ATM over xDSL으로 구성된 광대역 가입자 망을 통하여, ATM마에 접속하려 할 때에는 DSL접근 다중화기 (Access Multiplexer )가 필수적으로 요구된다. 이때 관대역 통합서비스라는 가입자가 망의 기본적인 목적을 달성하기 위하여, DSL접근 다중화기는 ATM?ㅇ에서 트래픽 제어를 수행할 수 있어야 한다. 이에 본 논문에서는 DSL접근 다중화가에서는 트래픽 제어에 필요한 효율적이고 간단한 셀 스케줄링 기법을 제안한다. 성능 평가를 위한 모의 실험에 의하면 제안된 기법은 각 연결들의 트래픽 기술자에 부합하는 서비스를 제공할 수 있으며, 아울러 연결들이 명세한 셀 손실률에 근거한 차별화된 서비스 품질 (QoS)을 제공할 수 있다.
지상파 디지털방송에서는 기존 아날로그 방송에 비해 뛰어난 품질의 영상/음성 서비스가 제공될 뿐만 아니라 신문이나 잡지에서 볼 수 있었던 프로그램 정보를 TV 화면상에서 바로 받아 볼 수 있는 EPG(Electronic Program Guide) 서비스와 각종 데이터 서비스도 함께 제공된다. 이러한 EPG 정보와 함께 수신기에 필요한 각종 시스템 정보를 수신측에 전달하려면 ATSC(Advanced Television Systems Committee)의 PSIP(Program and System Information Protocol)에 따라 정보를 가공하는 장비가 필요하며 데이터 서비스를 위해서는 ATSC A/90의 송출 규격에 따라 데이터를 가공하는 장비가 필요하게 된다. 데이터서버 시스템은 PSIP의 생성과 데이터의 스케줄링을 담당하는 Data/PSIP 제어기와 데이터를 ATSC 송출 규격에 맞추어 가공하는 데이터 인젝터로 구성된다. 데이터서버 시스템은 방송 편성 정보를 담고 있는 KBS 편성 DB, 각종 콘텐츠를 관리하는 콘텐츠 DB, 그리고 실시간 독립정보 서비스를 제공하기 위한 실시간 어플리케이션 에이전트와의 인터페이스를 갖추고 있다. Data/PSIP 제어기와 데이터 인젝터에서는 편성된 PSIP 정보와 콘텐츠 데이터를 ASI(Asynchronous Serial Interface) 인터페이스를 통해서 다중화기로 전송한다. 다중화기는 PSIP 정보와 인코딩된 데이터 정보를 A/V TS(Transport Stream)와 함께 다중화하여 최종적으로 디지털 데이터 방송용 TS를 출력시킨다.
본 연구는 위성중계기용 SHF 대역 IMUX(: Input Multiplexer)의 설계 및 구현에 대해 기술하였다. SHF 대역 입력다중화기는 Combine Filter, 분배기, Isolator 및 Channel Filter로 구성된다. 제작 전 우주환경에 대한 사전 시뮬레이션 분석을 통하여 장비 오동작 가능성을 최소하였으며, 발사환경 시 발생하는 진동에 대한 시뮬레이션을 통해 신뢰성 있는 IMUX를 설계하였으며, 제작 후 주요 성능지표에 대해 만족여부 확인 및 사전 성능 시뮬레이션 결과와 비교하였다.
본 논문에서는 하모닉 부호화기와 CELP(Code Excited Linear Prediction) 부호화기의 장점을 고려한 효율적인 저 전송률 하모닉-CELP 음성 부호화기를 제안한다. 제안된 하모닉-CELP 부호화기에서는 프레임 단위 유/무성음 판별에 따라 무성음 구간에서는 고속 CELP방식으로 부호화하고 유성음 구간에서는 개선된 하모닉 부호화를 수행한다. 제안된 부호화기는 무성음 부호화를 위한 RP-VSELP(Regular Pulse Vector Sum Excited Linear Prediction), 유성음 부호화를 위한 간단한 정수 피치 검색, 정수 단위 피치에서의 고속 하모닉 추정, 가변 차원 하모닉 벡터 양자화, 주파수 해상도를 반영한 인지 가중치, 고속 하모닉 합성, 대역별 유성음 정도에 따른 자연성 제어, 다중 모드 등을 주요한 특징으로 하며, 이러한 특징들로 인해 기존의 HVXC(Harmonic Vector eXeited Coder) 부호화기에 비해서 매우 낮은 복잡도를 갖는다. 주관적인 음질 평가 결과, 제안된 2.4 kbps 하모닉-CELP 부호화기는 낮은 지연과 적은 계산량으로 양호한 음질을 얻을 수 있음을 확인하였다.
VBR (variable bit rate) MPEG 비디오 트래픽은 COP(group of pictures)의 시작인 I-픽쳐에서는 다른 픽쳐들보다 매우 큰 양의 트래픽이 발생하기 때문에 COP 구조에 따라 주기적 형태의 트래픽 발생 패턴을 가진다. 따라서, VBR MPEG 비디오 정보원이 다중화 될 때 I-픽쳐들의 시작 시간 배열은 다중화기의 셀 손실 특성에 큰 영향을 준다. 본 논문에서는 VBR MPEG 비디오 정보원들이 하나의 전송로로 전송되기 위해 다중화 될 때 다중화기에서의 셀 손실률을 최소화하기 위해서 각 비디오 정보원의 I-픽쳐 시작시간들을 배열하는 방안을 제시한다. 제안하는 방안에서는 정확한 I-픽쳐 시작 시간을 효과적으로 찾기 위해 다중화된 정보원의 셀 도착률이 전송로의 용량을 초과하는 확률을 이용하였다. 모의 실험을 통해 제안하는 방법이 기존의 방법들 보다 최적으로 비디오 정보원들을 다중화 시키는 것을 보였다.
ATM 망에서 MPEG 비디오 스트림은 CBR과 VBR 서비스를 이용하여 전송한다. 그러나 MPEG 스트림 트래픽은 시간에 따라 크게 변하는 특성을 가지고 있어 대역폭을 낭비하지 않고 효율적으로 전송하는 것은 매우 어렵다. 지금까지 하나의 MPEG 비디오 스트림의 트래픽 특성 및 제어에 대한 연구는 많은 연구자들에 의해 이루어져왔지만 여러 개의 MPEG 비디오 스트림이 다중화기에 의해 다중화된 트래픽의 특성 및 제어에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 이러한 다중화기에 의해 다중화된 트래픽의 가변성 및 최대 셀 전송률을 줄이기 위한 다중화 방법을 제안한다. 다중화 트래픽의 최대 셀 전송률을 줄임으로써 이러한 트래픽을 가능한 대역폭의 낭비를 줄이면서 효율적으로 전송할 수 있게 된다.
본 논문에서는 마이크로프로세서를 이용한 8-channel 통계적 다중화기(SMUX)의 구현에 대하여 기술한다. 하드웨어는 S100-bus 비슷한 bus를 통하여 연결되어 있으며 4MHz clock의 Z -8OA 중앙처리장치기판, 프로그램 저장을 위한 16kbyte LOM기판, data저장을 위한 16Kbyte 동적 RAM 기판 및 세개의 입출력 장치로 구성되어 있다. 이 통계적 다중화기는 50bps에서 9600bps까지의 data를 취급하는 8-channel을 다중화 할 수 있고 한장의 입출력 기판을 제거하고 소프트웨어를 약간 수정하면 4-channel을 수용할 수 있다. 또한 본 장비는 CCITT 권장사항 X.25 link level, V.24, V.28, X.3 및 X.28을 따르고 있다. SMUX 주요특성은 4종류의 입력부호 즉 ASCII, EBCDIC, Baudot, Transcode를 취급할 수 있고 동적 buffer 운영방식과 자체진단 기능을 갖고 있으며, 전체 시스템을 동작시키는데 단지 하나의 CPU를 능률적으로 이용한다는 점이다. 이 시스템의 하드웨어 및 소프트웨어에 관한 자세한 사항은 본론에서 기술한다.
본 논문에서는 적응형 다중 비트율 (AMR: Adaptive Multi-Rate) 음성 부호화기의 구현 시 계산량을 가장 많이 차지하는 대수 코드북 검색과정의 계산량을 줄임으로써 효율적인 AMR 음성 부호화기를 구현하였다. 대수 코드북 검색의 계산량을 줄이기 위하여 기존의 AMR 음성 부호화기에서 사용하고 있는 깊이우선 가지 검색법 (depth first tree) 검색 방법을 개선한 고속 코드북 검색 알고리즘을 제안하였다. 제안된 방법은 검색과정에서 최적의 여기신호로 선택될 가능성이 적은 트리를 제거하여 검색의 복잡도를 줄이는 방법으로 트리 선택을 위한 추가의 계산량이 필요없으며 검색에 필요한 계산량은 기존의 깊이우선 가지 검색법에 비해 현저한 감소를 이루었으나 약간의 음질 저하가 있었다. 제안한 방법을 적용하여 AMR 음성 부호화기의 12.2 kbps 모드를 TeakLite DSP를 사용하여 구현한 결과 기존의 방법에 비해 약 40%의 계산량을 감소할 수 있었다.
본 논문에서는 영상의 대역분할 부호화를 위한 다중비트율 트리구조 벡터양자화를 제안하였다. 영상의 대역분할은 원영상을 특정 대역과 방향성을 갖는 대역성분들로 분리하므로, 대역분할을 거친 각 대역성분을 학습영상으로 사용하여 다중비트율 트리구조 벡터양자화기를 설계하였다. 대역분할을 거친 각 대역성분에 대한 최적비트할당은 원하는 비트율과 왜곡을 갖는 다중 비트율 트리구조 벡터양자화기의 전정서브트리를 선택하는 문제로 귀착된다.
본 논문에서는 광역 ATM 망에서 인터넷 서비스를 제공하기 위하여 입력 소스 트래픽의 QoS 등급에 기초한 라우터 시스템에 적용되는 다양한 스케줄링 알고리즘들을 분석하고 서비스 특성에 따라 QoS 요구사항을 보장할 수 있는 새로운 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 이를 위하여, 인터넷망에서의 패킷 다중화기의 요구사항을 살펴보고 실시간 서비스제공을 위한 패킷 다중화기의 기능 구조와, 다양한 QoS를 만족시키기 위한 스케줄링 알고리즘을 설계한다. 마지막으로 모의 실험을 통해 평균 지연 시간 및 망 자원 활용의 공평성 측면에서 알고리즘의 성능을 고찰한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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