CONTROL DE CONGESTIÓN REDES CONMUTADAS POR PAQUETESMSC. Jesus Bernardo Ruiz Flores

CONTROL DE CONGESTION FRAME RELAY

• En I.370 se define los objetivos de control de FR• Minimizar descarte de tramas• Mantener con alta probabilidad y poca varianza un acuerdo de QoS

establecido• Minimizar la posibilidad de que un usuario pueda monopolizar los recursos de la

red• Implementación sencilla y con poco overhead• Crear tráfico adicional mínimo• Limitar la propagación de congestion

• Operar efectivamente sin importar el flujo de tráfico, en cualquier direcciónentre los usuarios finales

• Tener interacción minima en otros sistemas• Minimizar la variación de QoS que se entrega durante periodos de congestión

CATEGORÍAS DE CONTROL DE CONGESTIÓN

• Descarte de paquete

• Prevención de congestion

• Recuperación de congestion

TÉCNICAS DE CONTROL DE CONGESTIÓN

Técnica Tipo Función Elemento Clave

Control por descarte Estrategía de

descarte

Provee guias a la red,

para determiner

trama a descartar

DE Bit

Notificación explicita

de congestion hacia

atras

Prevención de

congestion

Provee guías a los

sistemas finales sobre

congestion en la red

BECN Bit o Mensaje

CLLM

Notificación explicita

de congestion hacia

adelante

Prevención de

congestion

Provee guías a los

sistemas finales sobre

congestion en la red

FECN Bit

Notificación de

congestion implicito

Recuperación de

congestion

Los sistemas finales

infieren la congestion

a partir de tramas

perdidas

Número de

secuencias en PDU de

capa superiores

ADMINISTRACIÓN RATE DE DATOS

• CIR (Committed Information Rate)

• Rate que la red accede a soportar, para una determinada conexión

• Cualquier dato transmisito que sobrepase el CIR, es candidato a descarte

• No necesariamente se tiene que cumplir el CIR

• Limitación de rate de acceso

• 𝑖𝐶𝐼𝑅𝑖𝑗 ≤ 𝐴𝑐𝑐𝑒𝑠𝑠𝑅𝑎𝑡𝑒𝑗• CIRij = CIR para conexón I en canal J

• AccessRatej = Rate de dato del canal de acceso J del usuario

• El CIR provee la manera de discriminar entre tramas a ser descartadas en caso de congestión

• DE BIT

CIR

CIR

• Por si solo no permite flexibilidad

• Se necesita medir la cantidad de datos enviadas en determinado momento, para luego tomar la decisión de descarte o no de paquete

• Parametros a evaluar y que se establecen al momento de la conexión

• Tamaño de ráfaga comprometico (Bc – Commited Burst Size), Cantidad máxima de datos que la red accede a enviar, bajo condiciones normales en un intervalo T

• Tamaño de ráfaga en exceso (Be – Excess Burst Size), El tamaño máximo de exceso de Bc que la red accede a enviar, bajo condiciones normales, en un intervalo de medida T

• Relación CIR/Bc

• 𝑇 =𝐵𝑐

𝐶𝐼𝑅

RELACIÓN BC/CIR

NOTIFICACIÓN EXPLICITA

• BECN (Backward Explicit Congestion Notification)

• FECN (Forward Explicit Congestion Notification)

• Los nodos necesitan examinar las colas, para determinar si existe conexión

• Cual de los dos usar depende de la negociación al establecimiento de la conexión

ATM ADMINISTRACIÓN DE TRÁFICO

• Diferencia con otras redes• La red no necesita replicar la temporización exacta en el punto de salida• Debido a esto, en otras redes con una multiplexación estadística simple se

pueden acomodar varias conexiones lógicas y el rate para cada una de las conexiones necesita ser solo mayor al promedio del rate de las conexiones

• Problema Técnicas convencionales• La mayor parte del tráfico de ATM no esta sujeto a control de flujo (Voz y video)• Feedback es lento

• ATM soporta aplicaciones cuyo requerimiento de ancho de banda es diverso• Las aplicaciones en ATM, pueden generar varios tipos de patrones de tráfico

• CBR

• VBR

• La alta velocidad de conmutación y transmisión hacen que las redes ATM sean volátiles en termino de congestión y control de tráfico

EFECTOS DE LATENCIA/VELOCIDAD

• Considere el rate de datos de 150 Mbps. En este rate toma (56*8)/(150*10-

6)≈2.8 x 10-6 segundos insertar una celda en la red.

• Tiempo de transmisión total

• Número de switchs intermedios

• Tiempo de conmutación en cada switch

• Tiempo de propagación en cada enlace

• Para comunicarse de costa a costa en USA, tomaría 48 x 10-3 segundos

• Para el siguiente calculo, suponemos que la técnica de control de congestión es “Control de congestión implícita”

• 𝑁 =48 𝑥 10−3 𝑠

2.8 𝑥 10−6 𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎𝑠/𝑠= 1.7 𝑥 104 𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎𝑠 = 7,2 𝑥 106 𝑏𝑖𝑡𝑠

VARIACIÓN RETRASO DE CELDA

VARIACIÓN EN EL RETRASO DE CELDAS

• 𝜕 = 1 𝑅

• R= Rate de celdas

• 𝑡1 + 𝑉 1 = 𝑡0 + 𝑉 0 + 𝜕

• 𝑉 𝑖 = 𝑉 𝑖 − 1 − 𝑡𝑖 − 𝑡𝑖−1 + 𝜕

• V(0) es un valor que el usuario solicita

CONTRIBUCIÓN DE LA RED AL RETRASO

• Procesado de cola en cada nodo

• Enrutamiento

• Analice de encabezado

• La red ATM fue diseñada para proveer mínimo procesamiento en los nodos intermedios,.

• Celdas del mismo tamaño

• Formato de encabezado fijo

• No existe control de flujo o de errores

• El tiempo que toma procesar una celda individual es despreciable

RETRASO DE CELDA EN UNI

OBJETIVOS PLATAFORMA DE CONTROL DE CONGESTIÓN Y

TRÁFICO• Debe soportar un conjunto de clases de QoS suficiente para todos los

servicios a proveer.

• No debe valerse de los protocolos de la AAL, que son dependientes de la red, ni de protocolos de capa superior que son dependientes de la aplicación.

• Debe minimizar la complejidad de la red y maximizar la utilización de la red

• La ITU-T y ATM Forum para cumplir con los objetivos descritos, desarrollan las siguientes técnicas de control de trafico y congestion• Tiempo de inserción de celda• Tiempo de propagación de ida y vuelta• Duracion de la conexión• Largo Plazo

FUNCIONES CONTROL DE TRAFICO Y CONGESTION

Tiempo de respuesta Funcion de control de trafico Funcion de control de congestion

Largo Plazo Administracion de recursos utilizando

caminos virtuales

Duracion de la

conexión

CAC (Control de Admision de

conexiones)

Tiempo de

propagación de ida y

vuelta

Indicación de administración de

recursos (EFCI – Fast Resource

Administration Indication)

• Indicador congestion Explicito

hacia Delante

• Control de flujo ABR

Tiempo de inserción

de la celda

• Parametro de control de uso

(Usage Parameter Control – UPC)

• Control de prioridad

• Traffic Shapping

Descarte selective de celda

TECNICAS DE ADMINISTRACIÓNDE TRÁFICO

• Administración de recursos utilizando cáminos virtuales

• CAC (Connection Admission Control)

• Parametro de control de uso

• Descarte selective de celda

• Traffic Shapping

ADMINISTRACIÓN DE RECURSOSCON CAMINOS VIRTUALES

• Separar los flujo de tráfico de acuerdo a las características del servicio

• Aplicación Usuario a usuario

• Conexión entre dos UNI

• Aplicación usuario-Red

• Conexión entre un UNI y un nodo de la red

• Aplicación Red-Red

• Conexión entre dos nodos de red

• Los parametros de ratios de perdida de celda, retraso en la transferencia de celdas y variación de retrasos de celdas, depende de los recursosasignados a un VPC

CONFIGURACIÓN DE VPC/VCC

CONTROL DE ADMISSION DE CONEXIÓN

• El usuario debe especificar las características de su tráfico (implicita o explicitamente) en ambos sentidos cuando solicita un Nuevo VPN o VCC

• Selecciona un QoS, de los que la red prove

• Parametros

• Peak Cell Rate (PCR)

• Cell Delay Variation (CDV)

• Sustainable Cell Rate (SCR)

• Burst Tolerance

PROCEDIMIENTOS FIJAR VALORESDE CONTRATO DE TRAFICO

Parametros Explicitos Parametros implicitos

Conjunto de

parametros fijados al

momento de la

conexión

Valores asignados al

momento de la

subscripción

Parametros fijados

utilizando reglas por

defecto

Solicitada por

usuario/NMS

Asignada Por Operador de red

svc Señalización Por Subscripción Reglas por defecto

del operador de redes

PVC NMS Por Subscripción Reglas por defecto

del operador de redes

PARAMETROS DE CONTROL DE USO

• Cuando se establece la conexión, la red monitorea constantemente para ver el cumplimiento del contrato de tráfico

• El objetivo principal es proteger a la red, de sobrecarga debido a unaconexion que consuma los recursos en exceso.

• Se puede realizar en el VPC y VCC

• Se tienen dos funciones para UPC

• Control de PCR y CDV

• Control de SCR y Burst Tolerance

ALGORITMO PCR

• R=PCR

• El límite de tolerancia de CDV τ.

• Tenemos que el tiempo de arriba de celdas es T=1/R, si no existiera CDV. Con la existencia de CDV T es el valor promedio de interarribo de celdas al rate máximo

• Tambien se puede utilizer el SCR (RS) y Burst Tolerance (τs)

• Como opción de la red se puede utilizar etiquetado de celda, para lasceldas que con cumplan con el contrato de tráfico

• CLP = 1 (Prioridad Baja)

DOS NIVELES DE PRIORIDAD

• Se negocia dos contratos uno para celda de altas prioridad (CLP=0) y otropara el tráfico agregado (CLP=0 | 1 )

• Si CLP=0 y se cumple el contrato de tráfico para (CLP=0), la celda pasa

• Si CLP=0 y no se cumple el contrato de tráfico para (CLP=0), pero se cumplepara (CLP=0|1) el tráfico se etiqueta y pasa

• Si CLP=0 y no se cumple el contrato de tráfico para (CLP=0), y no se cumplepara (CLP=0|1) el tráfico se descarta

• Una celda con CLP=1 que cumple para (CLP=0|1) , el tráfico pasa

• Una celda con CLP=1 que no cumple para (CLP=0|1) , el tráfico se descarta

DESCARTE SELECTIVE DE CELDAS

• Cuando se descartan celdas con CLP=1.

• Objetivo descartar celdas de menor prioridad para proteger las celdas de mayor prioridad

TRAFFIC SHAPPING

• Se utiliza para suavizar la curva y evitar la agrupación de celdas

• Una técnica es token bucket