ITU-R S 1711-1 FRENCH-2010 Performance enhancements of transmission control protocol over satellite networks《卫星网络传输控制协议的性能提升》.pdf

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1、 Recommandation UIT-R S.1711-1(01/2010)Amliorations des performances du protocole de commande de transmission sur les rseaux satelliteSrie SService fixe par satelliteii Rec. UIT-R S.1711-1 Avant-propos Le rle du Secteur des radiocommunications est dassurer lutilisation rationnelle, quitable, efficac

2、e et conomique du spectre radiolectrique par tous les services de radiocommunication, y compris les services par satellite, et de procder des tudes pour toutes les gammes de frquences, partir desquelles les Recommandations seront labores et adoptes. Les fonctions rglementaires et politiques du Secte

3、ur des radiocommunications sont remplies par les Confrences mondiales et rgionales des radiocommunications et par les Assembles des radiocommunications assistes par les Commissions dtudes. Politique en matire de droits de proprit intellectuelle (IPR) La politique de lUIT-R en matire de droits de pro

4、prit intellectuelle est dcrite dans la Politique commune de lUIT-T, lUIT-R, lISO et la CEI en matire de brevets, dont il est question dans lAnnexe 1 de la Rsolution UIT-R 1. Les formulaires que les titulaires de brevets doivent utiliser pour soumettre les dclarations de brevet et doctroi de licence

5、sont accessibles ladresse http:/www.itu.int/ITU-R/go/patents/fr, o lon trouvera galement les Lignes directrices pour la mise en oeuvre de la politique commune en matire de brevets de lUIT-T, lUIT-R, lISO et la CEI et la base de donnes en matire de brevets de lUIT-R. Sries des Recommandations UIT-R (

6、Egalement disponible en ligne: http:/www.itu.int/publ/R-REC/fr) Sries Titre BO Diffusion par satellite BR Enregistrement pour la production, larchivage et la diffusion; films pour la tlvision BS Service de radiodiffusion sonore BT Service de radiodiffusion tlvisuelle F Service fixe M Services mobile

7、, de radioreprage et damateur y compris les services par satellite associs P Propagation des ondes radiolectriques RA Radio astronomie RS Systmes de tldtection S Service fixe par satellite SA Applications spatiales et mtorologie SF Partage des frquences et coordination entre les systmes du service f

8、ixe par satellite et du service fixe SM Gestion du spectre SNG Reportage dactualits par satellite TF Emissions de frquences talon et de signaux horaires V Vocabulaire et sujets associs Note: Cette Recommandation UIT-R a t approuve en anglais aux termes de la procdure dtaille dans la Rsolution UIT-R

9、1. Publication lectronique Genve, 2011 UIT 2011 Tous droits rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite, par quelque procd que ce soit, sans laccord crit pralable de lUIT. Rec. UIT-R S.1711-1 1 RECOMMANDATION UIT-R S.1711-1 Amliorations des performances du protocole de commande

10、 de transmission sur les rseaux satellite (Question UIT-R 263-1/4) (2005-2010) Champ dapplication La plupart des transmissions IP actuelles utilisent le protocole TCP comme protocole de transport. Toutefois, lorsquil est utilis sur des rseaux satellite, ce protocole prsente certains inconvnients. Di

11、verses techniques, collectivement dsignes par les termes amliorations des performances du protocole TCP, ont donc t mises au point pour y remdier. La prsente Recommandation donne un aperu de ces techniques en les dcrivant brivement et indique les domaines dans lesquels elles permettent damliorer les

12、 performances du protocole TCP sur les rseaux satellite. Elle contient en outre des rsultats de tests et des mesures de faon donner une ide plus prcise de lefficacit de certaines de ces techniques. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les systmes fixes satellites sont de plus

13、 en plus utiliss pour la transmission de paquets IP, notamment dans le cadre de la fourniture directe aux utilisateurs dapplications large bande en sus de leur rle de liaisons dorsales; b) que la transmission des paquets IP sur les liaisons par satellite exige des objectifs de performances diffrents

14、 de ceux qui figurent dans la Recommandation UIT-T G.826 et dans les Recommandations UIT-R S.1062 et UIT-R S.1420; c) que les performances du protocole de commande de transmission (TCP) risquent de souffrir dune dgradation due un temps de transmission par satellite long, qui affecte la qualit de ser

15、vice des applications destines aux utilisateurs finaux; d) que lamlioration des performances du protocole TCP constitue par consquent un objectif critique de la conception de liaisons par satellite destines transporter des paquets IP; e) que les ressources spectrales ne sont pas utilises de manire e

16、fficace si lon ne met pas en uvre lamlioration des performances du protocole TCP sur le satellite dans certains environnements de rseau, notant a) que lamlioration des performances du protocole TCP peut ne pas tre ncessaire pour les liaisons faible dbit (voir le 3.1 du Rapport UIT-R S.2148), recomma

17、nde 1 que les modles de rfrence figurant dans lAnnexe 1 de la prsente Recommandation, soient considrs comme une base pour le dveloppement de mthodes visant amliorer les performances du protocole TCP sur les liaisons par satellite; 2 que les concepteurs de systmes mettant en uvre des connexions TCP s

18、ur des rseaux comprenant des liaisons par satellite valuent lopportunit dutiliser telle ou telle mthode damlioration des performances au protocole TCP pour leur systme en fonction des rsultats des simulations et des mesures indiqus dans lAnnexe 2; 2 Rec. UIT-R S.1711-1 3 que, pour ne pas affecter le

19、 dbit du protocole TCP, les liaisons par satellite destines assurer des transmissions utilisant ce protocole soient conues de faon que le taux derreur binaire soit meilleur que 107pendant le temps disponible (voir le 2 de lAnnexe 2); 4 que, pour amliorer le dbit des transmissions utilisant le protoc

20、ole TCP assures sur des rseaux comprenant des liaisons par satellite: 4.1 des techniques de dcoupage (associes ou non une mise en antmmoire) soient mises en oeuvre lorsque la topologie du rseau le permet (voir les 2, 3 et 5 de lAnnexe 2); 4.2 loption de mise lchelle de la fentre TCP soit utilise pou

21、r fixer la fentre dencombrement TCP la plus grande valeur possible (voir Note 1 et 4 de lAnnexe 2); 5 que la Note 1 ci-aprs soit considre comme faisant partie intgrante de la prsente Recommandation. NOTE 1 Lutilisation de fentres TCP de grande taille gnre des rafales de trafic, ce qui risque de se t

22、raduire par des pertes de paquets sur les routeurs intermdiaires imputables la saturation de la mmoire tampon. Il est possible de remdier cette situation en mettant en place des mmoires tampon dans les routeurs intermdiaires ou en contrlant le trafic la source TCP (voir 4 de lAnnexe 2). Dans les cas

23、 o les deux solutions sont difficiles mettre en place, il convient de fixer la valeur maximale de la fentre dencombrement TCP en tenant compte de la saturation ventuelle de la mmoire tampon sur les routeurs intermdiaires. NOTE 2 Le Rapport UIT-R S.2148 donne des informations gnrales sur les insuffis

24、ances du protocole TCP lorsquil est utilis sur des rseaux satellite. Il donne galement un aperu des amliorations de performance du protocole TCP en les dcrivant brivement et en indiquant les domaines o les performances du protocole TCP sur les rseaux satellite sont amliors. NOTE 3 La section 6 de lA

25、nnexe 2 donne les rsultats des mesures qui ont t ralises pour valuer lefficacit des amliorations de deux applications types utilisant le protocole TCP (le protocole de transfert de fichiers FTP et le protocole de transfert hypertexte HTTP). Rec. UIT-R S.1711-1 3 TABLE DES MATIRES Page Annexe 1 Modle

26、s de rfrence de systmes satellites 7 1 Domaine dapplication 7 2 Modles de rfrence 7 2.1 Liaisons point point 7 2.2 Rseaux VSAT . 8 2.2.1 Topologie en toile . 8 2.2.2 Topologie maille 9 2.3 Accs large bande 9 Annexe 2 Tests et mesures des performances des amliorations du protocole TCP 9 1 Domaine dap

27、plication 9 2 Performances du protocole TCP avec amlioration par dcoupage . 9 2.1 Performances dune connexion TCP unique teste sans amlioration 10 2.1.1 Test des performances dune connexion TCP unique 10 2.1.2 Protocole TCP sans amlioration des performances 10 2.1.3 Performances dune connexion TCP u

28、nique sans amlioration des performances 10 2.2 Dcoupage en deux segments . 11 2.2.1 Configuration des rseaux satellite . 11 2.2.2 Rsultats des tests . 13 2.2.3 Conclusions 19 2.3 Dcoupage en trois segments 20 2.3.1 Configuration des rseaux satellite . 20 2.3.2 Procdures de test . 20 2.3.3 Rsultats d

29、es tests . 21 2.3.4 Conclusions 26 3 Tests et mesures du protocole TCP sur des rseaux satellite utilisant la mise en mmoire cache et la mystification 26 3.1 Introduction . 26 3.2 Tests et mesures 27 3.2.1 Spcifications des quipements . 27 4 Rec. UIT-R S.1711-1 Page 3.2.2 Configurations du rseau util

30、is pour les tests et les mesures . 28 3.2.3 Rsultats des tests et des mesures 30 3.3 Conclusion 32 4 Performances du protocole TCP sur un rseau satellite ATM 32 4.1 Configuration du rseau 32 4.2 Performances du protocole TCP sur un rseau satellite uniquement bas ATM . 34 4.3 Comportements du protoco

31、le TCP sur rseau htrogne comportant une liaison par satellite 35 4.3.1 Simulation de la taille de la mmoire tampon 36 4.3.2 Performances du protocole TCP avec contrle du trafic chez lmetteur TCP 38 4.4 Conclusions . 41 5 Performances du protocole TCP sur les rseaux daccs par satellite 41 5.1 Archite

32、cture du rseau et configuration 41 5.1.1 Architecture du rseau . 41 5.1.2 Configuration . 42 5.2 Rsultats des mesures de performances 44 5.2.1 Disponibilit . 44 5.2.2 Dbit . 44 5.2.3 Trafic 45 5.3 Conclusions . 46 6 Mesures des protocoles dapplication (FTP et HTTP) 46 6.1 Configuration du rseau sate

33、llite ATM 46 6.2 Dbit FTP sur liaison par satellite OC-3 . 48 6.3 Dbit HTTP sur liaison par satellite OC-3 . 49 6.3.1 HTTP 1.0 avec des connexions non persistantes . 49 6.3.2 HTTP 1.0 avec option connexion persistante 50 6.3.3 HTTP 1.1 sans traitement pipeline . 50 6.3.4 HTTP 1.1 avec traitement pip

34、eline 51 6.3.5 Rsultats des tests . 51 Rec. UIT-R S.1711-1 5 Page 6.4 Rsum . 55 7 Conclusions 55 Liste des acronymes AAL Couche dadaptation ATM (ATM adaptation layer) ACK Accus de rception (acknowledgement) AMRT Accs multiple par rpartition dans le temps AMRT-MF Accs multiple multifrquence par rpart

35、ition dans le temps ATM Mode de transfert asynchrone (asynchronous transfer mode) BDP Produit dlai bande passante (bandwidth delay product) BER Taux derreur sur les bits BW Largeur de bande CE Bit dencombrement (congestion experience bit) CED Correction derreur directe CPU Unit centrale de traitemen

36、t (central processing unit) cwnd Variable de fentre dencombrement dans TCP (congestion window variable in tcp) DA Accs rserv (dedicated access) DACK Acquittement diffr (delayed acknowledgement) DAMA Accs multiple avec assignation en fonction de la demande (demand assignment multiple access) DVB-S Ra

37、diodiffusion vidonumrique par satellite (digital video broadcast via satellite) ECN Notification dencombrement explicite (explicit congestion notification ) FIN Segment final (dans une connexion TCP) (final segment (in a TCP connection) FTP Protocole de transfert de fichiers (file transfer protocol)

38、 G/T Rapport gain/temprature quivalente du systme GW Passerelle (gateway) HPA Acclrateur de page de concentrateur (hub page accelerator) HSP Processeur de satellite de concentrateur (hub satellite processor) HTML Langage de balisage hypertexte (hypertext markup language) HTTP Protocole de transport

39、hypertexte (hypertext transfer protocol) ICMP Protocole de message de commande Internet (internet control message protocol) 6 Rec. UIT-R S.1711-1 IETF Groupe dtude sur lingnierie Internet (internet engineering task force) I/O Entre/Sortie (input/output) IP Protocole Internet (Internet protocol) IPSE

40、C Protocole de scurit IP (IP security protocol) ISP Fournisseur de service Internet (Internet service provider) LAN Rseau local (local area network) LFN Rseau lphant (long fat network) MPEG Groupe dexperts pour les images animes (moving picture experts group) MPLS Commutation multiprotocole avec tiq

41、uette (multi-protocol label switching) MSS Taille maximale dun segment (maximum segment size) MTU Unit de transmission maximale (maximum transmission unit) NNTP Protocole NNTP (network news transport protocol) NTP Protocole NTP (network time protocol) OS Systme dexploitation (operating system) OSG O

42、rbite des satellites gostationnaires PAD Octets de remplissage (padding bytes) PAWS Protection contre le rebouclage (protect against wrapped sequence(s) PC Ordinateur(s) individuel(s) (personal computer(s) PDU Unit de donnes de protocole (protocol data unit) PEP Mandataire damlioration des performan

43、ces (performance enhancing proxy) p.i.r.e. Puissance isotrope rayonne quivalente RA Accs alatoire (random access) RAM Mmoire vive (random access memory) RBP Rgulation base sur le dbit (rate-based pacing) rcvwnd Fentre de rception (variable dans TCP) (receive window (variable in TCP) RFC Demande dobs

44、ervations (mise par lIETF) (request for comments (issued by the IETF) RPA Acclrateur de pages distant (remote page accelerator) RS Code Reed-Solomon (reed-solomon code) RTT Temps de propagation aller et retour (round trip time) RTTM Mesure de RTT (RTT measurement) Rx Rcepteur (receiver) SACK Acquitt

45、ement slectif (selective acknowledgment) SCPC Une seule voie par porteuse (single channel per carrier) SSPA Amplificateur de puissance semi-conducteurs (solid state power amplifier) Rec. UIT-R S.1711-1 7 ssthres Seuil de dmarrage progressif (variable dans TCP) (slow start threshold (variable in TCP)

46、 SYN Segment de dmarrage synchrone (permet dtablir une connexion TCP) (synchronous start segment (used to establish a TCP connection) TC Code en treillis (trellis coded) T/TCP TCP pour Transactions (TCP for transactions) TBF Filtre du tampon de jetons (token buffer filter) TCP Protocole de commande

47、de transfert (transfer control protocol) TWTA Amplificateur tube ondes progressives (travelling wave tube amplifier) Tx Emetteur (transmitter) UDP Protocole datagramme dutilisateur (user datagram protocol) URL Identificateur uniforme/universel de ressources (uniform/universal resource locator) VSAT Microstation (terrienne) (very small aperture terminal) WAN Rseau tendu (wide area network) Annexe 1 Modles de rfrence de systmes satellites 1 Domaine dapplication La prsente Annexe porte sur les modles de rfrence de rseaux comprenant une liaison par satellite et destins transporter des paq