: più alto il
valore, maggiore la banda assegnata.
Configurazione router ATM
Si è definita una policy (policy-map videoconf) da applicare in uscita al PVC ATM
10/122 verso la sede di Pordenone. Questo procedimento viene indicato come IP to ATM
Class of Service e permette di mappare su ATM alcuni valori di QoS definita su IP
mediante i valori del campo ToS. La policy comprende l’insieme delle classi assieme ai
criteri di assegnazione della banda (e, vo lendo, della profondità delle code):
interface ATM0/0.15 point-to-point
description collegamento con sede Pordenone
bandwidth 768
ip address 140.105.XXX.49 255.255.255.252
ip accounting output -packets
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