ATM
ATM
PRZEGL
D I PORÓWNANIE
PRZEGL
D I PORÓWNANIE
EFEKTYWNOŚCI REAKCYJNYCH I
EFEKTYWNOŚCI REAKCYJNYCH I
PREWENCYJNYCH METOD
PREWENCYJNYCH METOD
STEROWANIA PRZEPA
YWEM
STEROWANIA PRZEPA
YWEM
KOMÓREK
KOMÓREK
Klasyfikacja metod sterowania;
" Ocena przydatności poszczególnych metod sterowania ruchem przy
realizacji różnych kategorii usług;
" Analiza mechanizmów sterujących dla usługi ABR
Charakterystyka ruchu
Charakterystyka ruchu
obsługiwanego w sieciach ATM:
obsługiwanego w sieciach ATM:
" duże zróżnicowanie charakterystyk tzw. profili ruchu
generowanego przez różne aplikacje sieciowe, utrudniające optymalne
wykorzystanie zasobów sieci
zróżnicowanie wymagań jakościowych związanych z realizacją
różnych aplikacji
" odmienność wewnętrznych własności z
ródeł, w szczególności
możliwość lub brak możliwości adaptowania charakterystyk ruchowych
z
ródeł do zmian obciążenia w sieci ATM
Metody sterowania ruchem
Metody sterowania ruchem
Sterowanie prewencyjne
ma na celu zabezpieczenie sieci przed jej wejściem w stan przeciążenia,
mogący doprowadzić do degradacji jakości obsługi określonych aplikacji.
Realizowane jest ono poprzez kontrolę ruchu na styku użytkownik-sieć.
Sterowanie reakcyjne
ma doprowadzić do szybkiego rozładowania stanu przeciążenia sieci.
Wiąże się ono z wykorzystaniem informacji zwrotnej o stanie sieci do
zmiany parametrów ruchowych z
ródeł.
Metody prewencyjne
Metody prewencyjne
Funkcja Sterowania Przyjmowaniem Zgłoszeń - CAC
(ang. Connection Admission Control), definiowana jako zespół działań
mających na celu podjęcie decyzji o przyjęciu bądz
odrzuceniu nowego
wywołania, a w przypadku jego przyjęcia - przydziale odpowiednich zasobów
sieci do realizacji połączenia:
Funkcja Kontroli Parametrów Użytkownika - UPC
(ang. Usage Parameter ControI), związana z procedurą sprawdzania
zgodności deklaracji użytkownika (i zawrtego kontraktu usługowego) z
generowanym przez niego ruchem rzeczywistym. UPC może być
realizowana przez algorytm GCRA (ang. Generic CelI Rate Algorithm),
sprawdzania zgodności komórek, pozwalający na odrzucanie bądz

odpowiednie znakowanie ruchu nadmiarowego, generowanego przez
użytkownika, przed wprowadzeniem tego ruchu do sieci;
Funkcja Zarządzania Zasobami - NRM
(ang. Network Resource Managament) odpowiadająca za rozdział
zasobów sieciowych pomiędzy poszczególne odizolowane logicznie
połączenia - z uwzględnieniem rodzajów usług. Przy przydzielaniu
zasobów wykorzystywane są, w tej metodzie, ścieżki wirtualne i kanały
wirtualne;
Funkcja Kształtowania Ruchu - TS
(ang. Traffic Shapping) dająca możliwość wpływania na charakterystykę
ruchu generowanego przez użytkownika, w celu dopasowania tej
charakterystyki do deklaracji złożonej w fazie zestawiania połączenia;
Metody reakcyjne
Metody reakcyjne
Funkcja Selektywnego Odrzucania Komórek - SCD
(ang. Selective CelI Discard), która w warunkach przeciążenia sieci decyduje o
usunięciu z sieci komórek z ustawionym bitem CLP= 1 (ang. CelI Loss Priority),
tj. komórek o niższym priorytecie. Mechanizm kontroli bitu CLP może być także
wykorzystywany przez funkcję UPC;
Funkcja Odrzucania Ramek - FD
(ang. Frame Discard) umożliwiająca odrzucanie całych ramek w przypadku
przeciążenia sieci i chroniąca tym samym pozostałe ramki przed skutkami
powstałego w sieci przeciążenia;
Mechanizm Sterowania Przepływem ze Sprzężeniem Zwrotnym - FC
definiowany jako zbiór działań podejmowanych przez sieć i adresata
danych, w celu wpłynięcia na szybkość generowania komórek przez z
ródło.
Mechanizm ten wykorzystuje powiadomienie w przód - bit EFCI (ang.
Explicit Forward Congestion lndication) w nagłówku komórki, do
poinformowania z
ródła a przeciążeniu w sieci.
Mechanizm Sterowania Przepływem Komórek dla y
ródeł ABR  ABR
FC, (ang. ABR Flow Control), określający zasady sterowania szybkością
generowania komórek przez z
ródło ABR.
Sterowanie przyjmowaniem zgłoszeń - CAC
Sterowanie przyjmowaniem zgłoszeń - CAC
Funkcja CAC jest definiowana jako zbiór akcji podejmowanych przez sieć w celu
zestawienia połączenia bądz
jego odrzucenia. Opierając się na funkcji CAC żądanie
połączenia jest realizowane tylko wtedy, gdy w każdym elemencie są wystarczające
zasoby aby to połączenie zestawić poprzez całą sieć - opierając się na klasie usługi,
kontrakcie ruchowym, jakości obsługi QoS (ang. Quality of Service) i zachowaniu QoS
innych zakontraktowanych już połączeń.
Dla każdego żądania połączenia funkcja CAC powinna mieć dostęp do
następujących informacji zawartych w kontrakcie usługowym:
" wartości parametrów w deskryptorze ruchowym z
ródła,
" żądanych i proponowanych wartości każdego parametru jakości
obsługi QoS (ang. Quality of Service) i żądanej klasy QoS,
" wartości parametru CDTV,
" żądanej zgodności definicyjnej.
Funkcja CAC może być wykorzystana, przez kontrakt usługowy
(ruchowy) i przez sieciową definicję zestawionego połączenia, aby
określić:
" czy i kiedy połączenie może być zaakceptowane bądz
nie,
" parametry ruchowe połączenia wykorzystywane przez parametry
kontroli zajętości,
" przyznawanie zasobów sieciowych.
Statyczne CAC -Metoda ustalonych
Statyczne CAC -Metoda ustalonych
granic
granic
" pasmo ścieżki podzielone jest na klasy ruchu
" dla każdej klasy zostaje obliczona (off-line)
" maksymalna liczba obsłużonych połączeń - ni (np.: za pomocą symulacji)
" zasoby są współdzielone prze połączenia VC należące do tej samej klasy
nowe połączenie klasy i zostaje obsłużone wtedy i tylko wtedy, gdy liczba
obsługiwanych połączeń klasy i jest mniejsza od wartości ni -maksymalnej
dla tej klasy
" pasmo ścieżki podzielone jest na klasy ruchu
" dla każdej klasy zostaje obliczona (off-line)
" maksymalna liczba obsłużonych połączeń - ni (np.: za pomocą symulacji)
" zasoby są współdzielone prze połączenia VC należące do tej samej klasy
nowe połączenie klasy i zostaje obsłużone wtedy i tylko wtedy, gdy liczba
obsługiwanych połączeń klasy i jest mniejsza od wartości ni -maksymalnej
dla tej klasy
Cechy:
Cechy:
" prostota w akceptowaniu połączeń - opiera się na obliczeniach off-line
" sztywny podział na klasy powoduje nieefektywne współdzielenie
zasobów i małe wykorzystanie pasma
Dynamiczne CAC
Dynamiczne CAC
" ma miejsce wyznaczanie górnej granicy współczynnika CLR
" poprzez pomiar liczby komórek w określonym przedziale czasu - r
dokonywana jest korekcja parametrów użytkownika, przydzielonego
pasma i aktualizacja rozkładu napływu komórek
Cechy:
Cechy:
" możliwa korekcja błędnie określonych wartości parametrów ruchowych
z
ródła poprzez pomiar komórek
" nie jest wymagana klasyfikacja połączeń
" brak przyjętego modelu napływu komórek  dobra aproksymacja dla
dowolnego rodzaju ruchu dokładność dynamicznego CAC zależy od
liczby komórek napływających podczas okresu pomiarowego
" możliwość zadeklarowania tylko szczytowej szybkości generowania
komórek PCR jako deskryptora ruchowego
" duże wykorzystania pasma
Hybrydowe CAC
Hybrydowe CAC
" wyznaczenie górnej granicy współczynnika CLR
" podział ruchu na dwie klasy o dwóch wartościach współczynnika CLR :
- klasa wysokiej jakości obsługi
- klasa niskiej jakości obsługi
" wykorzystuje zadeklarowaną szczytową szybkość PCR i pomierzoną
liczbę komórek,
" w czasie zestawionego połączenia
" specyficzny sposób rezerwacji bufora dla klas ruchu o niskiej i wysokiej
jakości
Algorytm pracy hybrydowego CAC
Algorytm pracy hybrydowego CAC
" najpierw rezerwowane jest pasmo dla połączeń o wysokim priorytecie
proporcjonalnie do szczytowej szybkości PCR każdego połączenia
" połączenia o niskim priorytecie korzystają z pasma niewykorzystanego
przez połączenia o wysokim priorytecie
" żądanie zestawienia połączenia o wysokim priorytecie jest akceptowane,
gdy można przypisać pasmo proporcjonalne do jego szczytowej
szybkości PCR
" żądanie zestawienia połączenia o niskim priorytecie jest akceptowane,
gdy po jego akceptacji wyznaczona górna granica współczynnika CLR
nie przekroczy wartości wymaganej
komórki o wysokiej jakości - CLP=0 lub połączenia VC wymagające niskiej
wartości współczynnika straty komórek CLR)
komórki o niskiej jakości - CLP=1 lub połączenia VC nie wymagające niskiej
wartości współczynnika straty komórki CLR)
Cechy:
Cechy:
" duże wykorzystanie pasma
" zagwarantowana wysoka jakość obsługi komórek z wysokim
priorytetem
" określenie tylko szczytowej szybkości PCR dla połączenia
" metoda odpowiednia dla kategorii usług wykorzystujących bit CLP
Kontrola parametrów użytkownika - UPC
Kontrola parametrów użytkownika - UPC
Kontrola parametrów użytkownika UPC (ang. Usage Parameter Control) jest
zdefiniowana jako zbiór działań podjętych przez sieć w celu monitorowania i
kontroli ruchu. Dzięki temu możliwa jest ochrona zasobów sieci przed
szkodliwymi jak i nieumyślnymi działaniami, które mogą wpływać na jakość
usługi QoS innych zakontraktowanych już połączeń. UPC wykrywa
naruszenia negocjowanych parametrów i podejmuje odpowiednie akcje.
Monitoring UPC - połączenia VC i
Monitoring UPC - połączenia VC i
ścieżki VP sprowadzają się do:
ścieżki VP sprowadzają się do:
Zadania monitoringu
Zadania monitoringu
" sprawdzania zgodności wskaz
nika ścieżki VPI i wskaz
nika połączenia
VCI (czy VPI/VCI są skojarzone z aktywnym połączeniem VC czy nie) i
monitoring ruchu wchodzącego do sieci przez aktywne połączenia VC,
tak aby zapewnić bez naruszenia te parametry, które zostały
zakontraktowane.
" sprawdzania zgodności wskaz
nika ścieżki VPI (czy VPI jest skojarzona z
aktywną ścieżką VP) i monitoring ruchu wchodzącego do sieci przez
aktywną ścieżkę VP, tak aby zapewnić te parametry, które zostały
zakontraktowane.
Algorytmy monitorujące liczbę
Algorytmy monitorujące liczbę
komórek:
komórek:
" algorytm skaczącego okna
" algorytm przesuwającego się okna
" algorytm wykładniczo-ruchomy ze średnią ważoną EWMA
" GCRA (ang. Generic CelI Rate Algorithm)
W metodach skaczącego okna i przesuwającego się okna liczba
odrzuconych komórek nie zależy od liczby komórek odrzuconych w
oknach poprzednich.
Natomiast w metodzie EWMA występuje powiązanie pomiędzy oknem
aktualnym a oknem poprzedzającym
Algorytm wirtualnego kolejkowania:
Algorytm wirtualnego kolejkowania:
TAT - teoretyczny czas przybycia komórki
ta - czas przybycia komórki
Algorytm cieknącego wiadra:
X' - wartość licznika cieknącego wiadra
X - zmienna pomocnicza (przechowuje wartość X') LCT - czas ostatniej
zgodności
I - współczynnik wzrostu
L - współczynnik ograniczenia
Algorytm wirtualnego kolejkowania :
komórka uznawana jest za niezgodną wówczas, gdy jej czas
przybycia do systemu nastąpił po teoretycznym czasie TAT --dla pierwszej
komórki wartość TAT jest równa czasowi przebycia przez komórkę drogi od
z
ródła do odbiornika -pomniejszonym o współczynnik L. W przeciwnym
przypadku komórka kwalifikowana jest jako zgodna.
Algorytm cieknącego wiadra:
zgodność komórki jest określana z wykorzystaniem "naczynia-
bufora" o skończonej pojemności, z którego zawartość wycieka ze stałą
szybkością jednej komórki na jednostkę czasu i powiększa się z szybkością]
jednostek, z każdym przybyciem komórki (dopóki pojemność L nie jest
przekroczona). Komórka przepełniająca bufor jest klasyfikowana jako
niezgodna.
Kształtowanie ruchu -TS
Kształtowanie ruchu -TS
Kształtowanie ruchu jest mechanizmem, który zmienia charakterystyki
ruchowe strumienia komórek w połączeniu, tak aby osiągnąć lepszą
wydajność sieci przy zapewnieniu wymagań QoS lub aby dostosować
ten ruch tak, aby był akceptowany przez sieć w danym punkcie styku.
Przykładem kształtowania ruchu jest:
- redukcja szczytowej szybkości komórek
- skracanie długości paczek komórek
- zmniejszanie parametru CDTV przez odpowiednie odstępy czasowe
komórek
- system kolejkowania komórek.
Opcje kształtowania ruchu:
Opcje kształtowania ruchu:
" Wymiarowanie i operowanie siecią tak, aby każdy przepływ zgodnych
komórek na wejściu sieci był przesyłany przez sieć lub jej segment z
zapewnieniem kryteriów jakości obsługi QoS. Kształtowanie ruchu
wychodzącego tak, aby zapewnić testy zgodności na wyjściu sieci
" Kształtowanie ruchu na wejściu sieci lub jej segmentu i przydzielanie
zasobów, zapewniających pożądane charakterystyki ruchowe, przy
jednoczesnym zachowaniu kryteriów QoS i póz
niejszych testów
zgodności na wyjściu sieci lub jej segmentu
Selektywne odrzucanie komórek - SCD
Selektywne odrzucanie komórek - SCD
" Przeciążone elementy sieci mogą wybiórczo odrzucać komórki, które:
" należą do niezgodnego połączenia A TM
" mają ustawiony bit CLP=l
" Dzięki temu uzyskujemy maksymalną ochronę przepływu komórek
CLP=O czyli komórek o wysokim priorytecie.
Zarządzanie zasobami sieci za pomocą
Zarządzanie zasobami sieci za pomocą
wirtualnych ścieżek - NRM
wirtualnych ścieżek - NRM
Ścieżki wirtualne VP są ważnym elementem kontroli ruchu i środkiem
prewencyjnym zarządzania siecią A TM.
Mogą być one użyte do :
" uproszczenia funkcji CAC,
" implementacji funkcji kontroli priorytetu przez wybieranie grup połączeń
wirtualnych zgodnych z kategoria usług,
" efektywną dystrybucję wiadomości sterowania ruchem (na przykład
wskazanie przeciążenia w sieci przez rozdzielenie jednej wiadomości do
wszystkich połączeń VC zawartych w ścieżce VP).
Ścieżka VP pełni także kluczową rolę w przydzielaniu zasobów.
" Przez rezerwacje pojemności dla ścieżki VP, zmniejszamy ilość działań
wymaganych przy rezerwacji zasobów potrzebnych w indywidualnych
połączeniach VC należących do tej ścieżki.
Odrzucanie ramek - FD
Odrzucanie ramek - FD
Jeżeli element sieci musi odrzucić komórki, to w niektórych przypadkach
bardziej efektywne jest odrzucanie na poziomie ramek niż na poziomie
komórek. Pod pojęciem "ramki" rozumiemy jednostkę danych warstwy AAL.
Sieć wykrywa granicę ramki poprzez badanie nagłówka komórki A TM.
Odrzucanie ramek może pomóc uniknąć przeciążenia i może zwiększyć
przepustowość sieci. Jeżeli sieć wspiera odrzucanie ramek to może traktować
dane użytkownika jako ramki tylko wtedy, gdy użytkownik żąda takiego
rodzaju pracy - poprzez sygnalizację albo w czasie zestawiania połączenia.
Sterowanie przepływem ze
Sterowanie przepływem ze
sprzężeniem zwrotnym - ABR
sprzężeniem zwrotnym - ABR
Mechanizm ten jest wykorzystywany w usłudze ABR natomiast dla innych
kategorii usług jest metodą opcjonalną. Elementy sieci będące zagrożone
przeciążeniem bądz
przeciążone mogą ustawić znacznik EFCI (ang. Explicit
Forward Congestion Indication) w nagłówku komórki, aby poinformować
z
ródło o przeciążeniu.
Przełącznik przez który przepływa informacja sprzężenia zwrotnego w
postaci komórek RM powinien mieć zaimplementowany przynajmniej
jeden z poniższych algorytmów kolejkowania :
1. ustawienie bitu EFCI (ang. EFCI marking) - przełącznik może ustawić bit
EFCI w nagłówku komórki z danymi tak, aby poinformować z
ródło o
wystąpieniu przeciążenia i wtedy z
ródło zmniejsza szybkość generowania
komórek do czasu odebrania komórki z nieustawionym bitem EFCI. Jest
to binarne sprzężenie zwrotne
2. określenie względnej szybkości (ang. Relative Rate Marking)
przełącznik może ustawić bit CI=l (ang. Congestion lndication) lub bit NI=l
(ang. No Increase) w komórkach f-RM i/lub b-RM aby poinformować
z
ródło w jaki sposób ma zmniejszyć dozwoloną szybkość generowania
komórek ACR (ang. Allowed CelI Rate).
Sterowanie szybkością generowania
Sterowanie szybkością generowania
komórek przez z
ródło
komórek przez z
ródło
gdy bit CI=l to z
ródło musi zmniejszyć szybkość generowania komórek;
szybkość ACR=ACR*RDF (RDFgdy bity CI=O i NI=O to z
ródło powinno zwiększyć szybkość generowania
komórek; szybkość ACR powinna być zwiększona do wartości nie większej niż
RIF*PCR (RIF> 1 ang. Rate IncreasE Factor)
gdy bit NI=l to z
ródło nie powinno zmieniać szybkości generowania komórek;
szybkość ACR nie powinna pozostać bez zmian
3. określenie wymaganej szybkości (ang. Explicit Rate Marking) -
przełącznik informuje z
ródło o przeciążeniu i przesyła w komórce zwrotnej
b-RM jawnie szybkość ER (ang. Explicit Rate) z jaką z
ródło powinno
generować komórki)
Przełącznik w tej opcji powinien spełniać trzy podstawowe warunki:
" obliczyć sprawiedliwy podział pasma dla połączenia
" określić obciążenie systemu - poprzez monitorowanie długości kolejki
oraz szybkości wzrostu kolejki
" określić aktualną wymaganą szybkość i wysłać ją do z
ródła
Sterowanie przepływem w usłudze
ABR
y
ródło generuje komórki RM, które docierają do przeznaczenia (oznaczane dalej
będą jako f-RM czyli forward-RM) gdzie zostają odesłane do z
ródła jako komórki
zwrotne RM (oznaczane dalej jako b-RM czyli backward-RM). Komórki b-RM niosą
informację sprzężenia zwrotnego dostarczaną przez sieć lub informację z
przeznaczenia do z
ródła.
Do algorytmów określających wymaganą
Do algorytmów określających wymaganą
szybkość zaliczamy metody:
szybkość zaliczamy metody:
" rozszerzony algorytm sterowania proporcjonalnej szybkości EPRCA
(ang. Enhanced Proportional Rate CelI Algorithm)
" unikanie przeciążenia (ang. Congestion Avoidance)
" oznaczenie wymaganej szybkości w celu uniknięcia przeciążenia
" metodę ERICA (ang. Explicit Rate Indication for Congestion
Avoidance) unikanie przeciążenia z wykorzystaniem proporcjonalnego
sterowania CAPC (ang. Congestion Avoidance using Proportional
Control) ER z wykorzystaniem estymaty zapotrzebowania na pasmo
Informacje wymieniane pomiędzy
Informacje wymieniane pomiędzy
poszczególnymi funkcjami sterowania
poszczególnymi funkcjami sterowania
ruchem
ruchem
Sterowanie wirtualnym z
ródłem i wirtualnym przeznaczeniem (ang. VS/VD
Control) - przełącznik może podzielić pętlę kontrolną ABR na segmenty przy
użyciu wirtualnego z
ródła i wirtualnego przeznaczenia.