Podpora QoS na DSLAM Zyxel IP Expres IES 1000

Podpora QoS na DSLAM Zyxel IP Expres IES 1000 Aleš Kaluža KAL330 Jiří Vojkovský VOJ194 Abstrakt: Zjištění podpory kvality služby na zařízení DSLAM IP Expres IES 1000 od firmy Zyxel Klíčová slova: DSLAM, Zyxel, QoS, ADSL 1 Zadání... 2 2 Topologie... 2 3 Postup měření... 5 4 Závěr... 11

1 Zadání Zjištění podpory kvality služby (QoS) na zařízení DSLAM ZyXEL IP Express IES 1000 při simulaci paralelního provozu pomocí odesílání ICMP (ping) paketů. Zatížení sítě bude simulováno na paralelní větvi pomocí protokolů UDP a TCP. Testování bude zrealizované pomocí programů Iperf nebo Netperf. 2 Topologie Pro měření jsme navrhli topologii sítě obsahující následující prvky: - 2 x client (2 PC) - server (1 PC) - DSLAM ZyXEL IP Express IES 1000-2 x CISCO routery- switch Obr. 1: Topologie

Popis důležitých prvků a pojmů DSLAM Zyxel IP Expres IES 1000 IP DSLAM překonává tradiční technologie v mnoha směrech, ať již jde o vyšší efektivitu, vyšší rychlosti nebo dokonalejší správu. Technologie IP DSLAM například výrazně zjednodušuje převody datových formátů, řeší problémy s přetížením sítí zaváděním vysokorychlostní neblokovací přepínací technologie Ethernet a také nabízí efektivní mechanismy pro multicastové video aplikace, např. IGMP snooping. Jelikož již není nutné transformovat protokoly na přístupové síti, mohou telekomunikační operátoři zvolit alternativní metodu a využívat cenově efektivnější ethernetovou infrastrukturu v metropolitních i páteřních sítích. IP Express společnosti ZyXEL nabízí široký výběr možností pro každou aplikační situaci. K dispozici jsou modely v rozsahu od 8-portového snadno dostupného mini DSLAMu, přes univerzální DSLAM střední velikosti, až po360 portový modulový DSLAM, který je dostatečně dimenzován i pro projekty velkého rozsahu. Série produktů IP Express umožňuje střídavé i stejnosměrné napájení. Obr. 2: DSLAM Zyxel IP Expres IES 1000 Podpora kvality služby QoS (Quality of Service) Poskytuje uživatelům služby definovanou kvalitu, což znamená, že poskytuje spravedlivé dělení rychlostí a nedochází tak k zahlcování sítě. Stručně řečeno, je to řízení datových toků (přenosů dat) v síti. Zkrátka zajišťuje to, aby citlivé a důležité informace dorazily včas a s jistotou. QoS by mělo být zárukou, že paket úspěšně překoná trasu mezi dvěma body na síti. Úspěšnost z pohledu uživatele významně závisí na časových charakteristikách komunikace přes počítačovou síť. Jde například o služby VoIP, videokonference a další interaktivní služby. Pro tyto aplikace je QoS nutnost. Uživatel samozřejmě požaduje, aby mu byla poskytnuta určitá definovaná kvalita služby. Například videosignál určitého rozlišení o určitém počtu obrázků za sekundu, zvuk určité šířky pásma nebo přenos souboru dat v určitém čase. V případě, že není uplatňováno QoS a uživatel je připojen ke sdílené síti, může nastat problém. Například jeden uživatel sítě ztahuje data a druhý využívá službu VoIP. Uživatel, který využívá VoIP

může mít problémy se srozumitelností. QoS by tak mělo být nezbytnou součástí každého poskytovatele a menší nebo střední sítě, která zajistí úměrné rozdělení potřebné rychlosti. Nejvíce QoS najdeme asi v IP protokolu, dnes už existují služby umožňující flexibilně přiřazovat jednotlivým IP službám priority, čímž definují průchodnost jednotlivých služeb sítí a také se uplatní v ATM, kde je spojení vytvořeno mezi dvěma koncovými body ještě před tím než začne výměna dat. Zapojení sítě dle topologie - oba PC, které slouží jako clienti (označení PC: 2-2, 2-3) jsme propojili kříženým UTP kabelem od síťové karty PC (označení eth0) do CISCO routeru - CISCO routery jsme nakonfigurovali pomocí konzole připojené z routeru do PC - CISCO routery jsme propojili s DSLAMem pomocí ADSL kabelu s konektory RJ11 označenými P11 a P12 - DSLAM jsme propojili přímým UTP kabelem do switche - switch jsme propojili přímým UTP kabelem do PC sloužící jako server (označení PC: 2-1) Obr. 3: Laboratoř

3 Postup měření Po zapojení sítě dle navržené topologie jsme začali s nastavováním a konfigurací jednotlivých síťových prvků. CLIENTI: - nastavili jsme IP adresu, masku a bránu obou klientů dle parametrů uvedených na obrázku topologie - nakonfigurovali jsme CISCO routery s ADSL rozhraním - statické směrování na CISCO routerech jsme provedli pomocí protokolu EIGRP Obr. 4: Statické směrování protokolem EIGRP SERVER: - nastavili jsme IP adresu, masku a bránu serveru dle parametrů uvedených na obrázku topologie - v Linuxu jsme spustili program Iperf a připravili jej k následnému měření DSLAM: - nastavili jsme si oba ADSL routery, které byly propojeny konektory RJ11 - ADSL kabel má 25 výstupů RJ11, z toho 12 výstupů (P1 P12) je možno použít na digitální spojení s využitím na ADSL a zbylých 13 výstupů využívaná na analogové spojení (P 13 P 25)

- my jsme použili výstupy označené P11 a P12 - nastavili jsme ethernetovské rozhraní DSLAMu přes konzoli a IP adresu DSLAMu (10.0.1.1) - DSLAM je možno nastavit přes webové rozhraní nebo přes konzolina, vyzkoušeli jsme obě možnosti - na webové rozhraní jsme se dostali zadáním do webového prohlížeče IP adresu (10.0.1.1) DSLAMu - na konzoli propojenou sériovým kabelem jsme se dostali pomocí zadání uživatelské jména (admin) a hesla (1234) k možnosti nastavení Slamu - Obr. 5: Webové rozhraní DSLAMu

Průběh jednotlivých měření 1. MĚŘENÍ: 25.4. 2008, délka měření: 3,5 hodiny - měření jsme nedokončili z důvodu problému, který nastal na ADSL rozhraní CISCO routeru - problémem bylo špatného nastavení routeru 2. MĚŘENÍ: 9.5. 2008, délka měření: 4,5 hodiny - problém na ADSL rozhraní s předchozího měře jsme vyřešili - měření jsme opět nedokončili, protože nastal problém s nastavení ATM rozhraním 3. MĚŘENÍ: 22.5. 2008, délka měření: 4 hodiny - problém z 2. měření v nastavení ATM rozhraní jsme vyřešili - setkali jsme se s dalším problémem, který spočívá v nastavení průchodnosti DSLAMu - ethernetovské rozhraní DSLAMu bylo funkční, hlásilo odezvu a dostali jsme se přes něj na webové rozhraní DSLAMu - ADSL rozhraní připojené porty byly také zprovozněny, ale nepodařilo se zprovoznit provoz mezi rozhraními v DSLAMu 4. MĚŘENÍ: 10.6. 2008, délka měření: 4 hodiny - provedli jsme změnu nastavení ADSL CISCO routeru: viz. příloha - zprovoznili jsme celou topologii sítě - pomocí programu Iperf jsme provedli následující měření

Enet Priority Quene Assigment ADSL Priority Quene Assigment Queue 7 6 5 6 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 Priority 3 3 2 2 1 0 0 1 7 6 5 4 3 2 1 0 Tabulka znázorňující (default) nastavenou prioritu 1) Ping ze serveru na levého klienta P1. Není generován žádný provoz. Doba odezvy: 9 10 ms 2) Ping ze serveru na pravého klienta P2. Není generován žádný provoz. Doba odezvy: 7 8 ms 3) Ping ze serveru na levého klienta P1. IPERF generuje provoz z levého klienta P1 na server. Doba odezvy: 800 1200 ms 4) Ping ze serveru na pravého klienta P2. IPERF generuje provoz z levého klienta P1 na server. Doba odezvy: 8 10 ms 5) Ping ze serveru na levého klienta P1. IPERF generuje provoz pravého klienta P2 na server. Doba odezvy: 8 10 ms 6) Ping ze serveru na pravého klienta P2. IPERF generuje provoz z pravého klienta P2 na server. Doba odezvy: 600 900 ms Závěr z měření: Z těchto měření vyplývá, že při provozu na jedné z větví sítě, není ovlivněna doba odezvy na druhé (nezatížené) větvi sítě. Dále z měření vyplývá, že pravá větev vykazuje při provozu mírně lepší dobu odezvy než levá větev. 7) Ping ze serveru na levého klienta P1. IPERF generuje provoz na obou větvích. Doba odezvy: 900 1200 ms 8) Ping ze serveru na pravého klienta P2. IPERF generuje provoz na obou větvích. Doba odezvy: 800 1100 ms Závěr z měření: Všechna měření byla prováděna při defaultním nastavení DSLAM Zyxel IP Expres IES 1000. Při různých kombinacích nastavení změn priorit se naměřené hodnoty lišily minimálně. Měření programem IPERF vždy probíhalo po dobu 60 s. Za tuto dobu bylo přeneseno cca 3 MB dat průměrnou rychlostí 435 kb / s.

Ukázky nastavení hodnot priorit Enet Priority Quene Assigment ADSL Priority Quene Assigment Queue 7 6 5 6 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 Priority 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Enet Priority Quene Assigment ADSL Priority Quene Assigment Queue 7 6 5 6 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 Priority 1 2 3 1 2 3 1 2 1 1 2 1 1 1 1 1 Enet Priority Quene Assigment ADSL Priority Quene Assigment Queue 7 6 5 6 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 Priority 0 2 0 2 0 0 1 0 0 0 2 4 0 0 0 0 Enet Priority Quene Assigment ADSL Priority Quene Assigment Queue 7 6 5 6 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 Priority 3 3 3 3 3 3 2 2 1 1 1 1 0 0 0 0 Enet Priority Quene Assigment ADSL Priority Quene Assigment Queue 7 6 5 6 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 Priority 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Enet Priority Quene Assigment ADSL Priority Quene Assigment Queue 7 6 5 6 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 Priority 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Obr. 6: Webové rozhraní DSLAMu možnosti nastavení priorit

4 Závěr Z průběhu měření vyplývá, že změny nastavení priorit na DSLAM Zyxel IP Expres IES 1000 mají minimální vliv na kvalitu služby (viz dílčí závěry z jednotlivých měření). Závěrem bychom také chtěli poděkovat za pomoc při řešení projektu panu Ing. Martinu Milatovi.

Příloha: Konfigurační soubor pro ADSL router CISCO. P(config)#inter atm 1/0.1 po P(config)#inter atm 1/0.1 point-to-point P(config-subif)#ip add P(config-subif)#ip address 10.0.1.2 255.255.255.0 P(config-subif)#pvc P(config-subif)#pvc 0/33 P(config-if-atm-vc)#enc P(config-if-atm-vc)#encapsulation a P(config-if-atm-vc)#encapsulation aal5? aal5autoppp aal5ciscoppp aal5mux aal5nlpid aal5snap P(config-if-atm-vc)#encapsulation aal5sna P(config-if-atm-vc)#encapsulation aal5snap? <cr> P(config-if-atm-vc)#encapsulation aal5snap P(config-if-atm-vc)#exit P(config-subif)#atm P(config-subif)#atm br P(config-subif)#atm br P(config-subif)#atm P(config-subif)#atm? e164 E164 Configuration nsap-address 20-octet ATM NSAP address pppatm PPP over ATM pvc Create a PVC route-bridged Route 1483 Ethernet encapsulated packets P(config-subif)#atm ro P(config-subif)#atm route-bridged? ip Route IP over RFC 1483 Ethernet P(config-subif)#atm route-bridged ip? <cr> P(config-subif)#atm route-bridged ip P(config-subif)#do sh run

Building configuration... Current configuration : 1026 bytes version 12.3 service timestamps debug datetime msec service timestamps log datetime msec no service password-encryption hostname P boot-start-marker boot-end-marker mmi polling-interval 60 no mmi auto-configure no mmi pvc mmi snmp-timeout 180 no aaa new-model ip subnet-zero ip cef ip audit po max-events 100 interface FastEthernet0/0 ip address 10.0.3.1 255.255.255.0 speed auto interface Serial0/0 no ip address shutdown no fair-queue interface Serial0/1 no ip address shutdown interface ATM1/0 mac-address 00aa.bbcc.0011 no ip address

no atm ilmi-keepalive dsl operating-mode auto pvc 0/27 encapsulation aal5snap interface ATM1/0.1 point-to-point ip address 10.0.1.2 255.255.255.0 atm route-bridged ip pvc 0/33 encapsulation aal5snap router eigrp 1 network 10.0.1.0 0.0.0.255 network 10.0.3.0 0.0.0.255 network 10.0.5.0 0.0.0.255 auto-summary ip classless no ip http server P(config-subif)#inter atm 1/0 no pvc 0/27 do sh run Building configuration... Current configuration : 987 bytes version 12.3 service timestamps debug datetime msec service timestamps log datetime msec no service password-encryption hostname P boot-start-marker boot-end-marker mmi polling-interval 60 no mmi auto-configure no mmi pvc

mmi snmp-timeout 180 no aaa new-model ip subnet-zero ip cef ip audit po max-events 100 interface FastEthernet0/0 ip address 10.0.3.1 255.255.255.0 speed auto interface Serial0/0 no ip address shutdown no fair-queue interface Serial0/1 no ip address shutdown interface ATM1/0 mac-address 00aa.bbcc.0011 no ip address no atm ilmi-keepalive dsl operating-mode auto interface ATM1/0.1 point-to-point ip address 10.0.1.2 255.255.255.0 atm route-bridged ip pvc 0/33 encapsulation aal5snap router eigrp 1 network 10.0.1.0 0.0.0.255 network 10.0.3.0 0.0.0.255 network 10.0.5.0 0.0.0.255 auto-summary ip classless no ip http server

no ip http secure-server line con 0 line aux 0 line vty 0 4 end do ping 10.0.1.1 Type escape sequence to abort. Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 10.0.1.1, timeout is 2 seconds:... Success rate is 0 percent (0/5) do sh ip route Codes: C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2 E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2 i - IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2 ia - IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route o - ODR, P - periodic downloaded static route Gateway of last resort is not set do sh ip inter brie Interface IP-Address OK? Method Status Protocol FastEthernet0/0 10.0.3.1 YES manual up down Serial0/0 unassigned YES unset administratively down down Serial0/1 unassigned YES unset administratively down down ATM1/0 unassigned YES manual down down ATM1/0.1 10.0.1.2 YES manual down down do sh ip inter brie Interface IP-Address OK? Method Status Protocol

FastEthernet0/0 10.0.3.1 YES manual up down Serial0/0 unassigned YES unset administratively down down Serial0/1 unassigned YES unset administratively down down ATM1/0 unassigned YES manual down down ATM1/0.1 10.0.1.2 YES manual down down *Mar 1 01:19:31.519: %LINK-3-UPDOWN: Interface ATM1/0, changed state to up *Mar 1 01:19:32.519: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface ATM1/0, changed state to up do sh ip inter brie Interface IP-Address OK? Method Status Protocol FastEthernet0/0 10.0.3.1 YES manual up down Serial0/0 unassigned YES unset administratively down down Serial0/1 unassigned YES unset administratively down down ATM1/0 unassigned YES manual up up ATM1/0.1 10.0.1.2 YES manual up up do ping 10.0.1.1 Type escape sequence to abort. Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 10.0.1.1, timeout is 2 seconds:. Success rate is 80 percent (4/5), round-trip min/avg/max = 8/8/8 ms do ping 10.0.1.1 Type escape sequence to abort. Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 10.0.1.1, timeout is 2 seconds: Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 8/10/12 ms P# *Mar 1 01:24:25.747: %SYS-5-CONFIG_I: Configured from console by console P#