KR100734846B1 - 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법 - Google Patents

플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법에 관한 것으로, 플로우 별로 필요한 대역폭을 요구하는 차별화 서비스 인터넷망에서 망 자원을 프로비저닝하는 방법에 있어서, 일정 기간 동안의 트래픽 요구를 기반으로 하여 소스 노드와 목적지 노드간 최적 경로를 설정하는 단계, 설정된 최적 경로에 따라 서비스 클래스 별로 대역폭을 할당하는 정적 프로비저닝을 수행하는 단계, 설정된 최적 경로에 정적 프로비저닝에 의해 할당된 대역폭이 모두 소진되지 않았는지 여부를 판단하여 연결 수락을 수행하는 단계 및 연결 수락이 수행되지 않는 경우에, 새롭게 유입되는 플로우의 트래픽 요구를 기반으로 하여 설정된 최적 경로에 추가로 대역폭을 할당하는 동적 프로비저닝을 수행하는 단계;로 구성되어, 플로우 별로 대역폭 요구를 수용하는 효율적인 품질 보장형 서비스를 제공할 수 있다.

Description

플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법{Method of network resource provisioning for bandwidth guarantee per flow}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차별화 서비스 인터넷망 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차별화 서비스 인터넷망에서의 대역폭 자원 프로비저닝 방법에 대한 흐름도이다.
도 3은 도 2에서 선형 프로그램밍 공식(Linear Programming Formulation)을 이용한 정적 프로비저닝 방식에 대한 흐름도이다.
도 4a와 도 4b는 도 2에서 유입되는 플로우의 트래픽 추이를 기반으로 하는 동적 프로비저닝 방식에 대한 흐름도이다.
도 5a와 도 5b는 도 2의 차별화 서비스 인터넷망에서의 대역폭 자원 프로비저닝 방식에 따른 성능 평가 결과도를 나타낸다.
본 발명은 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서비스 품질 보장 기술 중 망 자원의 프로비저닝 및 이를 기반으로 한 연결수락제어에 관련된 기술로서 초기 망 설정 시에는 기존 트래픽 요구 상황을 기반으로 정적 프로비저닝을 수행하고, 서비스가 진행되는 동안에는 유입되는 트래픽 추이를 기반으로 동적 프로비저닝을 수행하여 각 플로우 별 요구 대역폭을 보장함으로써 품질 보장형 서비스를 제공하는 망 자원 프로비저닝 방법에 관한 것이다.
최근 인터넷 망은 엑스디에스엘(xDSL) 및 메트로 이더넷(Metro Ethernet) 등 전송 기술의 발달로 인한 망의 광대역폭화가 계속되고 있다. 또한, 다양한 인터넷 멀티미디어 콘텐츠 개발로 인터넷 방송(Internet Broadcasting), VoIP(Voice over IP), 가상 사설 망(Virtual Private Network)과 같이 서비스 품질 보장을 요구하는 새로운 응용 서비스들이 출현함에 따라, 인터넷 서비스 사용자들은 플로우 별 고품질의 보장형 서비스를 받기 위해 차별화된 서비스를 요구하기에 이르렀으며 이로 인해 인터넷 망에서의 서비스 품질 보장 기술이 주요한 연구 과제로 등장하고 있다.
이에 따라, 인터넷 망에서는 최선형(best effort) 서비스 형태에서 탈피해서 다양한 요구 사항을 가진 서비스 응용들을 지원하기 위해 대역폭의 보장뿐만 아니라 전송 신뢰성, 실시간성 등을 충족시킬 수 있는 서비스 품질 보장 기술들이 제시되어야 한다.
이러한 인터넷 망에서의 서비스 품질 보장 기술로는 연결수락제어(connection admission control), 폭주제어(congestion control), 트래픽 쉐이핑(shaping)/미터링(metering)/마킹(marking) 및 스케쥴링(scheduling) 등이 제시되 고 있으며 이들 중 가장 먼저 요구되는 것은 연결수락제어 기능이다.
연결수락제어의 목적은 사용자가 요구하는 패킷 손실률(loss probability)이나 지연(delay) 요구 사항을 보장해 줄 수 있는 신뢰성 있는 패스를 망에서 제공할 수 있도록 망 자원(Network Resource)을 프로비저닝(provisioning)하는 것이다.
대역폭 브로커(Bandwidth Broker)를 이용하여 망 자원을 프로비저닝하는 방식으로는 정적 프로비저닝 방식과 동적 프로비저닝 방식이 있다. 여기에서, 대역폭 브로커는 사용자로부터 요구된 서비스에 대해서 수용 여부를 결정하고 망 내 자원을 할당하는 기능을 수행한다.
현재, 대역폭 브로커를 이용한 망 자원 관리는 주로 정적 프로비저닝(static provisioning) 방식이 적용되고 있다. 이는 오프라인(off-line)에서 서비스 레벨 계약(service level agreement)에 따라 사전에 정해진 라우팅 패스에 대해 일정 기간(일, 주, 월) 단위로 자원을 할당하고 사용자로부터 새로운 연결 요청이 있을 때 이를 기준으로 수락 여부를 결정하는 방식으로 다양하게 변하는 망의 상태를 반영할 수 없으므로 자원 활용면에서 비 효율성을 갖는다는 문제점이 있다.
이에 비해 동적 프로비저닝(dynamic provisioning) 방식은 대역폭 브로커에서 망 내 모든 노드들로부터 망의 상황을 보고받아 이를 자원 할당에 반영함으로써 망의 상황이나 라우팅의 변화에 따라 동적으로 자원을 관리하고 사용자로부터 새로운 연결의 요청이 있을 때 이를 기준으로 연결수락제어를 수행하는 방식이다. 이는 망의 상태를 동적으로 반영할 수는 있으나 망 내의 모든 노드와 대역폭 브로커가 빈번한 통신을 수행해야 하며 대역폭 브로커는 망의 모든 링크별 자원 관리를 수행 해야 하므로 확장성(scalability)이나 복잡성(complexity) 측면에서 큰 문제점을 갖는다.
또한, 대역폭 브로커를 이용하는 방법은 모든 연결 요청에 대해 연결수락제어를 대역폭 브로커에서 수행해야 하므로 연결 수락의 응답이 즉각적이지 못하며 대역폭 브로커에 집중된다는 문제점도 갖는다.
상기와 같은 대역폭 브로커를 이용하는 정적 프로비저닝 방식은 동적으로 가변되는 인터넷 트래픽이나 라우팅 등의 망 상황에 적응할 수 없고, 망 자원 할당 변경이 일정 기간 단위로 이루어짐으로 망 자원을 효율적으로 사용할 수 없다.
또한, 상기 정적 프로비저닝 방식을 보완하기 위해 연구 중인 동적 프로비저닝 방식은 대역폭 브로커에서 망내 링크 레벨의 대역폭까지 모든 노드로부터 보고받아 관리해야 하며 각 노드와 대역폭 브로커와의 통신이 빈번하여 확장성을 제공하지 못하며 복잡성이 커진다.
본 발명은 종래 망 자원 프로비저닝 방법에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차별화 서비스 인터넷망(Differentiated Service Network)에서 대역폭 망 자원을 프로비저닝하는 방법을 통하여 초기 망 설정 시에는 일정 기간 동안의 트래픽 요구 상황을 기반으로 정적 프로비저닝을 수행하고, 서비스가 진행되는 동안에는 유입되는 트래픽 추이를 기반으로 하여 동적 프로비저닝을 수행하여 각 플로우 별로 요구 대역폭을 보장함으로써 품질 보장형 서비스를 제공한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법은, 플로우 별로 필요한 대역폭을 요구하는 차별화 서비스 인터넷망에서 망 자원을 프로비저닝하는 방법에 있어서, (a) 일정 기간 동안의 트래픽 요구를 기반으로 하여 소스 노드와 목적지 노드간 최적 경로를 설정하는 단계; (b) 상기 설정된 최적 경로에 따라 서비스 클래스 별로 대역폭을 할당하는 정적 프로비저닝을 수행하는 단계; (c) 상기 설정된 최적 경로에 상기 정적 프로비저닝에 의해 할당된 대역폭이 모두 소진되지 않았는지 여부를 판단하여 연결 수락을 수행하는 단계; 및 (d) 상기 (c)단계에서 연결 수락이 수행되지 않는 경우에, 새롭게 유입되는 플로우의 트래픽 추이를 반영하여 상기 설정된 최적 경로에 추가로 대역폭을 할당하는 동적 프로비저닝을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차별화 서비스 인터넷망 구성도이다. 도 1을 참조하면, 차별화 서비스 인터넷망은 대역폭 브로커(101), 소스 노드(102), 목적지 노드(103) 및 코어 노드(104)로 구성된다. 여기에서, 차별화 서비스 인터넷망은 플로우 별로 필요 대역폭을 요구하는 망이다.
소스 노드(102)와 목적지 노드(103)는 각각 차별화 서비스 인터넷망의 입구 엣지(edge)와 출구 엣지에 위치하고, 코어 노드(core node)(104)는 차별화 서비스 인터넷망 내부에 위치한다. 코어 노드(104)는 복수개로 구성되어 지는 것으로, 도 1에서는 일 예로 3개의 코어 노드(104)를 도시하고 있다.
대역폭 브로커(101)는 각각의 소스 노드(102), 목적지 노드(103) 및 코어 노드(104)들 간의 대역폭 자원을 관리한다.
보다 구체적으로, 대역폭 브로커(101)는 최근 트래픽 요구를 반영한 선형 프로그램밍 공식(Linear Programming Formulation)을 이용하여 결정된 차별화 서비스 인터넷망 내 모든 엣지 노드(edge node)간 경로에 대해 초기에 정적 프로비저닝을 수행한다. 그리고, 대역폭 브로커(101)는 정적 프로비저닝을 수행하여 할당된 대역폭을 소스 노드(102)에 전송한다.
또한, 대역폭 브로커(101)는 소스 노드(102)에서 추가 대역폭 할당을 요청하는 경우에 해당 경로 내의 자원 상태에 따라 추가 대역폭을 할당하는 동적 프로비저닝을 수행한다.
소스 노드(102)는 대역폭 브로커(101)로부터 할당받은 대역폭 내에서 각 입력 트래픽에 대한 연결수락제어를 수행한다.
또한, 소스 노드(102)는 할당받은 대역폭을 모두 소모한 경우 현재까지 입력된 플로우의 트래픽 상태를 반영하여 추가 대역폭을 예측하고, 대역폭 브로커(101)에게 추가 대역폭 할당을 요청한다.
대역폭 자원 프로비저닝에 의한 대역폭의 할당 및 회수로 인한 자원 변화는 대역폭 브로커(101)에 의해 차별화 서비스 인터넷망 내 각각의 소스 노드(102), 목적지 노드(103) 및 코어 노드(104)들에게 통보된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차별화 서비스 인터넷망에서의 대역폭 자원 프로비저닝 방법에 대한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 먼저, 대역폭 브로커(101)는 일정 기간 동안의 플로우의 트래픽 요구 정보를 기반으로 하여 각각의 소스 노드(102)와 목적지 노드(103) 간 최적 경로를 설정한다(S200). 단계S200과 관련된 보다 구체적인 설명에 대하여는 아래에서 살펴보기로 한다.
다음으로, 대역폭 브로커(101)는 단계S200에서 설정된 최적 경로에 따라 클래스별 대역폭 할당을 위한 초기 정적 프로비저닝을 수행한다(S210). 정적 프로비저닝은 전체 차별화 서비스 인터넷망의 자원을 프로비저닝하는 초기 프로비저닝으로 일정 기간 동안의 플로우의 트래픽 요구 정보를 기반으로 전체 대역폭 자원의 일정 부분만(예를 들어, 50 퍼센트)을 이용한다. 단계S210의 정적 프로비저닝 수행과 관련되어서는 도 3에서 보다 자세히 살펴보기로 한다.
다음으로, 단계S210에 따른 정적 프로비저닝에 따라 소스 노드에서는 플로우들의 연결수락제어를 수행한다(S220).
다음으로, 정적 프로비저닝에 의한 여유 대역폭이 소진되었는지 여부를 판단한다(S230). 단계S230에서 초기 정적 프로비저닝에 의한 여유 대역폭이 소진되지 않았다고 판단되는 경우에는 단계S230을 반복한다. 한편, 단계S230에서 초기 정적 프로비저닝에 의한 여유 대역폭이 모두 소진되었다고 판단되는 경우에는 단계S240으로 진행하다.
단계S240에서는 현재 유입되고 있는 플로우의 트래픽 추이를 기반으로 동적 프로비저닝을 수행한다. 이와 같은 동적 프로비저닝을 통하여 대역폭의 유동적인 사용을 가능케 한다. 단계S240의 동적 프로비저닝 수행과 관련되어서는 도 4에서 보다 자세히 살펴보기로 한다.
상기 단계S200에서 일정 기간 동안의 플로우의 트래픽 요구 정보를 기반으로 하여 각 노드간 최적 경로를 설정하는 것과 관련되어 보다 구체적인 방법에 대하여 살펴보기로 한다. 선형 프로그래밍 공식(Linear Programming Formulation)을 통한 각 엣지 노드간 경로 집합을 계산하는 것과 관련되어서는 다음 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3 및 수학식 4를 통하여 수행된다.
Figure 112005066949834-pat00001
수학식 1은 다음 수학식 2, 수학식 3 및 수학식 4를 만족하여야 한다.
Figure 112005066949834-pat00002
Figure 112005066949834-pat00003
여기에서,
Figure 112005066949834-pat00004
Figure 112005066949834-pat00005
이와 같은 선형 프로그래밍 공식(Linear Programming Formulation)을 설명하기 위해 다음과 같은 망 정보 및 용어를 정의한다.
관리 망은 고정된 대역폭을 갖는 링크에 의해 연결된 노드들의 집합이다. 최근의 트래픽 요구를 반영하여 최적의 경로를 설정하기 위해 각 노드간의 대역폭량 요구 정보를 이용한다.
Figure 112005066949834-pat00006
는 소스 노드
Figure 112005066949834-pat00007
와 목적지 노드
Figure 112005066949834-pat00008
간의 대역폭 요구량이다.
Figure 112005066949834-pat00009
는 전체 관리 대상 망에서의 최대 링크 이용(utilization)이며,
Figure 112005066949834-pat00010
는
Figure 112005066949834-pat00011
의 용량(capacity)이다.
Figure 112005066949834-pat00012
는
Figure 112005066949834-pat00013
상에서 소스 노드
Figure 112005066949834-pat00014
와 목적지 노드
Figure 112005066949834-pat00015
간 대역폭 요구량 중 몇 퍼센트(%)를 차지하는지 여부를 나타낸다. 즉,
Figure 112005066949834-pat00016
= 0 이면
Figure 112005066949834-pat00017
에는 소스 노드
Figure 112005066949834-pat00018
와 목적지 노드
Figure 112005066949834-pat00019
간 경로를 위해서는 대역폭이 할당되지 않았으므로 이 링크로 지나가지 않는 경로라는 것을 의미한다. 또한,
Figure 112005066949834-pat00020
= 1 이면
Figure 112005066949834-pat00021
에는 소스 노드
Figure 112005066949834-pat00022
와 목적지 노드
Figure 112005066949834-pat00023
간 경로를 위해서는 대역폭 요구량이 100 퍼센트가 할당되므로 이 링크만을 지나가는 경로임을 의미한다. 만약,
Figure 112005066949834-pat00024
= 0.4 이면
Figure 112005066949834-pat00025
에는 소스 노드
Figure 112005066949834-pat00026
와 목적지 노드
Figure 112005066949834-pat00027
간 경로를 위해서 40%의 트래픽만이 전송되며 나머지는 다른 링크를 이용한다는 것을 의미한다.
이와 같은 정의하에, 수학식 2, 수학식 3 및 수학식 4를 만족하며
Figure 112005066949834-pat00028
를 최대화할 수 있는
Figure 112005066949834-pat00029
를 구함으로써 트래픽 요구
Figure 112005066949834-pat00030
를 충족하는 소스 노드
Figure 112005066949834-pat00031
와 목적지 노드
Figure 112005066949834-pat00032
간 최적 경로를 얻을 수 있다.
수학식 2는 소스 노드
Figure 112005066949834-pat00033
와 목적지 노드
Figure 112005066949834-pat00034
를 제외한 모든 노드에서의 입력 트래픽 양과 출력 트래픽 양이 동일해야 함을 나타낸다.
수학식 3은 하나의 링크를 지나는 모든 경로의 대역폭 요구는 전체 링크 용량(capacity)을 초과할 수 없음을 나타낸다.
수학식 4는 각 플로우가 분할되어 다수의 경로를 이용하는 경우를 배제함을 나타낸다. 즉 각 엣지 노드간 경로는 한가지 경로만을 가져야 한다는 것이다.
상기에서 제시한 선형 프로그래밍 공식(Linear Programming Formulation)을 이용하면 노드간의 최적 경로 집합을 계산할 수 있다.
도 3은 도 2에서 선형 프로그램밍 공식(Linear Programming Formulation)을 이용한 정적 프로비저닝 방식에 대한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저, 도 2의 단계S200에서 설정된 경로 집합을 이용하여 초기 프로비저닝을 수행하기 위해 전체 망을 노드(
Figure 112005066949834-pat00035
)와 링크(
Figure 112005066949834-pat00036
)로 구성된 그래 프
Figure 112005066949834-pat00037
로 설정한다(S300).
다음으로, 유입되는 플로우들의 서비스 클래스를 설정한다(S310). 이하, 도 3에서는 서비스 클래스 A, 서비스 클래스 B 및 서비스 클래스 C로 되어있는 것으로 설명한다. 물론 서비스 클래스는 3개로 제한되는 것이 아니라 다양하게 변화가 가능하다.
다음으로, 각 노드에서 서비스 클래스 별로 링크 대역폭을 할당한다(S320). 보다 구체적으로, 노드(
Figure 112005066949834-pat00038
)의 링크(
Figure 112005066949834-pat00039
)에 대한 서비스 클래스 A, B, C 를 위한 대역폭은 각각
Figure 112005066949834-pat00040
가 된다.
다음으로, 상기 도 2의 단계S200에서 설정된 경로
Figure 112005066949834-pat00041
를 설정하고, 노드(
Figure 112005066949834-pat00042
)의 링크(
Figure 112005066949834-pat00043
)를 통과하는 경로의 갯수를 계산한다(S330). 즉,
Figure 112005066949834-pat00044
는 각각 노드(
Figure 112005066949834-pat00045
)의 링크(
Figure 112005066949834-pat00046
)를 지나는 서비스 클래스 A, B, C 를 지나는 서비스 클래스 별 경로 갯수를 나타낸다.
다음으로, 경로
Figure 112005066949834-pat00047
상의 각 노드에서 서비스 클래스 별로 할당 가능한 대역폭을 결정한다(S340). 여기에서, 각 서비스 클래스에 대한 초기 대역폭은 서비스 클래스 별로 기 할당된 대역폭
Figure 112005066949834-pat00048
을 각각의 서비스 클래스 별 경로 수
Figure 112005066949834-pat00049
로 나눈 값이 된다. 즉, 노드(
Figure 112005066949834-pat00050
)에서 경로
Figure 112005066949834-pat00051
의 서비스 클래스 A에 할당 가능한 대역폭(
Figure 112005066949834-pat00052
)은
Figure 112005066949834-pat00053
이 되고, 노드(
Figure 112005066949834-pat00054
)에서 경로
Figure 112005066949834-pat00055
의 서비스 클래스 B에 할당 가능한 대역폭(
Figure 112005066949834-pat00056
)은
Figure 112005066949834-pat00057
이 되며, 노드(
Figure 112005066949834-pat00058
)에서 경로
Figure 112005066949834-pat00059
의 서비스 클래스 C에 할당 가능한 대역폭(
Figure 112005066949834-pat00060
)은
Figure 112005066949834-pat00061
가 된다.
다음으로, 각 경로를 위한 서비스 클래스 별 초기 대역폭을 결정하기 위해 경로
Figure 112005066949834-pat00062
가 지나는 각 노드에서 경로의 서비스 클래스 별로 할당 가능한 대역폭 중에서 가장 작은 값을 선택한다(S350). 즉, 서비스 클래스 A에 대한 각 노드에서 할당 가능한 대역폭 중에서
Figure 112005066949834-pat00063
을 선택하고, 서비스 클래 스 B에 대한 각 노드에서 할당 가능한 대역폭 중에서
Figure 112005066949834-pat00064
을 선택하며, 서비스 클래스 C에 대한 각 노드에서 할당 가능한 대역폭 중에서
Figure 112005066949834-pat00065
를 선택한다. 단계S350은 각 경로의 클래스 별로 서비스가 소스 노드
Figure 112005066949834-pat00066
부터 목적지 노드
Figure 112005066949834-pat00067
까지 유지되기 위해서는 병목되는 구간의 대역폭량을 전체 경로상의 대역폭으로 할당해야 하기 때문이다.
다음으로, 최종 각 경로를 위한 클래스 별 초기 대역폭은 서비스 중 망 상황을 고려한 동적 프로비저닝을 위해 단계S350에서 계산된 대역폭의 일정부분(예를 들어, 50 퍼센트)을 할당한다(S360). 일정부분을 50 퍼센트로 하는 경우를 예를 들면, 경로
Figure 112005066949834-pat00068
의 서비스 클래스 A를 위한 초기 대역폭(
Figure 112005066949834-pat00069
)은
Figure 112005066949834-pat00070
가 되고, 경로
Figure 112005066949834-pat00071
의 서비스 클래스 B를 위한 초기 대역폭(
Figure 112005066949834-pat00072
)은
Figure 112005066949834-pat00073
가 되고, 경로
Figure 112005066949834-pat00074
의 서비스 클래스 C를 위한 초기 대역폭(
Figure 112005066949834-pat00075
)은
Figure 112005066949834-pat00076
가 된다.
도 4a와 도 4b는 도 2에서 유입되는 플로우의 트래픽 추이를 기반으로 하는 동적 프로비저닝 방식에 대한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저, 소스 노드
Figure 112005066949834-pat00077
에 대역폭량
Figure 112005066949834-pat00078
를 요구하는 새로운 플로우의 설정 요청이 입력된다(S400).
다음으로, 목적지 노드
Figure 112005066949834-pat00079
및 서비스 클래스를 이용해서 경로를 선택한다(S410). 이하에서는, 선택된 경로를
Figure 112005066949834-pat00080
로 지칭하기로 한다.
다음으로, 선택된 경로
Figure 112005066949834-pat00081
에 할당되어 현재 사용 가능한 여유 대역폭과 새로운 플로우의 대역폭 요구량
Figure 112005066949834-pat00082
를 비교하여, 선택된 경로
Figure 112005066949834-pat00083
의 여유 대역폭이 새로운 플로우를 수용할 만큼 충분한지 여부를 판단한다(S420).
단계S420에서의 판단결과 선택된 경로
Figure 112005066949834-pat00084
의 여유 대역폭이 새로운 플로우를 수용할 만큼 충분하다고 판단되는 경우에는 선택된 경로
Figure 112005066949834-pat00085
의 여유 대역폭을 수학식 5와 같이 변경하고(S422), 플로우 연결 요청을 수락한다(S424).
Figure 112005066949834-pat00086
Figure 112005066949834-pat00087
Figure 112005066949834-pat00088
의 여유 대역폭 = 의 여유 대역폭 - 새로운 플로우의 대역폭 요구량()
한편, 단계S420에서의 판단결과 선택된 경로
Figure 112005066949834-pat00089
의 여유 대역폭이 새로운 플로우를 수용할 만큼 충분하다고 판단되지 않는 경우에는 단계S430으로 진행한다.
단계S430에서는 선택된 경로
Figure 112005066949834-pat00090
를 위해 추가로 대역폭 브로커(101)에게 요청할 대역폭 요구량
Figure 112005066949834-pat00091
을 다음 수학식 6과 같이 예측하여 계산한다.
Figure 112005066949834-pat00092
(여기에서,
Figure 112005066949834-pat00093
)
수학식 6에서 각 변수의 의미는 다음과 같다.
Figure 112005066949834-pat00094
는
Figure 112005066949834-pat00095
번째 추가 대역폭 할당을 요청한 시간,
Figure 112005066949834-pat00096
는 현재 사용중인 대역폭,
Figure 112005066949834-pat00097
는
Figure 112005066949834-pat00098
번째에 추가 할당되어 사용된 대역폭,
Figure 112005066949834-pat00099
는 대역폭 브로커(101)에게 추가 대역폭 할당을 요청한 시간 간격의 평균이다.
초기 할당된 대역폭이 새로운 플로우를 수용할 수 없는 경로
Figure 112005066949834-pat00100
에 대해 추가로 대역폭을 요청할 때 많은 대역폭을 할당받으면 대역폭 브로커(101)와의 통신을 줄이면서 연결수락제어가 가능하나 다른 경로에서 대역폭을 할당받지 못해 연결수락 거절률(blocking probability)이 증가한다.
한편 새로운 플로우 하나 만을 수용할 정도의 최소한의 대역폭만을 할당받으면 빈번한 대역폭 브로커(101)와의 통신으로 인해 복잡도가 증가한다.
따라서, 현재까지 입력된 플로우의 상태를 반영하여 수학식 6과 같이 적정한 대역폭을 예측함으로써 연결수락 거절률을 최소화하면서도 대역폭 브로커와의 통신을 최소화할 수 있게 된다.
다음으로, 소스 노드는 예측된 대역폭 요구량(
Figure 112005066949834-pat00101
) 또는 현재 대기 중인 플로우가 요청한 대역폭 요구량(
Figure 112005066949834-pat00102
) 중 어느 하나를 할당해 줄 것을 대역폭 브로커(101)에게 요청한다(S440). 이때, 예측된 대역폭 요구량(
Figure 112005066949834-pat00103
) 또는 대기 중인 플로우가 요청한 대역폭 요구량(
Figure 112005066949834-pat00104
) 중 어느 하나를 요청하는 이유는 예측된 대역폭 요구량(
Figure 112005066949834-pat00105
)이 대역폭 부족으로 할당할 수 없을 때 적어도 현재 대기 중인 플로우 만이라도 연결수락을 허용하도록 하기 위한 것이다.
다음으로, 단계S440을 통하여 요청을 받은 대역폭 브로커(101)는 해당 경로
Figure 112005066949834-pat00106
가 지나는 모든 링크에서 여유 대역폭 중에서 최소값(
Figure 112005066949834-pat00107
)을 탐색한다 (S450).
다음으로, 단계S450에서 검출된 최소값(
Figure 112005066949834-pat00108
)이 예측된 대역폭 요구량(
Figure 112005066949834-pat00109
) 보다 큰 지 여부를 판단한다(S460). 단계S460에서의 판단결과, 검출된 최소값이(
Figure 112005066949834-pat00110
)이 예측된 대역폭 요구량(
Figure 112005066949834-pat00111
) 보다 크다고 판단되면 단계S462로 진행하여 경로
Figure 112005066949834-pat00112
에 예측된 대역폭 요구량(
Figure 112005066949834-pat00113
)을 할당하고, 이를 경로
Figure 112005066949834-pat00114
상의 모든 노드들에게 알려 프로비저닝한다(S462). 그리고, 소스 노드에서는 경로
Figure 112005066949834-pat00115
의 여우 대역폭을 수학식 7과 같이 변경하고(S464), 연결 요청을 수락한다(S466).
Figure 112005066949834-pat00116
Figure 112005066949834-pat00117
Figure 112005066949834-pat00118
Figure 112005066949834-pat00119
의 여유 대역폭 = (의 여유 대역폭 + ) - 새로운 플로우의 대역폭 요구량()
한편, 단계S460에서의 판단결과, 검출된 최소값(
Figure 112005066949834-pat00120
)이 예측된 대역폭 요구량(
Figure 112005066949834-pat00121
) 보다 크지 않다고 판단되면 단계S470으로 진행한다.
단계S470에서는 검출된 최소값(
Figure 112005066949834-pat00122
)이 새로운 플로우의 대역폭 요구량(
Figure 112005066949834-pat00123
) 보다 큰 지 여부를 판단한다. 단계S470에서의 판단결과, 검출된 최소값 (
Figure 112005066949834-pat00124
)이 새로운 플로우의 대역폭 요구량(
Figure 112005066949834-pat00125
) 보다 크다고 판단되면 단계S472로 진행하여 경로
Figure 112005066949834-pat00126
에 새로운 플로우의 대역폭 요구량(
Figure 112005066949834-pat00127
)를 할당하고, 이를 경로
Figure 112005066949834-pat00128
상의 모든 노드에게 알려 프로비저닝한다. 그리고, 소스 노드에서는 경로
Figure 112005066949834-pat00129
의 여유 대역폭을 수학식 8과 같이 갱신하고(S474), 연결 요청을 수락한다(S476).
Figure 112005066949834-pat00130
Figure 112005066949834-pat00131
Figure 112005066949834-pat00132
Figure 112005066949834-pat00133
의 여유 대역폭 = (의 여유 대역폭 + ) - 새로운 플로우의 대역폭 요구량()
한편, 단계S470에서의 판단결과, 검출된 최소값(
Figure 112005066949834-pat00134
)이 새로운 플로우의 대역폭 요구량(
Figure 112005066949834-pat00135
) 보다 크지 않다고 판단되면 단계S480으로 진행하여 추가 대역폭 할당은 실패 처리하고, 플로우 연결 요청을 거절한다.
도 5a와 도 5b는 도 2의 차별화 서비스 인터넷망에서의 대역폭 자원 프로비저닝 방식에 따른 성능 평가 결과도를 나타낸다. 도 5a와 도 5b를 참조하면, 본 발명의 성능을 평가하기 위하여 6개의 엣지 노드와 2개의 코어 노드를 갖는 시뮬레이션 모델에서 대역폭 사용의 효율성과 호 거절률을 일반적으로 많이 사용하는 정적 프로비저닝 방식과 비교한 것이다. 유입되는 트래픽의 성향에 따라 정도의 차이는 존재하지만 전반적인 현상은 유사한 결과를 나타내었다.
도 5a에서와 같이 대역폭 자원의 효율성 면에서는 종래의 정적 프로비저닝 방식(501)에 비해 본 발명에 따른 프로비저닝 방식(502)이 대역폭 자원을 안정적으로 충분히 사용함을 알 수 있다.
또한, 도 5b의 호 거절률 측면에서는 본 발명에 따른 프로비저닝 방식(504)이 종래의 정적 프로비저닝 방식(503)에 비해 낮은 수치를 보이며 이는 주어진 대역폭 자원 내에서 더 많은 플로우를 수용함으로써 더 나은 성능을 얻을 수 있는 방식임을 나타낸다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD_ROM, 자기테이프, 플로피디스크 및 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 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.
상기한 바와 같이 본 발명은 초기 정적 프로비저닝 방식에 의한 엣지 노드간 경로 설정 및 경로의 서비스 클래스 별 대역폭 할당은 최근의 트래픽 요구 특성을 반영한 최적의 대역폭 할당을 가능하게 하며, 정적 프로비저닝된 대역폭 내에서 소스 노드에서의 플로우 별 연결수락제어는 대역폭 브로커와 각 노드간 통신을 최소화함으로써 복잡성을 감소시키고, 각 경로에 기 할당된 대역폭이 소진되면 현재 유입되는 트래픽의 추이를 고려하여 동적으로 대역폭 자원을 프로비저닝함으로써 효율적인 대역폭을 가지는 망 자원 사용이 가능하다.
그리고, 본 발명은 대역폭 브로커에서는 각 경로 별 대역폭 정보만으로 자원 프로비저닝을 수행함으로 대역폭 관리가 간단해 지며 초기 정적 프로비저닝에 의해 할당된 경로 별 대역폭 내에서 소스 노드에서는 대역폭 브로커와의 통신 없이 연결수락제어를 수행함으로써 각 노드와 대역폭 브로커와의 통신 횟수를 최소화할 수 있으며, 초기 할당 대역폭이 소진된 경우 경로별 입력 플로우의 대역폭 사용 상태를 반영하여 추가 요구 대역폭을 예측하고 이를 기반으로 동적 프로비저닝을 수행함으로 유입되는 플로우의 상태에 적응적인 대역폭 관리가 가능하다.
또한, 자원 사용의 효율성을 최대화시키면서 확장성을 높이고 복잡성을 감소시킴으로써 차별화 서비스 인터넷망에서의 품질 보장형 서비스 및 실시간 서비스 등의 고부가가치 서비스를 효율적으로 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 플로우 별로 필요한 대역폭을 요구하는 차별화 서비스 인터넷망에서 망 자원을 프로비저닝하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 소스 노드와 상기 목적지 노드를 제외한 모든 노드에서의 입력 트래픽 양과 출력 트래픽 양이 동일한 제 1 조건을 만족하는 단계;
    (b) 하나의 링크를 지나는 모든 경로의 대역폭 요구는 전체 링크 용량을 초과할 수 없는 제 2 조건을 만족하는 단계;
    (c) 각각의 플로우가 분할되어 다수의 경로를 이용하는 경우를 배제하는 제 3 조건을 만족하는 단계;
    (d) 상기 제 1 조건, 제 2 조건 및 제 3 조건을 만족하고, 상기 차별화 서비스 인터넷망 전체에서의 링크 이용이 최대가 될 수 있는 값을 구하여 상기 일정 기간 동안의 트래픽 요구를 만족하는 최적 경로를 구하는 단계;
    (e) 상기 설정된 최적 경로에 따라 서비스 클래스 별로 대역폭을 할당하는 정적 프로비저닝을 수행하는 단계;
    (f) 상기 설정된 최적 경로에 상기 정적 프로비저닝에 의해 할당된 대역폭이 모두 소진되지 않았는지 여부를 판단하여 연결 수락을 수행하는 단계; 및
    (g) 상기 (f)단계에서 연결 수락이 수행되지 않는 경우에, 새롭게 유입되는 플로우의 트래픽 요구를 기반으로 하여 상기 설정된 최적 경로에 추가로 대역폭을 할당하는 동적 프로비저닝을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 조건에 해당하는 식은
    Figure 112005066949834-pat00136
    이고
    상기 제 2 조건에 해당하는 식은
    Figure 112005066949834-pat00137
    이며,
    상기 제 3 조건에 해당하는 식은
    Figure 112005066949834-pat00138
    인 것을 특징으로 하는 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법.
    (여기에서,
    Figure 112005066949834-pat00139
    는 임의의 노드,
    Figure 112005066949834-pat00140
    는 링크,
    Figure 112005066949834-pat00141
    는 소스 노드,
    Figure 112005066949834-pat00142
    는 목적지 노드,
    제 1 조건에 해당하는 식에서
    Figure 112005066949834-pat00143
    이고,
    Figure 112005066949834-pat00144
    는 소스 노드
    Figure 112005066949834-pat00145
    와 목적지 노드
    Figure 112005066949834-pat00146
    간의 대역폭 요구량,
    Figure 112005066949834-pat00147
    는 차별화 서비스 인터넷망 전체에서의 최대 링크 이용(utilization)이며,
    Figure 112005066949834-pat00148
    는
    Figure 112005066949834-pat00149
    의 용량(capacity) 및
    Figure 112005066949834-pat00150
    는
    Figure 112005066949834-pat00151
    상에서 소스 노드
    Figure 112005066949834-pat00152
    와 목적지 노드
    Figure 112005066949834-pat00153
    간 대역폭 요구량 중 몇 퍼센트(%)를 차지하는지에 관한 값임.)
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 (e)단계는
    (e1) 상기 최적 경로가 지나는 각 노드에서 경로의 서비스 클래스 별로 할당 가능한 대역폭을 계산하는 단계;
    (e2) 상기 대역폭 중에서 최소값을 선택하는 단계; 및
    (e3) 상기 최적 경로를 위한 서비스 클래스별 초기 대역폭 할당량은 상기 최소값 중에서 소정 범위만큼 할당하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 소정 범위는 상기 최소값의 50%인 것을 특징으로 하는 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 (f)단계는
    (f1) 상기 소스 노드는 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00154
    를 요구하는 새로운 플로우를 입력받는 단계;
    (f2) 상기 목적지 노드 및 서비스 클래스를 이용해서 경로를 선택하는 단계;
    (f3) 상기 선택된 경로에 할당되어 사용 가능한 여유 대역폭과 새로운 플로우의 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00155
    를 비교하여, 상기 선택된 경로의 사용 가능한 여유 대역폭이 새로운 플로우의 연결을 수락할 수 있는지 여부를 판단하는 단계; 및
    (f4) 상기 (f3)단계에서 새로운 플로우의 연결을 수락할 수 있다고 판단되는 경우에, 상기 선택된 경로의 여유 대역폭을 종전의 여유 대역폭에서 새로운 플로우의 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00156
    를 차감한 값으로 갱신하고 연결 수락을 수행하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 (g)단계는
    (g1) 상기 (f3)단계에서 새로운 플로우의 연결을 수락할 수 없다고 판단되는 경우에, 상기 선택된 경로를 위해 새롭게 요청하고자 하는 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00157
    를 예측하고, 예측된 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00158
    를 대역폭 브로커에게 요청하는 단계;
    (g2) 상기 대역폭 브로커는 상기 선택된 경로가 지나는 모든 링크에서 여유 대역폭 중에서 최소값을 검출하고, 상기 검출된 최소값과 상기 예측된 요구량
    Figure 112007007021146-pat00159
    를 비교하여 상기 검출된 최소값이 상기 예측된 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00160
    보다 큰 지 여부와 상기 새로운 플로우의 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00161
    보다 큰 지 여부를 판단하는 단계;
    (g3) 상기 (g2)단계에서 상기 검출된 최소값이 상기 예측된 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00162
    보다 크다고 판단되는 경우에, 상기 대역폭 브로커는 상기 선택된 경로에 상기 예측된 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00163
    를 할당하는 단계; 및
    (g4) 상기 소스 노드는 종전의 여유 대역폭에서 상기 예측된 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00164
    를 합하고, 상기 합한 값에 새로운 플로우의 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00165
    를 차감한 값으로 상기 선택된 경로의 여유 대역폭을 갱신하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    (g3') 상기 (g2)단계에서 상기 검출된 최소값이 상기 예측된 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00166
    보다 작고 상기 새로운 플로우의 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00167
    보다 크다고 판단되는 경우에, 상기 대역폭 브로커는 상기 선택된 경로에 새로운 플로우의 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00168
    를 할당하는 단계; 및
    (g4') 상기 소스 노드는 종전의 여유 대역폭에서 상기 새로운 플로우의 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00169
    를 합하고, 상기 합한 값에 상기 새로운 플로우의 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00170
    를 차감한 값으로 상기 선택된 경로의 여유 대역폭을 갱신하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    (g3") 상기 (g2)단계에서 상기 검출된 최소값이 상기 새로운 플로우의 대역폭 요구량
    Figure 112007007021146-pat00171
    보다 작다고 판단되는 경우에, 상기 대역폭 브로커는 상기 새로운 플로우의 연결 요청을 거절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 예측된 대역폭 요구량
    Figure 112005066949834-pat00172
    이 상기 새로운 플로우의 대역폭 요구량
    Figure 112005066949834-pat00173
    보다 큰 값인 것을 특징으로 하는 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 예측된 대역폭 요구량
    Figure 112005066949834-pat00174
    는 연결수락 거절률을 최소화하면서도 대역폭 브로커와의 통신을 최소화하는 값인 것을 특징으로 하는 플로우 별로 대역폭 보장을 위한 망 자원 프로비저닝 방법.
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