[論文レビュー] Satellite ATM Network Architectural Considerations and TCP/IP Performance

Sastri Kota, Rohit Goyal+1 more|ArXiv.org|Sep 23, 1998

Satellite Communication Systems被引用数 15

ひとこと要約

本論文は、効率的なTCP/IPトラフィック伝送を実現するための衛星ATMネットワークを調査し、高いRound-Trip Delay（RTT）に対応するため、選択的アキュシールメント（SACK）を用いたVC別バッファ管理ポリシーを提案する。無限のTCPトラフィックにおいて、0.5～1倍のRTTバッファサイズで98％を超えるスループットが達成され、ソース数に依存せず高い公平性が得られることが判明した。

ABSTRACT

In this paper, we have provided a summary of the design options in Satellite-ATM technology. A satellite ATM network consists of a space segment of satellites connected by inter-satellite crosslinks, and a ground segment of the various ATM networks. A satellite-ATM interface module connects the satellite network to the ATM networks and performs various call and control functions. A network control center performs various network management and resource allocation functions. Several issues such as the ATM service model, media access protocols, and traffic management issues must be considered when designing a satellite ATM network to effectively transport Internet traffic. We have presented the buffer requirements for TCP/IP traffic over ATM-UBR for satellite latencies. Our results are based on TCP with selective acknowledgments and a per-VC buffer management policy at the switches. A buffer size of about 0.5 * RTT to 1 * RTT is sufficient to provide over 98% throughput to infinite TCP traffic for long latency networks and a large number of sources. This buffer requirement is independent of the number of sources. The fairness is high for a large numbers of sources because of the per-VC buffer management performed at the switches and the nature of TCP traffic.

研究の動機と目的

• インターネットトラフィックをサポートする衛星ATMネットワークのアーキテクチャ的選択肢を分析すること。
• 長距離遅延を伴う衛星ネットワークにおけるATM-UBR上でのTCP/IPパフォーマンスを評価すること。
• 長RTT下でも高いスループットと公平性を維持するための最適バッファサイズを特定すること。
• VC別バッファ管理およびTCP SACKのパフォーマンスに与える影響を評価すること。
• 多様なTCPトラフィックを扱う衛星ATMネットワークの設計指針を提供すること。

提案手法

• スイッチでのVC別バッファ管理ポリシーを用いて、ATM-UBR上でのTCPトラフィックをモデル化する。
• 衛星リンクに一般的に見られる長距離RTT下でのバッファ要件をシミュレーションする。
• 損失回復とスループットの向上を図るため、TCPに選択的アキュシールメント（SACK）を適用する。
• さまざまなバッファサイズ下での多数のソース間におけるスループットと公平性を分析する。
• バッファ過剰配分を最小限に抑えるために、RTTに基づくバッファサイズ決定を評価する。
• リソース割り当ておよびネットワーク管理のためのネットワーク制御センターを適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長距離RTTを伴う衛星ATMネットワークにおけるTCP/IPトラフィックの高スループットを達成するためのバッファサイズはどの程度か？
• RQ2 長距離遅延を伴う衛星ATMネットワークにおいて、VC別バッファ管理は公平性とスループットにどのように影響するか？
• RQ3 TCPに選択的アキュシールメントを適用することで、衛星ATM環境でのパフォーマンスはどの程度向上するか？
• RQ4 TCPソース数の増加が、衛星ATMネットワークにおけるバッファ要件と公平性に与える影響はいかほどか？
• RQ5 どのアーキテクチャ的設計選択が、衛星ATMネットワークにおけるTCP/IPパフォーマンスを最大化するか？

主な発見

• 長距離遅延を伴う衛星ネットワークにおいて、無限のTCPトラフィックに対して0.5～1倍のRTTバッファサイズで98％を超えるスループットが達成可能である。
• 必要なバッファサイズはTCPソース数に依存しないため、スケーラビリティ計画が簡素化される。
• VC別バッファ管理とTCPのコンgestion制御動作のおかげで、多数のソース間で高い公平性が達成される。
• 選択的アキュシールメントを備えたTCPは、再送タイムアウトの削減によりパフォーマンスを顕著に向上させる。
• 提案されたバッファサイズ戦略は、過剰なバッファ割り当てを避けるとともに、重負荷下でも高い効率性を維持する。
• VC別バッファ管理の有効性が、バッファ要件を最小限に抑えつつスループットを最大化する観点から裏付けられた。