본 논문에서는 무선 멀티 홉 네트워크에서 시스템 성능을 높이기 위한 효율적인 핸드오버 결정 알고리즘을 제안한다. 기존의 핸드오버 결정에 대한 연구들은 대부분 싱글 홉 환경에서 이루어졌고, 802.16 환경에서 중요한 이슈가 되는 사용자의 QoS 요구를 고려하지 않고 있다. 제안하는 알고리즘은 기지국(BS)으로의 전송 시간을 기준으로 하는 경로 결정 방법과 전송 시간, 사용자의 QoS 요구, 기지국의 트래픽 로드를 입력 값으로 하는 퍼지 로직 기반(Fuzzy Logic based)의 핸드오버 알고리즘을 포함한다. 제안하는 핸드오버 결정 알고리즘은 802.16j 환경의 특성을 고려하였으며, 기존의 SINR 기반의 방식에 비해 전송 시간, 세션 당 핸드오버 횟수, 전송 끊김 횟수가 5%~30% 향상되는 결과를 가진다.
최근 다양한 사용자 요구사항의 증가로 인하여 인터넷을 이용한 다양한 응용 제공에 대한 필요성이 증가하고 있다. 그러나, 단순하게 망에서 최소한의 기능만 제공하여 노드 간의 연결성만을 제공하기 위한 연구망으로 탄생한 인터넷의 근본적인 문제로 인하여 오늘날 우리가 필요로 하는 여러 가지의 다양한 응용 제공에 여러 제약들이 존재한다. 이러한 제약들은 라우팅 확장성, 이동성, 보안 및 QoS 제공 등 여러 가지 측면에서 새로운 접근을 필요로 하며, 국내외 여러 분야에서 이러한 제약들을 해결하기 위한 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 제약들 중 하나인 망에서의 QoS 제공에 대한 연구의 일환으로 NetFPGA 플랫폼 기반의 라우터를 이용하여 특정 확률에 따라 패킷을 폐기하는 RED(Random Early Detection) 스케줄러를 구현하고 테스트베드를 구축하였다. 이를 통해 네트워크가 혼잡하여 라우터에서 발생하는 TCP 트래픽의 패킷 손실로 인한 망의 전역동기화(Global Synchronization) 현상을 방지하게 된다. 일반 라우터의 Drop Tail 방식과의 TCP 성능 비교 실험을 통하여 RED 스케쥴러가 네트워크가 혼잡한 상황에서 TCP 트래픽의 전송 성능을 향상시켜 망의 품질을 효율적으로 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 Wireless Local Area Network (WLAN)에서 트래픽의 특성 및 네트워크 상태에 따른 Quality of Service (QoS)를 제공하기 위해 제안된 Medium Access Control (MAC) 알고리즘을 분석한다. 제안한 알고리즘은 네트워크 상태를 나타내는 ACK Ratio (AR)를 사용하여 Backoff 알고리즘에 적용할 뿐 아니라, Inter Frame Space (IFS)를 적응적으로 변화시킴으로서 매체 이용률을 높여주어, Throughput을 향상시키고 최소한의 Fairness를 제공한다. 또한, Network Simulator-2(NS-2)를 사용하여 기존의 MAC 알고리즘과 제안하는 MAC 알고리즘의 성능을 분석한다.
P2P를 포함하는 인터넷 애플리케이션 트래픽의 보다 빠르고 정확한 분류는 최근 학계의 중요한 이슈 중 하나이다. 본 논문에서는 기존의 전통적인 분류방법으로 대표되는 port 번호 및 payload 정보를 이용하는 방법론의 구조적 한계점을 극복하는 새로운 대안으로써, 이진 분류기인 SVM과 단일클래스 SVM을 계층적으로 결합한 다중 클래스 SVM을 구축하여 인터넷 애플리케이션 트래픽 분류를 수행하였다. 제안된 시스템은 이진 분류기인 SVM으로 P2P 트래픽과 non-P2P 트래픽을 빠르게 분류하는 첫 번째 계층, 3개의 단일클래스 SVM을 기반으로 P2P 트래픽들을 파일공유, 메신저, TV로 분류하는 두 번째 계층, 그리고 전체 16가지의 애플리케이션 트래픽별로 세분화 분류하는 세 번째 계층으로 구성된다. 제안된 시스템은 flow 기반의 트래픽 정보를 수집하여 인터넷 애플리케이션 트래픽을 coarse 혹은 fine하게 분류함으로써 효율적인 시스템의 자원 관리, 안정적인 네트워크 환경의 지원, 원활한 bandwidth의 사용, 그리고 적절한 QoS를 보장하였다. 또한, 새로운 애플리케이션 트래픽이 추가되더라도 전체 시스템을 재학습 시킬 필요 없이 새로운 애플리케이션 트래픽만을 추가 학습함으로써 시스템의 점증적 갱신 및 확장성에도 기여하였다. 평가항목인 recall과 precision에서 만족스러운 수치 등을 실험을 통하여 확인함으로써 제안된 시스템의 성능을 검증하였다.
현재, 미래인터넷에 대한 연구가 해외 및 국내에서 활발하게 진행되고 있으며, 국내에서는 미래인터넷 연구를 위하여 한국 전자통신연구원과 국내 4개 대학을 중심으로 'FiRST(Future Internet Research for Sustainable Testbed)'라는 미래인터넷 테스트베드 구축 및 관련 핵심 기술 개발 프로젝트가 진행되고 있다. 'FiRST'프로젝트 중 국내 4개 대학이 공동으로 수행하고 있는 'FiRST@PC'의 경우 프로그래머블 플랫폼을 이용하여 오픈플로우 스위치 기반의 테스트베드를 KOREN과 KREONET에 구축하였다. 현재, 테스트베드 구축에 사용 된 프로그래머블 스위치의 가상화를 통하여 테스트베드를 이용하는 실험자들에게 독립적인 네트워크의 구축이 가능 하도록 하는 연구가 진행 중에 있다. 이때, 테스트베드의 가상화는 테스트베드를 이용하는 실험자들에게 슬라이스라는 단위로 독립적인 네트워크의 구성을 가능하도록 하며, 각 실험자에게 제공 된 슬라이스는 신뢰성 있고 안정적인 네트워크의 자원 사용 기회가 보장되어야 한다. 본 논문에서는 미래인터넷 테스트베드를 이용하는 실험자들에게 가상화된 네트워크인 슬라이스에 QoS를 제공하기 위하여 하드웨어 기반의 패킷 처리를 지원하는 프로그래머블 플랫폼인 NetFPGA 플랫폼을 이용하여 슬라이스의 트래픽을 스케쥴링하기 위한 스케쥴러를 구현하였고, 테스트베드를 구축하여 성능 실험을 하였으며, 실험을 통하여 미래인터넷 테스트베드의 가상화된 네트워크에 신뢰성있고 안정적으로 QoS를 제공할 수 있음을 확인하였다.
이동 컴퓨팅 환경에서 멀티미디어 트래픽을 효율적으로 지원하기 위해서 가장 중요한 이슈는 이동호스트(클라이언트)에게 QoS(Quality of Service)를 지속적으로 보장하는 것이다. 그러나 핸드-오프를 필요로하는 클라이언트의 이동성으로 인해 클라이언트와 네트워크간에 협상된 QoS가 보장되지 못할 수도 있다. 본 논문은 이동 컴퓨팅 환경에서 클라이언트에게 지속적으로 QoS를 지원하기 위한 ARMM을 제안하였다. 각 셀은 핸드-오프 호를 위해 이웃 셀에게 대역폭을 예약하며 예약된 대역폭은 단지 핸드-오프 호들만이 사용할 수 있다 만약 핸드-오프 호를 위해 대역폭을 너무 많이 예약한다면 신규 호의 블록킹 확률이 증가하므로 예약할 대역폭의 크기를 정확히 결정하는 것이 중요하다 본 논문에서는 이 대역폭의 정확한 크기를 결정하고 네트워크 상태에 따라 크기를 적응적으로 조정하기 위해 MPP와 2-계층 셀 구조를 기반으로 한 기법을 제안하였다. 본 논문에서 제시된 대역폭 예약 메커니즘의 성능을 평가하기 위해 신규 호블록킹률, 핸트-오프 호 종료율 대역폭 이용률을 측정하였다. 시뮬레이션 결과 본 논문의 대역폭 예약 메커니즘의 성능이 No Reservation Fixed Reservation Adaptive Reservation과 같은 기존의 메커니즘보다 우수함을 알수 있었다.
본 논문에서는 광대역통합 네트워크(BcN:Broadband Convergence Network)을 이용하는 사용자에게 서비스품질을 제공하기 위한 스케쥴링 기법의 성능을 비교, 분석한다. 이를 위하여 트래픽의 등급별 분류, 입력큐에서의 처리, 등급별 가중치 부여 등과 같은 주요 서비스품질 관리 기법들을 분석하고 최근 멀티미디어 인터넷 통신을 위해 우선 고려되고 있는 주요 스케쥴링 기법(Round Robin, Priority, Weighted Round Robin)들의 동작원리를 분석한다. NS-2를 이용한 시뮬레이션을 통하여 각 스케쥴링 기법들의 성능을 분석한 결과, 단순히 하나의 서비스 등급에 대하여 Priority 스케쥴링 기법을 사용하는 것보다 등급별로 적절한 가중치를 두어 자원을 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
차별 서비스(Differentiated Service : DS) 네트워크 환경에서 각기 다른 QoS요구를 갖는 흐름들간의 공평성 보장이 주요 이슈중 하나이다. 이는 자원 할당과 트래픽 제어 방식에 따라 종단간에 지원되는 흐름들 간의 서비스 품질 및 백본망의 이용 효율이 크게 달리 질 수 있기 때문이다. 이에 본 논문에서는 링크의 이용효율 제고 및 대역폭의 공평성 향상을 위해 기존에 제안된 Time Sliding Window(TSW) 마킹 알고리즘의 변형인 Time Sliding Two Window Three Color(TS2W3C) 마킹 알고리즘을 제안하고 ns-2 시뮬레이션을 통하여 기존의 알고리즘과 성능을 비교 평가한다.
미래인터넷은 효과적인 이동성 처리, 유연한 트래픽 엔지니어링 기술 및 다양한 새로운 응용 지원이 이루어져야 한다. 이에 따라 많은 트래픽 엔지니어링 기술들이 제안되고 개발되어 왔지만 이를 실제 운용 중인 상용 인터넷 망에 적용하는 것은 매우 어려운 것이 사실이다. 이 문제를 해결하기 위해 다양한 네트워킹 관련 응용을 지원하는 컨트롤러를 사용해 망의 장비를 제어할 수 있는 OpenFlow 기법이 제안되었다. 이는 소프트웨어 적으로 정의된 망으로 연구자들이 자신 만의 트래픽 엔지니어링 기법을 컨트롤러에 적용하여 그 유용성을 검증할 수 있다. 한편 고속 패킷 처리를 지원하는 OpenFlow 망의 구축을 위해 4개의 1G 인터페이스를 가지는 프로그래밍 가능한 NetFPGA 카드와 상용 Procurve 스위치 들이 사용될 수 있다. 본 논문에서는 하드웨어 가속 기능이 지원되는 NetFPGA 카드와 Procurve 스위치를 KREONET 망에 적용한 OpenFlow 테스트베드를 구축하고 가장 보편적인 QoS 라우팅 기법인 CSPF 알고리즘을 구축한 대규모 테스트베드 상에 적용하여 멀티미디어 트래픽 엔지니어링 기법의 성능 및 유효성 검증을 수행하였다.
인터넷은 더 이상 특정그룹만을 위한 네트워크가 아닌 일상적인 ?에서 이루어지는 광범위한 통신수단이 되었다. 사람들은 이메일을 사용해서 사적인 메시지를 교환하고 학생들은 웹을 통해서 교육적인 도움을 받으며, 사이버 쇼핑몰을 통해 다양한 상품을 구입하기도 한다. 또한 여러 기업들은 인터넷 상에서의 업무를 실시하고 있다. 최근 들어, 이 같은 인터넷 트래픽의 폭발적인 성장은 트래픽의 양, 트래픽의 특성, 다양한 서비스 성능의 필수 요건 등의 관점에서 계속적으로 변화하는 사용자들의 요구를 수용하는 방법에 큰 관심을 올렸다. 망 자원의 Over provisioning 방식은 단순한 해결책이 될 수 있지만 너무 비싸고 비효율적인 단점을 가진다. 따라서, 이 당면한 난제를 해결하기 위해 많은 신기술이 최근 소개되고 있다. 그러나 어떤 특정 한가지의 해결책은 불충분하므로 다양한 해결방안을 신중하게 고려한 통합 솔루션이 요구되어 진다. 본 논문에서는 이 같은 문제에 대한 해결책으로써 policy 기반 인터넷 QoS provisioning, 트래픽 엔지니어링과 성능관리 시스템을 통합한 해결책을 제안한다. 본 해결책은 신속하고 자동화된 품질 서비스 provisioning 기능, 실제 망의 성능 정보들에 기반한 보다 현실적인 서비스와 망 자원의 정책 제어 기능 및 이기종의 다양한 IP 망의 중앙 집중식 트래픽 엔지니어링 기능을 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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