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3G 네트워크에 대한 이야기 + alpha
November 02, 2012 | By NHN
코멘트 (2)
8

NHN 장재완님이 DEVIEW 2012에서 발표한 자료입니다. 이동통신망에서 웹 서비스를 빠르게 받으려면...

이상철 2013-02-15 10:45:40
음성..이 있으면 참 좋겠어요.. ㅎㅎ 잘보고 갑니다.
Daniel 2013-11-14 11:15:31
3G network structure 를 netmania 스타일로 설명해 주시면 안될까요?
Thank you for visiting Netmanias! Please leave your comment if you have a question or suggestion.
Transcript
UMTS
2G


GSM

CDMA
LTE-­..A
WiBro


3.9G

HSDPA
EV-­..DO


eHSPA
4G

LTE
3GPP
VoLTE
WCDMA


3.5G


HSPA+


3G

WiMAX


HSUPA
LTE-­..Advanced
HSPA



IS-95A,B
GSM
GPRS
WCDMA HSPA+
2G 3G 3.5G 3.9G=4G
CDMA
(2000이전)
CDMA2000
1xEV-DO
(2000)
EV-DOrev.A
(2006~)
LTE
(2012~)
HSDPA HSUPA
(2007~) (2010~)
HSPA
2000년 2006년 2012년
동기식 비동기식

IS-95A,B
GSM
GPRS
WCDMA HSPA+
2G 3G 3.5G 3.9G=4G
CDMA
(2000이전)
CDMA2000
1xEV-DO
(2000)
EV-DOrev.A
(2006~)
LTE
(2012~)
HSDPA HSUPA
(2007~) (2010~)
2000년 2006년 2012년
아이폰(2007)
아이폰3GS,KT출시
(2009.11)
HSPA
갤럭시S,SKT출시
(2010.6)
동기식 비동기식

0
2,000,000
4,000,000
6,000,000
8,000,000
10,000,000
12,000,000
14,000,000
2011.
11.
2011.
12.
2012.
1.
2012.
2.
2012.
3.
2012.
4.
2012.
5.
2012.
6.
2012.
7.
2012.
8.
2012.
9.
2012.
10.
2012.
11.
2012.
12.
LTE사용자수및증가추이
HSPA사용자수의
1/3수준
방송통신위원회2012년6월통계자료(2012.7.31)
8월29일
천만돌파

0
10
20
30
40
50
60
70
3G LTE %
PV비율
m.naver.com서버1대.2012.8.6~2012.8.127일간데이터

HSPA
(HighSpeedPacketAccess)

HSPA=LTE
(HighSpeedPacketAccess)

nodeB
nodeB
nodeB
RNC
(RadioNetwork
Controller)
SGSN
GGSN
UTRAN
Core
Network
Internet
(UMTSTerrestrialRadio
AccessNetwork)
UE(Userequipment)

Application
IP

PPP
PDCP
RLC

MAC
L1
RLC

MAC
L1
PDCP
UDP/IP

AAL5
ATM
GTP-U
UDP/IP

AAL5
ATM
GTP-U
UDP/IP

L2
L1
GTP-U
IP

PPP
GTP-U
UDP/IP

L2
L1
Relay Relay
단말 UTRAN SGSN GGSN
Application에서보이는부분
VPN

UE(Userequipment)
nodeB
nodeB
nodeB
RNC
(RadioNetwork
Controller)
SGSN
GGSN
UTRAN
Core
Network
Internet
(UMTSTerrestrialRadio
AccessNetwork)
10.1.2.5
거대한
인터넷공유기

GGSN
=NAT
Internet
10.1.2.5 211.246.10.45
KT SKT
UDP 59초 91초
TCP 1시간 1시간
NAT세션유지시간
Privatenetwork Publicnetwork

얼마나느린가?

*HSPA최대bandwidth
. DN13.976Mbps
. UP5.76Mbps
스펙상으론...
이론상으론...

Down Up
3G 2.0 1.0
유선망 43.5 30.6
사업자 Down Up
SKT 2.2 1.0
KT 2.1 0.8
LGU+ 1.2 0.7
갤럭시S2
(단위 : Mbps)
출처: 벤치비 2012.8.22, 10주 동향
Bandwidth

Latency

SYN
SYN+ACK
ACK
HTTP request . GET
HTTP response 200 Ok
단말(client)
서버(server)
m.naver.com
t0
t1
A = TCP ping time
Latency=RTT/2
TCP
three-way
handshake

SYN
SYN+ACK
ACK
HTTP request . GET
HTTP response 200 Ok
단말(client)
t0
t1
A = TCP ping time
TCP
three-way
handshake
1. m.naver.com1대에서패킷수집
2. UA필드를보고스마트폰만분류
3. RTT를보고3G/LTE/others구분
서버(server)
m.naver.com

3G네트워크의RTT누적분포
100ms

LTE네트워크의RTT누적분포
40ms

3G/LTE네트워크의RTT누적분포
40ms 100ms

SYN
SYN+ACK
ACK
HTTP request . GET
HTTP response 200 Ok
단말 서버
Round-trip:2번
=200ms
1
2

SYN
SYN+ACK
ACK
HTTP request . GET
HTTP response 200 Ok
단말 서버
Round-trip:3번
=300ms
DNS
a.naver.com? 1
2
3

SYN
SYN+ACK
ACK
HTTP request . GET
HTTP response 200 Ok
단말 서버
Round-trip:6번
=600ms
DNS a.naver.com?
DNS
b.naver.com?
SYN
SYN+ACK
ACK
HTTP request . GET
HTTP response 302 Redirect to a.naver.com
1
2
3
4
5
6

이상하네...
더느린것같은데...

+Promotiondelay
(wake-updelay)

빠름 빠름 느림
1분~

. RRC(radioresourcecontrol)프로토콜
1. 공공자원인무선채널을최대한아껴서cell당동접을극대화
2. 무선통신에는많은전력이소모됨
RNC(Radio Network Controller)

Round-trip6번
+promotiondelay
=3초~5초
SYN
SYN+ACK
ACK
HTTP request . GET
HTTP response 200 Ok
단말 서버
DNS a.naver.com?
DNS
b.naver.com?
SYN
SYN+ACK
ACK
HTTP request . GET
Promotiondelay

*통신은한번에몰아서
*데이터양은최대한적게
효율적인3G네트워크통신을하려면...

write()
4000bytes
TCP
MSS-sizedpackets
Payload
HDR
Payload
HDR
Payload
HDR
1500B 1500B 1000B

2,590 6 241 61 49
174,395
1 12 10 1 1,441 45 1
203,068
54,395
-
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
136013701388139014001410 512 12201300131013601370137213801400
KT SKT
개수
바이트
MTU크기분포
2012년5월22일2시간동안네이버모바일통합검색서버1대에서패킷을수집한결과

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3
5000
15000
10000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
시간 (초)
TCP sequence number
패킷전송모식도

. TCPflow/congestioncontrol
Sender Receiver
난10KB받을수있다
advertisedwindow,
windowsize,
receivewindowsize,
rwin
rwnd
네트워크가갑자기폭주하지
않을만큼만보내자
congestionwindow
cwnd

패킷전송모식도
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3
5000
15000
10000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
시간 (초)
TCP sequence number

2720byte
RTTx2
200ms
2721byte
RTTx3
300ms
과장을하자면...

MTU=1360bytes

*통신은한번에몰아서
*데이터양은최대한적게
*통신패턴을잘조작해서
효율적인3G네트워크통신을하려면...

Initialcongestionwindow를키우자
또는

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3
5000
15000
10000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
시간 (초)
TCP sequence number
Initialcongestionwindow(initcwnd)
Default2~4개
처음몇개의패킷을보낼수있는가?

GOOGLE!!
16개로해도괜찮더라...

(at server)
# ip route change default via <gateway> dev eth0 initcwnd 16
Note-
. Kernel2.6.18이후에서만동작
. CentOS6.x에서적용가능(CentOS5.x는안됨)
. CentOs6.2에서는initcwnd16이default
. 안드로이드단말의경우,receivewindow크기가작아서효과를못볼수있다.


패킷5개=1360*5bytes(약6.5KB)
*initcwnd=2
패킷2개전송+패킷3개전송=RTT2번
*initcwnd=16
패킷5개한번에전송=RTT1번

14,461bytes(패킷10개+정도)파일다운로드

전력소모를
줄이려면?

400초동안소모된전력량
(갤럭시S2,밝기최소)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Bulk Periodic Bulk Periodic
TX RX
3G
Consumedenergy(mAh)
64bytes
1300bytes

IDLE
. 채널을놓은sleep상태
. 데이터전송불가능
. 전력소모가거의없다
CELL_DCH
. 데이터전송가능한상태
. 전력소모가크다
CELL_FACH,CELL_PCH,U
RA_PCH
. 낮은속도로데이터전송가
능하기도함
. 전력소모가작다
Connectedmode

전력소비량-RRCstate
PingRTT관계
IDLE상태
Ping날리기시작
Connected상태
Promotiondelay
보내는데이터가없어도
20초가량지속된다.

*통신은한번에몰아서
*데이터양은최대한적게
*통신패턴을잘조작해서
효율적인3G네트워크통신을하려면...

패킷손실은?

*HARQ&RLCretransmission
.Lossrate1%

*In-orderbuffering
50~150KBRLCreorderingbuffer

jaewan.jang@nhn.com
jaewan.jang@gmail.com



jaewan.jang@nhn.com
jaewan.jang@gmail.com



Extra slides



0
10
20
30
40
50
60
70
80
Bulk Periodic Bulk Periodic Bulk Periodic Bulk Periodic
TX RX TX RX
WiFi 3G
Consumedenergy(mAh)
64bytes
1300bytes
400초동안소모된전력량
(갤럭시S2,밝기최소)

*LTE가HSPA에서달라진점
. Airinterface가달라져서전송효율이높
다.(CDMA.OFDMA)
. Promotiondelay가아주짧아졌다.
. RTT가HSPA보다반이하로줄었다.
. IP가변하지않는다.
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