초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목적은 “지연시간을 우선시하는 차세대 고부가 인터넷 서비스들을 활성화 시킬 수 있는 최저 지연시간 보장 전송 프로토콜 원천 기술 개발”에 있음. 이를 위해 본 과제에서는 주어진 채널 환경에서 달성가능한, 최고 전송률과 최저 지연 성능을 동시에 달성할 수 있는 새로운 TCP 제어 알고리즘을 개발하였고, 이러한 제어 알고리즘과 협력하여 저지연 End-to-End 성능을 달성할 수 있는 새로운 저지연 소켓 구조를 개발하였음.

연구결과
본 과제를 통해 연구되고 개발된 결과물은 크게 두

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목적은 “지연시간을 우선시하는 차세대 고부가 인터넷 서비스들을 활성화 시킬 수 있는 최저 지연시간 보장 전송 프로토콜 원천 기술 개발”에 있음. 이를 위해 본 과제에서는 주어진 채널 환경에서 달성가능한, 최고 전송률과 최저 지연 성능을 동시에 달성할 수 있는 새로운 TCP 제어 알고리즘을 개발하였고, 이러한 제어 알고리즘과 협력하여 저지연 End-to-End 성능을 달성할 수 있는 새로운 저지연 소켓 구조를 개발하였음.

연구결과
본 과제를 통해 연구되고 개발된 결과물은 크게 두 가지이다: 1) 최저지연/최대전송률을 달성하는 TCP 혼잡제어 알고리즘, 2) 저지연 전송을 보조하는 새로운 TCP 소켓 구조.

1) 최저지연/최대전송률을 달성하는 TCP 혼잡제어 알고리즘
개발된 TCP 제어 알고리즘은 최대전송률 및 최저 RTT 탐색, 현재 채널 상황에서의 최대 전송률 및 최저 RTT 추정, 추정된 값들을 이용한 양방향 (혼잡윈도우 증감을 모두 활용함) 제어의 3단계로 동작한다. 주어진 채널 환경이 가지는 BDP (Bandwidth Delay Product)를 독착적으로 추정하여 지속적으로 추적함으로써, 이동상황에서도 주어진 채널에서 달성 가능한 최저 RTT와 최대전송률을 동시에 만족시킬 수 있는 특성을 가지고 있다.

2) 저지연 전송을 보조하는 새로운 TCP 소켓 구조
어플리케이션이 체감하는 End-to-End 지연성능은, 어플리케이션과 전송계층 사이의 버퍼 (즉, 소켓버퍼) 에서 발생하는 지연시간도 포함한다. 이러한 소켓버퍼 지연시간을 기존의 소켓구조를 해치지 않으면서도 제로에 가깝게 제어할 수 있는 소켓구조를 개발하였다.

연구결과의 활용계획
본 연구팀이 개발한 저지연 TCP 프로토콜 및 저지연 TCP 소켓은 스마트폰 뿐만 아니라 스마트워치, IoT 장치 등에도 탑재될 수 있음. 알고리즘이 크게 복잡하지 않음에도, 지연 성능을 대폭 개선하는 효과가 있기 때문에, 각종 장치들의 저지연 데이터 교환에 범용적으로 활용될 수 있음. 특히, 스트리밍, 웹브라우징, 클라우드 게임 등 지연 성능이 체감 성능을 크게 좌우하는 인터넷 응용서비스들에 선제적으로 적용하는 것이 가능함. 단, 이중 일부는 어플리케이션 로직 (e.g., 인코더/디코더)의 변경을 필요로 하므로, 저지연 체감 성능을 궁극적인 향상을 위해 어플리케이션과 전송계층의 cross-layer 최적화에 대한 추가 연구가 필요할 수 있음.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose& contents
The goal of this project is to develop a new transport layer technique that can support next generation Internet services of high business values such as remote surgery, telepresence, and realtime AR/VR. To achieve this goal, we anatomized various conventional TCP protocols and

Purpose& contents
The goal of this project is to develop a new transport layer technique that can support next generation Internet services of high business values such as remote surgery, telepresence, and realtime AR/VR. To achieve this goal, we anatomized various conventional TCP protocols and diagnosed why TCP protocols in general accompany poor delay performance (i.e., high latency). We tackled the core of the problem by developing a new congestion window control algorithm that adjusts its congestion window to hit the sweet spot of obtaining the maximum throughput and the minimum RTT at the same time for any given wireless channel.

Result
Our main results include the followings: 1) A new TCP protocol that achieves both minimum latency and maximum throughput, 2) A new TCP socket that provides a much shorter end-to-end latency performance in the application level.

1) A new TCP protocol
Our protocol works in three steps: a) max throughput and min RTT probing at the beginning of a session, b) max throughput and min RTT estimation at every moment, and c) bidirectional congestion window control based on the estimated max throughput and min RTT. Our bidirectional control algorithm uniquely increases or decreases the congestion window in order to achieve the estimated max throughput or the estimated min RTT, and finally converges to an equilibrium where both targets are achieved with very small margin. A similar operation is found in Google’s most recent congestion control algorithm, BBR, but with much less flexibility, resulting in relatively worse performance in both throughput and latency.

2) A new TCP socket
An application that uses a TCP protocol is designed to buffer some amount of packets in a TCP socket, but this incurs an additional application-level latency. Our low latency socket is designed to adaptively buffer nearly zero amount of packets while keeping the TCP throughput at its best level.

Expected Contribution
The low latency TCP protocol and the low latency TCP socket we developed throughout this project are expected to be adopted soon in diverse smart devices such as smartphones, smart watches, and IoT devices for the latency performance improvement. Given its affordable complexity even for an IoT device, the current applications that can benefit from our protocols range from web browsing, video streaming to cloud gaming. Futuristic applications such as realtime VR/AR and telepresense can also substantially benefit from our protocols, but may require a follow-up study for the cross-layer performance optimization that modifies the application structures to be best suited with our protocol structure.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 10
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 11
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 12
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 12
• 8. 참고문헌 ... 13
• 9. 연구성과 ... 13
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 14
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 14
• 12. 기타사항 ... 15
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 16
• 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 31
• 끝페이지 ... 32