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

Preservando QoS (atraso per-hop)Apesar de se ter Fluxo AgregadoPreserving QoS Guarantees in Spite of Flow AggregationIEEE Trans. Network, feb/02 TE-723 – Comunicação de Dados - 2002 Prof. Dr. Eduardo Parente Ribeiro Aluno: Sinésio Julio Barberini • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation Investigar se a QoS pode ser garantida para um fluxo de pacotes agregado. • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

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) • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation 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; • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation 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; • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation • 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. • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation Notação para cada fluxo f e programadores s • R.f taxa de transferência reservada a f (B/s); • p.f.ii-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; • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation Definição 1 Seja um fluxo de entrada f de um programadors Lembrar que: L.f.i/R..f = tempo =comprimento (B)/taxa(B/s) • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation Tipos de programadores • Programador Proporcional à taxa • Programador Canal em tempo real • Programador Em tempo inicial • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation 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 + .spara 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. • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation 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. • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation 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. • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation 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. • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation Agregando o fluxo O fluxo é sempre separado em seus constituintes imediatos • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation 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: • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation End-to-end diminui? Visão intuitiva • 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.gLmax.f. • Conclui-se que agregando com atraso proporcional à taxa diminui-se o atraso end-to-end. • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation Roteador com 2 canais de entrada • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation Logo, o acréscimo no tempo inicial do pacote raiz p.f.i no roteador é: • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation Um aumento no tempo inicial é inversamente proporcional a R.g1. Uma vez que R.g1R.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 éLmax/R.f1! • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation 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! • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation 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! • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation 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. • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Preserving QoS Guarantees in Spite of Flow Aggregation FIM • Ministério da Educação • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ • Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

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