KR100915996B1 - 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜을 이용한데이터 패킷 전송 방법 및 그를 위한 송신측 단말장치 - Google Patents

대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜을 이용한데이터 패킷 전송 방법 및 그를 위한 송신측 단말장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 방법 및 그를 위한 송신측 단말장치에 관한 것이다.
본 발명은, 데이터 패킷을 전송하기 위한 전송 제어 프로토콜을 수행하는 송신측 단말장치에 있어서, 수신측 단말장치로부터 대역폭변화 알림 정보를 수신하는 대역폭변화 알림 수신부; 대역폭변화 알림 정보가 수신되면 FA 상태로 변경하고, 새로운 혼잡 윈도우사이즈를 계산하는 FA 상태 진입 관리부; 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급감에 해당한 경우, 첫번째 DUP ACK가 수신되면, 해당 데이터 패킷부터 재전송하고, 첫번째 DUP ACK 수신 전까지 전송된 데이터 패킷에 대한 모든 ACK 수신시, CA 상태로 변경하는 제 1 전송 제어부; 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급증에 해당한 경우, 혼잡 윈도우사이즈 증가율을 이용하여 혼잡 윈도우사이즈를 이전 혼잡 윈도우사이즈로부터 새로운 혼잡 윈도우사이즈까지 증가시키면서 데이터 패킷을 전송하고, 새로운 혼잡 윈도우사이즈에 도달되면 CA 상태로 변경하는 제 2 전송 제어부; 및 제 1 전송 제어부 또는 제 2 전송 제어부에서 CA 상태로 변경되면, 기계산된 새로운 혼잡 윈도우사이즈을 이용하여 해당 데이터 패킷부터 전송하는 제 3 전송 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜을 이용한 데이터 패킷 전송 기능을 제공하는 송신측 단말장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 네트워크 상태가 갑자기 나빠진 경우 이를 감지하여, 첫 번째 DUP ACK 발생시 해당 데이터 패킷을 바로 재전송함으로써, 불필요한 빈번한 타임아웃 발생을 줄여 전송 속도를 향상시키고, 네트워크 상태가 갑자기 좋아진 경우에는 이를 감지하여, 혼잡 윈도우사이즈를 보다 빨리 키움으로써, 전송 속도를 더욱 향상시키는 효과가 있다.
TCP, Fast Adaptation, DUP ACK, 혼잡 윈도우사이즈

Description

대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜을 이용한 데이터 패킷 전송 방법 및 그를 위한 송신측 단말장치{Method and Terminal for Controlling Transmission according Bandwidth Change}
본 발명은 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 방법 및 그를 위한 송신측 단말장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 네트워크 상태가 갑자기 나빠진 경우 이를 감지하여, 첫번째 DUP ACK 발생시 해당 데이터 패킷을 바로 재전송함으로써, 불필요한 빈번한 타임아웃 발생을 줄여 전송 속도를 향상시키고, 네트워크 상태가 갑자기 좋아진 경우에는 이를 감지하여, 혼잡 윈도우사이즈를 보다 빨리 키움으로써, 전송 속도를 향상시키는 효과가 있는 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 방법 및 그를 위한 송신측 단말장치에 관한 것이다.
현재 패킷 네트워크에서는 신뢰성있는 패킷 전송을 위한 전송 계층(Transport Layer) 프로토콜로서 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol: TCP, 이하 "TCP"라 칭함)이 가장 널리 이용되고 있다.
TCP는 네트워크 상태에 따른 전송 속도를 조절하는 혼잡 제어 메커니 즘(Congestion Control Mechanism)을 수행하며, 이러한 혼잡 제어 메커니즘은 1988년의 TCP Tahoe 이래 1990년 TCP Reno, 1995년 TCP Vegas에 이르기까지 다양한 버전으로 구현되었다. TCP의 혼잡 제어 메커니즘의 기본적인 알고리즘은 슬로우 스타트(Slow Start:SS, 이하 "SS"라 칭함) 상태, 혼잡 회피(Congestion Avoidance:CA, 이하 "CA"라 칭함) 상태, 빠른 재전송(Fast Retransmit), 및 빠른 재복구(Fast Recovery)로 구성되어 같이 작동하도록 되어 있다. 　
TCP의 혼잡 제어 메커니즘의 주목적은 송신측 단말장치의 전송속도를 직접 제어하여 혼잡으로 인해 손실된 데이터 패킷을 재전송하기 위함이다. TCP는 송신측 단말장치와 수신측 단말장치 사이의 장치(노드)의 수에 상관없이 종단간(End To End) 동작한다. TCP는 송신측 단말장치와 수신측 단말장치를 종단으로 하는 하나의 루프(Loop)를 형성하여 이 루프에 수신측 단말장치로부터 전송되는 응답 패킷(Acknowledgment Packet: ACK, 이하 "ACK"라 칭함)과 혼잡 윈도우사이즈(Congestion Window: cwnd, 이하 "cwnd"라 칭함) 및 타임아웃(Timeout) 기능을 이용하여 혼잡 제어 메커니즘을 구현하고 있다.
TCP는 패킷 손실이 감지되면, 감지된 시점을 혼잡 상태로 판단하여, 그에 따라 혼잡 제어 메커니즘을 적절하게 제어하여 전송 속도를 조절하게 된다.
TCP가 감지하는 패킷 손실의 유형에는 두 가지가 있는데, 이를 도 1을 참조하여 설명한다.
첫번째 패킷 손실의 유형은, 송신된 데이터 패킷에 대하여 ACK가 타임아웃(Retransmission Time Out: RTO, 이하 “RTO”라 칭함) 이내에 도착하지 않는 경 우이고, 두번째 패킷 손실의 유형에는 중복 ACK(Duplicate ACK: DUP ACK, 이하 “DUP ACK라 칭함)이 3개 연속해서 도착한 경우가 있다.
도 1의 (a)를 참조하여, 첫번째 유형의 패킷 손실을 설명하면, 데이터 패킷을 전송 중이던 송신측 단말장치가 특정 ACK를 RTO 이내에 수신하지 못하면, 즉, 첫번째 유형의 패킷 손실이 발생하면, RTO 이후 SS 상태로 변경되어 cwnd를 1로 설정하고, 슬로우 스타트 임계값(Slow Start Threshold: ssthresh, 이하 "ssthresh"라 칭함)를 현재 cwnd의 절반으로 줄여서 설정하여 다시 데이터 패킷을 전송하게 된다.
도 1의 (b)를 참조하여, 두번째 유형의 패킷 손실을 설명하면, 데이터 패킷을 전송 중이던 송신측 단말장치가 동일한 시퀀스 번호(Sequence Number)를 가지는 DUP ACK를 3개 연속수신하게 되면, 즉, 두번째 패킷 손실 유형이 발생하면, 해당 손실된 데이터 패킷을 재전송하게 된다. 이를 빠른 재전송(Fast Retransmission)이라고 한다. 빠른 재전송 이후, 송신측 단말장치는 cwnd를 패킷 손실이 발생했던 cwnd의 절반으로 설정하여 CA 상태로 다시 시작하게 된다. 이를 빠른 복구(Fast Recovery)라 한다.
전술한 TCP의 혼잡 제어 메커니즘은 후술할 두가지 문제점이 있다.
첫째, 전술한 TCP의 혼잡 제어 메커니즘은 네트워크 상태가 비교적 좋은 유선 환경에서 잘 작용하나, 3개의 연속 DUP ACK 마저 수신되지 않아 타임아웃이 빈번하게 발생할 수 있는 열악한 네트워크 상태에서는 큰 전송 지연(Delay), 낮은 수율(Throughput) 등과 같은 TCP 성능의 저하가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 특 히, 송신측 단말장치 또는 수신측 단말장치가 무선 이동 네트워크 환경에서 통신을 하는 경우이거나 이동에 따른 이종 네트워크 간의 핸드오프(Hand-Off) 시 갑자기 네트워크 상태가 나빠진 경우에는 이러한 현상이 심각하게 발생할 수 있다. 이러한 문제점은 도 2의 (a)를 통해 확인할 수 있다.
도 2의 (a)를 참조하면, 50초에 갑작스런 대역폭 감소하여 네트워크 상태가 나빠진것을 가정하고, 이러한 갑작스런 대역폭 급감 이후, 약 50.8초에 첫번째 패킷 손실이 발생하였으며, 약 50.8초 동안 이미 대략 80 패킷 이상 전송된 것을 확인할 수 있는데, 약 50. 8초에 첫번째 패킷 손실이 발생하고 정상적으로 패킷을 전송할 수 있게 되는데는 1.5 이상이 걸림을 확인할 수 있다. 이는 빈번한 타임아웃에 의한 패킷 손실이 발생하였기 때문이다.
둘째, CA 상태에서 패킷 전송 중, 네트워크 상태가 갑자기 좋아진 경우, 전술한 TCP의 혼잡 제어 메커니즘은 네트워크 상태가 좋아 대역폭(Bandwidth)가 커져서 패킷을 빠른 속도로 전송할 수 있음에도, 혼잡 윈도우사이즈(cwnd)를 1씩 선형적으로 증가시켜 전송 속도를 더욱 높일 수 없는 문제점이 있다. 즉, 종래 TCP는 네트워크 상태가 갑자기 좋아지거나 나빠질 수 있는 환경에서는 변화된 네트워크 상태에 빠르게 적응하여 패킷을 전송하지 못하는 문제점이 있는 것이다. 이러한 문제점은 도 2의 (b)를 통해 확인할 수 있다.
도 2의 (b)에서는 대략 50초에 네트워크 상태가 갑자기 좋아져 대역폭 급증이 발생한 것을 가정한다. 도 2의 (b)를 참조하면, 대역폭 급증이 발생한 약 50초 이후 cwnd가 105(패킷)정도가 되는 최대 전송 속도를 보이는데 20초 이상이 걸렸음 을 확인할 수 있다. 이는 TCP가 네트워크 상태를 인지하지 못하여 빠르게 cwnd를 키우지 못하여 발생한 문제점이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 네트워크 상태가 갑자기 나빠진 경우에는, 이러한 네트워크 상태를 감지하여, 첫번째 DUP ACK 발생시 해당 데이터 패킷을 바로 재전송함으로써, 불필요한 빈번한 타임아웃 발생을 줄여 전송 속도를 향상시키는 데 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 네트워크 상태가 갑자기 좋아진 경우에는, 이러한 네트워크 상태를 감지하여, 혼잡 윈도우사이즈를 보다 빨리 키움으로써, 전송 속도를 향상시키는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 측면에 따르면, 수신측 단말장치로 데이터 패킷을 전송하기 위한 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol: TCP)을 수행하는 송신측 단말장치에 있어서, 수신측 단말장치로부터 대역폭 급감 및 대역폭 급증을 포함하는 대역폭변화에 대한 대역폭변화 알림 정보를 수신하는 대역폭변화 알림 수신부; 기 대역폭변화 알림 정보가 수신되면 FA(Fast Adaptation) 상태로 변경하고, 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold), 새로운 대역폭(bnew) 및 이전 대역폭(bold)을 이용하여 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)를 계산 하는 FA 상태 진입 관리부; 만약 상기 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급감에 해당한 경우, 첫번째 DUP ACK(Duplicate Acknowledgment Packet)가 수신되면, 해당 데이터 패킷부터 재전송하고, 상기 첫번째 DUP ACK가 수신되기 직전까지 전송되었던 데이터 패킷에 대한 모든 ACK가 수신되면, 상기 FA 상태에서 CA(Congestion Avoidance) 상태로 변경하는 제 1 전송 제어부; 만약 상기 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급증에 해당한 경우, ACK 수신시마다 혼잡 윈도우사이즈 증가율(i(k))을 이용하여, 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)를 상기 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold)로부터 상기 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)까지 증가시키면서 데이터 패킷을 전송하고, 증가된 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)가 상기 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)에 도달하면, 상기 FA 상태에서 CA 상태로 변경하는 제 2 전송 제어부; 및 상기 제 1 전송 제어부 또는 상기 제 2 전송 제어부에서 상기 CA 상태로 변경되면, 상기 계산된 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)을 이용하여 해당 데이터 패킷부터 전송하는 제 3 전송 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 기능을 제공하는 송신측 단말장치를 제공한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 한 측면에 따르면, 송신측 단말장치가 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용하여 수신측 단말장치로 데이터 패킷을 전송하는 방법에 있어서, (a) 수신측 단말장치로부터 대역폭 급감 및 대역폭 급증 을 포함하는 대역폭변화에 대한 대역폭변화 알림 정보를 수신하는 대역폭변화 알림 수신 단계; (b) 상기 대역폭변화 알림 정보가 수신되면 FA 상태로 변경하고, 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold), 새로운 대역폭(bnew) 및 이전 대역폭(bold)을 이용하여 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)를 계산하는 FA 상태 진입 단계; (c) 만약 상기 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급감에 해당한 경우, 첫번째 DUP ACK가 수신되면, 해당 데이터 패킷부터 재전송하고, 상기 첫번째 DUP ACK가 수신되기 직전까지 전송되었던 데이터 패킷에 대한 모든 ACK가 수신되면, 상기 FA 상태에서 CA 상태로 변경하는 대역폭 급감에 따른 FA 상태에서의 전송 제어 및 FA 상태 탈출 단계; (d) 만약 상기 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급증에 해당한 경우, ACK 수신시마다 혼잡 윈도우사이즈 증가율(i(k))을 이용하여, 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)를 상기 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold)로부터 상기 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)까지 증가시키면서 데이터 패킷을 전송하고, 증가된 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)가 상기 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)에 도달하면, 상기 FA 상태에서 CA 상태로 변경하는 대역폭 급증에 따른 FA 상태에서의 전송 제어 및 FA 상태 탈출 단계; 및 (e) 상기 단계 (c) 또는 상기 단계 (d) 이후, 상기 단계(b)에서 상기 계산된 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)을 이용하여 해당 데이터 패킷부터 전송하며, 상기 계산된 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)을 이용하여 해당 데이터 패킷부터 전송하는 CA 상태에서의 전송 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 네트워크 상태가 갑자기 나빠진 경우 이를 감지하여, 첫번째 DUP ACK 발생시 해당 데이터 패킷을 바로 재전송함으로써, 불필요한 빈번한 타임아웃 발생을 줄여 전송 속도를 향상시키는 효과가 있다.
본 발명을 이용하면, 네트워크 상태가 갑자기 좋아진 경우 이를 감지하여, 혼잡 윈도우사이즈를 보다 빨리 키움으로써, 전송 속도를 향상시키는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 기능을 제공하는 송신측 단말장치에 대한 도면이다.
도 3을 참조하면, 수신측 단말장치로 데이터 패킷을 전송하기 위한 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol: TCP, 이하 "TCP"라 칭함)을 수행하는 송신측 단말장치(300)는, 수신측 단말장치로부터 대역폭 급감 및 대역폭 급증을 포함하는 대역폭변화에 대한 대역폭변화 알림 정보를 수신하는 대역폭변화 알림 수신부(310), 대역폭변화 알림 정보가 수신되면 FA(Fast Adaptation, 이하 "FA"상태라 칭함) 상태로 변경하고, 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold), 새로운 대역폭(bnew) 및 이전 대역폭(bold)을 이용하여 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)를 계산하는 FA 상태 진입 관리부(320), 만약 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급감에 해당한 경우, 첫번째 DUP ACK(Duplicate Acknowledgment Packet)가 수신되면, 해당 데이터 패킷부터 재전송하고, 첫번째 DUP ACK가 수신되기 직전까지 전송되었던 데이터 패킷에 대한 모든 ACK가 수신되면, FA 상태에서 CA(Congestion Avoidance, 이하 "CA"라 칭함) 상태로 변경하는 제 1 전송 제어부(330), 만약 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급증에 해당한 경우, ACK 수신시마다 혼잡 윈도우사이즈 증가율(i(k))을 이용하여, 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)를 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold)로부터 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)까지 증가시키면서 데이터 패킷을 전송하고, 증가된 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)가 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)에 도달하면, FA 상태에서 CA 상태로 변경하는 제 2 전송 제어부(340) 및 제 1 전송 제어부(330) 또는 제 2 전송 제어부(340)에서 CA 상태로 변경되면, FA 상태 진입 관리부(320)에서 기계산된 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)을 이용하여 해당 데이터 패킷부터 전송하는 제 3 전송 제어부(350)를 포함하여 구성된다.
대역폭변화 알림 정보는 수신측 단말장치에 의한 가용 대역폭 측정 기능에 의해서 생성된 정보이며, 이러한 가용 대역폭 측정은 ACK 수신 시간 정보 및 수신측 단말장치로 전송된 데이터 패킷의 양을 이용하는 TCP Westwood(TCPW)에서의 대역폭 측정 방법에 대한 변형된 방법으로서 수행되며, 수신측 단말장치는 일정량의 샘플링 RTT(Round Trip Time)마다 수신된 데이터 패킷 양으로서 가용 대역폭이 구해질 수 있으며, 이를 통해 대역폭 변화 알림 정보가 생성될 수 있다. 위에서 언급한 샘플링에 대한 일정량은 최대 샘플과 최소 샘플을 제외하며, 실험적으로는 10에서 20 사이 정도가 좋은 실험 결과를 보인다.
FA 상태 진입 관리부(320)는 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)를 하기 [수학식 1]에 의해 계산한다.
Figure 112007081402310-pat00001
상기 [수학식 1]에서의 이전 혼잡 윈도우사이즈는 FA 상태 진입 전 혼잡 윈 도우사이즈로 하고, 새로운 대역폭 및 이전 대역폭은 대역폭변화 알림 정보로부터 구해질 수 있다. 이렇게 구해진 새로운 혼잡 윈도우사이즈는 FA 상태에서 벗어나 CA 상태에서 시작하는 혼잡 윈도우사이즈로 이용된다.
FA 상태 진입 관리부(320)에 의해 FA 상태로 변경되고 새로운 혼잡 윈도우사이즈가 계산되고 나면, 네트워크 상태가 어떻게 변화했는지를 대역폭변화알림 정보를 통해서 판단할 수 있으며, 판단 결과 네트워크 상태가 갑자기 나빠진 경우에는 제 1 전송 제어부에서 패킷 전송을 제어하고, 네트워크 상태가 갑자기 좋아진 경우에는 제 2 전송 제어부에서 패킷 전송을 제어하며, 제 1 전송 제어부 또는 제 2 전송 제어부에 패킷 전송이 제어되어 변경된 네트워크 상태에 적응이 되어 다시 CA 상태로 변경이 되고 난 이후의 패킷 전송 제어는 제 3 전송 제어부에서 수행된다.
종래 TCP에서는 3번째 DUP ACK가 수신될 때까지 기다렸다가 재전송함으로써 패스트 재전송(Fast Restransmission) 메커니즘을 수행하였던 것에 비해, 제 1 전송 제어부(330)는 3번째 DUP ACK가 수신될 때까지 기다리지 않고, 1번째 DUP ACK가 수신되면 즉시 해당 데이터 패킷부터 재전송한다. 이로 인해, 3번째 DUP ACK까지 수신될 수 없을 정도의 네트워크 상태가 나빠진 경우에서도 해당 데이터 패킷을 좀 더 빠르게 재전송할 수 있게 되는 것이다. 즉, 종래 TCP에서의 패스트 재전송(Fast Restransmission) 메커니즘보다 더 빠른 패스트 재전송(Fast Restransmission) 메커니즘이 되는 것이다.
제 2 전송 제어부(340)는 네트워크 상태가 갑자기 좋아져서 대역폭 급증에 대한 대역폭변화 알림정보가 수신된 경우 데이터 패킷 전송을 제어하며, 종래의 TCP 에서보다 네트워크의 변화된 상태에 빠르게 적응하여 위하여 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)를 하기 [수학식 2]를 이용하여 종래 TCP보다 빠르게 증가시킨다.
Figure 112007081402310-pat00002
제 2 전송 제어부(340)는 혼잡 윈도우사이즈 증가율(i(k))을 하기 [수학식 3]을 이용하여 계산한다.
Figure 112007081402310-pat00003
_
제 2 전송 제어부(340)는 혼잡 윈도우사이즈 증가율 제어상수(n)를 작게 설정하여 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)를 빨리 증가시킬 수 있으며, 크게 설정하여 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)를 느리게 증가시킬 수 있다. 하지만, 혼잡 윈도우사이즈 증가율 제어상수(n)를 작게 설정하는 것은 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)를 빨리 증가시킬 수는 있는 여러 개의 패킷 손실을 발생시킬 수도 있다. 따라서, 혼잡 윈도우사이즈 증가율 제어상수(n)를 설정하기 위한 방법을 아래에서 설명한다.
제 2 전송 제어부(340)는 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold)로부터 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)까지 증가시키면서 전송한 데이터 패킷의 개수(N), 새로운 대역폭(bnew) 및 이전 대역폭(bold)을 이용하여 혼잡 윈도우사이즈 증가율 제어상 수(n)를 설정할 수 있다.
제 2 전송 제어부(340)는 위에서 언급한 혼잡 윈도우사이즈 증가율 제어상수(n)를 하기 [수학식 4]로 계산할 수 있다.
Figure 112007081402310-pat00004
도 4는 본 발명에 따른 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 방법에 대한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 송신측 단말장치가 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용하여 수신측 단말장치로 데이터 패킷을 전송하는 방법은, 수신측 단말장치로부터 대역폭 급감 및 대역폭 급증을 포함하는 대역폭변화에 대한 대역폭변화 알림 정보를 수신하는 대역폭변화 알림 수신 단계(S400), 대역폭변화 알림 정보가 수신되면 FA 상태로 변경하고, 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold), 새로운 대역폭(bnew) 및 이전 대역폭(bold)을 이용하여 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)를 계산하는 FA 상태 진입 단계(S402), 만약 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급감에 해당한 경우, 첫번째 DUP ACK가 수신되면, 해당 데이터 패킷부터 재전송하고, 첫번째 DUP ACK가 수신 되기 직전까지 전송되었던 데이터 패킷에 대한 모든 ACK가 수신되면, FA 상태에서 CA 상태로 변경하는 대역폭 급감에 따른 FA 상태에서의 전송 제어 및 FA 상태 탈출 단계(S404), 만약 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급증에 해당한 경우, ACK 수신시마다 혼잡 윈도우사이즈 증가율(i(k))을 이용하여, 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)를 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold)로부터 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)까지 증가시키면서 데이터 패킷을 전송하고, 증가된 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)가 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)에 도달하면, FA 상태에서 CA 상태로 변경하는 대역폭 급증에 따른 FA 상태에서의 전송 제어 및 FA 상태 탈출 단계(S406) 및 대역폭 급감에 따른 FA 상태에서의 전송 제어 및 FA 상태 탈출 단계(S404) 또는 FA 상태에서의 전송 제어 및 FA 상태 탈출 단계(S406) 이후, FA 상태 진입 단계(S402)에서 기계산된 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)을 이용하여 해당 데이터 패킷부터 전송하며, 상기 계산된 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)을 이용하여 해당 데이터 패킷부터 전송하는 CA 상태에서의 전송 제어 단계(S408)를 포함하여 수행된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위 가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 전송 제어 프로토콜 및 이를 수행하는 장치에 적용되어, 네트워크 상태가 갑자기 나빠진 경우 이를 감지하여, 첫번째 DUP ACK 발생시 해당 데이터 패킷을 바로 재전송함으로써, 불필요한 빈번한 타임아웃 발생을 줄여 전송 속도를 향상시키고, 네트워크 상태가 갑자기 좋아진 경우에는 이를 감지하여, 혼잡 윈도우사이즈를 보다 빨리 키움으로써, 전송 속도를 향상시키는 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 종래 TCP에서의 패킷 손실 유형 및 그에 따른 전송 제어 방법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 종래 TCP에서의 패킷 손실의 유형 및 그에 따른 전송 제어 방법의 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 기능을 제공하는 송신측 단말장치에 대한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 방법에 대한 흐름도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
300: 송신측 단말장치
310: 대역폭 변화 알림 수신부
320: FA(Fast Adaptation) 상태 진입 관리부
330: 제 1 전송 제어부
340: 제 2 전송 제어부
350: 제 3 전송 제어부

Claims (8)

  1. 수신측 단말장치로 데이터 패킷을 전송하기 위한 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol: TCP)을 수행하는 송신측 단말장치에 있어서,
    수신측 단말장치로부터 대역폭 급감 및 대역폭 급증을 포함하는 대역폭변화에 대한 대역폭변화 알림 정보를 수신하는 대역폭변화 알림 수신부;
    상기 대역폭변화 알림 정보가 수신되면 FA(Fast Adaptation) 상태로 변경하고, 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold), 새로운 대역폭(bnew) 및 이전 대역폭(bold)을 이용하여 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)를 계산하는 FA 상태 진입 관리부;
    상기 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급감에 해당한 경우, 첫번째 DUP ACK(Duplicate Acknowledgment Packet)가 수신되면, 해당 데이터 패킷부터 재전송하고, 상기 첫번째 DUP ACK가 수신되기 직전까지 전송된 데이터 패킷에 대한 모든 ACK가 수신되면 상기 FA 상태에서 CA(Congestion Avoidance) 상태로 변경하는 제 1 전송 제어부;
    상기 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급증에 해당한 경우, ACK 수신시마다 혼잡 윈도우사이즈 증가율(i(k))을 이용하여, 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)를 상기 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold)로부터 상기 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)까지 증가시키면서 데이터 패킷을 전송하고, 증가된 혼잡 윈도우사이 즈(cwndk)가 상기 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)에 도달하면, 상기 FA 상태에서 CA 상태로 변경하는 제 2 전송 제어부; 및
    상기 제 1 전송 제어부 또는 상기 제 2 전송 제어부에서 상기 CA 상태로 변경되면, 상기 FA 상태 진입 관리부에서 상기 계산된 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)을 이용하여 해당 데이터 패킷부터 전송하는 제 3 전송 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 기능을 제공하는 송신측 단말장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 FA 상태 진입 관리부는,
    상기 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)를 하기 식에 의해 계산하는 것을 특징으로 하는 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 기능을 제공하는 송신측 단말장치.
    Figure 112007081402310-pat00005
    Figure 112007081402310-pat00006
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 전송 제어부는,
    상기 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)를 하기식을 이용하여 증가시키는 것을 특징으로 하는 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 기능을 제공하는 송신측 단말장치.
    Figure 112007081402310-pat00007
    Figure 112007081402310-pat00008
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 전송 제어부는,
    상기 혼잡 윈도우사이즈 증가율(i(k))을 하기식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 수행하는 송신측 단말장치.
    Figure 112007081402310-pat00009
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 전송 제어부는,
    상기 혼잡 윈도우사이즈 증가율 제어상수(n)의 설정 값에 따라, 상기 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)의 증감을 제어하는 것을 특징으로 하는 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 기능을 제공하는 송신측 단말장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 전송 제어부는,
    상기 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold)로부터 상기 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)까지 증가시키면서 전송한 데이터 패킷의 개수(N), 상기 새로운 대역폭(bnew) 및 상기 이전 대역폭(bold)을 이용하여 상기 혼잡 윈도우사이즈 증가율 제어상수(n)를 설정하는 것을 특징으로 하는 대역폭변화에 따른 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 기능을 제공하는 송신측 단말장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 전송 제어부는,
    상기 혼잡 윈도우사이즈 증가율 제어상수(n)를 하기식으로 계산하는 것을 특징으로 하는 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 기능을 제공하는 송신측 단말장치.
    Figure 112007081402310-pat00010
  8. 송신측 단말장치가 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용하여 수신측 단말장치로 데이터 패킷을 전송하는 방법에 있어서,
    (a) 수신측 단말장치로부터 대역폭 급감 및 대역폭 급증을 포함하는 대역폭변화에 대한 대역폭변화 알림 정보를 수신하는 대역폭변화 알림 수신 단계;
    (b) 상기 대역폭변화 알림 정보가 수신되면 FA 상태로 변경하고, 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold), 새로운 대역폭(bnew) 및 이전 대역폭(bold)을 이용하여 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)를 계산하는 FA 상태 진입 단계;
    (c) 상기 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급감에 해당한 경우, 첫번째 DUP ACK가 수신되면, 해당 데이터 패킷부터 재전송하고, 상기 첫번째 DUP ACK가 수신되기 직전까지 전송되었던 데이터 패킷에 대한 모든 ACK가 수신되면, 상기 FA 상태에서 CA 상태로 변경하는 대역폭 급감에 따른 FA 상태에서의 전송 제어 및 FA 상태 탈출 단계;
    (d) 상기 수신된 대역폭변화 알림 정보가 대역폭 급증에 해당한 경우, ACK 수신시마다 혼잡 윈도우사이즈 증가율(i(k))을 이용하여, 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)를 상기 이전 혼잡 윈도우사이즈(cwndold)로부터 상기 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)까지 증가시키면서 데이터 패킷을 전송하고, 증가된 혼잡 윈도우사이즈(cwndk)가 상기 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)에 도달하면, 상기 FA 상태에서 CA 상태로 변경하는 대역폭 급증에 따른 FA 상태에서의 전송 제어 및 FA 상태 탈출 단계; 및
    (e) 상기 단계 (c) 또는 상기 단계 (d) 이후, 상기 단계(b)에서 상기 계산된 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)을 이용하여 해당 데이터 패킷부터 전송하며, 상기 계산된 새로운 혼잡 윈도우사이즈(cwndnew)을 이용하여 해당 데이터 패킷부터 전송하는 CA 상태에서의 전송 제어 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭변화에 따른 적응형 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용한 데이터 패킷 전송 방법.
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