KR20090052244A - 인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법및 그 기록 매체 - Google Patents

인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법및 그 기록 매체 Download PDF

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KR20090052244A
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최정열
심병권
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주식회사 케이티
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Abstract

인터넷 프로토콜(Internet Protocol) 기반 통신망의 상위에서 다양한 서비스를 제공할 수 있도록 네트워크 자원 제어, 가입자 인증, 서비스 인증 및 서비스 제공과 관련된 제반 제어 기능을 제공하는 제어망을 설계하기 위한 기술에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 제어망을 구성하는 제어시스템의 운용시스템과 백업시스템에 대한 이중화 비율을 서비스별 목표 가용도를 근거로 결정하고, 서비스별 목표 생존도를 만족하도록 제어시스템을 배치하여 제어망을 설계하는 것을 특징으로 한다.

Description

인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법 및 그 기록 매체{A DESIGN PROCESS OF CONTROL NETWORK IN IP-BASED NETWORK AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법 및 그 기록 매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인터넷 프로토콜(Internet Protocol) 기반 통신망의 상위에서 다양한 서비스를 제공할 수 있도록 네트워크 자원 제어, 가입자 인증, 서비스 인증 및 서비스 제공과 관련된 제반 제어 기능을 제공하는 제어망을 설계하기 위한 기술에 관한 것이다.
인터넷 서비스, 방송 서비스, 무선 음성통화 서비스, 유선 음성통화 서비스등과 같은 기존의 통신 서비스들은 각각 독자적인 네트워크가 필요하며 그에 맞는 설계 프로세스가 존재한다. 예를 들어, 인터넷 서비스를 위해서는 스위치와 라우터 등으로 구성되는 인터넷망이 필요하며, 서비스 수요를 충족하기 위해서 장비의 물량을 산정해서 서비스 수요지역에 배치하여 네트워크를 구성한다. 유선 음성통화 서비스를 위해서는 PSTN(Public Switched Telephone Network)망이 필요하며 마찬가지로 서비스 수요에 따라 교환기의 물량을 산출하여 서비스 수요지역에 배치를 한다. 이와 같은 네트워크에서는 서비스 수요지역에 관련 시스템을 배치하게 된 다.
하지만 최근에 연구되고 개발되는 IMS(IP Multimedia Subsystem)망과 광대역 통합망(BcN: Broadband Convergence Network)은 기존의 서비스망과는 다른 설계 프로세스가 필요하다. 광대역 통합망에서는 인터넷 프로토콜(IP)를 기반으로 공통의 전달망을 구성하고, 다양한 통신 및 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서 별도의 네트워크를 구성하지 않고도 해당하는 서비스를 제공하고자 한다. 한편, 다양한 서비스를 가입자에게 제공하기 때문에, 각 서비스 제공을 위해서 가입자 인증 및 서비스 인증이 요구된다. 또한, BcN 에서는 네트워크 상에서 고품질의 서비스를 제공하기 위한 자원 제어 및 관리 기능, 세션 연결/해제 등의 관리 기능 등과 같은 서비스 제공을 위한 제어 기능이 요구된다. 이러한 기능을 제공하는 것이 제어망이다. 이와 같이 제어망은 다양한 서비스를 제공하기 위해 다양한 종류의 제어시스템으로 구성되므로, 기존의 네트워크의 설계 프로세스와는 다른 설계 프로세스가 요구된다.
즉, 기존의 네트워크는 하나의 서비스를 제공하기 때문에 설계의 주대상이 교환기 등과 같이 동일한 기능을 제공하는 시스템의 소요 용량의 산출에 있었다. 하지만, 광대역 통합망의 제어망은 다수의 서비스를 제공하기 위해서 다양한 제어시스템이 존재하고 서비스에 따라서 제어 경로가 다를 수 있으므로 제공되는 서비스와 제어시스템 간의 관계를 고려하여 제어시스템들의 소요물량을 산출해야 한다. 그리고 기존의 네트워크의 설계에서 소요물량은 서비스 수요지역에 배치하였으나, 광대역 통합망의 제어망에서는 소요물량이 서비스 수요지역에 배치할 필요가 없다. 오히려 제어망의 생존도를 고려하여 수요지역이 아니더라도 제어시스템을 적절한 위치에 배치할 수 있어야 한다. 또한 광대역 통합망의 제어망은 실제 트래픽이 아닌 제어 트래픽을 전달하기 때문에 보다 높은 신뢰성을 갖도록 유지해야 한다. 이를 위해서 서비스의 특정 신뢰도를 보장하기 위한 개별 시스템의 이중화 방식을 산출할 수 있어야 한다. 하지만 기존의 네트워크 설계에서는 이와 같은 특징을 고려하지 않았다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출되어진 것으로서, 다수의 통신 및 멀티미디어 서비스를 공통의 전달망에서 전달하되 추가적인 네트워크를 설치하지 않고도 기 구성된 전달망에서 이를 제공할 수 있도록 하는 제어망을 설계함에 있어서 제어망을 구성하는 제어시스템의 이중화 비율을 서비스별 목표 가용도를 근거로 결정하고, 서비스별 목표 생존도를 만족하도록 제어시스템을 배치하여 제어망을 설계하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법은 인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법에 있어서, 인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법에 있어서, (a) 기본 자료를 이용하여 제어시스템 및 제어링크의 기본 물량을 산출하는 과정, (b) 상기 산출된 상기 제어시스템 및 상기 제어링크의 기본 물량을 이용하여 제어시스템의 이중화 비율을 산출하는 과정, (c) 상기 이중화 비율을 반영하여 제어시스템 및 제어링크의 용량을 재산출하는 과정, (d) 상기 재산출된 각 제어시스템의 용량을 소정 배치안에 적용하여 상기 제어시스템에 해당하는 서비스 생존도를 산출하고, 상기 산출된 서비스 생존도가 목표 서비스 생존도를 만족하는 배치안을 산출하는 과정, 및 (e) 상기 제어시스템의 배치안에 해당하는 제어망 설계 결과를 출력하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명에서 상기 (a) 과정은 (a1) 상기 기본 자료로부터 각 제어시스템의 처리 용량을 산출하는 과정, (a2) 상기 각 제어시스템의 처리 용량을 각 제어시스템의 단위 용량을 나누어 상기 각 제어시스템의 물량을 산출하는 과정, (a3) 상기 기본 자료로부터 상기 각 제어시스템간의 제어링크 용량을 산출하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명의 상기 (a1)에서 각 제어시스템의 처리 용량은 하기 [수학식 1]에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명의 상기 (b) 과정은 (b1) 각 제어시스템의 최종 가중치를 산출한 후, 상기 최종 가중치를 이용하여 각 시스템별 목표 가용도를 산출하는 과정, (b2) 상기 각 제어시스템별 목표 가용도와 제어시스템별 기본 가용도를 이용하여 이중화 비율을 산출하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명의 상기 (c) 과정은 (c1) 상기 제어시스템별로 산출된 운용 시스템의 수와 상기 이중화 비율을 이용하여 상기 제어시스템별 백업시스템의 수를 산출하는 과정, (c2) 상기 제어시스템들간의 연결 방식에 따라 상기 각 제어시스템에 대한 상기 운용 시스템의 수와 상기 백업시스템의 수를 고려하여 제어링크 용량을 재산출하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명의 상기 (c2)에서 상기 제어시스템들간의 연결 방식이 완전 연결(full-mesh)이면 하기 [수학식 7]에 의해 제어링크 용량이 산출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망을 설계하는 프 로그램이 저장된 기록매체는, (a) 기본 자료를 이용하여 제어시스템 및 제어링크의 기본 물량을 산출하는 과정, (b) 상기 산출된 상기 제어시스템 및 상기 제어링크의 기본 물량을 이용하여 제어시스템의 이중화 비율을 산출하는 과정, (c) 상기 이중화 비율을 반영하여 제어시스템 및 제어링크의 용량을 재산출하는 과정,(d) 상기 재산출된 각 제어시스템의 용량을 소정 배치안에 적용하여 상기 제어시스템에 해당하는 서비스 생존도를 산출하고, 상기 산출된 서비스 생존도가 목표 서비스 생존도를 만족하는 배치안을 산출하는 과정, 및 (e) 상기 제어시스템의 배치안에 해당하는 제어망 설계 결과를 출력하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 다양한 서비스를 공통의 전달망 예컨대, 광대역 통합망 또는 IMS(IP Multimedia Subsystem)에서 제공할 수 있도록 전달망의 네트워크 자원 및 서비스 제공과 관련된 일련의 제어 기능을 수행하도록 하는 제어망을 설계할 때, 신규 서비스 도입시 요구되는 제어시스템의 물량 및 구축비용, 제어링크의 용량 및 구축 비용을 산출할 수 있으며, 서비스에 따른 목표신뢰도(목표생존도)를 달성하기 위해서 요구되는 제어시스템의 이중화 비율 및 배치안을 자동으로 산출할 수 있게 됨으로써, 효율적으로 제어망을 설계할 수 있다는 효과가 있다.
이하, 첨부되어진 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
본 발명은 IP 기반 통신망에 해당하는 광대역 통합망(BcN)과 IMS 등의 제어망 설계에 적용 가능하다.
도 1은 제어망을 포함하는 광대역 통합망의 대략적인 기능 블럭도이다.
광대역 통합망은 사용자 단말부(1, User Terminals), 운용 및 관리부(2, Management), IP 기반의 전달망(3, Transport), 타 네트워크와의 연동부(4), 응용/서비스 지원부(5, Application.Service Support), 그리고 제어망(10)으로 구성된다. 도 1에서 제어망(10)은 점선으로 표시된다.
도 1에 도시된 각 부를 좀 더 구체적으로 설명하면, 사용자 단말부(1)는 댁내의 정보 단말 및 가전기기 등을 유,무선 네트워크로 연결하여 다양한 홈 네트워크 서비스를 제공하는 계층이고, 운용 및 관리부(2)는 사용자 단말부(1)를 수용하여 전달망 계층으로 연결해주는 기능을 수행하는 계층이고, 전달망(3)은 다양한 운용 및 관리부(2)를 수용하고 다양은 응영 서비스의 개발 및 이용 환경을 제공하는 제어망(10)과 연결되는 계층이다. 제어망(10)은 전달망(3)을 활용하여 통화 기반 서비스, 데이터 기반 서비스, 방송 기반 서비스 등을 제공하기 위한 다양한 품질 보장 기술, 대역폭 관리 기술, 그리고 자원 관리 등의 기능을 수행하는 계층이다.
특히, 제어망(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 가입자의 네트워크 접속 인증, 네트워크 가원 제어 및 관리 기능을 수행하는 다양한 제어 시스템으로 구성되는 네트워크 제어 계층과, 서비스 제공을 위한 호/세션 제어 및 관리 등의 기능을 수행하는 다양한 제어 시스템으로 구성되는 네트워크 제어 계층을 구비한다.
부연적으로, 상기 서비스 제어 계층에 구비되는 제어 시스템들은 각 수행되는 기능에 의해 인증부, 메시징 서비스 제어부, 컨텐츠 서비스 제어부, 멀티미디어 서비스 제어부, 프락시 호 세션 제어부, 서빙호 세션 제어부, 질의호 세션 제어부 등으로 구분될 수 있고, 네트워크 제어 계층에 구비되는 제어 시스템들은 각 수행되는 기능에 의해 네트워크 엑세스 제어부와 자원허가 제어부 등으로 구분될 수 있다.
도 1에서 상기 네트워크 제어 계층과 상기 서비스 제어 계층에 구성되는 제어시스템은 실제 구현시에는 하나 또는 그 이상의 시스템으로 구성될 수 있으며, 또한 다수의 기능 블럭이 하나의 제어시스템으로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 제어망(10)의 기능 블럭들이 추후 제어시스템으로 구체화된다고 가정하고 이들을 대상으로 제어망의 설계 프로세스를 진행한다. 추후, 새로운 서비스의 제공에 따라 제어시스템들을 추가하고자 하는 경우 본 발명의 실시예에 따른 인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법이 적용된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망 설계 시스템의 블럭 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어망 설계 시스템은 제어시스템 및 제어링크 기본 물량 산출부(100), 제어시스템 이중화 비율 산출부(200), 제어시스템 및 제어링크 소요 재산출부(300), 제어시스템 배치안 산출부(400), 및 제어망 설계 결과 출력부(500)를 구비한다.
제어시스템 및 제어링크 기본 물량 산출부(100)는 제어망의 설계를 위해 입 력되는 기본 자료를 근거로 제어시스템 및 제어링크의 기본 물량을 산출하는 기능을 수행한다. 여기서, 상기 기본 자료는 서비스의 수요, 제어시스템의 용량, 단가, 기본 가용도 등의 정보, 제어시스템 간의 제어링크의 구성 및 사용되는 프로토콜, 서비스별 목표 가용도 및 생존도, 서비스의 수용구역 및 배치 정보 등을 포함한다.
제어시스템 이중화 비율 산출부(200)는 제어망의 높은 가용도를 제공하기 위해서 요구되는 개별 제어시스템의 이중화 비율을 산출하는 기능을 수행한다.
제어시스템 및 제어링크 용량 재산출부(300)는 상기 제어시스템의 이중화 방안 비율 결과를 바탕으로 상기 제어시스템의 백업시스템 물량 및 그들간의 연결을 위한 제어링크의 용량을 산출하는 기능을 수행한다.
제어시스템 배치안 산출부(400)는 서비스 생존도를 고려하여 제어시스템의 배치안을 산출하는 기능을 수행한다.
제어망 설계결과 산출부(500)는 제어 시스템의 산출 물량 및 배치 정보, 제어 링크의 구성 및 용량, 제어망의 구축 비용 산출, 및 최종 서비스별 가용도 및 생존도를 산출한다.
참고로, 본 발명에서 사용되어진 가용도는 제어 시스템의 성능 측정 파라메터이다. 예컨대, 기본 가용도(a0)는 상기 제어 시스템의 수명(MTBF)과 상기 제어 시스템의 장애 수리 시간(MTTR)의 합에 대한 상기 제어 시스템의 수명(MTBF)을 비 율(
Figure 112007083513551-PAT00001
)을 의미하고, 상기 목표 가용도는 각 서비스별로 제어망 설계를 위해 가용도에 대한 목표치로 결정되는 파라메터이다.
또, 생존도는 서비스별 제어시스템에 대해 각 제어시스템이 설치되는 각 국사에 장애가 발생한 경우 전체 서비스 가입자수 중 정상적으로 서비스를 받을 수 있는 가입자 수에 대한 비율을 의미하고, 상기 목표 가용도는 각 서비스별로 제어망 설계를 위해 생존도에 대한 목표치로 결정되는 파라메터이다.
참고로, 각 구성에 해당하는 설계 프로세서는 앞서도 설명하였듯이 제어망을 구성하는 제어시스템의 종류가 다양하므로 각 제어시스템별로 설계가 진행될 수 있다.
이어, 도 2에 도시된 각 구성의 기능을 보다 구체적으로 설명한다.
입력된 기본 자료를 바탕으로 제어시스템 및 제어링크의 기본 물량을 산출한다. 각 제어시스템의 처리용량(PC)은 [수학식 1]과 같이 서비스당 가입자 수, 가입자당 시간당 서비스 요구 횟수(BHCA), 그리고 그 서비스를 처리하기 위해서 소요되는 트랜잭션 수(TR)의 곱으로 얻을 수 있다. 이러한 값들은 상기 기본 자료에 포함된다.
Figure 112007083513551-PAT00002
여기서, SV는 해당 제어시스템을 통해서 제공되는 서비스의 수를 의미하고, SB는 서비스 i의 가입자 수를 의미한다.
제어시스템의 물량은 서비스 수요에 따른 제어시스템의 총 처리용량을 제어시스템의 단위 용량으로 나누어 산출한다. 서비스 수요는 수요 구역에 따라 달라질 수 있으므로, 서비스의 수용구역을 고려한 제어시스템의 물량(Q)은 [수학식 2]와 같이 구할 수 있다.
Figure 112007083513551-PAT00003
여기서, R은 서비스 수용구역의 수를 의미하고, PCr 은 수용구역 r 내에서의 제어시스템의 처리용량을 의미하고, PCu 는 시스템의 단위 처리용량을 의미한다.
Figure 112007083513551-PAT00004
는 x보다 작지 않은 최소 정수를 의미한다.
이어, 두 제어시스템 간의 제어링크 용량(LCT)은 서비스당 가입자 수(SB), 가입자당 시간당 서비스 요구 횟수(BHCA), 서비스당 트랙젝션 수(TR), 그리고 사용된 제어 메시지의 길이(ML)의 곱으로 산출된다. 두 제어시스템간의 제어링크는 두 시스템을 거쳐서 제공되는 다양한 서비스가 존재하므로 이들을 제공하기 위한 모든 제어 트래픽을 처리해야 하므로 제어링크의 용량은 [수학식 3]으로 산출된다.
Figure 112007083513551-PAT00005
이어, 제어시스템 이중화 비율 산출부(200)는 서비스의 목표 가용도를 달성하기 위한 제어시스템별 이중화 비율을 산출한다.
도 3에 도시된 플로우차트를 참조하여 제어시스템별 이중화 비율의 산출 과정을 상세하게 설명한다.
먼저, 기본 입력값으로 서비스별 목표 가용도(
Figure 112007083513551-PAT00006
) 및 시스템별 기본 가용도(
Figure 112007083513551-PAT00007
)를 입력받는다(S2). 여기서, MTBF(Mean Time Between Failure)는 시스템의 수명을 의미하고, MTTR(Mean Time To Repair)은 시스템의 장애 수리 시간을 의미한다.
제어시스템 이중화 비율 산출부(200)는 서비스를 제공하기 위한 제어 경로 상에 있는 제어시스템들을 그들 간의 중요도에 따라 가중치(W)를 산출한다(S4). 시스템에 적용할 가중치는 시스템이 지원하는 서비스 수, 시스템 용량, 또는 시스템 간의 균등 배분 등을 적용할 수 있다.
상기 가중치를 산출하는 과정을 하기와 같다.
1) 서비스 제공을 위한 제어 경로 상에 있는 시스템들에 적용할 가중치 항목을 결정하고, 시스템별 가중치 값을 결정한다.
2) 결정된 가중치 값들에 대해서 역수를 취한 후 통분한다.
3) 통분한 결과 중 분자들이 각 시스템의 새로운 1차 가중치가 된다.
4) 단계 3)에서 구한 가중치를 서비스 경로 상에 있는 모든 시스템들의 가중 치들의 합으로 나눈 값이 최종 가중치(W)가 된다.
상기 과정을 통해 산출된 최종 가중치(W)를 [수학식 4]와 같이 서비스별 목표 가용도(
Figure 112007083513551-PAT00008
)에 지수곱하여 각 시스템별 목표 가용도(
Figure 112007083513551-PAT00009
)를 산출한다(S6).
Figure 112007083513551-PAT00010
여기서,
Figure 112007083513551-PAT00011
는 서비스 i 경로 상에 있는 제어시스템 j에 대한 가중치를 의미하고,
Figure 112007083513551-PAT00012
는 서비스 i의 목표 가중치를 의미하고,
Figure 112007083513551-PAT00013
는 서비스 i에 대한 제어시스템 j의 목표 가용도를 의미한다. 제어시스템 j는 자신이 지원하는 모든 서비스의 가용도를 만족시켜야 하기 때문에, 제어시스템 j의 최종 목표 가용도는 지원하는 서비스 중에서 가장 높은 가용도 값을 가져야 한다(
Figure 112007083513551-PAT00014
).
상기 산출된 제어시스템의 목표 가용도와 제어시스템의 기본 가용도를 입력값으로 하여 [수학식 5]를 이용하여 이중화 비율(N)을 산출한다(S8). [수학식 5]는 M/M/1/N+1/N+1 대기행렬모델을 이용하여 구했으며, N개의 운영시스템을 위해서 1개의 백업시스템이 존재할 때 1개 이하의 시스템에 장애가 발생했을 경우의 제어시스템의 가용도를 산출한다.
참고로, 운영시스템은 모든 제어시스템 중에서 정상상태에서 동작되는 제어 시스템을 의미하고, 백업시스템은 모든 제어시스템 중에서 상기 운영시스템의 장애발생시 동작하기 위해 예비적으로 설치되는 제어시스템을 의미한다.
Figure 112007083513551-PAT00015
여기서, N은 운용시스템의 수로 이중화 비율을 의미하고, ao (
Figure 112007083513551-PAT00016
)는 제어시스템의 기본 가용도를 의미하고, λ(
Figure 112007083513551-PAT00017
)는 제어시스템의 평균 고장 발생율을 의미하고, μ(
Figure 112007083513551-PAT00018
)는 평균 수리 완료율을 의미한다.
제어시스템 이중화 비율 산출부(200)는 S10 단계에서 산출된 이중화 비율이 상기 목표 가용도를 만족하는가를 판단한 후(S10), S10 단계에서 산출된 이중화 비율이 상기 목표 가용도를 만족하면(S10 단계에서 "예") S10 단계에서 산출된 이중화 비율을 제어시스템 및 제어링크 용량 재산출부(300)로 전송한다.
그러나, 상기 경우와 달리 S10 단계의 판단결과, S10 단게에서 산출된 이 중화 비율이 상기 목표 가용도를 만족하지 못하면(S10에서 "아니오") 해당 제어시스템에 대한 서비스의 목표 가용도를 낮추던가(S14), 해당 제어시스템의 기본 가용도를 높이던가(S12), 아니면 최대 이중화 비율(N=1)을 적용(S16)하여 상술되어진 도 3의 각 과정을 반복적으로 수행한다.
이어, 제어시스템 및 제어링크 요량 재산출부(300)는 제어시스템 이중화 비율 산출부(200)에서 산출된 제어시스템별 이중화 비율을 이용하여 제어시스템 및 제어링크의 물량을 재산출한다. 제어시스템의 경우에는 각 제어시스템별로 산출된 운용 시스템의 수(W)와 [수학식 5]를 통해 산출된 이중화 비율을 기반으로 [수학식 6] 을 이용하여 백업시스템의 물량(B)을 산출한다. 이때, 제어시스템의 물량은 그 시스템이 제공하는 서비스의 수용구역별로 산출된다.
Figure 112007083513551-PAT00019
제어시스템이 이중화되면 이를 고려하여 제어링크의 구성 및 용량을 재산출해야 한다. 이때, 제어시스템의 종류와 연결 방식에 따라 크게 3가지로 제어링크가 구성된다.
1) 동일 시스템들이 완전 연결(full-mesh)된 경우
2) 다른 종류의 두 제어시스템들이 완전 연결(full-mesh) 되고 N:1 이중화될 경우
3) 다른 종류의 두 제어시스템들이 단일 연결되고 N:1 이중화할 경우, 또한 이중화함으로써 운영시스템과 백업시스템간, 백업시스템과 백업시스템간에 링크가 추가로 발생하므로 이를 고려해야 한다.
도 4는 동일 시스템들이 완전 연결(full-mesh)되고 1:1 이중화할 경우의 링크 구성도로, 운영시스템간에는 완전 연결되고, 백업시스템간에도 완전 연결되나, 운영시스템과 그것의 예비 시스템인 백업시스템간을 제외하고 나머지 백업시스템과 완전 연결된다. 이를 고려한 제어링크 용량은 [수학식 7]을 통해 산출된다.
Figure 112007083513551-PAT00020
여기서, LCE 는 두 개별 제어시스템간의 링크 용량으로 LCT/(W(W-1)/2)이고, LCT 는 [수학식 3]으로부터 산출한 이중화를 적용하지 않는 운용 시스템간의 총 제어링크 용량이다. W는 운영시스템의 용량이며, 1:1 이중화를 적용했으므로 백업시스템의 수도 W이다.
도 5는 동일 시스템들이 완전 연결(full-mesh)되고, N:1 이중화하되 이중화 비율(N)과 운영시스템의 수(W)가 동일한 경우의 링크 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 운영시스템간에는 완전연결되고 운영시스템과 하나의 백업시스템이 모두 연결된다. 이를 고려한 제어링크 용량은 [수학식 8]를 통해 산출된다.
Figure 112007083513551-PAT00021
단, LCE = LCT/(W(W-1)/2) 이다.
도 6은 동일 시스템들이 완전 연결(full-mesh)되고 N:1 이중화하되 이중화 비율(N)이 운영시스템의 수(W)보가 작을 경우의 링크 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 운영시스템간, 운영시스템과 백업시스템간, 그리고 백업시스템간에 모두 완전 연결된다. 이를 고려한 제어링크 용량은 [수학식 9]를 통해 산출된다.
Figure 112007083513551-PAT00022
단, LCE = LCT/(W(W-1)/2) 이고, B는 백업시스템의 수이다.
도 7은 다른 종류의 두 제어시스템이 완전 연결(full-mesh)시 N:1 이중화할 경우의 링크 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 두 종류의 제어시스템의 운용 시스템간, 한 제어시스템의 운영시스템과 다른 종류의 제어시스템의 백업시스템간, 한 제어시스템의 백업시스템과 다른 종류의 제어시스템의 운영시스템간, 한 제어시스템의 백업시스템과 다른 종류의 제어시스템의 백업시스템간은 완전 연결된다. 이를 고려한 제어 링크 용량은 [수학식 10]을 통해 산출된다.
Figure 112007083513551-PAT00023
여기서, LCE = LCT/WAWB 이고, WA는 A 종류의 운용 시스템의 수를 의미하고, WB는 B 종류의 운용 시스템의 수를 의미하고, BA는 A 종류의 백업시스템의 수를 의미하고, BB는 B 종류의 백업시스템의 수를 의미한다. A 종류의 이중화 비율이 N 이라면
Figure 112007083513551-PAT00024
이 되고, B 종류의 이중화 비율이 M 이라면
Figure 112007083513551-PAT00025
이 된다.
도 8은 다른 종류의 두 제어시스템이 단일 연결시 N:1 이중화할 경우의 링크 구성도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 두 종류의 제어시스템의 운영시스템간, 한 제어시스템의 운영시스템과 다른 종류의 제어시스템의 백업시스템간, 한 제어시스템의 백업시스템과 다른 종류의 제어시스템의 운영시스템간, 한 제어시스템의 백업시스템과 다른 종류의 제어시스템의 백업시스템간에는 단일 링크가 연결되되 시스템간 개수가 일치하지 않을 경우에는 하나 이상의 시스템과 연결될 수 있다. 이를 고려한 제어링크 용량은 [수학식 11]을 통해 산출된다.
Figure 112007083513551-PAT00026
여기서, LCE = LCT/MAX[WA,WB] 이다. 단, max[X,Y]는 두 수 중에서 큰 수를 의미한다.
이어, 제어시스템 배치안 산출부(400)는 제어시스템 및 제어링크 용량 재산출부(300)에서 산출된 제어시스템의 물량을 서비스 목표 생존도를 달성하도록 국사에 배치한다.
도 9에 도시된 플로우차트를 참조하여 제어시스템의 배치안 산출과정을 상세하게 설명한다.
먼저, 입력값으로 서비스별 목표 생존도, 제어시스템 및 제어링크 용량 재산출부(300)에서 출력된 제어시스템의 운용 시스템 및 백업시스템의 물량, 각 시스템이 수용하는 서비스 가입자의 수, 전국 단일 배치에서 분산 배치에 이르는 분산 배치안 등이 입력된다(S20). 이하 설명되어질 배치 결과는 제어시스템 종류별로 각각 진행된다.
제어시스템 배치안 산출부(400)는 상기 산출된 제어시스템들을 전국 단일 집중 배치시키고, 해당 제어시스템이 지원하는 서비스들의 생존도를 산출한다(S22). 이때, 생존도를 향상시키기 위해서는 먼저 운영시스템을 배치한 뒤에 관련 백업시스템을 운영시스템이 존재하지 않은 국사에 배치할 수도 있다. 운영시스템을 고려한 백업시스템의 배치는 운영 관리 등을 고려하여 이루어질 수 있다. 서비스의 생 존도를 고려한 제어시스템의 배치를 위해서는 다양한 장애 발생을 가정할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 국사 장애를 예를 들어 설명한다. 이는 개별 제어시스템의 장애는 서비스의 가용도와 관련되어 있으며, 다수의 제어시스템이 위치한 국사에서 화재, 지진 등의 급격한 사태가 발생했을 때 제어시스템의 배치에 영향을 주기 때문이다. 임의의 i 국사 장애시 생존도는 [수학식 12]를 통해 산출된다.
Figure 112007083513551-PAT00027
여기서, Wi j 는 i 국사 내에 있는 j 번째 시스템이 지원하는 가입자 수를 의미하고, Bi k 는 i 국사의 장애를 대비한 백업시스템이 타 국사에 존재할 때 타 국사 내의 백업시스템들이 지원하는 총 가입자 수를 의미한다. 단,
Figure 112007083513551-PAT00028
, 즉 백업시스템의 수는 운용 시스템 대비 이중화 비율 만큼만 존재하며, 이는 앞서 산출한 시스템의 이중화 비율에 따라 결정된다. 만약, 백업시스템이 동일 국사 내에 존재할 경우 Bi k 는 "0"이 된다.
이어, S22 단계에서 산출된 생존도가 서비스의 목표 생존도를 만족하는가를 판단한다(S24).
S24의 판단결과, 선택한 분산 배치안에서 산출한 서비스의 생존도가 목표 생존도를 만족하면(S24에서 "예"), 해당 제어시스템의 배치는 전국 단일 집중 배치가 되고 배치안 산출 절차는 종료된다.
그러나, 이와 달리 S24의 판단결과, 선택한 분산 배치안에서 산출한 서비스 생존도가 상기 목표 생존도를 만족하지 못하면(S24에서 "아니오"), 다음 단계의 분산 배치안이 있는지 확인한다(S26).
S26 단계의 판단결과, 다음 단계의 분산 배치안이 존재하면(S26에서 "예"), 상기 제어시스템을 상기 다음 단계의 분산 배치안에 따라 분산 배치한 후, 상기 분산 배치안에 대한 서비스 생존도를 산출한 다음(S28), S24 단계로 진행한다.
한편, S26 단계의 판단결과, 다음 단계의 분산 배치안이 존재하지 않으면(S26에서 "아니오"), S24에서 비교되어진 배치안이 상기 목표생존도를 만족하지 못하더라도 상기 S24에서 비교되어진 배치안을 최종 배치안으로 결정한다(S30). 그러나, S26 단계의 판단결과 다음 단계의 분산 배치안이 존재하지 않는 경우(S26에서 "아니오") 상기 서비스의 목표 생존도를 S24 단계에서 비교되어진 목표 생존도보다 낮게 수정한 후(S32) S22 단계로 진행할 수도 있다. S30 단계와 S32 단계는 정책에 따라 선택적으로 수행될 수 있다.
참고로, 제어시스템의 배치안을 그 규모에 따라 단계별로 구성될 수 있으며, 예를 들어 전국단일배치, 전국2원배치, 전국4원배치, 지역본부배치, NSC(Network Service Center) 배치, 지사배치 등의 단계로 구성될 수 있다.
각 배치는 전국단일배치에서 지사배치로까지 차례대로 분산도를 증가시켜가 면서 진행되고, 배치가 진행되는 도중에 생존도를 만족하는 배치안이 나오면 배치과정은 종료한다. 그렇지 않으면 최대 분산 배치안인 지사배치까지 진행한다.
제어망 설계 결과 산출부(500)는 상술되어진 각 과정에서 진행된 설계 결과를 출력한다. 주된 설계 결과로는 제어시스템의 물량, 배치, 비용 정보, 제어링크의 구성, 용량, 비용 정보, 서비스 가용도, 그리고 서비스 생존도 등이다.
제어시스템의 이중화를 반영한 서비스별 최종 서비스 가용도는 [수학식 13]을 통해 산출된다.
Figure 112007083513551-PAT00029
여기서 Ai 는 서비스 제공에 참여한 제어시스템의 가용도로서, 이들을 모두 곱한 것이 그 서비스에 대한 서비스 가용도이다. Ai 는 [수학식 14]를 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112007083513551-PAT00030
단, 이중화 비율(N)은 제어시스템의 이중화 방안에서 산출한 값을 이용하여 산출한 실제 운용시스템과 백업시스템의 물량의 비율을 적용한다.
제어시스템의 수용구역이 전국단일이 아닌 경우에는 먼저 각 수용구역별로 산출된 물량을 바탕으로 실제 사용된 이중화 비율을 가지고 해당 수용구역에서의 제어시스템의 가용도를 산출한 뒤에 다른 수용구역에서의 가용도와 평균을 내어 최종 서비스 가용도를 산출한다.
한편, 상기 서비스 생존도는 운용 및 백업시스템에 대한 배치가 완료되면 이에 기초하여 산출되는 것이고, 서비스를 제공하기 위해서 필요한 제어시스템의 생존도에 기초하여 산출하되, 제어시스템이 존재하는 모든 국사에 대한 장애를 가정하여 생존도를 산출한다.
한 국사의 특정 서비스를 제공하기 위한 여러 종류의 제어시스템이 존재한다면, 그 국사에 장애로 가장 큰 영향을 받은 시스템에 의해 그 서비스의 생존도가 결정된다(국사별 최저 생존도). 즉, 서비스의 생존도는 국사별 최저 생존도의 평균값으로 산출한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법 및 그 기록 매체에 의하면, 제어시스템의 이중화 비율이 효율적으로 결정되고 상기 결정된 이중화 비율에 따라 운용 시스템과 백업시스템의 갯수와 링크 용량이 각각 결정될 수 있고, 서비스 목표 생존도를 만족하는 배치안을 산출할 수 있게 되어, 안정적 구조를 갖는 제어망을 설계할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 이러한 수정 및 변 경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 광대역 통합망의 제어망 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어망 설계 시스템의 개략적 블럭구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어망 설계 방법에 적용되는 이중화 비율 산출 과정을 설명하기 위한 플로우차트.
도 4는 동일 시스템들이 완전 연결(full-mesh)되고, 1:1 이중화할 경우의 링크 구성도.
도 5는 동일 시스템들이 완전 연결(full-mesh)되고, N:1 이중화할 경우의 링크 구성도(N=W).
도 6은 동일 시스템들이 완전 연결(full-mesh)되고, N:1 이중화할 경우의 링크 구성도(1<N<W).
도 7은 다른 종류의 두 제어시스템이 완전 연결(full-mesh)시 N:1 이중화할 경우의 링크 구성도.
도 8은 다른 종류의 두 제어시스템이 단일 연결시 N:1 이중화할 경우의 링크 구성도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제어망 설계 방법에 적용되는 제어시스템의 배치안 산출 과정을 설명하기 위한 플로우차트.

Claims (17)

  1. 인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법에 있어서,
    (a) 기본 자료를 이용하여 제어시스템 및 제어링크의 기본 물량을 산출하는 과정;
    (b) 상기 산출된 상기 제어시스템 및 상기 제어링크의 기본 물량을 이용하여 제어시스템의 이중화 비율을 산출하는 과정;
    (c) 상기 이중화 비율을 반영하여 제어시스템 및 제어링크의 용량을 재산출하는 과정;
    (d) 상기 재산출된 각 제어시스템의 용량을 소정 배치안에 적용하여 상기 제어시스템에 해당하는 서비스 생존도를 산출하고, 상기 산출된 서비스 생존도가 목표 서비스 생존도를 만족하는 배치안을 산출하는 과정; 및
    (e) 상기 제어시스템의 배치안에 해당하는 제어망 설계 결과를 출력하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (a) 과정은
    (a1) 상기 기본 자료로부터 각 제어시스템의 처리 용량을 산출하는 과정;
    (a2) 상기 각 제어시스템의 처리 용량을 각 제어시스템의 단위 용량으로 나누어 상기 각 제어시스템의 물량을 산출하는 과정;
    (a3) 상기 기본 자료로부터 상기 각 제어시스템간의 제어링크 용량을 산출하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 (a1)에서 각 제어시스템의 처리 용량은
    하기 [수학식 1]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112007083513551-PAT00031
    단, SV : 해당 제어시스템을 통해서 제공되는 서비스의 수
    SB: 서비스 i의 가입자 수
    BHCA: 가입자당 시간당 서비스 요구 횟수
    TR: 해당 서비스를 처리하기 위해서 소요되는 트랜잭션 수(TR)의 곱
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 (a2)에서 산출되는 상기 각 제어시스템의 물량은
    하기 [수학식 2]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112007083513551-PAT00032
    단, R: 서비스 수용구역의 수
    PCr : 수용구역 r 내에서의 제어시스템의 용량
    PCu : 시스템의 단위 용량
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 (a3)에서 상기 각 제어시스템간의 제어링크 용량의 산출은 하기 [수학식 3]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
    [수학식 3]
    Figure 112007083513551-PAT00033
    단, SB: 서비스당 가입자 수
    BHCA: 가입자당 시간당 서비스 요구 횟수
    TR: 서비스당 트랙젝션 수
    ML: 사용된 제어 메시지의 길이
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 과정은
    (b1) 각 제어시스템의 최종 가중치를 산출한 후, 상기 최종 가중치를 이용하여 각 시스템별 목표 가용도를 산출하는 과정;
    (b2) 상기 각 제어시스템별 목표 가용도와 제어시스템별 기본 가용도를 이용하여 이중화 비율을 산출하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 (c) 과정은
    (c1) 상기 제어시스템별로 산출된 운용 시스템의 수와 상기 이중화 비율을 이용하여 상기 제어시스템별 백업시스템의 수를 산출하는 과정;
    (c2) 상기 제어시스템들간의 연결 방식에 따라 상기 각 제어시스템에 대한 상기 운용 시스템의 수와 상기 백업시스템의 수를 고려하여 제어링크 용량을 재산출하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 (c2)에서 상기 제어시스템들간의 연결 방식이
    완전 연결(full-mesh)이면 하기 [수학식 7]에 의해 제어링크 용량이 산출되는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
    [수학식 7]
    Figure 112007083513551-PAT00034
    단, LCE= LCT/(W(W-1)/2)
    LCT: 이중화를 적용하지 않는 상기 제어시스템의 운용 시스템들간의 총 제어링크 용량
    W: 운영시스템의 수(이중화 1:1)
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 (c2)에서 상기 제어시스템들간의 연결 방식이
    상기 제어시스템의 운영시스템들간에는 완전 연결(full-mesh)이고, 상기 운용 시스템들이 하나의 백업시스템에 모두 연결되었으면 하기 [수학식 8]에 의해 제어링크 용량이 산출되는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
    [수학식 8]
    Figure 112007083513551-PAT00035
    단, LCE = LCT/(W(W-1)/2)
    W: 운용 시스템의 수
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 (c2)에서 상기 제어시스템들간의 연결 방식이
    상기 제어시스템의 운영시스템들이 완전 연결(full-mesh)되고, 백업시스템들이 완전 연결(full-mesh)된 상태에서, N:1 이중화하되 이중화 비율(N)이 운영시스템의 수(W)보다 작은 경우는 하기 [수학식 9]에 의해 제어링크 용량이 산출되는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
    [수학식 9]
    Figure 112007083513551-PAT00036
    단, LCE = LCT/(W(W-1)/2)
    B: 백업시스템의 수
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 (c2)에서 상기 제어시스템들간의 연결 방식이
    두 종류의 제어시스템의 운영시스템들과 백업시스템들간이 완전 연결(full-mesh)시 N:1 이중화한 경우는 하기 [수학식 10]에 의해 제어링크 용량을 산출되는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
    [수학식 10]
    Figure 112007083513551-PAT00037
    단, LCE = LCT/WAWB
    WA : A 종류의 운용 시스템의 수
    WB : B 종류의 운용 시스템의 수
    BA: A 종류의 백업시스템의 수(A 종류의 이중화 비율이 N 이라면
    Figure 112007083513551-PAT00038
    )
    BB: B 종류의 백업시스템의 수( B 종류의 이중화 비율이 M 이라면
    Figure 112007083513551-PAT00039
    )
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 (c2)에서 상기 제어시스템들간의 연결 방식이
    두 종류의 제어시스템의 운영시스템간, 한 제어시스템의 운영시스템과 다른 종류의 제어시스템의 백업시스템간, 한 제어시스템의 백업시스템과 다른 종류의 제어시스템의 운영시스템간, 한 제어시스템의 백업시스템과 다른 종류의 제어시스템의 백업시스템간에는 단일 링크가 연결되되 시스템간 개수가 일치하지 않을 경우에는 하기 [수학식 11]에 의해 제어링크 용량을 산출되는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
    [수학식 11]
    Figure 112007083513551-PAT00040
    단, LCE = LCT/MAX[WA,WB]
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 (d) 과정에서
    미리 구성된 상기 제어시스템에 대한 복수 개의 배치안 중 한 배치안으로 상기 제어시스템 배치한 후, 각 국사의 장애시 상기 제어시스템의 장애로 인한 상기 서비스 생존도를 [수학식 12]를 이용하여 산출하고, 상기 서비스 생존도가 목표 생존도를 만족하는 경우 상기 제어시스템이 배치된 배치안을 제어망의 배치안으로 결정하는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
    [수학식 12]
    Figure 112007083513551-PAT00041
    여기서, Wi j: i 국사 내에 있는 j 번째 시스템이 지원하는 가입자 수
    Bi k: i 국사의 장애를 대비한 백업시스템이 타 국사에 존재할 때 타 국사 내의 백업시스템들이 지원하는 총 가입자 수
    단,
    Figure 112007083513551-PAT00042
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 (e) 과정은
    상기 제어망 설계 결과는 상기 제어시스템의 물량, 배치, 비용 정보, 제어링크의 구성, 용량, 비용 정보, 서비스 가용도, 서비스 생존도를 포함하는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 서비스 가용도는
    상기 서비스 제공에 참여한 모든 제어시스템들의 각 가용도를 모두 곱한 것을 의미하여, 하기 [수학식 13]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
    [수학식 13]
    Figure 112007083513551-PAT00043
    단, Ai 는 서비스 제공에 참여한 제공시스템 i의 가용도임.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 서비스 생존도는
    상기 서비스를 제공하기 위해서 필요한 제어시스템의 생존도를 바탕으로 산출하고, 상기 제어시스템이 존재하는 모든 국사에 대한 장애를 가정하여 산출되는 것을 특징으로 하는
    인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망의 설계 방법.
  17. (a) 기본 자료를 이용하여 제어시스템 및 제어링크의 기본 물량을 산출하는 과정;
    (b) 상기 산출된 상기 제어시스템 및 상기 제어링크의 기본 물량을 이용하여 제어시스템의 이중화 비율을 산출하는 과정;
    (c) 상기 이중화 비율을 반영하여 제어시스템 및 제어링크의 용량을 재산출하는 과정;
    (c) 상기 이중화 비율을 반영하여 제어시스템 및 제어링크의 용량을 재산출하는 과정;
    (d) 상기 재산출된 각 제어시스템의 용량을 소정 배치안에 적용하여 상기 제어시스템에 해당하는 서비스 생존도를 산출하고, 상기 산출된 서비스 생존도가 목표 서비스 생존도를 만족하는 배치안을 산출하는 과정; 및
    (e) 상기 제어시스템의 배치안에 해당하는 제어망 설계 결과를 출력하는 과정을 구비하여 인터넷 프로토콜 기반 통신망을 위한 제어망을 설계하는 프로그램이 저장된 기록매체.
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