[논문 리뷰] Measuring Data and VoIP Traffic in WiMAX Networks

Iwan Adhicandra|arXiv (Cornell University)|2010. 04. 26.

Advanced Wireless Network Optimization참고 문헌 2인용 수 30

한 줄 요약

이 논문은 실시간 응용 프로그램의 QoS 성능을 평가하기 위해 VoIP 트래픽에 대해 UGS 및 ertPS 두 가지 서비스 클래스를 비교함으로써 WiMAX 네트워크에서의 서비스 품질(QoS) 성능을 평가한다. 실시간으로 변동성이 큰 VoIP 트래픽을 효과적으로 처리하기 위해 ertPS는 비어 있는 대기 시간에 민감한 트래픽과 함께 효율적인 대역폭 공유를 가능하게 하여 전체 네트워크 활용도와 실시간 응용 프로그램의 QoS를 향상시킨다. 이는 셀룰러 WiMAX 테스트베드를 통해 검증되었다.

ABSTRACT

Due to its large coverage area, low cost of deployment and high speed data rates, WiMAX is a promising technology for providing wireless last-mile connectivity. Physical and MAC layer of this technology refer to the IEEE 802.16e standard, which defines 5 different data delivery service classes that can be used in order to satisfy Quality of Service (QoS) requirements of different applications, such as VoIP, videoconference, FTP, Web, etc. The main aim of the paper is to examine a case of QoS deployment over a cellular WiMAX network. In particular, the paper compares the performance obtained using two different QoS configurations differing from the delivery service class used to transport VoIP traffic, i.e. UGS or ertPS. Results indicate that for delay-sensitive traffic that fluctuates beyond its nominal rate, having the possibility to give back some of its reserved bandwidth, ertPS has the advantage to permit the transmission of BE traffic.

연구 동기 및 목표

• 실세계 트래픽 조건 하에서 셀룰러 WiMAX 네트워크의 QoS 구현을 평가하기 위해.
• IEEE 802.16e 서비스 클래스 두 가지인 UGS 및 ertPS의 VoIP 트래픽에 대한 성능을 비교하기 위해.
• 대역폭 예약 및 재할당이 VoIP 품질과 베스트 에프터티(BE) 트래픽과의 공존에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 노미널 속도를 초과하는 변동성이 큰 지연 민감성 트래픽을 더 잘 지원하는 서비스 클래스를 특정하기 위해.
• WiMAX 네트워크에서 VoIP에 최적의 QoS 설정을 위한 경험적 통찰을 제공하기 위해.

제안 방법

• 실제 셀룰러 WiMAX 네트워크 환경에서 실시간 데이터 및 VoIP 트래픽을 사용하여 측정를 수행함.
• 두 가지 QoS 프로파일을 구성함: 하나는 UGS(비승인 승인 서비스) 클래스를 사용하고, 다른 하나는 VoIP에 대해 ertPS(확장 실시간 풀링 서비스)를 사용함.
• 지연, 제트, 패킷 손실 및 대역폭 활용도와 같은 네트워크 성능 메트릭을 모니터링함.
• VoIP 트래픽이 노미널 레이트를 초과할 경우 각 서비스 클래스가 BE 트래픽을 전송할 수 있는 능력을 평가함.
• IEEE 802.16e 표준의 다섯 가지 정의된 서비스 클래스를 활용하여 VoIP 및 데이터 응용 프로그램의 QoS 요구 사항을 매핑함.
• 동적 대역폭 할당 및 회수 성능을 평가하기 위해 트래픽 트레이스를 수집 및 분석함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 VoIP 트래픽의 비트레이트가 변동성이 있는 WiMAX 네트워크에서 UGS는 ertPS와 어떻게 비교되는가?
• RQ2 VoIP 트래픽이 노미널 레이트를 초과할 경우 대역폭 예약이 BE 트래픽 전송에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 ertPS는 사용되지 않는 대역폭을 동적으로 회수하여 네트워크 효율성을 향상시키고 BE 트래픽을 지원할 수 있는가?
• RQ4 지연 민감한 VoIP 응용 프로그램에 대해 어느 서비스 클래스가 더 나은 엔드 투 엔드 지연 및 제트 성능을 제공하는가?
• RQ5 서비스 클래스 선택이 혼합 트래픽 WiMAX 환경에서 전체 QoS 및 자원 활용도에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• VoIP 트래픽이 노미널 레이트를 초과할 경우 ertPS는 사용되지 않는 대역폭을 동적으로 회수할 수 있어 UGS보다 더 우수한 성능을 보였다.
• VoIP 트래픽이 예약된 레이트를 초과할 경우 ertPS는 BE 트래픽 전송을 가능하게 했지만, UGS는 그렇지 않았다.
• ertPS가 사용되지 않는 대역폭을 해제할 수 있는 능력은 전체 네트워크 활용도를 향상시키고 실시간 및 비실시간 트래픽 간 공존을 지원했다.
• UGS는 트래픽 변동성과 관계없이 고정된 대역폭 할당을 유지하여 영향을 받는 유연성과 효율성의 제한을 받았다.
• 결과적으로 ertPS는 공유된 WiMAX 환경에서 지연 민감성 및 변동 비트레이트 트래픽인 VoIP에 더 적합하다는 것이 확인되었다.
• 트래픽 버스트 기간 동안 ertPS 하에서 지연 및 제트와 같은 네트워크 성능 메트릭이 UGS 대비 더 안정적이었다.