Los planificadores homogéneos utilizan algoritmos simples para asignar ancho de banda a las diferentes conexiones, y los más destacados se presentan a continuación.
Tráfico entrante Canasta Goteante Tráfico saliente Fichas Longitud de la Canasta (L)
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3.1.4.1.1. Round Robin
El algoritmo Round Robin [36] es la solución más simple de asignación de ancho de banda. Los paquetes de cada conexión se ubican en una cola de espera y el planificador extrae un paquete de cada cola activa52 para su transmisión, luego avanza a la siguiente cola y realiza el mismo proceso iterativamente hasta visitar todas las colas; cuando visita la última cola completa una vuelta y el ciclo empieza nuevamente desde la primera. Aunque la complejidad de Round Robin es baja, no es práctico por sus limitantes para garantizar QoS, puesto que sólo maneja paquetes de igual tamaño y cada conexión recibe la misma capacidad en un esquema de justicia máxima-mínima. La figura 3.5 [36] muestra el esquema de funcionamiento del algoritmo Round Robin.
3.1.4.1.2. Encolamiento con prioridad
El algoritmo Encolamiento con Prioridad (PQ, Priority Queueing) [36] asigna una prioridad a cada paquete y lo ubica en una cola diferente según esta prioridad. El planificador visita primero la cola con mayor prioridad hasta que no haya más paquetes por transmitir; luego visita la siguiente cola en orden de prioridad descendente y así sucesivamente. Si en un momento dado está visitando una cola y llega un paquete a una cola de mayor prioridad, el planificador pasa a visitar inmediatamente la cola de mayor prioridad; esto crea la desventaja de que una cola con alta prioridad y con un alto flujo de paquetes recibe recursos en exceso y provoca escasez de recursos en colas de baja prioridad, por lo que no es apto para combinar tráfico rtPS y BE debido a que las colas correspondientes a ambos servicios deben ser configuradas con prioridades muy diferentes que pueden garantizar la satisfacción de requerimientos para rtPS y generar escases prolongada de
52 Una cola que tenga al menos un paquete para transmitir.
Colas de entrada
Enlace de salida
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recursos en BE. Este algoritmo aplica un esquema de justicia proporcional y la figura 3.6 [36] muestra su funcionamiento.
3.1.4.1.3. Encolamiento justo
El algoritmo de Encolamiento Justo (FQ, Fair Queueing) [36] mejora la latencia y la eficiencia en el uso de los recursos. Los paquetes de un mismo tipo de servicio se ubican en colas que se visitan como en Round Robin. Cada cola logra una velocidad R/N, en donde R es la capacidad del enlace y N es el número de colas activas. Respecto a PQ, FQ no realiza diferenciación de servicios y evita la escasez de recursos para las colas. Respecto a Round Robin, FQ tiene en cuenta la capacidad total del enlace y asigna ancho de banda de forma más homogénea debido a que el ancho de banda asignado no depende del tamaño del paquete sino de la cantidad de colas activas y de la capacidad del enlace. FQ aplica el esquema de justicia máxima-mínima.
3.1.4.1.4. Encolamiento justo ponderado
El algoritmo Encolamiento Justo Ponderado (WFQ, WeightedFair Queueing) [37] se basa en FQ pero asigna pesos a cada cola que determinan la cantidad de información que pueden transmitir en cada turno. Si Wi es el peso asociado a la cola activa i, para n colas se debe cumplir la condición de la ecuación 3.1. Además, para un ancho de banda total B, el ancho de banda que recibe la cola i viene dado por la ecuación 3.2.
∑ 𝑊𝑖 𝑛 𝑖=1 = 1, 𝑊𝑖 ∈ [0,1] (3.1) 𝐵𝑖 = 𝐵 𝑊𝑖 ∑𝑛𝑖=1𝑊𝑗 (3.2) Colas de entrada Enlace de salida Prioridad decreciente
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WFQ planifica los paquetes con base en el tiempo de llegada, tamaño y peso de la cola asociada. Para cada nuevo paquete, el planificador calcula un tiempo virtual que representa el tiempo dentro del cual se debe transmitir el paquete, y luego reorganiza los paquetes en orden ascendente. WFQ en conjunto con el algoritmo Canasta Goteante a la entrada de cada cola garantiza velocidad y retardo extremo a extremo. WFQ aplica justicia proporcional y soporta colas con paquetes de longitud variable sin que los paquetes de gran tamaño provoquen escasez de recursos.
3.1.4.1.5. Encolamiento con prioridad justa con déficit
El algoritmo Encolamiento con Prioridad Justa con Déficit (DFPQ, Deficit Fair Priority Queueing) [38] busca integrar los beneficios y mejorar las falencias de PQ, FQ y Round Robin para su aplicación en WiMAX. Para DFPQ se definen seis colas, rtPS, nrtPS y BE para el UL y el DL, y se organizan los paquetes de una conexión en colas según su prioridad. Para cada una de ellas se define una constante denominada Quantum y una variable global denominada contador de déficit. El planificador visita primero la cola de mayor prioridad; el contador de déficit se inicializa con el valor de Quantum y por cada paquete transmitido el contador de déficit se actualiza con el valor de la diferencia entre el contador de déficit y el tamaño del paquete. Se transmiten paquetes hasta que el contador de déficit sea menor o igual a cero, se vacíe la cola o se agote la capacidad del enlace. Cuando se vacía la cola, el contador de déficit se inicializa en cero, de lo contrario, su valor se conserva hasta la siguiente visita del planificador. Si después de atender la cola con la prioridad más alta aún queda capacidad disponible en el enlace, el planificador visita la siguiente cola en orden descendente de prioridad y repite el mismo proceso hasta agotar la capacidad del enlace o hasta visitar la última cola, y continúa de la misma forma desde el inicio. DFPQ aplica un esquema de justicia proporcional.
3.1.4.1.6. Primero vencimiento más próximo
El algoritmo Primero Vencimiento más Próximo (EDF, Earliest Deadline First) [39] se basa en una cola única en donde cada paquete se organiza y se transmite según su requerimiento de retardo máximo permitido, su tamaño, su tiempo de procesamiento y su orden de llegada.
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