mPlane
an Intelligent Measurement Plane for Future Network and Application Management

Programma di finanziamento 
(e relativo sottoprogramma)
VII Programma Quadro della Commissione Europea
 
Durata 1 novembre 2012 – 31 ottobre 2015
Partecipanti Politecnico di Torino (Italia)
Fondazione Ugo Bordoni (Italia)
SSB Progetti (Italia)
Telecom Italia (Italia)
Alcatel-Lucent Bell Labs (Francia)
EURECOM (Francia)
Telecom Paritech (Francia)
NEC Europe LTD (Regno Unito)
Telefonica Investigacion Y Desarrollo Sa (Spagna)
Netvisor (Ungheria)
Forschungszentrum Telekommunikation Wien Gmbh (Austria)
Fachhochschule Augsburg (Germania)
Universite de Liege (Belgio)
Eidgenoessische Technische Hochschule Zurich (Svizzera)
Alcatel-Lucent Bell Nv (Belgio)
Fastweb
Web Site www.ict-mplane.eu/

mPlane è un progetto IP (Large-scale Integrating Project) del 7° Programma Quadro UE al quale partecipano 16 partner europei. È coordinato dal Politecnico di Torino (Prof. Marco Mellia) e presenta una grande componente italiana; infatti oltre alla FUB e al Politecnico di Torino sono presenti anche Telecom Italia, SBB Progetti e FASTWEB.

Questo progetto si pone l’ambizioso obiettivo di rivedere profondamente l’infrastruttura di una rete IP, inserendo un piano che controlli lo stato delle prestazioni in termini sia di rete che di servizi, mediante la dislocazione di sonde attive e passive in diversi punti della rete, a cominciare dai punti di accesso degli utenti fino ai punti di connessione dei router della rete core.

Gli studi che verranno effettuati per questo progetto potranno essere di grande supporto a tutte le attività che riguarderanno la realizzazione delle infrastrutture per le reti nell’ambito dell’Agenda Digitale.

Il progetto mira a costituire un’infrastruttura di misura della Qualità del Servizio distribuita, atta ad eseguire misurazioni attive, passive e ibride. Tale infrastruttura conterrà, oltre ai dispositivi per la misura, uno strato di repository e analisi che raccoglierà e analizzerà i dati attraverso strumenti di elaborazione parallela e data mining. Inoltre verrà introdotto un intelligent reasoner in grado di analizzare le cause dei problemi identificati da ogni test, consentendo la comprensione delle condizioni che generano criticità.

Più dettagliatamente, il progetto prevede la realizzazione di un’architettura all’interno della rete IP dedicata al monitoraggio delle prestazioni della rete a tutti i livelli della “Pila OSI”; verranno quindi effettuate misure di prestazione dal livello fisico (ad esempio, verifica del Service Level Agreement tra un operatore di rete e un utente) fino al livello di applicazione (ad esempio verifica della qualità di un video fornito da un operatore web).

A tal fine, è prevista la realizzazione di sonde, sia attive sia passive, da distribuire nella rete; di un sistema per l’immagazzinamento dei dati; di un sistema che riassume le caratteristiche delle misure visualizzando i risultati secondo alcune metodologie consolidate (per esempio throughput, jitter, delay, packet loss). Inoltre, l’architettura prevede delle metodologie di allarme per segnalare malfunzionamenti nella rete.

Come fase preliminare, nell’ambito del progetto sarà fatta un’analisi di tutti gli scenari presenti e futuri delle reti di TLC, prendendo in considerazione sia le topologie di accesso (rame, fibra, radio) sia i dispositivi utilizzati (PC, smartphone, smart TV) e analizzando anche architetture complesse come quelle delle Content Delivery Networks, del Cloud Computing e dei Data Center.

Un importante aspetto sarà la definizione dei parametri da misurare, anche in relazione alla QoE. La FUB contribuirà in particolare alla definizione e alla misura dei parametri, guardando alle ultrabroadband networks, alla progettazione delle sonde e dell’architettura completa. Inoltre collaborerà alla sperimentazione di quest’architettura su alcune reti utilizzate come test.

Nel corso del 2014, FUB ha concluso la realizzazione della sonda attiva, denominata mSLAcert (dettagli in http://www.ict-mplane.eu/public/mslacert-active-probe), in grado di misurare:

  • il tempo RTT di una connessione fra un server ed un client, mandando 10 ping;
  • il throughtput della connessione, con una sequenza di pacchetti per un tempo minimo di 10 secondi usando il protocollo TCP; questo parametro misura i byte utili nel livello 4 (L4) dello standard OSI;
  • la capacità di linea con una sequenza di pacchetti UDP per un tempo minimo di 10 secondi (L2).

La sonda è stata testata in laboratorio utilizzando accessi di tipo ADSL2+ e GPON selezionando bande tra i 10 e i 100 Mb/s. In particolare, è stato verificato il comportamento della capacità di linea, del throughput e del goodput in funzione del ritardo del collegamento. La sonda è stata quindi inserita nella architettura mPlane e sono state testate tutte le funzionalità. Nella modalità attuale il server di misura è nella sede FUB EUR, mentre il supervisore mPlane è a Torino.

La FUB si è anche occupata della definizione di una metodologia per la misura della QoE per servizi YouTube e ha verificato sperimentalmente la correlazione tra misure di QoS e QoE (servizi YouTube, RAI e Mediaset) per accessi GPON e con chiavetta 3G. Sono inoltre stati fatti degli studi sul monitoraggio del traffico per consentire una correlazione tra le misure svolte a livello di utente e i problemi che si possono incontrare al di fuori del segmento di accesso, a cominciare dalla congestione nei router e dalle limitazioni di bande imposte dalle modalità di bitstreaming.

In particolare sono state prese in considerazione le seguenti tre metodologie:

  • TCP probe già implementato nel kernel di linux: si precisa che i test mPlane sono su sistema Linux - Ubuntu 14.04;
  • TSTAT (TCP STatistic and Analysis Tool, http://tstat.tlc.polito.it/) è un tool sviluppato dal Politecnico di Torino per il monitoraggio passivo del traffico che effettua delle pre-elaborazioni dei dati e permette di fare studi molto dettagliati sulla finestra di congestione, sui pacchetti fuori sequenza, i segmenti duplicati, ecc. Le sequenze sono memorizzate distinguendo fra client e server, anche se TSTAT memorizza solo i dati dell’header del TCP, e scarta il payload;
  • Wireshark è un dispositivo che analizza i protocolli dal secondo livello al settimo livello dello standard OSI. Permette di fare delle statistiche del monitoraggio ed offre un’interfaccia grafica per vedere in tempo reale il comportamento del traffico.

Una prima indagine sulla correlazione tra misure attive e passive è stata fatta su un campione di clienti della rete FASTWEB ADSL.