KR100347183B1 - 이동통신망용 무선데이타 성능분석 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동통신망에서의 무선 데이터의 성능을 분석하기 위한 시스템에 관한 것으로, 특히, 이동통신망을 이용하여, 인터넷에 접근하거나, 전자 메일 등을 사용하는 등의, 이동통신망의 무선데이터 서비스를 이용할 때 발생되는 품질저하 문제를 해결하기 위한 이동통신망용 무선데이타 성능분석 시스템에 관한 것이다. 이동통신망은 기존의 유선망과는 달리 높은 에러율과, 이동성으로 인한 품질저하의 문제점을 가질 수 있으며, 이러한 품질저하의 요인은 매우 복잡하다. 따라서, 휴대용 프로토콜분석기를 이용하여 실질적으로 성능저하를 가져오는 요인을 확인하고, 이동간에도 데이터 트래픽을 측정 및 분석할 수 있으므로, 이동통신망의 국부적 위치에 따른 데이터 품질 및 이동간의 데이터 분석을 가능하게 함으로써, 이동통신망을 이용하는 사용자에게 우수한 품질의 데이터 서비스를 보장하기 위한 측정 방법을 제안한다.
Description
본 발명은 이동통신망에서의 무선 데이터의 성능을 분석하기 위한 시스템에 관한 것으로, 특히, 이동통신망을 이용하여, 인터넷에 접근하거나, 전자메일 등을 사용할 때, 이동통신망의 무선데이터 서비스를 이용할 때 발생되는 품질저하 문제를 해결하기 위한 이동통신망용 무선데이터 성능분석 시스템에 관한 것이다. 이동통신망은 기존의 유선 망과는 달리 높은 에러 율과, 이동성으로 인한 품질저하의 문제점을 가질 수 있으며, 이러한 품질저하의 요인은 매우 복잡하다. 따라서, 어떤 요인이 실제로 성능 저하를 가져오는가를 확인할 수 있는 이동통신 측정시스템이 필요하다. 이동통신 측정시스템은 크게 2가지로 분류되는 데, 첫째는 이동국(Mobile Station)과 기지국(Base Station)간의 데이터가 얼마나 양호하게 수신되는 가를 모니터링 하는 신호/데이터 모니터링 시스템 과 둘째는, 이동국이 인터넷에 억세스하기 위해 인터넷에 접속하여, 데이터를 송신한 후 수신할 때까지 소요되는 시간 및 그때까지, 얼마나 많은 오류가 무선 또는 유선 구간에서 발생하였는지를 판단하는 이동통신망용 데이터 프로토콜 분석 시스템이 있다. 그러나, 신호/데이터 모니터링 시스템은 무선 구간 상에 흐르는 송수신 데이터에 대한 BER(Bit Error Rate) 및 전력 세기 등을 측정할 뿐이지, 데이터가 정확하게 송수신되고, 데이터 요구에 대한 응답이 돌아올 때까지 소요되는 시간 및 데이터 에러를 판단하기 위한 송수신 데이터의 형태는 측정하지 못한다. 반면에, 이동통신망용 데이터 프로토콜 분석시스템에서는 정확한 데이터를 측정하기 위하여 정확한 데이터를 확인하여 전송한다. 즉, 정확한 데이터를 측정하기 위해서는 단말 및 서버에서 송수신되는 데이터의 시퀀스를 알아야한다. 종래의 기술에 따르면, 대한민국 특허원 제 10-1998-0039419호에는 프로토콜 분석 시스템이 기술되어 있는데, 단말기로부터 전송된 데이터를 에뮬레이션 모드 또는 모니터링 모드에서 수행되도록 변환시킴으로, 단말장치와 네트워크 장치간에 송수신되는 데이터의 분석을 교환기를 사용하지 않고, 가능하게 함으로써, 사용자가 데이터의 전송 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 그러나, 상기 기술에서는 정확한 데이터를 측정하기 위하여 필요한, 연결시간 및 에러율 등에 대한 성능 분석에 대하여서는 기술되어 있지 않다. 또 다른 종래 기술인 대한민국 실용신안등록원 제 20-1998-0016094호에는 광역 망 프로토콜 분석 장치가 기술되어 있는데, 광역 망 프로토콜 데이터를 실시간 수집하고, 분석하기 위한, 최소한의 기본 기능만을 분리시키고, 유지 보수가 간단한 형태로 구현할 수 있다. 그러나, 상기 기술은 이동통신망에서는 사용할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 미합중국 특허 제 5,850,388호에 기술된 시스템에 따르면, 다양한 성능 지표를 측정할 수는 있지만, 분석기 또는 측정기에서 데이터의 정확한 전송을 보장하기 위해, 서로 약속이 된 데이터를 송수신하는 방법에 대하여는 기술되어 있지 않다. 따라서, 무선 및 유선 구간에서 발생되는 프레임들의 에러율, 재전송률, 라운드 트립 시간 등을 정확하게 측정할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 이동간에도 데이터 트래픽을 측정 및 분석할 수 있는 휴대성있는 구조를 가지면서, 트래픽 생성 및 분석 기능을 동시에 가지는 프로토콜 분석 시스템을 제공함으로써, 무선 데이터의 성능 저하 원인을 검색할 수 있으며, 이동 단말기와 서버간의 접속시 소요되는 시간 등과 같은 성능지표를 구할 수 있으며, 이동통신망의 국부적 위치에 따른 데이터 품질 및 이동간의 데이터 분석을 가능하게 하여 우수한 품질의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 프로토콜 분석 시스템을 제공하는 데 있다. 상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 무선 네트워크 시스템과 연결되는 무선 이동 통신 단말기와; 상기 이동통신 단말기에 접속되어 무선구간으로 송수신되는 무선데이터 패킷을 가로채어 분석하는 프로토콜 분석 수단과; 상기 무선 이동 통신 단말기와 무선구간으로 통신을 하는 이동통신기지국과; 상기 이동통신 기지국에 접속되어 유선구간과 무선구간사이의 프로토콜 전환장치인 IWF(Inter-working Function)와; 상기 IWF와 인터넷 구간을 통해, 상기 프로토콜 분석수단에서 보낸 사용자 데이터를 처리하고, 상기 프로토콜 분석수단에 응답을 보낼 수 있는 인터넷 상의 데이터 서버를 포함하는 이동통신망용 무선 데이터 성능 분석 시스템으로, 상기 프로토콜 분석수단은, 사용자용 송수신 패킷을 만드는 응용 프로그램 수단과; 상기 응용 프로그램 수단이 만든 송수신 패킷이 네트워크 상에서 이동하는 경로를 추적하는 라우터 추적 수단과; 상기 사용자용 송수신 패킷을 훅킹하여 해당 프로토콜 계층에 따라 분석을 하는 분석 수단을 포함한다. 본 발명은 또한, 이동통신망용 무선 데이터의 성능을 분석하기 위한 프로토콜 분석 방법에 있어서, 분석시스템을 동작시키기 위해 시스템 변수를 초기화하며, 사용자 프로그램에서 만든 송수신 패킷을 훅킹하기위한 훅킹드라이버를 초기화시키며, 드라이버 인터페이스를 프로토콜 분석기와 연결시키며, 분석을 위해 연결된 서버의 IP주소, 분석시간 등의 현재의 분석 조건을 상기 프로토콜 분석기에 세팅하며, 상기 프로토콜 분석기로 훅킹되어 넘겨진 송수신 패킷을 분석하기 위한 패킷처리 쓰레드를 실행하는 초기화 단계와, 사용자가 상기 프로토콜 분석기를 초기화 한 상태에서, 버튼을 눌러 자동으로 해당 서버로 연결되기 위한 다이얼링 연결을 시도하는 단계와, 상기 다이얼링 연결 후에 사용자가 PPP계층 및 IP계층까지의 연결시간, 에러 등의 하위 프로토콜 연결 정보를 추출하는 단계와, 일정한 시간 내에 IP 계층의 연결여부를 확인하여, 연결되지 않으면, 실패로 간주하여 해당 시간을 데이터베이스화하고, 연결되면, 해당 연결과정에서 분석된 연결시간, 에러율 등을 분석하여 데이터베이스화하는 단계와, 상기 전 단계를 통해 연결된 후 해당서버로 송수신된 패킷을 만들어 FTP 연결을 시도하는 단계와, FTP가 연결되어 실행하였을 경우, 특정 형태 등을 가진 데이터를 송수신하여, 프로토콜 분석기가 데이터를 훅킹하여 분석하는 단계와, 상기 데이터가 송수신되는 동안 접속 양호율 및 송수신 양호 율을 분석하여 사용자에게 제공하는 단계와, 상기 분석된 데이터를 사용자가 볼 수 있도록 데이터베이스화하여 저장하는 단계와, 상기 데이터 송수신이 제한된 임계치인 송수신 회수 와 제한 시간 내에 파일 전송이 이루어 졌는가를 확인하는 단계와, 상시 데이터 송수신이 제한된 임계치를 벗어나면 다시 FTP 연결을 시도하고, 임계치를 벗어나지 않으면, 상기 송수신데이터의 저장된 파일을 원본과 비교하여 에러를 검사하고, 송수신 율의 종합통계를 내는 단계를 포함한다.
도 1은 일반적인 프로토콜 분석기를 사용하는 무선데이타 성능 분석 시스템의 개략도,
도 2는 본 발명에 의한 이동통신망용 무선데이타 성능분석시스템의 프로토콜 구조를 나타내는 도해도,
도 3은 본 발명의 이동통신망용 무선데이타 성능분석시스템의 데이터 분석용 소프트웨어의 구조를 나타내는 도해도,
도 4는 본 발명의 이동통신망용 무선데이타 성능분석시스템에서 측정 및 분석 순서를 나타내기 위한 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1, 16 : 프로토콜 분석기 2: 무선단말기
3 : 이동통신기지국 4: 프로토콜전환장치
7 : 프로토콜분석기 장치모듈 12: 경로추적트레이서
13: 분석 모듈 14: 훅킹드라이버
15: 프로토콜 분석스택 17: RS232 시리얼드라이버
이하, 상술한 본 발명의 프로토콜 분석 시스템의 한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 프로토콜 분석기를 사용하는 무선데이터 성능 분석 시스템의 개략도로서, 프로토콜분석기(1)가 이동통신망으로 무선데이타 통신이 가능한 무선단말기 혹은 무선 모뎀(2)에 접속되어 있다. 여기서, 상기 프로토콜 분석기(1)는 상기 무선단말기(2)를 통해 무선 구간으로 송수신되는 무선 데이터 패킷을 포획하여 분석한다. 상기 무선 단말기(2)는 일반적으로 사용되는 DCS 또는 PCS단말기로서 무선데이터 통신이 가능한 모든 단말기를 포함한다. 상기 무선단말기(2)로부터의 신호는 무선구간에서 상기 단말기와 무선통신을 하는 중개장치(3)를 거쳐서 유선구간과 무선구간 사이의 프로토콜 전환장치인 IWF(Inter-working Function)를 통과한 후 인터넷 구간을 거쳐 인터넷 상의 데이터 서버(6)에 보내진다. 여기서, 상기 인터넷 상의 데이터 서버(6)는 상기 프로토콜 분석기(1)에서 송신된 사용자 데이터를 처리하고, 분석기에 응답을 보낼 수 있는 인터넷 상의 임의의 서버이다. 프로토콜 분석기 장치 모듈(7)은 신호를 분석하기 위해 이동통신용 무선단말기(2)와 PC 또는 임베디드(embeded)시스템으로 구성된 분석기기이다. 즉, 상기 프로토콜 분석기(1)와 무선단말기(2)는 사용자 데이터의 송수신 기능과 분석 기능이 일체화된 장치로써, 이동 중에 휴대가 가능하도록 PC또는 임베디드 시스템으로 구현되어 있다. 예로서, 사용자가 무선단말기(2)를 통해 데이터 통신을 할 때, 상기 무선단말기(2)는 모뎀 역할을 하며, 이동통신 기지국(3)에서 송 수신되는 패킷은 상기 무선단말기(2)와 이동통신기지국(3)을 경유하고, 상기 IWF(4)를 통하여 해당 서버로 송수신되는 구조를 갖게된다. 이때 무선망을 통해 발생되는 패킷손실과 실제 사용자가 느끼는 데이터 송수신율 접속시간등을, 송수신되는 패킷을 분석하여 사용자가 직접 분석 및 통계를 낼 수 있으므로 무선망의 실효성을 알아볼 수 있는 근거를 제시할 수 있다.
도 2는 본 발명에 의한 이동통신망용 무선데이터 성능분석시스템의 프로토콜 구조를 나타내는 도해도로서, 그 구조를 살펴보면 먼저, 사용자용 송수신 패킷을 만드는 응용프로그램모듈(11)과, 사용자 패킷이 네트워크 상에서 이동하는 경로를 추적할 수 있는 라우터 추적 모듈(12)과, 송수신되는 사용자 패킷을 훅킹하여, 해당 프로토콜 계층에 따라 분석을 할 수 있는 분석모듈(13)의 3부분으로 구성되어 있다. 상기 응용프로그램모듈(11)은 테스트하려는 사용자 데이터를 패킷 화하여 송수신하는 응용프로그램인 FTP,Telnet과, TCP, IP, PPP의 계층으로 구성되어 있다. 다음에, 상기 분석모듈(13)은 상기 FTP,Telnet이 만든 패킷을 분석을 할 수 있도록 중간에서 가로채어 버퍼링하는 훅킹드라이버(14)와, 상기 훅킹드라이버(14)에 의해 TCP/UDP, IP/ICMP 및 PPP로 구성되어있는 분석 프로토콜 스택(15)과, 상기 분석 프로토콜 스택(15)의 해당 스택에 따라 가공된 데이터를 분석하는 프로토콜분석기(16)로 구성되어 있다. 다음에 상기 프로토콜 구조에 따라 전체적인 동작을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 전송패킷의 경우에는 네트워크로 전송되는 패킷을 생성하는 사용자 응용 프로그램(11)에서 해당 계층별로 패킷을 만들어 RS232(17)를 통해 데이터를 송신하게 되는데, 여기서 상기 RS232(17)는 단말기와 패킷이 송수신되는 최종경로인 시리얼드라이버이다. 다음에 상기 RS232(17)를 통해 전송된 데이터는 무선단말기로 입력되어 무선환경으로 송신된다. 이때, 송신패킷은 훅킹드라이버(14)에 의해 분석 모듈(13)로 훅킹되어 분석을 위해 저장된다. 여기서, 훅킹드라이버는 정상적인 I/O 경로로 이동되는 데이터를 응용어플리케이션의 종류에 무관하게 관련 I/O 인터페이스의 중간에서 가로채는 드라이버를 말한다. 따라서, RS232(17)로 이동되며 어플리케이션에 관계없이 훅킹된 데이터는 분석모듈(13)의 분석 프로토콜 스택(15)의 계층에 따라 분석된다. 수신 패킷의 경우에는 무선단말기로부터 응용 프로그램 모듈(11)로 수신되는 패킷은 RS232(17)를 통해 단말기로부터 수신되어 응용 프로그램 모듈(11)로 수신되는데, 이때 훅킹드라이버(14)에 의해 분석모듈(13)이 데이터를 분석할 수 있도록 분석 모듈에 저장되어 송신 패킷의 분석과 같은 방법으로 분석된다. 분석의 경우, 먼저, PPP 계층의 송수신 시간, 에러 등을 분석하여 분석모듈(13)에 저장된다. 다음에 네트워크 계층인 IP 패킷이 분석된다. IP패킷은 네트워크의 에러 상태를 확인할 수 있는 ICMP 패킷과 사용자 패킷으로 구분되어 분석되며, ICMP의 네트워크 상태 정보와 사용자 IP패킷을 분석하여, 분석 데이터가 저장될 분석모듈(13)에 저장된다. IP계층의 패킷이 분석된 후 트랜스포트 층인 TCP/UDP 계층의 분석이 이루어지는데 분석은 모두 사용자가 설정한 성능지표에 따라 이루어진다.
도 3은 본 발명의 이동통신망용 무선데이터 성능분석시스템의 데이터 분석용 소프트웨어의 구조를 나타내는 도해도로서, 도2에 표시된 프로토콜 분석기(16)가 실질적으로 소프트웨어로 구현되었을 때의 각 모듈의 역할을 나타내며 다음과 같다.
먼저 프로토콜 분석기에서는 수신쓰레드(31)와 송신쓰레드(32)가 패킷을 필터링하기 위해 항상 대기 상태에 있는데, 훅킹쓰레드(28)는 드라이버 인터페이스에서 훅킹된 데이터를 분석모듈의 데이터 영역으로 옮기기 위하여 훅킹드라이버를 항상 감시하고 있다. 상기 훅킹쓰레드(28)는 훅킹드라이버 인터페이스 함수(27)를 통해 드라이버에서 훅킹되어 수신패킷이 저장된 수신패킷 버퍼(23)와 송신 패킷이 저장된 송신 패킷 버퍼(24)의 데이터를 분석기 수신 패킷 버퍼(29)와 분석기 송신 패킷 버퍼(30)에 저장할 수 있으며, 사용자 어플리케이션(35)에서 분석모듈과는 별개로 RS232를 통해 패킷을 송수신 할 때, 훅킹함수인 수신패킷 훅킹함수(21) 및 송신패킷 훅킹함수(22)에 의해 패킷의 데이터는 훅킹된다. 전체적인 동작 과정을 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 분석기가 분석할 패킷을 만들어 무선망으로 송수신하는데 사용하기 위한 응용 프로그램으로서 Telnet, FTP등의 사용자 어플리케이션(35)에 의해 만들어진 패킷은 RS232시리얼 인터페이스를 통해 단말기와 연결되어 분석기와는 독립적으로 송수신이 이루어진다. 이때 송수신 패킷은 훅킹 인터페이스함수에 의해 훅킹되어, 송신 패킷은 송신 패킷 버퍼(24)로, 수신 패킷은 수신 패킷 버퍼(23)로 전달되어 버퍼링 된다. 이때, 분석기에서 버퍼링된 패킷을 감시하는 후킹쓰레드(28)는 드라이버 인터페이스 함수(27)를 통해 수신패킷버퍼(23)와 송신패킷버퍼(24)의 데이터를 감시하여, 버퍼링 된 데이터를 수신 메시지 패치 함수(25) 및 송신 메시지 패치 함수(26)를 통해 분석기가 분석할 수 있는 어플리케이션 영역(29, 30)으로 데이터를 이동시킨다. 다음에 어플리케이션 영역(29, 30)에 저장된 데이터는 수신 패킷을 필터링 하는 수신패킷 처리 쓰레드(31)와 송신패킷 처리 쓰레드(32)에 의해 분석할 프로토콜 스택(33)에 따라 분석이 순차적으로 이루어진다. 최종적으로 분석된 데이터는 사용자에게 표현되는 데이터로 사용자가 엑세스할 수 있는 사용자 데이터 구조(34)에 저장된다.
도4는 본 발명의 이동통신망용 무선데이터 성능분석시스템의 측정 및 분석 순서를 나타내기 위한 흐름도로서, 먼저, 단계(101)에서는 기본적으로 시스템을 동작시키기 위해 시스템 변수를 초기화시키며, 사용자 프로그램에서 만든 송수신 패킷을 훅킹하기 위한 훅킹 드라이버를 초기화시키며, 드라이버 인터페이스를 분석기와 연결시키며, 분석을 위해 연결된 서버의 IP주소, 분석시간 등 현재의 분석 조건을 사용자가 분석기에 세팅하는 사용자 파라미터 설정을 하며, 분석기로 훅킹되어 넘겨진 송수신 패킷을 실질적으로 분석하기 위해 패킹 처리 쓰레드를 실행하는데, 이는 송신 패킷 처리 쓰레드와 수신 패킷 처리 쓰레드로 나누어진다. 다음에, 단계(102)에서는 사용자가 분석기를 초기화한 상태에서 버튼을 눌러 자동으로 해당 서버로 연결되기 위해 다이얼링 연결을 시도한다. 다이얼링 후에는 단계(103)에서와 같이, 사용자는 IP 계층까지 연결되는 연결 시간 및 해당 프로토콜 계층 패킷의 에러정보를 볼 수 있게 된다. 즉, 최초의 각 계층별 연결 패킷이 도착한 시간과 최종적으로 연결이 완료되어 사용자가 사용자 데이터 패킷을 송수신 할 수 있는 조건까지의 하위 프로토콜 연결정보를 볼 수 있도록 한 것이다. 그 후 단계(104)에서는 일정한 시간 이내에 IP계층이 연결되지 않으면 실패로 간주하고, 해당 시간을 데이터베이스화하며, 연결이 정상적으로 완료되면, 단계(105)에서는 해당 연결 과정에서 분석된 연결시간, 에러율등을 분석하여 데이터 베이스화 한다. 상기 단계(101) 내지(105)의 과정을 통해 연결된 후에는 해당 서버로 송수신된 패킷을 만들어 송수신 하면서, 분석하기 위해, FTP의 연결을 시도하여 실행한다(106). 여기서, 사용자 프로그램은 FTP 및 인터넷 망으로 데이터 송수신이 가능한 모든 응용프로그램을 사용할 수 있다. 다음에는 대표적인 사용자 데이터 송수신 프로그램으로서 FTP를 실행했을 경우 데이터를 송수신함으로써 프로토콜분석기로 하여금 데이터를 훅킹하여 분석하도록 한다(107). 여기서, 파일이 송수신되는 동안 접속 양호율 및 송수신 양호율은 매초 단위로 분석되어 사용자에게 제공된다(108). 다음에, 파일 송수신을 통해 패킷이 분석된 후, 분석된 결과를 사용자가 볼 수 있도록 데이터베이스화하여, 사용자에게 통계 데이터로서 분석의 용이성을 부여한다(109). 그 후, 송수신 횟수와 제한 시간 내에 파일 전송이 실행되었는 가를 확인하는 기준으로써 송수신 임계치를 정하는 데, 이는 사용자에 의해 실패 횟수를 지정하여, 재전송 횟수를 사용자가 직접 선택할 수 있도록 한다(110). 최종적으로 송수신 파일 검사 및 송수신 율의 종합 통계를 낸다(111). 여기서, 분석에 사용된 송수신 데이터는 FTP 프로토콜의 경우 파일로 저장되며, 이때 저장된 파일 내용을 원본과 비교하여 에러를 검토할 수 있으며, 무선데이터 서비스에서 기준이 되는 지표는 분석기에서 측정된 지표들을 바탕으로 사용자가 작성한 통계자료로 사용된다(111).
다음에, 본 발명의 프로토콜 분석기로서 측정 가능한, 성능 지표 및 구현 방법을 살펴보면 다음과 같다.
가. 무선 데이터 서비스 연결을 위한 다이얼링 시간
성능지표 : 모뎀에게 다이얼링 명령을 주어 최초로 해당 게이트웨이에서 connect응답패킷을 수신하여 데이터 프로토콜을 처리할 수 있는 시간
구현방법 : 모뎀에게 다이얼링 명령을 주는 ATDT신호를 0ms로 설정하고, connect패킷을 수신한 시점을 계산하여 다이얼링 연결시간으로 한다.
나. 무선 프로토콜의 연결시간,
성능지표: 다이얼링 명령 후 PPP의 IPCP Ack 패킷을 단말기가 수신하는 시간.
구현방법:
- Client에서 ATDT.....다이얼링과 동시에 시간을 0ms로 설정
- PPP의 LCP ack 패킷수신: LCP 연결 시간으로 측정
- PPP의 IPCP ack패킷 도착: 이때의 시간을 최종적인 PPP연결시간으로 측정.
다. 프로토콜계층별 송수신 패킷의 수
성능지표 : 각 계층에 따라서 연결 과정 혹은 데이터 송수신 과정에서 만들어진 패킷 수를 측정
- 단말기를 통해 송신되는 패킷은 송신쓰레드를 통해 Count
- 단말기로부터 수신되는 패킷은 수신쓰레드를 통해 Count
- 패킷 종류 : LCP, IPCP, ICMP, UDP, TCP의 해당 프로토콜 특성을 가진 패킷
- 해당 프로토콜 특성은
구현방법:
- 각각의 해당 패킷의 ack플래그를 구별하여 패킷 수신시 COUNT 증가
- TCP의 경우는 TCP 설정요구 패킷과 설정된 후 데이터 전송을 위한 패킷은 별도의 개수로 구별 가능
- ICMP의 경우 데이터 송수신 동안 발생하는 네트웍에서 보고되는 에러 메시지 및 네트웍 정보 메시지를 시간별로 저장
라. 최초로 네트웍에 연결될 경우 Layer별 패킷 Ack time
- 패킷 종류 : LCP, IPCT, TCP
구현방법
- 각 계층의 ACK 패킷을 수신한 경우의 시간을 측정
- TCP까지 순서적으로 도달하는 패킷을 연결시에만 시간을 측정. 이후 도착하는 패킷 시간은 무시
마. 패킷 에러
성능지표 : 패킷 Checksum 에러
구현방법
-패킷에서 발생하는 Header Chechsum 에러를 감시하여 에러가 발생한 경우 count증가
- rejected packet은 rejected 플래그를 감시하여 해당 경우 발생시 count증가
마. RTT(Round Trip Time)
성능지표
- 클라이언트 요구 패킷에 서버의 응답 패킷이 도착한 시간
구현방법
TCP상의 패킷이 송수신되는 과정은 다음과 같다.
- 2-way handshaking 구조를 통해 패킷이 전달될 때, 전송되는 패킷의 Ack에 대응하는 수신되는 패킷의 Seq가 일치하는 경우를 해당 패킷 수신 조건으로 한다.
- TCP는 그 특성상 양방향 송수신 조건을 가지며, 인터액티브한 데이터 전송과 벌크(bulk) 전송특성을 동시에 포함한다.
- Telnet과 같은 인터액티브한 데이터 송수신의 경우 순차적인 패킷 단위로 송수신이 이루어지므로 매 패킷의 송수신마다 RTT 측정이 가능하지만, FTP 등의 경우처럼 벌크 특성의 송수신이 이루어지는 경우 비순차적으로 윈도우값에 따른 대량의 데이터 전송이 이루어지므로 이러한 경우 송신의 ack와 수신의 seq가 일치하는 조건만을 RTT를 구할 수 있는 조건으로 설정하였다.
- 따라서, 벌크 전송시 RTT값은 임의적이며, 샘플링적인 요소가 강하다
- 위에서는 ack와 seq가 일치할 경우 두 패킷의 시간차를 RTT로 설정한다.
바. RTT 평균시간 및 표준 편차
성능지표 : 측정된 RTT에 대한 누적 평균 및 표준편차
구현방법
- 임의의 순간 패킷은 계속해서 누적되므로 상술한 RTT의 조건을 만족하는경우
평균 RTT = 누적된 시간/누적된 패킷 개수가 된다(표준편차도 같은 방식으로 계산)
사.TCP 재전송 횟수
성능지표: TCP에서 클라이언트는 같은 시퀀스의 패킷을 3번 연속 수신시 송신에러를 조건으로 하는 재전송이 이루어진다.
구현방법
- TCP에서 재전송이 이루어지는 경우는 클라이언트가 서버로부터 같은 ACK 패킷을 3번이상 연속 수신한 경우이다.
- 3번째 연속 수신되면 클라이언트는 해당 ack의 유실로 간주하고 재전송을 하게 된다
- 따라서, 연속 3회이상 동종의 패킷 수신을 재전송 조건으로 설정한다.
- 재전송 후에는 3회 연속 count를 다시 시작하도록 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 이동통신망용 무선데이터 성능 분석 시스템에 의하면 이동단말기를 사용하는 사용자가 이동간에도 데이터 트래픽을 측정 및 분석할 수 있는 휴대성 있는 구조를 가지면서, 이동 단말기와 서버간의 접속시 소요되는 시간 등의 성능지표를 구하는 방법을 제시함으로써 이동통신망의 국부적 위치에 따른 데이터 품질 및 이동간의 데이터 분석을 가능하게 하여 사용자에게 보다 우수한 품질의 데이터 서비스를 가능하게 하는 지표을 제시하는 효과가있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 측정 목적을 위해 사용자 인터페이스와 프로토콜 스택에서 필요한 정보를 추출하는 방법을 수평적으로 변형하여 적용시킬 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 보다 정밀한 측정을 위해 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 첨부된 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
Claims (6)
- 무선 네트워크 시스템과 연결되는 무선 이동 통신 단말기와;상기 이동통신 단말기에 접속되어 무선구간으로 송수신되는 무선데이터 패킷을 가로채어 분석하는 프로토콜 분석 수단과;상기 무선 이동 통신 단말기와 무선구간으로 통신을 하는 이동통신기지국과;상기 이동통신 기지국에 접속되어 유선구간과 무선구간사이의 프로토콜 전환장치인 IWF(Inter-working Function)와;상기 IWF와 인터넷 구간을 통해, 상기 프로토콜 분석수단에서 보낸 사용자 데이터를 처리하고, 상기 프로토콜 분석수단에 응답을 보낼 수 있는 인터넷 상의 데이터 서버를 포함하는 이동통신망용 무선 데이터 성능 분석 시스템으로, 상기 프로토콜 분석수단은,사용자용 송수신 패킷을 만드는 응용 프로그램 수단과;상기 응용 프로그램 수단이 만든 송수신 패킷이 네트워크 상에서 이동하는 경로를 추적하는 라우터 추적 수단과;상기 사용자용 송수신 패킷을 훅킹하여 해당 프로토콜 계층에 따라 분석을 하는 분석 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망용 무선 데이터 성능 분석 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 분석 수단은,패킷화된 사용자 데이터를 중간에서 가로채어 버퍼링하는 훅킹 드라이버와;상기 훅킹드라이버에 의해 가공된 데이터를 해당 스택에 따라 프로토콜 분석기에 의해 분석되도록 하는 분석 프로토콜 스택과;상기 분석 프로토콜 스택에 의한 입출력 패킷의 각 계층을 분석하는 상기 프로토콜 분석기와;상기 프로토콜분석기에 의해 분석된 데이터가 저장되는 분석데이터 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망용 무선 데이터 성능 분석 시스템.
- 제2항에 있어서,상기 분석 프로토콜 스택은 PPP 계층, IP/ICMP 계층 및 TCP/UDP에 계층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이동통신망용 무선 데이터 성능 분석 시스템.
- 제2항에 있어서,상기 프로토콜 분석기는 사용자가 설정한 성능지표에 따라 실행되는 것을 특징으로 하는 이동통신망용 무선 데이터 성능 분석 시스템.
- 제2항에 있어서,상기 성능지표는 무선 프로토콜의 연결시간, 프로토콜 계층별 송수신 패킷 수, 최초로 네트워크에 연결될 경우 각 계층별 패킷 응답시간, 패킷에러, RTT(라운드 트립 시간), RTT 평균시간 및 표준편차, TCP 재전송 횟수 중의 하나인 것을 특징으로 하는 이동통신망용 무선 데이터 성능 분석 시스템.
- 이동통신망용 무선 데이터의 성능을 분석하기 위한 프로토콜 분석 방법에 있어서,분석시스템을 동작시키기 위해 시스템 변수를 초기화하며, 사용자 프로그램에서 만든 송수신 패킷을 훅킹하기위한 훅킹드라이버를 초기화시키며, 드라이버 인터페이스를 프로토콜 분석기와 연결시키며, 분석을 위해 연결된 서버의 IP주소, 분석시간 등의 현재의 분석 조건을 상기 프로토콜 분석기에 세팅하며, 상기 프로토콜 분석기로 훅킹되어 넘겨진 송수신 패킷을 분석하기 위한 패킷처리 쓰레드를 실행하는 초기화 단계와,사용자가 상기 프로토콜 분석기를 초기화 한 상태에서, 버튼을 눌러 자동으로 해당 서버로 연결되기 위한 다이얼링 연결을 시도하는 단계와,상기 다이얼링 연결 후에 사용자가 PPP계층 및 IP계층까지의 연결시간, 에러 등의 하위 프로토콜 연결 정보를 추출하는 단계와,일정한 시간 내에 IP 계층의 연결여부를 확인하여, 연결되지 않으면, 실패로 간주하여 해당 시간을 데이터베이스화하고, 연결되면, 해당 연결과정에서 분석된 연결시간, 에러율등을 분석하여 데이터베이스화하는 단계와,상기 전 단계를 통해 연결된 후 해당서버로 송수신된 패킷을 만들어 FTP 연결을 시도하는 단계와,FTP가 연결되어 실행하였을 경우, 데이터를 송수신하여, 프로토콜 분석기가데이터를 훅킹하여 분석하는 단계와,상기 데이터가 송수신되는 동안 접속 양호율 및 송수신 양호율을 분석하여 사용자에게 제공하는 단계와,상기 분석된 데이터를 사용자가 볼수 있도록 데이터베이스화하여 저장하는 단계와,상기 데이터 송수신이 제한된 임계치인 송수신 회수 와 제한 시간 내에 파일 전송이 이루어 졌는가를 확인하는 단계와,상시 데이터 송수신이 제한된 임계치를 벗어나면 다시 FTP 연결을 시도하고, 임계치를 벗어나지 않으면, 상기 송수신데이터의 저장된 파일을 원본과 비교하여 에러를 검사하고, 송수신 율의 종합통계를 내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망용 무선 데이터의 성능을 분석하기 위한 프로토콜 분석 방법.
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