위성 환경에서 집중 자원 할당을 이용한 TCP 성능 향상 기법

Abstract

위성 통신에서 TCP (Transmission control protocol)의 성능 향상을 위해 PEP (Performance Enhancing Proxy)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구에도 불구하고 위성 통신의 제한된 대역폭, 긴 RTT (Round Trip Time), 높은 PLR (Packet Loss Rate)로 인해 위성 통신에서의 TCP 처리율이 심각하게 저하된다. 특히, 터널, 빌딩과 같은 장애물로 인해 위성 통신의 연결이 끊어지면 TCP의 심각한 성능 저하를 야기한다. 본 논문에서는 장애물이 있는 위성 통신에서의 TCP의 성능을 향상시키기 위해 집중 자원 할당 기법을 적용한 TCP 연결 분할 방식 PEP를 제안한다. SOTM (Satellite On The Move) 노드가 터널과 같은 장애물에 진입하기 전, 터널에 진입한다는 것을 미리 인지한 SOTM 노드는 자신의 PNT (Position, Navigation, Time) 정보를 NCC에게 자원 할당 요청 메시지와 함께 전송한다. NCC (Network Control Center)는 SOTM 노드의 PNT 정보와 네트워크상의 세션수를 이용하여 터널에 진입하기 전 자원을 집중 할당하여 TCP의 성능을 향상시킨다. 제안하는 집중 자원 할당 기법의 성능을 평가하기 위해 테스트베드를 구축하였다. 성능 평가 결과, SOTM 노드의 PNT 정보를 이용하여 SOTM 노드가 터널에 진입하기 전에 해당 노드에 자원을 집중 할당하여 TCP의 성능과 형평성을 향상시키는 것을 볼 수 있었다. 제안한 집중 자원 할당 기법을 통해 데이터 전송량이 PLR이 0%일 때는 약 180%, PLR이 1%일 때는 약 166%, PLR이 5%일 때는 약 141% 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 집중 자원 할당 기법을 통해 세션 간 형평성 또한 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 본 논문에서 제안하는 집중 자원 할당 기법은 장애물이 많은 사용 또는 전장상황에서 신속하고 정확한 정보를 전달받아야 하는 위급한 상황에서 매우 유용하게 사용될 것으로 기대된다.