본 논문에서는 임베디드 시스템을 위한 VoIP 모듈을 설계하고 구현한다. 기존 데스크탑용VoIP(Voice of Internet Protocol) 모듈의 구현을 활발하지만 임베디드 시스템을 위한 VoIP 구현은 많지 않다. 구현된 VoIP 모듈은 OpenH.323 표준을 이용하여 설계되었으며 WinCE 가 탑재된 PDA상에서 구동된다. 구현된 시스템은 혼잡 제어 기법으로 TCP-friendly adaptation 알고리즘을 사용한다. 실험결과 약간의 잡음이 있지만 음성 통신은 원활히 이루어졌으며 향후 연구과제는 잡음의 최소화이다.
본 논문은 유무선 환경에서 TCP를 이용한 데이터 전송 시 에이젼트를 이용하여 패킷 손실의 원인을 분석, 무선 링크에서 발생한 패킷 손실에 대해서는 혼잡 윈도우 크기를 유지하고, 유선 링크에서 발생한 패킷 손실에 대해서는 지역 재전송을 수행하는 저 전력 전송기법을 제안한다. 제안하는 저 전력 전송기법은 전송 후 WNIC를 저 전력 모드로 전환시킴으로써 WNIC 전력소비를 최소화한다. NS2 시뮬레이션 결과 기존 TCP 보다 무선 링크에서 에러 발생시 67~177(%) 성능향상과 22~44(%) 에너지 감소효과를 보였고, 유선 링크에서 에러 발생시 3~22(%)의 성능 향상과 2~13(%) 에너지 감소 효과를 나타냈다.
멀티캐스트는 네트워크 대역폭을 효율적으로 사용하기 위한 방법으로써, 한번의 전송으로 동일한 데이터의 수신을 원하는 여러 수신자들이 동시에 받을 수 있도록 해줌으로써, 동일한 데이터를 여러 번 전송함으로써 발생하는 대역폭의 낭비를 줄인다. 그와는 달리 혼잡 제어 기술은 어떻게 대역폭을 여러 사람들이 공평하게 나누어 사용할 것이며, 대역폭의 이용률을 최대화할 것인가를 주된 연구 대상으로 한다. 특히, 혼잡 제어 기술은 인터넷에서 더욱 중요한 부분으로 혼잡 제어 메커니즘이 적용되어 있지 않은 플로우는 네트워크 사용의 불공평성과 혼잡으로 인한 네트워크 동작 중단(congestion collapse)을 초래한다〔1〕.따라서 새로운 프로토콜을 제안하는 데 있어서 핵심 기능 중 하나는 효율적인 혼잡 제어 메커니즘의 유무이며, 그 혼잡 제어 기법이 인터넷 트래픽의 대부분을 차지하고 있는 TCP와 공평하게 대역폭을 나누어서 사용할 수 있는가가 프로토콜 평가의 중요한 기준중 하나이다. 본 연구에서는 기존의 일대다 신뢰적 멀티캐스트를 위한 혼잡제어 기법들의 비교 분석을 통하여, 각각의 특성을 밝히며, 각 기법들의 특징을 비교함으로써 다대다 멀티케스트 혼잡 제어를 위한 가장 적합한 방법을 알아본다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권3호
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pp.1406-1424
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2017
Recent advancements in network infrastructures provide increased opportunities to support data delivery over multiple paths. Compared with multi-homing scenario, overlay network is regarded as an effective way to construct multiple paths between end devices without any change on the underlying network. Exploiting multipath characteristics has been explored for TCP with multi-homing device, but the corresponding exploration with overlay network has not been studied in detail yet. Motivated by improving quality of experience (QoE) for reliable data delivery, we propose a multipath message transport protocol based on application level relay (MPMTP-AR). MPMTP-AR proposes mechanisms and algorithms to support basic operations of multipath transmission. Dynamic feedback provides a foundation to distribute reasonable load to each path. Common source decrease (CSD) takes the load weight of the path with congestion into consideration to adjust congestion window. MPMTP-AR uses two-level sending buffer to ensure independence between paths and utilizes two-level receiving buffer to improve queuing performance. Finally, the MPMTP-AR is implemented on the Linux platform and evaluated by comprehensive experiments.
TCP는 전송 비트 오류에 의한 패킷 손실 확률이 매우 낮은 유선 망을 대상으로 설계된 프로토콜이므로, 이를 그대로 유.무선 통합 환경에 적용할 경우 TCP 송신단이 무선 망에서 발생한 전송 비트 오류로 인한 패킷 손실도 네트워크 혼잡에 의한 것으로 가정하여 송신단 전송률을 낮추기 때문에 성능이 저하하게 된다. 이에 본 연구에서는 일시적으로는 TCP의 종단간 연결이 분리되지만 궁극적으로는 종단간 연결 개념을 유지하면서, 종단간 연결 개념을 항상 유지하는 기존의 Snoop에 비해서 무선 네트워크에서 발생한 패킷 손실을 송신단에게 감추는 능력을 향상시키는 방안들을 제안하였다. 제안하는 방안들은 송신단에서 무선 네트워크에서의 패킷 손실을 발견할 염려가 있다고 판단되는 경우에 한하여 기지국에서 Indirect-ACK (Indirect Acknowledgement)을 발생하도록 하는데, 그 판단 기준에 따라 세 가지로 구분된다. 한편, 제안하는 방안들은 기지국 버퍼에 임계치를 두어 기지국 버퍼의 길이가 이 임계치 이하일 때에만 Indirect-ACK을 발생할 수 있도록 함으로써 Indirect-ACK 사용으로 인한 기지국의 버퍼 오버헤드를 제한한다. 시뮬레이션을 통해 제안한 방안들의 성능 및 오버헤드를 비교하였고, 제안한 방안들이 제한된 용량의 버퍼로 기존의 Snoop에 비해 TCP 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
고속 네트워크 환경에서 AR UDT(Adaptive Rate control UDT)는 표준 전송 프로토콜인 TCP에 비해 뛰어난 성능을 보인다. UDT(UDP-based Data Transfer)를 기반으로 하는 AR UDT의 혼잡제어는 네트워크 상태를 예측하여 패킷 간 전송시간을 변화시킴으로써 기존 UDT보다 향상된 성능을 보인다. 그러나 AR UDT는 네트워크 상태 예측의 오차가 클 뿐만 아니라 rate control만을 공격적으로 조절하기 때문에 수신 버퍼의 초과로 인해 안정적인 성능을 기대하기 어렵다. 본 논문에서는 AR UDT환경에서 네트워크 상태에 따라 적응적으로 혼잡제어를 하는 기법을 제안한다. RTT(Round Trip Time)의 변화량에 따라 네트워크 상태를 예측하여 flow control과 rate control을 적응적으로 조절한다. 네트워크 시뮬레이션 결과를 통하여 AR UDT에 비해 전송속도와 안정성이 향상되었음을 보였다.
Multipath TCP (MPTCP)는 다중 경로를 통해 데이터를 전송하므로 향상된 네트워크 성능을 기대할 수 있으나, 예고 없이 전송 경로에서 발생되는 Bufferbloat은 해당 경로의 성능뿐만 아니라 다른 경로의 성능 역시 저하시켜 단일 TCP 보다 오히려 좋지 않은 성능이 발생한다. 이와 같은 Bufferbloat 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 송신단에서 MPTCP 레벨의 전송 상태 모니터링 방법과 HoL 패킷 재전송 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 송신단 독자적으로 Bufferbloat 감지를 가능하게 하며, 전송 상태 모니터링 버퍼에서 HoL 패킷을 식별하여 정상 경로로 재전송함으로 HoL Blocking문제를 해결할 수 있도록 하였다. NS-3기반 시뮬레이션 결과 제안한 알고리즘은 기존 MPTCP 대비 전송 성능은 최대 22.8%까지 향상되었고, 송신 버퍼 및 수신 버퍼에 대기하는 평균 패킷 수는 기존 대비 각각 44.3%와 9.2% 수준으로 감소되었음을 확인하였다.
Internet Engineering Task Force (IETF) has been considering the deployment of the Random Early Detection (RED) in order to avoid the increasing of packet loss rates which caused by an exponential increase in network traffic and buffer overflow. Although RED mechanism can prevent buffer overflow and hence reduce an average values of packet loss rates, but this technique is ineffective in preventing the consecutive drop in the high traffic condition. Moreover, it increases a probability and average number of consecutive dropped packet in the low traffic condition (named as "uncritical condition"). RED mechanism effects to TCP congestion control that build up the consecutive of the unnecessary transmission rate reducing; lead to low utilization on the link and consequently degrade the network performance. To overcome these problems, we have proposed a new mechanism, named as Extended Drop slope RED (ExRED) mechanism, by modifying the traditional RED. The numerical and simulation results show that our proposed mechanism reduces a drop probability in the uncritical condition.
기존의 TCP/IP 네트워크 상에서 혼잡을 제어하는 일반적인 방법은 end-to-end 피드백 방식이다. 혼잡이 발생했는지의 여부는 수신측의 ACK 신호로 예측할 수밖에 없으므로 RTT(round trip time)가 길어질 경우 혼잡처리 시간이 길어지게 된다. Active Network 기술을 이용한 ACC(Active Congestion Control)의 경우 혼잡이 발생한 라우터에서 전송자에게 직접적으로 정보를 전송하기 때문에 보다 빠른 혼잡처리가 가능하다. 비록 코어 라우터에서 패킷을 누락시키는 방법에 있어 상태정보를 필요로 하는 단점이 있지만 모의 실험 결과 향상된 처리량을 보여주었다. 혼잡처리에 있어 새로운 처리 방식은 AQM(Active Queue Management)이다. 이 방식은 RED 를 기본 모델로 변형된 것이 대부분이며 RED 가 갖는 단점을 개선하고 혼잡처리와 공평성(fairness)을 향상 시키는데 목적이 있다. 본 논문에서는 ACC 의 피드백 메커니즘과 AQM 의 융통성 있는 큐 관리 기법을 이용하여 보다 향상된 혼잡제어 기법을 보이겠다.
본 논문에서는 멀티미디어 전송 시 QoS(Quality of Service)를 개선하기 위한 유효패킷 전송률을 향상 시키는 방법으로 신경회로망을 이용한 예측 알고리즘을 제안하였다. 신경회로망 모델을 이용하여 왕복지연시간과 패킷손실률을 예측하고 예측된 인자를 이용하여 데이터 전송률을 결정하는 방법이다. 제안한 방법은 과거의 데이터를 기준으로 전송률을 결정하여 전송하는 데이터의 양을 제어하는 기존의 방법보다 향상된 성능을 확보할 수 있게 된다. 제안한 방법의 성능을 확인하기 위하여 실 시스템에 적용하는 실험을 실시하였다. 리눅스 운영 PC를 사용하였으며, UDP 프로토콜을 이용하여 실시간 데이터를 전송하는 실험 장치를 구현하였다. 제안한 방법의 유효패킷 전송률이 기존의 TCP-Friendly 혼잡제어 방법에 비하여 5% 정도 향상된 성능을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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