KR20100073890A - Method for improving tcp performance in soft vertical handover environment - Google Patents

Method for improving tcp performance in soft vertical handover environment Download PDF

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KR20100073890A
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Abstract

PURPOSE: A TCP method for improving performance in soft vertical hand over environment improving the TCP transmission performance is provided to prevent the misunderstanding of normal network status as congestion state by changing retransmission timeout time. CONSTITUTION: A user terminal connects to a handover gateway(202). The user terminal calculates RTT2 value with RTT 1(Round Trip Time 1) value and RTT value(208). If transmission of TCP(Transmission Control Protocol) packet is not completed, a user terminal confirms the generation of a vertical handover(210,212). If the vertical hand over generates, the user terminal connects to the hand over gateway through the other networks before the completion of the vertical hand(214). The user terminal calculates new RTT1 value(216).

Description

소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 ＴＣＰ 성능 향상 방법{METHOD FOR IMPROVING TCP PERFORMANCE IN SOFT VERTICAL HANDOVER ENVIRONMENT}How to improve TC performance in soft vertical handover environment {METHOD FOR IMPROVING TCP PERFORMANCE IN SOFT VERTICAL HANDOVER ENVIRONMENT}

본 발명은 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유무선 또는 이기종 무선망 간에 소프트 버티컬 핸드오버가 지원되고 있는 환경에서 새로이 이용할 이기종 네트워크 인터페이스의 전송 특성(예를 들면, 단말과 게이트웨이 간의 왕복 시간, 게이트웨이와 상대 노드 간의 왕복 시간)을 버티컬 핸드오버 이전에 계산하여 버티컬 핸드오버 후에 재전송 타임아웃 시간을 변경함으로써, TCP가 정상적인 네트워크 상태를 혼잡 상황으로 오인하는 것을 방지하여 TCP 전송 성능을 향상시킬 수 있는, 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for improving TCP performance in a soft vertical handover environment, and more particularly, to a transmission characteristic of a heterogeneous network interface to be newly used in an environment in which soft vertical handover is supported between wired, wireless, and heterogeneous wireless networks. By calculating the round trip time between the terminal and the gateway and the round trip time between the gateway and the counterpart node before the vertical handover and changing the retransmission timeout time after the vertical handover, the TCP can be mistaken for a normal network condition as a congestion situation. The present invention relates to a method for improving TCP performance in a soft vertical handover environment that can improve TCP transmission performance.

현재의 광범위한 인터넷의 사용을 가능하게 한 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 프로토콜은 컴퓨터 간의 데이터 통신을 위한 것이다. 현재는 TCP/IP 프로토콜의 원래 목적인 데이터 통신을 위한 프로토콜의 역할을 넘 어서 음성, 비디오, 실시간 TV/라디오 방송까지 제공하는 인프라 기술이 되었다. 앞으로 등장할 차세대 망들도 모든 것이 IP(Internet Protocol) 프로토콜 상에서 동작하는 All-IP 망으로 갈 것으로 보인다.The Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP / IP) protocol, which enables the widespread use of the current Internet, is for data communication between computers. It is now an infrastructure technology that provides voice, video, and real-time TV / radio broadcasting beyond the protocol for data communication, which was the original purpose of the TCP / IP protocol. The next generation of networks will emerge as an All-IP network with everything running on the Internet Protocol (IP) protocol.

또한, 와이파이(Wi-Fi) 기술을 이용하는 무선랜(WLAN: Wireless Local Area Network)으로 대표되던 무선 인터넷 기술에는 최근 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 모바일 와이맥스(Mobile WiMax)(예를 들면, WiBro) 등 새로운 공공 무선 원거리 통신망(WWAN: Wireless Wide Access Network) 무선 기술이 등장하여 많은 각광을 받고 있다. 점차 많은 이동 단말들은 이더넷(Ethernet)(예를 들면, IEEE 802.3)등의 유선 네트워크 인터페이스는 물론 무선랜과 HSDPA 또는 와이브로 등의 무선 인터페이스를 동시에 가지게 되고 있다. 이에 따라 유무선 통합(FMC: Fixed Mobile Convergence) 환경이 가속화되어 가고 있는 추세이다.In addition, wireless Internet technologies, which have been represented by wireless local area networks (WLANs) using Wi-Fi technology, recently include high speed downlink packet access (HSDPA) and mobile WiMax (for example, WiBro). New public wireless wide area network (WWAN) wireless technologies are emerging and are gaining much attention. Increasingly, mobile terminals have a wired network interface such as Ethernet (eg, IEEE 802.3) as well as a wireless interface such as WLAN and HSDPA or WiBro at the same time. Accordingly, fixed mobile convergence (FMC) environments are accelerating.

한편, 무선 인터넷의 보편화 이전에 등장한 TCP 프로토콜은 전송 에러가 드문 유선망의 특성에 최적화되어 발전해왔다. 그러나 이동가능한 무선 인터넷의 특성으로 인한 높은 전송 에러를 보여주는 무선 인터넷이라는 새로운 환경에서 TCP 프로토콜 성능이 무선 인터넷 환경에서 문제를 드러내고 있다. 이를 개선하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다.Meanwhile, the TCP protocol, which appeared before the generalization of the wireless Internet, has been developed to be optimized for the characteristics of a wired network in which transmission errors are rare. However, in the new environment of wireless Internet showing high transmission error due to the characteristics of mobile wireless Internet, TCP protocol performance is showing problems in wireless Internet environment. A lot of research is in progress to improve this.

또한, 단일 무선 인터페이스만이 아니라 특성이 다른 여러 이기종의 유무선 인터페이스 간에 세션이 심리스(Seamless)하게 핸드오버되는 새로운 환경이 등장하고 있다. 이러한 새로운 환경에서의 핸드오버를 소프트 버티컬 핸드오버로 한다. 이러한 환경은 종래의 안정적인 유선망에 최적화되어 설계되어 있는 현재의 TCP가 적절히 대응하지 못하고 있다. 그에 따라 데이터 전송 효율이 떨어지는 문제가 발생하고 있다. 소프트 버티컬 핸드오버라고 불리는 이기종망간 핸드오버 기술은 유선과 무선 또는 다른 이기종 무선 망 사이에서 TCP 세션(Session)이 끊기지 않고 넘어가도록 해주는 기술이다. 하지만, 이러한 버티컬 핸드오버는 네트워크 이기종망들의 전송 특성 차이에 따른 상이한 전송 지연 시간 등으로 인해 TCP의 전송 효율이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, a new environment is emerging in which sessions are seamlessly handed over between heterogeneous wired and wireless interfaces having different characteristics as well as a single air interface. Handover in this new environment is referred to as soft vertical handover. In such an environment, the current TCP, which is designed to be optimized for a conventional stable wired network, does not properly respond. Accordingly, there is a problem that the data transmission efficiency is lowered. Heterogeneous network handover technology called soft vertical handover is a technology that allows TCP sessions to be seamlessly disconnected between wired and wireless or other heterogeneous wireless networks. However, the vertical handover has a problem in that TCP's transmission efficiency is lowered due to different transmission delay times due to differences in transmission characteristics of heterogeneous networks.

이러한 TCP 전송 효율이 떨어지는 문제점을 살펴보면, 인터넷의 근간이 되는 프로토콜인 TCP의 동작은 "IETF RFC793"과 "RFC 1122"에서 표준화되어 있듯이 혼잡 제어(Congestion Control)를 위하여 수신 측에서 보내오는 응답(Acknowledgement) 패킷(ACK)을 이용한다. 같은 응답 패킷(ACK)이 여러 번 도착하는 경우에 TCP는 망에 혼잡이 발생하였다고 가정한다. 이러한 경우를 중복 응답(DUPACK: Duplicate ACK)이라 한다. 중복 응답이 발생하면, TCP는 혼잡 제어를 위해 데이터를 보내는 속도를 결정하는 TCP 혼잡 윈도우(CWND: TCP Congestion Window) 크기를 반으로 줄인다.In view of such a problem of inferior TCP transmission efficiency, the operation of TCP, which is the underlying protocol of the Internet, is standardized in "IETF RFC793" and "RFC 1122," and the response sent from the receiver for congestion control is known. ) Packet (ACK). If the same response packet (ACK) arrives several times, TCP assumes that there is congestion in the network. This case is called a duplicate response (DUPACK). If a duplicate response occurs, TCP reduces the TCP Congestion Window (CWND) size, which determines the speed at which data is sent for congestion control.

또한, 응답 패킷(ACK)이 일정 기간 동안에 도착하지 않는 경우는 재전송 타임아웃 이벤트(RTO 이벤트: Retransmission Timeout Event)가 발생했다고 간주한다. 여기서, 일반적으로 재전송 타임아웃 이벤트는 하기의 [수학식 1]과 같이 나타나진다.In addition, when the response packet ACK does not arrive for a predetermined period, it is assumed that a retransmission timeout event (RTO event) has occurred. In general, the retransmission timeout event is represented by Equation 1 below.

RTO = SRTT + 4×RTT의 평균 편차RTO = SRTT + 4 × RTT mean deviation

여기서, RTO는 재전송 타임아웃, SRTT(Smoothed RTT)는 각 RTT들의 가중 평균치를 나타내는 RTT의 이동 평균값, RTT는 왕복 시간을 나타낸다. 또한, RTT의 평균 편차는 최근의 RTT가 이전까지의 평균 RTT에 비해서 얼마나 빗나갔는지를 나타내는 가중치를 의미한다.Here, RTO is a retransmission timeout, SRTT (Smoothed RTT) is a moving average value of RTT representing a weighted average of each RTT, and RTT is a round trip time. In addition, the average deviation of the RTT means a weight indicating how far the recent RTT deviates from the average RTT.

상기 [수학식 1]에 따라 재전송 타임아웃 이벤트가 발생하면, TCP는 TCP 혼잡 윈도우 크기를 1 바이트로 초기화시킨다. 그래서 TCP는 슬로우 스타트 모드(Slow-Start Mode)로 전환하게 되므로 처음부터 다시 전송속도를 조절하게 된다. 이러한 TCP의 동작 메커니즘은 전송 에러가 드물게 발생하는 유선망 환경에서는 적절한 조치라고 볼 수 있다. 즉, 유선망 환경에서는 중복 응답(DUPACK)이나 재전송 타임아웃이 다른 TCP 세션들과의 경쟁으로 인한 망 혼잡(Congestion)에 의해서만 발생한다고 가정해도 무리가 없기 때문이다.When the retransmission timeout event occurs according to Equation 1, TCP initializes the TCP congestion window size to 1 byte. Thus, TCP switches to slow-start mode, which adjusts the transmission speed again from the beginning. This operation mechanism of TCP can be regarded as an appropriate measure in a wired network environment in which transmission errors rarely occur. That is, in a wired network environment, it can be easily assumed that duplication response (DUPACK) or retransmission timeout is caused only by network congestion due to competition with other TCP sessions.

반면, 무선 인터넷 망에서는 단말의 이동 또는 주변 장애물에 따른 전파 환경의 변화에 의해서도 전송 에러가 발생할 수 있다. 따라서 유선망 환경에서와 같은 방식으로 TCP가 동작하는 것은 데이터 전송 효율의 저하를 가져오게 되는 문제점이 있다. 무선 인터넷 망에서는 이러한 현상을 개선하기 위하여 와이파이(WiFi) 액세스 포인트(Access Point) 등 무선망의 기지국 장비에 무선 TCP 게이트웨이 등을 설치한다. 그리고 단말에서 인터넷상의 상대 노드(CN: Correspondent Node)까지의 엔드투엔드(end-to-end) TCP 세션을 무선 구간의 TCP 세션과 유선 구간의 TCP 세션으로 분리시킨다. 그래서 무선 구간에서 손실된 데이터 패킷(Data Packet)이나 응답 패킷을 무선 TCP 게이트웨이가 재전송하는 방식 등으로 무선 구간에서의 전송 에러를 보완하는 기법들이 많이 연구되어 왔다.On the other hand, in the wireless Internet network, a transmission error may also occur due to a change in a radio wave environment due to a movement of a terminal or a nearby obstacle. Therefore, the operation of TCP in the same manner as in the wired network environment has a problem that the data transmission efficiency is lowered. In the wireless Internet network, in order to improve this phenomenon, a wireless TCP gateway is installed in base station equipment of a wireless network such as a Wi-Fi access point. In addition, an end-to-end TCP session from a terminal to a Correspondent Node (CN) on the Internet is separated into a TCP session in a wireless section and a TCP session in a wired section. Therefore, a lot of techniques have been studied to compensate for transmission errors in the wireless section such as a method of retransmitting the data packet or response packet lost in the wireless section.

하지만, 근래 들어 유무선 또는 이기종 무선 인터페이스들을 동시에 가지는 단말이 늘어나고 있다. 따라서 이러한 단말들이 종래의 TCP 세션을 유지하는 상태에서 데이터를 송수신할 네트워크 인터페이스를 바꾸는 이기종망간 핸드오버(Vertical Handover)가 일어날 때 TCP의 성능이 저하될 수 있는 것이 문제점으로 대두되고 있다. 그 이유는 TCP 세션이 유지되면서 버티컬 핸드오버가 일어날 경우 (예를 들어, 와이파이와 와이브로 간, 유선(Ethernet)과 와이브로 간, 또는 HSDPA와 와이브로 간), 다른 이기종망들 간에 전송 지연 시간(delay)이 많은 차이가 날 수 있다. 이 지연 시간의 차이로 인해 TCP가 망 혼잡 상황을 파악하기 위해 사용하는 RTT 값이 급작스럽게 달라진다. 이는 곧 이전 망에서 계산된 RTO 값과 현격한 차이를 보일 수가 있다. TCP는 망에 혼잡이 발생한 것을 그 원인인 것으로 오인하게 된다. 그래서 TCP가 혼잡 윈도우를 1 바이트로 초기화시켜 버림으로써 전송 속도가 급속히 떨어지는 결과를 가져올 수 있다.However, in recent years, terminals having wired, wireless or heterogeneous wireless interfaces are increasing. Therefore, a problem arises that the performance of TCP may be degraded when a heterogeneous handover (Vertical Handover) that changes the network interface for transmitting and receiving data while maintaining the conventional TCP session. The reason is that if a vertical handover occurs while a TCP session is maintained (for example, between Wi-Fi and WiBro, between Ethernet and WiBro, or between HSDPA and WiBro), the transmission delay between different heterogeneous networks This can make a lot of difference. This difference in latency can dramatically change the RTT value that TCP uses to determine network congestion. This may be a big difference from the RTO value calculated in the previous network. TCP is mistaken for the cause of congestion in the network. Thus, TCP initializes the congestion window to 1 byte, resulting in a rapid drop in transmission speed.

한편, 단말이 유선 네트워크 인터페이스를 사용하는 경우는 무선 구간의 전송 지연이 없다. 하지만, 단말이 무선 인터페이스를 사용하는 경우는 단말과 기지국 사이의 왕복 시간(RTT)을 살펴보면 다음과 같다. 현재 이용되고 있는 무선 기술들에서 보통 와이브로(WiBro)는 약 100ms 정도이고, HSDPA는 약 200ms 정도이다. 와이파이는 경우에 따라 많은 차이를 보일 수 있지만 수 ms 정도로 볼 수 있다.On the other hand, when the terminal uses a wired network interface, there is no transmission delay in the wireless section. However, when the terminal uses the air interface, the round trip time (RTT) between the terminal and the base station is as follows. In current wireless technologies, WiBro is typically about 100ms and HSDPA is about 200ms. Wi-Fi can make a lot of difference in some cases, but it can be seen in a few ms.

따라서 와이파이 인터페이스를 이용하여 통신 중이던 TCP 세션이 인터넷상의 상대 단말과의 RTT가 수 ms 인 것으로 계산하고 동작하고 있다. 그리고 RTO는 약 10ms일 수가 있다. 이때, 단말이 HSDPA로 해당 TCP 세션을 넘길 경우 즉, 버티컬 핸드오버가 발생하면, TCP는 RTT가 200ms로 변경된 것으로 인식한다. TCP 동작 메커니즘에 따라 이 값이 이전의 망에서 계산된 RTO 값을 넘기 때문에, TCP는 망에서의 심각한 혼잡으로 인해 RTO 이벤트가 발생한 것으로 간주한다. 그리고 TCP는 TCP 혼잡 윈도우를 1 바이트로 초기화함으로써 TCP 전송 효율이 매우 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.Therefore, the TCP session that is being communicated using the Wi-Fi interface is calculated and operated as having an RTT of several ms with the counterpart terminal on the Internet. And the RTO can be about 10ms. At this time, when the terminal passes the corresponding TCP session to the HSDPA, that is, when a vertical handover occurs, TCP recognizes that the RTT is changed to 200ms. Since this value exceeds the RTO value calculated in the previous network according to the TCP operating mechanism, TCP considers that an RTO event has occurred due to severe congestion in the network. In addition, since TCP initializes the TCP congestion window to 1 byte, the TCP transmission efficiency may be greatly degraded.

따라서 상기와 같은 종래 기술은 유무선 또는 이기종 무선망 간 소프트 버티컬 핸드오버 시, TCP가 정상적인 네트워크 상태를 심각한 혼잡 상태로 인식오류를 일으켜 TCP 전송 효율이 저하된다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.Therefore, the above-described conventional technology has a problem in that, in soft vertical handover between wired, wireless, or heterogeneous wireless networks, TCP causes an error in recognition of a normal network condition as a serious congestion state, thereby degrading TCP transmission efficiency. It is a subject of the present invention.

따라서 본 발명은 유무선 또는 이기종 무선망 간에 소프트 버티컬 핸드오버가 지원되고 있는 환경에서 새로이 이용할 이기종 네트워크 인터페이스의 전송 특성(예를 들면, 단말과 게이트웨이 간의 왕복 시간, 게이트웨이와 상대 노드 간의 왕복 시간)을 버티컬 핸드오버 이전에 계산하여 버티컬 핸드오버 후에 재전송 타임아웃 시간을 변경함으로써, TCP가 정상적인 네트워크 상태를 혼잡 상황으로 오인하는 것을 방지하여 TCP 전송 성능을 향상시킬 수 있는 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention vertically transmits transmission characteristics (eg, round trip time between a terminal and a gateway and round trip time between a gateway and a counterpart node) of a heterogeneous network interface to be used in an environment where soft vertical handover is supported between wired, wireless, and heterogeneous wireless networks. Improved TCP performance in soft vertical handover environments, which can improve TCP transmission performance by avoiding misinterpretation of normal network conditions as congested by changing the retransmission timeout period after calculating before handover after vertical handover. The purpose is to provide a method.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 유무선 또는 이기종 무선망 간에 소프트 버티컬 핸드오버가 지원되고 있는 환경에서 새로이 이용할 이기종 네트워크 인터페이스의 전송 특성(예를 들면, 단말과 게이트웨이 간의 왕복 시간, 게이트웨이와 상대 노드 간의 왕복 시간)을 버티컬 핸드오버 이전에 계산하여 버티컬 핸드오버 후에 재전송 타임아웃 시간을 변경하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problem, the present invention provides a transmission characteristic of a heterogeneous network interface to be newly used in an environment in which soft vertical handover is supported between wired, wireless, and heterogeneous wireless networks (for example, round-trip time between a terminal and a gateway, a gateway and a counterpart node). And the retransmission timeout time after the vertical handover is calculated by calculating the round trip time between the terminals.

더욱 구체적으로, 본 발명은, 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법에 있어서, 네트워크를 통해 게이트웨이에 접속하여 상기 게이트웨이 간의 제1 왕복 시간(RTT1)을 계산하는 RTT1 계산 단계; 상대 노드로 TCP 패킷을 전송하여 상기 게이트웨이와 상기 상대 노드 간의 제2 왕복 시간(RTT2)을 상기 계산된 RTT1을 이용하여 계산하는 RTT2 계산 단계; 버티컬 핸드오버가 완료되기 이전에 다른 네트워크를 통해 상기 게이트웨이에 접속하여 제1 왕복 시간(RTT1)을 새롭게 계산하는 새로운 RTT1 계산 단계; 및 상기 계산된 새로운 RTT1과 상기 계산된 RTT2를 이용하여 상대 노드 간의 새로운 왕복 시간(RTT)을 계산하고, 상기 계산된 새로운 RTT를 이용하여 재전송 타임아웃(RTO) 시간을 변경하여 버티컬 핸드오버가 완료되면 적용하는 RTO 변경 단계를 포함한다. More specifically, the present invention provides a TCP performance improvement method in a soft vertical handover environment, comprising: an RTT1 calculation step of calculating a first round trip time (RTT1) between gateways by accessing a gateway through a network; An RTT2 calculation step of calculating a second round trip time (RTT2) between the gateway and the counterpart node by using the calculated RTT1 by transmitting a TCP packet to the counterpart node; A new RTT1 calculation step of newly calculating a first round trip time (RTT1) by accessing the gateway through another network before the vertical handover is completed; And calculating a new round trip time (RTT) between the counterpart nodes using the calculated new RTT1 and the calculated RTT2 and changing the retransmission timeout (RTO) time using the calculated new RTT to complete the vertical handover. The RTO change step to be applied.

상기와 같은 본 발명은, 유무선 또는 이기종 무선망 간에 소프트 버티컬 핸드오버가 지원되고 있는 환경에서 새로이 이용할 이기종 네트워크 인터페이스의 전송 특성(예를 들면, 단말과 게이트웨이 간의 왕복 시간, 게이트웨이와 상대 노드 간의 왕복 시간)을 버티컬 핸드오버 이전에 계산하여 버티컬 핸드오버 후에 재전송 타임아웃 시간을 변경함으로써, TCP가 정상적인 네트워크 상태를 혼잡 상황으로 오인하는 것을 방지하여 TCP 전송 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention provides a transmission characteristic of a heterogeneous network interface to be newly used in an environment where soft vertical handover is supported between wired, wireless, and heterogeneous wireless networks (for example, round trip time between a terminal and a gateway, and round trip time between a gateway and a counterpart node). By changing the retransmission timeout time after the vertical handover by calculating the C value before the vertical handover, the TCP transmission performance can be improved by preventing TCP from mistaken for a normal network condition as a congestion situation.

즉, 본 발명은, 두 가지 이상의 유무선 또는 이기종 무선 네트워크 인터페이스들을 이용할 수 있는 사용자 단말이 전송 특성이 다른 이기종 네트워크 사이에서의 TCP를 이용하여 데이터를 전송할 때 이기종망간의 전송 특성 차이로 인해 일어날 수 있는 TCP의 전송 효율 저하를 용이하게 막을 수 있는 효과가 있다.That is, the present invention may occur due to a difference in transmission characteristics between heterogeneous networks when a user terminal capable of using two or more wired / wireless or heterogeneous wireless network interfaces transmits data using TCP between heterogeneous networks having different transmission characteristics. There is an effect that can easily prevent the transmission efficiency of TCP.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It can be easily carried out. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명이 적용되는 게이트웨이 기반 이기종망 간의 버티컬 핸드오버 환경의 일실시예 구성도이다.1 is a diagram illustrating an embodiment of a vertical handover environment between gateway-based heterogeneous networks to which the present invention is applied.

도 1에 도시된 바와 같이, 사용자 단말(101 내지 104)은 이기종망을 통해 핸드오버 게이트웨이(Handover GateWay)(110)와 연결되어 있다. 그리고 핸드오버 게 이트웨이(110)는 인터넷을 통해 상대 노드(CN: Correspond Node)(105)와 연결되어 있다.As illustrated in FIG. 1, the user terminals 101 to 104 are connected to a handover gateway 110 through a heterogeneous network. The handover gateway 110 is connected to a correspondent node (CN) 105 through the Internet.

여기서, 유무선 또는 이기종 무선망 간의 심리스한 버티컬 핸드오버를 통해 사용자 단말(101)은 다른 사용자 단말(102 내지 104) 측으로 이동한다. 또한, 다른 사용자 단말(102)은 또 다른 사용자 단말(103) 측으로 버티컬 핸드오버를 통해 이동할 수 있다. 이러한 환경은 본 발명이 적용되는 심리스한 버티컬 핸드오버 환경이라 한다. 즉, 사용자 단말(101 내지 104)이 유선망과 세 가지 종류의 다른 무선망(와이파이, HSDPA, 와이브로) 간을 심리스하게 버티컬 핸드오버(Vertical Handover)하는 환경이 나타나 있다.Here, the user terminal 101 moves to other user terminals 102 to 104 through seamless vertical handover between wired and wireless or heterogeneous wireless networks. In addition, the other user terminal 102 may move to another user terminal 103 side via vertical handover. This environment is referred to as a seamless vertical handover environment to which the present invention is applied. That is, an environment in which user terminals 101 to 104 seamlessly performs vertical handover between a wired network and three kinds of other wireless networks (Wi-Fi, HSDPA, WiBro) is shown.

하지만, 본 발명은 네트워크의 특성, 특히 왕복 시간(RTT)값이 많이 상이한 어떠한 이기종망 사이의 버티컬 핸드오버 환경에서도 MBB(Make-before-break)가 지원된다면 적용이 가능하다. 여기서, MBB는 소프트 핸드오버(Soft Handover)를 말한다. 심리스(Seamless) 핸드오버란 이동 단말이 통신하는 물리적 망 인터페이스를 특성이 다른 망 인터페이스로 변경(버티컬 핸드오버)할 때, 이전의 TCP 세션이 끊어져서 상대 노드에 재접속하지 않고도 계속 해서 통신을 유지하는 것을 말한다. 참고로, 동일한 망 사이를 이동하면서 접속 포인트(기지국이)만 바뀌는 것은 수평적 핸드오버(Horizontal Handover)라고 한다. However, the present invention can be applied if MBB (Make-before-break) is supported even in a vertical handover environment between network heterogeneous networks, in particular, in which many round trip time (RTT) values are significantly different. Here, MBB refers to soft handover. Seamless handover means that when the mobile network changes the physical network interface to which the mobile terminal communicates (vertical handover), it maintains communication without disconnecting the previous TCP session and reconnecting to the other node. Say. For reference, it is called horizontal handover that only the access point (base station) changes while moving between the same networks.

전술된 바와 같이, 이기종망 간에 심리스한 버티컬 핸드오버를 위해서 많은 기술이 제안되고 있다. 하지만, 본 발명에서는 MBB(Make-Before-Break)를 지원하는 소프트 버티컬 핸드오버 기술이 적용되고 있는 환경을 가정하기로 한다. MBB는 다 른 망으로 이동 시 기존의 망과의 접속이 단절되기 전에 새로운 망과의 접속이 준비되도록 한다. 이전 망을 이용하던 세션이 끊어지지 않게 할 수 있음으로 그 반대 방식인 BBM(Break-Before-Make) 방식보다 심리스 핸드오버(seamless handover)에 유리하다고 할 수 있다. BBM 방식을 하드 핸드오버(Hard Handover)라 한다.As described above, many techniques have been proposed for seamless vertical handover between heterogeneous networks. However, in the present invention, it is assumed that the environment in which the soft vertical handover technology supporting MBB (Make-Before-Break) is applied. When moving to another network, MBB prepares the connection with new network before disconnecting from existing network. Since the session using the previous network can not be disconnected, it can be said to be more favorable for seamless handover than the break-before-make method. The BBM scheme is called hard handover.

이러한 이기종망간 핸드오버 방식 중에서 최근 연구되고 있는 'MOBIKE'(IKE2 Mobility and Multihoming Protocol, IETF RFC 4555) 방식을 살펴보기로 한다. 'MOBIKE 방식은 인터넷상에 'MOBIKE'를 지원하는 버티컬 핸드오버 게이트웨이(110)를 설치한다. 그리고 사용자 단말(101)의 세션들이 항상 이 게이트웨이(110)를 통해서 인터넷상의 상대 노드(CN: Correspond Node)(105)와 통신토록 한다. 사용자 단말(101)은 무선망을 이동할 때 기지국으로부터의 신호 세기 등을 이용하여 다른 망으로 이동하고자 한다. 이때, 사용자 단말(101)이 이동하기 전에 핸드오버 게이트웨이(110)에 접속을 미리 해둠으로써 해당 망으로 이동 후에도 이전의 세션들이 끊기지 않도록 한다.Among these heterogeneous handover methods, we will look at the recent research 'MOBIKE' (IKE2 Mobility and Multihoming Protocol, IETF RFC 4555). The MOBIKE method installs a vertical handover gateway 110 supporting 'MOBIKE' on the Internet. The sessions of the user terminal 101 are always communicated with the correspondent node (CN) 105 on the Internet via the gateway 110. The user terminal 101 attempts to move to another network using the signal strength from the base station when moving the wireless network. In this case, the user terminal 101 accesses the handover gateway 110 before the movement so that the previous sessions are not disconnected even after the movement to the network.

위와 같은 'MOBIKE' 등의 기술이 이용되어 이기종망간의 MBB가 지원되는 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서 사용자 단말(101)이 TCP를 이용하여 데이터를 전송할 때, 본 발명은 망간 전송 특성 차이로 인한 TCP 전송 효율의 저하를 막기 위한 것이다. 전술된 바와 같이, 사용자 단말(101)이 이기종망 측인 사용자 단말(102) 측으로 이동하면, 새로이 측정된 RTT 값이 그 전과 많은 차이를 가지게 된다. 그러면, 전송에러가 거의 없고 안정적인 유선망에 최적화된 TCP는 망에 혼잡이 있다고 판단한다. 그리고 TCP는 전송 속도를 급격히 줄이게 된다.When the user terminal 101 transmits data using TCP in a soft vertical handover environment in which MBB between heterogeneous networks is supported by using a technology such as 'MOBIKE', the present invention provides TCP transmission due to differences in network transmission characteristics. It is for preventing the fall of efficiency. As described above, when the user terminal 101 moves to the user terminal 102 side, which is a heterogeneous network side, the newly measured RTT value has a great difference from the previous one. Then, it is judged that TCP which has few transmission errors and optimized for stable wired network is congested in the network. TCP will dramatically reduce the transmission speed.

본 발명은 MBB를 지원하는 버티컬 핸드오버 게이트웨이를 기반으로 TCP 세션들의 심리스(Seamless) 핸드오버를 지원하는 망에 적용된다. 본 발명은 이기종망을 이동하는 사용자 단말(101)이 버티컬 핸드오버 준비 과정에서 버티컬 핸드오버 게이트웨이와의 통신을 통해서 획득할 수 있는 정보를 이용하여 TCP가 RTT값을 버티컬 핸드오버 이전에 미리 계산한다. 따라서 본 발명은 버티컬 핸드오버 이전에 미리 계산된 RTT값을 이용하여 전송 특성(특히, 전송 지연 시간)이 현격히 차이가 나는 이기종망을 이동하더라도 TCP 전송 효율이 현저히 떨어지는 것을 개선한다.The present invention is applied to a network supporting seamless handover of TCP sessions based on a vertical handover gateway supporting MBB. According to the present invention, the user terminal 101 moving a heterogeneous network calculates the RTT value in advance of the vertical handover using the information that can be obtained through communication with the vertical handover gateway in preparation for the vertical handover. . Therefore, the present invention improves that TCP transmission efficiency is significantly lowered even when moving a heterogeneous network having significantly different transmission characteristics (especially, transmission delay time) by using a pre-calculated RTT value before vertical handover.

즉, 본 발명은 유무선을 포함한 다수의 이기종 네트워크 인터페이스를 가진 사용자 단말(101)이 'MOBIKE' 기술 등을 이용한 게이트웨이 기반의 심리스 핸드오버가 지원되는 경우에 TCP 성능을 향상시키기 위한 것이다. 여기서, 'MOBIKE' 기술은 레이어(Layer) 3 계층인 IP 레벨에서 MBB 방식을 지원하여 소프트 핸드오버를 가능케 한다. 이 경우에 사용자 단말(101)은 TCP를 이용하여 데이터를 전송하는 경우에 TCP의 혼잡 제어 동작을 결정하는 중요 파라미터 중 하나인 RTT(Round Trip Time) 값과 RTO(Retransmission Time-out) 값을 계산한다.That is, the present invention is to improve TCP performance when the user terminal 101 having a plurality of heterogeneous network interfaces including wired and wireless supports gateway-based seamless handover using 'MOBIKE' technology. Here, the 'MOBIKE' technology enables the soft handover by supporting the MBB scheme at the IP level, which is a layer 3 layer. In this case, the user terminal 101 calculates a round trip time (RTT) value and a retransmission time-out (RTO) value, which are one of important parameters for determining a congestion control operation of the TCP when transmitting data using the TCP. do.

이러한 계산 과정에서 본 발명은 이기종망 간의 전송 지연 시간(delay) 차이를 인식하는데 많은 시간이 걸리는 것으로 인해 생길 수 있는 전송 효율 저하를 막고자 한다. 이를 위해, 이기종망들 간을 사용자 단말(101)이 움직일 때 단말이 이동하는 새로이 이용할 네트워크 인터페이스에서 버티컬 핸드오버 게이트웨이까지의 전송지연 시간(delay)을 TCP 세션이 네트워크 인터페이스를 바꾸기 전에 측정한다. 그리고 사용자 단말(101)이 새로운 네트워크 인터페이스를 이용하여 데이터를 전송 할 때 불필요한 RTO 이벤트(Retransmission Time-out Event)가 생기지 않게 함으로써 새로운 망에서의 TCP 전송 효율 저하를 막을 수 있도록 한다.In this calculation process, the present invention attempts to prevent a decrease in transmission efficiency that may be caused by taking a long time to recognize a difference in transmission delay between heterogeneous networks. To this end, when the user terminal 101 moves between heterogeneous networks, the transmission delay time from the newly used network interface to the vertical handover gateway is measured before the TCP session changes the network interface. In addition, when the user terminal 101 transmits data by using a new network interface, unnecessary RTO event (Retransmission Time-out Event) is not generated, thereby preventing TCP transmission efficiency degradation in the new network.

도 2 는 본 발명에 따른 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for improving TCP performance in a soft vertical handover environment according to the present invention.

사용자 단말(101)의 TCP의 동작 과정이 도 2에 나타나 있다. 본 발명에 따른 TCP의 동작 과정을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.The operation of TCP of the user terminal 101 is shown in FIG. Briefly looking at the operation of the TCP according to the present invention.

이동 단말(MN: Mobile Node)인 사용자 단말(101)은 인터넷상의 상대 노드 (CN: Correspondent Node)(105)와 TCP를 이용하여 데이터를 송신할 때 각 TCP 패킷에 대한 응답 패킷(ACK)을 이용하여 사용자 단말(101)과 상대 노드(105) 사이의 엔드투엔드(end-to-end) RTT 값을 계산한다.The user terminal 101, which is a mobile node (MN), uses an acknowledgment packet (ACK) for each TCP packet when transmitting data using a TCP with a correspondent node (CN) 105 on the Internet. The end-to-end RTT value between the user terminal 101 and the counterpart node 105 is calculated.

본 발명에서는 사용자 단말(101)이 이용하는 이 RTT 값을 사용자 단말(101)이 특성이 다른 이기종망으로 버티컬 핸드오버 한 직 후에 사용자 단말(101)과 핸드오버 게이트웨이(110)까지의 왕복 시간(RTT)인 RTT1과 핸드오버 게이트웨이(110)와 상대 노드(105)까지의 왕복 시간(RTT)인 RTT2의 합으로 설정하도록 수정한다. 그리고 본 발명에서는 그 수정된 왕복 시간값에 기반하여 새로운 망에서의 재전송 타임아웃(RTO) 값도 변경되도록 한다.In the present invention, the RTT value used by the user terminal 101 is a round trip time (RTT) between the user terminal 101 and the handover gateway 110 immediately after the vertical handover of the user terminal 101 to a heterogeneous network having different characteristics. ) Is set to the sum of RTT1 and RTT2, the round trip time (RTT) between the handover gateway 110 and the counterpart node 105. In the present invention, the retransmission timeout (RTO) value in the new network is also changed based on the modified round trip time value.

이는 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서 MBB 방식의 원칙에 따라 사용자 단말(101)은 핸드오버 게이트웨이(110)와 통신을 통해 미리 접속을 준비하게 된다. 이때, 사용자 단말(101)은 새로이 이용할 망에서 사용자 단말(101)과 핸드오버 게이트웨이(110)까지의 RTT 값을 알 수 있기 때문이다. 이 RTT 값은 새로운 망에서의 RTT1 값이 된다. 버티컬 핸드오버 게이트웨이(105)의 위치는 유선 인터넷상의 어느 위치에나 있을 수 있다. 하지만, 사용자 단말(101)에서 버티컬 핸드오버 게이트웨이(110)까지의 전송 지연 값(delay)은 무선 구간의 성능에 의해 거의 결정된다고 본 발명에서는 가정한다.In the soft vertical handover environment, the user terminal 101 prepares a connection in advance through communication with the handover gateway 110 according to the principle of the MBB scheme. In this case, the user terminal 101 can know the RTT value between the user terminal 101 and the handover gateway 110 in the newly used network. This RTT value becomes the RTT1 value in the new network. The location of the vertical handover gateway 105 can be anywhere on the wired Internet. However, it is assumed in the present invention that the transmission delay value from the user terminal 101 to the vertical handover gateway 110 is almost determined by the performance of the radio section.

그리고 사용자 단말(101)이 상대 노드(105)와 통신 시에 상대 노드(105)로부터 전송되는 응답 패킷(ACK)을 통해서 엔드투엔드(end-to-end) RTT 값을 구한다. 그리고 사용자 단말(101)은 엔드투엔드(end-to-end) RTT와 RTT1과의 차를 통해 핸드오버 게이트웨이(110)에서 상대 노드(105) 사이의 RTT 값에 해당하는 RTT2 값을 계산할 수 있다. 이 RTT2 값은 핸드오버 게이트웨이(110)에서 상대 노드(105) 사이의 RTT 값이다. 그리고 이 RTT2 값은, 상대 노드(105)가 하나의 TCP 세션이 끝날 때까지 이동하지 않고 핸드오버 게이트웨이(110)에서 상대 노드(105) 간에 전송 특성이 크게 변하지 않는다고 가정하면 거의 동일한 값으로 유지된다고 볼 수 있다. 본 발명에서는 사용자 단말(101)의 TCP는 상대 노드(105)와 통신하는 동안 엔드투엔드(end-to-end) RTT와 별개로 RTT1과 RTT2를 저장하고 있게 된다.The user terminal 101 obtains an end-to-end RTT value through a response packet (ACK) transmitted from the counterpart node 105 when the user terminal 101 communicates with the counterpart node 105. The user terminal 101 may calculate the RTT2 value corresponding to the RTT value between the counterpart node 105 in the handover gateway 110 through the difference between the end-to-end RTT and RTT1. . This RTT2 value is an RTT value between the counterpart node 105 in the handover gateway 110. And this RTT2 value is maintained at the same value assuming that the other node 105 does not move until the end of one TCP session and the transmission characteristics between the other nodes 105 in the handover gateway 110 do not change significantly. can see. In the present invention, the TCP of the user terminal 101 stores RTT1 and RTT2 separately from the end-to-end RTT while communicating with the counterpart node 105.

이하, 본 발명에 따른 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법을 도 2를 통해 설명하기로 한다. 여기서, 와이파이 방식을 통해 핸드오버 게이트웨이(110)와 접속해 있는 사용자 단말(102)이 HSDPA 방식을 통해 핸드오버 게이트웨이(110)에 접속하려는 심리스 핸드오버를 예를 들어 살펴보기로 한다. 물론, 유선망을 통해 접속된 사용자 단말(101)이 와이파이를 통해 접속된 사용자 단말(102)로 이동하는 경우 또는 HSDPA를 통해 접속된 사용자 단말(103)이 와이브로 를 통해 접속된 사용자 단말(104)로 이동하는 경우도 마찬가지로 적용가능하다.Hereinafter, a method of improving TCP performance in a soft vertical handover environment according to the present invention will be described with reference to FIG. 2. Here, a seamless handover of a user terminal 102 connected to the handover gateway 110 through the Wi-Fi scheme to access the handover gateway 110 through the HSDPA scheme will be described as an example. Of course, when the user terminal 101 connected via the wired network moves to the user terminal 102 connected via Wi-Fi or the user terminal 103 connected via HSDPA to the user terminal 104 connected via WiBro The same applies to the case of moving.

이동 단말(MN)인 사용자 단말(102)은 상대 노드(105)와 통신을 위해 와이파이를 통해 핸드오버 게이트웨이(110)에 접속한다(202).The user terminal 102, which is a mobile terminal (MN), connects to the handover gateway 110 via Wi-Fi for communication with the counterpart node 105 (202).

그리고 사용자 단말(102)은 자신인 사용자 단말(102)과 핸드오버 게이트웨이(110) 간의 제1 왕복 시간인 RTT1 값을 계산한다(204).In operation 204, the user terminal 102 calculates an RTT1 value, which is a first round trip time between the user terminal 102 and the handover gateway 110.

이어서, 사용자 단말(102)은 상대 노드(105)로 TCP 패킷을 전송하고 그에 대한 응답 패킷을 이용하여 엔드투엔드(end-to-end) 왕복 시간인 RTT 값을 계산한다(206).The user terminal 102 then sends a TCP packet to the counterpart node 105 and uses the response packet to calculate an RTT value, which is an end-to-end round trip time (206).

이후, 사용자 단말(102)은 "204" 과정에서 계산된 RTT1 값과 "206" 과정에서 계산된 RTT 값을 이용하여 핸드오버 게이트웨이(110)와 상대 노드(105) 간의 제2 왕복 시간인 RTT2 값을 계산한다(208).Thereafter, the user terminal 102 uses the RTT1 value calculated in step “204” and the RTT value calculated in step “206”, which is a second round trip time between the handover gateway 110 and the counterpart node 105. Compute (208).

그리고 사용자 단말(102)은 전송된 TCP 패킷에 대한 응답 패킷을 확인하여 TCP 패킷의 전송이 완료인지 여부를 확인한다(210).The user terminal 102 checks the response packet to the transmitted TCP packet and checks whether the transmission of the TCP packet is complete (210).

상기 확인 결과(210), TCP 패킷의 전송이 완료이면 사용자 단말(102)은 TCP 동작을 종료한다. 반면, TCP 패킷의 전송이 완료되지 않으면 사용자 단말(102)은 버티컬 핸드오버가 발생한 지 여부를 확인한다(212).As a result of the check 210, if the transmission of the TCP packet is completed, the user terminal 102 terminates the TCP operation. On the other hand, if the transmission of the TCP packet is not completed, the user terminal 102 checks (212) whether the vertical handover has occurred.

상기 확인 결과(212), 버티컬 핸드오버가 발생하지 않으면, 사용자 단말(102)은 "206" 과정부터 다시 수행한다. 반면, 버티컬 핸드오버가 발생하면, 사용자 단말(102)은 버티컬 핸드오버가 완료되기 이전에 다른 네트워크(예를 들면, HSDPA)를 통해 핸드오버 게이트웨이(110)에 접속한다(214). "214" 과정은 사용자 단말(102)이 이전의 상대 노드(105)와의 TCP 세션을 종료하지 않은 상태에서 새로운 망으로 버티컬 핸드오버가 일어나는 경우에 수행된다.If the check result 212, the vertical handover does not occur, the user terminal 102 performs again from the "206" process. On the other hand, when a vertical handover occurs, the user terminal 102 connects to the handover gateway 110 through another network (eg, HSDPA) before the vertical handover is completed (214). The process " 214 " is performed when vertical handover occurs to the new network without the user terminal 102 terminating the previous TCP session with the counterpart node 105.

그리고 사용자 단말(102)은 자신인 사용자 단말(102)과 핸드오버 게이트웨이(110) 간의 새로운 제1 왕복 시간인 새로운 RTT1 값을 계산한다(216). 즉, 사용자 단말(102)은 버티컬 핸드오버 이전에 버티컬 핸드오버 게이트웨이(110)와의 통신을 통해 새로운 RTT1 값을 계산할 수 있다.In operation 216, the user terminal 102 calculates a new RTT1 value, which is a new first round trip time between the user terminal 102 and the handover gateway 110. That is, the user terminal 102 may calculate a new RTT1 value through communication with the vertical handover gateway 110 before the vertical handover.

이어서, 사용자 단말(102)은 "216" 과정에서 계산된 새로운 RTT1 값과 "208" 과정에서 미리 계산된 제2 왕복 시간인 RTT2 값을 이용하여 사용자 단말(102)과 상대 노드(105) 간의 새로운 왕복 시간인 RTT 값을 하기의 [수학식 2]와 같이 계산하고, 그 계산된 새로운 RTT 값을 이용하여 기저장된 RTO 값을 변경한다(218). 즉, 사용자 단말(102)은 새로운 RTT1 값을 RTT2 값과 더하여 사용자 단말(102)과 상대 노드(105) 간의 새로운 앤드투앤드(end-to-end) RTT값으로 계산해 둔다. 그리고 사용자 단말(102)은 버티컬 핸드오버 직후에 TCP 세션의 RTT 값을 이 값으로 설정한다. 여기서, TCP 세션의 RTT 값은 "RFC 1122" 규격에 따르면 TCP의 각 RTT들의 가중 평균치인 RTT의 이동평균값을 의미한다.Subsequently, the user terminal 102 uses the new RTT1 value calculated in step 216 and the RTT2 value, which is the second round trip time pre-calculated in step 208, to establish a new connection between the user terminal 102 and the counterpart node 105. The round trip time RTT value is calculated as shown in Equation 2 below, and the previously stored RTO value is changed using the calculated new RTT value (218). That is, the user terminal 102 calculates a new end-to-end RTT value between the user terminal 102 and the counterpart node 105 by adding the new RTT1 value to the RTT2 value. The user terminal 102 then sets the RTT value of the TCP session to this value immediately after the vertical handover. Here, the RTT value of the TCP session means a moving average value of RTT, which is a weighted average value of each RTT of TCP according to the "RFC 1122" standard.

RTT = RTT1 + RTT2RTT = RTT1 + RTT2

여기서, RTT는 사용자 단말과 상대 노드 간의 왕복 시간, RTT1은 사용자 단말과 핸드오버 게이트웨이 간의 왕복 시간, RTT2는 상대 노드와 핸드오버 게이트웨 이 간의 왕복 시간을 나타낸다. 또한, RTT는 패킷이 상대 노드(105)에 도착한 후, 그에 대한 응답 패킷이 돌아오기까지의 시간이다. 즉, RTT는 패킷의 왕복 시간이며, 패킷마다 전송 경로 및 그때마다 네트워크 부하가 틀리므로 매번의 RTT는 각 패킷별로 틀릴 수밖에 없으며, RTT는 이러한 패킷마다의 개별적인 왕복 시간을 의미한다.Here, RTT represents a round trip time between the user terminal and the counterpart node, RTT1 represents a round trip time between the user terminal and the handover gateway, and RTT2 represents a round trip time between the counterpart node and the handover gateway. Also, the RTT is the time from when the packet arrives at the counterpart node 105 to the response packet returned thereto. That is, the RTT is the round trip time of the packet, and since the transmission path and the network load are different for each packet, each RTT must be different for each packet, and the RTT means an individual round trip time for each packet.

이후, 버티컬 핸드오버가 완료되면(220), 사용자 단말(102)은 "206" 과정으로 진행하여 변경된 RTO 값을 이용하여 TCP 동작을 수행한다.Then, when the vertical handover is completed (220), the user terminal 102 proceeds to the "206" process to perform a TCP operation using the changed RTO value.

한편, RTT1 값, RTT2 값, RTT 값 등의 구체적인 예를 살펴보기로 한다.Meanwhile, specific examples of the RTT1 value, the RTT2 value, and the RTT value will be described.

예를 들어, 와이파이 무선망에 접속해 있는 사용자 단말(102)을 살펴보면, 와이파이 무선망에서의 RTT1 값은 5ms이다. 그리고 버티컬 핸드오버 게이트웨이(110)와 인터넷상의 상대 노드(105) 간의 RTT2 값은 5ms이다. 이러한 와이파이 무선망에서 TCP를 이용하여 RTT2 값이 5ms인 상대 노드(105)와 통신 중인 사용자 단말(102)은 내부 변수 값으로 RTT의 이동 평균값을 10ms로 가진다. 또한, 사용자 단말(102)은 RTT의 표준 편차값(mean deviation of RTT)으로 4ms 정도로 측정하고 있을 수 있다. 이에 따라, 재전송 타임아웃 시간은 상기의 [수학식 1]에 따라 26ms로 계산될 수 있다.For example, looking at the user terminal 102 connected to the Wi-Fi wireless network, the RTT1 value in the Wi-Fi wireless network is 5ms. The RTT2 value between the vertical handover gateway 110 and the counterpart node 105 on the Internet is 5 ms. In the Wi-Fi wireless network, the user terminal 102 communicating with the counterpart node 105 having an RTT2 value of 5 ms using TCP has a moving average value of the RTT as an internal variable value of 10 ms. In addition, the user terminal 102 may measure about 4 ms with a mean deviation of RTT. Accordingly, the retransmission timeout time may be calculated as 26 ms according to Equation 1 above.

이후, 와이파이 무선망에 접속해 있는 사용자 단말(102)이 상대 노드(105)와의 TCP 통신을 유지하면서 HSDPA 무선망으로 이동하는 경우를 살펴보면, HSDPA 무선 구간의 단방향 전송지연 시간이 100ms였다면 RTT1 값은 이의 두 배인 200ms이다. 그리고 버티컬 핸드오버 게이트웨이(110)와 상대 노드(105) 간의 전송 경로가 달라지지 않았다면, RTT2 값은 이전의 값인 5ms에서 변하지 않았을 것으로 볼 수 있다.Subsequently, when the user terminal 102 connected to the Wi-Fi wireless network moves to the HSDPA wireless network while maintaining TCP communication with the counterpart node 105, if the unidirectional transmission delay time of the HSDPA wireless section is 100ms, the RTT1 value is Twice that is 200ms. If the transmission path between the vertical handover gateway 110 and the counterpart node 105 is not changed, the RTT2 value may not be changed from the previous value of 5 ms.

이런 상황에서 사용자 단말(102)이 HSDPA 무선망으로 이동하는 직후에, 사용자 단말(102)이 상대 노드(105)로부터 수신하는 TCP 응답 패킷(ACK)이 이전의 재전송 타임아웃 시간 값인 26ms이내에 도착하지 않게 된다. 그러므로 사용자 단말(102)의 TCP는 망 즉, HSDPA 무선망에서 혼잡이 발생한 것으로 오인하고 TCP 전송 속도를 급격히 줄이게 될 것이다.In this situation, immediately after the user terminal 102 moves to the HSDPA wireless network, the TCP response packet (ACK) received by the user terminal 102 from the counterpart node 105 does not arrive within 26 ms of the previous retransmission timeout time value. Will not. Therefore, the TCP of the user terminal 102 will be mistaken that the congestion has occurred in the network, that is, the HSDPA wireless network, and will greatly reduce the TCP transmission speed.

하지만, 본 발명에 따른 사용자 단말(102)은 HSDPA 무선망으로 이동하기 전에 소프트 핸드오버 준비 과정인 "216" 과정에서 버티컬 핸드오버 게이트웨이(110)와의 통신을 통해 알게 된 RTT1 값을 이용하여 재전송 타임아웃 시간 값을 이동 후의 새로운 망에서 적합한 값으로 변경한다.However, the user terminal 102 according to the present invention retransmission time using the RTT1 value learned through communication with the vertical handover gateway 110 in the process "216", which is a soft handover preparation process before moving to the HSDPA wireless network. Change the out time value to the appropriate value in the new network after the move.

이를 위해, 사용자 단말(102)은 이기종망으로 이동한 직후에 새로운 HSDPA 무선망의 RTT1 값과 RTT2 값을 더한 RTT 값을 RTT의 이동평균값(Smoothed RTT)값에 대입할 수 있다. 이렇게 하면 RTT의 이동평균값에 따라 변동되는 재전송 타임아웃 시간 값도 자동으로 변경되게 된다. 상기의 [수학식 1]에 따라, 새로운 재전송 타임아웃 시간 값은 RTT의 이동평균값(205ms)과 RTT의 평균편차에 4를 곱한 값(16ms)의 합(221ms)이 된다. 그러므로 TCP의 혼잡제어 동작에 중요한 기능을 수행하는 재전송 타임아웃 시간 값이 수정되게 된다. 그래서 새로이 접속하는 이기종망의 전송 지연 값이 그 이전 망보다 현격히 커지는 상황에서도 재전송 타임아웃 이벤트는 발생하지 않게 된다. 그러므로 TCP는 혼잡 윈도우(CWND) 값을 1 바이트로 초기화시키 는 등의 동작을 수행하지 않게 된다. 이에 따라, 본 발명은 이기종망으로 버티컬 핸드오버 후에 TCP 전송 효율이 급격히 저하되는 현상을 방지할 수 있다.To this end, the user terminal 102 may substitute the RTT value of the RTT1 value and the RTT2 value of the new HSDPA wireless network immediately after moving to the heterogeneous network to the smoothed RTT value of the RTT. In this case, the retransmission timeout time value, which varies according to the moving average value of the RTT, is also automatically changed. According to Equation 1 above, the new retransmission timeout time value is a sum (221 ms) of a moving average value (205 ms) of the RTT and a value (16 ms) multiplied by an average deviation of the RTT. Therefore, the retransmission timeout time value, which performs an important function in the congestion control operation of TCP, is modified. Therefore, even if the transmission delay value of the newly connected heterogeneous network is significantly larger than that of the previous network, the retransmission timeout event does not occur. Therefore, TCP does not perform operations such as initializing the congestion window (CWND) value to 1 byte. Accordingly, the present invention can prevent a phenomenon in which the TCP transmission efficiency rapidly decreases after vertical handover in a heterogeneous network.

즉, 본 발명은, 유무선 및 특성이 다른 이기종 무선 네트워크 인터페이스가 있는 사용자 단말(102)의 TCP 세션이 끊기지 않고 이기종망 간에 버티컬 핸드오버가 발생하는 환경에서 이기종망 간의 전송지연 값의 차이로 인해 TCP 성능이 급격히 저하되는 현상을 막을 수 있게 한다. 다시 말하면, 본 발명은, 유무선 또는 이기종 무선망 간에 소프트 버티컬 핸드오버가 지원되고 있는 환경에서 단말의 TCP 세션이 이전에 이용 중이던 네트워크 인터페이스와 다른 이기종 네트워크 인터페이스를 통해 데이터를 보내는 경우에 적용될 수 있다. 본 발명은 새로이 이용할 이기종 네트워크 인터페이스의 전송 특성을 버티컬 핸드오버 전에 측정한다. 그리고 본 발명은 그 측정된 이기종 네트워크 인터페이스의 전송 특성을 버티컬 핸드오버 직후에 TCP가 이용하여 TCP 전송 효율이 버티컬 핸드오버 직후에 떨어질 수 있는 문제점을 해결할 수 있다.That is, according to the present invention, the TCP session of the user terminal 102 having a heterogeneous wireless network interface having different wired / wireless characteristics is not interrupted, and in the environment where vertical handover occurs between heterogeneous networks, due to differences in transmission delay values between heterogeneous networks. It can prevent the phenomenon of performance deterioration. In other words, the present invention can be applied to a case where a TCP session of a terminal sends data through a heterogeneous network interface different from a network interface previously used in an environment in which soft vertical handover is supported between wired, wireless, and heterogeneous wireless networks. The present invention measures the transmission characteristics of the heterogeneous network interface to be used before vertical handover. In addition, the present invention can solve the problem that the TCP transmission efficiency may drop immediately after the vertical handover by using the measured transmission characteristics of the heterogeneous network interface immediately after the vertical handover.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.On the other hand, the method of the present invention as described above can be written in a computer program. And the code and code segments constituting the program can be easily inferred by a computer programmer in the art. In addition, the written program is stored in a computer-readable recording medium (information storage medium), and read and executed by a computer to implement the method of the present invention. The recording medium may include any type of computer readable recording medium.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

도 1 은 본 발명이 적용되는 게이트웨이 기반 이기종망 간의 버티컬 핸드오버 환경의 일실시예 구성도,1 is a configuration diagram of a vertical handover environment between gateway-based heterogeneous networks to which the present invention is applied;

도 2 는 본 발명에 따른 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for improving TCP performance in a soft vertical handover environment according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

101 내지 104: 사용자 단말 110: 핸드오버 게이트웨이101 to 104: user terminal 110: handover gateway

105: 상대 노드105: partner node

Claims (7)

소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법에 있어서,In the TCP performance improvement method in soft vertical handover environment, 네트워크를 통해 게이트웨이에 접속하여 상기 게이트웨이 간의 제1 왕복 시간(RTT1)을 계산하는 RTT1 계산 단계;An RTT1 calculating step of calculating a first round trip time (RTT1) between the gateways by accessing a gateway through a network; 상대 노드로 TCP 패킷을 전송하여 상기 게이트웨이와 상기 상대 노드 간의 제2 왕복 시간(RTT2)을 상기 계산된 RTT1을 이용하여 계산하는 RTT2 계산 단계;An RTT2 calculation step of calculating a second round trip time (RTT2) between the gateway and the counterpart node by using the calculated RTT1 by transmitting a TCP packet to the counterpart node; 버티컬 핸드오버가 완료되기 이전에 다른 네트워크를 통해 상기 게이트웨이에 접속하여 제1 왕복 시간(RTT1)을 새롭게 계산하는 새로운 RTT1 계산 단계; 및A new RTT1 calculation step of newly calculating a first round trip time (RTT1) by accessing the gateway through another network before the vertical handover is completed; And 상기 계산된 새로운 RTT1과 상기 계산된 RTT2를 이용하여 상대 노드 간의 새로운 왕복 시간(RTT)을 계산하고, 상기 계산된 새로운 RTT를 이용하여 재전송 타임아웃(RTO) 시간을 변경하여 버티컬 핸드오버가 완료되면 적용하는 RTO 변경 단계When the vertical handover is completed by calculating a new round trip time (RTT) between the counterpart nodes using the calculated new RTT1 and the calculated RTT2 and changing the retransmission timeout (RTO) time using the calculated new RTT. RTO change steps that apply 를 포함하는 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법.TCP performance improvement method in a soft vertical handover environment including a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 RTT1 계산 단계는,The RTT1 calculation step, 상기 게이트웨이와 IP 계층에서의 통신을 통해 획득될 수 있는 통신정보를 이용하여 RTT1을 계산하는Computing RTT1 using communication information that can be obtained through communication in the gateway and IP layer 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법.How to improve TCP performance in soft vertical handover environment. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 새로운 RTT1 계산 단계는,The new RTT1 calculation step, 버티컬 핸드오버가 완료되기 이전에 상기 게이트웨이와 IP 계층에서의 통신을 통해 획득될 수 있는 통신정보를 이용하여 새로운 RTT1을 계산하는Before the vertical handover is completed, a new RTT1 is calculated using communication information that can be obtained through communication at the IP layer with the gateway. 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법.How to improve TCP performance in soft vertical handover environment. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 RTO 변경 단계는,The RTO change step, 상기 계산된 새로운 RTT1이 상기 계산된 RTT1을 초과하면 상기 계산된 새로운 RTT를 이용하여 RTO를 변경하는When the calculated new RTT1 exceeds the calculated RTT1, the RTO is changed using the calculated new RTT. 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법.How to improve TCP performance in soft vertical handover environment. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 RTO 변경 단계는,The RTO change step, 상기 계산된 새로운 RTT1과 상기 계산된 RTT2를 더하여 새로운 RTT를 계산하는The new RTT is calculated by adding the calculated new RTT1 and the calculated RTT2. 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법.How to improve TCP performance in soft vertical handover environment. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 RTO 변경 단계는,The RTO change step, 상기 계산된 새로운 RTT의 이동 평균값과 상기 계산된 RTT의 평균 편차의 소정 배수값을 더하여 RTO를 변경하는The RTO is changed by adding the calculated moving average value of the new RTT and a predetermined multiple of the average deviation of the calculated RTT. 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법.How to improve TCP performance in soft vertical handover environment. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 네트워크 또는 상기 다른 네트워크는,The network or the other network, 유선망, 와이파이, HSDPA 및 와이브로 중 어느 하나의 네트워크인 것을 특징으로 하는 소프트 버티컬 핸드오버 환경에서의 TCP 성능 향상 방법.Method for improving TCP performance in soft vertical handover environment, characterized in that the network of any one of the wired network, Wi-Fi, HSDPA and WiBro.
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