KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제6권3호
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pp.886-905
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2012
Set-top Box (STB) has evolved from being a device just sitting on top of a TV shelf to a device providing a gateway to the Internet for a home network, receiving services from multiple content providers, and enabling and ensuring Quality of Service (QoS) for the streaming media. IP Multimedia Subsystem (IMS), with its promise to provide a converged access network for multimedia service delivery (such as Triple play & Quadruple play services), has to guarantee QoS support. To enable QoS in IMS-based networks, we have designed a set-top box which provides feedback to the service provider to ensure end-to-end QoS. Our set-top box is designed to provide virtual platforms such that it can support multiple service providers. Each service provider is able to manage its own multimedia streams and ensures the desired network performance for each flow. The set-top box also works as a Home Gateway and provides end-to-end QoS support to the client nodes.
무선 멀티미디어 센서 네트워크(Wireless Multimedia Sensor Network : WMSN)는 기존 스칼라 데이터 뿐만 아니라 음성, 이미지, 동영상 등 다양한 멀티미디어 정보를 전달해야 하므로 다양한 특성을 가진 트래픽을 효율적으로 처리하기 위한 서비스 품질(Quality of Service : QoS)를 지원할 수 있는 메커니즘이 필요하다. 본 논문은 WMSN 에서의 트래픽 유형을 주기적 모니터링 트래픽, 이벤트 트래픽, 멀티미디어 트래픽, 쿼리 기반 트래픽으로 분류하고, 각 트래픽 유형에 따라 지연, 에너지 효율성 및 신뢰성에 대해 차별화된 QoS를 제공할 수 있는 마킹 알고리즘과 큐 관리 메커니즘을 제안한고, 시뮬레이션을 통해 성능을 분석한다.
최근 개인 휴대 통신에 대한 관심도가 증가하면서 B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network)과 같은 기존의 유선 망에서 제공하던 다양한 멀티미디어 응용 지원을 무선 망으로 확장시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존의 유선 망에서는 멀티미디어 응용 지원을 위해 QoS (Quality of Service) Provisioning에 관한 많은 연구가 되어 있으나 무선 망에서는 이동성과 무선 전파의 열악한 전송으로 인해 새로운 QoS Provisioning 방법에 관한 연구가 필수적이다. 본 논문에서는 이러한 무선 망의 특수성으로 인해 발생할 수 있는 서비스의 질 저하와 강제 종료를 줄임으로써 지속적인 QoS를 보장해 주고 한정된 무선 자원을 효율적으로 사용하며 처리에 의한 오버헤드를 줄이기 위하여 다음과 같은 세 가지 방법을 제안하였다. 첫째, 핸드오프 강제 종료율을 줄이기 위하여 대역폭 예약 방법을 사용하되 특정 셀의 트래픽 특성에 맞게 또한 시간대에 따른 트래픽 특성에 따라 예약 대역폭의 양을 조절하는 적응적 대역폭 예약 방법이다. 둘째, 많은 경우 각 셀의 트랙픽 변화는 일정한 주기로 변화한다는 특성에 따라 과거의 트래픽 정보를 이용하는 예측 기반의 대역폭 예약 방법이다. 마지막으로 호의 종류, 트래픽 특성, 단말기의 이동 속도에 따라 다른 우선 순위에 의해 호 수락 제어를 수행하는 우선 순위 기반의 호 수락 제어를 제안하였다. 시뮬레이션을 통하여 기존에 제안된 방법과 성능 비교하여, 요구되는 수준의 QoS 보장과 효율적인 자원의 사용, 요구되는 처리비용의 최소화를 통해 전체 시스템의 성능 향상을 입증하였다.Abstract As interest in wireless hand-held terminals and in personal communications services increases recently, there have been broad studies on the ways to support multimedia applications provided in wired networks such as B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network) in wireless networks. However, since many studies have focused on Quality of Service (QoS) Provisioning in wired networks to provide multimedia applications, new methods of QoS Provisioning are needed in wireless networks to resolve the problem of wireless channel fading and the difficulty of mobility occurred in wireless networks. This paper proposes three schemes of QoS Provisioning in wireless networks which will make continuous QoS guarantee and efficient use of limited wireless resources possible. The first scheme reserves bandwidth in proportion to the amount of real-time traffic in the neighbor cells to decrease the handoff dropping rate of delay sensitive real-time connections, adapting reserved bandwidth for efficient resource utilization. The second scheme is predictive bandwidth reservation scheme that utilizes the past handoff information. It can decrease overheads required to adapt bandwidth reservation. The last scheme is priority-based call admission control prioritizing traffic type (real-time traffic/ non-real-time traffic), connection type (new connection /handoff connection), and mobile terminal speed (fast mobile/slow mobile). Simulation results show that the proposed QoS Provisioning schemes improve the total system performance by achieving three goals - required QoS guarantee, higher bandwidth utilization and less overhead.
무선 이동 통신에서 정점 증가하는 멀티미디어 응용에 대한 QoS(Quality of-Service) 제공운 무엇보다 중요하다. 비록 유선망에서의 QoS 는 서비스 허가 제어 (admission control)나 자원 할당 기법으로 어느 정도 쉽게 제공될 수 있었지만, 무선망에서의 QoS 제공은 단말의 이동성과 자원의 한정성으로 인하여 유선망과 비교하여 더욱 복장 하다 즉 , 한정적인 자원을 효율적으로 관리하여 멀티미디어 응용에 대한 QoS 를 제공하는 것이 중요하다 복 논 문에서는 무선망에서의 멀티미디어 트래역을 위한 QoS 보장 알고리즘을 제안하였다 제안된 알고리즘은 이동단말 이 위치한 주위 생의 자원들을 미리 예약하는 방식과 자원 재할당 기엽을 혼합하여 시용하며, 새로운 호의 차단률 (blocking rate), 핸드오프 호의 드랍률 (blocking rate), 대역폭의 활용성 (bandwldth utilization) 을 향상시켜 멀티 미디어 트래픽에 QoS 를 제공하고 있다.
이동 애드혹 네트워크에서 연속적이고 실시간적인 멀터미디어 정보에 대한 사용자의 요구에 따라 서비스 품질(QoS: Quality of Service) 보장이 중요한 이슈로 대두되었다. 본 논문에서는 이동 애드혹 망의 대표적인 라우팅 프로토콜 중 하나인 AODV 프로토콜을 TDMA 기반으로 수정하고, 대역폭 예약을 통해 QoS를 보장하는 라우팅 프로토콜을 제안한다. 후보 경로에 대해 최대 사용가능한 대역폭을 계산하는 기존의 복잡한 방식 대신에 제안하는 방식은 단대단 요구사항을 만족하는지 여부만 확인한다. 이 때, 무선 대역폭의 사용효율을 극대화하기 위하여 무선 환경에서 충돌이 발생하지 않도록 Time slot을 할당하고 대역폭을 예약한다. 성능 평가를 위해 애드혹 환경에서 시뮬레이션을 통해, 제안하는 예약 기반의 QoS 라우팅 프로토콜을 평가한다. 시뮬레이션 결과 제안하는 프로토콜이 Load에 무관하게 충분히 낮고 안정적인 Delay 성능을 제공함을 알 수 있다.
현재 인터넷에서 단-대-단 QoS 경로 제공을 위하여 자원 예약 서비스기반 통합서비스 모델, PHB에 의한 차등서비스기반 차등 서비스 모델, 그리고 이러한 2가지 모델을 목표 망의 상태에 따라 분리 적용하는 two-tire 모델에 의한 서비스 방안 등이 제안되고 있다. 그러나 이러한 인터넷의 QoS를 ATM 기반 망에 적용 시, 두 통신망간의 근본적인 상호연결방식, 이름/주소변환체계의 차이 및 단-대-단 shortcut 경로 설정에 의한 QoS 제공 등의 문제점이 제기된다. 본 논문에서는 이러한 문제점 해결을 위하여, 현재 ATM 기반 IP 통합 망에서 차세대 인터넷 이름/주소 체계의 통합 및 확장성을 보장하는 shortcut 기반 QoS 경로 설정 방안에 대하여 제안한다. 이렇게 설정된 경로에 의해 다중 서비스 클래스의 차별화 된 트래픽 처리가 설계되며, 각 단계별로 서버, ER 및 호스트 측면에서 적용 가능하도록기본기능이 구현된다. 추후 이러한 기능은 확장되어 차세대 인터넷 목표 망에 shortcut 기반QoS 보장 경로를 단-대-단 접속 구성장치 간에 제공할 수 있을 것이다.
본 논문에서는 무선 ATM 망에서 VBR(Variable Bit Rate) 트래픽의 QoS(quality of Service)를 보장하고 무선 채널의 효율성을 극대화 할 수 있는 새로운 적응적 슬롯 할당 알고리즘인 In-VDSA를 제안한다. 제안된 알고리즘에서는 ATM 셀 헤더 부분의 GFC(Generic Flow Field) 필드 상에 단말기의 버퍼 상태를 부호화하여 piggybacking하는 방식을 채택하였으며 다음 프레임에 할당할 슬롯의 개수를 기존의 다른 방식과는 달리 유동적으로 조절하여 할당함으로써 단말기의 셀 손실이나 지연에 대한 QoS를 보장하고 채널 이용 효율을 높일 수 있었다. 제안된 알고리즘은 BONeS tool을 이용한 시뮬레이션을 통하여 기존의 방식과 비교 분석한 결과 그 정당성을 확인하였다.
무선 랜에서 다양한 QoS를 제공하기 위해 제안된 IEEE 802.11e는 경쟁기반의 EDCA와 비경쟁 기반인 HCCA모드를 가진다. 802.11e의 중앙제어 방식인 HCCA는 효율적인 자원분배를 하는 스케줄링 알고리즘을 필요로 한다. 그러나 기존의 HCCA스케줄러 알고리즘들은 VBR 트래픽 제공하는 실시간 서비스에 QoS를 보장하는데 있어 어려움이 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 폴링 알고리즘과 TXOP 할당 알고리즘을 제안하였다. 먼저 트래픽이 생성되는 정도와 작업량을 의미하는 MSI와 TXOP의 크기를 EDD알고리즘에 추가로 고려함으로써 QoS를 보장할 수 있는 QSTA의 수를 증가시키는 폴링 알고리즘을 제안한다. 또한 큰 지터를 가지고 들어오는 스테이션들로 인한 네트워크 혼잡을 줄이기 위해, VBR 트래픽의 패킷손실과 지터의 증가를 야기하는 버스트 트래픽의 크기와 최대속도를 고려하는 이중토큰 버킷 TXOP 할당 알고리즘을 제안한다. 버스트 트래픽의 크기와 최대속도를 고려하여 이중토큰 버킷을 만들기 위해 TSPEC 파라미터 중 VBR트래픽의 버스트 특성을 나타내는 파라미터인 버스트 트래픽 사이즈(MBS)와 최대 패킷 전송 속도(PR)를 사용하였다. 시뮬레이션 결과는 제안한 알고리즘의 성능이 참조 스케줄러와 SETT-EDD와 비교하여 전송률과 전송 지연면에서 성능이 좋음을 보여준다.
In the Internet, multimedia data transfer is hard to guarantee the characteristics of the Real-Time because of the Best-Effort of the nature of IP, then additional mechanism is applied to multimedia application for real-time data. In this paper, we introduce the nature of multimedia and the necessary facility for real-time protocol. We propose protocol layer, which has necessary function above mentioned and offer the end-to-end transfer far real-time data. Also, the proposed protocol perform a next low operation: 1) a required information for QoS control by using Feedback mechanism is obtained from sender, 2) divided a transferred packet by delay and loss priority. 3) recognized the low service models, and 4) decided a bandwidth and QoS according to a network state
Ad-hoc 네트워크는 유선 인프라의 구성이나 도움 없이 이동 단말기들로만 손쉽게 통신망을 구성하여 긴급구조나 전쟁터 등에서 무선 데이터 서비스를 제공할 수 있는 무선 네트워크를 말한다. 최근에는 Ad-hoc 릴레이 시스템과 같은 확장된 개념의 Ad-hoc 망으로 범위가 넓혀지고 있어 품질에 대한 요구 수준이 증대되고 있다. 본 논문에서는 이상과 같은 추세에 맞춰 보다 안정적이고, 품질이 보장될 수 있는 분산형 005 모니터링 기법을 제안함으로써 Ad-hoc 네트워크에서 멀티미디어 정보 등 실시간 데이터 전송이 가능한 005 보장형 라우팅 프로토콜 설계가 가능토록 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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