KR20150058087A - Sdn 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

SDN 환경에서 서비스 트래픽을 분산하여 관리하는 방법이 개시된다. 서비스 트래픽 관리 방법은, 소프트웨어 정의 네트워킹 환경에서 컨트롤러가 서비스 트래픽을 관리하는 방법에 있어서, 적어도 하나의 네트워크 장치와 연동하여 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 수신하는 단계와; 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보에 기반하여 단말에 의해 발생하는 트래픽을 관리할 네트워크 장치를 선정하는 단계와; 선정된 네트워크 장치에 단말의 서비스 별 트래픽을 모니터링하도록 하는 모니터링 지시 메시지를 전송하는 단계를 포함한다. 따라서, SDN 환경에서 EPC를 위한 서비스 트래픽의 사용량을 효과적으로 분산 관리할 수 있다.

Description

SDN 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANAGING SERVICE TRAFFIC IN SOFTWARE DEFINED NETWORK ENVIROMENT}
본 발명은 소프트웨어 정의 네트워킹 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SDN 환경에서 서비스 트래픽을 분산하여 관리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 네트워크 장치의 트래픽 포워딩 기능과 제어 기능을 분리하여 통신 시스템을 효율적으로 운용하는 기술에 대한 표준화가 ONF(Open Networking Foundation), IETF(Internet Engineering Task Force), ETSI ISG NFV(Network Function Virtualization) 및 ITU-T 등을 중심으로 진행되고 있다.
소프트웨어 정의 네트워킹(SDN: Software Defined Networking)은 라우터나 스위치 등의 기본 네트워크 장비에 관계없이 사용자가 통제 권한을 가지며, 별도의 소프트웨어 컨트롤러가 트래픽 흐름을 제어하는 사용자 중심의 네트워크를 의미한다. 따라서, SDN에서는 사용자가 컨트롤러를 통해 네트워크를 바라보고 제어하기 때문에 컨트롤러의 역할이 중요하다.
한편, LTE(Long Term Evolution) 네트워크는 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network)과 EPC(Evolved Packet Core)으로 이루어진다. 이 중 EPC는 LTE를 위한 패킷 기반의 All-IP 모바일 코어 네트워크로 MME(Mobility Management Entity), S-GW(Serving-Gateway), P-GW(PDN Gateway) 등으로 구성된다.
특히, P-GW는 인터넷 등의 PDN(Packet Data Network)으로의 관문으로, 단말 IP 할당, 과금 정보 생성, QoS 정책 수행(enforcement) 등을 위한 각종 서비스 별 실시간 데이터 트래픽 사용량 관리 기능을 수행한다.
다양한 서비스를 수용하기 위해서 P-GW의 복잡성 및 부하가 증가되고 있으나, 이를 해소하기 위한 기술은 미흡한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, SDN 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, SDN 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 서비스 트래픽 관리 방법은, 소프트웨어 정의 네트워킹 환경에서 컨트롤러가 서비스 트래픽을 관리하는 방법에 있어서, 적어도 하나의 네트워크 장치와 연동하여 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 수신하는 단계와; 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보에 기반하여 단말에 의해 발생하는 트래픽을 관리할 네트워크 장치를 선정하는 단계와; 선정된 네트워크 장치에 단말의 서비스 별 트래픽을 모니터링하도록 하는 모니터링 지시 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 수신하는 단계는, 컨트롤러에 포함된 P-GW(PDN Gateway) 제어 모듈이 데이터 포워딩(Data Forwarding) 기능을 수행하는 적어도 하나의 네트워크 장치와 연동하여 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 획득할 수 있다.
여기에서, 상기 단말에 의해 발생하는 트래픽을 관리할 네트워크 장치를 선정하는 단계는, 적어도 하나의 네트워크 장치 중에서 작업 부하(work load)가 가장 낮은 네트워크 장치를 단말에 의해 발생하는 트래픽을 관리할 네트워크 장치로 선정할 수 있다.
여기에서, 상기 모니터링 지시 메시지는, 서비스를 식별하기 위한 정보 및 서비스 별 허용 트래픽 사용량에 대한 정보를 포함할 수 있다
여기에서, 상기 서비스 트래픽 관리 방법은, 선정된 네트워크 장치로부터 모니터링 결과에 대한 정보인 보고 메시지를 수신하는 단계와; 보고 메시지에 기반하여 적어도 하나의 네트워크 장치를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 보고 메시지는, 서비스 별 허용 트래픽 사용량에 기반하여 소비된 트래픽 사용량이 허용량을 초과한 경우, 선정된 네트워크 장치에 의해 생성될 수 있다.
여기에서, 상기 적어도 하나의 네트워크 장치를 제어하는 단계는, 보고 메시지에 기반하여 단말에서 발생한 트래픽에 대해 서비스 별 QoS 제어를 수행시킬 수 있다.
여기에서, 상기 적어도 하나의 네트워크 장치를 제어하는 단계는, 보고 메시지에 기반하여 단말의 이동에 의한 핸드오버(Hand-Over) 상황이 발생된 것으로 판단된 경우, 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 업데이트하고, 업데이트된 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보에 기반하여 단말에 의해 발생한 트래픽의 경로를 변경시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 서비스 트래픽 관리 방법은, 소프트웨어 정의 네트워킹 환경에서 컨트롤러가 서비스 트래픽을 관리하는 방법에 있어서, 적어도 하나의 네트워크 장치와 연동하여 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 수신하는 단계와; 단말의 이동에 의한 핸드오버(Hand-Over) 상황에 따라 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 업데이트하는 단계와; 업데이트된 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보에 기반하여 단말에 의해 발생한 트래픽의 경로를 변경시키는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 수신하는 단계는, 컨트롤러에 포함된 P-GW(PDN Gateway) 제어 모듈이 데이터 포워딩(Data Forwarding) 기능을 수행하는 적어도 하나의 네트워크 장치와 연동하여 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 획득할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 서비스 트래픽 관리하는 컨트롤러는, 소프트웨어 정의 네트워킹 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 장치로, 적어도 하나의 네트워크 장치와 연동하여 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 수신하고, 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보에 기반하여 단말에 의해 발생하는 트래픽을 관리할 네트워크 장치를 선정하며, 선정된 네트워크 장치에 단말의 서비스 별 트래픽을 모니터링하도록 하는 모니터링 지시 메시지를 전송하도록 제어하는 프로세서를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 서비스 트래픽 관리 방법은, SDN 환경에서 EPC(Evolved Packet Core)를 위한 서비스 트래픽의 사용량을 효과적으로 분산 관리할 수 있다.
또한, EPC를 위한 서비스 트래픽의 사용량을 효과적으로 분산 관리함으로써, P-GW와 같은 특정 노드의 과부하 현상을 회피시킬 수 있고, 이를 통해 안정적으로 네트워크를 운용할 수 있다.
도 1은 LTE 네트워크에서의 데이터 전달을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SDN에 기반한 EPC 네트워크에서의 데이터 전달을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 장치가 관리하는 테이블을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 SDN 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 SDN 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 SDN 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에서 언급되는 컨트롤러는 통합 SDN 컨트롤러(Unified SDN controller)로, 트래픽의 흐름을 제어하기 위해 관련 구성 요소(예를 들면, 스위치, 라우터 등)를 제어하는 기능 요소(entity)를 의미할 수 있다.
또한, 컨트롤러는 물리적인 구현 형태나 구현 위치 등에 의해 한정되지 않는다. 예를 들어, 컨트롤러는 ONF(OpenFlow), IETF(Internet Engineering Task Force), ETSI(European Telecommunication Standards Institute) 및/또는 ITU-T(International Telecommunication Union Telecommunication) 등에서 정의하고 있는 컨트롤러 기능 요소(entity)를 의미할 수 있다.
본 발명에서 언급되는 네트워크 장치는 '스위치(switch)' 또는 '라우터(router)'와 같이 트래픽(또는 패킷)을 실질적으로 포워딩하거나 스위칭 또는 라우팅하는 기능 요소를 의미할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 네트워크 장치는 스위치 또는 라우터로 명명될 수 있다.
예를 들어, 네트워크 장치는 ONF, IETF, ETSI 및/또는 ITU-T 등에서 정의하고 있는 스위치, 라우터, 스위치 요소(Switching Element), 라우터 요소(Routing Element), 포워딩 요소(Forwarding Element) 등을 의미할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 SDN 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 방법을 위한 동작과정에서 정의된 파라미터 및/또는 메시지 형태는 후술하는 특정 메시지에 한정되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 LTE 네트워크에서의 데이터 전달을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, LTE(Long Term Evolution) 네트워크에서는 단말로부터 전송되는 데이터 패킷은 기지국, S-GW(Serving-Gateway) 및 P-GW(PDN Gateway)을 거쳐 IP Network로 전달된다.
예를 들어, 제1 UE(11)에서 발생한 패킷은 제1 eNB(21), 제1 S-GW(31) 및 P-GW(40)을 거쳐 IP Network로 전달되고, 제2 UE(12)에서 발생한 패킷은 제2 eNB(22), 제2 S-GW(32) 및 P-GW(40)을 거쳐 IP Network로 전달될 수 있다. 즉, P-GW(40)은 IP 앵커링(Anchoring)이 되며 단말(UE: User Equipment)이 송수신하는 모든 패킷은 항상 P-GW(40)를 통하게 된다.
여기서, S-GW(Serving-Gateway) 및 P-GW(PDN Gateway)는 EPC(Evolved Packet Core)를 구성할 수 있으며, GTP tunnel은 eNB와 S-GW 및 S-GW와 P-GW간에 형성될 수 있다.
EPC 망에서는 QoS 정책 적용, 과금 정보 생성 등을 위한 서비스 별 사용량 관리 기능이 P-GW(40)에 집중될 수 있으며, 이로 인해 확장성(scalability) 이슈가 존재할 수 있다.
특히, LTE 네트워크 사업자는 기본 데이터 사용량뿐만 아니라 및 각종 서비스 별 사용량(예를 들어, Mobile TV, VoLTE, PSVT 등)에 대한 관리를 세분화하여 ARPU(Average Revenue Per User)를 증대하려 한다.
따라서, P-GW(40)의 복잡성 및 부하는 더욱 증가하기 때문에, P-GW(40)의 용량 확보를 위한 장비 증설이 불가피한 측면이 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SDN에 기반한 EPC 네트워크에서의 데이터 전달을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 기존 EPC망에서 S-GW(31, 32) 및 P-GW(40)는 Control Plane과 Data Plane의 기능을 동시에 수행하는 반면, SDN에 기반하는 EPC 망에서는 Control Plane의 기능을 수행하는 S-GW(C)(140) 및 P-GW(C)(150)와 Data Plane의 기능을 수행하는 SDN 스위치(200)가 구분될 수 있다.
즉, P-GW(C)(140)는 가입자 IMSI(International Mobile Subscriber Identity)을 기반으로 가입자를 구분하고, IP address를 할당하며, 가입자 단말(UE)(10)에서 PDN(Public Data Network)에 접속 가능하도록 하는 관문 역할을 수행할 수 있다. 여기서, P-GW(C)(140)는 P-GW 제어 모듈로 명명될 수 있으며, SDN Controller(100) 상에 위치할 수 있다.
특히, 가입자 별 실시간 기본 데이터 사용량 및 서비스 별 사용량 관리를 P-GW(C)(140)과 연계하여 수행함으로써 트래픽 제어 처리를 수행할 수 있고, 과금 서버(PCRF: Policy and Charging Rules Function)로 과금 정보를 전달할 수 있다. SDN 스위치(200)는 Data Forwarding을 위한 하드웨어와 서비스 트래픽 별 카운트 및 SDN Controller(100)와의 연동을 위한 SDN agent로 구성될 수 있다.
SDN Controller(100)는 EPC 망 내에서 가입자 트래픽을 전송할 SDN 스위치(200) 경로를 결정할 수 있다. 또한, SDN Controller(100) 상에는 MME(Mobility Management Entity)(110), HSS(Home Subscriber Server)(120), PCRF(Policy and Charging Rules Function)(130), S-GW(C)(140) 및 P-GW(C)(150)가 위치할 수 있다.
특히, 경로 내에 있는 각 스위치의 작업 부하(Work Load)를 고려하여, 서비스 별 트래픽 사용량을 관리할 SDN 스위치(200)를 선택할 수 있다.
선택된 SDN 스위치(200)는 SDN Controller(100)의 제어에 의해 Data Forwarding 뿐만 아니라, 기본 데이터 사용량, 서비스 별 사용량 관리 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 기존 P-GW(40)와 같은 특정 노드에서 모든 가입자의 기본 데이터 사용량 및 서비스 별 트래픽 관리가 집중되지 않고, SDN Controller(100)의 제어에 의해 전체 네트워크로 분산되어 처리될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 장치가 관리하는 테이블을 설명하기 위한 예시도이다.
SDN Controller(100)는 서비스 플로우(flow)의 경로 설정을 할 때, 각 SDN 스위치(200)의 작업 부하(Work Load)를 함께 고려할 수 있다. 여기서, 각 SDN 스위치(200)의 작업 부하(Work Load)는 아래와 같이 계산할 수 있다.
WorkLoad = currNumOfFlow / MaxNumOfFlow
여기서, currNumOfFlow는 현재 플로우의 사용량을 나타내고, MaxNumOfFlow는 플로우의 최대 사용 가능량을 나타낼 수 있다.
SDN Controller(100)는 경로 내 SDN 스위치(200) 중 작업 부하(Work Load)가 최소인 SDN 스위치(200)를 선택하여, 트래픽 사용량 관리 역할을 수행함을 통보할 수 있다. 예를 들어, SDN Controller(100)는 선택된 SDN 스위치(200)에 서비스 별 트래픽을 모니터링하도록 하는 모니터링 지시 메시지를 전송할 수 있다.
도 3을 참조하면, 각 SDN 스위치(200)는 Service-Usage table을 가질 수 있고, Service-Usage table은 Service ID, Quota(할당량), Usage(사용량)를 포함할 수 있다.
상세하게는, Service ID는 인터넷, Mobile TV, VoLTE, PSVT 등과 같이 서비스를 구분하는 식별자를 의미할 수 있다. 서비스는 목적지 IP address/Port 또는 DPI(Deep Packet Inspection)와 연계하여 구분할 수 있으며, Service ID를 기준으로 가입자 별 잔여 사용량을 DB(PCRF, SPR)로부터 획득할 수 있다.
SDN 기반 EPC 네트워크에서 특정 서비스 사용량이 모니터링 및 제어되어야 할 경우, 해당 플로우 테이블 엔트리(flow table entry)에 Service-Usage를 연계하여 사용량을 관리할 수 있다.
또한, 서비스 사용량 관리를 위한 명령(Instruction)에 Usage_Monitoring Service_ID를 추가할 수 있다. 예를 들어, 각 플로우(flow) 별 트래픽 처리 시, Action List에 Usage_Monitoring Service_ID를 추가할 수 있다.
Quota는 해당 플로우(flow) 별 허용된 트래픽 제공량을 의미하며, Usage는 현재까지 소비된 서비스 사용량을 의미할 수 있다.
또한, Usage Report Asynchronous 메시지인 USAGE_REPORT(COUNT)를 정의하여, Service_ID에 허용된 Quota가 모두 소진되거나, 서비스가 종료되어 플로우 테이블 엔트리(flow table entry) 정보가 삭제될 때, SDN Controller(100)에게 소진된 데이터 사용량을 통보할 수 있다. 여기서, USAGE_REPORT(COUNT)는 보고 메시지의 일 예일 수 있다.
SDN Controller(100)는 Quota를 소진함에 따라 해당 서비스에 대해 Drop, QoS 제어 등을 SDN 스위치(200)에서 수행하도록 처리할 수 있다.
도 3에 따른 Service-Usage table을 이용하여 SDN 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 방법을 하기에서 보다 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 SDN 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 제1 UE에서 발생한 서비스 트래픽이 컨트롤러에 전달될 수 있다(S410).
컨트롤러는 P-GW(C)와 연계하여 제1 UE에서 발생한 서비스 트래픽에 대한 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 획득할 수 있다(S411).
컨트롤러는 전체 네트워크에서 제1 UE에서 발생한 서비스 트래픽을 포워딩(forwarding)할 스위치들의 경로를 선정하여 이를 스위치들에게 알릴 수 있다(S412, S413, S414). 예를 들어, 컨트롤러는 Modify-State 메시지를 이용하여 스위치들의 설정을 변경할 수 있다.
컨트롤러는 해당 서비스를 위한 트래픽의 경로 상에 있는 스위치들 중에서 작업 부하(Work Load)가 가장 적은 스위치를 선정하여 서비스 별 사용량을 관리하도록 제어할 수 있다(S412). 예를 들어, 컨트롤러는 제1 SW를 서비스 별 사용량을 관리하는 스위치로 선정하여 Service-Usage 정보를 전달할 수 있다.
여기서, Service-Usage 정보는 모니터링 지시 메시지에 포함된 정보로 서비스를 식별할 수 있는 Service ID 및 Quota(할당량)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 제1 SW에 Service ID1을 가진 서비스에 대해 할당량으로 Quota1을 설정하여 사용량을 관리하도록 할 수 있다.
제1 SW는 제1 UE의 서비스 트래픽에 대한 관리를 수행하는 중에, 해당 서비스에 할당된 Quota1가 모두 소진된 것으로 판단되면, 보고 메시지인 USAGE_REPORT를 이용하여 해당 서비스 트래픽의 Quota가 모두 소진되었음을 컨트롤러에 통보할 수 있다(S415).
컨트롤러는 P-GW(C)와 연계하여 서비스 정책에 따라 해당 서비스를 드롭(Drop)하는 것으로 결정하고(S416), 해당 서비스를 위한 트래픽을 차단하도록 스위치로 명령할 수 있다(S417, S418, S419).
다음으로, 제2 UE에서 발생한 서비스 트래픽이 컨트롤러에 전달될 수 있다(S420).
컨트롤러는 P-GW(C)와 연계하여 제2 UE에서 발생한 서비스 트래픽에 대한 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 획득할 수 있다(S421).
컨트롤러는 전체 네트워크에서 제1 UE에서 발생한 서비스 트래픽을 포워딩(forwarding)할 스위치들의 경로를 선정하여 이를 스위치들에게 알릴 수 있다(S422, S423, S424). 예를 들어, 컨트롤러는 Modify-State 메시지를 이용하여 스위치들의 설정을 변경할 수 있다.
컨트롤러는 제2 SW를 서비스 별 사용량을 관리하는 스위치로 선정하여 Service-Usage 정보를 전달할 수 있다(S423). 예를 들어, 컨트롤러는 제2 SW에 Service ID1을 가진 서비스에 대해 할당량으로 Quota2을 설정하여 사용량을 관리하도록 할 수 있다.
제2 SW는 제2 UE의 서비스 트래픽에 대한 관리를 수행하는 중에, 해당 서비스에 할당된 Quota2가 모두 소진된 것으로 판단되면, 보고 메시지인 USAGE_REPORT를 이용하여 해당 서비스 트래픽의 Quota가 모두 소진되었음을 컨트롤러에 통보할 수 있다(S425).
컨트롤러는 P-GW(C)와 연계하여 서비스 정책에 따라 해당 서비스에 대한 QoS 제어를 수행하는 것으로 결정하고(S426), 해당 서비스 트래픽에 대해 QoS 제어를 수행하도록 스위치에 명령할 수 있다(S427, S428).
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 SDN 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하여, UE의 이동에 따른 핸드오버(HandOver) 상황에서의 서비스 트래픽을 관리하는 방법을 설명한다.
UE에서 발생한 서비스 트래픽이 컨트롤러에 전달될 수 있다(S510).
컨트롤러는 P-GW(C)와 연계하여 UE에서 발생한 서비스 트래픽에 대한 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 획득할 수 있다(S511).
컨트롤러는 전체 네트워크에서 UE에서 발생한 서비스 트래픽을 포워딩(forwarding)할 스위치들의 경로를 선정하여 이를 스위치들에게 알릴 수 있다(S512, S513). 예를 들어, 컨트롤러는 Modify-State 메시지를 이용하여 스위치들의 설정을 변경할 수 있다. 즉, UE에서 발생한 서비스 트래픽의 초기 트래픽 경로는 제1 eNB-제1 SW-제2 SW일 수 있다.
컨트롤러는 제1 SW를 서비스 별 사용량을 관리하는 스위치로 선정하여 Service-Usage 정보를 전달할 수 있다(S512).
이때, UE가 이동하여 기존의 경로가 더 이상 사용되지 않는 핸드오버 상황이 발생할 수 있으며(S514), 제1 SW는 현재까지 소진된 트래픽 양을 보고 메시지인 USAGE_REPORT를 이용하여 컨트롤러로 통보할 수 있다(S515).
컨트롤러는 P-GW(C)와 연계하여 서비스 별 사용량을 업데이트할 수 있다(S516).
핸드오버 상황이 발생한 후, UE에서 발생한 서비스 트래픽을 다시 컨트롤러에 전달될 수 있다(S520).
컨트롤러는 P-GW(C)와 연계하여 UE에서 발생한 서비스 트래픽에 대한 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 획득할 수 있다(S521).
컨트롤러는 전체 네트워크에서 UE에서 발생한 서비스 트래픽을 포워딩(forwarding)할 스위치들의 경로를 선정하여 이를 스위치들에게 알릴 수 있다(S522, S523). 핸드오버 상황의 발생에 따라 UE에서 발생한 서비스 트래픽의 경로는 제1 eNB-제3 SW-제4 SW로 변경될 수 있다.
또한, 컨트롤러는 제3 SW를 서비스 별 사용량을 관리하는 스위치로 선정하여 Service-Usage 정보를 전달할 수 있다(S522).
예를 들어, 컨트롤러는 제3 SW에 Service ID1을 가진 서비스에 대해 할당량으로 Quota2을 설정하여 사용량을 관리하도록 할 수 있다.
제3 SW는 UE의 서비스 트래픽에 대한 관리를 수행하는 중에, 해당 서비스에 할당된 Quota2가 모두 소진된 것으로 판단되면, 보고 메시지인 USAGE_REPORT를 이용하여 해당 서비스 트래픽의 Quota가 모두 소진되었음을 컨트롤러에 통보할 수 있다(S524).
컨트롤러는 P-GW(C)와 연계하여 서비스 정책에 따라 해당 서비스를 드롭(Drop)하는 것으로 결정하고(S525), 해당 서비스를 위한 트래픽을 차단하도록 스위치로 명령할 수 있다(S526, S527).
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 SDN 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따라 SDN 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 방법을 설명한다.
컨트롤러는 UE에서 발생한 트래픽을 수신하고(S600), 수신된 패킷에 플로우 테이블 엔트리(Flow table entry)가 포함되어 있는지 판단할 수 있다(S610).
플로우 테이블 엔트리를 포함하는 패킷은 스위치 제어를 위한 명령을 포함하는 것으로, 패킷에 포함된 플로우 테이블 엔트리에 기반하여 스위치를 제어할 수 있다(S662).
플로우 테이블 엔트리를 포함하고 있지 않는 데이터 패킷은 컨트롤러로 전달될 수 있다(S620).
컨트롤러는 전체 네트워크에서 서비스 트래픽을 포워딩(forwarding)할 스위치들의 경로를 선정하여 이를 스위치들에게 알릴 수 있고(S621), 서비스 별 트래픽을 관리할 스위치를 선정할 수 있다(S622). 예를 들어, 컨트롤러는 선정된 스위치에 서비스 별 트래픽을 모니터링하도록 하는 모니터링 지시 메시지를 전송할 수 있다.
컨트롤러는 해당 스위치가 서비스 별 트래픽을 관리할 스위치인지 판단할 수 있고(S630), 서비스 별 트래픽을 관리할 스위치가 서비스 별 트래픽 사용량의 계산하도록 할 수 있다(S640).
컨트롤러는 계산된 트래픽 사용량이 허용치를 초과하는 것으로 판단하면(S650), 이를 컨트롤러에 보고할 수 있다(S660).
컨트롤러는 서비스 별 트래픽을 관리할 스위치에 의한 보고에 기반하여 QoS 제어 등과 같은 제어 방법을 결정할 수 있고(S661), 결정된 제어 방법에 따라 스위치를 제어할 수 있다(S662).
따라서, 컨트롤러는 스위치와 연동하여 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 수신하고, 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보에 기반하여 단말에 의해 발생하는 트래픽을 관리할 스위치를 선정하며, 선정된 스위치에 단말의 서비스 별 트래픽을 모니터링하도록 하는 모니터링 지시 메시지를 전송하도록 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 서비스 트래픽 관리 방법은, SDN 환경에서 EPC를 위한 서비스 트래픽의 사용량을 효과적으로 분산 관리할 수 있다.
또한, EPC를 위한 서비스 트래픽의 사용량을 효과적으로 분산 관리함으로써, P-GW와 같은 특정 노드의 과부하 현상을 회피할 수 있고, 이를 통해 안정적으로 네트워크를 운용할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: UE 11: 제1 UE
12: 제2 UE 20: eNB
21: 제1 eNB 22: 제2 eNB
31: 제1 S-GW 32: 제2 S-GW
40: P-GW 100: SDN 컨트롤러
110: MME 120: HSS
130: PCRF 140: S-GW(C)
150: P-GW(C)

Claims (18)

  1. 소프트웨어 정의 네트워킹 환경에서 컨트롤러가 서비스 트래픽을 관리하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 네트워크 장치와 연동하여 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보에 기반하여 상기 단말에 의해 발생하는 트래픽을 관리할 네트워크 장치를 선정하는 단계;
    상기 선정된 네트워크 장치에 상기 단말의 서비스 별 트래픽을 모니터링하도록 하는 모니터링 지시 메시지를 전송하는 단계를 포함하는,
    서비스 트래픽 관리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 수신하는 단계는,
    상기 컨트롤러에 포함된 P-GW(PDN Gateway) 제어 모듈이 데이터 포워딩(Data Forwarding) 기능을 수행하는 상기 적어도 하나의 네트워크 장치와 연동하여 상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 단말에 의해 발생하는 트래픽을 관리할 네트워크 장치를 선정하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 네트워크 장치 중에서 작업 부하(work load)가 가장 낮은 네트워크 장치를 상기 단말에 의해 발생하는 트래픽을 관리할 네트워크 장치로 선정하는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 모니터링 지시 메시지는,
    서비스를 식별하기 위한 정보 및 서비스 별 허용 트래픽 사용량에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 선정된 네트워크 장치로부터 모니터링 결과에 대한 정보인 보고 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 보고 메시지에 기반하여 상기 적어도 하나의 네트워크 장치를 제어하는 단계를 더 포함하는,
    서비스 트래픽 관리 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 보고 메시지는,
    상기 서비스 별 허용 트래픽 사용량에 기반하여 소비된 트래픽 사용량이 허용량을 초과한 경우, 상기 선정된 네트워크 장치에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 적어도 하나의 네트워크 장치를 제어하는 단계는,
    상기 보고 메시지에 기반하여 상기 단말에서 발생한 트래픽에 대해 서비스 별 QoS 제어를 수행시키는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리 방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 적어도 하나의 네트워크 장치를 제어하는 단계는,
    상기 보고 메시지에 기반하여 상기 단말의 이동에 의한 핸드오버(Hand-Over) 상황이 발생된 것으로 판단된 경우,
    상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 업데이트하고, 업데이트된 상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보에 기반하여 상기 단말에 의해 발생한 트래픽의 경로를 변경시키는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리 방법.
  9. 소프트웨어 정의 네트워킹 환경에서 컨트롤러가 서비스 트래픽을 관리하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 네트워크 장치와 연동하여 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 수신하는 단계;
    상기 단말의 이동에 의한 핸드오버(Hand-Over) 상황에 따라 상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 업데이트하는 단계; 및
    업데이트된 상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보에 기반하여 상기 단말에 의해 발생한 트래픽의 경로를 변경시키는 단계를 포함하는,
    서비스 트래픽 관리 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 수신하는 단계는,
    상기 컨트롤러에 포함된 P-GW(PDN Gateway) 제어 모듈이 데이터 포워딩(Data Forwarding) 기능을 수행하는 상기 적어도 하나의 네트워크 장치와 연동하여 상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리 방법.
  11. 소프트웨어 정의 네트워킹 환경에서 서비스 트래픽을 관리하는 장치에 있어서,
    적어도 하나의 네트워크 장치와 연동하여 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 수신하고,
    상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보에 기반하여 상기 단말에 의해 발생하는 트래픽을 관리할 네트워크 장치를 선정하며,
    상기 선정된 네트워크 장치에 상기 단말의 서비스 별 트래픽을 모니터링하도록 하는 모니터링 지시 메시지를 전송하도록 제어하는 프로세서를 포함하는,
    서비스 트래픽 관리하는 컨트롤러.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 컨트롤러에 포함된 P-GW(PDN Gateway) 제어 모듈이 데이터 포워딩(Data Forwarding) 기능을 수행하는 상기 적어도 하나의 네트워크 장치와 연동하여 상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리하는 컨트롤러.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 적어도 하나의 네트워크 장치 중에서 작업 부하(work load)가 가장 낮은 네트워크 장치를 상기 단말에 의해 발생하는 트래픽을 관리할 네트워크 장치로 선정하는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리하는 컨트롤러.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 모니터링 지시 메시지는,
    서비스를 식별하기 위한 정보 및 서비스 별 허용 트래픽 사용량에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리하는 컨트롤러.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 선정된 네트워크 장치로부터 모니터링 결과에 대한 정보인 보고 메시지를 수신하고, 상기 보고 메시지에 기반하여 상기 적어도 하나의 네트워크 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리하는 컨트롤러.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 보고 메시지는,
    상기 서비스 별 허용 트래픽 사용량에 기반하여 소비된 트래픽 사용량이 허용량을 초과한 경우, 상기 선정된 네트워크 장치에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리하는 컨트롤러.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 보고 메시지에 기반하여 상기 단말에서 발생한 트래픽에 대해 서비스 별 QoS 제어를 수행시키는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리하는 컨트롤러.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 보고 메시지에 기반하여 상기 단말의 이동에 의한 핸드오버(Hand-Over) 상황이 발생된 것으로 판단된 경우,
    상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보를 업데이트하고, 업데이트된 상기 단말의 서비스 별 트래픽 사용량 정보에 기반하여 상기 단말에 의해 발생한 트래픽의 경로를 변경시키는 것을 특징으로 하는,
    서비스 트래픽 관리하는 컨트롤러.
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