KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제15권7호
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pp.2496-2512
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2021
The requirements for powerful computing capability, high capacity, low latency and low energy consumption of emerging services, pose severe challenges to the fifth-generation (5G) network. As a promising paradigm, mobile edge networks can provide services in proximity to users by deploying computing components and cache at the edge, which can effectively decrease service delay. However, the coexistence of heterogeneous services and the sharing of limited resources lead to the competition between various services for multiple resources. This paper considers two typical heterogeneous services: computing services and content delivery services, in order to properly configure resources, it is crucial to develop an effective offloading and caching strategies. Considering the high energy consumption of 5G base stations, this paper considers the hybrid energy supply model of traditional power grid and green energy. Therefore, it is necessary to design a reasonable association mechanism which can allocate more service load to base stations rich in green energy to improve the utilization of green energy. This paper formed the joint optimization problem of computing offloading, caching and resource allocation for heterogeneous services with the objective of minimizing the on-grid power consumption under the constraints of limited resources and QoS guarantee. Since the joint optimization problem is a mixed integer nonlinear programming problem that is impossible to solve, this paper uses deep reinforcement learning method to learn the optimal strategy through a lot of training. Extensive simulation experiments show that compared with other schemes, the proposed scheme can allocate resources to heterogeneous service according to the green energy distribution which can effectively reduce the traditional energy consumption.
IEEE1394는 디지털 캠코더, 디지털 TV, 퍼스널 컴퓨터를 포함한 가정내의 디지털 네트웍을 구성하기 위한 대표적인 인터페이스이다. 최근 IEEE1394는 기존의 멀티미디어 데이터를 지원하는 장비의 인터페이스에서 벗어나 실시간성이 요구되는 제어 시스템에 적용이 되고 있으며 더불어 IICP(Instrument and Industrial Control Protocol)의 제정등 응용분야가 점차 확대되고 있다. 또한 홈 네트웍에서 제어 네트웍과 데이터 네트웍의 연동을 위해 기반 망으로 사용됨으로써 제어 네트웍에서 요구되는 실시간성의 보장이 IEEE1394에서도 요구되고 있다. 이 논문에서는 홈 네트윅에서 IEEE1374의 실시간성 보장을 위해 이벤트 채널 모델을 사용한 서비스의 우선순위에 따른 처리기법과 1394 디바이스 드라이버 레벨에서의 우선순위 보장을 위한 구조를 제안한다. 서비스의 우선순위에 따른 실시간성 보장기법은 서비스 이벤트의 우선순위에 따라 이벤트 채널을 통해 높은 우선순위 서비스의 예측가능성을 보장하며, 디바이스 드라이버 레벨에서는 우선순위 큐를 이용한 패킷의 전송과 등시성 전송을 위한 효율적인 버퍼관리 기법을 제공한다. 이러한 구조는 향후 IEEE1374기반의 홈 네트웍 미들웨어 뿐만이 아니라 실시간 응용이 요구되는 다양한 어플리케이션과 서비스 등에 사용될 수 있을 것으로 보인다.
인터넷을 기반으로 다양한 종류의 응용 서비스들을 제공하기 위해서 각 흐름 별로 서비스 품질을 보장하는 것은 이상적이지만, 이를 실현하는 것은 매우 어려운 일이다. 서비스 품질 요구조건이 같거나 비슷한 여러 흐름들을 동일한 그룹으로 지정하고, 그룹별로 서비스 품질을 제공하는 방안이 효율적이다. 라우터에서 적용되는 큐 관리 메커니즘은 데이터의 효율적으로 전송하고, 서비스 별로 차별화된 서비스 품질을 지원하기 위하여 매우 중요한 역할을 수행한다. 다양한 멀티미디어 서비스를 효율적으로 지원하기 위해서 지능적이고 적응적인 큐 관리 메커니즘 기능이 필요하다. 본 논문은 일정 기간 유입되는 각 흐름 그룹의 트래픽 정보와 현재의 네트워크 상태 정보를 기반으로 그룹별 패킷의 전달 여부를 결정하는 심층강화학습 기반의 지능형 큐관리 메커니즘을 제안한다.
일반적인 VOD시스템은 서버-클라이언트 구조로 되어 있다. 따라서 다수의 클라이언트의 요청이 있을 경우 서버에 부하가 집중되어 서버 시스템의 네트워크 대역폭의 한계로 인해 QoS가 보장된 VOD 서비스가 어렵다. 특히 다수의 클라이언트 요청으로 인한 네트워크 대역폭 요구량의 증가는 서버 시스템 자원 소모의 결정적인 요인이다. 이러한 문제점들을 해결하기 위한 방법으로 멀티캐스트, 브로드캐스트, P2P 등 많은 기법들이 연구되었다. 그중 브로드캐스트 기법은 추가적인 대역 폭의 할당 없이 다수의 사용자에게 스트림을 전송할 수 있으므로 효과적이다 하지만 브로드캐스트 기법은 초기 서비스 지연시간이 길다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 브로드캐스트 기법의 문제점인 초기 서비스 지연시간을 P2P 기반의 캐싱 기법을 적용하여 제거하고, 이때 필요한 버퍼 공간을 최소화 할 수 있는 P2Prefix 브로드캐스트 기법을 제안한다.
NGA에서는 현재의 FTTH가 제공하고 있는 것보다 더 넓은 대역폭, 더 높은 분기율, 더 확장된 거리를 요구하고 있다. FTTH에서 큰 비중을 차지하는 TDMA PON에서는 OLT와 ONU 사이의 거리가 증가하면 전파지연이 증가하고, 전파지연의 3배 이상으로 패킷지연을 증가한다. 왜냐하면, 어떤 패킷이 ONU에 도착하면 대역요청, 승인, 전송이라는 과정을 거치기 때문이다. 이러한 효과를 상쇄하기 위해서는 사이클 타임의 값을 줄여야 하나, 이는 오버헤더 증가와 링크 효율의 감소를 초래한다. 본 논문에서는 NGA에서 목표하는 것과 같이 가입자 망에서 지원하는 거리가 60 Km 또는 100 Km까지 확장될 때 TDMA PON에서 발생할 수 있는 여러 가지 문제점들을 살펴보고, 지연에 민감한 트래픽에 대한 서비스 품질을 만족시켜 주기 위한 최적의 사이클 타임을 결정하는 방법을 제시한다. 그리고 ONU의 위치에 따라 등화왕복지연과 사이클 타임의 값을 가변적으로 할당하는 방법을 소개하며, 이 방법을 사용하면 성능분석에서 지연이 감소는 물론 링크 효율도 증가함을 보여준다.
최근 그린IT의 이슈와 더불어 컴퓨터 자원을 효율적으로 운용할 수 있는 클라우드 컴퓨팅 기반의 서비스들이 거대한 시장을 형성하고 있다. 다양한 서비스의 수가 급격하게 증가하고 있는 상황에서 클라우드 컴퓨팅에 존재하는 리소스들을 조합하여 여러 영역에서 필요로 하는 서비스를 제공해주는 추천시스템을 이용한 클라우드 마켓 시스템을 구성해보고자 한다. 기존의 클라우드 컴퓨팅은 제한된 리소스들을 바탕으로 가격과 성능에 맞는 추천 시스템을 구성하였다. 그러나 클라우드 마켓을 이용한 추천 시스템에 관한 연구는 미비한 상황이다. 본 논문에서는 거대한 클라우드 마켓 내의 리소스들을 관리하기 위한 클라우드 마켓 시스템과 마켓 내의 제공되는 클라우드 컴퓨팅 서비스를 평가하고 평가된 서비스들을 이용하여 클라우드 리소스 추천 시스템을 구성한다. 제안된 시스템은 실험을 통해 효율적인 리소스 분배와 리소스 관리 서비스를 활용한 클라우드 마켓 모델을 제공해 준다.
최근, 우리 군에서는 무선망을 기반으로 하는 차세대 전술통신체계인 전술종합정보통신체계 (TICN: Tactical Information Communication Network) 구축 사업을 진행하고 있다. TICN 시스템 전체의 백본 역할을 수행하는 TICN 전달망에서는 경로의 생존성과 신뢰성 및 무선링크의 안정성을 고려하는 라우팅과 플로우 별 최소 서비스 품질을 보장하면서도 가능한 한 많은 플로우들을 서비스할 수 있는 라우팅이 요구된다. 그러나 군에서 도입하고자 하는 상용 OSPF(Open Short Path First)는 TICN 전달망에서의 라우팅 요구사항을 만족하기 어렵기 때문에 군에서는 라인접속장치라고 하는 새로운 장치를 도입하여 상용 OSPF를 TICN 전달망 라우팅 프로토콜로 사용할 수 있도록 하고자 한다. 이에 본 논문에서는 이장치에서 계산될 OSPF 비용함수를 제안하고, 제안하는 비용함수를 적용한 OSPF에서 프로토콜 파라미터들의 값을 TICN 전달망 환경에 적합하도록 튜닝하고자 한다. 시뮬레이션을 통하여 제안하는 비용함수를 사용하는 OSPF가 기존 OSPF에 비해 응용 서비스의 통신성능과 네트워크 자원 활용률 측면에서 더 좋은 성능을 보임을 알 수 있었다.
차세대 통신망으로 각광받고 있는 NGN(Next Generation Network)은 일반전화망, 비동기식전송방식(ATM), 프레임릴레이, 전용망, 무선통신망 등 모든 통신 네트워크를 패킷 기반의 공통 망으로 통합하는 개념이며, NGN의 가장 큰 특징은 통합화와 패킷화. 음성과 데이터, 영상을 동시에 수용하며 인터넷전화, 멀티미디어 메시징 등과 같은 다양한 부가서비스를 효율적으로 제공할 수 있다는 것이다. 이러한 NGN 환경에서는 전송층에서 제공하는 서비스, 응용층에서 제공하는 서비스 등 상당히 많은 서비스들이 정의되고 있으며, 앞으로 점점 더 많은 서비스들이 생겨날 것이다. 또한, NGN 환경에서 새로운 서비스의 개발은 처음부터 개발하는 것이 아니라, 기존의 NGN의 서비스들을 재사용하여 새로운 서비스로 개발되는 형태가 이상적이며, 이러한 것들이 서로 다른 통신망, 플랫폼, 프로그래밍 언어 등의 상이한 환경하에서 가능해야 한다. 본 논문에서는 이러한 목적을 달성하기 위해 2006년 1월부터 ITU-T SG13에서 본격적으로 표준화를 시작하여 2008년 9월 국제표준으로 최종 승인된 NGN을 위한 개방형 서비스 환경 기능에 대한 표준화 동향을 설명한다.
차세대 통신망으로 각광받고 있는 NGN(Next Generation Network)은 일반전화망, 비동기식전송방식(ATM), 프레임릴레이, 전용망, 무선통신망 등 모든 통신 네트워크를 패킷 기반의 공통망으로 통합하는 개념이며, NGN의 가장 큰 특징은 통합화와 패킷화. 음성과 데이터, 영상을 동시에 수용하며 인터넷전화, 멀티미디어 메시징 등과 같은 다양한 부가서비스를 효율적으로 제공할 수 있다는 것이다. 이러한 NGN 환경에서는 전송층에서 제공하는 서비스, 응용층에서 제공하는 서비스 등 상당히 많은 서비스들이 정의되고 있으며, 앞으로 점점더 많은 서비스들이 생겨날 것이다. 또한, NGN 환경에서 새로운 서비스의 개발은 처음부터 개발하는 것이 아니라, 기존의 NGN의 서비스들을 재사용하여 새로운 서비스로 개발되는 형태가 이상적이며, 이러한 것들이 서로다른 통신망, 플렛폼, 프로그래밍 언어 등의 상이한 환경에 존재한 서비스들을 통합해야 한다. 본 논문에서는 NGN 환경에 대한 국제 표준화를 추진하고 있는 ITU-T SG13(Study Group 13)의 활동 중 개방형 서비스와 관련된 표준화 동향을 설명한다.
무선 멀티미디어 망에서는 멀티미디어 트래픽의 변동성에 더하여 사용자의 이동성까지 고려하여야 하기 때문에 다양한 멀티미디어 트래픽을 위한 채널 할당 방식이 요구되어진다. 기존의 핸드오프 실패확률을 줄이기 위해 제안된 방식은 guard 채널을 이용한 방법으로 핸드오프 연결을 위하여 각각의 기지국에 guard 채널을 두는 것이다. 본 논문에서는 guard 채널을 사용한 무선 멀티미디어 망에서 핸드오프 연결에 우선권을 주는 효율적 채널 할당 방식을. 제안한다. 제안하는 방법은 guard 채널을 비실시간 연결과 실시간 핸드오프 연결이 공유하여 사용한다. 또한 핸드오프 실패 확률을 줄이기 위해서 망자원이 부족한 경우 진행중인 연결의 서비스 품질을 떨어뜨릴 수 있다. 시뮬레이션을 통하여 제안된 효율적인 채널 할당 방식이 기존에 제안된 방법들에 비해 채널 이용률과 핸드오프 실패확률에 대해서 우수한 성능을 가지고 있음을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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