Statistical bounds on the drop probability of assured forwarding services in DiffServ interior nodes under the processor sharing scheduling discipline

This paper addresses the problem of modelling and analysing an interior node in IETF's DiffServ services model. Specifically it is concerned with the performance of the DiffServ assured forwarding service category in presence of a premium service class. In this model, the network node shares its outgoing link capacity between a Premium service representing the Expedited Forwarding (EF) per-hop behavior, and two classes of Assured service, that represent two classes of the Assured forwarding (AF) per-hop behavior. It this paper, the traffic is modelled as Markov modulated fluid sources, and we focus on a system where out of profile traffic is dropped at the edge of the network thus both AF queues support only one drop precedence. Using a decomposition approach, approximations, and spectral analysis, we are able to derive upper and lower bounds on the tail of the distribution of the buffer content for both AF classes given a generalized processor sharing scheduling is used to differentiate the two classes. Such approximate analysis of the interaction between traffic classes can help to achieve a better understanding of this type of networks; enables the provision of throughput differentiation as defined by the AF PHB through the GPS scheduler while quantifying delay; and finally helps simplify greatly the design of bandwidth brokers that do not rely on long term bandwidth (over) provisioning

A stream scheduling scheme based on local regularity of internet traffic

Orientador: Lee Luan LingDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: Nas redes de comunicações, a atual integração de vários tipos de serviços, cada qual com características estatísticas e requisitos de qualidade de serviço distintos, traz consigo a necessidade de esquemas eficientes de gerenciamento e controle de congestionamento do tráfego presente. Em pequenas escalas de tempo, os esquemas atuais podem ter sua eficiência reduzida devido à alta irregularidade do tráfego. Desta forma, neste presente trabalho, tendo como base à disciplina de escalonamento Generalized Processor Sharing (GPS), propõe-se um esquema de escalonamento de fluxos de dados que utiliza o expoente de Hölder pontual para caracterização local de cada fluxo. Para isso, propõe-se conjuntamente um estimador dinâmico destes expoentes e um preditor. Os expoentes de Hölder pontuais são estimados dinamicamente por meio do decaimento dos coeficientes wavelets em janelas de tempo. O preditor proposto possui características adaptativas e baseia-se no filtro de Kalman e no filtro de Mínimos Médios Quadrados Normalizado (Normalized Least-Mean-Square - NLMS). As avaliações realizadas mostram que este esquema de escalonamento contribui para o controle dinâmico preventivo no sentido de se obter uma menor perda de dados e um melhor uso da taxa de transmissão do enlace, em comparação com o GPS convencionalAbstract: Today network traffic is composed of many services with different statistical characteristics and quality of service requirements. This integration needs efficient traffic congestion control and management schemes. Dynamic and preventive schemes usually anticipate traffic conditions by means of a prediction process. Nevertheless, at fine-grained time scales, traffic exhibits strong irregularities and more complex scaling law that make this prediction process a non-trivial task. In this work we model network traffic flows as multifractal processes and introduce the pointwise Hölder exponent as an indicator of the local regularity degree. Also we propose a new traffic flow scheduling scheme based on the Generalized Processor Sharing (GPS) discipline that incorporate the pointwise Hölder exponent to locally characterize each data flow. For this end we explicitly present both dynamic pointwise Hölder exponent estimation and prediction mechanisms. The pointwise Hölder estimation is carried out dynamically based on the decay of the wavelet coefficients in the selected time windows. The proposed predictor is adaptive and implemented with both Kalman and Normalized Least Mean Squares (NLMS) filters. Experimental evaluations have validated the proposed scheduling scheme, resulting in low data loss rate and a better sharing of the network resources in comparison with the usual GPS schemeMestradoTelecomunicações e TelemáticaMestre em Engenharia Elétric

Pour un mécanisme de protection différenciée unique contre la gestion ainsi que les pannes : DiffServ*

L'avènement de l'Internet multiservice met fin à l'ère du réseautage de nature meilleur effort. Cette nouvelle caractéristique est très souhaitable et prometteuse sur plusieurs plans mais elle reste sujette à la capacité du réseau de protéger chaque catégorie de trafic selon sa priorité et ses exigences en qualité de service. Quand le réseau est déployé sur une infrastructure optique, une des préoccupations des plus importantes est sa capacité de survie et le maintien d'un service adéquat à toutes les applications suite à une panne physique. Nous savons qu'une simple coupure de fibre provoque des pertes énormes en capacité de transmission et si laissée sans surveillance, elle peut causer des dégradations majeures dans la qualité de service perçue par les usagers du réseau. Bien qu'il existe déjà des mécanismes de protection physique qui sont conçus spécifiquement pour remédier à de telles situations, ces options sont généralement très coûteuses et difficilement adaptable aux besoins variés de chaque classe de trafic d'un réseau multiserviceNous proposons alors un modèle innovateur de protection différenciée du trafic, DiffServ*, qui permet de répondre aux exigences particulières en qualité de service et de protection de chacune des classes de trafic et qui introduit une robustesse accrue et des économies importantes en matière d'utilisation de ressources d'un réseau IP/WDM. DiffServ* se distingue par l'utilisation combinée de l'architecture des services différenciées à la couche logique d'un réseau et de la technique d'agrégation de liens ou canaux disjoints à sa couche physiqueNotre modèle de protection différenciée du trafic en cas de pannes a été soumis à l'épreuve, nous avons utilisé la simulation pour étudier sa performance et nous l'avons comparé à un modèle de protection physique homologue, DiffProtect. Les résultats montrent que DiffServ* permet en moyenne de garantir une meilleure protection que DiffProtect en cas de pannes simples et multiples. DiffProtect n'est plus performant que dans certaines situations de pannes et de trafic très particulières. Une évaluation subséquente de la fiabilité d'un réseau qui utilise DiffServ*, une étude de coût de son déploiement et une étude de cas qui cible les réseaux MPLS-DiffServ TE confirment davantage la supériorité de DiffServ* par rapport à tout autre option de protection différenciée envisageableNous rappelons que DiffServ* se base sur les techniques de différenciation de service de la couche logique pour protéger le trafic en cas de pannes de composantes optiques. Ceci est inédit puisque ces mêmes techniques sont originalement conçues que pour protéger le trafic en cas de congestion dans la couche logique. Alors pour démontrer définitivement que DiffServ* est réalisable et fonctionnel nous réalisons une expérience de déploiement pratique de DiffServ* en laboratoire à l'aide d'équipements de communication réel. Malgré les divergences techniques entre la modélisation théorique de DiffServ* et de son implémentation, DiffServ* est démontré performant, fiable, économique et réalisable en pratiqueNous clôturons ce projet par une planification de déploiement ; cette dernière permet de généraliser le déploiement de DiffServ* à toute topologie IP/WDM et d'en dimensionner la couche logique. Notre procédure approche les situations qui requièrent la fiabilité spécifique de DiffProtect en offrant un modèle d'optimisation complet sur le déploiement de la protection MixProtect multicouche qui utilise DiffServ* et DiffProtect dans le même résea