KR100715673B1 - 가입자 식별 태그를 이용한 사용자 패킷 처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이더넷 기반 가입자 망에서 이더넷 프레임의 일부분에 가입자 식별 태그를 삽입함으로써 가입자와 직접적으로 연결되어 있지 않은 중간 노드에서 이더넷 프레임들을 가입자별로 구분하여 처리하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 이더넷 망에서의 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법에 있어서, 가입자와 직접 접선된 이더넷 망의 에지노드에서 상기 가입자로부터 이더넷 프레임을 수신하고 상기 수신된 이더넷 프레임의 일부분에 상기 가입자 구별을 위한 ID를 삽입하여 가입자 식별 태그를 형성하는 태그형성단계; 상기 이더넷 망의 중간 노드에서 상기 이더넷 프레임 헤더에 포함된 가입자 식별 태그를 읽어서 해당 이더넷 프레임을 각 가입자별로 분류하는 분류단계; 및 상기 각 가입자별로 분류된 이더넷 프레임을 상기 각 가입자간 접선의 공평성을 보장하도록 상기 해당 가입자별로 처리하는 처리단계를 포함한다.
이로써, 이더넷 기반 가입자 망의 확장 및 관리를 용이하게 하면서도 가입자간의 공평성을 적은 부담으로 보장할 수 있는 장점이 있다.
이더넷, 가입자망, 가입자 식별 태그, 공평성, 패킷

Description

가입자 식별 태그를 이용한 사용자 패킷 처리방법{A METHOD FOR PROCESSING SUBSCRIBER PACKET USING SUBSCRIBER IDENTIFICATION TAGS}
도 1은 종단 사용자들 간의 공평성을 보장하는 가입자 망의 이상적인 구성도이다.
도 2는 임의의 형상으로 확장된 일반적인 가입자 망의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 IEEE 802.1Q 표준에 따른 이더넷 프레임의 가상 랜(VLAN) 태그를 가입자 식별 태그로 사용하는 방식을 보이는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임의 에스-가상 랜(S-VLAN) 태그를 가입자 식별 태그로 사용하는 방식을 보이는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 새로운 이더넷 타입을 이용하여 새로운 이더넷 타입값의 바로 다음에 가입자 식별 태그를 삽입하여 사용하는 방식을 보이는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 MPLS 헤더의 MPLQ 라벨 부분을 가입자 식별 태그로 사용하는 방식을 보이는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 종단 사용자들 간의 공평성을 보장하기 위한 패킷 처리방법을 보이는 순서도이다.
본 발명은 가입자 식별 태그를 이용한 종단 사용자 구별방법에 관한 것으로서, 특히 이더넷 기반 가입자 망에서 이더넷 프레임 헤더의 일부분에 가입자 식별 태그를 삽입함으로써 가입자 망이 여러 단의 스위치를 이용하여 임의의 형상으로 구성된 경우에도 가입자와 직접적으로 연결되어 있지 않은 중간 노드에서 이더넷 프레임들을 가입자별로 구분하여 서비스 품질을 보장할 수 있도록 하는 가입자 식별 태그를 이용한 종단 사용자 구별방법에 관한 것이다.
가입자 망은 다수의 가입자를 하나 또는 다수의 상향 링크로 공평하게(fairly) 집선하는 것을 중요한 목적으로 한다. 이러한 목적을 위해서는 도 1에서 보는 바와 같이 가입자 망을 대용량의 단일한 가입자 장치(100)를 이용하여 구성하는 것이 이상적이다. 즉, 하나의 장치를 이용함으로써 모든 가입자 포트를 동일한 조건에서 관리할 수 있으며, 가입자 트래픽의 변화를 실시간으로 측정하여 이에 대한 대처를 할 수 있다. 그러나 이러한 구성을 위해서는 대용량 가입자 집선 장치의 구현이 필요하고 이것은 비용 측면이나 확장성 측면에서 고려할 때 바람직하지 않다.
일반적으로 가입자 망은 도 2에서 보는 바와 같이 8-24 정도의 포트를 가지는 이더넷 스위치들을 연결하여 유사 트리(tree) 형태로 구성된다. 이 경우 가입자 포트와 직접 연결되지 않은 중간 노드에서는 수신한 패킷들을 가입자 별로 분류할 방법이 없다. (기존의 이더넷 스위치에서 사용하는 방식의 하나로) 수신한 패킷을 MAC/IP 주소를 기준으로 나눌 수도 있지만, 이는 엄밀하게 말해서 가입자를 분류하는 수단이 아니다. 우선 하나의 가입자가 여러 개의 MAC 혹은 IP 주소를 가지는 상황을 가정할 수 있다. 특히 IPv6가 도입되면 한 가정 내의 각각의 디지털 기기들이 각자의 IP 주소를 가지게 되어 하나의 가입자가 여러 개의 IP 주소를 통해서 네트워크와 접속되게 된다. 또한 가입자 망이 IP 혹은 MAC을 기준으로 가입자를 구분하여 이를 단위로 서비스하는 경우에 악의적인 가입자가 가상적으로 여러 개의 IP/MAC 주소를 사용하여 자신의 사용 대역을 확장하는 경우에 대응이 어렵다.
가입자 망에서 가입자별 패킷 분류 및 서비스 품질(QoS) 보장이 중요한 것은, 1) 우선 가입자 별로 과금이 이루어지므로 각각의 가입자에 대한 품질 보장이 필요하며, 2) 코어 (core) 망에서 최근에 적용되고 있는 흐름(flow)별 분류 방식을 가입자 망에 구현하는 것이 많은 비용을 요구하고, 3) 임의의 형상으로 확장된 가입자 망에서 가입자 포트가 접속하는 위치에 따라서 가입자가 할당받는 대역이 공평하게 할당되지 않는 문제(cousin fairness problem)를 개선하기 위해서 필수적이다.
코어 망에서 최근에 사용되고 있는 흐름(flow)별 분류 및 QoS 보장 방식은 각각의 포트로 도착한 패킷들을 IP 출발지 주소, IP 도착지 주소, TCP/UDP 프로토콜, TCP/UDP 출발지 포트, TCP/UDP 도착지 포트의 5가지 부분을 기준으로 인터넷 서비스의 기본 통신 단위인 세션(session) 단위로 분류하고 이 기준으로 각각의 패 킷들을 처리하는 기능을 말한다. 이 방식은 각각의 통신 세션의 특징(예로 VoIP 세션은 지연에 아주 민감)에 따라서 패킷의 통신 품질을 보장하는 장점을 가진다. 그러나 이 방식은 엄청난 수의 세션을 관리하고 이에 따라서 실시간으로 패킷을 분류해야 하므로 저장 공간 및 프로세싱 부담이 크고 따라서 구현하기가 용이하지 않다. 이러한 이유로 이 방식은 코어 망에서조차 최근에 도입을 검토하고 있는 단계이며 가입자 망에서 이러한 기술을 사용하는 것은 구현 부담이나 비용 측면을 고려할 때 적당하지 않다.
그리고, 현재 인터넷의 과금 단위가 가입자를 기준으로 하는 것을 고려할 때 가입자 간에 공평한 서비스 품질을 보장하는 것이 중요한데, 흐름 별로 세분화하여 패킷을 분류하고 QoS를 보장하는 경우에도 각각의 트래픽 흐름이 어떤 가입자에 해당되는지를 알 수 없으면, 이 방식이 트래픽 흐름별로는 QoS를 보장할 수 있다고 하더라도 가입자간의 공평성을 보장하기는 어렵다. 예를 들어, 트래픽 흐름별로 QoS를 보장하는 방식 하에서 하나의 가입자가 여러 개의 트래픽 흐름들을 가지는 경우에는 많은 수의 트래픽 흐름들을 가지는 가입자가 다른 가입자보다 더 많은 서비스를 받을 수 있다.
또한, 도 2과 같이 임의의 형상으로 확장된 일반적인 가입자 망에서는 가입자가 접속한 위치에 따라서 가입자 간의 공평성(cousin fairness)이 크게 문제된다. 예를 들어, 도 2에서 가입자 1은 가입자 8과 비교할 때 상대적으로 상향 링크에 접근하기 위해서 거쳐야 하는 가입자 장치가 수가 적으며, 따라서 다른 트래픽과 충돌이 적다. 따라서 가입자 1은 가입자 8에 비해서 상대적으로 넓은 대역폭을 차지하면서 서비스를 받을 가능성이 크다. 따라서 가입자간 공평성이 심하게 손상될 수 있다. 이러한 문제를 서로 다른 서브 트리에 연결된 가입자 간의 공평성 문제(cousin fairness problem)라고 한다. MAC/IP 별로 트래픽을 분류하는 경우나 흐름 별로 패킷을 세분화하여 분류하는 경우에도 이 문제를 해결할 수 없고 이 문제를 해결하기 위해서는 각 패킷을 발송한 가입자별로 패킷을 분류하여야 한다. 즉, 기존의 가입자 망 장치에서는 가입자를 기준으로 패킷들을 분류하거나 처리하지 않으며 이러한 결과로 가입자 망이 임의의 형상으로 확장된 경우에는 종단 사용자 사이에 공평한 집선이 불가능하다.
한편, 미국특허 US 6,449,650 B1(Method and apparatus for deploying quality of service policies on a data communication network, 2002.09.10. 등록)는 데이터 통신망에서 다수의 연결이 존재할 때 각각의 연결의 서비스 품질을 보장하는 방법에 대하여 기술하고 있다. 그러나, 상기 특허는 네트워크 정책 관리 시스템(NPMS:Network Policy Management System)이 사전에 서비스의 종류를 정의하고 가입자가 자신이 받을 서비스의 종류 및 자신의 종단 장치를 사전에 입력해야 하는 문제점이 있다.
나아가, 미국특허 US 6,795,441 B1(Hierarchy tree-based quality of service classification for packet processing, 2004.09.21.등록)는 네트워크 장비에 도착하는 패킷들을 요구되는 서비스 품질에 맞추어 처리하기 위하여 계층적 트리(Hierarchy Tree) 기반의 패킷 분류방식을 사용한다. 상기 특허의 경우 네트워크 장비에 직접 연결된 가입자에 대해서만 패킷을 분류할 수 있다.
이에 따라 당 기술분야에서는 임의의 형상으로 확장된 가입자 망에서 종단 사용자들 간의 공평성을 보장하기 위해서 가입자와 직접 연결되지 않은 중간 노드에서도 가입자별로 트래픽을 분류하고 처리하는 효율적인 패킷 처리 방법의 기술개발이 요구되어 왔었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 가입자 망이 임의의 형상으로 확장된 경우 가입자가 연결된 포트의 위치와 상관없이 공평한 대역을 보장 받을 수 있도록 가입자 망을 구성하는 각각의 스위치에서 이더넷 프레임 헤더의 일부분에 삽입된 가입자 식별 태그를 기준으로 패킷을 가입자별로 구분하고 이를 기준으로 패킷을 처리하여 대역을 공평하게 분배할 수 있는 가입자 식별 태그를 이용한 종단 사용자 구별방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가입자 식별 태그를 이용한 종단 사용자 구별방법은, 이더넷 망에서의 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법에 있어서,
가입자와 직접 접선된 이더넷 망의 에지노드에서 상기 가입자로부터 이더넷 프레임을 수신하고 상기 수신된 이더넷 프레임의 일부분에 상기 가입자 구별을 위한 ID를 삽입하여 가입자 식별 태그를 형성하는 태그형성단계; 상기 이더넷 망의 중간 노드에서 상기 이더넷 프레임 헤더에 포함된 가입자 식별 태그를 읽어서 해당 이더넷 프레임을 각 가입자별로 분류하는 분류단계; 및 상기 각 가입자별로 분류된 이더넷 프레임을 상기 각 가입자간 접선의 공평성을 보장하도록 상기 해당 가입자별로 처리하는 처리단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 태그형성단계는 IEEE 802.1Q 표준에 따른 이더넷 프레임의 VLAN 태그 내에 VLAN ID를 기록하는 부분에 상기 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 태그형성단계는 IEEE 802.1Q 표준에 따른 이더넷 프레임의 VLAN 태그에 해당 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 태그형성단계는 Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임의 S-VLAN 태그 내에 VLAN ID를 기록하는 부분에 상기 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 S-VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 태그형성단계는 Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임의 S-VLAN 태그에 해당 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 S-VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 태그형성단계는 Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임의 C-VLAN 태그 내에 VLAN ID를 기록하는 부분에 상기 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 C-VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 태그형성단계는 Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임의 C-VLAN 태그에 해당 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 C- VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 태그형성단계는 상기 수신된 이더넷 프레임의 일부분에 새로운 이더넷 타입값을 삽입하고, 상기 이더넷 타입값 다음에 해당 가입자 구별을 위한 ID를 기록한 가입자 식별 태그를 형성할 수 있으며, 이때 가입자 식별 태그는 처리될 패킷에 대한 가중치를 나타내는 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 태그형성단계는 상기 수신된 이더넷 프레임에 MPLS 헤더를 삽입하고, 상기 MPLS 헤더의 MPLS 라벨을 기록하는 부분에 해당 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 MPLS 헤더를 가입자 식별 태그로 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 분류단계는 상기 가입자 식별 태그의 해당 가입자별 ID 및 가중치별로 패킷을 분류하며, 이때, 상기 가중치별 패킷 분류는 상기 가입자 식별 태그 내에 기록된 가중치를 사용한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 분류단계는 상기 가입자 식별 태그의 해당 가입자별 ID 및 흐름별로 패킷을 분류한다.
삭제
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 처리단계는 상기 이더넷 프레임의 목적지가 이종의 이더넷 장치 또는 가입자인지 판단하는 단계; 및 상기 이더넷 프레임의 목적지가 이종의 이더넷 장치 또는 가입자이면 상기 이더넷 프레임에서 상기 가 입자 식별 태그를 삭제하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 처리단계는 상기 분류단계에서 각 가입자별로 분류된 패킷에 대하여 사용대역을 제한하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 처리단계는 상기 분류단계에게 분류된 대로 패킷을 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 처리단계는 상기 분류단계에서 분류된 대로 패킷의 출력 순서를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 가입자가 패킷을 전송하면 이 가입자와 직접 연결된 가입자 망 장치(에지노드)에서 패킷 헤더의 일부분에 상기 가입자를 나타내는 가입자 식별 태그(Tag)를 삽입한다. 이와 같이 가입자 식별 태그를 삽입하는 방식은 이더넷 프레임 헤더의 어느 부분을 가입자 식별 태그로 사용하는가에 따라서 다음과 같은 4 가지 방식이 있다. 첫째, IEEE 802.1Q에 따른 이더넷 프레임에서 VLAN 부분을 가입자 식별 태그로 사용하는 방식, 둘째, Q-in-Q 방식(IEEE 802.1ad로 표준화 진행 중)에 따른 이더넷 프레임에서 S-VLAN 부분을 가입자 식별 태그로 사용하는 방식, 셋째, 새로운 이더넷 타입 값을 정의하고 바로 다음에 가입자 식별 태그를 삽입하는 방식, 넷째, 이더넷 프레임에 가입자를 나타내는 MPLS Label을 삽입하는 방식이 있다. 이후에 상기 각 방식에 대하여 기술하도록 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참 조하여 설명될 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 그에 대한 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 3은 본 발명의 제1실시형태에 따른 IEEE 802.1Q 표준에 따른 이더넷 프레임의 가상 랜(VLAN:Virtual LAN) 태그를 가입자 식별 태그로 사용하는 방식을 보이는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, IEEE 802.1Q에 따른 이더넷 프레임은 기존의 이더넷 프레임에서 새로운 이더넷 유형을 정의하는 부분(330)과 VLAN 태그 부분(340)이 추가된 형태이다. 이러한 IEEE 802.1Q에 따른 이더넷 프레임은 사용자들 간에 가상적인 LAN을 구성하는데 사용된다. 즉, 동일한 VLAN ID(343)를 갖는 사용자들끼리만 이더넷 프레임을 전송하도록 설정하는데 사용된다. 이러한 설정은 일정한 정보를 정해진 사람들만 공유하도록 하는 보안 문제의 해결을 위해서나 원하지 않는 사용자들에게까지 방송(broadcasting)된 정보가 도달하지 않도록 하기 위하여 정의되었다. 도 3에 도시된 IEEE 802.1Q 표준에 따른 이더넷 프레임의 VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 사용하는 경우 이러한 VLAN 태그(340)를 다른 용도로 사용한다. 즉, 가입자 식별 태그를 상기 VLAN 태그(340)에 삽입하여 이를 통해 가입자를 구분하는 인자로 사용한다.
VLAN 태그(340)에는 도 3과 같이 12bit의 VLAN ID를 기록하는 부분(343)이 있는데, 본 발명의 일 실시형태에서는 상기 VLAN 태그(340) 내의 VLAN ID를 기록하 는 부분(343)에 해당 가입자를 구분하는 가입자 ID를 삽입하고 상기 VLAN 태그(340)를 가입자 식별 태그로서 사용한다. 가입자 ID는 1) 모든 가입자 포트에 미리 할당하는 방법, 2) 각각의 가입자 장치별로 서비스 시작 시에 인증 과정과 연계하여 새로운 가입자 ID를 할당받는 방법이 있으며, 가입자를 구분하는 정해진 비트열이다. 또한, 본 발명의 다른 실시형태에서는 상기 VLAN 태그(340)의 전체(16비트)에 해당 가입자 구별을 위한 가입자 ID를 기록하고 상기 VLAN 태그(340)를 가입자 식별 태그로서 사용한다. 나아가, 상기 VLAN 태그(340)에는 3bit의 가중치(priority) 부분(341)이 있는데, 보내진 패킷을 분석하여 이 패킷의 가중치를 결정하여 이 부분에 기록할 수 있다. 이 방법의 장점은 가중치 분석을 처음의 노드에서만 수행하면 되므로 패킷 처리의 부담을 줄일 수 있다.
그러나, 상기한 본 발명에 따른 방식의 경우, 이러한 VLAN 태그(340)를 VLAN 원래의 용도로 사용하지 못하는 문제가 생길 수 있다. 즉, 가입자 구분을 위해서 VLAN 태그(340)를 사용하면 가입자들을 가상적인 사설망의 형태로 묶는 것은 불가능해진다. 또한 이종의 망 장치가 공존하는 경우에는 VLAN 태그(340)를 다른 방식으로 해석하거나 가상 사설망의 용도로 VLAN 태그를 설정된 이더넷 프레임을 본 발명에 따른 가입자 망 장치로 전송하여 이 장치의 기능 장애를 유발할 수도 있다. 따라서 이종의 망 장치가 공존하는 경우에는 기존의 VLAN 태그와 구분하기 위해서 새로운 이더넷 유형 값을 정의하여 사용하는 방식을 생각할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시형태에 따른 Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임의 에스-가상 랜(S-VLAN) 태그를 가입자 식별 태그로 사용하는 방식을 보이는 도면이다. 도 4에 도시된 본 발명의 Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임은 IEEE 802.1Q에 따른 이더넷 프레임에서 기존의 VLAN 태그(C-VLAN 태그라고 함)(440)의 앞에 또 하나의 VLAN 태그(S-VLAN이라고 함)(420)가 추가된 형태이다. 상기 S-VLAN 태그(420)는 기존의 이더넷을 매트로 이더넷으로 영역을 확장하면서 VLAN 부분이 부족해지는 것을 막기 위해서 기존의 VLAN 태그(440) 앞에 새로운 이더넷 타입(EtherType) 값을 정의하고 추가적인 VLAN 부분을 정의하기 위한 것이다. 이러한 기술은 Q-in-Q라는 이름으로 알려져 있으며 IEEE 802.1ad라는 이름으로 국제기구(IEEE)에서 표준화가 진행 중이다. 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시형태에서는 상기 S-VLAN 태그(420)를 매트로 이더넷 영역이 아니라 가입자 망 영역에서, 추가적인 VLAN을 구성하기 위해서가 아니라 가입자를 구분하는 용도로 사용한다.
가입자 장치에서 전송된 이더넷 프레임은 매트로 이더넷 영역에서 사용하는 S-VLAN 태그를 포함하고 있지 않다. 따라서 가입자와 직접 연결된 가입자 망 장치에서 도 4와 같이 새로운 이더넷 타입 값(410)과 S-VLAN 태그(420)를 포함하는 S-VLAN 부분(400)을 삽입한다. 이와 같이 삽입된 S-VLAN 부분(400)의 S-VLAN 태그(420)에는 도 4과 같이 12bit의 VLAN ID를 기록하는 부분(423)이 있는데, 본 발명의 일 실시형태에서는 상기 S-VLAN 태그(420) 내의 VLAN ID를 기록하는 부분(423)에 해당 가입자 구별을 위한 가입자 ID를 삽입하고 상기 S-VLAN 태그를 가입자 식별 태그로서 사용한다. 가입자 ID는 1) 모든 가입자 포트에 미리 할당하는 방법, 2) 각각의 가입자 장치별로 서비스 시작 시에 인증 과정과 연계하여 새로운 가입자 ID를 할당받는 방법이 있으며, 가입자를 구분하는 정해진 비트열이다. 또한, 본 발명의 다른 실시형태에서는 상기 S-VLAN 태그(420)의 전체(16비트)에 해당 가입자 구별을 위한 가입자 ID를 기록하고 상기 S-VLAN 태그(420)를 가입자 식별 태그로서 사용할 수 있다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 S-VLAN 태그(420)에서 VLAN ID(423)를 위한 12bit만을 가입자 ID로 사용하면 약 4096명의 가입자를 서비스 할 수 있다. 만약 하나의 가입자 망에 이보다 많은 수의 가입자를 서비스하는 경우가 생기면 가입자 ID를 확장하는 방식이 필요하다. 이 경우에는 S-VLAN 태그(420)에서 가중치 부분(421), DE 부분(422), 그리고 VLAN ID 부분(423)을 포함하는 전체 16bit을 가입자 ID로 사용할 수 있다. 이러한 확장을 사용하는 경우에는 S-VLAN의 가중치 부분을 사용하지 못하므로 기존의 VLAN의 가중치 부분(441)을 사용한다. 원래 가중치 부분은 S-VLAN과 C-VLAN에서 중복되어 정의된 부분이므로 어느 부분을 사용해도 무방하다. 제안된 확장 방식을 통해서 하나의 가입자 망에서 가입자를 약 65,536명까지 수용할 수 있게 된다.
나아가, 본 발명의 또 다른 실시형태에서는 C-VLAN 태그(440) 내의 VLAN ID를 기록하는 부분(443)에 해당 가입자를 구분하는 가입자 ID를 삽입하고 상기 C-VLAN 태그(440)를 가입자 식별 태그로서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시형태에서는 상기 C-VLAN 태그(440)의 전체(16비트)에 해당 가입자 구별을 위한 가입자 ID를 삽입하고 상기 C-VLAN 태그(440)를 가입자 식별 태그로서 사용할 수 있다. 이러한 가입자 식별 태그의 형성원리는 상기한 S-VLAN 태그(420)와 같다.
이와 같은 본 발명에 따른 방식의 경우 기존의 VLAN 기능은 C-VLAN 태그를 통해서 지원되고 S-VLAN은 매트로 영역에서만 용도가 정해져 있으므로 가입자 망 영역에서의 사용은 상호간에 기능의 충돌을 일으키지 않는다.
도 5는 본 발명의 제3실시형태에 따른 새로운 이더넷 타입을 이용하여 새로운 이더넷 타입값의 바로 다음에 가입자 식별 태그를 삽입하여 사용하는 방식을 보이는 도면이다. 본 발명의 세 번째 방식에 따르면 도 5에서 보는 바와 같이, 기존의 VLAN 태그를 활용하지 않고 새로운 이더넷 타입 값(New Ethertype)(510)을 정의하고 상기 새로운 이더넷 타입 값(510)의 바로 다음에 가입자 식별 태그(520)를 삽입하고 상기 가입자 식별 태그(520)에 해당 가입자를 구분하는 가입자 ID를 기록한다. 이 방식은 표준과 맞지 않는 이더넷 프레임을 사용하는 단점이 있지만, 가입자 구분을 위해서는 어차피 새로운 가입자 망 장치가 필요하고 각각의 용도에 따라서 필요한 가입자 식별 태그 형식을 사용할 수 있으므로 장점이 있다. 예를 들면, 가입자의 수가 65,536명 이상인 경우에도 가입자 ID를 위한 비트 열을 확장하여 보다 많은 수의 가입자를 수용할 수 있다. 또한 각각의 패킷에 대한 가중치 값도 보다 확장된 값이나 필요한 인자들을 기록하여 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4실시형태에 따른 MPLS 헤더의 MPLQ 라벨을 가입자 식별 태그로 사용하는 방식을 보이는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, MPLS 헤더(620)는 2계층(Layer 2)인 이더넷 헤더(610)와 3계층(Layer 3)인 IP헤더(630) 사이에 위치한다. MPLS 기술은 경로를 따라 미리 할당된 MPLS 라벨(Label)을 이용하여 3계층의 라우팅 과정을 2계층의 스위칭 과정으로 처리함으로써 그 처리 속도를 높이고, 상기 경로에 따라서 자원을 미리 예약하는 용도로 사용된다. 본 발명의 제4실시형태에 따른 방식에서는 MPLS 라벨(621)을 가입자 구별을 위한 태그를 기록하는 부분으로 사용한다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 이더넷 망의 가입자 장치에서 전송된 이더넷 프레임은 거의 MPLS 헤더를 포함하고 있지 않다. 따라서 가입자와 직접 연결된 가입자 망 장치에서 도 6에 도시된 바와 같이 MPLS 라벨(20bit)(621), EXP(3bit)(622), S(1bit)(623), 그리고 TTL(8bit)(624)을 포함하는 MPLS 헤더(620)를 삽입한다. 이와 같이 삽입된 MPLS 헤더(620)에는 MPLS 라벨을 기록하는 부분(621)이 있는데, 본 발명의 일 실시형태에서는 상기 MPLS 라벨을 기록하는 부분(621)에 해당 가입자 구별을 위한 가입자 ID를 기록하고 상기 MPLS 헤더(620)를 가입자 식별 태그로서 사용한다.
상기 MPLS 헤더(620)는 가입자 망에서 기존에 사용되는 용도가 없으므로 본 발명에서와 같이 다른 용도로 사용하더라도 기존의 용도와 충돌하는 일이 없다. 그리고 L2 헤더(610)나 L3 헤더(630)에 직접적으로 포함되어 있지 않으므로 이 부분을 삽입 또는 삭제하기가 용이하다. 또한 MPLS 라벨(621)은 총 20bit로 구성되어 1,048,576명의 가입자를 표현할 수 있어서 확장성(scalability)에서도 충분한 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 종단 사용자들 간의 공평성을 보장하기 위한 패킷 처리방법을 보이는 순서도이다. 도 7은 이더넷 망에서 가입자와 직접 연결된 가입자 장치(에지 노드)와 가입자와 직접 연결되지 않은 장치(중간 노드)에 모두 적용될 수 있다. 왜냐하면, 하나의 가입자 장치가 에지 노드 또는 중간 노드로 사용될 수 있기 때문이다. 도 7을 참조하면, 임의의 이더넷 장치에 패킷이 수신되면(S70), 상기 패킷이 가입자와 직접 연결된 포트로 수신한 패킷인지를 판단한다(S72). 즉, 상기 패킷이 이더넷 망에서 가입자로부터 직접 수신한 패킷인지를 판단하는 것이다. 만약, 상기 단계(S72)에서 가입자로부터 직접 연결된 포트로 수신한 패킷이면 상기 패킷의 일부분에 해당 가입자를 구별하기 위한 가입자 ID를 기록한 가입자 식별 태그를 삽입하고(S74), 상기 가입자 식별 태그 내의 가입자 ID를 읽어서 상기 패킷을 가입자 별로 분류한다(S76). 여기서, 상기 가입자 식별 태그의 삽입과정은 상기에서 설명한 도 3 내지 도 6와 같다. 만약, 상기 단계(S72)에서 가입자로부터 직접 연결되지 않은 포트로 패킷이 수신되면, 이는 가입자와 직접 연결되지 않은 중간노드에서 상기 패킷을 수신한 것으로서 이미 이전 노드에서 가입자 식별 태그가 삽입된 패킷을 수신한 경우이다. 따라서, 중간 노드는 상기 수신된 패킷에 포함된 가입자 식별 태그 내의 가입자 ID를 읽어서 상기 패킷을 가입자 별로 분류한다(S76). 이와 같이 분류된 패킷은 해당 가입자 별로 처리되어(S78), 가입자 별로 공평한 서비스 품질(QoS)을 구현할 수 있다. 여기서 상기 패킷처리 단계(S78)는 상기 각 가입자별로 분류된 상기 패킷에 대하여 각 가가입자별로 대역을 제한하는 대역제한단계를 포함할 수 있다. 왜냐하면 각 가입자별로 공평한 사용대역을 제공하기 위하여 각 가입자에 따라 사용대역을 적절히 조절할 수 있다.
또한, 상기 패킷처리 단계(S78)는 상기 분류된 패킷을 저장하는 큐잉 (queuing)단계를 포함할 수 있다. 나아가, 상기 패킷처리단계(S78)는 상기 분류단계에서 분류된 대로 패킷의 출력 순서를 결정하는 스케줄링 단계를 포함할 수 있다. 이러한 대역제한단계, 큐잉단계 및 스케줄링단계는 가입자별로 공평성을 보장하기 위해 필요하다.
이와 같이 처리된 패킷을 발송하기 전에, 본 발명에서 구현된 본 발명에 따라서 구현된 가입자 식별 태그를 인식하지 못하는 이종의 망 장치나 가입자 장치에게 패킷을 발송하는지 우선 판단한다(S80). 즉, 본 발명에 따라 구현된 망 장치나 가입자 장치에서는 상기한 가입자 식별 태그를 인식하여 가입자를 분류하는데 사용할 수 있지만, 이를 인식하지 못하는 이종의 가입자 망 장치나 가입자에게 패킷이 전달되는 경우 오작동을 유발할 수 있으므로 패킷의 목적지가 이종의 장치인지를 판단하는 것이다. 만약 패킷의 목적지가 이종의 장치이면 가입자 식별 태그를 제거한 후(S82), 상기 패킷을 발송하고(S84), 그렇지 않으면 그대로 발송한다(S84). 이와 같이 본 발명에 따른 망 장치가 이종의 망 장치로 패킷을 전송하는 경우에는 가입자 구분 용도로 사용한 가입자 식별 태그 영역을 제거하고(S82) 패킷을 전송한다.
상기한 바와 같이, 가입자와 직접 연결되지 않는 중간 노드는 이전의 노드(예를 들어, 에지 노드일 수도 있고, 다른 중간 노드일 수도 있다)에서 이미 가입자 식별 태그 부분이 삽입된 이더넷 프레임을 받게 된다. 따라서 이 중간 노드는 가입자 식별 태그의 가입자 ID를 읽어서 패킷을 가입자 별로 분류하고 이를 기준으로 패킷을 처리함으로써 가입자 별로 공평한 서비스 품질을 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 가입자 분류 및 처리 단계(S76,S78)에서는 가입자별 분류에 더하여 트래픽의 중요도에 따른 분류나 트래픽 흐름별로 분류하여 보다 세밀한 서비스 품질(QoS)을 보장할 수 있다. 즉, 가입자 별로 분류한다고 하여 추가적인 분류의 가능성을 배제하는 것은 아니다.
본 발명에 따르면 가입자 망이 임의의 형상으로 확장된 경우에도 가입자들과 직접적으로 연결되지 않은 상위의 노드에서도 가입자별로 트래픽을 분류하여 이를 단위로 하여 트래픽 처리를 수행할 수 있다. 그 결과로 임의의 형상으로 가입자 망이 확장된 경우에도 가입자가 가입자 망에 연결된 위치에 따라서 트래픽의 처리가 차별받지 않으며 가입자간의 공평성을 보장하는 장점이 있다. 또한 상기 제안한 처음 노드에서 패킷의 가중치를 미리 결정하여 S-VLAN에 기록하는 방법에 의하면 적은 계산 및 통신 노력으로 이를 구현할 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 발명에 따른 임의의 형상으로 확장된 가입자 망에서 종단 사용자들 사이에 공평성을 보장하는 방법에 따르면 가입자 망의 확장 및 관리를 용이하게 하면서도 가입자간의 공평성을 적은 부담으로 보장할 수 있는 장점이 있다.
상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 패킷 헤더의 일부분을 사용하여 가입자와 직접적으로 연결되지 않은 중간 노드에서 가입자 별로 패킷을 분류하여 가입자 별로 공평한 집선이 가능하다.
또한, 각 가입자 별로 패킷을 분류하는 특성으로 인하여 가입자 망이 임의의 형상(topology)으로 확장된 경우에도 가입자가 연결된 포트의 위치에 관계없이 종단 사용자들 사이에 대역을 공평하게 분배하여 사용할 수 있다.
또한, 패킷 헤더 내의 일부분을 가입자 식별 태그로 사용하여 가입자와 직접적으로 연결되어 있지 않은 중간 노드에서도 적은 비용으로 가입자를 구분하고 이를 기반으로 가입자 별로 공평한 처리가 가능하고 가입자 별 과금에 맞는 서비스 품질 보장이 가능한 장점이 있다.

Claims (18)

  1. 이더넷 망에서의 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법에 있어서,
    가입자와 직접 접선된 이더넷 망의 에지노드에서 상기 가입자로부터 이더넷 프레임을 수신하고 상기 수신된 이더넷 프레임의 일부분에 상기 가입자 구별을 위한 ID를 삽입하여 가입자 식별 태그를 형성하는 태그형성단계;
    상기 이더넷 망의 중간 노드에서 상기 이더넷 프레임 헤더에 포함된 가입자 식별 태그를 읽어서 해당 이더넷 프레임을 각 가입자별로 분류하는 분류단계; 및
    상기 각 가입자별로 분류된 이더넷 프레임을 상기 각 가입자간 접선의 공평성을 보장하도록 상기 해당 가입자별로 처리하는 처리단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 태그형성단계는,
    IEEE 802.1Q 표준에 따른 이더넷 프레임의 VLAN 태그 내에 VLAN ID를 기록하는 부분에 상기 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 형성하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 태그형성단계는,
    IEEE 802.1Q 표준에 따른 이더넷 프레임의 VLAN 태그에 해당 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 형성하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 태그형성단계는,
    Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임의 S-VLAN 태그 내에 VLAN ID를 기록하는 부분에 상기 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 S-VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 형성하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 태그형성단계는,
    Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임의 S-VLAN 태그에 해당 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 S-VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 형성하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 태그형성단계는,
    Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임의 C-VLAN 태그 내에 VLAN ID를 기록하는 부분에 상기 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 C-VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 형성하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 태그형성단계는,
    Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임의 C-VLAN 태그에 해당 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 C-VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 형성하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 태그형성단계는,
    상기 수신된 이더넷 프레임의 일부분에 새로운 이더넷 타입값을 삽입하고, 상기 이더넷 타입값 다음에 해당 가입자 구별을 위한 ID를 기록한 가입자 식별 태그를 형성하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가입자 식별 태그는,
    처리될 패킷에 대한 가중치를 나타내는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 태그형성단계는,
    상기 수신된 이더넷 프레임에 MPLS 헤더를 삽입하고, 상기 MPLS 헤더의 MPLS 라벨을 기록하는 부분에 해당 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 상기 MPLS 헤더를 가입자 식별 태그로 형성하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 분류단계는,
    상기 가입자 식별 태그의 해당 가입자별 ID 및 가중치별로 패킷을 분류하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가중치별 패킷 분류는 상기 가입자 식별 태그 내에 기록된 가중치를 사용하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 분류단계는,
    상기 가입자 식별 태그의 해당 가입자별 ID 및 흐름별로 패킷을 분류하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서, 상기 처리단계는,
    상기 이더넷 프레임의 목적지가 이종의 이더넷 장치 또는 가입자인지 판단하는 단계; 및
    상기 이더넷 프레임의 목적지가 이종의 이더넷 장치 또는 가입자이면 상기 이더넷 프레임에서 상기 가입자 식별 태그를 삭제하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 처리단계는,
    상기 분류단계에서 각 가입자별로 분류된 패킷에 대하여 사용대역을 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 처리단계는,
    상기 분류단계에게 분류된 대로 패킷을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 처리단계는,
    상기 분류단계에서 분류된 대로 패킷의 출력 순서를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가입자 식별 태그를 이용한 가입자 패킷 처리방법.
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