proyecto fin de carrera título

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  • UNIVERSIDADPOLITCNICADEMADRID

    ESCUELATCNICASUPERIORDEINGENIEROSDETELECOMUNICACIN

    PROYECTOFINDECARRERA

    ANLISISYMODELADODEMULTICASTINTERDOMINIOPARAELSOPORTEDESERVICIOSDE

    VIDEO

    JUANNGELCACHINEROPOZUELO

    2009

  • PROYECTOFINDECARRERA

    TTULO: ANLISIS Y MODELADO DE MULTICAST INTERDOMINIOPARAELSOPORTEDESERVICIOSDEVIDEO.

    AUTOR: D.JUANNGELCACHINEROPOZUELOTUTORA: DaRAQUELPREZLEALPONENTE: DaENCARNAPASTORMARTN

    TRIBUNAL

    PRESIDENTA: DaENCARNAPASTORMARTNVOCAL: D.FRANCISCOGONZLEZVIDALSECRETARIO: D.DAVIDFERNNDEZCAMBRONEROSUPLENTE: D.LUISBELLIDOTRIANAFechadelecturaydefensa: 29deSeptiembrede2009Calificacin: MatrculadeHonor(10)

  • RESUMEN Enesteproyecto seaborda laproblemticade ladifusindecontenidos conaltacomponentedevideoenInternetabiertayseproponensolucioneseficientesparallevar a cabo dicha distribucin con un menor consumo de recursos de red. Ladistribucin de este tipo de contenidos consumemuchos recursos, principalmenteancho de banda. Dentro de las diversas alternativas existentes para difundircontenidosen redes IPsehan seleccionadopara suanlisis las solucionesmulticast.Dentro de stas se elige para un estudio en profundidad elmulticast de red,muyeficienteparaladistribucindeserviciosdemedioscontinuos. Las solucionesmulticast son usadas de forma habitual por operadores queofrecenensusredesserviciosdemedioscontinuoscomoIPTV(serviciosdetelevisin).Pero a alto nivel de jerarqua las redes en Internet abarcan mltiples sistemasautnomos y dominios administrativos (redes interdominio), por lo que implantarmulticastenredesrealesrequiereelconsensoenpolticasdegestinporpartedelosoperadoresde red implicados.Enesteproyecto seestudian solucionespara realizarmulticastinterdominioenInternet,conelobjetivoderealizaraportesquefacilitensuimplantacin. Para llevaracaboesteobjetivosedivideeltrabajoenvariasfases.Enprimerlugar se analiza el contexto de servicios de contenidos de video en Internet y seestudianlasparticularidadesdelasredesinterdominiopararealizarmulticastdered.Hay protocolos multicast de encaminamiento y protocolos de soporte. Por suimportanciadestacanlosprimeros,quesonlosanalizadosyestudiadosendetalle.Seestudianprotocolos estndaresenelmarcode IETF yprotocolospropietariosde labibliografa, seleccionando losms adecuadospara ladistribucinde contenidosdevideo.SeseleccionaPIMSMcomoprotocolobaseparaelrestodelestudiodetalladoypropuestasdemodificacin. Para elestudiode eficienciae implementacin en redes reales se emplea elsimulador OMNeT++ que es gratuito, robusto y extensible. En la arquitectura demdulosdeOMNeT++serealizaunaextensinparaimplementarelprotocoloPIMSMy susmodificaciones. Se definen y construyen escenarios de simulacin en base adatosdeconfiguracinderedesreales.Sedefineasimismounserviciodereferenciaque simulaun serviciodedistribucindemedioscontinuos.Seelaboranbaterasdepruebasyserealizansimulaciones.

    Los resultados permiten valorar la eficiencia de PIMSM original y laspropuestasdemejora,entreellas y frente a ladistribucinnormalunicast.DeestavaloracinseconcluyeenquePIMSMIDT(modificacindelprotocoloPIMSMbasadaen tneles unicast interdominio) es una alternativa facilitadora para implantarmulticast interdominio, ya que elimina la necesidad de protocolos de soportemulticastymuestraunosnivelesdeeficienciamuyprximosaPIMSMoriginal.Parafinalizar se ofrece una lista de temas interesantes que pueden constituir lneas deinvestigacinfuturas.

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  • ABSTRACT Inthisprojectareaddressedthe issuesrelatedwithcontentdeliverywithhighvideo componenton the Internet. Innovative solutions for continuousmediadeliveryand improvements to the existing ones are proposed in order to achieve betterefficiency ranges and lower network resources consumption, especially bandwidth.There are several choices for content delivery on IP networks, being chosen for theresearch themulticastsolutions.Specifically IPmulticast solutionsare studied,whichareintensiveefficientforcontinuousmediadelivery. IP multicast solutions are usually implemented on telecommunicationoperators networks to perform content delivery like IPTV (IP Television). Multipleautonomous systems networks exist on the Internet if high level of hierarchy isconsiderer.Thesescenariosarecalled interdomainnetworks.Thesenetworksclusterseveral operators administrative domains, but each one has its ownmanagementpolicies.Thisfactormakesdifficultto implementoneglobal IPmulticastsolutionoverthe whole interdomain scenarios, and agreements between the involved networkoperatorsare required. In thisproject IPmulticast solutionsare researchedwith theaimofeasetheirinterdomainimplementation. Thescopeof theproject isdivided intoseveralsections.Firstly, thecontextofmedia delivery services on the Internet is studied, aswell as interdomain networkssingularitiestoperformIPmulticast.TherearemulticastroutingprotocolsandsupportprotocolstocarryoutIPmulticast.Becauseitsimportance,multicastroutingprotocolsarestudiedandanalyzed indetail intherestoftheproject. IETFsstandardmulticastprotocolsareresearchedandproprietarysolutionsfoundonthebibliographyaretoo.Solutionswhichtheircapabilitiesmatchbetterwithvideodistributionrequirementsareselected. Specifically IETFsPIMSM protocol is elected forheavy study,modificationproposals and implementation at a network simulator to evaluate its features oncompleteinterdomainnetworks. TheOMNeT++networksimulator isusedtothe implementationandthestudyofefficiencyofPIMSM.OMNeT++iselectedbecauseofitsrobustness,extensibilityandfree software condition. PIMSM protocol is assembled into OMNeT++ modulesstructuretoincorporateitsfunctionalitytothenetworksimulator.Simulationscenariosare defined and developed based on real networks data collection. Additionally acontinuous media delivery service is designed to implement it on the scenarios.Simulationsetsaredefinedandsimulationsarerun. The results collected allow make an assessment of the PIMSM standardsnetworkefficiencyparameters,theimprovementsobtainedwithPIMSMsproposalsofmodification implemented and relative results facing to unicast distribution. ItsconcludedthatPIMSMIDT(amodificationofPIMSMbasedon interdomainunicasttunnels)isaninnovativesolutiontoeasetheinterdomainIPmulticastimplementation,because itavoidstheneedformulticastsupportprotocolsaswellasshowsefficiencylevelsveryclosetoPIMSMstandard.Tofinishisexposedalistofinterestingtopicsforfurtherresearch.

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  • PALABRASCLAVE

    PIMSM,multicastdered,interdominio,OMNeT++,simulaciones,distribucindemedioscontinuos,Internet.

    KEYWORDS PIMSM, IPmulticast, interdomain,OMNeT++, simulations,continuousmediadelivery,Internet.

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  • AGRADECIMIENTOS

    Quieromostrarmiagradecimientoatodaslaspersonasquehanhechoposibleesteproyecto.Enprimerlugar

    alpersonaldelDepartamentodeIngenieradeSistemasTelemticos,cuyacolaboracinharesultado

    facilitadoraenlaelaboracindeestetrabajo.Ensegundolugaragradecerespecialmentesuapoyo

    amitutoradelproyecto,RaquelPrez,queentodomomentomehaapoyadoyanimado,ycuyosvaliososconsejos

    mehanayudadoarealizaruntrabajodegrancalidad.Finalmenteagradeceratodaslaspersonasquehanestado

    ahduranteelaoquehededicadoaestalabor,especialmenteamisamigosyamifamilia,quehanentendido

    perfectamentemidedicacinaestatareaapoyndomeigualmenteentodomomento.

    Graciasatodos.

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  • NDICEndicedefigurasygrficos..............................................................................................7ndicedetablas................................................................................................................9Glosariodesiglasyacrnimos.......................................................................................11Captulo1:Introduccingeneral1.1. Introduccingeneraldelproyecto......................................................................23

    1.2. Estructuradelamemoria...................................................................................25Captulo 2: Problemtica y soluciones de distribucin de video enInternet.Introduccinalmulticastdered2.1. Introduccin........................................................................................................31

    2.2. Aplicabilidaddesolucionesmulticastaserviciosdecontenidos........................33

    2.2.1. ContextogeneraldeservicioscolaborativosenInternet............................33

    2.2.2. SolucionesmulticastenInternet:multicastdered.....................................38

    2.2.3. AplicacionescomercialesdedistribucindemedioscontinuosenInternet.. ......................................................................................................................39

    2.2.4. Aplicacionesmulticastinterdominio..........................................................41

    2.3. Multicastdered..................................................................................................44

    2.3.1. Fundamentosdelmulticastderedyprotocolosparasuimplantacin......44

    2.3.1.1. Operacinbsicadelmulticastdered.................................................44

    2.3.1.2. Funcionalidadesyprotocolosprincipalesydesoporteenelmulticastdered ..............................................................................................................46

    2.3.2. LimitacionesdeIPv4ymejorasdeIPv6paramulticastdered....................48

    2.3.2.1. LimitacionesdeIPv4.............................................................................49

    2.3.2.2. MejorasintroducidasconIPv6.............................................................49

    2.3.2.3. AspectosparticularesdemulticastenIPv6..........................................50

    2.3.2.4. Multicastinterdominio........................................................................52

    Captulo3:Anlisisyestudiocomparativodeprotocolosmulticast interdominio3.1. Introduccin......................