Optimal TCP Segment Size for Mobile Contents Server Access over Wireless Links of Cellular Networks

이동통신망에서의 모바일 컨텐츠 서버 통신을 위한 최적의 TCP 세그먼트 길이

  • 이구연 (강원대학교 컴퓨터학부) ;
  • 정충교 (강원대학교 컴퓨터학부) ;
  • 김화종 (강원대학교 컴퓨터학부) ;
  • 이용 (삼성전자 정보통신총괄 통신연구소)
  • Published : 2006.12.25


Internet access from mobile phones over cellular networks suffer from severe bandwidth limitations and high bit error rates over wireless access links. Tailoring TCP connections to best fit the characteristics of this bottleneck link is thus very important for overall performance improvement. In this work, we propose a simple algorithm in deciding the optimal TCP segment size to maximize the utilization of the bottleneck wireless TCP connection for mobile contents server access, taking the dynamic TCP window variation into account. The proposed algorithm can be used when the product of the access rate and the propagation time is not large. With some numerical examples, it is shown that the optimal TCP segment size becomes a constant value when the TCP window size exceeds a threshold. One can set the maximum segment size of a wireless TCP connection to this optimal segment size for mobile contents server access for maximum efficiency on the expensive wireless link.

이동통신망을 통한 인터넷 접속은 제한된 대역폭 및 무선 접속 링크에서의 높은 bit 오류율로 인하여 병목현상을 야기시킨다. 이러한 병목현상에 따른 TCP 통신의 성능저하를 막기 위해 TCP 연결의 여러 파라미터를 최적화시키는 작업은 필수적이다. 본 논문에서는 모바일 컨텐츠 서버와의 통신시에 무선링크의 이용 효율을 최대화시키기 위한 최적의 TCP 세그먼트 길이에 대한 알고리즘을 제시한다. 또한 본 논문에서는 제시된 알고리즘에 대한 몇 가지의 예를 제시한다. 제시된 예에서 보듯이 TCP 세그먼트 길이는 TCP 윈도우 사이즈가 어느 임계값 이상이 되면 더 이상 변하지 않고 고정된 값을 갖음을 알 수 있다. 본 논문의 결과를 이용하면, 단순히 TCP 세그먼트 길이만을 조정하므로서, 모바일 컨텐츠 서버 접속시에, 값비싼 무선 링크의 이용 효율을 최대화시킬 수 있을 것이다.



  1. Wireless Application Protocol, 'WAP Specifications', 2002. Available: http://www.wapforum.org
  2. Wireless Application Protocol, 'WAP Wireless Profiled TCP', WAP-225-TCP-20010331-a, April 2001. Available: http://www.wapforum.com/what/technical.htm
  3. H. Balakrishnan, S. Seshan, and R. Katz, 'Improving reliable transport and handoff performance in cellular wireless networks,' ACM Wireless Networks, 1(4), pp. 469-481, Dec 1995 https://doi.org/10.1007/BF01985757
  4. A. Bakre and B. Badrinath, 'I-TCP: Indirect TCP for mobile hosts,' in Proc. 15th Intl. Conf. on Distributed Computing Systems (ICDCS), Vancouver,Canada, May 1995 https://doi.org/10.1109/ICDCS.1995.500012
  5. H. Inamura, G. Montenegro, R. Ludwig, A. Gurtov, and F. Khafizov, 'TCP over Second (2.5G) and Third (3G) Generation Wireless Networks,' IETF Network Working Group RFC 3481, February 2003
  6. W. Stallings, High-speed Networks, TCP/IP and ATM Design Principles, Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, 1998, pp. 223-235
  7. J. Padhye, V. Firoiu, D. Towsley, and J. Kurose, 'Modeling TCP Reno performance: a simple model and its empirical validation,' IEEE/ACM Trans. Networks. 8(2), pp.133-145, 2000 https://doi.org/10.1109/90.842137
  8. MyungSeon Ryou, HongSeong Park, SooHee Han and WookHyun Kwon, 'Maximum Frame Size Control Based on Predicted BER in Wireless Networks,' IEICE Trans. on Commun., vol.E88-B, no.7, pp3065-3068, July 2005 https://doi.org/10.1093/ietcom/e88-b.7.3065
  9. T. Ikegawa and Y. Takahashi, 'Analysis of Mean Frame Size of Bernoulli Wireless Links with Reliable-Transmission Window-Based Protocol, ' WiOpt'04: Modeling and Optimization in Mobile, Ad Hoc and Wireless Networks, pp. 402-403, University of Cambridge, March 2004