KR100619949B1 - 고속 이동통신망에서의 티씨피 흐름 제어방법 - Google Patents

고속 이동통신망에서의 티씨피 흐름 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신망에서 TCP 흐름을 적절히 제어하여 핸드 오프/오버 수행시 무선자원이 낭비되는 것을 방지하고 전송율을 향상시키는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 일반 재전송 타임아웃과 함께 이를 보완하는 모바일 재전송 타임아웃을 적용하여 혼잡 회피에 대한 전송률 제어를 수행하는 제1과정과; TCP 패킷의 옵션 필드를 이용하여 무선 단말기와 유선 단말기를 구분한 후, 이들에 대해 서로 다른 혼잡 회피에 대한 전송률 제어를 수행하는 제2과정에 의해 달성된다.

Description

고속 이동통신망에서의 티씨피 흐름 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING TCP FLOW IN FAST MOBILE NETWORK}
도 1은 종래기술에 의한 통신망 구성도.
도 2는 기지국의 큐에 축적되는 TCP 패킷의 설명도.
도 3은 종래 기술에 의한 혼잡 회피 처리방법의 신호 흐름도.
도 4는 본 발명의 TCP 접속 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 고속 이동통신망에서의 티씨피 흐름 제어방법의 처리과정을 나타낸 신호 흐름도.
도 6은 본 발명에 의한 모바일 옵션필드가 추가된 것을 보인 TCP 패킷 포맷도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
41 : 무선 단말기 42 : 유선 단말기
43 : 서버
본 발명은 이동통신망에서 데이터를 효율적으로 전송하는 기술에 관한 것으로, 특히 TCP 흐름을 적절히 제어하여 핸드 오프/오버 수행시 무선자원이 낭비되는 것을 방지하고 전송율을 향상시킬 수 있도록 한 고속 이동통신망에서의 티씨피 흐름 제어방법에 관한 것이다.
무선(mobile) 단말기의 경우 이동통신망에서 제공하는 PPP를 통해 인터넷에 연결되어 서버와 통신하게 되는데, 불안정한 채널환경과 셀간의 핸드 오버(또는 오프, 이하 '핸드오버'라 칭함)로 인하여 에러율이 높고 지연(delay)의 변화폭이 크다. 이에 비하여 유선망을 통해 서버와 통신하는 유선단말기의 경우 에러가 거의 발생되지 않고 지연의 변화폭이 작다.
그런데, 현재 서버의 전송 제어 프로토콜(TCP: Transmission Control Protocol) 레이어(layer)는 이러한 단말기의 특성과 관계없이 동일한 방법으로 모든 단말기의 전송률을 제어하도록 되어 있다.
기본적으로, TCP는 여러 패킷을 전송한 후 응답신호(ACK)를 기다리는 "Go back N scheme"으로 송신측(source)에서 전송률을 결정한다. 모든 패킷은 일련 번호(sequence number)를 상기 응답신호(ACK)에 실어서 전송한다. 송신측에서는 응답신호(ACK)가 도착할 때마다 RTT(RTT: Round Trip Time)를 기록하고 전송률을 두 배로 증가시킨다. 단, 전송량은 수신측(destination) 버퍼 용량을 초과할 수 없다.
어떠한 이유(예: loss, delay jitter)로 인하여 패킷 전송에 문제가 발생되면 다음의 두 가지 방법을 통해 전송률을 조정하게 된다.
첫째, 혼잡 회피(Congestion Avoidance) 방법을 이용하여 전송률을 조정하는 것이다. 이 방법에서는 기존 패킷의 RTT를 기반으로 타이머를 설정하여 그 시간 내에 응답신호(ACK)가 도착하지 않으면 재전송을 수행하고 타임아웃이 될 때마다 전 송률을 현재의 절반 수준으로 줄인다.
둘째, 고속 재전송(Fast Retransmission) 방법을 이용하여 전송률을 조정하는 것이다. 이 방법에서는 동일한 응답신호(ACK) 수신 시 타이머가 종료되지 않더라도 곧바로 재전송을 수행한다.
현재, 고속 이동통신망에서 실제로 전송 가능한 가용 전송률을 살펴보면, 무선채널환경이 양호한 지역은 비교적 높게 나타나지만 핸드 오버 지역인 통신환경불량 지역(pollution area)에서는 고속의 전송채널(supplemental channel)을 대부분 할당받지 못한다. 무선단말기 서버로부터 데이터를 수신할 경우 이와 같은 이유로 인하여 핸드오버가 수행되는 통신환경불량 지역에서 큰 TCP 데이터 패킷은 무선단말기로 전송되지 못하고 도 2에서와 같이 기지국의 큐에 쌓이게 된다.
무선단말기가 핸드오버가 수행되는 지역을 벗어나는 시간은 고속 전송시 기록된 RTT를 기반으로 설정된 송신측의 짧은 타임아웃 시간보다 길어 송신측의 재전송을 유발한다. 이로 인하여 도 3에서와 같이 동일한 패킷들이 중복되어 전송을 기다리게 된다.
이와 같이 종래의 이동통신망에서는 무선단말기가 핸드 오버 지역인 통신환경불량 지역을 벗어났을 때, 전송률에 도움이 되지 않는 패킷들이 무선단말기로 전송되어 무선채널의 낭비를 초래하고, 무선단말기의 실제 전송률을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 서버의 TCP가 무선 단말기와 유선 단말기를 구분 하여 각기 다른 방법으로 TCP 흐름을 제어하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명에 의한 고속 이동통신망에서의 티씨피 흐름 제어방법은, 일반 재전송 타임아웃과 함께 이를 보완하는 모바일 재전송 타임아웃을 적용하여 혼잡 회피에 대한 전송률 제어를 수행하는 제1과정과; TCP 패킷의 옵션 필드를 이용하여 무선 단말기와 유선 단말기를 구분한 후, 이들에 대해 서로 다른 혼잡 회피에 대한 전송률 제어를 수행하는 제2과정으로 이루어지는 것으로, 이와 같이 이루어지는 본 발명의 티씨피 흐름 제어과정을 첨부한 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 도 4에서와 같이 서버(43)의 TCP가 무선(mobile) 단말기(41)와 유선 단말기(42)를 구분하여 각기 다른 방법으로 TCP 흐름을 제어하게 된다.
이의 일환으로써, 무선 단말기(41)의 특성을 이용하여 모바일 혼잡 회피(Mobile Congestion Avoidance)에 대한 제어 과정을 수행하게 된다.
이를 위해 일반 재전송 타임아웃(O-RTO: Ordinary-Retransmission Time Out)과 함께 이를 보완하는 모바일 재전송 타임아웃(M-RTO: Mobile-Retransmission Time Out)을 적용하였다.
상기 O-RTO는 통상의 방법과 동일하게 RTT에 기초한 값으로 설정하고, M-RTO는 O-RTO 안에 수신되지 못한 지연된 응답신호(ACK)의 RTT에 기초한 값으로 설정한다.
재전송은 모바일 재전송 타이머(M-RT: Mobile-Retransmission Timer)의 타임 아웃 발생 후에 수행되며, 일반 재전송 타이머(O-RT: Ordinary-Retransmission Timer)의 타임아웃이 발생되더라도 통상의 방법과 같이 곧바로 재전송을 실시하지 않는다.
그리고, 상기 O-RT와 M-RT의 타임아웃 사이에 응답신호(ACK)가 수신되는 경우에는 회피 윈도우(cwnd)의 크기를 조정하지 않는다.
한편, TCP 패킷의 옵션 필드를 이용하여 무선 단말기(41)과 유선 단말기(42)를 구분한 후, 이들에 대해 서로 다른 혼잡 회피 제어 과정을 수행하게 된다.
컨넥션(connection) 생성시 TCP 패킷의 옵션 필드를 사용하여 무선 단말기(41)와 유선 단말기(42)를 구분하고, 무선 단말기(41)에 대해서는 모바일 혼잡 회피 방법을 적용한다.
이를 위해 옵션 필드에 소정 바이트(예: 4byte)의 모바일 옵션 필드를 추가하고, 서버(43)에서는 상기 무선 단말기(41)와 접속시 해당 필드를 확인하여 모바일 혼잡 회피 방법을 적용할 컨넥션인지 판단하게 된다.
결국, 상기와 같은 방법으로 TCP 흐름을 제어함으로써, 이동통신망에서 실제로 전송률에 도움이 되지 않는 재전송 패킷이 제거되어 통신망의 효율성이 향상된다. 또한, 고속 이동통신망에서 핸드 오버 지역으로 진입하여 저속 전송모드로 전환시 발생하는 급격한 전송률 감소가 방지되고, 다시 고속의 전송률 지역으로 진입할 때 전송률이 느리게 증가되는 것이 방지된다.
참고로, 저속의 전송률에서는 재전송을 지연시켜 전송률이 저하될 수 있으나, 고속의 이동통신망에서는 고속 재전송에 의한 높은 전송률로 인하여 부작용이 발생되지 않는다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 이동통신망에서 실제로 전송률에 도움이 되지 않는 재전송 패킷을 제거함으로써, 통신망의 효율성이 향상되어 실질적인 이동통신 단말기의 전송률이 향상되는 효과가 있다.
또한, 고속 이동통신망에서 핸드 오버 지역으로 진입하여 저속 전송모드로 전환시 발생하는 급격한 전송률 감소가 방지되고, 다시 고속의 전송률 지역으로 진입할 때 전송률이 느리게 증가되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 일반 재전송 타임아웃과 함께 이를 보완하는 모바일 재전송 타임아웃을 적용하여 혼잡 회피에 대한 전송률 제어를 수행하는 제1과정과;
    TCP 패킷의 옵션 필드를 이용하여 무선 단말기와 유선 단말기를 구분한 후, 이들에 대해 서로 다른 혼잡 회피에 대한 전송률 제어를 수행하는 제2과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속 이동통신망에서의 티씨피 흐름 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 모바일 재전송 타임아웃은 일반 재전송 타임아웃 안에 수신되지 못한 지연된 응답신호의 RTT에 기초한 값으로 설정된 것을 특징으로 하는 고속 이동통신망에서의 티씨피 흐름 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 재전송은 모바일 재전송 타이머의 타임아웃 발생 후에 수행되고, 일반 재전송 타이머의 타임아웃이 발생되더라도 곧바로 실시되지 않는 것을 특징으로 하는 고속 이동통신망에서의 티씨피 흐름 제어방법.
  4. 제1항에 있어서, 제2과정은 컨넥션 생성시 TCP 패킷의 옵션 필드를 사용하여 무선 단말기와 유선 단말기를 구분하는 것을 특징으로 하는 고속 이동통신망에서의 티씨피 흐름 제어방법.
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