주문형 비디오 시스템에서 사용자 요청의 초기대기시간과 메모리 요구량을 줄이기 위해서는 각 사용자 요청에 할당되는 버퍼의 크기를 최소화하는 것이 필요하다. 이는 초기대기시간과 메모리 요구량이 사용자 요청에 할당되는 버퍼의 크기에 따라 지수적으로 증가하기 때문이다. 그러나 기존의 버퍼 할당 기법은 시스템이 완전 부하인 상태만을 고려하여 버퍼 크기를 결정하고 할당함으로써 필요이상의 큰 버퍼를 각 사용자 요청에 할당한다. 그래서 본 논문에서는 시스템의 실행시간 정보(runtime information)를 활용하여 버퍼크기를 결정하고 할당함으로써 불필요한 메모리 할당을 없애는 동적 버퍼 할당 기법을 제안한다. 동적 버퍼 할당 기법은 특정 버퍼 스케쥴링 방식에 의존된 것이 아니기 때문에 기존의 모든 버퍼 스케쥴링 방식에 적용이 가능하다. 본 논문에서는 성능 평가를 통해 동적 버퍼 할당 기법의 우수성을 보인다.
본 연구는 유연 생산 시스템에서 버퍼 할당 최적화 알고리즘을 제시한다. 기존의 연구들과는 달리 제안된 알고리즘은 시스템의 복잡성과 Combinatorial특성을 모두 다를 수 있다. 알고리즘은 시뮬레이션을 사용하여 시스템의 복잡성을 모델링하고 수정된 유전 알고리즘을 사용하여 Combinatorial특성을 다루며 버퍼를 최적으로 시스템에 할당하게 한다. 제안된 알고리즘은 첫 번째 제한된 버퍼가 있는 상황에서 시스템 Output을 최대화하는 목적함수를 사용하여 최적 버퍼할당을 찾아내는 것과, 두 번째 원하는 Output을 달성할 수 있는 최소의 총 버퍼 수와 할당을 찾아내는 두 가지 목적함수에 적용된다. 마지막으로 유연 생산 시스템의 성능을 결정짓는 다른 요소들과의 관계를 살펴보기 위해 무인 운반 시스템의 발주방식과 무인 운반차의 수 등을 변화시켜 실험을 수행하고 그 결과를 분석한다.
주문형 비디오 시스템에서 초기 대기시간과 메모리요구량의 최소화는 중요하다. 초기대기시간의 최소화는 빠른 응답시간의 서비스를 제공할 수 있게 하고 메모리 요구량의 최소화는 동일한 메로리량으로 더 많은 동시 사용자 용청을 서비스할수 있게 한다. 주문형 비디오 시스템에서는 사용자 요청에서 할달되는 버퍼 크기가 증가함에 따라 초기대기시간과 메모리 요구량이 증가하므로 사용자 요청에 할당되는 버퍼의 크키를 최소화해야한다. 그러나 기존의 정적 버퍼 할당 기법은 시스템이 완전 부하된 상태에 있다는 가정하에서 버퍼 크기를 결정하여 시스템이 불안정 부하인 경우에는 사용자 요청에서 필요 이상으로 큰 버퍼를 할당한다. 본 논문에서는 시스템의 완전 부하 상태 뿐만 아니라 불와전 부하 상태에서도 사용자 요청에게 최소 크기의 버퍼를 할당하는 동적 버퍼 할당 기법을 제안한다. 동적 버퍼 할당기법은 서비스 중인 사용자 요청 수와 이들 요청들을 서비스하는 동안에 도착하는 사용자 요청수에 기반하여 버퍼크기를 동적으로 결정한다. 또한 분석과 시뮬레이션을 통하여 동적 버퍼 할당 기법이 초기대기시간과 지원 가능한 동시 사용자 요청수에 있어서 정적 버퍼 할당 기법에 비해 크게 우수함을 보인다. 시뮬레이션 결과, 동적 버퍼 할당 기법이 정적 버퍼 할당 기법에 비해 평균 초기대기시간을 29%~65%줄이고, 다수의 디스크들로 구성된 시스템에서는 서비스한 평균 동시 사용자 요청수를 48%~67% 증가시킨것으로 나타났다. 이와같은 결과는 동적 버퍼 할당 기법이 주문형 비디오 시스템의성능과 용량을 크게 향상시킴을 보여주는것이다.
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.
최근 ITU-T에서는 고속 데이터 응용을 위해 새로운 ATC (ATM Transfer Capability)로 크래딧 기반의 흐름 제어를 사용하는 CT (Controlled Transfer) 서비스가 고려되고 있다. 본 논문에서는 크래딧 기반 흐름 제어에서 단점으로 지적되는 버퍼 요구량을 줄이기 위해 적용되고 있는 동적 버퍼 할당 방식들의 성능을 분석하고, 새로운 동적 버퍼 할당 방식을 제안하였다. 그리고, 시뮬레이션을 통하여 기존의 대표적인 동적 버퍼 할당 방식인 FCVC (Flow Controlled Virtual Channels)의 동적 할당 방식과 ZQFC (Zero Queueing Flow Control) 방식 및 제안된 방식의 성능을 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과 제안된 동적 버퍼 할당 방식은 망의 부하 정도에 따라 할당 버퍼량의 증감량을 조절하여 빠르게 망 상황의 변화에 대처하여 VC들 사이의 대역폭 사용의 공평성, 스위치의 큐 길이 및 링크 이용 효율면에서 우수한 성능을 보임을 알 수 있었다.
다중의 연속 미디어 데이타를 출력 마감시간(playout deadline)전에 검색 및 전송하여 자연스럽게 처리하기 위한 가장 효율적인 처리방안은 메모리 버퍼를 이용하는 것이다. 본 논문에서는 다중 스트림의 데이타 전송 요구 및 해제시의 버퍼 상태를 파악하여 버퍼를 동적으로 할당하고 물리작인 버퍼를 윈도우 크기의 논리버퍼로 분할하여 동적으로 관리하는 매핑관리자를 설계하여 버퍼이용률을 높일 수 있는 방안을 제시하였다. 또한, 서로 다른 소비율로 발생된 여분의 버퍼 공간을 활용할 수 있는 지능적인 선반입 기법과 마감시간을 고려한 전송 스케줄링 기법을 통해 실시간에 동기식으로 다중 미디어 스트림을 전송할 수 있는 동적 버퍼 관리 기법을 제안하였다. 마지막으로, 버퍼의 이용율을 높이기 위해 입출력 주기에 따라 버퍼 공간을 여러 스트림들이 파이프라이닝 방식으로 버퍼를 공유하는 기법과 잔여 버퍼공간의 할당 여부를 결정하기 위한 수락제어 기법을 적용하였다.
현대의 생산환경에서 널리 사용되고 있는 생산시스템의 형태는 FMS(Flexible Manufacturing System, 유연생산 시스템)로, FMS 는 다품종 소량생산과 생산성 향상이라는 두 가지 목표에 가장 적합한 형태라고 할 수 있다. 하지만 FMS에는 시스템의 효율을 저하시키는 blocking, starving, deadlock 등이 존재하며 이들의 영향을 줄이고자 재공재고의 일시적 저장공간인 버퍼를 설치하게 된다. 시스템내의 제약으로 인해 버퍼의 총 용량은 제한적이므로, 효율적인 버퍼관리는 시스템 성능 향상을 가능하게 할 수 있다. 본 연구에서는 FMS의 각 Workstation의 작업량을 고려한 버퍼 할당을 통해 시스템 효율 향상을 추구하고, 시뮬레이션 과정을 통해 검증해 보고자 한다.
본 논문에서는 대화형 GEO 위성 네트워크에서 패킷 손실량 기대값의 총합을 최소화하는 최적 버퍼 및 타임슬롯 할당 체계를 제시한다. 이를 위해 각 단말에서의 패킷 손실량 기대값을 분석하고, 최적 버퍼 및 타임슬롯 할당 방법을 구하기 위한 최적화 모형을 정형화하고, 정형화된 모형을 빠른 시간 내에 해결할 수 있는 방법을 제시한다. 실험을 통해 제시한 방법이 기존 방법에 비해 패킷 손실량 기대값의 총합을 의미 있게 감소시킴을 보인다.
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.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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