Алгоритмы конвейерного интервального анализа трафика

Abstract

Рассматривается модель участка доступа мультисервисной сети оператора связи от магистральной линии до порта абонента. Рассматривается трафик мультисервисной сети на данном участке. Сформулированы проблемы, возникающие при анализе свойств очередей IP-TV видеотрафика стандарта H.264 в реальном времени. Приводится описание интервального метода анализа трафика и предлагается ряд алгоритмов, расширяющих и дополняющих этот метод. Интервальный метод дополняется возможностью анализа реальных потоков трафика заявок произвольной длины. Рассматривается вопрос выбора единицы квантизации длины заявки. За единицу времени обработки заявки в интервальном методе принимается время обработки исходящим каналом 1 КБ данных. Подтверждена справедливость формул интервального метода для расчета дифференциальной интенсивности событий и дифференциального коэффициента загрузки. Рассматривается работа интервального метода с поддержкой пакетов произвольной длины в режиме конвейера реального времени с непрерывно поступающими заявками. Предлагается алгоритм конвейеризации в виде «скользящего окна». Вводится понятие скользящего окна на пространстве временных меток заявок. Рассматривается возможность независимой эволюции границ окна. Алгоритм предусматривает расчет количества заявок на интервалах обслуживания и определение размеров очередей при заданных коэффициентах загрузки. Предложен способ получения указанных величин в аналогичном скользящем окне в зависимости от интервалов обслуживания. В результате приводится алгоритм обратного асинхронного расчета очереди для параллельной обработки скользящего окна с разными значениями коэффициента загрузки. Демонстрируются результаты реализации данных алгоритмов в рамках с работы системы конвейерного интервального анализа трафика на тестовом стенде. The problem of real-time queue analysis of production IP traffic is stated. The method of interval analysis is described in context of real-time constraints. Drawbacks of such method are stated and solutions proposed. First, we propose an algorithm to enhance interval analysis support for variable length analysis which is crucial for real IP-TV traffic. We consider different units to measure packet to customer in the queue mapping. We estimate the 1KB worth of packet data to be a viable fit to calculate accurate queue sizes. Then we propose pipeline extension for interval analisys as a sliding window. We introduce sliding window on timestamp scale and describe evolution models of left and right window edge separately. The algorithm proposed to map timestamps to number of customer in the queue. All proposed techniques then combined into algorithm of reverse queue calculation with parallel calculation of several service intervals simultaneously. We demonstrate and measure a performance of reference implementation of said algorithms in the lab under H.264 IP-TV traffic of various rates.