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資料流在差別服務網路中之資源侵奪行為 Interclass Resource Infringement in DiffServ Networks

資料流在差別服務網路中之資源侵奪行為 Interclass Resource Infringement in DiffServ Networks

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資料流在差別服務網路中之資源侵奪行為 Interclass Resource Infringement in DiffServ Networks

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  1. 資料流在差別服務網路中之資源侵奪行為Interclass Resource Infringement in DiffServ Networks 指導教授:連耀南 lien@cs.nccu.edu.tw 學生:李俊瑩 s8842@cs.nccu.edu.tw 國立政治大學資訊科學系台北市文山區指南路二段64號

  2. 綱要 • 相關研究 • 研究動機 • 研究目的 • 實驗設計 • 實驗結果 • 結論

  3. 相關研究及技術 All-IP Network QoS Four UMTS traffic classes Differentiated Service UMTS資料流類別在差別服務網路中之行為研究 ns-2

  4. All-IP Network • 整合 packet switching與 circuit switching • 動力 • 電信自由化的浪潮 • 光纖技術的進步 • 網路的應用多樣化 • IP 技術變成全球網路的共同標準 • VoIP 誕生 • packet swtiching 網路之三大特性─ delay time、packet loss、jitter

  5. QoS • QoS對不同的使用者來說有不同的意義 • 在品質及價格間取得平衡 • 針對不同的流量給予不同的品質 • 本研究網路品質主要注意的重點在delay time、packet loss

  6. UMTS Traffic Class • UMTS: Universal Mobile Telecommunication System • UMTS將未來網路上風行的應用依時效與品質需求概略分為四大類 • Conversational Class (e.g: VoIP) • Streaming Class (e.g: video on demand) • Interactive Class (e.g: telnet) • Background Class (e.g: FTP)

  7. UMTS Traffic Class (cont.)

  8. Differentiated Services(差別性服務網路) Packet forwarding─ EF:Expedited Forward (快速轉送) AF:Assured Forward (保證轉送) BE:Best Effort

  9. UMTS資料流類別在差別服務網路中之行為研究─ 2003 數位生活與網際網路科技研討會 • 不同資料流在DiffServ中互相影響的行為 • 每種類型的資料流增加,FTP的延遲時間都會增加,顯示分配給FTP之頻寬會被其他服務搶走 • 實驗結果顯示,DiffServ藉由壓抑低優先度的服務協助高優先度的服務以改善網路的整體服務品質

  10. ns-2 • ns-2(Network Simulator 2)

  11. 研究動機 • 高優先權之服務對低優先權服務之資源侵奪 • 本研究藉由NS-2模擬器在 DiffServ 環境上模擬高優先權的即時性服務與低優先權的非即時性服務之間的資源侵奪行為 • 提供給網路管理者作資源分配的參考

  12. 實驗方法 •   在網路滿載的狀態下,不同優先等級的資料流比例對於劇增資料流的反應。 • 將不同比例之即時性服務與非即時性服務分別加入差別性服務網路,觀察流量比例對資源侵奪行為的影響。

  13. 實驗設計 • 實驗設計   先加入一混有各種資料之基礎流量來做為非即時性資料,其次將VoIP及VOD分別放入網路中,分十組實驗調整基礎流量大小以模擬基礎流量之負載輕重,每組實驗中再分別變動VoIP及VOD,比較DiffServ及傳統網路兩種機制在各種流量比例下,即時性資料對非即時性資料的資源侵奪情況。 • 實驗組別  本實驗分十組實驗分別變動基礎流量由10%至100%之瓶頸流量,各組實驗中再分別變動VoIP及VOD。 • 各組實驗流量變動   各實驗變動 VoIP 及VOD流量,使 VoIP及VOD 流量分別由10%變動至100%之瓶頸流量。

  14. 實驗設計(cont.)

  15. VoIP Null 計算S1及 S2 到 DST 之 Delay time Packet loss Sink 2-9Mb的 基礎流量 實驗網路拓樸 VOD S1 15Mb 2ms R1 R2 DST 10Mb 2ms 15Mb 2ms 15Mb 2ms S2

  16. 觀察指標    為了觀察各種資料流在DiffServ中受影響的情況,我們定義幾個指標。 δT:傳統網路中之延遲時間減掉DiffServ網路中之延遲 時間(秒) δL:在傳統網路中之封包遺失率減掉在DiffServ網路中封包遺失率 (kbps) δR:在DiffServ網路中之產出值減掉在傳統網路中之產出值

  17. 實驗結果(一) 分別將VoIP及網路基礎流量加入網路中

  18. 加入VoIP後,VoIP在兩種網路之延遲時間差 δT   當基礎流量所佔頻寬比例越大時,可侵奪資源的空間也越大,也就越能保證VoIP延遲時間。   而當VoIP 資料量較少時,VoIP本身有較大的機會奪取資源。 基礎流量資料量 (mbps) VoIP資料量 (mbps)

  19. 加入VoIP後, VoIP在兩種網路之封包遺失率差 δL   當基礎流量比例越大時VoIP封包遺失量方面的表現也越好。 基礎流量資料量 (mbps) VoIP資料量 (mbps)

  20. 加入VoIP後,基礎流量在兩種網路之延遲時間差加入VoIP後,基礎流量在兩種網路之延遲時間差 δT   當基礎流量佔瓶頸頻寬之比例不大時,VoIP與基礎流量總合未超過瓶頸頻寬,故VoIP不需侵奪基礎流量之頻寬。   當基礎流量成長到一定比例時,VoIP對基礎流量開始產生影響(δT 出現負值)。 基礎流量資料量 (mbps) VoIP資料量 (mbps)

  21. 加入VoIP後,基礎流量在兩種網路之封包遺失差加入VoIP後,基礎流量在兩種網路之封包遺失差 δL   當基礎流量成長到一定比例時,δL出現負值。 基礎流量資料量 (mbps) VoIP資料量 (mbps)

  22. 加入VoIP後,基礎流量在兩種網路之產出值差 δR   當基礎流量成長到一定比例時,VoIP對基礎流量產生影響,且流量越大δR之絕對值有變大的趨勢。 VoIP資料量 (mbps) 基礎流量資料量 (mbps)

  23. 實驗結果(二) 分別將VOD及網路基礎流量加入網路中

  24. 加入VOD後, VOD在兩種網路之延遲時間差 δT   當基礎流量所佔頻寬比例越大時,可侵奪資源的空間也越大,也就越能保證VOD延遲時間。   而當VOD 資料量較少時,VOD本身有較大的機會奪取資源。 VOD資料量 (mbps) 基礎流量資料量 (mbps)

  25. 加入VOD後, VOD在兩種網路之封包遺失率差   當基礎流量比例越大時VOD封包遺失量方面的表現也越好。 δL 基礎流量資料量 (mbps) VOD資料量 (mbps)

  26. 加入VOD後, 基礎流量在兩種網路之延遲時間差 δT   當基礎流量佔瓶頸頻寬之比例不大時,VOD與基礎流量總合未超過瓶頸頻寬,故VOD不需侵奪基礎流量之頻寬。   當基礎流量成長到一定比例時,VOD對基礎流量開始產生影響(δT 出現負值)。 VOD資料量 (mbps) 基礎流量資料量 (mbps)

  27. 加入VOD後, 基礎流量在兩種網路之封包遺失差 δL   當基礎流量成長到一定比例時,δL出現負值。 基礎流量資料量 (mbps) VOD資料量 (mbps)

  28. 加入VOD後,基礎流量在兩種網路之產出值差 δR   當基礎流量成長到一定比例時,VOD對基礎流量產生影響。 基礎流量資料量 (mbps) VOD資料量 (mbps)

  29. 結論 結論: DiffServ 中較高等級之即時性服務對非即時性服務之資源侵奪行為會隨著兩者所佔之流量比例而有所不同而有顯著之影響。 當VoIP 或VOD所佔比例較小時,其有較大之資源侵奪機會而能維持QoS 而不致大幅影響較低等級之非即時性服務的效能 。

  30. 未來研究議題 • 模擬真實的網路 • 更深入研究DiffServ • 資源調配最佳化 • 網路營運者的目標為何 • 獲利分析   提高網路服務之獲利、提供高滿意度服務。   為何要做獲利分析?   如何設計 optimization model 可以符合營運者的期望?   設計各種實用的演算法

  31. 網路服務獲利期望值 PRT:提供即時性之服務獲利 PRT = ( R * 1.5 * C1 – L * C2 ) * decay PNRT:提供非即時性之服務獲利 PNRT = R * C1