Publicado el 24 de Mayo del 2018
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Creado hace 13a (13/01/2012)
IEEE ANDESCON 2004, Sesión Tutorial
13 de Agosto de 2004
Marco Aurelio Alzate Monroy
Universidad Distrital
SESION TUTORIAL Modelos de Tráfico y Calidad de Servicio en Redes IP Marco A. Alzate M.
Plan del Tutorial
1. Nivel de Desempeño y Calidad de Servicio: una
perspectiva histórica
2. Mecanismos de QoS
3. Arquitecturas de QoS
4. Componentes adicionales de QoS
5. Modelos de Tráfico
SESION TUTORIAL Modelos de Tráfico y Calidad de Servicio en Redes IP Marco A. Alzate M.
… Es muy conveniente, pero no necesario, tener conocimientos básicos
sobre tecnologías de redes de computadores y teoría de colas...
Plan del Tutorial
1. Nivel de Desempeño y Calidad de Servicio:
una perspectiva histórica
2. Mecanismos de QoS
3. Arquitecturas de QoS
4. Componentes adicionales de QoS
5. Modelos de Tráfico
SESION TUTORIAL Modelos de Tráfico y Calidad de Servicio en Redes IP Marco A. Alzate M.
1001011
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•
•
•
¿Cuántas veces obtengo tono de ocupado al levantar el auricular?
¿Cuánto me demoro en transmitir un archivo de 100KB?
¿Cuánto ruido y distorsión hay en las señales de audio, voz y/o video que
recibo?
¿Cuál es el tiempo de respuesta de la red cuando consulto la página web de mi
universidad?
¿Cuánto tiempo permanecen ocupados los recursos de la red?
SESION TUTORIAL Modelos de Tráfico y Calidad de Servicio en Redes IP Marco A. Alzate M.
El desempeño de la
red se refiere tanto a
la experiencia de los
usuarios como a la
utilización de los
recursos
(que son objetivos en conflicto)
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SESION TUTORIAL Modelos de Tráfico y Calidad de Servicio en Redes IP Marco A. Alzate M.
*
Cuando se asignan circuitos a conversaciones telefónicas se les garantiza un ancho de
banda, un retardo, una variación en el retardo y una tasa de errores adecuados. Sólo resta
satisfacer requerimientos de probabilidad de bloqueo. Si, en promedio, llegan llamadas
por minuto a una central con N circuitos y cada llamada tarda, en promedio, 1/ minutos,
donde las llegadas forman un proceso Poisson, la probabilidad de bloqueo está dada por la
fórmula B de Erlang,
donde / es la Intensidad de Tráfico.
1
1 = /M
2 = /M
3 = /M
4 = /M
5 = /M
6 = /M
7 = /M
8 = /M
9 = /M
10 = /M
11 = /M
.
.
.
M = /M
M >> N
2
3
.
.
.
N-1
N
SESION TUTORIAL Modelos de Tráfico y Calidad de Servicio en Redes IP Marco A. Alzate M.
NnnNBnNP0!!800900100011001200130014001500160010-1010-910-810-710-610-510-410-310-210-1100Probabilidad de bloqueo ErlangB para N=1000 circuitosFracción de llamadas bloqueadasIntensidad de tráfico, ro=lambda/mu*
Si, en promedio, llegan paquetes por segundo a un multiplexor
estadístico donde la longitud de los paquetes y la capacidad del enlace de
salida son tales que, en promedio, cada paquete tarda 1/ segundos en ser
transmitido, las llegadas forman un proceso Poisson y los tiempos de
transmisión son independientes y están exponencialmente distribuidos, el
retardo promedio de cada paquete en el multiplexor está dado por el
modelo M/M/1,
1 = /M
2 = /M
3 = /M
4 = /M
5 = /M
.
.
.
M = /M
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1D00.10.20.30.40.50.60.70.80.91100101102Retardo normalizado, mu*DIntensidad de tráfico, ro = landa / mu• Las aplicaciones eran homogéneas: Todas requerían el
mismo nivel de desempeño
– Una determinada probabilidad de bloqueo para las llamadas de
voz
– Un determinado retardo promedio para los paquetes de datos
• Bastaba con diseñar la red para el nivel de desempeño
deseado
• Ese nivel de desempeño correspondía con la calidad de
servicio (QoS) ofrecida a todos los usuarios de la red
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• Opción 1: Utilizar una red diseñada para atender
llamadas de voz con una probabilidad de bloqueo dada
– ¿Establecer un circuito para cada paquete?
• Tiempo de establecimiento = 10 s
• Tiempo de transmisión = 10 ms
– ¿Establecer un circuito para cada flujo de paquetes?
• Factor de utilización ~ 1%
• Opción 2: Utilizar una red diseñada para atender paquetes
de datos con un retardo promedio dado
– Retardos excesivos
– Variaciones en el retardo
– Corrección de errores inútil
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N1 ranuras
para la clase 1
(bloqueo)
N2 ranuras
para la clase 2
(retardo)
N1 ranuras
para la clase 1
(bloqueo)
N2 ranuras
para la clase 2
(retardo)
Trama 1
N ranuras
Trama 2
N ranuras
1, 1
2, 2
C
o
n
t
r
o
l
a
d
o
r
1
2
3
.
.
.
N-1
N
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0246810100101Retardo promedio de paquetes de datos, mu2*D, con N=10, N1=8ro2ro1=0 ro1=3 ro1=7 ro1=Inf110111!!NnnNBnNPBP1121101022220112!/)!1)((!/!/)(1NiiNjjiNiNNjjijiNiNjiND• En una conversación la voz permanece activa alrededor
del 40% del tiempo
• Se puede paquetizar la voz para aprovechar estos
períodos de silencio
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012345678Señal de voz del abonado B012345678Clasificación de sonidos/silenciosPRODUCIENDO SONIDOHACIENDO SILENCIOESCUCHANDOHABLANDOA1B1B2MicrófonoConversiónA / DCodificaciónPaquetizaciónClasificaciónSonido / SilencioPaquetes NoTransmitidosSESION TUTORIAL Modelos de Tráfico y Calidad de Servicio en Redes IP Marco A. Alzate M.
• Si un paquete de voz encuentra todos los enlaces ocupados, tal vez pueda esperar
a que se desocupe el siguiente. Sin embargo, como el retardo es un criterio de
desempeño importante para él, se debe atender con prioridad:
1, 1
2, 2
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1211D21121DD00.10.20.30.40.50.60.70.80.91100101102103Retardo promedio baja prioridadro2ro1=0 ro1=0.5ro1=0.81, 1
2, 2
1, 1:
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ttttRpR0RSS+R0'-R0R0'RpSeñal de vozen el transmisorPaquetes enviadospor el transmisorLlegada de paquetesal receptorSeñal de vozreconstruida1, 1
2, 2
2, 2:
NAK
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• Diseñado a finales de los 80‟s, desarrollado a comienzos de los 90‟s, gran auge a finales de
los 90‟s, prometía resolver todos los problemas de telecomunicaciones del mundo
integrando voz, datos, imágenes, audio y video. Sin embargo hoy se encuentra en franco
decline.
•
Idea principal: Paquetes cortos y de longitud constante conmutados por hardware sin
funcionalidad explícita por aplicación (esa funcionalidad se debe conseguir entre extremos)
1
2
3
.
.
.
N-1
N
Matriz de
Conmutación
ATM
.
.
.
1
2
3
.
.
.
N-1
N
.
.
.
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1D211DClases de Servicios:
CBR Tasa de Bits Constante
rt-VBR Tasa Variable de Bits en Tiempo Real
nrt-VBR Tasa Variable de Bits no en Tiempo Real
UBR Tasa de Bits no Especificada
ABR Tasa de Bits Disponible
Parámetros de Tráfico: PCR Pico de Tasa de Celdas
CDVT Tolerancia a la Variación del Retardo de las Celdas
SCR Tasa de Celdas Sostenible
MBS Máximo Tamaño de una Ráfaga de Celdas
Parámetros de QoS:
CLR Razón de Pérdida de Celdas
CDV Variación del Retardo de las Celdas
CTD Retardo de Transferencia de las Celdas
MCR Mínima Tasa de Celdas
BT Tolerancia a las Ráfagas
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X.25
IP
Volumen
de
tráfico
Conmutación de Circuitos
ATM
tiempo
Web FTP Correo Noticias
Voz Video Audio
IP
Ethernet
Líneas de Alta
FrameRelay
Bluetooth
802.11
ATM
Satélite
SESION TUTORIAL Modelos de Tráfico y Calidad de Servicio en Redes IP Marco A. Alzate M.
Ofrecer Calidad de Servicio consiste en Garantizar un
Nivel de Desempeño adecuado para cada una de las
aplicaciones que la red atiende
Las redes IP modernas deben atender mucho más de dos tipos de aplicación:
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AplicaciónRetardoVariación delretardoAncho debandaErroresPérdidasDatos interactivosbajabajabajaaltaaltaTransferencia de archivosbajabajaaltaaltaaltaNavegación WebmedianamedianamedianaaltaaltaCorreo Electrónico (texto)bajabajabajamedianaaltaVozmedianaaltamedianabajabajaDifusión de audiobajaaltamedianamedianamedianaDifusión de videobajaaltaaltamedianamedianaVideo y audio interactivosmedianaaltaaltamedianamedianaTasa de Pérdidas
10-2
10-4
10-6
10-8
10-10
Voz
Datos
Interactivos
Transferencia
de Archivos
Navegación Web
Video Interactivo
Emulación de
Circuitos
Difusión de Video
10-6
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
100
101
Retardo (s)
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• El servicio por defecto es el mejor esfuerzo o, mejor dicho,
“ningún esfuerzo”:
– Cuando a un nodo llega un paquete, se compara su dirección de destino con la
tabla de enrutamiento para decidir cuál es el pu
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