KR20180125739A - 가상 네트워크 기능 스케일링 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20180125739A
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이승익
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한국전자통신연구원
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Abstract

가상 네트워크 기능 스케일링 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 가상 네트워크 기능 스케일링 방법은 가상 네트워크 기능 스케일링 장치를 이용하는 방법에 있어서, 네트워크 서비스(Network Service, NS)의 모니터링 파라미터(Monitoring Parameter) 값과 가상 네트워크 기능(Virtual Network Functions, VNF)의 인디케이터(Indicator) 값을 이용하여 모니터링 시스템에 상기 NS 및 VNF 중 하나를 등록하고, 트리거링을 수행하여 생성한 노티피케이션(Notification) 메시지를 전송하는 단계 및 상기 노티피케이션 메시지를 수신하여 상기 트리거링이 상기 NS 및 VNF 중 어느 하나에 대하여 수행된 것인지 확인하고, 상기 NS 및 VNF 가 공유된 VNF 및 재사용 가능한 VNF 에 상응하는지 확인한 결과에 기반하여 상기 NS 및 VNF에 대한 스케일링을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

가상 네트워크 기능 스케일링 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR SCALING FOR VIRTUAL NETWORK FUNCTIONS}
본 발명은 네트워크 기능 가상화 환경 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 네트워크 서비스 및 가상 네트워크 기능 대한 스케일링 기술에 관한 것이다.
네트워크 기능 가상화(Network Functions Virtualization, NFV) 환경에서 하나의 가상의 네트워크 기능(Virtual Network Functions, VNF)은 특정의 네트워크 기능(게이트웨이, 보안, 과금, firewall, 코덱변환 등)을 제공하며, 네트워크 서비스(Network Service, NS)는 복수개의 VNF들을 목적에 따라 구성하여 사용할 수 있다.
NS 및 VNF 개발자는 제공하는 기능, 성능 등 자동 배포와 실행에 필요한 여러 정보를 기술자(descriptor)에 기록할 수 있다. 이 때, 스케일링 정책과 관련 정보도 포함될 수 있다. NS 경우, 자동 스케일링 실행을 위해서는 "monitoringParameter"를 네트워크 서비스 기술자(Network Service Descriptor, NSD)에 기록하고, VNF 경우 "Indicator" 값을 가상 네트워크 기능 기술자(Virtual Network Functions Descriptor, VNFD)에 기록할 수 있다. 따라서, 각 NS나 VNF는 실행 중에 기록된 정보에 따라 자동 스케일링이 될 수 있으며, 이에 대한 제어나 관리는 NFV 오케스트레이터 (Network Functions Virtualization Orchestrator, NFVO)가 수행할 수 있다.
스케일링을 수행하는 NFVO 동작은 2가지 모드 즉, OSS/BSS로부터 스케일링 요청을 받아 처리 하는 경우와 모니터링 시스템이 "monitoringParameter" 또는 "Indicator" 수치에 도달하면 보내는 통보(Notification)를 받고 나서 NFVO가 스케일링을 수행하는 경우가 있으며, 후자가 자동 스케일링 방식에 해당한다.
VNF 레벨의 자동 스케일링은 NS에 포함된 특정 VNF에 대한 스케일링이 필요한 경우로 VNFD에 기록되어 있는 새로운 deployment flavor 값으로 VNF 인스턴스를 새로 생성하여 NS를 업데이트할 수 있다.
그러나, 이러한 NFV 환경에서 NFVO가 다수의 VNF를 생성하고 실행하는 경우 많은 시간이 필요하게 되고, 자동 스케일링을 수행하는 데 있어서 VNF를 지속적으로 불러와야 하므로 서비스가 지연되는 문제점이 있다.
한편, 한국공개특허 제 10-2016-0128389 호"서비스 할당을 위한 처리 방법 및 관련 장치"는 서비스 할당을 위한 처리 방법 및 관련 기기에 관한 것으로, 갱신 작업(update operation)에 따라 네트워크의 VNF를 갱신하는 추가작업, 수정작업, 삭제작업을 수행하는 구성 및 VNF들의 관련 기능을 참조하여 갱신 작업을 수행하는 장치 및 방법에 관하여 개시하고 있다.
그러나, 한국공개특허 제 10-2016-0128389 호는 가상 머신의 자원을 효율적으로 사용하는 측면에서는 한계가 있다.
본 발명은 NFV 환경에서 공유된 VNF와 재사용 가능한 VNF를 통해 VNF의 활용성을 증대시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 VNF 스케일링의 지연 시간 단축을 통해 네트워크 서비스 지연 시간을 축소하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 가상 네트워크 기능 스케일링 방법은 가상 네트워크 기능 스케일링 장치를 이용하는 방법에 있어서, 가상 네트워크 기능 스케일링 장치를 이용하는 방법에 있어서, 네트워크 서비스(Network Service, NS)의 모니터링 파라미터(Monitoring Parameter) 값과 가상 네트워크 기능(Virtual Network Functions, VNF)의 인디케이터(Indicator) 값을 이용하여 모니터링 시스템에 상기 NS 및 VNF 중 하나를 등록하고, 트리거링을 수행하여 생성한 노티피케이션(Notification) 메시지를 전송하는 단계 및 상기 노티피케이션 메시지를 수신하여 상기 트리거링이 상기 NS 및 VNF 중 어느 하나에 대하여 수행된 것인지 확인하고, 상기 NS 및 VNF 가 공유된 VNF 및 재사용 가능한 VNF 에 상응하는지 확인한 결과에 기반하여 상기 NS 및 VNF에 대한 스케일링을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명은 NFV 환경에서 공유된 VNF와 재사용 가능한 VNF를 통해 VNF의 활용성을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 VNF 스케일링의 지연 시간 단축을 통해 네트워크 서비스 지연 시간을 축소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 서비스 환경의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 네트워크 환경에서 관리되는 데이터베이스 구성의 일 예를 세부적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 네트워크 기능 스케일링 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
도 4는 도 3에 도시된 모니터링 시스템 등록 단계의 일 예를 세부적으로 나타낸 동작흐름도이다.
도 5는 도 3에 도시된 스케일링 수행 단계의 일 예를 세부적으로 나타낸 동작흐름도이다.
도 6은 도 5에 도시된 NS 스케일링 수행 단계의 일 예를 세부적으로 나타낸 동작흐름도이다.
도 7은 도 5에 도시된 VNF 스케일링 수행 단계의 일 예를 세부적으로 나타낸 동작흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 네트워크 기능 스케일링 장치를 나타낸 블록도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 서비스 환경의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, NFV 환경에서 복수개의 VNF들로 구성되는 NS 및 NS descriptor를 나타낸 것을 알 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, NS_11은 3개의 VNF (VNF_1 small, VNF_2 small, VNF_3 small)을 포함하고, 상호 링크로 연결될 수 있다. NS는 관련 정보들은 NS descriptor 에 기록하는 데, NS 실행 능력에 따라 2개의 deployment flavor (NS_11 Descriptor_small, NS_11 Descriptor_large)가 정의될 수 있다.
본 발명은 기존의 NFV 환경에서 VNF들이 재사용되고 공유되는 경우를 고려하여 NS 자동 스케일링 방식을 제안한다. 일반적으로는 각 VNF는 생성되어 사용된 뒤 종료시키는 라이프 사이클을 가질 수 있다. 만약 한번 생성된 VNF가 종료되지 않고, 다른 NS에게 사용될 수 있도록 Pool 에서 관리된다거나 다른 NS에게 VNF가 공유될 수 있는 경우 VNF 활용도를 대폭 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면 공유된 VNF 와 재사용 가능한 VNF 를 이용하여 VNF 의 스케일링을 수행할 수 있다. NS 레벨의 자동 스케일링은 NSD에 기록되어 있는 새로운 deployment flavor 값 (예를 들어, NS_11 Descriptor_small, NS_11 Descriptor_large)에 따라 해당하는 NS에 포함되어 구성된 모든 VNF들을 새로 생성하여 NS로 재구성할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 네트워크 환경에서 관리되는 데이터베이스 구성의 일 예를 세부적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 환경에서 관리되는 Shared VNF DB, NS DB 및 VNF Pool DB의 구성을 나타낸 것을 알 수 있다.
Shared VNF DB는 네트워크 서비스에서 공유 가능한 VNF의 리스트를 포함할 수 있다.
이 때, Shared VNF DB는 VNF_3 small이 NS_11과 NS_22에 공유되고 있고, VNF_2 small은 NS_11과 NS_33에 공유되는 것을 알 수 있다.
NS DB는 각 NS별로 구성된 VNF 리스트를 포함할 수 있다.
이 때, NS DB는 NS_11은이VNF_1, VNF_2, VNF3 에 관한 정보(Info)를 포함하고, NS_22는 VNF_3 및 VNF_4에 관한 정보(Info)를 포함하고, NS_33은 VNF_2 및 VNF_5에 관한 정보(Info)를 포함하는 것을 알 수 있다.
VNF Pool DB는 네트워크 서비스에서 재사용 가능한 VNF 리스트를 포함할 수 있다.
이 때, VNF Pool DB는 VNF_3 및 VNF_5 가 재사용이 가능한 VNF로 포함하는 것을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 네트워크 기능 스케일링 방법을 나타낸 동작흐름도이다. 도 4는 도 3에 도시된 모니터링 시스템 등록 단계의 일 예를 세부적으로 나타낸 동작흐름도이다. 도 5은 도 3에 도시된 스케일링 수행 단계의 일 예를 세부적으로 나타낸 동작흐름도이다. 도 6은 도 5에 도시된 NS 스케일링 수행 단계의 일 예를 세부적으로 나타낸 동작흐름도이다. 도 7은 도 5에 도시된 VNF 스케일링 수행 단계의 일 예를 세부적으로 나타낸 동작흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가상 네트워크 기능 스케일링 방법은 먼저 모니터링 시스템에 등록할 수 있다(S210).
도 4를 참조하면, 단계(S210)는 먼저 NS의 Monitoring Parameter 값을 축출할 수 있다(S211).
또한, 단계(S210)는 Monitoring Parameter 값을 사용하는지 확인할 수 있다(S212).
즉, 단계(S212)는 NS 레벨의 스케일링을 수행해야 하는지 축출한 Monitoring Parameter 값을 통해 확인할 수 있다.
이 때, 단계(S212)는 축출한 Monitoring Parameter 값을 통해 NS 레벨의 스케일링을 수행하는 것으로 확인되면, NS 를 모니터링 시스템에 등록할 수 있다(S213).
이 때, 단계(S213)는 모니터링 시스템에 NS id를 등록할 수 있다.
또한, 단계(S212)는 축출한 Monitoring Parameter 값을 통해 NS 레벨이 아닌 VNF 레벨의 스케일링을 수행하는 것으로 확인되면, VNF의 Indicator 값을 축출할 수 있다(S214).
또한, 단계(S210)는 Indicator 값을 사용하는지 확인할 수 있다(S215).
즉, 단계(S215)는 Indicator 값을 사용할 수 있도록, 셋팅 되어 있는 경우, 모니터링 시스템에 VNF id를 등록할 수 있다(S216).
또한, 단계(S215)는 Indicator 값을 사용할 수 있도록, 셋팅되어 있지 않은 경우, 다른 VNF 의 Indicator 값을 확인하고, 모든 VNF 가 셋팅되어 있지 않은 경우, 단계(S211)로 되돌아가 새로운 NS의 Monitoring Parameter 값을 축출할 수 있다.
또한, 단계(S210)는 트리거링을 수행할 수 있다(S217).
즉, 단계(S217)는 Monitoring Parameter 와 Indicator 값이 기설정된 수치에 도달하는 경우, 트리거링을 수행하여 모니터링 시스템이 Notification 메시지를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가상 네트워크 기능 스케일링 방법은 스케일링을 수행할 수 있다(S220).
도 5를 참조하면, 단계(S220)는 먼저 Notification 메시지를 수신할 수 있다(S221).
즉, 단계(S221)는 트리거링을 수행하여 생성된 Notification 메시지를 모니터링 시스템으로부터 수신할 수 있다.
또한, 단계(S220)는 NS 에 등록된 id인지 확인할 수 있다(S222).
즉, 단계(S221)는 수신한 Notification 메시지를 확인하여 모니터링 시스템에 등록된 id가 NS 에 해당하는 것 인지, VNF 에 해당하는 것 인지 확인할 수 있다.
이 때, 단계(S221)는 NS 에 해당하는 경우 NS 스케일링을 수행할 수 있다(S223).
도 6을 참조하면, 단계(S223)는 먼저 NS 의 스케일링을 수행할 VNF 를 선택할 수 있다(S223a).
즉, 단계(S223a)는 NS DB 로부터 NS id가 포함하는 VNF 리스트로부터 자동 스케일링 하려는 deployment flavour를 고려하여 VNF 를 선택할 수 있다.
또한, 단계(S223)는 VNF 스케일링을 수행할 수 있다(S223b).
즉, 단계(S223b)는 선택한 VNF 에 대하여 하기에서 설명할 단계(S224) 내지 단계(S226) 절차에 따라 VNF 스케일링을 수행할 수 있다.
또한, 단계(S223)는 NS 에 VNF 가 더 존재하는 지 확인할 수 있다(S223c).
즉, 단계(S223c)는 NS DB 리스트에 등록된 NS 가 포함하는 VNF 가 더 존재하는 경우 단계(S223a)로 되돌아가 단계(S223b) 수행을 반복할 수 있다.
이 때, 단계(S223c)는 NS DB 리스트에 등록된 NS 가 포함하는 VNF 가 더 이상 존재하지 않는 경우 NS 스케일링 절차를 종료할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 단계(S221)는 VNF 에 해당하는 경우, 등록된 VNF 가 Shared VNF 에 해당하는지 확인할 수 있다(S224).
이 때, 단계(S224)는 등록된 VNF 가 Shared VNF 에 해당하는 경우, 데이터베이스에서 Shared VNF DB 리스트를 갱신할 수 있다(S225).
예를 들어, 단계(S225)는 도 1에 도시된 VNF_3 small 이 Shared VNF에 해당하는 경우, 다른 deployment flavour로 새로 생성(즉, VNF_3_large) 할 예정이므로 현재의 Shared VNF DB에 VNF_3 small이 Shared VNF가 아닌 것으로 Shared VNF DB를 갱신할 수 있다.
또한, 단계(S224)는 등록된 VNF 가 Shared VNF 에 해당하지 않는 경우, VNF 스케일링을 수행할 수 있다(S226).
즉, 단계(S226)는 등록된 VNF 가 Shared VNF 에 해당하는 경우 Shared VNF DB 리스트를 갱신한 이후에 VNF 스케일링을 수행하고, 등록된 VNF 가 Shared VNF 에 해당하지 않는 경우 바로 VNF 스케일링을 수행할 수 있다.
도 7을 참조하면, 단계(S226)는 먼저 VNF Pool DB 를 검색할 수 있다(S226a).
이 때, 단계(S226a)는 스케일링이 예정된 VNF가 이미 존재하는지 VNF Pool DB에서 확인할 수 있다.
또한, 단계(S226)는 등록된 VNF에 대해 재사용 가능한 VNF가 있는지 확인할 수 있다(S226b).
예를 들어, 단계(S226b)는 VNF_3 에 대해 VNF_3 large를 생성하기 전에, VNF Pool DB 에 새로 생성할 VNF_3 large 가 존재하는지 확인할 수 있다.
즉, 단계(S226b)는 재사용 가능한 VNF 가 존재하는 경우, 해당 VNF 를 선택할 수 있다(S226c).
예를 들어, 단계(S226c)는 VNF Pool DB 에 VNF_3 large 가 존재하는 경우, VNF_3 large를 새로 생성하지 않고, VNF_3 large를 선택할 수 있다.
또한, 단계(S226b)는 재사용 가능한 VNF 가 존재하지 않는 경우, 새로운 VNF 를 생성할 수 있다(S226d).
예를 들어, 단계(S226d)는 VNF Pool DB 에 VNF_3 large 가 존재하지 않는 경우, VNF_3 large를 새로 생성할 수 있다.
또한, 단계(S226)는 NS 업데이트를 수행할 수 있다(S226e).
즉, 단계(S226e)는 재사용 가능한 VNF를 선택하거나 새로 생성한 VNF를 NS에 업데이트 할 수 있다.
예를 들어, 단계(S226e)는 NS_11의 VNF_3 small을 VNF_3_large로 업데이트하여 재구성할 수 있다. 즉, NS_11은 VNF 스케일링을 통해 VNF_1_small, VNF_2_small, VNF_3_large 로 구성될 수 있다.
또한, 단계(S226)는 VNF Pool DB를 갱신할 수 있다(S226f).
즉, 단계(S226f)는 NS 업데이트에 따라 VNF Pool DB 를 갱신할 수 있다.
예를 들어, 단계(S226f)는 NS_11의 VNF_3 large가 업데이트 되었으므로, VNF Pool DB에서 VNF_3 large 를 삭제하여 VNF Pool DB를 갱신할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 네트워크 기능 스케일링 장치를 나타낸 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가상 네트워크 기능 스케일링 장치는 모니터링부(110), 오케스트레이터부(120) 및 데이터베이스부(130)를 포함할 수 있다.
모니터링부(110)는 오케스트레이터부(120)가 축출한 Monitoring Parameter 값과 Indicator 값을 축출하여, 상기 값들에 상응하는 NS 및 VNF 를 등록할 수 있다.
이 때, 모니터링부(110)는 등록한 NS 및 VNF 에 대한 Monitoring Parameter 값과 Indicator 값이 기설정된 수치에 도달하는 경우, 트리거링을 수행하여 Notification 메시지를 생성하여 오케스트레이터부(120)에 전송할 수 있다.
이 때, 모니터링부(110)는 상기 단계(S210)에서 설명한 모니터링 시스템에 상응할 수 있다.
오케스트레이터부(120)는 모니터링부(110)로부터 수신한 Notification 메시지로부터 NS 및 VNF의 스케일링을 수행할 수 있다.
이 때, 오케스트레이터부(120)는 상기 단계(S220)을 포함하는 과정을 수행할 수 있고, 데이터베이스부(130)로부터 VNF의 Shared VNF 및 재사용 가능한 VNF 인지를 확인하여 데이터베이스부(130)를 갱신하고, VNF의 스케일링을 수행하여 NS를 업데이트할 수 있다.
이 때, 오케스트레이터부(120)는 본 발명의 일실시예에 따른 NFVO에 상응할 수 있다.
데이터베이스부(130)는 도 2에서 도시된 바와 같이, Shared VNF DB, NS DB 및 VNF Pool DB를 포함하는 데이터베이스를 관리할 수 있다.
이 때, 데이터베이스부(130)는 오케스트레이터부(120)의 검색 요청, 업데이트 요청 및 스케일링 수행에 따라 DB를 갱신할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 가상 네트워크 기능 스케일링 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100: 모니터링부
120: 오케스트레이터부
130: 데이터베이스부

Claims (1)

  1. 가상 네트워크 기능 스케일링 장치를 이용하는 방법에 있어서,
    네트워크 서비스(Network Service, NS)의 모니터링 파라미터(Monitoring Parameter) 값과 가상 네트워크 기능(Virtual Network Functions, VNF)의 인디케이터(Indicator) 값을 이용하여 모니터링 시스템에 상기 NS 및 VNF 중 적어도 하나를 등록하고, 트리거링을 수행하여 생성한 노티피케이션(Notification) 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 노티피케이션 메시지를 수신하여 상기 트리거링이 상기 NS 및 VNF 중 어느 하나에 대하여 수행된 것인지 확인하고, 상기 NS 및 VNF 가 공유된 VNF 및 재사용 가능한 VNF 에 상응하는지 확인한 결과에 기반하여 상기 NS 및 VNF에 대한 스케일링을 수행하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 네트워크 기능 스케일링 방법.
KR1020170060406A 2017-05-16 2017-05-16 가상 네트워크 기능 스케일링 장치 및 방법 KR20180125739A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11219032B2 (en) 2019-05-28 2022-01-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for performing function of radio access network

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