과학빅데이터 실험 장비와 ICT 기술의 비약적인 발전으로 엑사바이트 이상 규모의 데이터가 생성되고 있으나, 이러한 빅데이터를 전송하는 기술은 응용과학연구자의 요구에 맞는 수준에 이르지 못하고 있다. 과학빅데이터에 대한 고성능 데이터 전송을 위하여 QoS(Quality of Service) 기반의 다양한 기술이 개발되고 있지만, 기반이 되는 인프라 네트워크의 전반적인 변경을 요구하기도 한다. 반면 ScienceDMZ 기술은 전송 성능에 큰 지장을 초래하는 방화벽을 우회함으로써, 과학빅데이터 전송 성능 향상을 도모하며, 또한 기존 네트워크의 큰 변화 없이 구현이 가능하다. 본 논문에서는, KREONET(국가과학기술연구망) 기반의 국제간 장거리 환경에서 과학빅데이터 고속 전송을 통하여 ScienceDMZ를 구축하고 성능을 검증하였다. 또한, ScienceDMZ의 확장으로써, GPU 플랫폼을 분산 환경에서 연계하는 방안을 소개하고자 한다.
네트워크 가용 대역폭의 확보와 전송 효율성에 대한 고려는 고속/대용량 데이터의 처리를 위해 중요한 요소 기술이다. 대형 프레임의 사용은 TCP의 처리율 향상과 시스템 부하를 감소시켜 전송 효율성을 크게 향상 시킨다. 이러한 대형 프레임의 영향은 LAN 상황 및 시스템 측면에 국한되어 연구되어 왔고 경쟁 트래픽들과의 상관관계에 대한 논의는 충분히 고려되지 않고 있다. 본 논문에서는 다양한 네트워크 환경 하에서 대형 프레임이 트래픽 경로를 공유하는 경쟁 트래픽에 미치는 영향을 네트워크 모의실험을 통해 분석했다. 실험 결과를 통해 대형 프레임의 자원 선점 특성을 완화하기 위해서 가용대역폭의 확보가 중요하며 무손실, 저지연 환경이 대형 프레임을 이용한 종단 간 성능을 크게 향상시킴을 확인한다.
지난 수십 년간, 컴퓨터 기술의 발전은 응용연구의 데이터집약형 연구라는 새로운 패러다임으로 변화를 가져왔다. 지리적으로 떨어진 연구자들에게 대용량 실험 데이터를 저장, 공유, 분석하는 환경이 요구되고, 우리나라는 연구 경쟁력 강화를 위해 국가과학기술연구망(KREONET)과 대용량데이터센터 등 국가 차원의 인프라를 서비스하고 있다. 특히, KREONET는 2016년부터 세계 주요 연구지까지 최대 100Gbps의 속도로 연결하는 네트워크를 제공하고 있다. 본 논문에서는 국제간 협업을 지원하는 초고속 장거리 전송의 연구 환경으로서, 고성능 전송 노드와 계산 자원을 고속의 네트워크에 연동한 대용량 데이터전용의 전송플랫폼 시연 결과를 소개하고자 한다.
네트워크와 연구 장비들의 발전에 따라 여러 과학 응용 분야에서 협업체계를 구축하면 원거리의 파트너들과 실시간적 연구를 진행하고 있다. 네트워크 대역폭의 크기는 현재의 상황에 충족될 수 있을 수준이지만, 데이터를 실질적으로 전송하는 프로토콜의 경우 고대역폭 요구 응용을 위해서 여러 가지면에서 수정 및 튜닝할 필요가 있다. 시스템 단위에서 전송 프로토콜의 성능을 향상 시킬 수 있는 방법에 대해서 본 논문에서 모색해보기로 한다.
최근 병렬처리 시스템에 대한 연구는 마이크로 프로세서 제작 기술과 네트워크 기술이 발달함에 따라 고성능의 PC와 워크스테이션 여러대를 고속의 네트워크로 연결하여 구축하는 클러스터링 환경에 관심이 고조되고 있다. 그런데 이러한 클러스터링 시스템의 성능은 수행되는 애플리케이션 프로그램의 병렬성이나 xdhtls 빈도 등의 특성에 따라 달라진다. 그러므로 클러스터링 시스템의 성능을 향상시키기 위해서는 애플리케이션의 이러한 특성을 고려하여 최상의 효과를 얻기 위한 조정작업이 필요하며 그 방법중의 하나가 시스템 상에서 발생하는 통신들에 대하 스케줄링을 수행하는 것이다. 본 논문에서는 Myrinet 스위치를 사용하여 선형으로 구성한 클러스터링 시스테과 2차원 메쉬 형태로 구성한 클러스터링 시스템의 두 가지 모델을 가정하고 이들 모델 상에서 특성 시간에 주어지는 통신요청들에 대하여 순위차원 라우팅을 사용하여 메시지들을 최단시간에 전송할 수 있는 최적 통신스케줄링 알고리즘을 제안한다. 시스템 상에서 같은 방향으로 동시에 링크를 공유한는 통신들의 개수의 최대값을 $L_{MAX}$로 시스템에서 하나의 메시지가 전달되는데 걸리는 시간을 T로 정의하면 알고리즘에 의해 선형 네트워크에서의 통신 요청 집합에 대한 메시지 전송 완료 시간은 최대 $L_{MAX}{\cdot}T$, 메쉬 네트워크에서의 통신요청 집합에 대한 메시지 전송 완료시간은 최대 $frac{3}{2}{\cdot}T$임을 증명하였다.
유비쿼터스 컴퓨팅 시대가 매우 빠르게 도래하면서 가정이나 회사의 정보 가전기기들이 초고속, 대용량을 전송하는 고속의 디지털 가전기기들로 바뀌어 가고 있으며 이들을 하나의 네트워크로 구성하고자 하는 요구가 증가하고 있다. IEEE 802.11과 IEEE 802.15.3a Task Group에서는 대량의 정보를 고속으로 통신하는 기술의 표준화를 위해 연구하고 있으며, 간단한 시스템을 이용하여 저속의 통신을 저렴한 가격으로 이루려는 또 하나의 주류인 ZigBee (IEEE802.15.4), Bluetooth (IEEE802.15.1) 시스템이 개발되고 있다. (중략)
네트워크를 통해 전송되는 스트리밍 미디어의 대용량화로 인해 기존의 전송 방법은 최적의 성능을 제시하지 못하고 있다. 이를 위해 대역폭의 소비와 네트워크 혼잡 및 트래픽을 감소시키는 비디오 프록시 서버가 운용된다. 본 논문은 비디오 프록시 서버의 효율적인 활용을 위해 미디어 스트리밍 시스템에서의 상태 천이 모델을 활용한 고속 분산 네트워크 파일 시스템을 제안한다. 제안하는 방법은 상태 천이 모델을 활용한 학습 과정, 기본 확률과 결정 확률의 생성, 그리고 확률을 기반으로 한 저장과 삭제의 3단계로 구성된다. 또한 비디오 프록시 서버의 저장 공간에서 발생되는 단편화를 막기 위하여 해당 공간을 세그먼트 별로 영역을 구분한다. 실험을 통해 제안하는 방법이 기존의 방법들에 비해 보다 높은 적중률을 보이는 동시에 보다 적은 삭제 횟수를 보임을 확인한다. 이를 통해 제안하는 방법이 초기 지연시간을 최소화하는 동시에 네트워크 대역폭을 효율적으로 활용하는 것을 보인다.
본 논문에서는 디바이스의 이동으로 인한 WiMedia 네트워크의 성능 저하를 개선하기 위한 릴레이 통신 기법을 제안하였다. WiMedia 프로토콜은 고속의 전송속도를 지원하기 때문에, 선박 네트워크(Ship Area Network)등과 같은 환경에서 고속의 전송률을 요구하는 실시간 멀티미디어 서비스 제공과 같은 응용분야에 적합하다. 하지만, 디바이스의 이동은 네트워크 토폴로지와 디바이스간 링크 상태의 급격한 변화를 야기하며, 네트워크의 성능 저하의 원인이 되기도 한다. 본 논문에서는 기존의 WiMedia 프로토콜에서는 채널의 링크 상태 변화를 적절하게 대처하지 못하여 발생하는 네트워크 성능저하를 해결하는 릴레이 통신 기법을 제안하였다.
VANET은 인프라의 도움 없이 차량 간 무선 에드 혹 네트워크를 구축하는 기술이다. VANET은 MANET과는 달리 고속의 이동성, 높은 차량 밀도, 잦은 토폴로지 변화등의 특징으로 인해 잦은 네트워크 단절과 네트워크 부하 증가 등의 문제들을 가진다. 특히 네트워크 단절은 VANET에서 응급메세지 전파 시간 지연 및 네트워크 연결성 저하의 주요 요인이다. 본 논문에서는 이러한 네트워크 단절을 해결하기 위해 적응형 전달노드 검색(ARNS : Adaptive Relay Node Search) 브로드캐스팅 알고리즘을 제안한다. ARNS는 네트워크 단절 발생 시에만 선택적으로 위험지역 외의 영역에서 노드를 재 검색함으로 낮은 네트워크 부하와 낮은 네트워크 단절율을 가진다. 또한 ARNS은 짧은 전송거리와 낮은 차량밀도에도 네트워크 단절에 강한 특성을 지닌다.
본 논문에서는 차세대 지능형 교통시스템인 UTIS(Urban Traffic Information System)의 빠른 접속 요구 조건을 만족하기 위한 DLC(Dynamic Limited Contention) 알고리즘을 제안한다. UTIS 네트워크는 고속으로 이동하는 차량에 설치된 모바일 노드와 도로 변에 설치된 노변 기지국으로 구성되며, 이 네트워크를 통해서 IP 데이터 그램의 전송 서비스, 방송 데이터를 실시간으로 전송하는 실시간 전송 서비스 그리고 차량의 위치를 계속적으로 알려 주는 위치 탐색 서비스를 지원한다. 이러한 전송 서비스를 지원하기 위해서 UTIS는 물리 계층과 MAC 계층으로 구성된다. 그러나 UTIS에서는 차량의 고속 이동으로 인해서 셀(cell)간의 핸드오프가 빈번히 발생하고 또한 위치 추적과 방송 서비스와 같은 실시간 전송 서비스를 지원해야 하기 때문에 기존의 802.11 MAC을 사용할 수 없다. 즉 UTIS에서의 빠른 등록 요구 조건을 충족시키기 위해 기존의 802.11에서 사용하는 경쟁(contention) 방식은 비효율적이다. 본 논문에서는 셀 내에 도착하는 노드 수에 따라 경쟁을 하는 그룹의 크기를 동적으로 조절하는 DLC 알고리즘을 제안한다. 기존의 UTIS에서는 그룹 크기를 정적으로 결정하고 모바일 노드는 자신의 주소에 이 정적 그룹 크기로 modulo하여 자신의 속한 그룹을 초기에 계산한다. 기지국이 접속해야하는 그룹을 폴링 메시지로 지정할 때 그 그룹에 속한 모바일 노드들만이 제한적으로 경쟁하게 된다. 이러한 정적인 그룹 크기는 셀 내에의 노드의 숫자와 그룹 크기의 분포를 고려하지 않는 방식으로 비효율적이다. 본 DLC 알고리즘에서는 전 폴링 주기 동안에 경쟁하는 노드의 빈도수를 계속적으로 추적하여 등록 시점에 경쟁하는 그룹의 개수를 동적으로 조절하게 된다. 이러한 방식은 UTIS와 같이 접속 시간이 제한적이고 접속하려는 노드 수가 빠르게 변화하는 환경 하에서 기존의 802.11 MAC 프로토콜과 정적인 그룹 크기 방식에 비해 효율적이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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