원광대학교 컴퓨터공학과 일반대학원 석사과정

CORBA CORBA 환경에서 분산 환경에서 분산 QoS QoS 관리를 위한 실시간 관리를 위한 실시간

협약 및 적응 제어 구조의 설계 및 구현 협약 및 적응 제어 구조의 설계 및 구현

발표자 발표자 : : 조 동훈조 동훈

원광대학교 컴퓨터공학과 조동훈 2

발표 순서발표 순서 서론

연구 배경 및 연구 목적 소개

서비스 품질 (QoS) 에 대한 소개 관련 연구

설계 분산 QoS 관리 구조 설계 객체 모듈 및 구성 객체 설계 제안된 QoS 제어 기법 ( 실시간 협약 및 동적 적응 기법 )

구현 개발 환경 분산 QoS 관리 구조 실행 환경

결론 및 향후 연구 과제

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연구 배경연구 배경

사용자의 수 증가 새로운 멀티미디어서비스의 출현

다양한 요구 사항다양한 요구 사항

멀티미디어 스트리밍 서비스

서비스 품질 (QoS) 보장

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연구 목적연구 목적

멀티미디어 기술

객체지향 기술

분산 컴퓨팅 및 미들웨어 기술

Object Model

Streaming

CORBA

플랫폼에 독립적인 상호운용성 제공

멀티미디어 스트림 서비스위한 분산 QoS 관리 시스템멀티미디어 스트림 서비스

위한 분산 QoS 관리 시스템

자원들에 대한 효율적인 관리

QoS 제어

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서비스 품질서비스 품질 (QoS : Quality of Service)(QoS : Quality of Service)

QoS 정의 서비스 사용자와 제공자 사이에서의 약속된 서비스를 유지

하기위한 모든 작업

QoS 분류 사용자 레벨 QoS – 사용자의 인지 정도에 따라 서비스 평가 어플리케이션 레벨 QoS – 사용자와의 인터페이스 제공 시스템 레벨 QoS – 데이터의 실제 전송과 장치 제어

QoS 파라미터 서비스 사용자의 만족 정도를 결정하는 요소들의 집합

예 : <resolution>, <frame-rate>, <bit-rate> 등

QoS MIB(Management Information Base) 멀티미디어 서비스에서 QoS 를 지원하기 위한 속성 정보

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QoS MIBQoS MIB

등급

5

4

3

2

1

QoS 프레임 율

Good

Fair

Poor

Bad

Excellent

해상도25 - 30

15 - 24

6 - 14

3 - 5

1 - 2

160 × 120

160 × 120

160 × 120

160 × 120

160 × 120

등급

5

4

3

2

1

QoS

Excellent

Good

Fair

Poor

Bad

등급

5

5

5

4

4

4

3

3

3

2

2

2

1

프레임 율 해상도 비트 율 CPU

25 - 30

25 - 30

25 - 30

15 - 24

15 - 24

15 - 24

6 - 14

6 - 14

6 - 14

3 - 5

3 - 5

3 - 5

1 - 2

160 × 120

160 × 120

160 × 120

160 × 120

160 × 120

160 × 120

160 × 120

160 × 120

160 × 120

160 × 120

160 × 120

160 × 120

160 × 120

700,000

650,000

600,000

550,000

500,000

450,000

400,000

350,000

300,000

250,000

200,000

150,000

100,000

1.0

1.0

1.0

0.8

0.8

0.8

0.6

0.6

0.6

0.4

0.4

0.4

0.2

사용자 레벨

사용자 레벨과 어플리케이션 레벨간의 매칭

어플리케이션 레벨과 시스템 및 자원 레벨간의의 매칭

• 프레임 율• 해상도

• 비트 율• CPU

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QoS QoS 제어 기법제어 기법

협약 (Negotiation) 기법 종단간 (End-to-End) 에 협약 기능 제공

적응 (Adaptation) 기법 서비스 수행 중 서비스가 중단되지 않도록 서비스 조정

매핑 (Mapping) 기법 사용자 또는 어플리케이션 , 시스템간의 상호작용 기능 제공

모니터링 (Monitoring) 기법 QoS 파라미터 정보들의 모니터링 및 기록

통보 (Notification) 기법 협약된 서비스 상태로 서비스가 유지되는지를 감시 , 위반

사항이 있을 시에는 위반 사항을 검출 및 통보

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QoS QoS 제어 기법제어 기법

자원 예약 (Resource Reservation) 기법 안정적인 서비스 유지를 위한 네트워크 자원의 예약 기능

승인 제어 (Admission Control) 기법 사용자가 요청한 서비스에 대한 제공 여부를 판단하는 기능

스케줄링 (Scheduling) 기법 효율적인 자원의 배분을 목적으로 , 자원을 공정하게

할당하는 알고리즘을 제공

정책 (Policing) 기법 불필요한 패킷을 마킹이나 드롭 (drop) 을 통해 트래픽 제어

종료 (Termination) 기법 서비스 종료 시 할당된 자원을 반환하는 기능을 제공

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관련 연구 관련 연구 : : 기존에 제시된 기존에 제시된 QoS QoS 구조구조 Heidelberg QoS Model(IBM 유럽 네트워킹 센터 )

네트워크와 종단 시스템들의 보정 제공 연속적인 미디어 전송 시스템 (HeiTS/TP) 통신 구조

OMEGA( 펜실베니아 대학 ) Local 시스템의 가용능력과 글로벌 자원 관리에 효과적인 구조 QoS 브로커 기반으로 RTAP/RTNP 프로토콜 사용

Tenet Architecture( 캘리포니아 대학 ) 광역 ATM 네트워크 상에서 실험적인 프로토콜의 집합으로 구성 RCAP/RTIP, CMIP 프로토콜 사용

MASI End-to-End Model(CESAME & Pierre et Marie Curie 대학 ) 분산 멀티미디어 어플리케이션 동작에 필요한 QoS 프레임워크 ATM 기반

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관련 연구관련 연구기존 연구의 문제점

서로 다른 플랫폼 , 통신 프로토콜에 적용 - 상호운용성 결여 사용자의 요구를 배제한 QoS 제어 및 사용자 인터페이스 확장성 / 재사용성의 문제점

선행 연구 CME 의 사용자 위주의 QoS 제어 +QuO 의 분산 형태의 QoS CME 의 COMMA 구조를 확장해서 QoS 관리 모델 구축 중앙 제어 형태로 QoS 제어 – 실시간 적인 QoS 제어 미흡

본 논문의 특징 CORBA 기반에서 분산 제어 형태로 시스템 설계 실시간 적인 QoS 제어가 가능 – 실시간 협약 및 동적 적응 다자간 통신에 있어서는 서버 시스템의 부하를 줄이는 이점

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분산 분산 QoS QoS 관리 구조 시스템 설계관리 구조 시스템 설계

시스템 구성도

Network

QoS CMM

Client System

DB

Monitor

Notify

UserInterface

Mapper

Control

ORB

Stream Receive

QoS MM

Server System

Resource

ServiceManagement

ControlInterface

ConnectDB

ORB

Stream SendControl flow

Stream flow

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분산 분산 QoS QoS 관리 구조 시스템 설계관리 구조 시스템 설계분산 QoS 관리 구조

QoS 제어와 관리를 위해 분산 제어 방식의 두 모듈로 구성각 모듈 내부는 QoS 보장을 위한 객체들로 구성 스트림 흐름은 IP 기반의 RTP 패킷을 처리하는 송수신 객체 제어 흐름은 CORBA 기반의 ORB 를 통해서 이루어짐

분산 QoS 관리 구조의 객체 모듈 구성클라이언트 측의 QoS 제어 관리 모듈 (QoS CMM)

서버 측의 부담을 감소하기 위해 전반적인 QoS 제어 기능을 지원 모니터링을 통해 현 시스템에 알맞은 QoS 파라미터 값 통보 기능 실시간 협약과 동적 적응 기법을 지원하기 위한 기능을 담당

서버 측의 QoS 관리 모듈 (QoS MM) 요청된 QoS 레벨에 맞게 조정하는 기능을 지원 자원에 대한 관리 및 서비스 조정 기능을 지원

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구성 요소들의 기능구성 요소들의 기능 사용자 인터페이스 객체 (User Interface Object)

양쪽 모듈을 구성하고 있는 객체들과 통신할 수 있는 기능 모니터 객체 (Monitor Object)

스트림 데이터의 수신 상태 및 시스템 자원 상태를 기록 모니터링 과정을 통해서 얻어진 내용을 DB 에 저장 및 관리

통보 객체 (Notify Object) 기록된 정보 분석 및 QoS 위반 사항을 검출

매퍼 객체 (Mapper Object) MIB 의 등록 , 삭제 , 변경 등을 관리

제어 객체 (Control Object) QoS 의 전반적인 제어를 담당 /MIB 를 이용하여 두 시스템간의 QoS 보장

제어 인터페이스 객체 (Control Interface Object) 클라이언트 측에서 제공되는 QoS 파라미터 값을 가지고 서버 측에서 클라이언트

요청에 맞는 QoS 등급을 선택하는 기능 제공 서비스 관리 객체 (Service Management Object)

클라이언트와 서버간의 협약된 QoS 등급에 따라 자원을 관리하는 기능 제공 접속 객체 (Connect Object)

두 모듈 사이에 접속 설정 및 해제 기능 제공

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설계설계QoS 제어 관리 모듈의 클래스 다이어그램

Monitor

rate : intmt : MonitorThread

start()stop()setup()initial()

(from QoS CMM)

Notify

rait : intdt : DetectThread

start()stop()setup()

(from QoS CMM)

Mapper

catalogList : member[ ]mibList : videoTbl[ ]

start()stop()connect()disconnect()register()unregister()getServerTbl()initial()

(from QoS CMM)UserInterface

monManager : MonitornotiManager : NotifymopManager : MapperctlManager : Control

start()stop()configure()refresh()start_media()setup_media()stop_media()rcall()

(from QoS CMM)

Control

start()stop()negotiation()adaptation()initial()

(f rom QoS CMM)

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설계설계QoS 관리 모듈의 클래스 다이어그램

Connect

start()stop()disjoin()initial()

(f rom QoS MM)

ControlInterface

conManager : ConnetsmManager : ServiceManagement

start()stop()setup()getstatus()dis join()

(from QoS MM)

ServiceManagement

stream : Stream

start()stop()setup()getstatus()initial()

(from QoS MM)

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제안한 제안한 QoS QoS 제어 기법제어 기법 (( 실시간 협약실시간 협약 ))

실시간 협약 수행 절차의 데이터 흐름도 QoS 제어 관리 모듈 (QoS CMM) QoS 관리 모듈 (QoS MM)

UserInterfaceObject

configure

<qos level>

read MIB List<qos level><bit rate><resolution><frame rate> :

MapperObject

setup<frame rate><resolution><cpu>

read status <cpu> <memory>

negotiation rule

StreamSend

Object

ControlInterfaceObject <frame rate>

<resolution><cpu>

setupControlObject

클라이언트 측에서 서버 측으로 QoS 파라미터 값 전달

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시퀀스 다이어그램시퀀스 다이어그램실시간 협약 수행 절차의 시퀀스 다이어그램

: StreamReceive : GUI : UserInterface : Mapper : Control : ControlInterface : StreamSend

configure(int)

negotiation(int)

getServerTbl( )

Server Listgetstatus( )

getstatus( )

status Info

setup(qosparam)

setup(qosparam)

True or False

True or False

setup(qosparam)

True or False

QoS 제어 관리 모듈 (QoS CMM) QoS 관리 모듈 (QoS MM)

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제안된 제안된 QoS QoS 제어 기법제어 기법 (( 동적 적응동적 적응 ))

동적 적응 수행 절차의 데이터 흐름도QoS 제어 관리 모듈 (QoS CMM) QoS 관리 모듈 (QoS MM)

DB

MapperObject

JDBC&API NotifyObject

ControlObject

ControlInterfaceObject

StreamSend

Objectread DB

<frame rate><resolution><bit rate>

violation detect adaptation rule

adaptation<frame rate><resolution><cpu>

read MIB List<qos level><bit rate><resolution><frame rate> :

setup<frame rate><resolution><cpu>

setup<frame rate><resolution><cpu>

수신된 QoS 파라미터 값과협약된 QoS 파라미터 값 비교

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시퀀스 다이어그램시퀀스 다이어그램동적 적응 수행 절차의 시퀀스 다이어그램

: DB : Notify : Mapper : Control : ControlInterface : StreamSend

read( )

monitoring Infoadaptation(int)

getTbl( )

MIB Listgetstatus( )

status Info

setup(qosparam)setup(qosparam)

True or False

True or False

QoS 제어 관리 모듈 (QoS CMM) QoS 관리 모듈 (QoS MM)

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데이터베이스 스키마 설계데이터베이스 스키마 설계

모니터링을 위한 DB 엔진 및 인터페이스 DB 엔진 : Mini SQL 1.0.16 인터페이스 : mSQL-JDBC 드라이버 2.0

클라이언트와 서버의 모니터링을 위한 DB 스키마Tabel Name Attribute Name Attribute Type Sample

C_Counter 정수 (integer)

문자열 (25)C_Member

C_Framerate

C_Resolution

C_Bitrate

C_Compression

C_Buffersize

C_PacketSize

C_Quality

실수 (real)

문자열 (10)

정수 (integer)

문자열 (10)

정수 (integer)

정수 (integer)

실수 (real)

250

blue@210.112.129.32

26.0 fps

160X120

692.000 bps

jpeg/rtp

270

1024

1.0

C_Monitor

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개발 환경개발 환경

• 시스템 : Sun UltraSparc 1s, Sun UltraSparc 2i

• 운영체제 : Solaris 2.5, Solaris 2.7

• 미들웨어 : OrbixWeb 3.1c

• 언어 및 개발 툴 : Java, JDK1.2.x, JMF API 2.0

• DB 엔진 : Mini SQL 1.O.16

• 장비 (1) : SunVideo/SunVideoPlusCapture Board

• 장비 (2) : Sun Camera

QoS CMM

Client System

Sun UltraSparc 1sSolaris 2.5SunVideo

QoS MM

Server System

Sun UltraSparc 2iSolaris 2.7SunVideoPlusSun Camera

Control flow

Stream flow

클라이언트의 요청으로 서버 시스템에 설치된 카메라를 통해 Capture 한 이미지를 RTP 패킷으로 전송하고 , 클라이언트에서는 전송된 패킷을 받아 GUI 화면에 디스플레이 한다 .

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분산 분산 QoS QoS 관리 구조의 실행 환경관리 구조의 실행 환경

그래픽 사용자 인터페이스 (GUI) 구현

디스플레이 창

모니터링 패널

로케이션 패널

QoS 등급 바

명령 패널

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GUI GUI 실행을 통한 제안된 실행을 통한 제안된 QoS QoS 제어 기법 검증제어 기법 검증

초기 클라이언트와 서버간의 협약된QoS 등급 및 모니터링 정보

클라이언트 측의 네트워크 지연으로인해서 협약된 QoS 등급이 내려감

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GUI GUI 실행을 통한 제안된 실행을 통한 제안된 QoS QoS 제어 기법 검증제어 기법 검증 클라이언트 측과 서버 측의 실시간 협약 및 동적 적응 과정을 두

시스템간의 DB 로직을 통해 보임

클라이언트 측 DB 로직 서버 측 DB 로직

협약 과정

적응 과정

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GUI GUI 실행을 통한 제안된 실행을 통한 제안된 QoS QoS 제어 기법 검증제어 기법 검증 클라이언트와 서버간의 실시간 협약 및 적응 과정을 통해서 스트림

서비스를 재전송 받는 GUI 화면

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결론 및 향후 연구과제결론 및 향후 연구과제결론

스트림 서비스를 위한 분산 QoS 관리 구조를 제안 분산 제어 형태를 위해 객체 형태로 모듈 설계 서버 시스템의 부하를 줄이고 , 모듈 확장과 재사용이 가능 실시간 협약과 동적 적응에 중점을 두어 QoS 제어 향상

향후 연구과제세분화된 QoS 제어와 관리를 위해 다양한 알고리즘 적용 실시간 특성을 고려한 폭 넓은 범위의 분산 응용 지원 방안 실제 인터넷 환경에서 제안된 분산 QoS 관리 구조가 어느

정도의 QoS 를 만족시킬 수 있는지를 성능 평가