Presentazione L’algoritmo di scheduling Eligibility...

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006/

2007

L’algoritmo di scheduling Eligibility Based Round Robin: analisi delle

prestazioni e confronto con il Deficit Round Robin

Svolto da: Massimiliano AtzoriFabio CappelliniFrancesca GuerrieriNicola Salvo

Presentazione

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Algoritmo EBRR

Scenari di simulazione e metricheutilizzate

Scenari di simulazione e metricheutilizzate

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Scenario di simulazioneTandem di N nodi collegati da un link fisico a 10MbpsUn particolare flusso, Tagged Flow, invia il traffico fino al nodo più a valleSu ogni nodo, K flussi inviano il proprio traffico verso il nodo immediatamente successivoTutti i flussi usano UDP come protocollo di trasportoL’algoritmo di scheduling sui nodi: – deve garantire un rate minimo a ciascun flusso– deve fare in modo che il Tagged Flow non perda mai pacchetti

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Scenario di simulazione e metricheAlgoritmi di scheduling presi in esame: EBRR – DRR

Tre scenari:

Parametri di simulazione: – Tempo di simulazione 150 s– Tempo di warm-up 5 s– Numero minimo/massimo di run 2/12

Metriche utilizzate:– Ritardo end-to-end dei pacchetti del tagged flow: valor medio (OWD) e distribuzione cumulativa

(OWD CDF)– Jitter end-to-end dei pacchetti del Tagged Flow: media del valore assoluto (IPDV) e distribuzione

cumulativa (IPDV CDF)

NodiDimensione pacchetti (byte)

Rate di invio (Kbps)

Scenario Standard Code piene

Tagged Flow Flussi Untagged Tagged Flow Flussi Untagged Tagged Flow Flussi Untagged

1 scenario [2, 10] 1000 [100, 1500] 1000 1000 1000 1500

2 scenario 5 [200, 1500] [100, 1500] 1000 1000 1000 1500

3 scenario 5 1000 [100, 1500] [200, 1000] 1000 [200, 1000] 1500

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Algoritmo EBRR

Descrizione dell’algoritmo di scheduling

Eligibility-Based Round Robin

Descrizione dell’algoritmo di scheduling

Eligibility-Based Round Robin

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Algoritmo EBRRL’Eligibility-Based Round Robin è una disciplina di scheduling di tipo Round Robin: ogni volta che viene servito, un flusso può trasmettere un determinato quantitativo di traffico all’interno di un round

Ipotesi:

- N flussi trasmettono condividendo un canale di capacità C

- pacchetti appartenenti a flussi diversi vengono memorizzati in code FIFO distinte

- ogni flusso richiede un rate minimo tale che valga la relazione

- ad ogni flusso viene assegnato un quanto in modo tale che

- il quanto rappresenta le unità di traffico che il flusso può idealmente trasmettere all’interno di un round

- ad ogni flusso è associato un credit counter che tiene traccia del servizio ricevuto in un round: viene perciò incrementato di unità all’inizio di un round e decrementato ogni qual volta il flusso viene servito

CN

ii =∑

=1ρiρ

iφj

i

j

iρρ

φφ= ji,∀

iCiφ

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Active List

Viene indicato con

RC il round counter (per numerare in ordine crescente i round)

la lista dei flussi eleggibili nel round corrente

la lista dei flussi eleggibili nel round RC + k

)(q

RCActiveList

)(qkRCActiveList +

Ad ogni round, lo scheduler servirà solo i flussi nella lista corrente: una volta servito, un generico flusso i vedrà il suo credit counter decrementato di iφiC

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Active ListSe , il flusso i, nell’ipotesi che rimanga backlogged, verrà servito nuovamente nel round

Di conseguenza

- viene immediatamente inserito nella lista

- il suo credit counter è aggiornato

Qualora il flusso diventi inattivo, pur aggiornando i contatori EC e C, verrà inserito nella lista dei flussi inattivi. All’arrivo di un nuovo pacchetto:

- se il flusso verrà inserito nella lista corrente e il credit counter posto uguale al quanto

- se il flusso verrà inserito nella lista

⎥⎦

⎥⎢⎣

⎢−++=

i

ii

CRCECφ

1

0≤iCiEC

)(qi

ECActiveList

ii

iii

CCC φφ

⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎥⎦

⎥⎢⎣

⎢−++= 1

iECRC ≥

iECRC < )(qi

ECActiveList

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Algoritmo EBRRRispetto al DRR (Deficit Round Robin)

- il credit counter di un flusso può assumere valori negativi; tuttavia, non appena diventa negativo o nullo, il flusso non può più ricevere ulteriore servizio nel round corrente

- quando un flusso è eleggibile per la trasmissione, non può trasmettere più pacchetti consecutivi. Una volta trasmesso il primo, se il credit counter lo consente, viene inserito in fondo alla lista dei flussi eleggibili per la trasmissione nel round corrente

- l’utilizzo dell’eligible counter e del debito fa sì che nella lista corrente si trovino esclusivamente flussi che possono trasmettere: la dimensione del quanto non è perciò vincolata alla dimensione massima del pacchetto. Ciononostante, considerando che

affinché l’algoritmo funzioni correttamente, è necessario che si verifichi

iii CL φ≤≤−− )1(max

⎥⎦

⎥⎢⎣

⎢ −+≥

=i

i

Ni

Lq

φ1

max2 max

,...,2,1

Ni ,...,2,1=

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006/

2007 Primo scenario EBRR

Primo scenario:Prestazioni al variare del numero dei nodi

Primo scenario:Prestazioni al variare del numero dei nodi

Nodi: 2 ÷ 10Active List: 2 ÷ 9Dimensione pacchetti tagged: 1000 BytesDimensione pacchetti untagged: 100÷1500 BytesRate flussi tagged/untagged: 1Mb/s (code scariche), 1.5Mb/s untagged (code piene)Quanti uguali e minimi per assicurare rate di 1Mb/s tagged e untagged

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EBRRDRR

Primo scenario: DelayEBRR - DRR, 1 scenario: Delay medio

3

8

13

18

23

28

33

38

43

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Nodi

Del

ay (m

s)

DRR EBRR

Numero di nodi Delay medio

Crescita lineare del delay

Ritardo minore rispetto al DRR

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Primo scenario: Delay

Il delay diminuisce ulteriormente se il quanto è sottomultiplo intero della dimensionedel pacchetto

Tagged FlowFlow 1Flow 3


Flow 3 Flow 4Flow 2

Flow 1

EBRR, 1 scenario: Delay al variare del numero di Active List (q)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

2 3 4 5 6 7 8 9 10Nodi

Del

ay (m

s)

q = 2

q = 3

q = 4

q = 5

q = 6

q = 7

q = 8

q = 9

Numero di active list Delay medio

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13

Primo scenario: DelayEBRR, 1 scenario: CDF Delay con 2 Active List al variare dei

nodi (N)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Delay (ms)

Prob

abili

tà(%

)

N = 2

N = 3

N = 4

N = 5

N = 6

N = 7

N = 8

N = 9

N = 10

DRR, 1 scenario: CDF Delay al variare dei nodi (N)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Delay (ms)

Prob

abili

tà (%

)

N = 2

N = 3

N = 4

N = 5

N = 6

N = 7

N = 8

N = 9

N = 10

L’andamento delle distribuzioni confermaquanto detto:

Crescita lineare del delay

Simmetria rispetto al valor medio

Curve equispaziate

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Primo scenario: DelayEBRR-DRR, 1 scenario (code piene): Delay medio

0

20

40

60

80

100

120

140

160

2 3 4 5 6 7 8 9 10Nodi

Del

ay (m

s)

EBRR 2 Active List

EBRR 9 Active ListDRR

EBRR-DRR, 1 scenario: Delay medio

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

2 3 4 5 6 7 8 9 10Nodi

Del

ay (m

s)

DRR

EBRR 2 Active List

EBRR 9 Active List

Code piene flussi untagged continuamente backlogged

delay medio più altola crescita si mantiene lineare con l’aumentare dei nodipiù active list migliorano ulteriormente le prestazioni

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15

Primo scenario: DelayDRR, 1 scenario: CDF Delay medio al variare dei nodi (N)

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Delay (ms)

Prob

abili

tà (%

)

N = 2N = 3N = 4N = 5N = 6N = 7N = 8N = 9N = 10

EBRR, 1 scenario: CDF Delay medio al variare dei nodi (N)

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Delay (ms)

Prob

abili

tà (%

)

N = 2N = 3N = 4N = 5N = 6N = 7N = 8N = 9N = 10

Distribuzioni cumulative:

Si mantiene lo stesso andamentovisto nel caso di sistema scarico

Il maggior ritardo introdotto dalDRR si evidenzia più chiaramente

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Primo scenario: JitterEBRR-DRR, 1 scenario: Jitter in valore assoluto

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

2 3 4 5 6 7 8 9 10Nodi

Jitte

r (m

s)

DRREBRR

EBRR, 1 scenario: Jitter in valore assoluto al variare del numero di Active List (q)

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2 3 4 5 6 7 8 9 10Nodi

Jitte

r (m

s)

q = 2 q = 3 q = 4 q = 5

q = 6 q = 7 q = 8 q = 9

La diminuzione del jitter all’aumentare del numero di active list non è lineare

Andamento del Jitter

All’aumentare dei nodi, la crescita è via via minore

L’EBRR trasmette un pacchetto alla volta per ogni flusso in lista

Minor jitter rispetto al DRR

⎥⎦

⎥⎢⎣

⎢=

T

T

T

T LLφφ

Se

il tagged flow trasmette sfruttando l’interoquanto senza resti

Invio più regolare e minor jitter

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Primo scenario: Jitter

DRR, 1 scenario: CDF Jitter al variare dei nodi (N)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Jitter (ms)

Prob

abili

tà (%

)

N = 2N = 3N = 4N = 5N = 6N = 7N = 8N = 9N = 10

L’andamento individuato attraverso la media del valore assoluto, viene confermato dalla distribuzione media

EBRR, 1 scenario: CDF Jitter con 2 Active List al variare dei nodi (N)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8Jitter (ms)

Prob

abili

tà (%

)

N = 2N = 3N = 5N = 10

La distribuzione di probabilità del jitter conferma quanto detto in precedenza, presentando curve sempre più ravvicinate al crescere dei nodi

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Primo Scenario: JitterEBRR-DRR, 1 scenario (code piene): Jitter in valore assoluto

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Nodi

Jitt

er (m

s)

DRR

EBRR 2 Active List

EBRR 9 Active List

EBRR, 1 scenario (code piene): Jitter in valore assoluto al variare delle ActiveList (q)

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2 3 4 5 6 7 8 9 10Nodi

Jitte

r (m

s)

q = 2 q = 5 q = 8 q = 9

Code piene

Come già osservato:

ulteriore miglioramento all’aumentare del numero di Active List

situazione particolare se il quanto èsottomultiplo intero della dimensione del pacchetto

L’EBRR trasmette un solo pacchetto alla volta

Jitter minore rispetto al DRR

Flussi untaggedsempre backlogged

Jitter quasi costante

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006/

2007 Primo Scenario: Jitter

EBRR, 1 scenario : CDF Jitter con 2 ActiveList al variare dei nodi (code piene)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Jitter (ms)

Prob

abili

ta (%

)

2 Nodi3 Nodi5 Nodi10 Nodi

Code piene

Per lo scheduler EBRR, le curve mantengono lo stesso andamento rispetto al caso standard e si sovrappongono

EBRR-DRR, 1 scenario (code piene): CDF Jitter al variare dei nodi

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8Jitter (ms)

Prob

abili

tà (%

)

DRR 5 Nodi

DRR 10 Nodi

EBRR 5 Nodi

EBRR 10 Nodi

Nel DRR si notano discontinuità dovute ai pacchetti che viaggiano in burst

Le caratteristiche del burst non cambiano all’aumentare del numero di nodi

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006/

2007 Secondo scenario

Secondo scenario: Prestazioni al variare della dimensione dei

pacchetti del Tagged Flow

Secondo scenario: Prestazioni al variare della dimensione dei

pacchetti del Tagged Flow

Nodi: 5Active List: 2 ÷ 9Dimensione pacchetti tagged: 200÷1500 BytesDimensione pacchetti untagged: 100÷1500 BytesRate flussi tagged/untagged: 1Mb/s (code scariche), 1.5Mb/s untagged (code piene)Quanti uguali e minimi per assicurare rate di 1Mb/s tagged e untagged

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006/

2007 Secondo scenario: Delay

Andamento del delay con 2 Active List

15

17

19

21

23

25

27

29

200 400 600 800 1000 1200 1400

Dimensione Pacchetto (Byte)

Del

ay (m

s)

1. Per L <750 byte circa:

Rate fisso Tasso di arrivo in coda elevato

Più pacchetti sperimentano attesa prima della trasmissione

Pacchetti piccoli Delay medio alto

Delay dettagliato con 2 ActiveList

15

17

19

21

23

25

27

29

200 400 600 800 1000 1200 1400Dimensione Pacchetto (Byte)

Del

ay (m

s)

2. Per L >750 byte circa: il quanto permette meno trasmissioni nella stessa AL

Cambio AL Aumento del delay3. Per L sottomultiple del quanto: il credito residuo è nullo

Cambio frequente di AL Brusco aumento del delay Punti di massimo

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006/

2007

Più AL Delay minore

Flussi distribuiti in più liste

Il tagged avrà sempre meno flussi davanti

Il tagged aspetta meno

Secondo Scenario: Delay

Delay al variare del numero di Active List

10

12

14

16

18

20


Del

ay (m

s)

369

Le CDF nei punti di discontinuità:

es. AL=3, quanto=750 bytes; con L=375 bytesla curva della distribuzione è molto più a destra sia di quella di 374 che di quella di 400

Quanto/L = credito residuo nullo

Cambio frequente AL Maggior delay

Distribuzione del delay cumulativo con 3 Active List

0

20

40

60

80

100

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23Delay (ms)

Prob

abili

tà (%

) 374375400

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006/


Confronto delay DRR-EBRR al variare dei pacchetti

13

18

23

28

200 400 600 800 1000 1200 1400Dimensione Pacchetti (Byte)

Del

ay (m

s)

DRREBRR

Per L <600 byte circa: tanti pacchetti piccoli.

EBRR) tutti inviano un pacchetto alla voltaDelay DRR < Delay EBRR

DRR) tutti possono trasmettere in burstPer L >600 byte circa: pochi pacchetti grandi.

EBRR) tutti trasmettono un pacchetto alla voltaDRR) il tagged può inviare burst piccoli o un pacchetto, Delay DRR > Delay EBRR

gli altri inviano come prima (tagged svantaggiato)

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006/


Confronto delay EBRR 2 AL con code piene

15

20

25

30

35

40


Del

ay (m

s)

Code scaricheCode piene

Code sempre piene:

Dopo l’invio di un pacchetto tagged l’attesa media aumenta perché tutti gli altri flussi hanno sempre qualcosa da trasmettere

L’andamento resta simile al precedente

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006/


Anche nel caso di code sempre piene si verifica il fenomeno dei punti di massimo nei sottomultipli del quanto per lo stesso motivo, come evidenziano le distribuzioni

Distribuzione delay EBRR con code sempre pienedim. pacchetto sottomultipli del quanto e non

0

20

40

60

80

100

20 25 30 35 40 45Delay (ms)

Prob

abili

tà (%

)

375

376

500

501

750

751

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006/


Andamento delay EBRR variando AL (code scariche)

11

13

15

17

19

21

23

25

27


Del

ay (m

s) 369

Andamento delay EBRR variando AL (code piene)

11

13

15

17

19

21

23

25

27


Del

ay (m

s)

369

Anche con code sempre piene il delay tende a diminuire all’aumentare del numero di AL

Active List Delay Medio

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006/


Confronto a code piene:

Delay medio: DRR > EBRR

Andamento delay: DRR crescente, EBRR variazioni sempre minori al crescere AL

Punti sottomultipli: DRR minimi, EBRR massimi

Confronto Delay EBRR - DRR con code sempre piene

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

200 400 600 800 1000 1200 1400Dimensione Pacchetti (Byte)

Del

ay (m

s)DRR

EBRR 2 ALEBRR 9 AL

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006/


DRR:Quanto fissoL crescenteBurst più piccoli

Altre code sempre piene

DELAY

Delay cumulativo DRR (code piene) L non sottomultiple quanto

0

20

40

60

80

100

20 30 40 50 60 70 80 90 100Delay (ms)

Prob

abili

tà (%

)

20037650175110011400

Delay cumulativo EBRR (code piene) L non sottomultiple quanto

0

20

40

60

80

100

20 30 40 50 60 70 80 90 100Delay (ms)

Prob

abili

tà (%

)

2003765017511400

EBRR:

Delay più basso e tende a distribuirsiin un intervallo di tempi minore

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/


DRR con Quanto/L frazionario:

Tagged quasi sempre backlogged

Attesa media elevata: tutti gli altriflussi trasmettono prima di lui

DC presenta spesso resti

Delay cumulativo DRR (code piene) L sottomultiple del quanto

0

20

40

60

80

100

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100Delay (ms)

Prob

abili

tà (%

)

37550075010001500

Delay cumulativo DRR (code piene) L non sottomultiple quanto

0

20

40

60

80

100

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100Delay (ms)

Prob

abili

tà (%

)

20037650175110011400

DRR con Quanto/L intero:

Tagged riesce a svuotare meglio il buffer dei pacchetti in coda

Decremento DC con meno resti

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/

2007 Secondo Scenario: Jitter

Jitter 2 ActiveList

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

200 400 600 800 1000 1200 1400

Dimensione Pacchetto (byte)

Jitte

r (m

s)

Jitter 2 ActiveList (Caso Opzionale)

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2

2.1

200 400 600 800 1000 1200 1400

Dimensione pacchetto (byte)

Jitte

r (m

s)

Trasmissione pacchetti piccoli

200 400 Jitter: cambio AL poco frequente

buffer

TF

400 750 Jitter: i resti portano cambi più frequenti

750 1500 Jitter: maggiore regolarità

Punti di massimo quando il resto permette la trasmissione del maggior numero di pacchetti

Code sempre piene:

Punti minimo in presenza di sottomultipli del quanto

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/


Jitter 2 ActiveList

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2

200 400 600 800 1000 1200 1400


Jitte

r (m

s)

Jitter 2 ActiveList (Code piene)

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2

2.1

200 400 600 800 1000 1200 1400


Jitte

r (m

s)

•Se quanto/L intero credito residuo nullo

Jitter minimo

• Picchi meno evidenti

Tempi di interarrivo più uniformi

•Se quanto/L frazionario credito residuo

Jitter

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/


Distribuzione Jitter 2 ActiveList

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

Jitter (ms)

Prob

abili

ta' (

%) 200 230 375

Dustribuzione Jitter 2 ActiveList (Code piene)

0

1020

30

4050

60

70

8090

100

-7 -5 -3 -1 1 3 5

Jitter (ms)

Prob

abili

tà (%

)

200 230 375

L < 750 trasmissione di burst

code piene burst maggiori


Tagged Flow

Flow 4Flow 2

Flow 3 Flow 4Flow 2

Flow 1

1 pacchetto alla volta

burst

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/

2007

ActiveList

ActiveList e Quanto/L intero

Jitter minimo

Secondo Scenario: JitterJitter variando numero ActiveList

0.7

0.9

1.1

1.3

1.5

1.7

200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

Dimensione Pacchetto (byte)

Jitte

r (m

s)

3 6 9 Lo scheduler è più fair per un numero maggiore di ActiveList

Jitter variando numero ActiveList (Code piene)

0.7

0.9

1.1

1.3

1.5

1.7

1.9

2.1

200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500


Jitt

er (m

s)

3 6 9

Jitter

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4Jitter (ms)

Prob

abili

ta' (

%)

200 Bytes

230 Bytes

375 Bytes

All’aumentare del numero di ActiveList la conseguente diminuzione del quanto, porta ad unaminore probabilità di formazione di burst


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3

Jitter (ms)

Prob

abili

ta' (

%)

200 Bytes

225 Bytes

350 Bytes

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/

2007 Secondo scenario: Jitter

Jitter medio

0.7

1.2

1.7

2.2

2.7

3.2

3.7

4.2

200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

Pacchetti

Jitte

r (m

s)

DRREBRR

Dimensione pacchetti JitterI burst introducono una alta variabilità

L > quanto/2 variabilità piccola

In un round trasmetto al più 2 pacchetti

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/

2007 Secondo scenario: jitter

Distribuzione jitter: pacchetti di grande dimensione

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-10 -5 0 5 10Jitter (ms)

Prob

abili

tà (%

)

DRR 600DRR 800EBRR 600EBRR 800EBRR 1500DRR 1500

Distribuzione jitter: pacchetti di piccola dimensione

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-12 -8 -4 0 4 8

Jitter (ms)

Prob

abili

tà (%

)

DRR 200

EBRR 200

DRR 500

EBRR 500

Dimensione Pacchetti variabilità jitter

Minori pacchetti in burst, ma separati da un tempo maggiore

DRR maggior pacchetti in burst

Con pacchetti di grandi dimensioni il jitter accumulato dai due scheduler èsimile

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/


Se L = quanto/2 Massimo Jitter DRR Minimo Jitter EBRR.

Confronto Jitter EBRR - DRR (code piene)

0

1

2

3

4

5

6

200 400 600 800 1000 1200 1400

Dimensione Pacchetti (Byte)

Jitte

r (m

s)

DRREBRR 2 ALEBRR 9 AL

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/


Distribuzione cumulativa del jitter nel DRR

0

20

40

60

80

100

-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12

Jitter (ms)

Prob

abili

tà (%

)2004006007508001000120014001500

L < 750

Pacchetti interni al burst Jitter

L > 750

Pacchetti interni al burst Jitter

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/


L’EBRR non permette l’invio di burstveri e propri tuttavia con code sempre piene e pacchetti piccoli può capitare che se ne possa trasmettere più di uno in una stessa active list, quando cioè gli altri flussi sono schedulati per essere serviti più avanti

I grafici esaltano proprio tale comportamento mostrando come con valori maggiori di 750 bytes gli andamenti siano continui non presentando “burst”.

In 750 si verifica il minimo perché si avrà un cambio periodico di active list ogni 2 pacchetti regolarizzando le differenze dei tempi di interarrivo.

Distribuzione cumulativa del Jitter nel EBRR con pacchetti piccoli

0

20

40

60

80

100

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

Jitter (ms)

Prob

abili

tà (%

)

200350500

Distribuzione cumulativa del Jitter nel EBRR con pacchetti grandi

0

20

40

60

80

100

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

Jitter (ms)

Prob

abili

tà (%

)

750100012001500

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/

2007 Terzo Scenario

Terzo scenario: prestazioni al variare del rate di invio

Terzo scenario: prestazioni al variare del rate di invio

Nodi: 5Active List: 2 ÷ 9Rate flusso tagged: [200, 1000] Kbit/sRate flussi untagged: 1Mb/s (code scariche), 1.5Mb/s (code piene)

Dimensione pacchetti tagged: 1000 Bytes

Dimensione pacchetti untagged: 100÷1500 Bytes

Quanti uguali e minimi per assicurare rate di uscita di 1Mb/s tagged e untagged

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/

2007 Terzo scenario: Delay

Delay confronto EBRR-DRR

4

6

8

10

12

14

16

18

20

200 300 400 500 600 700 800 900 1000Rate (Kbps)

Del

ay (m

s)

DRREBRR

Delay EBRR al variare del numero di Active List

6

8

10

12

14

16

18

200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Rate (Kbps)

Del

ay (m

s)

q = 2

q = 4

q = 6

q = 8

q = 9

Comportamento EBRR simile al DRRRate molto basso

TF

UF

Aumentare del RateTF

UF

numero di ActiveList delay

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/

2007 Terzo Scenario: Delay

Delay cumulativo EBRR 2 Active List

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2 5 8 11 14 17 20 23Delay (ms)

Pro

babi

lità

(%)

200 Kbps300 Kbps400 Kbps500 Kbps600 Kbps700 Kbps800 Kbps900 Kbps1 Mbps

Delay cumulativo DRR

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2 5 8 11 14 17 20 23Delay (ms)

Pro

babi

lita'

(%)

200 Kbps

300 Kbps

400 Kbps

500 Kbps

600 Kbps

700 Kbps

800 Kbps

900 Kbps

1 Mb

Ritardo dei pacchetti dipendente da:

• numero flussi untagged

• riempimento delle code dei flussiuntagged

Andamento simile EBRR - DRR

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/

2007 Terzo Scenario: Delay

Delay EBRR al variare del numero di Active List

6

8

10

12

14

16

18

200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Rate (Kbps)

Del

ay (m

s)

2

4

6

8

9

Delay EBRR al variare del numero di ActiveList (Code Piene)

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Rate (Kbps)

Del

ay (m

s)

2 4 6 8 9

Code Piene

• numero di ActiveList delay

• maggiore spaziatura fra le curve

• distribuzione su piu’ ActiveList guadagno maggiore

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/


Delay confronto EBRR - DRR (Code Piene)

0

10

20

30

40

50

60

70

200 300 400 500 600 700 800 900 1000Rate (Kbps)

Del

ay (m

s)DRREBRR 2 ALEBRR 9 AL

Andamento simile al caso con code vuote:

• delay maggiore in entrambi gli scheduler maggior carico sul canale

• nel DRR i flussi trasmettono l’intero quanto delay più alto

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/


Delay cumulativo DRR (Code Piene)

0

20

40

60

80

100

10 20 30 40 50 60 70 80Delay (ms)

Pro

babi

lità

(%)

200 Kbps600 Kbps800 Kbps900 Kbps1000 Kbps

Delay cumulativo EBRR con 2 Active List (Code Piene)

0

20

40

60

80

100

10 20 30 40 50 60 70 80Delay (ms)

Pro

babi

lità

(%)

200 Kbps1000 Kbps

DRR:

• 200-600 curve vicine andamentocostante

• rate , curve piu’ distanziate

EBRR:• curve meno distanziate

comportamento costante per intervallo di rate molto maggiore

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/

2007 Terzo scenario: Jitter

Jitter confronto EBRR-DRR

1.55

1.65

1.75

1.85

1.95

2.05

2.15

200 300 400 500 600 700 800 900 1000Rate (Kbps)

Jitte

r (m

s)

DRREBRR

Jitter EBRR al variare del numero di Active List

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

200 300 400 500 600 700 800 900 1000Rate (Kbps)

Jitte

r (m

s)

24689

EBRR-DRR: Andamento• jitter diminuisce quando il TF è nello statobacklogged con più frequenza

• rate TF è sempre meno idle

jitter numero di ActiveList

• è più probabile che al passaggio allo statobacklogged, il TF trovi meno flussi davanti

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/


Jitter cumulativo DRR

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-7 -5 -3 -1 1 3 5 7Jitter (ms)

Pro

babi

lità

(%)

200 Kbps600 Kbps1000 Kbps

EBRR-DRR:• Rate di invio garantito dai quanti >=

rate di arrivo dei pacchetti in coda

• non ci sono burst

Jitter cumulativo EBRR con 2 Active List

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-7 -5 -3 -1 1 3 5 7Jitter (ms)

Pro

babi

lità

(%)

200 Kbps600 Kbps1000 Kbps

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/

2007 Terzo Scenario: Jitter

Jitter EBRR cumulativo con 9 Active List

0102030405060708090

100

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8Jitter (ms)

Pro

babi

lità

(%)

200 Kbps

300 Kbps

400 Kbps

500 Kbps

600 Kbps

700 Kbps

800 Kbps

900 Kbps

1 Mbps

Jitter EBRR cumulativo con 2 Active List

0102030405060708090

100

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8Jitter (ms)

Pro

babi

lità

(%) 200 Kbps

300 Kbps400 Kbps500 Kbps600 Kbps700 Kbps800 Kbps900 Kbps1 M bps

Distribuzioni simmetriche intornoallo zero

Per rate di invio tale da saturare la banda a disposizione:

numero Active List variazione Jitter

Aumentare il numero di Active List migliora prestazioni scheduler

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/

2007 Terzo Scenario: Jitter

Jitter EBRR al variare del numero di Active List

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

200 300 400 500 600 700 800 900 1000Rate (Kbps)

Jitte

r (m

s)

24689

Jitter EBRR al variare del numero di ActiveList (Code Piene)

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

200 300 400 500 600 700 800 900 1000Rate (Kbps)

Jitte

r (m

s)

2

4

6

8

9

Code piene: numero di Active List jitter

Jitter code piene >> Jitter code vuote

• code piene dei flussi untagged il TF avrà davanti in media un numero maggiore di flussi e per questo molto piu’ variabile

• code vuote dei flussi untagged il TF avrà davanti in media un numero minore di flussi e per questo molto meno variabile

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/


Jitter confronto EBRR - DRR (Code Piene)

0

1

2

3

4

5

6

200 300 400 500 600 700 800 900 1000Rate (Kbps)

Jitte

r (m

s)

DRREBRR 2 ALEBRR 9 AL

DRR:

• Jitter quasi costante per Rate < 600Kbps

• Per Rate > 600 Kbps Jitter

Fenomeno legato alla generazione di burst

EBRR:• Andamento decrescente

Trasmissione di un solo pacchetto alla volta

Fino a 650 Kbps circa migliori prestazioni DRR• Assenza di Burst per il TF

• Il TF in EBRR aspetta sempre tutti i flussi UF, che trasmettendo un solo pacchetto alla volta di dimensione variabile introducono una maggiore variabilità del ritardo

Funzione di probabilità al variare del rate

0

2

4

6

8

10

12

14

16

-15 -5 5 15 25 35 45 55

Jitter (ms)

Prob

abilit

à (%

)

EBRR 200DRR 200EBRR 800DRR 800

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

i Wir

eles

s-a

.a.2

006/


Jitter cumulativo DRR (Code Piene)

0

20

40

60

80

100

-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14

Jitter (ms)

Prob

abili

tà (%

)

200 Kbps500 Kbps600 Kbps700 Kbps900 Kbps1000 Kbps

Jitter cumulativo EBRR con 2 Active List (Code Piene)

0

20

40

60

80

100

-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14

Jitter (ms)

Prob

abili

tà (%

)

200 Kbps700 Kbps900 Kbps1000 Kbps

DRR:

• Rate>=600 Kbps aumenta la probabilità di spedire burst

Aumento del Jitter

EBRR:

• No discontinuità

• Lieve variazione di pendenzaall’avvicinarsi di 1 Mb

Arch

itet

ture

Ava

nzat

e di

Net

work

ing

e Si

stem

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2007 Algoritmo EBRR

ConclusioniConclusioni

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Nel DRR, per avere una complessità computazionale di O(1) per la selezione del successivo flusso da servire in un round, deve verificarsi che

Nell’EBRR, si ottiene comunque una complessità O(1). La dimensione del quanto può essere perciò regolata a piacimento, permettendo di variare la granularità con cui vengono serviti i pacchetti, fermo restando i vincoli imposti dal rate e dal numero di ActiveList

Una maggiore granularità permette di avvicinarsi al comportamento di un sistema fluido, con vantaggi in termini di fairness. Dimensionare opportunamente il quanto in base alla dimensione dei pacchetti, porta inoltre una maggiore efficienza nell’utilizzo del quanto a disposizione in un round, e quindi un miglioramento sia in termini di delay che di jitter

Un maggior numero di ActiveList permette ai flussi di distribuirsi su più liste. Ciò aumenta la probabilità che, nel round in cui è eleggibile, un flusso sia l’unico in lista e possa perciò essere servito immediatamente

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Di contro, un maggior numero di ActiveList porta un carico computazionale maggiore; un quanto piccolo inoltre penalizza i flussi con pacchetti mediamente più grandi

Il DRR permette l’invio di più pacchetti in burst nel round corrente, se il DeficitCounter del flusso lo permette

Nell’EBRR, dopo aver trasmesso un pacchetto, un flusso viene rimesso in coda in fondo alla lista dei flussi eleggibili per la trasmissione nel round corrente: ciò comporta, a parità di flussi in lista, una minor probabilità di formare burst di pacchetti e un ulteriore vantaggio in termini di fairness

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Grazie per l’attenzione

Presentazione L’algoritmo di scheduling Eligibility...

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