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전자공학회 논문지 (Journal of The Institute of Electronics and Information Engineers)

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한글제목(Korean Title) Gated 스케줄링 기능이 있는 TSN을 위한 Controlled Delay Active Queue Management방식의 성능 분석 및 구현
영문제목(English Title) Performance of Controlled Delay Active Queue management Scheme for Time Sensitive Networking with Gated Scheduling and Its Implementation
저자(Author) 손명환   윤종호   김진욱   박부식   Myeonghwan Son   Chongho Yoon   Jin-uk Kim   Pusik Park  
원문수록처(Citation) VOL 56 NO. 04 PP. 0020 ~ 0033 (2019. 04)
한글내용
(Korean Abstract)
최근 항공, 차량, 제조, 로봇 등과 같은 산업분야에 있어서 실시간 네트워킹 기술의 필요성과 요구사항이 증대되고 있다. 그리고 이에 따라 이더넷을 기반으로 한 시간 민감형 네트워킹 기술인 Time Sensitive Networking (TSN)이 주목받으며 관련 연구와 표준화가 진행되고 있다. 본 논문에서는 TSN의 비동기 트래픽의 대기열에서 발생하는 Bufferbloat를 해결하기 위해서 TSN의 Gated 스케줄링과 CoDel AQM 기법을 결합하여 Gated CoDel AQM을 구성한다. 이어 TSN의 Gated 스케줄링에 의한 Gated CoDel AQM의 문제점을 제시하고, 이를 개선시킨 Gate Adaptive CoDel AQM 기법을 새롭게 제안한다. 제안된 방법은 Gated 스케줄러의 비폐쇄 구간에서만 흐르는 가상 시간 흐름을 사용하여 CoDel AQM의 알고리즘을 동작 시키는 방식을 통해 Gated 스케줄링의 영향을 최소화 한다. 제안된 방법의 성능을 평가하기 위해 네트워크 시뮬레이터를 사용하여 기존의 CoDel AQM과 Gated CoDel AQM, 그리고 Gate Adaptive CoDel AQM에 동일한TCP 혼잡 상황을 적용한 모의 실험을 통해 Goodput, 패킷 폐기율, 링크 사용률 등의 성능을 비교 분석하였다. 또한 TSN을 위한 Gated 스케줄링과 제안된 AQM을 지원하기 위한 3포트 이더넷 스위치 모듈을 XMOS 프로세서 아키텍처 기반으로 설계하고 동작을 검증하였다.
영문내용
(English Abstract)
Today, there has been a growing demand for real-time network technologies in industrial fields such as automobiles, manufacturing, and robots. Accordingly, Time Sensitive Networking (TSN) technology based on Ethernet technology has attracted attention. In this paper, we analyze the negative effects of using the legacy CoDel AQM scheme to mitigate the problem of asynchronous traffic buffered in the Gated scheduling environment of TSN. next, we point out the problem of Gated CoDel AQM by Gated scheduling of TSN and propose a new Gate Adaptive CoDel AQM method which improves it. The proposed method minimizes the effect of Gated scheduling by operating the CoDel AQM algorithm using the virtual time flow only in the non-blocking period of the Gated scheduler. In order to evaluate the performance of the proposed method, we compare the performance of Goodput, packet dropping rate, link utilization, etc. through simulations using the same TCP congestion situation in the existing CoDel AQM, Gated CoDel AQM and Gate Adaptive CoDel AQM using a network simulator. And Based on XMOS processor architecture, Gated scheduling for TSN and 3-port Ethernet Switch module for supporting AQM are designed and verified.
키워드(Keyword) Bufferbloat   TSN   Gated scheduling   CoDel   Gate adaptive codel  
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