최근에 널리 사용되고 있는 IEEE 802.l1b의 QoS보장은 중요한 기술적 이슈가 되고 있다. IEEE 802.l1b의 QoS를 보장하기 위한 정책을 효율적으로 수립하기 위해서는 현재 채널에서의 사용 가능한 대역폭을 예측할 수 있어야 한다. 본 논문은 기존에 제시 되었던 IEEE 802.l1b의 채 널 saturation 대역폭 모델을 확장하여 채널 상태의 모니터링을 기반으로 한 현재 의 채널에서 사용 가능한 대역폭의 예측 모델을 제안한다. 또한 실제 무선 환경을 구현하여 실험한 결과와 제안한 모델에서의 결과 비교를 통해 제안한 모델이 채널의 가용 대역폭을 효과적으로 예측할 수 있음을 확인하였다.
유비쿼터스 네트워크의 실현을 위하여 다양한 연구가 진행되면, CR (Cognitive Radio) 구성의 연구는 주파수 자원의 효율적인 활용에 관한 연구를 부각시키고 있다. 또한, CR 적용형 소출력 무선기기의 활용에 따른 공유주파수대역의 소요대역폭에 대한 논의와 공통으로 사용하는 주파수 대역 내에서 혼용되는 통신기기들의 user 수를 만족하는 총 소요대역폭 산출은 더불어 중요한 작업이 되었다. 공통으로 사용하는 주파수 대역의 총 소요대역폭 산출은 소출력 무선기기의 간섭 회피 기술로 사용되는 Frequency Hopping (FH) 및 Listen Before Talk (LBT) 방식이 고려되어야 한다. 본 논문에서는 Cognitive Radio (CR) 기반의 LBT 방식을 사용하는 ZigBee와 FH 방식을 사용하는 DCP, RFID, Bluetooth 등의 소출력 무선기기가 공통으로 사용하는 주파수 대역에 공존할 경우를 가정하고, 대기행렬이론 (Queuing Theory)을 적용하여 소요대역폭 산출을 수행했다. 채널수 별 user의 통신시도에 따른 throughput을 분석한 결과, throughput 84% 이상의 조건에서 FH 및 LBT 방식을 사용하는 250mW 소출력 무선기기들이 공존하는 공유주파수대역의 적정 채널수는 35개를 가지며, 총 소요대역폭은 채널수와 채널대역폭의 곱으로 산출이 가능함을 보였다. 이러한 접근방법은 다른 통신시스템의 소요대역폭 산출에도 유용할 것이다.
대규모 네트워크 망인 인터넷을 통한 실시간 멀티미디어 데이터 전송에 있어 다양한 수신자들의 요구를 충족시키기 위해 공유 대역폭(shared bandwidth)을 공정하게 사용해야 한다. 그러나, 공유 대역폭을 공정하게만 사용하기 때문에 혼잡이 발생할 경우 가용대역폭(available bandwidth)을 효율적으로 사용할 수 있는 기법이 필요하게 되었다. 이에 본 논문에서는 최상위 레이어의 손실률에 따른 패킷에 우선순위(priority)를 부여하여 패킷(Packet)을 선택 제거함으로써 혼잡이 발생하지 않는 세션에서는 공유 대역폭을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 실험결과, 제안하는 알고리즘이 기존기법 보다 공유 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있었다.
그리드 컴퓨팅 환경에서 네트워크를 효율적으로 사용하기 위해서는 자원 최적화가 필요하며 예약은 이를 실현할 효율적인 기법으로 연구되고 있다. 그러나 기존의 그리드 자원 예약 기법에서는 그리드상의 네트워크 대역폭이 해당 시간대에 이미 예약되어 있는 경우 원하는 대역폭을 예약할 수 없기 때문에 사용자는 대역폭을 낮추어 예약 하여야만 한다. 본 논문에서는 이동 에이전트를 이용하여 대역폭 관리 서버에서 사용자가 요구한 대역폭과 시간대를 검색한 후 자원을 예약하는 네트워크 대역폭 예약 에이전트를 제안한다. 이 기법을 이용함으로써 자원 예약을 요청하는 호스트는 대역폭을 낮추어 예약해야만 하는 경우를 줄이고 대역폭을 효율적으로 예약 하게 된다.
메트로 망은 기존의 회선 교환 방식인 SONET/SDH 망을 사용하고 있다. 이와 같은 회선 교환 방식의 망은 버스티한 특성을 갖는 인터넷 트래픽 전송에는 비효율적이며, 따라서 메트로 영역 망에서 병목 현상이 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 패킷 교환 방식의 IEEE 802.17 RPR (Resilient Packet Ring) 기술이 제안되었다. RPR에서는 망에 접속한 모든 노드들이 링의 전체 대역폭을 공평하게 사용할 수 있도록 하기 위한 공평 메커니즘을 정의한다. 하지만 기존의 공평 메커니즘에서는 한 노드에서 혼잡이 발생하고 그 혼잡이 해결된 후, 사용 가능한 대역폭을 효율적으로 사용하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 혼잡이 해결된 후 대역폭을 보다 효율적으로 사용하는 향상된 대역폭 할당 메커니즘을 제안한다. 제안된 메커니즘은 한 노드에서 혼잡이 발생하고 그 혼잡이 해결된 후에는 그 노드가 현재 트래픽을 전송 중인 노드의 수를 예측하고, 현재 사용하지 않고 남아 있는 대역폭을 측정하여 현재 트래픽을 전송 중인 노드들에게 사용 가능한 대역폭을 공평하게 할당해줌으로써 높은 대역폭 이용률을 제공한다.
현재 정책은 대역폭 공유에 대하여 평균 처리량을 높이고 로컬 네트워크의 대역폭 사용률을 향상시킨다. 하지만 이러한 정책은 각각 네트워크 흐름에 대역폭을 할당해주는 중앙 관리에서 사용자 특성 기반의 리소스를 할당 할 수 없다. 따라서 사용자 특성기반의 서비스를 보장하지 않기 때문에 불평등한 대역폭 할당이 발생된다. 따라서 본 논문에서는 제한된 대역폭 네트워크에서 대역폭을 공유하는 새로운 방법을 제안한다. 제안한 방법은 이상적인 퍼지 시스템을 사용하여 제한된 장치의 현재 사용량에 따른 대역폭 요청여부를 추전하고 결정한다. 본 논문에서는 OPNET의 비디오 스트리밍 시뮬레이션과 WebRTC의 실시간 비디오 스트리밍으로 구성된 두 가지 실행을 수행한다. 수행한 실험 결과를 통해 제안 된 방법이 네트워크 환경에서 사용자의 요구사항을 기반으로 대역폭 사용을 유연하게 공유 할 수 있다는 것을 확인 할 수 있었다.
멀티캐스트는 네트워크 대역폭을 효율적으로 사용하기 위한 방법으로써, 한번의 전송으로 동일한 데이터의 수신을 원하는 여러 수신자들이 동시에 받을 수 있도록 해줌으로써, 동일한 데이터를 여러 번 전송함으로써 발생하는 대역폭의 낭비를 줄인다. 그와는 달리 혼잡 제어 기술은 어떻게 대역폭을 여러 사람들이 공평하게 나누어 사용할 것이며, 대역폭의 이용률을 최대화할 것인가를 주된 연구 대상으로 한다. 특히, 혼잡 제어 기술은 인터넷에서 더욱 중요한 부분으로 혼잡 제어 메커니즘이 적용되어 있지 않은 플로우는 네트워크 사용의 불공평성과 혼잡으로 인한 네트워크 동작 중단(congestion collapse)을 초래한다〔1〕.따라서 새로운 프로토콜을 제안하는 데 있어서 핵심 기능 중 하나는 효율적인 혼잡 제어 메커니즘의 유무이며, 그 혼잡 제어 기법이 인터넷 트래픽의 대부분을 차지하고 있는 TCP와 공평하게 대역폭을 나누어서 사용할 수 있는가가 프로토콜 평가의 중요한 기준중 하나이다. 본 연구에서는 기존의 일대다 신뢰적 멀티캐스트를 위한 혼잡제어 기법들의 비교 분석을 통하여, 각각의 특성을 밝히며, 각 기법들의 특징을 비교함으로써 다대다 멀티케스트 혼잡 제어를 위한 가장 적합한 방법을 알아본다.
이 논문에서는 123개 단어의 한국어 음성에 대하여 음성의 대역폭 변화에 따른 인식률을 비교하였다. 인식률 비교실험을 위해 hidden Markov model과 음소와 유사한 131개의 한국어 subword 유니트를 사용한 화자독립 격리단어 인식 시스팀을 사용하였다. 이 실험은 대역폭이 각각 0 - 4.5kHz 및 0.3 - 3.3kHz인 두가지 종류의 음성 데이타베이스를 사용하였다. 훈련과정에서 corrective training의 반복회수를 2로 하고 state transition duration 정보를 사용하였을 때, 0 - 4.5kHz 와 0.3 - 3.3kHz 대역폭에 대해 각각 98.8 % 및 98.2 % 의 최고 인식률을 얻었다. 이로부터 전화대역폭에서도 음성인식률은 크게 저하되지 않음을 알 수 있다.
무선 공유기란 NAT(Network Address Translation) 기능을 사용하여 여러 무선 사용자가 인터넷회선 하나를 공유할 수 있게 해주는 장치이다. 여러 개의 무선 공유기를 여러 사용자가 공유하여 사용하는 학교 또는 소규모 사무실 환경에서 사용자들은 무선 공유기들을 임의대로 선택하여 사용할 수 있어서 특정 무선 공유기에 사용자들이 몰리는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 경우 무선공유기와 사용자들 사이에 부하 불균형의 문제가 발생한다. 그로 인하여 생기는 문제점중 하나는 사용자가 몰리는 무선 공유기에 속하는 사용자들의 경우 서비스가 원활하지 않다는 점이다. 또 다른 문제점은 무선 공유기 전체 자원 이용률이 낮다는 점이다. 이 문제들을 해결하는 방법으로 본 논문에서는 Multiple SSID를 이용하여 무선 공유기의 대역폭 이용률을 극대화하는 부하 공유 기법을 제안한다. 제안된 기법에서는 주기적으로 각 무선 공유기들의 사용 가능한 대역폭 정보를 Multiple SSID를 이용하여 사용자에게 보여준다. 새로운 사용자는 최대 사용가능한 대역폭을 가진 무선 공유기를 선택한다. 이 방법은 사용자와 라우터들 사이에서 대역폭 활용관점에서 좋은 부하 분산을 가능하게 해준다. 제안한 방법을 ASUS WL 500G 무선 공유기를 이용하여 구현하였으며 실험을 수행하였다. 실험을 통해 제안된 방법이 기존 방법에 비해 대역폭 이용률이 향상되었음을 확인하였다.
현재 ATM Forum과 ITU 등에서는 전체 링크 대역폭을 활용하기 위해서 ABR 트래픽을 정의하고, 이를 서비스하기 위한 2 패스 서비스 정책을 제안하고 있다. 2 패스 서비스 정책은 사용 대역폭을 실시간적으로 측정할 수 있어야 효과적이며, 잔여 대역폭 정보를 이용하여 동적으로 rate를 할당하므로 다중화 이득의 극대화와 동시에 효과적인 ABR 트래픽 제어를 수행할 수 있다. 본 연구에서는 ATM 네트워크에서 가용 대역폭 정보를 이용하여 동적으로 rate를 할당하는 트래픽 제어 알고리즘으로 ABR 트래픽 제어에 있어서 실시간적으로 대역폭을 예측할 수 있는 방법을 제안한다. 또한 계수기를 사용하여 단위 시간동안 전송되는 셀 수를 계수하여 가용 대역폭 정보를 예측하지 않고, 전체 링크 대역폭과 현재 backlogged 상태에 있는 접속의 전송 속도 총합을 계산하여 가용 대역폭을 예측하므로서 하드웨어적인 구조를 간단화 시킬 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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