РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ ТРАФИКОМ АBR
2.1. Задачи алгоритмов управления трафиком ABR
В соответствии с задачами управления трафиком, требованиями справедливого распределения ресурсов между виртуальными каналами и эффективного их использования сформулируем задачи, решаемые алгоритмами явной индикации скорости [131,132,133]. Основным назначением алгоритма явной индикации скорости, функционирующего в рамках схемы управления трафиком ABR, есть предотвращение и устранение перегрузки. Задача алгоритма явной индикации скорости - управление скоростью источника посредством явного ее указания в служебных ячейках.
Управление трафиком АТМ использует обратную связь адресат-источник с целью приведения в соответствие изменяющейся свободной ПС с изменяющимися требованиями источников. Для точки ограничения трафика рассмотрим абстрактную задачу управления потоком [98]. Определим следующие переменные:
di(t): желаемая скорость i-го источника в момент времени t, mi? di(t)?Mi;
ri(t): скорость i-го источника в момент t установленная сетью, mi? ri(t)?Mi;
Tid: задержка распространения от i-го источника до точки ограничения трафика (Tdmin? Tid ? Tdmax);
qa(t): число ячеек ABR в очереди ограничивающего порта в момент t (qa(t) Ca(t): доступная для ABR ПС (K x С< Ca(t)
na(t): число активных источников ABR в момент t (0? na(t)?N).
Опишем разомкнутую систему. Через ограничивающий коммутатор проходят неуправляемый трафик VBR и управляемый трафик ABR. Соотношение между потоком ABR и свободной П.С:
(2.1)
Уравнение дает соотношение между требованиями ABR, ПС, длиной очереди и загрузкой (баланс ячеек). Левая часть - общее требование ABR в момент t - сумма требований источников с задержкой. Требование каждого источника - минимум между желаемой скоростью и скоростью, установленной сетью. Правая часть - сумма скорости увеличения очереди ABR и ПС умноженной на коэффициент загрузки. В целом - требование ABR влияет на загрузку и скорость увеличения очереди.
Одна из задач алгоритма коммутатора - вычисление и передача источникам сигналов обратной связи ri(t) в соответствии с задачами алгоритмов индикации скорости. В соответствии с задачами управления трафиком задача может быть рассмотрена как задача максимизации загрузки канала
Max pa(t) (2.2)
при соблюдении максиминного критерия. Максиминное распределение максимизирует долю выделяемого ресурса потоку с минимальными требованиями и описывается условием при некотором ?, где С- суммарный ресурс, di - требование i-го участника.
Применительно к (2.1) это означает существование некоторого ?, что
(2.3)
Такая постановка задачи не учитывает состояние очереди (при уменьшении ПС растет длина очереди, 2-й индикатор перегрузки).
Аналогично, можно рассматривать задачу управления очередью при соблюдении максиминного критерия с ограничениями (2.3):
Min ?qa(t)-qo?(2.4)
где qo - планируемая длина очереди, обеспечивающая заданную задержку. Недостатком такой постановки есть то, что в этом случае не учитывается состояние канала - основной индикатор производительности. Отметим, что распределение пропускной способности выполняет стратегическую функцию, а стабилизация длины очереди - тактическую.
На практике состояние канала учитывается в задаче в виде функции управления очередью f(qa(t)). Рассматривается задача (2.2) с ограничениями вида:
(2.5)
Функция f(qa(t)), например (2.8), должна удовлетворять условиям:
* Принимать значения большие или равные 1 при заданной длине очереди. Это позволит увеличивать длину очереди для достижения желаемого значения.
* Принимать значения меньше 1 в случае, когда длина очереди больше заданной, что принуждает длину очереди снижаться для достижения желаемого значения.
* При неограниченном росте длины очереди функция должна приближаться к 0 или некоторому малому значению.
Несмотря на то, что целевая функция естественно ограничена сверху, решая каждую из поставленных задач, нельзя точно предсказать максимальное значение ЦФ, поскольку неизвестно, как распределение ресурса будет скорректировано на других коммутаторах и будет ли оно использовано полностью.
Если вместо максиминного критерия применить распределение ресурса из N-ядра:
, где, при некотором ?, R-суммарная величина распределяемого ресурса, di - требование i-го участника, si- выделяемый i-му участнику ресурс. Тогда ограничение в задаче (2.2) примет вид
(2.6)
при
или
(2.7)
при .
Таким образом, требуется найти значения ri и ?, максимизирующие (2.2) при ограничениях (2.6) или (2.7).
2.2. Требования, предъявляемые к алгоритмам управления трафиком
Алгоритмы должны удовлетворять таким требованиям [99, 100, 101, 134, 135, 136, 137]:
* Эффективность. Алгоритм управления трафиком должен обеспечивать максимальную загрузку канала при максимально возможном использовании пропускной способности соединениями. При этом желательны: ограниченные средняя и максимальная загрузка буферов коммутаторов во избежание больших задержек в очередях и колебаний задержек. Решение представляет собой компромис между эффективным использованием ПС и загрузкой очередей.
* Справедливость. Наиболее часто для описания свойства справедливости используется максиминный критерий, предполагающий лексикографический порядок векторов.
* Устойчивость. Условия функционирования алгоритмов могут изменяться во времени. Некоторые ситуации могут вызывать краткосрочные перегрузки, поэтому задача алгоритма управления - привести систему в желаемое состояние. Алгоритмы считаются устойчивыми, если при любых начальных условиях может быть достигнуто положение равновесия. Устойчивость необходима для защиты сети от постоянных нежелательных перегрузок и ухудшения производительности.
* Оперативность (восстанавливаемость). Время определения состояния перегрузки и восстановления нормального со
- Київ+380960830922