KR20160000544A

KR20160000544A - 데이터 분산 서비스에서 서비스 품질 프로파일 결정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20160000544A
Application number: KR1020140077401A
Authority: KR
Inventors: 김경태; 김경일; 김용연; 박제만; 이수형; 전형국; 김원태
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2016-01-05
Also published as: US20150373095A1

Abstract

데이터 분산 서비스에서 서비스 품질 프로파일 결정 방법 및 장치가 개시되어 있다. 데이터 분산 서비스에서 QoS(quality of service) 프로파일을 결정하는 방법은 네트워크 환경 정보를 결정하는 단계와 네트워크 환경 정보에 기반하여 상기 QoS 프로파일을 결정하는 단계를 포함할 수 있되, 상기 QoS 프로파일은 QoS 기능(QoSFunction), QoS 매칭(QosMatching), QoS 서술(QosStatement), QoS 제약(QoSConstraint), QoS 특징(QoSChracteristic)를 포함할 수 있다.

Description

데이터 분산 서비스에서 서비스 품질 프로파일 결정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING SERVICE QUALITY PROFILE ON DATA DISTRIBUTION SERVICE}

본 발명은 데이터 분산 서비스에 관한 것으로써 보다 상세하게는 데이터 분산 서비스의 품질을 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

데이터 분산 서비스(DDS; Data Distribution Service)는 분산 환경을 위한 출판(Publish)/구독(Subscribe)의 명세를 갖는 통신 미들웨어이다. 데이터 분산 서비스를 제공하기 위해서는 분산 환경을 위한 데이터 중심의 출판-구독 프로그래밍 모델에 대한 표준화가 필요하다.

CORBA(Common Object Request Broker Architecture), DCOM(Distributed Component Object Model)과 같은 기존 분산 객체 미들웨어 표준들은 자원의 공유, 객체 재사용성 등에서 많은 장점이 있음에도 불구하고 원격 프로시저 호출 기반이다. 따라서, 다량의 데이터를 신속하게 배포하고 교환해야 하는 환경에서는 지연 시간, 대역폭에서의 효율성 문제점으로 인해 적합하지 않을 수 있다. 예를 들어, VOD, 화상 회의, VoIP(voice over internet protocol) 등과 같은 새로운 형태의 분산 멀티미디어 응용에서는 실시간 데이터 전송과 연속적이며, 대용량 데이터 처리가 필요한데, 분산 멀티미디어 응용에서는 이질적인 플랫폼 환경이나 과중한 정보 전송으로 인한 네트워크의 지연 등과 같은 많은 문제점이 존재한다.

데이터 분산 서비스의 장점은 다수의 사용자들이 물리적인 네트워크 구성과 상관없이 동적인 네트워크의 형성이 가능하고, 사용자들이 발간자 또는 구독자로서 원하는 정보를 실시간으로 신뢰성 있게 전달할 수 있다는 점이다. 이러한 특징으로 인하여 OMG(object management group)에서는 C4I, 산업자동화, 분산제어 및 시뮬레이션, 통신 장치 제어, 센서네트워크, 네트워크 관리시스템과 같은 고 신뢰성과 실시간성이 요구되는 서비스에 데이터 분산 서비스를 사용하기를 권고하고 있다.

본 발명의 제1 목적은 데이터 분산 서비스에서 서비스 품질 프로파일 결정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 데이터 분산 서비스에서 서비스 품질 프로파일 결정 방법을 수행하는 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 데이터 분산 서비스에서 QoS(quality of service) 프로파일을 결정하는 방법은 네트워크 환경 정보를 결정하는 단계와 상기 네트워크 환경 정보에 기반하여 상기 QoS 프로파일을 결정하는 단계를 포함할 수 있되, 상기 QoS 프로파일은 QoS 기능(QoSFunction), QoS 매칭(QosMatching), QoS 서술(QosStatement), QoS 제약(QoSConstraint), QoS 특징(QoSChracteristic)를 포함할 수 있다. 상기 QoS 기능(QoSFunction)은 상기 네트워크 환경 정보를 기반으로 상기 QoS 특징을 결정할 수 있다. 상기 QoS 매칭은 상기 QoS 프로파일이 적용되어 서비스 운영이 이루어지는 네트워크 환경에서 상기 QoS 프로파일 별로 얼마나 QoS를 만족하는지를 측정하여 QoS 랭킹을 결정할 수 있고, 상기 QoS 랭킹은 QoS 측정(QoSMetric)을 통해 QoS 만족 지수에 대한 점수를 매김으로써 산출될 수 있다. 상기 QoS 서술은 단순 서술(SingleQosStatement) 또는 복합 서술(CompoundQosStatement)로 구분되고, 상기 단순 서술은 한 가지의 상기 QoS 제약만을 가지고, 상기 복합 서술은 복수개의 단순 서술과 ‘and’ 또는 ‘or’의 관계 조합을 가지고, 상기 QoS 제약은 상기 QoS 특징을 제약하는 조건을 포함하고, 상기 조건에 대한 속성값을 포함할 수 있다. 상기 QoS 특징은 QoS 정책(policy)에 대한 속성값을 나타내고, 상기 QoS 정책은 통해 다수간의 실시간 통신의 통신 품질을 보장하기 위해 정의되고, 상기 QoS 정책은 QoS가 적용되는 객체에 대한 정보, QoS의 변경 가능 여부에 대한 정보를 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 데이터 분산 서비스에서 QoS(quality of service) 프로파일을 결정하는 장치에 있어서, 상기 장치는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 네트워크 환경 정보를 결정하고, 상기 네트워크 환경 정보에 기반하여 상기 QoS 프로파일을 결정하도록 구현될 수 있되, 상기 QoS 프로파일은 QoS 기능(QoSFunction), QoS 매칭(QosMatching), QoS 서술(QosStatement), QoS 제약(QoSConstraint), QoS 특징(QoSChracteristic)를 포함할 수 있다. 상기 QoS 기능(QoSFunction)은 상기 네트워크 환경 정보를 기반으로 상기 QoS 특징을 결정할 수 있다. 상기 QoS 매칭은 상기 QoS 프로파일이 적용되어 서비스 운영이 이루어지는 네트워크 환경에서 상기 QoS 프로파일 별로 얼마나 QoS를 만족하는지를 측정하여 QoS 랭킹을 결정하고, 상기 QoS 랭킹은 QoS 측정(QoSMetric)을 통해 QoS 만족 지수에 대한 점수를 매김으로써 산출될 수 있다. 상기 QoS 서술은 단순 서술(SingleQosStatement) 또는 복합 서술(CompoundQosStatement)로 구분되고, 상기 단순 서술은 한 가지의 상기 QoS 제약만을 가지고, 상기 복합 서술은 복수개의 단순 서술과 ‘and’ 또는 ‘or’의 관계 조합을 가지고, 상기 QoS 제약은 상기 QoS 특징을 제약하는 조건을 포함하고, 상기 조건에 대한 속성값을 포함할 수 있다. 상기 QoS 특징은 QoS 정책(policy)에 대한 속성값을 나타내고, 상기 QoS 정책은 통해 다수간의 실시간 통신의 통신 품질을 보장하기 위해 정의되고, 상기 QoS 정책은 QoS가 적용되는 객체에 대한 정보, QoS의 변경 가능 여부에 대한 정보를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 데이터 분산 서비스에서 서비스 품질 프로파일 결정 방법 및 장치를 사용함으로써 응용이 요구하는 QoS를 손쉽게 프로파일로 분류하고 조합하며 현재 네트워크 환경에 맞추어 최선으로 동작하는 QoS 프로파일을 선택할 수 있다. 따라서, 선택된 최선의 QoS 프로파일을 데이터 분산 서비스에 적용함으로써 데이터 전송과 관련된 다양한 QoS 요구조건을 만족시키면서 최적의 성능을 보장할 수 있다.

도 1은 DDS의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 미들웨어(middleware)를 나타낸 개념도이다.
도 3은 DDS를 이용한 통신 방법을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DDS의 QoS 프로파일을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 QoS 매칭을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 QoS 서술을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 QoS 특징(QoSCharacteristic)을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 QoS 결정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 QoS 결정 장치를 나타낸 개념도이다.

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 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.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

DDS(data distribution service)는 발행(publish)/구독(subscribe) 모델에 기반하여 분산 환경을 위한 데이터 중심 프로그램 모델에 대한 표준화의 필요성에 의해 만들어진 신뢰성 있는 실시간 데이터 통신 미들웨어 표준이다. DDS의 목적은 통신에 참여하는 애플리케이션의 위치나 존재에 상관없이 데이터를 전송할 수 있도록 복잡한 네트워크 프로그래밍을 단순화하여 분산 어플리케이션의 설계 및 구현을 단순화하는 것이다. DDS 표준은 DDS API 표준을 서술한 DCPS(DDSv1.2 API Standard)와 네트워크 계층 통신 프로토콜을 서술한 RTPS(RTPS v2.1 Wire Protocol Standard)로 구성되어 있다. DCPS(Data Centric Publisher/Subscriber)는 발행/구독 모델에 기반한 데이터 교환 기능을 제공하는 인터페이스 규격이다.

데이터 분배 서비스(DDS)는 동적으로 네트워크 데이터 도메인을 형성하고, 각각의 임베디드(embedded) 기기나 모바일 기기들이 네트워크 데이터 도메인을 통해 자유로운 참여나 탈퇴가 가능한 데이터 통신 환경을 제공할 수 있기 때문에 국방 분야에 적용될 수 있는 적합한 미들웨어로써 활용될 수 있다.

도 1은 DDS의 구조를 나타낸 개념도이다.

도 1을 참조하면, 도메인 참여자(domain participant, 100)는 애플리케이션에서 DDS 통신을 대표하는 엔티티이다. 발행자(publisher, 120)는 전송할 데이터를 생성하고 배포하는 기능을 담당한다. Data Writer(125)는 애플리케이션이 주어진 토픽(topic)하에서 출판(publish)되기 위해 데이터 값을 설정할 수 있다.

구독자(subscriber, 140)는 데이터 도메인을 통해 발행자로부터 전송된 데이터를 수신하여 활용하게 된다. DataReader(145)는 애플리케이션이 받기를 원하는 데이터가 있음을 알리면 허용하고 덧붙여진 구독자에 의해 받은 데이터를 액세스할 수 있다.

이때, 발행자(120)와 구독자(140)는 DDS 내의 동일한 도메인에 참여한 상태여야만 하고 데이터는 DDS의 토픽(topic)이라는 개념으로 정의되어야만 한다. 토픽(160)은 TopicDescroption의 분화한 형태로, 대부분의 데이터의 기본 디스크립션이며, 출판되거나 구독될 수 있다. 토픽은 가상의 데이터 송수신 채널일 수 있다.

DDS에서는 토픽 데이터 전달의 신뢰성과 실시간을 위하여 “DURABLITY, HISTORY, RELIABILITY, OWNERSHIP, DEADLINE”등의 QoS 설정을 할 수 있는 규격을 제시하고 있다.

RTPS(Real Time Publish/Subscribe)는 발행/구독 모델에 기반한 구현 측면의 데이터 전송 프로토콜로써 UDP(User Datagram Protocol)/IP(internet protocol)와 같은 신뢰성이 없는 전송 계층 위에서도 동작이 가능하도록 설계되어있다. RTPS에서는 DCPS(data centric publish subscribe)에서 정의한 발행자, 구독자 객체가 실제 통신하기 위해 필요한 디스커버리(discovery), 데이터 코딩 방식, 메시지 포맷 및 교환 방식, 전송 절차 등에 대한 사항을 기술하고 있다.

도 2는 미들웨어(middleware)를 나타낸 개념도이다.

도 2에서는 미들웨어(200)의 역할과 구조를 나타낸다. 이하, 본 발명의 실시예에서 게시할 데이터 분산 서비스 응용은 미들웨어(200)의 역할을 수행할 수 있다.

미들웨어(200)는 클라이언트와 서버 어플리케이션을 연결해 주는 역할을 하며, 클라이언트와 서버를 표현할 때 보통 ‘C/S’라고 표현하는데 여기에서 ‘/’는 미들웨어(200)를 의미할 수 있다. 미들웨어(200)는 분산 컴퓨팅을 위한 기반 구조를 제공하고, 클라이언트 서버 기술의 발전에 많은 영향을 주고 있다.

도 2를 참조하면, 미들웨어(200)는 이질적인 시스템간의 상호 운영성을 위하여 필요한 소프트웨어를 말하며, 네트워크, DB(database), OS(operating system)에 대하여 호환성을 제공할 수 있다. C/S 기술에서 미들웨어(200)를 중요시하는 이유는 어떤 종류의 미들웨어(200)가 시스템 구축에 사용되는가에 따라 C/S 시스템의 논리적 구조(2-계층, 3-계층)가 바뀌는 것은 물론, 시스템 전체의 기반 구조에 변화를 가져올 수 있기 때문이다.

객체 지향 시스템에서는 어플리케이션이 네트워크 상에 분산 객체 형태로 광범위하게 존재하기 때문에, 오늘날의 분산 컴퓨팅 환경에서는 분산 객체의 안전한 상호간 통신 및 관리 서비스를 제공하는 객체 미들웨어의 사용은 필수적이다. 정보 시스템 구축에서 주로 사용되는 객체 미들웨어로 현재 산업계 표준인 OMG/CORBA와 Microsoft사의 표준인 DCOM이 사용될 수 있다. 미들웨어도 정보 기술의 발전과 함께 동시에 변화하고 있다. 전통적인 어플리케이션 통신인 RPC(Remote Procedure Call) 모델에서 객체간 메시지 모델인 ORB(Object Request Broker)까지 다양한 모델과 구조가 발전되고 있다. 미들웨어의 범위를 정하고 종류별로 구분하기는 매우 어렵다. 그 이유는 네트워크 프로토콜(TCP/IP, SNA, NetBIOS), DB 드라이버 등의 기능으로 부터 TP-MONITOR, 분산 객체의 역할에 이르기까지 모두를 포함해야 하기 때문이다.

도 3은 DDS를 이용한 통신 방법을 나타낸 개념도이다.

1:1 통신이라면 소켓 통신이 편할 수 있다. 1:N 통신일지라도 보내야 할 데이터 타입이 동일하고, 클라이언트가 서버의 주소를 알고 있다면 소켓 통신이 편리할 수 있다. 하지만, 1:N과 같이 불특정 타입 데이터를 불특정 타겟에게 패킷을 보내는 통신은 어려울 수 있다.

DDS 미들웨어는 위와 같은 문제를 미들웨어 단에서 해결해줄 수 있다. 따라서 개발자는 네트워크 프로그램에 대해서 깊이 생각할 필요 없이, 응용 프로그램을 작성할 수 있다. 소켓은 send/recv 방식으로 데이터를 주고 받는다.

DDS는 발간(publish)/구독(subscribe)이라는 방법으로 토픽(패킷)을 보내고 받을 수 있다.

먼저 발간은 ‘MDSType data_mds;, MDSType datakey_mds;’를 기반으로 보내야 할 데이터를 정의하고 통신을 위한 설정을 한 후 발간 객체의 함수인 write를 통해 전송할 수 있다(예를 들어, p_foodataWriter->write(p_foodataWriter, dFoo, 0)). 타겟이 누구인지 신경을 쓰지 않아도 DDS 미들웨어를 통해 알아서 전송될 수 있다.

구독에도 마찬가지로 ‘MDSType data_mds;, MDSType datakey_mds;’를 기반으로 받아야 할 데이터 타입을 정의하고, 통신을 위한 설정 후, take(take는 구독객체의 함수)를 기반으로 구독할 수 있다(예를 들어, p_datareader->take(p_datareader, ＆fseq, ＆sseq, 1, ANY_SAMPLE_STATE, ANY_VIEW_DTATE, ANY_INSTANCE_STATE). take 후 필요한 데이터인지 아닌지 여부를 판단해서 해당 데이터를 이용할 수 있다.

구독 측에서는 지금은 MDSType이라는 토픽을 받지만 다른 형태의 토픽을 받을 수 있다. 다른 형태의 토픽을 받겠다고 설정한 후 take를 호출하면 해당 형태의 토픽을 알아서 받을 수도 있다.

도 3과 같이 DDS는 발간 측에서 클라이언트의 상태나 데이터 타입에 신경 쓸 필요 없이 발간만 하면 되고, 구독 측에서도 발간 측이 무엇을 발간하는 것과 관계없이 자기 것만 받을 수 있기에 응용 프로그래머에게 편리성을 제공할 수 있다.

DDS 통신을 이용하는 응용 프로그램, 통신 참여자마다 통신을 수행시 요구하거나 제공하는 QoS가 모두 상이할 수 있다. 즉, DDS 기반의 데이터 전송과 관련하여 특정 수준의 QoS를 보장하는 능력이 다를 수 있다. 현재 DDS 표준에는 QoS 프로파일을 기반으로 한 QoS 결정 방법이 존재하지 않아서 다양한 QoS 구성으로 인한 복잡한 QoS 설정으로 인해 어려움이 존재한다. 따라서, 응용 프로그램이 요구하는 QoS를 제공하기 위해 현재 네트워크 환경에 맞추어 최선으로 동작하는 QoS 프로파일을 선택하는 방법이 필요하다.

이하, 본 발명의 실시예에서는 데이터 분배 서비스(DDS)와 관련된 QoS 프로파일을 생성하고 적용하는 방법에 대해 게시한다. DDS 통신 미들웨어에서 다양한 종류의 QoS를 만족시키기 위한 방법으로써 필요한 QoS 패키지를 분류하고 조합하는 방법, QoS 서비스 품질을 기술하는 QoS 관계(QoS Relation)를 정의하는 방법에 대해 게시한다. 또한 현재 네트워크 환경에 맞추어 최선으로 동작하는 QoS 프로파일을 선택하는 방법에 대해서도 게시한다. 제안된 QoS 프로파일 결정 방법을 이용하여 DDS 통신을 이용하는 응용 프로그램, 통신 참여자는 손쉽게 QoS를 설정할 수 있을 뿐만 아니라 현재 네트워크 환경에서 최선의 QoS를 선택하여 데이터 전송과 관련하여 특정한 데이터 전송 성능을 보장할 수 있다.

QoS 프로파일에는 다양한 종류의 QoS를 만족시키기 위해 필요한 QoS 패키지와 QoS 패키지 간의 관계가 정의될 수 있다. 또한, QoS 프로파일에서는 네트워크 환경에 맞게 최선의 QoS 프로파일을 찾는 방법과 협약 조건들이 정의될 수 있다.

예를 들어, QoS 프로파일은 크게 QoS 기능(QoSFunction), QoS 매칭(QosMatching), QoS 프로파일(QosProfile), QoS 서술(QosStatement), QoS 제약(QoSConstraint), QoS 특징(QoSChracteristic)으로 구성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DDS의 QoS 프로파일을 나타낸 개념도이다.

도 4를 참조하면, QoS 기능(QoSFunction)(400)은 QoS 프로파일(QoSProfile)(420)을 기반으로 정의된 QoS 서비스 품질을 지원하는 기능을 제공할 수 있다.

QoS 매칭(QoSMatching)(410)은 현재 네트워크 환경에 맞는 최선의 QoS 프로파일(420)을 검색하고 선택하는 기능을 제공할 수 있다.

QoS 프로파일(420)은 QoS 서비스 품질을 기술하는 QoS 관계(Relation)를 정의할 수 있다. QoS 서비스 품질은 QoS 서술(QoSStatement)(430)을 기반으로 기술될 수 있다. 복수개의 QoS 제약(QoSConstraint)(440)은 QoS 특징(Characteristic)(450)을 제약하는 조건들을 명시하고, 제약 조건에 대한 속성값을 포함할 수 있다.

QoS 특징(QoScharacteristic)(450)은 DDS 도메인에서 사용되는 QoS 정책(Policy)에 대한 속성 값을 나타낼 수 있다. 각각의 요소들에 대해서는 아래에서 구체적으로 게시한다.

QoS 기능(400)은 QoS 프로파일(420)이 제공하는 최상의 서비스로 복잡하고 다양한 QoS 패키지 중 필요한 QoS 패키지의 관계를 정의하고 구축한 후 현재 네트워크의 상황에서 만족할 수 있는 최선의 QoS 프로파일 정책을 지원하기 위해 사용될 수 있다. 즉, QoS 기능(400)을 기반으로 데이터 전송과 관련된 특정 수준의 QoS를 보장할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 QoS 매칭을 나타낸 개념도이다.

도 5를 참조하면, QoS 매칭(QoSMatching)(500)은 다수의 QoS 프로파일(530) 가운데 현재 네트워크에 상황에서 최적의 QoS 프로파일(530)을 선택하는 기능을 제공할 수 있다. QoS 매칭(500)은 QoS 프로파일(530)이 적용되어 데이터 분산 서비스 운영이 이루어지는 네트워크 환경에서 QoS 프로파일(530) 각각에 대한 QoS를 측정하고 QoS 프로파일(530)에 대한 랭킹을 결정하기 위해 수행될 수 있다.

QoS 랭킹(Ranking) (510)은 QoS 측정(QoSMetric)(520)을 통해 QoS 만족 지수에 대한 점수를 매김으로써 점수가 낮은 프로파일은 필터링하고 점수가 높은 프로파일은 가중치를 두어 현재 네트워크 환경에서 가장 잘 어울리는 QoS 프로파일(530)을 선택하게 하기 위해 사용될 수 있다.

도 5를 참조하면, QoS 프로파일(530)은 QoS 관계에 대한 협약 및 협약 조건에 대한 정보를 포함할 수 있다. QoS 관계는 크게 아래와 같이 3부분으로 분류될 수 있다.

(1) ‘For’는 QoS 프로파일(530) 안에 선언된 QoS 서비스 품질을 제공하는 QoS Component(컴포넌트)와의 관계

(2) ‘Provides’는 Qos 서비스 품질을 만족시키기 위해 기대하는 QoS 서술(Statement)(570)과의 관계

(3) ‘Uses’는 QoS 프로파일(530)을 만족하기 위해 반드시 소유해야 하는 QoS 서술(Statement)(570)과의 관계

QoS 프로파일(530)은 1) 단순 프로파일(SimpleProfile)(550)과 2) 복합 프로파일(CompoundProfile)(570)로 구분될 수 있다. 단순 프로파일(550)은 QoS가 제공하는 단일 성격의 QoS 서술(Statement)(570)을 포함하고 있다. 반면에 복합 프로파일(570)은 2개 이상의 단순 프로파일(550)을 제공하며 서로 다른 성격의 QoS를 사용할 수 있다. 복합 프로파일(540)은 런타임 환경에서 프로파일 변환(ProfileTransition)(560)을 통해 QoS 프로파일(530)을 환경에 맞게 동적으로 변화시킬 수 있다. 프로파일 변환(560)은 콜-백(Call-back) 형태로 QoS 컴포넌트에 동작(Operation)을 제공하여 응용이 요구하는 동적인 변화에 대응할 수 있게 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 QoS 서술을 나타낸 개념도이다.

도 6에서는 QoS 프로파일은 QoS 제공자(provides)와 QoS 수요자(uses)로 구분될 수 있고, QoS 서술(Statement)(600)로 표현될 수 있다.

도 6을 참조하면, QoS 서술(600)을 나타낸 것으로 1) 단순 서술(SingleQosStatement)(620) 2) 복합 서술(CompoundQosStatement)(610)로 구분된다. 단순 서술은 오직 한가지 QoS 제약(constraint)(630)를 가지고 있는 반면에 복합 서술(610)은 여러 단순 서술(620)과 관계를 맺을 수 있다. 복합 서술(610)은 단순 서술(620)이 가지고 있는 QoS 서술(600)들과 “and” 또는 “or” 형태의 관계 조합을 가질 수 있는 것을 의미하며 불린(Boolean) 표현으로 나타낼 수 있다.

QoS 제약(Constraint)(630)은 QoS 특징(Characteristic)(640)을 제약하는 조건을 명시하고 제약 조건에 대한 속성값을 포함할 수 있다. 예를 들면, 신뢰성에 대한 제약 조건을 다음과 같이 best-effort, threshold best-effort, semi reliability, strict reliability 등으로 구분할 수 있다. QoS 제약(630)은 ServiceConstraint(응용 서비스 중 특정 제약 조건)(650)과 ResouceConstraint(시스템 자원 중 특정 제약 조건)(660)를 가질 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 QoS 특징(QoSCharacteristic)을 나타낸 개념도이다.

도 7에서는 DDS에 표현되어 있는 21 가지 QoS 정책(policy)에 대한 속성 값에 대한 예를 보여준다.

도 7을 참조하면, QoS 특징은 QoS 정책(Policy)을 기반으로 정의될 수 있다.

DDS 미들웨어는 QoS 정책을 통해 다수간의 실시간 통신 및 고신뢰성의 서비스를 위한 통신 품질을 보장해줄 수 있다. OMG에서 제정한 DDS Specification(DCPS ver. 2.1)에서는 22가지의 QoS를 정의하고 있다. 22가지의 QoS는 카테고리에 따라 6~7개로 분류되며, 개개의 QoS는 독립적으로 동작하기도 하고, 다른 QoS와 상호적으로 동작하기도 할 수 있다.

아래의 표 1은 QoS 정책을 나타낸 표이다.

<표 1>

DDS QoS는 Concern(QoS의 적용 대상), RxO(QoS 적용 대상 간의 관계), Changeable(QoS의 변경 여부)로 성격이 표현될 수 있다.

Concern은 QoS가 적용되는 대상을 나타내는 값으로 QoS가 적용되는 대상이 되는 객체는 Topic, DataWriter, DataReader, Publisher, Subscriber, DomainParticipant, DomainParticipantFactory가 있을 수 있다. Concern의 값은 QoS의 성격에 따라서 QoS가 적용되는 대상이 하나일 수도 있고, 여럿일 수도 있다.

?예를 들어 ‘READER LIFECYCLE‘ 이라는 QoS는 DataReader에만 적용되고, ’DEADLINE’은 Topic, DataWriter, DataReader에 적용될 수 있다.

RxO는 Requested/Offered의 약자로 QoS가 적용되는 대상을 Publisher(발간/송신) 측과 Subscriber(구독/수신) 측으로 구분해서 서로의 상관 관계를 표현할 수 있다. RxO가 ‘YES’인 경우, Publisher 측과 Subscriber 측 모두 QoS가 적용될 수 있고, 설정된 QoS 값이 호환될 수 있다. RxO가‘NO’인 경우, Publisher 측과 Subscriber 측에 모두 QoS 가 적용되어야 하지만, 설정된 QoS 값은 서로 독립적일 수 있다. RxO가 ‘N/A’인 경우, Publisher 측과 Subscriber 측 중 한 측에만 QoS가 적용될 수 있다.

예를 들면, QoS 정책 중 ‘DEADLINE’은 RxO가 ‘YES’의 값을 가진다.즉, QoS 정책 중 ‘DEADLINE’은 양측에 적용되어야 하는 QoS이며, ‘offered deadline period <= requested deadline period’라는 조건으로 Publisher 측의 ‘DEADLINE’ 기간이 Subscriber 측의 ‘DEADLINE’ 기간보다 짧은 값을 가질 수 있다. RxO의 규칙을 통해, 추후 QoS 설정값의 위반을 확인할 수 있다.?

Changeable(또는 modifiable)은 QoS의 변경 여부를 지시하기 위해 사용될 수 있다. 각각의 QoS의 값은 적용되는 객체가 생성되면서 정해지는데, Changeable이 ‘YES’인 경우에는 동작하면서도 QoS의 값이 변경될 수 있지만, Changeable이 ‘NO’인 경우에는 처음 생성된 이후에는 변경할 수 없다. 예를 들면, RESOURCE_LIMITS는 객체에 필요한 리소스의 할당량을 정해주는 데, RESOURCE_LIMITS의 Changeable이 ‘NO’인 경우, 리소스의 할당량에 대한 설정값은 서비스가 시작하면 다시 설정할 수 없다.

이하에서는 일부의 QoS 정책(RELIABILITY, HISTORY, DURATION, OWNERSHIP, PARTITION, DEADLINE, TIME_BASED_FILTER)에 대해 게시한다.

아래의 표에서 ‘T’는 TOPIC, ‘DR’은 DataReader, ‘DW’은 DataWriter, ‘P’는 Publisher, ‘S’는 Subscriber를 지시한다.

<표 2>

표 2는 QoS 정책 중 RELIABILITY를 나타낸 표이다.

‘RELIABLITY’는 데이터 통신의 신뢰성 레벨(재전송 여부)을 결정하며 두 가지 속성을 설정할 수 있다. ‘RELIABLITY’의 첫번째 속성인 ‘RELIABLE’은 DDS 미들웨어는 DataWriter History에 있는 모든 샘플들이 DataReader에 전달되는 것을 보장할 수 있다. ‘RELIABLITY’의 두번째 속성인 ‘BEST_EFFORT’는 통신시 손실된 데이터 샘플을 재전송하지 않으며 전달된 데이터의 순서는 유지할 수 있다.

<표 3>

표 3은 QoS 정책 중 HISTORY를 나타낸 표이다.

HISTORY는 데이터의 재전송(응용으로의 재전달)을 위해 HistoryCache내에 과거 데이터 보관 방법을 결정하며 두 가지 속성을 설정할 수 있다. HISTORY의 첫번째 속성으로 ‘KEEP_LAST’는 Depth(History Cache안에 유지하고 있을 데이터 개수) 크기 만큼 최신 데이터를 유지할 수 있다. HISTORY의 두번째 속성으로 ‘KEEP_ALL’은 DataReader에게 인스턴스의 모든 값들을 유지하고 전송할 수 있다.

<표 4>

표 4는 QoS 정책 중 DURABILITY를 나타낸 표이다.

DURABILITY는 나중에 참여한 DataReader에게 이전 데이터를 전송할지 여부를 결정하며 네 가지 속성을 설정할 수 있다. DURABILITY의 첫번째 속성으로 ‘VOLATILE’은 연결이 설정된 이후의 데이터만 제공할 수 있다. DURABILITY의 두번째 속성으로 ‘TRANSIENT LOCAL’는 DataWriter 생명주기와 일치할 수 있다. DURABILITY의 세번째 속성으로 ‘TRANSIENT’는 DataReader에 과거 데이터를 제공할 수 있다. DURABILITY의 네번째 속성으로 ‘PERSISTENT’는 Permanent-Storage에 과거 데이터를 저장하며, 데이터의 유효성은 시스템보다 오래 지속될 수 있다.

<표 5>

표 5는 QoS 정책 중 OWNERSHIP를 나타낸 표이다.

OWNERSHIP은 다수의 DataWriter가 동일한 인스턴스를 갱신하게 허용할지를 결정할 수 있다. OWNERSHIP의 첫번째 속성으로 ‘SHARED’는 다수의 DataWriter들이 동일한 데이터 인스턴스 업데이트가 가능할 수 있다. OWNERSHIP의 두번째 속성으로 ‘EXCLUSIVE’는 데이터 객체의 각 인스턴스는 하나의 DataWriter에 의해서만 수정가능할 수 있다.

<표 6>

표 6은 QoS 정책 중 PARTITION을 나타낸 표이다.

PARTITION은 도메인(domain) 내부에서 노드들을 분리하는 방법을 결정할 수 있다. 즉, 도메인 내에서 별도의 논리적인 통신 채널을 형성할 수 있다. Partition Name이 같은 DataWriter/DataReader간 데이터 배포가 가능하다. Partition과 Domain의 차이는 다른 Domain들에 속하는 개체들은 완전히 서로 독립된 상태이고 Entity는 다수의 Partition에 있을 수 있지만 하나의 도메인에만 속할 수 있다.

<표 7>

표 7은 QoS 정책 중 DEADLINE을 나타낸 표이다.

DEADLINE은 데이터 샘플 사이의 최대 도착 시간을 정의할 수 있다. DataWriter는 DEADLINE(period:Duration_t)이 설정된 시간 안에 적어도 한번 이상의 데이터를 전송할 수 있다. DataReader는 DEADLINE(period:Duration_t) 시간 안에 DataWriter로부터 데이터를 받지 못하면 DDS로부터 위반 통보를 받을 수 있다.

<표 8>

표 8은 QoS 정책 중 TIME BASED FILTER를 나타낸 표이다.

TIME BASED FILTER를 기반으로 DataReader는 데이터를 필터링하는 시간을 결정할 수 있다. Minimum_separation:Duation_t 값을 설정하여 DataReader는 설정된 값 이내에 수신한 데이터는 삭제할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 QoS 결정 방법을 나타낸 순서도이다.

도 8을 참조하면, 네트워크 환경 정보를 결정한다(단계 S800).

본 발명의 실시예에 따르면, QoS를 결정하기 위해 네트워크 환경 정보를 결정할 수 있다. 네트워크 환경 정보는 응용이 요구하는 QoS, 현재 네트워크 상태 등을 포함할 수 있다. 즉, DDS 기반의 데이터 전송과 관련하여 특정 수준의 QoS를 보장하고 응용 프로그램이 요구하는 QoS를 제공하기 위해 현재 네트워크 환경에 맞추어 최선으로 동작하는 QoS 프로파일을 선택할 수 있다.

네트워크 환경 정보에 기반하여 QoS 프로파일을 결정한다(단계 S820).

DDS 통신 미들웨어에서 다양한 종류의 QoS를 만족시키기 위해 도 4 내지 도 6에서 전술한 QoS 기능(QoSFunction), QoS 매칭(QosMatching), QoS 프로파일(QosProfile), QoS 서술(QosStatement), QoS 제약(QoSConstraint), QoS 특징(QoSChracteristic)을 기반으로 데이터 분산 서비스에 사용될 프로파일을 결정할 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로써 응용이 요구하는 QoS를 손쉽게 프로파일로 분류하고 조합하며 현재 네트워크 환경에 맞추어 최선으로 동작하는 QoS 프로파일을 선택할 수 있다. 따라서 선택된 최선의 QoS 프로파일을 DDS에 적용하면 데이터 전송과 관련된 다양한 QoS 요구 조건을 만족시키면서 최적의 성능을 보장할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 QoS 결정 장치를 나타낸 개념도이다.

도 9를 참조하면, QoS 결정 장치는 네트워크 환경 결정부(900) 및 QoS 프로파일 결정부(920) 및 프로세서(950)를 포함할 수 있다.

네트워크 환경 결정부(900)는 네트워크 환경 정보를 결정하기 위해 구현될 수 있다. 네트워크 환경 결정부(900)는 QoS를 결정하기 위한 네트워크 환경 정보(응용이 요구하는 QoS, 현재 네트워크 상태 등)를 결정할 수 있다.

QoS 프로파일 결정부(920)는 네트워크 환경 정보에 기반하여 QoS 프로파일을 결정할 수 있다. QoS 프로파일 결정부(820)는 DDS 통신 미들웨어에서 다양한 종류의 QoS를 만족시키기 위해 도 4 내지 도 7에서 전술한 QoS 기능(QoSFunction), QoS 매칭(QosMatching), QoS 프로파일(QosProfile), QoS 서술(QosStatement), QoS 제약(QoSConstraint), QoS 특징(QoSChracteristic)을 기반으로 데이터 분산 서비스에 사용될 프로파일을 결정할 수 있다.

프로세서(950)는 네트워크 환경 결정부(900) 및 QoS 프로파일 결정부(920)의 동작을 제어하기 위해 구현될 수 있다.

이상 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.

Claims

데이터 분산 서비스에서 QoS(quality of service) 프로파일을 결정하는 방법에 있어서,
네트워크 환경 정보를 결정하는 단계; 및
상기 네트워크 환경 정보에 기반하여 상기 QoS 프로파일을 결정하는 단계를 포함하되,
상기 QoS 프로파일은 QoS 기능(QoSFunction), QoS 매칭(QosMatching), QoS 서술(QosStatement), QoS 제약(QoSConstraint), QoS 특징(QoSChracteristic)를 포함하는 데이터 분산 서비스에서 QoS 프로파일 결정 방법.
제1항에 있어서,
상기 QoS 기능(QoSFunction)은 상기 네트워크 환경 정보를 기반으로 상기 QoS 특징을 결정하는 데이터 분산 서비스에서 QoS 프로파일 결정 방법.
제2항에 있어서,
상기 QoS 매칭은 상기 QoS 프로파일이 적용되어 서비스 운영이 이루어지는 네트워크 환경에서 상기 QoS 프로파일 별로 얼마나 QoS를 만족하는지를 측정하여 QoS 랭킹을 결정하고,
상기 QoS 랭킹은 QoS 측정(QoSMetric)을 통해 QoS 만족 지수에 대한 점수를 매김으로써 산출되는 데이터 분산 서비스에서 QoS 프로파일 결정 방법.
제3항에 있어서,
상기 QoS 서술은 단순 서술(SingleQosStatement) 또는 복합 서술(CompoundQosStatement)로 구분되고,
상기 단순 서술은 한 가지의 상기 QoS 제약만을 가지고,
상기 복합 서술은 복수개의 단순 서술과 ‘and’ 또는 ‘or’의 관계 조합을 가지고,
상기 QoS 제약은 상기 QoS 특징을 제약하는 조건을 포함하고, 상기 조건에 대한 속성값을 포함하는 데이터 분산 서비스에서 QoS 프로파일 결정 방법.
제4항에 있어서,
상기 QoS 특징은 QoS 정책(policy)에 대한 속성값을 나타내고,
상기 QoS 정책은 통해 다수간의 실시간 통신의 통신 품질을 보장하기 위해 정의되고,
상기 QoS 정책은 QoS가 적용되는 객체에 대한 정보, QoS의 변경 가능 여부에 대한 정보를 포함하는 데이터 분산 서비스에서 QoS 프로파일 결정 방법.
데이터 분산 서비스에서 QoS(quality of service) 프로파일을 결정하는 장치에 있어서, 상기 장치는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는 네트워크 환경 정보를 결정하고,
상기 네트워크 환경 정보에 기반하여 상기 QoS 프로파일을 결정하도록 구현되되,
상기 QoS 프로파일은 QoS 기능(QoSFunction), QoS 매칭(QosMatching), QoS 서술(QosStatement), QoS 제약(QoSConstraint), QoS 특징(QoSChracteristic)를 포함하는 데이터 분산 서비스에서 QoS 프로파일 결정 장치.
제6항에 있어서,
상기 QoS 기능(QoSFunction)은 상기 네트워크 환경 정보를 기반으로 상기 QoS 특징을 결정하는 데이터 분산 서비스에서 QoS 프로파일 결정 장치.
제7항에 있어서,
상기 QoS 매칭은 상기 QoS 프로파일이 적용되어 서비스 운영이 이루어지는 네트워크 환경에서 상기 QoS 프로파일 별로 얼마나 QoS를 만족하는지를 측정하여 QoS 랭킹을 결정하고,
상기 QoS 랭킹은 QoS 측정(QoSMetric)을 통해 QoS 만족 지수에 대한 점수를 매김으로써 산출되는 데이터 분산 서비스에서 QoS 프로파일 결정 장치.
제8항에 있어서,
상기 QoS 서술은 단순 서술(SingleQosStatement) 또는 복합 서술(CompoundQosStatement)로 구분되고,
상기 단순 서술은 한 가지의 상기 QoS 제약만을 가지고,
상기 복합 서술은 복수개의 단순 서술과 ‘and’ 또는 ‘or’의 관계 조합을 가지고,
상기 QoS 제약은 상기 QoS 특징을 제약하는 조건을 포함하고, 상기 조건에 대한 속성값을 포함하는 데이터 분산 서비스에서 QoS 프로파일 결정 장치.
제9항에 있어서,
상기 QoS 특징은 QoS 정책(policy)에 대한 속성값을 나타내고,
상기 QoS 정책은 통해 다수간의 실시간 통신의 통신 품질을 보장하기 위해 정의되고,
상기 QoS 정책은 QoS가 적용되는 객체에 대한 정보, QoS의 변경 가능 여부에 대한 정보를 포함하는 데이터 분산 서비스에서 QoS 프로파일 결정 장치.