LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Управління трафіком в мережах з заданою якістю обслуговування на основі прогнозуючих моделей

вимоги до смуги пропускання і часу затримки проходження інформації по мережі. Роль технології якості обслуговування полягає в справедливому розподілі мережевих ресурсів і забезпеченні параметрів, які необхідні прикладним програмам і мережа здатна виконати. Набір параметрів, встановлених при відкритті з'єднання, називається трафік-контрактом або угодою про якість обслуговування (Service Level Agreement SLA). Функції якості обслуговування полягають в забезпеченні диференційованого і гарантованого обслуговування мережевого трафіку шляхом передачі контролю за використанням ресурсів і завантаженості мережі її оператору.

Ключовими характеристиками якості обслуговування є час затримки комірок (Cell Transfer Delay - CTD), варіація затримки (Cell Delay Variation -CDV), відсоток втрачених комірок (Cell Loss Ratio - CLR). Залежно від вимог до цих параметрів весь трафік може бути розділений на декілька основних класів, наприклад, на трафік реального часу, трафік транзакцій і трафік даних. Згодом приналежність комірок до деякого класу визначає політику обслуговування даної комірки.

Основні технології забезпечення якості обслуговування - формування трафіку, організація і обслуговування черг (або розподіл ресурсів), управління навантаженням і резервування ресурсів мережі. Технології якості обслуговування відрізняються за способом управління - управління швидкістю передачі по каналам (включаючи формування трафіку, управління навантаженням) або управління чергами, а також змішані - резервування ресурсів.

У роботі розглядаються основні способи формування трафіку, методи управління обслуговуванням заявок і розподілу ресурсів: максимінна схема, зважене обслуговування черг, пріоритетне обслуговування і аналізуються їх переваги і недоліки.

Далі в роботі розглядаються методи управління трафіком категорії ABR. В даний час такі способи управління перевантаженнями базуються на принципі зворотного зв'язку і, згідно класифікації Форуму ATM, здійснюються на основі кредитної і швидкісної схем. Для організації управління використовуються спеціальні службові комірки: прямі, що посилаються від джерела до адресата (FRM), і зворотні (BRM).

Кредитна схемапередбачає управління потоком на кожній ділянці кожного віртуального з'єднання. На приймальних портах комутаторів ATM під конкретне віртуальне з'єднання резервуються певні об'єми буферної пам'яті. При виникненні перевантаження і переповнюванні буферної пам'яті одного з комутаторів він посилає керуюче повідомлення на попередній комутатор з вимогою припинити передачу даних по "перевантаженому" з'єднанню. Той припиняє передачу і починає накопичувати дані, що поступають, в своєму буфері. Це продовжується, поки не зникне перевантаження на першій ділянці і комутатор не пришле дозвіл на відновлення передачі. Важливо відзначити, що при такій схемі управління перевантаженнями для кожного віртуального з'єднання повинен бути виділений індивідуальний буфер.

Існує декілька швидкісних схем управління перевантаженнями і всі вони передбачають використання зворотного зв'язку для інформування джерела про те, з якою швидкістю в даний момент він може передавати комірок по кожному віртуальному з'єднанню.

У роботах Радж Шивкумара і Кальяну Романа та інших розглянуті швидкісні схеми управління перевантаженнями, зокрема, FECN (Forward Explicit Congestion Notification) і BECN (Backward Explicit Congestion Notification).

FECN - одна зі швидкісних схем управління перевантаженнями, що використовує зворотний зв'язок. Коли комутатор ATM зазнає перевантаження, він встановлює в комірках, що проходять через нього, біти EFCI =1, інформуючи тим самим приймач про перевантаження по конкретному віртуальному з'єднанню. Одержавши повідомлення про перевантаження, приймач направляє цю інформацію джерелу трафіку, посилаючи зворотню комірку BRM.

У свою чергу джерело приймає рішення про зниження швидкості передачі по "переобтяженому" віртуальному з'єднанню. За аналогічним принципом працює і схема BECN, але в ній передбачено, щоб інформацію про перевантаження направляв джерелу трафіка безпосередньо сам комутатор, в якому виникло перевантаження.

При використанні схем FECN і BECN з'являється потенційна можливість виникнення аварійної ситуації.

Тому Форум ATM розробив більш стійкі схеми, наприклад, схему, яка заснована на алгоритмі пропорційного управління швидкістю (Proportional Rate Control Algorithm - PRCA) і його розвиток - алгоритм EPRCA (Enhanced PRCA).

Алгоритм EPRCA, як і алгоритм PRCA, зобов'язує джерело трафіку знижувати швидкість передачі за відсутності керуючих комірок RM, що позбавляє мережу від можливих перевантажень, пов'язаних з втратою цих комірок. Він не має недоліків PRCA, оскільки швидкість передачі трафіку від джерела не залежить від кількості комірок з бітом EFCI=1, а задається в явному вигляді при передачі керуючої комірки RM (Resource Management). Алгоритм EPRCA включений в прийнятий Форумом ATM стандарт ATM Traffic Management.

Важливою функцією управління трафіком є організація пріоритетного обслуговування комірок в чергах в буферах комутаторів з відносними пріоритетами. Найвищим пріоритетом користуються комірки категорії CBR, потім обслуговуються комірки трафіку VBR, а найменший пріоритет мають комірки трафіку ABR. Для обслуговування комірок в пам'яті комутатора створюються три черги: для категорій сервісу CBR, VBR і ABR. Усередині кожної черги використовується дисципліна FIFO, а для обслуговування між чергами - дисципліна з відносними пріоритетами. Можливі різні варіанти організації черги в комутаторах. Кожний з цих варіантів має свої переваги і недоліки, і дослідження найбільш ефективної організації пам'яті і дисципліни обслуговування комірок представляє одне із завдань даного дослідження.

Аналіз існуючих методів управління трафіком ABR на основі зворотного зв'язку дозволив виявити наступні їх недоліки:

1. Алгоритми пропорційного управління швидкістю (PRCA) і алгоритм EPRCA характеризуються великою інерційністю, управління швидкістю передачі реалізується з великими затримками, оскільки комірка управління повинна пройти весь маршрут віртуального з'єднання від джерела до адресата і назад, що неминуче приводить до запізнювання і зниження ефективності управління трафіком.

2. В існуючих алгоритмах управління слабо враховується поточне завантаження буферів комутаторів.

Вказані недоліки і визначили мету і завдання дисертації:

1. Системний аналіз існуючих технологій забезпечення якості обслуговування різних категорій користувачів в мережах ATM, включаючи систему управління трафіком.

2. Розробка нових, більш швидкісних алгоритмів управління, в яких для підвищення оперативності пропонується використовувати прогнозуючі моделі.

3. Дослідження впливу різних алгоритмів управління буферами на ефективність системи управління