멀티미디어 시스템에서 여러 가지 캐슁 기법들이 제안되어 왔다. 기존의 기법들은 캐쉬 적중률을 높이는 데에 초점을 맞추고 있는 반면, 캐슁 효과에 의해 절약된 디스크 대역을 활용하는 방법을 제시하고 있지는 않다. 멀티미디어 시스템에서는 서비스의 질을 보장하면서 동시에 얼마나 많은 사용자를 서비스할 수 있는 지가 시스템의 성능을 나타내는 가장 중요한 척도이다. 이 점에 착안해 캐슁의 장점을 살리면서 보장형 서비스를 제공하는 PSIC(Preemptive but Safe Interval Caching) 기법이 제안되었지만, 이 기법은 캐쉬 크기를 고정시킴으로써 시스템 환경의 변화에 대처할 수 없다는 문제를 가지고 있다. 본 논문에서, 우리는 보장형 서비스를 제공하면서 캐슁을 위해 메모리 버퍼를 동적으로 관리함으로써 접근 성향에 상관없이 시스템의 성능을 극대화시킬 수 있는 DIC(Dynamic Interval Caching) 기법을 제안한다. 그리고, PSIC 기법과의 실험적 비교를 통해, DIC가 캐쉬를 최적으로 할당한다는 것을 보였다.
VOD 시스템의 구성에 있어 핵심 요소라 할 수 있는 VOD 서버는 대용량의 멀티미디어 정보를 저장ㆍ관리하며 여러 가입자가 동시에 요구하는 멀티미디어 서비스를 연속적으로 처리하기 위한 대용량 데이터의 실시간 처리 능력을 갖는 컴퓨터 구조를 필요로 한다. 이때 VOD 서버는 가능한 많은 사용자들에게 동시에 실시간 서비스를 지원하기 위해서 정교한 디스크 스케줄링과 데이터 배치기법이 필요하며, 본 논문에서는 이러한 기법들에서 큰 문제점인 초기 대기시간을 감소시키기 위한 방법으로 동적 스트림 합병 기법을 제안한다. 제안된 기법은 VOD 서버에서 비디오 서비스의 경우 약간의 QoS 변화가 서비스의 질에 큰 영향을 미치지 않는 점을 이용하여 디스크 상의 데이터 배치 기법과 스케줄링 방법은 기존 방법과 동일하게 하면서, 서비스 요청의 도착시간을 기준으로 일정 시간 내에 들어오는 새로운 서비스에 대하여 재생 속도를 약간 증가시켜 이전의 서비스와 합병시킴으로써 적은 양의 버퍼만으로 초기 대기시간 줄이고 주어진 디스크 능력 하에서 최대한의 사용자를 수용할 수 있도록 한다. 본 논문은 제안된 기법의 성능을 수식과 시뮬레이션을 통하여 분석하며, 그 결과 제안된 기법이 기존의 방법에 비하여 초기 대기시간이 감소됨을 나타내며, 또한 동일한 조건하에서 수용 가능한 사용자 수가 증가되어 성능이 향상됨을 보인다.
최근 다수의 외부 장치를 제어하는 시스템에서는 빈번하게 변하는 신호의 이력을 자동적으로 관리하는 기법이 요구된다. 그 신호들은 스트림 데이터로서 다양한 종류, 짧은 보고 주기, 비동기적인 보고시간을 가진다. 또한 처리시스템은 스트림 데이터에 대해 높은 신뢰성과 실시간 처리를 필요로 한다. 그리고 스트림 데이터에 대한 질의는 최신의 값을 검색하는 현재 질의, 과거 특정시점의 값을 검색하는 스냅샷 질의, 과거부터 현재까지의 값들을 검색하는 슬라이딩 윈도우 질의 등이 있다. 이 논문에서는 소규모 운영체제에서 파일 구조화된 데이터베이스를 이용하여 스트림 데이터들을 효율적으로 저장하고 관리하는 기법을 제안하고자한다. 그리고 스트림 데이터에 대한 슬라이딩 윈도우 질의를 포함한 다양한 질의를 수용하는 질의 모델을 제안한다. 파일 기반 데이터 베이스는 QNX의 적은 저장장치, 낮은 계산 능력을 감안하여 델타버전과 공유메모리 버퍼링 등의 방법을 도입한다.
본 논문은 ATM 네트워크에서 예측하기 힘든 트래픽 특성을 갖는 VBR 및 ABR 서비스를 효과적으로 관리하여 서비스 품빌을 지원할 수 있는 실시간 통합트랙픽 관리(RITM : real-time integrated traffic management) 기법을 제안한다. RITM 기법은 독특한 ATM 셀 제어 블록을 운용하여 버스트 특성을 갖는 트래픽을 실시간으로감시하여 셀 도착 율의측정 시 소요되는 지연 시간을 최소화하고 기존의 연결들의 서비스 품질에 영향을 미치지않도록 여분의 네트워크 자원을 동적으로 재 할당하도록 한다 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 제안한 RITM 기법이 입력 트래픽을 정확히 감시하고 네트워크 자원을 효율적으로 관리함을 보였으며 이는 주어진 네트워크 상황에서 수용가능한 최적의 사용자 연결수를 결정할수 있음을 증명한다 마지막으로 이 연결 값이 가격 대비 성능을 최대화할 수 있는 버퍼 설계 및 네트워크 혼잡 상태를 방지하는 임계치로 사용될 수 있음을 보였다.
기존의 인터넷 서비스는 대부분 데이터 전송과 같은 최선형 서비스로 지원 되었고 전송 지연 및 패킷 손실이 허용되었지만 최근 인터넷 전화, 인터넷 방송등과 같은 인터넷 멀티미디어 서비스들은 실시간 처리 및 높은 대역폭을 요구하고 있다. 이를 위해 IETF (Internet Engineering Task Force)에서도 인터넷 상에서 TP QoS를 제공하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있는데 그 중 버퍼 관리 메커니즘으로RED(Random Early Detection) 알고리즘과 같은 능동적인 버퍼 관리 기법을 제시하였다. 그러나 이는 평균 버퍼 길이를 이용한 한계와 불공정성 등에 대한 문제를 가지고 있고 이러한 문제를 해결하기 위한 RED를 변형한 여러 가지 방법들이 제시되고 있으나 다양한 인터넷 사용자 QoS 요구 사항을 충족시키는데 어려움이 있다. 이에 따라, 본 논문에서는 사용자들의 다양한 QoS를 요구하는 인터넷 멀티미디어 서비스를 지원하기 위한 QoS 적응형 AQM (active Queue Management) 알고리즘을 제안하고 ns-2를 이용한 시뮬레이션을 통해 성능 분석을 제시하였다.
본 논문에서는 이동 단말기 중 하나인 Windows CE 기반 PDA를 위한 적응적 멀티미디어 스트림 처리기를 설계 및 구현하였다. 제한된 시스템 환경을 갖고 있는 PDA 상에서 멀티미디어 데이터를 실시간으로 전송 및 저장할 때 생기는 메모리 문제를 효율적으로 해결하기 위하여 적응적 버퍼 관리 기법을 사용하였다. 단말기에 적합한 형태로 멀티미디어 데티터를 변환하여 전송하기 위하여 필터를 사용하였고, 필터 파이프라인을 구성하였다. 또한 다양한 형태의 미디움과 필터의 입출력을 일관성 있게 처리하기 위해서 DLM(Dynamic Linking Module) 구조를 사용하였다.
본 논문에서는 새로운 미디어 관리 및 전송 운용에 적합한 네트워크 형태인 Hybrid CDN/P2P 아키텍처 기반 하에서 전송 지연과 패킷 손실을 최소화하는 동시에 안정적인 망 운용 정책을 제안한다. 또한 실시간으로 대용량, 고품질의 미디어를 효과적으로 전송하고 네트워크 품질을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 전송 스케줄링과 사용자의 요구 패턴을 기반으로 한 끊김 없는 데이터 전송 그리고 이를 통한 트래픽 및 로드를 관리하는 방법을 함께 제안한다. 제안하는 영상 전송기법의 효율성 및 적용 적합도를 검증하기 위해 수행된 실험결과에 따라 제안하는 방법이 기존에 제안된 방법에 비해 비교적 좋은 성능 평가가 이루어졌음을 확인하였다. 이는 프록시 서버 간의 협력적 운용 방법을 통해 보유 데이터 정보를 상호 공유하고 이를 통해 각 노드가 원하는 데이터를 전송받도록 하는 동시에 실행 버퍼 전송 기법을 통해 데이터 전송 과정에서 전달된 데이터의 재사용성을 높이고 있기 때문이다.
DDS(Data Distribution Service)는 유연성, 확장성, 실시간 통신 환경을 지원하는 통신 미들웨어이다. 본 논문에서는 DDS 미들웨어의 성능을 향상시키기 위한 방법들을 제안한다. DDS 미들웨어 내부 동작과 관련된 세부 이벤트를 정의하고, 이벤트 구동형 구조에 적용하기 위해 하나의 DDS 메시지를 의미 있는 서브메시지 단위로 분해함으로써 처리 복잡도를 낮출 수 있다. 제안하는 히스토리캐시 관리 기법은 DDS의 특성 상 상태접근과 임의접근이 빈번하게 발생한다는 사실을 이용한다. 제안한 방법들을 본 연구팀이 개발한 EchoDDS에 적용하여 성능을 향상시켰다.
IEEE1394는 디지털 캠코더, 디지털 TV, 퍼스널 컴퓨터를 포함한 가정내의 디지털 네트웍을 구성하기 위한 대표적인 인터페이스이다. 최근 IEEE1394는 기존의 멀티미디어 데이터를 지원하는 장비의 인터페이스에서 벗어나 실시간성이 요구되는 제어 시스템에 적용이 되고 있으며 더불어 IICP(Instrument and Industrial Control Protocol)의 제정등 응용분야가 점차 확대되고 있다. 또한 홈 네트웍에서 제어 네트웍과 데이터 네트웍의 연동을 위해 기반 망으로 사용됨으로써 제어 네트웍에서 요구되는 실시간성의 보장이 IEEE1394에서도 요구되고 있다. 이 논문에서는 홈 네트윅에서 IEEE1374의 실시간성 보장을 위해 이벤트 채널 모델을 사용한 서비스의 우선순위에 따른 처리기법과 1394 디바이스 드라이버 레벨에서의 우선순위 보장을 위한 구조를 제안한다. 서비스의 우선순위에 따른 실시간성 보장기법은 서비스 이벤트의 우선순위에 따라 이벤트 채널을 통해 높은 우선순위 서비스의 예측가능성을 보장하며, 디바이스 드라이버 레벨에서는 우선순위 큐를 이용한 패킷의 전송과 등시성 전송을 위한 효율적인 버퍼관리 기법을 제공한다. 이러한 구조는 향후 IEEE1374기반의 홈 네트웍 미들웨어 뿐만이 아니라 실시간 응용이 요구되는 다양한 어플리케이션과 서비스 등에 사용될 수 있을 것으로 보인다.
플래시 메모리는 초소형 전자기기부터 미디어 서버에 이르기까지 현대의 다양한 시스템에서 스토리지로 활용되고 있다. 플래시 메모리의 쓰기 증폭 (Write Amplification)은 가비지 컬렉션에서 발생하는 것으로 불규칙적인 성능의 주요 원인으로 지적되고 있다. 갑작스러운 속도지연은 실시간성 미디어를 위한 스토리지 시스템에서 치명적인 단점이 될 수 있다. 본 논문은 비휘발성램을 플래시 메모리 스토리지의 버퍼캐시로 사용하고 두 계층 간의 협동적 데이터 관리를 통해 플래시 메모리의 쓰깆 WAF를 절감하는 기법에 대해 제안한다. 비휘발성램에 캐쉬된 데이터는 플래시 메모리에서 가비지 컬렉션 수행 시 복사하지 않도록 한다. 이것은 복사되는 페이지의 수를 감소시켜 스토리지의 성능 및 내구성을 향상시킨다. 제안된 기법은 ssdsim 시뮬레이터에 구현되었으며 WAF와 응답시간의 표준편차를 각각 51.4%와 35.4% 개선할 수 있음을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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