Traffic management (MẠNG VIỄN THÔNG SLIDE)

Chapter Packet-Switching Networks Traffic Management Packet Level Flow Level Flow-Aggregate Level Quản lý lưu lượng Quản lý lưu lượng giao thông Quản lý lưu lượng packet  Đèn giao thông & tín hiệu điều  Cơ cấu ghép và truy nhập để điều khiển dòng lưu lượng khiển luồng lưu lượng giao packet thông  Mục đích: để sử dụng một cách  Mục đích: tối đa hóa luồng có hiệu quả tài nguyên mạng và giao thông với thời gian trễ đảm bảo QoS cho phép  Phân quyền ưu tiên  Phân quyền ưu tiên     Xe cảnh sát, cứu thương, KSQS,… Luồng riêng cho xe bus Xe tải không vào thành phố ban ngày    Các gói khôi phục lỗi (faultrecovery packets) Lưu lượng thời gian thực (real-time traffic) Lưu lượng doanh nghiệp (Enterprise (high-revenue) traffic) Lưu lượng băng thông cao (High bandwidth traffic) Phân loại quản lý lưu lượng   Dựa cấu trúc của lưu lượng và thời gian có thể chia quản lý lưu lượng thành mức Packet Level    Flow Level    Liên quan đến thủ tục xếp hàng (queueing) & định trình (scheduling) các gói tại các điểm ghép Xác định phẩm chất cho các packets một khoảng thời gian ngắn (microseconds) Quản lý các dòng lưu lượng và phân bổ tài nguyên để đảm bảo việc phân phối QoS (từ msec đến sec) Phối hợp các luồng lưu lượng theo tài nguyên sẵn có; điều khiển luồng Flow-Aggregate Level   Định tuyến các luồng lưu lượng tổng hợp qua mạng để tận dụng hiệu quả tài nguyên và đáp ứng các cấp độ dịch vụ “Traffic Engineering”, (minutes to days) Chapter Packet-Switching Networks Traffic Management Packet Level Flow Level Flow-Aggregate Level Đặc điểm packet switch Packet buffer …  Packet   N–1 N switch một node Packet tới demultiplexed, switched, và remultiplexed thành luồng Packet swicth có buffer để tránh mất gói có các gói tới đồng thời  Đường của packets qua mạng được mô hình một chuỗi của các hệ thống xếp hàng End-to-End QoS Packet buffer … N–1 N  Packet qua mạng gặp phải trễ và thất thoát tại các điểm ghép  Phẩm chất E2E là tích lũy của phẩm chất tại từng chặng    Tổng trễ giữa E2E là tổng của trễ tại mỗi hệ thống Trễ trung bình E2E là tổng của trễ trung bình thành phần Giảm trễ tại mỗi hệ thống cho phép đảm bảo trễ E2E dưới một biên nhất định QoS parameters  Trễ  Jitter:  biến động về trễ gói Độ chênh lệch giữa delay và max delay  Packet loss: xảy packet tới không có buffer  Mạng hỗ trợ đa dịch vụ với các yêu cầu khác về QoS  Đảm bảo bằng cách thực hiện các chiến lược:   Queueing sheduling: điều khiển tốc độ bit truyền dẫn cung cấp cho các dòng thông tin khác Queueing management: quản lý xếp hàng của các packet tại hệ thống chờ Các chiến lược xếp hàng  FIFO và Priority Queues  Fair Queueing: Xếp hàng công bằng  Weighted fair queueing: xếp hàng công bằng có trọng số  Random Early Detection: Phát hiện sớm ngẫu nhiên FIFO Queueing Arriving packets Packet buffer Packet discard when full       Transmission link Giải pháp định trình xếp hàng đơn giản nhất Truyền theo trình tự tới: First-In, First-Out Tất cả các luồng packet chia sẻ chung buffer Qui tắc buffering: loại bỏ các packet tới nếu buffer đầy (Alternative: loại bỏ ngẫu nhiên; loại bỏ packet cũ) Delay và loss phụ thuộc vào interarrival time & packet length Interarrival time hoặc packet length biến động nhanh sẽ làm cho các gói xếp hàng dài tại các packet  phẩm chất bị suy giảm FIFO Queueing (2) Arriving packets Packet buffer Packet discard when full    Transmission link Đối xử với các gói Không thể cung cấp QoS khác cho các luồng packet khác Sửa đổi FIFO queueing management để cung cấp các đặc tính mất gói khác cho các loại lưu lượng khác    FIFO Queueing with Discard Priority Head of line (HOL) priority queueing “Due date” scheduling 10 Leaky Bucket Example I=4 L=6 Nonconforming Packet arrival Time L+I Bucket content I * * * * * * * * * Non-conforming packets not allowed into bucket & hence not included in calculations Time 53 Policing Parameters T = / peak rate MBS = maximum burst size I = nominal interarrival time = / sustainable rate �L � MBS   � � I  T � � MBS T L I Time 54 Dual Leaky Bucket Dual leaky bucket to police PCR, SCR, and MBS: Incoming traffic Leaky bucket SCR and MBS Tagged or dropped Untagged traffic Leaky bucket PCR and CDVT Untagged traffic Tagged or dropped PCR = peak cell rate CDVT = cell delay variation tolerance SCR = sustainable cell rate MBS = maximum burst size 55 Traffic Shaping Traffic shaping Network A    Policing Traffic shaping Network B Policing Network C Networks police the incoming traffic flow Traffic shaping được sử dụng để đảm bảo luồng lưu lượng tuân theo các tham số của leaky bucket Networks can shape their traffic prior to passing it to another network 56 Leaky Bucket Traffic Shaper Incoming traffic Size N Shaped traffic Server Packet      Buffer incoming packets Play out periodically to conform to parameters Surges in arrivals are buffered & smoothed out Possible packet loss due to buffer overflow Too restrictive, since conforming traffic does not need to be completely smooth 57 Token Bucket Traffic Shaper Tokens arrive periodically An incoming packet must have sufficient tokens before admission into the network Size K Token Incoming traffic Size N Shaped traffic Server Packet    Token rate regulates transfer of packets If sufficient tokens available, packets enter network without delay K determines how much burstiness allowed into the network 58 Token Bucket Shaping Effect The token bucket constrains the traffic from a source to be limited to b + r t bits in an interval of length t b bytes instantly b+rt r bytes/second t 59 Packet transfer with Delay Guarantees (a) Bit rate > R > r e.g., using WFQ A(t) = b+rt Token Shaper R(t) (b)    Buffer occupancy at Buffer occupancy at b R No backlog of packets b R-r Empty t t Assume fluid flow for information Token bucket allows burst of b bytes & then r bytes/second  Since R>r, buffer content @ never greater than b byte  Thus delay @ mux < b/R Rate into second mux is rr H hop path m is maximum packet size for the given flow M maximum packet size in the network Rj transmission rate in jth hop Maximum end-to-end delay that can be experienced by a packet from flow i is: b ( H  1)m H M D   R R j 1 R j 61 Scheduling for Guaranteed Service  Suppose guaranteed bounds on end-to-end delay across the network are to be provided  A call admission control procedure is required to allocate resources & set schedulers  Traffic flows from sources must be shaped/regulated so that they not exceed their allocated resources  Strict delay bounds can be met 62 Current View of Router Function Routing Agent Reservation Agent Mgmt Agent Admission Control [Routing database] [Traffic control database] Classifier Input driver Internet forwarder Pkt scheduler Output driver 63 Closed-Loop Flow Control  Congestion control     End-to-end vs Hop-by-hop   feedback information to regulate flow from sources into network Based on buffer content, link utilization, etc Examples: TCP at transport layer; congestion control at ATM level Delay in effecting control Implicit vs Explicit Feedback   Source deduces congestion from observed behavior Routers/switches generate messages alerting to congestion 64 End-to-End vs Hop-by-Hop Congestion Control Source Packet flow Destination (a) Source Destination (b) Feedback information 65 Traffic Engineering    Management exerted at flow aggregate level Distribution of flows in network to achieve efficient utilization of resources (bandwidth) Shortest path algorithm to route a given flow not enough    Does not take into account requirements of a flow, e.g bandwidth requirement Does not take account interplay between different flows Must take into account aggregate demand from all flows 66 (a) Shortest path routing congests link to 8 (b) Better flow allocation distributes flows more uniformly 67 ... Lưu lượng thời gian thực (real-time traffic) Lưu lượng doanh nghiệp (Enterprise (high-revenue) traffic) Lưu lượng băng thông cao (High bandwidth traffic) Phân loại quản lý lưu lượng... lượng giao thông Quản lý lưu lượng packet  Đèn giao thông & tín hiệu điều  Cơ cấu ghép và truy nhập để điều khiển dòng lưu lượng khiển luồng lưu lượng giao packet thông  Mục... quả tài nguyên và đáp ứng các cấp độ dịch vụ ? ?Traffic Engineering”, (minutes to days) Chapter Packet-Switching Networks Traffic Management Packet Level Flow Level Flow-Aggregate Level