Caracterización, modelización y simulación de un enlace universitario congestionado

Characterization, modelling and simulation of a congested university link

Este artículo presenta un estudio de evaluación del rendimiento de una red de comunicaciones congestionada en una universidad. En esta red suelen producirse colas debido a la alta demanda y disposición de peticiones en horas punta, lo que se traduce directamente en una disminución de la calidad del servicio para sus usuarios, que ven retrasadas o interrumpidas sus conexiones y no pueden acceder a las páginas web. El objetivo del presente trabajo fue caracterizar empíricamente este problema de congestión, capturando trazas de paquetes en logs y estudiando retardos y pérdidas, y modelar y analizar este sistema en base a la teoría de colas y simulación de eventos discretos para evaluar su rendimiento, identificar cuellos de botella y proponer soluciones para mejorar la calidad de servicio. El estudio demostró que, en situaciones de picos de tráfico, la simulación era el enfoque cuantitativo que producía resultados más próximos a los empíricos, ya que los modelos analíticos de colas estudiados no proporcionaban buenas aproximaciones, sobre todo al no reflejar el control ejercido por el Protocolo de Control de Transmisión (TCP).

1. INTRODUCCIÓN

Con el crecimiento masivo de Internet, también ha crecido la demanda de distintos tipos de servicios en redes de conmutación de paquetes. Estas redes ya no sólo transmiten datos, sino también transmisiones de audio y vídeo con una calidad cercana a la de las redes de conmutación de circuitos. Sin embargo, para que esto sea posible, la red debe ser capaz de ofrecer servicios dentro de ciertos estándares de calidad en términos de ancho de banda, retardo, variación del retardo y pérdida de paquetes. La evolución de la tecnología de transmisión óptica ha hecho que la velocidad de las redes aumente rápidamente. Sin embargo, el problema de la congestión no se ha resuelto satisfactoriamente cuando la demanda supera a la transmisión, y esto se ha convertido en una de las principales barreras para alcanzar la calidad deseada que requieren los servicios mencionados. El uso de Internet como red multiservicio ha influido en la propuesta de mecanismos de QoS (Quality of Service), ya que Internet fue diseñada para prestar servicios que inicialmente no requerían garantías de ancho de banda, límites de retardo y jitter (Pinto et al., 2003), es decir, seguía el servicio best-effort.

En Brasil, la provisión de Internet para instituciones de enseñanza e investigación a nivel federal corre a cargo de la Red Nacional de Investigación, responsable de asignar enlaces a las universidades. La Universidad Federal de São Carlos (denominada en este artículo simplemente "Universidad") es una de las beneficiarias, pero la actualización de los enlaces lleva tiempo y puede provocar congestiones, como se informa en este artículo.