Ad Hoc 무선망에서 TCP 성능 향상을 위한 방안

Abstract

Ad Hoc 무선망은 유선망의 하부구조를 갖지 않고 이동 노드들만으로 구성되는 임시적인 네트워크 환경을 말한다. 각각의 이동 노드들은 호스트가 아니라 하나의 라우터로 동작을 하며, 다른 노드에 대해 다중 경로를 가질 수 있다. 또한 동적으로 경로를 구성하기 때문에 통신 단절을 초래하며, 이로 인한 경로 재설정시 네트워크의 혼잡을 야기 시킬 수가 있다. Ad Hoc 망에서 종단 응용 프로그램간의 신뢰성 있는 데이터 전송과 인터넷과의 자연스러운 접속을 가능하기 위해서는 유선 인터넷에서 사용되고 있는 TCP의 수용이 바람직하다. 하지만 Ad Hoc 망은 무선 전송 매체를 사용하기 때문에 신호의 간섭, 잡음, 페이딩 현상 등에 의해 높은 에러율을 발생시키는 특징을 가지고 있다. 따라서 유선망에서 최적화된 TCP를 수정 없이 Ad Hoc 망에 적용할 경우 전송 성능이 저하되는 문제가 있다. 특히, 기존의 TCP는 에러의 특성에 대한 검출이 없고, 패킷 손실의 원인을 네트워크 혼잡으로만 생각하고 윈도우 크기를 줄임으로써 에러 회복에 대해서는 효과적으로 동작을 못한다. 더욱이 Ad Hoc 망에서 발생하는 자유롭고 예측할 수 없는 움직임에 대해 더욱 심각한 성능 저하가 일어날 수 있다. 따라서 본 논문에서는 Ad Hoc 망에서 야기되는 TCP의 문제점과 성능향상을 위해 제안된 방안들에 대해 살펴보고, 잦은 경로 변경과 경로 실패에 따른 상황을 반영해서 송신자가 에러 발생 원인을 구별해서 전송률을 조절하는 알고리즘을 제안한다. 제안한 TCP-S 방안은 시뮬레이션을 통하여 기존의 Vegas Loss Predictor와 성능을 비교하였으며, Ad Hoc 망의 특징인 노드의 이동성을 가정한 상황에서 정확한 에러율의 원인을 구별함으로써 TCP Vegas Loss Predictor방법보다 대략 30% 정도의 성능향상을 나타낸다.; Mobile Ad Hoc networks(MANETs) are a kind of very complex distributed communication systems with wireless mobile nodes that can be freely and dynamically self-organized into arbitrary and temporary network topologies. MANETs inherit several limitations of wireless networks, meanwhile make new challenges arising from the specificity of MANETs, for example route failures, hidden terminals and exposed terminals. The current implementation of TCP for the internet is not efficient when used for MANETs. This is because TCP assumes that all packet losses are caused by congestion, whereas channel errors are a main reason for packet losses in wireless networks. Accordingly, this paper aims to present the plan of improving performance of TCP in MANETs by minimizing the packet loss that occurs at the time of path resetting of node in MANETs through reflection of network situation. The result of our simulation shows that the TCP-S algorithm is superior to Vegas in TCP throughput.