멀티미디어 Ad Hoc 무선망은 매우 매력적인 화두이며 이를 통하여 멀티미디어 서비스를 고정된 기간망이 없이도 이동중인 최종 사용자들에게 제공할 수 있다. 그러나 특수한 설계상의 제약점으로 인하여 Ad Hoc 무선망에서 자원을 공정하게 분배하면서도 지연시간을 보장하는 것은 단순한 문제가 아니다. 본 논문에서는 분산적인 방법으로 지연시간 보장 공정 큐잉(DGFQ, Delay Guaranteed Fair Queueing) 방식을 멀티미디어 Ad Hoc 무선망에서 구현하고 성능 평가의 결과를 통하여 DGFQ 방식이 멀티미디어 무선망 환경에서도 제한된 지연시간을 보장할 수 있음을 보였다.
무선 네트워크 환경의 불안정한 채널 상태는 패킷 손실과 패킷 재전송을 발생시키게 되고 그로 인해 비디오 스트리밍과 같은 시간적 제약을 가지는 서비스의 품질을 저하시키는 문제점을 갖는다. 이러한 무선 네트워크에서의 효율적인 멀티미디어 전송을 위해 최근에 QoS 기능을 강화한 IEEE 802.11e가 표준화되었다. 본 논문에서는 IEEE 802.11e 네트워크를 기반으로 네트워크 적응적인 H.264 비디오 스트림 전송기법에 관해 기술한다. 향상된 스트리밍 서비스를 제공하기 위해서는 현재의 무선 네트워크 상태에 적응적인 스트림 전송이 필요하다. 네트워크 상태는 패킷 손실률이나 가용 대역폭 측정을 통해 예측할 수 있으며, 이렇게 측정된 네트워크 상태를 크로스-레이어 기법을 기반으로 응용계층에 알려줌으로써, 현재 네트워크가 전송하지 못할 것으로 판단되는 데이터를 우선순위에 따라 차등적으로 제거하게 된다. 전송될 가능성이 없는 데이터를 미리 제거함으로써 시스템 리소스를 보다 효율적으로 사용하게 되며, 결과적으로 사용자에게 제공되는 스트리밍 서비스의 품질을 향상시킬 수 있다. 시뮬레이션 및 시스템구현을 이용한 성능검증을 통하여 제안하는 기법이 사용자에게 끊김없이 부드럽게 재생되는 비디오 스트리밍 서비스를 제공함으로써 서비스 품질을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
웹 서비스의 검색방법은 기능적인 측면만 고려하여 사용자가 원하는 서비스 검색에 대한 한계가 있다. 본 연구에서는 기능적인 면을 고려한 웹 서비스에서의 문제점을 개선시키기 위해 웹 서비스의 WSDL과 매칭정보를 이용하여 기능적인 부분과 비 기능적인 면을 고려한 서비스 선정 방법을 제시한다. 본 연구에서는 웹 서비스 클라이언트들이 서비스 선정 시 클라이언트가 정의한 매칭정보를 만족하는 클라이언트 측면을 고려한 최적의 서비스 선정을 할 수 있도록 서비스 선정 방법에 대한 아키텍처와 선정 프로세스를 연구하고 웹 서비스 선정 프로세스에서 제공되는 기능적인 요구의 매칭뿐만 아니라 클라이언트 요구도 수용할 수 있는 매칭정보를 고려한 최적의 서비스 선정 방법을 연구한다. 본 연구에서는 제안한 매칭정보 추출 및 선정프로세스를 이용하여 사용자 중심의 비 기능적인 측면을 고려한 웹 서비스를 이용할 수 있어 사용자가 원하는 품질을 제공하는 서비스를 제공 받을 수 있도록 최적의 서비스를 제공 할 수 있다.
네트워크 및 애플리케이션 기술의 발전은 컴퓨터, 모바일 시스템을 비롯한 정보기기의 활용에 커다란 변화를 야기시켰다. 60-70년대의 메인 프레임을 시작으로 80년대의 서버-클라이언트 패러다임을 거쳐 90년대 이후의 네트워크 컴퓨터 형태로 발전하는 과정에서 현재 컴퓨터 시스템은 독립적인 물리적 시스템에서 상호보완적인 네트워크 기반의 가상 시스템으로 진화하고 있다[1][2]. 네트워크 기반의 시스템에서 작업 수행에 필요한 애플리케이션과 데이터는 로컬 시스템에 해당하는 클라이언트가 아닌 서버에 저장된다[1]. 사용자는 네트워크를 통해 서버 상의 애플리케이션, 데이터를 마치 로컬 환경에서와 같이 활용할 수 있으며, 이러한 메커니즘에 의하여 클라이언트는 보다 경량화, 네트워크 친화적시스템으로 발전해나가고 있다. 본 논문에서는 이러한 씬-클라이언트를 보다 효율적으로 구현할 수 있는 가능성 있는 방안에 대해 논의하기로 한다. 서버 상의 애플리케이션과 데이터를 마치 로컬 환경에서 활용할 수 있도록 본 논문에서는 X프로토콜을 활용하였다. 기존의 단일화 된 서버 시스템과는 달리 프락시를 미들-티어로 설계하여 QoS 및 세션의 영속성을 제고하였다. 씬-클라이언트와 서버에 각각 X서버, Xvfb(X virtual frame buffer)를 구현하였고 세션 관리를 위하여 XSMP(X Session Management Protocol)을 적용하였다. 이를 통하여 최종적으로 단순한 서버 디스플레이 전달을 넘어, 서버 상의 애플리케이션이 네트워크를 경유하여 씬-클라이언트에 원격 애플리케이션으로 전달되도록 하는 씬-클라이언트 프레임워크를 제안하였다.
본 논문에서는 차세대 패킷 네트워크에서의 서비스 품질 기능 고도화를 목적으로 상대적 지연 차별화 기능을 제공하는 알고리듬을 제시하고 시뮬레이션을 통해 성능 분석을 수행한다. 또한, 제안된 알고리듬을 XPC 860 CPU 기반의 시험 보드상에서 VHDL로 구현하여 실제 트래픽 입력 상황하에서의 성능 분석을 수행한다. 제안된 알고리듬은 매 시간 구간마다 입력되는 트래픽을 측정하고 이를 기반으로 다음 시간 구간 동안 입력될 트래픽의 양을 예측한 후 실제로 다음 시간 구간 동안에 입력된 트래픽과 비교하여 오차분을 도출하여 이를 다음 타임 슬롯의 지연 차별화 동작에 지속적으로 반영하는 것이 특징적 요소이므로 오차분을 고려하지 않는 기존 방식에 비해 버스트 트래픽에 대하여 우수한 적응성을 보여준다. 제안된 방식의 성능은 시뮬레이션과 실제 보드상에서의 시험을 통해 절대적 지연 목표를 충족시킴과 동시에 기존 방식에 비해 버스트 트래픽에 대하여 성능 개선 효과가 달성됨이 확인된다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권10호
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pp.4717-4737
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2017
Today, smart grids, smart homes, smart water networks, and intelligent transportation, are infrastructure systems that connect our world more than we ever thought possible and are associated with a single concept, the Internet of Things (IoT). The number of devices connected to the IoT and hence the number of traffic flow increases continuously, as well as the emergence of new applications. Although cutting-edge hardware technology can be employed to achieve a fast implementation to handle this huge data streams, there will always be a limit on size of traffic supported by a given architecture. However, recent cloud-based big data technologies fortunately offer an ideal environment to handle this issue. Moreover, the ever-increasing high volume of traffic created on demand presents great challenges for flow management. As a solution, flow aggregation decreases the number of flows needed to be processed by the network. The previous works in the literature prove that most of aggregation strategies designed for smart grids aim at optimizing system operation performance. They consider a common identifier to aggregate traffic on each device, having its independent static aggregation policy. In this paper, we propose a dynamic approach to aggregate flows based on traffic characteristics and device preferences. Our algorithm runs on a big data platform to provide an end-to-end network visibility of flows, which performs high-speed and high-volume computations to identify the clusters of similar flows and aggregate massive number of mice flows into a few meta-flows. Compared with existing solutions, our approach dynamically aggregates large number of such small flows into fewer flows, based on traffic characteristics and access node preferences. Using this approach, we alleviate the problem of processing a large amount of micro flows, and also significantly improve the accuracy of meeting the access node QoS demands. We conducted experiments, using a dataset of up to 100,000 flows, and studied the performance of our algorithm analytically. The experimental results are presented to show the promising effectiveness and scalability of our proposed approach.
최근 무선 환경에서 스트리밍 서비스의 서비스 품질을 향상시키기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 무선 환경의 채널상태 불안정은 높은 전송 지연과 손실을 발생시키게 되고, 결과적으로 사용자 측면에서의 서비스 품질을 저하시키는 문제점을 가진다. 이러한 무선 환경에서의 서비스 품질을 향상시키기 위해 IEEE 802.11 Working Group에서는 IEEE 802.11e를 제안하였고, 이를 기반으로 하는 여러 기법들이 제안되었지만 네트워크 상태에 적응적이지 못한 기존 연구들은 전송큐의 오버플로우와 데이타 손실이 발생하여 전송하는 영상의 품질을 저하시키게 된다. 본 논문에서는 IEEE 802.11e EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 모델을 기반으로 무선 환경에서의 멀티미디어 스트리밍 서비스 품질의 향상을 위한 기법을 제안하였다. 제안한 기법은 MPEG-4 영상의 각 프레임의 중요도에 따라 차별적으로 IEEE 802.11e EDCA 모델의 전송 방식을 적용하고, 수신측의 AC(Access Category)를 고려한 효율적인 대역폭 측정을 기반으로 한 송신측의 프레임 폐기를 통해 현재 네트워크 상태에 적응적인 전송율 조절을 한다. 실험 결과를 통해 제안한 기법이 무선 환경의 스트리밍 서비스의 종단간 서비스 품질을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 새로운 미디어 관리 및 전송 운용에 적합한 네트워크 형태인 Hybrid CDN/P2P 아키텍처 기반 하에서 전송 지연과 패킷 손실을 최소화하는 동시에 안정적인 망 운용 정책을 제안한다. 또한 실시간으로 대용량, 고품질의 미디어를 효과적으로 전송하고 네트워크 품질을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 전송 스케줄링과 사용자의 요구 패턴을 기반으로 한 끊김 없는 데이터 전송 그리고 이를 통한 트래픽 및 로드를 관리하는 방법을 함께 제안한다. 제안하는 영상 전송기법의 효율성 및 적용 적합도를 검증하기 위해 수행된 실험결과에 따라 제안하는 방법이 기존에 제안된 방법에 비해 비교적 좋은 성능 평가가 이루어졌음을 확인하였다. 이는 프록시 서버 간의 협력적 운용 방법을 통해 보유 데이터 정보를 상호 공유하고 이를 통해 각 노드가 원하는 데이터를 전송받도록 하는 동시에 실행 버퍼 전송 기법을 통해 데이터 전송 과정에서 전달된 데이터의 재사용성을 높이고 있기 때문이다.
언더레이 프로토콜은 2차 시스템이나 인지된 사용자가 1차 사용자의 품질 저하 없이 동일한 주파수를 사용하는 인지 기술이다. 또한, 무선 환경의 중계 특성으로 인해, 몇몇 노드는 도청 노드라고 불리며, 다른 통신 링크를 위한 정보를 수신한다. 이러한 이유로, 물리 계층의 보안은 도청의 발생을 막기 위해 보안 성취율을 고려하여 응용된다. 본 논문에서는, 물리 계층 보안과 간섭 제약 환경에서 증폭 후 전송 기법의 성능을 협력 통신 노드를 이용하여 분석한다. 이 모델에서, 중계기는 송신단에서 수신단으로의 신호 전송을 돕기 위해 증폭 후 전송 기법을 사용한다. 우수한 중계기는 기회주의적 중계기 선택 기법으로 선정되며, 단 대 단 보안 성취율을 기초로 한다. 시스템 성능은 보안 성취율의 정전 확률로 평가된다. 정전 확률의 상향, 하향 한계는 국제 통계 채널 상태 정보(CSI)에 기초하며, 또한, 닫힌계로 유도한다. 시뮬레이션 결과는 인지 네트워크는 1차 사용자로부터 충분히 멀 때, 중계기에서 도청 노드까지의 거리가 중계기에서 수신단까지의 거리보다 큰 경우 시스템 성능이 향상된 것을 보여준다.
무인항공기 또는 드론(UAV or Drone)을 활용한 공중 통신중계기는 재난피해 지역, 군 작전 지역, 응급상황 발생 시 등의 임시 통신 서비스 지원에 활용되고 있다. 무인항공기를 활용한 공중 통신중계기는 원격 사용자 또는 임무 수행자에게 안정적인 통신 서비스를 제공하는 것을 목표로 하므로 최소 성능 요구사항을 보장하는 빠른 무인항공기의 배치가 중요하다. 무인항공기를 통신 시스템에서 활용하는 연구에서는 통신 성능을 극대화하는 무인항공기의 최적위치를 찾는 연구가 대부분이나, 위급상황 시에는 최적 위치보다는 무인항공기 배치 가능 영역을 빠르게 도출하고 통신 지원을 위한 빠른 배치가 더 중요하다. 본 논문에서는 무인항공기를 공중 통신중계기로 활용 시 각 상황에 따라 요구되는 통신 성능을 보장하는 무인항공기 배치 가능 영역을 도출하고, 이론적 분석을 통해 얻은 결과를 시뮬레이션 완전 탐색을 통해 검증하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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