We consider a bandwidth optimization problem in a Generalized Processor Sharing (GPS) server with multiple class queues to minimize the total bandwidth such the QoS requirements for each class queue are satisfied. Since it is difficult to obtain analytically evaluate the performance such as the delay distribution for self-similar input traffic in a GPS server, an optimized bandwidth vector is obtained using simulation based optimization technique. The conventional optimization algorithm requires rather long simulation time to solve the problem by using exterior penalty function methods. We propose a weight vector adjustment scheme that improves the performance of some classes and degrades other classes. We propose a new bandwidth optimization algorithm based on the weight vector adjustment scheme without complex calculations. In numerical results, the required time to find the optimal bandwidth allocation in GPS servers is greatly reduced. Then, we characterize the performance of a GPS server. We show that we can find the unique optimal solution by using the proposed algorithm. In addition to the bandwidth optimization in the GPS server, an end-to-end bandwidth optimization algorithm is proposed. To support the end-to-end QoS requirements, a QoS partitioning algorithm is proposed to reduce the complexity of the end-to-end bandwidth algorithm. We use a linear model to obtain optimal parameters in GPS network. By partitioning the end-to-end QoS requirements into multiple single node QoS requirements, we can use a single node optimization algorithm to solve the end-to-end bandwidth optimization problem.
여러 클래스의 큐를 가지는 Generalized Processor Sharing (GPS) 서버에서 각 클래스 큐마다의 QoS 요구 사항을 만족하는 대역폭을 최소화하는 대역 최적화 문제를 고려한다. 자기 유사성 (self-similar)을 가지는 입력 트래픽이 GPS 서버에 인가되었을때 지연 분포와 같은 성능을 해석적으로 구하기가 어렵기 때문에 시뮬레이션 기반의 최적화 기법을 이용하여 최적 대역을 구한다. 기존의 최적화 알고리듬은 외부 페널티 함수 방법 (exterior penalty function method)을 사용했기 때문에 긴 시뮬레이션을 필요로 했다.
본 학위논문에는 어떤 클래스들의 성능은 향상시키고 다른 클래스들의 성능은 악화시키는 가중 벡터 조절 (weight vector adjustment) 방식을 제안한다. 그리고 가중 벡터 조절 방식을 기반으로 복잡한 계산을 필요로 하지 않는 새로운 대역 최적화 알고리듬을 제안한다. 시뮬레이션 결과를 통해서 GPS 서버에서 최적 대역을 할당하는 시간을 상당히 줄일 수 있음을 보인다. 그리고 가중 벡터 조절 방식을 기반으로 GPS 서버의 성능 특성을 분석하고 제안한 대역 할당 알고리듬을 통해서 유일한 최적해를 구할 수 있음을 보인다.
단일 노드 GPS 서버에서 대역 최적화 뿐만 아니라 단-대-단 대역 최적화 알고리즘을 제안한다. 단-대-단 QoS 요구 사항을 만족시키고 단-대-단 대역 최적화 알고리듬의 복잡도를 줄이기 위해서 QoS 분해 알고리듬을 제안한다. 이를 위하여 GPS 망에서 선형 모델을 제안한다. 이를 통하여 단-대-단 QoS 요구 사항을 여러 개의 단일 노드 QoS 요구 사항으로 분리한다. 그리고, 단일 노드의 QoS 요구 사항을 이용하여 단일 노드의 대역 할당 알고리듬을 이용하여 단-대-단 대역 최적화 문제를 해결한다.
