Algoritmos de escalonamento para provisão de qualidade de serviço em redes IP - Santiago, Carlos Jorge (2019)
As redes de dados com tecnologia IP têm vindo a servir de suporte para um variado conjunto de aplicações tais como dados (WWW, FTP, …), difusão de voz e vídeo (broadcast), voz interactiva (telefone), ou vídeo conferência. Estas diferentes aplicações possuem variados requisitos de Qualidade de Serviço. A título de exemplo observe-se que os serviços de difusão requerem uma baixa variação do atraso, os serviços interactivos requerem um baixo atraso máximo, e os pacotes de dados um baixo rácio de perdas. Em face desta realidade, têm vindo a ser desenvolvidos um conjunto de soluções tecnológicas com vista à provisão de Qualidade de Serviço em redes IP. Estas soluções estão separadas em várias componentes: controlo administrativo, que permite diferenciar os clientes e definir os seus privilégios; controlo de admissão, que confronta os recursos disponíveis com os necessários para efectuar a reserva; policiamento e formatação, que condiciona o tráfego gerado aos parâmetros acordados na reserva; classificação do tráfego, que permite agrupar o tráfego consoante o tratamento pretendido; protocolos de sinalização, que permitem a troca de informações necessárias à execução das diferentes funções da rede; e algoritmos de escalonamento, que decidem a ordem de envio dos pacotes em cada nó de comutação de forma a controlar o atraso, ou mesmo, em associação com a gestão do espaço de memória disponível, controlar o rácio de perdas. Este trabalho estuda os algoritmos de escalonamento e os aspectos de desempenho associados. É feita uma descrição do funcionamento dos algoritmos Prioridade Estrita, Round Robin, Weighted Round-Robin, Deficit Round Robin, Stop-and-Go, Weighted Fair Queuing, Self-Clock Fair Queuing, Start-Time Fair Queuing, Virtual Clock, Worst-case Fair Weighted Fair Queuing, Worst-case Fair Weighted Fair Queuing plus, e Service Curve Earliest Deadline first. Apresenta-se em seguida um estudo analítico das garantias de desempenho que cada um fornece, sendo utilizado o modelo matemático dos Latency-Rate Servers para a análise dos algoritmos classificados como tal, e estudos individuais para os algoritmos não abrangidos por esse modelo. Como complemento à análise teórica são realizados estudos de simulação aos algoritmos que funcionam por aproximação ao sistema de fluídos. Por fim, são efectuados testes laboratoriais aos algoritmos de escalonamento disponíveis dos equipamentos de rede, evidenciando os seus princípios de funcionamento.