품질 보장을 요구하는 실시간 멀티미디어 서비스가 이동 무선 네트워크로 확산됨에 따라 무선 채널에서 에너지 효율의 중요성이 더욱 강조되고 있으며, DMS(Dynamic Modulation Scaling)의 도입으로 스케줄러의 출력 링크의 속도를 낮춤으로서 무선 채널의 에너지 소비를 줄일 수 있게 되었다. 본 연구에서는 WFQ(Weighted Fair Queuing)의 대역폭 이용도 저하 문제를 해결한 LOFQ(Latency-Optimized Fair Queuing)를 확장하여 출력 링크의 속도를 줄일 수 있는 공평 큐잉 알고리즘인 REFQ(Rate Efficient Fair Queuing)를 제안하고 성능을 평가한다. 평가결과 WFQ에 비해서 35%의 링크 속도 절감 효과를 얻었고, DMS 무선 모뎀에 적용 시 에너지 소비를 최대 90% 정도 줄일 수 있었다.
널리 이용되고 있는 공정 큐잉 방식인 WFQ(Weighted Fair Queuing)는 특히 인터넷 전화와 같이 저속이지만 엄격한 지연한계를 요구하는 서비스에 대해 대역폭 이용도가 저하되는 문제점을 갖고 있다. 이러한 WFQ의 문제점은 흐름의 레이턴시가 최적화되지 못하기 때문에 발생하는 것으로 최근에 밝혀졌고, 이어서 최적레이턴시 기반 공정 큐잉 방식인 LOFQ(Latency-Optimized Fair Queuing)가 도입되었다. 본 연구에서는 LOFQ에 점유자원 최적화 기능을 추가하여 성능특성을 더욱 개선하고, 반복적으로 수행되던 LOFQ의 자원변환 알고리즘을 개선하여 수행 복잡성을 줄인다. 아울러 WFQ에 비해 대역폭 이용도가 우수함을 증명한다. 시뮬레이션을 통해 성능개선 효과를 확인한 결과 $20{\sim}30%$의 개선이 있었다.
널리 이용되고 있는 공정 큐잉 방식인 WFQ(Weighted Fair Queoing)는 특히 인터넷 전화와 같이 저속이지만 엄격한 지연한계를 요구하는 서비스에 대해 대역폭 이용도가 저하되는 고질적인 문제점을 갖고 있었다. 이러한 WFQ의 문제점은 흐름의 레이턴시가 최적화 되지 않았기 때문으로 최근에 밝혀졌고, 이어서 최적 레이턴시 기반 공정 큐잉 방식인 LOFQ(Latency-Optimized Fair Queuing)가 도입되었다. 그리고 LOFQ에 점유자원 최적화 기능을 추가하여 대역폭 이용도를 개선하고, 반복적으로 수행되던 자원변환 알고리즘을 개선하여 수행 복잡성을 줄이는 등 LOFQ의 성능특성이 향상되었다. 하지만 여전 시뮬레이션에 의해 성능을 평가하고 있어 평가의 정확성과 소요시간 측면에서 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 LOFQ의 대역폭 이용도를 수학적으로 계산하는 방법을 연구하고자 한다.
서비스 품질을 보장하기 위해 널리 사용되는 WFQ(Weighted Fair Queuing)는 엄격한 지연한계를 요구하는 저속 트래픽 흐름의 경우 자원 이용도가 아주 나빠지는 구조적인 한계를 갖고 있다. 이러한 WFQ의 문제점은 최적화 되지 않은 트래픽 흐름의 레이턴시에 기인하는 것으로 밝혀졌고, 최적 레이턴시를 실현하여 자원 이용도를 높일 수 있는 LOFQ(Latency-Optimized Fair Queuing) 가 도입되었다. 그러나 LOFQ는 새로운 흐름을 수락할 때마다 모든 흐름에 대해 최적의 레이턴시를 재 설정해야 하므로 흐름 수락시 O($N^2$)의 복잡도를 가져 구현에 어려움이 있다. 본 논문은 이러한 복잡도를 O(1) 수준으로 낮추는 방식을 제안한다. 제안된 방식은 가해진 트래픽 부하의 서비스 품질의 통계적인 특성을 이용하여 최적 레이턴시 지수 함수를 구한 후 이 함수를 이용하여 도착 흐름의 최적 레이턴시 지수를 간단하게 구하는 것이다.
WBAN은 사람이 착용하는 옷이나 인체 내부 혹은 외부에 있는 여러 장치들을 상호 연결하여 통신할 수 있는 근거리 무선통신 기술이다. WBAN은 기술 적용 분야에 따라 의료용과 비의료용으로 구분할 수 있으며, 주기적인 특성을 가진 의료용 데이터의 경우 GTS 방식을 사용해서 데이터를 전송하여 QoS를 보장한다. 본 논문에서는 WBAN 슈퍼프레임 구조에서 GTS 방식으로 데이터를 전송시 부족한 GTS 타임 슬롯을 해결하는 알고리즘을 제안한다. 코디네이터는 디바이스의 데이터 전송률에 따라 GTS 타임 슬롯을 가변적으로 할당하며, GTS의 개수가 부족하면 GTS 타임 슬롯을 공유하여 사용하도록 할당한다. 제안한 기법의 성능평가를 위해 지연한도와 처리량을 비교하였다. 즉, WBAN 환경에 적합한 WFQ(Weighted Fair Queuing) 스케줄링을 적용하여 상이한 데이터 전송률을 지원하면서 GTS를 할당하는 방법을 제안하였고, 라운드로빈(Round Robin) 스케줄링 방법과 비교하여 처리량은 증가하면서 최대 지연이 감소함을 알 수 있다.
인터넷에서 품질 보장형 서비스를 지원하는 RSVP-라우터는 WFQ 기반의 패킷 스케줄러를 탑재하여 트래픽 흐름들이 요구하는 서비스 품질을 보장한다. WFQ 기반 RSVP-라우터의 성능을 개선하기 위해 LOFQ(Latency optimized fair queuing) 기반 RVP-라우터가 제안되었으나 RESV 메시지의 확장을 요구하며 시뮬레이션을 통해서만 성능을 평가할 수 있었다. 본 연구에서는 기존 RESV 메시지를 사용하는 LOFQ 기반 RSVP-라우터를 제안하고 라우터의 성능을 분석하는 알고리즘을 개발하여 두 가지 방식의 LOFQ 기반 RSVP-라우터의 성능을 평가하였다. 평가 결과 패킷 크기가 작을 경우 제안방식이 확장 RESV 메시지를 사용하는 방식보다 낮은 성능개선 효과를 보이지만 패킷 크기가 큰 영역에서는 동일한 성능개선 특성을 보였다.
WFQ(Weighted Fair Queuing)은 지연이나 공평성의 특성에 있어서 이상적인 트래픽 스케줄링 알고리즘으로 간주되었다. N세션에 서비스를 제공하는 WFQ 스케줄러의 스케줄링 연산은 각 패킷 전송 시간당 O(n)의 계산 복잡도를 가지며, 구현 또한 복잡하다. Self-Clocked Fair Queuing과 같은 WFQ 알고리즘의 구현을 간단히 하고자 하는 노력은 지연범위나 특성에 영향을 주게 되어 다양한 트래픽이 제공되는 경우 각 트래픽의 공평성을 지원해주지 못한다. 그러므로 지연이나 지연 변이 측면에서 공평성을 지원하고 구현상의 계산 복잡도를 줄인 스케줄링 알고리즘이 필요하게 되었다. ATM 다중화기의 셀 스케줄링 알고리즘 역시, ATM의 특성상 다양한 특성의 서비스를 제공하기 위해서, 다양한 특성의 트래픽에 대한 공평성을 제공하는 새로운 알고리즘의 연구가 필요하다. 이 논문에서는 ATM 스위치 내의 다중화기에서 사용되는 새로운 셀 스케줄링 알고리즘을 제안하고 실험을 통해 이 알고리즘의 성능을 검증하고자 한다. 이 알고리즘은 여러 개의 우선 순위 큐를 갖고, 각 우선순위 큐마다 스케줄링 연산이 O(1)의 계산 복잡도를 갖는 Parallel Priority Queuing 알고리즘이다.
Queuing is waiting lines which play routing service when packet entered. Queuing is decide how and whom is going to provide priority service. This is kind of first in first out(FIFO) or weighted fair queuing(WFQ) method. In this study, UDP design using WFQ way to serve to provide service evenly and rapidly in network. Also in actuality internet, datagram analyzed by packet captured. Queuing services through the requesting port number, input, output, output queuing creation & delete, message request by internet control message protocol(ICMP). Queuing designed in control block module, input queues, input/output module composition. In conclusion, I have confirm queuing result of WFQ method by the datagram information analyzed.
WBAN(Wireless Body Area Network) 기술은 인체 내부 및 외부에 부착한 센서 노드를 무선으로 연결하여 통신할 수 있는 근거리 무선 통신 기술로서 IEEE 802.15.6 TG BAN을 중심으로 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층 및 응용 계층 등에서 표준화가 진행되고 있다. WBAN은 응용서비스의 종류에 따라 의료용과 비의료용으로 나눌 수 있다. 의료용 응용서비스의 경우데이터 전송 특징이 주기적이고 전송률이 상이한 의료용 센서를 사용하기 때문에 데이터 전송시 QoS를 보장하기 위하여 GTS 전송방식을 사용한다. 본 논문에서는 WBAN 환경에 적합한 MAC 프로토콜을 제안하였다. 첫 번째 WBAN 기반의 슈퍼프레임 구조와 프리미티브를 제안하였다. 두 번째 WFQ(Weighted Fair Queuing)기반의 GTS 채널 이용률 향상 알고리즘을 제안하였다. 제안한 스케줄링 방식은 i-Game(라운드로빈 스케줄링 방식)과 비교하여 채널 이용률을 향상시키는 것을 알 수 있다.
인터넷에서 품질 보장형 서비스를 지원하는 RSVF-라우터는 WFQ 기반의 패킷 스케줄러를 탑재하여 트래픽 흐름들이 요구하는 서비스 품질을 보장한다. 본 논문에서는 기존의 RSVP 절차와 호환성을 유지하면서 자원 예약시 대역폭의 이용 효율성을 향상시킬 수 있는 LOFQ(Latency optimized fair queuing) 기반의 라우터를 제안하였다. 제안한 라우터는 최근에 도입된 LOFQ 기반의 패킷 스케줄러를 사용하여 개별 흐름의 요구품질 보장에 필요한 최적의 자원을 예약한다. 제안한 라우터의 성능평가 결과 기존의 RSVP-라우터보다 수락 흐름의 수를 최대 30%까지 증가시킬 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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