Bornova: Hücresel telsiz ağlar için yeni bir tıkanıklık denetim algoritması
Bornova: A new congestion control algorithm for cellular networks
Yazar: HAKAN AKGÜN
Danışman: PROF. DR. MEHMET EMİN DALKILIÇ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uluslararası Bilgisayar Ana Bilim Dalı / Bilgi Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: 4G = Fourth-Generation Wireless Telephone Technology ; Hücresel ağlar = Cellular networks ; Mobil internet = Mobile internet ; TCP = TCP ; TCP/IP = TCP/IP

Özet:
Bu tezde, tıkanıklık kontrolü protokollerinde kullanılan algoritmaların nasıl çalıştığını anlamak, farklı koşullarda hangi sonuçları verdiği karşılaştırmak ve bu algoritmalardan daha iyi sonuçlar alabilecek bir algoritma tasarımı amaçlanmıştır. Literatürdeki çalışmalarda sınırlı sayıda algoritma ile belirli koşullarda karşılaştırmalar yapılmıştır. Bu tarz karşılaştırmalar ile çıkan sonuçlar incelenmiştir. Bu araştırmalar ışığında, literatürde bütün algoritmaların bulunduğu bir deneme ortamı bulunamamıştır. Sonuçların genelde belirli bir ortam özelinde iyi olduğu ve ortam koşullarına göre bazı algoritmaların denendiği ya da önerildiği görülmüştür. Bu tez çalışmasında gerçekçi koşullarda bir karşılaştırma gerçekleştirilebilmesi için Türkiye'nin önde gelen büyük operatörlerinden birinin İletim Kontrol Protokolü (Transmission Control Protocol, TCP) ortalama değerlerinden elde edilen veriler kullanıldı. Günümüzde var olan uygulamaları destekleyecek şekilde, gelecek olası teknolojileri içermesini de hedefleyerek kablolu veya kablosuz ağları kapsayabilecek (2G, 3G, LTE) bir tıkanıklık algoritması gerçekleştirildi. Farklı koşulları kapsayan ve test edilen çoğu koşulda daha iyi sonuç sağlayan bir algoritma bu tez kapsamında geliştirilmiş ve tartışılmıştır. Bu amaçla 1, 20 ve 80 kullanıcı sayısı, 3 farklı erişim teknolojisinde elde edilen temel değişkenlere göre, 2 farklı MTU büyüküğü (134, 1506 byte), 2 oturum süresi için (10 ve 61 saniye) simülasyonlar yapılmıştır. Tasarlanan algoritma, farklı koşullarda karşı tarafa iletilen veri miktarı bazındaki karşılaştırmalarda mevcut tıkanıklık algoritmalarından daha iyi sonuçlar vermiştir.  Böylece birçok farklı ortam altında hızlı ve güvenilir bir algoritma tasarlanmıştır. Bu çalışmanın sonucu, doğal olarak tıkanıklık kontrol algoritması araştırması konusunda açık bir alan olduğunu daha iyi gösterecek ve ağ tıkanıklığı sorununun ana sorunlarının, güçlüklerinin ve olası çözümlerinin daha iyi bir resmini çizecektir.

Abstract:
In this thesis, it was aimed to understand how algorithms used in congestion control protocols operate, to compare their performance using different network environments, and to design an algorithm with an improved performance. The presence of limited algorithms available in the existent literature which were used at robust conditions constitutes a lack of a trial environment where all algorithms were compared. While some of these algorithms were performed well under certain conditions, some recommendations were also made depending on the environmental conditions.  In order to provide congestion control algorithms that perform well under more realistic dynamic network conditions, Transmission Control Protocol (TCP) data used in this thesis were extracted from one of the leading telecom operators in Turkey. The properties of networks with different structures were also investigated. The identified environment variables throughout this thesis were tested on the simulator by using different algorithms. In this thesis, an algorithm that could consist different network conditions and provide better performance results in many conditions was designed and discussed, and suggestions were made accordingly where necessary. To this end, evaluations were made with 1, 20, and 80 users, 3 different access technologies (according to packet loss, delay, and bandwidth), 2 different MTU sizes (134, 1506 bytes), 2 different time periods (10 and 61 seconds). The results obtained from this thesis were performed better than the general averages and managed to stay above the average in different network conditions. The result of this study will naturally strengthen the directions of congestion control algorithm research and traces a better picture of major issues, challenges, and possible solutions of the network congestion problem.