KR20100091623A - 엠피엘에스 망에서의 실시간 멀티미디어 서비스에서 에스엘에이가 보장된 엘에스피 설정을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라우팅 알고리즘에 관한 것으로, 최대 지연 시간과 가용 대역폭을 기반으로 라우팅 경로 리스트를 설정하는 방법에 있어서 최대 지연 시간 및 가용 대역폭에 대한 요구 조건을 만족하지 못하는 개개의 링크를 삭제하는 과정과 CSPF(Constraint Shortest Path First)에 의해서 선정된 라우팅 경로에 대해서 전체 경로의 지연시간의 합이 요구되는 최대 지연시간을 초과하는 경로를 삭제하는 과정과 상기 최대 지연시간을 초과하는 경로가 삭제된 라우팅 경로를 우선순위에 따라 정렬하는 과정을 포함하는 것으로 유무선 망이 MPLS로 통합되는 환경에서, MPLS 망에서 멀티미디어 서비스를 고려한 SLA를 구현할 수 있도록 하고, 특히 All IP 기반의 차세대 이동통신 시스템에서 SLA를 보장 가능하게 하는 이점이 있다.

라우팅 알고리즘, MPLS, MCSPF, SLA, LSP.

Description

엠피엘에스 망에서의 실시간 멀티미디어 서비스에서 에스엘에이가 보장된 엘에스피 설정을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOF FOR SLA GURANTEED LSP SETUP IN REAL TIME MULTIMEDIA SERVICE OF MPLS NETWORK}

본 발명은 MPLS(Multiprotocol Label Switching) 망에서 실시간 멀티미디어 서비스를 사용할 경우 SLA(Service Level Agreement)를 보장하기 위한 새로운 TE(Traffic Engineering) 서비스인 SLA 파라미터를 이용한 MCSPF(Multimedia Constraint Shortest Path First) 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 들어서 MPLS 망은 QoS(Quality of Service)를 보장하고 손쉽게 VPN(Virtual Private Network)을 구축할 수 있는 장점으로 인하여, 각종 유무선 망에서 급격히 확산되고 있다. 특히, 핵심 망(core network)을 중심으로 IP 기반의 3G 이동통신 망에서 사용되고 있고, LTE(Long Term Evolution)등의 4G 망으로 진화함에 따라서, 확산이 더욱 가속화 할 전망이다.

도 1은 MPLS 망을 핵심 망으로 사용하는 유무선 통신망 구성도를 나타낸 것 이다.

상기 도 1을 참조하면, MPLS는 각종 유무선 네트워크의 핵심 망(100)에 주로 사용될 수 있고, 유선 통신과 기업 네트워크(Enterprise Network) 뿐만 아니라, 이동 통신(110, 120, 130, 140)과 IPTV 등과 같은 방송통신 융합의 소위 트리플 플레이(triple play)를 만족하는 다양한 네트워크 서비스의 핵심 망으로 사용될 수 있다.

이렇게, 핵심 망에서 MPLS를 많이 사용하는 가장 큰 이유는 QoS를 보장하는 다양한 방법을 제공하기 때문인데, 최근에는 사용자 수준의 서비스 품질을 의미하는 SLA(Service Level Agreement) 관점에서 이런 QoS를 논의하는 움직임이 활발하게 진행되고 있다.

SLA는 망 관리자의 입장이 아닌 서비스 사용자 관점의 다양한 서비스 품질을 관리하기 위한 일종의 규약으로 광의적으로 설명할 수 있고, 구체적으로는 전송률(throughput), 응답시간(response-time), 지연시간(delay), 지연변이(jitter)등의 다양한 네트워크 서비스 품질 지표를 나타낸다.

SLA 를 보장하기 위해서는 특정한 파라미터를 얻어내기 위한 정보를 지닌 프로브 패킷(probe packet)을 전송하는 능동 모니터링(active monitoring) 기법이나, MIB(Management Information Base)등과 같은 NMS(Network Management System)의 통계자료에 기반을 둔 수동적인 모니터링(passive monitoring)기법이 사용된다.

하지만, MPLS 망에서의 SLA 측정은 광의적인 정의 수준에서 언급되고 있고, 실제로 MPLS 표준에 이러한 SLA를 어떻게 적용시키는 방법은 아직 정확하게 정의되 어 있지 않다.

따라서, 실시간 멀티미디어 서비스를 제공 시에 어떤 SLA를 파라미터를 사용하여 SLA를 측정하고, 측정 결과를 MPLS 표준의 제어 평면에서 어떻게 사용할 것인가에 대한 구체적인 방법이 필요하다. 그리고, 실시간 멀티미디어의 SLA를 제공하기 위한 LSP(Label Switched Path)를 생성하는 과정에서 해당 서비스의 특성을 고려한 새로운 트래픽 엔지니어링 기법 또한 필요하다.

전술한 바와 같이, 기존의 트래픽 엔지니어링 기법은 사용 가능한 대역폭 정보를 바탕으로, ER(Explict Route) 정보를 계산하는 고전적인 CSPF 알고리즘을 사용하고 있지만, 지연 시간과 같은 실시간 트래픽의 정보는 전혀 고려하고 있지 않다.

이러한 고전적인 트래픽 엔지니어링 기법은 네트워크 부하의 분산이라는 점에 초점을 맞추어 설계가 되었으므로, QoS 관점에서 가장 이상적인 경로를 찾는 관점에서 보면 어느 정도의 한계를 가지고 있다.

실제로 VoIP(Voice over IP)를 비롯한 지연시간에 민감한 실시간 응용 서비스의 경우에는 대역폭 보장은 물론이고, 트래픽 엔지니어링 경로에 대한 지연 시간도 일정 수준 이상이 보장되어야만 한다.

만일, 기존의 경로와 같이 가용 대역폭만 고려하여 CSPF 메커니즘을 수행할 경우에는, CSPF의 결과로 얻은 결과가 가용 대역폭은 만족하지만, 사용자가 요구하는 최대 지연시간을 초과하는 경우가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

이러한 실시간 멀티미디어 서비스의 트래픽 엔지니어링을 위해서는, 현재 대 역폭을 위주로 고려하고 있는, 트래픽 엔지니어링 개념에 추가적으로 지연 시간을 고려하여서 종합적으로 트래픽 엔지니어링 경로를 계산하고 설정할 수 있는 새로운 CSPF 알고리즘이 필요하다.

본 발명의 목적은 MPLS 망에서의 실시간 멀티미디어 서비스에서 SLA가 보장된 LSP 설정을 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 다른 목적은 MPLS 망에서 실시간 멀티미디어 서비스를 제공하는 경우에 어떤 식으로 SLA를 정의할 것인가에 대해서 정의하고, 이를 위해서 능동적인 모니터링(active monitoring)기법으로 SLA 파라미터를 획득하고, 그 결과를 바탕으로 MPLS 제어 평면에 신호 프로토콜에 적용하여, 실시간 멀티미디어 서비스의 SLA 규약을 항상 최적화되게 만족하는 MPLS 경로를 생성하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 또 다른 목적은 실시간 멀티미디어 서비스의 SLA 규약을 항상 최적화되게 만족하는 MPLS 경로를 유지하는 MPLS LSP 생성을 위해서, 실시간 멀티미디어 서비스의 특성을 고려한 새로운 방법의 CSPF 알고리즘(MCSPF : Multimedia Constraint Shortest Path First)을 제공하여, 트래픽 엔지니어링을 사용한 경로 설정부터 능동 모니터링을 위한 실제 SLA 규약 확인 과정까지 제공하는 MPLS 망에서의 SLA 서비스 구조를 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 최대 지연 시간과 가용 대역폭을 기반으로 라우팅 경로 리스트를 설정하는 방법에 있어서 최대 지연 시간 및 가용 대역폭에 대한 요구 조건을 만족하지 못하는 개개의 링크를 삭제하는 과정과 CSPF(Constraint Shortest Path First)에 의해서 선정된 라우팅 경로에 대해서 전체 경로의 지연시간의 합이 요구되는 최대 지연시간을 초과하는 경로를 삭제하는 과정과 상기 최대 지연시간을 초과하는 경로가 삭제된 라우팅 경로를 우선순위에 따라 정렬하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 최대 지연 시간과 가용 대역폭을 기반으로 라우팅 경로 리스트를 설정하는 네트워크 장치에 있어서 최대 지연 시간 및 가용 대역폭에 대한 요구 조건을 만족하지 못하는 개개의 링크를 삭제하고, CSPF 에 의해서 선정된 라우팅 경로에 대해서 전체 경로의 지연시간의 합이 요구되는 최대 지연시간을 초과하는 경로를 삭제하고, 상기 최대 지연시간을 초과하는 경로가 삭제된 라우팅 경로를 우선순위에 따라 정렬하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 최대 지연 시간과 가용 대역폭을 기반으로 라우팅 경로를 설정하는 방법에 있어서 최대 지연 시간과 가용 대역폭을 기반으로 라우팅 경로 리스트를 생성하는 과정과 상기 라우트 경로 리스트에 대한 LSP(Label Switched Path)를 생성하는 과정과 상기 LSP에 대한 SLA(Service Level Agreement)파라미터를 설정하는 과정과 상기 LSP에 대한 SLA 파라미터가 만족되는 경우, 상기 LSP 설정을 완료하는 과정과 상기 LSP에 대한 SLA 파라미터가 만족되지 않지만 대체 경로가 존재하는 경우, 상기 SLA 파라미터를 만족하지 않은 LSP를 삭제하고 상기 최대 지연 시간과 상기 가용 대역폭을 기반으로 상기 라우트 경로 리스트에 대한 LSP를 생성하는 과정부터 다시 시작하는 과정과 상기 LSP에 대한 SLA 파라미터가 만족되지 않고 대체 경로도 존재하지 않는 경우, 라우팅 경로 리스트를 다시 생성하는 과정부터 반복하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 최대 지연 시간과 가용 대역폭을 기반으로 라우팅 경로를 설정하는 네트워크 장치에 있어서 최대 지연 시간과 가용 대역폭을 기반으로 라우팅 경로 리스트를 생성하는 CSPF부와 상기 LSP에 대한 SLA 파라미터를 설정하고, 상기 LSP에 대한 SLA 파라미터가 만족되는 경우 상기 LSP 설정을 완료하고, 상기 LSP에 대한 SLA 파라미터가 만족되지 않지만 대체 경로가 존재하는 경우 상기 SLA 파라미터를 만족하지 않은 LSP를 삭제하고 상기 최대 지연 시간과 상기 가용 대역폭을 기반으로 상기 라우트 경로 리스트에 대한 LSP를 생성하는 과정부터 다시 시작하고, 상기 LSP에 대한 SLA 파라미터가 만족되지 않고 대체 경로도 존재하지 않는 경우 라우팅 경로 리스트를 다시 생성하는 과정부터 반복하는 시그널링 프로토콜부와 상기 라우팅 경로 리스트 및 LSP 를 저장하는 데이터 베이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 유무선 망이 MPLS로 통합되는 환경에서, MPLS 망에서 멀티미디어 서비스를 고려한 SLA를 구현할 수 있도록 하고, 특히 All IP 기반의 차세대 이동통신 시스템에서 SLA를 보장 가능하게 하는 이점이 있다.

본 발명은 활성 모니터링 기반의 SLA를 지원하여, 트래픽 엔지니어링 방법으로 생성한 LSP가 실제 SLA 규약을 만족하는 지 확인이 가능한 이점이 있다. 그리고, SLA를 만족하지 못하는 LSP에 대해서는, MPLS 시그널링 프로토콜과 연동하여 우회 경로를 자동으로 생성하는 이점이 있다.

본 발명은 실시간 멀티미디어를 고려한 MCSPF 개념을 도입하여, 네트워크의 부하 분산 뿐만 아니라 실시간 멀티미디어를 고려한 높은 수준의 QoS에 대한 설정을 가능하게 하는 이점이 있다. 특히, 지연시간에 민감한 VoIP와 같은 실시간 멀티미디어 서비스를 MPLS 망에서 설정할 경우에 이에 대한 지연 시간의 제약사항을 트래픽 엔지니어링을 통해서 해결할 수 있게 하는 이점이 있다.

본 밞명은 지터(Jitter)값에 대한 사항도 고려하는 SLA도 지원하여, VoIP 에서 에코 등과 관련된 서비스 품질을 획기적으로 개선할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 트래픽 엔지니어링 기법은 네트워크 영역 내에서, 대역폭과 지연시간이라는 2가지의 QoS의 가장 중요한 요구조건을 만족하는 망 설정을 가능하게 하여 종단간(end-to-end) QoS를 보장하기 위한 기반 구조를 제시하는 이점이 있다. 여기서, 지연시간 고려 시, 링크상의 지연시간 고려 뿐만 아니라, 전체 경로상의 지연시간을 만족하는 지를 확인하여 전체적인 지연시간을 고려한 경로 계산을 가능 하게 하는 이점이 있다.

본 발명은 기존의 트래픽 엔지니어링 기법을 기반으로 확장하여, 쉽게 구현 가능하고 현재의 트래픽 엔지니어링 표준에 추가하면 다른 장비와의 연동성도 보장 가능한 이점이 있다.

본 발명은 MPLS 망에서 실시간 멀티미디어 서비스를 위한 최적의 경로를 찾아내고 이를 실제 망에서 확인하여 대역폭, 지연시간, 지연변이 등을 종합적으로 고려한 최적의 서비스 경로를 제공하는 이점이 있다.

본 발명은 설정된 SLA 규약을 실제 MPLS 망에서 적용했을 때, 최적의 SLA 서비스를 제공하기 힘든 경우 SLA 규약을 다시 설정할 수 있도록 하는 기능을 제공하여 망 관리자로 하여금 최적인 SLA 규약이 어떤 것인지 알아 낼 수 있게 하는 이점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명은 MPLS 망에서의 실시간 멀티미디어 서비스에서 SLA가 보장된 LSP 설정을 위한 장치 및 방법에 대해 설명할 것이다.

MPLS 망은 최근 들어 기존의 유선 망과 핵심 망에서 점점 무선 망과 사용자 망으로 그 사용의 폭을 넓혀 가고 있고, 최근의 유무선 통합과 개방이라는 흐름에 맞추어서 기존의 인터넷 뿐만 아니라 3G나 4G등과 같은 All IP 기반의 이동통신 망으로 널리 사용되고 있다.

또한, 최근 들어서는 사용자 수준의 서비스 품질이 중요해짐에 따라서 SLA(Service Level Agreement)를 어떻게 보장할 것인가가 중요한 이슈로 대두되고 있다.

본 발명에서는 이를 위해 크게 MPLS 망에서 기존의 CSPF 알고리즘을 개선하여, 실시간 멀티미디어 서비스의 SLA 파라미터를 이용한 MCSPF(Multimedia Constraint Shortest Path First)라는 새로운 CSPF 알고리즘과, 이를 통해 설정된 MPLS LSP(Label Switched Path)가 실제 SLA 규약을 만족하는지 확인하기 위한 능동적인 모니터링 방법을 제시한다.

본 발명에서 제시하는 방법을 통해서 멀티미디어 사용자가 요구하는 SLA 특성을 트래픽 엔지니어링(Traffic Engineering)과 MPLS 시그널링을 연동시켜서 보다 효과적으로 SLA를 관리할 수 있고, 이를 통해서 유무선 네트워크에서 VoIP등과 같은 실시간 서비스 품질을 획기적으로 개선 및 관리 할 수 있게 한다..

본 발명은 크게 세 부분으로 나누어서 설명할 수 있다. 우선 실시간 멀티미디어 서비스의 특성을 고려하여 기존의 CSPF 알고리즘을 개선한 MCSPF 알고리즘의 동작(도 2, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7)과, 이를 이용하여 생성된 LSP로 능동적인 모니터링 기법을 사용하여 SLA 규약을 확인하는 과정(도 8), 마지막으로 능동적인 모니터링 결과를 적용하여 LSP를 재설정 하는 과정(도 9)으로 나누어 설명할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 MCSPF의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.

상기 도 2를 참조하면, 먼저, MCSPF 알고리즘을 구동하기 위해서, MPLS 장비의 네트워크 인터페이스에 대역폭, 지연시간 등의 정보를 설정한다(705)(210 단계). 대역폭과 지연시간 등을 설정시 하기 <표 1>에서 예를 든 바와 같이 각각의 멀티미디어 서비스에 대항하는 SLA 파라미터를 참조한다.

CLASSofService	DELAY	THROUGHPUT	JITTER	QoSBandwidthPerAPP
Priority Traffic	<80msec	PacketLoss <5%	<35msec	MAX75%
Real-Time Traffic	<80msec	PacketLoss <3%	NoTarget	60%
Priority Traffic	<80msec	PacketLoss <2%	NoTarget	30%
BestEffor Traffic	<100msec	NoTarget	NoTarget	10%

상기 <표 1>은 MPLS 망에서의 SLA 파라미터를 도시한 것이다.

이후, 이렇게 설정된 정보를 바탕으로 실시간 멀티미디어 서비스를 위한 MCSPF 알고리즘을 적용하여 MPLS LSP를 설정하기 위한 ER(Explict Route) 정보를 결정한다(215 단계). MCSPF 알고리즘에 대한 자세한 설명은 하기에 설명하기로 한다. 이후, 결정한 ER 경로로 RSVP-TE나 CR-LDP등의 MPLS 시그널링 프로토콜을 이용하여 LSP를 설정한다(220 단계).

이후, 능동적인 모니터링을 위해 주어진 LSP에 대한 대역폭, 지연시간, 지연변이 등의 값을 도출한다(225 단계). 설정된 MPLS LSP가 SLA 규약을 만족하는지 확인하기 위해서, 프로브 패킷(probe packet)을 전송하여 지연시간과 지연변이 등의 실시간 멀티미디어 서비스를 위한 파라미터를 계산한다(230 단계).

상기 프로브 패킷은 원하는 SLA 파라미터를 계산하기 위한 타임 스탬프(time stamp)를 ICMP나 UDP등의 형태 가지고 MPLS 망으로 전송되고, 특별히 지연 변이를 구하기 위해서 망 관리자가 정의하는 필요한 회수 N번 만큼 전송한다.

만약, 계산된 지연시간, 지연변이 값이 SLA 파라미터를 만족시키는 경우(235 단계), MPLS LSP 설정을 최종적으로 완료한다(260 단계),

만약, 계산된 지연시간, 지연변이 값이 해당 LSP의 SLA를 만족하지 않지만(235 단계), 대체 경로가 존재하는 경우에는(240 단계), MPLS 시그널링 프로토콜 하여금 해당 LSP를 해제하도록 하고(245 단계), 해당 LSP의 ER을 제외하고 MCSPF 알고리즘을 다시 적용하여 ER 값을 다시 도출한다(250 단계). 이후, 새로 도출한 ER 경로로 RSVP-TE나 CR-LDP등의 MPLS 시그널링 프로토콜을 이용하여 LSP를 설정하고(220 단계) 이후의 과정을 수행한다.

만약, 다른 대체 경로가 존재하는 않는 경우에는(240 단계), 정적 혹은 동적인 방법으로 SLA 값을 재협상하고(255 단계), 초기의 과정인 MCSPF 알고리즘을 구동하기 위해서, MPLS 장비의 네트워크 인터페이스에 대역폭, 지연시간 등의 정보를 설정(210 단계)하는 과정부터 수행한다.

이후, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 MCSPF(Multimedia Constraint Shortest First) 알고리즘을 구동하기 위한 전체적인 구성도를 도시한 것이다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 도 3은 상기 도 2의 동작이 일어나는 네트워크 엔터티(예들 들어, 라우터(310))를 도시한 것이다. 그리고, 기본적인 트래픽 엔지니어링 메커니즘의 동작 순서는 기존의 방법과 비슷하나, MCSPF 알고리즘은 실시간 멀티미디어 서비스를 위한 파라미터를 고려한 알고리즘이라는 점에서 표준에서 정의한 기존의 CSPF 알고리즘과 명확하게 구별된다.

MCSPF 알고리즘을 구현하기 위해서는 기존의 MPLS 호 처리 프로토콜(RSVP-TE or CR-LDP)(301), IGP-TE 프로토콜(OSPF-TE or ISIS-TE)(303), CSPF(304) 등의 확장이 필요하다. 이에 대한 설명은 하기와 같다.

먼저, 트래픽 엔지니어링을 적용하기 위한 네트워크 인터페이스에 대역폭, 지연시간(305)등의 정보를 설정(해당 인터페이스의 지연 시간은 하기 <표 2>와 같이 가변적 혹은 고정적인 요인이 있으나, 대부분은 고정적인 요인으로 정할 수 있으며 통계적인 방법에 의해서 망의 운영자가 얻은 정보를 사용한다.)

DelayComponent	Fixed	Variable
CodecDelay	0
PacketizationDelay	0
Queuing/Buffering		0
SerializationDelay	0
NetworkDelay	0
De-jitterBufferDelay	0

이후, 설정된 정보는 OSPF-TE나 ISIS-TE 등과 같은 IGP-TE(303)에 의해서 다른 통신장비의 동일한 프로토콜로 전달되어, 동일한 네트워크 영역 내에 모든 트래픽 엔지니어링 데이터베이스를 공유할 수 있도록 한다.

본 발명을 위해서는 현재 OSPF 표준 등에서 정하고 있는 가용 대역폭등의 정보 이외에, 최대 지연시간 등의 정보도 추가적으로 전송될 수 있도록 IGP-TE 프로토콜이 확장 되어야 한다.

그 다음으로, 가장 핵심적인 모듈인 CSPF(304)는 이미 지연시간 등을 고려하여 생성된, 트래픽 엔지니어링 데이터베이스(TE-LSDB)(306)를 바탕으로 본 발명에서 기술하고 있는 알고리즘에 의해서 트래픽 엔지니어링을 위한 ER 경로를 생성하고, 이 정보를 RSVP-TE 혹은 CR-LDP 같은 MPLS 호 처리 프로토콜(301)에 알린다.

이후, MPLS 호 처리 프로토콜(301)에서는 ER 경로를 계산하도록 CSPF 모듈(304)에 요청을 한다. 이 경우에 기존의 대역폭 정보 이외에, 최대 지연 시간 등의 정보와 함께 요청을 한다.

상기 MPLS 호 처리 프로토콜(301)은 상기 CSPF 모듈(310)로터 계산된 ER 정보를 받고 나서, 실제 호 처리 시에는 해당 인터페이스 관리자(302)에게 가용한 대역폭과 최대 지연시간 등을 초과하지 않는지 다시 한 번 확인하는 절차를 수행한다.

본 발명에서 제시하고 있는 트래픽 엔지니어링 기능을 구현하기 위해서는 기존의 트래픽 엔지니어링 구조에서 다음과 같은 기능이 필요하다.

먼저, 기존의 IGP-TE 프로토콜(OSPF-TE, ISIS-TE)(303)에 지연시간 정보를 전송하기 위한 추가적인 메시지의 정의 및 이를 처리하는 부분의 기능이 필요하다. 그 다음으로, 생성된 트래픽 엔지니어링 데이터 베이스로 개선된 CSPF 알고리즘을 통한 ER 경로의 계산이 수행된다.

그 다음으로, 호 처리 프로토콜이 자원 예약 요청 시 대역폭 이외에 요구되는 최대 지연시간 정보로 호 처리를 하고 이 정보를 인터페이스 관리자(302)가 각각의 노드에서 확인하는 과정이 수행된다. 그리고, 각각의 인터페이스에 지연시간을 고려한 트래픽 엔지니어링을 위해서 통계적인 방법 혹은 동적으로 지연시간과 대역폭 정보를 설정해주는 기능이 수행된다. 이를 위해서 필요한 기능은 하기와 같다.

먼저, 트래픽 엔지니어링을 적용하기 위한 네트워크 인터페이스에 대역폭, 지연시간 등의 정보를 설정한다. 해당 인터페이스의 지연 시간은 <표 2>와 같이 가변적 혹은 고정적인 요인이 있으나, 대부분은 고정적인 요인으로 정할 수 있으며, 통계적인 방법에 의해서 망의 운영자가 얻은 정보를 사용한다.

그리고, 설정된 정보는 OSPF-TE나 ISIS-TE 등과 같은 IGP-TE(303)에 의해서 다른 통신장비의 동일한 프로토콜로 전달되어, 동일한 네트워크 영역 내에 모든 트래픽 엔지니어링 데이터베이스를 공유할 수 있도록 한다.

본 발명을 위해서 현재 OSPF 표준 등에서 정하고 있는 가용 대역폭등의 정보 이외에, 최대 지연시간 등의 정보도 추가적으로 전송될 수 있도록 IGP-TE 프로토콜(303)이 확장된다. 그리고, 가장 핵심적인 모듈인 CSPF(304)는 이미 지연시간 등을 고려하여 생성된, 트래픽 엔지니어링 데이터베이스(TE-LSDB)(306)를 바탕으로 본 발명에서 기술하고 있는 알고리즘에 의해서 트래픽 엔지니어링을 위한 ER 경로를 생성하고, 이 정보를 RSVP-TE 혹은 CR-LDP 같은 호 처리 프로토콜(301)에 알린다. 전술한 실시간 멀티미디어를 위해서 개선된 MCSPF 알고리즘의 결과로, ER(Explicit Route)를 얻게 되고, 이 경로로 시그널링 프로토콜을 이용하여 LSP를 설정한다.

상술한 블록 구성에서, 미도시 되어지만 제어부는 전술한 블록들(301, 302, 303, 304, 309)들의 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다.

따라서, 실제로 제품을 구현하는 경우에 전술한 블록들(301, 302, 303, 304, 309)의 기능 모두를 상기 제어부에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 상기 기능 중 일부만을 상기 제어부에서 처리하도록 구성할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 ER을 구하기 위한 알고리즘을 도시한 흐름도이다. 이 과정은 상기 도 2의 215단계에 해당하는 과정이다. 일단 전술한 CSPF 알고리즘에 대해서 가용 대역폭 또는 지연 시간을 고려하여 작성된 도 5 및 도 6과 같은 CSPF 그래프도 같이 참고한다.

상기 도 4를 참조하면, 만일 호 처리 프로토콜이 100M의 대역폭을 요구하였고, 링크 i(50M)와 l(60M)이 이 조건을 위배하였다면 그래프상에서 일단 i와 l링크를 제거한다(도 5 참고)(405 단계).

이후, 본 발명에서 제안하고 있는 지연시간을 고려하기 위해서 최대 지연 시간을 위반하는 링크를 다시 한 번 제거한다(도 6 참고)(410 단계). 즉, 요구사항으로 150msec 이 요구되었고, 이를 위반하는 링크 e(220msec), k(210msec)가 삭제된다. 이후, 이러한 조건하에서, CSPF 경로 계산 과정이 수행된다(415 단계).

상기 CSPF 경로 계산 과정에서, 계산할 ER 리스트가 존재하는 경우(420 단계), ER 리스트 내의 지연시간을 합을 계산한다(425 단계). 여기에서는 개개의 링크에 최대 지연시간을 확인하는 것이 아니라 CSPF에 의해서 일차적으로 선정된 ER 경로에 대해서 전체 경로의 지연시간의 합이 요구되는 최대 지연시간을 초과하는지 판단하여 결정한다.

만약,지연시간의 합이 최대 지연시간 보다 작은 경우 또는 큰 경우(430 단계)에 대해 설명하면 하기와 같다

예를 들면, 하기 <표 3>에 나와 있는 바와 같이, A->D->E->C(전체 지연시간 : 60 msec)와 A->B->E->C(전체 지연시간 : 120 msec) 경로는 조건을 만족하므로 가능한 ER 리스트로 선정되지만(435 단계), A->F->G->C(전체 지연시간 : 210 msec)경로는 요구되는 최대 지연시간을 초과하여 ER 리스트에서 제거된다(440 단계).

ER PATH	LINK	SUN(DELAY)	SELECTED	PRIOIRTY
A->D->E->C	a->b->c	10+20+30 = 60msec	YES	1
A->B->E->C	d->j->c	40+50+30 = 120msec	YES	2
A->F->G->C	f->g->h	60+70+80 = 210msec	NO	N/A

선정된 ER 중에서도 보다 적은 경로의 지연시간의 합을 가진 A->D->E->C 경로가 최고의 우선순위를 가지게 되고, A->B->E->C 경로는 다음의 우선순위를 가지게 되고, 이러한 순서로 정렬되고(445 단계). 최종 ER로 선택된다(450 단계).

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가용 대역폭을 기준으로 고려한 CSPF 그래프이다.

상기 도 5를 참조하면, 호 처리 프로토콜이 100M의 대역폭을 요구하였고, 링크 i(50M)와 l(60M)이 이 조건을 위배하였다면 그래프상에서 i와 l링크가 제거되는 것을 나타낸다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 지연 시간을 기준으로 고려한 CSPF 그래프이다.

상기 도 6을 참조하면, 호 처리 프로토콜이 요청한 최대 지연 시간을 만족하지 못하는 링크 e(220 msec), k(210 msec) 또한 그래프 상에서 제거되는 것을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 최종적인 MCSPF를 도시한 그래프이다.

상기 도 7을 참조하면, 상기 <표 3>에서와 같이 가능한 경로인 A->D->E->C(LINK : a->b->c)(전체 지연시간 : 60 msec) 경로와 A->B->E->C(LINK : d->j->c)(전체 지연시간 : 120 msec)경로는 제한 조건을 만족하므로 가능한 ER 리스트로 선정되지만, A->F->G->C(LINK : f->g->h)(전체 지연시간 : 210 msec)경로는 요구되는 최대지연시간을 초과하여 ER 리스트에서 제거된다. 선정된 ER 중에서도 보다 적은 경로의 지연시간의 합을 가진 A->D->E->C가 최고의 우선순위를 가지게 되고, A->B->E->C는 다음의 우선순위를 가지게 된다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 다른 설정된 LSP 상에서 능동적인 모니터링을 통해서 LSP에 주어진 SLA를 확인하는 과정을 도시한 도면이다.

상기 도 8을 참조하면, 일단 LSP가 생성되고 나면 생성된 LSP로 프로브 패킷을 전송한다. 프로브 패킷은 반드시 타임 스탬프를 가진 원하는 SLA 파라미터의 종류에 따라서, MPLS망 위에서 ICMP 혹은 UDP 타입의 패킷으로 전송된다.

MCSPF 알고리즘을 적용한 LSP의 경로가 PE(A) → PE(B) 까지 결정이 되어 있다면, RTT(Round Trip Time), 원 에이 딜레이(One-Way delay), 지터(Jitter) 등은 각각 하기 수식과 같이 계산할 수 있다.

RTT = TS4 - TS1

One-Way Delay = TS3 - TS2

Delay Jitter = Largest Delay - Smallest Delay

원 웨이 딜레이(One-Way Delay)를 측정하기 위해서는 NTP(Network Time Protocol)등으로 각 PE가 동기화 되어 있는 경우에 측정 가능하고, 만약 동기화 되어 있지 않은 경우는 RTT/2를 하여서 대략적인 값을 측정할 수 있다.

MPLS의 경우에는 TE 정책을 고려하여 LSP를 설정하는 경우에 정책적으로 PE(A)와 PE(B) 사이에 LSP를 설정한다고 하면, 양방향의 LSP의 PATH가 동일하게 설정되므로 RTT/2 한 값과 원 웨이 딜레이의 값은 대략적으로 비슷하다고 할 수 있다.

실시간 멀티미디어 서비스, 특히 VoIP(Voice Over IP) 서비스의 품질에 중요한 요소 중의 하나가 지연 지터 값(delay jitter, 또는 jitter)인데 지터가 증가하 면 실제 VoIP의 음성 품질에 에코(echo)가 많이 생기는 현상이 발생하여 사용자 관점의 서비스 품질을 저하시키는 작용을 한다.

이러한 지터 값을 측정하기 위해서는 위에서 설명한 프로브 패킷을 N회 전송하고 이를 이용하여 값을 측정한다. 지터 값을 구하기 위해서 프로브 패킷을 전송하는 횟수 N 값은 망 관리자가 통계적으로 의미있는 값을 얻기 위해서 원하는 값을 설정할 수 있다.

이렇게 얻어진 SLA 파라미터가 만약 LSP당 주어진 LSP 규약을 만족시키면, MPLS LSP 설정을 완료하고 정상적으로 패킷 전송을 시작하고, LSP 규약을 만족하지 않고 대체 경로가 존재하는 경우에는, 이 결과를 MPLS 시그널링 프로토콜에 통보하여, 기존에 LSP를 끊고 새로운 LSP를 계산하기 위하여 MCSPF 알고리즘을 다시 적용한다.

RSVP-TE나 CR-LDP 같은 MPLS 시그널링 프로토콜은 이러한 경우에 맞는 에러코드를 새로 정의하여 메시지를 전송하여 LSP 를 해제하고, 이를 통해서 구간 내에서 해당 LSA 규약위반에 따른 LSP 해제(절체)라는 사실을 알린다.

새로 계산된 ER 정보로 전술한 과정을 다시 수행하여여 SLA를 만족하는 LSP를 설정한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 능동적인 모니터링 방법을 적용하여, SLA 규약을 만족하지 않는 LSP를 해제하고 새로운 경로로 LSP를 설정하는 과정을 도시한 도면이다.

상기 도 9를 참조하면, 만일 MCSPF를 새로 적용하여 설정한 LSP가 다시 SLA 규약을 만족하지 않고, 더 이상 대체경로를 설정할 수 없다면 SLA 파라미터를 재협상하는 과정을 수행한다. SLA 파라미터의 재협상은 자동으로 재협상 될 수도 있고 망 관리자의 정책에 따라서 수동으로 설정될 수 있다. 재 협상후 새로운 경로가 설정된다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 MPLS 망을 핵심 망으로 사용하는 유무선 통신망 구성도를 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 MCSPF의 동작 과정을 도시한 흐름도,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 MCSPF(Multimedia Constraint Shortest First) 알고리즘을 구동하기 위한 전체적인 구성도를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 ER을 구하기 위한 알고리즘을 도시한 흐름도,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가용 대역폭을 기준으로 고려한 CSPF 그래프,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 지연 시간을 기준으로 고려한 CSPF 그래프,

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 최종적인 MCSPF를 도시한 그래프,

도 8은 본 발명의 실시 예에 다른 설정된 LSP 상에서 능동적인 모니터링을 통해서 LSP에 주어진 SLA를 확인하는 과정을 도시한 도면, 및,

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 능동적인 모니터링 방법을 적용하여, SLA 규약을 만족하지 않는 LSP를 해제하고 새로운 경로로 LSP를 설정하는 과정을 도시한 도면.

Claims (4)

1. 최대 지연 시간과 가용 대역폭을 기반으로 라우팅 경로 리스트를 설정하는 방법에 있어서,

   최대 지연 시간 및 가용 대역폭에 대한 요구 조건을 만족하지 못하는 개개의 링크를 삭제하는 과정과,

   CSPF(Constraint Shortest Path First)에 의해서 선정된 라우팅 경로에 대해서 전체 경로의 지연시간의 합이 요구되는 최대 지연시간을 초과하는 경로를 삭제하는 과정과,

   상기 최대 지연시간을 초과하는 경로가 삭제된 라우팅 경로를 우선순위에 따라 정렬하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 최대 지연 시간과 가용 대역폭을 기반으로 라우팅 경로 리스트를 설정하는 네트워크 장치에 있어서,

   최대 지연 시간 및 가용 대역폭에 대한 요구 조건을 만족하지 못하는 개개의 링크를 삭제하고, CSPF 에 의해서 선정된 라우팅 경로에 대해서 전체 경로의 지연시간의 합이 요구되는 최대 지연시간을 초과하는 경로를 삭제하고, 상기 최대 지연시간을 초과하는 경로가 삭제된 라우팅 경로를 우선순위에 따라 정렬하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 최대 지연 시간과 가용 대역폭을 기반으로 라우팅 경로를 설정하는 방법에 있어서,

   최대 지연 시간과 가용 대역폭을 기반으로 라우팅 경로 리스트를 생성하는 과정과,

   상기 라우트 경로 리스트에 대한 LSP(Label Switched Path)를 생성하는 과정과,

   상기 LSP에 대한 SLA(Service Level Agreement)파라미터를 설정하는 과정과,

   상기 LSP에 대한 SLA 파라미터가 만족되는 경우, 상기 LSP 설정을 완료하는 과정과,

   상기 LSP에 대한 SLA 파라미터가 만족되지 않지만 대체 경로가 존재하는 경우, 상기 SLA 파라미터를 만족하지 않은 LSP를 삭제하고 상기 최대 지연 시간과 상기 가용 대역폭을 기반으로 상기 라우트 경로 리스트에 대한 LSP를 생성하는 과정부터 다시 시작하는 과정과,

   상기 LSP에 대한 SLA 파라미터가 만족되지 않고 대체 경로도 존재하지 않는 경우, 라우팅 경로 리스트를 다시 생성하는 과정부터 반복하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 최대 지연 시간과 가용 대역폭을 기반으로 라우팅 경로를 설정하는 네트워크 장치에 있어서,

   최대 지연 시간과 가용 대역폭을 기반으로 라우팅 경로 리스트를 생성하는 CSPF부와,

   상기 LSP에 대한 SLA 파라미터를 설정하고, 상기 LSP에 대한 SLA 파라미터가 만족되는 경우, 상기 LSP 설정을 완료하고, 상기 LSP에 대한 SLA 파라미터가 만족되지 않지만 대체 경로가 존재하는 경우 상기 SLA 파라미터를 만족하지 않은 LSP를 삭제하고 상기 최대 지연 시간과 상기 가용 대역폭을 기반으로 상기 라우트 경로 리스트에 대한 LSP를 생성하는 과정부터 다시 시작하고, 상기 LSP에 대한 SLA 파라미터가 만족되지 않고 대체 경로도 존재하지 않는 경우 라우팅 경로 리스트를 다시 생성하는 과정부터 반복하는 시그널링 프로토콜부와,

   상기 라우팅 경로 리스트 및 LSP 를 저장하는 데이터 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

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