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보고서 상세정보

광 인터넷에서 QoS 차별화 및 TCP 성능 개선 방안 연구
A Study on QoS Differentiation and TCP Performance Improvement Mechanisms in Optical Internet

  • 주관연구기관

    경북대학교
    KyungPook National University

  • 연구책임자

    조유제

  • 참여연구자

    이성협   권용하   최인균   이영섭  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2005-06

  • 주관부처

    정보통신부

  • 사업 관리 기관

    정보통신산업진흥원

  • 등록번호

    TRKO201000017135

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    We developed a preemption-based QoS differentiation scheme for OBS networks, proposed a hop-by-hop priority increasing scheme for...

    We developed a preemption-based QoS differentiation scheme for OBS networks, proposed a hop-by-hop priority increasing scheme for enhancing end-to-end throughput and two-way resource reservation scheme for the TCP performance enhancement. And we evaluates this approach with a high bandwidth-delay product network and shows that pacing offers better TCP friendliness and fairness.


    1차년도
    본 과제의 1차년도에는 광 버스트 교환망에서 광 파장을 효율적으로 활용하면서 각 서비스의 QoS를 보장할 수 있는 QoS 차별화 기법을 연구할 예정이다. 이를 위한 구체적인 연구 내용은 다음과 같다.
    OBS 시그...

    1차년도
    본 과제의 1차년도에는 광 버스트 교환망에서 광 파장을 효율적으로 활용하면서 각 서비스의 QoS를 보장할 수 있는 QoS 차별화 기법을 연구할 예정이다. 이를 위한 구체적인 연구 내용은 다음과 같다.
    OBS 시그널링 및 QoS 차별화 연구 동향 분석
    우선 ITU-T, OIF 및 IETF 등의 표준화 단체의 광 인터넷 관련 표준화 동향 및 연구 동향을 분석한다. 그리고, JumpStart 프로젝트 등 기존 OBS 방식과 관련하여 추진되고 있는 연구 과제들의 OBS 시그널링 연구 동향을 고찰하고 OBS 방식에서 QoS 차별화를 위해 제안되고 있는 기존 방안들의 문제점을 분석한다.
    OBS 에서의 QoS 차별화 기법 연구
    기존 대표적인 OBS 자원 예약 시그널링 및 QoS 차별화 방안인 JET 방식에서 QoS 옵셋 타임을 이용한 차별화 방식의 문제점 분석을 바탕으로 효율의 저하를 막으면서 서비스 클래스에 따라 효과적으로 QoS 차별화가 가능한 preemption 기반의 서비스 차별화 기법을 제안한다. Preemption 기반의 서비스 차별화 방식은 상위 우선 순위 버스트의 도착 시 예약할 채널이 없을 경우 하위 우선 순위 버스트가 예약한 자원을 preemption 하여 이용할 수 있도록 하는 방안이다. 이때, 제어 가능한 서비스 차별화를 제공하면서 채널 효율을 향상시키기 위한 preemption 기반의 채널 예약 및 버스트 스케쥴링 알고리즘을 제안한다. 그리고, preemption으로 인해 필요한 시그널링 확장 요소를 분석하여 반영한다.
    OBS 에서의 QoS 보장을 위한 자원 예약 시그널링 방안 연구
    기존 OBS에서의 단방향 자원 예약 시그널링 방안의 문제점을 분석하고, 트래픽 특성에 따라 망 상태를 반영하여 엄격한 QoS의 보장이 가능한 단방향/양방향 혼합형 자원 예약 시그널링 방안을 제안한다. 이때, 트래픽 특성에 따라 필요한 QoS를 보장하기 위한 수락제어 기법 및 시그널링 절차를 구체적으로 제안할 예정이다.
    즉, 버스트 손실에 민감한 실시간 응용 서비스와 같이 엄격한 QoS 보장을 필요로 하는 트래픽은 세션 단위로 양방향 자원 예약 시그널링을 이용한 수락 제어를 수행하여 QoS 보장이 가능한 경우 세션에 속한 버스트는 상위 preemption 우선순위를 가지고 전송하도록 한다. 그리고, 최선형 데이터 버스트의 경우 하위 우선순위로 전송하여 상위 우선 순위 버스트가 사용하지 않는 채널을 이용하여 망 자원 이용효율을 최대화할 수 있도록 한다.
    2차년도
    본 과제의 2차년도에는 초고속 광 인터넷 환경에서의 현재의 TCP 성능 저하요소를 분석하고, 초고속 인터넷 환경에 적합한 TCP 프로토콜 연구를 수행할 예정이다. 이때, 1차년도에 수행된 연구 결과를 활용하여 OBS 기반 광 인터넷 환경에서의 적용 가능한 버스트 구성 방안 및 초고속 망 환경의 TCP 개선 기법을 연구할 예정이다. 이를 위한 구체적인 연구 내용은 다음과 같다.
    TCP 성능을 고려한 OBS 에서의 버스트 구성 방안 연구
    OBS 환경에서 버스트의 손실에 따른 패킷 손실 특성 및 경계 노드에서의 버스트 구성에 따른 지연이 TCP의 성능에 미치는 영향을 분석한다. 그리고, TCP 성능 저하 요소를 최소화하여 효율적인 TCP 성능을 최대화할 수 있는 버스트 크기 및 버스트 구성 방안을 제안한다.
    초고속 광 인터넷을 위한 TCP 성능 개선 방안 연구
    FAST 프로젝트 등의 초고속망을 위한 TCP 관련 연구 동향을 분석한다. 그리고, 대역폭과 지연의 곱이 아주 큰 초고속 인터넷 환경에서 기존 TCP가 이용하고 있는 폭주제어 및 오류제어의 문제점을 분석한다. 그리고, 분석된 문제점을 해결하여 TCP 성능을 개선할 수 있는 폭주제어 및 오류제어 기법을 개발한다. 그리고, 제안된 폭주제어 및 오류제어 기법을 적용한 초고속 TCP 프로토콜을 체계적으로 설계하고 시뮬레이션을 통하여 성능 분석을 수행한다. 이때 개발된 초고속광 인터넷을 위한 TCP 프로토콜은 효율성과 함께 기존 TCP 와의 호환성 및 공평성을 고려하여 개발할 예정이다.
    TCP over OBS 성능 분석을 위한 전용 시뮬레이터 개발
    본 과제에서 수행할 기존 기법 및 제안되는 기법들의 성능 비교분석을 위해서는 시뮬레이터가 필수적인데 현재까지 전세계적으로 TCP over OBS 환경의 성능을 분석할 수 있는 통합된 시뮬레이터는 공개되어 있지 않은 상황이다. 따라서, 본 과제에서는 본 연구실에서 현재 미국 표준연구소 (NIST)와 공동으로 개발하고 있는 광 교환망 성능 분석 시뮬레이터인 GLASS (GMPLS Lightwave Agile Switching Simulator)를 확장하여 TCP over OBS 환경의 성능을 통합적으로 분석할 수 있는 전용 시뮬레이터를 개발할 예정이다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 요약문 ...3
    4. SUMMARY ...10
    5. 목차 ...12
    6. 표목차 ...14
    7. 그림목차 ...15
    8. 제1장 서 론 ...17
    9. 제2장 연구 개발 목표 및 개요 ...22
    10. 제1절 연구 필요성 ...22...
    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 요약문 ...3
    4. SUMMARY ...10
    5. 목차 ...12
    6. 표목차 ...14
    7. 그림목차 ...15
    8. 제1장 서 론 ...17
    9. 제2장 연구 개발 목표 및 개요 ...22
    10. 제1절 연구 필요성 ...22
    11. 제2절 연구 목표 및 주요 핵심내용 ...23
    12. 1. 연구의 내용 및 범위 ...23
    13. 가. 1차년도 ...23
    14. 나. 2차년도 ...25
    15. 제3절 추진 전략 및 체계 ...26
    16. 제4절 기대성과 및 활용방안 ...27
    17. 제3장 국?내외 환경 및 기술 동향 ...28
    18. 제1절 국외 연구동향 ...28
    19. 제2절 국내 연구동향 ...29
    20. 제3절 연구 배경 및 전망 ...29
    21. 1. 광 인터넷 발전 방향 ...29
    22. 2. 광 교환 방식의 발전 방향 ...30
    23. 3. OBS 기반 광 인터넷에서의 자원 예약 기법 ...31
    24. 4. OBS 기반 광 인터넷에서의 QoS 차별화 기법 ...32
    25. 5. 초고속 광 인터넷 환경에서의 TCP ...32
    26. 제4장 연구 개발 내용 ...34
    27. 제1절 OBS 광 인터넷에서의 자원 예약 기법 ...34
    28. 1. 광 버스트 교환 기법 고찰 ...34
    29. 가. 제어 패킷 처리 시간 보상 기법 ...35
    30. 나. 채널 예약 기법 ...37
    31. 2. 제안된 홉 단위 우선 순위 증가 기법 ...38
    32. 가. OT/DR 기반 방식의 Path Length Priority Effect ...38
    33. 나. FDL/DR 방식 기반의 홉 단위 우선 순위 증가 기법 ...39
    34. 3. 시뮬레이션을 통한 성능 분석 ...41
    35. 가. 시뮬레이션 환경 ...42
    36. 나. 시뮬레이션 결과 및 성능 분석 ...43
    37. 제2절 OBS 광 인터넷에서의 QoS 차별화 기법 ...48
    38. 1. 기존 광 버스트 교환 방식을 위한 서비스 차별화 방안 ...49
    39. 가. 옵셋 타임 기반 기법 ...49
    40. 나. 능동적 폐기 기반 기법 ...50
    41. 다. Preemption 기반 기법 ...50
    42. 라. 버스트 분할 기반 기법 ...51
    43. 2. 제안된Preemption 기반 서비스 차별화 기법 ...51
    44. 가. 채널 분할 알고리즘 ...53
    45. 나. Preemption 채널 선택 알고리즘 ...55
    46. 다. 부가적 시그널링 ...58
    47. 3. 시뮬레이션을 통한 성능 분석 ...59
    48. 가. 시뮬레이션 환경 ...60
    49. 나. 시뮬레이션 결과 및 성능 분석 ...60
    50. 제5장 초고속 광 인터넷 환경에서 TCP 개선 기법 개발 ...68
    51. 제1절 기존 방안의 문제점 분석 ...68
    52. 제2절 양방향 자원 예약을 통한 TCP 성능 개선 방안 ...71
    53. 1. DIR 기반의 효율적인 자원 예약 방식 ...72
    54. 2. 시뮬레이션을 통한 성능 분석 ...77
    55. 가. 시뮬레이션 환경 ...78
    56. 나. 시뮬레이션을 위한 망 환경 ...78
    57. 3. 성능 분석 ...80
    58. 가. 단방향 자원 예약 방식과 제안된 방안에 대한 성능 평가 ...80
    59. 제3절 Pacing 적용을 통한 High-Speed TCP 프로토콜의 성능 개선 방안 ...91
    60. 1. 관련 연구 고찰 ...91
    61. 가. 기존의 높은 수율을 위한 방안 ...92
    62. 나. High-speed TCP 프로토콜 관련 연구 ...93
    63. 다. Pacing 기법 관련 연구 ...95
    64. 2. High-speed TCP의 TCP friendliness 및 공평성 향상을 위한 pacing 적용 방안 ...95
    65. 가. 성능 분석을 위한 시뮬레이션 ...98
    66. 제6장 결 론 ...105
    67. 참고문헌 ...108
  • 참고문헌

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