KR100613964B1 - 비동기전송모드(ａｔｍ)망에서 인터넷 아이.피(ｉｐ)패킷전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비동기전송모드(ATM)망에서 인터넷 아이.피(IP)패킷 전송 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인터넷 IP 패킷 전송시 데이터를 전송하는 주최측에서 전송하고자 하는 IP패킷의 특성에 따라 서비스 품질(QoS)을 요구하지 않는 최선형(Best effort) 서비스는 ATM의 전용선(PVC)을 통하여 라우터로 전달되도록 하고, 서비스품질을 요구하는 음성 및 비디오 서비스는 ATM의 신호방식을 통하여(SVC) 종단간(End-to-end) 연결을 설정하여 IP 패킷을 전달하도록 하므로써, 필요시 이용자가 요구하는 고품질 서비스를 제공할 수 있도록 하는 방법에 관한 것인 바, 이용자가 인터넷 트래픽에 대한 서비스를 구분할 수 있는 방법 제공에 따라 ATM망 사업자는 ATM 순수 기능인 PVC와 SVC 연결기능 및 자원관리 능력을 이용하도록 하므로써, ATM망상에서 인터넷 서비스를 제공하기 위한 복잡한 제어 알고리즘을 부가하지 않아도 되는 장점 및 망구축시 인터넷 트래픽 처리를 새로운 시스템을 도입하므로 인한 경제적인 손실을 방지할 수 있는 잇점이 있고, 자원을 보다 효율적으로 활용하므로써 보다 높은 수익을 창출할 수 있으며, 또한 인터넷 이용자의 입장에서도 간단한 알고리즘을 이용하여 ATM망에서 ATM 전달능력을 이용하여 최선형 서비스 및 QoS 요구 서비스를 달리 제공받으므로 인하여 필요시 이용자가 원하는 고품질 서비스를 제공받을 수 있는 장점이 있다.

Description

비동기전송모드(ＡＴＭ)망에서 인터넷 아이.피(ＩＰ)패킷 전송 방법{Method for transfering internet IP packet in ATM network}

도 1은 본 발명이 적용되는 비동기전송모드 망 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 이용자 선택에 따른 서비스 제공 절차를 나타내는 신호 흐름도.

도 3는 본 발명에 의한 이용자 선택에 따른 서비스 처리를 위한 순서도.

도 4는 도 3에서의 QoS 서비스 모드에서의 처리 과정을 상세히 나타내는 순서도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 라우터 2 : 이용자 A

3 : 웹 서버 A 4 : ATM 교환기

본 발명은 비동기전송모드(이하 ATM이라 칭한다)망에서 인터넷 아이.피(Internet Protocol : 이하 IP라 칭한다)패킷 전송 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인터넷 IP 패킷 전송시 데이터를 전송하는 주최측에서 전송하고자 하는 IP패킷의 특성에 따라 서비스 품질(QoS)을 요구하지 않는 최선형(Best effort) 서비스는 ATM의 전용선(Permanent Virtual Circuit : PVC)을 통하여 라우터로 전달되도록 하고, 서비스품질을 요구하는 음성 및 비디오 서비스는 ATM의 신호방식을 통하여(Switched Virtual Circuit : SVC) 종단간(End-to-end) 연결을 설정하여 IP 패킷을 전달하도록 하므로써, 필요시 이용자가 요구하는 고품질 서비스를 제공할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 IP 기반 서비스는 비연결형 서비스로 트래픽 특성이 매우 버스트한 성격을 지니고 있으며, 서비스 제공방법도 최선형(Best-effort형) 서비스이다. 그러나, 인터넷을 통하여 기존의 전자메일(e-mail)과 같은 간단한 서비스만이 아닌 실시간/보장형 서비스인 멀티미디어 서비스가 계속적으로 발전하여 망의 고속화 및 망에서의 서비스 품질 제공능력이 절실하게 요구되고 있다. 그러므로, 인터넷의 다양한 서비스를 효율적으로 전달하기 위하여 차세대통합망인 ATM망과의 효율적인 연동 및 수용방안이 매우 큰 관심사로 대두되어 왔다.

ATM 망은 다양한 서비스의 수용 및 고속전달 특성을 갖는 광대역정보통신망(B-ISDN)의 핵심망이며 연결형 서비스에 적합한 망으로써 종단간의 연결은 사전에 설정되어 있든지(PVC : 이하 PVC라 한다) 신호처리에 의하여 필요시에 연결을 설정(SVC: 이하 SVC라 한다)하여 종단간의 통신을 수행하여야 한다.

그러므로, 기본적으로 비연결형 특성을 갖고 있는 인터넷 서비스를 ATM망을 통하여 전달하기에는 적합하지 않은 특성들을 갖고 있다. 그러나, 인터넷의 급성장에 의하여 ATM망의 용도도 인터넷의 효율적인 전달을 수행할 수 있는 방법들이 강 구되고 있다.

이러한 ATM망을 이용한 IP 트래픽의 전달방법으로써 IP망에서의 라우팅과 ATM망에서의 라우팅을 어떻게 상호 연결하여 서비스를 제공하느냐에 따라 크게 비연결형 방법, 오버레이 방법, 통합형 방법으로 분류되어 있다.

상기 비연결형 방법은 ATM망에 비연결형 서버(Connectionless Server : 이하 CLS라 칭한다)를 연결설치하고 CLS와 이용자간에 ATM 전용선을 설정한 후에 이 전용선을 통하여 IP 패킷을 전달하면 CLS에서 IP 패킷의 헤더를 분석한 후, 다음 CLS 또는 단말기로 보낼 경로에 맞는 전용선 채널을 통하여 IP 패킷을 보내는 방법으로 인터넷 서비스가 가능하도록 하는 방식이다.

이러한 방식은 망관리가 단순하며, ATM망에서 인터넷 서비스 제공을 위한 라우팅 기능을 요구하지 않으므로 초기 ATM망에서 유용하게 이용할 수 있는 구조이다. 그러나, 각 연결 경로마다 전용선 채널을 설정하여야 하므로 망 자원의 낭비가 심하며, 이용자의 트래픽이 많아질 경우 트래픽 성능 보장이 불가능하다. 그러므로, 근거리통신망(Local area network)에 적당한 방법이다.

상기 오버레이 방법(overlay model)은 IP망에서의 라우팅 기술을 이용하여 착신지 IP에 대한 경로 및 이에 해당하는 ATM 주소를 해결하고 데이터 전달을 위하여 ATM망에서의 라우팅을 독립적으로 이용하는 방식으로, IP 패킷을 보내기 전에 주소도출프로토콜(Address Resolution protocol : ARP) 서버에 착신지 IP에 대한 ATM 주소를 요청한다.

그러면, ARP 서버는 라우팅 기술을 통하여 통신을 하고자 하는 단말기의 IP 주소에 대한 ATM 주소를 이용자에게 알려 주고, 이용자는 이 ATM 주소를 이용하여 ATM망을 통한 연결 설정 요청을 하여 착신 단말기와 채널을 설정하는 방식이다. 설정된 이 채널을 통하여 IP 패킷이 송수신된다.

이러한 방법은 ATM 포럼(Forum)에서 권고중인 'LANE, MPOA, NHRP' 등을 이용하여 시스템이 구현되고 있으며, ATM 라우팅 기술을 충분히 활용하여 다양한 서비스 품질을 보장하면서 기존 근거리통신망등과의 호환성을 보장할 수 있다.

아울러, 인터넷만이 아닌 다른 응용서비스에도 호환가능한 장점이 있다. 그러나, 이러한 방법은 인터넷 라우팅과 ATM 라우팅간의 독립적인 운용에 따른 시스템내의 부담이 매우 클 뿐 아니라 착신 경로의 설정에 대한 라우팅 프로세서의 부담이 가중되고 인터넷 라우팅 기술 및 ATM 라우팅 기술의 보완시 상호 일치에 대한 부담이 가중될 수 밖에 없다. 또한, 아직은 SVC를 통한 종단간 서비스품질(End-to-End QoS) 해결방안이 마땅치 않아 트래픽 제어에 따른 해결방안이 선결되어야 한다.

상기 라우팅 통합 방법(Integrated model)은 IP망과 ATM망에서 통합된 하나의 라우팅 기술을 이용하는 방식으로 ATM 교환기의 고속 스위칭 능력은 하드웨어적으로 활용하며 라우팅은 IP 라우팅 기술로써 착신지 경로를 설정하는 방법이다.

이 방법은 오버레이 모델의 라우팅 복잡성을 단순화하면서 기존의 라우터와 같이 인터넷 서비스를 제공한다. 이러한 방식은 스위치를 거쳐가는 IP 패킷의 특성에 따라 기존의 호프-바이-호프(hop-by-hop) 또는 컷-쓰루우(cut-through) 방식을 선택적으로 사용하므로써 좀 더 효율적인 데이터 전달을 하는데 있다. 그러나, 이 러한 방법은 기존의 ATM 신호 기능 및 관리 기능을 사용하지 않고 ATM 채널 설정 및 데이터 처리를 위하여 별도의 프로토콜을 사용한다는 점에서 다른 망과의 호환성에 문제점이 있다. 아울러 인터넷 기반의 ATM망을 구성하여야 한다는 점에서 다른 응용서비스간에는 문제점이 발생한다. 이러한 방법을 이용하는 스위칭 시스템은 장비 제조사 중심으로 IP 스위치, 태그 스위치, 호전환라우터(Cell Switch Router : CSR) 등의 솔루션이 존재하나 아직은 미완성이며, 'IETF'에서는 멀티플 프로토콜 레이블 스위치(Multiple Protocol Label Switch : MPLS) 로써 어떤 망 계층 프로토콜에도 적합한 라우팅 기술을 제안하고 있는 정도이다.

본 발명은 상기에 기술한 바와 같은 종래 문제점을 감안하여, ATM망의 신호처리 및 자원관리, 고속 전달기능등 기본 기능에 인터넷을 처리하기 위한 부가적인 기능을 부과하지 않고 순수한 ATM 기능을 그대로 사용토록 하고, 망자원을 효율적으로 이용할 수 있도록 함과 동시에 망관리가 용이하도록 하는 IP패킷 선택적 전달 방법을 구현하는 것을 목적으로 한다.

즉, 이용자가 자신의 트래픽 특성을 분석하여 필요에 따라 ATM망의 기본 기능을 선택하여 IP 트래픽이 전달되도록 하는 방법으로, 이러한 방법을 적용함에 따라 ATM망 사업자는 기본기능을 갖고 있는 ATM교환기를 도입하여 인터넷 서비스를 효율적으로 처리할 수 있는 장점이 있고, 이용자는 자신의 트래픽을 분류하여 ATM망의 능력을 활용하므로 인하여 원하는 수준의 망서비스를 제공받을 수 있게 된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 라우터와, 비동기전송모드(ATM) 교환기를 구비하는 ATM 망에서 최선형 서비스와 서비스품질(QoS)서비스를 통해 인터넷 아이.피(IP) 패킷을 전송하는 방법에 있어서,

인터넷 서비스 이용자와 웹 서버 간 ATM 망을 통해 서비스 제공시, 테이터 전송 측에서 데이터의 특성에 따라 상기 최선형 서비스와, QoS 서비스를 선택적으로 선택하여 데이터를 전송하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

인터넷 서비스들은 개별적으로 서비스 트래픽 특성이 다양하게 존재하며, 트래픽 전달 시간도 다양하게 존재한다. 그러므로, 위에서 언급한 인터넷 서비스 제공방법들도 이용자 요구 수준에 맞는 밴드폭, QoS, 실시간 통신을 보장하는데 애로사항이 많다. 즉, 이용자가 원하는 데이터 전달방법을 ATM교환기 및 라우터에서 사전에 파악할 수 있는 방법이 미흡하기 때문에 다양한 서비스 응용들이 존재할 경우 ATM교환기에서의 데이터전달을 위한 처리 방법이 비효율적일 수밖에 없다. 즉, 목적지로 보낼 데이터가 매우 작은데도 연결형 기반으로 데이터를 전달하는 경우나, 데이터의 길이가 매우 커서 장시간 전달하여야 하는 경우에 비연결형 기반으로 데이터를 전달하는 경우가 발생한다.

본 발명에서는 위와 같이 ATM교환기가 IP 트래픽을 전달하는 방법을 선택하는 방식이 아닌 이용자 단말기가 자신의 정보를 ATM망을 통하여 전달하기 전에 미 리 데이터 전달방법을 선택하는 방식이다. 이러한 IP 트래픽 전달방식은 IP 트래픽을 목적지로 전달하고자 하는 이용자가 자신의 데이터량, 전달시간, 밴드폭, 실시간 처리 여부, QoS 요구 여부 등을 미리 알 수 있기 때문에 ATM망으로 IP 트래픽을 전달하기 전에 각 IP 서비스에 대하여 연결형으로 목적지의 연결을 사전 설정할 것인지 아니면 비연결형으로 IP 트래픽을 전달하는 것이 더 좋은지 판단을 한 후 ATM망에 이에 해당하는 연결 방법을 요구한다.

이러한 방법에 의한 인터넷 서비스 제공이 적용되는 망 구조를 보면 도 1에 도시된 바와 같이, ATM망에는 전용선으로 설정된 비연결형 서버와 같은 ATM 인터페이스를 갖는 라우터(1)가 존재한다. 이 경우의 라우터(1)는 기존 라우터와 동일한 기능을 수행하는 시스템으로 다만 ATM망과의 연결을 위하여 ATM 인터페이스만 있으면 된다.

이용자 A(2)는 전자메일(e-mail), 웹(Web)등과 같이 일시적이고 단순하면서 QoS의 보장을 원하지 않는 IP 패킷의 전달을 할 경우에는 도 1의 절차 ①의 경로를 따라 IP 트래픽을 전달한다. 종단간의 연결은 이용자-라우터-이용자(도 1에서는 서버 A(3))간에는 사전설정된 PVC가 존재한다. 절차 1을 통하여 IP 트래픽을 전달하다가 음성서비스나 영상서비스, 대용량 데이터 서비스 등과 같은 서비스를 이용시 SVC 연결이 필요할 경우 두 단말기간에 SVC설정을 위하여 필요한 착신지 ATM 주소 및 밴드폭 등의 파라미터들을 라우터(1)를 통하여 주고 받은 후 이 파라미터를 기반으로 절차 ②의 경로를 따라 IP 트래픽이 전달될 수 있도록 SVC 연결 설정을 수행하여 인터넷 서비스가 수행되도록 한다.

도 2는 본 발명에 의한 선택적 IP 패킷 전송 방식을 도 1 의 망에 적용하였을 경우 그 절차를 나타내는 신호 흐름도로, 이용자 A(2)가 웹 서버 A(3)를 연결할 경우는 도 1의 절차에 의하여 연결된다. 그러므로, 이용자 A(2)가 웹 서버 A(3)에 서비스 요구를 할 경우, 이에 대해 웹 서버 A(3)는 이용자 A(2)에게 서비스 응답을 한다(도 2의 ①, ②에 해당).

이러한 통신은 정보의 내용이 간단한 경우에 해당하며, 통신 상태중에 이용자가 주문형 비디오(Video On Demand : VOD) 등 장시간이 필요한 영상 서비스를 원하는 경우에는 웹 서버 A(3)는 연결형 서비스를 받을 것인지를 이용자에게 질문하여 이용자가 연결형 서비스를 받고자 하는 응답이 올 경우에(도 2의 ③, ④에 해당), 웹 서버 A(3)는 SVC신호채널을 통하여 ATM망의 교환기(5)에 이용자 A(2)에 대한 연결설정을 요청하고 이용자와 통신채널을 별도로 설정한다(도 2의 ⑤에 해당). 통신채널의 설정이후 웹 서버 A(3)와 이용자 A(2)는 이 채널을 통하여 해당 서비스를 위한 통신을 수행하고, 서비스가 완료되면 설정되어 있던 연결채널을 해제하는 절차를 수행한다(도 2의 ⑥, ⑦에 해당).

이때 상기 ATM망으로의 연결 설정요구는 상기에서 예를 든 바와 같이 웹 서버 A(3)에서 먼저 요구하여 수행할 수도 있고, 이용자 A(2)에서 먼저 요구하여 수행할 수도 있다. 이는 데이터를 보내고자 하는 주최측에서 결정할 수 있는 것이다. 이와 같은 상태에서 데이터 전송이 완료되면 연결형 서비스를 위한 연결채널을 해제한 후 다시 비연결형 서버를 통하여 상호간에 데이터를 주고받을 수 있다(도 2의 ⑧, ⑨에 해당) 이 과정은 도 2의 ①, ②의 절차와 같다.

도 3은 상기에서 언급한 절차에 대한 단말기와 서버에서의 인터넷 서비스를 처리하기 위한 흐름도로, 단말기는 기본적으로 최선형 서비스를 위하여 도 1에서 보는 바와 같이 단말기와 서버간에 IP기반의 비연결형 서비스를 주고 받는다. 이 경우에 있어서의 절차는 도 3의 최선형 서비스 모드에 의하여 응용 서비스와 기존 VPI/VCI를 이용(S1)하여 IP 패킷을 전달할 수 있도록, IP와 ATM VPI/VCI를 매핑시킨다(S2).

상기 매핑에 의하여 IP 패킷을 ATM망으로 전달하면서 보장형 서비스(QoS) 요청이 입력되는지 여부를 체크한다(S3).

상기 체크 결과 QoS 서비스 요청이 없으면 계속 최선형 서비스 모드로 서비스를 제공하고, 요청이 있으면 보장형 서비스 모드로 전환하여 호설정을 위한 정보교환 및 호설정 절차(S4)를 수행한다.

즉, ATM망에서의 트래픽 파라미터들을 주고 받으며, 이 파라미터를 이용하여 자신이 이 서비스를 수용할 수 있는지를 분석하고, 수용가능하다면 이 파라미터를 이용하여 ATM망에 SVC 요청을 하게 된다(S5).

이어 SVC에 의해 단말기와 서버간에 VPI/VCI 통신 채널이 설정되고 단말기와 서버는 이 설정값으로 IP가 전달될 수 있도록 설정하며, 설정이 완료되면 ATM망에서 보장형 인터넷서비스 통신이 제공되어 QoS IP 패킷이 전달된다(S6).

이러한 상태에서 통신이 완료되면 해당 ATM 채널을 해제하고, 기존 PVC 채널을 통하여 다시 최선형 서비스가 진행될 수 있도록 최선형 서비스 모드로 전환된다(S7).

도 4는 상기 도 3에서의 QoS 서비스 모드에서의 처리 과정을 상세히 나타낸 순서도로, 도 1에서 ③, ④의 과정을 통하여 상호교환된 QoS 서비스 파라미터들은 단말기 또는 서버에서 처리가 가능한지를 먼저 분석하고(T1), 상기 분석 결과 ATM망에서 QoS 서비스를 처리하기 위해 추가적인 파라미터가 더 요구된다면 상대측 단말기로 파라미터에 대한 추가 및 변경을 요구하고(T2), 만족하지 않으면 호설정 실패를 이용자에게 알린다(T3).

한편, 상기 분석 결과 QoS 서비스를 제공하기에 충분하면,해당 단말기내에서의 호환성이 가능한지를 판단하고, 통신이 가능하지 않다고 판단되면 호설정 실패를 이용자에게 알리고(T3), 통신이 가능하다고 판단되면, QoS 파라미터들을 이용하여 ATM망으로의 SVC 연결을 개시한다. 이 과정은 ATM망의 UNI 신호 프로토콜인 Q.2931 또는 ATM 포럼의 UNI 신호 프로토콜을 이용하여 수행된다(T4).

상기와 같은 신호 프로토콜을 이용하여 종단간의 연결이 완료되면 호설정 수용이 가능한지 확인하여 가능하지 않으면 호설정 실패로 간주하고, 가능하면 연결정보로써 VPI/VCI 및 QoS 파라미터들을 설정하고, 이 설정된 파라미터로 단말기 및 서버는 각각 자신의 IP 트래픽 전달을 위한 파라미터들을 시스템내에 설정한다(T5).

이어 상기 파라미터 설정 과정에서 IP가 기존 IP와 중복되는지 확인하여 중복되었으면 기존 IP를 망에서 주어진 새로운 ATM VPI/VCI로 연결 갱신시키고, 중복되지 않았으면 상기 IP를 새로 추가시킨 후(T6), IP 트래픽을 전달한다(T7).

이상과 같은 알고리즘을 이용자들의 컴퓨터와 웹 서버에 내장하면 라우터 및 ATM 교환기를 포함하는 ATM 망에서 하드웨어는 물론 소프트웨어의 변경 없이 최선형서비스와 QoS서비스를 제공할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 이용자가 인터넷 트래픽에 대한 서비스를 구분할 수 있는 방법을 제공하여, ATM망 사업자는 ATM 순수 기능인 PVC와 SVC 연결기능 및 자원관리 능력을 이용하도록 하므로써, ATM망상에서 인터넷 서비스를 제공하기 위한 복잡한 제어 알고리즘을 부가하지 않아도 되는 장점 및 망구축시 인터넷 트래픽 처리를 새로운 시스템을 도입하므로 인한 경제적인 손실을 방지할 수 있는 잇점이 있고, 자원을 보다 효율적으로 활용하므로써 보다 높은 수익을 창출할 수 있다. 또한 인터넷 이용자의 입장에서도 간단한 알고리즘을 이용하여 ATM망에서 ATM 전달능력을 이용하여 최선형 서비스 및 QoS 요구 서비스를 달리 제공받으므로 인하여 필요시 이용자가 원하는 고품질 서비스를 제공받을 수 있는 장점이 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (3)

1. 라우터와, 비동기전송모드(ATM) 교환기를 구비하는 ATM 망에서 최선형 서비스와 서비스품질(QoS)서비스를 통해 인터넷 아이.피(IP) 패킷을 전송하는 방법에 있어서,

   인터넷 서비스 이용자와 웹 서버 간 ATM 망을 통해 서비스 제공시, 테이터 전송 측에서 데이터의 특성에 따라 상기 최선형 서비스와, QoS 서비스를 선택적으로 선택하여 데이터를 전송하도록 하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드(ATM)망에서 인터넷 아이.피(IP)패킷 전송 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 데이터의 특성에 따라 전송 서비스를 선택적으로 선택할 수 있도록 하기 위해;

   인터넷 서비스 이용자와 웹 서버 간 ATM 망의 라우터를 전용선으로 연결하여 상기 최선형 서비스를 제공하는 과정과;

   상기 서비스 제공 중 이용자의 QoS 서비스 사용 요구가 있는지 체크하는 과정과;

   상기 QoS 서비스 사용 요구시 ATM 망의 신호기능과 전달기능을 통해 새로운 가상경로(VPI)와, 가상채널(VCI)을 설정하여 QoS 서비스를 제공하는 과정을 구비하되;

   상기 각 과정을 서비스 이용자의 단말 수단과 웹 서버 수단에 각각 내장하여 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드(ATM)망에서 인터넷 아이.피(IP)패킷 전송 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 QoS 서비스 제공 요구 시, 상기 서비스 제공을 요구한 측에서 QoS 기반 트래픽을 처리하기 위해 호 설정시 요구되는 트래픽 파라미터를 입력하되, 웹서버는 해당 QoS 서비스에 대해 ATM망에서 처리할 수 있는 트래픽 파라미터를 매핑 테이블 형태로 저장하여 인터넷 서비스 이용자에게 서비스를 제공할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드(ATM)망에서 인터넷 아이.피(IP)패킷 전송 방법.

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