최선형 서비스(best effort service) 방식의 현재 인터넷은 실시간 응용의 출현과 보다 나은 서비스를 기대하는 사용자들에 의해 많은 변화가 요구되고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해서 새로운 프로토콜, 트래픽 제어 및 QoS 라우팅 등에 관한 연구가 진행되고 있으며, 최근 트래픽 제어를 통해 서로 다른 수준의 서비스를 제공하는 차별화 서비스(differentiated service)모델에 관하여 많은 연구가 진행중이다. 두 가지 우선 순위를 바탕으로 사용자에게 어느 정도 예측 가능한 대역폭을 제공하는 RIO 모델은 차별화 서비스의 대표적인 모델이다. 하지만 RIO 모델에서 제공하는 대역 분배 방식은 네트워크 용량이 충분치 못한 상황에서는 서비스 차별화가 이뤄지지 않으며, 잉여 대역폭의 적절한 분배가 이뤄지지 않는다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통하여 네트워크 상황에 따른 RIO모델의 대역 분배 성능을 분석하였으며, 이를 개선하여 보다 효과적인 서비스 차별화가 이뤄지도록 하였다.
본 논문에서는 해상무선통신환경에서 선박의 위치에 따라 속해있는 네크워크 운영자들 간의 장기간(long-term)의 우선순위(priority) 및 서비스 클래스간의 우선순위 등을 고려한 동적스펙트럼할당(DSA: Dynamic Spectrum Allocation) 알고리즘을 제안한다. 제안한 DSA 알고리즘은 네트워크 운영자간의 각기 다른 서비스 클래스의 트래픽 패턴에 대해서 동적으로 스펙트럼을 공유하고 할당하여, 기존의 고정 스펙트럼 할당방식에 비해 사용자들에게 요구하는 스펙트럼 대역폭을 충분히 제공할 수 있어 서비스 만족율을 향상시킴을 보였다. 따라서 제안한 알고리즘은 해상무선통신환경에서도 스펙트럼 공유와 동적 할당을 통한 운영이 가능함을 보여 육상의 유휴 스펙트럼 자원을 활용할 수 있음을 제시하였다.
CFR 서비스는 가장 최근에 제안된 ATM 서비스 범주의 하나이다. GFR 서비스는 ATM 네트워크에서 TCP/IP 트래픽을 효율적으로 지원하기 위해 ATM 포럼에 의해 최근 제안되었다. GFR 스위치 구현시, 효율적인 스케줄링 알고리즘은 최소 전송율 보장과 공평성 향상이 중요하다. 본 논문에서는 GFR 서비스를 위한 새로운 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 제안된 스케줄링 알고리즘은 VC에 우선 순위를 제공한다. 버퍼에 태깅이 안된 셀 수가 적은 VC에 높은 우선 순위를 두어 낮은 우선 순위의 VC보다 우선적으로 서비스를 제공하여 VC의 MCR을 보장하고 공평성을 향상한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 TCP 수율과 공평성 지표에서 기존 스케줄링 방식보다 성능이 우수함을 보여주었다.
Diffserv Network의 혼잡 상태에서도 최소 전송속도를 보장하는 AF(Assured Forwarding)은 AF1부터 AF4에 이르기까지 다양한 Class 형태로 존재한다. Core Router나 Edge Router에서 패킷을 Drop 해야 한다면, 처음으로 DE(Default Forwarding) 방식의 패킷이 Drop되고, 피 다음으로 AE4, AF3, AF2, AF1의 등급을 가진 패킷들이 Drop 된다. 이러한 AF 패킷의 전송에서 A Network는 AF1, AE2, AF3, AF4의 순서로 패킷의 우선 순위를 두고, B Network는 그 반대인 AF4, AF3, AF2, AF1의 순서로 패킷의 우선 순위를 둔다면, A Network에서 최고의 품질을 제공받는 AF1 패킷이 B Network로 넘어가면서 가장 낮은 우선 순위의 서비스 품질을 제공받게 되어, B Network에서 패킷 드롭의 상황이 발생하게 되어 가장 먼저 드롭이 일어나게 된다. 이러한 결과는 반대로 B Network에서 A Network로 패킷을 보내는 과정에서도 발생한다. 본 논문은 이러한 AF Class의 패킷을 다른 정책을 가지는 네트워크로 전송할 때 AF 패킷 등급의 손실을 최소화하는 방안을 제시한다.
Wireless Body Area Network (WBAN)은 인체 주변 3~5m 이내의 영역에서 의료 및 비의료 장치들로 구성된 네트워크이다. 다양한 서비스를 제공해야 하는 WBAN은 저전력, 다양한 전송률, 데이터 우선순위 등의 요구사항들을 만족시켜야 한다. 특히, 생체 정보 모니터링을 위한 노드들은 배터리 교체가 어렵고 따라서 한정된 배터리로 동작해야 하기 때문에 에너지 효율과 전송 효율이 중요하다. 본 논문에서는 에너지 효율적인 전송을 위하여 노드의 전송해야 하는 데이터양에 따른 전송주기 조절 알고리즘을 제안한다. 또한 데이터 우선순위에 따른 전송보장을 위하여 에너지검출 구간을 추가하여 우선순위를 보장할 수 있는 구조를 제안하며, 서로 다른 전송주기를 갖는 같은 우선순위 기반 데이터 전송에서 충돌을 줄이기 위하여 전송에 실패한 노드의 우선순위를 높여줌으로써 충돌을 줄일 수 있는 방법을 제안한다. 제안하는 알고리즘의 성능 비교를 위하여 IEEE 802.15.6 표준 Slotted Aloha 전송 방식과 비교한 결과 충돌 회피율의 상승으로 최대 채널 효율이 높아지고, 에너지 소모량이 적어지는 것을 확인하였다.
최근 통신사업자들은 통신설비의 효율화 및 새로운 수익창출을 위해 하나의 공통된 IP 네트워크에서 기존의 초고속인터넷서비스에 음성서비스와 비디오서비스를 동시에 서비스하는 Triple Play Service를 제공하기 시작했다. 본 연구에서는 최근 이러한 통신서비스의 변화를 고려해 IP 네트워크에서 TPS 제공을 위한 가입자망의 대역설계 방법에 대해 몇 가지 대안을 제시하고, 제시하는 각 방법의 특성을 수치실험을 통해 비교 분석하여 가입자망의 실용적인 설계방안을 제시한다. 이를 위해 우선 연결레벨에서 초고속인터넷서비스와 프리미엄서비스를 위한 대역설계 방법을 제시하고, 두 서비스가 대역을 공유하는 TPS 환경에서 각 서비스의 서비스 품질을 보장하기 위해 가입자 수용장치의 대역을 논리적으로 분리하여 대역을 설계하는 방법을 제안한다. 그리고 제안된 방법을 바탕으로 ns-2를 이용해 가입자의 규모에 따른 설계대역량을 제시한다. 또한 프리미엄서비스의 서비스 품질을 보장하기 위해 앞서 산출한 연결레벨의 설계대역량을 이용해 패킷레벨에서 DiffServ 기반의 엄격한 우선순위스케줄링 방식을 통한 차별화된 서비스 제공방안을 가정해 기존의 FIFO 방식과 성능실험을 통해 비교 분석한다.
무선랜을 통해서 대용량 파일, 비디오, 멀티미디어 정보들을 전송해야 함에 따라 quality of service(QoS)를 중요시 하는 응용 프로그램이 많아지므로 무선랜 네트워크에서의 충돌을 해결하기 위한 방법에 대해 연구가 필요하다. CSMA/CD의 충돌 검출 방식을 무선상황에 도입한 distributed MAC 프로토콜인 CSMA/CR[1]에서는 접속 단말 간 공평성은 보장하지만 서비스의 질(QoS)은 고려하지 않았다. 본 논문에서는 포화상태인 fully-connected single hop 네트워크 환경에서 CSMA/CR 프로토콜의 실용화를 위한 충돌 보상 방법을 제안한다. 기존의 CSMA/CR프로토콜은 단말 간 공평성만을 고려하여 CR Slot을 랜덤하게 선택하지만, 본 논문에서는 충돌을 경험한 단말에게는 우선순위를 주어 충돌 보상을 제공하기 위해 CR Slot의 앞쪽 번호를 부여한다. 충돌이 발생한 경우 jam 신호를 전송한 후 채널 우선 사용권을 가지게 되어 성공적인 전송을 보장받을 확률이 높아져 단말 간 우선순위를 보장하고 전송 효율을 높일 수 있다. 본 논문에서 제안하는 방법은 하드웨어 비용의 추가 없이 간단하게 충돌을 경험한 단말에게 혜택을 제공할 수 있다.
WPAN환경에서 고속 저속 네트워크를 위한 표준 IEEE 802.15.3과 IEEE 802.15.4이 설계되었다. 현재 WPAN 표준에서 제시하는 MAC 프로토콜의 다중 접근 방식은 CSMA방식과 TDMA방식을 분리하여 결합한 방식이다. TDMA부분에서는 PNC(Piconet Coordinator)에 의해 가변적인 길이의 timeslot이 각 station에 할당된다. 그리고 각 timeslot내에는 여러 개의 데이터 패킷이 전송 가능한 multi-frame TDMA구조를 이루고 있다. 하지만 표준에서 정의하는 다중 접근 방식은 VBR (Variable Bit Rate)과 같이 데이터 전송률의 변화가 빈번한 데이터 서비스를 효율적으로 지원하기 어렵다. 이러한 특성의 데이터 트래픽에서는 superframe 내에 많은 수의 idle timeslot을 발생시키므로 시스템의 throughput을 감소시키고 delay를 증가시키게 된다. 본 논문에서는 가상 슬롯 기반의 다중 접근 방식인 VSMA(Virtual Slot Multiple Access)를 제안한다. 제안하는 기법은 multi-frame TDMA의 환경에서 성능을 향상시킬 수 있는 기법으로서 가상 슬롯을 할당 받은 station은 높은 접근 우선 순위를 갖고 그 밖의 station은 낮은 접근 우선 순위를 갖게 하여 채널을 효과적으로 사용할 수 있는 기법이다. 다양한 환경에서의 시뮬레이션을 통해 본 논문에서 제안한 기법이 효율적인 채널 사용을 통해서 향상된 성능을 보인다는 것을 증명하였다.
본 논문에서는 IEEE 802.15.4에서 저속 데이터 전송률을 요구하는 응용을 운용하기 위한 WBAN 시스템 모델을 제안한다. 의료용 응용서비스는 상이한 데이터 전송률과 응급 메시지 전송을 요구하기 때문에 기존의 무선 센서 네트워크 기술을 참조할 수 없다. 이러한 기존 시스템의 문제점들을 해결하기 위하여 WBAN에 적합한 시스템 모델과 WBAN MAC 프로토콜에 관한 내용을 제안하였다. 첫째, 경쟁 구간에 우선순위 큐잉을 적용하여 MAC 명령어 프레임의 전송을 보장할 수 있는 시스템 모델을 제안하였다. 둘째, 제안한 시스템 모델을 사용하기 위해 MAC 프레임을 새롭게 정의하였다. 셋째, 경쟁구간에서 우선순위가 없는 데이터 프레임의 처리량 및 전송 성공 확률을 향상시킬 수 있는 데이터 전송률을 고려한 WBAN CSMA/CA 백오프 알고리즘을 제안하였다. 제안한 WBAN CSMA/CA 백오프 알고리즘은 BAN(Body Area Network) 및 WSN(Wireless Sensor Network)의 시뮬레이션이 가능한 OMNeT++의 Castalia를 이용하여 구현하였다. 시뮬레이션 결과 제안한 시스템 모델이 기존 방식과 비교하여 데이터 처리량이 개선되고, 충돌 확률이 감소함을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 보다 신뢰성이 요구되는 MPLS 망을 위한 복구경로 할당에 대하여 새로운 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 QoS 파라미터에 근거하여 사용자 트랙픽을 분류한다. 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽의 우선 순위를 부여하여 예비경로를 할당한다. 제안된 알고리즘은 이러한 우선순위 기법을 통하여 상대적으로 고가인 양질의 서비스를 요구하는 실시간 트래픽의 오류에 대비하여 보다 신뢰성이 보장되는 복구경로를 제공한다. 또한 복구 경로로 설정시 링크 사용에 의해 발생되는 네트워크 자원의 부족 문제해결을 개선 향상시킬 수 있다. 제안된 알고리즘은 프로그램 툴을 이용한 시뮬레이션을 통하여 기존 알고리즘과 비교 분석되었으며 그 결과 유효성을 확인하였다. 또한 복규율에서 기존방식에 비해 89%에서 98%로 9% 개선효과가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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