2.4
Processo de Montagem das Rajadas nas Redes
OBS
A montagem de rajadas ´e o processo de agregar v´arios pacotes, `as vezes provindos de v´arias fontes distintas, em rajadas. Este processo ocorre na unidade de montagem do n´o de ingresso da rede OBS e sua arquitetura b´asica ´e ilustrada na Figura 2.7.
Cada n´o de ingresso mant´em filas, nas quais os pacotes IP provindos das portas de en- trada s˜ao armazenados. A quantidade de filas mantidas em cada n´o depende dos crit´erios adotados para a montagem das rajadas. Um n´o pode, por exemplo, usar uma fila para cada classe de servi¸co ou uma fila para cada destino da rede. A Figura 2.7 ilustra a arquitetura b´asica de uma rede OBS, enfatizando um n´o de borda com duas filas. A fila de montagem `a qual os pacotes IP s˜ao encaminhados depende do crit´erio de montagem adotado. Os crit´erios s˜ao os mais variados e podem ser pacotes que pertencem `a mesma classe de servi¸co, pacotes com um mesmo destino, ou mesma origem.
Figura 2.7: Processo de montagem de rajadas
2.4. Processo de Montagem das Rajadas nas Redes OBS 22
de montagem das rajadas depende da classe de servi¸co dos pacotes, do tamanho m´aximo permitido e do tempo m´aximo de montagem de cada rajada. No mecanismo proposto em [69], uma rajada ´e criada contendo pacotes de v´arias classes de servi¸co. Os pacotes s˜ao posicionados na rajada em ordem decrescente de prioridade. Dessa forma, na iminˆencia de uma colis˜ao, a parte de menor prioridade pode ser descartada sem que haja perda completa da rajada. Nesse caso, o crit´erio de montagem das rajadas depende do n´umero de classes em quest˜ao, da quantidade m´axima de pacotes de cada classe que pode ser colocada em uma rajada e do tempo de montagem das rajadas.
Apesar da possibilidade de uso de diferentes crit´erios na montagem das rajadas, dois crit´erios podem ser considerados como fundamentais para a maioria dos algoritmos de montagem de rajadas: o tempo m´aximo de montagem das rajadas [28] e o tamanho m´ınimo exigido de cada rajada [78].
No primeiro algoritmo, denominado aqui de algoritmo baseado em janelas de tempo, pacotes IP provindos das portas de entrada s˜ao colocados em diferentes filas `a espera da montagem da rajada. Quando o primeiro pacote de uma dada fila ´e armazenado, um temporizador ´e iniciado. Quando o temporizador expira ap´os um tempo ti, uma rajada ´e
criada e enviada.
Em redes operacionais, o tempo de montagem de rajadas depende dos requisitos tem- porais de QoS das classes de tr´afego envolvidas. Obviamente, quanto mais restrito o requisito temporal, menor ser´a o tempo das montagem de rajadas, evitando assim que pacotes sofram grandes atrasos no processo de montagem. Os valores t´ıpicos costumam variar de 1ms [29] a 600ms [43]. Os parˆametros da unidade de montagem de rajadas sugeridos em [43] s˜ao apresentados na Tabela 2.1.
No segundo algoritmo, um contador de pacotes ou de bytes ´e mantido para cada fila. Quando o n´umero de pacotes, ou de bytes, alcan¸ca um limite pr´e-estabelecido, a rajada ´e criada e enviada. A utiliza¸c˜ao exclusiva do primeiro crit´erio implica na possibiilidade de existˆencia de rajadas de tamanho vari´avel, enquanto que a utiliza¸c˜ao exclusiva do segundo crit´erio, implica que somente rajadas de tamanho fixo s˜ao permitidas.
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Tabela 2.1: Parˆametros sugeridos por [43] para a unidade de montagem de rajadas. Classe de Servi¸co Tam. min Tam. Max ti
EF 5KB 5KB 4.8ms
AF 30KB 50KB 55ms
BE 125KB 125KB 600ms
2.4.1
Predi¸c˜ao do tamanho das rajadas
O atraso sofrido por uma rajada consiste de trˆes componentes: o atraso da montagem das rajadas nos comutadores de borda, o atraso da reserva dos recursos e o atraso de propaga¸c˜ao. O atraso causado pela montagem das rajadas deve-se ao fato de que, nor- malmente, o pacote de controle s´o ´e enviado ap´os o t´ermino da montagem da rajada correspondente. Das trˆes componentes citadas, o atraso causado pela montagem das rajadas provoca o maior impacto no atraso fim-a-fim das rajadas.
Alguns esquemas de predi¸c˜ao de tr´afego tˆem sido propostos para reduzir o atraso causado pela montagem das rajadas. A id´eia por tr´as da predi¸c˜ao de tr´afego na montagem das rajadas, ´e conseguir em um dado instante de tempo t, prever a quantidade de dados que chegar´a at´e um outro instante de tempo t + τ . Com isso, a unidade de montagem de rajadas consegue fazer o disparo do pacote de controle antes mesmo de todos os pacotes da rajada terem chegado. Dessa forma, a rajada pode ser enviada assim que todos os pacotes (previstos) tiverem chegado.
A escolha do m´etodo de predi¸c˜ao usado ´e um compromisso entre o custo computaci- onal, o intervalo de predi¸c˜ao e o erro na predi¸c˜ao do tr´afego. O m´etodo deve ser simples o suficiente para n˜ao sobrecarregar os comutadores, mas deve possuir boa precis˜ao para que os danos causados por eventuais falhas na predi¸c˜ao sejam m´ınimos.
Em [49], prop˜oe-se um esquema baseado em predi¸c˜ao de tr´afego que visa minimizar o atraso causado pela montagem das rajadas. A id´eia ´e parecida com a apresentada nas Figuras 2.8 e 2.9.
2.4. Processo de Montagem das Rajadas nas Redes OBS 24
Figura 2.8: Montagem de rajadas sem predi¸c˜ao de tr´afego.
Figura 2.9: Montagem de rajadas com predi¸c˜ao de tr´afego.
das rajadas ´e apresentado. O esquema funciona em trˆes fases: fase de predi¸c˜ao, fase de pr´e-transmiss˜ao e fase de exame.
Na fase de predi¸c˜ao, t˜ao logo a montagem de uma nova rajada inicie, a unidade de montagem prediz o tamanho que a mesma deve ter, baseada no m´etodo de predi¸c˜ao linear. Na fase de pr´e-transmiss˜ao, ao inv´es de esperar o t´ermino da montagem da nova rajada, um pacote de controle ´e enviado logo ap´os o t´ermino da predi¸c˜ao. O pacote de controle cont´em as informa¸c˜oes necess´arias `a reserva dos recursos, inclusive o tamanho da nova rajada.
Na fase de exame, quando a rajada est´a efetivamente montada, o seu tamanho ´e comparado com o que havia sido previsto. Se o tamanho previsto for maior ou igual ao da rajada, a mesma ´e enviada. Caso a previs˜ao tenha sido menor que o tamanho real da rajada, outro pacote de controle ´e enviado informando o tamanho correto da rajada. Para diminuir a margem de erro da previs˜ao, um fator de corre¸c˜ao de erro ´e adicionado ao pedido de reserva. Assim, na fase de pr´e-transmiss˜ao, ao inv´es de fazer reserva para