Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

15
Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks Reuven Cohen * , Yaniv Hamo Computer Science Department, Technion Ð Israel Institute of Technology, 32000 Haifa, Israel Received 14 March 2000; revised 10 January 2001; accepted 11 January 2001 Abstract TCP suffers from low performance over asynchronous transfer mode ATM) networks. This is mainly because during phases of conges- tion, ATM drops cells without taking into account the effect this has on the upper layer protocols. Two main algorithms, called partial packet discard PPD) and early packet discard EPD), were proposed in the past for improving TCP performance. However, they address one aspect of the problem that has only small effect on the ®nal performance. In this paper we propose an enhanced method for packet discard, called balanced packet discard BPD) that improves TCP performance dramatically on congested networks and guarantees fairness among multiple connections. We will show that BPD increases TCP throughput by more than 25% compared to EPD/PPD. q 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved. Keywords: TCP performance; Early packet discard; ATM networks 1. Introduction With the increased popularity of the Internet, TCP has become the most commonly used transport protocol. It is unlikely that this will change in the near future, because of the enormous amount of software that was written for it. For this reason, it is essential that asynchronous transfer mode ATM), which is likely to play a major role as a layer-2 protocol in the Internet, will provide good support for TCP. However, the interface between TCP and ATM intro- duces performance degradation, mainly due to the following reasons: ² The timeouts problem. When a congested ATM switch drops a single cell from a TCP segment, the entire segment is corrupted. This results in an upper layer packet loss rate that is much larger than the ATM cell loss rate. Consequently TCP often loses several segments from the same window, and can usually recover from that only after a timeout that signi®cantly reduces its perfor- mance. ² The corrupted packets problem. The rest of the cells belonging to a corrupted packet continue to travel over the network, consuming bandwidth and buffer space unnecessarily, because they will be discarded at the desti- nation anyway. Furthermore, the transmission of these useless cells in times of congestion may cause other packets to lose their cells. The loss of cells belonging to other packets, due to resource consumption by cells of a corrupted packet, reduces the network performance signi®cantly. Two mechanisms have been proposed in the literature to address the problem of corrupted packets: Partial Packet Discard [1] PPD) and Early Packet Discard [2] EPD). In PPD, when a cell has been discarded, the rest of the cells belonging to the same packet are intentionally discarded by the same ATM switch. Still, some bandwidth and network resources are wasted while delivering the lead- ing cells of the packet, which were stored in the buffer prior to the loss. EPD is intended to save this bandwidth, by identifying in advance every packet that is likely to encoun- ter a loss, and discarding all the cells of such a packet. These mechanisms do improve performance, but they suffer from low fairness [3,4], and their contribution is negligible when the network is not heavily congested. These mechanisms improve the performance of every packet-based transport protocol that runs over ATM, but fail to ful®ll the speci®c requirements of the most widely used protocol Ð TCP. In this work we present a new algorithm called Balanced Packet Discard BPD), designed speci®cally to improve the Computer Communications 24 2001) 1525±1539 www.elsevier.com/locate/comcom 0140-3664/01/$ - see front matter q 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved. PII: S0140-366401)00315-2 * Corresponding author. E-mail address: [email protected] R. Cohen).

Transcript of Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

Page 1: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

�������� ���� ����� � �� ��� ����� ��� �� �� ������� ��� ���� �

������ ������� ����� ����

�������� ���� ���������� ������� � ������ ��������� �� ���������� ����� ������ ������

�������� ! �� �� "###$ ������ # %���� & "## $ ������� %���� & "##

��������

��� ����� � � �� ��� �� �� ����� ��� ��&��� ����� ����� ���� '���( ���� �) ���� �� �����& *������ �� ��� ������ �� ������+

���� ��� � ��� ����� ����� ���� ��� ������ �� ����� ��� ��� �� �� ���� ��&� � ������) ��� ���� ���� ����� ������ �� ��� ����

����� � '��,( ��� �� �& ���� ����� � '-�,(� �� � � ������ �� �� ��� �� ��� ����� ��� �� �� �����) ������ � ��& ��� ��� ��� �����

�� �� � �*��� �� ��� ���& ����� ����� �� �� .��� �� �� �����) /� ��� ���� �� � ����� �� �������� ����� �� ���� ����� �� ������

*������� ���� ����� � '��,( �� ��� ���� ��� �� �� ����� � ��������& �� �������� ���� � ��� ��� ����� ��� ���� ����� �������

����������) 0� ���� ���� �� ��, ��� ����� ��� � ������ *& �� � ��� "12 ����� �� � -�,3��,)� "## -������ 4������ �)5) ���

���� ��� ���)

��������6 ��� �� �� �����$ -� �& ���� ����� �$ ��� ���� �

� ���� ������

0�� �� ��� ����� ������ �& �� �� /�� ��� ��� ���

*����� �� ��� �������& ���� ����� � �����) / ��

������& �� ��� ���� ������ �� �� ��� ��� �� *������ ��

�� ��� ���� ����� �� ����� � �� ��� � ��� �� �) 7�

��� ������ � �� �������� �� ��&��� ����� ����� ����

'���(� ����� �� ����& � ���& � ��8� ��� �� � ��&� +"

� ����� �� �� /�� ��� ���� � ����� ���� ����� ��

���) ������ � �� ��� ���� *����� ��� ��� ��� �� �+

����� �� �� ����� ��� ������� �����& ��� � �� ���������

������6

� ��� �������� ��� ���) 0��� � �������� ��� �����

� ��� � ������ ���� � �� � ��� ������� �� ��� �

������ �� �� ����) ���� ����� �� �� ���� ��&�

���� ���� �� �� �� ���� �� �� ��� �� ��� ����

���� ��) �����9����& ��� ���� ����� ���� �� �������

� �� �� ���� ������� ��� ��� ������& ����� � �� ��

���& ��� � ����� �� �����.����& ������ �� �� �� +

�����)

� ��� �������� ��!��� ��� ���) ��� �� �� �� �����

*�������� � � �� ���� ���� ������� � ���� ���

�� ���� � ��������� *������� ��� *���� �����

��������� ��&� *������ ��& ���� *� ����� ��� � �� ����+

����� ��&��&) 7� �� �� �� �� ���������� �� ����

������� ����� �� ���� �� ��������� ��& ����� ���

����� � ���� ��� �����) ��� ���� �� ����� *��������

� ��� ������ ��� � ���� �� ���������� *& �����

�� � �� ���� ����� ������ �� ���� �� �� �����

�����.����&)

��� ���������� ���� *��� � ������ �� �� ��� �� � �

��� ��� �� � �*��� �� �� ���� �����6 "������ "�!��

����� : ; '��,( ��� #���� "�!�� ����� :"; '-�,()

/� ��,� ���� � ���� ��� *��� ����� ���� �� �� �� ��

����� *�������� � �� ���� ���� � � ����������&

����� ��� *& �� ���� ��� �����) 4���� ���� *�������

��� ���� ���� ��� � � ����� ����� ������ ��� �� ����+

��� ����� �� �� ����� ����� �� � �� �� �� �� *���� � ��

� �� ����) -�, �� ������� � ���� ��� *�������� *&

������&��� �� ������� ��� & ���� �� �� ����& � ������+

� � ����� ��� ����� ���� ��� �� ����� �� ���� � ����) �����

���������� �� ��� ��� �� �� ������ *� ��& ����� � ��

��� ��� ���� :<�!;� ��� ��� ��� �*���� �� �������*�� ����

�� ���� �� �� ������& ��������) ����� ����������

��� ��� �� �� �� ����� �� �$��� ����+*���� �����

� ����� �� ��� ��� ���� *� ���� � ���.�� �� �����.�

�9�� ����� �� �� ��� �����& ���� � ����� = ���)

/� ��� �� �� � ���� � ��� ���� ��� ������ ��������

���� ,���� � '��,(� �������� �����.����& � ��� ��� ��

������ ������������� "! '"## ( 1"1> 1<?

���)������� )���3�����3������

# !#+<@@!3# 3A + ��� � �� ��� � "## -������ 4������ �)5) ��� ���� ��� ���)

�//6 4# !#+<@@!'# (##< 1+"

� �� ��������� ���� )

#%���� �������& �����B��)�������)��)�� '�) �����()

Page 2: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

�� �� ����� �� ��� ��� ��� *& ������C��� �� ������

� �*���) ��, ��� ��� ������ ��� ������� ����� ����

�������� ����� � �� � ����� � � ����) / �� ��� �

� ������ � ���� *�� ����� �� ��� ���������� ���

-�, � ��,) /� ���� ����� �� ���� �� � ������ �� ##2

����� ��� ���� -�, ��� ��, � � �����&��) 0� ���& ��

*������ �� ��� ��� ��� ���� �� �� �� �� ��������

���������) ��� ���& �� �������� ����� �� D4 �������

� �� E�E :1; ��� ��� �F�������)

��� �� �� ��� ���� �� � ����C�� �� �������) 4����� "

��������� �� ������ � �*���� �� ������ ������ ������

�� ��� ��� � ������ � ������� ����&��� �� �� *������ ��

���+ � ����� �� �� � ������ �� ������� ������ ������)

4����� < ��������� �� �� ���� ����� � �*���� � �����

�� �F����� �������� ��, ��� -�,) / �� ������ ��

��������� ���� ������ ���� �*�� �� ���� ���������

��� � ������ ��������� ����� �� -�, ��� ��,) 4�����

! � ����� �� ��� ���� ���� ��,� �� ������) 4����� 1

� ����� ��������� ����� �� ��,) 4����� @ ����� �

* ��� ��� ���� �� �� ��� ���+4��G �F������ ���

��������� �� ������ �� ���*����� ��, ��� ���+4��G�

����� ��� ��������� �����) 7�����&� 4����� H ���������

�� ���� )

� ��� �������� �������

�'(' ��" �!������

�� �� ��� ������������� :@>I; ������ � ���*� ��

���� ���� ����� � ��� ������ ���� ���������� ���

����� ��� � �� ������ ������) ����� ���� ���� �������

����+�� � ���������+���������� ���+ � ����� ��� ���+

����� &) ������ ��& ��.�� �� ��������� �������

���� �� �� �������� �� �� ��F���� ���*� �� �������

�� ��� *� ��� *��+�+*�� ����� ��� ������� ��

���� ) ��� ��� ����� ���� ����� �� � ��� ��

������� �� ��� ��� �� ������ ���� ���� ������)

��� ��� ����� ��� ��� �� ��� �� �� �����6 ����%�����

� ���������%�$������) ��� ���� ����� ���� *�����

���� �� ����� �� �� �� �� ��� ������ ���) ��� �����

��� ����� �� ���� *���� �� �� ����� �� ��� ��� �

� ������ ����� ������ ��������) �� ���� �� ��� �� ������

��� ��������� �� ����� ��� ��� �� ����+�� ����) 0���

�������� �� ������� �� ����� ������� � ���������+

���������) ,� ��� ����+�� � �� ����� �� � ��� �

��������� ������ �� ��� ������� ��� ��� ����� � *&

��� ������ ��� ��� & ������������ �������) �����+

��� �� �� �� ��� �� ��� & ������� ��� ������� ���

����� �� ���*���� ��� ��� & ���� �� ��� '���() /�

��� ��� �� ���������+��������� ����� �� �����

��� ����� �� ����� �� ��� *& ���� �� ��� & ������+

������ �������) ���� �� ��� �F�����& �9������� � �

����� ��� ���� �� ��� ������ ��� & ���)

0��� � ������ �� ���� ��*��9��� ������� � �

������� �� �� � �� ) �� �� �� � �� ������ ���� � ��

������������ �� &��� �� ���� ��9����� ���*� �� �

� ������ ������������) 4��� �� �� �� �� ��� � ��� ��

� �� � �������� �!) ��� ����� � �*��� �� . � ���

������ �������� ��� � � �����*�� �� �� � �� �����)

������ � ���� �� �� � �������� �� �� �������� ��

����� ������� � ������ ��� *��� ���) / ��� ������

�� ���+ � ����� � ����� � ����� ��� �������� �

����"� �� ��� ��� � ��������� ��� ���������& � ���+

��� �� ������� ������) ��� �������� �� �������

������� ���+ ����� & ��� ��� ) ��� ����� �� ��� ��

�� � ��������� <� ��� �� ��� ����� *& ������ �� ����

��������� �������� �� �������) �� �� �� ������+

����� �� � ������� ������ ��� ��� � ���������

��� ����� �� ����� �� ��������� ��������� ����� ���

��.���� �� ��� �� ���+ ����� &) 7��) ����� ��� �� ���+

� ����� ��� ��� ����� & ����������)

��� ����� �� ������� �� �� �� � ������ �� �� ��� �� ��

����� ��& � ����� � �� � ������ ����) ������ � ���+

� ����� ����� *� ������ ���� ��� �� ������ ��� 1

�������� � ���� �� ��� ��������� ����� � � �� � ���� ��

���� �� ������� �� ��� �� ���� ������� ������) /� ����

����� �� � � � �� ������ ������� �� �� ���� � ����

� �� �������� ��� �� ��� & ��� ������) 7��) " ����� ���

��� �����*�� ����� ��� �� ����� �� ������� � � ��� � �� �

������ �� I �������) ��� � � � ������ �������� ��� �

���� ���+ � ����� �� �� . � ������) ������ �

*������ �� �� ������ *���� ������ �� ����� �����

���� ������ ��� ������� �� � �� � ���� < ��������

��� �� �� ������ ��� ������) ���� � ����� ��� � ��

����� ��� ����� ���+ � �����)

/� � �� � ���� � ���� ���� �� ��� ����� �� �����

�������� � � ���������� ��� ) ���� ��� �� ��� ��

���� ��� ����� � ��� ������) 0��� �� ��� �F�� ���

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1"@

7��) ) �� �F����� �� ���+ � �����)

Page 3: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

�� ����� ������ �� ����� �� �� ��� �� *��� ������� ��

� �������) /� ������� �� ����� �� ��� ��� � �

��� � ����+�� ��� ��� �������� � ���� �� ����� ���

��� ���� �� ���� ��� ������) ������� ���� � �����.���

������� ����� �� �� � ������� *�� *������ �� �����

���� ���� �� �� ��� � �F�� �� ��� *������ � ��� ���

��� � ���+������ ������ �� � ��� ���� ��� ��� ��

����� ��� �����)

��� � ���������� ����� ������ ������ ��J� ��

������� �&��������&� *���� �� ���� �� ����� �����

�� ����� �� �� �� � ������ �� ��� ����) ,�� � ����� +

����� �������� �� �� ���� �� ���� ��� �� ����� �� �

��� �� � ����� �& ��� � &������& 1## ��� ��� ���� ����

�� ��� ����� ������ �� � � ���� ����� ��� �� �����

���) 7��) < ����� �� ��� ��� ����� �� ��J �� ��� ��

����� ��� �� ���� �� ���� ��� ��� ���������� ��

���� ������ *& ���������) 4���� &����� ����� ����

���� � �� ��� �� ������������ � ���� �� �������� ���

����� �� ���.���� � �����.����& ��� ��� �� �� �� +

�����) E�� �� ���� ��� �� ���� �� � ��� � ��

������� � � ��� � �� �� ���� ������� ���+ � �����

����� *� ���� �� �� �� ��� � ����� ��� � ����� ���

�����) 0�� ����� ������ ��C��� ���� ���� ��� � ��

������ ������ ��� �� �� �����) ��� ��� �� ��� �� �� +

����� ��� *� �����.����& ��� ���� *& ������C��� ��

� �*�*���& �� ������� ������ � �� �� ���� ������)

�'�' 2������� �� ����%����������

/� �� ��������� �� ����&C� �� ����� ��� � ��� �����

������ �� � �� � ����� � �� ������) �� ������ ��

����������� �� ������ �� �� ����� ���� �� ��F����

������ ��C� ������� *& ���) ������� �� ���� �� 3 ���

�������� � �� � ������ �� ��C�4) 7�������� �� ������+

��� �� ��� �� � � ��F���� ������ 4 �� ���� ��

��F���� ������ ��C�) E� �� ������� �� �� ������

*� ���*� �� #� �K�'4� () E� �� � ��� �� ���� �������

*� 56 � L� � �"�7� �3M� ��� � �56� � 3 ��� � � �"�7� �3� � �� ������� �� �� ��� �������)

4������ #� �K�'� � ( � ��� � �� ������ � ���

���� �� � �� ��� '�)�) �� ��������( ���) ����� �� ���

��� ������� �� ������ � :� �K�� �4� ;) ��� ���

������ ��� �� � �4� ) D�� 4� 3 �������� ��� ��

������ � � ���) ������� � �� �������� ��� � � ������

� ���+ � ����� ������ � � �� �9�� � ��

4 � 3 � < � ����� ���� �� � �� � ����� � �����)

��� �� ����� ������� � �� �������� ��� �� � � �

� ������ �� ��� ������� �� ��� �� ��������� ������

��C� � 4�"� <� ��� ��� � �� ���+ ����� & �����) ,� ���

��� ������4� 3� < �������� ��� �� � � ���) -��� ���

��� ����� ��� *& ��� ������) � ��� ����� ��� �������

��& *� ������� *������ �� ��� ����� ����� �� ���

������ �) 0� ��� ������ �� ���*� �� ��� �������

�� ��� *� ������� �� ��� ��� �����) N��� ��� ���

���+ ����� &� �� ������ ������� ������� �� �7� � �4�"� "�� ��� �� ��� ��� ������ �� � �4� ) ��� �+

�� � � �4�"� "�4 � 3 � <� �� �4 � � � 4�"

�3 ��� ������� ���� *� ���) ��� �� ����� �� � ���

��� �� �� ��'�"(� ���+ ����� & ����) ��� ����� �� ��� ��

�� �4�"� ��� �� ������ ��* ���� ������� ��"�7� �" �4�"� �� D�� ������� ��� ��� ������& *� �������

���) ��� ��� ������ ��� �� �� �� � �4 � �4�"�3� D�� ������� ���� *� ������� ��� �F���� ���+

����� & ���& �� �" �4�"� � � �4 � �4�"� 3�

��� ��� ���& �� �" � � �4� 3� ����� �� �������*�� ��

3� " '�" � � ����� *� 4� 3� *������ ���� 3� "

�� ���� ���� �< ������ �� ������ ��� ��� �"() 7��+

� ����� �� �� ��� � ����� ��� 4�"� 3 ��� ���

�������) ����� ��� �������� ��� ���& ���� ���� ����

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1"H

7��) <) ��J �� � ������� �� �� ����� ���)

7��) ") 7��+ � ����� ����� *� ������ �� �� ���� �� �� ������ ������)

Page 4: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

�������� ��� �� �") ��� ��� ��

4

"� 3 � < �"�

��� ���� �� � �� � ���+ � ����� ������ �") ����

������� �� �� ���& �� ������� � � ��� ����� � �������

�� ������ ��� *� � ��� ��� � �9��� � # �� � �� �

����� ��& �����)

4� �� � �� ������� �� �� ��� ������� ����� ��

������ ���� �� ���& ��& ��� �� ��� ������ ����� �

�� � ���+ � ����� �� ������) ��� � �� �������� ���

�� �"� �� ��� ������ �� � �������� �� ���������

������ ��C� �� ��� � 4�!� <� ��� �� ���+ ����� &

����� �� ��� ��) ,� ��� ��� ������ 4�"� 3 � < ��������

��� �� �" � ���) -��� ��� �� ��� ��� ����� ��� *& ���

������) 0� ��F .�� �� ���*� �� ��� ������� ���+

���� �� ��� ��� �����) N��� ��� ��� ���+ ����� &� ��

������ ��* ���� ������� ��"�7� �" �4�!� "�� ��� ��

��� ������ ��� �� <4�"� � � 3 � � ����� �" �4�!� "�4�"� 3 � <� �<4�"� � � 3 � � ��" � � � <4�! ��� ������� � � ���) ��� �� ����� ��

� ��� ��� �� ��� ��'�<(� ���+ ����� & �� �����) ��� �����

�� ��� �� �� � 4�! ��� �� ������ ������� �������

��<�7� �< �4�!� �� ��� ��� ������ ��� �� �� ��

<4 �!� �" � 3 � � D�� ������� ���� *� �������

��� �F���� ���+ ����� & ���& �� �< �4�!� � <4�!��" � 3 � � ��� ��� ���& �� �< � �" � 4 �"� 3� ����� ��

�������*�� ���� �� ���� ��� �" � � � <4�! � # '����+

��� ���*� �� ��� �������() ��� ���+ � ����� ��� ��

�� ��� � ����� ��� �" � � � <4�! ��� ��� �������)

����� ��� �������� ��� ���& ���� ���� �������� ���

�� �<) ��� ���������� �� ��

�" � � �<4

!� < �<�

��� ���� �� � �� � ���+ � ����� ������ �<) ����

������� �� �� . � ���� ��� �� ������ ���� ��� *� ������

�� ������ � �� ���� ��� � �� � �� �� �� �� � ���

������ � *� ���+ � �������) 7��) ! ������ ��� ��

�*��� �9������ *& �� �F����� �� � �� ������ � �� �

������ �� "! �������) 4����� ����&��� �� �� ���� ��

��� ������ &����� �� ��������

�< � � � 4

I� 3 � < �!�

����� ��� ���� ���� ��� �� � ������ ���� ���� ��" �� � <4�!� <�� ���� ������� �� �� ��� ����� ���

������� � �� �� ���� ������� � ����� �� ������*���

��� ����� �� �� ������� �� �� ��� ������� ����� ��

������� � �� ��C� �� �� ������)

�� ��������� ��� ��� ����� ����� ���+ � ����� ���

���� � �*�*���& ���& �� �� ������� � ���� � � ��� �����

�� ���� ������) 0�� ����� ������ ��C��� ���� ���� �

���� ���� ���� �� � �����) ������ � �� ���� �����

��� ������*�� ���� ���� ��� �� ��� �� �� ��� �� ��

�����) ����� ������ �� ���*� �� ������ � �� �� ����

������ *���� � �� �� ���.���� �� � �� � ������C� ��

� �*�*���& �� � ������ ��� �� ���� ������� �� � ��

������ � � ���� ������*��� �� �� . � �� � � ������ ��

������) � ����� ����� ��� ���� ����� *� � ������C�

�� � �*�*���& �� �� ������� � � ��� � �� � �������+

��� � ��� �� <4�!� < �������) /� ��� ���� ��� ����� ���

������ ��� & <4�!� < ������� �� �� ��� ���� ����� ��

� ���� �� � ��� �� ������� �� ������� � ���� ��� ���

������ ����� �����.��� �� �� ����� ��� ������) ����

����� ���� ���� �� �� �� �������� ������� ��� ��

����� ������� � � ���� �� ����� ���� ���� � *������ ��

� ������ �� ������� � � ������ �� ������) ������C���

�� � �*�*���& �� �� ������ ����� � ���������� � ��� ��

4�" ��� ���� ���� � �� ������� �� � �� � ���& ��) J�

� ������ ���� ���� ��,� � ������ � ��& � ����� ��

������ �� ������ � �� ���� ��� )

� ��� �������� ������� �������

4���� ��� �� � ���� *���� � ����� ����� ��� �� � ����

*���� ���� � ���3/� ������� ��� *� � ������� ���

���� �� ��� �����) 7� �F������ � &����� ��� ������ ��

�� 1<@ *&��) 0�� �� ��������� ���3/� ����� �� �� �� ��

/� ���� �� �� 1H@ *&��) ���� ���� �� �� � ������� *&

��� � " ��E1 ��� �����) � ������� *� �� �� ���

����� �� �� ��E1 ����� ������ ���+��&� +��� +�+���

'�NN(� �� �� � �� �� ��� ���� �� �� ����) �����

�� ��� ��&� ��� ���������� ��� ���� � �� ����� )

� ���� �� ���������� �� *���� � � �� ��� ����� � �

��� O���) 0��� �� *���� �� ����� �� ����� ��� � �� ��&

�������� ����) ������� �� ����� ��& � �� ���& �� �� ��

����� �� � ����� �� ���� ��� ����� �� �� ���� �����

������� �� ��� �� ���� ) 0��� ���� ����� � � �������

*& �� ��������� ���� ��& � � ����� ��� *& �� �������+

��� ��� ������*�& '4��( ��� � �� ��� �� �� ���������+

��� ������*�& � �����) ��� ��� �� �� ���� ���� ���

�������� *& ���� ����� � � ������ ��� ��� �����

�� ����� ���� ���� ���� ���� ��� ���� ���� *� � �����

*������ �� ���������)

�� ��� ���� ���� ����� ���� ������� ������ ��, ���

� ������ �� : ;) ���� ���� � ��� ������� ���� � �����

� ��� ��� ����� � �������� � � �� ��� ��*��9��� �����

*�������� � �� ���� ����� �F��� �� ��� ��� ��� ��

�NN *� �� � ) ��, �9�� �� �� ����� � ��� ���

���� ����� �� ���� � ������ 5�) ���� ���� �����

�������� ����� 5� ���� ��E1� ��� ����� � � �� �

�� �� � �� ��F ���� �� ���� � 5�) ���� ������ � �������&

����� �� ��� �� � ������� ����� ��� �� ��� ��& ����� ��

���� ���� ��� ��� ���� ������ �� ����� ��� ���

���) ������ � �� ���� �� �� �� ���� ���� �� ����

�������)

-�, :";� ���� � ������ �� ���� ���� ��� ��������

*& �� ���� ����� �� �� ���� �����) -�, �� ������ �

� ������ �� �� *���� �� �� ��� ������ ������ #" %

���������) ��� ����� �� ���� � *� �� �� ��� O�� �����

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1"I

Page 5: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

������� �� � ������ �� �F������) -�,+� ������ ��� *�

��.��� *& �� �*����� ���*� �� ����� � *& �� ������ ��

�� ��� *���� ������&) /� :?; � �� �������� � ��.�� ��

� ������ *& �F������� �� ����� �� �� *���� ��������&

�� ��) 0��� �� *���� ��������& ������ �� -�,+� ���+

���� �� ����� ����� �� �� . � ���� ��� ��� ��*��9��� �����

�� ��� & ������� ����) /� ��� ��& �� ����� ������ �

����+*���� ������ ����� � ��� ���� �����) 4���� -�, ��

������& ���� �� ���8������ ��� ��,� �� �� �� �� ���

���� �� � � -�, ����� -�, ��� ��,) /� � �� ��

������������� -�, ���& � ��� �� . � ���� �� �� �����

��� ��� ��, � ��� ��� ��*��9��� ������ �F��� �� ��� ���)

-�, �9�� �� �� ����� � ���� �� -�,+� ������ �� ��� &

*���� � ��� � ��.�����& ����� �� �������� *���� ��C�)

7� �� �� �F����� �� �� �� ����� ��� ��� ���� �� ���

��� ��� �������� �� �� �F����� ����� � ���� ����

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1"?

7��) !) 7��+ � ����� �� �� � ������ �� ������� ������)

Page 6: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

��, ��� -�,) 0� ���� �� ���� ���� ���� �������� ��

� �*��� �� �� ���� ������ *� ���� � � ���� ������

��� ��� ���� � �����.����& ��� ��� �� �� �� ����� ��

���)

��� ���������� �� � �� �� ��� ����� � ����.�� �� ����

�� D4 )! � �� E�E :1;) ��� ��� O��� ���� �� ����) ���

��F���� ������ ��C� �� �� � 1<@ �&��� ����� &����� /�

���� �� �� 1H@ �&�� '"# �&�� �� ��� ����� � "# �&��

�� /� ����� () ��F���� ������ ��C� �� @! G�) 0� ����

������� �� �� ���� ��������� �� �� ����������) /�

*�� ��������� �� � �� ��� *������ ������ ���� �� � �&)

���� �������� ����� �� ������� � ���� � *���� �� "##

������ ��� � ��������� ���� �� �� ��������� ����

����� � ����������) ��� �� �������� ���� ��+

�������� ������ ������& � ��� ������& �� � � ����� ��

7��) 1) �������& � � ����� # �������� ����� ���� ��

H1 �*�3� ��� � � �������� ����& �� #)< ��� ��� ���

������� ��� �� H1 �*�3� ��� �� ���� ����&) ���� ��+

����& �� � �������& �� ���� �� ������� �� �� :";) ��� � �&

����� �� ��� �F����� �� ���� �� � �������� ��� �� ���

�� ������& �) ������ � � �� ������ �� ��� �&��� � ����

��� ����� ��� ���������� �����& � ��������� �� ����

�� ��� �� � ������ �� � �� � ���� ��F���� � ����+

��) ���� ����� �� �� ��� ���� ���& ������ ���� ?#2 ��

�� ���������� �������� ��� ���� ������� ��F����

� ������) �� ������ ��� ������ �� ��� ���� �� ������

�����& *& ����� �� �� ���� ������ �� � � ���� ������

���� �������� ��� ��� � �� ��� ���� ����) ������ ��

��� ����� ��� � ������ ��� *� ������� *& ����� �� -�,)

/� ������& � �� �������� ����� ��� .�� ��������

����� ���� �� <# �*�3� ��� � � �������� ����& ��

#)< ��� ��� ��� ������� ��� �� H1 �*�3� ��� �� ����

����&) / �� ���� �� �� � �& ����� ���� *� ���������

*������ � ���� ������ ����� � � �� �� 1# �*�3�� �����

� ��� ����� ����� � � �� �� ���& H1 �*�3�) ��������

�� � ��� ��������� ��� �� ���� �� �� .�� 5��� � ��

������ �� � �� ���������� ��� �� � ����� � ��� ���

�� ��� � ������) /� ���� ���� ���& �� ����������

����� ������ ��� ��& ��� ���� �� ����� ���&

@# �*�3�)

0� �� ��� ������& �) 4����� �& � :";� �� ��.�� ��

������$� ���������� � ������� �� �� � ������ �� ��

P����Q �� � �� �� �� ���������� ��&� ) ��� ��� ��

�������� � ������ ���� �� ������� �� �� ���� ����� �

'�� �� ����� ���� ��� ��� /� ����� �( �� �� ����� ��

� � �� �� � ������� � ��������� �����) 7��) @ ����

�� �������� � ������� � �������� �� � ������� �� ��

-�,+� ������) ��� � ������ �� ����� �� � �� ������ �� ��

��� *���� ��C�) 7� �������� #)! ����� �� �� �����

������ -�, ���� �� *���� �� �� � ��� !#2 ����)

��� P����� ���Q �� �� �� ����� �� ���� ��� � ��

������� ���� ����� � �����& �� ���� ���*��) ������ �� ���

�� �� ��� �� �� ��, �� ��� �� � ������ ���&� �� ���)

0� ��� �� ��, ��� *�� �� �� ����� ��� ����� ����

��� �� -�, ���& ������& ��� ���� ��� �� �� ������ ���

�� ��� ���� �� �� -�,+� ������ ' ����� �� *& -�, ��

��� � �� ������������ �� -�, ��� ��,() /�� ������

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1<#

7��) 1) ��� ������� �� ���� ���������) ������& � '���( ��� ������& � ' ���()

7��) @) ����� ���� ��, ��� -�, �� ������& �)

Page 7: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

�� -�,+� ������ �*��� H#2 �� �� ���� ��� �������

����� *������ �� ����� ��� �� ������ �F���� ����� ��

�� ��� �� *��& �� ��� & ���� �� ����� �� . � ���� �� ��

����� ���)

/� ��� ���� ��� ���.�� ���� ������ ��� �& ���� � ����+

��) ��� ����� � � �������� ��� ���� � ������ �� :";)

��� ����� �� �� ���� � ������ �� �� ��� �����

��������� �� ������ � ��� �� �������� ��� �����&

����C��) /� ��� �� ��� �� ���& ��� ���������� � � ��

����� *������ ��� ����� � � � ������ �� ��� ����� �

�F�� �� �� ��� �� ���� *���� ����C�� *& �� ��� ������+

����� ��� �� ��� � ������ �� �� �������) D���

������ � �� �� ������ *���� ��C�� :"; ����� �� ��,

��� -�, �����.����& ��� ��� �� �������� � ������)

7� ���� ����� ���� ������� 7��) H ������ �� ���

�� ��� �� ��� �� ��� ���������� � � ������ �)�) ���+

����� ��� ��� �� ������ �� � �����) ������� �� ��

�� �& ���� ����� � �� �� ��� *& -�,� � �������� � ���

� ���� ���� ��, ����� �� ����� ��� ������� �� �

������ � �� ����� ) ���� �� �� ����� ��& ���� ��,

�� ���������� � � �� � ����� ��� ���� -�,) ������ �

�� ��� ������&� �� � �� ����� �� �� ������ *����� ��

�� ������ �� ��� �� ���������� � � ������ ��� ��

��� ��� � ������� ��� ������� -�, ������ �����

� ������ ��� ��, ���� ����� �� ��� ���������� � �

���� �����)

��� ������ ���� � ���� ��O����� �� �� ��� ���

� ������ �� �� �&��� �� ������& � *������ �� � � �

���& ������� � ��� �� �������� ���) ������ �� ����

���������� � � ����� ������� ������� ��� ����������

��� ��� P*������� ��� �Q) /� � �� � �F����� ��� ��

����� �� ����� � ���������� ����& �� �� �� �� ��� ��

��� �� ����� ��� ��� � �� ��� ��� � ������ �� �������

*& ������) 4��� ����� � � ��� ��� �C�� *& �� �������

��� ����� *������� ��� *� ����& ����C�� ���& �� ��� ��

�� ���������� � � ������ �� �� ������& �) /� ��� ������&

� �� ������ � ���� � �� ���� ���������� �� � �� � �����

�� ��F���� �����*�� � ������ � @#�H1 � #�I� ��� �+

�� �� �� ����������� -�,3��, ������� ����� �����.+

����& ��� ��� �� �� �� �����) 7��) I ������ ��

����� �� �������� � ������ �� � ������� �� �� -�,+

� ������ �� ������& �) ��� -�,+� ������ �� �����

����� �� �� ������ �� �� ��� *���� ��C�) ��� �� ��� � �

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1<

7��) H) � ��� ��� �� �� ��� �� ���������� � � ����� �� ������& �)

7��) I) ����� ���� ��, ��� -�, �� ������& �)

Page 8: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

������ � ���� � ������ �� ������& �� *� ��& � � ����

���� ) -�, �� ����� �� *�� ������� *� �� � � �������� �

��F���� � ������ �� ���& #)H1) 7��) ? � ����� ��

�� ������ �� �� ��� �� ��� ����� �� ���������� � �

����� �� ���� ����� ���� ������) 0� ��� �� ��� -�,

�� ���������� � � ���� �� !?2 �� ���)

��� ������ � � �� ���� ����� �� ��� � ������ ��

���.�� ����� ��� ������& �) 0� ��� � ���� � ����� �

������ �� �����.����& ��� ����� �� ���*� �� ���

������)

� ������� ������ �����

�� �F������� �� 4����� " ��� ����� �� �� ����������

����� �� ��, ��� -�,� ��� ������ ����� �����.���

� ������ ��� ������) 0��� � ������ �� � ����� � �� �

��� ���������� �� ����� ���� �� �� �� �� �� �� �� �

����� ������� �� ������� ������) ��� ������� ��� ��

��� �� �� ������� ������� ��� ����� *���� �*�� �

������� �� ������� �� ����� ������ ���� ���� �� ���

������ ��� �F�� ��) ����� �� ����� � ������ �� . �

������ �� �� ������ �� ����� �� �� ��� �� ��������

��� �������� ��� � ������ �� ��� ������ �� ����+��

����) ��� ����� ��& ����� � �� � ������ ���� ����

���� ����� �� ���+ � ����� ���������� ��� � �� �� �

�������� �� ���� � � ����������) ������ � ��

�F������� �� 4����� ")"� ���� �� ����� ������ �� ������

��� 1 ������� � ���� ������� ������� � �� �� ����

������ � � ���� �� � � � ���� �� ������ �������� ��� �

���� ���+ � �����)

/� � �� � ������C� �� ���*� �� ������� ��, ���� �

� ������� ������� ������ ������ � �� �� ���� ������)

/� ��� ��&� � ��� ����� �� � �*�*���& �� ���� ����� &

����� ���+ � �����) ��, ��� *� ������ �� �� �F������

�� -�,� �� -�,+� ������ �� ������ 6����%��������� -6�.

�� ��, � ��� ��� �� ���������� ����� � � ������ �� ������

������ 8����%��������� -8�.) 0��� � ����� � ��� � ����

� �� 5� �� *������ �� *���� ��������& �F����� �� ���� +

� ������ � �� *���� ��� O���� � � ��� ��� ��*��9���

����� �� �� ���� ���� '��,(� ��� �� � ��� 5� ��

P�������Q) � ������� 5� �� � 5� �� ��� P �����&Q

��� � ����) ���� 5� �� � ���� � ����� � �� �& ��� ��

���+������� 5�� �� �� ����� �� � �� ��*8�� � �� ���� +

� ������ �� ���� ���$��� ������) ��� O�� ��� �� ��

���� ��� �� � ������ �� 7��) #) �� ��� ��� ��� ������

�����.����& ������ �� � �*�*���& �� ������� ������

������ � �� �� ���� ������� ������� � ���� �� �� -�,

����� ��� � 1# G� *���� ��� �� -�,+� ������ �� 1#2)

���� *���� ��� �� P�F���� *���� ������&Q :"; �� "1 G�)

���� ����� �� �� ���� �� �� ����� �� �� ��� �������

���� "1 G� � � �� �� ���) ������ � ���� �� *���� ��

��������� �)�) ������� �� � ��� "1 G� ������� �� ���+

�������� ��� ���� 5� ��� �� �������� ������ -�,

����� � �� *�� �����) /� ��� ��� ��� ��, �� ������

���� �� �� 5� ��� ���� � �*�*���& �� � *� ����� ����

*������ � ���� *� ��*8�� � N� ����� �� ����� ��� 1#2)

��� �������� ����� �� ��, �� �� � ������� ���������

�� ����� �� ������ � ����� � �� �� . � ����� �����

�������� ��������� ���� ������) ��� ����� & �� ��� ��

�� �� ��� �� ��� �� ��� ����� ������� 5�� ��8�& �

����� � ������ ��� �� ���+������� 5��) /� �� ���&�

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1<"

7��) ?) � ��� ��� �� �� ��� �� ���������� � � ����� �� ������& �)

Page 9: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

�� �� ���� ��� �� ��� �� ���� ����) � ����� & �� ���

�� 1 ����� ����� �� ��� � 5� ����� � ����� � ��

��*8�� � N� �� �� ��*��9��� 1 ����� �� ��� 5�)

7 �� ������������ ���� �� ����� �� ����� �������C��

� ����� �� 5� '������ R��:�; �� 5� �( � �� *�������� ��

�� ����� & �� ���� ��� ��� ����� � *& ��� �� ��� & ���

�� ���� ����) 0��� ��� ����� ������ C� �� �� 5� ��

������� �� ����� �����)

E� 9 *� �� ������& �� ����� �� �� ����� *����� E� ���

N� '��� 7��) () ���� ����� �� �����& ������*�� �� ��

������� 5��� �� ����� & �� ����)

E� 3 *� �� ���*� �� 5��� 5 *� �� ����� & �� ��� '��

�����(� ���: *� �� ���*� �� ����� �� ���� ����) /� ��

�� � ����� ��� �� 5�� ��& ���� � ���� � �� ���� ����

�� ��� �� ��� ��& ��� �� ����� & �� ��� ��� ���� � *�

� ����� *& ��, � �� ��������� ������) /� ��� �����

35:� 9 ��� ����) ���� ������� �� ���� *���� �� ��

����� �� �� ����� & �� ���� �� ��� ����� � ������� 5�

�� � �����) 4������� ������� ����� ��� *� ��� ���

������ �� � �� � ��� ���� �� ����� & �� ��� *�&���

9�3:� ������ � �� � �� �� � ������ ���� � ��� � �����

��� �� ������� ������) /� ����&� ���� � ��� � ����� &

�� ��� �����.����& ��� ����� �� � �*�*���& �� � �����)

� ���������� ������� ��� ���

7��) " ���� �� �������� � ������ �� � ������� �� ��

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1<<

7��) #) ��� ��, ���� ���) R�� �� �� ���� �� ����� & �� ��� �� ���� ����) R��:�; ����� �� ���*� �� ����� ��� ���� �� ����� & �� ��� �� ��� )

7��) ) � ���� �� �� �� ����� ��� �*���� �� � *���� �� � ��, �����) 7��) ") ��, �� ������& �)

Page 10: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

E� �� �������� *& ��, �� ������& �) � ������ E� ����� �

�� �� �F���� *���� ������&� ��� �� �*���& � ������� ��

����� & �� ���) ��� � � � ��F � ����� �� ���� �� ������ ��

�� ����� & �� ��� 5��6 1� #� 1� "#� "1 ��� <1 �����)

����� ��C� �� "## ����� ' ## �����()

��� � �� � ���� �� ��� ���� �� �� �� ����� ��� ��

��� ���� �� E�) ���� �� *������ � �� �� E� � ������ �� �

���*�� *���� �����) ������ � �� �� �� � ��� � ���� ��

�� �� �� 5�� ������� <1 �� �������� �� ��� �� � �� �

�� ��� ���� �� �� �� ����� ��� ���� �� �� E� ��� ����)

���� �� *������ � �� �� E� � ����� ���� �F���� *���� ����+

��&) ��� ����� �F���� *���� ������& �� �� ������ � ����

<1 ������� �� ���� 5� �� ��� ��� ��� ����� �� ��

*���� .��� �� ���� N� �� ������� ��� �� ����� �� �

����� ���� ����� ������ �������&)

/� ���� ��� ��, ������ ���� � ������ �� ��� ���.�+

� ����� ��� �� �����.����& *�� ��� -�,) -�, ������ �

��F���� � ������ �� #)H! � ����� ��, ������ #)?<")

���� �� �� ��� ������ �� �� � ��� "12) ��� ����� ��

��� ��� ������ ��� *� �����& ���� � �� 7��) <6 ��� ��,

�� ���������� � � ����� ?"2 �� �� ���� ����� ��� -�,

��& � � ����� ���& !?2 �� �� ���) ���� �������� ��

��, ��������� ��� �� �� ������)

������ �� �� ������& � ������ ����� ���� ����� ��

� ������) ������ �� ��� ������& ��, �� ������ ���& �

���� ��� ������) 7��) ! ���� �� �������� � ������

�� �� ���� �� ������& � ��� ��, �� ����� �� � �������

�� E�) ������� �� ����� � � �� & ����� �� � �� �� ������+

���� ��� ������ ��� -�,)

/� ������& � ���� ��, �� *���� ������� ��� �� �&���

��*��C��� ���� ��� ��������� ����� ��� ������ ��� &

5�� �������) ��� ��� �� 5�� � �������& ��� ����� ��

��F���� ���*� �� ������� ��� � �� �� ���� ������)

/� � . � ������ � ����� �������*�� � ���� ���� � ��� ����

����� �� ��������� *���� ) ������ � ��� �� �� �������

� ����� �� P������Q �� ���� ��� ��8��� �� �������

�� ���� �����&) 0��� ��� ����� � ������� � ������

�� ��F ������� � � ���� ��) ��, ���� ���� 5��

������� � *� 9������ �������� �� ��������� ������

�� ��� � *� ������� ��� ��� �� �� *���� �� ����� �����

������ �� ���� ������� ��� � ��� ���� ��� �� ��) ���

�� �&��� ��*��C��� ��� ����� ������� �� ��������&� *�

����� ���� �9�� � � ����� �� � �� � ����� ) -�� &

���� �� ����� �� ����� ���+ � ����� ��� �� �� �� ��

��������� �� ������ *& ����)

7��) 1 ������ ��� �� �*��� ����������) / ���� ���

�� � ��� ��������� ��� �� ��� ���� ��� ��,� �� �

������� �� �� ���) �� ��� *� ����� � �� *�������� ��

��������� ��� �� �������� �� �� ���� ������&� ���

�� ��������� ������ �F����� �F���������& �����

� ��� ��� � �� ���� ������&) ���� ����� �� �������

������ �� �� ��� �� �� ������ ����� � �����) /� ��

�F����� ����� �� 7��) 1� � ����� ���� �� �� ������

*� ���� ������ ������� � � ���� ��� ���+ � ����� ��

���� ��) ��� � ����� �� ��� ����� ��� ������� � �

���� ��� ��� ��� �� ��*���C���� ���� � ����� ���

������ ��� & "1>"@ ������� ����� �� �� 5�� �� ���

���� '��� ��� *� ���� �& ���� �� ����� ��������� ��

7��) @()

��� � ����� ��� ��� ����� � ��� ������� �� �� ���

��� ���� �� ���*� �� ������ *& ������� �� ����� �

�� *��� �� �� � ���) /� �� ���� �� ��,� �� ��������

�� �� ����� ��� ���� ��� *������ ��� ���� ������ )

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1<!

7��) <) � ��� ��� �� �� ��� �� ���������� � � ����� �� ������& � ��� ��, 'R��� "1()

7��) !) ��, �� ������& �)

Page 11: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

0�� -�, '7��) H( �� ���� I ���� ��� � ��� ������

� ������� I ������ �� ��� � �� ��� �� # �) �������

��� ������ ���� ���� ���� ����&��� ��, ��� ����

����&��� -�,� � �������� ��� �� � ������*�� ��C� �� �

�����& �� ��� �� ���) 0�� -�, ��� ������ �����

����� *� ����� � � �� ������� �� �� ��� ��� ��� ��C�

�� �����.����& ���� ��� ��� ��,)

� �& �� ���� �� ��, �� �� �F���� *���� ������

�����& �� *���� ����� �*��� E�) ���� ����� �� �� ����&

�� ���� ���� ��, �� �������) 0��� � ��� ���� � ����� ���

�� *���� �� �*��� E�� ��� ���� �� ������� ���& �� � �� � ��

�� � ���� ����� ������� ����� ���� �� ���& *��� �������)

������ ���� ��������� ��& ������& ���� �� �� � ��� ���

���� �� �� �F���� *���� �����) 0��� ����� E� �� 1#2�

��� �� ���) :";� �� � �� ���� ���� ����� ���) ��, ���� ���

�� �� ����� � ���� ����� �� 5�� �� ��� ����� & �� ���)

7��) I ������ �� ����� �� ���� *���� ����� �� ��� ��

��������� ��� ��� �� -�,+� ������ �� 1#2 �� �� �����

�� ��������� -�,� ��� �� E� �� 1#2 �� �� ����� ��

��������� ��,) 0� ��� ��� �� -�, ���� �� *����

�������& *���� �� � ������� ��� ���& ���� * ��� �

�� �F���� *���� �����) ����� * ��� � � ���� �� �����

����� ������� ����� �� � ������� *��� � �� *���� ���

��������) ��,� �� �� ��� ����� ���� ��� ����� �� �

���� ��� �� � ���������&) ���� �� *������ 5�� �� ���

����� & �� ��� ������� *���� ����� �� ���� �� �����)

��� �� ��� �������� �� �!�"��!#

;'(' ��"%2�� �$��$���

���+4��G : #; �� �� �F������ � ��� �� ���� �

*����� �� � ��� � 4������� ����� � ������ ��� ���

� R�+���+D � �����) ���+4��G ��� ����� � �� ����+

��� ������ ������ � �� �� ���� ������ ����� � ���+

��� ����� � �������� � ���������� �� �� ��� �������

�� ��� �� ���+ ����� & �����) ��� ���� ���� *�����

���+4��G �� �� �� ������ ���� �� �� ����� �� ���+

��������� *���� �� ��� �� ���� *��� ������� ���

9����� : #;) ���+4��G ���� ��� �� �� ������ .��� ��

�� ��� ����� �� �� �� ���� �� �������� ��� �� ��

�� � ��� � �� ��9����� ���*� �� ���� �� ���� � ������

���+��������� *���) ��� ��� ����� ��� ���� �� � !

*���� �� ���� � �� ��������) /� �� ����+4��� �����

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1<1

7��) 1) ��������� 0����� ��� ��, ��� � ���� �� ��� �� ���) E�� !#2� N�� ?#2� R��� "1)

7��) @) ��������� 0����� ��� ��, ��� � ��� �� ��� �� ���)

E�� !#2� N�� ?#2� R��� "1)

Page 12: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

�� ���� '�� �� ��04 : ; ���� ���� � � ���� � ������

�� ��9����� ���*� � �� ���� ����� �� ���� �(� 4��G

��� ��� �� ���& < *����)

��� 4��G ������ ��� ������� �� ��� & �� �� *���

� ����� �� ������ �� ��� ���� �� ��� �� *������)

������ � ����� *� ������ � ��� 8�� ��� *��� �� ��

4��G ����� �� � �� � ����� �� ����� � *���� �� �F��

��� �� �� ������ S� 9����) 4���� � �� *���� � � ���� ��

� �� � � ����� ���� ��������& �� �� ���� �� �� ����)

��� 4��G ����� ���� �� �9�� � �� ������ � ���� ��

������� ��� �� �� � 4��G ����� *� �� &� ������+

�����) ���� ������� �� �� ����� ��� �� ����� � ���

� �� �� *���� ���� � ��� ����)

��� �7� �� ���+4��G : #; ���� �� �F������& ������&

�� 4��G ����� *������ ) /� : "; �� ���� � � ����� ��

��������� ������ �� �� ����� ) ��� ����� ���� �� ����+

����� *� �� ��� & ������ �� �� 9����� ������ 4��G+*�)

0��� �� �� �� ������� �� �� ��� 4��G ����� � � ��

�� *� �� �� ��� & ������ ����� �� *����� ��� �� ��

��� �� *����) ��� ���� �� � ���������� ������ <

�������� ���) 7��+ ����� & ����� �� �F��� ���� �� ��

�� ��� �� ��� �� ��� ��������� ���� �������� ���+

� ����� �� �������� �� � ������ �� ���+���� �� ���)

: <;) ���� �� �� ��� �� � ��� ���+���� ����6 � �F�� ���+

����� & ���������& ��� �� �� �� �� � �������

������ �� �������) N��� ��� ��� ���+ � ������ ��

����� �������C�� � �� ��*�� ������ ���� � �� ����� ��

�� �� �� ������ ��C� ����� <) ���� �� ��*�� �O��� ��

���*� �� ��������� ������� �� �� ���� *����� ��

����� ��� �� ������ ) /� ���+����� ��� ��� ���� ��

��� �� ����) ������ � *������ ���+4��G ��& ����������

���� �� ��� ������� �� ��� ���+ ����� &� ��� ��� ���+

����� ���& ��� �������� ��� ��� �� ����� �� ��

���*� �� ��������� �������) ������� � �� ����� ����

� �������� �� ���*� �� ��������� �������� *� ���&

�� ��� �� ��������� ��� ��� ���� ��� ��� ���+ � �����

��� �� �� �� � ����" ��� �� � ����"� < �� �� ���+

����) ��� ��������� ������ � ��� � �� ��� �F���& ��

��� ���+����) ������ � �� �9�� ����� �� ������� �

������ � � ����.��) 0�� ���+���� �� ����� �����

� ����� � ������ �� �������T��!� ���� ����T����)

/� ���� � ���� � ������ �� ������� � �� �� ���

���� �� �� ������) 0�� 4��G� �� ����� ��� �����

� ������ �� ����� ���� ��� ��� �� ������� ������

�� ������ � �� �� 4��G ����) /� �� ���� ������ �F���� �)�)

�� 4��G *� �� � ��� �� �� ��� �������� �� ����� ��&

���� � ��� ������) ��� ���� �� ��*�� ���& ��� �����

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1<@

7��) H) ��������� 0����� ��� -�,) -�,+� ������� ?#2)

7��) I) J������� *���� ����� �� -�, '���( ��� ��, ' ���() -�,+� ������ �� 1#2 ���� -�, �� ����� ��� E� �� 1#2 ���� ��, �� ����)

Page 13: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

���� �� ����� ��& ���� ���� ��� ��� ���� ��� ����

� ���� �� ��� ���� �� �������� ��� �������������)

��� ����� �� ���� �� ��� ������ *& ��� ���� �� �����

���� ����� � ��� ������ � � ������ �� ��� ���) / ��

��� ������ ���� �� ����� ������� � ��� �� ��� �

4��G ����� ��� ��� �� � ��� ������ ��� *���

������� ��� 9����� *& �� ������ ) ��� 4��G �����

��� � ������� ����� �� � �� ��� ��� �����& �� ��

������� �� ��� ���+ ����� & �� �������� �� ������+

������� D��*� .���� *� ���� �� �� �� ����� �� ��

���+ ����� &) 7� ���� �� ��� �� ����� ��� ����� ����

*& �� �������� ��� ��� ���& ���� �� �� ���������

�����6 ���� ���+ � ����� �� �������� ���� �� �������C��

� ���� <� ��������� �� ��������� �� ���& ���

������ ��� ���) ������ � �� ���� �� ������� ���� *���

���� ���� ����� � �� �� ����� ��� �� ����� ���*� ��

������� �� �� ����) -��� �� ��� �� �� ����� � ������

�� ��� ��� *��� � ���+ � ����� *����� ����� �� ������

����� �� ���� ��� �� �� ��� ������� �� ���� �� ������

�� ��� 8�� ��� �� ����) 7��) ? ������ ��� ��� ���+

4��G ��� ����� � �� ������� ������ ����� � ������

����� ���� �� ���� ���������� ���+���� �9�� �� � ���+

�� �� � �� � ����� )

;'�' 9" �� ��� ������� �� ��"%2��

���+4��G � ��������& ��� ���� �� �� �� ����� ��

��� *& ��� ������ �� ������ � �*���� �� ���� ��,) /�

� &����� ����� �� �� ��� �F������ �� ���) : !;� ���+

4��G ������ �� ���*� �� ������ � �� 1# � ")

������ ��, ����� �����.����& ��� ��� �� � ������

�� ��� �� 4��G �� ����) ������ � ��, ��� ���� ��� �*��

� �� ��� ��� �� �� ����� �� �� ���� �� ���� �� ��

���������� ��� ���+���� ����� ��� ��� ���+4��G)

4��������� �� ���) : !; ���� �� ���� �� ���+����

���������� ��� � �� ���� ���� ��& ������ �� ����

��� � �� �� *������� �� � � ����) ������ � ���� ���

���+4��G ��������� ��� ��� ���+���� ���������

��� � �� ���� ���� ���+4��G ��� ����� ##2 �� �

*������� ��� ����) ���� ����� �� ��� ��� ���� �����

�� ����������) /� ��, �� �����&�� �� �� ��� ��&� � ���

�� *������� �� ��� �� ����� ��� �� ����������� 4��G

��� ���+4��G� �� � ��� �& �� ����� �� �� ���������)

/� � �� � �F����� �� ����� �� ��, ��� ���� 4��G

�� *���� ����� �� ������� � ������ ������ ��������� �� ��

����������� �������� ��� �������� "� �� ��� � ��

���� *���� � �� �������� ������ ��� �� ���� �������

���) ��� �������� ���� � �� �������� '� �&( ����� � �

�� !1 �*�3�� ��� �� ������� ��� �� �� H1 �*�3�� �� ���+

���� �����*�� ���������) ��������� ��� ��������� "

���� *� ���� ���� � 4��G) ��� � �& ����� ��� � *����

�� !## ������ ��� �� ����*�� �� �� �� ���� ��,) ���

�������� ���� ������& �� ����� �� 7��) " )

0� . � �F����� �� ����� ��� ��, � ��� ���) 0�

���� �� � ������ ���� *�� ���������� � � �����

��� ���� ��������� �� 4��G ��� ��������� " ��

����) ��� ��� ���� ����F �� ������� �� �������� �� ���)

: 1;6��

<��"���

<"� � ��� � � �� �� ���*� �� �����������

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1<H

7��) ?) ���+4��G ��� ����� � �� ������� ������ ����� � �����)

Page 14: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

��� <� �� �� � ������ �� �� �S�� ��������� �� �*�3�) �

��� ���� ����F �� �������� � �� ��� ��� ����� ��� � ����

��������� ��� �� ���� ��� �) /� � ���� ��� �������� ��

��� ���� ����F ���� *� ������ ��� )

0� . � �F����� �� ����� ���� ��, �� �� ����) ��

��� *� ���� � �� 7��) "# '�(� ���� �� ���� ����������

� � �������� ��� ���� ��� � ��& ������ �� � � ���� ��

���� ��� �) ��� ��� ���� �� ��� ���� �� ����� *� *��

���������� ����� � �� ���& ������ ��� ��� ���

� ������) 0��� �� ������ ��� ���� ��������� ��� �

4��G ���������� �� ��� �� �� 4��G ��������� ���

���� �������� ��� �� ���� ��������� �� � �� ��

� ������) / �F�� ������ ���& � �� ������� ��� ������

��� �& ���� � ������� �� ������� � ���� �� ����� � � ��

<!'U( ������) ���� ����� ������ ������ 4��G ��

� ������� ������� �� � �� ��� *����� ��� ���� ����

� ������) ���� ����� �� � �� & ��� ��� ���� ����F� ��� ��

��� ��� ��� � ������)

0��� ����&��� ��,� �� �F��� �� �� ���*� �� ���+

��� ���� ��� ���� � ��������&� �������� ���� � ������

��� 4��G� ��� �� ��� ��� � ������ � ��� ����) 0� ��

�� ��������� ��, �� ���� �6 ���� +� ������� #)!�

���� +� ������� #)?� 5��� "#) 7��) "# '*( ����� �C��

�� �����) /������ ��, ��������� ��� �� ������ ��

*�� �����) 0���� ������� ���� ������� ��� 4��G

�� �9���� ��� *�� �� ����� �� ���� *������� ��� �)

�� ���� � �� ��� ��� ����C�� *������� �� ����� ##2)

$ !����������

��� ���� ��� ����� �� �� ��� � ������ ���

�������� �� ��� ���� � ��� *� � �*��� � �� ����

������6 ���������� �� ������� ����� � �� �� ���� ���+

��� ��� ������) ��� . � � �*��� ��� *��� .F�� *&

� �������& � ������ ����� � �������� ������ ��, ��� -�,)

������ � �� ���& ������ ���� ������� ���� ���� ����� ��

�� � ������� ����� ������ ��� *������ �� �� ������

� �*���) � ��� ����� � �����&� ������ ��,� ��� �� ������)

��, ������ ������� ������ �� � �� ��� ����� � �������

�� ����� �� ������) ��, �����.����& ��� ���� �� �� +

����� ����� �� � -�,� ��, ��� �������� ����� ��

��F���� �����*�� � ������)

��� ���� ��� ����� �� �� ��� �� � �� ����� � ���+

����� �� ��� ��� ������ ������ 4��G� ���*��� � �������

��F���� � ������ ���� ����� ��,) ������ � �����

��, ���� � ���+���� ��� � ���+4��G ��� � �� ����

����� �� 4��G ���������� �� ���� �� � � ������ ���

�� ��� ��� *������� �� �� ����& ����C��) /� �� � ������ ��

��,� �� �� ���������� �� �9��� ��� � �� �� *�������

*������ ��, ��������� �� �������� �� 4��G ��� ����)

�� ���� � �� ��� ��� *������� �� ����& ����C�� *& ��� ��

����������)

%���������

: ; %)�) R �������� �)�) G���� ���� ������*�& �� ��� ���� ����� /---

D��� H '1( ' ??<( "@><!)

:"; �) �������� 4) 7��&�� ��� �&������ �� ��� ��.� ��� ���

D��� �� ��6 � ���������� 4/R�J�� ����� ����� E������ NG�

����� ??!� ��) H?>II)

:<; �) �C���� �) /���� �) E�� G) 4��� �) 4�C��� ��� �� �� ����� ���

��� ��� N�� 4� ����� �� ���� ��6 /����S?@� �� �� ??@)

:!; �) R�&��� �� �� ����� �� ��� ��� N��� � J��*� ??@)

:1; 4) �������� 4) 7��&�� ��+D��� 4������ )

:@; 5) %���*���� ��������� ��������� ��� ��� ��� ��� ������

������������ ������$ � ��������� �� �� 4������ SII 4&���+

���� �� 4���� �� ��� ���) I� ��) !� ����� ?II� ��) < !><"?)

:H; 0) 4������ ��� 4��� 4� � ��������� ���������� 7��+�� ������

��� 7�� ������ & ���� ����� �7�+"## � %���� & ??H)

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1<I

7��) "#) '�( �� �� ����� ����� ��,� '*( �� �� ����� ��� ��,)

7��) " ) ��� ������& ���� � �� ��, �� � ��F�� ���� ����� �� ���� ���

4��G ��� ����������)

Page 15: Balanced packet discard for improving TCP performance in ATM networks

:I; 5) ��F���� �) ������� 0) 4������ ��� ��������� ��� ��� �7�+

"1I � �� �� ???)

:?; %������ �� �� � ���������� ���� � ������ �� ��� ��� ���� ��

��� �������� ��6 /������� 4�� 7 �������� ������ ���� �� �� ??@�

��) "IH>"?1)

: #; �) ������ %) �������� 4) 7��&�� �) �������� ��� 4�������

������������� J������ �7�+"# I� J��*� ??@)

: ; 5) %���*���� �) � ����� ,) �� ���� ��� -F������� �� ���� �� �� +

������ �7�+ <"<� ��& ??")

: "; G) 7���� 4) 7��&�� 4��������+*���� ����� ����� �� ������ ����� ���

4��G ���� ��� ������ ������������ ������ "@ '<( ' ??@(

1>" )

: <; %)�) ���� /�� ����� �� 4� +�� ������� �� � ��������� ��� ��

4����� �� ���� 4������S?@ ??@� ��) "H#>"I#)

: !; �) � �&� ��� �) ������ -F�� ��������� ��� ��� ��������

�������������� ��� ������ ������������ ������ "I '"(

' ??I()

: 1; �) %���� ,) ����� 0) ����� � 9������� ����� � �� ��� ���� ���

���� �������� �� ���� �� ��������� �� ��� �� ������ �&�����

����) ���) ��+<# � ,-� ����� �� ���� � 4����*� ?I!)

)' ������ *' ���� + �������� ������������� �, -���(. (/�/0(/�1 1<?