universit ´e de montr ´eal admission regions for diffserv networks

152 Pages·2002·0.73 MB·French

Titre:
Admission Regions for DiffServ Network
Title:
Auteur:
Ming-Zhang Zhu
Author:
Date: 2010
Type: Mémoire ou thèse / Dissertation or Thesis
Référence: Zhu, M.-Z. (2010). Admission Regions for DiffServ Network [Mémoire de maîtrise,
Citation: École Polytechnique de Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/353/
Document en libre accès dans PolyPublie
Open Access document in PolyPublie
URL de PolyPublie:
https://publications.polymtl.ca/353/
PolyPublie URL:
Directeurs de
recherche: Brunilde Sanso, & André Girard
Advisors:
Programme:
Génie électrique
Program:
Ce fichier a été téléchargé à partir de PolyPublie, le dépôt institutionnel de Polytechnique Montréal
This file has been downloaded from PolyPublie, the institutional repository of Polytechnique Montréal
https://publications.polymtl.ca
UNIVERSITE· DEMONTRE·AL
ADMISSION REGIONSFOR DIFFSERV NETWORKS
MING-ZHANGZHU
DE·PARTEMENTDEGE·NIEE·LECTRIQUE
E·COLEPOLYTECHNIQUEDEMONTRE·AL
ME·MOIREPRE·SENTE· ENVUEDEL’OBTENTION
DUDIPLO(cid:136)MEDEMA(cid:136)ITRISE E(cid:30)SSCIENCES APPLIQUE·ES
(GE·NIE E·LECTRIQUE)
MARCH2010
c Ming-ZhangZhu,2010.
(cid:13)
UNIVERSITE· DEMONTRE·AL
E·COLEPOLYTECHNIQUEDEMONTRE·AL
Ceme·moireintitule·:
ADMISSION REGIONSFOR DIFFSERV NETWORKS
pre·sente· par: ZHUMing-Zhang
envuedel’obtentiondudiplo(cid:136)mede: Ma(cid:136)(cid:17)trisee(cid:30)ssciencesapplique·es
ae·te· du(cid:136)mentaccepte· parlejuryd’examenconstitue· de:
M.CARDINALChristian,Ph.D.,pre·sident
MmeSANSO(cid:30) Brunilde,Ph.D.,membreetdirectricederecherche
M.GIRARD Andre·,Ph.D.,membreetcodirecteurderecherche
M.FRIGON Jean-Franc‚ois,Ph.D.,membre
iii
(cid:148)Anyonewhohasnevermadeamistakehasnevertriedanythingnew.(cid:148)
AlbertEinstein
iv
ACKNOWLEDGMENTS
Here, I would like to thank my supervisor professor Brunilde Sanso and her colleague
professorAndreGirardduringmystudy,forthesupport,theconsult,theavailabilityand
the patience. I would also thank my parents, family and friends, who encouraged me.
Here is a list of students in Gerad, who provided me lot of useful information to help
meduringthestudy: ArmelleGnassou,HamzaDahmouni,CristinaMarisolOrtizDeLa
Roche, Christian Awad and Zhigang Han. At the end, I would like to thank everyone,
whoeverhelpedmeduringthisgraduatestudy.
v
RE´SUME´
Dans le monde d’aujourd’hui, le concept de contro(cid:136)le d’admission pour re·seaux Diff-
Serv a e·te· applique· sur la transmission de donne·es en comple·ment aux re·seaux IP
(IPv4, IPv6), aux re·seaux sans (cid:2)l (IEEE 802.11) et aux re·seaux ATM. De plus en
plus d’applications en temps re·el s’introduisent aux re·seaux internet chaque jour, et
la demande de haute qualite· de service (QoS) cro(cid:136)(cid:17)t exponentiellement. Le contro(cid:136)le
d’admissionjoueunro(cid:136)letre(cid:30)simportantpourgarantirlaQoS.
Le but de cette recherche est de de·cider rapidement d’accepter ou de rejeter un nou-
veau tra(cid:2)c a(cid:30) l’arrive·e, donc de trouver une fac‚on de faire le contro(cid:136)le d’admission sur
les re·seaux avec DiffServ. Les recherches pre·ce·dentes indiquent que l’approximation
line·aireestsuf(cid:2)santesurtoutpourlare·giontypiqued’ope·rationsansservicediffe·rentiel
(DiffServ). DiffServ garantit la QoS pour chaque application individuellement, selon
la notion de priorite·. Dans notre recherche, on applique la notion de la bande passante
effective sur les re·seaux IP qui a inclue DiffServ, pour e·tudier le contro(cid:136)le d’admission
sur re·seaux avec DiffServ a(cid:30) l’aide de graphique sur re·gion d’admission. La majorite·
de travail porte sur l’e·tude de la re·gion d’admissiona(cid:30) l’aide de simulationsutilisantles
logicielsdecaracte·risationdetra(cid:2)cs.
En ge·ne·ral, la premie(cid:30)re e·tape est de programmer un logiciel capable de simuler un lien
sur re·seaux IP avec DiffServ et de le valider a(cid:30) l’aide de tests, la deuxie(cid:30)me e·tape est
d’introduire2ou3 typesdetra(cid:2)cs a(cid:30) ce lien, etde tracer la re·giond’admission. Onpeut
varier lesparame(cid:30)tres telsquele typede tra(cid:2)c, la priorite·,la disciplinede (cid:2)les d’attente,
etc. Latroisie(cid:30)mee·tapeestd’essayerd’appliquerl’approximationline·aire.
Pourtracerlare·giond’admission,ilfautre·pe·teruneproce·dure. Pourchaquenombrede
tra(cid:2)c (type 1), quel est le maximum nombre de tra(cid:2)c (type 2) en garantissant la QoS.
L’ensembledecespointsvade·(cid:2)nirlare·giond’admission(cid:2)nale.
vi
Lamajorite·decesre·sultatssontclairsetconcluants. Lesre·sultatssugge(cid:30)rentquel’appro-
ximation line·aire est suf(cid:2)sante et conservatoire pour le contro(cid:136)le d’admission car les
re·gions d’admission pour les re·seaux avec DiffServ est souvent sous forme line·aire ou
trape(cid:30)ze (toujoursconcave).
Entre les diffe·rentes disciplines de (cid:2)les d’attente, PQ ((cid:2)le a(cid:30) priorite·s) a une re·gion
d’admission plus grande que RR (round robin) quand les tra(cid:2)cs de priorite· supe·rieure
ontbesoindeQoSbeaucoupplushautesquelestra(cid:2)csdepriorite· inferieure. Silesdeux
sortes de tra(cid:2)cs ontbesoin de me(cid:136)me QoS et ont de caracte·ristiques similaires,la re·gion
d’admission pour RR va e(cid:136)tre plus grande que PQ. WRR ( weighted round robin ) est
toujoursentre lescourbesdePQetdeRR.
Pourlescaracte·ristiquesdestra(cid:2)cs,latailledelare·giond’admissionestdirectementpro-
portionnellea(cid:30) la taille des paquets, le temps entre l’arrive·e de deux paquets, la capacite·
de serveur et d’autre parame(cid:30)tres. Pour la majorite· des crite(cid:30)re de QoS, normalement
moins de demande sur QoS augmente la taille de la re·gion d’admission dune manie(cid:30)re
non-proportionnelle,ilesta(cid:30) noterquec‚anes’appliquepasa(cid:30) lagigue(variationde de·lai
d’attente). S’il y a peu de tra(cid:2)cs dans le re·seau, l’augmentation du tra(cid:2)c peut parfois
ame·liorerlaqualite· delagigue.
Le mode de non-pre·emptif n’a aucun effet sur la re·gion d’admission sauf quand il y a
beaucoup plus de tra(cid:2)cs de priorite·s supe·rieures que le nombre de tra(cid:2)cs de priorite·s
inferieures. Danscecasextre(cid:136)me,lare·giond’admissionestsouventenformedetrape(cid:30)ze.
A(cid:30) la(cid:2)n,onpeutvisionnerlare·giond’admissionpour3typesdetra(cid:2)cssurungraphique
en3dimensions,ainsi,lecontro(cid:136)led’admissionpeute(cid:136)trere·alise· me(cid:136)mes’ilyaplusque2
niveauxde priorite·s. Pourquatretypesouplusdetypedetra(cid:2)csde donne·es,onnepeut
illustrersousformegraphiquesmaislarepre·sentationmathe·matiquesestsuf(cid:2)sante.
vii
ABSTRACT
This research attempts to determine the possibility of (cid:2)nding (cid:148)simple(cid:148) approximated
rule(s)tocontrolnewincomingtraf(cid:2)c(cid:3)ows(accept/reject)whilesatisfyingtheQuality-
of-Service of all traf(cid:2)c by means of connection admission control (CAC) under differ-
ential service (DiffServ) Networks. The study is done in statistical simulations based
on a queuing process simulator called CAC SIM. The current program is only able to
simulate quality of service (QoS) of single link network with different traf(cid:2)c sources,
capableofsupportingDiffServ,andexportdataforadmissionregionplots.
In general, for every possible number of one type of traf(cid:2)c source, we ask the question
ofwhatisthemaximumnumberofasecondtypeoftraf(cid:2)csourcethatwouldstillsatisfy
theQoSagreement(usingCAC SIM).Byconnectingthesepoints,weobtaintheadmis-
sionregioncurve,andtheadmissionregionisthearea underthecurve.
Theresultingadmissionregionsareoftenlinearortrapezoidal,andthelinearapproxima-
tions would be conservative. When the higher priority QoS agreements are better than
the lower priority QoS agreements, priority queuing (PQ) has larger admission region
than round robin (RR). If both have similar QoS agreements and similar traf(cid:2)c charac-
teristics,RRwouldhavelargeradmissionregionthanPQ.Weightedroundrobin(WRR)
alwaysliesinbetweenPQandWRR.
For the traf(cid:2)c characteristics, the admission region size is directly proportional to the
packet size, the packet inter-arrival time, the server capacity, etc. For the QoS agree-
ments, looser QoS agreements would often increase the admission region size (not di-
rectlyproportional). However,thejitterbehavesdifferentlywhentherearefewernumber
oftraf(cid:2)csourcesinthenetwork. Anincreaseofthenumberoftraf(cid:2)c(cid:3)owsmayimprove
thejitterperformance.
viii
In most the time, the non pre-emptive mode would not cause the lower priority packets
to affect the higher priority QoS. However, when the higher priority traf(cid:2)c (cid:3)ows out-
number the lower priority traf(cid:2)c (cid:3)ows, the higher priority traf(cid:2)c QoS may become the
bindingfactor(s), thustheadmissionregionformsa trapeze.
Attheend,theideaofCACisextendedto3differenttraf(cid:2)ctypes. Theadmissionregion
area becomestheadmissionregionspacein3-D.
ix
CONDENSE´ EN FRANC¸AIS
Dans lesdernie(cid:30)res anne·es, de nombreusesapplicationsen tempsre·el se sontintroduites
aux re·seaux internet. Ces applications peuvent seulement fonctionner avec une haute
qualite· de service (QoS). En plus, diffe·rentes applications ont des besoins diffe·rents de
QoS.PourgarantircesQoS,lecontro(cid:136)led’admissionpourre·seauxdeservicediffe·rentiels
(DiffServ)ae·te· applique· surlatransmissiondedonne·esencomple·mentauxre·seauxIP.
Le but de cette recherche est de permettre de de·cider rapidement d’accepter ou de re-
jeter un nouveau tra(cid:2)c a(cid:30) l’arrive·e, c’est a(cid:30) dire de trouver une fac‚on de faire le contro(cid:136)le
d’admission sur les re·seaux avec DiffServ. Les recherches pre·ce·dentes indiquent que
l’approximationline·aireestsuf(cid:2)santepourlare·giontypiqued’ope·rationsansconside·rer
leservicediffe·rentielle(DiffServ). Dansnotrecas,nousvoulonstrouverunefac‚onsim-
ple (en utilisant l’approximation line·aire si possible) de faire le contro(cid:136)le d’admission
sur les re·seaux avec DiffServ. En comple·ment au but principal, nous voulons aussi
e·tudier comment les diffe·rents tra(cid:2)cs ou (cid:2)les d’attente peuvent in(cid:3)uencer sur la re·gion
d’admission.
I. Introduction
Ce condense· en franc‚ais va commencer par les de·(cid:2)nitions des concepts et des ter-
mes de base. Apre(cid:30)s cela, nous allons de·crire toutes les e·tapes principales de notre
expe·rimentation par simulation. Ensuite, nous allons de·crire et analyser les re·sultats
signi(cid:2)catifs. A(cid:30) la (cid:2)n, nous allons faire un re·sume· de la recherche, en de·(cid:2)nir des appli-
cationspossibleetdonnerdesrecommandationspourlestravauxfuturs.
II.Les conceptsetles termes
Dans cette section, nous allons de·(cid:2)nir les concepts et les termes importants. Le but est