ارائه‌ی روشی میان‌لایه‌ای برای افزایش کارایی پارامترهای کیفیت سرویس TCP در شبکه‌های بی‌سیم مبتنی بر استاندارد 802.11.ac

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران

چکیده

با رشد روزافزون اهمیت ‌اینترنت در دهه‌ی اخیر، به همراه افزایش سریع بهکارگیری تکنولوژی‌های جدید مانند ابزار‌های سیار و رسانه‌‌های بی‌سیم، TCP با مشکلات جدیدی مواجه گردیده است. متأسفانه، کارایی TCP در محیط‌‌های سیار/ بی‌سیم دچار افت و کاهش شدیدی می‌شود. چرا که هر گم شدن بسته در شبکه را نشانه‌ای از ازدحام تلقی می‌کند و نرخ انتقال آن را کاهش می‌دهد. در جهت پیدا کردن راه حل‌‌های مؤثر برای این موضوع، باید بین گم شدن بسته به‌دلیل ویژگی‌های ذاتی لینک‌های بی‌سیم و گم شدن بسته به‌واسطه‌ی ازدحام تمایز قائل شد. در این مقاله برخی ویژگی‌‌های مهم لینک‌های بی‌سیم بیان می‌شود و سپس با مرور اهم مشکلات TCP در شبکه‌‌های بی‌سیم، یک روش جدید جهت بهبود شرایط عدالت در انتقال و در نتیجه افزایش گذردهی در شبکه‌‌های بی‌سیم محلی، پیشنهاد می‌گردد که این راهکار تلفیقی از روش صف بازخوردی چندسطحی و زمان‌سنج در لایه‌ی دوم شبکه‌‌های محلی بی‌سیم  است. برای ارزیابی روش پیشنهادی‌، آن را در قالب سناریو‌‌های مختلف با هم‌بندی‌‌ها و پارامتر‌‌های ترافیکی متفاوت، به کمک شبیه‌ساز 34/2NS- مورد ارزیابی قرار می‌دهیم. نتایج ارزیابی، میزان گذردهی، تأخیر‌‌های شبکه و لرزش تأخیر در طرح‌‌های مختلف نشان‌دهنده عملکرد مثبت روش‌‌های پیشنهادی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A cross layer approach for improving the TCP quality-of-service parameters over the IEEE 802.11.ac wireless networks

نویسنده [English]

  • mohammadmehdi hassani
Assistant Professor, Technical and Engineering Faculty, Ayatollah Amoly Branch, Islamic Azad University, Amoly, Iran
چکیده [English]

The rapid growth of the Internet in the last decade together with the growing importance of wireless communications pose new challenges to TCP as a reliable transmission protocol. The TCP regulates the traffic based on controlling congestion and it inherently assumes that each packet loss is a sign of congestion. Unfortunately, the TCP performance has degraded as it has to cope with new types of packet loss due to noisy wireless channels in wireless networks, variable channel bandwidth and random bit error rate, which could mislead the TCP to shape the traffic and reduce the throughput. In order to find an effective solution, the packet loss across wireless links must be distinguished from the congestion loss. In this paper, some significant characteristics of wireless links and their effects on TCP performance in wireless networks is presented. Meanwhile, a new cross layer approach to improve TCP fairness and throughput is designed using a combination of the MLFQ technique and timer in the second-tier wireless local area network. The experimental results are verified using the NS-2.3 simulator. The assessment results, the throughput, the end-to-end delay and jitter in various scenarios confirm the efficiency of the proposed model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transmission Control Protocol
  • Quality of service. Network Bandwidth
  • Congestion control
  • Delay
  • Packet Loss
  • Jitter

Smiley face

مراجع

[1]     M. Mehravaran, M. R. Pajoohan, F. Adibnia, “Secure and Confidential Workflow scheduling in hybrid cloud with improved Particle Swarm optimization algorithm,” Journal of Electronical & Cyber Defence, vol. 7(4) pp. 131-145, 2020. (In Persian)
[2]     Sh. Lin and Sh. Jiang, “Learning-Based On-AP TCP Performance Enhancement,” Wirel Commun Mob Comput, Vol. 2020 pp. 1-17, 2020.
[3]     H. Haile, K.-J. Grinnemo, S. Ferlin, P. Hurtig and A. Brunstrom, "End-to-end congestion control approaches for high throughput and low delay in 4G/5G cellular networks," Comput. Netw., vol. 186, 2021. 
[4]     Bakre and B. R. Badrinath, ”I-TCP: Indirect TCP for mobile hosts,” Tech. Rep. , Rutgers University, 1995. 
[5]     A. Andreadis, S. Rizzuto and R. Zambon, “A cross-layer jitter-based TCP for wireless networks,” J Wireless Com Network, vol.191 pp.1-11, 2016.
[6]     K. Brown and S. Singh, ”M-TCP: TCP for Mobile Cellular Networks,” Computer Communications Review, vol. 27(5) pp. 19-43 , 1997. 
[7]     R. Mittal, V. T. Lam, N. Dukkipati, E. Blem, H. Wassel, M. Ghobadi, A. Vahdat, Y. Wang, D. Wetherall, and D. Zats, “TIMELY: RTT-based congestion control for the datacenter,” ACM Computer Communication Review, vol. 45(4) pp. 537–550, 2015.
[8]     M. Hock, F. Neumeister, M. Zitterbart, and R. Bless, “TCP LoLa: Congestion control for low latencies and high throughput,” in 42nd IEEE Conference on Local Computer Networks (LCN), 2017.
[9]     H. Alakoca, M. Karaca and G. Karabulut Kurt, "Performance of TCP over 802.11ac based WLANs via testbed measurements," 2015 International Symposium on Wireless Communication Systems (ISWCS), 2015.
[10] a. Rahim, M. Sher, A. Javed, I. Ahmad and R. Hameed, "Performance analysis of TCP in VANETs by using 802. 11e", 16th IEEE International Conference on Networks (ICON), 2008. 
[11] L. Yang, W. K. Seah, and Q. Yin, “Improving fairness among TCP flows crossing wireless ad hoc and wired networks”, The ACM International Symposium on Mobile Ad Hoc Networking and Computing, 2003. 
[12] L. Dong and Sh. Liu, “Research on TCP Fairness Improvement Over Wireless Ad Hoc Networks”, 2010 Ninth International Symposium on Distributed Computing and applications to Business, Engineering and Science, 2010.
[13] S. Pilosof, R. Ramjee, D. Raz, Y. Shavitt and P. Sinha, “Understanding TCP fairness over wireless LAN”, IEEE INFOCOM, 2003. 
[14] J. Huang, J. Wang and Jin Ye, “Buffer Allocation Management for Improving TCP Fairness in IEEE 802. 11 WLANs”, 6th International Conference on Wireless Communications Networking and Mobile Computing (WiCOM), 2010. 
[15] M.M. Hassani, “A Novel Approach to Enhance TCP Throughput in Wireless Sensor Networks,” Int J Adv Technol, Vol. 7(3) pp. 1-3, 2016
[16] Sh. Lin, Sh. Jiang, “Learn-ing-Based On-AP TCP Performance Enhancement,” Wirel Commun Mob Comput , Vol. 2020 pp. 1-17, 2020.
M. Joseph, V. C. Diniesh, M. Shivaranjani, “Throughput stability and flow fairness enhancement of TCP traffic in multi-hop wireless networks,” Wirel. Netw, vol. 26(6) pp. 4689–4704, 2020.
پدافند الکترونیکی و سایبری
دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 37
شماره پیاپی 37، فصلنامه بهار
خرداد 1401
صفحه 109-117

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 21 خرداد 1400
  • تاریخ بازنگری: 28 شهریور 1400
  • تاریخ پذیرش: 22 آذر 1400
  • تاریخ انتشار: 01 خرداد 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار