Wireless communication is a rapidly evolving and promising sector of the communications arena, and even in a challenging time for the telecommunications industry. The increasing reliance on wireless networks for information exchange makes it critical to maintain reliable communications in the instants of a component failure.
To configure wireless Grids, several key technologies are essential. First, surrogate architecture technology to interconnect resource constrained mobile devices and wired Grids has been proposed. Second, a QoS guaranteeing job processing scheme in Grids using policy quorum based resource management system. Third, replica generation schemes have been proposed to reduce access latency, improve data availability, and increase robustness, scalability and performance.
We consider an e-Health care service as a primary application for wireless Grids. The key technology in the wireless Grid application is to keep reliability and transparency in data processing for budget constraints. In previous works, however, little has been studied about how to integrate mobile devices and Grid network with reliability Surrogate architecture does not provide solutions for failures, and QoS constrained policy quorum based resource management scheme does not present reliability and cost optimized scheme in wireless Grids, either. Moreover, in the existing replica generation algorithms, the complexity grows from O($n^{2}$) to polynomially with respect to the number of binary variables.
In this thesis, we propose a cost adaptive replica management scheme for reliable surrogate integrated PQRM system in wireless Grids. First, we can improve QoS guaranteed resource management scheme efficiently by integrating surrogate and PQRM logically. Second, we introduce an analytical model for cost adaptive replica management scheme, which will show how to configure wireless Grids using replicas to guarantee reliability. Third, we present a heuristic algorithm to find optimal number and location of replicas when the budget for job processing is limited, which allows cost efficient and reliable mechanism, and complexity reduction.
Through the theoretical and experimental analysis, we show a new reliable and cost-minimized replica management policy considering cost of generating replicas based on user's budget.
오늘날 그리드 컴퓨팅 기술의 심도깊은 연구와 무선 통신 기술의 비약적인 발전으로 유무선 통합을 통한 무선 그리드 컴퓨팅 기법에 대한 요구사항이 대두되고 있다. 무선 자원 노드들은 유선 노드들에 비하여 연동의 신뢰성이 낮으므로 유선 자원만을 활용한 기존 그리드 기술과 비교하여 신뢰성의 유지 및 확보가 필수적인 고려사항이다.
지금까지 무선 그리드망을 구성하기 위해서 여러가지 핵심 기술이 연구되었다. 첫째, 자원 제약형 무선 디바이스와 그리드 망을 연동시키기 위하여 서로게이트 구조 기술이 제안되었다. 둘째, 그리드 망에서 작업 처리에 대한 QoS를 보장하기 위하여 PQRM 시스템이 연구되었다. 첫째, 접근 지연을 줄이고, 데이터 가용성을 증가시키며, 신뢰성 및 성능을 향상시키기 위하여 리플리카 생성 기법이 제안되었다.
본 연구에서는 e-Health 서비스를 미래 주요 무선 그리드 서비스로 고려한다. 환자의 다양한 인체 신호가 센서를 통해 취합되고 그리드 망으로 전송된 뒤 환자의 병증을 판단하기 위한 연산 과정을 통해 추출된 결과 정보가 의사나 환자로 통보되는 응용 서비스에 있어서 가장 중요한 요소는 주어진 비용 한도내에서 데이터 처리에 대한 신뢰성을 극대화 시키는 것이다. 그러나 무선 디바이스와 그리드망의 신뢰성 있는 연동 방안에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 서로게이트 구조는 시스템 장애에 대한 해법은 제시하고 있지 않으며, QoS 보장형 PQRM 시스템에서는 무선 그리드망에 대한 신뢰성 및 비용 측면의 자원 할당 기법에 대한 방안이 부족하다. 또한 기존의 리플리카 생성 알고리즘은 복잡도가 노드수에 따라 O($n^{2}$)에서 지수적으로 증가하는 문제점을 지닌다.
본 논문에서는 무선 그리드망에서의 S-PQRM 시스템을 위한 비용 적응 리플리카 관리 기법을 제시한다. 첫째, 논리적인 서로게이트와 PQRM의 통합을 통하여 QoS를 보장하기 위한 무선 그리드망의 효율적인 자원 관리를 기대할 수 있다. 둘째, 비용 적응 리플리카 관리 기법에 대한 분석 모델을 제시하여 신뢰성 제고를 위한 리플리카 생성 정책을 마련한다. 셋째, 리플리카 생성 수와 위치를 결정하기 위하여 휴리스틱 알고리즘을 제안하여, 비용 효율성과 신뢰성는 증가하고 복잡도는 감소함을 보인다.
제안된 기법의 성능평가를 위해서는 이론적 분석과 시뮬레이션을 통한 평가를 진행하였다. 이론적 분석을 통하여 우리는 서로게이트 및 그리드 자원리플리카 생성과 관련하여 주어진 망 상황에 적합한 비용 적응 리플리카 생성 정책을 확인할 수 있었다. 또한, 시뮬레이션을 통하여 리플리카 수 및 위치선정 휴리스틱 알고리즘에 대해 복잡도 및 비용측면의 우수함을 확인하였다.
