Entwurf eines Überlast-Reglers unter Berücksichtigung des Netzzustandes und möglicher Überlast-Beschränkungen

Abstract

Auf dem Pfad eines Nutzers, der eine Verbindung mit einem Dienst über das Internet aufbaut, liegen typischerweise einer oder mehrere Router. Jeder dieser Router hat einen gewissen Pufferspeicher für Pakete (Routerqueue). Sobald der Router Pakete schneller empfängt, als er sie weiterleiten kann, füllt sich dieser Puffer. Bei einem Überlauf des Puffers kommt es zum Paketverlust, da der Router weitere ankommende Pakete verwerfen muss. Dieses Verwerfen führt entweder zu komplettem Datenverlust, oder einem erneuten Senden der Daten und bringt damit Verzögerungen mit sich, die für Echtzeitanwendungen oder Streaming problematisch sind. Das erneute Senden von Daten, wie es vom Transmission Control Protocol (TCP) bei Verlust gemacht wird, sorgt dafür, dass der Empfänger garantiert Daten erhält. Allerdings füllt sich dadurch wiederum die Routerqueue und verschlimmert daher möglicherweise die Überlastsituation. Ein Ansteigen der Latenzzeit durch größere Pufferfüllstände ist eine weitere unangenehme Folge des erneuten Sendens. Häufig wird versucht, die unterschiedlichen Anforderungen von einzelnen Verkehrsarten mit einer gezielten Priorisierung an den Zwischenroutern zu lösen. Hierbei wird Echtzeitverkehr mit einer höheren Priorität versendet, wie zeitunkritischer Verkehr, welcher länger im Routerpuffer verweilen muss. Im Gegensatz zu Verkehrspriorisierungen wird in dieser Diplomarbeit versucht, mit einem Adaptionsregler auf die Überlastsituation zu reagieren, um nicht nur in einer Überlastsituation gezielt manchen Verkehr zu bevorteilen, sondern aktiv den erzeugten Verkehr und damit die Überlastsituation zu reduzieren. Dieser Ansatz hat den Vorteil, dass nur ein Feedback über den Netzzustand benötigt wird, und man nicht auf intelligentere Router angewiesen ist, die Pakete priorisieren können.