본 연구는 무선 통신 시스템에서 다수의 가입자 또는 connection이 존재할 때 트래픽 패킷의 전송 우선순위를 결정하는 방법에 관한 것으로, 특히 시스템 상에 QoS를 만족해야하는 실시간 트래픽 전송을 요구하는 connection과 비실시간 트래픽 전송을 요구하는 connection이 동시에 존재하는 경우에 대한 것이다. 패킷 기반의 시스템에서 각 frame에 할당하는 트래픽 패킷의 우선순위를 결정하는 방법이 반드시 존재해야 한다. 가입자 당 전송하는 트래픽 패킷은 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽으로 구분할 수 있다. 실시간 트래픽 전송의 경우 허용전송지연시간 내에 전송하지 못하는 패킷이 발생할 확률을 일정 수준 이하로 유지하는 것이 중요하기 때문에, 일반적으로 비실시간 트래픽에 비해 우선순위를 가진다. 본 연구에서는 실시간 트래픽에 대해 허용전송지연시간 초과 패킷 확률을 일정 수준 이하로 유지하면서 미레적인 방법을 통해 비실시간 트래픽 패킷에 대한 실시간 트래픽 패킷의 우선순위를 제한하여 시스템의 평균 throughput을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 시뮬레이션을 통해 분석한 결과 비례적인 방법을 통해 실시간 트래픽 패킷을 보다 효율적으로 전송할 수 있다는 것을 검증할 수 있었다.
본 연구에서는 입력이 시간 지연에 민감한 트래픽과 손실에 민감한 트래픽으로 이루어진 경우의 우선순위제어기능을 가진 출력버퍼형의 ATM 스위치의 성능을 분석하였다. 손실우선순위제어 메카니즘으로는 부분 버퍼공유 방법을 택했고, 시간우선순위제어 메카니즘으로는 HOL(Head Of Line)우선순위 제어메카니즘을 택했다. 손실에 민감한 트래괵은 포아송 프로세스로 모델링하였고 시간 지연에 민간한 트래픽은 MMPP로 모델링하였다. 손실우선순위제어에서는 손실우선순위제어 메카니즘을 사용할때 손실에 민간한 트래픽의 셀손실률이 감소함을 확인하였고, 시간우선순위제어에서는 HOL 우선순위제어 메카니즘을 사용할때 시간 지연에 민감한 트래픽의 평균 시간지연이 간소함도 확인하였다. 이 결과로부터 시간우선순위제어와 손실우선순위제어를 동시에 사용하면 시간 지연에 민감한 트래괵과 손실에 민감한 트래픽의 서비스질을 동시에 만족하게 할 수가 있다는 것을 확인하였다.
EPON 가입자 망은 매체를 공유하고, EPON 가입자의 5트래픽을 통합하여 전송하기 때문에 EPON 대역 할당에 대한 제어 방식이 중요하게 다루어지고 있으며, TDMA에 기반한 DBA 방식은 표준에 포함하지 않아서 다양한 알고리즘이 적용될 수 있다. 본 논문은 최선형 서비스와 지연 우선순위 큐 기반으로 높은 우선순위의 트래픽에 대하여 지연 QoS를 보장하는 DBA 방식에 관한 것으로, 제안된 DBA 방식은 전체 트래픽에 대하여 가상 스케줄링 방식을 사용하고 서비스 클래스의 우선순위에 따라 차례로 각 클래스의 트래픽에 적용하는 방식이며, 표준 규격에 명시된 MAC 메시지를 사용하며 DBA 기능 구성이 간단하면서도 각 클래스에 맞게 QoS를 보장할 수 있다. 모사시험을 통하여 폴링시간간격, 상향 및 하향 트래픽 부하 등에 따른 서비스 클래스 별 트래픽의 지연시간으로 성능을 평가하였으며, 가입자의 상향 트래픽 발생에 따른 실제 전달된 통합 트래픽의 양 등을 분석하였다. 제안된 방식과 같이 간단한 우선순위 적용으로도 지연 우선 순위가 높은 트래픽에 대하여 QoS 보장이 충분히 수행되는 것을 확인하였다.
우선 순위 기반 MAC프로토콜에서 경쟁이 심한 경쟁접근구간은 더 많은 수의 충돌 및 재전송을 초래할 수 있다. 경쟁접근구간 동안 우선순위가 높은 트래픽은 우선순위가 낮은 트래픽을 지배하여 우선 순위가 낮은 트래픽이 고갈되어 WBAN 처리량, 지연 및 에너지 소비에 악영향을 미친다. 따라서 본 논문에서는 우선 순위가 낮은 트래픽에 대한 공정한 기회를 제공하기 위해 경쟁접근구간에서 경쟁을 줄이는 응급데이터-퍼스트-우선 순위 MAC(: EFP-MAC) 슈퍼 프레임 구조를 제안한다. 시뮬레이션 결과는 제안 된 EFP-MAC이 IEEE 802.15.4 표준에 비해 낮은 에너지 소비, 높은 처리량 및 낮은 대기 시간을 달성함을 보인다.
IEEE 802.11e의 EDCA (Enhanced Distributed Channel Access)는 무선 랜에서의 QoS(Quality of Service)를 지원하기 위해 표준화되었다. EDCA는 낮은 우선순위 트래픽의 채널 접근 확률을 낮춤으로써 높은 우선순위 트래픽에 QoS를 제공한다. 이는 높은 우선순위 트래픽에 대한 확정된(Deterministic) 우선순위를 제공하는 것이 아니라 통계적인(Statistical) 우선순위를 제공한다. 그러므로 낮은 우선 순위트래픽은 높은 우선순위 트래픽의 성능에 계속 영향을 미친다. 결과적으로 높은 채널 트래픽 환경에서 EDCA는 음성이나 비디오와 같은 멀티미디어 응용에 QoS를 보장하지 못한다. 본 논문에서는 EDCA 메커니즘의 QoS 성능을 향상시키기 위해 DPCA(Deterministic Priority Channel Access) 방법을 제안한다. 멀티미디어 응용에 보장된 우선순위 채널 접근을 제공하기 위해 제안된 방법은 높은 우선순위 트래픽이 전송할 패킷을 가지고 있을 때 낮은 우선순위 트래픽의 전송을 제한하기 위해 비지톤(Busy Tone)을 사용한다. 제안된 방법의 성능을 수학적 분석과 시뮬레이션을 통해 EDCA와 비교 분석한다. 성능 비교 분석 결과, 제안된 방법이 다양한 경쟁 수준 환경에서 EDCA보다 더 좋은 효율과 지연, 폐기율 등을 가짐을 확인하였다.
무선 LAN(Local Area Network) 환경에서 QoS를 지원하기 위해 IEEE 802.11 Working Group은 IEEE 802.11e를 표준화하였다. IEEE 802.11e EDCA는 우선순위가 높은 트래픽의 채널 접근 기회를 확률적으로 높임으로써 QoS를 지원한다. 이는 우선순위가 높은 트래픽이 우선순위가 낮은 트래픽에 비해 채널 접근을 반드시 먼저 하는 것이 아니다. 따라서 모든 트래픽이 같은 채널, 같은 routing path를 가진다면, 우선순위가 낮은 트래픽은 우선순위가 높은 트래픽의 성능에 지속적인 영향을 미친다. 결과적으로 EDCA는 음성이나 비디오와 같은 멀티미디어 응용에 QoS를 보장하기에 무리가 따른다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 Multi-Interface를 이용한 Multi-Path Routing Algorithm을 제안한다. 각 Interface 마다 IEEE 802.11e EDCA에서 사용하는 Access Category별로 각각의 Routing Path를 다르게 함으로써 높은 우선순위의 트래픽에 QoS를 보장한다.
대부분의 통신망 복구기법에서는 예상되는 손실에 대한 망 복구를 설계한다. 예를 들어 가장 자주 발생하는 단일 링크 손실의 경우에 대하여 100%의 복구를 보장하는 형태이다. 그러나, 예상되지 않은 손실, 즉 다중 링크의 손실과 같은 경우에는 이리 준비된 예비 자원을 가지고는 설계한대로 100% 복구를 수행할 수 없다. 이 경우에는 남아있는 예비 자원을 이용하여 손실된 트래픽의 일부만이라도 복구하여야 한다. 본 논문에서는 두 개의 링크가 동시에 손실된 경우에 트래픽의 우선순위에 기반하여 여러 단계의 계층적인 복구 견고성을 제공하여, 최상위 우선순위의 트래픽에 대해서는 100%에 가까운 복구율을 제공하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 단일 링크의 손실에 대비한 예비 자원만을 할당하여 다중 링크 손실의 경우에도 높은 우선순위의 트래픽에 대하여 복구 견고성을 제공한다는 점에서 그 실효성이 크다.
본 논문에서는 DAMA (Demand Assigned Multiple Access) 방식의 MF-TDMA ((Multi Frequency-Time Division Multiple Access) 시스템을 사용하는 위성통신망에서 QoS (Quality of Service) 성능의 보장 및 향상을 위한 효율적인 QoS 맵핑 기술을 제안한다. 제안하는 QoS 맵핑 기술은 트래픽의 패킷 우선순위와 함께 송수신 가입자 우선순위 및 위성통신망의 링크상태에 따라 트래픽의 QoS 우선순위를 결정한다. 따라서, 효과적인 트래픽 우선순위의 차별화를 통해 트래픽의 자원할당 및 전송의 QoS 성능을 향상시킬 수 있다.
최근 HFC(Hybrid Fiber Coax) CATV 망이 초고속망의 하부구조로 자리를 잡아가고 있다. HFC-CATV 망의 상향채널은 가입자에서 헤드엔드로 데이터 전송시 500가입자 이상이 공유하기 때문에 충돌이 발생하게 된다. 특히, 음성, 비디오 그리고 데이터와 같은 다양한 종류의 트래픽 QoS(Qualify of Service)를 만족시키기 위해서 서비스별로 우선순위를 고려한 알고리즘이 요구되어진다. IEEE 802.14에서 제안된 우선순위 기반 3진 트리(Ternary tree)알고리즘은 정적 PNA(Priority New Access) 슬롯 구조를 가진다. 이 방법은 실시간으로 변화하는 트래픽의 요구 지연(request delay)이 높게 유지되며 서로 다른 우선순위 트래픽의 요구 경쟁 확률이 동일하다는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 동적 PNA(Priority New Access) 슬롯 구조를 제안하여 높은 우선순위 트래픽의 요구지연을 낮게 하고 새로운 스테이션에 대해 우선순위 별로 경쟁 확률을 다르게 하는 알고리즘을 제안한다. 동일한 조건하에 두 알고리즘에 대해 요구지연 값을 비교 분석하였다. 성능 분석 결과 동적 PNA 우선순위 충돌해결알고리즘이 정적 PNA 우선순위 충돌해결알고리즘보다 낮은 요구지연을 가진다는 것을 확인할 수 있었다.
본 논문은 버스트 트래픽 특성을 갖는 ATM 망에서 입력 버퍼 제어형 ATM 스위치의 서비스 률 및 성능 문제점을 해결하기 위해 임의의 시간 간격을 갖고 입력되는 입력 트래픽의 전단에, 셀 다중화기를 두어 셀 들을 다중 분리하고 각 셀 들의 도착 시간 간격과 처리 요구 시간(due time)을“표기(marking)”하여 각각의 입력 버퍼로 전송하고, 서버는 각 입력 버퍼의 헤더에 있는 셀 도착 시간 간격과 셀 들의 처리 요구 시간을 비교하여 처리 요구 시간이 가장 작은 값을 가지는 셀을 우선 처리하여 전송토록 하였다. 이렇게 함으로써 실 시간적으로 빠르게 전송되어야 하는 셀 들을 비 실 시간적으로 전송되어도 되는 셀 보다 먼저 전송하여 셀 처리 시간을 보장하고, 지연에 민감한 트래픽을 우선 처리함으로서 CBR 및 VBR의 트래픽 특성을 만족토록 하였다. 이러한 셀 처리 요구 시간 및 우선 순위를 고려한 ATM 스위치의 성능을 분석하기 위해서 각 출력 포트당 4개의 가상 버퍼를 설정하고 각각의 버퍼에 ATM Forum에서 권고하는 CBR/rt-VBR(셀 손실 및 지여 우선순위), nrt-VBR(셀 손실 우선순위), ABR(셀 지연 우선순위) 및 UBR(하위순위) 트래픽 특성에 따?, 셀의 도착 시간과 셀 처리 요구 시간을 다르게 부과하여 최적의 서비스 파라메타 값을 도출하고 각각의 트래픽 특성에 따른 서비스를 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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