KR101129731B1

KR101129731B1 - 네트워크에서의 서비스 품질 관리를 개선하기 위한 방법

Info

Publication number: KR101129731B1
Application number: KR1020050081182A
Authority: KR
Inventors: 올프강 클라우스버저; 메인올프 블라와트; 스테판 쿠브스치; 후이 리; 다이어트마 헤퍼
Original assignee: 톰슨 라이센싱
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2012-03-26
Also published as: CN1744575A; CN1744575B; EP1633088A1; JP2006074795A; KR20060050918A; MXPA05009320A; JP4781756B2; US20060045100A1; US7729376B2

Abstract

피어-투-피어 네트워크(OZ)를 위한 논리적 서비스 품질(QoS) 관리 방법은, 피어-그룹 내에서의 QoS 관리를 위한 특정 그룹 서비스를 사용한다. 이 그룹 서비스는 각각의 피어를 위한 시간 단위당 예산을 결정 및 할당한다. 그러한 시간 단위는 수 ㎳ 또는 초의 범위일 수도 있다. 이 그룹 서비스는 피어-그룹을 위한 그룹 예산을 또한 결정할 수도 있다. 피어(N1,,,N6)가 대역폭을 사용, 즉 피어가 데이터를 송신 또는 수신하면, 피어의 예산은 감소한다. 피어가 자신의 예산을 소진한 경우, 피어는 데이터를 전송 또는 수신하기 위한 자신의 우선순위를 낮춰야 한다. 각 피어는 자신의 예산을 유지할 책임이 있다. 피어가 그 조건을 유지하지 못한 경우, 다른 피어는 그 피어로부터의 데이터 전송을 거부할 권리를 가질 수도 있다. QoS 서비스 기능은 PGA(peer-group advertisement) 메시지에서 광고한다.

피어-투-피어 네트워크, 서비스 품질, 피어, 예산, 우선순위

Description

네트워크에서의 서비스 품질 관리를 개선하기 위한 방법{METHOD FOR IMPROVING QUALITY-OF-SERVICE MANAGEMENT IN NETWORKS}

도 1은 물리적 네트워크 기반의 이더넷(Ethernet)의 위에 있는 가상 네트워크의 구조도.

도 2는 피어에 할당된 우선순위 또는 예산(budget)을 도시한 도면.

도 3은 데이터 속도 제어에 좌우되는 예산을 갖는 네트워크 노드를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

NW_N : 네트워크 노드

NW_IF : 네트워크 인터페이스

DRC : 데이터 전송률 제어 유닛

μP : 프로세싱 유닛

MEM : 메모리 유닛

DPROC : 데이터 프로세싱 유닛

[특허 문헌 1] 유럽특허출원 EP 02027122

[특허 문헌 2] 국제특허출원 공개 공보 WO 02/057917

본 발명은 협력(cooperating) 네트워크 노드의 그룹 내에서 데이터 트래픽을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 네트워크에서의 서비스 품질 관리를 개선하기 위한 방법에 관한 것이다.

데이터 교환 및 하드웨어 리소스 공유를 위해 연결된 디바이스의 네트워크는, 컴퓨터뿐만 아니라 소비 전자 디바이스에 대해서도 구축할 수 있다. 개개의 디바이스는 네트워크의 노드로 불린다. 네트워크는 클라이언트-서버 또는 피어-투-피어(P2P) 아키텍처에 기초하여 분류할 수 있는데, 노드는 피어로서 또한 간주한다. 클라이언트-서버 아키텍처에서, 각 노드는 클라이언트 또는 서버로 정의되는 반면, P2P 네트워크에서의 피어는 서버와 클라이언트의 양쪽 기능성을 포함하고, 네트워크에 있는 다른 노드에 서비스 또는 리소스를 제공할 수 있거나, 네트워크에 있는 다른 노드에 의해 제공된 서비스 또는 리소스를 사용할 수 있다.

P2P 네트워크는 통상적으로 임의의 특정 애플리케이션 또는 하위 네트워크 토폴러지(topology)에 한정되지는 않지만, 노드, 또는 특정 프로토콜의 특정 세트에 의존하는 피어의 세트로서 이해할 수 있다. P2P 네트워크에 대한 특징은, 피어가 다른 피어와 직접 통신하므로, 중앙 네트워크 조직이 필요하지 않다는 점이다. P2P 네트워크는, 임의의 시간에 피어가 네트워크에 연결될 수 있거나, 네트워크로부터 단절될 수 있다는 점을 지원할 수도 있다.

상술한 P2P 네트워크는, 예를 들어 다른 피어에 서비스 또는 리소스를 제공(광고)하거나, 다른 피어의 광고 메시지를 이해하는 다른 연결된 피어의 발견과 같은 기본 네트워크 조직을 위해 필요하다. 또한, 피어의 그룹이 협력할 수 있게 하는 프로토콜이 존재하므로, 피어-그룹을 형성한다. 홈 네트워크를 그러한 P2P 기술에 기초한 피어-그룹으로서 구축하기 위한 방법은, 예를 들어 유럽특허출원 EP 02027122에서 기술한다. 일반적인 P2P 네트워크 및 메커니즘은, 예를 들어 WO 02/057917에서 상세하게 공개한다.

QoS(Quality of Service)는 네트워크에 있는 2개의 개별 포인트 간의 커넥션(connection)의 특징 및 품질을 지정하는 네트워킹 용어이며, 예를 들어 지정된 양의 시간에 하나의 장소에서 또 다른 장소로 전송되는 데이터의 양, 최소 대역폭 또는 전송된 데이터의 최대 지연 등과 같은 보증(guaranteed) 처리량 레벨이다. 통상적으로 다양한 QoS 클래스가 정의되고, 네트워크 커넥션은 그 커넥션이 제공할 수도 있는 QoS에 의해 분류된다. 상이한 네트워크 기반 구조는 상이한 전략과 프로토콜을 사용한다. 예를 들어 IEEE 1394 프로토콜은 보증 처리량으로 처리하는 오디오-비주얼(AV) 데이터를 위해 개발되는 반면, 예를 들어 이더넷 네트워크는 단순한 "최적의(best effort)" 접근법을 사용한다. 이더넷 네트워크에서의 QoS 기능성을 얻기 위하여, 우선순위를 할당하거나, 데이터 전송을 위한 네트워크 리소스를 배정하는 것과 같은 모델이 존재한다.

그러나 공지된 QoS 전략은 현재 사용된 물리적 네트워크의 특정 지식을 필요로 한다. 홈 네트워크에 대한 현재 공지된 QoS 관리 접근법은 모든 계층, 또한 네 트워크 계층에서 QoS를 고려하는 것을 필요로 한다.

P2P 시스템이 하위 물리적 네트워크 토폴러지에 무관하기 위한 필요 조건은, 하위 네트워크가 특정 QoS를 보장하지 않는 경우에도 피어-그룹 내에서의 QoS에 대해 유효하다는 점이 바람직하다. 본 발명에 따른 QoS 관리 시스템은 하위 네트워크의 위에서 작동할 수도 있고, 이로 인하여 하위 네트워크와 무관하다. 그러므로 논리적 QoS 관리 시스템으로서 간주할 수 있다. 그래서 본 발명에 따른 방법을 임의의 물리적 네트워크에 적용하는 것은, QoS 기능성을 개선할 것이다.

본 발명에 따르면, 피어-그룹 내에서의 QoS 관리를 위한 특정 그룹 서비스가 설치된다. 이 그룹 서비스는 각각의 피어를 위한 특정 시간 단위당 "예산"을 결정 및 할당한다. 그러한 시간 단위는 수 ㎳ 또는 초, 또는 그 이상의 범위 내에 존재할 수도 있다. 피어가 대역폭을 사용, 즉 피어가 데이터를 송신 또는 수신하면, 피어의 예산은 감소한다. 피어가 자신의 예산을 소진한 경우, 피어는 자신의 예산이 리필(refill) 될 때까지, 또는 다른 피어의 예산이 더 낮아질 때까지, 데이터를 전송 또는 수신하기 위한 자신의 우선순위를 낮춰야 한다. 피어가 그 조건을 유지하지 못한 경우, QoS 서비스는 관련 피어로 로드(load)를 관리하려고 한다. 피어 간의 적합(agreement)을 얻을 수 없는 경우, 예를 들어 모든 피어가 동일한 우선순위와 예산을 갖는 경우, QoS 서비스는 어떤 피어가 네트워크를 오버로드(overload)하는지를 사용자에게 알릴 수도 있다. 그러면 사용자는 진행 방법을 선택, 예를 들어 특정 피어를 위한 우선순위를 변경한다.

특히, 협력 네트워크 노드의 그룹 내에서의 데이터 트래픽을 제어하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 그룹의 노드를 위한 "그룹 서비스"로서 이용가능한 적어도 하나의 서비스 기능을 구비하며, 다음의 단계를 포함한다.

먼저, 예를 들어 "QoS 서비스"로 명명된 서비스 기능은 개별 수치 값을 그룹의 개별 노드에 대한 "예산"으로서 할당한다.

다음으로, 개별 예산 또는 수치 값은 각 네트워크 노드에 전송하고, 각 네트워크 노드는 자신의 수치 예산 값을 저장한다.

다음 단계에서, 데이터를 송신 또는 수신하려는 네트워크 노드는, 자신의 저장된 수치 값이 임계값 이상인지를 체크하고, 임계값 이상인 경우로 판정되면, 그 수치 값으로부터 데이터 속도 값을 결정 또는 계산하며, 결정된 데이터 속도 값은 수치 값에 좌우되는데, 즉 데이터 속도 값은 수치 값이 높을수록 높아진다. 이는, 노드의 잔여 예산 값은, 그 노드가 배정할 수도 있는 대역폭, 또는 예산이 리필되기 전에 그 노드가 송신 또는 수신할 수도 있는 데이터의 양을 위한 척도임을 의미하는데, 예를 들어 노드는 자신의 예산 값이 높은 한 좀더 많은 대역폭을 배정할 수도 있고, 자신의 예산이 감소하는 동안에는 자신의 데이터 속도를 낮출 수도 있으므로, 노드는 계속해서 송신 및/또는 수신할 수 있다. 노드를 위한 또 다른 가능성은, 실제 예산 값과는 상관없이, 예산이 남아있는 한 노드가 필요로 하는 대역폭을 배정한다는 것이다. 이 경우, 노드는 자신의 예산이 없을 때 전송을 차단하거나, 서비스 기능으로부터 예외(exception)를 요청할 수도 있다.

다음 단계로서, 네트워크 노드는 저장된 예산 값을 감소시키는 한편, 자신의 예산의 트랙(track)을 유지하기 위하여, 결정된 데이터 속도로 데이터를 송신 또는 수신한다. 그러므로 노드는 감소한 수치 값을 저장하여, 현재 값으로부터 데이터 속도를 결정하고, 결정된 속도로 데이터를 송신/수신하며, 이에 대응하여 예산을 감소시키는 단계를, 예산이 리필 될 때까지 반복한다. 리필링(refilling)은 규칙적인 시간 간격으로, 또는 예를 들어 그룹의 모든 노드의 전체 예산이 임계값 이하일 때에 수행하는 것이 바람직할 수도 있다.

본 발명에 따른 방법은 다음의 단계에 의해 확장될 수 있다. 네트워크 노드가 자신의 현재 예산 값으로부터 데이터 속도 값을 결정한 경우, 노드는, 이 데이터 속도 값을 포함하고, 데이터 전송 또는 수신, 또는 일반적으로는 대역폭 배정을 위한 요청을 더 포함하는 메시지를 QoS 서비스 기능에 송신할 수도 있다. 다음으로, QoS 서비스 기능은 적합 또는 부적합 명령문(statement)을 갖는 메시지를 노드에 다시 송신한다. 이 메시지는 노드를 위한 허용가능한 데이터 속도를 또한 포함할 수도 있는데, 네트워크 노드는 제1 서비스 기능으로부터의 적합 명령문을 받는 경우 데이터를 송신 또는 수신할 수도 있다. 이는, QoS 서비스 기능은 노드가 사용하는 대역폭을 감소 또는 증가시켜 제어할 수도 있다는 점을 의미한다.

예산 값을 결정하기 위하여, 네트워크상의 현재 트래픽 상황을 평가할 수도 있다.

먼저, QoS 서비스 기능은 그룹의 노드가 사용하는 데이터 속도를 지정된 시간 동안 모니터하고, 모니터된 데이터 속도를 축적하여 네트워크상의 전체 작업 부하(workload)를 발견한다. 다음으로, 축적된 데이터 속도로부터 그룹 예산을 나타 내는 값을 결정하고, 그룹 예산으로부터 네트워크 노드를 위한 개별 수치 값을 결정한다.

본 발명에 따른 방법을 사용하는 네트워크 노드 또는 그 컴포넌트인 장치는 청구항 10에서 개시한다.

그러한 장치는, 다른 네트워크 노드와 노드의 그룹으로서 협력할 수 있는 네트워크 노드로서, 적어도 하나의 서비스 기능(QoS)이 상기 그룹 내의 노드를 위해 이용가능하고, 상기 네트워크 노드는,

제1 서비스 기능으로부터 개별 수치 값을 수신하기 위한 인터페이스 수단,

상기 수신된 개별 수치 값을 저장하기 위한 저장 수단,

상기 저장된 수치 값이 임계값 이상이라는 점을 판정하기 위한 수단,

상기 수치 값으로부터 데이터 속도 값을 결정-상기 결정된 데이터 속도 값은 상기 수치 값이 높을수록 높음-하기 위한 계산 수단,

상기 인터페이스 수단의 데이터 속도를 수정하여 상기 결정된 데이터 속도로 맞추기 위한 제어 수단,

상기 저장된 수치 값을 감소시키기 위한 계산 수단, 및

상기 감소한 수치 값을 저장하기 위한 저장 수단을 포함한다.

본 발명의 유익한 실시예는 종속 청구항, 다음의 설명 및 도면에서 기술한다.

도 1은 물리적 네트워크 Phy_N, 예를 들어 스위치형 이더넷 네트워크의 위에 배치되는 네트워크의 종류인 논리적 또는 가상 네트워크 VN을 도시한다. 물리적 노드 N1,,,N6는 그 위에 논리 레벨의 개별 식별자 Node_ID1,,,Node_ID6을 구비하고, 피어-그룹을 형성하는데, 특히 피어-그룹은, 예를 들어 유럽특허출원 EP 02027122에서 기술한 "OZ(Owner Zone)"일 수도 있다. 이는, 피어-그룹의 멤버(member) 피어는 공통 그룹 식별자를 구비하여 서로 간에 통신할 수도 있지만, 다른 피어와는 통신할 수도 없다는 점을 의미한다. 더욱이 피어는, 예를 들어 WO 02/057917에서 기술한 JXTA 프로토콜 세트를 사용할 수도 있다. 본 발명은 공통 서비스가 사용되는 다른 네트워크 타입에 또한 적용할 수도 있다. 다음의 설명은 OwnerZones뿐만 아니라 일반적인 피어-그룹도 참조한다.

피어-그룹은 PGA(peer-group advertisement) 메시지를 사용하여, 피어-그룹 내에서 이용가능한 서비스 Svc에 대한 정보를 배포한다. 예시적으로 이러한 서비스에는, 일반적으로 그와 같은 피어-그룹에 관한 관리 태스크(task)를 위한 OwnerZone 서비스 OZ_Svc, 피어-그룹 내에 분산된 스토리지(storage)를 관리하기 위한 스토리지 서비스 Stor_Svc, 및 본 발명에 따른 Quality-of-Service 서비스 QoS_Svc가 있다. 서비스의 리스트를 포함한 PGA 메시지는 피어-그룹 내에서 발행되므로, 모든 멤버 피어는 이용가능한 서비스에 대한 지식, 및 그 서비스에 액세스하는 방법을 얻는다.

OZ, 보다 일반적으로는 피어-그룹 내의 QoS 관리를 위한 본 발명에 따른 방법 또는 서비스는, OZ 또는 피어-그룹의 각 피어를 위한 정의된 시간 단위당 예산을 결정, 할당 및 감독한다.

먼저, QoS 서비스 QoS_Svc는 피어-그룹의 예산을 결정한다. 이는 피어-그룹 내의 데이터 전송을 모니터링 및 측정함으로써 얻을 수 있다. 예를 들어, 테스트 패킷의 특정 시퀀스를 위한 RTT(round-trip times)는, 바람직하게는 OZ가 유휴(idle) 상태이고, 트래픽이 낮은 경우에 측정한다. 그러나 RTT는 전송 동작과 병행하여 측정할 수 있다. RTT 측정을 위하여, 전용 테스트 패킷이 수신기에 송신되고, 수신기가 그 패킷을 다시 송신함으로써, 응답 시간이 측정된다. 측정된 응답 시간은 "예상" 주기를 추정하기 위한 근거가 된다. 응답이 예상 주기 내에 도착하지 않는 경우, 패킷은 손실된 것으로 가정하고, 데이터는 재전송한다.

예를 들어, 다음의 범주는 OwnerZone 내의 최대 전송 예산을 결정하기 위하여 사용할 수 있다.

1. 데이터 패킷의 지연. 특정 보장 QoS 레벨을 위하여, 데이터 패킷의 지연은 사전정의된 임계값을 초과할 수도 없다.

2. 데이터 패킷의 손실. 특정 보장 QoS 레벨을 위하여, 데이터 패킷의 손실률은 사전정의된 임계값을 초과할 수도 없다.

RTT 측정을 위하여, 범주 중 하나에 도달할 때까지 QoS 서비스는 피어 간의 전송률을 증가시켜, 피어-그룹에 있는 피어 간의 모든 커넥션을 위한 최대 예산을 추정할 수 있다. QoS 서비스는, RTT 측정을 일부 피어에 분산하는 것과 병행하여, 네트워크를 오버로드(overload)하지도 않고, "언더로드(underload)"하지도 않는, 즉 폭주(congested) 및 유휴 상태를 방지하는 실질적인 최대 예산을 평가하는 전략을 포함한다.

최대 피어-그룹 예산의 추정을 위한 예로서, 피어-그룹은 100개의 피어로 구성할 수도 있으며, 패킷 지연 임계값은, 예를 들어 30Mb/s에서 3개 커넥션에 의해 90Mb/s에 도달할 것이다. 그러면 피어당 예산은 다음과 같다.

90Mb/s / 100 피어 * TU = 0.9Mb/s * TU

여기서 TU는 시간 단위, 예를 들어 1시간이다.

이러한 추정과 함께, 하나의 P2P 연결을 위한 최대 전송률에 대한 값 및 다수의 P2P 커넥션을 위한 동시 데이터 전송에 대한 값이 추정되어, 리스트에 보존될 수 있다. 리스트는 QoS 서비스의 일부분이다. QoS 서비스는 예산의 일부분을 각 피어에 할당하므로, 피어는 QoS 서비스로부터 자신의 예산 값을 수신한다. 이는, 예를 들어 정규 근거에 대한 현재 값, 초기 값 및 하락률, 또는 그와 비슷한 것일 수도 있다. 피어가 전송을 개시할 때, 피어는 전송 특징을 갖는 메시지를 QoS 서비스에 송신할 수도 있다. 본 발명의 실시예에서, 피어는 각각의 전송을 위한 그와 같은 메시지를 송신한다. 그래서 QoS 서비스는 피어-그룹 또는 OZ 내의 데이터 전송을 승인, 제어 및 관리할 수 있는데, 일반적으로 각 피어는 자신의 예산을 유지할 책임이 있다. QoS 서비스는 상이한 네트워크 노드의 우선순위를 제어할 수도 있으므로, 패킷을 지연 또는 방해함으로써 트래픽 상황을 원활하게 할 수도 있다.

시간 중에, QoS 서비스는 전략을 다듬어 피어-그룹의 최대 예산 및 최대 전송률을 결정할 수도 있다. 이는, 피어-투-피어 커넥션의 상이한 조합에 의해 최대 예산을 결정하고, RTT 측정의 히스토리(history) 리스트를 보존하거나, 하위 네트워크의 병목현상을 발견함으로써 수행할 수 있다.

피어가 자신의 예산이 소진 또는 없더라도 자신의 예산을 초과, 즉 데이터를 전송 또는 수신하려는 경우, 피어는 QoS 서비스로부터 추가 예산을 요청할 수도 있으며, 현재 데이터 트래픽에 대한 개요(overview)를 갖는 QoS 서비스는, 예를 들어 현재 네트워크 로드(load)가 낮은 경우에 동의할 수도 있다. QoS 서비스가 네트워크에서의 트래픽 오버로드를 관찰한 경우, 그 서비스는 관련 피어, 즉 피어를 송신, 수신 및 대기시키는 것으로 로드를 관리하려고 한다. 피어 간의 로드 적합(agreement)을 얻을 수 없는 경우, QoS 서비스는 어떤 피어가 네트워크를 오버로드하는지에 대해 사용자에게 알릴 수도 있다. 그러면 사용자는 어떻게 진행할 것인지를 선택하거나, 우선순위를 설정할 수 있다. 이를테면, 전송 중 하나를 정지하여, 정지된 전송을 나중에 다시 시작하거나, 특정 전송을, 예를 들어 미디어 렌더링을 위한 더 낮은 전송률로 스위칭하고, HDTV 또는 그와 유사한 것 대신에 SDTV에서 재생할 수 있다. 일반적인 재생의 경우, 미디어 렌더링은, 예산을 절약하기 위하여 자동으로 수행할 수도 있다.

이러한 측정으로, QoS 서비스는 네트워크의 토폴러지에 대한 몇몇 지식을 얻을 수 있다. QoS 서비스가, 제한된 대역폭 커넥션을 갖는 피어를 발견한 경우, 전체 OZ가 그 피어의 가중치(weight) 또는 우선순위를 낮춤으로써, 그러한 피어에 더 낮은 예산을 할당하는 것이 좀더 효율적일 것이다. QoS 서비스는 피어에 우선순위를 할당할 수도 있다. 더 빨라진 커넥션을 갖는 그러한 피어는 이용가능한 더 높은 예산을 갖는다.

QoS 서비스는 피어-그룹의 예산을 결정하고, 예산의 일부분을 각 피어를 위 한 초기값으로서 할당한다. 더 높은 우선순위를 갖는 중요한 피어일수록, 더 높은 예산을 얻을 수도 있다. 게다가 사용자는, 예를 들어 피어 또는 커넥션에 우선순위를 할당함으로써, 피어가 얼마나 많은 예산을 얻는지에 영향을 줄 수도 있으며, 그리고나서 피어 또는 커넥션은 예산을 결정하기 위해 QoS 서비스에 의해 사용될 수 있다. 피어의 우선순위가 시간 내에서 감소하는 동안, 피어는 대역폭을 사용하는데, 즉 피어는 정의된 시간 단위당 자신의 예산 중 많은 부분을 쓰고, 피어의 우선순위는 다른 피어와 비교하여 더 낮아진다. 피어의 예산은 정의된 시간 단위 이후에 리필(refill) 될 수도 있다. 정의된 시간 단위는 모든 피어에 대해 동시에 만료될 수도 있거나, 각 피어 또는 피어의 그룹에 대해 개별적으로 만료될 수도 있다. 대안으로, 예산은, 특정 양의 데이터가 피어-그룹 내에서 전송되는 경우, 즉 그룹 내의 노드 예산의 합이 임계값보다 낮은 경우에 리필될 수도 있다.

도 2는 상이한 피어의 예산이 시간에 따라 어떻게 변할 수도 있는지를 간단한 방식으로 도시한다. 시간 t0에서, QoS 서비스는 4개 피어 P1,,,P4에 개별 예산을 할당한다. 피어 P1,,,P4는 각각 10, 8, 7 및 5의 예산을 갖는다. 예산 값은 일종의 우선순위 값으로서 또한 이해할 수 있다. 전송 동안의 예산 감소는 "전송 비용"으로서 이해할 수 있다. 도 2의 예에서, 피어 P1은 t0에서 데이터를 전송하기 시작하므로, 네트워크에서의 대역폭을 사용한다. 피어가 데이터를 전송하는 동안, 피어의 예산은 감소한다. 잠시 후 t1에서, 제2 피어 P2가 전송을 시작하고, 메시지를 QoS 서비스에 송신하여 대역폭을 요청하며, QoS 서비스는 현재의 예산을 재계산 또는 평가하고, 이 예에서는 네트워크 오버로드를 검출하며, 제2 피어 P2는 제1 피어 P1보다 더 높은 예산을 갖는다. 그래서 이 예에서, 제1 피어 P1은 t1에서의 자신의 전송률을 감소시켜야 하므로, 제1 피어의 예산이 더 느리게 감소하거나, 일정하게 유지되며, 제2 피어 P2는 데이터를 전송할 수도 있다. QoS 서비스는 메시지 송신을 통해 이를 제어할 수도 있다. 또 다른 시간 후 t2에서, 제3 피어 P3은 전송할 데이터를 구비하고, 가장 높은 예산을 가지므로, 데이터를 전송할 수도 있다. 잠시 후 t3에서, 제1 피어는 데이터 전송을 계속할 수도 있는데, 이는 그 시점에서 그 피어가 가장 높은 예산을 유지하기 때문이며, t4에서 제4 피어 P4가 데이터를 전송할 수도 있다. 이전 예산 할당 이후의 정의된 시간인 t5에서, 모든 피어는 정의된 새로운 예산을 얻으며, 그 주기는 반복될 수도 있다.

도 2에 도시한 상술한 실시예는 원칙적으로 본 발명의 주요 효과를 도시하지만, 다음의 방식으로 간소화한다.

도 2에서는 특정 시간에 단지 하나의 피어가 대역폭을 점유하는 반면, 통상적으로는 2개 이상의 피어가 이용가능한 대역폭을 공유하는 경우일 것이며, QoS 서비스는 피어가 얻어 공유하는 우선순위 또는 예산을 결정한다. 오버로드 네트워크가 아닌 경우, 즉 모든 우선순위가 충족될 수 있는 경우, 요청을 충족시키는 순서는 노드의 예산에 좌우될 수도 있으므로, 예산은 단지 우선순위 값으로서 볼 수 있다. QoS 서비스가 네트워크의 오버로드를 결정하고, 대역폭 감소에 대한 자체 조직된 해결책이 없는 경우, QoS 서비스는 피어가 얼마나 많은 대역폭을 얻을 것인지에 대한 피어의 예산을 결정한다. 특히, 2개 피어가 동일한 우선순위를 갖는 경우, QoS 서비스는, 2개 피어의 잔여 예산에 따라 각 피어가 이용가능한 대역폭의 어떤 공유 대역폭을 얻는지를 결정할 것이다.

도 2에서는 전송 피어의 예산만이 감소하는 반면, 수신 피어의 예산이 감소하는 것도 또한 가능하거나, 둘 다 "전송 비용"을 공유할 수도 있다. 더욱이, 전송을 야기하거나, 개시하는 피어가 전송 그 자체에 포함되지 않는 것도 가능하다. 이 경우, 원인 피어의 예산을 청구(charge)하는 것도 또한 가능하다.

도 2에서는 모든 피어가, 리필되는 각 예산에 대해 고정된 값을 갖는 반면, 임의의 시간, 그리고 수정된 예산을 피어에 할당하는 그 다음 리필 주기에서 예산을 재계산하는 것이 가능하다.

또한, 도 2에서는 모든 피어가 동시에 할당된 자신의 예산을 갖는 반면, QoS 서비스는 예산을 개별적인 시간에 상이한 피어에 할당할 수도 있다.

도 2에서는 피어의 예산이 시간 증분(increment) 동안에 선형적으로 하강하는 반면, 피어가 순간적으로 사용하는 데이터 속도에 따라 예산이 비선형적인 방식으로 또한 하강할 수도 있다.

도 2에서는 피어의 잔여 예산이 리필링(refilling)을 위해 무시되는 반면, 할당된 새로운 예산 값과 잔여 예산을 축적하는 것도 대안으로 가능하므로, 낮은 예산을 갖는 피어도 높은 우선순위를 모을 수 있다. 시간 증분은 매우 짧게, 예를 들어 수 ㎳ 또는 ㎲ 또는 네트워크에서의 패킷의 통상적인 전송 시간인 것으로 정의할 수도 있으며, 재할당 예산 간의 증분의 수는 매우 높게, 예를 들어 수만 또는 그 이상의 범위일 수도 있다. 게다가 피어에 대한 예산 재할당 간의 시간은 일정할 필요가 없다. 대신, QoS 서비스는 현재의 예산 개발을 관찰하고, 피어가 이용 가능한 모든 예산을 축적하며, 축적된 합이 임계값보다 낮은 경우에만 새로운 예산을 할당할 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 피어는 대역폭을 명백하게 요청한 후에 데이터를 전송해야 하는데, 그 요청에서 피어는 필요한 데이터 속도 및/또는 데이터 양을 지적한다. 그러면 QoS 서비스는 현재의 네트워크 트래픽 상황에 따라 특정 전송을 위한 특정 우선순위를 할당할 것이다. 피어가 많은 양의 데이터를 짧은 시간 내에, 즉 매우 높은 데이터 속도로 전송하려는 경우, 이 전송은 임의의 다른 전송을 차단할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 단일 피어-투-피어 커넥션을 위한 최대 전송률은, 예를 들어 고선명 비디오 전송을 위한 전송률일 수도 있는 상위 제한에 의해 한정될 수도 있다. 피어가 더 높은 데이터 속도의 배정을 원하는 경우, 그 전송을 위한 우선순위는 더 낮아질 수도 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 피어의 예산은 전송 동안에 일정하게 유지되고, 전송이 종료된 이후에는 전송 비용으로 청구되므로, 전송 동작은 노드의 예산이 없는 경우에도 차단되지 않는다.

피어의 예산이 소진된 경우, 대응 피어는 더 높은 예산을 갖는 다른 피어의 이점을 위해 자신의 활동을 줄여야 한다. 피어가 그 조건을 유지하지 않는 경우, 규제적인 척도가 예견될 수도 있는데, 예를 들어 다른 피어가 긍정 응답(acknowledgement) 메시지 또는 그와 유사한 것을 지연함으로써 그 피어로/로부터 데이터 전송을 거부할 수도 있다. 전송 동작이 끝날 수도 있거나, 타임-아웃에 의해 종료될 수도 있다. 이는, 피어가 에러의 결과로서 협력적이지 않은 경우에도, 네트워크를 작동 상태로 유지할 수 있다. 페널티(penalty)로서, QoS 서비스는 그 피어에 더 낮은 예산을 할당할 수 있다. 피어가 계속해서 그 조건을 위반하는 경우, 효과적으로 작동하는 피어-그룹을 유지하기 위하여, QoS 서비스는 사용자에게 그 피어를 네트워크로부터 단절하도록 요청할 수 있다.

본 발명에 따른 디바이스는 도 3에 도시한다. 디바이스는, 예를 들어 네트워크 버스 NW_B를 통해, 서비스 품질 관리를 수행하는 서비스 기능 QoS에 연결될 수도 있는 네트워크 노드 NW_N 또는 그 컴포넌트이다.

네트워크 노드 NW_N은, 네트워크 인터페이스 NW_IF, 프로세싱 유닛 μP, 메모리 유닛 MEM, 및 내부 통신 버스 CB를 통해 서로 간에 모두 통신할 수도 있는 데이터 프로세싱 유닛 DPROC를 구비한다. 또한, 네트워크 인터페이스 NW_IF는, 통상적으로 대용량 버스인 내부 데이터 버스 DB를 통해 데이터 프로세싱 유닛 DPROC에/로부터 데이터를 송신 또는 수신할 수도 있다. 본 발명을 실시하기 위하여, 네트워크 인터페이스 유닛 NW_IF는, 프로세싱 유닛 μP에 연결되는 데이터 속도 제어기 DRC를 구비한다.

네트워크 인터페이스 NW_IF는, 네트워크 노드 NW_N을 위한 예산 값을 포함한 메시지를 서비스 기능 QoS로부터 수신한다. 프로세싱 유닛 μP는 메시지를 평가하고, 예산 값을 추출하여 메모리 MEM에 저장하는데, 메모리 MEM은 용이하게 액세스할 수 있도록 프로세싱 유닛 내에 있을 수도 있다. 다음으로, 프로세싱 유닛은 예산 값으로부터 데이터 속도 값을 계산하는데, 프로세싱 유닛은 데이터 속도 값을 네트워크 인터페이스 NW_IF의 데이터 속도 제어 유닛 DRC에 전송할 수도 있다. 그 러나 프로세싱 유닛이 데이터 속도 값 자체를 평가할 수도 있으며, 간단한 실시예에서는, 잔여 예산에 좌우되는 데이터 속도 값을 인에이블 또는 디스에이블함으로써 네트워크 인터페이스 NW_IF의 데이터 속도를 제어할 수도 있으므로, 데이터 속도 제어 유닛 DRC는 네트워크 인터페이스의 인에이블 스위치이다. 더욱 정교한 실시예에서, 데이터 속도 제어 유닛 DRC는 프로세싱 유닛으로부터 타깃(target) 데이터 속도 값을 수신하고, 네트워크 인터페이스의 실제 데이터 속도를 조절하여 타깃 데이터 속도를 맞춘다.

QoS 서비스는, 예를 들어 노드 및 데이터 타입에 따라 전송의 우선순위를 결정하는데, 노드는, 그 노드가 대역폭을 요청하는 경우에 데이터 타입의 정보를 제공한다. 그러므로 가장 높은 예산을 갖는 노드가 반드시 선호돼야 하는 것은 아니다. 예산은 주로 피어의 자체-조직을 위한 수단이다. 동일한 우선순위를 갖는 2개의 피어가 동일한 우선순위로 데이터를 전송하는 경우, QoS 서비스는 피어의 예산에 따라 각 피어를 강화 또는 구속, 예를 들어 더 많거나, 더 적은 대역폭을 할당할 수도 있다.

피어-그룹은, 예를 들어 OwnerZone과 같이 피어가 임의로 결합 및 탈퇴할 수도 있는 동적 시스템일 수도 있다. QoS 서비스는 예산의 일부분을, 새로 결합한 피어를 위한 예비 할당(reserve)으로서 유지할 수도 있거나, 새로운 피어가 피어-그룹에 결합하는 경우, 각 피어를 위한 예산을 재할당할 수도 있다. 예비 할당을 유지하는 것은, 피어가 매우 자주 가입 및 탈퇴하는 피어-그룹, 예를 들어 피어가 이동 디바이스인 경우에 유익하다.

유익하게도, 본 발명에 따른 논리적 "서비스 품질" 관리 시스템은 하위의 물리적 네트워크와 무관하다. 본 발명이, 예를 들어 OwnerZone인 피어-그룹에서 사용되는 경우, 피어-그룹은 상술한 측정과 모니터링을 처리함으로써 자신의 데이터 전송 성능을 제어할 수도 있으며, 피어의 예산을 제어함으로써 피어의 협력적 행동 양식과 관련된 피어에 명령할 수도 있다.

본 발명은, 전자 스토리지 디바이스를 구비하고, 피어-투-피어 기술에 기초하는 멀티미디어 홈 네트워크를 위해 사용하는 것이 특히 유익하다. 피어-그룹 또는 OwnerZone은, 예를 들어 분산형 스토리지 시스템을 실시할 수도 있다. 그러나 본 발명은 다른 타입의 피어-그룹에 또한 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 QoS 관리 시스템은 하위 네트워크의 위에서 작동할 수도 있고, 이로 인하여 하위 네트워크와 무관하다. 그래서 본 발명에 따른 방법을 임의의 물리적 네트워크에 적용하여, QoS 기능성을 개선한다.

Claims

협력 네트워크 노드들(N1,...,N6)의 그룹 내에서 데이터 트래픽을 제어하기 위한 방법 - 상기 그룹 내의 노드들을 위해 적어도 하나의 서비스 기능(QoS_Svc)이 이용가능함 - 으로서,

상기 서비스 기능(QoS_Svc)이 상기 협력 네트워크 노드들(N1,...,N6) 중 하나의 네트워크 노드로부터 제1 메시지를 수신하는 단계 - 상기 제1 메시지는 데이터 송신 또는 수신을 위해 필요한 데이터 속도 및 요청을 지정함 -;

상기 제1 메시지의 수신시, 상기 서비스 기능이 상기 그룹의 개별 노드들의 현재 예산들(budgets)을 평가하고, 상기 그룹의 개별 노드들에 대한 새로운 예산들을 나타내는 개별 수치 값들을 계산하는 단계;

상기 서비스 기능(QoS_Svc)이 상기 개별 수치 값들을 상기 그룹의 개별 노드들(N1,...,N6)에 할당하는 단계 - 노드에 할당되는 수치 값은, 그 노드가 지정된 시간 동안 할당할 수 있는 대역폭에 대한 측정치, 또는 그 노드가 지정된 시간 동안 송신 또는 수신할 수 있는 데이터 양에 대한 측정치임 -;

상기 네트워크 노드들(N1,...,N6)에 그들의 각 개별 수치 값들을 송신하는 단계;

상기 네트워크 노드들(N1,...,N6) 내에 그들의 할당받은 개별 수치 값들을 저장하는 단계;

네트워크 노드(N1,...,N6)가 그 저장된 수치 값이 양(positive)이라는 것을 결정하고, 상기 결정시에,

상기 수치값으로부터 데이터 속도를 결정하고,

상기 네트워크 노드(N1,...,N6)가 상기 결정된 데이터 속도로 데이터를 송신 또는 수신하고,

상기 네트워크 노드(N1,...,N6)가 상기 저장된 수치 값을 감소시키고 상기 감소된 수치 값을 저장하는 것을 수행하는 단계; 및

상기 수치 값이 양이라고 결정하고, 상기 저정된 수치 값으로부터 데이터 속도를 결정하고, 상기 결정된 데이터 속도로 데이터를 송신 또는 수신하고, 이에 대응하여 상기 저장된 수치 값을 감소시키는 것을, 상기 저장된 수치 값이 양이 아닐 때까지, 혹은 데이터의 송신 또는 수신이 종료될 때까지 반복하는 단계

를 포함하는 데이터 트래픽 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 네트워크 노드들에 수치 값들을 송신하는 단계는,

상기 서비스 기능이 상기 노드 - 이로부터 상기 메시지가 수신됨 - 에 제2 메시지를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 제2 메시지는 동의 또는 반대 명령문(agreeing or disagreeing statement)을 포함하고, 상기 네트워크 노드는 상기 서비스 기능으로부터 동의 명령문을 수신한 때에만 데이터를 송신 또는 수신할 수 있는 데이터 트래픽 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 서비스 기능(QoS_Svc)에 의해, 상기 그룹의 노드들이 사용하는 데이터 속도를 지정된 모니터링 시간 동안 모니터링하는 단계;

상기 모니터링된 데이터 속도들을 축적하는 단계; 및

상기 축적된 데이터 속도들로부터 그룹 예산을 나타내는 값을 결정하고, 상기 그룹 예산으로부터 상기 네트워크 노드들에 대한 개별 수치 값들을 결정하는 단계

를 더 포함하는 데이터 트래픽 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 노드들 간의 네트워크 커넥션들에 대한 왕복 시간(round-trip-time)을 측정하는 단계 - 왕복 시간은, 제1 노드로부터 제2 노드로 패킷을 송신하는 것과, 상기 제1 노드에서 상기 제2 노드로부터의 응답을 수신하는 것 혹은 지정된 시간 이후에 수신된 응답이 없다는 점을 검출하는 것 사이의 시간임 -; 및

상기 측정된 왕복 시간으로부터 그룹 예산을 나타내는 값을 결정하고, 상기 그룹 예산으로부터 상기 네트워크 노드들에 대한 개별 수치 값들을 결정하는 단계

를 더 포함하는 데이터 트래픽 제어 방법.
제3항에 있어서,

상기 예산의 일부는 상기 노드들에 할당되지 않지만, 상기 그룹에 들어오는 새로운 노드들을 위해 보존되는 데이터 트래픽 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 서비스 기능(QoS_Svc)은 상기 그룹에 대한 예산을 결정하는 것 및 정의된 규칙적인 시간 간격들로 상기 노드들에 개별 수치 값들을 재할당하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 데이터 트래픽 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 네트워크 노드들(N1,...N6)은, 그들 각각에 할당된 개별 수치 값을, 이전 할당으로부터의 그들의 개별 잔여 수치 값에 추가하고, 그 합을 저장하는 데이터 트래픽 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 서비스 기능(QoS)은 상기 노드들의 데이터 속도들을 축적하고, 상기 축적된 데이터 속도들이 임계값보다 클 경우, 상기 그룹에 대한 예산을 결정하는 것 및 상기 개별 수치 값들을 상기 노드들에 할당하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 데이터 트래픽 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 네트워크 노드들은 피어-투-피어 네트워크(peer-to-peer network)에 있는 피어들인 데이터 트래픽 제어 방법.
노드들의 그룹으로서 다른 네트워크 노드들과 협력할 수 있는 네트워크 노드(NW_N) - 상기 그룹 내의 노드들을 위해 적어도 하나의 서비스 기능(QoS)이 이용가능함 - 로서,

상기 서비스 기능에 송신 또는 수신 데이터 속도 요청 메시지를 송신하고, 서비스 기능(QoS)으로부터 개별 수치 값을 수신하기 위한 인터페이스 수단(NW_IF);

상기 수신된 개별 수치 값을 저장하기 위한 수단(MEM);

상기 저장된 수치 값이 양이라는 것을 판정하기 위한 수단(μP);

상기 수치 값이 양인 경우, 상기 수치 값으로부터 데이터 속도를 결정하기 위한 수단(μP) - 상기 수치 값은, 상기 노드가 지정된 시간 동안 할당할 수 있는 대역폭에 대한 측정치, 또는 상기 노드가 지정된 시간 동안 송신 또는 수신할 수 있는 데이터의 양에 대한 측정치임 -;

상기 인터페이스 수단(NW_IF)의 데이터 속도를 수정하여 상기 결정된 데이터 속도로 맞추기 위한 수단(DRC);

상기 저장된 수치 값을 감소시키기 위한 수단(μP);

상기 감소된 수치 값을 저장하기 위한 수단(MEM); 및

상기 저장된 감소한 수치 값이 양인 경우, 상기 저장된 수치 값이 양이 아니거나 또는 상기 데이터의 송신 또는 수신이 종료될 때까지, 상기 저장된 감소한 수치 값으로부터 데이터 속도를 결정하기 위한 수단(μP)을 리트리거링(retriggering)하는 수단

을 포함하는 네트워크 노드.
제10항에 있어서,

상기 수신된 수치 값을 상기 저장된 감소한 수치 값에 추가하기 위한 수단을 더 포함하는 네트워크 노드.