Projetos na rea de Controle de Trfego em Redes ATM

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Instituto de Informtica

PROJETO METROPOA

REDE METROPOLITANA DA GRANDE PORTO ALEGRE

Relatrio de Atividades da UFRGS

Perodo: agosto de 1998 a abril de 1999

Coordenador Local: Juergen Rochol

Grupo de Pesquisa em Redes de Computadores

Porto Alegre - junho de 1999

INDICE

1. Introduo02

2. Descritivo geral da arquitetura do backbone da Rede METROPOA03

2.1 Insero da Rede METROPOA no Backbone ATM da UFRGS06

2.2 O Switch Cabletron SmartSwitch 6000I do backbone da UFRGS 07

3. Arquitetura da Rede Local ATM do Instituto de Informtica da UFRGS09

3.1 Configurao do Switch e da Rede Local ATM10

3.2 Configurao dos Equipamentos da Rede Local ATM do Instituto de

Informtica da UFRGS12

4. Sub-Projetos de pesquisa do Instituto de Informtica da UFRGS dentro do Projeto METROPOA.13

4.1 Projetos na rea de Aplicaes em Redes ATM134.1.1 Vdeoconferncia 13

4.1.2 Trfego de Voz sobre IP 16

4.1.3 Avaliao de performance do protocolo AAL2 com trfego VBR de baixa velocidade. 19

4.2 Projetos na rea de Gerncia de Redes24

4.2.1 Gerenciamento de desempenho da camada fsica baseada nos fluxos F1, F2 e F3 do SDH/Sonet 24

4.2.2 Modelagem e Avaliao de Desempenho de Backbones ATM26

4.2.3 Interoperabilidade entre Plataformas de Gerenciamento para Redes ATM32

4.2.4 Gerenciamento por Delegao de QoS na Rede METROPOA35

4.3 Projetos na rea de Controle de Trfego38

4.3.1 Modelagem de fluxos de servios em redes ATM 38

4.3.2 Tcnicas de Simulao em Redes ATM40

4.3.3 Analisador de fluxos ATM 44

4.3.4 Gerador de fluxos ATM agregados 49

1. Introduo

O consrcio Metropoa constitudo por seis instituies da grande Porto Alegre, a saber:

CRT (Companhia Riograndense de Telecomunicaes),

PROCERGS (Companhia de Processamento de Dados do Rio Grande do Sul),

PROCEMPA (Cia. de Processamento de Dados do Municpio de Porto Alegre),

PUC-RS (Pontifcia Universidade Catlica do Rio Grande do Sul),

UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul) e

UNISINOS (Universidade do Vale do Rio dos Sinos).

Os objetivos do Projeto METROPOA so o de atender as finalidades do Edital Protem RNP, ou seja, desenvolver tecnologias de redes eletrnicas de alto desempenho em termos de operao, gerenciamento e implantao de novos servios.

O projeto METROPOA-UFRGS, atualmente o catalisador de todas as atividades de pesquisa e ensino do Grupo de Redes de Computadores do Instituto de Informtica da UFRGS. Estas atividades se estendem desde atividades de graduao, atravs de trabalhos de concluso de curso, at as atividades de ps-graduao, atravs de dissertaes de mestrado e doutorado.

Este relatrio apresenta no captulo 2 uma rpida viso de como foi estruturado o backbone da rede do Consrcio METROPOA, em termos de configurao dos switch e dos enlaces ticos, que interligam as redes locais dos diversos consorciados. No captulo 3 so apresentadas as caractersticas da arquitetura do switch ATM e da rede local ATM implantada no Instituto de Informtica da UFRGS e que d o suporte as atividades de pesquisa do grupo.

O captulo 4 apresenta um resumo das principais atividades nos diversos projetos de pesquisa que foram definidos, e que atualmente esto em andamento. Os projetos esto agrupados em trs grandes reas;

1. Projetos na rea de Aplicaes em Redes de alto desempenho

2. Projetos na rea de Gerncia de Redes

3. Projetos na rea de Controle de Trfego em ATM.

Finalmente, apresentamos no Anexo, os relatrios individuais das atividade dos bolsista que integra o Projeto METROPOA.

2. Descritivo geral da arquitetura do Backbone da Rede METROPOA

O consrcio METROPOA optou por uma topologia fsica em estrela com o centro na CRT, conforme pode ser visto na Figura 1 abaixo. Esta topologia permite um controle centralizado sobre os enlaces e suas configuraes, alm de apresentar tolerncia desconexo ou interrupo dos enlaces, ou seja, a instituio desconectada fica fora mas o restante da rede continua funcionando.

Figura 1 A Rede ATM METROPOA

A CRT est configurando a estrutura fsica de fibra tica necessria s ligaes entre as entidades consorciadas. Existe condies imediatas para interconexo a 155 Mbps usando fibra escura do cabeamento da CRT (fibra monomodo) exceto no caso da Unisinos. A interligao da Unisinos ser feita a 34 Mbit/s utilizando o sistema de transmisso da CRT at a cidade de So Leopoldo onde se encontra o Campus da Unisinos.

As entidades participantes do consrcio (que formam as pontas da estrela) utilizaro o IBM 8285 ligado diretamente na fibra tica at a CRT ou atravs de seu backbone interno o qual, neste caso, ter conexo com a fibra at a CRT em algum outro ponto mais prximo em funo de disponibilidade de cabo tico existente. O detalhamento das ligaes de cada instituio pode ser visto na Tabela 1 abaixo.

Tabela 1 Equipamento e Tipo de Conexo dos Ns da Rede METROPOA

N de OrigemSwitchTipo de ConexoN de Destino

CRTIBM 8260 17 slots(Centro da Estrela)(Centro da Estrela)

PROCEMPAIBM 8285 3 slotsFibra Monomodo 155 Mbit/sCRT

PROCERGSIBM 8285 3 slotsFibra Monomodo 155 Mbit/sCRT

UFRGSIBM 8285 3 slotsFibra Multimodo 155 Mbit/sPOP-RS

PUCIBM 8285 3 slotsFibra Monomodo 155 Mbit/sCRT

UNISINOSIBM 8285 3 slotsFibra Monomodo 34 Mbit/sCRT

POP-RSIBM 8260 17 slotsFibra Monomodo 155 Mbit/sCRT

Tabela 2 Endereamento dos Ns da Rede METROPOA

N ParceiroEndereo ATMEnd. IP

CRT39.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.16.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY172.19.16.ZZZ

PROCEMPA39.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.32.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY172.19.32.ZZZ

PROCERGS39.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.48.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY172.19.48.ZZZ

UFRGS39.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.64.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY172.19.64.ZZZ

PUC39.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.80.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY172.19.80.ZZZ

UNISINOS39.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.96.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY172.19.96.ZZZ

POP-RS39.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.A6.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY172.19.112.ZZZ

Observaes:

A parte em negrito do endereamento foi atribuda para cada membro do consrcio.

A parte em itlico do endereamento determinada por cada membro.

Os XX.XX.XX.XX.XX.XX correspondem ao ESI de cada equipamento conectado rede. Os YY correspondem aos SAPs virtuais das interfaces de cada equipamento conectado.

Os ZZZ correspodem s interfaces de cada equipamento e so determinados livremente por cada consorciado.

Endereo de Grupo ATM: 39.99.99.99.99.99.99.00.00.51Endereo do LES (no switch da CRT):

39.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.16.99.99.99.99.99.99.02Nome da LANE: MetropoaMscara para o Endereamento IP: 255.255.0.0

Descrio do switch IBM Nways 8260:

O switch IBM Nways 8260 (ver figura 2) constitui atualmente o comutador central da rede local ATM do Instituto de Informtica da UFRGS e se conecta atraves do backbone de 155 Mbit/s com o n central da rede METROPOA localizado na CRT

Figura 2 Switch IBM Nways 8260

O comutador multiprotocolo IBM Nways 8260 oferece flexibilidade, confiabilidade e gerenciabilidade em um nico equipamento. Projetado para aplicaes envolvendo mltiplos grupos de trabalho e de backbone de campus, o 8260 oferece as funcionalidades necessrias para construir uma rede ATM de alta velocidade mantendo a conectividade com redes Ethernet, Token-Ring e FDDI existentes.

2.1 Insero da Rede METROPOA no Backbone ATM da UFRGS

A figura 3 apresenta os pontos de insero da Rede METROPOA com a Rede Corporativa da UFRGS e o ponto de presena da RNP. A Tabela 3 apresenta a configurao dos principais equipamentos envolvidos nesta interconexo.

Figura 3 Rede ATM da UFRGS

Tabela 3 Equipamentos e Tipo de Conexo dos Ns da Rede ATM da UFRGS

N de OrigemSwitchTipo de ConexoN de Destino

PoP-RS - CSIBM Nways 8260Fibra Multimodo 155Mbit/sCPD - CS

CPD - CSCabletron SmartSwitch 6000Fibra Monomodo 155Mbit/sTelemtica - CV

Telemtica - CVCabletron SmartSwitch 6000Fibra Multimodo 155Mbit/sInst. Informtica - CV

Inst. Informtica - CVIBM Nways 8285Par Tranado 25 Mbit/sRede Local ATM

2.2 O Switch Cabletron SmartSwitch 6000I do backbone da UFRGS

O equipamento basico do backbonre da rede corporativo da UFRGS e constituido por um switch da Cabletron SmartSwitch 6000 que mostrado na figura 4.

Figura 4 Switch Cabletron 6000

O Cabletron SmartSwitch 6000 uma plataforma de comutao modular, baseada em bastidor (cinco slots) e projetada para acomodar uma grande variedade de densidade de portas na linha Cabletron de SmartSwitches LAN, WAN e ATM. Adicionalmente, conforme as companhias migram de suas redes de dados tradicionais para a integrao de voz, vdeo e dados, o SmartSwitch 6000 poder acomodar estes requisitos de uma plataforma nica com bom custo/benefcio.

Entre outras caractersticas destacam-se:

Otimizao para comutao de desktop 10/100Mbit/s de alta densidade com speed Gigabit Ethernet, Fast Ethernet, FDDI, ATM, ou conectividade com um backbone de WAN

Projeto modular com 5 slots proporciona capacidades de conectividade de at: 120 portas Fast Ethernet comutadas, 240 portas Ethernet comutadas

Backplane de transferncia de frames de alta velocidade

Arquitetura de comutao distribuda permitindo que o SmartSwitch 6000 alcance uma taxa de mais de 10 milhes de quadros por segundo

Fontes redundantes com balanceamento de carga e troca a quente.

Tabela 4 Endereamento dos Ns da Rede ATM da UFRGS

NEndereo ATMEnd. IP

PoP-RS - CS39.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.A6.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY172.19.112.ZZZ

Switchcs1139.00.00.00.00.00.00.00.00.00.29.22.80.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY143.54.99.ZZZ

Switchcv4139.00.00.00.00.00.00.00.00.00.31.31.80.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY143.54.99.ZZZ

Instituto de Informtica - CV39.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.64.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY172.19.64.ZZZ

Observaes:

Endereo de Grupo ATM: 39.00.00.00.00.00.00.00.00.00.29.22.80 (Campus da Sade)

Endereo do LES (no switch do Campus da Sade): 39.00.00.00.00.00.00.00.00.00.29.22.80.00.20.D4.29.22.80.02Nome da LANE: ELAN0003. Arquitetura da Rede Local ATM do Instituto de Informtica da UFRGS

A Rede Local ATM do Instituto de Informtica est estruturada segundo uma topologia fsica em estrela centrada no switch 8285, conforme pode ser visto na Figura 5. Esta opo foi induzida pela configurao em hub da unidade base do switch. Sendo assim, os equipamentos (descritos na Tabela 5 abaixo) forma conectados s portas de 25,6 Mbit/s UTP. Assim como na Rede METROPOA, esta topologia permite um controle centralizado sobre os enlaces e suas configuraes, alm de apresentar tolerncia desconexo ou interrupo dos enlaces, ou seja, o equipamento desconectado fica fora mas o restante da rede continua funcionando.

Figura 5 Rede Local ATM do Instituto de Informtica

Tabela 5 Equipamento e Tipo de Conexo da Rede Local ATM do Instituto de Informtica

N de OrigemEquipamentoTipo de ConexoN de Destino

SputnikSwitch 8285Fibra Multimodo 155Mbit/sSwitchcv41

ApoloRS/6000Par Tranado 25 Mbit/sSputnik

HubblePC-IBM 300Gl 1Par Tranado 25 Mbit/sSputnik

VoyagerPC-IBM 300Gl 2Par Tranado 25 Mbit/sSputnik

3.1 Configurao do Switch e da Rede Local ATM

Tabela 6 Endereamento dos Ns da Rede Local ATM do Instituto de Informtica

NEndereo ATMEnd. IP

Switch 828539.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.64.99.99.99.99.99.99.00172.19.64.70

143.54.9.70

Switch 827139.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.64.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY172.19.64.72143.54.9.72

RS/600039.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.64.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY172.19.64.67

143.54.9.67

PC-IBM 300Gl 139.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.64.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY172.19.64.68

143.54.9.68

PC-IBM 300Gl 239.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.64.XX.XX.XX.XX.XX.XX.YY172.19.64.71

143.54.9.71

Observaes:

Endereo de Grupo ATM: 39.99.99.99.99.99.99.00.00.51.64Endereo do LES: 39.99.99.99.99.99.99.00.00.99.99.51.64.99.99.99.99.99.99.02Nome da LANE: inf-ufrgsMscara para o Endereamento IP: 255.255.255.0

Descrio do IBM Nways 8285:

O comutador ATM Workgroup Nways 8285 oferece as vantagens do ATM em uma pequena configurao sem necessidade de ligao com um backbone. O 8285 totalmente autnomo e possui todas as caractersticas e desempenho necessrios para suportar trfego multimdia em vdeo, voz e dados a um preo competitivo. Um bom produto iniciar a explorao das possibilidades do ATM. A figura 6 oferece uma viso deste equipamento, enquanto a Tabela 7 e 8 oferecem uma viso da configurao do equipamento.

Figura 6 Switch IBM 8285

Tabela 7 Descrio dos componentes instalado no Switch 8285

Componente e Part NumberDescrioFirmware/Software

8285-00P

51H4119Nways ATM Workgroup Switch

Single-stage switching fabric at 4.2 Gbps, full-duplex

Motorola 68040 at 25 MHz

12 MB of DRAM, expandable to 16 MB

4 MB of flash memory

Base Unit 12-Port 25-Mbps ATM UTPBoot EEPROM version: V.3.2.1

Flash EEPROM version: v.3.1.8

Flash EEPROM backup version: V.3.2.1

FC 5501

51H3860155-Mbps I/O Card SMF

FC 5502

47H2421Expansion Unit

FC 5003

51H44741-Slot, 3-Port 155-Mbps ATM Module

FC 5302

51H4328ATM WAN Module

5602

10J2091ATM WAN Carrier Module

Tabela 8 Descrio do Switch Ethernet 8271

Componente e Part NumberDescrioFirmware/Software

8271

13H9163

13H9164Model 108

8 ports 10BASE-T MDI-X for shared or dedicated Ethernet segments

1 porta AUI (instead of one 10BASE-T port) for shared or dedicated 10BASE2, 10BASE5, or optical fiber segments

1 porta 155-Mbps Fibra Multimodo (MMF) OC3c

Support for 1700 active MAC addresses per port and 10000 per 8271

3.2 Configurao dos Equipamentos da Rede Local ATM do Instituto de Informtica da UFRGS

Na Tabela 9 oferece uma viso dos equipamentos atualmente interconectados pela rede local ATM do Instituto de Informtica da UFRGS. O servidor mais importante desta rede a estao risc da IBM, RS/6000, que ser descrita a seguir.

Tabela 9 Descrio dos Computadores e Adaptadores ligados Rede Local ATM

Componente e Part NumberDescrioFirmware/Software

7025 F40RS/6000 PowerPC 640e 233MHz

1MB Cache

320MB DRAM

9GB HDAIX 4.2.1

PC-IBM 300Gl

628238PPC Pentium 166MHz

256KB Cache

32MB DRAM

2,5GB HDNvel de Reviso da EEPROM Flash: NDKT21ABR

TB25

42H0525TURBOWAYS 25 ATM PCI Adapter

Descrio da estao RS/6000 Modelo F40:

Um sistema desktop de multiprocessamento simtrico simples ou duplo, suficientemente poderoso para rodar aplicaes comerciais e empresariais pesadas. Projetado com caractersticas de confiabilidade, disponibilidade e qualidade de servios tipicamente encontrados em sistemas de alto custo, a estao RS/6000 F40 inclui memria ECC (Error Checking and Correcting), discos substituveis a quente, RAID interno e processador de servio (service processor) tambm interno. Portanto, permite manter aplicaes de misso-crtica e departamentos e empresas de mdio porte rodando 24 horas por dia.

4. Sub-Projetos de Pesquisa do Instituto de Informtica da UFRGS dentro do Projeto METROPOA

4.1 Projetos na rea de Aplicaes em Redes ATM

4.1.1 Videoconferncia

Autores: Fbio Zanin e Maria Janilce Almeida

Resumo

Com o advento da globalizao, o constante intercmbio de informaes culturais e econmicas entre comunidades distantes nos alerta para a necessidade em dispor de um meio de comunicao que reuna rapidez e eficincia, e seja relativamente barato. Neste contexto, h a tendncia em utilizar as redes de computadores como um novo meio para o estabelecimento deste intercmbio, sob um amplo leque de propsitos e abrangncias.

A ferramenta escolhida para tal, a videoconferncia. Ela prope que pessoas localizadas distantes umas das outras, possam se encontrar face a face com udio e comunicao visual em tempo real, dando uma impresso de presena aos participantes, seja na rede local, metropolitana ou na Internet [MUL 98].

A videoconferncia tem sido almejada por grandes corporaes que pretendem atravs dela realizar as suas reunies, diminuindo desta forma os gastos com viagens e estadias dos seus funcionrios. Da mesma forma, as instituies de ensino como escolas e universidades, pretendem fazer da videoconferncia uma poderosa ferramenta no auxlio aos programas de ensino a distncia.

Contudo, existem ainda alguns pontos crticos que de certa forma impedem a implantao definitiva da videoconferncia sobre as redes de computadores atualmente existentes. Por se tratar de uma aplicao multimdia, ela exige muito da capacidade de transmisso da rede, no tolerando lentido, elevadas taxas de erro e atrasos, requerendo sincronia na transmisso dos dados emitidos. Desta forma, tm-se buscado solues alternativas que possam atender definitivamente os anseios dos usurios em relao ao uso da videoconferncia como uma ferramenta prtica, eficiente e confivel, sem comprometer o funcionamento das demais aplicaes da rede [MUL 98] [COF 98] [TAN 96].

Com base no sub-projeto de videoconferncia do projeto Metropoa, onde so propostos testes e levantamentos dos principais ambientes para o desenvolvimento da videoconferncia disponveis no mercado, com o objetivo de comparar as caractersticas e as aplicaes em redes ATM, visando a implantao de um sistema de videoconferncia na rede metropolitana de Porto Alegre, percebe-se a oportunidade em se realizar um trabalho nesta rea.

Portanto, o trabalho proposto visa avaliar o desempenho da videoconferncia sobre redes IP, ATM e LANE, estudando o seu comportamento sobre estes ambientes e relacionando os seus respectivos problemas. Atravs da criao de um modelo para a videoconferncia baseada em computador pessoal com equipamentos de baixo custo, sero propostas solues para estes problemas a fim de viabilizar a utilizao da mesma pelo usurio comum, combinando eficincia e procurando tirar proveito das caractersticas da rede que mais se adequa ao desenvolvimento desta aplicao.

Motivao

A utilizao de novas tecnologias de redes de computadores capazes de suportar o trfego de udio e vdeo em tempo real, a disseminao do uso da rede Internet e das redes de menor abrangncia, tais como as redes locais e corporativas, so apenas alguns fatores que favorecem o desenvolvimento de modelos e aplicaes que oferecendo uma infra-estrutura capaz de prover a comunicao interpessoal sobre estas redes, atravs do computador.

A videoconferncia baseada em computador pode ser aplicada em diversos meios com diferentes propsitos, que vo do entretenimento s reunies administrativas de importantes corporaes. No mundo dos negcios, ela representa muito mais do que uma simples alternativa para comunicao entre as partes envolvidas, com rapidez e economia, uma vez que reunies urgentes podem ser iniciadas to rapidamente o quanto for necessrio, sem exigir gastos com viagens e estadia [TRE 97].

No meio acadmico a videoconferncia pode ser usada como uma ferramenta alternativa para o ensino e aprendizagem, atravs de programas para o ensino a distncia. Atravs dela, as escolas, universidades e bibliotecas podem compartilhar dados e interagir atravs do intercmbio de informaes, como na realizao remota de aulas e palestras. A troca de experincias entre professores e alunos grandes distncias, pode ser realizada, tal como se estivessem juntos em um mesmo local.

Esta nova tecnologia possibilita que pessoas, distantes umas das outras, possam se comunicar atravs de um simples computador pessoal, criando assim, um novo conceito de meio de comunicao, com uma interatividade muito maior da oferecida pelos meios convencionais, tais como o e-mail, canais de bate-papo ou telefone [TRE 97].

Entretanto, escolher um sistema de videoconferncia que se adapte plenamente a arquitetura da rede existente para que seja possvel usufruir plenamente de suas vantagens, no uma tarefa simples. Existem muitos problemas ainda serem resolvidos quando uma aplicao com as caractersticas da videoconferncia trafega sobre uma rede de computadores. Questes de qualidade de servio, disponibilidade da rede , velocidade de transmisso, atraso e grande consumo de largura de banda so apenas alguns pontos crticos que devem ser observados [CHO 97] [COF 98].

Uma aplicao multimdia por suas prprias caractersticas, exige um alto desempenho da rede e das suas estaes de trabalho. A videoconferncia s vlida, quando lhe oferecida um suporte capaz de garantir um grau de interatividade mnimo entre os participantes, sem prejudicar o andamento das outras aplicaes da rede [CHO 97] [TAN 96].

Diante das concluses obtidas a partir de testes e avaliaes da videoconferncia, nos diferentes ambientes da rede onde possa ser realizada, o trabalho visar propor um modelo para videoconferncia em computador pessoal, utilizando equipamentos de baixo custo.

A proposta apresentada pelo projeto Metropoa e o crescente interesse geral pela utilizao da videoconferncia nos mais diversos meios, so os principais fatores que motivam a proposta de um modelo que seja capaz de reunir as caractersticas positivas das aplicaes existentes, contornando os eventuais problemas a fim de atender as exigncias dos usurios da videoconferncia de baixo custo.

Objetivos

Objetivo geral :

O presente trabalho se prope a contribuir com o projeto Metropoa e demais interessados, apontando uma arquitetura tima para as aplicaes de videoconferncia, combinando da forma mais harmnica possvel a eficincia da aplicao com os recursos oferecidos pela rede, buscando solucionar os eventuais problemas detectados atravs dos testes serem realizados. Deste modo, pretendido atravs deste trabalho apresentar um modelo alternativo para o desenvolvimento de aplicaes que viabilize o uso da videoconferncia baseada em computador.

Objetivos especficos :

1. Pesquisar sobre os padres atualmente existentes para a videoconferncia em computador relacionando seus principais aspectos funcionais.

2. Traar mtricas capazes de servirem como ponto de referncia para o estabelecimento de um padro para a medida da performance e anlise comportamental da mesma sobre a rede.

3. De posse destas mtricas, realizar testes para a medio da performance e o estudo do comportamento da aplicao sob redes IP, ATM e LANE em diferentes condies de trfego, estabelecendo um comparativo que possa apontar a alternativa que apresenta o melhor desempenho para a videoconferncia em computador pessoal com equipamentos de baixo custo.

4. Relacionar os principais problemas limitantes da videoconferncia sobre estes ambientes, sugerindo solues alternativas para os mesmos.

5. Apresentar um modelo genrico e uma tecnologia de rede que reuna o maior nmero de caractersticas desejveis para o trfego dos dados das aplicaes audiovisuais como a videoconferncia, considerando fatores como:

- taxa de transmisso;

- latncia;

- nmero pacotes perdidos;

- tratamento de erros;

- suporte comunicao multiponto e

- qualidade de servio.

Metodologia

O trabalho ser desenvolvido em trs etapas distintas, relacionadas a seguir :

Em um primeiro momento ser feito o levantamento dos padres do ITU-T srie H existentes para a videoconferncia, bem como o estudo sobre a caracterizao dos servios para a mesma, procurando relacionar e evidenciar o padro que mais se adequa a este tipo de aplicao.

Numa segunda etapa sero relacionados alguns sistemas de videoconferncia serem utilizados nos testes que sero realizados nas redes IP, ATM e LANE sob condies de trfego distintas. Aps estes testes ser feita uma comparao dos dados extrados para o estabelecimento das devidas concluses tal como a relao dos problemas encontrados em cada ambiente.

Finalmente de posse dos dados coletados, ser apontada uma tecnologia de rede que atenda satisfatoriamente as exigncias da aplicao. Nesta fase ser elaborado ento, um modelo para a videoconferncia em computador pessoal com equipamentos de baixo custo.

Referncias Bibliogrficas

[CHO 97]CHOLEWKA, Kathleen. IP Videoconferencing: Beat the Clock ?. Disponvel por WWW em http://data.com/tutorials/video.htm. Janeiro de 1999.

[COF 98]COFFEY, Gregory A. Video Over ATM Networks. Disponvel por WWW em http://www.cis.ohio-state.edu/~jain/cis788-97/video_over_atm/index.htm. Setembro de 1998.

[MUL 98] MULLER, Nathan J. Multimedia Over the Network : Isochronous Ethernet, PACE, ATM, or all of the. Disponvel por WWW em : http://www.byte.com/art/9603/sec9/art3.htm. Outubro de 1998.

[TAN 96]TANENBAUM, A. Computer Networks. Traduo da 3a edio revisada. Cmpus, 1996.

[TRE 97]TRENTIN, Marco Antnio Sandini. Servios de Rede para Apoiar um Centro de Ensino Remoto Interativo POA Dissertao de Mestrado CPGCC da UFRGS, 1997.

4.1.2 Trfego de Voz sobre IP

Autores: Claudio Sitolino e Juergen Rochol

Resumo

Avanos na tecnologia de transmisso de voz permite que a Internet possa ser utilizada para o transporte de voz. A perspectiva de reduzir custos das ligaes interurbanas um fator decisivo para que voz sobre a Internet se torne uma realidade.

O pargrafo anterior retrata o que se l em quase todas as publicaes da rea de telecomunicaes e redes. Publica-se tambm, que muitos problemas da Internet sero resolvidos com o Ipv6 e o Protocolo de Reserva de Recursos (Resource Reservation Protocol RSVP), ficando tudo na base da promessa, mas de real ainda no se tem nada implementado.

O objetivo deste trabalho o estudo das tcnicas de transmisso de voz sobre IP e a analise do trafego de voz sobre IP considerando os backbones da Internet no Brasil, que dever incluir: (1) encapsulamento de voz sobre IP verificando qual a degradao do QoS; (2) quais os produtos existentes no mercado para voz sobre IP; (3) como resolver o problema da falta de QoS; (4) simulao experimental de um link com caractersticas da Internet para analisar os resultados da transmisso de voz.

Pretendemos montar um ambiente para simular o trafego de voz, aplicando-se as tcnicas disponveis para as aplicaes de voz, principalmente considerando-se aplicaes de voz em tempo real. Aps esses estudos, pretendemos fazer uma anlise da viabilidade de implementao de voz sobre IP.

Motivao

A revista da rea de telecomunicaes, Teletime, publicou na edio N 1 em Abril/98 uma reportagem escrita por Andr Mermelstein e Jos Augusto Lemos, que a Internet ser responsvel por 11% das ligaes de longa distncia do mundo inteiro [MER98]. Em um outro trecho deste mesmo artigo, os autores citam textualmente: O segredo desta mudana nas telecomunicaes est em uma palavrinha: gateway. Este o equipamento que permite a interconexo da rede pblica comutada com a Internet (ou com uma intranet ou qualquer rede baseada no protocolo IP). Com relativa facilidade, um servidor de Internet ou um servidor de uma rede corporativa transforma-se em um gateway, e pronto. Est feita a mgica. Este servidor passa a atuar como interface entre aparelhos de telefone comuns e a rede [MER98]. Tudo parece muito simples, mas os atuais backbones da Internet no suportam estes tipos de aplicaes, e para aplicaes de voz em tempo real, existe a necessidade de QoS no protocolo IP. Existe, portanto, a necessidade de estudos que esclaream como funcionaro as aplicaes de voz em tempo real sobre a Internet.

O prprio mercado de rede no tem um posio definida em relao aos caminhos para chegarem as aplicaes de voz em tempo real. Na revista Lantimes volume 4, edio N 35 datada de 28 de setembro de 1998, em uma reportagem de capa, podemos observar o seguinte: Considerado um dos meios mais eficientes e econmicos para estabelecer uma conexo entre dois pontos, a voz sobre IP (VoIP) o must` do momento no mundo das conexes distncia. A perspectiva de reduzir o custo das chamadas interurbanas e melhorar a qualidade das comunicaes tm sido decisivas para que a tecnologia deixe de ser uma tendncia e assuma reas de realidade no Brasil. Outro fator estimulante ao seu avano a massificao da Internet/intranet, sobre cujos backbones so transportados os pacotes de voz. No momento, existem dois grupos distintos de fornecedores que exploram esse nicho de mercado. Um deles o composto por empresas que comercializam solues (gateway) de software e hardware para telefonia sobre IP. O outro rene os provedores de servios, que esto investindo pesado na montagem de uma infra-estrutura para que terceiros possam fazer chamadas atravs do backbone de uma rede pblica, no caso a Internet [CRI98].

J em uma outra edio da mesma revista Lantimes, volume 4, edio N 42 datada de 4 de fevereiro de 1999, tambm em uma reportagem de capa, no confirma o que foi publicado na edio N 35 , conforme podemos observar: A voz sobre IP (VoIP) finalmente chegou, acenando com a perspectiva de oferta de ligaes de chamadas interurbanas de baixo custo. Mas no se engane, o IP um dos mtodos menos eficientes para enviar voz em uma rede de dados. Ainda que os produtos VoIP estejam finalmente disponveis nas prateleiras das lojas, um longo caminho ainda precisa ser percorrido para essa tecnologia conquistar as empresas. A aplicao real de VoIP numa rede requer um rgido controle, alm de uma cuidadosa preparao de todos os links e ns intermedirios. Sem essas medidas so grandes as chances de um projeto para trafegar voz por pacotes IP naufragar [LAN99].

As publicaes deixam os usurios confusos, pois hora diz ser o mtodo mais eficiente, hora diz ser o mtodo menos eficiente. Considera-se muito que VoIP vai oferecer ligaes de chamadas interurbanas de baixo custo, mas no se especifica quanto tempo um usurio vai ter que esperar para conseguir uma ligao deste tipo, pois a Internet encontra-se congestionada e os usurios esto acostumados com o telefone tradicional. Outro ponto no esclarecido refere-se a qual backbone ser utilizado para os servios de voz, o atual backbone pblico, que j no oferece condies para suportar as aplicaes existentes, ou montar um backbone para este novo tipo de servio.

Devido a esses motivos iremos analisar mais profundamente o trafego de voz sobre IP para os servios de aplicao de voz em tempo real, caminhando para o encapsulamento de voz sobre IP, analisando qual a degradao do QoS e uma simulao experimental para analisar o desempenho do protocolo IP em aplicaes de voz em tempo real, verificando a viabilidade de implantao de VoIP.

Objetivos

Este trabalho tem como objetivo principal investigar o ambiente de rede corporativo verificando condies para o suporte de aplicaes de voz em tempo real, e conforme o andamento, investigar tambm os backbones pblicos da Internet.

Podemos destacar outro objetivos como:

- Estudo do estado da arte relacionado ao trafego de voz sobre o IP;

- Estudo do encapsulamento de voz sobre o IP verificando qual a degradao do QoS;

- Simulao experimental em um enlace privativo com diversas situaes de trafego de voz IP;

- Anlise dos resultados experimentais e sugestes de viabilidade de implantao de voz sobre IP.

Metodologia de Trabalho

Este trabalho ser dividido em trs etapas principais. Inicialmente, haver um perodo dedicado ao estudo dos temas relacionados. Depois, o arranjo para simulao experimental de VoIP ser concebido e consolidado. Finalmente, sero realizadas as simulaes, anlise dos resultados e o texto da dissertao escrito.

Para facilitar o desenvolvimento de cada etapa, o trabalho estar dividido nas seguintes tarefas:

1. Reviso bibliogrfica e estudo de:

. Codificadores de voz

. Protocolo de reserva de recursos RSVP

. Encapsulamento de voz sobre IP verificando qual a degradao do QoS

2. Estudo das aplicaes de voz sobre IP disponveis no mercado

3. Montagem do arranjo para a simulao experimental das aplicaes de VoIP

4. Validao do arranjo

5. Seminrio de andamento

6. Coleta de dados da simulao experimental

7. Avaliao dos resultados experimentais

Cronograma

FasesAbrilMaioJunhoJulhoAgostoSetembroOutubroNovembroDezembro

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3

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Referncias Bibliograficas

[CRI98] Cristoni, Inaldo. Libera a voz na rede da sua empresa. Revista Lantimes, 28 de setembro de 1998.

[JAI95] Jain, Raj. Voice and Telephony Over ATM (VTOA). Disponvel em : ftp://ftp.netlab.ohio-state.edu/pub/jain/courses/atm/atm_vtoa.pdf[JAI95] Jain, Raj. Voice over IP: Issues and Challenges. Nortel, Canada, August 14, 1998. Disponvel em : http://www.cis.ohio-state.edu/~jain/talks/voip.htm.

[ITU98] ITU-T. Recommendation H.323: Packet-based multimedia communications systems. Fevereiro de 1998.

[KAT97] Katsouros, Mark Steven. Voice Over IP: Policy and Regulatory Issues. 1997. Disponvel em: http://www.dcbs.umd.edu/~mark/631paper.html

[LAN99] Lantimes. Como definir um projeto de VoIP. Revista Lantimes, fevereiro de 1999.

[MER98] Mermelstein, Andr e Lemos, Jos A. Telefonia IP: Ameaa ou Oportunidade. Revista Teletime, abril de 1998. Disponvel em: http://www.teletime.com.br/revista/tele1/capa.htm

[MIN98] Minoli, Daniel e Minoli, Emma. Delivering Voice over Frame Relay and ATM. John Wiley & Sons. New York, 1998.

[NAS92] Nascimento, Juarez. Telecomunicaes. Editora Makron Books. So Paulo, 1992.

[RFC97] Request for Comments: 2205. Resoure ReSerVation Protocol (RSVP) Version 1 Functional Specification. Network Working Group, setembro de 1997.

[ROC98] Rochol, Juergen. Apostila de Redes de Computadores. CPGCC/UFRGS. Porto Alegre, 1998.

[SOA95] Soares, Luis F. G. e outros. Redes de Computadores das LANs, MANs e WANs s Redes ATM. Segunda Edio. Editora Campus. Rio de Janeiro, 1995.

4.1.3 Avaliao de performance do Protocolo AAL2 com trfego VBR de baixa velocidade

Autores: Dorian Amorim e Juergen Rochol

ResumoCom o crescimento acentuado dos meios de comunicao, inclusive na rea de dados, a preocupao com a integrao de servios em uma nica rede (B-ISDN), com o intuito de atender a demanda e manter a qualidade de servio vem crescendo na mesma proporo. Neste ponto, o protocolo ATM tem sido a muito tempo apontado como o mais indicado, por trazer desde sua criao estas caractersticas intrnsecas. Porm, para atender aos diversos tipos de servios exigidos foram criados vrios protocolos para a camada de adaptao ATM. Esta camada responsvel pelas atividades especficas e mais complexas necessrias aos vrios tipos aplicaes, mantendo assim a camada ATM mais simples e rpida.

O ltimo protocolo de adaptao padronizado foi AAL2 ,que surgiu a partir das necessidades da telefonia celular. Ele foi idealizado para a classe de servios do tipo VBR (taxa de bits varivel) em tempo real, alm disso, houve uma preocupao com a multiplexao dos usurios AAL para aproveitar melhor a largura de banda e a caracterstica de baixa taxa de bits. Por ser recente, pouco informao est disponvel e existe uma grande necessidade de estudos sobre seu uso.

Para poder fazer melhor uso destes protocolos da camada de adaptao, necessrio conhecer bem seus limites, e para tanto estudar seu comportamento, atravs de tcnicas de modelagem e simulao. Deste modo, pretende-se avaliar e tentar mostrar as vantagens deste novo protocolo AAL2, a fim de dimensionar a potencialidade de sua aplicao. Para realizar a simulao necessrio utilizar ferramentas que facilitem este trabalho, e por isso, pretende-se pesquisar e definir qual a melhor e mais prtica maneira para se criar um ambiente de testes propcio para ser aplicado ao protocolo AAL2. A partir destas simulaes, pode-se fazer uma anlise deste protocolo utilizando modelos de trfego de voz, a fim de obter informaes do seu comportamento.

Motivao

Desde sua idealizao, o ATM convive com a difcil tarefa de integrar todos os tipos de servios em uma nica rede, a B-ISDN (Rede Digital de Servios Integrados de Faixa Larga) [TAN 96] [PRY 95]. Esta tarefa tem se mostrado rdua e lenta, mas aos poucos o ATM vem firmando-se como um dos protocolos mais procurados para estes objetivos.

Os meios de comunicao se popularizaram e as redes crescem a cada dia, e devido a este crescimento mundial existe uma necessidade cada vez maior de investimentos nesta rea, que nem sempre so disponveis. Buscam-se ento formas cada vez mais eficiente de integrar os diversos tipos de servios de comunicao numa nica rede, de forma a minimizar custos.

Nesta perspectiva fcil verificar que o estudo dos protocolos de rede passa a ser base na busca de uma melhor utilizao da largura de banda e qualidade de servio, na tentativa de acomodar a crescente demanda aos recursos de rede disponveis.

A noo de QoS, que veio junto da tecnologia ATM, traz consigo um campo de grandes desafios ainda no resolvidos na integrao proposta pelo B-ISDN. Faltam estudos mais precisos das aplicaes e dos diferentes ambientes operacionais para chegarmos a uma situao de perfeita garantia do QoS, alm de uma utilizao eficiente dos escassos recursos da rede. importante observar que realmente o ATM possui vantagens que possibilitam um melhor controle sobre o trfego de rede, inclusive sobre a variao no atraso das informaes, o que representa um grande diferencial, principalmente para as aplicaes de tempo real, tais como vdeo e som, onde este aspecto pode ser crucial para sua implementao.

A verdade que esta tecnologia trouxe movimentao no mercado internacional das indstrias de informao. Empresas tem se preparado para oferecer novos servios (VoD - Vdeo sob Demanda), ou para aumentar o seu mercado. Essas redes comearam baseadas em expectativas, mas visando sempre o imenso mercado futuro da informao eletrnica. Atualmente, estamos numa fase onde a video-conferncia j uma realidade inclusive para o ensino a distncia.

Para fazer uso da tecnologia ATM, as aplicaes utilizam uma camada de adaptao (AAL) onde so executadas funes especficas para cada tipo de servio, dependendo da natureza do mesmo. Assim, a rede ATM pode manter sua simplicidade e velocidade de processamento pois no precisa conhecer a aplicao. Esta camada AAL responsvel pela atendimento diversificado dos diferentes servios do ATM, alm de manter o controles de segmentao e remontagem das clulas, multiplexao, deteco e correo de erros ou clulas perdidas, entre outras coisas.

O protocolo AAL 2 foi padronizado em 1997 [ITU 97] e por isso bem recente, sendo desta forma um campo ainda no totalmente avaliado. Os engenheiros da comunicao celular que buscaram neste padro uma soluo para seus tipos de redes, onde existe uma baixa taxa de bits, porm em tempo real, e por isso uma necessidade de utilizao mais eficiente da largura de banda. J podese contar com os primeiros estudos nesta rea [HIR 98], junto as tcnicas de rdio difuso que esto surgindo como o W-CDMA ou mesmo com aquelas popularizadas como o GSM. Como a telefonia celular tem apresentado um crescimento acelerado nestes ltimos anos, podemos esperar uma evoluo rpida do AAL2.

Juan Nogueira da Ericsson Nippon [NOG 98], conclui que o AAL 2 proporciona um bom mecanismo para ajuste fino do atraso de empacotamento e utilizao eficiente da largura de banda para servios de baixa taxa de bits e aplicaes VBR. O ITU-T trabalha na direo de definir sub-camadas especficas para o AAL2 denominadas SSCS, e pode-se esperar uma para pacotes longos e outra para servios de troncos telefnicos.

O maior custo da utilizao deste protocolo mais "overhead" na forma de cabealhos, porm isto no to importante quando comparado a tcnicas de preenchimento parcial da clula. Alis, torna-se cada vez menos significativo a medida que aumenta o nmero de usurios do AAL devido ao fato deste protocolo apresentar uma boa eficincia na multiplexao estatstica destes servios.

Como o novo padro de protocolo denominado AAL 2 trata de servios do tipo VBR (taxa de bits varivel) com vinculao temporal, futuramente pode-se estudar aplicaes que vo alm da voz, como a video-conferncia sobre uma rede ATM utilizando-se compactao de dados (tipo MPEG-2). Para isso, precisa-se saber com mais preciso os limites de utilizao deste protocolo.

Em um futuro prximo, devero ser estabelecidas redes ATM em diversas cidades brasileiras, tais como no projeto METROPOA e o da Rede Metropolitana de Florianpolis, que a princpio ser basicamente de dados, mas pode vir a integrar mais servios necessrios as comunidades que fazem parte destes projetos, visto que muitos dos integrantes so instituies de ensino superior que normalmente tem diversos campos de pesquisa, tais como o ensino a distncia.

Objetivos e resultados esperados

Devido a necessidade de um melhor conhecimento sobre os protocolos de rede e sua aplicabilidade em diversos tipos de servios, o objetivo central deste trabalho proporcionar mecanismos que venham a esclarecer e testar o funcionamento da camada de adaptao do ATM sobre diversas circunstncias de operao.

Pode-se, dividir os objetivos em :

montar um ambiente para simulao das camadas de adaptao ATM;

avaliar o desempenho do protocolo AAL2 em diversas situaes trfego;

Montar um ambiente para simulao das camadas de adaptao do ATM

Este primeiro objetivo passa por uma pesquisa de mtodos e ferramentas de simulao de protocolos, para ao final definir e preparar um ambiente de teste que possa ser usado em outros estudos e simulaes sobre AAL e ATM.

Pretende-se verificar a possibilidade de utilizar Redes de Petri como uma das ferramentas de simulao, tendo em vista o fato de ser reconhecida como uma ferramenta muito til em estudos de protocolo, devido a sua caracterstica dinmica.

Avaliao do desempenho do protocolo AAL2

Este seria o principal objetivo, no qual pretende-se obter uma comparao mais precisa do uso dos protocolos de adaptao ATM. Atravs de diversas situaes de trfego e tipos de servios ao qual seriam expostos os AAL na simulao pretende-se obter uma avaliao de quando e em que circunstncias pode-se usar cada protocolo.

Esta avaliao pretende verificar a possibilidades abertas pelo novo protocolo AAL2 que a princpio surgiu como um padro para transmisso de dados em telefonia celular, mas j cogita-se a possibilidade de usos mais genricos, como a de transmisso de voz sobre ATM para substituir a emulao AAL1 dos circuitos T1/E1.

Metodologia

A seguir esto detalhadas as etapas que compem este trabalho e o tempo estimado para a execuo de cada uma, atravs de um cronograma, o qual prev tambm o perodo no qual ser apresentado o seminrio de andamento e o tempo necessrio para que se escreva a dissertao.

1. Pesquisar ferramentas de simulao de protocolos.

2. Definir a forma e ferramenta de simulao.

3. Montar o ambiente para simular os protocolos.

4. Simular os protocolos de adaptao.

5. Estudar os resultados obtidos e levantar a principais caractersticas.

6. Apresentao do Seminrio de Andamento.

7. Escrita da dissertao.

CRONOGRAMA

AtividadeMarAbrMaiJunJulAgoSetOutNov

1

2

3

4

5

6

7

Referncias Bibliogrficas

[ITU 97]ITU-T Recommendation I.363.2, "B-ISDN ATM Adaptation layer specification : Type 2 AAL" , aprovada em setembro 1997.

[NOG 98]J. Nogueira, ATM Adaptation Layer 2, The IEEE Computer Societys Students Newletter, Spring 1998, Volume 6, No. 1

[HIR 98]Hiroshi Nakamura, Hisakazu Tsuboya, Masamoto Nakano e Akihisa Nakajima, "Applying ATM to Mobile Infrastructure Networks", IEEE Communications Magazine, Janeiro de 1998.

[TAN 96]Tanenbaum A. S. Computer Networks, 3o Edition, Ed. Prentice Hall, 1996.

[PIT 96]J. A. Schormans, Jonathan M. Pitts, John A. Shormans, Introdution to ATM Design and Perform: With Applications Analysis Software, Ed. John Wiley & Sons, Julho de 1996.

[PRY 95]Martin de Prycker, Asynchronous Transfer Mode : Solution for Broadband ISDN, 3o Edition, Ed. Prentice Hall, 1995.

[STA 96]Willian Stallings, Data and Computer Communications, 5o Edition, Ed. Prentice Hall, Agosto de 1996.

[RON 97]Ronaldo L. D. Cereda, Marcos A. C. Cruz, Luiz S. V. Dutra, Rubens R. Sewaybricker, "ATM O Futuro das Redes", Ed. Makron Books do Brasil Editora Ltda, 1997.

[HES 98]X. Hesselbach, On the Quality of Service Enhancement in Variable Bit Rate Networks, The IEEE Computer Societys Students Newletter, Spring 1998, Volume 6, No. 1

[RAF 95]Raif O. Onvural, "Asynchronous Transfer Mode Networks, Perfomance Issues", 2 Edition, Ed. Artech House,1995.

4.2 Projetos na rea de Gerncia de Redes

4.2.1 Gerenciamento de desempenho da camada fsica baseada nos fluxos F1, F2 e F3 do SDH/Sonet

Autores: Nei Leonardelli Soledade e Juergen Rochol

RESUMO

O desenvolvimento deste trabalho definir um modelo de gerenciamento para avaliao de desempennho da camada fsica SDH, para redes ATM que tenham definido este sistema como soluo de transmisso.

Os sistemas SDH esto bem definidos em uma longa lista de recomendaes da UIT, srie G, e srie E. Essa ltima, voltada especificamente aos aspectos de avaliao da qualidade das redes de telecomunicaes. Considerando esta documentao, as RFCs pertinentes, os trabalhos que esto sendo desenvolvidos sobre a rede METROPOA e outros sistemas pblicos em fase de projeto, pretende-se propor especificar e se possvel testar o sistema de gerenciamento para avaliao de desempenho da camada fsica.

MOTIVAO

O sistema SDH, j na sua criao incorporou os conceitos de gerenciamento. Isto foi realizado pois constatou-se que sistemas de transmisso mais antigos, sem um enfoque nato de gesto, apresentavam grandes dificuldades operacionais depois de ativados. Alm de no apresentarem a flexibilidade desejada pelas operadoras, frequentemente era difcil obter-se uma avaliao sobre o desempenho do sistema. Isto levou muitas situaes onde a constatao da existncia de problemas s ocorreu devido a interrupo no prevista no funcionamento normal dos equipamentos. Alm disso, se requer muitas vezes o conhecimento de um diagnstico do sistema em operao a fim de apoiar decises de manuteno e expanso.

Os frames SDH dedicam parte de sua banda ao transporte de informaes de gerenciamento, que so bsicas. Estas informaes que circulam pela rede esto disponveis para coleta, anlise e elaborao de diagnsticos. importante salientar que nem sempre as ferramentas para elaborao deste trabalho so fornecidos pelo provedor de tecnologia junto com o produto que fornece. Portanto, esta uma atividade de ps venda, que pode ser desenvolvida pelos operadores de modo customizado, segundo suas necessidades.

Conforme se observou na rede METROPOA , um vasto trabalho pode ser desenvolvido neste campo uma vez que os elementos SDH dos switches fornecidos no dispem das MIBs para seu gerenciamento.

OBJETIVOS

Os objetivos definidos neste PEP consistem na especificao de uma um um sistema de gerenciamento de camada fsica para ser aplicado sobre a rede METROPOA. Este sistema, em sua concepo, deve ter um grau de abrangncia bastante para possibilitar sua aplicao tambm em redes ATM abertas, como aquelas operadas por empresas pblicas. Desse trabalho deve resultar a especificao de MIBs, protocolos e de uma interface para visualizao dos estados da camada fsica. Em uma etapa posterior, pretende-se a prpria implementao e testes do sistema.

METODOLOGIA

O plano de trabalho consistir inicialmente de pesquisa de toda documentao pertinente, referidas principalmente nas sries G e E da UIT e RFCs. Paralelamente, seguiro os estudos sobre a documentao referente aos equipamentos da rede METROPOA. Em uma etapa subsequente ser ativado o sistema de gerenciamento desta rede. Os ns da rede METROPOA no esto ainda interligados, portanto a primeira viso de gerenciamento ser standalone, exclusivamente sobre o switch 8285 instalado na CRT. Nesta fase tambm, por inexistncia de uma MIB referente ao elemento SDH, o escopo de gerenciamento cobrir basicamente a camada ATM.

Numa etapa seguinte, se buscar a especificao de um sistema que colete informao de gerenciamento no frame STM-1, para serem analisados com a finalidade de avaliao de desempenho da camada fsica. Se buscar tambm a especificao e o desenvolvimento de um sistema que apresente os resultados das anlises em formato inteligvel para os administradores da rede. Este trabalho ser estendido tambm para uma viso de rede to logo ela esteja constituda.

Outro item deste plano de trabalho aplicao do que foi desenvolvido sobre esta rede em outras que encontram-se nos planos da CRT.Adiante, so apresentadas as principais etapas referentes ao desenvolvimento deste trabalho:

A. Anlise da documentao da UIT e IETF;B. Anlise da documentao IBM;C. Ativao do sistema de gerncia sobre o switch 8285 instalado na CRT;D. Especificao de um sistema de gerenciamento sobre o elemento STM-1 do switch 8285 da IBM;E. Especoficao do sistema de gerenciamento a nvel de rede;F. Apresentao do seminrio em andamento;G. Escrita da dissertao ;H. Entrega da dissertao.CRONOGRAMA

JanFevMarAbrMaiJunJulAgoSetOutNovDez

A

B

C

D

E

F

G

H

BIBLIOGRAFIA

[BLA95] BLACK U. ATM: Fondation for Broadband Networks. Prentice Hall PTR, New Jersey, 1995.

[ITU88] ITU-T. Recommendation G702: Digital hierarchy bit rates. Novembro de 1988.

[ITU95] ITU-T. Recomendation G.704: Synchronous frame structures used at 1544, 6312, 2048, 8488 and 44736 kbit/s hierarchical level. Julho de 1995.

[ITU96] ITU-T. Recommendation G.707: Network Node Interface for the synchronous digital hierarchy (SDH). Maro de 1996.

[ITU92] ITU-T. Recommendation G.794: Synchronous digital hierarchy (SDH) managemant information model for the network element view. Setembro de 1992.

[ITU94] ITU-T. Recommendation G.784: Synchronous digital hierarchy (SDH) managemant. Janeiro de 1994.

[ITU91] ITU-T. Recommendation I.321: B-ISDN protocol reference model. Abril de 1991.

[ITU93b] ITU-T. Recommendation I.413: B-ISDN User-Network Interface (UNI). Maro de 1993.

[ITU93c] ITU-T. Recommendation I.350: General aspects of quality of service and network performance in digital networks, including ISDN. Maro de 1993.

[ITU96] ITU-T. Recommendation I.371: Traffic Control and Congestion Control in B-ISDN. Agosto de 1996.

[MIN97] MINOLI, Daniel; GOLWAY T.; SMITH N.P. Planning & Managing ATM Networks. Manning, 1997.

[ONV95] ONVURAL, Raif O. Asynchronous Transfer Mode Networks. Performance Issues. 2nd ed., Artech House, Boston-London, 1995.

[PIT96] PITTS, J.M.; SCHORMANS, J.A. Introduction to ATM Design and Performance. John Willey & Sons, New York, 1996.

[PRY95] PRYCKER, M. de. Asynchronous Transfer Mode - Solution for Broadband ISDN. 3RD ed. Prentice Hall, London, 1995.

[TAN94] TANENBAUM, A.S. Computer Networks. 3RD ed. Prentice Hall PTR, New Jersey, 1994.

4.2.2 Modelagem e Avaliao de Desempenho de Backbones ATM

Autores: Adriano Ramos Gonalves e Juergen Rochol

Resumo

A capacidade de avaliar o desempenho das redes ATM tem sido um desafio para os administradores. Desde a especificao do projeto at a manuteno, so necessrias estimativas esperadas do comportamento da rede sobre determinadas cargas de servios. Quanto melhor a preciso da avaliao de comportamento esperado, maior ser a capacidade de configurar adequadamente e de prever dificuldades de desempenho.

Superada a etapa de levantamento e qualificao dos trfegos de servios a serem suportados, resta avaliar o impacto desta carga sobre a estrutura de recursos da rede. Sendo os recursos limitados, a rede possui um ponto de saturao que depende de suas caractersticas e tcnicas utilizadas para atender os servios demandados. O conjunto de caractersticas como topologia de rede, capacidade de comutao, algortmos de controle e outros determinam o comportamento da rede nas mais diversas situaes de cargas.

O objetivo desta dissertao propor um modelo que permita simular o comportamento e a avaliao de desempenho em backbones ATM. O modelo ser configurvel para cada simulao, permitindo a especificao das caractersticas dos switches e da topologia de rede. A simulao do comportamento ser feito aplicando nas portas dos switches modelados uma carga de trfego gerada externamente ao modelo. Os resultados a serem obtidos sero parmetros estatsticos de desempenho da rede ATM tais como razo de clulas perdidas e variao de atraso de clulas. A validao do modelo ser efetuada por meio da comparao dos resultados obtidos com os de uma rede real.

Motivao

uma tendncia mundial crescente a utilizao da tecnologia ATM na implementao de redes metropolitanas de alta velocidades para o suporte de multisservios como telefonia, videoconferncia e acesso a base de dados. A integrao destes servios de caractersticas de trfego e exigncias distintas, compartilhando uma mesma infra-estrutura de fibras pticas, possvel com o devido tratamento de prioridade na utilizao dos recursos da rede. Outro fator que possibilita o atendimento em escala destes servios a capacidade de transmisso de uma quantidade de informao por unidade de tempo: quanto maior a capacidade, maior ser a quantidade disponvel de servios a serem realizados na mesma unidade de tempo. A tecnologia ATM persegue estas duas demandas: a qualificao do trfego para priorizao na utilizao dos recursos de rede atravs de parmetros descritores chamados de QoS (Quality of Service) [PRY 93] e a alta capacidade de transmisso tanto no que se refere ao diminuto consumo interno de tempo dos equipamentos(switches) para comutao das conexes bem como na transmisso, propriamente dita, sobre os enlaces fsicos que atualmente chegam a valores acima de 2,4 Gbit/s.

Devido ao comprometimento com a qualidade dos servios transportados e a limitao fsica dos recursos (como capacidade de transmisso dos enlaces), a rede possui um ponto flutuante de saturao onde, neste estado, impede o ingresso de novos servios e comea a sofrer queda de desempenho devido a congestionamentos. um ponto flutuante pois depende do tipo, da quantidade e da topologia de trfego.

Figura 1 Rede ATM: Elementos Internos x Externos

Combinaes variadas desses elementos sobre uma determinada rede geram resultados de impacto sobre a tolerncia saturao, aumentando ou diminuindo a capacidade de desempenho da rede. Portanto, o projeto de uma rede ATM deve considerar estes elementos externos como fundamentais na especificao da rede e sempre identific-los com a maior preciso possvel para adequar a rede aos servios que deve suportar [ONV 95]. O outro lado desta questo de desempenho a rede em si, os elementos internos (Fig. 1). Estes so os diferentes recursos que podem ser reunidos na configurao da rede, como velocidades dos enlaces, capacidade de comutao, quantidade de buffers, topologia de conexo e outros que so intrnsecos aos equipamentos utilizados ou caracterizam uma soluo adotada para a rede. Novamente, combinando valores para estes elementos temos modificaes no desempenho da rede. Enquanto os elementos externos consomem recursos, os internos disponibilizam recursos. O levantamento desses elementos e avaliao de equilbrio entre eles a garantia de sucesso do projeto de uma rede ATM.

A possibilidade de se ter uma ferramenta para modelagem e simulao do comportamento de determinada configurao de rede (elementos internos) sobre os efeitos de cargas de diferentes trfegos (elementos externos) um grande facilitador tanto no processo de projeto quanto no de manuteno de redes. A simulao de inmeras possibilidades de caractersticas da rede ou de trfego permitem avaliaes comparativas de desempenho. Os resultados obtidos das simulaes podem, por exemplo, fornecer argumentos para ajustar a configurao da rede, prever alteraes de desempenho, identificar pontos de saturao e congestionamento, relacionar dispositivos crticos a falhas e avaliar o impacto de ingresso de novos servios. O administrador abandona um processo de avaliao baseado em projees empricas e passa a utilizar uma ferramenta analtica baseada em probabilidades e estatsticas que apesar de limitado em relao ao mundo real, pois abstrai caractersticas e as simplifica, modela com propriedade uma tendncia de comportamento da rede.

Objetivos

O objetivo desta dissertao propor um modelo que permita simular o comportamento e a avaliao de desempenho em backbones ATM. Para tanto, a base da pesquisa a modelagem de equipamentos switches ATM e suas interaes em uma rede com conexes previamente estabelecidas.

O modelo ser configurvel para cada simulao, permitindo a especificao das caractersticas dos switches e da topologia de rede. A gerao de trfego de servios aparte do modelo proposto e dever ser sempre injetada como entrada de eventos na simulao atravs das portas dos switches modelados. Na execuo das simulaes, na falta de modelos apropriados de geradores de trfegos, sero utilizados modelos simplificados para teste.

Os resultados apresentados sero parmetros estatsticos de desempenho [MIN 97] tais como razo de clulas descartadas, razo de clulas marcadas para descarte, atraso mdio e variao no atraso para transferncia de clulas, taxa mxima e mdia de ocupao dos enlaces e consumo de buffers.

Para validar o modelo, sero coletados resultados de simulaes que vo ser comparados aos obtidos de uma rede real em condies de configuraes similares. Como conseqncia deste trabalho de pesquisa, ser disponibilizado um modelo bsico para ser integrado a outros projetos de simulao e avaliao de servios especficos sobre redes ATM.

No sentido da motivao descrita e a complexidade envolvida, os objetivos gerais desta dissertao so:

pesquisar e selecionar os aspectos que determinam o desempenho de redes ATM;

propor um modelo que represente o comportamento de switches ATM (fluxo agregado) interligados formando um backbone onde as conexes so fixas e pr-estabelecidas;

e valid-lo atravs da comparao de resultados obtidos em redes ATM reais.

Metodologia de Trabalho

Os objetivos anteriormente relacionados sero buscados atravs da realizao das seguintes atividades:

I) Prospeco

Estudar os aspectos determinantes do desempenho de redes ATM;

Pesquisar modelos analticos [PIT 96] e estocsticos de simulao de desempenho disponveis e caracteriz-los;

Analisar as tcnicas e variaes, utilizadas nos switches comercializados, de algortmos de controle de acesso, controle de trfego, controle de congestionamento, roteamento e outros relevantes na modelagem de switches;

Determinar o nvel de abrangncia e abstrao do modelo considerando a preciso desejada em relao ao mundo real;

II) Especificao do Modelo

Especificar a estrutura funcional do Modelo;

Modelar o comportamento e caractersticas de um switch ATM;

Caracterizar arquitetura da malha de comutao;

Caracterizar quantidade de portas e taxa de transmisso;

Caracterizar quantidade de buffers;

Caracterizar tempo de comutao interna;

Controle de Admisso de Conexo;

Controle de Trfego;

Controle de Congestionamento;

Modelar o comportamento e caractersticas da interao entre switches ATM;

Roteamento;

Topologia de rede;

Modelar o comportamento e caractersticas de circuitos virtuais;

Estabelecimento de conexo;

Transferncia de informao;

Trmino de conexo;

Modelar o comportamento e caractersticas de clulas;

Caracterizar cabealho da clula;

Caracterizar tipo de trfego;

Caracterizar freqncia de trfego;

Caracterizar topologia de trfego;

Especificar o contedo e formato de apresentao dos resultados obtidos na simulao;

III) Elaborao de artigo sobre modelagem de desempenho em redes ATM

IV) Preparao e Apresentao do seminrio de Andamento

V) Validao e Correes do Modelo

Simular o comportamento de redes ATM sobre diferentes tipos de trfegos e criticar os resultados obtidos;

Validar o modelo comparando os resultados obtidos nas simulaes com os da rede metropolitana ATM do consrcio MetroPOA, cuja a UFRGS integrante;

VI) Elaborao do Texto da Dissertao

VII) Reviso e Entrega da Dissertao

Cronograma

1999

AtividadeFevMarAbrMaiJunJulAgoSetOutNov

Elaborao do PEP e

Levantamento Bibliogrfico

Prospeco

Especificao do Modelo

Elaborao Artigo: Modelagem de Desempenho em ATM

Preparao e Apresentao do Seminrio de Andamento

Validao e Correes do Modelo

Elaborao do Texto da Dissertao

Reviso e Entrega da Dissertao

Referncias Bibliogrficas

[GOR 69] GORDON, G. System Simulation. Prentice-Hall, 1969.

[ATM 96]ATM Forum AF-SIG-0061.000, ATM UNI Specification Signalling Version 4.0, 1996 [ATM 94] ATM Forum AF-SIG-0061.000, ATM UNI Specification Version 3.1, 1994. Section 3.

[MIN 97] MINOLI, Dan; GOLWAY, Tom. Planning and Managing ATM Networks. Manning Publications Co, 1997.

[ONV 95] ONVURAL, Raif O., Asynchronous Transfer Mode Networks Performance Issues. Artech House, 1995.

[MET 96] METZ, Christopher Y.; SACKETT, George C., ATM Multiprotocol Networking. McGraw-Hill, 1996.

[PRY 93] PRYCKER, M. Asynchronous Transfer Mode. Horwood, 1993.

[ZEI 76] ZEIGLER, B. Theory of Modeling and Simulation. John Wiley & Sons, 1976.

[SOA 90] SOARES, L. F. G. Modelagem e Simulao Discreta de Sistemas. VII Escola de Computao, 1990.

[SHA 75] SHANNON, R. System Simulation The Art and Science. Prentice-Hall, 1975.

[PIT 96] PITTS, J. M. Introduction ATM Design and Performance. John Wiley & Sons, 1996.

[RUM 97] RUMBAUGH, J. Modelagem e Projetos Baseados em Objetos. Campus, 1997.

4.2.3 Interoperabilidade entre Plataformas de Gerenciamento para redes ATM

Autores: Lisandro Zambenedetti Granville e Liane Tarouco

Resumo

No ambiente do projeto Metropoa, o gerenciamento ATM realizado localmente a cada instituio do consrcio. Para cada ambiente existe um conjunto de ferramentas que isoladamente fornecem o gerenciamento ATM.

Em uma primeira etapa, as questes de gerenciamento devero ser resolvidas localmente. Que objetos da MIB ATM sero utilizados? Quais objetos so suportados pelos equipamentos utilizados? Que outras MIB podem auxiliar o gerenciamento? Outras MIBs proprietrias devem tambm ser consultadas? As respostas para estas questes fazem parte desta primeira etapa, onde busca-se o controle direto sobre os equipamentos.

Entretanto, em uma segunda fase, dever existir uma integrao entre os ambientes de gerenciamento locais, permitindo a troca de informao entre os stios dos consorciados. Por exemplo, uma determinada instituio A pode querer recuperar informaes do switch de instituio B, para garantir que o link entre A e B esteja ativo. Mas o switch em questo faz parte do escopo de gerenciamento da instituio B. Tal switch poder ou no ser acessado por A? No poder ser acessado por todos diferentes de B, ou existe restrio apenas em relao a A? As respostas para este tipo de perguntas definir como ocorrer a integrao entre os stios gerenciados.

Alm disso, o gerenciamento atualmente realizado no limita-se a apenas uma plataforma de gerenciamento. NetView poder ser utilizada por um consorciado, enquanto que em outro teremos o OpenView. Num terceiro poderemos ter ainda TNG Unicenter, enquanto que em outros casos poderemos usar apenas o gerenciamento mais simplificado do MRTG. As solues locais para o gerenciamento so ento distintas, pois cada instituio poder utilizar uma plataforma de gerenciamento que melhor lhe convir. Mas quando falamos em integrao, como as vrias plataformas podero cooperar para permitir um gerenciamento global? Ser que a plataforma do stio A poder acessar o switch em B, ou estas informaes devero obrigatoriamente serem sempre recuperadas indiretamente atravs da plataforma do stio B?

Motivao

A integrao de plataformas heterogneas uma questo muito importantes, quando um gerenciamento global necessrio. Em redes ATM, em particular, esta integrao muito bem vinda, pois cada stio de rede poder colaborar com os outros fornecendo informaes importantes que permitem a manuteno da "sade" da rede.

Alm disso, o conjunto de novas aplicaes que podem ser implementadas em uma rede ATM geralmente necessitam tambm de um gerenciamento global. Logo, apenas o gerenciamento de rede em si no mais suficiente, necessitando existir tambm o gerenciamento das aplicaes em redes. Como determinada que uma aplicao de vdeo especfica s poder rodar se o fluxo at o destino atingir determinado patamar? Como determinar este patamar e como verificar os valores correntes? Um gerenciamento global de aplicaes pode resolver estes problemas.

Assim, tem-se alguns desafios interessantes:

Quais objetos da rede global devemos gerenciar?

Como gerenciar este objetos de forma integrada com outras plataformas de gerenciamento?

Quais aplicaes em redes devemos gerenciar?

Como gerenciar cada uma destas aplicaes de forma integrada com outras plataformas de gerenciamento?

Alm destas questes, existem outras mais tcnicas em relao a integrao de plataformas heterogneas. Consideramos como plataformas heterogneas no simplesmente produtos fechados como o NetView ou TNG Unicenter. Est se considerando tambm conjuntos de aplicativos que fornecem um gerenciamento de uma forma ou de outra. Por exemplo, o MRTG apresenta-se uma tima ferramenta quando estamos interessados em captar os dados via Web. Mas como o MRTG poder ser integrado s plataformas NetView, por exemplo? Devemos criar um processo auxiliar que retira informaes das pginas criadas e envia os resultados para a plataforma de interesse? E isso seria implementado como notificaes (traps), mensagens SNMPv2, ou um protocolo especfico para esta integrao.

Neste caso, um modelo de integrao tambm se faz necessrio, para que questes como estas possam ser tratadas de maneira uniforme. Dado este modelo, a integrao apresenta-se de forma mais organizada, e permitir a novas solues de gerenciamento tambm uma integrao, desde que sigam tal modelo.

Como ponto inicial desta tarefa, teremos um estudo dos modelos existentes atualmente. A adaptao destes modelos ao gerenciamento da rede do Metropoa ser considerado. Solues hbridas provavelmente tero tambm sua importncia. Mas de modo geral objetiva-se a definio exata de tal modelo, para que o mesmo possa ser efetivamente aplicvel.

Objetivos

Os principais objetivos desta proposta so:

A definio de um modelo de gerenciamento para a rede do MetroPoa. O modelo, j citado anteriormente, dever levar em conta as plataformas de gerenciamento atualmente empregadas localmente nos consorciados, bem como possveis alternativas a estas plataformas. Particularmente estamos interessados nas plataformas NetView da IBM, OpenView da HP e TNG Unicenter da CA, alm da integrao de MRTG, usado pela maior parte dos consorciados.

Criao de aplicaes para o gerenciamento especfico das aplicaes em redes do consrcio. A criao destas aplicaes de gerenciamento devero estar de acordo com o modelo de gerenciamento do item anterior. Tais aplicaes sero construdas como extenses das plataformas de gerenciamento e como tal, na maior parte dos casos, compartilharo de um mesmo ambiente de software de gerenciamento. As funcionalidade acrescidas por estas extenses permitiro o gerenciamento de aplicativos de redes criados dentro do mbito do Metropoa. Como exemplo, poderamos citar extenses para o gerenciamento de aplicaes de Vdeo on Demand.

Tutoriais. Dos trabalhos resultantes dos itens anteriores, muitos aspectos tcnicos tendem a ficar obscuros, e seus nicos conhecedores sero aqueles que efetivamente estaro implementado o cdigo final. Para evitar esta situao e ao mesmo tempo disponibilizar para o pblico geral estas informaes importantes, sero criados conjuntos de tutoriais que apresentaro os trabalhos realizados da forma mais detalhada possvel. Por exemplo: aps uma implementao de extenso da plataforma OpenView, um tutorial apresentado como esta extenso foi realizada, e como novas extenses podem ser criadas ser confeccionado.

Metodologia

O presente trabalho ser dividido em diversas etapas que seguem.

1. Estudos das MIBs ATM para verificao do conjunto de objetos de interesse no gerenciamento da rede do Metropoa.

2. Gerenciamento dos equipamentos atravs de plataformas de gerenciamento escolhidas. Como dito anteriormente, tem-se particular interesse nas plataformas NetView, OpenView, TNG Unicenter e MRTG.

3. Estudo de modelos de gerenciamento existentes. Estudo das solues tcnicas apresentadas por cada uma das plataformas escolhidas no que se refere a integrao.

4. Criao da primeira verso para o modelo de gerenciamento da rede do Metropoa.

5. Estudo das aplicaes em redes que se deseja inicialmente gerenciar. Tem-se preferncias por aplicaes criadas dentro do mbito do Metropoa, pois eventuais modificaes nestas aplicaes para permitir o gerenciamento das mesmas podem ser alcanadas de forma mais fcil.

6. Definio e implementao de extenses das plataformas (aplicaes de gerenciamento) para viabilizar o gerenciamento estudado no item 5. Estas extenses sero, na medida do possvel, criadas em verses para todas as plataformas de gerenciamento utilizadas no consrcio.

7. Refinamento do modelo de gerenciamento proposto no item 4. Este refinamento levar em conta as atividades prticas de gerenciamento da rede e das aplicaes do Metropoa, alm do processo de criao de extenses para as plataformas estudas.

Bibliografia

LEIWAND, Allan. Network Management A Practical Perspective. 2a ed. Addison Wesley.

MILLER, Mark A. Managing Internetworks with SNMP. 2a ed. M&T Books, 1997.

ROSE, Marshall T.; McCLOGHRIE, Keith. The Network Management Practicum. Prentice Hall, 1995.

STALLINGS, William. SNMP, SNMPv2 and RMON. 2a ed. Addison Wesley, 1996.

4.2.4 Gerenciamento por Delegao de QoS no METROPOA

Autores: Lisandro Zambenedetti Granville e Liane Tarouco

Resumo

O principal objetivo dos esforos atuais na criao de uma segunda verso da Internet (Internet2) fornecer um ambiente colaborativo, onde pessoas distantes fisicamente possam trabalhar juntas de forma eficiente. Para isso, uma gama de novas aplicaes em redes deve ser fornecida.

Estas novas aplicaes, por usa vez, devem contar com recursos de comunicao sofisticados, capazes de garantir servios eficientes e rpidos. Enfim, as aplicaes antes de mais nada, vo requisitar da estrutura de rede uma maior capacidade de banda.

Novas tecnologias sero empregadas e redes de alta velocidade fornecero os recursos de banda necessrios. Entretanto, preciso garantir uma correta utilizao destes recursos, para que as aplicaes possam contar com servios mais garantidos. Isto , ser necessria uma qualidade dos servios, ou QoS (Quality of Service). Alm disso, esta QoS tambm necessitar de gerenciamento, para que opere em condies favorveis.

Somado a estes fatos, temos ainda a complexidade crescente das redes, cada vez mais heterogneas e difceis de serem gerenciadas. O gerenciamento de QoS no ambiente da Internet2 no se compe em uma tarefa simples, e o uso de uma arquitetura de gerenciamento centralizada, largamente utilizada nos dias de hoje, ser incapaz de solucionar os problemas que surgiro.

Dado este problema, o trabalho a ser desenvolvido, descrito neste plano, pretende investigar o uso do Gerenciamento por Delegao na garantia da QoS de uma rede de alta velocidade, como a Internet2.

No projeto Metropoa as questes relativas ao gerenciamento de QoS so importantes porque iro garantir para as novas aplicaes desenvolvidas dentro do projeto, uma utilizao e alocao eficiente dos recursos da rede.

Qualidade de Servio (QoS) na Internet2

O tema Qualidade de Servio (QoS) no recente na rea de redes de computadores. Garantir um funcionamento homogneo e constante dos servios de uma rede de computadores aumentaria em muito a qualidade das aplicaes que se utilizam destes servios. Devido estrutura atual existente na Internet, poucas vezes algum aspecto de QoS podem ser garantido. Os protocolos atuais no fornecem estes mecanismos e por conseqncias as aplicaes so executadas na maior no paradigma de best effort [SIK 98]. Isto , as aplicaes no podem contar que os recursos oferecidos pela rede estaro funcionando sempre da melhor forma. Mais prejudicial ainda que estes recursos sequer estaro funcionando de uma forma constante. Assim, as aplicaes tornam-se suscetveis s variaes da rede, e como no podem prever tais variaes tambm no podem se adaptar eficientemente.

Por outro lado, o ambiente atualmente proposta da Internet2 conta com vrios aspectos que podem oferecer nveis de QoS muito interessantes para novas aplicaes. Com estes recursos as novas aplicaes podem oferecer funcionalidades aos usurios antes inconcebveis. Para tal, conta-se com dois fatores: uma largura de banda maior e um gerenciamento de QoS adequado.

A relao entre capacidade de banda e QoS fundamental. Os usurios desejam garantias de QoS mesmo que a capacidade da rede cresa rapidamente. QoS so garantias fim-a-fim do servios. A capacidade de banda de uma rede faria que a QoS de servio fosse dispensvel apenas no caso onde esta banda garantisse uma eliminao total de todos os congestionamentos da rede. Talvez este fato um dia at possa vir a ser realidade. Enquanto isso, a idia de que congestionamentos verdadeiramente continuaro a existir parece ser mais factvel que o oposto. Como teremos estes congestionamentos mesmo em uma estrutura como a Internet2, a garantia de QoS ser faz necessria.

Um fato que contribui para a assertiva de que os congestionamentos continuaro a existir a de que as aplicaes passaro a exigir um maior fluxo de dados. Na verdade, existe uma correspondncia recproca entre aplicaes mais complexas e capacidade de banda maior. Aplicaes importantes foram o surgimentos de redes com maior capacidade. Por sua vez, redes com maior capacidade incentivam o desenvolvimento de aplicaes que utilizem a capacidade destas redes. Concluindo: uma capacidade de banda maior no elimina a necessidade de QoS; e a existncia de QoS no permite o aumento da capacidade de banda da rede [TEI 98].

A relao entre QoS, capacidade de banda e novas aplicaes sugerem questes como as apresentadas acima. Existe outra relao importante entre o controle da QoS, a complexidade das redes e as novas aplicaes. Quanto maior a complexidade de um rede, mais complexa a garantia de QoS. Como conseqncia direta, se no se tem QoS as novas aplicaes apresentaro problemas quando uma rede anteriormente simples se tornar mais complexa. A complexidade de uma rede dificulta a garantia de QoS e a soluo para isso o gerenciamento no centralizado dessa QoS em redes complexas.

Gerenciamento por Delegao

Na ltima dcada, o gerenciamento de redes passou a ser um item importante para as organizaes. A manuteno de redes complexas, com vrios dispositivos, usurios, recursos e protocolos tornou-se uma atividade crucial. Padres foram estabelecidos para definir um gerenciamento aberto. Atualmente a maior parte do gerenciamento de redes segue estes padres, definidos para redes menos complexas que as atuais.

O modelo de gerenciamento mais simples assume a existncia de um gerente que captura informaes de gerenciamento dos dispositivos da rede interagindo com agentes associados aos dispositivos. As informaes de gerenciamento podem ser obtidas por consulta explcita, ou os agentes podem enviar notificaes aos gerentes, informando situaes especiais. De posse destas informaes o gerente pode fazer vrias anlises, e tomar decises quanto a operao da rede gerenciada.

Dos padres propostos, o CMIP [LEI 98] se mostra talvez o que possui um conjunto de servios mais complexo. Entretanto este padro no muito difundido e na prtica o padro Internet o mais amplamente utilizado. A maior parte dos dispositivos do mercado fornecem suporte ao protocolo SNMP [STA 97] o protocolos utilizado pelo modelo de gerenciamento Internet. As plataformas de gerenciamento mais difundidas no mercado operam sobre este modelo. Isto , o modelo de gerenciamento Internet (protocolos SNMP) um padro de fato.

A abordagem centralizada, amplamente utilizada, no permite uma escalabilidade do gerenciamento. Redes maiores indicam um gerenciamento centralizado mais difcil. Outras abordagem foram propostas. Um gerenciamento hierrquico permite um fluxo de informaes de gerenciamento menos centralizado em uma estao de gerenciamento principal.

Entretanto, o descentralizao do gerenciamento no indica o uso de novas funcionalidades. Os mesmos recursos padronizados usado no gerenciamento centralizado tambm so utilizados no gerenciamento distribudo. E este conjunto de recursos pode ser eficiente em redes mais simples, mas nas redes atuais estes recursos limitam muito a tarefa de gerenciamento.

O modelo de Gerenciamento por Delegao (Management by Delegation - MbD) [SCH 97] fornece solues para estes dois problemas. Ele permite a delegao dinmica, para gerentes e agentes, de funes de gerenciamento. O gerenciamento por delegao um modelo mais recente e alguns prottipos implementando polticas de delegao foram desenvolvidos. Atividades em relao a padronizao do modelo tambm existem. A IETF (Internet Engineering Task Force) possui um grupo de trabalho que apresenta pesquisas neste sentido: o Distributed Management Task Group (DISMAN). Da mesma forma a ISO (International Organization for Standardizantion) vem estudando uma proposta de padronizao.

Problema Investigado

A situao atual mostrada anteriormente apresenta pontos de investigao importantes. Fica claro o problema existente entre a QoS necessria para as novas aplicaes e o gerenciamento dessa QoS em redes cada vez mais complexas e com capacidade de banda elevada para os padres atuais.

O gerenciamento desta QoS necessrio, e o gerenciamento por delegao apresenta um modelo adequado para o gerenciamento da QoS [QUI 99]. O problema a ser investigo pede ser resumido em uma pergunta: qual a forma mais adequada de gerenciar QoS na Internet2 utilizando delegao? Que novos protocolos sero necessrios e que servios o modelo de gerenciamento deve fornecer para que a QoS possa existir mesmo em redes de altas velocidades e complexas?

Bibliografia

[LEI 98] LEINWAND, A., CONROY, K.F. Network Management A Practical Perspective. Second Edition. Addision-Wesley, USA, 1998.

[QUI 99] QUITTEK, J., SCHNWLDER, J. Secure Management By Delegation within the Internet Management Framework. 6th IFIP/IEEE International Symposium on Integrated Network Management, Boston, May 1999.

[SCH 97] SCHNWLDER, J. Network Management by Delegation - From Research Prototypes Towards Standards. JENC8, Proceedings. 1997. URL: http://www.ibr.cs.tu-bs.de/vs/papers/jenc8-97.ps.gz

[SIK 98] SIKORA, J., TEITELBAUM, B. Differentiated Services for Internet2. (draft) Internet2 QoS WorkingGroup Documents. Application/Engineering QoS Workshop, Santa Clara, CA. May 21-22, 1998. URL: http://www.internet2.edu/qos/ may98Workshop/html/diffserv.html

[STA 97] STALLINGS, W. SNMP, SNMPv2 and RMON Practical Network Management. Second Edition. Addision-Wesley, USA, 1997.

[TEI 98] TEITELBAUM, B., HANSS, T. QoS Requirements for Internet2. (draft) Internet2 QoS WorkingGroup Documents. Application/Engineering QoS Workshop, Santa Clara, CA. May 21-22, 1998. URL: http://www.internet2.edu/qos/ may98Workshop/html/requirements.html

4.3 Projetos na rea de Controle de Trfego

4.3.1 Modelagem de fluxos de servios em redes ATM

Autores: Fernanda Mendes Asceno Silva e Juergen RocholRESUMO

A tecnologia ATM surgiu como suporte universal para redes de banda larga com integrao de servios. Sua importncia no contexto de redes de comunicao de dados, pblicas e privativas, vem crescendo.

Considerando que a tecnologia ATM visa a integrao de trfegos com caractersticas totalmente diferentes, como voz, dados e vdeo, a pesquisa de modelos de trfego tem sido essencial nos diversos aspectos da evoluo desta tecnologia. Os modelos de trfego tm um papel importante na comprovao da possibilidade de implantao e eficincia de redes ATM.

Recentemente novos modelos de trfego, para o trfego de dados, foram propostos. Para o trfego agregado de uma rede local foi proposto o modelo auto-similar ou fractal, enquanto que para o trfego a nvel de fontes individuais foi proposto o modelo On/Off Pareto [OLI97].

Pretende-se estudar e simular o fluxo agregado gerado a partir da multiplexao estatstica de fontes heterogneas individuais usando o modelo On/Off Pareto.

Motivao

Um dos grandes objetivos do ATM a otimizao eficiente dos canais digitais sncronos do nvel fsico. Para isso o ATM utiliza a multiplexao estatstica das diversas fontes de modo a fazer uso mais eficiente do canal.

A idia por trs do conceito de multiplexao estatstica aproveitar a capacidade ociosa de fontes em rajada (ou seja, fontes que alternam perodos de transmisso na taxa de pico com perodos de silncio) e fontes VBR (Variable Bit Rate - fontes que transmitem a uma taxa varivel), ou seja, os instantes em que estas fontes estejam transmitindo a uma taxa menor que a taxa de pico para multiplexar um nmero maior de fontes [OLI97].

essencial conhecer o comportamento do fluxo agregado resultante dessa multiplexao. Esse conhecimento permite que se faa uma alocao mais adequada de recursos, em termos de buffer e banda.

.

Objetivos

Estudar detalhadamente o modelo On/Off Pareto;

Apresentar justificativas de validao do modelo On/Off Pareto;

Simular o modelo On/Off Pareto;

Fazer estudos de multiplexao estatstica com fontes heterogneas diversas, e comparar os resultados com os de fontes On/Off exponenciais;

Realizar um estudo comparativo entre os resultados analticos assintticos e os resultados de simulao, com o objetivo de determinar o nmero de fontes, utilizao do canal e tamanho do buffer para os quais os resultados analticos aproximam os resultados de simulao de maneira satisfatria;

Utilizar o modelo On/Off Pareto na avaliao de desempenho de mecanismos de policiamaneto de trfego em redes ATM, tais como leaky bucket. Comparar os resultados com os de fontes ON-OFF exponenciais.

Metodologia

Atividades a serem desenvolvidas:

1. Estudo do modelo On/Off Pareto e suas caractersticas visando obter uma boa compreenso do mesmo;

2. Justificativas de validao do modelo;

3. Aprendizagem do uso da ferramenta de anlise de trfego, miniscope, que ser usada na implementao do modelo;

4. Simulao do modelo usando a ferramenta acima mencionada;

5. Estudos de multiplexao estatstica com fontes heterogneas diversas, e comparar os resultados com os de fontes On/Off exponenciais;

6. Comparao dos resultados analticos assintticos com os de simulao;

7. Utilizao do modelo On/Off Pareto na avaliao de desempenho de mecanismos de policiamento de trfego em redes ATM. Comparao dos resultados com os de fontes exponenciais;

8. Resultados parciais;

9. Seminrio de andamento;

10. Escrita da dissertao.

Atividades

msMar.Abr.Mai.Jun.Jul.Ago.Set.Out.Nov.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Bibliografia

[BRSV96]F. Brichet, J. Roberts, A. Simonian, e D. Veitch. Heavy Traffic Analysis of a storage Model with Long Range Dependent On/Off Sources. Queueing Systems, v. 23, p.197-215, Agosto 1996.

[LTWW94] Will E. Leland, Murad S. Taqqu, Walter Willinger, e Daniel V. Wilson. On the Self-Similar Nature of Ethernet (Extended version). IEEE/ACM Transactions on Networking, v. 2, n. 1, p.1 - 15, Fevereiro 1994.

[OLI97]OLIVEIRA, Adriano L. I. de. Modelos de Trfego para a Multiplexaao Estatstica do Trfego de Dados em Redes ATM. Departamento de Informtica da UFP, outubro de 1997.

[RB97]S. Robert e J-Y Le Boudec. New Models for Pseudo Self-similar Traffic. Performance Evalution, v. 30, n. 1 & 2, p. 57 - 68, julho 1997.

[ROB96]

ROBERTS, James et al. (ed.). Broadband network teletraffic: performance evalution and design of broadband multiservice networks. Final Report of Action COST 242, Springer Verlag, Berlin Heidelberg, 1996 584p.

[SAG94]G. D. Stamoulis, M.E. Anagnostou, A D. Georgantas, "Traffic Source Models for ATM Networks: a Survey, Computer Communications Magazine, vol. 17, #6. June 1994.

[TWS97]Murad S. Taqqu, W. Willinger, e R. Sherman. Proof of Fundamental Result in Self-Similar Traffic Modelling. Computer Communication Review, v. 27, n. 2, p. 5-23, Abril 1997.

[WTSW97] Walter Willinger, M. S. Taqqu, R. Sherman, e D. V. Wilson. Self-Similarity Through High-Variability: Statistical Analysis of Ethernet LAN Traffic at the Source Level. IEEE/ACM Transactions on Networking, v. 5, n. 1, p. 71 - 86, Fevereiro 1997.

4.3.2 Tcnicas de Simulao em Redes ATM

Autores: Diana Mara Blandn Jirn e Juergen Rochol

RESUMO

Este trabalho aborda, a problemtica e a necessidade de simulao em redes ATM (Asynchronous Transfer Mode). O ATM uma tecnologia de transporte flexvel que pode suportar todos os tipos de mdia tais como voz, dados e vdeo, oferecendo a qualidade de servio.

Nos ltimos anos constatou-se uma crescente demanda da tecnologia ATM nas redes locais e/ou corporativas, para prover interconexo de servidores em redes locais ou simplesmente a interconexo das prprias redes de uma forma quase que transparente. Esta demanda deve continuar a crescer, pois est havendo ultimamente uma grande procura por servios multimdia, principalmente os que envolvem vdeo e voz, necessitando-se para isto de acessos de alta velocidade. A utilizao do ATM em redes locais e redes pblicas, permitir compatibilidade total na interconexo de redes de alta velocidade .

Este trabalho, visa avaliar o comportamento de fluxos de trfego correspondente aos diversos servios de uma rede ATM, segundos os modelos clssicos mais significativos abordados por [SILV 98] . Tambm objeto do trabalho modelar e simular os fluxos agregados gerados pela multiplexao dinmica dentro do switch ATM, atravs das tcnicas de simulao com eventos discretos segundo [BLAN 98

A simulao permite definir parmetros de definies e mtricas que podem ajudar, por exemplo, no dimensionamento de um switch ATM em parmetros como taxa de perda de clulas, tamanho dos buffers, alocao de banda e estratgias de CAC (Connection Admission Control)

Um simulador pode tambm ser usado para avaliar o desempenho no desenvolvimento de vrios algoritmos de controle de trafego ou CAC.

MOTIVAO

A crescente demanda da tecnologia ATM e os problemas de controle de trfego inerente a mesma, uma das motivaes deste trabalho, o qual ajudar a avaliar o comportamento de fluxos de trfego em redes de grandes complexidade como so as redes ATM. A nossa abordagem deste problema ser atravs de uma ferramenta de simulao que usa tcnicas de simulao de eventos discretos.

Outra motivao importante para este trabalho o fato de que pretendemos validar os resultados da nossa simulao com medidas obtidas sobre uma rede ATM real, no caso a rede METROPOA. O projeto METROPOA, visa a implantao da uma rede metropolitana de alta velocidade, na grande Porto Alegre. A rede usa a tecnologia ATM e interliga em conexes de 155 MBPS seis instituies participantes incluindo a Universidade Federal Rio Grande do Sul (UFRGS).

Segundo [LAW91] as tcnicas analticas baseadas em teoria de filas, tornam-se muito complexas na modelagem de redes ATM e os resultados geralmente muito limitados, recomenda por isso tcnicas de simulao. J Pitts [PITT96] afirma que: comparando-se os mtodos analticos e os mtodos de simulao, os principais fatores a serem considerados so; a exatido dos resultados, o tempo em que se produzem os resultados e o custo total da avaliao.

Os mtodos analticos, aplicados a situaes limitadas, podem fornecer resultados com boa aproximao, em tempos razoavelmente rpidos. J previses sobre o comportamento de redes um pouco mais complexas, s podem ser obtidas a partir de mtodos de simulao. Portanto, redes complexas como as redes ATM necessariamente devem ser usados mtodos de simulao para prever o seu comportamento em diversas condies de carga.

Contudo, para este tipo de rede, a simulao pode apresentar alguns problemas, tais como: as altas estatsticas envolvidas, as taxas elevadas, e o alto custo para desenvolver, executar a simulao. Esta situao particularmente dramtica quando se quer prever a taxa de perda de clulas ou o tamanho mdio de buffers.

Este trabalho pretende desenvolver a simulao de alguns