KR20130093746A - 네트워크 대역 할당 장치 및 방법 - Google Patents

네트워크 대역 할당 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 네트워크 대역 할당 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 의한 네트워크 대역 할당 장치는 접속 환경에 관한 정보를 수집하는 정보 수집기, 상기 수집된 정보를 기초로 접속 환경의 상태를 판별하고, 각 사용자별 정보를 수집하여 상기 각 사용자의 사용 대역폭 초과 여부를 판별하는 제어기 및 상기 판별된 접속 환경 상태 및 상기 판별된 사용자의 사용 대역폭 초과 여부를 기초로 상기 사용자의 사용 대역폭을 제한하는 대역폭 할당기를 포함한다. 본 발명에 의한 네트워크 대역 할당 장치 및 방법은 사용자의 접속 순서에 관계없이 공평하게 네트워크 자원이 분배될 수 있다.

Description

네트워크 대역 할당 장치 및 방법{NETWORK BANDWIDTH DISTRIBUTION DEVICE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 네트워크 대역 할당 장치 및 방법에 관한 것이다.
라우터(router)는 통신망 사이의 정보 흐름을 중계하는 장치이다. 라우터는 소스(source)로부터 송신된 패킷(packet)을 수신한다. 라우터는 수신된 패킷을 최적의 경로를 선택해 목적지로 전송한다. 패킷 교환 네트워크에서, 서버(server) 및 클라이언트(client)는 자체적으로 네트워크 자원에 대한 서비스에 우선권을 부여하기 어렵다. 따라서 라우터가 서버 및 클라이언트의 사이에서 네트워크 자원 요청을 할당한다.
최근 p2p(pear to pear) 서비스가 발전함에 따라 특정 사용자에 대한 과대한 트래픽(traffic) 집중 현상이 발생되고 있다. 라우터가 제공하는 네트워크 자원에는 한계가 있으므로, 특정 사용자에게 트래픽이 집중될 경우 나중에 접속하는 사용자는 최소의 대역폭만을 보장받게 된다. 이로 인하여 사용자 간의 서비스 품질의 차이가 발생된다. 이를 해결하기 위하여 개별 사용자에 대하여 프로파일(profile)을 생성하여 QoS(Quality of Service)를 제공하는 방법이 있으나, 개별 프로파일을 구현하기 위해서는 많은 유지 보수 비용이 요구된다.
본 발명은 사용자의 접속 순서에 관계없이 공평하게 네트워크 자원을 분배하는 네트워크 대역 할당 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의한 네트워크 대역 할당 장치는 접속 환경에 관한 정보를 수집하는 정보 수집기, 상기 수집된 정보를 기초로 접속 환경의 상태를 판별하고, 각 사용자별 정보를 수집하여 상기 각 사용자의 사용 대역폭 초과 여부를 판별하는 제어기 및 상기 판별된 접속 환경 상태 및 상기 판별된 사용자의 사용 대역폭 초과 여부를 기초로 상기 사용자의 사용 대역폭을 제한하는 대역폭 할당기를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 제어기에서 판별되는 상기 접속 환경의 상태는 상기 접속 환경의 초과 상태 여부 및 위험 상태 여부를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 접속 환경의 초과 상태 여부는 미리 지정된 최대 사용자 수와 현재 접속된 사용자 수를 비교하여 판별된다.
실시예에 있어서, 상기 접속 환경의 위험 상태 여부는 미리 지정된 정상 사용자 수와 상기 현재 접속된 사용자 수를 비교하여 판별된다.
실시예에 있어서, 상기 접속 환경의 초과 상태 여부는 미리 지정된 최대 대역폭과 현재 사용되는 총 사용 대역폭을 비교하여 판별된다.
실시예에 있어서, 상기 접속 환경의 위험 상태 여부는 미리 지정된 정상 대역폭과 상기 현재 사용되는 총 사용 대역폭을 비교하여 판별된다.
실시예에 있어서, 상기 각 사용자의 사용 대역폭 초과 여부는 계산된 이론 대역폭과 상기 각 사용자의 사용 대역폭을 비교하여 판별된다.
실시예에 있어서, 상기 이론 대역폭은 미리 지정된 정상 대역폭 및 현재 접속된 사용자 수를 기초로 계산된다.
실시예에 있어서, 상기 이론 대역폭은 현재 사용되는 총 사용 대역폭 및 현재 접속된 사용자 수를 기초로 계산된다.
실시예에 있어서, 본 발명의 실시예에 의한 네트워크 대역 할당 방법은 접속 환경의 초과 상태 여부가 판별되는 단계, 상기 접속 환경이 초과 상태가 아니면, 상기 접속 환경의 위험 상태 여부가 판별되는 단계, 상기 접속 환경이 위험 상태이면, 이론 대역폭이 계산되는 단계 및 사용 대역폭이 상기 이론 대역폭 이상인 사용자의 사용 대역폭이 제한되는 단계를 포함한다.
본 발명에 의한 네트워크 대역 할당 장치 및 방법은 사용자의 접속 순서에 관계없이 공평하게 네트워크 자원이 분배될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 네트워크 대역 할당 장치가 사용자 및 서버와 연결된 상태를 도시하는 도면이다.
도 2는 사용자에 대한 정보의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 네트워크 대역 할당 방법을 도시하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 네트워크 대역 할당 방법을 도시하는 순서도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 이하에서 사용되는 용어들은 오직 본 발명을 설명하기 위하여 사용된 것이며 본 발명의 범위를 한정하기 위해 사용된 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 네트워크 대역 할당 장치가 사용자 및 서버와 연결된 상태를 도시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 대역 할당 장치(100)는 정보 수집기(110), 제어기(120) 및 대역폭 할당기(130)를 포함한다.
네트워크 대역 할당 장치(100)는 복수의 사용자 및 서버와 연결될 수 있다. 본 실시예에서는 한 명의 사용자 및 하나의 서버에 연결되었다고 가정하고 설명한다. 그러나 이는 예시적인 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 네트워크 대역 할당 장치(100)는 2명 이상의 사용자 및 2개 이상의 서버에 연결될 수 있다. 또한 네트워크 대역 할당 장치(100)는 라우터(router)에 포함될 수 있다. 라우터는 서로 다른 통신 네트워크 사이를 중계하는 장치이다.
네트워크 대역 할당 장치(100)는 연결된 사용자로부터 플로우(flow)를 입력받는다. 사용자는 신뢰되지 않는 외부 네트워크일 수 있다. 예를 들어, 사용자는 가상 사설 통신망(Virtual private network, VPN) 서버, 근거리 통신망(Local area network, LAN) 클라이언트(client) 등일 수 있다. 사용자가 생성하는 플로우의 프로토콜은 한정되지 않는다. 예를 들어, 사용자는 TCP 프로토콜로 플로우를 생성할 수 있다. 플로우는 소스(source)의 주소(Internet Protocol Address) 및 포트(port), 목적지의 주소 및 포트, 그리고 프로토콜(protocol)을 정보로 포함한다.
내트워크 대역 할당 장치(100)는 사용자로부터 입력된 플로우를 목적지 서버로 전송한다. 네트워크 대역 할당 장치(100)는 플로우가 통과될 때 사용되는 대역폭이 한정되어 있다. 따라서 다수의 사용자가 접속된 경우 네트워크 대역 할당 장치(100)는 각 사용자에 대하여 대역폭을 능동적으로 할당하여 한정된 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있다.
정보 수집기(110)는 네트워크 대역 할당 장치(100)의 접속 환경에 대한 정보를 수집한다. 정보 수집기(110)는 현재 네트워크 대역 할당 장치(100)에 접속된 사용자의 수를 계산한다. 또한 정보 수집기(110)는 현재 네트워크 대역 할당 장치(100)에서 사용 중인 대역폭을 계산한다. 정보 수집기(110)는 수집된 정보를 제어기(120)로 전송한다.
제어기(120)는 네트워크 대역 할당 장치(100)의 접속 환경이 초과 수위 여부를 판단한다. 제어기(120)는 현재 네트워크 대역 할당 장치(100)에 접속된 사용자의 수가 미리 지정된 최대 사용자 수를 초과하면 접속 환경이 초과 수위라고 판단할 수 있다.
또, 제어기(120)는 네트워크 대역 할당 장치(100)의 접속 환경이 위험 수위라고 판단되면 각 사용자에 대한 정보를 수집한다. 제어기(120)는 현재 네트워크 대역 할당 장치(100)에 접속된 사용자의 수가 미리 지정된 정상 사용자 수를 초과하면 접속 환경이 위험 수위라고 판단할 수 있다. 제어기(120)는 현재 네트워크 대역 할당 장치(100)에서 사용 중인 대역폭이 미리 지정된 정상 대역폭을 초과하면 접속 환경이 위험 수위라고 판단할 수 있다. 제어기(120)에서 수집되는 각 사용자에 대한 정보는 사용자의 접속 시작 시각 및 사용자의 사용 대역폭을 포함한다. 사용자의 사용 대역폭은 사용자의 접속 시간 동안의 평균값일 수 있다.
제어기(120)는 미리 지정된 정상 대역폭 및 현재 접속된 사용자의 수를 기초로 이론 대역폭을 계산한다. 이론 대역폭은 네트워크 대역 할당 장치(100)가 현재 접속된 사용자의 수에 대응하여 각 사용자에게 이론적으로 제공할 수 있는 평균 대역폭이다. 이론 대역폭은 정상 대역폭을 (현재 접속된 사용자의 수 + 1)로 나눈 값으로 계산될 수 있다. 또는 이론 대역폭은 현재 사용중인 대역폭을 (현재 접속된 사용자의 수 + 1)로 나눈 값으로 계산될 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제어기(120)는 사용 대역폭이 이론 대역폭보다 큰 사용자를 판별한다. 제어기(120)는 판별된 접속 환경의 상태 및 사용 대역폭이 이론 대역폭보다 큰 사용자 정보를 대역폭 할당기(130)로 전송한다.
대역폭 할당기(130)는 네트워크 대역 할당 장치(100)의 접속 환경이 초과 수위이면 새로운 사용자의 플로우를 드롭시킨다. 새로운 사용자에 대한 플로우 드롭은 기존의 사용자의 접속이 종료되어 제어기(120)에서 판단된 네트워크 대역 할당 장치(100)의 접속 환경이 초과 수위를 벗어날 때까지 지속된다.
대역폭 할당기(130)는 네트워크 대역 할당 장치(100)의 접속 환경이 위험 수위이면, 제어기(120)에서 판별된 사용 대역폭이 이론 대역폭보다 큰 사용자의 사용 대역폭을 이론 대역폭으로 제한한다. 제어기(120)는 사용 대역폭이 제한된 사용자의 접속이 종료되거나, 미리 지정된 일정 시간이 지나면 사용 대역폭에 대한 제한을 해제할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 의한 네트워크 대역 할당 장치(100)는 접속된 사용자의 수에 대응하여 능동적으로 네트워크를 공평하게 할당한다. 따라서 사용자의 접속 시각 선후와 관계없이 모든 접속된 사용자에게 동일한 품질의 서비스가 제공될 수 있다. 또한 특정 사용자의 대역폭에 대한 편중된 사용이 방지될 수 있다. 이를 통해 네트워크 대역 관리 비용이 감소된다.
도 2는 사용자에 대한 정보의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 하나의 사용자는 하나 이상의 소스 주소를 가질 수 있다. 각 소스 주소는 사용 대역폭 및 접속 시작 시각에 대한 정보를 포함한다. 제어기는 각 소스 주소에 대한 정보를 사용자 별로 집합화하여 각 사용자에 대한 집합된 정보를 파악한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 네트워크 대역 할당 방법을 도시하는 순서도이다. 도 3을 참조하면, 먼저 현재 접속 환경의 초과 수위 여부가 판단된다(S110). 현재 접속 환경이 초과 수위라고 판단되면, 새로운 사용자의 플로우는 드롭된다(S111). 현재 접속 환경이 초과 수위가 아니라고 판단되면 접속 환경의 위험 수위 여부가 판단된다(S120). 접속 환경이 위험 수위가 아니라면 각 사용자의 사용 대역폭은 제한되지 않는다.
접속 환경이 위험 수위이면, 미리 지정된 정상 대역폭 및 현재 접속된 사용자의 수를 기초로 이론 대역폭이 계산된다(S130). 이론 대역폭은 네트워크 대역 할당 장치(100)가 현재 접속된 사용자의 수에 대응하여 각 사용자에게 이론적으로 제공할 수 있는 평균 대역폭이다. 이론 대역폭은 정상 대역폭을 (현재 접속된 사용자의 수 + 1)로 나눈 값으로 계산될 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
그리고 사용 대역폭이 이론 대역폭 이상인 사용자는 사용 대역폭이 제한된다(S140). 사용 대역폭은 이론 대역폭으로 제한될 수 있다. 사용 대역폭이 제한된 사용자의 접속이 종료되거나, 미리 지정된 일정 시간이 지나면 사용 대역폭에 대한 제한은 해제될 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 의한 네트워크 대역 할당 방법은 접속된 사용자의 수에 대응하여 능동적으로 네트워크를 공평하게 할당한다. 따라서 사용자의 접속 시각 선후와 관계없이 모든 접속된 사용자에게 동일한 품질의 서비스가 제공될 수 있다. 또한 특정 사용자의 대역폭에 대한 편중된 사용이 방지될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 네트워크 대역 할당 방법을 도시하는 순서도이다. 도 4를 참조하면, 먼저 현재 접속된 총 사용자 수 및 전체 사용 대역폭이 측정된다(S200). 총 사용자 수가 미리 지정된 최대 사용자 수를 초과하면(S210), 새로운 사용자의 플로우는 드롭된다(S211).
총 사용자 수가 최대 사용자 수 이하이면, 총 사용자 수가 정상 사용자 수를 초과하는지 여부가 판별된다(S220). 총 사용자 수가 정상 사용자 수 이하이면, 총 사용 대역폭이 정상 대역폭을 초과하는지 여부가 판별된다(S230).
총 사용자 수가 정상 사용자 수를 초과하거나 총 사용 대역폭이 정상 대역폭을 초과하면, 각 사용자에 대한 정보가 수집된다(S240). 수집된 정보를 기초로 이론 대역폭이 계산된다. 그리고 사용 대역폭이 이론 대역폭보다 큰 사용자의 대역폭이 제한된다(S250). 제한된 대역폭을 유지한 채 새로운 사용자 플로우가 서버로 연결된다(S260).
따라서 본 발명의 실시예에 의한 네트워크 대역 할당 방법은 접속된 사용자의 수에 대응하여 접속 환경의 상태를 판별한다. 그리고 판별된 상태에 따라 능동적으로 네트워크를 공평하게 할당한다. 따라서 사용자의 접속 시각 선후와 관계없이 모든 접속된 사용자에게 동일한 품질의 서비스가 제공될 수 있다. 또한 계산된 이론 대역폭에 따라 대역폭을 균등하게 분배하므로 특정 사용자의 대역폭에 대한 편중된 사용이 방지될 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 의한 네트워크 대역 할당 방법을 자세히 설명한다. 접속 환경에 있어서, 접속 가능한 최대 사용자 수는 8명이며, 일반적으로 기대되는 접속자 수인 정상 접속자 수는 4명이라고 가정한다. 또한 사용 가능한 최대 대역폭은 80Mbps이며 일반적으로 기대되는 사용 대역폭인 정상 대역폭은 40Mbps라고 가정한다.
제 1 사용자가 접속하여 10Mbps의 대역폭을 제공받는다고 가정한다. 이때 접속된 총 사용자 수는 1명이며, 총 사용 대역폭은 10Mbps이므로 접속 환경은 정상 상태이다. 따라서 대역폭은 제한되지 않는다.
제 2 사용자가 접속하여 10Mbps의 대역폭을 제공받는다고 가정한다. 이때 접속된 총 사용자 수는 2명이며, 총 사용 대역폭은 20Mbps이므로 접속 환경은 정상 상태이다. 따라서 대역폭은 제한되지 않는다.
제 3 사용자가 접속하여 15Mbps의 대역폭을 제공받는다고 가정한다. 이때 접속된 총 사용자 수는 3명이며, 총 사용 대역폭은 35Mbps이므로 접속 환경은 정상 상태이다. 따라서 대역폭은 제한되지 않는다.
제 4 사용자가 접속하여 20Mbps의 대역폭을 제공받는다고 가정한다. 이때 접속된 총 사용자 수는 4명이며, 총 사용 대역폭은 55Mbps이다. 총 사용 대역폭이 정상 대역폭인 40Mbps를 초과하였으므로 접속 환경은 위험 상태이다.
본 실시예에서 이론 대역폭은 현재 사용중인 대역폭을 (현재 접속된 사용자의 수 + 1)로 나눈 값으로 계산된다고 가정한다. 그러면, 이론 대역폭은 총 사용 대역폭인 55Mbps를 (현재 접속된 사용자 수 + 1)인 5로 나눈 11Mbps가 된다. 따라서 11Mbps를 초과하는 사용 대역폭을 가지는 제 3 사용자 및 제 4 사용자의 사용 대역폭은 이론 대역폭인 11Mbps로 제한된다.
이 상태에서 제 5 사용자가 접속하여 10Mbps의 대역폭을 제공받는다고 가정한다. 이때 접속된 총 사용자 수는 5명이며, 총 사용 대역폭은 52Mbps이다. 총 접속된 사용자 수가 정상 사용자 수인 4명을 초과하고, 총 사용 대역폭이 정상 대역폭인 40Mbps를 초과하였으므로 접속 환경은 위험 상태이다.
이론 대역폭은 총 사용 대역폭인 52Mbps를 (현재 접속된 사용자 수 + 1)인 6로 나눈 8.6Mbps가 된다. 따라서 모든 사용자의 사용 대역폭이 이론 대역폭인 8.6Mbps로 제한된다. 제한된 대역폭은 사용 대역폭이 제한된 사용자의 접속이 종료되거나, 미리 지정된 일정 시간이 지나면 해제될 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 의한 네트워크 대역 할당 방법은 접속자의 수가 증가되어도 모든 접속된 사용자에게 동일한 품질의 서비스가 제공될 수 있다. 또한 특정 사용자의 대역폭에 대한 편중된 사용이 방지될 수 있다. 이를 통해 네트워크 대역 관리 비용이 감소된다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형될 수 있다. 예를 들어, 정보 수집기, 제어기 및 대역폭 할당기의 세부적 구성은 사용 환경이나 용도에 따라 다양하게 변화 또는 변경될 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 국한되어서는 안되며 후술하는 특허 청구범위 뿐만 아니라 이 발명의 특허 청구범위와 균등한 범위에 대하여도 적용되어야 한다.
100: 네트워크 대역 할당 장치
110: 정보 수집기
120: 제어기
130: 대역폭 할당기

Claims (15)

  1. 접속 환경에 관한 정보를 수집하는 정보 수집기;
    상기 수집된 정보를 기초로 접속 환경의 상태를 판별하고, 각 사용자별 정보를 수집하여 상기 각 사용자의 사용 대역폭 초과 여부를 판별하는 제어기; 및
    상기 판별된 접속 환경 상태 및 상기 판별된 사용자의 사용 대역폭 초과 여부를 기초로 상기 사용자의 사용 대역폭을 제한하는 대역폭 할당기를 포함하는 네트워크 대역 할당 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어기에서 판별되는 상기 접속 환경의 상태는 상기 접속 환경의 초과 상태 여부 및 위험 상태 여부를 포함하는 네트워크 대역 할당 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 접속 환경의 초과 상태 여부는 미리 지정된 최대 사용자 수와 현재 접속된 사용자 수를 비교하여 판별되는 네트워크 대역 할당 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 접속 환경의 위험 상태 여부는 미리 지정된 정상 사용자 수와 상기 현재 접속된 사용자 수를 비교하여 판별되는 네트워크 대역 할당 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 접속 환경의 초과 상태 여부는 미리 지정된 최대 대역폭과 현재 사용되는 총 사용 대역폭을 비교하여 판별되는 네트워크 대역 할당 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 접속 환경의 위험 상태 여부는 미리 지정된 정상 대역폭과 상기 현재 사용되는 총 사용 대역폭을 비교하여 판별되는 네트워크 대역 할당 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 각 사용자의 사용 대역폭 초과 여부는 계산된 이론 대역폭과 상기 각 사용자의 사용 대역폭을 비교하여 판별되는 네트워크 대역 할당 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 이론 대역폭은 미리 지정된 정상 대역폭 및 현재 접속된 사용자 수를 기초로 계산되는 네트워크 대역 할당 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 이론 대역폭은 현재 사용되는 총 사용 대역폭 및 현재 접속된 사용자 수를 기초로 계산되는 네트워크 대역 할당 장치.
  10. 접속 환경의 초과 상태 여부가 판별되는 단계;
    상기 접속 환경이 초과 상태가 아니면, 상기 접속 환경의 위험 상태 여부가 판별되는 단계;
    상기 접속 환경이 위험 상태이면, 이론 대역폭이 계산되는 단계; 및
    사용 대역폭이 상기 이론 대역폭 이상인 사용자의 사용 대역폭이 제한되는 단계를 포함하는 네트워크 대역 할당 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 이론 대역폭은 미리 지정된 정상 대역폭 및 현재 접속된 사용자 수를 기초로 계산되는 네트워크 대역 할당 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 이론 대역폭은 현재 사용되는 총 사용 대역폭 및 현재 접속된 사용자 수를 기초로 계산되는 네트워크 대역 할당 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 초과 상태 여부가 판별되는 단계는
    총 사용자 수 및 총 사용 대역폭이 측정되는 단계;
    상기 총 사용자 수와 미리 지정된 최대 사용자 수가 비교되는 단계;및
    상기 총 사용 대역폭과 미리 지정된 최대 대역폭이 비교되는 단계를 포함하는 네트워크 대역 할당 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 접속 환경의 위험 상태 여부가 판별되는 단계는
    상기 총 사용자 수와 미리 지정된 정상 사용자 수가 비교되는 단계;및
    상기 총 사용 대역폭과 미리 지정된 정상 대역폭이 비교되는 단계를 포함하는 네트워크 대역 할당 방법.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 사용 대역폭이 상기 이론 대역폭 이상인 사용자의 사용 대역폭이 제한되는 단계는 미리 지정된 일정 시간이 지나면 해제되는 네트워크 대역 할당 방법.
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