[论文解读] Worst Case Buffer Requirements For Tcp Over ABR

Bobby Vandalore, Shivkumar Kalyanaraman+3 more|ArXiv.org|Sep 22, 1998

Network Traffic and Congestion Control参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文分析了在ATM的可用比特率（ABR）服务下，TCP流量在最坏情况下的缓冲区需求，重点关注多个TCP源在拥塞窗口和允许信元速率（ACR）均较高时同时发送大量突发流量的场景。通过分析建模与仿真，本文表明ERICA+交换机算法即使在极端条件下也能有效控制队列长度和缓冲区使用，确保ABR网络的稳定性能。

ABSTRACT

ATM (asynchronous transfer mode) is the technology chosen for the Broadband Integrated Services Digital Network (B-ISDN). The ATM ABR (available bit rate) service can be used to transport ``best-effort'' traffic. In this paper, we extend our earlier work on the buffer requirements problem for TCP over ABR. Here, a worst case scenario is generated such that TCP sources send a burst of data at the time when the sources have large congestion windows and the ACRs (allowed cell rates) for ABR are high. We find that ABR using the ERICA+ switch algorithm can control the maximum queue lengths (hence the buffer requirements) even for the worst case. We present analytical arguments for the expected queue length and simulation results for different number of sources values and parameter values.

研究动机与目标

• 评估在最坏情况流量条件下，ATM ABR网络中TCP流量的缓冲区需求。
• 识别在大TCP拥塞窗口和高ACR条件下导致队列过度堆积的场景。
• 评估ERICA+交换机算法在控制队列长度和缓冲区使用方面的有效性。
• 通过分析与仿真验证在极端负载下缓冲区稳定性的理论依据。

提出的方法

• 建模在高拥塞窗口和高ACR条件下TCP的行为，以模拟最坏情况的流量突发。
• 在先前关于缓冲区需求研究的基础上，对ABR网络中的队列长度动态进行形式化分析。
• 在ABR交换机上应用ERICA+基于速率的拥塞控制算法，以调节信元传输速率。
• 通过分析推导，预测在不同源和参数配置下的预期队列长度。
• 通过改变TCP源数量和不同ACR设置的仿真，验证理论结果。
• 比较不同参数值下的队列长度性能，评估ERICA+在压力下的鲁棒性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在最坏突发条件下，ABR网络中TCP流量的最大缓冲区需求是多少？
• RQ2 当多个TCP源同时发送突发流量时，ERICA+算法在控制队列长度方面的表现如何？
• RQ3 TCP拥塞窗口大小、ACR与ABR网络中队列堆积之间的关系是什么？
• RQ4 分析模型能否准确预测ABR网络中TCP流量的最坏情况队列长度？
• RQ5 在极端负载下，源数量和ACR值的变化如何影响缓冲区稳定性？

主要发现

• 最坏情况——大TCP拥塞窗口与高ACR并存——会导致显著的队列堆积，但ERICA+算法能有效限制其增长。
• 分析模型能准确预测在不同源和参数组合下的预期队列长度。
• 仿真结果证实，即使在极端突发条件下，ERICA+仍能保持队列长度有界。
• 在不同TCP源数量和ACR设置下，缓冲区需求保持可管理且可预测。
• ERICA+算法在控制队列长度方面表现出鲁棒性，确保ABR网络的稳定性能。
• 本研究证实，结合ERICA+的ABR能够在最坏情况下支持TCP流量，而不会产生过度的缓冲区需求。