Congestion control in flow-aware networks

Abstract

The congestion control mechanisms for Flow-Aware Networks are presented in the dissertation. The research was performed for four proposals, the EFM (Enhanced Flushing Mechanism), the RAEF (Remove Active Elastic Flows), the RBAEF (Remove and Block Active Elastic Flows) and the RPAEF (Remove and Prioritize in access Active Elastic Flows) mechanisms. The idea of all presented congestion control mechanisms is similar and relies on total or partial cleaning of the PFL (Protected Flow List) content in the MBAC (Measurement Based Admission Control) block in congestion. The main goal of the proposed solutions is to minimize the acceptance time of new streaming flows in FAN routers. The streaming transmission in FAN is proposed for low traffic consuming applications with demands on low packet delays and loss. The congestion control mechanisms for FAN, proposed in the dissertation are described in details and analyzed by simulation experiments run on the ns-2 simulator. The obtained results show the advantages of the new solutions. The second part of the dissertation presents the new proposal of realizing the FAN concept. In this solution, the algorithm for random dropping of packets from the queue in congestion is used. It is implemented based on the AFD(Approximate Fair Dropping) mechanism. The new proposal is less complex than two well known FAN versions.

W rozprawie zaprezentowano mechanizmy sterowania przeciążeniami w sieciach zorientowanych na przepływy (Flow-A ware Networks). W szczególności przedstawione zostały mechanizmy EFM Enhanced Flushing Mechanism), RAEF (Remove and Block Active Elastic Flows), RBAEF (Remove and Block Active Elastic Flows) oraz RPAEF (Remove and Prioritize in access Active Elastic Flows) polegające na okresowym, całkowitym bądź częściowym czyszczeniu listy przepływów chronionych w bloku sterowania dostępem. Głównym ich celem jest zapewnienie możliwie szybkiej akceptacji przepływów strumieniowych w ruterach wzajemnie zabezpieczonych (cross-protect). Transmisja strumieniowa w sieciach FAN jest przewidziana do obsługi ruchu o niskiej przepływności z zapewnieniem odpowiednio niskich opóźnień i strat pakietów, czyli np. przesyłanie ruchu aplikacji głosowych lub wideo. Istotne jest, by opracowane mechanizmy nie powodowały znacznego pogorszenia transmisji pozostałego ruchu w sieci. Do analizy zaproponowanych rozwiązań użyto symulatora ns-2. Uzyskane wyniki potwierdzają zakładaną funkcjonalność przedstawionych w rozprawie mechanizmów. Drugą część rozprawy stanowi nowa propozycja realizacji koncepcji Flow-Aware Networking. W rozwiązaniu tym zastosowano algorytm losowego usuwania pakietu z kolejki w sytuacji wystąpienia natłoku, zaimplementowany z użyciem mechanizmu AFD (Approximate Fair Dropping).