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인터넷에서의 차별화된 서비스품질 제공 방안
Differentiated Quality of Service Model in the Internet 원문보기

산업공학 = IE Interfaces, v.23 no.2, 2010년, pp.193 - 202  

김동철 (평택대학교 컴퓨터학과) ,  장희선 (평택대학교 경상학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The quality of service(QoS) model should be presented with the optimal network design to effectively provide the multimedia data services between users and converged services with mobile or TV in the next-generation Internet. In specific, the method to provide differentiated services for each user i...

주제어

#differentiated services   #quality of service   #internet services  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 DiffServ 네트워크에서 가상의 서비스 시나리오를 가정하여 서비스 등급별 차별화된 QoS 제공을 위한 구현 기술들의 성능을 비교, 분석한다. 이를 위하여 먼저, 지금까지 제시된 QoS 모델들을 상호 비교, 분석하고 사용자간 QoS 측정 기준을 제시한다.
  • 본 연구에서는 서비스 측면에서의 QoS 개념은 논외로 하고 주로 기술적인 측면에서의 QoS 개념을 사용하고자 한다. 기술적인 측면에 대해 주로 논의하고 있는 IETF RFC 2386(Crawley(1998))에서 QoS는 “A set of service requirements to be met by the network while transporting a flow (어떤 플로우를 전송하면서 네트워크에 의해 만족되어야 하는 서비스 요구사항들의 집합)”으로 이해하고 있으며, 이는 ETSI/ITU의 NP의 개념과 상응된다.
  • 특히, 미래 융복합 서비스를 제공하기 위해서는 인터넷 인프라가 필수적으로 요구되고 사용자 간 멀티미디어 데이터의 처리를 위해 서비스 등급별 QoS 제공 기술이 반드시 필요하다. 지금까지 다양한 QoS 제공 기술들이 제시되고 있으며, 본 연구에서는 DiffServ(Differentiated Services)에서 제시된 서비스 등급별 차별화된 서비스 품질 제공 방안을 분석하였다. 이를 위하여 먼저, 기존 QoS 모델들을 비교, 분석하고 QoS 측정 기준을 제시하며, DiffServ에서 사용되고 있는 주요 QoS 구현 기술을 정리하였다.

가설 설정

  • EF, AF, BE의 세 가지 서비스 등급의 트래픽을 가정하며 EF는 srTCM, AF는 trTCM의 흐름제어를 사용하고 BE 트래픽에 대해서는 흐름제어 정책을 반영하지 않는다(Null). 소스에서의 패킷 발생은 CBR(constant bit rate)을 가정하고 하나의 패킷은 1,000bytes이며, 링크마다 5msec의 지연시간 후에 패킷을 전송한다.
  • 소스에서의 패킷 발생은 CBR(constant bit rate)을 가정하고 하나의 패킷은 1,000bytes이며, 링크마다 5msec의 지연시간 후에 패킷을 전송한다. 각 소스에서는 DropTail 큐를 가정하여, 각 링크에서의 서비스 처리율(3Mpbs) 이상의 트래픽이 발생하는 경우 폐기되며, DiffServ Edge 노드(노드 e0와 e1)에서는 RED 큐를 가정하고 관련 파라메터로서 THmin = 20, THmax = 40, Pmin = 0, Pmax =0.02를 가정한다.
  • 그리고 DiffServ 도메인에서 사용자 종단 간 흐름제어를 위하여 RED(random early discard) 및 TCM(three-color marker) 기술을 분석하고 주요 스케쥴링 알고리즘들의 성능을 비교한다. 네트워크 토폴로지를 모 대학 정보 시스템의 구조로 가정하고 강의실과 도서관 그리고 강의실-기숙사 사이의 소스-도착지간 서비스 시나리오를 가정하며, 범용 네트워크 시뮬레이션 도구인 NS-2(Fall and Varadhan(2009), SourceForge(2009))를 이용하여 discrete-event 기반의 시뮬레이션을 수행한다. 서비스 등급별 스케쥴링 알고리즘으로서 RR(Round Robin), PRI(Priority), WRR(Weighted RR)의 성능을 비교, 분석하고 차세대 인터넷 구조에서 바람직한 QoS 구현 기술을 제시한다.
  • 사용자별로 차별화된 서비스 품질을 제공하기 위한 모델의 성능분석을 위하여 와 같은 가상의 네트워크를 가정한다.
  • EF, AF, BE의 세 가지 서비스 등급의 트래픽을 가정하며 EF는 srTCM, AF는 trTCM의 흐름제어를 사용하고 BE 트래픽에 대해서는 흐름제어 정책을 반영하지 않는다(Null). 소스에서의 패킷 발생은 CBR(constant bit rate)을 가정하고 하나의 패킷은 1,000bytes이며, 링크마다 5msec의 지연시간 후에 패킷을 전송한다. 각 소스에서는 DropTail 큐를 가정하여, 각 링크에서의 서비스 처리율(3Mpbs) 이상의 트래픽이 발생하는 경우 폐기되며, DiffServ Edge 노드(노드 e0와 e1)에서는 RED 큐를 가정하고 관련 파라메터로서 THmin = 20, THmax = 40, Pmin = 0, Pmax =0.
  • 사용자별로 차별화된 서비스 품질을 제공하기 위한 모델의 성능분석을 위하여 <그림 5>와 같은 가상의 네트워크를 가정한다. <그림 5>의 구조는 모대학 내 네트워크에서 강의실, 도서관 그리고 기숙사에서 학생들이 상호 멀티미디어 데이터를 교환하는 환경을 가정하였다. 특히, 본 연구에서는 강의실(이공관)에서 도서관으로 데이터를 송신하고 강의실(인문관)에서 기숙사로 데이터를 보내는 정보 교환 구조를 가정하며, <표 3>과 같은 소스별 트래픽 발생과 파라메터 값을 가정한다.
  • 특히, 본 연구에서는 강의실(이공관)에서 도서관으로 데이터를 송신하고 강의실(인문관)에서 기숙사로 데이터를 보내는 정보 교환 구조를 가정하며, 과 같은 소스별 트래픽 발생과 파라메터 값을 가정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CL이란 무엇인가? IntServ에서는 RSVP(Resource Reservation Protocol) 시그널링 프로토콜을 기본적으로 사용하며, GS(Guaranteed Service)와 CL(Controlled Load Service)의 두 가지 서비스 클래스를 제공한다. 여기서 GS는 실시간 어플리케이션에 해당하고, CL은 사전에 정의된 기준부하 하에서 기존 BE(Best Effort) 트래픽을 처리하는 것과 유사한 서비스 등급을 의미한다.
GS란 무엇인가? IntServ에서는 RSVP(Resource Reservation Protocol) 시그널링 프로토콜을 기본적으로 사용하며, GS(Guaranteed Service)와 CL(Controlled Load Service)의 두 가지 서비스 클래스를 제공한다. 여기서 GS는 실시간 어플리케이션에 해당하고, CL은 사전에 정의된 기준부하 하에서 기존 BE(Best Effort) 트래픽을 처리하는 것과 유사한 서비스 등급을 의미한다.
인터넷 구조에서 사용자간 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서는 서비스 등급별 차별화된 서비스품질 제공이 효과적인 이유는 무엇인가? 이외에도 라우터 설계시 PRI를 적용하고자할 경우 각각의 서비스 등급에 대하여 특정 대역폭을 사전에 지정해 주어야 하는 번거로움이 있으나 WRR에서는 전체 가용 대역의 비율만을 지정함으로서 특정 서비스 등급에 대한 차별화된 QoS 제공이 가능함을 알 수 있다. 물론, 인터넷 서비스를 제공하는 인프라에서 소스-목적지 노드 사이 정확한 트래픽 정보가 있는 상황에서는 PRI 방법이 보다 효율적인 성능을 보일 수도 있으나, 인터넷 소스 트래픽의 버스트한 성질과 여러 유형의 멀티미디어 서비스를 처리해야 하는 미래 인터넷의 구조에서는 정확한 트래픽 예측이 불가능하다. 따라서 주어진 인터넷 구조에서 사용자간 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서는 전체 가용 서비스 처리 능력의 일정 비율로서 각각의 서비스 등급별 차별화된 서비스품질을 제공하는 것이 보다 효과적임을 알 수 있다.
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참고문헌 (14)

  1. Blake, S. (1998), An Architecture for Differentiated Services, IETF RFC 2476. 

  2. Braden, R., Clark, D., and Shenker, S. (1994), Integrated Services in the Internet Architecture: an Overview, IETF RFC 1633. 

  3. Cho, K. S., Jang, H. S., Lim, S. K., and Kim, Y. S. (2002), Quality of Service and Network Performance for the IMT-2000 Services, IE Interfaces, 15(3), 256-262. 

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  4. Crawley, E. (1998), A Framework for QoS-based Routing in the Internet, IETF RFC2386. 

  5. ETSI (1994), Network Aspects(NA) : General Aspects of Quality of Service(QoS) and Network Performance(NP), Technical Report, ETR003. 

  6. Fall, K. and Varadhan, K. (2009), The ns Manual(The VINT Project), http://www.is1.edu/nsnam/ns/ns-documentation. 

  7. Gozdecki J., Jajszczyk, A., Stankiewicz, R. (2003), Quality of Service Terminology in IP Networks, IEEE Communication Magazine, 153-159. 

  8. Hardy, W. C. (2001), QoS Measurement and Evaluation of Telecommunications Quality of Service, Wiley. 

  9. Heinanen, J. and Guerin, R. (1999), A Single Rate Three Color Marker, IETF RFC 2697. 

  10. Kim, H. K. (2003), Understanding of QoS Technologies, Network Manias White Paper, Netmanias-wp-sub-104, http://www.netmanias.com. 

  11. Kim, T. J. (2008), Performance Evaluation of the RSVP-capable Router using Latency-Optimized Fair Queueing Scheduler, Journal of Korea Multimedia Society, 11(11), 1536-1546. 

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  12. Lee, Y. R. (2009), The Case Analysis of QoS Evaluation for Foreign Major Countries, KISDI Report, 21(14), 25-43. 

  13. SourceForge (2009), The Network Simulator-ns-2, http://sourceforge.net/projects/nsnam (or http://www.isi.edu/nsmam/ns/index.html). 

  14. Xiao, X. and Ni, L. M. (1999), Internet QoS : A Big Picture, IEEE Network, 13(2), 8-18. 

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