Protocolo para Redes de Acesso Óptico

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Descrição:

     Recentemente, as redes passivas de acesso óptico têm sido cada vez mais difundidas. Nestas redes existe um elemento central chamado Optical Line Terminal (OLT) que provê acesso aos backbones a outros elementos chamados Optical Network Unit (ONU), nos quais os usuários estão conectados. O acesso ao backbone é implementado através de protocolos tipo polling. O uso de enquadramento Ethernet permite o uso desta tecnologia pelo usuário final para acesso ao backbone. São as chamadas EPONS. No entanto, os protocolos tipo polling entre OLT e ONU não são capazes de oferecer nenhuma garantia de QoS ao usuário final e conseqüentemente não é possível garantir QoS fim-a-fim . Pretende-se desenvolver um protocolo de polling que emule a política de escalonamento Weighted Fair Queueing de forma a dar suporte fim-a-fim a esta política, dado que ela é altamente difundida nos roteadores da Internet.

Responsável:

Nelson Luís Saldanha da Fonseca - IC/Unicamp

Equipe:

Alunos de Doutorado

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César Augusto Viana Melo - IC/Unicamp

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Flavio de Melo Pereira - FEEC/Unicamp (até fevereiro de 2006)

Alunos de Mestrado

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Daniel Antonio Garcia Manzato - IC/Unicamp (até fevereiro de 2006)

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Daniel Macedo Batista - IC/Unicamp (até junho de 2006)

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Leonardo Rangel Augusto - IC/Unicamp (até junho de 2006)

Resultados Esperados:

Tarefas

1o Sem.

2o Sem.

3o Sem.

A6.1 - Definição do protocolo

X

 

 

A6.2 - Avaliação e teste do protocolo

 

X

X

Entrega de resultados:

1RT

1CN

1M,1CI,1S

Resultados até junho de 2006

2D,3M,2RI,7CI,8CN

Resultados Previstos para julho de 2007

1S,1CN

Os resultados são representados por Tese de Doutorado (D), Tese de Mestrado (M), Projeto de Fim de Curso (F), Relatórios Técnicos (RT), Artigo Submetido a Congresso Nacional (CN), Artigo Submetido a Congresso Internacional (CI), Artigo submetido a Revista (R), Módulo de Software (S) e Protótipo (P).

Resultados obtidos: 

     A função do escalonamento é controlar a interação entre os pacotes dos diversos usuários da rede, estabelecendo a ordem em que são atendidos ou descartados pelos comutadores. Assim, o escalonamento tem influência direta na maneira como os recursos da rede (banda, latência e processamento) são compartilhados entre os fluxos e, por conseqüência, nas métricas de desempenho obtidas pelos usuários. Por definir a maneira pela qual os recursos da rede são compartilhados, a política de escalonamento influencia diretamente a vazão, a latência, o atraso, a variação de atraso (jitter) e a taxa de perda percebida pelos fluxos. No caso de redes com serviço garantido, a escolha de uma política de escalonamento adequada é, portanto, fundamental. Uma política voltada ao serviço garantido deve ser capaz de:

  • assegurar os requisitos mínimos de desempenho contratado pelos usuários;
  • suportar diferentes requisitos de banda e de desempenho;
  • proteger os fluxos dos usuários bem-comportados do excesso de tráfego gerado pelos usuários mal-comportados, do tráfego de melhor esforço e das flutuações na ocupação dos enlaces da rede;
  • utilizar os recursos da rede de maneira eficiente.

     Para satisfazer essas exigências, a política de escalonamento deve destinar, a cada fluxo, uma parcela justa dos recursos da rede, de modo a satisfazer os seus requisitos mínimos de desempenho e a promover o maior aproveitamento possível da capacidade ociosa, seja melhorando o atendimento dos fluxos com serviço garantido, seja destinando parte dos recursos aos fluxos de melhor esforço.Vale observar que, apesar da sua importância, a justiça é apenas um dos requisitos de uma política de escalonamento, que incluem ainda a baixa complexidade computacional e a tratabilidade matemática.A necessidade de baixa complexidade é obvia, dado que o tempo de que o escalonamento dispõe para selecionar e disponibilizar um pacote para transmissão é muito pequeno, da ordem de microsegundos. A tratabilidade matemática, por sua vez, está relacionada à possibilidade de se obter expressões que relacionem, para cada fluxo, os parâmetros do tráfego e as métricas de desempenho percebidas pelo usuário. Estas expressões são utilizadas pela gerência de rede para definir os termos do contrato de serviço com o usuário e estabelecer a prioridade de tratamento dos seus fluxos.

     Nesta atividade foi desenvolvido uma política o escalonamento dos fluxos de subida em redes EPON, denominada Compartilhamento Proporcional com Reserva de Carga (Proportional Sharing with Load Reservation - PSLR). Nesta política, a rede reserva uma parcela mínima de banda para cada fluxo. A parcela desta banda que não é utilizada pelos fluxos é redistribuída, junto com o restante da capacidade da rede, entre os fluxos com demanda reprimida. A redistribuição é feita de maneira que cada fluxo receba uma parcela justa desses recursos, independentemente da ONU a que esteja ligado. Foram postuladas as condições de estabilidade da rede sob a política PSLR, bem como demonstra-se a sua capacidade de promover o compartilhamento justo dos recursos entre fluxos individuais. Foi elaborado um algoritmo distribuído para a implementação do escalonamento PSLR. Este algoritmo é baseado na sinalização interposta e na estratégia de polling intercalado com parada e invertido. Derivou-se também expressões limitantes para a latência e para o retardo dos fluxos sob este algoritmo. O desempenho do escalonador proposto foi avaliado via simulação. Por fim, obteve-se a especificação de um protocolo para redes de acesso ópticas com enquadramento Ethernet.

    Os resultados obtidos nesta atividade podem ser considerados excelentes e superiores aos previstos no contrato. Os resultados são:

  • três teses de doutorado (T-TD-05-01, T-TD-05-02 e T-TD-06-02 - nenhuma tese de doutorado havia sido prevista);
  • seis teses de mestrado (T-TM-05-01, T-TM-05-04, T-TM-05-05, T-TM-06-04, T-TM-06-05 e T-TM-06-06 - apenas uma tese de mestrado havia sido prevista);
  • quatro publicações em revistas internacionais (T-RI-05-01, T-RI-05-01, T-RI-06-04 e T-RI-07-02 - nenhuma havia sido prevista);
  • dezenove publicações em congresso internacional (T-CI-05-05, T-CI-05-06, T-CI-05-07, T-CI-05-08, T-CN-05-06, T-CI-06-01, T-CI-06-02, T-CI-05-06, T-CI-06-03, T-CI-06-09, T-CI-06-10, T-CI-06-11, T-CI-06-12, T-CI-07-05, T-CI-07-06, T-CI-07-07, T-CI-07-08, T-CI-07-09 e T-CI-07-10 - apenas uma foi prevista);
  • dezessete publicações em congresso nacional (T-CN-05-07, T-CN-05-08, T-CN-05-09, T-CN-05-10, T-CN-05-11, T-CN-05-12, T-CN-05-13, T-CN-05-14, T-CN-06-06, T-CN-06-07, T-CN-06-08, T-CN-06-09, T-CN-07-02, T-CN-07-03, T-CN-07-04, T-CN-07-05, T-CN-07-06 - apenas uma havia sido prevista);