شکل ۲-۹- تخصیص پهنای باند با قرارداد سطح سرویس دوگانه [۱۹]
مشاهده میشود که تمام کاربران همانند تامین کنندگان حداقل پهنای باند ضمانت شده در قرارداد سطح سرویس دوگانه را دریافت میکنند. از آن جایی که در این روش، عدالت فقط میان کاربران و تامین کنندگان در نظر گرفته شده است، همهی صفها پهنای باند یکسانی دریافت نمیکنند برای مثال Qa4 در شکل ۲-۹، ۹ واحد از ۱۰۰ واحد موردتقاضای خود را دریافت میکند زیرا U4 سرویسها را از دو تامین کننده درخواست میکند و در طول ازدحام سرویسهای خوبی را از حداقل یکی از آنها دریافت میکند.
با توجه به قرارداد سطح سرویس دوگانه باید اطمینان پیدا کنیم که بیش از پهنای باند موجود به کاربران و تامین کنندگان در قرارداد تضمین ندهیم، برای مثال مجموع پهنای باند برای کاربران در قرارداد باید از ظرفیت کانال کمتر باشد و هم چنین برای تامین کنندگان، اگرچه قراردادهای این دو از هم مجزا هستند. بنابراین همیشه ممکن نخواهد بود به گونهای پهنای باند را تخصیص دهیم که مفاد قراردادهای سطح سرویس دو طرف تامین شود. لذا به دو سطح از قراردادها نیازمندیم، قرارداد سطح سرویس اولیه که به حداقل ضمانتهای مشخص شدهی آن باید بیشترین اولویت داده شود. پس از آن که قرارداد سطح سرویس اولیه تامین شدند، اولویت بعدی تامین قراردادهای سطح سرویس ثانویه است. اگر قرارداد سطح سرویس ثانویه در یک دورهی زمانی تخصیص پهنای باند، تامین نشود، قرارداد مربوطه به اندازهی کمبودها در دورهی زمانی بعدی افزایش مییابد. بدین ترتیب مطمئن خواهیم بود که پهنای باند تضمین شده در این قرارداد تامین خواهد شد. برای تشریح الگوریتم این روش مثالی را در نظر میگیریم که در آن قرارداد سطح سرویس اولیه برای کاربران و قرارداد سطح سرویس ثانویه برای تامین کنندگان است، اگرچه این ترتیب به سادگی میتواند برعکس باشد. روند اجرای این الگوریتم در شکل۲-۱۰ نشان داده شده است.
حالت I: تقاضا کمتر از ظرفیت موجود در بیشترین طول بازهی زمانی است. آنگاه ممکن است تقاضا به طور کامل با بهره گرفتن از ظرفیت موجود تامین شود.
حالت II: تقاضا بیشتر از ظرفیت موجود است. در این حالت زمانبندی عادلانه به میان میآید.
مرحله اول: تشخیص تخصیص پهنای باند اجباری: هدف تشخیص دو موقعیت زیر است
۱) کاربرانی که تقاضای انباشتهی آنها از نیازمندیهای قرارداد سطح سرویس اولیه کمتر است. در این موقعیت باید تمام تقاضای کاربر تامین شود.
۲) کاربرانی که موقعیت اول را ندارند اما در حال حاضر به یک تامین کننده متصل هستند.
مرحله چهارم:تخصیص عادلانه پهنای باند باقیمانده میان کاربران
مرحله دوم:تامین قرارداد سطح سرویس ثانویه
مرحله سوم:تامین قرارداد سطح سرویس اولیه. اگر پهنای باند کافی وجود نداشته باشد، پهنای باند تخصیص یافته در مرحله قبل بازیابی میشود.
حالت II: مرحله اول: تشخیص تخصیص پهنای باند اجباری
حالت I: تخصیص پهنای باند برابر با تقاضا.
بله
خیر
تقاضا <
ظرفیت حداکثر بازه زمانی
شروع
شکل ۲-۱۰- روند اجرایی الگوریتم زمانبندی قرارداد سطح سرویس دوگانه [۱۹]
مراحل دوم، سوم و چهارم از الگوریتم تخصیص عادلانهی حداکثر-حداقل پهنای باند[۱۰۸] در شکل ۲-۱۱ استفاده میکنند.
پهنای باند موجود، تعداد، تقاضا و پهنای باند از پیش اختصاص یافتهی موجودیتها ورودی الگوریتم است و هدف آن تضمین توزیع پهنای باند میان مجموعهای از موجودیتها (کاربر/تامین کننده) به منظور دستیابی به عدالت حداکثر-حداقل است.
مرحله دوم: تامین قرارداد سطح سرویس ثانویه
از الگوریتم تخصیص عادلانهی حداکثر-حداقل پهنای باند استفاده میشود تا پهنای باندی که قرار است به تامین کنندگان اختصاص داده شود، محاسبه شود.
مرحله سوم: تامین قرارداد سطح سرویس اولیه
از الگوریتم تخصیص عادلانهی حداکثر-حداقل پهنای باند استفاده میشود تا پهنای باند موجود میان کاربران توزیع شود. پس از این مرحله اگر پهنای باند موجود بازگشتی برابر صفر باشد بدین معناست که احتمالا نیازمندیهای قرارداد سطح سرویس اولیه برای بعضی کاربران به علت عدم وجود پهنای باند کافی، تامین نشده است. در حالی که بعضی کاربران بیش از حد محاسبه شده در مرحلهی دوم پهنای باند دریافت کردهاند، هدف تامین نیازمندیهای قرارداد سطح سرویس اولیه با بازیابی پهنای باند از این نوع کاربران با بهره گرفتن از الگوریتم بازیابی پهنای باند است.
در صورت بازیابی پهنای باند و تخصیص مجدد آن، ممکن است قراردادهای سطح سرویس ثانویه نقض شوند، بنابراین هدف این است که نسبت به تامین کنندگان سرویس در این فرایند، عادلانه رفتار شود. بدین منظور مقداری که از قراردادهای سطح سرویس ثانویهی مشخص، کم میشود، یکسان خواهد بود.
مرحله چهارم: توزیع پهنای باند مازاد
اگر پس از مرحلهی سوم هنوز پهنای باندی باقی مانده است بدین معناست که قراردادهای سطح سرویس اولیه و ثانویه تامین شدهاند و پهنای باند اضافی میان کاربران توزیع میشود. برای هر کاربر پهنای باند میان تامین کنندگان به طور واحد تقسیم میشود.
نتایج حاصل از شبیهسازی این روش نشان میدهد که زمانبندی مبتنی بر قرارداد سطح سرویس دوگانه نیازمندی تضمین حداقل درجه از سرویس برای کابران و تامین کنندگان را تامین میکند و برای هر دو نوع موجودیتها عادلانه است. البته بالا بودن تاخیر و نرخ از دست دادن بستهها از معایب این روش به حساب میآید.
شکل ۲-۱۱- شبه کد تخصیص عادلانهی حداکثر- حداقل پهنای باند در روش FSD-SLA [۱۹]
۲-۶-۷- روش SARF[109]
هدف اصلی روش SARF که در [۲۰] ارائه شده است، اعطای پهنای باند به واحدها با ترتیبی است که تاخیر بسته را به حداقل برساند. با بهره گرفتن از روش ابتکاری SARF به کوچکترین گزارش (درخواست پهنای باند) موجود، زودتر مجوز ارسال اطلاعات داده میشود و پهنای باند اختصاص مییابد. این ابتکار از به همراه هر روش تخصیص پهنای باندی، قابل استفاده است اما در این مقاله به همراه روش IPACT بکار گرفته شده است.
این ابتکار با دو رویدادِ مجوز ارسالی[۱۱۰] و گزارش سر و کار دارد. رویداد گزارش زمانی اتفاق میافتد که یک پیغام گزارش از سمت واحدی دریافت شود و رویداد مجوز ارسالی در مرحلهی چهارم تولید میشود. هرگاه ترمینال یک پیغام گزارش از دریافت میکند، ورودی i که نشاندهندهی طول صف در است به روز رسانی میکند و وضعیت واحد را “در حال انتظار[۱۱۱] ” قرار میدهد، بدین معنا که واحد مربوطه پیغام گزارش خود را ارسال کرده اما هنوز پهنای باند دریافت نکرده است. سپس برخلاف روش IPACT، بلافاصله پس از دریافت پیغام گزارش، بازهی زمانی واحد را مشخص نمیکند و تا دیرترین زمان ممکن، انتقال اطلاعات واحد را به تاخیر میاندازد. زمانی که رویداد مجوز ارسالی فعال میگردد، روش SARF مورد استفاده قرار میگیرد تا ترتیبی که براساس آن باید به واحدها، پهنای باند تخصیص داده شود، مشخص گردد. از میان تمام واحدهای در حال انتظار، واحدی که کمترین طول صف و در واقع کمترین درخواست را برای پهنای باند دارد، انتخاب میشود و وضعیت آن از “در حال انتظار” به “سرویس گرفته[۱۱۲]” تغییر مییابد. سپس به واحدی که دومین کمترین طول صف را دارد، پهنای باند تخصیص داده میشود و این فرایند ادامه مییابد تا تمامی واحدهای در حال انتظار، سرویس دریافت کنند. این فرایند یک دوره از سرویس است و دقیقا همین رفتار در دورهی بعدی نیز تکرار میشود.
اگرچه این روش، واحدی که دارای کمترین طول صف است را انتخاب میکند با صفهای به طول صفر که هیچ دادهای برای انتقال ندارند، رفتار متفاوتی دارد. در صورتی که SARF با صفهای به طول صفر رفتاری مشابه با سایر صفها داشته باشد، همواره اول صفهای با طول صفر سرویس دریافت میکنند. و تاخیر سرویسدهی را برای سایر صفها افزایش میدهند. بنابراین در صورتی که یک واحد چندین بار متوالی صفی با طول صفر را گزارش کند، به این واحد در انتهای دورهی سرویس، پهنای باند تخصیص داده میشود. بوسیلهی افزودن روش ابتکاری SARF به روش IPACT، تاخیر برای دریافت پهنای باند موردنیاز واحدها و به تبع آن میانگین طول دورهی سرویسدهی، تقریبا ۱۰-۲۰ درصد کاهش مییابد. با وجود تاثیر مثبت این روش بر نرخ تاخیر، روش SARF تاثیر مثبتی بر سایر پارامترهای کیفیت سرویس ندارد.
۲-۶-۸- روش [۱۱۳]IPACT-GE
با بهره گرفتن از روش IPACT-GE در [۲۱]، مقدار بستههایی که میان دو سرکشی به یک واحد وارد میشوند، برای آن واحد تخمین زده میشود و ترمینال براساس مقدار پهنای باند درخواستی واحد در دورهی سرکشی و مقدار تخمین زده شده برای بستههایی که ممکن است پس از ارسال پیغام گزارش وارد شوند، در مورد میزان سهم واحد از پهنای باند تصمیم میگیرد. با تخمین تعداد بستههای جدیدی که پس از ارسال پیغام گزارش به بافر واحد وارد میشوند و در نظر گرفتن این مقدار در محاسبات تخصیص پهنای باند، میزان پهنای باند تخصیص داده شده به واحد بسیار متناسب با میزان فضای پر شدهی بافر خواهد بود. همچنین در مواقعی که ترافیک و بار شبکه پایین است، هنگامی که بستهها پس از ارسال پیغام گزارش، به بافر وارد میشوند میتوانند در دورهی سرکشی فعلی بدون انتظار برای دورهی بعدی، ارسال شوند. لذا در ترافیک کم از آنجایی که روش IPACT-GE میزان بستههایی که در فاصلهی دو دورهی سرکشی وارد بافر میشوند را به حساب میآورد، پهنای باند تخصیص یافته به واحد به حجم اشغال شدهی بافر نزدیکتر است، تعداد بستههای کمتری در بافر واحد برای ارسال در دورهی سرکشی بعدی انباشته میشوند، زمان تاخیر بسته کمتر است و در هر دورهی سرکشی، بستههای بیشتری منتقل میشوند. البته این ویژگیها در ترافیک بالا صدق نمیکنند و این مسئله از معایب روش مذکور به حساب میآید.
روش تخمین در IPACT-GE براساس ویژگی خود شباهتی ترافیک شبکه است بدین ترتیب که هر واحد زمانی که از ترمینال، پهنای باند دریافت میکند یک تایمر را روشن میکند و زمان دریافت پهنای باند بعدی از ترمینال، تایمر را خاموش میکند. مدت زمان به دست آمده برابر است با زمان نظارت[۱۱۴] برای دورهی سرکشی قبلی.
علاوه بر این هر واحد در حال دریاقت پهنای باند، تعداد بستههایی را که در یک بازهی زمانی کوتاه وارد بافر میشوند، به عنوان نرخ ورودی ترافیک ® محاسبه میکند. با داشتن مقادیر نرخ ترافیک ورودی و زمان نظارت در دورهی سرکشی فعلی، تعداد بستههایی که در دورهی سرکشی بعدی وارد بافر میشوند توسط معادله قابل محاسبه است. اشکال ۲-۱۲ و ۲-۱۳ عملیاتی که در واحدها و ترمینال برای اجرای روش IPACT-GE انجام میشوند را نمایش میدهد.
علاوه بر روش IPACT-GE روشهای مشابه دیگری موجودند که سعی در پیشبینی ترافیک ورودی بافر و تخصیص پهنی باند براساس آن دارند. برای مثال در روش [۱۱۵]EB-DBA [22] ترمینال براساس فضای اشغال شدهی بافر و پهنای باند تخصیص داده شده به واحد در دورهی سرکشی قبلی، عمل تخصیص پهنای باند به واحد را انجام میدهد. اگرچه این روش مدت زمان انتظار برای هر بسته را کوتاه میکند و فضای پر شدهی بافر را کاهش میدهد اما تخمین براساس تاریخچه مقادیر پهنای باند تخصیص داده شدهی قبلی و طول صف، محاسبه میشود که به اندازهی کافی برای محاسبهی تقریبی حجم اشغال شدهی بافر، کارامد نیست.
دریافت پیام اعطا
ارسال بسته به اندازهای که در پیام اعطا مشخص شده
شمارش تعداد بستههای دریافتی در یک زمان کوتاه، محاسبه نرخ ترافیک دریافتی
به این واحد تعلق دارد؟
بله
خیر
خاموش کردن تایمر فعلی و محاسبه زمان نظارت دوره قبلی
روشن کردن یک تایمر جدید برای دوره سرکشی بعدی
دانلود مطالب پژوهشی در رابطه با ارائه روشی جدید جهت بهبود بازدهی تخصیص پهنای باند ...