11. Garanţii în Sistemul Calităţii (SC)

Garanţii SC: Motivaţie
Garanţii SC: clase ale serviciului Internet
Garanţii SC: clase de serviciu ATM
Problema admisiei apelului
Specificarea traficului: Tspec
Nivelul Legătură: componentă critică a SC
Planificarea la nivelul legăturii: WFQ
Rezervarea resurselor

Garanţii SC: Motivaţie

Anumite aplicaţii necesită un nivel minim al performanţei reţelei:

• telefonia Internet, teleconferinţa, întârzieri > 500ms în cazul interacţiei cu imperfecţiunile umane

• sesiunea este garantată SC sau este blocată (este negată admisia în reţea)

Nepotriviri fundamentale între SC şi comutarea de pachete:

• comutarea pachetelor: resurse partajate statistic în speranţa că cererile de vârf a sesiunii nu coincid

  • este necesară o certitudine de 100% luând în calcul cazul cel mai rău posibil

• admisia/negarea sesiunii în cazul cel mai rău este echivalent cu comutarea de circuite!

Garanţii SC: clase ale serviciului Internet

Modelul serviciului curent: "cel mai bun efort"

• trimite pachet şi speră că performanţa este OK

Următoarea generaşie de clase de servicii Internet:

• serviciu garantat: "oferă limite clare (demonstrabile matematic) pentru datagrama cap-cap a  întârzierilor în aşteptare. Acest serviciu face posibilă oferirea unui serviciu care garantează atât întârzierile cât şi lărgimea de bandă."

• încărcarea controlată: "un SC care aproximează strâns SC pe care acelaşi trafic l-ar primi de la un element de reţea neîncărcat, dar foloseşte controlul capacităţii (admisiei) pentru a asigura că acest serviciu este primit chiar când elementul de reţea este supraîncărcat."

• cel mai bun efort: modelul de serviciu curent

Garanţii SC: clase de serviciu ATM

Clase de serviciu ATM:

• CBR: viteza de bit constant (constant bit rate), lărgime de bandă garantată, întârziere constantă cap-cap

• ABR: viteza (lărgimea de bandă) minimă garantată a celulei, mai posibilă când este disponibilă (controlul congestiei via celule RM)

• UBR: viteza de bit nespecificată, niciun control al congestiei.

CS: sunt necesare schimbări radicale!

Problema admisiei apelului

Reţeaua trebuie să decidă dacă "admie" apelul oferit (sesiunea).

• reţele curente: toate apelurile acceptate, performanţa se degradează cănd sunt transportate mai multe apeluri

Specificarea traficului: Tspec

Apelul trbuie să descrie traficul pe care îl va injecta în reţea.

Propunerea rezervorului cu scăpări: traficul care intră în reţea este filtrat de rezervorul regulator cu scăpări:

• B: mărimea maximă a scăpărilor

• r: viteza medie

• cantitatea de trafic care intră prin orice interval de lungime t, mai mic decât b + rt

Rezervorul cu jetoane poate folosi: ajustarea, restricţionarea, marcarea

• întârzie pachetele la intrarea în ţară (ajustare)

• lasă să se scurgă pachetele care sosesc fără jetoane (funcţia de restricţionare)

• lasă toate pachetele să treacă, le marchează: cele cu jetoane, cele fără jetoane

• reţeaua lasă să se scurgă pachetele fără jetoane în timpul congestiei (marcare)

Nivelul Legătură: componentă critică a SC

Buferarea şi lărgimea de bandă; resursele critice

• cauza pierderii şi întârzierii

• disciplina planificată de pachet, managementul buferului va determina pierderea, întârzierea văzută de un apel

  • FCFS

  • Weighted Fair Queueing (WFQ)

Planificarea la nivelul legăturii: WFQ

Serviciu "în cerc":

• se consideră pachete de lungime fixă, N sesiuni
• sesiunea i apucă să transmită 1 pachet la fiecare "tură"
• dacă sesiunea i nu are niciun pachet, i+1 preia şansa.

WFQ: Caracteristici bune

Fiecare sesiune obţine o cantitate minimă de lărgime de bandă garantată.

• partajare egală: 1/N din capacitatea legăturii la ieşire, C

• partajare proporţională: fiecare apel i are numărul fi

  • i partajează C: fi/ sum(toate j cu date în aşteptare, fj)

Protecţie: WFQ separă manevrarea diferitelor sesiuni

• comportarea incorectă sau sesiunea lacomă nu fac decât să se autopedepsească

WFQ + rezervor cu jetoane = garanţii privind întârzierea

Scenariu simplu: sursele controlate din rezervorul cu scăpări alimentează multiplexorul WFQ.

Reapel: f1/sum(toţi j, fj) * C: lărgimea de bandă minimă garantată pentru sesiunea 1.

• cantitatea de trafic a sesiunii 1 < r1*t + b1

• distrugerea cantităţii b1 goleşte rezervorul, introduce aşteptarea 1

• timpul pînă când ultimul pachet este servit (întârzierea maximă a pachetului) este b1 / f1

• lungimea cozii scade de la b1 (considerând r1 < f1/sum(toţi j, fj) * C)

Analizele pot fi extinse la reţelele de multiplexoare.

Rezervarea resurselor

Protocolul de setare a apelului trebuie să realizeze admisia apelului, să rezerve resurse la fiecare ruter pe calea cap-cap

Q.2931: Protocolul de setare a apelului ATM

• expeditorul iniţiază setarea apelului trecănd Mesajul de Setare a Apelului prin limitele UNI (prin reţea)

• reţeaua returnează imediat indicaţii privind Procedura de Apel

• reţeaua trebuie:

  • să aleagă calea (rutarea)

  • să aloce resurse în lungul căii (notă: cuplarea CS şi a rutării)

• reţeaua returnează indicaţii despre conexiunea reuşită/eşuată expeditorului.

RSVP: Protocolul de rezervare a resurselor Internet (Internet Resource Reservation Protocol)

Consideraţii despre un protocol Internet de rezervare:

• multistaţia ca o categorie privilegiată

  • cantităţi mari de destinatari heterogeni

  • heterogenitatea în lărgimea de bandă disponibilă expeditorului

  • heterogenitate în cerinţele SC ale destinatarului (diferind de cerinţele de întârziere)

• orientarea destinatarului: lasă destinatarii să conducă procesul de rezervare

  • scalabilitate

  • heterogenitate

• starea de apel (rezervaţii) din rutere nu trebuie să fie ştearsă ân mod explicit

  • va dispare dacă nu este "împrospătată" de destinatari.

Setarea apelului în RSVP

Expeditorul trimite Tspec în afară pe calea multistaţie în mesajul PATH

Destinatarul trimite mesajul RESV ănapoi în sus:

• conţine cerinţa (Rspec) perntru Tspec al expeditorilor şi SC al destinatarului

• ruterele din calea inversă rezervă resursele necesare pentru a satisface SC al destinatarului

RSVP: Multistaţie

Destinatari multipli:

• pot avea diferite cerinţe SC

• rezervările de resurse se cumulează în timp ce RESV urcă

• resursele trebuiesc alocate pentru a satisface cerinţele cele mai stricte ale destinatarilor de jos

  • de ex.: destinatarul 1 rezervă în primul rând resurse pentru max 100 întârzieri

  • dacă SC al destinatarul 2 are întârzierea de max 200 ms, nu va fi nicio nouă resursă la R2, R1

  • dacă SC al destinatarului 2 este 50 ms, sunt necesare mai multe resurse la R2, R1

Se poate lucra cu mai mulţi expeditori ca şi cu diferite "stiluri" de rezervare a resurselor

• de ex., rezervă suficiente resurse pentru cazul în care toţi expeditorii acţionează simultan

• suficiente resurse pentru cazul a doi expeditori simultan

• poate determina în mod dinamic care din cele N fluxuri sunt direcţionate în jos (comutare în reţea).