KR20160006806A - 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오픈플로우 기반 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)으로 제어되는 WLAN 기술에서 네트워크 제어 오버헤드 경감을 위한 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 중앙 SDN(Software Defined Networking) 제어기;복수의 오픈플로우 스위치로 구성되는 유선 LAN;상기 중앙 SDN 제어기의 정책 기반 AP 내부 자체 제어를 수행하는 로컬 제어기를 갖는 액세스 포인트(AP)들을 갖는 무선 LAN;을 포함하고, 상기 중앙 SDN 제어기와 액세스 포인트(AP)들은 오픈플로우 기반 제어 메시지 또는 로컬 제어기 구성 메시지를 교환하고, 액세스 포인트(AP)들은 로컬 제어기를 통해 네트워크 이벤트에 대해 중앙 SDN 제어기 정책 기반 AP 내부 자체 제어를 수행하여 특정 네트워크 이벤트에 대해, 액세스 포인트(AP)간 IOAPP((Inter-OpenFlow Access Point Protocol) 메시지를 교환하여 로컬 제어를 수행하는 것이다.

Description

오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템 및 방법{System and Method for hybrid controlling of OpenFlow-based wireless network}
본 발명은 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN) 기술에 관한 것으로, 구체적으로 오픈플로우 기반 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)으로 제어되는 WLAN 기술에서 네트워크 제어 오버헤드 경감을 위한 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
IEEE 802.11 WLAN 표준을 기반으로 하는 액세스 포인트(AP)는 스마트폰, 랩탑 사용자에게 무선 연결 서비스를 제공한다.
따라서 빌딩, 사무실, 캠퍼스, 공공기관 등에서는 사용자 편의를 위해 AP를 설치하여 와이파이 서비스를 제공하고 있다. AP는 WLAN의 구성 개체로서 주로 유선 네트워크에서 수신하는 데이터를 무선 신호로 변환하여 전송하고, 안테나를 통해 수신되는 무선 신호를 유선 네트워크로 전달하는 기능을 수행한다.
802.11 표준에는 AP와 다른 네트워크 개체 간 통신 프로토콜이 정의되어 있지 않다. 따라서 독립된 네트워크 개체인 AP의 단순 설치만으로는 여러 AP로 구성되어 유기적으로 동작하는 광범위한 WLAN을 구성하기가 쉽지 않다.
일반적으로 기업용 WLAN이라 불리는 광범위한 WLAN을 구성하기 위해서는 중앙 AP 제어기와 많은 수의 AP, AP와 제어기 간 통신 프로토콜 등이 필요하다.
AP 제어기, AP, 그리고 통신 프로토콜로 구성되는 기업용 WLAN은 제어기의 제어/관리 하에 클라이언트 핸드오프, 부하 균형 등 다양한 부가 기능을 제공한다.
하지만 CAPWAP과 같은 기업용 WLAN을 위한 잘 알려진 프로토콜 등은 AP 제어기가 모든 AP의 제어 평면과 데이터 평면을 모두 감시하므로 네트워크 토폴로지를 구성하는 것이 어려우며 각종 제약이 많다.
특히, 하드웨어 제조사 위주의 AP 제어만 가능하므로 네트워크 유연성이 부족하다.
소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)은 프로그램 가능한 네트워크를 위한 새로운 패러다임으로, 기업용 네트워크, 데이터 센터 등에서 각광받고 있는 기술이다.
이는 네트워크의 제어 평면과 데이터 평면을 분리하여, 스위치와 같은 물리적 네트워크 장비는 패킷 포워딩과 같은 데이터 평면 처리만을 수행하고 네트워크 제어는 SDN 제어기가 수행하도록 하는 기술이다.
SDN을 위한 대표적인 통신 프로토콜로는 OpenFlow가 존재하며, 이는 SDN 제어기와 유선 네트워크 장치 사이의 통신을 위한 프로토콜이다. SDN을 사용하면 네트워크에 유연한 라우팅 정책을 적용할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 네트워크 제어 어플리케이션을 쉽게 적용할 수 있다.
현재 OpenFlow 기반의 SDN은 주로 유선 네트워크만을 대상으로 하고 있다.
하지만 유무선 네트워크 모두를 하나의 제어기를 통해 제어하면 보다 높은 유연성이 제공될 수 있다.
즉, 네트워크 관리자가 SDN 제어기의 WLAN 제어 어플리케이션을 단순 수정함으로써 다수의 AP들과 그와 연관된 스위치들을 동시에 제어할 수 있게 된다. 이는 유무선 네트워크 정책 및 응용을 쉽게 변경할 수 있는 기반 기술이 된다.
OpenFlow 기반 유무선 네트워크의 제어는 유선 네트워크 장비와 AP의 제어 방향에 있어 관점의 차이가 존재한다. 유선 네트워크의 제어는 주로 포워딩 모듈 등 데이터패스에 집중되어 있으며, 장비 구성이나 설정 변경 등은 초기 제어기와의 연결 설정 시 또는 네트워크 동작 중 드물게 수행된다.
반면 무선 네트워크를 구성하는 AP는 스위치에 비해 가용 포트 수가 매우 적으므로 데이터패스 설정보다는 하드웨어 설정, 클라이언트 관련 네트워크 이벤트 대응과 같은 제어가 더욱 빈번하게 수행된다.
하지만 기존 OpenFlow 기반 SDN은 유선 네트워크를 대상으로 하므로 새로운 인바운드 flow에 대응하는 Packet-In 메시지와 같은 적은 종류의 이벤트만 대응하도록 설계되어 있다.
따라서 OpenFlow 프로토콜을 기반으로 하는 기존 제어기의 동작 방식은 클라이언트의 네트워크 진입/이탈, 인증 프로세스, 핸드오프, 로드 밸런싱 등 무선 네트워크의 다양한 이벤트를 처리하기에는 비효율적이다.
무선 네트워크의 이벤트는 유선 네트워크와 비교하였을 때 상당히 자주 발생하며, 일반적으로 유선 스위치 수에 비해 AP는 그 특성상 압도적으로 많은 수가 존재한다.
다수의 AP로 인해, 제어기는 이벤트 대응뿐만 아니라 여러 AP로부터 수집된 데이터를 보고받는 데에도 많은 통신 오버헤드 및 프로세싱 오버헤드를 발생시키게 된다.
이러한 오버헤드들은 유선 네트워크의 제어에도 악영향을 미치게 된다. 물론 유선 네트워크의 제어 오버헤드가 무선 네트워크의 제어에도 영향을 미칠 수 있다.
특히, 즉시성이 요구되는 무선 네트워크 이벤트가 발생했을 때, 중앙 SDN 제어기의 과부하 또는 연관된 스위치의 오버헤드로 인해 즉시성 달성이 어려워질 수도 있다.
한국공개특허 10-2009-0011484호 한국공개특허 10-2007-0001993호 한국공개특허 10-2013-0016396호
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN) 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 오픈플로우 기반 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)으로 제어되는 WLAN 기술에서 네트워크 제어 오버헤드 경감을 위한 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 무선 네트워크의 제어 오버헤드를 경감하기 위하여 각 AP의 내부에 로컬 제어기를 구성하여 중앙 SDN 제어기의 오버헤드 및 분산 시스템(distributed system)의 오버헤드를 회피할 수 있도록 하여 네트워크 제어의 신뢰성을 높인 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 AP와 제어기 간의 초기 연결 성립 시, 로컬 제어기에는 중앙 SDN 제어기의 네트워크 정책 중 일부가 설정되고 로컬 제어기는 AP에서 발생하는 네트워크 이벤트의 일부를 자체적으로 처리하며, AP에서 수집되는 다양한 무선 네트워크 정보의 일부도 처리하고, AP 내부의 로컬 제어기가 인접 AP의 로컬 제어기와 직접 통신을 수행하여 국지적인 네트워크 이벤트 등을 처리하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템은 중앙 SDN(Software Defined Networking) 제어기;복수의 오픈플로우 스위치로 구성되는 유선 LAN;상기 중앙 SDN 제어기의 정책 기반 AP 내부 자체 제어를 수행하는 로컬 제어기를 갖는 액세스 포인트(AP)들을 갖는 무선 LAN;을 포함하고,상기 중앙 SDN 제어기와 액세스 포인트(AP)들은 오픈플로우 기반 제어 메시지 또는 로컬 제어기 구성 메시지를 교환하고, 액세스 포인트(AP)들은 로컬 제어기를 통해 네트워크 이벤트에 대해 중앙 SDN 제어기 정책 기반 AP 내부 자체 제어를 수행하여 특정 네트워크 이벤트에 대해, 액세스 포인트(AP)간 IOAPP((Inter-OpenFlow Access Point Protocol) 메시지를 교환하여 로컬 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 복수의 액세스 포인트(AP)들을 제어할 수 있도록 확장된 프로토콜은, 중앙 SDN 제어기가 AP에게 명령을 전달하거나 AP의 정보를 요청하는 데 사용되는 Controller-to-AP 타입, AP가 중앙 SDN 제어기에게 주기적으로 정보를 보고하거나 클라이언트의 네트워크 참여/이탈과 같은 특정 이벤트 발생 시에 사용되는 Asynchronous-AP 타입, 중앙 SDN 제어기와 AP 내부의 로컬 제어기가 정보를 교환하는 데 사용되는 Clone-Controller 타입인 것을 특징으로 한다.
그리고 Controller-to-AP 타입 메시지에는, AP의 BSSID/ESSID 설정, 동작 채널 설정, 비컨(beacon) 주기 설정의 하드웨어 정보 설정 명령, 클라이언트 연결 제어 및 관련 정보 요청의 클라이언트 제어/정보 수집 명령, 보고되는 메시지 종류 또는 보고 주기를 갖는 제어 명령, 비 주기적인 AP 내 정보 요청 명령이 포함되는 것을 특징으로 한다.
그리고 Asynchronous-AP 타입 메시지는 주기적인 정보 보고와 이벤트 발생 보고를 위해 사용되고, 주기적으로 보고되는 정보에는 AP 부하, 무선 채널 정보, 인접 채널 정보의 네트워크 사용량, 클라이언트별 채널 점유율 및 연결 정보의 클라이언트 데이터, 클라이언트의 네트워크 참여/이탈의 특정 이벤트에 대한 상세 정보가 포함되는 것을 특징으로 한다.
그리고 Clone-Controller 타입 메시지는 중앙 SDN 제어기와 로컬 제어기의 네트워크 정책 또는 정보 동기화를 위해 사용되고, 최초 AP와 중앙 SDN 제어기 간 연결 성립 시 로컬 제어기에 네트워크 정책을 프로비저닝하는데 필요한 정보가 포함되어, 네트워크 운용 도중 중앙 SDN 제어기 내 연관된 어플리케이션의 변경 혹은 어플리케이션에 의한 정책 변경이 발생하면 이를 네트워크 상황에 따라 로컬 제어기에게 알려주는 것을 특징으로 한다.
그리고 액세스 포인트(AP)는, 복수의 스위치를 통해 오픈플로우 메시지 및 AP 제어/관리를 위하여 중앙 SDN 제어기와의 송수신을 수행하는 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)와,수신한 명령에 따른 적절한 동작을 수행하기 위해 직접 또는 소프트웨어 MAC 관리 모듈과 통신을 수행하여 AP 하드웨어 및 기능을 제어하는 AP 관리 모듈과,복수의 오픈플로우 스위치를 통해 게이트웨이와 연결되어 플로우 테이블 변경의 데이터패스(datapath)와 관련된 메시지를 처리하는 포워딩 제어 모듈과, Controller-to-AP 타입의 시스템 정보 설정 명령 및 클라이언트 제어 명령을 수행하는 MAC 관리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)는 오픈플로우스펙에 명시되어 있는 메시지, Controller-to-AP, Asynchronous-AP, 그리고 Clone-Controller 메시지 타입을 모두 송수신할 수 있고, 중앙 SDN 제어기와 AP 내 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)는Controller-to-AP 메시지와 Asynchronous-AP 메시지를 교환하고, 중앙 SDN 제어기와 AP 내 로컬 제어기는 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)를 통해 Clone-Controller 타입 메시지를 교환하고, 네트워크 정책이 설정된 로컬 제어기는 AP의 일부 제어를 수행하고 보고를 수신하기 위해 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)와 Controller-to-AP 메시지와 Asynchronous-AP 메시지를 교환하는 것을 특징으로 한다.
그리고 중앙 SDN 제어기 또는 로컬 제어기의 오픈플로우 기반 제어 메시지는 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)에서 변환되어 AP 관리 모듈로 전달되며, AP 관리 모듈에서 수집한 정보는 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)에서 오픈플로우 프로토콜에 맞게 변환되어 중앙 SDN 제어기 또는 로컬 제어기에게 보내지고, 로컬 제어기는 인접 AP와 직접 IOAPP 메시지를 교환하는 것을 특징으로 한다.
그리고 로컬 제어기의 사용 여부는 정적 혹은 동적으로 결정되고, 정적 결정의 경우, 어플리케이션이 네트워크에 적용되는 시점에 특정 제어 메시지와 특정 정보의 보고는 로컬 제어기가 수행하도록 결정하고, 동적 결정의 경우, 어플리케이션은 특정 조건이 만족되는 메시지를 로컬 제어기가 담당하도록 유동적으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
그리고 정적 결정의 경우, 클라이언트의 네트워크 진입/이탈 이벤트만을 로컬 제어기가 대응하도록 설정할 수 있으며, 사용되는 인증 알고리즘, 클라이언트 블랙리스트, 사용할 인터페이스 및 채널의 이벤트 대응에 필요한 정보는 Clone-Controller 메시지를 통해 로컬 제어기에 미리 프로비저닝 해두는 것을 특징으로 한다.
그리고 동적 결정의 경우, 어플리케이션 내 조건은 이벤트 발생 빈도 혹은 이벤트 대응 시 추가되는 제어 오버헤드, 중앙 SDN 제어기의 현재 부하이고, 어플리케이션은 이러한 조건에 의해 이벤트나 보고의 카테고라이징을 수행하여, Clone-Controller 메시지를 통해 로컬 제어기로 전달하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 방법은 액세스 포인트(AP)내 로컬 제어기의 프로비저닝, 이벤트 대응을 위하여, 중앙 SDN 제어기가 메시지 또는 보고의 카테고라이징을 위해 Clone-Controller 메시지를 대상 AP들에게 전송하는 단계;오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)가 중앙 SDN 제어기로부터 수신한 Clone-Controller 메시지를 로컬 제어기에 전송하는 단계;이벤트가 발생하면, AP 관리 모듈이 네트워크 이벤트 발생 정보를 중앙 SDN 제어기 또는 로컬 제어기로 전달하기 위해 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)에게 정보를 전달하는 단계;오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)가 해당 이벤트를 분석하여 중앙 SDN 제어기 또는 로컬 제어기로 오픈플로우 프로토콜에 맞춰 메시지를 전달하여 발생한 이벤트에 대응하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)가 해당 이벤트를 분석하여, 중앙 SDN 제어기로 Asynchronous-AP 메시지를 전달하여, Controller-to-AP 메시지를 수신하여 AP 관리 모듈로 이벤트 대응을 하도록 하거나, 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)는 해당 이벤트를 분석한 뒤 로컬 제어기로 Asynchronous-AP 메시지를 전달하고, Controller-to-AP 메시지를 수신하여 AP 관리 모듈로 이벤트 대응을 하도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)가 해당 이벤트를 분석하여, 클라이언트 네트워크 진입 이벤트가 로컬 제어기가 대응하도록 설정되어 있으면, 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)는 해당 이벤트에 대한 내용을 전달받으면 중앙 SDN 제어기가 아닌 로컬 제어기에게 오픈플로우 메시지를 전달하고, 로컬 제어기는 중앙 SDN 제어기와 같은 네트워크 정책을 갖고 해당 이벤트에 대한 대응을 중앙 SDN 제어기의 개입 없이 직접적으로 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)를 통해 AP 관리 모듈에 전달하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 방법은 로컬 제어기와 IOAPP 기반 모바일 터미널의 핸드오프 과정을 수행하기 위하여, AP1의 로컬 제어기가 모니터링 정보를 기반으로 핸드오프가 필요한 것으로 판단되면 여러 인접 AP내의 로컬 제어기들과 IOAPP 연결을 성립시키고 핸드오프와 관련된 클라이언트 정보를 요청하는 단계;인접 AP의 해당 로컬 제어기는 AP 관리 모듈로 해당 클라이언트에 대한 정보를 요청하는 단계;해당 인접 AP가 AP1으로 클라이언트정보를 보고하는 단계;AP1의 로컬 제어기가 핸드오프를 결정하여, AP1의 AP 관리모듈로 핸드오프에 필요한 클라이언트 정보를 요청하고, 최적 AP(AP2)외의 다른 AP들과 IOAPP 연결을 해제하는 단계;AP1의 로컬 제어기가 AP2의 로컬 제어기로 핸드오프 대상 클라이언트 정보를 제공하는 단계;AP2의 로컬 제어기는 해당 AP 관리 모듈로 클라이언트 핸드오프 동작 명령을 전달하고, 핸드오프 완료 보고를 받는 단계;AP2의 로컬 제어기로부터 핸드오프 완료보고가 되면, AP1의 로컬 제어기는 해당 AP 관리 모듈로 클라이언트 정보 제거를 명령하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 RSSI(수신신호세기) 기반의 클라이언트 핸드오프 이벤트를 IOAPP를 통해 수행하는 경우에, AP1은 특정 클라이언트의 RSSI 값이 기준치 이하로 떨어지게 되면 같은 채널 혹은 다른 채널을 사용하는 복수 대의 인접 AP들과 IOAPP 연결을 성립시키는 단계와,연결 성립 후 해당 클라이언트에 대한 RSSI 값을 교환한 뒤 최적의 AP2에게 직접 연결된 클라이언트 정보를 전달하는 단계와,선택된 최적 AP2 내의 로컬 제어기는 해당 클라이언트 정보를 수신하여 핸드오프를 수행하고, AP1은 핸드오프가 완료된 것을 확인하면 가지고 있던 클라이언트 정보를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 오픈플로우 기반 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)으로 제어되는 WLAN 기술에서 네트워크 제어 오버헤드를 경감한다.
둘째, 각 AP의 내부에 로컬 제어기를 구성하여 중앙 SDN 제어기의 오버헤드 및 분산 시스템(distributed system)의 오버헤드를 회피할 수 있도록 하여 네트워크 제어의 신뢰성을 높인다.
셋째, 로컬 제어기가 AP에서 발생하는 네트워크 이벤트의 일부를 자체적으로 처리하며, AP에서 수집되는 다양한 무선 네트워크 정보를 처리하여 통신 오버헤드 및 프로세싱 오버헤드의 발생을 효과적으로 줄일 수 있다.
넷째, AP 내부의 로컬 제어기가 인접 AP의 로컬 제어기와 직접 통신을 수행하여 국지적인 네트워크 이벤트 등을 처리하는 것에 의해 클라이언트의 네트워크 진입/이탈, 인증 프로세스, 핸드오프, 로드 밸런싱 등 무선 네트워크의 다양한 이벤트를 처리가 효율적으로 이루어진다.
다섯째, 클라이언트 핸드오프와 같은 국지적인 이벤트 발생 시에도 연관된 AP 내의 로컬 제어기가 IOAPP(Inter-OpenFlow Access Point Protocol)를 통해 상호 통신하여 처리하므로 즉시성과 신뢰성을 동시에 달성할 수 있다.
도 1은 OpenFlow 기반 SDN으로 제어되는 WLAN과 로컬 제어기를 포함하는 액세스 포인트의 전체 구성도
도 2는 확장된 OpenFlow 프로토콜 메시지의 교환 방법 및 흐름을 나타낸 구성도
도 3은 로컬 제어기를 포함하는 OpenFlow AP의 구조와 그 내부의 제어 평면 및 데이터 평면에서의 패킷 흐름을 나타낸 구성도
도 4는 로컬 제어기 프로비저닝 과정과 이벤트 대응 과정을 나타낸 흐름도
도 5는 로컬 제어기와 IOAPP 기반 모바일 터미널의 핸드오프 과정을 나타낸 흐름도
이하, 본 발명에 따른 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1은 OpenFlow 기반 SDN으로 제어되는 WLAN과 로컬 제어기를 포함하는 액세스 포인트의 전체 구성도이고, 도 2는 확장된 OpenFlow 프로토콜 메시지의 교환 방법 및 흐름을 나타낸 구성도이다.
본 발명은 OpenFlow 기반 소프트웨어 정의 네트워킹으로 제어되는 WLAN을 위한 혼합형 제어 방법에 관한 것으로, WLAN을 구성하는 AP들을 제어하는 중앙 SDN 제어기와, 로컬 제어기를 포함할 수 있는 AP들로 구성된다.
AP와 제어기 간의 초기 연결 성립 시, 로컬 제어기에는 중앙 SDN 제어기의 네트워크 정책 중 일부가 설정되고 로컬 제어기는 AP에서 발생하는 네트워크 이벤트의 일부를 자체적으로 처리하며, AP에서 수집되는 다양한 무선 네트워크 정보의 일부도 처리하고, AP 내부의 로컬 제어기가 인접 AP의 로컬 제어기와 직접 통신을 수행하여 국지적인 네트워크 이벤트 등을 처리하는 것이다.
OpenFlow로 제어되는 유무선 네트워크는 사우스바운드(southbound) 인터페이스로 OpenFlow를 채택한 SDN 제어기와 OpenFlow 스위치 및 OpenFlow AP로 구성된다.
네트워크를 구성하는 스위치와 AP의 제어 평면은 SDN 제어기에게 위임되고, 각 개체와 제어기 간 통신은 OpenFlow 프로토콜에 의해 수행된다.
무선 네트워크의 제어가 기존 SDN 제어기에 통합됨으로써 제어기에 추가적인 제어 오버헤드가 발생하게 된다. 본 발명에서는 무선 네트워크의 제어 오버헤드를 경감하기 위하여 각 AP의 내부에 로컬 제어기를 두는 것이다.
로컬 제어기는 중앙 SDN 제어기에 의해 네트워크 정책이 구성되며, AP 내에서 다양한 무선 네트워크 이벤트를 처리한다. 이렇게 함으로써 무선 네트워크의 제어 기능 중 일부는 중앙 SDN 제어기의 오버헤드 및 분배 시스템(distributed system)의 오버헤드를 회피할 수 있으므로 네트워크 제어의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 클라이언트 핸드오프와 같은 국지적인 이벤트 발생 시에도 연관된 AP 내의 로컬 제어기가 IOAPP(Inter-OpenFlow Access Point Protocol)를 통해 상호 통신하여 처리하므로 즉시성과 신뢰성을 동시에 달성할 수 있다.
이러한 본 발명은 로컬 제어기를 포함하는 AP와, 로컬 제어기의 동작 방법과, SDN 제어기와 로컬 제어기의 통신 방법과, IOAPP 프로토콜, 그리고 이러한 시스템에서 모바일 클라이언트 및 채널 관리를 위한 통신 방법을 포함한다.
도 1은 전체적인 시스템 구조를 나타낸 것으로, 중앙 SDN(Software Defined Networking) 제어기(100)와, 복수의 오픈플로우 스위치로 구성되는 유선 LAN(200)과, 중앙 SDN 제어기(100)의 정책 기반 AP 내부 자체 제어를 수행하는 로컬 제어기를 갖는 액세스 포인트(AP)들(300)과, 모바일 단말기(400)들로 구성된다.
여기서, 중앙 SDN 제어기(100)와 액세스 포인트(AP)들(300)은 OpenFlow 기반 제어 메시지 또는 로컬 제어기 구성 메시지를 교환하고, 액세스 포인트(AP)들(300)은 로컬 제어기를 통해 일부 네트워크 이벤트에 대해 중앙 SDN 제어기(100) 정책 기반 AP 내부 자체 제어를 수행한다.
또 특정 네트워크 이벤트에 대해, AP 간 IOAPP 메시지를 교환하여 로컬 제어를 수행한다.
그리고 OpenFlow 프로토콜은 현재 유선 네트워크만을 대상으로 하므로 복수 대의 AP를 제어할 수 있도록 vendor-specific 메시지가 정의된다.
기존 OpenFlow 프로토콜에서 확장된 부분은 세 부류로 나뉜다.
첫 번째는 중앙 SDN 제어기가 AP에게 명령을 전달하거나 AP의 정보를 요청하는 데 사용되는 Controller-to-AP 타입이다.
두 번째 메시지 형태는 AP가 중앙 SDN 제어기에게 주기적으로 정보를 보고하거나 클라이언트의 네트워크 참여/이탈과 같은 특정 이벤트 발생 시에 사용되는 Asynchronous-AP 타입이다.
세 번째는 중앙 SDN 제어기와 AP 내부의 로컬 제어기가 정보를 교환하는 데 사용되는 Clone-Controller 타입이다.
Controller-to-AP 타입 메시지에는 AP의 BSSID/ESSID 설정, 동작 채널 설정, 비컨(beacon) 주기 설정 등과 같은 하드웨어 정보 설정 명령이 포함되며, 클라이언트 연결 제어 및 관련 정보 요청 등과 같은 클라이언트 제어/정보 수집 명령이 포함된다. 또한 보고되는 메시지 종류 또는 보고 주기 등 보고와 관련된 제어 명령이 포함되며, 비 주기적인 AP 내 정보 요청 명령이 포함된다.
Asynchronous-AP 타입 메시지는 주로 주기적인 정보 보고와 이벤트 발생 보고를 위해 사용된다. 주기적으로 보고되는 정보에는 AP 부하, 무선 채널 정보, 인접 채널 정보와 같은 네트워크 사용량이 포함되며, 클라이언트별 채널 점유율 및 연결 정보와 같은 클라이언트 데이터 등이 포함된다. 또한 클라이언트의 네트워크 참여/이탈과 같은 특정 이벤트에 대한 상세 정보 등이 포함될 수 있다.
Clone-Controller 타입 메시지는 주로 중앙 SDN 제어기와 로컬 제어기의 네트워크 정책 또는 정보 동기화를 위해 사용된다.
여기에는 최초 AP와 중앙 SDN 제어기 간 연결 성립 시 로컬 제어기에 네트워크 정책을 프로비저닝하는데 필요한 정보가 포함된다. 또한 네트워크 운용 도중 중앙 SDN 제어기 내 연관된 어플리케이션의 변경 혹은 어플리케이션에 의한 정책 변경이 발생하면 이를 네트워크 상황에 따라 로컬 제어기에게 알려주는 데 사용된다.
그리고 AP 관리 모듈로부터 수집한 무선 채널 정보, 이벤트 처리 결과 등을 중앙 SDN 제어기에 알려주는 데 해당 메시지가 사용된다.
도 2는 확장된 OpenFlow 프로토콜 메시지의 교환 방법 및 흐름을 나타낸 것으로, 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)(34)는 AP에서 OpenFlow 제어 메시지를 처리하기 위한 모듈이다.
오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)(34)는 OpenFlow 스펙에 명시되어 있는 메시지뿐만 아니라 Controller-to-AP, Asynchronous-AP, 그리고 Clone-Controller 메시지 타입을 모두 송수신할 수 있다.
중앙 SDN 제어기(100)와 AP 내 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)(34)는Controller-to-AP 메시지와 Asynchronous-AP 메시지를 교환한다.
그리고 중앙 SDN 제어기(100)와 AP 내 로컬 제어기(40)는 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)(34)를 통해 Clone-Controller 타입 메시지를 교환한다.
이후 네트워크 정책이 설정된 로컬 제어기(40)는 AP의 일부 제어를 수행하고 보고를 수신하기 위해 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)(34)와 Controller-to-AP 메시지와 Asynchronous-AP 메시지를 교환한다.
중앙 SDN 제어기(100) 또는 로컬 제어기(40)의 OpenFlow 기반 제어 메시지는 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)(34)에서 변환되어 AP 관리 모듈(35)로 전환되며, AP 관리 모듈(35)에서 수집한 정보는 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)(34)에서 OpenFlow 프로토콜에 맞게 변환되어 중앙 SDN 제어기(100) 또는 로컬 제어기(40)에게 보내진다. 그리고 로컬 제어기(40)는 인접 AP와 직접 IOAPP 메시지를 교환한다.
도 3은 로컬 제어기를 포함하는 OpenFlow AP의 구조와 그 내부의 제어 평면 및 데이터 평면에서의 패킷 흐름을 나타낸 것이다.
WLAN을 구성하는 AP는 디바이스 드라이버(38) 및 무선 네트워크 인터페이스(39)를 포함하고, 복수의 오픈플로우 스위치(33)를 통해 오픈플로우 메시지 및 AP 제어/관리를 위한 메시지의 중앙 SDN 제어기(31)와의 송수신을 수행하는 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)(34)와, 수신한 명령에 따른 적절한 동작을 수행하기 위해 직접 또는 소프트웨어 MAC 관리 모듈(37)과 통신을 수행하여 AP 하드웨어 및 기능을 제어하는 AP 관리 모듈(35)과, 복수의 오픈플로우 스위치(33)를 통해 게이트웨이(32)와 연결되어 플로우 테이블 변경 등의 데이터패스(datapath)와 관련된 메시지를 처리하는 포워딩 제어 모듈(36)과, Controller-to-AP 타입의 시스템 정보 설정 명령 및 클라이언트 제어 명령을 수행하는 MAC 관리 모듈(37)을 포함한다.
여기에 명시된 AP 내 여러 모듈들과 로컬 제어기는 각각 별도로 존재할 수도 있고, 필요에 의해 하나의 모듈 내에 통합되어 존재할 수도 있다.
제어 평면 메시지의 경우, 중앙 SDN 제어기(31)는 수 대의 OpenFlow 스위치(33)를 통해 AP 내 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)(34)와 OpenFlow 메시지를 교환한다.
오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)(34)는 중앙 SDN 제어기(31)로부터 세 가지 타입의 메시지를 수신할 수 있다.
OpenFlow 스펙에 정의되어 있는 Controller-to-switch 타입, 그리고 Controller-to-AP 타입과 Clone-Controller 타입이다. 만약 수신된 메시지가 Controller-to-switch 타입, 즉, 플로우 테이블 변경 등 데이터패스와 관련된 메시지라면 AP 내 포워딩 제어 모듈(36)로 전달한다.
그리고 수신된 메시지가 Controller-to-AP 타입이라면 AP 제어/관리를 위한 메시지이므로 메시지를 분석하여 AP 관리 모듈이 인식할 수 있는 정보로 가공하여 해당 모듈에 전달한다.
마지막으로 Clone-Controller 타입이라면 로컬 제어기(40)의 설정을 위한 메시지이므로 로컬 제어기로 전달한다.
또 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)(34)는 로컬 제어기(40)로부터 Controller-to-AP 타입과 Clone-Controller 두 가지 타입의 메시지를 수신할 수 있다.
이때 Controller-to-AP 타입 메시지는 중앙 SDN 제어기(31)로부터의 메시지와 동일하다.
로컬 제어기(40)로부터 수신된 Clone-Controller 메시지는 주로 로컬 제어기(40)와 중앙 SDN 제어기(31) 간 동기화를 위해 사용되며, 중앙 SDN 제어기(31)로 전달된다. 이 메시지에는 로컬 제어기(40)가 수집한 무선 채널 정보 또는 클라이언트 정보 등 보고할 정보나 이벤트 처리 결과 등이 포함되어 있다.
AP는 중앙 SDN 제어기(31)의 정보 요청에 응답하거나, 특정 이벤트를 인지하여 보고할 필요가 있거나, 기 설정된 보고 주기에 맞춰 보고할 경우, Asynchronous-AP 메시지를 제어기로 전송한다. 이 메시지는 AP 관리 모듈(35)의 요청에 의해 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)(34)가 생성하여 전송하며 메시지 카테고라이징 설정에 따라 로컬 제어기(40)로 보내지거나 중앙 SDN 제어기(31)로 보내지게 된다.
그리고 AP 관리 모듈(35)은 수신한 명령에 따른 적절한 동작을 수행하기 위해 직접 또는 소프트웨어 MAC 관리 모듈(37)과 통신을 수행하여 AP 하드웨어 및 기능을 제어한다.
Controller-to-AP 타입의 시스템 정보 설정 명령은 주로 소프트웨어 MAC 관리 모듈(37)과 통신하여 명령을 수행하고, 클라이언트 제어 명령은 직접 수행하거나 소프트웨어 MAC 관리 모듈(37)과 통신하여 명령을 수행한다.
로컬 제어기(40)의 사용은 네트워크의 제어 메시지 교환 오버헤드를 줄일 수 있고, 이벤트 대응 속도 및 신뢰도를 높일 수 있다. 하지만 유무선 통합 중앙 제어기 측면에서는 무선 네트워크 상태 분석 실시간성 또는 정확성에 대한 신뢰도가 감소될 수밖에 없다.
또한 네트워크 정책이 수시로 바뀌는 어플리케이션을 사용하는 경우에는 제어 오버헤드보다 프로비저닝 오버헤드가 더 커질 수 있다. 이러한 이유로 인해 네트워크 관리자는 적절한 네트워크 정책을 도입하여 로컬 제어기의 사용 여부를 결정한다.
이때 로컬 제어기(40)의 사용 여부는 제어기 상 어플리케이션에 의해 정적 혹은 동적으로 결정된다.
정적 결정의 경우, 어플리케이션이 네트워크에 적용되는 시점에 특정 제어 메시지와 특정 정보의 보고는 로컬 제어기(40)가 수행하도록 결정하는 것이다.
예를 들어, 클라이언트의 네트워크 진입/이탈 이벤트만을 로컬 제어기(40)가 대응하도록 설정할 수 있으며, 사용되는 인증 알고리즘, 클라이언트 블랙리스트, 사용할 인터페이스 및 채널 등과 같은 이벤트 대응에 필요한 정보는 Clone-Controller 메시지를 통해 로컬 제어기(40)에 미리 프로비저닝 해둔다.
동적 결정의 경우, 어플리케이션은 특정 조건이 만족되는 메시지를 로컬 제어기(40)가 담당하도록 유동적으로 결정한다. 어플리케이션 내 조건은 이벤트 발생 빈도 혹은 이벤트 대응 시 추가되는 제어 오버헤드, 중앙 SDN 제어기(31)의 현재 부하 등이 될 수 있다. 어플리케이션은 이러한 조건에 의해 이벤트나 보고의 카테고라이징을 수행하여, Clone-Controller 메시지를 통해 로컬 제어기(40)로 전달한다.
여기서, 카테고라이징 정보는 무선 네트워크를 구성하는 모든 AP에서 같을 수 있고, AP들의 위치 혹은 그룹별로 다른 분류를 가질 수도 있다.
도 4는 로컬 제어기 프로비저닝 과정과 이벤트 대응 과정을 나타낸다.
중앙 SDN 제어기는 정적 혹은 동적으로 메시지 또는 보고의 카테고라이징을 위해(S401) Clone-Controller 메시지를 대상 AP들에게 전송한다.(S402)
AP 내 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)는 해당 이벤트에 대한 대상 제어기를 설정해두고(S403), 중앙 SDN 제어기로부터 수신한 Clone-Controller 메시지를 로컬 제어기에 전달한다.(S404)
이렇게 함으로써 이벤트 1이 발생하면(S405), AP 관리 모듈이 네트워크 이벤트 발생 정보를 중앙 SDN 제어기로 전달하기 위해 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)에게 정보를 전달하면(S406), 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)는 해당 이벤트를 분석한 뒤(S407) 담당 제어기에게 OpenFlow 프로토콜에 맞춰 메시지를 전달한다.
예를 들어, 이벤트 1 발생시에는 중앙 SDN 제어기로 Asynchronous-AP 메시지를 전달하고(S408), Controller-to-AP 메시지를 수신하여(S409) AP 관리 모듈로 이벤트 대응을 하도록 하거나(S410), 이벤트 2가 발생하면(S411), AP 관리 모듈이 네트워크 이벤트 발생 정보를 중앙 SDN 제어기로 전달하기 위해 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)에게 정보를 전달하고(S412), 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)는 해당 이벤트를 분석한 뒤(S413) 로컬 제어기로 Asynchronous-AP 메시지를 전달하고(S414), Controller-to-AP 메시지를 수신하여(S415) AP 관리 모듈로 이벤트 대응을 하도록 한다.(S416)
즉, 클라이언트 네트워크 진입 이벤트는 로컬 제어기가 대응하도록 설정되어 있으면, 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)는 해당 이벤트에 대한 내용을 전달받으면 중앙 SDN 제어기가 아닌 로컬 제어기에게 OpenFlow 메시지를 전달한다.
로컬 제어기는 중앙 SDN 제어기와 같은 네트워크 정책을 갖고 동일한 역할을 수행하므로, 해당 이벤트에 대한 대응은 중앙 SDN 제어기의 개입 없이 직접적으로 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)를 통해 AP 관리 모듈에 전달한다.
정보 요청 명령 및 수집 정보 보고도 동일한 프로세스에 의해 수행된다.
클라이언트 핸드오프와 같은 국지적인 이벤트가 발생하는 경우, AP는 로컬 제어기를 통해 인접 AP와 직접 통신을 수행할 수 있다.
이벤트 카테고라이징과 동일한 과정을 통해 인접한 AP 간 협업이 필요한 이벤트에 대해서도 각 로컬 제어기와 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)에 프로비저닝이 수행된다.
중앙 SDN 제어기가 클라이언트 핸드오프와 같은 협업 이벤트를 로컬 제어기가 담당하도록 결정하면, 로컬 제어기는 Clone-Controller 메시지를 수신하여 인접 AP 정보와 핸드오프 기준 등을 설정한다.
중앙 SDN 제어기는 인접 AP 정보를 AP의 채널 스캐닝이나 네트워크 관리자의 직접 설정 등 다양한 방법을 통해 획득할 수 있다.
이렇게 획득한 인접 AP 정보에는 IOAPP 통신을 위한 네트워크 주소, 사용 중인 채널, 인터페이스 수 등이 포함된다.
이러한 인접 AP 정보는 이와 연관된 여러 AP 내에 있는 로컬 제어기에 전달되며, 로컬 제어기는 이 정보를 바탕으로 IOAPP 연결을 성립한다. IOAPP 연결은 네트워크 주소를 기반으로 하며, 연결 성립 후 기 설정된 구성 값에 따라 다양한 정보를 교환한다.
도 5는 로컬 제어기와 IOAPP 기반 모바일 터미널의 핸드오프 과정을 나타낸다.
먼저, AP1의 AP 관리 모듈이 AP1의 로컬 제어기로 주기적으로 클라이언트정보를 보고하면(S501), 해당 로컬 제어기는 모니터링 정보를 기반으로 핸드오프 필요성을 판단한다.(S502)
핸드 오프가 필요한 것으로 판단되면 여러 인접 AP와 IOAPP 연결요청을 하고(S503), 여러 인접 AP로부터 IOAPP 연결 응답을 받는다.(S504)
여러 인접 AP와 IOAPP 연결이 성립되면 핸드오프와 관련된 클라이언트 정보를 요청한다.(S505)
인접 AP는 해당 클라이언트에 대해 주기적인 정보 보고를 설정하고 해당 로컬 제어기는 AP 관리 모듈로 해당 클라이언트에 대한 정보를 요청한다.(S506)
AP 관리 모듈이 정보 응답을 하면(S507), 해당 인접 AP가 AP1으로 클라이언트정보를 보고한다.(S507)
AP1의 로컬 제어기는 지속적으로 인접 AP들과 모니터링 정보를 교환하면서 핸드오프를 결정하고(S509), AP1의 AP 관리모듈로 핸드오프에 필요한 클라이언트 정보를 요청하고, 최적 AP(AP2)외의 다른 AP들과 IOAPP 연결을 해제한다.(S510)
AP1의 AP 관리모듈이 클라이언트 정보를 보고하면(S511), AP1의 로컬 제어기가 AP2의 로컬 제어기로 핸드오프 대상 클라이언트 정보를 제공한다.(S512)
AP2의 로컬 제어기는 해당 AP 관리 모듈로 클라이언트 핸드오프 동작 명령을 전달하고(S513), AP 관리 모듈은 AP2의 로컬 제어기로 핸드오프 완료 보고를 한다.(S514)
그리고 AP2의 로컬 제어기가 AP1의 로컬 제어기로 핸드오프 완료보고를 하면(S515), AP1의 로컬 제어기는 해당 AP 관리 모듈로 클라이언트 정보 제거를 명령한다.(S516)
이와 같이, RSSI(수신신호세기) 기반의 클라이언트 핸드오프 이벤트는 IOAPP를 통해 수행된다고 한다면, AP는 특정 클라이언트의 RSSI 값이 기준치 이하로 떨어지게 되면 같은 채널 혹은 다른 채널을 사용하는 복수 대의 인접 AP들과 IOAPP 연결을 성립한다.
연결 성립 후 해당 클라이언트에 대한 RSSI 값을 교환한 뒤 최적의 AP에게 직접 연결된 클라이언트 정보를 전달한다.
이 정보에는 클라이언트 주소, 인증 알고리즘, 보안 컨텍스트, 시퀀스 번호 등이 포함된다.
선택된 최적 AP 내의 로컬 제어기는 해당 클라이언트 정보를 수신하여 핸드오프를 수행하고, 기존 AP는 핸드오프가 완료된 것을 확인하면 가지고 있던 클라이언트 정보를 제거한다.
이러한 방법을 통해 핸드오프 딜레이를 상당히 줄일 수 있으며, 어플리케이션에 따라 끊김없는 핸드오프도 IOAPP를 통해 지원 가능하다.
이와 같은 본 발명에 따른 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템 및 방법은 무선 네트워크의 제어 오버헤드를 경감하기 위하여 각 AP의 내부에 로컬 제어기를 구성하여 중앙 SDN 제어기의 오버헤드 및 분산 시스템(distributed system)의 오버헤드를 회피할 수 있도록 하여 네트워크 제어의 신뢰성을 높인 것이다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
31. 중앙 SDN 제어기 32. 인터넷 게이트웨이
33. 오픈플로우 스위치 34. 제어 메시지 처리 모듈
35. AP 관리 모듈 36. 포워딩 제어 모듈
37. MAC 관리 모듈 38. 디바이스 드라이버
39. 무선 네트워크 인터페이스 40. 로컬 제어기

Claims (16)

  1. 중앙 SDN(Software Defined Networking) 제어기;
    복수의 오픈플로우 스위치로 구성되는 유선 LAN;
    상기 중앙 SDN 제어기의 정책 기반 AP 내부 자체 제어를 수행하는 로컬 제어기를 갖는 액세스 포인트(AP)들을 갖는 무선 LAN;을 포함하고,
    상기 중앙 SDN 제어기와 액세스 포인트(AP)들은 오픈플로우 기반 제어 메시지 또는 로컬 제어기 구성 메시지를 교환하고, 액세스 포인트(AP)들은 로컬 제어기를 통해 네트워크 이벤트에 대해 중앙 SDN 제어기 정책 기반 AP 내부 자체 제어를 수행하여 특정 네트워크 이벤트에 대해, 액세스 포인트(AP)간 IOAPP((Inter-OpenFlow Access Point Protocol) 메시지를 교환하여 로컬 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 복수의 액세스 포인트(AP)들을 제어할 수 있도록 확장된 프로토콜은,
    중앙 SDN 제어기가 AP에게 명령을 전달하거나 AP의 정보를 요청하는 데 사용되는 Controller-to-AP 타입,
    AP가 중앙 SDN 제어기에게 주기적으로 정보를 보고하거나 클라이언트의 네트워크 참여/이탈과 같은 특정 이벤트 발생 시에 사용되는 Asynchronous-AP 타입,
    중앙 SDN 제어기와 AP 내부의 로컬 제어기가 정보를 교환하는 데 사용되는 Clone-Controller 타입인 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, Controller-to-AP 타입 메시지에는,
    AP의 BSSID/ESSID 설정, 동작 채널 설정, 비컨(beacon) 주기 설정의 하드웨어 정보 설정 명령, 클라이언트 연결 제어 및 관련 정보 요청의 클라이언트 제어/정보 수집 명령, 보고되는 메시지 종류 또는 보고 주기를 갖는 제어 명령, 비 주기적인 AP 내 정보 요청 명령이 포함되는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, Asynchronous-AP 타입 메시지는 주기적인 정보 보고와 이벤트 발생 보고를 위해 사용되고,
    주기적으로 보고되는 정보에는 AP 부하, 무선 채널 정보, 인접 채널 정보의 네트워크 사용량, 클라이언트별 채널 점유율 및 연결 정보의 클라이언트 데이터, 클라이언트의 네트워크 참여/이탈의 특정 이벤트에 대한 상세 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, Clone-Controller 타입 메시지는 중앙 SDN 제어기와 로컬 제어기의 네트워크 정책 또는 정보 동기화를 위해 사용되고,
    최초 AP와 중앙 SDN 제어기 간 연결 성립 시 로컬 제어기에 네트워크 정책을 프로비저닝하는데 필요한 정보가 포함되어, 네트워크 운용 도중 중앙 SDN 제어기 내 연관된 어플리케이션의 변경 혹은 어플리케이션에 의한 정책 변경이 발생하면 이를 네트워크 상황에 따라 로컬 제어기에게 알려주는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 액세스 포인트(AP)는,
    복수의 스위치를 통해 오픈플로우 메시지 및 AP 제어/관리를 위하여 중앙 SDN 제어기와의 송수신을 수행하는 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)와,
    수신한 명령에 따른 적절한 동작을 수행하기 위해 직접 또는 소프트웨어 MAC 관리 모듈과 통신을 수행하여 AP 하드웨어 및 기능을 제어하는 AP 관리 모듈과,
    복수의 오픈플로우 스위치를 통해 게이트웨이와 연결되어 플로우 테이블 변경의 데이터패스(datapath)와 관련된 메시지를 처리하는 포워딩 제어 모듈과,
    Controller-to-AP 타입의 시스템 정보 설정 명령 및 클라이언트 제어 명령을 수행하는 MAC 관리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)는 오픈플로우스펙에 명시되어 있는 메시지뿐만 아니라 Controller-to-AP, Asynchronous-AP, 그리고 Clone-Controller 메시지 타입을 모두 송수신할 수 있고,
    중앙 SDN 제어기와 AP 내 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)는Controller-to-AP 메시지와 Asynchronous-AP 메시지를 교환하고,
    중앙 SDN 제어기와 AP 내 로컬 제어기는 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)를 통해 Clone-Controller 타입 메시지를 교환하고,
    네트워크 정책이 설정된 로컬 제어기는 AP의 일부 제어를 수행하고 보고를 수신하기 위해 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)와 Controller-to-AP 메시지와 Asynchronous-AP 메시지를 교환하는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서, 중앙 SDN 제어기 또는 로컬 제어기의 오픈플로우 기반 제어 메시지는 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)에서 변환되어 AP 관리 모듈로 전달되며,
    AP 관리 모듈에서 수집한 정보는 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)에서 오픈플로우 프로토콜에 맞게 변환되어 중앙 SDN 제어기 또는 로컬 제어기에게 보내지고, 로컬 제어기는 인접 AP와 직접 IOAPP 메시지를 교환하는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 로컬 제어기의 사용 여부는 정적 혹은 동적으로 결정되고,
    정적 결정의 경우, 어플리케이션이 네트워크에 적용되는 시점에 특정 제어 메시지와 특정 정보의 보고는 로컬 제어기가 수행하도록 결정하고,
    동적 결정의 경우, 어플리케이션은 특정 조건이 만족되는 메시지를 로컬 제어기가 담당하도록 유동적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 정적 결정의 경우,
    클라이언트의 네트워크 진입/이탈 이벤트만을 로컬 제어기가 대응하도록 설정할 수 있으며, 사용되는 인증 알고리즘, 클라이언트 블랙리스트, 사용할 인터페이스 및 채널의 이벤트 대응에 필요한 정보는 Clone-Controller 메시지를 통해 로컬 제어기에 미리 프로비저닝 해두는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서, 동적 결정의 경우,
    어플리케이션 내 조건은 이벤트 발생 빈도 혹은 이벤트 대응 시 추가되는 제어 오버헤드, 중앙 SDN 제어기의 현재 부하이고,
    어플리케이션은 이러한 조건에 의해 이벤트나 보고의 카테고라이징을 수행하여, Clone-Controller 메시지를 통해 로컬 제어기로 전달하는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 시스템.
  12. 액세스 포인트(AP)내 로컬 제어기의 프로비저닝, 이벤트 대응을 위하여,
    중앙 SDN 제어기가 메시지 또는 보고의 카테고라이징을 위해 Clone-Controller 메시지를 대상 AP들에게 전송하는 단계;
    오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)가 중앙 SDN 제어기로부터 수신한 Clone-Controller 메시지를 로컬 제어기에 전송하는 단계;
    이벤트가 발생하면, AP 관리 모듈이 네트워크 이벤트 발생 정보를 중앙 SDN 제어기 또는 로컬 제어기로 전달하기 위해 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)에게 정보를 전달하는 단계;
    오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)가 해당 이벤트를 분석하여 중앙 SDN 제어기 또는 로컬 제어기로 오픈플로우 프로토콜에 맞춰 메시지를 전달하여 발생한 이벤트에 대응하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)가 해당 이벤트를 분석하여,
    중앙 SDN 제어기로 Asynchronous-AP 메시지를 전달하여, Controller-to-AP 메시지를 수신하여 AP 관리 모듈로 이벤트 대응을 하도록 하거나,
    오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)는 해당 이벤트를 분석한 뒤 로컬 제어기로 Asynchronous-AP 메시지를 전달하고, Controller-to-AP 메시지를 수신하여 AP 관리 모듈로 이벤트 대응을 하도록 하는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)가 해당 이벤트를 분석하여,
    클라이언트 네트워크 진입 이벤트가 로컬 제어기가 대응하도록 설정되어 있으면, 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)는 해당 이벤트에 대한 내용을 전달받으면 중앙 SDN 제어기가 아닌 로컬 제어기에게 오픈플로우 메시지를 전달하고,
    로컬 제어기는 중앙 SDN 제어기와 같은 네트워크 정책을 갖고 해당 이벤트에 대한 대응을 중앙 SDN 제어기의 개입 없이 직접적으로 오픈플로우 에이전트(OpenFlow Agent)를 통해 AP 관리 모듈에 전달하는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 방법.
  15. 로컬 제어기와 IOAPP 기반 모바일 터미널의 핸드오프 과정을 수행하기 위하여,
    AP1의 로컬 제어기가 모니터링 정보를 기반으로 핸드오프가 필요한 것으로 판단되면 여러 인접 AP내의 로컬 제어기들과 IOAPP 연결을 성립시키고 핸드오프와 관련된 클라이언트 정보를 요청하는 단계;
    인접 AP의 해당 로컬 제어기는 AP 관리 모듈로 해당 클라이언트에 대한 정보를 요청하는 단계;
    해당 인접 AP가 AP1으로 클라이언트정보를 보고하는 단계;
    AP1의 로컬 제어기가 핸드오프를 결정하여, AP1의 AP 관리모듈로 핸드오프에 필요한 클라이언트 정보를 요청하고, 최적 AP(AP2)외의 다른 AP들과 IOAPP 연결을 해제하는 단계;
    AP1의 로컬 제어기가 AP2의 로컬 제어기로 핸드오프 대상 클라이언트 정보를 제공하는 단계;
    AP2의 로컬 제어기는 해당 AP 관리 모듈로 클라이언트 핸드오프 동작 명령을 전달하고, 핸드오프 완료 보고를 받는 단계;
    AP2의 로컬 제어기로부터 핸드오프 완료보고가 되면, AP1의 로컬 제어기는 해당 AP 관리 모듈로 클라이언트 정보 제거를 명령하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, RSSI(수신신호세기) 기반의 클라이언트 핸드오프 이벤트를 IOAPP를 통해 수행하는 경우에,
    AP1은 특정 클라이언트의 RSSI 값이 기준치 이하로 떨어지게 되면 같은 채널 혹은 다른 채널을 사용하는 복수 대의 인접 AP들과 IOAPP 연결을 성립시키는 단계와,
    연결 성립 후 해당 클라이언트에 대한 RSSI 값을 교환한 뒤 최적의 AP2에게 직접 연결된 클라이언트 정보를 전달하는 단계와,
    선택된 최적 AP2 내의 로컬 제어기는 해당 클라이언트 정보를 수신하여 핸드오프를 수행하고, AP1은 핸드오프가 완료된 것을 확인하면 가지고 있던 클라이언트 정보를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오픈플로우 기반 무선 네트워크의 혼합형 제어 방법.

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