Effect of sliding windows techniques over a performance of TCP/IP networks

Abstract

Veri iletiminde kullanılan iletişim kanalları, çeşitli özelliklere sahiptir ve özellikle kablosuz kanallarda, daha yüksek hata oranı içerilmektedir. Sıklıkla meydana gelen ve kaçınılması kolay olmayan bu hatalar, ağın performansı üzerinde büyük bir etkiye sahiptirler. Bu nedenle, farklı ağ koşulları için ve farklı kayan pencere teknikleri kullanılarak, hata oranlarının hangi oranlara kadar ulaştığı saptanmalıdır.Bu tezde, hata düzeltme teknikleri kullandıkları yeniden iletim tekniğine dayanarak, incelenmiştir. En çok bilinen yeniden iletim tekniklerinden birisi olan kayan pencereler tekniğinin `Dur ve bekle`, `Seçici yeniden gönderim` ve `N'ye geri dön` alt-algoritmaları incelemeye alınmıştır. Bu çalışmada, bu alt-algoritmalardan özellikle `Seçici yeniden gönderim` ve `N'ye geri dön` algoritmaları dikkate alınmıştır. `Dur ve bekle` algoritması ise yeniden iletimlerde pencere yapısı kullanmadığı ve bu nedenle her zaman daha düşük performans ile birlikte daha yüksek gecikme miktarına sahip olduğu için, performans kıyaslamalarına alınmamıştır. Bu amaçla, kayan pencere teknikleri, MATLAB'da bütün detaylarıyla birlikte simüle edilen Çok Protokollü Etiket Anahtarlama (MPLS) ağı üzerinde uygulanmıştır. Simülasyonda, MPLS ağı üzerinden TCP/IP kullanan tüm düğümler, en kısa yol yönlendirme algoritması tarafından belirlenen yolu kullanarak, aynı ağdaki herhangi bir rasgele düğüme rasgele sayıda veri paketi göndermektedir. Son olarak, kayan pencere teknikleri, farklı trafik koşulları altındaki gecikme, üretilen iş (iş hacmi) ve oluşan paket kayıp oranları açısından MPLS üzerindeki performansları bakımından incelenmiş ve analiz edilmiştir. Sonuçta, MPLS ağının farklı her bir trafik türü için kayan pencere algoritmalarının en iyisi belirlenmiş ve önerilmiştir

The communication channels have a variety of features in the communication system and networks, particularly wireless channels. It is used in transmissions between two nodes and deals with high error rates. Such errors that occur frequently which are not easy to be avoided, have the greatest effect on the performance of a network. So, it must be concluded that error rates are for different network conditions with use of different types of sliding windows techniques.In this thesis, error correcting techniques have been investigated based on a retransmission technique they used. One of the famous retransmission techniques is sliding windows technique, which it has three sub-algorithms called: stop and wait, selective repeat, and go back N. In this work, selective repeat and go back N algorithms were taken into account, but a stop and wait algorithm was not considered since it doesn't use any window structure in their retransmissions. Also, it always has a high delay amount with less performance compared to the selective repeat and go back N techniques. For this purpose, sliding window techniques have been implemented on Multi-Protocol Label Switching (MPLS) network platform which is simulated in MATLAB with all its details. In the simulation, all nodes running over a TCP/IP on MPLS network and nodes randomly send a number of data packets to any random node over the same network, which uses a path determined by the shortest path routing algorithm. Finally, the sliding window techniques have been studied and analyzed for their performances on the MPLS for the different traffic conditions, in terms of delay, throughput and packet loss rates. Indeed, the best sliding window technique was determined and suggested for different traffic types of the MPLS networks.