Laboratorul 8
Echitate(Fairness)
În calculatoare și comunicații sunt folosite diverse metrici ale echității pentru a determina împărțirea “echitabilă” a resurselor. Am folosit ghilimelele deoarece există mai multe modele conceptuale de echitate, cu alte cuvinte, dreptatea nu este numai una! Problema echității se modulează diferit în funcție de următoarele aspecte:
utilizatorii cer părți egale, diferite, sau maximul disponibil
utilizatorii pot utiliza efectiv părți egale sau diferite (e.g: wireless aproape/departe de BS)
dependența între resursa primită și QoE nu e liniară (e.g: MPEG frames)
eficiența globală nu este sacrificată prea mult pentru o echitate dorită (e.g: comunism)
echitatea se obține doar pe termen lung (e.g: WiFi)
Jain's Fairness Index
În cazul în care toate cererile sunt egale, iar $x_i$ este cantitatea obținută de participantul $i$:
\[ Jain(x_i)=\frac{(\sum_{i=1}^{n}{x_i})^2}{n \sum_{i=1}^{n}{x_i^2}} \]
\[ Jain(x_i) \in [0,1] \]
Proprietăți:
$x_i$ egale $ => Jain(x_i)=1$ echitate perfectă
$x_1..x_k$ egale și $x_{k+1}..x_n=0 =>$ $Jain(x_i)=\frac{k}{n}$
$x_1$ ia totul, iar ceilalți nimic '$ => Jain(x_i)=\frac{1}{n}$ - inechitatea cea mai gravă
independentă de populație
independentă de dimensiunea $x_i$
continuă în [0..1]
Echitatea ε
capturează inechitatea cea mai gravă
$ \varepsilon(x) = \frac{\min_i x_i}{\max_i x_i} $
0 = starving, 1 = echitate perfectă
Descărcați scriptul cw-fair.tcl care folosește parametrii: -rlen -cwmin -cwmax. În script este definită durata simulării simtime. Topologia folosită este cu un AP în mijloc, și rlen-1 stații dispuse circular la distanță egală care transmit UDP către AP.
pentru 10 noduri, estimați rulând manual echitatea cu ferestre CW fixe de 7 vs 4095. Comentați.
comparați echitatea pe termen scurt (1s), mediu(5s), lung (50s)
pentru ferestre fixe CW = 7, 31, 511 realizați trei grafice care indică echitatea în funcție de numărul de clienți 2..20. Fiecare grafic conține 3 curbe pentru duratele pe care se face medierea(1s, 5s, 50s)
cum explicați tendințele de creștere/scădere a echității cu: numărul de clienți, dimensiunea ferestrei, scara de timp considerată?
1)
Pentru 802.11 standard, calculați echitatea pe termen scurt (5s) și pe termen lung (50s). Realizați grafice care să ilustreze variația echității cu numărul de clienți.
Ce se schimbă atunci când în loc de N fluxuri upstream, avem de exemplu 2 fluxuri downstream și N-2 upstream?
4)
Rezultate
Echitatea Jain pentru CW = 31
Echitatea Jain pentru CW = 511
Echitatea Jain pentru 802.11(CW=31..1023)
Echitatea Jain pentru 802.11 cu RTS
Max-min Fairness (facultativ)
Pentru fluxurile care au cereri diferite, echitatea Max-min alocă gradual pentru fiecare conexiune până este satisfăcută cea mai mică, apoi se continuă cu cele rămase.