본 논문에서는 내부 스피드업을 갖는 배처-베니안 망 스위칭 구조에 관한 분석적 모델을 제안하고 성능분석 결과를 제시한다. 또한, 이 모델에서 다양한 큐잉 기법들이 다른 트래픽 분포하에서 비교된다. 높은 스위칭 스피드업을 갖는 배처-베니안 망에서, 입력 및 출력 트래픽 분포에 영향을 받는 버퍼링 기법의 성능은 전체 스위칭 망의 성능에 커다란 영향을 주게 된다. 따라서 본 고에서는 제안된 모델링 기법을 사용하여 베니안 망들의 큐잉 기법을 분석하며, 큐잉 기법을 통하여 큐잉 성능과 입력 트래픽의 관계를 규명한다.
본 논문에서는 버퍼를 공유하는 패킷 교환기의 연속 시간 큐잉 모델을 제시하고 큐 길이 확률 분포를 구하는 근사 계산 알고리즘을 제안한다. N 개의 입력 프로세스는 상호 이질적인 버스트 특성을 갖는다. 입력 프로세스는 계차-2 콕시안 분포로서 모형화하며 서버의 서비스 시간은 계차-r 얼랑 분포로서 모형화한다. 근사 알고리즘은 통합된 상태 변수를 사용하여 큐잉 시스템을 표현한다. 먼저 N개의 입력프로세스는 하나의 통합된 상태 변수로 나타내며 큐잉 시스템은 서브 시스템으로 분해하고 이것을 통합된 상태 변수로 나타낸다. 그리고 이러한 통합된 상태 변수를 사용하여 반복적인 방법에 의해서 상태 방정식의 해를 유도한다. 근사 알고리즘의 타당성은 시뮬레이션을 통해서 검증한다.
본 논문에서는 n개의 버스트 입력 트래픽을 처리하는 이산 시간 큐잉 모형을 분석하기 위한 근사 계산 알고리즘을 제안한다. 입력되는 각각의 버스트 트래픽은 IBP(Interrupted Bernoulli Process)로 모형화된다. 이 알고리즘은 n 개의 입력 프로세스를 하나의 상태 변수로 표시하여 n 개의 입력 프로세스로 표현된 마코프 체인(Markov Chain)의 확률 전이 상태를 단순화한다. 이렇게 단순화된 하나의 상태 변수를 이용하여 큐잉모형의 상태 전이를 표현하고 이를 완전 수치 계산에 의해 해를 구한다. 이러한 절차를 통해 구한 큐 길이, 대기 시간 분포를 시뮬레이션에 의해 구한 값과 비교하여 알고리즘의 타당성을 검증한다.
VOQ 방법은 입력 큐잉의 저 비용과 출력 큐잉의 고성능이라는 장점을 결합한 효과적인 큐잉방법이다. VOQ를 효과적으로 사용하기 위해서는 셀의 순서를 스케쥴 해주는 스케쥴링 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 기존의 iSlip, RRM의 round-robin based priority 방식을 따르면서 큐의 현재 상태에 따라서 스케쥴링을 달리하는 알고리즘을 제시하였다. 이 알고리즘에서는 큐에 대한 threshold값을 설정하고 큐에 저장하고 있는 셀의 수가 threshold값 보다 클 경우 그 큐의 셀을 연속해서 포워딩 하도록 하였다. 시뮬레이션을 통해 본 논문에서 제시한 알고리즘과 기존의 iSlip 알고리즘과의 성능을 패킷의 지연시간 측면에서 비교해 보았다.
본 논문에서는 광대역 종합 정보 통신망을 구현하는데 필수적인 ATM 스위치의 방식 중 입력단 큐잉 방식에 적용할 수 있는 셀 중재 기법으로 입력된 큐잉방식에서의 HOL (Head-of-Line) 블록킹과 출력단 충돌을 개선하여 입력단과 출력단의 매칭이 최대가 되도록 하는 기법인 MUCS(Matrix Unit Cell Scheduler)를 개선한 WMUCS(Weighted Matrix Unit Cell Scheduler)를 제안한다. WMUCS는 MUCS의 장점인 단순한 알고리즘과 높은 처리율에 대한 특성은 그대로 지니면서 더 좋은 특성을 보여주었다. 그리고 MUCS의 문제점인 기근(starvation)현상을 보완하여 최대 처리율을 거의 100%로 출력단 큐잉 방식에 근접하는 뛰어난 결과를 얻어내었다. WMUCS의 성능 분석을 위해 소프트웨어로 시뮬레이션하였다. 가장 중요한 세 가지 파라미터는 최대 처리율과 평균 지연, 그리고 셀 손실률이다. 최대 처리율은 예상한대로 순수한 MUCS보다 다소 개선되었다. 평균 지연은 버스티 트래픽의 경우에 개선 효과가 뚜렷했다 셀 손실률도 WMUCS보다 우수한 수준이다.
이 논문은 이동통신 시스템의 제어국에 순간적으로 가해지는 다량의 입력 메시지의 신뢰성있는 제어를 위하여 이동통신 시스템의 제어국에서 처리하는 입력 메시지를 두 가지 형태로 구분하여 메시지가 갖는 특성을 분석하였다. 메시지는 호 접속 관련 메시지와 운용 및 유지보수 관련 메시지로 구분하였으며, M/M/1/K 큐잉모델을 이용하여 메시지별로 입력 메시지의 손실 확률, 큐의 평균 길이, 프로세스 관리기(서버)의 점유율, 큐의 평균 대기 시간을 분석하였다. 그리고 과밀한 메시지 입력에 따른 부하 제어 시 두 메시지에 대한 성능 비교를 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 실시하였다.
본 논문은 데이터 메모리 평면과 스위칭 평면을 분리하여 패킷 데이터의 저장과 메모리 주소 포인터의 스위칭이 병렬적으로 처리 가능하며 IP 패킷의 가변 길이 스위칭이 가능한 새로운 스위치 구조를 제안한다. 제안한 구조는 기존 VOQ방식의 복잡한 중재 알고리즘이 필요 없으며 출력 큐 방식의 스위치에서만 적용되고 있는 QoS를 입력 큐에서 고려한다. 성능분석 결과 제안한 구조는 기존의 공유 메모리 기반의 구조들에 비해 상대적으로 낮은 평균 지연 시간을 가지며 스위치의 크기가 증가하더라도 일정한 지연 시간을 보장함을 확인하였다.
기존 우선 순위 시스템에서는 우선 순위가 높은 패킷이 시스템에서 우선적으로 서비스를 받고 우선 순위가 낮은 패킷은 우선 순위가 높은 패킷이 없을 경우에만 서비스 받도록 되어있다. 그러나 입력 큐잉 시스템에서는 HOL(Head of Line)경쟁에 의해서 우선 순위가 높은 패킷이라도 차단 될 확률이 높다. 따라서 우선 순위가 높은 패킷이 차단됐을 경우라도 우선 순위가 낮은 패킷을 서비스 해 줌으로써 전체적으로 스윗칭 성능을 향상 시킬 수 있다. 본 논문은 고속 스위칭 시스템에서의 우선순위 기반 방식의 성능 분석을 하였다. 스윗칭 시스템 분석은 HOL(Head of line)경쟁 현상에 대한 우선순위 스케쥴링이 미치는 영향을 고려 하였다. 또한 이러한 제어방식을 기반으로 시스템의 최대 처리율, 큐잉 분포현상을 도출 하였다. 입력단 간에 서비스 의존도 때문에 스윗칭 시스템의 정확한 분석은 어려우나 상호 의존성을 갖는다는 가정과 흐름제어 규정을 두어 분석을 하였다. 각각의 입력단에서 보여주는 서비스 향상을 평가 하기위해 큐잉 시스템을 이용 하였다. 윈도우 방식을 고려하지 않고 우선순위 방식에서 정확한 결과를 구하기 위하여 Chen과Guerin[1]가 사용한 방식을 확장 하였다. 더욱이 시스템 구현과 운영 관점에서 우선순위 스윗칭 시스템에 적용하기 위하여 새로운 윈도우 제어방식을 제안한다. 그러므로 우선순위가 낮은 패킷은 지연시간과 처리율을 향상 시킬 수 있다. 성능 향상을 위해 결과치를 비교하여 등가 큐잉시스템을 사용하여 윈도우 방식을 분석 하였다.
ATM은 음성, 비데오, 벌크 데이타등과 같은 다양한 형태의 버스트 트래픽을 수용할 수 있다. ATM망에서 트래픽 소오스를 효과적으로 처리하거나 가능한한 대역폭 사용율을 증가시키기 위해서는 통계적 다중화 구조가 채택되어야 한다. 본 논문은 독립적인 입력 소오스를 갖고 유한개의 버퍼 크기를 갖는 큐잉 시스템에서 큐 상태분포를 계산하기 위한 효과적인 계산 절차를 논의하고, 이러한 반복적인 계산방법을 통해 셀 손실율을 정확하게 계산한다. 또한 동질의 ON-OFF 소오스를 갖는 ATM 다중화기에 대해 몇가지의 수치계산 예를 통해 셀 손실율의 특성을 조사해 본다.
이 논문에서는 서비스 우선순위가 다른 2개의 독자적인 입력 스트림을 가지는 큐잉 모델을 연구하였다. 구체적으로 head-of-line 우선 순위가 적용되는 IBP+BP/D/I시스템을 분석하였는데, 여기에는 IBP는 Interrupted Bernoulli Process를 BP는 Bernoulli Process를 표시한다. BP 스트립은 IBP 스트립에 대하여 서비스 우선권을 가진다. 본 논문은 이 우선 순위 큐에 대하여 시스템 상태의 안정상태분포와 각 클래스 별 고객의 대기 시간분포 및 출발시간 간격분포를 구할 수 잇는 정확한 분석방법을 제공하고 있다. 우선 순위가 다른 두 입력스트림의 다양한 파라미터들이 시스템의 성능에 어떠한 영향을 미치는지 보여줄 수 있는 수치적 예들도 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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