KR100766033B1 - 에스아이피와 알에스브이피-티이를 이용한 종단간 서비스품질 보장방법 - Google Patents

에스아이피와 알에스브이피-티이를 이용한 종단간 서비스품질 보장방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세션개시프로토콜(SIP)과 자원예약프로토콜 트래픽 엔지니어링(RSVP-TE)을 이용하여 종단간에 서비스품질을 보장할 수 있는 방법을 개시한다.
본 발명의 방법은 SIP 에이전트가 SIP 프록시서버를 통해 상대 SIP 에이전트와 SIP 프로토콜에 따라 세션을 설정하는 과정과, 상기 세션 설정과정에서 RSVP-TE 에이전트가 RSVP-TE서버로 자원예약을 요하고, 이에 따라 RSVP-TE 서버는 NMS의 CAC에 자원할당 가능 여부를 확인하여 자원을 할당하는 과정으로 구성된다.
따라서, 본 발명에 의하면 기존의 SIP(Session Initiation Protocol)/SDP(Session Description Protocol)를 이용하여 단말간의 세션(Session)을 설정하고, 세션(Session) 설정 시 단말용 RSVP-TE 에이전트를 이용하여 서비스공급자(ISP)의 RSVP-TE 서버/CAC(Call Admission Control)와 UNI (User-Network Interface) 시그널링을 통하여 QoS 보장형 패킷 플로우(Packet flow)를 설정함으로써 종단(End-To-End)간 서비스품질(QoS)을 보장해 줄 수 있다.
SIP, RSVP-TE, End-To-End, QoS, 에이전트, 서버, UNI

Description

에스아이피와 알에스브이피-티이를 이용한 종단간 서비스품질 보장방법{ Method of Guarantee for End-To-End Quality of Service using SIP and RSVP-TE}
도 1은 본 발명에 따른 에스아이피와 알에스브이피-티이를 이용한 시스템 아키텍처를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따라 에스아이피와 알에스브이피-티이를 연동하여 자원을 할당하는 절차를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 단말과 서비스 공급자간의 구성 모듈을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 액티비티 다이어그램(Activity Diagram).
본 발명은 종단간(End-to-End)에 서비스 품질(QoS)을 보장할 수 있는 세션 설정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세션개시프로토콜(SIP)과 자원예약프로토콜 트래픽 엔지니어링(RSVP-TE)을 이용하여 종단간에 서비스품질을 보장할 수 있는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차등 서비스(DiffServ) 모델은 분류자(classifier)와 메터(meter), 마커(marker), 컨디셔너(conditioner), 큐잉(Queueing)으로 구성된다. 분류자로 들어오는 트래픽은 다양한 기준에 따라 여러 개의 클래스로 구분되고, 분류자를 통과한 패킷들은 각 트래픽 플로우에 할당된 메터에 의해 측정된다. 측정된 결과는 사전에 약속한 QoS 트래픽 특성과 비교되며 그 결과에 따라 몇 가지 우선순위로 마킹된다. 마킹된 패킷들은 컨디셔너를 거치면서 사전에 약속된 트래픽의 대역폭 특성에 맞도록 조절된다. 통상 컨디셔너는 지연을 이용해 대역폭을 조절하는 세이핑(Shaping)과 드로퍼(dropper)를 이용해 대역폭을 조절하는 폴리싱(policing)으로 구성된다. 컨디셔너를 통과한 패킷들은 큐잉을 거치면서 분류자에서 결정된 자신의 클래스에 맞는 큐에 저장되고, 큐에 저장된 패킷들은 스케쥴링 과정을 통해 출력링크로 보내진다.
한편, PDA, 호스트(Host) PC와 같은 단말간의 IP 데이터 통신(Data communication)에 있어서 서비스 품질(QoS:Quality of Service)이 보장된 서비스가 요구된다.
그런데 종래의 IntServ 등을 이용하여 종단 사용자(End user)간의 서비스품질(QoS)을 보장하기 위한 시도가 있었지만, 복잡성(Complexity) 등의 문제로 인해 대규모 시스템에는 적용하기에는 불가능한 문제점이 있다.
이러한 문제점을 극복하고자 사용자 트래픽(User Traffic)을 클래스별로 차등화시키는 차등서비스(Diffserv) 기술이 등장 하였으나 앞서 소개한 차등서비스 역시 코어 네트워크(Core Network)에서는 실효성을 거둘 수 있으나 종단 사용자(End-User)까지의 서비스 품질(QoS)을 보장하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 세션개시프로토콜(SIP:Session Initiation Protocol)이나 세션기술프로토콜(SDP:Session Description Protocol)을 이용하여 단말간에 세션(Session)을 설정하고, 세션 설정시 단말용 자원예약프로토콜 트래픽엔지니어링 에이전트(RSVP-TE agent)와 인터넷서비스공급자(ISP)의 자원예약프로토콜 트래픽엔지니어링 서버/호수락제어(RSVP-TE Server/CAC)가 UNI(User-Network Interface) 시그널링을 통하여 서비스품질(QoS) 보장형 패킷 플로우를 설정함으로써 종단(End-To-End)간에 서비스 품질(QoS)을 보장해줄 수 있는 에스아이피(SIP)와 알에스브이피-티이(RSVP-TE)를 이용한 종단간 서비스품질 보장 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, SIP 에이전트가 SIP 프록시서버를 통해 상대 SIP 에이전트와 SIP 프로토콜에 따라 세션을 설정하는 과정과, 상기 세션 설정과정에서 RSVP-TE 에이전트가 RSVP-TE서버로 자원예약을 요하고, 이에 따라 RSVP-TE 서버는 NMS의 CAC에 자원할당 가능 여부를 확인하여 자원을 할당하는 과정으로 구성된다.
상기 세션을 설정하는 과정은, 사용자 에이전트 A가 소정 메시지를 이용하여 사용자 에이전트 B를 초대하는 단계; 초대 메시지를 받은 사용자 에이전트 B가 SDP의 정보를 분석하여 QoS의 요청이 있는 것을 확인하면, 소정 메시지로 사용자 에이전트 A에게 초대 응답하는 단계; 초대 응답 메시지를 받은 사용자 에이전트 A가 사용자 에이전트 B에게 소정 확인 메시지를 보내는 단계; 확인 메시지를 받은 사용자 에이전트 B가 RSVP-TE 에이전트를 통하여 사용자 에이전트 B -> 사용자 에이전트 A로 단방향 경로를 설정하고, 설정완료 메시지를 사용자 에이전트 A에게 보내는 단계; 및 설정완료 메시지를 받는 사용자 에이전트 A가 사용자 에이전트 A -> 사용자 에이전트 B로 단방향 경로를 설정하고, 두 단말간에 미디어 스트림을 송수신하기 위해 소정 메시지를 사용자 에이전트 B에게 보내는 단계로 구성된다.
그리고 상기 자원을 할당하는 과정은, RSVP-TE 에이전트가 SIP/SDP로부터 근원지와 목적지 노드에 대한 정보를 넘겨받아 RSVP-TE 서버로 QoS를 요청하는 단계; RSVP-TE 서버가 RSVP-TE 에이전트로부터 받은 정보를 검사하고, CAC에게 QoS 를 요청하는 단계; CAC가 SLA 리스트를 이용하여 계약에 위배되는지를 검사하고, 계약에 위배되면 수락 불가를 통지하고, 계약에 위배되지 않으면 단말로부터 요청된 QoS 속성을 만족할 자원이 있는지를 망관리시스템(NMS)으로부터 검사하고 여유자원이 있으면 단말간의 QoS 인에이블을 설정한 후 RSVP-TE 서버로 QoS 연결설정 성공을 통지하는 단계; 및 RSVP-TE 서버가 RSVP-TE 에이전트로 QoS 연결설정 성공을 통지하고, 이에 따라 RSVP-TE 에이전트가 SIP/SDP로 QoS 연결 설정 성공을 통지하는 단계로 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 기본 개념은 단말기에게 SIP 세션 설정중에 RSVP 기반 대역폭 예약을 시작하도록 하는 것이다. RSVP-TE 지원을 포함하는 SIP 사용자 에이전트는 차등 서비스 기반 IP망에 연결된다. 모든 라우터는 플로우 대역폭 예약과 플로우 패킷 스케쥴링에 대해 차등 서비스와 RSVP-TE를 지원할 수 있다.
발신 사용자 에이전트는 서비스품질 호를 설정한다. 그리고 발신 사용자 에이전트는 SIP INVITE 메시지를 착신자에게 전송한다. INVITE 메시지를 수신하면 착신자로부터 183 세션 진행 응답이 전송된다. 그리고 자원예약절차가 진행된다. 단일방향 혹은 양방향의 트래픽 흐름에 대해 대역폭 예약이 요구되면 발신자와 착신자 상호간에 PATH 메시지를 송신하여 RSVP 세션을 시작한다.
RSVP메시지를 수신하면 각 사용자 에이전트는 그 예약이 성공적으로 이루어졌음을 알고, SIP 세션 셋업은 180 링잉 메시지와 200OK, 및 발신자 ACK를 이어서 보낸다.
도 1은 본 발명에 따라 SIP와 RSVP-TE를 이용한 시스템의 아키텍처를 도시한 구성 블럭도이다.
본 발명에 따른 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자 에이전트와, SIP 프록시서버(SIP ProxyServer), RSVP-TE((Resource Reservation Protocol-Traffic engineering) 서버로 구성된다. 그리고 사용자 에이전트는 멀티미디어 코디네이터(MMCoordinator: )와, SIP 사용자 에이전트, 오디오/비디오 커넥션, RSVP-TE 에이전트로 구성되고, 멀티미디어 코디네이터가 다른 3개의 모듈을 전체적으로 관리한다. SIP 프록시서버는 등록서버(Registration Server)와 함께 구현되고, RSVP-TE 서버는 CAC(Call Admission Control)와 함께 망관리시스템(NMS:Network Management System)에 구현된다.
멀티미디어 코디네이터(MMService Coordinator)는 SIP/SDP 에이전트와 오디오/비디오 커넥션과 RSVP-TE 에이전트로 나누어진다.
SIP/SDP 에이전트는 단말간의 서비스품질 보장된 세션(QoS Guaranteed Session)에 대한 연결 설정을 관리하며, SIP를 이용하여 기본적인 세션(session)을 설정하고, SDP를 이용하여 추가적으로 요구되는 서비스 품질(QoS) 속성을 전달한다. SIP/SDP를 이용하여 단말간의 서비스 품질 보장된 세션(QoS Guaranteed session) 설정 시, 자원을 할당하기 위한 프로토콜로 RSVP-TE가 사용된다.
RSVP-TE 에이전트는 SIP/SDP로부터 QoS 속성에 대한 정보를 획득한 후, 서비스 공급자(Service Provider)의 RSVP-TE 서버에게 자원 할당하는 기능을 가진다.
SIP프록시서버/등록서버(SIP ProxyServer/Registration Server)를 살펴보면, 프록시서버(ProxyServer)는 단말(Terminal)과 SIP 서버들 간의 SIP（Session Initiation Protocol) 메시지 처리를 담당한다. 등록서버(Registration Server)에서는 사용자들에 대한 정보들을 관리하는 기능을 담당한다.
RSVP-TE서버/호수락제어(RSVP-TE Server/CAC(Call Admission Control))를 살펴보면, RSVP-TE 서버는 단말의 RSVP-TE 에이전트로부터 요청되는 자원 할당 요청을 처리한다. RSVP-TE 서버가 송신단 RSVP-TE 에이전트로부터 자원 할당 요청을 받게 되면, 송수신자의 IP 어드레스와 TCP/UDP 포트번호를 호수락제어(CAC)로 넘겨준다. 호수락제어(CAC)로부터 자원 요청에 대한 허가가 떨어지면 RSVP-TE 서버는 수신단의 RSVP-TE 에이전트로 자원 요청 시그널링(signaling)을 포워딩하게 되고, 수신 단에서 자원 요청을 받아들이게 되면 지속적으로 설정된 자원을 관리한다. 호수락제어(CAC)에서는 RSVP-TE 서버로부터 요청된 자원 할당에 관해서 검토한다.
이때 SLA(Service Level Agreement) 리스트를 이용하여 서비스 공급자(Service-Provider)와 서비스 사용자(Service-User)간의 사전에 계약된 내용들을 검토, 계약 내용을 준수할 경우 망관리시스템(NMS:Network Management System)에게 자원 요청을 한다.
망관리시스템(NMS:Network Management System)은 차등서비스를 지원하는 MPLS(Diffserv-over-MPLS) 기능을 이용하여 종단 사용자(End User)간의 QoS 서비스를 제공하며, 추가적으로 QoS요청 단말간의 네트워크 도달 정보 리스트(List)를 유지한다.
이와 같이 SIP프록시 서버는 사용자 에이전트 사이의 메시지를 전달하고, 사용자 에이전트의 등록을 처리한다. SIP 사용자 에이전트는 RFC3261에 기술되어 있는데 객체지향 설계으로 구현될 수 있다. 먼저 SIP 사용자 에이전트는 서비스 수령자에게 INVITE 메시지를 전송한다. SIP 모듈에서 요구되는 대역폭은 통상 INVITE 요구기간에 SDP 메시지를 통해 전송된다.
자원할당을 위해 사용자 에이전트(요구자)의 RSVP-TE는 NMS에 있는 RSVP 서버에게 PATH 메시지를 전송한다. RSVP-TE 서버는 자원의 가용상태를 검사하기 위해 NMS의 호수락제어(CAC:Call Admission Control)를 호출한다. 호수락제어(CAC)가 가용자원을 검사한 후 자원의 가용상태를 RSVP-TE 서버에 알린다. 요구된 자원이 불가능할 경우, RSVP-TE 서버는 요구자에게 에러 메시지를 보내 이를 알리고, 자원이 가용하면 RSVP-TE 서버는 사용자 에이전트의 수용자에게 PATH 메시지를 전송한다.
사용자 에이전트는 RSVP 서버에게 RESV 메시지로 응답하여 요구된 자원이 할당되었음을 알린다.
사용자 에이전트에 있는 멀티미디어 코디네이터는 SIP와 RSVP-TE 모듈 그리고 오디오-비디오 연결을 관리한다. 미디어 코디네이터는 세션 아이디의 세부 사항과 근원지 어드레스, 근원지 포트 번호, 목적지 주소, 목적지 포트번호, 프로토콜 아이디, 서비스 클래스, 대역폭 등을 다룬다.
도 2는 본 발명에 따라 SIP/RSVP-TE 사용자 에이전트 사이의 호 설정을 위한 SIP/RSVP-TE 신호 흐름을 도시한 도면으로서, 사용자 에이전트 A가 프록시서버1에 연결되어 있고, 사용자 에이전트 B가 프록시서버2에 연결되어 두 사용자 에이전트간 신호 흐름이 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 사용자 에이전트 A(User Agent A)가 INVITE 메시지를 이용하여 사용자 에이전트 B(User Agent B)를 초대 한다. 여기서, SIP프록시 서버(ProxyServer)들은 SIP 메시지를 포워딩하는 역할을 제공한다. 사용자 에이전트 A(User Agent A)가 INVITE 메시지를 작성할 때, 서비스 품질(QoS)에 관한 정보를 SDP에 기록한다.
INVITE 메시지를 받은 사용자 에이전트 B(User Agent B)는 SDP의 정보를 분석하고 QoS의 요청이 있는 것을 확인하고, 183 세션 진행(183 Session Progress ) 메시지를 사용자 에이전트 A(User Agent A)에게 보낸다.
183 메시지를 받은 사용자 에이전트 A는 사용자 에이전트 B가 QoS 요청에 대해 수락한 것에 대한 응답으로 Prack 메시지를 보낸다.
Prack 메시지를 받은 사용자 에이전트 B는 RSVP-TE 에이전트를 통하여 사용자 에이전트 B -> 사용자 에이전트 A로 단 방향 경로(Path)를 설정하게 되고, Prack 메시지에 대한 응답메시지로 200 OK 메시지를 사용자 에이전트 A에게 보낸다. 200 OK 메시지를 받는 사용자 에이전트 A는 사용자 에이전트 B가 사용자 에이전트 B -> 사용자 에이전트 A 간 경로(Path)가 설정된 것을 알고, 사용자 에이전트 A -> 사용자 에이전트 B로 단 방향 경로(Path)를 설정한다. 사용자 에이전트(User Agent) A가 경로(Path)를 설정하고 난 후, 실질적으로 두 단말간에 미디어 스트림(Media stream)을 송수신하기 위해 Update 메시지를 사용자 에이전트 B에게 보낸다.
사용자 에이전트 B는 Update 메시지를 확인하고 이에 대한 응답으로 200 OK를 사용자 에이전트 A로 보내게 되고, 이를 받은 사용자 에이전트는 INVITE에 관한 세션 협정(session negotiation)을 마치고, 실질적으로 QoS가 보장된 데이터 통신(data communication)을 하게 된다.
한편, 각 설정된 세션에서 RSVP 클라이언트는 자원예약을 위해 하나의 PATH메시지를 송신하고, 자원을 할당하기 위해 RESV 메시지를 송신하는데, 지속적으로 예약상태를 유지하기 위하여 PATH와 RESV 메시지를 주기적으로 전송하기 위해 타이머를 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명에서 제안하는 단말과 서비스 공급자(Service Provider)간의 구성모듈이다. 도 3에 의하면 단말에서 SIP/SDP, RSVP-TE Agent기능을 제공하고, 서비스 공급자(Service Provider)에서는 하나의 라우터 또는 스위치에 위의 모든 기능들을 구성할 수도 있고, 이를 부분적으로 나누어 분산처리시켜 구성할 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 RSVP-TE 에이전트와 RSVP-TE 서버/CAC와 NMS의 상호연동을 보여준다.
도 4를 참조하면, RSVP-TE 에이전트는 SIP/SDP로부터 근원지(Source), 목적지 (Destination)노드에 대한 정보를 넘겨받는다. 그리고 RSVP-TE 서버로 QoS 서비스를 요청한다. RSVP-TE 서버는 RSVP-TE 에이전트로부터 받은 정보를 검사하고, CAC에게 QoS 를 요청한다. CAC는 SLA 리스트를 이용하여 계약에 위배되는지를 검사하고, 계약에 위배되면 RSVP-TE 서버가 RSVP-TE 에이전트에게 QoS 수락 불가를 통지하게 한다. 계약에 위배되지 않으면 단말로부터 요청된 QoS 속성을 만족할 자원이 있는지를 망관리시스템(NMS)으로부터 검사하고, 여유자원이 있으면 단말간의 QoS 인에이블을 설정하고, RSVP-TE 서버로 QoS 연결설정 성공을 통지하고, 이에 따라 RSVP-TE 서버는 RSVP-TE 에이전트로 QoS 연결설정 성공을 통지한다. 그리고 RSVP-TE 에이전트는 SIP/SDP로 QoS 연결설정 성공을 통지한다.
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이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 기존의 SIP(Session Initiation Protocol)/SDP(Session Description Protocol)를 이용하여 단말간의 세션(Session)을 설정하고, 세션(Session) 설정 시 단말용 RSVP-TE 에이전트를 이용하여 서비스공급자(ISP)의 RSVP-TE 서버/CAC(Call Admission Control)와 UNI (User-Network Interface) 시그널링을 통하여 QoS 보장형 패킷 플로우(Packet flow)를 설정함으로써 종단(End-To-End)간 서비스품질(QoS)을 보장해 줄 수 있다.

Claims (5)

  1. SIP 에이전트가 SIP 프록시서버를 통해 상대 SIP 에이전트와 SIP 프로토콜에 따라 세션을 설정하는 과정과,
    상기 세션 설정과정에서 RSVP-TE 에이전트가 RSVP-TE서버로 자원예약을 요하고, 이에 따라 RSVP-TE 서버는 NMS의 CAC에 자원할당 가능 여부를 확인하여 자원을 할당하는 과정으로 구성되어
    종단간에 서비스 품질을 보장하는 에스아이피와 알에스브이피-티이를 이용한 종단간 서비스품질 보장방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세션을 설정하는 과정은,
    사용자 에이전트 A가 소정 메시지를 이용하여 사용자 에이전트 B를 초대하는 단계;
    초대 메시지를 받은 사용자 에이전트 B가 SDP의 정보를 분석하여 QoS의 요청이 있는 것을 확인하면, 소정 메시지로 사용자 에이전트 A에게 초대 응답하는 단계;
    초대 응답 메시지를 받은 사용자 에이전트 A가 사용자 에이전트 B에게 소정 확인 메시지를 보내는 단계;
    확인 메시지를 받은 사용자 에이전트 B가 RSVP-TE 에이전트를 통하여 사용자 에이전트 B -> 사용자 에이전트 A로 단방향 경로를 설정하고, 설정완료 메시지를 사용자 에이전트 A에게 보내는 단계; 및
    설정완료 메시지를 받는 사용자 에이전트 A가 사용자 에이전트 A -> 사용자 에이전트 B로 단방향 경로를 설정하고, 두 단말간에 미디어 스트림을 송수신하기 위해 소정 메시지를 사용자 에이전트 B에게 보내는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 에스아이피와 알에스브이피-티이를 이용한 종단간 서비스품질 보장방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 SIP 프록시 서버들은 SIP 메시지를 포워딩하고,
    사용자 에이전트 A가 초대 메시지를 작성할 때, 서비스 품질(QoS)에 관한 정보를 SDP에 기록하는 것을 특징으로 하는 에스아이피와 알에스브이피-티이를 이용한 종단간 서비스품질 보장방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자원을 할당하는 과정은,
    RSVP-TE 에이전트가 SIP/SDP로부터 근원지와 목적지 노드에 대한 정보를 넘겨받아 RSVP-TE 서버로 QoS를 요청하는 단계;
    RSVP-TE 서버가 RSVP-TE 에이전트로부터 받은 정보를 검사하고, CAC에게 QoS 를 요청하는 단계;
    CAC가 SLA 리스트를 이용하여 계약에 위배되는지를 검사하고, 계약에 위배되면 수락 불가를 통지하고, 계약에 위배되지 않으면 단말로부터 요청된 QoS 속성을 만족할 자원이 있는지를 망관리시스템(NMS)으로부터 검사하고 여유자원이 있으면 단말간의 QoS 인에이블을 설정한 후 RSVP-TE 서버로 QoS 연결설정 성공을 통지하는 단계; 및
    RSVP-TE 서버가 RSVP-TE 에이전트로 QoS 연결설정 성공을 통지하고, 이에 따라 RSVP-TE 에이전트가 SIP/SDP로 QoS 연결 설정 성공을 통지하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 에스아이피와 알에스브이피-티이를 이용한 종단간 서비스품질 보장방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 서비스품질 보장방법은,
    지속적으로 예약상태를 유지하기 위하여 PATH와 RESV 메시지를 주기적으로 전송하기 위해 타이머를 구현하는 것을 특징으로 하는 에스아이피와 알에스브이피-티이를 이용한 종단간 서비스품질 보장방법.
KR1020050057121A 2005-06-29 2005-06-29 에스아이피와 알에스브이피-티이를 이용한 종단간 서비스품질 보장방법 KR100766033B1 (ko)

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