L’appareillage IRM : Siemens Magnetom Sonata Maestro Class 1,5 T

Este capítulo apresenta as conclusões gerais deste trabalho. Os objectivos definidos para esta dissertação foram na sua generalidade atingidos. Um conjunto de problemas de desempenho em redes de comunicações foi estudado com o auxílio do simulador de redes NS.

Ao longo deste trabalho foi adquirido conhecimento da plataforma seleccionada para efectuar as simulações, o NS. Nesta dissertação foram analisados os conceitos básicos do simulador necessários à criação, simulação e análise de cenários com características específicas. O conhecimento adquirido sobre o NS ao longo desta dissertação foi compilado em anexos, que se constituem em pequenos manuais práticos do NS, úteis na exploração desta dissertação para fins pedagógicos.

O primeiro aspecto de desempenho analisado, que surge naturalmente quando se estudam redes de comunicações, centrou-se nos sistemas de filas de espera. Os sistemas analisados por simulação consistiram no M/M/1, M/D/1, M/G/1 e M/G/1 com prioridades. Estes modelos permitem calcular analiticamente parâmetros de desempenho importantes das redes tais como o atraso médio e o número médio de pacotes na fila de espera e no sistema. Os cenários de simulação escolhidos para cada sistema permitiram a consolidação dos princípios teóricos dos sistemas de filas de espera, e os resultados obtidos permitiram validar os valores teóricos calculados para cada sistema. Foi também efectuada uma análise da validade da aproximação de Kleinrock. Dos resultados obtidos foi possível concluir que esta aproximação é boa quando a ocupação da ligação não é muito elevada. Como parte deste trabalho foram efectuadas extensões ao NS, nomeadamente a criação de dois novos objectos necessários para simulação de um sistema M/M/1.

O segundo aspecto estudado foi o desempenho dos algoritmos de escalonamento. Os algoritmos de escalonamento estudados e comparados por simulação foram FIFO, SFQ, DRR e CBQ. Do estudo efectuado verificou-se que os algoritmos com mais do que uma fila de espera (SFQ, DRR e CBQ) permitem isolar fluxos de tráfego “mal comportado” dos restantes fluxos de tráfego. Os algoritmos que não têm em conta o tamanho dos pacotes (SFQ e CBQ) não permitem uma partilha equitativa da largura de banda entre fluxos de tráfego que transmitem à mesma taxa mas com tamanho de pacotes distintos em cada fluxo. Dos quatro

algoritmos estudados, o DRR é o que melhor se adapta às diversas situações simuladas por ter em conta o tamanho dos pacotes.

Ao nível do descarte de pacotes em situações de congestionamento foram analisadas as técnicas de descarte DropTail, DropFront e RED. As duas primeiras descartam pacotes das suas filas de espera sempre que não têm espaço disponível para receber o pacote que acaba de chegar. No caso da técnica de descarte RED são descartados aleatoriamente os pacotes que chegam, de acordo com o tamanho da fila de espera. Através de simulação, foi possível visualizar o princípio de funcionamento da técnica de descarte RED, que controla o tamanho médio da fila de espera, estabilizando esse valor entre o valor do limiar inferior e do limiar superior configurados. O efeito de sincronização global foi analisado por simulação. A eliminação deste efeito foi testada quando utilizada a técnica de descarte RED, dado que os fluxos são notificados aleatoriamente para diminuirem o tamanho das suas janelas, através do descarte de um dos seus pacotes.

A evolução do protocolo de transporte TCP foi abordada nesta dissertação, começando por ordem cronológica pela primeira versão especificada no RFC793, passando pela Tahoe, de seguida pela Reno e finalmente a Vegas. No estudo experimental efectuado foi possível visualizar, através de gráficos da evolução temporal da janela de congestionamento e da largura de banda utilizada, o efeito dos mecanismos de controlo de congestionamento introduzidos em cada versão do TCP. Num cenário de uma rede congestionada onde é pretendido enviar uma determinada informação durante um determinado período, a necessidade dos mecanismos de controlo de congestionamento é bem visível quando a utilização do TCP RFC793 não permite a transmissão da informação dentro do intervalo de tempo pretendido. A implementação no TCP Tahoe dos primeiros mecanismos de congestionamento, Slow Start e Congestion Avoidance, permite no mesmo cenário a transmissão da informação dentro do intervalo de tempo pretendido. O novo mecanismo de retransmissão do TCP Tahoe, designado Fast Retransmit, permite um melhor aproveitamento da largura de banda ao eliminar os tempos mortos provocados pelo método de detectar as perdas de pacote por timeout. O TCP Reno implementa o mecanismo Fast Recovery como um complemento do mecanismo Fast

Retransmit, que evita quebras acentuadas na ocupação da largura de banda. O TCP Vegas altera

os mecanismos Congestion Avoidance, Slow Start e Fast Retransmit presentes nas versões anteriores, permitindo com essa transformação utilizar mais eficientemente a largura de banda disponível na ligação. Na comparação, efectuada por simulação, das duas últimas versões

Conclusões

conclui-se que: em cenários bem dimensionados, a escolha sobre a versão de TCP a utilizar deverá recair sobre o TCP Vegas, que permite um melhor aproveitamento da largura de banda; nos cenários em que a largura de banda tem que ser conquistada, o TCP Reno será a melhor opção. O seu método mais agressivo para estimar a largura de banda disponível ajudará a garantir uma fracção da largura de banda disponível.

Os mecanismos de controlo da taxa de transmissão do tráfego que entra na rede são necessários de modo a garantir as taxas contratadas. Estes mecanismos podem ser de policiamento ou de formatação de tráfego dependendo das necessidades de configuração da rede. Nesta dissertação foram estudados os mecanismos de policiamento, começando pelo mais conhecido, o Token bucket, passando pelo srTCM e trTCM (ambos baseados no Token

bucket) e finalmente o tswTCM. Os mecanismos de policiamento utilizam cores para marcar os

pacotes, usualmente o verde, o amarelo e o vermelho. O estudo experimental efectuado permitiu consolidar o conhecimento sobre o princípio de funcionamento de cada mecanismo. A escolha sobre qual o mecanismo a escolher depende principalmente do que se pretende:

Token bucket para controlar uma determinada taxa e a rajada máxima de pacotes aceite; srTCM

para controlar uma determinada taxa e dois limiares do tamanho da rajada de pacotes aceite; trTCM para controlar duas determinadas taxas e a rajada máxima de pacotes de cada taxa aceite; tswTCM para controlar duas determinadas taxas.

A evolução das redes de comunicações possibilitou o surgimento de novos serviços e aplicações que necessitam de garantias de QdS por parte da rede, de modo a funcionarem com a qualidade necessária, como por exemplo valores reduzidos do rácio de pacotes perdidos, ou do atraso médio dos pacotes na rede, ou larguras de banda mínimas. O IETF formou grupos de trabalho que definiram a implementação da QdS. Destes grupos de trabalho surgiram duas arquitecturas distintas, a IntServ e a DiffServ. A primeira arquitectura a surgir foi a IntServ, baseada num protocolo de reserva de recursos designado por RSVP. A segunda surgiu devido à limitação da IntServ ser orientada ao fluxo. Na arquitectura DiffServ existe um número limitado de classes de serviço, indicadas no cabeçalho IP de cada pacote (no campo DSCP). Neste trabalho foi explorado por simulação a implementação da QdS num cenário simples utilizando a arquitectura DiffServ com PHB AF e com PHB EF. Na comparação do PHB AF com o serviço Best-effort (serviço presente na Internet tradicional) constatou-se o efeito da implementação da QdS, onde um determinado fluxo de tráfego considerado fulcral recebe da rede um tratamento especial. A configuração da arquitectura DiffServ com um PHB EF

permitiu visualizar, em comparação com o PHB AF, que nenhum pacote classificado como pertencente à classe do fluxo de tráfego fulcral foi descartado. A decisão sobre qual a arquitectura mais apropriada para configurar uma determinada rede depende de alguns factores, como por exemplo do tipo de tráfego ou das aplicações suportadas na rede.

9.1 Directivas para trabalho futuro

Nesta Dissertação foram estudados diversos aspectos de desempenho das redes de comunicações. Existe ainda muito trabalho de interesse que poderá ser desenvolvido no futuro nesta vasta área da Engenharia de Tráfego, com o apoio do simulador de redes NS. Uma das possibilidades de trabalho futuro é a análise do encaminhamento. O simulador de redes NS apresenta várias limitações no que diz respeito a este mecanismo. Uma primeira limitação é a ausência de módulos para simular redes com comutação de circuitos. Seria portanto necessário desenvolver módulos específicos para este efeito. Outra limitação reside no tipo de métodos de encaminhamento suportados pelo NS. O simulador suporta apenas encaminhamento estático (rotas que se mantêm fixas ao longo do tempo) e encaminhamento dinâmico (rotas que podem ser modificadas apenas quando se verfica uma alteração na topologia da rede). O simulador não suporta encaminhamento adaptativo. Neste método as rotas podem ser alteradas em função do estado da rede, medido por exemplo através do atraso médio dos pacotes na rede. Neste caso, uma rota entre determinado par origem-destino pode ser mudada de uma zona mais congestionada da rede para outra menos congestionada. Também aqui seria necessário desenvolver módulos adicionais.

Outra possibilidade de trabalho futuro é a exploração do NS para o estudo de cenários de rede mais reais, que envolvam a integração/interacção dos mecanismos básicos estudados ao longo da dissertação. Propositadamente, esta dissertação focou-se nos diversos mecanismos básicos de rede, por forma a possibilitar a análise e compreensão do princípio de funcionamento e do impacto no desempenho da rede de cada um deles. Pode agora avançar-se para cenários mais complexos, na sequência do que foi já iniciado no capítulo 8 sobre Qualidade de Serviço, onde foi considerada a interacção entre os mecanismos de escalonamento, policiamento e descarte de pacotes.

Referências