“asignaciÓn optima del ancho de banda para redes atm

“ASIGNACIÓN OPTIMA DEL ANCHO DE BANDA PARA

REDES ATM CONSIDERANDO QOS”

TESIS DE MAESTRIA PRESENTADA POR:

ING. CATALINA HERRERA DUQUE COD. 200119011

ING. JOHANNA CAROLINA RODRÍGUEZ GUZMAN COD. 200117438

DIRIGIDA POR: PhD. NESTOR MISAEL PEÑA TRASLAVIÑA

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA PROGRAMA DE MAGÍSTER

BOGOTA DICIEMBRE DE 2002

IEM-2002-II-07

CATALINA HERRERA DUQUE JOHANNA CAROLINA RODRIGUEZ G

1

RESUMEN

En ésta tesis se introducen diferentes métodos para estimar la reserva de recursos

para redes ATM a partir de las características del tráfico y de la red, en principio

se hace una recopilación de las principales características de una red ATM, luego

se calcula la reserva óptima que asigna un ancho de banda off-line siguiendo un

proceso propuesto por diferentes autores basado en condensar la información de

un tráfico de tasa variable en una serie de puntos; posteriormente se evalúa un

nuevo proceso que asigna el ancho de banda dinámico on-line para terminar con la

propuesta de un nuevo método off/on-line en el que se presenta una asignación

de ancho de banda dinámica, pero con un punto de partida óptimo (resultado off-

line), aprovechando de la mejor manera los recursos.

IEM-2002-II-07


2

INDICE GENERAL

Pag.

INTRODUCCIÓN .............................................................................................8

1. OBJETIVOS Y JUSTIFICACION ..................................................................9

1.1. OBJETIVOS GENERALES.........................................................................9

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................................9

1.3. JUSTIFICACIÓN.................................................................................... 10

2. BREVE MARCO TEORICO ......................................................................... 12

2.1. ATM [CiscoATM02], [Hernández01], [Siu95] ..................................... 12

2.1.1. Jerarquía De Transmisión De Las Redes ATM.......................................... 15

2.1.1.1. Canal Virtual (VC)................................................................................ 16

2.1.1.2. Trayecto Virtual (VP) ........................................................................... 16

2.1.1.3. Sección Física (PS) .............................................................................. 16

2.1.2. Modelo De Referencia ATM..................................................................... 17

2.1.2.1. Nivel de Adaptación ATM (AAL)............................................................ 17

2.1.2.2. Nivel Modo de Transferencia Asíncrona (ATM) ...................................... 18

2.1.2.3. Nivel Físico (PL) .................................................................................. 19

2.1.3. Composicion De Una Celda ATM ............................................................. 20

2.1.4. Aplicaciones Típicas De ATM.................................................................. 21

IEM-2002-II-07


3

2.2. CALIDAD DE SERVICIO [Fahmy99], [Hernández01], [Boudec98],

[Yokotani01] ................................................................................................ 22

2.2.1. QoS En Diferentes Tecnologías ............................................................... 24

2.2.1.1. Foros ATM y FRAME RELAY.................................................................. 25

2.2.1.2. IEEE................................................................................................... 25

2.2.1.3. IETF................................................................................................... 26

2.2.2. Implementación De QoS......................................................................... 27

2.2.2.1. Implementación En Las Aplicaciones .................................................... 28

2.2.2.2. Implementación En Las Estaciones De Trabajo De La Red ..................... 28

2.2.2.3. Implementación En El Equipo............................................................... 28

2.2.3. Parámetros De QoS................................................................................ 29

2.2.3.1. Bandwidth (Ancho de Banda)............................................................... 29

2.2.3.2. Latency (Latencia)............................................................................... 29

2.2.3.3. Jitter .................................................................................................. 30

2.2.3.4. Packet Error Rate (PER)....................................................................... 30

2.3. CALIDAD DE SERVICIO EN REDES ATM .............................................. 30

2.3.1. Componentes De La Gestión De Tráfico................................................... 31

2.3.1.1. Contrato De Tráfico ............................................................................. 32

2.3.1.1.1. Categorías De Servicio ...................................................................... 32

2.3.1.1.1.1. Servicio CBR.................................................................................. 32

2.3.1.1.1.2. Servicio VBR.................................................................................. 33

2.3.1.1.1.3. Servicio ABR.................................................................................. 33

2.3.1.1.1.4. Servicio UBR ................................................................................. 33

2.3.1.1.1.5. Servicio GFR.................................................................................. 34

2.3.1.1.2 Parámetros De La Calidad De Servicio................................................. 34

2.3.1.1.2.1. Cell Loss Ratio (CLR) ..................................................................... 35

2.3.1.1.2.2. Cell Transfer Delay (CTD) .............................................................. 35

IEM-2002-II-07


4

2.3.1.1.2.3. Cell Delay Variation (CDV).............................................................. 35

2.3.1.1.2.4. Cell Error Ratio (CER) .................................................................... 35

2.3.1.1.2.5. Severely Errored Cell Block Ratio (SECBR)....................................... 36

2.3.1.1.2.6. Cell Misinsertion Rate (CMR) .......................................................... 36

2.3.1.1.3. Modelo Del Tráfico ........................................................................... 37

2.3.1.1.3.1. Peak Cell Rate (PCR)...................................................................... 37

2.3.1.1.3.2. Sustainable Cell Rate (SCR)............................................................ 38

2.3.1.1.3.3. Maximum Burst Size (MBS) ............................................................ 38

2.3.1.1.3.4. Minimum Cell Rate (MCR) .............................................................. 39

2.3.1.1.4. Ajuste Del Tráfico............................................................................. 39

2.3.1.2. Control De Admisión De Conexiones (CAC) ........................................... 40

2.3.1.3. Control De Congestión......................................................................... 40

3. TRAZAS MPEG [Hernández01], [Izquierdo99], [Rose95 -II] ................ 41

3.1. TRAZAS USADAS................................................................................... 43

4. RESERVA DE ANCHO DE BANDA ............................................................. 44

4.1 INSERCION DEL TRAFICO A LA RED .................................................... 44

4.2 MÉTODO DE ASIGNACIÓN DEL ANCHO DE BANDA OFF-LINE

TENIENDO EN CUENTA QOS........................................................................ 48

4.3 METODO DE ASIGNACIÓN DEL ANCHO DE BANDA ON-LINE ............. 57

5. PROPUESTA: METODO D E ASIGNACION DEL ANCHO DE BANDA

OFF/ON -LINE ............................................................................................... 66

6. RESULTADOS EXPERIMENTALES ............................................................ 68

7. NUEVAS LINEAS DE TRABAJO ................................................................. 81

8. CONCLUSIONES ....................................................................................... 82

9. REFERENCIAS .......................................................................................... 84

ANEXO : LISTA DE ABREVIATURAS ............................................................ 91

IEM-2002-II-07


5

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 2.1. Red tanto publica como privada ATM [CiscoATM02] ............................14

Figura 2.2. Formas de conmutación utilizadas por ATM [CiscoATM02]..................15

Figura 2.3. VCs concatenados para crear VPs [CiscoATM02] ..................................16

Figura 2.4. Modelo de referencia OSI vs. Modelo de referencia ATM [CiscoATM02]

.................................................................................................................................17

Figura 2.5. Nivel AAL [CiscoATM02]...........................................................................18

Figura 2.6. Nivel Físico [CiscoATM02]........................................................................19

Figura 2.7. Integracion de capas del modelo ATM [CiscoATM02] ..........................20

Figura 2.8. Celda ATM [CiscoATM02] ........................................................................21

Figura 2.9. Ancho de Banda utilizado por ciertas aplicaciones ................................22

Figura 2.10. Triángulo de QoS ...................................................................................23

Figura 2.11. Factores que afectan la calidad percibida............................................24

Figura 2.12. Diferencias entre las clases de servicio [Hernández01] .....................34

Figura 2.13. Densidad de la probabilidad del retraso [Hernández01] ....................37

Figura 2.14. Tráfico CBR [Hernández01] ..................................................................38

Figura 2.15. Tráfico VBR [Hernández01] ..................................................................38

Figura 2.16. Parámetros para cada tipo de servicio [Hernández01] ......................39

Figura 4.1 Algoritmo leaky bucket. ............................................................................44

Figura 4.2. Cálculo de acumulado en el buffer (celdas)...........................................45

Figura 4.3 Selección del ó apropiado. ........................................................................46

Figura 4.4 Tráfico LAMBS1500....................................................................................47

IEM-2002-II-07


6

Figura 4.5 valores de ói en función del tiempo para una tasa ñ de 1Mb/s. .........48

Figura 4.6 Cálculo de la reserva óptima ....................................................................52

Figura 4.7 Relación entre A(t), A*(t) y E*(t) ..............................................................54

Figura 4.8 Descripción del método on-line ................................................................59

Figura 4.9 Relación entre T y st .................................................................................60

Figura 4.10 Comportamiento de E(Pc,Pd) (*: parámetro calculado mayor que el

deseado, -: parámetro calculado menor que el deseado) ..................................62

Figura 4.11 Algoritmo de control ...............................................................................64

Figura 5.1 Método off/on-line .....................................................................................67

Figura 6.1 Descripción del simulador .........................................................................69

Figura 6.2 Envolvente empírica (-) y puntos envolventes (*) de RACE..................72

Figura 6.3 Asignación de ancho de banda para RACE usando los métodos on-line

(-) y off/on-line (*).................................................................................................73

Figura 6.4 Retardo máximo de RACE usando los métodos on-line (-) y off/on-line

(*). ...........................................................................................................................74

Figura 6.5 Parámetro CLR para RACE, método on-line (-), método off/on-line (*)

(Gráfica logaritimica) ..............................................................................................75

Figura 6.6 Clasificación de las trazas según su ancho de banda promedio para el

método on-line........................................................................................................78

Figura 6.7 Clasificación de las trazas según su ancho de banda promedio para el

método off/on-line..................................................................................................79

Figura 6.8 Histograma comparativo ancho de banda promedio on-line (barras

negras) vs. off/on-line (barras blancas) ...............................................................80

IEM-2002-II-07


7

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 4.1 Valores de retardo máximo recomendados. .............................................49

Tabla 4.2 Valores de CLR recomendados...................................................................58

Tabla 6.1 Resultados de 16 trazas MPEG-I................................................................76

Tabla 6.2 Clasificación del video según su ancho de banda promedio, método on-

line. ..........................................................................................................................77

Tabla 6.3 Clasificación del video según su ancho de banda promedio, método

off/on-line................................................................................................................78

Tabla 8.1. Categorías de las trazas según el ancho de banda promedio utilizado 83

IEM-2002-II-07


8

INTRODUCCIÓN

La actual demanda de aplicaciones relacionadas con información multimedia, como

son la video-conferencia, audio-conferencia, video bajo demanda o sistemas como

teletrabajo, telemedicina, etc. y su coexistencia con aplicaciones más clásicas

(bases de datos, transferencias de archivos, paginas web (www), etc.), requiere

tecnologías de comunicaciones capaces de ofrecer elevadas prestaciones. Estas

elevadas prestaciones están directamente relacionadas con la calidad de servicio

(QoS) y concretamente con conceptos como el ancho de banda y la velocidad de

transmisión (throughput), el retardo de las transferencias (delay); la variabilidad

en el retardo (jitter); la fiabilidad (reliability) de las transmisiones y la posibilidad

de gestionar múltiples clases de servicio o flujos de información en redes que lo

soporten.

Para que las redes de comunicaciones puedan ofrecer estas prestaciones es

necesario optimizar la calidad de servicio de la red modificando en lo posible los

diferentes parámetros que la determinan.

Es por ello que para esta investigación se propone desarrollar un método que

realice una adecuada asignación del ancho de banda en redes ATM, ya que esta

tecnología es según la ITU la más apropiada para usar en las redes RDSI en banda

ancha respetando dos parámetros de la calidad de servicio como son el retardo

máximo entre emisor y receptor y la tasa de pérdida de celdas.

IEM-2002-II-07


9

1. OBJETIVOS Y JUSTIFICACION

1.1. OBJETIVOS GENERALES

v Determinar los aspectos claves del protocolo de bajo nivel más adecuado

para la transmisión multimedia: ATM.

v Reconocer porque la calidad de servicio es un factor primordial en todos los

campos aplicables a la vida cotidiana.

v Enfocar el término calidad de servicio (QoS) a las redes ATM

v Entender los modelos existentes que caracterizan la asignación de ancho de

banda en un red ATM e identificar posibles problemas en dichos modelos.

v Realizar una propuesta de un método de asignación de ancho de banda que

optimice la calidad de servicio.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

v Identificar como afectan cada uno de los parámetros de la calidad de

servicio, la asignación del ancho de banda de la red.

v Comprender el proceso evolutivo de los modelos que caracterizan el tráfico,

utilizados para asignar ancho de banda en una red ATM.

v Identificar claramente el problema de asignar un ancho de banda eficiente,

que mantenga una calidad de servicio pero que minimice el desperdicio de

recursos en redes ATM.

v Comparar los métodos utilizados para la asignación de ancho de banda,

analizar sus rendimientos y comparar resultados.

v Evaluar los esquemas actuales utilizados en la asignación de ancho de

banda y analizar su rendimiento para proponer una solución mejorada.

IEM-2002-II-07


10

1.3. JUSTIFICACIÓN

Las empresas (sean de servicio o no) reconocen a la calidad de servicio como una

variable estratégica esencial, fuente de ventaja competitiva en el mercado. El

servicio es en sí mismo, un valor empresarial y personal que surge como

herramienta primordial para lograr la satisfacción del cliente y obtener su lealtad.

Solo si las empresas son capaces de brindar "ese valor", obtendrán la preferencia

del cliente y mejoraran su posición en el mercado.

En todo intento de mantención o mejoramiento de calidad de servicio el problema

de su medición es principal y complejo. Es necesario entonces, desarrollar

procedimientos que permitan un monitoreo de la calidad de servicio, sobre una

base metodológica sólida, y que permitan resultados positivos.

La calidad de servicio es la medida de la satisfacción de las expectativas del

consumidor en relación al servicio recibido, que para nuestro caso se traduce

como la capacidad de una red para entregar un servicio específico a un tipo

concreto de tráfico.

Los consumidores (en general) evalúan la calidad de servicio a través de cinco

dimensiones: tangibilidad, confiabilidad, capacidad de respuesta, seguridad y

empatía. Aplicado a las redes de comunicaciones la calidad de servicio se mide en

términos de tiempo de entrega de los paquetes de información (retraso), la tasa

de pérdida de información, el ancho de banda, eficiencia en el uso de la red, la

tasa de errores o retransmisiones.

IEM-2002-II-07


11

Día a día la tecnología avanza y el objetivo de cualquier proveedor de red debe ser

el de tener una calidad de servicio óptima, ya que las aplicaciones que van

surgiendo requieren cada vez mas de un gran ancho de banda con tiempos de

respuesta mínimos, lo cual indica que se debe realizar una comunicación siempre y

cuando la red pueda cumplir con la calidad de servicio ofrecida.

El tráfico multimedia suele tener alta variabilidad en la tasa de transmisión, lo que

implica que para garantizar la calidad de servicio se hagan unas reservas elevadas

de recursos, lo que puede resultar muy costoso en cierto tipo de redes.

Pero debido a la alta variabilidad de este tráfico, en muchos momentos estos

recursos no son utilizados (generando un desperdicio). La disminución de la

reserva puede implicar un incumplimiento de la calidad de servicio especificado,

pero al mismo tiempo puede llevar a minimizar el desperdicio de recursos.

Uno de estos recursos en particular es el ancho de banda, por lo que ésta

investigación se centra en el problema de asignar un ancho de banda eficiente,

que mantenga una calidad de servicio pero que minimice el desperdicio de

recursos en redes ATM

IEM-2002-II-07


12

2. BREVE MARCO TEORICO

En esta sección se presentan los conceptos básicos de ATM, Calidad de Servicio y

finalmente como se maneja la Calidad de Servicio en las redes ATM.

2.1. ATM [CiscoATM02], [Hernández01], [Siu95]

La primera referencia del ATM (Asynchronous Transfer Mode) tiene lugar en los

años 60 cuando un norteamericano de origen oriental perteneciente a los

laboratorios Bell describió y patentó un modo de transferencia no síncrono. Sin

embargo el ATM no se hizo popular hasta 1988 cuando el ITU decidió que sería la

tecnología de conmutación de las futuras redes RDSI en banda ancha.

El modo de transferencia asíncrono (ATM) es una técnica orientada a paquetes, en

la que el flujo de información se organiza en bloques de tamaño fijo y pequeño (53

bytes), que reciben el nombre de celdas que se transfieren usando la técnica de

multiplexación asíncrona por división en el tiempo. Es un modo de transferencia

orientado a la conexión, es decir, una conexión necesita ser establecida entre dos

puntos con un protocolo de señalización antes de cualquier transferencia de datos.

La información de señalización va por un canal virtual diferente, evitando así

cualquier problemática que pudiera surgir y se garantiza la secuencia de entrega

de las celdas transmitidas por el mismo canal virtual. No existe protección contra

errores ni control de flujo en la transferencia de información entre los enlaces,

estos se realizan extremo a extremo entre los terminales de manera transparente

a la red, aunque existe un control del tráfico y la congestión en la red. Es

asíncrono ya que las celdas no deben ser periódicas.

IEM-2002-II-07


13

La cabecera de las celdas tiene como funcionalidad identificar las celdas

pertenecientes a la misma comunicación, es decir, al mismo circuito virtual.

En una red ATM las comunicaciones se establecen a través de un conjunto de

dispositivos intermedios llamados switches. Transmisiones de diferentes tipos,

incluyendo video, voz y datos pueden ser mezcladas en una transmisión ATM que

puede tener rangos de 155 Mbps a 2.5Gbps. Esta velocidad puede ser dirigida a un

usuario, grupo de trabajo o una red entera, porque ATM no reserva posiciones

específicas en una celda para tipos específicos de información. Su ancho de banda

puede ser optimizado identificando el ancho de banda bajo demanda.

El propósito de ATM es el de permitir a los usuarios mucha más flexibilidad para

seleccionar cualquier ancho de banda que desee para favorecer su aplicación,

permitiéndose así un mejor aprovechamiento de éste, ya que podremos asignar

diferente cantidad para diferentes aplicaciones que manejen un mayor o menor

volumen de información ( Correo electrónico vs. Aplicaciones multimedia ). La

mayor parte de la base instalada de equipo de usuario tienen puertas con anchos

de banda diseñados para competir con los sistemas de comunicación para los

cuales se conecta. El propósito de ATM es el de permitir más opciones para

diseñadores de equipo de usuario, así que el ancho de banda de los puertos

puede ser más cercanamente competitivo a los requerimientos de las aplicaciones

de usuario.

IEM-2002-II-07


14

Figura 2.1. Red tanto publica como privada ATM [CiscoATM02]

Otro propósito de ATM es el de permitir al usuario variar el ancho de banda

durante el curso de una comunicación. Esto debe de hacer notar que todas las

formas de comunicación en su forma pura requieren una variación de ancho de

banda dinámico. Las voces contienen pausas entre palabras, fax e imagen

congelada, contienen áreas con más detalles que otras y el video tienen más rango

de información cuando las escenas involucran más movimiento.

ATM proporciona las mejores características de las redes de paquetes y de las

redes de circuitos conmutados como formas de conmutación.

Public ATM network

Private ATM network

To WAN

IEM-2002-II-07


15

Figura 2.2. Formas de conmutación utilizadas por ATM [CiscoATM02]

2.1.1. Jerarquía De Transmisión De Las Redes ATM

Bajo un punto de vista basado exclusivamente en la transmisión, el modelo de red

ATM se puede dividir en tres niveles que se combinan de forma jerárquica de

modo que cada capa superior puede tener uno o varios de los elementos

inferiores.

Tiempo real Muy transparente Baja Latencia Sencillo, predecible

Conmutación de circuitos

ATM

Conmutación de paquetes

Multiplexado estadístico Recursos compartidos Caudal variable Eficiente, flexible

Tiempo real Transparente multiplexado estadístico Recursos compartidos Flexible, eficiente

IEM-2002-II-07


16

2.1.1.1. Canal Virtual (VC)

Así llamada a la conexión unidireccional entre usuarios. Importante resaltar la

unidireccionalidad: si dos usuarios quisieran estar conectados en Full Duplex

deberán utilizar dos canales. Los VC, además de transportar datos entre usuarios,

también son utilizados para transportar la señalización y la gestión de la red.

2.1.1.2. Trayecto Virtual (VP)

Se entiende al conjunto de canales virtuales que atraviesan multiplexadamente un

tramo de la red ATM. Los VP facilitan la conmutación de los canales virtuales, pues

conectan tramos enteros de la red ATM. De no existir por cada conexión entre

usuarios obligaría a reelaborar todas las tablas de enrutamiento de los nodos

atravesados lo cual supondría un incremento del tiempo necesario para establecer

una conexión.

2.1.1.3. Sección Física (PS)

Conecta y proporciona continuidad digital entre los diferentes elementos que

componen la red controlando el flujo de bits. Debe mantener en óptimas

condiciones las señales físicas, eléctricas u ópticas regenerándolas cuando resultan

afectadas por atenuaciones, ruido o distorsiones.

Figura 2.3. VCs concatenados para crear VPs [CiscoATM02]

VC

VC

VC

VC

IEM-2002-II-07


17

2.1.2. Modelo De Referencia ATM

Bajo una perspectiva arquitectónica el ATM se divide en tres niveles que ocupan

las capas 1 y parte de la 2 del modelo de referencia OSI:

Figura 2.4. Modelo de referencia OSI vs. Modelo de referencia ATM [CiscoATM02]

2.1.2.1. Nivel de Adaptación ATM (AAL)

Se encarga de las relaciones con el mundo externo. Acepta todo tipo de

información heterogénea y la segmenta en paquetes de 48 bytes a la velocidad

que fue generada por los usuarios. Sólo se encuentra en los puntos terminales de

la red. Según el modelo OSI maneja, en el nivel 2, las conexiones entre la red ATM

y los recursos no ATM pertenecientes a los usuarios finales.

Aplication

OSI reference modal

Presentation

Session

Transport

Network

Data link

Physical

Higher Layers

Higher Layers

ATM adaptation layer

ATM layer

Phisical layer

Control plane User plane

IEM-2002-II-07


18

El Nivel de Adaptación ATM adapta cada tráfico a su velocidad inicial, segmenta

/reensambla la información en trozos de 48 bits, detecta celdas erróneas o

perdidas, y mantiene el sincronismo entre los usuarios conectados.

Figura 2.5. Nivel AAL [CiscoATM02]

2.1.2.2. Nivel Modo de Transferencia Asíncrona (ATM)

Encargado de construir las cabeceras de las celdas ATM, responsable del

enrutamiento y el multiplexado de las celdas a través de los Canales y Rutas

Virtuales. También es misión suya el control del flujo de datos y la detección de

errores ocurridos en la cabecera aunque no en los datos.

Circuit Emulation

Variable Rate

Data Transfer

Minimiun Overhead

Sources

IEM-2002-II-07


19

2.1.2.3. Nivel Físico (PL)

Es el nivel inferior encargado de controlar las señales físicas, ya sean ópticas o

eléctricas, e independizarlas de los niveles superiores de protocolo adaptándolas al

medio de transmisión y codificación utilizado. Puede soportar diversas

configuraciones punto-a-punto y punto-a-multipunto. En una red ATM se

distinguen dos tipos de nodos: los terminales que proporcionan los puntos de

acceso a los usuarios finales y los nodos de conmutación responsables dentro de la

red del enrutamiento de las celdas.

Figura 2.6. Nivel Físico [CiscoATM02]

IEM-2002-II-07


20

Figura 2.7. Integracion de capas del modelo ATM [CiscoATM02]

2.1.3. Composicion De Una Celda ATM

Son estructuras de datos de 53 bytes compuestas por dos campos principales:

1.- Encabezado: Sus 5 bytes tienen tres funciones principales: identificación del

canal, información para la detección de errores y si la celda es o no utilizada.

Eventualmente puede contener también corrección de errores, número de

secuencia, etc.

2.- Payload: Tiene 48 bytes fundamentalmente con datos del usuario y

protocolos AAL que también son considerados como datos del usuario.

IEM-2002-II-07


21

La Capa de Adaptación a ATM adapta y segmenta el flujo de tráfico en celdas de

48 bytes. La capa ATM añade los 5 bytes del encabezado, y los pasa a la Capa

Física, que convierte las celdas en señales eléctricas u ópticas.

Figura 2.8. Celda ATM [CiscoATM02]

2.1.4. Aplicaciones Típicas De ATM

ATM debe ser capaz de llevar servicios de banda ancha alta, tales como Televisión

de alta definición (HDTV High Definition Television) así como los servicios más

convencionales de Banda ancha baja tales como la voz. Son aplicaciones típicas de

ATM las siguientes:

v Intercambio de información en tiempo real.

v Interconexión de Redes de Área Local (LAN) que requieran un gran ancho

de banda.

v Interconexión de PBX

v Acceso a Internet de alta velocidad.

v Videoconferencia.

v Voz con compresión y supresión de silencios.

Header Payload

5 48

IEM-2002-II-07


22

v Distribución de Audio/ Vídeo.

2.2. CALIDAD DE SERVICIO [Fahmy99], [Hernández01], [Boudec98],

[Yokotani01]

La Calidad de Servicio se traduce como la capacidad de una red para entregar un

servicio específico a un tipo concreto de tráfico, utilizando diferentes tecnologías

de transporte, tales como Frame Relay, Modo de Transferencia Asíncrono (ATM),

Jerarquía Digital Síncrona (SDH), etc. El soporte de la QoS puede dar lugar a la

reserva de un ancho de banda, a un tráfico con prioridades, a una prevención de

la congestión, etc.

Figura 2.9. Ancho de Banda utilizado por ciertas aplicaciones

IEM-2002-II-07


23

La Calidad de Servicio o QoS (Quality of Service) determina la prioridad y velocidad

de la transmisión, con un mínimo, una media y un máximo. QoS garantiza que las

aplicaciones prioritarias cuenten con la cantidad de banda ancha (bandwidth) que

necesitan. Así por ejemplo, el usuario puede solicitar una conexión que no baje

nunca de 50Mbps y que no sea mayor de 100Mbps. De ésta manera, los paquetes

de información llegarán a su destino intactos, completos y a tiempo. La selección

de cuáles paquetes tienen prioridad está determinada por un mecanismo de

regulaciones en la red.

Normalmente, la calidad de servicio es expresada por medio de parámetros que se

negocian. Las necesidades dependerán del tipo de aplicación y pueden variar

durante la transmisión.

La calidad del servicio vendrá determinada por el punto de vista que se tome.

Desde el punto de vista del emisor o receptor los requerimientos están

relacionados casi exclusivamente con el tiempo de entrega de los paquetes de

información (retraso), la tasa de pérdida de información y el ancho de banda.

Otros puntos de vista tomados en cuenta pueden ser la eficiencia en el uso de la

red, la tasa de errores o retransmisiones.

Figura 2.10. Triángulo de QoS

Emisor Receptor

Transmisor

QoS alto Trafico alto

Capacidad baja

IEM-2002-II-07


24

v El emisor quiere enviar trafico en cualquier momento con carga alta, y con

ráfagas de conexión altas.

v El receptor espera un retardo bajo y una tasa de procesamiento alta

v Como los enlaces son costosos, los proveedores quieren minimizar la

infraestructura.

La percepción subjetiva de la calidad se ve influenciada por varios factores, y varia

de acuerdo a la tarea a realizar. Así, por ejemplo en la figura 2.11. se muestra una

representación de algunos de estos factores para un sistema de video conferencia.

Figura 2.11. Factores que afectan la calidad percibida

2.2.1. QoS En Diferentes Tecnologías

La Calidad de Servicio se debe utilizar solamente dentro un esquema estándar.

Pero, ¿cómo se garantiza la interoperatividad y la continuidad de las inversiones si

IEM-2002-II-07


25

el equipo y las funciones no están normalizadas?. Hay cuatro organizaciones de

especificaciones técnicas que están redactando los borradores de la mayoría de las

especificaciones de QoS: ATM Forum, Frame Relay Forum, Institute of Electrical

and Electronics Engineers (IEEE) e Internet Engineering Task Force (IETF).

2.2.1.1. Foros ATM y FRAME RELAY

En el caso de redes ATM y Frame Relay con Calidad de Servicio implícita, la QoS se

implementa configurando parámetros (ancho de banda garantizado, pico de ancho

de banda, retrasos, etc.) y definiendo canales virtuales que no tienen en cuenta la

importancia del tráfico transportado. Los elementos de red (terminales, centrales,

etc.) aseguran que el canal utilizado tiene suficientes recursos para transportar las

aplicaciones.

2.2.1.2. IEEE

Los estándares 802.x se aplican principalmente a Redes de Área Local (LAN), tales

como Ethernet, Token Ring y Fiber Distributed Data Interface (FDDI). El estándar

802.1 Q/P indica como un elemento de red puede clasificar el tráfico de nivel 2

para asignarle una prioridad. Para cumplir esto, se ha definido un nuevo formato

de trama que utiliza 12 bits para designar las Redes Virtuales de Área Local (VLAN)

y 3 bits (u 8 niveles) para clasificar los tramas. Las estaciones de trabajo,

servidores, routers y centrales pueden enviar o modificar una trama con uno de

esos ocho valores. Este nuevo formato de trama requiere una tarjeta de interfaz

específica.

IEM-2002-II-07


26

2.2.1.3. IETF

El IETF trabaja con la especificación de la capa 3 del OSI, y en concreto sobre IP.

Se pueden distinguir cuatro categorías principales de QoS: marcado, reserva

dinámica de recursos, etiquetado, seguimiento.

* Marcado, la técnica más antigua, consiste en insertar información de prioridad

de red en cada trama utilizando el campo Tipo de Servicio (TOS). La definición del

TOS lo hace posible al pedir que la red utilice simultáneamente el costo más bajo,

el tránsito más rápido y el máximo ancho de banda.

* Reserva dinámica de recursos, mejor conocida por la sigla RSVP (Resource

reSerVation Protocol), es un protocolo de señalización. Consiste en una petición de

reserva que utiliza las tablas estándar de enrutamiento. No es posible suministrar

ancho de banda a un canal cuando se utiliza enrutamiento dinámico. Los recursos

sólo se reservan después de que el destino ha dado su acuerdo. Esta reserva se

mantiene mediante un diálogo de control.

* Etiquetado, conocido por la sigla MPLS (Multi-Protocol Label Switching),

permite al equipo enviar cualquier tipo de tráfico (IP, IPX, etc.) con una etiqueta

común al mismo puerto de salida. MPLS utiliza tablas sincronizadas con las tablas

de enrutamiento.

IEM-2002-II-07


27

* Seguimiento, conocido por la sigla COPS (Common Open Policy Server), utiliza

un servidor de reglas (Policy Decision Point) y centrales (Policy Enforcement Point)

que funcionan en modo cliente/ servidor. Cuando la central recibe una petición se

pone en contacto con el servidor para su validación.

2.2.2. Implementación De QoS

Las especificaciones técnicas por sí mismas no suministran Calidad de Servicio,

sólo hacen posible la asignación de valores relativos de prioridades. No suministran

una solución. La QoS sólo se puede alcanzar implementándolas de una forma

coordinada en red, en el equipo, en la gestión de red, en las estaciones de trabajo

y en las aplicaciones. Por analogía con el enrutamiento, que necesita la definición

de un esquema de direccionamiento y el protocolo de cálculo de ruta, la

implementación de la QoS requiere el acuerdo con la topología funcional y los

métodos de señalización utilizados. La elección del método de señalización tiene

poca importancia; sólo se tiene en cuenta la QoS esperada.

La QoS se debe elegir de acuerdo con las limitaciones de la aplicación y con las

características físicas de la red. Por ejemplo, para una conexión a larga distancia y

de baja velocidad, el ancho de banda debe ser supervisado atentamente, mientras

que en una red troncal de alta velocidad se necesita reducir los retrasos. En todos

los casos, las aplicaciones a utilizar y sus limitaciones se tienen que identificar o

evaluar antes de implementar la QoS. Esto permite identificar las partes de una red

que necesitan mejorarse dentro del esquema de una actualización por pasos.

IEM-2002-II-07


28

2.2.2.1. Implementación En Las Aplicaciones

Actualmente, la mayoría de las aplicaciones ignoran la Calidad de Servicio. La

próxima generación puede utilizar las nuevas interfaces API (Application

Programming Interface) en sistemas operativos como los de Microsoft. Sin

embargo, si todos los usuarios de una red piden tratamiento prioritario, puede ser

imposible satisfacer sus peticiones. Por lo tanto, es necesario asegurar que las

peticiones están bien fundadas; este es el papel de las funciones de supervisión.

2.2.2.2. Implementación En Las Estaciones De Trabajo De La Red

Las estaciones de trabajo pueden utilizar todas las técnicas de QoS. Sin embargo,

sólo las nuevas interfaces de red, construidas desde principios de 1999, soportan

el 802.1Q/P, así como su nuevo formato de trama. Una petición QoS a nivel de

estación de trabajo puede tener dos orígenes: o llega desde la aplicación, o bien

está implícita en la naturaleza de la estación de trabajo (servidor, etc.).

2.2.2.3. Implementación En El Equipo

Para implementar QoS, el equipo debe suministrar todas o alguna de las siguientes

funciones: clasificación; formateado del tráfico entrante y saliente; gestión de

colas; modificación de los campos asociados a la QoS y ajuste a las tecnologías

QoS; conservación de la QoS mediante marcación de los datos codificados de las

cabeceras de trama cuando se implementan las Redes Privadas Virtuales (VPN);

IEM-2002-II-07


29

mantenimiento de la QoS cuando se aplica la Traducción de Dirección de Red

(NAT); autenticación de la petición de reserva.

2.2.3. Parámetros De QoS

Un aspecto a tener en cuenta es que la Calidad de Servicio puede estar

determinada por un número de parámetros, o por una combinación de esos

parámetros. Por lo tanto, no todas las Calidades de Servicio estarán definidas de la

misma manera para todos los servicios. A continuación se describen los de uso

más generalizado, que son, a su vez, los más utilizados en transmisiones tales

como voz, audio, video, etc.

2.2.3.1. Bandwidth (Ancho de Banda)

Es el mayor volumen de datos soportado por una tecnología de red. El ancho de

banda indica la máxima capacidad teórica de una conexión, pero, debido a que el

ancho de banda teórico es aproximado, hay factores negativos como el retardo de

la transmisión que pueden causar un deterioro de la calidad.

2.2.3.2. Latency (Latencia)

Es el retardo en una transmisión. Cuando nos referimos a un enrutador, la latencia

es el tiempo transcurrido desde que un paquete es enviado hasta que es recibido.

IEM-2002-II-07


30

2.2.3.3. Jitter

Es la distorsión de la señal al ser propagada por la red, donde la señal varía desde

su referencia original y los paquetes no llegan a su destino en orden consecutivo o

en un tiempo base, por tanto, varían en latencia. Refiriéndonos a redes, jitter es la

distorsión de los tiempos de llegada de los grupos de paquetes comparados con

los tiempos entre paquetes de la transmisión original.

2.2.3.4. Packet Error Rate (PER)

Es la tasa con la que la aplicación del usuario final recibe un paquete que difiere

del paquete tal como fue enviado en su origen. El Packet Error Rate puede diferir

de la tasa a la cual el medio causa errores de paquetes, esto es debido a

mecanismos tales como el reenvío de paquetes y el error de conexión que pueden

usarse para reducir el error básico de paquetes.

2.3. CALIDAD DE SERVICIO EN REDES ATM

La calidad de servicio en redes ATM está definida básicamente en la

recomendación ITU-T I.356 y en el Foro ATM: “Traffic Management Specification”

Ver 4.0/4.1, debido a esta estandarización, este tipo de redes pueden interoperar

con los equipos de distintos fabricantes. Esa calidad de servicio se mide

principalmente con los siguientes parámetros:

IEM-2002-II-07


31

caudal, define el volumen de información que puede ser enviada en un período de

tiempo. Si el tráfico es constante, el parámetro es único: velocidad pico; pero si el

tráfico es a ráfagas, está expresado por tres parámetros de conexión: velocidad

pico, velocidad media y duración de la ráfaga.

retardo, definido por su media y su varianza que relaciona el retardo global medio

de toda la transmisión y la variación entre los retardos individuales que afectan a

cada celda.

nivel de seguridad, se refiere a la tolerancia de un determinado tipo de tráfico a

la pérdida de celdas que puede ocurrir durante períodos de congestión.

La calidad de servicio es negociable, contando las especificaciones de ATM con

diferentes niveles de servicio. La negociación que hace la red es mediante la

gestión de tráfico, el propósito es limitar la cantidad de tráfico a transmitir en la

red, ya que si la red no puede brindar a un determinado tráfico la calidad de

servicio acordada previamente no lo debe aceptar.

2.3.1. Componentes De La Gestión De Tráfico

Para realizar esa gestión de tráfico, se determinan ciertos componentes que se

deben tener en cuenta:

IEM-2002-II-07


32

2.3.1.1. Contrato De Tráfico

Cuando se necesita transmitir algún tipo de información, el transmisor negocia un

contrato de tráfico con la red. El contrato especifica el tipo de tráfico que se va a

transmitir, la categoría del servicio y la calidad de servicio que se debe mantener

durante la conexión. Este contrato representa un compromiso mutuo mientras que

el transmisor siga transmitiendo datos de la forma acordada en el contrato, la red

está obligada a mantener la calidad así como tiene derecho a no transmitir más si

el transmisor se sale del perfil de transmisión acordado previamente.

2.3.1.1.1. Categorías De Servicio

El ATM Forum ha estipulado 5 categorías de servicio:

2.3.1.1.1.1. Servicio CBR

Tasa de bit constante. Se garantiza el ancho de banda requerido por esto tiene

una ínfima probabilidad de pérdida de celdas y un retardo bajo y predecible. El

tiempo entre celdas es constante y está caracterizado por el parámetro de tasa

pico (PCR: Peak Cell Rate). Este tipo de tráfico es apropiado para aplicaciones en

tiempo real sensibles a variaciones y pérdidas de información.

IEM-2002-II-07


33

2.3.1.1.1.2. Servicio VBR

Tasa de bit variable. Está diseñado para las aplicaciones de video o aplicaciones

similares. El tráfico está caracterizado por la tasa de transmisión media en un

periodo especifico (SCR: Sustained Cell Rate) y la tasa pico (PCR). En este tipo de

servicio se tienen dos subcategorías: rt-VBR (real time Variable Bit Rate) que tiene

requerimientos estrictos de retraso y nrt-VBR (non real time Variable Bit Rate) que

no tiene requisitos y se puede almacenar en la red.

2.3.1.1.1.3. Servicio ABR

Tasa de bit disponible. En este tipo de servicio los nodos terminales participan

activamente en la gestión del tráfico. La red informa cual es su capacidad y estado

y los nodos terminales transmiten de acuerdo a esa información intentando evitar

pérdidas de celdas. Se garantiza una mínima tasa de bits y el control de flujo del

nivel de celdas. Recomendado para la transferencia de archivos.

2.3.1.1.1.4. Servicio UBR

Tasa de bit no especificada. No se ofrecen garantías de ningún tipo. Estas

conexiones comparten el ancho de banda no usado por el resto de tipos de

servicio, sin ningún tipo de retroalimentación por parte de la red. Es apropiado

para enviar mensajes cortos. Es un servicio tipo “best-effort” (la transmisión se

efectúa con los "mejores esfuerzos").

IEM-2002-II-07


34

2.3.1.1.1.5. Servicio GFR

Frame Relay garantizado. Todavía está en discusión. Garantiza la mínima tasa de

bits, y el control del nivel de paquetes rechazados.

Figura 2.12. Diferencias entre las clases de servicio [Hernández01]

En la figura 2.12. no se describe el GFR por estar todavía en discusión.

2.3.1.1.2 Parámetros De La Calidad De Servicio

La calidad de servicio en ATM se especifica de acuerdo a un conjunto de

parámetros requeridos para la conexión entre emisor y receptor. Estos parámetros

se dividen en dos grupos dependiendo de donde sean negociados o impuestos. Los

negociados entre el transmisor y la red son: CLR, CTD, CDV y los impuestos por la

red son: CER, SECBR, CMR.

IEM-2002-II-07


35

2.3.1.1.2.1. Cell Loss Ratio (CLR)

Tasa de pérdida de celdas. Es la relación entre el número total de celdas perdidas

y el número total de celdas transmitidas en una población de interés. Las celdas

perdidas o transmitidas con muchos errores se deben excluir de este calculo.

2.3.1.1.2.2. Cell Transfer Delay (CTD)

Retardo de transferencia de celdas. Es el tiempo promedio de tránsito desde el

emisor al receptor. (MAX-CTD: donde las celdas que exceden el máximo retraso

son consideradas perdidas)

2.3.1.1.2.3. Cell Delay Variation (CDV)

Variación del retardo de las celdas. Medida de la uniformidad en la entrega de las

celdas. (P2P-CDV: diferencia entre el máximo y mínimo retraso que una celda

puede experimentar)

2.3.1.1.2.4. Cell Error Ratio (CER)

Tasa de errores de celdas. Relación entre el número total de celdas con errores y

el número total de celdas transferidas con éxito.

IEM-2002-II-07


36

2.3.1.1.2.5. Severely Errored Cell Block Ratio (SECBR)

Tasa de bloques de celdas con muchos errores. Cociente entre el número total de

bloques de celdas con muchos errores y el número total de bloques. Este

parámetro proporciona una forma de cuantificar ráfagas de fallos de transferencia

de celdas y evitar que estas ráfagas influyan sobre valores observados del CER,

CLR, CMR y los parámetros de disponibilidad asociados.

2.3.1.1.2.6. Cell Misinsertion Rate (CMR)

Velocidad de inserción incorrecta de celdas. Número total de celdas

incorrectamente insertadas observado durante un tiempo específico dividido por la

duración del intervalo de tiempo.

Los parámetros CTD y CDV son importantes porque son tomados en cuenta para el

tráfico de datos en tiempo real. En la siguiente figura se muestra la probabilidad

de que una celda llegue a un tiempo t. Tomando en cuenta que dada una celda,

esta llegue a su destino a través de una ruta con determinados switches, existe un

tiempo de retardo mínimo en la propagación de esta celda y de conmutación en

cada switch. Sin embargo, hay que tomar en cuenta que no todas las celdas harán

el recorrido en este tiempo mínimo. Entonces, usando una función de densidad de

probabilidad sobre la llegada de las celdas, se puede establecer un valor para CTD

y así establecer un lapso de tiempo en el cual una celda puede llegar tarde a su

destino y se puede considerar que de todas maneras llego a tiempo. Normalmente,

CDV se escogerá tal que alfa (∝), que representa las celdas que llegaron tarde, sea

del orden de 10-10 o menos.

IEM-2002-II-07


37

Figura 2.13. Densidad de la probabilidad del retraso [Hernández01]

2.3.1.1.3. Modelo Del Tráfico

Los parámetros de tráfico describen las características de tráfico de una conexión

ATM. Estas redes caracterizan el tráfico usando los siguientes parámetros: PCR,

SCR, MBS y MCR.

2.3.1.1.3.1. Peak Cell Rate (PCR)

Tasa pico de celdas. Máximo flujo de celdas con que el emisor envía datos. Su

inversa representa el tiempo mínimo entre paquetes. Su unidad es celdas/

segundo. La figura 2.14 muestra un PCR contratado de 1/3 de la tasa de la línea.

Max-CTD

1-alfa

MINIMO CDV

CTD

Alfa (pérdida por celdas que llegan tarde)

Max-CTD

IEM-2002-II-07


38

Figura 2.14. Tráfico CBR [Hernández01]

2.3.1.1.3.2. Sustainable Cell Rate (SCR)

Velocidad de celda sostenible. Tasa promedio de celdas esperadas o requeridas

sobre un largo intervalo de tiempo. Su valor siempre se especifíca junto al valor

MBS.

2.3.1.1.3.3. Maximum Burst Size (MBS)

Tamaño máximo de ráfaga. Como su nombre lo indica representa el factor de

ráfagas de la conexión. Especifica el número de celdas que pueden ser

transmitidas por una fuente a la tasa pico (PCR) cumpliendo con el valor SCR

negociado. En la figura 2.15. se muestra una transmisión con un PCR = ½ de la

tasa de enlace y SCR = ¼ con un MBS de 5 celdas. La conexión puede enviar

como máximo cinco celdas en diez unidades de slot. Alternativamente puede

enviar una celda cada cuatro pero sin aprovechar la capacidad de emitir ráfagas.

Figura 2.15. Tráfico VBR [Hernández01]

1 celda/tasa linea Tiempo 1 celda/PCR

1 celda/SCR MBS/SCR

1 celda/tasa linea 1 celda/PCR Tiempo

IEM-2002-II-07


39

2.3.1.1.3.4. Minimum Cell Rate (MCR)

Velocidad mínima de celda. Es el mínimo número de celdas por segundo que el

emisor considera aceptable. Límite inferior a la velocidad de celda autorizada para

fuentes ABR; se especifica conexión por conexión (ABR).

En la siguiente tabla se muestran cada uno de los parámetros necesarios para

cada tipo de servicio.

Figura 2.16. Parámetros para cada tipo de servicio [Hernández01]

2.3.1.1.4. Ajuste Del Tráfico

Para asegurar que la red va a transportar el tráfico al que le puede brindar la

calidad de servicio estipulada en el contrato de tráfico se implementan los

mecanismos de conformación y comprobación del tráfico (traffic-shaping, traffic-

policing y soft-policing). El algoritmo usado se denomina Generic Cell Rate

Algorithm (GCRA). Cuando una celda no se ajusta al tráfico especificado puede ser

degradada (baja su clase), descartada o aceptada (siempre y cuando no influya en

el resto de conexiones). Para evitar la pérdida de celdas, la fuente de tráfico

realiza un conformado del tráfico, lo que implica el retraso de ciertas celdas hasta

que se ajusten a las especificaciones.

IEM-2002-II-07


40

2.3.1.2. Control De Admisión De Conexiones (CAC)

Cuando el tráfico está definido la red aplica un CAC para decidir si se puede

admitir con la calidad de servicio exigida con los recursos disponibles en la red. Si

la conexión es aceptada, la transmisión puede comenzar.

Se define como el conjunto de acciones ejecutadas por la red durante la fase de

establecimiento de la comunicación (o durante la fase de renegociación) para

determinar si puede aceptarse o habrá de rechazarse una petición de conexión de

canal virtual/ trayecto virtual (o si puede acomodarse una petición de

reasignación). La elección de un trayecto a través de la red forma parte del control

de admisión de la conexión por la red.

2.3.1.3. Control De Congestión

Gestiona que se eliminen las celdas de una manera no traumática. En la RDSI-BA,

la congestión se define como un estado de los elementos de red (por ejemplo,

conmutadores, concentradores, repartidores y enlaces de transmisión) en el cual la

red no es capaz de satisfacer los objetivos de calidad de servicio de red negociados

para las conexiones ya establecidas y/ o para las peticiones de nuevas conexiones.

En general, la congestión puede ser causada por: fluctuaciones estadísticas

imprevisibles de los flujos de tráfico; condiciones de avería dentro de la red.

IEM-2002-II-07


41

3. TRAZAS MPEG [Hernández01], [Izquierdo99], [Rose95 -II]

Grupo de Expertos de Imágenes en Movimiento (Moving Picture Experts Group),

ISO/UIT. MPEG se ocupa de definir las normas para la compresión de datos de

imágenes en movimiento. Su trabajo continúa el de JPEG, añadiendo la

compresión inter-campo, compresión extra potencialmente disponible en base a las

similitudes entre cuadros sucesivos de imágenes en movimiento. En un principio se

planificaron cuatro normas MPEG, pero la inclusión de HDTV en MPEG-2 ha hecho

que MPEG-3 sea ahora redundante. MPEG-4 se emplea para diversas aplicaciones

inconexas; el principal interés de la industria de la televisión se centra en MPEG-1

y MPEG-2.

MPEG-1 y MPEG-2 definen técnicas para comprimir vídeo digital en factores que

van de 25:1 a 50:1. La compresión se consigue usando cinco técnicas distintas:

1. El uso de una transformación basada en la frecuencia llamada Transformación

Discreta de Coseno (Discrete Cosine Transform, DCT).

2. Cuantización, una técnica para perder información selectiva (ocasionalmente

conocida como compresión con pérdida) de forma tolerable.

3. Codificación de Huffman, una técnica de compresión sin pérdida que usa tablas

de código basadas en estadísticas acerca de los datos codificados.

4. Codificación predictiva compensada por el movimiento, en la cual se calculan las

diferencias en lo que ha cambiado entre una imagen y la que le ha precedido y

sólo las diferencias se codifican.

IEM-2002-II-07


42

5. Predicción bidireccional, en la cual algunas imágenes se predicen a partir de las

imágenes que las preceden y siguen inmediatamente.

La compresión MPEG se realiza reduciendo la redundancia espacial y temporal del

vídeo original. Las redundancias espaciales son reducidas por medio de

transformadas y codificación por entropía, y las temporales por medio de la

predicción de las tramas (cuadros) futuras usando vectores de movimiento. Esto se

consigue usando tres tipos de tramas:

• Tramas I: compresión de una trama individualmente, basado en la

transformada discreta del coseno (DCT) y codificación por entropía.

• Tramas P: se usa un esquema de codificación similar a las tramas I, pero

con la adición de la compensación por movimiento con respecto a las

tramas I o P anteriores.

• Tramas B: son similares a las tramas P, excepto que la compensación puede

ser respecto a las tramas I o P anteriores, las siguientes o la interpolación

entre ellas.

Normalmente, las tramas I requieren más bits que las tramas P. Las tramas B son

de menor tamaño. Debido a la técnica de codificación MPEG, las tramas son

dispuestas en una secuencia periódica determinada, esto es, “IBBPBB” o

“IBBPBBPBBPBB”, que se denomina GOP (Group of pictures). Este esquema de

codificación conduce a una variedad de propiedades estadísticas que son propias

de este tráfico.

IEM-2002-II-07


43

3.1. TRAZAS USADAS

A lo largo de esta tesis se utilizan las trazas MPEG-1 provenientes del conjunto de

secuencias estudiadas por O.Rose de la Universidad de Wurzburg [Rose95-II].

Estas secuencias han sido codificadas usando el MPEG-encoder (versión 1.3) de

Berkeley. La codificación es de 25 cuadros por segundo y utiliza codificación VBR.

La mayoría de los tráficos usados tienen 40000 cuadros, que son

aproximadamente media hora de vídeo.

IEM-2002-II-07


44

4. RESE RVA DE ANCHO DE BANDA

4.1 INSERCION DEL TRAFICO A LA RED

La descripción de cómo se va a introducir el tráfico en la red se realiza por medio

de algoritmos de regulación, los mas comunes son el leaky bucket y el token

bucket.

4.1.1 Algoritmo leaky bucket

Este algoritmo fue introducido por Turner (Turner 1986) y desde entonces ha sido

el más utilizado para describir la manera en la cual se introduce el tráfico en la red.

Este algoritmo simula un cubo que gotea tráfico a la red de forma regulada, donde

los parámetros característicos son: la capacidad del cubo ó (celdas) y la tasa de

drenaje ñ (celdas/seg), como el observado en la figura 4.1.

Figura 4.1 Algoritmo leaky bucket.

LEAKY BUCKET

Tráfico no regulado

Flujo regulado a tasa ñ (celdas/seg)

RED

Cubo de capacidad ó (celdas)

MPEG VBR

IEM-2002-II-07


45

Siempre que el cubo (figura 4.1) tenga contenido se envía a la red con tasa ñ,

toda celda entrante se introduce en el cubo y en el caso de que el cubo esté lleno,

la celda se pierde; entonces se limita la tasa de transmisión del tráfico al valor de

ñ.

Este algoritmo puede ser considerado como una cola con disciplina de servicio

FIFO imaginaria con un buffer de tamaño ó (celdas ) y con una tasa de drenaje

constante ñ (celdas/seg).

Relación entre ó y ñ

Sea ói el acumulado en el buffer (celdas) al final del periodo i y Bi el número de

celdas que llegan al buffer en el periodo i, donde cada periodo corresponde a la

duración de la transmisión de un cuadro (como se tiene una tasa de 25 cuadros

por segundo, cada periodo será de 40 ms) entonces:

Figura 4.2. Cálculo de acumulado en el buffer (celdas)

Final periodo i-1 (parámetro de QoS)

Final periodo i

ói-1 Bi-1 0.04*ñ

0.04*ñ

ói Bi

IEM-2002-II-07


46

Como se muestra en la figura 4.2, el número de celdas (1 celda = 53 bytes (ATM

Forum 1999), (Cisco Systems (ATM ) 2002)) acumulado en el buffer al final del

periodo i es la suma de las celdas que había en el buffer al final del periodo i-1 (ói-

1 ) con las celdas que han llegado al buffer al final del periodo i (Bi) menos las

celdas que fueron atendidas y que por lo tanto abandonaron el buffer al final del

periodo i (dado por la tasa de atención (ñ celdas/seg) por la duración de cada

periodo = 40 ms). Y como la tasa de atención que es constante puede ser mayor a

ói-1 + Bi, la ecuación final sería el máximo entre cero y la suma de los parámetros

explicados anteriormente (1) (Reibman et al. 1995).

(1)

Por lo tanto se puede escoger la capacidad del buffer ó, de tal manera que al final

de cualquier periodo, ocurra que ói ≤ ó, con el objetivo de que no haya pérdida de

celdas (ver la figura 4.3). Entonces la capacidad del buffer requerida se obtiene

hallando el ói necesario para cada uno de los n periodos durante la transmisión y

tomando el máximo de todos los ói, por lo tanto:

( ) iniσρσ

≤<=

0max (2)

Figura 4.3 Selección del ó apropiado.

{ }ρσσ 04.0,0max 1 −+= − iii B

Periodo 0 1 2 3 4 ... ... n

Cel

das

en

el b

uff

er

ó4= ómáx

IEM-2002-II-07


47

En la figura 4.4 se representa el tráfico denominado LAMBS1500 el cuál equivale a

los primeros 1500 cuadros MPEG de la película “El silencio de los inocentes” y en la

figura 4.5 se muestran los valores de ói en función del tiempo para una tasa ñ de

1Mb/s.

0 500 1000 15000

1

2

3

4

5

6

7

8

9x 10

4 trafico Lambs

Número de cuadro

tam

añ

o d

el

cua

dro

(b

its)

Figura 4.4 Tráfico LAMBS1500

IEM-2002-II-07


48

0 500 1000 15000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5x 10

4 Valor de sigma en función del número de cuadro

Número de cuadro

acu

mu

lad

o e

n e

l cu

bo

(bit

s)

Figura 4.5 valores de ói en función del tiempo para una tasa ñ de 1Mb/s.

4.2 MÉTODO DE ASIGNACIÓN DEL ANCHO DE BANDA OFF-LINE

TENIENDO EN CUENTA QOS

Este método asume que se conoce previamente el tráfico a transmitir, ya que la

reserva depende de los parámetros específicos de este tráfico y de la red; su

desarrolló inició a mediados de los 90, con la teoría de flujo para redes de tiempo

real, enfocándose básicamente en aplicaciones como la transmisión bajo demanda.

IEM-2002-II-07


49

4.2.1 Parámetro de QoS de diseño

Con el fin de calcular la reserva del ancho de banda en la red se tiene en cuenta el

retardo máximo entre emisor y receptor como parámetro de la calidad de servicio

(ver tabla 4.1) (Recomendación ITU-T I.356 2000).

Tabla 4.1 Valores de retardo máximo recomendados.

_______________________________ Retardo Calidad de servicio

______ ms

_______________________________ 0-150 Aceptable 150-400 Causa algún impacto

400 en adelante Inaceptable _______________________________

El retardo máximo que experimentará la información al ser transmitida por la red

depende tanto de los parámetros del leaky bucket como de los parámetros de los

elementos de la red (enrutador, subred, etc.). Este retardo está compuesto por un

retardo determinado que depende de las características típicas de los elementos de

la red y por un retardo de cola que se halla con los parámetros de la calidad de

servicio y depende de ó, ñ y la tasa de transmisión que requiere la aplicación (R).

Las características de los elementos de red determinan dos términos de error: C y

D, que representan como la implementación de estos elementos se desvía del

modelo del flujo de tráfico simulado (leaky bucket).

IEM-2002-II-07


50

La C (celdas) es un término de error dependiente de la tasa de transmisión,

representa el retardo que la información transmitida puede experimentar debido a

los parámetros de transmisión de flujo.

La variable D (seg) es independiente de la tasa de transmisión y representa el peor

retardo que experimentará el flujo en cada elemento de la red.

Para una red con más de un nodo Ctot y Dtot resultan de la suma de C y D en

todos los nodos.

Para modelos de redes donde se forma eventualmente una cola y se transmiten los

datos en forma de paquetes, D es igual al MTU del nodo (unidad máxima de

transferencia del equipo de la red) dividido por el ancho de banda (BW) del enlace

en el nodo (Shenker et al.1997), por lo tanto para una red con mas de un nodo, se

tiene:

∑=

=k

j j

j

BW

MTUDtot

1

(3)

Dónde k es el número de nodos de la red.

Para el calculo de este parámetro no se está teniendo en cuenta la latencia de la

red (tiempo mínimo de duración de la información en un dispositivo) ya que en la

práctica este parámetro es muy cercano a cero y por lo tanto, para efectos de la

simulación, tiende a cero (Shenker et al. 1997).

Para este modelo de red C es igual a M, y para una red que tiene varios nodos,

Ctot sería igual a:

kMCtot = (4)

Teniendo en cuenta lo anterior y según lo especificado en el RFC 2212

(Shenker et al. 1997) el retardo emisor receptor está dado por las siguientes

ecuaciones, para p > R ≥ ñ:

IEM-2002-II-07


51

DtotRCtotM

pRp

RM

d ++

+−−−

=ρ

σ* (5)

para ñ < p ≤ R:

DtotRCtotM

d ++

= (6)

Dónde p es la tasa pico (PCR en ATM (ATM Forum 1999), (Hernández 2001),

(Recomendación ITU-T I.371 2000)) que es la tasa máxima a la que la fuente

inyecta las ráfagas de tráfico a la red; σ y ρ son los parámetros de leaky bucket; M

es el mínimo MTU (Atkinson 1994), (Cisco Systems (MTU) 2002) de todos los

nodos que componen la red y R es la tasa de servicio deseado (reserva de ancho

de banda) que debe ser mayor o igual a ρ porque esto reducirá el tiempo de

retardo.

Cuando no se conoce la tasa pico (p) se asume que esta tiende a infinito y por

tanto la ecuación del retardo máximo (5), (6) se simplifica a (Shenker et al. 1997):

DtotRCtot

d ++

=σ

(7)

Como se necesita la reserva en función del retardo máximo, de la ecuación

anterior (7) se despeja la reserva, así:

DtotdCtot

R−+

=σ

(8)

De la ecuación anterior (8) se observa que la reserva depende directamente de los

parámetros de Leaky bucket que se utilicen, así que es muy variable y se obtienen

resultados muy diferentes según la tasa de transmisión que se asigne, debido a

esto se realiza un procedimiento para encontrar la reserva óptima.

IEM-2002-II-07


52

4.2.2 Descripción del método

En varios artículos estudiados: (Hernández 2001), (Liebeherr et al. 1996), (Wrege

et al. 96), proponen calcular la envolvente empírica del tráfico a transmitir con el

objeto de obtener una información condensada, obteniendo unos puntos

envolventes que junto con el retardo máximo (parámetro de QoS) y la

caracterización de la red permiten optimizar la reserva del ancho de banda como

se ve en la figura 4.6, en esta investigación se lleva a cabo este procedimiento.

Figura 4.6 Cálculo de la reserva óptima

TRAFICO MPEG

ENVOLVENTE EMPIRICA

PUNTOS ENVOLVENTES

RETARDO MÁXIMO (parámetro

de QoS)

CARACTE-

RIZACION

DE LA RED (ATM)

RESERVA OPTIMA (RO)

IEM-2002-II-07


53

4.2.2.1 Tráfico limitado

La caracterización del tráfico de la fuente en el peor de los casos se realiza para

proveer un límite superior absoluto en la llegada de la información de la fuente.

La representación del peor caso del tráfico de la fuente se puede hacer así: si el

tráfico actual de una conexión está dado por la función A tal que A[τ,τ+t] denota

las llegadas de tráfico en el intervalo [τ,τ+t], el límite superior de A está dado por

la función A* si para todos los tiempos τ ≥ 0 y todas las longitudes de intervalo t ≥

0 se cumple que (Cruz 1991), (Knightly et al. 1994), (Liebeherr et al. 1996),

(Wrege et al. 1996):

[ ] )(, * tAtA ≤+ττ (9)

Cualquier función A*(t) que satisface la propiedad anterior (9) se denomina

“función de tráfico limitado”.

Las caracterizaciones prácticas del tráfico son derivadas de los modelos de tráfico

parametrizados. El modelo de tráfico utilizado en esta investigación (Cruz 1991),

describe el tráfico admitido en el peor caso, es decir, la función de tráfico limitado,

mediante un leaky bucket con un parámetro de ráfagas (σ) y un parámetro de tasa

de transmisión (ρ), como (Knightly et al. 1994), (Liebeherr et al. 1996), (Wrege et

al. 1996) :

ttA ρσ +=)(* (10)

4.2.2.2 Envolvente empírica

Con el fin de evaluar el modelo de tráfico de forma determinista es necesario

comparar que tan exacto la función de tráfico limitado puede representar el flujo

de tráfico a transmitir (Knightly et al. 1994), (Liebeherr et al. 1996), (Wrege et al.

1996).

IEM-2002-II-07


54

En consecuencia, se define la envolvente empírica E*(t) como la función de tráfico

limitado mas exacta para la función de tráfico a transmitir A, y esto se puede

escribir como:

[ ]tAmaxtEt

+= ττ ,)(* (11)

Figura 4.7 Relación entre A(t), A*(t) y E*(t)

1.4

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

Info

rmac

ión

(Mb)

0 3 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4

tiempo (seg)

A(t) E*(t)

A*(t)

IEM-2002-II-07


55

Por consiguiente, la función de tráfico limitado (A*(t)) siempre contendrá la

envolvente empírica (E*(t)) y esta a su vez a la función acumulada del tráfico a

transmitir, como se puede ver en la figura 4.7, cumpliéndose que:

)()()( ** tAtEtA ≥≥ (12)

Cálculo de σ y ρ a partir de la envolvente empírica

Una vez obtenida la envolvente empírica, se evalúa su pendiente en diferentes

intervalos de tiempo localizando cada uno de los puntos en los cuales la pendiente

cambia de creciente a decreciente; este conjunto de puntos son llamados “puntos

envolventes” (Hernández 2001), (Knightly et al. 1994), (Wrege et al. 96).

Con el fin de hallar la función de tráfico limitado, en cada punto envolvente se

traza una recta perteneciente al conjunto de funciones de tráfico limitado A*(ti)=

σ+ρti, siendo ti la coordenada “x” del punto envolvente, desde el mínimo valor de

ti hasta el máximo.

Por cada uno de estos puntos puede pasar un número infinito de rectas, las

condiciones para que sea una recta de tráfico limitado son:

− En ningún punto la recta de tráfico limitado será menor que la envolvente

empírica (12).

− Si existe más de una recta que cumpla con lo anterior, se elige la de menor

pendiente (ρmin)

A partir de esas rectas de tráfico limitado se calcula la función total de tráfico

limitado como:

)()(* timintA tititi

ρσ +=∀

(13)

IEM-2002-II-07


56

4.2.2.3 Cálculo de la reserva óptima

Se puede demostrar (Hernández 2001) que con los puntos envolventes se puede

obtener una función equivalente a la ecuación (2), llamada óti(ñti), ya que en cada

punto envolvente se cumple que:

titiE titi ρσ +=)(* (14)

Despejando σti de (14) se tiene:

titiE tititi ρρσ −= )()( * (15)

Entonces, teniendo en cuenta la ecuación (8), la reserva del ancho de banda se

puede expresar como:

( )Dtotd

CtotR titi

−+

=ρσ

ρ)( (16)

Reemplazando la ecuación (15) en la (16), se tiene:

DtotdCtottitiE

R ti

−+−

=ρ)(*

(17)

En la ecuación (8) se puede ver que R es decreciente y se debe mantener

decreciente, los parámetros que determinan R son: Ctot, Dtot, d y σ(ρ), dónde el

único que no es constante es σ(ρ), por lo tanto este parámetro debe dar la

condición para que R permanezca decreciente, para lo cual se debe cumplir:

ρρ ≥)(R (18)

y el mínimo valor que cumple (18) es que R(ρ)=ρ, por lo tanto la reserva óptima

ocurre cuando (Hernández 2001):

ρ=R (19)

IEM-2002-II-07


57

es decir, cuando el ancho de banda es igual a la tasa de drenaje del modelo de

tráfico leaky bucket.

Teniendo en cuenta lo anterior, en (16) se busca un σ para el cual se cumpla (19),

entonces en (17) R se puede reescribir como:

DtotdCtotRtitiE

R−

+−=

)(*

(20)

y despejando R de la ecuación anterior (20), se tiene que la reserva es:

itDtotdCtottiE

R+−

+=

)(*

(21)

Por tanto, se obtiene una reserva mucho mas precisa que no depende de un ñ

arbitrario, sino del punto envolvente que en el tiempo ti cumple con la condición

(19), concluyendo así que en (21) R es la reserva óptima.

4.3 METODO DE ASIGNACIÓN DEL ANCHO DE BANDA ON-LINE

En el capítulo anterior se explicó un proceso para asignar un ancho de banda

óptimo fijo durante la transmisión para enviar un tráfico conocido previamente, en

este capítulo se describe un método de asignación de ancho de banda dinámico

dependiente de la calidad de servicio (Recomendación ITU-T I.356 2000)

requerida.

IEM-2002-II-07


58

Las fuentes de tráfico VBR ofrecen un flujo impredecible y muy variable como su

nombre lo indica. Lo anterior no elimina la necesidad de garantizar una calidad de

servicio determinada mientras que el video es transmitido a través de la red.

Por lo anterior, es necesario no solo optimizar los recursos con los que se comenzará a

transmitir datos a través de la red sino también ir acomodando dichos recursos

dinámicamente para lograr cumplir con los parámetros de la QoS.

4.3.1 Parámetro de QoS de diseño

El parámetro de calidad de servicio que se tendrá en cuenta en este método es la

tasa de pérdida de celdas (CLR) (ATM Forum 1999), (Recomendación ITU-T I.356-

00), que está dada por:

CCCP

CLR = (22)

dónde CP son las celdas perdidas y CC son las celdas que llegaron al buffer en

cierto intervalo de tiempo.

Los valores típicos del parámetro CLR se pueden ver en la tabla 4.2. (Rampal et al.

1996).

Tabla 4.2 Valores de CLR recomendados

_______________________________ Tráfico PCR SCR CLR ____ _____ _______ Mbps Mbps _______________________________ Voz 0.03 0.0112 10-2

Video 11.6 3.85 10-3-10-5

_______________________________

IEM-2002-II-07


59

4.3.2 Descripción del método

En varios artículos estudiados (Fulp et al. 1997), (Langona et al. 2001), (Rampal et

al. 1996), se propone el uso de un algoritmo de control que haga un monitoreo y

de acuerdo a este, una renegociación periódica del ancho de banda (ñ) asignado a

la transmisión de un flujo teniendo en cuenta las características del tráfico a enviar

a través de la red y un parámetro de la calidad de servicio determinado. El modelo

usado en esta investigación se muestra en la figura 4.8.

Figura 4.8 Descripción del método on-line

Llegada Buffer de Servidor de de celdas tamaño finito tasa ajustable

Celdas perdidas

Monitoreo

Algoritmo de

control

IEM-2002-II-07


60

4.3.3. Algoritmo de control

Se consideran intervalos de tiempo T en los cuales se aplica el algoritmo de control

y si se está violando el parámetro de la calidad de servicio o por el contrario si se

lleva varios intervalos de tiempo consecutivos en los cuales se han cumplido este

parámetro se realiza una renegociación del ancho de banda (se incrementa en el

primer caso o se disminuye en el segundo). En el algoritmo de control también se

realiza una reasignación del valor de T de acuerdo con el desempeño de la red

Para evitar que durante cada intervalo de tiempo (T) ocurran violaciones del

parámetro de la calidad de servicio se realizan interrupciones (st) durante las

cuales se ejecutan renegociaciones de emergencia si es necesario (figura4.9).

Figura 4.9 Relación entre T y st

4.3.4 Renegociación del ancho de banda

Cuando existe una violación del parámetro de la calidad de servicio que se está

monitoreando (CLR), se debe incrementar el ancho de banda de la red que se

traduce en la tasa de servidor de la cola (ρ) ya que si este recurso está mal

asignado se pierden mas celdas en la transmisión.

st

T

IEM-2002-II-07


61

La manera de renegocear ese ancho de banda es la siguiente:

),(1 dcnnn PPEK+=+ ρρ (23)

dónde ρn es el ancho de banda en el instante actual, E(Pc,Pd) es la función de error

que elige que tan lejos está el parámetro de calidad de servicio (CLR) calculado

(Pc) del deseado (Pd) y Kn es la constante que amplifica o reduce el error para de

la misma manera amplificar o disminuir el ancho de banda.

Como el valor de CLR es pequeño (el orden de su magnitud es pequeño), en la

ecuación de la renegociación del ancho de banda (23), se escoge como función de

error el logaritmo natural, así:

( )

=

d

cdc P

PPPE ln, (24)

Cuando el parámetro calculado es mayor que el parámetro deseado la función de

error arrojará un número positivo, lo cual quiere decir que se debe incrementar el

ancho de banda en (23); por el contrario cuando el parámetro calculado es menor

que el parámetro deseado la función de error será un número negativo lo que

significa que el ancho de banda se disminuirá en (23), como se puede ver en la

figura 4.10.

Reemplazando la función de error elegida (24) en la ecuación de la renegociación

del ancho de banda (23) y teniendo en cuenta que el parámetro de calidad de

servicio de diseño es CLR se tiene que la ecuación de la renegociación del ancho

de banda queda así:

+=+

d

cnnn CLR

CLRK ln*1 ρρ (25)

IEM-2002-II-07


62

0 0.5 1 1.5 2 2.5-5

-4

-3

-2

-1

0

1Comportamiento de la función de error

ln(Pc/Pd)

E(P

c,P

d)

Figura 4.10 Comportamiento de E(Pc,Pd) (*: parámetro calculado mayor que el deseado, -:

parámetro calculado menor que el deseado)

Tanto para incrementar el ancho de banda como para disminuirlo existen límites

determinados por los siguientes parámetros: el PCR (ATM Forum 1999),

(Hernández 2001), (Recomendación ITU-T I.371 2000) indica la tasa máxima de

envío de celdas que se le permite a un determinado usuario, de manera que indica

el valor máximo de ancho de banda que se puede asignar y el SCR (ATM Forum

1999), (Recomendación ITU-T I.371 2000) es la tasa media y está medida sobre

un largo intervalo, de duración aproximadamente igual al tiempo de conexión por

lo tanto es el mínimo ancho de banda que se puede asignar.

IEM-2002-II-07


63

En consecuencia los datos de entrada necesarios para el algoritmo son:

− Ancho de banda inicial (ρ)

− Intervalo de tiempo de renegociación inicial (T) que depende de la duración del

tráfico de entrada

− Sub-intervalos de tiempo (interrupciones) (st)

− Valor de la constante de variación de error K

− PCR (tasa pico de transmisión)

− SCR (tasa media de transmisión)

− CLRd (parámetro de QoS deseado)

− Tamaño del buffer del switch ATM

El algoritmo que se realiza cada T segundos, se puede ver en la figura 4.11, donde

i varia dependiendo del número del intervalo en el que se está analizando, n es el

numero de la iteración y CLR acumulado incrementa si el ancho de banda aumenta

o disminuye si el ancho de banda disminuye, el primer CLR acumulado es el CLR

en el primer intervalo de tiempo (i = 0) ver ecuación (26).

0

0

CCCP

CLRacum = (26)

=

=

+=

=

−

d

i

d

i

aacumacum

i

ii

CLRCLR

anteriorError

CLRCLR

actualError

CLRCLRCLRCCCP

CLR

1ln_

ln_ (27)

IEM-2002-II-07


64

si (CLRacum. > CLRd) & (CLRi � CLRd)

entonces Ti+1 = 2*Ti

sino {

si (Error_actual*Error_anterior � 0)

entonces Ti+1 = 2*Ti

si (CLRacum. > CLRd)

entonces {

ñn+1 = ñn +K*Error_actual

si ñn+1 > PCR ⇒ ñn+1 = PCR

CLRacum. = CLRacum.+CLRi

}

sino {

ñn+1 = ñn +(K/2)*Error_actual

si ñn+1 < SCR ⇒ ñn+1 = SCR

CLRacum. = CLRacum.-CLRi

}

}

}

ñi+1 = ñn+1

Figura 4.11 Algoritmo de control

IEM-2002-II-07


65

El algoritmo de la 4.10, se puede resumir en tres acciones importantes:

− Renegociación del ancho de banda cada T segundos:

Si CLRc ≥ CLRd ⇒ aumenta ñ y CLR acumulado

Si CLRc < CLRd ⇒ disminuye ñ y CLR acumulado

− Reasignación de T cada T segundos:

Si CLRacum. ≥ CLRd y CLRc < CLRd ⇒ duplica T

Si Error_actual*Error_anterior ≤ 0 ⇒ duplica T

− Renegociaciones de emergencia cada st segundos:

Si CLRacum. ≥ CLRd y CLRc > CLRd ⇒aumenta ñ

IEM-2002-II-07


66

5. PROPUESTA: METODO DE ASIGNACION DEL ANCHO DE BANDA OFF/ON -LINE

En esta investigación se sugiere el uso de la combinación de los dos métodos

anteriormente citados con el fin de aprovechar las ventajas de los dos

disminuyendo de esta manera las desventajas de cada uno de ellos, como por

ejemplo:

− En el método off-line no se hace un seguimiento al comportamiento del tráfico

en la red durante su transmisión mientras que al fusionar este método con el

on-line se hace un seguimiento del tráfico previo y durante la transmisión

garantizando siempre la calidad de servicio.

− En el método on-line el ancho de banda de banda inicial es un número

arbitrario, desperdiciando mucho recurso mientras el algoritmo de control logra

estabilizar este valor, con la propuesta se parte de un ancho de banda óptimo

que considera todas las características del tráfico a transmitir, minimizando el

tiempo de estabilización del algoritmo en el método on-line.

− Aunque en el método off-line se calcula una reserva de ancho de banda óptimo,

se ha demostrado (Garrett et. Al. 1994) que el tráfico de video comprimido

MPEG tiene dependencias a largo término y es muy variable dando como

consecuencia que las estadísticas no sean lo más exactas posibles y por lo tanto

esa reserva puede en ocasiones no ser óptima, a través del monitoreo y

renegociación on-line se consideran estas posibles variaciones.

− El algoritmo de control del método on-line requiere como parámetros de entrada

un conjunto de valores que no son muy evidentes para el usuario. Usando los

dos métodos este conjunto de valores se obtiene automáticamente del análisis

del tráfico.

IEM-2002-II-07


67

La propuesta se explica en la figura 5.1 por medio de un diagrama de bloques

general, donde se muestra que primero se calcula una reserva óptima teniendo en

cuenta las características del tráfico y el retardo máximo (QoS) y esta reserva

óptima se usa como el ancho de banda inicial requerido por el algoritmo de control

dinámico y los parámetros SCR y PCR también se obtienen de la caracterización

previa del tráfico. En el algoritmo de control dinámico se tiene en cuenta la tasa de

pérdida de celdas (QoS) para modificar la reserva, con lo anterior se optimiza el

uso de los recursos de la red de una manera eficiente mientras se garantiza la

calidad de servicio.

Figura 5.1 Método off/on-line

TRAFICO MPEG

ENVOLVENTE EMPIRICA

PUNTOS ENVOLVENTES

RETARDO MÁXIMO (parámetr

o de QoS)

CARACTE-

RIZACION

DE LA RED (ATM)

RESERVA OPTIMA (RO)

MONITOREO

RENEGOCIACIÓN DE RESERVA

IEM-2002-II-07


68

6. RESULTADOS EXPERIMENTALES

En este capítulo se presentan los resultados que se obtuvieron con el objetivo de

medir y evaluar el desempeño de cada uno de los métodos propuestos, incluyendo

todos los componentes para llegar al resultado final.

El ambiente de simulación fue desarrollado utilizando el lenguaje de programación

C++, interactuando con la herramienta MATLAB.

6.1 DESCRIPCIÓN DEL SIMULADOR

Se reciben los archivos de video codificados por Rose (1995-I) usando el MPEG-

encoder versión 1.3 cuyos parámetros se pueden ver en Rose (1995-II), esta

información está dada en cuadros por segundo para cada una de las trazas. Estos

cuadros son segmentados para originar las celdas por segundo a transmitir en la

red (se divide cada cuadro en 48 bytes equivalentes al campo de información de

una celda ATM (ATM 1999) y posteriormente se le suman 5 bytes a cada celda que

conforman su información de cabecera).

El siguiente paso es hacer la caracterización del tráfico en el siguiente orden: se

halla el tráfico acumulado, con este se encuentra su envolvente empírica, a partir

de esta se determinan los puntos envolventes que junto con el parámetro de

diseño de QoS (retardo máximo) arrojan como resultado una reserva óptima, con

la cual iniciamos la transmisión.

IEM-2002-II-07


69

Se simula una cola finita con tamaño de buffer n celdas, donde n es un parámetro

de entrada, con disciplina de servicio FIFO a la cual van llegando las celdas a

trasmitir, a medida que la transmisión avanza se pueden perder celdas, por lo

tanto se va incrementando un contador, el cual se monitorea cada st o T segundos

y se compara con el parámetro de diseño de QoS (tasa de celdas perdidas) y de

acuerdo a esto renegocea el ancho de banda (fig. 11).

Figura 6.1 Descripción del simulador

Las simulaciones aceptan como entrada de datos los archivos de texto que

representan las secuencias de video MPEG-I (Rose 1995-I) y tienen 40.000

cuadros (a una tasa de 25 cuadros/seg) cada uno que corresponden

aproximadamente a 30 minutos de película.

Llegada Buffer de Servidor de de celdas tamaño finito tasa ajustable

Celdas perdidas

Monitoreo Algoritmo de control

Segmentador cuadros Caracterización del

tráfico

Ro

IEM-2002-II-07


70

La simulación fue diseñada de tal manera que se tiene en cuenta un solo nodo de

la red, sin embargo, teniendo en cuenta el mismo procedimiento se puede

generalizar para varios nodos.

Los datos de entrada son: el retardo máximo del cual se tomará un valor dentro

del rango el calificado como “aceptable” según la ITU (Recomendación ITU-T I.356

2000) que es de 100 ms, la tasa de pérdida de celdas para la cual se toma un

valor del rango típico recomendado por la ITU (Recomendación ITU-T I.356 2000),

(Rampal et al. 1996) que es igual a 10-3 para video, se asume un tamaño de buffer

igual a 80 celdas ATM (ATM Forum 1999), el PCR (valor máximo de ancho de

banda permitido) y el SCR (valor mínimo de ancho de banda permitido) varia de

acuerdo a las estadísticas de cada una de las trazas a transmitir (Rose 1995-II), el

intervalo de tiempo en el cual aplica el algoritmo de control el algoritmo off/on-line

es de 4 segundos, y el tiempo para cada interrupción en la que hace la

renegociación de emergencia es de 0.5 segundos, y por último K (constante de

variación del factor de error) es de 236 celdas/seg.

6.2 RESULTADOS MÉTODO OFF-LINE

En esta sección se mostrarán las reservas de ancho banda óptimas para la traza de

video. Los parámetros de la red (un nodo), son ancho de banda de 10 Mbps que

equivale a 23585 celdas/seg, la MTU típica para una red ATM (Cisco Systems

(MTU) 2002) es de 9180 bytes, es decir, 173 celdas, por lo tanto M y Ctot son

iguales a 173 celdas cada uno y Dtot equivale a 7,3 milisegundos.

En la figura 6.2 se muestra la envolvente empírica junto con los puntos

envolventes de la traza, además se comprobó este resultado con el de una

referencia (Hernández 2001), dando un resultado favorable.

IEM-2002-II-07


71

La reserva óptima para esta traza, aplicando el método off-line arrojó un resultado

de R = 6109 celdas/seg = 2,59 Mbps

6.3 RESULTADOS MÉTODO ON-LINE

Teniendo un ancho de banda inicial igual a 4,5 Mbps = 10.613 celdas/seg, el

desempeño del algoritmo on-line es, se muestra en la figura 6.3 en comparación

con el método propuesto.

6.4 RESULTADOS MÉTODO OFF/ON-LINE

En la figura 6.3, se muestra la comparación en la asignación del ancho de banda

en los métodos on-line y off/on-line, la gráfica (-) es solo teniendo en cuenta el

método on-line y la gráfica (*) se realizó con el método propuesto. Se puede ver

que este último es más eficiente en cuanto al uso de recursos.

En la figura 6.4 se puede ver el primer parámetro de calidad de servicio que se

tuvo en cuenta que es el retardo máximo. Usando exclusivamente el método on-

line (-), el retardo máximo, se sale por un intervalo de tiempo, del rango

“aceptable”, mientras que con el método propuesto (off/on-line) (*) nunca se sale

de este rango.

Y por último en la figura 6.5 se muestra la comparación del segundo parámetro de

la calidad de servicio que es la tasa de pérdida de celdas. Se puede ver que el

método on-line (-) tiene un pico de pérdida más alto que el off/on-line (*) y este

último se estabiliza más rápido por debajo del valor de diseño.

Las gráficas que se muestran a continuación son de la traza “Race” que

corresponde a la categoría deportes, ya que es una carrera de fórmula 1 y tiene un

SCR = 768.708 bits/seg y un PCR = 5.060.400 bits/seg.

IEM-2002-II-07


72

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

x 104

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5x 10

6 Puntos envolventes sobre Envolvente empir ica

N° t rama

Ac

um

ula

do

(c

eld

as

)

Tomados de

(Hernández 2001)

Figura 6.2 Envolvente empírica (-) y puntos envolventes (*) de RACE

IEM-2002-II-07


73

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 16001.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

an

ch

o d

e b

an

da

(M

bp

s)

ancho de banda dinamico

tiempo (seg)

Figura 6.3 Asignación de ancho de banda para RACE usando los métodos on-line (-) y off/on-line (*).

IEM-2002-II-07


74

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

10-1

Retardo máximo

tiempo (seg)

reta

rdo

ma

xim

o (

se

g)

Figura 6.4 Retardo máximo de RACE usando los métodos on-line (-) y off/on-line (*).

IEM-2002-II-07


75

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 160010

-4

10-3

10-2

CL

R

tiempo (seg)

Parámetro de celdas perdidas

Figura 6.5 Parámetro CLR para RACE, método on-line (-), método off/on-line (*) (Gráfica

logaritimica)

6.5 RESULTADOS DE VARIAS TRAZAS MPEG-I

En la tabla 6.1, se pueden apreciar los resultados comparativos de 16 trazas

MPEG-I codificadas por el Dr. Oliver Rose (Rose 1995-I).

Dónde Ro es la reserva óptima calculada a través del método off-line, R es el número de

renegociaciones de ancho de banda que tuvo que realizar cada uno de los algoritmos (on-

line y off/on-line), en estas dos columnas se puede ver que el método propuesto realiza el

mismo o menor número de renegociaciones que el on-line pero nunca supera las

renegociaciones de este último método.

IEM-2002-II-07


76

Tabla 6.1 Resultados de 16 trazas MPEG-I

En la tabla 6.1 también hay una columna donde se observa el ancho de banda

(BW) promedio utilizado por cada uno de los métodos, también acá se puede ver

que en la gran mayoría de las trazas el método propuesto utiliza menos recurso

que el método on-line.

Película Tamaño Ro BW liberadoOn Off/on On Off/on

celdas Mbps %Lambs 761.619 1,0 36 27 1,63 1,56 4,3Dino 1.362.308 1,0 33 20 1,62 1,61 0,6MTV 2.562.941 2,5 43 42 3 2,6 13,3Advert 78.525 1,5 43 42 0,8 0,7 12,5Soccer 2.615.579 2,4 25 24 3,2 2,8 12,5Asterix 2.327.993 2,0 28 28 2,1 2 4,8News 78.525 0,6 14 10 0,6 0,5 16,7StarWars 970.125 1,0 31 31 1,7 1,68 1,2Movie2 1.488.370 1,3 34 23 2,59 1,97 23,9Mr.Bean 1.838.238 1,7 49 40 2,4 2,2 8,3Race 3.203.033 2,6 23 21 3,12 3,04 2,6Simpsons 1.934.955 1,9 34 18 2,64 2,28 13,6Superbowl 2.448.538 1,7 30 16 2,41 1,97 18,3Talkshow1 1.514.251 0,9 20 13 1,84 1,8 2,2Terminator 1.135.911 0,8 21 14 1,25 1 20,0video 1.695.934 1,9 26 7 3,5 4 -14,3

Mbps

R BW promedio

IEM-2002-II-07


77

Y la última columna de la tabla 6.1 corresponde al porcentaje del ancho de banda

(BW) liberado por el método propuesto con respecto al método on-line, se puede

observar que solo hay una traza en la cual no se libera recurso (video). Vale la

pena anotar que todas las trazas hacen un uso eficiente del ancho de banda

garantizando dos parámetros importantes de la calidad de servicio como son el

retardo máximo entre emisor y receptor y la tasa de pérdida de celdas (CLR).

Por todo lo anterior se puede decir que el método propuesto funciona y que en la

gran mayoría de los casos se comporta mejor que el método on-line.

Adicionalmente clasificamos las trazas de video según su ancho de banda

promedio requerido, como se ve en la tabla 6.2, figura 6.6 para el método on-line

y en la tabla 5, figura 6.7 para el método off/on-line.

Tabla 6.2 Clasificación del video según su ancho de banda promedio, método on-line.

__________________________________________________ No. BW Películas _____ Mbps __________________________________________________ 1 0-1 Advert, News 2 1-2 Starwars, Talkshow1

Lambs, Dino, Terminator 3 2-3 Mr.Bean, Simpsons

Superbowl, Movie2, Asterix, Mtv. 4 3-4 Race, Video, Soccer. __________________________________________________

IEM-2002-II-07


78

Figura 6.6 Clasificación de las trazas según su ancho de banda promedio para el método on-line.

Tabla 6.3 Clasificación del video según su ancho de banda promedio, método off/on-line

__________________________________________________ No. BW Películas _____ Mbps __________________________________________________ 1 0-1 Advert, News, Terminator. 2 1-2 Starwars, Talkshow1

Lambs, Dino, Movie2, Superbowl,Asterix. 3 2-3 Mr.Bean, Simpsons Mtv,Soccer Asterix, Mtv. 4 3-4 Race, Video. __________________________________________________

13%

2 33%

3

34%

20%

4

1

IEM-2002-II-07


79

Figura 6.7 Clasificación de las trazas según su ancho de banda promedio para el método off/on-

line.

Se compararon los ancho de banda promedio utilizados por el método on-line y el

método off/on-line por medio del siguiente histograma:

1

19%

2 43%

3

25%

4

13%

IEM-2002-II-07


80

Figura 6.8 Histograma comparativo ancho de banda promedio on-line (barras negras) vs. off/on-

line (barras blancas)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

41 3 5 7 9 11 13 15Traza de video

Anc

ho d

e ba

nda

(Mbp

s)

IEM-2002-II-07


81

7. NUEVAS LINEAS DE TRABAJO

Hay un gran número de posibilidades en cuanto a los nuevos temas a profundizar

a partir de estos resultados, algunos de ellos podrían ser:

Realizar un estudio estadístico de los puntos envolventes que permita clasificar los

tipos de archivos, por ejemplo sería posible distinguir entre una transmisión de un

partido de fútbol o un noticiero según un patrón de puntos envolventes

predeterminados.

El simulador se planteó bajo el esquema de una red con un nodo. Para futuras

investigaciones se podría implementar para varios nodos en una red, se proponen

dos alternativas:

Aplicar el algoritmo de control en cada uno de los nodos independientemente

dividiendo el parámetro de la QoS (CLR) en el número de nodos que tenga la red.

Aplicar el algoritmo de control en el primer nodo y este controla el ancho de banda

de los demas nodos.

Con el mismo esquema de trabajo se podría asignar un recurso de red diferente al

ancho de banda teniendo en cuenta los parámetros de la QoS.

En esta investigación se asume que se hace solo una transmisión a la vez, por lo

que cuando la aplicación pide ancho de banda siempre se le otorgará. Teniendo en

cuenta este planteamiento se propone considerar transmisiones simultáneas con

algoritmos de renegociación simultáneos.

IEM-2002-II-07


82

8. CONCLUSIONES

• El simulador fue validado con varias aplicaciones, arrojando excelentes

resultados.

• Es importante notar como el parámetro de QoS: CLR, influye directamente

en los resultados, ya que a medida que éste parámetro es más estricto

(menos celdas perdidas requeridas), el número de negociaciones realizadas

en el algoritmo es menor, debido a que debe tener más ancho de banda

constantemente para evitar que se incumpla el parámetro de QoS.

• Se puede observar que el algoritmo propuesto es más estable, ya que

reduce el número de negociaciones en promedio en un 23% para cambiar

ancho de banda.

• El método propuesto presenta resultados eficientes para las trazas de vídeo

MPEG-I, demostrándose así que la propuesta funciona y puede mejorar el

uso de los recursos en una red.

• Comparando el ancho de banda promedio requerido por el método on-line

con el ancho de banda promedio requerido por el método propuesto y se

está ahorrando con este último entre 0.6% y 24% de ancho de banda que

se podría usar en transmisiones simultáneas.

IEM-2002-II-07


83

• Al comparar las estadísticas se observa que el ancho de banda promedio

utilizado por los archivos de video disminuye en el método propuesto con

respecto al método on-line, ya que los archivos que se encontraban en la

categoría de 2-3Mbps de ancho de banda pasan a la categoría 1-2Mbps de

ancho de banda y así mismo algunos de los que se encontraban en la

categoría de 1-2 Mbps pasaron a la categoría de 0-1 Mbps (figs 16 y 17).

• Según el ancho de banda promedio utilizado se pueden clasificar los

archivos de la siguiente manera (tabla 8.1):

Tabla 8.1. Categorías de las trazas según el ancho de banda promedio utilizado

___________________________________________________________________

Tipo de video Cantidad de ancho de banda

___________________________________________________________________

Noticias y publicidad Menos ancho de banda

Películas y entrevistas

Dibujos animados y música

Deportes Más ancho de banda

IEM-2002-II-07


84

9. REFERENCIAS

• [Adas95] Adas, A. 1995. Supporting real time VBR using dynamic

reservation based on linear prediction. Department of electrical engineering.

Páginas 1-17. Georgia, Atlanta.

• [Atkinson94] Atkinson, R. 1994. RFC 1626: Default IP MTU for use over

ATM AAL5. Network working group, category: standars track. Página 1.

• [ATM99] ATM Forum Technical Committee. 1999. Traffic Management

Specification. Version 4.1. Páginas 1-119.

• [Chong95] Chong, S. Li, S. & Ghosh, J. 1995. Predictive dynamic bandwidth

allocation for efficient transport of real-time VBR video over ATM.

Department of electrical and computer engineering. The university of Texas

at Austin. Páginas 1-25. Austin, Texas.

• [CiscoATM02] Cisco Systems (ATM). 2002. Internetworking Technologies

Handbook. Capítulo 27: Asynchronous Transfer Mode Switching. Páginas 1-

10. Estados Unidos.

• [CiscoMTU02] Cisco Systems (MTU). 2002. Understanding Maximum

Transmission Unit (MTU) on ATM interfaces. Páginas 1-5. Estados Unidos.

IEM-2002-II-07


85

• [Cruz91] Cruz, R. 1991. A calculus for network delay, part I: network

elements in isolation. IEEE transactions on information theory. Volumen 37

número 1. Páginas 114-131.

• [Fahmy99] Fahmy, S. Jain, R. Rabie, S. Goyal, R & Vandalore, B. 1999.

Quality of service for Internet traffic over ATM service categories.

Department of computer and information science. The Ohio state university.

Páginas 1-31. Ottawa, Ontario, Canada.

• [Feng95] Feng, W. Jahanian, F. & Sechrest, S. 1995. An optimal bandwidth

allocation strategy for the delivery of compressed prerecorded video.

Department of electrical engineering and computer science. University of

Michigan. Páginas 1-31. Michigan.

• [Fulp97] Fulp, E.W. & Reeves, D.S. 1997. On-line Dynamic Bandwidth

Allocation. Proceedings of the IEEE International Conference on Network

Protocols. Páginas 134-141, North Carolina State University. Estados Unidos.

• [Garrett94] Garrett, M.W. & Willinger, W. 1994. Analysis, modeling and

generation of self-similar VBR video traffic. SigComm. Páginas 1-11.

Lóndres. Inglaterra.

IEM-2002-II-07


86

• [Hernández01] Hernández, E. 2001. Reserva eficiente de recursos en redes

para transmisión en tiempo real. Páginas 1-96 y 161-172. Universidad

Politécnica de Valencia, España.

• [Izquierdo99] Izquierdo, M. & Reeves, D. 1999. Statistical characterization

of MPEG VBR video at the slice layer. Páginas 1-12. IBM Corporation. North

Carolina.

• [Knightly94] Knightly, E. Wrege, D. Liebeherr, & J. Zhang, H. 1994.

Fundamental limits and tradeoffs of providing deterministic guarantees to

VBR video traffic. Páginas 3-11.

• [Langona01] Langona, K. Carvalho, T.C. & Schweitzer, C.M. 2001. Quality of

Service Control for rt-VBR Connections in ATM Networks. IEEE Conference

on ATM and high speed intelligent internet symposium. Páginas 108-112.

• [Boudec98] Le Boudec, J. Veciana de, G & Walrand, J. 1998. QoS in ATM:

Theory and Practice. Páginas 1-6. Estados Unidos.

IEM-2002-II-07


87

• [Liebeherr96] Liebeherr, J. & Wrege, D.E. 1996. Traffic characterization

algorithms for VBR video in multimedia networks. ACM/ Springer multimedia

systems journal. IEEE Infocom Conference. Páginas 4-12.

• [Liu01] Liu, H. Ansari, N. & Shi, Y. 2001. On-line dynamic bandwidth

allocation for VBR video transmission. Department of electrical and

computer engineering. New Jersey institute of technology. Páginas 1-5. New

Jersey.

• [Parekh93-I] Parekh, A.K. & Gallager R.G. 1993. A generalized processor

sharing approach to flow control in integrated services networks: The single

node case. IEEE/ACM transactions on networking. Volumen 1. número 3.

IEEE InfoCom. Páginas 344-356.

• [Parekh93-II] Parekh, A.K & Gallager R.G. 1994. A generalized processor

sharing approach to flow control in integrated services networks: The

multiple node case. IEEE/ACM transactions on networking. Volumen 2.

número 2. IEEE InfoCom. Páginas 137-150.

• [Rampal96] Rampal, S. Reeves, D. & Viniotis Y. 1996. Dynamic Resource

Allocation Based on Mesured QoS. Center for anvanced computing and

IEM-2002-II-07


88

communication. North Carolina State University. Páginas 1-31. Raleigh.

Estados Unidos.

• [I.356-00] Recomendación ITU-T I.356. 2000. Calidad de servicio en la

transferencia de celdas en la capa de ATM de la RDSI-BA. Sector de

Normalización de las Telecomunicaciones de la ITU. Páginas 13-16.

• [I.371-00]Recomendación ITU-T I.371. 2000. Control de tráfico y control de

congestión en RDSI-BA. Sector de Normalización de las

Telecomunicaciones de la ITU. Páginas 10-26.

• [Reibman95] Reibman, A.R. & Berger, A.W. 1995. Traffic descriptors for

VBR video teleconferencing over ATM networks. IEEE/ACM transactions on

networking. Volumen 3. número 3. Páginas 329-333.

• [Rose95-I] Rose, O. 1995. Trazas MPEG-I, disponibles gratis para

investigación en http://www-info3.informatik.uni-

wuerzburg.de/MPEG/traces/.

• [Rose95-II] Rose, O. 1995. Statistical properties of MPEG video traffic and

their impact on traffic modeling in ATM Systems. University of Würzburg,

Institute of compute science. research report series. Páginas 1-22.

Alemania.

IEM-2002-II-07


89

• [Shenker97] Shenker, S. Partridge, C. & Guerin, R. 1997. RFC 2212:

Specification of guaranteed quality of service. Network working group.

category: standars track. Páginas 1-20.

• [Siu95] Siu, K. & Jain, R. 1995. A brief overview of ATM: Protocol layers,

LAN emulation, and traffic management. Páginas 1-15.

• [Turner86] Turner, J.S. 1986. New Directions in Communications (or Which

Way to the information age). IEEE Communications Magazine. Páginas 1-5.

• [Wrege96] Wrege, D.E. Knightly, E.W. Zhang H. & Liebeherr, J. 1996.

Deterministic delay bounds for VBR video in packet-switching networks:

fundamental limits and practical tradeoffs. IEEE/ACM Transactions on

networking. Páginas 352-358.

• [Yellanki99] Yellanki, L. 1999. Performance evaluation of VBR video traffic

models. Páginas 1-139. Canadá.

IEM-2002-II-07


90

• [Younis99] Younis, O. El-Haweet, W. & El-Derini, M. 1999. Dynamic

bandwidth allocation for VBR video sources with similar or different QoS

requirements in ATM networks. Páginas 1-7. Alejandria, Egipto.

• [Yokotani01] Yokotani, T. 2001. ATM Traffic Control for Guaranteed QoS.

Páginas 1-4.

IEM-2002-II-07


91

ANEXO : LISTA DE ABREVIATURAS

AAL Capa de Adaptación ATM (ATM Adaptation Layer)

ABR Available Bit Rate

API Application Programming Interface

ATM Modo de transferencia asíncrono (Asynchronous Transfer

Mode)

CAC Connection admission control

CBR Constant bit rate (ATM)

CDV Cell delay variation (ATM)

CER Cell error ratio (ATM)

CLR Cell loss ratio (ATM)

CMR Cell misinsertion rate (ATM)

COPS Common Open Policy Server

CTD Cell transfer delay (ATM)

FDDI Fibber distributed data interface

GCRA Generic cell rate algorithm

GFR Guaranteed frame relay (ATM)

ICONTEC Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

IETF Internet Engineering Task Force

IP Internet protocol

IPX Internetwork Packet Exchange

ITU International Telecommunication Union (Unión internacional de

telecomunicaciones UIT)

Max-CTD Maximum cell transfer delay (ATM)

MBS Maximum burst size (ATM)

IEM-2002-II-07


92

MCR Minimum cell rate (ATM)

MPLS Multi-Protocol Label Switching

NAT Network address translation

nrt-VBR non real time Variable bit rate (ATM)

OSI Open systems interconnection

P2P-CDV Peak-to-peak cell delay variation (ATM)

PCR Peak Cell Rate (ATM)

PER Packet error rate (ATM)

PL Capa Física del modelo ATM (Physical Layer)

PS Physic section (ATM)

QoS Calidad de servicio (Quality of Service)

RDSI Red De Servicios Integrados

RDSI-BA Red De Servicios Integrados de Banda Ancha

RFC Request For Comments

RSVP Resource reSerVation Protocol

rt-VBR real time Variable bit rate (ATM)

SCR Sustainable cell rate (ATM)

SECBR Severely errored cell block ratio (ATM)

TOS Type of service

UBR Unspecified bit rate (ATM)

VBR Variable bit rate (ATM)

VC Virtual Channel (ATM)

VP Virtual Path (ATM)

VPN Virtual private network

www world wide web

“asignaciÓn optima del ancho de banda para redes atm

Documents