ODPORNY UKŁAD REGULACJI PRĘDKOŚCI NADAWANIA DANYCH W SIECI TELEINFORMATYCZNEJ O WIELU ŹRÓDŁACH

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "ODPORNY UKŁAD REGULACJI PRĘDKOŚCI NADAWANIA DANYCH W SIECI TELEINFORMATYCZNEJ O WIELU ŹRÓDŁACH"

Transkrypt

1 rzej Uryszek rzej roszewcz Polechk Łózk, Isyu uomyk ul Sefowskego 8/22, Łóź e-ml: 25 Pozńske Wrszy Telekomukcyje Pozń 8-9 gru 25 ODPORNY UKŁD REGULCJI PRĘDKOŚCI NDWNI DNYCH W SIECI TELEINFORMTYCZNEJ O WIELU ŹRÓDŁCH Sreszczee: W referce przeswoo kocepcję serow przepływem ych w połączeowej sec eleformyczej prcującej w rybe R Zpropoowe rozwąze zpew pełe wykorzyse osępego psm orz elmuje ebezpeczeńswo ury ych w sec, we wey, gy czs RTT obegu formcj serującej e jes okłe zy Zpropoowy ukł regulcj, wykorzysuje elowy eleme przełączjący, preykor Smh orz sprzężee bezpośree o osępego psm WSTĘP Techolog TM (sychroous Trsfer Moe) sow jee ze srów przesył ych w szerokopsmowej sec cyfrowej z egrcją usług ISDN (rob Iegre Servces Dgl Nework) Meo komucj wykorzysyw przez ę echologę wyk z połącze komucj pkeów komucj łączy Wym ych pomęzy scjm końcowym jes relzow w sposób sychroczy Trsmowe formcje są wsępe buforowe umeszcze w pkech o słej ługośc 53 bjów (48 bjów formcj użyeczej 5 bjów główk), sępe przesyłe uprzeo sycze zeswoym łączem Sr komukcyjy TM e określ meum rsmsyjego prękośc rsmsj, rzuc jek zsę komukcj orz wruk, jke powy być spełoe w celu zpewe opoweej jkośc przesył formcj Wymeoe cechy powoują, że omw echk sow obece poswowe rozwąze sosowe męzy ym o rsmsj ych mulmelych, kch jk źwęk obrz W celu zpewe opoweej jkośc śwczoych usług zefowo pęć rybów prcy sec TM Opowją m sępujące usług usług CR (Cos Re) o słej prękośc bowej, usług VR (Vrble Re) o zmeej prękośc bowej, usług UR (Uspecfe Re) o ezefowej prękośc bowej, usług GFR (Guree Frme Re) o gwrowej prękośc rmkowej orz usług R (vlble Re) o osępej prękośc bowej Os z ych usług R jko jey wykorzysuje mechzm sprzęże zwroego Iformcj przesył z jego pomocą umożlw wcy opoweą rekcję przecąże sec zmy prmerów połącze Dzęk emu możlwe było zprojekowe szeregu ukłów serow ruchem ych w sec TM prcującej w rybe R Jee z perwszych bń e em prowzł J, kóry w prcch [] [] omówł włścwośc lgorymów E-PRC (Ehce Proporol Re Corol lgorhm) ERIC (Explc Re Ico for Cogeso voce) lgorymy e poswe lczby kywych połączeń sop obcąże łączy, ecyują o prękośc w źróeł, przez co zwększją wyjość sec Mją oe jek soe wy poewż wymgją zczego rozmru buforów w przełączkch TM, powoują powswe oscylcj, w skrjych przypkch mogą prowzć o esblośc sec Próbę wyelmow ych w pojął Izmlov w prcy [8], w kórej zpropoowł pcyjy lgorym serow ruchem w sec Zpropoowy lgorym uwzglę ezerowe czsy propgcj sygłów zpew sblość ukłu orz eoscylcyjy chrker przebegów przejścowych Z kole rozwąze przeswoe w prcy [9] zpew oporość ukłu regulcj zmy czsu propgcj sygłu w poszczególych połączech uorzy ego rykułu zpropoowl regulor zprojekowy w oprcu o mmlzcję ormy H eskończoość Korzyse włścwośc ukłu serow ruchem w sec zpewją kże regulory proporcjolo-różczkowe [4] ops w prcy [9] sreg serow wykorzysując sec euroowe Zpropoow sreg elmuje możlwą esblość ukłu orz gwruje opoweą jkość śwczoych w sec usług (Quly of Servce) Ze wzglęu wysępujące w sec zcze opóźe w rsmsj sygłów, w lerurze propoowo kże róże lgorymy wykorzysujące preykor Smh [ 6, 5 8] W prcch [6] orz [5 8] propoowo lowe regulory cągłe wykorzysujące preykcję ego ypu Z kole w prcch [] [2] opso elowe, (opore eokłość określe czsów RTT) regulory cągłe, w prcch [3 5] regulory yskree, o słym zmeym okrese yskreyzcj, współprcujące z preykorem Smh PWT 25 - POZNŃ 8-9 GRUDNI 25 /5

2 Źróło () opóźe T F () Źróło () opóźe T F - Iegror z syceem x() Regulor ( ) / opóźe T opóźe T Rys Moel sec W ym referce rozwżo połączeową seć eleformyczą, przykł ką jk seć TM prcując w rybe R Zpropoowo lgorym serow prękoścą w ych, kóry wykorzysuje preykor Smh, sprzężee bezpośree orz elowy regulor wupołożeowy Pokzo, że zpropoowe rozwąze we w przypku eprecyzyjego oszcow wrośc czsu RTT l poszczególych obwoów wrulych, gwruje pełe wykorzyse osępego psm, zrzem e powouje ury ych w wyku przecąże węzłów sec Pokzo kże, że zsosowe sprzęże bezpośreego o osępego psm umożlw poprwę jkośc usług (QoS) w lzowej sec 2 MODEL SIECI W prcy rozwżo połączeową seć eleformyczą, przykł ką jk seć TM prcując w rybe R Moel sec pokzo rysuku lzowy moel zwer źróeł ych, pojeyczy węzeł wąskego grł orz umeszczoy w ym węźle regulor, kóry geeruje łączą prękość w wszyskch źróeł Poszczególe źrół ją e z prękoścm (), gze, 2,, Przyjmujemy, że l kżego ( < ) orz że źrół są ele, węc zwsze mogą wć e z prękoścą wyzczoą przez regulor Pkey wysłe przez e źróło ocerją o węzł wąskego grł po upływe czsu T F Z chwlą ch ejśc o ego węzł, pkey są umeszcze w buforze, gze oczekują lszą rsmsję De zgromzoe w buforze worzą kolejkę, kórej ługość x() wyos - l czsu < x ( ) () - l czsu x( ) ( τ T τ (2) F Welkość ) wysępując w rówu (2) ozcz wykorzysą w chwl część osępego psm () W ukłze spełoe są erówośc ) ( ) mx (3) gze mx jes mksymlą wroścą osępego psm Iformcj zwro o se sec przekzyw jes o źróeł w pkech serujących (l sec TM są o komórk RM) Dl ego połącze czs RTT obegu ych pkeów wyos RTT TF T (4) gze T ozcz czs przejśc pkeu serującego z węzł wąskego grł o obork z powroem o źrół W omwym ukłze czs RTT jes merzoy w rkce wązyw połącze Ze wzglęu o, że może o być wyzczoy ylko z pewą okłoścą, w referce przyjęo, że esymow wrość RTT, może obegć o rzeczywsego czsu RTT zbo wpływ eokłośc ego oszcow złe ukłu serow 3 LGORYTM STEROWNI W referce propoujemy sępujący lgorym serow szybkoścą w ych Kże źróło w chwl je z prękoścą () rówą wrośc sygłu wyprcowego przez regulor w chwl T Zem ( ) ( T ) (5) przy czym ã() ozcz łączą prękość w wszyskch źróeł Jej wrość chwlow jes wyzcz przez regulor weług zleżośc ( ) mx mx sg x x( ) 2 2 (6) ( τ RTT ( gze welkośc x mx ozczją opoweo: wrość zą ługośc kolejk ych mksymlą prękość geerową przez regulor Jk wyk z rów (6) sygł serujący zleży o rgumeu fukcj sgum może przyjmowć we wrośc zero lub mx W ukłze przyjęo, że ) RTT mx > mx (7) lgorym serow określoy rówm (5) (6) wykorzysuje elowy eleme przełączjący, preykor Smh, sprzężee zwroe o ługośc kolejk x() sprzężee bezpośree o osępego psm () PWT 25 - POZNŃ 8-9 GRUDNI 25 2/5

3 Twerzee Jeżel spełoe są zleżośc () (7), o ługość kolejk ych oczekujących lszą rsmsję w buforze wąskego grł jes zwsze ogrczo z góry sępującą erówoścą przy czym > x( ) < x mx RTT (8) mx RTT < RTT ( RTT RTT ) Dowó Z zleżośc (6) wyk, że prękość ã() może przyjmowć ylko we wrośc zero lub mx Drug z ych wrośc jes geerow przez regulor jeye wey, gy rgume fukcj sgum jes o, węc gy x (9) x( ) ( ) τ RTT ( ) > () RTT Wprowźmy okowe we fukcje orz RTT ϕ ( ) ) ( ) τ () RTT ϕ ( ) ) ( ) τ (2) Fukcj ϕ() wyrż lośc ych, kóre: oczekują wysłe w buforze wąskego grł sowąc ługość kolejk ych x(); zosły e przez źrół, le skuek opóźeń T F e orły jeszcze o węzł wąskego grł; zosą e przez źrół, poewż opowe sygł serujący zosł już wygeerow przez regulor, le ze wzglęu opóźe T jeszcze e orł o jków Z kole welkość ϕ ( ) sow esymową przez regulor wrość fukcj ϕ() Przekszłcjąc rów () (2) orzymujemy ϕ( ) ) ϕ ( ) ϕ ( ) RTT RTT RTT RTT ( τ ( τ ( τ RTT ( τ (3) Z ej zleżośc wyk, że fukcje ϕ() ϕ ( ) różą sę o sebe o (), gze RTT ( ) ( ) τ (4) RTT Wrość ego wyrże zwsze leży o przezłu ( ), (5) gze: mx RTT > RTT mx RTT < RTT ( RTT RTT ) ( RTT RTT ) (6) (7) Poswjąc o rów () zleżośc (2) (5) orzymujemy ϕ ( ) ) τ ( τ T RTT RTT RTT RTT ( τ ( τ F RTT ( τ ( τ τ ( τ RTT ( τ τ ( τ τ (8) Zem w chwl fukcj ϕ() rośe wyłącze wey, gy sygł wyprcowy przez regulor przyjmuje wrość ã() mx Zgoe z zleżoścą () m o mejsce w syucj, gy spełoy jes wruek ϕ ( ) < x RTT ( ) (9) Poewż, fukcje ϕ() ϕ ( ) są ze sobą powąze zleżoścą (3), węc erówość (9) moż zpsć w posc ϕ ( ) ( ) < x RTT ( ) (2) Z kole borąc po uwgę efcję fukcj ϕ(), swerzmy że ługość kolejk x() speł erówość x( ) ϕ( ) (2) Zem x( ) ϕ( ) < x ( ) < x mx RTT RTT ( ) (22) co kończy owó werze Przeswoe werzee umożlw ukęce gube pkeów skuek przepełe bufor wąskego grł sec Tym smym werzee o pozwl wyelmowć porzebę rersmsj ych w omwym ukłze Twerzee 2 Jeżel spełoe są zleżośc () (7) wrość z ługośc kolejk w buforze wąskego grł jes wysrczjąco uż, z PWT 25 - POZNŃ 8-9 GRUDNI 25 3/5

4 x > RTT mx (23) o seje k chwl x, że > x x( ) > (24) Dowó W lzowym ukłze wrość fukcj ϕ() rośe co jmej w empe mx mx zwsze wey, gy rgume fukcj sgum jes o Zem prwzw jes mplkcj: jeżel ϕ ( ) < x o wrość fukcj ϕ() rośe W zwązku z ym, uwzglęjąc rówe (3) swerzmy, że wrość fukcj ϕ() zwsze rośe e wolej ż w empe mx mx, gy ϕ ( ) < x ( ) (25) Są wyk, że po upływe skończoego czsu x fukcj ϕ() osąge wrość x, sępe gy e zmleje pożej ej wrośc Zem l owolego czsu > x ϕ ( ) x (26) orąc po uwgę rówe (), erówość (26), orzymujemy x( ) x ( τ ) τ x RTT mx RTT (27) Osecze uwzglęjąc erówość (23) swerzmy, że l owolego czsu > x ługość kolejk ych w buforze wąskego grł jes ścśle o, co kończy owó werze Uowooe werzee pokzuje, że przy spełeu erówośc (23), w rozwżym ukłze możlwe jes pełe wykorzyse osępego psm Jes o so, z puku efekywego wykorzys zsobów sec, włścwość przeswoego w referce lgorymu serow 4 PRZYKŁD SYMULCYJNY W celu zweryfkow zpropoowej w referce meoy serow, przeprowzoo symulcję zł omwej sec Do symulcj zsosowo pke Mlb-Smulk lzowo moel sec zwerjący rzy połącze wrule Rzeczywse prmery poszczególych obwoów orz ch esymowe wrośc wykorzyse w regulorze zeswoo w bel T F T RTT RTT Połączee 5 ms 2 ms 35 ms 3 ms Połączee 2 2 ms 25 ms 45 ms 39 ms Połączee 3 25 ms 3 ms 55 ms 6 ms Tbel Prmery symulcj Wrość mx sygłu geerowego przez regulor wyos 5 komórek sekuę Dosępe psmo e przekrcz wrośc mx 2 Mb/s, jego przebeg pokzuje rysuek 2 Rys 2 Dosępe psmo wąskego grł () Zgoe z werzeem rugm, wrość z x ługośc kolejk ych w buforze wąskego grł pow być wększ ż 235 komórek W zwązku z ym, w symulcjch przyjęo x 25 komórek Rysuek 3 przesw przebeg ługośc kolejk ych w bej sec Rys 3 Długość kolejk x() l x 25 komórek Jk wć rysuku, zpropoowy lgorym serow zpew l czsu > x ścśle oą ługość kolejk ych x() oczekujących lszą rsmsję, co gwruje pełe wykorzyse osępego psm Z rugej sroy, kolejk ych x() w buforze wąskego grł w żej chwl e osąg wykjącej z werze perwszego wrośc grczej 483 komórek Możlwy jes węc k wybór prmerów ukłu, kóry elmuje ebezpeczeńswo ury ych w wyku przepełe bufor wąskego grł sec jeocześe umożlw pełe wykorzyse osępego psm Zpropoowy w referce lgorym serow w se usloym, j przy () cos zpew ezleżość ługośc kolejk ych w buforze wąskego grł o wrośc osępego psm Dzęk emu wrcj ej ługośc mleje, kże możlwe jes uzyske korzysych włścwośc ukłu róweż wey, gy wrość z ługośc kolejk zose opoweo zmejszo N rysuku 4 przeswoo wyk bń symulcyjych w syucj gy wrość x wyos 5 komórek Jk wć, zmejszee ego prmeru skukuje skróceem ługośc kolejk ych oczekujących lszą rsmsję, co z ym ze, powouje PWT 25 - POZNŃ 8-9 GRUDNI 25 4/5

5 zecyowe ogrczee czsu rsmsj ych Z prezeowego wykresu wyk poo, że e korzyse włścwośc osąge są koszem ylko ewelkego pogorsze wykorzys osępego psm Psmo e jes w peł wykorzyse ylko wey, gy jego wrość w sposób gły zcze wzrs Rys 4 Długość kolejk x() l x 5 komórek 5 PODSUMOWNIE W referce przeswoo elowy lgorym serow przepływem ych w połączeowej sec elersmsyjej o welu źrółch Zpropoowy lgorym wykorzysuje preykor Smh, elowy eleme wupołożeowy orz sprzężee bezpośree o osępego psm Opsy ukł serow pozwl w peł wykorzysć osępe psmo orz zpobeg przepełeu bufor ych w węźle wąskego grł, pommo wysępujących w ukłze rozbeżośc pomęzy rzeczywsym, oszcowym w regulorze czsem obegu formcj Wykorzyse w ukłze sprzęże bezpośreego o osępego psm pozwl poo uzyskć lepszą jkość usług (QoS), powoując ylko ezcze pogorszee wykorzys osępego psm Prc ukow fsow ze śroków Komeu ń Nukowych w lch jko projek bwczy 3 TC SPIS LITERTURY [] roszewcz, Noler flow corol sreges for coeco oree commuco eworks, Proceegs of he IEE Pr D: Corol Theory pplcos, Vol 44, No, 26 [2] roszewcz, O he robusess of oler R flow coroller for mul-source TM eworks Kwrlk Elekrok Telekomukcj, Vol 5, No 3, 25, sr [3] roszewcz, P Igcuk, Vrble smplg pero flow corol for coeco-oree commuco eworks Proceegs of SICE ul Coferece, Okym, Jpo, 25, sr 36-4 [4] roszewcz, T Molk, R rffc corol over mul-source sgle-boleeck TM eworks Jourl of pple Mhemcs Compuer Scece, Vol 4, No, 24, sr 43-5 [5] roszewcz, M Krbowńczyk, Smple Tme Flow Corol lgorhm For Fs Coeco Oree Commuco Neworks, Jourl of pple Compuer Scece, Vol, No, sr 5 6, 23 [6] F Gómez-Ser, J M Forés, F R Rubo, Deme compeso for R rffc corol over TM eworks, Corol Egeerg Prcce, Vol, sr 48-49, 22 [7] Grzech, Serowe ruchem w secch eleformyczych, Ofcy Wywcz Polechk Wrocłwskej, Wrocłw 22 [8] R Izmlov, pve feebck corol lgorhms for lrge rsfers hgh-spee eworks, IEEE Trscos o uomc Corol, Vol 4, sr , 995 [9] S Jgh, J Tllur, Precve cogeso corol of TM eworks: mulple sources/sgle buffer scero, uomc, Vol 38, sr 85-82, 22 [] R J, Cogeso corol rffc mgeme TM eworks: rece vces survey, Compuer Neworks ISDN Sysems, Vol 28, sr , 996 [] R J, S Klyrm, S Vswh, smple swch lgorhm, F-TM95-78R, luy 995 [2] L Kulkr, S L, Performce lyss of rebse feebck corol scheme, IEEE/CM Trsco o Neworkg, Vol 6, sr 797-8, 998 [3] K P Lbereux, Ch E Rohrs, P J skls, prccl coroller for explc re cogeso corol, IEEE Trscos o uomc Corol, Vol 47, sr , 22 [4] I Leglz, F Kmou, re-bse flow corol meho for R servce TM eworks, Compuer Neworks, Vol 34, sr 29-38, 2 [5] S Mscolo, Smh s prcple for cogeso corol hgh spee TM eworks, Proceegs of he 36h IEEE Coferece o Decso Corol, sr , S Dego 997 [6] S Mscolo, Cogeso corol hgh-spee commuco eworks usg he Smh prcple, uomc, Vol 35, sr , 999 [7] S Mscolo, Smh s prcple for cogeso corol hgh-spee eworks, IEEE Trscos o uomc Corol, Vol45, sr , 2 [8] S Mscolo, De-me fee-forwr surbce compeso for cogeso corol eworks, Ierol Jourl of Sysem Scece, Vol 34, sr , 23 [9] P F Que, slr, Ifr, H Özby, S Klyrm, T Kg, Re-bse flow corollers for commuco eworks he presece of ucer me-vryg mulple me-elys, uomc, Vol 38, sr , 22 PWT 25 - POZNŃ 8-9 GRUDNI 25 5/5