Design of optimal active queue management controllers / Projeto de controladores otimos para gerenciamento ativo de filas

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2005

RESUMO

A ocorrência de congestionamento degrada o desempenho das redes de computadores. Dentre as conseqüências negativas da sua ocorrência cita-se a diminuição da vazão, a perda de pacotes, e o aumento do atraso. Para prevenir e controlar o congestionamento, o protocolo Transmission Control Protocol (TCP) varia a taxa de transmissão de dados de acordo com o nível de congestionamento existente. As políticas de Gerenciamento Ativo de Filas, do Inglês Active Queue Management (AQM), monitoram o nível de ocupação das filas, afim de notificar o congestionamento incipiente aos nós emissores. Esta notificação é realizada através da marca¸c?ao ou do descarte de pacotes. O sistema de controle de congestionamento em redes TCP/IP, pode ser visto como um sistema de controle por retroalimentação, no qual, a taxa de transmissão dos n´os fontes é ajustada de acordo com o nível de ocupação da fila. Os controladores para o gerenciamento ativo de filas determinam o valor da probabilidade de descarte ou de marcação, buscando a maximização da vazão e a minimiza¸c?ao das perdas, garantindo, assim, a estabilidade do tamanho da fila independentemente das variações das condições da rede. Nesta tese, são utilizadas técnicas da teoria de controle ótimo para definir uma política ótima de gerenciamento ativo de filas, denominada H2-AQM. A principal característica da H2-AQM é o uso de controladores não racionais, superando-se, assim, a dificuldade de se incorporar no projeto do controlador a garantia de estabilidade em relação ao atraso da retroalimentação. Outrossim, a estabilidade e os objetivos de desempenho do sistema são completamente expressos e solucionados através de desigualdades matriciais lineares, permitindo que os parâmetros do controlador possam ser calculados através da solução de um problema convexo simples. Diferentes controladores operando no mesmo ponto de equilíbrio definem diferentes caminhos entre um ponto qualquer de operação do sistema e o ponto de equilíbrio. Por outro lado, o caminho percorrido para atingir a estabilidade depende dos objetivos usados para projetar o controlador. Nesta tese, é discutida, também, a escolha dos objetivos do projeto de um controlador ótimo para o gerenciamento ativo de filas. Os desempenhos dos diferentes controladores são avaliados e a eficácia do controlador que apresentou o melhor desempenho foi comparado com o desempenho das políticas RED e PI-AQM

ASSUNTO(S)

teoria do controle redes de computação tcp/ip (computer network protocol) computer networks tcp/ip (protocolo de rede de computação) control theory

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