[論文レビュー] A New Approach to Manage QoS in Distributed Multimedia Systems

Bechir Alaya, Claude Duvallet+1 more|ArXiv.org|Jun 26, 2009

Network Traffic and Congestion Control参考文献 15被引用数 5

ひとこと要約

本論文では、ネットワーク混雑時にフレームを選択的に破棄することで、分散マルチメディアシステムにおけるサービス品質（QoS）をスケーラブルに管理するための(m,k)-フレーム手法を提案する。各kフレームのうち少なくともmフレームがデッドラインを満たすように保証することで、動的なクライント負荷下でも最小限の性能低下で許容できるパフォーマンスを維持する。シミュレーション研究により検証された。

ABSTRACT

Dealing with network congestion is a criterion used to enhance quality of service (QoS) in distributed multimedia systems. The existing solutions for the problem of network congestion ignore scalability considerations because they maintain a separate classification for each video stream. In this paper, we propose a new method allowing to control QoS provided to clients according to the network congestion, by discarding some frames when needed. The technique proposed, called (m,k)-frame, is scalable with little degradation in application performances. (m,k)-frame method is issued from the notion of (m,k)-firm realtime constraints which means that among k invocations of a task, m invocations must meet their deadline. Our simulation studies show the usefulness of (m,k)-frame method to adapt the QoS to the real conditions in a multimedia application, according to the current system load. Notably, the system must adjust the QoS provided to active clients1 when their number varies, i.e. dynamic arrival of clients.

研究の動機と目的

• 分散マルチメディアシステムにおける既存のQoS管理手法のスケーラビリティの制限を解決すること。
• ネットワーク混雑状態および変動するクライント負荷に応じてQoSを動的に適応させる手法を開発すること。
• 過負荷状態におけるフレームの戦略的破棄により、許容できるアプリケーションパフォーマンスを維持すること。
• (m,k)-ファームリアルタイム制約に基づくソリューションを実装し、堅牢なQoS制御を実現すること。

提案手法

• (m,k)-フレーム手法は、(m,k)-ファームリアルタイム制約に基づいており、各k回のタスク実行のうち少なくともm回はデッドラインを満たさなければならない。
• システムはネットワーク負荷を監視し、混雑が発生した際にどのフレームを破棄すべきかを動的に決定する。
• フレーム破棄は、知覚的品質を保持し、サービス水準を維持するように制御的に行われる。
• 個々のストリームの状態を維持しないことで、従来のアプローチのスケーラビリティの問題を回避し、効率的なスケーリングが可能である。
• 現在のシステム負荷に基づいて、フレーム破棄をトリガーする閾値ベースのメカニズムが用いられる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 動的なクライント到着とネットワーク混雑状態下で、分散マルチメディアシステムにおけるQoSを効果的に管理する方法は何か？
• RQ2 個々のストリームのQoS分類に代わる、スケーラビリティを損なわない代替手法は何か？
• RQ3 フレーム破棄を戦略的に活用することで、最小限の知覚的劣化で許容できるパフォーマンスを維持できるか？
• RQ4 (m,k)-フレーム手法は、変動するシステム負荷にどのように適応し、サービス品質を維持できるか？

主な発見

• (m,k)-フレーム手法は、個々のストリームの状態を維持しないことで、スケーラブルなQoS管理を実現し、従来手法の主なスケーラビリティの制限を解決する。
• シミュレーション結果から、この手法はリアルタイムのネットワーク状態とシステム負荷の変動に効果的に適応することが示された。
• 知的なフレーム破棄により、高負荷下でもアプリケーションパフォーマンスの低下が最小限に抑えられる。
• この手法により、混雑状態下でも、kフレームのうち少なくともmフレームがデッドラインを満たすことが保証され、サービスの信頼性が維持される。