KR20060084854A

KR20060084854A - 무선 근거리 통신망에서의 서비스 품질 제어

Info

Publication number: KR20060084854A
Application number: KR1020067006125A
Authority: KR
Inventors: 구일라우메 비초트; 준비아오 장
Original assignee: 톰슨 라이센싱
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2006-07-25
Also published as: EP1668797A4; WO2005041446A1; JP2007521693A; EP1668797B1; CN1839565A; US20070058535A1; BR0318524A; EP1668797A1; US8750246B2; CN1839565B; AU2003270919A1; KR100990796B1

Abstract

무선 근거리 통신망(LAN; 100, 100')과 관계된 유선 네트워크(160) 내의 서비스 품질(QoS) 레벨/서비스 레벨은 프레임에 대해 결정된 QoS 레벨/서비스 레벨에 따라 각각의 입력되는 정보 프레임에 VLAN(Virtual Local Area Network) 번호를 할당함으로써 제어된다. 그 후, 상기 프레임은 VLAN 번호와 관계된 네트워크에 경로 지정되어 그 프레임을 전달하는 경로(들)가 대역폭과 같은 필수의 특성을 갖도록 보장함으로써 상기 결정된 QoS 레벨/서비스 레벨을 만족시킨다.

무선, 유선, 서비스 품질, 프레임, 네트워크, 경로, 대역폭

Description

무선 근거리 통신망에서의 서비스 품질 제어{QUALITY OF SERVICE CONTROL IN A WIRELESS LOCAL AREA NETWORK}

본 발명은 무선 근거리 통신망(LAN)에서의 트래픽을 제어하여 원하는 서비스 품질(QoS) 레벨/서비스 레벨을 달성하는 기술에 관한 것이다.

무선 근거리 통신망 기술 분야에서의 발전으로 인해, 휴게소, 카페, 도서관 및 그와 유사한 공공 시설에서 공개적으로 액세스가능한 무선 근거리 통신망(예를 들면, "핫 스폿(hot spot)")이 출현하게 되었다. 현재, 무선 근거리 통신망은 회사 인트라넷과 같은 사설 데이터 네트워크 또는 인터넷과 같은 공공 데이터 네트워크로의 액세스를 이동 단말기 사용자에게 제공한다. 무선 근거리 통신망을 구현하고 동작시키는데 상대적으로 저비용이 소요될 뿐만 아니라 이용가능한 대역폭이 크기 때문에(일반적으로 10 메가비트/초 이상), 무선 근거리 통신망은 이동 단말기 사용자가 외부 엔티티와 패킷을 교환할 수 있는 이상적인 액세스 메카니즘이 되었다.

무선 근거리 통신망을 액세스하는 이동 단말기 사용자는 상이한 QoS 레벨/서비스 레벨을 갖는 트래픽을 전송하고 수신할 수 있다. 예를 들면, 이동 단말기 사용자는 데이터보다 레이턴시(latency) 지연에 대하여 더 민감한 음성 트래픽을 전 송할 수 있다. 상이한 유형의 데이터는 상이한 QoS 레벨/서비스 레벨 요구 사항(requirements)을 가질 수 있다. 예를 들면, 스트리밍 비디오는 단순한 텍스트 메시지보다 매우 큰 대역폭을 전형적으로 요구한다. 오늘날, 무선 근거리 통신망은 한정된 QoS 레벨/서비스 레벨을 전형적으로 제공한다. 예를 들면, 다수의 무선 근거리 통신망에 사용되는 IEEE 802.11 프로토콜 표준의 선택적 특징은 사용자 액세스를 승인하기 위해 관련 무선 근거리 통신망 액세스 포인트(AP)에 의한 각 사용자의 폴링(polling)을 요구하고, 따라서, 하나 이상의 한정된 QoS 레벨/서비스 레벨 제어 스킴의 구현이 가능하게 된다. ETSI/Hipperlan2 표준에 따라, 무선 근거리 통신망은 MAC(Medium Access control) 프로토콜을 사용하여 접속 지향 메카니즘을 제공하고, 이에 의해 각각의 이동 단말기 사용자는 AP와 통신 세션을 확립할 수 있고 원하는 QoS 레벨/서비스 레벨을 얻기 위해 무선 자원에 대하여 교섭한다.

그러나, QoS 레벨/서비스 레벨을 제어하는 오늘날의 그러한 스킴은 단지 주어진 AP의 무선 자원의 관리를 해결할 뿐이다. 그러한 스킴은 무선 근거리 통신망과 관계된 유선 네트워크 내의 자원의 관리는 해결하지 못한다.

따라서, 무선 근거리 통신망과 관계된 유선 네트워크 내의 QoS 레벨을 관리하는 기술에 대한 필요성이 존재한다.

간략하게, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 무선 근거리 통신망과 관계된 유선 네트워크 내의 서비스 품질(QoS) 레벨/서비스 레벨을 제어하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 이동 단말기 사용자로부터 적어도 하나의 정보 프레임을 네트워크에서 수신하는 것으로 시작된다. 그 후, 그 정보 프레임에 대한 적절한 QoS 레벨/서비스 레벨에 관한 결정이 이루어진다. 그 프레임에 대한 QoS 레벨/서비스 레벨은 프레임의 소스(즉, 전송 이동 단말기 사용자의 아이덴티티)에 따라 확립될 수 있다. 대안으로, 이동 단말기 사용자는 유동성을 기초로 예정된 통신 세션에 대한 특정 QoS 레벨/서비스 레벨을 요청할 수 있다. 상기 프레임에 대한 QoS 레벨이 결정되면, 전형적으로 가상 랜(VLAN) 번호 형태인 식별자가 상기 프레임에 관련되어 요구된 QoS 레벨/서비스 레벨을 지정하게 된다. 일반적으로, VLAN 번호는 IEEE 802.1Q 표준에 따라 상기 프레임을 수신하도록 예정된 네트워크 엔드-포인트의 아이덴티티를 지정한다. 그러나, 본 발명의 원리에 따라, VLAN 번호는 QoS 레벨과 관계된 적절한 경로를 선택하도록 네트워크에서 사용된다. 상기 프레임은 그 프레임과 관계된 VLAN 번호에 따라 네트워크에 경로지정된다.

도 1은 종래 기술에 따른 무선 근거리 통신망의 개략적인 블록도를 도시한다.

도 2는 본 발명의 원리에 따른 무선 근거리 통신망의 바람직한 제1 실시예의 개략적인 블록도를 도시한다.

도 3은 트래픽을 제어하여 원하는 QoS 레벨에 부합하도록 하는 도 2의 네트워크 내에서 발생하는 이벤트의 타임 시퀀스를 도시한다.

도 4는 본 발명에 따른 무선 근거리 통신망의 바람직한 제2 실시예의 개략적인 블록도를 도시한다.

도 1은 종래기술에 따른 따라 무선 근거리 통신망(Local Area Network; LAN)의 개략적인 블록도를 도시한다. 무선 근거리 통신망(10)은 AP(12₁ 및 12₂)로 예시된 적어도 하나, 바람직하게는 복수의 액세스 포인트(Access Point; AP)를 포함한다. AP(12₁)과 같은 각각의 AP는 무선 주파수 신호를 MTU(14)로 예시된 하나 이상의 이동 단말기 사용자(MTU)에게 방송하고 그로부터 무선 주파수 신호를 수신하는 무선 송수신기를 포함한다. 따라서, 각각의 AP는 게이트웨이로 동작하여 무선 근거리 통신망(10)과 관계된 유선 네트워크(16)로부터 트래픽을 다운로드하고 그 유선 네트워크(16)로 트래픽을 업로드할 수 있게 된다. 각각의 MTU(14)와 유선 네트워크(16) 간에 교환된 트래픽은 음성 뿐만 아니라 데이터를 포함할 수 있고, 후자의 데이터는 전형적으로 이더넷 프레임으로 포맷된 인터넷 프로토콜(IP) 패킷의 형태를 취한다.

IWG(Inter-Working Gateway; 18)는 회사 인트라넷 등의 사설 데이터 네트워크 또는 인터넷과 같은 공중 데이터 네트워크, 또는 그들의 조합을 포함할 수 있는 외부 네트워크(20)와 유선 네트워크(16) 간 통신 경로를 제공한다. IWG(18)는 유선 네트워크(16)와 외부 네트워크(20)를 상호 동작시킬 뿐만 아니라 인증, AAA(Authorization, Authentication and Accounting) 기능을 수행한다. 즉, IWG(18)는 MTU(14)를 인가하여 서비스를 획득할 뿐만 아니라 각각 무선 근거리 통신망(10)으로의 액세스 시에 MTU(14)를 인증하는 역할을 한다. 또한, MTU(14) 인 증 후에, IWG(18)는 청구 목적용으로 MTU에 렌더링되는 서비스를 설명한다.

IWG(18)는 종래 기술의 무선 근거리 통신망(10) 내에 한정된 QoS 레벨/서비스 레벨 관리를 제공한다. IWG(18)는 기껏해야 AP(12₁ 및 12₂) 각각을 제어하여 규정된 QoS 레벨/서비스 레벨를 달성하기에 필요한 무선 자원을 각각의 AP와 관련 MTU 간에 교환된 트래픽에 제공할 수 있다. 그러나, 무선 근거리 통신망(10) 내부의 유선 네트워크(16)는 전형적으로, QoS 레벨 관리를 고려하지 않는 CSMA(Carrier Sense Multiple Access)를 채용하는 디폴트 MAC(Medium Access Protocol)을 사용한다. 대역폭은 기껏해야 모든 경쟁자들 사이에서만 공유되고, 서비스 레벨은 최선 노력이라고 언급된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 무선 근거리 통신망(100)을 도시한다. 랜(100)은 AP(120₁ 및 120₂)로 예시된 적어도 하나의, 바람직하게는 복수의 액세스 포인트(AP)를 포함한다. 각 AP는 무선 액세스를 MTU(140₁, 140₂, 140₃, 및 140₄)로 예시된 하나 이상의 이동 단말기 사용자(MTU)에게 제공한다. 도시된 실시예에서, AP(120₁)는 무선 액세스를 MTU(120₁-120₃)에 제공하는 반면, AP(120₂)는 무선 액세스를 MTU(140₄)에 제공한다. 그러나, AP(120₁ 및 120₂) 각각은, 도 2의 AP(12₁ 및 12₂) 각각과 동일한 방식으로 무선 액세스를 다수의 MTU에 제공하는 능력을 구비하고 있다.

VLAN(Virtual Local Area Network) 능력, 즉, 정보 프레임과 관계된 식별자 (즉, VLAN 번호)에 따라 각각의 정보 프레임을 경로지정하는 능력을 구비한 이더넷 스위치(160) 형태의 유선 네트워크가 무선 근거리 통신망(100)의 중심부에 있다. VLAN 스위치(160)는 소정 QoS 레벨에 따라 IWG(180₁, 180₂ 및 180₃)으로 예시된 일련의 라우팅 IWG 중 하나의 IWG와 각각의 AP(120₁ 및 120₂) 간의 트래픽 흐름을 제어한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 라우팅 IWG(180₁-180₃) 각각은 VLAN 스위치(160)의 포트(P1-P3) 중 대응하는 하나의 포트에 각각 접속되어 있다. AP(120₁ 및 120₂) 각각은 포트(P₆ 및 P₇) 각각에 접속되어 있다.

라우팅 IWG(80₁-180₃)에 부가하여, 도 2의 무선 근거리 통신망(100)은 VLAN 스위치(160)의 포트(P4)에 접속된 관리용 IWG(180₄)를 포함한다. IWG(180₄)는 컨트롤러로서 동작한다. 이와 관련하여, IWG(180₄)는 도 1의 IWG(18)에 의해 수행되는 바와 동일한 AAA(Authorization, Authentication, and Administrative) 기능을 수행하는 인증 프록시 서버(도시 생략)를 호스팅한다. AAA 기능의 일부가 수행됨에 따라, 관리용 IWG(180₄)는 각각의 MTU로부터 관련 AP에 수신된 정보 프레임에 대한 적절한 QoS 레벨/서비스 레벨을 지정하는 각각의 MTU에 대한 기록을 유지한다. 예를 들면, MTU(140₁)는 MTU(140₂)와 비교하여 보다 높은 등급의 서비스로 가입할 수 있다. 이러한 지식으로부터, 관리용 IWG(180₄)는 각각의 MTU로부터 발송되는 각 프레임에 대한 적절한 VLAN 번호를 할당한다. 일반적으로, VLAN 번호는 IEEE 802.1Q 표준에 따라 프레임을 수신하도록 예정된 네트워크 엔드-포인트의 아이덴티티를 지정한다. 그러나, 본 발명의 원리에 따라, VLAN 번호는 특정 QoS 레벨/서비스와 관련된 적절한 경로(즉, 스위치 포트)를 선택하도록 네트워크에서 사용되었다. 관리용 IWG(180₄)는 그러한 VLAN 번호 할당을 각각의 AP에 제공한다. 바람직한 실시예에서, AP(120₁ 및 120₂) 각각은 입력되는 프레임에 일치하는 적절한 QoS 레벨/서비스 레벨을 지정하는 식별(즉, VLAN 번호)을 각각의 입력되는 프레임과 관련시키는 이더넷 브릿지 장치로서 동작한다.

무선 근거리 통신망(100)으로 통신 세신을 개시하면서 정적 QoS 레벨/서비스 세트에 의존하기 보다는, 각각의 MTU는 유동성을 기초로 새로운 예정된 세션에 대한 특정 QoS 레벨/서비스 레벨을 요청할 수 있다. 다른 방식으로 설명하면, MTU(140₄)와 같은 MTU는 하나 이상의 후속적으로 송신되는 프레임이 특정 QoS 레벨/서비스 레벨에 일치해야한다는 요청을 전송할 수 있다. AP(1202)는 그러한 QoS 레벨/서비스 레벨 요청을 관리용 IWG(1804)으로 포워딩하여, AP가 요청된 QoS 레벨/서비스 레벨을 지정하는 VLAN 번호를 그러한 프레임에 할당하도록 지시한다.

도 2의 무선 근거리 통신망(100)에 있는 VLAN 스위치(160)는 각 AP에 의해 각 프레임에 할당된 VLAN 번호에 따라 AP(120₁ 및 120₂) 중 하나의 AP로부터 라우팅 IWG(180₁-180₃) 중 하나의 IWG로 정보 프레임을 경로 지정한다. 각 프레임과 관련된 VLAN 번호는 VLAN 스위치(160)를 인에이블하여 수신된 프레임에 대하여 적절한 경로를 선택하도록 한다. 도 3과 관련하여 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 예를 들면, MTU(140₁)과 같은 각각의 MTU는, MTU가 식별 IP 어드레스를 수신할 뿐만 아니라 라우팅 IWG(180₁-180₃)에 대한 IP 어드레스를 수신하는 통신 세션을 개시한다. 각각의 라우팅 IWG(1801-1803)가 동일한 IP 어드레스를 갖더라도, 각각의 IWG는 상이한 QoS 레벨/서비스 레벨을 구비한다. 따라서, VLAN 스위치(160)는 AP(120₁ 및 120₂) 중 관련된 하나의 AP로부터 수신된 각각의 정보 프레임과 관계된 VLAN 번호를 사용하여 적절한 경로 상에 프레임을 경로지정(즉, 프레임을 라우팅 IWG(180₁-180₃) 중 적절한 IWG로 경로지정)함으로써 적절한 QoS 레벨/서비스를 유지한다.

도 3은 도 2의 네트워크(100) 내의 QoS 레벨/서비스 레벨 제어와 관계된 이벤트의 시퀀스를 도시하는 타이밍 차트를 도시한다. 초기에, 도 2의 MTU(140₂)와 같은 MTU는 도 3의 이벤트(100)동안 도 2의 AP(120₁)과 같은 AP와 무선 통신을 우선적으로 확립함으로써 무선 근거리 통신망(100)과의 통신 세션을 시작한다. 단계(100)에서 통신 세션을 확립한 후에, 도 2의 관리용 IWG(180₄)는 이벤트(120)동안 MTU(140₂)를 인증한다. 전술한 바와 같이, MTU(140₂) 인증 과정 동안, 관리용 IWG(180₄)는 IP 어드레스(즉, 소스 어드레스)를 도 2의 무선 근거리 통신망(100)에서의 인증 목적으로 MTU에 할당한다. 또한, IWG(180₄)는 또한 라우팅 IWG(180₁- 180₄)의 IP 어드레스(즉, 목적지 어드레스)를 MTU(140₂)에 제공할 것이다. 또한, 본 발명의 원리에 따라, 관리용 IWG(180₄)는 또한 발신하는 MTU(140₂)의 아이덴티티에 따라 프레임을 대한 적절한 QoS 레벨/서비스를 결정하고 그 정보를 AP(120₁)로 통신할 것이다. 다음에, AP(120₁)는 이벤트(140) 동안 적절한 라우팅 IWG, 말하자면 IWG(180₁)로 후속하여 라우팅하기 위해 프레임을 VALN 스위치(160)로 라우팅하기에 앞서 관리용 IWG(180₄)에 의해 결정된 QoS 레벨/서비스 레벨을 지정하는 VLAN 번호를 각각의 입력되는 정보 프레임에 할당할 것이다.

전술한 바와 같이, 발신하는 MTU(즉, 도 2의 MTU(140₂))는 통신 세션의 초기 시작동안 정적 QoS 레벨/서비스 레벨과는 상이한 특정 QoS 레벨/서비스 레벨을 요청할 수 있다. MTU(140₂)와 통신하면서 AP(120₁)을 통해 수신된 그러한 요청에 응답하여, 관리용 IWG(180₄)는 그 AP가 요청된 QoS 레벨/서비스 레벨을 지정하는 적절한 VLAN 번호를 할당할 것을 지시할 것이다. 이러한 방식에서, VLAN 스위치(160)는 할당된 VLAN 번호에 따라 프레임을 경로 지정하여 그 프레임이 적절한 QoS 레벨/서비스 레벨을 확실히 보장하도록 적절한 경로 상으로 경로 지정된다.

도 4는 본 발명의 원리에 따라 QoS 레벨을 제어하는 무선 근거리 통신망 네트워크(100')의 바람직한 대체 실시예의 개략적인 블록도를 도시한다. 도 4의 무선 근거리 통신망 네트워크(100')는 도 2의 무선 근거리 통신망 네트워크(100)와 많은 요소를 공통으로 공유하고, 따라서, 유사한 참조 부호는 유사한 요소를 지시하도록 사용되었다. 도 4의 무선 근거리 통신망(100')은 도 2의 무선 근거리 통신망(100)과 비교하여 라우팅 IWG의 개수가 다르다. 전술한 바와 같이, 도 2의 무선 근거리 통신망(100)은 세개의 개별 IWG(180₁-180₃)를 포함하고, 이들 IWG 각각은 VLAN 스위치(160)의 포트(P1-P3) 중의 개별 포트에 각각 접속되어 있다. 이와 비교하면, 도 4의 무선 근거리 통신망 네트워크(100')는 인터페이스(182₁-182₃) 중 개별 인터페이스를 통하여 VLAN 스위치(160)의 포트(P1-P3) 각각에 접속된 단일의 IWG 라우터(180₁')를 포함한다.

인터페이스(182₁-182₃)는 전형적으로 각각 상이한 QoS 레벨/서비스 레벨 파라미터(예를 들면, 상이한 대역폭)를 갖는다. 도 4의 AP(120₁) 같은 특정 AP로부터 정보 프레임을 수신하면, VLAN 스위치(160)는 IWG(180₁')로 그 프레임을 경로 지정하기 위한 AP에 의해 할당된 VLAN 번호에 따라 인터페이스(182₁-182₃) 중 적어도 하나의 인터페이스를 선택한다. 이와 같은 방식에서, 도 4의 VLAN 스위치(160)는 지정된 QoS 레벨/서비스 레벨에 부합하도록 적절한 경로 상에 프레임을 경로 지정한다.

전술한 설명은 QoS 레벨/서비스 레벨을 지정하는 식별자 관련 트래픽에 따라 그 트래픽을 경로 지정함으로써 무선 근거리 통신망과 관계된 유선 네트워크에서의 서비스 품질(QoS) 레벨/서비스를 제어하는 기술을 설명하는 것이다.

Claims

무선 근거리 통신망(Local Area Network; LAN)과 관계된 유선 네트워크 내에서 서비스 품질(QoS) 레벨/서비스 레벨을 제어하는 방법으로서 - 상기 유선 네트워크는 적어도 하나의 이동 단말기 사용자로부터 수신된 정보 프레임을 전달하는 상이한 경로를 구비함 -,

적어도 하나의 정보 프레임을 네트워크에서 수신하는 단계;

상기 수신된 프레임에 대한 QoS 레벨/서비스 레벨을 결정하는 단계;

상기 결정된 QoS 레벨/서비스 레벨을 제공하기에 충분한 전송 능력을 갖는 네트워크를 통해 경로를 식별하는 식별자를 상기 수신된 프레임과 관계시키는 단계; 및

상기 관계된 식별자에 따라 상기 프레임을 네트워크에 경로 지정하는 단계

를 포함하는 서비스 품질 레벨/서비스 레벨 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 QoS 레벨/서비스 레벨은 상기 프레임을 발신한 이동 단말기 사용자의 아이덴티티로부터 결정되는 서비스 품질 레벨/서비스 레벨 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 QoS 레벨/서비스 레벨은 상기 이동 단말기 사용자로부터 수신된 QoS 레 벨/서비스 레벨 요청에 따라 결정되는 서비스 품질 레벨/서비스 레벨 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 정보 프레임을 수신하는 단계는 이더넷 프레임에 있는 IP 패킷을 수신하는 단계를 포함하는 서비스 품질 레벨/서비스 레벨 제어 방법.
제4항에 있어서,

상기 식별자를 수신된 프레임과 관계시키는 단계는 VLAN(Virtual Local Area Network) 번호를 상기 프레임과 관계시키는 단계를 포함하는 서비스 품질 레벨/서비스 레벨 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 프레임을 경로 지정하는 단계는 복수의 개별 목적지 중 하나의 목적지로 상기 프레임을 경로 지정하는 단계를 포함하는 서비스 품질 레벨/서비스 레벨 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 프레임을 경로 지정하는 단계는 복수의 인터페이스 중 선택된 하나의 인터페이스를 통하여 상기 프레임의 하나의 목적지로 경로 지정하는 단계를 포함하는 서비스 품질 레벨/서비스 레벨 제어 방법.
수신된 정보 프레임을 경로 지정하는 무선 근거리 통신망(LAN)에 있어서,

적어도 하나의 이동 단말기로부터 무선 트래픽을 수신하고 그러한 트래픽을 적어도 하나의 정보 프레임의 형태로통신하는 적어도 하나의 액세스 포인트;

상기 정보 프레임에 대한 서비스 품질 레벨/서비스 레벨을 확립하고, 상기 프레임용으로 확립된 QoS 레벨/서비스 레벨에 따라 상기 액세스 포인트가 식별자를 상기 프레임에 할당하도록 지시하는 관리용 게이트웨이; 및

상기 할당된 식별자에 따라 선택된 목적지로 상기 프레임을 경로 지정하는 스위치

를 포함하는 무선 근거리 통신망.
제8항에 있어서,

상기 스위치는 VLAN 가능 이더넷 스위치를 포함하고, 상기 프레임에 할당된 식별자는 VLAN 번호를 포함하는 무선 근거리 통신망.
제8항에 있어서,

복수의 경로 지정 게이트웨이를 더 포함하고, 이들 각각의 게이트웨이는 상기 프레임에 할당된 식별자에 따라 스위치에 의해 경로 지정되는 프레임에 대한 목적지를 포함하는 무선 근거리 통신망.
제8항에 있어서,

복수의 인터페이스를 구비하는 경로 지정 게이트웨이를 더 포함하고, 이들 인터페이스 각각은 프레임에 할당된 식별자에 따라 스위치에 의해 경로 지정되는 상기 프레임을 전달하는 경로를 제공하는 무선 근거리 통신망.