WiMAX 네트워크 상에서 TCP 혼잡제어 알고리즘 성능 분석 = Performance analysis of TCP congestion control algorithms over wimax networks

국문 초록 (Abstract)

무선 네트워크 기술이 발달함에 따라 기존의 유선 네트워크 영역이 무선으로 대체되고 있다. 차세대 무선 이동 통신 기술의 하나인 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)는 광대역 무선 인터넷 서비스를 제공하여 유선영역을 무선으로 대체하고, 고속의 이동상황에서도 고속의 데이터 전송률을 제공하여 최근 주목받고 있다. WiMAX 네트워크에서 사용되는 대부분의 응용 계층들이 여전히 TCP/IP 계층을 사용하고 있으며, 기존의 TCP 전송기법들이 유선 네트워크를 주로 고려한 한계가 있으므로 전송 계층에서 WiMAX 성능 향상 연구의 필요성이 증대되고 있다.
본 논문에서는 실제 WiMAX 네트워크 상에서 전송 계층이 성능에 미치는 영향을 분석하기 위해 국내 상용 WiMAX 네트워크 서비스인 WiBro(Wide Broadband) 망을 이용하여 TCP의 성능을 측정하고 분석하였다. 실험은 TCP 성능에 가장 큰 영향을 미치는 TCP 혼잡제어 알고리즘에 초점을 맞추었으며, TCP Reno, TCP Veno, TCP, Westwood, TCP Cubic 등 4개의 서로 다른 특성을 가진 알고리즘을 선정하여 Payload와 소켓 버퍼 크기에 따른 성능을 분석하였다. 또한 이동 상황을 고려하여 핸드오프(Handoff)에 따른 영향에 따른 성능도 분석하였다.
분석 결과 TCP 연결의 MSS(Maximum Segment Size) 크기보다 큰 Payload를 사용할 경우 세그먼트 분리에 의한 전송 패킷량의 증가로 인해 알고리즘간의 성능 차이가 크게 발생하였으며, 소켓 버퍼 크기가 커질수록 재전송률이 낮아지며 처리율도 향상되는 것을 알 수 있었다. 또한 하위 계층의 HARQ(Hybrid Automatic Retransmission Query) 기법의 사용으로 인해 채널 수준의 패킷 손실이 TCP 계층에 미치는 영향을 완화할 수 있음을 알 수 있었다. 이동 상황에서 발생하는 핸드오프는 TCP 성능에 큰 영향을 미치며, 알고리즘간 대처 방안에 따라 성능차가 발생하였다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 제 2 장 연구 배경 3
• 2.1 Mobile WiMAX 3
• 2.2 TCP 혼잡 제어 7
• 2.2.1 TCP Reno 11
• 2.2.2 TCP Veno 13
• 2.2.3 TCP Westwood 15
• 2.2.4 TCP Cubic 17
• 2.3 관련 연구 19
• 제 3 장 실험 환경 및 방법 21
• 3.1 실험 환경 21
• 3.2 실험 방법 23
• 제 4 장 실험 결과 및 고찰 25
• 4.1 고정 환경 실험 25
• 4.2 이동 환경 실험 32
• 제 5 장 결론 36
• 참고문헌 37
• Abstract 39