본 논문은 유무선 통합망 환경하에서 대량호에 근거한 지능망 서비스의 호 완료율을 증가시키고 자원을 최적화하기 위한 정보 흐름 및 총괄서비스 로직을 설계한다. 이 로직을 구현하기 위하여 지능망 서비스제거에 호대기 서비스 특징을 적용하기 위한 동적 큐 관리자를 제시하는데, 이것을 유선 가입자뿐만 아니라 이동 단말을 소유한 무선 가입자에게도 적용하기위해 홈위치등록기와 서비스제어기간에 해당 서비스 가입자들의 이동성을 큐 관리자에게 통보하기 위한 서비스 등록 여부 프래그를 관리한다. 따라서, 이동 서비스 가입자가 로밍함에 따른 동적 서비스 그룹핑을 수행하고 M/M/c/K 큐잉 모델에 근거한 큐 길이를 동적으로 관리하여 자원을 최적화 할 수 있는 동적 큐 관리 메커니즘을 제안한다. 동적 큐 관리자에 의해 할당된 큐 길이를 결정하기 위해 서비스 증가율에 따른 가입자 단말 수와 실패율간의 관계 및 그에 따른 큐에서의 적정 대기 시간을 시뮬레이션 및 분석한다. 또한, 동적 큐 관리자를 구성하는 내부 서비스 로직과 SIB들간의 상호동작 및 자료 구조를 설계 및 구현한다.
인터넷에서 실시간 서비스를 지원하기 위해서는 큐 관리 및 스케줄링 기법이 고도화되어야 한다. 기존의 큐 관리 기법은 TCP 플로우의 혼잡을 제어하는 기능은 제공하고 있으나 실시간 서비스 지원에는 문제점을 가지고 있다. 즉, 큐가 어느 정도 점유된 이후 계속적인 버스트 성의 트래픽이 발생할 경우 성능이 급격히 떨어지고, 특히 큰 지터 값으로 인해 실시간 전송에 부적절하다. 본 논문에서는 최대 임계값과 큐 가중치 등의 RED 파라미터를 큐 상태에 따라 적응적으로 조정하여 실시간 서비스에 대한 지연 및 지터 성능을 향상시킬 수 있는 상태 의존 RED (SDRED; State Dependent Random Early Detection) 큐 관리 및 동적 스케줄링 기법을 제안한다. 제안한 기법은 큐 상태에 따라 RED의 최대 임계값과 큐 가중치를 네 개의 서로 다른 레벨로 변경하여 트래픽 상황에 적응하도록 설계하였으며, 시뮬레이션을 통하여 SDRED가 평균 큐 크기를 가지는 RED나 평균 큐 크기를 가지지 않고 현재의 큐 크기를 사용하여 흔잡을 제어하는 BLUE, 그리고 RED 게이트웨이의 수율이나 지연 특성을 향상하기 위해 제안된 ARED 및 DSRED에 비해 낮은 지연 값과 안정적인 지터 값을 나타냄을 검증하였다.
본 논문은 기존의 멀티 리스트 기반 엠리스트(MList)의 성능을 개선하기 위하여 동적 쉬프트 방식을 적용한 방법을 소개한다. 개선된 엠리스트는 일정한 수의 이벤트가 Tier 3에 쌓이게 되면 삭제 이벤트가 발생하지 않더라도 자동 쉬프트 작업을 통해 Tier 3에 저장된 이벤트들을 Tier 2의 새로운 칼렌다 큐로 이동시킨다. 즉, 기존에는 Tier 2에 하나의 칼렌다 큐가 있었으나, 개선된 방법에서는 다수의 칼렌다 큐가 동적으로 생성, 삭제된다. 이러한 동적 구조는 저장된 이벤트 수에 따라 적응력을 갖는 장점을 가져 성능측정 실험 결과 동적 쉬프트를 적용한 엠리스트는 기존의 엠리스트에 비해 20% 이상의 성능개선을 보였다.
기존의 인터넷 라우터는 Drop tail 방식으로 패킷을 관리한다. 따라서 네트워크 트래픽의 지수적인 증가로 인한 혼잡 상황으로 발생하는 패킷 손실을 해결할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해 IETF(Internet Engineering Task Force)에서는 RED(Random Early Detection)와 같은 능동적인 큐 관리 알고리즘을 제시하였다. 하지만 RED는 동적으로 변화하는 인터넷 트래픽에 대하여 단지 큐 크기의 변화 정보를 얻어 혼잡 상황을 제어하기 때문에 성능에 있어는 매우 비효율적이다. 본 논문에서는 기존의 RED를 개선한 MRED를 제안했다. MRED는 RED에 비하여 휴리스틱한 방법을 이용하여 폐기 확률 값을 계산하고, 이를 실험을 통하여 MRED의 성능을 검증하였다.
본 논문에서는 웨이블릿 신경 회로망에 기반을 둔 능동 큐 관리(Active Queue Management) 제어 시스템을 설계하는 것을 제안한다. 제안한 제어 시스템에서 웨이블릿 신경 회로망은 능동 큐 관리를 위한 제어기로 사용한다 TCP 동적 모델의 실제 출력, 큐의 길이와 웨이블릿 신경 회로망을 이용한 출력의 오차가 최소화가 되도록 웨이블릿 신경 회로망의 파라미터 값들을 변화시키며 각각의 파라미터 값들은 경사 하강법을 통해 학습시킨다. 마지막으로 제안한 방법은 모의실험을 통해 패킷 손실률과 큐의 길이의 관점에서 제안한 방법의 향상성을 보이고자 한다.
현재의 인터넷 라우터는 Drop tail 방법으로 패킷을 처리한다. 따라서 네트워크 트래픽의 지수적인 증가로 인한 혼잡상황 때문에 많은 패킷이 손실 될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 IETF(Internet Engineering Task Force)에서는 RED(Random Early Detection)와 같은 능동적인 큐 관리 알고리즘을 제시하였다. 이러한 알고리즘은 라우터나 게이트웨이에서 발생할 수 있는 네트워크 혼잡상황을 개선하여 전체적인 패킷 손실을 줄여 줄 수 있다. 그러나 RED 알고리즘의 경우 큐 크기의 변화 정보로 혼잡상황을 판단하고 제어하기 때문에 동적으로 변화하는 현재의 인터넷 트래픽 대한 혼잡상황 제어에 있어서 개선의 필요성이 있다. 본 논문에서는 이러한 RED 알고리즘의 문제를 보완하기 위해서 기존의 RED 알고리즘을 개선한 MRED(Modified Random Early Detection) 알고리즘을 제안했다. 제안한 알고리즘은 간단하게 폐기(drop) 확률을 구하는 RED에 비하여 휴리스틱 (heuristic)한 방법을 적용하여 보다 동적으로 폐기 확률 값을 계산한다. MRED 알고리즘의 성능을 검증하기 위해서 실힘을 통하여 기존의 큐 관리 방법과 성능을 비교하였고 리눅스 커널에 MRED를 구현하여 성능을 분석하였다.
본 논문에서는 인터넷 트래픽 입력율의 예측성을 이용하여 큰 시간 스케일 (large time scale)에서 트래픽 입력율 예측을 통한 새로운 동적 큐 관리 기법 (Active Queue Management (AQM))을 제안한다. RED를 비롯한 대부분의 기존 AQM 기법들은 큐 길이를 기반으로 망의 혼잡 정도를 판단하여 패킷 폐기 확률을 설정하고 이에 따라 입력 패킷을 폐기하므로 동적으로 변화하는 망 환경에 제어 인자들이 적절히 적응하지 못하거나 적응시간이 긴 단점을 가진다. 제안 기법은 패킷 측정을 통해 얻은 입력율 정보를 자기 회기 (Auto-Regressive (AR)) 시 계열 모델에 적용하여 향후 트래픽 입력율을 예측하고, 이를 기반으로 향후 망 혼잡 수준을 결정한다. 혼잡이 예측되는 경우 향후 트래픽 입력율이 라우터의 서비스율과 근사하도록 패킷 폐기 확률을 결정함으로써 제안 기법은 패킷 폐기율은 기존 기법과 유사하게 유지하면서 링크 효율을 높이고 평균 큐 길이를 망 환경변화에 무관하게 안정적으로 유지할 수 있게 해준다. 본 논문에서는 ns-2 시뮬레이터를 이용하여 제안기법과 RED, adaptive RED (ARED), REM, Predictive AQM (PAQM)과의 성능 비교를 통해 다양하게 변화하는 망 환경에서 제안기법의 성능이 평균 큐 길이와 망 적응성 측면에서 우수하다는 사실을 검증하였다.
동적 전력 관리는 서로 다른 전력소모를 갖는 전력상태들을 시스템 구성 요소에 할당하고 상황별로 전력상태를 관리함으로써 시스템의 전력 소모를 현저하게 줄여줄 수 있다. 전력관리의 주 기능은 구성요소의 상태천이를 언제 수행하느냐 이며 이를 위하여 추계적 프로세스에 기반한 동적 전력관리 모델을 개발한다. 동적 모델은 시스템 큐와 다양한 모델링 기능을 표현할 수 있는 페트리 네트의 확장형인 SRN(Stochastic Reward Nets)을 이용하여 개발되며 성능분석을 함께 수행한다.
최근 광 대역 통합 네트워크에서 고품질의 멀티미디어 서비스에 대한 사용자 요구가 증가하고 있다. 또한, 사용자 단말기기의 다양화 및 대화면 디스플레이 장치의 보급으로 다양한 형태의 서비스 품질(QoS)에 대한 요구도 증가하고 있다. 이를 위해 네트워크 관점에서 동적 큐 관리 알고리즘과 같은 인터넷 성능을 개선하여 서비스 품질을 보장하는 연구와 종단 관점에서 미디어의 품질을 보장하기 위한 SVC(Scalable Video Coding) 부호화 기법에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 그러나, 기존 동적 큐 관리 알고리즘은 비디오 부호화 기술의 본질적인 특성에 대하여 고려하지 못하여 서비스 품질을 보장하는 못하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 현재 혼잡제어 알고리즘의 문제점을 개선하기 위해 NAL (Network Abstract Layer)의 헤더 내 TID (Temporal_ID)를 통해 SVC 부호화 기술의 특성을 파악하여 프레임간 의존성이 낮은 프레임의 패킷에 대하여 차등적으로 패킷을 폐기하는 75-AQM (Temporal Scalability - Active Queue Management) 알고리즘을 제안하였다. 제안한 75-AQM 알고리즘은 혼잡상황 시 차등적인 패킷 폐기를 통해 SVC 부호화 기법을 이용하는 스트리밍 서비스에 대하여 안정적인 비디오 복호화를 통해 멀티미디어 서비스 품질을 보장하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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