UMTS 시스템에서 동적 무선 환경 변화에 따른 TCP 성능 향상 기법

Abstract

도시 인구 집중과 이동 인구의 증가로 이동 통신 시스템은 90년대 이후 급격한 발전을 하고 있다. 그러나 현재 널리 사용되고 있는 2세대 이동 통신 시스템은 음성에만 치중하여 개발되었고 시장이 거의 포화상태에 이르렀다. 따라서 앞으로 다가올 UMTS (Universal Mobile Telecommunication Services) 시스템과 같은 제 3세대 이동 통신 시스템에서는 무선 인터넷과 같은 본격적인 데이타 서비스를 위한 패킷 데이타 통신이 중요한 부분으로 떠오르고 있다. 그런데 web이 TCP를 근간으로 하기 때문에 대부분의 인터넷 트래픽이 TCP 트래픽으로 구성되어 있고 따라서 UMTS 시스템에서 효율적인 TCP 트래픽 전송은 패킷 데이타 서비스 성능에 매우 중요한 역할을 할 것이다. 지금까지 무선 네트워크에서 TCP 성능 향상을 위한 기법들은 많이 연구되어 왔는데 UMTS 시스템에서는 그 중 링크 계층 재전송 기법을 사용한다. 하지만 이 기법이 UMTS 시스템에서 TCP 성능에 정확히 어떠한 영향을 미치는 지에 대한 연구는 아직 미진한 상태이다. 특히 동적인 무선 자원의 변화에 따른 TCP 성능 분석은 거의 진행되어진 바 없다. 따라서 본 논문에서는 UMTS 시스템에서 무선 환경 변화에 따라 TCP 성능이 어떻게 변화하는지 실험을 통해 분석해 본다. 그리고 무선 환경이 동적으로 변화하는 상황에서 TCP 성능 저하를 최소화 할 수 있는 TCP 성능 향상 기법을 제안한다. 실험 결과에 의하면 UMTS 시스템에서 무선 환경이 변화할 때 TCP 성능이 크게 저하되는데 이 때 제안된 TCP 성능 향상 기법을 적용할 경우 UMTS 시스템에 큰 부담을 주지 않으면서 무선 자원을 절약하고 TCP 성능 저하를 줄일 수 있음을 알 수 있었다. The mobile telecommunication system has been growing exponentially after 1990s due to the high population in a city and the growth of mobile user. In this time, the current mobile system mainly concentrates on the voice communication. However, in the next generation, mobile users want to get very diverse services via mobile terminal such as the Internet access, web access, multimedia communication, and etc. For this reason, the next generation system, such as the UMTS (Universal Mobile Telecommunication Services) system, has to support the packet data service and it will play the major role in the system. By the way, since the Web service is based on TCP, most of the Internet traffic TCP traffic. Therefore, efficient transmission of TCP traffic will take very important role in the performance of packet data service. There are many researches about improving TCP performance over wireless network. In those schemes, the UMTS system adapts the link layer retransmission scheme. However, there are rarely studies about the exact performance of the link layer retransmission scheme in the face of dynamic changes of wireless environment over the UMTS system. The dynamic changes of wireless environment, such as wireless bandwidth, can degrade TCP performance directly. So, in this paper, we simulate and analyze the TCP performance in the UMTS system with dynamic wireless environments. Then, we propose a simple scheme for minimizing TCP performance degradation. As a result of simulation, we can find that when wireless environment is changed dynamically, the probability of TCP timeout is increased, and the TCP performance is degraded very much. In this situation, the proposed simple scheme shows good performance. It saves wireless resources and reduces the degradation of TCP performance without large overhead of the base station.