이동단말기의 배터리 특성을 고려한 프레임 우선순위 기반 적응적 스트리밍 미디어 서비스

이좌형(Joahyoung Lee),임동선(Dongsun Lim),임화정(Hwajung Lim),정인범(Inbum Jung) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.34 No.6

최근 컴퓨터 기술과 네트워크 기술의 급속한 발전과 보급으로 유선환경에서뿐만 아니라 무선환경에서도 이동단말기를 이용하여 네트워크에 접속하여 다양한 작업을 수행할 수 있게 되었다. 사용자들이 네트워크를 통해 이용하는 다양한 어플리케이션들 중에 스트리밍 미디어를 이용하는 어플리케이션의 비중이 높아지고 있으며 이는 유선환경뿐만 아니라 무선 환경에서도 마찬가지이다. 스트리밍 미디어는 다른 데이타들에 비해 크기가 매우 크고 높은 네트워크 대역폭과 많은 컴퓨팅 자원을 필요로 한다. 스트리밍 미디어 서비스를 낮은 대역폭과 적은 컴퓨팅 자원을 가지는 이동단말기를 통해 이용할 경우 사용자 환경에 맞게 특화된 서비스가 아니라면 안정적인 서비스를 제공받지 못할 것이다. 특히 이동단말기에서는 배터리를 통한 제한된 에너지 환경을 가지고 있으므로 스트리밍 미디어의 재생을 끝까지 보장하기 위해서는 실시간으로 변화되는 에너지에 대하여 적응적으로 스트리밍을 조절하여야 한다. 본 논문에서는 스트리밍 미디어 서비스 시에 배터리 특성을 반영하는 배터리 모델을 이용하여 이동 단말기의 잔류시간을 예측하고 이를 바탕으로 완전한 상영시간을 보장할 수 있도록 전송되는 프레임의 수를 동적으로 조절하는 프레임별 전송 우선순위 정책을 연구하였다. 제안하는 기법은 적은 컴퓨팅 자원을 사용하면서 배터리 상태에 따라 동적으로 스트리밍을 조절하므로 사용자들에게 완전한 상영시간을 보장한다. With the advance and proliferation of computer and wireless network technology, it is common to access to network through the wireless network using mobile device. The ratio of using the streaming media out of many applications through the network is increasing not only in the wired network but also in the wireless network. The streaming media is much bigger than other contents and requires more network bandwidth to communicate and more computing resources to process. However the mobile devices have relatively poor computing resource and low network bandwidth. If the streaming media service is provided for mobile devices without any consideration about the network bandwidth and computing power, it is difficult for the client to get the service of high quality. Since especially mobile devices are supported with very limited energy capacity from the battery, the streaming media service should be adjusted to the varying energy state of mobile devices to ensure the complete playback of streaming media. In this paper, we propose a new method to guarantee the complete playback time of the streaming media for the mobile clients by dynamically controlling transmitted frame rate to the client according to the estimated available time of mobile device using battery model reflecting the characteristic of the battery. Since the proposed method controls the number of frames transmitting to the client according to the energy state of the mobile device, the complete playback time is guaranteed to mobile clients.

이동단말기를 위한 에너지 인식 미디어 스트리밍 서비스

이좌형(Lee Joahyoung),김학수(Kim Harksoo),정인범(Jung Inbum) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.34 No.5

최근 컴퓨터 기술과 네트워크 기술의 급속한 발전과 보급으로 유선환경에서뿐만 아니라 무선환경에서도 이동단말기를 이용하여 네트워크에 접속하여 다양한 작업을 수행할 수 있게 되었다. 사용자들이 네트워크를 통해 이용하는 다양한 어플리케이션들 중에 스트리밍 미디어를 이용하는 어플리케이션의 비중이 높아지고 있으며 이는 유선환경뿐만 아니라 무선환경에서도 마찬가지이다. 스트리밍 미디어는 다른 데이타들에 비해 크기가 매우 크고 높은 네트워크 대역폭과 많은 컴퓨팅 자원을 필요로 한다. 스트리밍 미디어 서비스를 낮은 대역폭과 적은 컴퓨팅 자원을 가지는 이동단말기를 통해 이용할 경우 사용자 환경에 맞게 특화된 서비스가 아니라면 안정적인 서비스를 제공받지 못할 것이다. 특히 이동단말기에서는 배터리를 통한 제한된 에너지 환경을 가지고 있으므로 스트리밍 미디어의 재생을 끝까지 보장하기 위해서는 실시간으로 변화되는 에너지에 대하여 적응적으로 스트리밍을 조절하여야 한다. 본 논문에서는 이동단말기를 위하여 스트리밍 미디어 서비스시에 이동단말기의 에너지 상태에 따라 전송되는 프레임의 수를 동적으로 조절하는 DFRC기법을 연구하였다. 제안하는 기법은 적은 컴퓨팅 자원을 사용하면서 동적으로 스트리밍을 조절하므로 사용자들에게 완전한 재생시간을 보장한다. With proliferation of computer and wireless network technology, it is common to access Internet through wireless network using mobile device. Ratio of using streaming media out of many applications through Internet is increasing not only in wired network but also in wireless network. Streaming media is much bigger than other contents and requires more network bandwidth and more computing resources. However mobile devices have relatively poor computing resource and low network bandwidth. If media streaming service is provided for mobile devices without any consideration about network bandwidth and computing power, it is hard for the client to get high quality service. Since mobile device is supported with very limited energy from the battery, media streaming should be adjusted to varying energy state of mobile device in realtime to ensure complete playback of streaming media. In this paper, we propose DFRC to provide high quality service to mobile client through wireless network by controlling the number of frames transmitted to client based on computing resource and energy state of mobile device.

제지공정 건조 스팀에너지 모델링 방법론

이상금(Sangkeum Lee),도윤미(Yoonmee Doh),신영미(Youngmee Shin),권순현(Soonhyun Kwon),이좌형(Joahyoung Lee),김선혁(Seonhyeog Kim),허태욱(Taewook Heo) 한국통신학회 2022 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.6

효과적인 트랜스코딩 부하 분산을 위한 자원 가중치 부하분산 정책

서동만(Dongmahn Seo),이좌형(Joahyoung Lee),최면욱(Myunuk Choi),김윤(Yoon Kim),정인범(Inbum Jung) 한국정보과학회 2005 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.11 No.5

Owing to the improved wireless communication technologies, it is possible to provide streaming service of multimedia with PDAs and mobile phones in addition to desktop PCs. Since mobile client devices have low computing power and low network bandwidth due to wireless network, the transcoding technology to adapt media for mobile client devices considering their characteristics is necessary. Transcoding servers transcode the source media to the target media within corresponding grades and provide QoS in real-time. In particular, an effective load balancing policy for transcoding servers is inevitable to support QoS for large scale mobile users. In this paper, the resource weighted load distribution policy is proposed for a fair load balance and a more scalable performance in cluster-based transcoding servers. Our proposed policy is based on the resource weighted table and number of maximum supported users, which are pre-computed for each pre-defined grade. We implement the proposed policy on cluster-based transcoding servers and evaluate its fair load distribution and scalable performance with the number of transcoding servers. 최근 무선통신 기술의 발전으로 PC뿐만 아니라 PDA, 휴대폰 등 다양한 이동 단말 장치를 통하여 멀티미디어 서비스를 제공받을 수 있게 되었다. 이동 단말 장치는 제한된 하드웨어 성능을 갖는 것이외에 무선망에서 동작하므로 낮은 네트워크 대역폭을 사용하게 된다. 이러한 이동 단말기의 특성을 고려하여 스트리밍 미디어 서비스를 받기위해서는 동작 환경에 적합하게 미디어를 트랜스코딩 하는 기술이 필요하다. 미디어에 대한 트랜스코딩은 트랜스코딩 서버들에서 이동 단말기 등급별로 수행되어 스트리밍 미디어의 실시간 전송 요구사항에 맞추어 사용자에게 보내져야한다. 대규모의 이동 단말 사용자들에게 각각에 맞는 트랜스코딩 된 스트리밍 미디어를 QoS 하기위해서는 트랜스코딩 서버들의 부하분배 정책에 미디어의 등급별 특성을 반영하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 이동단말들의 등급별 자원가중치 및 트랜스코딩 서버에서의 등급별 최대 사용자 수에 기반 한 자원가중치 기반 부하분산 정책을 제안한다. 제안된 정책을 클러스터 기반 시스템에서 구현하여 트랜스코딩 서버들 사이에 부하배분이 균등하게 이루어짐을 확인하고 트랜스코딩 서버 개수의 증가에 따른 선형적 성능확장성을 평가한다.

클러스터 VOD 서버에서 선호도 기반 세그먼트 버퍼 대체 기법

서동만(Dongmahn Seo),이좌형(Joahyoung Lee),방철석(Cheolseok Bang),임동선(Dongsun Lim),정인범(Inbum Jung),김윤(Yoon Kim) 한국정보과학회 2006 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.33 No.11·12

대규모 사용자들에게 QoS가 보장되는 스트리밍 미디어를 제공하기 위해서는 한정된 서버의 자원을 스트리밍 미디어의 특징에 맞추어 효과적으로 활용하는 연구를 필요하게 한다. 서버의 자원들 중 메모리는 디스크로부터 읽어 들인 미디어 데이타의 버퍼공간으로 활용되며 버퍼의 히트율은 서버의 성능에 중요한 역할을 한다. 그러나 접속되는 사용자들의 증가에 따라서 히트율이 높은 기존의 버퍼들조차도 새롭게 읽어 들인 미디어 데이타들로 대체되므로 서버의 성능확장성에 부정적 영향을 미치는 결과를 가져오고 있다. 이런 문제점을 해결하기위해서는 스트리밍 미디어의 특징인 대규모 데이타들에 대한 읽기 연속성과 편중된 사용자 선호도가 반영된 버퍼 대체 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 대규모 사용자들에게 스트리밍 미디어를 서비스하기 위하여 사용되는 클러스터 기반 VOD 서버에서 스트리밍 미디어의 특징을 활용하는 선호도 기반 세그먼트 버퍼 대체 알고리즘을 연구한다. 제안되는 기법은 사용자들의 선호도에 기반을 둔 시간적 국부성과 미디어 데이타의 순차적 읽기 특성인 공간적 국부성을 버퍼 대체 알고리즘에 반영하므로 기존의 버퍼 대체 알고리즘보다 스트리밍 미디어 서비스에서 향상된 버퍼 히트율을 나타낸다. 본 논문에서는 향상된 버퍼 히트율이 클러스터 기반 VOD 서버의 성능 확장성을 개선시킴을 구현된 클러스터 형 VOD 시스템을 통하여 입증한다. To support the QoS streams for large scale clients, the internal resources of VOD servers should be utilized based on the characteristics of the streaming media service. Among the various resources in the server, the main memory is used for the buffer space to the media data loaded from the disks and the buffer hit ratio has a great impact upon the server performance. However, if the buffer data with high hit ratio are replaced for the new media data as a result of the number of clients and the required movie titles are increased, the negative impact on the scalability of server performance is occurred. To address this problem, the buffer replacement policy considers the intrinsic characteristics of the streaming media such as the sequential access to large volume data and the highly disproportionate preference to specific movies. In this paper, the preference-based segment buffer replacement policy is proposed in the cluster-based VOD server to exploit the characteristics of the streaming media. Since the proposed method reflects both the temporal locality by the clients' preference and the spatial locality by the sequential access to media data, the buffer hit ratio would be improved as compared to the existing buffer replacement policy. The enhanced buffer hit ratio causes the fact that the performance scalability of the cluster-based VOD server is linearly improved as the number of cluster nodes is increased.

무선 센서 네트워크에서 유전자 알고리즘 기반의 혼잡 제어

박총명(Chongmyung Park),이좌형(Joahyoung Lee),정인범(Inbum Jung) 한국정보과학회 2009 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.36 No.5

센서 네트워크는 많은 센서 노드들이 환경 정보를 수집하는 이벤트 기반의 네트워크 시스템이다. 에너지를 효율적으로 사용하기 위해, 센싱 주기를 길게 하며 특정한 이벤트가 발생한 경우에는 짧은 주기로 센싱하여 전송한다. 이러한 센서 네트워크 환경에서 지역적인 이벤트 발생은 네트워크의 혼잡을 야기하여 중요한 정보의 손실이 일어날 수 있으며, 과다한 전송 모듈의 사용으로 네트워크의 수명이 단축될 수 있다. 본 논문에서는 지역적인 이벤트가 발생하여 네트워크 트래픽이 증가할 때, 트래픽이 집중된 노드의 트래픽을 분산하기 위한 유전자 알고리즘 기반의 혼잡 제어 기법(CCGA)을 제안한다. CCGA는 트래픽이 집중된 노드의 자식 노드들로부터 주변 노드들의 정보를 수집하고 유전자 알고리즘을 수행하여 포워딩노드를 선택하고 트래픽을 분산시킨다. CCGA의 유전자 알고리즘은 주변 노드들의 데이터 전송률을 염색체로 표현하였다. 이벤트 발생 지역 주변노드들의 데이터 전송률이 고르게 분포될 수 있도록 이벤트 발생지역 노드들의 전송률 평균과 표준편차를 이용한 적합도 함수를 설계하였다. 실험을 통하여 CCGA 알고리즘이 센서 노드들의 데이터 전송률을 균등하게 유지시키며 이러한 결과가 특정 노드의 전력 소모 집중을 방지함을 보인다. 이러한 결과는 센서 네트워크의 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하며 센서 네트워크의 수명 연장에 기여한다. Wireless sensor network is based on an event driven system. Sensor nodes collect the events in surrounding environment and the sensing data are relayed into a sink node. In particular, when events are detected, the data sensing periods are likely to be shorter to get the more correct information. However, this operation causes the traffic congestion on the sensor nodes located in a routing path. Since the traffic congestion generates the data queue overflows in sensor nodes, the important information about events could be missed. In addition, since the battery energy of sensor nodes exhausts quickly for treating the traffic congestion, the entire lifetime of wireless sensor networks would be abbreviated. In this paper, a new congestion control method is proposed on the basis of genetic algorithm. To apply genetic algorithm, the data traffic rate of each sensor node is utilized as a chromosome structure. The fitness function of genetic algorithm is designed from both the average and the standard deviation of the traffic rates of sensor nodes. Based on dominant gene sets, the proposed method selects the optimal data forwarding sensor nodes for relieving the traffic congestion. In experiments, when compared with other methods to handle the traffic congestion, the proposed method shows the efficient data transmissions due to much less queue overflows and supports the fair data transmission between all sensor nodes as possible. This result not only enhances the reliability of data transmission but also distributes the energy consumptions across the network. It contributes directly to the extension of total lifetime of wireless sensor networks.

무선 센서 네트워크에서 효율적인 이미지 전송을 위한 웨이블릿 압축 기법

권영완 ( Youngwan Kwon ),박총명 ( Chongmyung Park ),이좌형 ( Joahyoung Lee ),정인범 ( Inbum Jung ) 한국정보처리학회 2008 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.15 No.2

저가형 이미지 센서와 무선 센서 네트워크의 하드웨어 성능 향상으로 인해 WMSN(Wireless Multimedia Sensor Networks) 기술이 주목받고 있다. WMSN은 기존의 무선 센서 네트워크 기술에 멀티미디어 정보를 센싱하고 처리하는 기반기술을 포함한다. 멀티미디어 컨텐츠는 많은 데이터양을 가지므로 이를 처리하기 위해서는 많은 계산량과 데이터 전송량을 필요로 하게 된다. 저사양의 센서 노드에서 이를 수용하기 위해서는 에너지 소모를 고려한 압축 기법 및 효율적인 전송에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크에서 이미지를 효율적으로 압축하고 전송하기 위하여 웨이블릿의 Resolution Scalability 특성을 이용한 4가지 움직임 보상/예측 기법을 제안하고, 압축 성능과 발생 패킷 수, 에너지 소모량을 비교하였다.

QoS를 지원하기 위한 리눅스 클러스터 VOD 서버의 성능 분석

서동만(Dongmahn Seo),방철석(Cheolseok Bang),이좌형(Joahyoung Lee),김병길(Byounggil Kim),정인범(Inbum Jung) 한국정보과학회 2003 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.30 No.1C

비디오 서버는 제한된 자원을 이용하여 보다 많은 사용자에게 안정적인 QoS(Quality of Service)를 제공하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 안정적인 QoS를 지원하기 위한 서버 진입 제어에 관한 연구를 클러스터 형태의 VOD 서버에서 수행하였다. 리눅스 환경에서 구축된 VOD 서버의 성능을 분산 저장 노드의 수와 일반 재생 및 고속 재생의 비율을 변화시키며 측정하였다. 측정한 결과를 토대로 클러스터 VOD 서버의 성능 제한의 원인을 분석하고, 그에 따른 대책을 제안한다. 분석된 자료는 클러스터 VOD 서버에서 진입 제어의 기준을 결정하는 변수들로 사용되어 진다.

리눅스 기반의 클러스터 VOD 서버와 내장형에 클라이언트의 구현

서동만(Dongmahn Seo),방철석(Cheolseok Bang),이좌형(Joahyoung Lee),김병길(Byounggil Kim),정인범(Inbum Jung) 한국정보과학회 2004 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.10 No.6

For VOD systems, it is important to provide QoS to more users under the limited resources. To analyze QoS issues in real environment, we implement clustered VOD server and embedded client system based on the Linux open source platform. The parallel processing of MPEG data, load balancing for nodes and VCR like functions are implemented in the server side. To provide more user friendly interface, the general TV is used for a VOD client‘s terminal and the embedded board is used supporting for VCR functions. In this paper, we measure the performance of the implemented VOD system under the various user requirement features and evaluate the sources of performance limitations. From these analyses, we propose the dynamic admission control method based on the availability memory and network bandwidth. The proposed method enhances the utilization of the system resource for the more QoS media streams. VOD 시스템에서는 한정된 자원을 이용하여 많은 사용자에게 안정적인 QoS(Quality of Service)를 제공하는 것이 중요하다. 실제 구현 환경에서 QoS의 문제점들을 분석하기 위하여 본 연구에서는 소스 공개 플랫폼인 리눅스를 기반으로 하는 클러스터형 VOD 서버와 내장형 클라이언트 시스템을 구현하였다. 서버에서는 MPEG 미디어 데이타의 병렬 처리와 부하 균등, VCR 기능을 구현하였다. VOD 사용자에게 보다 친밀한 인터페이스를 제공하기 위하여 일반 TV를 단말로 사용하였고 VCR 기능들을 제공하기 위하여 내장형 보드를 사용하였다. 본 논문에서는 사용자들의 다양한 요구사항에서의 성능 측정을 바탕으로 VOD 시스템의 성능 한계 원인들을 평가한다. 또한, 분석된 자료를 근거로 VOD 시스템에서의 가용 메모리와 가용 네트워크 대역폭을 기준으로 하는 동적 진입 제어의 방법을 제안한다. 제안된 방법은 시스템 자원의 효율성을 증가시켜 더욱 많은 사용자들에게 QoS가 보장되는 미디어 스트림을 제공한다.

모바일 싱크를 위한 균등 큐잉(FQMS) : 모바일 싱크 기반 무선 센서 네트워크에서 균등한 데이터 수집을 위한 스케줄링 기법

조영태(YoungTae Jo),박총명(ChongMyung Park),이좌형(JoaHyoung Lee),서동만(DongMahn Seo),임동선(DongSun Lim),정인범(InBum Jung) 한국정보과학회 2010 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.37 No.3

고정 싱크를 사용한 센서 네트워크는 싱크 주변 센서 노드에게 많은 부하를 초래하게 되고 이러한 부하는 센서 노드의 배터리 소모로 이어지게 된다. 싱크 주변 센서 노드의 배터리 소모는 전체 센서 네트워크의 수명을 단축시키는 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 모바일 싱크를 사용하여 싱크주변 노드의 부하를 분산시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 모바일 싱크는 움직이는 특성을 가지고 있기 때문에 센서 노드와 통신 가능한 시간이 제한된다. 또한 통신 중에도 모바일 싱크와 센서 노드 간 거리가 연속적으로 변하기 때문에 통신 환경 역시 변하게 된다. 모바일 싱크를 사용한 센서 네트워크는 이러한 제약 사항을 해결하며 각 센서 노드들로부터 균등한 양의 데이터를 수집할 수 있어야 한다. 균등치 못한 데이터 수집은 실시간적 센서 네트워크 응용분야에서 긴급한 사건 처리를 가능하지 않게 한다. 본 논문에서는 모바일 싱크를 이용한 센서 네트워크에서 센서 노드들로부터 균등한 데이터 수집을 위한 스케줄링 기법인 FQMS를 제안한다. FQMS는 모바일 싱크와 센서 노드 간 통신 환경과 시간 제약을 고려하여 균등한 데이터 수집을 보장한다. 실험을 통해 제안된 FQMS와 기존의 스케줄링 기법들의 성능을 비교 평가한다. 실험 결과를 통해 제안된 기법이 무선 센서 노드들로 부터의 데이터 수집에 있어서 가장 균등한 데이터 수집을 수행함을 보인다. Since Sensor nodes around a fixed sink have huge concentrated network traffic, the battery consumption of them is increased extremely. Therefore the lifetime of sensor networks is limited because of huge battery consumption. To address this problem, a mobile sink has been studied for load distribution among sensor nodes. Since a mobile sink changes its location in sensor networks continuously, the mobile sink has time limits to communicate with each sensor node and unstable signal strength from each sensor node. Therefore, a fair and stable data collection method between a mobile sink and sensor nodes is necessary in this environment. When some sensor nodes are not able to send data to the mobile sink, a real-time application in sensor networks cannot be provided. In this paper, the new scheduling method, FQMS (Fair Queuing for Mobile Sink), is proposed for fair and stable data collection for mobile sinks in sensor networks. The FQMS guarantees balanced data collecting between sensor nodes for a mobile sink. In out experiments, the FQMS receives more packets from sensor nodes than legacy scheduling methods and provides fair data collection, because moving speed of a mobile sink, distance between a mobile sink and sensor nodes and the number of sensor nodes are considered.