인터넷 라우터의 혼잡제어를 위한 세로운 큐 관리 알고리즘

구자헌(Jahon Koo),송병훈(Byunghun Song),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2000 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2Ⅲ

기존의 인터넷 라우터는 Drop tail 방식으로 패킷을 관리한다. 따라서 네트워크 트래픽의 지수적인 증가로 인한 혼잡 상황으로 발생하는 패킷 손실을 해결 할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해 IETF(Internet Engineering Task Force)에서는 RED (Random Early Detection)와 같은 능동적인 큐 관리 알고리즘을 제시 하였다. 하지만 RED는 동적으로 변화하는 인터넷 트래픽에 대하여 단지 큐 크기의 변화 정보를 얻어 혼잡 상황을 제어하기 때문에 성능에 있어는 매우 비효율적이다. 본 논문에서는 기존의 RED를 개선한 MRED를 제안했다. MRED는 RED에 비하여 휴리스틱 한 방법을 이용하여 폐기 확률 값을 계산하고, 이를 실험을 통하여 MRED의 성능을 검증하였다.

인터넷 혼잡 상황에서 SVC 스트리밍 미디어의 품질향상을 위한 동적 큐 관리 알고리즘

구자헌(Jahon Koo),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2009 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.36 No.1

인터넷 혼잡상황에서 멀티미디어 스트리밍 서비스의 QoE 향상을 위한 전송률 제어기법

구자헌(Jahon Koo),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2009 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.36 No.6

IPTV나 Mobile IPTV와 같은 실시간 멀티미디어 스트리밍 시스템의 설계에 있어 중요한 요소 중 하나는 변화하는 네트워크 특성과 상태에 효율적으로 적응하여 멀티미디어 데이터를 전달하는 것이다. 네트워크 적응적 데이터 전송은 네트워크의 혼잡상황에서 네트워크의 안정성과 프로토콜간 공정성을 향상시킬 수 있지만 영상재생의 연속성과 같은 콘텐트 재생 특성을 고려하지 않아 사용자에게 양질의 QoE(Quality of Experience)를 제공하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 콘텐트의 재생 특성을 고려하지 않아 발생하는 문제점을 해결하기 위해 인터넷 혼잡상황에서 멀티미디어 스트리밍 서비스의 QoE 향상을 위한 새로운 전송률 제어기법인 NCAR(Network and Client-Aware Rate control)을 제안하였다. 제안한 NCAR 기법은 네트워크 인지형 혼잡제어(Congestion Control)와 클라이언트 인지형 흐름제어(Flow Control)를 기반으로 동작하고 있다. 네트워크 인지형 혼잡제어는 멀티미디어 스트리밍의 공성정과 안정성을 향상시키고 높은 링크 활용도와 전송률의 변화를 감소시키며 클라이언트 인지형 흐름제어는 미디어 재생의 불연속성을 제거하고 안정된 버퍼할당과 낮은 재생지연시간의 좋은 특성을 제공한다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안한 방법의 유효성을 확인하였다. The delivery of multimedia that efficiently adapts its bit-rate to changing network characteristics and conditions is one of the important challenging tasks in the design of today’s real-time multimedia streaming systems such as IPTV, Mobile IPTV and so on. In these work, the primary focus is on network congestion, to improve network stability and inter-protocol fairness. However, these existing works have problems which do not support QoE (Quality of Experience), because they did not consider essential characteristics of contents playback such as the media continuity. In this paper, we propose a novel rate control scheme for improving the QoE of multimedia streaming service in the Internet congestion, called NCAR (Network and Client-Aware Rate control), which is based on network-aware congestion control and client-aware flow control scheme. Network-aware congestion control of the NCAR offers an improving reliability and fairness of multimedia streaming, and reduces the rate oscillation as well as keeping high link utilization. Client-aware flow control of NCAR offers a removing the media discontinuity and a suitable receiver buffer allocation, and provides a good combination of low playback delay. Simulation results demonstrate the effectiveness of our proposed schemes.

SVC 스트리밍을 위한 시간 계층 기반의 동적 큐 관리 알고리즘

구자헌(Jahon Koo),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2009 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.36 No.5

최근 광 대역 통합 네트워크에서 고품질의 멀티미디어 서비스에 대한 사용자 요구가 증가하고 있다. 또한, 사용자 단말기기의 다양화 및 대화면 디스플레이 장치의 보급으로 다양한 형태의 서비스 품질(QoS)에 대한 요구도 증가하고 있다. 이를 위해 네트워크 관점에서 동적 큐 관리 알고리즘과 같은 인터넷 성능을 개선하여 서비스 품질을 보장하는 연구와 종단 관점에서 미디어의 품질을 보장하기 위한 SVC(Scalable Video Coding) 부호화 기법에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 그러나, 기존 동적 큐 관리 알고리즘은 비디오 부호화 기술의 본질적인 특성에 대하여 고려하지 못하여 서비스 품질을 보장하는 못하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 현재 혼잡제어 알고리즘의 문제점을 개선하기 위해 NAL (Network Abstract Layer)의 헤더 내 TID (Temporal_ID)를 통해 SVC 부호화 기술의 특성을 파악하여 프레임간 의존성이 낮은 프레임의 패킷에 대하여 차등적으로 패킷을 폐기하는 TS-AQM (Temporal Scalability - Active Queue Management) 알고리즘을 제안하였다. 제안한 TS-AQM 알고리즘은 혼잡상황 시 차등적인 패킷 폐기를 통해 SVC 부호화 기법을 이용하는 스트리밍 서비스에 대하여 안정적인 비디오 복호화를 통해 멀티미디어 서비스 품질을 보장하였다. In recent years, the user demands have increased for multimedia service of high quality over the broadband convergence network. These rising demands for high quality multimedia service led the popularization of various user terminals and large scale display equipments, which needs a variety type of QoS (Quality of Service). In order to support demands for QoS, numerous research projects are in progress both from the perspective of network as well as end system; For example, at the network perspective, QoS guaranteeing by improving of internet performance such as Active Queue Management, while at the end system perspective, SVC (Scalable Video Coding) encoding scheme to guarantee media quality. However, existing AQM algorithms have problems which do not guarantee QoS, because they did not consider the essential characteristics of video encoding schemes. In this paper, it is proposed to solve this problem by deploying the TS-AQM (Temporal Scalability Active Queue Management) which employs the differentiated packet dropping for dependency of the temporal level among the frames, based on SVC encoding characteristics by exploiting the TID (Temporal ID) field of the SVC NAL unit header. The proposed TS-AQM guarantees multimedia service quality through video decoding reliability for SVC streaming service, by differentiated packet dropping when congestion exists.

광대역 무선네트워크에서 스트리밍 서비스의 QoE 향상을 위한 적응적 전송률 제어기법

구자헌(Jahon Koo),정광수(Kwangsue Chung) 한국통신학회 2010 韓國通信學會論文誌 Vol.35 No.2

혼잡제어의 안정된 동작을 위한 새로운 큐 관리 알고리즘

구자헌(Jahon Koo),정광수(Kwangsue Chung),오승준(Seoungjun Oh) 한국정보과학회 2002 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.29 No.2Ⅲ

현재의 인터넷 라우터는 Drop tail 방식으로 큐 안의 패킷을 관리한다. 따라서 네트워크 트래픽이 지수적인 증가로 인해 발생하는 혼잡 상황을 명시적으로 해결 할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해 IETF (Internet Engineering Task Force)에서는 RED(Random Early Detection) 알고리즘과 같은 능동적인 큐 관리 알고리즘(AQM: Active Queue Algorithm)을 제시하였다. 하지만 RED 알고리즘은 네트워크 환경에 따른 매개 변수의 실정의 어려움을 가지고 있어 잘 못 된 매개변수 설정으로 인하여 네트워크 성능을 저하시키는 문제를 발생시키며 전체 망에 불안정한 혼잡제어를 야기 시킨다. 본 논문에서는 기존의 AQM를 개선한 SOQuM(Stabilized Operation of Queue Management) 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 기존의 방법과 시뮬레이션을 이용하여 비교하였다.

스트리밍 서비스의 지연한계 보장을 위한 적응적 전송률 제어기법

구자헌(Jahon Koo),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2010 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.37 No.6

모바일 기기와 네트워크 기술의 발달로 다양한 멀티미디어 응용 서비스가 빠르게 발전 및 보급되고 있다. 그리고, 사용자의 참여형 방송 서비스가 가능하며 이를 이용한 실시간 뉴스 등 다양한 정보전달의 수단으로 이용되고 있다. 이러한 라이브 멀티미디어 스트리밍 서비스 사용자의 체감 품질을 만족시키기 위해서는 영상품질 이외에도 재생연속성과 재생지연한계를 고려해야 한다. 본 논문에서는 모바일 기기에서 실시간 스트리밍시 비디오 재생연속성과 재생지연한계를 보장하는 DeBuG (Delay Bounds Guaranteed) 전송률 조절 기법을 제안하였다. 제안한 기법은 실시간 비디오처리 시스템의 특성을 고려하여 송신 버퍼의 상태와 네트워크 상태를 인지하여 서비스 연속성과 지연한계를 보장하는 품질 적응 기능을 가지고 있으며, 비디오 영상의 품질을 보장하며 전달의 지연한계를 보장하기 위해 미디어의 프레임을 선택적으로 폐기하는 기능을 가지고 있다. 제안한 DeBuG 전송률 조절 기법의 주요성능은 시뮬레이션을 통하여 보였다. Due to the prevalence of various mobile devices and wireless broadband networks, there has been a significant increase in interest and demand for multimedia streaming services. Moreover, the user can service the participatory video broadcasting service in the mobile device and it can be used to deliver the real-time news and more variety information in the user side. Live multimedia service of user participation should consider not only the video quality but also the delay bounds and continuity of video playback for improving the user perceived QoS (Quality of Service) of streaming service. In this paper, we propose an adaptive rate control scheme, called DeBuG (Delay Bounds Guaranteed), to guarantee the delay bounds and continuity of video playback for the real-time streaming in mobile devices. In order to provide those, the proposed scheme has a quality adaptation function based on the transmission buffer status and network status awareness. It also has a selective frame dropper, which is based on the media priority, before the transmission video frames. The simulation results demonstrate the effectiveness of our proposed scheme.

인터넷 혼잡제어를 위한 안정적인 큐 관리 알고리즘

구자헌(Jahon Koo),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2004 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.31 No.1

현재의 인터넷 라우터는 Drop tail 방식으로 큐 안의 패킷을 관리한다. 따라서 네트워크 트래픽의 지수적인 증가로 인해 발생하는 혼잡 상황을 명시적으로 해결 할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해 IETF(Internet Engineering Task Force)에서는 RED(Random Early Detection) 알고리즘과 같은 능동적인 큐 관리(Active Queue Management)알고리즘을 제시하였다. 하지만 RED 알고리즘은 네트워크 환경에 따른 매개 변수의 설정의 어려움을 가지고 있어 잘못된 매개변수 설정으로 인하여 네트워크 성능을 저하시키는 문제를 발생시키며 전체 망에 불안정한 혼잡제어를 야기 시킬 수 있다. 본 논문에서는 기존의 큐 관리 알고리즘을 개선한 SQM(Stabilized Queue Management) 알고리즘을 제안하였다. SQM 알고리즘은 다양한 네트워크 조건에 대해 좋은 성능을 얻을 수 있도록 쉽게 매개 변수 설정이 가능하며 불필요한 패킷 패기율을 줄여 효율적으로 혼잡상황을 제어한다. 제안한 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 기존의 방법과 시뮬레이션을 이용하여 비교하였다. In order to reduce the increasing packet loss rates caused by an exponential increase in network traffic, the IETF(Internet Engineering Task Force) is considering the deployment of active queue management techniques such as RED(Random Early Detection). But, RED configuration has been a problem since its first proposal. This problem is that proposed configuration is only good for the particular traffic conditions studied, but may have detrimental effects if used in other conditions. While active queue management in routers and gateways can potentially reduce packet loss rates in the Internet, this paper has demonstrated the inherent weakness of current techniques and shows that they are unstable for the various traffic conditions. The inherent problem with these queue management algorithms is that they all use static parameter setting. In this paper, in order to solve this problem, a new active queue management algorithm called SQM(Stabilized Queue Management) is proposed. This paper shows that it is easy to parameterize SQM algorithm to perform well under different congestion scenarios. This algorithm can effectively reduce packet loss while maintaining high link utilizations and is good for the various traffic conditions.

실시간 스트리밍 서비스의 지연한계 보장을 위한 새로운 전송률 제어 기법

구자헌(Jahon Koo),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2010 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.37 No.1A

IP 네트워크에서 혼잡제어를 위한 새로운 Active RED 알고리즘 (pp.437-446)

구자헌(Jahon Koo),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2002 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.29 No.4

기존의 인터넷 라우터는 Drop tail 방식으로 패킷을 관리한다. 따라서 네트워크 트래픽의 지수적인 증가로 인한 혼잡 상황으로 발생하는 패킷 손실을 해결 할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해 IETF(Internet Engineering Task Force)에서는 RED(Random Early Detection) 알고리즘과 같은 능동적인 큐 관리 알고리즘을 제시하였다. 하지만 RED 알고리즘은 네트워크 환경에 따른 매개 변수의 설정의 어려움을 가지고 있어 잘못된 매개변수 설정으로 인하여 네트워크 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 기존의 RED 알고리즘을 분석하여 문제점을 파악하고 이 문제점을 개선한 새로운 ARED (Active Random Early Detection) 알고리즘을 제안했다. ARED 알고리즘은 네트워크 특성에 맞추어 동적으로 매개변수를 조절하므로 서 기존의 RED 알고리즘을 개선한 알고리즘이다. ns(network simulation)를 이용한 실험을 통하여 ARED 알고리즘의 성능을 검증하였다. In order to reduce the increasing packet loss rates caused by an exponential increase in network traffic, the IETF (Internet Engineering Task Force) is considering the deployment of active queue management techniques such as RED (Random Early Detection). While active queue management in routers and gateways can potentially reduce packet loss rates in the Internet, this paper has demonstrated the inherent weakness of current techniques and shows that they are ineffective in preventing high loss rates. The inherent problem with these queue management algorithms is that they all use static parameter setting. So, in case where these parameters do not match the requirement of the network load, the performance of these algorithms can approach that of a traditional Drop-tail. In this paper, in order to solve this problem, a new active queue management algorithm called ARED (Active RED) is proposed. ARED computes the parameter based on our heuristic method. This algorithm can effectively reduce packet loss while maintaining high link utilizations.