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Melhorias na otimização do TCP para uma melhor experiência móvel

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Publicado em 12 de julho de 2017

De acordo com o Cisco Visual Networking Index 2017 , o tráfego de vídeo móvel foi responsável por 60% do tráfego total de dados móveis em 2016. No total, espera-se que o vídeo móvel aumente nove vezes entre 2016 e 2021, respondendo por 78% do tráfego total de dados móveis até 2021.

Dado o crescimento previsto, está claro que fornecer aos clientes uma ótima experiência de vídeo será essencial para que as operadoras de telefonia móvel permaneçam competitivas e lucrativas. Mas não será fácil.

O problema com o TCP

A implantação de redes móveis de WiFi, 3G, 4G e 5G visa oferecer aos assinantes uma experiência de maior qualidade em banda larga móvel, ao mesmo tempo em que oferece às operadoras uma oportunidade de criar e personalizar fluxos de receita. No entanto, para manter uma vantagem competitiva, as operadoras de telefonia móvel precisarão evoluir suas práticas de otimização do Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) para fornecer serviços de rede mais rápidos à medida que o tráfego de dados móveis aumenta.

Embora a maioria dos aplicativos use TCP para se comunicar com os serviços de que precisam, ele foi originalmente projetado para estabelecer conexões e fornecer dados entre clientes e servidores, não para oferecer suporte a serviços como voz e vídeo. Além disso, o TCP é otimizado para entrega precisa em vez de entrega pontual e pode incorrer em atrasos de segundos enquanto aguarda mensagens fora de ordem ou retransmissões de mensagens perdidas. Portanto, o TCP não é ideal para aplicações em tempo real, como voz e vídeo. Perdas esporádicas de pacotes causadas por congestionamento de rede podem reduzir drasticamente as taxas de transferência. Isso significa velocidades de carregamento reduzidas, qualidade de voz degradada e experiências ruins de streaming de vídeo para os usuários.

O que a otimização TCP realmente faz

As soluções de otimização de TCP precisam ser flexíveis o suficiente para lidar com as diferentes condições de rede de WiFi, 3G, 4G, futuro 5G e cenários de transferência entre esses tipos de rede. As técnicas de otimização de TCP precisam lidar com congestionamento, diminuir a latência, integrar-se com a conscientização de políticas e controle do usuário e oferecer suporte a alta escalabilidade para se aproximar das previsões da Cisco para 2021.

Para dar suporte às diversas condições de rede e superar as limitações inerentes ao protocolo, a plataforma BIG-IP da F5 usa estas funções específicas de otimização de TCP adaptáveis:

  • Ritmo da taxa: Isso controla o fluxo de pacotes pela rede para evitar sobrecarregar os buffers posteriores. Sem ritmo de taxa, os pacotes são enviados imediatamente e consecutivamente. Ao saber a velocidade com que diferentes fluxos estão sendo enviados e recebidos, a pilha TCP pode controlar a rapidez com que novos pacotes são enviados, melhorando a distribuição entre os fluxos. O ritmo da taxa de fluxo permite que os buffers se ajustem sem ficarem sobrecarregados, evitando comportamentos de tráfego inconsistentes e perda de pacotes devido ao congestionamento da rede. Os produtos BIG-IP monitoram constantemente os buffers de rede, enviando pacotes a taxas que evitam o inchaço do buffer ao ajustar proativamente o ritmo de entrega durante tráfego pesado, evitando assim o congestionamento. Quando o tráfego diminuir novamente, os produtos BIG-IP permitirão velocidades mais rápidas para maximizar o uso da largura de banda disponível.
     
  • Ajuste TCP programável: Os operadores podem alterar os parâmetros TCP com base nas condições da rede, como um usuário em roaming entre vários tipos de acesso de rádio. Por exemplo, quando um UE faz roaming de 3G para 4G, o produto BIG-IP detecta a alteração no tipo de RAT e ajusta automaticamente os tamanhos das janelas para cima ou para baixo antes de responder.
     
  • Ajuste automático dinâmico: Os produtos BIG-IP podem modificar os parâmetros TCP dinamicamente conforme as condições da rede mudam. As operadoras estabelecem limites que, quando acionados, fazem com que os produtos BIG-IP atualizem automaticamente os tamanhos de buffer aplicáveis (por exemplo, quando um usuário está em roaming de 3G para 4G).
     
  • Recuperação agressiva de perdas de TCP: Em redes com tempo de ida e volta (RTT) baixo, a recuperação de perdas de pacotes usando tempos limite de retransmissão (RTOs) reduz significativamente o desempenho da rede. Os produtos BIG-IP implementam um novo algoritmo de recuperação de perdas de TCP mais agressivo que pode retransmitir PDUs ausentes diversas vezes durante o período de recuperação de perdas. Essa abordagem evita RTOs longos e, consequentemente, melhora o desempenho.
     
  • TCP multicaminho (MPTCP) Full Mesh e controle de congestionamento: Isso permite que um dispositivo use vários caminhos durante uma sessão TCP, permitindo que vários fluxos do lado do cliente se conectem a um único fluxo do lado do servidor. Particularmente relevante para dispositivos móveis, isso significa que as conexões são transmitidas perfeitamente por redes WiFi e macro 3G/4G. Quando um caminho falha, o MPTCP permite que a sessão continue a funcionar em um caminho alternativo, resultando em menos comunicações perdidas. O MPTCP também melhora o uso de recursos de rede por meio de maior rendimento e melhor resiliência de rede.
     

Resumo

Quando tratada corretamente, a otimização do TCP fornece serviços e entrega de aplicativos confiáveis e consistentes, ao mesmo tempo em que melhora drasticamente o desempenho em todas as redes para proporcionar uma melhor experiência ao usuário. Os usuários ganham navegação mais rápida e acesso mais rápido ao conteúdo, com qualidade de serviço incomparável.

Tudo isso faz da otimização do TCP um meio eficaz (e necessário) para que as operadoras de telefonia móvel mantenham uma forte vantagem competitiva por meio da redução dos tempos de carregamento de aplicativos e assinantes. Por meio das vantagens descritas acima, a plataforma BIG-IP permite que as operadoras se adaptem em tempo real às condições variáveis das redes móveis — latência, perda de pacotes, congestionamento, etc. — utilizando totalmente a largura de banda disponível e acelerando o tráfego de aplicativos.

Leitura adicional

Para saber mais sobre os recursos de otimização de TCP da F5, visite nossa página de solução de gerenciamento de tráfego de dados .