[논문 리뷰] An Enhanced Time Space Priority Scheme to Manage QoS for Multimedia Flows transmitted to an end user in HSDPA Network

Mohamed Hanini, Abdelali El Bouchti외 2명|arXiv (Cornell University)|2013. 08. 12.

Advanced Wireless Network Optimization참고 문헌 11인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 HSDPA 네트워크에서 실시간(RT) 멀티미디어 플로우의 QoS를 향상시키기 위해 큐 관리와 스케줄링을 최적화함으로써 향상된 기본 시간-공간 우선순위(EB-TSP) 기법을 제안한다. 이 기법은 시간과 잔류 버퍼 공간에 기반한 동적 우선순위 할당을 통해 RT 패킷 전달을 향상시켜 지연과 잼프를 감소시키고 자원 활용도를 향상시킨다. 이는 수학적 모델과 수치 결과를 통해 검증되었으며, 상당한 QoS 향상이 있음을 보여준다.

ABSTRACT

When different type of packets with different needs of Quality of Service (QoS) requirements share the same network resources, it became important to use queue management and scheduling schemes in order to maintain perceived quality at the end users at an acceptable level. Many schemes have been studied in the literature, these schemes use time priority (to maintain QoS for Real Time (RT) packets) and/or space priority (to maintain QoS for Non Real Time (NRT) packets). In this paper, we study and show the drawback of a combined time and space priority (TSP) scheme used to manage QoS for RT and NRT packets intended for an end user in High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) cell, and we propose an enhanced scheme (Enhanced Basic-TSP scheme) to improve QoS relatively to the RT packets, and to exploit efficiently the network resources. A mathematical model for the EB-TSP scheme is done, and numerical results show the positive impact of this scheme.

연구 동기 및 목표

• HSDPA 네트워크에서 혼합된 RT 및 NRT 플로우의 QoS를 관리하는 데 있어 기존의 통합 시간 및 공간 우선순위(TSP) 기법의 한계를 해결하기 위해.
• 공유 네트워크 자원 하에서 실시간(RT) 멀티미디어 패킷의 인식되는 서비스 품질을 향상시키기 위해.
• 실시간 트래픽의 엄격한 QoS 요구사항을 유지하면서도 네트워크 자원 활용도를 향상시키기 위해.
• 향상된 스케줄링 기법을 위한 수학적 모델을 개발하고 검증하기 위해.

제안 방법

• EB-TSP 기법은 큐 내 시간 긴급도와 잔류 버퍼 공간에 기반해 패킷 우선순위를 동적으로 조정한다.
• 전송 마감시간(시간 우선순위)과 가용 버퍼 공간(공간 우선순위)을 결합한 수정된 우선순위 함수를 도입하여 스케줄링 결정을 안내한다.
• 다양한 트래픽 부하와 QoS 제약 조건 하에서 EB-TSP 기법의 성능을 분석하기 위해 수학적 모델을 수립한다.
• 큐 점유율, 패킷 지연, 잼프 지표를 포함하여 QoS 효과성을 평가하기 위해 모델에 통합한다.
• 동일한 네트워크 조건 하에서 EB-TSP와 표준 TSP 기법을 비교하기 위해 수치 시뮬레이션을 실시한다.
• RT 및 NRT 플로우의 지연, 잼프, 자원 효율성 기반으로 성능을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 표준 TSP 기법은 HSDPA 네트워크에서 혼합된 RT 및 NRT 플로우의 QoS를 관리하는 데 어떻게 작동하는가?
• RQ2 기존의 TSP 기법은 실시간 멀티미디어 트래픽의 QoS를 유지하는 데 있어 어떤 핵심적인 한계를 지니는가?
• RQ3 제안된 EB-TSP 기법은 기준 TSP 대비 실시간 패킷 지연과 잼프를 얼마나 향상시킬 수 있는가?
• RQ4 다양한 트래픽 부하 조건 하에서 EB-TSP 기법은 네트워크 자원을 얼마나 효율적으로 활용하는가?

주요 결과

• EB-TSP 기법은 표준 TSP 기법 대비 실시간(RT) 패킷의 평균 지연과 잼프를 상당히 감소시킨다.
• 수치 결과는 특히 높은 네트워크 부하 조건에서 RT 플로우의 QoS 향상이 이루어졌음을 입증한다.
• 향상된 기법은 더 나은 버퍼 공간 활용도를 달성하여 낭비를 최소화하고 전체 스루풋을 향상시킨다.
• 수학적 모델은 EB-TSP 접근법이 다양한 트래픽 시나리오에서 안정성과 확장성 모두를 확보하고 있음을 확인한다.