KR20060083754A - 휴대 인터넷 시스템에서 ＱｏＳ를 보장하는 데이터 전송장치 및 방법 - Google Patents

휴대 인터넷 시스템에서 ＱｏＳ를 보장하는 데이터 전송장치 및 방법 Download PDF

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KR20060083754A
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양광성
김재동
한정호
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따라 데이터 전송 장치는 MAC 계층의 상위 계층에서 전송 데이터의 서비스 품질 세팅값을 포함하여 전송 패킷을 생성하고, MAC 계층에서 상위 계층으로부터의 패킷들을 파싱(parsing)한 후 파싱한 정보를 바탕으로 서로 다른 QoS를 제공하는 방법 및 그 데이터 전송 장치를 제공한다. 본 발명의 실시예는 IP의 타입이 IPv4일 경우는 IP 데이터그램(datagram)의 여러 필드 중 ToS(Type of Service, 8bit) 필드를 이용하여 서비스 품질을 설정하고, IP의 타입이 IPv6이면 트래픽 분류 필드(Traffic Class field)(8 bit) 또는 플로우 라벨(Flow Label)(20 bit)중 어느 하나를 이용하여 서비스 품질을 설정한다.
QoS, IP 데이터그램

Description

휴대 인터넷 시스템에서 ＱｏＳ를 보장하는 데이터 전송 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING DATA UNDER THE GUARANTEE OF QoS IN A PORTABLE INTERNET SYSTEM}
도 1은 일반적인 휴대 인터넷 시스템의 구성도를 나타낸 도면,
도 2는 IP 데이터그램을 나타낸 도면,
도 3a는 IP 데이터그램의 IP 헤더 포맷을 나타낸 도면,
도 3b에 IP 데이터그램의 TCP 헤더 포맷을 나타낸 도면,
도 3c는 IP 데이터그램의 UDP 헤더 포맷을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 전송 장치의 구성도를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일실시예에서 이용하는 IP 데이터그램의 ToS 필드를 나타낸 도면,
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 ToS 필드를 나타낸 도면,
도 6b는 도 6a의 Precedence의 3비트 설정값을 나타낸 도면,
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ToS 필드를 나타낸 도면,
도 7b는 도 7a의 DSCP의 3비트 설정값을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 전송 장치의 MAC 계층에서 QoS를 보 장하기 위한 제어 흐름을 나타낸 도면.
본 발명은 휴대 인터넷 시스템에서 데이터의 QoS를 보장하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 휴대 인터넷 시스템의 구성도를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 단말(SS: Subscriber Station)(30)은 일반적으로 이동성을 가지며 기지국(BS: Base Station)(20)을 통해 IP 네트워크(10)에 연결된다. 단말(30)은 기지국(20)과 가입자 간에 접속할 수 있도록 한다. 기지국(BS)(20)은 단말(10)에 대한 제어, 관리, 접속성(connectivity)을 제공한다. 그리고 IP 네트워크(10)는 단말(10)에게 인터넷 서비스 등을 제공한다. IP 네트워크(10)는 전자우편이나 WWW 등의 인터넷 어플리케이션을 제공하는 인터넷만을 의미하는 것이 아니라 IP(인터넷 프로트콜) 기술을 이용하는 모든 네트워크를 포함한다.
이와 같이 구성되는 휴대 인터넷 시스템에서 VoIP 기술이나 Real-Time 서비스의 수요가 증가하는 현 상태에서 한정적인 무선 자원을 보다 효율적으로 관리하고 보다 안정적인 실시간 서비스를 제공하기 위해서는 QoS 보장이 점차 필수적이 되어 가고 있다. 예컨대, 802.16 스펙(spec)과 같은 휴대 인터넷 기술은 MAC 계층에서 상위 어플리케이션에 따라 QoS 보장을 가능하게 하는 기술을 정의하고 있다.
여기서 상위 계층에서 내려오는 패킷은 IP 데이터그램(datagram)이라고 한다. IP 데이터그램은 Layer 3의 IP와 Layer 4의 TCP(Transmission Control Protocol) 및 UDP(User datagram protocol)로 이루어져 있다. 도 2에 IP 데이터그램이 도시되어 있다. IP 데이터 그램(50)은 IP(52), TCP(54), UDP(55) 및 데이터(56)를 포함한다. 이러한 IP datagram의 필드 중 IP의 프로토콜 필드(protocol field)나 TCP, UDP의 포트 필드(port field)를 파싱하고 이 정보와 미리 정의된 내용을 비교해서 그 조건에 일치하면 다른 QoS를 보장한다. 도 3a에 IP 헤더 포맷, 도 3b에 TCP 헤더 포맷, 그리고 도 3c에 UDP 헤더 포맷이 도시되어 있다.
그러나 이러한 spec 상의 내용으로는 정확한 QoS를 보장하지 못한다. IP(52)의 헤더의 프로토콜 필드(8 비트)(60)나 TCP(54), UDP(55)의 헤더의 소스 포트 넘버(source port number)(70) 또는 목적지 포트 넘버 필드(destination port number field)(16 비트)(72)로는 정확한 어플리케이션을 식별해 내지 못한다. 즉, 상위 어플리케이션이 VoIP나 실시간 서비스(Real-Time service)일 경우 이것을 정확히 판별하여 적절한 QoS를 보장해야 하는데 휴대 인터넷의 MAC layer에서는 이것을 정확하게 구별할 수 없다. 특히 VoIP와 같이 Well-Known port를 사용하지 않는 실시간 서비스는 통상의 MAC layer에서는 적절한 QoS 보장이 어렵다.
즉, 휴대 인터넷 서비스를 받기 위해서 기지국에 등록된 단말이 인터넷 서비스를 요청하거나 인터넷 서비스를 받을 경우 서비스 별로 서로 다른 QoS를 보장 받 기 위해서는 응용프로그램을 구분해주는 계층이 있어야 한다. 무선 인터넷이 발달할수록 사용자는 단순히 인터넷을 통하여 텍스트(text) 서비스만을 받는 것이 아니라, VoIP(Voice of IP)나 Real-Time streaming 서비스 등을 이용한다. 그러나 현재의 무선 인터넷은 유선 인터넷과 마찬가지로 Best Effort(이하 BE) 서비스 만을 지원한다.
그러므로 보다 정확한 QoS 보장을 위해서는 상위 계층에서의 응용프로그램을 MAC 계층에서도 구별할 수 있어야 한다. 그러나 MAC 계층에서는 상위 어플리케이션의 정확한 구분은 불가능 하다.
본 발명은 휴대 무선 인터넷 시스템에서 데이터 전송 장치의 MAC 계층에서 QoS를 보장하기 위한 방법 및 그 데이터 전송 장치를 제공한다.
이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템에서의 데이터 전송 장치는 전송할 IP 데이터그램(datagram)의 여러 필드 중 소정 필드를 이용하여 서비스 품질을 설정하는 IP 데이터그램 생성부와, 상기 IP 데이터그램을 파싱하는 IP 데이터그램 파싱부와, 상기 파싱된 IP 데이터그램의 상기 서비스 품질이 설정된 소정 필드를 참조하여 상기 IP 데이터그램의 QoS를 결정하는 QoS 판단부를 포함한다.
바람직하게 상기 데이터 전송 장치는 상기 QoS 판단부로부터 제공된 QoS에 따라 해당 IP 데이터그램을 적절하게 전송 트래픽 상에 맵핑하는 데이터 맵핑부를 더 포함한다.
또 본 발명의 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템에서의 QoS를 보장하는 방법은 전송할 IP 데이터그램(datagram)의 여러 필드 중 소정 필드를 이용하여 서비스 품질을 설정하는 단계와, 상기 IP 데이터그램을 파싱하는 단계와, 상기 파싱된 IP 데이터그램의 상기 서비스 품질이 설정된 소정 필드를 참조하여 상기 IP 데이터그램의 QoS를 결정하는 단계를 포함한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예는 데이터 전송 장치의 MAC 계층의 상위 계층에서 전송 데이터의 서비스 품질 세팅값을 포함하여 전송 패킷을 생성하고, MAC 계층에서 상위 계층으로부터의 패킷들을 파싱(parsing)한 후 파싱한 정보를 바탕으로 서로 다른 QoS를 제공하는 방법 및 그 데이터 전송 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예는 사용하는 IP의 타입이 IPv4일 경우는 IP 데이터그램(datagram)의 여러 필드 중 ToS(Type of Service, 8bit) 필드를 파싱하여 서비스 품질을 설정하고, IP의 타입이 IPv6이면 트래픽 분류 필드(Traffic Class field)(8 bit) 또는 플로우 라벨(Flow Label)(20 bit)중 어느 하나를 이용하여 서비스 품질을 설정한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 혹은 단말의 데이터 전송 장치의 구성도를 나타낸 도면이고 도 5는 본 발명의 일실시예에서 이용하는 IP 데이터그램의 ToS 필드를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 데이터 전송 장치(100)는 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택의 MAC 계층(120)과 그 상위 계층(110)에 구현된 구성요소를 갖는다.
구체적으로 데이터 전송 장치(100)는 IP 데이터그램 생성부(112), IP 데이터그램 파싱부(122), QoS 판단부(124) 및 데이터 맵핑부(126)를 포함한다. IP 데이터그램 생성부(112)는 프로토콜 스택중 MAC 계층의 상위 계층(Layer 3)에 구현되고 IP 데이터그램 파싱부(122), QoS 판단부(124) 및 데이터 맵핑부(126)는 MAC 계층(Layer 2)에 구현될 수 있다. IP 데이터그램 생성부(112)는 IP 데이터그램(datagram)의 여러 필드 중 소정 필드를 이용하여 서비스 품질을 나타낸다. IP로서 IPv4를 사용하는 경우, IP 데이터그램 생성부(112)는 도 5에 도시된 바와 같은 ToS 필드를 이용하여 필요한 서비스 품질을 나타낸다.
일반적으로 이 ToS(Type of Service, 8bit) 필드는 데이터그램이 네트워크를 경유하여 전송될 때 사용해야 할 실제 매개변수를 선택하는데 사용된다. 그런데, IP 데이터그램 생성부(112)는 전송할 데이터의 어플리케이션을 식별하여 식별된 어플리케이션에 적합한 서비스 품질을 ToS 필드에 표시한다. 특히, IP 데이터그램 생성부(112)는 ToS(Type of Service, 8bit) 필드에서 precedence(210)를 사용한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 ToS 필드(200)는 도 6a에 나타나 있다. 도 6a를 참조하면, ToS field(200)는 3 비트의 precedence 부분(210), 4 비트의 TOS 부분(220) 및 1 비트의 unused 부분(230)으로 구성되어 있다.
precedence 레벨은 일상적인 데이터그램의 전달을 나타내는 0에서부터 네트워크 제어(Network Control)를 표시하는 7까지 있다. 그리고 4비트의 ToS 부분 (220)중 3 비트들(212,214,216)은 각 데이터그램이 필요로 하는 지연(delay), 처리량(throughput), 신뢰도(reliability)를 각각 세팅하기 위해서 사용된다.(D, T, R) 그리고 마지막 비트인 Res 0(218)은 금전적 비용을 줄이는(minimize monetary cost) 의의를 갖는다. 그러나 현재의 네트워크 망에서는 ToS 필드는 거의 쓰이지 않고 있다. 특히 Precedence 부분(210)은 현재의 유무선 인터넷 네트워크에서는 거의 사용되지 않거나 무시되고 있다.
IP 데이터그램 생성부(112)는 3비트의 precedence 비트들을 이용하여 해당 데이터그램의 중요도를 지정할 수 있다. 그에 따라 각 어플리케이션 데이터는 네트워크 제어 트래픽에서 우선순위를 부여받을 수 있다. 즉, IP 데이터그램 생성부(112)는 이 Precedence 비트들을 이용하여 VoIP와 같은 실시간 어플리케이션 데이터를 식별하고, 이를 Precedence의 3 비트를 사용하여 나타낼 수 있다. 이러한 Precedence의 3 비트는 도 6b에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 도 6b를 참조하면, 예컨대 사용자가 VoIP 서비스를 이용하면 IP 데이터그램 생성부(112)는 IP 데이터그램을 전송할 때 ToS 필드의 Precedence 비트들을 111로 세팅하여 전송한다. 또, 사용자가 동영상, 영화 등의 실시간 서비스를 이용하면 IP 데이터그램 생성부(112)는 IP 데이터그램을 전송할 때 ToS 필드의 Precedence 비트를 110으로 세팅하여 전송한다.
한편, IP 데이터그램 생성부(112)는 IPv6를 사용할 경우, ToS(Type of Service, 8bit) 필드 대신 IPv6에서 새로이 정의된 IP ToS 필드(도 7a)를 사용한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 새로이 정의된 IP ToS 필드는 도 7a에 나타나 있다. 도 7a를 참조하면, 새로운 IP ToS 필드는 6비트의 DSCP(Differentiated Service Codepoint)부 (240) 및 2비트의 CU(Currently Unused)부(250)를 포함한다.
IP 데이터그램 생성부(112)는 6비트의 DSCP 비트들에 해당 데이터그램의 중요도를 설정할 수 있다. 구체적으로 IP 데이터그램 생성부(112)는 VoIP와 같은 실시간 어플리케이션 데이터를 식별하고 DSCP의 6비트를 이용하여 나타낼 수 있다. 이러한 DSCP의 6 비트는 도 7b에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 다른 실시예는 DSCP의 EP(Expedited Forwarding)를 VoIP로 정의하여 이에 맵핑되는 QoS를 보장한다.
이와 같이, IP 데이터그램 생성부(112)는 IP 데이터그램을 전송할 때 ToS 필드 또는 IPv6용으로 새로이 정의된 IP ToS field인 Traffic Class field(8비트)를 이용하여 필요한 서비스 품질을 설정한다.
한편, 본 발명에 따른 서비스 품질 세팅값이 ToS값(4 bit)과 함께 연동하거나 만일 망에서 이러한 ToS값을 지원하지 않을 경우에, IP 데이터그램 생성부(112)는 4 bit 값은 지연을 최소화 하는 1000, 또는 처리량을 최대화 하는 0100등으로 셋팅하여 전송한다.
다르게는 IP로서 IPv6을 사용하는 경우, IP 데이터그램 생성부(112)는 트래픽 분류 필드(Traffic Class field)(8 bit) 또는 플로우 라벨(Flow Label)(20 bit)중 어느 하나를 도 6a 및 6b와 같이 정의하여 QoS를 보장하기 위해 사용할 수 있다.
이어서 IP 데이터그램 생성부(112)는 IP 데이터그램을 MAC 계층(120)으로 전 송한다. MAC 계층(120)의 IP 데이터그램 파싱부(122)는 상위 계층(110)으로부터 전송되어 온 IP 데이터그램을 파싱하여 QoS 판단부(124)로 출력한다.
IP로서 IPv4를 사용하는 경우, QoS 판단부(124)는 파싱된 IP 데이터그램에서 ToS 필드에 근거하여 해당 IP 데이터그램의 QoS를 결정할 수 있다. 또는 IP로서 IPv6을 사용하는 경우, QoS 판단부(124)는 파싱된 IP 데이터그램에서 트래픽 분류 필드(Traffic Class field)(8 bit) 또는 플로우 라벨(Flow Label)(20 bit)중 어느 하나에 근거하여 해당 IP 데이터그램의 QoS를 결정할 수 있다. 그리고 QoS 판단부(124)는 결정한 IP 데이터그램의 QoS를 데이터 맵핑부(126)으로 출력한다. 데이터 맵핑부(126)는 QoS 판단부(124)로부터 제공된 서비스 품질에 따라 해당 IP 데이터그램을 적절하게 전송 트래픽 상에 맵핑한다.
한편, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 전송 장치의 구성은 당업자에 의해 변경될 수 있음은 당연하다. 예컨대, IP 데이터그램 파싱부(122), QoS 판단부(124) 및 데이터 맵핑부(126)는 본 발명에서와 같이 별개로 구성될 수 있지만, 하나로 통합되어 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술한 실시예에 따른 데이터 전송 장치의 구성에 의해 한정되지 않는다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 전송 장치의 MAC 계층에서 QoS를 보장하기 위한 제어 흐름을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 데이터 전송 장치의 MAC 계층은 단계 310에서 IP 데이터그램을 수신하였는지 판단한다. MAC 계층은 IP 데이터그램을 수신하였으면 단계 320으로 진행하여 ToS 필드를 파싱한다. 그리고 MAC 계층은 단계 330으로 진행하여 해 당 IP 데이터그램의 어플리케이션을 식별하고, 어플리케이션이 VoIP인지를 판단한다. 도 8의 실시예에서 서비스 품질은 서비스 품질이 VoIP인 경우에 한정되어 설명되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 QoS 품질을 판단하도록 구성될 수 있다.
어플리케이션이 VoIP이면 MAC 계층은 단계 340으로 진행하여 VoIP 서비스의 QoS 품질에 따라 해당 IP 데이터그램을 적절하게 전송 트래픽 상에 맵핑한 후 단계 370으로 진행한다. 아니면 우선 순위(Priority)를 높게 두어서 data scheduling 시에 사용할 수도 있다. 반면 MAC 계층은 어플리케이션이 VoIP가 아니면, 단계 350으로 진행하여 IP 데이터그램의 프로토콜 필드와 포트 필드를 파싱하고 단계 360에서 서비스에 따라 해당 IP 데이터그램을 적절하게 전송 트래픽 상에 맵핑한 후 단계370으로 진행한다. 이어서 MAC 계층은 단계 370에서 맵핑한 데이터를 전송한다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.
전술한 바에 같은 본원 발명에 따르면 VoIP 서비스와 같이 응용 어플리케이션을 사용할 경우 ToS 필드를 재구성하면 MAC 게층에서 이를 구분해서 적절한 QoS를 보장한다. 현재의 망에서는 ToS 필드는 거의 사용되지 않고 있으므로 단말과 기 지국 사이의 통신에서 이러한 ToS 필드를 재구성해서 사용한다면 적절한 QoS 맵핑이 보장될 수 있다.

Claims (14)

  1. 휴대 인터넷 시스템에서의 데이터 전송 장치에 있어서,
    전송할 IP 데이터그램(datagram)의 여러 필드 중 소정 필드를 이용하여 서비스 품질을 설정하는 IP 데이터그램 생성부와,
    상기 IP 데이터그램을 파싱하는 IP 데이터그램 파싱부와,
    상기 파싱된 IP 데이터그램의 상기 서비스 품질이 설정된 소정 필드를 참조하여 상기 IP 데이터그램의 QoS를 결정하는 QoS 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 QoS 판단부로부터 제공된 QoS에 따라 해당 IP 데이터그램을 적절하게 전송 트래픽 상에 맵핑하는 데이터 맵핑부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 IP의 타입이 IPv4일 경우, 상기 소정 필드는 ToS(Type of Service, 8bit) 필드인 것을 특징으로 하는 데이터 전송 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 IP 데이터그램 생성부는 상기 ToS(Type of Service, 8bit) 필드의 Precedence 비트들에 서비스 품질을 설정하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 IP 데이터그램 생성부는 상기 ToS(Type of Service, 8bit) 필드가 DSCP(Differentiated Service Codepoint)를 포함하도록 재구성하고 상기 DSCP 비트들에 서비스 품질을 설정하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 IP의 타입이 IPv6이면 상기 소정 필드는 트래픽 분류 필드(Traffic Class field) 또는 플로우 라벨(Flow Label)중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 데이터 전송 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 IP 데이터그램 파싱부 및 상기 QoS 판단부는 상기 데이터 전송 장치의 MAC 계층에 구현되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 IP 데이터그램 생성부는 상기 MAC 계층의 상위 계층에 구현되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 장치.
  9. 휴대 인터넷 시스템에서의 QoS를 보장하는 방법에 있어서,
    전송할 IP 데이터그램(datagram)의 여러 필드 중 소정 필드를 이용하여 서비스 품질을 설정하는 단계와,
    상기 IP 데이터그램을 파싱하는 단계와,
    상기 파싱된 IP 데이터그램의 상기 서비스 품질이 설정된 소정 필드를 참조하여 상기 IP 데이터그램의 QoS를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 결정된 QoS에 따라 해당 IP 데이터그램을 적절하게 전송 트래픽 상에 맵핑하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 IP의 타입이 IPv4일 경우, 상기 소정 필드는 ToS(Type of Service, 8bit) 필드인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 서비스 품질 설정 단계는 상기 ToS 필드의 Precedence 비트들에 서비스 품질을 설정하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 서비스 품질 설정 단계는
    상기 ToS 필드가 DSCP(Differentiated Service Codepoint)를 포함하도록 재구성하는 단계와,
    상기 DSCP 비트들에 서비스 품질을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 IP의 타입이 IPv6이면 상기 소정 필드는 트래픽 분류 필드(Traffic Class field) 또는 플로우 라벨(Flow Label)중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
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