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서규 동방
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1 Special Theme 모바일응용서비스 Special Report 5 이동기 1. 머리말 2009 년 11 월국내최초출시된아이폰과 2010 년그뒤를이은갤럭시 A와 S 출시로국내에서도비로소무선인터넷이널리사용되기시작하였다. 그러나스마트폰특성상 PC에서와비슷한수준의경험을기대하는소비자와모바일의특성을고려하지않고, 브로드밴드에적합한수준의콘텐츠를제공하는콘텐츠공급자로인해트래픽수요가폭발적으로증가했고, 통신사업자들이주파수경매및무선망에대한투자비를감당하기어려운상황에이르렀다. 이러한상황을야기하는주원인으로주로두가지가거론된다. 무선망대역폭을과다하게사용하는동영상등과대 (Over-sized) 트래픽. 무선망대역폭은적게사용하지만발생빈도가매우높은앱시그널링메시지. 첫째, 스마트폰의쉬운접근성, 편리한휴대성등으 로말미암아 PC 환경에서소비되는수준의넓은대역폭을사용하는웹, 동영상등이이제는 PC 대신모바일에서소비됨에따라모바일트래픽이폭발적으로증가하였다. 둘째, 스마트폰에서많이사용되는항시접속 (Always On) 유형메신저앱의범용화로메신저앱과메신저앱서버상호간작동상태확인을위해수시로전송되는킵어라이브 (keep-alive) 메시지가폭발적으로증가하였다 년 1월일본 NTT Docomo 의경우, 거의모든스마트폰에서전송되는시그널링메시지의폭발적증가로무선인터넷서비스가중단되는사태에이르렀으며, 이외에도국내외많은이동통신사업자들이비슷한문제를경험했다. 무선통신망에대한투자만으로웹, 동영상등의모바일트래픽폭증문제를해결할수는없다. 다운스 - 톰슨의역설 (Downs-Thomson Paradox) 에따르면도로가늘어나는것만큼교통량도빠른속도로늘어나기때문에, 도로교통체증의해결책으로도로를늘리는것이효과적이지않다고한다. 다운스 -톰슨의역설은도로교통네트워크뿐만아니라데이터네트워크 045

2 에도동일하게적용할수있다. 또한, 트래픽폭증문제해결을위해사용자들에게무선인터넷사용을줄여달라고할순없어, 결국무선인터넷서비스의지속성장을위해서는모바일특성에최적화된콘텐츠가생산 공급될수있도록해야한다. 차별화된서비스전략으로고품질콘텐츠선호가입자유치를위해과대트래픽을유발하는콘텐츠사업자의경우, 네트워크자원을과잉소모하고있을뿐아니라심각한양의트래픽변동성을일으킨다. 따라서본고에서는이용자와통신사업자모두를만족시킬수있는콘텐츠별적정대역폭의기준수립방안에대해살펴보고자한다. 시그널링메시지의증가로인한문제점은위에언급한트래픽폭증대비사용자들에게잘알려지지않아문제가더심각하다고할수있다. 시그널링메시지는동영상등의트래픽과비교해매우적은양의트래픽을발생시키기때문에사용자들이잘인지하지는못하고있지만, 메시지가워낙빈번하게발생해이동통신망의신뢰성과안정성을약하게하고, 사용자들의배터리를빨리소진시키는주범중의하나이다. GSMA 에따르면스마트폰이 Idle 상태에서시그널링메시지전송을위해설정하는 Cell Dedicated Channel 로천이할때마다 32 개의메시지가발생하며, Cell Dedicated Channel 은 Idle 상태의 100 배정도의배터리소모율을보인다고한다 [1]. 이와유사한또다른한연구결과에의하면, 앱시그널링메시지가발생하는주기를 4분에서 1분으로줄였을때배터리지속시간이 30 시간에서무려 7.5 시간으로줄어듦을알수있다 [2]. 그뿐만아니라, 최적화되지않은시그널링메시지는디도스 (DDoS) 공격과같은형태로이동통신망을무력화시키기도한다. 앱서버와연동하여킵어라이브메시지를주고받는스마트폰앱은이동통신망에장애가발생해도주기적으로메시지전송시도를할뿐만아니라, 무선망이장애후복구되어도복구와동시에스마트폰에설치된무수한사용자들의앱에서보낸킵어라 이브메시지로다시장애를일으키기도한다. 이에무선망자원을효율적으로사용하고스마트폰배터리지속시간을연장해, 사용자들의무선인터넷효용성을향상시키기위한시그널링메시지최적화방안을살펴보고자한다. 2. 대용량데이터규격화최근성균관대학교와 ETRI의연구결과에의하면, 데이터품질이일정임계치이상에서는이용자가품질차이를거의못느낀다 [3]. 또한, 트래픽이특정대역폭이상을차지할경우지연시간, 지터또는패킷손실율이급증하여네트워크품질이급속도로악화된다고알려져있다. 이러한연구결과를이용해최근 TTA 에서는이용자의품질만족도를유지하면서네트워크서비스품질을저하시키지않는, 즉사회적후생을극대화하는지점을최적대역폭으로지정하는알고리즘을제정했다 [4]. 또한, ITU-T 는 2013 년 4월에과대트래픽개념을 권고대역폭이상으로전송하는트래픽수준 으로정의하고, 과대트래픽등으로인해서비스품질보장이어렵고네트워크자원이과다사용상태가된경우네트워크관리및제어를위해표준모델을제정했다. ITU-T 규격은제정된제어모델을바탕으로스마트트래픽제어및자원관리를위한 8개의사례를제시하고있으며, 이중 6번째사례인과대트래픽기반의트래픽제어및자원관리방법은 [ 그림 1] 과같다 [5]. 데이터상한제기반의트래픽제어및자원관리. 헤비서비스트래픽기반의트래픽제어및자원관리. 헤비신호트래픽기반의트래픽제어및자원관리. 헤비사용자트래픽기반의트래픽제어및자원관리. 헤비서지 (Surge) 트래픽기반의트래픽제어및자원관리 /

3 MOS ❶ 동영상품질모델 ❷ N/W 품질모델 5 V max V optical Vq=1+ codingx transmissionx device Vq : 이동자품질지수 (1~5) coding : 동영상코덱변수모델 Delay/Jitter or 패킷손실율 50ms transmission : 망상태변수모델 1 device : 단말변수모델 X(Mbps) 개별동영상에할당된대역폭 (%) 전체부하율 만족도 ❶ 화질만족도 사회적후생 ❷ N/W 비용 비용 한정된무선 N/W 용량내에서개인의화질만족도를유지하면서 N/W 비용이기하급수적으로증가하지않는지점이최적대역폭이며, 이지점에서사회적후생은극대화될수있음. 최적대역폭 [ 그림 1] TTA 의최적대역폭계산방법 과대트래픽기반의트래픽제어및자원관리. 협력해트래픽별최적대역폭을산출할계획이다. 최번시 (busy-hour) 트래픽기반의트래픽제어및 자원관리. 서비스리스트기반의트래픽제어및자원관리. 3. 시그널링메시지최적화 3.1 푸시알림연동규격 네트워크정체및서비스품질저하를지양하는적정한수준의트래픽사용을권고하기위해서는네트워크유형, 단말기유형및콘텐츠별로이용자의체감품질과네트워크품질을모두만족시키는, 즉 최대자원의최대이용 이아닌 최대자원의적정이용 을위한최적의대역폭을정할필요가있다 [5]. 이러한최적대역폭을설정하는기준인데이터트래픽규격화를위한알고리즘과아키텍처는 2012년 12월과 2013 년 4월에각각 TTA와 ITU의표준으로제정되었다. 이러한아키텍처를기반으로국내이동통신 3 사는전세계비동기방식이동통신사업자연합회인 GSMA(Global System for Mobile communication Association) 에서해외이동통신사업자와 국내표준화하나의앱이발생시키는킵어라이브시그널링메시지가최대 1시간마다전송된다하더라도, 스마트폰에설치된앱의숫자가늘어남에따라발생하는킵어라이브메시지수가급증하게되므로이동통신무선망과스마트폰배터리지속시간에심각한악영향을미치게된다. 이를해결하기위해스마트폰앱과앱서버중간에푸시서버와푸시클라이언트를도입하여앱상태확인을대신하도록역할을위임하면킵어라이브메시지수가대폭줄어들게된다. [ 그림 2] 와같이푸시서버와푸시클라이언트도입후킵어라이브시그널링메시지를발생시키는앱은푸시클라이언트및푸시서버를통해앱서버와연결된다. 047

4 앱 푸시클라이언트 3 부 4 부 푸시서버 1, 2 부 1, 2 부 푸시서버 스마트폰 이동통신사업자 A 이동통신사업자 B 앱서버 [ 그림 2] 푸시서비스구조도 TTA PG703 산하푸시서비스실무반인 WG7036 은 2012 년 5월부터푸시서비스표준화를진행하고있다. TTA 푸시서비스표준은이동통신사업자푸시서버간연동을고려해개발되고있으며, TTA 푸시서비스표준은다음과같이구성된다. 1부 : 앱서버- 푸시서버간바이너리프로토콜. 2부 : 앱서버- 푸시서버간 HTTP 프로토콜. 3부 : 앱- 푸시클라이언트간안드로이드인터페이스. 4부 : 푸시클라이언트 -푸시서버간인터페이스 국제표준화국제적으로도 SK텔레콤과 KT가주도하여 GSMA 에서시그널링메시지로인한무선망의장애위험성이슈를제기했고, 시그널링최적화및네트워크과부하관리등의문제해결을위해 GSMA 산하에 ANEFF(Application Network EFFiciency) TF 를구성하였다. ANEFF TF에서는앱시그널링으로인한문제점과사업자요구사항을정의해 OMA(Open Mobile Alliance) 에전달하였으며, 표준화추진을요청했다 년 7월현재 OMA의 CD(Content Delivery) 워킹그룹에서 AOI(Always On Infrastructure) 라는이름으로푸시알림서비스에관한표준화를진행하고있으며, AOI를통해추구하는내용과기본적인골격은현재 TTA 에서표준화중인내용과큰차이가없다. TTA WG7036 에서는 OMA의 AOI 표준화동향을지속적으로파악하여, TTA 규격에필요한내용이있을시이를반영할계획이다. 3.2 앱개발권고사항 2011 년 TTA 에서제정된이동통신망에서의푸시알림구현방법 (TTAK.KO ) 은푸시앱과푸시앱서버간의지켜야할권고사항과폴링방식의앱이지켜야할권고사항에대해기술하고있다. 본규격에서는서버와이동통신사의푸시서버간연동방안을정의하지않는반면, 희소한무선자원을효율적으로사용하고자앱과앱서버간자체적으로불필요한시그널링메시지의과다발생을막기위한권고사항을정의하고있다 [6] 푸시앱서버가앱으로푸시메시지를보내기위해앱서버와앱은항상서로연결되어동작중이어야한다. 그런데대부분의이동통신사업자들이사설망아이피주소를공중망아이피주소로변경시켜주는 NAT(Network Address Translator) 를운용하고있고, NAT의타이머 (Timer) 와이동전화패킷망게이트웨이인 P-GW 도타이머의시간이만료되면세션이만료되어아이피주소가변경될수있으므로앱서비스개발자들이킵어라이브타이머를 5분, 10 분과같이짧게설정해왔다. 국내이동통신사업자들의 NAT, P-GW 타이머는대부분 1시간정도의값을가지므로, /

5 그와비슷한주기로킵어라이브메시지를전송하면불필요한메시지전송을최소화할수있다. TTA 규격은다음과같이권고한다. 킵어라이브전송주기는 58 분으로설정해야한다. 만일앱과앱서버간연결이끊어졌을경우, 앱이앱서버와자동연결을시도하는주기는 1분, 30 분이내의임의값, 또는 30분순으로진행되도록해야하고, 그이후는 58 분주기로연결을시도해야한다 폴링클라이언트또는앱에의해시도되는데이터전송방식인폴링에있어서도폴링주기를늘리거나폴링서비스간비슷한시점에폴링하도록함으로써불필요한무선데이터연결횟수를최소화할수있다. 폴링은이메일, 네이버, 다음, 페이스북등의새소식알림등에사용된다. 스마트폰의폴링방식접속관련해 TTA 규격은다음과같이권고하고있다. 폴링방식의앱은최소 1시간이상의값을접속주기로가져야하며서로다른단말에설치된앱이동일한특정시간 ( 예 : 매시 00 분, 15 분, 30 분등 ) 에동시에폴링을시도하지않도록 1시간내에서분산해요청하도록구성해야한다. 푸시서비스에사용되는항시연결유지방식을사용하지않는메일서비스등은예외적으로폴링주기를 1시간이내로설정할수있으나사용자가 15 분, 30분, 60분, 120 분등으로메일서버접속주기를스스로선택할수있도록사용자인터페이스를구성하고접속관련설명문구를삽입해야한다. 4. 맺음말 자의품질만족도를높임과동시에네트워크품질악화를방지하기위해트래픽전송을최적화할필요가있다. TTA 에서는트래픽전송을최적화해사회적후생을극대화시키는지점을최적대역폭으로지정하는알고리즘을제정했으며, ITU-A 에서는과대트래픽등으로서비스품질보장이어렵고네트워크자원이과다사용상태가된경우, 네트워크관리및제어를위해표준모델을제정하였다. 국내이동통신사업자들은향후네트워크유형, 단말기유형및콘텐츠별로이용자의체감효용과네트워크품질을모두만족시키는최적의대역폭을설정하기위한기준을표준화할계획이다. 또한, 무선망대역폭은적게사용하지만발생빈도가매우높은앱시그널링메시지로인해무선망이비효율적으로사용됨을방지하고자 TTA 와 OMA 에서는앱상태관리및시그널링메시지전송을대행하는푸시서버와푸시클라이언트를도입했다. 데이터트래픽규격화와푸시서버표준화는무선망자원의효율적활용, 스마트폰배터리지속시간증대및콘텐츠사업자의유지비용절감이라는, 콘텐츠이해관계자모두가윈윈하는바람직한상생모델을제시하고있다. [ 참고문헌 ] [1] GSMA, Fast Dormancy Best Practices, [2] Signals Research Group, LLC, Smartphones and a 3G Network, [3] TTA, 지속가능한네트워크성장을위한데이터트래픽규격화, [4] TTA, 무선네트워크환경을고려한유무선네트워크트래픽연동 (TTAK.KO ), [5] ITU-T, Smart Ubiquitous Networks - Smart Traffic Control and Resource Management Functions, [6] TTA, 이동통신망에서의푸시알림구현방법 (TTAK.KO ), [7] 최용민, 무선망에서의시그널링부하감소를위한푸시알림서비스표준, TTA Journal, 제한된자원인무선망을효율적으로활용하여이용 049

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먹 1도-tta 149 작업중.indd 표준소개 이동기 1. 머리말 2009 년 11월국내최초출시된아이폰과 2010 년그뒤를이은갤럭시 A와 S 출시로비로소국내에서도스마트폰을이용한무선인터넷접속이폭발적으로증가하기시작했다. 이와동시에스마트폰에서많이사용되는항시접속 (Always On) 유형의메신저앱범용화및그로인하여메신저앱과메신저앱서버상호간에작동상태확인을위해수시로전송되는킵어라이브 (keep-alive) 메시지가폭발적으로증가하였다.