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

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

Oct 06, 2022 40 likes •272 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? ¡

  • Important ¡for ¡regulators, ¡consumers, ¡ISPs ¡
  • NoQon ¡of ¡performance ¡is ¡fuzzy ¡

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

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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Accurate ¡Measurements ¡are ¡Difficult ¡

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

Home ¡Network: ¡AT&T ¡DSL ¡ ¡ 6 ¡Mbps ¡Down, ¡512 ¡Kbps ¡Up ¡ Last ¡Mile ¡ ISP ¡Network ¡

speedtest.net: ¡4.4 ¡Mbps, ¡140 ¡Kbps ¡ Netalyzr: ¡4.8 ¡Mbps, ¡430 ¡Kbps ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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The ¡Case ¡For ¡the ¡Gateway ¡

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

Home ¡Network: ¡AT&T ¡DSL ¡ ¡ 6 ¡Mbps ¡Down, ¡512 ¡Kbps ¡Up ¡ Last ¡Mile ¡ ISP ¡Network ¡

speedtest.net: ¡4.4 ¡Mbps, ¡140 ¡Kbps ¡ Netalyzr: ¡4.8 ¡Mbps, ¡430 ¡Kbps ¡ Gateway: ¡5.6 ¡Mbps, ¡460 ¡Kbps ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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ContribuQons ¡

  • Study ¡of ¡access ¡networks ¡from ¡the ¡gateway ¡
  • Insight ¡into ¡how ¡to ¡benchmark ¡performance ¡

– Effect ¡of ¡measurement ¡technique, ¡traffic ¡shaping ¡ – Effect ¡of ¡access ¡link ¡properQes, ¡home ¡equipment ¡

  • Insight ¡into ¡broadband ¡performance ¡

– Consistency ¡of ¡performance ¡ – Loss, ¡ji`er, ¡Qme-­‑of-­‑day ¡effects ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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The ¡Deployments ¡

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

– 4,000 ¡gateways, ¡16 ¡ISPs, ¡mulQple ¡service ¡plans ¡

  • Depth: ¡The ¡BISmark ¡study ¡

– 16 ¡gateways ¡in ¡Atlanta, ¡on-­‑demand ¡measurements ¡

  • DuraQon: ¡Dec ¡2010 ¡– ¡Jan ¡2011 ¡

SamKnows/BISmark ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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Last ¡Mile ¡ Internet ¡

Nearby ¡Server ¡

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Results: ¡Overview ¡

  • Throughput ¡measurement ¡technique ¡depends ¡
  • n ¡usage ¡scenario ¡
  • Traffic ¡shaping ¡is ¡highly ¡variable ¡across ¡users ¡
  • Access ¡link ¡characterisQcs ¡affect ¡performance ¡
  • Modem ¡buffers ¡induce ¡high ¡latency ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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Results: ¡Overview ¡

  • Throughput ¡measurement ¡technique ¡depends ¡
  • n ¡usage ¡scenario ¡
  • Traffic ¡shaping ¡is ¡highly ¡variable ¡across ¡users ¡
  • Access ¡link ¡characterisQcs ¡affect ¡performance ¡
  • Modem ¡buffers ¡induce ¡high ¡latency ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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InterpreQng ¡Throughput ¡Results ¡

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

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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Results: ¡Overview ¡

  • Throughput ¡measurement ¡technique ¡depends ¡
  • n ¡usage ¡scenario ¡
  • Traffic ¡shaping ¡is ¡highly ¡variable ¡across ¡users ¡
  • Access ¡link ¡characterisQcs ¡affect ¡performance ¡
  • Modem ¡buffers ¡induce ¡high ¡latency ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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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 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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Traffic ¡Shaping ¡Varies ¡Across ¡Users ¡

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

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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Results: ¡Overview ¡

  • Throughput ¡measurement ¡technique ¡depends ¡
  • n ¡usage ¡scenario ¡
  • Traffic ¡shaping ¡is ¡highly ¡variable ¡across ¡users ¡
  • Access ¡link ¡characterisQcs ¡affect ¡performance ¡
  • Modem ¡buffers ¡induce ¡high ¡latency ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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Latency ¡Measurements ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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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 ¡

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

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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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 ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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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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Results: ¡Overview ¡

  • Throughput ¡measurement ¡technique ¡depends ¡
  • n ¡usage ¡scenario ¡
  • Traffic ¡shaping ¡is ¡highly ¡variable ¡across ¡users ¡
  • Access ¡link ¡characterisQcs ¡affect ¡performance ¡
  • Modem ¡buffers ¡induce ¡high ¡latency ¡

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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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Conclusion ¡

  • The ¡gateway ¡provides ¡unique ¡insight ¡into ¡

home ¡network ¡

  • Throughput ¡measurements ¡are ¡affected ¡by ¡

measurement ¡technique, ¡shaping ¡

  • Latency ¡is ¡affected ¡by ¡last-­‑mile, ¡buffering ¡
  • ISPs ¡generally ¡deliver ¡consistent ¡throughput, ¡

with ¡some ¡Qme-­‑of-­‑day ¡effects ¡

  • How ¡to ¡miQgate ¡buffering ¡effects ¡

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Future ¡Work ¡

  • BISmark ¡node ¡deployment ¡across ¡the ¡world ¡

– Currently ¡nodes ¡in ¡US, ¡South ¡Africa ¡

  • Performance ¡monitoring ¡from ¡the ¡edge ¡

– Effect ¡of ¡peering ¡on ¡performance ¡ – IPv6 ¡performance ¡ – Effect ¡of ¡CDN ¡locaQon, ¡traffic ¡engineering ¡on ¡ applicaQon ¡performance ¡

  • Measure ¡the ¡home ¡network ¡

Broadband ¡Internet ¡Performance: ¡A ¡View ¡from ¡the ¡Gateway ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ACM ¡SIGCOMM, ¡Toronto., ¡August ¡2011 ¡

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h^p://projectbismark.net ¡

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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] ¡h`p://www.grenouille.com ¡ [3] ¡h`p://netalyzr.icsi.berkeley.edu ¡Netalyzr: ¡IlluminaQng ¡the ¡Network ¡Edge ¡IMC ¡2010 ¡

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