Qualidade de Serviço e
Multicast em ATM
Marcelo Dias Nunes
e-mail: [email protected]
COPPE/UFRJ
Sumário


Categorias de serviço
Qualidade de Serviço:
–
–
–
–
–
Parâmetros de QoS
Policiamento
Controle de tráfego
Controle de congestionamento
Controle de QoS em comunicações multicast
Sumário

Dois protocolos para ATM multiponto
–
–
–
–
–
Protocolo SIMULT
Protocolo MULT2
Confiabilidade
Arquitetura em árvore
Continuação do trabalho
Categorias de Serviço

CBR (Constant Bit Rate):
– Taxa constante
– Sem controle de fluxo e erros
– Exemplo: tráfego de voz tradicional

VBR (Variable Bit Rate):
– Taxa variável
– Tempo real e não-tempo real
Categorias de Serviço

RTVBR (Real Time VBR):
– Retardo médio por célula e variação de retardo
(jitter) devem ser estritamente controlados
– Exemplo: transferência de vídeo MPEG

NRTVBR (Non-Real Time VBR):
– Uma certa quantidade de jitter pode ser tolerada
– Exemplo: vídeo MPEG pré-armazenado
Categorias de Serviço

ABR (Available Bit Rate):
– Adequada para tráfego em rajadas
– Garante uma determinada taxa; taxas mais altas
podem ser atendidas ou não
– Rede interage com transmissor
– Pode ser comparado com serviço frame-relay onde
a CIR é menor que a capacidade do link
Categorias de Serviço

UBR (Unspecified Bit Rate):
– Melhor esforço
– Todas as células são aceitas
– Se não há congestionamento, são transmitidas;
caso contrário, são descartadas
– Exemplo: tráfego IP ou UDP
Qualidade de Serviço

Contrato entre o usuário e a rede:
– Descrição do tráfego (categorias de serviço)
– Acordo de QoS (bilateral)
– Cumprimento do acordo (policiamento)

O acordo de QoS é feito com base em um
número fixo de parâmetros de QoS
predeterminados
Parâmetros de QoS

Parâmetros negociáveis:
– PCR (Peak Cell Rate): taxa máxima de transmissão
– SCR (Sustained Cell Rate): valor esperado da taxa
de transmissão sobre um longo intervalo de tempo
– MCR (Minimum Cell Rate): taxa mínima de
transmissão
– Exemplo:
 CBR: SCR=PCR
 ABR: tráfego entre MCR e PCR
 UBR: MCR=0
Parâmetros de QoS
– CDVT (Cell Delay Variation Tolerance): máximo
jitter aceitável
– CLR (Cell Loss Ratio): fração das células
transmitidas que foram perdidas
– CTD (Cell Transfer Delay): tempo de transmissão
fonte/destino (médio e máximo)
– CDV (Cell Delay Variation): variância do retardo de
transmissão
Parâmetros de QoS

Parâmetros não negociáveis característicos da
rede:
– CER (Cell Error Ratio): fração das células
entregues com erro
– SECBR (Severely Errored Cell Block Ratio): fração
de blocos de N células com M ou mais células
erradas
– CMR (Cell Misinsertion Rate): fração de células
entregues ao destino errado
Policiamento


Após firmado o acordo de QoS, é necessário
monitorar o cumprimento do contrato pelo
transmissor
O algoritmo de policiamento mais simples é o
GCRA (Generic Cell Rate Algorithm), que
utiliza os parâmetros T=1/PCR (intervalo
mínimo entre células) e L=CDVT
Algoritmo GCRA
Célula 1
Célula 2
Caso ideal: célula 2 chega
T s depois da célula 1
L
T
T
t1
Célula 3 aguardada em t2+T
t2
Célula 1
Célula 2
L
T
t1
Transmissor lento: célula 2 chega
mais de T s depois da célula 1
T
t2
Célula 3 aguardada
em t2+T
Algoritmo GCRA
Célula 1
Célula 2
L
Transmissor rápido: célula 2
chega até L s mais cedo
T
T
t1
Célula 3 aguardada em t1+2T
t2
Célula 1
Célula 2
Transmissor rápido demais: célula 2 chega
antes de t1+T-L e é descartada
L
T
t1
Célula 3 aguardada em t1+T
Controle de Tráfego




Tráfego em rajadas causa congestionamento
O controle de tráfego é uma ação
preventiva contra o congestionamento
Tentar forçar os pacotes a serem transmitidos
a uma taxa controlada
Dois algoritmos: “balde furado” e “balde de
fichas”
Controle de Tráfego

Algoritmo do balde furado (leaky bucket):
– Fila de um servidor e taxa de serviço constante
– Quando uma célula chega no sistema, se há
espaço na fila, é armazenada; senão, é descartada
– A cada intervalo de tempo definido pela taxa de
saída desejada, uma célula é transmitida
Controle de Tráfego

Algoritmo do balde de fichas (token bucket):
– O “balde” armazena fichas geradas a uma taxa
constante
– Cada célula transmitida consome uma ficha
– Se não houver fichas, uma célula deve esperar a
geração de uma nova ficha
– Quando o “balde” transborda, descarta fichas (não
células)
Controle de
Congestionamento

Controle de admissão:
– A rede verifica se pode atender a uma nova
conexão sem afetar o QoS das existentes
– Se não for encontrado um caminho que atenda ao
QoS desejado, ou a conexão é recusada ou é
renegociada a níveis de QoS mais baixos
– Usuários devem ser distribuídos em classes de
QoS para garantir justiça na alocação de recursos
– Exemplo: dimensionamento de um servidor em
um sistema de filas, dada a taxa de perdas
Controle de
Congestionamento

Reserva de recursos:
– Mais comum é alocação de banda-passante
durante estabelecimento de conexão
– Deve ser encontrado um caminho que atenda a
PCR
– Pré-alocação pode reservar banda pela média:
multilplexação estatística permite a obtenção de
PCR para um canal em períodos de ociosidade de
outros
Controle de
Congestionamento

Controle de taxa para tráfego ABR:
– ACR (Actual Cell Rate) está entre MCR e PCR
– Periodicamente, transmissor envia célula RM
(Resource Management) contendo ER (Explicit
Rate), a taxa desejada
– À medida que a célula RM passa pelos switches,
estes podem diminuir ou não ER (nunca
aumentar)
– Ao receber RM de volta, o transmissor pode
ajustar ACR de acordo com a ER resultante
Controle de QoS em
comunicações multicast


Recursos alocados para uma conexão
multiponto-a-multiponto são compartilhados
entre diversas fontes
Duas alternativas:
– Reserva de fluxo
– Compartilhamento
Controle de QoS em
comunicações multicast

Reserva de fluxo:
– Recursos são alocados de acordo com a
expectativa de tráfego (UNI 3.1)
– Recursos são reservados pelos receptores (RSVP):
 Recursos são alocados ao longo do caminho
reverso (destino/fonte), para cada fonte
desejada
 Permite ao destino comutar dinamicamente a
recepção de uma fonte para outra
Controle de QoS em
comunicações multicast

Compartilhamento:
– Recursos alocados para a conexão são
dinamicamente compartilhados entre todas as
fontes
– Desvantagem: alocação de acordo com o pior caso
(todas as fontes possíveis)
– Vantagem: onde a reserva de fluxo não for
possível
Dois protocolos para ATM
multiponto



SIMULT (SIngle MULTicast connection)
MULT2 (MULTiple MULTicast connections)
Objetivos:
–
–
–
–
–
Oferecer pleno suporte a aplicações nativas
Utilizar UNI 3.1
Independência da plataforma (fabricante)
Independência do tamanho da rede
Especificar procedimentos que possam ser
incorporados ao UNI
Protocolo SIMULT
Source
Destination
Source
Token Server
Source
Destination
Destination
Protocolo SIMULT




Servidor de Fichas concede permissões às
fontes potenciais
SF mantém SVCs p2p com todas as Fontes e
um SVC p2mp com todos os hosts
SF tem visão global do grupo
Todo o tráfego passa por SF antes de chegar
aos Destinos
Protocolo MULT2
Token Server
Source
Destination
Source
Destination
Source
Destination
Protocolo MULT2



Servidor de Fichas controla permissões e tem
visão global do grupo
Novos membros devem se registrar em SF
como Destinos e recebem uma lista de
membros e suas funções
Novo Destino solicita à cada Fonte da lista
que o adicione à seu SVC p2mp
Protocolo MULT2



Uma nova Fonte recebe a lista de membros
junto com a ficha
A nova Fonte estabelece um SVC p2mp com
todos os membros da lista e solicita à cada
outra Fonte da lista que a adicione a seu SVC
p2mp
Todo membro do grupo deve avisar ao SF
quando abandoná-lo
Confiabilidade


Topologia em árvore distribui a
responsabilidade pelas retransmissões
Cada líder de subgrupo:
– armazena os dados recebidos de seu líder
imediatamente superior
– envia um reconhecimento (positivo ou negativo)
– recebe reconhecimentos de seus “filhos”
Confiabilidade
– se positivos, libera dados armazenados
– se negativo(s), retransmite


Cada folha apenas envia reconhecimentos ao
seu líder
PDU de reconhecimento contém uma
máscara de bits que representa a janela de
pacotes.
Arquitetura em árvore
Source
Leaf: "A"
Leader: "C"
Leaf: "E"
Leaf: "F"
Leaf: "G"
Leaf: "B"
Leader: "D"
Leaf: "H"
Leaf: "I"
Continuação do trabalho






Implementação
Usar a Rede Rio 2 e o REMAV-RJ como
testbed
Análise de desempenho
Simulação
Análise de complexidade
Comparação dos resultados
Links úteis



www.ravel.ufrj.br
www.atmforum.org
research.ivv.nasa.gov/RMP/links.html