The proliferation of smart handhold devices and the development of the various wireless technologies lead the real-time multimedia services on mobile Internet dramatically increasing. One of the current research issues for multimedia services is how to guarantee the service quality that satisfies the user requirement in the variant network condition. Wireless network has more factors that affect the network condition, such as wireless link error and user's mobility as well as the network congestion, which mostly incur packet losses and service disruption. That's why we need to clarify what causes packet losses and quality degradation in the multimedia sessions to improve QoS on wireless network properly.
In this paper, we consider three factors that cause packet losses in wireless networks: network congestion, user's mobility, and wireless link error. While the network congestion indicates lack of the network capability, others do not really indicate that. Thus, the conventional congestion control may reduce the transmission rate unnecessarily even though packet losses are just caused by handoff or wireless link error, and there are plenty of network resources. This significantly reduces the availability of network resources. Among of those factors, we focus on the wireless link error and how to discriminate it from the other factors.
The existing researches discriminate wireless link error from network congestion by using RTT information or by observing the variation of packet inter-arrival time. However, these mechanisms based on the statistical measurement or estimation at the session ends often misestimate the wireless link error because they ignore the buffer overflow at the intermediate routers and the data compression delay. To eliminate this misestimate, we propose a new scheme to discriminate the wireless link error from the network congestion by measuring link layer signal strength at the mobile devices. Our scheme identifies the network condition precisely by using signal strength at mobile end user devices, information of the access point (AP), and inter arrival jitter between sender and receiver. Our rate control scheme was implemented on the testbed to show that it properly adjusts the transmission rate corresponding to the real network condition. The implementation was done in TCP-friendly manner using the RTP/RTCP protocol which is known to be appropriate for the real-time multimedia services such as internet telephony and audio/video streaming services.
We examined the effectiveness of our scheme by measuring transmission rate and comparing it with the conventional TCP-friendly Rate Control (TFRC). The result shows that our scheme is more efficient than the conventional TFRC mechanism by providing appropriate transmission rate control corresponding to each of the quality degradation factors. It illustrates that our scheme provides the felicitous quality level of real-time multimedia services to mobile users.
다양한 이동 단말기기의 대중화와 무선 인터넷 기술의 발달로 무선망에서 멀티미디어 데이터의 전송은 활발히 연구되는 분야다. 무선망은 유선망과 달리 네트워크 과밀에 의해 발생하는 데이터 패킷의 손실 이외에도 무선망 특성인 연결의 상대적 불안정성이나 사용자의 이동에 의해 발생하는 서비스 품질의 저하 요인이 존재한다. 따라서 서비스 품질의 저하로 이어지는 패킷 손실의 원인을 네트워크 과밀과 무선망 자체가 가지는 특성에 의해 발생하는 경우를 구분해야 할 필요가 있다. 네트워크 과밀이 발생한 경우에는 가용할 수 있는 대역폭이 줄어든 것이므로 적절하게 전송률을 줄여야 하는 반면 무선망의 특성에 의해 발생하는 패킷 손실의 경우에는 실제 가용할 수 있는 대역폭이 충분함에도 네트워크 과밀의 경우와 같이 전송률을 줄이게 되면 네트워크 자원의 가용성 측면에서 비효율적이다.
무선망에서 데이터 패킷 손실의 원인을 네트워크 과밀과 무선망 에러를 구분하는 기존의 연구에서는 구분 인자로써 RTT 정보를 이용하거나 패킷 도착시간의 간격변화를 관찰하는 방법으로 구분해왔다. 그러나 end-to-end사이에서 측정되는 값의 통계나 예측에 의한 값으로 실제 상황에서는 중간 연결 단말 버퍼의 용량과다나 데이터 압축시간 등의 문제로 불확실한 결과를 예측하기도 한다. 따라서 본 논문에서는 단말에서 얻을 수 있는 실제 측정값인 무선망의 신호세기를 이용해 네트워크 과밀과 무선망 에러를 구분하는 방법을 제시한다. 그리고 네트워크의 정확한 상황 판단을 위해 단말의 네트워크 디바이스에서 무선망의 신호 세기, AP 정보와 송신자와 수신자 사이에서 측정되는 inter arrival jitter 값을 함께 고려해 네트워크의 상황을 판단하는 모듈을 제시한다. 그리고 위의 모듈을 이용해 네트워크의 상황에 판단하고 적절하게 전송률의 조절하는 전송제어 기법을 구현했다. TCP에 비해 동영상 재생 서비스나 internet telephony 와 같은 멀티미디어 데이터의 전송에 적합한 UDP 프로토콜을 이용하는 RTP/RTCP 프로토콜을 이용해 TCP-Friendly 하게 구성하였다. 구현된 전송 제어기법은 TFRC 모듈과 전송률을 비교했다. 실험 결과 무선망의 에러나 사용자의 이동에 의해 발생한 에러의 경우 본 논문에서 제안한 에러 구분법과 각각의 경우에 따른 전송률 제어 기법으로 멀티미디어 데이터를 전송하는 서비스의 경우 더 좋은 성능향상을 기대할 수 있다.
