Simulation models of fair scheduling for the TCP and UDP streams

Nowadays, a lot of Internet applications are using UDP protocol to transport the data. The congestion control mechanisms built into TCP protocol in conjunction with the Active Queue Management mechanisms, during normal operation of the Internet network, favor UDP streams. The article investigates the influence of active queue menagement and scheduling algorithm on fairness of TCP and UDP data streams.

---

We współczesnych aplikacjach, działających w sieci Internet transmisje realizuje się korzystając najczęściej z protokołu UDP. Mechanizm kontroli przeciążeń, wbudowany w TCP, współpracujący z mechanizmami AQM, działającymi w kolejkach powoduje, że znaczący udział ruchu UDP jest w stanie zawłaszczyć pasmo transmisji. W artykule badano wpływ różnych wariantów kolejkowania na ruch TCP i UDP, aby zapewnić możliwie najlepszy (najbardziej sprawiedliwy) podział pasma. Badania prowadzono z wykorzystaniem pakietu symulacyjnego OMNeT++ wraz z pakietem INET (do symulacji protokołu TCP/IP). Do funkcjonalności tych narzędzi dodano implementacje dla kolejek PRIO oraz SFQ (osobne kolejki dla ruchu TCP i UDP, obsługiwanych zgodnie z regulaminem FIFO oraz RED). Badania przeprowadzano dla różnych konfiguracji usług korzystających z UDP i TCP, współdzielacych łącze, stanowiące wąskie gardło pomiędzy podsieciami (Rys. 3). W symulacjach badano parametry kolejek (długość, liczba odrzuconych pakietów) oraz parametr RTT transmisji TCP. Dobranie właściwego sposobu kolejkowania jest zagadnieniem złożonym. Dla typowego mechanizmu RED obserwujemy zawłaszczanie łącza przez usługę UDP. Dla kolejek priorytetowych TCP oraz mechanizmu SFQ sytuacja jest odwrotna. Transmisja TCP o odpowiednio dużym natężeniu staje się dominująca, co bardzo niekorzystnie wpływa na UDP, szczególnie jeśli jest związany z usługami o określonych wymaganiach QoS (typu np. wideo w czasie rzeczywistym). Określone, drobne modyfikacje regulaminów także nie dają zauważalnej poprawy. Dla określonego przypadku można dobrać możliwie najlepszy mechanizm kolejkowania z odpowiednimi parametrami (w badanym przypadku było to PRIO dla kolejki UDP), w innej konfiguracji ruchu parametry i regulaminy kolejek dla najlepszego przypadku będą już inne. Trudno jest więc na tym etapie zaproponować rozwiązanie uniwersalne. Zaproponowanie takiego mechanizmu jest motywacją dla przyszłych prac w tej dziedzinie.