오늘날 수많은 인터넷 서비스 제공자를 통한 웹 사이트들의 등장과 ICT(Information and Communication Technology) 활용교육 등 선진화된 교육방법의 도입에 따라 인터넷 트래픽이 급격히 증가하고 있다. 이러한 현실 속에서 학교 현장에서는 사용중인 인터넷 대역폭 증가를 요구하고 있으나 정부의 예산 부족 및 기술적인 문제로 인하여 빠른 시일에 해결하기에는 어려운 상황이다. 이러한 상황 속에서 본 연구에서는 현재의 대역폭을 가지고 인터넷 운영의 효율화를 높일 수 있는 방안을 제안하였다. 이를 위해 현재 학교에서 사용 중인 인터넷 이용 현황을 분석하였으며, 분석된 결과를 가지고 기존의 일반적인 방법론과의 다른 관점인 유형별 인터넷 대역폭 분배 모형을 개발하였다. 향후 학교에서 요구되는 대역폭 증가를 예측하는데 활용할 수 있으며, 교육청의 학교 적정 대역폭 할당 및 학교 통신비 예산 절감 효과를 제공할 수 있을 것이다. 또한 미래 지향적인 통신망 정책 수립 시 참조 모델로 활용할 수 있을 것이다.
오늘날 수많은 인터넷 서비스 제공자를 통한 웹 사이트들의 등장과 ICT(Information and Communication Technology) 활용교육 등 선진화된 교육방법의 도입에 따라 인터넷 트래픽이 급격히 증가하고 있다. 이러한 현실 속에서 학교 현장에서는 사용중인 인터넷 대역폭 증가를 요구하고 있으나 정부의 예산 부족 및 기술적인 문제로 인하여 빠른 시일에 해결하기에는 어려운 상황이다. 이러한 상황 속에서 본 연구에서는 현재의 대역폭을 가지고 인터넷 운영의 효율화를 높일 수 있는 방안을 제안하였다. 이를 위해 현재 학교에서 사용 중인 인터넷 이용 현황을 분석하였으며, 분석된 결과를 가지고 기존의 일반적인 방법론과의 다른 관점인 유형별 인터넷 대역폭 분배 모형을 개발하였다. 향후 학교에서 요구되는 대역폭 증가를 예측하는데 활용할 수 있으며, 교육청의 학교 적정 대역폭 할당 및 학교 통신비 예산 절감 효과를 제공할 수 있을 것이다. 또한 미래 지향적인 통신망 정책 수립 시 참조 모델로 활용할 수 있을 것이다.
Today, internet traffic is rapidly increasing by the appearance of a large number of website thru a numerous internet service provider and the introduction of advanced teaching methods like utilizing ICT(Information and Communication Technology) education. At these actualities, it is requested to in...
Today, internet traffic is rapidly increasing by the appearance of a large number of website thru a numerous internet service provider and the introduction of advanced teaching methods like utilizing ICT(Information and Communication Technology) education. At these actualities, it is requested to increase internet bandwidth in the scene of school; however, it is difficult to resolve the request quickly because of the government's budget and technical problems. In this circumstance, this paper proposes a method to raise the efficiency of internet operations with the current bandwidth. In order to achieve the purpose of this paper, the analysis of internet traffic has been done by the traffic currently being used in school, and an internet bandwidth distribution model differ from the existing standpoint is developed with the analyzed result. It can be used to predict the increase in the bandwidth which may be requested at school in the future, and it can support the office of education for appropriate bandwidth allocation at schools and reduction of school budget in telecommunication. Also, it can be adopted as a future oriented reference model for network policy.
Today, internet traffic is rapidly increasing by the appearance of a large number of website thru a numerous internet service provider and the introduction of advanced teaching methods like utilizing ICT(Information and Communication Technology) education. At these actualities, it is requested to increase internet bandwidth in the scene of school; however, it is difficult to resolve the request quickly because of the government's budget and technical problems. In this circumstance, this paper proposes a method to raise the efficiency of internet operations with the current bandwidth. In order to achieve the purpose of this paper, the analysis of internet traffic has been done by the traffic currently being used in school, and an internet bandwidth distribution model differ from the existing standpoint is developed with the analyzed result. It can be used to predict the increase in the bandwidth which may be requested at school in the future, and it can support the office of education for appropriate bandwidth allocation at schools and reduction of school budget in telecommunication. Also, it can be adopted as a future oriented reference model for network policy.
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문제 정의
교육청에 집선된 학교 인터넷 서비스 품질은 교육청 인터넷 트래픽 관리 정책에 따라 학교 통신망 품질에 지대한 영향을 미칠 수 있으며, 이에 대한 트래픽 이용 현황 분석 및 적정 대응 방안 연구가 필요한 시점이다. 이에 본 연구는 초․중등학교에서 사용 중인 인터넷 서비스 사용 분야별 트래픽 로그데이터를 수집하고, 수집된 로그데이터를 이용하여 유형별 트래픽 이용 현황을 분석하였다. 이를 통해 인터넷 대역폭 관리 방안을 개발함으로써 향후 교육청과 학교의 인터넷 대역폭 및 인터넷 운영의 효율화를 제고하였다.
이에 본 연구는 초․중등학교에서 사용 중인 인터넷 서비스 사용 분야별 트래픽 로그데이터를 수집하고, 수집된 로그데이터를 이용하여 유형별 트래픽 이용 현황을 분석하였다. 이를 통해 인터넷 대역폭 관리 방안을 개발함으로써 향후 교육청과 학교의 인터넷 대역폭 및 인터넷 운영의 효율화를 제고하였다.
최적화된 인터넷 서비스를 지원하기 위하여 다양한 모니터닝 시스템이 개발되어 운영 되고 있 으며, 그중에서도 세계에서 가장 많이 사용되고 있는 모니터링 도구는 MRTG(Multi Router Traffic Grapher)이다. 본 연구에서는 기존의 MRTG 도구보다 지능화된 TMS 장비를 활용하여 로그데이터를 수집하여 분석하였다.
수용력이란 링크에 백그라운드 트래픽이 흐르지 않을 때 최대 전송 가능한 대역폭을 의미한다. 본 연구에서는 한 링크에 할당된 최대 전송 가능 대역폭을 의미한다. 가용 대역폭은 수용력에서 백그라운드 트래픽을 제외한 나머지 대역폭을 의미한다.
그러므로 가용대역폭은 백그라운드 트래픽에 따라 가변적인 성격을 지닌다. 본 연구에서는 통신망 품질의 향상을 위해 통신망 등급(서 비스 유형별 우선순위)을 정의하고, 그 등급별로 TMS 장비에 어떠한 방법으로 얼마큼의 대역폭을 시간대별로 할당할 것인가에 대한 가이드라인 제시에 연구 목적이 있다. 일반적으로 상위 등급은 하위 등급에 비해서 가용 대역폭이 크게 할당된다.
또한 학교 트래픽 특성상 수집 시간은 학교 수업시간(09시~16:00)으로 한정하였다. 본 연구에서는 지면상의 한계로 인하여 모든 학교의 트래픽 이용 현황을 기술하지 못하고 한 개 교육청에서 수집된 로그데이터를 중심으로 설명하였다.
본 연구에서는 서비스 유형별로 트래픽 량과 히트 수를 고려하여 서비스 유형별 적정 대역폭을 선정하기 위하여 다음과 같은 4단계를 제안하였다.
본 연구에서는 서비스 유형별 평균 다운트래픽 비율 못지않게 히트 비율도 대역폭 할당을 위한 중요한 요소가 된다고 생각되므로 히트 비율을 고려하기로 하였다. 히트비율 반영도는 0%(α =1)부터 100%(α = 0) 까지 변화시키면서 결과치를 반영한다(표 3 참고).
본 연구에서는 초·중등학교에서 사용 중인 인터넷 서비스의 효율성을 높이기 위하여 로그데이터 수집 및 트래픽 이용 현황 분석을 통하여 기존의 대역폭 할당 방안과 차별화된 대역폭 할당 방안을 제안하였다.
제안 방법
각 교육청별로 초등학교 8개교, 중학교 8개교, 일반 고등학교 6∼8개교, 실업계 고등학교 3∼5개교를 표본 집단으로 선정하였다. 선정된 학교가 속한 지역교육청에 TMS 장비를 설치 후 로그데이터 수집 과정에서 문제가 된 학교를 제외한 나머지 학교에 대하여 분석하였다. 로그데이터는 목적지 IP, URL, 포트, 커넥션 수, 다운로드 트래픽 량, 업로드 트래픽 량, 다운로드 패킷 수, 업로드 패킷 수 등을 로그데이터 수집 항목으로 선정하였다.
수집된 로그데이터의 사이트별 분석을 위해 우선 교육청과 교육청 산하기관(정보원)에서 제공하는 서비스를 학교 업무 관련 부분과, 웹을 통한 서비스로 구분하였다. 학교 업무 관련 부분은 전자결재, NEIS 등을 분석하였고, 웹 서비스는 사이버 가정학습 등 일반 이용자에게 제공하는 서비스 이용 트래픽을 분석하였다.
수집된 로그데이터의 사이트별 분석을 위해 우선 교육청과 교육청 산하기관(정보원)에서 제공하는 서비스를 학교 업무 관련 부분과, 웹을 통한 서비스로 구분하였다. 학교 업무 관련 부분은 전자결재, NEIS 등을 분석하였고, 웹 서비스는 사이버 가정학습 등 일반 이용자에게 제공하는 서비스 이용 트래픽을 분석하였다. 그리고 일반 웹 사이트는 이용 행태 분석을 위해 학교에서 사용하는 서비스 이용 특성을 고려하여 크게 5가지 타입으로 분류하여 분석하였다.
학교 업무 관련 부분은 전자결재, NEIS 등을 분석하였고, 웹 서비스는 사이버 가정학습 등 일반 이용자에게 제공하는 서비스 이용 트래픽을 분석하였다. 그리고 일반 웹 사이트는 이용 행태 분석을 위해 학교에서 사용하는 서비스 이용 특성을 고려하여 크게 5가지 타입으로 분류하여 분석하였다. 사이트별 분석에 대한 구체적인 내용은 표 1과 같다.
표 2는 학교 관련 특정 사이트 유형을 학교 특성을 고려하여 7가지 타입으로 분류하여 분석하였다. 타입 분류 기준은 포털사이트에서 인터넷 사이트를 분류하는 기준 및 학교 인터넷 이용 유형을 반영하여 분류하였다.
표 2는 학교 관련 특정 사이트 유형을 학교 특성을 고려하여 7가지 타입으로 분류하여 분석하였다. 타입 분류 기준은 포털사이트에서 인터넷 사이트를 분류하는 기준 및 학교 인터넷 이용 유형을 반영하여 분류하였다.
10개 시․도교육청 및 지역교육청 업무담당자 30명을 기준으로 각 사이트에 대한 가중치를 0에서 5를 기준으로 협의회를 통해 기본 안을 작성하였다. 이를 토대로 각 표본 학교 정보부장 교사를 중심으로 기준안에 대한 검증 작업을 실시하였으며, 최종 가중치 산정 결과에 대해 표본 집단 학교에 포함된 교육청 업무담당자에게 최종 확인 작업을 걸쳐 보완하였다. 가중치는 인터넷 이용자 환경에 따라 상이하게 작용할 수 있으므로, 본 연구에서는 가중치 구하는 방법을 가장 최소화 하여 구하였다.
이를 토대로 각 표본 학교 정보부장 교사를 중심으로 기준안에 대한 검증 작업을 실시하였으며, 최종 가중치 산정 결과에 대해 표본 집단 학교에 포함된 교육청 업무담당자에게 최종 확인 작업을 걸쳐 보완하였다. 가중치는 인터넷 이용자 환경에 따라 상이하게 작용할 수 있으므로, 본 연구에서는 가중치 구하는 방법을 가장 최소화 하여 구하였다. 가중치는 이용자 환경을 반영하여 산출되어야 하며 가중치를 반복적으로 수정 보완하는 것이 효율적이다.
대상 데이터
각 교육청별로 초등학교 8개교, 중학교 8개교, 일반 고등학교 6∼8개교, 실업계 고등학교 3∼5개교를 표본 집단으로 선정하였다.
학교 통신망 구조는 교육청을 통한 인터넷 서비스를 이용하는 형태이며, 학교에서는 사설 IP를 사용하고 있다. 따라서 TMS 장비를 4개 지역교육청에 설치하고 각 지역교육청별로 교육통계 연보[9, 10] 분석을 통해 선정된 표본 집단 학교에 대한 로그데이터를 수집하였다. 각 교육청별로 초등학교 8개교, 중학교 8개교, 일반 고등학교 6∼8개교, 실업계 고등학교 3∼5개교를 표본 집단으로 선정하였다.
선정된 학교가 속한 지역교육청에 TMS 장비를 설치 후 로그데이터 수집 과정에서 문제가 된 학교를 제외한 나머지 학교에 대하여 분석하였다. 로그데이터는 목적지 IP, URL, 포트, 커넥션 수, 다운로드 트래픽 량, 업로드 트래픽 량, 다운로드 패킷 수, 업로드 패킷 수 등을 로그데이터 수집 항목으로 선정하였다. 또한 학교 트래픽 특성상 수집 시간은 학교 수업시간(09시~16:00)으로 한정하였다.
가중치 산출 방법은 다음과 같다. 10개 시․도교육청 및 지역교육청 업무담당자 30명을 기준으로 각 사이트에 대한 가중치를 0에서 5를 기준으로 협의회를 통해 기본 안을 작성하였다. 이를 토대로 각 표본 학교 정보부장 교사를 중심으로 기준안에 대한 검증 작업을 실시하였으며, 최종 가중치 산정 결과에 대해 표본 집단 학교에 포함된 교육청 업무담당자에게 최종 확인 작업을 걸쳐 보완하였다.
성능/효과
김훈, 이영우외 2인[4]은 다중 네트워크 운영자들 간의 장기간의 우선순위, 다중 서비스 클래스 간의 우선순위 및 긴급대역폭 요구 등을 고려한 동적 스펙트럼 할당 알고리즘을 제안하였다. 이 논문에서 주장하는 우선순위 기반의 알고리즘은 시간적으로 분산된 트래픽 패턴에 대해서 기존의 스펙트럼 할당방식들보다 나은 서비스 만족율을 제공한다.
5를 적용하여 계산하였다. 표 4에서 계산된 결과를 기준으로 10M의 대역폭을 사용하고 있는 학교의 경우에 Type A에 1.80M, Type B에 3.21M, Type C에 1.09M, Type D 에 0.13M, Type E에 0.14M, Type F에 1.33M, Type G에 0.45M, 그리고 기타에 1.86M의 대역폭을 할당하는 것이 적정하다.
후속연구
본 연구에서는 초·중등학교에서 사용 중인 인터넷 서비스의 효율성을 높이기 위하여 로그데이터 수집 및 트래픽 이용 현황 분석을 통하여 기존의 대역폭 할당 방안과 차별화된 대역폭 할당 방안을 제안하였다. 이를 토대로 향후 학교에서 요구되는 대역폭 증가를 예측하는데 활용할 수 있 으며, 교육청의 학교 적정 대역폭 할당 및 학교 통신비 예산 절감 효과를 제공할 수 있을 것이다. 또한 미래 지향적인 통신망 정책 수립 시 참조 모델로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
이를 토대로 향후 학교에서 요구되는 대역폭 증가를 예측하는데 활용할 수 있 으며, 교육청의 학교 적정 대역폭 할당 및 학교 통신비 예산 절감 효과를 제공할 수 있을 것이다. 또한 미래 지향적인 통신망 정책 수립 시 참조 모델로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
향후 연구과제로는 본 연구에서 제안한 대역폭 할당 방안에 대하여 웹서비스에 대한 단순 시간및 속도를 반영하는 것보다 이용자가 체감할 수 있는 검증방안에 대한 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
현재의 학교망은 어떻게 이루어지는가?
또한 현재의 학교망은 인터넷 서비스 이용방식에 따라 크게 시․도 교육청 집선 접속 방식과 학교별 개별 접속 방식으로 이루어져 있었으나, 2006년 시․도 교육청 통신망 컨설팅을 통해 시․도 교육청 단위의 집선 접속 방식으로 일원화하고 있는 상황이다[2, 3].
TMS란?
TMS(Traffic Management System)란 광범위한 형태의 트래픽 관리 솔루션으로 보다 안정적이고 효율적인 인터넷 회선 관리를 목적으로 모든 어플리케이션 유형에 대해 트래픽 유형을 분류하며 모든 호스트가 유발시킨 모든 커넥션에 대한 실시간 모니터링, 진단, QoS, 콘텐츠 필터링 등의 기능을 제공한다.
본 연구에서 의미하는 통신망에서 수용력이란?
수용력이란 링크에 백그라운드 트래픽이 흐르지 않을 때 최대 전송 가능한 대역폭을 의미한다. 본 연구에서는 한 링크에 할당된 최대 전송 가능 대역폭을 의미한다. 가용 대역폭은 수용력에서 백그라운드 트래픽을 제외한 나머지 대역폭을 의미한다.
참고문헌 (10)
박형용, 초.중등학교를 위한 적정 대역폭 산정 방안 연구, 한국컴퓨터교육학회, 제11권 제 5호, pp. 47 - 56, 2008.
한국교육학술정보원, 유비쿼터스 학습 환경에서의 학교망 진화, 연구자료 RM 2006-94, 2006.
한국교육학술정보원, 초.중등 교육정보 인프라 보급 및 관리 효율화 방안 연구, 이재호, 2007.
김훈, 이연우, 주양익, 윤상보, 다중 서비스 클래스를 제공하는 네트워크 운영자를 위한 우선순위 기반의 동적 스펙트럼 할당 알고리즘, 한국통신학회논문지, Vol.33 No.1, pp. 59 - 66, 2008.
김정택, 고인선, 멀티미디어 서비스를 위한 효율적인 대역폭 할당, 한국통신학회논문지, Vol. 27 No.11C, pp. 1112 - 1123, 2002.
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