많은 센서 노드가 환경정보를 수집하는 이벤트 기반의 센서 네트워크는 국부적인 이벤트 발생에 따라 혼잡이 발생할 수 있다. 네트워크의 혼잡으로 인해 중요한 정보의 손실이 일어날 수 있으며, 과다한 RF 모듈의 사용으로 네트워크의 수명이 단축될 수 있다. 본 논문에서는 이벤트가 발생하여 네트워크 트래픽이 증가할 때, 트래픽이 집중된 노드에서 주변 노드들의 데이터 전송률을 고려하여 자식 노드들의 트래픽을 분산 시키는 유전자 알고리즘 기반의 트래픽 분산 기법을 제안한다.
최근 오디오나 비디오 스트리밍과 같은 멀티미디어 트래픽이 증가하고 있다. 이러한 트래픽들은 패킷을 전달하는데 대부분 UDP(User Datagram Protocol)기반의 RTP(Realtime Transport Protocol)를 사용한다. 하지만 UDP기반의 RTP는 기본적으로 혼잡제어 메커니즘이 없으며 현재 인터넷의 주요 트래픽인 TCP(Transmission Control Protocol)와의 형평성을 보장하지 않는다는 문제점을 갖는다. 본 논문에서는 스트리밍 트래픽의 TCP 친화적인 전송률 조절 기법으로 TF-RTP(TCP-Friendly RTP)를 제안하였다. TF-RTP는 네트워크 상태가 혼잡하여 패킷 손실이 발생할 경우, 개선된 파라미터들을 사용하여 경쟁하는 TCP의 전송률을 보다 정확하게 계산하여 스트리밍 트래픽의 전송률을 조절함으로써 경쟁하는 TCP 트래픽과 친화적으로 동작하며 네트워크 대역폭을 보다 공평하게 사용하게 된다. 실험을 통해 제안한 TF-RTP가 TCP의 전송률을 보다 정확하게 계산하며 TCP 친화성, 공평성 측면에서도 성능 개선을 보임을 확인할 수 있었다.
무선 네트워크에서 네트워크 혼잡과 bit-error-rate(BER)에 의한 패킷 손실을 구분하는 기법과 현재 가용 대역폭을 예측하여 전송량을 조절하는 기법은 무선 TCP의 성능을 크게 향상시킨다. 네트워크 혼잡과 BER에 의한 패킷 손실을 명시적으로 구분하는 TCP New Jersey는 현재까지 제안된 무선 TCP 기법 중 가장 높은 성능을 보이지만 무선 링크 에러율이 높아지면 전송률이 크게 떨어지는 문제와 가용 대역폭 예측 알고리즘이 백그라운드 트래픽 패턴에 의존적인 문제가 있다. 또한 패킷 손실을 감지하여 패킷 손실의 원인을 판별하는 기법으로 원인을 구분하여 감소된 전송량을 회복하는 기법이 효율적이지 못하다. 본 논문에서는 TCP New Jersey의 문제점을 보완한 TCP NJ+를 제안한다. TCP NJ+는 향상된 전송량 회복 기법으로 BER에 의한 일반적인 패킷 손실뿐만 아니라 retransmission timeout이 발생하여도 보다 높은 전송률을 보장한다. 제안된 TCP NJ+는 NS-2 네트워크 시뮬레이터를 이용하여 성능평가 한 결과 5%의 높은 무선 링크 에러율을 갖는 네트워크에서는 TCP New Jersey에 비해 19%, TCP Westwood에 비해 57%의 성능향상을 보인다.
본 논문에서는 고속 프로토타입 TCP 트래픽 제어 프레임워크를 TCP 기반의 신뢰할 수 있는 전송 및 윈도우 기반 혼잡제어로 확대한다. TCP의 소요 대역폭 응답의 적극성을 LTS(large time scale) 네트워크 상태의 함수 형태, 즉 RTT(round-trip time)가 결정한 피드백 루프의 한계를 넘어서는 정보의 형태로 조정하는 LTS 모듈과 TCP를 연계시키는 방법으로 수행한다. 특히, TCP 트래픽의 ACK를 지연시키는 메커니즘을 제시하고, 제어된 ACK 흐름은 TCP 활동의 트래픽 특성을 비교 평가한다. 링크 사용 또는 버퍼 점유에 대한 정보를 사용함으로서 혼잡 제어에 대한 ACK 지연을 통보할 수 있고, ACK 지연 메커니즘을 다양한 네트워크 노드에서 구현된다. 본 논문에서는 이러한 혼잡 제어를 통한 연결의 공정성 뿐 아니라 고속 TCP 프로토타입이 패킷 손실을 보다 효과적으로 줄이며, 시뮬레이션 결과를 통해 요구된 버퍼 크기에 대한 처리량이 뛰어남을 입증하였다.
현재 인터넷에서 널리 사용되고 있는 TCP는 대역폭과 지연의 곱이 큰 네트워크에서 특히 초기 시동단계를 포함하여 전반적으로 효율이 낮은 문제가 있다. 본 논문은 이 문제를 해결하기 위해 지연기반 혼잡제어(DCC: Delay-based Congestion Control) 방법을 제안한다. DCC는 선형과 지수 증가구간으로 나누어진다. 선형증가 구간은 기존의 TCP 혼잡회피 기법과 유사하며, 지수증가 구간은 혼잡에 의한 지연이 없는 경우 신속한 대역 확보를 위해 사용된다. 일반 TCP에서는 slow-start와 같은 지수증가 구간에서 대역과 지연의 곱으로 결정되는 크기의 버퍼가 제공되지 않는 경우 대역이 충분함에도 불구하고 손실이 발생하여 성능을 제한할 수 있다. 따라서 DCC에서는 RTT(Round Trip Time) 상태와 예측된 버퍼크기를 이용하여 지수증가 구간의 공급초과로 인한 손실을 방지하는 메카니즘을 제안한다. 시뮬레이션 결과를 통하여 대역과 지연의 곱이 큰 네트워크에서 DCC가 TCP에서 초기 시동시간과 throughput성능을 향상시킴을 보였다.
HMIPv6는 MAP(Mobility Anchor Point)라고 불리는 프로토콜 요소를 도입하여 로컬 핸드오버 시 MN(Mobile Node)에 대한 전송 지연과 외부 네트워크로의 시그널링 로드를 줄이는데 그 의미를 가지고 있다. 하지만 로컬지역의 핸드오버가 아닌 메크로 핸드오버의 경우 기존의 MIPv6의 핸드오버를 그대로 이용하고 있기 때문에 패킷손실과 전송 지연에 대한 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 계층적인 구조에서 매크로 핸드오버 발생 시 CN와 MN 사이의 거리, NAR(New Access Router)와 MN 사이의 거리를 계산하여 기준값을 생성하고 그에 맞는 버퍼링 핸드오버를 선택하는 메커니즘을 제안한다. 또한 그러한 핸드오버에 알맞은 무선망에서의 성능개선을 위해 F-SNOOP을 도입한다. 무선망은 패스로스, 페이딩, 잡음, 간섭 등의 이유로 높은 에러율의 특성을 갖고 있어 혼잡과 무관하게 많은 패킷 손실이 발생하고 있다. TCP는 이를 혼잡으로 여겨 혼잡제어를 하여 패킷 전송율이 낮아지는데 F-SNOOP은 SNOOP 프로토콜을 기반으로 핸드오프 시 혼잡제어지연 기법인 Freeze-TCP의 ZWA(Zero Window Advertisement) 메시지를 이용하여 무선망의 TCP의 성능을 향상시킨다.
IPv6 네트워크에서 SCTP를 기반으로 하여 트랜스포트 계층에서 이동성을 지원하는 방안을 제안하였다. 제안하는 방안에서는 단말의 이동에 따라 SCTP 연결에 매핑되는 종단 주소를 변경하기 위한 적절한 시점을 판단하는 기준을 제안하였고, 핸드오버에 효율적으로 대처하는 오류 복구 메커니즘을 제안하였다. 또한, 수치적 분석을 통해 기존 SCTP에 비하여 제안하는 방안이 핸드오버 지연과 손실복구시간을 줄임을 보였다.
최근 네트워크 기술이 발전하면서 사용자들의 요구가 다양화되고 대용량의 멀티미디어 데이터에 대한 필요성이 증가하고 있다. 실시간성과 동시성이 중요시 되는 멀티미디어 데이터의 전송에는 UDP(User Datagram Protocol) 트래픽이 사용되고 있는데, UDP 트래픽은 현재의 인터넷 기반인 TCP(Transmission Control Protocol) 트래픽과 경쟁 관계에 있어 네트워크의 혼잡을 초래하는 경우가 많았다. 반면 TCP 트랙픽은 네트워크의 혼잡제어를 수행하지만 수신자의 관점을 고려하지 않은 점이 있어서 스트리밍 전송에는 적합하지 않은 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 네트워크의 형평성 문제를 해결하고 수신자의 관점에서 RTP/RTCP(Real-time Trasport Protocol/Realtime Transport Control Protocol)를 기반으로 하는 네트워크 알고리즘을 제안한다. 네트워크에 우선순위를 적용하여 수신자의 버퍼를 고려한 혼잡제어 알고리즘인 POBA(Priority-Ordered Buffer Algorithm)는 시뮬레이션 결과를 통해 우선 순위가 없는 기존 네트워크에 비해 패킷 손실률과 버퍼 점유도 면에서 스트리밍 전송에 적합한 환경을 제공하고 있음을 확인할 수 있었다.
SIP (Session Initiation Protocol)는 사용자간의 멀티미디어 세션의 초기화, 변경 및 종료를 위한 응용 계층의 시그널링 프로토콜이다. SIP는 실시간 멀티미디어 서비스 통신에 많이 이용되기 때문에 주로 Unreliable Transport Protocol을 사용한다. 따라서 손실된 SIP 메시지들의 신뢰성을 보장하기 위하여 재전송 메커니즘을 제공한다. 하지만 이러한 재전송 메커니즘은 SIP 프록시 서버가 과부하 상황일 경우 신뢰성보다는 오버헤드가 증가되는 문제점을 가진다. 기존의 여러 SIP 과부하 제어 방법이 제안되었지만 네트워크 혼잡이 증가함에 따라 프록시 서버의 처리율이나 호 설정 시간의 지연 문제를 효율적으로 해결하지 못한다. 본 논문에서는 SIP 시그널링 네트워크에서 프록시 서버가 과부하 상황일 경우 낮은 호 설정 지연시간과 높은 처리율을 위해 우선순위 스케줄링 기반의 과부하 제어 알고리즘을 제안한다. 그리고 기존 과부하 제어에서 사용하는 알고리즘과 제안하는 알고리즘을 비교하여 보았다. 성능 평가 결과 부하에 따른 프록시 서버의 처리율과 호 설정 시간의 지연 측면에서 기존의 과부하 제어 알고리즘보다 향상됨을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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