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Queuing Analysis Model for the SR-ARQ Protocol with a Finite Retransmission Persistence
한제찬,김범준,이재용,Han, Je-Chan,Kim, Beom-Joon,Lee, Jai-Yong Korea Information Processing Society 2008 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.15 No.6
본 논문은 제한된 재전송 횟수(retransmission persistence)를 갖는 SR-ARQ(Selective Repeat Automatic Repeat reQuest) 프로토콜의 큐잉 지연에 대한 분석 모델을 제안한다. SR-ARQ는 링크 계층 프로토콜로서 전송 중에 손실되거나 손상된 패킷을 재전송을 통해 복구하는 기능을 한다. SR-ARQ의 재전송 횟수는 SR-ARQ의 손실 복구 성능 뿐만 아니라 지연 성능에 큰 영향을 미치는 패러미터이다. 현재 최대 재전송 횟수가 SR-ARQ의 성능에 어떤 영향을 미치는 지에 대한 연구는 많지 않다. 이에, 본 논문에서는 M/G/1 큐잉 모델을 바탕으로 제한된 재전송 횟수를 갖는 SR-ARQ의 큐잉 모델을 제안하고 이를 통해 SR-ARQ의 큐잉 지연에 대한 재전송 횟수의 영향을 분석한다. 또한, OPNET을 이용한 모의실험을 통해 제안된 큐잉 모델의 정확성을 검증한다. 특히, 본 논문은 패킷 손실율과 트래픽 부하를 달리하는 여러 통신 환경에서 재전송 횟수가 SR-ARQ의 큐잉 지연 성능에 어떤 영향을 미치는 지를 수학적 분석 결과 및 모의실험 결과를 통해 명확하게 보여준다. In this paper, we analyze the mean queuing delay of selective-repeat automatic repeat request (SR-ARQ) protocol with the finite retransmission persistence. The retransmission persistence means the willingness of the protocol to retransmit a lost (or corrupted) packet to ensure reliable packet delivery across a lossy link. According to the retransmission persistence, SR-ARQ protocols have a different performance in terms of both packet delay and link reliability. So far, however, there is no serious study in the effect of the retransmission persistence on the SR-ARQ performance. We present a simple M/G/1 queuing model for the SR-ARQ protocol with the finite retransmission persistence by using the ideal SR-ARQ approximation. The mean queuing delay is obtained from the queuing model and verified its accuracy through the simulation results using the OPNET simulator. Both the analytical predictions and simulation results clearly show the effect of retransmission persistence on the queuing delay of the SR-ARQ protocol in various network conditions: packet loss rate and traffic condition over a wireless link.
무선 환경에서 TCP 스퓨리어스 타임아웃 방지를 위한 SR-ARQ 재전송 지속성 관리 방안
김범준,한제찬,Kim, Beom-Joon,Han, Je-Chan 한국정보처리학회 2010 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.17 No.6
무선 링크를 통한 데이터 전송 과정에서 오류 혹은 그 밖의 다른 이유로 빈번하게 발생하는 패킷 손실을 감지하고 재전송하기 위한 기능은 전송의 신뢰성 확보 차원에서 매우 중요하다. 따라서 대부분의 이동통신시스템들은 데이터 링크 계층에서 동작하는 자동 재전송 프로토콜(Automatic Repeat reQuest; ARQ)을 도입하고 있다. 그러나 자동 재전송 프로토콜의 재전송 기능과 TCP(Transmission Control Protocol)의 재전송 기능 간 원활하지 못한 상호작용은 오히려 TCP의 성능을 저하시킬 수 있는 문제가 있음이 알려져 왔다. 따라서 본 논문에서는 가장 널리 사용되고 있는 자동 재전송 프로토콜인 SR-ARQ(selective repeat ARQ)를 TCP와의 상호 작용 측면에서의 개선하기 위한 방안을 제시하고 OPNET을 이용한 시뮬레이션을 통하여 이로 인한 TCP 성능 향상을 입증한다. To detect and recover packet losses over wireless links is very important in terms of reliability in packet transmission. Most wireless communication systems adopt an automatic repeat request (ARQ) protocol operating at link layer. However, it has been constantly addressed that the interaction not harmonized sufficiently between ARQ and TCP rather degrades TCP performance. In this paper, therefore, we propose an improved scheme from the aspect of the interaction with TCP loss recovery mechanism that can be applied to selective repeat ARQ (SR-ARQ) protocol and prove that the proposed scheme improves TCP performance significantly by OPNET simulations.
김동민,한제찬,김석규,임차식,이재용,Kim Dong min,Han Je chan,Kim Seog gyu,Leem Cha sik,Lee Jai yong 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.3B
무선 통신 환경은 WiBro 등과 같은 새로운 무선 통신 기술들을 이용함에 따라 고속 인터넷 접속이 가능하도록 빠르게 변화하고 있다. 이에 따라 무선 구간에서 TCP(Transmission Control Protocol)를 이용한 신뢰성 있는 데이터 전송도 늘어날 전망이다. TCP는 유선상에서 사용될 목적으로 디자인되었기 때문에 유선과 다른 환경, 특히 무선에서 사용될 때에는 비 혼잡 손실에 의해 성능 저하를 겪게 된다. 특히 RTO(Retransmission Timeout)은 TCP의 성능에 많은 영향을 미친다. 본 논문에서는 기존 연구를 바탕으로 손실 복구 확률을 분석하고, 모의실험 결과를 통해 제안 알고리듬이 fast recovery 과정 중에 발생한 패킷 손실을 빠르게 감지하여 RTO없이 복구함으로써 성능 저하를 줄일 수 있음을 보인다. Wireless communication environment is changing rapidly as we use new wireless communication technology such as WiBro to access high speed Internet. As a result, reliable data transmission using TCP is also expected to increase. Since TCP assumes that it is used in wired network, TCP suffers significant performance degradation over wireless network where packet losses are related to non-congestion loss. Especially RTO imposes a great performance degradation of TCP. In this paper, we analyze the loss recovery probabilities based on previous researches, and use simulation results of our algorithm to show that it prevents performance degradation by quickly detecting and recovery losses without RTO during fast recovery.