Una innovadora estrategia de cola de prioridad para mitigar la congestión del tráfico en redes complejas
Autores: Wu, Ganhua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Una innovadora estrategia de cola de prioridad para mitigar la congestión del tráfico en redes complejas
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Transporte
Congestión
Estrategias de enrutamiento
Mecanismos de prioridad
Disciplinas de encolamiento
Eficiencia de red
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Optimizar el transporte en sistemas naturales y diseñados, especialmente dentro de entornos de red complejos, se ha convertido en un área pivotal de investigación. Los métodos tradicionales para mitigar la congestión se centran principalmente en estrategias de enrutamiento que utilizan disciplinas de cola de tipo primero en entrar, primero en salir (FIFO) para determinar el orden de procesamiento de los paquetes en las colas de búfer. Sin embargo, estos enfoques a menudo no exploran los beneficios de incorporar mecanismos de prioridad directamente dentro de los procesos de toma de decisiones de enrutamiento, dejando un amplio margen para mejorar la gestión de la congestión. Este estudio introduce una estrategia innovadora de cola de prioridad generalizada (GPQ), diseñada específicamente como una mejora a los métodos de enrutamiento basados en FIFO existentes. Es importante destacar que GPQ no es un nuevo algoritmo de programación de colas (por ejemplo, round robin deficitario (DRR) o encolamiento justo ponderado (WFQ)), que típicamente gestionan múltiples colas en escenarios de gestión de colas más amplios. En cambio, GPQ integra un mecanismo dinámico basado en prioridades en la capa de enrutamiento, permitiendo que la función de enrutamiento priorice adaptativamente los paquetes dentro de una sola cola de búfer basándose en las condiciones de red y atributos de los paquetes. Al centrarse en la estrategia de enrutamiento en sí misma, GPQ mejora el proceso de selección de paquetes para reenviar, optimizando así la gestión de la congestión en toda la red. La efectividad de la estrategia de GPQ se evalúa a través de extensas simulaciones en redes de una capa, dos capas y dinámicas. Los resultados demuestran mejoras significativas en métricas clave de rendimiento, como el rendimiento de red y el retraso promedio de paquetes, en comparación con los métodos de enrutamiento basados en FIFO tradicionales. Estos hallazgos subrayan la versatilidad y robustez de la estrategia de GPQ, enfatizando su capacidad para mejorar la eficiencia de red en diversas topologías y configuraciones. Al abordar las limitaciones inherentes de las estrategias de enrutamiento basadas en FIFO y proponer una mejora generalizada pero escalable, este estudio hace una notable contribución a la optimización de redes. La estrategia de GPQ proporciona una solución práctica y adaptable para mejorar la eficiencia del transporte en redes complejas, cerrando la brecha entre las técnicas de enrutamiento convencionales y las demandas emergentes para la gestión dinámica de la congestión.
Descripción
Optimizar el transporte en sistemas naturales y diseñados, especialmente dentro de entornos de red complejos, se ha convertido en un área pivotal de investigación. Los métodos tradicionales para mitigar la congestión se centran principalmente en estrategias de enrutamiento que utilizan disciplinas de cola de tipo primero en entrar, primero en salir (FIFO) para determinar el orden de procesamiento de los paquetes en las colas de búfer. Sin embargo, estos enfoques a menudo no exploran los beneficios de incorporar mecanismos de prioridad directamente dentro de los procesos de toma de decisiones de enrutamiento, dejando un amplio margen para mejorar la gestión de la congestión. Este estudio introduce una estrategia innovadora de cola de prioridad generalizada (GPQ), diseñada específicamente como una mejora a los métodos de enrutamiento basados en FIFO existentes. Es importante destacar que GPQ no es un nuevo algoritmo de programación de colas (por ejemplo, round robin deficitario (DRR) o encolamiento justo ponderado (WFQ)), que típicamente gestionan múltiples colas en escenarios de gestión de colas más amplios. En cambio, GPQ integra un mecanismo dinámico basado en prioridades en la capa de enrutamiento, permitiendo que la función de enrutamiento priorice adaptativamente los paquetes dentro de una sola cola de búfer basándose en las condiciones de red y atributos de los paquetes. Al centrarse en la estrategia de enrutamiento en sí misma, GPQ mejora el proceso de selección de paquetes para reenviar, optimizando así la gestión de la congestión en toda la red. La efectividad de la estrategia de GPQ se evalúa a través de extensas simulaciones en redes de una capa, dos capas y dinámicas. Los resultados demuestran mejoras significativas en métricas clave de rendimiento, como el rendimiento de red y el retraso promedio de paquetes, en comparación con los métodos de enrutamiento basados en FIFO tradicionales. Estos hallazgos subrayan la versatilidad y robustez de la estrategia de GPQ, enfatizando su capacidad para mejorar la eficiencia de red en diversas topologías y configuraciones. Al abordar las limitaciones inherentes de las estrategias de enrutamiento basadas en FIFO y proponer una mejora generalizada pero escalable, este estudio hace una notable contribución a la optimización de redes. La estrategia de GPQ proporciona una solución práctica y adaptable para mejorar la eficiencia del transporte en redes complejas, cerrando la brecha entre las técnicas de enrutamiento convencionales y las demandas emergentes para la gestión dinámica de la congestión.