Evaluación de la aplicabilidad de técnicas y herramientas de estimación de ancho de banda disponible

La estimación del ancho de banda disponible en una red de extremo a extremo, es útil porque permite mejorar el rendimiento de las aplicaciones de red, sin embargo las Técnicas y Herramientas de Estimación de Ancho de Banda Disponible proveen medidas inexactas, en parte por la naturaleza variable del...

Full description

Autores:
Orellana Hernández, Yanneth Rocio
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2013
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/3328
Palabra clave:
Systems engineering
Computer science
Broadband communication systems
Investigations
Analysis
Network metrics
Bandwidth
Jackson queue network model
Design of factorial experiments
Ingeniería de sistemas
Ciencias computacionales
Sistemas de comunicación de banda ancha
Investigaciones
Análisis
Métricas de redes
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description La estimación del ancho de banda disponible en una red de extremo a extremo, es útil porque permite mejorar el rendimiento de las aplicaciones de red, sin embargo las Técnicas y Herramientas de Estimación de Ancho de Banda Disponible proveen medidas inexactas, en parte por la naturaleza variable del tráfico cruzado y en parte porque se generan errores asociados a la infraestructura de la red. Incrementar la precisión de la medición implica incrementar también el overhead y el tiempo de respuesta de la herramienta de estimación. Es decir, que se gana en una métrica a expensas de otras, por lo que se hace necesario clasificar las herramientas de estimación de ancho de banda disponible de manera que para una aplicación determinada pueda seleccionarse aquella que se adapte mejor para favorecer la métrica que se requiera en dicho escenario, a saber, exactitud de la medición, nivel de overhead, tiempo de convergencia de la herramienta o confiabilidad de la medición. Este trabajo presenta una extensa evaluación de las técnicas y herramientas de medición de ancho de banda disponible desde los enfoques analítico y experimental realizados en un banco de pruebas flexible y controlado y una taxonomía de las aplicaciones que pueden beneficiarse de la información sobre la capacidad disponible en una red de conmutación de paquetes. Los resultados de la evaluación objeto de este proyecto muestran que las herramientas de estimación concentran su desempeño en una de tres métricas: la disminución del error de estimación, la rapidez en la estimación o la disminución en la cantidad de tráfico adicional insertado a la red para realizar la estimación. Todas las herramientas afectan una de las métricas para obtener adecuados resultados en las otras. La revisión de la literatura utilizada para la configuración del presente trabajo consideró a más de 30 artículos seleccionados por su relevancia en cuanto a la descripción de herramientas de estimación de ancho de banda disponible, la presentación de resultados de evaluación de estimadores y la descripción de ambientes controlados de evaluación. Estos artículos se obtuvieron a través de Google Scholar y su referencia a bases de datos de ACM, IEEE y Sciece Direct, principalmente.
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Es decir, que se gana en una métrica a expensas de otras, por lo que se hace necesario clasificar las herramientas de estimación de ancho de banda disponible de manera que para una aplicación determinada pueda seleccionarse aquella que se adapte mejor para favorecer la métrica que se requiera en dicho escenario, a saber, exactitud de la medición, nivel de overhead, tiempo de convergencia de la herramienta o confiabilidad de la medición. Este trabajo presenta una extensa evaluación de las técnicas y herramientas de medición de ancho de banda disponible desde los enfoques analítico y experimental realizados en un banco de pruebas flexible y controlado y una taxonomía de las aplicaciones que pueden beneficiarse de la información sobre la capacidad disponible en una red de conmutación de paquetes. Los resultados de la evaluación objeto de este proyecto muestran que las herramientas de estimación concentran su desempeño en una de tres métricas: la disminución del error de estimación, la rapidez en la estimación o la disminución en la cantidad de tráfico adicional insertado a la red para realizar la estimación. Todas las herramientas afectan una de las métricas para obtener adecuados resultados en las otras. La revisión de la literatura utilizada para la configuración del presente trabajo consideró a más de 30 artículos seleccionados por su relevancia en cuanto a la descripción de herramientas de estimación de ancho de banda disponible, la presentación de resultados de evaluación de estimadores y la descripción de ambientes controlados de evaluación. Estos artículos se obtuvieron a través de Google Scholar y su referencia a bases de datos de ACM, IEEE y Sciece Direct, principalmente.RESUMEN ……………………………………………………………………………… 11 INTRODUCCIÓN 12 1. MARCO TEORICO 15 1.1 Antecedentes 15 1.1.1 Vía de Extremo a Extremo (End-to-End Path) 16 1.1.2 Ancho de Banda Disponible de Extremo a Extremo 16 1.1.3 Medición del Ancho de Banda Disponible 17 1.2 Dificultades para la Medición del Ancho de Banda Disponible 18 1.2.1 Medición de Tiempo del Sistema 19 1.2.2 Capacidad de Procesamiento de Host de Extremo 21 1.2.3 Patologías de Extremo a Extremo 21 1.2.4 Comportamiento de Cola 22 1.3 Formulación del Problema 22 2. ESTADO DEL ARTE 24 2.1 Técnicas de Medición del Ancho de Banda Disponible 24 2.1.1 Probe Gap Model (PGM) (Modelo de Separación de Pruebas) 25 2.1.2 Probe Rate Model (PRM) (Modelo de Velocidad de Prueba) 27 2.2 Herramientas de Medición del Ancho de Banda Disponible 28 2.2.1 Spruce 28 2.2.2 Abing 30 2.2.3 IGI 31 2.2.4 Pathload 35 2.2.5 Pathchirp 39 3. EVALUACIÓN DE LAS HERRAMIENTAS ACTUALES DE MEDICIÓN DE ANCHO DE BANDA DISPONIBLE 411 3.1 Métricas de Rendimiento 422 3.2 Testbed 444 3.3 Evaluación de Ancho de Banda Disponible con Base Analítica 466 3.3.1 Modelo de Redes cola de Jackson 477 3.3.2 Procesos Estocásticos 488 3.3.3 Experimentos 544 3.3.4 Resultados 566 3.3.4.1 Error de Medición ………………………………………………………56 3.3.4.2 Overhead ………………………………………………………………. 57 3.3.4.3 Tiempo de Medición ………………………………………………….. 58 3.5 Evaluación Experimental del Ancho de Banda Disponible 59 3.5.1 El Diseño Factorial 2k 600 3.5.2 Métricas Utilizadas ………………………………………………………… 62 3.5.3 Matriz de Diseño 644 3.5.4 Estimación de los Efectos Significativos 655 3.6 Análisis de la Varianza 666 3.6.1 Análisis de la Varianza para la Herramienta Pathload 666 3.6.1.1 Análisis de la Varianza de la Métrica Tiempo de Estimación para la Herramienta Pathload ……………………………………………………………. 66 3.6.1.2 Análisis de la Varianza de la Métrica Error de Estimación para la Herramienta Pathload…………………………………………………………….. 71 3.6.1.3 Análisis de la Varianza de la Métrica Overhead para la Herramienta Pathload ……………………………………………………………. 73 3.6.2 Análisis de la Varianza para la Herramienta IGI 777 3.6.2.1 Análisis de la Varianza de la Métrica Tiempo de Estimación para la Herramienta IGI …………………………………………………………………… 77 3.6.2.2 Análisis de la Varianza de la Métrica Error de Estimación para la Herramienta IGI …………………………………………………………………… 81 3.6.2.3 Análisis de la Varianza de la Métrica Overhead para la Herramienta IGI …………………………………………………………………… 83 3.6.3. Análisis de la Varianza para la Herramienta SPRUCE 866 3.6.3.1 Análisis de la Varianza de la Métrica Tiempo de Estimación para la Herramienta SPRUCE……………………………………………………………. 86 3.6.3.2 Análisis de la Varianza de la Métrica Error de Estimación para la Herramienta SPRUCE …………………………………………………………… 90 3.6.3.3 Análisis de la Varianza de la Métrica Overhead para la Herramienta SPRUCE …………………………………………………………… 93 3.6.4 Análisis de la Varianza de la Métrica Confiabilidad 966 3.6.5 Resumen de los efectos producidos por la variación de los factores en cada una de las métricas 99 3.7 Resultados de los experimentos ……………………………………………. 102 3.7.1 Capacidad Variable del Tight Link 1022 3.7.2 Retardo de Propagación Variable Unidireccional 1055 3.7.3 Tasa Variable de Pérdida Paquetes o (Variable Packet Loss Rates) 1066 3.7.4 Cantidad Variable de Tráfico Cruzado 10808 3.7.5 Tamaño Variable de Paquetes de Tráfico Cruzado 10909 3.8 Aplicabilidad de las Actuales Herramientas de Medición de Ancho de Banda Disponible 10909 4. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO 1166 4.1 Conclusiones 1166 4.2 Trabajo Futuro 11717 BIBLIOGRAFIA 11919MaestríaEstimating the available bandwidth in an end-to-end network is useful because it allows improving the performance of network applications, however the Available Bandwidth Estimation Techniques and Tools provide inaccurate measurements, partly due to their nature. variable of cross traffic and partly because errors associated with the network infrastructure are generated. Increasing the accuracy of the measurement also means increasing the overhead and response time of the estimation tool. That is, it is gained in one metric at the expense of others, so it is necessary to classify the available bandwidth estimation tools so that for a given application the one that best suits can be selected to favor the metric that is used. required in such a scenario, namely, measurement accuracy, overhead level, tool convergence time, or measurement reliability. This work presents an extensive evaluation of the available bandwidth measurement techniques and tools from analytical and experimental approaches performed in a flexible and controlled test bed and a taxonomy of applications that can benefit from the information on the capacity available in a packet switched network. The results of the evaluation object of this project show that the estimation tools concentrate their performance on one of three metrics: the decrease in the estimation error, the speed in the estimation or the decrease in the amount of additional traffic inserted into the network to make the estimate. All the tools affect one of the metrics to obtain adequate results in the others. The review of the literature used for the configuration of this work considered more than 30 articles selected for their relevance in terms of the description of available bandwidth estimation tools, the presentation of estimator evaluation results and the description of environments. controlled evaluation. These articles were obtained through Google Scholar and its reference to ACM, IEEE and Sciece Direct databases, mainly.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaEvaluación de la aplicabilidad de técnicas y herramientas de estimación de ancho de banda disponibleEvaluation of the applicability of available bandwidth estimation techniques and toolsMagíster en Ciencias ComputacionalesBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaMaestría en Ciencias Computacionalesinfo:eu-repo/semantics/masterThesisTesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TMSystems engineeringComputer scienceBroadband communication systemsInvestigationsAnalysisNetwork metricsBandwidthJackson queue network modelDesign of factorial experimentsIngeniería de sistemasCiencias computacionalesSistemas de comunicación de banda anchaInvestigacionesAnálisisMétricas de redesAncho de bandaModelo de redes de colas de JacksonDiseño de experimentos factorialOrellana Hernández, Janeth Rocio (2013). Evaluación de la aplicabilidad de técnicas y herramientas de estimación de ancho de banda disponible. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB[1] ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIEROS, Capítulo Cundinamarca, “Internet se multiplicará por cuatro en 2016”. 2012 [consulta 21 de julio de 2012]. Disponible en: http://www.aciem.org/home/index.php/component/k2/item/111-internet-se-multiplicará-por-cuatro-en-2016[2] INTERNET WORLD STATS. Sitio web internacional que provee datos sobre el uso de Internet. 2012 [consulta 21 de julio de 2012]. Disponible en: http://www.internetworldstats.com/[3] C. D. Guerrero and M. A. Labrador, “On the Applicability of Available Bandwidth Estimation Techniques and Tools,” Submitted to IEEE Communications Magazine, 2009.[4] R. Prasad, C. Dovrolis, M. Murray, and K. 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