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[이동통신] 사용자의 서비스 품질을 보장하는 이동성 지원기술과 국제표준화 움직임
본 기고서는 새로이 IETF(인터넷국제표준화기구)에서 논의되고 있는 이동성(Mobility) 지원기술에 관한 것이다. 현재의 이동성은 IP계층에서의 빠른 이동성, 빠른 주소설정 및 빠른 무선네트워크접속 등에 중심을 두고 표준화가 진행되었다. 이와 별개로 IP상위계층 즉 Transport 및 Application 계층에서도 사용자가 이동하는 경우 효율적으로 이동성을 지원하도록 다양한 기술들을 개발하고 있다. 이와 같은 서로간의 연결성 없는 표준진행을 통합하고자 새로운 이동성 지원기술을 이번 65차 IETF 회의에서 논의하게 된다. 본 기술을 통해 사용자는 서비스의 품질을 최대한 보장 받을 수 있으며 다양한 대역폭을 가지는 무선망들을 이동할 때 해당 망에 적합한 서비스를 제공 받을 수 있다. 상세한 기술적 필요성 및 이와 관련된 국제표준 움직임은 다음과 같다.
IETF내에서 이동성 지원을 위해 연구되고 있는 다양한 기술들
현재 IP기반의 이동성 기술에 대해서는 IETF 특히 인터넷영역에 속해 있는 워킹그룹들을 통해 활발하게 연구되고 있다. 특히 IPv4 기반의 기술 보다는 IPv6 기반의 기술들이 더욱 활발하게 진행되고 있으며 이를 통해 사용자는 무선망을 이동하는 경우 IP계층에서 끊김 없는 연속성을 보장 받게 된다. 수년 전까지만 해도 Mobile IP를 기반으로 하는 Fast Handover Mobile IP 기술이 지배적이었지만 현재는 다양한 기술들로 확장되고 있다. 특히 단말 중심이던 이동성 지원기술을 네트워크에서 지원하도록 NETLMM(Network Based Localized Mobility Management) 워킹그룹이 새로이 신설되어 IP계층의 이동성기술은 한층 확대되게 되었다. 특히 IPv6 관점에서는 새로이 주소를 설정하고 IP 연결을 완료하는데 소요되는 시간을 DNA(Detecting Network Attachment) 워킹그룹을 통해 중점적으로 연구하고 있고 현재 상당한 수준의 표준기술들이 완료되었다.
이와 함께 IP상위계층 특히 Transport 계층에서의 이동성 지원을 위해 다양한 기술들이 연구되고 있다. 몇 가지의 대표적인 사례를 살펴보면 다음과 같다.
- NSIS 기반의 이동성 지원: NSIS(Next Steps in Signaling) 워킹그룹은 기존 RSVP 기술이 가지는 단점을 보안하며 새로운 개념의 시그널링 기술로 개발되었다. 이는 중간 네트워크 장비에서 해당 기술을 지원하지 않아도 End-To-End 시그널링이 가능하도록 설계되었고 동시에 이동성지원을 위한 기술이 개발되고 있다.
- TCP 기반의 이동성 지원: TSVWG(Transport Area Working Group) 워킹그룹은 Transport 기술의 향상된 기능을 연구하고 있고 이동성 관련하여 대표적인 기술들은 TCP 확장기술인 “Quick Start for TCP and IP”와 SCTP(Stream Control Transmission Protocol)이다. Quick Start 기술에 대해 좀더 살펴보면 다음과 같다. 현재의 TCP는 다양한 버전이 사용되고 있고 모든 버전들이 Slow Start를 기반으로 동작된다. 즉 패킷 손실이 발생하게 되면 TCP 에서 보내는 데이터의 크기를 가장 작은 크기부터 시작하도록 한다. 이는 사용자가 무선 환경으로 이동하는 경우 이동하기 전 사용하던 윈도우 크기를 사용할 수 있음에도 불구하고 항상 가장 작은 크기부터 시작해야 하는 단점이 있으므로 이를 극복하고자 Quick Start 기술이 고안되었다. 이를 통해 이동하는 사용자는 보다 효율적인 대역폭 사용이 가능하며 서비스 측면에서도 향상된 성능을 기대할 수 있다.
- UDP 기반의 이동성 지원: DCCP(Datagram Congestion Control Protocol) 워킹그룹은 기존 UDP 기술이 가지고 있던 단점 중 Congestion을 제어할 수 없는 점을 해결하고자 한다. DCCP는 기술적으로 Multi-homing과 이동성을 지원할 수 있도록 확장 가능하여 관련 기술이 이미 제안된바 있다.
현재의 이동성 기술들이 가지는 한계 및 사용자 측면에서의 요구사항들
오늘날 네트워크의 대세는 무선이다. 또한 하나의 무선기술만이 사용되는 것이 아니라 다양한 무선기술들이 중첩되어 확산되고 있고 각각의 무선기술들은 저마다의 대역폭을 지원한다. 즉 IEEE802.15를 기반으로 하는 저대역폭의 무선 기술들이 있는가 하면 IEEE802.11 / IEEE802.16을 기반으로 하는 고대역폭의 무선 기술, 또한 CDMA기반의 이동통신기술까지 다양하게 공존하는 환경이 현재의 네트워크 환경이다. 따라서 사용자가 무선망을 이동하는 경우 단순히 IP계층에서의 빠른 접속 및 패킷손실의 감소뿐만이 아니라 IP상위계층에서 동작하는 서비스의 고려 및 현재 접속하고 있는 무선망의 특성(대표적인 예는 사용 가능한 대역폭이다)을 고려하여 이동성이 지원되어야 한다. 구체적인 사례를 살펴보면 다음과 같다.
- 현재 사용자가 10Mbps 의 대역폭으로 파일을 다운 받으면서 다른 무선망(사용 가능한 대역폭은 1Mbps)으로 이동하는 경우 사용자는 IP계층에서의 빠른 이동성 지원기술을 통해 새로운 무선망에 접속하게 되지만 그 후에도 파일을 보내고 있는 상대방은 사용자가 대역폭이 다른 망으로 이동하였음을 알지 못하므로 한동안 10Mbps 의 대역폭으로 파일을 전송하게 된다. 결국 TCP 인 경우 자체의 데이터량 조절기능을 통해 1Mbps로 수렴하게 될 것이며 UCP 인 경우는 한동안 데이터가 손실되게 된다.
- 또한 위의 사례와 반대의 경우를 생각해 볼 수 있다. 즉 사용자가 저대역폭(1Mbps)에서 고대역폭(10Mbps) 환경으로 이동하는 경우 TCP, UDP 등 IP상위계층의 기능을 통해 점차적으로 데이터량이 10Mbps까지 증가하게 될 것이다. 하지만 이 경우에는 현재 무선망에서 사용 가능한 대역폭까지 다다르는데 많은 지연을 감수해야 한다. 동영상의 경우 사용자가 더 빨리 고화질의 서비스를 받을 수 있음에도 불구하고 IP상위계층의 기술들이 사용 가능한 대역폭에 다다르기까지 기다려야 한다.
결국 현재의 무선망에서 보다 효율적인 이동성을 지원하기 위해서는 사용자의 서비스 측면, IP상위계층에서의 지원, IP계층에서의 무선망 특성을 고려하는 동작 등 다양한 기술들이 종합적으로 고려된 기술이 요구된다.
향후 진행전략 및 관련연구들
사용자 서비스의 최근 추세는 Streaming의 확산이다. 즉 TCP 기술보다는 UDP기술을 바탕으로 하는 서비스가 점차 확산될 것으로 전망된다. 이와 같은 관점에서 사용자에게 오디오/비디오 서비스를 지원하는 Codec 기술들도 각 사용자의 대역폭을 고려하는 Scalability 지원이 강화되고 있다. 그 대표적인 사례가 SVC(Scalable Video Codec)이다. 이는 하나의 크기로 동영상을 Encoding하여 서비스 하던 기존 방식에서 사용자의 환경 및 사용 가능한 대역폭을 고려하여 각각의 특성에 맞는 크기로 Encoding을 함으로써 사용자 환경에 적합한 양질의 동영상 서비스가 가능하도록 하고 있다. 이런 움직임과 발맞추어서 IETF에서도 IP계층과 IP상위계층, 더 나아가 Application까지 통합하는 기술표준이 절실히 요구되고 있고 이와 관련한 움직임이 이번 65차 IETF에서 부분적으로 시도될 계획이다.
<그림1: Quick-Start에 사용자 대역폭 전달기술이 적용된 기술의 동작>
(1) QScwnd = (R x rtt) / (MSS + H) : Quick Start 동작방식
(2) QAcwnd = (R’ x rtt) / (MSS + H) : Quick Adjust 동작방식
* QScwnd : Quick Start congestion window
QAcwnd : Quick Adjust congestion window
R : the current requested rate value (bytes/second)
R’ : the available bandwidth reported by the Mobile IP option
rtt : the measured RTT (second)
MSS : the maximum segment size (bytes)
H: the estimated TCP/IP header size (bytes)
이미 지난 63차 IETF 회의에서부터 관련된 연구는 시작되었다. 즉 그림1에서 보듯이 Mobile IP를 통해 사용자가 이동하며 IP 연결성을 위한 동작을 하는 동안 현재 접속하고 있는 무선망의 사용 가능한 대역폭을 Mobile IP 옵션(Link Characteristic Option)에 포함하여 상대방에게 알려줌으로써 이동성을 완료한 후 사용자가 전달한 링크정보를 기반으로 상대방이 데이터를 보내도록 하는 기술이다. 위 기술과 함께 이번 65차 회의에서는 TCP 계층에서의 Quick-Start 기술과 접목하는 “Quick Adjust for TCP and IP” 논의가 이루어질 예정이다. 이를 통해 사용자가 전달하는 대역폭을 기반으로 Quick-Start 기술이 동작하게 되므로 기존 기술보다 더 향상된 대역폭 사용이 가능하게 될 전망이다. 또한 IETF 내의 다양한 전문가들과의 심도 있는 논의를 거쳐 새로운 워킹그룹 신설에 대한 의견도 조율하게 될 것이다. 65차 IETF 회의는 3월 19일부터 미국 Dallas에서 개최되어 진행되고 있다.
* 본 글은 저자의 의견일 뿐 TTA 기관의 입장과는 무관합니다.
