최근 스마트폰과 태블릿 PC 등의 무선 랜(WLAN: Wireless Local Area Networks)을 지원하는 디바이스가 급증하고, 이를 이용한 모바일 서비스가 기하급수적으로 빠르게 보급되었다. 이런 상황에 따라 무선 랜은 더 빠른 속도의 데이터 전송에 대하여 요구하였고, 이를 만족하기 위하여 IEEE 802.11n의 표준이 확정되었다. 특히, IEEE 802.11n의 표준에서 A-MPDU(AggregationMAC Protocol DataUnit)이라는 핵심적인 기술을 발표하였다. 이는 데이터를 전송할 때 발생하는 오버헤드를 감소하여 전송속도 향상에 도움을 주었다. 본 논문에서는 이 A-MPDU 전송하는 데이터 중 TCP 트래픽을 전송할 때 발생하는 문제점에 대하여 논하고, 해결 방안도 제시한다. A-MPDU 방식으로 TCP 데이터를 전송할 때, 특정 MPDU 데이터가 전송이 실패하는 경우 TCP Duplicate ACK을 발생하여 불필요한 TCP 재전송이 발생하게 된다. 이에 TCP가 갖고 있는 TCP cumulative ACK을 이용하여 불필요하게 발생하는 TCP duplicate ACK 생성을 막고 전송효율을 높이는 방안을 해결책으로 제시한다. 이 해결 방안은 여러 개의 TCP ACK을 집적하여 보내는 대신 시퀀스 번호가 가장 높은 TCP ACK을 하나만 대표하여 보내어 불필요한 오버헤드를 감소할 수 있다. 이 방식을 이용하면 기존 표준에서 제안된 방식에 비해 최대 20% 이상의 전체 처리율 향상을 볼 수 있다.
최근 스마트폰과 태블릿 PC 등의 무선 랜(WLAN: Wireless Local Area Networks)을 지원하는 디바이스가 급증하고, 이를 이용한 모바일 서비스가 기하급수적으로 빠르게 보급되었다. 이런 상황에 따라 무선 랜은 더 빠른 속도의 데이터 전송에 대하여 요구하였고, 이를 만족하기 위하여 IEEE 802.11n의 표준이 확정되었다. 특히, IEEE 802.11n의 표준에서 A-MPDU(Aggregation MAC Protocol Data Unit)이라는 핵심적인 기술을 발표하였다. 이는 데이터를 전송할 때 발생하는 오버헤드를 감소하여 전송속도 향상에 도움을 주었다. 본 논문에서는 이 A-MPDU 전송하는 데이터 중 TCP 트래픽을 전송할 때 발생하는 문제점에 대하여 논하고, 해결 방안도 제시한다. A-MPDU 방식으로 TCP 데이터를 전송할 때, 특정 MPDU 데이터가 전송이 실패하는 경우 TCP Duplicate ACK을 발생하여 불필요한 TCP 재전송이 발생하게 된다. 이에 TCP가 갖고 있는 TCP cumulative ACK을 이용하여 불필요하게 발생하는 TCP duplicate ACK 생성을 막고 전송효율을 높이는 방안을 해결책으로 제시한다. 이 해결 방안은 여러 개의 TCP ACK을 집적하여 보내는 대신 시퀀스 번호가 가장 높은 TCP ACK을 하나만 대표하여 보내어 불필요한 오버헤드를 감소할 수 있다. 이 방식을 이용하면 기존 표준에서 제안된 방식에 비해 최대 20% 이상의 전체 처리율 향상을 볼 수 있다.
In this paper, we want provide improved services with faster transmission, IEEE 802.11n was standardized. A-MPDU (Aggregation MAC Protocol Data UNIT) is a vital function of the IEEE 802.11n standard, which was proposed to improve transmission rate by reducing frame transmission overhead. In this pap...
In this paper, we want provide improved services with faster transmission, IEEE 802.11n was standardized. A-MPDU (Aggregation MAC Protocol Data UNIT) is a vital function of the IEEE 802.11n standard, which was proposed to improve transmission rate by reducing frame transmission overhead. In this paper, we show the problems of TCP retransmission with A-MPDU and propose a solution utilizing the property of TCP cumulative ACK. If the transmission of an MPDU subframe fails, A-MPDU mechanism allows selective re-transmission of failed MPDU subframe in the MAC layer. In TCP traffic transmission, however, a failed MPDU transmission causes TCP Duplicate ACK, which causes unnecessary TCP re-transmission. Furthermore, congestion control of TCP causes reduction in throughput. By supressing unnecessary duplicate ACKs the proposed mechanism reduces the overhead in transmitting redundant TCP ACKs, and transmitting only a HS-ACK with the highest sequence number. By using the RACK mechanism, through the simulation results, it was conrmed that the RACK mechanism increases up to 20% compared the conventional A-MPDU, at the same time, it tightly assures the fairness among TCP flows.
In this paper, we want provide improved services with faster transmission, IEEE 802.11n was standardized. A-MPDU (Aggregation MAC Protocol Data UNIT) is a vital function of the IEEE 802.11n standard, which was proposed to improve transmission rate by reducing frame transmission overhead. In this paper, we show the problems of TCP retransmission with A-MPDU and propose a solution utilizing the property of TCP cumulative ACK. If the transmission of an MPDU subframe fails, A-MPDU mechanism allows selective re-transmission of failed MPDU subframe in the MAC layer. In TCP traffic transmission, however, a failed MPDU transmission causes TCP Duplicate ACK, which causes unnecessary TCP re-transmission. Furthermore, congestion control of TCP causes reduction in throughput. By supressing unnecessary duplicate ACKs the proposed mechanism reduces the overhead in transmitting redundant TCP ACKs, and transmitting only a HS-ACK with the highest sequence number. By using the RACK mechanism, through the simulation results, it was conrmed that the RACK mechanism increases up to 20% compared the conventional A-MPDU, at the same time, it tightly assures the fairness among TCP flows.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 논문에서는 MAC 계층에서의 데이터 전송속도 향상을위한 방안 중 IEEE 802.11n에서 채택된 A-MPDU(Aggregation MAC Protocol Data Unit) 방식을 이용하여 TCP 트래픽을 처리할 때 발생하는 오버헤드로 인해 처리율 저하에 대한 문제점과 이를 해결할 수 있는 방안에 대하여 연구한다. 기존의 연구는 A-MPDU 방식의 성능에 대하여 UDP 트래픽 처리를 수학적으로 분석하거나 처리율을 극대화하는 프레임의 크기를 찾는데 집중하였으나, TCP 트래픽에 대한 연구는 없었다.
기존의 연구는 A-MPDU 방식의 성능에 대하여 UDP 트래픽 처리를 수학적으로 분석하거나 처리율을 극대화하는 프레임의 크기를 찾는데 집중하였으나, TCP 트래픽에 대한 연구는 없었다. 본 연구는 이에 TCP 트래픽 전송시 발생할 수 있는 문제점에 집중하였다. 본 논문은 다음과 같이 구성한다.
본 연구에서는 IEEE 802.11n에서 새롭게 채택된 프레임 집적 방식에 대하여 TCP 트래픽을 전송하는 상황에서 가져오는 문제점에 대하여 논의하였다. 기존 UDP 트래픽의 경우 트래픽에 대한 확인 및 재전송 등의 Recovery가 없기에 A-MPDU 방식에서 큰 성능 향상을 보았지만, TCP 트래픽의 특징인 Recovery를 위한 TCP ACK으로 인하여 가져오는 문제점에 집중하였다.
제안하는 아이디어를 HS-ACK(High Sequence ACK)이라 부른다. 이는 TCP 데이터를 송수신할 때, 수신부에서 만드는 TCP ACK을 최소화하여 오버헤드를 줄이는데 목적이 있다. TCP가 갖는 TCP cumulative ACK 속성을 응용하여 TCP ACK을 집적하여 보내는 대신 가장 높은 시퀀스 번호에 대한 TCP ACK 하나만 보내 전체 데이터가 성공하였음을 알린다.
제안 방법
예를 들어 수신한 TCP ACK 패킷의 시퀀스 번호를 n이라 하면, 시퀀스 번호는 n을 포함하여 모든 데이터 패킷을 성공적으로 수신한 것을 의미한다. 제안하는 방법은 A-MPDU으로 단말이 다수의 TCP 데이터 패킷을 포함한 MPDU를 수신하게 되면, 단말은 매 수신 TCP 데이터 패킷마다 TCP ACK 패킷을 생성하여 전송하지 않고, A-MPDU 프레임 내에서 성공적으로 수신한 가장 높은 시퀀스 번호를 가진 데이터 패킷에 대한 ACK 패킷 하나만 생성하여 전송한다. 예를 들어, A-MPDU 프레임 내에서 시퀀스 번호가 3부터 15인 TCP 데이터 패킷을 전송 모두 성공하여 수신하면, 시퀀스 번호가 15인 TCP ACK 패킷 하나만 전송하고, 시퀀스 번호가 15인 TCP 데이터 패킷이 전송 실패한 경우, 시퀀스 번호가 14인 TCP ACK 패킷이 HS-ACK이 된다.
프레임 집적을 이용하여 TCP 데이터 패킷을 보낼 때 동일한 목적지의 TCP ACK 패킷은 연속해서 MAC 계층에 도달한다. 제안하는 방법은 TCP cumulative ACK 특성을 응용하여 가장 높은 시퀀스 번호를 갖는 TCP ACK만을 MAC 계층에 보내고 나머지 TCP ACK는 모두 없애는 방법을 통해 오버헤드를 줄이고자 한다. 예를 들어 수신한 TCP ACK 패킷의 시퀀스 번호를 n이라 하면, 시퀀스 번호는 n을 포함하여 모든 데이터 패킷을 성공적으로 수신한 것을 의미한다.
연구는 아이디어는 프레임 집적을 통해 TCP 데이터를 전송할 때 발생하는 오버헤드를 줄여 전송효율을 높이는 데 있다. 제안하는 아이디어를 HS-ACK(High Sequence ACK)이라 부른다. 이는 TCP 데이터를 송수신할 때, 수신부에서 만드는 TCP ACK을 최소화하여 오버헤드를 줄이는데 목적이 있다.
데이터처리
제안하는 방법을 비교 분석하기 위하여 수치 분석모델을 두었다. 식 3.
성능/효과
제안하는 방법을 이용하면 성능적인 면에서 기존 방식에 비하여 최대 20% 가량의 성능 증가를 볼 수 있다. 이는 포화도를 가정하여 처리량 성능을 측정하였고, 이에 충분한 개선효과를 볼 수 있음을 확인하였다.
제안하는 방법을 이용하면 성능적인 면에서 기존 방식에 비하여 최대 20% 가량의 성능 증가를 볼 수 있다. 이는 포화도를 가정하여 처리량 성능을 측정하였고, 이에 충분한 개선효과를 볼 수 있음을 확인하였다.
기존 UDP 트래픽의 경우 트래픽에 대한 확인 및 재전송 등의 Recovery가 없기에 A-MPDU 방식에서 큰 성능 향상을 보았지만, TCP 트래픽의 특징인 Recovery를 위한 TCP ACK으로 인하여 가져오는 문제점에 집중하였다. 특히 A-MPDU 방식을 채택하여 여러 개의 MPDU를 집적하여 데이터를 전송하는 경우 발생할 수 있는 오버헤드를 줄이는 방법을 제안하여 불필요한 오버헤드가 감소하여 최대 20% 가량의 성능 증가를 보여주었다. 향후에는 TCP 전송에 대하여 모의실험을 통하여 TCP 트래픽의 처리율 향상에 얼마나 도움이 되는지에 대하여 분석할 계획이다.
후속연구
특히 A-MPDU 방식을 채택하여 여러 개의 MPDU를 집적하여 데이터를 전송하는 경우 발생할 수 있는 오버헤드를 줄이는 방법을 제안하여 불필요한 오버헤드가 감소하여 최대 20% 가량의 성능 증가를 보여주었다. 향후에는 TCP 전송에 대하여 모의실험을 통하여 TCP 트래픽의 처리율 향상에 얼마나 도움이 되는지에 대하여 분석할 계획이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
HS-ACK의 목적은 무엇인가?
제안하는 아이디어를 HS-ACK(High Sequence ACK)이라 부른다. 이는 TCP 데이터를 송수신할 때, 수신부에서 만드는 TCP ACK을 최소화하여 오버헤드를 줄이는데 목적이 있다. TCP가 갖는 TCP cumulative ACK 속성을 응용하여 TCP ACK을 집적하여 보내는 대신 가장 높은 시퀀스 번호에 대한 TCP ACK 하나만 보내 전체 데이터가 성공하였음을 알린다.
A-MPDU를 사용하면 어떤 효과가 있는가?
11n의 표준에서 A-MPDU(Aggregation MAC Protocol Data Unit)이라는 핵심적인 기술을 발표하였다. 이는 데이터를 전송할 때 발생하는 오버헤드를 감소하여 전송속도 향상에 도움을 주었다. 본 논문에서는 이 A-MPDU 전송하는 데이터 중 TCP 트래픽을 전송할 때 발생하는 문제점에 대하여 논하고, 해결 방안도 제시한다.
A-MPDU 방식으로 TCP 데이터를 전송할 때 어떤 문제점이 있는가?
본 논문에서는 이 A-MPDU 전송하는 데이터 중 TCP 트래픽을 전송할 때 발생하는 문제점에 대하여 논하고, 해결 방안도 제시한다. A-MPDU 방식으로 TCP 데이터를 전송할 때, 특정 MPDU 데이터가 전송이 실패하는 경우 TCP Duplicate ACK을 발생하여 불필요한 TCP 재전송이 발생하게 된다. 이에 TCP가 갖고 있는 TCP cumulative ACK을 이용하여 불필요하게 발생하는 TCP duplicate ACK 생성을 막고 전송효율을 높이는 방안을 해결책으로 제시한다.
B.Ginzburg, and A.Keselman, "Performance Analysis of A-MPDU and A-MSDU Aggregation in IEEE 802.11n," in proceding of Sarnoff Symposium, Princeton, New Jersey, 2007.
T.Li, Q.Ni, D.Malone and D.Leith "Aggregation with fragment retransmission for very high-speed WLANs," IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol.17, No.2, pp.591-604, April 2009.
Y.Lin and V.Wong, "Frame Aggregation and Optimal Frame Size Adaptation for IEEE 802.11n WLANs," in proceeding of Global Telecommunications Conference, November, 2006.
G.Bianchi, "Performance Analysis of the IEEE 802.11 DCF," IEEE Journal on Selected Area in Comm., Vol.179, No.3, March, 2000.
C.Wang and H.Wei, "IEEE 802.11n MAC Enhancement and Performnace Evaluation," Mobile Networks and Applications, December, 2009.
H.T.Wu and S.D.Cheng, "DCF+: An enhancement for reliable transport protocol over WLAN." Journal of Computer Science and Technology, vol.18, no.2, pp.201-209, March, 2003.
F. Keceli, I. Inan, and E. Ayanoglu, "TCP ACK congetion control and filtering for fairness provision in the uplink of IEEE 802.11 infrastructure basic service set," in Proceedings of IEEE International Conference on Communication (ICC), pp.4512-4517, June, 2007.
D.J. Leith, P. Cliord, D.W.Malone, and A. Ng, "TCP fairness in 802.11e WLANs," IEEE Communications Letters, vol.9, no.11, pp.964-966, December, 2005.
T.Li, Q.Ni, D.Malone, D.Leith and Y.Xiao, "Aggregation with Fragment Retransmission for Very High-Speed WLANs," IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol.17, no.2, pp 591-604, April, 2009.
Jain, R.Chiu, D.M.Hawe, W, "A Quantitative Measure of Fairness and Discrimination for Resource Allocation in Shared Computer Systems". DEC Research Report TR-301, 1984.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.