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Relatore: Chiar.mo Prof. Ing. Saverio MASCOLO Correlatore: Dott. Ing. Luca DECICCO ANNO ACCADEMICO 2004/2005 POLITECNICO DI BARI I Facoltà di Ingegneria.

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1 Relatore: Chiar.mo Prof. Ing. Saverio MASCOLO Correlatore: Dott. Ing. Luca DECICCO ANNO ACCADEMICO 2004/2005 POLITECNICO DI BARI I Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni Tesi di Laurea MODELLO FLUIDO DELL EXPLICIT CONTROL PROTOCOL UTILIZZANDO SIMULINK/STATEFLOW Laureando: Giuseppe BRUSCELLA

2 Obiettivi: Analisi del protocollo XCP (eXplicit Control Protocol) Analisi del protocollo XCP (eXplicit Control Protocol) Modellazione dellalgoritmo di controllo XCP Modellazione dellalgoritmo di controllo XCP Osservazione degli andamenti delle variabili del sistema Osservazione degli andamenti delle variabili del sistema Verifica di instabilità al crescere del ritardo Verifica di instabilità al crescere del ritardo

3 Cosè XCP? E un protocollo di controllo di congestione delle reti internet ideato da Dina Katabi nel 2003 E un protocollo di controllo di congestione delle reti internet ideato da Dina Katabi nel 2003 Si basa su un meccanismo di retroazione Si basa su un meccanismo di retroazione E window-based e best effort E window-based e best effort La rete informa esplicitamente lo stato di congestione al sender il quale modifica proporzionalmente la sua congestion window (cwnd) La rete informa esplicitamente lo stato di congestione al sender il quale modifica proporzionalmente la sua congestion window (cwnd) Ruolo importante assunto dal router Ruolo importante assunto dal router

4 La struttura Nuovo livello protocollare di 20 bytes tra IP header e TCP header Nuovo livello protocollare di 20 bytes tra IP header e TCP header Livello del protocollo successivo Grandezza del pacchetto Versione XCPFormato Round trip time Throughput desiderato dal sender Valore del Delta_Th ricevuto dal receiver Congestion header

5 Separazione tra controllo di efficienza e controllo di fairness Idea di base : Utilizzazione elevata; Piccole code; Poche perdite; Allocazione di banda imparziale

6 Come avviene la separazione dei controllori Controllo di efficienza:utilizza una politica MIMD in cui si incrementa/decrementa il rate del traffico proporzionalmente alla banda disponibile Controllo di efficienza:utilizza una politica MIMD in cui si incrementa/decrementa il rate del traffico proporzionalmente alla banda disponibile Controllo di fairness:utilizza una politica AIMD in cui si incrementa linearmente e si decrementa in maniera drastica Controllo di fairness:utilizza una politica AIMD in cui si incrementa linearmente e si decrementa in maniera drastica

7 Funzionalità di XCP Feedback Round Trip Time Congestion Window Congestion Header Feedback Round Trip Time Congestion Window Feedback = packet

8 Funzionalità XCP Feedback = packet Round Trip Time Congestion Window Feedback = packet

9 Funzionalità Congestion Window = Congestion Window + Feedback I routers calcolano il feedback che verrà distribuito dal controllore di fairness proporzionalmente al throughput dei vari flussi XCP completa ECN (Explicit Congestion Notification)

10 Come avviene il calcolo del feedback da parte del router XCP Controllore di Efficienza Controllore di Fairness Obiettivo: Ripartire Φ su ogni pacchetto per raggiungere la fairness Osserva lo stato del flusso tramite la Congestion Header Algoritmo: Se Φ > 0 Ripartire Φ in maniera omogenea sui flussi Se Φ < 0 Ripartire Φ proporzionalmente al throughput di ogni flusso MIMD AIMD Obiettivo: massimizzare lutilizzo del link Si basa solo su traffico aggregato Algoritmo: Lallocazione del feedback dipende da Φ Φ ~ Banda Disponibile Φ ~ -Livello di Accodamento Φ = d avg Spare - Queue

11 Modellazione dellalgoritmo XCP Per la modellazione è stato utilizzato il software Matlab con gli applicativi Simulik e Stateflow Per la modellazione è stato utilizzato il software Matlab con gli applicativi Simulik e Stateflow Modelli realizzati: Singola connessione Doppia connessione Tripla connessione

12 Schema a singola connessione

13

14 Doppia e Tripla connessione

15 Simulazioni singola connessione(1) Banda data costante Banda data costante Rtt=200ms Rtt=500ms Con RTT=500ms si hanno perdite di circa 5400 pacchetti Con RTT=500ms si hanno perdite di circa 5400 pacchetti Andamento a regime dopo più di 60s Andamento a regime dopo più di 60s

16 Simulzioni singola connessione(2) Banda data variabile Banda data variabile Rtt=200ms Rtt=500ms Perdite totali di circa 7400 pacchetti Perdite totali di circa 7400 pacchetti

17 Simulazioni doppia connessione Banda costante Banda variabile RTT1=200ms RTT2=100ms RTT1=400ms RTT2=200ms Perdita di 3300 pacchetti RTT1=200ms RTT2=100ms RTT1=600ms RTT2=300ms Oscillazioni più accentuate

18 Simulazioni tripla connessione Banda costante Banda variabile RTT3=300ms RTT2=200ms RTT1=100ms RTT3=600ms RTT2=400ms RTT1=200ms Perdita di 260 pacchetti RTT3=300ms RTT2=200ms RTT1=100ms RTT3=600ms RTT2=400ms RTT1=200ms Oscillazioni molto accentuate

19 Conclusioni Sono state effettuate diverse simulazioni variando banda e ritardi di propagazione Sono state effettuate diverse simulazioni variando banda e ritardi di propagazione Allaumentare del ritardo crescono le instabilità del sistema Allaumentare del ritardo crescono le instabilità del sistema Aumentando il numero di flussi il sistema va a regime più lentamente Aumentando il numero di flussi il sistema va a regime più lentamente L instabilità porta a perdite di pacchetti più accentuate L instabilità porta a perdite di pacchetti più accentuate


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