• Journal of Communications and Networks
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• 제16권3호
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• pp.344-354
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• 2014

Transmission control protocol friendly rate control (TFRC) is designed to mainly provide optimal service for unicast applications, such as multimedia streaming in the best-effort Internet environment. However, high bandwidth networks with large delays present an environment where TFRC may have a problem in utilizing the full bandwidth. TFRC inherits the slow-start mechanism of TCP Reno, but this is a time-consuming process that may require many round-trip-times (RTTs), until an appropriate sending rate is reached. Another disadvantage inherited from TCP Reno is the RTT-unfairness problem, which severely affects the performance of long-RTT flows. In this paper, we suggest enhanced TFRC for high quality video streaming over high bandwidth delay product networks. First, we propose a fast startup scheme that increases the data rate more aggressively than the slow-start, while mitigating the overshooting problem. Second, we propose a bandwidth estimation method to achieve more equitable bandwidth allocations among streaming flows that compete for the same narrow link with different RTTs. Finally, we improve the responsiveness of TFRC in the presence of severe congestion. Simulation results have shown that our proposal can achieve a fast startup and provide fairness with competing flows compared to the original TFRC.

• 정보과학회 논문지
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• 제42권9호
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• pp.1162-1174
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• 2015

오늘날 네트워크는 높은 대역폭과 높은 지연을 갖는 HBDP (High Bandwidth Delay Product) 네트워크의 특징을 보인다. 기존 TCP는 혼잡윈도우 크기의 느린 증가와 급격한 감소로 인하여 HBDP 네트워크에 부적절하다. 기존 TCP의 문제점을 해결하기 위해 연구된 TCP들은 손실기반 TCP와 지연기반 TCP로 구분한다. 대다수의 TCP는 기존 Slow Start 동작을 사용하며 오버슈트로 인한 대량의 패킷 손실을 초래한다. Congestion Avoidance 동작의 경우 손실기반 TCP는 대역폭 낭비와 RTT (Round Trip Time) 공정성 문제가 있으며 지연기반 TCP는 낮고 느린 대역폭 점유 문제가 있다. 제안하는 기법은 병목구간의 버퍼상태를 통해 혼잡제어를 함으로써 Slow Start와 Congestion Avoidance의 문제를 개선한다. 성능평가를 통해 HBDP 네트워크에서 제안하는 기법이 기존 TCP보다 향상된 성능을 보임을 확인하였다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제30권3호
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• pp.437-447
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• 2003

현재 인터넷 라우터는 네트워크 트래픽의 지수적인 증가로 인해 발생하는 혼잡 상황을 명시적으로 해결 할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해 IETF(Internet Engineering Task Force)에서는 RED(Random Early Detection) 알고리즘과 같은 능동적인 큐 관리(Active Queue Management) 알고리즘을 제시하였다. 하지만 RED 알고리즘은 UDP 플로우와 같이 양 종단간 혼잡제어를 하지 않는 플로우(flow)나 RTT(Round Trip Time)값이 작은 TCP 플로우에 대한 불공정성 문제를 가지고 있으며 이로 인하여 혼잡상황이 악화되는 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 새로운 공정성 향상 큐 관리 알고리즘인 AFQM(Approximate Fair Queue Management) 알고리즘을 제안하였다. AFQM 알고리즘은 공정분배율(fair share rate) 이상의 대역폭을 차지하는 플로우를 판별하여 공정성을 보장한다. AFQM 알고리즘은 적은 오버헤드(overhead)와 구현의 용이성을 가지고 있기 때문에 비반응 플로우(unresponsive flow)와 불량 사용자 플로우(misbehaving flow)를 큰 오버헤드 없이 관리하여 플로우간의 공정성을 보장하는 알고리즘 이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 춘계학술대회
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• pp.649-652
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• 2015

차등서비스 네트워크의 AF(Assured Forwarding) 서비스에서 TCP 트래픽을 위한 기존 marking policy 연구는 TCP 트래픽의 RTT(Round Trip Time), 목표 전송률(target rate) 영향 등에 대한 고려가 부족하였다. 본 논문에서는 TCP 트래픽의 RTT의 영향에 의한 낮은 공평성을 개선하기 위하여 평균 전송률 예측 기반에서 TCP flow의 상태 정보를 이용한 개선된 TSW3CDM_FS(Time Sliding Window Three Color Dynamic Marker) 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 목표 전송률에 비례한 대역분배를 하기위한 dynamic marking policy 알고리즘이다. 제안된 알고리즘의 성능평가를 위하여 네트워크 시뮬레이터(NS-2)를 이용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과 제안한 TSW3CDM 알고리즘의 공평성이 기존의 TSW3CM 방식에 비해 향상된 결과를 보였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제31권4B호
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• pp.255-269
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• 2006

The differentiated services(DiffServ) architecture provides packet level service differentiation through the simple and predefined Per-Hop Behaviors(PHBs). The Assured Forwarding(AF) PHB proposed as the assured services uses the RED-in/out(RIO) approach to ensusre the expected capacity specified by the service profile. However, the AF PHB fails to give good QoS and fairness to the TCP flows. This is because OUT(out- of-profile) packet droppings at the RIO buffer are unfair and sporadic during only network congestion while the TCP's congestion control algorithm works with a different round trip time(RTT). In this paper, we propose an Adaptive Regulating Drop(ARD) marker, as a novel dropping strategy at the ingressive edge router, to improve TCP fairness in assured services without a decrease in the link utilization. To drop packets pertinently, the ARD marker adaptively changes a Temporary Permitted Rate(TPR) for aggregate TCP flows. To reduce the excessive use of greedy TCP flows by notifying droppings of their IN packets constantly to them without a decrease in the link utilization, according to the TPR, the ARD marker performs random early fair remarking and dropping of their excessive IN packets at the aggregate flow level. Thus, the throughput of a TCP flow no more depends on only the sporadic and unfair OUT packet droppings at the RIO buffer in the core router. Then, the ARD marker regulates the packet transmission rate of each TCP flow to the contract rate by increasing TCP fairness, without a decrease in the link utilization.

• Journal of Communications and Networks
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• 제10권3호
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• pp.338-350
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• 2008

The differentiated services (DiffServ) is proposed to provide packet level service differentiations in a scalable manner. To provide an end-to-end service differentiation to users having a connection over multiple domains, as well as a flow marker, an intermediate marker is necessary at the edge routers, and it should not be operated at a flow level due to a scalability problem. Due to this operation requirement, the intermediate marker has a fairness problem among the transmission control protocol (TCP) flows since TCP flows have intrinsically unfair throughputs due to the TCP's congestion control algorithm. Moreover, it is very difficult to resolve this problem without individual flow state information such as round trip time (RTT) and sending rate of each flow. In this paper, to resolve this TCP fairness problem of an intermediate marker, we propose a fair scalable marker (FSM) as an intermediate marker which works with a source flow three color marker (sf-TCM) operating as a host source marker. The proposed fair scalable marker improves the fairness among the TCP flows with different RTTs without per-flow management. Through the simulations, we show that the FSM can improve TCP fairness as well as link utilization in multiple domain DiffServ networks.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제31권3호
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• pp.269-279
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• 2004

인터넷의 안정성에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 종단간에 이루어지는 TCP 혼잡제어이다. 현재 인터넷의 주요 TCP 버전인 Reno가 사용하는 수동적인 혼잡제어 방법은 네트워크의 혼잡을 심화시키는 원인이 된다. 이러한 Reno의 문제점을 개선하기 위해 제안된 Vegas는 Reno에 비해 우수한 성능을 가짐이 증명되었음에도 불구하고 두 가지 심각한 불공정성 문제를 가지고 있기 때문에 범용적으로 사용되지 못하고 있다. 본 논문에서는 이러한 Vegas의 문제점을 보완하기 위해서 기존의 Vegas 혼잡제어 알고리즘을 개선한 새로운 TCP PowerVegas 혼잡제어 알고리즘을 제안한다. rtt(round trip time)만을 기반으로 네트워크의 혼잡을 제어하는 기존의 Vegas에 비해서 제안한 PowerVegas는 rtt와 패킷 손실 정보를 유기적으로 결합시킨 새로운 기법으로 경쟁력 있는 혼잡제어를 수행한다. 그러므로 기존의 Vegas에서 발생했던 불공정성 문제를 모두 효과적으로 개선할 수 있다. 제안한 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 동일한 시뮬레이션 환경에서 PowerVegas와 Reno 및 Vegas를 비교하는 실험을 수행하였다. 실험 결과를 통해서 제안한 PowerVegas가 기존 Reno의 혼잡제어 방법에 비해 우수한 성능을 보일 뿐만 아니라, Vegas의 불공정성 문제도 크게 개선되었음을 확인할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권12B호
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• pp.1052-1062
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• 2004

지금의 high-speed TCP 프로토콜은 공정성과 TCP friendliness에 심각한 문제가 있으며, 이는 high-speed TCP의 도입에 있어 중요한 문제가 된다. 본 논문에서는 high-speed TCP의 버스터한 특성을 줄여 TCP friendliness와 공평성 향상시키는 방안으로 high-speed TCP에 pacing 적용을 제시하고 성능 분석을 수행하였다. Pacing은 TCP 송신원의 수정만으로 적용 가능하며 TCP 혼잡 제어 방식과는 독립적으로 동작하기 때문에 도입이 쉽다는 장점을 가진다. 시뮬레이션 결과 제안된 방안은 high-speed TCP의 버스터한 특성을 효과적으로 줄이고 성능 저하 없이 기존의 high-speed TCP에 비해 향상된 TCP friendliness와 RTT에 따른 공정성을 제공함을 보였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제8권2호
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• pp.310-323
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• 2004

In this paper, we extend the multiple time scale control framework to window-based congestion control, in particular, TCP This is performed by interfacing TCP with a large tine scale control nodule which adjusts the aggressiveness of bandwidth consumption behavior exhibited by TCP as a function of "large time scale" network state. i.e., conformation that exceeds the horizon of the feedback loop as determined by RTT Our contribution is threefold. First, we define a modular extension of TCP-a function call with a simple interface-that applies to various flavors of TCP-e.g., Tahoe, Reno, Vegas and show that it significantly improves performance. Second, we show that multiple time scale TCP endows the underlying feedback control with preactivity by bridging the uncertainty gap associated with reactive controls which is exacerbated by the high delay-bandwidth product in broadband wide area networks. Third, we investigate the influence of three traffic control dimensions-tracking ability, connection duration, and fairness-on performance. Performance evaluation of multiple time scale TCP is facilitated by a simulation bench-mark environment which is based on physical modeling of self-similar traffic.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권7B호
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• pp.613-627
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• 2004

본 논문은 DiffServ 방식에서 Assured Service를 이용하는 각 사용자 플로간에 수율의 공평성을 향상시키기 위하여 도메인 입구 라우터에서 Aggregate Fairness Marker (AFM)를 제안한다. 각 사용자별 플로의 패킷 표기 방법은 본 논문에서 제안하는 방법인 user flow Three Color Marker (uf-TCM)에 따라서 각각 green 패킷과 yellow 패킷, 그리고 red 패킷으로 구분되어 나온다. yellow 패킷은 uf-TCM에서 손실된 토큰을 소비하는 패킷 및 AFM에서 집합 트래픽에 대한 계약률을 준수하지 못하여 demotion 된 green 패킷에 대한 표기 방법이다. 제안하는 AFM은 플로별 관리 없이 공평한 방법으로 yellow 패킷을 green 패킷으로 promotion 하거나 green 패킷을 yellow 패킷으로 demotion 하여 사용자별 수율의 공평성 및 링크 이용률을 향상시킨다. DiffServ 내부 라우터에서는 yellow 패킷과 red패킷의 패킷 폐기 우선순위를 동일하게 하여 RIO 버퍼 관리 방식을 사용할 수 있게 한다. 성능 평가는 제안하는 AFM과 플로별 관리 없이 수율 공평성 향상을 위해 제안되었던 REDP Marker를 비교하였으며, 시뮬레이션 결과는 본 논문에서 제안하는 방식이 잉여 대역폭이 있는 경우와 최소대역폭이 있는 경우, 그리고 대역폭이 부족한 상황에서 각 사용자 플로간의 수율 공평성 및 링크 이용률 향상에 효과가 있음을 단일 도메인뿐만 아니라 다중 도메인 환경에서도 보인다.