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Transmisión HDTV/IP sobre enlace óptico gestionado con
UCLP
Sergi FiguerolaCoordinador Cluster Tecnologías de Red
Octubre 2004 © Fundació I2CAT 2003 2
Índice
• Introducción• El sistema UCLP• Demos realizadas y resultados• Conclusiones
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Participantes
•• UPC/i2CATUPC/i2CAT– Networking: S. Figuerola, E. Grasa, G. Junyent,
J. Recio– Media: J. Alcober, M. Hurtado
•• CRC: CRC: M. Savoie, S. Campbell, J. Wu, H. Zang.
•• ColaboradoresColaboradores:: RedIris, Cesca, CANARIE, DANTE, KISTI, Research Channel
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• La UPC es uno de los miembros fundadores junto con la Generalitat de Catalunya de la “Fundación i2CAT internet e innovación en Cataluña”, de la cual mantiene el liderazgo tecnológico
• La colaboración entre el CRC y la UPC/i2CAT se refleja en un MoU firmado en 2003, que establece las bases para la colaboración en proyectos de ‘Broadband and OpticalNetworking ‘
• El proyecto UCLP (User Controlled Lightpath Provisioning) estáliderado por CANARIE Inc.
Fi2CAT - UPC - CRC
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Client-server architecture Peer-to-peer optical network architecture
AS 1AS 2
AS 3
s11
s12
s21
s31
s32
s41
AS x
Intra-domain approach Inter-domain approach
La arquitectura peer-to-peer está orientada a las redes de I+D del sector académico/científico, donde grandes volúmenes de datos son transferidos
Como conseguir un provisionamiento automatico de ‘lightpaths’ bajo la filosofia peer-to-peer?
Arquitecturas de redAS 1
AS 2
AS 3 AS 4
Service’s provider network
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Redes de condominio
Barcelona (Campus Nord)
Terrassa
Castelldefels
Barcelona (Glòries)
OXC 1 OXC 2
OXC 3OXC 4
OXC 5
Campus A Empresa 1
Campus B
Campus C
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“Desarrollar un sistema que divida los recursos proporcionados por un nodo óptico a través de todos los usuarios que tiene derechos sobre dicho nodo, permitiéndoles controlar y gestionar sus recursos, y compartirlos entre ellos”
Objetivo del proyecto UCLP
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El Mini-IX: nodo compartido
1 4
2
3
5
6
Usuario A
Usuario B
Usuario C
Usuario A
Usuario C
Agentes de
partición
Agentes de
partición
Matriz de commutación
(agentes de commutación)
x x
x
x
x
x
x
x
x
x
Usuario D
Plano de control
(agentes de señalización y control)
OSPF OSPFUCLP UCLPUCLP
UCLP
UCLP
OSPF OSPFUCLP
Mux/DemuxMux/Demux
x
x
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• Peering: Dos usuarios que comparten recursos para establecer una conexión.
• Leasing: Un usuario “alquila” el uso de una conexión a otro durante un periodo de tiempo determinado.
• Lightpath: Camino bidireccional entre dos nodos de la red con un ancho de banda garantizado.
UCLP: Conceptos generales
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• Los servicios han de estar implementados en Java
• No es necesario conocer la localización del registro
• El registro tiene la capacidad de almacenar objectosPUBLICACIÓNBÚSQUEDACONNEXIÓN
La tecnología Jini
JINI LOOKUP SERVICE
PROVEEDORCLIENTE
Proxy de servicio
Proxy de servicio: Interfície Java quecontiene los métodos del servicio que se pueden invocar, los parámetros quenecesitan y que resultados devuelven.
Proxy de servicio
RMI
RMI: Remote MethodInvocation. TecnologíaJava utilizada para Intercambiar de objetos sobre redes TCP/IP.
RMI
RMI
Proxy de servicio
Proxy de servicio
RMI
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Características de Jini
• JLS presentan robustez y son útiles• Incorpora el concepto de red “self-healing”
• Posee un entorno transaccional
• Incorpora una base de datos distribuida persistente
• Tecnología madura y estable
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UCLP: Definiciones
• Federación: Dominio administrativo independiente que tiene recursos para compartir con los demás dominios.
• Objetos del sistema:
– LPO (LightPath Object): lightpath.
– RO (Resource Object): recursos físicos de un equipo de red
– E2E (End to End Connection Object): conexión
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UCLP: Modelo de Capas
• MODELO PARA CADA FEDERACIÓN
Funciones de usuario Funciones de administrador
Funciones de usuario Funciones de administrador
Routing óptico Servicios Lighpath
Registro (JLS) Gestor transac.
Lease Manager
JavaSpace
Switch Listener Gestor ROs
API TL1
Implementación CS
Cliente GRID FTP Cliente GUI UCLP Cliente no GRID
Capa acceso
Capa de gestión de recursos (objetos)
Capa de control del switch
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Servicios UCLPPetición conexiónEliminar conexión
Info ConexiónNotificación
Funcions
usuari
Muestra recursosCrear LPO
Eliminar LPOModificar LPO
Funcions
admin
Grid Service Acces Layer (GSAP)
Petición connexió
Info ConexiónNotificación
Info ConexiónMuestra recursos
Crear LPOEliminar LPOModificar LPO
Encontrar switchpathEncontrar LPOS
JSAP
Crear connexión E2E
Crear LPOEliminar LPO
Eliminar conexión E2E
Concatenar LPOEncontrar JavaSpace
LPOS
Switch AS
BD LPO
BD RO
JavaSpaceºJini SAP
SC ServiceJavaSpace
LPO Service
JLS fed 2JLS fed 3
JLS
Info SwitchCrear/Eliminar ROTL1
SCSGMPLS,O-UNI
Crear/Eliminar XC
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El Federation Manager
JLS Federación 1 JLS Federación 2
JLS Federación 3
Fed. Manager
Fed. Manager
JLS 1
JLS 3
JLS 2
Registro
JLS 1
Registro
JLS 2
Notificación
JLS 2
Notificación
JLS 1
RegistroNotificación
JLS 3
JLS 3JLS 3
JLS 2
JLS 1
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Principales Características• Totalmente distribuido y orientado al servicio
• Cada federación tiene su propio conjunto de servicios UCLP independientes, incluyendo su Javaspace para almacenar los LPO asociados con la federación (no BBDD centralizada)
• Jini service lookup & discovery no se está limitado por IP multicast, tambié hay soluciones unicast
• The Transaction Manager Service• Ayuda a juntar varias llamadas de servicio distribuidas en una transacción• Asegura que las operaciones no se dejan incompletas o medio hechas
• Evitar cross-connectar cualquier switch que ya sido cross conectado• Los objetos obtenidos del Javaspace no se pierden si la máquina que los
recogió cae.
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• Los servicios Jini son reconfigurables sin requerir recomplicación
• Jini es Plug-and-play, ideal para sistemas como UCLP
• La localización de servicios puede moverse y serán automáticamente re-descubiertos
• Proporciona dos capas de acceso: GSAP and JSAP• Accessible por aplicaciones Grid y Jini que deseen e2e
lightpath
Principales Características II
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New York(MANLAN)
GbEons-tor01
ons-mon01
ons-ott01
CRC
UPC
CA*net 4
GÉANT Red IRIS i2CAT
ons-nyc01
OPT_1_1
OPT_1_2
CESCA
Juniper M20
BCN
Juniper M20GbEMadrid
MPLS TUNNEL VLAN 633 L2
Transparent to UCLP systemEither one virtual Switch or inside an Ethernet LPO
CRC-UPC Network Topology
OPT_1_3
Catalyst 6509
GbE
GbE
VideoLANServer
VideoLANClient
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International lightpath provisioning for HD270m
DaejeonDaejeon Seattle, USSeattle, US
ONS15454
Router
STM-4 circuit
1GigE circuit
L3 switch
New York, USNew York, US
HD270m receiver, 192.168.0.1,
GIST, GwangjuDedicated channel support
GwangjuONS
CA*net4CA*net4CA*net4
Cisco4506
1GigE
DaejeonCisco ONS #2
DaejeonCisco ONS #1
GwangjuGwangju
STS24c
1GigE
STM-4JuniperM160
New York, USNew York, US
1GigE
JuniperM160
GEANTGEANTGEANT
Madrid, ESMadrid, ESBarcelona, ESBarcelona, ES
RedIRISRedIRISRedIRIS
JuniperT320
JuniperM20
Martini Layer2 circuit
OPTera 5200
GIST, NetMedia LAB
GEANT, Europe
RedIRIS, Spain
KREONet2, KISTI, Korea CA*net4, CANARIE, Canada
1GigE
Test Machine192.168.0.15
VLAN633 tagging
VLAN633 tagging
STM-4
192.168.0.10
192.168.0.20
1GigE
1GigE
HDV270m sender, 192.168.0.2
I2CAT, (Mediacat)
CastelldefelsCastelldefels, ES, ES
1GigE
1GigE λ
1GigE
Fi2CAT/UPC, Spain
Cisco 6513Barcelona, ESBarcelona, ES
λ
CESCA, Spain
Nortel OM5200
Nortel OM5200
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• Server-to-Peer/Peer-to-Server– El Tunel MPLS actúa como virtual peering switch– Cada lado establece una ‘peering connection’ al virtual switch– El virtual switch está ‘cross connected’ a través del túnel MPLS
• Server-to-Server– Una ‘E2E Connection’ desde el CRC a la UPC– El túnel MPLS es un LPO con ROs ubicados en los últimos switches de CA*net 4
y i2CAT, por lo que la SCS puede concatenarlos– La topología muestra el switch de NY como adyacente al ‘edje switch’ de la UPC
Tipos de Conexión
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HD calidad Estudio y Difusión• Creciente interés por la transmisión de
vídeo de alta definición por Internet debido a la calidad de vídeo que se transmite
• La revolución en redes de la nueva internetóptica hace viable comenzar a diseñar redes con capacidades de Geth. aplicables a servicios al alcance del usuario doméstico.
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Plataforma HDTV de i2CAT• La Fundación i2CAT ha sido pionera en Europa
en la transmisión de video digital de alta definición HD calidad estudio.– 2002. Primera transmisión transatlántica de HDTV
sobre Internet2 entre Ámsterdam y Seattle (en colaboración con Research Channel).
• Transmisión del año Gaudí grabada en HD por el Centre de Produccions Audiovisual de la UPC
– 2003 Primera transmisión europea de HD sobre IP entre Barcelona y Bruselas.Jornadas Ipv6 Comisión Europea
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Plataforma HDTV de i2CAT
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HD Calidad Estudio• HD es la más alta calidad audiovisual actual• La Plataforma de video digital de i2CAT permite
transmitir cine digital directamente por Internet, HD calidad estudio.
• Formato 1080i/59.94 . SMPTE 292M• HD requiere un ancho de banda de 1,5 gigabits
por segundo, o 270 Mbps en formato comprimido(SMPTE 305M)
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HD Calidad Difusión• Transmisión de alta definición a 19.2 Mbps
MPEG2 mp@hl (main profile high level).• Formato 720progresivo 60 Hz. • Los contenidos fueron capturados
directamente desde una cámara JVC hacia un PC, desde donde se visualizaron y transmitieron mediante el software Videolan hacia Korea
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Pruebas de Red
• El comportamiento de estos parámetros es crítico para la transmisión de alta definición calidad estudio a 270 Mbps.
• Los valores promedio de jitter y pérdida de paquetes obtenidos ofrecen suficiente fiabilidad para la transmisión de HD
Pérdida de Paquetes
100 Mbits/sec 1,150 ms 0,077%
300 Mbits/sec 1,011 ms 0,213%
500 Mbits/sec 0,997 ms 0,498%
560 Mbits/sec 0,994 ms 9,32%
Ancho de Banda Jitter
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Pruebas de Red
• Los valores promedio anteriores fueron afectados por valores atípicos
• El jitter oscila entre 1 ms con poca variabilidad.
Jitter (ms)
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40
Iteración
Jitte
r
Prueba 1(100Mbps) Prueba 2 (300 Mbps)
Prueba 3 (500 Mbps) Prueba 4 (560 Mbps)
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Pruebas de Red
• La pérdida de paquetes fue poco sensible al ancho de banda oscilando entre 0.07% y 0.4%
• Alcanzó 9.32 % al momento de transmitir el máximo ancho de banda tolerado por el emisor.
Porcentaje de Pérdida de Paquetes
0,00%
2,00%
4,00%
6,00%
8,00%
10,00%
12,00%
14,00%
16,00%
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40
Iteración
Pérd
ida
Prueba 1(100Mbps) Prueba 2 (300 Mbps)
Prueba 3 (500 Mbps) Prueba 4 (560 Mbps)
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Conclusiones• Las redes controladas por clientes y el sistema UCLP pueden introducir un nuevo modelo de negocio en el mundo de la fibra óptica
• Proporcionando al usuario la herramientas para controlar su red, este se puede convertir en un proveedor de servicios y crear nuevas aplicaciones
• La colaboración internacional en este tipo de proyectos permite crear sinergias muy importantes en los proyectos
– Transmisión de alta definción a través de un enlace òpticotricontiental
Octubre 2004 © Fundació I2CAT 2003 30
Fundació i2CATEdificio Nexus II
c/ Jordi Girona 2908034 Barcelona
Tel. +34.93.413.75.80Fax: +34.93.413.75.81