The problem of increased queueing delays in the Internet motivates the study of currently implemented transport protocols and active queue management (AQM) policies. We study Compound TCP (default protocol in Windows) with Random Early Detection (RED). RED uses an exponentially weighted moving average of the queue size to make packet-dropping decisions, aiming to control the queue size. One must study RED with current protocols in order to explore its viability in the context of increased queueing delays. We derive a non-linear time-delayed model for Compound TCP-RED. We derive a sufficient condition for local stability of this model, and examine the impact of (i) round-trip time (RTT) of the TCP flows, (ii) queue averaging parameter and (iii) packet-dropping thresholds. Further, we establish that the system undergoes a Hopf bifurcation as any of the above parameters is varied. This suggests the emergence of limit cycles in the queue size, which may lead to synchronisation of TCP flows and loss of link utilisation. Next, we study a regime where queue size averaging is not performed, and packet-dropping decisions are based on instantaneous queue size. In this regime, we derive the necessary and sufficient condition for local stability. A comparison of the stability results for Compound TCP-RED in the two regimes--with and without queue size averaging--reveals that averaging may not be beneficial to system stability. Packet-level simulations show that the queue size indeed exhibits limit cycle oscillations as system parameters are varied. We then outline a simple threshold-based queue policy, that could ensure stable low-latency operation. We show that the threshold policy outperforms RED in terms of queueing delay, flow completion time and packet loss. We highlight that the threshold-based policy could mitigate the issue of increased queueing delays in the Internet.


翻译:互联网的排队延误增加的问题促使了对当前已执行的运输协议和积极的队列管理政策的研究。 我们用随机早期检测(RED)来研究( Windows 中的默认协议) 。 RED 使用队列排量的指数加权移动平均值来做出投包决定, 目的是控制队列的大小。 我们必须用当前协议来研究它是否可行, 以便探索在排队延误增加的情况下它的可行性。 我们为Complent TCP- RED 开发了一个非线性时间延迟模型。 我们为这个模型的本地稳定性设定了一个充分的条件, 并研究了(i) TCP 流动的双轨时间(RTT) 的影响, (ii) 队列平均参数和(iii) 缩放的门槛值。 此外, 我们确定这个系统将经历一个Hopf 的分解, 以探讨在排队列延迟的情况下, 显示排队列周期的出现限周期, 可能导致 TCP 流流和连线性使用。 接下来, 我们研究一个系统在不执行排队列的周期内, 平均时间长度的周期内, 将显示稳定性政策规则的运行将显示我们需要的递增的周期 。 。

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