$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

스마트폰 통신성향을 고려한 TCP 개선방안
TCP Algorithm Improvement for Smartphone Data Transmissions 원문보기

한국통신학회논문지 = The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, v.41 no.10, 2016년, pp.1309 - 1316  

이준엽 (School of Electrical Engineering, Korea University) ,  김현순 (School of Electrical Engineering, Korea University) ,  이웅희 (School of Electrical Engineering, Korea University) ,  김황남 (School of Electrical Engineering, Korea University)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문에서는 저용량 데이터의 전송빈도가 높은 스마트폰의 데이터 통신 성향을 참조하여, 스마트폰의 특성에 알맞은 알고리즘을 제시한다. 스마트폰의 사용량은 최근 비약적으로 늘어났으며, 실시간 지도검색, 대중교통 정보 확인, 게임, SNS 등의 사용 빈도가 높아지게 되었다. 이러한 스마트폰에서 주로 일어나는 저용량 데이터 통신은 TCP의 혼잡회피 단계가 나오기 이전에 데이터 전송이 끝나는 경우가 대부분이므로, 본 논문에서는 혼잡회피가 아닌 다른 TCP 관련 알고리즘을 조정하여 초기 통신 속도의 향상을 구현하였다. 본 논문에서 제시하는 알고리즘은 리눅스의 Quick ACK과 네이글 알고리즘(Nagle's algorithm)의 조절을 통하여 불필요한 지연을 줄이고, 짧은 통신에서도 안정적으로 높은 전송속도를 유지할 수 있도록 TCP를 개선하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper suggests adjusting TCP for smartphones that often have small size data transmission tendency. Usage of smartphones has been risen dramatically in recent years, including frequent usage of real-time map search, public transportation search, online games, and SNS. Because the small size dat...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 그러나 ARI 알고리즘은 통신 초기의 불필요한 지연을 제거함으로 써 짧은 통신이 자주 이루어져도 통신성능이 향상시키도록 하고 있으며, 기존의 통신기기가 어떠한 TCP 혼잡회피 알고리즘을 사용하여도 상관없이 동작한다는 특징을 가지고 있다. ARI 알고리즘처럼 통신 초기의 속도를 상승시키는 논문으로는 [16]이 있으며, 이 논문에서는 Slow-start 단계에서 Round Trip Time을 기반으로 계산된 높은 값의 CWND를 사용하는 알고리즘을 제시하고 있다. 하지만 이러한 CWND 조정 방식은 통신속도의 향상을 가져올 수는 있으나, 혼잡제어와 관계없는 Delayed ACK과 네이글 알고리즘으로 인한 통신지연은 막을 수가 없다.
  • 본 절에서는 ARI 알고리즘이 적용되는 TCP의 작동방식과, 네트워크의 복잡도를 감소시키지만 그만큼 통신 속도를 저하시키는 공통된 특징을 가진 Delayed ACK과 네이글 알고리즘(Nagle's algorithm)의 특징에 대해 서술한다. 또한, 기존의 다른 통신속도 향상 관련 연구와 본 논문에서 제시하는 연구가 어떠한 차이가 있는지를 서술한다.
  • 본 논문에서는 이러한 배경과 스마트폰의 통신 특성을 고려하여, 초기 전송속도를 개선한 ARI (ACK Reception Inducer) 알고리즘을 제시하려 한다. 본 논문에서 제시하는 알고리즘은 Quick ACK[7]과 네이글 알고리즘(Nagle's algorithm)[8]의 사용방식을 개선하도록 하였으며, 이를 통해 불필요한 지연을 제거하여 통신속도를 향상시키고, 짧은 통신시에도 패킷이 안정적으로 전달될 수 있도록 개선하였다.
  • 본 절에서는 2절에서 설명한 배경을 바탕으로 TCP에서 속도조절에 영향을 주는 요소와 그 영향에 대해 분석하여 ARI 알고리즘의 구성요소가 선택된 배경을 설명하고, 리눅스의 Quick ACK과 TCP 관련 알고리즘을 활용하여 단기통신 속도를 향상시키는 ARI 알고리즘의 구조와 그 효과에 대해 서술한다.
  • 본 절에서는 ARI 알고리즘이 적용되는 TCP의 작동방식과, 네트워크의 복잡도를 감소시키지만 그만큼 통신 속도를 저하시키는 공통된 특징을 가진 Delayed ACK과 네이글 알고리즘(Nagle's algorithm)의 특징에 대해 서술한다.
  • 네이글 알고리즘은 보낼 수 있는 데이터를 바로 패킷으로 만들지 않고, 가급적이면 데이터를 모아서 하나의 패킷에 모두 담아 전송하는 방식이며 이는 그림 1에서 그 방식을 보여주고 있다. 앞서 설명한 Delayed ACK과 마찬가지로 네트워크 회선의 혼잡도를 줄이고, 데이터를 처리하는 프로세서의 부담을 줄이는데 그 목적이 있으며, 이러한 특성 덕분에 모든 TCP에서 기본적으로 사용하도록 되어있다[8]. 하지만 그림 1의 네이글 알고리즘을 켰을 경우와 껐을 경우에서 보이듯이, 네이글 알고리즘을 사용하면 같은 양의 데이터를 전송하여도 전송 시간 자체가 더 지연되어 결과적으로 통신이 느려지는 부작용이 있다[12].
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
혼잡제어 알고리즘을 통해 CWND를 증가시키는 방식으로 어떤 것이 있는가? 결과적으로 CWND의 크기는 전반적인 통신 속도를 결정하게 되며, 지나치게 CWND를 크게 하면 회선복잡도가 늘어나는 부작용을 가져오게 된다. 따라서 혼잡제어 알고리즘을 통하여 CWND를 적정량만큼 증가시키는데 그 종류로는 통신이 시작한 후에 빠른 속도로 CWND를 증가시키는 Slow-start방식과 한번 이상의 패킷 손실이 일어난 이후에 작동하는 방식인 혼잡회피 방식이 있다. Slow-start 방식은 앞서 말하였듯이 통신이 시작한 직후부터 작동하며, CWND의 크기가 한번의 ACK이 올때마다 1씩 상승하도록 되어있어서 매우 빠르게 CWND가 커지도록 하는 방식이다.
Delayed ACK은 무엇인가? Delayed ACK은 2개 이상의 ACK이 모이거나, 일정시간 이상 ACK의 생성을 기다린 다음에 한꺼번에 ACK을 전송하는 알고리즘이다[10]. Delayed ACK은 TCP 통신에서 반드시 발생하는 ACK의 전송 횟수를 줄임으로 써 회선의 혼잡도를 낮출 수 있기에, TCP 통신에서는 기본적으로 항상 Delayed ACK을 사용하도록 되어있다.
Slow-start 방식의 문제점을 방지하기 위해 어떤 방법을 사용하는가? 하지만 이렇게 커지다보면 회선의 허용 대역폭을 초과하거나, 다른 통신과의 충돌로 인하여 패킷손실이 일어날 확률이 높아진다. 이를 방지하기 위해 threshold라는 한계 값을 초과하여 CWND가 커지거나, 한번 이상의 패킷손실이 발생하게 되면, TCP 에서는 혼잡회피 방식을 사용하게 된다. 혼잡회피는 ACK이 올 때마다 1/CWND만큼 CWND의 크기를 상승시키므로, 느리게 CWND의 크기를 상승시키지만 그만큼 네트워크의 혼잡도를 크게 올리지 않으면서, 통신 속도 향상시킬 수 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (17)

  1. S. Choi and S. Han, "A study on determinants of consumers' choice of mobile data service," J. KICS, vol. 40, no. 1, pp. 115-123, 2015. 

  2. J. C. Hoe, "Improving the start-up behavior of a congestion control scheme for TCP," ACM SIGCOMM Comput. Commun. Rev., vol. 26. no. 4, pp. 270-280, 1996. 

  3. S. Ha, I. Rhee, and L. Xu, "CUBIC: a new TCP-friendly high-speed TCP variant," ACM SIGOPS Operating Syst. Rev., vol. 42, no. 5, pp. 64-74, 2008. 

  4. L. S. Brakmo, S. W. O'Malley, and L. L. Peterson, "TCP vegas: New techniques for congestion detection and avoidance," ACM SIGCOMM Commun. Architectures, Protocols Appl., vol. 24, no. 4, pp. 24-35, 1994. 

  5. Y. Zaki, et al., "Adaptive congestion control for unpredictable cellular networks," in Proc. ACM Conf. Special Interest Group on Data Commun., 2015. 

  6. S.-W. Lee, et al., "Empirical analysis of induced demand resulted from LTE service launching," J. KICS, vol. 37, no. 8, pp. 741-749, 2012. 

  7. S. Ha and I. Rhee, "Hybrid slow start for high-bandwidth and long-distance networks," in Proc. PFLDnet, pp. 1-6, 2008. 

  8. S. D. Strowes, "Passively measuring TCP round-trip times," Commun. ACM, vol. 56, no. 10, pp. 57-64, 2013. 

  9. K. Chae, T. H. Nguyen, M. Park, and S. Jung, "A study on advanced TCP snoop algorithm considering the feature of network layer," in Proc. KICS Int. Conf. Commun., pp. 581-582, 2013. 

  10. N. Kim, et al., "A scalable video coding (SVC)-Aware retransmission scheme for multimedia streaming in IEEE 802.11 WLANs," J. KICS, vol. 39, no. 2, pp. 95-101, 2014. 

  11. J. Chen, et al., "TCP with delayed ack for wireless networks," Ad Hoc Networks, vol. 6, no. 7, pp. 1098-1116, 2008. 

  12. S. Cheshire, TCP performance problems caused by interaction between Nagle's algorithm and delayed ACK(2005), Retrieved Sept., 30, 2016, from http://www.stuartcheshire.org/papers/NagleDelayedAck. 

  13. A. Khurshid, M. H. Kabir, and R. Das, "Modified TCP newreno for wireless networks," NSysS, pp. 1-6, 2015. 

  14. H. Gururaj and B. Ramesh, "Performance analysis of hstcp for optimizing data transfer rate in mobile ad-hoc networks," Int. J. Comput. Appl., vol. 123, no. 15, 2015. 

  15. W. Bao, V. W. Wong, and V. Leung, "A model for steady state throughput of tcp cubic," GLOBECOM 2010, pp. 1-6, 2010. 

  16. Y. Zhang, N. Ansari, M. Wu, and H. Yu, "Afstart: An adaptive fast tcp slow start for wide area networks," Commun.(ICC), pp. 1260-1264, 2012. 

  17. M. Allman, S. Flayd, and C. Partidge, Increasing TCP's initial window, RFC3390, 1998. 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

FREE

Free Access. 출판사/학술단체 등이 허락한 무료 공개 사이트를 통해 자유로운 이용이 가능한 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로