Support de la qualité de service dans les routeurs accès de l'Internet

• Main Author: Rai, Idris A.
• Published: Télécom ParisTech 2004
• Subjects: Qualité de Service; Différentiation de Service; Traffic Internet; Politique de Service de paquets; Modélisation; Simulations et validation
• Online Access: http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000848; http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/49/97/82/PDF/rai_thesis.pdf

Cette thèse porte sur l'étude de la discipline de service LAS ({\it least attained service}) et de variantes de cette discipline, dans le but d'offrir de la différentiation de service dans l'Internet. LAS donne la priorité au client qui a reçu le moins de service à un instant donné. Elle est connue, en théorie des files d'attente, depuis une trentaine d'années, mais n'a jamais été considérée dans les réseaux de paquets à cause de certains résultats (sur une file M/M/1 par exemple) montrant que LAS pénalise trop les plus "gros" clients.\\ Des études récentes ont montré que le trafic Internet, au niveau flot, se caractérise par une forte variabilité: de nombreux flots sont très courts alors que les flots les plus longs représentent plus de 50\% de la charge totale. Motivé par ce nouveau résultat, nous avons analysé LAS dans le cas d'une file M/G/1 avec une discipline de service G ayant une variabilité plus ou moins marquée. Cette analyse a montré que les temps moyens de réponse conditionels de LAS dépendent fortement de la variabilité de G et que la fraction de flots pénalisés dans le cas où G a une forte variabilité est très faible. Nous avons comparé LAS avec SRPT ({\it Shortest Remaining Processing Time}), car, parmis les disciplines de service fonctions de la taille des clients, SRPT est optimale en terme de nombre moyen de clients actifs. Nous avons montré que LAS offrait des performances très similaires à celles de SRPT lorsque G est très variable. Nous avons aussi comparé LAS à FCFS ({\it First Come First Serve}) qui est la discipline de service des routeurs de l'Internet. Nous avons montré que LAS surpassait FCFS lorsque G est très variable. De plus LAS offre une fonctinonement dégradé en cas de surcharge, alors que FCFS est totalement instable.\\ Nous avons ensuite mené une étude à base de simulations pour déterminer les performances de LAS dans diverses configurations de réseaux paquets. Notamment, nous avons étudié les effets de LAS sur TCP. Nous avons trouvé que LAS interagit très bien avec TCP car il réduit le temps de transfert des flots courts et ne pénalise pas notablement les flots longs. De plus, nous avons montré que LAS ne souffrait pas des problèmes d'inéquité dans le partage de la bande passante (entre flots TCP et UDP par exemple) rencontrés avec FCFS.\\ Nos résultats de simulation montrent aussi que LAS pénalise trop les flots extrêmement longs lorsque la charge est trop élevée. Pour corriger ce problème, nous avons proposé une famille de politiques de service basées sur LAS et capables d'offir un meilleur service aux flots dits prioritaires. Pour évaluer ces politiques, nous avons développé des modèles analytiques de LAS et de ces politiques au niveau flot. Nous les avons validés par des simulations ns2 pour une large gamme de paramètres et un taux de perte faible. L'évaluation des politiques proposées montre qu'elles améliorent notablement la performance des flots rioritaires, en terme de temps moyen de transfert, gigue et taux de perte, sans pour autant trop affecter les flots dits ordinaires. Finalement, nous avons évalué une politique de service LAS-FCFS qui sert les flots courts comme LAS et les flots longs comme FCFS. Cette politique peut être utile lorsque la pénalité infligée aux flots longs avec LAS est jugée inacceptable. Nous avons aussi proposé et évalué des variantes de LAS-FCFS capables d'offrir un service différentié.