Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2007. / Submitted by Diogo Trindade Fóis (diogo_fois@hotmail.com) on 2009-11-26T20:36:26Z No. of bitstreams: 1 2007_AngelitaFleigKapp.PDF: 2854431 bytes, checksum: 7c18a4f4f583180d448d4fa471093d0c (MD5) / Approved for entry into archive by Carolina Campos(carolinacamposmaia@gmail.com) on 2010-01-11T16:32:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_AngelitaFleigKapp.PDF: 2854431 bytes, checksum: 7c18a4f4f583180d448d4fa471093d0c (MD5) / Made available in DSpace on 2010-01-11T16:32:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_AngelitaFleigKapp.PDF: 2854431 bytes, checksum: 7c18a4f4f583180d448d4fa471093d0c (MD5) Previous issue date: 2007-12-14 / O planejamento e o dimensionamento de recursos, tanto humanos quanto materiais, devem estar suportados por dados que facilitem a sua execução e garantam uma assertividade mínima suficiente em seus resultados. Este trabalho trata deste e outros assuntos relacionados à predição do período - com a melhor assertividade possível - em que se deve migrar o transporte dos atuais serviços de conexão de redes, hoje suportados por redes totalmente Determinísticas, para redes Estatísticas. Esta estimativa de período será feita a partir de uma rede Neural de aprendizado Hebbiano, baseada na Transformada de Karhunen-Loève onde dados de evolução de flexibilidade, custo, confiabilidade e eficiência são comparados para redes IP (Internet Protocol) e redes não IP e o cruzamento destas duas curvas estima uma data onde os citados custo, confiabilidade e eficiência serão melhores para as redes baseadas em IP. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The human and material resources planning must be supported by data that makes this task easier and they must be as correct as possible. This work, based in this directive, tries to predict a period that the service transportation will migrate fro TDM (Time Division Multiplex) to IP (Internet Protocol) based Networks. This period estimate will use a Hebbian Learning Neural Network, based on Karhunen- Loève Transform where the flexibility evolution data, cost, trustworthiness and efficiency are compared for IP Networks and Non-IP Networks. The crossing of these two curves esteems a cited date where flexibility, cost, trustworthiness and efficiency will be better for IP based networks

O controle de congestionamento padrão do TCP apresenta vários problemas; ele não consegue distinguir se o pacote foi perdido por falha no enlace ou por descarte de pacotes devido a um congestionamento de rede (se a falha foi no enlace não há necessidade de ativar os mecanismos de controle de congestionamento); e o correto ajuste de sua taxa de transmissão requer informação de perdas de pacotes. Neste trabalho é apresentado o new generalized window advertising (NGWA), que é um novo esquema de controle de congestionamento para o TCP. O NGWA traz informações da banda disponível da infraestrutura de rede para os pontos finais da conexão TCP. Seu desempenho foi comparado com TCP New Reno, RED e o TCP padrão via simulações com o software NS-3, considerando topologias de rede largamente citadas na literatura. O NGWA foi, também, implementado e testado no Linux (versão 2.6.34). O novo método demonstrou ser superior aos comparados, apresentando uma operação mais estável, melhor justiça e menor taxa de perda de pacotes, considerando o elenco de testes realizados. / The TCP congestion control mechanism in standard implementations presents several problems; he cannot distinguish if the packet was lost by link failure or by congestion in the net (if the fault was in the link there is no need to active congestion control mechanisms); and the right adjust of your transmission rate requires information from packet loss. This work presents the new generalized window advertising (NGWA), which is a new congestion control scheme for TCP. The NGWA provides information considering the available bandwidth of the network infrastructure to the endpoints of the TCP connection. Results obtained by the NGWA approach were compared with those from TCP New Reno, RED, and standard TCP (using the network simulator NS-3), considering network topologies widely cited in the literature. A NGWA Linux implementation is also presented. The new method proved to be superior when compared with the traditional approaches, presenting a more stable operation, better fairness and lower packet loss, considering the set of tests carried out.

Técnicas de gerenciamento de filas e descarte de pacotes são empregadas pelos escalonadores de pacotes presentes nos roteadores internos de uma rede de telecomunicações. Devido às características auto-similares do tráfego presente nas redes, o desenvolvimento de modelos para análise de desempenho de protocolos e de elementos de rede é enormemente dificultado. Tais características auto-similares são oriundas da ação dos protocolos predominantes nas redes em questão, e dos mecanismos fim-a-fim de controle de congestionamento existentes, determinantes no comportamento do fluxo de informações entre diferentes camadas na hierarquia de protocolos TCP/IP. Esta tese tem como objetivo principal propor modelos analíticos de baixo esforço computacional que permitam fazer uma análise de desempenho de um nó de rede (podendo este nó ser do tipo: DiffServ, IntServ, IP, Multi Protocol Label Switching, entre outros) com o escalonador WFQ. O tráfego considerado é do tipo TCP, devido ao fato que este protocolo é o mais utilizado na Internet atualmente, apresentando, portanto, características auto-similares. Foram desenvolvidos modelos para o escalonador WFQ quando o mesmo é alimentado com tráfego Poissoniano e tráfego do tipo auto-similar. O primeiro modelo está baseado em uma cadeia de Markov bidimensional para representar o comportamento do escalonador WFQ alimentado por dois fluxos de prioridades diferentes. O segundo modelo faz uso de duas filas separadas com taxas de serviço ajustadas de modo a simular o comportamento do escalonador WFQ. As filas são do tipo M[X]/M/1/B para levar em conta o comportamento auto-similar do tráfego. Como resultado, mostra-se que o segundo modelo é capaz de estimar as métricas de desempenho, com erro aceitável, dentro de uma faixa adequada de valores dos parâmetros do sistema, conforme demonstra a validação de resultados conduzido com uso do software NS-2. / Internal routers of telecommunication networks employ a variety of queue management and packet discarding techniques. The development of models for analyzing performance of different protocols and devices is made difficult by the self-similar nature of network traffic. Traffic self-similarity stems from the action of predominant protocols and end-to-end congestion control systems, which are key factors in determining the behavior of data flow between layers of the TCP/IP protocol stack. This thesis proposes analytical models that allow for the evaluation of a (DiffServ, IntServ, IP, Multi Protocol Label Switching etc.) network node's performance at a low computational cost. Only TCP traffic is considered, since it accounts for most of current Internet traffic and therefore exhibits self-similar characteristics. Models were developed for the WFQ scheduler with Poisson and self-similar traffic inputs. The former is based on a bi-dimensional Markov chain representing the behavior of the WFQ scheduler with two input flows with different priorities. The latter consists in two separate queues whose service rates are tuned so as to simulate the behavior of a WFQ scheduler. M[X]/M/1/B queues are used to account for the self-similar nature of traffic. As a result, it is shown that the second model accurately estimates performance metrics for certain ranges of parameter values, as confirmed by NS-2 simulations.

O controle de congestionamento padrão do TCP apresenta vários problemas; ele não consegue distinguir se o pacote foi perdido por falha no enlace ou por descarte de pacotes devido a um congestionamento de rede (se a falha foi no enlace não há necessidade de ativar os mecanismos de controle de congestionamento); e o correto ajuste de sua taxa de transmissão requer informação de perdas de pacotes. Neste trabalho é apresentado o new generalized window advertising (NGWA), que é um novo esquema de controle de congestionamento para o TCP. O NGWA traz informações da banda disponível da infraestrutura de rede para os pontos finais da conexão TCP. Seu desempenho foi comparado com TCP New Reno, RED e o TCP padrão via simulações com o software NS-3, considerando topologias de rede largamente citadas na literatura. O NGWA foi, também, implementado e testado no Linux (versão 2.6.34). O novo método demonstrou ser superior aos comparados, apresentando uma operação mais estável, melhor justiça e menor taxa de perda de pacotes, considerando o elenco de testes realizados. / The TCP congestion control mechanism in standard implementations presents several problems; he cannot distinguish if the packet was lost by link failure or by congestion in the net (if the fault was in the link there is no need to active congestion control mechanisms); and the right adjust of your transmission rate requires information from packet loss. This work presents the new generalized window advertising (NGWA), which is a new congestion control scheme for TCP. The NGWA provides information considering the available bandwidth of the network infrastructure to the endpoints of the TCP connection. Results obtained by the NGWA approach were compared with those from TCP New Reno, RED, and standard TCP (using the network simulator NS-3), considering network topologies widely cited in the literature. A NGWA Linux implementation is also presented. The new method proved to be superior when compared with the traditional approaches, presenting a more stable operation, better fairness and lower packet loss, considering the set of tests carried out.