KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제13권5호
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pp.2319-2337
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2019
In this paper, we study the distributed cooperative caching for Internet content providers in a small cell of heterogeneous network (HetNet). A general framework based on bankruptcy game model is put forth for finding the optimal caching policy. In this framework, the small cell and different content providers are modeled as bankrupt company and players, respectively. By introducing strategic decisions into the bankruptcy game, we propose a caching value assessment algorithm based on analytic hierarchy process in the framework of bankruptcy game theory to optimize the caching strategy and increase cache hit ratio. Our analysis shows that resource utilization can be improved through cooperative sharing while considering content providers' satisfaction. When the cache value is measured by multiple factors, not just popularity, the cache hit rate for user access is also increased. Simulation results show that our approach can improve the cache hit rate while ensuring the fairness of the distribution.
게임 이론은 다수의 사용자에게 공유 자원을 효율적이고 공정하게 분배할 수 있는 이론적 기반을 제공하므로 이를 대역폭 할당에 이용하려는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 그러나 게임 이론에 의한 대역폭 할당 기법들은 적용한 게임 기법들에 따라 동일 조건에서 할당하는 대역폭이 달라진다. 그러나 현재까지 네트워크 분야에서는 게임 이론의 수학적 근거만을 차용하고 있으며 이들이 대역폭 할당 문제에 적용될 때 각 기법 별 특성에 대한 정량적 비교 분석은 이루어지고 있지 않다. 이에 따라 본 논문에서는 다수의 노드가 대역폭을 공유하는 경우 파산(Bankruptcy) 게임 이론과 협상(Bargaining) 게임 이론을 이용하여 송신 노드의 입력율에 따른 각 노드 별 대역폭 할당 기법들의 특성을 비교 분석하고 이에 따른 향후 연구 방향을 제시한다.
본 논문에서는 분산 모바일 멀티미디어 통신망에서 유한한 대역폭을 공정하고 효율적으로 사용하기 위해 파산이론을 적용한 파산 대역폭할당 기법을 제안하였다. 제안된 파산 대역폭할당 기법은 협력게임이론에서 파산이론을 활용하여 파산상황에서 각 서비스의 최소 대역폭보장을 통해 각 서비스의 최소 QoS를 제공한다. 성능평가 결과로 제안한 파산 대역폭 할당기법(BBA)은 CEA, CEL, Reverse Talmud에 비해 공정성지수(FI:Fairness Index)를 통해 공정성 있고, Erlang blocking formular를 통해 서비스 차단율에 대해서도 높은 성능을 보임을 나타냈다. 제안된 파산 대역폭할당 기법은 분산 모바일 멀티미디어 통신망에서, 다양한 상황에서 서비스별 우선순위를 통한 대역폭 할당기법이나 동적인 대역폭 할당기법에 최소 대역폭 할당기준으로도 적용할 수 있다.
우리나라는 2015년 국가 온실가스 감축목표(Nationally Determined Contribution, 이하 NDC)를 수립한 이래, 2019년 한 차례 수정 후 지난해 말 상향안을 발표하였다. 전환, 산업, 건물 등 각 부문별 탄소배출량은 NDC 목표 달성을 위해 설정된다. 본 연구는 협조적 게임이론의 claims problem 또는 파산문제(bankruptcy problem)를 활용하여 부문별 온실가스 감축목표를 분석한다. Claims problem에서 다루는 대표적인 5개의 분배규칙을 정의하고 각 규칙의 특성을 공리적으로 확인하였다. 또한, NDC 목표 달성을 위한 부문별 탄소배출량 분배문제에 각 분배규칙을 적용하고 그 결과를 정부목표와 비교분석하였다. 전환 부문에 책정된 정부목표는 5개 분배규칙에서 할당하는 배출량보다 낮은 반면, 산업 부문의 정부목표 배출량은 5개 분배규칙의 결과보다 높은 것으로 확인되었다. 그 외 부문은 정부목표가 클레임 수준에 비례하여 배출량을 할당하는 분배규칙의 결과와 유사한 것으로 나타났다.
최근 우리나라는 2020년 Business-As-Usual(BAU) 대비 30%를 감축하는 탄소배출 감축안을 목표로 설정하였다. 탄소배출 감축목표 달성의 한 방편으로 탄소배출권 거래제가 논의되고 있는 상황이지만, 탄소배출권 거래제를 실시하기 위해서는 가장 먼저 초기 탄소배출권의 배분문제가 해결되어야 한다. 본 연구에서는 탄소배출권 초기배분방식 결정이 우리 경제에 어떠한 영향을 미칠 수 있는가를 중심으로 살펴보았다. 이를 위해 협조적 게임이론인 bankruptcy problem에서의 배분방법을 적용해 배출권을 각 산업별로 배분하였다. 산업별 이산화탄소 배출량은 에너지 통계와 산업연관표를 결합한 하이브리드 산업연관표를 이용해 추계하였다. 세 가지 분배방법에 따른 경제적 파급효과 분석에는 녹색성장회계(green growth accounting) 방식이 적용되었다. 분석결과, 2005년~2007년 기간 동안 우리나라의 연평균 경제성장률은 약 4.36%로 추계되는데, Proportional rule에 의한 배분에 의하면 4.03%, Constrained Equal Awards rule에 의한 배분에서는 4.23%, 마지막으로 Constrained Equal Losses rule에 의한 배분으로는 3.67%로 추산되었다. 따라서 경제성장률 측면에서 보면 Constrained Equal Awards rule에 의한 초기 탄소배출권 배분이 가장 바람직한 것으로 분석된다. 이처럼 초기 배출권의 산업별 배분방식이 어떻게 결정되느냐에 따라 경제에 미치는 파급효과가 매우 상이하게 나타나기 때문에 탄소배출권 도입 및 시행을 위해서는 산업 수준의 연구결과를 반영해야 하며, 각 산업의 특성을 고려해야 할 것으로 보인다.
최근 다양한 분야에서 클라우드 컴퓨팅의 사용이 증가하고클라우드 컴퓨팅의 이상적 가치 실현을 위한 클라우드 공급자간의 동적협력은 필수적인 요소가 되고 있다. 이전의 연구를 통해서 다른 클라우드 공급자 간의 동적 협력 플랫폼으로 경매결합 방식 기반의 클라우드 마켓 모델 "CACM"을 제안한 바 있다. CACM모델은 경매에 참여하기 전에 미리 최적화된 클라우드 공급자들간 그룹을 형성하여 동적 협력을 제공할 수 있도록 하고 있으며, 이에 따라 공급자 간 협상시 발생할 수 있는 문제들을 최소화 하고자 하였다. 그러나 어떻게 최적의 입찰 가격 결정 그룹을 결정할 것인지, 어떻게 안정적인 그룹의 조건을 구할 것인지, 또한 입찰 가능 가격 및 이익을 그룹 구성원 간에 분배할 것인지에 대한 연구는 CACM 모델에서 구체적으로 연구되지 못했다. 본 논문에서는, CACM 모델을 N-person 협력 게임 이론에 대입하여 CACM모델에 추가적으로 위에서 제시한 문제들을 공식화하여 제안하고자 한다. 그룹의 안정성은 그룹의 각 구성원에게 코어와 할당량에 대한 개념을 대입해 게임이론에서의 샤플리 값을 사용하여 분석한다. 여러 계산 결과값을 통해 제안하는 기법의 특성평가를 도출한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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