3' CONTROL DE TRFICO Y CONTROL DE CONGESTIN

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3. CONTROL DE TRÁFICO Y CONTROL DE CONGESTIÓN

• 3.1 Introducción
• 3.2 Control de tráfico
• 3.2.1 Gestión de recursos usando VPs
• 3.2.2 Control de Admisión de Conexiones (CAC)
• 3.2.3 Evaluación de la banda requerida
• 3.2.4 Gestión rápida de recursos
• 3.2.5 Control de parámetros de uso (UPC)
• 3.2.6 Control de prioridad
• 3.2.7 Modelar el tráfico
• 3.3 Control de congestión
• 3.3.1 Descarte selectivo de celdas
• 3.3.2 Indicación de congestión explícita hacia
  adelante
• 3.3.3 Control de tráfico ABR

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3.1 INTRODUCCION DEFINICIONES

• Congestión
• Es definida como la condición que existe cuando
  la red no es capaz de satisfacer alguno de los
  objetivos de funcionamiento que han sido
  declarados y negociados
• Las definiciones clásicas de congestión incluyen
  uno o varios de los siguientes aspectos retardo,
  pérdida de paquetes (celdas en nuestro caso) y
  caída del flujo efectivo.
• El problema es determinar el punto exacto a
  partir del cual podemos decir que la red está en
  congestión

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3.1 INTRODUCCION DEFINICIONES (2)

• Control de congestión
• esta relacionado con las operaciones realizadas
  por la red cuando ocurre la congestión, con el
  objetivo de minimizar la intensidad, la extensión
  y la duración de la congestión
• la congestión puede ser causada por fluctuaciones
  estadísticamente impredecibles del flujo de
  tráfico o por un fallo en la red

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3.1 INTRODUCCION DEFINICIONES (3)

• Control de tráfico
• define el conjunto de acciones realizadas por la
  red para evitar la congestión
• se basa esencialmente en la determinación de si
  se puede establecer una nueva conexión teniendo
  en cuenta los parámetros acordados entre el
  subscriptor y la red
• se realiza una reserva de recursos suficientes
  para que los niveles de rendimiento pactados se
  puedan mantener
• la red acepta tolerar un cierto nivel de tráfico
  de la conexión y el subscriptor acepta no exceder
  los límites acordados

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3.1 INTRODUCCION OBJETIVOS

• Objetivos del control de tráfico y del control de
  congestión
• proteger a la red y al mismo tiempo proporcionar
  al usuario los objetivos del contrato tráfico del
  servicio que ha declarado
• son especificados en el documento I.371
• El diseño de un conjunto óptimo de controles de
  tráfico y de congestión en la capa ATM debe
  minimizar la complejidad de la red y del sistema
  final, al tiempo que maximiza la utilización de
  la red

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3.1 INTRODUCCION OBJETIVOS (2)

• El control de tráfico y de congestión en la capa
  ATM debería permitir un número suficiente de
  clases de calidad de servicio (QoS) de la capa
  ATM para todos los servicios de red posibles la
  especificación de estas clases de QoS debe ser
  consistente con las prestaciones de la red en
  estudio
• El control de tráfico y de congestión en la capa
  ATM no debe depender de protocolos AAL,
  específicos del servicio de red, ni de protocolos
  de capa superior que sean específicos de la capa
  de aplicación. Los protocolos de la capa
  inmediatamente superior a la capa ATM pueden
  hacer uso de información que puede ser ofrecida
  por la capa ATM para mejorar la utilidad de
  aquellos protocolos que pueden derivarse de la red

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3.1 INTRODUCCION TIEMPO DE RESPUESTA

• Se consideran cuatro niveles de temporización
• Tiempo de inserción de celda las funciones de
  este nivel reaccionan inmediatamente ante celdas
  transmitidas
• Tiempo de propagación de ida y vuelta en este
  nivel la red responde en el tiempo de vida una
  celda en la red, y puede ofrecer indicaciones de
  realimentación al origen
• Durante la conexión en este nivel la red
  determina si puede establecerse una nueva
  conexión con una QoS dada y qué nivel de
  prestaciones se fijará
• Término de larga duración son controles que
  afectan a más de una conexión ATM y son
  establecidos para uso de larga duración

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3.1 INTRODUCCION CLASIFICACION

• Las diferentes funciones se han clasificado
  teniendo en cuenta el intervalo de tiempo en el
  que operan

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3.2 CONTROL DE TRÁFICO

• 3.2.1 Gestión de recursos usando VPs
• 3.2.2 Control de Admisión de Conexiones (CAC)
• 3.2.3 Evaluación de la banda requerida
• 3.2.4 Gestión rápida de recursos
• 3.2.5 Control de parámetros de uso (UPC)
• 3.2.6 Control de prioridad
• 3.2.7 Modelar el tráfico

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3.2.1 GESTION DE RECURSOS DE RED USANDO VPs

• Concepto fundamental
• Gracias a la utilización de los VPs, se realiza
  una reserva de recursos de manera que se separan
  los flujos de tráfico simplificandose las
  funciones de gestión. Es preferible agrupar las
  conexiones que tengan unas características de
  tráfico y unos requerimientos de QoS parecidos
• Un VP puede ser visto como un enlace lógico
  directo entre dos nodos (el nodo fuente y el nodo
  destino) y puede consistir en dos o mas enlaces
  físicos que juntos forman un camino
• Un VP estará definido por los nodos términales,
  la ruta actual entre los nodos términales y la
  capacidad del VP
• La capacidad asignada a un VP puede ser cambiada
  cuando, por ejemplo, se necesita más capacidad
• La QoS ofrecida por el VP depende de los recursos
  (capacidad) que tenga asignados y de las
  características de las conexiones que contenga

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3.2.1 GESTION DE RECURSOS DE RED USANDO VPs (2)

• Ventajas de la utilización de VPs
• Se reduce la carga de los mecanismos de control
  porque las funciones necesarias para establecer
  un camino entre dos nodos solo se realizan una
  vez (al establecer el VP) en lugar de hacerlo
  para cada una de las conexiones que usen ese
  camino
• Como el VP tiene una capacidad asignada el
  control de admisión de conexiones (CAC) sólo se
  realiza en el nodo de inicio del VP
• Cuando se establece una conexión el proceso de
  establecimiento no debe realizarse en los nodos
  intermedios, por lo que se reduce el retardo de
  establecimiento de conexión.
• En los nodos intermedios no se realizan funciones
  de encaminamiento

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3.2.1 GESTION DE RECURSOS DE RED USANDO VPs (3)

• Desventajas de la utilización de VPs
• Aunque el tener una capacidad asignada al VP,
  implica el poder hacer el establecimiento de una
  conexión de forma rápida y simple, tiene el
  inconveniente de que esta reserva a priori de los
  recursos para cada uno de los VPs reduce la
  utilización de la capacidad del enlace físico y
  la ganancia por multiplexación estadística
• Si sobre un mismo enlace físico tenemos definidos
  diversos VPs con una capacidad asignada, puede
  darse el caso que mientras un VP no pueda aceptar
  más conexiones algún otro VP no este utilizando
  la totalidad de la banda que tiene asignada
• Diferentes mecanismos de asignación de banda a
  los VPs se han definido para contrarrestar este
  inconveniente
• Además, la multiplexación estadística sólo se
  realiza entre la porción de banda asignada al VP.

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3.2.1 GESTION DE RECURSOS DE RED USANDO VPs (4)

• Mecanismos de asignación de banda a los VPs
• Banda dedicadaMientras el VP existe la banda
  asignada es fija y constante. Hay una baja
  utilización del enlace. La banda de cada VP no
  puede ser compartido con otros VPs
• Variable en el tiempoSe asigna una banda fija
  dependiendo del periodo de tiempo (hora, día,
  semana ...)
• Compartición completaLa banda no utilizada del
  enlace es totalmente compartida por todos los
  VPs. Tiene la ventaja de que se realiza una
  utilización óptima pero con el inconveniente de
  que la banda de cada VP cambia cada vez que se
  establece o se elimina una conexión y por lo
  tanto se genera mucho tráfico de control

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3.2.1 GESTION DE RECURSOS DE RED USANDO VPs (5)

• Asignación dinámicaLa banda cambia a lo largo
  del tiempo para adaptarse a las variaciones de
  tráfico y para obtener una mejor utilización de
  los recursosEs importante alcanzar un compromiso
  entre la utilización de los recursos y la carga
  de procesamiento requerida por el sistema de
  señalizaciónUn factor importante es determinar
  en cuanto se debe incrementar la banda del VP. Si
  el tamaño es grande no se aprovechan los
  recursos. Si es pequeño, es fácil que al poco
  tiempo se tenga que incrementar otra vez, con el
  consiguiente aumento del tráfico de control

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3.2.1 GESTION DE RECURSOS DE RED USANDO VPs (6)

• Red de caminos virtuales (VPN)
• la VPN está definida por un conjunto de nodos y
  por el conjunto de VPs que conectan estos nodos
• los VPs incrementan la conectividad de los nodos
• la VPN está incrustada dentro de la red física y
  forma un nivel superior, que es lógicamente
  independiente de la red física
• sobre un enlace físico pueden haber varios VPs
• pueden coexistir diferentes VPNs sobre una red
  física

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3.2.1 GESTION DE RECURSOS DE RED USANDO VPs (7)

• Diseño de la VPN
• Clustering determinar el conjunto de nodos
  terminales de los VPs
• Establecimiento de los VPs determinar la ruta
  para conectar los nodos seleccionados
• Asignación de banda a los VPs determinar la
  capacidad de banda óptima que debe ser reservada
  a cada VP

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3.2.2 CONTROL DE ADMISIÓN DE CONEXIONES (CAC)

• Durante la fase de establecimiento de la conexión
  se realizan un conjunto de acciones para
  determinar si la conexión será aceptada o
  rechazada.
• Es la primera línea de defensa de autoprotección
  de la red ante una carga excesiva
• La red sólo acepta la conexión si tiene los
  recursos necesarios para admitir el nuevo tráfico
  manteniendo la QoS convenida para las conexiones
  ya existentes (incluyendo la nueva conexión)
• La decisión se toma en función de los parámetros
  declarados por la conexión, de los requerimientos
  de calidad de servicio y del estado de la red
• La red seguirá ofreciendo la QoS convenida
  mientras el tráfico del usuario cumpla los
  parámetros declarados

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3.2.2 CONTROL DE ADMISIÓN DE CONEXIONES (CAC)
(2)

• Se debe establecer un contrato de tráfico entre
  el usuario y la red. Los parámetros son
  negociados mediante un protocolo de
  señalización1) el usuario envía un mensaje a la
  red especificando la categoría de servicio (CBR,
  rt-VBR, nrt-VBR, ABR, UBR ...), los descriptores
  de tráfico (PCR, SCR, MBS, MCR) y los parámetros
  de QoS demandados2) el CAC decide si puede
  aceptar o no la conexión e informa al usuario
  mediante un nuevo mensaje de señalización.
• Si la respuesta es afirmativa se envían las
  condiciones previstas de calidad
• Si la respuesta es negativa se puede renegociar
  el establecimiento de la conexión, rebajando las
  velocidades de servicio o rebajando la calidad de
  servicio solicitada inicialmente

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3.2.2 CONTROL DE ADMISIÓN DE CONEXIONES (CAC)
(3)
20
3.2.3 EVALUACION DE LA BANDA REQUERIDA

• Para que el CAC sea efectivo es importante
  determinar la banda necesaria en el VP para
  acomodar la nueva conexión
• El problema es complejo debido a la
  multiplexación estadística que se da para el
  tráfico VBR
• Podemos decir que la banda ocupada por un
  conjunto de llamadas en presencia de
  multiplexación estadística se encuentra entre la
  suma de velocidades media y la suma de las
  velocidades de pico de todas las conexiones
• Como se puede suponer, si el tráfico es muy
  variable (con un alto grado de ráfaga) la
  diferencia entre estos dos valores puede ser
  grande

21
3.2.3 EVALUACION DE LA BANDA REQUERIDA (2)

• En la siguiente figura podemos observar algunos
  detalles interesantes
• al aumentar el número de conexiones la banda
  necesaria se acerca a la media, lo que significa
  una disminución de la banda por conexión
• el aumento del tamaño del buffer también provoca
  una disminución de la banda por conexión
• si aumentamos indefinidamente el buffer
  podríamos llegar a igualar la banda necesaria a
  la media, pero el aumento del buffer implica un
  aumento del retardo hasta niveles inadecuados
  para tráfico interactivo

22
3.2.3 EVALUACION DE LA BANDA REQUERIDA (3)

• Existen diversos método para calcular la banda
  necesaria para aplicar el CAC
• Flujo de fluidos se asume que el flujo de celdas
  es continuo, en lugar de discreto como es en la
  realidad Se aplican las técnicas de cálculo
  utilizadas en el análisis del flujo de
  fluidosEstos métodos resultan satisfactorios en
  sistemas con buffers tamaño de grande

23
3.2.3 EVALUACION DE LA BANDA REQUERIDA (4)

• Métodos de análisis estacionario En estos
  métodos el factor dominante es la multiplexación
  estadística y son adecuados para buffers
  pequeñosSe basan en calcular la distribución
  probabilística de velocidades, es decir, en
  conocer la probabilidad de que el conjunto de
  fuentes esté emitiendo a una velocidad dadaA
  partir de la función de distribución se evalúa la
  prob. de congestión y a partir de ésta la prob.
  de pérdida de celdas

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3.2.3 EVALUACION DE LA BANDA REQUERIDA (5)

• Existen diversas aproximaciones la convolución,
  la gausiana y la lineal
• El método analítico de la convolución es el más
  exacto pero requiere un gran esfuerzo de cálculo
• En la zona de velocidades altas, que es donde
  ocurre la congestión, la gaussiana aproxima la
  distribución probabilistica de velocidades. La
  gaussiana también se llama de los dos momentos,
  porque se evalúa conociendo la media y la
  desviación típica de cada una de las fuentes
• Finalmente, la aproximación lineal aproxima la
  parte final de la distribución a una recta y es
  suficientemente exacta en entornos homogéneos

25
3.2.3 EVALUACION DE LA BANDA REQUERIDA (6)

• Banda equivalente la idea consiste en asignar un
  valor único a la banda requerida por una
  fuente.Definiremos la capacidad equivalente
  como la cantidad mínima de banda que debe estar
  disponible en el VP para que la nueva conexión
  pueda ser aceptada sin penalizar las conexiones
  existentes en el VPLa capacidad equivalente no
  es un valor constante, además de las
  características de la conexión también depende
  del número de conexiones que haya y del tamaño
  del buffer asignadoAunque se pueden utilizar
  métodos exactos para realizar el cálculo, el
  mayor inconveniente que presenta es que este
  cálculo se aplica a grupos de conexiones
  homogéneas y que cuando el tráfico es
  heterogéneo se suman estos valores y la
  exactitud decae

26
3.2.3 EVALUACION DE LA BANDA REQUERIDA (7)

• Métodos heurísticos se basan en hacer
  predicciones del futuro comportamiento de la red
  basándose en el estado actual, pero también se
  utilizan mediciones reales del tráfico existente.
  De la diferencia entre las predicciones y las
  mediciones reales, el sistema ajusta sus
  cálculosEn esta dirección, los trabajos
  realizados siguen estrategias muy diferentes,
  desde la utilización de la lógica difusa (fuzzy
  logic), pasando por redes neuronales, o sistemas
  de inteligencia artificial entre otros

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3.2.4 GESTION RÁPIDA DE RECURSOS

• Estas funciones operan en la escala temporal del
  retardo de propagación de una conexión ATM
• Una posible función puede ser permitir que la red
  asigne a una conexión individual de tipo ráfaga
  la capacidad necesaria (en términos de velocidad
  o de tamaño de buffer) en todos los VPs que
  utilice para que la ráfaga de celdas pueda ser
  transmitida correctamente
• Para hacer esta reserva es necesario implementar
  un protocolo de señalización
• Este mecanismo es mas apropiado cuando el retardo
  es tolerable (ya que se debe realizar la
  señalización y la reserva de banda) pero no lo es
  la pérdida de celdas (si enviáramos la ráfaga sin
  saber si se puede reservar capacidad podría
  producirse pérdida de celdas en los buffers)

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3.2.5 CONTROL DE PARAMETROS DE USO (UPC)

• Suponemos que se han definido descriptores de
  tráfico adecuados y que las decisiones de
  admisión conexión se basan en la disponibilidad
  de la banda adecuada en el VP para acomodar la
  capacidad solicitada por la conexión.
• Cómo podemos prevenir al resto de usuarios de
  un VP si una conexión admitida no cumple (a
  propósito, involuntariamente o maliciosamente)
  los descriptores de tráfico declarados y emite un
  tráfico por encima del contratado ?
• Es necesario el control de parámetros de uso para
  asegurarnos de que las conexiones cumplen los
  pactos realizados durante el establecimiento de
  la conexión
• El incumplimiento del contrato de tráfico tiene
  como consecuencia inmediata la degeneración de la
  calidad de servicio, no sólo de este usuario,
  sino de todos los que comparten los mismos
  recursos

29
3.2.5 CONTROL DE PARAMETROS DE USO (UPC) (2)

• Definición
• La UPC es el conjunto de acciones realizadas para
  monitorizar y controlar el tráfico en términos de
  tráfico ofrecido por la conexión, para determinar
  si está en concordancia con el contrato de
  tráfico
• El objetivo principal es proteger los recursos de
  la red de conductas que puedan afectar la calidad
  de servicio de las otras conexiones ya
  establecidas
• Esta protección se realiza detectando el
  incumplimiento de los parámetros negociados y
  realizando las acciones oportunas

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3.2.5 CONTROL DE PARAMETROS DE USO (UPC) (3)

• Acciones que puede realizar
• Dependiendo del tráfico transportado por la red y
  de los parámetros declarados por los usuarios, la
  red puede
• Discard descartar las celdas recibidas por
  encima del máximo permitido, es decir, descartar
  aquellas celdas que no cumplan los parámetros
  negociados
• Tagging marcar las celdas excedentes con el bit
  CLP para decir a la red que esta celda es de baja
  prioridad, que debe ser transferida mientras no
  cause daños serios a la red y que puede ser
  descartada si es necesario

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3.2.5 CONTROL DE PARAMETROS DE USO (UPC) (4)

• Si el usuario ha negociado dos niveles de
  prioridad de celdas la situación es más compleja
• Una celda con CLP0 que cumple el contrato de
  tráfico para (CLP0) es aceptada
• Una celda con CLP0 que no cumple con el contrato
  para (CLP0) pero lo cumple para (CLP01) es
  marcada, es decir se pone CLP1, y es aceptada
• Una celda con CLP0 que no cumple con el contrato
  para (CLP0) ni para (CLP01) es rechazada
• Una celda con CLP1 que cumple el contrato de
  tráfico para CLP1 es aceptada
• Una celda con CLP1 que no cumple con el contrato
  para (CLP1) es rechazada

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3.2.5 CONTROL DE PARAMETROS DE USO (UPC) (5)

• Realización de la UPC
• El control de los parámetros de uso puede
  realizarse tanto a nivel de camino virtual (VP)
  como de canal virtual (VC)
• De ellos el más importante es el nivel de VP,
  pues en general los recursos de la red son
  asignados inicialmente al VP y la capacidad del
  VP es compartida entre los diferentes VC

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3.2.5 CONTROL DE PARAMETROS DE USO (UPC) (6)

• En el I.371 se define un algoritmo que verifica
  de manera continua el comportamiento del tráfico.
• Modificando los parámetros que se le pasan puede
  implementar diversas funciones
• Control de la velocidad de pico de celdas y de la
  variación del retardo de celdas asociada
• Control de la velocidad sostenible de celdas y de
  la tolerancia a la aparición de ráfagas asociada

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3.2.5 UPC GENERIC CELL RATE ALGORITHM

• Generic Cell Rate Algorithm (GCRA)
• Este algoritmo está basado en la idea del cubo
  goteante o Leacky Bucket
• El algoritmo de GCRA es una forma de controlar el
  tráfico. Esto ocurre cuando un flujo de datos es
  regulado de manera que las celdas que exceden un
  cierto valor de prestaciones son descartadas o
  marcadas
• La idea consiste en disponer de un recipiente de
  capacidad limitada, en el que la fuente de
  tráfico añade contenido en relación a su
  velocidad de transmisión y del que se extrae
  contenido a una velocidad constante
• Se deben fijar dos parámetros la capacidad del
  recipiente y la velocidad de drenado

35
3.2.5 UPC GENERIC CELL RATE ALGORITHM (2)

• Si durante un periodo demasiado largo, el aporte
  de la fuente es superior al de drenado, el
  recipiente se llena, y se pierde parte de la
  información emitida
• La velocidad de drenado corresponde a la
  velocidad media contratada y la capacidad del
  recipiente da una idea del volumen de información
  durante el cual se toma esta medida de la media

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3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE PICO

• GCRA para el control de la velocidad de pico de
  celdas y de la variación de retardo de celdas
  asociada
• Un tráfico es adecuado si la velocidad de pico de
  transmisión de celdas no excede la velocidad de
  pico de celdas acordada. Este algoritmo supervisa
  el acuerdo

37
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE PICO (2)

• Hay dos versiones equivalentes del algoritmo el
  algoritmo de planificador virtual y el algoritmo
  de leaky bucket
• Supongamos que hemos especificado una velocidad
  de pico R y un límite a la variación del retardo
  de celdas ?.
• Si no hay variación del retardo de celdas, el
  tiempo entre llegadas de celdas es T1/R
• Si hay variación del retardo de celdas, T es la
  media del tiempo entre llegadas de celdas cuando
  la fuente emite a la velocidad de pico.
• En este caso el algoritmo para el control de la
  velocidad de pico de celdas y de la variación del
  retardo de celdas asociadas es expresado como
  GCRA(T, ?)

38
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE
PICOALGORITMO DE PLANIFICADOR VIRTUAL

• El algoritmo se inicializa con la llegada de la
  primera celda de la conexión en el instante ta(1)
  
• Durante su ejecución actualiza el tiempo de
  llegada teórico (TAT) la estimación del instante
  de llegada para la próxima celda.
• Si la celda llega mas tarde que el TAT, entonces
  está conforme y el TAT se actualiza con el
  instante de llegada ta(k) más T
• Si la celda llega antes que el TAT pero después
  que el (TAT - ? ), la celda es aún conforme y
  el TAT es incrementado en T. En este último caso,
  la celda que llega antes es conforme porque aún
  está dentro de la variación del retardo de celda
  permitido
• Si la celda llega demasiado pronto, antes que el
  (TAT - ? ), entonces esta fuera de la variación
  del retardo de celda permitido y es declarada
  como no conforme. En este caso el TAT no cambia

39
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE
PICOALGORITMO DE PLANIFICADOR VIRTUAL (2)
ta(k) Tiempo de llegada de una celda T I
Incremento ? L Límite TAT Tiempo de llegada
teórico
La celda llega más tarde que el tiempo de llegada
teórico (su velocidad es menor)
Llegada de la celda k en el instante ta(k)
En el tiempo de llegada ta(1) de la primera celda
de la conexión, TAT ta(1)
TAT lt ta(k) ?
Si
La celda llega demasiado pronto (su velocidad es
mayor)
TAT ? ta(k)
No
TAT gt ta(k) ? ?
Celda no conforme
Si
No
TAT ?TAT T Celda conforme
La celda llega pronto (su velocidad es mayor)
pero dentro de los límites permitidos
40
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE
PICOALGORITMO DE PLANIFICADOR VIRTUAL (3)

• Hay que tener en cuenta que no es posible
  acumular crédito
• Si una celda llega tarde, lo que significa que ha
  habido un periodo desocupado en esta conexión, el
  siguiente valor del TAT es actualizado con el
  valor de la llegada actual, en lugar del actual
  valor del TAT
• Si no hubiéramos seguido esta regla y simplemente
  se incrementara el TAT en T después de la llegada
  de cada celda, después de un largo periodo de
  desocupación la celda podría enviar un gran flujo
  de celdas a la velocidad máxima
• Esto podría crear un flujo no considerado en la
  asignación de recursos de la red

41
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE
PICOALGORITMO DE PLANIFICADOR VIRTUAL (4)
42
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE
PICOALGORITMO DE PLANIFICADOR VIRTUAL (5)
El tiempo para insertar una celda es ? y el
tiempo entre llegadas de celdas es 4.5 ?. Por lo
tanto, la velocidad de pico es igual a la
velocidad del enlace dividido por 4.5 En este
caso se permite la mínima variación en el retardo
de celdas (? 0.5? ), precisamente la suficiente
teniendo en cuenta que los datos se transmiten en
celdas y por lo tanto cada llegada de celda debe
ser un entero múltiple de ? Debido a esta
tolerancia tan pequeña, el tiempo de llegada de
celdas nunca puede tender muy lejos del TAT
43
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE
PICOALGORITMO DE PLANIFICADOR VIRTUAL (6)
Si la variación en el retardo de celdas (? )
permitido se incrementa, la llegada de una
celda puede alejarse del TAT.
44
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE
PICOALGORITMO DE PLANIFICADOR VIRTUAL (7)
Cuando aumenta la variación en el retardo de
celdas, la potencialidad de que las celdas se
agrupen, que es el fenómeno que puede cargar la
red, incrementa. El grado mayor de agrupamiento
ocurre cuando una fuente puede transmitir
múltiple celdas juntas, es decir, a la velocidad
máxima del enlace. Esta condición ocurre cuando ?
excede T - ?. Especificamente, para ? gt T - ?, el
máximo número N de celdas juntas conformes que se
puede transmitir es igual a N ?1 (? / (T -
?))? donde ? x? es la parte entera de x
45
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE
PICOALGORITMO DE PLANIFICADOR VIRTUAL (8)
En este caso, podemos obtener el valor de N
sustituyendo en la siguiente fórmula N ?1 (?
/ (T - ?))? ?1 (7? / (4.5? - ?))? ?1 (7? /
3.5?)? ?1 2? 3 En ejemplo anterior, el
valor de N es N ?1 (? / (T - ?))? ?1
(3.5? / (4.5? - ?))? ?1 (3.5? / 3.5?)? ?1
1? 2
46
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE
PICOALGORITMO DE LEAKY BUCKET

• El algoritmo mantiene un contador X con la
  cantidad de datos enviados.
• El contador es decrementado a una velocidad
  constante de una unidad por unidad de tiempo
  hasta el valor mínimo 0 esto es equivalente a un
  cubo que se vacía a velocidad 1.
• El contador es incrementado en I unidades cuando
  llega una celda, teniendo en cuenta la
  restricción de que I L es el máximo valor
• Cualquier celda que llega que cause que el
  contador excede este valor máximo es declarada
  como no conforme esto es equivalente a un cubo
  con capacidad I L

47
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE
PICOALGORITMO DE LEAKY BUCKET (2)

• El algoritmo define un cubo de capacidad finita
  que se vacía a velocidad continua de 1 unidad por
  unidad de tiempo y cuyo contenido es incrementado
  en T unidades por cada celda conforme.
• La capacidad total del cubo es T ?
• Después de la llegada de la celda k, ta(k), el
  algoritmo mira si el cubo esta desbordado. Si es
  así, la celda no es conforme. Sino lo está, el
  cubo se incrementa.
• La cantidad de incremento depende de si el cubo
  ha sido totalmente vaciado entre la llegada de
  celdas

48
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE
PICOALGORITMO DE LEAKY BUCKET (3)
Llegada de la celda k en el instante ta(k)
ta(k) Tiempo de llegada de una celda T I
Incremento ? L Límite X valor del
contador del leaky bucket X variable
auxiliar LCT último tiempo conforme
X ? X - ta(k)-LCT
X lt 0 ?
Si
En el tiempo de llegada ta(1) de la primera celda
de la conexión, X 0 y LCT ta(1)
X ? 0
No
X gt ??
Celda no conforme
Si
No
X ?X T LCT ? ta(k) Celda conforme
49
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD DE
PICOALGORITMO DE LEAKY BUCKET (4)

• La siguiente figura ilustra el algoritmo la
  parte de la izquierda muestra el estado del cubo
  después de que una celda ha sido procesada y la
  parte derecha muestra el estado del cubo después
  de que una nueva celda llegue

50
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD SOSTENIBLE

• GCRA para el control de la velocidad sostenible y
  de la tolerancia a la aparición de ráfagas
  asociada
• Este algoritmo
• sirve como una definición operacional de la
  relación entre la velocidad sostenible de las
  celdas y la tolerancia a las ráfagas
• y puede ser usado por el control de parámetros de
  uso para monitorizar la conformidad con el
  tráfico contratado

51
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD SOSTENIBLE
(2)

• El mismo algoritmo que se ha usado para definir
  la monitorización de la velocidad de pico también
  es usado para definir la monitorización de la
  velocidad sostenible
• En este caso, dada una velocidad sostenible Rs,
  Ts1/Rs es el tiempo entre llegadas de celdas a
  esta velocidad si no hay ráfagas. La tolerancia a
  las ráfagas es representado por ?s
• Por lo tanto, el algoritmo de la velocidad
  sostenible es expresado como GCRA(Ts, ?s)

52
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD SOSTENIBLE
(3)

• Como la tolerancia a la variación del retardo de
  celdas, la tolerancia a las ráfagas no es
  seleccionada directamente
• En particular, sea T el tiempo entre llegada de
  celdas a la velocidad de pico
• Si el flujo de tráfico es conforme tanto para la
  velocidad de pico GCRA(T, ?) como para la
  velocidad sostenible GCRA(Ts, ?s), el tamaño
  máximo de la ráfaga (MBS) que puede ser
  transmitida a la velocidad de pico es dada por
• MBS ?1 (? s / (T s - T))?
• En el mensaje de señalización la tolerancia a la
  ráfaga es comunicado usando el MBS, que es
  codificado en número de celdas

53
3.2.5 UPC GCRA - CONTROL VELOCIDAD SOSTENIBLE
(4)

• Posteriormente el MBS es usado para calcular ?s
  que es usado en el algoritmo GCRA para
  monitorizar la velocidad sostenible
• Dado el MBS, Ts y T , entonces ?s), puede ser
  cualquier valor en el intervalo
• (MBS-1)(Ts-T), MBS (Ts-T)
• Por uniformidad, el valor mínimo es usado
• ?s (MBS-1)(Ts-T)

54
3.2.6 CONTROL DE PRIORIDAD

• El control de prioridad permite que el usuario
  establezca prioridades para dos tipos de tráfico
  mediante el uso del bit de prioridad de pérdida
  de celdas (CLP)
• Hay que tener en cuenta que la red no tiene
  manera de discriminar entre las celdas que han
  sido etiquetadas de baja prioridad por la fuente
  y las que han sido marcadas por la UPC

55
3.2.7 MODELAR EL TRAFICO

• Es deseable complementar la UPC con un mecanismo
  que permita modelar el tráfico
• Es usado para suavizar el flujo de tráfico y
  reducir el agrupamiento de celdas. Esto puede
  permitir una asignación de recursos más regular y
  en un tiempo de retardo mucho más pequeño
• Una aproximación simple es usar un algoritmo del
  tipo leacky bucket conocido como token bucket
• En contraste con el leacky bucket, que
  simplemente monitoriza el tráfico y rechaza o
  descarta las celdas no adecuadas, el modelado de
  tráfico controla un flujo adecuado de celdas

56
3.2.7 MODELAR EL TRAFICO (2)

• Las celdas que llegan desde la fuente son
  colocadas en un buffer que tiene una capacidad
  máxima de k celdas
• Los tokens son generados a una velocidad ? por
  segundo y son colocados en el buffer que tiene
  una capacidad máxima de ? tokens
• Para cada celda transmitida a través del
  servidor, se debe borrar un token. Si el buffer
  está vacío, la celda debe esperar hasta que haya
  un nuevo token

57
3.2.7 MODELAR EL TRAFICO (3)

• El resultado de este esquema es que si hay una
  acumulación de celdas y el bucket está vacío,
  hasta que se acaba la acumulación, las celdas son
  transmitidas a un flujo suavizado de ? celdas por
  segundo sin variaciones en el retardo.

58
3.3 CONTROL DE CONGESTIÓN

• 3.3.1 Descarte selectivo de celdas
• 3.3.2 Indicación de congestión explícita hacia
  adelante
• 3.3.3 Control de tráfico ABR

59
3.3.1 DESCARTE SELECTIVO DE CELDAS

• El descarte selectivo de celdas sirve para que la
  red pueda recuperarse de la situación de
  congestión
• Este mecanismo entra en funcionamiento cuando la
  red, en algún punto más allá de la UPC, descarta
  celdas que tiene el bit CLP igual a 1
• El objetivo es descartar celdas de baja prioridad
  para proteger las prestaciones de las celdas de
  alta prioridad
• En este caso se puede descartar cualquier celda
  que tenga el bit CLP igual a 1
• Recordar que algunas celdas que inicialmente
  tienen el bit CLP igual a 0 pueden haber sido
  marcadas si la conexión ATM no cumple con el
  contrato de tráfico

60
3.3.2 INDICACION DE CONGESTION IMPLICITA HACIA
ADELANTE

• La notificación de congestión explícita hacia
  delante en redes ATM es esencialmente lo mismo
  que en las redes de transmisión de tramas
• Cualquier nodo que experimente congestión puede
  especificar una indicación de congestión
  explícita en el campo de tipo de carga útil de la
  cabecera de la celda poniendo el valor 01
• Esta indicación puede ser usada para implementar
  protocolos que adapten la conexión a una
  velocidad menor durante la congestión
• La indicación notifica al usuario que se deberían
  poner en marcha estos protocolos pues se han
  encontrado recursos congestionados

61
3.3.2 INDICACION DE CONGESTION IMPLICITA HACIA
DELANTE (2)

• Esta función de control funciona mejor cuando el
  retardo de propagación es menor comparandolo con
  la duración de la congestión
• En realidad, esta función puede ser dañina si el
  retardo por propagación es demasiado largo, ya
  que una indicación de "no hay congestión" puede
  tardar tanto en llegar hasta la fuente que ésta
  empiece a transmitir a velocidad máxima justo en
  el momento en el que tiene lugar un nuevo periodo
  de congestión

62
3.3.3 GESTIÓN DE TRÁFICO ABR

• La calidad de servicio proporcionada para el
  tráfico CBR y VBR se basa en el contrato de
  tráfico y en el control de los parámetros de
  usuario (UPC)
• No existe ninguna realimentación hacia la fuente
  de tráfico relativa al estado de la red, en
  particular a una posible congestión
• Para el tráfico ABR se establece un mecanismo de
  realimentación que permite modificar la velocidad
  a la que emite la fuente
• El tráfico ABR permite que la velocidad permitida
  (ACR) varíe entre la velocidad mínima (MCR) y la
  velocidad de pico (PCR)
• En un principio la velocidad permitida toma el
  valor de la velocidad inicial (ICR) y después es
  ajustada en función de la información de
  realimentación proporcionada por la red

63
3.3.3 GESTIÓN DE TRÁFICO ABR (2)

• Dicha información es enviada periódicamente a
  través de celdas RM (Resource Management)
• Se envía una celda de control (RM) cada un cierto
  número de celdas de datos
• Cada vez que una celda es recibida por el destino
  es reenviada a la fuente

64
3.3.3 GESTIÓN DE TRÁFICO ABR (3)

• Cada celda contiene 3 campos
• CI - indicación de congestión
• NI - no incrementar la velocidad
• ER - fijar la velocidad explícita
• Cualquiera de estos valores puede ser cambiado
  por un conmutador o por el destino
• Se obtiene un control dinámico del control de la
  velocidad de la fuente en función de la carga, o
  posible congestión del sistema.
• Inconveniente Se hace en una escala de tiempo
  relacionada con el tiempo de latencia de la red
  (tiempo necesario para que las celdas RM circulen
  por los nodos y puedan informar al usuario)

65
3.3.3 GESTIÓN DE TRÁFICO ABR (4)

• Cuando se produce un incremento, el incremento de
  la velocidad permitida es proprocional a la
  velocidad de pico multiplicada por el factor de
  incremento de velocidad (RIF)
• Cuando se produce un decremento, el decremento de
  la velocidad permitida es proporcional a la
  velocidad permtida multiplicada por el factor de
  decremento de velocidad (RDF)
• Si (CI1) / hay_congestion /
• / Reducir la velocidad permitida en proporción
  a la actual / / (nunca por debajo de la
  mínima) /
• vel_permitida vel_permitida - (RDF
  vel_permitida
• sino
• si (NI0) / no_incrementar es falso /
• / Aumentar la velocidad permitida en
  proporción a la de pico / / (nunca por encima
  del pico) /
• vel_permitida vel_permitida (RIF
  vel_de_pico)
• vel_permitida mínimo
  (vel_permitida,vel_de_pico)
• si (velocidad_permitida gt velocidad_explícita)
• velocidad_permitida máximo (velocidad_explícita,
  velocidad_mínima)

66
3.3.3 GESTIÓN DE TRÁFICO ABR

• La siguiente figura ilustra el efecto de la
  realimentación en la velocidad permitida