Cost aware TCP scheduler for bandwidth aggregation

Abstract

Birçok ağ uygulaması zamana duyarlı sabit bit hızı aktarımına ihtiyaç duymaktadır ve bu uygulamalar genellikle yüksek veri ve daha az değişken gecikme gerektirmektedir. Bu tür uygulamalar mobil cihazlarda çalıştırıldığında, birincil ağ bağlantısının mevcut bant genişliği ve diğer özellikleri gerekli hizmet kalitesini sağlamak için yeterli olmayabilir. Diğer yandan, mobil cihazların çoğu birden fazla ağ arayüzü ile donatılmışlardır ve aynı anda birden fazla ağa bağlanabilirler. Bu nedenle, birden fazla ağın bant genişliğinin birleştirilmesi, bu gibi durumlarda daha kaliteli hizmet alınması için uygulanabilir bir seçenektir. Bu tez, özellikle zamana duyarlı dosya transferi uygulamaları için bant genişliği gereksinimlerini uygun maliyetli bir şekilde karşılamak üzere çoklu ağ bağlantılarını kullanarak sabit bit hızı veri aktarımı problemini ele almaktadır. Cost Aware TCP Scheduler (CATS) olarak adlandırılan yöntem, kullanıcı cihazında bulunan iki ağ bağlantısının kaynaklarını, duraksız aktarım uygulamaları için yeterli bant genişliği sağlamak amacıyla maliyeti gözeterek birleştirir. Bağlantılardan biri ücretsiz bağlantı olarak adlandırılır ve bu bağlantının dalgalanan veri hacmine ve değişken gecikmeye sahip olduğu kabul edilir, ancak parasal kullanım maliyeti yoktur. İkinci bağlantı, daha yüksek veri hacmi ve daha az değişken gecikme sağlayan ücretli bağlantıdır, ancak bu bağlantının veri aktarımıyla ilişkili parasal maliyet vardır. CATS, veri aktarım maliyetini en aza indirirken, verilerin zamanında gönderilmesini sağlamak için bu bağlantılar üzerinden veri aktarımını planlamaktadır. Deneysel sonuçlar, CATS'in ücretsiz bağlantı kullanımını en üst düzeye çıkardığını ve ücretli bağlantı kullanımını en aza indirdiğini ve böylece belirgin bir kalite bozukluğuna yol açmadan toplam parasal maliyeti düşürdüğünü göstermektedir.

Constant bit rate, time sensitive data delivery is needed for many network applications and these applications usually require high throughput and less variable delay. When such applications run on mobile devices, the bandwidth available and the other characteristics of the primary network connection may not be sufficient to provide necessary quality of service. On the other hand, most of the mobile devices are multihomed that is they are equipped with more than one network interface, hence they can be connected to more than one network simultaneously. Therefore, the bandwidth aggregation is a viable option for better quality of service in such cases. This thesis tackles constant bit rate data delivery problem by utilizing multiple network connections to satisfy bandwidth requirements in a cost effective manner specifically for time sensitive file streaming applications. The proposed method, called Cost Aware TCP Scheduler (CATS), aggregates the resources of two network connections which are available on the client device in a cost aware manner to deliver enough bandwidth for streaming applications. One of the connections is called the free connection and it is considered to have fluctuating throughput and variable delay but no monetary cost of use. The second connection is the paid connection that provides higher throughput and less variable delay but there is monetary cost associated with data transfer. CATS schedules data transfer over these connections to ensure timely delivery of data while minimizing the data transfer cost. Experimental results show that CATS maximizes the utilization of the free connection and minimizes the utilization of the paid connection thereby reducing the total monetary cost without causing significant quality degradation.