TECHNICALLY SPEAKING 22호

위성 링크 'IP 속도' 향상 가능

시스코 IOS 소프트웨어 릴리즈 12.3(7)T의 새로운 기능인 전송률 기반의 위성 제어 프로토콜(RBSCP)은 위성 링크와 같이 높은 에러율을 가진 장거리나 무선 중계를 위해 개발됐다. 터널을 사용할 경우, RBSCP는 엔드 투 엔드 모델을 침해하지 않고 위성 링크에 대해 TCP와 IPSec(IP Security) 등 특정 IP 프로토콜 성능을 향상시킬 수 있다. 기업들은 고속의 광대역 인터넷 접속을 요구하는 원격 지역에서 '라스트 마일'로서 위성 기술에 대한 도입을 확대하고 있다. 이러한 기술은 일반적으로 양방향 정지 위성에 의해 제공된다. 그 결과 위성의 왕복시간(s-RTT)과 에러율은 500~600ms 정도로, DSL이나 케이블 등 일반적인 유선 기술보다 높아지게 된다(s-RTT는 엔드 호스트 사이에서 측정되는 일반적인 RTT 시간이 아닌 위성 링크에 가장 가까운 라우터 사이의 왕복 시간이다. 위성 링크의 경우, 엔드 호스트 RTT는 s-RTT에 인터넷 및 인트라넷 통신 시간이 더해진다).

비록 열악한 성능은 이러한 접속 형태에서 일반적이지만 성능을 향상시킬 수 있는 기술을 통해 일부 문제들을 해결할 수 있다.

두 가지 대표적인 인터넷 전송 프로토콜인 TCP와 SCTP(Stream Control Transmission Protocol)은 매우 유사한 혼잡 제어 기술을 사용해 혼잡 현상을 방지한다. 먼저, 패킷이 손실될 경우 송신률의 백오프(backoff)를 초래하는 혼잡 현상이 발생하는 징후로 판단한다. 그 다음에 두 프로토콜은 송신기의 네트워크에 패킷이 범람하는 것을 차단하기 위해 송신률을 느리게 설정하도록 혼잡 방어와 느린 슬로우 스타트 기능을 사용한다. 이러한 기술의 대표적인 것은 AIMD(dditive Increase Multiplicative Decrease)이다. AIMD는 일반적인 유선 인터넷에서 사용돼 왔으며 혼잡 현상을 성공적으로 방지하고 이용 가능한 대역폭에 대한 사용자의 '공평한 점유'를 보장해주었다. 하지만 이러한 기술이 위성 연결에 적용될 경우 그 결과는 그리 만족스럽지 못할 수도 있다.

위성은 비교적 긴 s-RTT 시간을 갖고 있기 때문에 송신률을 증가시키기 위한 연결 시간이 오래 걸린다. 또한 링크에서 에러로 인해 패킷이 종종 단절된다. 단절된 패킷은 AIMD 알고리즘에 의해 혼잡 현상이 발생되는 것으로 파악돼 MTU(maximum transfer unit)로 송신 창(cwnd)이 붕괴된다. 긴 지연 시간과 높은 에러율이 결합될 경우, 송신기는 슬로우 스타트 상태에만 머물게 되어 RTT당 하나의 패킷만을 전송하게 된다. 이러한 AIMD 기술은 1.5Mbps의 위성 플로우를 56Kbps의 다이얼 업 회선처럼 느리게 혹은 그보다 더 느리게 만든다.


신호지연.
정지 궤도 위성 시스템의 고유한 지연과 모든 무선 시스템에서의 비트 에러 발생 가능성으로 인해 위성 연결에서의 성능이 제한된다.
 



RBSCP로 지연 감소
아무런 에러가 없어도 또 다른 장애 요인은 수신기의 창(rwnd)이 될 수 있다. TCP와 SCTP rwnd는 엔드 투 엔드 플로우 제어를 제공한다. 얼마나 많은 데이터 버퍼 용량을 갖고 있는지를 규정한 rwnd를 포함하고 있는 정보를 수신기가 보내게 된다. 따라서 각 RTT 송신기는 수신기에 더 이상 rwnd 바이트를 발송하지 않는다. 일반적인 유선 네트워크에서는 이것이 문제가 되지 않지만 작은 rwnd와 긴 s-RTT를 가지고 있는 경우에는 속도가 저하된다.

예를 들어, 20ms의 왕복 시간과 32KB의 윈도를 가진 인터넷 접속 형태를 생각해보자. 이러한 접속에서 최대 전송 속도는 매 초당 32KB의 50윈도 즉, 약 13Mbps가 된다. 이는 3Mbps 이하를 제공하는 현재의 DSL이나 케이블 기술에서는 충분하지만, 550ms s-RTT를 사용해 동일하게 접속하고 라우팅하는 경우라면 결과는 570ms RTT가 된다. 이는 초당 32KB의 데이터의 1.75윈도라는 것으로 약 450Kbps 정도가 된다. 위성 연결은 1.5Mbps의 속도로 전송돼야 하지만 실제로는 그 1/3도 안 되는 수준의 속도가 이용된다.

RBSCP가 제공하는 새로운 터널링 기술은 엔드 투 엔드 모델을 침해하지 않고 이러한 문제를 해결할 수 있게 해준다. RBSCP에 대한 상세 정보와 열악한 위성 접속 성능을 개선하기 위한 추가 정보를 원할 경우 cisco.com/packet/171_11a2를 방문하기 바란다.

필자
Peter Lei,
피터 레이(Peter Lei)는 시스코의 IP 테크놀로지스 엔지니어링 기술자이며 이메일 주소는 peterlei@cisco.com이다.

Randall Stewart,
랜달 스튜어트(Randall Stewart)는 IP 전송 기술 전문의 시스코 IP 테크놀로지스 엔지니어링 그룹 선임 소프트웨어 엔지니어이다. SCTP의 저자. 이메일 주소는 rrs@cisco.com이다.


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