Wpływ kształtowania ruchu na opóźnienia w sieci IP w architekturze Usług Zróżnicowanych dla reguł przesyłania pakietów EF PHB

Abstract

The dissertation is the analysis of the benefits of traffic shaping using leaky bucket algorithm at the maximum delay in a network, which packets can suffer during transmission over an Differentiated Services (DiffServ) IP network. In the central part of the desideration, the author proposes to use hop-by-hop aggregate-based shaping to decrease delay bounds for network services based on EF PHB. Author's findings are important to understand how aggregate-based shaping can influence performance of DiffServ networks. In the dissertation delay bounds within the boundaries of a DiffServ network with hop-by-hop EF PHB aggregate leaky bucket shaping are considered. First a model of network architecture is derived. Based on this model author formulates a theorem which describes the end-to-end delay bound for EF PHB based services in a DiffServ network where hop-by-hop EF PHB aggregate leaky bucket shaping is applied. Author proves that the application of aggregate-based shaping in a general network architecture with FIFO Guaranteed Rate aggregate scheduling decreases the deterministic end-to-end delay bound for EF PHB based services in DiffServ networks. The statement is true when a service rate of EF PHB aggregate is lower than throughput of a link. Applying a leaky bucket shaping for flows aggregates in each node of the DiffServ domain avoids excessive jitter accumulation in the network.

Rozprawa poświęcona jest analizie korzystnego wpływu kształtowania ruchu za pomocą algorytmu cieknącego wiadra na opóźnienia maksymalne, jakich mogą doznawać pakiety przy transmisji przez sieć IP o architekturze Usług Zróżnicowanych (DiffServ) obsługiwane przez reguły przesyłania pakietów EF PHB. W rozprawie autor przedstawia stan dotychczasowych badań rozważanego zagadnienia. W centralnej części rozprawy autor definiuje matematyczny model opisujący opóźnienia maksymalne w sieci DiffServ z zastosowaniem algorytmu cieknącego wiadra do kształtowania ruchu w każdym łączu sieci DiffServ dla strumieni obsługiwanych przez EF PHB. Dla stworzonego modelu sieci autor sformułował i udowodnił centralne dla rozprawy twierdzenie opisujące opóźnienie maksymalne pomiędzy brzegami sieci. Analiza wzorów twierdzenia pozwoliła na wyodrębnienie szczególnych przypadków, dla których można było określić parametry sieci DiffServ i parametry algorytmu cieknącego wiadra zapewniające zmniejszenie opóźnień maksymalnych pomiędzy brzegami sieci. W rozprawie autor wykazał, że w sieciach DiffServ, w których szybkość obsługi agregatów EF PHB jest mniejsza od przepustowości łączy, wprowadzenie kształtowania ruchu algorytmem cieknącego wiadra dla agregatów EF PHB w każdym węźle sieci umożliwia zmniejszenie opóźnień maksymalnych. Wyprowadzone przez autora twierdzenia mogą zostać zastosowane do oceny opóźnień maksymalnych przy projektowaniu sieci operatorskich zgodnych z architekturą DiffServ dla usług sieciowych zbudowanych za pomocą reguł przesyłania pakietów EF PHB.