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Bit-dropping에 의한 Overload Control 방식을 채용한 Packet Voice Multiplexer의 성능 분석에 관한 연구
우준석,은종관 한국통신학회 1993 韓國通信學會論文誌 Vol.18 No.1
음성이 패킷망을 통해 전송될때 각각의 call들에 의해서 발생되는 패킷들은 statistical multiplexer에 의해 다중화 되는데 이때 overload control이 필요하다. Overload control 방식은 음성 traffic을 coding하는 방식과 밀접한 관계가 있으며 그동안 많은 연구가 진행되어 왔다. CCITT에서는 최근에 packetized voice protocol에 대한 권고안 초안인 G.764를 작성하였는데 여기에서 embedded coding을 사용하는 경우에 bit dropping 방식을 사용하면 매우 훌륭하게 overload control을 할 수 있다는 사실을 언급하였다. 이에 따라 본 논문에서는 음성을 embedded ADPCM으로 coding하여 CCITT권고안 G.764에 따라 전송하는 경우에, bit dropping 방식에 따른 overload control 방식을 사용하는 패킷 multiplexer의 성능을 분석하고자 한다. 성능 분석을 위해서는 먼저 multiplexer에 도착하는 중첩된 packet arrival process에서 패킷들의 interarrival time들 간에 존재하는 큰 correlation을 정확히 나타낼 수 있는 수학적인 model이 필요하다. 본 논문에서는 Poisson process나 birth-and-death process에 비해 이들 packet arrival process를 상대적으로 정확히 표현할 수 있는 Makov-modulated Poisson Process(MMPP)를 사용하여 모델링을 하였다.따라서 성능분석은 MMPP/G/1 queueing system에 대한 분석과 비슷하다. 다만 서비스 시간의 분포가 시스템의 상태에 따라 달라지는데 이러한 경우에 대해서는 기존의 논문에서 분석되지 않았다. 성능분석을 통하여 queue에서 서비스를 기다리는 패킷의 수에 대한 분포의 Z-transform을 구하고 이를 이용하여 임의의 시간에서의 queue length와 waiting time의 평균과 표준편차를 구하였다. 이를 통하여 bit dropping 방식에 의한 overload control이 음성의 질을 많이 저하시키지 않으면서도 overload control을 하지 않을 때에 비해 statistical multiplexer에서 훨씬 많은 수의 call을 수용할 수 있도록 하는 효과를 가진다는 사실을 확인 하였다. 또한 패킷이 queue에서 떠난 직후와 임의의 시간에서 구한 queue length와 waiting time의 평균과 표준편차가 매우 비슷하다는 사실을 알 수 있었다. 본 논문에서와 마찬가지로 임의의 시간에서의 분석은 매우 복잡한 경우가 대부분이므로 이러한 사실을 이용하면 매우 간단히 성능분석을 할 수 있을 것이다. When voice is transmitted through packet switching network, there needs a overload control, that is, a control for the congestion which lasts short periods and occurrs in local extents. In this thesis, we analyzed the performance of the statistical packet voice multiplexer using the overload control strategy by bit dropping. We assume that the voice is coded accordng to (4,2) embedded ADPCM and that the voice packet is generated and transmitted according to the procedures in the CCITT recomendation G. 764. For the performance analysis, we must model the superposed packet arrival process to the multiplexer as exactly as possible. It is well known that interarrival times of the packets are highly correlated and for this reason MMPP is more suited for the modelling in the viewpoint of accuracy. Hence the packet arrival process in modeled as MMPP and the matrix geometric method is used for the performance analysis. Performance analysis is similar to the MMPP IG II queueing system. But the overload control makes the service time distribution G dependent on system status or queue length in the multiplexer. Through the performance analysis we derived the probability generating function for the queue length and using this we derived the mean and standard deviation of the queue length and waiting time. The numerical results are verified through the simulation and the results show that the values embedded in the departure times and that in the arbitrary times are almost the same. Results also show bit dropping reduces the mean and the variation of the queue length and those of the waiting time.
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