Controle de Tráfego e. Introdução. Controle de Congestionamento. Objetivos. Objetivos. Funções Genéricas CAC

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1 e Controle de NSRAV - Núcleo de Segurança e Redes de Alta Velocidade Introdução Controle de tráfego e controle de congestionamento são termos que descrevem diferentes aspectos das operações ATM; Controle de tráfego define um conjunto de ações tomadas pela rede para evitar o congestionamento; Baseando-se em medidas, adapta flutuações não previstas dentro da rede; é definido como uma condição, onde a rede não é capaz de atingir os requisitos negociados e estabelecidos; Objetivos Proporcionar um melhor aproveitamento dos recursos da rede para todos os usuários; Proteger a rede e, ao mesmo tempo, fornecer aos usuários seus objetivos de QoS estabelecidos; O sistema possui a habilidade de fornecer diferentes níveis de QoS às aplicações da rede; Previne que um usuário mal comportado prejudique outros; Objetivos Para alcançar esses objetivos, deve haver ferramentas para gerenciar e controlar o tráfego, assim como as situações de congestionamento; Tais ferramentas estão especificadas no TM 4.0 (Traffic Management) do ATM Forum; Funções Genéricas Controle das Conexões CAC (Connection Admission Control) Controle do Fluxo UPC (Usage Parameter Control) Controle de Prioridade Modelamento de Tráfego Controle de Indicação de Descarte de Quadro Controle de Fluxo CAC CAC (Connection Admission Control) É o conjunto de ações tomadas no momento do estabelecimento da conexão, a fim de decidir se tal conexão deve ser aceita ou não Responsável pela reserva inicial de recursos; Uma conexão é aceita quando o contrato de tráfego do usuário pode ser suportado pela rede; Pode aplicar diferentes estratégias de alocação de recursos, dependendo do tipo de qualidade requerida; Mestrado Tecnológico - IPT 1

2 CAC O contrato de tráfego inclui: Descritor(es) do tráfego fonte: PCR, SCR, tolerância a rajadas, etc. QoS para ambas as direções: estabelecer parâmetros de QoS como: CER (Cell Error Ratio), CLR (Cell Loss Ratio), CMR (Cell Misinsertion Rate), etc. Jitter; Definição de conformidade requisitada: inclui os valores de PCR e SCR com o bit CLP ativado para 0 ou 1 UPC UPC (Usage Parameter Control) É o conjunto de ações da rede para monitorar e controlar o tráfego do usuário; As operações UPC são realizadas após o estabelecimento e reserva de recursos pela rede para uma conexão; Previne que comportamentos indevidos dos usuários, bem ou mal intencionados, afetem a QoS das outras conexões; É aplicado a todas as conexões, tanto de usuários como de controle; UPC Funções A habilidade de detectar uma situação de tráfego ilegal; Um tempo de resposta rápido aos usuários que violam os seus contratos; Manter as operações transparentes para o ponto de vista do usuário; A habilidade de alterar/variar os parâmetros que são verificados ou monitorados; Prioridades Controle de Prioridade ou descarte seletivo O comutador pode descartar uma célula: se ela não estiver de acordo com a conexão; se ela possuir CLP=1; O objetivo é proteger ao máximo o fluxo de células com CLP=0; O descarte de células com CLP=1, considerando um fluxo dentro das especificações, deve respeitar o parâmetro CLR (Cell Loss Rate) do contrato; Modelamento Modelamento de Tráfego Consiste em mecanismos que modificam as características de um fluxo de células, a fim de proporcionar melhor eficiência da rede para satisfazer os objetivos de QoS; Esses mecanismos não podem alterar a seqüência das células Ex: redução do PCR, agindo como limitador de rajadas ou burst Especificamente para o controle de : Há um Indicador de - Explicit Forward Congestion Indication (EFCI); Sinaliza, para os equipamentos posteriores, que a célula passou por situações de congestionamento; Mestrado Tecnológico - IPT 2

3 Controle de congestionamento; Descarte de pacotes: Partial Packet Discard (PPD); Early Packet Discard (EPD); Refere-se a pacotes AAL; Em caso de perda, o pacote AAL não poderá ser reconstruído no destino; Dessa forma, pode-se eliminar todo o pacote; Só deve ser utilizado se o usuário, no estabelecimento da conexão, indicar tal possibilidade; O mecanismo de decisão para o descarte é dependente da implementação; PPD - Partial Packet Discard Recebe-se as células até o estouro dos buffers; Devido ao estouro, células serão descartadas; Quando acontece o descarte, todas as células consecutivas pertencentes ao mesmo pacote também serão descartadas; Estouro Buffer Descarte EPD - Early Packet Discard Analisa o estado do buffer antes do recebimento da primeira célula de um pacote; Caso seja suportado o pacote inteiro, aceita-se o armazenamento temporário ou bufferização; Caso contrário, descarta-se todo o pacote, mesmo havendo algum espaço livre (mas não suficiente para o pacote inteiro); Tenho espaço para 3 células.. O pacote tem 9 células Vou descartar tudo já! Descarte Controle de Fluxo É implementado na categoria de serviço ABR; Há dois esquemas: Baseado em Crédito; O transmissor só envia dados se possuir créditos, os quais lhe são enviados pelo próximo elemento, se este tiver buffer disponível; Baseado em Taxa; A fonte modela sua taxa baseando-se em informações enviadas pela rede Mestrado Tecnológico - IPT 3

4 O esquema baseado em crédito é mais eficiente na regulação da largura de banda, pois atua no âmbito de um enlace; Porém, apresenta uma maior sobrecarga na rede; O esquema baseado em taxa possui uma implementação mais simples; Porém, a sua latência de atuação para notificações da rede poderia resultar em um comportamento de tráfego oscilatório; Controle de Fluxo O ATM Forum adotou o esquema baseado em taxa; Neste caso, as informações da rede (banda disponível, estado de congestionamento, etc.) são enviadas através das células de gerenciamento de recursos (RM-cells Resource Management Cells); Existem alguns equipamentos que implementam os dois esquemas; Controle de Fluxo; Existem dois métodos: Forward Explicit Congestion Notification (FECN); Backward Explicit Congestion Notification (BECN); Célula ABR Criadas para permitir: manipulação do tráfego descrição de alguma QdS As Funções do (CAC, UPC, etc.) podem atuar de forma diferente em cada categoria O ATM Forum classificou alguns diferentes tipos de tráfego, denominados de CBR (Constant Bit Rate) rt-vbr (real-time Variable Bit Rate) nrt-vbr (non-real-time Variable Bit Rate) UBR (Unspecified Bit Rate) ABR (Available Bit Rate) Mestrado Tecnológico - IPT 4

5 O ITU-T possui uma outra nomenclatura, para alguns tipos de tráfego semelhantes aos classificados pelo ATM Forum DBR (Determinist Bit Rate) SBR (Statistical Bit Rate) com relações temporais sem relações temporais ITU-T CBR VBR rt-vbr nrt-vbr CBR (Constant Bit Rate) rt-vbr (real-time Variable Bit Rate) nrt-vbr (non-real-time Variable Bit Rate) UBR (Unspecified Bit Rate) ABR (Available Bit Rate) CBR - Constant Bit Rate Destinada para conexões que necessitam ter disponível, durante toda a conexão, de uma quantidade fixa de banda (PCR - Peak Cell Rate) Ex: voz, vídeo, emulação de circuito Células que sofrem um atraso além do máximo (max CTD - Cell Transfer Delay) não são significantes para a aplicação CBR rt-vbr - Variable Bit Rate Destinada para conexões que requerem controle temporal de atraso e sua variação Ex: voz, vídeo É caracterizado por: Peak Cell Rate (PCR) Sustainable Cell Rate (SCR) Maxibum Burst Size (MBS) Células que sofrem um atraso além do máximo (max CTD - Cell Transfer Delay) não são significantes para a aplicação VBR Mestrado Tecnológico - IPT 5

6 nrt-vbr - Variable Bit Rate Destinada para conexões que possuem taxa variável e não requerem controle temporal É caracterizado por: Peak Cell Rate (PCR) Sustainable Cell Rate (SCR) Maxibum Burst Size (MBS) ABR - Available Bit Rate É uma categoria onde as características de transmissão são ditadas pela rede Fornece essas informações atráves das células de gerenciamento de recursos (RM - Resource Management Cells) Estas células são modificadas pelos comutadores ou estações finais ABR - Available Bit Rate É caracterizado por: Peak Cell Rate (PCR) Minimum Cell Rate (MCR) Há diversas implementações ABR UBR - Unspecified Bit Rate Destinada para conexões não tempo real Ex: tráfego de dados - ftp e É caracterizado, informalmente, por: Peak Cell Rate (PCR) O controle deve ser feito nas camadas superiores É também denominado de Esforço Máximo ou Best Effort UBR Mestrado Tecnológico - IPT 6

7 Parâmetros do tráfego PCR (Peak Cell Rate) SCR (Sustained Cell Rate) MBS (Maximum Burst Size) MCR (Minimum Cell Rate) ACR (Allowed Cell Rate) Parâmetro CLR CTD and CDV PCR SCR and MBS MCR Categoria de Serviço CBR rt-vbr nrt-vbr ABR UBR especificado rede não especificado não não n/a especificado especificado pode ñ cumprir especificado n/a n/a especif. n/a Procuram quantificar o desempenho de uma conexão fim-a-fim ATM Participam das Foram definidos 6 parâmetros: 3 negociáveis: Maximum Cell Transfer Delay (maxctd) Cell Delay Variation (CDV) Cell Loss Ratio (CLR) 3 não negóciáveis: Cell Error Ratio (CER) Severely Errored Cell Block Ratio (SECBR) Cell Misinsertion Rate (CMR) Os Parâmetros de QdS são estatísticos e não exatos: fornecem uma estimativa São baseados em um passado histórico de longo tempo Podem variar durante o período de uma conexão Apesar de se poder negociar um parâmetro de QdS em alta precisão, o sistema trabalha em uma precisão muito inferior maxctd (max Cell Transfer Delay) Tempo que a célula leva da saída do emissor até a entrada no receptor Leva em conta: Tempo de propagação pelo meio Tempo de transmissão (conversão optica->elétrica) Tempo de comutação Tempo de buffering Mestrado Tecnológico - IPT 7

8 CDV (Cell Delay Variation) Indica que as células de uma mesma conexão não chegam no destino em tempos espaçadamente iguais Essa variação do atraso é devido principalmente: Tempo de buffering Densidade de Propabilidade Atraso de propagação (fixo) 1- Atraso de buffering (variável) maxctd α CDV Células efetivamente transmitidas (sempre com algum atraso menor ou maior) (prob. 1-α) α Tempo Células enviadas com atraso ou perdidas (prob. α) Cell Loss Ratio (CLR) É negociável no estabelecimento da conexão Cell Error Ratio (CER) Não é negociável no estabelecimento da conexão Total Células Perdidas CLR = Total de Células Transmitidas Células com Erro CER = Células Transmitidas com Sucesso + Células com Erro Severely Errored Cell Block Ratio (SECBR) Não é negociável no estabelecimento da conexão Representa uma seqüência de M células erradas, perdidas ou inseridas indevidamente Cell Misinsertion Rate (CMR) Não é negociável no estabelecimento da conexão Representa as células inseridas indevidamente Geralmente é devido a problemas no header Blocos de Células Severamente Errados SECBR = Total de Blocos de Células Transmitidos Células Inseridas Indevidamente CMR = Intervalo de Tempo Mestrado Tecnológico - IPT 8

9 CBR Aplicadoparaemulaçãode circuitos, mídias contínuas (voz e vídeo) não comprimidas Parâmetros de contrato: PCR CTD, CDV, CLR (atraso fim-a-fim, jitter e perda) Não implementa controle de congestionamento Controle de fluxo: Single Leaky Bucket (balde furado) Contrato de Tráfego O contrato de tráfego é realizado no estabelecimento da conexão É compostopor: Descritor de Tráfego Conjunto de QdS Definição de conformidade Contrato de Tráfego Generic Cell Rate Algorithm (GCRA) algoritmo genérico de taxa de célula É umaferramentado sistemapara verificar se o tráfego de uma conexão é conforme ou não Pode ser implementado pelo UPC CBR Single Leaky Bucket (balde furado) Células Tokens 1 token cada 1/PCR VBR Tokens Células Tokens VBR Tokens Cells Tokens Taxa SCR Taxa PCR SCR Taxa SCR Taxa PCR PCR MBS MBS CLP=1 Situação de burst transmite, mas com CLP=1 Mestrado Tecnológico - IPT 9

10 VBR Transmite se houver banda PCR SCR Máximo burst = Mestrado Tecnológico - IPT 10