한국통신학회 2012 년도 하계종합학술발표회

이종망 환경에서 사용자 중심 통신 기술을 위한 망 구조 분석

*김지수, **김재현

아주대학교

*soo@ajou.ac.kr, **jkim@ajou.ac.kr

Analysis of Network Structure for User-centric Communication Scheme in

Heterogeneous Networks

*Ji-Su Kim, **Jae-Hyun Kim

Ajou Univ.

요 약

본 논문에서는 사용자 중심 통신 기술을 위한 망 구조를 제시한다. 사용자 중심 통신을 위해

설계한 SCM (Service Continuity Management) 프로토콜 스택과 TJM (Traffic Junction

Management) 스택의 망 내 위치와 기능을 다중 경로 분산 방식에 따라 설정하고 서버내

SCM의 존재 유무에 따른 사용자 중심 통신 기술의 구현기능을 분석하였다.

Ⅰ. 서 론

2011년 LTE 상용서비스의 시작으로 현재

무선통신망은 WCDMA, CDMA, LTE, WiFi 망이 함께

혼재 되어 있다. 무선통신기술의 발달과 함께

무선통신망은 더 다양해지고 이종망이 혼재되어 있는

이러한 현재 통신환경 변화는 더욱 가속화 될 것으로

예상된다. 사용자 단말 또한 대중화되고 있는 스마트폰

및 스마트패드와 같이 WCDMA, WLAN, LTE, WiMAX

등 멀티 네트워크를 지원하는 단말이 확대되고 있다.

이러한 멀티모드 단말은 구글의 안드로이드와 같은 오픈

소스 플랫폼 기반으로 사용자가 자유롭게 단말 제어가

가능해지고 있다. 따라서 사용자가 다양한 접속망과

동시에 연결되어 통신 서비스를 제공받는 형태의 망

서비스가 제공될 수 있고 궁극적으로는 사용자가 통신

서비스를 제공받는데 있어서 현재 연결된 망에 대한

인식 없이 자유롭게 통신을 수행하는 ABC(Always Best

Connected) 형태가 될 것으로 예상된다[1]. 하지만

기존의 망 중심의 이동성 제공 기술에서는 이종망간

이동을 위해서 과도한 제어신호에 따른 오버헤드가

발생하고 액세스 망 선택시 사용자의 선호도를 고려하기

힘들다. 이러한 한계를 극복하기 위해서 사용자 중심

통신 기술이 제안되었다[2]. 사용자 중심 통신 기술은

기술은 사용자가 QoE(Quality of Experience)에

기반하여 목표 품질을 만족하기 위해 망 연결과

이종망간 이동을 자체적 또는 주도적으로 수행한다. 또한

이종망/다중셀간 이동을 위한 과도한 제어신호

오헤버드를 줄일 수 있고 새로운 망 출현에 따라 그에

대한 서비스를 필요로 하는 사용자 단말에게만 새로운

접속 기능을 추가하여 망 변화에 능동적으로 대응이

가능하다. 따라서 본 논문에서는 이러한 사용자 중심

통신 기술을 지원하기 위한 망 구조를 분석하고

제안한다.

II. 사용자 중심 통신 기술을 위한 망 구조

그림 1은 이종망 환경에서의 사용자 중심 통신을

위한 망 구조를 나타낸다. 왼쪽의 파란색 타원안은

트래픽 분산 구조를 나타내는 것으로 동일망 내에서 L2

트래픽을 분산/정합하는 구조를 나타내고 있다. 트래픽

분산은 L2 계층의 다중 경로 통신방식으로 이 경우

단말과 Access gateway의 L2 계층과 L3 계층 사이에

TJM을 추가하여 트래픽 정합 기능을 수행하게 된다.

이는 종단 단말의 기능만을 추가하려는 사용자 중심

통신 기술 원칙에 위배되지만 WiMax의 BS-cooperation

또는 3GPP LTE의 CoMP(Coordinated Multipoint)와

같은 기술의 개발에 따라 같이 구현될 수 있기 때문에

고려하였다. 오른쪽 빨간색 타원안은 서비스 분산 구조를

나타낸다. 서비스 분산의 경우, 전송계층 상위에서

하나의 서비스를 위해 다중 세션을 연결하므로 TJM의

기능이 필요하지 않고 종단간 단말 및 서버에만 SCM을

추가하므로써 기술을 구현할 수 있다. SCM은 동일

서비스에 대해서 다중세션을 연결하고 이를 관리하고

서비스를 정합하는 기능을 수행한다.[2]

이종망 사이에는 L2 기술이 다르기 때문에 L2간

트래픽 정합은 가능하지 않다. 또한 무선 기술도 다르기

때문에 Network MIMO도 활용할 수 없다. LTE 또는

WCDMA와 같은 광역 통신망에서뿐만 아니라 WiFi와

같이 이동성을 제공하지 않는 지역 통신망에서도

이종망간 이동성 제공을 위한 사용자 중심 통신 기술을

구현함에 있어 기존의 네트워크 요소인 AP를 수정하지

않고 단말에서의 상위 계층의 소프트웨어로 SCM 구현이

가능하다.

SCM의 설치범위에 대해서 살펴보면, 서버의 SCM

설치 유무에 따라 단말 SCM의 기능 변화가 생길 수

있다. 표 1과 같이 서버내 SCM의 설치 유무에 따른

사용자 중심 통신 기술의 기능을 분석할 수 있다.

(1) 서버에 SCM이 설치될 경우

그림 1에서 서버의 프로토콜 스택 구조의 왼쪽 것과

같이 서버에 SCM이 설치될 경우에는 서버에서도

동일서비스에 대해서 다중 세션을 인식할 수 있기

때문에 단말의 SCM 기능을 보조할 수 있다. 단일

서버에서의 다중 세션 연결이라면 다중 세션간 스케줄링

본 연구는 방송통신위원회의 방송통신인프라 원천기술개발사업의 연구결과로 수행되었음 (KCA-2012-08-911-05-001)

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그림 1. 사용자 중심 통신망 구조

및 동기를 서버내에서 맞출 수 있으며 다중 서버간의

다중 세션 연결이면 서버간 SCM의 제어 정보교환으로

세션간 스케줄링 및 동기를 단말의 제어없이 맞춰줄 수

있다. 또한 이 경우에는 서버에서 생성되는 데이터에

대해 빠른 제어가 가능하다. 또한 단말에서 서버쪽으로의

Uplink 다중연결 통신시에도 서버에서 서로 다른 세션에

대해서 동일 서비스임을 인지할 수 있기 때문에

단말에서 패킷을 전송할 때 별다른 처리를 필요로 하지

않는다. 따라서 하나의 다중 연결 셋으로 양방향 다중

연결 통신이 가능해진다.

(2) 사용자단말에만 SCM이 설치할 경우

단말에만 SCM이 설치된 경우 그림 1에서의 단말의

프로토콜 스택 구조의 오른쪽 것과 같이 서버에서는

연결된 다중 세션이 동일 서비스로 인지하지 못하기

때문에 단말에서 다중 세션의 모든 제어를 해야 한다.

또한 단말에서 세션간 트래픽 동기화 및 스케줄링

기능을 수행하여야 한다. 이 경우에는 단말에서 서버를

제어함에 있어 서버에 SCM이 설치되는 것보다 세션을

제어하는데 더 많은 지연이 예상된다. 단말에서 서버로의

Uplink 다중 연결 통신시에는 서버에서 다중 세션에

대해서 하나의 서비스로 인지하지 못하기 때문에 단말은

패킷을 전송할 때, 양 세션의 시퀀스 번호를 통일된

시퀀스 번호로 동기화 시켜서 보내야하고 세션 ID를

통일시켜주기 위해서 단말이 패킷을 보내는 여러

경로중에 하나의 경로를 대표로 선정하여 모든 경로의

패킷에 대해서 IP와 포트번호를 똑같이 변경하여

보내야한다. 이럴 경우, 서버로부터 단말로 내려받는

Downlink 경로도 다중 연결을 하기 위해서는 Uplink

경로와는 다른 세션을 연결하여 사용하여야 한다.

III. 결론

본 논문에서는 사용자 중심 통신 기술을 위한 망

구조를 설계하였다. 다중 경로 분산 형태에 따라서

트래픽 분산과 서비스 분산의 망 구조를 취할 수 있으며

통신 경로의 종단노드 양측 모두에 SCM이 있을 때와

한쪽 단말 측에만 SCM의 있을 때의 구현기능 한계를

분석하였다. 이는 사용자 중심 통신 기술을 구현하는데

도움이 될 수 있을 것이다.

표 1. 서버내 SCM유무에 따른 SCM 기능분석표 서버 SCM 설치 서버 SCM 미설치

서버에서의

다중 경로

연결에

대한 동일

서비스

가능 여부

- 가능

- SCM이 다중 연결

관리

(동일서비스 인지,

다중 경로 시퀀스

정합 관리)

- 불가능

- 다중 연결 관리

객체 필요

다중 경로

세션간

스케줄링

(서버

단말)

- 서버내에서 직접

가능.

- 다중 서버연결시

서버간 SCM을

위한 제어패킷

교환으로 세션

스케줄링 가능

- 서버 처리 불가능

- 단말에서 각

경로별 패킷

요청으로

세션제어에 지연

발생

Uplink

경로 다중

연결

용이성

(단말

서버)

- 쉬움

- 서버에서 다중

연결 관리가

가능하므로 하나의

다중 연결 셋으로

상하향 전송이 가능

- 어려움

- 단말내에서 다중

경로를 이용하지만

서버로는 하나의

경로로 인식하게

만듬.

(모든 경로의

IP/port 번호를

대표 경로의 것으로

통일필요, TCP

시퀀스번호

통일필요)

참 고 문 헌

[1] Gustafsson, E. Jonsson, A. "Always best connected,"

Wireless Communications, IEEE , vol.10, no.1, pp. 49- 55,

Feb. 2003

[2] 김지수, 이민, 김재현, 오성근 "사용자 중심 통신 기술

프레임워크," 한국통신학회지(정보와통신), 제 28권 2호,

pp.35-45, 2011년 1월.

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