Hur påverkar stora buffrar prestandan i svenska 3G/-nät? Stefan Alfredsson Datavetenskap, Karlstads universitet stefan.alfredsson@kau.se Forskning pågår - ett seminarium om ICT-relaterade frågor som behöver besvaras Teliahuset, Karlstad, Sverige 27e november 2013 Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 1 / 19
Data? Paket? Buffring? * * * IN TER NET Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 2 / 19
Buffringsexempel Telefoni 50 paket/sek Film 400 paket/s 3G/ Basstation Din Dator Surf 150 paket/sek Din hastighet? Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 3 / 19
Konsekvenser På en sekund: Om 600 paket kommer in men bara 500 paket kan skickas ut behöver 100 paket buffras. Under nästa sekund kommer de buffrade paketen att skickas vidare, men har fått en fördröjning pga buffringen Påverkar främst telefoni-paketen, men även surf-hastighet. Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 4 / 19
... i svenska 3G/-na t Mer och mer tra dlo st bredband sa ljs Utmaningar med varierande kapacitet, exv. Beror pa andra uppkopplade Beror pa avsta nd fra n radiomasten och brus/sto rningar Beror pa om man ro r sig/a ker i ett fordon Nya anva ndarmo nster med blandade trafiktyper Fra n en-anva ndare till fler-anva ndare i husha ll - en tittar pa film, en pratar i telefon, en tredje surfar Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pa ga r! 27e november 2013 5 / 19
Va ra underso kningar 3G/ abbonemang hos Tele2, Tre, Telenor och Telia Anslutna till en ma tdator O verfo r olika typer av datatrafik (nedladdning, uppladdning, surf, telefoni) och blandar a ven dessa Ma ter hastighet, fo rdro jning Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pa ga r! 27e november 2013 6 / 19
Bandbredd - Mbit/s - vanligaste säljargumentet? 70 60 50 Throughput of 20 Mbyte data transfer DL UL Throughput 40 30 20 10 Telenor 0 Tele2 Telia Tre Telenor Tele2 Telia Tre (generated 2013-11-27) Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 7 / 19
Fördröjning - inte bara bandbredd viktig! 1200 1000 800 ICMP RTT utan annan datatrafik A1-RTT-ICMP B1dA1-RTT-ICMP B1uA1-RTT-ICMP RTT (ms) 600 400 200 0 Telenor Tele2 Telia Tre Telenor Tele2 Telia Tre (generated 2013-11-27) Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 8 / 19
Fördröjning med blandad trafik 1200 1000 800 ICMP RTT utan/med samtidig datatrafik A1-RTT-ICMP B1dA1-RTT-ICMP B1uA1-RTT-ICMP RTT (ms) 600 400 200 0 Telenor Tele2 Telia Tre Telenor Tele2 Telia Tre (generated 2013-11-27) Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 9 / 19
Praktisk inverkan - surf (www.dn.se) Completion time (s) 160 140 120 100 80 60 40 20 Web page completion time Telenor Tele2 Telia Tre Telenor Tele2 Telia Tre 0 1 2 3 4 5 6 Parallell connections (n) (generated 2013-11-27) Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 10 / 19
Praktisk inverkan - surf med nedladdning Completion time (s) 160 140 120 100 80 60 40 20 Web page completion time (with concurrent data traffic) Telenor Tele2 Telia Tre Telenor Tele2 Telia Tre 0 1 2 3 4 5 6 Parallell connections (n) Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 11 / 19 (generated 2013-11-27)
Praktisk inverkan - telefoni 1.0 VoIP latency without competing traffic 0.8 Empirical CDF 0.6 0.4 0.2 Telenor Tele2 Telia Tre Telenor Tele2 Telia Tre 0.0 0 20 40 60 80 100 120 140 Packet transmission delay (ms) (generated 2013-11-27) Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 12 / 19
Praktisk inverkan - telefoni med nedladdning 1.0 VoIP latency with competing downlink traffic 0.8 Empirical CDF 0.6 0.4 0.2 Telenor Tele2 Telia Tre Telenor Tele2 Telia Tre 0.0 0 20 40 60 80 100 120 140 Packet transmission delay (ms) (generated 2013-11-27) Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 13 / 19
Praktisk inverkan - telefoni med uppladdning 1.0 VoIP latency with competing uplink traffic 0.8 Empirical CDF 0.6 0.4 0.2 Telenor Tele2 Telia Tre Telenor Tele2 Telia Tre 0.0 0 20 40 60 80 100 120 140 Packet transmission delay (ms) (generated 2013-11-27) Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 14 / 19
Praktisk inverkan - telefoni med webbsurf 1.0 A6 VoIP latency with competing downlink traffic 0.8 Empirical CDF 0.6 0.4 0.2 Telenor Tele2 Telia Tre Telenor Tele2 Telia Tre 0.0 0 20 40 60 80 100 120 140 Packet transmission delay (ms) (generated 2013-11-27) Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 15 / 19
TCP stockningsreglering För att undvika överbelastning i nätet används stockningsalgoritmer CUBIC, New Reno, Westwood+ Valet av algoritm påverkar buffer-fyllnad och därmed användarens nätverksprestanda Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 16 / 19
Webb-svarstider beroende på stockningsalgoritm 3.5G Short flow completion time (s) 12 10 8 6 4 2 0 Short flow CC Cubic NewReno Westwood+ None CUB NR Ww+ CUB NR Ww+ CC of 1 long flow CC of 5 long flows Den genomsnittliga nedladdningstiden för ett kort flöde med 0, 1 Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 17 / 19
Webb-svarstider för Telia 3G,, 3G Short flow completion time (s) 350 300 250 200 150 100 50 0 Short flow CC Cubic NewReno Westwood+ None CUB NR Ww+ CUB NR Ww+ CC of 1 long flow CC of 5 long flows 3.5G Short flow completion time (s) 12 10 8 6 4 2 Short flow CC Cubic NewReno Westwood+ 0 None CUB NR Ww+ CUB NR Ww+ CC of 1 long flow CC of 5 long flows Short flow completion time (s) 1.0 Short flow CC 0.9 Cubic 0.8 NewReno Westwood+ 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 None CUB NR Ww+ CUB NR Ww+ CC of 1 long flow CC of 5 long flows Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 18 / 19
Sammanfattning Hur påverkar stora buffrar prestandan i svenska 3G/-nät? Exakta/generella mått svårt att ta fram Varierar en del mellan mätningar Många faktorer utanför vår kontroll (t.ex. antal användare, avstånd till mast, hastighet) Resultaten indikerar dock att samtidig datatrafik ger upphov till en betydande buffring, som påverkar både telefoni och webbsurf negativt Åtgärd: Minska bufferstorlekarna i nätet (men vad är rätt storlek?) Åtgärd: Använda andra stockningsalgoritmer som effektivt utnyttjar bandbredden utan att fylla tillgängliga buffrar Stefan Alfredsson (Karlstads universitet) Forskning pågår! 27e november 2013 19 / 19