Améliorations de l’optimisation TCP pour une meilleure expérience mobile

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Selon le Cisco Visual Networking Index 2017, le trafic vidéo mobile représentait 60 % du trafic total de données mobiles en 2016. Au total, le trafic vidéo mobile devrait être multiplié par neuf entre 2016 et 2021 et représenter 78 % du trafic total de données mobiles d’ici 2021.

Compte tenu de la croissance attendue, il est clair qu’offrir aux clients une excellente expérience vidéo sera essentiel pour permettre aux opérateurs mobiles de rester compétitifs et rentables. Mais la tâche ne sera pas aisée.

Les problèmes liés à TCP

Le déploiement du Wi-Fi, de la 3G, de la 4G et de la 5G sur les réseaux mobiles vise à offrir aux abonnés une expérience haut débit mobile de meilleure qualité, tout en permettant aux opérateurs de créer et de personnaliser leurs sources de revenus. Toutefois, pour conserver un avantage concurrentiel, les opérateurs mobiles devront faire évoluer leurs pratiques d’optimisation du protocole de contrôle de transmission (TCP) afin de fournir des services réseau plus rapides à mesure que le trafic de données mobiles augmente.

Bien que la plupart des applications utilisent TCP pour communiquer avec les services dont elles ont besoin, ce protocole a été conçu à l’origine pour établir des connexions et transmettre des données entre des clients et des serveurs, et non pour prendre en charge des services tels que la voix et la vidéo. En outre, TCP privilégie la fiabilité de la transmission plutôt que sa rapidité et peut entraîner des délais de plusieurs secondes dans l’attente de messages arrivés dans le désordre ou de la retransmission de messages perdus. TCP n’est donc pas idéal pour les applications en temps réel telles que la voix et la vidéo. Les pertes sporadiques de paquets dues à la congestion du réseau peuvent considérablement ralentir les débits de transfert. Pour les utilisateurs, cela se traduit par des temps de chargement plus longs, une qualité vocale dégradée et une mauvaise expérience de streaming vidéo.

Ce que fait réellement l’optimisation TCP

Les solutions d’optimisation TCP doivent être suffisamment flexibles pour s’adapter aux différentes conditions réseau du Wi-Fi, de la 3G, de la 4G, de la future 5G, ainsi qu’aux scénarios de basculement entre ces types de réseaux. Les techniques d’optimisation TCP doivent permettre de gérer la congestion, de réduire la latence, d’intégrer la prise en compte des politiques et le contrôle par l’utilisateur, et d’offrir une grande évolutivité afin de se rapprocher des prévisions de Cisco pour 2021.

Pour prendre en charge les différentes conditions réseau et surmonter les limites inhérentes au protocole, la plateforme BIG-IP de F5 utilise les fonctions adaptatives suivantes, spécifiques à l’optimisation TCP :

• Régulation du débit : Cette fonction contrôle le flux de paquets sur le réseau afin d’éviter de saturer les mémoires tampons en aval. Sans régulation du débit, les paquets sont envoyés immédiatement et successivement. En connaissant la vitesse à laquelle les différents flux sont envoyés et reçus, la pile TCP peut déterminer à quelle vitesse envoyer de nouveaux paquets, ce qui améliore leur répartition entre les flux. La régulation du débit permet aux mémoires tampons de s’adapter sans être saturées, évitant ainsi les comportements irréguliers du trafic et les pertes de paquets dues à la congestion du réseau. Les produits BIG-IP surveillent en permanence les mémoires tampons du réseau et envoient les paquets à des débits qui évitent leur engorgement, en ajustant de manière proactive le rythme de transmission en cas de trafic intense afin d’éviter toute congestion. Lorsque le trafic diminue à nouveau, les produits BIG-IP accélèrent la transmission afin d’optimiser l’utilisation de la bande passante disponible.
  
• Réglage programmable de TCP : Les opérateurs peuvent modifier les paramètres TCP en fonction des conditions du réseau, par exemple lorsqu’un utilisateur passe d’un type d’accès radio à un autre. Ainsi, lorsqu’un équipement utilisateur (UE) passe de la 3G à la 4G, le produit BIG-IP détecte le changement de type de technologie d’accès radio (RAT) et ajuste automatiquement la taille des fenêtres à la hausse ou à la baisse avant de répondre.
  
• Réglage automatique dynamique : Les produits BIG-IP peuvent modifier dynamiquement les paramètres TCP en fonction de l’évolution des conditions du réseau. Les opérateurs définissent des seuils qui, lorsqu’ils sont atteints, amènent les produits BIG-IP à mettre automatiquement à jour les tailles de mémoire tampon concernées (par exemple, lorsqu’un utilisateur passe d’un réseau 3G à un réseau 4G).
  
• Récupération agressive des pertes TCP : Dans les réseaux à faible temps d’aller-retour (RTT), la récupération des pertes de paquets à l’aide de délais d’expiration de retransmission (RTO) réduit considérablement les performances du réseau. Les produits BIG-IP mettent en œuvre un nouvel algorithme de récupération des pertes TCP plus agressif, capable de retransmettre plusieurs fois les PDU manquantes pendant la période de récupération. Cette approche évite les longs délais d’expiration de retransmission et améliore ainsi les performances.
  
• Maillage complet et contrôle de congestion pour Multipath TCP (MPTCP) : Cette fonctionnalité permet à un appareil d’utiliser plusieurs chemins au cours d’une session TCP, ce qui permet à plusieurs flux côté client de se connecter à un seul flux côté serveur. Particulièrement utile pour les appareils mobiles, elle permet de transférer les connexions de manière transparente entre les réseaux Wi-Fi et les réseaux mobiles 3G/4G. En cas de défaillance d’un chemin, MPTCP permet à la session de se poursuivre sur un autre chemin, réduisant ainsi le nombre de communications interrompues. MPTCP optimise également l’utilisation des ressources réseau grâce à un débit plus élevé et à une meilleure résilience du réseau.
  

Résumé

Lorsqu’elle est correctement mise en œuvre, l’optimisation TCP garantit une fourniture fiable et constante des services et des applications, tout en améliorant considérablement les performances sur l’ensemble des réseaux afin d’offrir une meilleure expérience utilisateur. Les utilisateurs bénéficient d’une navigation plus rapide et d’un accès accéléré aux contenus, sans aucun compromis sur la qualité de service.

Tout cela fait de l’optimisation TCP un moyen efficace (et nécessaire) pour les opérateurs mobiles de conserver un solide avantage concurrentiel en réduisant les temps de chargement pour les applications et les abonnés. Grâce aux avantages décrits ci-dessus, la plateforme BIG-IP permet aux opérateurs de s’adapter en temps réel aux conditions variables des réseaux mobiles — latence, perte de paquets, congestion, etc. —, en exploitant pleinement la bande passante disponible et en accélérant le trafic applicatif.

Pour aller plus loin

Pour en savoir plus sur les fonctionnalités d’optimisation TCP de F5, consultez notre page consacrée à la solution de gestion du trafic de données.

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