Folha de rosto ST - lbd.dcc.ufmg.br · PDF fileprovedor (usage price) e (iii) preço de...

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  • Precificao de trfego de Internet de banda largabaseada no comportamento do usurio

    Humberto T. Marques-Neto1, Jussara M. Almeida2, Virgilio A. F. Almeida2

    1 Departamento de Cincia da ComputaoPontifcia Universidade Catlica de Minas Gerais (PUC Minas)

    30.535-901 - Belo Horizonte - Brasil

    2Departamento de Cincia da ComputaoUniversidade Federal de Minas Gerais (UFMG)

    31.270-010 - Belo Horizonte - Brasil

    [email protected], {virgilio,jussara}@dcc.ufmg.br

    Abstract. This work shows a pricing scheme for broadband Internet traffic ba-sed on user behavior during the day which could be fair to users and profitablefor Internet Service Provider (ISP). The design of this scheme is driven by theresults of a recent characterization of broadband traffic logs from an ISP withrespect to user behavior. The validation and the comparison of the scheme withpreviously proposed ones are carried out with trace-driven simulation. The re-sults of experiments show that the scheme leads to significant bandwidth savingsand benefits to users and ISP, when compared to the other schemes analyzed.

    Resumo. Este artigo apresenta um esquema de precificao de trfego de In-ternet de banda larga baseado no comportamento dos usurios ao longo dodia, que pode ser justo sob o ponto de vista dos usurios e vantajoso para oprovedor de servios. O projeto desse esquema direcionado pelos resultadosde uma caracterizao recente de comportamento de usurios de Internet debanda larga, realizada com dados reais de um Internet Service Provider (ISP).A validao e a respectiva comparao do esquema de precificao com outrosdescritos na literatura so realizadas por simulao com dados reais. Os resul-tados mostram que a economia de banda e os benefcios de usurios e ISP como uso desse esquema podem ser melhores que os esquemas simulados.

    1. Introduo

    O uso de Internet de banda larga est cada vez mais frequente e importante. Defato, relatrios da OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development) edas Naes Unidas [OECD 2008, UNCTAD 2006] apontam o crescimento e a importn-cia econmica e social do uso da Internet de banda larga nos ltimos anos. De acordocom a [OECD 2008] houve um crescimento de 13% no nmero de assinantes de Internetde banda larga nos 30 pases que fazem parte dessa organizao1. Em mdia, os pa-ses membros da OECD possuem uma taxa de 24 assinaturas para cada 100 habitantes

    1Alemanha, Austrlia, ustria, Blgica, Canad, Coria, Dinamarca, Eslovquia, Espanha, EstadosUnidos, Finlndia, Frana, Grcia, Holanda, Hungria, Islndia, Irlanda, Itlia, Japo, Luxemburgo, Mxico,Nova Zelndia, Noruega, Polnia, Portugal, Reino Unido, Repblica Checa, Sucia, Sua, Turquia.

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  • [OECD 2008], sendo que Dinamarca, Holanda, Noruega, Sua, Islndia, Sucia, Coriae Finlndia possuam, em 2008, as maiores taxas de utilizao desse tipo de tecnologia(acima de 30%). No Brasil, conforme pesquisa divulgada em 2008 pelo CETIC2, cerca de58% dos domiclios da rea urbana que tm acesso Internet utilizam conexes de bandalarga. O estudo apresentado por [Bruder 2009] mostra que a taxa de utilizao da Internetde banda larga no Brasil est em torno de 6%, totalizando quase 11 milhes de conexes,das quais 89% so assinaturas residenciais.

    O relatrio sobre a economia da informao produzido em 2006 pelas NaesUnidas [UNCTAD 2006] j ressaltava que a Internet de banda larga pode contribuir parao desenvolvimento econmico de pases emergentes e at mesmo ser comparada com umbem de consumo bsico, tal como a gua potvel e a energia eltrica. Por outro lado, ocrescimento do uso da Internet de banda larga gera preocupaes para os provedores doservio de acesso (Internet Service Providers ISPs). Enquanto prestadores de servios,os ISPs precisam reduzir seus custos, recuperar os seus investimentos e aumentar seuslucros [Varian 2006]. Para isso, eles precisam conhecer e monitorar a demanda de seususurios para definirem o preo que ser cobrado pelo servio.

    A precificao do acesso Internet de banda larga com tarifa mensal plana (flatmonthly rate), atrelada a uma velocidade mxima de transmisso que, geralmente, deter-mina as classes de assinaturas sem restries de horrios de uso ou de variao do vo-lume de trfego de dados, um esquema de precificao cuja simplicidade facilita tantoa operao do ISP quanto a previsibilidade de gasto do usurio com o servio de acesso[Courcoubetis and Weber 2003]. Contudo, apesar da sua simplicidade, o uso da tarifamensal plana pode no ser justo sob o ponto de vista daqueles que pagam, principal-mente, se estiverem em um ambiente em que os usurios tm padres de comportamentobastante heterogneos. Se uma classe de usurios de um ISP que pratica a tarifa mensalplana utiliza poucos recursos se sente prejudicada, seus usurios podem resolver utilizarmais recursos do ISP para compensar o que esto pagando. Este fenmeno denominadopelos economistas por: a Tragdia dos Comuns [Hardin 1968]. Dessa forma, a prtica datarifa mensal plana pode no ser vantajosa para o ISP sob o ponto de vista de investimen-tos e remunerao, pois, o comportamento dos seus usurios pode comprometer a cargade trabalho do seu backbone e, consequentemente, criar uma situao que prejudique aqualidade do servio que oferece.

    Este artigo apresenta e valida um esquema de precificao de trfego de Internetde banda larga baseado nos padres de comportamento dos usurios ao longo do dia.Este esquema, chamado Broadband Pricing Scheme (BPS), pode ser justo sob o pontode vista dos usurios e vantajoso para o provedor de servios. O BPS foi proposto pelosautores deste artigo em [Marques-Neto et al. 2007]. Como principal contribuio sobreo artigo [Marques-Neto et al. 2007], este apresenta uma anlise muito mais detalhada doBPS e apresenta resultados de simulaes com dados mais recentes, avaliando os benef-cios deste esquema para diferentes classes de usurios. Em outras palavras, enquanto em[Marques-Neto et al. 2007] a anlise foi feita considerando todos os usurios indistinta-mente de forma agregada, aqui, a anlise feita para usurios com diferentes perfis (usoou no de aplicaes par-a-par (P2P)).

    2Centro de Estudos do CGI (Comit Gestor da Internet no Brasil) sobre as Tecnologias da Informao eda Comunicao (http://www.cetic.br).

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  • A seo 2 apresenta os principais esquemas de precificao existentes. Uma visogeral do esquema de precificao proposto apresentada na seo 3. Alguns resultadosdas comparaes do BPS com outros esquemas de precificao so apresentados e discu-tidos na seo 4. Concluses e trabalhos futuros so sumarizados na seo 5.

    2. Contextualizao e Trabalhos Relacionados

    O acesso Internet de banda larga realizado tanto atravs de redes a cabo, ge-ralmente de propriedade de empresas de TV por assinatura, quanto atravs de redes DSL(Digital Subscriber Line), normalmente construdas sobre a infra-estrutura da rede de te-lefonia fixa das companhias de telecomunicaes [Dischinger et al. 2007]. A alta dispo-nibilidade do acesso (always-on) e a velocidade de transmisso de dados, que pode variarde 256 Kbps (Cabo ou DSL) at 1 Gbps (FTTH Fiber-to-the-home), so caractersticasimportantes da Internet de banda larga que influenciam o comportamento dos usurios.

    Alm de consolidar e ampliar a utilizao de aplicaes como o correio eletrnicoe a navegao na rede (browsing), o acesso Internet atravs de banda larga tambm pro-move o crescimento do uso de outras aplicaes, tais como, aplicaes par-a-par (P2P) eaplicaes de transmisso de vdeo e udio sob demanda (download). Alguns trabalhos decaracterizao estabelecem uma ligao direta da expanso do uso dos sistemas par-a-parcom a popularizao da banda larga [Hamada et al. 2004, Lakshminarayanan et al. 2004,Marques-Neto et al. 2009]. Todavia, ressalta-se que aplicaes que geram essa carga detrabalho (P2P e transmisso de vdeo e voz) so capazes de verificar os recursos dis-ponveis e ajustar suas respectivas taxas de transferncia de dados em resposta mu-danas do ambiente e, por isso, podem ser classificadas como aplicaes adaptativas[Wang and Schulzrinne 2006].

    De acordo com [Courcoubetis and Weber 2003], a precificao pode ser utilizadacomo um mecanismo para controle do uso de recursos e para gerenciamento da sua res-pectiva demanda. Sendo assim, com o propsito de controlar a sobrecarga de trabalhoda rede, de aumentar o faturamento dos provedores de acesso e de garantir qualidade doservio prestado aos usurios, alguns esquemas de precificao de servios de Internetvm sendo propostos nos ltimos anos.

    O esquema de precificao denominado Paris Metro Pricing (PMP) foi propostopor [Odlyzko 1999] com o objetivo de prover servios diferenciados em redes como aInternet. Este esquema foi inspirado no tempo em que o metr de Paris diferenciava opreo de alguns vages sem, entretanto, oferecer algum tipo de servio adicional. NoPMP, a rede dividida em canais, cuja nica diferena o preo de uso de cada um.De acordo com [Odlyzko 1999], a precificao pode integrar o conjunto de ferramentasde gerenciamento de trfego. Como os canais com preo mais alto tero um trfegomenor daqueles com preo mais baixo, o provedor de acesso pode oferecer um serviodiferenciado apenas ajustando o preo e a capacidade de transmisso de cada canal.

    [Wang and Schulzrinne 2006] propem um esquema de precificao de recursosde rede para aplicaes adaptativas baseado tanto no custo do provimento de diferentesnveis de servio quanto na demanda de recursos das possveis classes de servio. Nesteesquema, denominado aqui por Wang & Schulzrinne Scheme (WSS), a atualizao dopreo feita periodicamente considerando os nveis de servio oferecidos, bem como ouso e o estado de sobrecarga de trabalho da rede para incentivar as aplicaes adaptarem

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  • a sua taxa de envio de requisies. A estratgia d