KR20050061237A

KR20050061237A - 서비스 품질 보장을 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20050061237A
Application number: KR1020030093484A
Authority: KR
Inventors: 이왕봉; 함진호; 김영선
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2005-06-22
Also published as: KR100608904B1; US20050135243A1; US7477599B2

Abstract

본 발명은 차등화 서비스가 가능한 네트워크와 홈 네트워크 사이에 송수신 되는 패킷에 대하여 서비스 품질을 보장하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 서비스 품질 보장을 위한 시스템은, 차등화 서비스가 가능한 외부 네트워크와 홈 네트워크 사이에 송수신되는 패킷에 대하여, 상기 패킷을 어드레스 및 트래픽 유형에 따라 분류하는 패킷 분류자와; 상기 홈 네트워크로부터 상기 외부 네트워크로 전송되는 패킷에 대하여 소정의 우선 순위에 대한 정보를 부여하는 마커와; 각각 상기 우선 순위에 의하여 구분되는 복수의 큐를 갖는 우선 순위 클래스 큐와; 상기 우선 순위에 따라 상기 우선 순위 클래스 큐에서 패킷을 서비스하기 위한 스케듈러; 및 미리 정해진 최대 대역폭을 초과한 패킷이 발생한 경우, 상기 초과 패킷을 폐기하기 위한 토큰 버킷을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

서비스 품질 보장을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING QUALITY OF SERVICE IN IP NETWORK}

본 발명은 네트워크 상에서의 서비스 품질을 보장하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 차등화 서비스가 가능한 네트워크와 홈 네트워크 사이에 송수신 되는 패킷에 대하여 서비스 품질을 포장하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

종래 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol)을 사용하는 인터넷에서의 모든 응용프로그램은 간단한 최선형(Best-effort)서비스만을 제공하여 왔다. 그리고 IPv4 헤더 내에서는 TOS(Type Of Service)영역 내에 각각의 IP 데이터그램에 해당하는 서비스를 제공하기 위하여 우선순위(Precedence) 서브필드와 TOS서브필드가 있지만, 최선형 서비스만을 제공하는 인터넷의 라우터에서는 이러한 정보를 사용하지 않았다. 이와 같은 종래의 인터넷 환경은 더 이상 사용자의 다양한 요구를 만족시킬 수 없다. 따라서 인터넷 사용자의 다양한 서비스 요구를 충족시키기 위해서는 인터넷에서 품질보장서비스(QoS: Quality of Service)의 제공이 필수적으로 요구된다.

현재 인터넷에서 다양한 서비스와 보장된 QoS를 제공하기 위해 국제적으로 다양한 연구가 이루어지고 있다. 인터넷 표준 기구인 IETF는 인터넷에서 사용자의 요구 사항에 따라 QoS를 제공하는 여러 가지 서비스 모델과 메커니즘을 제시하고 있다. 이와 같이 제시된 모델 중 주목할 만한 메커니즘은 종합 서비스 (IntServ : Integrated Service)와 차등화 서비스(DiffServ: Differential Service)를 들 수 있다. 종합 서비스는 자원을 예약하는 신호 프로토콜을 사용하여 종단간 자원을 예약하여 사용자에게 QoS를 제공한다. 그러나 RSVP(Resource Reservation Protocol)는 각각의 플로우(flow) 별로 자원예약을 수행하므로 자원 예약시 필요한 정보 및 상태를 모든 플로우별로 유지하고 있어야 하기 때문에 대규모의 망에서는 수용하기가 쉽지 않다. 즉, RSVP 경로상의 시스템에서 관리할 수 있는 플로우가 제한된다는 점이다. 그러나 차등화 서비스는 플로우마다 자원을 예약하는 것이 아니라 에지 노드(edge node)가 사용자가 요구하는 QoS에 따라 데이터 패킷을 분류하면 네트워크의 코아 노드(core node)는 분류된 트래픽을 차등적으로 처리하여 사용자에게 차별화된 서비스를 제공한다. 이러한 차등화 서비스 RFC791에서 정의된 IPv4의 우선 순위 표시 서비스를 개선한 것으로 정의된 서비스들을 적용하여 인터넷에서 다양한 서비스 품질을 제공할 수 있도록 하는 기본 패러다임을 사용하고 있다. 서비스는 망 내부에서 하나 또는 그 이상의 단방향 경로 집합에서 정성적, 통계적 기간, 처리량, 지연, 지터, 손실 등으로 패킷 전송의 중요한 특성이 될 수 있고 혹은 망 자원을 접근하는 상대적인 우선순위로 규격화 될 수 있다. 서비스의 차별은 인터넷 서비스의 차별화된 가격을 허용하거나 사용자의 다양한 기대, 이질적인 어플리케이션의 수용 등을 위해 요구된다.

서비스는 트래픽 집합에 제공되는 것이고, 이를 위해 차등화 서비스에서는 특정 서비스 품질을 사용하는 응용프로그램에 의해서 요구될 수 있는 유용한 종단간 서비스의 집합을 미리 정의하고 있다. 이를 PHB(per-hop behavior)이라 정의한다. PHB는 경쟁하는 트래픽 스트림 사이에서 각 라우터의 버퍼나 대역폭 등의 자원을 할당한다는 의미를 지닌다. 현재 IETF에서는 기존 최선형 서비스를 위한 디폴트 PHB이외에 EF(Expedited Forwarding)와 AF(Assured Forwarding) PHB를 한 라우터에서의 신규 차별화된 포워딩 방식으로 정의하고 있다. 종단간의 차등화된 서비스는 이러한 PHB들과 특정 트래픽 조정자를 통하여 제공된다.

차등화 서비스가 수행되는 망에서 트래픽 스트림들은 특별한 홉 단위의 전송방식을 받기 위해 진행하는 경로상의 라우터들로부터 분류 및 마킹된다. 이 때 트래픽 스트림들은 망의 경계나 호스트들에서 주로 복잡한 분류와 마킹, 폴리싱, 쉐이핑등의 트래픽 조절이 수행되고, 내부에서는 마킹된 값에 근거해서 입력된 패킷을 미리 계약된 서비스에 맞추어 처리하기 때문에 플로우의 흐름이 많은 망의 코아 부분에서는 매 플로우별로 상태나 정보를 유지할 필요가 없다는 장점이 있다. 따라서 RSVP를 이용한 종합서비스의 확장성의 문제를 해결할 수 있으나, 사용자의 수가 증가하고, 망으로 유입되는 트래픽이 증가할 경우 에지라우터의 처리 부하가 증가되어 품질 보장의 신뢰도가 저하되는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 차등화 서비스가 수행되는 망에서 에지 라우터의 처리 부하를 감소시키고 트래픽을 효율적으로 처리함로써, 서비스 품질 보장의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 서비스 품질 보장을 위한 시스템은, 차등화 서비스가 가능한 외부 네트워크와 홈 네트워크 사이에 송수신되는 패킷에 대하여, 상기 패킷을 어드레스 및 트래픽 유형에 따라 분류하는 패킷 분류자와; 상기 홈 네트워크로부터 상기 외부 네트워크로 전송되는 패킷에 대하여 소정의 우선 순위에 대한 정보를 부여하는 마커와; 각각 상기 우선 순위에 의하여 구분되는 복수의 큐를 갖는 우선 순위 클래스 큐와; 상기 우선 순위에 따라 상기 우선 순위 클래스 큐에서 패킷을 서비스하기 위한 스케듈러; 및 미리 정해진 최대 대역폭을 초과한 패킷이 발생한 경우, 상기 초과 패킷을 폐기하기 위한 토큰 버킷을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 다른 서비스 품질 보장을 위한 시스템은, 상기 소정의 우선 순위에 대한 정보에, 상기 최대 대역폭을 초과하는 패킷을 차단하기 위한 정보; 및 보장형 서비스를 위하여 최소 대역폭을 넘지 않는 패킷은 반드시 상대방에게 전송하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 서비스 품질 보장을 위한 시스템은, 상기 홈 네트워크로부터 상기 외부 네트워크로 전송되는 상향 패킷은 상기 최대 대역폭 또는 상기 최소 대역폭에 관한 정보를 갖고, 상기 외부 네트워크로부터 상기 홈 네트워크로 전송되는 하향 패킷은 상기 최대 대역폭에 관한 정보를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 서비스 품질 보장을 위한 시스템은, 보장형 서비스에 관한 하향 패킷의 총합이 상기 하향 최대 대역폭 값을 초과하는 경우에는, 특정 어플리케이션의 사용을 중지함으로써 상기 하향 패킷의 총합이 상기 하향 최대 대역폭 값 이하가 되도록 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 서비스 품질 보장을 위한 시스템은, 상기 소정의 우선 순위에 대한 정보에, 프로토콜, 또는 송신 IP 주소, 또는 송신 포트, 또는 디폴트 값을 구분하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 서비스 품질 보장을 위한 시스템은, 상기 소정의 우선 순위에 대한 정보가 DSCP 코드에 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 서비스 품질 보장을 위한 시스템은, 상기 마커에 의하여 부여된 우선 순위 정보를 검사하여, 상기 우선 순위에 따라 패킷을 코어 라우터로 전송하는 에지 라우터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 서비스 품질 보장을 위한 시스템은, 소정의 주기를 따라 처리된 트래픽에 관한 정보를 웹을 통하여 사용자에게 제공하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 서비스 품질 보장을 위한 시스템은, 상기 홈 네트워크로부터 상기 외부 네트워크로 전송되는 상향 트래픽의 상태를 모니터링하기 위하여, 보장형 서비스로 표시되어 상기 외부 네트워크로 전달된 트래픽의 양을 나타내기 위한 수단(UpHR(GR))과; 최선형 서비스로 표시되어 상기 외부 네트워크로 전달된 트래픽의 양을 나타내기 위한 수단(UpHR(BE))과; 상기 외부 네트워크로 전달되지 못하고 드롭된 트래픽의 양을 나타내기 위한 수단(UpHR(DP))과; 홈 라우터에서 발생한 총 트래픽량을 나타내는 수단(UpHR); 및 서비스된 홈 라우터의 총 트래픽량을 나타내는 수단(UpHR(S))을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 서비스 품질 보장을 위한 시스템은, 상기 외부 네트워크로부터 상기 홈 네트워크로 전송되는 하향 트래픽의 상태를 모니터링하기 위하여, 하위 IP 단말들로 전달된 트래픽의 양을 나타내기 위한 수단(DnHR(S))과; 하위 IP 단말로 전달되지 못하고 드롭된 트래픽의 양을 나타내기 위한 수단(DnHR(D)); 및 홈 라우터로 유입되는 모든 트래픽의 총량을 나타내기 위한 수단(DnHR)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 서비스 품질 보장을 위한 방법은, 차등화 서비스가 가능한 외부 네트워크와 홈 네트워크 사이에 송수신되는 패킷에 대하여, 상기 홈 네트워크로부터 상기 외부 네트워크로 전송되는 패킷을 어드레스 및 트래픽 유형 별로 분류하는 단계와; 상기 패킷에 대하여 소정의 우선 순위에 대한 정보를 부여하는 단계와; 상기 패킷을 각각 상기 우선 순위에 의하여 구분되는 복수의 큐를 갖는 우선 순위 클래스 큐에 입력하는 단계; 및 상기 우선 순위에 따라 상기 우선 순위 클래스 큐에서 패킷을 서비스하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 다른 서비스 품질 보장을 위한 방법은, 미리 정해진 최대 대역폭을 초과한 패킷이 발생한 경우, 상기 초과 패킷을 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 다른 서비스 품질 보장을 위한 방법은, 상기 소정의 우선 순위에 대한 정보에, 최대 대역폭을 초과하는 패킷을 차단하기 위한 정보; 및 보장형 서비스를 위한 최소 대역폭을 넘지 않는 패킷은 반드시 상대방에게 전송하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 서비스 품질 보장을 위한 방법은, 상기 홈 네트워크로부터 상기 외부 네트워크로 전송되는 상향 패킷은 상기 최대 대역폭 또는 상기 최소 대역폭에 관한 정보를 갖고, 상기 외부 네트워크로부터 상기 홈 네트워크로 전송되는 하향 패킷은 상기 최대 대역폭에 관한 정보를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 서비스 품질 보장을 위한 방법은, 보장형 서비스에 관한 하향 패킷의 총합이 상기 하향 최대 대역폭 값을 초과하는 경우에는, 특정 어플리케이션의 사용을 중지함으로써 상기 하향 패킷의 총합이 상기 하향 최대 대역폭 값 이하가 되도록 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 서비스 품질 보장을 위한 방법은, 상기 소정의 우선 순위에 대한 정보에, 프로토콜, 또는 송신 IP 주소, 또는 송신 포트, 또는 디폴트 값을 구분하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 서비스 품질 보장을 위한 방법은, 상기 소정의 우선 순위에 대한 정보는 DSCP 코드에 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 서비스 품질 보장을 위한 방법은, 소정의 주기를 따라 처리된 트래픽에 관한 정보를 웹을 통하여 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 망 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 망은 차등화 서비스가 가능한 네트워크(Differentiated Services Domain Network)(100)와 홈 네트워크(110)을 포함한다.

상기 차등화 서비스가 가능한 네트워크(100)는 복수의 에지 라우터(101)와, 복수의 코아 라우터(102)를 갖는다. 그리고 상기 에지 라우터(101)는 이더넷 스위치(104)를 통해 상기 홈 네트워크(110)와 연결된다.

상기 홈 네트워크(110)는 홈 디바이스(112 내지 114)와 홈 라우터(114)로 구성된다. 상기 홈 디바이스(112 내지 114)는 상기 홈 라우터(114)를 통하여 외부 네트워크(100)와 연결된다. 이와 같은 홈 디바이스(112 내지 114)에는 예를 들어 인터넷 폰(111), 핸드 헬드 PC(112), 멀티미디어 개인용 컴퓨터(113), 및 디지털 텔레비전(114) 등이 포함될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 망은 IPv4망, 혹은 IPv6망 또는 상기 IPv4 와 상기 IPv6가 혼재된 망을 사용하여 구성할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 트래픽의 품질 보장을 위해 홈 라우터(114)에서 SLA(Service Level Agreement) 항목으로서, 다음과 같은 값을 설정할 수 있다. 먼저, 상기 홈 네트워크(110)에서 외부 네트워크(100)로 전송되는 상향 트래픽에 대해서는 최대 대역폭(이하 'Max BW'라 칭함)(단위: Mbps)과 최소 대역폭(이하 'Min BW'라 칭함)(단위: Mbps)를 설정할 수 있다. 그리고 상기 외부 네트워크(100)에서 홈 네트워크(110)로 전송되는 하향 트래픽에 대해서는 Max BW(단위: Mbps) 값을 설정할 수 있다.

인터넷 서비스 개통 단계에서 사업자에 의하여 이러한 초기 값들이 설정(오프라인 또는 온라인)되고 난 후, 가입자가 온라인으로 사업자의 망 관리 매니저에 접속한 후 SLA 설정 기능을 통하여 실시간으로 변경할 수 있다. 이와 같은 SLA 항목의 의미는 가입자가 송출하는 트래픽에 대하여 Min BW를 넘지 않는 트래픽에 대하여는 상대방에게 반드시 전달되어야 하는 것이며, Min BW부터 Max BW 사이의 트래픽에 대하여는 홈라우터에서는 송출되지만 망의 상황에 따라 전달될 수도 있고 중간에서 폐기가 이루어질 수도 있다는 것이다. 또한, Max BW를 초과하는 트래픽에 대하여는 홈 라우터(114)에서 송출이 제한된다. 이 때, 상향 Min BW 값이 갖는 의미는 사용자가 이 값 이하로 데이터를 송출한다면 상당히 높은 가능성으로 상대방에게 전달된다는 것을 의미한다. 인터넷에서는 중간에서의 지역망 및 코어망의 운용 상태, 상대방 가입자망의 운용 상태에 따라 영향을 받는 이유로 인해, 이러한 계약의 트래픽 품질이 지켜지기 위해서 사용자에게 약속되는 상향 Max BW, Min BW 값과 하향 Max BW의 결정은 사업자가 망이 운용되는 과정을 지속적으로 모니터링 한 경험을 바탕으로 결정된다.

상향 Min BW 값 이하의 송출 데이터에 대하여는 홈라우터에서 해당 IP 패킷에 이를 표시(Guaranteed Service 또는 High Priority)하고, 중간 전달망에서 이를 우선적으로 처리함으로써 상대방에게 손실 없이 전달될 수 있도록 한다. 그러나 만일 보장(guaranted)된 데이터의 손실이 발생한 경우에는 이에 대한 정보를 축적하여가입자(자신 및 타가입자)와의 다음 SLA 계약 시 이를 반영할 수 있도록 한다. 상향 Min BW ~ Max BW 범위의 송출 데이터에 대하여는 홈 라우터(114)에서 해당 IP 패킷에 이를 표시(Best Effort, 또는 Low Priority)하고, 중간 전달망에서 최선을 다해 이들 데이터가 전달되도록 하지만 경우에 따라 데이터의 손실이 발생할 수 있다. 상향 Max BW 값을 넘는 송출 데이터에 대하여는 망으로 전달하지 않고 폐기한다.

하향 Max BW 값의 설정은 가입자에게 최대 이 값 만큼의 BW를 허용함을 의미한다. 따라서 홈 라우터(114)에 도달한 패킷 중 허용 한도의 패킷 만을 받아들이고, 이를 초과하는 패킷에 대하여는 홈 라우터에서 폐기한다. 이는 사업자의 사업모델을 위한 것이다. 하향 BW 내에서도 사용자는 자신이 우선시하는 트래픽에 우선순위를 지정할 수 있다. 즉 클래스의 지정과 클래스 당 데이터 비율 지정이 가능하게 된다. 마찬가지로 총 트래픽량이 Max BW를 초과하게 되면 할당된 비율 이상으로 데이터를 전송하는 클래스의 트래픽부터 우선적으로 폐기하게 된다.

여러 상대방으로부터 보내어진 보장형 서비스(Guaranteed Service) 패킷의 총합이 종착지의 하향 Max BW 값을 초과하는 경우가 발생할 수 있는 데, 이러한 상황에서는 패킷이 보장형 서비스(Guaranteed Service) 패킷으로 분류되어 있음에도 불구하고 홈 라우터에서 폐기되는 경우가 발생하게 된다. 이 경우, 가입자는 자신이 어떠한 서비스를 사용하고 있는 지를 인지하고 있으므로, 특정 어플리케이션(Application)의 사용을 중지함으로써 보장형 서비스(Guaranteed Service)패킷의 총합이 하향 Max BW 이하가 되도록 인위적으로 조절할 수 있다. 가입자는 자신이 송출한 트래픽 및 수신한 트래픽에 대한 상황에 대하여, 자신의 홈 라우터(114)에 모니터링되어 있는 데이터를 바탕으로 그래프 형태로 확인할 수 있다. 이런 과정은 웹을 통하여 홈 라우터의 웹 서버에 접속함으로써 이루어지게 된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 홈 라우터의 세부 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 홈 라우터(114)는 이더넷 10/100포트와 무선IEEE 802.11b 무선 포트(210)와, 패킷 분류자(211, 217)와, 마커(212)와, 우선 순위 클래스 큐(213, 218)와, 스케듈러(214, 219)와, 토큰 버킷(215, 220)과, WAN 포트(216)를 갖는다. 상기 홈 라우터(114)는 다음과 같은 구성 및 작용에 의하여 트래픽을 분산 처리하고 조절을 함으로써 서비스 품질을 보장할 수 있다.

상기 패킷 분류자(Classifier)(211)는 어플리케이션(application)(221)에서 발생시키는 상향 트래픽을 어드레스 및 트래픽의 유형 별로 분류한다. 이후에 마커(Marker)(212)는 상기 상향 트래픽에 대하여 상기 우선 순위에 따라 망(100)에서 사용할 수 있는 DSCP(Differentiated Services Code Point) 값을 설정한 후, 우선 순위 클래스 큐(213)에 전달한다. 상기 우선 순위 클래스 큐(213)는 최대 8개를 가질 수 있으며, 8개의 큐는 각각 우선순위를 가지며 크게는 높은 우선순위(High Priority 또는 Guaranteed Service)와 낮은 우선순위(Low Priority 또는 Best Effort Service)로 나뉠 수 있다. 이와 같은 우선 순위는 사용자와 망 관리자에 의해 결정된다. 그리고 스케듈러(Scheduler)(214)는 상기 DSCP에 의하여 정해진 우선 순위에 따라 우선 순위 클래스 큐(213)에서 패킷을 서비스한다. 여기서 상기 스케듈러(214)는 WFQ(Weighted Fair Queuing), DRR(Deficit Round Robin), WRR(Weighted Round Robin) 등 일반적으로 알려진 스케듈링 알고리듬을 사용할 수 있다. 상기 토큰 버킷(Token Bucket)(215)은 사용자와 망 관리자가 정한 Max BW 이상의 트래픽이 발생할 경우, 이러한 초과 패킷을 폐기한다. 그리고 상기 상향 트래픽은 에지 라우터(101)와 연결되는 WAN 포트(216)를 통하여 외부 네트워크(100)로 전송된다.

반면에 외부 네트워크(100)로부터 상기 WAN 포트(216)로 유입되는 하향 트래픽은 패킷 분류자(217)를 통하여 어드레스 및 트래픽의 유형 별로 분류된 후, 우선 순위 클래스 큐(218)로 전달된다. 그러면 스케듈러(219)는 우선 순위에 따라 우선 순위 클래스 큐(213)에서 패킷을 서비스한다. 이후에 토큰 버킷(220)은 사용자와 망 관리자에 의하여 정해진 하향 Max BW 이상의 트래픽이 유입되는 경우, 이러한 초과 패킷을 폐기한다.

본 발명의 실시예에서 우선 순위 클래스는 총 8개로 트래픽의 종류에 따라 설정될 수 있다. 트래픽 종류는 실시간, 웹, 파일전송, 메일 등이 있다. 사용자는 웹을 이용하여 트래픽의 종류를 설정할 수 있으며, DSCP 값은 망 관리자에 의해 설정될 수 있다. 또한 실시간 서비스에 대하여 숙련된 사용자라면, VoIP, 비디오(Video) 서비스 등 구체적인 내용까지도 설정이 가능하다. 이러한 우선 순위의 설정은 초기값을 가지며, 이후 사용자에 의하여 변경된다. 일반적으로 실시간 처리가 필요한 오디오 및 비디오 데이터가 파일전송이나 메일과 같은 비실시간 데이터에 비하여 높은 우선 순위를 갖도록 할 수 있다.

아래의 〈표1〉은 상향트래픽 또는 하향트래픽의 클래스 설정에 대한 하나의 예이다. 아래의 〈표1〉을 참조하면, 상향 트래픽의 경우, 클래스 1과 2는 실시간 프로토콜(RTP: Real Time Protocol) 및 간이 망 관리 프로토콜(SNMP: Simple Network Management Protocol)과 같은 프로토콜로 분류하여 각각 30%, 10%의 할당률과 DSCP 100001, 100010을 설정한다. 그리고 클래스 3과4는 송신 IP 주소로 구분하여 각 10%씩의 할당률과 DSCP 100011, 100101을 설정한다. 또한 클래스 5,6,7은 송신 포트로 구분하여 각 10%씩의 할당률과 DSCP 000110, 000111, 001001을 설정한다. 마지막으로 클래스8은 디폴트 값으로 설정된 이외의 트래픽에 해당하며 DSCP값은 000010이다. 여기서 DSCP의 값은 홈 라우터(114)와 에지 라우터(101)간에 인식될 수 있는 값이며, 망 관리자에 의해 값이 다르게 설정될 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에서는 상기 DSCP 값에 있어서 최상위 비트가 1인 경우가 앞서 설명한 보장형 서비스(Guaranteed Service 또는 High Priority)를 나타내고, 0인 경우가 최선형 서비스(Best Effort Service 또는 Low Priority)를 나타낸다.

그리고 하향 트래픽의 경우, 클래스 1과 2는 프로토콜로 분류하여 각각 30% , 10%의 할당률을 설정한다. 그리고 클래스 3는 송신 IP 주소로 구분하여 10%씩의 할당률을 설정한다. 마지막으로 클래스4는 디폴트 값으로 설정된 이외의 트래픽에 해당하며 50%의 할당률을 설정한다.

또한 사용자는 상향, 하향에 대하여 각각 디폴트, 표준, 확장의 3가지 옵션 중에서 하나의 선택이 가능하다. 표준은 모든 트래픽을 동일한 클래스로 처리하며 사업자의 Max BW 범위 안에서 트래픽을 전송한다. 표준은 트래픽을 실시간 또는 비 실시간으로 나누어, 사용자의 트래픽 사용 패턴에 따라 비율을 설정할 수 있다. 확장의 옵션에서는 송신 IP/port 또는 수신 IP/port 등의 플로우 단위의 설정과, 표준 포트(Well-Known port) 등을 이용한 프로토콜 단위의 설정이 가능하며, 사용자 임의로 클래스의 우선순위 변경도 가능하다. 그리고 상향 트래픽과 하향 트래픽의 클래스 설정은 서로 영향을 받지 않는 독립적인 설정에 해당한다.

패킷의 우선 순위 설정 예

〈상향 트래픽〉
우선순위	프로토콜	송신IP주소	송신 포트	수신IP주소	수신 포트	할당율(%)	DSCP
1	RTP	-	-	-	-	30	100001
2	SNMP	-	-	-	-	10	100010
3	-	129.254.10.2	-	-	-	10	100011
4	-	129.254.20.2	-	-	-	10	100101
5	-	-	500	-	-	10	000110
6	-	-	600	-	-	10	000111
7	-	-	700	-	-	10	001001
8	디폴트	-	-	-	-	10	000010
〈하향 트래픽〉
우선순위	프로토콜	송신IP주소	송신 포트	수신IP주소	수신 포트	할당율(%)	DSCP
1	RTP	-	-	-	-	30	-
2	SNMP	-	-	-	-	10	-
3	-	129.254.10.2	-	-	-	10	-
4	디폴트	-	-	-	-	50	-
5	-	-	-	-	-	-	-
6	-	-	-	-	-	-	-
7	-	-	-	-	-	-	-
8	-	-	-	-	-	-	-

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에지 라우터의 세부 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에지 라우터(101)는 패킷 분류기(301)와, 패킷 조절부(302)와, 클래스 큐(303)와, 큐 매니저(304)와, 스케듈러(305), 및 출력 큐(306)를 포함한다. 상기 에지 라우터(101)는 다음과 같은 구성 및 작용에 의하여 홈 라우터(114)에서 마킹된 트래픽(Marked Packets)을 처리한다.

먼저 상기 패킷 분류기(Packet Classifier)(301)는 망 관리자에 의해 설정된 DSCP 값이 마킹된 트래픽이 홈 라우터(114)로부터 유입되는 패킷을 미리 정해진 정책에 따라 분류한다. 상기 패킷 분류기(301)는 이미 홈 라우터(114)에서 설정된 보장형 서비스(Guaranteed Service 또는 High Priority) 패킷과 최선형(Best Effort Service 또는 Low Priority) 패킷을 구분할 수 있도록 구성됨으로써, 사용자와 약속한 트래픽의 품질을 보장하도록 한다. 상기 패킷 조절부(302)는 내부의 마커(Marker)를 이용하여 기 마킹된 패킷들은 상기 홈 라우터(114)와 상기 에지 라우터(101) 사이 구간 혹은 외부 망(100)에서 사용하는 DSCP값으로 재 마킹이 가능하다. 또한 상기 패킷 조절부(302)는 내부의 폴리서(policer), 쉐이퍼(shaper) 및 미터(meter)를 이용하여 폴리싱, 쉐이핑, 및 트래픽 양 제어 등의 트래픽 조절이 가능하다. 이것은 망 사업자간에 약속된 DSCP를 사용하는 경우, 또는 표준에서 제안하는 DSCP를 사용하는 경우에 유효하다. 에지 라우터(101)의 클래스 큐(클래스 A, 클래스 B, 클래스 N)(303)는 최소 8개 또는 최대 1024개 사용이 가능하다. 상기 클래스 큐(303)는 큐 매니저(304)에 의해 관리되며 스케듈러(305)에 의해 우선 순위에 따라 서비스되어, 출력 큐(306)로 트래픽이 전달된다. 그리고 이와 같이 에지 라우터(101)에서 재 마킹된 트래픽은 망(100) 내부에서 처리될 수 있도록 코아 라우터(318)로 전송된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 홈 라우터에서 트래픽 모니터링 결과를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 실시예에서는 홈 라우터(114)를 통과하는 상향 및 하향 트래픽에 대한 통계를 수집할 수 있는 수단을 구비한다. 이와 같이 수집된 데이터는 웹을 통해 사용자에게 보여지거나, 망 관리자에게 전달될 수 있다. 상향 및 하향 트래픽에 대한 처리량(throughput) 원천 데이터의 수집을 위해 홈 라우터(114)에서는 상향 및 하향 트래픽에 대하여 특정 시간(기본값 1초)를 주기로 하여 최근 한 주기(예를 들어 600초) 동안의 트래픽 처리량이 수집된다. 이와 같이 수집된 한 주기 동안의 트래픽 처리량 값은 사용자에게 웹을 통해서 제공된다. 그리고 트래픽을 수집하는 주기는 시스템 성능에 따라 달라질 수 있는 파라미터이며, 망 관리자가 추천하는 값을 사용할 수 있다. 또한 상기 홈 라우터(114)의 모니터링 주기 값도 환경에 따라 달라질 수 있는 파라미터이고, 망 관리자가 추천하는 값을 사용할 수 있다.

상기 상향 트래픽에 대한 측정을 하는 경우에 다음의 파라미터가 사용될 수 있다.

- 보장형 서비스(Guaranted 또는 High Priority)로 표시되어 상위 네트워크로 전달된 트래픽의 양 : UpHR(GR)

- 최선형 서비스(Best Effort 또는Low Priority)로 표시되어 상위 네트워크로 전달된 트래픽의 양 : UpHR(BE)

- 상위 네트워크로 전달되지 못하고 드롭(drop)된 트래픽의 양: UpHR(DP)

위와 같은 파라미터, 즉 UpHR(GR), UpHR(BE), 및 UpHR(DP)을 이용하여, UpHR을 홈 라우터에서 발생하는 모든 트래픽의 총량으로 표현 하면 아래의 〈수학식 1〉로 표현 할 수 있다. 여기서 UpHR(S)은 서비스된 홈라우터의 총 트래픽량이다.

[수학식 1]

UpHR = UpHR(GR) + UpHR(BE) + UpHR(D)

UpHR(S) = UpHR(GR) + UpHR(BE)

그리고 하향 트래픽에 대한 측정에는 다음의 파라미터가 사용될 수 있다.

-하위 IP 단말들로 전달된 트래픽의 양: DnHR(S)

-하위 IP 단말로 전달되지 못하고 드롭된 트래픽의 양: DnHR(D)

위와 같은 파라미터, 즉 DnHR(S) 및 DnHR(D)를 이용하여, DnHR을 홈 라우터(114)로 유입되는 모든 트래픽의 총량으로 표현 하면 아래의 〈수학식 2〉식으로 표현 할 수 있다.

[수학식 2]

DnHR = DnHR(S) + DnHR(D)

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 홈 라우터에서의 트래픽 모니터링 결과를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 실시예에서는 최근 한 주기 (예를 들어, 600초) 동안의 상향 및 하향 트래픽의 상황을 웹 인터페이스를 통해 표시할 수 있으며, 사용자 단말에서는 이를 바탕으로 사용자에게 표시될 수 있다.

먼저 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 홈 라우터(114)에서의 상향 트래픽을 모니터링한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 4a를 참조하면, 높은 우선 순위를 갖고 보장형 서비스를 받는 트래픽의 양(UpHR(GR))과, 낮은 우선 순위를 갖고 최선형 서비스를 받는 트래픽의 양(UpHR(BE)), 및 상위 네트워크로 전달되지 못하고 드롭된 트래픽의 양(UpHR(DP))이 그래프로 도시되어 있다. 또한 상기 홈 라우터(114)에서 발생하는 모든 트래픽의 총량으로 표현하기 위한 선(UpHR)이 도시되어 있다.

도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 홈 라우터(114)에서의 하향 트래픽을 모니터링한 결과 그래프이다. 도 4b를 참조하면, 하위 IP 단말들로 전달된 트래픽의 양(DnHR(S)), 및 하위 IP 단말로 전달되지 못하고 드롭된 트래픽의 양( DnHR(D))이 그래프로 도시되어 있다. 또한 홈 라우터(114)로 유입되는 모든 트래픽의 총량으로 표현하기 위하 선(DnHR)이 도시되어 있다.

상기 도 4a 및 도 4b에서, 5개씩 한 묶음으로 매 주기에 대한 상향 및 하향 데이터를 전달하면서, 구분기호(delimiter)로 -1 사용, 데이터의 마지막으로 -2를 사용하여 구분하고, 다음과 같은 표현식을 사용할 수 있다

표현식:

UpHR(GR)t-599, UpHR(BE)t-599, UpHR(D)t-599, DnHR(S)t-599, DnHR(D)t-599, -1,

UpHR(GR)t-598, UpHR(BE)t-598, UpHR(D)t-598, DnHR(S)t-598, DnHR(D)t-598, -1,

,…,

UpHR(GR)t, UpHR (BE)t, UpHR(D)t, DnHR(S)t, DnHR(D)t, -1, -2

측정이 이루어진 시간이 한 주기에 해당하지 못할 경우에는 600개의 묶음보다 적은 데이터들이 전송될 수 있으며, -2 값을 갖고 판단한다. 마지막 데이터를 보내고 난 후 매 주기마다 최근 주기의 갱신 데이터를 보내며, 사용자가 웹 화면을 종료할 때까지 지속적으로 데이터를 전송한다.

이와 같이 한 주기(600초) 동안의 데이터 수집이 끝나면 가장 오래된 데이터에 갱신(overwrite)되어 최근의 한 주기 동안의 데이터가 항상 보여질 수 있도록 준비된다. 홈 라우터(114)의 전원이 중단되는 경우, 그 동안 수집된 트래픽의 처리량 데이터는 소멸될 수 있다. 따라서 수집된 데이터는 비휘발성 메모리에 저장되어 홈 라우터가 재 부팅 된 경우 이전 데이터를 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 서비스 품질 보장을 위한 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 인터넷을 통한 전송과 같이 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 트래픽 쉐이핑 기능, 폴리싱 기능등의 트래픽 조절 기능을 가입자의 홈 라우터에 분산 처리하여 액세스 에지 라우터의 처리부하를 감소시켜 트래픽 품질 보장의 신뢰도를 향상시키는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 망 구성도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 홈 라우터의 세부 구성도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에지 라우터의 세부 구성도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 홈 라우터에서 트래픽 모니터링 결과를 나타내는 그래프.

Claims

차등화 서비스가 가능한 외부 네트워크와 홈 네트워크 사이에 송수신되는 패킷에 대하여 서비스 품질을 보장하기 위한 시스템에 있어서,

상기 패킷을 어드레스 및 트래픽 유형에 따라 분류하는 패킷 분류자;

상기 홈 네트워크로부터 상기 외부 네트워크로 전송되는 패킷에 대하여 소정의 우선 순위에 대한 정보를 부여하는 마커;

각각 상기 우선 순위에 의하여 구분되는 복수의 큐를 갖는 우선 순위 클래스 큐;

상기 우선 순위에 따라 상기 우선 순위 클래스 큐에서 패킷을 서비스하기 위한 스케듈러; 및

미리 정해진 최대 대역폭을 초과한 패킷이 발생한 경우, 상기 초과 패킷을 폐기하기 위한 토큰 버킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 소정의 우선 순위에 대한 정보에는,

상기 최대 대역폭을 초과하는 패킷을 차단하기 위한 정보; 및

보장형 서비스를 위하여 최소 대역폭을 넘지 않는 패킷은 반드시 상대방에게 전송하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 홈 네트워크로부터 상기 외부 네트워크로 전송되는 상향 패킷은 상기 최대 대역폭 또는 상기 최소 대역폭에 관한 정보를 갖고,

상기 외부 네트워크로부터 상기 홈 네트워크로 전송되는 하향 패킷은 상기 최대 대역폭에 관한 정보를 갖는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 시스템.
제 3항에 있어서,

보장형 서비스에 관한 하향 패킷의 총합이 상기 하향 최대 대역폭 값을 초과하는 경우에는, 특정 어플리케이션의 사용을 중지함으로써 상기 하향 패킷의 총합이 상기 하향 최대 대역폭 값 이하가 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 소정의 우선 순위에 대한 정보에는,

프로토콜, 또는 송신 IP 주소, 또는 송신 포트, 또는 디폴트 값을 구분하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 시스템.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정의 우선 순위에 대한 정보는 DSCP 코드에 포함되는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 마커에 의하여 부여된 우선 순위 정보를 검사하여, 상기 우선 순위에 따라 패킷을 코어 라우터로 전송하는 에지 라우터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 시스템.
제 1항에 있어서,

소정의 주기를 따라 처리된 트래픽에 관한 정보를 웹을 통하여 사용자에게 제공하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 시스템.
제 8항에 있어서,

상기 홈 네트워크로부터 상기 외부 네트워크로 전송되는 상향 트래픽의 상태를 모니터링하기 위하여,

보장형 서비스로 표시되어 상기 외부 네트워크로 전달된 트래픽의 양을 나타내기 위한 수단(UpHR(GR));

최선형 서비스로 표시되어 상기 외부 네트워크로 전달된 트래픽의 양을 나타내기 위한 수단(UpHR(BE));

상기 외부 네트워크로 전달되지 못하고 드롭된 트래픽의 양을 나타내기 위한 수단(UpHR(DP));

홈 라우터에서 발생한 총 트래픽량을 나타내는 수단(UpHR); 및

서비스된 홈 라우터의 총 트래픽량을 나타내는 수단(UpHR(S))을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 시스템.
제 8항에 있어서,

상기 외부 네트워크로부터 상기 홈 네트워크로 전송되는 하향 트래픽의 상태를 모니터링하기 위하여,

하위 IP 단말들로 전달된 트래픽의 양을 나타내기 위한 수단(DnHR(S));

하위 IP 단말로 전달되지 못하고 드롭된 트래픽의 양을 나타내기 위한 수단(DnHR(D)); 및

홈 라우터로 유입되는 모든 트래픽의 총량을 나타내기 위한 수단(DnHR)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 시스템.
차등화 서비스가 가능한 외부 네트워크와 홈 네트워크 사이에 송수신되는 패킷에 대하여 서비스 품질을 보장하기 위한 방법에 있어서,

상기 홈 네트워크로부터 상기 외부 네트워크로 전송되는 패킷을 어드레스 및 트래픽 유형 별로 분류하는 단계;

상기 패킷에 대하여 소정의 우선 순위에 대한 정보를 부여하는 단계;

상기 패킷을 각각 상기 우선 순위에 의하여 구분되는 복수의 큐를 갖는 우선 순위 클래스 큐에 입력하는 단계; 및

상기 우선 순위에 따라 상기 우선 순위 클래스 큐에서 패킷을 서비스하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 방법.
제 11항에 있어서,

미리 정해진 최대 대역폭을 초과한 패킷이 발생한 경우, 상기 초과 패킷을 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 방법.
제 11항에 있어서, 상기 소정의 우선 순위에 대한 정보에는,

최대 대역폭을 초과하는 패킷을 차단하기 위한 정보; 및

보장형 서비스를 위한 최소 대역폭을 넘지 않는 패킷은 반드시 상대방에게 전송하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 방법.
제 11항에 있어서, 상기 홈 네트워크로부터 상기 외부 네트워크로 전송되는 상향 패킷은 상기 최대 대역폭 또는 상기 최소 대역폭에 관한 정보를 갖고,

상기 외부 네트워크로부터 상기 홈 네트워크로 전송되는 하향 패킷은 상기 최대 대역폭에 관한 정보를 갖는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 방법.
제 14항에 있어서,

보장형 서비스에 관한 하향 패킷의 총합이 상기 하향 최대 대역폭 값을 초과하는 경우에는, 특정 어플리케이션의 사용을 중지함으로써 상기 하향 패킷의 총합이 상기 하향 최대 대역폭 값 이하가 되도록 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 방법.
제 11항에 있어서, 상기 소정의 우선 순위에 대한 정보에는,

프로토콜, 또는 송신 IP 주소, 또는 송신 포트, 또는 디폴트 값을 구분하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 방법.
제 11항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정의 우선 순위에 대한 정보는 DSCP 코드에 포함되는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 방법.
제 11항에 있어서,

소정의 주기를 따라 처리된 트래픽에 관한 정보를 웹을 통하여 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 보장을 위한 방법.