본 논문에서는 IPv6기반 와이브로(WiBro) 시스템에서 핸드오버 지연을 최소화하고, 핸드오버 시 패킷손실이 없는 빠른 이동성제공방안을 제안한다. 이동검출과정에서의 처리지연을 줄이기 위해 링크계층에서 감지한 트리거 정보를 기반으로 링크계층(L2)의 핸드오버와 네트워크 계층(L3)의 핸드오버 처리과정을 결합시켜 단말과 네트워크간의 핸드오버 메시지교환 절차를 단순화하는 방안을 제안한다. 새로운 임시주소 생성과정에서 처리지연을 줄이기 위해 주소생성, 분배 및 관리를 새로운 네트워크 쪽에서 제어하는 방안을 제안한다. 또한, 패킷 전달지연의 최소화 및 패킷손실을 없애기 위해 PACR와 NACR를 연결하는 차 상위계층의 크로스오버 라우터(CR) 개념을 도입하고, CR에 패킷버퍼기능을 제안한다. 시뮬레이션 결과는 본 논문에서 제안한 방안이 셀 중첩반경이 좁고 단말의 이동속도가 빠른 핸드오버 환경에서도 기존 방식에 비해 처리지연이 최소화되고 패킷 손실이 없음을 보여준다.
최근 휴대용 컴퓨터가 점점 소형화, 고성능화 되고 무선 액세스 기술이 향상됨에 따라 이동성에 대한 사용자의 요구가 점차 증가하고 있으며 이런 변화는 이동 컴퓨터들이 네트워크 접속 점을 수시로 변경하더라도 사용자들은 연결의 끊김 없이 통신하기 위한 네트워크 하부 구조의 변화를 요구한다. 인터넷상에서 이동성 제공을 위하여 IETF는 Mobile IP라는 프로토콜을 제안하였으며, 주소고갈 문제를 해결하기 위해 IPv6의 차세대 인터넷 프로토콜을 채택하였다. 본 논문에서는 기존의 Mobile IP의 문제점을 제시하고 구성 요소의 기능을 IPv6기반에서 재 설계하여 이동 노드가 접속 점을 변경하는 핸드오버가 발생할 경우, 성능향상을 위한 바인딩 캐쉬 서버의 도입과 지역 등록 방안을 제안하였다. 이를 리눅스환경에 설계 및 구현하고 시뮬레이션 하였으며, 잦은 핸드오버 발생 시 제안한 방안이 우수한 성능을 보임을 확인하였다.
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.
VC 통합은 동일한 VC 레이블을 가진 VC들에서 각 VC의 해당 셀들을 구분하는 기능이 필요하다. 이러한 확인절차(identification process)를 돕는 다양한 접근 방법들이 제안되어 왔지만, 대부분이 추가적인 버퍼링을 필요로 하거나 프로토콜상의 오버헤드나 전송 지연을 가져옴으로써 QoS 규정을 만족시키기에 어려웠다. 이러한 단점을 극복하는 동시에 VC-통합을 지원하는 스케줄러(VCMS)가 제안되었으나 모든 VC들이 통합되거나 유입 트래픽이 매우 작은 경우 snoop하기 위한 비통합 셀들이 부족하게 되는 현상이 발생한다. 이 경우 비어 있는 슬롯들을 채우기 위해 특별한 제어 셀들을 사용하게 되나 제어 셀의 개수가 많아지면 셀 유실률이 높아질 수 있으며 부가적인 패킷 전송지연이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 극복하기 위하여 비어있는 큐를 갖는 VC의 시퀀스들은 건너뛰고 단지 이를 표시하기 위한 SS 셀만을 채워 넣는 Sequence Skipping(SS)을 제안하였다. 시뮬레이션을 통해 SS가 셀 유실률과 평균 패킷 전송지연을 줄일 수 있으며 따라서 VC 통합에 적합한 방안임을 보인다.
본 논문은 이동 통신망 환경에서 사용자들의 다양한 요구사항을 충족시킬 수 있도록 End-to-End QoS를 제공하기 위한 이동 멀티캐스트 기법을 제안하였다. 투명한 이동성 보장을 위해 빠른 핸드오프 기법을 적용하였다. L2 Mobile Trigger를 이용하여 핸드오프 시 발생하는 지연으로 인한 다량의 패킷 손실을 줄일 수 있도록 하였다. Xcast++에 계층적 개념을 도입하여 확장한 HXcast++를 제안하여 멀티캐스트 전송 경로의 최적화를 제공하고, 빈번한 핸드오프로 인한 멀티캐스트 서비스 유지비용을 줄일 수 있도록 하였다. 핸드오프 시 IGMP Membership Query를 기다림 없이 즉각 그룹에 가입할 수 있는 GMA(Group Management Agent) 기반 그룹 관리 메커니즘을 제안하여 그룹 가입 지연을 줄이고, 탈퇴 지연으로 인한 자원의 낭비를 제거하였다. 그리고 멀티캐스트 트리가 생성되는 동안 발생할 수 있는 패킷 손실은 buffering&forwarding 기법을 이용하여 줄였다. End-to-End QoS 제공을 위해 지역 네트워크에서는 IntServ/RSVP를 사용하고 광역 네트워크에서는 DiffServ를 사용하도록 구성하였다. 그리고 핸드오프로 인한 RSVP의 세션 재 설립 지연을 줄이기 위해 HXcast++ 제어 메시지를 확장하여 PATH 메시지를 요구하도록 하였다. 본 논문에서 제안하는 HXcast++는 이동 통신망 환경에서 End-to-End QoS를 제공하는 멀티캐스트 기법으로서 사용자들의 다양한 요구사항을 충족시킬 수 있는 한 가지 방안이 될 것이다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제16권11호
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pp.3680-3693
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2022
The handover procedure of IEEE 802.11 wireless local area networks (WLANs) introduces significant delay, which can degrade the quality of service (QoS) especially for delay-sensitive applications. Although studies have been conducted to support handover in SDN-based WLAN, there is no research to reduce the channel scanning procedure that takes up the most delay time in the handover process. The channel scanning procedure is essential to determine the appropriate access point (AP). To mitigate this problem, this paper proposes a SWITCH: SDN-WLAN integrated handover scheme for QoS-Guaranteed mobile service. In SWITCH, each AP periodically broadcasts beacon frames through different channels in a predetermined order that includes the operating channel information of the AP. This allows mobile stations (MSs) to receive the beacon frames of nearby APs, and therefore they can determine the appropriate APs for handover without the channel scanning procedure. By reporting the information of the newly moved AP to the SDN controller, a flow rule is installed in advance to provide fast handover, and packet loss is reduced by buffering data destined for MS. In addition, the proposed scheme can adaptively operate SWITCH to consider the user location and QoS requirement of flow to save radio resource overhead. Performance evaluation results demonstrate that SWITCH can reduce the handover delays, flow table utilization ratio and radio resource overhead while improving the network throughput.
이동망에서 멀티캐스트 기반으로 IPTV 제공 시 품질저하 없이 서비스를 제공하기 위해서는 핸드오버에 따른 패킷 손실과 영상 단절을 최소화하는 기법이 지원되어야 한다. 특히 버퍼링 기반의 기법들은 단말의 버퍼 크기에 따라 영상 단절이나 패킷 손실을 방지할 수 있으므로 높은 QoS를 요구하는 IPTV에 적합하다. 본 논문에서는 이동망 마다 패킷 손실과 영상 단절을 막기 위한 필요 버퍼량이 변화하는 것을 고려하여 이동 단말과 멀티캐스트 중계 노드의 버퍼 크기를 동적으로 변경하여 할당하는 DBAHAJ(Dynamic Buffer Allocation with Handover and Jitter) 기법을 제안한다. 본 기법은 핸드오버동안 영상 단절이 발생하지 않도록 단말의 핸드오버 시간을 고려하여 버퍼 크기를 할당한다. 이와 더불어 이동망에서 멀티캐스트 중계 노드의 종단 지연 차이에 따른 이동망에서 단말의 버퍼 보충량을 고려하여 이동 단말과 중계 노드의 버퍼크기를 동적으로 조절한다. 이와 같은 핸드오버 시간과 중계 노드의 지연 차이를 고려한 버퍼크기 조절을 통해 본 기법은 핸드오버 동안 영상 재생과 패킷 손실을 방지한다. 제안된 기법의 성능 검증을 위하여 NS-2 기반의 시뮬레이터를 설계하고 성능을 검증한 결과 IP 멀티캐스트와 오버레이 멀티캐스트 기반의 이동 환경에서 영상 단절과 패킷 손실을 100% 방지함을 확인하였다.
본 논문에서는, 다중 플랫폼 기반 비디오 게임을 지원하기 위한 네트워크 게임 시스템을 제안하였다. 제안 시스템은 다수 사용자 게임으로 진행할 수 있도록 설계 하였으며, 실시간 네트워크 게임 진행시 발생되는 네트워크의 부하변동과 지연을 극복할 수 있도록 클라이언트의 초기지연 버퍼링 기법을 이용하여 안정적인 게임진행이 유지되도록 하였다. 또한, 게임 명령의 히스토리 기반 재전송 기법으로 UDP 통신 수단의 패킷 손실 또는 패킷 에러에 대한 단점을 보완하였다.
패킷 오버헤드 감소, 경로최적화, 핸드오프지연 그리고 핸드오프에 따른 신호량의 감소를 위해 이동망들에 대한 이동성 지원이 중요하다. MIPv6와 HMIPv6은 접근망에 관계없이 이동성을 제공하는 이동성관리프로토콜이다. 그러나 이들 기법은 핸드오프 발생으로 인하여 통신 품질이 크게 악화된다. MIPv6와 HMIPv6와 같은 기존의 이동성관리프로토콜에서 발생하는 핸드오프 성능을 개선시키기 위한 방안으로서, 본 논문은 FMIPv6와 버퍼링 기능을 지닌 확장된 HMIPv6를 결합한 핸드오프지연감소기법 (LLHS)을 제시하였다. 여기서 MAP은 핸드오프 발생시 이동 망 내에 이동 라우터나 이동 노드로 향한 패킷들을 버퍼링한다. 모의실험을 통하여 제안 기법이 전송 지연과 패킷 손실을 감소시킨다는 것을 보였다.
PoC(Push-to-talk Over Cellular)는 그룹 음성 및 영상 통화와 인터넷, 멀티미디어 서비스를 통합한 단말 기술이다. PoC는 부재, 긴급 상황, 배터리 방전 등과 같은 다양한 이유로 인해 PoC 세션에 참여하지 못하는 사용자에게 종래 MMS 서비스에서의 MM Box와 비슷한 기능을 가진 PoC Box를 사용하는 기능을 제공하고 있다. PoC 표준안에서는 PoC Box에서 PoC 단말로 미디어 전송 시 RTSP (Real-Time Streaming Protocol)를 사용하도록 권장하고 있다. 기존의 RTSP를 적용한 VOD 서비스의 경우는 빠른 유선 네트워크 망을 고려하여 패킷의 크기를 크게 구현하는 반면 PoC 서비스는 무선 통신 환경이기 때문에 이러한 특성을 고려한 RTSP 전송 방법이 필요하다. 무선 통신 환경에서는 패킷의 손실률이 비교적 유선 통신 환경에서보다 다소 높기 때문에 PoC 단말 측에서 미디어 재생 시 화면 끊김 현상, 영상과 음성의 비동기화 발생, 버퍼링 대기 시간 등이 발생한다. 따라서 PoC 단말 측에서의 이러한 문제점은 사용자가 미디어 콘텐츠를 재생하는데 있어 자신이 원하는 정보를 빠르게 습득하기 어렵게 만든다. 본 논문에서는 RTSP를 이용하여 사용자가 미디어 검색 시 단시간 내에 전송되는 미디어에서 효과적으로 중요한 정보를 습득하고 재생 지연 현상을 줄일 수 있는 "교차 이중 수신 버퍼링 기법", "사전 분할 다중 수신 버퍼링 기법", "On-Demand 다중 수신 버퍼링 기법"과 전송 시 미디어 데이터의 패킷화 방법인 "동일 순위 패킷화 전송 방식", "우선 순위 패킷화 전송 방식"을 제안하였고 실험을 통해 그 성능의 적정성 및 우수성을 검증하였다. 실시된 시뮬레이션 성능 평가에서 사용자의 미디어 검색 성향에 따라 제안된 다중 수신 버퍼링 및 패킷화 방식이 기존 단일 수신 버퍼링 방식과 비교하여 효율성 및 우수성 평가에서 6-9점 이상 우수한 결과를 보였다. 그 중 On-Demand 다중 수신 버퍼링 기법은 동일순위 패킷화 방법과 사용될 때 타 기법과 비교하여 3-24점 사이의 우수성을 보임으로써 사용자의 다양한 미디어 검색 성향에 대해 빠르게 대응할 수 있었다. 또한 단시간 내에 사용자가 집중적으로 미디어 검색이 이루어지는 재생 시간대에 대해 많은 미디어 데이터를 수신 받기 때문에 단말 사용자에게 빠른 정보를 제공할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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