Performance Analysis of AAL2 Packet Dropping Algorithm using PDV on Virtual Buffer

Usage of ATM AAL2 packets becomes dominant to increase transmission efficiency of voice traffic in the backbone network. In case of voice service that uses AAL2 mechanism, if resources of network are enough, connection of new call is accepted. However, due to packets generated by the new call, transmission delay of packets from old calls can increase sharply. To control this behavior, in this paper we present an AAL2 buffer management scheme that allocates a virtual buffer to each call and after calculating its propagation delay variation(PDV), decides to drop packets coming from each call according to the PDV value. We show that this packet dropping algorithm can effectively prevent abrupt QoS degradation of old calls. To do this, we analyze AAL2 packet composition process to find a critical factor in the process that influences the end-to-end delay behavior and model the process by K-policy M/D/1 queueing system and MIN(K, Tc)-policy M/D/1 queueing system. From the mathematical model, we derive the probability generating function of AAL2 packets in the buffer and mean waiting time of packets in the AAL2 buffer. Analytical results show that the AAL2 packet dropping algorithm can provide stable AAL2 packetization delay and ATM cell generation time even if the number of voice sources increases dramatically. Finally we compare the analytical result to simulation data obtained by using the COMNET Ⅲ package.

PDV를 이용한 가상 버퍼상의 AAL2 패킷 폐기 알고리즘과 성능분석

패킷을 이용한 음성 서비스는 무선 망을 통한 음성 서비스 등으로 구현되고 있으며, 미래의 모든 음성 서비스는 패킷 기반형으로 진화할 것이다. 이러한 측면에서 ATM의 AAL2를 이용한 음성 패킷의 전달은 백본 망에서 음성 패킷의 전달 효율을 증가시키는 대표적인 방법이다. AAL2를 이용한 음성 서비스의 경우, 망의 자원이 허락되면 새로운 호의 연결을 수락한다. 하지만 새로운 호에 의해 발생되는 패킷으로 기존의 AAL2 연결의 전송 지연이 급격하게 증가할 가능성이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 AAL2를 이용한 음성 서비스를 제공하는데 있어, AAL2 버퍼 관리 매카니즘으로 N개의 호에 대해 N개의 가상 버퍼를 통하여 각각의 호에 대한 전송지연변이를 계산하고, 전송 지연 변이에 따른 패킷 폐기 알고리즘을 제시한다. 이러한 패킷 폐기 알고리즘은 새로운 호의 수락으로 인해 발생하는 전송지연변이의 증가때문에 기존의 호의 QoS가 급격하게 악화되는 것을 방지한다. 그리고 종단 대 종단 지연에 영향을 미치는 AAL2 패킷 구성과 ATM 셀 구성의 요소를 분석하고, 음성 서비스를 ATM 셀로 만드는 과정을 K-정책을 갖는 M/D/1 큐잉시스템과 MIN(K, Tc) 정책을 갖는 M/D/1 큐잉 시스템으로 모델링함으로써, AAL2 패킷을 ATM 셀로 만드는 과정에서의 ATM 셀 밀집도와 AAL2 버퍼에서의 지연시간을 분석하였다. 제안하는 알고리즘을 모의 실험하여서 큐잉 시스템 모델링 결과와 비교하고 성능 결과를 분석하였다. 성능 분석 결과, AAL2 패킷 생성 시간과 ATM셀 생성 시간은 음성 소스의 갯수가 증가할 경우 전송 지연에 영향을 미치지 못하였으며, 제안하는 알고리즘은 음성 소스의 QoS를 저하하지 않은 수준에서 전송 지연을 낮게 유지할 수 있었다.