본 연구에서는 실시간 멀티미디어 서비스의 QoS를 향상시키기 위해 계층 통합 최적화 기법을 통한 새로운 파워 할당 기법을 소개한다. 각각의 패킷이 QoS에 미치는 영향이 다르므로, 항상 패킷 손실의 감소가 QoS의 향상으로 이어지지는 않는다. 본 연구에서는 패킷이 QoS에 미치는 영향을 정량화 하여 이를 바탕으로 파워를 할당하는 기법을 개발하였다. 다이내믹 프로그래밍 기법을 사용하여 파워소모를 최소화하면서 QoS를 극대화하는 적절한 파워 값을 발견하였으며, 실험을 위해 널리 공개된 비디오 클립을 사용하였다. 네트워크 시뮬레이터 (network simulator version 2)를 통하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 성능 평가를 위해 클라이언트 단에 디코딩엔진을 삽입하여 원본 영상과 전송된 영상을 비교, PSNR을 도출하였다. 패킷 세만틱 정보를 기반으로 적절한 파워를 할당한 결과 기존의 기법에 비해 QoS가 크게 향상되는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 본 논문에서 제안된 기법이 보다 중요한 패킷에 대한 차별적인 보호 기법이 적용된 결과임을 각 프레임 손실에 대한 조사로 알 수 있었다. 해당 기법의 적용을 통해 I 프레임의 경우 손실이 최대 29%에서 2%이내로 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 같은 결과를 나타낼 때, 파워 소모를 최대 약 20%까지 감소시키는 것을 확인할 수 있었다.
In this work, we develop a novel channel power allocation method for the real-time multimedia over the wireless network environment. Since each frame has different effect on the user perceivable QoS, improving packet loss does not necessarily coincide with perceivable improvements in QoS. A new channel power control scheme is suggested based on the quantified importance of each frame in terms of user perceivable QoS. Dynamic programming formulation is used to obtain optimal transmit power which minimizes power consumption and maximizes user perceivable QoS simultaneously. The experiment is performed by using publicly available video clips. The performance is evaluated using network simulator version 2 (NS 2) and decoding engine is embedded at the client node, and calculated PSNR over the every frame transmitted. Through the semantics aware power allocation (SAPA) scheme, significant improvement on the QoS has been verified, which is the result of unequal protection to more important packets. SAPA scheme reduced the loss of I frame by upto 27% and reduced power consumption by upto 19% without degradation on the user perceivable QoS.
