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.
These days, the networks have exhibited HBDP (High Bandwidth Delay Product) characteristics. The legacy TCP slowly increases the size of the congestion window and drastically decreases the size of a congestion window. The legacy TCP has been found to be unsuitable for HBDP networks. TCP mechanisms for solving the problems of the legacy TCP can be categorized into the loss-based TCP and the delay-based TCP. Most of the TCP mechanisms use the standard slow start phase, which leads to a heavy packet loss event caused by the overshoot. Also, in the case of congestion avoidance, the loss-based TCP has shown problems of wastage in terms of the bandwidth and RTT (Round Trip Time) fairness. The delay-based TCP has shown a slow increase in speed and low occupancy of the bandwidth. In this paper, we propose a new scheme for improving the over shoot, increasing the speed of the bandwidth and overcoming the bandwidth occupancy and RTT fairness issues. By monitoring the buffer condition in the bottleneck link, the proposed scheme does congestion control and solves problems of slow start and congestion avoidance. By evaluating performance, we prove that our proposed scheme offers better performance in HBDP networks compared to the previous TCP mechanisms.
In order to reduce the increasing packet loss rates caused by an exponential increase in network traffic, the IETF(Internet Engineering Task Force) is considering the deployment of active queue management techniques such as RED(Random Early Detection) algorithm. However, RED algorithm simple but does not protect traffic from high-bandwidth flows, which include not only flows that fail to use end-to-end congestion control such as UDP flow, but also short round-trip time TCP flows. In this paper, in order to solve this problem, we propose a simple fairness queue management scheme, called AFQM(Approximate Fair Queue Management) algorithm, that discriminate against the flows which submit more packets/sec than is allowed by their fair share. By doing this, the scheme aims to approximate the fair queueing policy Since it is a small overhead and easy to implement, AFQM algorithm controls unresponsive or misbehaving flows with a minimum overhead.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2015.05a
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pp.649-652
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2015
Previous marking policy for the AF service of TCP traffic in the Diffserv network have no sufficient consideration on the effect of RTT and target rate. In this paper, in order to improve fairness Index by the effect RTT difference of TCP traffic, we propose the modified TSW3CDM(Time Sliding Window Three Color Dynamic Marker) based on average transfer rate estimation and the flow state. The proposed algorithm is dynamic marking policy that do allocate band width in proportion to transmission rate. To evaluate the performance of the proposed algorithm, We accomplished a computer simulation using NS-2. From simulation results, the proposed TSW3CDM algorithm improves fairness index by comparison with TSW3CM.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.31
no.4B
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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.
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.
The most important factor influencing the robustness of the Internet Is the end-to-end TCP congestion control. However, the congestion control scheme of TCP Reno, the most popular TCP version on the Internet, employs passive congestion indication. It makes worse the network congestion. Recently, Brakmo and Peterson have proposed a new version of TCP, which is named TCP Vegas, with a fundamentally different congestion control scheme from that of the Reno. Many studies indicate that the Vegas is able to achieve better throughput and higher stability than the Reno. But there are two unfairness problems in Vegas. These problems hinder the spread of the Vegas in current Internet. In this paper, in order to solve these unfairness problems, we propose a new congestion control algorithm called TCP PowerVegas. The existing Vegas depends mainly only on the rtt(round trip time), but the proposed PowerVegas use the new congestion control scheme combined the Information on the rtt with the information on the packet loss. Therefore the PowerVegas performs the congestion control more competitively than the Vegas. Thus, the PowerVegas is able to solve effectively these unfairness problems which the Vegas has experienced. To evaluate the proposed approach, we compare the performance among PowerVegas, Reno and Vegas under same network environment. Using simulation, the PowerVegas is able to achieve better throughput and higher stability than the Reno and is shown to achieve much better fairness than the existing Vegas.
Choi Young Soo;Lee Gang Won;Cho You Ze;Han Tae Man
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.29
no.12B
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pp.1052-1062
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2004
Recent studies have pointed out that existing high-speed TCP protocols have a severe unfairness and TCP friendliness problem. As the congestion window achieved by a high-speed TCP connection can be quite large, there is a strong possibility that the sender will transmit a large burst of packets. As such, the current congestion control mechanisms of high-speed TCP can lead to bursty traffic flows in hi인 speed networks, with a negative impact on both TCP friendliness and RTT unfairness. The proposed solution to these problems is to evenly space the data sent into the network over an entire round-trip time. Accordingly, the current paper evaluates this approach with a high bandwidth-delay product network and shows that pacing offers better TCP friendliness and fairness without degrading the bandwidth scalability.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.8
no.2
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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.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.29
no.7B
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pp.613-627
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2004
In this paper, we propose an Aggregate Fairness Maker (ARM) required for an Edge router to improve fairness of throughput among the flows of Assured Service in DiffServ with different round trip time (RTT) and we propose a user flow Three Color Marker (uf-TCM) as a flow marker that marks packets from the flow as green, yellow, or red. A yellow packet is the packet that consumes loss token in uf-TCM as well as that is demoted green packet in AM due to disobey the aggregate traffic profile. The proposed AFH promotes yellow packet to green packet or demotes green packet to yellow packet through the fair method without per-flow management, and it improves the feirness of throughput among the flows as well as link utilization. A yellow packet and a red packet have the same drop precedence at Core Router in our scheme. So we can use the RIO buffer management scheme. We evaluated the performance of our proposed AFM and the REDP Marker that was proposed to improve fairness without per-flow management. Simulation results show that, compared with the REDP marker, proposed AFM can improve performance of throughput fairness among the flows with different RTT and link utilization under the over-provisioning, exact-provisioning, and under-provisioning network environments at Multiple DiffServ domains as well as at Single DiffServ domain.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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