위성통신에서 연결 분할 방식의 Hybrid TCP 기법
Hybrid TCP technic on split method in satellite communication
- 주제(키워드) Satellite communication , Exclusive-OR 코딩 , Instant recovery , TCP Hybla , split PEP , Hybrid TCP
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 김재현
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 NCW학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000024143
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 논문에서는 TCP Hybla와 Exclusive-OR 에러 코딩 기법을 결합한 새로운 연결 분할 방식의 Hybrid TCP 기법을 제안하고 제안한 기법의 코딩 세그먼트의 손실 방지를 위한 지연 전송 시간(delay)을 최적화하여 이를 비교 분석한다. 먼저 제안한 기법을 연결 분할 방식(split) PEP에 적용했을 때와 적용하지 않았을 때를 비교하여 위성 통신 환경에서 파일 전송속도 향상 정도를 평가하였다. 제안한 연결 분할 방식의 Hybrid TCP 기법이 패킷 손실률이 1x10-4 이상에서 파일 전송 속도가 향상됨을 알 수 있다. TCP Hybla와 Hybrid TCP의 성능 평가 결과룰 비교하면 패킷 손실률이 0.001(≈ BER 9x10-8) - 0.01(≈ BER 8x10)의 구간에서 제안한 Hybrid TCP 기법의 전송 속도가 빨라지는 것으로 나타난다. 평균 37%의 파일 전송 속도 향상이 있었다. PEP를 적용하지 않고 Hybrid TCP를 적용한 경우와 split PEP 환경에서 Hybrid TCP를 적용한 경우 패킷 손실률이 0.0005(≈ BER 4x10-8) - 0.05(≈ BER 4x10-6)의 구간에서 split PEP를 적용했을 때가 평균 26%의 전송 속도 향상이 있었다. Hybrid TCP PEP와 기존 TCP Hybla만 적용 시 Hybrid TCP PEP가 TCP Hybla 보다 0.0005(≈ BER 4x10-8) - 0.005(≈ BER 4x10-7)의 구간에서 평균 48% 전송 속도 향상이 있었다. 성능 평가 결과 위성 환경에서 split PEP를 적용할 때가 그렇지 않을 때 보다 성능 향상의 폭이 큰 것으로 나타난다. 제안한 Hybrid TCP PEP가 코딩 기법과 split PEP를 미적용한 TCP Hybla 보다 패킷 손실률 0.0005(≈ BER 4x10-8) - 0.05(≈ BER 4x10-6)의 구간에서 평균 40% 이상의 전송 속도 향상이 있었다. 두 번 째는 Hyrid TCP의 수식화 모델을 개발하고 코딩 세그먼트 지연 시간을 가변하면서 테스트베드에서 성능을 평가하여 최적 지연 시간을 구한다. Hybrid TCP를 위성 환경에 운용하기 위한 최적 값인 1/8RTT를 제안한 기법에 적용하고 수식 예측 모델과 테스트베드의 결과를 비교하여 분석한다. 최적화된 delay 값을 적용했을 때가 TCP Hybla보다 패킷 손실률 0.0005(BER 4x10-8)에서 0.175(BER 1x10-5)의 구간에서 최소 17%에서 최대 99%의 전송 성능이 향상되었으며 평균 42%의 향상이 있었다. 위성 환경에서는 데이터 손실과 지연 시간에 의한 성능저하가 크기 때문에 전송계층에서의 비교적 단순한 코딩 기법도 전송속도 향상에 크게 기여함을 알 수 있었다. 아울러 split PEP는 위성 환경에 적합한 향상된 기술들의 접목을 용이하게 하는 기법으로 성능향상 기법을 적용 시 효과가 증대함을 알 수 있었다.
more목차
1. 서 론 1
1.1. 연구 목적 1
1.2. 연구의 범위 및 방법 5
1.3. 연구의 가정 및 제한사항 5
1.4. Contribution 9
2 관련 연구 11
2.1. 전파 지연 시간과 TCP 11
2.1.1. TCP의 흐름제어 11
2.1.2. 무선 통신과 TCP 18
2.1.3. RTT와 CWND 19
2.1.4. 위성통신의 전파 지연 시간 23
2.1.5. TCP 종류별 지연 시간에 따른 성능 23
2.2. 에러 검출 및 정정 24
2.2.1. 에러 제어 방법 24
2.2.2. Exclusive-OR 코딩 기법 29
2.2.3. 위성 통신에서 에러 검출 및 복구 34
2.3. PEP 43
2.3.1. 위성 통신과 PEP 43
2.3.1. 연결 분할 방식 PEP 44
3. 연결 분할 방식의 Hybrid TCP 47
3.1. 제안 기법 설명 47
3.2. TCP Hybla와 Exclusive-OR 코딩 기법의 결합 48
3.2.1. TCP Hybla 48
3.2.2. Exclusive-OR 코딩 기법 49
3.2.3. Hybrid TCP 54
3.3. Split PEP와 Hybrid TCP 적용 59
3.3.1. Split PEP 구성 59
3.3.2. Split PEP에 Hybrid TCP 적용 61
3.4. Hybrid TCP 성능 평가 63
3.4.1. 테스트베드 구성 63
3.4.2. PEPsal 작동 방식 63
3.4.3. 파라미터 및 성능 평가 지표 64
3.4.4. Hybrid TCP 성능 평가 결과 70
4. Hybrid TCP delay 최적화 77
4.1. Main idea 77
4.2. Hybrid TCP 최적화를 위한 알고리즘 78
4.3. 관련 수식에 의한 분석 82
4.3.1. 패킷 손실률 관련 수식 82
4.3.2. Goodput 예측 수식 88
4.3.3. 수식에 의한 결과 분석 90
4.4. 테스트베드에 의한 분석 94
4.4.1. 테스트베드 구성 94
4.4.2. 테스트베드 성능 평가 결과 분석 95
4.5. 수식 예측 결과와 테스트베드 성능 평가 결과 비교 100
4.6. Hybrid TCP 최적화 결과 102
5. 결 론 105
참고문헌 108
Abstract 115
부 록 목 차 117
부록 1. 약어표 118
