Análise de desempenho e consumo de energia de parâmetros TCP/IP em dispositivos móveis

Abstract

Nos últimos anos, os dispositivos móveis (principalmente smartphones e tablets) tornaram-se muito populares, sendo responsáveis por uma parte significativa do tráfego da Internet. Nesses dispositivos, os serviços multimídia, tal como streaming de vídeo sobre HTTP, são comumente adotados e o protocolo TCP é o padrão para garantir a transmissão confiável de dados, independentemente da taxa de transmissão da rede, atraso, duplicação ou reordenamento de segmento. Não obstante, as necessidades de desempenho de transmissão das aplicações, bem como os avanços nas tecnologias de rede, resultaram em velocidades de transmissão cada vez maiores, muito além do propósito para o qual o TCP foi originalmente projetado. Para atenuar esse problema, várias modificações foram feitas nesse protocolo – chamadas extensões para alto desempenho – com a finalidade de melhorar a utilização da largura de banda oferecida pelas tecnologias de rede de alta velocidade como, por exemplo, Wi-Fi, WCDMA (3G) e LTE (4G). O consumo de energia dos dispositivos móveis é outra grande preocupação devido à baixa capacidade de as baterias proverem energia para esses dispositivos, com destaque para as aplicações de streaming que são responsáveis por grande parte desse consumo. Assim, modificações em tecnologias de rede e parâmetros do TCP podem resolver problemas de desempenho, bem como influenciar no consumo de energia. Esta dissertação avalia a influência de parâmetros TCP/IP configuráveis no desempenho e no consumo de energia em smartphone Android, adotando o serviço de streaming de vídeo sobre HTTP como carga de trabalho. Para isso, os seguintes fatores são avaliados: (i) tecnologia de rede; (ii) a largura de banda da rede; e (iii) importantes parâmetros do protocolo TCP (incluindo extensões para alto desempenho deste protocolo). Os resultados são obtidos a partir da realização de três experientos (utilizando DoE) em que o primeiro serve para selecionar, dentre os fatores inicialmente elencados, quais são críticos no tocante ao desempenho. O segundo avalia os fatores selecionados a partir do experimento anterior, considerando desempenho e consumo de energia. Já o terceiro e último experimento considera os mesmos fatores, níveis e métricas do segundo, mas abrange a injeção de perda de pacote e atraso na rede com a intenção de avaliar a influência dos parâmetros TCP/IP configuráveis em redes com essas características. Os resultados experimentais mostram que a largura de banda é altamente influente no desempenho de dispositivos móveis. A tecnologia de rede tem grande atuação no desempenho e no consumo de energia e alguns parâmetros TCP podem influenciar nessas métricas.