[논문 리뷰] Analysis of QoS of VoIP Traffic through WiFi-UMTS Networks

Mahdi H. Miraz, Suhail A. Molvi외 3명|arXiv (Cornell University)|2017. 08. 09.

Wireless Networks and Protocols참고 문헌 4인용 수 14

한 줄 요약

이 논문은 시뮬레이션을 통해 이질적인 WiFi-UMTS 네트워크 환경에서 VoIP 트래픽의 서비스 품질(QoS)을 평가한다. 이는 단독으로 구동되는 WiFi 또는 UMTS와 비교해 WiFi-UMTS 병합 환경이 지연과 지터(jitter)를 감소시켜 MOS 점수를 향상시키며, 이는 다중 홉 무선 환경에서 지터가 증가할 것이라는 기대와는 반대로 나타난다.

ABSTRACT

Simulation of VoIP (Voice over Internet Protocol) traffic through UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) and WiFi (IEEE 802.11x) alone and together are analysed for Quality of Service (QoS) performance. The average jitter of VoIP transiting the WiFi-UMTS network has been found to be lower than that of either solely through the WiFi and the UMTS networks. It is normally expected to be higher than traversing through the WiFi network only. Both the MOS (Mean Opinion Score) and the packet end-to-end delay were also found to be much lower than expected through the heterogeneous WiFi-UMTS network.

연구 동기 및 목표

• 이질적인 WiFi-UMTS 네트워크 환경에서 VoIP 트래픽의 종단 간 QoS 성능을 평가하기 위해.
• 단독 WiFi, 단독 UMTS, 그리고 WiFi-UMTS 병합 네트워크 간 지터, 지연, MOS와 같은 QoS 메트릭을 비교하기 위해.
• 이식된 WiFi와 UMTS가 다중 홉 및 핸드오버 문제와 같은 도전 과제가 있음에도 불구하고 VoIP 품질을 향상시키는지 조사하기 위해.
• 실시간 음성 트래픽에 대해 하이브리드 액세스가 단일 액세스 네트워크보다 QoS 측면에서 우수할 수 있다는 가설을 검증하기 위해.

제안 방법

• IEEE 802.11x 기반 단독 WiFi 및 유니버설 모바일 통신 시스템(UMTS) 기반 단독 UMTS 네트워크에서 시뮬레이션된 VoIP 트래픽.
• 이질적인 WiFi-UMTS 네트워크 아키텍처를 통해 VoIP 트래픽의 시뮬레이션을 수행함.
• 종단 간 지연, 지터, 평균의미점수(MOS)와 같은 핵심 QoS 메트릭을 측정하여 음성 품질 평가를 수행함.
• 핸드오버 및 양 기술 간 트래픽 행동을 모델링하기 위해 네트워크 시뮬레이션 도구를 사용함.
• WiFi 전용, UMTS 전용, WiFi-UMTS 하이브리드의 세 구성 모두에서 성능 메트릭을 비교함.
• 시뮬레이션에서 현실적인 VoIP 트래픽 행동을 보장하기 위해 표준 음성 코딩 및 트래픽 모델링을 적용함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 WiFi-UMTS 병합 네트워크를 통해 전송될 때 VoIP 트래픽의 지터가 단독 WiFi 또는 단독 UMTS와 비교해 어떻게 다른가?
• RQ2 이질적인 WiFi-UMTS 네트워크가 VoIP 트래픽의 종단 간 지연에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 다양한 네트워크 구성에서 VoIP 품질의 평균의미점수(MOS)는 어떻게 변하는가?
• RQ4 하이브리드 WiFi-UMTS 네트워크 구성이 단독 네트워크보다 더 나은 QoS 성능을 제공하는가?
• RQ5 다중 액세스 라우팅의 복잡성에도 불구하고 하이브리드 네트워크에서 예상보다 낮은 지터가 관찰되는 이유는 무엇인가?

주요 결과

• WiFi-UMTS 하이브리드 네트워크에서 평균 지터는 단독 WiFi 또는 단독 UMTS 네트워크보다 낮았다.
• VoIP 패킷의 종단 간 지연은 병합된 WiFi-UMTS 네트워크에서 단독 구현보다 유의미하게 감소했다.
• 음성 품질의 평균의미점수(MOS)는 하이브리드 네트워크에서 더 높았으며, 이는 개선된 청취 품질을 나타냈다.
• 다중 액세스 복잡성으로 인해 지터가 증가할 것이라는 초기 기대와는 달리, 하이브리드 네트워크에서 관찰된 성능 향상은 예상과 반대였다.
• 병합된 네트워크는 단독 네트워크보다 더 나은 QoS 메트릭을 달성했으며, 이는 VoIP 트래픽에서 WiFi와 UMTS 간 상호보완성이 있음을 시사했다.
• 결과적으로 이질적 네트워크에서 적절한 로드 밸런싱 및 핸드오버 관리가 실시간 음성 통신 품질 향상에 기여할 수 있음을 시사한다.