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Advanced Computer Networks: Lecture 35 - Dr. Amir Qayyum

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CS716
Advanced Computer Networks
By Dr. Amir Qayyum
 

1

1


Lecture No. 35

 

2


Router­Based
Congestion Control Solution

3


Congestion Control
• Basics: problem, terminology, 
approaches, metrics
• Solutions
– Router­based: queuing disciplines
– Host­based: TCP congestion control

• Congestion avoidance


– DECbit
– RED gateways

• Quality of service
 

4


Router Solutions: Queuing 
Disciplines
• Router defines policies on each outgoing 
link
– Allocates buffer space:
Which packets are discarded?
– Allocates bandwidth:
Which packets are transmitted?
– Affects packet latency:
When are packets transmitted?
 

5


More Fairness Choices
• First In, First Out (FIFO)
– Fairness for latency
– Minimizes per­packet delay
– Bandwidth not considered (not good for 
congestion)

• Fair queuing
– Fairness for bandwidth
– Provides equal bandwidths (possibly weighted)
– Delay not considered
 

6


Fair Queuing
• Logical round­robin on bits
– Equal­length packets: round­robin on packets
– Variable­length packets ?

• Idea
– Let Si denote accumulated service for flow i
– Serve the flow with lowest accumulated service
– On serving a packet of length P from flow i, 
update 
Si = Si + P
 

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Fair Queuing Example
15

10


10

10

20

A
10

B

15

20

10

15

20

10

C
20

15

SA 0


10

10

10

20

20

35

35

SB 0

0

20

20

20

20

20

30


SC 0

0

0

15

15

35

35

35

 

8


Fair Queuing Example
• Compare Si or Si + P ?
15

10

10

10


20

A
20

B

15

10

20

10

15

10

C
20

15

SA 0

10

10


20

20

20

35

35

SB 0

0

0

0

20

30

30

30

15 15 15 15 15 35
SC 0 0
Another detail: update counter at start or end of transmission ?

 

9


Fair Queuing
• Why is the suggested approach not 
quite adequate?
– Flows can “save up” credit
– No transmission for long time (call it T)
– Burst uses all bandwidth for up to time
T x flow’s share of link
 

10


Fair Queuing
• How might we fix this problem?
– Don’t allow inactive flows to retain 
service rates below that of any active flow
– i.e. after updating some flow’s Si
• For each flow j with no packets in its 
queue
• Set Sj to the minimum Sk for all active 
flows k
(or 0 if no flows are active)
 

11



Fair Queuing Example
10

10

20

A
10

B

20

20

15

10

C
20

15

 

SA 0


10

10

15

20

30

SB 0

0

20

20

20

30

SC 0

0

0

15


35

35

12


Weighted Fair Queuing
• Extend fair queuing
• Notion of importance for each flow
• Implement as weight Wi for flow i
• Update accumulated service with P/Wi

 

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Weighted Fair Queuing Example
15

10

10

20

10


10

20

15

A (1)
20

B (2)
C (1) S 0
A

10

10

10

15

20

10

10

10

10


20

20

20

20

SB 0

0

10

10

10

15

20

20

SC 0

0

0


15

15

15

15

35

 

14


Weighted Fair Queuing
• What makes up a flow for fair queuing in the 
Internet ?
• Too many resources to have separate 
queues/variables for host­to­host flows
• Scale down number of flows
• Typically just based on inputs
• e.g. share outgoing STS­12 between incoming 
ISP’s
 

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Fair Queuing in the Internet
10

10

10

10

10

10

10

10

10

A
10

B

10

10

10


10

STS­12

C
D

Service­Level 
Agreements 
(SLAs) for
STS­3 
(155Mbps)

10

STS­4

 

SA 0

10

10

10

20

20


20

SB 0

0

10

10

10

20

20

SC 0

0

0

10

10

10

20


SD 0

0

0

10

10

10

20

16



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