최근 데이터 센터의 성장이 급속화됨에 따라, 네트워크 내부에서 전송되는 플로우들의 성능을 향상시키는 방법에 많은 관심이 생겨나고 있다. 특히 데이터 센터 내부의 스위치에서 생겨나는 큐잉 지연을 줄이는 것이 중요한 문제로 떠올랐다. 본 논문에서는 인터넷에서 널리 사용되고 있는 TCP 알고리즘이 데이터 센터에서 사용되었을 때 가지게 되는 근본적인 문제점을 파악하고, 이를 바탕으로 데이터 센터에서 낮은 지연 시간을 유지할 수 있는 지연 시간과 속도에 기반한 혼잡 제어 알고리즘을 제안한다.
ATM은 다양한 종류의 실시간 및 비실시간 트래픽을 지원할 수 있도록 기존의 회선 교환망과 패킷 교환망의 장점을 수용하여 셀이라는 일정한 크기의 패킷을 비동기식 시분할 방식으로 전송하는 방식이다. 이와 같은 ATM은 STM가 달리 대역폭의 효율적인 할당이 가능하므로 기존의 망에서 다루고 있는 데이터 통신 서비스 외에도 고화질의 화상이나 동영상, 멀티미디어 트래픽 제어는 실시간 접속에 대한 서비스 품질(QoS)의 보장이 요구되므로 본 논문은 망내에서 트래픽 왜곡과 CBR/VBR 접속에 대한 트래픽의 일반적 패턴과 셀 큐잉 지연 범위를 획득하여 최악의 규잉 분석을 모델링할 수 있는 비트 스트림 트래픽 모델에 기반을 둔 트래픽 제어 기법이 비트 스트림 제어 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 정적 우선순위스케줄링과 FIFO 큐잉 스위치를 갖는 ATM 망에서 엄격한 실시간 통신 서비스를 제공할 수 있다.
현재 인터넷은 노력형 서비스(Best-effort service)만을 제공하며, 보장형 서비스(Guaranteed service)를 제공하지 못하는 한계를 가지고 있다. MPEG1, MPEG4, H.263과 같은 실시간 비디오 데이터를 효과적으로 제공하기 위해서는 보장형 서비스를 필요로 하며, 세션 관리, 호 허용 제어, 패킷 스케쥴링과 같은 여러 가지 기술들이 필요하다. 기존에 주로 사용되고 있는 FIFO(First-in First-out)에 의한 큐잉 정책으로는 대역폭, 지연 시간과 같은 네트워크 자원을 사용자에게 보장해 줄 수 없다. 따라서 CBQ(Class Based Queuing), WFQ(Weight Fair Queuing)아 같은 공평 큐잉 기법들에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 WFQ와 같은 공평 큐잉 기법을, 실시한 비디오 패킷 전송에 효과적으로 사용하기 위한 방법(AWF2Q+)을 제안하였다. FIFO, WFQ, AWF2Q+의 서비스 품질(PSNR)에 대한 비교, 분석을 통해 제안한 알고리즘이 실시간 비디오 서비스의 품질(PSNR)을 향상할 수 있다는 것을 보였다.
본 논문은 데이터 메모리 평면과 스위칭 평면을 분리하여 패킷 데이터의 저장과 메모리 주소 포인터의 스위칭이 병렬적으로 처리 가능하며 IP 패킷의 가변 길이 스위칭이 가능한 새로운 스위치 구조를 제안한다. 제안한 구조는 기존 VOQ방식의 복잡한 중재 알고리즘이 필요 없으며 출력 큐 방식의 스위치에서만 적용되고 있는 QoS를 입력 큐에서 고려한다. 성능분석 결과 제안한 구조는 기존의 공유 메모리 기반의 구조들에 비해 상대적으로 낮은 평균 지연 시간을 가지며 스위치의 크기가 증가하더라도 일정한 지연 시간을 보장함을 확인하였다.
이 논문은 데이터 큐잉 알고리즘과 의약품 빅데이터를 통해 약품 성분-성분 간의 정보와 질병-성분 간의 정보를 지원함으로써 의약품 다약제 복용 시 부작용이 발생 가능한 약물 정보를 사용자에게 제공하기 위한 시스템을 제안하고 구현한다. 또한, 의약품 성분에 더하여 복용이 금지된 의약품, 공급업체, 유통업체의 정보 등을 제공함으로써 의료 전문가뿐만 아니라 일반 사용자의 의약품 복용에 대한 불안감을 덜어줄 수 있다. 제공되는 대표적인 정보는 두 가지 약물 사이에서 일어나는 부작용, 특정 의약품의 주성분과 효능, 동일한 제약회사에서 제조된 의약품, 만성 질환 환자가 주의해야 할 약품 성분 정보이다. 앞으로, 희귀병 약이나 신약에 대한 정보를 수집하여 데이터를 업데이트하는 것이 필요하다.
최근 IEEE 802.15.6 을 중심으로 표준화가 진행중인 WBAN (Wireless Body Area Network) 은 인체 내부 혹은 인체로부터 3 미터 이내의 주변에서 일어나는 근거리 무선통신을 목적으로 하는 네트워크이다. 근거리 무선네트워크에서 효과적인 QoS 조절기법과 오디오 및 비디오 데이터를 한정된 대역폭에서의 효율적인 관리는 사용자 뿐 아니라, 통신네트워크의 부하측면에서도 중요한 요소이다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.6 고속 WBAN 표준에서, 한정된 데이터에 대해 수퍼프레임의 조정을 통해 효율적인 대역관리를 해주는 동적 할당 알고리즘과 가중치 공평 큐잉(WFQ:Weighted Fair Queueing) 알고리즘을 제안한다. 이것은 Quality of Service (QoS)를 기준으로 한 큐잉 알고리즘을 바탕으로 QoS의 질적인 요소에 대해 robust한 성능을 나타내며 공평성을 유지하고 시스템 성능을 최대화하는 효율적인 알고리즘이다. 제안한 알고리즘에 대한 성능평가 결과, 동적 할당을 적용한 경우 전송대역폭은 최대 5배가 확장되었으며, 가중치 공평큐잉을 적용한 경우 throughput은 최대 24.3%가 개선되고, delay bound 문제가 해결됨을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 채널 결합 기법을 고려하여 DOCSIS 3.0 망에서 상향스트림 스케줄러를 설계하고 스케줄링 알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서 제안하는 스케줄러는 Bonding Process Module, QoS Service Classifier, Upstream Scheduler, Framing Module 등으로 구성된다. 결합 채널에 대한 대역을 할당하기 위해 균등요구대역 할당알고리즘, 현재 요구대역할당을 고려한 요구대역 할당알고리즘, 이전 MAP의 대역 할당 정보를 고려한 요구대역 할당알고리즘을 제안하였다. 제안한 스케줄러 및 스케줄링 알고리즘의 성능을 비교평가하기 위해 OPNET 기반의 DOCSIS 3.0 시뮬레이션 모델을 개발하고, 시뮬레이션을 수행하였다. 성능평가 결과 CM에서 큐잉 지연과 CMTS에서 데이터 수신량 관점에서 균등요구할당 알고리즘이 우수한 성능을 나타냄을 확인할 수 있었다.
WRR 기법은 대역을 보장해야 하는 스케줄링 기법으로 개발되었다. 최근에는 무선 통신 네트워크에서 다양한 대역이나 지연과 같은 차등화 된 서비스들을 제공 할 수 있도록 각 큐에 다른 가중치를 지정함으로써 여러 큐들을 직접적으로 관리할 수 있도록 하였다. 또한, WRR 알고리즘은 DBSW 구조에 의해 효율적으로 구현할 수 있다. 본 논문은 WRR 구현의 대표적인 방법인 DBSW 구조의 수학적 분석을 수행하고 분석결과와 시뮬레이션 결과를 비교 분석한다. 분석 데이터와 시뮬레이션 데이터는 수학적 분석이 타당하게 전개되었음을 입증하는 성능 결과를 보여주고 있다.
최근에 정보네트워크 사용자의 급증에 따라 DDS(Distributed Database System)는 VAN(Value Added Network)상에서 구현되었다. DDS는 지역적으로 분산된 작업환경에서 중앙집중식 데이터베이스 구축보다 여러 측면에서 장점이 있으나 불합리한 설계는 컴퓨터 및 네트워크 자원의 비효율적 사용에 의한 비용의 증가와 데이터 유지를 위한 복잡도의 증가를 야기한다. DDS 설계시 각 사이트에서 적절한 컴퓨터를 선택하는 문제와 단편화된 데이터를 적절한 사이트에 할당하는 문제가 중요하다. VAN 상에서 컴퓨터 선택과 데이터 파일의 할당은 응답대기시간(waited response time)과 투자비용(investment cost)의 상관관계를 반드시 고려하여 결정되어야 하므로, 본 논문에서는 각 컴퓨터와 파일의 할당의 영향에 따라 두 목적함수의 상관관계를 고려한다. 특히, 응답대기 시간에 대한 보다 실제적인 평가를 위해 M/M/1 큐잉 시스템을 기초로 하여 설계한다. 제안된 설계모델은 경험적 탐색법 중의 하나인 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm)의 적용을 통해 효율적인 해의 탐색을 시도하고 제안된 수학적 모델과 알고리즘의 성능 검토를 위해 모의실험 및 결과분석을 한다.
WBAN은 사람이 착용하는 옷이나 인체 내부 혹은 외부에 있는 여러 장치들을 상호 연결하여 통신할 수 있는 근거리 무선통신 기술이다. WBAN은 기술 적용 분야에 따라 의료용과 비의료용으로 구분할 수 있으며, 주기적인 특성을 가진 의료용 데이터의 경우 GTS 방식을 사용해서 데이터를 전송하여 QoS를 보장한다. 본 논문에서는 WBAN 슈퍼프레임 구조에서 GTS 방식으로 데이터를 전송시 부족한 GTS 타임 슬롯을 해결하는 알고리즘을 제안한다. 코디네이터는 디바이스의 데이터 전송률에 따라 GTS 타임 슬롯을 가변적으로 할당하며, GTS의 개수가 부족하면 GTS 타임 슬롯을 공유하여 사용하도록 할당한다. 제안한 기법의 성능평가를 위해 지연한도와 처리량을 비교하였다. 즉, WBAN 환경에 적합한 WFQ(Weighted Fair Queuing) 스케줄링을 적용하여 상이한 데이터 전송률을 지원하면서 GTS를 할당하는 방법을 제안하였고, 라운드로빈(Round Robin) 스케줄링 방법과 비교하여 처리량은 증가하면서 최대 지연이 감소함을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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