KR20230029416A - SDN-based packet scheduling method for transmitting emergency data in MEC environments - Google Patents

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KR20230029416A
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Abstract

According to the present invention, an SDN-based packet scheduling method for quick transmission of emergency data in an MEC environment according to the present invention comprises: a packet collection step of collecting data packets at an MEC edge node from an IoT device and a user terminal; a data packet classification step of classifying the data packets into emergency data packets and normal data packets at the MEC edge node; a data packet delivery step of individually classifying the emergency data packets and the normal data packets into an emergency queue (EQ) and a normal queue (NQ), and delivering the same; and a data packet transmission step of first transmitting the emergency data packets of the emergency queue to a server when data exists in the emergency queue, and transmitting the general data packets of the general queue to the server when the emergency queue is empty. According to the present invention, emergency data packets are processed faster than normal data packets such that it is possible to quickly respond to a possible emergency.

Description

MEC 환경에서 긴급 데이터 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법{SDN-based packet scheduling method for transmitting emergency data in MEC environments}SDN-based packet scheduling method for transmitting emergency data in MEC environments}

본 발명은 긴급 데이터 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an SDN-based packet scheduling method for emergency data transmission. More specifically, it relates to an SDN-based packet scheduling method and apparatus for rapid transmission of emergency data in an MEC environment.

최근 인터넷의 성장과 5G 네트워크 기술의 발전으로 4차 산업혁명의 핵심 기술 중 하나인 사물 인터넷(Intenet of Things, IoT) 기술은 사회 전 분야에서 다양하게 사용 및 적용되고 있다.With the recent growth of the Internet and the development of 5G network technology, the Internet of Things (IoT) technology, one of the core technologies of the 4th industrial revolution, is being used and applied in various fields of society.

수많은 IoT 장치로부터 수집되는 데이터로부터 의미있는 정보를 추출하고 분석하기 위해서, 수많은 많은 양의 데이터는 중앙의 데이터 센터로 전송되어 처리될 수 있어야 한다. 하지만, 수많은 센서 장치로부터 실시간 발생하는 많은 양의 데이터 전송과 처리는 전송 대역폭의 제한, 전송 지연 등 네트워크의 한계로 인해 기존의 네트워크 환경에 적용하기에는 많은 어려움이 존재한다.In order to extract and analyze meaningful information from data collected from numerous IoT devices, a large amount of data must be transmitted to a central data center for processing. However, transmission and processing of a large amount of data generated in real time from numerous sensor devices is difficult to apply to existing network environments due to network limitations such as transmission bandwidth limitations and transmission delays.

이에 대한 해결책 중의 하나로 소프트웨어 정의 네트워크(Software Defined Network, SDN) 기술에 관한 연구가 진행되었다. SDN 기술의 핵심은 SDN 컨트롤러라 불리는 시스템을 통해 네트워크의 전반적인 제어와 관련된 처리를 하도록 한다. 한편, 스위치에서는 오직 데이터 전달에 연관된 처리만을 담당하도록 함으로써 효율적인 네트워크의 운영이 가능하도록 기존의 네트워크를 제어 평면과 데이터 평면으로 분리하는 것이다.As one of the solutions to this problem, research on Software Defined Network (SDN) technology has been conducted. The core of SDN technology is to process the overall control of the network through a system called the SDN controller. On the other hand, the existing network is separated into a control plane and a data plane so that efficient network operation is possible by allowing the switch to take charge of processing related to data transmission only.

즉, 네트워크의 제어 기능을 하드웨어로부터 분리하여 컨트롤러를 통해 소프트웨어로 제어할 수 있도록 하여, 기본 네트워크 장비와 기술에 상관없이 일관된 방식으로 유연하고 효율적인 네트워크 인프라를 구성할 수 있도록 하는 기술이다. SDN 컨트롤러와 스위치 간의 통신은 오픈 플로우(OpenFlow)라고 하는 프로토콜을 이용하여 제어할 수 있다.In other words, it is a technology that separates the control function of the network from hardware so that it can be controlled by software through a controller, so that a flexible and efficient network infrastructure can be configured in a consistent manner regardless of basic network equipment and technology. Communication between the SDN controller and the switch can be controlled using a protocol called OpenFlow.

방대하게 수집되는 데이터를 중앙 집중 방식으로 처리함에 따른 병목 현상과 같은 문제를 해결하기 위해서, 사용자 또는 데이터가 수집되는 물리적 위치 근처에서 컴퓨팅 기능을 처리할 수 있도록 하는 분산 컴퓨팅 방식의 엣지 컴퓨팅 (Edge Computing) 기술에 관한 연구가 진행되고 있다. 엣지 컴퓨팅 기술을 기반으로 이를 확장한 개념인 다중 접속 엣지 컴퓨팅(Multi-access Edge Computing, MEC)이 등장하였다. In order to solve problems such as bottlenecks caused by processing massively collected data in a centralized way, Edge Computing ) technology is being researched. Multi-access Edge Computing (MEC), an expanded concept based on edge computing technology, has emerged.

하지만, MEC에 대한 대부분의 연구가 다중 접속 엣지 컴퓨팅에 대한 성능과 효율성에 대한 연구를 통해 수행되고 있다. 따라서, 긴급 패킷의 신속한 전송을 고려한 MEC 엣지의 설계와 MEC 엣지 내에서의 패킷 스켓줄링 기술에 대한 연구는 매우 부족하다는 문제점이 있다.However, most studies on MEC are conducted through studies on performance and efficiency for multi-access edge computing. Therefore, there is a problem in that studies on the design of the MEC edge considering the rapid transmission of urgent packets and the packet scheduling technology within the MEC edge are very insufficient.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 다중 접속 엣지 컴퓨팅 환경에서 소프트웨어 정의 네트워킹 기술을 기반으로 MEC 엣지 내에서 긴급 패킷의 전송을 위한 패킷 스케줄링 기법을 적용하고자 한다.The present invention is to solve the above problem, and to apply a packet scheduling technique for transmission of an urgent packet in an MEC edge based on software defined networking technology in a multi-access edge computing environment.

본 발명에서는 수많은 센서 장치로부터 수집한 데이터 중 긴급처리를 필요로 하는 데이터의 대기시간 및 처리시간을 감소시킬 수 있는 다중 접속 엣지 컴퓨팅(MEC) 환경에서 소프트웨어 정의 네트워크(SDC) 기술 기반 패킷 스케줄링 장치와 그 방법을 제공함에 있다.In the present invention, a software defined network (SDC) technology-based packet scheduling device and in providing that method.

본 발명에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법은 IoT 장치 및 사용자 단말로부터 상기 MEC 엣지 노드에서 데이터 패킷을 수집하는 패킷 수집 단계; 상기 MEC 엣지 노드에서 상기 데이터 패킷을 긴급 데이터 패킷과 일반 데이터 패킷을 구분하는 데이터 패킷 구분 단계; 상기 긴급 데이터 패킷과 상기 일반 데이터 패킷을 각각 긴급 큐(Emergency Queue, EQ) 및 일반 큐(Normal Queue, NQ)로 각각 구분하여 전달하는 데이터 패킷 전달 단계; 및 상기 긴급 큐에 데이터가 존재할 경우 상기 긴급 큐의 긴급 데이터 패킷을 서버로 먼저 전송하고, 상기 긴급 큐가 비어있을 경우 상기 일반 큐의 일반 데이터 패킷을 상기 서버로 전송하는 데이터 패킷 전송 단계를 포함한다.An SDN-based packet scheduling method for rapid transmission of emergency data in an MEC environment according to the present invention includes a packet collection step of collecting data packets from an IoT device and a user terminal at the MEC edge node; a data packet classification step of classifying the data packet into an emergency data packet and a general data packet at the MEC edge node; a data packet transmission step of dividing the emergency data packet and the normal data packet into an emergency queue (EQ) and a normal queue (NQ), respectively, and forwarding the data packets; and a data packet transmission step of first transmitting an emergency data packet of the emergency queue to a server when there is data in the emergency queue, and transmitting a general data packet of the general queue to the server when the emergency queue is empty. .

실시 예에 따르면, 상기 MEC 엣지 노드는 MEC 아키텍처가 수정되어 SDN(Software Defined Network)의 오픈 플로우 스위치 기능(OpenFlow Switch Function)과 SDN 컨트롤러 기능(Controller Function)이 각각 MEC 호스트 레벨 및 MEC 시스템 레벨에서 구현되도록 구성되고, 상기 오픈 플로우 스위치 기능 및 상기 SDN 컨트롤러 기능이 수행하여 상기 긴급 데이터 패킷 및 상기 일반 데이터 패킷이 상기 서버를 통해 해당 목적지로 전송되도록 제어한다.According to an embodiment, the MEC edge node has a modified MEC architecture so that the OpenFlow Switch Function and SDN Controller Function of Software Defined Network (SDN) are implemented at the MEC host level and the MEC system level, respectively and the open flow switch function and the SDN controller function perform control to transmit the emergency data packet and the normal data packet to a corresponding destination through the server.

실시 예에 따르면, 상기 데이터 패킷 구분 단계에서, 상기 수집된 데이터 패킷의 우선순위를 결정하기 위해, 상기 데이터 패킷의 우선순위와 관련된 필드 값을 이용해서 상기 데이터 패킷이 긴급 데이터 패킷인지 또는 일반 데이터 패킷인지 여부를 판단한다.According to an embodiment, in the data packet classification step, in order to determine the priority of the collected data packet, whether the data packet is an emergency data packet or a general data packet by using a field value related to the priority of the data packet. determine whether or not

실시 예에 따르면, 상기 데이터 패킷 구분 단계에서, 상기 데이터 패킷이 전송된 IoT 장치의 디바이스 타입 정보에 기반하여, 상기 데이터 패킷이 외부의 침입, 화재, 기계 고장, 누전 중 하나라고 판단되면, 상기 데이터 패킷을 긴급 데이터 패킷으로 분류한다. 상기 데이터 패킷 전달 단계에서, 상기 외부의 침입, 화재, 기계 고장, 누전 중 하나라고 판단된 데이터 패킷을 상기 긴급 큐에서 전송 지연이 임계치 이하가 되도록 특정 대기 열 이내의 빈 위치(empty position)에 배치시킨다.According to an embodiment, in the data packet classification step, if it is determined that the data packet is one of external intrusion, fire, mechanical failure, and electric leakage based on the device type information of the IoT device to which the data packet is transmitted, the data packet Classify the packet as an urgent data packet. In the data packet forwarding step, the data packet determined to be one of the external intrusion, fire, mechanical failure, and electric leakage is placed in an empty position within a specific queue so that the transmission delay in the emergency queue is less than a threshold value. let it

실시 예에 따르면, 상기 패킷 수집 단계에서, 상기 MEC 엣지 노드가 상기 IoT 장치 또는 상기 사용자 단말의 어플리케이션과 동작 가능하게 연결되면, 상기 MEC 엣지 노드의 프로세서는 MEC 시스템 레벨 관리 모듈이 구동되도록 제어한다. SDN 컨트롤러 기능을 수행하여 상기 IoT 장치 또는 상기 사용자 단말로부터 상기 데이터 패킷이 수집되도록 네트워크 경로를 설정하고, 최적의 경로 탐색을 수행한다.According to an embodiment, in the packet collection step, when the MEC edge node is operably connected to the IoT device or the application of the user terminal, the processor of the MEC edge node controls the MEC system level management module to run. By performing the SDN controller function, a network path is set so that the data packet is collected from the IoT device or the user terminal, and an optimal path search is performed.

실시 예에 따르면, 상기 데이터 패킷 구분 단계에서, 상기 MEC 엣지 노드의 프로세서는 상기 SDN 컨트롤러와 패킷 인 메시지 또는 패킷 아웃 메시지를 통해 전달받은 메시지를 통해 플로우 테이블을 생성하고, MEC 엣지 호스트 모듈이 구동되도록 제어하여, 상기 플로우 테이블을 오픈 플로우 스위치 기능에 전달하여 상기 데이터 패킷의 포워딩 테이블을 구성한다. 상기 데이터 패킷 전송 단계에서, 상기 데이터 패킷의 우선순위에 따라 긴급 큐 또는 일반 큐로 전달되고, 상기 데이터 패킷이 상기 구성된 포워딩 테이블에 따라 해당 목적지로 전송되도록 제어한다.According to an embodiment, in the data packet classification step, the processor of the MEC edge node generates a flow table through a message transmitted through the SDN controller and a packet in message or packet out message, and drives the MEC edge host module Controlly, the flow table is transmitted to an open flow switch function to construct a forwarding table of the data packet. In the data packet transmission step, the data packet is transferred to an emergency queue or a normal queue according to its priority, and the data packet is controlled to be transmitted to a corresponding destination according to the configured forwarding table.

실시 예에 따르면, 상기 데이터 패킷 구분 단계에서, 신규 데이터 패킷이 유입되고, 상기 신규 데이터 패킷이 긴급 데이터 패킷으로 판단되면, 상기 데이터 패킷 전달 단계에서, 상기 긴급 큐가 풀(full) 상태라고 판단되면 상기 긴급 큐 내에서 가장 오래 대기한 패킷을 드롭하고 상기 긴급 큐 내의 패킷을 출력부 방향으로 모두 이동하여 큐의 마지막 공간에 신규 패킷을 저장한다. According to an embodiment, if a new data packet is introduced and the new data packet is determined to be an urgent data packet in the data packet classification step, and if it is determined that the emergency queue is in a full state in the data packet forwarding step, The packet waiting the longest in the emergency queue is dropped, all packets in the emergency queue are moved toward the output unit, and a new packet is stored in the last space of the queue.

실시 예에 따르면, 상기 데이터 패킷 구분 단계에서, 신규 데이터 패킷이 유입되고, 상기 신규 데이터 패킷이 일반 데이터 패킷으로 판단되면, 상기 데이터 패킷 전달 단계에서, 상기 일반 큐가 풀(full) 상태라고 판단되면 상기 일반 큐 내의 가장 마지막 위치의 이전 패킷(old packet)을 드롭하고, 상기 신규 패킷이 상기 일반 큐의 마지막 대기 열에 위치되도록 제어한다.According to an embodiment, if a new data packet is introduced and the new data packet is determined to be a general data packet in the data packet classification step, and if it is determined that the general queue is in a full state in the data packet forwarding step, The old packet at the last position in the general queue is dropped, and the new packet is controlled to be located at the last position in the general queue.

본 발명의 다른 양상에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링을 수행하는 장치는 IoT 장치 및 사용자 단말로부터 상기 MEC 엣지 노드에서 데이터 패킷을 수신하는 인터페이스부; 및 상기 데이터 패킷을 긴급 데이터 패킷과 일반 데이터 패킷을 구분하고, 상기 긴급 데이터 패킷과 상기 일반 데이터 패킷을 각각 긴급 큐(Emergency Queue, EQ) 및 일반 큐(Normal Queue, NQ)로 각각 구분하여 전달하도록 제어하고, 상기 긴급 큐에 데이터가 존재할 경우 상기 긴급 큐의 긴급 데이터 패킷을 서버로 먼저 전송하고, 상기 긴급 큐가 비어있을 경우 상기 일반 큐의 일반 데이터 패킷을 상기 서버로 전송하도록 제어하는 프로세서를 포함한다. An apparatus for performing SDN-based packet scheduling for rapid transmission of emergency data in an MEC environment according to another aspect of the present invention includes an interface unit for receiving data packets from an IoT device and a user terminal at the MEC edge node; and dividing the data packets into emergency data packets and normal data packets, dividing the emergency data packets and normal data packets into an emergency queue (EQ) and a normal queue (NQ), respectively, and forwarding the data packets. and a processor for controlling to first transmit an emergency data packet of the emergency queue to a server if data exists in the emergency queue, and to transmit a normal data packet of the general queue to the server if the emergency queue is empty. do.

실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 MEC 아키텍처가 수정되어 SDN(Software Defined Network)의 오픈 플로우 스위치 기능(OpenFlow Switch Function)과 SDN 컨트롤러 기능(Controller Function)이 각각 MEC 호스트 레벨 및 MEC 시스템 레벨에서 구현되도록 구성하고, 상기 오픈 플로우 스위치 기능 및 상기 SDN 컨트롤러 기능이 수행하여 상기 긴급 데이터 패킷 및 상기 일반 데이터 패킷이 상기 서버를 통해 해당 목적지로 전송되도록 제어한다.According to an embodiment, the processor is configured so that the MEC architecture is modified so that the OpenFlow Switch Function and SDN Controller Function of Software Defined Network (SDN) are implemented at the MEC host level and the MEC system level, respectively and the open flow switch function and the SDN controller function perform control to transmit the emergency data packet and the normal data packet to a corresponding destination through the server.

본 발명에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법 및 장치의 기술적 효과는 다음과 같다. Technical effects of the SDN-based packet scheduling method and apparatus for rapid transmission of emergency data in an MEC environment according to the present invention are as follows.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, MEC 환경의 다양한 IoT 장치들로부터 수집되는 데이터 중 신속하게 처리되어야 할 긴급 데이터의 처리를 위해 MEC 엣지 노드에서 패킷 스케줄링 기술을 적용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, packet scheduling technology can be applied in the MEC edge node to process urgent data to be processed quickly among data collected from various IoT devices in the MEC environment.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 긴급 데이터 패킷을 일반 데이터 패킷보다 빠르게 처리하여 긴급 상황에 신속하게 대처할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a function for quickly coping with an emergency situation by processing emergency data packets faster than normal data packets.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.The features and effects of the present invention described above will become more apparent through the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, and accordingly, those skilled in the art to which the present invention belongs can easily implement the technical idea of the present invention. You will be able to.

도 1은 본 발명에 따른 MEC 엣지 노드에서 데이터 패킷을 수집하여 패킷 스케줄링 기반으로 MEC 시스템에 데이터 패킷을 전송하는 개념도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 MEC 엣지 노드에 구현되는 시스템 아키텍처의 구조도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 패킷 스케줄링 방법과 관련하여 큐 알고리즘을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 장치의 구성을 나타낸다.1 shows a conceptual diagram of collecting data packets from an MEC edge node and transmitting the data packets to an MEC system based on packet scheduling according to the present invention.
2 shows a structural diagram of a system architecture implemented in an MEC edge node according to the present invention.
3 shows a queuing algorithm in relation to the packet scheduling method according to the present invention.
Figure 4 shows a flow chart of an SDN-based packet scheduling method for rapid transmission of emergency data in an MEC environment according to the present invention.
5 shows the configuration of an SDN-based packet scheduling apparatus for rapid transmission of emergency data in an MEC environment according to the present invention.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. The features and effects of the present invention described above will become more apparent through the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, and accordingly, those skilled in the art to which the present invention belongs can easily practice the technical idea of the present invention. You will be able to.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 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.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.In describing each figure, like reference numbers are used for like elements.

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.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

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.For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.

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 의미가 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. Should not be.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 모듈, 블록 및 부는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. The suffixes module, block, and unit for the components used in the following description are assigned or used interchangeably in consideration of ease of specification preparation, and do not have meanings or roles that are distinguished from each other by themselves.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described so that those skilled in the art can easily implement it with reference to the accompanying drawings. In the following description of embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or known configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하에서는, 본 발명에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법 및 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, an SDN-based packet scheduling method and apparatus for rapid transmission of emergency data in an MEC environment according to the present invention will be described.

본 발명과 관련하여, SDN 기술의 핵심은 SDN 컨트롤러라 불리는 시스템을 통해 네트워크의 전반적인 제어와 관련된 처리를 하도록 한다. 한편, 스위치에서는 오직 데이터 전달에 연관된 처리만을 담당하도록 함으로써 효율적인 네트워크의 운영이 가능하도록 기존의 네트워크를 제어 평면과 데이터 평면으로 분리하는 것이다.In relation to the present invention, the core of the SDN technology allows processing related to the overall control of the network through a system called an SDN controller. On the other hand, the existing network is separated into a control plane and a data plane so that efficient network operation is possible by allowing the switch to take charge of processing related to data transmission only.

즉, 네트워크의 제어 기능을 하드웨어로부터 분리하여 컨트롤러를 통해 소프트웨어로 제어할 수 있도록 하여, 기본 네트워크 장비와 기술에 상관없이 일관된 방식으로 유연하고 효율적인 네트워크 인프라를 구성할 수 있도록 하는 기술이다. SDN 컨트롤러와 스위치 간의 통신은 오픈 플로우(OpenFlow)라고 하는 프로토콜을 이용하여 제어할 수 있다.In other words, it is a technology that separates the control function of the network from hardware so that it can be controlled by software through a controller, so that a flexible and efficient network infrastructure can be configured in a consistent manner regardless of basic network equipment and technology. Communication between the SDN controller and the switch can be controlled using a protocol called OpenFlow.

방대하게 수집되는 데이터를 중앙 집중 방식으로 처리함에 따른 병목 현상과 같은 문제를 해결할 필요가 있다. 이와 관련하여, 사용자 또는 데이터가 수집되는 물리적 위치 근처에서 컴퓨팅 기능을 처리할 수 있도록 하는 분산 컴퓨팅 방식의 엣지 컴퓨팅 (Edge Computing) 기술이 도입될 필요가 있다. 또한, 엣지 컴퓨팅 기술을 기반으로 이를 확장한 개념인 다중 접속 엣지 컴퓨팅(Multi-access Edge Computing, MEC)을 도입할 필요가 있다.It is necessary to solve problems such as bottlenecks due to centralized processing of massively collected data. In this regard, it is necessary to introduce edge computing technology of a distributed computing method that enables processing of a computing function near a user or a physical location where data is collected. In addition, it is necessary to introduce Multi-access Edge Computing (MEC), which is an expanded concept based on edge computing technology.

다중 접속 엣지 컴퓨팅은 수집한 데이터를 클라우드나 데이터 센터 등으로 모든 정보를 전송하는 대신 사용자 인근의 네트워크 엣지에서 데이터를 분석하거나 처리, 저장 등의 기능을 담당하도록 한다. 따라서, 지연 시간을 단축시키고, 실시간 처리에 빠르게 대응할 수 있는 기능을 제공할 수 있다. 특히, 외부의 침입이나 화재, 기계 고장, 누전 등 신속한 대처가 필요한 긴급 상황을 위한 긴급 데이터의 처리는 일반 데이터의 처리보다도 더욱 빠르고 처리될 수 있어야 한다.Multi-access edge computing allows functions such as analyzing, processing, and storing data at the network edge near the user instead of transmitting all the collected data to the cloud or data center. Accordingly, it is possible to reduce delay time and provide a function capable of quickly responding to real-time processing. In particular, processing of emergency data for emergency situations requiring rapid response, such as external intrusion, fire, machine failure, or electric leakage, should be faster than processing of general data.

본 발명에서는 MEC 엣지에서 수집된 데이터를 긴급 데이터와 일반 데이터로 구분할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 또한, 데이터의 우선순위에 따라 긴급 데이터를 빠르게 처리할 수 있도록 하기 위해서는 MEC 엣지의 패킷 분류 및 우선순위 스케줄링하는 방법을 제시하고자 한다.In the present invention, it is intended to suggest a method for distinguishing data collected from the MEC edge into emergency data and general data. In addition, in order to quickly process urgent data according to the priority of data, a method of classifying and prioritizing packets of the MEC edge will be presented.

이와 관련하여, 도 1은 본 발명에 따른 MEC 엣지 노드에서 데이터 패킷을 수집하여 패킷 스케줄링 기반으로 MEC 시스템에 데이터 패킷을 전송하는 개념도를 나타낸다. 한편, 도 2는 본 발명에 따른 MEC 엣지 노드에 구현되는 시스템 아키텍처의 구조도를 나타낸다.In this regard, FIG. 1 shows a conceptual diagram of collecting data packets from an MEC edge node according to the present invention and transmitting the data packets to the MEC system based on packet scheduling. Meanwhile, FIG. 2 shows a structural diagram of a system architecture implemented in an MEC edge node according to the present invention.

도 1을 참조하면, MEC 엣지 노드(100)는 복수의 IoT 센서 장치나 사용자 단말로부터 데이터 패킷을 수집하도록 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, MEC 엣지 노드(100)는 플로우 테이블 매칭에 다른 출력 포트로 패킷을 전달함에 있어 응급 패킷 (긴급 패킷)인지 여부를 판단하여 패킷 스케줄링을 수행한다. 또한, MEC 엣지 노드(100)는 각 큐 내에서 전송될 데이터 패킷과 응급 전송 중인 상태 정보를 확인하여 MEC 시스템(200)으로 해당 데이터 패킷의 전송을 수행한다. 이와 관련하여, MEC 시스템(200)은 데이터 센터 또는 모니터링 시스템과 같은 서버에 해당한다.Referring to FIG. 1 , the MEC edge node 100 is configured to collect data packets from a plurality of IoT sensor devices or user terminals. As shown in FIG. 1, the MEC edge node 100 performs packet scheduling by determining whether it is an emergency packet (emergency packet) when forwarding a packet to an output port different from flow table matching. In addition, the MEC edge node 100 transmits the data packet to the MEC system 200 by checking data packets to be transmitted in each queue and status information during emergency transmission. In this regard, the MEC system 200 corresponds to a server such as a data center or monitoring system.

도 2를 참조하면, ETSI에서 진행되고 있는 MEC 표준화작업 그룹에서 명시하고 있는 구성과 호환될 수 있는 본 발명에 따른 MEC 엣지 노드에 구현되는 시스템 아키텍처의 구조도이다. MEC 시스템은 MEC 호스트와 MEC 매니저로 구성될 수 있으며, 각각은 운영 네트워크 또는 네트워크의 서브 네트워크에서 MEC 응용 프로그램을 실행하기 위해 필요한 구성요소이다. SDN의 특정한 기능을 이용하기 위해서 MEC 호스트 레벨과 MEC 시스템 레벨의 SDN의 OpenFlow Switch의 기능과 SDN 컨트롤러의 기능을 각각 제공하도록 한다.Referring to FIG. 2, it is a structural diagram of a system architecture implemented in an MEC edge node according to the present invention that is compatible with the configuration specified by the MEC standardization working group in progress at ETSI. An MEC system can consist of MEC hosts and MEC managers, each of which is a component required to run MEC applications in an operating network or a subnetwork of the network. In order to use specific functions of SDN, the OpenFlow Switch function and SDN controller function of SDN at the MEC host level and MEC system level are provided respectively.

도 1 및 도 2를 참조하면, MEC 엣지 노드(100)는 연결된 IoT 장치나 사용자 단말로부터 수집한 데이터의 전송, 취합, 분석 등의 작업을 실행할 수 있다. 또한, MEC 엣지 노드(100)는 필요에 따라 사용자 단말이 요구하는 서비스를 즉각적으로 처리할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the MEC edge node 100 may perform operations such as transmission, collection, and analysis of data collected from connected IoT devices or user terminals. In addition, the MEC edge node 100 can immediately process the service requested by the user terminal as needed.

센서로부터 수집되는 데이터는 MEC 엣지 노드(100)에서 취합될 수 있다. MEC 엣지 노드(100)는 데이터를 해당 목적지로 전송할 수 있다. MEC 엣지 노드(100)는 자신의 플로우 테이블에 따라 매칭되는 출력 포트로 데이터를 전달한다. 이때, MEC 엣지 노드(100)에서는 수신된 데이터의 우선순위를 결정하기 위해 데이터 패킷의 우선순위와 연관된 필드 값을 이용한다. 이와 관련하여, 도 3은 본 발명에 따른 패킷 스케줄링 방법과 관련하여 큐 알고리즘을 나타낸다.Data collected from sensors may be collected by the MEC edge node 100 . The MEC edge node 100 may transmit data to a corresponding destination. The MEC edge node 100 transfers data to an output port matched according to its own flow table. At this time, the MEC edge node 100 uses a field value related to the priority of the data packet to determine the priority of the received data. In this regard, FIG. 3 shows a queuing algorithm in relation to the packet scheduling method according to the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, MEC 엣지 노드(100)는 수신된 데이터의 우선순위를 결정하기 위해 데이터 패킷의 우선순위와 연관된 필드 값을 분석한다. MEC 엣지 노드(100)는 우선순위와 연관된 필드 값을 이용하여 데이터 패킷이 긴급 패킷인지 또는 일반 패킷인지 여부를 판단한다.Referring to FIGS. 1 to 3 , the MEC edge node 100 analyzes a field value associated with the priority of a data packet to determine the priority of the received data. The MEC edge node 100 determines whether a data packet is an emergency packet or a normal packet by using a field value associated with priority.

MEC 엣지 노드(100)에서 출력 포트로 데이터를 전달할 때 데이터는 큐에 저장되고 저장된 순서에 따라 처리된다. 본 발명에서는 MEC 엣지 노드(100) 내의 큐를 긴급 큐와 일반 큐, 두 개의 논리적인 큐를 통해 처리하도록 한다. 도 3에 제시된 알고리즘에 따라 각각의 데이터 패킷은 우선순위에 따라 긴급 큐 또는 일반 큐에 저장될 수 있다.When data is transmitted from the MEC edge node 100 to the output port, the data is stored in a queue and processed according to the stored order. In the present invention, queues in the MEC edge node 100 are processed through two logical queues, an emergency queue and a normal queue. According to the algorithm presented in FIG. 3, each data packet may be stored in an emergency queue or a general queue according to priority.

큐에 저장된 데이터를 처리하는 경우, 긴급하게 처리되어야 하는 데이터는 일반 데이터보다 먼저 처리되도록 제어될 수 있다. 따라서, 큐에서 출력되는 데이터에 대하여 긴급 큐에 데이터가 먼저 처리되도록 제어될 수 있다. When processing data stored in a queue, data that needs to be processed urgently can be controlled to be processed before general data. Therefore, it can be controlled so that data output from the queue is processed first in the emergency queue.

MEC 엣지 노드(100)에서 긴급 큐와 일반 큐로 전달된 데이터는 데이터 전송 처리를 위해 큐에서 출력 포트로 이동할 때 긴급 큐에 데이터가 존재하는 지 여부를 판단한다. 긴급 큐에 데이터가 존재한다면, MEC 엣지 노드(100)는 일반 큐의 데이터는 계속 대기상태에 있도로 제어하고, 긴급 큐의 데이터가 모두 처리된 이후에 일반 큐의 데이터를 처리한다. 이때, 일반 큐에서는 새롭게 도착하는 신규 데이터 패킷을 큐에 담아야 할 것이다. 이와 관련하여, 신규 데이터 패킷을 큐에 담는 과정에서 큐에 저장 공간이 충분하다면 신규 데이터 패킷은 큐의 뒤쪽에 계속해서 누적된다. 하지만, 큐에 저장 공간이 부족하다면 선입선출(FCFS)에서의 동작에 따라 오래 대기했던 데이터 패킷을 폐기 처리할 수도 있다. 이에 따라, 전체 큐 내에서 한 단계씩 큐의 출구 방향으로 데이터 패킷들을 이동시켜 신규 데이터 패킷을 저장할 수 있는 공간을 확보한다.Data transferred from the MEC edge node 100 to the emergency queue and the general queue determines whether data exists in the emergency queue when moving from the queue to the output port for data transfer processing. If there is data in the emergency queue, the MEC edge node 100 controls the data in the normal queue to remain in a standby state, and processes the data in the normal queue after all the data in the emergency queue is processed. At this time, in a general queue, a newly arriving new data packet should be placed in the queue. In this regard, in the process of putting a new data packet into a queue, if the queue has sufficient storage space, the new data packet continues to accumulate at the back of the queue. However, if the storage space in the queue is insufficient, the long-awaited data packet may be discarded according to the first-in-first-out (FCFS) operation. Accordingly, data packets are moved step by step in the queue exit direction within the entire queue to secure a space for storing new data packets.

한편, 본 발명에 따른 패킷 스케줄링 및 전송 방법에 대한 실행 동작하에 대해 설명한다. 먼저, MEC 엣지 노드(100)는 컨트롤러와 패킷인, 패킷아웃 메시지를 통해 전달받은 플로우 테이블을 오픈 플로우 스위치 기능(OpenFlow Switch Function)으로 전달하여 패킷의 포워딩 테이블을 구성한다. 컨트롤러는 패킷의 흐름과 같은 제어 기능을 담당하기 때문에, 신규 데이터 패킷에 대한 경로 설정, 최적의 경로 탐색 등의 처리를 수행할 수 있다. 오픈 플로우 스위치 기능은 컨트롤러의 명령에 따라 데이터를 처리한다.Meanwhile, the execution operation of the packet scheduling and transmission method according to the present invention will be described. First, the MEC edge node 100 configures a packet forwarding table by transferring the flow table received through the controller and the packet, packet out message, to the OpenFlow Switch Function. Since the controller is in charge of control functions such as packet flow, it can perform processes such as setting a path for a new data packet and searching for an optimal path. The open flow switch function processes data according to the command of the controller.

다양한 IoT 장치에서 수집되는 데이터 또는 사용자 단말의 연결 요청에 대한 데이터가 MEC 엣지 노드(100)에 전달되면, MEC 엣지 노드(100)는 다수의 유입 데이터를 처리하도록 제어한다. MEC 엣지 노드(100)는 가상화 기능과 오픈 플로우 스위치 기능을 이용하여 컨트롤러로부터 전달받은 명령에 따라 데이터를 처리한다. 데이터의 처리는 MEC 엣지 노드(100) 내부의 패킷 스케줄링 장치를 통해 처리된다.When data collected from various IoT devices or data on a connection request from a user terminal are transmitted to the MEC edge node 100, the MEC edge node 100 controls to process a plurality of incoming data. The MEC edge node 100 processes data according to a command transmitted from a controller using a virtualization function and an open flow switch function. Data processing is processed through the packet scheduling device inside the MEC edge node 100.

패킷 스케줄링 장치는 알고리즘에 따라 유입된 패킷의 필드값을 비교하여 긴급 패킷과 일반 패킷으로 구분하는 단계를 수행한다.The packet scheduling apparatus compares field values of incoming packets according to an algorithm and classifies them into emergency packets and normal packets.

MEC 엣지 노드(100)의 패킷 스케줄링 장치는 논리적으로 분리된 두 개의 큐를 이용하여 필드값 비교 결과에 따라 긴급 패킷은 긴급 큐로 전달하고, 그렇지 않은 일반 패킷은 일반 큐로 전달한다. 패킷 스케줄링 장치로 유입된 패킷들은 유입되는 순서에 맞게 긴급 큐 또는 일반 큐에 적재되며, 유입된 패킷들은 순서대로 각 큐의 뒤쪽에 입력된다. 신규 데이터 패킷이 큐에 유입되면 각 큐는 기존의 데이터 패킷들을 하나씩 출력 방향으로 이동하며 나중에 유입된 패킷은 나중에 처리하고 먼저 도착한 패킷을 먼저 처리하는 선입선출 방식(FCFS)에 따라 데이터를 처리한다. 큐의 버퍼가 가득 차게 되면, FCFS의 동작 방삭에 따라 가장 오래된 패킷을 폐기(drop) 처리한 후 버퍼 내의 패킷들을 순서대로 하나씩 앞쪽으로 이동하여 버퍼 공간을 확보하고, 새롭게 유입되는 패킷을 버퍼에 담게 된다.The packet scheduling device of the MEC edge node 100 uses two logically separated queues and transfers urgent packets to the emergency queue and transfers other normal packets to the normal queue according to the field value comparison result. Packets that flow into the packet scheduling device are loaded into the emergency queue or general queue according to the order of arrival, and the incoming packets are entered at the back of each queue in order. When new data packets enter the queue, each queue moves the existing data packets one by one in the output direction, processing data according to a first-in-first-out (FCFS) scheme in which the packets that arrive later are processed later and the packets that arrive first are processed first. When the queue buffer is full, the oldest packet is dropped according to the operation method of FCFS, and then the packets in the buffer are moved forward one by one to secure buffer space and put newly incoming packets in the buffer. do.

긴급 큐와 일반 큐에 처리해야 할 데이터가 있는 경우, 패킷 스케줄링 장치는 본 발명의 스케줄링 방법에 따라 긴급 큐에 처리해야 할 데이터가 존재하는지를 먼저 판단한다. 패킷 스케줄링 장치는 긴급 큐에 처리해야 할 데이터가 남아있다면, 패킷 스케줄링 장치는 긴급 큐에 있는 데이터를 먼저 처리하고, 일반 큐의 데이터 처리는 대기시킨다. 긴급 큐에 있는 모든 데이터가 처리되기 전까지 일반 큐의 데이터는 계속해서 대기상태를 유지하게 되고, 긴급 큐가 비어있을 때 일반 큐의 데이터 전송 처리를 진행할 수 있다.When there is data to be processed in the emergency queue and the general queue, the packet scheduling apparatus first determines whether there is data to be processed in the emergency queue according to the scheduling method of the present invention. If data to be processed remains in the emergency queue, the packet scheduling apparatus first processes the data in the emergency queue and waits for processing of data in the normal queue. Until all the data in the emergency queue is processed, data in the normal queue continues to be in a waiting state, and when the emergency queue is empty, data transmission in the normal queue can be processed.

이와 같은 방식을 통해서 빠르게 처리해야 하는 긴급 데이터를 일반 데이터보다 먼저 처리하도록 함으로써, 관리자 또는 관리 시스템이 긴급 상황에 대한 대처를 신속하게 처리할 수 있도록 보장한다.By processing emergency data that needs to be processed quickly through this method before general data, it is ensured that a manager or management system can quickly handle emergency situations.

이상에서는 본 발명에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법 및 장치의 기술적 특징에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명을 통해 청구하고자 하는 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법 및 장치에 대해 설명한다. In the above, the technical characteristics of the SDN-based packet scheduling method and apparatus for rapid transmission of emergency data in the MEC environment according to the present invention have been described. Hereinafter, an SDN-based packet scheduling method and apparatus for rapid transmission of emergency data in an MEC environment to be claimed through the present invention will be described.

이와 관련하여, 도 4는 본 발명에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 패킷 스케줄링 방법은 패킷 수집 단계(S100), 데이터 패킷 구분 단계(S200), 데이터 패킷 전달 단계(S300) 및 데이터 패킷 전송 단계(S400)를 포함하도록 구성된다.In this regard, FIG. 4 shows a flowchart of an SDN-based packet scheduling method for rapid transmission of emergency data in an MEC environment according to the present invention. Referring to FIG. 4 , the packet scheduling method includes a packet collection step (S100), a data packet classification step (S200), a data packet forwarding step (S300), and a data packet transmission step (S400).

도 1 내지 도 4를 참조하면, 패킷 수집 단계(S100) 내지 데이터 패킷 전송 단계(S400)에 대해 설명한다. 한편, 패킷 수집 단계(S100) 내지 데이터 패킷 전송 단계(S400)는 MEC 엣지 노드(100)에 의해 수행될 수 있다.1 to 4, the packet collection step (S100) to the data packet transmission step (S400) will be described. Meanwhile, the packet collection step (S100) to the data packet transmission step (S400) may be performed by the MEC edge node 100.

패킷 수집 단계(S100)에서 IoT 장치 및 사용자 단말로부터 MEC 엣지 노드(100)에서 데이터 패킷을 수집한다. 데이터 패킷 구분 단계(S200)에서 MEC 엣지 노드에서 데이터 패킷을 긴급 데이터 패킷과 일반 데이터 패킷을 구분한다. 패킷 수집 단계(S100)에서 긴급 데이터 패킷과 일반 데이터 패킷을 각각 긴급 큐(Emergency Queue, EQ) 및 일반 큐(Normal Queue, NQ)로 각각 구분하여 전달한다.In the packet collection step (S100), the MEC edge node 100 collects data packets from IoT devices and user terminals. In the data packet classification step (S200), the MEC edge node classifies the data packet into an emergency data packet and a normal data packet. In the packet collection step (S100), emergency data packets and normal data packets are divided into emergency queues (EQ) and normal queues (NQ), respectively, and are delivered.

데이터 패킷 전송 단계(S400)에서 긴급 큐에 데이터가 존재할 경우 긴급 큐의 긴급 데이터 패킷을 MEC 시스템(200)에 해당하는 서버(200)로 먼저 전송한다. 한편, 데이터 패킷 전송 단계(S400)에서 긴급 큐가 비어있을 경우 일반 큐의 일반 데이터 패킷을 서버(200)로 전송한다. 이와 관련하여, 데이터 패킷 전송 단계(S400)의 이전에 긴급 큐에 데이터가 존재하는지 여부를 판단하는 긴급 큐 상태 판단 과정(S350)이 수행된다. 이에 따라, 긴급 큐 상태 판단 과정(S350)에서 긴급 큐에 데이터가 존재한다고 판단되면, 데이터 패킷 전송 단계(S400)는 긴급 큐의 긴급 데이터 패킷을 전송하는 긴급 데이터 전송 단계(S410)을 수행한다. 반면에, 긴급 큐 상태 판단 과정(S350)에서 긴급 큐에 데이터가 존재하지 않는다고 판단되면, 데이터 패킷 전송 단계(S400)는 일반 큐의 일반 데이터 패킷을 전송하는 일반 데이터 전송 단계(S420)을 수행한다. In the data packet transmission step (S400), if data exists in the emergency queue, the emergency data packet of the emergency queue is first transmitted to the server 200 corresponding to the MEC system 200. Meanwhile, when the emergency queue is empty in the data packet transmission step (S400), the normal data packet of the normal queue is transmitted to the server 200. In this regard, prior to the data packet transmission step (S400), an emergency queue state determination process (S350) for determining whether data exists in the emergency queue is performed. Accordingly, when it is determined that data exists in the emergency queue in the emergency queue state determination process (S350), the data packet transmission step (S400) performs an emergency data transmission step (S410) of transmitting an emergency data packet of the emergency queue. On the other hand, if it is determined that there is no data in the emergency queue in the emergency queue state determination process (S350), the data packet transmission step (S400) performs a normal data transmission step (S420) of transmitting the normal data packet of the normal queue. .

도 2의 MEC 시스템 아키텍처는 MEC 시스템(200)과 MEC 엣지 노드(100)에도 구현될 수 있다. 따라서, MEC 엣지 노드(100)는 MEC 아키텍처가 수정되어 SDN(Software Defined Network)의 오픈 플로우 스위치 기능(OpenFlow Switch Function)과 SDN 컨트롤러 기능(Controller Function)이 각각 MEC 호스트 레벨 및 MEC 시스템 레벨에서 구현되도록 구성될 수 있다. 또한, MEC 엣지 노드(100)는 오픈 플로우 스위치 기능 및 SDN 컨트롤러 기능이 수행하여 긴급 데이터 패킷 및 일반 데이터 패킷이 서버(200)를 통해 해당 목적지로 전송되도록 제어할 수 있다.The MEC system architecture of FIG. 2 may also be implemented in the MEC system 200 and the MEC edge node 100. Therefore, in the MEC edge node 100, the MEC architecture is modified so that the OpenFlow Switch Function and SDN Controller Function of Software Defined Network (SDN) are implemented at the MEC host level and the MEC system level, respectively. can be configured. In addition, the MEC edge node 100 can control the transmission of emergency data packets and general data packets to corresponding destinations through the server 200 by performing the open flow switch function and the SDN controller function.

한편, 데이터 패킷 구분 단계(S200)에서, 수집된 데이터 패킷의 우선순위를 결정하기 위해, 데이터 패킷의 우선순위와 관련된 필드 값을 이용해서 데이터 패킷이 긴급 데이터 패킷인지 또는 일반 데이터 패킷인지 여부를 판단할 수 있다. 이와 관련하여, 데이터 패킷 구분 단계(S200)에서, 데이터 패킷이 전송된 IoT 장치의 디바이스 타입 정보에 기반하여, 데이터 패킷이 외부의 침입, 화재, 기계 고장, 누전 중 하나라고 판단되면, 데이터 패킷을 긴급 데이터 패킷으로 분류할 수 있다. 따라서, 응용에 따라 데이터 패킷의 우선순위와 관련된 필드 값을 확인 및 비교하는 과정 없이 긴급 데이터만을 전송하는 장치에서 전송되는 패킷을 긴급 데이터 패킷으로 취급할 수 있다.Meanwhile, in the data packet classification step (S200), in order to determine the priority of the collected data packets, it is determined whether the data packet is an urgent data packet or a general data packet using a field value related to the priority of the data packet. can do. In this regard, in the data packet classification step (S200), based on the device type information of the IoT device to which the data packet is transmitted, if it is determined that the data packet is one of external intrusion, fire, mechanical failure, and electric leakage, the data packet is It can be classified as an urgent data packet. Accordingly, a packet transmitted by a device that transmits only emergency data may be treated as an emergency data packet without a process of checking and comparing field values related to priorities of data packets according to applications.

이와 관련하여, 데이터 패킷 전달 단계(S300)에서, 외부의 침입, 화재, 기계 고장, 누전 중 하나라고 판단된 데이터 패킷을 긴급 큐에서 전송 지연이 임계 치 이하가 되도록 특정 대기 열 이내의 빈위치(empty position)에 배치시킬 수 있다. 따라서, 외부의 침입, 화재, 기계 고장, 누전 중 하나라고 판단된 긴급 데이터 패킷을 다른 긴급 데이터 패킷보다 더 우선적으로 처리할 수 있다.In this regard, in the data packet forwarding step (S300), an empty position within a specific queue so that the transmission delay in the emergency queue is less than the threshold value for the data packet determined to be one of external intrusion, fire, mechanical failure, and electric leakage ( empty position). Accordingly, an emergency data packet determined to be one of external intrusion, fire, mechanical failure, and electric leakage may be processed with priority over other emergency data packets.

한편, 패킷 수집 단계(S100)에서, MEC 엣지 노드(100)가 IoT 장치 또는 사용자 단말의 어플리케이션과 동작 가능하게 연결되면, MEC 엣지 노드(100)의 프로세서는 MEC 시스템 레벨 관리 모듈(210)이 구동되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, SDN 컨트롤러 기능(211)을 수행하여 IoT 장치 또는 사용자 단말로부터 데이터 패킷이 수집되도록 네트워크 경로를 설정하고, 최적의 경로 탐색을 수행할 수 있다.Meanwhile, in the packet collection step (S100), when the MEC edge node 100 is operably connected to an IoT device or an application of a user terminal, the processor of the MEC edge node 100 drives the MEC system level management module 210. can be controlled as much as possible. Accordingly, by performing the SDN controller function 211, a network path may be set so that data packets are collected from the IoT device or user terminal, and an optimal path search may be performed.

데이터 패킷 구분 단계(S200)에서, MEC 엣지 노드(100)의 프로세서는 SDN 컨트롤러(211)와 패킷 인 메시지 또는 패킷 아웃 메시지를 통해 전달받은 메시지를 통해 플로우 테이블을 생성한다. 데이터 패킷 구분 단계(S200)에서, MEC 엣지 호스트 모듈(220)이 구동되도록 제어하여, 플로우 테이블을 오픈 플로우 스위치 기능(221)에 전달하여 데이터 패킷의 포워딩 테이블을 구성한다.In the data packet classification step (S200), the processor of the MEC edge node 100 creates a flow table through the message transmitted through the SDN controller 211 and the packet in message or the packet out message. In the data packet classification step (S200), the MEC edge host module 220 is controlled to operate, and the flow table is transferred to the open flow switch function 221 to configure a data packet forwarding table.

데이터 패킷 구분 단계(S200)에서, 신규 데이터 패킷이 유입되고, 상기 신규 데이터 패킷이 긴급 데이터 패킷인지 여부를 판단한다. 따라서, 신규 데이터 패킷이 유입되고 긴급 데이터 패킷으로 판단되면 데이터 패킷 전달 단계(S300)는 다음의 절차를 수행한다. 즉, 데이터 패킷 전달 단계(S300)는 긴급 큐가 풀(full) 상태라고 판단되면 상기 긴급 큐 내에서 우선 순위가 가장 낮은 데이터 패킷을 상기 긴급 큐에서 드롭하고, 상기 드롭된 데이터 패킷의 복사본을 상기 일반 큐로 전달할 수 있다. 이에 따라 긴급 큐 내의 우선 순위가 낮아 폐기될 패킷을 폐기하지 않고 일반 큐에 보관되고 이후 긴급 큐가 다시 비워지면 긴급 큐로 전달하여 서버(200)로 전달될 수 있다.In the data packet classification step (S200), a new data packet is introduced and it is determined whether the new data packet is an urgent data packet. Accordingly, when a new data packet is introduced and it is determined to be an urgent data packet, the data packet forwarding step (S300) performs the following procedure. That is, in the data packet forwarding step (S300), when it is determined that the emergency queue is in a full state, a data packet having the lowest priority in the emergency queue is dropped from the emergency queue, and a copy of the dropped data packet is sent to the You can pass it as a normal queue. Accordingly, a packet to be discarded having a low priority in the emergency queue is not discarded and stored in the general queue, and then transferred to the emergency queue when the emergency queue is emptied again to be delivered to the server 200 .

한편, 데이터 패킷 구분 단계(S200)에서, 신규 데이터 패킷이 유입되고, 상기 신규 데이터 패킷이 일반 데이터 패킷인지 여부를 판단한다. 따라서, 신규 데이터 패킷이 유입되고 신규 데이터 패킷이 일반 데이터 패킷으로 판단되면, 데이터 패킷 전달 단계(S300)는 다음의 절차를 수행한다. 즉, 데이터 패킷 전달 단계(S300)는 상기 일반 큐가 풀(full) 상태라고 판단되면 상기 일반 큐 내의 가장 마지막 위치의 이전 패킷(old packet)과 우선 순위를 비교한다. 이에 따라 상기 이전 패킷을 드롭하고, 상기 신규 패킷이 상기 일반 큐의 대기 열에 위치되도록 제어할 수도 있다. Meanwhile, in the data packet classification step (S200), a new data packet is introduced and it is determined whether the new data packet is a normal data packet. Accordingly, when a new data packet is introduced and it is determined that the new data packet is a normal data packet, the data packet forwarding step (S300) performs the following procedure. That is, in the data packet forwarding step (S300), when it is determined that the general queue is in a full state, a priority is compared with an old packet at the last position in the general queue. Accordingly, the previous packet may be dropped, and the new packet may be controlled to be placed in the queue of the general queue.

이상에서는 본 발명의 일 양상에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 다른 양상에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 장치에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 전술한 기술적 특징 및 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법에 대한 모든 설명들이 이하의 SDN 기반 패킷 스케줄링 장치와 결합될 수 있다.In the above, an SDN-based packet scheduling method for rapid transmission of emergency data in an MEC environment according to an aspect of the present invention has been described. Hereinafter, an SDN-based packet scheduling apparatus for rapid transmission of emergency data in an MEC environment according to another aspect of the present invention will be described. In this regard, all descriptions of the above-described technical characteristics and SDN-based packet scheduling method may be combined with the following SDN-based packet scheduling apparatus.

도 5는 본 발명에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 장치의 구성을 나타낸다. 이와 관련하여, 패킷 스케줄링 장치(1000)는 MEC 엣지 노드(100)내에 배치되거나 또는 MEC 엣지 노드(100)에 해당할 수 있다. 패킷 스케줄링 장치(1000)는 인터페이스부(110), 프로세서(120) 및 메모리(130)를 포함하도록 구성될 수 있다. 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 장치(1000)의 구성에 대해 설명한다.5 shows the configuration of an SDN-based packet scheduling apparatus for rapid transmission of emergency data in an MEC environment according to the present invention. In this regard, the packet scheduling apparatus 1000 may be disposed within the MEC edge node 100 or may correspond to the MEC edge node 100. The packet scheduling apparatus 1000 may include an interface unit 110 , a processor 120 and a memory 130 . 1 to 5, the configuration of the SDN-based packet scheduling apparatus 1000 for rapid transmission of emergency data in the MEC environment according to the present invention will be described.

인터페이스부(110)는 IoT 장치 및 사용자 단말로부터 상기 MEC 엣지 노드에서 데이터 패킷을 수신하도록 구성된다. 인터페이스부(110)는 IoT 장치 및 사용자 단말로부터 데이터 패킷을 수신하기 위해 무선 통신부로 구현될 수 있다.The interface unit 110 is configured to receive data packets from IoT devices and user terminals at the MEC edge node. The interface unit 110 may be implemented as a wireless communication unit to receive data packets from IoT devices and user terminals.

프로세서(120)는 데이터 패킷을 긴급 데이터 패킷과 일반 데이터 패킷을 구분하도록 구성된다. 프로세서(120)는 긴급 데이터 패킷과 상기 일반 데이터 패킷을 각각 긴급 큐(Emergency Queue, EQ) 및 일반 큐(Normal Queue, NQ)로 각각 구분하여 전달하도록 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 긴급 큐에 데이터가 존재할 경우 상기 긴급 큐의 긴급 데이터 패킷을 서버로 먼저 전송하도록 제어할 수 있다. 반면에, 프로세서(120)는 긴급 큐가 비어있을 경우 상기 일반 큐의 일반 데이터 패킷을 상기 서버로 전송하도록 제어할 수 있다. 메모리(130)는 수신된 데이터 패킷을 저장하거나 또는 긴급 데이터 패킷과 상기 일반 데이터 패킷이 논리적으로 구분된 긴급 큐 또는 일반 큐로 전달되도록 프로세서(120)와 연동될 수 있다.Processor 120 is configured to distinguish data packets into emergency data packets and normal data packets. The processor 120 may classify the emergency data packet and the normal data packet into an emergency queue (EQ) and a normal queue (NQ), respectively, and control transmission thereof. In addition, the processor 120 may control to first transmit an emergency data packet of the emergency queue to the server when there is data in the emergency queue. On the other hand, when the emergency queue is empty, the processor 120 may control transmission of a general data packet of the general queue to the server. The memory 130 may be interlocked with the processor 120 to store the received data packet or transfer the emergency data packet and the normal data packet to logically separated emergency queues or normal queues.

전술한 바와 같이, 도 2의 MEC 시스템 아키텍처는 MEC 시스템(200)과 MEC 엣지 노드(100)에도 구현될 수 있다. 따라서, 프로세서(120)는 MEC 아키텍처가 수정되어 SDN(Software Defined Network)의 오픈 플로우 스위치 기능(OpenFlow Switch Function)과 SDN 컨트롤러 기능(Controller Function)이 각각 MEC 호스트 레벨 및 MEC 시스템 레벨에서 구현되도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 오픈 플로우 스위치 기능 및 SDN 컨트롤러 기능이 수행하여 긴급 데이터 패킷 및 일반 데이터 패킷이 서버(200)를 통해 해당 목적지로 전송되도록 제어할 수 있다.As described above, the MEC system architecture of FIG. 2 may also be implemented in the MEC system 200 and the MEC edge node 100. Therefore, the processor 120 is configured so that the MEC architecture is modified so that the OpenFlow Switch Function and the SDN Controller Function of Software Defined Network (SDN) are implemented at the MEC host level and the MEC system level, respectively. can In addition, the processor 120 may perform the open flow switch function and the SDN controller function to control urgent data packets and general data packets to be transmitted to corresponding destinations through the server 200 .

한편, 프로세서(120)는 수집된 데이터 패킷의 우선순위를 결정하기 위해, 데이터 패킷의 우선순위와 관련된 필드 값을 이용해서 데이터 패킷이 긴급 데이터 패킷인지 또는 일반 데이터 패킷인지 여부를 판단할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(120)는 데이터 패킷이 전송된 IoT 장치의 디바이스 타입 정보에 기반하여, 데이터 패킷이 외부의 침입, 화재, 기계 고장, 누전 중 하나라고 판단되면, 데이터 패킷을 긴급 데이터 패킷으로 분류할 수 있다. 따라서, 응용에 따라 이터 패킷의 우선순위와 관련된 필드 값을 확인 및 비교하는 과정 없이 긴급 데이터만을 전송하는 장치에서 전송되는 패킷을 긴급 데이터 패킷으로 취급할 수 있다.Meanwhile, the processor 120 may determine whether the data packet is an urgent data packet or a general data packet by using a field value related to the priority of the data packet in order to determine the priority of the collected data packet. In this regard, the processor 120 classifies the data packet as an emergency data packet when it is determined that the data packet is one of external intrusion, fire, mechanical failure, and electric leakage based on device type information of the IoT device to which the data packet is transmitted. can be classified. Therefore, according to an application, a packet transmitted by a device that transmits only emergency data may be treated as an emergency data packet without checking and comparing field values related to priorities of data packets.

이와 관련하여, 프로세서(120)는 외부의 침입, 화재, 기계 고장, 누전 중 하나라고 판단된 데이터 패킷을 긴급 큐에서 전송 지연이 임계치 이하가 되도록 특정 대기열 이내의 빈 위치(empty position)에 배치시킬 수 있다. 따라서, 외부의 침입, 화재, 기계 고장, 누전 중 하나라고 판단된 긴급 데이터 패킷을 다른 긴급 데이터 패킷보다 더 우선적으로 처리할 수 있다.In this regard, the processor 120 may place the data packet determined to be one of external intrusion, fire, mechanical failure, and electric leakage in an empty position within a specific queue so that the transmission delay in the emergency queue is less than a threshold value. can Accordingly, an emergency data packet determined to be one of external intrusion, fire, mechanical failure, and electric leakage may be processed with priority over other emergency data packets.

한편, 프로세서(120)는 IoT 장치 또는 사용자 단말의 어플리케이션과 동작 가능하게 연결되면, MEC 시스템 레벨 관리 모듈(210)이 구동되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, SDN 컨트롤러 기능(211)을 수행하여 IoT 장치 또는 사용자 단말로부터 데이터 패킷이 수집되도록 네트워크 경로를 설정하고, 최적의 경로 탐색을 수행할 수 있다.Meanwhile, the processor 120 may control the MEC system level management module 210 to be operated when operatively connected to an IoT device or an application of a user terminal. Accordingly, by performing the SDN controller function 211, a network path may be set so that data packets are collected from the IoT device or user terminal, and an optimal path search may be performed.

프로세서(120)는 MEC 엣지 노드(100)의 프로세서는 SDN 컨트롤러(211)와 패킷 인 메시지 또는 패킷 아웃 메시지를 통해 전달받은 메시지를 통해 플로우 테이블을 생성한다. 프로세서(120)는 MEC 엣지 호스트 모듈(220)이 구동되도록 제어하여, 플로우 테이블을 오픈 플로우 스위치 기능(221)에 전달하여 데이터 패킷의 포워딩 테이블을 구성한다.The processor 120 of the MEC edge node 100 generates a flow table through a message received from the SDN controller 211 through a packet in message or a packet out message. The processor 120 controls the MEC edge host module 220 to operate, and transfers the flow table to the open flow switch function 221 to construct a data packet forwarding table.

프로세서(120)는 신규 데이터 패킷이 유입되고, 상기 신규 데이터 패킷이 긴급 데이터 패킷인지 여부를 판단한다. 따라서, 신규 데이터 패킷이 유입되고 긴급 데이터 패킷으로 판단되면 프로세서(120)는 다음의 절차를 수행한다. 즉, 프로세서(120)는 긴급 큐가 풀(full) 상태라고 판단되면 상기 긴급 큐 내에서 우선 순위가 가장 낮은 데이터 패킷을 상기 긴급 큐에서 드롭하고, 상기 드롭된 데이터 패킷의 복사본을 상기 일반 큐로 전달할 수 있다. 이에 따라 긴급 큐 내의 우선 순위가 낮아 폐기될 패킷을 폐기하지 않고 일반 큐에 보관되고 이후 긴급 큐가 다시 비워지면 긴급 큐로 전달하여 서버(200)로 전달될 수 있다.The processor 120 receives a new data packet and determines whether the new data packet is an urgent data packet. Accordingly, when a new data packet is received and determined to be an urgent data packet, the processor 120 performs the following procedure. That is, when it is determined that the emergency queue is full, the processor 120 drops a data packet having the lowest priority in the emergency queue from the emergency queue and transmits a copy of the dropped data packet to the normal queue. can Accordingly, a packet to be discarded having a low priority in the emergency queue is not discarded and stored in the general queue, and then transferred to the emergency queue when the emergency queue is emptied again to be delivered to the server 200 .

한편, 프로세서(120)는 신규 데이터 패킷이 유입되고, 상기 신규 데이터 패킷이 일반 데이터 패킷인지 여부를 판단한다. 따라서, 신규 데이터 패킷이 유입되고 신규 데이터 패킷이 일반 데이터 패킷으로 판단되면, 프로세서(120)는 다음의 절차를 수행한다. 즉, 프로세서(120)는 상기 일반 큐가 풀(full) 상태라고 판단되면 상기 일반 큐 내의 가장 마지막 위치의 이전 패킷(old packet)을 드롭하고, 상기 신규 패킷이 상기 일반 큐의 대기열 마지막에 위치되도록 제어할 수도 있다.Meanwhile, the processor 120 receives a new data packet and determines whether the new data packet is a normal data packet. Accordingly, when a new data packet is introduced and the new data packet is determined to be a normal data packet, the processor 120 performs the following procedure. That is, when the processor 120 determines that the general queue is full, the processor 120 drops the old packet at the last position in the general queue and places the new packet at the end of the queue of the general queue. can also be controlled.

이상에서는 본 발명에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법 및 장치에 대해 설명하였다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법 및 장치의 기술적 효과는 다음과 같다. In the above, an SDN-based packet scheduling method and apparatus for rapid transmission of emergency data in an MEC environment according to the present invention have been described. In this regard, the technical effects of the SDN-based packet scheduling method and apparatus for rapid transmission of emergency data in an MEC environment according to the present invention are as follows.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, MEC 환경의 다양한 IoT 장치들로부터 수집되는 데이터 중 신속하게 처리되어야 할 긴급 데이터의 처리를 위해 MEC 엣지 노드에서 패킷 스케줄링 기술을 적용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, packet scheduling technology can be applied in the MEC edge node to process urgent data to be processed quickly among data collected from various IoT devices in the MEC environment.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 긴급 데이터 패킷을 일반 데이터 패킷보다 빠르게 처리하여 긴급 상황에 신속하게 대처할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a function for quickly coping with an emergency situation by processing emergency data packets faster than normal data packets.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. The features and effects of the present invention described above will become more apparent through the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, and accordingly, those skilled in the art to which the present invention belongs can easily practice the technical idea of the present invention. You will be able to.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 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.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들에 대한 설계 및 파라미터 최적화는 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.According to the software implementation, not only the procedures and functions described in this specification, but also the design and parameter optimization of each component may be implemented as a separate software module. The software code may be implemented as a software application written in any suitable programming language. The software code may be stored in a memory and executed by a controller or processor.

Claims (10)

MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링 방법에 있어서, 상기 방법은 MEC 엣지 노드에 의해 수행되고, 상기 방법은,
IoT 장치 및 사용자 단말로부터 상기 MEC 엣지 노드에서 데이터 패킷을 수집하는 패킷 수집 단계;
상기 MEC 엣지 노드에서 상기 데이터 패킷을 긴급 데이터 패킷과 일반 데이터 패킷을 구분하는 데이터 패킷 구분 단계;
상기 긴급 데이터 패킷과 상기 일반 데이터 패킷을 각각 긴급 큐(Emergency Queue, EQ) 및 일반 큐(Normal Queue, NQ)로 각각 구분하여 전달하는 데이터 패킷 전달 단계; 및
상기 긴급 큐에 데이터가 존재할 경우 상기 긴급 큐의 긴급 데이터 패킷을 서버로 먼저 전송하고, 상기 긴급 큐가 비어있을 경우 상기 일반 큐의 일반 데이터 패킷을 상기 서버로 전송하는 데이터 패킷 전송 단계를 포함하는, 패킷 스케줄링 방법.An SDN-based packet scheduling method for rapid transmission of emergency data in an MEC environment, the method being performed by an MEC edge node, the method comprising:
A packet collection step of collecting data packets from IoT devices and user terminals at the MEC edge node;
a data packet classification step of classifying the data packet into an emergency data packet and a general data packet at the MEC edge node;
a data packet transmission step of dividing the emergency data packet and the normal data packet into an emergency queue (EQ) and a normal queue (NQ), respectively, and forwarding the data packets; and
A data packet transmission step of first transmitting an emergency data packet of the emergency queue to a server when data exists in the emergency queue, and transmitting a normal data packet of the general queue to the server when the emergency queue is empty. Packet Scheduling Method. 제1 항에 있어서,
상기 MEC 엣지 노드는,
MEC 아키텍처가 수정되어 SDN(Software Defined Network)의 오픈 플로우 스위치 기능(OpenFlow Switch Function)과 SDN 컨트롤러 기능(Controller Function)이 각각 MEC 호스트 레벨 및 MEC 시스템 레벨에서 구현되도록 구성되고,
상기 오픈 플로우 스위치 기능 및 상기 SDN 컨트롤러 기능이 수행하여 상기 긴급 데이터 패킷 및 상기 일반 데이터 패킷이 상기 서버를 통해 해당 목적지로 전송되도록 제어하는, 패킷 스케줄링 방법.According to claim 1,
The MEC edge node,
The MEC architecture is modified so that the OpenFlow Switch Function and SDN Controller Function of Software Defined Network (SDN) are implemented at the MEC host level and MEC system level, respectively.
wherein the open flow switch function and the SDN controller function perform control to transmit the emergency data packet and the normal data packet to a corresponding destination through the server. 제1 항에 있어서,
상기 데이터 패킷 구분 단계에서,
상기 수집된 데이터 패킷의 우선순위를 결정하기 위해, 상기 데이터 패킷의 우선순위와 관련된 필드 값을 이용해서 상기 데이터 패킷이 긴급 데이터 패킷인지 또는 일반 데이터 패킷인지 여부를 판단하는, 패킷 스케줄링 방법.According to claim 1,
In the data packet classification step,
In order to determine the priority of the collected data packet, determining whether the data packet is an urgent data packet or a general data packet using a field value related to the priority of the data packet. 제1 항에 있어서,
상기 데이터 패킷 구분 단계에서,
상기 데이터 패킷이 전송된 IoT 장치의 디바이스 타입 정보에 기반하여, 상기 데이터 패킷이 외부의 침입, 화재, 기계 고장, 누전 중 하나라고 판단되면, 상기 데이터 패킷을 긴급 데이터 패킷으로 분류하고,
상기 데이터 패킷 전달 단계에서,
상기 외부의 침입, 화재, 기계 고장, 누전 중 하나라고 판단된 데이터 패킷을 상기 긴급 큐에서 전송 지연이 임계치 이하가 되도록 특정 대기열 이내의 빈 위치(empty position)에 배치시키는, 패킷 스케줄링 방법.According to claim 1,
In the data packet classification step,
Based on the device type information of the IoT device to which the data packet is transmitted, when it is determined that the data packet is one of external intrusion, fire, mechanical failure, and electric leakage, the data packet is classified as an emergency data packet,
In the data packet forwarding step,
The packet scheduling method of arranging the data packet determined to be one of the external intrusion, fire, mechanical failure, or electric leakage in an empty position within a specific queue so that the transmission delay in the emergency queue is less than a threshold value. 제2 항에 있어서,
상기 패킷 수집 단계에서,
상기 MEC 엣지 노드가 상기 IoT 장치 또는 상기 사용자 단말의 어플리케이션과 동작 가능하게 연결되면, 상기 MEC 엣지 노드의 프로세서는 MEC 시스템 레벨 관리 모듈이 구동되도록 제어하고,
SDN 컨트롤러 기능을 수행하여 상기 IoT 장치 또는 상기 사용자 단말로부터 상기 데이터 패킷이 수집되도록 네트워크 경로를 설정하고, 최적의 경로 탐색을 수행하는, 패킷 스케줄링 방법.According to claim 2,
In the packet collection step,
When the MEC edge node is operably connected to the IoT device or the application of the user terminal, the processor of the MEC edge node controls the MEC system level management module to run,
A packet scheduling method that performs an SDN controller function to set a network path so that the data packet is collected from the IoT device or the user terminal and performs an optimal path search. 제5 항에 있어서,
상기 데이터 패킷 구분 단계에서,
상기 MEC 엣지 노드의 프로세서는 상기 SDN 컨트롤러와 패킷 인 메시지 또는 패킷 아웃 메시지를 통해 전달받은 메시지를 통해 플로우 테이블을 생성하고,
MEC 엣지 호스트 모듈이 구동되도록 제어하여, 상기 플로우 테이블을 오픈 플로우 스위치 기능에 전달하여 상기 데이터 패킷의 포워딩 테이블을 구성하고,
상기 데이터 패킷 전송 단계에서,
상기 데이터 패킷의 우선순위에 따라 긴급 큐 또는 일반 큐로 전달되고, 상기 데이터 패킷이 상기 구성된 포워딩 테이블에 따라 해당 목적지로 전송되도록 제어하는, 패킷 스케줄링 방법.According to claim 5,
In the data packet classification step,
The processor of the MEC edge node creates a flow table through a message transmitted through the SDN controller and a packet in message or a packet out message,
Controlling the MEC edge host module to operate, passing the flow table to an open flow switch function to configure a forwarding table of the data packet;
In the data packet transmission step,
The packet scheduling method of controlling the transmission of the data packet to an emergency queue or a general queue according to the priority of the data packet, and transmission of the data packet to a corresponding destination according to the configured forwarding table. 제6 항에 있어서,
상기 데이터 패킷 구분 단계에서, 신규 데이터 패킷이 유입되고, 상기 신규 데이터 패킷이 긴급 데이터 패킷으로 판단되면,
상기 데이터 패킷 전달 단계에서, 상기 긴급 큐가 풀(full) 상태라고 판단되면 상기 긴급 큐 내에서 우선 순위가 가장 낮은 데이터 패킷을 상기 긴급 큐에서 드롭하고, 새로운 패킷을 수용할 수 있도록 긴급 큐의 대기열을 확보할 수 있는, 패킷 스케줄링 방법.According to claim 6,
In the data packet classification step, when a new data packet is introduced and the new data packet is determined to be an urgent data packet,
In the data packet forwarding step, if it is determined that the emergency queue is in a full state, a data packet having the lowest priority in the emergency queue is dropped from the emergency queue, and the queue of the emergency queue is capable of accepting a new packet. A packet scheduling method capable of securing 제7 항에 있어서,
상기 데이터 패킷 구분 단계에서, 신규 데이터 패킷이 유입되고, 상기 신규 데이터 패킷이 일반 데이터 패킷으로 판단되면,
상기 데이터 패킷 전달 단계에서, 상기 일반 큐가 풀(full) 상태라고 판단되면 상기 일반 큐 내의 가장 마지막 위치의 이전 패킷(old packet)을 드롭하고, 상기 신규 패킷이 상기 일반 큐의 대기 열에 위치되도록 제어하는, 패킷 스케줄링 방법.According to claim 7,
In the data packet classification step, when a new data packet is introduced and the new data packet is determined to be a normal data packet,
In the data packet forwarding step, if it is determined that the general queue is full, the old packet at the last position in the general queue is dropped, and the new packet is placed in the queue of the general queue. , packet scheduling method. MEC 환경에서 긴급 데이터의 신속한 전송을 위한 SDN 기반 패킷 스케줄링을 장치에 있어서,
IoT 장치 및 사용자 단말로부터 상기 MEC 엣지 노드에서 데이터 패킷을 수신하는 인터페이스부; 및
상기 데이터 패킷을 긴급 데이터 패킷과 일반 데이터 패킷을 구분하고,
상기 긴급 데이터 패킷과 상기 일반 데이터 패킷을 각각 긴급 큐(Emergency Queue, EQ) 및 일반 큐(Normal Queue, NQ)로 각각 구분하여 전달하도록 제어하고,
상기 긴급 큐에 데이터가 존재할 경우 상기 긴급 큐의 긴급 데이터 패킷을 서버로 먼저 전송하고, 상기 긴급 큐가 비어있을 경우 상기 일반 큐의 일반 데이터 패킷을 상기 서버로 전송하도록 제어하는 프로세서를 포함하는, 패킷 스케줄링 장치.An apparatus for SDN-based packet scheduling for rapid transmission of emergency data in an MEC environment,
An interface unit for receiving data packets from IoT devices and user terminals at the MEC edge node; and
Dividing the data packet into an urgent data packet and a general data packet;
The emergency data packet and the normal data packet are divided into an emergency queue (EQ) and a normal queue (NQ), respectively, and are controlled to be transmitted;
a processor for controlling first to transmit an emergency data packet of the emergency queue to a server when data exists in the emergency queue, and to transmit a normal data packet of the general queue to the server when the emergency queue is empty; scheduling device. 제9 항에 있어서,
상기 프로세서는,
MEC 아키텍처가 수정되어 SDN(Software Defined Network)의 오픈 플로우 스위치 기능(OpenFlow Switch Function)과 SDN 컨트롤러 기능(Controller Function)이 각각 MEC 호스트 레벨 및 MEC 시스템 레벨에서 구현되도록 구성하고,
상기 오픈 플로우 스위치 기능 및 상기 SDN 컨트롤러 기능이 수행하여 상기 긴급 데이터 패킷 및 상기 일반 데이터 패킷이 상기 서버를 통해 해당 목적지로 전송되도록 제어하는, 패킷 스케줄링 장치.
According to claim 9,
the processor,
The MEC architecture is modified so that the OpenFlow Switch Function and SDN Controller Function of Software Defined Network (SDN) are implemented at the MEC host level and MEC system level, respectively,
The packet scheduling apparatus, wherein the open flow switch function and the SDN controller function perform control to transmit the emergency data packet and the normal data packet to a corresponding destination through the server.
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