Objectifs spécifiques

Redes DS-TE s˜ao projetadas para permitir um gerenciamento de banda flex´ıvel para atender a variabilidade do tr´afego. Os BCMs proveem as regras que d˜ao suporte `a aloca¸c˜ao de banda de CTs individuais ou a grupos de CTs.

Per´ıodos cr´ıticos podem ser observados na rede quando LSPs tˆem que ser negados devido a uma carga maior em CTs com alta prioridade ou quando h´a menor disponi- bilidade de recursos. As redes nessas condi¸c˜oes s˜ao denominadas de redes estressadas (Stressed Networks) (BEARD; FROST, 2001).

Os trˆes BCMs propostos pelo IETF e introduzidos no Cap´ıtulo 2, isto ´e MAM, RDM e MAR, apresentam mecanismos de aloca¸c˜ao de banda com objetivos gerais di- ferentes que variam entre a promo¸c˜ao do isolamento/prote¸c˜ao de tr´afego e o comparti- lhamento de banda. Estes BCMs surgiram como uma evolu¸c˜ao de t´ecnicas tradicionais em redes de Telecomunica¸c˜oes, em particular das redes orientadas a conex˜oes. Quando

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a rede est´a sobrecarregada e a demanda dos CTs n˜ao pode ser atendida, ent˜ao novas conex˜oes s˜ao negadas/bloqueadas. De um modo geral, essa restri¸c˜ao ´e necess´aria em redes DS-TE para que a QoS das conex˜oes j´a em progresso n˜ao seja prejudicada. O mecanismo que implementa este controle ´e denominado de controle de admiss˜ao de chamadas (CAC – Call Admission Control) (TATIPAMULA; KHASNABISH, 1998).

Considerando um n´o DS-TE, no caso mais geral de pol´ıtica de admiss˜ao, todos os LSPs s˜ao admitidos enquanto houver banda dispon´ıvel. Essa pol´ıtica ´e denominada de Compartilhamento Total (CS – Complete Sharing).

Um exemplo de aplica¸c˜ao da pol´ıtica CS para dois CTs ´e representada na Figura 5.2.a. Supondo que um n´o compartilha um link com capacidade C = 15 u.m. A ca- pacidade C da rede pode ser compartilhada pelos CT1 e CT2. A ´area cinza representa

o conjunto de todas as poss´ıveis aloca¸c˜oes que podem ocorrer. Essa aloca¸c˜ao equivale `a aloca¸c˜ao de banda sem a defini¸c˜ao de limites para BCs, sem isolamento de tr´afego. A pol´ıtica CS n˜ao considera a importˆancia de um LSP quando os recursos s˜ao alocados, ou seja n˜ao h´a diferencia¸c˜ao entre os LSPs. Se considerarmos que CTs que requisitam menos recursos tˆem mais chance de serem admitidos em per´ıodos de carga alta, devido `a baixa disponibilidade para CTs que requisitam mais banda, ent˜ao o CS pode ser considerado n˜ao equitativo. Isso acontece com tr´afego de voz, por exemplo, quando concorre com tr´afego de v´ıdeo que requisita muito mais recursos.

Ross (1995) descreve pol´ıticas de particionamento como alternativas a pol´ıticas de compartilhamento completo. Entre as pol´ıticas de particionamento de recursos destacam-se a Pol´ıtica de Particionamento Completo e a Pol´ıtica de Limite Superior (UL – Upper Limit) (BEARD; FROST, 2001). Pol´ıticas de particionamento completo definem que a capacidade total seja dividida em partes independentes entre as classes. A desvantagem das pol´ıticas de particionamento completo ´e a ausˆencia de comparti- lhamento, j´a que cada classe s´o pode admitir novos LSPs at´e o limite individual de sua classe independentemente da existˆencia de capacidade ociosa de outras classes.

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a. Pol´ıtica CS b. Pol´ıtica UL

Figura 5.2: Pol´ıticas de admiss˜ao

J´a a pol´ıtica UL permite uma maior flexibilidade de aloca¸c˜ao com compartilhamento parcial de acordo com os limites superiores estipulados para cada classe.

Na Figura 5.2.b ´e apresentado um exemplo de pol´ıtica UL para o caso simples de dois CTs. Note que a defini¸c˜ao de limites para os BCs restringe a capacidade dispon´ıvel para cada CT. No entanto, a soma dos limites BC1 + BC2 = 19 totaliza

um valor maior do que a capacidade total C = 15. Em redes DS-TE com pol´ıticas de admiss˜ao UL, novos LSPs de uma determinada classe s˜ao admitidos enquanto houver recursos dispon´ıveis e a quantidade de LSPs estiver abaixo de seu limite individual.

A capacidade extra modelada pelos BCs em pol´ıticas de Limite Superior (UL) ´e implementada, em per´ıodos de sobrecarga, com a inclus˜ao de um acr´escimo de capaci- dade extra em momentos cr´ıticos ou o uso de mecanismos de preemp¸c˜ao para redire- cionar recursos de classes menos priorit´arias para classes mais priorit´arias. A escolha do limite deve ser realizada com cautela, pois o limite pode estabelecer prote¸c˜ao de uma certa parcela de recursos de cada CT, mas pode perder com rela¸c˜ao `a eficiˆencia da aloca¸c˜ao se houver previs˜oes de acr´escimo de capacidade extra no futuro. Observe na Figura 5.2.b, se houver um acr´escimo de recursos aumentando a capacidade de C = 15 para C′′ _{= 25, por exemplo, a aloca¸c˜ao se torna ineficiente diante de limites}

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superiores estritos porque nenhum CT poder´a usufruir da capacidade extra.

Na literatura, o estudo de pol´ıticas de admiss˜ao para redes multisservi¸co em situ- a¸c˜oes de bloqueio ´e frequentemente realizado com modelos de redes com perdas (Loss Networks). Em uma rede com perdas, novas conex˜oes s˜ao aceitas ou s˜ao bloqueadas quando n˜ao houver mais recursos suficientes, n˜ao havendo enfileiramento de conex˜oes bloqueadas.

a. Espa¸co de estados b. Poss´ıveis aloca¸c˜oes

Figura 5.3: Espa¸co de estados para 2 CTs(a) e poss´ıveis aloca¸c˜oes de BCs(b)

O estudo de pol´ıticas de admiss˜ao explora o espa¸co de estados de poss´ıveis conex˜oes que podem ocorrer para cada CT. Na Figura 5.3.a, por exemplo, ´e representado o espa¸co de estados para dois CTs que compartilham um recurso C = 150 u.m. (unidade de medida). Supondo que os LSPs s˜ao alocados em blocos, que cada LSP do CT1 requisita b1 = 20 u.m. e CT2 requisita b2 = 40 u.m., ent˜ao cada CTi possui

um valor m´aximo ki de LSPs que depende de seu bi.

Para realizar otimiza¸c˜ao da aloca¸c˜ao para cada CT , pol´ıticas de CAC s˜ao constru- ´ıdas a partir da explora¸c˜ao combinat´oria de cada estado e cada transi¸c˜ao de estado. Pol´ıticas UL podem ser definidas inicialmente a partir da elimina¸c˜ao de alguns estados e avalia¸c˜ao. Mas a explora¸c˜ao do espa¸co de estados pode se tornar muito complexa,

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`a medida que aumenta o n´umero de classes e de n´umero de estados. Beard e Frost (2001) afirmam que em um mecanismo computacional vi´avel, o n´umero m´aximo de classes para o c´alculo de limites em uma pol´ıtica UL ´e no m´aximo 5.

Suponha que requisi¸c˜oes de novos LSPs chegam a um n´o da rede a uma taxa λ. Para simplificar a exposi¸c˜ao did´atica deste exemplo considere que novas requisi¸c˜oes chegam com essa mesma taxa λ independentemente do tipo do CT e que os CTs s˜ao atendidos com uma taxa µ. Partindo de um estado inicial, (k1, k2) = (0, 0), a chegada

de uma nova requisi¸c˜ao de LSP para o CT1 representa a aloca¸c˜ao de uma unidade de

k1, modificando o estado para (k1, k2) = (1, 0). Se houver novas requisi¸c˜oes, enquanto

o CT1 ainda estiver em atendimento, ent˜ao os estados evoluem, com novos LSPs

sendo alocados para os CTs, enquanto houver recurso dispon´ıvel. A partir do estado 1, 0, por exemplo, se houver uma requisi¸c˜ao de LSPs para o CT2, seguidas de duas

requisi¸c˜oes de LSPs do CT1, ent˜ao o sistema evolui para o estado (k1, k2) = (3, 1).

Note que durante esse processo, o atendimento de cada CT com taxa µ representa o retorno ao estado anterior com a desaloca¸c˜ao do recurso associado ao respectivo CT. Como cada CT tem necessidades diferentes, o n´umero de LSPs que podem ser atendidos por cada CT depende do tamanho da parcela de recursos associada ao CT. O n´umero m´aximo de LSPs atendidos em cada CT ´e diferente.

Um conjunto de exemplos de particionamento total entre os CTs ´e apresentado na Figura 5.3.b. Os pontos que se concentram na reta C = 150 u.m. representam particionamentos que dividem completamente o recurso C entre os CTs, ou seja, considerando um ponto (x1, x2) da reta C, a soma de recursos alocados resulta em

P xi = C.

Considere na Figura 5.3.b a origem do gr´afico como o estado onde nenhum CT est´a alocado. Partindo de uma aloca¸c˜ao X = (60; 40), que equivale ao estado (k1, k2) =

(3; 1) na Figura 5.3.a, dependendo do valor escolhido para particionar C, a aloca¸c˜ao de um futuro LSP de algum CT pode ser negada. Mais especificamente, a parti¸c˜ao

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ϕ1 _{= (60; 90), por exemplo, permite a aloca¸c˜ao futura de mais um LSP no CT} 2, a

partir do ponto X, originalmente com 3 LSPs no CT1 e 1 LSP no CT2, mas nega a

possibilidade de uma nova aloca¸c˜ao para o CT1.

Um outro exemplo ´e a parti¸c˜ao ϕ2 _{= (75; 75). Embora essa parti¸c˜ao tenha valores}

num´ericos iguais para a capacidade de cada CT, permite apenas a aloca¸c˜ao de at´e 3 LSPs do CT1 e apenas 1 LSP do CT2. Mesmo que a capacidade total C possa

atender mais LSPs do tipo CT1, o n´umero de atendimentos para o CT2 ´e limitado

devido ao valor de capacidade requerida diferente dos valores requisitados pelo CT1. O

particionamento total restringe a capacidade individual para os CTs, n˜ao permitindo o compartilhamento dos recursos.