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Contrôle de congestion et gestion du trafic dans les réseaux atm

  1. 1. Contrôle de congestion et gestion du trafic dans les réseaux ATM:Progrès récents et une enquête(Soumission invité aux réseaux informatiques et systèmes RNIS, Vol 28 (1996), 1723-1738)Raj JainDépartement dinformatique et dinformationThe Ohio State UniversityColumbus, OH 43210Email: Jain@ACM.OrgAbstraitMécanismes de contrôle de congestion pour les réseaux ATM tels que sélectionnés par legroupe de gestion du trafic ATM Forum sont décrits. Les raisons qui expliquent ces choixsont expliquées. En particulier, le critère de sélection pour le choix entre lapproche fondéesur les taux et de crédit à base et les points clés du débat entre ces deux approches sontprésentées. Lapproche qui a été finalement retenue et plusieurs autres régimes qui ont étéconsidérés sont décrits.-------------------------------------------------- ------------------------------Table des matières des1.Introduction2.Quality de service (QoS) et les attributs de la circulationCatégories 3.ServiceMéthodes de contrôle 4.CongestionCritères 5.SelectionSchémas 6.Congestion7.Credit approche fondée sur les8.Rate approche fondée sur lesDébat 9.Credit Taux vs10.Summary11.RECONNAISSANCE12.References-------------------------------------------------- ------------------------------1 IntroductionLes futurs réseaux à haut débit sont tenus dutiliser le mode de transfert asynchrone (ATM)dans lequel linformation est transmise à laide de courtes cellules de taille fixe composé de48 octets de charge utile et 5 octets den-tête. La taille fixe des cellules réduit la variance de
  2. 2. retard faisant les réseaux apte au trafic intégré constitué de la voix, de vidéo et de données.Fournir la qualité de service souhaitée pour ces différents types de trafic est beaucoup pluscomplexe que les réseaux informatiques daujourdhui. Gestion du trafic adéquate permetdassurer un fonctionnement efficace et équitable des réseaux, en dépit de la demande varieconstamment. Ceci est particulièrement important pour le trafic de données qui a très peu deprévisibilité et, par conséquent, ne peut pas réserver des ressources à lavance comme dansle cas des réseaux de télécommunications vocales.La gestion du trafic vise à assurer que les utilisateurs obtiennent leur qualité de servicesouhaitée. Le problème est particulièrement difficile pendant les périodes de forte charge enparticulier si les demandes de trafic ne peuvent pas être prédits à lavance. Cest pourquoi lecontrôle de congestion, même si une partie seulement des questions de gestion du trafic,laspect le plus essentiel de la gestion du trafic. Contrôle de congestion est critique à la foisATM et non les réseaux ATM. Lorsque éclate deux arrivent en même temps à un noeud, leslongueurs de file dattente peut devenir grande très vite traduit par buffer overflow. En outre,la gamme des vitesses de liaison est en pleine croissance que des liens plus rapides sont encours dintroduction dans les réseaux plus lents du passé. Au niveau des points où la vitessedentrée totale est plus grande que la capacité de liaison de sortie, lencombrement devientun problème. Les protocoles pour les réseaux ATM ont commencé à être conçu en 1984lorsque le Comité consultatif sur les télécommunications internationales et Telegraph(CCITT) - une organisation des Nations Unies responsable des normes detélécommunications - ATM sélectionné en tant que paradigme pour son service de réseaux àlarge bande intégré numérique (RNIS-LB). Comme la plupart des normes detélécommunications autres, les normes ATM spécifier linterface entre les divers composantsréseau. Un principal objectif de ces normes est linterface utilisateur-réseau (UNI), quispécifie comment un système informatique (qui est détenue par un utilisateur) doitcommuniquer avec un commutateur (qui est détenue par le fournisseur de services réseau).Les réseaux ATM sont orienté connexion dans le sens avant que deux systèmes du réseaupuissent communiquer, ils doivent informer tous les commutateurs intermédiaires sur leursexigences de service et les paramètres de trafic. Ceci est similaire aux réseauxtéléphoniques où un circuit est linstallation de lappelant à lappelé. Dans les réseaux ATM,ces circuits sont appelés circuits virtuels (VC). Les connexions permettent le réseau pourgarantir la qualité de service en limitant le nombre de VCs. Typiquement, un utilisateurdéclare exigences de service clés au moment de la connexion établie, déclare lesparamètres de trafic et peut convenir pour contrôler ces paramètres de façon dynamique telque requis par le réseau.Ce papier est organisé comme suit. Section 2defines la qualité des différents attributs deservice. Ces attributs permettent de définir différentes classes de service dans la section 3.Nous proposons ensuite un aperçu général des mécanismes de contrôle de congestion dans4et section décrit lalgorithme cellulaire généralisée dans la section 4.1. Section 5describesles critères qui ont été mis en place pour la sélection de lapproche finale. Un certain nombrede régimes de congestion sont décrits brièvement dans la section 6with les approchesreposant sur des crédits et le taux de base décrits plus en détail dans les sections 7et 8. Ledébat qui a conduit à la sélection éventuelle de lapproche basée sur le taux est présentée àla section 9. La description présentée ici nest pas destiné à être une description précise dela norme. Afin de rendre le concept facile à comprendre, nous avons parfois simplifiées de ladescription. Les personnes intéressées par les détails précis devraient consulter les
  3. 3. documents sur les normes, qui sont encore en cours délaboration de cette écriture enJanvier 19952 Qualité de Service (QoS) et les attributs de la circulationAlors que la mise en place dune connexion sur des réseaux ATM, les utilisateurs peuventspécifier les paramètres suivants relatifs aux caractéristiques du trafic dentrée et de laqualité de service souhaité. Cell Rate 1.Peak (PCR): Le taux instantané maximal au cours delaquelle lutilisateur va transmettre.Cell Rate 2.Sustained (RCS): Il sagit du taux moyen mesuré sur un intervalle de temps.Ratio des pertes 3.Cell (CLR): Le pourcentage de cellules qui sont perdus dans le réseau enraison dune erreur et la congestion et ne sont pas livrés à la destination.Ratio Cell Loss = (cellules perdues) / (cellules transmises)Chaque cellule ATM a une priorité `` perte de cellules (CLP) "Un peu dans len-tête. Pendantla congestion, le réseau premières gouttes cellules qui ont le bit CLP. Depuis la perte decellules CLP = 0 est plus dommageable pour le fonctionnement de lapplication , CLRpeuvent être spécifiés séparément pour les cellules avec CLP = 1 et pour ceux qui ont CLP =0.4.Cell Transfert Delay (CTD): Le retard enregistré par une cellule entre lentrée et à la sortiedu réseau est appelé délai de transfert des cellules. Il comprend les retards de propagation,les délais de files dattente à différents commutateurs intermédiaires et les temps de serviceà queue points.Delay Variation 5.Cell (CDV): Il sagit dune mesure de la variance de la CTD. Variationélevée implique plus grande mémoire tampon pour le trafic sensible au retard comme la voixet la vidéo. Il ya plusieurs façons de mesurer CDV. Une mesure appelée `` crête-à-crêteCDV consiste à calculer la différence entre la somme de (1 - alpha) $ percentile et leminimum du retard de transfert de cellule pour une petite valeur de $ alpha $.Tolérance 6.Cell Delay Variation (CDVT) et Burst Tolerance (BT): Pour les sources émettantà une fréquence donnée, une légère variation dans le temps inter-cellules est autorisé. Parexemple, une source avec une PCR de 10.000 cellules par seconde devrait théoriquementtransmet toutes les cellules 100 ~ $ mu $ s. Un algorithme de type seau percé appelé ``algorithme généralisé Cell Rate (GCRA) est utilisée pour déterminer si la variation dans letemps inter-cellulaires est acceptable. Cet algorithme a deux paramètres. Le premierparamètre est la consigne de temps entre cellules (inverse de la vitesse) et le deuxièmeparamètre est la variation permise dans le temps inter-cellulaire. Ainsi, un GCRA (100 $ mu$ s, 10 $ mu $ s), va permettre aux cellules darriver au plus 10 ~ $ mu $ s plus tôt quelheure prévue nominale. Le second paramètre de la GCRA utilisé pour appliquer la PCR estappelé tolérance Variation cellule de retard (CDVT) et de celle utilisée pour appliquer RCSest appelé Tolérance de rupture (BT).Burst Size 7.Maximum (MBS): Le nombre maximum de back-to-back cellules qui peuventêtre envoyés au débit cellulaire crête, mais sans violer le débit cellulaire soutenu est appelétaille de rafale maximum (MBS). Elle est liée à la PCR, SCR et BT comme suit:
  4. 4. Depuis MBS est plus intuitif que BT, les messages de signalisation dutiliser MBS. Celasignifie que lors de la configuration de connexion, une source est nécessaire de préciserMBS. BT peut être facilement calculée à partir de MBR, RCS, et la PCR. Notez que la PCR,SCR, CDVT, BT, et MBS sont les caractéristiques du trafic dentrée et sont appliquées par leréseau à lentrée du réseau. CLR, CTD et CDV sont des qualités de service fourni par leréseau et sont mesurés au point de sortie du réseau.Cell Rate 8.Minimum (MCR): La est la vitesse minimale souhaitée par un utilisateur.Seuls les six premiers de ces paramètres ont été spécifiés dans la norme UNI version 3.0.MCR a été ajouté récemment et apparaîtra dans la prochaine version du document degestion du trafic.3 catégories de serviceIl existe cinq catégories de services. Les paramètres de qualité de service pour cescatégories sont résumées dans le Tableau 1 et sont expliqués ci-dessous [46]:Tableau 1: Catégories de service de la couche ATMAttributCBRrt-VBRnrt-VBRUBRABRPCR et CDVT $ ^ 5 $SpécifiéSpécifiéSpécifiéSpécifiée $ ^ 3 $Spécifiée $ ^ 4 $
  5. 5. SCR, MBS, CDVT $ ^ {5,6} $n/aSpécifiéSpécifién/an/aMCR $ ^ 5 $n/an/an/an/aSpécifiéCrête-à-crête CDVSpécifiéSpécifiéIndéterminéIndéterminéIndéterminéMoyenne CTDIndéterminé
  6. 6. IndéterminéSpécifiéIndéterminéIndéterminéMaximum CTDSpécifiéSpécifiéIndéterminéIndéterminéIndéterminéCLR $ ^ {1,5} $SpécifiéSpécifiéSpécifiéIndéterminé$ Spécifiés ^ 2 $RéactionIndéterminéIndéterminéIndéterminéIndéterminé
  7. 7. SpécifiéNotes: 1.Pour toutes les catégories de services, le taux de perte de cellules peut êtrespécifiée pour CLP = 1.2.Minimized pour ajuster le débit des sources que cellule en réponse aux informations decommande.3.May pas être soumis à un contrôle dadmission de connexion et les procédures dutilisationdes paramètres de contrôle.4.Represents la vitesse maximale à laquelle la source peut envoyer comme commandé parles informations de commande.5.These paramètres sont explicitement ou implicitement spécifié.Valeurs 6.Different de CDVT peut spécifiée pour la SCR et la PCR.Bit Rate 1.Constant (CBR): Cette catégorie est utilisée pour émuler commutation de circuits.Le débit de cellule est constante. Taux de perte de cellules est indiquée pour CLP = 0cellules et peut ou peut ne pas être spécifié pour CLP = cellules 1. Des exemplesdapplications qui peuvent utiliser CBR sont le téléphone, la vidéoconférence et la télévision(vidéo de divertissement).Bit Rate 2.Variable (VBR): Cette catégorie permet aux utilisateurs denvoyer à taux variable.Le multiplexage statistique est utilisée et si il peut y avoir une petite perte non nul aléatoire.Selon si oui ou non la demande est sensible aux variations de la cellule de retard, cettecatégorie se subdivise en deux catégories: temps réel et non réel VBR VBR temps. Pour letemps non réel VBR, ne signifie pas de retard est spécifié, tandis que pour VBR en tempsréel, et de retard maximal de crête à crête sont exprimées CDV. Un exemple de VBR entemps réel est interactif vidéo compressée tandis que celle des non réel VBR est temps decourrier multimédia.Bit Rate 3.Available (ABR): Cette catégorie est conçue pour le trafic de données normal telque le transfert de fichiers et le courrier électronique. Bien que la norme nexige pas que ledélai de transfert des cellules et le taux de perte de cellules doit être garanti ou minimisé, ilest souhaitable que les commutateurs afin de minimiser le retard et la perte autant quepossible. En fonction de létat de congestion du réseau, la source est nécessaire de contrôlersa vitesse. Les utilisateurs sont autorisés à déclarer un taux minimum de cellules, qui estgaranti pour le VC par le réseau. La plupart des VCs vont demander une MCR de zéro. Lespersonnes plus MCR peut être refusée si la bande passante suffisante connexion nest pasdisponible.Bit Rate 4.Unspecified (UBR): Cette catégorie est conçu pour les applications de donnéesqui veulent utiliser toute la capacité de gauche encore et ne sont pas sensibles à la perte decellules ou de retard. Ces connexions ne sont pas rejetées sur la base de la pénurie debande passante (pas de contrôle dadmission de connexion) et non surveillées pour leurcomportement dutilisation. Au cours de la congestion, les cellules sont perdues, mais lessources ne devraient pas réduire leur taux de cellules. A la place, ces applications peuventavoir leur propre niveau supérieur reprise de perte de cellules et les mécanismes deretransmission. Des exemples dapplications qui peuvent utiliser ce service sont courriel,transfert de fichiers, flux de nouvelles, etc Bien sûr, ces mêmes applications peuvent utiliserle service ABR, si désiré.Noter que le trafic ABR ne répond à retour de congestion du réseau. Le reste de cedocument est consacrée à cette catégorie de trafic

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