KR101998625B1 - Load balancing method of session cluster - Google Patents
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Abstract
Description
본 기술은 세션 클러스터 부하 분산 방법에 관한 것이다. The present technique relates to a session cluster load balancing method.
특히 가상화 플랫폼에서 동적으로 생성 또는 삭제되는 VNF(Virtual Network Function)를 이용하여 세션 관리 및 부하 분산이 가능한 세션 클러스터 부하 분산 방법에 관한 것이다.And more particularly, to a session cluster load balancing method capable of session management and load balancing using a VNF (Virtual Network Function) dynamically created or deleted in a virtualization platform.
현재는 하드웨어 기반의 통신 시스템을 이용한다. 추후 5G 상용화와 함께 수요가 급격하게 증가할 것으로 예상되고 있다. 현재의 통신 시스템은 고가의 하드웨어 기반의 세션 스위치 및 보드를 이용하고 있는데, 활용되는 방식을 살펴보면 굉장히 비효율적이라는 지적이 있다.Currently, hardware-based communication systems are used. Demand is expected to increase sharply with the commercialization of 5G in the future. Current communication systems use expensive hardware-based session switches and boards, and it is pointed out that the way they are used is very inefficient.
도 1은 종래의 통신 시스템을 간략화 하여 도시한 것이다.1 is a simplified illustration of a conventional communication system.
현재 통신 시스템은 단말에서 신호가 기지국을 통하여 물리적인 하드웨어인 시스템(MME(Mobility Management Entity))으로 패킷을 전송한다. 기지국은 단말기에서 전송되는 패킷의 정보를 분석하여 미리 할당된 시스템으로 패킷을 전송한다. 현재 하드웨어 기반의 통신 시스템은 가입자를 미리 예상하고, 해당 가입자에 대응되는 하드웨어를 구입하여 설치하고, 하드웨어를 기준으로 가입자를 기준으로 미리 분배하는 방식으로 활용된다. Currently, a communication system transmits a packet to a system (MME (Mobility Management Entity)) in which a signal is physically hardware through a base station. The base station analyzes the information of the packet transmitted from the terminal and transmits the packet to the pre-allocated system. Currently, the hardware-based communication system estimates subscribers in advance, purchases and installs hardware corresponding to the subscribers, and pre-distributes the subscribers based on the hardware.
예를 들어 1대의 시스템이 100만 명의 이용자를 커버할 수 있다고 가정하겠 면 1000만 명의 이용자가 예상되어 10대의 시스템을 사업자가 구입한 경우 실제로 이용자가 500만 명이라면 각 시스템에 20만 명씩 배정하여 이용되고 있는 실정이다.For example, if one system can cover 1 million users, 10 million users are expected. If 10 operators are purchased by the operator, if there are actually 5 million users, 200,000 are assigned to each system. It is a fact that it is used.
이 경우 금전적, 자원의 활용이라는 측면에서 매우 비효율적이다. 통신 시스템에 이용되는 하드웨어는 매우 고가인데, 500만 명의 이용자를 커버하려면 5대의 시스템만 구입하였으면 되므로 5대의 시스템을 구입한 것만큼 손해가 발생된다.In this case, it is very inefficient in terms of monetary and resource utilization. The hardware used in the communication system is very expensive. To cover 5 million users, only 5 systems are required, so the damage is as much as the purchase of 5 systems.
또한, 시스템의 입장에서 보면 100만 명의 이용자를 커버할 수 있지만 20만 명의 이용자만이 이용하고 있으므로, 나머지 80만 명의 이용자가 이용할 수 있는 자원만큼 낭비되고 있는 실정이다.From the standpoint of the system, one million users can be covered, but only 200,000 users are using it, so it is wasting as much as the resources available to the remaining 800,000 users.
그렇다고 처음부터 이용자의 수에 따라서 시스템을 늘려 나가는 방식을 택한다면 이 또한 새로운 문제를 가지게 된다. 예를 들어 이용자가 500만 명으로 예상되어 5대의 시스템을 구입하고, 그 후 이용자가 증가되어 5대의 시스템을 추가로 설치하는 경우 이용자의 패킷을 수신하여 기존에 할당된 시스템으로 전송하는 기지국에 기설정된 매칭 경로를 하나하나 변경하여야 한다.(이를 국데이터 작업이라고 한다.) However, if you choose to increase the system according to the number of users from the beginning, this also has a new problem. For example, if five users are purchased with five million users, and then the number of users is increased to install five additional systems, the base station receives the user's packets and transmits them to the previously allocated system You need to change the set matching paths one by one (this is called station data operation).
기지국은 전국에 수많은 개수가 설치되어 있어서 국데이터 작업을 하는 경우 이 수많은 개수의 기지국의 데이터를 수정하여야 하므로, 시간의 낭비가 발생되며 작업 도중 서비스가 잠시 중단되는 경우도 발생된다.Since a large number of base stations are installed in the whole country, data of a large number of base stations must be corrected in the case of station data work, so time is wasted and service may be temporarily stopped during the work.
따라서 현재의 통신 시스템을 개량하는 시스템에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.Therefore, there is a growing demand for a system for improving the current communication system.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 경직된 종래의 통신시스템을 개량하여, 동적인 통신시스템을 통하여 통신사업자의 CAPEX 및 OPEX를 감소시킬 수 있는 세션 클러스터 부하 분산 방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a session cluster load balancing method capable of reducing CAPEX and OPEX of a communication carrier through a dynamic communication system by improving a rigid conventional communication system.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical object of the present invention is not limited to the above-mentioned technical objects and other technical objects which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.
세션 클러스터 부하 분산 방법은 가상화를 이용하여 동적으로 패킷을 처리하는 MME(Mobility Management Entity)를 확장 및 삭제하여 세션의 부하를 방지한다.The session cluster load balancing method uses virtualization to expand and delete MME (Mobility Management Entity) that processes packets dynamically to prevent session load.
본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법은 패킷을 처리하는 MME(Mobility Management Entity)를 기설정된 정책에 따라 생성하는 MME(Mobility Management Entity) 생성단계; 기생성된 MME(Mobility Management Entity)와 새로 생성된 MME(Mobility Management Entity)에 서로 다른 아이디를 부여하는 식별코드부여단계; 및 상기 MME(Mobility Management Entity)로 패킷이 전송되기 전 패킷분석스위치가 상기 패킷을 분석하고 서로 다른 아이디를 부여 받은 MME(Mobility Management Entity) 중 적어도 어느 하나의 MME(Mobility Management Entity)로 분석된 상기 패킷을 전송하는 패킷전송단계;를 포함한다.A session cluster load balancing method according to the present invention includes: a Mobility Management Entity (MME) generation step of generating a Mobility Management Entity (MME) for processing a packet according to a predetermined policy; An identification code providing step of assigning different IDs to the created MME (Mobility Management Entity) and newly created MME (Mobility Management Entity); And an MME (Mobility Management Entity), which is analyzed by a packet analysis switch before the packet is transmitted to the MME (Mobility Management Entity), and an MME (Mobility Management Entity) And a packet transmission step of transmitting the packet.
여기서, 생성단계에서 상기 패킷을 처리하는 MME(Mobility Management Entity)는 기설정된 정책에 따라서 스케일 인, 스케일 아웃되는 것을 특징으로 한다.Here, the MME (Mobility Management Entity) that processes the packet in the generation step is scaled out according to a predetermined policy.
여기서, 패킷분석스위치는 패킷을 분석하는 패킷분석부와 상기 분석된 패킷을 복수의 MME(Mobility Management Entity) 중 어느 하나의 MME(Mobility Management Entity)로 전송하는 세션 클러스터 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the packet analysis switch is characterized by including a packet analysis unit for analyzing a packet and a session cluster management unit for transmitting the analyzed packet to one of a plurality of MMEs (Mobility Management Entities) .
여기서, 패킷분석부는, 패킷의 프로토콜을 분석하는 프로토콜분석부와 상기 프로토콜분석부가 분석한 패킷을 수신하여 정보의 흐름을 분석하는 Flow분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the packet analyzing unit includes a protocol analyzing unit for analyzing a protocol of a packet, and a flow analyzing unit for analyzing a flow of information by receiving the packet analyzed by the protocol analyzing unit.
여기서, 생성단계에서는 MME(Mobility Management Entity)관리부가 생성된 MME(Mobility Management Entity)의 정보를 상기 패킷분석스위치로 전달하는 것을 특징으로 한다.Here, in the generating step, the MME (Mobility Management Entity) management unit transfers information of the generated MME (Mobility Management Entity) to the packet analysis switch.
여기서, 패킷분석스위치는 상기 MME(Mobility Management Entity)관리부로부터 정보를 수신하여 부하를 연산하고, 연산된 부하에 따라서 기설정된 정책을 수정하는 로드관리부를 포함한다.Here, the packet analysis switch includes a load management unit that receives information from the MME (Mobility Management Entity) management unit, calculates a load, and modifies a preset policy according to the calculated load.
본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법은 가상화 플랫폼을 통하여 필요에 따라 MME(Mobility Management Entity)를 생성/삭제할 수 있어서 동적으로 세션을 관리할 수 있다.The session cluster load balancing method according to the present invention can create / delete an MME (Mobility Management Entity) as needed through a virtualization platform, thereby dynamically managing sessions.
또한, 본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법은 실시간 분배 정책을 통하여 지능적인 세션 관리 부하 분산이 가능하다.Also, the session cluster load balancing method of the present invention enables intelligent session management load balancing through a real time distribution policy.
또한, 본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법은 가상화 플랫폼을 기반으로 하여 스케일 변경 시 서비스 중지 없이 새로운 요구에 대한 반영이 가능하다. 즉, 새로운 프로토콜에 대한 확장성을 제공할 수 있다.In addition, the session cluster load balancing method of the present invention is based on a virtualization platform, and it is possible to reflect new demands without stopping the service when the scale is changed. That is, it can provide scalability for a new protocol.
도 1은 종래의 통신 시스템을 간략화 하여 도시한 것이다.
도 2는 본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법을 수행할 수 있는 가상화 플랫폼을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법을 수행하는 가상화 플랫폼에 패킷의 이동을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법에 의하여 세션의 이주를 도시한 것이다.1 is a simplified illustration of a conventional communication system.
Figure 2 illustrates a virtualization platform capable of performing the session cluster load balancing method of the present invention.
Figure 3 illustrates packet movement to a virtualization platform that implements the session cluster load balancing method of the present invention.
FIG. 4 illustrates the migration of a session according to the session cluster load balancing method of the present invention.
이하, 본 발명의 일실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. However, this is not intended to limit the scope of the invention.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.In addition, the size and shape of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms specifically defined in consideration of the constitution and operation of the present invention are only for explaining the embodiments of the present invention, and do not limit the scope of the present invention.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. It should be noted that the terms such as " part, "" module, " .
도 2는 본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법을 수행할 수 있는 가상화 플랫폼을 도시한 것이다.Figure 2 illustrates a virtualization platform capable of performing the session cluster load balancing method of the present invention.
여기서 개시되어 있는 것은 NFV (Network Function Virtualization, 네트워크 기능 가상화)(100)를 이용하는 물리적 네트워크 장치의 적어도 일부분을 가상화하는 적어도 하나의 방법 또는 시스템이다. Disclosed herein is at least one method or system for virtualizing at least a portion of a physical network device utilizing Network Function Virtualization (NFV)
NFV 가상화는 물리적 네트워크 장치를 복수의 NF (Network Function, 네트워크 기능)로 나누어 이 물리적 네트워크 장치를 가상화 할 수 있다. 각각의 NF는 물리적 네트워크 장치에 의해 일반적으로 구현되는 네트워크 기능을 수행하도록 구성되어 있다. NFV virtualization can virtualize this physical network device by dividing the physical network device into multiple NFs (Network Functions). Each NF is configured to perform a network function that is typically implemented by a physical network device.
가상 컨테이너는 물리적 네트워크 장치와 연관된 네트워크 스케일러빌리티(network scalability), 확장(expansion) 및 이주(migration)를 다루기 위해 하나 이상의 NF를 호스트할 수 있다. A virtual container may host one or more NFs to handle network scalability, expansion, and migration associated with physical network devices.
NFV(100)는, 물리적 네트워크 장치에 의해 수행되는 네트워크 기능을 구현하기 위해, 절대적 분해 방식, 네트워크 기능 분해 방식, 및/또는 서비스 분리 방법 중 임의의 하나를 이용하여 NF를 그룹화할 수 있다. The NFV 100 may group the NFs using any one of an absolute decomposition method, a network function decomposition method, and / or a service separation method to implement the network function performed by the physical network device.
물리적 네트워크 장치를 하나 이상의 NF에 가상화 함으로써, NF가 가상 컨테이너 및/또는 하드웨어 자원을 분배하고 정렬하여 자원 활용을 최대화할 수 있다.By virtualizing physical network devices into one or more NFs, the NF can distribute and align virtual containers and / or hardware resources to maximize resource utilization.
본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법은 가상화 플랫폼을 이용하여 동적으로 패킷을 처리하는 VNF, 즉, MME(Mobility Management Entity)(110)의 동작인 생성 또는 삭제를 통하여 구현된다.The session cluster load balancing method of the present invention is implemented through the creation or deletion of a VNF, that is, an operation of a Mobility Management Entity (MME) 110, which dynamically processes a packet using a virtualization platform.
본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법의 각 단계는 NFV MANO(400), OVS-DPDK기반 세션 클러스터 부하 분산 플랫폼(200), 가상화된 인프라 스트럭쳐(300)를 포함하는 가상화 플랫폼을 통하여 구현될 수 있다.Each step of the session cluster load balancing method of the present invention can be implemented through a virtualization platform including an NFV MANO 400, an OVS-DPDK-based session cluster
NFV MANO(400)는 NFV(100, MME(Mobility Management Entity)(110)가 포함됨은 당연하다.) 및 가상화된 인프라 스트럭쳐(300)에 대한 감독 및 관리 기능을 수행하도록 구현될 수 있다. 오케스트레이터(410)는 가상화된 인프라 스트럭쳐(300)는 가상화된 자원으로 구성된다. 오케스트레이터(410)는 네트워크 서비스를 실현할 수 있다. The NFV MANO 400 may be implemented to perform supervisory and management functions for the virtualized
오케스트레이터(410)는 VNF매니저(420)와 통신하여 요청, 연관된 자원의 구현, 정보 전송 및 MME(Mobility Management Entity)(110)의 상태 정보를 수집 할 수 있다. 또한, 오케스트레이터(410)는 VIM(Virtualized Infrastructure Manager)(430)과 통신하여, 자원 할당을 구현 및/또는 가상화된 하드웨어 자원 구성 및 상태 정보를 예약 및 교환할 수 있다.The orchestrator 410 may communicate with the VNF manager 420 to collect requests, implement associated resources, transfer information, and status information of the Mobility Management Entity (MME) 110. The orchestrator 410 may also communicate with the Virtualized Infrastructure Manager (VIM) 430 to implement resource allocation and / or reserve and exchange virtualized hardware resource configuration and state information.
VNF매니저(420)는 하나 이상의 NFV(100)를 관리하도록 구성된다. VNF매니저(420)는 NFV(100)를 인스턴스화(instantiating), 업데이트(updating), 질의(querying), 스케일링(scaling), 및/또는 종료(terminating)하는 것과 같은, 다양한 관리 기능을 수행할 수 있다. The VNF manager 420 is configured to manage one or
VIM(430)은 컴퓨팅 하드웨어, 스토리지 하드웨어, 네트워크 하드웨어, 가상 컴퓨팅, 가상 스토리지 및 가상 네트워크와의 NFV(100)의 상호 작용을 제어하고 관리하는데 사용되는 관리 기능성을 수행하도록 구성되어 있을 수 있다. The VIM 430 may be configured to perform management functions used to control and manage the interaction of the NFV 100 with computing hardware, storage hardware, network hardware, virtual computing, virtual storage, and virtual networks.
예를 들어, VIM(430)은 가상화된 인프라스트럭쳐(300)의 자원 및 할당을 관리하는 것(예컨대, 가상 컨테이너에 자원을 증가하는 것)과 같은 자원 관리 기능, 및 가상화된 인프라스트럭쳐(300)의 장애 정보(fault information)를 수집하는 것과 같은 동작 기능을 수행할 수 있다.For example, the VIM 430 may include resource management functions such as managing resources and allocations of virtualized infrastructure 300 (e.g., increasing resources in a virtual container), and managing virtualized
가상화된 인프라스트럭쳐(300)는 하드웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소, 또는 이들의 조합을 포함하여 MME(Mobility Management Entity)(110)를 배치(deploy), 관리, 및 실행하기 위해 가상화된 환경을 형성한다. 가상화된 환경에서 하드웨어 자원은 추상화되고 가상화된 자원은 MME(Mobility Management Entity)(110)에 제공된다.The
OVS-DPDK기반 세션 클러스터 부하 분산 플랫폼(200)은 OpenStack(210), 하이퍼바이저(Hypervisor)(220), 패킷분석스위치(230)를 포함한다.The OVS-DPDK-based session cluster
OpenStack(210)은 Public과 Private 클라우드를 구축하기 위한 오픈 소스 소프트웨어로써, 가상화 시스템 구축을 위해 필수적 구성요소로 다양한 모듈을 통하여 표준 하드웨어 상에 가상화 시스템의 구축을 제공한다. OpenStack(210)은 Compute Node, Controller Node, Network Node 3개의 시스템으로 구성될 수 있다.OpenStack (210) is open source software for building public and private cloud. It provides virtualization system on standard hardware through various modules as an essential component for building virtualization system. The
하이퍼바이저(Hypervisor)(220)는 가상화된 환경을 효율적으로 만들 수 있는 엔진이다. 하이퍼바이저(Hypervisor)(220)는 OpenStack(210)에서 KVM으로 사용될 수 있다. The hypervisor 220 is an engine capable of efficiently creating a virtualized environment. The hypervisor 220 may be used as a KVM in the
도 3은 본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법을 수행하는 가상화 플랫폼에 패킷의 이동을 도시한 것이다.Figure 3 illustrates packet movement to a virtualization platform that implements the session cluster load balancing method of the present invention.
이러한 가상화 플랫폼을 기반으로 본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법은 동적으로 MME(Mobility Management Entity)(110)가 변경 가능하여 유동성을 부여한다. Based on this virtualization platform, the session cluster load balancing method according to the present invention dynamically changes the Mobility Management Entity (MME) 110 to give flexibility.
또한, L4 계층의 네트워크 프로토콜 분석과 함께 LTE 이동통신 시스템의 SIP/S1AP/Diameter 프로토콜 분석을 통하여 다양한 VNF를 지원할 수 있으며, x86 서버 상에 고성능 소프트웨어 패킷 처리를 수행할 수 있다.In addition, it can support various VNF through analysis of SIP / S1AP / Diameter protocol of LTE mobile communication system along with analysis of network protocol of L4 layer, and can perform high performance software packet processing on x86 server.
본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법은 생성단계, 식별코드부여단계, 패킷전송단계를 포함한다. The session cluster load balancing method of the present invention includes a generating step, an identifying code giving step, and a packet transmitting step.
생성단계는 패킷을 처리하는 MME(Mobility Management Entity)(110)를 기설정된 정책에 따라서 생성하는 단계이다. 여기서, MME(Mobility Management Entity)(110)를 생성, 삭제하는 정책은 임의로 변경될 수 있다. 일예시적으로 어느 하나의 가상으로 생성된 MME(Mobility Management Entity)(110)가 부하율이 70%이상인 경우 자동으로 되도록 오토스케일링되어 있다든가, CPU 자원 사용이 70%이상인 경우 메모리 사용이 기설정된 비율 이상인 경우 등 다양한 방식에 따라서 설정될 수 있다.The generating step is a step of generating an MME (Mobility Management Entity) 110 for processing a packet according to a predetermined policy. Here, the policy for creating and deleting an MME (Mobility Management Entity) 110 may be arbitrarily changed. For example, if one of the virtual mobility management entities (MMEs) 110 is auto-scaled so that the load factor is 70% or more, or if the CPU resource usage is 70% or more, Or more, and the like.
이와 같이 생성된 MME(Mobility Management Entity)(110)는 가상화된 환경에서 서로 다르게 인지되어야 하므로 식별코드를 부여 받아야 한다.The MME (Mobility Management Entity) 110 thus generated must be differentiated in a virtualized environment, and thus must be given an identification code.
식별코드부여단계는 기생성된 MME(Mobility Management Entity)(110)와 새로 생성된 MME(Mobility Management Entity)(110)가 구분되도록 서로 다른 아이디를 부여하는 단계이다. 여기서, 아이디는 일예시로 IP일 수 있다. 그러나 이에 한정되어 해석되지 않음에 주의하여야 한다. 아이디는 기생성된 MME(Mobility Management Entity)(110)와 새로 생성되는 MME(Mobility Management Entity)(110)는 구분되도록 한다. 구분되는 MME(Mobility Management Entity)(110)는 부하에 따라서 패킷이 분배될 수 있다.In the step of assigning an identification code, different IDs are assigned to distinguish the newly created
패킷전송단계는 이용자의 단말기에서 전송되어 기지국을 통해서 본 발명인 가상화 플랫폼으로 전송되어 오면, 전송된 패킷을 분석하고, 분석된 정보를 바탕으로 서로 다른 아이디가 부여된 MME(Mobility Management Entity)(110) 중 적어도 어느 하나의 MME(Mobility Management Entity)(110)로 전송한다.When a packet is transmitted from a user terminal and transmitted to a virtualization platform according to the present invention through a base station, the packet transmission step analyzes the transmitted packet, and based on the analyzed information, a mobility management entity (MME) 110, To an MME (Mobility Management Entity) (110).
즉, 종전 문제였던 하드웨어 기반의 시스템을 가상화하여 실시간으로 생성하고, 삭제하여 유연성을 부여할 수 있다.In other words, virtualization of a hardware-based system, which was a problem in the past, can be created and deleted in real time to give flexibility.
한편, 위와 같이 패킷전송단계를 구현할 수 있는 것은 패킷분석스위치(230)를 통하여 가능하다. Meanwhile, it is possible through the packet analysis switch 230 to implement the packet transmission step as described above.
NFV MANO(400)는 VNF(100)를 하나의 통합된 것으로 인식할 뿐 패킷을 구분하여 새로 생성된 MME(Mobility Management Entity)(110)로 전송하도록 할 수 없다. 이는 NFV MANO(400)는 생성된 MME(Mobility Management Entity)(110)를 개별적으로 인지하는 것이 아닌 전체적인 하나의 시스템으로 인지하기 때문이다. 예를 들어 3개의 MME(Mobility Management Entity)(110)가 존재하면 300%로 인지할 뿐이며, 패킷이 전송되어 들어오면 이를 계속 기생성되어 동작하였던 MME(Mobility Management Entity)(110)로 전송할 것이다.The
패킷분석스위치(230)는 가상화 환경에서 네트워크 스위치 기능을 하는 것으로 고속화를 위하여 DPDK (Data Plane Development Kit)을 적용한 OVS-DPDK일 수 있다. DPDK 기술은 라이브러리 API를 사용하여 리눅스 커널을 사용하지 않고 직접 네트워크 인터페이스 카드를 근접할 수 있는 통로를 제공함으로써 패킷의 고속 처리가 가능한 기술이다.The packet analysis switch 230 may be a network switch in a virtual environment and may be an OVS-DPDK using a DPDK (Data Plane Development Kit) for speedup. DPDK technology is a technology that enables high-speed processing of packets by using a library API to provide a path to directly approach the network interface card without using the Linux kernel.
패킷분석스위치(230)는 패킷분석부(231)와 세션 클러스터 관리부(234)를 포함한다. 여기서, 패킷분석부(231)는 프로토콜분석부(232)와 Flow분석부(233)로 구성된다. 패킷분석부(231)는 패킷을 수신하고, 해당 패킷에서 필요한 정보를 분석하고, 세션 클러스터 관리부(234)로 전송한다. 세션 클러스터 관리부(234)는 패킷분석부(231)가 분석한 정보를 바탕으로 복수의 MME(Mobility Management Entity)(110) 중 적어도 어느 하나의 MME(Mobility Management Entity)(110)로 전송한다.The packet analysis switch 230 includes a
패킷분석부(231)는 OVS-DPDK API를 통해 수신된 패킷은 L2 계층의 MAC 정보, L3 계층의 IP 정보, L4 계층의 TCP, UDP 및 SCTP 프로토콜에 따라 5 Tuple (MAC, IP, Port, Protocol) 정보를 기반으로 패킷을 분석하고, 해당 정보를 기반으로 패킷 처리를 수행할 수 있다.The
예를 들어 도 4의 MME(Mobility Management Entity)(110)를 기준으로 이를 설명하면 세션 클러스터 관리부(234)는 패킷을 분석한 결과 세션A가 존재하면 MME-1(Mobility Management Entity-1)으로 전송하고, 세션B가 존재하면 MME-2(Mobility Management Entity)로 전송한다.For example, if the session cluster management unit 234 analyzes the packet based on the MME (Mobility Management Entity) 110 of FIG. 4, the session cluster management unit 234 analyzes the packet and transmits it to the MME-1 (Mobility Management Entity- And if the session B exists, it transmits to the MME-2 (Mobility Management Entity).
여기서, 패킷분석부(231)가 분석하는 패킷의 정보는 프로토콜분석부(232)가 분석하는 프로토콜일 수 있으며, Flow분석부(233)가 분석하는 정보의 흐름일 수 있다. 여기서 정보의 흐름은 call flow일 수 있다. Here, the information of the packet analyzed by the
한편, 앞서서 설명한 생성단계에서 기설정된 정책에 따라서 복수의 MME(Mobility Management Entity)(110) 또는 전송되는 패킷의 과도한 양에 따라서 부하가 발생될 수 있다. 이를 통제하기 위하여 MME(Mobility Management Entity)(110)에 대한 정보를 실시간으로 확인하여야 한다.On the other hand, according to the predetermined policy in the above-described generation step, a load may be generated according to a plurality of MMEs (Mobility Management Entities) 110 or an excessive amount of packets to be transmitted. In order to control this, information on the
MME(Mobility Management Entity)관리부(120)는 생성된 MME(Mobility Management Entity)(110)에 대한 정보를 패킷분석스위치(230)의 로드관리부(235)로 전송한다. 로드관리부(235)는 MME(Mobility Management Entity)(110)의 부하를 조율한다. 로드관리부(235)는 MME(Mobility Management Entity)(110)의 생성 정보를 바탕으로 정책을 재설정할 수 있으며, 세션 클러스터 관리부(234)가 송신하는 패킷을 분배되도록 요청한다.The MME (Mobility Management Entity)
이처럼 필요에 의하여 MME(Mobility Management Entity)(110)를 생성하고, 삭제하고, 전송되는 패킷을 미리 분석하고, 부하를 방지하도록 전송하여 MME(Mobility Management Entity)(110)의 변화성을 부여하여 다양한 요구를 반영하고, 신규 프로토콜에 대한 확장성을 제공할 수 있다.In this way, the
한편, 기설정된 정책은 생성, 삭제(스케일 아웃, 인)이 될 수 있으며 이주(migration)일 수 있다. 정책의 이해를 돕기 위하여 생성, 삭제, 이주 중 도 4를 통하여 설명하도록 하겠다. On the other hand, the predetermined policy may be creation, deletion (scale-out, in) and migration. To help understand the policy, we will explain the creation, deletion, and migration in Figure 4.
도 4는 본 발명인 세션 클러스터 부하 분산 방법에 의하여 세션의 이주를 도시한 것이다.FIG. 4 illustrates the migration of a session according to the session cluster load balancing method of the present invention.
패킷분석스위치(230)가 패킷을 분석하여 세션A, B, C, D가 있음을 분석하였고 세션A는 MME-1(Mobility Management Entity-1), 세션B는 MME-2(Mobility Management Entity-2), 세션 C, D는 MME-3(Mobility Management Entity-3)로 분배되었다고 가정하고, 정책에 따라 MME-3(Mobility Management Entity-3)가 삭제되는 경우 MME-3(Mobility Management Entity-3)에 전송된 패킷 C, D는 각각 MME-2(Mobility Management Entity-2), MME-1(Mobility Management Entity-1)로 분배된다.The packet analysis switch 230 analyzes packets to analyze that there are sessions A, B, C, and D. The session A is an MME-1 (Mobility Management Entity-1), the session B is a Mobility Management Entity- 3, MME-3 (Mobility Management Entity-3) is deleted according to a policy, and sessions C and D are distributed to MME-3 (Mobility Management Entity-3) (MME-2) and MME-1 (Mobility Management Entity-1), respectively.
이와 같은 실시간 세션 분배를 통하여 본 발명은 부하 관리를 할 수 있다.Through this real-time session distribution, the present invention can perform load management.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
100 : NFV
110 : MME(Mobility Management Entity)
120 : MME(Mobility Management Entity)관리부
200 : OVS-DPDK기반 세션 클러스터 부하 분산 플랫폼
210 : OpenStack
220 : 하이퍼바이저(Hypervisor)
230 : 패킷분석스위치
231 : 패킷분석부
232 : 프로토콜분석부
233 : Flow분석부
234 : 세션 클러스터 관리부
235 : 로드관리부
300 : 가상화된 인프라스트럭쳐
400 : NFV MANO
410 : 오케스트레이터
420 : VNF매니저
430 : VIM100: NFV
110: MME (Mobility Management Entity)
120: MME (Mobility Management Entity)
200: OVS-DPDK-based session cluster load balancing platform
210: OpenStack
220: Hypervisor
230: Packet Analysis Switch
231: Packet Analysis Unit
232: Protocol Analysis Section
233: Flow analysis unit
234: Session Cluster Management Section
235:
300: Virtualized Infrastructure
400: NFV MANO
410: Orchestrator
420: VNF manager
430: VIM
Claims (6)
상기 패킷을 처리하는 MME(Mobility Management Entity)를 기설정된 정책에 따라 생성하는 MME(Mobility Management Entity) 생성단계;
기생성된 MME(Mobility Management Entity)와 새로 생성된 MME(Mobility Management Entity)에 서로 다른 아이디를 부여하는 식별코드부여단계; 및
상기 서로 다른 아이디를 부여 받은 상기 기생성된 MME(Mobility Management Entity)와 상기 새로 생성된 MME(Mobility Management Entity) 중 상기 패킷이 전송되기 전 패킷분석스위치가 상기 패킷을 분석한 결과인 세션 정보에 대응하는 MME(Mobility Management Entity)에게 상기 패킷을 전송하는 패킷전송단계;
를 포함하는 세션 클러스터 부하 분산 방법.In a session cluster load balancing method by expanding and deleting an MME (Mobility Management Entity) that dynamically processes packets using virtualization,
An MME (Mobility Management Entity) generation step of generating an MME (Mobility Management Entity) for processing the packet according to a predetermined policy;
An identification code providing step of assigning different IDs to the created MME (Mobility Management Entity) and newly created MME (Mobility Management Entity); And
The MME (Mobility Management Entity) and the newly created MME (Mobility Management Entity), which have been given different IDs, correspond to the session information that is the result of analyzing the packet before the packet is transmitted A packet transmission step of transmitting the packet to an MME (Mobility Management Entity)
A session cluster load balancing method.
상기 생성단계에서
상기 패킷을 처리하는 MME(Mobility Management Entity)는 기설정된 정책에 따라서 스케일 인, 스케일 아웃되는 것
을 특징으로 하는 세션 클러스터 부하 분산 방법.The method according to claim 1,
In the generating step
The MME (Mobility Management Entity) that processes the packet is a scale-out that is scaled according to a predetermined policy
And a session cluster load balancing method.
상기 패킷분석스위치는
패킷을 분석하는 패킷분석부와 상기 분석된 패킷을 복수의 MME(Mobility Management Entity) 중 어느 하나의 MME(Mobility Management Entity)로 전송하는 세션 클러스터 관리부를 포함하는 것
을 특징으로 하는 세션 클러스터 부하 분산 방법.The method according to claim 1,
The packet analysis switch
A packet analyzing unit for analyzing a packet and a session cluster managing unit for transmitting the analyzed packet to a MME (Mobility Management Entity) among a plurality of MMEs (Mobility Management Entities)
And a session cluster load balancing method.
상기 패킷분석부는,
패킷의 프로토콜을 분석하는 프로토콜분석부와 상기 프로토콜분석부가 분석한 패킷을 수신하여 정보의 흐름을 분석하는 Flow분석부를 포함하는 것
을 특징으로 하는 세션 클러스터 부하 분산 방법.The method of claim 3,
The packet analyzing unit,
A protocol analyzing unit for analyzing a protocol of a packet and a flow analyzing unit for analyzing a flow of information by receiving the packet analyzed by the protocol analyzing unit
And a session cluster load balancing method.
상기 생성단계에서는
MME(Mobility Management Entity)관리부가 생성된 MME(Mobility Management Entity)의 정보를 상기 패킷분석스위치로 전달하는 것
을 특징으로 하는 세션 클러스터 부하 분산 방법.5. The method of claim 4,
In the generating step
An MME (Mobility Management Entity) management unit transmits the generated MME (Mobility Management Entity) information to the packet analysis switch
And a session cluster load balancing method.
상기 패킷분석스위치는
상기 MME(Mobility Management Entity)관리부로부터 정보를 수신하여 부하를 연산하고, 연산된 부하에 따라서 기설정된 정책을 수정하는 로드관리부
를 포함하는 세션 클러스터 부하 분산 방법.6. The method of claim 5,
The packet analysis switch
A load management unit for receiving information from the MME (Mobility Management Entity) management unit to calculate a load, and modifying a predetermined policy according to the calculated load,
A session cluster load balancing method.
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---|---|---|---|
KR1020180008557A KR101998625B1 (en) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | Load balancing method of session cluster |
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