KR100758284B1 - 홈네트워크 서비스 품질 보장을 위한 홈서버 장치 및 그를이용한 서비스 품질 보장 방법 - Google Patents

홈네트워크 서비스 품질 보장을 위한 홈서버 장치 및 그를이용한 서비스 품질 보장 방법 Download PDF

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박민호
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 홈네트워크 서비스 품질 보장을 위한 홈서버 장치 및 그를 이용한 서비스 품질 보장 방법에 관한 것으로, 품질 보장 요청을 수용한 IP 주소와 포트 번호 및 사용 프로토콜 정보룰 관리하기 위한 서비스 품질 관리 테이블과, 최선형 TCP 패킷의 유입률을 관리하기 위한 자원관리 테이블을 저장하기 위한 저장수단; 유입된 패킷들에 대해 상기 서비스 품질 관리 테이블을 참조하여 구분하는 패킷 구분 수단; 상기 자원관리 테이블을 참조하여 최선형 서비스의 TCP 플로우를 제어하는 최선형 TCP 패킷 조절 수단; 상기 패킷 구분 수단에 의해 구분된 패킷의 서비스 클래스를 물리적으로 설정하는 클래스 설정 수단; 상기 서비스 품질 관리 테이블에 서비스 프로파일을 등록하고, 초기예약을 설정하는 서비스 관리 수단; 단말에 설치된 응용 서비스 품질 협상자와 연동하여, 상기 단말의 서비스 품질 보장 요청을 서비스 품질(QoS) 관리 수단으로 전달하고, 상기 서비스 품질 보장 요청에 대한 응답을 상기 단말로 전달하는 서비스 품질 프록시 수단; 및 상기 서비스 품질 프록시 수단으로부터 전달된 서비스 품질 보장 요청에 대해 상기 서비스 품질 관리 테이블과 상기 자원 관리 테이블에 각각 저장된 정보를 참조하여 수용 가능 여부를 확인하고, 수용 가능한 경우 상기 서비스 품질 관리 테이블에 등록한 후, 상기 서비스 품질 보장 요청에 대한 응답을 상기 서비스 품질 프록시 수단으로 전달하는 상기 서비스 품질(QoS) 관리 수단을 포함한다.
홈 네트워크, QoS, QoS Proxy, 홈서버, 응용서비스, 최선형, 보장형, 품질 관리

Description

홈네트워크 서비스 품질 보장을 위한 홈서버 장치 및 그를 이용한 서비스 품질 보장 방법{Home server for Guaranteed QoS in the Home Networks and Method to provide QoS Guaranteed Services}
도 1 은 본 발명이 적용되는 홈네트워크의 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 홈네트워크 서비스 품질 보장을 위한 홈서버 장치의 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 홈네트워크 서비스 품질 보장 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
200 : 홈서버 201 : 서비스품질(QoS) 관리자
202 : 서비스 품질 프록시(QoS Proxy) 203 : 패킷 구분자
204 : 최선형 TCP 패킷 조절기 205 : 클래스 설정자
206 : 커널 네트워크 스택 207 : 트래픽 캐쉬
208 : 스위치 211 : 서비스 관리자
221 : 응용서비스 프로파일 테이블 222 : 서비스 품질관리 테이블
223 : 자원관리 테이블 230 : 홈내단말기
231 : 응용서비스 232 : 응용서비스 품질 협상자
240 : 가입자망 250 : 이더넷
본 발명은 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)를 통해 가입자망으로부터 유입되는 고품질 멀티미디어 스트림에 대해 홈 내의 단말까지 서비스 품질(QoS) 보장을 제공하기 위한 홈네트워크 서비스 품질 보장 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 실시간 멀티미디어 스트리밍을 전송하는 경우에는 서비스 대역폭(Bandwidth), 지연(Delay), 지터(Jitter), 에러 (Error)를 포함하는 4가지 조건의 요구사항을 만족하도록 하여야 한다. 그중 서비스 대역폭(Bandwidth)은 가장 중요한 파라메타로 고려되어야 한다. 왜냐하면, 멀티미디어 응용 서비스들이 비디오와 오디오 스트리밍 서비스를 끊김 없이 제공하기 위하여 응용 서비스가 요구하는 대역폭을 충분히 보장하여야 한다. 또한, 서비스 품질(QoS) 파라메타들은 서비스 품질에 대해 상호 보완적인 관계가 있다.
일반적으로 서비스 대역폭(Bandwidth)의 감소는 서비스 지연뿐만 아니라 패킷 손실을 증가시키는 가장 주요한 원인이다. 이런 점을 고려할 때 멀티미디어 서비스의 서비스 품질(QoS) 파라메타 중 현실적으로 가장 중요한 것은 종단간 멀티미디어 스트림 서비스 요구 대역폭(Bandwidth) 보장이다.
따라서 서비스의 품질을 보장하기 위해 홈 내로 전송되는 멀티미디어 스트리밍 서비스에 대해 홈서버를 거치는 멀티미디어 스트림 서비스에 대해 선택적으로 응용 서비스에 대해 서비스 요구 대역폭을 보장하기 위한 방안이 요구된다.
현재 홈네트워크에서 우선순위 기반의 서비스 품질(QoS) 관리 방법이 제안되어 있는데, 이 방법은 서비스의 성격에 따라 패킷 전송과 처리에 필요한 고유한 우선 순위를 정하고, 이들에 대한 서비스는 각각의 우선 순위에 따라 서비스를 제공한다. 하지만, 이들 우선 순위 방식은 높은 우선 순위를 받았다고 해서 실시간 서비스가 요구하는 품질 수준을 홈네트워크에서 보장하지 못하는 문제점이 있었다.
예를 들어, 동일한 우선 순위의 패킷들은 멀티미디어 서비스 특성에 관계없이 패킷 관리와 이더넷 스위치의 스케쥴링 방식에 따라 동일하게 전송할 수밖에 없다. 이런 경우 우선순위 방식으로는 요구되는 실시간 멀티미디어 스트림의 특성을 고려해서 홈 내 단말기까지 서비스 품질(QoS)을 보장할 수 없는 문제점이 있었다.
한편, 홈네트워크 상에서 IP 트래픽 서비스를 크게 품질 보장형 서비스와 최선형(Besteffort) 서비스로 구분한다.
품질 보장형 서비스는 일반적으로 사용자에게 서비스 고유의 품질을 보장해 주어야 하는 서비스로, 예를 들면, 멀티미디어 스트리밍 서비스를 들 수 있다. 이 경우 연속적인 스트리밍 서비스는 실시간으로 처리해야 하며, 만약 전송 지연으로 스트리밍 패킷이 예정 서비스 시간 보다 늦게 도착했다면 그 패킷은 쓸모없는 데이터가 되기 때문이다. 홈네트워크 상에서는 각 방에서 멀티미디어 중심의 실시간 서 비스를 동시 다발적으로 사용할 수 있어 홈네트워크 자원 예약의 병목 현상과 기타 전송 지연을 방지할 수 있는 방안이 요구된다.
또한, 기존의 TCP기반 최선형(Besteffort) 서비스는 종단 간 네트워크 상황에 동적으로 적응하게 설계되어 있어 홈 내에서 품질 보장형 서비스에 영향을 줄 수 있다. 따라서 이를 적절한 서비스 대역폭 내에서 관리될 수 있도록 효율적인 홈 내 TCP 서비스 플로우 제어 메커니즘이 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 홈네트워크 내에서 응용서비스가 서비스 품질(QoS) 보장형 서비스를 요청한 멀티미디어 스트림에 대하여 서비스 품질(QoS)을 보장하기 위해 서비스 품질(QoS) 관리자가 설정된 홈네트워크 자원 내에서 보장형 서비스를 두어 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)를 통해 응용 서비스와 협상을 통해 자원 예약을 한 후, 품질 보장형 서비스에 매핑시켜 응용 서비스의 고유한 패킷 전송률이 유지되도록 하는 홈네트워크 서비스 품질 보장 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 홈네트워크 서비스 품질 보장을 위한 홈서버 장치에 있어서, 품질 보장 요청을 수용한 IP 주소와 포트 번호 및 사용 프로토콜 정보룰 관리하기 위한 서비스 품질 관리 테이블과, 최선형 TCP 패킷의 유입률을 관리하기 위한 자원관리 테이블을 저장하기 위한 저장수단; 유입된 패킷들에 대해 상기 서비스 품질 관리 테이블을 참조하여 구분하는 패킷 구분 수단; 상기 자원관리 테이블을 참조하여 최선형 서비스의 TCP 플로우를 제어하는 최선형 TCP 패킷 조절 수단; 상기 패킷 구분 수단에 의해 구분된 패킷의 서비스 클래스를 물리적으로 설정하는 클래스 설정 수단; 상기 서비스 품질 관리 테이블에 서비스 프로파일을 등록하고, 초기예약을 설정하는 서비스 관리 수단; 단말에 설치된 응용 서비스 품질 협상자와 연동하여, 상기 단말의 서비스 품질 보장 요청을 서비스 품질(QoS) 관리 수단으로 전달하고, 상기 서비스 품질 보장 요청에 대한 응답을 상기 단말로 전달하는 서비스 품질 프록시 수단; 및 상기 서비스 품질 프록시 수단으로부터 전달된 서비스 품질 보장 요청에 대해 상기 서비스 품질 관리 테이블과 상기 자원 관리 테이블에 각각 저장된 정보를 참조하여 수용 가능 여부를 확인하고, 수용 가능한 경우 상기 서비스 품질 관리 테이블에 등록한 후, 상기 서비스 품질 보장 요청에 대한 응답을 상기 서비스 품질 프록시 수단으로 전달하는 상기 서비스 품질(QoS) 관리 수단을 포함한다.
한편, 본 발명의 방법은, 홈네트워크 서비스 품질 보장 방법에 있어서, 서비스 품질 프록시가 단말에 설치된 응용 서비스 품질 협상자로부터 목적지 및 출발지 IP 주소/목적지 서비스 포트번호 및 프로토콜 정보와 자신의 서비스 프로파일 정보를 포함하는 품질 보장 요청을 수신하는 제1 단계; 상기 서비스 품질 프록시가 서비스 품질(QoS) 관리자에게 상기 단말로부터 전달된 품질 보장 요청을 전달하는 제2 단계; 상기 서비스 품질 관리자가 서비스 품질 관리 테이블과 자원 관리 테이블을 참조하여 가용 자원 정보와 서비스 품질 제공 정책에 따라 수용 여부를 결정하는 제3 단계; 상기 제3 단계에서 품질 보장 요청에 대해 수용 가능한 경우 품질 보장을 위해 IP 주소와 포트 번호 및 프로토콜 정보를 상기 서비스 품질 관리 테이블에 등록하는 제4 단계; 상기 서비스 품질 관리자가 최선형 TCP 패킷 조절기의 자원 관리 테이블에 새로 등록된 유입률이 반영되었음을 통보받으면, 품질 보장 요청이 수락되었음을 상기 서비스 품질 프록시에게 알리는 제5 단계; 상기 서비스 품질 프록시가 상기 단말의 응용 서비스 품질 협상자로 품질 보장 요청이 수락되었음을 통보하는 제6 단계; 패킷 구분자가 유입된 패킷에 대해 상기 서비스 품질 관리 테이블을 참조하여 구분하는 제7 단계; 및 클래스 설정자가 서비스 품질이 보장될 수 있도록 상기 제7 단계에서 구분된 패킷들에 대해 패킷의 서비스 타입 필드에 보장형 서비스임을 마크하는 제8 단계를 포함한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 홈네트워크의 일실시예 구성도로서, 응용 서비스 스트림 트래픽들에 대해 네트워크 자원 상황을 고려한 서비스 품질(QoS) 기능이 제공되는 홈서버 중심의 홈네트워크 구성도를 나타낸다.
홈서버에서 특정 멀티미디어 서비스 스트림에 대해서 서비스 품질(QoS)을 보장하기 위해 자원을 예약해 품질 보장형 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위해 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)를 두고 자원 협상을 통해 서비스 전에 자원을 확보한 후, 서비스 품질(QoS) 보장 트래픽으로 구분해 전송함으로써 홈 내로 전송되는 우선 순위기반 패킷들로부터 지연이나 전송큐의 공유로 인한 전송 지연과 전송 병목을 제거하여 특정 서비스에 대해 요구 품질을 보장할 수 있다. 또한, 이미 예약된 자원에 대해 다른 최선형(Besteffort) 서비스로 인한 예약 자원 침해를 방지하기 위해 최선형(Besteffort) 서비스 대역폭을 동적으로 관리할 수 있는 방안이 필요하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 홈네트워크 구성은 홈서버(100), 허브(160), 그리고 단말(130~138, 140, 150)을 포함한다.
먼저, 홈서버(100)의 포트(Port) 1은 허브(160)를 통해 "130 ~ 132"번 단말기들과 140번 단말 및 150번 단말이 공유하고 있다. 여기서, "130 ~ 132"번 단말기들과 140번 단말, 150번 단말은 서로 배타적 단말들로서 독립적인 운영이 된다고 가정한다. 다시 말해, 140번 단말과 "130 ~ 132"번 단말기들은 서로 메시지를 주고 받지 않는 배타적으로 운영되는 단말기들이다. 또한, 150번 단말은 140번 단말과도 서로 배타적으로 운영되는 단말이다.
예를 들면, 140번 단말이 VoIP 단말이고, 150번 단말은 DTV이고, "130 ~ 132"번 단말기들은 앞의 두 단말과 메시지 교환이 없는 가전 단말들이 될 수 있다.
그 외 홈서버(100) 포트 2,3,..,7들은 각각 홈 내 단말들(133~138)에 연결되어 각 단말들은 홈서버의 이더넷(109) 포트와 중간에 허브없이 연결되어 있다.
본 발명은 상기 도 1에서 앞서 설명한 가정 안에서 140번 단말, 150번 단말은 서비스 품질(QoS)보장 서비스가 제공된다. 또한, 홈서버(100)와 스타(Star) 토플로지를 구성하는 "133 ~ 138"번 단말들에 대해서 본 발명은 서비스 품질(QoS) 보장 서비스를 제공한다.
도 1에서 "130 ~ 132"번 단말들은 허브(160)를 통해 지엽적으로 메시지를 주고 받는 단말들이다. 이 경우 본 발명은 "130 ~ 132"번 단말들은 가입자망(110)에서 유입되어 "130 ~ 132"번 단말들로 전송되는 트래픽에 대해 자원 예약 없이 이 들 트래픽에 대해서는 최선형(Besteffort) 트래픽으로 관리된다.
도 2 는 본 발명에 따른 홈네트워크 서비스 품질 보장을 위한 홈서버 장치의 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 홈네트워크에서의 응용 서비스 품질(QoS) 보장을 제공하기 위한 홈서버 장치(200)는, 상기 홈서버 장치(200)에 전달되는 서비스에 대하여 제공되어야할 서비스 품질(QoS)을 지정하고 관리하는 서비스 품질(QoS) 관리자(201), 단말의 응용 서비스로부터 서비스 프로파일 정보와 서비스 품질 보장 요청을 받아 상기 서비스 품질(QoS) 관리자(201)에게 서비스 품질 보장요청을 하고, 최선형(Besteffort) 서비스의 서비스 정보를 전달하는 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(202), 상기 홈서버 장치(200)로 들어오는 패킷들을 기 설정된 서비스 클래스에 따라 동적으로 구분하는 패킷 구분자(203), 상기 최선형(Besteffort) 서비스의 TCP 플로우를 제어하는 최선형(Besteffort) TCP 패킷 조절기(204), 상기 패킷 구분자(203)에 의해 정해진 패킷의 서비스 클래스를 물리적으로 설정하는 클래스 설정자(205), 보장형 서비스의 트래픽 감시를 위한 트래픽 캐쉬(207), 상기 홈서버 장치(200)로 유입되는 패킷을 스위칭하는 스위치(208), 상기 스위치(208)에서 선택된 패킷을 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(202)와 패킷 구분자(203)로 연결하는 커널 네트워크 스택(206), 서비스 프로파일 및 초기예약을 설정하는 서비스 관리자(211), 서비스 품질(QoS) 보장 서비스를 제공할 수 있는 홈응용 서비스의 서비스 특성을 저장하는 응용서비스 프로파일 테이블(221), 상기 서비스 품질(QoS) 관리자(201)의 결정에 의해 품질 보장 요청을 수용한 목적지 IP 주 소와 서비스 포트 번호 및 사용 프로토콜 정보를 저장하는 서비스 품질 관리 테이블(222), 상기 최선형(Besteffort) 최선형 TCP 패킷 조절기(204)의 유입률을 저장하는 자원관리 테이블(223)을 포함한다.
또한, 홈내단말기(230)는 홈내단말기(230)의 홈네트워크 응용 서비스(231)와 응용서비스 품질 협상자(232)를 포함한다.
응용서비스 요구 대역폭은 응용서비스 품질 협상자(232)에 의한 품질 협상에 앞서 미리 홈서버(200)에 서비스 프로파일을 통해 등록할 수 있다. 예를 들면, G.729 알고리즘으로 코딩된 VoIP 서비스는 24Kbps 대역폭이 서비스 특성으로 요구된다.
HD급 VoD 서비스는 최대 20Mbps 서비스 대역폭으로 보장되어야 한다. 예를 들면, 정량적 최대 대역폭을 사용하는 서비스들에 대해 요구 서비스 대역폭을 지정하여 서비스 품질을 보장할 수 있다. 따라서 홈네트워크 상에서 서비스 품질(QoS) 보장 요청 서비스는 해당 서비스 프로파일을 응용서비스 프로파일 테이블(221)을 홈서버(200)에 등록함으로써 응용 서비스(231)는 어떤 서비스를 사용할 것인지를 홈서버(200)에게 알리고 해당 서비스 프로파일에서 자원 예약을 설정해 주도록 요청한다. 이때, 서비스는 자신의 프로파일이 이미 홈서버(200)의 응용 서비스 프로파일 테이블(221)에 등록되어 있어 응용 서비스 품질(QoS) 관리자(201)는 서비스 프로파일 정보가 테이블에 등록되어 있다면 별도의 정보 없이 서비스 프로파일을 기초로 서비스 품질(QoS) 보장형 서비스를 제공할 수 있다. 그렇지 않으면, 응용 서비스(231)는 자원 요청시 해당 서비스의 예약자원 정보와 프로파일을 제공해야 한다.
서비스 품질(QoS) 보장 요청 서비스는 다른 서비스와의 구분을 위해 서비스 출발지 및 목적지 IP주소와 출발지 및 목적지 포트번호 및 사용 프로토콜을 통해서 최선형(Besteffort) 서비스 트래픽과 구분을 한다.
도 2에서 패킷 구분자(Packet Classifier)(203)는 홈서버(200)로 들어오는 패킷들을 이미 설정된 서비스 클래스에 따라서 홈서버(200)를 통해 전송되는 패킷들을 동적으로 구분하는 기능을 담당한다.
패킷 구분자(203)는 서비스 품질(QoS) 관리자(201)와 제어 메시지로 통신하며 서비스별 서비스 품질(QoS) 보장을 위해 동적으로 홈서버(200)로 유입되는 패킷들을 서비스 클래스로 분류한다.
보장형 서비스 클래스 정보는 서비스 품질(QoS) 관리자(201)로부터 동적으로 테이블 필드값이 설정되며, 패킷 구분자(203)는 이 테이블로 패킷들에 대해 보장형 서비스 클래스를 IP 패킷의 서비스 타입(ToS : Type of Service) 필드로 지정하게 된다.
보장형 서비스와 최선형(Besteffort) 서비스에 대한 설정 및 자원 예약과 해지는 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(202)를 통해 응용 서비스와 협상을 통해 설정된다.
클래스 설정자(Class Marker)(205)는 입력 트래픽을 서비스 클래스로 지정하는 블록으로 패킷 구분자(203)에 의해 정해진 패킷의 서비스 클래스를 물리적으로 설정하는 기능을 하는 블록으로 서비스 품질(QoS) 관리자(201)에 의해 지정한 조건에 의해 각각의 패킷들이 지정된 전송 클래스로 포워딩 되도록 한다.
클래스 설정자(205)는 서비스 클래스를 자원 보장형 서비스와의 최선형(Besteffort) 서비스로 구분한다. 따라서 상기 도 1에서 홈서버(100)의 포트(Port) 1번은 최선형 서비스 클래스와 보장형 서비스가 구분되어 트래픽이 전송된다. 만일, 홈서버(200)의 스위치(208) 포트가 2개 이상의 클래스를 지원한다면 최선형(Besteffort) 서비스 클래스에 우선 순위를 설정하여 우선 순위에 따라 최선형 서비스를 처리한다.
서비스 품질(QoS) 관리자(Manager)(201)는 홈서버(200)를 거쳐 전달되는 다양한 서비스에 대해 제공되어야할 서비스 품질(QoS)을 지정하고 관리한다.
응용 서비스(231)가 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(202)를 통해 전달하는 보장형 서비스의 품질 보장 요청 정보를 서비스 품질 관리 테이블(222)에 등록하고, 이를 수행하기 위해 패킷 구분자(203), 클래스 설정자(205)에 필요한 제어 메시지를 전달한다.
만일, UDP(User Datagram Protocol) 기반 멀티미디어 스트리밍 서비스를 요청할 경우 응용 서비스(231)는 해당 서비스 특성을 서비스 품질(QoS) 관리자(201)에게 알려 현재 홈네트워크 자원사용 상황을 고려해 UDP(User Datagram Protocol) 트래픽 수용 여부를 통보받게 된다.
서비스 품질(QoS) 관리자(201)는 품질 보장형 서비스와 UDP(User Datagram Protocol)기반 멀티미디어 스트리밍 서비스에 대해 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(202)를 통해 협상한 후, 서비스가 개시되면 서비스 품질 관리 테이블(222) 에 등록한다. 일단, 서비스가 필요로 하는 자원 예약을 수행한 후, 이를 자원 관리 테이블(223)에 등록하고, 해당 서비스에게 요구 서비스 품질(QoS)을 보장할 수 있도록 홈네트워크 자원을 서비스 종료시까지 제공한다. 이후, 자원을 보장받은 서비스가 종료시 서비스 품질(QoS) 관리자(201)는 할당된 자원을 해제한다.
서비스 품질(QoS) 관리자(201)는 여유 자원분을 자원 관리 테이블(223)에서 재조정한다.
서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(202)는 응용 서비스(231)로부터 서비스 프로파일 정보와 서비스 품질(QoS) 보장 요청을 받아 서비스 품질(QoS) 관리자(201)에게 서비스 품질 보장요청을 하거나 UDP(User Datagram Protocol) 기반 최선형(Besteffort) 서비스의 서비스 정보를 전달한다.
서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(202)는 서비스 품질(QoS) 보장 서비스를 위한 목적지 IP주소/수신 서비스 포트번호 정보, 및 프로토콜과 요구 대역폭과 같은 전송 미디어 특성 정보를 받아 서비스 품질(QoS) 관리자(201)에게 서비스 품질(QoS) 서비스 요구 메시지를 전달한다.
서비스 품질(QoS) 관리자(201)는 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(202)로부터 전달된 서비스 품질(QoS) 보장 서비스 요구를 수용할 수 있는지를 현재 자원 사용량을 바탕으로 수용 여부를 결정한 후, 응답메시지를 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(202)에게 전달한다.
서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(202)는 다시 이 정보를 서비스 품질(QoS) 서비스 요청에 대한 응답으로 홈내단말기(230)의 응용서비스(231)로 전송해 품질 보장 여부를 알린다. 또한, UDP 기반 스트리밍 서비스에 대해 트래픽 전송률을 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(202)를 통해 서비스 품질(QoS) 관리자(201)에게 알려 홈네트워크 서비스 품질 관리를 위한 정보를 제공한다.
또한, 최선형(Besteffort) TCP 패킷 조절기(204)를 두어 최선형(Besteffort) 서비스의 TCP 플로우를 제어한다. 즉 TCP 패킷 조절기(204)는 설정된 유입률을 넘지 않도록 외부에서 유입되는 최선형(Besteffort) TCP 패킷 유입량을 커널 타이머를 이용해 주기적으로 계산해서 서비스 품질(QoS) 관리자(Manager)(201)가 설정한 유입률 이상을 넘지 않도록 한다. 이를 위해 최선형(Besteffort) TCP 패킷 큐 관리를 위한 RED(Random Early Detection) 기능을 두어 유입률을 조절해서 기존의 보장형 서비스의 품질을 보장하도록 한다. 그리고 사용자의 입력으로 홈네트워크 품질(QoS) 서비스 초기화 및 초기 서비스 품질 관리 정책을 설정하고, 서비스 클래스의 종류와 최소 전송률 등을 설정하는 서비스 관리자(211) 기능을 두어 초기의 서비스 품질(QoS) 서비스 설정 및 서비스 관리를 하도록 한다.
보장형 서비스의 트래픽 감시를 위해 트래픽 캐쉬(Cache)(207)를 두어 계산된 패킷유입량 순서에 따라 서비스 플로우를 필요에 따라 기록해 비정상적인 서비스 종료를 알리거나 서비스를 제한하기 위한 정보를 동적으로 제공한다.
도 3 은 본 발명에 따른 홈네트워크 서비스 품질 보장 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 홈내 응용 서비스가 서비스 개시전에 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)와의 자원 협상을 통해 서비스 자원을 할당받아 서비스를 개시하고, 서비스 종료시 이를 다시 알려 할당받은 자원을 해제해 서비스를 종료하는 과정을 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 홈네트워크 서비스 품질 보장 방법은, 먼저 서비스 관리자(303)가 서비스 품질(QoS) 보장 서비스를 제공하기 위한 초기 정책을 설정하고, 현재 서비스 품질(QoS)을 보장할 수 있는 홈응용 서비스의 서비스 특성을 서비스 프로파일 테이블로 등록한다(321).
이후, 단말의 응용서비스 1(302)에 대한 서비스 품질(QoS) 보장 서비스를 제공하기 위해 목적지 및 출발지 IP 주소/목적지 서비스 포트번호 및 사용 프로토콜 정보와 자신의 서비스 사용(요구) 대역폭 등이 포함된 프로파일 정보들을 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(304)에게 전달하며 품질 보장 서비스를 요청한다(322).
서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(304)는 상기 단말의 응용서비스 1(302)에 대한 요청 정보를 서비스 품질(QoS) 관리자(306)에게 품질 보장 요청을 알리고(323), 서비스 품질(QoS) 관리자(306)는 서비스 품질 관리 테이블(307)과 자원 관리 테이블(309)을 참조해서 현재 가용 자원 정보와 서비스 품질(QoS) 제공 정책에 따라 수용 여부를 결정한 다음, 품질 보장 요청을 수용할 경우 이를 품질 보장을 위한 IP 주소와 포트 번호 및 프로토콜 정보를 서비스 품질 관리 테이블(307)에 등록한다(324, 340).
필요한 경우 최선형 TCP 트래픽에 대한 유입률을 다시 설정해 품질 보장 트래픽을 유지하도록 한다(325).
서비스 품질(QoS) 관리자(306)는 최선형 TCP 패킷 조절기(311)의 자원 관리 테이블(309)에 새로 등록된 유입률을 반영되었음을 통보받고(326), 품질 보장 요구가 수락됨을 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(304)에게 알린다(327).
서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(304)는 응용 서비스가 요구하는 자원이 예약되어 요구한 품질 보장을 수락함을 응용서비스 1(302)에게 전달한다(328).
응용서비스 1(302)은 자원 예약됨을 통보받고 가입자망의 서비스를 요청하고(329), 응용서비스 2(301)의 최선형 서비스가 진행되는 상황에서도 자원 예약이 된 응용서비스 1(302)은 품질 보장 서비스를 제공받을 수 있다(330).
패킷 구분자(308)는 서비스 품질 관리 테이블(307)을 참조해서 등록된 트래픽에 대해 최선형(Besteffort) 트래픽과 구분하고(331), 이를 클래스 설정자(312)는 구분된 품질 보장형 트래픽 패킷들을 서비스 타입(ToS) 필드에 마크해서 보장형 서비스로 구분한다(332). 이때, 상기 클래스 설정자(312)는 트래픽 캐쉬(310)에 품질 보장 트래픽 유입량을 기록한다(341).
응용서비스 1(302)이 종료시 서비스 품질(QoS) 서비스 종료 메시지를 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(304)에게 전달하면(333), 서비스 품질(QoS) 관리자(306)는 예약자원을 해제하고(334), 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)(304)는 서비스 종료 수락을 응용서비스 1(302)에게 알린다(335).
그 외 서비스 품질(QoS) 관리자(306)는 동적으로 네트워크 트래픽을 모니터하는데, 스위치(313) 포트별 전체 트래픽을 점검하거나(336), 또는 보장형 서비스의 트래픽을 트래픽 캐쉬(310)에서 모니터해서(337) 이상 여부 점검, 서비스 품질 관리에 반영한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 가입자망으로부터 유입되는 고품질 멀티미디어 스트림에 대해 홈내의 단말까지 품질(QoS) 보장을 제공하기 위해 서비스 품질(QoS) 보장을 요구하는 홈 응용 서비스가 홈서버의 품질(QoS) 관리자와 서비스 품질 프록시(QoS Proxy)를 통해 자원을 예약하고 패킷 구분자와 클래스 설정자가 해당 서비스를 IP주소와 서비스 포트로 구분해 기존의 최선형(Besteffort) 서비스를 제공하면서도 요청한 보장형 서비스의 품질(QoS)을 홈 내 단말까지 보장할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 홈네트워크 서비스 품질 보장을 위한 홈서버 장치에 있어서,
    품질 보장 요청을 수용한 IP 주소와 포트 번호 및 사용 프로토콜 정보룰 관리하기 위한 서비스 품질 관리 테이블과, 최선형 TCP 패킷의 유입률을 관리하기 위한 자원관리 테이블을 저장하기 위한 저장수단;
    유입된 패킷들에 대해 상기 서비스 품질 관리 테이블을 참조하여 구분하는 패킷 구분 수단;
    상기 자원관리 테이블을 참조하여 최선형 서비스의 TCP 플로우를 제어하는 최선형 TCP 패킷 조절 수단;
    상기 패킷 구분 수단에 의해 구분된 패킷의 서비스 클래스를 물리적으로 설정하는 클래스 설정 수단;
    상기 서비스 품질 관리 테이블에 서비스 프로파일을 등록하고, 초기예약을 설정하는 서비스 관리 수단;
    단말에 설치된 응용 서비스 품질 협상자와 연동하여, 상기 단말의 서비스 품질 보장 요청을 서비스 품질(QoS) 관리 수단으로 전달하고, 상기 서비스 품질 보장 요청에 대한 응답을 상기 단말로 전달하는 서비스 품질 프록시 수단; 및
    상기 서비스 품질 프록시 수단으로부터 전달된 서비스 품질 보장 요청에 대해 상기 서비스 품질 관리 테이블과 상기 자원 관리 테이블에 각각 저장된 정보를 참조하여 수용 가능 여부를 확인하고, 수용 가능한 경우 상기 서비스 품질 관리 테이블에 등록한 후, 상기 서비스 품질 보장 요청에 대한 응답을 상기 서비스 품질 프록시 수단으로 전달하는 상기 서비스 품질(QoS) 관리 수단
    을 포함하는 홈서버 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 패킷 구분 수단은,
    상기 서비스 품질 관리 수단과 제어 메시지로 통신하며, 서비스별 서비스 품질(QoS) 보장을 위해 동적으로 상기 홈서버 장치로 유입되는 패킷들을 서비스 클래스로 분류하고, 보장형 서비스 클래스를 IP 패킷의 서비스 타입(ToS : Type of Service) 필드에 지정하는 것을 특징으로 하는 홈서버 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 클래스 설정 수단은,
    상기 패킷 구분 수단에 의해 정해진 패킷의 서비스 클래스를 물리적으로 설정하며, 상기 서비스 품질(QoS) 관리 수단에 의해 설정된 조건에 의해 각각의 패킷들이 지정된 전송 클래스로 포워딩 되도록 하는 것을 특징으로 하는 홈서버 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 서비스 품질(QoS) 관리 수단은,
    상기 서비스 품질 프록시 수단을 통해 전달된 보장형 서비스의 품질 보장 요청 정보에 대해 상기 서비스 품질 관리 테이블과 상기 자원관리 테이블을 참조하여 수용 여부를 결정하고, 수용 가능한 경우 상기 서비스 품질 관리 테이블에 품질 보장을 위한 정보를 상기 서비스 품질 관리 테이블에 등록하며, 상기 자원관리 테이블에 새로 등록된 유입률이 반영되면 품질 보장 요구가 수락되었음을 상기 서비스 품질 프록시 수단으로 전달하는 것을 특징으로 하는 홈서버 장치.
  6. 삭제
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 최선형 TCP 패킷 조절 수단은,
    외부에서 유입되는 최선형(Besteffort) TCP 패킷 유입량을 커널 타이머를 이용해 주기적으로 계산해서 상기 서비스 품질(QoS) 관리 수단에서 설정한 유입률 이상을 넘지 않도록 패킷 유입률을 조절하는 것을 특징으로 하는 홈서버 장치.
  8. 홈네트워크 서비스 품질 보장 방법에 있어서,
    서비스 품질 프록시가 단말에 설치된 응용 서비스 품질 협상자로부터 목적지 및 출발지 IP 주소/목적지 서비스 포트번호 및 프로토콜 정보와 자신의 서비스 프로파일 정보를 포함하는 품질 보장 요청을 수신하는 제1 단계;
    상기 서비스 품질 프록시가 서비스 품질(QoS) 관리자에게 상기 단말로부터 전달된 품질 보장 요청을 전달하는 제2 단계;
    상기 서비스 품질 관리자가 서비스 품질 관리 테이블과 자원 관리 테이블을 참조하여 가용 자원 정보와 서비스 품질 제공 정책에 따라 수용 여부를 결정하는 제3 단계;
    상기 제3 단계에서 품질 보장 요청에 대해 수용 가능한 경우 품질 보장을 위해 IP 주소와 포트 번호 및 프로토콜 정보를 상기 서비스 품질 관리 테이블에 등록하는 제4 단계;
    상기 서비스 품질 관리자가 최선형 TCP 패킷 조절기의 자원 관리 테이블에 새로 등록된 유입률이 반영되었음을 통보받으면, 품질 보장 요청이 수락되었음을 상기 서비스 품질 프록시에게 알리는 제5 단계;
    상기 서비스 품질 프록시가 상기 단말의 응용 서비스 품질 협상자로 품질 보장 요청이 수락되었음을 통보하는 제6 단계;
    패킷 구분자가 유입된 패킷에 대해 상기 서비스 품질 관리 테이블을 참조하여 구분하는 제7 단계; 및
    클래스 설정자가 서비스 품질이 보장될 수 있도록 상기 제7 단계에서 구분된 패킷들에 대해 패킷의 서비스 타입 필드에 보장형 서비스임을 마크하는 제8 단계
    를 포함하는 홈네트워크 서비스 품질 보장 방법.
  9. 삭제
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