PDF de programación - Conmutación de circuitos Traffic Analysis

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS

Área de Ingeniería Telemática

Conmutación de circuitos

Traffic Analysis

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es



Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios

3º Ingeniería de Telecomunicación


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Problema tipo a resolver

•  Conmutador con líneas de entrada y de salida
•  Entradas usuarios finales o troncales: lo que nos importará es la
•  Salidas troncales (máximo N llamadas simultáneas salen)
•  Decidir N para poder cursar las llamadas con una probabilidad

cantidad de llamadas que llegan al conmutador

de bloqueo máxima objetivo

•  o decidir la cantidad de llamadas que puede cursar para un N y

ese máximo bloqueo

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Definiciones

Capacidad
•  Recursos de un sistema para dar un servicio, número de líneas de

salida!

•  Ej: nuestra centralita tiene 5 líneas para llamadas salientes

Carga (Intensidad de trafico)
•  Cantidad de servicio demandada al sistema, medida como cantidad de

recursos necesarios en un determinado momento

•  Ej: nuestra centralita tiene en media 3.2 llamadas salientes

Calidad de servicio
•  Medida del servicio obtenido del sistema
•  Ej: nuestra centralita con las líneas de entrada que tenemos y la carga

típica que soporta pierde menos del 0.1% de las llamadas

A continuación en más detalle!


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Capacidad

•  Medida de la habilidad del sistema para proporcionar

servicio

•  Típicamente se mide como el número de servidores

(líneas de salida, puertos de un conmutador!)

•  Variable de diseño del sistema
•  Proporcional al coste

–  Más capacidad = más coste y más calidad de servicio

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Carga o Tráfico

•  Medida de la demanda de servicio al sistema
•  Agregación de todas las peticiones de servicio de los usuarios
•  = recursos en uso del sistema bajo condiciones de servicio ideales
•  Variable aleatoria

–  Peticiones de servicio llegan de forma aleatoria
–  Solicitan servicio durante una cantidad de tiempo no predecible
•  Volumen de tráfico: suma de las duraciones de los servicios

Volumen de tráfico

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tiempo

J.C.Bellamy, “Digital Telephony”, Ed. Wiley Interscience

Carga o Tráfico


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•  Depende de

–  Número de usuarios (n)
–  Tasa a la que generan llamadas (!i)
–  Duración de las llamadas (s)

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•  El servidor no distingue el efecto del n o de !i

–  Ej: 600 usuarios, cada uno con una petición por hora, es

equivalente a 10 usuarios con una petición por minuto cada uno

•  Se reduce a:

–  Tasa de generación de llamadas de todos los usuarios (!)
–  Duración de las llamadas (s)

•  El primer paso del análisis de tráfico es la caracterización de las

llegadas de peticiones y la duración de las mismas

• 

Medida del Tráfico

Intensidad de tráfico

Volumen de tráfico
I =
Tiempo de observación =

Tiempo acumulado de ocupación

Tiempo de observación

–  600 usuarios, cada uno en media hace 1 llamada por hora
–  El tiempo medio de duración de las llamadas es de 3 minutos
–  ¿Cuanto tráfico representan?
–  Tiempo observación: 60 minutos
–  T. acumulado de ocupación : 600llamadas x 3minutos/llamada =

1800min

–  1800/60 = 30 Erlangs
–  ¿Significa esto que necesitamos 30 líneas?

•  Sin unidades físicas. Se mide en Erlangs (E) (Agner Krarup

Erlang 1878-1929)

•  1 Erlang = el tráfico que mantiene ocupada completamente una

línea durante el tiempo de observación

•  Ejemplo:


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Medida del Tráfico

•  Normalmente la intensidad del tráfico varía con el tiempo (no es
un proceso estocástico estacionario) pero se puede considerar
estable en un tiempo limitado

Tráfico

tráfico medio
Durante la mañana

tráfico medio
del día

tiempo

•  En telefonía se caracteriza por horas
•  Varía entre meses, entre días y entre horas del mismo día (y
•  Suele haber patrones semanales
•  Días de fiesta, el clima, etc. afectan al patrón

dentro de la hora)


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Hora cargada (busy hour)

•  Periodo de 60 minutos consecutivos
durante los cuales el volumen de
tráfico es máximo
Los análisis para dimensionamiento
de equipos se efectúan siempre
sobre la hora cargada

• 

•  Para determinarla se toman
medidas en intervalos de 15min y
entonces es el periodo de tiempo de
4 intervalos consecutivos con mayor
volumen de tráfico

•  No es el volumen de tráfico mayor
del año (nochevieja, día de la
madre,!) pues llevaría a un
sobredimensionamiento para la
mayor parte del tiempo
1 teléfono en hora cargada approx.
0.05-0.1 E y 3-4min duración

• 

•  Se calcula la hora cargada en un
periodo largo (unas semanas) en la
época del año de mayor tráfico

•  Diferentes patrones usuarios

residenciales y empresariales

J.C.Bellamy, “Digital Telephony”,
Ed. Wiley Interscience


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Calidad de servicio

•  Medida de la bondad del servicio proporcionado
•  En telefonía:

–  Probabilidad de bloqueo = probabilidad de que el sistema no pueda

aceptar una llamada entrante.

En ese caso:

–  Se descarta: La llamada es rechazada y el usuario a veces no
puede hacer una llamada " Menos calidad de servicio (congestion
theory)
–  Se hace esperar la llamada hasta que se libere un servidor: El
usuario a veces ve que sus llamadas tardan más en establecerse
" Menos calidad de servicio (queueing theory)
•  Requisito de diseño del sistema: probabilidad de bloqueo
•  Se suele distinguir:

objetivo y dimensionar la capacidad para conseguirla

–  Sistema en situación de Bloqueo

Todos los recursos están ocupados y una llamada nueva que
llegue será rechazada

–  Sistema en situación de Congestión
Se han empezado a rechazar llamadas

 Tráfico ofrecido vs cursado
•  Tráfico ofrecido: el tráfico total que sería cursado por una red

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que pudiera dar servicio a todas las peticiones

•  Diseño (por economía) hace que en ciertas situaciones no se

pueda cursar todo el tráfico (llamadas bloqueadas)

•  Asumiremos que las llamadas bloqueadas se “pierden” (no hay



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reintento)

•  El tráfico cursado es siempre menor o igual al ofrecido

Todos los servidores
ocupados = BLOQUEO


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Si llegan llamadas durante el
tiempo de bloqueo son rechazadas


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Repetimos: Problema tipo a resolver

•  Conmutador con líneas de entrada y de salida
•  Entradas usuarios finales o troncales: lo que nos importará es la
•  Salidas troncales (máximo N llamadas simultáneas salen)
•  Decidir N para poder cursar las llamadas con una probabilidad

cantidad de llamadas que llegan al conmutador

de bloqueo objetivo

•  o decidir la cantidad de llamadas que puede cursar para un N

…!

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Otro tipo de problema

•  Un servidor web single-threaded
•  Recibe peticiones de ficheros que debe obtener del disco duro
•  El S.O. atiende las peticiones en serie, completando una antes de

atender a la siguiente

•  Si el disco está ocupado el hilo del servidor web se bloqueará a la

espera de que el disco finalice

•  El disco es capaz de servir datos a C Mbps
•  Normalmente en estos casos el S.O encola peticiones que no pueden

ser atendidas en el momento (teoría de colas)


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Otro tipo de problema

•  Enlace entre dos conmutadores de paquetes
•  Los usuarios envían paquetes
•  Cada paquete monopoliza el enlace durante un tiempo

proporcional a su tamaño

•  Hay una memoria donde los paquetes acumulan retardo
•  Si se excede la ocupación de la misma se descartan
•  Teoría de colas