PEP환경에서 위성링크에 적합한 초기 윈도우 기반의 TCP Cubic 알고리즘

Abstract

PEP(Performance Enhanced Proxy)는 종단간 통신의 성능을 향상시키도록 설계된 네트워크 에이전트로 VSAT(Very-Small-Aperture Terminal), WWAN (Wireless Wide Area Network), WLAN(Wireless Local Area Network)와 같은 환경에서 사용된다[1]. 지상망을 기준으로 설계된 표준 TCP는 매 RTT마다 윈도우 사이즈를 증가시킨다. 이는 기존의 PEP Split 구조에서 RTT(Round Trip Time)가 큰 위성링크가 혼잡상황이 아닐 때 혼잡으로 인지를 하고, 대역폭의 점유를 어렵게 해서 TCP의 정상적인 동작을 어렵게한다. 이에 따라 위성링크에 적합한 윈도우 감소 시간에 따른 윈도우 증가를 사용하는 TCP Cubic, 참조링크를 통해서 윈도우 사이즈를 확보하는 TCP Hybla 등의 Enhanced TCP가 적용됐으나 초기에 충분한 윈도우사이즈를 확보하는 데 많은 시간을 소모하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 마지막 윈도우 감소 시점을 기준으로 하는 Cubic의 수정 알고리즘을 제안한다. PEP Split 구조에서 RTT가 큰 위성링크에 Cubic의 초기 윈도우 값을 수정한다. 이는 RTT가 큰 위성링크 구간에서 초기에 적절한 윈도우 사이즈를 적용시킴으로써 하고 빠른 시간안에 위성 대역폭을 점유할 수 있게 한다. 이런 수정된 Enhanced TCP의 적용은 사용자에게 어떤 조작도 요구하지 않고 직접적인 전송속도 향상을 가능하게 한다. 제안된 방법을 PEP 위성링크 구간에 적용시켰을 때 전체 전송률은 기존 혼잡제어 알고리즘(TCP Reno)보다 약 28%, 수정되기 전 기존의 Enhanced TCP(TCP Cubic)보다 약 28% 증가하였고, 같은 위성망을 위해 설계된 TCP Hybla보다는 4% 증가하였다.; The Performance Enhanced Proxy (PEP) is a network agent designed to improve the performance of end-to-end communications. It is used in environments such as VSAT (Very-Small-Aperture Terminal), WWAN (Wireless Wide Area Network), WLAN (Wireless Local Area Network)[1]. Standard TCP designed based on the ground network increases the window size every RTT. This is because congestion is recognized when the satellite link with a large RTT (Round Trip Time) is not congested in the existing PEP split structure, and occupation of the bandwidth is difficult, which makes TCP normal operation difficult. Accordingly, Enhanced TCP such as TCP Cubic using window increase according to the window decrease time suitable for the satellite link and TCP Hybla for securing the window size through the reference link has been applied, but it takes much time to secure a sufficient window size at the initial stage. In this paper, we propose a modification algorithm of Cubic based on the last window decrease point. In the PEP Split structure, We modify the initial window value of Cubic in the satellite link with large RTT. This allows the RTT to occupy the satellite bandwidth in a short period of time by applying an appropriate window size initially in a large satellite link section. The application of this modified Enhanced TCP enables direct transmission speed improvement without requiring any operation to the user. When the proposed method is applied to the PEP satellite link section, the total transmission rate is increased about 28% compared to the existing congestion control algorithm (TCP Reno) and about 28% higher than the existing Enhanced TCP (TCP Cubic) before the modification. 4% more than the designed TCP Hybla.