KR102042027B1 - Traffic load management apparatus and method based on coordinated application protocol for internet of things local networks - Google Patents
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Abstract
IoT (Internet of Things) 로컬 네트워크에서 CoAP(Constrained Application Protocol) 기반의 트래픽 부하 관리 방법에 관한 것이며, 트래픽 부하 관리 방법은, 트래픽 부하 관리 장치에서, 서버 그룹에 포함된 복수의 서버로부터 수신한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 통합하여 통합 메시지를 생성하는 단계; 및 상기 트래픽 부하 관리 장치에서, 생성된 상기 통합 메시지를 리소스 디렉토리(Resource Directory)로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 리소스 디렉토리로 전송된 통합 메시지에 의하여, 상기 통합 메시지와 관련된 복수의 메시지들을 전송한 서버의 리소스 엔트리가 상기 리소스 디렉토리에 등록 및/또는 업데이트될 수 있다.The present invention relates to a traffic load management method based on Constrained Application Protocol (CoAP) in an Internet of Things (IoT) local network, and the traffic load management method includes a registration message received from a plurality of servers included in a server group in a traffic load management device. And / or integrating the update message to generate an integration message; And transmitting, by the traffic load management apparatus, the generated integrated message to a resource directory, wherein the integrated message transmitted to the resource directory transmits a plurality of messages related to the integrated message. Resource entries of the server may be registered and / or updated in the resource directory.
Description
본원은 대규모 IoT(Internet of Things) 로컬 네트워크에서 중앙집중식 리소스 검색 접근법을 사용하여 확장성 문제를 해결하기 위한 CoAP(Constrained Application Protocol) 기반의 트래픽 부하 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for traffic load management based on Constrained Application Protocol (CoAP) for solving a scalability problem by using a centralized resource retrieval approach in a large scale Internet of Things (IoT) local network.
최근 IoT(Internet of Things)에 대한 관심이 급속히 증가하고 있으며, IoT 기술이 더욱 보편화되고 있다. IoT는 일반적으로 스마트 도시, 스마트 팩토리 및 스마트 팜과 같은 대규모 모니터링 응용 프로그램의 주요 기술로 간주된다. 이러한 대규모 어플리케이션에서 IoT 로컬 네트워크는 제한된 배터리, 메모리 및 CPU와 같은 제한된 물리적 자원을 갖춘 다수의 장치로 구성되며 무선 센서 네트워크 (WSN)와 유사하다. Recently, interest in the Internet of Things (IoT) is rapidly increasing, and IoT technology is becoming more common. IoT is generally regarded as the primary technology for large-scale monitoring applications such as smart cities, smart factories, and smart farms. In these large-scale applications, the IoT local network consists of a number of devices with limited physical resources such as limited battery, memory, and CPU and is similar to a wireless sensor network (WSN).
IETF(Internet Engineering Task Force)의 CoRE 워킹 그룹은 배터리, 메모리 및 CPU와 같은 제약된 어플리케이션 프로토콜(Constrained Application Protocol, CoAP)을 개발하여 표준화했다. CoAP은 IoT 로컬 네트워크의 리소스 제한적인 디바이스를 위한 경량 웹 전송 프로토콜을 의미하며, 작은 헤더 크기를 유지하고, user datagram protocol(UDP)에서 동작한다.The Core Working Group of the Internet Engineering Task Force (IETF) developed and standardized the Constrained Application Protocol (CoAP) such as battery, memory and CPU. CoAP stands for lightweight web transport protocol for resource-constrained devices in IoT local networks, maintains a small header size, and operates on user datagram protocol (UDP).
CoAP에서 리소스 검색은 클라이언트가 서버에서 필요한 리소스를 얻는데 필요한 필수적인 절차이다. CoAP 리소스 검색에는 분산 및 중앙집중식 리소스 검색의 두 가지 유형이 있다. 분산 리소스 검색은 클라이언트가 특정 서버에 직접 질의하는 방법으로서, 이 방법은 클라이언트가 인터넷 프로토콜(IP) 주소와 복수의 호스트 이름을 알아야하기 때문에 대규모 IoT 로컬 네트워크에는 적합하지 않은 단점이 있다.Resource discovery in CoAP is an essential step for clients to obtain the necessary resources from the server. There are two types of CoAP resource discovery: distributed and centralized resource discovery. Distributed resource retrieval is a method in which a client directly queries a specific server, which is disadvantageous for large IoT local networks because the client must know an Internet Protocol (IP) address and multiple host names.
반면에, 중앙집중식 리소스 검색은 에너지 효율성을 위해 서버에 RD 엔트리로 알려진 일련의 웹 링크를 유지 관리하는 리소스 디렉토리(resource directory, RD)를 사용한다. RD를 사용하는 이러한 중앙집중식 방법은 분산 리소스 검색과 마찬가지로 대규모 IoT 로컬 네트워크에서 사용될 때 낮은 확장성으로 어려움을 겪는 문제가 있다. 대규모 IoT 로컬 네트워크에서는 많은 수의 서버가 주기적으로 RD에 업데이트 메시지를 보내 리소스 엔트리를 최신 상태로 유지한다. 그러나 RD는 무선 링크의 제한된 대역폭 때문에 모든 업데이트 메시지를 받을 여력이 없는 문제가 있다. 또한, RD에서는 트래픽 부하가 많이 증가함에 따라 메시지 손실, 네트워크 정체 및 병목 현상과 같은 문제가 나타나게 된다. 따라서, IoT 로컬 네트워크 환경에서의 확장성 문제를 극복하기 위해서는 RD를 위한 부하 밸런싱(Load Balancing) 메커니즘이 필요한 실정이다. Centralized resource discovery, on the other hand, uses a resource directory (RD) to maintain a set of web links known as RD entries on the server for energy efficiency. This centralized method using RD suffers from low scalability when used in large IoT local networks, just like distributed resource discovery. In large IoT local networks, a large number of servers periodically send update messages to RD to keep resource entries up to date. However, RD has a problem in that it cannot afford to receive all update messages because of the limited bandwidth of the radio link. In addition, in RD, as traffic load increases, problems such as message loss, network congestion, and bottlenecks appear. Therefore, in order to overcome the scalability problem in the IoT local network environment, a load balancing mechanism for RD is required.
위와 같은 문제점들을 해결하기 위해, 종래에 리소스 검색 및 RD에 대한 많은 연구가 수행된 바 있다. In order to solve the above problems, a lot of researches on resource search and RD have been performed in the past.
일예로, 논문["A Proactive Trickle-based Mechanism for Discovering CoRE Resource Directories", Badis Djamaa and Ali Yachir, Procedia Computer Science 83 (2016) 115-122]에서는 적응적 트리클(trickle) 타이머를 기반으로 하는 선행적 RD 탐색(proactive RD discovery, PRD) 메커니즘을 제안했다. 이 메커니즘은 효과적인 RD 검색을 위해 트리클 타이머를 사용하고, directory advertisement(DA)라고 불리는 CoAP 메시지가 모든 노드에 파도 모양으로 전파되어 RD 탐색(discovery)을 수행한다. 그러나 선행 논문의 기술은 RD 에만 초점을 맞추고 리소스 업데이트로 인한 RD의 트래픽 오버헤드와 집중에 대하여 전혀 고려하고 있지 않음에 따라, 여전히 메시지 손실, 네트워크 정체 및 병목 현상 등의 문제가 나타나는 문제가 있다.As an example, the paper ["A Proactive Trickle-based Mechanism for Discovering CoRE Resource Directories", Badis Djamaa and Ali Yachir, Procedia Computer Science 83 (2016) 115-122] prior art based on adaptive trickle timers. Proactive RD discovery (PRD) mechanism has been proposed. This mechanism uses a trickle timer for effective RD retrieval, and CoAP messages called directory advertisements (DAs) are propagated in waves to all nodes to perform RD discovery. However, since the prior art focuses only on RD and does not consider the traffic overhead and concentration of RD due to resource update at all, there are still problems such as message loss, network congestion, and bottlenecks.
또한, 논문["A hybrid service discovery approach to mitigate overhead concentration on resource directory", Yoona Kim, Ki-Hyung Kim, Taeshik Shon, Jai-Hoon Kim, Information Networking (ICOIN), 2015 International Conference on, 12-14 Jan. 2015]에서는 RD에 대한 과부하를 극복하기 위한 하이브리드 메커니즘을 제안했다. 이 메커니즘은 기본적으로 RD를 사용하는 중앙집중식 리소스 검색 방법을 사용하며, RD에서 과부하가 발생하면 클라이언트는 분산된 방법을 사용하여 메시지를 직접 브로드캐스트 한다. 그런데, 선행 논문의 기술은 사전에 미리 RD의 트래픽 로드 문제를 방지할 수 없는 문제가 있다.In addition, "A hybrid service discovery approach to mitigate overhead concentration on resource directory", Yoona Kim, Ki-Hyung Kim, Taeshik Shon, Jai-Hoon Kim, Information Networking (ICOIN), 2015 International Conference on, 12-14 Jan . 2015] proposed a hybrid mechanism to overcome the overload on RD. This mechanism uses a centralized resource retrieval method using RD by default, and when an overload occurs in RD, the client broadcasts the message directly using a distributed method. However, the technique of the prior art has a problem that can not prevent the traffic load problem of RD in advance.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대규모 IoT(Internet of Things) 로컬 네트워크에서 중앙집중식 리소스 검색 접근법을 사용하여 확장성 문제를 해결하기 위한 CoAP(Constrained Application Protocol) 기반의 트래픽 부하 관리 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-described problems of the prior art, traffic load management based on Constrained Application Protocol (CoAP) to solve the scalability problem by using a centralized resource discovery approach in a large Internet of Things (IoT) local network It is an object to provide an apparatus and method.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, RD에 집중되는 많은 수의 메시지로 인한 트래픽 부하의 균형을 맞출 수 있는 CoAP(Constrained Application Protocol) 기반의 트래픽 부하 관리 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to provide a traffic load management apparatus and method based on CoAP (Constrained Application Protocol) that can balance the traffic load due to a large number of messages focused on RD The purpose.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래에 RD가 무선 링크의 제한된 대역폭 때문에 모든 업데이트 메시지를 받을 여력이 없었던 문제를 해소할 수 있는 CoAP(Constrained Application Protocol) 기반의 트래픽 부하 관리 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, the conventional traffic load management apparatus based on CoAP (Constrained Application Protocol) that can solve the problem that RD was not able to receive all the update message because of the limited bandwidth of the radio link And to provide a method.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래에 RD의 경우 트래픽 부하가 증가함에 따라 메시지가 손실되고, 네트워크 정체 및 병목 현상이 나타나던 문제를 해소할 수 있는 CoAP(Constrained Application Protocol) 기반의 트래픽 부하 관리 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-described problems of the prior art, in the case of the conventional RD Constrained Application Protocol (CoAP) that can solve the problem of lost messages, network congestion and bottlenecks as traffic load increases An object of the present invention is to provide a traffic load management apparatus and method.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the embodiments of the present application is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 IoT (Internet of Things) 로컬 네트워크에서 CoAP(Constrained Application Protocol) 기반의 트래픽 부하 관리 방법은, 트래픽 부하 관리 장치에서, 서버 그룹에 포함된 복수의 서버로부터 수신한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 통합하여 통합 메시지를 생성하는 단계; 및 상기 트래픽 부하 관리 장치에서, 생성된 상기 통합 메시지를 리소스 디렉토리(Resource Directory)로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 리소스 디렉토리로 전송된 통합 메시지에 의하여, 상기 통합 메시지와 관련된 복수의 메시지들을 전송한 서버의 리소스 엔트리가 상기 리소스 디렉토리에 등록 및/또는 업데이트될 수 있다.As a technical means for achieving the above technical problem, a traffic load management method based on Constrained Application Protocol (CoAP) in the Internet of Things (IoT) local network according to an embodiment of the present application, in the traffic load management apparatus, server group Generating an integration message by integrating a registration message and / or an update message received from a plurality of servers included in the; And transmitting, by the traffic load management apparatus, the generated integrated message to a resource directory, wherein the integrated message transmitted to the resource directory transmits a plurality of messages related to the integrated message. Resource entries of the server may be registered and / or updated in the resource directory.
또한, 상기 생성하는 단계는, 상기 복수의 서버로부터 수신한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 순차적으로 카운트하여 통합함으로써 상기 통합 메시지를 생성할 수 있다.The generating may include generating the integration message by sequentially counting and integrating registration messages and / or update messages received from the plurality of servers.
또한, 상기 전송하는 단계는, 상기 통합 메시지가 상기 리소스 디렉토리로 전송되는 전송 시간을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the transmitting may include determining a transmission time at which the integration message is transmitted to the resource directory.
또한, 상기 전송 시간을 결정하는 단계는, 상기 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기를 고려하여 상기 전송 시간을 결정할 수 있다.In the determining of the transmission time, the transmission time may be determined in consideration of the maximum payload size of the message format of the CoAP.
또한, 상기 전송 시간을 결정하는 단계는, 상기 통합 메시지에 포함된 복수의 메시지들의 페이로드의 크기가 상기 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기를 초과하지 않는 시점으로 상기 전송 시간을 결정하고, 상기 전송 시간의 결정에 의하여 상기 통합 메시지로서 통합되는 최대 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 수가 결정될 수 있다.The determining of the transmission time may include determining the transmission time at a time when the payload size of the plurality of messages included in the integrated message does not exceed the maximum payload size of the message format of the CoAP, The determination of the transmission time may determine the maximum number of registration messages and / or update messages incorporated as the merge message.
또한, 본원의 일 실시예에 따른 IoT (Internet of Things) 로컬 네트워크에서 CoAP(Constrained Application Protocol) 기반의 트래픽 부하 관리 방법은, 상기 트래픽 부하 관리 장치에서, 상기 리소스 디렉토리로 전송된 통합 메시지에 응답하여 상기 리소스 디렉토리로부터 정상 등록 및/또는 정상 업데이트에 관한 응답 메시지를 수신한 경우, 상기 응답 메시지를 상기 통합 메시지와 관련된 상기 복수의 메시지들을 전송한 서버로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the traffic load management method based on the Constrained Application Protocol (CoAP) in the Internet of Things (IoT) local network, in response to the integrated message transmitted to the resource directory in the traffic load management device When receiving a response message regarding normal registration and / or normal update from the resource directory, the method may further include transmitting the response message to a server that has transmitted the plurality of messages related to the integrated message.
또한, 상기 응답 메시지를 전송하는 단계는, 등록 메시지의 수신에 의하여 생성된 상기 서버 그룹에 대한 URI(Uniform Resource Identifier) 목록에 기초하여 상기 응답 메시지를 전송할 수 있다.The transmitting of the response message may include transmitting the response message based on a Uniform Resource Identifier (URI) list for the server group generated by receiving a registration message.
또한, 본원의 일 실시예에 따른 IoT (Internet of Things) 로컬 네트워크에서 CoAP(Constrained Application Protocol) 기반의 트래픽 부하 관리 방법은, 상기 생성하는 단계 이전에, 상기 트래픽 부하 관리 장치에서, 상기 CoAP의 리소스 검색을 위해 상기 리소스 디렉토리로부터 수신한 GET 요청 메시지에 응답하여 상기 트래픽 부하 관리 장치에 관한 정보를 상기 리소스 디렉토리로 전송하는 단계; 및 상기 트래픽 부하 관리 장치에서, 상기 트래픽 부하 관리 장치에 관한 정보를 기초로 상기 리소스 디렉토리에 의해 상기 트래픽 부하 관리 장치에 할당된 서버 그룹 정보를 기반으로 하여, 상기 서버 그룹 정보에 대응하는 서버 그룹에 포함된 복수의 서버로부터 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the traffic load management method based on the Constrained Application Protocol (CoAP) in the Internet of Things (IoT) local network according to an embodiment of the present invention, before the generating step, in the traffic load management device, the resource of the CoAP Transmitting information about the traffic load management device to the resource directory in response to a GET request message received from the resource directory for searching; And in the traffic load management apparatus, based on the server group information assigned to the traffic load management apparatus by the resource directory based on the information about the traffic load management apparatus, to the server group corresponding to the server group information. The method may further include receiving a registration message and / or an update message from a plurality of servers included.
또한, 상기 트래픽 부하 관리 장치는, 복수의 서버 그룹이 존재하는 경우 상기 복수의 서버 그룹 각각에 대응하여 복수 개 구비될 수 있다.In addition, the traffic load management apparatus may be provided in plurality in correspondence with each of the plurality of server groups when a plurality of server groups exist.
한편, 본원의 일 실시예에 따른 IoT (Internet of Things) 로컬 네트워크에서 CoAP(Constrained Application Protocol) 기반의 트래픽 부하 관리 장치는, 서버 그룹에 포함된 복수의 서버로부터 수신한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 통합하여 통합 메시지를 생성하는 메시지 집계부; 및 상기 통합 메시지를 리소스 디렉토리(Resource Directory)로 전송하는 전송부를 포함하고, 상기 리소스 디렉토리로 전송된 통합 메시지에 의하여, 상기 통합 메시지와 관련된 복수의 메시지들을 전송한 서버의 리소스 엔트리가 상기 리소스 디렉토리에 등록 및/또는 업데이트될 수 있다.Meanwhile, a traffic load management apparatus based on Constrained Application Protocol (CoAP) in an Internet of Things (IoT) local network according to an embodiment of the present application may include a registration message and / or an update message received from a plurality of servers included in a server group. Message aggregation unit for generating a unified message by integrating; And a transmitter configured to transmit the integrated message to a resource directory, wherein a resource entry of a server that transmits a plurality of messages related to the integrated message is stored in the resource directory by the integrated message transmitted to the resource directory. It can be registered and / or updated.
한편, 본원의 일 실시예에 따른 IoT (Internet of Things) 로컬 네트워크에서 CoAP(Constrained Application Protocol) 기반의 트래픽 부하 관리 시스템은, 리소스 엔트리를 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 통해 트래픽 부하 관리 장치로 전송하는 복수의 서버를 포함하는 서버 그룹, 상기 서버 그룹에 포함된 복수의 서버로부터 수신한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 통합하여 통합 메시지를 생성하고, 생성된 상기 통합 메시지를 리소스 디렉토리(Resource Directory)로 전송하는 상기 트래픽 부하 관리 장치; 및 상기 트래픽 부하 관리 장치로부터 수신한 상기 통합 메시지에 기초하여, 상기 통합 메시지와 관련된 복수의 메시지들을 전송한 서버의 리소스 엔트리를 등록 및/또는 업데이트하는 상기 리소스 디렉토리를 포함할 수 있다.Meanwhile, a traffic load management system based on a Constrained Application Protocol (CoAP) in an Internet of Things (IoT) local network according to an embodiment of the present application transmits a resource entry to a traffic load management apparatus through a registration message and / or an update message. A server group including a plurality of servers configured to integrate a registration message and / or an update message received from a plurality of servers included in the server group, thereby generating an integrated message, and generating the integrated message; The traffic load management device for transmitting to; And the resource directory for registering and / or updating a resource entry of a server that has transmitted a plurality of messages related to the integrated message, based on the integrated message received from the traffic load management apparatus.
또한, 상기 트래픽 부하 관리 장치는, 상기 서버 그룹이 복수 개 존재하는 경우 복수의 서버 그룹 각각에 대응하여 복수 개 구비될 수 있다.The traffic load management apparatus may include a plurality of server load groups corresponding to each of the plurality of server groups.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-mentioned means for solving the problems are merely exemplary and should not be construed as limiting the present application. In addition to the above-described exemplary embodiments, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description of the invention.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 트래픽 부하 관리 장치에서 복수 개의 등록 메시지 및 업데이트 메시지를 하나의 메시지로 통합한 통합 메시지를 리소스 디렉토리(RD)로 전송함으로써, RD에 집중되는 많은 수의 메시지로 인한 트래픽 부하의 불균형 문제를 해소할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, the traffic load management apparatus transmits an integrated message in which a plurality of registration messages and update messages are combined into one message to the resource directory RD, so that a large number of messages focused on RD. This can solve the imbalance problem caused by the traffic load.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 통합 메시지로 하여금 종래의 RD 기술 대비 손실되는 메시지의 수 및 메시지 손실률을 효과적으로 개선시킬 수 있다.According to the aforementioned problem solving means of the present application, it is possible for the integrated message to effectively improve the number of messages lost and the message loss rate compared to the conventional RD technology.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 대규모 IoT 로컬 네트워크에서 중앙집중식 리소스 검색 접근법의 확장성 문제를 해소할 수 있다.According to the aforementioned problem solving means of the present application, it is possible to solve the scalability problem of the centralized resource search approach in a large-scale IoT local network.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effects obtainable herein are not limited to the effects as described above, and other effects may exist.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 IoT 로컬 네트워크에서 CoAP 기반의 트래픽 부하 관리 시스템에 대한 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 트래픽 부하 관리 시스템에서 CoAP의 리소스 검색 동작에 관한 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 트래픽 부하 관리 시스템에서 리소스 엔트리 등록 동작에 관한 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 트래픽 부하 관리 시스템에서 리소스 엔트리 업데이트 동작에 관한 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 시뮬레이션에 적용되는 파라미터의 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 실험에서 서버의 수의 변화에 따른 손실된 메시지의 수의 변화를 나타낸 도면이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 실험에서 서버의 수의 변화에 따른 메시지 손실률을 나타낸 도면이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 실험에서 대역폭이 1Mbps에서 1.45Mbps로 변경될 때 손실되는 메시지의 수를 나타낸 도면이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 실험에서 대역폭이 1Mbps에서 1.45Mbps로 변경될 때의 메시지 손실률을 나타낸 도면이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 IoT 로컬 네트워크에서 CoAP기반의 트래픽 부하 관리 방법에 대한 동작 흐름도이다.1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a CoAP-based traffic load management system in an IoT local network according to an embodiment of the present application.
2 is a diagram schematically illustrating a flow of a resource search operation of a CoAP in a traffic load management system according to an embodiment of the present application.
3 is a diagram schematically illustrating a flow of a resource entry registration operation in a traffic load management system according to an embodiment of the present application.
4 is a diagram schematically illustrating a flow of a resource entry update operation in a traffic load management system according to an embodiment of the present application.
5 is a diagram illustrating an example of a parameter applied to a simulation according to an exemplary embodiment of the present application.
6 is a view showing a change in the number of lost messages according to the change in the number of servers in the experiment according to an embodiment of the present application.
7 is a diagram illustrating a message loss rate according to the change of the number of servers in an experiment according to an embodiment of the present application.
8 is a view showing the number of messages lost when the bandwidth is changed from 1Mbps to 1.45Mbps in an experiment according to an embodiment of the present application.
9 is a diagram illustrating a message loss rate when the bandwidth is changed from 1 Mbps to 1.45 Mbps in an experiment according to an embodiment of the present application.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a CoAP-based traffic load management method in an IoT local network according to an embodiment of the present application.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present disclosure. 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. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted for simplicity of explanation, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is "connected" to another part, it is not only "directly connected" but also "electrically connected" or "indirectly connected" with another element in between. "Includes the case.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located on another member "on", "upper", "top", "bottom", "bottom", "bottom", this means that any member This includes not only the contact but also the presence of another member between the two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding the other components unless specifically stated otherwise.
본원은 대규모 IoT(Internet of Things) 로컬 네트워크에서 중앙집중식 리소스 검색 접근법의 확장성 문제를 해결하기 위한 CoAP(Constrained Application Protocol) 기반의 트래픽 부하 관리 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a traffic load management system, apparatus and method based on Constrained Application Protocol (CoAP) for solving the scalability problem of a centralized resource retrieval approach in a large scale Internet of Things (IoT) local network.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 IoT(Internet of Things) 로컬 네트워크에서 CoAP(Constrained Application Protocol) 기반의 트래픽 부하 관리 시스템(이하 '본 시스템'이라 함)에 대한 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a traffic load management system based on a Constrained Application Protocol (CoAP) in the Internet of Things (IoT) local network according to an embodiment of the present application (hereinafter, referred to as 'the present system').
도 1을 참조하면, 본 시스템(1)은 서버 그룹(100), 트래픽 부하 관리 장치(200) 및 리소스 디렉토리(300, Resource Directory)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
서버 그룹(100, Server group)은 복수의 서버를 포함할 수 있으며, 복수의 서버 각각은 자신의 리소스 엔트리를 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 통해 트래픽 부하 관리 장치(200)로 전송할 수 있다. 본 시스템(1)에서 복수의 서버를 포함하는 서버 그룹(100)은 복수 개 구비될 수 있다. 일예로, 서버 그룹(100)은 복수 개의 서버 그룹으로서, 제1 서버 그룹(110, Server group #1), 제2 서버 그룹(120, Server group #2), …, 제n 서버 그룹(1n0, Server group #n)을 포함할 수 있다. 일예로, 제1 서버 그룹(110)은 제1 서버(111, Server #1), 제2 서버(112, Server #2), …, 제n 서버(11n, Server #n)를 포함할 수 있다.The
트래픽 부하 관리 장치(200)는 서버와 리소스 디렉토리(300) 사이에서 중간 에이전트 역할을 수행할 수 있다.The traffic
트래픽 부하 관리 장치(200)는 서버 그룹(100)이 복수 개 존재하는 경우, 복수의 서버 그룹 각각에 대응하여 복수 개 구비될 수 있다. 일예로, 트래픽 부하 관리 장치(200)는 제1 트래픽 부하 관리 장치(210, LB-RD #1), 제2 트래픽 부하 관리 장치(220, LB-RD #2), …, 제n 트래픽 부하 관리 장치(2n0, LB-RD #n)를 포함할 수 있다.The traffic
여기서, 일예로 제1 트래픽 부하 관리 장치(210)는 제1 서버 그룹(110)과 연관된 트래픽 부하 관리 장치를 의미하고, 제2 트래픽 부하 관리 장치(220)는 제2 서버 그룹(120)과 연관된 트래픽 부하 관리 장치를 의미하고, 제n 트래픽 부하 관리 장치(2n0)는 제n 서버 그룹(1n0)과 연관된 트래픽 부하 관리 장치를 의미할 수 있다. 이때, 서버 그룹과 연관된 트래픽 부하 관리 장치라 함은, 해당 서버 그룹을 관리(즉, 해당 서버 그룹에 포함된 복수의 서버와 관련된 정보를 관리)하고, 해당 서버 그룹에 포함된 복수의 서버와 메시지를 송수신하는 트래픽 부하 관리 장치를 의미할 수 있다.Here, for example, the first traffic
이하에서는 설명의 편의상 서버 그룹(100)이 제1 서버 그룹(110)이고, 트래픽 부하 관리 장치(200)가 제1 트래픽 부하 관리 장치(210)인 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 또한, 이하 생략된 내용이라 하더라도 제1 서버 그룹(110)에 대하여 설명된 내용은 다른 서버 그룹에 대한 설명에도 동일 내지 유사하게 이해될 수 있고, 제1 트래픽 부하 관리 장치(210)에 대하여 설명된 내용은 다른 트래픽 부하 관리 장치에 대한 설명에도 동일 내지 유사하게 이해될 수 있다.In the following description, it is assumed that the
트래픽 부하 관리 장치(200)는 서버 그룹(100)에 포함된 복수의 서버로부터 수신한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 통합하여 통합 메시지(집계 메시지)를 생성하고, 생성된 통합 메시지를 리소스 디렉토리(300)로 전송할 수 있다.The traffic
본원은 트래픽 부하 관리 장치(200)를 통한 복수의 메시지들의 통합을 통해, 대규모 IoT 로컬 네트워크에서 중앙집중식 리소스 검색 접근법의 확장성 문제를 해결하고, 리소스 디렉토리(300)에 집중되는 많은 수의 메시지로 인한 트래픽 부하의 균형을 맞출 수 있다. 한편, 본원에서 제안하는 트래픽 부하 관리 장치(200)는 LB-RD(Load-Balanced Resource Directory) 아키텍처로서, 간단히 LB-RD로 지칭될 수 있다. 트래픽 부하 관리 장치(200)에 대한 구체적인 설명은 후술하여 보다 자세히 설명하기로 한다.The present application solves the scalability problem of the centralized resource retrieval approach in a large IoT local network through the integration of a plurality of messages through the traffic
리소스 디렉토리(300)는 CoAP(Constrained Application Protocol)에서 중앙집중식 리소스 검색을 수행함에 있어서 에너지 효율성을 위해 서버에 RD 엔트리로 알려진 일련의 웹 링크를 유지 관리하기 위한 디렉토리를 의미할 수 있다.The
리소스 디렉토리(300)는 트래픽 부하 관리 장치(200)로부터 수신한 통합 메시지에 기초하여, 통합 메시지와 관련된 복수의 메시지들을 전송한 서버의 리소스 엔트리를 등록 및/또는 업데이트할 수 있다.The
본 시스템(1)에서는 서버 그룹(100)에 포함된 복수의 서버 각각과 트래픽 부하 관리 장치(200)와 리소스 디렉토리(300) 간의 메시지 송수신이 CoAP (Coordinated Application Protocol)에 기반하여 이루어질 수 있다. 이하에서는 트래픽 부하 관리 장치(200)에 대하여 보다 자세히 설명하기로 한다.In the
트래픽 부하 관리 장치(200)는 서버 그룹 관리부(211, Server Group Management, SGM), 메시지 집계부(212, Message Aggregation, MS) 및 전송부(213)를 포함할 수 있다.The traffic
서버 그룹 관리부(211)는 트래픽 부하 관리 장치(200)와 연관된 서버 그룹(100)에 대한 URI(Uniform Resource Identifier) 목록(리스트)을 관리할 수 있다. 구체적인 일예로, 제1 트래픽 부하 관리 장치(210)의 서버 그룹 관리부(211)는, 제1 트래픽 부하 관리 장치(210)와 연관된 제1 서버 그룹(110)에 대한 URI(Uniform Resource Identifier) 목록(리스트)을 관리하고, 제2 트래픽 부하 관리 장치(220)의 서버 그룹 관리부는, 제2 트래픽 부하 관리 장치(220)와 연관된 제2 서버 그룹(120)에 대한 URI(Uniform Resource Identifier) 목록(리스트)을 관리할 수 있다.The
여기서, URI 목록(리스트)은 서버 그룹(100)에 포함된 서버가 등록 메시지를 통해 자신의 리소스 엔트리를 리소스 디렉토리(300)에 등록하고자 할 때 생성될 수 있다. 또한, URI 목록(리스트)은 트래픽 부하 관리 장치(200)가 메시지 집계부(212)의 기능을 통해 서버 그룹(100)에 포함된 복수의 서버로부터 수신된 메시지를 집계하여 통합 메시지를 생성한 이후에 통합 메시지에 대한 응답 메시지를 서버에 멀티캐스트하고자 할 때 이용될 수 있다.Here, the URI list (list) may be generated when a server included in the
메시지 집계부(212)는 서버 그룹(100)에 포함된 복수의 서버로부터 수신한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 통합하여 통합 메시지(달리 표현하여 집계 메시지)를 생성할 수 있다. 메시지 집계부(212)는 통합 메시지의 생성시, 복수의 등록 메시지를 포함하는 통합 메시지를 생성하거나 복수의 업데이트 메시지를 포함하는 통합 메시지를 생성하거나 등록 메시지와 업데이트 메시지를 함께 포함하는 통합 메시지를 생성할 수 있다.The
메시지 집계부(212)는 서버 그룹(110)에 포함된 복수의 서버로부터 수신한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 집계(Aggregation)할 수 있다. 구체적으로, 메시지 집계부(212)는 복수의 서버로부터 수신한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 순차적으로 카운트(또는 집계)하여 통합함으로써 통합 메시지를 생성할 수 있다.The
메시지 집계부(212)는 복수의 서버로부터 수신한 복수의 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 단일 집계 메시지로서 통합함으로써 통합 메시지를 생성할 수 있다.The
메시지 집계부(212)에 의하여 생성된 통합 메시지는 다수의 독립적인 메시지의 페이로드와 단일 헤더로 이루어질 수 있다. The unified message generated by the
전송부(213)는 메시지 집계부(212)에서 생성된 통합 메시지를 리소스 디렉토리(300, Resource Directory, RD)로 전송할 수 있다.The
이때 전송부(213)는, 통합 메시지가 리소스 디렉토리(300)로 전송되는 전송 시간을 결정할 수 있다. 달리 표현하여, 전송부(213)는 리소스 디렉토리(300)에 대하여 통합 메시지의 전송이 이루어지는 시간을 결정할 수 있다. 즉, 전송부(213)는 메시지 집계부(212)에 의하여 집계되어 통합되는 통합 메시지를 언제(어느 시점에) 리소스 디렉토리(300)로 전송할지에 대한 시간(전송 시간)을 결정할 수 있다. 달리 표현하여, 전송부(213)를 통한 전송 시간의 결정에 의하여 통합 메시지가 리소스 디렉토리(300)로 언제 전송될지 결정될 수 있다. 전송부(213)는 결정된 전송 시간에 통합 메시지를 리소스 디렉토리(300)로 전송할 수 있다. 전송 시간의 결정에 대한 구체적인 설명은 다음과 같다.In this case, the
전송부(213)는 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기를 고려하여 전송 시간을 결정할 수 있다. 전송부(213)는 통합 메시지에 포함된 복수의 메시지들의 페이로드의 크기가 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기를 초과하지 않는 시점으로 전송 시간을 결정할 수 있다. 달리 표현하여, 전송부(213)는 메시지 집계부(212)에 의하여 통합되는 복수의 메시지들(즉, 복수의 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지)의 페이로드의 크기가 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기를 초과하지 않는 시점으로 전송 시간을 결정할 수 있다. 이때, 전송 시간의 결정에 의하여 통합 메시지로서 통합되는 최대 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 수(k)가 결정될 수 있다. 다시 말해, 전송 시간은 통합 메시지에 포함된 복수의 메시지들의 페이로드의 크기가 CoAP 메시지의 최대 페이로드 크기보다 작거나 같아지는 시점으로 결정될 수 있다.The
일예로, 트래픽 부하 관리 장치(200)가 복수의 서버로부터 등록 메시지만 수신하고 있는 상태인 것으로 가정하자. 이때, 메시지 집계부(212)는 복수의 서버로부터 수신된 복수의 등록 메시지의 수를 카운트하여 순차적으로 수신된 등록 메시지를 통합할 수 있다. 이때, 리소스 디렉토리(300)로의 전송을 위해 통합될 수 있는 최대 등록 메시지의 수 k는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다. 달리 표현하여, 리소스 디렉토리(300)로의 전송을 위해 한번에 통합될 수 있는 등록 메시지의 수 k는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.As an example, it is assumed that the traffic
[수학식 1][Equation 1]
여기서, k는 하나의 통합 메시지로서 통합 가능한 등록 메시지의 수, L Reg 는 서버로부터 전송된 등록 메시지의 페이로드 크기, L CoAP 는 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기를 나타낸다.Where k is the number of registration messages that can be merged as one unified message, L Reg is the payload size of the registration message sent from the server, and L CoAP is the maximum payload size of the message format of CoAP.
일예로, CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기(L Reg)가 1000이고, 등록 메시지의 페이로드 크기가 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기(L CoAP)의 1/10 크기인 100인 경우, k는 10으로 결정될 수 있다. 이에 따르면, 메시지 집계부(212)는 10개의 등록 메시지를 통합한 통합 메시지를 생성할 수 있고, 전송부(213)는 10개의 등록 메시지가 통합된 시점, 즉 10개의 등록 메시지가 통합되어 통합 메시지가 생성된 시점에 통합 메시지를 리소스 디렉토리(300)로 전송할 수 있다.For example, if the maximum payload size ( L Reg ) of the message format of CoAP is 1000, and the payload size of the registration message is 100, which is 1/10 the size of the maximum payload size ( L CoAP ) of the message format of CoAP , k may be determined to be 10. According to this, the
이때, 상기 수학식 1에는 k의 값 결정 시 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기 외에 서버로부터 전송된 등록 메시지의 페이로드 크기(L Reg)만 고려되는 것으로 기재되어 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니고, 일예로, 트래픽 부하 관리 장치(200)가 복수의 서버로부터 업데이트 메시지만 수신하고 있는 상태일 경우에는 업데이트 메시지의 페이로드 크기가 고려될 수 있다. 다른 일예로, 트래픽 부하 관리 장치(200)가 복수의 서버로부터 등록 메시지와 업데이트 메시지를 수신하고 있는 상태일 경우에는 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기 외에 등록 메시지의 페이로드 크기와 업데이트 메시지의 페이로드 크기가 함께 고려될 수 있다. In this case,
이러한 전송부(213)는 메시지 전달 예약부(Message Forwarding Scheduling, MFS)로 달리 지칭될 수 있다.Such a
전송부(213)는 추가적인 지연을 방지하기 위하여, 메시지 집계부(212)에 의하여 생성된 통합 메시지를 통합 메시지의 생성 즉시 리소스 디렉토리(300)로 전송(전달)할 수 있다. 여기서, 리소스 디렉토리(300)로 전송된 통합 메시지에 의하여, 통합 메시지와 관련된 복수의 메시지들을 전송한 서버의 리소스 엔트리가 리소스 디렉토리(300)에 등록 및/또는 업데이트될 수 있다.The
또한, 전송부(213)는 리소스 디렉토리(300)로 전송된 통합 메시지에 응답하여 리소스 디렉토리(300)로부터 통합 메시지와 관련된 서버의 리소스 엔트리에 대한 정상 등록 및/또는 정상 업데이트에 관한 응답 메시지를 수신한 경우, 수신한 응답 메시지를 통합 메시지와 관련된 복수의 메시지들을 전송한 서버로 전송(전달)할 수 있다. 이때, 전송부(213)는 서버 그룹 관리부(211)로 하여금 등록 메시지의 수신에 의하여 생성된 서버 그룹에 대한 URI(Uniform Resource Identifier) 목록에 기초하여 응답 메시지를 전송할 수 있다. In addition, the
즉, 전송부(213)가 리소스 디렉토리(300)로 통합 메시지를 전송한 이후, 리소스 디렉토리(300)는 수신된 통합 메시지에 등록 메시지가 포함되어 있는 경우 등록 메시지를 송신한 서버의 리소스 엔트리를 등록할 수 있으며, 수신된 통합 메시지에 업데이트 메시지가 포함되어 있는 경우 업데이트 메시지를 송신한 서버의 리소스 엔트리를 업데이트할 수 있다. 이후 리소스 디렉토리(300)는 등록 내지 업데이트가 정상적으로 이루어진 경우, 트래픽 부하 관리 장치(200)로 정상 등록 내지 정상 업데이트에 대한 응답 메시지를 전송할 수 있다. 트래픽 부하 관리 장치(200)는 리소스 디렉토리(300)로부터 수신한 응답 메시지를 응답 메시지와 연관된 서버(즉, 리소스 엔트리에 대한 정상 등록 내지 정상 업데이트가 이루어진 서버)로 전송(전달, 멀티캐스트)할 수 있다. 이때, 전송부(213)는 응답 메시지의 전송 시 서버 그룹 관리부(211)에서 관리하는 URI 목록을 이용(참고)하여 전송할 수 있다.That is, after the
이러한 본 시스템(1)은 트래픽 부하 관리 장치(200)로 하여금 서버의 등록 메시지 내지 업데이트 메시지를 통합 메시지로 통합하여 리소스 디렉토리(300)로 전송함으로써, 리소스 디렉토리(300)에 집중되는 트래픽 부하를 효과적으로 줄일 수 있다. 다시 말해, 서버의 등록 메시지 내지 업데이트 메시지의 집중으로 인한 리소스 디렉토리(300)의 트래픽 부하 문제를 완화하기 위해, 본원에서 제안하는 트래픽 부하 관리 장치(200)는 서버로부터 전송되는 메시지를 집계하여 하나의 통합 메시지로서 통합한 이후 통합된 통합 메시지를 리소스 디렉토리(300)로 전송할 수 있다. The
즉, 본원은 대규모 IoT 로컬 네트워크에서 중앙집중식 자원 검색 접근법의 확장성 문제를 해결하기 위해 CoAP에 기반한 트래픽 부하 관리 장치(즉, LB-RD 아키텍처)를 제안한다. 구체적으로, 리소스 디렉토리(300)에 집중되는 많은 수의 메시지로 인한 트래픽 부하의 균형을 맞추기 위해, 트래픽 부하 관리 장치(200)는 서버와 리소스 디렉토리(300) 사이의 중간 에이전트 역할을 수행할 수 있다. 특히, 트래픽 부하 관리 장치(200)는 트래픽 부하 관리 장치(200)와 연관된 서버 그룹(100)의 URI (Uniform Resource Identifier) 목록을 관리하고, 서버로부터 수신한 등록 메시지 및 업데이트 메시지를 단일 집계 메시지, 즉 통합 메시지로 통합하고, 통합 메시지가 리소스 디렉토리(300)로 전송되는 전송 시간을 결정한 후 결정된 전송 시간에 통합 메시지를 전송할 수 있다.That is, the present application proposes a traffic load management device based on CoAP (that is, LB-RD architecture) to solve the scalability problem of the centralized resource discovery approach in a large IoT local network. Specifically, in order to balance the traffic load due to the large number of messages concentrated in the
한편, 트래픽 부하 관리 장치(200)는 CoAP의 리소스 검색 동작, 리소스 엔트리 등록 동작 및 리소스 엔트리 업데이트 동작을 수행할 수 있다. 이하에서는 앞서 언급한 검색 동작, 등록 동작 및 업데이트 동작에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이하 설명에서는 설명의 편의상 검색 동작, 등록 동작 및 업데이트 동작 각각을 구분된 별개의 동작으로 설명하기로 하며, 이에만 한정되는 것은 아니고, 적어도 일부의 동작은 함께 이루어질 수 있다.Meanwhile, the traffic
먼저 간단히 살펴보면, 트래픽 부하 관리 장치(200)는 메시지 집계부(212)를 통해 통합 메시지를 생성하기 이전에, CoAP의 리소스 검색을 위해 리소스 디렉토리(300)로부터 수신한 GET 요청 메시지에 응답하여 트래픽 부하 관리 장치(200)에 관한 정보(예를 들어, 주소, 포트 등)를 리소스 디렉토리(300)로 전송할 수 있다. 이후, 트래픽 부하 관리 장치(200)는, 트래픽 부하 관리 장치(200)에 관한 정보를 기초로 리소스 디렉토리(300)에 의해 트래픽 부하 관리 장치(200)에 할당된 서버 그룹 정보를 기반으로 하여, 서버 그룹 정보에 대응하는 서버 그룹에 포함된 복수의 서버로부터 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 수신할 수 있다. 이후, 트래픽 부하 관리 장치(200)는 수신된 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지에 기초하여 통합 메시지를 생성할 수 있다. 보다 구체적인 설명은 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있다.First, the traffic
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 트래픽 부하 관리 시스템에서 CoAP의 리소스 검색(Discovery) 동작에 관한 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 트래픽 부하 관리 시스템에서 리소스 엔트리 등록 동작에 관한 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4는 본원의 일 실시예에 따른 트래픽 부하 관리 시스템에서 리소스 엔트리 업데이트 동작에 관한 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a flow of a resource discovery operation of a CoAP in a traffic load management system according to an embodiment of the present application. 3 is a diagram schematically illustrating a flow of a resource entry registration operation in a traffic load management system according to an embodiment of the present application. 4 is a diagram schematically illustrating a flow of a resource entry update operation in a traffic load management system according to an embodiment of the present application.
이하 도 2를 참조한 설명에 있어서, 일예로 LB-RD는 트래픽 부하 관리 장치(200) 중 제1 트래픽 부하 관리 장치(210)인 경우로 가정하여 설명하기로 하며, 이에만 한정되는 것은 아니고, 제1 트래픽 부하 관리 장치(210)에 대하여 설명된 내용은 다른 트래픽 부하 관리 장치에 대해서도 동일 내지 유사하게 적용될 수 있다.In the following description with reference to FIG. 2, as an example, the LB-RD is assumed to be the first traffic
도 2를 참조하면, CoAP의 리소스 검색 동작의 경우, 트래픽 부하 관리 장치(210)는 리소스 디렉토리(300)로부터 트래픽 부하 관리 장치(210)의 검색(발견)을 위한 GET 요청 메시지를 수신(S201)할 수 있다. 트래픽 부하 관리 장치(210)는 리소스 디렉토리(300)로부터 전송된 GET 요청 메시지에 대한 응답으로 트래픽 부하 관리 장치(210)에 관한 정보(예를 들어, 주소, 포트 등)를 리소스 디렉토리(300)로 전송(S202)할 수 있다.Referring to FIG. 2, in the case of a resource search operation of a CoAP, the traffic
이후, 리소스 디렉토리(300)는 제1 트래픽 부하 관리 장치(210)를 포함한 복수의 트래픽 부하 관리 장치로부터 획득한 복수의 트래픽 부하 관리 장치에 관한 정보에 기반하여, 복수의 트래픽 부하 관리 장치 각각에 각기 다른 서버 그룹을 할당하고, 복수의 트래픽 부하 관리 장치에 대하여 할당된 서버 그룹 정보를 유지 및 관리할 수 있다. 이후, 서버 각각은 GET 요청 메시지를 리소스 디렉토리(300)로 전송(S203)하여 자신에게 할당된 트래픽 부하 관리 장치에 관한 정보를 요청할 수 있다. 리소스 디렉토리(300)는 각 서버로부터 획득된 GET 요청 메시지 각각에 응답(S204)하여, 해당 서버에 할당된 트래픽 부하 관리 장치에 관한 정보를 각 서버로 제공할 수 있다.Subsequently, the
리소스 엔트리 등록 동작에 관한 설명은 다음과 같다. 이하 도 3을 참조한 설명에 있어서, 일예로 LB-RD는 제1 트래픽 부하 관리 장치(210)인 경우로 가정하고, 제1 서버(111, Server #1), 제2 서버(112, Server #2), …, 제n 서버(11n, Server #n)는 제1 서버 그룹(110)에 포함된 복수의 서버인 것으로 가정하여 설명하기로 한다.A description of the resource entry registration operation is as follows. In the following description with reference to FIG. 3, as an example, it is assumed that the LB-RD is the first traffic
도 3을 참조하면, 리소스 엔트리 등록 동작의 경우, 각 서버(111, 112, …, 11n)는 CoAP의 리소스 검색 동작이 이루어진 이후에 리소스에 대한 리소스 엔트리를 포함하는 기 지정(할당)된 트래픽 부하 관리 장치(210)로 POST 메소드를 사용하여 등록 메시지를 전송(S301)할 수 있다. 트래픽 부하 관리 장치(200)는 통합 메시지를 생성하는 메시지 집계 과정을 수행(S302)할 수 있다. 즉, 트래픽 부하 관리 장치(200)는 통합 메시지의 생성을 위해, 복수의 서버로부터 수신된 등록 메시지의 수를 카운트하여 k 개의 등록 메시지를 순차적으로 통합할 수 있다. 여기서, k의 값은 상기 수학식 1을 만족할 수 있으며, 이에 대한 설명은 앞서 자세히 설명했으므로, 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이때, 제1 트래픽 부하 관리 장치(210)를 포함한 복수의 트래픽 부하 관리 장치 각각은 추가적인 지연을 방지하기 위해, 각자 생성한 통합 데이터를 통합 데이터의 생성 즉시 리소스 디렉토리(300)로 전송할 수 있다. Referring to FIG. 3, in the case of a resource entry registration operation, each
이후, 리소스 디렉토리(300)는 통합 메시지를 수신하면, 통합 메시지와 관련된 등록 메시지를 전송한 서버의 리소스 엔트리를 등록(S303)할 수 있다. 리소스 디렉토리(300)는 리소스 엔트리의 등록이 정상(성공)적으로 이루어진 경우 통합 메시지를 송신한 트래픽 부하 관리 장치(210)로 리소스 엔트리의 정상 등록에 대한 응답 메시지를 전송(S304)할 수 있다. 이후, 트래픽 부하 관리 장치(200)는 리소스 디렉토리(300)로부터 수신한 정상 등록에 대한 응답 메시지를 정상 등록과 관련하여 등록 메시지를 전송한 각 서버(111, 112, …, 11n)로 전송(S305, 전달, 멀티캐스트)할 수 있다.Subsequently, when the
도 3과 같은 등록 동작에 따르면, 종래에 CoAP 리소스 검색에서는 서버가 리소스 엔트리를 리소스 디렉토리에 직접 등록하는 반면, 본원에서는 트래픽 부하 관리 장치(200)를 통해 서버의 리소스 엔트리를 리소스 디렉토리(300)에 등록할 수 있다.According to the registration operation of FIG. 3, in the conventional CoAP resource search, the server directly registers the resource entry in the resource directory, whereas in the present application, the resource entry of the server is registered in the
등록 동작이 이루어진 이후, 각 서버(111, 112, …, 11n)는 리소스 디렉토리(300)에 등록된 리소스 엔트리를 기 설정된 주기로 업데이트할 수 있다. 이는 도 4를 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있다.After the registration operation is performed, each
도 4를 참조하면, 도 4는 리소스 디렉토리(300)가 각 서버에 대하여 가장 최근의 리소스 엔트리를 유지하도록 하는 트래픽 부하 관리 장치(210)의 업데이트 동작에 관한 개략적인 흐름을 나타낸다.Referring to FIG. 4, FIG. 4 shows a schematic flow of an update operation of the traffic
도 4에 도시된 업데이트 동작의 경우, 앞서 설명한 등록 동작 흐름에서 등록 메시지가 업데이트 메시지로 적용되고, 이에 따라 리소스 디렉토리(300)에 기 등록된 리소스 엔트리가 업데이트 된다는 것 이외의 모든 과정은 등록 동작 흐름에서의 과정과 동일하므로, 업데이트 동작은 등록 동작과 동일 내지 유사하게 이해될 수 있는 것인바, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.In the update operation illustrated in FIG. 4, in the above-described registration operation flow, a registration message is applied as an update message, and accordingly, all processes except for updating a resource entry previously registered in the
트래픽 부하 관리 장치를 포함하는 본 시스템(1)은 복수의 등록 메시지와 업데이트 메시지를 하나의 통합 메시지로서 통합함으로써 리소스 디렉토리로 하여금 수신하는 등록 메시지 내지 업데이트 메시지의 수가 줄어들도록 하여, 리소스 디렉토리(300)에 집중되는 많은 수의 메시지로 인한 트래픽 부하의 불균형 문제를 해소할 수 있다. 이러한 본 시스템(1)에서 트래픽 부하 관리 장치(즉, LB-RD 아키텍처)의 부하 밸런싱 효과는 많은 수의 서버를 포함하는 대규모 IoT 로컬 네트워크에서 더욱 효과적일 수 있다.The
이하에서는 본원에서 제안하는 트래픽 부하 관리 장치(이하, LB-RD 아키텍처라 함)의 유효성(효율성)을 확인하기 위해 수행된 시뮬레이션 결과에 대하여 기술하기로 한다. 일예로, 본원의 일 실시예에 따른 실험에서는 MATLAB을 사용하여 실험 시뮬레이션을 수행하였으며, 이하에서 LB-RD 아키텍처의 시뮬레이션 결과를 기존(종래)의 리소스 디렉토리(RD) 방식의 시뮬레이션 결과와 비교하기로 한다. Hereinafter, a simulation result performed to confirm the effectiveness (efficiency) of the traffic load management apparatus (hereinafter referred to as LB-RD architecture) proposed herein will be described. For example, in an experiment according to an exemplary embodiment of the present application, an experimental simulation was performed using MATLAB. Hereinafter, the simulation results of the LB-RD architecture will be compared with the simulation results of the conventional (prior) resource directory (RD) method. do.
보다 구체적으로, 본원의 일 실시예에 따른 실험에서는 손실된 메시지의 수와 시뮬레이션을 통한 메시지 손실률 측면에서 LB-RD 아키텍처의 성능을 확인하기로 한다. 손실된 메시지 수와 메시지 손실률은 서버의 수 및 대역폭을 늘리기 위해 평가되며, 그 결과는 손실된 메시지 수와 LB-RD 아키텍처의 메시지 손실률이 각각 기존 RD 접근법의 값보다 12%, 11% 더 낮게 나타남을 확인할 수 있다. 이에 대한 설명은 도 5 내지 도 9를 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있다.More specifically, the experiment according to an embodiment of the present application will determine the performance of the LB-RD architecture in terms of the number of messages lost and message loss rate through simulation. The number of lost messages and the message loss rate are evaluated to increase the number of servers and bandwidth, and the result is that the number of lost messages and the message loss rate of the LB-RD architecture are 12% and 11% lower than those of the existing RD approach, respectively. can confirm. The description thereof may be more easily understood with reference to FIGS. 5 to 9.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 시뮬레이션에 적용되는 파라미터의 예를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of a parameter applied to a simulation according to an exemplary embodiment of the present application.
도 5를 참조하면, 본원의 일 실험예에 따른 시뮬레이션에서는 서버의 수(Number of servers)가 100개 내지 1,000개로 설정되고, 트래픽 부하 관리 장치의 수(Number of LB-RDs)가 10개로 설정될 수 있다. 또한, 메시지 통합(집계)를 위한 업데이트 메시지의 수(Number of update messages for aggregation)는 5로 설정될 수 있으며, 이에 따라 5 개의 업데이트 메시지가 트래픽 부하 관리 장치에 의해 통합 메시지(단일 집계 메시지)로 통합(결합)될 수 있다. 또한, 헤더 크기(Header size)는 10 바이트로 설정되고, 페이로드의 크기(Payload size)는 200 바이트로 설정될 수 있다. 또한, 서버와 리소스 디렉토리(300)사이의 대역폭(Bandwidth)은 1에서 1.45 Mbps까지 변화되도록 설정될 수 있다.Referring to FIG. 5, in the simulation according to an exemplary embodiment of the present application, the number of servers is set to 100 to 1,000, and the number of LB-RDs of traffic load management apparatus is set to 10. Can be. In addition, the number of update messages for aggregation for message aggregation may be set to 5, so that five update messages are converted into aggregation messages (single aggregation messages) by the traffic load management device. Can be integrated. In addition, the header size may be set to 10 bytes, and the payload size may be set to 200 bytes. In addition, the bandwidth between the server and the
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 실험에서 서버의 수의 변화에 따른 손실된 메시지의 수의 변화를 나타낸 도면이다.6 is a view showing a change in the number of lost messages according to the change in the number of servers in the experiment according to an embodiment of the present application.
도 6을 참조하면, 서버와 RD 사이의 대역폭이 1 Mbps로 설정되어 있을 때, 본원에서 제안하는 LB-RD 아키텍처는 서버의 수가 500 개를 초과할 때 기존(종래, Existing RD)의 RD 접근 방식보다 손실되는 메시지의 수가 적음을 확인할 수 있다. 특히, 서버 수가 600개일 경우에는 기존 RD 방식만 업데이트 메시지의 손실이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이는 본원에서 제안하는 LB-RD가 메시지의 집계를 통해, 업데이트 메시지 헤더로 인해 발생하는 오버헤드를 줄이기 때문이라 할 수 있다. 즉, 본원에서 제안하는 LB-RD는 기존의 RD 접근 방식보다 1 Mbps 대역폭을 통해 더 많은 업데이트 메시지를 전송할 수 있다. 한편, 본원에서 제안하는 LB-RD 방식과 기존의 RD 접근 방식은 모두 서버의 수가 500개 미만이 될 때까지 업데이트 메시지의 손실이 발생하지 않음을 확인할 수 있으며, 이는 대역폭이 서버의 모든 업데이트 메시지를 수용하기에 충분하기 때문이라 할 수 있다.Referring to FIG. 6, when the bandwidth between the server and the RD is set to 1 Mbps, the LB-RD architecture proposed in the present application is a conventional RD approach when the number of servers exceeds 500 (conventionally, Existing RD). You can see that fewer messages are lost. In particular, when the number of servers is 600, it can be seen that only the existing RD method loses the update message. This is because the LB-RD proposed herein reduces the overhead caused by the update message header through the aggregation of messages. That is, the LB-RD proposed herein can transmit more update messages through 1 Mbps bandwidth than the conventional RD approach. On the other hand, both the LB-RD scheme and the existing RD approach proposed herein can confirm that no loss of update messages occurs until the number of servers is less than 500. This is because it is enough to accommodate.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 실험에서 서버의 수의 변화에 따른 메시지 손실률을 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating a message loss rate according to the change of the number of servers in an experiment according to an embodiment of the present application.
도 7을 참조하면, 서버와 RD 사이의 대역폭이 1 Mbps로 설정되어 있을 때, 본원에서 제안하는 LB-RD는 복수 개의 업데이트 메시지를 하나의 통합 메시지(즉, 단일 집계 메시지)로 결합함에 따라, LB-RD의 메시지 손실률이 기존의 RD 접근법보다 낮음을 확인할 수 있다. 구체적으로, 본원의 일 실험에 따르면, 기존의 RD 접근 방식과 본원에서 제안하는 LB-RD 아키텍처의 평균 메시지 손실률이 각각 12 %와 10 %로 나타난 바, 본원에서 제안하는 LB-RD 아키텍처는 종래 기술 대비 메시지 손실률을 낮출 수 있다.Referring to FIG. 7, when the bandwidth between the server and the RD is set to 1 Mbps, the LB-RD proposed herein combines a plurality of update messages into one integrated message (ie, a single aggregate message). It can be seen that the message loss rate of the LB-RD is lower than that of the conventional RD approach. Specifically, according to an experiment of the present application, the average message loss rate of the conventional RD approach and the LB-RD architecture proposed by the present invention is 12% and 10%, respectively. The message loss rate can be lowered.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 실험에서 대역폭이 1Mbps에서 1.45Mbps로 변경될 때 손실되는 메시지의 수를 나타낸 도면이고, 도 9는 본원의 일 실시예에 따른 실험에서 대역폭이 1Mbps에서 1.45Mbps로 변경될 때의 메시지 손실률을 나타낸 도면이다. 도 8 및 도 9에 따른 일 실험에서는 서버의 수가 1,000개로 설정된 경우를 나타낸다.8 is a diagram showing the number of messages lost when the bandwidth is changed from 1 Mbps to 1.45 Mbps in the experiment according to an embodiment of the present application, Figure 9 is a bandwidth from 1 Mbps to 1.45 Mbps in an experiment according to an embodiment of the present application Is a diagram illustrating a message loss rate when changed to. 8 and 9 illustrate a case where the number of servers is set to 1,000.
도 8을 참조하면, 본원에서 제안하는 LB-RD 방식과 기존의 RD 접근 방식은 모두 대역폭이 증가함에 따라 손실되는 메시지의 수가 감소함을 확인할 수 있다. 이는 LB-RD 방식과 기존의 RD 접근 모두 대역폭이 증가함에 따라 더 많은 수의 업데이트 메시지를 전송할 수 있기 때문이라 할 수 있다. 한편, 전반적으로 본원에서 제안하는 LB-RD 아키텍처는 메시지 집계를 통한 통합 메시지의 생성에 의하여 기존의 RD 방식보다 손실되는 메시지의 수가 적음을 확인할 수 있다. 특히, 본원에서 제안하는 LB-RD 아키텍처는 평균적으로 기존의 RD 방식에 비해 손실되는 메시지의 수가 11 % 적은 것으로 나타났다. Referring to FIG. 8, it can be seen that both the LB-RD scheme and the existing RD approach proposed in the present application decrease the number of lost messages as the bandwidth increases. This is because both LB-RD and conventional RD approaches can transmit a larger number of update messages as the bandwidth increases. On the other hand, the overall LB-RD architecture proposed in the present application can confirm that the number of messages lost less than the existing RD scheme by the generation of the integrated message through the message aggregation. In particular, the proposed LB-RD architecture shows that the number of lost messages is 11% less than the conventional RD scheme.
도 9를 참조하면, 본원에서 제안하는 LB-RD 아키텍처의 메시지 손실률은 대역폭에 관계없이 기존의 RD 방식의 메시지 손실률 보다 낮게 나타남을 확인할 수 있으며, 이는 앞서 도 8을 참조하여 설명한 이유와 같은 이유에서라 할 수 있다. 이러한 본원에서 제안하는 LB-RD 아키텍처의 메시지 손실률은 기존 RD 방식보다 11 % 낮은 24 %인 것으로 나타났다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the message loss rate of the LB-RD architecture proposed in the present application is lower than the message loss rate of the conventional RD scheme regardless of the bandwidth, and for the same reason as described above with reference to FIG. 8. It can be said. The message loss rate of the LB-RD architecture proposed here is 24%, 11% lower than the conventional RD method.
본원의 일 실험에 따르면, 본원에서 제안하는 LB-RD 아키텍처의 경우, 손실된 메시지의 수와 메시지 손실률의 측면에서 기존의 RD 방식보다 우수한 성능을 나타냄을 확인할 수 있다.According to one experiment of the present application, it can be seen that the LB-RD architecture proposed in the present invention is superior to the conventional RD scheme in terms of the number of lost messages and the message loss rate.
본원은 대규모 IoT 로컬 네트워크에서 중앙집중식 리소스 검색 접근법의 확장성 문제를 해결하는 CoAP 기반 LB-RD 아키텍처(트래픽 부하 관리 장치)를 제안함에 따라, RD에 집중되는 많은 수의 메시지로 인한 트래픽 부하의 균형을 맞출 수 있다.We propose a CoAP-based LB-RD architecture (traffic load management device) that addresses the scalability problem of a centralized resource discovery approach in large IoT local networks, balancing traffic loads due to the large number of messages focused on RD. Can be adjusted.
이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.Hereinafter, based on the details described above, the operation flow of the present application will be briefly described.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 IoT 로컬 네트워크에서 CoAP기반의 트래픽 부하 관리 방법에 대한 동작 흐름도이다.FIG. 10 is a flowchart illustrating a CoAP-based traffic load management method in an IoT local network according to an embodiment of the present application.
도 10에 도시된 트래픽 부하 관리 방법은 앞서 설명된 트래픽 부하 관리 장치(200)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 트래픽 부하 관리 장치(200)에 대하여 설명된 내용은 트래픽 부하 관리 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.The traffic load management method illustrated in FIG. 10 may be performed by the traffic
도 10을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 트래픽 부하 관리 방법은 트래픽 부하 관리 장치에서 서버 그룹에 포함된 복수의 서버로부터 수신한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 통합하여 통합 메시지(집계 메시지)를 생성할 수 있다(S10).Referring to FIG. 10, the traffic load management method according to an exemplary embodiment of the present disclosure integrates registration messages and / or update messages received from a plurality of servers included in a server group in a traffic load management device to aggregate a message (aggregate message). It may be generated (S10).
여기서, 트래픽 부하 관리 장치는 복수의 서버 그룹이 존재하는 경우 복수의 서버 그룹 각각에 대응하여 복수 개 구비될 수 있다.Here, when there are a plurality of server groups, the traffic load management apparatus may be provided in plurality in correspondence with each of the plurality of server groups.
이때, 단계S10에서는, 복수의 서버로부터 수신한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 순차적으로 카운트하여 통합함으로써 통합 메시지가 생성될 수 있다.In this case, in step S10, an integration message may be generated by sequentially counting and integrating registration messages and / or update messages received from a plurality of servers.
다음으로, 본원의 일 실시예에 따른 트래픽 부하 관리 방법은 트래픽 부하 관리 장치에서 통합 메시지를 리소스 디렉토리(Resource Directory)로 전송할 수 있다(S20).Next, in the traffic load management method according to an embodiment of the present application, the traffic load management apparatus may transmit an integrated message to a resource directory (S20).
이때, 리소스 디렉토리로 전송된 통합 메시지에 의하여, 통합 메시지와 관련된 복수의 메시지들을 전송한 서버의 리소스 엔트리가 리소스 디렉토리에 등록 및/또는 업데이트될 수 있다.In this case, the resource entry of the server that transmits the plurality of messages related to the integrated message may be registered and / or updated in the resource directory by the integrated message transmitted to the resource directory.
또한, 단계S20에서는 통합 메시지가 리소스 디렉토리로 전송되는 전송 시간을 결정할 수 있다. 이때, 단계S20에서는 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기를 고려하여 전송 시간을 결정할 수 있다.In addition, in step S20 it is possible to determine the transmission time for the integration message is transmitted to the resource directory. In this case, in step S20, the transmission time may be determined in consideration of the maximum payload size of the message format of CoAP.
또한, 단계S20에서는 통합 메시지에 포함된 복수의 메시지들의 페이로드의 크기가 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기를 초과하지 않는 시점으로 전송 시간이 결정될 수 있으며, 전송 시간의 결정에 의하여 통합 메시지로서 통합되는 최대 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 수가 결정될 수 있다.In addition, in step S20, the transmission time may be determined at a time point where the payload sizes of the plurality of messages included in the unified message do not exceed the maximum payload size of the message format of CoAP. The maximum number of registration messages and / or update messages to be merged can be determined.
또한, 도면에 개시하지는 않았으나, 본원의 일 실시예에 따른 트래픽 부하 관리 방법은 트래픽 부하 관리 장치에서, 리소스 디렉토리로 전송된 통합 메시지에 응답하여 리소스 디렉토리로부터 정상 등록 및/또는 정상 업데이트에 관한 응답 메시지를 수신한 경우, 응답 메시지를 통합 메시지와 관련된 복수의 메시지들을 전송한 서버로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, although not shown in the drawings, the traffic load management method according to an embodiment of the present application, in the traffic load management device, in response to the integrated message transmitted to the resource directory in response to the normal registration and / or normal update from the resource directory If received, may include transmitting a response message to the server that transmitted the plurality of messages related to the integrated message.
여기서, 응답 메시지를 전송하는 단계에서는, 등록 메시지의 수신에 의하여 생성된 서버 그룹에 대한 URI(Uniform Resource Identifier) 목록에 기초하여 응답 메시지를 전송할 수 있다.Here, in the transmitting of the response message, the response message may be transmitted based on a Uniform Resource Identifier (URI) list for the server group generated by receiving the registration message.
또한, 도면에 개시하지는 않았으나, 본원의 일 실시예에 따른 트래픽 부하 관리 방법은 단계S10 이전에, 트래픽 부하 관리 장치에서, CoAP의 리소스 검색을 위해 리소스 디렉토리로부터 수신한 GET 요청 메시지에 응답하여 트래픽 부하 관리 장치에 관한 정보(즉, 주소, 포트)를 리소스 디렉토리로 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 트래픽 부하 관리 장치에서, 트래픽 부하 관리 장치에 관한 정보를 기초로 리소스 디렉토리에 의해 트래픽 부하 관리 장치에 할당된 서버 그룹 정보를 기반으로 하여, 서버 그룹 정보에 대응하는 서버 그룹에 포함된 복수의 서버로부터 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, although not shown in the drawings, the traffic load management method according to an embodiment of the present application, before the step S10, in the traffic load management apparatus, in response to the GET request message received from the resource directory for resource search of the CoAP, traffic load And transmitting information (ie, address, port) about the management device to the resource directory. Further, in the traffic load management apparatus, a plurality of servers included in the server group corresponding to the server group information based on the server group information assigned to the traffic load management apparatus by the resource directory based on the information about the traffic load management apparatus. Receiving a registration message and / or an update message from a server.
상술한 설명에서, 단계 S10 내지 S20은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the above description, steps S10 to S20 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, according to an embodiment of the present disclosure. In addition, some steps may be omitted as necessary, and the order between the steps may be changed.
본원의 일 실시 예에 따른 IoT 로컬 네트워크에서 CoAP기반의 트래픽 부하 관리 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 및/또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.CoAP-based traffic load management method in the IoT local network according to an embodiment of the present application may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means may be recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like singly and / or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the application is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및/또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is shown by the following claims rather than the above description, and all changes and / or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present application. do.
1: 트래픽 부하 관리 시스템
100: 서버 그룹
200: 트래픽 부하 관리 장치
211: 서버 그룹 관리부
212: 메시지 집계부
213: 전송부
300: 리소스 디렉토리1: traffic load management system
100: server group
200: traffic load management device
211: server group management
212: message aggregation unit
213: transmission unit
300: resource directory
Claims (9)
서버와 리소스 디렉토리 사이에서 중간 에이전트 역할을 수행하는 트래픽 부하 관리 장치에서, 서버 자신의 리소스 엔트리를 리소스 디렉토리에 등록 및/또는 업데이트 하기 위해 서버 그룹에 포함된 복수의 서버가 리소스 디렉토리로 송신하는 복수의 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 순차적으로 집계하여 단일 집계 메시지로서 통합된 통합 메시지를 생성하는 단계; 및
상기 트래픽 부하 관리 장치에서, 상기 생성하는 단계에서 생성된 상기 통합 메시지를 상기 통합 메시지가 생성된 시점에 리소스 디렉토리(Resource Directory)로 전송하는 단계,
를 포함하고,
상기 리소스 디렉토리로 전송된 통합 메시지에 의하여, 상기 통합 메시지와 관련된 복수의 메시지들을 전송한 서버의 리소스 엔트리가 상기 리소스 디렉토리에 등록 및/또는 업데이트되고,
상기 전송하는 단계에서 상기 통합 메시지가 리소스 디렉토리로 전송되는 시점은, 상기 통합 메시지의 생성을 위해 순차적으로 집계되는 복수의 메시지들의 페이로드의 크기가 상기 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기보다 작거나 같아지는 시점까지의 복수의 메시지들이 상기 통합 메시지로 생성된 시점이고,
상기 통합 메시지가 리소스 디렉토리로 전송되는 시점의 결정에 의하여 상기 통합 메시지로서 통합되는 최대 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 수가 결정되고,
상기 통합 메시지로서 통합되는 최대 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 수는 하기 수학식 1을 만족하고,
[수학식 1]
여기서, k는 하나의 통합 메시지로서 통합 가능한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 최대 수, L Reg 는 서버로부터 전송된 등록 메시지의 페이로드 크기, L CoAP 는 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기이고,
상기 전송하는 단계는, 상기 리소스 디렉토리가 서버로부터 수신하는 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 수가 줄어들도록, k 개의 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지가 통합되어 통합 메시지가 생성된 시점에 상기 통합 메시지를 상기 리소스 디렉토리로 전송하고,
상기 서버의 리소스 엔트리는, 서버에서 상기 리소스 디렉토리로의 직접 등록이 아닌, 서버와 상기 리소스 디렉토리 사이에 위치하는 상기 트래픽 부하 관리 장치를 통해 상기 트래픽 부하 관리 장치에 의하여 상기 리소스 디렉토리에 등록되는 것인, 트래픽 부하 관리 방법.In the traffic load management method based on Constrained Application Protocol (CoAP) in the Internet of Things (IoT) local network,
In a traffic load management device that acts as an intermediate agent between a server and a resource directory, a plurality of servers included in a server group send to the resource directory to register and / or update the server's own resource entries in the resource directory. Aggregating the registration message and / or update message sequentially to generate an integrated message integrated as a single aggregate message; And
Transmitting, at the traffic load management apparatus, the integration message generated in the generating step to a resource directory at the time when the integration message is generated;
Including,
A resource entry of a server that has transmitted a plurality of messages related to the integration message is registered and / or updated in the resource directory by the integration message sent to the resource directory,
When the integration message is transmitted to the resource directory in the transmitting step, the payload size of a plurality of messages sequentially aggregated for generation of the integration message is smaller than the maximum payload size of the message format of the CoAP. A plurality of messages up to the same point in time are generated into the unified message,
Determining the maximum number of registration messages and / or update messages to be integrated as the integration message by determining when the integration message is sent to the resource directory,
The maximum number of registration messages and / or update messages integrated as the integrated message satisfies Equation 1 below.
[Equation 1]
Where k is the maximum number of registration and / or update messages that can be merged as one unified message, L Reg is the payload size of the registration message sent from the server, L CoAP is the maximum payload size of the message format of CoAP,
The transmitting may include: integrating the k registration messages and / or update messages so that the number of registration messages and / or update messages that the resource directory receives from the server is merged to generate the integration message. To the resource directory,
The resource entry of the server is registered in the resource directory by the traffic load management device through the traffic load management device located between the server and the resource directory, not directly in the server to the resource directory. , Traffic load management method.
상기 생성하는 단계 이전에,
상기 트래픽 부하 관리 장치에서, 상기 CoAP의 리소스 검색을 위해 상기 리소스 디렉토리로부터 수신한 GET 요청 메시지에 응답하여 상기 트래픽 부하 관리 장치에 관한 정보를 상기 리소스 디렉토리로 전송하는 단계; 및
상기 트래픽 부하 관리 장치에서, 상기 트래픽 부하 관리 장치에 관한 정보를 기초로 상기 리소스 디렉토리에 의해 상기 트래픽 부하 관리 장치에 할당된 서버 그룹 정보를 기반으로 하여, 상기 서버 그룹 정보에 대응하는 서버 그룹에 포함된 복수의 서버로부터 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 수신하는 단계,
를 더 포함하는 트래픽 부하 관리 방법.The method of claim 1,
Before the generating step,
In the traffic load management apparatus, transmitting information about the traffic load management apparatus to the resource directory in response to a GET request message received from the resource directory for resource searching of the CoAP; And
In the traffic load management apparatus, based on the server group information assigned to the traffic load management apparatus by the resource directory based on the information about the traffic load management apparatus, included in the server group corresponding to the server group information Receiving a registration message and / or an update message from a plurality of configured servers,
Traffic load management method further comprising.
서버 자신의 리소스 엔트리를 리소스 디렉토리에 등록 및/또는 업데이트 하기 위해 서버 그룹에 포함된 복수의 서버가 리소스 디렉토리로 송신하는 복수의 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 순차적으로 집계하여 단일 집계 메시지로서 통합된 통합 메시지를 생성하는 메시지 집계부; 및
상기 메시지 집계부에서 생성된 상기 통합 메시지를 상기 통합 메시지가 생성된 시점에 리소스 디렉토리(Resource Directory)로 전송하는 전송부,
를 포함하고,
상기 트래픽 부하 관리 장치는 서버와 리소스 디렉토리 사이에서 중간 에이전트 역할을 수행하는 장치이고,
상기 리소스 디렉토리로 전송된 통합 메시지에 의하여, 상기 통합 메시지와 관련된 복수의 메시지들을 전송한 서버의 리소스 엔트리가 상기 리소스 디렉토리에 등록 및/또는 업데이트되고,
상기 전송부에서 상기 통합 메시지가 리소스 디렉토리로 전송되는 시점은, 상기 통합 메시지의 생성을 위해 순차적으로 집계되는 복수의 메시지들의 페이로드의 크기가 상기 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기보다 작거나 같아지는 시점까지의 복수의 메시지들이 상기 통합 메시지로 생성된 시점이고,
상기 통합 메시지가 리소스 디렉토리로 전송되는 시점의 결정에 의하여 상기 통합 메시지로서 통합되는 최대 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 수가 결정되고,
상기 통합 메시지로서 통합되는 최대 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 수는 하기 수학식 2를 만족하고,
[수학식 2]
여기서, k는 하나의 통합 메시지로서 통합 가능한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 최대 수, L Reg 는 서버로부터 전송된 등록 메시지의 페이로드 크기, L CoAP 는 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기이고,
상기 전송부는, 상기 리소스 디렉토리가 서버로부터 수신하는 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 수가 줄어들도록, k 개의 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지가 통합되어 통합 메시지가 생성된 시점에 상기 통합 메시지를 상기 리소스 디렉토리로 전송하고,
상기 서버의 리소스 엔트리는, 서버에서 상기 리소스 디렉토리로의 직접 등록이 아닌, 서버와 상기 리소스 디렉토리 사이에 위치하는 상기 트래픽 부하 관리 장치를 통해 상기 트래픽 부하 관리 장치에 의하여 상기 리소스 디렉토리에 등록되는 것인, 트래픽 부하 관리 장치.In the traffic load management apparatus based on Constrained Application Protocol (CoAP) in the Internet of Things (IoT) local network,
Aggregate a plurality of registration messages and / or update messages that are sent to the resource directory by a plurality of servers included in the server group to register and / or update the server's own resource entries in the resource directory and consolidate them as a single aggregate message. A message aggregation unit generating an integrated message; And
A transmission unit for transmitting the integration message generated by the message aggregation unit to a resource directory when the integration message is generated;
Including,
The traffic load management device is a device that serves as an intermediate agent between the server and the resource directory,
A resource entry of a server that has transmitted a plurality of messages related to the integration message is registered and / or updated in the resource directory by the integration message sent to the resource directory,
The point in time at which the integration message is transmitted to the resource directory by the transmitter, is that the payload size of a plurality of messages sequentially aggregated for generation of the integration message is less than or equal to the maximum payload size of the message format of the CoAP. A plurality of messages up to a time of losing are generated into the unified message,
Determining the maximum number of registration messages and / or update messages to be integrated as the integration message by determining when the integration message is sent to the resource directory,
The maximum number of registration messages and / or update messages integrated as the integrated message satisfies Equation 2 below.
[Equation 2]
Where k is the maximum number of registration and / or update messages that can be merged as one unified message, L Reg is the payload size of the registration message sent from the server, L CoAP is the maximum payload size of the message format of CoAP,
The transmitting unit, when the resource directory is received by the k registration messages and / or update messages are merged to reduce the number of registration messages and / or update messages from the server, the integrated message is the resource directory to the integrated message is generated; To,
The resource entry of the server is registered in the resource directory by the traffic load management device through the traffic load management device located between the server and the resource directory, not directly in the server to the resource directory. , Traffic load management device.
리소스 엔트리를 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 통해 트래픽 부하 관리 장치로 전송하는 복수의 서버를 포함하는 서버 그룹;
서버 자신의 리소스 엔트리를 리소스 디렉토리에 등록 및/또는 업데이트 하기 위해 상기 서버 그룹에 포함된 복수의 서버가 리소스 디렉토리로 송신하는 복수의 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지를 순차적으로 집계하여 단일 집계 메시지로서 통합된 통합 메시지를 생성하고, 생성된 상기 통합 메시지를 상기 통합 메시지가 생성된 시점에 리소스 디렉토리(Resource Directory)로 전송하는 서버와 리소스 디렉토리 사이에서 중간 에이전트 역할을 수행하는 상기 트래픽 부하 관리 장치; 및
상기 트래픽 부하 관리 장치로부터 수신한 상기 통합 메시지에 기초하여, 상기 통합 메시지와 관련된 복수의 메시지들을 전송한 서버의 리소스 엔트리를 등록 및/또는 업데이트하는 상기 리소스 디렉토리,
를 포함하고,
상기 트래픽 부하 관리 장치에서 상기 통합 메시지가 리소스 디렉토리로 전송되는 시점은, 상기 통합 메시지의 생성을 위해 순차적으로 집계되는 복수의 메시지들의 페이로드의 크기가 상기 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기보다 작거나 같아지는 시점까지의 복수의 메시지들이 상기 통합 메시지로 생성된 시점이고,
상기 통합 메시지가 리소스 디렉토리로 전송되는 시점의 결정에 의하여 상기 통합 메시지로서 통합되는 최대 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 수가 결정되고,
상기 통합 메시지로서 통합되는 최대 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 수는 하기 수학식 3을 만족하고,
[수학식 3]
여기서, k는 하나의 통합 메시지로서 통합 가능한 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 최대 수, L Reg 는 서버로부터 전송된 등록 메시지의 페이로드 크기, L CoAP 는 CoAP의 메시지 포맷의 최대 페이로드 크기이고,
상기 트래픽 부하 관리 장치는, 상기 리소스 디렉토리가 서버로부터 수신하는 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지의 수가 줄어들도록, k 개의 등록 메시지 및/또는 업데이트 메시지가 통합되어 통합 메시지가 생성된 시점에 상기 통합 메시지를 상기 리소스 디렉토리로 전송하고,
상기 서버의 리소스 엔트리는, 서버에서 상기 리소스 디렉토리로의 직접 등록이 아닌, 서버와 상기 리소스 디렉토리 사이에 위치하는 상기 트래픽 부하 관리 장치를 통해 상기 트래픽 부하 관리 장치에 의하여 상기 리소스 디렉토리에 등록되는 것인, 트래픽 부하 관리 시스템.In traffic load management system based on Constrained Application Protocol (CoAP) in the Internet of Things (IoT) local network,
A server group including a plurality of servers for transmitting the resource entry to the traffic load management apparatus through a registration message and / or an update message;
Aggregate a plurality of registration messages and / or update messages that are sent by the plurality of servers included in the server group to the resource directory to register and / or update the server's own resource entries in the resource directory and consolidate them as a single aggregate message. The traffic load management device configured to generate an integrated message, and act as an intermediate agent between a server and a resource directory for transmitting the generated integrated message to a resource directory at the time when the integrated message is generated; And
The resource directory for registering and / or updating a resource entry of a server that has transmitted a plurality of messages related to the integrated message, based on the integrated message received from the traffic load management apparatus;
Including,
When the aggregation message is transmitted to the resource directory in the traffic load management apparatus, the payload size of a plurality of messages sequentially aggregated for generation of the aggregation message is smaller than the maximum payload size of the message format of the CoAP. A plurality of messages up to or equal to the point in time are generated into the unified message,
Determining the maximum number of registration messages and / or update messages to be integrated as the integration message by determining when the integration message is sent to the resource directory,
The maximum number of registration messages and / or update messages integrated as the integrated message satisfies Equation 3 below.
[Equation 3]
Where k is the maximum number of registration and / or update messages that can be merged as one unified message, L Reg is the payload size of the registration message sent from the server, L CoAP is the maximum payload size of the message format of CoAP,
The traffic load management apparatus may integrate the registration message at the time when the integration message is generated by integrating k registration messages and / or update messages so that the number of registration messages and / or update messages that the resource directory receives from the server is reduced. Send to the resource directory,
The resource entry of the server is registered in the resource directory by the traffic load management device through the traffic load management device located between the server and the resource directory, not directly in the server to the resource directory. Traffic load management system.
상기 트래픽 부하 관리 장치는,
상기 서버 그룹이 복수 개 존재하는 경우 복수의 서버 그룹 각각에 대응하여 복수 개 구비되는 것인, 트래픽 부하 관리 시스템.The method of claim 7, wherein
The traffic load management device,
When there are a plurality of server groups, a plurality are provided corresponding to each of the plurality of server groups, traffic load management system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170163340A KR102042027B1 (en) | 2017-11-30 | 2017-11-30 | Traffic load management apparatus and method based on coordinated application protocol for internet of things local networks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170163340A KR102042027B1 (en) | 2017-11-30 | 2017-11-30 | Traffic load management apparatus and method based on coordinated application protocol for internet of things local networks |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190064066A KR20190064066A (en) | 2019-06-10 |
KR102042027B1 true KR102042027B1 (en) | 2019-11-07 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020170163340A KR102042027B1 (en) | 2017-11-30 | 2017-11-30 | Traffic load management apparatus and method based on coordinated application protocol for internet of things local networks |
Country Status (1)
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KR (1) | KR102042027B1 (en) |
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KR20210101920A (en) | 2020-02-11 | 2021-08-19 | 삼성전자주식회사 | Server apparatus and controlling method thereof |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160092275A (en) * | 2015-01-27 | 2016-08-04 | 한국전자통신연구원 | METHOD AND SYSTEM FOR COMMUNICATING USING CoAP |
-
2017
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