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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PALERMO FACOLTA’ DI INGEGNERIA Corso di Ingegneria Elettronica

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PALERMO FACOLTA’ DI INGEGNERIA Corso di Ingegneria Elettronica. Realizzazione di un sistema multicoda per la QoS in reti 802.11 Legacy finalizzato alla gestione del traffico VoIP. Relatore: Prof. Ing. Giuseppe Bianchi. Tesi di Laurea di: Francesco Gelo.

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Presentation Transcript

  1. UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PALERMO FACOLTA’ DI INGEGNERIA Corso di Ingegneria Elettronica Realizzazione di un sistema multicoda per la QoS in reti 802.11 Legacy finalizzato alla gestione del traffico VoIP Relatore: Prof. Ing. Giuseppe Bianchi Tesi di Laurea di: Francesco Gelo Correlatore: Ing. Giovanni Terrazzino

  2. Finalita’ della TESI : realizzazione di meccanismi per QoS in 802.11 Legacy Wireless LAN con traffico misto TCP e VoIP (sensibile al ritardo): si deve prioritizzare VoIP

  3. Stazione VoIP WLAN 802.11 LEGACY Rete Internet TCP TCP VoIP VoIP VoIP Questo VoIP deve aspettare la trasmissione dei pacchetti TCP accodati : aumenta il DELAY e degrada la qualita’ audio Al crescere del traffico nella WLAN si ha accodamento dei pacchetti in attesa di trasmissione Access Point BUFFER Fisico 802.11 LEGACY Stazione TCP

  4. Stazione VoIP WLAN 802.11e Rete Internet Problema: 802.11e e’ ancora in fase di studio TCP TCP VoIP VoIP Si puo’ fare qualcosa con le schede commerciali 802.11 LEGACY ? Priorita’ ALTA Stazione TCP Access Point BUFFER Fisico Access Point 802.11e Priorita’ BASSA

  5. 802.11 LEGACY con Priorita’ di Trasmissione Priorita’ BASSA Priorita’ ALTA Stazione VoIP VoIP TCP VoIP BUFFER Fisico 802.11 Legacy Disciplina Software di Accodamento in Access Point Access Point Stazione TCP

  6. Stazione VoIP WLAN 802.11 con RATE LIMITER Priorita’ ALTA Priorita’ BASSA VoIP TCP VoIP BUFFER Fisico 802.11 Legacy Disciplina Software di Accodamento in Access Point Access Point RATE LIMITER Stazione TCP

  7. Sistema operativo usato Linux (e’ Open Source) • Linux Kernel possiede una struttura di queuing discipline o QDISC per l’ invio dei pacchetti alla scheda di rete per la successiva trasmissione sul mezzo wireless • QDISC si puo’ modificare tramite Traffic Control Tools, indroducendo meccanismi di QoS: • classificazione tramite FILTRI • schedulazione tramite strutture PRIO o CBQ • Si puo’ realizzare un Access Point con Linux tramite un PC con scheda di rete 802.11 con chipset Prism2 e driver Host-AP • Si e’ verificato sperimentalmente che TC funzionano pure con Host-AP

  8. Scenario di sperimentazione : VoIP con codec G.711: un pacchetto ogni 20msec (cioe’ 50 pacchetti al sec) • Rete di Sincronizzazione : problema misure DELAY n. pacchetti al secondo Delay e Jitter

  9. Meccanismi di QoS che abbiamo introdotto in 802.11 Legacy • Meccanismo di Admission Control : • limitare il numero delle sessioni VoIP a quello MAX gestibile dalla WLAN • con VoIP in numero maggiore di MAX la qualita’ audio degrada • Meccanismo di Rate Limiter : • limitare entro soglia di banda MAX, relativa al numero delle sessioni VoIP ammesse, il traffico TCP nella WLAN • se il TCP non viene limitato crescono i ritardi nella trasmissione dei pacchetti VoIP

  10. Misure con Kismet: MAX numero sessioni VoIP in WLAN 802.11b Totale VoIP Singola VoIP DownStream DownStream UpStream UpStream

  11. DELAY e JITTER di una sessione VoIP (Upstream e Downstream) 10 VoIP contemporanee DELAY JITTER DownStream DownStream UpStream UpStream

  12. DELAY e JITTER di una sessione VoIP (Upstream e Downstream) 11 VoIP contemporanee DELAY JITTER DownStream DownStream UpStream UpStream

  13. Realizzazione RATE LIMITER con strutture PRIO e CBQ QDISC CBQ QDISC TCP VoIP ACK PRIO QDISC TCP VoIP ACK

  14. Misure con Kismet : Rate Limiter con PRIO QDISC VoIP TCP • Usando in Host-AP il Rate Limiter realizzato con PRIO QDISC si puo’ limitare il traffico TCP al crescere di quello VoIP • Si puo’ osservare che il Rate Limiter comincia a funzionare a partire da 11 sessioni VoIP in poi (con 12 si blocca tutto il traffico TCP) • Il Rate Limiter con PRIO QDISC non va’ bene perche’ con 11 sessioni VoIP si’ e’ gia’ superato il limite massimo consentito dalla WLAN

  15. Misure con Kismet: Rate Limiter con CBQ QDISC per 5 VoIP • Usando in Host-AP il Rate Limiter realizzato con CBQ QDISC si puo’ limitare il traffico TCP agendo sul parametro R • Nelle figure a lato si osserva il funzionamento del Rate Limiter per valori di R bit/sec pari a: • 1000Kbps • 900Kbps • 400Kbps VoIP

  16. DELAY e JITTER: Rate Limiter CBQ QDISC (R=400Kbps) 5 VoIP DELAY JITTER

  17. DELAY e JITTER: Rate Limiter CBQ QDISC (R=900Kbps) 5 VoIP DELAY JITTER

  18. DELAY e JITTER: Rate Limiter CBQ QDISC (R=1000Kbps) 5 VoIP DELAY JITTER

  19. CONCLUSIONI Admission Control + Rate Limiter = Soluzione per supporto QoS su schede 802.11 Legacy ...in attesa di 802.11e • E’ stata determinata la capacita’ di 802.11 per il numero massimo di sessioni VoIP ammissibili (Admission Control) • Sono stati realizzati e sperimentati algoritmi per la costruzione di un Rate Limiter che limiti il traffico TCP entro soglie limiti relative al numero delle sessioni VoIP presenti nella WLAN • Obiettivi dell’ attuale ricerca : Rate Limiter DINAMICO

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