Calidad de Servicio en aplicaciones multimedia sobre redes de ...

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Aunque en el estudio que en este documento sepresenta no estén incluidas, la arquitecturaPacketCable soporta más funciones extremoextremo,además de la provisión de Calidad deServicio, entre las cuales se encuentran, laseguridad [4], facturación y otras funciones degestión de la red.Junto a estas especificaciones de PacketCableque definen una arquitectura a nivel IP, esnecesario tener en cuenta también el medio en elque nos encontramos, una red de cable, endonde el enlace upstream es un mediocompartido (con un sistema de acceso al medioTDMA y con tasa de transmisión máxima de10Mbps). Esto se traduce en la necesidad demecanismos de provisión de QoS dentro de lared de cable misma para permitir nuevosservicios a nuevos clientes sin disminuir lacalidad de los ya existentes. De la definición delas características de QoS, así como de otrasfuncionalidades, en la red de acceso de cable seocupan las especificaciones DOCSIS 1.1 (DataOver Cable Service Interface Specifications)[5]. Y por tanto, hay que tener en cuenta laexistencia de una integración entre losprotocolos a nivel IP definidos por PacketCablecon la capa de enlace (DOCSIS).Así, DOCSIS provee cinco tipos de servicio enel upstream (sentido cable modem- CMTS ocabecera de cable):- Unsolicited Grant Service (UGS).- Real-Time Polling Service (rtPS).- Unsolicited Grant Service with ActivityDetection (UGS-AD).- Non-Real Time Polling ServiceFigura 1. Modelo de arquitectura dePacketCable en OPNET.- MTA (Multimedia Terminal Adapter ,equipo de usuario)- CM (Cable Modem, módem cable en elusuario)- CMTS (Cable Modem TeminationSystem, cabecera de cable)- CMS (Call Management Server, gestorde acceso de usuarios)Estos componentes de red han sido diseñados apartir de elementos disponibles en OPNET, sinembargo, han tenido que ser modificadosprincipalmente para introducir laimplementación de los protocolos necesariospara proveer QoS y que no estabanimplementados en la herramienta de simulación.Estos protocolos que se han implementado en laherramienta OPNET para modelar laarquitectura de PacketCable desempeñan unaserie de funcionalidades en la red:(nrtPS). - autorización de los usuarios- Best Effort Service (BE).- autorización de los recursos que demandan- reserva de los recursos- activación de los recursosPor ello en este documento también se presentala evaluación de algunos de estos tipos deservicio en la herramienta de simulaciónOPNET.CMSPDP3. Descripción del trabajo.COPS DQoSPara abordar el estudio de la arquitecturaPacketCable se ha modelado la misma dentro dela herramienta de simulación OPNET. En dichomodelo se identifican los componentes de redbásicos de las especificacionesPacketCable/IPCableCom (Figura 1), que son:CMTSPEPFigura 2. Jerarquía CMTS-CMS, a través delprotocolo COPS.Esta arquitectura tiene una jerarquía, basada enel protocolo COPS [6] (figura 2), porque estasfuncionalidades deben ser desempeñadas porsus componentes siguiendo una cierta secuencia2
para llegar a proveer calidad de servicio. Enprimer lugar se hace una autorización de losusuarios (esta función la desempeña el CMS(Call Manager Server)), elemento que gestionalas diferentes aplicaciones. Una vez que unusuario ha sido autorizado, se deben autorizarlos recursos que demanda, es decir, comprobarque no demanda más cantidad de recursos de losque tiene en su SLA (de lo cual también tienecontrol el CMS). Es decir, el CMS realiza unagestión a alto nivel. El siguiente paso (siguientenivel en la jerarquía) es comprobar que existanrecursos suficientes en la red de cable paraproveer la QoS que demanda el cliente (de locual tiene el control el CMTS, porque es quientiene el conocimiento de los recursos que sonempleados y los que quedan libres en cadamomento). Con este modelo jerárquico, sialguna de estas autorizaciones no essatisfactoria hace que no se continúe con elestablecimiento de la comunicación, y por tantono se llegaría a autorizar o a reservar recursos.De esta forma, la comunicación se corta encuanto se sabe que no hay posibilidad deejecutarla con las garantías solicitadas y no semalgastan los recursos.Una vez que la autorización de los recursos hasido satisfactoria, los clientes de lacomunicación pueden reservar los recursos en lared de cable para poder transmitir con losparámetros de QoS demandados en el inicio delestablecimiento de la comunicación. Estapetición de reserva por parte de los clientes esefectuada al CMTS, que como ya se ha dicho, esel elemento que tiene el control de los recursosexistentes y disponibles para su utilización. Deesta forma, si existen los recursos demandados,se los reserva al cliente. Además también secontrola que no se demanden en la reserva másrecursos de los que fueron autorizados en laetapa de autorización, de lo cual también tieneun control el CMTS. Es decir, el CMTS realizauna gestión de los recursos físicamente dentrode la jerarquía.- COPS PacketCable (basado en el protocoloCOPS estándar, [6]): se ocupa de laautorización de los usuarios, así como de laautorización de los recursos en la red.- RSVP+ (basado en el protocolo RSVPestándar, [7]): se ocupa de la reserva y de laactivación de los recursos.- Protocolo de señalización de aplicación(basado en el protocolo NCS estándar, [8]):es necesario para que se inicie elmecanismo de autorización, así como el dela reserva.4. Resultados.Las simulaciones en OPNET realizadas tienendos objetivos diferentes, por una parte, sepretende testear el uso de la arquitectura dePacketCable para extraer conclusiones sobre laCalidad de Servicio dispensada. Y por otraparte, se han realizado simulaciones para ver elpropio comportamiento de una red de cableDOCSIS, así como los resultados que ofrecenlos diferentes tipos de servicio en el upstreamque son ofrecidos por ella misma a nivel de capafísica.4.1. Configuración arquitecturaPacketCable.Se han realizado simulaciones de la arquitecturaen OPNET (Figura 1) creada con el objetivo decomprobar el establecimiento de la señalizaciónadecuada, acorde con la descrita en la figura 3.Así como para comprobar el comportamientoobtenido por una aplicación que deba serautorizada, y para la que se realicen reservas derecursos a través de RSVP+ y se hagan cumplircon el planificador WFQ (Weighted FairQueueing). Y todo ello comparándolo con elcomportamiento de una aplicación que no haganingún tipo de petición de QoS.Finalmente, en el modelo de PacketCable existeuna última etapa, que es la de la activación delos recursos. Esta etapa tiene su razón porquelos recursos han sido reservados por el CMTS,pero hasta que el cliente no los activa no tomaposesión de ellos. Esto hace posible que entre lareserva y la activación pueda ser posible queotros clientes hagan uso de los recursos de lared, permitiendo hacer un uso más eficiente delos limitados recursos.Las funcionalidades son resueltas por lossiguientes protocolos:3
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Page 6 and 7: - Nominal Grant Interval : “confi
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