I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o f  El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   3 ,  J u n e   20 20 ,   pp .   2633 ~ 2643   IS S N :   2088 - 8708 ,  D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 3 . pp2633 - 2643             2633       Jou r n al   h o m e pa ge :  ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   T w o - l e v e l   schedu l i n g   s c h e m e   f o r   i n t e g r a t e d   4G - W L A N   n e t w o r k       M o h amm e d   Q as i m   T ah a 1 ,  Z ai d   H u s s e i n   A l i 2 ,   A b d u l l ah   K h al i d   A h m e d 3   1 U ni v e r s i t y   o f   A nba r ,  C o l l e g e   o f   A ppl i e d   S c i e nc e s   –   H i t ,  I r a q   2 N o r t he r n   T e c hn i c a l   U ni v e r s i t y ,  T e c hni c a l   I ns t i t ut e   o f   H a w i j a ,   I r a q   3 U ni v e r s i t y   o f   A nba r ,   C o l l e g e   o f   E ng i ne e r i ng ,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   O c t   9 ,   2018   R e v i s e d  N o v   25 ,   2019   A c c e pt e d  D e c   9,   20 19       I n  t hi s   pa pe r ,   a   no v e l   s c he d ul i ng   s c he m e   f o r   t he   F o ur t h  G e ne r a t i o n    ( 4G ) - W i r e l e s s   L o c a l   A r e a   N e t w o r k  ( W L A N )   ne t w o r k  i s   pr o po s e d   t o   e ns u r e   t ha t   e n d  t o   e nd   t r a f f i c   t r a ns a c t i o n  i s   pr o v i s i o ne d   s e a m l e s s l y .   T he   s c he dul i ng   s c he m e   i s   d i v i de d  i nt o   t w o   s t a g e s ;   i n  s t a g e   o ne ,   t r a f f i c   i s   s e pa r a t e d  i nt o   A c t ua l   T i m e   T r a f f i c   ( A T T )   a nd   N o n - A c t ua l - T i m e   T r a f f i c   ( N A T T ) ,   w hi l e   i n   s t a g e   t w o ,   c o m pl e x  que ui ng   s t r a t e g y   i s   pe r f o r m e d.   I n  s t a g e   o ne ,   C l a s s - B a s e d   Q ue ui n g   ( C B Q )   a n d   D e f i c i t   R o und  R o b i n ( D R R )   a r e   u s e d   f o r   N A T T   a nd     A T T   a ppl i c a t i o ns ,   r e s pe c t i v e l y   t o   s e p a r a t e   a nd   f o r w a r d   t r a f f i c   t he m s e l v e s   a c c o r di ng   t o   s o ur c e   r e qu i r e m e n t s .   W he r e a s   i n  t he   s t a g e ,   t w o   C o nt r o l   P r i o r i t y   Q ue ui ng   ( C P Q )   i s   us e d   t o   a s s i g n  e a c h  c l a s s   t he   a pp r o pr i a t e   pr i o r i t y   l e v e l .   E v a l ua t i o n  o f   t he   p e r f o r m a nc e   o f   t he   i n t e g r a t e d   ne t w o r k  w a s   do ne   a c c o r di ng   t o   s e v e r a l   m e t r i c s   s uc h  a s   e nd - to - e nd  d e l a y ,   j i t t e r ,   p a c ke t   l o s s ,   a nd  ne t w o r k ’ s   t hr o ug hput .   R e s u l t s   de m o ns t r a t e   m a j o r   i m pr o v e m e nt s   f o r   A T   s e r v i c e s     w i t h   m i no r   d e g r a da t i o n  o n  N A T   a ppl i c a t i o ns   a f t e r   i m p l e m e nt i n g   t he   ne w   s c he dul i ng   s c he m e .   Ke y w or d s :   F i f t h  ge n e ra t i o n   n e t w o r k   F o ur t h   g e n e r a t i o n   ( 4G )   S c h e dul i ng  s c h e m e   W i r e l e s s   l o c a l   a r e a   n e t w o r k  (W L A N )     C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e d  E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .    A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M o h a m m e d  Q a s i m   T a ha ,     T h e   U n i v e r s i t y   of   A n b a r,   Co l l e ge   of   A ppl i e d  S c i e n c e s ,   A n b a r ,   I ra q .   E m a i l :   a s . m o ha m m a d_t a h a @ uo a n b a r. e du. i q       1.   I N TR O D U C TI O N   N ow a da y s ,   o bv i o us   de v e l o pm e n t   o f   w i r e l e s s   n e t w o r ks   s uc h  a s   W i r e l e s s   L o c a l   A r e a   N e t w o r k  (W L A N )  a n d   t h e   F o u r t h - G e n e r a t i o n  n e t w o r k  ( 4G )  s e r v e   t h e   h u m a ni t y .   W L A N   p r o v i de s   h i g h - s pe e d  w i r e l e s s   da t a   o v e r   a   s m a l l   a r e a   b a s e d  o n   t h e   I E E E   802 . 11  s t a n d a r d  a n d  i t   i s   c o n s i de r e d  o n e   o f   t h e   m a i n   m e a n s   t o   c o nn e c t   t o   t h e   I n t e rn e t   [ 1,   2]   I n  c o n t ra s t ,   4G   ha s   a dj us t e d  f o r   h i g h - s pe e d  c e l l ul a r   n e t w o r ks   w i t h   up   t o   3000 00  K b ps   da t a   ra t e   o v e r   20000   K H z   b a ndw i dt h   i n  a   l o n g  di s t a n c e   ra di us   a n d   a   l o w   de l a y   n e t w o r k  l e s s   t ha n   5  m i l l i s e c o n ds   [3 ,   4] .   W L A N   i s   a v a i l a b l e   i n  m o s t   o f f i c e s ,   h o us e s ,   c a f é s ,   e t c   w h i l e   t h e   4G   n e t w o r k   i s   o f fe r e d  i n  m o s t   a r e a s   o f   c e l l ul a r   c o v e r a ge .   I n   t h e   l a t e s t   v e r s i o n   o f   s t a n d a r ds   o f   W L A N   a n d  4G ,   s uc h   a s   t h e   IE E E   802. 11 a c / a d  a n d   3G P P - R e l   12,   n u m e r o us   c o m m o n  s t ra t e g i e s   a r e   a ppl i e d  t o   i m p r o v e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   s y s t e m   s uc h   a s   t h e   us e   o f   O r t h o go n a l   F r e que n c y - D i v i s i on  M u l t i pl e   A c c e s s   (O F D M A )  a nd   M ul t i p l e - Input   a n d   M ul t i p l e - O ut pu t   (M IM O )   [5] .   T h e   Q u a l i t y   o f   S e r v i c e   (Q o S )  s uppo r t   f o r  a   v a r i e t y   o f   a ppl i c a t i o n s   i s   a   c o m m o n   f e a t u r e   e m pl oy e d  by   bo t h   W L A N   a nd  4G .   Q o S   i s   de f i n e d  a s   t h e   a b i l i t y   of   a   n e t w o r k  t o   off e r   di s t i ngui s h e d   s e r v i c e s   t o   a   c e r t a i n  n e t w o r k  t r a f f i c   o ve r   o t h e r s   [ 6] .   S c h e dul i n g   s c h e m e   i s   o n e   o f   t h e   m a j o r  f a c t o r s   t o   i m p r o v e   t h e   Q o S .   T h e   r a pi d   i n c r e a s e   i n  t h e   n u m b e r   o f   e nd  us e r s   b u r de n s   a   n e t w o r k  w i t h  m o r e   c o n ge s t i o n  a n d  t o   s o l v e   t h i s   p r o b l e m ,   a   v a ri e t y   of   t e c h n i que s   a r e   r e qu i r e d  t o   m a n a ge   r e s o ur c e   di s t r i b ut i o n   a m o n g  di f f e r e n t   t y p e s   of   t ra f f i c .   T h e   4G - W L A N   c o n v e r ge d  n e t w o r k  i s   a n   e n c o ur a g i n g  s o l ut i o n   t o   a c c o m m o da t e   t h e   i n c r e a s e d  n u m b e r   o f   us e r s   i n   t h e   F i f t h   G e n e ra t i o n   (5G ).   T h e   5G   i s   c o m po s e d  of   di ffe r e nt   n e t w o r k  t e c hn o l o gi e s :   4G ,   W L A N ,   E t h e rn e t ,   W o r l dw i de   I n t e r o pe ra b i l i t y   fo r   M i c r o w a ve   A c c e s s   (W i M a x),   a n d   s o   o n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 ,  J u n e   2 020   :     26 33   -   2 643   2634   T h e   m a i n   c o nt r i b ut i o n s   o f   t h i s   p a pe r   a r e   p r o po s i n g  a   n o v e l   fra m e w o r k  f o r   t h e   s c h e dul i ng  s c h e m e   t o   e n s u r e   e n d - to - e nd  Q o S   i s   i nt a c t   o v e r   t h e   i nt e g r a t e d  n e t w o r ks ;   a n d   f i n di ng  a   s o l ut i o n   f o r   b o t t l e n e c k  i n   t h e   4G - W L A N   i nt e gra t e d  n e t w o r k  t hr o ug h   c r e a t i n g  a   s c h e dul i ng  a l go r i t hm   t o   t ra n s f e r   t r a f f i c   f r o m   4G   t o  W L A N   b a c k  a n d   f o r t h ,   t a ki ng  i n t o   c o n s i de r a t i o n   r e qui r e m e nt s   o f   A c t ua l   T i m e   (A T )   a nd  N o n - A c t ua l   T i m e   (N A T )  t r a f f i c .       2.   S C H ED U LI N G   M EC H A N I S M   D i f fe r e n t   t y p e s   of   que ui n g   s c h e dul i n g   di s c i p l i n e s   a r e   o f fe r e d  t o   c o n t r o l   pa c ke t s   t ra n s m i t t i n g   a nd   dr o ppi ng.   T h e s e   di f f e r e n t   ki n ds   o f   s c h e dul i n g  ha v e   a n   e f f e c t   o n   t h e   l a t e n c y   by   de t e r m i ni n g  h o w   l o n g  a   p a c ke t   w a i t s   t o   b e   t r a n s m i t t e d   [7] .   A   que ue   s c h e du l i n g   i s   a pp l i e d   t o   t h e   o ut put   po r t   o f   t h e   r o ut e r s .   I E T F   p r e s e nt s   s e v e r a l   s c h e du l i n g   t y pe s .   H ow e v e r ,   t hi s   w o r k  f o c us s e s   o n   o nl y   s o m e   o f   t h e m ,   s uc h  a s   P ri o r i t y   Q ue ui n g   (P Q ) ,   Cl a s s   B a s e   Q ue ui n g   ( CB Q ),   a nd  D e f i c i t   R o un d  R ob i n   Q ue ui n g  (D R R ).   In  P r i o ri t y   Q ue ui n g ,   t h e   pa c ke t s   a r e   f i r s t   c l a s s i f i e d  by   t h e   s y s t e m ;   t h e n   t h e y   a r e   l o c a t e d  i n t o   di f f e r e n t   p r i o r i t y   que u e s .   P a c ke t s   a r e   s c h e dul e d  f r o m   t h e   h e a d   o f   a   g i v e n  que ue   s t a r t i n g   w i t h  t h e   hi g h e s t   p r i o r i t y   t o   t h e   l o w   pr i o r i t y   [8] .   L ow   pri o ri t y   pa c ke t s   w i l l   b e   s c h e dul e d  o n l y   i f   t h e   w h o l e   q ue ue s   o f   h i g h e r  p ri o r i t y   a r e   e m pt y .   P a c ke t s   a r e   s c h e d ul e d  i n  F i r s t   I n  F i r s t   O ut   (F IF O )  o r de r   w i t h  e a c h  o f   t h e   p r i o r i t y   que ue s   a s   s h o w n   i n  F i gur e   1.             F i gu r e   1 .   P ri o r i t y   q ue ui n g   (P Q )       P Q   h a s   b e e n   m o di f i e d  t o   s e r v e   A T   a pp l i c a t i o n s   i n  a   b e t t e r  w a y   t h a t   e n s u r e s   p r o c e s s i n g   f l ow s   i n  s h o r t   de l a y   by   a ddi n g  ra t e   c o n t r o l ,   w h i c h   e n a b l e s   c o n f i guri n g  t h e   ra t i o   of   e a c h   p r i o ri t y   que ue .   T h i s   m o di f i e d  que ui ng  di s c i pl i n e   i s   c a l l e d  c o n t r o l l e d  P r i o r i t y   Q u e ui n g  (CP Q ) ,   w hi c h  i s   p r e s e n t e d  i n   m o r e   de t a i l s   i n   S e c t i o n  IV .   D e f i c i t   Ro un d  R o b i n   Q ue ui ng  ( D R R Q )  i s   a   s c h e dul i ng  a l go r i t hm   us e d  t o   p r o c e s s   t h e   t ra f f i c   i n  que ue s   b a s e d  o n   t h e i r   w e i ght s ,   p a c ke t   s i z e ,   a n d   c o un t e r.   It   s up po r t s   t h e   a r b i t ra t i o n  o f   o ut put   po rt   b a ndw i dt h  o n  hi g h - s pe e d  i n t e r f a c e s   i n   b o t h   t h e   c o r e   a n d   a t   t h e   e dge s   o f   t h e   n e t w o r k.   I n   t hi s   t y pe   of   que ui n g ,   e a c h   que ue   i s   c o n f i gu r e d  w i t h  v a ri o us   pa r a m e t e r s :   A   w e i ght   i s   t h e   r a t i o   o f   t h e   o ut put   po rt   b a n d w i dt h   a s s i g n e d  t o   t h e   que ue .   A   D e f i c i t   Co u n t e r   s pe c i f i e s   t h e   num b e r  o f   a l l o w e d  by t e s   fo r   t h e   que ue   t o   t ra ns m i t   w h e n   i s   v i s i t e d  b y   t h e   s c h e du l e r.   I t   pe rm i t s   t h e   que ue   t h a t   w a s   n o t   a l l o w e d  t o   t r a n s m i t   i n   t h e   p r e v i o us   r o u n d  b e c a us e   t h e   v a l ue   o f   D e f i c i t Co un t e r   w a s   s m a l l e r  t ha n   t h e   p a c ke t   a t   t h e   h e a d  o f   t h e   q ue u e   t o   s a v e   t ra n s m i s s i o n   " c r e di t s "   a nd  us e   t h e m   i n  t h e   n e x t   r o u n d   [9 ,   1 0] .   A   qu a n t u m   o f   s e r v i c e   i s   r e l a t e d  t o   t h e   w e i ght   o f   t h e   que ue   a nd  i s   e xp r e s s e d  i n   t e rm s   o f   a   n um b e r  of   by t e s .   T h e   D e f i c i t   Co unt e r  f o r  a   que ue   i s   r e duc e d  b y   t h e   q ua n t u m   e a c h  t i m e   t h e   s c h e du l e r  v i s i t s   t h e   que ue .   If   qua nt u m   [i ] =   2*   q ua nt u m [x] ,   t h e n  que ue   i   w i l l   ge t   t w i c e   t h e   b a n dw i dt h   a s   que ue   x   i n  c a s e   b o t h  que ue s   a r e   a c t i v e .     IP   Q ua l i t y   o f   S e r v i c e   (Q o S )  :   Int e rn e t   E n g i n e e ri n g  T a s k  F o r c e   (IE T F )  ha s   o ff e r e d  t w o   a ppr o a c h e s   t o  pr o v i de   t h e   e n d - to - e n d   Q o S   o n  IP :   I n t e g ra t e d   S e r v i c e s   (I n t S e r v )  a nd  D i f fe r e nt i a t e d  S e r v i c e s   (D i f f S e r v )   [11] .  Int S e r v   ha s   s o m e   l i m i t a t i o n s ,   s o   D i f f s e r v   h a s   b e e n   p r o j e c t e d  t o   s o l v e   t h e s e   l i m i t a t i o n s   [12] .   F o ur  s t a n d a r ds   o f  P e r   H o p  Be h a v i o r   (P H B s )  i n  D i f f s e r v   w e r e   i de n t i f i e d  by   t h e   IE T F   t o   o ff e r   di f f e r e n t   l e v e l s   of   c l a s s e s   i n   o r de r  t o   gua r a nt e e   t h e   Q o S   [13,   14] .   P H B   i s   de f i n e d  a s   t h e   f o r w a r d i n g  b e h a v i o r   t h a t   i s   i de n t i f i e d  t o   a   D i f f e r e n t i a t e d  S e r v i c e s   Co de   P o i n t   (D S CP ) ,   a nd  s t a t e s   t o   p a c ke t   s c h e dul i n g  a nd   que ui n g   o r   s ha pi ng   t h e   b e ha v i o r   o f   a   n o de   o n   a n y   gi v e n   pa c ke t .   T h e   f o ur   s t a n d a r ds   P H B s   a r e   D e f a ul t   P e r  H o p  Be h a v i o r ,   Cl a s s - S e l e c t o r   P e r   H o p  B e h a v i o r   (CS ),   A s s u r e d  F o r w a r di ng  (A F ),   a nd  E xpe di t e d  F o r w a r d i n g  P H B   (E F ).   D e f a u l t   P H B   h a s   c h a ra c t e r i s t i c   o f   B e s t   E f fo r t   s e r v i c e   a nd  i t   i s   de d i c a t e d  t o   a n y   pa c ke t s   t ha t   do   n o t   a c hi e v e   t h e   r e qui r e m e nt s   o f   a n y   o t h e r   s t a n d a r ds .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g     IS S N :   2088 - 8708       T w o - l e v e l   s c he d ul i ng  s c he m e   f or   i nt e gr at e d   4G - W L A N  ne t w or k   ( Moham m e d   Q as i m   T aha)   2635   CS   P H B   i s   us e d  t o   m a i nt a i n  b a c kw a r d  c o m pa t i b i l i t y   w i t h  n e t w o r k  de v i c e s   w h i c h  s t i l l   us e s   t h e   P r e c e de n c e   f i e l d.   A F   i s   us e d  t o   e n s u r e   a   c e r t a i n  b a n dw i dt h,   a n d   t h e r e   a r e   f o ur  c l a s s e s :   A F 1,   A F 2 ,   A F 3 ,   a nd  A F 4 .   E a c h  c l a s s   ha s   t hr e e   po s s i b i l i t i e s   o f   dr o p  l e ve l s :   hi g h,   m e di u m ,   a n d   l o w .   E F   i s   t h e   l a s t   s t a n d a r d   a n d   i t   i s   us e d  t o   of fe r   l o w   pa c ke t   l o s s ,   l o w   j i t t e r ,   a   m i ni m u m   de l a y ,   a nd  c e r t a i n  b a ndw i dt h   s e r v i c e .   T h e r e f o r e ,   i t   i s   t y pi c a l l y   us e d  fo r   de l a y   s e n s i t i v e   a ppl i c a t i o n s ,   s uc h  a s   V o i c e   ov e r   IP   (V o IP )  [15 ,   16] .       3.   P R O P O S ED   M ETH O D O LO G Y   T h e   p r o po s e d  s c h e dul i n g   s c h e m e   i s   b ui l t   t o   e nh a n c e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   W L A N - 4G   i nt e g r a t e d   n e t w o r k.   T h e   o b j e c t   of   t hi s   f r a m e w o r k  i s   t o   o pt i m i z e   n e t w o r k  by   ge t t i n g   a c c e pt a b l e   pa c ke t   l o s s   a nd   de l a y   fo r   A T   a ppl i c a t i o n s   a n d   a   r e a s o na b l e   r a t i o   o f   pa c ke t   l o s s   f o r   N R T   a ppl i c a t i o n s .   I t   i s   i m po r t a n t   t o   c l e a rl y   de f i n e   A T   a n d  N A T   t ra f f i c   o r   a pp l i c a t i o n s   b e fo r e   p r e s e n t i ng  t h e   de t a i l s   o f   t h i s   s c h e m e .   T h e   A T   t ra f f i c   i s   t h e   t ra f f i c   t h a t   i s   v e r y   s e n s i t i v e   t o   t i m e   a n d  de l a y ,   s o   t i m e   a n d  de l a y   pl a y   i m po r t a nt   r o l e   i n   us i ng  A T   a pp l i c a t i o n   s uc c e s s f ul l y .   T h e r e   i s   a   p r e c i s e   r e qui r e d   v a l ue   f o r   t h e   de l a y   a n d   b e y o n d   t hi s   v a l ue ,   t h e   t ra f f i c   w i l l   n o t   de l i v e r   p r o pe r l y .   F o r   e xa m p l e ,   V o i c e   ov e r   IP   (A T   a pp l i c a t i o n s )   h a s   a   s pe c i f i c   v a l ue   o f   de l a y ,   s o   i n   c a s e   o f   t h i s   v a l ue   b e c o m e   hi g h e r   t ha n   t h e   r a t e d  l e v e l ,   t h e   us e r s   m i g h t   n o t   b e   a b l e   t o   c om p r e h e n d   t h e   c o m m u ni c a t i o n .   O n   t h e   o t h e r   ha n d ,   t h e   N A T   t ra f f i c   doe s n ’t   c a r e   m uc h  a b o ut   t i m e   o r   de l a y ,   t h e r e f o r e   us e r s   c a n   s uc c e s s f ul l y   us e   t h e   N A T   a ppl i c a t i o n s   e v e n   i f   i t   t a ke s   a   l o n ge r   t h a n  p r e di c t a b l e   t i m e .   F o r   i n s t a n c e ,   E m a i l   i s   a n  e xa m pl e   o f   N A T   t r a f f i c ,   t h e   i m po rt a nt   po i n t   f o r   u s e r s   i s   t o   de l i v e r  a nd   o b t a i n  t h e   e m a i l   a n d   de l a y   i s   n o t   c r i t i c a l ,   a s   l o n g   a s   t h e   e - m a i l   s uc c e s s f ul l y   de l i v e r s   t o   t h e   de s t i na t i o n .   T h e   p r o po s e d  m e t h o d  i s   do n e   by   s e pa ra t i n g  i n c o m i n g  t r a f f i c   i nt o   A T   a n d  N A T   t hr o ug h   t h e   c l a s s i f i e r ,   a nd  f u r t h e r   us i n g   a   di f f e r e nt   que ui ng  s c h e m e   t o   s p l i t   t h o s e   t ra f f i c   b a s e d  o n   t h e   t y pe   of   s e r v i c e   i n  t w o   s t a ge s .   I n  t h e   f i r s t   s t a ge ,   D e f i c i t   R o un d   R ob i n  (D R R )  que ui n g   a nd   Cl a s s - B a s e d   Q ue ui ng  (CB Q )  a r e   us e d  t o   de l i v e r   A T   a n d  N A T   t ra f f i c   t h e m s e l v e s ,   r e s pe c t i v e l y .   T h e n   t o   s c h e du l e   a n d   di f fe r e nt i a t e   A T   a n d   N A T   f l ow s   b a s e d  o n   t h e i r  c a t e go r y   a n d  t h e   r e l e v a nt   a s s i g n e d  ra t i o   o f   b a n dw i dt h   f o r   e a c h  c l a s s .   T o   di s t i n g ui s h   A T   f r o m   N A T   t ra f f i c   c l a s s e s ,   Co n t r o l -   P ri o r i t y   Q ue ui n g  (CP Q )  i s   us e d  a s   t h e   s e c o n d   s t a ge   by   gi v i n g  t h e   A T   f l ow s   a n  a pp r o pri a t e   w e i ght   a n d   h i g h e r  p r i o r i t y   a s   p r e s e n t e d   i n  F i g u r e   2 .             F i gu r e   2 .   T h e   p r o po s e d  t w o - l e ve l   s c h e dul i ng  s c h e m e       B a s e d  o n  ki n d   o f   t ra f f i c ,   pa c ke t s   a r e   c a t e go ri z e d   i nt o   A T   a nd  N A T   f l ow s .   T h e r e f o r e ,   t h e r e   a r e   t w o  que ue s ,   A T   que ue   w h i c h   i n c l ude s   s e n s i t i v e   t o   de l a y   a ppl i c a t i o n s ,   s uc h  a s   i nt e ra c t i v e   o n l i n e   g a m i n g ,   v o i c e ,   v i de o   w h i l e   N A T   i n c l u de s   l o w   o r   n o n - s e n s i t i v e   t o   de l a y s   a ppl i c a t i o n.   T h e n ,   e a c h   c l a s s   i s   a s s i g n e d  di v e r s e   ra t i o s   o f   b a n dw i dt h   t o   b e   s c h e dul e d.   A   h i g h e r  r a t i o   o f   A T   b a n dw i dt h  (Y   %)  i s   gi v e n  t o   A v e r a ge   S e n s i t i v e   A c t ua l   T i m e   T r a f f i c   (A S A T T )   a s   s h o w n   i n  F i gu r e   2 .   W hi l e   t h e   l o w e r   ra t i o   o f   b a n dw i dt h  (X   %)   i s   a s s i g n e d   t o   E xt r e m e l y   S e n s i t i v e   A c t ua l   T i m e   T r a f f i c   (E S A T T )  a s   c o m pa r e d  w i t h   Y   %  s i n c e   t h e   E S A T T   c l a s s   i n c l ude s   vo i c e   a ppl i c a t i o n s   t ha t   n e e d  l e s s   b a n dw i dt h  t ha n   do   v i de o   a ppl i c a t i o n s .   I n   c a s e   o f   A T   t ra f f i c ,   D e f i c i t   Ro un d  Ro b i n   (D R R )  i s   us e d   i n  t h e   f i r s t   s t a ge   t o   d i f fe r e nt i a t e   a n d   s c he dul e   A T   f l o w s   b a s e d  o n   t h e i r  t y pe   a n d   a l l o c a t e d  ra t i o   o f   b a n dw i dt h   f o r   e a c h  c l a s s .   B o t h   A T   c l a s s e s   (E S A T T ,   a nd  A S A T T )  ha v e   m a n y   r e qui r e m e n t s ,   o n e   o f  t h e m   i s   t o   b e   t r a n s m i t t e d  w i t h i n   a   s pe c i f i c   r a nge   o f   d e l a y .   T h e r e f o r e ,   e a c h   A T   c l a s s   i s   s e t   a   c e r t a i n  w e i gh t   o f  b a n dw i dt h,   a n d   t h e s e   gi v e n  b a n dw i dt h s   de pe n d   o n  t r a f f i c ’s   c h a ra c t e ri s t i c   t ha t   i t   s e r v e s   a n d   ra n ge   o f   pa c ke t   s i z e s .   I n  D R R ,   w e i ght   f o r   b a n dw i dt h  i n  e a c h  c l a s s   i s   r e p r e s e nt e d  b y   t h e   n u m b e r  o f   b i t s   i n s t e a d   o f   pa c ke t s   a n d   a   de f i c i t   c o unt e r   i s   us e d  t o   c o un t   p r e c i s e l y   t h e   a s s i g n e d  num b e r   o f   b i t s   t o   b e   s c h e dul e d  f o r  e a c h  que ue .   T h e   m e c h a ni s m   o f   D RR   i s   t o   a l l o c a t e   w e i ght   f o r  f l ow s ,   r e p r e s e n t e d   a s   b i t s   i n   t h e   de f i c i t   c o un t e r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 ,  J u n e   2 020   :     26 33   -   2 643   2636   T h us ,   t h e   de f i c i t   c o un t e r  c o n duc t s   a   c o m pa r i s o n  b e t w e e n   t h e   h e a d   p a c ke t   s i z e   i n  b i t s   i n  f l o w   w i t h  t h e   a s s i g n e d   n u m b e r s   o f   f l ow s   i n   t h e   c o un t e r .   T h e   pa c ke t   w i l l   b e   m o v e d  i f   t h e   h e a d   pa c ke t ’s   b i t   n u m b e r   i s   l e s s   t h a n  o r  e qua l   t o   t h e   num b e r  i n  t h e   c o unt e r.   If   n o t ,   t h e   p a c ke t   w i l l   p r o c e s s   i n  t h e   n e xt   c y c l e .   S i n c e   t h e r e   a r e   di f f e r e n c e s   i n  f l ow   w e i gh t s   a n d   p a c ke t   s i z e s ,   s o m e   f l ow s   a r e   s e n t   b e fo r e   o t h e r s   i n  e a c h  c y c l e .   F o r  e xa m p l e ,   t h e   E S A T T   f l ow   m a y   be   pr o c e s s e d  b e fo r e   t h e   A S A T T   f l o w s   b e c a us e   E S A T T   f l ow s   pr o c e s s   vo i c e   w h i l e   A S A T T   f l o w s   pr o c e s s   v i de o   a ppl i c a t i o n  pa c ke t s ,   w h i c h  h a s   l a r ge   p a c ke t   s i z e s   [17] .   T h e   N A T   a ppl i c a t i o n s   a r e   c o n s i de r e d  a s   n o n - s e n s i t i v e   t o   de l a y   a ppl i c a t i o n s   a nd  i n c l u de   m a n y   t y p e s   s uc h   a s   F i l e   T ra n s f e r   P r o t o c o l   (F T P ),   H y pe r t e xt   T ra n s f e r   P r o t o c o l   (H T T P ),   E m a i l ,   . e t c .   A l t h o ug h   N A T   t ra f f i c   i s   n o t   s e n s i t i v e   t o   de l a y ,   e a c h   a pp l i c a t i o n  h a s   i t s   o w n   r e qu i r e m e nt s .   T h e r e f o r e ,   a   C l a s s - B a s e d  Q ue ui n g   (CB Q )  i s   us e d   t o   di s t i n gu i s h  a m o n g   d i f fe r e nt   N A T   t ra f f i c   a n d   t o   g i v e   e a c h  g r o up  o f   t ra f f i c   a n  a pp r o p r i a t e   ra t i o   of  b a n dw i dt h.   I n  t hi s   m o de ,   N A T   t r a f f i c   i s   di v i de d  i nt o   t w o   fo r m s :   M i n o r   S e n s i t i v e   T r a f f i c   (M S T )  a nd   N o n - S e n s i t i v e   T r a f f i c   (N S T ).   M S T   t ra f f i c   pr e s e r v e s   t h e   h i g h e r   ra t i o   of   b a n dw i dt h   (A   %)  w hi l e   N S T   t ra f f i c   t a ke s   t h e   l o w e r   o n e   (B   %) .     #A l go r i t hm   1 :   s c h e dul i n g  s c h e m e #   1:   S t a r t   2:   R e c e i v i n g  T ra f f i c   (R )   3:   If   R = =   A T T ?     T h e n                                                                          / / R :   R e c e i v i n g  T r a f f i c         A T T :   A c t ua l   T i m e   t ra f f i c   4:       {   5:             If   A T = = E S A T T ?   T h e n                                                    / /   E S A T T :   E x t re m e l y   S e n s i t i v e   A c t ua l - T i m e   T ra f f i c     6:                                       {   7:                                         E S A T T = X %   b w t                                             / /   b w t :   T o t a l   B a n dw i dt h   8:                                           E l s e   {   9:                                                               A S A T T = Y %   b w t                     / / A S A T T :   A v e r a ge   S e n s i t i v e   A c t ua l - T i m e   T ra f f i c   10:                                                     } }   11:     S c h e du l e   b a s e d  o n   D R R                                                     / / D R R :   D e f i c i t   Ro un d  R o b i n     12:     G o   t o   s t e p  2 2   13:     E l s e   {   14:                         R = N A T                                                                                     / / N A T :   N o n  A c t ua l - T i m e   15:                         If   N R T = =   M S T ?   T h e n                                     / / M S T :   M i n o r  S e n s i t i v e   T r a f f i c   16:                                   {   17:                                           M S T =   A %  b w t   18:                           E l s e   {       19:                                                 N S T = B %  b w t   20:                                                     } }   21:                         S c h e du l e   b a s e d  o n   CB Q                           / / CB Q :   Cl a s s - B a s e d  Q ue ui n g   22:     G i v e   p r i o r i t y   l e v e l   E S A T T = 1,   A S A T T = 2 ,   M S T = 3,   N S T = 4    23:     S c h e du l e   b a s e d  o n   CP Q                                           / /   CP Q :   Co n t r o l -   P ri o r i t y   Q ue ui n g   24:     O ut put   25:       E n d     T h e   o b j e c t   of   a l l o c a t i n g   a   hi g h e r  b a ndw i dt h  t o   t h e   M S T   c l a s s   i s   b e c a us e   i t   s e r v e s   a   n u m b e r   o f   N A T   a ppl i c a t i o n s   a n d   m a n y   o f   t h e m   ha v e   a   l a r ge   pa c ke t   s i z e .   I n  CB Q ,   e a c h   t y pe   of   c l a s s   w i l l   b e   p r o v i de d  by   a   m i n i m u m   ra t i o   o f   b a n dw i dt h   i n   c a s e   o f   c o n ge s t i o n   [18] .   F o r  i n s t a n c e ,   i f   w e   a s s i gn  A %  a n d   B %  o f   b a n dw i dt h  ra t i o   f o r   M S T   a n d   N S T ,   r e s pe c t i v e l y ,   t h e n   A %   o f   M S T   pa c ke t s   a n d  B %  o f   N S T   pa c ke t s   w i l l   b e   s c h e dul e d  t hr o ugh  t h e   o ut pu t   po rt   i n   e a c h   r o u n d  o f   s c h e dul i n g .   I n  t h e   l a s t   s t a ge   (s e c o n d  s t a ge ),   Co n t r o l -   P r i o ri t y   Q ue ui n g   (CP Q )  i s   us e d  a s   t h e   ga t e w a y   s c h e dul e r  f o r   N A T   a nd  A T   f l ow s .   T h e   CP Q   i s   a   de v e l o pe d  s c h e dul i n g  s c h e m e   of   P Q .   In   CP Q ,   p a c ke t s   a r e   s c h e dul e d  a c c o r di n g  t o   t h e   pri o r i t y   l e v e l   a n d  a   c o n t r o l l e r,   w h i c h   m i g ht   b e   a  pe r c e nt a ge   o f   b a n dw i dt h .   T h e   m e c h a ni s m   o f   CP Q   i s   gi v i n g   e a c h   A T   a pp l i c a t i o n   a n  a p p r o pri a t e   l e v e l   of  pri o r i t y   t o   b e   s c h e dul e d  o v e r   N A T   a ppl i c a t i o n  w h i c h  de pe nds   o n  t h e   r a t i o   o f   gi v e n  b a ndw i dt h  a n d   p ri o ri t y   l e v e l .   F o r   e xa m p l e ,   E S A T T   h a s   a   s upe r i o r   c h a n c e   t o   t ra n s m i t   a n d  de l i v e r   o v e r   t h e   o t h e r   c l a s s e s   (A S A T T ,   M S T ,   a n d   N S T )   b e c a us e   E S A T T   h a s   a   h i g h e r  p r i o ri t y   l e v e l .   N e v e r t h e l e s s ,   i f   t h e   ra t i o   o f   b a n dw i dt h  Y %   i s   c o m pl e t e l y   o c c upi e d,   t h e   s c h e dul e r   w i l l   c ha n ge   t o   o t h e r  t y pe s   of   t r a f f i c   a n d   go e s   b a c k  t o   H S A T T .   T h e   s c h e du l i n g   s c h e m e   i s   i l l us t ra t e d  i n   de t a i l   i n  A l go r i t h m   1,   a nd  i t s   f l o w c h a r t   i s   p r e s e n t e d  i n  F i gu r e   3 .   I n   b ri e f ,   t h e   p r o po s e d  s c h e m e   c an   p r o v i de   t h e   Q o S   r e qui r e m e n t s   o f   t h e   i nt e g r a t e d  4G - W L A N   n e t w o r k  a n d   m a ke   o ut s t a n d i n g   i m p r o v e m e n t s   fo r   A T   t r a f f i c   (V o IP ,   v i de o   c o n f e r e n c i n g ,   e t c . )   a n d   s ui t a b l e   c h a nge s   f o r   N A T   t ra f f i c   T h e   w e i gh t s   pe r c e n t a ge   fo r   b a n dw i dt h  i s   a d a pt i v e   t o   a c hi e v e   t h e   r e qu i r e m e n t s   o f   n e t w o r k  c us t o m e r s   [19] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g     IS S N :   2088 - 8708       T w o - l e v e l   s c he d ul i ng  s c he m e   f or   i nt e gr at e d   4G - W L A N  ne t w or k   ( Moham m e d   Q as i m   T aha)   2637       F i gu r e   3 .   F l o w   c h a rt   o f   s c h e dul i ng  s c h e m e       4.   P R O P O S ED   S O LU TI O N   T h e   O pt i m i z e d  N e t w o r k  E n gi n e e r i n g  T o o l   (O P N E T )  M o de l e r   i s   a   v e r y   c o m m o n   c o m m e r c i a l   p r o duc t   a m o ng  t h e   f a m i l y   o f   O P N E T .   It   p r o v i de s   n e t w o r k  m o de l i n g   a nd  s i m u l a t i o n.   I n  t hi s   pa pe r ,   w e   us e d  O P N E T   v e r s i o n   18 . 0 - P L 2.   I n  o r de r   t o   r e p r e s e n t   t h e   p r o po s e d  m o dul e s ,   fo ur   a ppl i c a t i o n s   w e r e   us e d  i n   t h e   s i m u l a t i o n  m o de l :   V o i c e   ov e r   IP   f o r   H S A T T ;   v i de o   c o n fe r e n c i n g   f o r   M S A T T ;   F i l e   T ra n s f e r   P r o t o c o l   (F T P )  f o r   L S T ;   a n d   H y pe r t e xt   T r a n s f e r   P r o t o c o l   (H T T P )  f o r   N S T .   P CM   qua l i t y   s pe e c h   w i t h  G . 7 11  e n c o de r   s c h e m e   w a s   us e d  f o r   V o i c e   ov e r   IP .   T o   i n c r e a s e   t h e   c o n ge s t i o n   i n  t h e   n e t w o r k,   v i de o   c o n f e r e n c i n g  p a r a m e t e r  w a s   c o n f i gur e d  a t   3 0  f r a m e s / S e c   w i t h  2400   by t e s   fo r   e a c h  f ra m e .   A l s o ,   t o   c r e a t e   f urt h e r   c o n ge s t i o n  i n  t h e   n e t w o r k,   a   f ul l   l o a d   w i t h   a   f i l e   s i z e   o f   1. 7  M B   a n d   a n  I nt e r - r e que s t   T i m e   o f   5  s e c   w e r e   c o n f i gur e d  f o r   t h e   F T P   a ppl i c a t i o n.   F o r  H T T P ,   h e a v y   b r ow s i n g  w i t h   a   pa ge   i n t e r v a l   t i m e   o f   65  S e c   w a s   s e t .   E i g h t   l a r ge   i m a ge s   a nd  8  s h o r t   v i de o s   w e r e   c o n f i gur e d  f o r   H T T P .   T h e   de f a ul t   o f   b uffe r   s i z e   i n   O P N E T   w a s   s e t   a s   500  p a c ke t s .   T h e   pu r po s e   of   i n c r e a s i n g   t h e   c o n ge s t i o n  i n  t h e   n e t w o r k  w a s   t o   a s s e s s   t h e   n e t w or k ' s   pe r f o r m a n c e   i n  t h e   w o r s t   c a s e   s c e n a ri o .   T h e   c o n v e r ge d  4G - W L A N   n e t w o r k  i s   c o m po s e d  of   t w o   n e t w o r ks ,   t h e   4G   n e t w o r k ,   a nd   t h e   W L A N   n e t w o r k,   c o n n e c t e d  t hr o ug h  a n  IP   c l o ud  a s   s h o w n   i n   F i gu r e   4 .           F i gu r e   4 .   4G - W L A N   c o n v e r ge d  n e t w o r k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 ,  J u n e   2 020   :     26 33   -   2 643   2638   In  4G   s i de ,   f o ur   U E s   w e r e   us e d,   o n e   of   U E   w a s   s e t   a s   a   s o u rc e   c a l l ,   a n o t h e r   o n e   h a s   us e d   a   s o ur c e   of  v i de o   c a l l i n g ,   a nd   t h e   t w o   o t h e r s   w e r e   a s s i g n e d   f o r   H T T P   a nd  F T P .   T h e   e N o de B   i s   c o nn e c t e d   t o   t h e   b a c kb o n e   a n d  g a t e w a y   r o ut e r  t hr o ug h   t h e   10   B a s e T   l i nk.   T h e   ga t e w a y   r o ut e r   i s   c o nn e c t e d  t o   t h e   H T T P   a nd  F T P   s e r v e r s   t hr o ugh  t h e   s a m e   t y pe   of   l i n k   (10  B a s e   T   l i n k) .   T h e   L T E   n e t w o r k  w a s   c o n f i gur e d  us i n g   f o l l ow i n g   pa ra m e t e r s   s h o w n   i n  T a b l e   1.       T a b l e   1 .   T h e   p a r a m e t e r s   of  t h e   L T E   n e t w o r k   T e c h n i q u e   M IM O   w i t h   o n e   A n t e n n a   fo r  i n p u t / o u t p u t   A n t e n n a   G a i n   1 5   d Bi   P a t h   L o s s   F re e   S p a c e   Ba n d w i d t h   3 M H z       W h i l e   t h e   W L A N   s i de   c o n s i s t s   o f   fo ur   de v i c e s   a n d   o n e   A c c e s s   po i n t   (I E E E   802 . 11 n  ) .   F o ur  U E s   w e r e   us e d,   o n e   o f   t h e m   w a s   s e t   a s   V o IP   c l i e n t   a nd  c o nn e c t e d  t o   t he   V o IP   c a l l i n g   i n   t h e   4G   n e t w o r k  a n d  t h e   s e c o n d   o n e   w a s   a s s i g n e d   a s   v i de o   c l i e n t   a nd   c o nn e c t e d  t o   t h e   v i de o   c a l l i ng  i n  4G .   T h e   r e s t   o f   U E s   w e r e   a s s i g n e d  f o r   H T T P   a n d   F T P .   T h e s e   de v i c e s   w e r e   c o n f i gur e d  w i t h  t h e   s a m e   pa ra m e t e r s   a s   de v i c e s   o n   t h e   4G   s i de .   T h e   a c c e s s   po i n t   w a s   c o nn e c t e d  t o   t h e   ga t e w a y   r o ut e r  t hr o ug h  t h e   b a c kbo n e .   T h e   n e t w o r k  a l s o   c o nn e c t e d  t o   t h e   F T P   a n d   H T T P   s e r v e r s   t hr o ug h  a   ga t e w a y   r o ut e r   t o   p r o v i de   H T T P   a n d   F T P   s e r v i c e s   F i gur e   4 .   I n   t h i s   s um m a t i o n ,   w e   c o n duc t e d  a   c o m pa r i s o n   b e t w e e n   t w o   s c e n a r i o s   i n   o r de r  t o   t e s t   t h e   p r o po s e d  c o n v e r ge d  4G - W L A N   n e t w o r k.   S c e n a r i o 1w a s   t h e   b a s e l i n e   s c e na r i o ,   w h i c h  i s   t h e   w e l l - k n o w n  Q o S   s c h e m e   f o r  A T   a ppl i c a t i o n s ;   D i f f s e r v   w i t h  P r i o r i t y   Q ue ui n g.   I n,   t hi s   s c e na r i o ,   di f f e r e n t   p r i o r i t y   l e ve l s   w e r e   a s s i g n e d   t o   d i f f e r e n t   a pp l i c a t i o n s :   t h e   hi g h e s t   l e v e l   of   pri o r i t y   i s   g i v e n   t o   V o IP   (E F ) ,   t h e n  V i de o   Co n f e r e n c i n g   (A F 4 1),   a n d   t h e n  F T P   (A F 21) ,   a nd  f i na l l y   t h e   l o w e s t   pr i o r i t y   w a s   gi v e n   t o   H T T P   (CS 0 ).   F o r  t h e   4G   n e t w o r k  (L T E ) ,   t h e   G o l d   b e a r e r   ( h i g h e s t   p ri o r i t y ),   t h e   S i l v e r,   B r o n z e   w e r e   a s s i g n e d   t o   V o IP ,   v i de o   c o n f e r e n c i ng,   a n d  t h e   F T P   a n d   H T T P ,   r e s pe c t i v e l y .   S c e n a r i o   2  w a s   t h e   i m pl e m e n t a t i o n   o f   o ur   p r o po s e d  s c h e dul i n g  s c h e m e ,   t ha t   i n c l ude d  i m p l e m e n t a t i o n   i n  t h e   c o n v e r ge d  4G - W L A N   n e t w o r k.   I n  t hi s   s c e n a ri o ,   w e   s e t   t h e   s a m e   p ri o ri t y   l e v e l   of   D i f fs e r v   a n d   Q CI   a s   i n  S c e n e r i o   1   [ 20].   H ow e ve r ,   t h e   p r o po s e d  s c h e dul i n g   s c h e m e   w a s   i m pl e m e n t e d  b a s e d  o n   a l l o c a t e d  b a n dw i dt h  r a t i o s .   T h e   ra t i o s   of   b a n dw i dt h  w e r e   16%   f o r   H T T P ,   24 %  f o r  F T P ,   35 %  f o r  v i de o   c o n fe r e n c e ,   a n d   25 %  f o r  v o i c e   t r a f f i c .   T h e   s i m ul a t i o n  w a s   r u n   f o r   10  m i n s.       5.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N     In  o r de r   t o   e v a l ua t e   t h e   e ff e c t   of   s c h e m e   o n   t h e   c o n v e r ge d  4G - W L A N   n e t w o r k,   di f f e r e n t   m e t ri c s   w e r e   c o l l e c t e d  a n d   a na l y z e d  s uc h   a s   M e a n  O p i n i o n   S c o r e   (M O S ),   e n d - to - e nd  de l a y ,   j i t t e r,   a n d   p a c ke t   l o s s .     5 . 1 .     En d - to - e n d   d e l ay       T h e   e n d - to - e n d  de l a y   i s   o n e   o f   t h e   e s s e n t i a l   f a c t o r s   t o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   n e t w o r k.   E a c h  t y pe   of   A T   a pp l i c a t i o n s   (V o IP ,   V i de o   Co n f e r e n c i ng,   e t c )  r e qui r e s   t h e   s pe c i f i e d  ra n ge   o f   e n d - to - e n d   de l a y   w h i c h  h a s   t o   b e   l e s s   t ha n   t h e   t hr e s h o l d  a s s i g n e d  b y   Ci s c o   a n d   IT U .   T h e   t hr e s h o l d   v a l ue   o f   e n d - to - e n d  de l a y   fo r   v i de o   a n d  v o i c e   i s   150  m s   [ 21 ] .   If   t h e   v a l ue   o f   de l a y   be c o m e s   h i g h e r  t ha n   t h e   t hr e s h o l d ,   t h e   e nd  us e r   w i l l   n o t i c e   a   de g r a d a t i o n  i n  s e r v i c e .   I n  t hi s   w o r k,   t h e   e n d - to - e n d   de l a y   w a s   c o l le c t e d  fo r   A T   a p pl i c a t i o n s :   v i de o   a n d  V o IP .   T h e   a v e ra ge   e n d - to - e nd  de l a y   fo r   V o i c e   ov e r   IP   a n d   v i de o   i nt e ra c t i v e   a pp l i c a t i o n  f o r   t h e   P Q D   a n d   t h e   T L S S   s c e n a r i o   a r e   p r e s e nt e d  r e s pe c t i v e l y   i n   F i gu r e   5   (a   a n d   b) .   A l t h o ug h   t h e   t w o   l i n e s   o f   vo i c e   ove r   IP   a r e   w i t h i n  t h e   s u i t a b l e   ra n ge   de l a y ,   t h e   de l a y   i s   de c r e a s e d  f r o m   135  t o   120  m s e c   w h e n  t h e   p r o po s e d  s c h e m e   i s   i m p l e m e nt e d  a s   e xpl a i n e d   i n  F i gu r e   5   ( a ) .   T h e   e n d - to - e n d   de l a y   l i n e   s t a r t e d   w i t h  12 9  m s e c   a n d  c o nt i n ue   i n c r e a s e d  t o   s t a b i l i z e   a r o un d   t h e   138   m s e c   f r o m   t h e   300 t h   s e c o n d  u n t i l   t h e   e n d   o f   t h e   t e s t   t i m e .   H ow e v e r ,   t h e   l i n e   g ra p h   c o nt i n ue d   s t a b l e   a r o un d   120   m s e c   v a l ue   a l o ng  t e s t   t i m e   i n  t h e   V o i c e   ov e r   IP   T L S S   s c e na r i o .   V a l ue s   o f   de l a y   a r e   m o r e   s t a b l e   i n  T L S S   r a t h e r   t ha n  P Q D   ,   a n d  t h e r e   i s   a   s l i g ht   d e c r e a s e   i n  de l a y   w a s   o b s e r v e d.   T h i s   i s   e xpe c t e d  r e s ul t   b e c a us e   t h e   E F   c l a s s   g ra nt e d  a   hi g h   p r i o r i t y   fo r   t h e   V o IP   a pp l i c a t i o n  i n  t h e   c a s e   o f   P Q D   a n d  h i g h e r   p r i o r i t y   w i t h  c e r t a i n  b a n dw i dt h  i n  c a s e   o f   T L S S   (t h e   p r o po s e d  s c h e m e ).   F i gu r e   5   (b )   de m o n s t r a t e s   t h e   a v e ra ge   e nd - to - e n d   de l a y   (E 2 E )  l i n e s   f o r   v i de o   i n t e r a c t i v e   a ppl i c a t i o n   fo r   b o t h   s c e na r i o s .   I t   i s   o bv i o us   t h e r e   w a s   a   m a j o r   i m p r o v e m e nt   i n   t h e   a v e ra ge   pa c ke t   e n d - to - e n d  de l a y   fo r   v i de o .   T h e   v a l ue   o f   E 2E   de l a y   m ov e d  f r o m   t h e   n o n - a c c e pt a b l e   r a nge   (16 0  m s e c   i n  t h e   s e c o n d   3 50  a n d   18 0  m s e c   i n   t h e   s e c o n d  450)  i n  c a s e   o f   t h e   P Q D   s c e n a r i o   t o   a n   a c c e pt a b l e   v a l ue   (60  m s e c   i n   t h e   s e c o n d  350  a nd  63   m s e c   i n  t h e   s e c o n d  4 50)   i n  t h e   p r o po s e d  s c h e m e   (T L S S ).   I n  s um m a r y ,   t h e   E 2E   de l a y   fo r   t h e   v i de o   w a s   r e duc e d  by   61%.   T h i s   i s   b e c a us e   a   c e r t a i n   w e i g h t   o f   b a n dw i dt h   (3 5% )  w a s   a s s i g n e d  a n d   gi v e n   t o   t h e   v i de o   pa c ke t s   b y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g     IS S N :   2088 - 8708       T w o - l e v e l   s c he d ul i ng  s c he m e   f or   i nt e gr at e d   4G - W L A N  ne t w or k   ( Moham m e d   Q as i m   T aha)   2639   D RR   a n d   CP Q   i n  c a s e   o f   t h e   p r o po s e d  s c h e m e .   I n  c o n t r a s t ,   v i de o   pa c ke t s   i n  t h e   P Q D   s c e n a ri o   w e r e   n o t   gua r a nt e e d  b e c a us e   t h e   hi g h e s t   p ri o ri t y   w a s   gi v e n   t o   v o i c e   ove r   IP   t hr o ug h  t h e   E F   c l a s s   w h i l e   t h e   v i de o   pa c ke t s   w e r e   g i v e n   t h e   s e c o n d   p r i o r i t y   l e ve l   t hr o ug h  A F 41 .   T h e r e f o r e ,   t h e   v i de o   c a n  b e   s e n t   t hr o ug h   t h e   que ue   o nl y   i n  c a s e   t h e r e   i s   n o   v o i c e   pa c ke t   i n  a   q ue ue .   T h a t   m e a n s   v i d e o   pa c ke t s   m i g h t   w a i t   a   l o n g   t i m e   i n  t h e   P Q D   s c e n a r i o   [22 ].           (a )   (b )     F i gu r e  5 .   A v e r a ge   E nd  t o   E n d   de l a y :   (a ) .   V o IP ,   (b ) .   V i de o   Co n f e r e n c i n g       5 . 2 .    Ji t te r     J i t t e r   o r   D e l a y   V a ri a t i o n  i s   a   m a j o r  m e t ri c   f o r   A T   a pp l i c a t i o n s   b e c a us e   i t   p l a y s   a n   i m po r t a n t   r o l e   t o   de t e r m i n e   t h e   s i z e   o f   t h e   b e s t   b uf fe r  f o r   a ppl i c a t i o n s .   T h e   v a l u e   o f   j i t t e r  f o r  v i de o   a n d   v o i c e   a ppl i c a t i o n s   s h o ul d  b e   l e s s   t h a n  30  m s ,   a nd  25 ,   r e s pe c t i v e l y   [23 ] .  A v e r a ge   pa c ke t   j i t t e r  f o r   v o i c e   ov e r   IP   a n d   v i de o   a ppl i c a t i o n s   f o r   t h e   P Q D   a n d   T L S S   s c e n a ri o s   a r e   p r e s e nt e d  i n  F i gu r e   6 .  T h e   f i gur e   s h o w s   t ha t   t h e   v a l ue s   o f   J i t t e r  f o r  v o i c e   o ve r   IP   i n   b o t h  s c e n a ri o s   a r e   w i t h i n  t h e   a c c e pt a b l e   ra n ge .   I n   t h e   c a s e   o f   P Q D   s c e n a r i o ,   t h e   v a l ue   o f   j i t t e r  de l a y   w a s   a r o un d   10   m s   a l o n g   t h e   t e s t   t i m e ,   b ut   i n   c a s e   o f   T L S S   s c e n a ri o ,   t h e   v a l ue   s t a rt e d  w i t h  15   m s   a n d   t h e n  s t a rt e d  t o   i n c r e a s e   u n t i l   r e a c h  t o   t h e   v a l ue   23   m s   a t   t h e   s e c o n d  180   a nd  t h e n   s t a b l e   a t   a r o u n d   t hi s   v a l ue   t hr o ug h o ut   t h e   t e s t   t i m e .   E v e n  t h o ug h  t h e   V o i c e   ov e r   IP   i s   a s s i g n e d   hi gh  p ri o ri t y   l e v e l   i n   b o t h  s c e na r i o s ,   b ut   t h e r e   w a s     a n   i n c r e a s e   i n  j i t t e r   v a l ue s   i n   c a s e   o f   T L S S .   T h i s   i n c r e a s e   i s   pr e di c t a b l e   b e c a us e   i n  c a s e   o f   P Q D   t h e   s c h e dul e r   w i l l   p r o c e s s   a l l   v o i c e   pa c ke t s   a s   l o n g   a s   t h e r e   i s   a   p a c ke t   i n  t h e   que ue   b ut   i n  c a s e   o f   T L S S   (p r o po s e d  s c h e m e ),   t h e   s c h e du l e r   i s   m o v e d  t o   s c h e dul e   o t h e r  a p pl i c a t i o n s   w h e n  t h e   w h o l e   a s s i g n e d  v o i c e   b a n dw i dt h  i s   o c c upi e d   a s   e xpl a i n e d   b e f o r e .           F i gu r e   6 .   A v e r a ge   J i t t e r  ( m S e c )  o f   V o i c e   o ve r   IP   f o r   b o t h  S c e n e ri e s       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 ,  J u n e   2 020   :     26 33   -   2 643   2640   T h e   p a c ke t   j i t t e r  o f   t h e   v i de o   i nt e ra c t i v e   a pp l i c a t i o n  f o r   bo t h  s c e n e ri e s   is   s h o w n   i n  F i gu r e   7 .   In   t h e   c a s e   o f   t h e   b a s e l i n e   s c e n a r i o ,   j i t t e r   v a l ue s   i n c r e a s e d  g ra dua l l y   un t i l   i t   r e a c h e d  t h e   v a l ue   o f   162. 5  m s   i n  t h e   4 00t h  s e c o n d   a nd   t h e n  c o n t i n ue d   a r o u n d   t h i s   v a l ue   a l o ng  t h e   r e s t   o f   t h e   t e s t   t i m e .   T hi s   h a p pe n s   b e c a us e   t h e r e   i s   a   po s i t i v e   r e l a t i o n s hi p  b e t w e e n   t h e   v a l ue s   of   de l a y   a nd  t e s t   t i m e ,   t h e   n u m b e r   o f   pa c ke t s   i s   i n c r e a s e d  by   fo r w a r d i n g  t h e   s i m ul a t i o n   t i m e .   T h e r e f o r e ,   t h e   de l a y   v a r i a t i o n   o f   i n t e r a c t i v e   v i de o   w i l l   i n c r e a s e ,   e s pe c i a l l y   i f  a   que ue   c o nt a i n s   o n  v o i c e   pa c ke t s .   Y e t ,   t h e r e   i s   a  s i g n i f i c a n t   i m p r o v e m e n t   w h e n  t h e   p r o po s e d  s c h e m e   i s   a ppl i e d.   T h e   de l a y   r e duc e d  f r o m   150  t o   6  m s   i n   t h e   30 0t h   s e c o n d.   W h e n   t h e   p r o po s e d  s c h e m e   i s   i m p l e m e n t e d,   t h e   de l a y   w a s   i m p r o v e d  a n d   m o v e d  f r o m   a   n o n - a c c e pt a b l e   t o   a n  a c c e pt a b l e   ra n ge .   T h e   r e a s o n  b e h i nd   t hi s   r e m a r k a b l e   i m p r o v e m e n t   i s   b e c a us e ,   in   t h e   P Q D   S c e na r i o ,   t h e   v i de o   pa c ke t s   ha s   a   c h a n c e   t o   b e   de l i v e r e d   o nl y   i f   t h e r e   a r e   n o   v o i c e   pa c ke t s   i n  6 th e   q ue ue   w h i l e   i n  T L S S   S c e n a r i o ,   t h e   c ha n c e   f o r   v i de o   pa c ke t s   t o   s e nd  i s   hi g h e r   s i n c e   t h e   r a t i o   o f   b a n dw i dt h  i s   b o o ke d  f o r   v i de o   a ppl i c a t i o n.   T h e   qua l i t y   o f   vo i c e   i s   m e a s u r e d  by     me a  t r i c   c a l l e d  M e a n  O pi ni o n  S c o r e   (M O S ).   T h e   M O S   i s   s c a   a l e   t ha t   s t a rt s   w i t h   s c a l e   1  a n d   s c s c a l e s .    O n e   m e a n s   t h e   l o w e s t   qua l i t y   w h i l e   f i v e   r e p r e s e n t s   t h e   hi g h e s t   qu a l i t y   [21 ].   If   t h e   v a l ue   o f   M O S   be c o m e s   l ow e r   t ha n   2 ,   t h e n  t h e   v o i c e   b e c o m e s   us e l e s s   a n d   t h e   v a l ue   i s   c o n s i de r e d  una c c e pt a b l e   by   e n d  us e r s   [24 ] .   F i gu r e   7   (b )   s h o w s   t h e   v a l ue s   of   M O S   fo r   V o i c e   ov e r   IP   i n  c a s e   o f   t h e   p r o po s e d   s c h e m e .   I n  t hi s   s i m ul a t i o n ,   G . 7 12  c o de c   s c h e m e   w a s   us e d  f o r   t h e   V o i c e   ove r   IP   a ppl i c a t i o n.   B a s e d  o n   t h e   s t a nda r d   f o r   G . 712  c o de c ,   t h e   de s i r e d  v a l ue   o f   M O S   i s   4.   I n  T L t h e   S S   s c e na r i o ,   t h e   de s i r e d  v a l ue   w a s   a c hi e v e d  a s   s h o w n   i n  F i g u r e   8 .   T h e   M O S   v a l ue   s t a rt s   w i t h  4   a t   t h e   i n i t i a l   s i m ul a t i n o   t i m e ,   a nd  t h e n   s t a b l e   a r o un d   4 . 1  du r i ng  s i m u l a t i o n  t i m e .           (a )   (b )     F i gu r e   7 .   ( a )  A v e r a ge   j i t t e r  ( m S e c )  o f   i n t e r a c t i v e   v i de o   fo r   P Q D   a n d   T L S S ,  (b )  M e a n  o pi ni o n  s c o r e   (M O S )       5 . 3 .    Tr affi c   l o s s   fo r   at  ap p l i c ati o n s   T r a f f i c   l o s s   i s   t h e   a m o unt   o f   l o s t   t ra f f i c   f r o m   t h e   s o ur c e   t o   t h e   de s t i na t i o n.   I t   us ua l l y   m e a s ur e d  i n   ra t i o ,   s o   t h e   a m o u n t   o f   l o s t   t r a f f i c   i s   di v i de d  o n   s e n t   t ra f f i c   a c c o r di n g   t o   (1 ) .     T r a f f i c   L os s   %=   S o u r c e   t r a f f i c –   r e c e i v e d  t ra f f i c   /   S o ur c e   t r a f f i c . ×   100 %   (1 )     T h e   a v e ra ge   v o i c e   ov e r   IP   t ra f f i c   s e n t / r e c e i v e d  l i n e s   f o r   t h e   P Q D   a n d   T L S S   s c e n a ri o   i n  t h e   W L A N - 4G   n e t w o r k  a r e   s h o w n   i n   t h e   F i gu r e   8  (a ).   I t   i s   o b v i o us   t h e r e   i s   n o   t ra f f i c   l o s s   h a ppe n e d  i n   b o t h   s c e na r i o s ,    t h e   r e a s o n  b e hi n d   t h a t   b e c a us e   vo i c e   a ppl i c a t i o n  ha s   b e e n  gi v e n   t h e   hi g h e r  p r i o r i t y   i n  b o t h  s c e na ri o s .   O n e   o f  t h e   v o i c e   a ppl i c a t i o n’s   r e qui r e m e n t s   i s   t ha t   t h e   t r a f f i c   l o s s   s h o ul d  b e   z e r o ,   s o   t h e   p r o po s e d  s c h e m e   a c h i e v e d   t h i s   m a i n  r e q ui r e m e n t .   A v e r a ge   T ra f f i c   S e n t /   R e c e i ve d  o f   i nt e ra c t i v e   v i de o   fo r  P Q D   a n d   T L S S   s c e n a ri o s   a r e   pr e s e nt e d  i n  F i gu r e   8   (b ) .  I n  t h e   u s e   o f   P Q D   s c e n a ri o ,   t ra f fi c   l o s s   oc c ur s   for   in   s t a n d ,  i n   t h e   700t h  s e c o n d   t h e   v a l ue   o f   s e n t   t ra f f i c   w a s   a r o u n d   108   K b y t e s / s e c   w h i l e   r e c e i ve d  t r a f f i c   w a s   a r o u n d   80   K by t e s / s e c .   I n  o t h e r  w o r ds ,   t h e   t r a f f i c   l o s s   r a t i o   of   i nt e ra c t i v e   w a s   a r o u n d  26 %  i n   t h e   u s e   o f   P Q D   s c e n a ri o .   T hi s   l o s s   ra t i o   i s   in   t h e   a c c e pt a b l e   r a n ge   f o r  v i de o   a ppl i c a t i o n s   b a s e d  o n  Ci s c o   a n d   IT U   [2 5].   T h i s   l o s s   i s   b e c a us e   t h e   i n t e r a c t i v e   v i de o   w a s   gi v e n   t h e   s e c o n d  p ri o ri t y   l e ve l   a n d   i t   ha s   n o t   g i v e n   a n y   s pe c i f i c   r a t i o   o f   b a n dw i dt h ,   s o   t h e   v i de o  pa c ke t s   a r e   s e n t   i f   a n d   o n l y   i f   t h e r e   a r e   v o i c e   pa c ke t s   i n  t he   que ue   a c c o r di n g   t o   t h e   m e c ha n i s m   o f   p r i o ri t y   que e n i n g   s c h e dul e r.   I n  c o n t ra s t ,   i n  c a s e   o f   T L S S   s c e n a r i o ,   t r a ff i c   l o s s   r a t i o   i s   z e r o ,   s o   t h e r e   i s   n o   d r o p  i n  t ra f f i c   b e c a us e   i nt e ra c t i v e   v i de o   t ra f f i c   h a s   b e e n   a s s i g n e d  t h e   hi g h e s t   r a t i o   b a ndw i dt h   (35 %)  w i t h   a n   a s s u r e d  p ri o r i t y   l e v e l .   T h a t   m e a n s   t h e   v i de o   pa c ke t s   a r e   gu a r a nt e e d  t o   b e   de l i v e r e d  e ve n   i f   t h e r e   i s   a   i n ge s t i o n   i n   t h e   n e t w o r k.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g     IS S N :   2088 - 8708       T w o - l e v e l   s c he d ul i ng  s c he m e   f or   i nt e gr at e d   4G - W L A N  ne t w or k   ( Moham m e d   Q as i m   T aha)   2641       (a )   (b )     F i gu r e   8 .  ( a )   A v e r a ge   t ra f f i c   s e n t ,   (b )  A v e r a ge   i n t e ra c t i v e   v i de o   t r a f f i c   s e n t       5 . 4 .    Tr affi c   l o s s   r ati o   fo r   N R T  ap p l i c a ti o n s   F i gu r e   9 - a   s h o w s   t h e   a v e r a ge   F T P   t r a f f i c   s e n t / r e c e i ve d  pe r  s e c o n d  f o r   t h e   P Q   a nd   t h e   T L S S   s c e na r i o s .   A s   s h o w n  i n  F i g u r e   8   (b ) ,   t h e   v a l ue s   o f   t r a f f i c   s e n t   d r o ppe d  a t   t h e   r e c e i ve r   s i de   t hr o ug h o ut   a l l   t h e   t e s t   t i m e   i n  c a s e   of   P Q   s c h e m e .   F o r  e xa m pl e ,   t h e   v a l ue   o f   t ra f f i c   s e n t   w e r e   a r o u n d   480   a n d   570   K by t e s / s e c   i n  t h e   s e c o n d  300t h  a nd   700 t h  r e s pe c t i v e l y ,   w h i l e   t h e   t r a f f i c   r e c e i v e d  365  a nd  49 0  K b y t e s / s e c   a t   t h e   s a m e   m e n t i o n e d   s e c o n ds .   T h e   t r a f f i c   l o s s   r a t i o   w a s   a r o u n d   15 - 22% .   H ow e v e r ,   t h e   t ra f f i c   l o s s   ra t i o   r e duc e d  r e m a r k a b l y   w h e n  t h e   p r o po s e d   s c h e m e   i s   i m p l e m e nt e d .   A s   p r e s e n t e d  i n  t h e   F i gu r e   9  ( a ) ,   t h e r e   i s   n o   m a j o r   d r o p  i n   t r a f f i c   s e n t / r e c e i v e d,   t h e   l o s s   ra t i o   w a s   a l m o s t   z e r o .   F o r  e xa m p l e ,   i n  t h e   7 00t h  s e c o n d,   t r a f f i c   s e n t   w a s   a r o u n d   490   h ,   h o w e v e r ,   t h e   r e c e i v e d r a f f i c   w a s   a r o und  488 ,   s o   l o s s   r a t i o   w a s   a r o und   0 - 1%.   T h e   H T T P   t ra f f i c   s e n t / r e c e i v e d  fo r   bo t h   P Q D   a nd   T L S S   s c h e m e   i s   s h o w n   i n  F i gu r e   9   (b ) .  I n  t h e   c a s e   of   t h e   P Q D   s c e na r i o ,   t h e r e   i s   a  n o t i c e a b l e   t ra f f i c   l o s s   duri n g  t h e   t e s t   t i m e .   F o r   e x a m p l e ,   t h e   t ra f f i c   s e n t   w e re   50  a nd  6 2  K by t e s / s e c   i n  t h e   300 t h   a n d   700 t h   s e c o n ds ,   w hi l e   t h e   t r a f f i c   r e c e i v e d  w e r e   37   a n d   48   K by t e s / s e c ,   i n  t h e   300t h  a n d   700 t h   s e c o n ds ,   r e s pe c t i v e l y .   T h e r e f o r e ,   t h e   r a t i o   l o s s   w a s   a r o u n d  2 2 - 26% .   N e v e r t h e l e s s ,   ( T L S S ),   a n   i m p r o v e m e n t   h a ppe n e d   i n  t ra f f i c   l o s s   i n  c a s e   o f   t h e   p r o po s e d   s c h e m e .   F o r  i n s t a n c e ,   i n  t h e   300 t h  a nd   700 t h  s e c o n ds ,   t h e   t ra f f i c   s e n t   w a s   35   a nd   42  K by t e s / s e c   w h i l e   t h e   t r a f f i c   r e c e i v e d  w a s   32  a n d   41   K by t e s / s e c ,   r e s pe c t i v e l y .           (a )   (b )     F i gu r e   9 .   ( a)   A v e r a ge   F T P   T ra f f i c   s e n t / r e c e i v e d ,  (b )   A v e r a ge   H T T P   t ra f f i c   s e n t / r e c e i v e d       T h a t   m e a n s ,   t h e   d r o p  r a n ge   b e c a m e   a pp r o xi m a t e l y   7 - 9  %  i n s t e a d  o f   22 - 27%.   T hi s   i m p r o v e m e n t   o c c urr e d  b e c a us e   t h i s   a p pl i c a t i o n   w a s   a s s i g n e d  c e r t a i n  b a nd w i dt h   f o r   t hi s   a p pl i c a t i o n   t o   s c h e dul e   t h e   p a c ke t s .   A l t h o ug h   t h e r e   i s   a   s l i g ht   i m p r o v e m e n t   i n  t h e   t r a f f i c   l o s s   i n   t h e   pr o po s e d  s c h e m e ,   t h e   t ra f f i c   w a s   n o t   s t a b l e   a nd  als o   t r a f f i c   l o s s   w a s   n o t   w i t h  a c c e pt a b l e   v a l ue   b e c a us e   t h i s   c l a s s   w a s   gi v e n   t h e   l o w e s t   l e v e l   of   pr i o r i t y   a n d   a   s m a l l   w e i ght   f o r   t h e   b a n dw i dt h.   I n   c a s e   o f   i n c r e a s e d  c o n ge s t i o n   i n   t h e   n e t w o r k,   t h e   hi g h e r  p ri o r i t y   i s   go i n g   t o   R T   a pp l i c a t i o n s   s uc h  a s   V o i c e   a n d  V i de o .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 ,  J u n e   2 020   :     26 33   -   2 643   2642   5 . 5 .    Th r o u gh p u t  i n   th e   n e tw o r k   T h e   t hr o ug h put   of  t h e   n e t w o r k   i s   de f i n e d  a s   t h e   qu a n t i t y   of   da t a   ra t e   t ha t   i s   p r o duc e d  by   a   n e t w o r k   [2 6] .   W e   c o l l e c t e d  t w o   t y p e s   of   t hr o ug h pu t :   4G   D ow n l i n k   T hr o ughput   a nd  W L A N   T hr o ug h put .     T h e   t hr o ug h pu t   o f   L T E   a n d   W L A N   fo r   b o t h   s c e na ri o s   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   1 0 .  B a s e d  o n   t h i s   f i gu r e ,   t h e   t hr o ug h put   o f   L T E   a n d  W L A N   ha s   b e e n   i m p r o v e d  w h e n   t h e   p r o po s e d   s c h e m e   (T L S S )  i s   i m p l e m e nt e d.   F o r   L T E   S i de ,   t hr o ug h put   i n c r e a s e d   f r o m   315 0  t o   34 20   K b i t s / S e c   i n  t h e   700 t h  s e c o n d  a s   s h o w n   i n  F i gu r e   10 .  L i ke   t hr o ug h pu t   f o r   L T E ,   t hr o ug hput   f o r   W L A N   s i de   ha s   a l s o   i n c r e a s e d  f r o m   1 650   t o   1 910   K b i t s / S e c   i n   t h e   700t h .   W e   n o t i c e   a l s o   t h e   t hr o ug h p ut   o f   W L A N   i n   c a s e   of   T L S S   h a s   n o t   b e e n   i m p r o v e d  i n   t h e   f i r s t   50  s e c o n ds   o f   t h e   t e s t   t i m e   w h i l e   i t   i s   i n c r e a s e d  a n d  i m p r o v e d  i n s t a nt l y   fo r   t h e   L T E   s i de .           F i gu r e   1 0 .   A v e ra ge   t hr o ug h p ut   (K b i t s / s e c )  f o r   L T E   do w n l i n k   a n d   W L A N   f o r   b o t h   s c e na r i o s       T h i s   o c c ur s   b e c a us e   t h e r e   i s   n o   c o n ge s t i o n  i n  t h e   f i r s t   55   s e c o n ds   f o r   W L A N   w h i l e   t h e   c o n ge s t i o n  o c c urr e d   a t   t h e   b e gi nn i ng  i n  t h e   L T E   n e t w o r k.   T h e   c o n f i gu ra t i o n   o f   m o s t   a ppl i c a t i o n s   w as   s e t   t o   i n c r e a s e   a s   t h e   t i m e   p a s s e d.   T h e   s c h e dul i n g   i n  t h e   PQD   s c e na r i o   c o ul d  n o t   r e duc e   t h e   c o n ge s t i o n;   o n   t h e   o t h e r  h a nd ,   t h e   p r o po s e d  s c h e m e   ( T L S S )  t r i e d   t o   a l l e v i a t e   t h e   c o n ge s t i o n.   I n  o t h e r  w o r ds ,   w h e n  t h e   pa c ke t   l o s s   a n d   de l a y   a r e   r e duc e d,   t h e   t hr o ug h put   i s   i n c r e a s e d.   A s   a   r e s ul t ,   t h e   t hr o ug h put   i n c r e a s e d  by   8. 5 %   i n  (4G )   L T E   a n d   1 5%   fo r   W L A N .   T h e   i m p r o v e m e n t   i n   t hr o ug h pu t   r e s ul t e d   f r o m   r e d uc i n g   i n  de l a y   a n d   pa c ke t   l o s s   w h e n  t h e   p r o po s e d   s c h e m e   w a s   i m pl e m e n t e d .   T h e r e   i s   a   r e l a t i o n  b e t w e e n   t h e   t hro ugh put   a n d  t ra f f i c   l o s s   a n d  de l a y .   T h e   ( 2 )   e xpl a i n s   t h e   r e l a t i o n s h i p  b e t w e e n       a n d  t h e   d a t a   ra t e .     = ( − ) ∗     (2 )     W h e r e :   R   i s   d a t a   ra t e   (b y t e s / s e c ) ,  t   is   t i m e   (s e c ) ,    i s   a v a i l a b l e   P a c ke t s   i n   q ue ue   m ul t i p l i e d  b y   t h e i r   s i z e   (by t e s )   A c c o r di n g   t o   (2 ),   t h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   P   a nd   R   i s   i n  i n v e r s e   e - r e l a t i o n s hi p   w h e n     a s s um e d   c o n s t a nt .   Ide a l l y ,   i f   t h e   a rri v a l   r a t e   e qua l   t o   t h e   da t a   r a t e   (R =   ),   i t   m e a n s   t h e r e   i s   n o   que ue   o r  t h e r e   i s   n o   p a c ke t s   s t o r e d,   i n   o t h e r   w o r ds ,   t h e   de l a y   of   pa c ke t   que ui n g   i s   e qu a l   t o   z e r o .   S ub s t i t ut i ng  ( 2 )   i n   1  w o ul d  y i e l d   ( 3 ).     =   ( − ) ∗                           = ( − ) ∗       ( 3 )     B a s e d  o n   ( 3 ) ,   t h e   da t a   r a t e   i s   i n  a n  i n v e r s e   r e l a t i o n s h i p   w i t h  t h e   que ui ng  de l a y ,   m e a ni n g   t h e   s e r v i c e   da t a   ra t e   i n c r e a s e s   w h e n  t h e   q ue ui n g   de l a y   de c r e a s e s .         6.   C O N C LU S I O N   In   t h i s   p a pe r ,   a   s c h e dul i ng  s c h e m e   f o r   a   4G - W L A N   c on v e r ge d  n e t w o r k  h a v e   b e e n   p r o po s e d.   T h e   m e c h a ni s m   o f   t hi s   s c h e dul i ng  i s   t o   s e pa r a t e   t ra f f i c   b a s e d  o n   t h e i r  t y pe s   i n t o   A T   a n d   N A T .   T h e   t r a f f i c   c r o s s e s   t hr o ug h   t h e   D R R   i n  c a s e   o f   A T   a pp l i c a t i o n s   a nd  CB Q   f o r   N A T .   CP Q   t h e n   t r a n s po r t s   t h e   p a c ke t s   b a s e d  o n   t h e   a l l o c a t e d   b a ndw i dt h   a n d  p r i o ri t y   l e v e l .   T h e   p r o po s e d  s c h e m e   h a s   b e e n   a pp l i e d  i n   t h e   4G - W L A N   c o n v e r ge d  n e t w o r k  i n  o r de r  t o   i m p r o v e   i t s   pe r f o r m a n c e .   S e v e ra l   m e t ri c s   (e n d   t o   e n d  de l a y ,   M O S ,   J i t t e r,   P a c ke t   l o s s ,   a n d   t hr o ug h pu t )   h a v e   b e e n   c o l l e c t e d  t o   e v a l ua t e   t h e   pe rfo r m a n c e   o f   t h i s   c o n v e r ge d  n e t w o r k.   S i m u l a t i o n  r e s ul t s   h a v e   p r e s e n t e d  o b v i o u s   i m p r o v e m e n t s   f o r   A T   a ppl i c a t i o n s .   T h e   de l a y   of   E S A T T   t ra f f i c   (e . g.   V o IP )  i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.