Proposta para minimizar penalidade do tráfego de melhor esforço (BE) em redes óticas passivas ethernet (EPON): análise através de modelo híbrido analítico/simulado

Neste trabalho, propõe-se uma melhoria na estratégia de escalonamento baseada em pesos das classes de tráfego em redes óticas passivas Ethernet – EPON, de modo a não penalizar demasiadamente a classe tipo melhor esforço (BE). Como suporte, desenvolveu-se um modelo híbrido analítico/simulado para análise de desempenho do fluxo de subida, baseado no atraso total de quadros. A modelagem foi feita utilizando Redes de Petri Coloridas Estocásticas (Stochastic Colored Petri Nets - SCPN) da qual se obtém, por simulação, o tamanho médio da fila que posteriormente é usado para, analiticamente, obter-se o atraso total. Não obstante ao crescimento de aplicações multimídia em tempo real, no ano de 2010, o tráfego tradicional na Internet (navegação web, email, mensagens instantâneas) classificado como melhor esforço ainda foi responsável, sozinho (excluindo transferência de arquivos P2P), por valores em torno de 18% do tráfego na Internet. Somando-se a este percentual as aplicações P2P, que também não são essencialmente sensíveis ao atraso, têm-se uma participação de 58% (o tráfego P2P foi no ano de 2010 responsável por aproximadamente 40% do volume total de informações trafegadas na Internet). Mesmo em previsões feitas para o ano de 2014 o tráfego BE ainda representará aproximadamente 40% do volume total de dados a serem trafegados nas redes IPs mundiais. Estes números demonstram que a preocupação com este tipo de tráfego não pode ser relegada a uma importância secundária em detrimento às aplicações que exigem maior qualidade de serviço. Tomando como base o escalonamento IPACT (Interleaved Polling with Adapting Cycle Time) esta dissertação demonstra que é possível, através da melhoria proposta, obter atrasos menores no tráfego de melhor esforço, sem que as classes de tráfego prioritárias ultrapassem as especificações de atraso recomendadas para cada uma destas.

ABSTRACT: An improvement in the scheduling strategy based on weights of classes of traffic (CoS) is proposed in this work so as not to penalize too much the best-effort (BE) class type. As support, a hybrid analytical/simulated model to analyze the performance of upstream flows in Ethernet Optical Passive Networks (EPON) based on frame’s total delay, was developed. The modeling was done using Stochastic Colored Petri Networks (SCPN), from where the average queue size is obtained. Then, this average is used to analytically obtain the total delay. Besides the growth of multimedia real-time applications, the traditional traffic in the Internet (as web browser, email and instant messengers) is still, alone, responsible for 18% of the total traffic (excluding P2P traffic). Adding the P2P applications load, which traffic is also not sensible to delay, a 58% of participation is reached (only P2P traffic was responsible for 40% of the total traffic flowing thru the Internet in the year of 2010). Also in traffic’s forecasts for 2014 the Best Effort (BE) traffic will be still responsible for 40% of the total load in IP networks in the world. This numbers shows that the cares with this kind of traffic cannot be put in low relevance while giving more resources to classes that requires more quality of services. Having the scheduling strategy called IPA(Interleaved Polling with Adapting Cycle Time) as a base, this work demonstrates, by the improvement proposed, that is possible to reach lowers delays in the best effort traffic, without making the upper priority classes reach delays over the parameters recommended for which one.