Fast-evolving telecommunication technologies and increasing customer demands for new multimedia services have been creating substantial pressure to reduce the cycle of Broadband Network Design(BND). Modeling and simulation techniques and tools have been considered effective means for helping to alleviate such pressure. However, simulation modeling for BND problems is a complex issue that must take into account interrelated factors such as network configuration, network operation, and broadband bursty traffic. Further, it is often required that the model have good features such as reusability and extensibility. Clearly, a good conceptual modeling framework and well-defined models facilitate the modeling process for broadband network components and their behaviors.
In this thesis, a conceptual modeling framework called OMF-BND (Object-oriented Modeling Framework for Broadband Network Design) and an object-oriented(OO) model based on the framework for simulations of BND problems are presented. OO approach is applied here because it encourages the development of reusable and extensible model components that encapsulate concepts of the problem domain. Graphical notations and formal definitions are provided for the framework. The OO model consists of an object model and a behavior model. Network components and traffic components are specified as objects. In particular, broadband bursty traffic is modeled at the call level and the burst level, to avoid a huge computational burden of the cell level processing and a lack of accuracy of the call level processing. Behavior modeling is used to describe the dynamic aspects of the system. The behavior model is represented graphically with a timed state diagram which is an extended state transition diagram to represent next-event scheduling functions in simulation.
The presented OO model is implemented to ascertain its validity and usefulness in a typical BND problem. The performances of logical topologies embedded in a physical topology of a facility network are compared. Our experiences show that the model can be easily implemented with an OO simulation language, and can be used as a base model to develop new simulation models.
최근 들어 영상, 이미지, 데이타, 음성이 결합된 멀티미디어 통신수요가 통신기술의 발전에 힘입어 나타나고 있으며, 향후에는 크게 증가할 전망이다. 따라서, 통신사업자들은 ATM(Asynchronous Transfer Mode)에 기반한 광대역 통신망을 도입하기 시작하였다. 광대역 통신망의 구축을 위하여는 막대한 투자가 수반되므로 효율적인 통신망의 설계가 중요한 문제로 부각되고 있다. 그러나 광대역 통신망 설계는 망구성, 루팅, 호수락제어, 대역폭관리기법 및 광대역의 가변성 트래픽 등이 밀접하게 상호 연관되어 있어서 매우 복잡한 특성이 있다.
시뮬레이션은 전통적으로 다양한 통신망 설계 문제를 효과적으로 지원할 수 있는 수단으로 인식되어 왔다. 그러나 문제의 복잡성과 컴퓨터 실행시간의 과다소요로 다수의 노드가 있는 광대역 통신망 설계문제에는 효과적으로 적용되지 못하였다. 이를 해결하기 위해서는 시뮬레이션 모델이 복잡한 문제를 표현할 수 있어야 되며, 광대역의 가변성 트래픽을 효율적으로 처리하여 합리적인 시간 이내에 실행될 수 있어야 하며, 급속한 기술 발전 및 다양한 측면의 분석을 위하여 모델 자체의 재사용성 및 확장성이 좋아야 할 것이 요구된다.
본 논문에서는 광대역 통신망 설계를 위한 시뮬레이션 모델링 과정을 지원하기 위하여 OMF-BND(Object-oriented Modeling Framework for Broadband Network Design)라는 개념적인 모델링 틀과 이 틀을 기반으로한 객체지향 모델을 제시하였다. OMF-BND는 객체 모델링과 행위 모델링으로 구성된다. 객체 모델링은 객체의 속성과 동작, 그리고 객체들간의 관계를 객체 다이아그램으로 표현하며, 행위 모델링은 객체의 시간에 따른 상태변화를 Timed State Diagram으로 표현한다. Timed State Diagram은 시뮬레이션에서의 이벤트 스케쥴링 기능을 표현하기 위해 전통적인 상태전이 다이아그램을 확장한 것이다. OMF-BND의 형식정의(formal definition)는 집합이론에 기초하여 제시하였다. 대상문제에 대한 객체모델에서는 망구성 요소와 가입자댁내장비 그리고 트래픽 유형과 트래픽에 대하여 객체 클래스로 정의하였으며, 이들의 속성과 동작 및 이들간의 관계를 표현하였다. 특히 광대역의 가변성 트래픽은 호수준 및 버스트 수준에서 처리하고, VBR 호에 n개의 버스트 수준을 부여하여 비트율의 변화를 버스트 수준의 변화로 간주하여 이산-사건 시뮬레이션 모델에 적합하도록 모델링하였다. 행위모델에서는 VBR 호와 버스트의 두 트래픽 객체 클래스에 대하여 Timed State Diagram을 제시하였다.
제시된 모델링 틀 및 객체지향 모델의 타당성과 유용성을 검증하기 위해서 객체지향 시뮬레이션 언어인 MODSIM II로 구현하였다. 대상문제는 6개의 노드로 구성된 시설망의 물리적 토폴로지에 내재되어 있는 트래픽망을 설계하는 것으로 하였다. 먼저 트래픽망의 논리적 토폴로지들에 대한 성능 평가를 위한 시뮬레이션을 실행하였다. 다음에 호수락제어기법을 변경하여 논리적 토폴로지들의 성능을 분석하였으며, 마지막으로 링크 용량 변경에 대한 성능변화의 민감도 분석을 하였다. 구현을 통하여 제시된 틀 및 모델이 실제적인 광대역 통신망 설계 문제에 효과적으로 적용될 수 있고, 모델의 변경이나 향후의 확장도 용이하다는 것을 검증하였다. 또한 제시된 광대역의 가변성 트래픽에 대한 처리기법은 시뮬레이션 실행시에 과다한 컴퓨팅 부하를 방지하면서 결과의 신뢰성도 확보할 수 있는 기법으로 확인되었다.
