더 나은 모바일 경험을 위한 TCP 최적화 향상
Cisco Visual Networking Index 2017 에 따르면, 2016년 모바일 비디오 트래픽은 전체 모바일 데이터 트래픽의 60%를 차지했습니다. 전반적으로 모바일 비디오는 2016년에서 2021년 사이에 9배나 증가할 것으로 예상되며, 2021년까지 전체 모바일 데이터 트래픽의 78%를 차지할 것으로 예상됩니다.
예상되는 성장을 감안할 때, 모바일 운영자가 경쟁력을 유지하고 수익성을 유지하려면 고객에게 훌륭한 비디오 경험을 제공하는 것이 매우 중요하다는 것은 분명합니다. 하지만 쉽지는 않을 거예요.
TCP의 문제점
WiFi, 3G, 4G, 5G 모바일 네트워크 구축은 가입자들에게 모바일 브로드밴드에서 더 높은 품질의 경험을 제공하는 동시에, 통신사들에게 수익원을 창출하고 맞춤화할 수 있는 기회를 제공하는 것을 목표로 합니다. 그러나 경쟁 우위를 유지하려면 모바일 운영자는 모바일 데이터 트래픽이 증가함에 따라 더 빠른 네트워크 서비스를 제공하기 위해 전송 제어 프로토콜(TCP) 최적화 관행을 발전시켜야 합니다.
대부분의 애플리케이션은 TCP를 사용하여 필요한 서비스와 통신하지만, 원래는 클라이언트와 서버 간에 연결을 설정하고 데이터를 전달하기 위해 설계되었지, 음성이나 비디오와 같은 서비스를 지원하기 위해 설계된 것은 아닙니다. 게다가 TCP는 적시 전달보다는 정확한 전달에 최적화되어 있으며, 순서가 잘못된 메시지나 손실된 메시지를 재전송하는 동안 몇 초 동안 지연이 발생할 수 있습니다. 따라서 TCP는 음성이나 비디오와 같은 실시간 애플리케이션에는 적합하지 않습니다. 네트워크 혼잡으로 인해 산발적으로 패킷 손실이 발생하면 전송 속도가 크게 느려질 수 있습니다. 이는 사용자에게 로딩 속도 감소, 음성 품질 저하, 그리고 불량한 비디오 스트리밍 환경 등을 의미합니다.
TCP 최적화가 실제로 하는 일
TCP 최적화 솔루션은 WiFi, 3G, 4G, 향후 5G 및 이러한 네트워크 유형 간 핸드오버 시나리오 등 다양한 네트워크 조건을 처리할 수 있을 만큼 유연해야 합니다. TCP 최적화 기술은 혼잡을 처리하고, 대기 시간을 낮추고, 정책 인식 및 사용자 제어와 통합하고, 높은 확장성을 지원해야 Cisco의 2021년 예측에 접근할 수 있습니다.
다양한 네트워크 조건을 지원하고 고유한 프로토콜 제한을 극복하기 위해 F5의 BIG-IP 플랫폼은 다음과 같은 적응형 TCP 최적화 전용 기능을 사용합니다.
- 속도 페이싱: 이는 다운스트림 버퍼가 과부하되는 것을 방지하기 위해 네트워크 전반의 패킷 흐름을 제어합니다. 속도 조절이 없으면 패킷이 즉시 연속적으로 전송됩니다. 다양한 흐름이 송수신되는 속도를 알면 TCP 스택이 새로운 패킷을 얼마나 빨리 보낼지 제어할 수 있어 흐름 전반의 분산이 향상됩니다. 흐름 속도 조절을 통해 버퍼가 과도하게 채워지지 않고 조정되어 네트워크 혼잡으로 인한 트래픽 동작 불일치 및 패킷 손실을 방지할 수 있습니다. BIG-IP 제품은 네트워크 버퍼를 지속적으로 모니터링하여 트래픽이 많을 때 전달 속도를 적극적으로 조정하여 버퍼 팽창을 방지하는 속도로 패킷을 전송하고, 이를 통해 혼잡을 방지합니다. 트래픽이 다시 줄어들면 BIG-IP 제품은 더 빠른 속도를 제공하여 가용 대역폭을 최대한 활용합니다.
- 프로그래밍 가능한 TCP 튜닝: 운영자는 사용자가 여러 무선 접속 유형을 로밍하는 등 네트워크 상황에 따라 TCP 매개변수를 변경할 수 있습니다. 예를 들어, UE가 3G에서 4G로 로밍할 때 BIG-IP 제품은 RAT 유형의 변경을 감지하고 응답하기 전에 자동으로 창 크기를 늘리거나 줄입니다.
- 동적 자동 튜닝: BIG-IP 제품은 네트워크 조건이 변경됨에 따라 TCP 매개변수를 동적으로 수정할 수 있습니다. 운영자는 임계값을 설정하여, 트리거되면 BIG-IP 제품이 해당 버퍼 크기를 자동으로 업데이트하도록 합니다(예: 사용자가 3G에서 4G로 로밍하는 경우).
- 공격적인 TCP 손실 복구: 왕복 시간(RTT)이 짧은 네트워크에서 재전송 시간 초과(RTO)를 사용하여 패킷 손실을 복구하면 네트워크 성능이 크게 저하됩니다. BIG-IP 제품은 손실 복구 기간 동안 누락된 PDU를 여러 번 재전송할 수 있는 새로운, 보다 공격적인 TCP 손실 복구 알고리즘을 구현합니다. 이러한 접근 방식은 긴 RTO를 방지하고 그에 따라 성능을 향상시킵니다.
- 다중 경로 TCP(MPTCP) 전체 메시 및 혼잡 제어: 이를 통해 장치는 TCP 세션 동안 여러 경로를 사용할 수 있고, 여러 클라이언트 측 흐름이 단일 서버 측 흐름에 연결될 수 있습니다. 특히 모바일 기기에 적합한데, WiFi와 매크로 3G/4G 네트워크를 통해 연결이 원활하게 이루어진다는 것을 의미합니다. 한 경로에 장애가 발생하더라도 MPTCP는 세션이 대체 경로를 통해 계속 진행되도록 하여 통신 중단이 줄어드는 것을 방지합니다. MPTCP는 더 높은 처리량과 향상된 네트워크 복원력을 통해 네트워크 리소스 사용을 개선합니다.
요약
TCP 최적화를 적절히 처리하면 안정적이고 일관된 서비스와 애플리케이션 전송이 가능해지고, 네트워크 전반의 성능이 획기적으로 향상되어 더 나은 사용자 경험을 제공할 수 있습니다. 사용자는 타협 없는 서비스 품질을 누리며 더 빠르게 탐색하고 콘텐츠에 더 빠르게 접근할 수 있습니다.
이 모든 요소로 인해 TCP 최적화는 모바일 운영자가 애플리케이션과 가입자의 로딩 시간을 줄여 강력한 경쟁 우위를 유지하는 데 효과적이고 필요한 수단이 됩니다. 위에서 설명한 장점을 통해 BIG-IP 플랫폼은 운영자가 모바일 네트워크의 가변적인 조건(지연, 패킷 손실, 혼잡 등)에 실시간으로 적응하여 사용 가능한 대역폭을 최대한 활용하고 애플리케이션 트래픽을 가속화할 수 있도록 합니다.
추가 읽기
F5의 TCP 최적화 기능에 대해 자세히 알아보려면 데이터 트래픽 관리 솔루션 페이지를 방문하세요.