KR100739492B1 - Quality of service management device for ip network and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 IP 망에서의 서비스 품질 관리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for managing quality of service in an IP network.

서비스 품질 관리 장치에서, 입력 버퍼는 IP 망으로부터 입력되는 데이터 패킷을 일시 저장한다. 서비스 품질 관리부는 입력 버퍼로부터 수신한 데이터 패킷을 플로우별로 분류하고, 플로우별로 데이터 패킷의 출력을 제어한다. 그리고, 출력 큐는 서비스 품질 관리부로부터 수신한 데이터 패킷을 스케줄링하여 전송한다.In the apparatus for controlling a quality of service, the input buffer temporarily stores data packets input from the IP network. The quality of service manager classifies the data packet received from the input buffer for each flow and controls the output of the data packet for each flow. The output queue schedules and transmits the data packet received from the service quality management unit.

플로우 분류, 서비스 품질 관리 Flow classification, quality of service management

Description

IP 망에서의 서비스 품질 관리 장치 및 그 방법{QUALITY OF SERVICE MANAGEMENT DEVICE FOR IP NETWORK AND METHOD THEREOF}QUALITY OF SERVICE MANAGEMENT DEVICE FOR IP NETWORK AND METHOD THEREOF

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 서비스 품질 관리 장치를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a service quality management apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 서비스 품질 관리 장치의 대역폭 제어부에서의 패킷 처리를 도시한 개략도이다.2 is a schematic diagram showing packet processing in a bandwidth controller of a service quality management apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 서비스 품질 관리 장치의 레이트 제어부에서의 레이턴시 제어 과정을 도시한 개략도이다.3A is a schematic diagram illustrating a latency control process in a rate control unit of a service quality management apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 서비스 품질 관리 장치의 레이트 제어부에서의 연속성 제어 과정을 도시한 개략도이다.3B is a schematic diagram illustrating a continuity control process in a rate controller of the apparatus for controlling quality of service according to the first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 서비스 품질 관리 장치의 WRED 제어부에서의 패킷 처리를 도시한 개략도이다.4 is a schematic diagram showing packet processing in a WRED control unit of a service quality management apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 서비스 품질 관리 장치를 도시한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a service quality management apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 서비스 품질 관리 장치를 도시한 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a service quality management apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플로우별 서비스 품질 관리 방법을 도 시한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method for managing quality of service for each flow according to a first embodiment of the present invention.

본 발명은 IP(internet protocol) 망에서의 서비스 품질 관리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling service quality in an IP (internet protocol) network.

기존의 ATM(asynchronous transfer mode) 망에서는 수신단과 송신단 사이에서의 일괄적인 서비스 품질 관리가 이루어질 수 있었다. IP 망에서는 통신 자원이 효율적으로 사용될 수는 있지만, 각 통신 자원에게 전송능력이 독점적으로 부여된 것은 아니므로 사용자들의 통신량이 늘어나게 되면 패킷들은 전송 과정에서 대기 행렬에 걸리게 되어 긴 시간 지연이 발생하게 된다.In the existing asynchronous transfer mode (ATM) network, the quality of service can be collectively managed between the receiving end and the transmitting end. Although communication resources can be used efficiently in an IP network, transmission capacity is not exclusively assigned to each communication resource. Therefore, when the traffic of users increases, packets are queued in the transmission process, causing a long time delay. .

현재 IP 망은 모든 어플리케이션에 중립적이며 IP 망에서 모든 트래픽이 동등하게 처리되므로, 발생하는 트래픽의 특성에 따라 우선 순위를 부여하기 어렵다. 특히, 선행되는 트래픽이 대역폭을 독점하게 되면 중요한 데이터의 처리가 지연되는 문제가 발생하므로 네트워크에 대한 업무 의존도가 크거나 네트워크를 통해 고객 서비스를 제공하는 곳은 전반적인 업무 효율이 크게 떨어지는 현상을 낳게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 중요한 데이터나 트래픽에 대해 적정한 대역폭을 할당하고 우선적인 처리를 보장할 수 있는 QoS(quality of service) 기법의 도입에 대한 관심이 증가되고 있다.Currently, the IP network is neutral to all applications and all traffic is treated equally in the IP network, so it is difficult to give priority to the characteristics of the generated traffic. In particular, if the preceding traffic monopolizes bandwidth, the processing of important data is delayed. Therefore, the dependence on the network or the location of providing customer service through the network greatly decreases the overall work efficiency. . In order to solve this problem, there is a growing interest in introducing a quality of service (QoS) technique that can allocate an appropriate bandwidth to important data or traffic and ensure priority processing.

ATM 망에서는 일정 길이의 셀이 전송되면서 여러 네트워크 장비를 거치게 되 더라도 OAM(Operation, Administration and Maintenance) 셀(cell)이나 컨트롤 셀 등을 통한 망 상태의 지속적인 모니터링이 가능하므로, 수신단과 송신단 사이에서의 균일한 서비스 품질 관리가 이루어질 수 있다. 이와 같은 ATM 망에서 이루어지는 서비스 품질 관리와 근사한 효율을 얻기 위하여 IP 망에서는 고가의 네트워크 프로세서나 소프트웨어적인 방식이 사용되고 있다.In ATM network, even if a certain length of cell is transmitted and it goes through several network equipments, it is possible to continuously monitor the network state through OAM (Operation, Administration and Maintenance) cell or control cell. Uniform quality of service management can be achieved. An expensive network processor or software method is used in the IP network in order to obtain the same efficiency as the service quality management performed in the ATM network.

특히, 고품질 서비스를 제공할 수 있는 전용 하드웨어가 존재하지 않아서, 현재는 주로 CPU를 통한 소프트웨어적 처리 방식이 이용되고 있다. 그러나, CPU 용량의 한계로 인하여 데이터 패킷의 전송 속도를 보장받을 수 없고, 이로 인하여 완벽한 수준의 서비스 품질 관리가 이루어지지 않을 뿐만 아니라, IP 망에서 ATM 망에서와 동일한 수준의 서비스 품질을 보장받기 위해서는 고가의 네트워크 프로세서 장비를 사용하여야 하는데 이러한 방식을 통한 서비스 품질 관리는 시스템의 비용을 상승시키는 문제가 있으므로, 이를 위한 전용 하드웨어를 필요로 하는 문제가 있었다.In particular, since there is no dedicated hardware capable of providing high quality services, a software processing scheme mainly through a CPU is currently used. However, due to the limitation of the CPU capacity, the transmission speed of the data packet cannot be guaranteed. As a result, not only a perfect level of service quality management is performed but also the same level of service quality as that of an ATM network in an IP network is required. Expensive network processor equipment has to be used, but service quality management through such a method raises the cost of the system. Therefore, there is a problem of requiring dedicated hardware for this purpose.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 IP 망 내에서의 사용자별로 다른 서비스 품질을 보장할 수 있는 서비스 품질 관리 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for managing a quality of service capable of guaranteeing a different quality of service for each user in an IP network.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 서비스의 종류에 따라 서비스의 우선 순위나 품질을 보장받을 수 있게 하는 서비스 품질 관리 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a service quality management apparatus and method for ensuring the priority or quality of services according to the type of service.

이러한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 한 특징에 따르면, IP 망에서 입력되는 데이터 패킷을 일시 저장하는 입력 버퍼, 상기 입력 버퍼로부터 수신한 데이터 패킷을 플로우별로 분류하고, 상기 플로우별로 상기 데이터 패킷의 출력을 제어하는 서비스 품질 관리부, 및 상기 서비스 품질 관리부로부터 수신한 데이터 패킷을 스케줄링하여 전송하는 출력 큐를 포함하는 IP 망에서의 서비스 품질 관리 장치가 제공된다.In order to solve this problem, according to an aspect of the present invention, an input buffer for temporarily storing data packets input from an IP network, data packets received from the input buffer are classified for each flow, and A service quality management apparatus in an IP network including a service quality control unit for controlling an output and an output queue for scheduling and transmitting a data packet received from the service quality management unit.

그리고 상기 서비스 품질 관리부는 상기 입력버퍼로부터 수신한 데이터 패킷의 플로우를 분류하는 플로우 분류부, 상기 플로우별로 데이터 패킷에 대하여 통과, 경고 표시, 폐기 설정하는 적어도 하나의 제1 제어부, 및 상기 출력 큐의 상태에 따라 상기 제1 제어부로부터 수신한 데이터 패킷을 폐기 처리하여 데이터 패킷의 출력을 제어하는 적어도 하나의 제2 제어부를 포함한다. 여기서 상기 제1 제어부는 대역폭 제어부 또는 레이트 제어부 중의 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 제2 제어부는 입력되는 데이터 패킷을 폐기처리하여야 할 경우, 경고 표시된 데이터 패킷들을 우선적으로 폐기하여 출력을 제어한다.The service quality management unit may include a flow classification unit classifying a flow of data packets received from the input buffer, at least one first control unit configured to pass, warn, and discard data packets for each of the flows, and the output queue. At least one second control unit for controlling the output of the data packet by discarding the data packet received from the first control unit according to the state. The first control unit may include at least one of a bandwidth control unit or a rate control unit. When the input data packet should be discarded, the second control unit may preferentially discard the data packets marked with the warning to control the output.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 수신된 데이터 패킷을 플로우별로 분류하는 단계, 상기 플로우별로 데이터 패킷에 대하여 통과, 경고 표시, 폐기 설정하는 단계, 및 상기 플로우별로 선택된 출력 큐의 상태에 따라 상기 경고 표시된 패킷을 우선적으로 폐기하여 데이터 패킷의 출력을 제어하는 단계를 포함하는 IP 망에서의 서비스 품질 관리 방법이 제공된다.According to another feature of the present invention, the received data packet is classified according to flow, the passing, warning display, discard setting of the data packet for each flow, and the warning displayed according to the state of the output queue selected for each flow. Provided is a method for controlling quality of service in an IP network, the method comprising controlling the output of a data packet by first discarding the packet.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 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.In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification. In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 서비스 품질 관리 장치를 도시한 블록도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 IP 망에서의 서비스 품질 관리 장치(100)는 입력 버퍼(110), 서비스 품질 관리부(120), 내부 메모리부(130) 및 출력 큐(140)를 포함한다.1 is a block diagram illustrating a service quality management apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the apparatus 100 for controlling quality of service in an IP network according to the first embodiment of the present invention includes an input buffer 110, a service quality managing unit 120, an internal memory unit 130, and an output queue. 140.

입력 버퍼(110)는 송신단에서 입력되는 데이터 패킷을 일시적으로 저장하여 서비스 품질 관리부(120)에서 데이터 패킷을 처리하는 동안 버퍼의 역할을 수행한다.The input buffer 110 temporarily stores the data packet input from the transmitter to serve as a buffer while the service quality management unit 120 processes the data packet.

서비스 품질 관리부(120)는 수신된 데이터 패킷의 헤더 정보를 참조하여 플로우를 분류하고, 내부 메모리부(130)를 참조하여 플로우별로 요구되는 서비스 품질에 적합한 제어를 수행한다.The service quality management unit 120 classifies the flow with reference to the header information of the received data packet, and performs control suitable for the quality of service required for each flow with reference to the internal memory unit 130.

내부 메모리부(130)는 서비스 품질 관리부(120)에서의 데이터 패킷 처리에 필요한 데이터 테이블들을 저장하여 두었다가 서비스 품질 관리부(120) 또는 외부 CPU의 제어에 의하여 저장된 정보를 서비스 품질 관리부(120)로 제공한다. 내부 메모리부(130)에는 플로우별로 미리 설정된 서비스 품질이 매칭되어 있는 서비스 품질 테이블(QoS table), WRED 테이블(weighted random early detection table) 등이 저장될 수 있다.The internal memory unit 130 stores data tables necessary for data packet processing in the service quality management unit 120 and provides the stored information to the service quality management unit 120 under the control of the service quality management unit 120 or an external CPU. do. The internal memory 130 may store a quality of service table (QoS table), a weighted random early detection table (WRED) table, and the like, to which a predetermined service quality is matched for each flow.

출력 큐(140)는 서비스 품질 관리부(120)에서의 패킷 플로우 제어를 거쳐 출력되는 데이터 패킷들을 가상 출력 큐의 형태로 저장하였다가 스케쥴링 알고리즘에 따라 각 큐별로 스케쥴링 순서에 따라 데이터 패킷을 출력한다.The output queue 140 stores the data packets output through the packet flow control in the service quality management unit 120 in the form of a virtual output queue and outputs the data packets according to the scheduling order for each queue according to the scheduling algorithm.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 서비스 품질 관리부(120)에 대하여 상세하게 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 서비스 품질 관리부(120)의 제1 제어부는 대역폭 제어부(122)와 레이트 제어부(123)를 포함하며, 제2 제어부는 WRED 제어부(124)를 포함한다.Hereinafter, the service quality management unit 120 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. As shown in FIG. 1, the first control unit of the service quality management unit 120 according to the first embodiment of the present invention includes a bandwidth control unit 122 and a rate control unit 123, and the second control unit includes a WRED control unit ( 124).

먼저, 플로우 분류부(121)는 서비스 품질 관리부(120)로 수신된 데이터 패킷의 헤더 정보를 분석하여 플로우 특성을 판별한다. 이러한 헤더 정보는 MAC 어드레스, IP 어드레스 또는 포트 번호 등이 있을 수 있으며, 플로우 분류부(121)는 헤더 정보에 포함된 MAC 어드레스별로 패킷 플로우를 분류하거나, IP 어드레스별로 패킷 플로우를 분류하거나 또는 포트 번호를 이용하여 패킷 플로우를 분류한다. 이와 같은 플로우 분류 과정을 통하여 IP 망 내에서의 데이터 전송에 있어서 사용자별로 다른 서비스 품질을 보장받을 수 있고, 같은 사용자라 하더라도 실제 사용하는 서비스의 종류에 따라 차별화된 서비스 품질을 보장받을 수 있게 된다.First, the flow classification unit 121 analyzes the header information of the data packet received by the service quality management unit 120 to determine the flow characteristic. The header information may include a MAC address, an IP address, or a port number, and the flow classifier 121 classifies packet flows by MAC addresses included in the header information, classifies packet flows by IP addresses, or port numbers. Classify the packet flow using. Through this flow classification process, different service quality can be guaranteed for each user in data transmission in the IP network, and even the same user can be guaranteed a differentiated service quality according to the type of service actually used.

플로우 분류부(121)에서 플로우 특성이 판별되면, 후단의 대역폭 제어부(122), 레이트 제어부(123) 및 WRED 제어부(124)는 내부 메모리부(130)에 플로우 특성에 따라 미리 매칭되어 저장된 데이터 테이블들을 참조하여 플로우별로 이후의 데이터 패킷의 전송을 제어한다. 본 발명의 실시예에서는 MAC 어드레스, IP 어드레스 또는 포트 번호가 플로우 판별에 이용되는 것으로 설명하였지만, IP 프로토콜 타입, 목적지 TCP/UDP 포트 정보 등의 다양한 헤더 정보가 이용될 수 있다.When the flow characteristic is determined by the flow classifying unit 121, the bandwidth controller 122, the rate control unit 123, and the WRED control unit 124 of the subsequent stage are pre-matched and stored in the internal memory unit 130 according to the flow characteristic. Reference to these controls the transmission of subsequent data packets for each flow. In the embodiment of the present invention, the MAC address, the IP address, or the port number has been described as being used for flow determination, but various header information such as an IP protocol type and destination TCP / UDP port information may be used.

다음, 대역폭 제어부(122)와 레이트 제어부(123)는 플로우별로 설정된 서비스 품질에 따라 통과할 패킷, 폐기할 패킷 및 경고 표시(drop marking)할 패킷을 결정한다. 즉, 플로우별로 설정된 서비스 품질에서 요구되는 조건을 만족하는 패킷은 다른 처리 없이 통과되고, 서비스 품질에서 요구되는 조건을 만족하지 않는 패킷은 폐기 처리되거나 경고 표시된 후 통과된다. 이 때, 경고 표시된 패킷은 출력 큐(140)의 조건에 따라 WRED 제어부(124)에서 우선적으로 폐기될 수 있다.Next, the bandwidth controller 122 and the rate controller 123 determine a packet to pass, a packet to discard, and a packet to drop marking according to the quality of service set for each flow. That is, a packet that satisfies the condition required for the quality of service set for each flow is passed without other processing, and a packet that does not satisfy the condition required for the quality of service is passed after being discarded or warned. At this time, the alerted packet may be preferentially discarded by the WRED controller 124 according to the condition of the output queue 140.

도 2는 대역폭 제어부(122)로 단위 시간 당 입력되는 데이터 패킷들 중 통과, 경고 표시 및 폐기되는 패킷들의 범위를 도시한 개략도이고, 도 3a 및 도 3b는 각각 레이트 제어부(123)로 입력되는 패킷들 사이의 간격을 제어 변수로 이용하여 통과 또는 경고 표시할 패킷들을 결정하는 레이턴시 제어 방법과 연속성 제어 방법을 도시한 도면이다. 도 4는 이와 같이 대역폭 제어부(122)와 레이트 제어부(123)에서 경고 표시되어 통과한 패킷들을 WRED 제어부(124)가 출력 큐(140)의 상태에 따라 폐기하는 과정을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a range of packets passing, warning, and discarded among data packets input per unit time to the bandwidth controller 122, and FIGS. 3A and 3B are packets input to the rate controller 123, respectively. FIG. 3 is a diagram illustrating a latency control method and a continuity control method for determining packets to be passed or warning by using the intervals between them as control variables. 4 is a diagram illustrating a process in which the WRED control unit 124 discards the packets that have been warned by the bandwidth control unit 122 and the rate control unit 123 according to the state of the output queue 140.

대역폭 제어부(122)는 보장 대역폭(guaranteed bandwidth)과 최대 대역폭 (maximum bandwidth) 정보를 기초로 하여 플로우별로 데이터 패킷 제어를 수행한다. 이 때, 보장 대역폭과 최대 대역폭은 플로우별로 내부 메모리부(130)의 QoS 테이블에 저장되어 있을 수 있다. 여기서, 보장 대역폭이란 단위 시간 내에 입력된 패킷들을 별도의 처리과정 없이 수용할 수 있는 대역폭을 의미하며, 최대 대역폭이란 단위 시간 내에 이를 초과하여 들어오는 패킷을 폐기시키도록 규정된 대역폭을 의미한다.The bandwidth controller 122 performs data packet control for each flow based on the guaranteed bandwidth and the maximum bandwidth information. At this time, the guaranteed bandwidth and the maximum bandwidth may be stored in the QoS table of the internal memory unit 130 for each flow. Here, the guaranteed bandwidth refers to a bandwidth that can accommodate packets input within a unit time without additional processing, and the maximum bandwidth means a bandwidth defined to discard incoming packets exceeding this within a unit time.

도 2에 도시한 바와 같이, 대역폭 제어부(122)는 단위 시간 내의 특정 시점까지 입력된 데이터 패킷의 총 길이를 더한 누적 대역폭이 보장 대역폭(Sus_BW)을 초과하지 않을 경우에는 입력되는 데이터 패킷을 모두 통과시켜 레이트 제어부(123)로 전달하고, 누적 대역폭이 최대 대역폭(Max_BW)을 초과하는 경우에는 최대 대역폭(Max_BW)을 초과한 시점 이후에 입력되는 데이터 패킷을 폐기한다. 그리고 누적 대역폭이 보장 대역폭(Sus_BW)은 초과하지만 최대 대역폭(Max_BW)을 초과하지 않는 경우에, 대역폭 제어부(122)는 해당하는 데이터 패킷들에 경고 표시(drop marking)를 한 후 레이트 제어부(123)로 전송한다. 여기서, 경고 표시는 이후의 처리 과정에서 우선적으로 폐기될 대상임을 나타내는 표시이다.As shown in FIG. 2, the bandwidth controller 122 passes all the input data packets when the cumulative bandwidth plus the total length of the data packets input up to a specific point in time does not exceed the guaranteed bandwidth Sus_bw. If the cumulative bandwidth exceeds the maximum bandwidth Max_BW, the data packet inputted after the time point exceeding the maximum bandwidth Max_BW is discarded. When the cumulative bandwidth exceeds the guaranteed bandwidth Su_BW but does not exceed the maximum bandwidth Max_BW, the bandwidth controller 122 drops the corresponding data packets and then drops the marking. To send. Here, the warning mark is a mark indicating that the object to be discarded preferentially in the subsequent processing.

그러나 플로우 분류부(121)에서 판별된 플로우의 특성이 패킷의 폐기로 인하여 서비스의 품질이 급격히 저하되는 특성을 갖는 실시간 서비스인 경우에, 대역폭 제어부(122)는 누적된 데이터 패킷의 양이 최대 대역폭(Max_BW)을 초과하더라도 데이터 패킷을 폐기시키지 않고 레이트 제어부(123)로 전송할 수 있다.However, when the characteristic of the flow determined by the flow classifying unit 121 is a real-time service having a characteristic in which the quality of service is sharply degraded due to the discarding of the packet, the bandwidth controller 122 determines that the accumulated amount of data packets is the maximum bandwidth. Even if it exceeds (Max_BW), it can transmit to the rate control unit 123 without discarding the data packet.

레이트 제어부(123)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 패킷과 패킷 사 이의 간격을 식별하여 플로우별로 미리 설정된 패킷 간격의 허용 범위를 벗어나는 패킷에 대해 경고 표시를 하여 WRED 제어부(124)로 전송한다. 레이트 제어부(123)는 데이터 패킷 플로우의 입력 속도에 따라 데이터 패킷을 레이턴시 제어(latency control)와 연속성 제어(burst control) 중의 어느 한 방식으로 처리한다. 레이트 제어부(123)는 플로우별로 미리 설정되어 내부 메모리부(130)에 저장되어 있는 CT, BT, ET, GT의 네 종류의 파라미터를 이용하여 서비스 품질을 관리한다. CT는 제어 타입을 나타내는 것으로서, 도 3a에 도시된 바와 같이 CT가 0일 때에는 레이턴시 제어를, 도3b에 도시된 바와 같이 CT가 1일 때에는 연속성 제어를 통하여 패킷 제어가 이루어진다. ET는 후행 패킷의 예상 도착 시간을 나타내고, BT는 ET로부터의 최대 전송 지연 허용치를 의미하며, GT는 선행 데이터 패킷과 후행 데이터 패킷의 입력 시간차를 의미한다.As shown in FIGS. 3A and 3B, the rate controller 123 identifies the interval between the packet and the packet, and warns the packet that falls outside the allowable range of the preset packet interval for each flow to the WRED controller 124. send. The rate control unit 123 processes the data packet according to the input rate of the data packet flow in one of latency control and burst control. The rate controller 123 manages the quality of service by using four types of parameters, CT, BT, ET, and GT, which are preset for each flow and stored in the internal memory 130. CT represents a control type. As shown in FIG. 3A, the latency control is performed when CT is 0, and packet control is performed through continuity control when CT is 1 as shown in FIG. 3B. ET denotes the expected arrival time of the trailing packet, BT denotes the maximum transmission delay allowance from the ET, and GT denotes the input time difference between the preceding data packet and the trailing data packet.

레이턴시 제어(CT=0인 경우)는 데이터 패킷 사이의 간격이 너무 긴 경우의 레이트 제어 방식이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 레이턴시 제어에서는 미리 설정된 패킷들 사이의 간격을 고려하여 계산된 ET에 BT를 더한 범위가 패킷 간격에 대한 허용 범위(ET+BT)로 설정된다. 그리고 선행 데이터 패킷이 입력된 후 후행 데이터 패킷이 통과(PASS)되어 WRED 제어부(124)로 전달된다. 그러나, 레이트 제어부(123)는 허용 범위(ET+BT)를 경과한 시간에 입력되는 후행 데이터 패킷에 대해서는 경고(DROP) 표시를 하고 WRED 제어부(124)로 전달한다. 도 3a의 하단에 나타낸 빗금 친 영역은 이와 같이 허용 범위를 만족시키지 못하여 경고 표시되는 데이터 패킷들이 입력되는 시간 범위를 나타낸다.Latency control (when CT = 0) is a rate control scheme when the interval between data packets is too long. As shown in FIG. 3A, in latency control, a range obtained by adding BT to ET calculated in consideration of the interval between preset packets is set as an allowable range (ET + BT) for the packet interval. After the preceding data packet is input, the following data packet passes and passes to the WRED controller 124. However, the rate control unit 123 displays a warning (DROP) for the following data packet input at a time elapsed beyond the allowable range (ET + BT) and transmits it to the WRED control unit 124. The hatched area shown in the lower part of FIG. 3A indicates a time range in which data packets which are displayed as warning because they do not satisfy the allowable range are input.

연속성 제어(CT=1인 경우)는 데이터 패킷 사이의 간격이 너무 짧은 경우의 레이트 제어 방식으로, 패킷 플로우의 입력이 순간적으로 폭주하여 패킷들의 입력속도가 지나치게 빠를 경우에 플로우별로 요구되는 적정 수준의 서비스 품질 관리가 이루어지지 못하는 것을 방지하기 위한 것이다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 레이턴시 제어의 경우와는 반대로 서비스 품질을 만족시키기 위하여 요구되는 조건에 따라 미리 설정된 패킷들 사이의 간격을 고려하여 계산된 ET로부터 BT를 뺀 만큼의 시간 영역이 패킷 간격에 대한 허용 범위(ET-BT)로 설정된다. 즉, 선행 데이터 패킷이 입력된 후 후행 데이터 패킷이 입력되기까지의 시간(GT)이 허용범위(ET-BT) 이내이거나 ET를 초과하는 경우에는 후행 데이터 패킷은 그대로 통과(PASS)되어 WRED 제어부(124)로 전달된다. 그러나, 레이트 제어부(123)는 허용범위(ET-BT) 보다 짧은 시간 영역에 입력되는 후행 데이터 패킷에 대해서는 경고(DROP) 표시를 하여 WRED 제어부(124)로 전달한다. 도 3b의 하단에 나타낸 빗금 친 영역은 이와 같이 허용 범위 내에 포함되지 못하여 경고 표시되는 데이터 패킷들이 입력되는 시간 범위를 나타낸다.The continuity control (CT = 1) is a rate control method when the interval between data packets is too short. When the input of the packet flow is instantaneously congested and the input rate of the packets is too high, the appropriate level required for each flow is required. This is to prevent service quality management from being performed. As shown in FIG. 3B, in contrast to the case of latency control, a time interval in which the time domain is subtracted from BT from the ET calculated in consideration of the interval between the preset packets according to a condition required to satisfy the service quality. It is set to the allowable range for ET-BT. That is, if the time GT before the subsequent data packet is input after the preceding data packet is input is within the allowable range (ET-BT) or exceeds the ET, the trailing data packet is passed as it is and the WRED controller ( 124). However, the rate control unit 123 displays a warning (DROP) for the following data packet input in a time domain shorter than the allowable range (ET-BT) and transmits it to the WRED control unit 124. The hatched area shown in the lower part of FIG. 3B indicates a time range in which data packets that are not displayed within the allowable range and are displayed as warnings are input.

WRED 제어부(124)는 출력 큐(140)의 상태를 모니터링하여 출력 큐(140)로의 데이터 패킷의 전송을 제어한다. 즉, WRED 제어부(124)는 우선 순위가 부여되어 있는 다수의 큐들 중 플로우의 특성에 적합한 수준의 서비스 품질 관리가 이루어질 수 있는 우선 순위에 해당하는 큐를 선택하여 데이터 패킷들을 전송한다. 이 때, 해당 큐의 정보를 기록한 레지스터로부터 해당 큐에 누적되어 있는 데이터 패킷의 양을 읽어 들여 큐의 상태를 파악하고, 내부 메모리부(130)에 저장된 WRED 테이블 을 참조하여 출력 큐(140)로 전송하는 데이터 패킷의 양을 제어한다. WRED 제어부(124)는 제어 파라미터로서 특정 큐에 대하여 설정되어 있는 EP(early point)와 MP(max point) 및 폐기율(slope)을 이용한다.The WRED control unit 124 monitors the state of the output queue 140 to control the transmission of data packets to the output queue 140. That is, the WRED control unit 124 transmits data packets by selecting a queue corresponding to the priority of which the quality of service can be managed at a level suitable for the flow characteristic among the plurality of prioritized queues. At this time, by reading the amount of data packets accumulated in the queue from the register that recorded the information of the queue, the status of the queue is read, and the output queue 140 is referred to by referring to the WRED table stored in the internal memory unit 130. Control the amount of data packets sent. The WRED control unit 124 uses an EP (early point), an MP (max point) and a slope set for a specific cue as control parameters.

도 4에 도시한 바와 같이, 출력 큐(140)에 누적된 데이터 패킷의 양이 EP를 초과하지 않는 경우에는 WRED 제어부(124)로 입력되는 모든 데이터 패킷은 출력 큐(140)로 전송되고, MP를 초과하는 경우에는 이후에 입력되는 모든 패킷은 폐기된다. 반면, 출력 큐로 전송되어 누적된 데이터 패킷의 양이 EP를 초과하게 되는 순간부터 대역폭 제어부(122)와 레이트 제어부(123)에서 경고 표시된 데이터 패킷들에 대하여 우선적으로 플로우별로 미리 설정된 폐기율의 비율로 패킷을 폐기한다.As shown in FIG. 4, when the amount of data packets accumulated in the output queue 140 does not exceed EP, all data packets input to the WRED controller 124 are transmitted to the output queue 140 and the MP is transmitted. If exceeds, all subsequent packets are discarded. On the other hand, from the moment when the amount of data packets transmitted and accumulated in the output queue exceeds the EP, the packets at the ratio of the discard rate preset for each flow are preferentially given to the data packets that are warned by the bandwidth controller 122 and the rate controller 123. Discard it.

이때, 폐기 차례에 걸린 데이터 패킷에 경고 표시가 되어있지 않은 경우에는 그 패킷을 출력 큐로 전송하고, 이후 제일 근접한 시간에 입력되는 경고 표시가 된 데이터 패킷을 이전에 출력한 경고 표시 없는 패킷 대신 폐기한다. 그러나, 패킷의 폐기로 인하여 서비스의 품질이 급격히 저하되는 특성을 갖는 데이터 패킷 플로우에 대해서는, WRED 제어부(124)에 의하여 선택된 큐가 더 이상의 데이터 패킷을 수용할 수 없게 되면, 미리 설정되어 있던 큐의 우선 순위를 변경하여 상대적으로 덜 혼잡한 큐로 데이터 패킷을 전송한다.At this time, if the warning packet is not marked on the discarded data packet, the packet is transmitted to the output queue, and the data packet marked with the warning signal input at the closest time thereafter is discarded instead of the packet without the warning mark previously output. . However, for a data packet flow having a characteristic that the quality of service is drastically degraded due to the discarding of the packet, when the queue selected by the WRED control unit 124 cannot accept any more data packets, Change the priority to send data packets to a less congested queue.

이러한 구성을 통하여, IP 망에서 각 플로우에 따른 서비스 품질을 관리하고 보장함으로써 IPTV/VoIP 등과 같은 멀티미디어 데이터 전송에서 시간 지연이나 패킷 손실이 발생하지 않도록 보장하고 홈 네트워크 상에서 보안이나 화재 등과 같은 긴급을 요하는 데이터들을 우선 처리할 수 있다.Through such a configuration, the IP network manages and guarantees the quality of service according to each flow, ensuring that no time delay or packet loss occurs in the transmission of multimedia data such as IPTV / VoIP, and requiring emergency such as security or fire on the home network. To process the data first.

본 발명의 제1 실시예에서는 WRED 제어부(124)로 패킷이 전달되기 전에 대역폭 제어와 레이트 제어에 의해 데이터 패킷이 폐기되거나 경고 표시되는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 대역폭 제어와 레이트 제어의 순서를 바꿀 수도 있으며, 또한 대역폭 제어와 레이트 제어 이외에 서비스 품질에 따라 통과, 경고 및 폐기 조건을 설정할 수 있는 다른 제어 방법을 사용할 수도 있다.In the first embodiment of the present invention, the data packet is discarded or warned by the bandwidth control and the rate control before the packet is delivered to the WRED controller 124. However, the present invention is not limited thereto. That is, the order of bandwidth control and rate control may be changed, and other control methods may be used in addition to bandwidth control and rate control, which may set pass, warning, and discard conditions according to the quality of service.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 IP 망에서의 서비스 품질 관리 장치를 도시한 블록도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 IP 망에서의 서비스 품질 관리부는 네트워크 주소 변환부(125)가 부가된 것을 제외하면 제1 실시예와 동일한 구조를 갖는다. 이 때, 내부 메모리부(130)는 네트워크 주소 변환을 위한 데이터 테이블들을 부가적으로 포함할 수 있다.5 is a block diagram illustrating an apparatus for managing quality of service in an IP network according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the quality of service management unit in the IP network according to the second embodiment of the present invention has the same structure as the first embodiment except that the network address translation unit 125 is added. In this case, the internal memory unit 130 may additionally include data tables for network address translation.

본 발명의 제2 실시예에 따른 내부 메모리부는 네트워크 주소 변환(network information translation, NAT) 정보 테이블(information table), 네트워크 주소 변환 테이블(NAT translation table)을 포함할 수 있다.The internal memory unit according to the second embodiment of the present invention may include a network information translation (NAT) information table and a network translation table (NAT translation table).

네트워크 주소 변환부(125)는 데이터 패킷의 송신단이 네트워크 주소 변환 기준단으로부터 내부인지 외부인지의 여부를 판단하고 내부 메모리부(130)를 참조하여 네트워크 주소를 변환한다. The network address conversion unit 125 determines whether the transmitting end of the data packet is internal or external from the network address translation reference step and converts the network address by referring to the internal memory unit 130.

즉, 패킷 송신단이 기준단 내부의 포트인 경우에는, 내부 포트 번호를 이용하여 데이터 테이블로부터 룩업(look-up)하여 그 소스 포트 번호와 대응되어 미리 정의된 외부 포트 번호로 변환한다. 마찬가지로, 패킷 송신단이 내부의 IP 어드레 스인 경우에는 미리 정의된 대표 IP 어드레스로 변환하고, 패킷 송신단이 내부의 MAC 어드레스인 것으로 판단된 경우에는 미리 정의된 외부용 MAC 어드레스로 변환하고, 목적지 MAC 어드레스는 외부 스위치의 MAC 어드레스로 변환한다.In other words, when the packet transmitting end is a port inside the reference end, the internal port number is used to look up from the data table and converted into a predefined external port number corresponding to the source port number. Similarly, if the packet transmitting end is an internal IP address, the packet is converted into a predefined representative IP address. If the packet transmitting end is determined to be an internal MAC address, the packet is converted into a predefined external MAC address. Convert to the MAC address of the external switch.

또한, 패킷 송신단이 기준단 외부의 포트인 경우에는, 외부 포트 번호를 이용하여 데이터 테이블로부터 룩업하여 목적지 포트와 대응되는 미리 정의된 내부 포트 번호로 변환한다. 이 때, 내부 포트 번호는 내부 IP 어드레스에 대응되는 것이므로, 목적지 IP 어드레스와 목적지 MAC 어드레스를 내부 메모리부(130)를 참조하여 변환하고, 외부의 IP 어드레스는 서비스 품질 관리장치의 내부용 MAC 어드레스로 변환한다. 이러한 일련의 과정을 통하여 입력된 데이터 패킷의 헤더부가 변경되므로 헤더부에 포함되어 있는 체크섬(checksum)도 다시 계산하여 기록하여 준다.In addition, when the packet transmission end is a port outside the reference end, it looks up from the data table using the external port number and converts it into a predefined internal port number corresponding to the destination port. At this time, since the internal port number corresponds to the internal IP address, the destination IP address and the destination MAC address are converted with reference to the internal memory unit 130, and the external IP address is converted into the internal MAC address of the service quality management apparatus. Convert. Since the header part of the input data packet is changed through this series of processes, the checksum included in the header part is also recalculated and recorded.

이러한 구성을 통하여, 서비스 품질 관리 장치를 이용하는 내부 네트워크의 IP 어드레스가 외부 네트워크로 노출되지 않도록 하는 보안상의 효과를 거둘 수 있고, 대표 IP 어드레스 하나만을 가지고 내부 네트워크를 포트 번호로 구분함으로써 IP 부족 문제도 해결할 수 있게 된다.Through this configuration, the security effect of preventing the IP address of the internal network using the quality of service management device from being exposed to the external network can be achieved, and the IP shortage problem can be solved by dividing the internal network by port number using only one representative IP address. It can be solved.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 IP 망에서의 서비스 품질 관리 장치를 도시한 블록도이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 IP 망에서의 서비스 품질 관리부는 과금 제어부(126)가 부가된 것을 제외하면 제 1 실시예와 동일한 구조를 갖는다.6 is a block diagram illustrating an apparatus for managing quality of service in an IP network according to a third embodiment of the present invention. The service quality management unit in the IP network according to the third embodiment of the present invention has the same structure as the first embodiment except that the charging control unit 126 is added.

과금 제어부(126)는 플로우별로 대역폭 제어부(122), 레이트 제어부(123) 및 WRED 제어부(124)에서의 제어 과정에서 폐기되지 않고 출력 큐(140)로 출력된 데이터 패킷을 일정 시간 단위로 카운팅하여 서비스 이용에 대한 과금을 수행한다.The charging controller 126 counts the data packets output to the output queue 140 by a predetermined time unit without being discarded in the control process by the bandwidth controller 122, the rate controller 123, and the WRED controller 124 for each flow. Perform billing for service use.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 IP 망에서의 서비스 품질 관리 장치에서의 서비스 품질 관리 방법을 도시한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a service quality management method in an apparatus for managing quality of service in an IP network according to a first embodiment of the present invention.

먼저 입력 버퍼(110)는 IP망을 통하여 데이터 패킷들을 수신하여 플로우 분류부(121)로 전달한다(S810). 입력된 데이터 패킷 플로우에 대한 입력 버퍼(110)에서의 버퍼링을 통하여 서비스 품질 관리부(120)에서 처리 가능한 양의 데이터 패킷이 전송될 수 있다.First, the input buffer 110 receives the data packets through the IP network and transfers them to the flow classifier 121 (S810). The amount of data packets that can be processed by the quality of service management unit 120 may be transmitted through buffering in the input buffer 110 for the input data packet flow.

플로우 분류부(121)는 수신한 데이터 패킷의 헤더를 분석하여 플로우의 특성을 판별하고, 데이터 패킷을 플로우별로 분류한다(S820). 이 때, 플로우의 분류 결과에 따라 이후의 데이터 패킷의 처리에 이용되는 파라미터들이 설정되어 서비스 품질이 관리된다. 여기서 설정되는 파라미터들은 패킷 플로우 내의 패킷 간격을 제어하기 위한 파라미터들인 CT, BT, ET, GT의 네 종류의 파라미터와 플로우의 특성에 따라 적합한 서비스 품질의 보장을 위하여 출력 큐로 전송되는 데이터 패킷의 제어를 위한 파라미터들인 EP(early point)와 MP(max point) 및 폐기율(slope)을 포함할 수 있다. 이와 같은 과정을 통하여, 플로우별로 데이터 패킷이 예약된 수준의 서비스를 보장받으면서 목적지에 도착할 수 있다.The flow classifying unit 121 analyzes the header of the received data packet to determine the characteristics of the flow, and classifies the data packet for each flow (S820). At this time, according to the flow classification result, the parameters used for the subsequent processing of the data packet are set to manage the quality of service. The parameters set here control four types of parameters, CT, BT, ET, and GT, which control the packet interval in the packet flow, and control the data packet transmitted to the output queue to ensure proper quality of service according to the characteristics of the flow. Parameters for the early point (EP) and the maximum point (MP) and slope (slope) may be included. Through this process, the data packet can arrive at the destination while guaranteeing the service of the reserved level for each flow.

대역폭 제어부(122)는 단위 시간에 입력되어 누적된 데이터 패킷의 양이 미리 설정되어 있는 데이터 패킷을 수용할 수 있는 한계 대역폭인 보장 대역폭을 초과하는지의 여부를 판단하여, 누적 대역폭이 보장 대역폭을 초과하지 않는 것으로 판단된 경우에는 데이터 패킷을 다른 처리 없이 입력된 상태 그대로 통과시킨다(S830). 이 때, 보안을 위하여 대역폭 제어 과정 이전에 네트워크 주소 변환부(125)에서의 네트워크 주소 변환의 과정이 추가될 수 있다.The bandwidth controller 122 determines whether the amount of data packets input and accumulated in a unit time exceeds a guaranteed bandwidth, which is a limited bandwidth capable of accommodating a preset data packet, so that the accumulated bandwidth exceeds the guaranteed bandwidth. If it is determined not to pass the data packet as it is input without any other processing (S830). In this case, a process of network address translation in the network address translation unit 125 may be added before the bandwidth control process for security.

그리고 단위 시간 당 입력된 데이터 패킷의 누적 대역폭이 보장 대역폭을 초과할 뿐만 아니라 최대 대역폭을 초과하는 것으로 판단되면(S831), 이후에 입력되는 모든 데이터 패킷을 폐기한다(S862). 그러나 데이터 패킷 플로우가 실시간 서비스의 특성을 갖는 경우에는 서비스 품질의 저하를 방지하기 위하여 최대 대역폭을 초과하여 입력되는 데이터 패킷도 폐기시키지 않고 통과시킨다. 반면, 누적 대역폭이 보장대역폭과 최대 대역폭 사이의 값을 갖는 경우에는 이 시간 영역에 입력된 데이터 패킷은 폐기시키지 않고, 경고 표시하여 통과시킨다(S832).If it is determined that the cumulative bandwidth of the data packet input per unit time exceeds not only the guaranteed bandwidth but also the maximum bandwidth (S831), then all data packets input thereafter are discarded (S862). However, if the data packet flow has the characteristics of a real-time service, the data packet input exceeding the maximum bandwidth is also passed without discarding in order to prevent degradation of service quality. On the other hand, if the cumulative bandwidth has a value between the guaranteed bandwidth and the maximum bandwidth, the data packet inputted in this time domain is not discarded but is displayed as a warning and passed (S832).

레이트 제어부(123)는 별도의 처리 과정 없이 입력된 상태 그대로 대역폭 제어부(122)를 통과한 패킷들과 경고 표시된 패킷들을 전달받아 패킷들 사이의 간격을 판별한다. 데이터 패킷들 사이의 간격이 플로우 특성에 따라 미리 설정된 패킷 간격 허용범위를 벗어나지 않는 경우에는 이들 패킷들을 그대로 통과시키고(S840), 허용 범위를 벗어나는 경우에는 후행 데이터 패킷에 경고 표시를 한 후 통과시킨다(S841).The rate control unit 123 receives the packets passing through the bandwidth control unit 122 and the packets marked with the warning as they are input without any processing, and determines the interval between the packets. If the interval between the data packets does not go out of the preset packet interval allowance according to the flow characteristics (S840), passes through the packets as it is, if the deviation is out of the allowable range after passing a warning mark to the following data packet ( S841).

WRED 제어부(124)는 입력되는 데이터 패킷들에 대하여 플로우별로 우선 순위가 부여되어 있는 출력 큐(140)의 상태를 모니터링하여 장치 출력 포트의 점유율을 판단하여, 판단 결과에 따라 데이터 패킷들을 출력 큐(140)로 송신하거나 폐기한다. 출력 큐(140)에 누적된 데이터 패킷의 양이 큐별로 미리 설정되어 있는 임계 치인 EP를 초과하지 않는 경우에는 그대로 출력 큐로 데이터 패킷을 전송한다(S850). 그러나, EP를 초과하는 경우에는 누적 패킷의 양이 MP를 초과하는지의 여부를 판별하여 초과된 경우에는 이후에 입력되는 모든 데이터 패킷을 폐기시키고(S851, S862), 누적 패킷의 양이 MP를 초과하지 않는 경우에는 이후에 입력되는 경고 표시된 데이터 패킷들부터 순서대로 폐기하여 출력되는 데이터 패킷의 양을 조절하여 줌으로써 플로우별로 미리 설정된 수준의 서비스 품질을 보장해 줄 수 있다(S851, S861). 이 때, 과금 제어부(126)는 폐기되지 않고 출력되어 서비스에 이용되는 패킷들의 양을 일정 시간 동안 카운트하여 서비스 이용자에 대한 과금의 기준으로 이용할 수 있다.The WRED control unit 124 monitors the state of the output queue 140, which is given priority for each data packet for each flow, to determine the occupancy rate of the device output port, and outputs the data packets according to the determination result. 140) or discard. If the amount of data packets accumulated in the output queue 140 does not exceed EP, which is a preset threshold value for each queue, the data packets are transmitted to the output queue as they are (S850). However, if it exceeds the EP, it is determined whether the amount of the accumulated packet exceeds the MP, and if it exceeds, discards all data packets subsequently input (S851, S862), and the amount of the accumulated packet exceeds the MP. If not, it is possible to guarantee a predetermined level of quality of service for each flow by adjusting the amount of output data packets by discarding subsequent warning-marked data packets that are input later (S851 and S861). In this case, the charging control unit 126 may count the amount of packets that are output without being discarded and used for the service for a predetermined time and may be used as a reference for charging the service user.

이상 설명한 본 발명의 실시예에 따른 서비스 품질 관리 장치는 고속의 칩 형태로 구현되는 통신 칩에 하드웨어로 구현 가능하며, 예를 들어 VLSI(very large scale integration) 또는 ASIC(application-specific integrated circuit) 형태로 구현될 수 있다.The apparatus for controlling a quality of service according to an embodiment of the present invention described above may be implemented in hardware in a communication chip implemented in a high speed chip form, for example, in the form of a very large scale integration (VLSI) or an application-specific integrated circuit (ASIC). It can be implemented as.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

이와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 일련의 서비스 품질 관리 과정은 모두 플로우를 기준으로 이루어지므로 각 플로우별로 패킷 또는 바이트 단위의 정밀 한 서비스 품질 관리가 이루어질 수 있다. 또한, 서비스 품질 관리 장치에서 네트워크 주소 변환을 함께 수행함으로써 사용자의 IP 어드레스를 비롯한 정보들이 외부로 노출되지 않도록 하면서 같은 사용자라 하더라도 실제 사용하는 서비스의 종류에 따라 서비스의 우선 순위나 품질을 보장할 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, since a series of service quality management processes are all performed based on flows, precise service quality management of packets or bytes may be performed for each flow. In addition, by performing network address translation together in the service quality control device, information such as the user's IP address is not exposed to the outside, and even the same user can guarantee the priority or quality of the service according to the type of service actually used. have.

Claims (20)

삭제delete IP(internet protocol) 망에서 입력되는 데이터 패킷을 일시 저장하는 입력 버퍼;An input buffer for temporarily storing data packets input from an IP (internet protocol) network; 상기 입력 버퍼로부터 수신한 데이터 패킷을 플로우별로 분류하고, 상기 플로우별로 상기 데이터 패킷의 출력을 제어하는 서비스 품질 관리부; 및A service quality management unit classifying the data packet received from the input buffer for each flow and controlling the output of the data packet for each flow; And 상기 서비스 품질 관리부로부터 수신한 데이터 패킷을 스케줄링하여 전송하는 출력 큐Output queue for scheduling and transmitting the data packet received from the service quality management unit 를 포함하며,Including; 상기 서비스 품질 관리부는,The service quality management unit, 상기 입력 버퍼로부터 수신한 데이터 패킷을 플로우 별로 분류하는 플로우 분류부;A flow classification unit for classifying data packets received from the input buffer for each flow; 상기 플로우 별로, 상기 데이터 패킷에 대한 누적 대역폭이 제1 대역폭보다 작은 경우 상기 데이터 패킷을 통과시키고, 상기 누적 대역폭이 제2 대역폭보다 큰 경우에 상기 데이터 패킷을 폐기 처리하고, 상기 누적 대역폭이 상기 제1 대역폭과 상기 제2 대역폭 사이인 경우 상기 데이터 패킷에 경고 표시 처리를 하는 대역폭 제어부를 포함하는 적어도 하나의 제1 제어부; 및For each flow, passing the data packet when the cumulative bandwidth for the data packet is smaller than the first bandwidth, discarding the data packet when the cumulative bandwidth is larger than the second bandwidth, and the cumulative bandwidth is the first bandwidth. At least one first control unit including a bandwidth control unit configured to perform a warning display process on the data packet when it is between a first bandwidth and the second bandwidth; And 상기 출력 큐의 상태에 따라 상기 제1 제어부로부터 수신한 상기 경고 표시 처리된 데이터 패킷에 대해서 폐기 처리 여부를 결정하여 데이터 패킷의 출력을 제어하는 제2 제어부A second control unit for controlling output of the data packet by determining whether to discard the warning display processed data packet received from the first control unit according to the state of the output queue; 를 포함하는 서비스 품질 관리 장치.Quality of service device comprising a. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 대역폭 제어부는 단위 시간당 입력되는 데이터 패킷의 양으로 상기 누적 대역폭을 결정하는 서비스 품질 관리 장치.The bandwidth control unit determines the cumulative bandwidth by the amount of data packets input per unit time. 삭제delete 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 적어도 하나의 제1 제어부는,The at least one first control unit, 연속하여 입력되는 데이터 패킷 사이의 간격을 판단하여 데이터 패킷의 출력을 제어하는 레이트 제어부를 더 포함하는 서비스 품질 관리 장치.And a rate control unit for controlling an output of the data packet by determining an interval between successive input data packets. 제2항, 제3항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2, 3 or 5, 상기 제1 대역폭은 상기 플로우별로 미리 설정되어 있는 최저 대역폭이며,The first bandwidth is the lowest bandwidth that is preset for each flow, 상기 제2 대역폭은 상기 플로우별로 미리 설정되어 있는 최대 대역폭인 서비스 품질 관리 장치.And the second bandwidth is a maximum bandwidth preset for each flow. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 레이트 제어부는,The rate control unit, 선행 데이터 패킷에 대하여 상기 플로우별로 미리 설정된 허용 범위를 벗어난 시점에 입력되는 후행 데이터 패킷에 상기 경고 표시 처리를 하는 서비스 품질 관리 장치.And a warning display process for a subsequent data packet input at a time point outside a preset allowable range for each flow for a preceding data packet. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 레이트 제어부는 상기 후행 데이터 패킷의 예상 도착 시점과 상기 예상 도착 시점에 최대 전송 허용 시간을 더한 시점 사이의 영역을 상기 허용 범위로 설정하는 서비스 품질 관리 장치.And the rate control unit sets an area between an expected time of arrival of the following data packet and a time point at which the maximum transmission time is added to the expected time of arrival as the allowable range. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 레이트 제어부는 상기 후행 데이터 패킷의 예상 도착 시점과 상기 예상 도착 시점에 최대 전송 허용 시간을 뺀 시점 사이의 영역을 상기 허용 범위로 설정하는 서비스 품질 관리 장치.And the rate control unit sets an area between the estimated time of arrival of the following data packet and the time of subtracting the maximum allowable transmission time from the estimated time of arrival as the allowable range. 제2항, 제3항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2, 3 or 5, 상기 플로우 분류부는 수신된 데이터 패킷의 헤더를 분석하여 플로우를 분류하는 서비스 품질 관리 장치.The flow classification unit classifies a flow by analyzing a header of the received data packet. 제2항, 제3항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2, 3 or 5, 상기 제2 제어부는 상기 출력 큐에 누적된 데이터 패킷의 양이 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우, 최초로 입력되는 상기 경고 표시된 데이터 패킷을 폐기하는 WRED(weighted random early detection) 제어부를 포함하는 서비스 품질 관리 장치.The second control unit includes a weighted random early detection (WRED) control unit that discards the first displayed warning data packet when the amount of data packets accumulated in the output queue exceeds a preset threshold. Device. 제2항, 제3항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2, 3 or 5, 상기 서비스 품질 관리부는 입력되는 데이터 패킷의 헤더를 분석하여 데이터 패킷 입력단의 네트워크 주소를 변환하는 네트워크 주소 변환부를 더 포함하는 서비스 품질 관리 장치.The service quality management unit further comprises a network address translation unit for analyzing the header of the data packet inputted to translate the network address of the data packet input terminal. 제2항, 제3항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2, 3 or 5, 상기 서비스 품질 관리부는 상기 출력 큐로 전송되는 데이터 패킷을 일정 기간 동안 카운팅하여 사용자에 대한 과금을 수행하는 과금 제어부를 더 포함하는 서비스 품질 관리 장치.The service quality management unit further comprises a charging control unit for performing a charge for the user by counting the data packet transmitted to the output queue for a predetermined period of time. 제2항, 제3항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2, 3 or 5, 상기 데이터 패킷의 플로우 분류 및 데이터 패킷의 출력 제어를 위한 적어도 하나의 데이터 테이블을 저장하는 내부 메모리부를 더 포함하는 서비스 품질 관리 장치.And an internal memory unit configured to store at least one data table for flow classification of the data packet and output control of the data packet. IP 망에서 입력되는 데이터 패킷 플로우별로 차별화된 서비스 품질을 제공하기 위한 서비스 품질 관리 방법에 있어서,In the service quality management method for providing differentiated service quality for each data packet flow input from the IP network, 수신된 데이터 패킷을 플로우별로 분류하는 단계;Classifying the received data packet by flow; 상기 플로우 별로, 상기 데이터 패킷에 대한 누적 대역폭이 제1 대역폭보다 작은 경우 상기 데이터 패킷을 통과시키고, 상기 누적 대역폭이 제2 대역폭보다 큰 경우에 상기 데이터 패킷을 폐기 처리하고, 상기 누적 대역폭이 상기 제1 대역폭과 상기 제2 대역폭 사이인 경우 상기 데이터 패킷에 경고 표시를 하는 단계; 및For each flow, passing the data packet when the cumulative bandwidth for the data packet is smaller than the first bandwidth, discarding the data packet when the cumulative bandwidth is larger than the second bandwidth, and the cumulative bandwidth is the first bandwidth. Alerting the data packet when it is between a first bandwidth and the second bandwidth; And 상기 플로우별로 선택된 출력 큐의 상태에 따라 상기 경고 표시된 패킷을 우선적으로 폐기하여 데이터 패킷의 출력을 제어하는 단계를 포함하는 서비스 품질 관리 방법.And controlling the output of the data packet by first discarding the alerted packet according to the state of the output queue selected for each flow. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 누적 대역폭은 단위 시간 당 입력된 데이터 패킷에 의해 결정되며,The cumulative bandwidth is determined by the data packet input per unit time, 상기 제1 대역폭은 상기 플로우별로 미리 설정된 최저 대역폭이고, 상기 제2 대역폭은 상기 플로우별로 미리 설정된 최대 대역폭인 서비스 품질 관리 방법.And the first bandwidth is a minimum bandwidth preset for each flow, and the second bandwidth is a maximum bandwidth preset for each flow. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 데이터 패킷 사이의 간격에 대하여 미리 설정된 허용 범위를 벗어난 시점에 입력되는 후행 데이터 패킷에 경고 표시를 하여 출력하는 단계를 더 포함하는 서비스 품질 관리 방법.And displaying a warning mark on the trailing data packet input at a time when the interval between the data packets is out of a predetermined allowable range. 제15항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 15 to 17, 상기 데이터 패킷의 출력을 제어하는 단계는,Controlling the output of the data packet, 출력 큐에 누적된 데이터 패킷의 양이 미리 설정된 임계값을 초과하여 이후 입력되는 데이터 패킷을 폐기하여야 할 경우, 최초로 입력되는 상기 경고 표시된 데이터 패킷을 폐기하는 서비스 품질 관리 방법.And when the amount of data packets accumulated in the output queue exceeds a preset threshold and subsequently discards the data packet to be input, discarding the first displayed alerted data packet. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 수신된 데이터 패킷의 헤더를 분석하여 데이터 패킷 입력단의 네트워크 주소를 변환하는 단계를 더 포함하는 서비스 품질 관리 방법.And analyzing a header of the received data packet to translate a network address of the data packet input terminal. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 데이터 패킷의 출력을 제어하는 단계 이후에,After controlling the output of the data packet, 폐기되지 않고 출력되는 데이터 패킷을 일정 기간 동안 카운팅하여 과금하는 단계를 더 포함하는 서비스 품질 관리 방법.And counting the data packets outputted without being discarded for a predetermined period of time.
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