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A. Ciências Exatas e da Terra - 2. Ciência da Computação - 10. Redes

SIMULAÇÕES  DE FILAS RED

Danniely Costa de Oliveira 1
Bruno Cruz Monteiro 1
Bruce de Aquino Pinheiro 1
Talisman Cláudio de Queiroz Teixeira Júnior 1
(1. Instituto de Estudos Superiores da Amazônia - IESAM)
INTRODUÇÃO:

Atualmente cresce a necessidade de otimizar o tráfego em uma rede de computadores em decorrência das distintas formas de aplicações utilizadas pelos usuários em todo o mundo. Com base nesta necessidade, este trabalho trata da análise de simulações de um mecanismo especifico de fila denominado RED (Random Early Detection). O algoritmo de uma fila é que determina a ordem dos pacotes a serem enviados, além de avaliar o estado de utilização da fila e de verificar também o tipo de tráfego e o mecanismo de descarte de pacotes em uma aplicação. O algoritmo de RED tem a finalidade de evitar o congestionamento em uma rede, daí a importância de utilizar este em tráfegos que necessitem de QoS. Assim, o objetivo deste trabalho, foi analisar o desempenho de RED a partir da variação Wq, uma constante que esta relacionada ao calculo da probabilidade de ocorrer ou não o descarte de pacotes. A disciplina RED otimiza a taxa de transmissão e é apropriada para serviços que utilizam o Protocolo de Transporte TCP, como no caso da Internet. Dessa forma, verificou-se o desempenho da rede e conclui-se como esperado que há um valor padrão de Wq. Percebeu-se também, que a probabilidade de descarte para este valor é mínima, sendo possível implementar Qualidade de Serviço ao tráfego reduzindo o congestionamento e tornando mais eficiente o constante fluxo de dados na Internet.

METODOLOGIA:

Para a realização deste trabalho, fez-se necessário estudos prévios sobre parâmetros da fila RED, como o valor médio, máximo e  mínimo da fila, pois o cálculo da probabilidade de descarte é feito a partir desses valores. Neste trabalho, também foi analisado, os valores instantâneos, pois assim, pode-se verificar o comportamento atual da fila. Para a realização destas análises utilizou-se a ferramenta de simulação  Network Simulator (NS). Através deste software obtêm-se gráficos e simulações de redes de computadores, entretanto, utilizou-se apenas os resultados gráficos, adquiridos através do xgraph, componente do NS responsável pela plotagem de gráficos. Quase todos os nós estão ligados por links de velocidade 100Mbits/s, filas Droptail e retardo entre 2ms e 5ms, a única exceção é o link entre os roteadores, nesse link é colocada uma velocidade de 2Mbits/s, fila RED e um retardo de 10ms a fim de se conseguir um meio ideal para simular um congestionamento. Foi criado um código fonte, em linguagem TCL, servindo como base para todas as simulações. Para a análise é tomado como referência o tamanho médio da fila, que é calculado continuamente, pois a partir deste determina-se se haverá ou não o descarte de pacotes. Dessa forma, o programa calcula continuamente esses valores e armazena, como também calcula o valor instantâneo do tráfego. A partir desse pressuposto, decidiu-se analisar a influência do parâmetro Wq no tamanho médio da fila e no throughput.

RESULTADOS:

Os gráficos gerados mostram a variação da fila média em relação à variação da fila instantânea para cada valor de Wq e o comportamento do troughput entre o transmissor e o receptor. Por último foi gerado um gráfico mostrando a variação do troughput em relação à variação de Wq. Para Wq=0,2 observou-se que o comportamento da fila média se torna semelhante ao da fila instantânea, ocorrendo muitos descartes de pacotes em cada rajada, pois a fila média aumenta muito rápido e com isso a probabilidade de descartes e o número de descartes também aumentam. observou-se que a RED não consegue manter um bom throughput devido às várias quedas do valor do mesmo, caracterizando-se uma ociosidade no link depois das rajadas de pacotes. Para Wq=0,00002 observou-se que a fila média se torna constante e em um valor próximo de zero e com isso a fila RED perde as suas características e funciona como uma fila Droptail, inclusive com sincronização global entre os transmissores. Observou-se que a RED mantém um valor ótimo de throughput durante quase toda a simulação, significando que esse seria o valor ideal de Wq. Porém, comparando os gráficos, percebe-se que a disciplina RED trata os tráfegos de maneira injusta, dando prioridade somente para um, ressaltando que ainda ocorre a sincronização global. O melhor valor encontrado na literatura é o de Wq=0,002, onde os gráficos de tamanho de fila e de throughput se comportam como o desejado: Filas pequenas e máximo throughput.

CONCLUSÕES:

Ao longo deste trabalho, ficou evidente a importância de Wq no comportamento do tráfego, ou seja, no desempenho geral da rede. Dessa forma, para fins práticos têm-se o valor padrão de Wq igual a 0.002, no qual se verifica uma excelente performance no tráfego. Com a variação de Wq, notou-se a variação no comportamento do tamanho das filas, ou seja, a influência sobre a fila instantânea e sobre a fila média. Além disso, após a análise gráfica, ficou perceptível a sincronização global, quando adotou-se valores bem menores que o Wq padrão. Analisou-se também, o comportamento do tráfego, quando havia apenas um transmissor e na situação na qual os dois transmissores estavam ativos, tal configuração tornou possível avaliar características como o congestionamento e o descarte de pacotes. Assim, concluiu-se que ajustar os parâmetros do RED é uma tarefa crítica e que se mal configurado pode resultar numa rede com baixo desempenho. Dessa forma, este trabalho tem o intuito de possibilitar uma maior qualidade de serviços aos milhões de usuários que utilizam redes não orientadas a conexão, como a Internet. Apesar de uma melhoria significativa na rede ainda há parâmetros importantes a serem estudados que servirão de base para a realização de trabalhos futuros.

Trabalho de Iniciação Científica  
Palavras-chave: RED; Qualidade de Serviço; Network Simulator.
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006