KR100459046B1 - 확장된 ｒｓｖｐ-ｔｅ를 이용한 ｍｐｌｓ 기반의 차세대무선 액세스망의 프로토콜 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 확장된 RSVP-TE를 이용한 MPLS 기반의 차세대 무선 액세스망 프로토콜 구조는, 무선 액세스 망과 관련된 프로토콜이나 실제 사용자에 의해 송수신되는 데이터 스트림을 기반으로 하는 무선망 계층과, 상기 무선망 계층의 전송을 위한 전송망 계층을 포함하는 차세대 무선 액세스망 프로토콜 구조에 있어서, 상기 무선망 계층의 제어평면에 포함되는 응용프로토콜의 전송을 위해 상기 전송망 계층에 구성되는 시그널링 베어러 LSP; 상기 무선망 계층의 데이터 송수신을 위한 사용자 평면에 포함되는 데이터 스트림의 전송을 위해 상기 전송망 계층에 구성되는 데이터 베어러 LSP; 및 상기 데이터 베이러 LSP에서의 LSP 설정 및 관리를 위해 전송망 계층의 제어평면에 구성되는 RSVP-TE를 포함한다.
이 같은 본 발명에 의하면, 차세대 무선 액세스망을 구성하는데 있어서 MPLS를 기반으로 할 때, LSP 설정을 Raw IP 기반으로 하는 RSVP-TE 특성을 적용하여 고가용성의 구현을 용이하게 하고, 리프래쉬 오버헤드 감소 기법이 적용된 리프래쉬 메커니즘을 통한 LSP의 연속성이 보장되며, 기존 인터넷망과의 연동이 용이하게 하는 효과가 기대된다.

Description

확장된 ＲＳＶＰ-ＴＥ를 이용한 ＭＰＬＳ 기반의 차세대 무선 액세스망의 프로토콜 구조{Protocol structure for MPLS-based next generation radio access network using extended RSVP-TE}
본 발명은 차세대 이동통신 시스템의 무선 액세스망을 구성하는 것에 관한 것으로, 특히 IP(Internet Protocol) 기반으로 무선 액세스망을 구축하기 위해 MPLS(Multiprotocol Label Switching)를 적용하는데 있어서 트래픽 엔지니어링을 고려한 LSP(Label Switched Path)설정이 가능하도록 LSP 설정 방식을 포함하는 MPLS 기반의 차세대 무선 액세스망의 프로토콜 구조에 관한 것이다.
MPLS는 네트워크의 트래픽 흐름의 속도를 높이고 관리하기 쉽게 하기 위한 입증된 표준 기술로서, 주어진 패킷 열에 대하여 특정 경로를 설정하는 것에 관여하는데, 각 패킷 내에는 라벨이 있어서 라우터 입장에서는 그 패킷을 전달해야할 노드의 주소를 보는데 소요되는 시간을 절약할 수 있다.
또한, MPLS는 멀티프로토콜이라고도 불리는데, 그 이유는 IP, ATM (Asynchronous Transfer Mode) 및 프레임 릴레이 네트웍 프로토콜 등과 함께 동작하기 때문이다.
이러한 MPLS는 네트워크의 OSI(Open Systems Interconnection) 표준 참조모델과 관련하여, 3 계층(라우팅)이 아닌, 스위칭을 하는 2 계층에서 대부분의 패킷이 전달될 수 있게 하고, 트래픽을 전반적으로 빠르게 움직이게 하는 것 외에도, QoS(Quality of Service)를 위한 네트워크 관리를 쉽게 해준다. 이러한 이유 때문에, 이 기술은 더 많고, 색다른 혼합 트래픽을 전송하기 시작한 네트워크로서 손쉽게 채택될 것으로 기대되고 있다.
도 1은 ATM 기반의 무선 액세스망의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, ATM을 기반으로 하는 무선 액세스망은 ATM 스위치(120)로 구성된 ATM 망을 통해 기지국(110)과 제어국(130)이 연결된다.
또한, ATM 기반의 무선 액세스망에서의 MPLS를 적용한 구성은 다음과 같다.
도 2는 종래의 MPLS 기반의 무선 액세스망의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, ATM 기반의 무선 액세스망에 MPLS를 적용하여 QoS를 고려한 IP 기반의 서비스를 위한 망 구조는 기지국(210)과, LER(Label Edge Router)(220)과, LSR(Label Switching Router)(230)와, ATM 스위치(240)와, 제어국(250)을 포함한다.
이러한 구성은 기존의 ATM 망에 속한 ATM 스위치(240)가 LSR(230)에 연결되고, 이들 LSR(230)가 LER(220)에 연결되어 있는 형태로 MPLS 망이 구성되고, 이러한 망을 통해 기지국(110)과, 제어국(250)이 망을 구성한다.
상기 LER(220)은 MPLS망의 에지(가장 끝)에 위치하여 레벨을 할당하는 역할을 수행하며, LSR(230)은 레벨의 스와핑에 의해 스위칭을 수행한다.
이러한 MPLS 기반의 무선 액세스망에서 트래픽 엔지니어링을 고려한 LSP 설정을 사용할 수 있는 프로토콜로는 CR-LDP와 RSVP-TE가 있다.
이 중에 CR-LDP는 종래의 ATM 기본 메커니즘을 충분히 고려하고 하드 상태(Hard State)이기 때문에 LSP의 연속성 보장에 별도의 메커니즘이 필요하지 않은 프로톨이다.
상기한 CR-LDP를 이용한 LSP 설정에 관하여 대한민국 특허 출원번호 10-2000-0011607(엠피엘에스 시스템에서 링크 상태 라우팅 정보를 이용한 엘에스피 설정 장치 및 방법)에서 제안하였다.
상기한 특허에서 전체 네트워크에 대한 링크 상태 라우팅 정보를 기반으로 소스 라우팅 계산하여 산출한 최단 라우팅 경로 정보 및 CR-LDP 기능에 따라 목적지 노드에 대한 레벨을 할당하도록 함으로써 각 목적지 IP 프리픽스에 대해 집성된 LSP 설정이 가능하게 함과 동시에 해당 LSP 설정의 루프 발생을 방지한다.
그러나, 상기한 CR-LDP를 이용한 기술은 고가용성(High Availability) 측면에서 약점을 가지며, LSP의 결함 포용(Fault Tolerance) 측면에서도 문제가 있다.
또한 현재 많은 인터넷 관련 업체의 추세가 RSVP-TE(Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering)를 적용하기 때문에 CR-LDP를 적용한 방식의 경우 기존 인터넷망과의 연동에 향후 문제가 발생할 수 있다.
상기한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 차세대 무선 액세스망을 구성하는데 있어서 MPLS를 기반으로 할 때, LSP 설정을 Raw IP 기반으로 하는 RSVP-TE 특성을 적용하여 고가용성의 구현을 용이하게 하고, 리프래쉬 오버헤드 감소기법이 적용된 리프래쉬 메커니즘을 통한 LSP의 연속성이 보장되며, 기존 인터넷망과의 연동을 용이하게 하는 확장된 RSVP-TE를 이용한 MPLS 기반의 차세대 무선 액세스망의 프로토콜 구조를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 ATM 기반의 무선 액세스망의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 2는 종래의 MPLS 기반의 무선 액세스망의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 MPLS 기반의 차세대 무선 액세스망 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 다른 RSVP-TE를 이용한 LSP 설정 방법에 대한 흐름도이다.
<도면의 주요부분의 간단한 설명>
110, 210 : 기지국 120, 240 : ATM 스위치
220, 401, 407 : LER 230, 402~406 : LSR
310 : 무선망 계층 320 : 전송망 계층
330 : 제어평면 331 : 응용 프로토콜
332 : 시그널링 베어러 LSP 333 : 전송망 사용자 평면 1
340 : 사용자 평면 341 : 데이터 스트림
342 : 데이터 베어러 LSP 343 : 전송망 사용자 평면 2
350 : 전송망 제어평면 351 : RSVP-TE
확장된 RSVP-TE를 이용한 MPLS 기반의 차세대 무선 액세스망의 프로토콜 구조는,
무선 액세스 망과 관련된 프로토콜이나 실제 사용자에 의해 송수신되는 데이터 스트림을 기반으로 하는 무선망 계층과, 상기 무선망 계층의 전송을 위한 전송망 계층을 포함하는 차세대 무선 액세스망 프로토콜 구조에 있어서, 상기 무선망 계층의 제어평면에 포함되는 응용프로토콜의 전송을 위해 상기 전송망 계층에 구성되는 시그널링 베어러 LSP; 상기 무선망 계층의 데이터 송수신을 위한 사용자 평면에 포함되는 데이터 스트림의 전송을 위해 상기 전송망계층에 구성되는 데이터 베어러 LSP; 및 데이터 베이러 LSP에서의 LSP 설정 및 관리를 위해 전송망 계층의 제어평면에 구성되는 RSVP-TE를 포함한다.
바람직하게, 상기 RSVP-TE는 RSVP-TE 리프래쉬 감소를 위한 RSVP-TE 리프래쉬 감소기법을 적용하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 데이터 베어러 LSP는 상기 RSVP-TE에서 미리 산출되는 라우팅 경로를 기반으로 각각의 데이터 LSP 를 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 RSVP-TE에서 미리 산출되는 라우팅 경로는, 일정 주기로 상기 RSVP-TE에서 트래픽 파라미터를 이용하여 업데이트 하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 MPLS 기반의 차세대 무선 액세스망의 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, MPLS 기반의 무선 액세스망의 프로토콜 구조는 무선망 계층(310)과, 전송망 계층(320)으로 크게 나뉜다.
그리고, 무선망 계층(310)은 제어평면(330)에 속하는 응용프로토콜(331)과, 사용자 평면 (343)에 속하는 데이터 스트림(341)을 포함한다.
또한, 전송망 계층(320)은 상기 무선망 계층(310)의 제어평면(330)과 같은 계층에 있는 전송망 사용자 평면 1(330)에 속하는 시그널링 베어러 LSP(332)와, 상기 무선망 계층(310)의 사용자 평면(340)과 같은 계층에 있는 전송망 사용자 평면 2(3430)에 속하는 데이터 베어러 LSP(342)와, 전송망 제어평면(350)에 속하는 RSVP-TE(351)를 포함한다.
상기 무선망 계층(310)의 제어평면(330)의 응용프로토콜(331)은 전송망 계층(320)의 같은 계층내의 전송망 사용자 평면 1(330)에 시그널링 베어러 LSP(332)를 통해 시그널링 정보를 주고받는다.
그리고, 무선망 계층(310)의 사용자 평면(340)의 데이터 스트림(341)은 전송망 계층(320)의 전송망 사용자 평면 2(3430)의 데이터 베어러 LSP(342)를 통해 데이터를 주고받는다.
이때, 데이터 베어러 LSP(342)를 구성하고 유지하는데 사용되는 것이 전송망 제어 평면(350)의 RSVP-TE(351)이다.
상기 RSVP-TE(351)는 리프래쉬 오버헤드 감소 기법을 적용하여 확장한 프로토콜로서, RSVP-TE 프로토콜은 기본적으로 소프트(Soft) 상태를 가지는 특성 때문에 패스(Path) 상태 블록과 리저베이션(Reservation) 상태 블록의 무결성을 유지하기 위해 지속적으로 리프래쉬를 해줘야 하는데, 이러한 리프래쉬 메시지는 각 LSP 단위로 패스 메시지와, 리저베이션 메시지를 이용하여 보내지게 되므로 오버헤드 문제가 발생하는 것이다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 리프래쉬 메시지를 LSP 단위로 보내는 방식이 아니라 LSR단위로 보내도록 확장되는 방식을 이용하여 해결할 수 있으며, RSVP를 지원하는 라우터는 이러한 오버헤드 감소기법을 지원하는지 여부를 외부에 쉽게 알려줄 수 있다.
상기한 무선 액세스망에 속한 노드들은 미리 산출된 최단 라우팅 경로를 기반으로 필요한 시그널링 베어러 LSP(332)와 데이터 베어러 LSP(342)를 설정하게 된다.
이때, 상기 RSVP-TE(351)의 구현은 IETF 표준인 RFC3209를 따르며, 각각의 무선 액세스망에 속한 노드간의 트래픽 파라미터에 의하여 최단 라우팅 경로를 주기적으로 업데이트 하게된다.
또한, 상기 RSVP-TE(351)의 오버헤드 감소를 위한 RSVP-TE 리프래쉬 오버헤드 감소기법 RFC2961을 적용한다.
상기의 구성을 가지는 무선 액세스망에서의 LSP 설정 방법은 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 다른 RSVP-TE를 이용한 LSP 설정 방법에 대한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 무선 액세스망에서 IP 패킷이 MPLS 망에 들어오는 지점인 입구 LER(401)과 나가는 지점인 출구 LER(407)간의 여러 경로의 LSR 1~5(402~406)를 포함한다.
이때, 초기에 입구 LER(401)과 출구 LER(407)간에 RSVP-TE에 의한 메시지 교환을 통해 LSP를 설정하게 되면, 이후로 도착하는 IP 패킷은 이미 설정된 LSP를 통해 입구 LER(401)과, 중간에 경유하는 LSR 3(404)과, LSR 4(405)를 통해 출구 LER(407)을 통해 전달되게 된다.
이때 LSP 설정 과정은 먼저 출구 LER(401)은 출구 LER(407)까지의 새로운LSP 설정을 하기로 결정한다.
그리고 트래픽 파라미터를 고려해서 출구 LER(401)은 IP 패킷을 LSR 3(404)과, LSR 4(405)를 통해 출구 LER(407)로 전달해야 한다고 결정한다.
그리고, 새로운 라우트에 대한 트래픽 파라미터를 실은 경로 메시지를 생성하고 IP 데이터 그램에 실어 LSR 3(404)으로 전송한다. 이때, LSR 3(404)으로 전송되는 IP 데이터 그램에는 LSR 3(404), LSR 4(405), 출구 LER(407)에 대한 경로 정보가 설정되어 있다.
따라서, 상기 IP 데이터 그램을 받은 LSR 3(404)은 자신이 해당 LSP에 대한 출구가 아님을 결정하고, 메시지에 명시된 경로에 따라 메시지를 포워딩 한다.
즉, 해당 메시지의 다음 경로인 LSR 4(405)로 전송하는 것이다.
마찬가지로, LSR 4(405)도 자신이 출구가 아님을 결정하고, 출구 LER(407)로 해당 IP 데이터 그램 메시지를 전송한다.
그러면, 출구 LER(407)에서는 해당 IP 데이터 그램 메시지에 의하여 자신이 출구임을 판단하고, 해당 IP 데이터 그램 메시지에 포함된 트래픽 파라미터에 의해필요한 자원을 예약한다.
또한, 출구 LER(407)은 상기 예약된 새로운 LSP에 대한 레벨을 하나 선택하고, 이 레벨을 RESV 메시지를 통해 LSR 4(405)로 전송한다. 이때 이 메시지에는 LSP를 위해 필요한 예약에 대한 상세한 정보가 포함되어 있다.
이러한 RESV 메시지를 수신한 LSR 4(405)는 LSP ID를 이용해 경로 메시지와 RESV 메시지를 비교하고 같은 경우 RESV 메시지로부터 필요한 자원이 무엇인지 알아내고, LSP를 위해 레벨을 하나 할당한 후, 포워딩 테이블을 설정한 후, 새로운 레벨과 함께 RESV메시지를 LSR 3(404)으로 전송한다.
상기 LSR 3(404)에서도 LSR 4(405)에서와 같이 동작하고 마지막으로 입구 LER(401)로 RESV 메시지를 전달한다.
이를 받은 입구 LER(401)은 새로 만들어진 LSP에 대한 입구이기 때문에 새로운 레벨을 추가하지는 않고, 업스트림 LSR에게로 이를 포워딩 한다.
상기와 같은 LSP 설정과정을 거쳐 RSVP-TE를 이용한 무선 액세스망에서의 LSP 설정을 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 확장된 RSVP-TE를 이용한 MPLS 기반의 차세대 무선 액세스망의 프로토콜 구조는 차세대 무선 액세스망에서 MPLS를 기반으로 할 때 CR-LDP가 아닌 RSVP-TE를 채택하고, RSVP-TE의 소프트 상태 특성에서 발생하는 오버헤드 문제를 RSVP-TE 리프래쉬 오버헤드 감소기법을 이용하여 해소함으로써, 추가적인 오버헤드를 최소화하면서 LSP의 연속성을 보장하고, QoS 지원이 가능하고, 특히 이동통신 시스템에서 중요한 고가용성의 구현을 용이하게 하는 효과가 있다.
또한, 현재 많은 인터넷 장비가 RSVP-TE 설정방법을 이용하도록 제작되고 있음으로, 인터넷 서비스 보급 확산으로 인해 향후 발생하게 되는 기존 인터넷 망과의 연동이 손쉽게 이루어질 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 무선 액세스 망과 관련된 프로토콜이나 살제 사용자에 의해 송수신 되는 데이터 스트림을 기반으로 하는 무선망 계층과, 상기 무선망 계층의 전송을 위한 전송망 계층을 포함하는 차세대 무선 액세스망 프로토콜 구조에 있어서,
    상기 무선망 계층의 제어평면에 포함되는 응용프로토콜의 전송을 위해 상기 전송망 계층에 구성되는 시그널링 베어러 LSP(Label Switched Path);
    상기 무선망 계층의 데이터 송수신을 위한 사용자 평면에 포함되는 데이터 스트림의 전송을 위해 상기 전송망 계층에 구성되는 데이터 베어러 LSP; 및
    상기 데이터 베이러 LSP에서의 LSP 설정 및 관리를 위해 상기 전송망 계층의 제어평면에 구성되는 RSVP-TE(Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering)
    를 포함하는 확장된 RSVP-TE를 이용한 MPLS 기반의 차세대 무선 액세스망의 프로토콜 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 RSVP-TE는 RSVP-TE 리프래쉬(Refresh) 감소를 위한 RSVP-TE 리프래쉬 감소기법을 적용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 확장된 RSVP-TE를 이용한 MPLS 기반의 차세대 무선 액세스망의 프로토콜 구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 베어러 LSP는 상기 RSVP-TE에서 미리 산출되는 라우팅 경로를 기반으로 각각의 데이터 LSP 를 설정하는 것을 특징으로 하는 확장된 RSVP-TE를 이용한 MPLS 기반의 차세대 무선 액세스망의 프로토콜 구조.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 RSVP-TE에서 미리 산출되는 라우팅 경로는,
    일정 주기로 상기 RSVP-TE에서 트래픽 파라미터를 이용하여 업데이트 되는 것을 특징으로 하는 확장된 RSVP-TE를 이용한 MPLS 기반의 차세대 무선 액세스망의 프로토콜 구조.
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