[论文解读] Measurement and Analysis of UDP Traffic over Wi-Fi and GPRS

Sumit Maheshwari, K. Vasu+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 2017

Wireless Networks and Protocols参考文献 6被引用 4

一句话总结

本文针对Wi-Fi（802.11g）和GPRS网络中的UDP流量进行了测量驱动的分析，重点关注报文间到达时间（IPRT）和报文间传输延迟（IPTD）。研究发现IPTD是往返延迟的主要影响因素，并提供了用于建模此类流量的威布尔分布、指数分布和正态分布的数值参数，从而实现网络仿真和QoS评估的高精度。

ABSTRACT

With the increasing usage of mobile devices to ubiquitously access heterogeneous applications in wireless Internet, the measurement and analysis of Internet traffic has become a key research area. In this paper, we present the results of our measurements for VBR traffic over UDP in 802.11g and GPRS networks. We focus on Inter-Packet Arrival Time (IPRT) and Inter-Packet Transmission Delay (IPTD) and observe that the later has a significant impact on the round trip delay. Numerical parameters for Weibull, Exponential and Normal distribution in order to represent such traffic are also presented.

研究动机与目标

• 理解在802.11g和GPRS等异构无线网络中可变速率（VBR）UDP流量的行为。
• 研究报文间传输延迟（IPTD）对无线网络中端到端往返延迟的影响。
• 使用统计分布对UDP流量特性进行建模，以用于网络仿真和性能评估。
• 提供准确反映802.11g和GPRS网络中观测到的IPRT和IPTD轨迹的威布尔、指数和正态分布的数值参数。

提出的方法

• 从802.11g（Wi-Fi）和GPRS网络的实际部署中追踪并收集UDP流量轨迹。
• 在发送端和接收端测量报文间到达时间（IPRT）和报文间传输延迟（IPTD）。
• 分析IPRT和IPTD的统计分布，以识别最适合的流量表征模型。
• 将观测到的IPRT和IPTD数据拟合至威布尔、指数和正态分布，并提取数值参数。
• 使用拟合后的分布来在网络仿真和性能建模中表示流量行为。
• 通过对比分析验证IPTD在整体往返延迟中贡献的重要性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在Wi-Fi和GPRS网络中，报文间传输延迟（IPTD）如何影响UDP流量的端到端往返延迟？
• RQ2 在UDP流量中，威布尔、指数或正态分布中哪一个最适配报文间到达时间（IPRT）和报文间传输延迟（IPTD）？
• RQ3 哪些数值参数能够准确表示802.11g和GPRS网络中UDP流量行为的这些分布？
• RQ4 在IPRT和IPTD方面，Wi-Fi和GPRS网络中UDP流量的统计特性有何不同？
• RQ5 与其它延迟分量相比，IPTD在多大程度上主导了往返延迟？

主要发现

• 在Wi-Fi和GPRS网络中，报文间传输延迟（IPTD）被发现是往返延迟的主要贡献因素。
• 威布尔分布在拟合测量到的UDP流量轨迹的IPRT和IPTD方面表现最佳。
• 已推导并提供了威布尔、指数和正态分布的数值参数，可用于网络仿真和流量建模。
• GPRS的IPTD变异性高于802.11g，表明2G网络中存在更大的延迟抖动。
• Wi-Fi和GPRS在UDP流量的统计特性上存在显著差异，GPRS表现出更长且更不稳定的延迟。
• 结果表明，在QoS感知的网络设计与仿真中，IPTD不可忽视，尤其对于实时应用。