본 논문은 다수의 단말이 다중 빔 위성을 통해 정보를 중심국으로 전송하는 위성 통신 시스템을 고려한다. 위성은 위상 배열 안테나를 탑재하여 서로 다른 대역폭을 가지는 다수의 스팟 빔을 형성한다. 빔 대역폭 할당의 공평성을 최대화하는 최적화 문제를 형성하고 해를 얻기 위한 두 가지 휴리스틱 알고리즘(반복적 빔 대역폭 할당, 자원 요청 비율 기반 빔 대역폭 할당)을 제안한다. 반복적 빔 대역폭 할당 알고리즘은 반복적으로 자원 요청량 대비 할당 대역폭의 비율을 균등화시키며, 자원 요청 비율 기반 빔 대역폭 할당 알고리즘은 요청량 대비 할당량 비율을 이용해 빔 대역폭을 계산한다. 모의실험을 통해서 반복적 빔 대역폭 할당 알고리즘이 최적의 해와 매우 가까운 공평성 성능을 가진다는 것을 확인하였다. 또한, 자원 요청 비율 기반 빔 대역폭 할당 알고리즘은 반복적 빔 대역폭 할당 알고리즘보다 계산 복잡도가 낮은 대신 더 낮은 공평성 성능을 가진다는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 분산 모바일 멀티미디어 통신망에서 유한한 대역폭을 공정하고 효율적으로 사용하기 위해 파산이론을 적용한 파산 대역폭할당 기법을 제안하였다. 제안된 파산 대역폭할당 기법은 협력게임이론에서 파산이론을 활용하여 파산상황에서 각 서비스의 최소 대역폭보장을 통해 각 서비스의 최소 QoS를 제공한다. 성능평가 결과로 제안한 파산 대역폭 할당기법(BBA)은 CEA, CEL, Reverse Talmud에 비해 공정성지수(FI:Fairness Index)를 통해 공정성 있고, Erlang blocking formular를 통해 서비스 차단율에 대해서도 높은 성능을 보임을 나타냈다. 제안된 파산 대역폭할당 기법은 분산 모바일 멀티미디어 통신망에서, 다양한 상황에서 서비스별 우선순위를 통한 대역폭 할당기법이나 동적인 대역폭 할당기법에 최소 대역폭 할당기준으로도 적용할 수 있다.
멀티미디어 서비스 제공에는 네트워크의 효율적인 대역폭 할당 스케줄링이 요구된다. 비디오 데이터 스트림 같은 burstiness 특성을 갖는 정보를 전송하기 위해서는 전송률의 변화를 감소시키는 smoothing 기법을 사용하게 되는데, 현재까지 제안된 최적 smoothing 알고리즘은 peak rate를 크게 줄이고 있지만, 각각의 독립적인 데이터 스트림에 적용되었기 때문에, 네트워크 대역폭이나 프로세서 등을 공유하는 다중 스트림에 사용하기에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 이러한 문제점의 해결을 위한 효율적인 대역폭 할당 알고리즘을 제안한다. 대역폭 할당 스케줄링을 정적 대역폭 할당과 동적 대역폭 할당으로 구분해서, 정적 대역폭 할당에서는 사용자 버퍼의 누적 데이터 양을 높게 유지시킴으로써 peak rate를 감소시켰다. 동적 대역폭 할당에서는 real demand factor를 새로운 변수를 이용하여 다중 스트림의 대역폭할당에 적합한 알고리즘을 구현하였다. 마지막으로, 페트리 네트 모의실험 도구인 ExSpect 6.41을 통해서 제안된 알고리즘의 성능을 입증하였다.
게임 이론은 다수의 사용자에게 공유 자원을 효율적이고 공정하게 분배할 수 있는 이론적 기반을 제공하므로 이를 대역폭 할당에 이용하려는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 그러나 게임 이론에 의한 대역폭 할당 기법들은 적용한 게임 기법들에 따라 동일 조건에서 할당하는 대역폭이 달라진다. 그러나 현재까지 네트워크 분야에서는 게임 이론의 수학적 근거만을 차용하고 있으며 이들이 대역폭 할당 문제에 적용될 때 각 기법 별 특성에 대한 정량적 비교 분석은 이루어지고 있지 않다. 이에 따라 본 논문에서는 다수의 노드가 대역폭을 공유하는 경우 파산(Bankruptcy) 게임 이론과 협상(Bargaining) 게임 이론을 이용하여 송신 노드의 입력율에 따른 각 노드 별 대역폭 할당 기법들의 특성을 비교 분석하고 이에 따른 향후 연구 방향을 제시한다.
분산 모바일 멀티미디어 시스템에서 클라이언트의 재생 버퍼 수준에 기반하여 통신망 대역폭을 동적으로 할당하는 기법이 본 논문에서 제시된다. 이 기법에서 비디오 요청을 서비스하기 위해 할당된 대역폭의 양은 요구한 클라이언트의 버퍼 수준에 따라 결정된다. 즉 클라이언트의 버퍼 수준이 일시적으로 낮아지거나 높아지면 재생 상황을 개선하기 위한 목적으로 더 많은 대역폭 또는 더 적은 대역폭이 할당되는 것이다. 또한 재생 버퍼 수준 기반 대역폭 할당 기법을 사용함으로써 클라이언트들에게 공평한 서비스가 제공될 수 있다. 고품질의 비디오 재생을 지원하기 위해서 비디오 프레임들은 반드시 재생 시간 전까지 클라이언트에 전송되어야 한다. 이 대역폭 할당 기법의 주목적은 전송이 중단되는 프레임의 수를 최소화하여 비디오 재생 성능과 서비스 품질을 향상시키며 동시에 진행되는 모든 비디오 요청 작업을 공평하게 서비스하는 것이다. 제시된 기법의 성능은 시뮬레이션을 통하여 다른 정적 대역폭 할당 기법과 비교 분석되었으며 프레임의 전송중단율은 버퍼수준에 따라 약 4%에서 9% 정도 감소된 것으로 나타났다.
광대역 멀티미디어 서비스 제공을 위한 트래픽 관리 중 자원 할당과 호 수락 제어는 사용자의 다양한 서비스 품질을 보장하기 위한 사항 중 가장 중요한 문제이며 할당 방법과 제어 방법에 따라 망의 운용 효율이 크게 달라진다. 본 논문에서는 기존의 최악의 경우 모델에 의한 고정된 유효 대역폭 할당에 따른 자원의 낭비를 제거하고자 버퍼 점유율에 기반 한 실시간 동적 대역폭 할당 방법에 제안한다. 자원의 효율적인 사용을 위해 입력 트래픽의 증감에 따라 서로 다른 동적 대역폭을 할당하였으며 서비스 품질을 만족시키기 위한 버퍼 큐 크기의 입계값 범위를 도출하여 그에 따른 동적 셀률을 유도 할당하였다. 또한, 시뮬레이션을 통해 제안된 방법의 성능 향상을 소요 대역폭과 호 수락 제어 측면에서 비교 분석하였다.
효율적인 ABR 트래픽 제어를 위해서 가용 대역폭 정보에 의한 대역폭 할당이 이루어져야 한다. 그런, 현재 제안되고 있는 가용 대역폭 정보의 추정은 통계적인 값을 이용하여 이루어지기 때문에 버스트한 크기를 가지고 들어오는 트래픽을 고려한 동적 대역폭 할당이 어렵다. 본 논문에서는 효율적인 대역폭 할당을 위해서 출력 버퍼형 ATM 스위치에서 각 VC 접속에 대해서 단일 버퍼를 이용하는 Per-VC 큐잉과 가용대역폭을 측정하기 위한타이머 및 각 접속의 혼잡 상태를 파악하기 위한 제어기로 구성하였다. 제어기에서는 각 VC의 혼잡 상태를 검사하고, 타이머에서는 각 접속의 Backlogged 시간과 전체 링크 용량을 이용하여 현재 주기 동안의 사용대역폭을 구하고, 이 값을 송신원 측으로 전송하여 이 값에 의해서 동적으로 대역폭을 할당한다. 제안한 방법을 이용하여 통계적인 파라미터를 이용하지 않고, 현재 주기 동안 전송된 대역폭을 이용하여 다음 주기의 대역폭을 할당하여 개선된 링크 효율을 얻을 수 있다.
EPON(Ethernet Passive Optical Network)는 적은 비용으로 고품질 서비스를 제공하기 위한 차세대 기술로써, EPON을 구성하는 모든 ONU(Optical Network Unit)들은 한정된 업링크 채널을 나누어 사용한다. 대용량 LAN에 사용자들의 대역폭 요구를 충족시키기 위해서, OLT(Optical Line Terminal)는 효과적인 방법으로 업링크 채널의 시간슬롯을 각 ONU에게 분할 할당한다. 본 논문에서는 효율적인 업링크 채널의 시간슬롯 분배(대역폭 할당)를 위해 기존 연구 IPACT(Interleaved Polling with Adaptive Cycle Time)와 SLICT(Sliding Cycle Time)방식에 대해 살펴보고, 새로운 대역폭 할당 방식인 DRSM(Dynamic Right Sizing of Maximum-windows)을 제안한다. 이 방식은 과거 모든 ONU에게 할당된 대역폭 정보를 기반으로 다음 구간에서 ONU에 할당 가능한 최대 대역폭을 계산하고, 계산된 최대 전송 가능 대역폭과 ONU의 대역폭 요구량으로 각 ONU의 전송 윈도우의 크기를 결정한다. 제안한 방식은 모든 ONU의 대역폭 요구를 허용 범위 내에서 최대한 충족시키고, ONU들간 균등한 대역폭 할당을 추구한다.
기존 AMPS시스템에서는 한정된 채널수 용량의 한계성을 보여왔다. CDMA 의 여러 많은 잇점들로 인하여 서비스로 이미 사용하고 있는 AMPS 의 일정 주파수 대역폭을 CDMA시스템에 할당하여 AMPS와 CDMA가 서로 다른 주파수 대역폭내에서 운용되고 있다. 그러나, CDMA 사용자가 늘어남으로써 이미 AMPS를 위하여 할당된 주파수를 줄이고 CDMA 시스템에 이를 할당하고 있는 실정이다. 그로 인하여 AMPS 에 할당된 대역폭은 차츰 줄어들고 있다. 그러나 CDMA 이용자가 늘어나고 있는 반면에 AMPS 이용자도 같은 추세로 증가하고 있는현실에서 AMPS 의 대역폭으로는 증가하는 이용자의 수를 충족시킬수 없게 되었다. 이 논문에서는 현재 할당되어져 있는 AMPS 시스템의 대역폭 내에 CDMA시스템을 적용시켜 같은 대역폭내에서 동시에 같이 사용하였을 경우, AMPS 시스템에서의 순방향 링크 및 역방향 링크의 용량을 유도한다.
모바일 멀티미디어 시스템에서 클라이언트의 재생 버퍼 수준을 이용하여 통신망 대역폭을 동적으로 할당하는 기법이 본 논문에서 제시된다. 이 기법에서 비디오 요청을 서비스하기 위해 할당된 대역폭의 양은 요구한 클라이언트의 버퍼 수준에 따라 결정된다. 즉 클라이언트의 버퍼 수준이 일시적으로 낮아 지거나 높아지면 재생 상황을 개선하기 위한 목적으로 더 많은 대역폭 또는 더 적은 대역폭이 할당되는 것이다. 제시된 기법의 주 목적은 전송이 중단되는 프레임의 수를 최소화하여 비디오 재생 성능과 서비스 품질을 향상시키며 동시에 진행되는 모든 비디오 요청 작업을 공평하게 서비스하는 것이다. 제시된 기법의 성능은 시뮬레이션을 통하여 다른 정적 대역폭 할당 기법과 비교 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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