Gwarancja czasu dostarczenia pakietów oparta na wyznaczeniu opóźnień cząstkowych

Abstract

W poniższej pracy omówione zostanie zagadnienie gwarancji opóźnień pakietów w sieciach komputerowych. Proponowane rozwiązanie opiera się na wyznaczeniu opóźnień cząstkowych i na tej podstawie określenia całkowitego, minimalnego, możliwego do zagwarantowania czasu doręczenia pakietu danych. Opóźnienia cząstkowe są wyznaczane na podstawie aktualnego obciążenia węzła sieci i wymagań stawianych przez aplikację żądającą gwarancji jakości usługi. Zestawienie akceptowalnego opóźnienia dla danej trasy i wymagań aplikacji stanowi v-kanał – podstawowy obiekt obserwacji. Badanie poprawności przyjętej metody zostało przeprowadzone przy pomocy zaprojektowanej aplikacji umożliwiającej obserwacje zachowania sytemu z gwarancją opóźnień w zależności od zmiany szeregu parametrów wejściowych.
Autorzy: Rafał ŁOJEK, Leszek KOSZAŁKA

1. WPROWADZENIE

Ciągły rozwój w dziedzinie transmisji danych i sieci komputerowych, jak również dynamiczna rozbudowa infrastruktury sieciowej – powstawanie licznych sieci lokalnych, miejskich i włączanie ich do struktur sieci Internet, otworzył nowe pola zastosowań dla aplikacji sieciowych. Pojawienie się aplikacji wykorzystujących transmisję obrazu w czasie rzeczywistym, przekazywanie znacznych ilości danych multimedialnych, szybki i niezawodny dostęp do dużych baz danych stawia wymagania dotyczące wydajności i jakości transmisji danych. Mówiąc o jakości transmisji trzeba mieć na uwadze następujące aspekty: maksymalne i średnie opóźnienie pakietu, niezmienność czasu dostarczenia pakietu, prawdopodobieństwo niedostarczenia pakietu. Tak więc, aby zapewnić wysoki poziom wydajności i niezawodności działania aplikacji intensywnie wykorzystujących zasoby sieci, pożądane jest by spełnienie ich wymagań odnośnie jakości usług było zagwarantowane. Przez gwarancję jakości usługi rozumiemy kontrakt pomiędzy aplikacją a dostawcą usługi, w tym przypadku siecią, w celu zapewnienia spełnienia wymagań aplikacji [1]. Problemem, który należy rozwiązać, aby zapewnić gwarancje opóźnień transmisji jest wyznaczenie opóźnień wnoszonych przez każdy węzeł będący częścią drogi pakietu [2].

Rozwiązanie prezentowane w artykule – system V-Net, jest zestawem algorytmów realizujących gwarancje opóźnień. Proponowana metoda opiera się na określeniu opóźnień cząstkowych w węzłach na podstawie wolnych zasobów w węźle i wymagań stawianych przez aplikację [2]. V-Net operuje w trzech obszarach, zapewniając:
- gwarancję wydajności i jakości połączenia opartą na wynegocjowanym pomiędzy aplikacją a warstwą sieci przydzieleniu zasobów sieci dla wymagań aplikacji,
- elastyczność wynikająca z możliwości adaptacji V-Netu do różnorodnych mechanizmów sieciowych,
- racjonalne wykorzystanie zasobów sieci – dzięki zapewnieniu mechanizmów określających realny zakres opóźnień dla węzła na podstawie jego obciążenia i wymagań aplikacji.

W dalszej części niniejszej pracy zostaną poruszone następujące kwestie: opis struktury sytemu V-Net, reprezentacja sieci, wymagania stawiane przez aplikację, algorytm wyznaczania opóźnień cząstkowych, procedura ustanawiania v-kanału, opis zaprojektowanego i zaimplementowanego systemu eksperymentowania oraz wnioski wypływające z badań symulacyjnych.