Alocação de recursos com justiça: uma aplicação de jogos cooperativos em redes de computadoes

Este trabalho apresenta uma metodologia para a aplicação de conceitos de Teoria dos Jogos Cooperativos para a alocação de banda entre fluxos de tráfego de aplicações da Internet, com perfis diferenciados. O cenário de redes multisserviço é explorado como aplicação do mecanismo de compartilhamento de banda com justiça. Este cenário utiliza mecanismos baseados em classes de serviço para fornecer suporte explícito para as necessidades de qualidade de serviço de aplicações de rede. Os fluxos de tráfego são agregados em classes de acordo com modelos de restrição de banda. Estes modelos são configurados para cada enlace, especificando como uma parcela de banda pode ser compartilhada. A solução adotada utiliza o princípio de coalizão de jogos cooperativos através do cálculo do Valor de Shapley para determinação do limite desta parcela. Esta solução é eficiente porque distribui todos os recursos disponíveis entre os jogadores e é justa porque considera a combinação de todas as possíveis ocorrências de alocação, dividindo excedentes ou perdas de maneira igualitária. Isso permite que sejam considerados os casos em que a demanda menor de uma classe possibilite que essa classe ceda recursos para outra classe mais sobrecarregada. A adoção de classes de serviços garante a minimização da troca de informação, viabilizando o uso de um mecanismo de arbitragem capaz de tomar decisões segundo um critério de justiça pré-estabelecido. Nos cenários apresentados, a alocação foi realizada de acordo com a carga oferecida de cada classe. Dois novos modelos de restrição de banda foram propostos: MAR with Shapley value e SHApley value with Reservation Model. Formalismos de Redes de Petri Estocásticas foram aplicados para a especificação de modelos de restrição de Banda. Isto permitiu a análise de desempenho de modelos de restrição de banda em redes com perdas em modelos já estabelecidos na literatura, assim como viabilizou a análise dos novos modelos de restrição de banda propostos com relação à eficiência e justiça da alocação. Os resultados apresentados validaram a aplicação da solução proposta através da avaliação do impacto da substituição da regra de alocação proporcional pelo Valor de Shaple