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