모바일 환경의 비디오 스트리밍에서 클라이언트들은 작업 부하의 차이가 큰 비디오를 요청할 수 있기 때문에 적응성은 중요한 문제이다. 본 논문에서는 모바일 또는 무선 통신망에서 MPEG-4 비디오 스트림을 효율적으로 전송하기 위해 제한된 대역폭을 스케쥴링하는 기법이 제시된다. 수락 제어 단계에서는 요청된 각 비디오 대역폭이 평균 대역폭 요건에 따라 할당된다. 실제 스케쥴링 단계에서는 클라이언트들의 재생 상황에 더욱 적합한 스케쥴링이 수행될 수 있도록 하기 위해 클라이언트의 버퍼 수준에 따라 대역폭이 동적으로 할당된다. 제시된 RTA(Real-Time Adaptive) 스케쥴링 프로토콜에서는 버퍼 수준이 낮은 클라이언트에게 일시적으로 더 많은 대역폭이 할당될 수 있다. 버퍼 수준에 기반한 스케쥴링 정책을 사용하는 RTA 프로토콜은 일시적인 과부하 영향을 최소화하는 한편 재생시 실시간적 성능을 최대화할 수 있다. RTA 프로토콜의 성능은 다양한 실험을 통하여 측정되었으며 BSBA(Buffer Sensitive Bandwidth Allocation) 프로토콜과 비교한 결과 RTA 프로토콜이 더 많은 수의 프레임들을 전송함으로써 우수한 성능을 가지는 것으로 분석되었다.
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.
2014년 세월호 침몰사고 발생 이후로 한국 정부는 LTE를 기반으로 한 재난안전통신망 구축을 추진하기 시작했다. 현재 구축비용과 망 구축에 걸리는 시간의 소요로 인해 상용망 활용이 중요시 되고 있다. 그러나 상용망을 사용할 경우 재난이 발생하면 일반인 사용자의 통화가 폭주하여 통신장애의 가능성을 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 재난안전통신망이 상용망 활용 시 통화폭주로 인해 통신 장애가 발생할 때, 재난상황의 특성을 고려한 우선순위를 이용하여 대역폭을 할당해 더 좋은 품질의 서비스를 제공하는 방법을 제안하였다. 최고 효율을 얻기 위해 Fractional Knapsack Problem으로 문제를 정의한 후 Greedy algorithm을 통해 대역폭을 할당하는 방법을 제안하였다. 또한 성능 평가를 위해 제안하는 방법과 계급 우선 할당 방법, 균등 할당 방법을 비교하여 성능을 검증하였다. 할당된 사용자들의 Value의 합, 손실된 트래픽량을 비교했을 때 제안한 방법의 성능이 더 좋은 것을 확인 할 수 있었다.
오늘날 수많은 인터넷 서비스 제공자를 통한 웹 사이트들의 등장과 ICT(Information and Communication Technology) 활용교육 등 선진화된 교육방법의 도입에 따라 인터넷 트래픽이 급격히 증가하고 있다. 이러한 현실 속에서 학교 현장에서는 사용중인 인터넷 대역폭 증가를 요구하고 있으나 정부의 예산 부족 및 기술적인 문제로 인하여 빠른 시일에 해결하기에는 어려운 상황이다. 이러한 상황 속에서 본 연구에서는 현재의 대역폭을 가지고 인터넷 운영의 효율화를 높일 수 있는 방안을 제안하였다. 이를 위해 현재 학교에서 사용 중인 인터넷 이용 현황을 분석하였으며, 분석된 결과를 가지고 기존의 일반적인 방법론과의 다른 관점인 유형별 인터넷 대역폭 분배 모형을 개발하였다. 향후 학교에서 요구되는 대역폭 증가를 예측하는데 활용할 수 있으며, 교육청의 학교 적정 대역폭 할당 및 학교 통신비 예산 절감 효과를 제공할 수 있을 것이다. 또한 미래 지향적인 통신망 정책 수립 시 참조 모델로 활용할 수 있을 것이다.
현재의 인터넷 망을 이용하여 음성, 화상 정보를 실시간으로 이용하고자 하는 다양한 응용이 시도되고 있다. 차세대 통신으로 주목 받고 있는 IMT-2000에서도 기존의 회선 교환망 대신 인터넷 망을 이용함으로써 경제성, 관리의 편의성, 새로운 서비스의 창출이 가능한 등의 이점이 있다. 인터넷 망이 최선의 노력(best effort)만을 제공하기 때문에 발생되는 신뢰성과 지연의 문제는 이미 많은 연구가 있어왔고 현재 어느 정도의 서비스 품질을 획득하여 VoIP(Voice Over Internet Protocol)와 같은 서비스가 실제로 이용되고 있다. 그러나 무선 통신의 경우는 이에 더하여 무선 구간에서의 자원 할당의 문제가 남아 있다. 본 연구에서는 코어 망으로 인터넷 프로토콜을 사용하는 차세대 All-IP 망에서, 무선 이동단말 간의 멀티미디어 서비스가 가능하도록 효율적인 주파수 할당을 지원하는 QoS 관리자를 설계하였다. 제안한 QoS(Quality Of Service)관리자는 요구 대역폭이 다른 멀티미디어 호 요청에 대해 융통성 있는 주파수 할당이 가능하도록 대국의 QoS 관리자와의 협상을 통해 제한된 범위 내에서 서비스 품질을 조절하여 보다 많은 호 연결 요청이 성공할 수 있도록 한다.
최근 인터넷에서는 인터넷 방송, 화상 회의, VoIP 등 QoS 보장을 요구하는 새로운 응용 서비스들의 출현과 함께 IP QoS의 문제는 인터넷에서 가장 주요한 과제 중 하나로 등장하고 있다. 이러한 QoS의 적용은 가장 상용화 되어 있는 이더넷 망에서도 마찬가지로 적용되어야 하는 문제이다. 또한 사용자들은 SLA(Sonics Level Agreement)내에서 최선의 QoS 요구하게 되었다. QoS 보장을 위해 기존에는 통합 서비스(Integrated Service)나 차별화 서비스(Differentiated Service) 방식만을 사용하였으나 실제 적용하는데 구현상의 여러 문제점이 발견되었고, 대역폭 할당 방식에 있어서도 토큰 버킷(Token Bucket)과 같은 복잡한 방식을 사용하였다. 본 논문에서는 간단하면서 적용하기 쉬운 QoS 보장을 위한 멀티큐에서의 속도 계산(Rate Calculation)방식을 제안하며 OPNET을 통해 제안된 방식을 검증하도록 한다.
오늘날 네트워크의 대역특이 커지고 동시에 실시간 처리를 요하는 다양한 멀티미디어 애플리케이션들이 생성되고 있다. 그러나 문제는 고속 LAN 환경에서 많은 사용자들이 멀티미디어 애플리케이션들을 비롯한 다양한 네트워크 서비스들을 사용하고 있지만, WAN 환경으로의 선로로 전송하는데 있어서의 차별화가 없다는 것이다 따라서 경성 실시간(hard real time) 처리를 요하는 멀티미디어 데이터 들의 시간 제한을 지켜줄 수 없고, 비교적 지연시간의 제약을 받지 않는 HTML, FTP, e-Mail, 등의 연성 실시간(soft real time) 처리를 요하는 애플리케이션들에 대해 불필요한 대역폭 낭비를 일으킨다. 이러한 문제를 최소화하기 위해 본 논문에서는 엔터프라이즈 네트워크 등과 같은 고속 네트워크 망을 사용하는 환경에서 다양한 멀티미디어 데이터 패킷들을 고정적으로 할당된 대역폭에 따라 우선적으로 서비스되도록 하여 지연시간 제한을 최대한 보장해 주기 위한 리눅스 상에서 구현된 QoServer 개발 기술을 소개한다.
주문형 비디오 시스템의 비용과 성능에 실제 영향을 미칠 수 있는 주요 설계 문제로서 실시간 디스크 스케쥴링, 버퍼 관리, 프리페칭, 영화 할당, 그리고 장치 대역폭 감소 등이 있다. 여기서 영화 할당은 영화 사본의 개수를 결정하고, 그리고 서버들에게 영화 사본들이 배치될 위치를 결정한다. 본 논문에서는, 인기도를 고려해서 영화 사본들이 디스크에 배치될 때 topic 별로 분리해서 각각의 topic 들을 서로 다른 서버에 배치시키는 알고리즘을 제안한다. 그리고 본 논문에서는 각 서버에 한 개의 영화를 저장할 수 있는 버퍼를 두어 가장 인기있는 비디오만 버퍼를 사용하는 버퍼관리 알고리즘을 제안한다.
전이중 무선 통신 시스템은 반이중 통신 시스템에 비해 향상된 대역폭 효율을 얻을 수 있다. 전이중 방식의 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서는 단말 간 간섭에 의한 성능 열화 문제가 발생한다. 본 논문에서는 단말 간 간섭 채널의 통계적 정보만을 이용하여 시스템의 대역폭 효율을 최대화하는 하향 링크 전력 할당 기법을 제안한다.
OFDMA (orthogonal frequency division multiple access) 시스템은 주파수 선택적 페이딩 문제를 효율적으로 해결하며 최적의 부반송파 및 송신 전력을 할당함으로써 보다 향상된 성능을 얻는다. Two-way 릴레이는 양방향 통신을 통해 기존의 반이중 릴레이보다 향상된 주파수 효율을 제공한다. WiBro와 같은 레거시 OFDMA 시스템에 two-way DF (decode-and-forward) 릴레이를 적용 시 파일롯 재배치 문제와 자가 간섭으로 인한 채널 추정 및 수신 신호 복호가 어려운 문제가 발생한다. 본 논문에서는 WiBro와 같은 레거시 OFDMA 시스템에 적합한 two-way DF 릴레이 자원 할당 기법을 제안한다. 제안된 기법은 릴레이와 연결된 노드를 기지국과 직접 통신하는 노드로 간주하여 부반송파를 할당한다. 그리고 다른 노드가 사용하지 않는 부반송파를 중첩 할당함으로써 직교 할당으로 발생하는 대역폭 손실을 보완한다. 전산모의실험을 통해 제안된 자원 할당 기법의 성능 향상을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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