KR20020045992A - 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ａｔｍ 액세스라우터에서의 서비스 품질 제공 방법 - Google Patents

인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ａｔｍ 액세스라우터에서의 서비스 품질 제공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 연결형 서비스를 기반으로 하고 모든 서비스 품질을 보장할 수 있는 ATM 망과, 비 연결형 서비스를 제공하는 인터넷과의 상호 연결 방식에 있어서, 이들 간의 서로 다른 연결 방식으로 인한 서비스의 품질 보장에 따른 어려움을 해결하기 위해, ATM 망과 인터넷의 상호 접속 지점에 위치한 액세스 라우터가 해당 서비스의 품질에 알맞은 서비스 클래스를 정의하고, 이에 적합한 포워딩 방법을 이용함으로써, 인터넷의 차등 서비스를 보장한다.
이로 인해, 새로이 정의되고 있는 인터넷에서의 다양한 서비스를 고속의 전송 서비스로 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 서비스 이용자들에게도 단대단에서의 서비스 품질을 보장할 수 있다.

Description

인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ＡＴＭ 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법 {Providing QoS in ATM Access Router for Guaranting Differentiated Service of Internet}
본 발명은 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서 의 서비스 품질 제공 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게 설명하면, 고유의 인터넷 서비스 품질을 ATM 망에서도 보장할 수 있는 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법에 관한 것이다.
기존의 인터넷은 서비스 별로 별도로 서비스 품질(QoS : Quality of Service)을 정의하지 않고 모든 서비스를 한가지 방식인 최선형 서비스로만 제공하여 왔다. 이러한 서비스 처리 방식 중의 하나가 큐(First Come First Service) 방식인데, 이는 서비스 품질에 관계없이 순차적으로 서비스를 제공하는 방식이다. 하지만 이러한 기존의 서비스 품질 제공 방식은, 인터넷이 급속도로 팽창하고 전송되는 미디어의 종류가 다양하게 늘어남에 따라, 오디오 및 비디오 등의 대역폭에 민감한 데이터들은 전송 서비스의 질이 점점 떨어지게 되는 문제점들이 발생하게 되었다. 따라서, 새롭게 등장하는 실시간, 멀티미디어 및 멀티캐스팅 서비스를 제공하기 위한 응용 프로그램들을 지원하기에는 많은 어려움이 있으며 또한 양질의 서비스를 받고자 하는 사용자들의 요구 역시 만족시키기 어렵다는 단점이 있다.
또한, 다양한 매체의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위하여 형성된 ATM 망은 기존의 인터넷을 단지 최선형 서비스인 UBR(Unspecified Bit Rate : 비규정 트율, 이하 UBR 이라 함) 서비스로만 제공하는 제약으로 인해, 다양한 멀티미디어 인터넷 서비스 제공을 위한, 차등 서비스(Differentiated Service)에서 정의하는 서비스 클래스를 최선형(Best Effort)으로 동일 처리한다. 이로 인해, 인터넷에서의 차등화 된 서비스를 액세스 망인 ATM 망에서는 보장받지 못하게 된다.
상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 ATM 액세스 라우터 내의 우선 순위 버퍼와 서비스 품질 적응 계층을 이용함으로써, 차등 서비스에서 정의하는 인터넷 서비스별 서비스 품질을 ATM 망에서 수용할 수 있는 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 인터넷과 ATM 망간의 서비스 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 인터넷과 ATM 망 및 액세스 라우터 내의 프로토콜 스택의 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 액세스 라우터 내의 서비스 품질 적응 계층 구성도,
도 4는 인터넷의 차등화 서비스 및 그에 따른 ATM 서비스 및 우선순위 버퍼로의 매핑을 도시한 도면,
도 5는 차등화 서비스를 위한 ATM 인터페이스의 출력 큐 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법을 도시한 전체 흐름도,
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
100 : 인터넷 단말기 110 : ATM 망
120 : 액세스 라우터 130 : 인터넷 망
240 : ATM 스위치 프로토콜 스택
250 : 액세스 라우터 프로토콜 스택
260 : 인터넷 라우터 프로트콜 스택
300 : 차등 서비스 모듈
310 : 망 설비 인터페이스
320 : 트랙픽 조절 모듈
321 : 다중 분류자 322 : 미터
323 : 마커 324 : 세이퍼
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 ATM 망과 인터넷 망간에 연결되어, 상기 인터넷 망의 다양한 서비스를 상기 ATM 망에서 보장할 수 있도록 하는, 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법에 있어서, 차등 서비스로 분류된 후, 상기 인터넷으로부터 전송된 패킷을 분석하는 제 1 단계와 : 상기 차등 서비스 종류별로 분류된 패킷을 분석하여 우선 순위 버퍼에 저장하는 제 2 단계 ; 상기 우선 순위 버퍼에 저장된 패킷을 서비스 별로 보장하는 제 3 단계를 포함한다.
양호하게는, ATM 망과 인터넷 망간에 연결되어, 상기 인터넷 망의 다양한 서비스를 상기 ATM 망에서 보장할 수 있도록 하는, 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법을 수행하기 위해 컴퓨터로 실행할 수 있는 프로그램을 저장한 기록매체에 있어서, 차등 서비스로 분류된 후, 상기 인터넷으로부터 전송된 패킷을 분석하는 제 1 단계와 : 상기 차등 서비스 종류별로 분류된 패킷을 분석하여 우선 순위 버퍼에 저장하는 제 2 단계 ; 상기 우선 순위 버퍼에 저장된 패킷을 서비스 별로 보장하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그램을 저장한 컴퓨터로 판독할 수 있는 기록매체가 제공된다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스품질 제공 방법을 보다 자세하게 알아보기로 한다. 도 1은 인터넷 서비스의 고속 전송을 위한 ATM 망의 연동 형태를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 도 1a 및 도 1b 는 액세스 망이 ATM 망이 되는 인터넷 서비스 망의 구성도이며, 도 1c 는 ATM 망이 백본(backborn) 망이 되는 인터넷 서비스 망의 구성도이다.
도 2는 도 1a 에 도시된 인터넷과 ATM 망의 연동시의 각각의 망에서의 전송 데이터 프로토콜 형식과 이를 처리하기 위한 망 장치(라우터 및 스위치)들의 프로토콜 스택을 도시한 도면이다.
ATM 망(210)에서는 ATM 셀이 전송되어 ATM 스위치(270) 상에서 스위칭 되는 반면, 인터넷(230)에서는 전송된 패킷 단위로 라우팅된다. 따라서, 이들 간의 연동을 수행하는 액세스 라우터(220)는 이들간의 연동을 위한 매핑(Mapping : 변환, 이하 매핑이라 함) 작업을 수행하는데, 이러한 작업 수행을 위해, 액세스 라우터(220)는 인터넷 서비스를 서비스 품질별로 구분하여 ATM 적응 계층에 매핑하는, 서비스 품질(QoS) 계층을 더 포함한다. 즉, 포함된 서비스 품질 계층에 따라서 품질별 서비스가 보장된다.
여기서, 인터넷이 제공하는 차등 서비스에 대해 알아보면 다음과 같다. 차등 서비스(Differentiated Service)란, 간단하게 전송되어지는 각 패킷에 데이터의 식별 기능을 추가하여 서비스 차등화를 준다는 것이다. 이러한 차등 서비스는 크게 세 가지로 나뉘어 진다.
첫째, DF PHB(Default Forwarding Per Hop Behavior : 최선형 전송 구간별행동, 이하 DF PHB 라 함)는 현재 인터넷에서 널리 사용되고 있는 패킷 전달 방식인 최선형 전달 방식이다. 이 방식에서의 패킷은 입력된 순서대로 출력되는데, 패킷 손실이 일어날 수 있는 단점이 있는 반면, 패킷 지연은 가능한 최소화되고 대역폭은 가능한 많이 이용할 수 있다는 장점이 있다. 이러한, DF PHB 는 차등화 서비스를 지원하지 않는 사용자를 허용하기 위함이다.
두 번째로, EF PHB(Expedited Forwarding Per Hop Behavior : 고급형 전송 구간별 행동, 이하 EF PHB 라 함)는 라우팅 정보 갱신과 같은 망 제어 패킷과 같이, 우선 순위가 가장 높은 전달 방식이다. 이러한 방식으로 패킷을 전달할 경우, 라우터에서는 이 그룹의 패킷의 출력률을 도착률보다 같거나 크게 설정하여 버퍼에서의 지연이 가능한 없도록 한다. 또한, 사용자에 따라서, 인터넷을 통해 패킷을 전달할 때, 어느 정도의 보장을 요구할 수도 있다.
마지막으로, AF PHB(Assured Forwarding Per Hop Behavior : 보장형 전송 구간별 행동, 이하 AF PHB 라 함)는 약정된 트래픽 프로필을 벗어나는 트랙픽의 발생을 허용할 뿐만 아니라, 이러한 경우, 약정된 프로필을 벗어난 과잉 트래픽은 프로필을 준수한 트랙픽 보다는 낮은 수준의 0패킷 전달 서비스를 받는다는 것을, 망 사업자와 사용자가 미리 인지하고 있다는 것을 전제로 하는 서비스이다.
또한, ATM 망에 수용될 수 있는 트래픽의 특성은 트래픽 요소, 서비스 품질 요소로 나타낼 때, 수없이 다양한 종류들이 있다. 이 때, 다양한 트래픽이 요구하는 서비스 품질 특성에 따라, 각 트래픽을 구분할 수 있으면, 다양한 서비스를 제공하는데 훨씬 용이할 것이다.
한 예로서, ATM Forum의 Traffic Management 4.1에서는 이를 위하여 제공 가능한 서비스의 종류를 CBR(Constant Bit Rate : 고정 비트율, 이하 CBR 이라 함), 실시간 VBR(Variable Bit Rate : 가변 비트율, 이하 VBR 이라 함), 비 실시간 VBR(Variable Bit Rate), ABR(Available Bit Rate : 유용 비트율, 이하 ABR 이라 함), UBR(Unspecified Bit Rate : 비규정 비트율, 이하 UBR 이라 함), GFR(Guaranteed Frame Rate : 보장 비트율, 이하 GFR 이라 함) 의 5 가지 종류로 분류하였고, 분류된 서비스 별로 서로 다른 트래픽 기술자와 서비스 품질 기술자를 정의하여 각 서비스를 더욱 세밀하게 제공한다.
도 3은 도 2에 도시된 차등 서비스 지원을 위한 액세스 라우터에 이용되는 서비스 품질 적응 계층의 구성도이다.
서비스 품질 적응 계층은 차등 서비스를 위한 서비스 품질 적응 모듈 구조로서, 도시된 도면과 같이, 데이터 포워딩을 위하여 추가된 인터페이스 구조를 나타낸다.
외부의 망 관리 장치로부터의 프로토콜에 의해서 액세스 라우터의 망 설비 인터페이스(310)를 통해 내부의 트랙픽 조절 모듈(320)에, 이와 관련된, 서비스 정의 및 처리 트랙픽과 관련된 값들을 협의한다. 협의된 값에 따라, 액세스 라우터로 입력되는 패킷은 패킷 헤드의 서비스 형태(TOS : Type of Service) 값에 나타나 있는 DSCP(Diff Serv Code Point)에 따라서 다중 분류자(321)에 의해 서비스가 구분된다. 서비스가 구분된 패킷들은 이전에 각각 협의된 값을 측정하는 미터(322)에 의해서 협의된 값의 범위를 측정 받게 된다. 미터(322)에 의해 측정된 값은 마커(323)에 의해서 다시 서비스 품질에 따른 서비스 분류가 이루어진 후, 세이퍼(324)에 의해 트래픽 양이 조절된다. 이와 같은 과정을 통해 조절된 패킷들은, 기존에는 동일 클래스 버퍼로 송신되어 동일한 서비스 품질 처리 방법을 통해 처리되었지만, 본 발명에서는 서비스 클래스 별로 구분된 클래스 버퍼들로 전송되어 처리된다.
도 4는 인터넷의 차등화 서비스를 위한 ATM 서비스 및 그에 따른 우선순위 버퍼로의 매핑을 도시한 도면이다. 모든 인터넷 서비스를 하나의 서비스 클래스로 처리하였던 것을, 본 발명의 액세스 라우터에 의한 ATM 망에서는, 도시된 도면과 같이, 이를 세분하여 인터넷에서의 서비스 품질을 ATM 망에서도 그대로 보장해주기 위해, 차등 서비스 각각의 종류에 대한 ATM 망에서의 대응 서비스 클래스의 매핑 및 ATM 출력포트에서 이를 위한 출력 버퍼를 구분하여 인터넷의 차등 서비스를 제공한다.
도 5는 액세스 라우터 내의 출력포트의 인터페이스에서 차등 서비스를 지원하기 위하여 ATM 포트의 버퍼 구성에 있어, 버퍼의 용도에 따라서 ATM 포트 버퍼를 구성한 도면이다. 기존에는 동일 버퍼를 이용하여 인터넷 서비스를 지원하였던 것을 본 발명에서는, 인터넷의 차등 서비스에 따라 분리하여 처리하기 위해 우선 순위 버퍼를 이용한다. 즉, 도시된 바와 같이, 수신된 패킷의 프리미엄 서비스인 EF PHB를 보장하기 위해서는 우선 순위가 최고로 높은 Class 0 의 버퍼(510)에, 차등 서비스인 AF PHB를 보장하기 위해서는 중간 정도의 우선 순위(Class 1∼2)인 버퍼에, 최선형 서비스인 DF PHB를 보장하기 위해서는 최하위 우선 순위 버퍼(Class 3)에 각각 저장된다.
이와 같이, 서비스 별로 분리하여 이를 우선 순위 버퍼에 저장함으로써, ATM 망으로의 송출 시, 우선 순위에 따라서 서비스를 제공할 수 있게 된다.
이와 같은 특징들을 포함하는 본 발명에 따른 인터넷의 차등 서비스를 보장하는 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법에 대해 알아보면 다음과 같다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법을 도시한 전체 흐름도이다.
먼저, 인터넷으로부터 수신된 패킷이 액세스 라우터 내의 다중 분류자를 통해 수신(S601)되면, 수신된 패킷이 프리미엄 서비스인 EF PHB 인가를 검색한다(S602). 검색 결과, 수신된 패킷이 EF PHB 이면, 수신된 패킷을 ATM 망에서 최고 우선 순위인 CBR 서비스로 처리하기 위하여 CBR 버퍼의 처리 용량이 충분한지를 검색한(S603) 후, 검색 결과, 아직 유효하면, 클래스 0 인 버퍼에 저장하여 최고 우선 순위의 서비스를 제공(S604)하는 반면, 검색 결과, CBR 버퍼에 유효 공간이 없으면 해당 패킷을 폐기한다(S605). 이때, 수신된 패킷에 최고 우선 순위의 서비스 제공 시, ATM 헤더의 CLP(Cell Loss Priority) 값도 0으로 설정함으로서, ATM 망의 혼잡 시에도 최대한의 전송을 보장받도록 한다.
한편, 검색 결과, 다중 분류자를 통해 수신된 패킷이 프리미엄 서비스인 EF PHB 가 아니면, DF PHB 인가를 검색한다(S606). 검색 결과, 수신된 패킷이 최선형 서비스인 DF PHB 이면, ATM 망에서 최하위의 우선 순위인 UBR 서비스로 처리하기 위하여 클래스 3 인 버퍼에 저장한다(S607). 이 때, ATM 셀 헤더의 CLP 값도 1로 설정함으로서, ATM 망 혼잡 시, 해당 패킷을 쉽게 제거 가능하도록 한다.
마지막으로, 수신된 패킷이 DF PHB 도 아니면, AF PHB 로 처리한다. 먼저, 수신된 패킷의 정보량이 PIR(Peak Information Rate : 최고 정보량, 이하 PIR 이라 함)보다 많은 지를 검색한다(S608). 검색 결과, 수신된 패킷의 정보량이 PIR 보다 적으면, DF PHB 와 같은 최선형 서비스 처리 방법으로 처리한다. 즉, CLP 값을 1 로 설정한 후, 클래스 3 인 최하위 우선 순위 버퍼에 저장하는 반면, 검색 결과, 수신된 패킷의 정보량이 PIR 보다 크면, 수신된 패킷의 정보량이 CIR(Committed Information Rate : 허락된 정보량, 이하 CIR 이라 함)보다 더 큰지를 비교한다(S610). 비교 결과, 수신된 패킷의 정보량이 CIR 보다 작으면, CLP 값을 0 으로 설정한 후, Class 1 인 상위 우선 순위 버퍼에 저장하는 반면, 비교 결과, 수신된 패킷의 정보량이 CIR 보다 크면, CLP 값을 1 로 한 후, Class 2 인 하위 우선 순위 버퍼에 저장하여 처리한다.
위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 ATM 서비스 클래스로 분류된 ATM 포트의 출력 인터페이스 버퍼를 우선 순위 버퍼로 운영함으로써, 새로이 정의되고 있는 인터넷에서의 다양한 서비스를 고속의 전송 서비스로 제공 및 보장해 줄뿐만 아니라, 실제 서비스 이용자들에게도 단대단에서의 서비스 품질을 보장할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. ATM 망과 인터넷 망간에 연결되어, 상기 인터넷 망의 다양한 서비스를 상기 ATM 망에서 보장할 수 있도록 하는, 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법에 있어서,
    차등 서비스로 분류된 후, 상기 인터넷으로부터 전송된 패킷을 분석하는 제 1 단계와 :
    상기 차등 서비스 종류별로 분류된 패킷을 분석하여 우선 순위 버퍼에 저장하는 제 2 단계 ;
    상기 우선 순위 버퍼에 저장된 패킷을 서비스 별로 보장하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차등 서비스는,
    DF PHB(Default Forwarding Per Hop Behavior)와 EF PHB(Expedited Forwarding Per Hop Behavior), AF PHB(Assured Forwarding Per Hop Behavior)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 우선 순위 버퍼는,
    최하위 우선 순위 버퍼(CLASS 3)와, 하위 및 상위 우선 순위 버퍼(CLASS 1∼2), 최상위 우선 순위 버퍼(CLASS 0)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중, 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    상기 수신된 패킷의 차등 서비스가 EF PHB 로 분석되면, 상기 우선 순위 버퍼의 최상위 우선 순위 버퍼에 저장하는 제 1 서브 단계와 ;
    상기 수신된 패킷의 차등 서비스가 DF PHB 로 분석되면, 상기 우선 순위 버퍼의 최하위 우선 순위 버퍼에 저장하는 제 2 서브 단계 ;
    상기 수신된 패킷의 차등 서비스가 AF PHB 로 분석되면, 상기 수신된 패킷의 정보량이 최고 정보량보다 더 많은지를 분석하는 제 3 서브 단계 ;
    제 3 서브 단계의 결과, 상기 수신된 패킷의 정보량이 최고 정보량보다 적으면, 해당 패킷을 상기 최하위 우선 순위 버퍼에 저장하는 제 4 서브 단계 ;
    제 3 서브 단계의 결과, 상기 수신된 패킷의 정보량이 최고 정보량보다 많으면, 해당 패킷의 정보량이 허락된 정보량보다 더 많은지를 비교하는 제 5 서브 단계 ;
    제 5 서브 단계의 결과, 해당 패킷의 정보량이 허락된 정보량보다 더 많으면, 상기 패킷을 상기 하위 우선 순위 버퍼에 저장하고, 상기 허락된 정보량보다 적으면, 상기 패킷을 상기 상위 우선 순위 버퍼에 저장하는 제 6 서브 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법.
  5. ATM 망과 인터넷 망간에 연결되어, 상기 인터넷 망의 다양한 서비스를 상기 ATM 망에서 보장할 수 있도록 하는, 인터넷의 차등 서비스 보장을 위한 ATM 액세스 라우터에서의 서비스 품질 제공 방법을 수행하기 위해 컴퓨터로 실행할 수 있는 프로그램을 저장한 기록매체에 있어서,
    차등 서비스로 분류된 후, 상기 인터넷으로부터 전송된 패킷을 분석하는 제 1 단계와 :
    상기 차등 서비스 종류별로 분류된 패킷을 분석하여 우선 순위 버퍼에 저장하는 제 2 단계 ;
    상기 우선 순위 버퍼에 저장된 패킷을 서비스 별로 보장하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그램을 저장한 컴퓨터로 판독할 수 있는 기록매체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100725132B1 (ko) * 2005-09-20 2007-06-04 주식회사 케이티 서비스 특성에 따른 품질보장 서비스 방법 및 시스템

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