Vuonohjaus: ikkunamekanismi



Samankaltaiset tiedostot
J. Virtamo Jonoteoria / Prioriteettijonot 1

Tehtävä 2: Tietoliikenneprotokolla

J. Virtamo Jonoteoria / Prioriteettijonot 1

Littlen tulos. Littlen lause sanoo. N = λ T. Lause on hyvin käyttökelpoinen yleisyytensä vuoksi

J. Virtamo Jonoteoria / Jonoverkot 1

Monimutkaisempi stop and wait -protokolla

Estynyt puheluyritys menetetään ei johda uusintayritykseen alkaa uusi miettimisaika: aika seuraavaan yritykseen Exp(γ) pitoaika X Exp(µ)

Demonstraatiot Luento 7 D7/1 D7/2 D7/3

J. Virtamo Liikenneteoria ja liikenteenhallinta / Jonoverkot 1

Liikenneongelmien aikaskaalahierarkia

TCP:n vuonohjaus (flow control)

Monimutkaisempi stop and wait -protokolla

Monimutkaisempi stop and wait -protokolla

3. Esimerkkejä luento03.ppt S Liikenneteorian perusteet - Kevät

f(n) = Ω(g(n)) jos ja vain jos g(n) = O(f(n))

3. Esimerkkejä. Sisältö. Klassinen puhelinliikenteen malli (1) Klassinen puhelinliikenteen malli (2)

Kuljetuskerros. Tietokoneverkot. Matti Siekkinen Pasi Sarolahti

Miksi? Miksi? Kaksisuuntainen liikenne TCP-protokolla. Ikkunankoko. Valikoiva toisto: ikkuna 5, numeroavaruus 8

Ikkunankoko. Kun käytetty numeroavaruus on 0, 1,.. n ja eri numeroita siis käytettävissä n+1

Ikkunankoko. Kun käytetty numeroavaruus on 0, 1,.. n ja eri numeroita siis käytettävissä n+1

Algoritmit 1. Luento 2 Ke Timo Männikkö

Lisää reititystä. Tietokoneverkot 2009 (4 op) Syksy Futurice Oy. Lisää reititystä. Jaakko Kangasharju

Lisää reititystä. Tietokoneverkot 2008 (4 op) Syksy Teknillinen korkeakoulu. Lisää reititystä. Jaakko Kangasharju

Malliratkaisut Demo 1

Esimerkkejä vaativuusluokista

Tietoliikenteen perusteet

Reiluus. Maxmin-reiluus. Tärkeä näkökohta best effort -tyyppisissä palveluissa. Reiluuden maxmin-määritelmä

Liikenneteoriaa (vasta-alkajille)

Yleistä. Esimerkki. Yhden palvelimen jono. palvelin. saapuvat asiakkaat. poistuvat asiakkaat. odotushuone, jonotuspaikat

ELEC-C7241 Tietokoneverkot Kuljetuskerros

Infrapunavalikko. Infrapunapuskuri. PCL-työn tunnis. PS-työn tunnist. Infrapunaportti. Siirtoviive. Työn puskurointi. Suurin mahd. nop.

Mat Dynaaminen optimointi, mallivastaukset, kierros 5

Kytkentäkentät - Rekursio, Cantor-verkko. Kytkentäkentän ominaisarvoja

Kuittaukset ACK. NAK-kuittaus. kumulatiivinen ACK. yksittäinen ACK. sanoma virheellinen tai puuttuu. tähän saakka kaikki ok!

Kuittaukset. Miksi? Miksi? Negatiiviset kuittaukset NAK-kuittauksilla voidaan nopeuttaa uudelleenlähettämistä. Ikkunankoko ACK

Kuittaukset. tähän saakka kaikki ok! Go-Back N. sanoma virheellinen tai puuttuu

Tietorakenteet ja algoritmit - syksy

Kanavamittaus moderneja laajakaistaisia HFjärjestelmiä

Johdatus verkkoteoriaan 4. luento

Luku 8. Aluekyselyt. 8.1 Summataulukko

Esimerkki: Tietoliikennekytkin

2. laskuharjoituskierros, vko 5, ratkaisut

Sähköposti ja uutisryhmät

Kuljetuskerroksen protokollat. Luotettava vai epäluotettava? Kuljetuskerroksen tarkoitus. Tietosähkeen kapselointi. Portit ja (de)multipleksaus

Kohdassa on käytetty eksponentiaalijakauman kertymäfunktiota (P(t > T τ ) = 1 P(t T τ ). λe λτ e λ(t τ) e 3λT dτ.

Jaetun muistin muuntaminen viestin välitykseksi. 15. lokakuuta 2007

3. Kuljetuskerros 3.1.

3. Yhteistilaverkko. Spesioinnin ja verioinnin perusteet. Päivi Kuuppelomäki

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 3 Kevät E 1 + c 2 m 2 = E (1) p 1 = P (2) E 2 1

Tietorakenteet ja algoritmit Johdanto Lauri Malmi / Ari Korhonen

Kuva Suomen päätieverkko 1 Moottoritiet on merkitty karttaan vihreällä, muut valtatiet punaisella ja kantatiet keltaisella värillä.

Liikenneteorian tehtävä

Kuljetuskerros. Matti Siekkinen. T Johdatus tietoliikenteeseen kevät 2011

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet Yhteenveto, osa I

Algoritmit 1. Luento 12 Ti Timo Männikkö

J. Virtamo Jonoteoria / Poisson-prosessi 1

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 3

Algoritmit 1. Luento 1 Ti Timo Männikkö

3. Kuljetuskerros 3.1. Kuljetuspalvelu End- to- end

2 Osittaisderivaattojen sovelluksia

Algoritmit 2. Luento 11 Ti Timo Männikkö

Demonstraatiot Luento

Järjestelmätason mallit III

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

Liikkuvuudenhallinta Mobile IP versio 6 - protokollalla

Dynaamiset regressiomallit

OSI ja Protokollapino

jakokulmassa x 4 x 8 x 3x

Tekijä MAA2 Polynomifunktiot ja -yhtälöt = Vastaus a)

Epädeterministisen Turingin koneen N laskentaa syötteellä x on usein hyödyllistä ajatella laskentapuuna

58131 Tietorakenteet ja algoritmit (syksy 2015)

kynnysarvo (threshold) varoitusarvo = tästä lähtien syytä varoa ruuhkaa aluksi 64 K RTT

811312A Tietorakenteet ja algoritmit, , Harjoitus 7, ratkaisu

y=-3x+2 y=2x-3 y=3x+2 x = = 6

1 Komparatiivinen statiikka ja implisiittifunktiolause

kynnysarvo (threshold)

kynnysarvo (threshold)

Algoritmit 1. Luento 12 Ke Timo Männikkö

3. laskuharjoituskierros, vko 6, ratkaisut

Matematiikan tukikurssi

Siirron optimointi. Optimointi on usein tarpeen: Silly window syndrome

ENEMMÄN VAI FIKSUMMIN? - ÄLÄ TAPA UUSIA BISNESMAHDOLLISUUKSIA TEHOTTOMALLA TYÖLLÄ! Anssi Tikka, Business Unit Manager

Elisa efax. Käyttöohje

Jonojen matematiikkaa

Karteesinen tulo. Olkoot A = {1, 2, 3, 5} ja B = {a, b, c}. Näiden karteesista tuloa A B voidaan havainnollistaa kuvalla 1 / 21

Tietorakenteet ja algoritmit

TCP. TCP:n peruspiirteiden toiminta tarkemmin. TCP:n uusia piirteitä. osin vain harjoitustehtävissä

TCP:n peruspiirteiden toiminta tarkemmin. osin vain harjoitustehtävissä. TCP:n uusia piirteitä

Algoritmit 1. Luento 9 Ti Timo Männikkö

Opus SMS tekstiviestipalvelu

Luotettava tiedonsiirtomenetelmä hybridiverkkoihin Eero Solarmo Valvoja: Prof. Raimo Kantola Suorituspaikka: Tietoverkkolaboratorio/TKK

Königsbergin sillat. Königsberg 1700-luvulla. Leonhard Euler ( )

käännetty prosessi. Tarkastellaan pelkistymätöntä stationaarista stokastista prosessia X t.

Algoritmit 2. Luento 4 Ke Timo Männikkö

Estojärjestelmä (loss system, menetysjärjestelmä)

5/11 6/11 Vaihe 1. 6/10 4/10 6/10 4/10 Vaihe 2. 5/11 6/11 4/11 7/11 6/11 5/11 5/11 6/11 Vaihe 3

Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkiratkaisut 3 / vko 10

TCP. TCP-optiot. Erilaisia suorituskykyongelmia. Aikaleima (timestamp) TCP:n peruspiirteiden toiminta tarkemmin. TCP:n uusia piirteitä.

KONEOPPIMISEN HYÖDYNTÄMINEN: AUTOMAATTINEN TIKETTIEN KÄSITTELY. Esa Sairanen

Vapaus. Määritelmä. jos c 1 v 1 + c 2 v c k v k = 0 joillakin c 1,..., c k R, niin c 1 = 0, c 2 = 0,..., c k = 0.

Transkriptio:

J. Virtamo 38.3141 Teleliikenneteoria / Ikkunointiin perustuva vuonohjaus 1 Vuonohjaus: ikkunamekanismi Kuittaamattomina liikkeellä olevien segmenttien (data unit) lkm W (ikkuna) Lähetyslupien kokonaismäärä = W jokainen lähetetty segmentti vie yhden luvan jokainen vastaanotettu kuittaus palauttaa yhden luvan lähettäjä A data data ack data ack data data vastaanottaja B W = käytettävissä olevat lähetysluvat + matkalla olevat segmentit + matkalla olevat kuittaukset

J. Virtamo 38.3141 Teleliikenneteoria / Ikkunointiin perustuva vuonohjaus 2 Ikkunointi (jatkoa) Ikkunan koko määrää läpäisyn R (segmenttiä / s) X = segmentin lähetysaika D = kiertoaika (datan siirtoviive + kuittauksen siirtoviive) A B R = min{ 1 X, W D } WX W = 3 D X läpäisy R lähetys täydellä nopeudella 1/X W/D ikkunan rajoittama läpäisy lähettäjän aika vastaanottajan aika W X kiertoaika D

J. Virtamo 38.3141 Teleliikenneteoria / Ikkunointiin perustuva vuonohjaus 3 Ikkunointi (jatkoa) Suurentamalla ikkunan W kokoa läpäisy R kasvaa Mutta samalla kasvavat jonotusviiveet Hyvä ikkunankoko on kompromissi siirtoviive läpäisy R W

J. Virtamo 38.3141 Teleliikenneteoria / Ikkunointiin perustuva vuonohjaus 4 Ikkunamekanismin jonoverkkoanalyysi Oletetaan, että pakettivirta kulkee kiinteätä reittiä (virtual circuit) Silloin, kun lähde saa lähettää (lähetyslupia on varastossa), se generoi paketteja nopeudella λ Reitin varrella on M solmua, joiden palvelunopeudet ovat µ 1,... µ M Kulkuaikaviiveitä ei huomioida (huomion kohteena ovat jonotusviiveet) Kuittausten oletetaan palaavan ilman viivettä ei ole mitään periaatteellista vaikeutta mallittaa myös kuittausten jonotusviiveitä source λ µ 1 µ 2 µ M 1 2 M destination acks

J. Virtamo 38.3141 Teleliikenneteoria / Ikkunointiin perustuva vuonohjaus 5 Jonoverkkomalli Järjestelmää voidaan kuvata suljetulla jonoverkolla, jossa kiertää W pakettia Paketti edustaa itse asiassa lähetyslupaa menomatkalla jokaiseen datapakettiin on sidottu yksi lähetylupa vastaanottaja palauttaa lähetysluvan kuittauksen muodossa Ylimääräinen jono M + 1 edustaa lähetyslupien varastoa (kerääntyneet kuittaukset) kun jonossa on lähetyslupia, se syöttää paketteja nopeudella λ kun jono on tyhjä (kaikki lähetysluvat käytetty), myös sen ulostulo on 0 jonon M + 1 ulostulo käyttäytyy siten todellisen lähteen tavoin source µ 1 µ 2 µ M 1 2 M destination λ M+1

J. Virtamo 38.3141 Teleliikenneteoria / Ikkunointiin perustuva vuonohjaus 6 Jonoverkkomalli (jatkoa) Jonoverkkomallin avulla voidaan selvittää W :n funktiona paketin siirtoviive verkon läpäisy (W / kiertoaika) Suljettu verkko voidaan suoraan analysoida keskiarvoanalyysiä käyttäen Analyysi voidaan myös jakaa osiin Nortonin teoreemaa hyväksikäyttäen tämän mukaan ylempi haara voidaan korvata yhdellä jonolla, jonka palvelunopeus u(n) riippuu jonossa olevien pakettien lukumäärästä source n u(n) destination λ M+1 W

J. Virtamo 38.3141 Teleliikenneteoria / Ikkunointiin perustuva vuonohjaus 7 Ekvivalentti jono Ekvivalentin jonon palvelunopeus u(n) on sama kuin läpäisy oikosuljetussa piirissä, jossa kiertää n pakettia (voidaan jälleen selvittää keskiarvoanalyysin avulla) Yksinkertaisuuden vuoksi oletetaan, että jonot 1,..., M ovat identtisiä ja µ 1 = = µ M = µ Tällöin keskimääräinen viive yhdessä jonossa on (1 + (n 1)/M)/µ jonoon saapuva asiakas näkee tilanteen ikäänkuin häntä itseään ei olisi kussakin jonossa on siten keskimäärin (n 1)/M asiakasta edellä lisäksi asiakkaan oma palvelu kestää keskimäärin ajan 1/µ Kiertoaika on siten keskimäärin (M + n 1)/µ Vastaavasti läpäisy on u(n) = nµ/(m + n 1) (n asiakasta kiertää kiertoajassa) µ 1 µ 2 µ M n u(n) 1 2 M =

J. Virtamo 38.3141 Teleliikenneteoria / Ikkunointiin perustuva vuonohjaus 8 Jonoverkkomallin ratkaisu Kahden jonon systeemi, jossa kiertää W pakettia, voidaan ratkaista Olkoon pakettien lkm ylemmässä jonossa n saapumisnopeus jonoon on λ kun n < W ja 0 kun n = W (kaikki paketit ylemmässä jonossa) Ylempi jono muodostaa syntymä-kuolema-prosessin λ n p n = p 0 n i=0 u(i) = p 0 W n=0 p n = 1 p 0 = λ n µ n n i i=0 i+m 1 W n=0 = p 0 ρ n(n + M 1)! n!(m 1)! ρ n(n + M 1)! n!(m 1)! 1 source n u(n) destination λ M+1 W

J. Virtamo 38.3141 Teleliikenneteoria / Ikkunointiin perustuva vuonohjaus 9 Läpäisy ja viive (menosuunnassa) Läpäisy γ (pakettien nopeus) voidaan laskea kahdella eri tavalla: γ = E[u(n)] = W n=0 γ = (1 p W )λ p n u(n) Keskimääräinen viive menosuunnassa T saadaan nyt Littlen kaavan avulla E[T ] = E[n] γ = W n=0 W n=0 p n n p n u(n)

J. Virtamo 38.3141 Teleliikenneteoria / Ikkunointiin perustuva vuonohjaus 10 Läpäisy ja viive (erikoistapaus) Oletetaan ensin että λ = (saturoitunut / ahne lähde) Tällöin läpäisy ja viive menosuunnassa ovat kuten läpäisy ja kiertoaika oikosuljetussa verkossa W µ γ = u(w ) = W + M 1, E[T ] = (W + M 1) 1 µ Toinen tapaus λ = µ edustaa tyypillisempää tilannetta Tämä poikkeaa läpäisyn osalta edellisestä vain siinä, että nyt (identtisiä) jonoja on M +1 kpl; viive menosuunnassa on osa M/(M + 1) kiertoajasta γ = u(w ) = W µ W + M, E[T ] = M M + 1 (W + M) 1 µ

J. Virtamo 38.3141 Teleliikenneteoria / Ikkunointiin perustuva vuonohjaus 11 Ikkunan koon valinta Halutaan toisaalta suuri γ mutta pieni E[T ] Joudutaan tekemään kompromissi näiden välillä Usein maksimoitavaksi suureeksi otetaan γ/e[t ] Tapauksessa λ = µ maksimi saavutetaan, kun W = M Tapauksessa λ = maksimi saavutetaan, kun W = M 1 Nyrkkisääntönä ikkunan koko kannattaa pitää yhtäsuurena kuin (pullonkaula)solmujen lukumäärä tällöin mikään jono ei yleensä ole tyhjänä (jolloin palvelukapasiteettia jäisi käyttämättä) toisaalta ei kerry pitkiä jonoja ja viiveet ovat kohtuullisia