Método para ajustar um sistema telemático TCP-RED usando teoria de
controle
Resumo:
O controlo de congestionamento através do Algoritmo RED desempenha um papel fundamental na
concepção de redes telemáticas em termos do desempenho da própria rede. O comportamento de rede do
algoritmo depende diretamente do correto ajuste de seus parâmetros, relatados como de difícil configuração.
Neste trabalho é apresentado um método de ajuste de parâmetros com teoria de controle, baseado em
variáveis de estado para redes cabeadas de transmissão de dados. Foi feita uma análise teórica dos
autovalores da matriz de estado A do sistema linearizado e da posição relativa no círculo unitário. Testes são
incluídos para vários pontos operacionais do sistema TCP-RED e análise de sensibilidade é introduzida em
dois casos representativos para verificar a estabilidade do sistema TCP-RED.
Palavras-chave: RED (Random Early Detection), Controle de Congestionamento, Variável de Estado, TCP
(Protocolo de Controle de Transmissão)
1. Introducción
En los últimos años la internet ha crecido y los
usuarios han aumentado, junto a la gran variedad
de aplicaciones que se usan internet con grandes
requerimientos de ancho de banda y latencia. Esto
se traduce en congestión en la red, que si no es
manejada apropiadamente disminuye de una
manera crítica el servicio de internet. Las
aplicaciones más comunes como FTP, Telnet o
Web usan TCP que junto a otras aplicaciones como
Voz sobre IP, hacen que las memorias se llenen
rápidamente conduciendo al descarte de paquetes
y una pobre calidad de servicio. En general hay 2
formas de control de congestión: de extremo a
extremo en la capa de transporte y el control en los
enrutadores. El principal objetivo del control de
congestión es mantener correctamente la
operación a su capacidad nominal, previniendo la
congestión y ofreciendo un servicio justo con QoS
satisfactoria. RED detecta la congestión incipiente
y notifica a TCP de la congestión descartando
paquetes para prevenir que los enrutadores se
llenen [1]. Es el AQM mas estudiado y ha servido
de base para otros métodos o variantes de propio
[1], pero hay incertidumbre en los de los
parámetros que son altamente sensibles al tráfico
y por lo tanto a su selección en la operación [1]. Es
por esto que en este trabajo se muestra un método
de sintonía de los parámetros basado en algo ya
probado como lo es la Teoría de Control [2][3]. La
teoría de control permite observar y predecir la
estabilidad de sistema TCP-RED, ofreciendo
información clave en la selección de los
parámetros, cuando cursa tráfico. La Congestión en
redes de datos puede causar la pérdida de la
calidad de servicios, una vez que el nodo donde
llegan los paquetes, sobrepasa su valor más alto
en cuanto al tráfico de datos y se produce un
colapso. En el diseño, el uso de algoritmos de
control de congestión, (por ejemplo, RED o alguna
de sus variantes usadas en conjunto con TCP, que
también muestra diversidad de variantes) permite
gestionar la cola, determinando los paquetes que
se pueden descartar de manera controlada y
contribuyendo a mejorar la operación. Como
antecedentes están los trabajos de teoría de control
de la Universidad de Osaka, Japón, sin incluir
estudio de sintonía de parámetros [4].
2. Análisis del estado estable
Se comienza el estudio con la deducción de las
ecuaciones del sistema TCP/RED que predicen el
comportamiento del estado estable se hallan las
ecuaciones de transición. Estas ecuaciones se