이동 컴퓨터 통신에서 IP 데이타그램 전송을 위한 가상 셀 방식

임경식(Kyungshik Lim),임영환(Young-Hwan Lim) 한국정보과학회 1996 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.23 No.6

본 논문은 이동 컴퓨터 통신에서 IP (Internet Protocol) 데이타그램 전송을 위한 가상 셀 (Virtual Cell) 방식을 기술한다. 가상 셀은 이웃한 물리적 셀 (Physical Cell)들의 집합으로서 원격 브리지 (Remote Bridge)로 구현된 물리적 셀의 베이스 스테이션 (Base Station)들을 멀티캐스트 기능을 갖는 고속 데이타그램 패킷 망을 통하여 연결한다. 가상 셀은 호스트 이동성을 지원하기 위하여 데이타 링크 계층에 해당하는 가상 셀 프로토콜 (Virtual Cell Protocol)을 가지고 있으며, 이는 각 베이스 스테이션들 사이에 분산된 계층적 위치정보를 기반으로하여 동작한다. 따라서 가상 셀 방식은 호스트 이동성을 지원하기 위한 IP 계층 프로토콜들이 가지고 있는 문제점인 기존 IP 프로토콜과의 실질적인 호환성 문제를 해결한다. 또한, 일반적으로 가상 셀내에서의 통신비용이 가장 셀들간의 통신비용보다 낮으므로, 물리적 셀 들간에 임의의 호스트 이동 트래픽 패턴와 데이타 전송 트래픽 패턴이 주어진 경우에 전체 시스템의 통신비용을 최소화하도록 논리적으로 유연한 가상 셀의 전개를 가능하게 한다. 이 논문에서는 이러한 특징을 갖는 가상 셀 시스템의 네트워크 구조, 이동 호스트들의 분산 위치정보 관리와 가상 셀 프로토콜에 대하여 기술한다. In this paper, we design and develop a virtual cell approach for the transmission of IP datagrams in mobile computer communications. A virtual cell consists of a group of physical cells whose base stations are implemented by remote bridges and interconnected via high-speed datagram packet-switched networks. Host mobility is supported at the data link layer by Virtual Cell Protocol (VCP) using the distributed hierarchical location information of mobile hosts. As far as the IP layer is concerned, it appears within a virtual cell as if the communication between two mobile hosts in different physical cells were taking place directly as in the same physical cell. Between virtual cells, a one-hop forwarding pointer from a mobile host's native virtual cell to its current virtual cell is maintained at the VCP layer. This means that the combination of the existing routing protocols of the IP layer and the forwarding pointer maintained at the VCP layer between virtual cells gives the same effect that we have a fully duplicated location information among virtual cells for the global mobile network Thus, the virtual cell approach eliminates the necessity of IP-level mobile host protocols that may interfere with the conventional IP protocol in a practical sense. In addition, given mobility and communication patterns among physical cells, it achieves a logically flexible coverage area of a virtual cell so as to minimize the total communication cost for the global mobile network where inter-virtual cell communication is more expensive than intra-virtual cell communication [30, 31]. To demonstrate the correct operations of VCP and measure data which is used as parameters to a performance model for the virtual cell system, we implement VCP on a simulated environment. The performance analysis of the virtual cell system is out of scope in this paper and is referred to [32].

A3C 기반의 강화학습을 사용한 DASH 시스템

최민제,임경식,Choi, Minje,Lim, Kyungshik 대한임베디드공학회 2022 대한임베디드공학회논문지 Vol.17 No.5

The simple procedural segment selection algorithm commonly used in Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) reveals severe weakness to provide high-quality streaming services in the integrated mobile networks of various wired and wireless links. A major issue could be how to properly cope with dynamically changing underlying network conditions. The key to meet it should be to make the segment selection algorithm much more adaptive to fluctuation of network traffics. This paper presents a system architecture that replaces the existing procedural segment selection algorithm with a deep reinforcement learning algorithm based on the Asynchronous Advantage Actor-Critic (A3C). The distributed A3C-based deep learning server is designed and implemented to allow multiple clients in different network conditions to stream videos simultaneously, collect learning data quickly, and learn asynchronously, resulting in greatly improved learning speed as the number of video clients increases. The performance analysis shows that the proposed algorithm outperforms both the conventional DASH algorithm and the Deep Q-Network algorithm in terms of the user's quality of experience and the speed of deep learning.

NGN에서 오버레이를 이용한 사용자 관점의 End-to-end QoS 지원 구조

이지현,임경식,오행석,남택용,Lee Jihyun,Lim Kyungshik,Oh Hangseok,Nam Taekyong 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.12 No.6

본 논문은 광대역 통합망에서 오버레이를 이용하여 사용자 관점의 End-to-end QoS 지원 구조를 제안한다. 기존 광대역 통합망은 제어평면의 IMS에서 사용자평면에 존재하는 IP 전달망의 직접적인 트래픽제어와 자원예약을 수행하여 QoS를 제공한다. 그리고 사용자의 End-to-end QoS를 지원하기 위하여 전달망에서 확보한 QoS를 사용자에게 최대로 전송하고 품질 저하를 최소화하는 연구가 진행되고 있다. 하지만 이러한 기존 연구와 더불어 사용자가 요구하는 서비스 품질의 차별화, 사용자의 단말환경에 최적화된 컨텐츠의 제공과 같은 사용자 수준에서의 확장된 QoS 개념이 고려될 필요가 있다. 따라서 본 논문에서 제안하는 오버레이 서비스 네트워크 구조의 전송계층에서는 다양한 망환경에 가장 효율적인 전송 프로토콜을 사용하여 최대의 전송효율을 제공하는 프로토콜 최적화기능을 지원한다. 그리고 응용계층에서는 사용자 단말의 데이터 변환과정에서 발생하는 프로세싱지연을 네트워크로 분산시키고, 오버에이를 이용하여 사용자의 서비스수준과 응용서비스의 특징 및 단말환경에 적합한 형태로의 중간변환기능을 수행한다. 결과적으로 본 논문에서는 광대역 통합망에서 전송계층과 응용계층의 서비스 품질 제어 기능을 추가하여 사용자의 End-to-end QoS를 지원하는 오버레이 서비스 네트워크의 구조와 내부 컴포넌트 기능, 그리고 3GPP와의 연동을 통한 QoS 제공 방안을 제안한다. This study proposes an Architecture for user level End-to-end Quality of Service(QoS) using overlay In Next Generation Network(NGN). Inexisting NGNs, the IMS of a control plane provides user QoS through direct traffic control and resource-reservation over the IP packet transport network of a user plane. Further, a set of torrent studies are ongoing not only to maximize the QoS for users, but also to minimize the quality deterioration for supporting the user End-to-end QoS. Along with that, an extended QoS in user level must be considered, for Instance, differentiating service quality to support users' expectation, providing optimized contents by users' equipments, and so forth. Accordingly, the Overlay Service Network Architecture proposed by this study provides protocol adaptation for maximum throughput on transport layer by using the most efficient transport layer protocol to various network circumstances. Also, the Overlay Service Network Architecture on application layer distributes processing delay from the data transformation process of the user equipment to the network, and it is capable of intermediate processing depending on user service level. application service feature, and equipment circumstance as well. Thus, this study mainly proposes the Overlay Service Network Architecture for user level end-to-end QoS in NGN with the quality control features both on the transport layer and the application layer, an internal component feature, and a service scenario providing the QoS linking with 3GPP.

맞춤형 통신 프로토콜과 서비스를 위한 액티브 네트워크 실행환경

이화영,강보영,임경식,Lee Hwa Young,Kang Bo-young,Lim Kyungshik 한국정보처리학회 2004 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.11 No.7

In this paper, we present the design and implementation of new execution environment named Customizable Architecture for Flexible Execution Environment(CAFEs) that supports the mechanism of protocol customization and service referencing. We introduce a new concept as micro protocols and active services to enhance software reusability. Micro protocol represents a specific algorithm or functionality of existing network protocol and the active service is in charge of binding legacy application and releasing the active network oriented services. The pro-posed active network execution environment is made up of three parts, virtual network system, protocol and service manager, event engine. First, the virtual network system is used to connect each active nodes using virtual network channels which are based on multiple existing protocol layers. Second, the protocol and service manager is responsible for composing micro protocols and active services to develop new network proto-col and service easily. Finally, the event engine is used to detect the automatic transition of system components using event delegation model. To verify the CAFTs, we have an experiment about the delivery of web contents which are suitable for the user's terminals in the wireless Internet environment. As a result. we are able to obtain the availability of developed execution environment. 본 논문에서는 프로토콜 조합 및 서비스 참조 기법을 지원하는 Customizable Architecture for Flexible Execution Environment(CAFEs) 실행환경을 실제 및 구현한다. CAFEs 실행환경은 프로토콜 및 서비스 소프트웨어의 재사용성을 높이기 위하여 기존 프로토콜의 기능 또는 알고리즘을 구현한 마이크로 프로토콜과 기존 응용과 호환하고 액티브 네트워크 서비스를 배포하기 위한 수단으로 동작하는 액티브 서비스라는 새로운 개념을 제시한다. 제안된 액티브 네트워크 실행환경은 기능에 따라 세 부분으로 설계되어 있다. 첫째, 가상 네트워크 시스템은 기존의 다양한 프로토콜 계층을 기반으로 가상 네트워크 채널을 형성하고 이를 바탕으로 액티브 노드를 연결한다. 둘째, 프로토콜 및 서비스 관리자는 마이크로 프로토콜 및 액티브 서비스를 합성함으로써 새로운 프로토콜과 서비스를 제공하는 역할을 담당한다. 마지막으로 이벤트 엔진은 이벤트 위임 모델을 사용하여 서비스에 존재하는 컴보넌트의 상태전이를 자동으로 감지한다. 그리고 개발된 CAFEs 실행환경을 검증하기 위하여 무선 인터넷 환경에서 사용자 단말에 적합한 웹 컨텐츠를 전달하기 위한 실험을 수행하여 가용성을 확보하였다.

LTE 기반 모바일 DaaS 환경에서 비디오 스트리밍을 위한 Linux TCP 구현물의 실험적 성능 분석

성채민,홍성준,임경식,김대원,김성운,Seong, Chaemin,Hong, Seongjun,Lim, Kyungshik,Kim, Dae Won,Kim, Seongwoon 대한임베디드공학회 2015 대한임베디드공학회논문지 Vol.10 No.4

Recent network environment has been rapidly evolved to cloud computing environment based on the development of the Internet technologies. Furthermore there is an increasing demand on mobile cloud computing due to explosive growth of smart devices and wide deployment of LTE-based cellular networks. Thus mobile Desktop-as-a-Service(DaaS) could be a pervasive service for nomadic users. In addition, video streaming traffic is currently more than two-thirds of mobile traffic and ever increasing. All such trends enable that video streaming in mobile DaaS could be an important concern for mobile cloud computing. It should be noted that the performance of the Transmission Control Protocol(TCP) on cloud host servers greatly affects Quality of Service(QoS) of video streams for mobile users. With widely deployed Linux server platforms for cloud computing, in this paper, we conduct an experimental analysis of the twelve Linux TCP variants in mobile DaaS environments. The results of our experiments show that the TCP Illinois outperforms the other TCP variants in terms of wide range of packet loss rate and propagation delay over LTE-based wireless links between cloud servers and mobile devices, even though TCP CUBIC is usually used in default in the current Linux systems.

BLE 환경에서 실내 위기관리를 위한 스마트 장치 기반의 재난대피 시스템

장민수,정우용,임경식,Jang, Minsoo,Jeong, Wooyong,Lim, Kyungshik 대한임베디드공학회 2015 대한임베디드공학회논문지 Vol.10 No.5

This paper describes a novel disaster evacuation system using embedded systems such as smart devices for crisis and emergency management. In indoor environments deployed with the Bluetooth Low Energy(BLE) beacons, smart devices detect their indoor positions from beacon messages and interact with Map Server(MS) and Route Server(RS) in the Internet over the LTE and/or Wi-Fi functions. The MS and RS generate an optimal path to the nearest emergency exit based on a novel graph generation method for less route computation, called the Disaster Evacuation Graph(DEG), for each smart device. The DEG also enables efficient processing of some constraints in the computation of route, such as load balancing in situation of different capacities of paths or exits. All data interfaces among three system components, the MS, RS, smart devices, have been defined for modular implementation of our disaster evacuation system. Our experimental system has been deployed and tested in our building thoroughly and gives a good evidence that the modular design of the system and a novel approach to compute emergency route based on the DEG is competitive and viable.

DQN 기반 비디오 스트리밍 서비스에서 세그먼트 크기가 품질 선택에 미치는 영향

김이슬(ISeul Kim),임경식(Kyungshik Lim) 한국멀티미디어학회 2018 멀티미디어학회논문지 Vol.21 No.10

실내 빌딩 환경에서 부하 균등을 고려한 대피경로 산출

장민수 ( Minsoo Jang ),임경식 ( Kyungshik Lim ) 한국정보처리학회 2016 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.5 No.7

본 연구는 복층 건물에서 실내 재난상황이 발생했을 때 적절한 대피경로들을 산출하기 위한 새로운 알고리즘을 제안한다. 제안된 방안 은 Disaster Evacuation Graph(DEG)를 도입하여, 탐색시간을 크게 단축시킨다. 또한, 대피 경로 상의 인원수용능력과 그에 따른 인원 분산 을 동시에 고려한다. 경로를 탐색하는 과정은 크게 두 단계로 구성된다. 이 때 각 단계는 Horitzontal Tiering(HT)과 Vertical Tiering(VT) 단계라 한다. HT 단계에서는 특정 층 임의의 공간으로부터 계단으로 향하는 가능한 최적의 경로를 산출한다. 그리고 모든 층에 대해 HT 단계를 수행한 이후, 각 층의 모든 공간으로부터 건물 입구나 옥상과 같은 안전지대로 향하는 경로를 결정하기 위해, VT 단계에서 HT 단 계의 결과들을 통합한다. 이러한 단계별 과정에서 각각, 층 내 모든 공간으로부터 계단으로 향하는 경로와 각 계단으로부터 안전지대로 향 하는 경로가 산출된다. 그리고 이러한 과정에서 경로를 탐색하기 위한 그래프의 범위를 결정하기 위해 티어링(tiering) 기법이 이용된다. 제 안된 알고리즘의 성능을 평가하기 위하여, 빠른 탐색과 인원 분산을 위해 기존에 연구되었던 경로탐색 알고리즘들과, 경로탐색에 소요된 시 간 및 사용자 대피시간을 비교한다. 제안된 알고리즘은 기존에 비해 더 짧은 시간 내에 빠르게 대피할 수 있는 경로를 산출한다. 특히 경로 탐색을 위한 시간복잡도 성능이 뛰어나기 때문에, 높은 층으로 구성된 큰 규모의 건물에서 유용하게 활용할 수 있다 This paper presents a novel algorithm for searching evacuation paths in indoor disaster environments. The proposed method significantly improves the time complexity to find the paths to the evacuation exit by introducing a light-weight Disaster Evacuation Graph (DEG) for a building in terms of the size of the graph. With the DEG, the method also considers load balancing and bottleneck capacity of the paths to the evacuation exit simultaneously. The behavior of the algorithm consists of two phases: horizontal tiering (HT) and vertical tiering (VT). The HT phase finds a possible optimal path from anywhere of a specific floor to the evacuation stairs of the floor. Thus, after finishing the HT phases of all floors in parallel the VT phase begins to integrate all results from the previous HT phases to determine a evacuation path from anywhere of a floor to the safety zone of the building that could be the entrance or the roof of the building. It should be noted that the path produced by the algorithm. And, in order to define the range of graph to process, tiering scheme is used. In order to test the performance of the method, computing times and evacuation times are compared to the existing path searching algorithms. The result shows the proposed method is better than the existing algorithms in terms of the computing time and evacuation time. It is useful in a large-scale building to find the evacuation routes for evacuees quickly

XACML을 이용한 클래스 간 접근제어

송해선(Haesun Song),임경식(Kyungshik Lim) 한국통신학회 2006 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.7

무선 단말의 처리능력과 동적 네트워크 환경을 고려한 에이전트 기반의 적응적 멀티미디어 스트리밍 기법

장민수,성채민,김진구,임경식,Jang, Minsoo,Seong, Chaemin,Kim, Jingu,Lim, Kyungshik 대한임베디드공학회 2015 대한임베디드공학회논문지 Vol.10 No.6

In order to provide smart devices with high quality multimedia streaming services, an adaptive streaming technique over HTTP has been received much attention recently and the Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) standard has been established. In DASH, however, the technique to select an appropriate quality of multimedia based on the performance metrics measured in a smart device might have some difficulties to reflect the capabilities of other neighboring smart devices and dynamic network conditions in real time. To solve the problem, this paper proposes a novel software agent approach, called DASH agent (DA), which gathers and analyzes the device capabilities and dynamic network conditions in real time and finally determines the highest achievable quality of segment to meet the best Quality of Experience (QoE) in current situations. The simulation results show that our approach provides higher quality of multimedia segments with less frequency of quality changes to lower quality of multimedia segments.