트래픽 모니터링과 정책에 기반한 QoS 보장 스케줄링 메카니즘

Abstract

과거 몇 년동안 인터넷과 그 기술은 굉장한 발전이 있었다. 인터넷의 성장과 더불어 무선과 이동통신 네트웍의 기술 또한 데이터 서비스의 관점에서 많은 성장이 이루어졌다. 3G(third-generation) 무선 인프라(Infrasturcture)는 이미 데이터 하위시스템(subsystems)에 core 네트웍 프로토콜로 IP를 채택했고 IP 멀티미디어 서비스를 위한 QoS 보장에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.[1] UMTS는 세 개의 sub-networks로 이루어져 있다. - UTRAN, the circuit-switched domain 그리고 the packet-switched(PS) domain. PS domain에서 CN(Core Network)은 UTRAN을 SGSN과 GGSN을 통해서 외부 네트웍과 연결된다. 패킷 기반의 UMTS에서 주요한 진보중의 하나는 end-to-end IP 서비스에 QoS의 지원을 하겠다는 것이다. End-to-end 서비스는 UE, UMTS access 와 core 네트웍, 그리고 외부 네트웍까지 연관된다.[2] 이 논문은 End-to-end QoS서비스중에서 CN의 QoS 문제에 초점을 둔다. DiffServ(Differentiated Services)[3]는 이 부분의 QoS보장을 위한 좋은 방법중의 하나이다. DiffServ는 복잡한 기능은 Edge 라우터에서 수행하게 하고 Core 라우터는 패킷 전달만 함으로써 확장성을 향상시켰다. 수 많은 트래픽이 DiffServ를 통과할 때 원활한 스케줄링을 위해 효율적인 스케줄러의 연구가 필요하다. 지금 현재 여러 방법의 스케줄러가 나와 있다. - PQ, WRR, WFQ등이 있다. 그러나 이 스케줄러들은 장점을 가지고 있는 동시에 단점을 안고 있다. PQ는 우선순위가 높은 클래스를 먼저 서비스 해주는 방식이다. 구현은 간단하지만 우선순위가 높은 클래스의 트래픽 입력률이 높아지면 우선순위가 낮은 클래스들은 서비스를 받을 수가 없기 때문에(Starvation) QoS를 보장해 주지 못한다는 단점이 있다. WRR은 각각의 클래스가 주어진 가중치로 링크 용량을 나누어서 사용하기 때문에 각 클래스가 공평하게 서비스를 받을 수 있다는 장점이 있지만, 트래픽이 증가할 때 각 큐의 기다리는 시간(waiting time)도 길어지는 단점이 있다. WFQ는 각각의 클래스에 공평(fair)한 서비스를 하며, 끝단과 끝단의 지연 시간(end-to-end delay)을 보장하는 장점이 있지만, 많은 트래픽이 들어올 때 가상 시간(virtual time)을 계산하는 과정과 계산된 끝남 시간(finish-time)에 따라 패킷들을 정렬(sorting)하는 과정이 복잡한 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 PQ와 WRR 그리고 WFQ의 단점을 보완할 수 있고 어떤 스케줄링 방법에도 적용할 수 있는 메카니즘을 제안한다. 이 메카니즘은 정책 서버(Policy Server)와 GGSN간의 COPS프로토콜을 통한 정책 기반 스케줄링이라는 의미로 Policy-based 스케줄링이라고 한다. 본 논문의 구성은 2장에서 UMTS QoS Architecture에 관한 내용과 3장은 Diffserv에 관한 토의가 전개되며 4장은 여러 스케줄링 모델을 설명하며 5장에서는 제안한 Policy-based 스케줄링에 대해서 언급한 후 6장에서 시뮬레이션을 통한 결과를 설명한다. 마지막으로 7장은 결론으로 구성된다.