The diversity of network applications over the Internet has propelled researchers to rethink the strategies in the transport layer protocols. Current applications either use UDP without end-to-end congestion control mechanisms or, more commonly, use TCP. TCP continuously probes for bandwidth even at network steady state and thereby causes variation in the transmission rate and losses. This thesis proposes TCP Carson, a modification of the window-scaling approach of TCP Reno to suit long-lived flows using loss-events as indicators of congestion. We analyzed and evaluated TCP Carson using NS-2 over a wide range of test conditions. We show that TCP Carson reduces loss, improves throughput and reduces window-size variance. We believe that this adaptive approach will improve both network and application performance.

The explosive growth of the Internet during the last few years, has been propelled by the TCP/IP protocol suite and the best effort packet forwarding service. However, quality of service (QoS) is far from being a reality especially for multimedia services like video streaming and video conferencing. In the case of wireless and mobile networks, the problem becomes even worse due to the physics of the medium, resulting into further deterioration of the system performance. Goal of this dissertation is the systematic development of comprehensive models that jointly characterize the performance of transport protocols and media delivery in heterogeneous wireless networks. At the core of our novel methodology, is the use of analytical models for driving the design of media transport algorithms, so that the delivery of conversational and non-interactive multimedia data is enhanced in terms of throughput, delay, and jitter. More speciffically, we develop analytical models that characterize the throughput and goodput of the transmission control protocol (TCP) and the transmission friendly rate control (TFRC) protocol, when CBR and VBR multimedia workloads are considered. Subsequently, we enhance the transport protocol models with new parameters that capture the playback buffer performance and the expected video distortion at the receiver. In this way a complete end-to-end model for media streaming is obtained. This model is used as a basis for a new algorithm for rate-distortion optimized mode selection in video streaming appli- cations. As a next step, we extend the developed models for the aforementioned protocols, so that heterogeneous wireless networks can be accommodated. Subsequently, new algorithms are proposed in order to enhance the developed media streaming algorithms when heterogeneous wireless networks are also included. Finally, the aforementioned models and algorithms are extended for the case of concurrent multipath media transport over several hybrid wired/wireless links.

Για περιοχές με μικρή ή καθόλου επίγεια τηλεπικοινωνιακή υποδομή η επικοινωνία μέσω δορυφορικής σύνδεσης είναι μία αποτελεσματική και λογικού κόστους λύση. Το DVB-RCS (Digital Video Broadcast - Return Channel System) standard επιτρέπει την αμφίδρομη μετάδοση IP κίνησης πάνω από δορυφορικό κανάλι κάνοντας έτσι δυνατή την VoIP επικοινωνία μέσω δορυφόρου. Η μετάδοση VoIP μέσω μιας δορυφορικής σύνδεσης όμως, μπορεί προκαλέσει ορισμένα προβλήματα τόσο στην ίδια την ποιότητα της VoIP συνδιάλεξης, όσο και σε άλλες υπηρεσίες που ενδεχομένως μοιράζονται με τις VoIP ροές το διαθέσιμο εύρος ζώνης του δορυφορικού καναλιού. Η διπλωματική αυτή εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη και ανάπτυξη end to end μηχανισμών ελέγχου του ρυθμού κωδικοποίησης και μετάδοσης στα VoIP τερματικά τηλέφωνα ανάλογα με τον βαθμό συμφόρησης του καναλιού, ώστε να αξιοποιείται πιο αποτελεσματικά το διαθέσιμο εύρος ζώνης του καναλιού μετάδοσης (δορυφορικού ή μη), να αντιμετωπίζεται ενδεχόμενη συμφόρησή του, να βελτιώνεται η ποιότητα της συνδιάλεξης, να αυξάνεται ο μέγιστος αριθμός των ταυτόχρονων συνδιαλέξεων για ένα δεδομένο εύρος ζώνης και να εξασφαλίζεται ο δίκαιος διαμοιρασμός του διαθέσιμου εύρους ζώνης ανάμεσα στις TCP και VoIP ροές. Σε αυτά τα πλαίσια αρχικά εξετάζονται οι παράγοντες που επιδρούν στην ποιότητα της VoIP υπηρεσίας, παρουσιάζονται ορισμένοι τρόποι για την αξιολόγηση της και γίνεται μελέτη της χρήσης του TFRC (TCP- Friendly Rate Control) μηχανισμού σε VoIP εφαρμογές. Προτείνεται ένας νέος, πολύ απλός στην υλοποίηση, μηχανισμός ελέγχου μετάδοσης για VoIP ροές, που αντιθέτως με τους υπάρχοντες μηχανισμούς, στοχεύει ταυτόχρονα στην βελτίωση της ποιότητας της συνδιάλεξης και στην φιλικότητα προς τις TCP ροές. Αναλύονται επίσης η δομή, η λειτουργία και ορισμένα θέματα υλοποίησης του VoIP τερματικού συστήματος που αναπτύχθηκε (σε μορφή λογισμικού) στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας και που υλοποιεί τον προτεινόμενο μηχανισμό ελέγχου μετάδοσης. / For areas with limited or no terrestrial telecommunication infrastructure, communication via satellite is a cost effective alternative. The DVB-RCS (Digital Video Broadcast - Return Channel System) standard supports the bidirectional transmission of IP data, making VoIP communication via satellite possible. However, the transmission of VoIP through a satellite link raises some serious issues concerning the VoIP quality of service and the plain functionality of other applications that might share the same link with the VoIP flows. This thesis focuses in the study and the development of end to end rate control mechanisms in VoIP terminal phones, which mechanisms can enhance the utilization of the available channel (satellite or not) bandwidth, tackle potential congestion, enhance the conversational quality, increase the maximum number of simultaneous VoIP conversations for a given bandwidth, and ensure that bandwidth is being fairly shared between TCP and VoIP flows. The factors that affect the VoIP quality of service, the ways this quality can be evaluated and the use of TFRC (TCP- Friendly Rate Control) mechanism in VoIP are discussed. A new, easy-to-implement rate control mechanism which, in contrast to the existing mechanisms, targets on both conversational quality enhancement and TCP friendliness is proposed. Finally, some implementation issues, regarding the VoIP terminal software system that it has been developed as part of this thesis and implements the proposed rate control mechanism, are discussed.

No description available.