본 논문에서는 MAC 계층 이하에 존재하는 링크 계층 재전송 기법과 잘 부합할 수 있는 새로운 무선 패킷 스케줄링 알고리즘인 WFQ-R (Wireless Fair Queueing with Retransmission) 알고리즘을 제안한다. WFQ-R 알고리즘에서 링크 계층 재전송에 의해 사용된 자원은 재전송을 수행한 플로우(flow)가 다른 플로우들에게 미리 차용한 자원으로 취급한다. 즉 MAC 계층 이하의 재전송 과정에서 패킷 스케줄러의 허락 없이 사용되어진 자원을 재전송을 수행한 플로우에게 책임 지움으로써 WFQ-R 알고리즘은 무선 공평성(fairness)을 획득할 수 있게 된다. 본 논문에서는 실험을 통하여 WFQ-R 알고리즘기 공평성을 유지함과 동시에 시스템 성능을 최대화 함을 보인다. 또 플로우 구분성(seperation)과 보상성(compensation)도 획득할 수 있음도 보인다.
대표적 가중치 기반 공정 패킷 스케줄링 방식인 WFQ(weighted Fair Queuing)는 자원의 공정한 배분과 더불어 개별 트래픽 흐름이 요구하는 품질을 보장할 수 있어 RSVP(resource reservation protocol) 라우터에 널리 이용되어 왔다. RSVP는 패킷의 손실 없이 트래픽 흐름의 요구속도와 종단간 지연한계를 보장할 수 있는 자원을 예약하고, WFQ 스케줄러는 예약된 자원을 이용하여 흐름의 품질보장을 실현한다. 그러나 품질 보장형 서비스라 하더라도 실제적으로 몇 %까지의 패킷 손실이 허용된다. 따라서 패킷 손실을 허용하도록 RSVP와 WFQ를 개선할 필요가 있다. 본 연구에서는 패킷 손실을 허용하는 WFQ 방식에 대해 연구하고, 그의 성능을 평가한다. 성능평가 결과 0.4%의 패킷 손실을 허용할 경우 40% 정도의 흐름 수용 능력이 개선되는 효과를 관찰하였다.
널리 이용되고 있는 공정 큐잉 방식인 WFQ(Weighted Fair Queuing)는 특히 인터넷 전화와 같이 저속이지만 엄격한 지연한계를 요구하는 서비스에 대해 대역폭 이용도가 저하되는 문제점을 갖고 있다. 이러한 WFQ의 문제점은 흐름의 레이턴시가 최적화되지 못하기 때문에 발생하는 것으로 최근에 밝혀졌고, 이어서 최적레이턴시 기반 공정 큐잉 방식인 LOFQ(Latency-Optimized Fair Queuing)가 도입되었다. 본 연구에서는 LOFQ에 점유자원 최적화 기능을 추가하여 성능특성을 더욱 개선하고, 반복적으로 수행되던 LOFQ의 자원변환 알고리즘을 개선하여 수행 복잡성을 줄인다. 아울러 WFQ에 비해 대역폭 이용도가 우수함을 증명한다. 시뮬레이션을 통해 성능개선 효과를 확인한 결과 $20{\sim}30%$의 개선이 있었다.
인터넷에서 품질 보장형 서비스를 지원하는 RSVP-라우터는 WFQ 기반의 패킷 스케줄러를 탑재하여 트래픽 흐름들이 요구하는 서비스 품질을 보장한다. WFQ 기반 RSVP-라우터의 성능을 개선하기 위해 LOFQ(Latency optimized fair queuing) 기반 RVP-라우터가 제안되었으나 RESV 메시지의 확장을 요구하며 시뮬레이션을 통해서만 성능을 평가할 수 있었다. 본 연구에서는 기존 RESV 메시지를 사용하는 LOFQ 기반 RSVP-라우터를 제안하고 라우터의 성능을 분석하는 알고리즘을 개발하여 두 가지 방식의 LOFQ 기반 RSVP-라우터의 성능을 평가하였다. 평가 결과 패킷 크기가 작을 경우 제안방식이 확장 RESV 메시지를 사용하는 방식보다 낮은 성능개선 효과를 보이지만 패킷 크기가 큰 영역에서는 동일한 성능개선 특성을 보였다.
품질 보장을 요구하는 실시간 멀티미디어 서비스가 이동 무선 네트워크로 확산됨에 따라 무선 채널에서 에너지 효율의 중요성이 더욱 강조되고 있으며, DMS(Dynamic Modulation Scaling)의 도입으로 스케줄러의 출력 링크의 속도를 낮춤으로서 무선 채널의 에너지 소비를 줄일 수 있게 되었다. 본 연구에서는 WFQ(Weighted Fair Queuing)의 대역폭 이용도 저하 문제를 해결한 LOFQ(Latency-Optimized Fair Queuing)를 확장하여 출력 링크의 속도를 줄일 수 있는 공평 큐잉 알고리즘인 REFQ(Rate Efficient Fair Queuing)를 제안하고 성능을 평가한다. 평가결과 WFQ에 비해서 35%의 링크 속도 절감 효과를 얻었고, DMS 무선 모뎀에 적용 시 에너지 소비를 최대 90% 정도 줄일 수 있었다.
WFQ (Weighted Fair Queuing) provides not only fairness among traffic flows in using bandwidth but also guarantees the Quality of Service (QoS) that individual flow requires, which is why it has been applied to the resource reservation protocol (RSVP)-capable router. The RSVP allocates an enough resource to satisfy both the rate and end-to-end delay requirements of the flow in the condition of no packet loss, and the WFQ scheduler guarantees those QoS requirements with the allocated resource. In practice, however, most QoS-guaranteed services allow a degree of packet loss, especially from 0.1% to 3% for Voice over IP. This paper discovers that the packet loss rate of each traffic flow is determined by only its time-stamp adjustment value, and then enhances the WFQ to provide a differentiated packet loss guarantee under general traffic conditions in terms of both traffic characteristics and QoS requirements. The performance evaluation showed that the proposed WFQ could increase the utilization of bandwidth by 8~11%.
We identified the performance problems of scheduling algorithms such as FCFS, and demonstrated the superiority of WFQ in terms of realtime performance measures. For this purpose, we presented the service scenario and performed the analysis for the delay bound and fairness which are required to support the realtime applications in the Internet.
통합 서비스 망은 다양한 트래픽 소스의 다양한 지원을 필요로 한다. 본 논문은 패킷 스케줄링 알고리즘 중 WFQ와 SFQ를 비교 분석하여 성능을 비교한 후 다양한 트래픽 소스를 전송하기 위해 제안된 방법을 WFQ와 SFQ 스케줄링 알고리즘에 적용하여 비교 분석 할 것이다.
널리 이용되고 있는 공정 큐잉 방식인 WFQ(Weighted Fair Queoing)는 특히 인터넷 전화와 같이 저속이지만 엄격한 지연한계를 요구하는 서비스에 대해 대역폭 이용도가 저하되는 고질적인 문제점을 갖고 있었다. 이러한 WFQ의 문제점은 흐름의 레이턴시가 최적화 되지 않았기 때문으로 최근에 밝혀졌고, 이어서 최적 레이턴시 기반 공정 큐잉 방식인 LOFQ(Latency-Optimized Fair Queuing)가 도입되었다. 그리고 LOFQ에 점유자원 최적화 기능을 추가하여 대역폭 이용도를 개선하고, 반복적으로 수행되던 자원변환 알고리즘을 개선하여 수행 복잡성을 줄이는 등 LOFQ의 성능특성이 향상되었다. 하지만 여전 시뮬레이션에 의해 성능을 평가하고 있어 평가의 정확성과 소요시간 측면에서 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 LOFQ의 대역폭 이용도를 수학적으로 계산하는 방법을 연구하고자 한다.
Diff-Sew는 개별적으로 구분된 다른 트레픽에 대해서 다른 종류의 네트워크 서비스를 제공하기 위한 메카니즘이며 이용자들에게 양질의 서비스를 제공하기 위한 방법을 제시하고 있다. DS는 토큰 버켓 방법을 사용하여 고정된 호스트들에게 제공되기 때문에 이동성을 가지는 서비스나 개별적인 트레픽에 대한 차등적인 서비스를 제공할 방안이 존재하지 않는다 본 논문에서는 트래픽컨테이너(TC)를 위해서 WFQ 방법과 변방 노드들과 경계 라우터들 내부에서 제어가 가능한 AggF(Aggregate Flow)를 모니터링하여 스케쥴링하는 방법을 제시한다. 이 방법은 트래픽 비율(traffic rate)을 유동적으로 제어가 가능하며 대역폭의 효율적인 이용성을 제공하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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