دانلود ترجمه مقاله TCP و MP-TCP در شبکه های نسل پنجم

1. مقدمه 2. پیشرفت های اخیر در TCP 3. عملکرد TCP در شبکه های mmWave 3.1. کانال mmWave 3.2. انتقال سطح لینک و TCP 3.3. TCP چند مسیری در شبکه های mmWave 4. نتیجه گیری

چکیده – احتمالاً شبکه های نسل پنجم آینده به خاطر ظرفیت بالقوه چند گیگابایت در ثانیه شامل لینک های ارتباطی دسترسی رادیویی mmWave خواهند بود. با این حال، این فرکانس ها با شرایط فوق العاده پویای کانال همراه هستند که منجر به نوسانات وسیع در کیفیت سیگنال دریافتی می شود. در این مقاله توضیح داده شده است که تعامل زیربهینه بین پروتکل انتقال که بیشترین کاربرد را دارد، TCP، و لینک های mmWave چه تاثیری می تواند بر تجربه کاربر end-to-end در شبکه های موبایل داشته باشد. هم چنین درون بینی هایی درباره موازنه توانش زمانی – تاخیر هنگام استفاده درست از TCP (MP-TCP) در لینک های مختلفی مثل تکامل بلند مدت (LTE) و mmWave ارائه شده است. نسل بعدی شبکه های موبایل (5G) تا سال 2020 استانداردسازی خواهد شد تا با رشد ترافیک اینترنت موبایل همخوانی داشته باشد. طبق پیمان شبکه موبایل نسل بعد (NGMN)، شبکه های 5G امکانات زیر را فراهم خواهند کرد: بیت ریت حداقل 50 مگا بایت در ثانیه (Mbit/s) در لبه های سلول، با پیک های گیگابایت در ثانیه (Gbit/s) در بهینه ترین شرایط؛ تاخیر (نهفتگی) end-to-end فوق العاده پایین (احتمالاً زیر 10ms)؛ قابلیت اطمینان بالا و دسترسی بالای ارتباطات؛ و پشتیبانی از ارتباطات ماشینی انبوه (MTC). ارتباطات MmWave نقش اساسی در رسیدن به توانش زمانی هدف شبکه های 5G خواهند داشت. در واقع در فرکانس های بالای 10 گیگاهرتز (GHz) طیف همجوار بالایی وجود دارد که می توان به شبکه های سلولی تخصیص داد. اما mmWaves چالش ها و مسائلی نیز دارد که محققان باید به آنها بپردازند تا این فناوری برای عرضه به بازار آماده باشد. در واقع، این فرکانس ها با اتلاف بالای مسیر ایزوتروپیک و انسداد بوسیله مواد جامد مواجه است – مثل ساختمان ها، خودروها، و حتی بدن انسان – که ممکن است موجب خارج شدن سرویس از دسترس (یعنی قطعی سرویس) شود. بهره بالای آنتن ها با استفاده از تکنیک های چند آنتنی، مثل شکل دهی پرتو (بیم فورمینگ) و ورودی چندگانه، خروجی چندگانه انبوه (MIMO)، می تواند این اتلاف مسیر را جبران کند؛ اما هنوز مشخص نیست که چگونه می توان سرویسی مطمئن در حضور موانع متعدد فراهم کرد. بویژه، گذر ناگهانی لینک mmWave از حالت کانال خط دید (LOS) به خط غیردید (NLOS) نوسانات وسیعی در نسبت سیگنال به تداخل به اضافه نویز ایجاد می کند (SINR: تا 30dB، طبق ساندیپ رانگان و همکارانش)، و در نتیجه ظرفیت ارائه شده تغییر زیادی می کند و تجربه کاربر end-to-end را تحت تاثیر قرار می دهد. این شرایط حاد انتشار به طراحی جدیدی از لایه های کنترل دسترسی فیزیکی و محیط (MAC) نیاز دارد، و بر رابطه بین لایه های بالای پشته پروتکل نیز تاثیر می گذارد. پروتکل انتقال داده که بیشترین کاربرد را دارد، TCP است، که در زمینه تاریخی متفاوت، و مطابق با نیازها و محدودیت های مختلف طراحی شده است. TCP اتلاف بسته را به عنوان نشانه ضمنی ازدحام (گرفتگی) در لینک در نظر می گیرد و در نتیجه نسبت ارسال را کاهش می دهد تا این ازدحام را برطرف کند. با این حال، ممکن است ماهیت پراتلاف لینک های mmWave باعث انگیزش مکانیسم های کنترل ازدحام TCP شود حتی اگر ازدحام واقعی وجود نداشته باشد. این امر می تواند عملکرد سراسری (end-to-end) زیربهینه و هدر رفتن بخش زیادی از پتانسیل لینک های mmWave شود.

Future 5G networks will likely include mmWave radio access communication links, because of their potential multi-gigabit-per-second capacity. However, these frequencies are characterized by highly dynamic channel conditions, which lead to wide fluctuations in the received signal quality. This article explains how the end-to-end user experience in mobile mmWave networks could be affected by a suboptimal interaction between the most widely used transport protocol, TCP, and mmWave links. It also provides insights on the throughput-latency tradeoff when Multipath TCP (MP-TCP) is used judiciously across various links, such as Long-Term Evolution (LTE) and mmWave. The next generation of mobile networks (5G) will be standardized before 2020, to address mobile Internet traffic’s growth. According to the Next-Generation Mobile Network (NGMN) alliance, 5G networks shall provide the following: a user bitrate of at least 50 megabits per second (Mbit/s) at cell edges, with gigabits per second (Gbit/s) peaks in the most favorable conditions; ultra-low end-to-end latency (possibly below 10 ms); high reliability and availability of communications; and support for low-power massive machine-type communications (MTC). MmWave communications will play a major role in meeting the throughput target of 5G networks. At frequencies above 10 gigahertz (GHz), indeed, there is a high availability of contiguous spectrum that can be allocated to cellular networks. However, mmWaves present numerous challenges and issues that researchers must address to make this technology market-ready. In fact, these frequencies suffer from high isotropic path loss and blockage by most solid materials — for example, buildings, cars, and even the human body — which could result in service unavailability (that is, an outage). The high antenna gain provided by using multiple antenna techniques, such as beamforming and massive multiple input, multiple output (MIMO), can make up for the path loss; but how to provide a reliable service in the presence of frequent blockages is still an open question. In particular, a sudden transition of a mmWave link from a line-of-sight (LOS) to a non-line-of-sight (NLOS) channel state generates wide fluctuations in the signal-tointerference- plus-noise ratio (SINR; in the order of 30 dB, according to Sundeep Rangan and colleagues2), and therefore the capacity offered changes drastically, thereby compromising the end-to-end user experience. These extreme propagation conditions demand a new design of the physical and medium access control (MAC) layers, but also have an impact on the interplay with the higher layers of the protocol stack. The most widely used reliable data transport protocol is TCP, which however was designed in a different historical context, and according to different needs and constraints. TCP considers packet losses as an implicit notification of congestion on the link, and therefore reduces the sending rate trying to relieve it. However, the lossy nature of mmWave links might trigger the TCP congestion control mechanisms even if there is no actual congestion. This might yield a suboptimal end-to-end performance and waste the great potential of mmWave links.

بخشی از ترجمه مقاله (صفحه 8 فایل ورد ترجمه)