transmisión hdtv/ip sobre enlace óptico gestionado con uclp

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Transmisión HDTV/IP sobre enlace óptico gestionado con

UCLP

Sergi FiguerolaCoordinador Cluster Tecnologías de Red

[email protected]

Octubre 2004 © Fundació I2CAT 2003 2

Índice

• Introducción• El sistema UCLP• Demos realizadas y resultados• Conclusiones

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Participantes

•• UPC/i2CATUPC/i2CAT– Networking: S. Figuerola, E. Grasa, G. Junyent,

J. Recio– Media: J. Alcober, M. Hurtado

•• CRC: CRC: M. Savoie, S. Campbell, J. Wu, H. Zang.

•• ColaboradoresColaboradores:: RedIris, Cesca, CANARIE, DANTE, KISTI, Research Channel


• La UPC es uno de los miembros fundadores junto con la Generalitat de Catalunya de la “Fundación i2CAT internet e innovación en Cataluña”, de la cual mantiene el liderazgo tecnológico

• La colaboración entre el CRC y la UPC/i2CAT se refleja en un MoU firmado en 2003, que establece las bases para la colaboración en proyectos de ‘Broadband and OpticalNetworking ‘

• El proyecto UCLP (User Controlled Lightpath Provisioning) estáliderado por CANARIE Inc.

Fi2CAT - UPC - CRC

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Client-server architecture Peer-to-peer optical network architecture

AS 1AS 2

AS 3

s11

s12

s21

s31

s32

s41

AS x

Intra-domain approach Inter-domain approach

La arquitectura peer-to-peer está orientada a las redes de I+D del sector académico/científico, donde grandes volúmenes de datos son transferidos

Como conseguir un provisionamiento automatico de ‘lightpaths’ bajo la filosofia peer-to-peer?

Arquitecturas de redAS 1

AS 2

AS 3 AS 4

Service’s provider network


Redes de condominio

Barcelona (Campus Nord)

Terrassa

Castelldefels

Barcelona (Glòries)

OXC 1 OXC 2

OXC 3OXC 4

OXC 5

Campus A Empresa 1

Campus B

Campus C

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“Desarrollar un sistema que divida los recursos proporcionados por un nodo óptico a través de todos los usuarios que tiene derechos sobre dicho nodo, permitiéndoles controlar y gestionar sus recursos, y compartirlos entre ellos”

Objetivo del proyecto UCLP


El Mini-IX: nodo compartido

1 4

2

3

5

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Usuario A

Usuario B

Usuario C

Usuario A

Usuario C

Agentes de

partición

Agentes de

partición

Matriz de commutación

(agentes de commutación)

x x

x

x

x

x

x

x

x

x

Usuario D

Plano de control

(agentes de señalización y control)

OSPF OSPFUCLP UCLPUCLP

UCLP

UCLP

OSPF OSPFUCLP

Mux/DemuxMux/Demux

x

x

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• Peering: Dos usuarios que comparten recursos para establecer una conexión.

• Leasing: Un usuario “alquila” el uso de una conexión a otro durante un periodo de tiempo determinado.

• Lightpath: Camino bidireccional entre dos nodos de la red con un ancho de banda garantizado.

UCLP: Conceptos generales


• Los servicios han de estar implementados en Java

• No es necesario conocer la localización del registro

• El registro tiene la capacidad de almacenar objectosPUBLICACIÓNBÚSQUEDACONNEXIÓN

La tecnología Jini

JINI LOOKUP SERVICE

PROVEEDORCLIENTE

Proxy de servicio

Proxy de servicio: Interfície Java quecontiene los métodos del servicio que se pueden invocar, los parámetros quenecesitan y que resultados devuelven.

Proxy de servicio

RMI

RMI: Remote MethodInvocation. TecnologíaJava utilizada para Intercambiar de objetos sobre redes TCP/IP.

RMI

RMI

Proxy de servicio

Proxy de servicio

RMI

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Características de Jini

• JLS presentan robustez y son útiles• Incorpora el concepto de red “self-healing”

• Posee un entorno transaccional

• Incorpora una base de datos distribuida persistente

• Tecnología madura y estable


UCLP: Definiciones

• Federación: Dominio administrativo independiente que tiene recursos para compartir con los demás dominios.

• Objetos del sistema:

– LPO (LightPath Object): lightpath.

– RO (Resource Object): recursos físicos de un equipo de red

– E2E (End to End Connection Object): conexión

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UCLP: Modelo de Capas

• MODELO PARA CADA FEDERACIÓN

Funciones de usuario Funciones de administrador

Funciones de usuario Funciones de administrador

Routing óptico Servicios Lighpath

Registro (JLS) Gestor transac.

Lease Manager

JavaSpace

Switch Listener Gestor ROs

API TL1

Implementación CS

Cliente GRID FTP Cliente GUI UCLP Cliente no GRID

Capa acceso

Capa de gestión de recursos (objetos)

Capa de control del switch


Servicios UCLPPetición conexiónEliminar conexión

Info ConexiónNotificación

Funcions

usuari

Muestra recursosCrear LPO

Eliminar LPOModificar LPO

Funcions

admin

Grid Service Acces Layer (GSAP)

Petición connexió

Info ConexiónNotificación

Info ConexiónMuestra recursos

Crear LPOEliminar LPOModificar LPO

Encontrar switchpathEncontrar LPOS

JSAP

Crear connexión E2E

Crear LPOEliminar LPO

Eliminar conexión E2E

Concatenar LPOEncontrar JavaSpace

LPOS

Switch AS

BD LPO

BD RO

JavaSpaceºJini SAP

SC ServiceJavaSpace

LPO Service

JLS fed 2JLS fed 3

JLS

Info SwitchCrear/Eliminar ROTL1

SCSGMPLS,O-UNI

Crear/Eliminar XC

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El Federation Manager

JLS Federación 1 JLS Federación 2

JLS Federación 3

Fed. Manager

Fed. Manager

JLS 1

JLS 3

JLS 2

Registro

JLS 1

Registro

JLS 2

Notificación

JLS 2

Notificación

JLS 1

RegistroNotificación

JLS 3

JLS 3JLS 3

JLS 2

JLS 1


Principales Características• Totalmente distribuido y orientado al servicio

• Cada federación tiene su propio conjunto de servicios UCLP independientes, incluyendo su Javaspace para almacenar los LPO asociados con la federación (no BBDD centralizada)

• Jini service lookup & discovery no se está limitado por IP multicast, tambié hay soluciones unicast

• The Transaction Manager Service• Ayuda a juntar varias llamadas de servicio distribuidas en una transacción• Asegura que las operaciones no se dejan incompletas o medio hechas

• Evitar cross-connectar cualquier switch que ya sido cross conectado• Los objetos obtenidos del Javaspace no se pierden si la máquina que los

recogió cae.

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• Los servicios Jini son reconfigurables sin requerir recomplicación

• Jini es Plug-and-play, ideal para sistemas como UCLP

• La localización de servicios puede moverse y serán automáticamente re-descubiertos

• Proporciona dos capas de acceso: GSAP and JSAP• Accessible por aplicaciones Grid y Jini que deseen e2e

lightpath

Principales Características II


New York(MANLAN)

GbEons-tor01

ons-mon01

ons-ott01

CRC

UPC

CA*net 4

GÉANT Red IRIS i2CAT

ons-nyc01

OPT_1_1

OPT_1_2

CESCA

Juniper M20

BCN

Juniper M20GbEMadrid

MPLS TUNNEL VLAN 633 L2

Transparent to UCLP systemEither one virtual Switch or inside an Ethernet LPO

CRC-UPC Network Topology

OPT_1_3

Catalyst 6509

GbE

GbE

VideoLANServer

VideoLANClient

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International lightpath provisioning for HD270m

DaejeonDaejeon Seattle, USSeattle, US

ONS15454

Router

STM-4 circuit

1GigE circuit

L3 switch

New York, USNew York, US

HD270m receiver, 192.168.0.1,

GIST, GwangjuDedicated channel support

GwangjuONS

CA*net4CA*net4CA*net4

Cisco4506

1GigE

DaejeonCisco ONS #2

DaejeonCisco ONS #1

GwangjuGwangju

STS24c

1GigE

STM-4JuniperM160

New York, USNew York, US

1GigE

JuniperM160

GEANTGEANTGEANT

Madrid, ESMadrid, ESBarcelona, ESBarcelona, ES

RedIRISRedIRISRedIRIS

JuniperT320

JuniperM20

Martini Layer2 circuit

OPTera 5200

GIST, NetMedia LAB

GEANT, Europe

RedIRIS, Spain

KREONet2, KISTI, Korea CA*net4, CANARIE, Canada

1GigE

Test Machine192.168.0.15

VLAN633 tagging

VLAN633 tagging

STM-4

192.168.0.10

192.168.0.20

1GigE

1GigE

HDV270m sender, 192.168.0.2

I2CAT, (Mediacat)

CastelldefelsCastelldefels, ES, ES

1GigE

1GigE λ

1GigE

Fi2CAT/UPC, Spain

Cisco 6513Barcelona, ESBarcelona, ES

λ

CESCA, Spain

Nortel OM5200

Nortel OM5200


• Server-to-Peer/Peer-to-Server– El Tunel MPLS actúa como virtual peering switch– Cada lado establece una ‘peering connection’ al virtual switch– El virtual switch está ‘cross connected’ a través del túnel MPLS

• Server-to-Server– Una ‘E2E Connection’ desde el CRC a la UPC– El túnel MPLS es un LPO con ROs ubicados en los últimos switches de CA*net 4

y i2CAT, por lo que la SCS puede concatenarlos– La topología muestra el switch de NY como adyacente al ‘edje switch’ de la UPC

Tipos de Conexión

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HD calidad Estudio y Difusión• Creciente interés por la transmisión de

vídeo de alta definición por Internet debido a la calidad de vídeo que se transmite

• La revolución en redes de la nueva internetóptica hace viable comenzar a diseñar redes con capacidades de Geth. aplicables a servicios al alcance del usuario doméstico.


Plataforma HDTV de i2CAT• La Fundación i2CAT ha sido pionera en Europa

en la transmisión de video digital de alta definición HD calidad estudio.– 2002. Primera transmisión transatlántica de HDTV

sobre Internet2 entre Ámsterdam y Seattle (en colaboración con Research Channel).

• Transmisión del año Gaudí grabada en HD por el Centre de Produccions Audiovisual de la UPC

– 2003 Primera transmisión europea de HD sobre IP entre Barcelona y Bruselas.Jornadas Ipv6 Comisión Europea

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Plataforma HDTV de i2CAT


HD Calidad Estudio• HD es la más alta calidad audiovisual actual• La Plataforma de video digital de i2CAT permite

transmitir cine digital directamente por Internet, HD calidad estudio.

• Formato 1080i/59.94 . SMPTE 292M• HD requiere un ancho de banda de 1,5 gigabits

por segundo, o 270 Mbps en formato comprimido(SMPTE 305M)

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HD Calidad Difusión• Transmisión de alta definición a 19.2 Mbps

MPEG2 mp@hl (main profile high level).• Formato 720progresivo 60 Hz. • Los contenidos fueron capturados

directamente desde una cámara JVC hacia un PC, desde donde se visualizaron y transmitieron mediante el software Videolan hacia Korea


Pruebas de Red

• El comportamiento de estos parámetros es crítico para la transmisión de alta definición calidad estudio a 270 Mbps.

• Los valores promedio de jitter y pérdida de paquetes obtenidos ofrecen suficiente fiabilidad para la transmisión de HD

Pérdida de Paquetes

100 Mbits/sec 1,150 ms 0,077%

300 Mbits/sec 1,011 ms 0,213%

500 Mbits/sec 0,997 ms 0,498%

560 Mbits/sec 0,994 ms 9,32%

Ancho de Banda Jitter

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Pruebas de Red

• Los valores promedio anteriores fueron afectados por valores atípicos

• El jitter oscila entre 1 ms con poca variabilidad.

Jitter (ms)

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40

Iteración

Jitte

r

Prueba 1(100Mbps) Prueba 2 (300 Mbps)

Prueba 3 (500 Mbps) Prueba 4 (560 Mbps)


Pruebas de Red

• La pérdida de paquetes fue poco sensible al ancho de banda oscilando entre 0.07% y 0.4%

• Alcanzó 9.32 % al momento de transmitir el máximo ancho de banda tolerado por el emisor.

Porcentaje de Pérdida de Paquetes

0,00%

2,00%

4,00%

6,00%

8,00%

10,00%

12,00%

14,00%

16,00%

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40

Iteración

Pérd

ida

Prueba 1(100Mbps) Prueba 2 (300 Mbps)

Prueba 3 (500 Mbps) Prueba 4 (560 Mbps)

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Conclusiones• Las redes controladas por clientes y el sistema UCLP pueden introducir un nuevo modelo de negocio en el mundo de la fibra óptica

• Proporcionando al usuario la herramientas para controlar su red, este se puede convertir en un proveedor de servicios y crear nuevas aplicaciones

• La colaboración internacional en este tipo de proyectos permite crear sinergias muy importantes en los proyectos

– Transmisión de alta definción a través de un enlace òpticotricontiental


Fundació i2CATEdificio Nexus II

c/ Jordi Girona 2908034 Barcelona

Tel. +34.93.413.75.80Fax: +34.93.413.75.81

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