KR20080053078A

KR20080053078A - 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 관리하는 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20080053078A
Application number: KR1020060125030A
Authority: KR
Inventors: 이명진; 김종익; 윤대섭; 김주완
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-12
Also published as: JP4961480B2; JP2010512090A; KR100842281B1; US20100014419A1; WO2008069398A1; US8085656B2

Abstract

본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치 및 그 방법은 이동 호스트가 일시적 연결 단절 상태에서 회복되었음을 검출한 후 이를 알리는 감지신호를 출력하는 경로 회복 관리부; 상기 감지신호를 입력받아 송신측으로 상기 회복 상태를 알리기 위한 ACK 패킷을 생성하는 경로 회복 알림 관리부; 및 상기 생성된 ACK 패킷 및 데이터 패킷을 송수신하는 제1패킷송수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 무선 네트워크의 일시적 연결 끊김 현상을 명시적으로 송신단에 알려 혼잡 제어를 막고 손실된 패킷만을 전송하도록 하여 전송 프로토콜의 성능을 개선할 수 있다.

무선 네트워크, TCP, 전송 제어 프로토콜, 경로 회복 알림

Description

무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치 및 그 방법{Apparatus for improving performance of transport control protocol using path recovery notification in wireless network and method using the same}

도 1은 본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.

도 2는 본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치 및 방법에서 사용하는 전송 제어 프로토콜의 메시지 헤더의 구조를 도시한다.

도 3은 본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 방법중, 수신단에서 무선 네트워크의 경로가 회복된 것을 송신단에 알리기 위해 처리하는 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 4는 본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 방법중, 송신단에서 전송 제어 프로토콜에서 패킷을 수신하였을 때 처리하는 과정을 보여주는 흐름도이다.

본 발명은 무선 네트워크에서 사용되는 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol, 이하 “TCP”라고 함)의 성능을 경로 회복 알림 기능을 추가하여 개선하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 네트워크에서 무선 네트워크에서 높은 비트 에러 확률이나 핸드오프(Handoff)에 의해 발생하는 패킷 손실을 네트워크 혼잡에 의한 발생으로 오인하여 송신단에서 혼잡 제어 알고리즘을 시작하여 데이터 전송률을 낮추게 되며, 그 결과 TCP의 성능을 저하시키게 되는데, 이러한 무선 구간의 일시적인 끊김 현상에 의한 패킷 손실 문제를 해결하기 위해서 무선 네트워크의 일시적 끊김 현상이 복구된 후 이를 명시적으로 알리는 경로 회복 알림 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

무선 네트워크에서 혼잡이 아닌 패킷 손실로 인해 TCP의 성능이 저하되는 문제점을 극복하기 위한 기술로 Hemant Chaskar 등의 미국 특허 제20050185664호, Yun Joo Kim 등의 미국 특허 제20030117992호, 박창환의 한국 특허 제2004-0067343호 등이 있다.

먼저 미국 특허 제20050185664호는 무선 구간과 유선 구간을 두 개의 TCP로 나누어 연결하는 분할 TCP 방식을 채택하고 있다. 무선 구간에서 발생하는 패킷 손실은 무선 구간의 TCP인 무선 TCP (Wireless TCP)가 처리를 담당함으로써 유선 구간의 TCP가 패킷 손실을 망 혼잡으로 오인하여 성능을 떨어뜨리는 것을 방지한다. 그러나 이 방식은 이동 호스트가 핸드오프를 하여 기지국이 변경되면, 새로운 TCP 세션을 맺어야 하거나 이를 방지하기 위해서는 네트워크 구조의 확장성을 희생하여 야 하는 문제점을 가지고 있다.

또한, 미국 특허 제20030117992호는 종단간의 TCP의 변경없이 기지국에 TCP 패킷을 해석할 수 있는 SNOOP 대리자가 무선 상에서 발생하는 패킷 손실을 지역적인 재전송 (Local Retransmission)을 통해서 처리한다. 그러나 이동 호스트가 핸드오프를 일으킬 경우, SNOOP 대리자가 버퍼에 소유하고 있던 TCP 데이터 패킷과 상태 정보를 이동 호스트가 핸드오프하여 들어간 기지국의 SNOOP 대리자에게 전달해야 하는 번거로움이 발생하며, 이 과정에서 송신단의 TCP에서 발생하는 재전송 타임아웃(Retransmission Timeout)에 의해 성능이 낮아질 수 있는 문제점을 가지고 있다.

또한, 한국 특허 제2004-0067343호는 SNOOP 프로토콜을 확장하여, 무선 링크의 상태를 정상, 배드 그리고 핸드오프로 나누어 처리한다. 무선 링크의 상태가 정상일 때는 SNOOP 모듈에서 가용한 최대 버퍼 크기를 송신단의 TCP의 혼잡 윈도우(Congestion Window) 크기로 설정하도록 하여 성능을 최대화하려고 한다. 그러나 이는 송신단의 혼잡윈도우는 전송 방은 수신자 윈도우(Receiver’s Window) 크기와 혼잡 윈도우 중 작은 값을 선택해서 데이터를 전송해야 네트워크가 혼잡되는 것을 방지할 수 있는데, 이렇게 임의적으로 크게 늘리는 것은 유선망에서의 네트워크 혼잡을 가져올 수 있다. 그리고 무선 링크의 상태가 배드일 경우, SNOOP 모듈은 두 번의 재전송 타임아웃 (RTO)이 발생하면 송신단 TCP에 수신자 윈도우 값을 0으로 설정한 응답 (Acknowledgment) 패킷을 전송함으로써 송신자 TCP가 데이터 패킷을 전송하는 것을 막는다. 그러나 이 경우도 송신단의 TCP의 재전송 타임아웃을 완전 히 방지하지 못할 수 있어, 안정된 성능을 보장할 수 없다. 마지막으로 무선 링크의 상태가 핸드오프일 경우, SNOOP 모듈은 이동 호스트가 이동해간 기지국의 SNOOP 모듈에 자신이 가지고 있는 데이터 패킷과 상태 정보를 전달함으로써 핸드오프에 의한 데이터의 손실을 방지한다. 이 경우에도 패킷 포워딩을 기지국의 SNOOP 모듈이 처리해야 하는 부담을 갖는다. 전체적으로는 기지국의 SNOOP 모듈이 각각의 TCP 연결을 위한 버퍼를 개별적으로 관리해야 하므로 기지국의 동작에 오버헤드를 가지는 문제점이 있다.

한편, 무선 링크에서 핸드오프나 기지국과의 송신 두절 등으로 인해 일시적인 연결 끊김 문제를 해결하기 위해서 프리즈 TCP (Freeze-TCP)가 학계에서 제안되어 있는데, 이 Freeze-TCP는 수신단 TCP가 무선 링크가 끊어질 것을 미리 예측하여 미리 제로 윈도우 알림 (Zero Window Advertisement)를 송신단 TCP에게 보냄으로써 패킷을 전송하는 것을 막고 지속 모드 (Persist Mode)로 동작하게 하여 무선 링크에서의 패킷 손실을 회피한다. 그리고 링크가 회복이 된 경우 수신단 TCP가 정상적인 윈도우 크기를 알려줌으로써 지속 모드를 해제하여 송신단 TCP가 성능의 저하 없이 데이터 패킷을 전송할 수 있도록 한다. 그러나 이 방식에서 무선 링크의 연결 끊김 시간을 정확하게 예측해야 그 성능을 보장할 수 있기 때문에 현실적으로는 안정된 성능을 기대하기에는 어려움이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 무선 네트워크에서 일시적 연결 끊김으로 발생하는 패킷 손실을 네트워크 혼잡으로 오인하여 전송 프로토콜의 혼잡 제어 알고리즘을 구동하는 문제점을 해결하기 위하여 명시적으로 네트워크 경로가 회복되었음을 송신단에 알려 줌으로써 혼잡 제어를 수행하지 않고 손실된 패킷들만을 전송함으로써 전송 프로토콜의 성능을 보장하기 위한 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치는 이동 호스트가 일시적 연결 단절 상태에서 회복되었음을 검출한 후 이를 알리는 감지신호를 출력하는 경로 회복 관리부; 상기 감지신호를 입력받아 송신측으로 상기 회복 상태를 알리기 위한 ACK 패킷을 생성하는 경로 회복 알림 관리부; 및 상기 생성된 ACK 패킷 및 데이터 패킷을 송수신하는 패킷송수신부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 방법은 무선 구간의 연결 끊김이 회복되었음을 인지하는 단계; 상기 회복 정보를 ACK 패킷에 담아 송신단으로 전송하는 단계; RTT/2 시간을 타이머로 설정하는 단계; 상기 설정한 타이머가 만료되기 전에 데이터 패킷을 수신하는 경우, 상기 타이머의 동작을 취소하고 ACK 패킷의 부분 패킷 손실 플래그를 설정하고 SACK 옵션을 추가한 ACK 패킷을 송신단으로 전송하는 단계; 및 상기 설정한 타이머가 만료되는 경우, ACK 패킷의 패킷 도착 없음 플래그를 설정한 후 ACK 패킷을 송신단에 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 방법은 입력되는 ACK 패킷에서, 손실 회복을 처리 중인지를 나타내는 손실 회복 플래그가 설정되어 있다면, 새로 들어온 ACK 패킷이 손실 복구가 되었음을 나타내는지 확인하는 단계; 상기 확인 결과 손실이 복구되었다면, 손실 회복 플래그를 해제하고, 복구되지 않고 중복된 ACK 패킷이 수신되면, 혼잡 윈도우 크기가 새로운 패킷을 전송할 수 있을지 판단하여 새로운 패킷 전송이 가능할 경우, 새로운 패킷을 수신단에 전송하는 단계; 상기 손실 회복 플래그가 설정되어 있지 않다면, 수신한 ACK 패킷에 경로 회복 옵션 번호가 포함되어 있는지 확인하여, 경로 회복 옵션 번호가 포함되어 있으면, 재전송 타이머가 만료되었는지 유무를 확인하는 단계; 재전송 타이머가 만료된 경우, 혼잡 윈도우와 느린 시작 임계값을 재전송 타이머 만료 이전 값으로 복원하고, 재전송 타이머가 만료되지 않은 경우, 부분 패킷 손실 플래그 설정 유무를 확인하는 단계; 상기 부분 패킷 손실 플래그가 설정된 경우, 손실 회복 플래그를 설정하고, SACK 블록을 분석 후 손실된 패킷 번호를 추출하여 손실된 패킷들만 전송하며, 부분 패킷 손실 플래그가 설정되지 않은 경우, 마지막 패킷을 전송한 시간(lsent_time)과 현재 시간 사이의 차이가 RTT보다 큰지를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과 그 차이가 RTT 보다 큰 경우, 손실 회복 플래그를 설정하고, 마지막으로 ACK을 받은 이후의 전송한 모든 패킷을 재전송하며, 그 차이가 RTT 보다 작은 경우, 패킷 도착 없음 플래그가 경로 회복 옵션에 설정되어 있으면 느린 시작 알고리즘을 개시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도 1은 본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 2는 본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치 및 방법에서 사용하는 전송 제어 프로토콜의 메시지 헤더의 구조를 도시한다. 그리고 도 3은 본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 방법중, 수신단에서 무선 네트워크의 경로가 회복된 것을 송신단에 알리기 위해 처리하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 마지막으로 도 4는 본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 방법중, 송신단에서 전송 제어 프로토콜에서 패킷을 수신하였을 때 처리하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 한편 설명의 편의와 이해의 용이함을 위하여 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.

먼저, 도 1을 참조한다. 본 발명을 위한 전체 시스템은 수신단(100), 송신단(150), 상기 수신단과 송신단을 연결하는 무선 기지국(180)으로 구성된다. 수신단(100)은 경로 회복 관리부(110), 경로 회복 알림 관리부(120), 제1패킷송수신 부(130)로 구성되며, 경로 회복 알림 관리부(120)는 다시 타이머 설정부(121)와 타이머 관리부(123)로 구성된다. 경로 회복 관리부(110)는 이동 호스트가 일시적 연결 단절 상태에서 회복되었음을 검출한 후 이를 알리는 감지신호를 출력하며, 경로 회복 알림 관리부(120)는 상기 감지신호를 입력받아 송신측으로 상기 회복 상태를 알리기 위한 ACK 패킷을 생성한다. 그리고 제1패킷송수신부(130)는 상기 생성된 ACK 패킷 및 데이터 패킷을 무선기지국(180)을 통하여 송수신하는 기능을 수행한다. 여기에서 수신단(100)은 구체적으로 이동단말이 될 수 있으며, 송신단(150)은 상기 수신단과 패킷통신을 수행하는 무선기지국(180)과 유선으로 연결된 장치가 될 수 있다.

한편 송신단(150)은 상기 제1패킷송수신부와 무선기지국을 통하여 상기 데이터 패킷 및 ACK 패킷을 송수신하는 제2패킷송수신부(190) 및 수신되는 ACK 패킷에 경로 회복 옵션이 설정되어 있는 경우 이를 처리하는 경로 회복 알림 처리부(170)를 포함하여 구성된다. 한편 경로 회복 알림 처리부(170)는 제1 내지 제4확인부(171,173,175,177), 비교부(178), 출력부(179)를 포함하는데, 이상 각 블록의 설명은 도 3내지 도 4를 참조하면서 후술하도록 한다.

개략적으로 살피면, 수신단(100)은 경로 회복 관리부(110)가 제1패킷 송수신부(130)에서 받은 정보를 바탕으로 무선 구간에서의 경로가 회복되었음을 경로 회복 알림 관리부(120)로 전달한다. 그 후 경로 회복 알림 관리부(120)에서는 경로 회복 옵션을 포함하는 ACK 패킷을 만들어 제1패킷 송수신부(130)를 통해 송신단(150)으로 전송한다.

그 후 송신단(150)은 제2패킷송수신부(190)에서 수신한 ACK 패킷을 확인하여 경로 회복 옵션이 포함되어 있으면 경로 회복 알림 처리부(170)에서 처리한다.

도 2는 본 발명에 의한 경로 회복 옵션이 포함되는 TCP 헤더의 구조를 도시한다. 도시된 TCP 헤더의 구조에서 TCP 헤더에 기본으로 포함된 필드들은 종래기술이므로 일부만을 설명하고, 경로 회복 옵션과 SACK 옵션을 중심으로 설명한다.

TCP 헤더(200)는, 기본적인 필드들로 출발지 포트 번호(210), 목적지 포트 번호(220), 순서 번호(230) 등으로 구성되며, 옵션(240)과 데이터(250)은 필요에 따라 포함된다. 본 발명의 동작을 위해서 옵션(240)에서 경로 회복 옵션(260)과 SACK 옵션(290)이 포함된다. 경로 회복 옵션(260)은 세 가지 종류로 나뉠 수 있으며, 그 종류로는 경로 회복 알림(261), 부분 패킷 손실 알림(262), 패킷 도착 없음 알림(263)으로 구성되고, 이들 중 한 가지가 선택되어 TCP 헤더(200)에 포함된다. SACK 옵션(290)은 한 개 이상의 SACK 블록(291)으로 구성되며, 경로 회복 옵션(260) 중 부분 패킷 손실 알림(262)과 함께 TCP 헤더에 포함된다. 이 경로 회복 옵션(260)필드와 SACK 옵션 필드(290)의 용도는 후술하는 본 발명의 동작의 설명중에 함께 서술하도록 한다.

도 3은 수신단에서 경로 회복 알림을 송신단에 알리는 과정을 나타내는 흐름을 보여준다. 먼저 수신단(100)의 경로 회복 알림 관리부(120)는 경로 회복 관리부(110)로부터 경로가 회복되었다는 정보를 수신한다(301 단계). ACK 패킷에 경로 회복 옵션(260) 중 경로 회복 알림(261)을 추가하고, 이에 따라 경로 회복 옵션 번호(264) 와 경로회복 알림 플래그(265)를 설정한다. 여기서, 경로 회복 옵션 번 호(264)는 헤더에 포함된 옵션이 경로 회복 옵션이라는 것을 나타내기 위한 번호이며, 관리자에 의하여 임의로 부여된다. 기존에 TCP에서 사용되고 있는 번호를 제외하고 할당해서 사용할 수 있다. 따라서 264, 266, 268이 동일한 옵션 번호를 가지게 된다. 이 ACK 패킷을 제1패킷송수신부(130)로 전달하여 송신단(150)에 전송한다(302 내지 303단계). 타이머 설정부(121)는 전송한 ACK 패킷에 의해서 송신단(150)에서 처리가 이루어지지 않을 경우를 대비하기 위해서 RTT/2 만큼의 시간 동안 경로 회복 알림 타이머를 설정한다(304단계). 타이머관리부(123)는 만약 경로 회복 알림 타이머가 만료되면 경로 회복 옵션(260) 중 패킷 도착 없음 알림 필드(263)를, 즉 이에 따라 경로 회복 옵션 번호(268)와 경로회복 알림 플래그(269)를 설정한 후 ACK 패킷에 설정하여 제1패킷송수신부(130)를 통해서 송신단(150)에 전송하고 종료한다(306 내지 307단계). 그러나 만약 경로 회복 알림 타이머가 만료되지 않은 상태이면, 새로운 패킷이 수신되었는지 유무를 검사한다(308 단계). 새로운 패킷이 수신되지 않은 경우라면, 타이머가 만료될 때까지 대기한다. 새로운 패킷이 수신되었다면, 경로 회복 알림 타이머를 취소하고 경로 회복 옵션(260)의 부분 패킷 손실 알림 필드(262)를 ACK 패킷의 옵션에 추가를 하고, 즉 경로 회복 옵션 번호(266)와 경로회복 알림 플래그(267)를 설정한 후, 수신 받은 새로운 패킷의 순서 번호를 검사하여 SACK(Selective Acknowledgement) 블록(291)을 생성하여 SACK 옵션(290)을 ACK 패킷에 추가한다(309 내지 311 단계). 이 ACK 패킷을 제1패킷 송수신부(130)로 전달하여 송신단(150)에 전송하고 종료한다(312 단계).

도 4는 송신단(150)에서 경로 회복 옵션(260)이 설정된 ACK 패킷을 수신한 경우 이를 처리하는 흐름을 보여준다. 제1확인부(171)는 제2패킷 송수신부(190)로부터 ACK 패킷을 수신하면, 이미 기존의 무선 링크에 의해 손실 회복이 진행 중임을 나타내는 손실 회복 플래그가 송신단(150)에 설정되어 있는지를 검사한다(401 내지 402단계). 손실 회복 플래그가 설정되어 있는 경우, 수신한 ACK 패킷이 새로운 ACK 패킷인지를 검사한다(430단계). 출력부(179)는 상기 판단을 입력받아, 새로운 패킷으로 판단된 경우 손실 회복 플래그를 해제 하고 그 과정을 종료 한다(431단계). 만약 새로운 패킷이 아닌 경우, 혼잡 윈도우(Congestion Window) 크기가 새로운 패킷을 전송할 수 있는지 검사한다(432단계). 여기서 혼잡 윈도우는 TCP에서 한 번에 네트워크로 전송하는 패킷의 최대 개수를 제한하기 위한 변수로서, 이를 통해서 네트워크가 혼잡이 되는 것을 방지한다. 혼잡 윈도우의 크기가 새로운 패킷을 전송해도 될 정도이면, 패킷을 제2패킷송수신부(190)를 통해 수신단(100)으로 전송하고, ACK 패킷을 수신하기 위해 대기하도록 한다(433 단계 내지 401단계).

제2확인부(173)는 손실 회복 플래그가 설정되어 있지 않다면, ACK 패킷의 옵션에 경로 회복 옵션(260)이 포함되어 있는지 확인한다(403단계). 만약 경로 회복 옵션(260)이 포함되어 있지 않으면 이 과정을 종료한다. 만약 경로 회복 옵션(260)이 포함되어 있으면, 재전송 타이머가 만료되었는지 유무를 검사한다(404단계).

제3확인부(175)는 상기 판단 결과를 입력받아 만약 재전송 타이머가 만료되었다면, 혼잡 윈도우와 느린 시작 임계값(Slow Start Threshold, 혼잡 윈도우와 느린 시작 임계값이 같은 경우, 후술할 느린 시작 알고리즘을 마치고 혼잡 회피 알고리즘을 시작하게 된다. 즉 느린 시작 알고리즘을 종료하기 위한 기준이 되는 값을 말함)을 재전송 타이머 만료 이전 값으로 복원하고 종료한다(410단계). 만약 재전송 타이머가 만료되지 않았다면, 경로 회복 옵션(260) 내에 부분 패킷 손실 플래그(267)가 설정되어 있는지 검사한다(405단계).

비교부(178)는 상기 검사 결과 부분 패킷 손실 플래그(267)가 설정되어 있는 경우, 손실 회복 플래그를 설정하고 SACK 블록(291)을 분석하여 손실된 패킷의 순서 번호 리스트를 생성하고, 손실된 패킷(들)만을 제2패킷송수신부(190)로 전달하여 수신단(100)으로 전송하고, ACK 패킷 수신을 대기한다(420 내지 422단계, 그리고 401단계). 만약 부분 패킷 손실 플래그(267)가 설정되어 있지 않은 경우에는 마지막으로 패킷을 전송한 시간(lsent_time)과 현재 시간 사이의 차이가 RTT보다 큰지 검사한다(406단계).

제4확인부(177)는 만약 이 차이(마지막으로 패킷을 전송한 시간(lsent_time)과 현재 시간 사이의 차이)가 RTT 보다 크다면, 손실 회복 플래그를 설정하고, 마지막으로 ACK 패킷을 받은 이후에 전송한 모든 패킷을 재전송하고 ACK 패킷 수신을 대기한다(407 내지 408단계, 그리고 401단계). 만약 그 차이가 RTT보다 작다면, 패킷 도착 없음 플래그(269)가 경로 회복 옵션(260)에 포함되어 있는지를 검사한다(440단계). 만약 패킷 도착 알림 플래그(269)가 설정되어 있다면, 느린 시작 알고리즘(Slow Start Algorithm)을 구동시키고 종료한다(441단계). 여기서 느린 시작 알고리즘이란, TCP는 순차적인 ACK를 받으면 새로운 패킷을 전송하게 되는데, 느린 시작 알고리즘이 동작하고 있으면 순차적으로 받는 ACK에 대해서 새로운 패킷 전송 개수를 지수적(Exponential)으로 증가시키는 알고리즘을 말한다. 그리고 만약 패킷 도착 알림 플래그(269)가 설정되어 있지 않다면, 이 과정을 종료한다.

본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를들면 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다. 또한 본 발명에 의한 폰트 롬 데이터구조도 컴퓨터로 읽을 수 있는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등과 같은 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다.

이상과 같이 본 발명은 양호한 실시예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치 및 그 방법은 무선 네트워크의 일시적 연결 끊김 현상을 명시적으로 송신단에 알려 혼잡 제어를 막고 손실된 패킷만을 전송하도록 하여 전송 프로토콜의 성능을 개선할 수 있다.

또한 송신단과 수신단만을 변경하기 때문에 네트워크 구조나 라우터와 같은 중간 노드들을 변경하지 않고 사용할 수 있다.

Claims

이동 호스트가 일시적 연결 단절 상태에서 회복되었음을 검출한 후 이를 알리는 감지신호를 출력하는 경로 회복 관리부;

상기 감지신호를 입력받아 송신측으로 상기 회복 상태를 알리기 위한 ACK 패킷을 생성하는 경로 회복 알림 관리부; 및

상기 생성된 ACK 패킷 및 데이터 패킷을 송수신하는 제1패킷송수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 경로 회복 알림 관리부는

상기 단절되었던 경로에 대한 상태를 나타내는 경로 회복 옵션 필드 및

패킷이 부분적으로 손실된 경우에 설정되는 SACK 옵션 필드를 포함하는 TCP 헤더를 포함하여 상기 ACK 패킷을 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치.
제2항에 있어서, 상기 경로 회복 옵션 필드는

상기 단절되었던 경로가 완전히 회복되었음을 알리는 경로 회복 알림 필드;

패킷이 부분적으로 손실되었음을 알리는 부분 패킷 손실 알림 필드; 및

도착한 패킷이 없음을 알리는 패킷 도착 없음 필드;를 포함하는 것을 특징으 로 하는 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치.
제2항에 있어서, 상기 SACK 필드는

손실된 패킷들의 순서 번호를 나타내며, 적어도 하나 이상의 SACK 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치.
제2항에 있어서, 상기 경로 회복 알림 관리부는

상기 ACK 패킷이 송신된 직후에 RTT/2 만큼의 시간동안 타이머를 설정하는 타이머설정부;

상기 타이머의 만료를 확인하여,

상기 타이머가 만료되었으면 패킷 도착 없음을 상기 ACK 패킷에 설정하고,

상기 타이머가 만료되지 않고 새로운 패킷이 수신되었으면 상기 타이머를 취소하고 부분 패킷 손실을 상기 ACK 패킷에 설정함과 동시에 SACK 블록을 생성하여 상기 ACK 패킷에 설정하고,

상기 타이머가 만료되지 않고 새로운 패킷이 수신되지 않았으면 상기 타이머의 만료시까지 기다리는 타이머관리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1패킷송수신부와 무선기지국을 통하여 상기 데이터 패킷 및 ACK 패킷을 송수신하는 제2패킷송수신부 및 수신되는 ACK 패킷에 경로 회복 옵션이 설정되어 있는 경우 이를 처리하는 경로 회복 알림 처리부를 포함하는 송신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치.
제6항에 있어서, 상기 경로 회복 알림 처리부는

이미 손실 회복을 처리 중인지를 나타내는 손실 회복 플래그가 설정되어 있다면, 새로 들어온 ACK 패킷이 손실 복구가 되었음을 나타내는지 확인하는 제1확인부;

상기 확인 결과 손실이 복구되었다면, 손실 회복 플래그를 해제하고, 복구되지 않고 중복된 ACK 패킷이 수신되면, 혼잡 윈도우 크기가 새로운 패킷을 전송할 수 있을지 판단하여 새로운 패킷 전송이 가능할 경우, 새로운 패킷을 수신단에 전송하는 출력부;

상기 손실 회복 플래그가 설정되어 있지 않다면, 수신한 ACK 패킷에 경로 회복 옵션 번호가 포함되어 있는지 확인하여, 경로 회복 옵션 번호가 포함되어 있으면, 재전송 타이머가 만료되었는지 유무를 확인하는 제2확인부;

재전송 타이머가 만료된 경우, 혼잡 윈도우와 느린 시작 임계값을 재전송 타 이머 만료 이전 값으로 복원하고, 재전송 타이머가 만료되지 않은 경우, 부분 패킷 손실 플래그 설정 유무를 확인하는 제3확인부;

상기 부분 패킷 손실 플래그가 설정된 경우, 손실 회복 플래그를 설정하고, SACK 블록을 분석 후 손실된 패킷 번호를 추출하여 손실된 패킷들만 전송하며, 부분 패킷 손실 플래그가 설정되지 않은 경우, 마지막 패킷을 전송한 시간(lsent_time)과 현재 시간 사이의 차이가 RTT보다 큰지를 비교하는 비교부;

상기 비교 결과 그 차이가 RTT 보다 큰 경우, 손실 회복 플래그를 설정하고, 마지막으로 ACK을 받은 이후의 전송한 모든 패킷을 재전송하며, 그 차이가 RTT 보다 작은 경우, 패킷 도착 없음 플래그가 경로 회복 옵션에 설정되어 있으면 느린 시작 알고리즘을 개시하는 제4확인부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 장치.
(a) 무선 구간의 연결 끊김이 회복되었음을 인지하는 단계;

(b) 상기 회복 정보를 ACK 패킷에 담아 송신단으로 전송하는 단계;

(d) RTT/2 시간을 타이머로 설정하는 단계;

(e) 상기 설정한 타이머가 만료되기 전에 데이터 패킷을 수신하는 경우, 상기 타이머의 동작을 취소하고 ACK 패킷의 부분 패킷 손실 플래그를 설정하고 SACK 옵션을 추가한 ACK 패킷을 송신단으로 전송하는 단계; 및

(f) 상기 설정한 타이머가 만료되는 경우, ACK 패킷의 패킷 도착 없음 플래그를 설정한 후 ACK 패킷을 송신단에 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하 는 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 (b)단계는

상기 단절되었던 경로에 대한 상태를 나타내는 경로 회복 옵션 필드 및 패킷이 부분적으로 손실된 경우에 설정되는 SACK 옵션 필드를 포함하는 TCP 헤더를 포함하여 상기 ACK 패킷을 생성하는 것을 특징으로 하는 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 경로 회복 옵션 필드는

상기 단절되었던 경로가 완전히 회복되었음을 알리는 경로 회복 알림 필드;

패킷이 부분적으로 손실되었음을 알리는 부분 패킷 손실 알림 필드; 및

도착한 패킷이 없음을 알리는 패킷 도착 없음 필드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 방법.
(a) 입력되는 ACK 패킷에서, 손실 회복을 처리 중인지를 나타내는 손실 회복 플래그가 설정되어 있다면, 새로 들어온 ACK 패킷이 손실 복구가 되었음을 나타내는지 확인하는 단계;

(b) 상기 확인 결과 손실이 복구되었다면, 손실 회복 플래그를 해제하고, 복 구되지 않고 중복된 ACK 패킷이 수신되면, 혼잡 윈도우 크기가 새로운 패킷을 전송할 수 있을지 판단하여 새로운 패킷 전송이 가능할 경우, 새로운 패킷을 수신단에 전송하는 단계;

(c) 상기 손실 회복 플래그가 설정되어 있지 않다면, 수신한 ACK 패킷에 경로 회복 옵션 번호가 포함되어 있는지 확인하여, 경로 회복 옵션 번호가 포함되어 있으면, 재전송 타이머가 만료되었는지 유무를 확인하는 단계;

(d) 재전송 타이머가 만료된 경우, 혼잡 윈도우와 느린 시작 임계값을 재전송 타이머 만료 이전 값으로 복원하고, 재전송 타이머가 만료되지 않은 경우, 부분 패킷 손실 플래그 설정 유무를 확인하는 단계;

(e) 상기 부분 패킷 손실 플래그가 설정된 경우, 손실 회복 플래그를 설정하고, SACK 블록을 분석 후 손실된 패킷 번호를 추출하여 손실된 패킷들만 전송하며, 부분 패킷 손실 플래그가 설정되지 않은 경우, 마지막 패킷을 전송한 시간(lsent_time)과 현재 시간 사이의 차이가 RTT보다 큰지를 비교하는 단계; 및

(f) 상기 비교 결과 그 차이가 RTT 보다 큰 경우, 손실 회복 플래그를 설정하고, 마지막으로 ACK을 받은 이후의 전송한 모든 패킷을 재전송하며, 그 차이가 RTT 보다 작은 경우, 패킷 도착 없음 플래그가 경로 회복 옵션에 설정되어 있으면 느린 시작 알고리즘을 개시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하는 방법.
제8항 또는 제11항의 무선 네트워크상에서 경로 회복 알림을 통하여 전송 제 어 프로토콜의 성능을 개선하는 방법을 컴퓨터에서 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체.