A Study on TCP Performance Enhancements in Wireless Networks

무선망에서의 TCP 성능 향상 방안에 관한 연구

The TCP protocol can provide some reliability using sliding window mechanism for data transmission, flow control, and congestion control. However, TCP has some limitations in that it has basically been designed solely for wired communication environments. If traditional TCP protocol is used also in wireless networks, the end-to-end data transmission performance degrades dramatically due to frequent packet losses caused by transmission errors and hand-offs. While there have been some research efforts on TCP enhancements considering the mobility of wireless communication devices, in this paper we propose a new method to improve the TCP performance by combining the Snoop and the Freeze-TCP methods. In the proposed scheme, the TCP end-to-end semantics is maintained and no changes of existing protocols in sending systems or in routers are required. It has the advantage of simple implementation because TCP code changes are limited to mobile devices for applying the Freeze-TCP and it requires only to add Snoop modules in base stations. Accordingly, the proposed scheme can operate well in the existing networks. Finally, in this study, we compared the performance of the proposed scheme with traditional TCP, other approaches through simulations using ns-2.

TCP는 데이터 전송, 흐름 제어 및 혼잡 제어를 위해 sliding window mechanism을 사용하여 신뢰성을 보장하지만 기본적으로 유선 통신망 환경만을 고려하여 설계된 프로토콜이라는 한계점을 갖고 있다. 무선 링크 상에서는 주로 전송 오류와 핸드오프에 의해 빈번한 패킷 유실이 발생함으로써 기존의 TCP 프로토콜을 무선망에 그대로 적용하는 경우 종단간 전송 성능은 급격히 떨어지게 된다. 무선통신기기 이동성을 고려한 TCP 최적화 방안에 관하여 여러 연구가 이루어져 왔으나 본 논문에서는 Snoop와 Freeze-TCP를 혼합적으로 적용하여 TCP 성능을 향상시키는 방안을 제안한다. 제안된 방안의 경우 end-to-end semantics가 그대로 유지되며 송신측이나 중간 라우터의 기존 프로토콜의 수정을 요구하지 않는다. 이 방안을 적용하는 경우 TCP 코드의 변경은 Freeze-TCP의 적용을 위해 이동통신기기에 국한되며 기지국에 Snoop 모듈을 추가하는 것만으로 충분하여 구현이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 따라서 제안된 방안은 현재 구축되어 있는 망에서 충분히 상호 동작할 수 있다. 본 논문에서는 NS-2를 이용한 시뮬레이션을 통하여 일반 TCP, 기존 방식, 그리고 제안된 방안간의 성능을 비교 분석하였다.