[논문]802.11 무선 네트워크에서 TCP 성능 향상을 위한 기법

장복전; 김준환; 박용진

802.11 무선 네트워크에서 TCP 성능 향상을 위한 기법
A Mechanism to improve the TCP performance in 802.11 Wireless Networks 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. TC, 통신, v.46 no.2 = no.380, 2009년, pp.97 - 103

장복전 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학부) , 김준환 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학부) , 박용진 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학부)

초록
AI-Helper

최근 802.11 무선 네트워크에서 TCP성능 향상을 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. End-to-end 연결에서 TCP성능을 결정하는 가장 큰 요인으로는 hop-count와 RTT (Round Trip Time) 이다. 본 논문에서는 TCP의 성능을 향상하기 위해, hop-count와 RTT 변경 시 적절한 CWND값을 설정하여 TCP-CEV을 변경하는 기법을 설명한다. 본 논문에서 제안한 기법은 기본 TCP 구조를 따르는 대부분의 transport 프로토콜에 적합하고, 분석적인 과정을 통해 결과를 도출한다. 시뮬레이션을 통해 제안한 기법이 체인 토폴로지에서 12%, 격자 토폴로지에서 4.9% 이상 성능이 향상되었으며, TCP window가 특정 값에 수렴하는 것을 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

Improving TCP performance has long been the focus of many research efforts in 802.11 wireless networks study. Hop count and Round Trip Time (RTT) are the critical sources which serious affect the TCP performance on end to end connection. In this paper, we analytical derived the affection and based on the analysis we propose TCP should Change its Expected Value (TCP-CEV) when hop count and RTT change by setting a reasonable CWND change rate to improve the performance. The proposed scheme is applicable to a wide range of transport protocols using the basic TCP mechanism, and the protocol behavior is analytically tractable. We show that our simple strategy improves TCP performance at least over 12% in a chain topology, 4.9% in a grid topology and improve the TCP convergence.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 end-to-end 연결에서 TCP성능을 결정하는 가장 큰 요인인 hop-count오} RTT(Round Trip Time)를 분석한다. 분석을 통해 hop-count와 RTT가 변경 시 적절한 CWND 변화율을 적용함으로서 성능을 향상 시키고, 높은 처리량을 기대할 수 있다.

가설 설정

라우팅 프로토콜은 AODV(Ad hoc On demand Distance Vector)를 사용하였다. 제한안 기법이 TCP에서 성능향상이 있음을 보일 것이다. TCP-NewReno를 수정하여, 경로상의 RTT와 hop-count를 고려한 TCP-CEV를 구현하였다.

제안 방법

Singh"는 여러 개의 패킷에 대해서 하나의 Adaptive Delayed Acknowloigement (TCP ADA)를 전송한다. Fu⑶에서는 RED라고 부르는 링크 계층 능동적 큐 관리알고리즘을 제안하였다. LRED는 ECN을 이용하여 TCP window를 고정시키고, Adaptive Pacing(AD을 이용하여 전송률을 감소시킨다.
측정한다. RTT- 제외하고 홉수(hop-count) 만 고려하여 비교하기 위해 수식 3을 적용하였다. TCP 통신 시간은 1초에서 899까지이며, 시뮬레이션은 898초 동안 동작한다.
TCP Bus的은 버퍼링 능력을 고려하였고, TCP-ELFN™은 무선 환경에서 혼잡과 라우팅 변화를 구별하기 위해 Explicit Link Failure Notification (ELFN) 을 제안하였다. ATCP와 ADTCpSF는 다른 네트워크 이벤트로부터 혼잡을 구별하기 위해 end-to-end 네트워크의 상태 변화를 감시한다.
35초 동안 동작한다. TCP-NewReno도 동일한 환경에서 테스트하였다.
제한안 기법이 TCP에서 성능향상이 있음을 보일 것이다. TCP-NewReno를 수정하여, 경로상의 RTT와 hop-count를 고려한 TCP-CEV를 구현하였다.
시뮬레이션은 NS-2(Network Simulator 2)를 사용하였고, 체인 토폴로지에서 시뮬레이션을 하였다. 노드간 거리는 적당히 200미터로 고정하여 배치하였고, 6홉과 8홉, 두 가지 체인을 테스트하였다. 라우팅 프로토콜은 AODV(Ad hoc On demand Distance Vector)를 사용하였다.
분석을 통해 hop-count와 RTT가 변경 시 적절한 CWND 변화율을 적용함으로서 성능을 향상 시키고, 높은 처리량을 기대할 수 있다. 본 논문에서 제안한 기법은 기본 TCP 구조를 따르는 대부분의 transport 프로토콜에 적합하고, 분석적인 과정을 통해 결과를 도출한다. 시뮬레이션을 통해 제안한 기법이 체인 토폴로지에서 12%, 격자 토폴로지에서 4.
이번 장에서는 3x3, 4x4, 5x5, 6x6, 7x7 무선 격자 토폴로지에서 시뮬레이션하여 두 프로토콜을 비교하고, TCP-CEV와 TCP-NewReno의 성능 향상을 측정한다. RTT- 제외하고 홉수(hop-count) 만 고려하여 비교하기 위해 수식 3을 적용하였다.
지금까지 간단하지만 분석적인 방법으로 TCP-CEV 프로토콜을 소개하였다. 이 기법은 멀티홉(multi나iop) 정적 체인 토폴로지에서 패킷 전송률 변경 시 RTT와 홉수(hop-count) 정보를 사용하여 처리량을 향상시켰다.
본 논문은 여러 부분에 기여하였다. 특히, TCP 성능에 영향을 주는 요인들을 분석하였다. 기본 TCP 구조를 따르는 대부분의 transport 프로토콜에 적용할 수 있다 원홉(l-hop) 연결에서 최대 처리량을 얻었고, 성능 면에서 12% 이상 이득이 있었으며, 처리량이 일정한 값에 수렴한다.

이론/모형

TCP-Eifel倒은 재전송의 모호함 문제를 해결하기 위해 TCP의 timestamp option을 이용하였다. TCP Bus的은 버퍼링 능력을 고려하였고, TCP-ELFN™은 무선 환경에서 혼잡과 라우팅 변화를 구별하기 위해 Explicit Link Failure Notification (ELFN) 을 제안하였다.
노드간 거리는 적당히 200미터로 고정하여 배치하였고, 6홉과 8홉, 두 가지 체인을 테스트하였다. 라우팅 프로토콜은 AODV(Ad hoc On demand Distance Vector)를 사용하였다. 제한안 기법이 TCP에서 성능향상이 있음을 보일 것이다.
평가한다. 시뮬레이션은 NS-2(Network Simulator 2)를 사용하였고, 체인 토폴로지에서 시뮬레이션을 하였다. 노드간 거리는 적당히 200미터로 고정하여 배치하였고, 6홉과 8홉, 두 가지 체인을 테스트하였다.
소개하였다. 이 기법은 멀티홉(multi나iop) 정적 체인 토폴로지에서 패킷 전송률 변경 시 RTT와 홉수(hop-count) 정보를 사용하여 처리량을 향상시켰다. 모바일 네트워크에서 좋은 성능을 내기 위해서는 정적 무선 네트워크에서의 좋은 성능이 선행되어야한다.

성능/효과

특히, TCP 성능에 영향을 주는 요인들을 분석하였다. 기본 TCP 구조를 따르는 대부분의 transport 프로토콜에 적용할 수 있다 원홉(l-hop) 연결에서 최대 처리량을 얻었고, 성능 면에서 12% 이상 이득이 있었으며, 처리량이 일정한 값에 수렴한다.
두 가지 프로토콜을 비교하였을 때, 평균 처리량은 TCP-CEV가 5% 이득이 있었고, 지연은 거의 비슷하였다.
분석한다. 분석을 통해 hop-count와 RTT가 변경 시 적절한 CWND 변화율을 적용함으로서 성능을 향상 시키고, 높은 처리량을 기대할 수 있다. 본 논문에서 제안한 기법은 기본 TCP 구조를 따르는 대부분의 transport 프로토콜에 적합하고, 분석적인 과정을 통해 결과를 도출한다.
3 장에서 언급했듯이 홉수(hop-count)가 적을수록 TCP 성능이 더 좋다는 것을 그림 3과 4에서 보여주고 있다. 시뮬레이션에서 얻은 TCP-CEV의 두 가지 장점은 일정한 처리량을 얻을 때까지 시간이 TCP-New Reno보다 빠르다는 것과 CWND가 TCP-NewReno에 비해 일정하다는 점이다. 그림 4에서 TCP-CEV의 CWND가더 일정함은 보여주고 있다.
본 논문에서 제안한 기법은 기본 TCP 구조를 따르는 대부분의 transport 프로토콜에 적합하고, 분석적인 과정을 통해 결과를 도출한다. 시뮬레이션을 통해 제안한 기법이 체인 토폴로지에서 12%, 격자 토폴로지에서 4.9% 이상 성능이 향상되었으며, TCP window가 특정 값에 수렴하는 것을 보인다.
RTT와 홉수(hop-count)를 동시에 고려하였을 경우, TCP-NewReno보다 12%의 이득이 있었다. 이는 제안한 기법이 TCP-NewReno보다 효율적임을 보여준다. 그림 3은 RTT와 홉수(hop-count)를 동시에 고려하였을 경우, 8홉 체인 토폴로지의 TCP-CEV의 처리량이 TCP-NewReno보다 성능에서 20%증가하였음을 보여주고 있다.

후속연구

다음 연구에는 모바일 환경에서 파워, 노드의 이동속도 등을 고려하여 TCP-CEV 성능을 평가할 것이다.
이 문제를 분석하여, 제안한 기법에서 RTT와 홉수 (hop-count)를 이용하여 혼잡을 줄임으로서 적절한 CWND 증가율을 보일 것이다.

참고문헌 (22)

M. Gerla, K. Tang, and R. Bagrodia, 'Tcp performance in wireless multihop networks,' in Proc. IEEE International Workshop on Mobile Computing Systems and Applications (WMCSA'99), New Orleans, Louisiana, USA, Feb. 1999
Z. Fu, X. Meng, and S. Lu, 'How bad tcp can perform in mobile ad hoc networks,' in Proc. IEEE International Symposium on Computers and Communications (ISCC'02), Taormina, Italy, July 2002
Z. Fu, P. Zerfos, H. Luo, S. Lu, L. Zhang, and M. Gerla, 'The impact of multihop wireless channel on tcp throughput and loss,' in Proc. IEEE Infocom 2003, San Francisco, California, USA, Apr. 2003
Wang haitao, Song lihua. Performance of TCP in ad hoc network and its improvement polices [J]. Journal of NorthwestUniversity, 2004, 34(5): 442-445
MANET Working Group. Mobile ad hoc networks [EB/OL]. . 2000-04-08
L. Brakmo, S. O'Malley, and L. Peterson. TCP Vegas: New techniques for congestion detection and avoidance. In Proceedings of the SIGCOMM '94 Symposium (Aug. 1994) pages 24-35
TCP Westwood: End-to-End Bandwidth Estimation for Enhanced.. - Casetti, Gerla, al. (2002)
Kai Xu; TCP-Jersey for wireless IP communications Kai Xu; Ye Tian; Ansari, N. Selected Areas in Communications, IEEE Journal on Volume 22, Issue 4, May 2004 Page(s): 747 ？ 756

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Reiner Ludwig The EifelAlgorithm: Making TCP Robust Against Spurious Retransmissions Reiner Ludwig Randy H.Katz Appears in ACM Computer Communications Review ,Vol. 30, No. 1, January 2000
Donglojun TCP-BuS: Improving TCP Performance in Wireless Ad Hoc Networks - Donglojun Kimt Toby (2000)
G. Holland and N. Vaidya, 'Analysis of TCP performance over mobile ad hoc networks,' in Proc. ACM Mobicom '99, Seattle, WA, 1999
J. Liu and S.Singh,'ATCP: TCP for mobile ad hoc networks,' IEEEJ-SAC, vol.19, no.7, pp. 1300？1315, 2001

상세보기
Z. Fu, X. Meng, and S. Lu, 'A transport protocol for supporting multimedia streaming in mobile ad hoc networks,' IEEE journal on selected areas in communicatioins, vol. 21, no. 10, pp. 1615？1626, Decemeber 2004

상세보기
Sundaresan K, Anatharaman V, Hsieh H, Sivahkumr R. ATP: A reliable transport protocol or ad-hoc networks. In: Proc. of the ACM MobiHoc2003. 2003. 64-75
Kopparty S, Krishnamurthy S, Faloutsos M, Tripathi SK. Split TCP for mobile ad hoc networks. In: Park JT, Ejiri M, eds. Proc. of the IEEE Global Telecommunications Conf. (GLOBECOM 02). IEEE, 2002. 138？142
K. Chen, Y. Xue, S. Shah, and K. Nahrstedt, 'Understanding bandwidth-delay product in mobile ad hoc networks,' Special issue on protocol engineering for wired and wireless networks, Elsevier Computer Communications, vol. 27, pp. 923？934, 2004

상세보기
K. Chen, Y. Xue, and K. Nahrstedt, 'On setting TCP's congestion window limit in mobile ad hoc networks.' in Proc. IEEE ICC 2003, Anchorage, Alaska, May, 2003
S. Xu and T. Saadawi, 'Does the IEEE 802.11 MAC protocol work well in multihop wireless ad hoc networks?' IEEE Communications Magazine, pp. 130？137, June 2001
K. Chen and K. Nahrstedt, 'Limitations of equation-based congestion control in mobile ad hoc networks,' in Proc. IEEE WWAN, Tokyo, Japan, March 2003
Kitae Nahm, Ahmed Helmy, Jay Kuo. Cross-layer Interaction of TCP and Dynamic Routing in Multi-hop 802.11 Networks, ACM MobiHoc 2005
Singh, A.K. Kankipati, K.TCP-ADA: TCP with adaptive delayed acknowledgement for mobile ad hoc networks .Wireless Communications and Networking Conference, 2004. WCNC. 2004 IEEE
J. Padhye, V. Firoiu, D. Towsley, and J. Krusoe, 'Modeling TCP throughput: A simple model and its empirical validation,' in Proc. ACM SIGCOMM '98, Vancouver, CA, September 1998, pp.303？314

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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