Aprimoramentos na otimização de TCP para uma melhor experiência móvel

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De acordo com o Cisco Visual Networking Index 2017, o tráfego de vídeo em dispositivos móveis representou 60% do tráfego total de dados móveis em 2016. No total, espera-se que o tráfego de vídeo em dispositivos móveis aumente nove vezes entre 2016 e 2021, representando 78% do tráfego total de dados móveis até 2021.

Diante do crescimento previsto, fica claro que proporcionar aos clientes uma excelente experiência de vídeo será fundamental para que as operadoras de telefonia móvel se mantenham competitivas e lucrativas. Mas isso não será fácil.

O problema com o TCP

A implantação de Wi-Fi, 3G, 4G e 5G nas redes móveis visa oferecer aos assinantes uma experiência de banda larga móvel de maior qualidade, ao mesmo tempo que proporciona às operadoras a oportunidade de criar e personalizar fontes de receita. No entanto, para manter uma vantagem competitiva, as operadoras móveis precisarão aprimorar suas práticas de otimização do Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) para oferecer serviços de rede mais rápidos à medida que o tráfego de dados móveis aumenta.

Embora a maioria dos aplicativos use o TCP para se comunicar com os serviços de que precisa, ele foi originalmente projetado para estabelecer conexões e transmitir dados entre clientes e servidores — e não para oferecer suporte a serviços como voz e vídeo. Além disso, o TCP é otimizado para garantir a precisão da transmissão, e não a pontualidade, podendo gerar atrasos de vários segundos enquanto aguarda mensagens fora de ordem ou a retransmissão de mensagens perdidas. Portanto, o TCP não é ideal para aplicativos em tempo real, como os de voz e vídeo. A perda esporádica de pacotes causada pelo congestionamento da rede pode reduzir drasticamente as taxas de transferência. Para os usuários, isso significa carregamento mais lento, pior qualidade de voz e uma experiência insatisfatória de streaming de vídeo.

O que a otimização de TCP realmente faz

As soluções de otimização de TCP precisam ser flexíveis o suficiente para lidar com as diferentes condições de rede de WiFi, 3G, 4G e do futuro 5G, bem como com cenários de transferência entre esses tipos de rede. As técnicas de otimização de TCP precisam lidar com congestionamentos, reduzir a latência, integrar-se à aplicação de políticas e ao controle do usuário, além de oferecer alta escalabilidade para se aproximar das previsões da Cisco para 2021.

Para oferecer suporte às diversas condições de rede e superar as limitações inerentes ao protocolo, a plataforma BIG-IP da F5 utiliza estas funções adaptativas específicas para otimização de TCP:

• Controle de taxa: Esse recurso controla o fluxo de pacotes pela rede para evitar a sobrecarga dos buffers nos pontos subsequentes. Sem o controle de taxa, os pacotes são enviados de forma imediata e consecutiva. Ao conhecer a velocidade de envio e recebimento dos diferentes fluxos, a pilha TCP pode controlar a rapidez com que novos pacotes são enviados, melhorando a distribuição entre os fluxos. O controle da taxa de fluxo permite que os buffers se ajustem sem ficarem sobrecarregados, evitando comportamentos inconsistentes do tráfego e a perda de pacotes devido ao congestionamento da rede. Os produtos BIG-IP monitoram constantemente os buffers da rede, enviando pacotes em taxas que evitam o inchaço dos buffers por meio do ajuste proativo do ritmo de entrega durante períodos de tráfego intenso, evitando assim o congestionamento. Quando o tráfego diminui novamente, os produtos BIG-IP permitem velocidades mais altas para maximizar o uso da largura de banda disponível.
  
• Ajuste programável de TCP: As operadoras podem alterar os parâmetros de TCP com base nas condições da rede, como quando um usuário alterna entre vários tipos de acesso via rádio. Por exemplo, quando um UE passa de 3G para 4G, o produto BIG-IP detecta a mudança no tipo de RAT e ajusta automaticamente o tamanho das janelas, aumentando-o ou reduzindo-o antes de responder.
  
• Ajuste automático dinâmico: Os produtos BIG-IP podem modificar dinamicamente os parâmetros de TCP à medida que as condições da rede mudam. As operadoras definem limites que, quando atingidos, fazem com que os produtos BIG-IP atualizem automaticamente os tamanhos de buffer aplicáveis (por exemplo, quando um usuário alterna de 3G para 4G).
  
• Recuperação agressiva de perdas de TCP: Em redes com baixo tempo de ida e volta (RTT), a recuperação da perda de pacotes por meio de tempos limite de retransmissão (RTOs) reduz significativamente o desempenho da rede. Os produtos BIG-IP implementam um novo algoritmo mais agressivo de recuperação de perdas de TCP, capaz de retransmitir PDUs ausentes várias vezes durante o período de recuperação. Essa abordagem evita RTOs prolongados e, consequentemente, melhora o desempenho.
  
• Malha completa e controle de congestionamento do Multipath TCP (MPTCP): Isso permite que um dispositivo use vários caminhos durante uma sessão TCP, possibilitando que vários fluxos do lado do cliente se conectem a um único fluxo do lado do servidor. Isso é particularmente relevante para dispositivos móveis, pois as conexões são transferidas de forma transparente entre redes WiFi e redes macro 3G/4G. Quando um caminho falha, o MPTCP permite que a sessão continue funcionando por um caminho alternativo, reduzindo as interrupções nas comunicações. O MPTCP também melhora o uso dos recursos de rede por meio de maior taxa de transferência e maior resiliência da rede.
  

Resumo

Quando realizada corretamente, a otimização de TCP proporciona serviços e entrega de aplicações confiáveis e consistentes, ao mesmo tempo que melhora significativamente o desempenho nas redes para oferecer uma melhor experiência ao usuário. Os usuários desfrutam de uma navegação mais rápida e de acesso mais ágil ao conteúdo, sem comprometer a qualidade do serviço.

Tudo isso torna a otimização de TCP um recurso eficaz (e necessário) para que as operadoras móveis mantenham uma forte vantagem competitiva, reduzindo os tempos de carregamento para aplicações e assinantes. Graças às vantagens descritas acima, a plataforma BIG-IP permite que as operadoras se adaptem em tempo real às condições variáveis das redes móveis — latência, perda de pacotes, congestionamento etc. —, utilizando plenamente a largura de banda disponível e acelerando o tráfego das aplicações.

Leitura complementar

Para saber mais sobre os recursos de otimização de TCP da F5, acesse nossa página da solução de gerenciamento de tráfego de dados.

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