de escalonamento reativos e algoritmos de escalonamento pr´o-ativos. O primeiro grupo ´e caracterizado por n˜ao considerar o impacto causado nas rajadas futuras gerado pela sele¸c˜ao de um canal para uma dada rajada. O segundo grupo ´e formado por algoritmos que evitam a conten¸c˜ao de rajadas futuras. Tais algoritmos ser˜ao discutidos com mais detalhes no Cap´ıtulo 8
2.6
Qualidade de servi¸co em redes OBS
Provis˜ao de QoS em redes OBS ´e um campo f´ertil de pesquisa. Diversos mecanismos tˆem sido propostos usando diferentes abordagens para provis˜ao de QoS em redes OBS [13, 23, 37, 41, 48, 69, 77, 80]. Esta se¸c˜ao apresenta apenas um subconjnto de tais mecanismos. Leitores interessados podem encontrar mais informa¸c˜oes a respeito em [15, 34].
Prioritized Just Enough Time (PJET)
O protocolo PJET [77] utiliza o tempo de ajuste como forma de prover QoS a diferentes classes de servi¸co. No protocolo PJET um tempo de ajuste adicional, denotado tqos, ´e
atribuido a classes de alta prioridade. O valor de tqos ´e constante e consideravelmente
mais alto do que o utilizado no protocolo JET. Al´em disso, ele deve ser maior que o tamanho m´aximo das rajadas das classes inferiores. Assim, com o uso do tempo de ajuste e de reserva atrasada, ´e poss´ıvel fazer reserva de recursos a priori, garantindo a classes de alta prioridade o acesso aos recursos mesmo quando as requisi¸c˜oes das classes de mais baixa prioridade chegam com antecedˆencia. A transmiss˜ao s´o tem sucesso se a chegada prevista da rajada de alta prioridade se d´a ap´os o t´ermino da transmiss˜ao da rajada de baixa prioridade. A id´eia ´e que a utiliza¸c˜ao de um tempo de ajuste razoavelmente grande, torne a probabilidade de perda das rajadas da classe de alta prioridade independente da carga oferecida pelas classes de baixa prioridade e somente como fun¸c˜ao da carga oferecida pela classe de alta prioridade. O principal problema com esta abordagem, entretanto, ´e o aumento significativo do atraso fim-a-fim no tr´afego de alta prioridade.
2.6. Qualidade de servi¸co em redes OBS 28
Preemptive Prioritized Just Enough Time (PPJET)
O protocolo PPJET [37] provˆe QoS a classes de alta prioridade atrav´es da interrup¸c˜ao das requisi¸c˜oes das classes de baixa prioridade. A id´eia ´e que as reservas das classes de alta prioridade n˜ao possam ser bloqueadas por reservas futuras de classes de mesma prioridade ou por reservas de classes de baixa prioridade que tenham tempo de in´ıcio no futuro. Assim, uma reserva de classe de alta prioridade s´o pode ser bloqueada por uma reserva j´a existente de uma classe de mesma prioridade ou por reservas de classes de mais baixa prioridade que j´a estejam sendo atendidas.
Diferencia¸c˜ao Proporcional em redes OBS
Embora consigam prover QoS a classes de alta prioridade em detrimento das classes de baixa prioridade, o uso de um tempo de ajuste adicional tem sido amplamente apontado na literatura como um fator negativo desse tipo de mecanismo [13, 41, 80]. Os principais problemas apontados s˜ao: i) tais esquemas requerem mecanismos de reserva homogˆeneos em que o tamanho da rajada e o tempo de ajuste de cada classe de servi¸co deve ser ajustado e mantido em todos os comutadores do dom´ınio OBS, sob pena de degrada¸c˜ao para um servi¸co sem prioridades como nas redes OBS originais. ii) tais esquemas n˜ao limitam a quantidade de recursos que uma classe de alta prioridade deve consumir, dessa forma, as classes de baixa prioridade podem nem mesmo ter acesso aos recursos. iii) um poss´ıvel aumento do atraso fim-a-fim, j´a que um novo tempo de ajuste ´e adicionado.
Para solucionar este tipo de problema, foi proposto em [13] um esquema de QoS proporcional. Neste modelo, a ´unica garantia ´e de que rajadas pertencentes a uma classe de mais alta prioridade n˜ao receber˜ao menos recursos do que rajadas pertencentes a classes de mais baixa prioridade. Entretanto, pode-se ajustar os parˆametros de diferencia¸c˜ao de servi¸cos de tal forma que a QoS exigida pelas aplica¸c˜oes possa ser atendida.
2.6. Qualidade de servi¸co em redes OBS 29 qi qj = si sj (i, j = 0...N ) (2.2)
onde qi e sis˜ao uma m´etrica de QoS e um fator de diferencia¸c˜ao, respectivamente. Tal
modelo ´e v´alido tanto em grandes escalas de tempo quanto em pequenas escalas de tempo. Dessa forma, a natureza em rajada do tr´afego Internet pode ser levada em considera¸c˜ao. Assim, tem-se: qi(t, t + τ ) qj(t, t + τ ) = si sj (2.3) onde τ ´e denominado intervalo de monitora¸c˜ao e qi(t, t + τ ) ´e a m´edia da m´etrica de
QoS neste intervalo.
Para fazer a efetiva implementa¸c˜ao do modelo de diferencia¸c˜ao proporcional, um esquema de descarte intencional de rajadas foi proposto. Neste esquema, quando a equa¸c˜ao 2.3 ´e violada, as rajadas de baixa prioridade s˜ao descartadas. A id´eia ´e dei- xar os canais de dados com menos tr´afego para dar oportunidade `as classes de mais alta prioridade.
Preemptive Wavelength Reservation Protocol (PWRP)
O descarte intencional empregado em [13] provoca um n´umero excessivo de descartes, o que faz com que a rede trabalhe sempre com baixa utiliza¸c˜ao e alta probabilidade de bloqueio.
Em [41] prop˜oe-se um novo mecanismo que visa prover diferencia¸c˜ao de servi¸cos em redes OBS. O mecanismo considera K classes de servi¸co, c1, c2, ..., ckem ordem ascendente
de prioridade. Cada classe “i” possui um limite de uso pi, tal que 0 ≤ p1 < p2 < ... <
pi < ... < pk ≤ 1 e Pki=1pi = 1. Cada comutador monitora o limite de uso de cada classe
para determinar se a mesma est´a de acordo com um perfil pr´e-determinado. Uma classe i ´e dita dentro do perfil se a sua utiliza¸c˜ao (ρi) ´e menor do que o seu limite de uso (pi),
ou seja, se ρi ≤ pi, onde ρi = Pni j=1lj/ Pk i=1 Pni
2.6. Qualidade de servi¸co em redes OBS 30
o n´umero de requisi¸c˜oes escalonadas da classe cj no tempo (t, t + τ ) e lj ´e o tamanho da
rajada da requisi¸c˜ao Rj da classe cj.
Considerando a natureza em rajada do tr´afego, o monitoramento da utiliza¸c˜ao da classe i deve ser feito em uma pequena escala de tempo τ denominada escala de tempo de monitora¸c˜ao [41].
Ao receber uma requisi¸c˜ao r, o comutador verifica se existe um canal que possa aco- modar a rajada. Caso possa, a reserva ´e realizada. Caso n˜ao possa, o comutador verifica se a classe em quest˜ao est´a dentro do perfil. Caso esteja, o comutador procura um canal utilizado por uma classe fora do perfil para acomodar a requisi¸c˜ao. Contudo, uma classe fora do perfil s´o pode ser bloqueada se j´a fez pelo menos uma reserva no mesmo canal que, ao ser bloqueada, possa acomodar a rajada da classe dentro do perfil.
Early Dropping e Wavelength Grouping
Os modelos de QoS proporcional s˜ao, tamb´em, chamados de modelos de QoS relativos. Neste modelo, o desempenho de cada classe n˜ao ´e definido quantitativamente em termos absolutos. Ao contr´ario, a QoS de uma classe ´e definida relativamente em compara¸c˜ao `a de outras classes. Por exemplo, a uma classe de alta prioridade ´e garantido um menor retardo e menor taxa de perdas do que ´e garantido `as classes de baixa prioridade. Entretanto, essas m´etricas de QoS das classes de alta prioridade ainda dependem das condi¸c˜oes do tr´afego de baixa prioridade. O modelo de QoS absoluto contrap˜oe-se a este modelo. O modelo de QoS absoluto garante um limite definido e absoluto em rela¸c˜ao a tais m´etricas. Em [80] prop˜oe-se um esquema de provis˜ao de QoS baseado no modelo absoluto usando como m´etrica a taxa de perdas de rajadas. Tal esquema ´e baseado na combina¸c˜ao de dois mecanismos: early dropping e wavelength grouping. O mecanismo de early dropping des- carta probabilisticamente rajadas das classes da baixa prioridade para garantir a taxa m´axima de perdas suportada pelas classes de alta prioridade. O mecanismo wavelength
grouping reserva canais para as classes de alta prioridade. A reserva dos canais pode ser
2.6. Qualidade de servi¸co em redes OBS 31
de servi¸co, ou dinˆamica, na qual uma quantidade de canais ´e reservada mas n˜ao neces- sariamente um conjunto de canais. Para implementar tal esquema em toda a rede, um mecanismo denominado path clustering ´e utilizado. Este ´ultimo mecanismo prioriza ra- jadas baseado na quantidade de n´os do seu caminho. Dessa forma, a taxa de perda do tr´afego sem garantias ´e tamb´em reduzida, enquanto a QoS do tr´afego com garantias ´e provida.
Load-Level-Based Admission Control
Em [48] prop˜oe-se um mecanismo qua faz o controle de admiss˜ao das rajadas baseado num parˆametro denominado n´ıvel de carga (load level). Este parˆametro indica o n´umero m´aximo de comprimentos de onda que uma rajada de uma determinada classe i pode ocupar. Dessa forma, uma rajada pertencente `a classe i s´o ´e admitida se no instante de tempo t, o n´umero total de comprimentos de onda utilizados ´e menor do que o n´ıvel de carga li. Como verifica o n´umero total de comprimentos de onda e n˜ao o n´umero de
comprimentos de onda de cada classe, tal mecanismo necessita de um n´umero menor de parˆametros do que o mecanismo proposto em [80]. Em ´ultima instˆancia, isso indica que um n´umero menor de estados em cada comutador deve ser armazenado, o que faz com que menos esfor¸co computacional seja despendido para tomar a decis˜ao de admitir ou n˜ao uma rajada.
Generalized Burst Assembly
Em [69] ´e proposto um esquema de diferencia¸c˜ao de servi¸cos realizado no processo de montagem de rajadas. Para tal, s˜ao associadas prioridades `as rajadas e um esquema de segmenta¸c˜ao, no qual parte da rajada pode ser descartada, ´e implementado. Com isso, os pacotes com mais alta prioridade s˜ao colocados no in´ıcio da rajada. Caso haja conten¸c˜ao, a parte da rajada contendo pacotes de baixa prioridade ´e descartada. Al´em disso, os parˆametros usados na constru¸c˜ao das rajadas s˜ao vari´aveis e ajustados de forma a reduzir o atraso e a probabilidade de bloqueio experimentados pelas rajadas.