[논문 리뷰] An Empirical Study on variants of TCP over AODV routing protocol in MANET

Md. Monzur Morshed, Meftah Ur Rahman외 1명|arXiv (Cornell University)|2011. 09. 05.

Network Traffic and Congestion Control참고 문헌 5인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 모바일 애드혹 네트워크(MANETs)에서 AODV 라우팅 프로토콜을 사용할 때 TCP 변종(Reno, New-Reno, Vegas, Tahoe)의 성능을 NS2 시뮬레이션을 통해 평가한다. 결과적으로 동적 네트워크 조건에서 TCP Vegas가 유량과 공정성 측면에서 다른 변종보다 뛰어나며, 고속 이동 환경에서 자주 발생하는 루팅 변화 상황에서 TCP Tahoe는 과도한 재전송으로 인해 가장 높은 패킷 손실을 보인다.

ABSTRACT

The cardinal concept of TCP development was to carry data within the network where network congestion plays a vital role to cause packet loss. On the other hand, there are several other reasons to lose packets in Mobile Ad Hoc Networks due to fading, interfaces, multi-path routing, malicious node, and black hole. Along with throughput, fairness of TCP protocols is important to establish a good communication. In this paper, an empirical study has been done by simulation and analysis of TCP variations under AODV routing protocol. In our simulation, we studied multiple variations of TCP, such as Reno, New-Reno, Vegas, and Tahoe. The simulation work has been done in NS2 environment. Based on the analysis simulation result of we carried out our observations with respect to the behavior of AODV routing protocol for different TCP packets under several QoS metrics such as drop, throughput, delay, and jitter.

연구 동기 및 목표

• MANET에서 AODV 라우팅 프로토콜 하에 다양한 TCP 변종의 성능을 평가하기 위해.
• 이동성, fading, 다중 경로 라우팅과 같은 네트워크 동적 특성이 TCP 행동에 미치는 영향을 분석하기 위해.
• 다양한 TCP 변종 간의 주요 QoS 지표인 유량, 지연, 지터, 패킷 손실을 평가하기 위해.
• AODV 라우팅 기반으로 공정성과 효율성 측면에서 MANET에 가장 적합한 TCP 변종을 규명하기 위해.

제안 방법

• 다양한 이동 패턴을 가진 MANET 환경을 모델링하기 위해 NS2 네트워크 시뮬레이터를 사용해 시뮬레이션을 수행하였다.
• 모든 시뮬레이션에서 기초 라우팅 메커니즘으로 AODV 라우팅 프로토콜을 사용하였다.
• 동일한 네트워크 조건에서 TCP 변종 네 종류—Tahoe, Reno, New-Reno, Vegas—를 평가하였다.
• 성능는 유량, 엔드 투 엔드 지연, 지터, 패킷 손실률 등의 QoS 지표를 사용해 측정하였다.
• 결과의 통계적 신뢰성을 확보하기 위해 다수의 시뮬레이션 런을 수행하였다.
• 각 TCP 변종의 행동를 비교하기 위해 9장의 그림과 3개의 표를 사용해 데이터를 수집하고 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 AODV 라우팅 프로토콜을 사용하는 MANET에서 다양한 TCP 변종의 유량 측면에서 성능는 어떻게 되는가?
• RQ2 이동성과 링크 불안정성과 같은 네트워크 동적 특성이 TCP의 공정성과 패킷 손실에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 이동 환경에서 AODV 라우팅 하에 유량과 지연 사이의 균형을 가장 잘 유지하는 TCP 변종은 무엇인가?
• RQ4 AODV를 사용하는 MANET에서 지터는 각 TCP 변종 간에 어떻게 달라지는가?
• RQ5 AODV 환경에서 자원 할당의 공정성 수준이 가장 높은 TCP 변종은 무엇인가?

주요 결과

• TCP Vegas는 동적 MANET 환경에서 다른 변종들인 Reno, New-Reno, Tahoe보다 가장 높은 유량을 기록하였다.
• TCP Tahoe는 자주 발생하는 루팅 변화 상황에서 과도한 재전송 행동로 인해 가장 높은 패킷 손실률를 보였다.
• TCP New-Reno는 특히 중간 수준의 이동성 조건에서 TCP Reno보다 더 나은 공정성과 낮은 지터를 보였다.
• 엔드 투 엔드 지연은 TCP Vegas에서 가장 낮아, 효율적인 혼잡 제어와 낮은 재전송 오버헤드를 의미한다.
• TCP Tahoe와 Reno에서는 AODV에서의 불안정한 라우팅과 빈번한 경로 재계산으로 인해 지터가 상당히 높았다.
• 시뮬레이션 결과는 TCP Vegas가 AODV를 사용하는 MANET에 가장 적합한 것으로 확인되었으며, 이는 선제적 혼잡 창 조정과 낮은 손실률 덕분이었다.