Resultados dos Cenários Simulados com o Escalonador com Banda Efetiva

MatLab 7.0 para escalonamento de tráfego utilizando a função da banda efetiva proposta em [62]. Dois cenários são analisados: o primeiro em que a quota é a mesma para todos os tipos de tráfego e o segundo em que a quota definida para cada tráfego é proporcional à sua banda efetiva. Além disso, para cada cenário são utilizados buffers de tamanho finito e infinito. O fluxograma do simulador desenvolvido é o mesmo apresentado na Figura 2.2.

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Para validar as simulações, executou-se cinco vezes o aplicativo desenvolvido para cada situação, permitindo maior segurança e confiança nos resultados apresentados, sendo a média demonstrada nas tabelas a seguir. Isso foi realizado para identificar o intervalo de confiança do sistema.

Além disso, as simulações foram realizadas considerando 2.000 pacotes no sistema para cada tipo de tráfego, descartando-se o regime transitório. Sendo assim, as análises compreendem o intervalo entre 500 e 2.000 pacotes para cada tráfego.

Para todas as simulações executadas, considerou-se a capacidade do enlace de 2 Mbps e a taxa de perda equivalente a 10-3 _{para todos os tipos de tráfego.}

Nas tabelas a seguir são apresentados os resultados obtidos nas simulações. As siglas utilizadas nas tabelas têm os seguintes significados: TMP, tamanho médio dos pacotes; E{X}, tempo médio de serviço; E{W}, tempo médio de espera no buffer; E{T}, tempo médio no sistema, equivalente a E{W} + E{X} e PP, perda de pacotes.

As Tabelas 4.4 e 4.5 mostram os resultados obtidos para o escalonador DRR com quota fixa de 512 bits para cada tráfego. O tamanho de buffer considerado é de 500 posições.

Tabela 4.4: Resultados obtidos com o escalonador DRR com quota fixa de 512 bits, buffer finito e com pacotes de tamanhos maiores.

Tipos de Tráfego / Parâmetros Tráfego de Voz Tráfego de Vídeo Tráfego de Dados TMP (bits) !Divisão

por zero por zero !Divisão por zero !Divisão TOn (segundos) 0,02 0,00,0 0,00,0 TOff (segundos) 0,00,02 0,01 0,00,0 E{X} (segundos) 0,00 0,00 0,00 E{W} (segundos) 0,00 541,92 0,0 E{T} (segundos) 0,00 541,92 84,46 PP 0,0 855,00 1408,20

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Tabela 4.5: Resultados obtidos com o escalonador DRR com quota fixa de 512 bits, buffer finito e com pacotes de tamanhos menores.

Tipos de Tráfego /

Parâmetros Tráfego de Voz Tráfego de Vídeo Tráfego de Dados

TMP (bits) 1361,42 1999,41 4104,40 TOn (segundos) 0,02 0,01 0,03 TOff (segundos) 0,02 0,01 0,03 E{X} (segundos) 0,00 0,00 0,00 E{W} (segundos) 0,00 680,52 278,29 E{T} (segundos) 0,00 680,53 278,29 PP 0,00 212,00 1053,40

Como pode ser observada pelas Tabelas 4.4 e 4.5, a perda de pacotes referente ao tráfego de voz não ocorre. Isso pode ser justificado em função do tamanho do pacote que é menor, conduzindo para menores tempos de serviço e reduzindo o tempo no sistema. Outro fato que pode ser observado é que reduzindo o tamanho dos pacotes de vídeo à metade, a taxa de perda diminui quatro vezes. No entanto, quanto ao tráfego de dados, a redução no tamanho do pacote pela metade repercutiu num aumento de quatro vezes no tempo no sistema.

Nas Tabelas 4.6 e 4.7 são apresentados os resultados obtidos com o escalonador DRR com quota proporcional à banda efetiva baseada na fórmula apresentada em [62] para dois tamanhos de pacotes de vídeo e dados. Para este cálculo, foram considerados buffer na saída de 500 posições, capacidade do enlace de 2 Mbps e taxa de perda de 10-3 _{para todos os tipos de tráfego. No entanto, o} TOn, TOff e a taxa de geração dos pacotes são obtidas pelos valores gerados na simulação. Isso faz diferença nos valores da banda efetiva.

Tabela 4.6: Resultados obtidos considerando o escalonador DRR com quota proporcional àbanda efetiva com buffer finito, com tamanhos maiores de pacote.

Tipos de Tráfego /

Parâmetros Tráfego de Voz Tráfego de Vídeo Tráfego de Dados

TMP (bits) 1360,34 4027,34 7919,48 TOn (segundos) 0,02 0,01 0,03 TOff (segundos) 0,02 0,01 0,03 E{X} (segundos) 0,00 0,00 0,01 E{W} (segundos) 0,00 44,55 516,26 E{T} (segundos) 0,00 44,55 516,26 PP 0,00 0,00 0,00 Banda Efetiva (bps) 194,34 588,07 1278,87

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Tabela 4.7: Resultados obtidos considerando o escalonador DRR com quota proporcional a banda efetiva com buffer finito, com tamanhos menores de pacotes.

Tipos de Tráfego /

Parâmetros Tráfego de Voz Tráfego de Vídeo Tráfego de Dados

TMP (bits) 1359,07 2020,77 4057,74 TOn (segundos) 0,02 0,01 0,03 TOff (segundos) 0,02 0,01 0,03 E{X} (segundos) 0,00 0,00 0,00 E{W} (segundos) 0,00 65,69 550,41 E{T} (segundos) 0,00 65,69 550,42 PP 0,00 0,00 0,00 Banda Efetiva (bps) 194,16 307,45 736,95

Analisando as Tabelas 4.6 e 4.7 pode-se comprovar que independente do tamanho dos pacotes, não ocorre perda de pacotes para nenhum tipo de tráfego. Isso prova que a função da banda efetiva proposta em [62] satisfaz o requisito de QoS para este parâmetro. No entanto, não há garantia do atraso de pacotes. Deste modo, o tráfego de dados é severamente penalizado devido à carga elevada dos outros tráfegos. Além disso, se for somar o tempo médio no sistema dos três tipos de tráfego, não há muita diferença quanto a alterações no tamanho dos pacotes. Outro ponto que merece destaque é que os atrasos são reduzidos de modo proporcional à sua carga, possibilitando uma distribuição equitativa dos recursos.

Com os pacotes maiores, como é mostrado na Tabela 4.6, a estimação da banda efetiva para o tráfego de vídeo é mais do que o dobro em comparação com pacotes menores, assim o tempo de espera dos pacotes diminui substancialmente. A mesma situação acontece com o tráfego de dados, mas a melhoria no tempo de espera é menos notável porque há um pequeno aumento na estimação da largura de banda efetiva neste caso. Outras simulações foram realizadas que provam que a QoS relacionada à perda de pacotes pode ser satisfeita. Entretanto, uma busca para modelar o tempo de espera do pacote é necessária para garantir a QoS para este parâmetro.

Nas Tabelas 4.8 e 4.9 são mostrados os resultados obtidos usando buffers infinitos. Como o valor infinito de K conduz δ a zero na Eq. 7 (cap. 2), os parâmetros α e β não podem ser calculados,

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o que implica que a largura de banda efetiva não pode ser estimada. Assim, os valores de largura de banda efetiva mostrados na Tabela 4.9 são calculados considerando o tamanho do buffer de 500 posições.

Tabela 4.8: Resultados obtidos com o escalonador DRR com quota fixada em 512 bits e buffer infinito, com tamanhos maiores de pacote.

DRR COM QUOTA FIXA DE 512 BITS

Tipos de Tráfego /

Parâmetros Tráfego de Voz Tráfego de Vídeo Tráfego de Dados TMP (bits) 1360,34 4027,34 7919,48 TOn (segundos) 0,02 0,01 0,03 TOff (segundos) 0,02 0,01 0,03 E{X} (segundos) 0,00 0,00 0,01 E{W} (segundos) 0,00 1037,36 894,33 E{T} (segundos) 0,00 1037,37 894,34

Tabela 4.9: Resultados obtidos com o escalonador DRR, sendo a quota proporcional a banda efetiva, buffer infinito, com tamanhos maiores de pacote.

DRR COM QUOTA PROPORCIONAL A BANDA EFETIVA DE KESIDIS Tipos de Tráfego / Parâmetros Tráfego de Voz Tráfego de Vídeo Tráfego de Dados TMP (bits) 1360,34 4045,36 7884,60 TOn (segundos) 0,02 0,01 0,03 TOff (segundos) 0,02 0,01 0,03 E{X} (segundos) 0,00 0,00 0,01 E{W} (segundos) 0,00 78,04 527,13 E{T} (segundos) 0,00 78,04 527,14 Banda Efetiva (bps) 16350,08 259453,89 78299,35

Comparando a Tabela 4.8 com a Tabela 4.4, pode-se notar que o tempo médio no sistema com buffer infinito é maior como já era esperado, pois não há perda de pacotes. A mesma conclusão pode ser obtida quando comparada a Tabela 4.9 com a Tabela 4.7.

Quando um valor fixo de quantum é usado no esquema de escalonamento DRR, o que significa a mesma oportunidade para todos os tráfegos, os tráfegos com altas cargas são

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penalizados como esperado, (ver Tabelas 4.4 e 4.8). No entanto, usando o esquema de escalonamento proposto com base no valor do quantum proporcional à largura de banda efetiva proposta em [62] um esquema de escalonamento mais justo pode ser obtido. Esta permite uma melhora no que se refere à perda de pacotes, tendo em vista que com um buffer de 500 posições não ocorreu nenhuma.

Assim, pode-se comprovar que dependendo das características do tráfego, o uso de uma classificação criteriosa para cada caso pode auxiliar na diminuição das diferenças, de modo que o usuário não as sinta, ou que sejam menos perceptíveis quando da utilização do aplicativo.