Moving toward the intra-protocol de-ossification of TCP in mobile networks: Start-up and mobility
Eneko Atxutegi Narbona · 2018
El uso de las redes moviles de banda ancha ha aumentado significativamente los ultimos anos y se espera un crecimiento aun mayor con la inclusion de las futuras capacidades 5G. 5G proporcionara unas velocidades de transmision y reducidos retardos nunca antes vistos. Sin embargo, la posibilidad de alcanzar las mencionadas cuotas esta limitada por la gestion y rendimiento de los protocolos de transporte. A este respecto, TCP sigue siendo el protocolo de transporte imperante y sus diferentes algoritmos de control de congestion (CCA) los responsables finales del rendimiento obtenido. Mientras que originalmente los distintos CCAs han sido implementados para hacer frente a diferentes casos de uso en redes fijas, ninguno de los CCAs ha sido disenado para poder gestionar la variabilidad de throughput y retardos de diferentes condiciones de red redes moviles de una manera facilmente implantable. Dado que el analisis de TCP sobre redes moviles es complejo debido a los multiples factores de impacto, nuestro trabajo se centra en dos casos de uso generalizados que resultan significativos en cuanto a afeccion del rendimiento: movimiento de los usuarios como representacion de la caracteristica principal de las redes moviles frente a las redes fijas y el rendimiento de la fase de Start-up de TCP debido a la presencia mayoritaria de flujos cortos en Internet. Diferentes trabajos han sugerido la importancia de una mayor flexibilidad en la capa de transporte, creando servicios de transporte sobre TCP o UDP. Sin embargo, estas propuestas han encontrado limitaciones relativas a las dependencias arquitecturales de los protocolos utilizados como sustrato (p.ej. imposibilidad de cambiar la configuracion de la capa de transporte una vez la transmision a comenzado), experimentando una capa de transporte osificada. Esta tesis surge como respuesta a fin de abordar la citada limitacion y demostrando que existen posibilidades de mejora dentro de la familia de TCP (intra-protocolar), proponiendo un marco para solventar parcialmente la restriccion a traves de la seleccion dinamica del CCA mas apropiado. Para ello, se evaluan y seleccionan los mayores puntos de impacto en el rendimiento de los casos de uso seleccionados en despliegues de red 4G y en despliegues de baja latencia que emulan las potenciales latencias en las futuras capacidades 5G. Estos puntos de impacto sirven como heuristicas para decidir el CCA mas apropiado en el propuesto marco. Por ultimo, se valida la propuesta en entornos de movilidad con dos posibilidades de seleccion: al comienzo de la transmision (limitada flexibilidad de la capa de transporte) y dinamicamente durante la transmision (con una capa de transporte flexible). Se concluye que la propuesta puede acarrear importantes mejoras de rendimiento al seleccionar el CCA mas apropiado teniendo en cuenta la situacion de red y los requerimientos de la capa de aplicacion.