5G mmWave 셀룰러 망에서의 TCP 성능 평가 (Performance Evaluations of TCP in 5G mmWave Cellular Network)

서지정보

· 발행기관 : 한국통신학회
· 수록지 정보 : 한국통신학회논문지 / 46권 / 12호 / 2237 ~ 2250페이지
· 저자명 : 김건환, 서원경, 조유제

초록

밀리미터파 (mmWave) 대역의 넓은 대역폭은 초당 멀티 기가비트 데이터 속도의 서비스를 제공할 수 있어 빠른 데이터 속도에 대한 높은 수요를 충족시킬 수 있다. 하지만, 고대역에 해당하는 mmWave 채널은 전파 차단으로 인해 매우 크고 빈번한 수신 신호의 품질 저하를 겪는다. 이러한 매우 동적인 채널 조건은 가장 널리 사용되는 전송계층 프로토콜인 TCP의 종단 간 성능을 크게 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 5G mmWave 셀룰러 망에서 TCP가 겪을 수 있는 문제들을 고찰하고 mmWave 링크를 이용하는 TCP와 관련된 다양한 실험을 수행하였다. 실험을 통해, mmWave 대역의 큰 변동성은 과도한 대기 지연을 유발하며, 셀룰러 망에 적용된 링크 계층 재전송 메커니즘은 상위 계층인 TCP로부터 무선 채널의 상태를 숨기는 역할을 하여 대기열 생성을 더욱 가속하는것을 확인하였다. Active queue management 기법을 통해 대기 지연을 줄일 수 있었지만, 버퍼의 활용도가 낮아져종단 간 처리량이 감소하였다. 따라서, mmWave 링크의 가용 용량을 완전히 활용할 수 있는 새로운 혼잡제어 알고리즘이 필요하며 대기열 관리 정책과의 협업을 통해 지연시간을 낮추는 방안을 모색해야 한다.

영어초록

The wide bandwidth of the millimeter-wave (mmWave) band can provide multi-gigabit per second data rate services to meet the high demand for fast data rates. However, high bandwidth mmWave channels suffer from very large and frequent degradation of the received signal quality due to blocking. These highly dynamic channel conditions can significantly degrade the end-to-end performance of TCP, the most widely used transport layer protocol. In this paper, we examined the problems that TCP may experience in 5G mmWave cellular networks and conducted various experiments related to TCP using mmWave links. Experiments confirmed that the large variability of the mmWave band causes excessive queuing delay, and the link-layer retransmission mechanism applied to the cellular network serves to hide the status of the radio channel from the upper layer TCP, thereby further accelerating queue creation. Active queue management policy can reduced queuing delay, but end-to-end throughput is reduced due to low buffer utilization. Therefore, a new congestion control algorithm that can fully utilize the available capacity of the mmWave link is needed, and a way to lower the delay through cooperation with the queue management policy should be sought.

참고자료

· 없음