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Capítulo III - QoS em Redes ATM - cesarkallas.net · Uma aplicação que esteja utilizando uma rede ATM define seus requisitos de largura de faixa e desempenho por meio de um contrato

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    Captulo III - QoS em RedesATM

    Prof. Jos Marcos C. Brito

  • 2

    Introduo

    O ATM uma tecnologia para redemultiservio.

    O ATM define classes de servio quecontemplam as aplicaes atuais eaplicaes futuras.

    O ATM utiliza o conceito de contrato detrfego entre a aplicao e a rede

    A tecnologia ATM permite a implementao de redes multiservios, uma vezque ela suporta a qualidade de servio requerida pelos diversos tipos deaplicao (atuais e futuras), atravs da seleo de uma categoria de servioapropriada.

    Uma aplicao que esteja utilizando uma rede ATM define seus requisitos delargura de faixa e desempenho por meio de um contrato de trfego. Osparmetros do contrato de trfego so passados para a rede via sinalizao(para SVC) ou via gerenciamento de rede (para PVC).

  • 3

    Contrato de trfego

    Um contrato de trfego entre a aplicao e arede estabelecido para cada conexo

    Componentes do contrato de trfego Categoria de servio QoS requerida Caractersticas do trfego da conexo Definio de como o trfego deve se comportar

    (definio de conformidade)

    Nas redes ATM, um contraro de trfego para cada conexo estabelecidoentre o usurio e a rede, especificando:

    A categoria de servioA QoS requeridaAs caractersticas do trfego da conexoA definio de conformidade do trfego

    O contrato de trfego deve ser estabelecido antes de se iniciar as transmisses.Para PVCs ele pode ser estabelecido por procedimentos de gerncia; paraSVCs ele deve ser estabelecido antes da conexo, atravs de sinalizao.

  • 4

    Categorias de Servio

    Constant Bit Rate (CBR) Variable Bit Rate (VBR)

    Real Time e Non-Real Time Available Bit Rate (ABR) Guaranteed Frame Rate (GFR) Unspecified Bit Rate (UBR)

    As redes ATM definem cinco categorias de servio, que esto listadas natransparncia.

  • 5

    Constant Bit Rate - CBR

    Aplicaes em tempo real. Caractersticas da conexo

    Banda dedicada Baixa probabilidade de perda de clula Atraso reduzido e previsvel

    Aplicaes em tempo real so predominantemente constitudas de transmissode udio ou vdeo. Estas aplicaes so bastante sensveis ao atraso fim-a-fimna rede e variao deste atraso. Mesmo que a aplicao gere trfego embursts, a largura de faixa de pico estaticamente alocada pela rede durantetoda a conexo.

    O servio CBR apropriado para suportar aplicaes em tempo real. Ele provconexes com banda dedicada, baixa probabilidade de perda de clula, e atrasopequeno e previsvel. O intervalo entre duas clulas constante e pode sercaracterizado como o intervalo mnimo entre clulas, que corresponde a taxade pico de emisso de clulas pela fonte (Peak Cell Rate - PCR).

  • 6

    Variable Bit Rate - VBR

    Aplicaes: Dados Frame-Relay udio/Vdeo sem taxa constante Outras com caractersticas de trfego em burst

    conhecidas ou previsveis Caracterizao do trfego:

    Sustained Cell Rate (SCR) Peak Cell Rate (PCR)

    A categoria de servio VBR adequada para um suporte mais eficiente aaplicaes de vdeo, trfego Frame Relay, ou qualquer outra aplicao quetenha caractersticas de trfego conhecidas ou previsveis.

    O trfego VBR pode ser caracterizado por uma taxa sustentvel de clulas(Sustained Cell Rate - SCR) e uma taxa de pico de clulas (Peak Cell Rate -PCR). A SCR medida sobre um perodo de tempo conhecido e representa ataxa de transmisso mdia. A PCR representa o espaamento mnimo entreclulas, que representa a largura de faixa de pico requerida.

    Geralmente, a alocao de recursos da rede menor do que a taxa de pico emaior ou igual a taxa mdia, resultando em ganho estatstico.

    O algoritmo CAC (Connection Admission Control) busca minimizar aquantidade de banda alocada sem ferir os objetivos de QoS contratados.

  • 7

    Variable Bit Rate - VBR

    Ganho estatstico Alocao de recursos menor que a taxa de pico Uso de buffer para manusear picos

    Real-Time VBR Restritivo quanto aos requisitos de atraso

    Non-Real-Time VBR No garante limite para o atraso

    O trfego VBR dividido em dois tipos: trfego em tempo real e trfego notempo real. Para o trfego em tempo real a rede deve garantir limites quanto aatraso, de modo a se manter a QoS.

  • 8

    nrt-VBR - comportamentoON/OFF - Exemplo

    Tempo

    Taxa de pico

    Taxa mdia

    Uma aplicao de dados utilizando um servio nrt-VBR pode ser modeladacomo uma fonte ON/OFF. Durante o perodo ON, chamado de burst, clulasso geradas com um intervalo entre clulas constante baseado na taxa de pico.Nenhuma clula gerada durante o perodo OFF. Os requisitos de taxa de picoe taxa mdia podem portanto ser caracterizados. O perodo ON poderepresentar a transmisso de uma PDU da camada superior.

  • 9

    rt-VBR - comportamento comtaxa dinmica - exemplo

    Taxa de pico

    Taxa mdia

    Tempo

    Vdeo uma aplicao tpica para servio rt-VBR. Ele possu uma taxa detransmisso varivel sem a natureza ON/OFF da aplicao de dados. Nestecaso, a taxa da fonte flutua dinamicamente sem exceder uma taxa de picoconhecida e uma taxa de emisso mdia pr-determinada. Neste exemplo, oaumento na taxa de transmisso pode ser causada pelo aumento na ao nacena de vdeo.

  • 10

    Servios de banda sob demanda

    Caractersticas das aplicaes (dados): caractersticas de trfego no conhecidas a priori sem requisitos de atraso em tempo real moderadamente sensveis a perda

    Tipos de servios de banda sob demanda: Servio ABR Servio GFR Servio UBR

    Aplicaes de dados que no conhecem priori as caractersticas de trfego(alm da taxa de pico), no possuem requisitos de atraso em tempo-real, e somoderadamente sensveis a perda, so candidatas a utilizar um dos servios debanda sob demanda (ABR, GFR e UBR). Protocolos fim-a-fim, tal como oTCP, regulam o fluxo de trfego baseados na perda de pacotes na rede ATM.Aplicaes que faam uso destes protocolos podem se beneficiar dos serviosde banda sob demanda.

  • 11

    Availabre Bit Rate - ABR

    Caractersticas: quantidade mnima de banda garantida taxa de emisso de pico limitada ajuste de banda feito atravs de um

    mecanismo de controle de fluxo baseado emtaxa (fonte ABR utiliza este mecanismo paraminimizar as perdas de clulas na rede)

    congestionamento deslocado da rede para aborda

    Para o trfego ABR, a rede garante apenas uma banda mnima disponvel paratransmisso. Este tipo de servio adequado para aplicaes que podem variarsua taxa de transmisso, acompanhando a disponibilidade de recurso da rede.O ajuste da banda utilizada pela aplicao feito atravs de um mecanismo decontrole de fluxo baseado em taxa.

  • 12

    Guaranteed Frame Rate - GFR

    Caractersticas: no requer um protocolo de controle de fluxo banda mnima garantida, mas no h contrato

    sob a quantidade de perda quando a fonteexcede o mnimo

    a rede busca descartar PDUs completas aoinvs de descartar clulas aleatoriamente sobcongestinamento

    No servio GFR, quando ocorre uma situao de congestionamento, a redebusca descartar PDUs completas, ao invs de descartar clulas aleatoriamente.Este servio no requer protocolo de controle de fluxo, e apenas uma bandamnima garantida.

  • 13

    Unspecified Bit Rate - UBR

    Caractersticas: servio tipo melhor esforo conexes compartilham a banda restante sem

    qualquer mecanismo de realimentao aplicaes acessam a banda que a rede puder prover

    e esto dispostas a tolerar qualquer nvel (noespecificado) de perda de clulas

    QoS pode ser gerenciada, por exemplo,limitando-se o nmero de conexes que podemcompartilhar a banda restante

    O servio UBR corresponde a um servio do tipo melhor esforo, onde asconexes compartilham a banda restante sem qualquer mecanismo derealimentao, e a rede no garante valores limitados de atraso e perda declulas.

  • 14

    Parmetros de QoS

    Quantificam os requisitos de performanceda rede na camada ATM.

    Os objetivos de QoS so fim-a-fim, isto ,entre os limites da rede ATM (exclundo-seapenas os sistemas terminais).

    Os parmetros de QoS quantificam os requisitos de desempenho da rede. Osobjetivos de QoS so fim-a-fim, entre os limites da rede ATM.

  • 15

    Modelo de referncia

    Rede ATM privativa

    QoS rede ATM pblica A

    Qos x N

    Rede Lan no-ATM QoS fim-a-fim

    QoS fim-afim

    QoS rede ATM pblica B

    A figura acima ilustra o modelo de referncia para a definio da QoS nasredes ATM.

  • 16

    Parmetros de QoS

    Negociveis no contrato de trfego Cell Loss Ratio (CLR) Maximum Cell Tranfer Delay (Max-CTD) Peak-to-peak Cell Delay Variation (P2P-CDV)

    No negociveis Cell Error Ratio (CER) Severely Errored Cell Block Ratio (SECBR) Cell Misinsertion Rate (CMR)

    Seis parmetros de QoS so utilizados para medir o desempenho da rede parauma dada conexo. Trs deles so negociados entre o sistema final e a redecomo parte do contrato de trfego:

    Cell loss ratio (CLR)Maximum cell transfer delay (Max-CTD)Peak-to-peak cell delay variation (P2P-CDV)

    Os outros trs parmetros no so negociveis, e so:Cell error ratio (CER)Severely errored cell block ratio (SECBR)Cell misinsertion rate (CMR)

  • 17

    Cell Loss Ratio - CLR

    Fatores que causam perda de clulas Estouro dos buffers Falha de componentes e proteo de comutao Erros de transmisso

    CLR =Clulas perdidas

    Total de clulas transmitidas

    As clulas perdidas incluem:clulas que no chegam ao destinoclulas que chegam com erro no cabealhoclulas cujo contedo tenha sido corrompido por erro

    O total de clulas transmitidas o nmero total de clulas conformestransmitidas sobre um perodo de tempo. A CLR no leva em conta clulasno-conformes com o descritor de trfego [I.356, Sec.7].

    O perodo de medida no padronizado mas geralmente entendido comoperodo que representa a durao da conexo. Para PVCs, o perodo de medida definido pelo operador da rede e deve ser suficientemente grande para levarem conta perodos de congestionamento transientes.

    A CLR pode ser medida para clulas com CLP = 0 ou para o agregado declulas (CLP = 0 e CLP = 1), dependendo da definio de conformidadeaplicvel.

  • 18

    Cell Transfer Delay - CTD

    Tempo transcorrido entre a partida de umaclula do sistema final de origem e achegada da mesma no destino.

    Componentes do CTD em cada n: Atraso de transmisso e enfileiramento internos Atraso de transmisso e enfileiramento externos Tempo de propagao Tempo de processamento da clula

    O CTD da rede o somatrio do CTD em cada n da rede ao longo docaminho. Em cada n o atraso composto das seguintes partes:

    Atraso de transmisso e enfileiramento internos: tempo gasto paraenfileirar e transmitir os bits nos enlaces internos do comutador. Adistribuio do tempo de fila varia de acordo com a carga e com oalgoritmo de scheduling utilizado. A arquitetura do comutador poderequerer zero ou vrios estgios de enfileiramento internos,possivelmente com taxas diferentes nos diversos enlaces.Atraso de transmisso e enfileiramento externos: tempo gasto paraenfileirar e transmitir os bits na interface externa (enlace de sada). Adistribuio deste tempo varia com a carga e com o algoritmo descheduling utilizado.Tempo de propagao: tempo necessrio para os bits se propagaremno meio fsico. A velocidade de propagao depende do meio utilizado.Atraso de processamento: representa o atraso necessrio paraprocessar a clula (por exemplo, analisar o cabealho).

  • 19

    Componentes de atraso

    Atraso de fila interno

    Atraso de Transmissointerno

    Atraso de fila externo

    Atraso de Transmisso externo

    Atraso de Propagao

    Atraso no n

    A figura acima ilustra os componentes do atraso de transferncia de clula narede ATM.

  • 20

    Cell Transfer Delay - CTD

    Valor mnimo composto pelos elementosno variveis do CTD.

    Variao do atraso (CDV): surge devido natureza estatstica do ATM

    Valor mximo associado ao tamanhomximo do buffer e taxa de servio da fila

    O atraso de transferncia de clula (CTD - Cell Transfer Delay) varia entre umvalor mnimo, composto por atrasos fixos na rede, e um valor mximo, queest associado ao tamanho mximo dos buffers ao longo da conexo e taxade ocupao destes buffers.

  • 21

    Ilustrao do CDV em um n

    25 20 15 10 5 1

    25 20 15 10 5 1

    25 20 15 10 5 1

    25 20 15 10 5 1

    VC# 1

    VC# 2

    VC# 7

    25 20 15 10 5 1

    Por causa da natureza estatstica do ATM, o atraso de enfileiramento varia deuma clula para outra, criando uma variao no atraso da clula. Esta variao denominada de Cell Delay Variation (CDV). Por causa do CDV um conjuntode clulas espaadas uniformemente na entrada de um n podem sertransmitidas em forma de burst ou com atrasos irregulares.

    O CDV um fenmeno que ocorre em todo ponto de enfileiramento, em partecomo uma funo do tamanho do buffer, mas principalmente como umafuno da estratgia de scheduling utilizada.

    Na figura acima o VC1 multiplexado com 6 outros VCs com diferentesvalores de PCR. Os enlaces de entrada e sada possuem a mesma velocidade.As primeiras clulas do VC2 ao VC7 chegam ao n ao mesmo tempo,causando fila. As clulas so transmitidas segundo o critrio FIFO, causandouma alterao no espaamento das clulas provenientes do VC1.

  • 22

    Funo densidade deprobabilidade do CTD

    Atraso fixo Max-CTD

    Atraso

    Den

    sida

    de d

    e Pr

    obab

    ilida

    de

    Probabilidade ( atraso > Max-CTD )

  • 23

    CTD - Parmetros de QoS

    Maximum Cell Transfer Delay (Max-CTD) Clulas que ultrapassam este atraso so consideradas

    perdidas ou inteis. A probabilidade de uma clula ultrapassar o Max-CTD

    no pode exceder o CLR Peak-to-peak Cell Delay Variation (P2P-CDV)

    Representa a diferena entre o mximo e o mnimoCTD

    Os parmetros de QoS associados ao atraso de transferncia de clula so:Maximum Cell Tranfer Delay (Max-CTD)Peak-to-peak Cell Delay Variation (P2P-CDV)

    As clulas que tiverem um atraso maior do que o Max-CTD so consideradasperdidas ou inteis. A probabilidade do atraso de uma clula ultrapassar oMax-CTD no deve exceder o CLR.

    O P2P-CDV representa a diferena entre o valor mximo e o valor mnimo doatraso de transferncia de clula.

  • 24

    Severely Errored Cell BlockRatio (SECBR)

    Um bloco de clulas uma sequncia de N clulastransmitidas consecutivamente em uma conexo

    Um bloco severamente errado ocorre quando mais de Mclulas erradas, perdidas, ou inseridas indevidamente soobservadas no bloco recebido

    SECBR=Blocos de clulas severamente errados

    Total de bloco de clulas transmitidos

    Para objetivos prticos de medida, um bloco de clulas normalmentecorresponde ao nmero de clulas de informao do usurio transmitidas entreclulas de OAM sucessivas [I.610].

    As clulas perdidas e transmitidas includas no bloco de clulas severamenteerrado so excludas do clculo do CLR.

  • 25

    Cell Misinsertion Rate - CMR

    Uma clula inserida indevidamente aquela enviada a umaconexo qual no pertence.

    A principal razo para insero indevida de clulas aocorrncia de erros no detectveis e no corrigveis nocabealho.

    CMR =Clulas inseridas indevidamente

    Intervalo de tempo

    A taxa de clulas inseridas indevidamente principalmente definida pelaocorrncia de erros no cabealho da clula que no podem ser corrigidos e nopodem ser detectados, que por sua vez influenciado pela taxa de erros detransmisso. A probabilidade de um erro no-detectvel (e no corrigvel) nocabealho da clula resultar no mapeamento em um VPI/VCI vlido tambmdepende do nmero de VPI/VCI que esto sendo utilizados.

    Os blocos de clulas severamente errados so excludos da populao utilizadapara calcular o CMR.

  • 26

    Cell Error Ratio - CER

    Uma clula errada aquela que tem o seu contedo(header ou payload) modificado e que no pode serrecuperado por tcnicas de correo de erro.

    A CER influenciada pelo tipo de meio e pelascaractersticas de erro do mesmo.

    CER =Clulas erradas

    Clulas transferidas com sucesso + clulas erradas

    A Cell Error Ratio (CER) definida como a razo entre o nmero de clulaserradas e o nmero total de clulas (clulas transferidas com sucesso + clulaserradas). A CER influenciada pelo tipo de meio e pelas caractersticas deerro do mesmo.

  • 27

    Parmetros descritores de trfego

    Utilizados para caracterizar o trfego (umconjunto para cada direo).

    A alocao de recursos feita com base nocomportamento do trfego, descrito pelosparmetros.

    O conjunto de parmetros que descrevem otrfego de uma conexo depende dacategoria de servio associada conexo

    Os parmetros descritores de trfego so utilizados para caracteriza o trfegoem uma direo. O conjunto de parmetros utilizado para descrever o trfegode uma conexo depende da categoria de servio associada conexo.

    A alocao de recursos na rede feita com base no comportamento do trfego,que descrito atravs dos parmetros descritores.

  • 28

    Parmetros descritores de trfego

    Descritores de trfego da fonte Peak Cell Rate (PCR) Sustainable Cell Rate (SCR) Maximum Burst Size (MBS) Minimum Cell Rate (MCR) Maximum Frame Size (MFS)

    Descritores de trfego da conexo Descritores da fonte + Cell Delay Variation Tolerance

    (CDVT)

    Os parmetros descritores do trfego so divididos em descritores de trfegoda fonte e descritores de trfego da conexo. A transparncia resume osparmetros utilizados nas redes ATM.

  • 29

    Peak Cell Rate - PCR

    Representa a taxa de emisso de pico da fonte. O inverso de PCR representa o intervalo mnimo

    terico entre clulas de uma conexo. expresso em clulas por segundo.

    1 clula/taxa da linha 1 clula/PCR

    Tempo

    O valor de PCR pode ser limitado pela taxa de transmisso da linha(velocidade fsica), pela fonte, ou por um mecanismo de formatao ouconformao (shaping) do trfego de ingresso.

    A Figura acima representa uma conexo onde o valor de PCR 1/3 do valor dataxa de transmisso fsica.

    Exceto para ABR, o PCR sempre definido para o fluxo agregado de clulas(CLP = 0 e CLP = 1). Uma conexo no pode exceder o PCR atravs do enviode clulas de baixa prioridade (CLP = 1). No caso do ABR, o PCR definidosomente sobre o fluxo de clulas com CLP = 0.

  • 30

    Sustainable Bit Rate - SCRMaximum Burst Size - MBS

    O SCR representa um limite superior nataxa de transmisso mdia de clulasconformes de uma conexo ATM.

    Junto com o SCR especificado o MBS O MBS representa o fator de burst do trfego. O MBS especifica o tamanho do burst de

    clulas que podem ser transmitidas taxa PCRsem ferir o SCR negociado

    O parmetro SCR representa o limite superior para a taxa de transmissomdia de clulas em uma conexo ATM. O parmetro MBS representa otamanho do burst de clulas que podem ser transmitidas taxa PCR sem que oparmetro SCR seja ultrapassado.

  • 31

    SCR e MBS - Exemplo

    1 clula/taxa da linha1 clula/PCR

    Tempo

    MBS/SCR1 clula/SCR

    A figura mostra uma conexo que possui um PCR contratado cujo valor metade da taxa da linha, e um SCR cujo valor 1/4 da taxa da linha com umMBS de cinco clulas. A conexo pode enviar cinco clulas em dez janelas detempo, mas precisa ficar outras dez janelas de tempo em silncio para noultrapassar a taxa mdia de emisso de clulas de 1/4 da taxa da linha.Alternativamente, a conexo pode enviar uma clula a cada quatro janelas detempo.

  • 32

    SCR e MBS - exemplo

    1 clula/taxa da linha1 clula/PCR

    Tempo

    MBS/SCR1 clula/SCR

    Clulas com CLP = 1 Clulas com CLP = 0

    O SCR pode ser definido para o fluxo de clulas agregado (CLP = 0 e CLP =1) ou somente para o fluxo com CLP = 0. Quando a definio feita para ofluxo agregado, a conexo no pode exceder o SCR enviando clulas de baixaprioridade (CLP = 1). Quando o SCR definido para o fluxo CLP = 0, aconexo pode exceder o SCR enviando clulas com CLP = 1, at o valor dePCR, como ilustra a figura acima.

  • 33

    Minimum Cell Rate - MCR

    Define a largura de faixa mnima alocadapara a conexo.

    utilizado pelos servios de banda sobdemanda (ABR e GFR)

    O MCR classificado como um descritor de trfego, embora ele represente alargura de faixa mnima alocada para a conexo. Ele no descreve literalmenteo comportamento do trfego, uma vez que a fonte pode emitir clulas a umataxa superior a MCR. Ele utilizado para servios de banda sob demanda(ABR e GFR) para garantir que a conexo tenha um mnimo de banda parasuas transmisses.

  • 34

    Maximum Frame Size - MFS

    Define o tamanho mximo de uma PDU-AAL que pode ser enviada por umaconexo GFR.

    PDUs que excedam este tamanho no soelegveis para receber os objetivos de QoSGFR.

    O parmetro MFS (Maximum Frame Size) define o tamanho mximo de umaPDU-AAL para uma conexo GFR. PDUs cujo tamanho exceda o MFS noso elegveis para receber os objetivos de QoS da conexo GFR.

  • 35

    Descritores de trfego e QoSAtributos CBR RT-VBR NRT-VBR ABR GFR UBRPCR Especif. Especif. Especif. Especif. Especif. Especif.

    SCRMBS

    N/A Especif. Especif. N/A N/A N/A

    MCR N/A N/A N/A Opcional N/A N/AMCR,MBS,MFS

    N/A N/A N/A N/A Especif. N/A

    CLR Contrat. Contrat. Contrat. Sem alvo Sem alvo Sem alvo

    Max-CTD

    Contrat. Contrat. Sem alvo Sem alvo Sem alvo Sem alvo

    P2P-CDV

    Contrat. Contrat. Sem alvo Sem alvo Sem alvo Sem alvo

    Parmetro Especificado: aquele que comunicado para a rede noestabelecimento da conexo.

    Parmetro No Aplicvel (N/A): aquele que no faz parte do contrato detrfego para aquela categoria de servio.

    Parmetro Opcional: aquele que pode ser includo como parte do contrato detrfego, valores default podem ser utilizados se o parmetro no includo.

    Parmetro de QoS Contratado: significa que o objetivo de QoS comunicado rede no estabelecimento da conexo, e que a rede concorda em atingir oobjetivo se a conexo foi estabelecida.

    Parmetro de QoS sem alvo: indica que a rede no considera este parmetro nadeciso de aceitar ou no a conexo; a rede no garante nada quanto esteparmetro e somente se compromete a entregar a clula to rpido quantopossvel (CTD e CDV) ou se possvel (CLR).

  • 36

    Classes de Servio

    Para uma dada categoria de servio (CBR,VBR, ABR,..), a rede pode oferecer uma oumais classes de servio.

    Uma classe de servio oferece um conjuntode alvos de QoS e pode limitar a faixa dealguns dos descritores de trfego, por ex.: Servio CBR Premium : CLR = 10E-10 Servio CBR Normal: CLR = 10E-7

    Uma classe de servio estabelece um conjunto de objetivos de QoS. Uma dadacategoria de servio pode oferecer uma ou mais classes de servio. Porexemplo, uma rede pode oferecer um servio VBR premium, com CLR = 10E-10, e um servio CBR normal, com CLR = 10E-7.

  • 37

    Conformao e policiamento detrfego

    A rede deve garantir que as conexes secomportem de acordo com os parmetros decontrato de trfego. Para tal so utilizadosmecanismos de Conformao de trfego Policiamento de trfego

    O algoritmo de Controle de Admisso de Conexo (CAC) alocarecursos suficientes para que a conexo atenda os nveis de QoS estabelecidos.Contudo, o uso do CAC no suficiente para garantir a QoS de uma conexo.Isto ocorre porque a conexo pode (intencionalmente ou acidentalmente)exceder os parmetros de trfego contratados, podendo resultar em degradaoda QoS associada conexo em questo e tambm QoS de outras conexes.

    Para garantir que o trfego na conexo estar de acordo com ocontratado a rede utiliza mecanismos de conformao e policiamento detrfego. A funo de conformao utilizada para tornar o trfego conformecom o contratado, enquanto a funo de policiamento utilizada para verificarse o trfego est em conformidade com o contratado.

    pouco provvel que uma aplicao se comporte naturalmentede acordo com os descritores de trfego. A funo de conformao pode serutilizada na interface ATM (embora isto no seja mandatrio) para garantirque o trfego entregue rede ATM ir se comportar de acordo com ocontratado.

    A rede utiliza a funo de policiamento para verificar se asclulas que esto sendo recebidas esto em conformidade com o contrato detrfego. A rede poder atuar sobre clulas consideradas no-conformes, demodo a evitar a degradao da QoS das conexes. Esta monitorao usualmente feita no ponto de entrada da rede e no limite entre redes.

  • 38

    Generic Cell Rate Algorithm -GCRA

    Utilizado para verificar se as clulas de umaconexo esto em conformidade com ocontrato de trfego.

    As clulas no-conformes podem ser: Descartadas Marcadas com CLP = 1 e transmitidas Processadas (atrasadas) para ficar em

    conformidade com o contratado (Soft Policing).

    O GCRA um algoritmo utilizado pela rede para verificar se as clulas deuma conexo esto em conformidade com o contrato de trfego entre o usurioe a rede.

    As clulas consideradas no-conformes podem ser descartadas, marcadas comCLP = 1, ou reconformadas.

  • 39

    Conformao e Policiamento detrfego

    ATM NIC

    Rede no-ATM

    Rede no-ATMWAN Privada WAN Pblica

    Rede Privada Local

    WAN Pblica

    Fluxo do Trfego

    Conformao de Trfego

    Policiamento Soft

    Policiamento

    Trajetria Virtual

    Conexes Virtuais

    Na funo de policiamento, as clulas que chegam rede e so qualificadascomo no-conformes podem ser descartadas ou serem marcadas com CLP = 1.A marcao tem o objetivo de diminuir o nvel de prioridade da clula,permitindo que a mesma seja transmitida pela rede, mas tornando-a elegvelpara descarte em caso de congestionamento.

    Alternativamente, a rede pode implementar uma funo de conformao, ondeas clulas no-conformes so atrasadas (em buffers) para se tornaremconformes. Esta abordagem denominada de Soft Policing.

  • 40

    Definio de conformidade

    Includa como parte do contrato de trfego. Determina os tipos de clulas (CLP = 0 ou

    CLP = 0+1) para as quais os descritores detrfego e QoS so definidos e qual a ao darede sobre as clulas no-conformes.

    A definio de conformidade determina os tipos de clulas (CLP = 0 ou CLP =0+1) para os quais os descritores de trfego e QoS so definidos e qual a aoda rede sobre o trfego considerado no-conforme. Como as clulas com CLP= 1 tem mais baixa prioridade e no so geralmente elegveis para QoSgarantida, nenhuma definio de conformidade se aplica a elas, a menos queelas estejam includas como parte do fluxo agregado.

    Quando a garantia de QoS se aplica ao trfego agregado (CLP = 0 + 1), asclulas com CLP = 0 e CLP = 1 so tratadas igualmente, e a definio deconformidade dita CLP transparente.

    A definio de conformidade tambm indica o que a rede deve fazer com asclulas no-conformes. As possveis aes so descartar as clulas, marc-lascom CLP = 1, ou mesmo no fazer nada (deixar as clulas entrarem na redecomo se estivessem conforme). Se as clulas entram na rede como clulasconformes, elas so elegveis para QoS.

  • 41

    Definio de conformidadeNome Categoria deservio

    FluxoPCR

    FluxoSCR

    FluxoMCR

    Clulas no-conformes CLR

    Max-CTD

    P2P-CDV

    CBR.1

    VBR.1

    VBR.2

    VBR.3

    ABR.1

    GFR.1

    GFR.2

    CBR 0+1 N/A N/A Descartadas 0+1 0+1

    rt e nrt-VBR 0+1 0+1 N/A Descartadas 0+1 0+1(rt)

    rt e nrt-VBR 0+1 0 N/A Descartadas 0 0(rt)

    rt e nrt-VBR 0+1 0 N/A Marcadas 0 0(rt)

    ABR 0 N/A 0 Descartadas 0 N/A

    GFR 0+1 N/A 0 Descartadas 0 N/A

    GFR 0+1 N/A 0 Marcadas 0 N/AUBR.1 UBR 0+1 N/A N/A Descartadas N/A N/A

    UBR.2 UBR 0+1 N/A N/A Marcadas N/A N/A

    Para o servio CBR existe uma nica definio de conformidade que tratatodas as clulas (CLP = 0 e CLP = 1) igualmente. Esta definio deconformidade denominada de CLP transparente.

    A definio de conformidade VBR.1 completamente CLP transparente,enquanto as definies VBR.2 e VBR.3 permitem que o usurio exceda o SCRat o limite do PCR.

    Para a categoria ABR existe uma nica definio de conformidade. Contudo,como no existem clulas com CLP = 1 especificadas no protocolo de controlede fluxo, o PCR e MCR so definidos somente para o fluxo com CLP = 0

    Para o servio GFR, a conformidade aplica-se somente para o trfegoagregado PCR. O MCR utilizado para avaliar a elegibilidade para QoS masno define conformidade.

    Para o servio UBR todo o trfego abaixo de PCR est conforme. Contudo,no h garantia de QoS, mesmo para o trfego conforme.

  • 42

    Policiamento de trfego

    Generic Cell Rate Algorithm (GCRA) Monitorao do parmetro PCR ou dos

    parmetros SCR e PCR Pode ser expresso como um algoritmo Leaky

    Bucket ou como um algoritmo Virtual-Scheduling [I.371 e TM4.0]

    Ambos os algoritmos resultam no mesmoconjunto de clulas no conformes.

    O GCRA pode monitorar os parmetros SCR e PCR, ou apenas o parmetroPCR. Este algoritmo pode ser expresso como um algoritmo Leaky Bucket oucomo um algoritmo Virtual-Scheduling.

  • 43

    GCRA - monitorao de PCR

    Aplica-se aos trfegos CBR e UBR. Monitora apenas o parmetro PCR Um fator de tolerncia, devido ao jitter,

    especificado: Cell Delay VariationTolerance (CDVT)

    Define-se um incremento I = 1/PCR e umlimite L = CDVT.

    No caso do servio CBR a definio de conformidade aplica-se taxa de picode clulas (PCR) do trfego agregado (CLP = 0 e CLP = 1). Um algoritmo queverifica-se a conformidade de uma nica fonte CBR poderia ser muito simples:se a clula chega antes de 1/PCR (tendo como referncia a clula anterior) ataxa de chegada de clulas excede o contratado e a clula declarada noconforme.

    Contudo, se mltiplas conexes so multiplexadas em um enlace, o padro detrfego original pode ser alterado devido a jitter, e o algoritmo simples dopargrafo anterior no pode ser aplicado. Para levar em conta o jitter, um fatorde tolerncia, denominado Cell Delay Variation Tolerance (CDVT), introduzido. Este fator expresso em unidades de tempo (usualmentemicrosegundos) e, em geral, assume um valor maior que o Max-CDV.

  • 44

    Leaky Bucket

    L unidades

    I = 1/PCR unidades a cadaclula conforme que chega

    1 unidade a cadaunidade de tempo

    Clula no-conforrme

    O algoritmo Leaky Bucket baseado na seguinte analogia: Um balde (B) seenche com I unidades a cada vez que uma clula conforme chega e esvaziadocontinuamente 1 unidade a cada unidade de tempo. O balde tem capacidadefinita L. Se uma clula chega e o balde no transborda, a clula ditaconforme, se o balde transborda a clula dita no-conforme. O balde stransborda se a taxa de chegada de clulas maior que a taxa de drenagem, ouseja, se a taxa de chegada de clulas ultrapassa PCR.

  • 45

    Leaky Bucket

    LCT (Last Conformance Time): instante dechegada da ltima clula conforme

    Ta: instante de chegada de uma clula Chegada da primeira clula no instante Ta

    B = 0 LCT = Ta

    Para as demais clulas aplica-se o algoritmoda prxima transparncia.

    No algoritmo Leacky Bucket, na chegada da primeira clula, faz-se B = 0 eLCT = Ta. Para as clulas subsequentes aplica-se o algoritmo indicado nofluxograma da prxima transparncia.

  • 46

    Leaky Bucket

    Clula chega noinstante Ta

    B-(Ta-LCT) > L Clula no-conforme

    Clula conforme

    B = max{0,B-(Ta-LCT)}+I

    LCT = Ta simno

    O fluxograma acima resume a operao do algoritmo Leacky Bucket. A cadaclula o teste de conformidade indicado aplicado.

  • 47

    Virtual Scheduling

    TAT (Theoretical Arrival Time): Instanteesperado de chegada de uma clulaconforme

    Ta: Instante real de chegada da clula Se Ta > TAT - L a clula conforme

    Primeira clula: TAT = Ta Clulas subsequentes: vide prxima transp.

    O algoritmo Virtual Scheduling define um instante real de chegada de clula(Ta) e um instante esperado para a chegada de uma clula (TAT). Se umaclula chega antes de TAT menos uma tolerncia, expressa pelo parmetro L,a clula dita no-conforme; caso contrrio, a clula dita conforme.

    Para a primeira clula faz-se TAT = Ta, para as clulas subsequentes oalgoritmo aplicado est resumido no fluxograma da transparncia seguinte.

  • 48

    Virtual Scheduling

    Clula chega noinstante Ta

    Ta < (TAT-L) Clula no-conformeClula conforme

    TAT = max{Ta,TAT) + I simno

    O fluxograma acima resume a operao do algoritmo Virtual Scheduling. Cadaclula que chega testada para verificar sua conformidade.

  • 49

    Exemplo

    1234567 1234567Rede

    A figura ilustra um fluxo de clulas conforme, com uma taxa PCR igual a 1/4da taxa da linha. A rede ATM introduz jitter de atraso no fluxo, de modo quena sada da rede as clulas no esto mais igualmente espaadas.

    Nas prximas transparncias mostraremos a aplicao dos algoritmos LeakyBucket e Virtual Scheduling para testar a conformidade do fluxo de clulas dasada da rede ATM da figura acima.

  • 50

    ExemploCDVT = 2 unidades de tempo

    Clula ta TAT TAT-ta B LCT B-(ta-LCT) Conformidade

    1 1 1 10 0 023456

    89

    192021 23

    2312125 -3

    3-732

    44444

    1 8 81919

    -33-732

    SimSim

    Sim

    Sim

    No

    No

    A tabela acima mostra a evoluo dos algoritmos para o fluxo de clulasmostrado anteriormente, considerando CDVT = 2 unidades de tempo. Asclulas 3 e 5 so consideradas no conforme.

    Perceba que o fluxo de clulas analisado resultado de um fluxo de clulasconforme que sofreu jitter da rede. Para que o fluxo se torne conforme, oparmetro CDVT deve ser aumentado.

  • 51

    ExemploCDVT = 3 unidades de tempo

    Clula ta TAT TAT-ta B LCT B-(ta-LCT) Conformidade

    1 1 1 10 0 023456

    89

    192021 27

    2316125 -3

    3-336

    44747

    1 8 91920

    -33-336

    SimSim

    Sim

    No

    Sim

    Sim

    A tabela acima apresenta os resultados da aplicao dos algoritmos LeackyBucket e Virtual Scheduling, considerando-se agora CDVT = 3 unidades detempo. Neste caso, apenas a clula 6 considerada no-conforme.

    Para que todas as clulas fossem consideradas conforme, o parmetro CDVTdeveria ser fixado em 6 unidades de tempo.

  • 52

    GCRA - monitorao de SCR ePCR

    Aplica-se ao trfego VBR. Monitora os parmetros SCR e PCR Um fator de tolerncia definido: Burst

    Tolerance (BT) BT = (MBS - 1) x (1/SCR - 1/PCR)

    Para o SCR: I = 1/SCR; L = BT + CDVT 1a clula: Bp = Bs = 0 e LCT = Ta

    Para o servio VBR a conformidade definida com base nos parmetros SCRe PCR. A conformidade do PCR sempre definida no agregado de clulas.Dependendo do tipo de definio de conformidade, o SCR pode ser definidono fluxo agregado (VBR.1) ou no fluxo com CLP = 0 (VBR.2 e VBR.3).

    No caso do SCR, um parmetro de tolerncia BT (Burst Tolerance) definidocomo: BT = (MBS - 1) x (1/SCR - 1/PCR)

    O GCRA para o SCR o mesmo utilizado para o PCR, com o incremento Iigual a 1/SCR e o limite L = BT +CDVT

    No caso da definio de conformidade VBR.1, uma clula consideradaconforme se ela satisfizer os testes de PCR e SCR. Para as definies deconformidade VBR.2 e VBR.3, somente clulas com CLP = 0, que foremconformes com o parmetro PCR, precisam tambm estar conformes com oparmetro SCR para serem consideradas clulas conformes. Qualquer clulacom CLP = 1 que estiver conforme com o parmetro PCR considerada umaclula conforme, independente da conformidade com o parmetro SCR.

  • 53

    Dual Leaky Bucket - VBR.1Clula chega noinstante Ta

    Bs-(Ta-LCT) < Ls

    Clula no-conforme

    Clula conforme

    Bs = max{0,Bs-(Ta-LCT)}+Is

    Bp = max{0,Bp-(Ta-LCT)}+Ip

    LCT = Ta

    sim no

    Bp-(Ta-LCT) < Lpe

    Os algoritmos de verificao de conformidade com base no PCR e SCRpassam a ser chamados de Dual Leaky Bucket e Dual Virtual Scheduling.

    A figura acima resume a operao do algoritmo Leaky Bucket para a definiode conformidade VBR.1. Este algoritmo comporta-se como um Leaky Bucketsimples, com incremento e limite definidos separadamente para os parmetrosPCR e SCR, e denotados por Ip (incremento) e Lp (limite) para o PCR e Is eLs para o SCR.

    Temos: Ip = 1/PCR; Is = 1/SCR; Lp = CDVT; Ls = BT + CDVT.

    Bp e Bs so o tamanho dos baldes para o PCR e SCR. Na chegada da primeiraclula, no instante Ta, temos Bs = Bp = 0, LCT = Ta. Uma vez que a definiode conformidade CLP transparente, apenas um parmetro LCT precisa serdefinido.

  • 54

    Dual Leaky Bucket - VBR.2 e VBR.3Chegada de clula noinstante Ta

    Bp-(Ta-LCTp)>Lp

    Bs-(Ta-LCTs)>Ls

    Clula no-conforme

    sim

    Sim (VBR.2)

    Clula conforme

    Bs = max{0,Bs-(Ta-LCTs)}+Is

    Bp = max{0,Bp-(Ta-LCTp)}+Ip

    LCTp = LCTs = Ta no

    Clula conforme

    Bp = max{0,Bp-(Ta-LCTp)}+Ip

    LCTp = Ta

    Marca clulaSimVBR.3

    CLP =1

    CLP = 0

    O fluxograma acima resume a operao do algoritmo Dual Leacky Bucketpara as definies de conformidade VBR.2 e VBR.3. Novamente, o algoritmose comporta como um Leaky Bucket simples. Neste caso, dois parmetrosLCT, LCTp e LCTs, so necessrios para manter o acompanhamento daocorrncia da ltima conformidade para o PCR e o SCR, respectivamente.

    Na chegada da primeira clula, no instante Ta, faz-se Bs = Bp = 0 e LCTp =Ta. Na chegada da primeira clula com CLP = 0, no instante Tao, faz-se LCTs= Tao.

  • 55

    Dual Virtual Scheduling - VBR.1Clula chega noinstante Ta

    TA < max {(TATs-Ls),(TATp-Lp)}

    Clula no-conforme

    Clula conforme

    TATp = max{Ta,TATp}+Ip

    TATs = max{Ta,TATs}+Is

    sim no

    O fluxograma apresentado acima e o da prxima transparncia resumem aoperao do algoritmo Dual Virtual Scheduling para as definies deconformidade VBR.1, VBR.2 e VBR.3. Dois parmetros TAT, TATp e TATs,so necessrios para monitorar o PCR e o SCR, respectivamente.

  • 56

    Dual Virtual Scheduling - VBR.2 e VBR.3Chegada de clulano instante Ta

    Ta < (TATp-Lp)

    Ta < (TATs-Ls)

    Clula no-conforme

    sim

    Sim (VBR.2)Clula conformeTATp = max{Ta, TATp}+Ip

    TATs = max{Ta,TATs}+Is no

    Clula conforme

    TATp = max{Ta,TATp}+Ip

    Marca clula SimVBR.3

    CLP =1

    CLP = 0

  • 57

    Exemplo

    Contrato de trfego PCR = 1/2 da taxa da linha e SCR = 1/4 da taxa

    da linha MBS = 4 clulas e CDVT = 1 unidade de

    tempo Parmetros

    BT = 6 unidades de tempo Is = 4; Ip = 2 Ls = 7; Lp = 1

    Vamos agora fazer um exemplo de aplicao dos algoritmos Dual LeackyBucket e Dual Virtual Scheduling para o teste de conformidade. O contrato detrfego est resumido na transparncia acima, bem como os parmetros deinicializao dos algoritmos.

  • 58

    Exemplo 1 - VBR.1 e VBR.2Clula

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    Ta Bs

    0

    4

    7

    7

    9

    9

    LCT

    1

    1

    2

    2

    4

    4

    Conforme

    Sim

    Sim

    Sim

    Sim

    No

    No

    1

    13

    13

    9

    9

    5

    TATs

    1

    7

    7

    5

    5

    3

    TATp Bp

    0

    2

    3

    3

    3

    3

    0

    3

    6

    5

    8

    7

    TATs-Ta= Bs -(Ta - LCT)

    0

    1

    2

    1

    2

    1

    TATp-Ta= Bp -(Ta - LCT)

    7

    8

    9

    10

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    17

    17

    17

    17

    9

    9

    9

    9

    11

    11

    11

    11

    3

    3

    3

    3

    6

    6

    6

    6

    10

    9

    8

    7

    2

    1

    -1

    0

    Sim

    No

    No

    No

    Neste exemplo a fonte envia clulas continuamente taxa da linha. Todas asclulas possuem CLP = 0. O resultado dos testes de conformidade para adefinio VBR.1 est mostrada na tabela acima. O mesmo resultado serobtido se o teste for feito para a definio VBR.2, uma vez que todas as clulaspossuem CLP = 0.

  • 59

    Exemplo 2 - VBR.3ClulaCLP

    1/0

    2/0

    3/0

    4/0

    5/1

    6/0

    Ta Bs0

    4

    7

    7

    7

    1

    9

    9

    9

    5

    TATs

    1

    7

    7

    5

    5

    3

    TATp Bp

    0

    2

    3

    3

    3

    3

    7/1

    8/0

    9/1

    10/0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    13

    13

    9

    9

    11

    11

    7

    7

    3

    3

    3

    3

    LCTs

    1

    1

    2

    2

    2

    6

    6

    0

    3

    6

    5

    3

    TATs-Ta= Bs -(Ta - LCT)

    5

    5

    0

    3

    0

    1

    2

    1

    2

    1

    TATp-Ta= Bp -(Ta - LCT)

    2

    1

    2

    2

    ConfCLP

    Sim/0

    Sim/0

    Sim/1

    Sim/0

    No/0

    No/1

    Sim/0

    No/1

    Sim/1

    No/1

    LCTp

    1

    1

    2

    2

    4

    4

    6

    6

    8

    8

    Neste exemplo a fonte envia quatro clulas com CLP = 0 e depois envia,alternadamente, clulas com CLP = 1 e CLP = 0. As clulas so enviadas taxa da linha.

    Tem-se SCR = 1/3 da taxa da linha, Ls = 4, Lp = 1 e Ip = 2.

    Os resultados da aplicao de ambos os algoritmos para a definio VBR.3 somostrados na tabela acima.

  • 60

    Controle de Admisso deConexo - CAC

    Conjunto de regras ou procedimentos quedeterminam a admissibilidade de umaconexo em um comutador ATM.

    Com base nos descritores de trfego emodelos de trfego e de fila, o CAC verificase h recursos suficientes para aceitar aconexo com os nveis de QoS desejados.

    Para verificar a admissibilidade de uma conexo, o CAC segue os seguintesprocedimentos gerais, em cada ponto de enfileiramento, antes de estabelecer aconexo:

    1) Mapea os descritores de trfego associados com a conexo em ummodelo de trfego. Uma vez que cada categoria de servio temdescritores de trfego especficos, diferentes modelos de trfego sonecessrios.2) Usa este modelo de trfego com um modelo de fila apropriado paraestimar se existem recursos suficientes para admitir a conexo com osobjetivos de QoS especificados.3) Aloca os recursos conexo, se eles so suficientes.

    Um procedimento de CAC eficiente produz mximo ganho estatstico semviolar a QoS. A eficincia do CAC depende de quanto os modelos de trfego efila so capazes de capturar a realidade.

    Os algoritmos de CAC no podem fazer uso intenso de processocomputacional, pois isto poderia resultar em atrasos inaceitveis para oestabelecimento da conexo.

  • 61

    CAC

    Algoritmo mais adequado depende daarquitetura do comutador, tipo de fila,algoritmo de scheduling, etc.

    Os algoritmos no so padronizados peloITU-T ou ATM-Frum.

    No necessrio ter o mesmo algoritmo deCAC em todos os comutadores para sealcanar o nvel de QoS desejado.

    O algoritmo CAC no padronizado pelo ITU-T ou ATM-Frum. O algoritmomais adequado depende da arquitetura do comutador, do tipo de fila, doalgoritmo de scheduling, etc.

  • 62

    Ganho estatstico

    uma funo que varia com o tamanho do buffer,caractersticas do trfego e objetivos de QoS dasconexes que esto sendo multiplexadas.

    Ganho estatstico =No de conexes admitidas com multiplexagem estatstica

    No de conexes admitidas com alocao pela taxa de pico

    ________________________________________________

    A mxima taxa de dados possvel para uma conexo a taxa de pico de clulas(PCR). Assim, ignorando o jitter (CDV), o CAC no necessita alocar mais quea PCR para cada conexo. Contudo, uma vez que as conexes no enviamdados continuamente, possvel alocar menos recursos quando muitasconexes so multiplexadas em um ponto de fila. A capacidade de alocar maisconexes do que seria possvel se a alocao fosse feita pela taxa de pico denominada de ganho estatstico.

  • 63

    CAC para trfego CBR

    Alocao pela taxa de pico Mtodo com CDV negligencivel Mtodo com CDV no-negligencivel

    Existem trs mtodos para a funo de CAC para trfego CBR: alocao pelataxa de pico, mtodo com CDV negligencivel e mtodo com CDV no-negligencivel.

  • 64

    Alocao pela taxa de pico

    A presena de jitter e a chegada simultnea declulas nos fluxos multiplexados pode resultar emperda de clula, tipicamente se o buffer pequeno.

    i

    enlacedocapacidadeiPCR

    Uma tcnica simples para alocao de recursos para trfego CBR alocar ataxa PCR para cada conexo. A conexo aceita se o somatrio dos PCR detodas as conexes no ultrapassar a capacidade do enlace. Este algoritmo denominado de alocao pela taxa de pico.

    O processo de enfileiramento das clulas nos comutadores pode resultar emjitter, fazendo com que as clulas de um mesmo fluxo se dispersem ou seagrupem. Se isto ocorrer, as clulas no mais possuem uma taxa constante,podendo o processo de agrupamento resultar, transitoriamente, em uma taxa depico superior a PCR.

    Outro fenmeno possvel a chegada simultnea de clulas de fluxos distintosque sero multiplexados em um mesmo enlace.

    Por causa destes fenmenos, a alocao pela taxa de pico no garante, a priori,que a taxa de perda de clulas esteja abaixo do limite aceitvel.

    Outras tcnicas que levam em conta o CDV podem ser utilizadas. Estastcnicas se dividem em mtodo com CDV negligencivel e mtodo com CDVno-negligencivel.

  • 65

    Mtodos com CDVnegligencivel

    enlacedocapacidadePCRi

    i

    Dados um buffer de comprimento B, a capacidade doenlace C, e taxa de pico de clula da conexo PCR, omtodo determina uma carga tal que a probabilidade docomprimento da fila exceder B seja menor que , onde um nmero pequeno (como 10E-10). A conexo seradmitida se a condio acima for satisfeita.

  • 66

    Probabilidade da fila exceder umdado valor

    Modelo M/D/1

    ( ) ))]ln(1(exp[)ln(

    1. > xxbufferdocompP

    Modelo nD/D/1

    ( ) ))]ln(12(exp[)ln(

    1. +>

    nxxxbufferdocompP

    O modelo M/D/1 admite chegada Poissoniana, tempo de serviodeterminstico, e servidor nico. O modelo nD/D/1 assume que n fluxos declulas CBR peridicos idnticos esto sendo multiplexados. O modelo M/D/1 mais conservador e resulta na admisso de menos conexes. Para grandesvalores de n os modelos se aproximam, uma vez que o sistema passa a ter umpadro de chegada de clulas prximo do Poissoniano.

    Ambos os modelos citados consideram um sistema de fontes homogneas; ouseja, todas as fontes possuem o mesmo PCR. Na realidade, as fontes podem terPCRs distintos, e modelos mais complexos precisam ser utilizados.

  • 67

    Mtodos com CDV nonegligencivel

    i

    enlacedocapacidadeiPCR

    filadabufferdotamanhoBBSi

    RPCRTTCDVTBS /1/11 ==

    +=

    Os mtodos com CDV negligencivel geralmente modelam a multiplexagemde trfego CBR puro, sem jitter. Contudo, o CDV pode no ser negligencivelquando o fluxo CBR multiplexado com outros tipos de fluxo, como trfegort-VBR. Neste caso, pode haver o agrupamento de clulas, e o CAC deve levarem conta a ocorrncia dos possveis bursts.As conexes ATM so policiadas na entrada da rede pelo algoritmo GCRA,que garante que o comprimento mximo do burst BS = 1 + CDVT/(T-,onde T = 1/PCR e = 1/R, onde R a taxa da linha. Portanto, para levar emconta o CDV, pode-se estabelecer um limitante em relao ao tamanho dobuffer: o somatrio dos BS de cada conexo deve ser menor ou igual aotamanho do buffer da fila. Esta abordagem pode ser muito pessimista, poisassume que no haver perda de clula mesmo que ocorra a chegadasimultnea de bursts em todos os fluxos que utilizam o mesmo buffer(multiplexagem sem perda).

  • 68

    CAC para trfego VBR

    Rate Envelope Multiplexing (REM) Assume que no existe buffer ou que ele

    muito pequeno Rate Sharing (RS)

    Assume que o buffer muito grande (infinito) Banda Efetiva

    Assume a existncia de buffer finito Mtodo mais importante

    No caso de um buffer muito pequeno (ou inexistente), a tcnica Rate EnvelopeMultiplexing (REM) pode ser utilizada. Nesta tcnica uma conexo aceita sea taxa de chegada agregada de pacotes (incluindo-se todas as conexes) formenor que a capacidade do enlace (com alta probabilidade).

    Se o buffer muito grande (infinito), todos os bursts podem ser absorvidos, ebasta alocar a taxa SCR para cada conexo. Ou seja, a conexo aceita se osomatrio de todos os SCRs for menor ou igual a capacidade do enlace.

    Na prtica, o buffer finito e a capacidade do canal deve ser maior ou igual aosomatrio de um parmetro associado a cada conexo, cujo valor est entreSCR e PCR. Esta tcnica denominada de banda efetiva, banda equivalente,ou banda virtual.

  • 69

    Banda efetiva

    Os parmetros de trfego de cada conexo somapeados para um nmero c, chamado de bandaefetiva da conexo, onde SCR c PCR.

    A conexo aceita se:

    i

    i enlacedocapacidadec

    O modelo de banda efetiva mapea os parmetros de trfego de cada conexoem um nmero c, chamado de banda efetiva da conexo, tal que os requisitosde QoS da conexo sejam satisfeitos. Assim, a banda efetiva definida pelaspropriedades da fonte. A conexo aceita se o somatrio das bandas efetivasfor menor ou igual capacidade do enlace.O valor da banda efetiva de uma conexo depende das propriedadesestatsticas da conexo e das propriedades da fila, e est entre SCR e PCR. Emgeral, para uma dada conexo, intuitivo admitir que a banda efetiva estprxima de PCR para buffers muito pequenos e prxima de SCR para buffersmuito grandes.Propriedade aditiva da banda efetiva: a banda efetiva total necessria para Nconexes igual a soma das bandas efetivas para cada conexo.Propriedade de independncia: a banda efetiva de uma conexo funoapenas dos parmetros da conexo.As propriedades aditiva e de independncia facilitam a implementao doCAC. No entanto, esta abordagem pode resultar em subutilizao dos recursos.Ou seja, mtodos que levassem em conta as caractersticas das diversasconexes poderiam resultar em maior ganho estatstico e na alocao de maiornmero de conexes para uma mesma banda.

  • 70

    Banda efetiva - modelo de perdas(Kesidis)

    ++= 2c

    =

    offon TT 11

    21

    offT =PCR=( ) CLRb = exp

    PCRMBSTon 3

    1=

    =PCRSCR

    MBSToff11

    31

    As expresses acima permitem calcular a banda efetiva de uma conexo combase no modelo de perdas proposto por Kesidis. Este modelo pressupe aespecificao da perda de clulas (CLR). O parmetro b do modelo aprofundidade do buffer; os demais parmetros j foram definidos ou soparmetros auxiliares definidos pelas prprias expresses.

  • 71

    Banda efetiva - modelo de atraso

    += MBSPCR

    MBSSCRc 1,max

    { }PCDVPtMaxCTD fixo 2;min =

    tfixo o atraso fixo de propagao do enlace

    As expresses acima permitem calcular a banda efetiva segundo o modelo deatraso. Neste caso, os parmetros especificados so o atraso mximo(MaxCTD) e a variao mxima do atraso (P2PCDV).