KR20050041642A - 서비스 품질 보장 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 이동 단말로 다양한 무선 데이터 응용 서비스를 제공하는 패킷 데이터 서비스 노드를 구비하는 이동통신 시스템에서, 사용자에게 서비스 종류에 따른 서비스 품질 보장을 위한 방법에 있어서, 상기 이동 단말과 무선 데이터 서비스를 제공하기 위한 메인 서비스를 설정하는 과정과, 상기 메인 서비스 설정이 완료됨에 따라 서비스 품질 보장이 필요한 경우 맥스 클래스에 대한 정보를 획득하고, 획득한 맥스 클래스 정보를 통해 확인된 포트번호를 이용하여 서비스 클래스를 구분하는 과정과, 상기 구분된 서비스 클래스를 아이피 헤더의 서비스 품질 보장을 위한 필드에 매핑하여 매핑값을 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

서비스 품질 보장 방법 및 시스템{Method and System for supporting Qos in mobile communication system}
본 발명은 무선데이터 서비스 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 데이터 서비스를 사용하는 이동 통신 시스템에서 서비스 품질 보장을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
기존의 이동통신 시스템의 무선 데이터 서비스는 컨텐츠가 한정되어 있으므로 데이터를 송신 및 수신을 수행하는데에만 국한되어있다. 그라나 이동통신 시스템이 발전하여 이동통신 시스템의 사용자들이 급증함에 따라 데이터 컨텐츠가 다양한 형태로 발전되고 있다.
도 1은 일반적인 이동통신 시스템에서 무선 데이터 서비스를 위한 망 구조를 도시한 도면이다.
CDMA2000 1X, 1xEV-DO, 1xEV-DV를 포함하는 이동통신 시스템에서 무선 데이터 서비스를 위한 망의 구조는 모바일 아이피(Mobile IP)망에 기반하고 있다. 이러한 구조는 음성과 같은 회선데이터는 기존의 써킷망을 사용하고 패킷 데이터는 기지국에서 바로 IP망으로 접속된다. 이러한 망의 구조를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 무선 데이터 서비스를 위한 네트워크 망은 무선 채널 설정을 통해 접속되는 단말기(MS : Mobile Station)(11)와 기지국(RN : Radio Node)(12)과, 상기 기지국(12)과 R-P 세션 설정을 통해 접속되는 패킷 데이터 서비스 노드(PDSN : Packet Data Service Node)(13)와, 인터넷 프로토콜(Internet Protocol 이하, IP라 함) 네트워크(20)으로 구성된다.
상기 기지국(12)은 상기 패킷 데이터 서비스 노드(13)와 R-P 세션 설정을 통해 접속되고, 방문자의 일시적인 정보를 관리하는 방문자 위치 등록기(VLR)(15)와 접속된다. 여기서 방문자 위치 등록기(15)는 SS7 네트워크(30)를 통해 가입자 정보를 관리하는 홈 위치 등록기(HLR : Home Location Register)(31)와 접속된다.
상기 패킷 데이터 서비스 노드(13)는 IP 네트워크(IP Network)(20)와 포인트투 포인트 프로토콜(Point-to-Point Protocol : PPP) 설정을 통해 접속되고, IP 인증을 수행하는 인증서버(RADIUS)(14)와 접속된다.
상기 IP네트워크(20)는 인증 데이터베이스인 홈 아이피 네트워크(Home IP Network; RADIUS)(21)와, 일종의 인증 게이트웨이 역할을 하는 브로커 네트워크(Broker Network; RADIUS)와, 일종의 홈 위치 등록기 역할을 하는 홈 에이젼트(HA : Home Agent)(23)와 접속된다.
그런데, 최근의 이동통신 환경은 단순한 데이터를 송수신하는 환경에서 고속 패킷 데이터 서비스를 위한 환경으로 발전하고 있다. 즉, 사용자가 무선 이동통신 환경에서 컨텐츠 서버에 접속하여 영화를 볼 수 있는 서비스를 제공받을 수 있을 뿐만 아니라, 무선데이터 서비스를 사용하는 사용자간에도 무선 인터넷 게임을 무선 단말기를 이용하여 게임을 역동적으로 할 수 있도록 발전하고 있다.
또한, 기존에 서킷망을 대변하던 음성 서비스는 무선 데이터 네트워크의 발전으로 인해 패킷 네트워크에서 이를 지원할 수 있게 되었다. 그 대표적인 예로 VoIP를 이용하여 패킷 네트워크에서도 음성 통화를 할 수 있게 되었다. 이러한 패킷 네트워크에서 음성을 지원하는 VoIP 서비스는 음성만을 송수신하는 것에서 만족하지 않고, 음성에 화상까지 전송하는 화상전화 서비스를 제공하기에 이르렀다. 이러한 화상 서비스를 제공하기 위한 이동통신 셀룰러 네트워크 구조는 도 2와 같으며, 기본적인 구조는 상기 도 1의 구조와 동일하며, 단, 추가적으로 IP 네트워크(20)에 게이트 키퍼(Gate Keeper)(24)가 접속된다.
이렇게 이동통신 셀룰러 환경이 발전함에 따라 다양한 무선 데이터 컨텐츠를 제공받을 수 있게 되었다. 즉, 서비스가 다양해지면서 서비스마다 특성을 갖게 되었다. 이와 더불어 사용자들은 서킷 환경에서의 음성 서비스를 이용하는 품질 정도에 서비스를 패킷망을 이용한 음성 서비스에서도 지원 받기를 원하고 있다. 하지만 초기 서비스의 품질을 제공하는 방식은 가입자 별로 우선순위에 따라 우선순위가 높은 가입자는 지연을 적게 가지도록 하고 많은 대역폭을 할당받는 형태를 고려하였다. 따라서 패킷망으로 음성을 전송하는 경우 가입자마다 품질에 대한 우선순위가 정해져 있고, 서비스별로 품질을 보장할 수 없기 때문에 기존의 패킷 네트워크는 상대적으로 실시간성을 요구하는 음성서비스에 적합하지 않는 구조가 된다.
게다가 음성 서비스는 지연에 민감하지만 대역폭은 크게 필요하지 않고, 일반 데이터 서비스는 지연에 민감하지만 대역폭은 크게 필요하지 않다. 이렇게 서비스별로 서로 다른 특성을 가지고 있으므로 서비스 품질을 보장하기 위해서는 가입자별로 서비스 품질을 보장하는 것뿐만 아니라 서비스의 종류에 따라서도 서비스 품질을 보장을 할 필요가 있게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 무선 데이터 서비스를 사용하는 네트워크에서 서비스별로 가지는 특성에 맞게 품질을 보장함으로써, 가입자가 원하는 서비스를 가장 적절한 우선 순위를 통해서 제공하기 위한 서비스 품질 보장 지원 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 이러한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 방법은, 이동 단말로 다양한 무선 데이터 응용 서비스를 제공하는 패킷 데이터 서비스 노드를 구비하는 이동통신 시스템에서, 사용자에게 서비스 종류에 따른 서비스 품질 보장을 지원하기 위한 방법으로서, 상기 이동 단말과 무선 데이터 서비스를 제공하기 위한 메인 서비스를 설정하는 과정과, 상기 메인 서비스 설정이 완료됨에 따라 서비스 품질 보장이 필요한 경우 맥스 클래스에 대한 정보를 획득하고, 획득한 맥스 클래스 정보를 통해 확인된 포트번호를 이용하여 서비스 클래스를 구분하는 과정과, 상기 구분된 서비스 클래스를 아이피 헤더의 서비스 품질 보장을 위한 필드에 매핑하여 매핑값을 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 이러한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 시스템은, 사용자에게 서비스 종류에 따른 서비스 품질 보장하기 위한 이동통신 시스템으로서, 무선 트패픽 채널을 확보하고 인터페이스를 설정하는 이동 단말과, 상기 이동 단말과 메인 서비스를 설정하고, 상기 메인 서비스 설정이 완료됨에 따라 맥스 클래스에 대한 정보를 획득하고, 획득한 맥스 클래스 정보를 통해 확인된 포트번호를 이용하여 서비스 클래스를 구분하고, 상기 구분된 서비스 클래스를 아이피 헤더의 서비스 품질 보장을 위한 필드에 매핑하여 매핑값을 설정하는 패킷 데이터 서비스 노드와, 상기 이동 단말과 무선 접속하여 상기 패킷 데이터 서비스 노드로부터의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서 무선 데이터 서비스 시 서비스 품질을 보장하기 위한 망 구조를 도시한 도면이다.
서비스 품질 보장을 위한 네트워크는 무선 채널 설정으로 접속되는 이동 단말(MS : Mobile Station)(110)과 기지국(BSS/PCF, RAN)(120)과, 상기 기지국(120)과 알-피 세션(이하, R-P 세션이라 함) 설정을 통해 접속되는 패킷데이터 서비스 노드(Packet Data Serving Node 이하, PDSN이라 함)(130)와, 게이트웨이 기능을 제공하는 경계 라우터(BR : Border Router)(140)로 구성된다.
상기 이동 단말(110)은 기지국(120)과 무선 접속 기능을 수행하며, PPP 링크 계층(Link layer)접속을 통하여 PDSN과 연결된다. 여기서 단말(110)은 접속 네트워크에 따라 CDMA2000 1X 시스템의 경우 이동 단말(110)로, 1x EV-DO 및 1x EV-DV 시스템인 경우 AT(Access Terminal)로 구분할 수 있다. 또한, 이동 단말(110)은 제공되는 기능에 따라 MT(Mobile Terminal)와 TE로 기능적 분리를 할 수도 있다.
상기 기지국(120)은 단말기(110)와 CDMA2000 무선 접속 기능을 제공하며, PDSN과 제2계층(Layer-2) 접속 기능을 통해 패킷 데이터 서비스를 제공한다. 상기 패킷 데이터 서비스노드(130)는 제2계층(Layer-2) 접속(R-P Connection)을 통해 기지국(120)과 연결되며, 연결된 R-P 커넥션(Connection)을 통해 이동 단말(110)과 포인트 투 포인트 프로토콜(Point-to-Point Protocol 이하, PPP라 함) 연결하고, 이를 통해 이동 단말(110)로 패킷 데이터 서비스를 제공한다.
상기 PDSN(130)은 인증센터(AAA)(도시되지 않음)와의 연동을 통해 서비스 품질 프로파일(QoS profile)을 획득하며 획득된 서비스 품질 프로파일을 기반으로 하여 Qos 서비스를 위한 승인 제어 기능을 수행한다. 상기 PDSN(130)은 QoS를 위해 "DiffSeve Edge" 기능을 제공하며, 이를 위한 패킷 "Metering, Classification, Shaping and Dropping, Marking" 기능을 제공한다. 상기 "DiffSeve Edge", "Metering, Classification, Shaping and Dropping, Marking"기능들에 대한 구체적인 설명의 편의를 위해 생략하기로 한다.
상기 경계 라우터(140)는 억세스 네트워크 및 코어 네트워크(Core network)를 포함한 CDMA2000 네트워크가 외부 망, 즉 인터넷 또는 다른 사업자 망 등과 연동할 수 있도록 게이트웨이 기능을 제공하는 라우터이며, IETF Standard에 따른 IP 패킷 라우팅 기능을 수행한다. 경계 라우터(140)은 QoS 서비스를 위해 패킷을 다시 마킹(Re-marking)하는 기능을 수행한다.
상기 인증센터(도시되지 않음)는 가입자 인증/허가 기능 및 과금 기능을 수행하며 RADIUS 프로토콜(또는 Diameter 프로토콜)을 통해 PDSN(130) 및 홈 에이젼트(HA)(도시되지 않음)와 인터페이스 된다. 인증센터는 위치에 따라 VAAA와 HAAA로 구분하며, VAAA는 방문 망의 AAA로서 홈망의 HAAA와 인터페이스 된다. 가입자 프로파일은 홈 망의 HAAA에 위치하며, VAAA를 통한 연동을 통해 프로파일을 원하는 NE에 제공할 수 있다. AAA는 QoS 서비스를 위해 가입자별 QoS 프로파일 가지고 있으며 PDSN(130) 및 HA는 가입자 프로파일을 통해 QoS 설정을 요구하는 가입자에 대한 QoS정보를 획득할 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 서비스 품질 보장을 위한 네트워크는 음성, 데이터 및 화상통신등과 같은 다양한 무선 데이터 응용서비스들을 제공할 수 있다.
사용자가 원하는 멀티미디어 정보를 선택적으로 서버로부터 전송 받아 재생하는 서비스를 브이오디(Video On Demand 이하, VOD라 함)라고 하는데, 이러한 VOD는 무선 환경에서 패킷 데이터를 기반으로 제공되므로 일종의 무선 응용 프로토콜(Wireless Application Protocol : WAP)과 같은 무선데이터 응용서비스들 중의 하나로 구성된다.
상기 무선 데이터 응용 서비스들은 서로 다른 서비스 품질을 갖고 있으며, 전송대상이 되는 미디어(각 응용 서비스)별로 각각의 특성을 분류할 수 있다. 상기 무선 데이터 응용 서비스들을 서비스 품질에 따라 분류하면, 무선 데이터 응용 서비스들은 크게 오류가 어느 정도 발생하여도 무방한 미디어, 예를 들어 음성, 화상전화 및 음성 메시지등과, 오류가 발생하면 안되는 미디어, 예를 들어 파일 전송, commerce 등으로 분류된다. 이와 함께 실시간성이 보장되어야 하는 음성 및 화상 서비스등과, 실시간이 보장되지 않아도 되는 무선 인터넷, 메일 통보 등으로 분류할 수 있다.
상기 무선 데이터 서비스들의 각기 다른 서비스 품질을 보장하기 위해 본 발명은 각 미디어들을 미리 설정된 포트 번호로 분류하며, 이러한 서비스 품질 보장을 위한 포트별 서비스 분류를 나타내면 하기 <표 1>과 같다.
상기 <표 1>에서 클래스 A는 VoIP, 화상 전화통신(Video Telephony) 서비스가 포트 번호 5004(RTP) 및 5005(RTCP)로 구분함을 나타낸다. 클래스 B는 온라인상에서 상대방과 함께 하는 게임(Interactive Game), 텔넷(Telnet) 서비스가 포트번호 23(Telnet), "Interactive Game"로 구분함을 나타낸다. 클래스 C는 스트리밍 오디어/비디오(Streaming Audio/Video) 서비스가 포트번호 554(RTSP)로 구분함을 나타낸다.
클래스 D는 "FTP", 스틸 이미지(Still Image) 서비스가 포트번호 20(FTP data), 21(FTP control)로 구분함을 나타낸다. 클래스 E는 음성 메시지를 나타내며, 이는 사업자가 정의하여 사용할 수 있다.
클래스 F는 웹 브라우징(Web browsing) 서비스가 포트번호 80으로 구분함을 나타낸다. 클래스 G는 이메일(E-mail) 서비스가 포트번호 109(POP2), 110(POP3), 25(SMTP)로 구분함을 나타낸다.
상기 <표 1>과 같이 구분된 무선 데이터 응용 서비스들을 클래스와 DSCP의 매핑을 나타내면 하기 <표 2>와 같다.
상기 <표 2>에서 클래스 A 내지 G는 차례로 "EF", "AF4", "AF3", "AF3", "AF2", "AF1", "BE"로 매핑된다.
이와 같은 서비스 품질 분류를 이용하여 서비스 품질 보장을 위한 절차를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 서비스 품질 보장을 위한 동작을 도시한 흐름도이다.
이동 단말(110)이 파워 온 되면, 패킷 데이터 서비스 노드(130)는 이동 단말(110)로 데이터 서비스를 제공할 수 있게 된다.
1010단계에서 패킷 데이터 서비스 노드(130)는 초기 설정 과정을 수행한다. 즉, 패킷 데이터 서비스 노드(130)는 무선 데이터 서비스를 받기 위해 메인 PPP(Point to Point Protocol)를 설정해야 하며, 메인 PPP를 설정하기 전에 이동 단말(110)은 무선 트래픽 채널을 확보한 후 R-P 설정을 한다. R-P 설정이 완료되면, PDSN(130)은 이동 단말(110)과 PPP 설정을 수행하게 된다.
1020단계에서 PDSN(130)은 인증센터(AAA)와 인증과정을 수행하게 되는데, 이때 AAA의 가입자 프로파일에 정의된 맥스 클래스(MAX CLASS)를 획득하여 최대로 서비스 품질을 보장할 수 있는 범위를 확인한다. 이에 따라 메인 서비스에 설정이 완료된다. 여기서, 메인 서비스에 대해서는 서비스 품질 보증에 알고리즘이 일반적으로 수행하지 않을 수 있으므로 PDSN(130)과 AAA 서버간에 MAX CLASS에 대한 정보를 송수신하지 않을 수 있다.
가입자는 메인 서비스가 완료된 후, 바로 보조(Auxiliary) 서비스에 대한 요구를 수행한다. 이때 보조 서비스에 대한 인증을 수행하게 되며, 보조 서비스에 대한 MAX CLASS를 획득하기 위해서 PDSN(130)은 AAA 서버와 MAX CLASS에 대한 정보를 송수신한다. 품질 보장 알고리즘 동작 단계에서 포트 번호에 의해 서비스를 제공할 때, MAX CLASS은 서비스 품질보다 좋은 서비스를 제공할 수 없다.
이에 따라 패킷 데이터 서비스 노드(130)는 품질 보장 알고리즘의 동작을 수행한다. 먼저, 1030단계에서 패킷 데이터 서비스 노드(130)는 새로운 데이터 서비스에 대한 세션에 대해 서비스 품질 보장이 필요한 서비스인지를 확인한다. 서비스 품질 보장 지원이 필요한 경우, 1040단계에서 패킷 데이터 서비스 노드(130)는 포트 번호를 확인 여부를 판단한다. 포트 번호를 확인하지 않은 경우, 패킷 데이터 서비스 노드(130)는 다시 1070단계로 진행한다. 즉, 포트번호를 확인하지 못한 서비스에 대해서는 서비스 품질을 보장하지 않는다. 반면, 포트번호를 확인한 경우, 1050단계에서 패킷 데이터 서비스 노드(130)는 품질 보장을 위한 포트 번호에 따라 서비스별로 분류한다. 이후, 1060단계에서 패킷 데이터 서비스 노드(130)는 DSCP필드에 서비스 품질(QoS) 정보를 매핑하여 마킹을 수행한 다음 동작을 종료한다.
반면, 서비스 품질 보장 지원이 필요한 서비스가 아닌 경우, 패킷 데이터 서비스 노드(130)는 1040단계에서 최상(Best Effort) 서비스를 적용함으로써 가입자에게 데이터 서비스의 서비스 품질을 보장하지 않는다. 그런 다음 패킷 데이터 서비스 노드(130)는 서비스 품질 보장을 위한 가입자 데이터 서비스 설정 동작을 완료한다.
이러한 동작을 통해 패킷 데이터 서비스 노드(130)가 품질 보장 알고리즘을 통해서 서비스별로 "DSCP"를 필드에 매핑값으로 설정하면, 데이터를 송수신하는 라우터등에서 상기 매핑된 값을 이용하므로 서비스에 대한 품질을 보장할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 발명청구의 범위뿐 만 아니라 이 발명청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 서비스의 종류에 따라 우수한 품질이 요구되는 서비스가 생기게 됨으로써 포트 번호별로 서비스를 분류하여 사용자에게 서비스 종류에 따라 적절한 서비스 품질을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 이동통신 시스템에서 무선 데이터 서비스를 위한 망 구조를 도시한 도면,
도 1은 일반적인 이동통신 시스템에서 화상통신 서비스를 위한 망 구조를 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서 무선 데이터 서비스 시 서비스 품질을 보장하기 위한 망 구조를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 서비스 품질 보장을 위한 동작을 도시한 흐름도.

Claims (5)

  1. 이동 단말로 다양한 무선 데이터 응용 서비스를 제공하는 패킷 데이터 서비스 노드를 구비하는 이동통신 시스템에서, 사용자에게 서비스 종류에 따른 서비스 품질 보장을 위한 방법에 있어서,
    상기 이동 단말과 무선 데이터 서비스를 제공하기 위한 메인 서비스를 설정하는 과정과,
    상기 메인 서비스 설정이 완료됨에 따라 서비스 품질 보장이 필요한 경우 맥스 클래스에 대한 정보를 획득하고, 획득한 맥스 클래스 정보를 통해 확인된 포트번호를 이용하여 서비스 클래스를 구분하는 과정과,
    상기 구분된 서비스 클래스를 아이피 헤더의 서비스 품질 보장을 위한 필드에 매핑하여 매핑값을 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메인 서비스를 설정하는 과정은,
    상기 이동단말과의 접속을 위한 메인 프로토콜을 설정하는 단계와,
    상기 메인 프로토콜이 설정되면, 상기 무선 데이터 서비스를 제공할 사용자의 인증을 확인하여 가입자 프로파일에 정의된 맥스 클래스를 획득하는 단계와,
    상기 획득된 맥스 클래스를 확인하여 최대 서비스 품질 보장 지원 범위를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서비스 품질 보장이 필요하지 않은 경우, 최상 서비스를 적용하여 가입자에게 데이터 서비스의 서비스 품질을 보장하지 않는 무선 데이터 서비스를 설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포트 번호가 확인되지 않은 경우, 최상 서비스를 적용하여 가입자에게 데이터 서비스의 서비스 품질을 보장하지 않는 무선 데이터 서비스를 설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 사용자에게 서비스 종류에 따른 서비스 품질 보장하기 위한 이동통신 시스템에 있어서,
    무선 트패픽 채널을 확보하고 인터페이스를 설정하는 이동 단말과,
    상기 이동 단말과 메인 서비스를 설정하고, 상기 메인 서비스 설정이 완료됨에 따라 맥스 클래스에 대한 정보를 획득하고, 획득한 맥스 클래스 정보를 통해 확인된 포트번호를 이용하여 서비스 클래스를 구분하고, 상기 구분된 서비스 클래스를 아이피 헤더의 서비스 품질 보장을 위한 필드에 매핑하여 매핑값을 설정하는 패킷 데이터 서비스 노드와,
    상기 이동 단말과 무선 접속하여 상기 패킷 데이터 서비스 노드로부터의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 이동통신 시스템.
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