Descarte selectivo de paquetes en mecanismos de gestión activa de colas

Resumo

La adopción del protocolo IP para servir diversas aplicaciones pone de manifiesto la necesidad de nuevos mecanismos de prevención de la congestión en escenarios con diferentes tipos de tráfico (reactivo y no-reactivo) compartiendo limitados recursos de red. Basados en este problema, una plétora de algoritmos de gestión activa de colas (AQM) ha sido propuesto en la literatura. Sin embargo, la mayoría de ellos ignora el conocimiento del tipo de tráfico asociado con los paquetes. Como consecuencia, en términos generales, los algoritmos AQM controlan eficientemente el problema de la congestión sin tomar en cuenta el efecto sobre la QoS para los distintos tráficos proporcionando un tratamiento no diferenciado a las distintas fuentes. En este sentido, el servicio proporcionado puede no coincidir con los requerimientos característicos de los diferentes tipos de tráficos, tal como los servicios de VoIP, que demandan retardos extremo-a-extremo de paquete limitados y tasas de pérdida acotadas. Motivados en reforzar las medidas para el control de congestión que impliquen acentuar las prestaciones al tráfico multimedia en cuanto a los parámetros que definen la QoS (pérdidas de paquetes y retardo extremo-a-extremo), un esquema de descarte de paquetes ha sido definido dentro de la estructura de un router AQM. La primera contribución de esta tesis es un procedimiento de selección de víctima en estrategias AQM denominado Drop-Sel. Considerando que los flujos con más alta carga de trabajo son los principales contribuyentes al evento de congestión, el esquema propuesto se basa fundamentalmente en identificar y penalizar la clase de tráfico con la más alta consumición de memoria en la cola. Drop-Sel es analizado y evaluado con simulaciones en escenarios con diferentes grados de combinación de tráficos UDP y TCP. Se proporcionan medidas objetivas y subjetivas de funcionamiento. La evaluación experimental ha demostrado que este esquema aporta beneficios en términos de equidad -entre diferentes clases de tráficos- que no pueden proporcionar los tradicionales algoritmos (Drop-Tail, Drop-Random y Drop-Front) utilizados en el contexto de descarte de paquetes. En la segunda contribución se ha considerado reforzar la QoS y QoE de la clase real-time (VoIP). Se han desarrollado Drop-Sel-delay y Drop-Tail-delay, la primera de éstas es una variante de Drop-Sel y otra de Drop-Tail. Ambas alternativas consideran un criterio basado en la utilidad del paquete cuando la clase seleccionada como víctima corresponde a VoIP. Estos esquemas facilitan que los paquetes de audio considerados no-aprovechables sean detectados y descartados anticipadamente y el número de pérdidas de paquetes útiles pueda ser reducido. En consecuencia, mejor QoS puede ser esperada para el tráfico VoIP. La tercera contribución son dos esquemas denominados Drop-Sel+fair y Drop-Tail+fair. Estas variantes respectivamente de Drop-Sel y Drop-Tail garantizan equidad a diversos flujos de tráfico VoIP que utilizan diferentes codecs o diferentes tasas de envío. Experimentalmente, es mostrado y verificado que las alternativas, Drop-Sel-delay, Drop-Tail-delay, Drop-Sel+fair y Drop-Tail+fair contribuyen a reforzar las aportaciones propias del descarte selectivo.