KR20180027032A - 소프트웨어 정의 네트워크 제어 장치 및 이를 이용한 제어 방법 - Google Patents

소프트웨어 정의 네트워크 제어 장치 및 이를 이용한 제어 방법 Download PDF

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Abstract

SDN 제어 장치가 단말에 대해 네트워크 망 서비스를 제공하는 소프트웨어 정의 네트워크 제어 방법에있어서, 상기 단말의 종류 또는 상기 단말에서 발생한 트래픽의 종류에 따라 통신 서비스 제공을 위한 적어도 하나의 네트워크 처리 기능을 확인하는 단계, 상기 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 적어도 하나의 클라우드 서버 또는 데이터 센터에 생성된 제1 가상화 자원에 상기 네트워크 처리 기능을 생성하는 단계, 그리고 상기 제1 가상화 자원과 연결된 제1 통신 장치를 통하여 상기 단말에 통신 서비스를 제공하는 단계를 포함한다.

Description

소프트웨어 정의 네트워크 제어 장치 및 이를 이용한 제어 방법{APPARATUS FOR SOFTWARE DEFINED NETWORK AND METHOD FOR CONTROL THEREOF}
본 발명은 소프트웨어 정의 네트워크 제어 장치 및 이를 이용한 제어 방법에 관한 것이다.
SDN(Soft Defined Networking)은 하드웨어와 소프트웨어가 합친 상태로 사용되던 스위치나 라우터 등과 같은 네트워크 장비들을 하드웨어인 제어 평면과 소프트웨어인 데이터 평면을 물리적으로 분리하여 새로운 네트워크 아키텍처로 전환하여 구성하는 것을 의미한다.
즉, SDN 에서 네트워크 장비는 스스로 제어할 수 있는 컨트롤러가 없는 더미(dummy) 형태로 사용자에게 제공되고, 사용자는 전체 네트워크와 네트워크 장비를 제어하는 제어 컨트롤러를 이용하여 네트워크 장비를 제어하는 구조로 구현된다.
SDN은 네트워크 제어 체계에서 물리적인 네트워크상의 논리적인 경로를 가상으로 만들어 주는 것이 중요하다. 경로를 가상으로 구성하는 간단한 예로는 스위치에서 특정 포트 그룹을 묶어 동일한 VLAN(Virtual Local Area Network)으로 만들어 주는 것이다. VLAN으로 묶인 포트들은 동일한 네트워크로 묶고, 외부에 대해 독립적인 네트워크로 동작하게 된다.
최근 들어 다양한 종류의 단말이 개발되고 있으며, 단말의 종류에 따라 사용자에게 제공해야 하는 네트워크 기능의 요구 사항이 다르다. 다양한 단말의 트래픽 특성에 맞는 네트워크 처리 기능을 효율적으로 제공하기 위하여 사용자에게 제공할 가상화 기반의 네트워크 처리 기능을 가상 자원에 배치하는 방안에 대한 연구가 지속되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단말의 특성에 맞는 네트워크 처리 기능을 네트워크상에 배치하는 소프트웨어 정의 네트워크 제어 장치 및 이를 이용한 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치가 단말에 대해 네트워크 망 서비스를 제공하는 소프트웨어 정의 네트워크 제어 방법은 상기 단말의 종류 또는 상기 단말에서 발생한 트래픽의 종류에 따라 통신 서비스 제공을 위한 적어도 하나의 네트워크 처리 기능을 확인하는 단계, 상기 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 적어도 하나의 클라우드 서버 또는 데이터 센터에 생성된 제1 가상화 자원에 상기 네트워크 처리 기능을 생성하는 단계, 그리고 상기 제1 가상화 자원과 연결된 제1 통신 장치를 통하여 상기 단말에 통신 서비스를 제공하는 단계를 포함한다.
상기 네트워크 처리 기능을 생성하는 단계는 상기 네트워크 처리 기능이 대용량 트래픽이 필요하거나 전송 지연이 적어야 하면 상기 네트워크 처리 기능을 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 상기 적어도 하나의 클라우드 서버에 생성하고, 그렇지 않으면 상기 네트워크 처리 기능을 상기 데이터 센터에 생성할 수 있다.
상기 제1 통신 장치를 통하여 상기 통신 서비스를 제공하는 단계는 상기 네트워크 처리 기능의 부하가 적은 상기 제1 가상화 자원으로 상기 트래픽을 전송하도록 제어하여 상기 단말에 통신 서비스를 제공할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치가 단말에 대해 네트워크 망 서비스를 제공하는 소프트웨어 정의 네트워크 제어 방법은 상기 네트워크 처리 기능의 상태 정보를 저장하는 단계, 상기 단말이 이동하면 상기 단말의 변경된 위치 정보에 따라 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 제2 클라우드 서버 또는 상기 데이터 센터에 생성된 제2 가상화 자원에 상기 네트워크 처리 기능을 생성하는 단계, 그리고 상기 제2 가상화 자원과 연결된 제2 통신 장치를 통해 상기 단말에 통신 서비스를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 통신 장치를 통하여 상기 통신 서비스를 제공하는 단계는 상기 저장된 상기 네트워크 처리 기능의 상태 정보를 전송받아 상기 제2 가상화 자원에 생성된 상기 네트워크 처리 기능을 연속으로 수행할 수 있다.
상기 제2 통신 장치를 통하여 상기 통신 서비스를 제공하는 단계는 상기 네트워크 처리 기능의 부하가 적은 상기 제2 가상화 자원으로 상기 트래픽을 전송하도록 제어하여 상기 단말에 통신 서비스를 제공할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 소프트웨어 정의 네트워크 기반 통신 서비스 제공 시스템에서 단말에 대해 통신 서비스를 제공하는 SDN 제어 장치는 상기 통신 서비스 제공을 위한 적어도 하나의 네트워크 처리 기능을 관리하는 네트워크 처리 기능 관리부, 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 적어도 하나의 클라우드 서버 또는 데이터 센터에 제1 가상화 자원을 생성하는 가상 자원 관리부, 그리고 상기 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 상기 네트워크 처리 기능을 상기 제1 가상화 자원에 배치하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 단말의 종류 또는 상기 단말에서 발생한 트래픽 종류에 따라 상기 네트워크 처리 기능 관리부로부터 상기 적어도 하나의 네트워크 처리 기능을 추출하고, 상기 추출한 네트워크 처리 기능을 상기 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 상기 가상화 자원에 생성할 수 있다.
상기 제어부는 상기 네트워크 처리 기능이 대용량 트래픽이 필요하거나 전송 지연이 적어야 하면 상기 네트워크 처리 기능을 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 상기 적어도 하나의 클라우드 서버에 생성된 상기 제1 가상화 자원에 배치하고, 그렇지 않으면 상기 네트워크 처리 기능을 상기 데이터 센터에 생성된 상기 제1 가상화 자원에 배치할 수 있다.
상기 제어부는 상기 네트워크 처리 기능의 부하가 적은 상기 제1 가상화 자원으로 상기 트래픽을 전송하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 소프트웨어 정의 네트워크 기반 통신 서비스 제공 시스템에서 단말에 대해 통신 서비스를 제공하는 SDN 제어 장치는 상기 네트워크 처리 기능의 상태 정보를 저장하는 네트워크 상태 정보 저장부를 더 포함할 수 있다.
상기 가상 자원 관리부는 상기 단말이 이동하면 상기 단말의 변경된 위치 정보에 따라 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 적어도 하나의 클라우드 서버 또는 데이터 센터에 제2 가상화 자원을 생성하고, 상기 제어부는 상기 네트워크 처리 기능을 상기 제2 가상화 자원에 배치할 수 있다.
상기 제어부는 상기 저장된 상기 네트워크 처리 기능의 상태 정보를 전송받아 상기 제2 가상화 자원에 생성된 상기 네트워크 처리 기능을 연속으로 수행하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 네트워크 처리 기능의 부하가 적은 상기 제2 가상화 자원으로 상기 트래픽을 전송하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 소프트웨어 정의 네트워크 기반 통신 서비스 제공 시스템은 단말의 종류 또는 사용자 트래픽의 종류에 따라 상기 트래픽을 처리하기 위한 적어도 하나의 네트워크 처리 기능을 확인하고, 상기 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 상기 네트워크 처리 기능을 가상화 자원에 생성하고, 상기 트래픽을 전송하기 위한 라우팅 경로를 설정하는 SDN 제어 장치, 그리고 상기 라우팅 경로에 따라 상기 단말에서 발생한 트래픽을 전송하는 네트워크 장치를 포함한다.
상기 SDN 제어 장치는 성가 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능과 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 분류하고, 상기 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 상기 적어도 하나의 클라우드 서버에 생성된 가상 자원에 생성하고, 상기 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 데이터 센터에 생성된 가상화 자원에 생성하도록 제어할 수 있다.
상기 SDN 제어 장치는 상기 네트워크 처리 기능이 대용량 트래픽이 필요하거나 전송 지연이 적어야 하면 상기 네트워크 처리 기능을 상기 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능으로 분류하고, 그렇지 않으면 상기 네트워크 처리 기능을 상기 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능으로 분류할 수 있다.
상기 SDN 제어 장치는 상기 네트워크 처리 기능의 부하가 적은 상기 가상화 자원으로 상기 트래픽을 전송하도록 상기 라우팅 경로를 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 단말에 따라 제공해야 하는 다양한 네트워크 처리 기능을 네트워크상에 효율적으로 배치함으로써 사용자에게 최적의 통신 서비스를 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 소프트웨어 정의 네트워크에서 단말에게 통신 서비스를 제공하는 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 소프트웨어 정의 네트워크에서 단말에게 통신 서비스를 제공하기 위한 환경의 예시적 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치가 단말에 대해 통신 서비스를 제공하는 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치가 트패픽 전송을 제어하는 방법의 예시적 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치의 하드웨어 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 단말(terminal)은, 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
도 1은 일반적인 소프트웨어 정의 네트워크에서 단말에게 통신 서비스를 제공하는 구성을 나타내는 도면이다.
소프트웨어 정의 네트워크는 네트워크 장비로부터 트래픽의 전송을 담당하는 하드웨어 기능과 라우팅 및 제어를 담당하는 소프트웨어 기능을 분리하고, 소프트웨어 기능을 중앙 집중화하여 전체 네트워크를 제어함으로써 단일화된 통제를 통해 효율적이며 안전한 네트워크를 제공할 수 있다.
이러한 소프트웨어 정의 네트워크에서 단말(20)로 통신 서비스를 제공하기 위한 방법으로 서비스 체이닝(Service Chaining) 기술을 이용한다. 사업자는 다양한 통신 서비스 제공에 필요한 네트워크 기능을 가상화장비의 형태로 운용하고, 사용자의 요구 사항에 맞게 서비스 기능을 제공한다.
도 1을 참고하면, 단말(20)로부터 트래픽이 발생하면 트래픽 분류기(30)는 트래픽 정보에 포함된 단말의 주소(IP 주소, MAC 주소) 또는 통신 서비스 타입(ftp, http, web 서비스 등)을 보고 통신 서비스 제공에 필요한 네트워크 기능이 배치된 가상화 자원(40)으로 트래픽을 전송한다.
네트워크 기능은 IDS/IPS(Intrusion Detection System, Intrusion Prevention System), 방화벽(Firewall), WAN 최적화기, 부하 분산 서비스, 비디오 최적화기, 그리고 NAT(Network Address Translator) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
단말(20)로 제공하는 네트워크 기능은 사전에 사용자와 계약이 되어 있을 수도 있고, 기본적인 통신 서비스를 위해 제공하는 네트워크 기능일 수도 있다.
트래픽 분류기(30)는 단말(20)에서 발생한 트래픽의 종류에 따라 각 트래픽에 대해 식별 정보를 지정하고, 트래픽을 SDN 제어 장치(10)로 전송한다. SDN 제어 장치(10)는 트래픽 별로 지정된 식별 정보에 따라 제공해야 하는 네트워크 기능의 순서대로 트래픽을 전송하도록 스위치 및 라우터(50)를 제어할 수 있다.
이러한 일반적인 서비스 체이닝 기술은 단말(20)의 트래픽을 처리하여 사용자에게 통신 서비스를 제공하는 기술만을 개시하고 있다. 즉, 통신 사업자가 네트워크 처리 기능을 가상화 자원에 효율적으로 배치하는 방법은 설명되고 있지 않다.
단말(20)에서 발생한 트래픽을 처리하기 위한 모든 네트워크 처리 기능을 사용자와 가까운 로컬 클라우드 서버에 생성하는 것은 현실적으로 불가능하며, 에지 네트워크에서 처리할 네트워크 처리 기능이라도 모든 로컬 클라우드 서버에 생성할 수는 없다.
이하에서는 트래픽 처리를 위해 제공해야 할 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 네트워크 처리 기능을 일부 로컬 클라우드 서버에 설치하여 트래픽을 처리하도록 제어할 수 있는 소프트웨어 정의 네트워크 제어 장치 및 이를 이용한 제어 방법에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 소프트웨어 정의 네트워크에서 단말에게 통신 서비스를 제공하기 위한 환경의 예시도이다.
도 2를 참조하면, 소프트웨어 정의 네트워크에서 단말로 서비스를 제공하는 시스템(10)은 제1 네트워크(200), 제2 네트워크(300), 그리고 SDN 제어 장치(100)를 포함한다.
네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 예를 들어 Wi-Fi, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 3G, 4G, 5G, LTE 등이 포함되며, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
도 2를 참조하면, 제1 네트워크(200)와 제2 네트워크(300)는 서로 다른 유형의 네트워크 일 수 있다. 예를 들어 제1 네트워크(200)는 무선 네트워크이고, 제2 네트워크(300)는 유선 네트워크 일 수 있다.
제1 네트워크(200)는 광대역 네트워크인 LTE(Long Time Evolution)망으로서, e-NodeB(evolved NodeB)(210), MME(Mobility Management Entity)(220), S-GW(Serving Gateway, 서빙 게이트웨이)(230), P-GW(Packet Data Network Gateway, 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이)(240), 그리고 홈 가입자 서버(Home Subscriber Server, HSS) (250)를 포함할 수 있다.
e-NodeB(210)는 일종의 기지국과 같은 역할을 하며, 무선 인터페이스 전송 및 수신과 같은 LTE 망 액세스 네트워크 기능의 대부분을 담당한다. e-NodeB(210)는 단말(20)로부터 다른 단말(미도시)로의 통화 연결 요청 또는 데이터 요청을 받으면 셀렉션 과정을 거쳐 특정 MME(220)에 요청을 전송할 수 있다.
MME(220)는 e-NodeB(210)로부터 수신한 단말 정보를 바탕으로 단말(20)의 위치 정보를 기록한다. 또한 MME(220)는 e-NodeB(210)와 S-GW(230) 사이의 신호 제어를 담당한다. 예를 들어 MME(220)는 단말(20)로부터 인입한 통화 연결 요청 또는 데이터 요청을 어느 경로로 라우팅할지를 결정할 수 있다. 즉, MME(220)는 라우팅 결정에 필요한 채널 생성을 위하여 S-GW(230) 및 P-GW(240)에게 자원 할당을 요청할 수 있다.
S-GW(230)는 e-NodeB(210)와 다른 e-NodeB(미도시) 간의 핸드 오버 시, 앵커링(anchoring) 역할을 하게 된다. 예를 들어 제1 e-NodeB(210)를 통해 인터넷을 사용하던 모바일 디바이스가 이동을 하여 제1 e-NodeB(210)와의 접속이 해지되고, 제2 e-NodeB(미도시)와 접속을 하게 되는 경우, S-GW(230)가 앵커링 역할을 하게 되어 SGW(230)를 중심으로 제1 e-NodeB(210)에서 제2 e-NodeB(미도시)로의 핸드오버를 발생시킬 수 있다.
P-GW(240)는 LTE에서 데이터 트래픽(data traffic)이 IMS(IP Multimedia Subsystem)로 인입되는 접점의 역할을 하면서, 단말(20)에 IP 주소를 할당할 수 있다. P-GW(240)는 LTE와 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크 간의 단말 이동에 대한 앵커링 역할을 담당한다. 또한, P-GW(240)는 S-GW(230)와 다른 SGW(미도시)간의 앵커링 역할을 수행할 수 있다. 즉, 단말(20)이 제1 S-GW(230)에서 관리하는 e-NodeB(210)에서 제2 S-GW(미도시)가 관리하는 e-NodeB(미도시)로 이동하는 경우, P-GW(240)는 앵커링 포인트 역할을 수행하게 된다.
제2 네트워크(300)는 유선 네트워크망으로서, 액세스 스위치(Access Switch)(310) 그리고 에지 라우터(Edge Router)(320)를 포함할 수 있다.
액세스 스위치(310)는 일종의 기지국 역할을 하며 단말(20)에 네트워크 접속을 제공하고, 단말(20)에 의해 발생한 트래픽은 에지 라우터(320)를 거쳐 네트워크로 전송된다. 에지 라우터(320)는 액세스 망과 백본망의 접속점으로 기능한다.
SDN 제어 장치(100)는 제1 네트워크(200)인 무선 네트워크망에 포함된 e-NodeB(210), MME(220), S-GW(230), P-GW(240) 그리고 제2 네트워크(300) 인 유선 네트워크 망에 포함된 액세스 스위치(310), 그리고 에지 라우터(320) 중 어느 하나 이상으로부터 단말 종류 또는 트래픽 종류를 수집할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치(100)는 단말(20)에서 발생한 트래픽을 처리하기 위한 네트워크 처리 기능을 관리하고, 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 네트워크 처리 기능을 분류하여 네트워크의 프론트-엔드(front-end) 또는 백 엔드(back-end)에 위치한 가상화 자원에 설치한다.
네트워크 기능은 안티(anti) DDoS, 침입 감지/차단 (IDS/IPS), 통합 보안 서비스, 가상 사설망 서비스, 안티 바이러스, 안티 스팸, 보안 서비스, 접근 관리 서비스, 방화벽, 로드 밸런싱, QoS, 비디오 최적화 등을 포함할 수 있다. 이러한 네트워크 기능은 가상화 자원에 설치될 수 있다.
그리고 단말(20)은 IoT 단말, 커넥티드 카(Connected Car), 멀티미디어 제공 단말, 가상현실(Virtual Reality) 장치, 공장 자동화 장치 등 다양한 종류의 단말일 수 있다.
단말(20)은 각 종류에 따라 요구하는 통신 서비스 기능과 통신 서비스 수준이 상이할 수 있다. 예를 들어, 단말(20)이 IoT 단말인경우 실시간으로 감지한 데이터를 전송해야 하며, 전송 트래픽 양은 적을 수 있다. 단말(20)이 멀티미디어 제공 단말인 경우는 상대적으로 대용량 트래픽이 요구될 수 있다.
또한, 트래픽 종류에 따라 단말(20)로 제공해야 하는 통신 서비스 기능과 통신 서비스 수준이 상이할 수 있다. 예를 들어 단말(20)로 멀티미디어를 제공해야 하는 경우 상대적으로 광대역을 필요로하고, 지연 시간도 적어야 한다. 반면 이메일을 전송하는 경우 대역폭이 낮아도 되고, 몇 분 이내에 전달되어도 된다.
즉, 본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치(100)는 단말(20)의 종류나 단말에서 발생된 트래픽 종류에 따라 초저지연 통신 서비스 제공이 요구 되거나, 대용량 트래픽이 필요한 통신 서비스의 경우 트래픽을 전송해야 하는 네트워크 기능을 단말(20)이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 클라우드 서버에 가상화하고, 나머지 일반적인 네트워크 기능은 데이터 센터가 위치하는 백엔드(Backend)에 가상화 할 수 있다.
예를 들어 SDN 제어 장치(100)는 단말(20)에 초저지연 통신 서비스 제공이 요구되거나, 대용량 트래픽이 필요하면, 유선 네트워크일 경우는 단말(20)이 접속한 에지 라우터(320)와 가장 가까운 로컬 클라우드 서버(430)에 가상화 자원을 생성하고, 생성한 가상화 자원을 통하여 네트워크 기능을 제공하도록 할 수 있다.
또한, SDN 제어 장치(100)는 무선 네트워크일 경우는 단말(20)이 접속한 MME(220) 또는 S-GW(230)와 가장 가까운 로컬 클라우드 서버(420)에 가상화 자원을 생성하고, 생성한 가상화 자원을 통하여 네트워크 기능을 제공하도록 할 수 있다.
한편, SDN 제어 장치(100)는 일반적인 네트워크 기능을 제공하는 경우 데이터 센터(500)에 가상화 자원을 생성하고, 생성한 가상화 자원을 통하여 네트워크 기능을 제공하도록 할 수 있다.
즉, 본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치(100)는 단말(20)의 종류에 따라 단말(20)에서 발생한 트래픽을 처리하기 위한 적어도 하나 이상의 네트워크 처리 기능을 추출하고, 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능과 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 분류한다.
그리고 SDN 제어 장치(100)는 단말(20)의 위치 정보를 기초로 단말(20)이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 클라우드 서버에 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 생성하고, 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 데이터 센터에 가상화하여 사용자에게 최적의 통신 서비스를 제공할 수 있다.
한편, SDN 제어 장치(100)는 단말(20)이 이동하면 수집된 위치 정보를 이용하여 단말(20)의 변경된 위치 정보를 파악하고, 변경된 위치에 기초하여 네트워크 처리 기능을 재배치할 수 있다. 즉, SDN 제어 장치(100)는 사용자의 변경된 위치에 따라서 단말(20)이 접속한 에지 라우터(320), MME(220) 또는 S-GW(230)와 가장 가까운 로컬 클라우드 서버(420, 430)에 가상화 자원을 재생성하고, 재생성한 가상화 자원을 통하여 네트워크 기능을 제공하도록 할 수 있다.
그리고 SDN 제어 장치(100)는 제1 네트워크(200)인 무선 네트워크망에 포함된 e-NodeB(210), MME(220), S-GW(230), P-GW(240) 그리고 제2 네트워크(300) 인 유선 네트워크 망에 포함된 액세스 스위치(310), 그리고 에지 라우터(320) 중 어느 하나 이상으로부터 트래픽 정보를 수집하고, 수집한 트래픽 정보에 따라 라우팅 경로를 설정할 수 있다.
즉, SDN 제어 장치(100)는 결정된 서비스 제공 정책 및 라우팅 정책을 복수의 노드 각각에게 전달할 수 있다. SDN 제어 장치(100)는 결정된 서비스 제공 정책 및 라우팅 정책을 통해 서로 다른 네트워크망을 전체적으로 제어할 수 있다.
이때, 서로 다른 네트워크망은 예를 들어 제1 네트워크(200)인 LTE 망에서 e-NodeB(210), MME(220), S-GW(230), 그리고 P-GW(240) 중 적어도 하나 이상의 장치를 제어할 수 있고, 제2 네트워크(300)인 유선 네트워크망에서 에지 라우터(320), 그리고 액세스 스위치(310) 중 적어도 하나 이상의 장치를 제어할 수 있다.
본 실시예에서는 네트워크망의 예로서, LTE 망, 유선 네트워크망을 그 예로 들었으나, 본 발명은 반드시 이에 한하는 것은 아니다.
즉, 다른 실시예에서 네트워크망은 UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network), GPRS(General Packet Radio Service), RNC(Radio Network Controller), SGSN(Serving GPRS Support Node) 그리고 GGSN(Gateway GPRS Support Node)를 포함하는 WCDMA 망 일 수도 있고, Base station, GSM(Global System for Mobile communication), RAN(Radio Access Network), 그리고 NodeB 를 포함하는 UTRAN 일 수도 있으며, 기지국(RAS: Radio Access Station), 그리고 제어국(ACR: Access Control Router)을 포함하는 Wibro 망 일수도 있다.
SDN 제어 장치(100)는 Open Flow Protocol을 이용하여 복수의 노드로부터 단말 식별 정보, 위치 정보, 그리고 트래픽 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 단말 정보를 수집하고, 복수의 노드에 대응하는 라우팅 정책 및 서비스 제공 정책을 결정하여 전달할 수 있다. 이때, SDN 제어 장치(100)는 오픈 플로우 프로토콜 외에 다른 프로토콜을 사용할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 3을 참고하면, SDN 제어 장치(100)는 네트워크 처리 기능 관리부(110), 정보 수집부(120), 제어부(130), 네트워크 기능 상태 저장부(140), 가상화 자원 관리부(150), 그리고 토폴로지 관리부(160)를 포함할 수 있다.
다만, 도 3에 도시된 SDN 제어 장치(100)는 본 발명의 하나의 구현 예에 불과하며, 도 3에 도시된 구성 요소들을 기초로 하여 여러 형태로 변형 가능함은 본원의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
네트워크 처리 기능 관리부(110)는 네트워크 처리 기능의 생성과 삭제, 단말 정보 또는 트래픽 정보에 따라 단말(20)에 제공해야 하는 네트워크 처리 기능의 카탈로그를 관리하며, 네트워크 처리 기능의 상태 정보를 수집하여 네트워크 처리 기능이 정상적으로 동작하고 있는지 관리한다.
정보 수집부(120)는 단말 정보 수집부(121), 그리고 트래픽 정보 수집부(122)를 포함할 수 있다.
단말 정보 수집부(121)는 단말 식별 정보, 그리고 위치 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 단말 정보를 수집한다. 이때, 수집된 정보에 따라 네트워크 기능 제공 정책을 생성하거나 단말(20)의 라우팅 경로를 제어하는데 사용될 수 있다.
본 실시예에서 단말(20)은 IoT 단말, Connected Car, 멀티미디어용 단말, VR 장비, 드론, VR 기기, 그리고 공장 자동화 장비 등 다양한 종류의 단말일 수 있다. 이러한 단말들은 단말에 따라서 요구하는 네트워크 처리 기능과 서비스의 수준이 다를 수 있다. 이 때, 사용자의 서비스 요구에 따라 초저지연, 대용량의 트래픽이 필요한 네트워크 처리 기능은 네트워크의 에지(Edge) 부근에 설치된 가상화 자원(420, 430)에 배치할 수 있고, 나머지 일반적인 네트워크 처리 기능은 데이터 센터(Data Center)(500)를 통해 즉, 백-엔드(Backend) 네트워크에 설치하여 제공할 수 있다.
단말 정보 수집부(121)는 무선 네트워크망인 경우 HSS(250)와의 연동을 통하여 각종 정보를 수집하고, 유선 네트워크망인 경우 고객 DB와의 연동을 통하여 정보를 수집할 수 있다. 이때, 단말 정보 수집부(121)는 사용자의 위치 정보를 주기적 또는 비주기적으로 수집하고, 사용자의 위치 변동에 따라 네트워크 기능 제공 정책 또는 라우팅 정책을 수정하도록 할 수 있다.
트래픽 정보 수집부(122)는 네트워크에 연결된 적어도 하나 이상의 노드로부터 각각 트래픽 정보를 수집한다. 이때, 트래픽 정보 수집부(122)는 오픈 플로우 프로토콜을 이용하여 적어도 하나 이상의 노드와 신호를 주고받을 수 있다. 이 때, 수집된 정보는 Northbound API(Application Programming Interface) 등의 응용 프로그램에 의해 복수의 노드의 트래픽 제어, 모니터링 및 분석에 사용될 수 있다. 예를 들어, 트래픽 정보 수집부(122) 는 복수의 노드 각각으로 트래픽 정보 요청을 전송하고, 트래픽 정보 요청에 대응한 응답을 복수의 노드로부터 수신할 수 있다. 이 때, 트래픽 정보 수집부(122)는 트래픽 정보를 주기적 또는 비주기적으로 복수의 노드 각각으로 요청하고, 수집한 트래픽 정보에 따라 라우팅 정책을 수정하도록 할 수 있다.
제어부(130)는 정보 수집부(120)에서 수집한 단말 종류 또는 트래픽 종류에 기초하여 단말 식별 정보와 대응하는 서비스 가입자 정보에 따라 사용자에게 제공해야 하는 네트워크 처리 기능을 네트워크 처리 기능 관리부(110)로부터 추출한다.
그리고 제어부(130)는 추출한 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 가상화 자원에 네트워크 처리 기능을 배치하도록 제어할 수 있다.
이 때, 제어부(130)는 네트워크 처리 기능이 대용량 트래픽이 필요한 서비스인지 여부, 전송 지연이 적어야 하는 서비스인지 여부, 그리고 다른 네트워크 기능을 제공하기 전에 먼저 제공해야 하는 기능인지 여부 중 어느 하나에 해당하면 네트워크의 에지에 생성된 가상화 자원에 네트워크 처리 기능을 배치하고, 그렇지 않으면 네트워크의 백-엔드에 생성된 가상화 자원에 네트워크 처리 기능을 배치한다.
제어부(130)는 네트워크 처리 기능이 대용량 트래픽이 필요한 서비스인지 여부, 전송 지연이 적어야 하는 서비스인지 여부, 그리고 다른 네트워크 기능을 제공하기 전에 먼저 제공해야 하는 기능인지 여부 중 어느 하나에 해당하면, 유선 네트워크일 경우 단말(20)이 접속한 에지 라우터(320)와 가장 가까운 로컬 클라우드 서버(430)에 가상화 자원을 생성하고, 생성한 가상화 자원을 통하여 네트워크 기능을 제공하도록 할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 무선 네트워크일 경우에는 단말(20)이 접속한 MME(220) 또는 S-GW(230)와 가장 가까운 로컬 클라우드 서버(420)에 가상화 자원을 생성하고, 생성한 가상화 자원을 통하여 네트워크 기능을 제공하도록 할 수 있다.
한편, 제어부(130)는 네트워크 처리 기능이 일반적인 네트워크 기능인 경우 데이터 센터(500)에 생성된 가상화 자원에 네트워크 처리 기능을 배치하고, 트래픽을 처리하도록 제어할 수 있다.
그리고 제어부(130)는 트래픽 정보에 기초하여 네트워크 기능의 부하가 가장 적은 쪽으로 트래픽을 보내도록 라우팅 정책을 결정할 수 있다.
본 실시예에 따른 제어부(130)는 주기적 또는 비주기적으로 수집한 단말(20)의 위치 정보에 따라 서비스 제공 정책 또는 라우팅 정책을 수정할 수 있다.
예를 들어, 제어부(130)는 단말(20)의 위치가 변동함에 따라 사용자에게 현재 제공하는 서비스 제공 정책 또는 라우팅 정책에 따르면 전송 지연의 한계를 초과하는 등의 사전에 원하는 수준의 서비스를 제공할 수 없을 경우, 변경된 위치 정보에 따라 위치 정보에 기초하여 사용자의 단말(20)이 접속한 MME(220) 또는 S-GW(230)의 위치에 가장 가까운 클라우드 서버 순서대로 네트워크 기능을 재배치하고, 트래픽 정보에 기초하여 네트워크 기능의 부하가 가장 적은 쪽으로 트래픽을 보내도록 라우팅 정책을 수정할 수 있다.
네트워크 처리 기능 상태 저장부(140)는 현재 가상화 자원에서 제공하고 있는 네트워크 처리 기능과 트래픽 처리 상태 정보를 저장한다. 제어부(130)에서 라우팅 정책을 수정함에 따라 단말(20)에게 제공하는 가상화 자원이 변경되거나 새로운 가상화 자원이 생성된 경우, 제어부(130)는 네트워크 기능 상태 저장부(140)에 저장된 현재 단말에게 제공되고 있는 네트워크 처리 기능과 트래픽 처리 상태 정보를 함께 전송함으로써 단말(20)이 연속적인 통신 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.
가상 자원 관리부(150)는 네트워크 처리 기능이 위치하는 가상화 자원인 클라우드 서버의 생성과 삭제 및 상태 정보를 관리한다.
가상 자원 관리부(150)는 단말(20)이 접속하면, 단말(20)이 접속한 접근점과 가까운 순서대로 적어도 하나 이상의 로컬 클라우드 서버 또는 데이터 센터에 가상 자원을 생성할 수 있다.
이때, 가상화 자원 관리부(150)는 하나 이상의 네트워크 처리 기능이 위치하는 클라우드 서버를 가상화 기술을 이용하여 성능에 따라 분류하여 관리할 수 있다. 예를 들어, 가상화 자원 관리부(150)는 하나 이상의 네트워크 처리 기능이 위치하는 클라우드 서버에 대해 클럭의 속도에 따라 분류하거나 읽기 및 쓰기 속도에 따라 분류하여 관리할 수 있다.
그리고 가상화 자원 관리부(150)는 네트워크 처리 기능의 부하가 심해 추가적인 네트워크 처리 기능의 생성이 필요한 경우는 새로운 클라우드 서버를 생성하여 네트워크 처리 기능이 동작하도록 함으로써, 부하가 적정선에서 유지될 수 있도록 한다.
토폴로지 관리부(160)는 네트워크의 토폴로지 및 서비스 토폴로지를 관리한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 블럭 구성도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 실시예에 따른 제어부(130)는 서비스 체인 관리부(131), 로컬 서비스 관리부(132), 그리고 백-엔드 서비스 관리부(133)를 포함한다.
서비스 체인 관리부(131)는 단말 정보에 기초하여 단말(20)로 통신 서비스를 제공하기 위해 단말(20)에서 발생된 트래픽을 처리하기 위한 네트워크 처리 기능 리스트를 네트워크 처리 기능 관리부(110)로부터 추출하고, 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능과 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능으로 분류한다.
그리고 서비스 체인 관리부(131)는 네트워크 처리 기능을 단말(20)의 위치 정보를 기초로 단말(20)과 가까운 로컬 클라우드 서버(420, 430)에 생성된 가상 자원에 배치한다.
또한, 서비스 체인 관리부(131)는 네트워크 처리 기능이 설치된 가상 자원의 위치를 파악하고, 트래픽 전송 순서를 설정한다.
로컬 서비스 관리부(132)는 단말(20)에서 발생한 트래픽이 로컬 클라우드 서버에 위치한 네트워크 처리가 필요한 경우, 단말(20)이 접속한 MME(220)의 위치에 가장 가까운 순서대로 네트워크 처리 기능을 분류하고, 그 중에서 네트워크 처리 기능의 부하가 가장 작은 쪽으로 트래픽을 전송하도록 제어할 수 있다.
이때, 로컬 서비스 관리부(132)는 S-GW(230) 또는 에지 라우터(320)로 오픈 플로우 프로토콜을 이용하여 제어 명령을 전송할 수 있다. S-GW(230) 또는 에지 라우터(320)는 지정된 네트워크 처리 기능의 순서에 따라 단말(20)에서 발생한 트래픽을 전송하도록 제어할 수 있다.
한편, 백-엔드 서비스 관리부(133)는 단말(20)에서 발생한 트래픽이 백엔드(Backend)에 배치된 네트워크 처리 기능만이 필요한 경우, 데이터 센터(500)로 트래픽을 전송하도록 제어할 수 있다.
한편, 서비스 체인 관리부(131)는 네트워크에 연결된 적어도 하나 이상의 노드로부터 트래픽 정보를 제공받고, 제공받은 트래픽 정보에 기초하여 라우팅 경로를 설정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 제어부의 예시적 구성도이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 제어부(130)는 서비스 체인 관리부(131), 로컬 서비스 관리부(132), 그리고 백-엔드 서비스 관리부(133)를 포함한다.
서비스 체인 관리부(131)는 사용자 위치 정보 처리부(131a), 접속 장비 위치 정보 관리부(131b), 서비스 제어 처리부(131c), 사용자 이동성 관리부(131d), 사용자 단말 정보 처리부(131e), 그리고 서비스 정보 관리부(131f)를 포함할 수 있다.
서비스 정보 관리부(131f)는 사용자 단말 정보 관리부(131e)에서 수집한 단말 정보에 기초하여 단말(20)로 통신 서비스를 제공하기 위해 필요한 적어도 하나의 네트워크 처리 기능 리스트를 네트워크 처리 기능 관리부(110)로부터 추출하고, 네트워크 처리 기능 리스트를 관리한다.
서비스 제어 처리부(131c)는 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능과 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능으로 분류하고, 분류한 네트워크 처리 기능 정보를 로컬 서비스 관리부(132), 그리고 백-엔드 서비스 관리부(133)로 전송한다.
로컬 서비스 관리부(132)는 네트워크 처리 기능 생성/삭제부(132a), 그리고 가상 자원 생성/삭제부(132b)를 포함할 수 있다.
가상 자원 생성/삭제부(132b)는 단말(20)과 가까운 순서대로 적어도 하나의 로컬 클라우드 서버(420,430)에 가상 자원을 생성하고, 네트워크 처리 기능 생성/삭제부(132a)는 가상 자원 생성/삭제부(132b)가 생성한 가상 자원에 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 생성하도록 제어한다.
이후, 단말(20)이 이동하거나 단말(20)에서 발생한 트래픽 처리가 종료되면 네트워크 처리 기능 생성/삭제부(132a), 그리고 가상 자원 생성/삭제부(132b)는 생성한 가상 자원 및 가상 자원에 생성한 네트워크 처리 기능을 삭제할 수 있다.
백-엔드 서비스 관리부(133)는 네트워크 처리 기능 생성/삭제부(133a), 그리고 가상 자원 생성/삭제부(133b)를 포함할 수 있다.
가상 자원 생성/삭제부(133b)는 데이터 센터(500)에 가상 자원을 생성하고, 네트워크 처리 기능 생성/삭제부(133a)는 가상 자원 생성/삭제부(133b)가 생성한 가상 자원에 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 생성하도록 제어한다.
이후, 단말(20)에서 발생한 트래픽 처리가 종료되면 네트워크 처리 기능 생성/삭제부(133a), 그리고 가상 자원 생성/삭제부(133b)는 데이터 센터(500)에 생성한 가상 자원 및 가상 자원에 생성한 네트워크 처리 기능을 삭제할 수 있다.
그리고 서비스 체인 관리부(131)는 사용자 위치 정보 처리부(131a), 그리고 접속 장비 위치 정보 관리부(131b)에서 네트워크에 연결된 적어도 하나 이상의 노드로부터 수집한 트래픽 정보에 기초하여 라우팅 경로를 설정할 수 있다.
또한, 서비스 체인 관리부(131)는 사용자 이동성 관리부(131d)에서 단말(20)의 위치 정보가 변경되면, 로컬 서비스 관리부(132)에서 변경된 단말의 위치 정보를 기초로 변경된 단말과 가까운 로컬 클라우드 서버에 가상 자원을 생성하고, 생상한 가상 자원에 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 생성하도록 제어할 수 있다.
이때, 서비스 체인 관리부(131)는 단말(20)의 위치가 변동하기 전에 각 가상화 자원에 위치하는 네트워크 처리 기능과 트래픽 처리 상태 정보를 네트워크 기능 상태 정보 저장부(140)에 저장할 수 있다.
그 다음, 서비스 체인 관리부(131)는 단말(20)의 변경된 위치에서 적어도 하나 이상의 노드로부터 수집한 트래픽 정보에 기초하여 라우팅 경로를 설정할 수 있다.
이상에서 설명한 SDN 제어 장치가 단말에 대해 통신 서비스를 제공하는 방법에 대하여 도 6을 참조로 설명한다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치가 단말에 대해 통신 서비스를 제공하는 방법의 흐름도이다.
도 6를 참고하면 먼저, 특정 영역에 진입한 단말(20)이 통신 서비스를 이용하기 위하여 네트워크 접속을 요청하면 SDN 제어 장치(100)는 단말 식별 정보 기초로 단말(20)에서 발생한 트래픽을 처리하기 위한 적어도 하나의 네트워크 처리 기능을 확인한다(S110).
SDN 제어 장치(100)는 무선 네트워크망인 경우 HSS(250)와의 연동을 통하여 단말 식별 정보를 수집할 수 있고, 유선 네트워크망인 경우 고객 DB 와의 연동을 통하여 단말 식별 정보를 수집할 수 있다.
단말(20)은 IoT 단말, Connected Car, 멀티미디어용 단말, VR 장비, 드론, VR 기기, 그리고 공장 자동화 장비 등 다양한 종류의 단말일 수 있다. 이러한 단말(20)은 단말(20)의 종류에 따라서 트래픽을 처리하는 네트워크 처리 기능과 서비스의 수준이 다를 수 있다. SDN 제어 장치(100)는 단말 식별 정보에 따라 사전에 사용자와 계약이 되어 있거나, 기본적으로 제공해야 하는 서비스의 기능을 확인할 수 있다.
그리고 SDN 제어 장치(100)는 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능과 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 분류한다(S120).
예를 들어, 네트워크 처리 기능이 대용량 트래픽이 필요한 서비스인지 여부, 전송 지연이 적어야 하는 서비스인지 여부, 다른 네트워크 기능을 제공하기 전에 먼저 제공해야 하는 기능인지 여부, 그리고 네트워크 기능의 사용 빈도 등을 종합적으로 고려하여 네트워크 처리 기능을 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능과 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 분류할 수 있다.
그리고 SDN 제어 장치(100)는 단말의 위치 정보를 기초로 로컬 클라우드 서버 또는 데이트 센터에 네트워크 처리 기능을 생성한다(S130).
이때, 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능은 단말(20)의 위치 정보를 기초로 단말(20)이 접속한 에지 라우터(320), MME(220) 또는 S-GW(230)와 가장 가까운 순서대로 적어도 하나의 로컬 클라우드 서버(420, 430)에 가상화 자원을 생성한다.
반대로 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능은 데이터 센터(500)에 가상화 자원을 생성한다.
그리고 SDN 제어 장치(100)는 사용자 트래픽을 처리하기 위해 라우팅 경로를 설정하고, 설정한 라우팅 경로를 통신 장치로 전송한다(S140).
SDN 제어 장치(100)는 오픈 플로우 프로토콜을 이용하여 적어도 하나 이상의 노드와 주고받은 신호를 이용하여 수집한 트래픽 정보를 이용하여 라우팅 정책을 설정하고, 복수의 노드로 데이터 라우팅 정책을 전송할 수 있다.
SDN 제어 장치(100)는 주기적 또는 비주기적으로 단말(20)의 이동 여부를 확인하고, 단말(20)의 위치 정보가 변경되었는지 판단한다(S150).
단말(20)의 위치 정보가 변경되지 않으면 이전에 설정된 라우팅 경로를 계속하여 통신 장치로 전송 한다(S140).
만약 단말(20)의 위치 정보가 변경되었으면 SDN 제어 장치(100)는 이전 라우팅 정책에 따라 트래픽을 처리하던 네트워크 처리 기능의 종류 및 트래픽 처리 상태 정보를 저장한다(S160).
그리고 SDN 제어 장치(100)는 단말(20)의 변경된 위치 정보를 기초로 단말(20)이 접속한 에지 라우터(320), MME(220) 또는 S-GW(230)와 가장 가까운 순서대로 적어도 하나의 로컬 클라우드 서버(420, 430)에 가상화 자원을 생성할 수 있다(S170).
즉, SDN 제어 장치(100)는 단말(20)의 위치가 변동함에 따라 사용자에게 현재 제공하는 서비스 제공 정책 또는 라우팅 정책에 따르면 전송 지연의 한계를 초과하는 등의 사전에 원하는 수준의 서비스를 제공할 수 없을 경우, 서비스 제공 정책 또는 라우팅 정책을 수정한다.
이때, SDN 제어 장치(100)는 이동한 단말(20)의 위치 정보를 기초로 단말(20)이 접속한 MME(220) 또는 S-GW(230)의 위치에 가까운 순서대로 적어도 하나의 로컬 클라우드 서버(420, 430)에 가상화 자원을 생성하고, 변경된 가상화 자원을 통해 트래픽을 처리하도록 제어할 수 있다.
그 다음 SDN 제어 장치(100)는 사용자 트래픽을 처리하기 위한 라우팅 경로를 재설정하고, 변경된 라우팅 경로를 통신 장치로 전송한다(S180).
또한, 본 실시예에서 SDN 제어 장치(100)는 단말(20)의 위치가 변동하기 전에 각 가상화 자원에 위치하는 네트워크 처리 기능과 트래픽 처리 상태 정보를 함께 전송함으로써, 단말(20)이 변동된 서비스 제공 정책에서도 연속적인 통신 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치가 제어 방법의 예시적 흐름도이다.
도 7을 참고하면, SDN 제어 장치(100)는 트래픽 정보와 접속한 네트워크 장비 정보로부터 사용자 인증 정보 및 단말 정보를 수집한다(S210).
SDN 제어 장치(100)는 단말(20)이 네트워크 서비스를 제공받기 위해 S-GW(230) 또는 엑세스 스위치(310)를 통해 접속하면, 단말(20)에서 발생한 트래픽 정보 그리고 무선 네트워크의경우 HSS(250)와의 연동을 통해, 유선 네트워크의 경우 고객 데이터 베이스를 통해 사용자 인증 정보 및 단말 정보를 수집할 수 있다.
SDN 제어 장치(100)는 사용자 인증 정보 및 단말 정보를 기초로 단말에서 발생한 사용자 트래픽을 처리하기 위해 사용할 네트워크 처리 기능을 확인한다(S220).
SDN 제어 장치는 사용자의 주소(IP 주소, MAC 주소) 또는 서비스 타입(ftp, http, web)을 보고 트래픽을 처리하기 위한 네트워크 처리 기능을 확인할 수 있다. 이때, 네트워크 처리 기능은 사전에 사용자와 계약이 되어 있을 수도 있고, 네트워크 제공에 필요한 기본적인 기능일 수 있다.
그리고 SDN 제어 장치(100)는 네트워크 처리 기능을 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능과 백엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능으로 분류한다.
예를 들어, 네트워크 처리 기능이 대용량 트래픽이 필요한 서비스인지 여부, 전송 지연이 적어야 하는 서비스인지 여부, 다른 네트워크 기능을 제공하기 전에 먼저 제공해야 하는 기능인지 여부, 그리고 네트워크 기능의 사용 빈도 등을 종합적으로 고려하여 네트워크 처리 기능을 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 기능과 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 분류할 수 있다.
그리고 SDN 제어 장치(100)는 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 단말(20)과 가까운 로컬 클라우드 서버(420, 430)에 생성하고, 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 데이터 센서에 생성한다(S230).
이때, SDN 제어 장치(100)는 HSS(250)와의 연동을 통해 수집한 단말(20)의 위치 정보를 기초로 단말(20)이 접속한 에지 라우터(320), MME(220) 또는 S-GW(230)와 가장 가까운 순서대로 적어도 하나의 로컬 클라우드 서버(420, 430)에 생성된 가상화 자원에 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 생성한다.
또한, SDN 제어 장치(100)는 데이터 센터(500)에 생성된 가상화 자원에 백엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 생성할 수 있다.
그리고 SDN 제어 장치(100)는 사용자 트래픽을 처리하기 위해 라우팅 경로를 설정하고, 설정한 라우팅 경로를 통신 장치로 전송한다 (S240).
SDN 제어 장치(100)는 네트워크에 연결된 적어도 하나 이상의 노드로부터 트래픽 정보를 제공받고, 제공받은 트래픽 정보에 기초하여 라우팅 경로를 설정할 수 있다. 이때, SDN 제어 장치(100)는 가상화 자원에서 제공하는 네트워크 처리 기능의 부하를 모니터링하고, 네트워크 처리 기능의 부하가 작은 가상화 자원으로 트래픽을 전송하도록 라우팅 경로를 제어할 수 있다.
SDN 제어 장치(100)는 주기적 또는 비주기적으로 단말(20)의 이동 여부를 확인한다(S250).
단말(20)이 이동하지 않으면 이전에 설정된 라우팅 경로를 계속하여 통신 장치로 전송 한다(S240).
만약 단말(20)이 이동하면 SDN 제어 장치(100)는 이전 라우팅 정책에 따라 트래픽을 처리하던 네트워크 처리 기능의 종류 및 트래픽 처리 상태 정보를 저장(S260)하고, 단말(20)과 접속한 액세스 장비로부터 변경된 단말(20)의 위치 정보를 수집(S270)한다.
SDN 제어 장치(100)는 단말(20)의 변경된 위치 정보를 기초로 단말(20)이 접속한 MME(220) 와 가장 가까운 순서대로 적어도 하나의 로컬 클라우드 서버(420, 430)에 생성된 가상화 자원에 네트워크 처리 기능을 생성하고, 이전 라우팅 정책에 따라 트래픽을 처리하던 네트워크 처리 기능의 종류 및 트래픽 처리 상태 정보를 가상화 자원으로 전송한다(S280).
즉, SDN 제어 장치(100)는 단말(20)의 위치가 변동함에 따라 사용자에게 현재 제공하는 서비스 제공 정책 또는 라우팅 정책에 따르면 전송 지연의 한계를 초과하는 등의 사전에 원하는 수준의 서비스를 제공할 수 없을 경우, 서비스 제공 정책 또는 라우팅 정책을 수정할 수 있다.
이때, SDN 제어 장치(100)는 이동한 단말(20)의 위치 정보를 기초로 단말(20)이 접속한 MME(220) 또는 S-GW(230)의 위치에 가까운 순서대로 적어도 하나의 로컬 클라우드 서버(420, 430)에 가상화 자원을 생성하고, 변경된 가상화 자원을 통해 트래픽을 처리하도록 제어할 수 있다.
그 다음 SDN 제어 장치(100)는 사용자 트래픽을 처리하기 위한 라우팅 경로를 재설정하고, 변경된 라우팅 경로를 통신 장치로 전송한다(S290).
또한, 본 실시예에서 SDN 제어 장치(100)는 단말(20)의 위치가 변동하기 전에 각 가상화 자원에 위치하는 네트워크 처리 기능과 트래픽 처리 상태 정보를 함께 전송함으로써, 단말(20)이 변동된 서비스 제공 정책에서도 연속적인 통신 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치의 하드웨어 블록도이다.
도 8를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치(100)는 프로세서(101), 메모리 장치(102), 저장 장치(103), 그리고 통신 장치(104) 등을 포함하는 하드웨어로 구성되고, 지정된 장소에 하드웨어와 결합하여 실행되는 프로그램이 저장된다.
프로세서(101)는 메모리 장치(102). 저장 장치(103) 그리고 통신 장치(104)와 통신하고, 이들을 제어한다. 프로세서(101)는 메모리 장치(102)에 저장된 프로그램을 로드하여 저장 장치(103)에 필요한 데이터를 읽고 쓰면서 통신 장치(104)를 통해 연결되는 단말이 통신 서비스를 제공받도록 할 수 있다.
메모리 장치(102)는 프로세서(101)의 동작에 필요한 각종 정보를 저장하는 하드웨어이다. 메모리 장치(102)는 프로세서(101)의 구동을 위한 운영체제(OS), 그리고 본 발명에서 설명하는 SDN 제어 장치(100)의 각종 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있다.
통신 장치(104)는 외부 장치와의 물리적 연결을 위한 하드웨어이다. 본 살시예에서 통신 장치(104)는 단말(20)과 각종 네트워크 장치 간의 접속 및 가상화 자원을 생성하고 가상화 자원에 네트워크 처리 기능을 생성하기 위한 유/무선 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 SDN 제어 장치 및 이를 이용한 통신 서비스 제공 방법은 단말의 종류 또는 트래픽의 종류에 따라 트래픽을 처리하기 위한 네트워크 처리 기능을 추출하고, 추출한 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 네트워크 처리 기능을 네트워크상에 효율적으로 배치함으로써 사용자에게 최적의 통신 서비스를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (18)

  1. SDN 제어 장치가 단말에 대해 네트워크 망 서비스를 제공하는 소프트웨어 정의 네트워크 제어 방법에있어서,
    상기 단말의 종류 또는 상기 단말에서 발생한 트래픽의 종류에 따라 통신 서비스 제공을 위한 적어도 하나의 네트워크 처리 기능을 확인하는 단계,
    상기 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 적어도 하나의 클라우드 서버 또는 데이터 센터에 생성된 제1 가상화 자원에 상기 네트워크 처리 기능을 생성하는 단계, 그리고
    상기 제1 가상화 자원과 연결된 제1 통신 장치를 통하여 상기 단말에 통신 서비스를 제공하는 단계를 포함하는 통신 서비스 제공 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 네트워크 처리 기능을 생성하는 단계는
    상기 네트워크 처리 기능이 대용량 트래픽이 필요하거나 전송 지연이 적어야 하면 상기 네트워크 처리 기능을 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 상기 적어도 하나의 클라우드 서버에 생성하고,
    그렇지 않으면 상기 네트워크 처리 기능을 상기 데이터 센터에 생성하는 통신 서비스 제공 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 통신 장치를 통하여 상기 통신 서비스를 제공하는 단계는
    상기 네트워크 처리 기능의 부하가 적은 상기 제1 가상화 자원으로 상기 트래픽을 전송하도록 제어하여 상기 단말에 통신 서비스를 제공하는 통신 서비스 제공 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 네트워크 처리 기능의 상태 정보를 저장하는 단계,
    상기 단말이 이동하면 상기 단말의 변경된 위치 정보에 따라 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 제2 클라우드 서버 또는 상기 데이터 센터에 생성된 제2 가상화 자원에 상기 네트워크 처리 기능을 생성하는 단계, 그리고
    상기 제2 가상화 자원과 연결된 제2 통신 장치를 통해 상기 단말에 통신 서비스를 제공하는 단계를 더 포함하는 통신 서비스 제공 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 제2 통신 장치를 통하여 상기 통신 서비스를 제공하는 단계는
    상기 저장된 상기 네트워크 처리 기능의 상태 정보를 전송받아 상기 제2 가상화 자원에 생성된 상기 네트워크 처리 기능을 연속으로 수행하는 통신 서비스 제공 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 제2 통신 장치를 통하여 상기 통신 서비스를 제공하는 단계는
    상기 네트워크 처리 기능의 부하가 적은 상기 제2 가상화 자원으로 상기 트래픽을 전송하도록 제어하여 상기 단말에 통신 서비스를 제공하는 통신 서비스 제공 방법.
  7. 소프트웨어 정의 네트워크 기반 통신 서비스 제공 시스템에서 단말에 대해 통신 서비스를 제공하는 SDN 제어 장치로서,
    상기 통신 서비스 제공을 위한 적어도 하나의 네트워크 처리 기능을 관리하는 네트워크 처리 기능 관리부,
    상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 적어도 하나의 클라우드 서버 또는 데이터 센터에 제1 가상화 자원을 생성하는 가상 자원 관리부, 그리고
    상기 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 상기 네트워크 처리 기능을 상기 제1 가상화 자원에 배치하는 제어부를 포함하는 SDN 제어 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제어부는
    상기 단말의 종류 또는 상기 단말에서 발생한 트래픽 종류에 따라 상기 네트워크 처리 기능 관리부로부터 상기 적어도 하나의 네트워크 처리 기능을 추출하고,
    상기 추출한 네트워크 처리 기능을 상기 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 상기 가상화 자원에 생성하는 SDN 제어 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제어부는
    상기 네트워크 처리 기능이 대용량 트래픽이 필요하거나 전송 지연이 적어야 하면 상기 네트워크 처리 기능을 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 상기 적어도 하나의 클라우드 서버에 생성된 상기 제1 가상화 자원에 배치하고,
    그렇지 않으면 상기 네트워크 처리 기능을 상기 데이터 센터에 생성된 상기 제1 가상화 자원에 배치하는 SDN 제어 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제어부는
    상기 네트워크 처리 기능의 부하가 적은 상기 제1 가상화 자원으로 상기 트래픽을 전송하도록 제어하는 SDN 제어 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 네트워크 처리 기능의 상태 정보를 저장하는 네트워크 상태 정보 저장부를 더 포함하는 SDN 제어 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 가상 자원 관리부는
    상기 단말이 이동하면 상기 단말의 변경된 위치 정보에 따라 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 적어도 하나의 클라우드 서버 또는 데이터 센터에 제2 가상화 자원을 생성하고,
    상기 제어부는
    상기 네트워크 처리 기능을 상기 제2 가상화 자원에 배치하는 SDN 제어 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제어부는
    상기 저장된 상기 네트워크 처리 기능의 상태 정보를 전송 받아 상기 제2 가상화 자원에 생성된 상기 네트워크 처리 기능을 연속으로 수행하도록 제어하는 SDN 제어 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제어부는
    상기 네트워크 처리 기능의 부하가 적은 상기 제2 가상화 자원으로 상기 트래픽을 전송하도록 제어하는 SDN 제어 장치.
  15. 소프트웨어 정의 네트워크 기반 통신 서비스 제공 시스템으로서,
    단말의 종류 또는 사용자 트래픽의 종류에 따라 상기 트래픽을 처리하기 위한 적어도 하나의 네트워크 처리 기능을 확인하고, 상기 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 상기 네트워크 처리 기능을 가상화 자원에 생성하고, 상기 트래픽을 전송하기 위한 라우팅 경로를 설정하는 SDN 제어 장치, 그리고
    상기 라우팅 경로에 따라 상기 단말에서 발생한 트래픽을 전송하는 네트워크 장치를 포함하는 통신 서비스 제공 시스템.
  16. 제15항에서,
    상기 SDN 제어 장치는
    성가 네트워크 처리 기능의 특성에 따라 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능과 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 분류하고,
    상기 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 상기 단말이 접속한 접근 점(Access Point)과 가까운 상기 적어도 하나의 클라우드 서버에 생성된 가상 자원에 생성하고,
    상기 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능을 데이터 센터에 생성된 가상화 자원에 생성하도록 제어하는 통신 서비스 제공 시스템.
  17. 제16항에서,
    상기 SDN 제어 장치는
    상기 네트워크 처리 기능이 대용량 트래픽이 필요하거나 전송 지연이 적어야 하면 상기 네트워크 처리 기능을 상기 에지 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능으로 분류하고,
    그렇지 않으면 상기 네트워크 처리 기능을 상기 백-엔드 네트워크에서 제공할 네트워크 처리 기능으로 분류하는 통신 서비스 제공 시스템.
  18. 제17항에서,
    상기 SDN 제어 장치는
    상기 네트워크 처리 기능의 부하가 적은 상기 가상화 자원으로 상기 트래픽을 전송하도록 상기 라우팅 경로를 설정하는 통신 서비스 제공 시스템.
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