Experimental Performance Analysis of Multipath TCP

Abstract

Multiple wireless interfaces in modern devices today have given great promise in enhancing multimedia service delivery over wireless networks. However, the IP coupled nature of the conventional TCP/IP protocol inhibits the simultaneous use of these interfaces. Multipath TCP (MPTCP), a protocol undergoing IETF standardization has been developed to simultaneously use multiple interfaces for delivery of services over the Internet. Unlike other earlier studies that use simulations, stationary scenario, and Advanced Video Codec-Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (AVC-DASH) to study MPTCP, this thesis uses mobile scenario, real measurements, and Ultra High Definition, High Efficiency Video Codec (UHD HEVC-DASH) to evaluate the performance of MPTCP. The findings show that MPTCP gives a higher performance in terms of throughput, shorter download time, and increased bandwidth compared to Single Path TCP (SPTCP). The results from delivery of multimedia services using UHD HEVC- DASH streaming, though specific instead of general, reveal that under balanced and unbalanced network paths, MPTCP offers good Quality of Experience (QoE) compared to SPTCP. However, with variability in latency, and packet loss between paths, MPTCP underperforms compared to SPTCP in terms of video buffering in the unbalanced network case, and high packet retransmission rate in either balanced or unbalanced network paths.

ÖZ: Günümüzde Modern haberleşme cihazları üzerindeki çoklu kablosuz ara-yüzler kablosuz ağlar üzerinden multimedya hizmetlerini geliştirme yönünde önemli vaatler sunmaktadırlar. Bununla birlikte, geleneksel TCP / IP protokolünün IP'ye bağlı doğası, bu ara-yüzlerin eşzamanlı olarak kullanımını engellemektedir. IETF standardizasyonuna tabi olan bir protokol olan Çoklu Yol TCP'si (MPTCP), Internet üzerinden servislerin sunumu için eşzamanlı olarak birden fazla arabirim kullanması için geliştirilmiştir. MPTCP'yi incelemek için simülasyonlar, sabit senaryo ve HTTP üzerinden Dinamik Adaptif Akış (AVC-DASH) kullanan diğer eski çalışmaların aksine, bu tez mobil senaryo, gerçek zamanlı ölçüm ve Ultra Yüksek Çözünürlüklü Yüksek Çözünürlüklü Video Codec kullanıyor (UHD HEVCDASH). Bulgular, MPTCP'nin, Tek Yollu TCP (SPTCP) ile karşılaştırıldığında, verimlilik, daha kısa indirme süreleri ve artan bant genişliği açısından daha yüksek bir performans verdiğini göstermektedir. UHD HEVC-DASH akışını kullanarak multimedya hizmetlerinin sunumundan elde edilen sonuçlar, genel yerine spesifik olmakla birlikte, dengeli ve dengesiz ağ yolunda MPTCP'nin SPTCP'ye kıyasla İyi Kalite Deneyimi (QoE) sunduğunu ortaya koymaktadır. Bununla birlikte, gecikme ve yollar arasındaki paket kaybı değişkenliği ile MPTCP, dengesiz ağ durumunda video arabelleğe alma ve dengeli veya dengesiz ağ yollarındaki yüksek paket yeniden iletim hızı açısından SPTCP'ye nazaran daha düşük performans sergilemektedir.