Resource Reservation Protocol(RSVP)는 유선 네트웍에서 실시(real-time) 서비스에 대한 Quality-of-Service(QoS) 보장을 제공하나, 무선 인터넷에서는 이동성 문제로 인해 어려움을 겪는다. 그래서, 연속적인 QoS 서비스를 제공하기 위하여 이동 노드의 방문이 예상되는 셀들에 사전에 자원 예약을 수행하는 것이 필요하다. 근래 무선 인터넷에서 RSVP 하에서의 사전 자원 예약을 통한 QoS 보장을 제공하는 맡은 제안이 수행되고 있으나, 이러한 제안은 사전 자원 예약으로 인해 대역폭 낭비와 시그널링 오버헤드의 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 무선 인터넷에서 QoS를 보장하면서 대역폭 낭비와 시그널링 오버헤드를 최소화하기 위한 새로운 사전 예약프로토콜인 Proportional Aggregate RSVP(PA-RSYP)를 제안한다. 또한 성능 분석을 통해 제안된 프로토콜이 다양한 환경에서 기존의 프로토콜에 비해 향상된 성능을 나타냄을 보인다.
Resource Reservation Protocol(RSVP)는 유선 네트웍에서 실시(real-time) 서비스에 대한 Quality-of-Service(QoS) 보장을 제공하나, 무선 인터넷에서는 이동성 문제로 인해 어려움을 겪는다. 그래서, 연속적인 QoS 서비스를 제공하기 위하여 이동 노드의 방문이 예상되는 셀들에 사전에 자원 예약을 수행하는 것이 필요하다. 근래 무선 인터넷에서 RSVP 하에서의 사전 자원 예약을 통한 QoS 보장을 제공하는 맡은 제안이 수행되고 있으나, 이러한 제안은 사전 자원 예약으로 인해 대역폭 낭비와 시그널링 오버헤드의 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 무선 인터넷에서 QoS를 보장하면서 대역폭 낭비와 시그널링 오버헤드를 최소화하기 위한 새로운 사전 예약프로토콜인 Proportional Aggregate RSVP(PA-RSYP)를 제안한다. 또한 성능 분석을 통해 제안된 프로토콜이 다양한 환경에서 기존의 프로토콜에 비해 향상된 성능을 나타냄을 보인다.
Resource Reservation Protocol(RSVP) can provide Quality-of-Service(QoS) guarantees for real-time services in wired networks. However, RSVP suffers from mobility problem in the mobile Internet. Therefore, to provide seamless QoS services, it is needed that a mobile node makes a reservation everywhere...
Resource Reservation Protocol(RSVP) can provide Quality-of-Service(QoS) guarantees for real-time services in wired networks. However, RSVP suffers from mobility problem in the mobile Internet. Therefore, to provide seamless QoS services, it is needed that a mobile node makes a reservation everywhere it visits. Recently, many protocols have been proposed to provide QoS guarantees through advance resource reservation. But, these proposals have problems with a waste of bandwidth and the signaling overhead due to advance resource reservation. In this paper, we propose new advance resevation protocol, Proportional Aggregate RSVP(PA-RSVP) to minimize the resource reservation bandwidth and the signaling overhead in the mobile Intemet while providing QoS guarantees. Based on the performance evaluation, we show that the proposed protocol provides an improved performance over existing protocols under various system conditions.
Resource Reservation Protocol(RSVP) can provide Quality-of-Service(QoS) guarantees for real-time services in wired networks. However, RSVP suffers from mobility problem in the mobile Internet. Therefore, to provide seamless QoS services, it is needed that a mobile node makes a reservation everywhere it visits. Recently, many protocols have been proposed to provide QoS guarantees through advance resource reservation. But, these proposals have problems with a waste of bandwidth and the signaling overhead due to advance resource reservation. In this paper, we propose new advance resevation protocol, Proportional Aggregate RSVP(PA-RSVP) to minimize the resource reservation bandwidth and the signaling overhead in the mobile Intemet while providing QoS guarantees. Based on the performance evaluation, we show that the proposed protocol provides an improved performance over existing protocols under various system conditions.
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문제 정의
본 논문에서 우리는 무선인터넷 환경에서 효율적인 자원 예약 프로토콜, Proportional Aggregate RSVP(PA-RSVP) 프로토콜을 제안하였다. 이웃엑세 스 라우터(Access Router)로의 이동노드의 이동 확률에 근거하여 계산된 총대역폭은 MAP과 이웃엑 세스라우터들간에 사전 aggregate 예약으로 할당된다.
본 논문에서는 무선 인터넷에서 대역폭 낭비와 시 그널링 오버헤드를 줄이기 위한 새로운 사전 예약 프로토콜인 Proportional Aggregate RSVP (PA-RSVP) 를 제안한다. 제안된 프로토콜은 Hierarchical Mobile IPv6에 기반을 두며 이웃 엑세스 라우터 (Access Router) 로의 핸드오프 비율에 근거하여 현재 위치의 엑세스 라우터내의 대역폭 순서에 따라 계산된 총 대역폭을 MAP과 이웃 엑세스 라우터들 간에 사전 aggregate 예약으로 할당한다.
가설 설정
우리는 PA-RSVP 프로토콜의 성능 분석을 위해 셀 경계 횡단에 관련된 이슈를 분석하는데 널리 사용된 유체 흐름 모델(fluid flow model)을 채택하였다 본 모델에서 사용된 네트웍은 다수의 도메인(gateway, RA 또는 MAP)으로 구성되며 하나의 도메인 내에는 다수의 엑세스 라우터가 존재한다. 그리고 도메인과 엑세스 라우터는 정방형으로 가정한다. 유체 흐름 모 델하에서 이동 노드는 [0, 2찌상에서 균등하게 분포된 방향으로 평균 속도 V로 이동하고 밀도 p로 균등한 분포를 가정한다.
이웃 엑세스 라우터로의 proportional aggregate 대 역폭 할당에 대한 예를 살펴보자. 우리는 그림 2의 토폴리지에서 에 10개의 active 통신을 수행하는 이동 노드들이 존재하고 이들이 사용하는 대역폭은 각각 5Mbps가 20%(이동 노드 #8, #10), 3Mbps가 30%(이동 노드 #2, #4, #6) 그리고 1Mbps가 50%(이동 노드 #1, #3, #5, #7, #9)로 구성되었다고 가정한다.는 표 1과 같이 자신의 라우터 내에 존재하는 active 이동 노드들이 점유 하는 대역폭 순서로 저 장한다.
그리고 도메인과 엑세스 라우터는 정방형으로 가정한다. 유체 흐름 모 델하에서 이동 노드는 [0, 2찌상에서 균등하게 분포된 방향으로 평균 속도 V로 이동하고 밀도 p로 균등한 분포를 가정한다.
제안 방법
(STEP 4) 각 엑세스 라우터는 자신의 엑세스 라우터 내에 존재하는 active 이동 노드들이 점유하고 있는 대역폭을 순서대로 저장한다. 그래서, 각 엑세스 라우 터들은 이웃 엑세스 라우터로의 이동이 예상되는 노 드 수 E[numHO(i, j用만큼 상위부터 대역폭의 순서 에 따라 해당하는 이동 노드들의 대역폭을 합계한 총 대역폭을 계산한다. 여기서 계산된 총 대역폭은 MAP 과 이웃 엑세스 라우터들 간에 사전 aggregate 예약 로 할당된다.
우리는 자원 예약 대역폭과 시그널링 오버헤드의 비용 관점에서 PA-RSVP 프로토콜을 각각 MRSVP 및 RSVP-RA 프로토콜과 성능을 비교 분석한다. 각 프로토콜은 라우팅 최적화가 완료된 경우이다.
또한 핸드오프 이력 (history) 을 통해 이동 상태 (movement status)를 감시한다. 이러한 이동 상태 에 따라 이웃한 엑세스 라우터들로의 방문이 예상 되는 이동 노드의 수를 계산하고 계산된 노드 수 를 근거하여 대역폭의 순서 (bandwidth ranking) 에 따라 비례적으로 aggregate 대역폭을 계산한다.
본 논문에서는 무선 인터넷에서 대역폭 낭비와 시 그널링 오버헤드를 줄이기 위한 새로운 사전 예약 프로토콜인 Proportional Aggregate RSVP (PA-RSVP) 를 제안한다. 제안된 프로토콜은 Hierarchical Mobile IPv6에 기반을 두며 이웃 엑세스 라우터 (Access Router) 로의 핸드오프 비율에 근거하여 현재 위치의 엑세스 라우터내의 대역폭 순서에 따라 계산된 총 대역폭을 MAP과 이웃 엑세스 라우터들 간에 사전 aggregate 예약으로 할당한다. 이를 통해 제안된 프로토콜은 대역폭 낭비 및 소프트 상태 갱신 오버헤드를 최소화할 수 있다.
대상 데이터
먼저 그림 7의 (a)와 (b) 를 살펴보면 각각 도메인 크기와 플로우 수가 증가할수록 제안된 PA-RSVP 프로토콜이 MRSVP 와 RSVP-RA 프로토콜보다 자원 예약시 사용하는 대역 폭이 훨씬 적게 소요됨을 알 수 있다. 이 때의 도메 인 크기는 16개 엑세스 라우터로 설정하였다. 이러한 결과는 MRSVP와 RSVP-RA 프로토콜이 모든 이동노드에 대해 각각 사전에 예약을 이웃 엑세스를 통해 수행하는 반면에 PA-RSVP 프로토콜은 예상 이동 노드에 대한 사전 예약을 대해 n 단위로 proportional aggregate 예약을 사용하기 때문이다.
성능/효과
첫 번째로 그림 7의 (a)와 (b)는 각각 도메인 크기와 active 이동 노드의 플로우 수에 의한 자원 예약 대역 폭의 변화를 나타내고 있다. 먼저 그림 7의 (a)와 (b) 를 살펴보면 각각 도메인 크기와 플로우 수가 증가할수록 제안된 PA-RSVP 프로토콜이 MRSVP 와 RSVP-RA 프로토콜보다 자원 예약시 사용하는 대역 폭이 훨씬 적게 소요됨을 알 수 있다. 이 때의 도메 인 크기는 16개 엑세스 라우터로 설정하였다.
그림 8의 (a)는 도메인 크기에 의한 변화, (b)는 active 이동 노드의 플로우 수에 의한 변화 그리고 (c) 는 소프트 상태 갱신 주기에 의한 변화를 나타내고 있다. 이때 그림 8의 (b)와 (c)의 경우 도메인 크기는 16 개의 엑세스 라우터로 설정하였다 먼저 그림 8의 (a) 와 (b)를 살펴보면 그림 7의 (a)와 (b)의 결과와 유사한 결과로써 제안된 PA-RSVP 프로토콜이 MRSVP와 RSVP-RA 프로토콜보다 个포:-乓 상태 갱신 오버헤드 측면에서도 적게 소요됨을 알 수 있다. 또한 그림 8의 (c)를 살펴보면 제안된 PA-RSVP 프로토콜이 MRSVP 와 RSVP-RA 프로토콜보다 훨씬 적은 시그널링 오버 헤드가 소요됨을 알 수 있다.
이때 그림 8의 (b)와 (c)의 경우 도메인 크기는 16 개의 엑세스 라우터로 설정하였다 먼저 그림 8의 (a) 와 (b)를 살펴보면 그림 7의 (a)와 (b)의 결과와 유사한 결과로써 제안된 PA-RSVP 프로토콜이 MRSVP와 RSVP-RA 프로토콜보다 个포:-乓 상태 갱신 오버헤드 측면에서도 적게 소요됨을 알 수 있다. 또한 그림 8의 (c)를 살펴보면 제안된 PA-RSVP 프로토콜이 MRSVP 와 RSVP-RA 프로토콜보다 훨씬 적은 시그널링 오버 헤드가 소요됨을 알 수 있다. 만약 갱신 주기가 짧을 경우에는 이러한 효과가 훨씬 크게 작용함을 볼 수 있다.
또한 그림 7의 (d)를 살펴보면 MRSVP 프로토콜은 송 신 노드와 엑세스 라우터 간의 hop 수의 변화에 민감 한 반응을 보이고 있다. 결과적으로 제안된 PA-RSVP 프로토콜은 MRSVP와 RSVP-RA 프로토콜에 비해 네 트웍 내의 hop 수의 변화에 덜 민감하여 안정된 서비스를 제공할 수 있음을 알 수 있다
이웃엑세 스 라우터(Access Router)로의 이동노드의 이동 확률에 근거하여 계산된 총대역폭은 MAP과 이웃엑 세스라우터들간에 사전 aggregate 예약으로 할당된다. 또한 우리는 임베디드 마코브 체인(Imbeded Markov Chain)을 사용한 성능 분석을 통해 제안된 프로토콜이 기존의 MRSVP와 RSVP-RA 프로토콜에 비해 자원 예약대역폭과 시그널링 오버 헤드가 훨씬 적게 소요됨을 보였다
제안된 프로토콜은 Hierarchical Mobile IPv6에 기반을 두며 이웃 엑세스 라우터 (Access Router) 로의 핸드오프 비율에 근거하여 현재 위치의 엑세스 라우터내의 대역폭 순서에 따라 계산된 총 대역폭을 MAP과 이웃 엑세스 라우터들 간에 사전 aggregate 예약으로 할당한다. 이를 통해 제안된 프로토콜은 대역폭 낭비 및 소프트 상태 갱신 오버헤드를 최소화할 수 있다.
참고문헌 (9)
R. Braden, D. Clark, and S. Shenker, 'Integrated Service in the Internet Architecture : an overview,' RFC 1633, June 1994
D. Clark, S. Shenker, and L. Zhang, 'Supporting Real-time Applications in An Integrated Services Packet Network: Architecture and Mechanism,' Proc. Of SIGCOMM'92, 1992
R. Braden, et al., 'Resource Rservation Protocol(RSVP) - Version 1 Functional Specification,' RFC 2205, September 1997
F. Baker, C. Iturralde, and B. Davie, 'Aggregation of RSVP for IPv4 and IPv6 Reservations,' RFC 3175, IETF, September 2001
Young-Joo SUH, Min-sun KIM, and Young-Jae KIM, 'An Efficient Resource Reservation Protocol by QoS Agents in Mobile Networks,' IEICE Transaction on Comm., vol(E86-B), no3, March 2003
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A. Terzis, M. Srivastava, and L. Zhang, 'A simple QoS signaling protocol for mobile hosts in the integrated services Internet,' IEEE Infocom, 1999
김영범, '인터넷 기반 통합서비스 제공 방식과 자원 예약 프로토콜(RSVP)', 한국통신 학회지(정보통신), 제16권 2호, 1999
W. T. Chen, and L. C. Huang, 'RSVP Mobility Support: A Signaling Protocol for Integrated Services Internet with Mobile Hosts,' IEEE Infocom, vol.3, pp. 1283-1292, 2000
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