Design and Performance Evaluation of ACA-TCP to Improve Performance of Congestion Control in Broadband Networks

Recently, the high-speed Internet users increase rapidly and broadband networks have been widely deployed. However, the current TCP congestion control algorithm was designed for relatively narrowband network environments, and thus its performance is inefficient for traffic transport in broadband networks. To remedy this problem, the TCP having an enhanced congestion control algorithm is required for broadband networks. In this paper, we propose an improved TCP congestion control that can sufficiently utilize the large available bandwidth in broadband networks. The proposed algorithm predicts the available bandwidth by using ACK information and RTT variation, and prevents large packet losses by adjusting congestion window size appropriately. 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.

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

현재 초고속 인터넷 사용자가 급증하고 있고, 광대역 네트워크 인프라의 구축이 늘어나고 있다. 하지만, 지금 사용하고 있는 TCP 혼잡 제어 알고리즘은 협대역 네트워크 환경에 적합하여, 광대역 네트워크의 트래픽 전송에 있어서 효율성이 낯은 상태이다. 이런 문제점을 개선하기 위해 광대역 네트워크에 적합하도록 개선된 혼잡 제어 알고리즘을 적용한 TCP가 요구되고 있다. 본 논문에서는 광대역 네트워크를 충분히 활용할 수 있도록 개선된 TCP 혼잡 제어 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 수신측에서 송신측에 보내는 ACK 정보 및 RTT 변화와 특성을 이용하여 가용한 대역폭을 예측함으로써 가용한 혼잡 윈도우 크기를 조정하고 대량의 패킷 손실을 최소화한다. 또한, 혼잡 회피 단계에서의 기존 TCP 알고리즘을 개선함으로써 가용한 대역폭을 빠르게 활용할 수 있도록 한다. 본 논문에서는 제안된 알고리즘 성능을 평가하기 위하여 ns-2를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 시뮬레이션 결과 광대역 네트워크 환경에서 제안된 알고리즘이 기존 $HSTCP^{[2]}$보다 전송률이 향상되어 가용 대역폭 활용률을 높였을 뿐만 아니라 공정성과 RTT 공정성도 개선하였음을 보였다.