Aspectos de avaliação de desempenho em redes ponto a ponto e ponto multiponto baseados em modelagem Markoviana e medições

Esta tese apresenta uma metodologia para avaliação de desempenho de redes de acesso banda larga. A avaliação de desempenho de redes é uma forma de identificar e analisar como determinadas características tais como diferentes tipos de tráfego ou formas de utilização, por exemplo, podem influenciar no comportamento da rede em foco, podendo assim prever como tal rede se comportará frente a situações futuras. A metodologia apresentada é composta de duas abordagens: uma abordagem baseada em medições e outra baseada em modelagem via processos Markovianos. As redes analisadas englobam os dois tipos básicos de arquitetura de acesso: redes ADSL2+ (linha digital do assinante assimétrica 2+ – Asymmetric Digital Subscriber Line 2+), as quais são redes cabeadas que utilizam cabos metálicos de pares trançados; redes FBWN (rede sem fio banda larga fixa – Fixed Broadband Wireless Network), as quais são redes sem fio (wireless) baseadas no padrão IEEE 802.16. A abordagem de medições é focada na forma como a rede analisada se comporta frente a três situações: transmissão de um tráfego genérico; impacto de ruídos não-estacionários no sistema; e uso da rede como meio de transmissão de tráfego multimídia em tempo real. A abordagem de modelagem, por sua vez, ´e baseada em prever o comportamento das redes analisadas utilizando uma formulação matemática fundamentada em processos Markovianos. Os resultados apresentados indicam a viabilidade de aplicação desta metodologia como forma de avaliação de desempenho. Os resultados ainda tornam possível a extensão desta metodologia a outros tipos de redes de acesso banda larga, tais como: redes de fibras ópticas, redes de enlaces de microondas, redes VDSL/VDSL2 (linha digital do assinante de alta taxa de dados – Very-high-data-rate DSL), etc.

ABSTRACT: This thesis presents a methodology for performance evaluation of broadband access networks. The performance evaluation of networks is a way to identify and analyze how certain features, such as different traffic types or forms of use, can influence the behavior of the network in focus. This way, we can predict how the network will behave in future situations. The methodology is composed of two approaches: an approach based on measurements and the other based on modeling using Markov processes. The networks analyzed cover the two basic types of access architecture: ADSL2+ (asymmetric digital subscriber line 2+) networks, which are wired networks that use twisted pair cables; FBWN (fixed broadband wireless network) networks, which are wireless networks based on IEEE 802.16 standard. The measurement approach is focused on network behaves against three situations: transmission of a generic traffic, impact of non-stationary noise in the system, and using network for the transmission of real-time multimedia traffic. The modeling approach, in its turn, is based on predicting the behavior of the network using mathematical models based on Markov processes. The results presented indicate the feasibility of applying this methodology as form of performance evaluation. The results also make possible the extension of this methodology to other types of broadband access networks such as fiber optic networks, microwave links, and VDSL/VDSL2 (Very-high-data-rate DSL) networks.