Published November 1, 2021 | Version v1
Publication

Improving scheduling performance in congested networks

  • 1. COMSATS University Islamabad
  • 2. Virtual University of Pakistan
  • 3. University of Engineering and Technology Taxila
  • 4. National Textile University

Description

With continuously rising trends in applications of information and communication technologies in diverse sectors of life, the networks are challenged to meet the stringent performance requirements. Increasing the bandwidth is one of the most common solutions to ensure that suitable resources are available to meet performance objectives such as sustained high data rates, minimal delays, and restricted delay variations. Guaranteed throughput, minimal latency, and the lowest probability of loss of the packets can ensure the quality of services over the networks. However, the traffic volumes that networks need to handle are not fixed and it changes with time, origin, and other factors. The traffic distributions generally follow some peak intervals and most of the time traffic remains on moderate levels. The network capacity determined by peak interval demands often requires higher capacities in comparison to the capacities required during the moderate intervals. Such an approach increases the cost of the network infrastructure and results in underutilized networks in moderate intervals. Suitable methods that can increase the network utilization in peak and moderate intervals can help the operators to contain the cost of network intrastate. This article proposes a novel technique to improve the network utilization and quality of services over networks by exploiting the packet scheduling-based erlang distribution of different serving areas. The experimental results show that significant improvement can be achieved in congested networks during the peak intervals with the proposed approach both in terms of utilization and quality of service in comparison to the traditional approaches of packet scheduling in the networks. Extensive experiments have been conducted to study the effects of the erlang-based packet scheduling in terms of packet-loss, end-to-end latency, delay variance and network utilization.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

مع الاتجاهات المتزايدة باستمرار في تطبيقات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات في مختلف قطاعات الحياة، تواجه الشبكات تحديات لتلبية متطلبات الأداء الصارمة. تعد زيادة عرض النطاق الترددي أحد الحلول الأكثر شيوعًا لضمان توفر الموارد المناسبة لتحقيق أهداف الأداء مثل معدلات البيانات العالية المستمرة والحد الأدنى من التأخير والتغيرات المقيدة في التأخير. يمكن أن تضمن الإنتاجية المضمونة، والحد الأدنى من زمن الوصول، وأقل احتمال لفقدان الحزم جودة الخدمات عبر الشبكات. ومع ذلك، فإن أحجام حركة المرور التي تحتاج الشبكات إلى التعامل معها ليست ثابتة وتتغير مع الوقت والأصل وعوامل أخرى. تتبع توزيعات حركة المرور عمومًا بعض فترات الذروة وتظل حركة المرور في معظم الأحيان على مستويات معتدلة. غالبًا ما تتطلب سعة الشبكة التي تحددها متطلبات فاصل الذروة قدرات أعلى مقارنة بالقدرات المطلوبة خلال الفترات المتوسطة. يزيد هذا النهج من تكلفة البنية التحتية للشبكة ويؤدي إلى شبكات غير مستغلة بشكل كافٍ على فترات معتدلة. يمكن للطرق المناسبة التي يمكن أن تزيد من استخدام الشبكة في فترات الذروة والمعتدلة أن تساعد المشغلين على احتواء تكلفة الشبكة البينية. تقترح هذه المقالة تقنية جديدة لتحسين استخدام الشبكة وجودة الخدمات عبر الشبكات من خلال استغلال التوزيع القائم على جدولة الحزم لمناطق التقديم المختلفة. تظهر النتائج التجريبية أنه يمكن تحقيق تحسن كبير في الشبكات المزدحمة خلال فترات الذروة مع النهج المقترح من حيث الاستخدام وجودة الخدمة مقارنة بالنهج التقليدية لجدولة الحزم في الشبكات. تم إجراء تجارب مكثفة لدراسة تأثيرات جدولة الحزم القائمة على اللغة الإنجليزية من حيث فقدان الحزمة، ووقت الاستجابة من البداية إلى النهاية، وتباين التأخير، واستخدام الشبكة.

Translated Description (French)

Avec des tendances en constante augmentation dans les applications des technologies de l'information et de la communication dans divers secteurs de la vie, les réseaux sont mis au défi de répondre aux exigences de performance strictes. L'augmentation de la bande passante est l'une des solutions les plus courantes pour s'assurer que des ressources appropriées sont disponibles pour atteindre les objectifs de performance tels que des débits de données élevés, des retards minimes et des variations de retard limitées. Un débit garanti, une latence minimale et la plus faible probabilité de perte des paquets peuvent assurer la qualité des services sur les réseaux. Cependant, les volumes de trafic que les réseaux doivent gérer ne sont pas fixes et changent avec le temps, l'origine et d'autres facteurs. Les répartitions du trafic suivent généralement certains intervalles de pointe et la plupart du temps, le trafic reste à des niveaux modérés. La capacité du réseau déterminée par les demandes d'intervalles de pointe nécessite souvent des capacités plus élevées par rapport aux capacités requises pendant les intervalles modérés. Une telle approche augmente le coût de l'infrastructure réseau et entraîne une sous-utilisation des réseaux à intervalles modérés. Des méthodes appropriées qui peuvent augmenter l'utilisation du réseau dans les intervalles de pointe et modérés peuvent aider les opérateurs à contenir le coût de l'intrastat du réseau. Cet article propose une nouvelle technique pour améliorer l'utilisation du réseau et la qualité des services sur les réseaux en exploitant la distribution erlang basée sur la planification de paquets de différentes zones de desserte. Les résultats expérimentaux montrent qu'une amélioration significative peut être obtenue dans les réseaux encombrés pendant les intervalles de pointe avec l'approche proposée à la fois en termes d'utilisation et de qualité de service par rapport aux approches traditionnelles de planification de paquets dans les réseaux. Des expériences approfondies ont été menées pour étudier les effets de la planification des paquets basée sur erlang en termes de perte de paquets, de latence de bout en bout, de variance des retards et d'utilisation du réseau.

Translated Description (Spanish)

Con las tendencias en continuo aumento en las aplicaciones de las tecnologías de la información y la comunicación en diversos sectores de la vida, las redes tienen el desafío de cumplir con los estrictos requisitos de rendimiento. Aumentar el ancho de banda es una de las soluciones más comunes para garantizar que los recursos adecuados estén disponibles para cumplir con los objetivos de rendimiento, como altas velocidades de datos sostenidas, retrasos mínimos y variaciones de retraso restringidas. El rendimiento garantizado, la latencia mínima y la menor probabilidad de pérdida de los paquetes pueden garantizar la calidad de los servicios en las redes. Sin embargo, los volúmenes de tráfico que las redes deben manejar no son fijos y cambian con el tiempo, el origen y otros factores. Las distribuciones de tráfico generalmente siguen algunos intervalos pico y la mayor parte del tiempo el tráfico permanece en niveles moderados. La capacidad de la red determinada por las demandas de intervalos pico a menudo requiere capacidades más altas en comparación con las capacidades requeridas durante los intervalos moderados. Este enfoque aumenta el coste de la infraestructura de red y da como resultado redes infrautilizadas en intervalos moderados. Los métodos adecuados que pueden aumentar la utilización de la red en intervalos pico y moderados pueden ayudar a los operadores a contener el coste de la red intraestatal. Este artículo propone una técnica novedosa para mejorar la utilización de la red y la calidad de los servicios a través de las redes mediante la explotación de la distribución erlang basada en la programación de paquetes de diferentes áreas de servicio. Los resultados experimentales muestran que se puede lograr una mejora significativa en las redes congestionadas durante los intervalos pico con el enfoque propuesto tanto en términos de utilización como de calidad de servicio en comparación con los enfoques tradicionales de programación de paquetes en las redes. Se han realizado extensos experimentos para estudiar los efectos de la programación de paquetes basada en erlang en términos de pérdida de paquetes, latencia de extremo a extremo, varianza de retardo y utilización de la red.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحسين أداء الجدولة في الشبكات المزدحمة
Translated title (French)
Amélioration des performances de planification dans les réseaux encombrés
Translated title (Spanish)
Mejorar el rendimiento de la programación en redes congestionadas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3211147462
DOI
10.7717/peerj-cs.754

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1613672186
  • https://openalex.org/W2004522052
  • https://openalex.org/W2018436679
  • https://openalex.org/W2022105286
  • https://openalex.org/W2027355980
  • https://openalex.org/W2029891509
  • https://openalex.org/W2031794885
  • https://openalex.org/W2086258679
  • https://openalex.org/W2091798412
  • https://openalex.org/W2105707842
  • https://openalex.org/W2131373228
  • https://openalex.org/W2150014775
  • https://openalex.org/W2159958314
  • https://openalex.org/W2182539638
  • https://openalex.org/W2199444266
  • https://openalex.org/W2206389939
  • https://openalex.org/W2291263409
  • https://openalex.org/W2329566976
  • https://openalex.org/W2336728534
  • https://openalex.org/W2343564878
  • https://openalex.org/W2366500472
  • https://openalex.org/W2427504837
  • https://openalex.org/W2493152139
  • https://openalex.org/W2503870816
  • https://openalex.org/W2509932178
  • https://openalex.org/W2513289990
  • https://openalex.org/W2544312417
  • https://openalex.org/W2885268922
  • https://openalex.org/W2910790589
  • https://openalex.org/W2921319277
  • https://openalex.org/W2963059018
  • https://openalex.org/W2967781079
  • https://openalex.org/W3104929579
  • https://openalex.org/W4234054356