Broadband Internet Performance: A View from the Gateway - - PowerPoint PPT Presentation

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broadband internet performance a view from the gateway
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Broadband Internet Performance: A View from the Gateway - - PowerPoint PPT Presentation

Mar 24, 2024 168 likes •427 views

Broadband Internet Performance: A View from the Gateway Srikanth Sundaresan, Walter de Donato, Nick Feamster, Renata Teixeira, Sam Crawford,

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Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡ ¡ A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡

Srikanth ¡Sundaresan, ¡Walter ¡de ¡ ¡Donato, ¡ ¡ Nick ¡Feamster, ¡Renata ¡Teixeira, ¡ ¡ Sam ¡Crawford, ¡Antonio ¡Pescapè ¡

Georgia ¡Tech ¡ University ¡of ¡Napoli ¡ CNRS/UPMC ¡Sorbonne ¡Universités ¡ SamKnows ¡

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What ¡Affects ¡Broadband ¡ Performance? ¡

  • NoQon ¡of ¡performance ¡is ¡fuzzy ¡

– What ¡metrics ¡should ¡we ¡measure? ¡ – How ¡to ¡measure ¡them? ¡

  • Important ¡for ¡regulators, ¡consumers, ¡ISPs, ¡content ¡

providers ¡

– 500ms ¡delay ¡causes ¡20% ¡decrease ¡in ¡Google ¡search ¡traffic ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡IRTF ¡ANRP, ¡Atlanta, ¡November ¡2012 ¡

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Accurate ¡Measurements ¡are ¡Difficult ¡

End ¡host ¡measurements ¡are ¡not ¡con/nuous, ¡ and ¡affected ¡by ¡confounding ¡factors ¡

Last ¡Mile ¡ ISP ¡Network ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡IRTF ¡ANRP, ¡Atlanta, ¡November ¡2012 ¡

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The ¡Case ¡For ¡the ¡Gateway ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡IRTF ¡ANRP, ¡Atlanta, ¡November ¡2012 ¡

4 ¡ Actual ¡Service ¡plan: ¡ AT&T ¡DSL ¡3 ¡Mbps ¡ Down, ¡384 ¡Kbps ¡Up ¡ Measured ¡average: ¡2.85 ¡Mbps ¡Down, ¡ 338 ¡Kbps ¡Up ¡

Gateway ¡enables ¡periodic ¡measurements, ¡and ¡ can ¡account ¡for ¡confounding ¡factors ¡

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The ¡Deployments ¡

  • Breadth: ¡The ¡FCC/SamKnows ¡study ¡

– 7,800 ¡gateways, ¡18 ¡ISPs, ¡mulQple ¡service ¡plans ¡

  • Depth: ¡The ¡BISmark ¡study ¡

– 120+ ¡gateways ¡in ¡28 ¡countries ¡worldwide, ¡periodic ¡ and ¡on-­‑demand ¡measurements ¡

SamKnows/BISmark ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡IRTF ¡ANRP, ¡Atlanta, ¡November ¡2012 ¡

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Last ¡Mile ¡ Internet ¡

Nearby ¡Server ¡

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Results: ¡Overview ¡

  • Throughput: ¡

– Depending ¡on ¡technique, ¡results ¡can ¡vary ¡up ¡to ¡25% ¡ – Traffic ¡shaping ¡varies ¡across ¡users, ¡affects ¡results ¡

  • Latency: ¡

– Access ¡link ¡characterisQcs ¡introduce ¡loss/latency/ throughput ¡trade-­‑offs ¡ – Modem ¡buffers ¡can ¡induce ¡latencies ¡up ¡to ¡10 ¡seconds ¡

  • ApplicaQon ¡Performance ¡– ¡Web: ¡

– Latency ¡becomes ¡bodleneck ¡beyond ¡16 ¡Mbits/s ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡IRTF ¡ANRP, ¡Atlanta, ¡November ¡2012 ¡

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Results: ¡Overview ¡

  • Throughput: ¡

– Depending ¡on ¡technique, ¡results ¡can ¡vary ¡up ¡to ¡25% ¡ – Traffic ¡shaping ¡varies ¡across ¡users, ¡affects ¡results ¡

  • Latency: ¡

– Access ¡link ¡characterisQcs ¡introduce ¡loss/latency/ throughput ¡trade-­‑offs ¡ – Modem ¡buffers ¡can ¡induce ¡latencies ¡up ¡to ¡10 ¡seconds ¡

  • ApplicaQon ¡Performance ¡– ¡Web: ¡

– Latency ¡becomes ¡bodleneck ¡beyond ¡16Mbits/s ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡IRTF ¡ANRP, ¡Atlanta, ¡November ¡2012 ¡

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InterpreQng ¡Throughput ¡Results ¡

Different ¡techniques ¡measure ¡different ¡ ¡ aspects ¡of ¡throughput ¡

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Traffic ¡Shaping: ¡PowerBoost ¡

  • Cable ¡companies ¡adverQse ¡“PowerBoost” ¡

– Short ¡bursts ¡of ¡high ¡bandwidth ¡

  • Non-­‑existent ¡in ¡DSL ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡IRTF ¡ANRP, ¡Atlanta, ¡November ¡2012 ¡

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Traffic ¡Shaping ¡Varies ¡Across ¡Users ¡

Short-­‑term ¡throughput ¡significantly ¡different ¡ from ¡sustainable ¡throughput ¡ ¡

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Results: ¡Overview ¡

  • Throughput: ¡

– Depending ¡on ¡technique, ¡results ¡can ¡vary ¡up ¡to ¡25% ¡ – Traffic ¡shaping ¡varies ¡across ¡users, ¡affects ¡results ¡

  • Latency: ¡

– Access ¡link ¡characterisQcs ¡introduce ¡loss/latency/ throughput ¡trade-­‑offs ¡ – Modem ¡buffers ¡can ¡induce ¡latencies ¡up ¡to ¡10 ¡seconds ¡

  • ApplicaQon ¡Performance ¡– ¡Web: ¡

– Latency ¡becomes ¡bodleneck ¡beyond ¡16 ¡Mbits/s ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡IRTF ¡ANRP, ¡Atlanta, ¡November ¡2012 ¡

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Latency ¡Measurements ¡

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Parameter ¡ What ¡it ¡captures ¡

End-­‑to-­‑end ¡ ¡

Latency ¡to ¡nearby ¡server ¡

Last-­‑mile ¡

Latency ¡to ¡edge ¡of ¡ISP ¡network ¡

Under ¡Load ¡

Buffer ¡delays ¡due ¡to ¡cross ¡traffic ¡

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DSL ¡last-­‑mile ¡latencies ¡can ¡be ¡very ¡high ¡– ¡ ¡ 20% ¡of ¡users ¡> ¡40ms ¡for ¡some ¡ISPs ¡ ¡ ¡

Impact ¡of ¡Last-­‑mile ¡on ¡Latency ¡

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Cable ¡ISPs ¡ DSL ¡ISPs ¡

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DSL ¡Interleaving ¡Affects ¡Latency ¡

9 ¡ 8 ¡ 7 ¡ 6 ¡ 5 ¡ 4 ¡ 3 ¡ 2 ¡ 1 ¡

Fastpath ¡is ¡suscepQble ¡to ¡bursty ¡loss ¡

9 ¡ 6 ¡ 3 ¡ 8 ¡ 5 ¡ 2 ¡ 7 ¡ 4 ¡ 1 ¡

Fastpath ¡sends ¡data ¡in ¡order, ¡can ¡recover ¡from ¡single ¡losses ¡ Interleaving ¡sends ¡data ¡out-­‑of-­‑order, ¡can ¡recover ¡from ¡bursty ¡loss ¡ ¡

Fastpath ¡vs. ¡Interleaved ¡last-­‑mile ¡data ¡path ¡

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Extra ¡Delay ¡

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Example: ¡Latency-­‑Throughput ¡ Tradeoff ¡

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User ¡2: ¡high ¡latency, ¡low ¡loss ¡ User ¡1: ¡low ¡latency, ¡high ¡loss ¡

Throughput ¡(Mbits/s) ¡ Latency ¡(ms) ¡ 10 ¡ 2.5 ¡ 2.2 ¡ 30 ¡

Both ¡users ¡have ¡ same ¡service ¡plan ¡ Interleaving ¡ decreases ¡loss, ¡ increases ¡latency, ¡ improves ¡throughput ¡

Interleaving ¡creates ¡a ¡trade-­‑off ¡between ¡ latency ¡and ¡throughput ¡

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Modem ¡Buffers ¡are ¡Too ¡Large ¡

Service ¡plans ¡can ¡interact ¡badly ¡with ¡ ¡ modem ¡buffers ¡

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10 ¡seconds! ¡

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Results: ¡Overview ¡

  • Throughput: ¡

– Depending ¡on ¡technique, ¡results ¡can ¡vary ¡up ¡to ¡25% ¡ – Traffic ¡shaping ¡varies ¡across ¡users, ¡affects ¡results ¡

  • Latency: ¡

– Access ¡link ¡characterisQcs ¡introduce ¡loss/latency/ throughput ¡trade-­‑offs ¡ – Modem ¡buffers ¡can ¡induce ¡latencies ¡up ¡to ¡10 ¡seconds ¡

  • ApplicaQon ¡Performance ¡– ¡Web: ¡

– Latency ¡becomes ¡bodleneck ¡beyond ¡16 ¡Mbits/s ¡

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ImplicaQons: ¡Web ¡Performance ¡

Page ¡load ¡/mes ¡can ¡exceed ¡3 ¡seconds ¡– ¡ ¡ even ¡for ¡popular ¡sites ¡

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More ¡Throughput ¡Isn’t ¡Everything ¡

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Page ¡load ¡/mes ¡stop ¡improving ¡above ¡ about ¡8-­‑16 ¡Mbit/s ¡

Page ¡load ¡/mes ¡stop ¡ improving ¡

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Last-­‑Mile ¡Latency ¡Maders ¡

Page ¡load ¡/mes ¡increase ¡with ¡last ¡mile ¡latency ¡

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Results: ¡Summary ¡

  • Throughput: ¡

– Depending ¡on ¡technique, ¡results ¡can ¡vary ¡up ¡to ¡25% ¡ – Traffic ¡shaping ¡varies ¡across ¡users, ¡affects ¡results ¡

  • Latency: ¡

– Access ¡link ¡characterisQcs ¡introduce ¡loss/latency/ throughput ¡trade-­‑offs ¡ – Modem ¡buffers ¡can ¡induce ¡latencies ¡up ¡to ¡10 ¡seconds ¡

  • ApplicaQon ¡Performance ¡– ¡Web: ¡

– Latency ¡becomes ¡bodleneck ¡beyond ¡16 ¡Mbits/s ¡

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Future ¡Work ¡

  • Performance ¡monitoring ¡from ¡the ¡edge ¡

– Effect ¡of ¡peering ¡on ¡performance ¡ – Effect ¡of ¡CDN ¡locaQon, ¡traffic ¡engineering ¡on ¡ applicaQon ¡performance ¡ – Effect ¡of ¡home ¡wireless ¡networks ¡on ¡performance ¡

  • Improve ¡end-­‑host ¡performance ¡

– How ¡can ¡we ¡minimize ¡the ¡effect ¡of ¡last ¡mile ¡ bodlenecks? ¡ ¡

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h`p://projectbismark.net ¡ h`p://www.samknows.com ¡

srikanth@gatech.edu ¡

Interested ¡in ¡a ¡BISmark ¡router? ¡Interested ¡in ¡contribu/ng? ¡

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Previous ¡Studies ¡

  • Measurement ¡from ¡outside ¡

– Dischinger ¡et ¡al ¡[1] ¡iniQated ¡measurements ¡from ¡wide ¡ area ¡server ¡ – Indirect ¡measurements, ¡not ¡conQnuous ¡

  • Measurements ¡from ¡inside ¡

– Endhost ¡based ¡measurements ¡

– Grenouille ¡[2], ¡Netalyzr ¡[3] ¡

– Can’t ¡account ¡for ¡confounding ¡factors ¡

¡ ¡ [1] ¡Characterizing ¡ResidenQal ¡Broadband ¡Networks ¡IMC ¡2007 ¡ [2] ¡hdp://www.grenouille.com ¡ [3] ¡hdp://netalyzr.icsi.berkeley.edu ¡Netalyzr: ¡IlluminaQng ¡the ¡Network ¡Edge ¡IMC ¡2010 ¡

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