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다중 채널 전술 무선 메쉬 네트워크를 위한 QoS 제공 방안
민석홍(Seokhong Min),김병철(Byungchul Kim),이재용(Jaeyong Lee),김봉규(Bongkyu Kim),승대범(Daebum Seung),염철문(Chulmun Yum) 제어로봇시스템학회 2012 제어로봇시스템학회 합동학술대회 논문집 Vol.2012 No.7
본 논문에서는 군 전장 환경의 특수성을 고려하여 군 전술 무선 메쉬 네트워크의 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위한 방안으로 TDMA(Time Division Multiple Access)방식의 타임 슬롯(Time Slot) 예약을 통하여 다중홉 전송의 QoS를 제공하기 위한 MAC(Medium Access Control) 프로토콜로써 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11e를 기반으로 MCF(Mesh Coordination Function) 메커니즘이 추가로 적용된 IEEE 802.11s의 단일 인터페이스를 다중 인터페이스로 확장하였다. 다중 인터페이스로의 확장을 통하여 보다 높은 전송능력과 신뢰성을 갖도록 하여 군 전술 무선 메쉬 네트워크의 인프라로써 활용될 수 있는 방안을 제안한다. 단일 인터페이스와 단일 채널을 사용하는 ns-2 시뮬레이터 노드를 3개의 인터페이스로 확장 구현 후 동시에 3개의 채널을 이용할 수 있도록 하여 단일 인터페이스와 다중 인터페이스의 경우를 비교 하였으며, 다중 인터페이스로 확장된 경우 보다 향상된 전송 성능을 보임을 확인하였다.
미래인터넷 테스트베드 가상화 자원의 QoS를 위한 NetFPGA 기반 스케쥴러 구현 및 성능 평가
민석홍(Seokhong Min),정회진(Whoijin Jung),김병철(Byungchul Kim),이재용(Jaeyong Lee) 大韓電子工學會 2011 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.48 No.8
현재, 미래인터넷에 대한 연구가 해외 및 국내에서 활발하게 진행되고 있으며, 국내에서는 미래인터넷 연구를 위하여 한국 전자통신연구원과 국내 4개 대학을 중심으로 ‘FiRST(Future Internet Research for Sustainable Testbed)’라는 미래인터넷 테스트베드 구축 및 관련 핵심 기술 개발 프로젝트가 진행되고 있다. ‘FiRST’프로젝트 중 국내 4개 대학이 공동으로 수행하고 있는 ‘FiRST@PC’의 경우 프로그래머블 플랫폼을 이용하여 오픈플로우 스위치 기반의 테스트베드를 KOREN과 KREONET에 구축하였다. 현재, 테스트베드 구축에 사용 된 프로그래머블 스위치의 가상화를 통하여 테스트베드를 이용하는 실험자들에게 독립적인 네트워크의 구축이 가능 하도록 하는 연구가 진행 중에 있다. 이때, 테스트베드의 가상화는 테스트베드를 이용하는 실험자 들에게 슬라이스라는 단위로 독립적인 네트워크의 구성을 가능하도록 하며, 각 실험자에게 제공 된 슬라이스는 신뢰성 있고 안정적인 네트워크의 자원 사용 기회가 보장되어야 한다. 본 논문에서는 미래인터넷 테스트베드를 이용하는 실험자들에게 가상화된 네트워크인 슬라이스에 QoS를 제공하기 위하여 하드웨어 기반의 패킷 처리를 지원하는 프로그래머블 플랫폼인 NetFPGA 플랫폼을 이용하여 슬라이스의 트래픽을 스케쥴링하기 위한 스케쥴러를 구현하였고, 테스트베드를 구축하여 성능 실험을 하였으며, 실험을 통하여 미래인터넷 테스트베드의 가상화된 네트워크에 신뢰성있고 안정적으로 QoS를 제공할 수 있음을 확인하였다. Recently, research activities on the future internet are being actively performed in foreign and domestic. In domestic, ETRI and 4 universities are focused on implementation of a testbed for research on the future internet named as ‘FiRST(Future Internet Research for Sustainable Testbed)’. In the ‘FiRST’ project, 4 universities are performing a project in collaboration named as ‘FiRST@PC’ project that is for an implementation of the testbed using the programmable platform-based openflow switches. Currently, the research on the virtualization of the testbed is being performed that has a purpose for supporting an isolated network to individual researcher. In this paper, we implemented a traffic scheduler for providing QoS by using the programmable platform that performs a hardware-based packet processing and we are implemented a testbed using that traffic scheduler. We perform a performance evaluation of the traffic scheduler on the testbed. As a result, we show that the hardware-based NetFPGA scheduler can provide reliable and stable QoS to virtualized networks of the Future Internet Testbed.
무선 메쉬 네트워크의 최대 전송 성능을 위한 라우팅과 스케쥴링의 계층 교차적 설계 및 성능 분석
민석홍(Seokhong Min),김병철(Byungchul Kim),이재용(Jaeyong Lee) 대한전자공학회 2014 전자공학회논문지 Vol.51 No.12
최근 유비쿼터스 컴퓨팅 환경과 광대역 접속 환경을 필요로 하는 멀티미디어 어플리케이션 사용자가 급속히 증가하고 있으며, 이들에게 효율적인 네트워크 서비스를 제공할 수 있는 차세대 무선 네트워킹을 위한 핵심기술로서 무선 메쉬 네트워크가 주목받고 있다. 다수의 네트워크의 플로우들이 동시에 전송되는 경우, 각 플로우들의 경로 설정을 위한 경로 탐색과 각 플로우들의 전송을 위한 링크의 자원 할당은 네트워크의 효율성에 직접적으로 영향을 주는 요소 중 하나이다. 본 논문에서는 STDMA 기반의 무선 메쉬 네트워크에서 수리적 모델링을 사용하여 경로 탐색과 링크의 자원할당 문제를 동시에 고려하여 주어진 각 플로우들의 전송률을 최대로 수용할 수 있는 계층간 최적화 설계 기법을 이용한 알고리즘을 제안한다. 그리고, 성능분석을 통하여 제안한 알고리즘이 다중 홉 무선 메쉬 네트워크를 경유하는 플로우들의 수가 늘어날 때 주어진 대역폭 자원을 최대로 활용하여 전송 성능을 향상 시킬 수 있음을 보였다. Recently, multimedia application users who demand for ubiquitous computing environment are rapidly increasing, and wireless mesh network is receiving attention as a cost-effective key technology for next generation wireless networking. When multiple flows are transmitting data at the same time in the network, routing for path selection of each flow and link resource allocation for data transmission of each flow are one of the key factors that influence to the effectiveness of the network directly. In this paper, we consider problems for path discovery and resource allocation of links at the same time and we propose an algorithm based on mathematical modeling using a technique for cross-layer optimization design in STDMA-based wireless mesh networks that can enhance transfer performance for each flow. We show by performance analysis that the proposed algorithm can enhance the throughput performance by maximally utilizing given bandwidth resources when the number of flows increase in multi-hop wireless mesh networks.
NetFPGA 플랫폼 기반 RED스케줄러 구현 및 TCP 성능평가
오민경(Minkyung Oh),민석홍(Seokhong Min),김병철(Byungchul Kim),이재용(Jaeyong Lee) 大韓電子工學會 2012 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.49 No.3
최근 다양한 사용자 요구사항의 증가로 인하여 인터넷을 이용한 다양한 응용 제공에 대한 필요성이 증가하고 있다. 그러나, 단순하게 망에서 최소한의 기능만 제공하여 노드 간의 연결성만을 제공하기 위한 연구망으로 탄생한 인터넷의 근본적인 문제로 인하여 오늘날 우리가 필요로 하는 여러 가지의 다양한 응용 제공에 여러 제약들이 존재한다. 이러한 제약들은 라우팅 확장성, 이동성, 보안 및 QoS 제공 등 여러 가지 측면에서 새로운 접근을 필요로 하며, 국내외 여러 분야에서 이러한 제약들을해결하기 위한 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 제약들 중 하나인 망에서의 QoS 제공에 대한 연구의 일환으로 NetFPGA 플랫폼 기반의 라우터를 이용하여 특정 확률에 따라 패킷을 폐기하는 RED(Random Early Detection) 스케줄러를 구현하고 테스트베드를 구축하였다. 이를 통해 네트워크가 혼잡하여 라우터에서 발생하는 TCP 트래픽의 패킷 손실로인한 망의 전역동기화(Global Synchronization) 현상을 방지하게 된다. 일반 라우터의 Drop Tail 방식과의 TCP 성능 비교 실험을 통하여 RED 스케쥴러가 네트워크가 혼잡한 상황에서 TCP 트래픽의 전송 성능을 향상시켜 망의 품질을 효율적으로 향상시킬 수 있음을 확인하였다. With the increase of various user's requirements, lots of interesting applications on the Internet have been emerging recently. However, Internet has many limitations for providing upcoming new services because it was only designed to provide basic connectivity between research networks and simplified forwarding functions at the first time. Internet has many problems in the aspects of routing scalability, mobility, security and QoS, so lots of researches are being actively performed in many countries to solve these problems. In this paper, we implement RED(Random Early Detection) scheduler using NetFPGA platform and local testbed to provide active queue management. Using the implemented RED scheduler, packets are dropped according to the specified drop probability, so Global Synchronization coming from simultaneous TCP segment losses in a congestion condition can be prevented. With the comparison to the Drop-Tail scheme in the basic router, we show TCP performance can be enhanced in the congestion situation sing the NetFPGA-based RED scheduler.