Ensinando Qualidade de Serviço na Internet com o OPNET
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Ensinando Qualidade de Serviço na Internet com o OPNET Modeler
Antônio M. Alberti, Renan S. dos Santos, Thiago F. Lopes, Heyder F. A. Alves,
Carles F. C. Vallvé
INATEL: Instituto Nacional de Telecomunicações
Santa Rita do SapucaíBrazil
Tópicos da Apresentação Introdução Cenários de Simulação Fazendo as Experiências Resultados das Experiências Considerações Finais
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Introdução Com o desenvolvimento da Internet, serviços multimídia
vêm se tornando cada vez mais populares.
Esses serviços geram tráfegos intensos na rede, que demandam por altas taxas de transmissão e são sensíveis ao atraso e a variação de atraso, experimentados na rede.
Tipicamente, as redes IP, quando transportam tráfego em tempo real interativo, não conseguem oferecer garantias de qualidade de serviço (QoS), uma vez que elas não reservam recursos, nem realizam o roteamento baseado nos requisitos de QoS.
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Introdução Neste cenário, surgiu a tecnologia MPLS (Multiprotocol
Label Switching), que se propõem, de forma inteligente, a agregar as vantagens do roteamento, com a eficiência e a reserva de recursos existentes nas redes de comutação de pacotes baseadas em circuito virtual.
Para melhorar o suporte à QoS em uma rede multimídia IP, é preciso implementar, juntamente com o MPLS, os chamados Serviços Diferenciados (DiffServ).
O DiffServ propõe uma estrutura de priorização de pacotes, na qual, eles são classificados de acordo com o tipo de informações que levam.
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Introdução Levando-se em conta a atual tendência de que a Internet
se tornará uma rede convergente multimídia, o entendimento de tais tecnologias e dos seus fundamentos, é peça chave na formação dos atuais profissionais da área.
Assim, este trabalho descreve a nossa experiência em ensinar estas tecnologias, utilizando um laboratório de simulação.
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Cenários de Simulação Para realizar os experimentos de simulação, foi utilizada
a ferramenta OPNET Modeler, que possui um módulo especifíco para a tecnologia MPLS e suporte aos serviços diferenciados IP.
Três cenários de simulação são usados. O objetivo é avaliar uma metodologia para implantação e engenharia de novos serviços em uma rede IP com QoS.
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Cenários de Simulação Primeiro Cenário
Não utiliza nem MPLS, nem Diff-Serv. Utiliza 5 aplicações:
Banco de Dados (Database), VoIP (Voice over IP), FTP (File Transfer Protocol), HTTP (HyperText_Transfer_Protocol) e Videoconferência.
As aplicações Videoconferência e VoIP enviam datagramas com o campo ToS configurado para EF, enquanto as aplicações Banco de Dados, FTP e HTTP, utilizam AF 11.
Duas configurações de perfis foram definidas: O perfil real time é construído para as aplicações em tempo real:
Videoconferência e VoIP. O perfil non-real time é construído para as aplicações de tráfego
armazenado: Banco de Dados, FTP e HTTP. Configuraram-se os clientes que utilizam aplicações em tempo real,
com o perfil RT, e os clientes de tráfego armazenado, com o perfil NRT.
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Cenários de Simulação Segundo Cenário
Utiliza MPLS, mas não utiliza Diff-Serv. Utiliza as mesmas aplicações e perfis. Foram criados oito LSP’s manualmente, todos estáticos. Duas FEC’s foram configuradas:
Uma para aplicações em tempo real (RT) e outra para as demais aplicações (NRT).
A FEC RT aceita tráfego com ToS igual a EF, enquanto a FEC NRT aceita tráfego com ToS igual a AF 11.
Terceiro Cenário Utiliza MPLS, Diff-Serv e WFQ (Weighted Fair Queuing) Utiliza as mesmas aplicações, perfis e configurações de
MPLS do segundo cenário.
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Fazendo as Experiências Para cada cenário, uma experiência em laboratório de
simulação foi desenvolvida.
Estas experiências fazem parte da disciplina TP 125 – Laboratório de Redes II, do curso de Pós-Gradução em Engenharia de Redes e Sistemas de Telecomunicações do Inatel.
O aluno que realiza estas experiências já teve contato prévio com o OPNET Modeler.
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Fazendo as Experiências Primeira Experiência
Objetivos: Fazer com que os estudantes relembrem os principais conceitos e
funcionalidades necessárias para se utilizar o OPNET Modeler. Montar o primeiro cenário e aprender onde estão as limitações da
Internet atual no tratamento à aplicações multimídia.
Principais Atividades: Criação de um Novo Projeto. Utilização da Palheta de Objetos. Criação das Aplicações e Perfis da Rede. Colocação dos Elementos de Rede. Configuração dos Serviços nos Terminais Fonte e Servidor. Configuração das Estatísticas. Execução da Simulação. Análise dos Resultados.
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Fazendo as Experiências Segunda Experiência
Objetivos: Montar o segundo cenário, analisar a tecnologia MPLS e aprender
como e onde a tecnologia MPLS pode ser empregada para melhorar o Gerenciamento de Tráfego na rede.
Principais Atividades: Duplicação do Primeiro Cenário. Criação dos LSPs, FECs e Troncos. Configuração dos LERs e LSRs. Configuração das Estatísticas dos LSPs. Execução da Simulação. Análise dos Resultados.
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Fazendo as Experiências Terceira Experiência
Objetivos: Montar o terceiro cenário e analisar a tecnologia DiffServ, que será
utilizada para melhorar o suporte à QoS na rede. Aliado ao DiffServ, tem-se o escalonamento WFQ.
Principais Atividades: Duplicação do Segundo Cenário. Configuração do Perfil de Escalonamento. Configuração dos LERs e LSRs. Execução da Simulação. Análise dos Resultados.
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Resultados das Experiências
Com a utilização do MPLS, ocorre uma redução do atraso para ambas as aplicações em tempo real. Entretanto, o valor de atraso ainda está bastante alto para este tipo de aplicação. Já com o uso do DiffServ e WFQ, o atraso é reduzido drasticamente.
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Resultados das Experiências
Com o uso de MPLS e/ou DiffServ o atraso experimentado pelas aplicações HTTP, em média na rede, torna-se maior do que em uma rede IP simples. Entretanto, este atraso pode ser tolerado pelas aplicações non-real time.
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Considerações Finais Observa-se que a ferramenta OPNET, junto com os
cenários estudados, fornecem uma base para que os estudantes estejam aptos a analisar, planejar e implantar uma rede IP com suporte à QoS, bem como avaliar o desempenho dos diversos serviços oferecidos.
Com o uso do MPLS, é possível se fazer a engenharia de tráfego na rede.
Com o uso do DiffServ, juntamente com o escalonador WFQ, pode-se modificar o escalonamento e reserva de recursos nas filas dos roteadores, estabelecendo-se níveis de prioridades, o que melhora em muito o desempenho da rede para aplicações real time.
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