[논문]IP 네트워크를 기반으로 하는 무선망 통합 관리 시스템 설계 및 구현

신명식; 양해술; 이기희

doi:10.9708/jksci.2010.15.7.033

[국내논문] IP 네트워크를 기반으로 하는 무선망 통합 관리 시스템 설계 및 구현
Design and Implementation of IP-based Network Management System Supporting WLAN Integrated Management System 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.15 no.7, 2010년, pp.33 - 40

신명식 (호서대학교 벤처대학원) , 양해술 (호서대학교 벤처전문대학원) , 이기희 (동서울대학 컴퓨터정보과)

초록
AI-Helper

이동 무선 환경에서 핸드오버 특히, 이종 망이 중첩된 네트워크 환경에서의 핸드오버는 서로 다른 서비스 특성과 서비스영역의 영향을 받는다. 따라서 본 논문에서는 관리 단위가 분리된 여러 지역에 걸친 다양한 벤더의 무선랜 접속장비와 그 운영 망을 모니터링, 제어할 수 있는 모바일 싱크 무선랜 네트워크 통합 관리제어 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 멀티벤더와 무선랜 특화 관리 항목들에 대해 모니터링, 제어가 가능한 지역센터서버 연동 관리구조로 설계되었다. 본 논문에서 제시한 방법은 기존의 시스템보다 MAP 도메인 크기가 5일 때 무선단말의 이동속도가 약 10%의 성능 향상을 보였다. 또한, 데이터 설계 및 메시징 방식 계층적 관리구조를 통해 분산된 망 위에 존재하는 이기종 무선랜 장비에 대해 관리 접근 방법이 일관적이고 안정된 망 관리 시스템이 되도록 설계하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The hand over between different radio access networks, especially where their coverage overlaps, suffers various complications since the different access networks provide different service characteristics. In this paper, it is about the system which can control the wireless LAN network management system and the wireless LAN access point of variety vendor which is in different areas. Successful development of mobile sink wireless LAN network management system which supports multi-vendor devices and have center-local interoperability structure. In proposed system, speed of the mobile station give about 10% improvement when the map domain size is 5 than the existing system. Through a data plane and management system of message way, it give a stability system and consistency network.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 논문에서는 완전 분산 아키텍쳐를 그 기반으로 한 애드-호크 네트워크에서 기존의 중앙 집중형 망 관리 시스템의 단점으로 지적된 대역폭의 과다 사용과 관리 프로세스의 병목 현상을 줄이고 망관리가 효율적이고 대역폭의 활용도를 향상 시킬 수 있는 망 관리 시스템을 제안한다. 본 논문의 1장에서는 본 연구의 필요성과 방향을 제시하고, 2장에서는 현재 네트워크 자원관리 서비스의 현황을 소개한다.
또한, 자신의 무선랜 네트워크를 구성하는 AP 또한 장비 선정에 있어 제한적인 선택폭만 가질 수밖에 없게 되는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하는 시스템을 설계하여 구현하도록 한다.
본 논문에서 제안한 망 관리 시스템은 모바일 싱크 무선랜 네트워크 통합관리제어 시스템으로 이동 에이전트 기반의 통합 망 관리 시스템이다. 이 시스템은 기존의 중앙 집중형 망관리 시스템의 단점으로 지적된 네트워크 대역폭의 과다 사용과 관리 프로세스의 병목 현상을 줄이기 위해 설계하였다.
본 논문에서는 데이터 설계 및 메시징 방식, 계층적 관리 구조를 통해 분산된 망 위에 존재하는 이 기종 무선랜 장비에 대해 일관적이고 안정된 관리 접근 방법을 제시하였다.
본 논문에서는 분산된 네트워크에서 다양한 벤더의 장비를 통합적으로 관리할 수 있도록 하는데 역점을 두고 시스템을 설계하였다. 장비의 Alive, Dead 상태와 트래픽 모니터링 결과뿐 아니라, AP인 경우 AT 카드의 세션 현황 AP에 무선 접속한 AT 무선랜 카드의 사용자 현황 AP의 ESSID 및 WEP 설정, DHCP 설정, MAC 필터링 기능 등을 모니터링과 제어의 항목으로 두어 벤더가 전용 MIB으로 제공하는 무선랜 특화의 관리 항목들을 처리할 수 있게 하였고, 각 장비 회사가 제공하는 서로 다른 전용 MIB을 하나의 관리 시스템에서 통합적으로 다룰 수 있도록 설계하였다.

가설 설정

비용 계산 시 사용되는 고정 파라미터는 표 2와 같다. 표 2에서 D_{CN - MAP}, D_{HA - MAP}파라미터는 CN, HA와 MAP 간의 거리를 나타내며, 그 값을 각각 6, 4로 가정한다. 유선망에서 패킷의 단위전송비용(패킷 하나를 유선망의 한 홉 구간 전송하는데 소용되는 비용) τ는 1로, 무선망에서 패킷의 단위 전송 비용 κ는 2로 설정하였다.

제안 방법

본 논문에서 제안한 망 관리 시스템은 모바일 싱크 무선랜 네트워크 통합관리제어 시스템으로 이동 에이전트 기반의 통합 망 관리 시스템이다. 이 시스템은 기존의 중앙 집중형 망관리 시스템의 단점으로 지적된 네트워크 대역폭의 과다 사용과 관리 프로세스의 병목 현상을 줄이기 위해 설계하였다.
제안한 시스템은 전국을 광역시-도 수준으로 나눈 지역별 지역 시스템으로 관리를 한다. 다시 지역별 지역시스템을 묶어 전국 시스템을 그림 3과 같이 구성한다.
메시지 서버는 클라이언트가 접속되어 조회, 추가, 수정, 삭제 등을 할 때 AP 관리자와 통신하는 것을 매개한다. 장애 엔진은 ICMP를 통해서 장애 상황을 체크하게 되며, AP들의 장비 제조사별로 상이한 특징은 장치 프로파일 혹은 특정 장비에 맞게 구현된 각각을 통해 관리가 되도록 하였다.
제안하는 시스템은 기존의 SNMP 구조를 활용하면서 이동 에이전트 기능을 제공할 수 있는 하이브리드 방식을 사용한다. 먼저, 관리자는 시스템 관리자가 설정을 할 수 있고, 결과를 볼 수 있는 사용자 인터페이스가 있으며, 이동 에이전트를 발생시키는 MAG(mobile agent generator)가 있다.
원천정보를 수집하기 위해 AP 관리자가 관리 노드에 정보를 요구하는 체계로 그림 4와 같이 구현하고, AP 관리자는 시스템에서 발생한 요청들을 받아들이고, 자체적인 로직에 의해 필요한 정보리스트를 만들어서 관리 노드와 통신하고 결과를 시스템으로 돌려준다. 동일 항목에 대한 여러 소스의 요청을 처리하기 위해서 멀티 스레드를 사용하여 많은 항목들을 빠른 시간에 처리하도록 설계하였다. 타임아웃 등의 경우에도 자원과다 점유나 시간 지연을 극복하도록 구현 하였다.
타임아웃 등의 경우에도 자원과다 점유나 시간 지연을 극복하도록 구현 하였다. 또한, 관리자는 관리 노드에 대한 ICMP 질문을 통해서 관리노드의 정상 작동을 주기적으로 점검하고 관리 노드와 사용하는 통신은 SNMP v1, SNMP v2, ICMP를 사용하며 특정 작업을 수행하기 위해 Java RMI를 통해서 하도록 한다.
MAG에서 발생한 이동 에이전트는 그림5와 같은 구조에 의해 MAS로 이동하며, 여기서 SNMP 에이전트가 관리하는 정보를 로컬 폴링을 통해 수집하며, 필요한 관리 작업을 수행한다. 작업이 끝난 이동 에이전트는 다른 MAS로 이동하고, 모든 MAS를 거친 후에 MAS는 고정된 네트워크 환경에 독립적으로 동작하기 위해 Java를 기반으로 설계 하였다. MAS의 최 하단 계층에는 Java 가상 머신이 있고, 그 위에 MAS를 실행시키는 CLD(class loader daemon)가 존재한다.
본 논문에서 제안하는 지능형 라우팅 방법은 그림6에서 보인 지능로봇 알고리즘에 의해서 이동 에이전트가 지나 가야할 개체를 전부 큐(queue)에 보관하게 한다. 그리고 이것을 하나씩 불러와 처리하기 전에 시스템의 트래픽 부하나 응답 시간을 측정하여 만약 시스템의 응답이 없으면 큐에서 삭제하고, 응답시간이 기준 시간보다 긴 경우는 큐의 순서를 바꾼다.
하나의 MAP은 최소 1개, 최대 400개의 서브넷을 관리 할 수 있다. 이동 단말은 하나의 CN과 통신하며, 현재의 서브넷으로 부터 이웃 서브넷들 중 하나로 자유롭게 이동하도록 하였다.
표1과 2에서 보인 조건으로 시뮬레이션을 통해 최적의 MAP 도메인 크기 계산 시 고려된 단말의 이동속도와 패킷전송률이 전체 통신비용에 미치는 영향을 분석하고 동일한 네트워크에 D-HM IPv6와 O-HM IPv6를 적용하여 O-HM IPv6의 성능과 효용성을 검증하였다.
본 논문에서는 분산된 네트워크에서 다양한 벤더의 장비를 통합적으로 관리할 수 있도록 하는데 역점을 두고 시스템을 설계하였다. 장비의 Alive, Dead 상태와 트래픽 모니터링 결과뿐 아니라, AP인 경우 AT 카드의 세션 현황 AP에 무선 접속한 AT 무선랜 카드의 사용자 현황 AP의 ESSID 및 WEP 설정, DHCP 설정, MAC 필터링 기능 등을 모니터링과 제어의 항목으로 두어 벤더가 전용 MIB으로 제공하는 무선랜 특화의 관리 항목들을 처리할 수 있게 하였고, 각 장비 회사가 제공하는 서로 다른 전용 MIB을 하나의 관리 시스템에서 통합적으로 다룰 수 있도록 설계하였다.

성능/효과

그림 8의 (a)와 (b)를 비교했을 경우 총 비용이 최소화 되는 MAP 도메인의 크기는 단말의 이동 속도가 증가할수록 더 큰 값을 나타낸다. 결과적으로 단말의 이동속도가 빠를수록 더 큰 MAP 도메인을 선택하여 통신하는 것이 더 효율적임을 확인할 수 있었다.
그림에서 총 시뮬레이션 시간 동안 단말이 각 MAP에 서비스 받은 확률을 나타낸다. 따라서 각 MAP에서의 부하 값들을 합하면 1.0이 되며, 이 값들이 급격히 변하지 않고 고루 분포되어야 로드 벨런싱 측면에서 비교적 좋은 성능을 나타내는 것으로 평가되었다. NPMS를 적용한 경우에는 거리기반의 MAP 선택이 이루어져 도메인의 크기가 큰 3, 5, 7번 MAP으로 부하가 집중되는 것을 확인할 수 있다.
NPMS를 적용한 경우에는 거리기반의 MAP 선택이 이루어져 도메인의 크기가 큰 3, 5, 7번 MAP으로 부하가 집중되는 것을 확인할 수 있다. 반면 모바일 싱크를 적용했을 경우에 단말의 상태에 따라 적응적인 MAP 선택이 이루어져 각 MAP으로 부하가 비교적 고루 분산됨을 확인할 수 있었다.

후속연구

또한 향후 1∼2년 이내 에는 600Mbps까지 전송 속도를 끌어 올린 장비가 출시될 전망이다.
아직 해결해야 할 많은 문제점들을 가지고 있다. 예를 들어 실행코드가 네트워크를 거쳐 해당 NE로 이동하기 때문에 보안 문제가 연구과제로 남아 있으며, 또한 망 관리를 자동화 하는 부분과 효율적인 유지, 보수가 용이한 액티브 네트워크 아키텍쳐에 대한 연구가 좀 더 이루어져야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	세계적으로 무선랜 기술의 상태는?	세계적으로 무선랜 기술은 IEEE 802.11n 표준이 자리를 잡고 있는 실정이기 때문에 원천기술 외의 분야에서는 국내 기술과 세계적인 기술과 거의 차이가 없는 상태이다. 특히 초고속 인터넷 시장이 매우 활성화된 국내에서는 최초의 대규모 공중 무선랜 서비스에 대한 수요와 사업자들의 의지가 매우 강하게 반영되어 사업이 진행되고 있다.
	지역 시스템 중 메세지 서버의 역할은 ?	또한, 지역 시스템은 지역 데이터베이스와 이에 접근을 제공하는 EJB 컨테이너, 메시지 서버, AP 관리자 그리고 장애 엔진으로 구성되어 있다. 메시지 서버는 클라이언트가 접속되어 조회, 추가, 수정, 삭제 등을 할 때 AP 관리자와 통신하는 것을 매개한다. 장애 엔진은 ICMP를 통해서 장애 상황을 체크하게 되며, AP들의 장비 제조사별로 상이한 특징은 장치 프로파일 혹은 특정 장비에 맞게 구현된 각각을 통해 관리가 되도록 하였다.
	망 관리의 추세는 어떠한가?	전통적인 망 관리는 주기적인 SNMP 폴링에 의한 NMS의 중앙처리 방식이었지만 망의 발전에 따라 유연성, 확장성, 강인성 등이 더욱 요구됨에 따라 분산망 관리로 발전하고 있는 상황이다. 구조적인 측면에서는 OSF의 DME와 IETF의 AgentX, ITU/TMN의 ODMA, FIPA/OMG의 이동 에이전트가 제안되고 있으며, 이를 위해 CORBA, Java RMI, JMX, RMON 등의 분산 객체기술과 관리기술이 활용되고 있는 추세이다.

참고문헌 (11)

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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