• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제10권10호
• /
• pp.4642-4660
• /
• 2016

One major concern of applying Multipath TCP (MPTCP) to data delivery in heterogeneous wireless networks is that the utilization of asymmetric paths with diverse networking-related parameters may cause severe packet reordering and receive buffer blocking (RB²LOC). Although many efforts are devoting to addressing MPTCP's packet reordering problems, their sender-controlled solutions do not consider balancing overhead between an MPTCP sender and receiver, and their fully MPTCP mode cannot make MPTCP achieve a desired performance. This paper proposes a novel receiver-centric buffer blocking-aware data scheduling strategy for MPTCP (dubbed MPTCP-rec) necessitating the following aims: (1) alleviating MPTCP's packet reordering and RB²LOC problems, (2) improving the MPTCP performance, and (3) balancing load between the MPTCP sender and receiver. Simulation results show that the proposed MPTCP-rec solution outperforms the existing MPTCP solutions in terms of data delivery performance in heterogeneous wireless networks.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제11권6호
• /
• pp.81-86
• /
• 2011

네트워크 코딩위에서의 TCP 성능문제를 해결하기 위해 제안된 가장 잘 알려진 방식에서는 네트워크 코딩 계층이 혁신적인(innovative) 선형 결합을 수신하면 새로 디코드 된 패킷이 없다 하더라도 승인을 보낸다. 이 방식은 매우 효과적이지만 실제로 구현될 때에는 패킷 헤더 크기의 제한으로 인해 코딩 윈도우 크기를 제한해야 하므로 패킷 순서 바뀜 현상이 많이 발생할 때 성능이 저하될 수 있다. 본 연구에서는 네트워크 코딩 환경에서도 패킷 순서 바뀜 현상과 관련된 문제를 다루기 위해서는 중복승인을 사용하지 않고 타이머에 의존하는 TCP가 필요함을 주장한다. 또한 이러한 TCP를 위한 새로운 네트워크 코딩계층을 제안한다. 모의실험 결과는 두 개의 경로를 사용하는 라우팅 환경에서 패킷 순서가 바뀌어 수신되는 패턴에 따라 최대 19%까지 성능이 개선됨을 보여준다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제12권6호
• /
• pp.215-221
• /
• 2012

데이터센터 네트워크에서의 병목현상 문제를 해결하기 위해 경로의 다양성을 제공하는 네트워크 구조들이 제안되고 있다. 이렇게 제공되는 다중 경로들을 활용함에 있어 TCP의 성능에 미치는 영향을 고려해야 하는데 이는 같은 플로우 내의 패킷들이 다중 경로를 통해 전송될 경우 패킷 순서 바뀜으로 인해 TCP성능이 저하될 수 있기 때문이다. 지금까지 제안된 대부분의 방식들은 패킷의 순서 바뀜을 막기 위해 사용가능한 경로들 중 하나를 선택하여 플로우를 할당함으로써 부하를 분산한다. 본 연구에서는 경로의 다양성을 제공하는 대표적인 토포로지인 Fat-Tree에서 패킷 단위의 분산방식으로 다중 경로를 이용할 때 패킷 순서 바뀜이 TCP성능에 큰 영향을 미칠 만큼 심하지 않음을 주장한다. 다양한 패턴의 트래픽을 이용한 모의실험 결과는 Fat-Tree와 같은 토포로지에서 큰 비용을 들이지 않고 TCP의 성능문제를 해결할 가능성을 암시한다.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제7권3호
• /
• pp.385-393
• /
• 2005

In this paper, we propose a simple algorithm to adaptively adjust the value of dupthresh, the duplicate acknowledgement threshold that triggers the transmission control protocol (TCP) fast retransmission algorithm, to improve the TCP performance in a network environment with persistent packet reordering. Our algorithm uses an exponentially weighted moving average (EWMA) and the mean deviation of the lengths of the reordering events reported by a TCP receiver with the duplicate selective acknowledgement (DSACK) extension to estimate the value of dupthresh. We also apply an adaptive upper bound on dupthresh to avoid the retransmission timeout events. In addition, our algorithm includes a mechanism to exponentially reduce dupthresh when the retransmission timer expires. With these mechanisms, our algorithm is capable of converging to and staying at a near-optimal interval of dupthresh. The simulation results show that our algorithm improves the protocol performance significantly with minimal overheads, achieving a greater throughput and fewer false fast retransmissions.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제13권2호
• /
• pp.53-58
• /
• 2013

본 데이터센터 네트워크를 위한 대표적인 토포로지들 중 하나인 Fat-Tree는 같은 출발지/목적지에 대해 다중 경로를 갖는다. 또한 같은 홉 수를 갖는 다중 경로의 지연시간은 주로 장비의 큐에서의 지연시간에 의해 좌우된다. 그러나 대부분의 기존 부하 분산 방식들은 이러한 특성을 이용하지 못하고 패킷의 순서 바뀜 현상을 막기 위해 플로우 단위로 부하분산을 한다. 드물기는 하지만 지금까지 제안된 패킷 단위의 부하분산 방식들은 고비용의 전송계층 프로토콜의 사용을 전제로 이루어진다. 본 논문에서는 Fat-Tree의 특성을 이용하여 패킷의 순서 바뀜을 최소화하면서도 패킷 단위로 부하를 분산하여 네트워크의 활용률을 높이는 새로운 부하분산 방식을 제안한다. 모의실험 결과는 제안된 방식이 플로우 단위의 무작위 Valiant 부하방식이 가장 좋은 성능을 보일 때만큼의 TCP 성능을 제공할 수 있음을 보여준다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제34권11B호
• /
• pp.1225-1233
• /
• 2009

기업이나 대학 등 대규모 기관들은 고속 네트워크를 구축하여 운영하고 있다. 이와 같은 고속 엔터프라이즈 네트워크 내에서 네트워크 이용률(utilization)이 저조함에도 불구하고 종단간 성능은 네트워크 속도에 비하여 상당히 저조하다. 이러한 원인은 특정 장비에서 아주 작은 시간에 트래픽이 폭주하는 미세폭주(micro-congestion)가 발생하기 때문이다. 미세폭주는 패킷손실(Packet Loss)나 지연(Delay), 패킷역전(Packet Reordering)을 발생시키고 이것이 성능 저하의 원인이 된다. 본 논문에서는 미세폭주를 발생하는 시점을 검출하는 방법과 미세폭주를 검출한 시점에 트래픽을 수집하여 패킷손실, 지연, 패킷역전과 트래픽의 특성과의 상관관계 분석하여 성능저하를 발생시키는 미세폭주의 특성을 규명한다.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제16권5호
• /
• pp.548-558
• /
• 2014

Load distribution is vital to the performance of multipath transport. The task becomes more challenging in real-time multimedia applications (RTMA), which impose stringent delay requirements. Two key issues to be addressed are: 1) How to minimize end-to-end delay and 2) how to alleviate packet reordering that incurs additional recovery time at the receiver. In this paper, we propose sub-packet based multipath load distribution (SPMLD), a new model that splits traffic at the granularity of sub-packet. Our SPMLD model aims to minimize total packet delay by effectively aggregating multiple parallel paths as a single virtual path. First, we formulate the packet splitting over multiple paths as a constrained optimization problem and derive its solution based on progressive approximation method. Second, in the solution, we analyze queuing delay by introducing D/M/1 model and obtain the expression of dynamic packet splitting ratio for each path. Third, in order to describe SPMLD's scheduling policy, we propose two distributed algorithms respectively implemented in the source and destination nodes. We evaluate the performance of SPMLD through extensive simulations in QualNet using real-time H.264 video streaming. Experimental results demonstrate that: SPMLD outperforms previous flow and packet based load distribution models in terms of video peak signal-to-noise ratio, total packet delay, end-to-end delay, and risk of packet reordering. Besides, SPMLD's extra overhead is tiny compared to the input video streaming.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제37B권11호
• /
• pp.975-983
• /
• 2012

하나의 단말이 WiFi, 3G, LTE 등 다양한 통신 인터페이스들을 가지고 있는 것이 점점 일반화 되면서, 단말간의 통신에서 다수의 네트워크 경로를 동시에 이용하여 전숑 효율을 높이고자 하는 연구들이 진행되고 있다. MPTCP는 IETF에서 표준화가 진행되고 있는 transport layer protocol로서 서로 다른 IP 주소를 가지고 있는 여러 통신 인터페이스를 동시에 사용한 데이터 전송을 가능하게 한다. 하지만 현재의 MPTCP는 서로 다른 성질의 네트워크의 인터페이스를 동시에 사용하면 reordering 문제로 오히려 하나의 네트워크를 사용하는 것보다 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 논문은 MPTCP에서 통신 인터페이스의 네트워크 상태에 따른 패킷 스케줄링 방법과 수신단 기반의 패킷 손실 복구 방법을 제안함으로써 MPTCP에서 reordering 문제로 발생하는 성능 저하를 감소시켰다. 또한 제안된 방법은 기존의 방법보다 더 나은 throughput과 더 빠른 재전송을 수행 할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.15-21
• /
• 2018

데이터센터 네트워크의 자원을 효율적으로 활용하여 플로우들의 지연시간을 줄이기 위해서는 플로우 단위의 스케줄링보다는 패킷단위의 스케줄링이 적합하다. 따라서 최근에는 데이터센터 네트워크의 다중경로를 활용하여 패킷단위로 스케줄링을 수행하는 방식이 많이 제안되었다. 그러나 이로 인해 발생하는 순서 바뀐 패킷들이 표준 TCP 성능에 미치는 부정적인 영향을 줄이기 위해, 대부분의 방식들은 TCP 아래 계층에서 순서를 다시 맞추는 등의 보완방안을 필요로 한다. 본 논문에서는 데이터센터 네트워크의 대표적인 전송계층 프로토콜인 DCTCP가 다중경로상의 패킷단위 분산과 함께 사용될 때 어떤 성능을 보이는지 모의실험을 통해 조사한다. 모의실험 결과는 DCTCP가 큐의 길이를 짧게 유지할 수 있지만 혼잡신호에 따라 혼잡윈도우를 줄이는 방식 때문에 오히려 공평성 등의 측면에서는 기존 TCP보다도 낮은 성능을 가짐을 보여준다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제10권1호
• /
• pp.79-95
• /
• 2016

In order to improve the Quality-of-Service (QoS) of latency sensitive applications in next-generation cellular networks, multi-path is adopted to transmit packet stream in real-time to achieve high-quality video transmission in heterogeneous wireless networks. However, multi-path also introduces two important challenges: out-of-order issue and reordering delay. In this paper, we propose a new architecture based on Software Defined Network (SDN) for flow aggregation and flow splitting, and then design a Multiple Access Radio Scheduling (MARS) scheme based on relative Round-Trip Time (RTT) measurement. The QoS metrics including end-to-end delay, throughput and the packet out-of-order problem at the receiver have been investigated using the extensive simulation experiments. The performance results show that this SDN architecture coupled with the proposed MARS scheme can reduce the end-to-end delay and the reordering delay time caused by packet out-of-order as well as achieve a better throughput than the existing SMOS and Round-Robin algorithms.