버스티 트래픽하에서 입출력버퍼형 ATM교환기 셀 손실 모드들의 성능 비교 분석 ( Performance Analysis of Cell Loss Modes of ATM Switch with Input and Output Buffers under Bursty Traffic )

권세동,박현민,최병석,박재현 한국통신학회 1998 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.17 No.3

무선망에서 개선된 ZMHB 알고리즘의 성능 평가

권세동,박현민,이강선,Kwon, Se-Dong,Park, Hyun-Min,Lee, Kang-Sun 한국정보처리학회 2004 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.11 No.5

Handoff is one of the most important features for the user's mobility in a wireless cellular communication system. It is related to resource reservation at nearby cells. Resource reservation to the new connection point should occur prior to handoff to enable the user to receive the data or services at the new location, at the same level of service as at the previous location. For the efficient resource reservation, mobility prediction has been reported as an effective means to decrease the call dropping probability and to shorten the handoff latency in a wireless cellular environment. A recently proposed algorithm, ZMHB, makes use of the history of the user's positions within the current cell to predict the next cell. But, the prediction of the ZMHB algorithm is found to be 80∼85% accurate for regular and random movements. In this paper, we propose a new improved ZMHB mobility prediction algorithm, which is called Detailed-ZMHB that uses detailed-zone-based tracking of mo-bile users to predict user movements. The effectiveness of the proposed algorithm is then demonstrated through a simulation. 핸드오프는 무선 셀룰러 환경에서 사용자의 이동성(Mobility)을 유지해줄 수 있는 가장 중요한 기술중의 하나이다. 핸드오프 기술은 사용자가 이동할 주변 셀에 대한 대역폭 예약과 관련이 있다. 또한, 대역폭 예약은 사용자가 이동한 새로운 영역에서 이전 영역에서와 같은 레벨의 데이터나 서비스를 받기 위해서 핸드오프 이전에 실시되어야 한다. 이러한 무선 셀룰러 환경에서 효과적으로 대역폭을 사용하기 위하여 사용자의 이동성을 예측하는 기술은 핸드오프 호의 실패율(Dropping Probability)과 핸드오프 지연(Latency)을 줄이는 효과적인 방법이다. 최근에 제시된 ZMHB 알고리즘은 기존의 알고리즘과는 달리 셀 내부의 이동 경로를 저장한 히스토리를 이용하여 사용자가 이동할 셀을 예측하였다. 그러나, 모든 사용자에 대하여 80~85% 정도의 예측 정확도만을 보인다. 본 논문에서는 ZMHB 알고리즘에서 사용하는 존(Zone)을 세분화하여 이동 패턴을 저장하고, 이를 예측에 이용하는 Detailed-ZMHB 예측 알고리즘을 제안하고 성능 평가 결과를 보인다.

무선 네트워크에서 사용자 이동 패턴을 사용한 이동성 예측 기법

권세동,박현민,Kwon, Se-Dong,Park, Hyun-Min 한국정보처리학회 2004 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.11 No.2

무선 셀룰러 환경에서 가장 중요한 기술중의 하나가 사용자의 이동성(Mobility)을 보장하기 위한 핸드오프 기술이다 이러한 핸드오프 기술은 사용자가 이동할 주변 셀에 대한 대역폭 예약과 관련이 있다. 무선 셀룰러 환경에서 효과적인 대역폭 사용을 위하여. 사용자의 이동성을 예즉하는 기술은 핸드오프 호의 실패율(Dropping Probability)과 핸드오프 지연을 줄이는 효과적인 방법이다. 기존의 연구에서는 사무실, 빌딩과 같은 제한된 범위나 셀 간의 히스토리에 기반하여 이동 예측 알고리즘을 수행하였다. 그러나, 마이크로-셀(Micro-Cell) 구조나 도로가 복잡하게 구성되어 있는 도심에는 잘 적용되지 못한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여, 본 논문에서는 낀 내부 이동 패턴을 저장한 히스토리를 이용하여, 사용자가 이동할 셀을 예측하는 새로운 알고리즘을 제안한다 Handoff if the most Important feature for the user's mobility in a cellular communication system, which is related to resource reservation at nearby cells. For efficient resource reservation, mobility prediction has been reported as an effective means to decrease call dropping probability and to shorten handoff latency in wireless cellular environments. Several early proposed handoff schemes making use of tile user's movement history on a cell-by-cell basis work on the assumption that the user's movements are restricted to the indoor locations such as an office or a building. However, those algorithms cannot be applied to a micro-cell structure or a metropolis with complicated structure of roads. In this paper, to overcome those drawbacks we propose a new mobility prediction algorithm, which stores and uses the history of the user's positions within the current cell to predict the next cell.

AAL Type 2의 성능 평가

권세동,한만유,박현민,주우석,전종훈,이강선,Kwon, Se-Dong,Han, Man-Yoo,Park, Hyun-Min,Joo, Woo-Seok,Jun, Jong-Hun,Lee, Kang-Sun 한국정보처리학회 2002 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.9 No.6

셀룰러 망 어플리케이션(Cellular Network Application)은 빠르게 진보되어 가고 있으며, 이러한 어플리케이션들은 Base Station(BS)과 Mobile Switching Center(MSC) 사이에서 빠르고 효과적인 전송 방법을 요구한다. 이러한 요구를 해결하는 방법중의 하나가 ATM 링크를 사용하는 것이다. 일반적으로 셀룰러 어플리케이션에서는 낮은 데이터 전송률과 작은 크기의 패킷을 사용하는 특성 때문에, 작은 크기의 패킷이 하나의 ATM 셀에 의해 전송된다면 상당한 양의 링크 대역폭이 손실된다. 이러한 셀룰러 어플리케이션과 낮은 데이터 전송률을 가지는 어플리케이션의 효과적인 수행을 위하여, 새로운 형식의 ATM Adaptation Layer인 AAL Type 2가 제안되었다. 본 논문에서는 AAL Type 2의 원리와 더불어 새로운 AAL 방식의 근간을 형성하는 다른 대안 방법들에 대하여 서술하였다. AAL Type 2의 성능에 대한 실험은 패킷 지연(delay)과 ATM 셀 사용 효율성의 관점에서 이루어졌다. 이러한 어플리케이션에서는 패킷길이가 가변적이기 때문에, AAL Type 2에서 실행되는 Fair Queueing 알고리즘의 효과와 가변길이의 패킷을 공정하게 서비스하는 문제가 논의되었다. Cellular network applications are growing drastically and this requires a fast and efficient transport method between the base station and the mobile switching center. One possible solution is to use ATM links. The low data rate and small-sized packets in the typical cellular applications imply that significant amount of link bandwidth would be wasted, if this small sized packet is carried by one ATM cell. For efficient operation for such cellular and low bit rate applications, a new type of ATM Adaptation Layer, AAL Type 2, has been proposed. In this paper, the principles of AAL Type 2 are briefly described along with the introduction of other alternatives which have formed the basis for this new AAL. The result from the simulation to study the performance of the AAL Type 2 is discussed from the view point of packet delay and ATM cell use efficiency. Due to the variable size of packets in this application, the fairness issue in serving variable sized packets is also discussed along with the effect of fair queueing algorithm implemented at AAL Type 2.

출력포트 확장 방식을 사용한 입출력 버퍼형 ATM 교환기에서의 성능 비교 분석

권세동,박현민,Kwon, Se-Dong,Park, Hyun-Min 한국정보처리학회 2002 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.9 No.4

입력과 출력에 버퍼를 갖는 ATM 교환기의 셀 폐기 방법은 기존의 귀환(Backpressure)모드와 손실(Queueloss)모드가 있으며, 최근에는 두 모드의 단점을 보완한 하이브리드(Hybrid)모드가 제안되었다. 하이브리드모드는 목적하는 출력 버퍼와 입력 버퍼가 모두 포화일 경우에만 셀을 폐기하는 방식이다. 본 논문에서는 유니폼 트래픽하에서 Output-port expansion 기법을 사용한 귀환 손실 모드 및 하이브리드모드 하에서의 셀 손실률과 셀 지연을 성능 비교 분석한다 Output-port expansion 기법은, 한 타임 슬롯동안에 입력포트 당 하나의 셀만 교환되며, 만약 하나 이상의 셀들이 같은 출력포트로 향하고자 하면, 최대 교환되는 셀 수를 K(Output-port expansion ratio)개로 제한하는 방식이다. 셀 손실률을 비교 분석한 결과, 이전의 연구에서와는 달리 로드 0.9를 기점으로. 0.9이하의 로드에서는 하이브리드 모드가, 0.9 이상의 로드에서는 손실모드가 가장 낮은 셀 손실률을 보인다. 셀 지연을 비교 분석한 결과, 한 개의 교환기 성능 분석에서는 셀 손실로 인한 재전송(retransmission)을 고려하지 않는 관계로, 예상한 바와 같이, 로드가 많아질수록 셀 손실률이 높은 귀환모드가 K를 높일수록 다른 모드에 비해 낮은 셀 지연을 보였다. An input and output buffering ATM switch conventionally operates in either Queueloss mode or Backpressure mode. Recently, a new mode, which is called Hybrid mode, was proposed to overcome the drawbacks of Queueloss mode and Backpressure mode. In Hybrid mode, when both the destined output buffer and the originfted input buffer are full, a cell is dropped. This thesis analyzes the cell loss rate and the cell delay of Queueloss, Backpressure and Hybrid modes in a switch adopting output-port expansion scheme under uniform traffic. Output-port expansion scheme allows only one cell from an input buffer to be switched during one time slot. If several cells switch to a same destined output port, the number of maximum transfer cells is restricted to K (Output-port expansion ratio). The simulation results show that if an offered load is less than 0.9, Hybrid mode has lower cell loss rate than the other modes; otherwise, Queueloss mode illustrates the lowest cell loss rate, which is a different result from previous researches. However, the difference between Hybrid and Queueloss modes is comparably small. As expected, the average cell delay in Backpressure mode is lower than those of Queueloss mode and Hybrid mode, since the cell delay due to the retransmission of higher number of dropped cells in Backpressure mode is not considered.

요청 예약 비율에 따른 Population-Based Bandwidth Reservation 구조의 성능 분석

권세동,한만유,박현민,Kwon, Se-Dong,Han, Man-Yoo,Park, Hyun-Min 한국정보처리학회 2002 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.9 No.3

To accommodate the increasing number of mobile terminals in the limited radio spectrum, wireless systems have been designed as micro/picocellular architectures for a higher capacity. This reduced coverage area of a cell has caused a higher rate of hand-off events, and the hand-off technology for efficient process becomes a necessity to provide a stable service. Population-based Bandwidth Reservation(PBR) Scheme is proposed to provide prioritized handling for hand-off calls by dynamically adjusting the amount of reserved bandwidth of a cell according to the amount of cellular traffic in its neighboring cells. We analyze the performance of the PBR scheme according to the changes of a fractional parameter, f, which is the ratio of request reservation to the total amount of bandwidth units required for hand-off calls that will occur for the next period. The vague of this parameter, f should be determined based on QoS(Quality of Service) requirement. To meet the requirement the value of Parameter(f) must be able to be adjusted dynamically according to the changing traffic conditions. The best value of f can be determined by a function of the average speed of mobile stations, average call duration, cell size, and so on. This paper considers the average call duration and the cell size according to the speed of mobile stations. Although some difference exists as per speed, in the range of 0.4 $\leq$ f $\leq$ 0.6, Blocking Probability, Dropping Probability and Utilization show the best values. 제한된 라디오 스펙트럼에서 증가하는 이동 단말기의 수에 따라 서비스를 제공하기 위해서, 무선 시스템은 마이크로/피코 셀룰러 구조와 같이 설계되어야 한다. 이와 같이 다수의 사용자를 수용하기 위하여 셀 크기를 축소하게 되면 핸드오프 이벤트가 증가하게 되며, 안정적인 서비스를 제공하기 위해 효과적 처리해 줄 수 있는 핸드오프 기술이 필수적이라 할 수 있다. Population-Based Bandwidth Reservation(PBR) 구조는 한 셀(Cell)의 이웃에 있는 셀 들에게 셀룰러 트래픽의 양에 따라 대역폭의 양을 동적으로 조절함으로써 핸드오프 호(Hand-off Call)들에게 우선 순위를 제공하는 구조이다. 본 논문에서는 어떤 기간에 발생하는 핸드오프 호에 요구되는 전체 대역폭에 대한 요청 예약 비율을 나타내는 Fractional Parameter, f의 변화에 따라 PBR 구조의 성능을 분석하였다. 파라미터 f의 값은 QoS(Quality of Service) 요구에 따라 결정되어지며, 요구사항을 충족시키기 위하여 변화하는 트래픽 상태에 따라 동적으로 조절된다. f의 최적값은 이동국(Mobile Station)의 속도, 평균 호의 기간, 셀 크기 등에 따라 결정되어진다. 본 논문에서는 이동국의 속도에 따라서 평균 호의 기간과 셀 크기를 가정하였다. 속도에 따라서 약간의 타이가 나지만, 0.4 $\leq$ f $\leq$ 0.6인 경우에서 Blocking Probability, Dropping Probability, Utilization이 최적인 값을 가지게 된다.

무선망에서 소프트 핸드오프 알고리즘을 위한 새로운 대역폭 예약 기법

권세동,박현민,Kwon Se-Dong,Park Hyun-Min 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.12 No.5

무선 통신망에서 다양한 요구의 QoS(Quality of Service)를 보장하고 한정된 대역폭을 효과적으로 사용하기 위한 기법에는 이동성 예측 기법과 채널 할당 기법이 있다. 이러한 이동성 예측 기법들 중에서는 가장 최근에 제안되었으며, 셀 내부의 이동 경로를 저장하는 방법을 사용하는 Detailed-ZMHB 알고리즘이 가장 우수한 성능을 보인다. 또한, 여러 채널 할당 기법 중에서 핸드오프 호(Handoff Call)의 접속 실패율을 줄이기 위하여, 핸드오프 호에 우선순위를 두어 다소의 신규 호 블록킹율을 감수하고, 핸드오프 호의 접속 실패율(Dropping Probability)을 낮추는 방법들이 제안되었다. 특히, CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템에서의 소프트 핸드오프의 경우, 신호의 세기에 따라 인접한 셀 중 두 개를 선택하여 채널을 예약하는 방법을 사용한다. 본 논문에서는 핸드오프 호의 접속 실패율을 줄이기 위하여, 예측 알고리즘에서 사용하는 이동 경로 저장 방법을 이용하는 새로운 채널 예약 기법을 제안한다. 그 결과로, 본 논문에서 제안한 채널 예약 기법이 기존의 기법보다 핸드오프 호의 접속 실패율이 약 67-71$\%$정도 낮다. The mobility prediction algorithm and the channel reservation scheme have been reported as an effective means to provide QoS guarantees and the efficient resource reservation in wireless networks. Among these prediction algorithms, the recently proposed Detailed-ZMHB algorithm makes use of the history of the user's positions within the current cell to predict the next cell, which provides the better prediction accuracy than the others. The handoff prioritizing schemes are proposed to provide improved performance at the expense of an increase in the blocking probability of new calls. In the soft handoff of the CDMA systems, a mobile can communicate via two adjacent cells simultaneously for a while before the actual handoff takes place. In this paper, we propose a new channel reservation scheme making use of the user mobility pattern information in order to reduce the call dropping probability. Our results show that the proposed scheme gives about 67.5-71.1$\%$ lower call dropping probability, compared to the existing scheme.

Modified MOBAS에 대한 고장 감내기법 및 새로운 ATM 스위치 구조의 제안

권세동,박현민,최병석,박재현,Gwon, Se-Dong,Park, Hyeon-Min,Choe, Byeong-Seok,Park, Jae-Hyeon 한국정보처리학회 2001 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.8 No.2

MOBAS는 규칙적인 모듈로 구성되어 있어 확장이 용이하며, VLSI 구현 시 고집적화 할 수 있고, 각 모듈간에 동기를 맞추기 쉬울 뿐 아니라, 단일 종류의 칩으로 중앙 스위치 구조를 구성할 수 있다. Modified MOBAS(Multicast Output Buffered ATM Switch)는 MOBAS와 유사한 구조를 가지지만 스위치 모듈(SM : Switch Module)의 구조에서 차이를 보이며 적은 스위치소자(SWE : Switch Element)를 사용한다. 위성 통신에서 스위치의 크기뿐 아니라 고장감내 특성도 스위치를 디자인하는데 필요한 중요한 요소이다. 본 논문에서는 Modified MOBAS의 고장 특성을 분석하고 이에 적합한 Detection 기법 및 Location 기법을 제안하였다. 또한 스위치 모듈구조를 변형하여 Modified MOBAS에 비해 약간의 스위치 소자를 더 사용하지만 MOBAS에 비해서는 적은 스위치 소자를 사용할 뿐 아니라, MOBAS와 같이 단일 고장 하에서 성능의 저하가 거의 없다.

무선망에서 소프트 핸드오프 알고리즘을 위한 새로운 대역폭 예약 기법

권세동,박현민 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.12 No.6

The mobility prediction algorithm and the channel reservation scheme have been reported as an effective means to provide QoS guarantees and the efficient resource reservation in wireless networks. Among these prediction algorithms, the recently proposed Detailed-ZMHB algorithm makes use of the history of the user's positions within the current cell to predict the next cell, which provides the better prediction accuracy than the others. The handoff prioritizing schemes are proposed to provide improved performance at the expense of an increase in the blocking probability of new calls. In the soft handoff of the CDMA systems, a mobile can communicate via two adjacent cells simultaneously for a while before the actual handoff takes place. In this paper, we propose a new channel reservation scheme making use of the user mobility pattern information in order to reduce the call dropping probability. Our results show that the proposed scheme gives about 67.5-71.1% lower call dropping probability, compared to the existing scheme. 무선 통신망에서 다양한 요구의 QoS(Quality of Service)를 보장하고, 한정된 대역폭을 효과적으로 사용하기 위한 기법에는 이동성 예측 기법과 채널 할당 기법이 있다. 이러한 이동성 예측 기법들 중에서는 가장 최근에 제안되었으며, 셀 내부의 이동 경로를 저장하는 방법을 사용하는 Detailed-ZMHB 알고리즘이 가장 우수한 성능을 보인다. 또한, 여러 채널 할당 기법 중에서 핸드오프 호(Handoff Call)의 접속 실패율을 줄이기 위하여, 핸드오프 호에 우선순위를 두어 다소의 신규 호 블록킹율을 감수하고, 핸드오프 호의 접속 실패율(Dropping Probability)을 낮추는 방법들이 제안되었다. 특히, CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템에서의 소프트 핸드오프의 경우, 신호의 세기에 따라 인접한 셀 중 두 개를 선택하여 채널을 예약하는 방법을 사용한다. 본 논문에서는 핸드오프 호의 접속 실패율을 줄이기 위하여, 예측 알고리즘에서 사용하는 이동 경로 저장 방법을 이용하는 새로운 채널 예약 기법을 제안한다. 그 결과로, 본 논문에서 제안한 채널 예약 기법이 기존의 기법보다 핸드오프 호의 접속 실패율이 약 67-71%정도 낮다.

입출력버퍼형 ATM 교환기의 셀 폐기 방법에 대한 새로운 기준 제안 및 성능 분석

권세동,박현민,최병석,박재현,Gwon, Se-Dong,Park, Hyeon-Min,Choe, Byeong-Seok,Park, Jae-Hyeon 한국정보처리학회 2000 정보처리논문지 Vol.7 No.4

An input-output buffering switch operates in either of tow different cell loss modes; Backpressure mode and Queueloss mode. In the previous studies, the Backpressrue mode is more effective at low traffic loads, and the Queueloss mode performs better at high traffic. We propose a new operation mode, called Hybrid mode, which adopts the advantages of he Backpressure and the Queueloss mode. Backpressure and Queueloss modes are distinguished from whether a cell loss occurs at the output buffer or not when output buffer overflows, irrespective of input buffer status. In order to simply combine Backpressure and Queueloss mode, the change of input traffic load must be measured. However, in the Hybrid mode, simply both of the input and output buffer overflow and checked out to determine the cell discard. The performance of the Hybrid mode is compared with those of the Backpressure and the Queueloss mode under random and bursty traffic. This paper show that the Hybrid mode always gives the best performance results for most ranges of load values.