Quic delay control

QUIC è un protocollo che si basa su UDP (User Datagram Protocol) a livello di implementazione a differenza del TCP (implementato nel kernel), il controllo di congestione in QUIC/UDP avviene a livello applicativo. Il TCP classico aspetta di perdere un pacchetto per rallentare. Quic effettua un controllo migliore, perché monitora il ritardo, se esso aumenta significa che la coda si sta riempiendo e quindi bisogna rallentare prima di perdere dei pacchetti (buffer overflow).

Definiamo i seguenti protagonisti:

• S: Sender (Mittente)
• R: Receiver (Ricevitore)
• $t_i$: Istante di tempo del pacchetto $i$.
• OWD (One Way Delay): Ritardo a senso unico ($T_{fw}$ - time forward).

La metrica chiave è l’OWDV (One Way Delay Variation), calcolata come la differenza tra il ritardo del pacchetto attuale e quello precedente.

$$OWDV=OW{D}_{(i+1)}-OW{D}_{(i)}$$

Espandendo la formula con i timestamp di invio ($S$) e ricezione ($R$):

$$OWDV=(t_{i+1}^R-t_{i+1}^S)-(t_i^R-t_i^S)$$

Raggruppando i termini per capire cosa accade fisicamente:

$$\text{OWDV}=\underset{\text{Intervallo al Ricevitore}}{\underbrace{(t_{i+1}^R-t_i^R)}}-\underset{\text{Intervallo al Mittente}}{\underbrace{(t_{i+1}^S-t_i^S)}}$$

Stiamo confrontando l’intervallo di tempo tra l’arrivo dei pacchetti al ricevitore con l’intervallo di invio del mittente.

Interpretazione dei Risultati

• $=0$ (Ritardo costante): La rete è stabile. L’intervallo di ricezione è identico a quello di invio.

• $>0$ (Ritardo in aumento): L’intervallo al ricevitore è più grande di quello al mittente.

  • Significato: La rete sta “dilatando” i tempi. Si stanno accumulando code nei router (il pacchetto $i+1$ ha messo più tempo del pacchetto $i$). Si sta formando una coda.

• $<0$ (Ritardo in diminuzione): La coda si sta svuotando.

Algoritmo di Controllo (Delay Control)

Il sistema utilizza una soglia per decidere come comportarsi.

1. Misurazione: Si misura costantemente il ritardo (OWD).
2. Soglia: Si definisce una soglia di ritardo massimo accettabile: $OW{D}_{th}$ (Threshold).
3. Confronto e Azione:

Condizione	Stato della Rete	Azione
$OWD<OW{D}_{th}$	La rete è libera.	Possiamo aumentare la velocità di invio.
$OWD\ge OW{D}_{th}$	Il “tubo” fisico è pieno, le code si riempiono troppo.	Bisogna ridurre la velocità.

Quando $OWD\ge OW{D}_{th}$, si applica il seguente settaggio:

$$cwnd=BWE\cdot RT{T}_{min}$$ $$ssthresh=cwnd$$

• $cwnd$: Congestion Window (finestra di congestione).
• $BWE$: Bandwidth Estimate (stima della banda disponibile).
• $RT{T}_{min}$: Round Trip Time minimo osservato (che corrisponde al tempo di viaggio senza code).