A New Jitter Control Mechanism by PerHop Packet

A New Jitter Control Mechanism by Per-Hop Packet Scheduling Approach 指導教授：連耀南教授 學生：林宗銘 2006/10/5

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Introduction ¢ ¢ 即時性的應用服務，像是Vo. IP以及Vo. D，對 於封包的Delay 以及Jitter具有嚴格的要求。 各個類別的品質要求。 Delay Sensitivity Conversational High Jitter Sensitivity Packet Loss Sensitivity High Low Streaming Medium High Low Interactive Medium Low High Background Low No High

Introduction ¢ Jitter l IP封包的傳遞時間起伏不定 l 過於高的Jitter將對交談式以及串流式的應用 造成嚴重服務品質下降 l 對於一個資料流到達接收端之相鄰兩個封包， 其Jitter的定義如下： Si = the sending time of packet i Ri = the arrival time of packet i Sj = the sending time of packet j Rj = the arrival time of packet j Jitter ＝( Rj - Sj ) - ( Ri - Si ) 其中 j>i

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文獻集 ¢ ¢ ¢ 文獻一： Yishay Mansour, and Boaz Patt. Shamir, “Jitter Control in Qo. S Networks, ” IEEE/ACM Transactions on Networking, Aug. 2001. 文獻二： Ion Stoica, and Hui Zhang, “Providing Guaranteed Services Without Per Flow Management, ” Proc. of SIGCOMM '99, pp. 81 -94, 1999. 文獻三：徐毅銘, "在IPv 6的Diff. Serv網路上 具有Credit/Deficit調整的延遲變化率減小機 制, " 國立中山大學, 2003.

文獻內容 ¢ Yishay Mansour, and Boaz Patt-Shamir, 2001. l ¢ Ion Stoica, and Hui Zhang, 1999. l ¢ 提出一個簡單的on-line的Jitter Control Algorithm，每個Router的Buffer大 小為 2 B個單位封包。當Buffer負載達到B時，則將Buffer 前端的封包送出， 之後每隔Xa時間送出一個封包，其中Xa為封包的平均間隔時間。當 Buffer負載未達到B時，則以First Come First Serve為原則送出封包。 由於Jitter Virtual Clock(Jitter-VC) 必須在Edge Router以及Core Router都 記載著Per Flow State，以讓Router根據封包到達時間計算出每個封包的 eligible time和deadline，進而對封包排程。因此，作者提出Core Jitter Virtual Clock (CJVC)，使用Dynamic Packet State(DPS)的方法，只在 Edge Router記載Per Flow State，當封包進入Edge Router時，預先在封 包表頭加入eligible time和deadline的資訊。 徐毅銘, 2003. l 將每一個Hop的Queueing Delay用一個值代表，每個封包都有其預設的 Per-Hop Queueing Delay。封包若是在預設時間內送出，表示封包提早 送出（具有Credit），反之，則表示封包太晚送出（具有Deficit）。將 Credit/ Deficit隨著封包傳輸夾帶在封包表頭中，調整封包傳送順序， 將累積的Credit/ Deficit消除。

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Objective Function (multiple class) Work –conserving service discipline。 ¢ No de-jitter buffer in receiver。 使加權的各類別Jitter倒數和最大。 ¢

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簡化Router示意圖 Output queue︰ 1. Single preemptive queue 2. Multiple FIFO queue

Single Preemptive Queue

Multiple FIFO Queue Router任一output queue由數個FIFO queue所組成。 ¢ 封包僅可插入其中一個queue的尾端。 ¢ 設計前端排程器� pre-scheduler� 與 後端排程器� post-scheduler � ，搭 配Multiple FIFO queue。 ¢ 較為實際可行。 ¢

Multiple FIFO Queue

Profit Function 1

Profit Function 2

Profit Function 3

Profit Function 4

Profit Function 5

Single Preemptive Queue封包排程 ¢ ¢ 使用Jensen‘s benefit functions，並以得到最 大獲利為目標，則non-preemptive的封包排 程問題是為一個NP-Hard的問題 。 由於preemptive的封包排程問題比nonpreemptive的封包排程問題更為複雜。因此， 若是我們處理preemptive的封包排程問題時， 則為一個NP-Hard的問題。 參考文獻：Jinggang Wang and Binoy Ravindran, " BPA: A Fast Packet Scheduling Algorithm for Real-Time Switched Ethernet Networks, " Proc. of ICPP’ 02.

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實驗拓墣 Sender：n 0、n 1、n 2、n 3、n 4。 Receiver：n 9。 Router：n 5、n 6、n 7、n 8。

實驗結果(Single Preemptive Queue) n 0：CBR-0. 5 MB n 1：CBR-0. 5 MB n 3：CBR-0. 5 MB n 4：FTP n 2：CBR-0. 5 MB

實驗結果(Single Preemptive Queue)

實驗結果(Single Preemptive Queue) n 0：CBR-1 MB n 1：CBR-1 MB n 3：CBR-1 MB n 4：FTP n 2：CBR-1 MB

實驗結果(Single Preemptive Queue)

實驗結果(Single Preemptive Queue) n 0：CBR-0. 5 MB n 1：CBR-0. 5 MB n 3：FTP n 4：FTP n 2：CBR-0. 5 MB

實驗結果(Single Preemptive Queue)

實驗結果(Single Preemptive Queue) n 0：CBR-1 MB n 1：CBR-1 MB n 3：FTP n 4：FTP n 2：CBR-1 MB

實驗結果(Single Preemptive Queue)

實驗結果(Multiple FIFO Queue) n 0：CBR-0. 5 MB n 1：CBR-0. 5 MB n 3：CBR-0. 5 MB n 4：FTP n 2：CBR-0. 5 MB

實驗結果(Multiple FIFO Queue)

實驗結果(Multiple FIFO Queue) n 0：CBR-1 MB n 1：CBR-1 MB n 3：CBR-1 MB n 4：FTP n 2：CBR-1 MB

實驗結果(Multiple FIFO Queue)

實驗結果(Multiple FIFO Queue) n 0：CBR-0. 5 MB n 1：CBR-0. 5 MB n 3：FTP n 4：FTP n 2：CBR-0. 5 MB

實驗結果(Multiple FIFO Queue)

實驗結果(Multiple FIFO Queue) n 0：CBR-1 MB n 1：CBR-1 MB n 3：FTP n 4：FTP n 2：CBR-1 MB

實驗結果(Multiple FIFO Queue)

實驗總結(single preemptive queue) ¢ ¢ ¢ 當router buffer size小於等於 20 KB時，使用profit function 1及profit function 2對Jitter並無改善。 當router buffer size大於 20 KB時，使用profit function 1 及profit function 2，Jitter有明顯的改善。 使用profit function 3及profit function 4 Jitter有明顯的改 善。 當router buffer size小於等於 20 KB時，使用profit function 5對Jitter的改善時好時壞。 當router buffer size大於 20 KB時，使用profit function 5， Jitter有明顯的改善。

實驗總結(multiple FIFO queue) ¢ ¢ ¢ 當router buffer size小於等於 20 KB時，使用profit function 1及profit function 2對Jitter並無改善。 當router buffer size大於 20 KB時，使用profit function 1 及profit function 2，Jitter有明顯的改善。 使用profit function 3及profit function 4 Jitter有明顯的改 善，但隨著router buffer size愈大改善程度愈小。 當router buffer size小於等於 20 KB時，使用profit function 5對Jitter的改善時好時壞。 當router buffer size大於 20 KB時，使用profit function 5， Jitter有明顯的改善。

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