control de congestiÓn redes conmutadas por paquetes.pdf
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CONTROL DE CONGESTIÓN REDES CONMUTADAS POR PAQUETESMSC. Jesus Bernardo Ruiz Flores
CONTROL DE CONGESTION FRAME RELAY
• En I.370 se define los objetivos de control de FR• Minimizar descarte de tramas• Mantener con alta probabilidad y poca varianza un acuerdo de QoS
establecido• Minimizar la posibilidad de que un usuario pueda monopolizar los recursos de la
red• Implementación sencilla y con poco overhead• Crear tráfico adicional mínimo• Limitar la propagación de congestion
• Operar efectivamente sin importar el flujo de tráfico, en cualquier direcciónentre los usuarios finales
• Tener interacción minima en otros sistemas• Minimizar la variación de QoS que se entrega durante periodos de congestión
CATEGORÍAS DE CONTROL DE CONGESTIÓN
• Descarte de paquete
• Prevención de congestion
• Recuperación de congestion
TÉCNICAS DE CONTROL DE CONGESTIÓN
Técnica Tipo Función Elemento Clave
Control por descarte Estrategía de
descarte
Provee guias a la red,
para determiner
trama a descartar
DE Bit
Notificación explicita
de congestion hacia
atras
Prevención de
congestion
Provee guías a los
sistemas finales sobre
congestion en la red
BECN Bit o Mensaje
CLLM
Notificación explicita
de congestion hacia
adelante
Prevención de
congestion
Provee guías a los
sistemas finales sobre
congestion en la red
FECN Bit
Notificación de
congestion implicito
Recuperación de
congestion
Los sistemas finales
infieren la congestion
a partir de tramas
perdidas
Número de
secuencias en PDU de
capa superiores
ADMINISTRACIÓN RATE DE DATOS
• CIR (Committed Information Rate)
• Rate que la red accede a soportar, para una determinada conexión
• Cualquier dato transmisito que sobrepase el CIR, es candidato a descarte
• No necesariamente se tiene que cumplir el CIR
• Limitación de rate de acceso
• 𝑖𝐶𝐼𝑅𝑖𝑗 ≤ 𝐴𝑐𝑐𝑒𝑠𝑠𝑅𝑎𝑡𝑒𝑗• CIRij = CIR para conexón I en canal J
• AccessRatej = Rate de dato del canal de acceso J del usuario
• El CIR provee la manera de discriminar entre tramas a ser descartadas en caso de congestión
• DE BIT
CIR
CIR
• Por si solo no permite flexibilidad
• Se necesita medir la cantidad de datos enviadas en determinado momento, para luego tomar la decisión de descarte o no de paquete
• Parametros a evaluar y que se establecen al momento de la conexión
• Tamaño de ráfaga comprometico (Bc – Commited Burst Size), Cantidad máxima de datos que la red accede a enviar, bajo condiciones normales en un intervalo T
• Tamaño de ráfaga en exceso (Be – Excess Burst Size), El tamaño máximo de exceso de Bc que la red accede a enviar, bajo condiciones normales, en un intervalo de medida T
• Relación CIR/Bc
• 𝑇 =𝐵𝑐
𝐶𝐼𝑅
RELACIÓN BC/CIR
NOTIFICACIÓN EXPLICITA
• BECN (Backward Explicit Congestion Notification)
• FECN (Forward Explicit Congestion Notification)
• Los nodos necesitan examinar las colas, para determinar si existe conexión
• Cual de los dos usar depende de la negociación al establecimiento de la conexión
ATM ADMINISTRACIÓN DE TRÁFICO
• Diferencia con otras redes• La red no necesita replicar la temporización exacta en el punto de salida• Debido a esto, en otras redes con una multiplexación estadística simple se
pueden acomodar varias conexiones lógicas y el rate para cada una de las conexiones necesita ser solo mayor al promedio del rate de las conexiones
• Problema Técnicas convencionales• La mayor parte del tráfico de ATM no esta sujeto a control de flujo (Voz y video)• Feedback es lento
• ATM soporta aplicaciones cuyo requerimiento de ancho de banda es diverso• Las aplicaciones en ATM, pueden generar varios tipos de patrones de tráfico
• CBR
• VBR
• La alta velocidad de conmutación y transmisión hacen que las redes ATM sean volátiles en termino de congestión y control de tráfico
EFECTOS DE LATENCIA/VELOCIDAD
• Considere el rate de datos de 150 Mbps. En este rate toma (56*8)/(150*10-
6)≈2.8 x 10-6 segundos insertar una celda en la red.
• Tiempo de transmisión total
• Número de switchs intermedios
• Tiempo de conmutación en cada switch
• Tiempo de propagación en cada enlace
• Para comunicarse de costa a costa en USA, tomaría 48 x 10-3 segundos
• Para el siguiente calculo, suponemos que la técnica de control de congestión es “Control de congestión implícita”
• 𝑁 =48 𝑥 10−3 𝑠
2.8 𝑥 10−6 𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎𝑠/𝑠= 1.7 𝑥 104 𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎𝑠 = 7,2 𝑥 106 𝑏𝑖𝑡𝑠
VARIACIÓN RETRASO DE CELDA
VARIACIÓN EN EL RETRASO DE CELDAS
• 𝜕 = 1 𝑅
• R= Rate de celdas
• 𝑡1 + 𝑉 1 = 𝑡0 + 𝑉 0 + 𝜕
• 𝑉 𝑖 = 𝑉 𝑖 − 1 − 𝑡𝑖 − 𝑡𝑖−1 + 𝜕
• V(0) es un valor que el usuario solicita
CONTRIBUCIÓN DE LA RED AL RETRASO
• Procesado de cola en cada nodo
• Enrutamiento
• Analice de encabezado
• La red ATM fue diseñada para proveer mínimo procesamiento en los nodos intermedios,.
• Celdas del mismo tamaño
• Formato de encabezado fijo
• No existe control de flujo o de errores
• El tiempo que toma procesar una celda individual es despreciable
RETRASO DE CELDA EN UNI
OBJETIVOS PLATAFORMA DE CONTROL DE CONGESTIÓN Y
TRÁFICO• Debe soportar un conjunto de clases de QoS suficiente para todos los
servicios a proveer.
• No debe valerse de los protocolos de la AAL, que son dependientes de la red, ni de protocolos de capa superior que son dependientes de la aplicación.
• Debe minimizar la complejidad de la red y maximizar la utilización de la red
• La ITU-T y ATM Forum para cumplir con los objetivos descritos, desarrollan las siguientes técnicas de control de trafico y congestion• Tiempo de inserción de celda• Tiempo de propagación de ida y vuelta• Duracion de la conexión• Largo Plazo
FUNCIONES CONTROL DE TRAFICO Y CONGESTION
Tiempo de respuesta Funcion de control de trafico Funcion de control de congestion
Largo Plazo Administracion de recursos utilizando
caminos virtuales
Duracion de la
conexión
CAC (Control de Admision de
conexiones)
Tiempo de
propagación de ida y
vuelta
Indicación de administración de
recursos (EFCI – Fast Resource
Administration Indication)
• Indicador congestion Explicito
hacia Delante
• Control de flujo ABR
Tiempo de inserción
de la celda
• Parametro de control de uso
(Usage Parameter Control – UPC)
• Control de prioridad
• Traffic Shapping
Descarte selective de celda
TECNICAS DE ADMINISTRACIÓNDE TRÁFICO
• Administración de recursos utilizando cáminos virtuales
• CAC (Connection Admission Control)
• Parametro de control de uso
• Descarte selective de celda
• Traffic Shapping
ADMINISTRACIÓN DE RECURSOSCON CAMINOS VIRTUALES
• Separar los flujo de tráfico de acuerdo a las características del servicio
• Aplicación Usuario a usuario
• Conexión entre dos UNI
• Aplicación usuario-Red
• Conexión entre un UNI y un nodo de la red
• Aplicación Red-Red
• Conexión entre dos nodos de red
• Los parametros de ratios de perdida de celda, retraso en la transferencia de celdas y variación de retrasos de celdas, depende de los recursosasignados a un VPC
CONFIGURACIÓN DE VPC/VCC
CONTROL DE ADMISSION DE CONEXIÓN
• El usuario debe especificar las características de su tráfico (implicita o explicitamente) en ambos sentidos cuando solicita un Nuevo VPN o VCC
• Selecciona un QoS, de los que la red prove
• Parametros
• Peak Cell Rate (PCR)
• Cell Delay Variation (CDV)
• Sustainable Cell Rate (SCR)
• Burst Tolerance
PROCEDIMIENTOS FIJAR VALORESDE CONTRATO DE TRAFICO
Parametros Explicitos Parametros implicitos
Conjunto de
parametros fijados al
momento de la
conexión
Valores asignados al
momento de la
subscripción
Parametros fijados
utilizando reglas por
defecto
Solicitada por
usuario/NMS
Asignada Por Operador de red
svc Señalización Por Subscripción Reglas por defecto
del operador de redes
PVC NMS Por Subscripción Reglas por defecto
del operador de redes
PARAMETROS DE CONTROL DE USO
• Cuando se establece la conexión, la red monitorea constantemente para ver el cumplimiento del contrato de tráfico
• El objetivo principal es proteger a la red, de sobrecarga debido a unaconexion que consuma los recursos en exceso.
• Se puede realizar en el VPC y VCC
• Se tienen dos funciones para UPC
• Control de PCR y CDV
• Control de SCR y Burst Tolerance
ALGORITMO PCR
• R=PCR
• El límite de tolerancia de CDV τ.
• Tenemos que el tiempo de arriba de celdas es T=1/R, si no existiera CDV. Con la existencia de CDV T es el valor promedio de interarribo de celdas al rate máximo
• Tambien se puede utilizer el SCR (RS) y Burst Tolerance (τs)
• Como opción de la red se puede utilizar etiquetado de celda, para lasceldas que con cumplan con el contrato de tráfico
• CLP = 1 (Prioridad Baja)
DOS NIVELES DE PRIORIDAD
• Se negocia dos contratos uno para celda de altas prioridad (CLP=0) y otropara el tráfico agregado (CLP=0 | 1 )
• Si CLP=0 y se cumple el contrato de tráfico para (CLP=0), la celda pasa
• Si CLP=0 y no se cumple el contrato de tráfico para (CLP=0), pero se cumplepara (CLP=0|1) el tráfico se etiqueta y pasa
• Si CLP=0 y no se cumple el contrato de tráfico para (CLP=0), y no se cumplepara (CLP=0|1) el tráfico se descarta
• Una celda con CLP=1 que cumple para (CLP=0|1) , el tráfico pasa
• Una celda con CLP=1 que no cumple para (CLP=0|1) , el tráfico se descarta
DESCARTE SELECTIVE DE CELDAS
• Cuando se descartan celdas con CLP=1.
• Objetivo descartar celdas de menor prioridad para proteger las celdas de mayor prioridad
TRAFFIC SHAPPING
• Se utiliza para suavizar la curva y evitar la agrupación de celdas
• Una técnica es token bucket
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