La calidad del servicio es una característica esencial en redes de área metropolitana para un proveedor de servicio que desea satisfacer las necesidades de diversos tipos de clientes. Cada nodo perteneciente al núcleo MAN soporta tráfico en tránsito proveniente de los demás nodos de la red, por lo que es necesario emplear mecanismos que eviten la congestión antes de que suceda; si se carece de estos mecanismos se podría dar un escenario donde un nodo presentaría un consumo mayor de la capacidad total del ancho de banda asignado, tomando el control del canal de comunicación. Estos mecanismos minimizan la congestión y se deben estructurar en dos partes: a) asignación del ancho de banda y b) control de la tasa de acceso. La utilización equitativa del ancho de banda se considera un requisito de QoS [Yuan]. Para regular el tráfico de los clientes conectados al núcleo MAN y no permitir accesos por encima de su tasa asignada, es necesario establecer el algoritmo de equidad para regular el tráfico.[8],[33]
Dado que la red MAN debe soportar Acuerdos de Nivel de Servicios (SLA) y permitir Ingeniería de Tráfico, la vigilancia de la asignación del ancho de banda debe contener las siguientes capacidades:
• Soportar las tasas reservadas de ancho de banda.
• Soportar una asignación equitativa del ancho de banda.
• Soportar la separación del tráfico basado en Clases de Servicio (CoS) en cada uno de los nodos.
El núcleo MAN debe soportar también la reutilización espacial, donde cada nodo podrá enviar tráfico a múltiples destinos, viajando por múltiples segmentos del anillo. El establecimiento de métodos de gestión de colas más agresivos como, las colas virtuales de salida (Virtual Output Queuing, VoQ), es una mejora a la propuesta clásica de otros sistemas de red de anillo que implementan colas simples de tipo FIFO.
Figura 10. Mecanismos internos de un nodo RPR-MAN.
La figura 10 muestra las entidades que desempeñan funciones específicas dentro de la capa MAC.
Ø La entidad “verificador examina el encabezado de la trama de datos para determinar si la trama está siendo recibida y removida, recibida y copiada, o si simplemente transita hacia el siguiente cliente MAC en el anillo MAN.
Ø Existe una entidad denominada “cola de tránsito , cuya función es contener las tramas entrantes y de esta forma esperar por una trama pendiente para su inserción en el anillo.
Ø La entidad “planificador resuelve la competencia entre las tramas en tránsito, las tramas del nodo local y por las tramas de control de equidad que intentan simultáneamente acceder al segmento de salida del anillo.
Ø La entidad “monitor de tráfico del ancho de banda hace un rastreo de la tasas de tráfico que transitan a través del nodo local, incluido su propio tráfico. La entidad, basándose en estas mediciones, asigna ancho de banda disponible utilizando ponderaciones equitativas. Esta entidad debe generar periódicamente mensajes de control de tasa para actualizar las métricas de asignación de ancho de banda.
Ø La entidad “controlador de tasa es la responsable por el envío y recepción de los mensajes de equidad de control. Esta entidad es la responsable de pasar información de control de equidad a los clientes MAC en los casos donde se establezcan VoQ o alguna otra forma de gestión de colas que pueda beneficiar para el conocimiento y control de la congestión en múltiples enlaces.
Ø Las “políticas de vigilancia , utilizan los mensajes de equidad para limitar la tasa de acceso hacia el medio para que el tráfico de los clientes locales nunca exceda su ancho de banda asignado en cualquier segmento del anillo MAN.
Una red RPR proporciona tres clases del servicio a su cliente MAC (figura 14). Cada estación RPR es capaz de distinguir entre estas clases de servicio en el punto de acceso y de tránsito en una red. En el punto de acceso del anillo, el cliente pasa sus datos y la clase del servicio que desea para él a través del interfaz MAC de servicio. La lógica de control de velocidad conforma el tráfico del cliente sobre la base de la clase de servicio para asegurar que la misma esté en el rango adecuado a ella. La MAC proporciona indicaciones adicionales a su cliente para que pueda controlar su tráfico en base a la clase de servicio.
Después de que las tramas ingresan son conformadas de acuerdo a su velocidad. La MAC elabora el programa para su transmisión por el anillo, pues ésta proporciona bajas demora y ruido (Jitter) para las tramas clase A y les planifica una prioridad más alta sobre las tramas de la clase B o C considerado como tráfico del “mejor esfuerzo” o clase oportunista. De manera similar, establece una prioridad más alta a las tramas de la clase B sobre tramas de la clase C.
Las garantías de QoS para una clase no están relacionadas solamente atendiendo a la forma en que una estación trata el acceso de su tráfico sino también en cuanto a cómo es manejado por las estaciones. Una estación que utiliza una cola simple para las tramas de tránsito (Figura 11), no es capaz de diferenciar tramas de tránsito de acuerdo con su clase de servicio, en este modelo se implementa sólo una cola llamada “Cola de tránsito primaria o PTQ” en donde se almacenan 1 o 2 tramas de tránsito para completar la transmisión de una trama cliente que ya había comenzado, dado que la transmisión de paquetes clientes en este caso sólo se inicia si no hay tráfico de tránsito. Cuando se usa este tipo de estructura, se envían tramas de control de equidad que reclaman por un ancho de banda mayor si las demoras de acceso a transmisión de las tramas clientes clase B y C alcanzan el umbral establecido. (“Nodo Congestionado”)
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Una estación con la configuración de cola doble es capaz de diferenciar las tramas (figura 12) . La cola de tramas de tránsito clase A en PTQ mientras que las colas de las tramas de clase B y de C clasifican en STQ. La MAC otorga a las tramas de PTQ una prioridad más alta comparada a las tramas de STQ durante la transmisión. Aunque esta diferenciación no está estrictamente basada sobre el tipo de clase, funciona mejor para las tramas de la clase A que poseen garantías de servicio más rígidas. A continuación se ofrece la planificación de la prioridad para las tramas de acceso y de tránsito en una configuración doble de la cola.
1. Trama de control 2. Tramas PTQ
3. Tramas STQ (cuando es casi completo) 4. Tramas de cliente (clase A, B, C)
Figura 12. Arquitectura de cola doble.
Una desventaja de tener dos colas de tránsito es que el tráfico en tránsito de la clase B y de la clase C es tratado de igual forma. El tráfico de la clase B consigue una prioridad menor de planificación que el tráfico clase C de un cliente local, o sea, una trama clase B puede tener demora para transmitirse mientras que es enviado el tráfico del mejor esfuerzo de un cliente local.