802.16m EMD를 적용한 패킷스케쥴링 성능평가

Abstract

4G에서는 데이터 전송성능이 획기적으로 증대되어, 정지 또는 저속의 이동간에는 1Gbps, 60km/h 이상의 고속이동시에는 100Mbps 이상의 전송속도를 유지할 수 있을 것이다. 802.16m은 IEEE에서 표준화한 4G시스템으로, 현재 상용화되어 활용되고 있는 802.16e와의 호환성을 유지한 상태로 IMT-Advanced 요구사항을 만족시키는 것을 목표로 표준화 되고 있으며, LTE-Adv와 경쟁구도를 그리고 있다. 4G 이동통신서비스가 시작되면 그동안 유선에서만 이용할 수 있었던 VOIP, IPTV, 3D GAME 등과 같은 서비스를 무선환경에서도 이용할 수 있을 것으로 예상된다. 이는 엄청난 트래픽의 증대를 이끌 것이며 인터넷 트래픽 제어의 핵심요소인 패킷스케쥴링의 중요성이 점차 부각될 것이다. 패킷스케쥴링은 서비스 실행 순서를 결정하여 여러 가지 QoS의 전달지연을 보장하는 방법으로 단순성(simplicity), 공평성(fairness), 성능보장(performance guarantees), 효율성(throughput)의 네가지 상충적인 요구사항을 만족해야한다. 본 연구에서는 네가지 상충적인 요구사항을 보장하기 위한 대표적 패킷스케쥴링에 대한 성능분석을 4G 시스템 규격에 맞추어 분석했다. 시스템의 규격은 802.16m EMD를 바탕으로 구성하여 시뮬레이션하였다. 공평성 측면의 대표적인 알고리즘인 Round-Robin은 전송효율이 떨어지는 반면에 모든 단말에게 공평한 전송용량을 주었다. 기회적 패킷 스케쥴링 알고리즘은 라운드로빈 방식에 비해 throughput은 최대 25%까지 향상되었으며 tc값이 클수록 throughput은 향상되는 추세를 보였다. 또한 네트워크 환경이 busy한 상태에서 보다 효과적인 성능을 보임을 알 수 있었다. QoS를 고려한 기회적 패킷스케쥴링 방식은 K*값을 적절히 조정하면 QoS와 throughput을 만족 시키는 적당한 지점을 확인할 수 있다. K*=2 였을 때 throughput은 단지 1.8% 감소하는 반면 주어진 UGS와 RTPS의 지연시간은 대폭 감소함을 볼 수 있었다. 본 연구는 패킷스케쥴링에 대한 기본이론을 함양 할 수 있고 향후 4G 시스템 망구성에 참고 할 수 있을 것이며, 802.16m 환경을 적용하는 타 연구에 시뮬레이션 환경의 기준을 제시할 수 있을 것이다.