Traffic schedulers to guarantee the QOS in convergent and body networks

Orientador: Shusaburo MotoyamaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: As redes atuais, baseadas em tecnologia IP, transportam uma variedade de trafegos, tais como voz, dados e videos (trafego multimidia) e sao denominadas de redes convergentes. Outras redes estao em desenvolvimento para aplicacoes especificas como Redes de Sensores Corporais Sem Fio (RSC). O problema de prover a qualidade de servico (QoS - Quality of Service) de cada tipo de trafego em redes convergentes e em RSC, e essencial, pois os trafegos exigem diferentes requisitos de qualidade. Um dos principais parametros para prover QoS nessas redes e o escalonador de trafegos. O objetivo principal desta tese e analisar e propor escalonadores de trafego para a rede convergente e para RSC. O escalonador de trafegos proporciona uma utilizacao mais equitativa da banda disponivel. Como a rede baseada em IP foi originalmente projetada para transportar somente trafegos de dados, e estudada, nesta tese, a influencia do trafego multimidia no desempenho e no projeto do escalonador. O estudo e realizado atraves do desenvolvimento de varias plataformas de simulacoes que contem os varios tipos de trafegos, um buffer de armazenamento de pacotes, um link de saida e os varios tipos de escalonamento. Como o escalonador FIFO foi e continua sendo o mais utilizado, esse escalonador foi tomado como referencia para confrontar os resultados obtidos com o escalonador DRR e com o outro modelo inedito de escalonamento que usa em seu calculo de distribuicao de quotas, o conceito de banda efetiva. O escalonador DRR e o de banda efetiva podem fazer distincao entre os trafegos, de modo que a alocacao de bandas entre os varios trafegos se torne mais justa e atenda aos requisitos de QoS. Pelos resultados obtidos, pode-se constatar que a solucao de escalonamento proposta consegue controlar a perda de pacotes, mas o atraso deve ser melhor investigado. Alem disso, o escalonador DRR e mais indicado para trafego multimidia se comparado ao escalonador FIFO. Na maioria das propostas examinadas na literatura, o escalonador mais utilizado para RSC e aquele baseado em tecnica TDM. Existem poucos estudos em que o escalonador e baseado em servico ciclico, conhecido na literatura como polling. Nesta tese, estuda-se a conveniencia da utilizacao do escalonador baseado em polling para RSC. O estudo e, tambem, realizado atraves de uma plataforma de simulacoes que contempla fontes apropriadas desenvolvidas para sensores corporais, o escalonador polling e um buffer. As fontes desenvolvidas sao ineditas na literatura. Os resultados mostram que o escalonador polling pode ser uma boa alternativa para coletar dados dos sensores sobre ou subcutaneos implantados no corpo humanoAbstract: Today's networks are based on IP technology and carry a variety of traffic, such as voice, data and video (multimedia traffic) and are called convergent networks. Other networks are being developed for specific applications such as Wireless Body Sensor Networks (WBSN). The problem of providing Quality of Service (QoS) of each type of traffic in convergent networks and WBSN is essential, since the traffics demand different quality requirements. One of the main providers of QoS in these networks is the traffic scheduler. The main objective of this thesis is to analyze and propose traffic schedulers for convergent network and WBSN. The traffic scheduler provides a fairer use of the available bandwidth. As IP based network was originally designed to carry only data traffic, it is studied in this thesis, the influence of multimedia traffic on the performance and design of the scheduler. The study is carried out by developing multiple simulation platforms that contain various types of traffics, a buffer for packet storing, an output link and the various types of scheduling. As the FIFO scheduler was and remains the most widely used, it was taken as a reference to compare the results obtained with the DRR scheduler and with another unprecedented model of scheduling that uses in its calculation of the distribution of quotas, the concept of effective bandwidth. The DRR and the effective bandwidth schedulers can separate the traffics, so the allocation of bandwidths among the various traffics becomes fair and requirements of QoS can be met. From the results, it can be seen that the proposed scheduling solution can control packet loss, but the delay should be better investigated. Moreover, the DRR scheduler is best suited for multimedia traffic compared to the FIFO scheduler. In most of the proposals examined in the literature, the scheduler most used on WBSN is based on TDM technique. There are few studies in which the scheduler is based on cyclic service, known in the literature as polling. In this thesis, the convenience of using the scheduler based on polling for WBSN is studied. The study is also undertaken through a platform of simulations that include appropriate fonts developed for body sensors, the polling scheduler and a buffer. The sources developed are unprecedented in literature. The results show that the polling scheduler can be a good alternative to collect data from sensors implanted in subcutaneous or on the human bodyDoutoradoTelecomunicações e TelemáticaDoutora em Engenharia Elétric