광대역 및 고정대역 네트워크에서의 혼잡 제어 성능 개선을 위한 NDCA-TCP 설계 및 성능 분석

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In large bandwidth delay product networks, traditional TCP have the under-utilization problem. And in fixed bandwidth networks, Additive Increase Multiplicative Decrease (AIMD) algorithm causes unnecessary packet losses and retransmissions from congestion window increment for available bandwidth verification. Because current TCP congestion control algorithm was designed for relatively narrowband network environments, and thus its performance is inefficient for traffic transport in broadband or fixed networks. In this paper, we propose an improved TCP congestion control method that can sufficiently utilize the large available bandwidth in broadband networks and algorithm which provides stable throughput and transmission rate regardless of buffer size by limiting the TCP congestion window in fixed bandwidth networks. The proposed algorithm measures the available bandwidth by using ACK information and RTT variation, and prevents large packet losses by adjusting congestion window size appropriately. This algorithm uses not only linear method but also rapid growth phase in the congestion window. Also, it can rapidly utilize the large available bandwidth by enhancing the legacy TCP algorithm in congestion avoidance phase. In order to evaluate the performance of the proposed algorithm, we use the ns-2 simulator. The simulation results show that the proposed algorithm improves not only the utilization of the available bandwidth but also RTT fairness and the fairness between contending TCP flows better than the HSTCP in high bandwidth delay product network environment. The proposed methods maintain a TCP-compatibility property in small BDP networks, so it can use HBDP and small BDP networks without buffer and window control process.

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 전통적인 TCP를 HBDP네트워크에 적용하는 경우에 발생하는 대역효율성 문제와 고정대역에서 적용할 때 톱니파형 특성이 나타나는 AIMD기반 혼잡제어 방법의 문제를 동시에 해결하기 위해 수정된 혼잡제어방안을 제시하고 성능을 분석한다. HBDP 네트워크에서 발생하는 대역효율성문제를 해결하기 위해 TCP고유의 선형증가구간과 지수증가구간을 재구성한다. 가용한 대역폭을 신속하고 안정적으로 확보하기 위한 현재사용대역폭 예측방법을 적용하고, 고정대역폭의 특징을 나타내는 톱니파형 특성의 AIMD기반 혼잡제어 방법의 문제점을 해결하기 위해, 혼잡윈도우 크기를 제한하는 방안을 제안한다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 제 2 장 관련 연구 5
• 2.1 혼잡제어의개념 5
• 2.2 협대역 네트워크에 적합한 TCP 6
• 2.2.1 TCP Tahoe 6
• 2.1.2 TCP Reno 12
• 2.1.3 TCP Vegas 15
• 2.2 광대역 네트워크에 적합한 TCP 17
• 2.2.1 HSTCP 18
• 2.2.2 BIC TCP 22
• 2.2.3 CUBIC 25
• 2.3 고정대역 네트워크를 위한 TCP 28
• 2.3.1 TCP RUDE 30
• 2.3.2 TCP Clamping 31
• 제 3 장 NDCA-TCP 알고리즘 제안 32
• 3.1 제안한 TCP 알고리즘의 기본 개념 32
• 3.1.1 A 구간 알고리즘 36
• 3.1.2 B, C 구간 알고리즘 38
• 3.1.3 D 구간 알고리즘 38
• 3.2 대역폭 측정 방법 39
• 제 4 장 시뮬레이션 및 성능 평가 42
• 4.1 단일 플로우에서의 시뮬레이션 및 성능 평가 42
• 4.2 멀티 플로우에서의 시뮬레이션 및 성능 평가 50
• 제 5 장 결론 및 향후 연구 62
• 참고 문헌 64
• ABSTRACT 66