KR100932001B1 - 액티브 ｗｒｅｄ를 이용한 서비스의 품질 관리 방법 - Google Patents

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Abstract

액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 방법은, 이입되는 패킷을 분류하고, 분류된 각각의 서비스별 도착률(arrival rate)을 측정하는 도착률 측정 단계; 상기 도착률 측정 단계를 통해 측정된 패킷의 도착률이 임계값(threshold) 이상인지 여부를 판단하는 임계값 판단 단계; 상기 임계값 판단 단계를 통한 판단 결과, 패킷의 도착률이 임계값 이상일 경우 서비스별 큐(queue) 길이의 최소 임계값을 하향 조정하고, 그렇지 않을 경우 서비스별 큐 길이 최소 임계값을 복원하는 최소 임계값 조정 단계; 및 상기 최소 임계값 조정 단계를 통해 조정된 최소 임계값이 대입된 패킷의 드롭(drop) 확률을 계산하여 이를 각각의 서비스별로 적용시키는 서비스별 적용 단계를 포함한다.
패킷 네트워크, 무선 네트워크, 액티브(active) WRED, 큐 스케쥴(queue schedule)

Description

액티브 ＷＲＥＤ를 이용한 서비스의 품질 관리 방법{The quality of service management method using the Active WRED}
본 발명은 액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 특히 무선 네트워크에서의 서비스 특징별 패킷 드롭(packet drop) 확률을 능동적으로 조정함으로써 서비스의 품질을 보장할 수 있도록 하기 위한, 액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 방법에 관한 것이다.
근래에 네트워크가 고도화되고 무선화됨에 따라 기존의 최선형(best-effort) 정책 기반의 데이터 전송뿐만 아니라 VoD(Video on Demand), VoIP(Voice over Internet Protocol) 등과 같이 QoS(Quality of Service)가 요구되는 다양한 전송 서비스들이 이루어지고 있다.
이러한 다양한 서비스들은 유선 및 무선 네트워크를 통해 전송되고 있는데, 특히 무선네트워크의 경우 병목지점이 될 수 있는 기지국과 단말 사이 구간에서 서 비스에 대한 품질 보장 방안이 중요한 이슈 가운데 하나로 주목받고 있다.
종래의 경우 네트워크에서의 통신 혼잡을 회피하기 위해 대기 행렬이 폭주되기 전 패킷(packet)을 폐기하는 방식으로 RED(Random Early Detection) 방식을 주로 이용하였다. 패킷을 폐기하는 것은 대기 행렬을 일정하게 유지할 수 있도록 송신율을 감소시키고, 폭주 시 폐기되는 패킷 수를 감소시키며, 이에 따라 고속 전송이 가능하도록 한다.
이 경우 패킷 폐기의 기준은 평균 대기 행렬 길이를 추적함으로써, 평균 대기 행렬 길이가 규정된 임계값(threshold)을 넘는지 여부로 판단하게 된다.
하지만, 서비스들이 다양해짐으로써 RED 방식을 이용하는 경우 기본적으로 QoS에 따른 차등 처리가 불가능하다는 문제점이 있어 WRED(Weighted RED)와 같은 새로운 알고리즘이 연구, 제안되고 있다.
WRED는 RED와 유사한 동작 메커니즘을 갖지만, 서비스의 중요도에 따라 패킷의 드롭 확률이 차등적으로 결정된다는 차이점을 갖는다. 즉, WRED의 경우 서비스를 차별화하여 패킷 드롭 확률을 차등적으로 할당함으로써 중요한 서비스에 대해 어느 정도 이상의 품질을 보장할 수 있다는 장점을 갖게 된다.
하지만, 중요한 서비스들이 동시에 폭주할 경우 이들 모든 서비스에 대한 품질을 보장하기에 어려움이 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 무선 네트워크에서의 서비스 특징별 패킷 드롭(packet drop) 확률을 능동적으로 조정함으로써 서비스의 품질을 보장할 수 있도록 하기 위한, 액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 방법은, 이입되는 패킷을 분류하고, 분류된 각각의 서비스별 도착률(arrival rate)을 측정하는 도착률 측정 단계; 상기 도착률 측정 단계를 통해 측정된 패킷의 도착률이 임계값(threshold) 이상인지 여부를 판단하는 임계값 판단 단계; 상기 임계값 판단 단계를 통한 판단 결과, 패킷의 도착률이 임계값 이상일 경우 서비스별 큐(queue) 길이의 최소 임계값을 하향 조정하고, 그렇지 않을 경우 서비스별 큐 길이 최소 임계값을 복원하는 최소 임계값 조정 단계; 및 상기 최소 임계값 조정 단계를 통해 조정된 최소 임계값이 대입된 패킷의 드롭(drop) 확 률을 계산하여 이를 각각의 서비스별로 적용시키는 서비스별 적용 단계를 포함한다.
여기서, 상기 서비스별 적용 단계에 있어 조정된 최소 임계값이 대입된 패킷의 드롭 확률 계산은 하기의 수학식에 의해 이루어지는 것이 바람직할 수 있다.
[수학식]
Figure 112008007117312-pat00001
상기와 같은 본 발명의 액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 방법에 따르면, 패킷 드롭 비율의 실시간 조정을 통해, 차별화된 서비스 등급 가운데 우선순위가 높은 서비스에 대한 패킷 손실을 예방하도록 함으로써 패킷 기반 네트워크 서비스에 있어 전송 품질을 보장할 수 있게 되었다는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 방법은, 이입되는 패킷을 분류하고, 분류된 각각의 서비스별 도착률(arrival rate)을 측정하는 도착률 측정 단계; 상기 도착률 측정 단계를 통해 측정된 패킷의 도착률이 임계값(threshold) 이상인지 여부를 판단하는 임계값 판단 단계; 상기 임계값 판단 단계를 통한 판단 결과, 패킷의 도착률이 임계값 이상일 경우 서비스별 큐(queue) 길이의 최소 임계값을 하향 조정하고, 그렇지 않을 경우 서비스별 큐 길이 최소 임계값을 복원하는 최소 임계값 조정 단계; 및 상기 최소 임계값 조정 단계를 통해 조정된 최소 임계값이 대입된 패킷의 드롭(drop) 확률을 계산하여 이를 각각의 서비스별로 적용시키는 서비스별 적용 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 액티브(Active) WRED의 동작 메커니즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 액티브(Activ) WRED 알고리즘은 WRED 알고리즘을 기본으로 하여 동작하게 됨을 알 수 있다.
즉, 서비스 등급별로 큐(queue) 길이의 최소값(minth)과 최대값(maxth)의 임계값을 갖게 되는데, 평균 큐의 길이가 최소값보다 작을 경우 각 서비스들은 패킷 손실 없이 모두 스케줄링이 이루어지며 큐의 길이가 최소값보다 커질 경우 패킷 드롭 확률은 최대 드롭 확률까지 선형적으로 증가하게 된다.
따라서, 최우선 순위를 갖는 서비스가 폭주할 경우 기지국은 하위 순위의 서비스들에 대해 큐 길이의 최소 임계값을 보다 더 낮춤으로써, 해당 서비스들의 드롭 확률을 증가시켜 최우선 순위 서비스의 큐 길이 및 패킷 드롭에 대해 품질을 보장받을 수 있다.
다시 말해, 도 1에 도시된 바와 같은 Active WRED 메커니즘을 참조하면, 서비스는 G, P, B 등의 세 가지 유형으로 분류될 수 있으며, 각각의 서비스는 최소 및 최대 임계값을 갖게 되는데, 이때, 서비스 트래픽 폭주 시 Bminth를 B’minth으로 낮춤으로써 B 등급의 서비스에 대한 패킷 드롭 확률을 △DPB 만큼 증가시키게 됨을 확인할 수 있다.
이와 유사하게 P 등급의 서비스에 대해서도 패킷 드롭 확률을 증가시켜 스케줄링 안으로 이입되는 패킷을 조절할 수 있으며, 이를 통해 G 등급의 서비스에 대한 품질을 보장할 수 있다.
도 2는 서비스 차별화를 통한 서비스 품질 보장을 실현하기 위한 큐(queue) 스케줄러를 나타낸 설명도로써, 기지국으로 이입되는 패킷들을 서비스 등급별로 패킷을 분류할 수 있는 큐 스케줄러 구조를 보여준다.
도 2를 참조하면, 기지국에 패킷이 이입되면 패킷 분류기(20)는 서비스 등급별로 패킷을 분류하고 각 서비스별 도착률(arrival rate)을 측정(21)하게 되는데, 이 경우, 도착률(Arrival rate)이 일정 수준을 넘어서게 되면 서비스별 큐 길이의 최소 임계값을 더 낮추어 우선 순위가 낮은 서비스의 패킷 드롭 확률을 증가(22)시키게 된다.
이와 같은 과정을 통해 새롭게 정의된 패킷 드롭 확률을 적용(23)함으로써 우선 순위가 높은 서비스 패킷의 드롭을 예방할 수 있게 되는 것이다.
각 서비스의 패킷 드롭 확률은 다음의 <수학식 1>을 통해 계산될 수 있다. 여기서 maxth는 큐 길이의 최대 임계값을, minth는 큐 길이의 최소 임계값을, Q는 평균 큐 길이를, maxp는 해당 서비스 패킷의 최대 드롭 확률을 의미한다.
Figure 112008007117312-pat00002
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 과정을 나타낸 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 방법에 따르면, 먼저 이입되는 패킷을 분류하고(300) 분류된 각각의 서비스별 도착률(arrival rate)을 측정(302)하게 된다.
다음, 상기의 과정을 통해 측정된 패킷의 도착률이 임계값(threshold) 이상인지 여부를 판단(304)함으로써, 패킷의 도착률이 임계값 이상일 경우(yes) 서비스별 큐(queue) 길이의 최소 임계값을 하향 조정(306)하며, 패킷의 도착률이 임계값 미많(no)일 경우 서비스별 큐 길이 최소 임계값을 복원하는 과정을 수행한다.
이어서, 패킷의 도착률에 따라 조정된 최소 임계값을 적용한 패킷의 드롭(drop) 확률을 새롭게 계산(308)한 후 이를 각각의 서비스별로 적용(310)시키는 과정 등을 수행함으로써 서비스의 품질을 관리하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 특히, 무선 네트워크 구간에서 기지국과 단말 사이에서 서비스 트래픽별 패킷 드롭 확률의 능동적 조절을 통해 중요한 서비스의 품질을 보장하기 위한 방안을 제시한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 방법에 의하면, 각 기지국은 그 기지국으로 유입되는 패킷들을 서비스 등급별로 분류하고 각각의 등급별 드롭 확률을 결정하여 큐의 길이를 할당하게 되며, 이 경우 중요한 서비스가 폭주하면 이보다 낮은 중요도를 갖는 서비스의 패킷 드롭 확률을 증가시킴으로써 스케줄러에 이입되는 패킷의 속도를 조절하여, 보다 중요한 서비스에 대한 패킷 손실 방지를 통한 서비스 품질 보장을 가능하게 함을 알 수 있다.
이때, 패킷의 도착률에 따라 조정된 최소 임계값의 적용을 통해 계산되는 패킷의 드롭 확률이, 상기의 <수학식 1>과 같은 과정을 통해 이루어질 수 있음은 전술한 바 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
도 1은 액티브(Active) WRED의 동작 메커니즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 서비스 차별화를 통한 서비스 품질 보장을 실현하기 위한 큐(queue) 스케줄러를 나타낸 설명도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 과정을 나타낸 순서도이다.

Claims (3)

  1. 이입되는 패킷을 분류하고, 분류된 각각의 서비스별 도착률(arrival rate)을 측정하는 도착률 측정 단계;
    상기 도착률 측정 단계를 통해 측정된 패킷의 도착률이 임계값(threshold) 이상인지 여부를 판단하는 임계값 판단 단계;
    상기 임계값 판단 단계를 통한 판단 결과, 패킷의 도착률이 임계값 이상일 경우 서비스별 큐(queue) 길이의 최소 임계값을 하향 조정하는 최소 임계값 조정 단계; 및
    상기 최소 임계값 조정 단계를 통해 조정된 최소 임계값이 대입된 패킷의 드롭(drop) 확률을 계산하여 이를 각각의 서비스별로 적용시키는 서비스별 적용 단계를 포함하되,
    상기 최소 임계값 조정 단계는, 상기 임계값 판단 단계를 통한 판단 결과 패킷의 도착률이 임계값 이상이 아닐 경우 서비스별 큐 길이 최소 임계값을 복원하는 것을 특징으로 하는 액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서비스별 적용 단계에 있어 조정된 최소 임계값이 대입된 패킷의 드롭 확률 계산은 하기의 수학식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 WRED를 이용한 서비스의 품질 관리 방법.
    [수학식]
    Figure 112009071574816-pat00003
KR1020080008707A 2008-01-28 2008-01-28 액티브 ｗｒｅｄ를 이용한 서비스의 품질 관리 방법 KR100932001B1 (ko)

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