초록

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TFRC(TCF-friendly Rate Control) 혼잡제어는 연속적인 재생을 필요로 하는 멀티미디어 서비스를 위한 TCP-friendly 알고리즘이다. 이러한 TCP-friendly 알고리즘의 성능을 결정하는 가장 중요한 요인으로 기존 TCP 혼잡제어 알고리즘을 이용하는 트래픽과의 전송대역폭에 대한 공정성(fairness)이다. TFRC 혼잡제어 알고리즘에서는 이러한 공정성을 만족시키기 위하여 TCP를 모델링한 식에 의하여 전송률을 결정한다. 그러나 TFRC 혼잡제어는 혼잡이 심한 네트워크 상황에서는 공정성이 급격히 떨어진다. 본 논문에서는 TFRC 혼잡제어알고리즘의 전송률 결정방법의 개선을 통하여, 높은 손실률을 보이는 혼잡한 네트워크상황에서 공정성이 떨어지는 문제를 해결한다.

TFRC(TCF-friendly Rate Control) 혼잡제어는 연속적인 재생을 필요로 하는 멀티미디어 서비스를 위한 TCP-friendly 알고리즘이다. 이러한 TCP-friendly 알고리즘의 성능을 결정하는 가장 중요한 요인으로 기존 TCP 혼잡제어 알고리즘을 이용하는 트래픽과의 전송대역폭에 대한 공정성(fairness)이다. TFRC 혼잡제어 알고리즘에서는 이러한 공정성을 만족시키기 위하여 TCP를 모델링한 식에 의하여 전송률을 결정한다. 그러나 TFRC 혼잡제어는 혼잡이 심한 네트워크 상황에서는 공정성이 급격히 떨어진다. 본 논문에서는 TFRC 혼잡제어알고리즘의 전송률 결정방법의 개선을 통하여, 높은 손실률을 보이는 혼잡한 네트워크상황에서 공정성이 떨어지는 문제를 해결한다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 논문에서는 TFRC 혼잡제어 알고리즘의 전송률 결정에 있어서의 개선을 통하여 혼잡한 네트워크 상황에서 공정성의 급격한 하락을 방지하고, 이를 시뮬레이션을 통하여 입증한다.
• 본 논문에서는 혼잡한 네트워크 상황에서 TFRC의 문제점을 제시하고 그에 따른 성능 저하를 방지하기 위하여 개선된 전송 방법을 제안하였다. 혼잡한 네트워크상 황에서 TFRC는 기존의 TCP와의 전송대역폭 공정성이 상당히 떨어진다.

가설 설정

• R7T, .를 i 번째 패킷의 RTT로 가정하기로 하자. 현재 시간을 t라 하고, 수신 단에서 패킷 /를 받은 시각을 라 하면 는 다음과 같이 정의하자.

제안 방법

• 제안된 방법의 성능을 확인하기 위해 NSCNetwork Simulator) 시뮬레이터를 사용하여 시뮬레이션하였다.[4] 시뮬레이션을 위한 망의 배치는 TFRC를 이용하여 전송하는 노드와 TCP를 이용하여 전송하는 노드가 하나의 병목링크을 공유할 수 있게 배치를 하였고 TFRC와 TCP의 노드 수를 같게 하고 각 노드 수를 1개부터 70개까지 증가시켜가며 병목 링크에서의 손실률의 변화에 따른 공정성을 확인할 수 있게 하였다. 병목 링크 의 전송속도는 1Mbps이고 지연은 20ms로 설정하였고 Droptail 큐를 사용하였다.
• 그림 3은 손실률에 따른 TFRC의 변동계수를 나타낸다. 각 포인트는 병목 링크에서 각 플로우의 변동계수이 다, 변동계수에 대한 시뮬레이션을 위하여 32개의 TFRC와 TCP 플로우를 사용하였고 병목 링크의 용량을 줄여 손실률을 중가시켜가며 각 플로우의 전송률에 대한 변동계수를 계산하였다. 그림 3에서 변동계수가 클 수 록 각 플로우 간의 전송률 차이가 큰 것을 나타낸다.
• TFRC는 TCP 전송률을 모델링한 방정식을 이용하여 혼잡제어를 위한 전송률을 결정한다. 그리고 이러한 방 정식에 의하여 TCP와의 전송대역폭에서의 공정성을 가 능하게 하고 다수의 패킷을 취합 계산하여 전송률 변동 을 적게 한다.
• 이는 기존 인터넷의 대부분을 차지하는 TCP 전송과의 대역폭에서 공정한 분할이다. 이러한 공정성을 만족시키기 위해서 TFRC는 기존의 TCP의 전송률을 모델링한 전송식을 기반으로 하여 전송률을 결정하게 하였다.

데이터처리

• 제안된 방법의 성능을 확인하기 위해 NSCNetwork Simulator) 시뮬레이터를 사용하여 시뮬레이션하였다.[4] 시뮬레이션을 위한 망의 배치는 TFRC를 이용하여 전송하는 노드와 TCP를 이용하여 전송하는 노드가 하나의 병목링크을 공유할 수 있게 배치를 하였고 TFRC와 TCP의 노드 수를 같게 하고 각 노드 수를 1개부터 70개까지 증가시켜가며 병목 링크에서의 손실률의 변화에 따른 공정성을 확인할 수 있게 하였다.

이론/모형

• 방정식 기반의 혼잡제어의 목적은 이용 가능한 대역폭을 발견, 이용하는 것이 아니라 상대적으로 안정적인 상태를 유지하면서 혼잡상태에 적웅하는 것이다. 이러한 목적을 위해 현재 다수를 차지하는 TCP와 상응하는 모델링 방정식을 혼잡제어 알고리즘으로 이용한다. [2]

성능/효과

• 4)들 간의 전송률의 차이는 기존의 TFRC 플로우들에 비하여 낮아짐을 볼 수 있다. 결국 다시 말하면 제안 알고리즘이 적용한 개선된 TFRC의 경우 TFRC플로우들 간의 대역폭의 공정성 또한 향상된다.
• 높은 손실률을 보이는 네트워크 상황에서 TFRC를 이용하는 전송과 기존의 TCP 전송과의 전송대역폭 할당에서 상당한 공정성 감소를 보인다. 이러한 원인으로는 높은 손실률을 보이는 상황에서 TFRC의 전송이 급격하게 감소한다는데 있다.
• 그러나 네트워크의 혼잡이 심하여 높은 손실을 보이는 상황에서 평활성과 공정성 모두 급격히 떨어지는 것을 볼 수 있다. 다시 말하면 TFRC 의 전송률이 급격히 변화하고 기존의 TCP와의 전송대역폭 할당에서 불균등한 분할을 보인다는 것이다.
• 그림 3에서 변동계수가 클 수 록 각 플로우 간의 전송률 차이가 큰 것을 나타낸다. 따라서 기존 TFRC 플로우에 비하여 개선된 TFRC플로우(그 림3에서 TFRC_1.4)들 간의 전송률의 차이는 기존의 TFRC 플로우들에 비하여 낮아짐을 볼 수 있다. 결국 다시 말하면 제안 알고리즘이 적용한 개선된 TFRC의 경우 TFRC플로우들 간의 대역폭의 공정성 또한 향상된다.

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이 논문을 인용한 문헌

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