te-723 – comunicação de dados - 2002 prof. dr. eduardo parente ribeiro

TE-723 – Comunicação de Dados - 2002Prof. Dr. Eduardo Parente Ribeiro

Preservando QoS (atraso per-hop)

Apesar de se ter Fluxo AgregadoPreserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation

IEEE Trans. Network, feb/02

Aluno: Sinésio Julio BarberiniMinistério da EducaçãoUNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Ministério da EducaçãoUNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ


Investigar se a QoS pode ser garantida para um fluxo de pacotes agregado.

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation



Programadores com garantia de taxa => reserva de:

Capacidade do buffer; Largura de banda;- Se estes recursos não estão disponíveis no

instante requisitado para a conexão da rede, a requisição é negada!

Taxa de aplicação não excede a taxa negociada.(aplicações em tempo real - áudio e vídeo)




Fluxo = seqüência de pacotes de uma aplicação:

Fluxo agregado = fluxos múltiplos chamados constituintes reunidos em um único fluxo;

Taxa do fluxo agregado = soma das taxas reservadas dos fluxos constituintes;




Propósito de um fluxo agregado:

Melhorar a eficiência dos programadores; Simplificar o gerenciamento dos fluxos; Fila única - simplifica gerenciamento de buffers; Redução do número de fluxos facilita a

programação de rotas;





• Canal de saída equipado com programador (rota);

•Regra: first-in-first-out;

•Saída livre, o programador escolhe o pacote recebido e transfere-o à saída;

•Taxa: no mínimo igual ao fluxo reservado.




Notação para cada fluxo f e programadores s

R.f taxa de transferência reservada a f (B/s); p.f.i i-ésimo pacote do fluxo f; L.f.i comprimento (B) do pacote p.f.i; A..s.f.i instante de chegada do pacote p.f.i ao programador s; E.s.f.i instante de saída do pacote p.f.i do programador s; Lmáx.f comprimento máximo do pacote para o fluxo f ; Lmáx.s comprimento máximo do pacote para todos os fluxos no programador

s; C.s capacidade (B/s) do canal de saída do programador s;

Definimos o tempo inicial S..s.f.i e tempo final F..s.f.i de um p.f.i da seguinte forma: S..s.f.i instante ao qual p.f.i é direcionado ao canal de saída de s; F.s.f.i instante ao qual p.f.i sai do programador s;




Definição 1

Seja um fluxo de entrada f de um programador s

Lembrar que:

L.f.i/R..f = tempo =comprimento (B)/taxa(B/s)




Tipos de programadores

•Programador Proporcional à taxa

•Programador Canal em tempo real

•Programador Em tempo inicial




Programadores proporcional à taxa

Deste que o fluxo f reserva a taxa R.f do programador s, uma forma de definir o prazo final do pacote p.f.i, é o p.f.i não sair mais tarde do que F.s.f.i + .s para uma pequena constante .s (usualmente .s=Lmax.s/C.s).

Com um prazo final proporcional à taxa, o atraso per-hop de cada pacote é no máximo Lmax.f/R.f + .s .

Este limite de atraso está acoplado com a taxa reservada do fluxo. Para diminuir o atraso per-hop, logicamente, uma grande taxa deve ser reservada.




Programadores canal em tempo real

A cada fluxo f é definido um par de valores (.f, T.f), e o tamanho do pacote é fixado . Assume-se que pacotes deste fluxo chegam com uma separação inter-pacotes de no mínimo T.f, e o programador garante o atraso per-hop de no máximo .f. Então o prazo final de cada pacote é o seu tempo de chegada mais .f. Este prazo final é flexível, já que cada fluxo escolhe seu valor .f.




Programadores em tempo inicial

São suficientemente flexíveis para representar prazos finais proporcional a taxa e em tempo real. Se escolhemos .s.f.i.=Lmax.f/R.f + .s tempo inicial e proporciona a taxa serão iguais; Se fazemos T.f =L.f/R.f, fazemos os prazos finais do tempo inicial igual ao tempo real.

Já que no programador em tempo inicial, o instante inicial do pacote determina o instante de saída de um programador, devemos examinar como o instante inicial de um pacote muda de um programador para o programador seguinte.




Teorema 1:Dois programadores em tempo inicial consecutivos, sendo eles s e t e um caminho de fluxo f.

Teorema 2:

Seja t1,t2,.......tk uma seqüência de programadores em tempo inicial.




Agregando o fluxo

O fluxo é sempre separado

em seus constituintes imediatos




Agregar de forma justa

•Limitaremos o tempo inicia de g em t como se o fluxo não fosse agregado.•No lugar de s temos um programador que não agregue o fluxo e;• f, h e d são entradas individuais do programador t.•Do teorema 1 temos (sendo s um programador em tempo inicial):

Agr. é justo se: Ñ-Agr. é justo se:




End-to-end diminui?

Considerar agora, um fluxo agregado usando atraso proporcional à taxa:

Relembrando:

Entrega proporcional à taxa cada pacote p.g.i de um fluxo de entrada g:• Sai do programador s não mais tarde do que F.s.g.j + .s (.s é uma constante (geralmente Lmax.s/C.s))

• O atraso per-hop sem agregar é Lmax.f/R.f + Lmax.s/C.s •Agregando é Lmax.g/R..g + Lmax.s/C.s onde g é a raiz do fluxo f em s

• f é um constituinte de g então R.f<R.g •Logo o atraso agregado é menor do que sem agregar desde que Lmax.gLmax.f.

Conclui-se que agregando com atraso proporcional à taxa diminui-se o atraso end-to-end.

Visão intuitiva




Roteador com 2 canais de entrada




Logo, o acréscimo no tempo inicial do pacote raiz p.f.i no roteador é:




Um aumento no tempo inicial é inversamente proporcional a R.g1.

Uma vez que R.g1R.f1 o aumento máximo acontece quando R.g1 R.f1

Pr em tempo inicial

Agr em tempo inicial

O incremento adicional causado por se ter agregado o fluxo é Lmax/R.f1!




Assumamos que na entrada da rede o fluxo f1 é agregado com pelo menos mais um fluxo com a mesma taxa. Então, R.g1 2R.f1. Neste caso o acréscimo no tempo inicial do primeiro roteador é:

Pr em tempo inicial Agr em tempo inicial

Logo, o aumento do per-hop no instante inicial de f1. É o mesmo sem fluxo agregado!

=




Vejamos um cenário mais real, com um maior número de fluxos agregados com f1. Assumamos R.g1 10R.f1. O aumento do per-hop no primeiro roteador é:

Pr em tempo inicial

Agr em tempo inicial

Logo, o aumento do per-hop no instante inicial de f1:Diminui com o fluxo agregado em 1/5!




Conclusões

•Agregar múltiplos fluxos em um único fluxo preserva o limite de atraso end-to-end!

•As vantagens de se agregar um fluxo:

-Simplificar a programação (rotas) -Reduzir o número de fluxos de entrada em um programador

O fluxo agregado só é separado em seus constituintes imediatos(O autor acredita que talvez seja possível separar fluxos agregados sem expor todos os seus constituintes )

A análise da QoS foi direcionada ao atraso per-hop.



FIM


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