Multimedia Traffic Modelling and Performance Analysis in Hetergeneous Networks
Modélisation et analyse de performances du trafic multimédia dans les réseaux hétérogènes
Résumé
This thesis contains research results concerning traffic and multimedia application modelling and performance analysis in heterogeneous networks. Aggregate IP traffic as well as audio, video and data applications are studied, and a generic hierarchical model to describe multimedia traffic sources is derived. This model helps representing multimedia applications in simple, precise and generic manner. The generic model is implemented and constitutes the core of a powerful modelling and simulation tool for traffic sources. We characterize IP traffic generated by multimedia applications using models developed with this tool. In particular, we handle the issue of modelling aggregated traffic sources, and provide simple aggregated models used to replace the superposition of audio, video and data traffic sources. Aggregate TCP traffic presents dynamic statistical properties in function of packet loss rate observed in the network. This is because of the closed-loop control used by TCP. Thus, a new analytical model of TCP based on differential traffic theory is proposed. This model offers a reliable representation of TCP traffic while achieving good performances in large scale networks. Finally, we extend the architecture of SIP protocol in order to provide an application level management of Quality of Service. The suggested mechanisms rely on stochastic scheduling of sessions and bandwidth reservation using equivalent bandwidth evaluation techniques. This last mechanism makes it possible to use Erlang formulas in packet switching networks
Ces travaux concernent la modélisation et l'analyse de performances du trafic et des applications multimédia dans les réseaux hétérogènes. Le trafic IP agrégé et les applications audio, vidéo et données sont étudiés. Cette étude nous conduit à proposer un modèle générique et hiérarchique pour la représentation des sources de trafics multimédia qui permet de décrire les applications multimédia d'une façon simple, précise et générique. Le modèle générique est implémenté et constitue le noyau d'un outil de modélisation et simulation des sources de trafics. Une caractérisation du trafic IP issu d'applications multimédia est conduite en utilisant les modèles développés avec cet outil. Particulièrement, la problématique de la modélisation des sources de trafics agrégées est adressée, et des modèles agrégés simples sont déduites pour la superposition des sources de trafics audio, vidéo et données. Le trafic agrégé de type TCP présente des propriétés statistiques variables en fonction du taux de pertes de paquets sur le réseau à cause du contrôle en boucle fermée imposé par TCP. Un nouveau modèle analytique du protocole TCP basé sur la théorie différentielle du trafic est ensuite proposé. Ce modèle permet une représentation fiable du trafic TCP tout en étant très performant sur les réseaux à grande échelle. Finalement, une extension de l'architecture du protocole SIP est présentée afin de permettre une gestion de la qualité d service au niveau session. Les mécanismes proposés reposent sur l'ordonnancement stochastique des sessions et l'allocation de la bande passante par des approches d'évaluation de bande passante équivalente. Cette dernière technique rend possible l'utilisation des formules d'Erlang dans les réseaux à commutation de paquets
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