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S. Guemara El Fatmi 1 La Qualité de Service dans les Réseaux Classe: Mastère en télécommunication Enseignante: Sihem Guemara El Fatmi

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S. Guemara El Fatmi 1

La Qualité de Service dans les Réseaux

Classe: Mastère en télécommunicationEnseignante: Sihem Guemara El Fatmi

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S. Guemara El Fatmi 2

Plan La QoS (besoins, définitions, paramètres,…) QoS dans l’ISO QoS dans ATM QoS dans Internet

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S. Guemara El Fatmi 3

Visioconférence

Télé-enseignement

audioconférence ftp

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S. Guemara El Fatmi 4

Plusieurs types d’applications

Contraintes: Temps:

Temps-réel: voix, image, à caractère urgent,… Non Temps-réel: (best-effort) telnet, ftp,…

Fiabilités: Taux d’erreurs Taux de perte

Besoin en ressources: Bande passante Capacité de stockage

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S. Guemara El Fatmi 5

Plusieurs types de réseaux

CaractéristiquesRessources limitéesPas de fiabilité totaleDélais

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S. Guemara El Fatmi 6

Applications/ Réseaux? Question: Tolérance des limites des réseaux par les

applications? Réponse:

Oui pour certaines applications (nécessite de définir des seuils limites négociables)

Due par exemple aux caractéristiques de l’être humain Problématique de la QoS: Exprime la tolérance que peut avoir

une application face aux imperfections du réseaux (temps, fiabilité, ressources).

Définition de ces limites Non pour d’autres Recours par exemple à un réseau dédié

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S. Guemara El Fatmi 7

Audio

• Confort d’écoute : flux limpide etclair•Dialogue interactif

Exempleapplications multimédias

Vidéo

• Média plus souple que l’audio• Lisibilité d’une image est subjective•Exige un débit élevé

Le flux doit arriver à temps pour le play-backBesoin de synchronisation,

……

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S. Guemara El Fatmi 8

DEFINITION1CCITT I.350 (UIT-T E.800)

La qualité de service (QoS), est l’effet collectif d ’une performance de

service détermine le degré de satisfaction d’un

utilisateur de service

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S. Guemara El Fatmi 9

DEFINITION2 La QoS, est:

un ensemble de caractéristiques de performance de service

se manifeste par un ensemble de paramètres pouvant prendre des valeurs quantitatives ou qualitatives.

Exprimée et perçue par l’utilisateur Quelle qualité? Quel prix?

assurée par l’opérateur Une disponibilité Un coût

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S. Guemara El Fatmi 10

Deux types de paramètres:

Qualitatifs: ne peuvent pas être mesurés directement mais sont perceptibles par l ’utilisateur (qualité du son, de l’image,…)

Quantitatifs: peuvent être directement observés et mesurés aux points d ’accès au service (délai, débit,…)

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S. Guemara El Fatmi 11

La QoS offerte par un réseau: Constitue un aspect très important pour les applications actuelles et

futures Concerne aussi bien les utilisateurs, les opérateurs que les

fournisseurs de service Réfère à la capacité d’un réseau de fournir le service attendu par un

trafic donné Peut être basée sur les priorités incluant des BP dédiées, des temps

de latence et des pertes contrôlés Augmentation de la priorité de certains trafic et diminution de celle

d’autres trafics Possibilité d’utilisation de files d’attente avec plusieurs classes de

clients et ayant des gestions et des services différents

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S. Guemara El Fatmi 12

Face à la QoS...

… le réseau ne peut fournir ce dont il ne dispose pas.

… le réseau doit gérer les ressources disponibles selon : la demande et les contraintes de ses

applications, les paramètres de sa configuration, et les politiques adoptées (optimisation des

ressources,…).

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S. Guemara El Fatmi 13

Récent intérêt pour la QoS?

Pour les applications: contraintes de plus en plus strictes

Pour les opérateurs: répondre aux besoins de ses clients faire face à la concurrence

Existence de plus en plus d’outils (technologiques) pour offrir la QoS désirée.

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S. Guemara El Fatmi 14

Caractérisation d ’un système de communication -1- Le délai de transit:

entre émetteur et récepteur temps de transmission sur les liens + temps passé au

sein des éléments (traitement et attente) expression: maximum, moyen sur un intervalle de

temps, minimum de transit Pas de transmission instantanée, pas de retard

égal entre les unités de donnée

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S. Guemara El Fatmi 15

Caractérisation d ’un système de communication -2- La gigue d’inter-arrivée:Variation dans le délai de transit des paquets

de bout en bout.Peut causer une distorsion du flot de

données.Les applications temps-réel y sont sensibles :

le signal peut être déformé.Peut affecter le délai de transmission et

l ’inter-activité de certaines applications.

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S. Guemara El Fatmi 16

Caractérisation d ’un système de communication -3- La bande passante:Correspond au débit de transfert maximum

entre deux points terminauxLimitée par l’infrastructure physique et par le

nombre de flots partageant le même composant du chemin de bout en bout.

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S. Guemara El Fatmi 17

Caractérisation d ’un système de communication -4- Le taux de perte et d’erreur (fiabilité):Taux de perte moyen des paquets

cause1: corruption dans le paquet transmis cause2: rejet de paquet en cas de congestion cause3: erreur de routage

Taux d’erreurs (fiabilité)

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S. Guemara El Fatmi 18

Définir une QoS…-1- … consiste à affecter un ensemble de valeurs

bien déterminées à un ensemble de paramètres…

… selon les besoins de l’application, … selon les possibilités du réseau. Exemples:

Audioconférence: Délai < 150 ms ( 400 ms), Gigue < 200 ms, Perte < 20% (compréhensible)

Visioconférence: Délai < 200 ms, Gigue < 100 ms, Perte des images < 3%

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Définir une QoS…-2- Objet d’un contrat entre l’utilisateur et le

réseau:L’utilisateur spécifie la QoS requise et

s’engage sur son trafic (son comportement)Le réseau s’engage sur la QoS convenue

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S. Guemara El Fatmi 20

Principes de QoS 1- Spécification de la QoS L’utilisateur spécifie les valeurs des

paramètres du service demandé et le type de comportement qu’il compte adopter

Si le réseau offre différentes classes de services (=> différentes tarifications), l’utilisateur choisit la classe de service la plus proche de ses besoins.

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S. Guemara El Fatmi 21

Principes de QoS2- Mapping de la QoS Le fournisseur de service (réseau) traduit les besoins de

l’utilisateur exprimés en termes de paramètres de QoS en des termes relatifs à des consommations et/ou disponibilité de ressources.

Traduction: chaque besoin est exprimé par l’utilisateur par certaines valeurs de gigue, de délai, de perte,...

3 situations: La quantité de ressources disponibles est suffisante

connexion établie La quantité de ressources disponibles est nettement inféreiure à

celle requise abandon de la connexion La quantité de ressources disponibles est insuffisante mais

relativement proche de celle requise Négociation de la QoS

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S. Guemara El Fatmi 22

Principes de QoS3- Négociation de la QoS N’a pas de sens si :

ce qui est demandé par l’utilisateur est possible par le réseau Ce qui est demandé par l’utilisateur est très loin de ce qui est possible par le

réseau A un sens si ce qui est requis par l’utilisateur est proche de ce qui est

possible par le réseau Trouver un agrément entre les valeurs des paramètres demandés par

l’utilisateur et celles pouvant être possibles par le réseau. Se fait avant l’établissement de la connexion. La notification du coût pour un service donné est nécessaire avant tout

déploiement de ce service. Peut amener à la révision de certains paramètres de la QoS demandée ou

au comportement devant être adopté par l’utilisateur.

Accord ou pas d’accord

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S. Guemara El Fatmi 23

Principes de QoS4- Renégociation de la QoS Peut être initiée par: l’utilisateur du service: s’il veut demander

une QoS meilleure ou réduire ses besoins (économie)

le réseau: s’il manque de ressources, alternative à une interruption de service Exemple: le cas d’un mobile

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S. Guemara El Fatmi 24

Principes de QoS5- Comptabilisation de la QoS Coût calculé sur la base des valeurs des

paramètres de QoS demandés et du comportement de l’application

Oblige l’utilisateur à ne demander que ce dont il a besoin

Peut dépendre aussi de: la durée du service demandé la quantité des données échangées de la période pendant laquelle le service est

assuré

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Qualité de Service : composants

ORDONNANCEMENT

ROUTAGE

POLICINGSHAPINGSIGNALISATION

&CONTRÔLE D ’ADMISSION

Présentateur
Commentaires de présentation
Pour prendre en charge la QoS dans Internet, on a besoin de ces différents composants :
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S. Guemara El Fatmi 26

Signalisation

Permet de reconnaître les différents types de trafic le long du chemin pris

Effectue la réservation de ressources le long de ce chemin

Permet aux commutateurs l’envoi d ’information de supervision.

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S. Guemara El Fatmi 27

Contrat de traficService Level Agreement (SLA) Entre le réseau et le client Le réseau tient ses promesses tant que le client

tient les siennes Le réseau et l’application s’échangent deux

types de paramètres Les descripteurs de trafic (le comportement prévu par

l’utilisateur (trafic constant ou variable, bédit max ou moyen, durée de rafales,….)

Les descripteurs de QoS (les paramètres demandées pour la QoS (en termes de temps, fiabilité et exigences en ressources))

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Contrat de traficService Level Agreement (SLA) Descripteurs de trafic

Caractérisent le comportement de la source Permet de surveiller la source pendant la transmission

Débit ( Débit minimum, Débit moyen, Débit soutenu, Débit maximum (peak rate))

Ratio de variabilité (Dmoyen / Dmax) Taille max. d’une rafale

Descripteurs de QoS Caractérise le niveau de qualité demandée par l’application Permet au réseau d’allouer/réserver les ressources

Délai de transfert de bout en bout Variation du délai (gigue) Ratio d’erreur bit (BER) Ratio de perte paquet (PLR)

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Politiques de contrôle de la QoS

Englobent toutes les actions prises par le système (le réseau) pour mesurer et contrôler le trafic utilisateur et pour protéger les ressources réseau du comportement abusif de certains utilisateurs et gérer ces ressources.

Permettent au réseau de réagir lorsque l’utilisateur dépasse les termes du service consenti.

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S. Guemara El Fatmi 30

1- Contrôle d’admission(d’une nouvelle connexion) Se base sur la comparaison entre les besoins en

ressources engendrés par un nouveau service et les ressources effectivement disponibles pour accepter ou pas ce nouveau service.

Ne doit en aucun gêner les services déjà en cours Génère une réservation de ressources dans le réseau et

les systèmes terminaux. Résultat: ouvrir ou refuser cette nouvelle connexion Se fait avant toute connexion

.

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2- Contrôle de conformité Contrôle d’admission: pour une nouvelle connexion

(nouveau service).

Contrôle de conformité: se fait durant la connexion. Concerne la surveillance du trafic introduit et son contrôle par rapport au comportement établi à l’avanceRésultat: trafic conforme (il passe) ou non-conforme (la décision

revient au réseau) Le réseau doit ‘ façonner ’ (shape) le trafic entrant Une grande différence entre envoyer un paquet de

100Mb chaque sec et envoyer un paquet de 1Kb chaque 10 microsec.

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3- Adaptation de la QoS

Essaye de maintenir le plus longtemps possible la QoS contractée lors de la phase de négociation.

Permet de réagir en cas de changement dans l ’environnement lors des détections de violation.

Permet d ’assurer une dégradation progressive au lieu d ’une terminaison brusque du service.

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S. Guemara El Fatmi 33

4- ‘ Shaping and policing ’

Afin de rendre les flux entrants conformes au descripteur de trafic,La connexion peut façonner (Shaping) le trafic

(ex: une limite inférieure à l ’inter-arrivée entre paquets)

Le réseau peut surveiller (policing) chaque flux et prendre des mesures particulières pour les paquets entrants (marquage ou goutte à goutte)

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S. Guemara El Fatmi 34

5- Classification, Files d’attente et ... Définition de plusieurs classes de clients à chaque fois

que nécessaire Nécessité pour le routeur de classer chaque paquet

selon les performances attendues Nécessité d’une F.A. pour chaque classe de trafic

identifiable Nécessité d’un mécanisme pour élire dans les F.A. le

paquet qui doit accéder au support: ordonnancement. Nécessité d’un mécanisme de gestion de file d’attente

(rejet): définir le paquet à rejeter en cas de débordement de file

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S. Guemara El Fatmi 35

6- Fonctionnalités de terminaison

Libération de toutes les ressources réservées une fois le service terminé:ressources réservées pour la livraison du

service, terminaison des différents processus logiciels

lancés pour assurer le service

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S. Guemara El Fatmi 36

LA QUALITE DE SERVICE DANS LE MODELE OSI

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S. Guemara El Fatmi 37

Relève de la couche transport qui a une position particulière dans le modèle OSI

La couche transport est garante de la QoS fournie par le réseau (couches 1,2 et 3) et demandée par l’utilisateur (couches (5, 6 et 7)

Si la couche réseau est sans faille, la tâche de la couche transport est légère

Si la couche réseau est non fiable, la tâche de la couche transport est lourde

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8 paramètres pour la QoS:

Temps d’établissement de la connexion Probabilité d’échec de la connexion Débit de la liaison Temps de transit Taux d’erreur résiduel Protection Priorité Résiliation

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Rôles de la couche transport vis à vis de la QoS Intermédiaire (négociation) Acteur (en cas de ‘défaillance’ du réseau) Garant (surveillance du réseau et de

l ’utilisateur)

Peut refuser une connexion sans même faire appel aux couches basses (les demandes de l’utilisateur ne sont pas réalistes face aux capacités et performances du réseau)

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Pratiquement, la QoS n’a pas constitué un aspect crucial dans les réseaux conformes à l ’architecture OSI.

Explication: les applications se déroulant sur de tels réseaux ne sont généralement pas très gourmandes en matières de QoS

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LA QUALITE DE SERVICE DANS LES RESEAUX ATM

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Asynchronous Transfer Mode

Asynchrone : non assujetti à une horloge Haut débit Qualité de service Idée de base: Transmettre l’information dans

des petits paquets de taille fixe: cellules => commutation de cellules

Une cellule: 53 octets (5 : entête, 48: info. Utile)

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ATM est une ...

...Technologie: car dissimulée au yeux des utilisateurs

... Service potentiel: car visible par l’utilisateur

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S. Guemara El Fatmi 44

L’ATM est une rupture avec la traditionnelle commutation de circuits.

Raisons: Commutation de cellules bp. plus souple que la commutation de

circuits. Convient aussi bien aux débits constants (audio, vidéo) et aux

débits variables (données) Plus simple à réaliser pour les hauts débits et les fibres optiques Pourquoi une taille si petite?

Satisfaire des contraintes de synchronisation dans la transmission téléphonique

Favoriser le haut débit (temps de traitement dans les commutateurs)

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S. Guemara El Fatmi 45

Orienté connexion

Set up: message d’établissement d’une connexion => chemin= circuit virtuel (CV)

Toutes les cellules appartenant à un même message passent par le même CV

Séquencement garanti Arrivée non garantie (un commutateur peut se

permettre de détruire une cellule ‘bien portante’ pour des raisons de congestion)

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Les réseaux ATM

Sont organisés comme des WAN traditionnels (liaisons + commutateurs)

Deux classes de débit: 155.52 Mbps => 150 Mbps622 Mbps (155.52 x 4) => 600 Mbps(compatibilité avec le système de transmission

de SONET)

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S. Guemara El Fatmi 47

ATM est un bon candidat pour...

Remplacement du réseau téléphonique Vidéo à la demande Applications à haut débit Applications client/serveur Interconnexion de réseaux locaux

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S. Guemara El Fatmi 48

Les services ATM -1-

Nombreux Concernent en premier lieu le multimédia: futur Supportent aussi les services développés:

actualité Actuellement: consistent à utiliser le réseau ATM

comme un réseau de transport physique (acheminement de trames Ethernet, des paquets IP ou des cellules d’un autre réseau)

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Les services ATM

Un certain nombre de services normalisés: IP/ATMService de transport VidéoService de commutation de cellulesService FR (Frame Relay)Service de transport de circuits

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S. Guemara El Fatmi 50

Le modèle de référence ATM

3 couches: AAL: c. adaptation à l’ATM

CS: s/c. de convergence

SAR: s/c. de segmentation et de réassemblage

ATM: c. ATM

Phy: c. physique

TC: s/c. de convergence transmission

PMD: s/c. dépendant du support

AAL

ATM

Phy

CS

SAR

TC

PMD

Fonctionnement des 2 sous-couches d’une même couche:

La s/c de dessous exécute le travail et la s/c de dessus fait le lien avec la couche supérieure

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S. Guemara El Fatmi 51

La couche physique S’occupe du support physique: tension, échantillonnage des bits, ... TC: (indépendant du support)

génération et vérification de la zone de détection d’erreurs de l’entête (HEC)

délimitation des cellules adaptation de la vitesse de transport génération et récupération des cellules sur le support physique à l’émission: envoie les cellules à PMD sous forme d’une chaîne de bits à la réception: prend de PMD une suite de bits et les convertit en

cellules pour la couche ATM. PMD (PM): (dépendant du support)

transmission sur le support physique, horloge positionne les bits 0 et 1 et gère leur synchronisation les solutions les plus courantes: SONET, SDH.

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S. Guemara El Fatmi 52

La couche ATM

Gère le transport de bout en bout de la cellule

Définit le format d’une cellule et le rôle du champs d’en-tête

Etablit et libère le circuit virtuel Assure le contrôle de congestion

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La couche AAL

Permet aux utilisateurs d’envoyer et de recevoir des paquets de taille supérieure à celle de la cellule => interface avec les couches supérieures

SAR: inter fonctionnement avec les couches > Segmente ces paquets Transmet les cellules individuellement Les ré assemble de l’autre côté

CS: Permet l’offre de plusieurs classes de service⇒ Capable de satisfaire plusieurs types d’applications de

caractéristiques différentes

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S. Guemara El Fatmi 54

Quatre classes de serviceQuatre classes de protocoles

Classe A Classe B Classe C Classe D

Synchro. Source récepteur

Forte Faible

Flux Constant Variable

Type de connexion

Orienté connexion Sans connexion

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S. Guemara El Fatmi 55

Service de classe A: émulation de circuits Service de classe B: transport de la vidéo Service de classe C: transfert de données

en mode connecté Service de classe D: transfert de données

en mode non connecté

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Comparaison entre modèle ATM et modèle OSI. Dans ATM: c’est la couche physique

(PMD) qui reconnaît le début d’une cellule dans le flux binaire, dans l’OSI et la plus part des autres réseaux, c’est la couche LD qui assure cette fonction.

La couche ATM est un mélange de la couche LD et réseau.

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S. Guemara El Fatmi 57

3/4 AALCS ----------

SAR

Fournir une interface standard (convergence)

------------------------------------------------------Segmentation et réassemblage

2/3 ATM

Contrôle de fluxGénération/extraction en-tête de cellulesGestion des conduits/voies virtuelsMux/ démux des cellules

2

----------1

Physique

TC

-----------

PMD

Découplage débit cellulesGénération et vérification total contrôle en-têteGénération de cellulesEmpaquetage et dépaquetage des cellules

---------------------------------------------------------------Synchronisation physiqueAccès physique au réseau

Couche OSI

Couche ATM

S/c. ATM Fonction

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La couche d’adaptation AAL

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S. Guemara El Fatmi 59

Couche transport pour ATM?

Pas certain:1. la couche ATM a les fonctionnalités d’une couche

réseau => la couche AAL peut sembler une couche transport (analogie entre AAL5 et UDP)

2. aucun des protocoles AAL ne fournit une connexion fiable de bout en bout

Ceci explique que bp d’applications utilisent une couche transport au dessus de l’AAL.

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S. Guemara El Fatmi 60

Différence entre AAL et TCP?

Type de données transmises: ATM=> flots de données vidéo et audio (rapidité de délivrance > exactitude des données transmises, pas de contrôle de flux ni d’erreurs)

Page 61: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 61

La couche AAL Buts:

gérer l’interface avec les couches de protocoles situées chez l’utilisateur (fournir des services utiles aux programmes d’application)

faire écran aux mécanismes de fragmentation des données en cellules et de leur réassemblage

Ses fonctions dépendent des exigences des couches supérieures

Doit supporter les besoins des différents utilisateurs du service utilisateur => doit supporter des protocoles multiples offre une ‘vitrine’ présentant plusieurs types de service

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S. Guemara El Fatmi 62

Services de la couche AAL

Assembler, désassembler les cellules Compenser le délai variable de la

méthode ATM Prendre en charge les cellules perdues Récupérer la synchronisation horloge

Services assurés par les deux sous-couches CS et SAR

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S. Guemara El Fatmi 63

La sous-couche CS

Sa fonction dépend du service qui doit être rendu à l’utilisateur

Fournit le service de l’AAL au point d’accès au service

Selon le protocole, les sous-couches peuvent être vides si la couche ATM est suffisante pour les exigences des utilisateurs.

Page 64: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 64

La sous-couche SAR

Au niveau émetteur: Segmente les données des couches supérieures en un ensemble de segments de données correspondant à la taille de la cellule.

Au niveau récepteur: rassemble les cellules pour restituer les données aux couches supérieures

Y sont définies les structures qui serviront au transport de l’information

Page 65: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 65

Les classes de services

4 classes de service Classification:

Relation de temps entre la source et le destinataire Le type du débit généré (constant ou variable) Le mode de connexion (avec ou sans)

4 types de protocoles AAL sont définis par l’UIT-T pour supporter les 4 classes de service.

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S. Guemara El Fatmi 66

AAL 1

Trafic de classe A (TR, CBR, orienté cx) Les bits proviennent de la source à débit

constant et doivent être remis au même débit, avec un délai de transmission minimum et avec le moins de gigue possible.

L’entrée est un flot de bits, sans frontière de messages.

Fournit un service d’émulation de circuits en permettant d’utiliser la souplesse de l’ATM.

Page 67: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 67

CBR: Constant Bit Rate

Transmission à débit constant nécessitant une forte synchronisation entre E et R (téléphonie, TV, vidéoconférence,..)

La cx est équivalente à un circuit téléphonique « émulation de circuits »

Transmission des bits sans aucun contrôle (erreur, flux,...) Importante dans ATM car permet d’écouler des trafics tels que les

données temps réel ou interactif, le trafic téléphonique, l’audio ou la vidéo

sensibilité au délai et à la gigue spécifié par le temps d’inter-arrivée de cellules (PCR) caractérisé par une quantité de bande passante disponible durant

toute la connexion

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S. Guemara El Fatmi 68

AAL2

Service VBR (variable Bit Rate) Transmission à débit variable 2 classes:RT-VBR et NRT-VBR Supporte les services de la classes B Exemple : service vidéo à débit variable Convient à des flots de données dans lesquels

certaines erreurs sont possibles. Permet d’exploiter la flexibilité et l’efficacité de

l’ATM (ex: rafraîchissement de l’image)

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S. Guemara El Fatmi 69

VBR -1- RT-VBR:

Applications: débit var + contraintes temps réel importantes utilisée par les applications multimédia Ex: vidéo comprimée ou échange de données MPEG

(rafraîchissement de l’image) ATM doit éviter les gigues lors de la délivrance des données

(images saccadées) => grand contrôle du délai d’acheminement des cellules

Quelques pertes de cellules sont tolérables caractérisée par un débit crête (PCR), un débit soutenable

(SCR), la taille max. des rafales (MBS), une contrainte sur le délai de transmission (CTD) et la variation du délai de transmission (CDV)

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S. Guemara El Fatmi 70

VBR -2- NRT-VBR (Non-Real Time Variable Bit Rate ):

Trafic nrt où l’instant de remise est important même si une gigue est tolérée

spécifiée par le débit moyen (MCR), le débit crête des cellules (PCR) et la taille des rafales (MBS)

destinée au trafic à débit variable pour une meilleure utilisation des ressources du réseau

ne comporte aucune contrainte sur les délais (ex: synchronisation)

Ex: transfert d’un document multimédia: mis en attente chez l’user tant qu’il n’est pas arrivé dans sa totalité. Celui-ci est prévenu quand tout le document est arrivé.

autre ex: un courrier électronique

Page 71: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 71

AAL3/4 -1-

Regroupement des protocoles des classes C et D. Service ABR (Available Bit Rate) Service en mode connecté ou non connecté, à débit

variable, sans relation avec le temps Possibilité de contrôle de flux et retransmission des

fragments perdus Caractéristique propre: possibilité de multiplexage:

plusieurs sessions d’un hôte unique, sur un même CV et qui ne sont séparés qu’à la destination. Intérêt: Economique.

Page 72: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 72

AAL3/4 -2-

2 types de fonctionnement: Flot Message

Fonctionnement message: Chaque appel à AAL3/4 => injection d’un message, lequel est

remis tel quel => préservation des frontières du message. Possibilité de transport fiable ou pas

Fonctionnement flot: On ne préserve pas la frontière du message Possibilité de transport fiable ou pas

Page 73: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 73

ABR Transmission d’un débit ‘possible’(par rapport aux ressources disponibles

restantes) Application:

trafic sporadique, en rafales ou sous forme de pointes de trafic bande passante difficilement prévisible ex: entreprise reliée à ses succursales au moyen de lignes louées =>

dimensionnement des lignes? ATM garantit un débit min en permanence et fait son possible pour couvrir

les pointes de trafic mais sans garantie. C’est la seule classe qui offre un certain service et garde la possibilité de

demander à l’utilisateur de réduire son trafic destinée aux applications pouvant moduler leur débit en utilisant un contrôle

réactif utilisée pour un trafic à débit variable qui n’exige aucune garantie de BP ou

de latence fournit un service du type ‘ best effort ’enrichi par un contrôle de flux

(cellules RM) permettant aux applications d’ajuster leur trafic aux ressources disponibles.

Page 74: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 74

AAL5

Aussi appelé SEAL (Simple and Efficient Adaptation Layer)

Principalement service CBR (constant Bit Rate)

Page 75: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 75

UBR

Définition d’aucun débit Ne fournit aucun mécanisme de contrôle de flux Pas d’information en retour en cas de congestion Typique de la transmission de données en datagramme

(IP): pas de garantie de débit ni de remise Service ‘ best effort ’ Toutes les cellules envoyées sont acceptées. Elles sont

détruites en cas de congestion destinée au trafic à débit variable utilisée par les trafic n’ayant aucune exigence en QoS

Page 76: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 76

Propriétés des classes de service ATM

Bande passante garantie

Oui Oui Oui Optionnel Non

Adapté au trafic temps réel

Oui Oui Non Non Non

Adapté au trafic sporadique

Non Non Oui Oui Oui

Indication de congestion

Non Non Non Oui Non*

Propriété CBR RT-VBR NRT-VBR ABR UBR

Page 77: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 77

La QoS est fondamentale dans les réseaux ATM

Explication: caractère particulier des applications (trafic temps réel (audio, vidéo))

L’établissement du CV s ’accompagne d’un contrat entre l’opérateur et l’utilisateur d’un service ATM.

Si réseau public, le contrat peut avoir des obligations et des contraintes légales.

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S. Guemara El Fatmi 78

Le contrat: trois parties

Le trafic susceptible d’être généré par l’utilisateur sur le réseau.

Le service accepté d’un commun accord Les conditions de conformité requises

Peut être différent dans les deux directions (E=>R, R=>E)

pas d ’accord => pas de contrat => pas de connexion

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S. Guemara El Fatmi 79

Partie1:Le trafic susceptible d’être offert = ‘ Descripteur du trafic ’ Caractérise la charge (et la variation) de

trafic qui peut être assuré Formulé en quantités mesurables

(paramètres de la QoS) => définitions objectives des conditions de conformité

Ces paramètres peuvent faire l’objet de négociation

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S. Guemara El Fatmi 80

Partie 2:Le service accepté d’un commun accord Spécifie la QoS souhaitée par l ’usager

et acceptée par le réseau. Formulé en quantités mesurables

(classes de service) => définitions objectives des conditions de conformité

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S. Guemara El Fatmi 81

Partie 3:Les conditions de conformité requises Précisent ce que chaque partie doit faire pour

respecter les règles du contrat:si l ’utilisateur transmet une cellule trop tôt

=> clause d ’annulation de contrat?Si le réseau ne peut assurer la QoS =>

procès intenté par l ’usager? Partie fondamentale du contrat, doit être

négociée entre les deux parties de façon stricte et précise.

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S. Guemara El Fatmi 82

Les différentes métriquesde QoS dans ATM -1- Bit Error Ratio (BER), fiabilité taux d’erreur bit, non spécifique à ATM, dépend du système de

communication utilisé Cell Loss Ratio (CLR), fiabilité taux d ’erreur cellulespécifique à ATM1 principale raison: congestion

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S. Guemara El Fatmi 83

Les différentes métriquesdans ATM -2- Cell Insertion Ratio (CIR), fiabilitécas où une erreur non détectée se produit sur

l’en-tête de la cellule, le cellule est orientée vers une autre destination

difficile à traiterconséquence possible: augmentation du trafic

non justifié (=> dégradation de service)

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S. Guemara El Fatmi 84

Les différentes métriquesdans ATM -3- Cell Transfer Delay (CTD), délai temps qui s’écoule entre l’instant où le

premier bit de la cellule quitte le premier point d ’observation et l’instant où le dernier bit de la cellule passe le second point d’observation. les deux points évoqués sont les deux

interfaces réseau des deux nœuds d ’extrémité si la métrique considérée est le délai de bout en bout.

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S. Guemara El Fatmi 85

Les différentes métriquesdans ATM -4- ...CTD... plusieurs facteurs peuvent le

déterminer:délai de codagedélai de paquétisation,délai de propagationdélai de transmissiondélai de commutationdélai de mise en file d’attentedélai de réassemblage

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S. Guemara El Fatmi 86

Les différentes métriquesdans ATM -5- Cell Delay Variation (CDV) –jitter, gigue-,

délaimesure la variance admissible du temps

d’acheminement des cellules au destinataireexprime le caractère aléatoire que revêt une

partie du temps composant le délai de bout en bout pris par une cellule pour arriver à destination

dans le cas idéal, ce temps aléatoire devrait être le même pour toutes les cellules.

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S. Guemara El Fatmi 87

Techniques pour la mise en place de la QoS dans ATM Canalisation et politique de trafic Contrôle de congestionContrôle d’admissionContrôle de conformitéRéservation de ressourcesContrôle de congestion basée sur le débit

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S. Guemara El Fatmi 88

Canalisation et politique de trafic La mise en place des paramètres de QoS

est basée sur un algorithme spécifique: GCRA (Generic Cell Rate Algorithm)

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S. Guemara El Fatmi 89

Principe du GCRA (Generic Cell Rate Algorithm) -1- Vérifier la conformité de toutes les cellules

aux paramètres de QoS définis pour le CV en question.

GCRA se base sur le PCR (débit max. de transmission de cellules) et le CDVT variation maximale admissible du délai d ’acheminement des cellules).

Soit T= 1/PCR, T est le temps minimum séparant deux cellules transmises.

Soit L= CDVT

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S. Guemara El Fatmi 90

Principe du GCRA -2- (Test de conformité) Si cellule arrive au bout d’un temps >T à la

cellule précédente est considérée conforme Si cellule arrive au bout d’un temps <T: pas trop tôt (L), elle est considérée conforme

et celle d’après doit résorber l’avance pour ne pas augmenter le débit autorisé (PCR)

trop tôt (L), elle est considérée non conforme. Selon le réseau, elle est soit détruite, soit son CLP est mis à 1

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S. Guemara El Fatmi 91

Malgré la mise en œuvre de techniques de canalisation du trafic, les réseaux ATM n’atteignent pas systématiquement les performances espérées et souscrites dans le contrat de trafic:

Un phénomène de congestion est toujours possible

Le problème de congestion

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S. Guemara El Fatmi 92

Contrôle de congestion

Deux types de congestion:congestion à long terme provoquée par un

trafic supérieur à celui que le réseau est capable de supporter

congestion à court terme causée par un trafic en rafale

ATM doit trouver un compromis entre ces deux types de congestion.

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S. Guemara El Fatmi 93

Différentes stratégies pour le contrôle de congestion Le contrôle d’admission La réservation des ressources Le contrôle de congestion basé sur le

débit des cellules

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S. Guemara El Fatmi 94

Le contrôle d’admission -1- Dans les réseaux à faible débit, le réseau peut

prévenir l ’usager de l ’occurrence d ’une congestion pour que ce dernier réduise son débit.

Dans les réseaux à haut débit, ceci est infaisable car avant la réaction de l ’usager, des milliers de paquets peuvent venir renforcer cette congestion => Prévention de la congestion plutôt que sa guérison.

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S. Guemara El Fatmi 95

Le contrôle d’admission -2- Une façon de prévenir la congestion consiste à

renforcer le contrôle d’admission (acceptation ou refus d’une nouvelle demande de connexion)

Le refus d’une demande de connexion doit être équitable (les applications à haut débit ne doivent pas affecter celles à faible débit)

=>2 classes d’applications ayant même probabilité de refus (chaque classe se voit attribuer un pool de ressources propres)

Page 96: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 96

La réservation des ressources

Est en étroite relation avec le contrôle d’admission

Intervient à l ’avance lors de l ’établissement du circuit virtuel

Cas de la B.P.: pour un PCR donné, le réseau réserve suffisamment de B.P. tout au long de la route empruntée par le CV. Effectué par le SETUP.

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S. Guemara El Fatmi 97

Contrôle de congestion basé sur le débit Cas de CBR et VBR: impossible de demander à

l ’E de réduire sa production de cellules même en présence de congestion

Cas de UBR: tout est possible: s ’il y a trop de cellules, elles sont détruites

Cas de ABR: réseau prévient l’E. de la congestion et lui demande de réduire son débit temporairement. Si l ’E ne réagit pas, le réseau peut détruire les cellules.

Page 98: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 98

Le contrôle de congestion pour un trafic ABR Sujet de discussion très chaud Plusieurs propositions ont été faites Une seule a été retenue

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S. Guemara El Fatmi 99

Solution: basée sur le débit-1- Basée sur l ’idée que chaque E. travaille à

un certain débit courant ACR (MCR<ACR<PCR)

Si congestion, ACR est réduit mais pas en dessous de MCR

Si congestion disparaît, ACR augmente progressivement mais pas au dessus de PCR

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S. Guemara El Fatmi 100

Solution: basée sur le débit-2- Basée sur des cellules de type RM,

initialisée par l’émetteur. Chaque cellule RM contient la val. du débit

auquel l ’E. veut émettre (ER) Quand RM traverse sur sa route un

commutateur en congestion, celui-ci peut réduire la valeur de ER => l ’E. peut connaître le débit max. accepté par tous les commutateurs, il peut alors ajuster son débit

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S. Guemara El Fatmi 101

Conclusion

Afin de faire face à différentes applications, ATM fournit un grand choix de classes de service (garantie totale --> aucune garantie)

ATM intègre différents mécanismes (réservation de ressources, contrôle d ’admission, routage, signalisation,…)

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S. Guemara El Fatmi 102

LA QUALITE DE SERVICE DANS INTERNET

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S. Guemara El Fatmi 103

Quelques limites d’Internet-1

Service réseau Best-EffortConstitue la base du service offert par

InternetAucun contrôle d ’admission, tous les paquets

sont traités de la même manière (FIFO), en cas de congestion, ils sont jetés de manière indifférente: Tail Drop

Maximise le débit mais au détriment des délais et de la fiabilité => applications multimédia infaisables

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S. Guemara El Fatmi 104

Quelques limites d’Internet-2

Contrôle de flux fourni par TCP : slow start & congestion avoidance Applications élastiques Ne garantit pas l’équité de partage de ressources TCP s’adapte mal au contrôle préventif de trafic

Croissance des flux UDP Flux multimédias Pas de contrôle de flux

Page 105: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 105

Vers le temps réel: deux alternatives

Stratégies de bout en bout S’adapter au réseau malgré ses défauts Source

Détecter les congestions : feedback RTCP Traiter les congestions : contrôle de débit

Destination Synchroniser Réparer le signal

Stratégies dans le réseau(IntServ, DiffServ) Réserver explicitement des ressources (ATM) Accorder des priorités Détruire avec discernement Contrôle d’accès Contrat entre les réseaux

Présentateur
Commentaires de présentation
Besoins de QoS dans le réseau Contrôler le partage de ressources dans le réseau Protéger les informations importantes Permettre des transmissions à faibles délais et pertes
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S. Guemara El Fatmi 106

IntServ: Le modèle à intégration de services Lancé par l’IETF pour fournir des extensions à IP

permettant l’offre d ’une certaine qualité de service (RFC 1633).

Objectif : Offrir une QoS déterministe pour chaque flux

Un flux est un ensemble de paquets possédant la même source, la même destination et les mêmes caractéristiques de QoS (flow spec)

Principe: Contrôle de réseau et Réservation de ressources

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S. Guemara El Fatmi 107

Le modèle à intégration de services

IntServ définitLes services fournis par l’architectureLes fonctions nécessaires pour fournir ces

servicesUn protocole de signalisation

Mais il ne spécifie pas les mécanismes utilisés pour réaliser ces fonctions

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S. Guemara El Fatmi 108

Le modèle à intégration de services

Trois types d’applications considérées:élastiques ou non temps réel (A1) temps réel tolérants aux délais et à un taux de

perte faible (A2) temps réel non tolérants aux délais et à la

gigue (A3)

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S. Guemara El Fatmi 109

Trois classes de service

Best-Effort (A1): applications élastiques, sans exigences de QoS

A contrôle de charge (A2) (CL, RFC 2211): applications temps-réel tolérantes (adaptatives) où le délai moyen est garanti, mais pas le délai de bout en bout

Garanti (A3) (GS, RFC 2212) : applications temps réel non tolérantes, bornes strictes sur le délai max. d ’acheminement des paquets de bout en bout.

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S. Guemara El Fatmi 110

Deux principes pour le fonctionnement de ce modèle Les mécanismes de contrôle d’admission

contrôlent le trafic pour tester la disponibilité des ressources nécessaires

Des protocoles réservent les ressources nécessaires à la satisfaction d ’un service requis (le long du chemin).

=> protocole de signalisation de bout en bout et par flux

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S. Guemara El Fatmi 111

IntServ : Architecture Le contrôle d’admission : vérifie s’il y a suffisamment

de ressources disponibles qui peuvent être attribuées au flux sans affecter les flux existants

Le protocole de signalisation de réservation pour le transport des messages de caractérisation de flux

Classificateur de paquets : classe chaque paquet dans la classe spécifique au flux auquel il appartient

L’ordonnanceur de paquets : sélectionne pour émission les paquets des différents flux en fonction des différentes QoS

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S. Guemara El Fatmi 112

clas

sific

ateu

r ...

ordo

nnan

ceur

cont

rôle

d’

adm

issi

on

protocole de routage

agent

agent

RSVP

SNMPprotocole de routa gemulticast

contrôle desautori-sations

clas

sific

ateu

r ...

ordo

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ceur

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rôle

d’

adm

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agent

agent

RSVP

SNMP

contrôle desautori-sations

a pplic ation

Station Routeur

messages de contrôle interne à l’équipementflux simplex de donnéesme ssages RSVP de signalisation

IntServ : Architecture

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S. Guemara El Fatmi 113

RSVP: Ressource ReserVation Protocol (RFC 2205)-1- Assure la signalisation de réservation de

ressources sur IP Utilisé pour indiquer la QoS à fournir pour

un flot de données Fonctionne sur IP au niveau transport en

tant que signalisation et ne prend aucune décision de routage

Page 114: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 114

RSVP -2-

Repose sur l’échange de requêtes de réservation au niveau des nœuds du chemin emprunté.

Deux types de messages:PATHRESV

Page 115: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 115

RSVP -3-‘ PATH ’ Envoyés par la source : E=>R Décrivent les caractéristiques des flots à émettre (Tspec) Etablissent l’ état des nœuds traversés: les routeurs

ajoutent leurs caractéristiques à ce message path (Adspec),

Chaque routeur sur le chemin enregistre des informations relatives au chemin constitué (Path State)

Construisent un arbre de parcours inverse que suivront les messages RESV

Suivent le même chemin que les données AUCUNE réservation de ressources n’est faite

Page 116: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 116

RSVP -4-‘ RESV ’ R=>E La destination peut choisir la qualité (orienté

récepteur) Envoi de la la requête en sens inverse, sur le même

chemin, pour faire la réservation Spécification de la qualité de son flot (Rspec) Choix d’une classe de services IntServ (GS, CL) spécification de filtre (Filter Spec): le filtre permet aux

récepteurs de sélectionner un sous ensemble de paquets du flot.

Chaque routeur RSVP utilise son processus de Contrôle d’admission pour authentifier le demande et faire la réservation

Page 117: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 117

site

ISP ISP

Cœur du réseau

Source ClientPATH (Tspec)

PATH

Modèle IntServ: RSVP

RESV(Rspec)

Présentateur
Commentaires de présentation
Signalisation orienté récepteur La source envoie un message PATH Caractéristiques du flux (TSpecs) Les routeurs ajoutent leurs caractéristiques dans le message PATH La destination répond en sens inverse en envoyant un message RESV (Rspec, Tspec)
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S. Guemara El Fatmi 118

RSVP -5-3 styles de réservation Wildcard Filter: réservation partagée par

un groupe d ’émetteurs en considérant la réservation la plus importante

Shared Explicit: WF+ émetteurs spécifiés explicitement

Fixed Explicit:réservation non partagée, somme des réservations

Page 119: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 119

RSVP -6-

Les messages de réservation sont émis périodiquement pour maintenir les chemins et les réservations utilisées (~30 s).

=> les éléments du réseau maintiennent un état logiciel(soft state)par flux et dans chaque routeur, continuellement mis à jour

La libération des ressources se fait explicitement (PTEAR ou RTEAR) ou implicitement par expiration de time-out.

Page 120: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 120

RSVP -7-Résumé RSVP est un protocole de signalisation

assurant la réservation des ressources pour flots unidirectionnels.

Utilise des états logiciels maintenus au niveau du réseau et rafraîchis périodiquement.

Les réservations se font par flots, la QoS est garantie par flots individuels => qq. pbs

Page 121: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 121

Critiques de IntServ

Le routeur doit traiter chaque flot séparément et maintenir un état par flot traité.

Dans le cas d ’un réseau important, la charge du routeur est alourdie et la signalisation est augmentée : pas de scalabilité

Spécifie un petit ensemble de classes de services prédéfini et ne donne aucune définition qualitative aux classes de service fournis.

Page 122: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 122

Problèmes économiques: – IntServ demande une nouvelle stratégie de

facturation.– Un prix doit être payé pour chaque réservation pour

éviter une utilisation inadéquate des ressources. – Les systèmes autonomes doivent établir des

autorisations administratives.– Les utilisateurs doivent être capables de

comprendre la relation entre la qualité et le prix.

Comment simplifier le modèle IntServ pour avoir des services différents et performants à l’échelle globale

Critiques de IntServ

Page 123: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 123

La différentiation des ServicesDiff Serv -1- Créé par L ’IETF (RFC 2475) Architecture de différentiation de services flexible Service plus évolutif que IntServ : n’est pas orienté flux

Agrégation des flux dont les besoins de QoS sontsimilaires

Doit être capable de traiter plusieurs classes de trafic dedifférentes façons sans être gêné par la taille du réseau

Signalisation « In-band »: Utilisation d’étiquettesdans l’en-tête de chaque paquet (champ DS)

Page 124: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 124

Diff Serv -2-

2 particularités:Place les fonctionnalités simples au cœur du

réseau et celles plus complexes aux extrémités.

Repose sur une définition flexible des classes de service en fournissant des éléments fonctionnels nécessaires à la fourniture de classes de service

Page 125: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 125

Diff Serv : Architecture et fonctionnement -1- Le réseau est organisé en domaines Un domaine est formé par des nœuds

(extrêmes, internes) dont les ressources sont gérées de façon commune, ces nœuds offrent un même traitement à un même trafic qui les traverse

Traitement caractérisé par le ‘ Per Hop Behavior ’(PHB)

Page 126: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 126

Routeur d'Entrée

vérifie la conformité

ajoute une étiquette

Routeurs du Backbone

choisissent une file de sortie enfonction de la classe du paquet font du Rejet sélectif en fonctionde la priorité

Utilisateur

établit la classe de servicepeut contrôler le débit de transmission pour assurer la QoS du flux.

Diff Serv : Architecture et fonctionnement -2-

Page 127: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 127

Diff Serv: Architecture et fonctionnement -3- Nœuds extrêmes: Nœuds de bord du domaine, permettent de

séparer un domaine des autres. Constituent les nœuds d’entrée/sortie du

domaine. Marquent les paquets entrants avec le

PHB associé

Page 128: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 128

Diff Serv: Architecture et fonctionnement -4- Nœuds internes:Appartiennent au même domaineConnectés soit à des nœuds internes, soit à

des nœuds extrêmes du domaineAgrègent les flux ayant reçu le même

marquage et acheminent ces flux agrégés selon le traitement défini par le PHB associé au marquage de l’agrégat.

Page 129: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 129

Classification et conditionnement du trafic Dans Diff Serv, le paquet est marqué (ToS

pour IPv4 et TCS pour IPv6) Ce marquage se fait au niveau des nœuds

extrêmes du domaine et selon la valeur d’un ou plusieurs champs de l’entête

Ce marquage fait aussi intervenir le contrat de trafic: un paquet peut être acheminé, jeté, retardé ou marqués

Page 130: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 130

Per Hop Behavior -1-

Définition du PHB (RFC2475): ‘ description du traitement de transmission

appliqué par un nœud DS à un agrégat de trafic DS ’

PHB => définition de classes de trafic et de services associés en termes de ressources, de priorité relatives par rapport à un autre PHB ou de propriété relatives au trafic (délai, taux d’erreur,..)

Page 131: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 131

Per Hop Behavior -2-

2 PHB ont été normalisés:EF-PHB ( Expected Forwarding): un débit

minimum doit être garanti pour le traficAF-PHB (Assured Forwarding): garantit la

plus grande probabilité de transmission fiable pour le trafic respectant le profil négocié alors que le trafic en excès est marqué et transmis avec une priorité moindre.

Page 132: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 132

Expedited Forwarding (EF) le routeur assure une émission à bas délai avec gigue faible (file

prioritaire) les flux utilisant ce comportement ne doivent pas subir des

pertes. condition: rateinput <= rateoutput

un contrôle d’accès est nécessaire pour faire respecter la condition.

DHCP = 101 110 Dédié aux flux temps réel, interactifs, trafics de mission critique Exemple : Service Premium

SLA spécifie le débit crête Le client se doit de ne pas excéder le débit en question Le routeur d’entrée ne laisse passer que des paquets

conformes (shape, discard) Pour garantir l’absence de perte, il faut une coordination

entre domaines (Bandwidth brokers)

Page 133: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 133

L'utilisateur choisit une des 4 classes AF pour chaque flux. (tous les paquets d’un même flux appartiennent à la même classe)

Chaque classe obtient une quantité différente de ressources dans les routeurs du backbone.

A l’intérieur de chaque classe, un algorithme de rejet sélectif différencie entre 3 niveaux de priorité (vert, orange, rouge).

En cas de congestion dans une des classes AF, les paquets de basse priorité sont rejetés en premier.

Niveau de priorité

AF1(001) AF2(010) AF3(011) AF4(100)

faible 001010 010010 011010 100010moyen 001100 010100 011100 100100élevé 001110 010110 011110 100110

Assured Forwarding (AF)

Page 134: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 134

Exemple : Service Olympique L’utilisateur définit pour chaque flux:

la classe AF à utiliser (or, argent, bronze) le profil du flux (paramètres token-bucket)

A l’entrée du réseau, une étiquette est ajoutée à chaque paquet qui reflète: La classe AF pour le flux une priorité calculée par le routeur d’entrée en

fonction du respect du profil accordé. La différenciation entre flux est atteinte grâce à une

attribution différente des priorités en fonction du profil.

Assured Forwarding (AF)

Page 135: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 135

Comparaison des services Avantages de l’Assured Forwarding

peut offrir une meilleur différenciation (class+prio) le marquage à l’entrée du réseau est une

opération moins coûteuse que le shaping. il ne demande pas une coordination entre

domaines. une facturation simple peut être utilisée.

Inconvénients de l’Assured Forwarding la qualité offerte dépend énormément du niveau

d’agrégation et de la présence de flux concurrents.

Il n’existe aucune assurance de délai. Il y a beaucoup de problèmes à régler!

Page 136: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 136

Comment mettre en œuvre ces services ? Bien comprendre les caractéristiques et les besoins

des applications Déterminer les moyens d’évaluation réelles de la

performance et de la QoS Connaître les différents environnements réseaux et

leurs capacités Définir le nombre de files (classes de trafics) par

interface et comment assigner les trafics à ces files Définir les trafics à agréger? Choisir le type de gestion de chaque file ? Choisir le type d’ordonnancement des files ? …

Page 137: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 137

Mécanismes de contrôle, marquage et lissage de trafic Comment prévenir la congestion ?

Congestion peut être provoquée par l’irrégularité du trafic Contrôler le débit et la taille des rafales

Contrat de service (entre la source et le réseau) Source : description de trafic Réseau : garantie de la QoS si le réseau se conforme au

contrat Si le trafic n’est pas conforme : 3 comportements du réseau

Rejet Marquage Lissage

Page 138: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 138

Seau troué (Leaky Bucket) -1- Cas où: l’E émet à un débit variable qui oscille de

part et d’autre du débit D accepté par le réseau (lequel est constant)

LB: artifice qui permet de profiter des moments où l’user génère un débit < D pour résorber une partie du trafic en excès (passés ou à venir). Une limite aux excès est fixée.

Utilisé dans ATM : sert à mesurer la conformité de paramètres

µ

C

Page 139: QoS Master PDF

Seau troué (Leaky Bucket) -2-

Tampon de taille limitée avec un taux de sortie constant µ , si le tampon n’est pas vide 0 , sinon.

Si débordement, paquet est dit nonconforme : rejet ou marquage Inconvénient : utilisation inefficace du réseaus’il n’est pas chargé

S. Guemara El Fatmi 139

Page 140: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 140

Techniques de Files d’attente Mécanismes d’ordonnancement :

définir l’ordre de transmission des paquets

Techniques de rejet ou de gestion de file d’attente : définir le paquet à rejeter en cas de débordement de file

Présentateur
Commentaires de présentation
Les mécanismes d’ordonnancement peuvent être scindés principalement en deux: FIFO et WFQ
Page 141: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 141

FIFO - PAPS Premier paquet arrivé, premier servi (le classement dans la FA

se fait selon l’ordre d’arrivée des paquets) Si file pleine (on suppose que la FA admet une taille max.),

derniers paquets arrivés sont rejetés (Tail Drop) Av: Simple à implémenter Inconv: Pas de distinction entre les flux

Flots TCP peuvent subir l’influence des autres flots (UDP) Flots temps réel (multimédia) peuvent subir des retards à

cause de files d’attente longues

Techniques basées sur la distinction entre flux et les Priorités (il n’est plus nécessaire d’arriver le premier pourpasser le premier)

Page 142: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 142

File avec priorités : PQ Plusieurs files de priorités différentes

Sources ou nœuds de frontière marquent leurs paquets avec une priorité (champ TOS de IP, ou champ DS)

Paquets de même classe servis en FIFO Après le service de tous les paquets prioritaires, on sert les moins

prioritaires

Inconvénients Risque de famine Rejet des paquets moins prioritaires à cause du débordement de

leur file

Problème Comment empêcher que toutes les sources envoient des paquets

de priorité maximale ? Limiter la quantité de trafic pour chaque priorité par un système de quota (la

source n’intervient pas sur la priorité du trafic généré mais le réseau peut stopper momentanément un tel trafic)!

Définir des coûts progressifs selon les priorités (il revient à la source de réviser la classe demandée)

Page 143: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 143

File équitable (Fair Queueing, FQ) Chaque flux disposera d’une part équitable de ressources Les paquets de chaque flux se trouvent dans une file différente Les files sont servies paquet par paquet en round robin Avantages

Différentiation entre les sources Un trafic en rafale ne pénalise pas les autres flux

Inconvénients L’équité est définie en nombre de paquets et non en quantité

de données Flux dont la taille de paquet est plus grande aura plus de

bande passante Un flux qui a raté son tour doit attendre le prochain cycle

(pénalisant pour un trafic temps réel) Pas adapté dans le cas d’un grand nombre de flux (ne doit

pas être implémenté dans un routeur du cœur du réseau)

Page 144: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 144

Weighted Round Robin ou class based Queueing (CBQ)

Groupe les flux dans un nombre limité de classes Partage la bande passante entre les applications selon leurs

besoins La classe la moins prioritaire aura un minimum de bande

passante Au minimum un paquet est enlevé de chaque file durant

chaque cycle de service WRR évite de bloquer totalement une application WRR offre un mécanisme efficace pour implémenter les services

différenciés pour des agrégats de flux (DiffServ) WRR offre le meilleur pourcentage de BP aux différentes classes

si la taille moyenne de leurs paquets est connue à l’avance Nécessite une configuration Non adapté pour des réseaux où les conditions de trafic sont très

évolutives

Page 145: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 145

Exemple d’utilisation de CBQRoot (100%)

Classe1 classe2 classe3 classe4(30%) (30%) (30%) (10%)

ftp http telnet5% 20% 5%

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S. Guemara El Fatmi 146

MPLS

Page 147: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 147

MultiProtocol Label Switching MPLS -1- Destiné à améliorer les performances de

l’Internet actuel (intervention sur le routage traditionnel qui constitue un goulot d’étranglement)

Repose sur une redéfinition du routage et de la commutation (Commutation de labels (CL))

CL: tracer un chemin pour un paquet IP et le faire suivre par d’autres sans avoir à refaire les mêmes calculs pour le routage.

Page 148: QoS Master PDF

S. Guemara El Fatmi 148

MPLS -2

Deux sortes de nœuds pour un domaine MPLS: les nœuds extrêmes (NE) et les nœuds internes (NI)

Les NE affectent le label au paquet Les NI commutent le paquet selon son

label

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S. Guemara El Fatmi 149

MPLS -3- Le rôle d’un NE est de classer les paquets entrants en classes

d’équivalence (CE ou FEC) Une CE regroupe l’ens. de paquets du même flot ou non devant

recevoir un même traitement (par exemple les paquets ayant un même préfixe de destination appartiennent à une même FEC)

Chaque CE reçoit un label Les NI acheminent les paquets d ’une même classe selon la valeur

du label sur un même chemin LSP (Label Switched Path) La signification de label est locale Chaque LSR (Label Switched Router) construit sa table de

correspondance Un protocole de distribution de labels (LDP) permet aux LSRs

adjacents d’avoir une même vue d’une même CE

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S. Guemara El Fatmi 150

Label Distribution Protocol

Possibilité d’utiliser 2 méthodes:

•LSR1 et LSR2 sont adjacents

•LSR2 découvre un « next hop » pourune FEC particulière

•LSR2 génère un label associé à cetteclasse

•LSR2 communique l ’association à LSR1

•LSR1 insère l’association dans sa table

Distribution des labels en aval Distribution des labels en am(Sur demande)

•Chaque LSR affecte un label à chaqueFEC

•LSRs en amont demandent desassociations (label,FEC) à ses voisins

•LSRs en aval distribuent les associationssur demande.

Autres protocoles de distribution de labels : OSPF, BGP, RSVP-TE, etc.

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S. Guemara El Fatmi 151

LSP: LABEL SWITCHED PATH

Intf In

Label In

Dest Intf Out

I3 4 47.1 I1

Intf In

Label In

Dest Intf Out

Label Out

I3 5 47.1 I1 4

47.1

47.247.3

I1I2

I31

I2

I1

I2

I3

I3

Intf In

Dest Intf Out

Label Out

I3 47.1 I1 5

IP 47.1.1.1

•Paquets appartenant à une même FEC suivent le même LSP•LSP: chemins unidirectionnels, constitués d’une suite de labels

I1

IP 47.1.1.1

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S. Guemara El Fatmi 152

Apports de MPLS Né pour fournir des services rapides adaptés à la

croissance exponentielle d’Internet Intérêt: partitionnement des fonctionnalités:

seuls les NE effectuent le traitement traditionnel. De plus ce traitement ne concernent que les représentants d’une classe d’équivalence.

les NI se contentent d’une commutation de labels MPLS améliore les services offerts, augmente la

scalabilité du réseau et minimise l’overhead dû au routage.

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S. Guemara El Fatmi 153

Applications de MPLS Un acheminement rapide

Ingénierie de trafic Équilibrage de chargeReroutage rapide

Mise en place de VPN : création de LSPs pour assurer la connectivité des différents sites (tunneling)

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S. Guemara El Fatmi 154

Interopérabilité des différents modèles : IntServ & DiffServ

site

ISP ISP

Core network

Source ClientIgnore la signalisation RSVP

path

path

Contrôle d’admission DiffServ

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S. Guemara El Fatmi 155

MPLS pour RSVP (IntServ)Assignation de labels selon les objets

FlowSpecUn ensemble de flux RSVP seront

assignés un même label

MPLS pour DiffServAssocier à chaque classe DiffServ, un

LSP-MPLS distinct

Interopérabilité des différents modèles

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S. Guemara El Fatmi 156

Conclusion

site

ISP National ISP National

Core networkInternational

Source

MPLS

DiffServ DiffServ

Support de RSVP Transparent à RSVP Support de RSVP

Traitement par flux

Traitement par flux

Traitement par agrégat

Correspondance d’un Service IntServ à un service DiffServ

Correspondance d’un Service DiffServ à un LSP-MPLS

Retire le label MPLS