최근 인터넷 환경의 향상에 따라 네트워크는 멀티미디어 서비스 범위 확대와 효율적인 네트워크 자원 사용을 위해서 멀티캐스팅 기술을 지원하는 것이 바람직하다. 멀티캐스트 라우팅 프로토콜은 소스 기반 트리와 코어 기반 트리 방식으로 분류할 수 있다. 소스 기반 트리 방식은 멀티캐스트 그룹에서 소스 당 하나의 트리를 형성하게 되는 반면에 코어 기반 트리 방식은 그룹의 모든 노드가 하나의 트리를 공유한다. 이런 코어 기반 트리 방식에서는 코어 혹은 센터의 위치에 따라 멀티캐스트 라우팅 트리의 모양이 영향을 받으며 그에 따라 라우팅의 성능에 중대한 영향을 주게 된다. 본 논문에서는 공유 트리를 형성하는 라우팅 아키텍쳐에서 코어의 위치를 결정하기 위한 기존 방법들을 분석하며 성능 향상을 고려한 방안을 제안한다.
코어 기반 트리 멀티캐스트 라우팅 프로토콜, PIM-SM, 코어 관리자 기반 멀티캐스트 라우팅 등에 의해 확립된 공유 기반 트리는 코어 또는 랑데뷰 포인트라는 센터 노드를 루트로 하는 구조이다. 공유 기반 트리에서 코어(또는 랑데뷰 포인트)로부터 멀티캐스트 그룹의 모든 구성원들에 대한 전송 경로는 가장 짧은 거리를 사용한다. 트리의 구성 비용은 코어에 의해 결정되고, 패킷들의 지연은 코어의 위치에 의해 좌우된다. 따라서 코어의 위치 선정은 비용과 성능 측면에 많은 영향을 끼친다. 본 논문에서는 후보 코어 그룹 선택을 위한 세 가지 방법을 제안하고자 한다. 제안한 최소 평균 비용 선택, 최대 차수 선택, 최대 가중치 선택 방법은 각각 임의 선택 방법과 트리 비용, 평균 패킷 지연, 최대 패킷 지연의 세 가지 성능 평가 요소를 통해 비교하였다. 모의실험 결과 후보 코어 그룹 선택에 있어서 제안한 세 가지 방법이 임의 선택방법보다 성능 평가요소인 트리 비용, 평균 패킷 지연, 최대 패킷 지연 측면에서 더 낮은 결과를 보임으로써, 우수함을 입증하였다.
본 논문에서는 이동 애드혹 네트워크의 코어-기반 멀티캐스트 트리 라우팅 알고리즘에 가중치 클러스터링을 이용하여 효율적으로 코어-기반 멀티캐스트 트리를 유지하는 기법을 제안한다. 코어-기반 멀티캐스트 트리 라우팅에서 가장 큰 문제점은 코어 노드의 위치를 결정하는 문제이다. 코어 노드의 위치에 따라서 데이터의 전송 거리가 달라진다. 코어노드의 이동으로 인하여 멀티캐스트 트리의 재구성으로 인한 오버헤드가 전체 네트워크에 미치는 영향이 크므로 가중치 클러스터링을 이용한다. 클러스터의 헤드와 게이트웨이 노드, 클러스터 헤드의 연결 경로를 멀티캐스트 트리로 구성하여 데이터 전달과 제어 메시지의 전달 경로로 사용한다. 코어 노드의 선택은 코어 영역내의 클러스터 헤드 노드들 중에서 가중치가 가장 작은 값을 갖는 노드를 코어 노드로 선정한다. 성능평가에서 코어영역을 단계별로 증가시켰을 때 코어영역이 전송지연에 미치는 영향을 기존의 코어 기반 트리방식과 비교한 결과 전송지연과 오버헤드가 감소하였다. 이와 같이 가중치 클러스터링에 의하여 멀티캐스트 트리를 구성하고 유지함으로써 제안한 방식이 코어 노드의 위치와 이동성에 따라서 전송거리와 제어 오버헤드가 고정 CBT 방식보다 향상됨을 알 수 있었으며, 코어 노드를 선택할 때 이동성이 적고, 네트워크의 중심에 가까울수록 멀티캐스트 트리가 안정되며 전송거리도 짧아짐을 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.
코어 기반 트리(CBT:Core Based Tree) 멀티캐스트 라우팅은 인터넷을 위한 멀티캐스트 라우팅 프로토콜이다. CBT는 멀티캐스트 연결을 위해 하나의 공유 트리를 구성하고, 이 공유 트리는 코어라는 센터 노드를 루트로 한다. 코어 기반 트리 멀티캐스트 라우팅에서 코어의 위치 선정은 비용과 성능 측면에 많은 영향을 끼치고, 코어의 배치 방법은 네트워크 토폴로지에 따라 달라진다. 본 논문에서는 간단하고 효율적인 코어 선택 방법을 제안하고자 한다. 제안한 방법은 거리 벡터 정보를 필요로 하며, 추가적으로 표본 상관 계수 결과를 이용하여, 멀티캐스트 그룹에 속해있는 멤버들의 배치상태에 따라 적합한 라우팅 알고리즘으로 최소평균비용을 갖는 노드를 코어로 선정하는 방법, 또는 PIM-SM 방법을 선택하는 것이다. 제안한 방법의 성능은 평균지연, 최대 지연, 총 비용과 같은 세부적인 실험을 통해 기존연구와 비교하였으며, 실험 결과 제안한 코어 선택 방법이 매우 효율적임을 알 수 있었다.
인터넷의 발전에 따라 다자간 그룹 통신 환경이 주목을 받게 되었고 이를 위해 다대다 멀티캐스트를 이용한 통신 기법들이 제안되었다. 이들 중 GAM (Group Aided Multicast) 은 다대다 멀티캐스트의 신뢰적 전달을 보장하기 위해 트리 기반의 손실 복구 기법을 제안하고, 제어 트리 관리 비용과 손실 복구 효율성간의 접점을 찾기 위해 그룹 개념을 도입하고 그룹의 대표로서 코어 노드를 정의한다. 코어 노드는 네트워크 상의 특정 지점에 미리 설치된 전용 노드로서 그룹 내의 손실 복구와 그룹 간의 손실 제어를 담당한다. 그러나 이러한 전용 코어 노드의 도입은 프로토콜의 가용성을 제한하고 코어 노드의 설치 부담을 가지게 된다. 따라서 본 논문에서는 별도의 코어 노드의 설치 없이 프로토콜이 동작할 수 있도록 세션 참가자 중에서 코어 노드를 동적으로 선택하고, 로컬 그룹 노드 중에서 제어 트리의 효율성을 최대한 보장하는 노드의 위치를 결정하는 기법을 제안한다.
디렉터리 기반의 캐시 일관성 유지 프로토콜을 사용하는 멀티 코어 시스템은 성능 향상을 위해 더 많은 코어를 집적하려 하지만 캐시 일관성 유지를 위한 오버헤드가 커져 코어 수를 늘리는 데에 제한이 생긴다. 기존의 연구들은 주로 디렉터리 엔트리의 크기를 줄이는 데에 집중하고 있다. 이 논문에서는 캐시 블록이 두 개 이상의 코어에 의해 공유될 때에 디렉터리 엔트리를 동적으로 할당하는 디렉터리 구조를 제안한다. 이에 따라 하나의 코어에 의해서만 접근되는 블록들에 대해 디렉터리 정보를 관리하지 않음으로써 디렉터리 엔트리의 수를 줄일 수 있다. 우리는 PARSEC 벤치마크에서의 시뮬레이션을 통해 풀맵에 비해 훨씬 적은 수의 디렉터리 엔트리에서 높은 DDT hit rate을 가져 shared cache의 디렉터리 정보를 충분히 관리할 수 있음을 확인함과 동시에 풀맵과 비슷한 성능으로 디렉터리의 크기를 풀맵 대비 17.84%까지 줄일 수 있음을 확인했다.
본 논문에서는 향후 인터넷 환경에서 필수적인 요건이 될 수 있는 인터넷 멀티 캐스팅의 여러 프로토콜중 공유 트리 방식의 하나인 CBT 프로토콜에서 송신자와 수신자 사이의 경로 즉 비용을 줄이기 위해 기존의 코어 선택 알고리즘을 개선할 수 있는 알고리즘을 제안한다. CBT 프로토콜에서는 공유 트리의 구성이 코어 라우터를 중심으로 이루어지고 이 코어 라우터를 통해 그룹에 가입/ 데이터 전송/ 탈퇴 등이 이루어지게 되므로 코어 라우터의 선정은 전체적인 효율성 선정의 중요 요소가 된다. 여기서는 모든 노드의 전체 비용을 산출하여 가장 비용 요소가 적은 노드를 선정하는 알고리즘을 제안하며, 네트워크 시뮬레이터를 통해 사용율 및 평균비용을 기존 방식과 비교하여 그 결과에 대해서 논한다.
본 연구는 옥트리로 색인한 대용량 3차원 포인트 클라우드를 다중코어를 이용하여 병렬로 탐색함으로써 탐색 속도를 향상시키는 것을 목표로 한다. 특히 주어진 좌표로부터 일정 반경 내에 존재하는 포인트를 병렬로 탐색하기 위하여 다수의 리프 노드에 동시에 접근하는 방식을 개발하는 것에 초점을 두었다. 이를 위하여, 탐색 부하를 각 코어에 분배하는 과정에서 코드 중 for 루틴을 OpenMP에 의하여 자동으로 나누는 방식과 공간적 분할을 고려하는 방식 등 두 가지 병렬 탐색 방식을 제안하였다. 병렬 및 비병렬 탐색 방식을 평가하기 위하여 지상 레이저 스캐너로 취득한 약 1800만개의 3차원 포인트로부터 옥트리를 생성하고 8개 코어가 집적된 CPU가 1개 장착된 시스템에 적용하였다. 결과적으로 두 가지 병렬 탐색 방식 모두 비병렬 탐색 방식보다 수배의 성능 향상 효과를 나타내었으며, 두 병렬 방식은 탐색 반경에 따라 서로 경합하는 양상을 나타내었다. 향후 코어별 탐색 부하 분배 방식을 개선하여 병렬 탐색 속도를 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
점차 더 벌어지는 CPU 속도와 메모리 속도의 차이로 인하여 메모리 접근 병목 현상이 발생하였고, 이 현상을 극복하기 위하여 캐시를 고려한 인덱스 구조에 관한 연구가 계속 되었다. 또한 최근 CPU 트렌드가 싱글 코어에서 멀티 코어로 전환점을 맞으면서 캐시메모리의 효율에 대한 중요성이 더욱 부각되었다. 본 논문은 최신 프로세서를 탑재한 시스템에서 메인 메모리 데이터베이스 시스템을 위한 인덱스 구조들의 성능을 비교 평가하고, 그 중 캐시를 고려한 트리 인덱스의 성능이 유용함을 보인다.
본 논문에서는 에드 혹 네트워크를 위한 메쉬 기반의 새로운 멀티캐스트 라우팅 프로토콜인 ADMRP(ADvanced mesh-based Multicast Routing Protocol)를 제안한다. ADMRP는 멀티캐스트 그룹의 송신원 중 일부를 코어 송신원으로 두고 다른 송신원이 코어 송신원 중 하나에 연결되도록 한다. 그리고 각 송신원에서 수신원에 이르는 트리들의 합집합으로 데이터 전달 메쉬를 형성하여 송신원과 수신원이 연결되도록 한다. 송신원과 코어 송신원을 연결하는 경로와 수신원과 코어 송신원을 연결하는 경로에 대해서는 국부적인 메쉬 단절을 감시하고 복구함으로써 항상 연결이 유지되도록 한다. 이렇게 함으로써 이동성이 높은 경우도 정기적인 메쉬 재구성 기간을 짧게 하지 않으면서 데이터 수신율을 높일 수 있다. 시뮬레이션을 통한 성능 분석 결과, ADMRP는 이동성이 큰 경우에도 높은 데이터 전송율을 유지함을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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