[논문 리뷰] Satellite ATM Network Architectural Considerations and TCP/IP Performance

Sastri Kota, Rohit Goyal외 1명|ArXiv.org|1998. 09. 23.

Satellite Communication Systems인용 수 15

한 줄 요약

이 논문은 고지연 시간을 견딜 수 있도록 설계된 위성 ATM 네트워크에서 효율적인 TCP/IP 트래픽 전송을 위해 연구한다. 선택적 확인 기능을 포함한 VC 별 버퍼 관리 정책을 제안하여 고지연 시간을 처리한다. 무한한 TCP 트래픽에서 0.5에서 1배의 RTT 버퍼 크기로 98% 이상의 성능을 달성하며, 소스 수에 관계없이 높은 공정성을 확보한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 인터넷 트래픽을 지원하는 위성 ATM 네트워크의 아키텍처 옵션을 분석하기 위해.
• 고지연 위성 네트워크에서 ATM-UBR를 통한 TCP/IP 성능을 평가하기 위해.
• 장시간 RTT에서 높은 성능과 공정성을 유지하기 위한 최적의 버퍼 크기 결정을 위해.
• VC 별 버퍼 관리 및 TCP SACK의 성능에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 다양한 TCP 트래픽을 처리하는 위성 ATM 네트워크의 설계 지침 제공을 위해.

제안 방법

• 스위치에서 VC 별 버퍼 관리 정책을 적용하여 ATM-UBR를 통한 TCP 트래픽 모델링하기.
• 위성 링크에서 일반적인 장시간 라운드트립 지연 조건 하에서 버퍼 요구량 시뮬레이션하기.
• 손실 복구 및 성능 향상을 위해 선택적 확인 기능(SACK)을 사용한 TCP 사용하기.
• 다양한 버퍼 크기 조건에서 여러 소스 간의 성능 및 공정성 분석하기.
• 버퍼 과잉 할당을 최소화하기 위해 RTT 기반의 버퍼 크기 설정 평가하기.
• 자원 할당 및 네트워크 관리를 위한 네트워크 제어 센터 적용하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 장시간 RTT를 가진 위성 ATM 네트워크에서 TCP/IP 트래픽의 높은 성능을 달성하기 위해 필요한 버퍼 크기는 얼마인가요?
• RQ2 고지연 위성 ATM 네트워크에서 VC 별 버퍼 관리는 공정성과 성능에 어떤 영향을 미치나요?
• RQ3 선택적 확인 기능을 갖춘 TCP는 위성 ATM 환경에서 성능 향상에 얼마나 기여하나요?
• RQ4 TCP 소스의 수가 위성 ATM 네트워크에서 버퍼 요구량과 공정성에 미치는 영향은 어떠한가요?
• RQ5 어떤 아키텍처 설계 선택이 위성 ATM 네트워크에서 TCP/IP 성능을 최대화합니까?

주요 결과

• 장시간 지연이 발생하는 위성 네트워크에서 무한한 TCP 트래픽에서 0.5에서 1배의 RTT 버퍼 크기로 98% 이상의 성능을 달성할 수 있다.
• 필요한 버퍼 크기는 TCP 소스의 수와 무관하므로 확장성 계획이 간편해진다.
• VC 별 버퍼 관리 및 TCP의 혼잡 제어 동작 덕분에 많은 소스 간에 높은 공정성이 달성된다.
• 선택적 확인 기능을 갖춘 TCP는 재전송 타임아웃을 줄여 성능 향상에 크게 기여한다.
• 제안된 버퍼 크기 전략은 과잉 할당 없이도 고부하 조건에서도 높은 효율을 유지한다.
• 결과적으로 VC 별 버퍼 관리 전략이 버퍼 요구량을 최소화하면서도 성능을 극대화하는 데 효과적임을 입증한다.