KR20090005466A - 서비스 품질 측정 방법 및 이를 수행하기 위한 통신 시스템 - Google Patents

서비스 품질 측정 방법 및 이를 수행하기 위한 통신 시스템 Download PDF

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KR20090005466A
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Abstract

본 발명은 트래픽 및 QoS 파라미터를 측정하는 통신 시스템에서 서비스 품질 측정 방법에 관한 것이다. 상기 서비스 품질 측정 방법은 입출력 패킷을 감지하는 단계, 상기 감지된 입출력 패킷을 프로토콜별로 분류하는 단계 및 상기 분류 결과를 가지는 트래픽 정보 패킷을 출력하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 서비스 품질 측정 방법이 트래픽을 측정하여 상기 통신 시스템을 관리하므로, 네크워크 관리가 편리하며 용이하게 QoS를 보장할 수 있다.
Figure P1020070068515
트래픽, QoS, 서비스 품질

Description

서비스 품질 측정 방법 및 이를 수행하기 위한 통신 시스템{METHOD OF MEASURING QUALITY OF SERVICE AND SYSTEM FOR PERFORMING THE SAME}
본 발명은 서비스 품질 측정 방법 및 이를 수행하기 위한 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트래픽 및 QoS 파라미터를 측정하는 서비스 품질 측정 방법 및 이를 수행하기 위한 시스템에 관한 것이다.
최근, 네트워크의 트래픽 양이 급속도로 증가되고 있으며, 그래서 병목 현상이 자주 발생된다. 또한, 멀티미디어 스트리밍 응용이 널리 사용됨에 따라 안정적인 서비스의 보장이 요구되고 있다. 이에 따라 통신 시스템은 네트워크 장비 및 네트워크 상태 정보를 측정 및 분석하여 QoS(Quality of Service)를 관리하고 있으며, 이를 위해 QoS를 모니터링하고 있다. 이러한 QoS 모니터링 방법으로서, 종래의 통신 시스템은 네트워크 모니터링 및 프로토콜 모니터링을 수행하였다. 그러나, 이러한 네트워크 모니터링과 프로토콜 모니터링만으로는 종단 단말기들 사이의 서비스 품질을 효율적으로 관리할 수가 없었으며, 그래서 사용자가 요구하는 QoS가 잘 보장되기가 어려웠다.
본 발명의 목적은 입출력 패킷을 통하여 트래픽을 측정하고 테스트 패킷을 통하여 QoS 파라미터를 측정하여 전체 시스템을 관리하는 서비스 품질 측정 방법 및 이를 수행하기 위한 통신 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 서비스 품질 측정 방법은 입출력 패킷을 감지하는 단계; 상기 감지된 입출력 패킷을 프로토콜별로 분류하는 단계; 및 상기 분류 결과를 가지는 트래픽 정보 패킷을 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 품질 측정 기능을 가지는 통신 장치는 입출력 패킷을 감지하고, 상기 감지된 입출력 패킷을 분류하는 트래픽부; 및 QoS 측정 요청에 따라 테스트 패킷을 출력시키고, 상기 출력된 테스트 패킷에 응답하여 재전송된 테스트 패킷을 수신하며, 상기 수신된 테스트 패킷을 통하여 QoS 파라미터를 측정하는 QoS부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치와 네트워크를 통하여 연결된 통신 서버는 QoS 측정을 요청하는 QoS 측정 요청부; 및 프로토콜별로 분류된 패킷에 대한 정보를 가지는 트래픽 정보 패킷을 상기 통신 장치로부터 수신하고, 상기 수신된 트래픽 정보 패킷을 분석하는 분석부를 포함한다. 여기서, 상기 통신 장치는 상기 QoS 측정 요청에 따라 QoS 파라미터를 측정하며, 상기 분석부는 상기 QoS 파라미터 측정 결과를 상기 통신 장치로부터 수신하고 상기 수신된 QoS 파라미터 측정 결과를 분석한다.
본 발명에 따른 서비스 품질 측정 방법 및 이를 수행하기 위한 통신 시스템은 트래픽 및 QoS 파라미터를 측정하여 상기 통신 시스템을 관리하므로, 네크워크 관리가 편리하며 용이하게 QoS를 보장할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 품질 측정 기능을 가지는 통신 시스템을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 통신 시스템은 통신 서버(102) 및 통신 서버(102)와 네트워크(110)를 통하여 연결된 적어도 하나의 통신 장치(104, 106 및 108)를 포함한다.
통신 서버(102)는 상기 통신 시스템을 전체적으로 관리하며, 후술하는 바와 같이 통신 장치들(104, 106 및 108)로부터 트래픽 측정 결과 및 QoS(Quality of Service) 측정 결과를 수신한다. 그런 후, 통신 서버(102)는 상기 트래픽 측정 결과와 상기 QoS 측정 결과를 분석하고, 분석 결과를 디스플레이시킨다. 결과적으로, 통신 서버(102)의 관리자는 상기 분석 결과를 통하여 상기 통신 시스템의 성능을 평가할 수 있다. 또한, 관리자는 상기 통신 시스템에 문제점이 있다고 판단하는 경 우, 예를 들어 QoS가 보장되지 않는다고 판단하는 경우, QoS 보장을 위한 적절한 조치를 취할 수 있다. 물론, 이러한 분석 및 조치 과정은 통신 서버(102)에 의해 자동으로 수행될 수도 있다.
통신 장치(104, 106 및 108)는 예를 들어 상기 통신 시스템의 종단(endpoint)에 위치하는 장치로서, 개인용 컴퓨터(Personal Computer) 등을 포함한다. 또한, 통신 장치(104, 106 및 108)는 자신의 트래픽을 측정하고, 상기 트래픽 측정 결과를 일정 주기로 통신 서버(102)로 전송한다. 결과적으로, 통신 서버(102)는 통신 장치(104, 106 및 108)를 실시간으로 관리할 수 있다. 게다가, 통신 장치(104, 106 및 108)는 통신 서버(102)의 QoS 측정 요청에 따라 타겟 통신 장치로 테스트 패킷을 전송하는 방법을 통하여 QoS 파라미터를 측정하고, 상기 QoS 측정 결과를 통신 서버(102)로 전송한다.
네트워크(110)는 통신 서버(102)와 통신 장치(104, 106 및 108)를 연결시키는 통신망으로서, 유무선 통신망을 모두 포함한다. 즉, 네트워크(110)는 통신 서버(102)와 통신 장치(104, 106 및 108)를 연결시키는 한 특별한 제한이 없다.
이하, 이러한 통신 시스템의 내부 구성 요소들을 구체적으로 살펴본 후 서비스 품질 측정 과정(트래픽 측정 과정 및 QoS 측정 과정)을 상술하겠다.
우선, 본 실시예의 통신 시스템의 구성 요소들의 동작에 대하여 상술하겠다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 통신 장치를 도시한 블록도이다. 여기서, 상기 통신 장치로는 제 1 통신 장치(104), 제 2 통신 장치(106) 및 제 3 통신 장치(108)가 모두 포함될 수 있으나, 설명의 편의를 위하여 상기 통신 장치를 제 1 통신 장치(104)로 가정하겠다.
도 2를 참조하면, 통신 장치(104)는 제 1 제어부(200), 트래픽부(202), QoS부(204), 제 1 디스플레이부(206), 제 1 송수신부(208) 및 제 1 저장부(210)를 포함한다.
트래픽부(202)는 트래픽 감지부(220) 및 트래픽 분류부(222)를 가진다.
트래픽 감지부(220)는 통신 장치(104)로 입력되는 입력 패킷 및 통신 장치(104)로부터 타 장치로 전송되는 출력 패킷을 감지한다. 즉, 트래픽 감지부(220)는 입출력 패킷을 감지한다.
트래픽 분류부(222)는 상기 감지된 입출력 패킷을 프로토콜별로 분류시키며, 예를 들어 상기 입출력 패킷이 IP 패킷인 경우 TCP 패킷(Transmission Control Protocol Packet), UDP 패킷(User Datagram Protocol Packet), ICMP 패킷(Internet Control Message Packet) 등으로 분류시킨다. 이에 대한 자세한 설명은 이하 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다.
또한, 트래픽 분류부(222)는 프로토콜별로 분류된 패킷에 대한 정보를 가지는 트래픽 정보 패킷을 통신 서버(102)로 전송한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 트래픽 분류부(222)는 이러한 감지 단계와 트래픽 정보 패킷 전송 단계를 특정 주기로 통신 서버(102)로 전송하여 실시간으로 트래픽을 관리한다. 물론, 트래픽 분류부(222)는 통신 서버(102)의 요청이 있을 때만 입출력 패킷을 감지하고 트래픽 정보 패킷을 전송할 수도 있다. 즉, 상기 트래픽 정보 패킷은 주기적으로 전송될 수도 있고 비주기적으로 전송될 수도 있다.
QoS부(204)는 테스트 패킷 발생부(224), QoS 측정부(226) 및 QoS 테스트부(228)를 포함한다.
테스트 패킷 발생부(224)는 통신 서버(102)의 QoS 측정 요청에 따라 QoS 파라미터 측정을 위한 TCP 테스트 패킷 또는 UDP 테스트 패킷을 발생시키고, 타겟 통신 장치로 상기 발생된 테스트 패킷을 전송한다.
QoS 측정부(226)는 상기 테스트 패킷의 송수신을 통하여 QoS 파라미터를 측정한다. 상세하게는, 테스트 패킷 발생부(224)가 상기 테스트 패킷을 상기 타켓 통신 장치로 전송하고, 상기 타겟 통신 장치는 상기 전송된 테스트 패킷을 통신 장치(104)로 재전송한다. 이 경우, QoS 측정부(226)는 상기 재전송된 테스트 패킷을 통하여 QoS 파라미터를 측정한다. 여기서, QoS 측정부(226)는 후술하는 바와 같이 상기 테스트 패킷이 TCP 테스트 패킷인 경우 응답 시간(Response Time), 처리량(Throughput) 및 트랜잭션(Transaction) 등을 상기 QoS 파라미터로서 측정하며, 상기 테스트 패킷이 UDP 테스트 패킷인 경우 처리량(Throughput), 지연변이(Delay), 지터(Jitter) 및 손실율(Loss Rate) 등을 상기 QoS 파라미터로서 측정한다.
QoS 테스트부(228)는 다른 통신 장치로부터 테스트 패킷이 전송된 경우 상기 전송된 테스트 패킷을 상기 통신 장치로 재전송한다.
제 1 디스플레이부(206)는 상기 트래픽 측정 결과, 즉 트래픽 정보 패킷 및 상기 QoS 측정 결과, 즉 QoS 파라미터를 디스플레이한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 디스플레이부(206)는 액정 표시 장치(Liquide Crystal Display, LCD) 및 유기 전계 발광 소자(Organic Electroluminescent Device, OELD) 등으로 이루어질 수 있다.
제 1 송수신부(208)는 통신 서버(102) 및 다른 통신 장치들과의 연결 통로로서, 제 1 송수신 모듈(230) 및 제 1 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card, 제 1 NIC)를 포함한다.
제 1 저장부(210)는 상기 트래픽 측정 결과 및 상기 QoS 측정 결과를 저장하며, 예를 들어 플래쉬 메모리로 이루어진다.
제 1 제어부(200)는 통신 장치(104)의 구성 요소들의 전반적인 동작을 제어한다.
위에서 설명하지는 않았지만, 상기 입출력 패킷은 프로토콜의 종류에 따라 별도의 포트(Port, 미도시)를 통하여 입출력되며, 그래서 트래픽 감지부(220)는 해당 포트를 감지하여 상기 입출력 패킷의 송수신을 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 통신 장치(104)의 종류에 따라 제 1 디스플레이부(206) 및 제 1 저장부(210)가 생략될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 통신 서버를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 통신 서버(102)는 QoS 측정 요청부(302), 제 2 송수신부(304), 분석부(306), 제 2 디스플레이부(308), 제 2 저장부(310) 및 진단부(312)를 포함한다.
QoS 측정 요청부(302)는 관리자의 선택에 따라 또는 기설정된 프로그램에 따라 통신 장치(104, 106 또는 108)에 QoS 측정을 요청한다.
제 2 송수신부(304)는 통신 장치(104, 106 및 108)와의 연결 통로로서, 제 2 송수신 모듈(320) 및 제 2 NIC(322)를 포함한다.
분석부(306)는 통신 장치(104, 106 및 108)로부터 전송된 트래픽 정보 패킷 및 QoS 측정 결과를 제 2 송수신부(304)를 통하여 수신하고, 상기 트래픽 정보 패킷 및 상기 QoS 측정 결과를 특정 분석 방법을 이용하여 분석한다. 여기서, 상기 분석 방법으로는 특별한 제한이 없다.
제 2 디스플레이부(308)는 분석부(306)에 의한 분석 결과를 관리자에게 디스플레이한다. 예를 들어, 제 2 디스플레이부(308)는 QoS 파라미터를 막대 그래프로서 디스플레이할 수 있다.
제 2 저장부(310)는 통신 장치(104, 106 및 108)로부터 전송된 트래픽 정보 패킷 및 QoS 측정 결과를 저장하고, 상기 분석 결과를 저장할 수도 있다.
진단부(312)는 분석부(306)에 의한 분석 결과를 통하여 전체 통신 시스템을 진단한다. 물론, 진단부(312)는 상기 통신 시스템에 문제가 있다고 판단되는 경우 상기 진단뿐만 아니라 상기 문제를 해결하기 위한 적절한 조치를 취할 수 있다. 예를 들어, 특정 통신 장치에 특정 프로토콜 패킷이 집중적으로 입력되는 경우, 진단부(312)는 상기 통신 장치가 해킹되었다고 판단하여 상기 특정 프로토콜 패킷의 입력을 차단하도록 상기 통신 장치에 명령을 전달한다. 다른 예로, 토폴로지 구조의 통신 시스템에서 특정 통신 장치에 문제가 발생된 경우, 진단부(312)는 타통신 장치들 사이에 패킷의 송수신이 가능하도록 문제를 가지는 통신 장치의 동작을 중지시키거나 상기 문제를 가지는 통신 장치를 우회하여 패킷이 송수신되도록 상기 통 신 시스템을 제어할 수 있다.
제 2 제어부(300)는 통신 서버(102)의 구성 요소들의 동작을 전반적으로 제어한다.
이하, 본 실시예의 트래픽 측정 과정을 상술하겠다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트래픽 측정 과정에 따른 통신 시스템 구성을 도시한 블록도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트래픽 측정 과정을 도시한 순서도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 패킷의 구조를 도시한 블록도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 트래픽 정보 패킷을 도시한 블록도이다. 여기서, 도 4는 상기 통신 시스템으로서 상기 트래픽 측정 과정과 관련된 구성 요소들만을 도시하였고, 설명의 편의를 위하여 통신 장치(104, 106 및 108)를 제 1 통신 장치(104)로 가정하겠다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 통신 장치(104)는 트래픽 측정과 관련된 파라미터들을 초기화시킨다(S500).
이어서, 통신 장치(104)의 제어부(200)가 입출력 패킷이 감지되는 지의 여부를 판단한다(S502). 여기서, 상기 입출력 패킷은 도 6에 도시된 바와 같은 구조를 가지며, 즉 이더넷 헤더 필드, IP 헤더 필드, MAC 주소 필드 및 데이터 필드를 포함한다. 여기서, 상기 이더넷 헤더 필드는 상기 입출력 패킷이 IP 패킷인지 신뢰성이 좋은 ARP 패킷인 지에 대한 정보를 포함하고, IP 헤더 필드는 상기 입출력 패킷이 IP 패킷인 경우 TCP 패킷, UDP 패킷, ICMP 패킷 등인 지의 여부에 대한 정보를 가진다. 또한, MAC 주소 필드는 소스 주소(Source Address) 및 목적지 주 소(Destination Address)에 대한 정보를 포함하고, 데이터 필드는 소정 데이터를 저장하는 필드이다.
상기 입출력 패킷이 기설정된 시간동안 감지되지 않는 경우에는 상기 트래픽 측정 과정은 종료한다.
반면에, 상기 입출력 패킷이 감지되는 경우에는, 트래픽 분류부(222)는 현재의 패킷을 입력 패킷 또는 출력 패킷으로 분류시킨다(S504).
이어서, 트래픽 분류부(222)는 입력 패킷과 출력 패킷을 프로토콜별로 분류한다(S506). 예를 들어, 트래픽 분류부(222)는 입력 패킷과 출력 패킷을 각기 ARP 패킷, TCP 패킷, UDP 패킷, ICMP 패킷 및 기타 패킷으로 분류시킨다.
계속하여, 트래픽 분류부(222)는 상기 분류된 패킷에 대한 정보를 도 7에 도시된 바와 같이 트래픽 정보 패킷 포맷에 매칭시킨다(S508). 즉, 트래픽 정보 패킷은 도 7에 도시된 바와 같이 입력 패킷 정보 및 출력 패킷 정보를 별도로 포함하고, 각각의 패킷 정보를 TCP 패킷, UDP 패킷, ICMP 패킷, ARP 패킷 및 기타 패킷으로 분류시켜 저장한다.
그런 후, 제어부(200)는 상기 단계들(S502, S504, S506 및 S508)을 수행한 시간이 기설정 시간을 초과하였는 지의 여부를 판단한다(S510).
상기 수행한 시간이 상기 기설정 시간을 초과하지 않은 경우에는, 단계 S502 단계부터 다시 수행된다.
반면에, 상기 수행한 시간이 상기 기설정 시간을 초과한 경우에는, 트래픽 분류부(222)는 상기 매칭에 의해 생성된 도 7에 도시된 바와 같은 트래픽 정보 패 킷을 제 1 송수신부(208) 및 네트워크(110)를 통하여 통신 서버(102)로 전송한다(S512). 여기서, 상기 트래픽 정보 패킷은 소스 주소 및 목적지 주소를 가지는 헤더 필드 및 입력 패킷 정보와 출력 패킷 정보를 가지는 데이터 필드를 포함한다.
이어서, 통신 서버(102)의 분석부(306)는 통신 장치(104)로부터 전송된 트래픽 정보 패킷을 분석하여 통신 장치(104)의 부하량을 체크한다(S514).
계속하여, 진단부(312)는 상기 분석 결과에 따라 통신 장치(104)에 문제가 있다고 판단되는 경우 문제 해결을 위한 적절한 명령을 통신 장치(104)로 전송한다. 위에서는, 진단부(312)가 통신 장치(104)에 발생되는 문제를 감지하는 것으로 설명하였으나, 통신 장치(104) 자체에서 상기 문제를 감지하고 적절한 조치를 취할 수도 있다.
이러한 트래픽 측정 과정은 일정 주기로 자동으로 실행될 수 있으며, 즉 통신 장치들(104, 106 및 108)은 각기 트래픽 정보 패킷을 특정 주기로 통신 서버(102)로 전송한다. 결과적으로, 통신 서버(102)는 통신 장치들(104, 106 및 108)을 실시간으로 관리할 수 있다. 다만, 통신 장치들(104, 106 및 108)이 통신 서버(102)의 부하를 피하기 위하여 해당 트래픽 정보 패킷을 각기 다른 시간대에 전송되도록 설정되는 것이 바람직하다.
요컨대, 본 발명의 서비스 품질 측정 방법은 통신 장치들(104, 106 및 108)의 트래픽 정도, 즉 부하량을 측정하여 상기 통신 시스템을 실시간으로 모니터링하며, 상기 모니터링을 통해서 상기 통신 시스템이 원활하게 동작하도록 상기 통신 시스템을 관리한다.
이하, 본 발명의 서비스 품질 측정 방법 중 QoS 측정 과정을 TCP 테스트 패킷을 이용하는 과정과 UDP 테스트 패킷을 이용하는 과정으로 나누어 상술하겠다. 여기서, 상기 TCP 테스트 패킷과 상기 UDP 테스트 패킷을 구분하여 QoS 측정을 하는 이유는 TCP 통신과 UDP 통신 방법이 다르기 때문이다. TCP 통신에서는, TCP 패킷 전송시 상기 패킷이 수신되었는 지의 여부를 알리는 ACK가 송신측 단말기로 전송되며, 그래서 패킷의 손실이 발생되지 않아 패킷의 정확한 전송이 중요한 이메일 등에 사용된다. 반면에, UDP 통신에서는, UDP 패킷 전송시 상기 패킷이 수신되었는 지의 여부를 알리는 ACK가 송신측 단말기로 전송되지 않으며, 그래서 전송 속도가 빨라서 영화와 같은 멀티미디어 스트리밍 데이터 구현에 주로 사용된다. 다만, UDP 통신에서는, 패킷의 손실이 발생될 수 있다.
우선, TCP 테스트 패킷을 이용하여 QoS 파라미터를 측정하는 과정을 살펴보겠다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 QoS 측정 과정에 따른 통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 TCP 테스트 패킷을 이용하여 QoS를 테스트하는 방법을 도시한 순서도이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 패킷의 구조를 도시한 블록도이다. 여기서, 도 8은 상기 통신 시스템으로서 상기 QoS 측정 과정과 관련된 구성 요소들만을 도시하였다. 또한, 설명의 편의를 위하여 QoS 측정을 실시하는 통신 장치를 제 1 통신 장치(104)로 가정하고 타겟 통신 장치를 제 2 통신 장치(106)로 가정하겠다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제 1 통신 장치(104)는 QoS 측정과 관련된 파라미 터들을 초기화시킨다(S900).
이어서, 통신 서버(102)의 QoS 측정 요청부(302)는 제 1 통신 장치(104)로 QoS 테스트를 요청한다(S902).
계속하여, 테스트 패킷 발생부(224a)는 상기 QoS 테스트 요청에 따라 도 10에 도시된 바와 같은 TCP 테스트 패킷을 생성한다(S904). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 TCP 테스트 패킷은 송신하는 시간에 대한 정보를 가지는 타임스탬프(TIMESTAMP) 필드와 데이터 길이를 조절하기 위한 패딩(Padding) 필드를 포함한다.
이어서, 테스트 패킷 발생부(224a)는 상기 생성된 TCP 테스트 패킷을 송수신부(208a) 및 네트워크(110)를 통하여 제 2 통신 장치(106)로 전송한다(S906).
계속하여, 제 2 통신 장치(106)는 제 1 통신 장치(104)로부터 전송된 TCP 테스트 패킷을 수신하고, 이에 대한 ACK 및 상기 수신된 TCP 테스트 패킷을 제 1 통신 장치(104)로 전송한다(S908).
그런 후, 제 1 통신 장치(104)는 자신이 제 2 통신 장치(106)로 전송하였던 모든 TCP 테스트 패킷이 제 2 통신 장치(106)로부터 재전송되었는 지의 여부를 판단한다(S910). 이 것은 TCP 통신에서는 모든 TCP 테스트 패킷의 전송 여부가 중요하기 때문이다.
모든 TCP 테스트 패킷이 수신되지 않으면, 단계 S908이 다시 수행된다.
반면에, 모든 TCP 테스트 패킷이 수신된 경우, 제 1 통신 장치(104)의 QoS 측정부(226a)는 상기 수신된 TCP 테스트 패킷을 통하여 아래의 수학식 1 내지 수학 식 3과 같은 QoS 파라미터를 측정한다(S912). 다만, 상기 QoS 파라미터는 상기 TCP 테스트 패킷의 송수신이 소정 횟수, 예를 들어 10회 수행된 다음 측정된다.
응답 시간(Response Time)=Finish Time-Start Time, 여기서 Finish Time은 TCP 패킷이 소정 횟수 동안 송수신된 경우 마지막으로 수신된 TCP 패킷의 도달 시간을 의미하며, Start Time은 제 1 통신 장치(104)가 처음으로 TCP 패킷을 전송한 시간을 가르킨다.
처리량(Throughput)=(Filesize)/(Response Time), 여기서 Filesize는 송수신되는 TCP 패킷의 사이즈를 의미한다.
트랜잭션(Transaction)=1/(Throughput)
TCP 통신에서는 TCP 패킷이 손실되지 않으므로 손실양이 중요하지는 않으나 신속한 전송은 중요하므로, 제 1 통신 장치(104)는 TCP 통신에 해당하는 QoS 파라미터로서 응답 시간, 처리량 및 트랜잭션을 측정한다. 상세하게는, 응답 시간은 통신 장치들(104 및 106) 사이의 전송 속도를 판단하는 척도이므로, 상기 응답 시간이 기준치를 넘어서면 QoS 등급이 낮아지게 된다. 또한, 상기 처리량이 상기 응답 시간 동안 얼마나 많은 양의 TCP 테스트 패킷이 전송되었는 지의 여부를 나타내므로, 상기 처리량은 단위 시간당 작업 처리량을 나타내는 지표로서 전송 속도와 밀접한 관련을 가진다. 게다가, 상기 트랜잭션은 하나의 패킷을 보내기 위해 필요한 시간을 의미하는 것으로서, 전송 속도와 관련된다.
즉, 이와 같이 TCP 통신에서는, 전송 속도와 관련된 응답 시간, 처리량 및 트랜젝션이 QoS 파라미터로서 측정된다.
이어서, 제 1 통신 장치(104)는 상기 QoS 측정 결과를 통신 서버(102)로 전송한다(S914). 결과적으로, 통신 서버(102)는 상기 전송된 QoS 측정 결과를 통하여 서비스 품질 정도를 판단할 수 있고, 서비스 품질이 떨어지는 경우 이에 맞는 적절한 조치를 취할 수 있다.
다음으로, UDP 테스트 패킷을 이용하여 QoS 파라미터를 측정하는 과정을 살펴보겠다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 UDP 테스트 패킷을 이용하여 QoS를 테스트하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 8 및 도 11을 참조하면, 통신 서버(102)의 QoS 측정 요청부(302)는 제 1 통신 장치(104)로 QoS 테스트를 요청한다(S1100).
이어서, 테스트 패킷 발생부(224a)는 상기 QoS 테스트 요청에 따라 도 10에 도시된 바와 같은 UDP 테스트 패킷을 생성한다(S1102). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 UDP 테스트 패킷은 송신하는 시간에 대한 정보를 가지는 타임스탬프(TIMESTAMP) 필드와 데이터 길이를 조절하기 위한 패딩(Padding) 필드를 포함한다.
계속하여, 테스트 패킷 발생부(224a)는 상기 생성된 UDP 테스트 패킷을 송수신부(208a) 및 네트워크(110)를 통하여 제 2 통신 장치(106)로 전송한다(S1104).
그런 후, 제 2 통신 장치(106)는 제 1 통신 장치(104)로부터 전송된 UDP 테스트 패킷을 수신하고, 상기 수신된 UDP 테스트 패킷을 제 1 통신 장치(104)로 재전송한다(S1106). 여기서, UDP 통신에서는 ACK 과정이 없으므로, UDP 테스트 과정에서도 ACK 전송 과정은 존재하지 않는다.
이어서, 제 1 통신 장치(104)는 자신이 제 2 통신 장치(106)로 전송하였던 모든 TCP 테스트 패킷이 제 2 통신 장치(106)로부터 재전송되었는 지의 여부, 즉 제 1 통신 장치(104)가 재전송된 UDP 테스트 패킷을 모두 수신하였는 지의 여부를 판단한다(S1108).
모든 UDP 테스트 패킷이 수신된 경우, 제 1 통신 장치(104)는 QoS 파라미터를 측정한다(S1112).
반면에, 모든 UDP 패킷이 수신되지는 않은 경우에는, 제 1 통신 장치(104)의 제어부(200)는 상기 패킷 수신 시간이 기설정된 시간을 초과하였는 지의 여부를 판단한다(S1110).
상기 기설정된 시간을 초과하지 않는 경우, 단계 S1106이 다시 수행된다.
반면에, 상기 기설정된 시간을 초과한 경우, 제 1 통신 장치(104)는 아래의 수학식 4 내지 수학식 7과 같은 QoS 파라미터를 측정한다(S1112). 이 것은 UDP 통신에서는 패킷의 손실이 발생할 수 있으므로, 제 1 통신 장치(104)가 상기 UDP 테스트 패킷을 무한정 기다리지 않게 하기 위해서이다. 다만, 상기 QoS 파라미터는 상기 UDP 테스트 패킷의 송수신이 소정 횟수, 예를 들어 10회 수행된 다음 측정된다.
처리량(Throughput)=(Filesize)/(Finish Time-Start Time), 여기서 여기서 Finish Time은 TCP 패킷이 소정 횟수 동안 송수신된 경우 마지막으로 수신된 TCP 패킷의 도달 시간을 의미하며, Start Time은 제 1 통신 장치(104)가 처음으로 TCP 패킷을 전송한 시간을 가르킨다. 또한, Filesize는 송수신되는 TCP 패킷의 사이즈를 의미한다.
Figure 112007049726010-PAT00001
지연변이(Delay)=, 여기서 Delay Array는 한번의 송수신 과정에서 발생되는 지연 시간을 의미하고, recv는 총 송수신 과정 횟수를 가르킨다.
Figure 112007049726010-PAT00002
지터(Jitter)=
손실율(Loss Rate)={(all packet count)-(receive packet count)/(all packet count)}*100
위와 같은 UDP 통신에서는 패킷의 손실이 발생할 수 있으므로, 손실 발생 정도와 지연 속도가 중요하다. 따라서, UDP 테스트 패킷을 이용하여 QoS 파라미터를 측정하는 과정에서는, 상기 QoS 파라미터로서 지연 속도를 나타내는 처리량, 지연변이 및 지터와 손실 발생 정도를 나타내는 손실율이 측정된다.
계속하여, 제 1 통신 장치(104)는 상기 QoS 측정 결과를 통신 서버(102)로 전송한다(S1114). 결과적으로, 통신 서버(102)는 상기 전송된 QoS 측정 결과를 통하여 서비스 품질 정도를 판단할 수 있고, 서비스 품질이 떨어지는 경우 이에 맞는 적절한 조치를 취할 수 있다.
위에서는, 상기 TCP 테스트 패킷 측정 과정과 상기 UDP 테스트 측정 과정을 별도의 과정으로서 설명하였으나, 두 과정이 일련의 과정으로서 한번에 측정될 수도 있다. 또한, 상기 측정 과정시 QoS 테스트 요청이 선행되었으나, QoS 테스트 요청이 없어도 특정 주기로 상기 QoS 파라미터를 측정하고 통신 서버(102)로 전송할 수도 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 품질 측정 기능을 가지는 통신 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 통신 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 통신 서버를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트래픽 측정 과정에 따른 통신 시스템 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트래픽 측정 과정을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 패킷의 구조를 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 트래픽 정보 패킷을 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 QoS 측정 과정에 따른 통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 TCP 테스트 패킷을 이용하여 QoS를 테스트하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 패킷의 구조를 도시한 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 UDP 테스트 패킷을 이용하여 QoS를 테스트하는 방법을 도시한 순서도이다.

Claims (20)

  1. 입출력 패킷을 감지하는 단계;
    상기 감지된 입출력 패킷을 프로토콜별로 분류하는 단계; 및
    상기 분류 결과를 가지는 트래픽 정보 패킷을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 있어서 서비스 품질 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 서비스 품질 측정 방법은,
    상기 출력된 트래픽 정보 패킷을 분석하는 단계; 및
    상기 분석 결과를 디스플레이시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 있어서 서비스 품질 측정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 서비스 품질 측정 방법은,
    상기 분석 결과에 따라 상기 통신 시스템에 문제가 발생되었다고 판단되는 경우 문제 해결을 위한 조치 명령을 해당 통신 장치로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 있어서 서비스 품질 측정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 서비스 품질 측정 방법은,
    상기 분류된 패킷에 대한 패킷 정보를 트래픽 정보 패킷 포맷에 매칭시키는 단계; 및
    상기 매칭 시간이 기설정 시간을 초과하였는 지의 여부를 판단하는 단계를 더 포함하되,
    상기 매칭에 의해 발생되는 트래픽 정보 패킷은 상기 기설정 시간이 초과된 경우에 출력되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 있어서 서비스 품질 측정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 입출력 패킷을 프로토콜을 분류하는 과정은,
    상기 감지된 입출력 패킷의 이더넷 헤더 필드를 통하여 상기 입출력 패킷이 IP 패킷인지 ARP 패킷인 지의 여부를 검출하는 단계;
    상기 검출된 입출력 패킷의 IP 헤더 필드를 통하여 프로토콜 정보를 추출하는 단계; 및
    상기 트래픽 패킷의 MAC 주소 필드를 통하여 상기 입출력 패킷이 입력 패킷인지 출력 패킷인지의 여부를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 있어서 서비스 품질 측정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 트래픽 정보 패킷은 프로토콜별로 분류된 입력 패킷 정보 및 프로토콜별로 분류된 출력 패킷 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 있어서 서비스 품질 측정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 감지하는 단계, 상기 분류하는 단계 및 상기 출력하 는 단계는 특정 시간 단위로 반복 실시되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 있어서 서비스 품질 측정 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 서비스 품질 측정 방법은,
    테스트 패킷을 발생시키는 단계;
    상기 발생된 테스트 패킷을 출력시키는 단계;
    상기 출력된 테스트 패킷에 응답하여 전송된 테스트 패킷을 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 테스트 패킷을 통하여 QoS 파라미터를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 있어서 서비스 품질 측정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 테스트 패킷은 TCP 테스트 패킷과 UDP 테스트 패킷 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 있어서 서비스 품질 측정 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 서비스 품질 측정 방법은,
    상기 측정 결과를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 있어서 서비스 품질 측정 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 서비스 품질 측정 방법은,
    상기 출력된 모든 테스트 패킷이 수신되었는 지의 여부를 판단하는 단계를 더 포함하되,
    상기 모든 테스트 패킷이 수신되지는 않은 상태로 기설정된 시간을 초과하는 경우 상기 QoS 파라미터가 측정되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 있어서 서비스 품질 측정 방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 테스트 패킷이 TCP 테스트 패킷인 경우에는 상기 QoS 파라미터로서 응답 시간(Response Time), 처리량(Throughput) 및 트랜잭션(Transaction)이 측정되고, 상기 테스트 패킷이 UDP 테스트 패킷인 경우에는 상기 QoS 파라미터로서 처리량(Throughput), 지연변이(Delay), 지터(Jitter) 및 손실율(Loss Rate)이 측정되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 있어서 서비스 품질 측정 방법.
  13. 입출력 패킷을 감지하고, 상기 감지된 입출력 패킷을 분류하는 트래픽부; 및
    QoS 측정 요청에 따라 테스트 패킷을 출력시키고, 상기 출력된 테스트 패킷에 응답하여 재전송된 테스트 패킷을 수신하며, 상기 수신된 테스트 패킷을 통하여 QoS 파라미터를 측정하는 QoS부를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 측정 기능을 가지는 통신 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 트래픽부는,
    상기 입출력 패킷을 감지하는 감지부; 및
    상기 감지된 입출력 패킷을 프로토콜별로 분류하고, 상기 분류된 패킷에 대한 정보를 가지는 트래픽 정보 패킷을 출력시키는 트래픽 분류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 측정 기능을 가지는 통신 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 입출력 패킷은 이더넷 헤더 필드 및 IP 헤더 필드를 포함하고, 상기 트래픽 정보 패킷은 프로토콜별로 분류된 입력 패킷 정보 및 프로토콜별로 분류된 출력 패킷 정보를 가지는 데이터 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 측정 기능을 가지는 통신 장치.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 QoS부는,
    상기 QoS 측정 요청에 따라 상기 테스트 패킷을 발생시키는 테스트 패킷 발생부; 및
    상기 수신된 테스트 패킷을 통하여 QoS 파라미터를 측정하는 QoS 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 측정 기능을 가지는 통신 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 테스트 패킷은 TCP 테스트 패킷 또는 UDP 테스트 패킷인 것을 특징으로 하는 서비스 품질 측정 기능을 가지는 통신 장치.
  18. 통신 장치와 네트워크를 통하여 연결된 통신 서버에 있어서,
    QoS 측정을 요청하는 QoS 측정 요청부; 및
    프로토콜별로 분류된 패킷에 대한 정보를 가지는 트래픽 정보 패킷을 상기 통신 장치로부터 수신하고, 상기 수신된 트래픽 정보 패킷을 분석하는 분석부를 포함하되,
    상기 통신 장치는 상기 QoS 측정 요청에 따라 QoS 파라미터를 측정하며, 상기 분석부는 상기 QoS 파라미터 측정 결과를 상기 통신 장치로부터 수신하고 상기 수신된 QoS 파라미터 측정 결과를 분석하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 측정 기능을 가지는 통신 서버.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 통신 서버는,
    상기 분석부에 의한 분석 결과를 디스플레이하는 디스플레이부; 및
    상기 분석 결과를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 측정 기능을 가지는 통신 서버.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 통신 서버는,
    상기 분석 결과에 따라 상기 통신 장치 및 네트워크를 진단하는 진단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 측정 기능을 가지는 통신 서버.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210044060A (ko) * 2019-10-14 2021-04-22 한국전자기술연구원 사용자 정의 메시지 분석 방법
KR20220043717A (ko) * 2020-09-29 2022-04-05 아주대학교산학협력단 Profinet 프로토콜을 사용하는 기기간 화이트리스트 생성 방법 및 이를 수행하는 컴퓨팅 장치

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