KR20030058174A - 이동 통신 시스템 및 이동 통신 시스템에서 서버를선택하는 방법 - Google Patents

이동 통신 시스템 및 이동 통신 시스템에서 서버를선택하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템 및 이 이동 통신 시스템에서 서버를 선택하는 방법을 제안한다. 상기 이동 통신 시스템은 각각 정량적으로 측정 가능한 m개 (m은 2 이상인 양의 정수)의 유한 자원들을 갖으며, 동일 기능을 제공하는 선택 가능한 n개의 서버들(n는 2 이상인 양의 정수)을 구비한다. 서비스 분배기는 서비스 이용자로부터 다양한 QoS 요구를 받아서 이를 자원 량으로 환산하고, 보고된 상기 각 서버의 가용 자원 변동 량을 토대로 하나의 서비스 요구에 대해 상기 n개의 서버들 중 부하가 낮은 하나의 서버를 선택한다. 한편, 자원 관리 서버는 일정 시간 주기로 상기 각 서버로부터 상기 가용 자원 변동 량을 보고 받아서 그 정보를 상기 서비스 분배기로 전달한다.

Description

이동 통신 시스템 및 이동 통신 시스템에서 서버를 선택하는 방법{Mobile Communacation System and Method of Selecting a Server at the Mobile Communication System}
본 발명은 이동 통신 시스템 및 이동 통신 시스템에서 서버를 선택하는 방법에 관한 것이다.
종래 QoS를 제공하는 다단계 통신 시스템에서 서버의 자원 상태를 고려하지 않고 서버를 선택하는 경우 중 새로운 서비스 요구가 들어올 때마다 라운드 로빈(Round Robin) 방식으로 서버를 선택하는 경우가 있다. 이 경우의 기술적 구성을 도 1에 나타내었다.
종래 다단계 통신 시스템에서 서버의 자원 상태를 고려하지 않고 서버를 선택하는 경우 중 새로운 서비스 요구가 들어올 때마다 서비스 요구의 식별자를 기반으로 서버를 선택하는 경우가 있다. 이 경우의 기술적 구성을 도 2에 나타내었다.
종래 다단계 통신 시스템에서 서버의 자원 상태를 고려하여 서비스를 제공할 서버를 선택하는 경우 중 부하 분산을 위하여 특정한 한 자원에만 초점을 두어 부하 분산을 하는 경우가 있다. 이 경우의 기술적 구성을 도 3에 나타내었다.
전술한 첫 번째 경우로서, 새로운 서비스 요구 (Ri)가 들어 왔을 때, 상기 라운드 로빈 방식으로 서비스를 제공할 서버 (Sj)를 선택하는 절차는 다음과 같다.
먼저, i 번째 서비스 요구가 들어오면, i-1 번째 요구를 서비스한 j-1 번째 서버를 알아낸다. 여기서, 상기 서버의 수가 j-1개이면, i 번째 서비스 요구를 첫 번째 서버에 할당하고 상기 서버의 수가 j-1개가 아니면 i 번째 서비스 요구를 j 번째 서버에 할당한다.
전술한 두 번째 경우로서, 새로운 서비스 요구 (Ri)가 들어 왔을 때, 상기서비스 요구의 식별자를 기반으로 하여 서비스를 제공할 서버 (Sj)를 선택하는 절차는 다음과 같다.
먼저, i 번째 서비스 요구가 들어오면, 서비스 요구의 식별자를 매개 변수로 하는 함수에 대입하여 할당받을 서버의 식별자 j를 결정한다. 이어서, 상기 i 번째 서비스 요구를 j 번째 서버에 할당한다.
전술한 세 번째 경우로서, 새로운 서비스 요구 (Ri)가 들어왔을 때, 서버의 특정 자원에 초점을 두고 부하를 분산시켜 서비스를 제공할 서버 (Sj)를 선택하는 절차는 다음과 같다.
먼저, 자원 관리 서버는 주기적으로 모든 서버의 자원 상태를 보고 받아 부하가 가장 적은 서버의 식별자를 서비스 분배기에게 알린다. 이어서, i 번째 서비스 요구가 들어오면 상기 서비스 분배기는 상기 자원 관리 서버로부터 가장 최근에 받은 서버의 식별자를 점검한다. 상기 서비스 분배기가 받은 식별자가 j일 때, 상기 서비스 분배기는 상기 i 번째 서비스 요구를 j 번째 서버에 할당한다.
상기 종래 기술들 중 서버의 자원 상태를 고려하지 않고 서비스를 제공할 서버를 선택하는 기법은 다음과 같은 단점들을 갖고 있다.
첫째, 시스템의 견지에서 볼 때, 서비스의 QoS 수준에 따라 요구되는 자원량이 다르므로, 특정 서버에 부하가 집중될 수 있으며, 이로 인해 서버의 성능이 저하되어 시스템 효율이 떨어진다.
둘째, 사용자의 견지에서 볼 때, 부하 집중으로 인해 서비스 불능이 된 서버로 서비스 요구가 할당될 경우, 안정된 서비스를 받을 수 없다.
종래의 기술들 중 서버의 특정 한 자원만을 고려하여 부하를 분산시켜 서비스를 제공할 서버를 선택하는 기법은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
첫째, 시스템의 견지에서 볼 때, 한 가지 자원만을 고려하여 부하를 분산시켰으므로, 다양한 QoS 수준을 제공함에 따라 특정 서버내의 다른 자원들이 가용함에도 불구하고, 한가지 자원만이 소모된다. 나아가, 상기 한가지 자원의 소모로 인해 서비스가 불가능해 질 가능성이 크므로 상기 시스템의 효율이 떨어진다.
둘째, 사용자 견지에서 볼 때, 부하 집중으로 인해 서비스 불능이 된 서버로 서비스 요구가 할당된 경우 안정된 서비스를 받을 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안한 고안으로서, 다단계 이동 통신 시스템에서 서버내의 특정 자원의 고갈로 서비스가 불가능해지는 것을 막을 수 있는 이동 통신 시스템 및 이동 통신 시스템에서 서버를 선택하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 새로운 서비스 요구가 들어왔을 때 부하를 분산하여 서비스 가능한 여러 서버들 중 서비스를 제공할 하나의 서버를 선택할 수 있는 이동 통신 시스템 및 이동 통신 시스템에서 서버를 선택하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 적절히 서비스 요구를 분배하기 위하여 다양한 수준의 QoS를 제공하는 가용 자원 량을 측정할 수 있는 서버들 사이에서 부하를 분산시킬 수 있는 이동 통신 시스템 및 이동 통신 시스템에서 서버를 선택하는방법을 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 이동 통신 시스템은 각각 정량적으로 측정 가능한 m개 (m은 2 이상인 양의 정수)의 유한 자원들을 갖으며, 동일 기능을 제공하는 선택 가능한 n개의 서버들(n는 2 이상인 양의 정수)과, 서비스 이용자로부터 다양한 QoS 요구를 받아서 이를 자원 량으로 환산하고, 보고된 상기 각 서버의 가용 자원 변동 량을 토대로 하나의 서비스 요구에 대해 상기 n개의 서버들 중 부하가 낮은 하나의 서버를 선택하는 서비스 분배기와, 그리고 일정 시간 주기로 상기 각 서버로부터 상기 가용 자원 변동 량을 보고 받아서 상기 서비스 분배기로 전달하는 자원 관리 서버를 구비한다.
이상과 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 이동 통신 시스템에서 서버를 선택하는 방법은, 상기 서비스 분배기에 QoS 파라메타를 포함한 i 번째 서비스 요구 Ri가 들어오면 상기 서비스 분배기에 의해 상기 요구 Ri를 자원 량 {N_Rsc1, N_Rsc2, N_Rsc3,....,N_Rscm}으로 맵핑하는 스텝, 상기 서비스 분배기에 의해 상기 서비스 요구 Ri에 대해 상기 각 서버 Sj에서 이용 가능 자원 량 대비 필요한 자원 량의 비율이 가장 커서 최대 병목 현상을 일으키게 하는 자원 종류(BtnRsc_j)와 이 자원에 해당하는 최대 병목 비율(BtnRate_j)을 산출하는 스텝, 상기 i 번째 서비스 요구 Ri를 상기 서버들{S1,S2,S3,...,Sn}에 각각 할당했을 때를 가정하여 상기 최대 병목 비율 값이 최소인 서버(Sj)를 구하는 스텝, 그리고 상기 i 번째 서비스 요구 Ri를 상기 최대 병목 비율 값이 최소인 상기 서버(Sj)로 할당하는 스텝을 구비한다.
따라서, 특정 서버내의 다른 가용 자원들은 많이 남았음에도 불구하고 특정 자원의 고갈로 인하여 서비스 불능 상태로 되는 문제점들이 해결되고, 한정된 자원으로 서비스를 동시에 사용하는 사용자들의 수를 극대화 할 수 있다.
도 1은 종래 이동 통신 시스템의 서버 선택 구조의 일 예를 설명하는 다이어그램이다.
도 2는 종래 이동 통신 시스템의 서버 선택 구조의 다른 예를 설명하는 다이어그램이다.
도 3은 종래 이동 통신 시스템의 서버 선택 구조의 또 다른 예를 설명하는 다이어그램이다.
도 4는 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 서버 선택 구조를 설명하는 다이어그램이다.
도 5는 도 4에서 서비스 분배기의 동작 과정을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 6은 도 4에서 자원 관리 서버의 동작 과정을 보여주는 플로우 챠트이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 서비스 분배기, 20: 자원 관리 서버, S: 서버
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 다단계 통신 시스템의 일부 구성을 보여주는 다이어그램이다.
도 4를 참조하면, 통신 시스템의 특정 단계에서 동일 기능을 제공하는 n 개의 선택 가능한 서버들(단, n은 2 이상의 정수)이 구비된다.
한편, 상기 통신 시스템의 특정 단계에서 상기 각 서버내의 정량적으로 측정 가능한 유한 자원의 종류는 m가지이다(단, m은 2 이상의 정수).
도4의 시스템에서, 서비스 이용자 또는 낮은 단계의 서버가 요구하는 각 단계에서의 QoS 레벨은 상위 단계의 서버에서 필요로 하는 자원 량으로 매핑 가능하다.
도4의 시스템의 각 단계마다 서비스 분배기를 가지고 있으며, 상기 서비스 분배기(20)는 서비스 이용자로부터 다양한 QoS 요구를 받아서 이를 자원 량으로 환산할 수 있어야 하며, 상기 n개의 서버들 중 부하가 낮은 하나의 서버를 선택할 수 있는 기능을 가져야 한다. 한편, 상기 서비스 분배기(20)는 상기 자원 관리 서버(10)로부터 각 서버(Sj)의 가용 자원 변동 량을 보고 받을 수 있어야 한다.
또한 도 4의 시스템은 상기 각 단계의 서버들을 관리할 수 있는 자원 관리 서버(10)를 갖는다. 상기 자원 관리 서버(10)는 일정 시간 주기로 상기 가용 자원의 변동 량을 보고 받아서 상기 서비스 분배기로 전달할 수 있는 기능을 갖는다.
상기 도4의 특정 단계에 새로운 서비스 요구 (Ri)가 들어왔을 때, 서버(Sj)의 특정 다중 자원들을 모두 고려하여 부하를 분산시키는 방법으로 상기 서비스 요구 (Ri)에 대해 서비스를 제공할 서버 (Sj)를 선택하기 위한 상기 서비스 분배기(20)의 절차를 도 5를 참조하여 이하에서 설명하기로 한다.
도 5는 도 4에 나타낸 서비스 분배기(20)의 처리 절차를 보여주는 플로우 챠트이다.
먼저, 상기 서비스 분배기(20)에 QoS 파라메타를 포함한 i 번째 서비스 요구 (Ri)가 들어오면 서비스를 위해 상기 서비스 분배기(20)는 상기 요구 (Ri)를 해당 단계의 서버(S)에서 필요로 하는 자원량 {N_Rsc1, N_Rsc2, N_Rsc3,....,N_Rscm}으로 맵핑(mapping)한다.
이어서, 상기 서비스 분배기(20)는 상기 서비스 요구 (Ri)를 {S1,S2,S3,...,Sn} 각각에 할당했을 때를 가정하여 상기 각 서버(S)에서 이용 가능 자원 량 대비 필요한 자원 량의 비율이 가장 커서 병목 현상을 일으키게 하는 자원과 이 자원에 해당하는 병목 비율을 산출한다.
상기 i 번째 서비스 요구 (Ri)를 상기 j 번째 서버에 할당했을 때의 최대 병목 비율(BtnRate_j)과 자원 종류(BtnRsc_j)를 산출하는 식은 아래의 식(1)과 같다.
Btn1(Ri,Sj) =Max(N_Rsc1/Rsc1_j,N_Rsc2/Rsc2_j,N_Rsc3/Rsc3_j,...N_Rscm/Rscm_j)...(1)
상기 i 번째 서비스 요구 (Ri)를 상기 서버들{S1,S2,S3,...,Sn}에 각각 할당했을 때를 가정하여 병목비율 값을 최소로 하는 서버(Sj)를 구한다. 상기 서버(Sj)를 산출하는 식은 아래의 식(2)로 나타낼 수 있다.
Btn2(Ri)= Min{Btn1(Ri,S1),Btn1(Ri,S2),Btn1(Ri,S3),...,Btn1(Ri,Sn)}..(2)
상기 i 번째 서비스 요구 (Ri)를 상기 함수들 Btn1(Ri,Sj)Btn2(Ri)을 통해 얻어낸 상기 서버(Sj)로 할당한다.
한편, 상기 서비스 분배기(20)는 상기 자원 관리 서버(10)로부터 변경된 가용 자원 량에 관한 메시지를 입력하면, 상기 가용 자원 정보를 업데이트 시킨 후 다시 시그널을 기다리는 초기 단계로 되돌아간다.
이하에서, 상기 서비스 분배기(20)의 절차를 지원하기 위한 상기 자원 관리 서버(10)의 처리 절차를 도 6을 참조하여 설명하기로 한다. 도 6은 상기 자원 관리 서버(10)의 처리 절차를 보여주는 플로우 챠트이다.
먼저, 상기 자원 관리 서버(10)가 초기화된 상태에서, 상기 자원 관리 서버(10)는 상기 각 서버(S)내의 정량적으로 계산 가능한 자원 종류{Rsc1,Rsc2,Rsc3,...,Rscm}를 결정하고 그 자원 종류를 상기 서비스 분배기(20)에 등록한다.
이어서, 상기 자원 관리 서버(10)는 상기 서비스 분배기(20)에 등록된 모든 종류의 자원들에 대하여 주기적으로 상기 각 서버(Sj)(단 j는 0 이상 n 이하인 양의 정수)로부터 가용 자원량{Rsc1_j,Rsc2_j,Rsc3_j,....Rscm_j}을 보고 받아 상기서비스 분배기(20)에 전달한다.
상기 자원 관리 서버(10)는 상기 서비스 분배기(20)에 상기 자원의 종류를 등록 시킨 후 보고 시각을 알리는 타이머를 구동시킨다. 이어서, 시그널을 기다리는 동안 그 보고 시각 타이머가 타임 아웃되면 상기 서비스 분배기로 상기 변경된 가용 자원 량에 대한 정보 메시지를 보내고 나서 다시 보고 시각을 알리는 상기 타이머를 구동시킨다.
이하에서 전술한 상기 실시 예에서 사용될 수 있는 자원의 종류를 설명하기로 한다. 상기 이동 통신 시스템의 패킷 제어 함수(PCF:packet control function)에서 패킷 제어 프로세서(PCP:packet control processor)의 패킷 인터페이스 프로세서(packet interface processor) 선택을 위해 사용되는 자원은 OS 레벨 가용 ATM 접속(connection) 수, 논리적 레벨 가용 ATM 접속 수, 호(call) 당 요구되는 ATM 접속 수, R-P 인터페이스(interface between radio network and PDSN) 처리 용량, CPU 부하, 그리고 메모리 용량 등이 있다.
또한, 상기 이동 통신 시스템의 상기 PCF에서의 패킷 데이터 서빙 노드(PDSN: packet data serving node) 선택을 위해 사용되는 자원은 상기 PCF-PDSN간의 네트워크 자원, 상기 PDSN 논리적 ID(identification) 수, 가용 포트(port) 수, 가용 아이피(IP) 등이 있다.
또한, 상기 이동 통신 시스템의 베이스 스테이션 제어기(BSC: base station controller)/호 제어 프로세서(CCP: call control processor)에서 상기 PCF/PCP 선택을 위해 사용되는 자원은 상기 BSC-PCF간 ATM 자원, 상기 PCF의 가용 처리율, 그리고 메모리 용량 등이 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 가용 자원들을 파악하여 이 파악한 내용을 토대로 요청된 서비스에 대해 서버를 할당한다. 따라서, 특정 서버내의 다른 가용 자원들은 많이 남았음에도 불구하고 특정 자원의 고갈로 인하여 서비스 불능 상태로 되는 종래 문제점이 해결된다. 또한 , 이동 통신 시스템은 한정된 자원으로 서비스를 동시에 사용하는 사용자들의 수를 극대화 할 수 있다. 또한, 사용자는 원하는 QoS로 보장받을 확률이 높아진다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 각각 정량적으로 측정 가능한 m개 (m은 2 이상인 양의 정수)의 유한 자원들을 갖으며, 동일 기능을 제공하는 선택 가능한 n개의 서버들(n는 2 이상인 양의 정수);
    서비스 이용자로부터 다양한 QoS 요구를 받아서 이를 자원 량으로 환산하고, 보고된 상기 각 서버의 가용 자원 변동 량을 토대로 하나의 서비스 요구에 대해 상기 n개의 서버들 중 부하가 낮은 하나의 서버를 선택하는 서비스 분배기; 그리고
    일정 시간 주기로 상기 각 서버로부터 상기 가용 자원 변동 량을 보고 받아서 상기 서비스 분배기로 전달하는 자원 관리 서버를 구비함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자원은 이동 통신 시스템의 패킷 제어 함수(PCF)에서 패킷 제어 프로세서(PCP)의 패킷 인터페이스 프로세서(PIP) 선택을 위해 사용되는 것으로서 OS 레벨 가용 ATM 접속 수, 논리적 레벨 가용 ATM 접속 수, 호 당 요구되는 ATM 접속 수, R-P 인터페이스 처리 용량, CPU 부하, 그리고 메모리 용량을 포함하고,
    상기 이동 통신 시스템의 상기 PCF에서의 패킷 데이터 서빙 노드(PDSN) 선택을 위해 사용되는 것으로서 상기 PCF-PDSN간의 네트워크 자원, 상기 PDSN 논리적 ID 수, 가용 포트 수, 그리고 가용 아이피(IP)를 포함하고, 그리고
    상기 이동 통신 시스템의 베이스 스테이션 제어기(BSC)/호 제어 프로세서(CCP)에서 상기 PCF/PCP 선택을 위해 사용되는 것으로서 상기 BSC-PCF간 ATM 자원, 상기 PCF의 가용 처리율, 그리고 메모리 용량을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  3. 각각 정량적으로 측정 가능한 m 개(m은 2 이상의 양의 정수)의 유한 자원을 갖으며 동일 기능을 제공하는 선택 가능한 n개의 서버들(n는 2 이상인 양의 정수), 하나의 서비스 요구에 대해 하나의 서버를 선택하는 서비스 분배기, 그리고
    일정 시간 주기로 상기 각 서버로부터 받은 가용 자원 변동 량을 상기 서비스 분배기로 전달하는 자원 관리 서버를 구비하는 이동 통신 시스템에 있어서,
    상기 서비스 분배기에 QoS 파라메타를 포함한 i 번째 서비스 요구 Ri가 들어오면 상기 서비스 분배기에 의해 상기 요구 Ri를 자원 량 {N_Rsc1, N_Rsc2, N_Rsc3,....,N_Rscm}으로 맵핑하는 스텝;
    상기 서비스 분배기에 의해 상기 서비스 요구 Ri에 대해 상기 각 서버 Sj에서 이용 가능 자원 량 대비 필요한 자원 량의 비율이 가장 커서 최대 병목 현상을 일으키게 하는 자원 종류(BtnRsc_j)와 이 자원에 해당하는 최대 병목 비율(BtnRate_j)을 산출하는 스텝;
    상기 i 번째 서비스 요구 Ri를 상기 서버들{S1,S2,S3,...,Sn}에 각각 할당했을 때를 가정하여 상기 최대 병목 비율 값이 최소인 서버(Sj)를 구하는 스텝; 그리고
    상기 i 번째 서비스 요구 Ri를 상기 최대 병목 비율 값이 최소인 상기 서버(Sj)로 할당하는 스텝을 구비함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서버를 선택하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 i 번째 서비스 요구 Ri를 상기 j 번째 서버에 할당했을 때의 상기 최대 병목 비율(BtnRate_j)과 상기 자원 종류(BtnRsc_j)는 아래의 식,
    Btn1(Ri,Sj) = Max(N_Rsc1/Rsc1_j,N_Rsc2/Rsc2_j,N_Rsc3/Rsc3_j,...N_Rscm/Rscm_j)에 의해 산출됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서버를 선택하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 최대 병목 비율 값이 최소인 상기 서버(Sj)는 아래의 식,
    Btn2(Ri)= Min{Btn1(Ri,S1),Btn1(Ri,S2),Btn1(Ri,S3),...,Btn1(Ri,Sn)}에 의해 산출됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서버를 선택하는 방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 초기화 후 상기 자원 관리 서버에 의해 상기 각 서버(S)내의 정량적으로 계산 가능한 자원 종류{Rsc1,Rsc2,Rsc3,...,Rscm}를 결정하고 그 자원 종류를 상기 서비스 분배기에 등록하는 스텝, 그리고
    상기 서비스 분배기에 등록된 모든 종류의 자원들에 대하여 주기적으로 상기각 서버(Sj)(단 j는 0 이상 n 이하인 양의 정수)로부터 얻은 가용 자원 량{Rsc1_j,Rsc2_j,Rsc3_j,....Rscm_j}을 상기 자원 관리 서버로부터 상기 서비스 분배기로 전달하는 스텝을 더 구비함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 서버를 선택하는 방법.
KR10-2001-0088566A 2001-12-29 2001-12-29 이동 통신 시스템 및 이동 통신 시스템에서 서버를선택하는 방법 KR100421892B1 (ko)

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