인터넷상에서 IP QoS를 제공하기 위한 IntServ와 DiffServ 구조 중 현재 DiffServ가 기술적, 경제적으로 현실적인 방안으로 받아들여지고 있다. 본 논문에서는 DSL 광대역 접속망에 적용될 수 있는 몇 가지 DiffServ QoS 지원 방안을 제시하고, 각 방안의 장단점 분석을 통해 기존 최선형 DSL망으로부터 DiffServ QoS지원 DSL망으로의 바람직한 이행 경로를 제시하고자 한다. DSL망은 전 세계적으로 최근에 매우 광범위하게 구축되어 있기 때문에 DiffServ QoS 지원 방안 설계 시에 다양한 QoS 서비스의 효율적인 제공뿐만 아니라, QoS 지원을 위한 신규 투자비용, 기존의 QoS 미지원 시스템과의 호환성, 기존 과금 체계와의 호환성 등이 중요하게 고려되어야 한다. 본 논문은 DSL망을 위한 DiffServ QoS 지원 방안들을 단기적으로 적용할 수 있는 정적 DiffServ 방안과 장기적으로 적용할 수 있는 동적 DiffServ 방안으로 구분하여 제시한다. 정적 DiffServ 지원 방안은 가입자 단위의 DiffServ QoS를 제공하는 평면적 DiffServ와 가입자 단위의 DiffServ QoS와 서비스 단위의 DiffServ QoS를 동시에 제공하는 구조적 DiffServ 방안을 포함하고, 동적 DiffServ 방안은 P2P(Peer to Peer) 멀티미디어 응용에 적용될 수 있는 직접 DiffServ와 ASP(Application Service Provider) 응용에 적용될 수 있는 간접 DiffServ를 포함한다.
본 논문에서는 3GPP 서비스의 QoS에 정책 기반 망 관리 기법이 적용되지 않고 DiffServ 기술에 적용된 경우를 우선 해석하고, 다음으로 정책 기반 망 관리 기법(PBNM)과 DiffServ 기술이 연계된 경우를 적용하여 QoS 성능개선을 검증한다. PBNM과 DiffServ를 적용했을 때, 출력링크 용량에 75%의 최선형 트래픽이 발생해도 음성 트래픽의 양이 1 msec 정도 줄어들었다. 비디오 트래픽 역시 데이터 트래픽과 같은 취급을 받으므로 DiffServ 때에 비해 패킷 손실율이 줄어들어 0 에서 $10^{-4}$ 정도의 결과를 가져옴을 알 수 있었다. 적합한 정책 PBNM과 DiffServ을 적용하면 기존의 정해진 QoS 메커니즘의 영향을 받지 않고 적합한 정책을 사용하는 것만으로도 3GPP 서비스의 QoS 수준에 맞도록 망을 운영, 관리 할 수 있음을 알 수 있었다. 이에 따른 해석적 방법은 버클리 대학의 NS-2를 통하여 기존 시스템에 의무화된 DiffServ 기술과 차세대 망에서 의무화된 PBNM과 DiffServ 기술이 적용된 경우에 대해 성능평가 한다.
최근 네트워크가 실시간, 멀티미디어, 멀티캐스팅의 지원을 필요로 함에 따라 인터넷 QoS에 대한 요구 사항이 증대되고 있다. 최선형의 전달 서비스로는 이러한 응용을 지원할 수 없기 때문에 QoS 증대를 위한 IntServ(Integrated Service) 구조가 제안되었고, 또한 IntServ의 확장성 문제에 따른 DiffServ(Differentiated Service) 구조가 제안되었지만 존재하는 네트워크 환경에서 QoS 기준을 만족하기에는 부족한 실정이다. 이에 따른 인터넷 QoS 보장을 위한 구조로 DiffServ 구조와 IntServ 구조를 연동하는 방안에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 IntServ의 한계에 따른 DiffServ의 출현 배경 및IntServ와 DiffServ의 차이점을 살펴보고, 현실 가능한 DiffServ망에서의 QoS 향상을 위한 효율적인 자원예약 메커니즘을 소개하고, DiffServ와 IntServ의 연동 방안에 관한 문제점과 해결방안을 모색하고, 향후 방향을 제시하고자 한다.
인터넷 QoS를 제공하기 위하여, IETF는 통합 서비스(IntServ)와 차별화 서비스(DiffServ)라는 두 가지 모델을 제안하였다. RSVP에 기반하여 각 패킷 흐름마다 자원 예약과 접근 제어를 수행하는 IntServ와 달리 DiffServ는 개개의 패킷 흐름 대신에 집합적인 패킷 흐름을 지원함으로써 다양한 패킷클래스들에 대하여 차등적인 QoS를 제공할 수 있다. 그러나 DiffServ구조가사용자들의 동적인 QoS변경 요구를 수용하기 위해서는 각 패킷 클래스에 대하여 동적인 QoS를 설정할 수 있는 관리 시스템이 요구된다 따라서 본 논문은 DiffServ 네트워크의 QoS를 효율적으로 관리하고 동적으로 구성하기 위한 정책 기반 QoS 관리 시스템을 설계하고 구현하였다. 또한 테스트베드로 구축된 리눅스 기반 DiffServ 네트워크 상에서의 실험을 통해 구현된 QoS관리 시스템의 타당성을 입증하였다.
외부 IP 네트워크와 연동하여 다양한 패킷기반 서비스를 제공하는 3G 네트워크 환경에서 서비스의 end-to-end QoS 제공은 중요한 문제이다. 3GPP 진영은 정책기반 네트워크 자원관리 아키텍처를 표준으로 제안하고 있으며, 실제적으로 정책을 수행하는 수단으로 IntServ와 DiffServ의 사용이 권장되고 있다. 본 논문에서는 DiffServ-aware MPLS를 정책 수행 수단으로 사용하는 것을 제안한다. 이 방식을 이용하면, DiffServ에 의해 트래픽의 QoS를 차별적으로 보장하는 것은 물론, MPLS를 통해 다중 경로를 활용할 수 있어 네트워크 자원 이용도를 높일 수 있다. 이러한 장점들은 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽이 동시에 서비스되는 환경에서 제안방식을 시뮬레이션 하여 검증하였다.
네트워크 설계 시 기존의 링크용량 산출 방법들은 오랜 관측의 결과에 의존 하거나 가입자의 평균 트래픽 특성에 근거한 대역 추정 기법들을 사용하였다. 본 논문에서는 MPLS 기반 DiffServ 네트워크 설계에 필요한 링크대역을 산출하기 위하여 클래스별 가입자 SLA에 근거한 새로운 링크 대역 결정 방법을 제시한다. 본 논문에서는 가입자 트래픽 특성에 따른 정확한 망설계를 위하여 MPLS 기반 DiffServ망에서의 에지 노드에 집중된 DiffServ의 클래스별 가입자 SLA특성을 분석한 뒤, MPLS의 LSP 결정 방법에 따라 에지에서의 가입자 SLA를 전체 네트워크에 분배하는 새로운 방식을 제안하여 전체 네트워크에 분배된 SLA정보를 근거로 각 링크 용량을 산출한다. 또한 본 논문에서는 DiffServ 클래스별 특성에 따라 효율적인 설계를 위한 설계 파라미터와 QoS 요구조건에 적합한 대역 계산 알고리즘을 제시하였다. 본 논문에서 제안된 방안을 바탕으로 MPLS 기반 DiffServ 망 링크 용량산출을 위한 도구를 개발하여 쉽게 네트워크 설계를 할 수 있도록 하였고 제안된 설계 방법의 성능 평가를 통하여 클래스별로 효율적인 링크 자원 설계가 이루어짐을 보였다.
본 논문에서는 인터넷 QoS(Quality of Service)보장을 위하여 제안된 Diff-Serv(Differentiated Service)모델을 구현하고, QoS 를 보장하지 않는 BE(Best Effort)서비스와 우선 순위가 높은 패킷을 처리하여 QoS 를 보장하는 EF(Expedited Forwarding) 서비스의 차이를 통하여 Diff-Serv 망의 우수성을 입증하고자 한다. Diff-Serv 망은 BB(Bandwidth Broker)와 에지라우터 그리고 다수의 코어라우터로 구성된다. BB 로부터 라우터에 QoS Policy를 전송하기 위하여 COPS(Common Open Policy Service) 프로토콜을 구현하였으며, 사용자와 BB 사이의 SLAT/RAR(Service Level Agreement/Resource Allocation Request)를 처리하기 위하여 Admission Control 이라는 명명한 자체 프로토콜을 개발하였다. 구현된 Diff-Serv 망에서 QoS 보장 테스트를 위하여 19.2Mbps 대역폭이 요구되는 HDTV 스트리밍 서비스를 이용하여 인위적으로 Background Traffic 을 발생시켰을 때, BE 서비스만을 지원하는 망에서는 현저하게 서비스의 질이 떨어지는 반면에 Diff-Serv 망에서는 QoS가 보장됨을 알 수 있었다.
Diffserv Network DSCP(Differentiated Service Code Point)는 8bit로 구성되어 있고, 그 중 6bit만 사용되고, 나머지 2bit는 비워져 있는 상태로 있다. 이 2bit를 사용하여, DF(Default Forwarding), EF(Expedited Forwarding), AF(Assured Forwarding)의 DSCP 에 각각의 Service Class Code Point를 부여해서 사용자의 패킷을 구분하여 서비스하는 DiffServ 같은 경우 상용화가 되었을 때, DiffServ를 서비스하는 망에서 동일한 DiffServ 정책을 설정해서 사용할 수 있는 기법을 제안한다.
최근 인터넷 기술이 급속도로 발전하고 인터넷상에서의 멀티미디어 통신이 일반화되면서 네트워크 트래픽이 급속히 증가되고 있으며, 이러한 트래픽 급증으로 인하여 네트워크 회선 부족 및 통신 서비스의 품질 저하 등의 문제점들이 발생하고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 If네트워크 환경에서 선별적인 QoS를 보장하는 DiffServ지원 라우터와 DiffServ 네트워크상의 트래픽 흐름을 제어함으로써 클라이언트의 대역폭 요구에 대한 동적 자원할당을 수행하는 트래픽 제어 에이전트를 제시한다. 본 논문에서는 DiffServ지원 라우터 상에서 트래픽의 선별적인 전송방식을 구현하기 위해 리눅스의 큐 관리정책을 조작하였으며. 이러한 DiffServ지원 라우터를 효율적으로 제어할 수 있는 트래픽 제어 에이전트를 제안한다. 본 논문에서 제시하는 트래픽 제어 에이전트는 클라이언트의 서비스 요청에 대한 자원할당기능을 수행하며. 네트워크 상태변화에 따라 동적으로 자원을 재 할당한다. 특히, DiffServ 지원 라우터에서는 비동기 큐잉과 클래스별 큐잉기능을 제공하는 ACW$F_2$Q$^{+}$(Asynchronous and Class based W$F_2$Q$^{+}$) 패킷 스케줄러를 제안하여 AF PHB의 처리율과 공평성(fairness)을 향상시킨다.
IP 네트워크에서, 네트워크 리소스를 효과적으로 이용하기 위해 다양한 형태의 트래픽들이 통계적으로 다중처리 되고 있다. DiffServ-aware-MPLS는 서로 다른 QoS(Quality of Service) 요구를 가지는 통신서비스의 대부분을 지원한다. QoS 구조 기반인 DiffServ-aware-MPLS는 IP 네트워크에서 QoS를 보장하는 다중서비스를 가능하게 한다. 그러나 QoS를 보장하기 위한 IP 네트워크 관리 방법은 여전히 큰 이슈가 되고 있다. 이 논문에서는, 정책과 큐잉 그리고 스케줄링을 이용한 DiffServ-aware-MPLS 버퍼 관리 기법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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