본 논문에서는 혼합형 2단 AWG 기반의 WDM-PON을 위한 MAC 칩을 설계하고 로직 시뮬레이션을 통하여 각 기능을 검증한다. 이 구조에서는 128개의 ONU와 1Gbps 용량의 32개 파장을 고려한다. 하향 전송은 각 ONU에게 할당된 별도의 단일 파장을 통하여 이루어지는 반면 상향 전송은 네 개의 ONU가 동일한 파장을 공유하도록 하였다. 따라서 동일 파장을 공유하는 ONU간 충돌을 회피하고 자원의 효율적 사용을 위하여 MAC 프로토콜이 요구된다. 이를 위해 요청/허가 기반으로 상향 채널을 공유하는 ONU 그룹 단위로 sub-MAC을 정의하여 MAC 프로토콜을 구현한다. sub-MAC은 하나의 제어부, 수신부 그리고 네 개의 송신부로 구성되므로 128개 ONU를 수용하는 가입자망은 32개의 sub-MAC을 필요로 한다. 따라서 본 논문에서는 sub-MAC 칩을 위하여 제어부의 각 기능과 기능 모듈을 정의하고 내부 신호 및 입출력 신호, 신호 간 타이밍에 따른 상태 천이도를 설계한다. 설계된 MAC 칩의 기능 검증을 위하여 ModelSIM 환경에서 로직 시뮬레이션을 수행한다.
본 논문에서는 패킹 방식 CDMA 망에서 기존에 제시되었던 음성과 데이터 통합 서비스를 위한 매체 접근 제어(Medium Access Control: MAC) 프로토콜들이 갖는 문제점들을 고찰하고 이를 극복할 수 있는 새로운 접근 방법을 제시하였다. 본 논문에서는 동기식 다중코드 CDMA 시스템에서 중앙의 기지국이 모든 단말의 트래픽 상태를 우선권(priority)에 의해 파악하고 이에 따라 패킷 단위로 채널을 할당함으로써 음성과 데이터 서비스를 효율적으로 통합할 수 있는 Prioritized Packet Reservation CDMA ($P^2R$-CDMA) 프로토콜을 제안하고, 모의 실험을 통해 음성과 데이터 트래픽이 요구하는 서비스 품질을 보장하면서 다중화 이득을 극대화함으로써 전송 허가 확률의 제어를 기반으로 하는 기존의 방식보다 시스템 용량을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
무선 근거리 지역망(Wireless LAN;WLAN) 환경에서 다중 채널을 이용하여 실시간 서비스를 제공하기 위한 매체 접근제어 계층에서의 채널의 사용 구간 할당 방법을 제안하고, 컴퓨터 모의 실험을 통하여 제한된 방식의 실시간 서비스 지원 성능과 채널의 사용 효율을 분석한다. 제안한 채널 사용 구간 할당 방안은 개선된 매체 접근 제어 프로토콜 RICH-DP (Receiver-Initiated Channel-Hopping with Dual Polling)를 바탕으로 한다. 무선 환경에서 RTS-CTS를 사용하는 프로토콜은 SRMA, MACA, MACAW, IEEE 802.11, FAMA 등이 있다. 최근에 단일 채널을 환경에서 RICH(Receiver Initiated Channel-Mopping) 프로토콜이 제안되었다. RICH는 충돌 회피를 위해서 경쟁 구간에서 충돌 감지(carrier sensing)을 사용한다. RICH는 제한된 어플케이션에 국한되는 단절이 있다. 반면에 RICH-DP는 다중 채널 환경에서 충돌 감지와 특별한 코드(spreading code) 할당 없이 일반화된 충돌 회피를 제공한다. 실시간 서비스를 이용하자 차는 단말들로 하여금 RICH-DP를 사용하여 서비스를 제공할 때, 대역폭에 대한 정보를 AP(Access Point)로 전송토록 함으로써 비경쟁 구간에서 뿐 아니라, 경쟁구간에서도 높은 채널 효율이 얻어질 수 있도록 하고 있다. 제한된 방안의 성능 평가를 위한 모의 실험은 OPNET를 이용하여 실시간 서비스 데이터를 7개의 상태 천이를 갖는 VBR 소스로 모델링하고 비동기 트래픽들은 Poisson 소스로 모델링하여 실시간 서비스 단발들의 이용 대역폭과 채널 처리율과 시스템 지연시간을 성능 평가 인자로 하여 수행하였다. 논문에서 제한된 방법을 적용한 개선된 RICH-DP을 모의 실험을 통하여 분석한 결과 기존의 제한된 RICH-DP는 실시간 서비스에 대한 처리율이 낮아지며 서비스 시간이 보장되지 못했다. 따라서 실시간 서비스에 대한 새로운 제안된 기법을 제안하고 성능 평가한 결과 기존의 RICH-DP보다 성능이 향상됨을 확인 할 수 있었다.
편리한 사용 방법과 멀티미디어 데이터 서비스를 지원하는 웹은 현 인터넷 환경에서 이종 컴퓨터간의 주요한 정보 전달 수단으로 자리잡았다. 그러나 웹이 사용하고 있는 통신 프로토콜 스택만으로는 부상하고 있는 정보 형태인 실시간 멀티미디어 데이터의 서비스를 적절히 지원할수 없었다. 이에 본 논문에서는 실시간 전송 프로토콜인 RTP/RTCP를 웹 통신 프로토콜 스택에 추가하여 실시간 멀티미디어 세션의 서비스를 지원할수 잇도록 그 기능이 확장된 웹 시스템의 구현을 소개한다. 이는 MBone을 통해 실시간으로 멀티캐스트되고 있는 멀티캐스트 되고 있는 멀티미디어 세션의 서비스를 웹에서 지원할수 있도록 한 것으로, 기존의 MBone응용들을 수용한 형태를 가진다. 이를 위하여, MBone상에서 개설된 세션 정보를 수집하여 이를 관리하고 그 정보들을 웹 문서로 제공하는 프로그램인 '웹 SDR'과 MBone을 통해 멀티캐스트되는 실시간 멀티미디어 세션을 웹상에서 시청할수 있도록 웹 브라우저의 기능을 확장한 Windows 95 플랫폼 기반의 '실시간 멀티미디어 웹 플러그인'을 구현하였다 그리고 , 본 연구에서 개발한 수신 위주의 웹 시스템의 서비스 품질을 개선하기 위하여 현 인터넷 환경을 고려한 서비스 품질 제어 기법인 '관측 기반의 수신단 QoS 제어 알고리즘'을 제안하고, 이를 적용하여 실시간세션 서비스 품질이 개선됨을 보였다.
본 논문에서는 VANET(: Vehicular Ad Hoc Networks)환경에서 비-안전 애플리케이션을 위한 낮은 지연을 제공하기 위해 AMBM(: Adaptive Multi-channel Backoff Machisum)-MAC 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 우선 순위가 다른 비-안전 패킷간의 처리량의 극대화를 위해 WSA(: WAVE Service Advertisement)의 CW(: C hannel window)를 동적으로 조정하여 비-안전 패킷의 서비스품질을 보장한다. 또한 SC(: Service Channel)를 위한 채널조정 및 타임슬롯예약을 하기 위해 많은시간을 할당하고 CW 및 최적 CCI(: CC Interval)를 동적으로 조정함으로서 IEEE 1609.9, C-MAC(: Coordinated multi-channel MAC), Q-VCI(QoS Variable CCH Interval) 프로토콜보다 노드가 증가할 때 전송지연이 감소됨을 보인다.
본 논문에서는 무선 ATM의 MAC 프로토콜로 DTDD!PS(Dynamic Time Division Duplex using PolV S Select scheme)을 제안한다 DTDD!PS 프로토콜의 기본 개념은 기지국과 단말로 구성된 무선 ATM 라디오 셀올 큐잉 시스템으로 고려하는 것이다. 기지국에 있는 MAC 제어기는 각 단말의 QoS(Quality of Service)를 만족시키기 위해 각 단말의 순간적인 대역요구의 수용에 초점을 둔다. 이를 위해 기지국에서는 각 단말로부터 동적 매개변수를 받아 이것을 이용하여 기지국에서는 각 단말들의 접속 상태를 통제하고 슬롯 단위로 대역의 동적인 할당을 한다. 이러한 방법으로 유선 ATM 보다 낮은 전송률을 갖는 무선 ATM에서 실시간 서비스의 Q QoS를 만족시킬 수 있게된다. DTDD/PS 프로토콜의 성능을 평가하기 위해서 시율레이션을 수행하였다. 그 결과 전송률이 251이bps인 시스템에서 음성 단말과 데이터 단말이 공폰된 환경에 대한 시률레이션올 수행한 결과 음성 단말의 증가에 따라 데이터 트래픽의 지연이 급격히 증가하는것을 볼 수 있었다. 그러나, 데이터 단말의 부하가 증가하더라도 음성단말에 우선 순위를 주고 있는 상황에서 동시통화 음성단말의 수는 크게 변화가 없다. 따라서 멀티미디어 트래픽과 같은 다양한 QoS를 갖는 트래픽이 공존하는 상황에서 DTDD/PS 프로토콜이 효과적으로 적용될 것올 예상할 수 있다.
무선 랜 기기의 보급에 따라 같은 무선 채널에 존재하는 단말의 수가 증가하고 있다. 기존의 무선 랜 프로토콜인 CSMA/CA는 랜덤 백오프 방식을 사용한다. 랜덤 백오프 방식은 같은 채널에 존재하는 단말의 개수가 수십 개 이상되는 밀집 지역에서 단말간의 충돌이 잦아 표준 CSMA/CA 프로토콜의 성능 저하가 심각하게 발생한다. 이와 같은 프로토콜의 성능 저하를 막기 위해 IEEE 802.11ah 표준에서는 Restricted Access Window(RAW) 무선 접속 방식을 제안하였다. RAW는 단말을 여러 그룹으로 나눠 동시 접속 단말의 수를 제한하여 성능을 개선하였다. 본 논문에서는 기존의 RAW방식을 개선하여 트래픽 변화에 따른 새로운 그룹생성, 그룹 제거와 그룹 재배치 알고리즘을 사용하여 채널 접속에 관한 성능을 높일 수 있는 방안을 제시한다.
SIP(Session Initiation Protocol)은 VoIP(Iroice over IP)와 같은 인터넷 멀티미디어 통신 시스템의 세션 제어 프로토콜로 제안되었으며 많은 표준안에서 채택하고 있다. SIP는 다양한 형태의 오디오와 비디오 형식과 품질이 보장된 실시간 데이터 전송을 지원하기 위해 복잡한 세션 제어 단계를 갖는다. 그러나 지금까지의 프로토콜 분석기는 SIP 기반 멀티미디어 통신 시스템에서 발생되는 트래픽을 상세하게 분석해주지 못하고 있다 이에 본 논문에서는 SIP 기반의 멀티미디어 통신 시스템의 세션 설정 단계에서 데이터 교환 및 세션 변경에 따른 세부 정보를 분석하고 진단할 수 있는 도구로 새로운 프로토콜 분석기를 설계하고 구현한다. 제안된 프로토콜 분석기는 STAT(SIP based Traffic Analysis Tool)이라고 부르며 범용성과 확장성이 있도록 PC Windows에서 사용 가능한 소프트웨어로 구현되었다. STAT는 이더넷의 특징인 동보 기능을 이용하여 저수준 패킷을 수집하여 분석함으로써 SIP 기반 통신 시스템에 직접적인 영향 없이 세션 연결 상태와 실시간 트래픽 모니터링 정보를 제공한다. 따라서 본 논문에서 구현한 STAT는 SIP 기반 멀티미디어 통신 시스템의 개발 및 관리 도구로 활용될 수 있다.
본 논문에서는 무선 센서 네트워크의 센서 노드들로부터 전송되는 데이터 트래픽에 따라 낮은 지연과 높은 데이터 효율을 지원하는 새로운 MAC 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 TADW-MAC은 기존의 멀티 홉 전송에서 해당 Sleep 구간에서 오직 하나의 패킷 전송만을 스케줄할 수 있는 DW-MAC의 문제점을 해결하며, 물체 트래킹(object tracking)이나 화재 감시 시스템 등의 응용에 적합한 duty cycling 메커니즘을 가진다. 이러한 응용에서는 평소에는 데이터 전송이 이루어지지 않지만, 물체의 나타남과 화재 발생 등 이벤트가 발생하는 경우에는 많은 데이터를 전송해야 하며, 낮은 지연을 요구한다[6-8]. 따라서 TADW-MAC에서는 이러한 이벤트가 발생하였을 경우에 duty cycle을 조절함으로 보다 높은 효율과 적은 에너지를 소모할 수 있다. 여러 시뮬레이션을 통해 TADW-MAC은 기존의 RMAC이나 DW-MAC에 비해 에너지 효율과 전송 지연 면에서 더 나은 성능을 보여준다.
전송계층 프로토콜처럼 전송제어 프로토콜은 안정적인 데이터 전송 서비스를 제공한다. 다양한 네트워크에서 TCP의 성능을 저해하는 일부 심각한 문제가 있다. TCP 네트워크 환경에서 중요한 문제는 빠른 전송 속도로 인해 또는 동시에 네트워크로 접속하는 다수의 새로운 접속으로 인하여 발생하는 혼잡이다. 그러므로 라우터에서 큐의 크기는 패킷 하락에 기인하여 증가한다. 손실된 패킷의 재전송과 감소된 처리량은 많은 비용을 발생시킨다. RED처럼 AQM과 ECN은 패킷 하락 보다는 패킷 마킹에 사용된다. IP 패킷 헤더에서 ECN 비트는 불필요한 패킷 하락을 피하기 위한 혼잡 표시로 추가할 수 있다. 제안하는 ECN과 AQM 메커니즘은 NS2 시뮬레이터의 도움으로 구현할 수 있으며, 그 성능은 다른 TCP 변종에서 테스트할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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