CC BY
26
UTICAJ TRANSPORTNIH PROTOKOLA NA EFIKASNOST NAMENSKIH RADIO-KOMUNIKACIJA
Ljubisa S. Nedeljkovic Beograd
DOI: 10.5937/vojtehg62-3955
OBLAST: telekomunikacije VRSTA CLANKA: strucni clanak
Sazetak:
Savremene namenske radio-komunikacije zasnivaju se na internet protokolu. Efikasnost namenskih radio-komunikacija zavisi od pro-pusnosti. Na propusnost namenskih radio-komunikacija uticu i tran-sportni protokoli. U radu je analizirana propusnost transportnih protokola TCP (Transport Control Protocol) i UDP (User Datagram Protocol) u VF (visoko frekvencijskim) i VVF (vrlo visoko- frekvencijskim) namenskim radio-komunikacijama sa ocekivanim vremenima kasnjenja i vero-vatnocom greske po paketu podataka. Ocenjena je mogucnost njihove primene u namenskim radio-komunikacijama. Pri tome je uzet u obzir uticaj sledecih faktora: vreme povratnog puta, velicina paketa podataka, velicina prozora i verovatnoca greske po paketu podataka. Tran-sportni protokol sa vecom propusnoscu pogodniji je za primenu u namenskim radio-komunikacijama. Veca propusnost transportnih protokola znaci da je veca i propusnost namenskih radio-komunikacija.
Kljucne reci: vreme povratnog puta, UDP protokol, TCP protokol, verovatnoca greske po bitu, propusnost, radio-komunikacije.
Uvod
Savremene namenske radio-mreze (RMr) zasnivaju se na internet protokolu, tako da vojne takticke radio-mreze (TRMr) mogu da budu deo KIS-a (komandno-informacionog sistema) ili taktickog interneta u zemljama zapadne alijanse.
Radio-komunikacije za vojne potrebe karakterise velika verovatnoca greske po bitu do 10-3 cak i do 10 Radio-Komunikacije se odvijaju u pri-sustvu smetnji sa varijacijom jacine primanog signala. One koriste kanale uskog opsega ucestanosti sa semidupleksnim rezimom rada (na jednoj ucestanosti naizmenicno se otpravljaju i primaju podaci). To su neki od najuticajnijih faktora koji nepovoljno deluju na propusnost namenskih ra-dio-komunikacija (Nedeljkovic, 2004).
dÔ9>
e-mail: [email protected]
Efikasnost radio-komunikacija posmatracemo kao meru sposobnosti radio-komunikacija za izvrsenje funkcije, koja u najvecoj meri zavisi od propusnosti radio-komunikacija. Na propusnost radio-komunikacija imaju uticaj protokoli na transportnom sloju. Transportni protokoli obezbeduju usluge koje se odnose na vezu i tok podataka. Oni treba da omoguce efi-kasan prenos podataka preko namenske radio-mreze (Tanebaum, 2005).
Kao transportni protokoli u taktickim radio-komunikacijama mogu se koristiti TCP i UDP protokoli. Razmatracemo njihove performanse sa sta-novista efikasnosti njihove primene u namenskim radio-komunikacijama. Analiziracemo uticaj vremena povratnog puta (Round Trip Time, RTT), (Daglas, 2001) na propusnost transportnih protokola, verovatnoce greske po paketu ili bitu podataka, velicine prozora i velicine paketa podataka. Kriterijum za ocenu pogodnosti protokola bice propusnost protokola.
Propusnost TCP protokola
TCP protokol je konekciono orijentisani protokol i primenjuje semu zastite transmisije koja se zasniva na prijemu potvrdivanja entiteta. Pri svakom prijemu podataka TCP salje otpremnoj strani potvrdu prijema ili da paket nije primljen. Nakon toga salje se sledeci paket podataka. To prakticno znaci da u semidupleksnim radio-komunikacijama posle transmisije podataka stanica koja je otpremala prelazi na prijem, a stanica koja je primala prelazi na predaju. Svaki prelazak sa predaje na prijem i obratno unosi kasnjenje. Ono koje se javlja od momenta slanja potvrde prijema do prijema sledeceg paketa podataka naziva se vreme povratnog puta - RTT. To vreme u VF radio-komunikacijama moze imati znacajne vrednosti. U VVF radio-komunikacijama RTT je manje.
Kako je TCP konekciono orijentisani protokol, mora postojati konek-cija prema odgovarajucem portu. Vreme povratnog puta, RTT kao i velici-na prozora, uticu na propusnost TCP-a. Ova zavisnost moze se odrediti preko proizvoda kasnjenje - propusni opseg.
Propusnost TCP paketa moze se izracunati pomocu relacije (Chen, et al, 2004):
R MSS ..
R =-b/s (1)
RTT
gde je:
MSS - maksimalna velicina segmenta koji se salje u bitima, RTT je vreme povratnog puta u sekundama.
Razmatracemo gornje granice propusnosti TCP za razlicite velicine prozora, a ocekivane vrednosti vremena povratnog puta menjaju se prema podacima iz tabele 1. Izracunate su vrednosti propusnosti za razlicite
<n0>
velicine prozora u zavisnosti od RTT (pretpostavljeno je da nema gresa-ka u prenosu). Vrednosti za RTT u tabeli 1 ocekivane su vrednosti kasnjenja u namenskoj radio-mrezi i uzete su na osnovu rezultata merenja kasnjenja u namenskoj radio-mrezi. Kao najvisa vrednost kasnjenja uze-to je da je 9 s s tim da moze biti i vece. Razmatracemo slucajeve za razli-cite vrednosti prozora od 128 B (bajta) do 1024 B (bajta). Primenom rela-cije (1) dobijene su vrednosti za propusnost TCP protokola u TRMr.
Tabela 1 - Podaci za gornje granice vrednosti propusnosti TCP protokola u zavisnosti od vremena povratnog puta za razlicite velicine prozora Table 1 - The uper limit values for the TCP protocol versus the round trip time for various window sizes
WS1[B] 1024 512 256 128
^„Dropusnost RTT[s] ^ [b/s] [b/s] [b/s] [b/s]
0,3 27306,66 13653,33 6826,66 3413,33
0,5 16384,00 8192,00 4096,00 2048,00
1 8192,00 4096,00 2048,00 1024,00
2 4096,00 2048,00 1024,00 512,00
3 2730,64 1365,28 682,64 341,28
4 2048,00 1024,00 512,00 256,00
5 1633,60 819,20 409,60 204,80
6 1364,80 682,64 341,28 170,64
7 1170,24 585,12 292,56 146,24
8 1024,00 512,00 256,00 128,00
9 910,16 455,04 227,52 113,76
Na grafikonu na slici 1 prikazana je zavisnost propusnosti TCP od vremena povratnog puta za razlicite velicine paketa podataka. Na grafi-konima se moze uociti da se sa povecanjem RTT propusnost TCP protokola preko radio-kanala znatno smanjuje, a time i brzina prenosa podataka. Za vrednost RTT od 8 s vec se dobija propusnost manja ili jednaka 1024 b/s, i to samo za velicinu paketa od 1024 bajta. Ukoliko su paketi podataka manji onda se i propusnost smanjuje. Tako je propusnost TCP za paket od 512 B 3,5 puta veca od propusnosti za paket od 128 B pri RTT=0,3 s. Za RTT manje od 1 s propusnost je sasvim zadovoljavajuca. Za donju granicu RTT stavljena je vrednost 0,3s kada je propusnost najve-ca. Treba napomenuti da verovatnoca greske po bloku od 0,64 odgovara verovatnoci greske po bitu Pb=10-3, dok Ppk = 0,001 odgovara Pb = 10-6. Moze se ocekivati da se vrednosti za kasnjenje RTT u VF radio-komuni-
WS - window size, velicina prozora.
(m>
kacijama krecu u granicama do 9 sekundi. U stvarnosti se u radio-komu-nikacijama mogu pojaviti i vece vrednosti kasnjenja, RTT, sto ce se nemi-novno odraziti na smanjenje propusnosti TCP preko radio-kanala. Takode, uocava se da se smanjenjem velicine prozora smanjuje i propusnost TCP protokola, tako da je najveca propusnost za velicinu prozora WS=1024 B, a najmanja za WS=128 B. Za vrednosti RTT manje od jed-ne sekunde dobijaju se vece vrednosti propusnosti. U VVF radio-komuni-kacijama ocekuju se manje vrednosti RTT, manje od 1 s, te ce i propusnost biti veca. Da bi se povecala propusnost radio-sistema neophodan je veci prozor i da vreme povratnog puta ima male vrednosti.
30000 28000 26000 24000 22000 20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 -2000 0
1024 B 512 B 256 B 128 B
0,3 0,5
Slika 1 - Prikaz zavisnosti propusnosti TCP od vremena povratnog puta, RTT Figure 1 - Presentation of the dependence of the throughput of the TCP versus
the round trip time, RTT
Sledeca analiza odnosi se na situaciju kada se u toku prenosa podata-ka na paketima javljaju greske. Tada se TCP propusnost redukuje i gornja granica propusnosti moze se izracunati preko relacije (Mathis et al, 1997):
R =
MSS 1,22
RTT
(2)
gde je Ppk verovatnoca greske po bloku.
Grafikoni na slici 2 opisuju TCP propusnost u zavisnosti od verovatno-ce greske po bitu (bit error rate, BER) za razlicite vredosti RTT. Na grafikonu na slici 2 moze se videti da pri povecanju verovatnoce greske po paketu po-dataka opada propusnost TCP protokola, tako za verovatnocu od 0,98, sto odgovara BER=10-3, propusnost znatno opada, pa se pouzdano moze kon-
statovati da verovatnoca greske po bitu podataka vece od 10-3 nisu prihva-tljive za radio-komunikacije za prenos podataka, gde se koristi TCP protokol koji gubitak paketa tretira kao zagusenje nastalo tokom prenosa podataka.
100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0
PTT=0,3s RTT=2s RTT=3s
PTT=4s PTT=9s
J?
Verovatnoca greske po bitu
Slika 2 - Zavisnost propusnosti TCP od verovatnoce greske po bitu Figure 2 - TCP throughput versus the packet error rate
Propusnost UDP protokola
UDP protokol ne zavisi od RTT zbog njegovog svojstva da se podaci prenose bez konekcije i bez potvrdivanja prijema podataka od ucesnika u vezi. Svaki korisnicki datagram, koji je poslao UDP, tretira se kao nezavi-sni datagram. Korisnicki datagrami nisu numerisani, a posto do odredista mogu stici izvan redosleda UDP nije u mogucnosti da rekonstruise njihov prvobitni redosled. Svaka poruka koju proces salje mora biti dovoljno kratka da moze stati u jedan UDP datagram. UDP protokol ne garantuje kvalitet prijema i radi bez korekcije gresaka (tipa ARQ), pa je najpogodni-je koristiti korekciju unapred (Forward error corection, FEC). On ne dovo-
di u vezu vreme RTT i propusnost podataka, tako da je propusnost UDP protokola veca od propusnosti TCP protokola, a to je od najveceg znaca-ja za namenske radio-komunikacije (Daglas, 2001).
Na propusnost UDP protokola uticu vrsta primenjene modulacije i zastitnog koda, kao i kolicine dodatnih bita. Svaki UDP datagram sadrzi 28 dodatnih bajtova, koje sacinjavaju zaglavlje UDP protokola od 8 bajto-va, plus 20 bajtova od IPv4 (Internet Protocola verzija 4). Pri porastu reda QAM (quadrature amplitude modulation) modulacije i sa porastom kodne brzine FEC, postoji linearni porast propusnosti. Takode, ne moze se zanemariti ni smanjenje brzine UDP protokola u odnosu na referentnu brzinu koja nastaje zbog dodatnih bita MAC (Media Access Control) protokola i sloja veze (Johnson, et al, 2003).
Tabela 2 - Uticaj primenjene modulacije i zastitnog kodovanja na propusnost UDP protokola Table 2 - Impact of the modulation type and the error corection code on the UDP protocol throughput
Modulacija Kodni kolicnik Korisnicka brzina podataka (b/s) Propusnost UDP protokola
64-QAM 1 12800 12326,4
64-QAM 3/4 9600 9244,8
16-QAM 3/4 6400 6163,2
8-PSK 3/4 4800 4622,4
QPSK 3/4 3200 3081,6
8-PSK 2/3 2400 2311,2
Propusnost UDP protokola racunata je sa dodatnim bitima IP i UDP i aproksimativno je manja od propusnosti fizickog sloja za onoliko procenata koliko je ucesce dodatnih bita u podacima. Ako se pri tome uzmu u obzir i do-datni biti MAC protokola, odnosno protokola sloja veze, propusnost ce biti manja. Primera radi, zaglavlje MAC protokola WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) bezicne komunikacije iznosi 6 B i nema znacajan uticaj na propusnost sistema. Medutim, dodatni biti zaglavlja STANAG 5066 mogu zauzeti od 22% za vece pakete, do 60% za manje pakete podataka.
Na grafikonima na sl. 3 moze se uociti da sa porastom reda QAM i porastom kodne brzine FEC raste propusnost UDP protokola. Takode je zanemar-ljivo smanjenje brzine UDP u odnosu na referentnu brzinu, sto se javlja zbog uticaja MAC i IP. Uocava se da postoji neznatna razlika u propusnosti fizickog sloja i UDP protokola. Moze se ocekivati da se u radio-komunikacijama prime-njuju snazniji zastitini kodovi na kanalima sa vecim sumom kako bi se eliminisale greske nastale tokom prenosa podataka. UDP protokol obezbeduje vecu propusnost preko radio-komunikacija od TCP protokola, pogotovo u slucajevi-ma kada vreme RTT uzima vece vrednosti. Primenom pogodnih oblika zastitnog kodovanja i duzine bloka podataka sa UDP protokolom moguce je ostvariti efikasan prenos podataka preko namenskih radio-komunikacija.
<n4>
Propusnost UDP Propusnost fizickog sloja
8-PSK 16-QAM 64-QAM3/4 64-QAM5/6 Modulacija
Slika 3 - Graficki prikaz propusnosti UDP protokola i fizickog sloja u zavisnosti od vrste modulacije Figure 3 - UDP protocol and physical layer throughput versus a type of modulation
9337,50
paket1024 B paket512 B paket 128 B
72,95
9600
3600 2400 1200
Fizicka brzina podataka [bit/s]
75
0
8-PSK
Slika 4 - Propusnost UDP protokola za razlicite brzine prenosa i velicine paketa podataka Figure 4 - UDP protocol throughput for diferent transmission rates and packet sizes
Na slici 4 prikazana je zavisnost propusnosti UDP protokola od velicine paketa podataka za razlicite brzine prenosa podataka. Moze se za-kljuciti da ukoliko se IP/UDP protokol koristi sa paketima razlicite velicine i brzine prenosa, onda propusnost opada sa opadanjem velicine paketa,
(nT)
sto je izrazenije na visim brzinama prenosa. Kako veci paketi podataka imaju vecu verovatnocu pojavljivanja gresaka, to se preporucuje zastitno kodovanje radi povecanja pouzdanosti prenosa podataka.
Tabela 4 - Propusnost UDP protokola sa STANAG 5066 Table 4 - UDP protocol throughput with STANAG 5066
linijska brzina PDU velicina propusnost (b/sec) ukupno dodatnih bitova IP/UDP dodatnih bitova S5066 dodatnih bitova
9600 2048 7330 24% 1% 23%
9600 1500 5859 39% 2% 37%
9600 1024 6639 31% 3% 28%
9600 512 3898 59% 5% 54%
9600 256 2016 79% 10% 69%
9600 128 1010 89% 17% 72%
9600 64 506 95% 30% 65%
1200 2048 1027 14% 1% 13%
1200 1024 966 20% 3% 17%
1200 512 900 25% 5% 20%
1200 256 896 25% 10% 15%
1200 128 766 36% 18% 18%
1200 64 483 60% 31% 29%
Podaci u tabeli 4 ukazuju koliko dodatnih bita unosi protokol sloja veze STANAG 5066 kada se koristi UDP protokol za razlicite brzine prenosa i za razlicite velicine jedinice podataka. Podaci ukazuju na to da je na srednjim i manjim brzinama kolicina dodatnih bita STANAG 5066 zna-cajna. Tako je propusnost najveca sa vecim jedinicama podataka, dok se ona smanjuje sa smanjenjem velicine jedinice podataka pri brzinama od 9600 i 1200 b/s (STANAG 5066).
Komparacija performansi TCP i UDP protokola u TRMr
Rezultati analize transportnih protokola ukazujuju na to da TCP moze uspesno funkcionisati ako je BER manji od 10 , sto se u praksi ne moze uvek ostvariti. TCP ce veoma otezano funkcionisati ako je BER >10-3. On je osetljiv na prisustvo smetnji i sumova u primljenom signalu, sto dovodi do nepotrebnog smanjenja brzine prenosa i ponavljanja paketa podataka. U VVF komunikacijama vreme kasnjenja je malo, nekoliko desetina milisekunde, odnosno manje od jedne sekunde. U VF radio-ko-munikacijama kasnjenje moze biti znatno vece i preko 10 s. Ukoliko je RTT manje od 0,3 s, uticaj na propusnost bice znatno manji.
Interliver u terminalnim uredajima unosi kasnjenje, npr. dugi interli-ver od 4,8 s (STANAG 5066) koji u VF radio-komunikacijama unosi RTT od 43 s, (MIL-STD-188-141B) sto znatno utice na smanjenje propusnosti podataka. Da bi se omogucilo normalno funkcionisanje aplikacija, odno-sno transportnih protokola u radio-podmrezi, potrebno je koristiti klijente koje obezbeduje protokol sloja veze. Klijenti obavljaju zadatke TCP protokola u radio-podmrezi i omogucuju rad aplikacijama, te moze da se ostvari propusnost veca za 20 do 30% od propusnosti TCP protokola. Performanse TCP protokola pokazuju slabosti kada su u pitanju brzine kompletiranja poruka, veliko kasnjenje i problemi u konekciji ucesnika. TCP protokol ne podrzava visestruko i difuzni prenos podataka. Neop-hodno je postaviti optimalne vrednosti parametara TCP protokola, poseb-no pocetni period retransmisije. Za propusnost je vazna i kolicina dodat-nih bita (overhead). Velicina zaglavlja TCP/IP (za IP v4) jeste reda 40 bajta (Daglas, 2001), sto smanjuje efikasnost prenosa, jer su to dodatni biti datagrama koji u znatnoj meri zauzimaju resurse kanala. Kompresi-jom zaglavlja TCP/IP se umesto zaglavlja od 40 bajta koristi komprimo-vano zaglavlje sa samo 4 bajta, pa se time povecava efikasnost protokola. Dokumenti RFC 2507 i 2508 definisu kompresiju zaglavlja za TCP/IP i UDP protokole.
Na propusnost UDP protokola najveci uticaj imaju dodatni biti u za-glavlju i biti MAC sloja, kao i redundantni biti za korekciju gresaka. Takode, uticaj ima i primenjeni modulacioni postupak. Primena tehnika za korekciju gresaka ima efekte poboljsanja odnosa signal-sum od nekoliko decibela. S tog stanovista moguc je prijem i pri verovatnoci greske po bitu od 10-3. Iako zastitno kodovanje smanjuje propusnost podataka u radio-komunikacijama, ono je veoma znacajno sa stanovista pouzdanosti prenosa podataka, jer omogucuje prenos podataka do aplikacija bez gresaka. UDP protokol sadrzi manju kolicinu dodatnih bita od TCP protokola, zaglavlje 8 B i IP 20 B. Sa stanovista brzine prenosa poruka izmedu korisnika namenskih radio-komunikacija UDP protokol pruza bolje performanse od TCP protokola. Ukoliko postoji potreba za korekcijom gresaka onda se ovaj problem moze resiti zastitnim kodovanjem sa nekim odgovarajucim zastitinim kodom. Time se omogucuje prenos podataka i u uslovima kada verovatnoca greske po bitu iznosi i 10-3.
Zakljucak
U radu su prikazani rezultati istrazivanja uticaja TCP i UDP protokola na efikasnost namenskih radio-komunikacija, kao i mogucnosti njihove primene u namenskim radio-komunikacijama. Namenske radio-komuni-kacije unose znacajno vreme kasnjenja u toku transmisije podataka, a
CHz>
<N d
X
o >
o <N
LU 0£ ZD
o o
-J <
o
X
o
LU
I— >-
Q1
£
< -j
CD >Q
X LU I—
o
o >
zbog delovanja sumova i smetnji znatan deo podataka na prijemnoj stra-ni moze biti ostecen. U analizi propusnosti TCP protokola pokazalo se da je on osetljiv na kasnjenje i da njegova propusnost opada sa porastom vremena povratnog puta, RTT. Kako propusnost TCP-a zavisi i od vero-vatnoce gresaka po paketu (bitu) podataka, to je definisana granica vred-nosti verovatnoce greske po bitu za koje TCP moze jos uvek uspesno funkcionisati, kao i vrednosti za normalno funkcionisanje TCP. Kako se u radio-komunikacijma, posebno u VF radio-komunikacijama, moze oceki-vati vece kasnjenje i vece verovatnoce gresaka po paketu podataka, to se sa TCP protokolom u takvim uslovima ne moze ostvariti veca propusnost, te ce i propusnost radio-komunikacija biti mala. Zakljucujemo da je za TCP protokol neophodan radio-kanal sa malim postotkom gresaka u prenosu i malim kasnjenjem RTT, sto se u namenskim radio-komunikaci-jama ne moze ocekivati.
UDP protokol nije zavisan od RTT, zato sto je to protokol bez konek-cije i bez potvrdivanja prijema. Greske koje nastaju u toku prenosa podataka mogu se korigovati zastitnim kodovanjem, kao sto su konvolucioni ili blok kodovi. UDP protokolom ostvaruje se veca propusnost i manje kasnjenje podataka u odnosu na TCP protokol. Sa UDP protokolom ostvaruje se veca propusnost namenskih radio-komunikacija.
Literatura
Chen, K., Xue, Y., Shah, S., & Nahrstedt, K. 2004. Understanding bandwith-delay product in mobile ad hoc networks. U Computer Communications. Department of Computer Science, University of Illiionis.
Daglas, C. 2001. Povezivanje mreza TCP/IP principi, protokoli i arhitektura. Beograd: CET. prevod IV izdanja.
Johnson, E., Balakrishnan, M., & Tang, Z. 2003. Impact of turnaround time on wireless MAC protocols. U: Military Communications Conference, MILCOM '03. IEEE.
Mathis, M., Semke, J., & Mahdavi, J.J. 1997. The Macroscopic Behavior of the TCP Congestion Avoidance Algorithm. ACM SIGCOMM Computer Communication Review, 5, str. 27.
MIL-STD-188-141B, Interoperability and Performance Standards for Medium and High Frequency Radio Systems (2013) Preuzeto sa http://www.fhlink.com/standards/ALE/ALE_standard_188_141B.pdf 2013 Feb 13.
Nedeljkovic, L. 2004. "Adaptivni i automatski VF radio-komnikacioni sistem",. Vojnotehnicki glasnik, 52(2)(2), str. 182-193. Preuzeto sa http://scindeks.ceon.rs/article.aspx?artid=0042-84690402182N
STANAG 5066, V 1.2, NATO Standardization Agreement: Profile for Maritime High Frequency (HF) Radio Data Communications (2013) Preuzeto sa http://www.everyspec.com 2013 Feb 12.
Tanebaum, S. 2005. Racunarske mreze, 4th. Mikro knjiga.
IMPACT OF TRANSPORT LAYER PROTOCOLS ON THE EFFICIENCY OF SPECIAL PURPOSE RADIO-COMMUNICATIONS
Col Ljubisa S. Nedeljkovic, (ret) Belgrade
FIELD: Telecommunications ARTICLE TYPE: Professional Paper
Summary:
The efficiency of special purpose radio-communications depends on transport layer protocols. Meny factors have an impact on special purpose radio-communications efficiency, as well as TCP and UDP protocols. This paper presents the transport protocols throughput analysis in the HF and VHF radio-communications versus RTT and packet error rate probability. This paper considers a posibility of the application of TCP and UDP protocols in special purpose radiocommunications. The following factors will be considered: RTT, Round Trip Time, data packet size, window size and bit error rate. It can be seen from the analysis which transport protocol is the most suitable for special purpose radio-networks.
TCP throughput
The TCP is a connection-oriented protocol with a capability of retransmissions and acknowledgement. The TCP protocol throughput versus Round Trip Time and windows size has been considered. The TCP throughput depends on RTT - when the RTT increases, then the throughput decreases. The RTT has a value up to 9 s. Then the article considers the TCP throughput versus the packet error rate, where for a maximum bit error rate of 103 the TCP throughput is very bad. The BER valuesof more than 10 3 are not apropriate for the TCP, since the throughput is then very small.
UDP throughput
The UDP is the other transport layer services alternative. The UDP is a connectionless protocol with error detection. The UDP troughput depends on overhead bits and the type of modulation.The UDP has fewer overhead (nondata) bits than the TCP, header 8 B and IP header 20 B. The UDP throughput is close to the equal transsmision rate of the physical layer.
Performance comparation between the TCP and the UDP in the tactical radio-network
TCPs are successful when the BER is from 10-5 to 10-6. If the RTT is longer than 10 3, the TCP will be dificult to operate. A delay in the HF and VHF radio-communications may be long and the TCP
throughput is very slow. When the RTT is shorter than 0.3 s, the TCP throughput is good. If the RTT increases beyond 1s, the TCP throughput rapidly decreases.
The UDP is a connectionless protocol, without acknowledgement. c5 The UDP protocol is independent of the RTT due to its connection-less
behavior, i.e. due to the abdication od reverse link acknowledgement signalling. The UDP throughput is approximately several percent less than the physical throughput due to the overhead.
>
o CM
o;
IE Conclusion
R
OU The TCP is not a suitable transport protocol for special purpose
CL radio-communications with large amounts of bit-error rate and long
< RTT. Its throughput in that condition will be small. The performance of
^ the UDP protocol in special purpose radio-communications is better
x than the performance of the TCP protocol. Its thrughput is independent
w of the RTT due to its connection-less behavior. The UDP is suitable for
> the transport protocol for special purpose radio-communications. RY
<c Key words: round trip time; UDP protocol; TCP protocol; bit error rate; throughput; radio communication.
^ Datum prijema clanka/Paper received on: 30. 05. 2013.
Datum dostavljanja ispravki rukopisa/Manuscript corrections submitted on: 03. 11. 2013.
— Datum konacnog prihvatanja clanka za objavljivanje/ Paper accepted for publishing on:
■O 05. 11. 2013.
z x
LU I— O z
o >
(rn)
