Network and cross-platform SaaS performance: a case study

Abstract

The traditional role of a personal computer is dramatically changing with the shift towards cloud-based services. Cloud computing and storage provides end-users with universal access to their data across various devices, coherent application and service experience, and substantially decreases hardware requirements for end-user clients (personal computers). However, this cloud-oriented paradigm requires the redesign of applications and services, as well as a serious analysis of the current situation and proper scaling of access networks since this new paradigm changes everyday habits of end-users. This work is focused on the impact of cloud-based applications (using the paradigm of Software as a Service (SaaS)) on access networks, analyzes the network and the application behavior, while also addressing application usability and Quality of Experience (QoE) in different scenarios. A detailed study of the impact on access networks imposed by such cloud-based services (and vice versa) is currently missing, especially in the case of bandwidth-constrained, high-latency mobile access networks. Furthermore, this work involves analysis of various cloud-based applications, namely office tasks (text, presentation, and spreadsheet editing), in different combinations and executed on different hardware and software platforms with different levels of integration with cloud-based services. Network traffic analysis will be executed, including collecting Wireshark traces of the generated and received traffic, correlated with specific executed tasks. The impact of network congestion and latency is also examined in the QoE focused section. The work discussion is broken down into individual hypotheses, reflecting expectations regarding behavior of SaaS applications, data volume of the network, and QoE of the end user. Different end-user experience metrics are used in combination with network-based monitoring (including peak and average bandwidth measurements, latency, packet loss, etc.).

O conceito tradicional de computador pessoal está a mudar drasticamente com a mudança de paradigma para a utilização de serviços disponíveis através da nuvem (cloud-based services). A computação e armazenamento na nuvem possibilita aos utilizadores finais o acesso universal aos seus dados através de diversos dispositivos, um acesso coerente às aplicações e, respetiva, qualidade de serviço, reduzindo substancialmente os requisitos de hardware dos utilizadores finais (nos computadores pessoais). No entanto, a mudança para o paradigma da computação em nuvem exige que se repense não só as aplicações e serviços, mas também exige um estudo sério sobre o panorama atual e a adequada escalabilidade das redes de acesso, uma vez que existe alteração nos hábitos diários dos utilizadores. Este trabalho foca-se no estudo do impacto da utilização das aplicações da nuvem (usando o paradigma de Software-as-a-Service (SaaS)) nas redes de acesso, na usabilidade das aplicações e na Qualidade da Experiência (QoE) em vários cenários. Atualmente não existe um estudo detalhado sobre o impacto que estes serviços disponibilizados pela nuvem têm nas redes de acesso, especialmente nos casos das redes de acesso móveis que apresentam por si só restrições consideráveis de largura de banda e elevada latência. O estudo contempla a análise da utilização de várias aplicações da nuvem, nomeadamente, tarefas de escritório (edição de texto, edição de apresentações multimédia, edição folhas de cálculo), combinadas e executadas em diferentes plataformas de hardware e software com diferentes níveis de integração com os serviços disponíveis na nuvem. Será efetuada uma análise do tráfego da rede, com recolha de traces do Wireshark do tráfego gerado e recebido, correlacionando-se com tarefas específicas. O impacto da congestão da rede e a latência são também examinadas na seção focada na QoE. A discussão do trabalho encontra-se distribuída individualmente pelas várias hipóteses formuladas e que refletem as expectativas relativamente ao comportamento das aplicações SaaS, volume de dados na rede e QoE por parte do utilizador. Diferentes métricas para a QoE são usadas, combinadas com a monitorização de parâmetros relevantes da rede (medições da largura de banda média e valores de pico, latência e perda de pacotes, etc.).