universita’ degli studi di palermo facolta’ di ingegneria corso di ingegneria elettronica
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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
Tesi di Laurea di:
Francesco Gelo
Relatore:
Prof. Ing. Giuseppe BianchiCorrelatore:
Ing. Giovanni Terrazzino
Finalita’ della TESI : realizzazione di meccanismi per QoS in 802.11 Legacy
AP
GatewayVoIP
DS
Wireless LAN con traffico misto TCP e VoIP (sensibile al ritardo): si deve prioritizzare VoIP
VoIPTCPVoIPTCPVoIP
BUFFER Fisico 802.11 LEGACY
Rete Internet
Stazione VoIP
Stazione TCP
Access
Point
WLAN 802.11 LEGACY
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
BUFFER Fisico Access Point
802.11e
Rete Internet
Stazione VoIP
Stazione TCP
Access
Point
WLAN 802.11e
TCPVoIPVoIPTCPProblema: 802.11e e’
ancora in fase di studio
Si puo’ fare qualcosa con le schede commerciali 802.11 LEGACY ?
Priorita’ ALTA
Priorita’ BASSA
BUFFER Fisico 802.11 Legacy
Stazione VoIP
Stazione TCP
Access
Point
802.11 LEGACY con Priorita’ di Trasmissione
Disciplina Software di
Accodamento in Access
Point
Priorita’ ALTAPriorita’ BASSA
TCPVoIP
VoIP
Stazione VoIP
Stazione TCP
Access
Point
WLAN 802.11 con RATE LIMITER
BUFFER Fisico 802.11 Legacy Disciplina
Software di Accodamento
in Access Point
RATE LIMITER
VoIPTCPVoIP
Priorita’ ALTA Priorita’ BASSA
Sistema operativo usato Linux (e’ Open Source)
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
QDISC si puo’ modificare tramite Traffic Control Tools, indroducendo meccanismi di QoS:
classificazione tramite FILTRI schedulazione tramite strutture PRIO o CBQ
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
Scenario di sperimentazione : VoIP con codec G.711: un pacchetto ogni 20msec (cioe’ 50 pacchetti al sec)
Rete di Sincronizzazione : problema misure DELAY
Delay e Jittern.
pacchetti al secondo
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
Misure con Kismet: MAX numero sessioni VoIP in WLAN 802.11b
Totale VoIP
Singola VoIP
DownStream
UpStream
DownStream
UpStream
DELAY
UpStream
DELAY e JITTER di una sessione VoIP (Upstream e Downstream)
10 VoIP contemporanee
DownStream
JITTER
DownStream
UpStream
DownStream
DownStream
UpStreamUpStream
DELAY
DELAY e JITTER di una sessione VoIP (Upstream e Downstream)
11 VoIP contemporanee JITTER
Realizzazione RATE LIMITER con strutture PRIO e CBQ QDISC
VoIP
VoIPTCP
TCPACK
ACK
PRIO QDISC
CBQ QDISC
Misure con Kismet : Rate Limiter con PRIO QDISCVoIP 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
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
DELAY e JITTER: Rate Limiter CBQ QDISC (R=400Kbps) 5 VoIP
DELAY JITTER
DELAY JITTER
DELAY e JITTER: Rate Limiter CBQ QDISC (R=900Kbps) 5 VoIP
DELAY JITTER
DELAY e JITTER: Rate Limiter CBQ QDISC (R=1000Kbps) 5 VoIP
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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