Data service and voice communications are being converged into the same IP networks. For the success of such converged networks, three major QoS parameters of voice service-delay, jitter, and loss- must be first considered for good quality because the characteristic of voice traffic is different from that of data traffic. Jitter and loss are generated in networks but general schemes for solving jitter and loss problems do not exist in network level but in end user applications. Generally jitter problem is solved by adjusting playback time of received voice packets at the destination application. And loss(not burst loss) can be compensated at the destination application for sound lost in network. However delay is a different problem from jitter and loss because delay cannot be solved at application level. Hence delay is the problem which must be solved in network level. This thesis focuses on the delay problem and presents efficient mechanisms for supporting voice service in converged networks.
In this thesis, a policy for guaranteeing or supporting voice service in converged LAN is introduced by using WFQ. How to set the weight of voice traffic is related to how many voice users are served with the minimum delay in routers. This policy offers the mapping between the weight of voice traffic and the number of voice users. With this policy, a converged LAN can guarantee or support voice service users by configuring the weight of voice traffic in WFQ. Hence, users in converged LAN are free from delay problem.
This thesis next presents two mechanisms-active rerouting and selective dropping mechanisms- to cope with temporary overload condition. In this overload condition, voice traffic can temporarily exceed its boundary determined by the policy. This problem can be solved by adopting active rerouting and selective dropping. Active rerouting can be implemented with active network technology. Active routers can reroute voice packets according to the network conditions. Selective dropping is also activated by active router. Selective dropping discards packets by avoiding burst losses of packets toward a certain subnet. The decision used for selective dropping mechanism is made to provide fairness in the converged LAN.
Correctness of the implemented environment have been shown by simulation of a VoIP application model. Various simulation results show the effectiveness of the proposed mechanisms under overload condition.
From the results, it was shown that the proposed QoS mechanisms in a converged LAN environment can offer the voice service of good quality.
지난 10년간 지속적으로 증가한 음성 패킷의 증가는, 머지않아 음성 트래픽과 데이터 트래픽이 혼합된 통합 네트워크 환경의 출현을 알리고 있고, 이를 위한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 하지만 음성 트래픽은 데이터 트래픽과 그 특징이 본질적으로 다르기 때문에 양질의 음성 서비스를 위해서는 음성 품질의 중요한 기준인 지연, 지터 그리고 손실에 관한 고려가 필요하다. 지터와 손실은 네트워크의 상황에 따라 발생되지만, 이를 해결하기 위한 방법이나 기술은 보통 네트워크 레벨에 존재하지 않는다. 지터와 손실은 일반적으로 어플리케이션 레벨에서 해결한다. 지터는 수신단에서 도착한 패킷의 시간과 재생 시간을 조정함으로써 해결하고, 손실은 수신단에서 보상 기법을 통하여 네트워크 상에서 잃어버린 소리 정보를 만들어 줌으로써 해결이 가능하다. 하지만 지연은 지터와 손실과는 다른 문제로, 종단의 어플리케이션 레벨에서 해결할 수가 없다. 따라서 지연은 네트워크 레벨에서 해결이 가능한 문제로 정의 된다. 본 논문은 통합 LAN 환경에서 음성 서비스의 지원을 위한 지연 문제 해결에 대하여 초점을 맞추고 있다.
본 논문에서는 첫 번째로 통합 LAN 환경에서 WFQ 기법을 사용함으로써 음성 서비스의 품질을 지원하고자 하는 정책을 제시한다. 음성 트래픽을 위한 가중치를 얼마로 설정해야 하는가 문제는 라우터 내에서 얼마나 많은 사용자가 최소의 지연으로 처리 받을 수 있는가 이다. 이 정책은 음성 트래픽의 가중치와 음성 서비스 사용자 수와의 매핑 관계를 제공해 주고 있다. 이러한 정책을 바탕으로 통합 LAN 관리자는 각 WFQ의 가중치를 설정함으로써 특정한 음성 서비스 사용자의 수를 지원할 수 있다. 따라서 통합랜 환경에서 음성 서비스 사용자들은 지연 문제로부터 벗어날 수가 있다.
다음으로, 이 논문은 일시적으로 음성 트래픽의 부하가 많아지는 경우를 대처하기 위해, 액티브 리라우팅 기법과 선택적 탈락 기법, 두 가지 기술을 제안하고 있다. 통합 LAN은 정책에서 제시한 음성 서비스 사용자의 수보다 초과된 사용자들에 대하여 양질의 서비스를 제공할 수가 없다. 이러한 오버로드 상황에서, 통합 LAN 관리자는 액티브 리라우팅 기법과 선택적 탈락 기법을 적용하여 문제를 해결할 수 있다. 액티브 리라우팅은 액티브 네트워크 기법을 이용하여 구현할 수가 있고, 네트워크의 상황에 따라 음성 패킷을 리라우팅 시킬 것인지를 결정할 수 있다. 이는 한 링크로 집중된 과부하를 다른 링크와 로드 밸런싱을 통하여 각 음성 패킷의 지연시간을 줄여줄 수 있다. 또한, 선택적 탈락 기법은 특정 서브네트워크의 버스트 손실을 피하는 방법을 통하여 음성 패킷을 탈락 시킨다. 이러한 선택적 탈락 기법은 각 서브네트워크로 가는 패킷의 손실 비율을 음성 서비스의 양질 기준으로 묶어 둠으로써, 사용자로 하여금 음성 통신 품질 저하를 겪지 못하게 해주는 방법이다. 그와 동시에 다른 서브네트워크로 가는 패킷들의 지연 시간을 줄여 줌으로써 네트워크 전체적인 관점에서 지연시간을 최소화 시켜줄 수 있다. 선택적 탈락 기법에 사용될 확률은 통합 LAN 환경에서 각 서브네트워크를 위한 공정성을 기반으로 정의 되었다.
실험을 위한 구현 환경의 정확성 검증을 VoIP 어플리케이션 모델과 일반적인 라우터 모델을 통하여 증명하였다. 다양한 실험 결과는 네트워크가 오버로드 상황에서 효율적으로 음성 서비스를 지원하기 위한 두 가지 추가적인 기술인 액티브 리라우팅과 선택적 탈락 기법의 효율성을 보여주고 있다. 그와 더불어 시뮬레이션 결과는 현재의 네트워크에 선택적 탈락 기법을 적용하여 음성 서비스를 효율적으로 제공할 수 있음을 제시하고 있다.
결과적으로 이 논문에서 제안한 액티브 리라우팅 그리고 선택적 탈락 기법이 통합 LAN 환경에서 양질의 음성 서비스 품질을 제공하는데 효과적으로 사용할 수 있음을 보여주고 있다.
