Análise comparativa de desempenho de redes IP e ATM com tráfego multimídia interativo

A década de 80 é um marco para a área de comunicação de dados. Muitos estudos, pesquisas e especificações foram iniciados para permitir a integração de sistemas de comunicação para voz, vídeo e dados. Desde essa década, os cientistas procuram investir na Internet, que é um dos mais importantes e populares meios de transmissão de informações no mundo, para acomodar aplicações que permitam enviar imagens e sons por esta imensa rede de comunicação. Também nessa década, no final, o International Telecommunications Union – Telecommunication (ITU-T), especificou a tecnologia ATM, cujas pesquisas vinham ocorrendo desde o seu início. O serviço de rede tradicional na Internet é transmissão de datagramas ´besteffort ´, conforme será visto neste trabalho. Neste serviço, os pacotes da origem são enviados para o destino, sem garantia de entrega. Para aquelas aplicações que requerem garantia de entrega, o protocolo TCP (equivalente à camada 4 do RM-OSI) se encarregará da retransmissão dos pacotes que falharam ao atingir o destino para então se conseguir uma recepção correta. Para aplicações de comunicação tradicionais, como FTP e Telnet, em que uma entrega correta é mais importante que a perda de tempo da retransmissão, este serviço é satisfatório. Entretanto, uma nova classe de aplicações, as quais usam mídias múltiplas (voz, som e dados), começam a aparecer na Internet. Exemplos desta classe de aplicação são: vídeo teleconferência, vídeo sob demanda e simulação distribuída. Operações de modo tradicional para estas aplicações resultam em redução da qualidade da informação recebida e, potencialmente, ineficiência do uso da largura de banda. Para remediar este problema é desenvolvido um ambiente de serviço para tempo real, no qual múltiplas classes de serviços são oferecidas. Este ambiente estende o modelo de serviços existentes para ir ao encontro das necessidades das aplicações multimídia com obrigatoriedade de tempo real, porém esta não é uma meta muito fácil. Contudo, a comunidade pesquisadora tem conseguido desenvolver alguns mecanismos que vão pouco a pouco permitindo que este objetivo se transforme em realidade. O ATM é uma tecnologia que provê dutos de alta velocidade para a transferência de qualquer tipo de informação em pequenos pacotes de tamanho fixo, chamados células. A idéia básica é estabelecer entre dois pontos que desejam se comunicar um circuito virtual que é mantido pelos comutadores de células para levar a informação de um lado a outro. A característica marcante do ATM é a Qualidade de Servico – QoS, que garante o desempenho predefinido que determinado serviço necessita. Isso permite suportar aplicações de tempo real que são sensíveis ao atraso. O atendimento à diversidade de características de tráfego e exigências distintas de grandes quantidades de serviços é possível pelo ATM graças ao controle de tráfego reunido à capacidade de multiplexação estatística do meio em altas taxas de transmissão. O objetivo principal desta dissertação é elaborar uma comparação quantitativa e qualitativa do funcionamento de aplicações multimídia sobre IP com RSVP - Protocolo desenvolvido para realizar reservas de recursos integrante da arquitetura de Serviços Integrados (IntServ) proposta pelo IETF para oferecer qualidade de serviço para aplicações tais como aplicações multimídia. Essa proposta também inclui duas classes de serviços, sendo que nessa dissertação, o serviço de carga controlada é que está sendo utilizado. Isso deve-se a implementação dos módulos apresentados em [GRE 2001] e que foram utilizados na realização desse trabalho - e sobre ATM. A proposta final é a elaboração de uma técnica de análise baseado nas principais métricas de desempenho em redes que deve permitir uma melhor visualização do comportamento das tecnologias sob determinadas cargas de tráfego, permitindo assim uma tomada de decisão entre qual das tecnologias que deverá ser adotada em um dado momento, em uma dada situação, ou seja, a indicação do ponto de quebra tecnológica na situação modelada. Para que fosse possível fazer esta comparação, foi necessário dividir-se este trabalho em 3 grandes etapas, que são: • Estudo e desenvolvimento da técnica para análise do elemento carga de tráfego na tecnologia ATM; • Estudo e desenvolvimento da técnica para análise do elemento carga de tráfego na tecnologia IP com RSVP; • Comparativo quantitativo e qualitativo dos estudos acima.

DTA : discriminador de tráfego ATM

As redes ATM têm se constituído na solução tecnológica ideal para o desenvolvimento da RDSI-FL. O ATM foi desenvolvido para dar suporte, com altas velocidades e com garantia de qualidade, a uma ampla variedade de serviços. A demanda por serviços de comunicação de dados, em velocidades maiores do que as redes de pacotes atuais são capazes de oferecer, tem crescido rapidamente, estimulando o desenvolvimento da tecnologia ATM, que tem sido muito promissora, devida a sua flexibilidade e eficiência. Para dar suporte à comunicação de dados em redes ATM, foram desenvolvidas soluções, como a emulação de redes locais (LANE), a interconexão de redes locais (LAN) e metropolitanas (MAN), e o protocolo IP sobre ATM. O ATM utiliza multiplexação estatística (assíncrona) para inserir os dados nos canais de comunicação de forma otimizada. Esta técnica, permite atender uma quantidade maior de fontes heterogêneas sob num único canal, porém, pode causar congestionamento na rede. O uso da multiplexação estatística, aliada à necessidade de garantir níveis de qualidade diferentes, para cada tipo de serviço, torna necessária a adoção de uma combinação de técnicas de controle de tráfego e congestionamento. Com este propósito, foram desenvolvidos diversas funções e mecanismos, como, por exemplo, controle de acesso (CAC), controle dos parâmetros de uso (UPC), descarte seletivo de células e conformação de tráfego (TS), os quais necessitam conhecer as características do tráfego emitido pela fonte. Por esta razão, toda e qualquer conexão ATM está associada a um contrato de tráfego, que especifica as exigências do usuário, quanto à qualidade de serviço (QoS) a ser oferecida pela rede, através de um descritor de tráfego. O trabalho apresentado nesta dissertação, tem por objetivo propor uma metodologia capaz de discriminar um fluxo de células ATM arbitrário, visando a obter os parâmetros descritores de UPC do mesmo. A discriminação de tráfego é relevante à medida que todos os usuários de redes ATM necessitam, de alguma forma, determinar os parâmetros que caracterizam seu fluxo, para poder negociar o contrato de trafego. Infelizmente, a maioria das aplicações ATM, não tem condições prévias de fornecer dados sobre o comportamento do fluxo que geram. Para estas situações, estamos propondo um Discriminador de Tráfego ATM (DTA), que infere a partir de uma amostra inicial do fluxo um conjunto mais provável de parâmetros, os quais constituirão o descritor de tráfego da fonte (STD).

Simulação do protocolo de adaptação ATM tipo 2 (AAL2)

Este trabalho descreve o protocolo de adaptação ATM do tipo 2 (AAL2), e expõe as mudanças que foram realizadas no simulador de rede ATM com a finalidade de estudá-lo. É proposto que se conheça melhor este novo padrão, planejado para baixa taixa de transferência e multiplexação de usuários e pode contribuir nos serviços de tráfego de voz, quando ocorre a integração de diversas aplicações que é o objetivo da B-ISDN. Após algumas explanações sobre o ATM em geral, é descrita de forma detalhada a recomendação I.362 que padroniza o novo AAL. É explicado o comportamento da máquina de estados de transmissão, e como ocorre a temporização para carregar diversos pacotes de voz numa mesma célula. Como foi idealizado para a classe de serviços do tipo VBR em tempo real, comentam-se alguns mecanismos próprios do AAL2 para controle de tráfego e sua influência. Descreve-se a subcamada SSCS proposta para pacotes longos, recentemente padronizada. São apresentados alguns artigos e estudos realizados sobre o AAL2 que descreve quantitativamente o ganho esperado pelo protocolo e levanta algumas questões comparando-o ao AAL1. Por ter sido inicialmente uma necessidade da telefonia celular, realiza-se um breve comentário de estudos dirigidos para a área. Com o intuito de realizar a simulação do protocolo, foi utilizado o simulador de redes ATM, desenvolvido pelo NIST, que possui certas qualidades desejadas para este trabalho, porém, foram necessárias realizar modificações para implementar a camada AAL que não estava prevista na arquitetura original dele. Para se criar um ambiente de testes propício, e com a preocupação de não corromper o funcionamento padrão, foram criadas estruturas semelhantes às existentes e realizadas mudanças sutis, reconhecidas normalmente pelo simulador original. A partir destas simulações, pretende-se deixar uma ferramenta para fazer análises deste protocolo; utilizando modelos de tráfego de voz, a fim de obter informações do seu comportamento. No entanto, este estudo limitou-se somente a demonstrar a verificação e validação do simulador a partir dos resultados gerados. Para verificar a integridade do código fonte original foram utilizados os exemplos do próprio NIST e assim garantir que nada foi alterado. Além disso, o novo módulo foi comparado a norma através de um "debug". Na validação, devido ao fato de não existir uma rede real montada e disponível para testes, foram empregados artigos para comparar os resultados e demonstrar a boa aproximação obtida. Acredita-se que desta forma obteve-se o resultado desejado de um ambiente para estudo e compreensão do AAL2 e que, futuramente, pode ser usado para todos os protocolos da camada AAL.

Congestion probability routing in virtual path ATM network

This dissertation focuses on the problem of providing mechanisms for routing point to point and multipoint connections in ATM networks. In general the notion of multipoint connection refers to connections that involve a group of users with more than two members. The main objective of this dissertation is to contribute to design efficient routing protocols with alterative routes in fully connected VP-based ATM Networks for call establishment of point to point and multipoint VC connections. An efficient route should be computed during this connection establishment phase.

Efficient algorithm for achieving GWPMM fairness in ATM ABR services

A new explicit rate allocation algorithm is proposed for achieving generic weight-proportional max-min (GWPMM) fairness in asynchronous transfer mode (ATM) available bit rate services. This algorithm scales well with a fixed computational complexity of O(1) and can realise GWPMM fair rate allocation in an ATM network accurately.

A study of the generalised max–min fair rate allocation for ABR control in ATM

In the rate-based flow control for ATM Available Bit Rate service, fairness is an important requirement, i.e. each flow should be allocated a fair share of the available bandwidth in the network. Max–min fairness, which is widely adopted in ATM, is appropriate only when the minimum cell rates (MCRs) of the flows are zero or neglected. Generalised max–min (GMM) fairness extends the principle of the max–min fairness to accommodate MCR. In this paper, we will discuss the formulation of the GMM fair rate allocation, propose a centralised algorithm, analyse its bottleneck structure and develop an efficient distributed explicit rate allocation algorithm to achieve the GMM fairness in an ATM network. The study in this paper addresses certain theoretical and practical issues of the GMM fair rate allocation.

Weighted fairness with MCR guarantee and a general-purpose explicit rate allocation algorithm for ATM ABR service

In this paper, weighted fair rate allocation for ATM available bit rate (ABR) service is discussed with the concern of the minimum cell rate (MCR). Weighted fairness with MCR guarantee has been discussed recently in the literature. In those studies, each ABR virtual connection (VC) is first allocated its MCR, then the remaining available bandwidth is further shared among ABR VCs according to their weights. For the weighted fairness defined in this paper, the bandwidth is first allocated according to each VC's weight; if a VC's weighted share is less than its MCR, it should be allocated its MCR instead of the weighted share. This weighted fairness with MCR guarantee is referred to as extended weighted (EXW) fairness. Certain theoretical issues related to EXW, such as its global solution and bottleneck structure, are first discussed in the paper. A distributed explicit rate allocation algorithm is then proposed to achieve EXW fairness in ATM networks. The algorithm is a general-purpose explicit rate algorithm in the sense that it can realise almost all the fairness principles proposed for ABR so far whilst only minor modifications may be needed.

An enhanced explicit rate algorithm for ABR traffic control in ATM networks

A high performance, low computational complexity rate-based flow control algorithm which can avoid congestion and achieve fairness is important to ATM available bit rate service. The explicit rate allocation algorithm proposed by Kalampoukas et al. is designed to achieve max–min fairness in ATM networks. It has several attractive features, such as a fixed computational complexity of O(1) and the guaranteed convergence to max–min fairness. In this paper, certain drawbacks of the algorithm, such as the severe overload of an outgoing link during transient period and the non-conforming use of the current cell rate field in a resource management cell, have been identified and analysed; a new algorithm which overcomes these drawbacks is proposed. The proposed algorithm simplifies the rate computation as well. Compared with Kalampoukas's algorithm, it has better performance in terms of congestion avoidance and smoothness of rate allocation.

ATM mediated phosphorylation of CHD4 contributes to genome maintenance

Background: In order to maintain cellular viability and genetic integrity cells must respond quickly following the induction of cytotoxic double strand DNA breaks (DSB). This response requires a number of processes including stabilisation of the DSB, signalling of the break and repair. It is becoming increasingly apparent that one key step in this process is chromatin remodelling. Results: Here we describe the chromodomain helicase DNA-binding protein (CHD4) as a target of ATM kinase. We show that ionising radiation (IR)-induced phosphorylation of CHD4 affects its intranuclear organization resulting in increased chromatin binding/retention. We also show assembly of phosphorylated CHD4 foci at sites of DNA damage, which might be required to fulfil its function in the regulation of DNA repair. Consistent with this, cells overexpressing a phospho-mutant version of CHD4 that cannot be phosphorylated by ATM fail to show enhanced chromatin retention after DSBs and display high rates of spontaneous damage. Conclusion: These results provide insight into how CHD4 phosphorylation might be required to remodel chromatin around DNA breaks allowing efficient DNA repair to occur.

INT6/EIF3E interacts with ATM and is required for proper execution of the DNA damage response in human cells

Altered expression of the INT6 gene, encoding the e subunit of the translational initiation factor eIF3, occurs in human breast cancers, but how INT6 relates to carcinogenesis remains unestablished. Here, we show that INT6 is involved in the DNA damage response. INT6 was required for cell survival following γ-irradiation and G(2)-M checkpoint control. RNA interference-mediated silencing of INT6 reduced phosphorylation of the checkpoint kinases CHK1 and CHK2 after DNA damage. In addition, INT6 silencing prevented sustained accumulation of ataxia telangiectasia mutated (ATM) at DNA damage sites in cells treated with γ-radiation or the radiomimetic drug neocarzinostatin. Mechanistically, this result could be explained by interaction of INT6 with ATM, which together with INT6 was recruited to the sites of DNA damage. Finally, INT6 silencing also reduced ubiquitylation events that promote retention of repair proteins at DNA lesions. Accordingly, accumulation of the repair factor BRCA1 was defective in the absence of INT6. Our findings reveal unexpected and striking connections of INT6 with ATM and BRCA1 and suggest that the protective action of INT6 in the onset of breast cancers relies on its involvement in the DNA damage response.

ATM is required for the cellular response to thymidine induced replication fork stress

Genetically distinct checkpoints, activated as a consequence of either DNA replication arrest or ionizing radiation-induced DNA damage, integrate DNA repair responses into the cell cycle programme. The ataxia-telangiectasia mutated (ATM) protein kinase blocks cell cycle progression in response to DNA double strand breaks, whereas the related ATR is important in maintaining the integrity of the DNA replication apparatus. Here, we show that thymidine, which slows the progression of replication forks by depleting cellular pools of dCTP, induces a novel DNA damage response that, uniquely, depends on both ATM and ATR. Thymidine induces ATM-mediated phosphorylation of Chk2 and NBS1 and an ATM-independent phosphorylation of Chk1 and SMC1. AT cells exposed to thymidine showed decreased viability and failed to induce homologous recombination repair (HRR). Taken together, our results implicate ATM in the HRR-mediated rescue of replication forks impaired by thymidine treatment.

RPAS integration within an Australian ATM system : what equipment and which airspace

The Australian Civil Aviation Safety Authority (CASA) currently lists more than 100 separate entities or organisations which maintain a UAS Operator Certificate (UOC) [1]. Approved operations are overwhelmingly a permutation of aerial photography, surveillance, survey or spotting and predominantly, are restricted to Visual Line of Sight (VLOS) operations, below 400 feet, and not within 3 NM of an aerodrome. However, demand is increasing for a Remote Piloted Aerial System (RPAS) regulatory regime which facilitates more expansive operations, in particular unsegregated, Beyond Visual Line of Sight (BVLOS) operations. Despite this demand, there is national and international apprehension regarding the necessary levels of airworthiness and operational regulation required to maintain safety and minimise the risk associated with unsegregated operations. Fundamental to addressing these legitimate concerns will be the mechanisms that underpin safe separation and collision avoidance. Whilst a large body of research has been dedicated to investigating on-board, Sense and Avoid (SAA) technology necessary to meet this challenge, this paper focuses on the contribution of the NAS to separation assurance, and how it will support, as well as complicate RPAS integration. The paper collates and presents key, but historically disparate, threads of Australian RPAS and NAS related information, and distils it with a filter focused on minimising RPAS collision risk. Our ongoing effort is motivated by the need to better understand the separation assurance contribution provided by the NAS layers, in the first instance, and subsequently employ this information to identify scenarios where the coincident collision risk is demonstrably low, providing legitimate substantiation for concessions on equipage and airworthiness standards.

Common variants near ATM are associated with glycemic response to metformin in type 2 diabetes

Metformin is the most commonly used pharmacological therapy for type 2 diabetes. We report a genome-wide association study for glycemic response to metformin in 1,024 Scottish individuals with type 2 diabetes with replication in two cohorts including 1,783 Scottish individuals and 1,113 individuals from the UK Prospective Diabetes Study. In a combined meta-analysis, we identified a SNP, rs11212617, associated with treatment success (n = 3,920, P = 2.9 P×-9, odds ratio = 1.35, 95% CI 1.22-1.49) at a locus containing ATM, the ataxia telangiectasia mutated gene. In a rat hepatoma cell line, inhibition of ATM with KU-55933 attenuated the phosphorylation and activation of AMP-activated protein kinase in response to metformin. We conclude that ATM, a gene known to be involved in DNA repair and cell cycle control, plays a role in the effect of metformin upstream of AMP-activated protein kinase, and variation in this gene alters glycemic response to metformin. © 2011 Nature America, Inc. All rights reserved.