KR102286882B1 - 이동 통신 시스템에서 사용자 체감 품질 관리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서의 품질을 관리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다양한 유무선 네트워크 간의 사용자 체감 품질(Quality of Experience : QoE)을 관리하는 방법 및 장치에 대한 발명이다. 본 발명의 일 실시 예에 따르는 이동 통신 시스템에서 사용자 체감 품질 관리 장치의 사용자 체감 품질을 관리하는 방법은, 사용자로부터 수신한 품질 측정 조건을 이용하여 품질 측정 요청 메시지를 설정하는 단계; 상기 품질 측정 요청 메시지를 품질 측정 장치로 전송하는 단계; 상기 품질 측정 조건을 이용하여 측정된 품질 관련 정보를 수신하는 단계;를 포함하고, 상기 품질 측정 요청 메시지와 상기 품질 관련 정보는 오픈 플로우 메시지(open flow message)에 포함되어 전송 되는 것을 특징으로 한다.

Description

이동 통신 시스템에서 사용자 체감 품질 관리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANAGING QUALITY OF EXPERIENCE}
본 발명은 이동 통신 시스템에서의 품질을 관리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다양한 유무선 네트워크 간의 사용자 체감 품질(Quality of Experience : QoE)을 관리하는 방법 및 장치에 대한 발명이다.
최근 들어서 다양한 유무선 망은 다양한 기술 규격을 가진 복잡한 망으로 진화하고 있다. small cell network는 물론 최근 들어서는 IoT(Internet of Thing)등의 기술이 대두됨에 따라서 망에서 관리해야 하는 네트워크의 수도 폭발적으로 증가하고 있다. 또한, 네트워크 장비와 기존의 클라우드(cloud) 기반 서버와의 융합화도 급속도로 진행되고 있다.
이러한 복잡하고 많은 네트워크의 품질을 관리하고, 보다 나아가서 단순한 네트워크 수준의 품질 측정이 아닌 사용자가 체감할 수 있는 수준의 품질을 보장하는 사용자 체감 품질(Quality of Experience : QoE) 관리 및 보장 기술에 대한 필요성이 증가하고 있고, 이를 기반으로 하는 많은 서비스가 등장하고 있다.
이를 위해서는 통신 사업자가 네트워크의 품질을 측정 및 관리하기 위한 많은 부가장치들을 설치 및 운용하여야 하는데, 종래의 외부 품질 측정 장치를 이용한 측정방식은 네트워크 품질 측정을 위한 새로운 장비를 필요로 하게 되고, 이러한 외부 장치를 이용한 측정 방식은 막대한 비용이 들어가는 것은 물론 통합적인 망 관리가 쉽지 않다.
본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 소프트웨어 정의 네트워킹(software defined networking, SDN) 기반의 네트워크에서 다양한 표준 측정 프로토콜을 활용하여 모든 네트워크 장비의 QoE를 측정하는 시스템 및 장치를 기술하고 있다. 또한, 나아가 본 발명에서는 다양한 표준 규격의 측정 프로토콜을 지원하고, SDN을 포함한 다양한 플랫폼에서 다양한 네트워크 사용자 체감품질(QoE)을 측정 및 관리할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
상술한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 이동 통신 시스템에서 사용자 체감 품질 관리 장치의 사용자 체감 품질을 관리하는 방법은, 사용자로부터 수신한 품질 측정 조건을 이용하여 품질 측정 요청 메시지를 설정하는 단계; 상기 품질 측정 요청 메시지를 품질 측정 장치로 전송하는 단계; 상기 품질 측정 조건을 이용하여 측정된 품질 관련 정보를 수신하는 단계;를 포함하고, 상기 품질 측정 요청 메시지와 상기 품질 관련 정보는 오픈 플로우 메시지(open flow message)에 포함되어 전송 되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르는 이동 통신 시스템에서 사용자 체감 품질 측정 장치의 사용자 체감 품질을 측정하는 방법은, 사용자로부터 수신한 품질 측정 조건을 이용하여 생성된 품질 측정 요청 메시지를 사용자 체감 품질 관리 장치로부터 수신하는 단계; 상기 수신한 품질 측정 조건에 기반하여 다른 네트워크 노드와의 품질을 측정하고, 품질 관련 정보를 생성하는 단계; 상기 품질 관련 정보를 상기 체감 품질 관리 장치에게 전송하는 단계;를 포함하고, 상기 품질 측정 요청 메시지과 품질 관련 정보는 오픈 플로우 메시지(open flow message)에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르는 이동 통신 시스템에서 사용자 체감 품질을 관리하는 사용자 체감 품질 관리 장치에 있어서, 다른 장치와 메시지를 송수신하는 인터페이스부; 사용자로부터 수신한 품질 측정 조건을 이용하여 품질 측정 요청 메시지를 설정하고, 상기 품질 측정 요청 메시지를 품질 측정 장치로 전송하고, 상기 품질 측정 조건을 이용하여 측정된 품질 관련 정보를 수신하는 제어부;를 포함하고, 상기 품질 측정 요청 메시지와 상기 품질 관련 정보는 오픈 플로우 메시지(open flow message)에 포함되어 전송 되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르는 이동 통신 시스템에서 사용자 체감 품질을 측정하는 사용자 체감 품질 측정 장치에 있어서, 다른 장치와 메시지를 송수신하는 인터페이스부; 사용자로부터 수신한 품질 측정 조건을 이용하여 생성된 품질 측정 요청 메시지를 사용자 체감 품질 관리 장치로부터 수신하고, 상기 수신한 품질 측정 조건에 기반하여 다른 네트워크 노드와의 품질을 측정하고, 품질 관련 정보를 생성하고, 상기 품질 관련 정보를 상기 체감 품질 관리 장치에게 전송하는 것을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 품질 측정 요청 메시지과 품질 관련 정보는 오픈 플로우 메시지(open flow message)에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 이동 통신 시스템에서 사용자 체감 품질 관리 방법 및 장치는, 오픈 플로우 기반으로 제어되는 기존의 SDN 구조에서 네트워크 품질 측정 조건 및 측정 결과를 관리하기 위한 부가적인 인터페이스 없이 사용자 체감 품질을 관리할 수 있다. 또한, 상위 제어시스템과 하위 protocol에 종속적이지 않은 QoE 관리 기반 기술을 제공하여 적용 및 응용 영역이 넓어지는 효과가 있다.
도 1은 네트워크의 품질을 측정하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 네트워크 프로토콜의 동작 방식을 설명하는 도면이다.
도 3은 일반적인 이동 통신 시스템에서의 네트워크 품질 측정 방식을 설명한 도면이다.
도 4는 소프트웨어 정의 네트워킹(software defined networking, SDN)의 구조과 오픈 플로우 프로토콜(openflow 프로토콜)의 역할에 대해서 설명한 도면이다.
도 5는 SDN 구조에 대해서 SDN 제어 장치와 스위치 내부의 구조를 설명한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 품질 관리 시스템에 대하여 설명한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 체감 품질 측정을 위한 공용 플랫폼 장치에 대하여 설명한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 품질 관리 시스템에서 사용자 트래픽 모방 패킷을 이용한 품질 측정 과정을 설명한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 트래픽 모방 패킷을 생성하는데 이용되는 테이블에 대한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 확장된 사용자 품질 관리 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 SDN 구조에서 사용자 체감 품질 측정 및 관리를 위한 세부적인 블록도를 설명한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 체감 품질 측정을 위하여 오픈 플로우 메시지를 확장하는 것을 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈 플로우 메시지를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오픈 플로우 메시지를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오픈 플로우 메시지를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 품질 관리 장치의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 품질 측정 장치의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
도 1은 네트워크의 품질을 측정하는 방법을 나타내는 도면이다.
보다 구체적으로, 도 1은 네트워크의 품질을 측정하는 경우, 서비스 레벨 협약 관리 장치(service level agreement management)(100)의 제어 하에, 기지국(110) 및 스위치 또는 라우터(120) 간의 적어도 하나 이상의 프로토콜(UDP, Echo, TWAMP, ICMP, Y.1731)에 대한 품질을 측정할 수 있다.
네트워크의 품질을 측정하는 방법은 여러 가지가 있지만, 일반적으로 네트워크의 품질을 측정하는 기술은 능동적 모니터링(Active Monitoring)과 수동적 모니터링(Passive Monitoring)이 있다. 능동적 모니터링은 품질을 측정하기 위하여 측정(probe) 패킷을 생성 후 이를 망에 전달하여, 필요한 파라미터를 상기 측정 패킷에 저장한 후 이를 분석하여 품질을 측정하는 방법이며, 수동적 모니터링은 실제 망에 지나가는 패킷을 관측하여 품질을 측정하는 방법이다.
능동적 모니터링 기법에 이용되는 방식은, 예를 들어, 인터넷 제어 메시지 프로토콜(internet control message protocol, ICMP) 메시지를 이용한 핑(ping) 명령을 사용하는 것을 비롯하여, 사용자 데이터그램 프로토콜(user datagram protocol, UDP) 에코 패킷(echo packet) 등에 측정 패킷을 송수신하는 방법이 사용되었다. 이에 더하여, 널리 알려진 아이펄프(iPerf)와 같은 프로그램들도 대표적인 능동적 모니터링의 유형이다.
보다 정확한 측정 제어 및 다양한 측정 메트릭(metric) 생성을 위하여 데이터 링크 계층에서는 국제전기통신연합 전기 통신 표준화 부문(international telecommunication union telecommunication standardization sector, ITU-T)의 표준 규격인 Y.1731 PM(Performance Monitoring)을 사용하고 있고, 인터넷 프로토콜 (internet protocol, IP) 계층에서는 국제 인터넷 표준화 기구(internet engineering task force, IETF)의 표준 규격인 양방향 능동 측정 프로토콜(two-way active measurement protocol, TWAMP)이 널리 사용되고 있다. 특히, TWAMP의 경우에는 기존의 스위치 또는 라우터 장비에서 이동통신 장비에도 급격히 확산되고 있고 이를 활용한 다양한 서비스들이 제시되고 있다.
도 2는 네트워크 프로토콜의 동작 방식을 설명하는 도면이다.
TWAMP는 세션(session)의 동작 제어 및 시험 조건에 대한 양 종단간 협상(negotiation)을 위한 전송 제어 프로토콜(transmission control protocol, TCP) 연결(connection)과 측정 패킷(packet)을 전송하기 위한 사용자 데이터그램 프로토콜(user datagram protocol, UDP) 연결을 통하여 도면에 도시한 절차와 같이 측정 패킷을 송신자에서 수신자 쪽으로 필요한 정보를 표시하여, 전송하는 것을 특징으로 한다.
고객(200)은 S220단계에서, 862 프로토콜의 개방 TCP 연결을 요청하는 메시지를 관리서버에게 전송한다. 관리 서버(210)는 S222단계에서 "server greeting"메시지를 고객(200)에게 전송한다. 고객(200)은 S224단계에서 셋업 응답 메시지를 상기 관리 서버(210)에게 전송한다. 관리서버(210)는 S228단계에서, 상기 수신한 셋업 응답 메시지에 기반하여 서버를 개시한다.
상기 고객(200)은 S230단계에서, 상기 관리 서버(210)에게 세션을 요청할 수 있다. 상기 관리 서버(210)는 S235단계에서 상기 세션 요청에 응답하여 세션을 수락하는 메시지를 전송한다. 상기 고객(200)은 S240단계에서 세션을 개시하는 메시지를 상기 관리서버(210)에게 전송한다. 상기 관리 서버(210)는 상기 세션 개시 메시지를 수신한 것에 대한 ACK(acknowledge) 메시지를 S245단계에서 전송한다. 상기 고객(200)은 S250단계에서 TWAMP프로토콜 일 때의 품질 측정 요청 메시지를 전송한다. 상기 관리 서버(210)는 상기 품질 측정 요청 메시지에 응답하여 S255단계에서 TWAMP 측정 응답 메시지를 전송한다. 상기 고객(200)은 S260단계에서 세션 중지 요청을 관리 서버(210)에게 전송한다.
현재 IP 기반 스위치, 라우터(router) 및 다양한 유무선 장비에는 상기 TWAMP 에 응답을 할 수 있는 기능들이 많이 구현이 되어 있고, IP 성능 모니터링(Performance Monitoring, PM)의 대표적인 방식으로 자리를 잡아가고 있다.
상기 TWAMP이외에도 표준 프로토콜을 이용한 측정 방식이 정의되고 있는데, 이더넷(Ethernet) 기반의 표준 측정 프로토콜인 Y.1731 PM은 ITU-T에서 만든 규격으로 MEP(Metro Ethernet Forum)에서도 표준규격으로 채택하고 있는 통신 품질 측정 규격이다.
Y.1731 PM은 기본적으로 layer2 패킷 형태인 이더넷 프레임(ethernet frame) 기반으로 측정 패킷을 전송하여 이를 이용한 네트워크 품질 결과를 분석한다. Y.1731 PM은 가장 낮은 계층인 이더넷 기반 측정 방식을 지원하므로, 상위 계층의 프로토콜과 상관 없이 측정이 가능한 방식이다. 만일, 측정 대상 구간에 이더넷 을 포함한 layer 2 정보만을 이용하는 구간이 존재한다고 하면 다른 상위 layer에서 구동되는 측정방식은 사용할 수 없고 Y.1731 PM을 이용한 측정방식만 사용할 수 있다.
도 3은 일반적인 이동 통신 시스템에서의 네트워크 품질 측정 방식을 설명한 도면이다.
도 3을 참고하면, 무선 이동 통신 시스템에서는 일반적으로, 단말(user equipment, UE)(300), 기지국 (base station, 예를 들어, base transceiver station(BTS), NodeB, evolved node B(eNB)등)(310, 312, 314, 316), 게이트웨이(gateway, 예를 들어, base station controller(BSC), radio network controller(RNC), evoloved packet core(EPC))(320), 기지국과 게이트웨이 사이의 backhaul 망 혹은 core 망으로 연결되는 구간에 설치되는 스위치(switch) 또는 라우터(router)(325), 요소 관리 시스템(element management system, EMS)(350)으로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 EMS는 네트워크의 구성요소(network element)를 관리하는 응용으로 구성되었고, 핵심적인 동작은 FCAPS(Fault, Configuration, Accounting, Performance and Security)로 정의된다.
상기 도 3에서 설명하는 바와 같은 일반적인 무선 통신 시스템에서 능동적 모니터링 방법으로 품질을 측정하기 위해서는 능동적 모니터링 패킷을 인가하는 외부 테스터, 즉 송신기 (external tester, sender)(330)와 이에 응답하는 외부 테스터, 즉 리플렉터(external tester: reflector)(335)와 측정 결과를 관리하는 테스터 관리자(test manager)(340) 등의 부가적인 장비가 필요하다.
테스터 관리자(Test manager)(340)는 측정 제어 및 결과 관리를 하며, 송신기(330)를 통해서 망의 특정을 시작하고 반응기(335)에 해당하는, 품질 측정을 하는 다양한 네트워크 요소(network element, NE)들과의 품질 측정을 수행한다. 상기 송신기(330)와의 측정이 가능한 네트워크 요소는 반응기(335)혹은 측정 패킷에 응답할 수 있는 기존 네트워크 요소가 되며, 측정이 끝난 후에는 송신기(330)는 측정 결과를 상기 테스터 관리자(340)에 알려 주는 역할을 수행한다. 상기 테스터 관리자(340)는 기존의 요소 관리 시스템 (350)과의 인터페이스를 통하여 이러한 측정 수행 결과를 전달한다.
도 4는 소프트웨어 정의 네트워킹(software defined networking, SDN)의 구조와 오픈 플로우 프로토콜(openflow protocol)의 역할에 대해서 설명한 도면이다.
상기 SDN 구조에서 중앙 집중형 제어 장치(controller)(430)는 SDN에서 지원하는 개방 응용 프로그램 프로그래밍 인터페이스(open application programing interface, API)(420)를 가지고, 단순 패킷 프로세싱(simple packet processing)을 수행하는 SDN 스위치(switch)를 제어하는 구조로 구성되어 있다. 상기 SDN 구조에서 중앙 집중형 제어 장치와 스위치 사이의 제어를 담당하는 표준 프로토콜로 일반적으로 오픈 플로우 프로토콜(OpenFlow protocol)(440)이 가장 널리 사용되고 있다.
오픈 플로우 프로토콜은 SDN 제어 장치와 스위치 사이의 표준 프로토콜에 의하여 패킷 플로우(packet flow)별로 경로(path) 제어를 포함한 데이터 평면(data plane)(410)에서의 처리를 위한 표준 동작에 대한 메시지를 전달하는 용도로 사용되고 있다. 상기 오픈 플로우 프로토콜에서 정의하고 있는 메시지의 유형은 다음과 같이 3가지로 구분할 수 있다.
- "Controller-to-switch"메시지: 제어 장치에서 스위치로 전송되는 메시지로 제어 장치가 스위치의 상태를 관리하기 위하여 사용된다. 대표적으로 'Feature', 'Configuration', 'Modify-States', 'Send-Packet' 등의 message가 사용된다.
- "Asynchronous"메시지: 스위치에서 제어 장치로 전송되는 메시지로 스위치의 네트워크 이벤트 및 상태 변화에 대해서 제어 장치에 알려 주기 위하여 사용된다. 대표적으로 'Packet_IN', 'Flow-Removed' 등의 메시지가 사용된다.
- "Symmetric" 메시지: "Hello", "Echo Request", "Echo Reply"등 스위치나 제어 장치 중 아무 곳에서나 개시할 수 있는 메시지를 말한다.
도 5는 SDN 구조에 대해서 SDN 제어 장치와 스위치 내부의 구조를 설명한 블록도이다.
보다 구체적으로, 도 5에서 설명하는 SDN은 기본적으로 제어 장치에 의해서 제어되는 여러 개의 스위치를 제어하기 위하여 응용 프로그램(application)이 Open API 기반으로 사용 유형 시나리오에 따라서 프로그래밍 할 수 있는 인터페이스를 갖는 구조이다.
오픈 플로우 제어 장치(535) 위에 동작하는 SDN 응용 프로그램(510)의 제어 명령은 표준 오픈 플로우 메시지를 통하여 SDN 스위치(550)에 전달되고, 상기 SDN 스위치(550)에서는 이러한 메시지를 통하여 스위치 내부의 플로우 테이블(flow table)(575)에 관련된 정보를 설정한다.
오픈 플로우 프로토콜의 가장 중요한 역할은 SDN 스위치(550) 내부의 데이터 평면(570)에서 패킷 처리를 담당하는 플로우 테이블(flow table)(575)을 제어하는 것이다. 즉, 기존의 SDN 구조에서 오픈 플로우 프로토콜의 주요한 역할은 패킷 처리를 위한 플로우 테이블(flow table)(575) 제어 및 이와 관련된 정보를 제어 장치(500)와 주고 받는 역할을 수행하는 것이 가장 핵심적인 부분이라고 할 수 있다.
그러나 도 5 에서 언급한 측정 방법은 네트워크의 품질 측정을 위하여 외부 장치, 즉 송신기 리플렉터(reflector) 그리고 테스트 관리자 등의 많은 새로운 장비를 설치 및 운용해야 하고, 기존 네트워크 장비는 각각의 표준 측정 방식에 따른 응답을 수행한다.
이러한 방식은 네트워크 품질을 측정하기 위하여 망 사업자에게 네트워크 품질 측정을 위한 외부 장치를 위한 많은 설치비용(capital expenditures, CAPEX) 및 유지보수 비용(operating expenses, OPEX)를 요구하게 한다. 또한, 측정을 원하는 네트워크 내부에서 측정이 안되고 외부 장비를 사용하여 측정하므로 망 사업자가 관리하는 네트워크에서 발생하는 정확한 측정 결과를 획득할 수 없다. 외부 측정 장비를 측정을 원하는 네트워크 요소 근처에 두어서 비슷한 측정 결과를 얻을 수는 있지만, 정확한 측정결과를 획득하기 힘들고 무엇보다 네트워크 요소 에서 자체적으로 발생시키는 문제점에 대해서는 측정하기 힘들다.
또한, 네트워크의 망을 관리하는 EMS에서 직접 측정을 수행하고, 측정 결과를 획득할 수 없고 테스트 관리자와 EMS 사이의 인터 페이스를 통해서만 측정 결과를 획득할 수 있다. 그리고, 외부 테스터에서 수행하는 측정 프로토콜에 의존적이고, 네트워크 품질 측정 결과는 상기 외부 테스터의 기능에 종속적이다. 또한, 상기와 같은 방법은, SDN/NFV(network function virtualication, 네트워크 기능 가상화)와 같은 새로운 네트워크 플랫폼에 적용하기가 어렵고, EMS나 전용 측정 서버 등 다양한 관리 플랫폼을 동시에 지원할 수 없다.
또한, 상기와 같은 측정 방식에서 오픈 플로우 기반 SDN 구조에서 QoE 측정을 관리하기 위해서는 QoE 측정 제어 및 측정 결과 전송을 위한 외부 인터페이스가 필요하다. 또 기존 방식에서는 QoE 기능 자체가 소프트웨어 기반의 platform화 되어 있지 않아서 상기 NFV형태의 가상화된 vQoE(Virtualized QoE) 기능을 가상화된 소프트웨어 형태로 구현하기 쉽지 않다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 품질 관리 시스템에 대하여 설명한 도면이다.
보다 구체적으로, 도 6(a)는 품질 관리 시스템에 포함될 수 있는 구성 요소를 나타내는 도면이며, 도 6(b)는 상기 품질 관리 시스템에서 품질을 측정하고 관리하는 과정을 도시한 순서도이며, 도 6(c)는 상기 품질 측정 관리 시스템과 사용자 간의 인터페이스 방법을 예시한 도면이다.
도 6(a)를 참고하면, 상기 품질 관리 시스템은 SDN 제어 장치(600), SDN 스위치(610), 품질 측정 프로토콜 수신기(620)를 포함할 수 있으며, 상기 SDN 스위치(610)는 OAM 계층(Operations and maintenance layer)(612), QoE 계층(614), 프로토콜 계층 (송신기)(616)를 포함할 수 있다. 또한 상기 품질 측정 프로토콜 수신기(620)는 프로토콜 계층 (reflector)(625)를 포함할 수 있다.
상기 SDN 제어 장치(600)는 품질 측정 조건을 설정하고, 상기 품질 측정 조건을 포함한 품질 측정 요청 메시지를 상기 SDN 스위치(610)에게 전송할 수 있다. 상기 SDN 스위치(610)는 상기 품질 측정 조건에 기반하여 상기 품질 측정 프로토콜 수신기(620) 간의 품질을 측정한 후, 품질 관련 정보를 생성할 수 있다. 상기 SDN 스위치(610)는 상기 생성한 품질 관련 정보를 상기 SDN 제어장치(600)에게 전송할 수 있다.
상기 "품질 측정 조건"이라 함은 상기 SDN 제어 장치 (600)가 상기 SDN 스위치에게 품질 측정 요청 메시지를 보낼 때의 설정 조건을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 품질 측정 조건에 대한 정보는 사용자로부터 수신할 수 있다. 또한, 상기 품질 측정 조건의 예시는 도 6(c)에 도시되어 있다. 이에 더하여, 상기 "품질 측정 조건"은 사용자가 측정하고자 하는 서비스 패킷 정보를 포함할 수 있다. 상기 서비스 패킷 정보는 서비스 유형 및 상기 서비스의 코덱 정보를 포함할 수 있다.
상기 "품질 관련 정보"는 상기 품질 측정 요청 메시지에 기반하여 품질을 측정한 결과에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 6(b)는 상기 품질 관리 시스템에 포함될 수 있는 구성 요소 간의 메시지 송수신 과정을 도시한 도면이다. 보다 구체적으로 S630단계에서 상기 SDN 제어장치(600)는 사용자, 즉 응용 프로그램으로부터 수신한 품질 측정 조건을 이용하여 품질 측정 요청 메시지를 설정하여 QoE 측정을 위한 송신기에 전달한다. 이 경우에 상기 송신기는 오픈 플로우를 지원하는 SDN 스위치(610)이다. 또한 상기 SDN 제어 장치에서 응용 프로그램으로부터 수신한 품질 측정 조건을 이용하여 설정한 품질 측정 요청 메시지는 해당 기능을 위하여 확장된 오픈 플로우 메시지를 통하여 전달될 수 있다. 즉 상기 SDN 제어 장치에서는 오픈 플로우 메시지를 확장하여, 상기 품질 측정 조건에 상응하는 지시자들을 설정하여 상기 SDN 스위치에게 전송할 수 있다.
이하 에서는, 상기 SDN 스위치를 구성하고 있는 OAM 계층(612), QoE 계층(614), 프로토콜 계층(616)에서의 품질 측정 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 상기 SDN 제어장치(600)는 S630단계에서 보다 구체적으로, 상기 OAM 계층(612)에 상기 품질 측정 요청 메시지를 오픈 플로우 메시지를 통하여 전송할 수 있다. S635단계에서 SDN 스위치의 OAM 계층(612)은 수신된 오픈 플로우 메시지를 파싱(parsing)하여, QoE 측정을 위한 품질 측정 조건에 대한 정보를 추출할 수 있다.
S640단계에서 상기 OAM 계층(612)은 QoE 계층(614)으로 상기 추출한 품질 측정 조건에 대한 정보를 전송한다. S645단계에서 상기 QoE 계층(614)은 상기 수신한 품질 측정 조건에 부합하도록 측정 패킷(probe packet)을 생성할 수 있다. 상기 측정 패킷은 사용자 트래픽 모방 패킷을 포함할 수 있다. 또한, QoE 계층(614)에서는 상기 하위 프로토콜 계층(616)에서 측정하고자 하는 프로토콜 (예를 들어, TWAMP/TWAMP-Light/Y.1731 PM/iPerf/ICMP 등) 규격에 맞게 해당 조건으로 정보를 인코딩(encoding)하여 가공할 수 있다.
그 후, S650 단계에서 QoE계층(614)은 프로토콜 계층(616)에게 측정하고자 하는 프로토콜 별로 인코딩한 상기 표준 측정 패킷을 전송할 수 있다. 또한, S655단계에서는 상기 표준 측정 패킷을 이용하여 상기 프로토콜 계층(616)에서 시험 프로토콜 수신기(620)의 프로토콜 레이어(625)과의 사용자 체감 품질을 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 시험 프로토콜 수신기(620)의 프로토콜 레이어(625)에서는 상기 표준 측정 패킷을 수신하고, 수신한 표준 측정 패킷에서 정의된 수신측에서 필요한 정보를 인코딩하여, 상기 표준 측정 패킷의 송신기에 해당하는 송신기의 프로토콜 계층(616)에게 상기 표준 측정 패킷을 돌려줄 수 있다. 여기서, 상기 시험 프로토콜 수신기(620)는 상기 수신한 표준 측정 패킷에 대해서 처리할 수 있는 기능만 수행하므로, SDN 스위치 기능을 가질 필요가 없고, 상기 표준 측정 패킷에 대한 호환성만 가지고 있으면 된다.
그 후, S660단계에서 송신기의 프로토콜 레이어(616)에서 수신한 표준 측정 패킷을 QoE 계층(614)에서 수신할 수 있다. S665단계에서 상기 QoE 계층(614)은 수신된 표준 측정 패킷을 분석하여 품질 관련 정보를 생성할 수 있다. 상기 품질 관련 정보는 다양한 네트워크 품질 관련 메트릭, 패킷 전송 지연시간에 대한 정보, 상기 품질을 측정할 때의 이벤트 정보, 주기 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
S670단계에서 상기 QoE 계층(614)은 상기 OAM 계층(612)에게 상기 생성한 품질 관련 정보를 전송할 수 있다. S675단계에서 상기 OAM 계층(612)은 SDN 제어 장치(600)와 연동하기 위하여 분석 결과로 생성된 네트워크 품질 관련 정보에 기반하여 오픈 플로우 메시지에 설정하고 인코딩하여, S680단계에서 SDN 제어 장치(600)에 전송할 수 있다. 상기 OAM layer(612)에서는 SDN 제어 장치(600) 이외에 기존의 EMS 및 서버형 QoE 제어 장치를 지원할 수 있다.
다음으로, S685단계에서 상기 SDN 제어 장치(600)에서는 수신한 오픈 플로우 메시지를 분석하여 추출한 상기 품질 관련 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 상기 SDN 제어 장치(600)는 분석한 상기 품질 관련 정보에 기반하여 GUI(Graphical User Interface)등을 통하여 네트워크 QoE 분석 기능을 제공할 수 있다.
도 6(c)와 (d)는 상기 품질 측정 관리 시스템과 사용자 간의 인터페이스 방법을 예시한 도면이다. 보다 구체적으로, 채널 품질 측정 조건을 설정하는 예시도와 채널 품질 측정 결과를 나타내는 예시도를 도시하였다. 사용자는 상기 도 6 (c)에 도시된 GUI를 이용하여 품질 측정을 하고자 하는 조건들을 설정할 수 있으며, 그에 대한 결과로 도 6(d)와 같이 상기 품질 측정 관리 시스템은 품질 관련 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 체감 품질 측정을 위한 공용 플랫폼 장치에 대하여 설명한 것이다.
앞서 언급한 바와 같이 본 발명에서는 SDN 제어 장치 이외에 다양한 상위 제어 장치 및 다양한 하위 프로토콜을 지원할 수 있다. 이러한 구조를 지원하기 위하여 상기 품질 측정 관리 시스템에 포함된 SDN 스위치는 계층화되어 있고 공통부와 가변부로 나누어진 플랫폼 구조로 설계되어 있다. 본 발명의 품질 측정 관리 시스템에서 지원하는 상위 제어 장치는 제어 플랫폼(710)에 존재하는 EMS(700), QoE 측정 전용 서버(702), SDN 제어 장치(704)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 품질 측정 관리 시스템에서 지원하는 하위 프로토콜은 TWAMP/TWAMP-Light, Y.1731 PM, ICMP, iPerf 등을 포함할 수 있다.
또한 상기 품질 측정 관리 시스템에는 SDN 스위치 내부에 존재하는 OAM 계층(730)과 QoE 계층(740) 및 프로토콜 계층(760)을 포함할 수 있으며, 상기 제어 플랫폼(710)과 OAM 계층(720)이 통신하기 위하여 north bound interface(720)을 포함할 수 있으며, QoE 계층(740)과 프로토콜 계층(760)이 통신하기 위하여, south bound interface(750)를 포함할 수 있다.
상기 OAM 계층(730)에서는 다양한 상위 제어 장치와 north bound interface(720)로 통신을 하고, OAM 계층(730)에는 각각의 상위 제어 플랫폼(710)과 통신하기 위한 인터페이스 층이 동작한다. 상기 인터페이스는 EMS 인터페이스(732), QoE 응용 프로그램 인터페이스(734), SDN 인터페이스(736)를 포함할 수 있다.
또한, QoE 계층(740)에서는 사용자 체감 품질 관리를 위하여 가장 핵심적인 역할을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 다양한 northbound interface(720)와 southbound interface(750)을 수용하기 위하여 품질 측정을 위한 API를 공용화하고, 품질 측정이 필요한 정보를 라이브러리(library)화를 하였고, 각각의 측정 프로토콜에 대한 추상화(abstraction) 기능을 제공할 수 있다. 또한, 다양한 사용자 트래픽의 모방(emulation) 기능을 제공하기 위하여 사용자 트래픽 모방 라이브러리(user traffic emulation)를 제공한다.
보다 구체적으로, 상기 QoE 계층(740)은 QoE 관리자(1), 사용자 트래픽 모방 라이브러리(744), QoE 메트릭 생성자(746), 서비스 레벨 협약(service level agreement, SLA) 관리자(747), 기록 관리자(Log Manager)(749)를 포함할 수 있다.
상기 QoE 관리자(742)는 전체적인 인터페이스의 흐름을 담당하는 역할을 수행하고, 상위 제어 시스템과 연동하기 위한 OAM 계층(730)과 하위 프로토콜 레이어(760)과 연동을 위한 기능을 담당한다.
상기 사용자 트래픽 모방 라이브러리(744)는 도 9 에서 도시된 이동 통신 시스템에서 특정 서비스에 대한 사용자 트래픽 모방 기능을 위하여, 구체적인 측정 파라미터를 포함한 품질 측정 조건을 설정해야 하는지에 대한 매핑 관계를 설명하는 테이블을 저장할 수 있다.
상기 QoE 메트릭 생성자(746)는 하위 프로토콜로부터 수신한 정보를 기반으로 QoE 메트릭을 생성할 수 있다. QoE 메트릭 생성자(746)는 프로토콜에 비종속적인 기능을 수행하도록 각 프로토콜 별 품질 관련 정보에서 QoE 메트릭 생성을 위한 공통적인 정보를 추출하여 가공하는 역할을 할 수 있다.
상기 SLA 관리자(747)는 생성된 각각의 메트릭에 대하여 이미 정의한 임계 값에 대한 SLA를 분석하는 기능을 담당한다. 상기 SLA에서, 예를 들어, 패킷의 지연 시간이 50msec 이하를 "excellent", 50msec ~ 150msec 까지를 "good", 150msec 이상을 "bad"로 정의했다고 가정하면, 상기 SLA 관리자(747)는 실시간으로 측정된 결과가 어떤 구간에 속하는지를 분석하여 알려 주는 역할을 수행한다.
상기 기록 관리자(Log Manager)(749)는 상기 품질 관련 정보 생성 시에 발생하는 각종 이벤트(warning/error) 정보나, 원본 데이터(raw data), 주기적 분석 또는 요약 분석(periodic/summary analysis) 결과를 저장하고 생성한다. 기본적인 문자 형식(text format) 뿐만 아니라 엑셀(excel)과의 연동을 위한 CSV 형식(comma-separated values format)도 생성을 지원한다.
상기 프로토콜 계층(760)에서는 지원하는 다양한 표준 프로토콜 (TWAMP / TWAMP-Light, Y.1731 PM, ICMP, iPerf)별로 정의된 동작에 의해서 측정을 수행하는 역할을 담당한다. 상기 QoE 계층(740)에서는 아래의 다양한 측정 프로토콜을 추상화하기 위한 south bound interface(750)를 통하여 아래의 프로토콜 계층(760)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 프로토콜 계층(760)에는 IP 전용 측정 프로토콜(762), 이더넷 전용 측정 프로토콜(764), TCP 측정 프로토콜(766), 핑(ping) 명령 프로토콜(768)을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 품질 관리 시스템에서 사용자 트래픽 모방 패킷을 이용한 품질 측정 과정을 설명한 것이다.
품질 측정을 위한 표준 측정 패킷을 이용하여 망의 품질을 측정하는 경우에, 실제 망에서 운용되는 서비스와 동일한 조건에서 망의 품질을 측정할 수 있으면 가장 정확한 분석이 가능하다. 상기 실제 망에서 운용되는 서비스와 동일한 조건의 패킷을 생성하는 것을 사용자 트래픽 모방(ser Traffic Emulation)기능이라고 한다. 상기 사용자 트래픽 모방 기능은 이동통신 망에서 흐르는 복잡하고 일반화된 트래픽을 QoE 측정의 여러가지 파라미터의 측정 조건을 설정하지 않고, 사용자가 측정하고자 하는 서비스에 대한 프로파일(profile)을 선택하였을 경우에 자동으로 상기 선택한 서비스의 트래픽 유형에 맞도록 사용자 트래픽 모방 패킷을 생성하는 기능이다.
보다 구체적으로, EMS는 백홀 네트워크를 통하여 사용자 트래픽 모방 패킷 생성 명령과 함께 서비스 트래픽 생성기에게 품질 측정 요청을 전송할 수 있다. 상기 품질 측정 요청을 수신한 서비스 트래픽 생성기는 상기 품질 측정 요청에 기반하여 서비스 트래픽, 즉 사용자 트래픽 모방 패킷, 을 생성할 수 있다. 그 후, 상기 서비스 트래픽을 이용하여 네트워크 노드 간의 품질 측정을 수행할 수 있다. 마지막으로, 상기 품질 측정을 수행한 결과를 다시 EMS에게 전송할 수 있다. 상기 전송된 품질 측정 결과는 사용자에게 제공될 수 있다.
상기와 같은 사용자 트래픽 모방 기능을 통하여 사용자가 VoLTE(Voice over long term evolution) 혹은 Video traffic에 대한 네트워크 노드 간의 품질을 측정하고 싶은 경우에, 실제로 이러한 서비스를 모방한 서비스 트래픽 모방 패킷을 자동으로 생성하여, 실제 네트워크에서 서비스되는 트래픽과 유사한 정도의 사용자 체감 품질을 측정할 수 있도록 한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 트래픽 모방 패킷을 생성하는데 이용되는 테이블에 대한 도면이다.
보다 구체적으로, 도 9는 이동 통신 시스템에서 특정 서비스에 대한 사용자 트래픽 모방 기능을 위하여, 구체적인 측정 파라미터를 포함한 품질 측정 조건을 설정해야 하는지에 대한 매핑 관계를 설명하는 테이블에 대한 것이다. 도 9 에서 도시한 테이블은 상기 SDN 스위치의 QoE 계층의 사용자 트래픽 모방 라이브러리에 저장되어 있을 수 있다.
SDN 제어 장치가 측정하고자 하는 각각의 서비스 패킷 정보를 사용자로부터 수신하는 경우, 상기 SDN 제어 장치는 OAM 계층을 통하여 QoE계층으로 상기 서비스 패킷 정보를 전송하게 된다. 상기 서비스 패킷 정보는 상기 서비스의 유형 및 해당 서비스에서 사용하는 코덱(codec) 정보(subtype option)을 포함할 수 있다. 상기 Qoe 계층에서는 상기 사용자 트래픽 모방 라이브러리에 저장되어 있는 테이블을 이용하여, 측정하고자 하는 서비스의 트래픽을 모방 하기 위한 정보를 자동으로 설정하여 서비스 트래픽 모방 패킷을 생성할 수 있다. 상기 측정하고자 하는 서비스의 트래픽을 모방하기 위한 정보는, 도 9에 도시된 바와 같이 패킷의 UDP DSCP(Differentiated Services Code Point), 패킷의 크기(Packet Size), 패킷 전송 속도(packet per second, PPS), 대역폭(kilobyte per second, kbps)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 체감 품질 관리 시스템의 구조를 구체적으로 도시한 도면이다.
상기 다양한 사용자 체감 품질 관리 시스템을 수용하기 위하여 본 발명에서는 OAM 계층에서 각각의 제어 시스템과 연동하는 블록들이 상위 제어 장치와의 인터페이스들로 연동되어 있다. 보다 구체적으로, EMS 서버(1000)는 SNMP(simple network management protocol, 간이 망 관리 프로토콜) 인터페이스(1100), QoE 관리 서버(1002)는 telnet 인터페이스(1102), SDN 제어 장치(1004)는 SDN 의 오버플로으 인터페이스(1104)와 연결되어 있다.
OAM 계층은 OAM 추상화 레이어(1106)를 통하여 QoE 계층의 QOE 관리자(1200)와 연동하여 서로 다른 제어 장치와 QoE 의 통신을 수행할 수 있도록 한다. QoE 계층 에서는 앞서 언급한 품질 측정 조건의 추출, 서비스 트래픽 모방 기능의 수행 및 QoE 메트릭 생성 기능의 수행 등을 하위의 다양한 측정 프로토콜과 연동하기 위하여 프로토콜 추상화 계층(1205)를 통하여 프로토콜 계층(1300)과 interface를 하도록 되어 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 SDN 구조에서 사용자 체감 품질 측정 및 관리를 위한 세부적인 블록도를 설명한 도면이다.
보다 구체적으로 도 11에서는 SDN구조 내의 체감 품질 측정 및 관리를 위한 구체적인 블록과 블록 간의 인터페이스에 대하여 설명한다.
SDN 제어 장치(1100)의 SDN 응용 프로그램 계층(1110)에서 QoE 처리를 위한 QoE 응용 프로그램(application)(1115)은 진단이나 통계 등의 다양한 품질 측정 조건을 사용자로부터 수신할 수 있다. 상기 응용 프로그램에서 상기 다양한 품질 측정 조건을 수신하는 것은 GUI(graphical user interface)를 통해서 수신할 수 있다.
제어 모듈 계층(controller module layer)(1120)의 QoE 모듈(1125)은 QoE 응용 프로그램(1115)와 오픈 플로우 프로토콜(openflow protocol)(1135) 간의 인터페이스를 제공한다. 제어 장치 프로토콜 계층(1130)에서는 QoE 측정을 위한 메시지를 QoE 측정을 위하여 확장된 오픈 플로우 프로토콜에서 처리하기 위하여, SDN 스위치에게 전송할 품질 요청 메시지와 SDN 스위치로부터 수신하는 품질 관련 정보를 인코딩(encoding) 및 디코딩(decoding) 하는 작업을 수행한다.
SDN 스위치의 OAM 계층(1160)에서는 수신된 확장된 오픈 플로우 메시지를 파싱(parsing)하여, 품질 측정 조건의 구체적인 파라미터를 추출할 수 있다. 또한 상기 OAM 계층(1160)은 상기 추출한 품질 측정 조건을 QoE 계층(1170)에 전달한다. QoE 계층(1170)과 프로토콜 계층(1180)에서의 동작은 앞서 도 6 및 도 7에서 설명한 과정과 동일하다. QoE 측정 결과에 기반하여 QoE 계층(1170)에서 생성된 품질 관련 정보는 SDN 제어 장치로 전달되기 위하여 SDN 스위치에서 오픈 플로우 메시지에 설정될 수 있다. 상기 설정된 오픈 플로우 메시지는 인코딩 되어 SDN 제어 장치(1100)로 전달될 수 있다.
SDN 제어 장치에서는 수신된 확장 오픈 플로우 메시지를 파싱(parsing)하여 품질 관련 정보, 즉 품질 측정 결과를 SDN 응용 프로그램(1115)에 전달하고, SDN 응용 프로그램(1115)은 최종적으로 GUI 및 log와 같은 형태로 상기 품질 관련 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
기존 SDN 구조와의 가장 근본적인 차이점은 기존의 SDN 구조에서 오픈 플로우 프로토콜의 동작은 SDN 스위치를 지나가는 패킷의 경로를 포함한 데이터 평면에서의 동작을 제어하기 위하여 사용되고 있으나, 본 발명에서 제시하는 확장 오픈 플로우 프로토콜은 사용자 체감 품질 측정을 위하여 SDN 스위치 내부에 정보를 전달하고 이를 통한 제어를 하는 개념을 제시한 점이다. 이러한 개념 및 발상의 전환은 QoE 측정이 외에도 다양한 응용 서비스에 사용될 수 있다.
이하 도 12 내지 도 15에서는 사용자 체감 품질 측정 및 관리를 위한 오픈 플로우 메시지의 확장에 대하여 상세히 서술한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 체감 품질 측정을 위하여 오픈 플로우 메시지를 확장하는 것을 설명하는 도면이다.
확장 오픈 플로우 메시지는 크게 'QoE Test Request'와 'QoE Test Reply'로 구성이 되고, 'QoE Test Request'는 'START'와 'STOP' 동작으로 구분이 될 수 있다. 상기 'QoE Test Request'는 본 발명에서의 품질 측정 조건을 포함하는 품질 측정 요청 메시지를 포함할 수 있으며, 상기 'QoE Test Reply'는 본 발명에서의 품질 관련 정보, 즉 품질 측정 결과에 대한 메시지를 포함할 수 있다.
도 12 에서 설명하고 있는 확장 메시지 형식은 상기 품질 관리 시스템에서 수용 가능한 여러 가지 프로토콜 중 TWAMP 을 기준으로 설명한 것이고, 앞서 설명한 바와 같이 다양한 측정 프로토콜에 위와 같은 방법이 적용 될 수 있다.
상기 확장 오픈 플로우 메시지는 표준 오픈 플로우 헤더 부분과 메시지 부분으로 나눌 수 있다. 오픈 플로우 헤더는 표준 오픈 플로우 헤더구조를 그대로 사용하며 특히, "Type" 필드(1200) 값을 Ox30으로 설정하여 SDN에서의 품질 측정을 위한 확장된 오픈 플로우 메시지임을 나타낼 수 있다(1205). 메시지 부분은 "Sub Type" 필드(1210)와 "Flags" 필드(1220), 메시지 Body 필드로 구성된다. 메시지 내 각 필드 별 의미는 다음과 같다.
먼저, "Sub Type" 필드(1210)는 16 비트로 이루어져 있으며, 상기 "Sub Type" 필드는 메시지가 품질 측정 요청 메시지인지 품질 관련 정보(즉, 품질 측정 요청에 대한 응답 메시지)인지를 나타내며, TWAMP를 기준으로 각 Sub Type 값에 따른 메시지 종류는 다음과 같다(1215).
"0x0100" = CPU 사용률을 전달하기 위한 응답 메시지임을 나타낸다.
"0x0101" = TWAMP를 이용한 QoE Test Request 메시지임을 나타낸다.
"0x0102" = Request 메시지 응답 및 Test 결과를 전달하기 위한 Reply 메시지임을 나타낸다.
다음으로 "Flags" 필드는 16 비트로 이루어져 있으며, "Flags" 필드는 Request 메시지, Reply 메시지에 따른 동작을 나타낸다. 각 Flags 값에 따른 동작은 다음과 같다. (1225)
"1 << 0" = "QoE Test Request" 메시지에서 사용되며, 수행중인 QoE Test를 중지시키도록 요청한다.
"1 << 1" = "QoE Test Request" 메시지에서 사용되며, QoE Test 수행을 시작하도록 요청한다.
"1 << 2" = QoE Test Reply 메시지에서 사용되며, Request 메시지에 대한 확인 응답을 한다.
"1 << 3" = QoE Test Reply 메시지에서 사용되며, QoE Test 시 발생한 각종 오류(error)를 전달한다.
"1 << 4" = QoE Test Reply 메시지에서 사용되며, QoE Test 수행 중에 측정 결과의 주기적 분석(periodical analysis)를 전달한다.
"1 << 5" = QoE Test Reply 메시지에서 사용되며, QoE Test 수행 완료 후 측정결과 Summary analysis를 전달한다.
다음으로 "Pad"필드(1230)는 32 bit로 이루어져 있으며, 추후 오픈 플로우 메시지의 확장을 위한 필드이다. "Message Body" 필드(1240)는 가변적인 비트로 이루어져 있으며, Message Body 필드는 상기 Sub Type, Flags 필드에 따른 데이터들을 포함할 수 있다. 또 다른 "Pad" 필드(1250)는 가변적인 비트로 이루어져 있으며, 확장 오픈 플로우 메시지의 길이를 32 비트 단위로 맞추기 위해 "Message Body" 필드(1240) 끝에 추가될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈 플로우 메시지를 도시한 도면이다.
보다 구체적으로, 도 13(a)는 TWAMP 프로토콜을 이용하여 측정을 시작하는 경우에, 개시 요청 메시지('QoE Test Start'Request) 형식을 설명한 것이고, 도 13(b)는 상기 개시 요청 메시지의 각 필드 값 별 나타내는 정보를 도시한 테이블이다. 기본적으로 확장된 오픈 플로우 메시지에 TWAMP로 측정을 하기 위한 기본적인 정보, 즉 측정 조건 정보들을 인코딩(encoding)하여 오픈 플로우 메시지를 통하여 전송한다.
먼저 상기 오픈 플로우 메시지가 품질 측정을 위한 오픈 플로우 메시지임을 나타내기 위하여 "Type"필드(1300)를 "0X30"으로 설정하고(1393),"TWAMP test Request message"임을 나타내기 위해 "Sub Type" 필드(1310)의 값을 "0x0101"로 하고(1394), 측정 수행을 시작('START')하도록 요청하는 메시지임을 나타내기 위해 "Flags" 필드(1320) 값으로 "1 << 1"을 설정한다(1395).
"Message Body"필드 부분에는 TWAMP 측정을 위한 다양한 측정 조건 정보들이 존재한다. SDN 스위치는 'TWAMP Test START' Request message를 수신하면 메시지를 파싱(parsing)하고, 메시지 내의 상기 측정 조건 정보들에 기반하여 TWAMP 품질 측정을 시작한다. "Message Body" 필드 내 각 필드 별 의미는 다음과 같다.
"Operation (o)" 필드 (1330)는 1 비트로 이루어져 있으며, 상기 "Operation" 필드(1330)는 TWAMP 품질 측정의 동작 모드를 나타낸다. 보다 구체적으로, "0"값은 동작 중지를 나타내며, "1"값은 동작 개시를 나타내는데, 상기 'TWAMP Test START' Request message에서는 해당 필드 값은 1이어야 한다(1396).
"Periodic Flag (p)" 필드(1340)은 1 비트로 이루어져 있으며, 상기 "Periodic Flag"필드(1340)는 TWAMP 품질 측정 수행 중에 SDN 스위치가 주기적 분석(periodical analysis)를 SDN 제어 장치로 전송해야 하는지의 여부를 나타낸다. "0" 값은 상기 주기적 분석(periodic analysis)을 전송하지 않음을 나타내며, "1" 값은 상기 주기적 분석(periodic analysis)을 전송하는 것을 나타낸다(1397).
"IP(internet protocol) Version (v)"필드(1350)는 1 비트로 이루어져 있으며, "IP Version"필드는 TWAMP 품질 측정 시 사용할 소스(source) IP, 목적지(destination) IP 주소의 버전(version)을 나타낸다. "0"값은 IP 버전이 "6"임을 나타내며, "1" 값은 IP 버전이 "4"임을 나타낸다(1397).
"Pad"필드(1352)는 5 비트로 이루어져 있으며, 추후 오픈 플로우 메시지의 확장을 위한 필드이다(1398).
"High-speed Mode"필드(1355)는 8 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 품질 측정 수행 시 High-speed 측정 모드의 사용 여부를 나타낸다. High-speed 측정 모드를 사용하여 품질 측정을 수행할 경우 특정 메트릭(예를 들어, delay, jitter 등)을 계산하지 않아 송신자, 즉 SDN 스위치의 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU) 사용률을 낮출 수 있다. High-speed 측정 모드를 사용할 경우 측정 결과에 계산하지 않은 메트릭은 출력되지 않는다.
"TCP(transmission control protocol) DSCP(differentiated services code point)"필드(1357)는 8 비트로 이루어져 있으며, TCP 연결에서 사용할 DSCP 값을 나타낸다.
"UDP(user datagram protocol) DSCP"필드(1359)는 8 비트로 이루어져 있으며, UDP 연결에서 사용할 DSCP 값을 나타낸다.
"UDP Destination Desired Port" 필드(1360)는 16 비트로 이루어져 있으며, TWAMP reflector(리플렉터)에서 품질 측정 수행 시 사용하도록 요청하는 UDP 포트를 나타낸다. TWAMP 리플렉터에서 해당 포트가 사용 불가할 경우에는 자동으로 다른 포트를 할당하여 품질 측정이 진행될 수 있다.
"Pad"필드(1365)는 16 비트로 이루어져 있으며, 추후 확장을 위한 필드이다.
"TCP Source IP Address" 필드(1370)는 128 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 품질 측정을 위한 송신자의 IP 주소를 나타낸다. "IP version(v)" 필드(1350)의 값에 따라 IPv4 또는 IPv6의 IP 주소를 나타낸다.
"TCP Destination IP Address" 필드(1372)는 128 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 품질 측정을 위한 리플렉터의 IP Address를 나타낸다. IP version field의 값에 따라 IPv4 또는 IPv6의 IP Address 을 나타낸다.
"TCP Source Port"필드(1374)는 16 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 제어에서 사용할 송신자(sender), 즉 SDN 스위치 내의 프로토콜 계층의 포트를 나타낸다.
"TCP Destination Port" 필드(1376)는 16 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 제어에서 사용할 리플렉터 (reflector)의 포트를 나타낸다.
"Mode"필드(1378)은 32 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 품질 측정 조건에서 Packet Scheduling, Bandwidth, PPS 세개의 파라미터 중 하나만을 설정해야 하고, Duration, Count 둘 중에 하나만을 설정해야 하는데, Mode field는 해당 5개 조건 중 어떤 것들이 설정되었는지를 나타낸다.
"Packet Scheduling" 필드(1380)는 64 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 품질 측정 시 송신자에서 표준 측정 패킷을 몇 초 간격으로 보낼 것인지를 나타낸다.
"Bandwidth" 필드(1382)는 64 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 품질 측정 시 대역폭을 나타낸다.
"PPS(packet per second)"필드(1384)는 64 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 품질 측정 시 송신자에서 초당 몇 개의 표준 측정 패킷을 보낼 것인지를 나타낸다.
"Duration" 필드(1386)는 64 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 품질 측정을 수행할 시간을 나타낸다.
"Count" 필드(1388)는 32 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 품질 측정 수행 시 Sender에서 전송할 품질 측정 packet의 총 개수를 나타낸다.
"Packet Size" 필드(1390)는 32 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 품질 측정 수행 시 사용할 품질 측정 패킷의 전체 크기를 나타낸다.
"Timeout"필드(1391)는 64 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 품질 측정 수행 시 송신자에서 전송한 품질 측정 패킷이 유실되었음을 판단하기 위한 시간을 나타낸다.
"Periodic Interval" 필드(1392)는 64 비트로 이루어져 있으며, TWAMP 품질 측정 수행 중 주기적 분석(periodic analysis)를 구하는 구간의 간격을 나타낸다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오픈 플로우 메시지를 도시한 도면이다.
보다 구체적으로, 도 14(a)는 TWAMP 프로토콜을 이용하여 측정을 중지하는 경우에, 중지 요청 메시지('QoE Test Stop' request message)의 구체적인 형식을 설명한 것이고, 도 14(b)는 상기 중지요청 메시지의 각 필드 값 별 나타내는 정보를 도시한 테이블이다.
먼저, 상기 오픈 플로우 메시지가 품질 측정을 위한 오픈 플로우 메시지임을 나타내기 위하여 "Type"필드(1400)를 "0X30"으로 설정하고(1405), TWAMP 품질 측정 요청 메시지임을 나타내기 위해 "Sub Type" 필드(1410)값을 "0x0101"로 하고(1415), 품질 측정 수행을 중지하도록 요청하는 메시지임을 나타내기 위해 "Flags"필드(1420) 값으로 "1 << 0"을 사용한다(1425).
"Message Body"필드에는 특별히 품질 측정을 중지시킬 때 사용할 "PID(process identifier)" 필드가 존재한다. SDN 스위치는 'QoE Test STOP' Request message를 수신하면 상기 메시지를 파싱하고, 메시지 내 PID에 해당하는 품질 측정 수행 프로세스를 중지시킨다. "Message Body" 필드 내 각 필드 별 의미는 다음과 같다.
"Operation (o)"필드(1430)는 1비트로 이루어져 있으며, QoE 품질 측정의 작동 모드를 나타낸다.'QoE 품질 측정 STOP' Request message에서는 해당 field 값은 0이어야 한다(1435).
"Pad" 필드(1440)은 32 비트로 이루어져 있으며, 추후 확장을 위한 필드이다.
"PID(process identifier)" 필드(1450)은 32 비트로 이루어져 있으며, 중지시키려는 품질 측정 수행 process의 PID이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오픈 플로우 메시지를 도시한 도면이다.
도 15는 각 QoE 프로토콜로 품질을 측정한 후에 SDN 제어 장치로 측정결과를 전송하기 위한 품질 측정 응답 메시지('QoE Test Reply' message)의 구체적인 형식을 설명한 것이다.
보다 구체적으로, 도 5(a)는 SDN 스위치에서 각 QoE 프로토콜로 품질 측정 후에 SDN 제어 장치로 측정 결과를 전송하거나 오류(error) 보고를 하기 위한 'QoE Test Reply' message 의 구체적인 형식을 설명한 것이고, 도 14(b)는 상기 품질 측정 응답 메시지의 각 필드 값 별 나타내는 정보를 도시한 테이블이다. 또한, 도 15(c)는 상기 14(b)에서의 "Message Type" 필드(1530)의 값을 구체화한 테이블이다. 각 필드 별 의미는 다음과 같다.
먼저, 상기 오픈 플로우 메시지가 품질 측정을 위한 오픈 플로우 메시지임을 나타내기 위하여 "Type"필드(1500)를 "0X30"으로 설정하고(1505), TWAMP 품질 측정 응답 메시지임을 나타내기 위해 "Sub Type" 필드(1510) 값을 "0x0102"로 하고(1515), 상기 TWAMP 품질 측정 응답 메시지의 나타내고자 하는 동작에 따라 "Flags"필드(1520) 값을 설정한다(1525).
"PID"필드(1530)은 32 비트로 이루어져 있으며, SDN 스위치 내에서 측정 결과를 전달하는 QoE 품질 측정 수행 process의 PID를 나타낸다.
"Message Type"필드(1540)는 32 비트로 이루어져 있으며, 'QoE Test Reply' message의 종류를 나타낸다. 메시지 유형에 따라 "Flags"필드(1520) 값이 설정되며, 상기 "Flags"필드(1520) 값에 따라, Error, ACK, Summary Analysis, Periodic Analysis와 같은 내용이 데이터 필드에 포함될 수 있다. 구체적인 내용은 아래와 같다.
상기 Message Type"필드 값이 "-1"인 경우, QoE 품질 측정 수행 시 발생하는 Error를 나타낸다. 데이터 필드에 'Date(날짜);Time(시간);Severity(심각도);Desccription(설명)'형태로 표시한다.
상기 "Message Type"필드 값이 "0"인 경우, ACK(acknowledge), 즉, 'QoE Test Request' message에 대한 응답 확인을 나타낸다.
상기 "Message Type"필드 값이 "100"인 경우, TWAMP 품질 측정 수행 결과 요약 분석(Summary analysis)를 나타내며, 데이터 필드에 CSV 형식(format)으로 표시한다.
상기 "Message Type"필드 값이 "101"인 경우, TWAMP 품질 측정 수행 결과 요약 분석(Summary analysis)를 나타내며, 데이터 필드에 문자 형식(Text format)으로 표시한다.
상기 "Message Type"필드 값이 "102"인 경우, High-speed Mode를 사용해서 TWAMP 품질 측정을 수행했을 때의 수행 결과의 요약 분석(Summary analysis)을 나타내며, 데이터 필드에 CSV 형식(format)으로 표시한다.
상기 "Message Type"필드 값이 "103"인 경우, High-speed Mode를 사용해서 TWAMP 품질 측정을 수행했을 때의 수행 결과의 요약 분석(Summary analysis)을 나타내며, 데이터 필드에 문자 형식(Text format)으로 표시한다.
상기 "Message Type"필드 값이 "104 ~ 199" 인 경우, 상기 TWAMP프로토콜이 아닌 타 프로토콜을 이용한 품질 측정 수행 결과의 요약 분석(Summary analysis)을 나타내기 위해 예약된 값이다.
상기 "Message Type"필드 값이 "200" 인 경우, TWAMP 품질 측정 수행 결과 주기적 분석(Periodic analysis)을 나타내며, 데이터 필드에 CSV 형식으로 표시한다.
상기 "Message Type"필드 값이 "201" 인 경우, TWAMP 품질 측정 수행 결과 주기적 분석(Periodic analysis)를 나타내며, 데이터 필드에 문자 형식으로 표시한다.
상기 "Message Type"필드 값이 "202" 인 경우, High-speed Mode를 사용해서 TWAMP 품질 측정 수행했을 때의 수행 결과, 주기적 분석(Periodic analysis)을 나타내며, 데이터 필드에 CSV 형식으로 표시한다.
상기 "Message Type"필드 값이 "203" 인 경우, High-speed Mode를 사용해서 TWAMP 품질 측정 수행했을 때의 수행 결과, 주기적 분석(Periodic analysis)을 나타내며, 데이터 필드에 문자 형식으로 표시한다.
상기 "Message Type"필드 값이 "204 ~ 299" 인 경우, 상기 TWAMP프로토콜이 아닌 타 프로토콜을 이용한 품질 측정 수행 결과, 주기적 분석(Periodic analysis)을 나타내기 위해 예약된 값이다.
"Data" 필드(1550)는 가변 적인 크기로 이루어지며, 메시지 유형에 따른 내용이 각 형식에 맞추어 상기"Data" 필드(1550)에 포함된다.
"Pad" 필드(1560)는 가변적인 크기로 이루어지며,'QoE Test Reply' message 길이를 32 비트 단위로 맞추기 위해 데이터 필드 끝에 추가될 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 품질 관리 장치의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 16과 같이, 상기 품질 관리 장치는 인터페이스부(1600), 제어부(1610), 저장부(1620)를 포함할 수 있다. 상기 인터페이스부(1600)는 다른 장치와 연결되어 품질 관리하는데 필요한 정보를 송수신할 수 있다. 상기 인터페이스부(1600)는 사용자로부터 품질 측정 정보를 수신할 수 있다. 상기 인터페이스부(1600)는 SDN 스위치와 연결되어 상기 수신한 품질 측정 정보를 이용하여 설정한 오픈 플로우 메시지를 통하여 전송할 수 있다. 또한, 상기 인터페이스부(1600)는 상기 SDN 스위치로부터 상기 품질 측정 정보를 이용하여 네트워크 노드 간의 품질을 측정한 결과인 품질 관련 정보를 오픈 플로우 메시지를 통하여 수신할 수 있다.
상기 제어부(1610)는 사용자로부터 수신한 품질 측정 조건을 이용하여 생성된 품질 측정 요청 메시지를 사용자 체감 품질 관리 장치로부터 수신하고, 상기 수신한 품질 측정 조건에 기반하여 다른 네트워크 노드와의 품질을 측정하고, 품질 관련 정보를 생성하고, 상기 품질 관련 정보를 상기 체감 품질 관리 장치에게 전송하는 것을 제어할 수 있다. 특히 상기 제어부(1610)는 상기 동작을 품질 관리 장치 내부의 SDN 응용 프로그램 계층, 제어 모듈 계층, 제어 프로토콜 계층 중 적어도 하나에서 수행할 수 있다.
상기 제어부(1610)는 상기 품질 측정 요청 메시지를 설정할 때, 상기 오픈 플로우 메시지 내의 측정하고자 하는 프로토콜의 품질 측정 요청 메시지임을 나타내는 지시자, 상기 품질 측정을 개시하는 것을 나타내는 지시자, 상기 수신한 품질 측정 조건을 나타내는 지시자를 설정할 수 있다. 상기 제어부(1610)는 상기 품질 측정 요청 메시지를 설정할 때, 상기 품질 측정 조건이 사용자가 측정하고자 하는 서비스 패킷 정보를 포함하는 경우, 상기 서비스 패킷 정보에 기반하여 상기 품질 측정 요청 메시지를 설정할 수 있다.
상기 저장부(1620)는 상기 제어부(1610)가 동작을 수행하기 위해 필요한 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장부(1620)는 상기 인터페이스(1600)부와 연결되어, 사용자로부터 수신한 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장부(1620)는 상기 오픈 플로우 메시지를 설정하기 위해 필요한 파라미터에 대한 정보들을 미리 저장할 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 품질 측정 장치의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 17과 같이, 상기 품질 측정 장치는 인터페이스부(1700), 제어부(1710), 및 저장부(1720)을 포함할 수 있으며, 상기 인터페이스부(1700)은 오픈 플로우 메시지 해석부(1705)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부(1710)는, 사용자 트래픽 모방 패킷 생성부(1713), 사용자 체감 품질 메트릭 생성부(1714), 서비스 레벨 협약 관리부(1715), 품질 측정 기록 관리부(1716), 오픈 플로우 메시지 인코딩부(1717)를 더 포함할 수 있다.
상기 인터페이스부(1700)는 품질 측정하는데 필요한 정보를 송수신할 수 있다. 상기 인터페이스부(1700)는 SDN 제어 장치로부터 품질 측정 요청 메시지를 오픈 플로우 메시지를 통하여 수신할 수 있다. 상기 품질 측정 요청 메시지는 품질 측정 조건을 포함할 수 있다. 상기 인터페이스부(1700)는 상기 SDN 제어 장치뿐만 아니라, 다른 제어 장치로부터 품질 측정 요청 메시지를 수신할 수 있다. 상기 인터페이스부(1700)는 다른 네트워크 노드와의 품질을 측정하기 위한 품질 측정 패킷을 전송할 수 있다. 상기 인터페이스부(1700)는 다양한 상위 제어 장치 및 다양한 하위 프로토콜을 지원할 수 있다.
상기 인터페이스부(1700)에 포함된 오픈 플로우 메시지 해석부(1705)는 상기 인터페이스부(1700)에서 수신한 오픈 플로우 메시지를 파싱하고, 상기 품질 측정 정보를 추출할 수 있다. 상기 오픈 플로우 메시지 해석부(1705)의 동작은 상기 인터페이스부(1700)도 수행할 수 있다.
상기 제어부(1710)는 사용자로부터 수신한 품질 측정 조건을 이용하여 생성된 품질 측정 요청 메시지를 사용자 체감 품질 관리 장치로부터 수신하고, 상기 수신한 품질 측정 조건에 기반하여 다른 네트워크 노드 와의 품질을 측정하고, 품질 관련 정보를 생성하고, 상기 품질 관련 정보를 상기 체감 품질 관리 장치에게 전송하는 것을 제어할 수 있다.
상기 제어부(1710)는 상기 품질 측정 조건이 사용자가 측정하고자 하는 서비스 패킷 정보를 포함하는 경우, 상기 다른 네트워크 노드 간의 품질을 측정할 때, 상기 서비스 패킷 정보에 기반하여 생성된 사용자 트래픽 모방 패킷을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 제어부(1710)는 서비스 유형 정보 및 상기 서비스의 코덱 정보를 포함하는 서비스 패킷 정보 및 기 저장된 패킷 생성 정보에 기반하여 상기 사용자 트래픽 모방 패킷을 생성하는 것을 제어할 수 있다.
상기 제어부(1710)는 상기 다른 네트워크 노드간의 품질을 측정할 때, 상기 품질 측정 조건에 기반하여, 상기 서비스 패킷 모방 패킷을 적어도 하나 이상의 프로토콜에 상응하도록 인코딩할 수 있다. 상기 제어부(1710)는 상기 품질을 측정할 적어도 하나 이상의 프로토콜에 대한 품질 측정 결과의 공통적인 정보를 추출하여 품질 관련 정보에 포함된 사용자 체감 품질 메트릭을 생성할 수 있다.
상기 제어부(1710)는 상기 품질 관련 정보를 생성할 때, 상기 품질 관련 정보에 포함된 적어도 하나의 정보에 기반하여 상기 오픈 플로우 메시지 내부의 필드를 설정할 수 있다. 또한, 상기 제어부(1710)는 적어도 하나 이상의 품질 측정 요청 메시지를 적어도 하나 이상의 품질 관리 장치로부터 수신하고, 상기 수신한 적어도 하나 이상의 품질 요청 메시지를 가공하여 다른 네트워크 노드와의 품질을 측정하는 것을 더 제어할 수 있다.
상기 제어부(1710)에 포함된 사용자 트래픽 모방 패킷 생성부(1713)는 상기 수신한 품질 측정 조건이 사용자가 측정하고자 하는 서비스 패킷 정보를 포함하는 경우, 상기 다른 네트워크 노드 간의 품질을 측정할 때, 상기 서비스 패킷 정보에 기반하여 생성된 사용자 트래픽 모방 패킷을 생성할 수 있다. 상기 제어부(1710)는 서비스 유형 정보 및 상기 서비스의 코덱 정보를 포함하는 서비스 패킷 정보 및 기 저장된 패킷 생성 정보에 기반하여 상기 사용자 트래픽 모방 패킷을 생성하는 것을 제어할 수 있다. 상기 기 저장된 패킷 생성 정보는 사용자 트래픽 모방 라이브러리를 포함할 수 있다.
상기 제어부(1710)에 포함된 사용자 체감 품질 메트릭 생성부(1714)는 하위 프로토콜로부터 수신한 정보를 기반으로 QoE 메트릭을 생성할 수 있다. QoE 메트릭 생성자(746)는 프로토콜에 비종속적인 기능을 수행하도록 각 프로토콜 별 품질 관련 정보에서 QoE 메트릭 생성을 위한 공통적인 정보를 추출하여 가공하는 역할을 할 수 있다.
상기 제어부(1710)에 포함된 서비스 레벨 협약 관리부(1715)는 상기 생성된 각각의 메트릭에 대하여 이미 정의한 임계값에 대한 서비스 레벨 협약를 분석하는 기능을 담당한다. 예를 들어, 상기 서비스 레벨 협약 관리부(1715)는 패킷의 지연시간을 기준으로 하여, 일정 임계값을 기준으로 하여 구간 정보를 제공할 수 있다.
상기 제어부(1710)에 포함된 품질 측정 기록 관리부(1718)는 상기 품질 관련 정보 생성 시에 발생하는 각종 이벤트(warning/error) 정보나, 원본 데이터(raw data), 주기적 분석 또는 요약 분석(periodic/summary analysis) 결과를 저장하고 생성할 수 있다. 상기 제어부(1710)에 포함된 오픈 플로우 메시지 인코딩부(1717)는 상기 생성한 품질 관련 정보를 인코딩하여 오픈 플로우 메시지에 설정할 수 있다. 상기 제어부(1710)에 포함된 각 장치들이 수행하는 동작들은 상기 제어부(1710)가 모두 수행할 수 있다.
상기 저장부(1720)는 상기 품질 측정 장치의 품질 측정을 수행하는데 필요한 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장부(1720)는 상기 SDN 제어 장치 또는 그 밖의 제어 장치로부터 수신한 품질 측정 요청 메시지를 저장할 수 있다. 상기 저장부(1720)는 상기 저장된 메시지를 상기 제어부(1710)에게 제공할 수 있다. 상기 저장부(1720)는 상기 사용자 트래픽 모방 패킷을 생성하는데 필요한 정보를 미리 저장할 수 있다. 상기 저장부(1720)는 상기 사용자 체감 품질 메트릭을 생성하는데 필요한 정보를 미리 저장할 수 있다.
상기 저장부(1720)는 상기 서비스 레벨 협약에 대한 정보를 제공하는데 필요한 정보를 미리 저장할 수 있다. 상기 저장부(1720)는 상기 품질 측정 기록을 관리하는데 필요한 정보를 미리 저장할 수 있다. 상기 저장부(1720)는 상기 오픈 플로우 메시지를 인코딩하는데 필요한 정보를 미리 저장할 수 있다.
본 발명은 SDN 기반의 네트워크에서 다양한 표준 측정 프로토콜을 활용하여 모든 네트워크 장비의 사용자 체감 품질을 측정하는 시스템 및 장치를 기술하고 있다. 본 발명의 세부적인 효과는 다음과 같다.
SDN 네트워크에서 종단간(end-to-end) 사용자 체감 품질 QoE(Quality of Experience)를 측정할 수 있다. 특히, 오픈 플로우 기반으로 제어되는 SDN 구조에서 네트워크 품질 측정 조건 및 측정 결과를 관리하기 위한 부가적인 인터페이스 없이도, 기존의 SDN 제어 장치와 스위치 사이의 오픈 플로우 프로토콜 인터페이스를 그대로 사용할 수 있도록 한다.
또한, 상위 제어시스템과 하위 프로토콜에 종속적이지 않은 QoE 관리 기반 기술을 제공한다. 이를 통하여 QoE 관리를 위하여 기본적으로 SDN 제어 장치를 포함하여 기존의 EMS 및 QoE 측정 전용 서버 등에 포괄적으로 적용이 가능해졌다. 또한 본 발명에서는 측정 시스템은 SDN 스위치는 물론 또한 기지국, 기지국 제어기, 코어 장비는 물론 망을 구성하는 IP 장비인 스위치 또는 라우터 등에도 범용으로 적용 가능한 품질 측정 및 QoE 관리 기반 기술을 제공한다.
본 발명에서는 기존의 SDN 제어 장치와 스위치 사이의 오픈 플로우 프로토콜 인터페이스를 간단히 확장하여 기존의 QoE 관리를 위한 공통적인 플랫폼을 수용할 수 있도록 한다. 이러한 방법을 응용하면 SDN 구조에서 QoE 관리를 제공하는 SDN 응용 서비스를 쉽게 구현할 수 있도록 하고, 사용자 체감품질 측정을 응용한 최적화된 경로 제어 기능 기반 다양한 신규 부가서비스를 제공할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에서의 오픈 플로우 확장은 SDN 구조에서 응용 가능한 다양한 가능성을 만들 수 있다. 즉, 종래의 오픈 플로우 표준에 정의된 플로우 기반의 경로 제어 등의 동작에서 나아가서, 본 발명에서 제안된 구조를 활용하면 오픈 플로우 메시지를 통하여 SDN 제어 장치에서 SDN 스위치 내부의 블록 간의 통신을 통한 다양한 응용에 활용이 가능하다.
또한, SDN 제어 장치에 의하여 네트워크의 노드들의 QoE를 측정 및 관리할 수 있고, 어떠한 부가적인 장치를 설치하지 않고도 기존 네트워크 장비에 해당 기능을 연동할 수 있도록 한다. 망 사업자가 네트워크 품질 측정을 시설투자 및 운용유지보수 비용을 지불하지 않고 손쉽게 모든 네트워크의 노드들을 하나의 SDN 환경에서 관리할 수 있도록 한다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (34)

  1. 소프트웨어 정의 네트워킹(software defined networking, SDN) 스위치에서 SDN 스위치와 품질 관리 프로토콜 수신기 간의 사용자 체감 품질(quality of experience, QoE)을 관리하는 방법에 있어서,
    SDN 제어기로부터 서비스의 유형 정보를 포함하는 품질 측정 요청 메시지를 수신하는 단계;
    상기 서비스의 유형 정보에 기반하여 사용자 트래픽 모방 기능(user traffic emulation function)을 이용한 표준 측정 패킷을 생성하는 단계;
    상기 표준 측정 패킷을 이용하여 통신 경로의 QoE를 측정하는 단계; 및
    상기 통신 경로의 측정에 기반한 품질 관련 정보를 포함하는 QoE 테스트 응답 메시지를 상기 SDN 제어기로 전송하는 단계;를 포함하며,
    상기 품질 측정 요청 메시지와 상기 QoE 테스트 응답 메시지는 오픈플로우 메시지(OpenFlow message)에 포함되어 전송되는, 사용자 체감 품질을 측정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 품질 관련 정보는 QoE 메트릭, 패킷 전송 지연 시간에 대한 정보, 품질 측정 시 이벤트 정보 및 주기 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 사용자 체감 품질을 측정하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 QoE 메트릭은,
    품질 측정을 위한 적어도 하나의 프로토콜에 대한 품질 측정 결과로부터 공통 정보를 추출하여 생성되는, 사용자 체감 품질을 측정하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 표준 측정 패킷은,
    롱텀에벌루션을 통한 음성(voice over long term evolution, VoLTE), 광대역 오디오, 인터넷을 통한 음성(voice over Internet protocol, VoIP), 비디오 트래픽(video traffic) 중 적어도 하나의 패킷을 모방한 패킷인, 사용자 체감 품질을 측정하는 방법.
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  9. 소프트웨어 정의 네트워킹(software defined networking, SDN) 제어기에서 SDN 스위치와 품질 관리 프로토콜 수신기 간의 사용자 체감 품질(quality of experience, QoE)을 제어하기 위한 방법에 있어서,
    사용자로부터 서비스 유형 정보를 포함하는 QoE 측정 조건을 수신하는 단계;
    상기 QoE 측정 조건에 기반한 품질 측정 요청 메시지를 상기 SDN 스위치로 전송하는 단계;
    품질 관련 정보를 포함하는 QoE 테스트 응답 메시지를 상기 SDN 스위치로부터 수신하는 단계; 및
    상기 QoE 테스트 응답 메시지에 기반하여 품질 관련된 정보를 상기 사용자에게 제공하는 단계;를 포함하며,
    상기 품질 측정 요청 메시지와 상기 QoE 테스트 응답 메시지는 오픈 플로우 메시지(OpenFlow message)에 포함되어 전송되며,
    상기 SDN 스위치는 서비스 유형 정보에 기반하여 표준 측정 패킷을 생성할 시 사용자 트래픽 모방 기능(user traffic emulation function)을 이용하여 상기 표준 측정 패킷을 생성하는, 사용자 체감 품질 측정을 제어하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 QoE 측정 조건은,
    서비스의 코덱 정보를 더 포함하는, 사용자 체감 품질 측정을 제어하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 품질 측정 요청 메시지는 상기 오픈플로우 메시지 내에 측정될 프로토콜의 품질 측정 요청 메시지를 지시하는 지시자, 품질 측정 시작을 지시하는 지시자, 및 수신된 품질 측정 조건을 나타내는 지시자를 포함하는, 사용자 체감 품질 측정을 제어하는 방법.
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  18. 소프트웨어 정의 네트워킹(software defined networking, SDN) 스위치와 품질 관리 프로토콜 수신기 간의 사용자 체감 품질(quality of experience, QoE)을 관리하기 위한 SDN 스위치 장치에 있어서,
    다른 장치와 메시지를 송수신하는 인터페이스부;
    제어부;를 포함하며, 상기 제어부는:
    SDN 제어기로부터 서비스의 유형 정보를 포함하는 품질 측정 요청 메시지를 수신하고,
    상기 서비스의 유형 정보에 기반하여 사용자 트래픽 모방 기능(user traffic emulation function)을 이용한 표준 측정 패킷을 생성하고,
    상기 표준 측정 패킷을 이용하여 통신 경로의 QoE를 측정하고, 및
    상기 통신 경로의 측정에 기반한 품질 관련 정보를 포함하는 QoE 테스트 응답 메시지를 상기 SDN 제어기로 전송하며,
    상기 품질 측정 요청 메시지와 상기 QoE 테스트 응답 메시지는 오픈 플로우 메시지(OpenFlow message)에 포함되어 전송되는, SDN 스위치 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 품질 관련 정보는 QoE 메트릭, 패킷 전송 지연 시간에 대한 정보, 품질 측정 시 이벤트 정보 및 주기 정보 중 적어도 하나를 포함하는, SDN 스위치 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 QoE 메트릭은,
    품질 측정을 위한 적어도 하나의 프로토콜에 대한 품질 측정 결과로부터 공통 정보를 추출하여 생성되는, SDN 스위치 장치.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 표준 측정 패킷은,
    롱텀에벌루션을 통한 음성(voice over long term evolution, VoLTE), 광대역 오디오, 인터넷을 통한 음성(voice over Internet protocol, VoIP), 비디오 트래픽(video traffic) 중 적어도 하나의 패킷을 모방한 패킷인, 사용자 체감 품질을 관리하는, SDN 스위치 장치.
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  26. 소프트웨어 정의 네트워킹(software defined networking, SDN) 스위치와 품질 관리 프로토콜 수신기 간의 사용자 체감 품질(quality of experience, QoE)을 제어하기 위한 SDN 제어기 장치에 있어서,
    사용자로부터 QoE 측정 조건을 수신하고, 상기 사용자에게 품질 관련 정보를 제공하도록 구성된 SDN 제어기에 포함된 QoE 어플리케이션;
    제어 프로토콜 계층을 포함하고, 상기 제어 프로토콜 계층은:
    상기 QoE 측정 조건에 기반한 품질 측정 요청 메시지를 상기 SDN 스위치로 전송하고,
    품질 관련 정보를 포함하는 QoE 테스트 응답 메시지를 상기 SDN 스위치로부터 수신하고, 및
    상기 QoE 테스트 응답 메시지에 기반하여 품질 관련된 정보를 상기 QoE 어플리케이션을 통해 상기 사용자에게 제공하며, 및
    상기 QoE 어플리케이션과 상기 제어 프로토콜 계층 간 인터페이스를 제공하도록 구성된 제어 모듈 계층;을 포함하며,
    상기 품질 측정 요청 메시지와 상기 QoE 테스트 응답 메시지는 오픈플로우 메시지(OpenFlow message)에 포함되어 전송되며,
    상기 SDN 스위치는 서비스 유형 정보에 기반하여 표준 측정 패킷을 생성할 시 사용자 트래픽 모방 기능(user traffic emulation function)을 이용하여 상기 표준 측정 패킷을 생성하는, 사용자 체감 품질 측정을 제어하는, SDN 제어기 장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 QoE 측정 조건은,
    서비스의 코덱 정보를 더 포함하는, 사용자 체감 품질 측정을 제어하는, SDN 제어기 장치.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 품질 측정 요청 메시지는 상기 오픈플로우 메시지 내에 측정될 프로토콜의 품질 측정 요청 메시지를 지시하는 지시자, 품질 측정 시작을 지시하는 지시자, 및 수신된 품질 측정 조건을 나타내는 지시자를 포함하는, SDN 제어기 장치.
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