TCP 송수신자간의 큐사용률 추정을 이용한 송신자 기반의 패킷손실 구별기법

Abstract

멀티홉 무선 네트워크에서 TCP가 동작하는 경우, 유선 네트워크와 무선 네트워크의 서로 다른 특성으로 인하여 TCP의 심각한 성능저하가 초래된다. 이것은 TCP가 무선오류로 인해 발생되는 패킷손실을 혼잡으로 인해 발생한 패킷손실로 간주하여 데이터 전송률을 불필요하게 감소시키기 때문이다. 이러한 성능저하를 피하기 위해서 혼잡손실과 무선손실을 구별하는 많은 기법들이 연구되어 왔으나, 이들 기법들은 무선손실에 대한 탐지정확도가 기대만큼 높지 않거나, 무선손실에 대한 탐지정확도가 높으면 혼잡손실에 대한 정확도가 낮아지는 경향을 보인다. 본 논문은 혼잡손실에 대한 탐지정확도의 희생을 최소화하면서, 무선손실에 대한 탐지정확도를 높이는 송신자 기반의 패킷손실 구별기법을 제안한다. 본 기법은 네트워크 혼잡과 상호 관련성이 높은TCP 송 수신자간의 큐 사용률을 추정하고, 추정된 큐 사용률과 특정 임계값을 비교하여 혼잡손실과 무선손실을 구별한다. 네트워크 시뮬레이터인 QualNet을 이용한 실험에서는 기존 기법과 제시된 기법간의 혼잡손실에 대한 탐지정확도와 무선손실에 대한 탐지정확도를 구분하여 비교평가하고, 홉 수 증가에 따른 성능향상을 비교평가 한다. 실험 결과는 멀티홉 무선 네트워크상에서 본 기법이 가장 높은 탐지정확도를 가질 뿐만 아니라 TCP의 성능을 가장 높게 향상시킴을 보인다. When TCP operates in multi-hop wireless networks, it suffers from severe performance degradation due to the different characteristics of wireless networks and wired networks. This is because TCP reacts to wireless packet losses by unnecessarily decreasing its sending rate assuming the losses as congestion losses. Although several loss differentiation algorithms (LDAs) have been proposed to avoid such performance degradation, their detection accuracies are not high as much as we expect. In addition the schemes have a tendency to sacrifice the detection accuracy of congestion losses while they improve the detection accuracy of wireless losses. In this paper, we suggest a new sender-based loss differentiation scheme which enhances the detection accuracy of wireless losses while minimizing the sacrifice of the detection accuracy of congestion losses. Our scheme estimates the rate of queue usage which is highly correlated with the congestion in the network path between a TCP sender and a receiver, and it distinguishes congestion losses from wireless losses by comparing the estimated queue usage with a certain threshold. In the extensive experiments based on a network simulator, QualNet, we measure and compare each detection accuracy of wireless losses and congestion losses, and evaluate the performance enhancement in each scheme. The results show that our scheme has the highest accuracy among the LDAs and it improves the most highly TCP performance in multi-hop wireless networks.