WO2014058113A1 - Method and device for allocating resources of m2m network - Google Patents

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WO2014058113A1
WO2014058113A1 PCT/KR2013/001239 KR2013001239W WO2014058113A1 WO 2014058113 A1 WO2014058113 A1 WO 2014058113A1 KR 2013001239 W KR2013001239 W KR 2013001239W WO 2014058113 A1 WO2014058113 A1 WO 2014058113A1
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network
priority
gateway
service
network resources
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PCT/KR2013/001239
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양정엽
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주식회사 케이티
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    • H04L67/12Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
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    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for allocating network resources for M2M devices in an M2M network, and in particular, defines available network resources that can be allocated to each device in a gateway of an M2M network including one gateway and a plurality of M2M devices, A method and apparatus for allocating network resources according to device-specific priorities.
  • Machine-to-Machine (M2M) network refers to a network for communication between devices that does not require human interaction. However, this means that no human interaction with the device is necessary for the M2M service, but does not mean that no human interaction is required for the operation of the device.
  • M2M Machine-to-Machine
  • M2M meant one-to-one or one-to-many communication for simple point-to-point connection.
  • M2M communication means collecting information read from sensors or wireless communication modules. It defines the communication between machines at the level of control or control and between the device and machine on which the human is operating.
  • the goal of M2M communication is to improve location-based, context-aware, and augmented reality, and to improve M2M communication services by automatically operating without human control or minimizing human intervention. Aims at quality and stability.
  • M2M network communication can be utilized as an essential infrastructure that can contribute to solving social issues, preventing disasters and disasters, and saving energy through conventional u-City, u-Health, u-Transportation, and u-Environmental projects.
  • M2M services include remote meter reading, building and facility management, vending machine management, indoor lighting control service, traffic information and vehicle control, emergency dispatch, telematics, and wireless payment service.
  • network managers often selectively add or reallocate bandwidth to mitigate congestion.
  • Network operators may also use QoS and policy based management techniques.
  • QoS refers to resource retention and control mechanisms that guarantee a certain level of performance for data flow in accordance with requests from application programs or Internet service provider policies.
  • QoS disallows certain types of packets, e.g. to reduce transmission speed, to establish distinct classes of packets and / or services for users, to indicate priorities of packets and / or to establish a queue system. Can be used to
  • QoS systems may preferentially handle certain network traffic.
  • IP Internet protocol
  • a router for supporting and a method of classifying a high-speed Internet protocol (IP) packet performed in the router are disclosed.
  • the router hierarchically divides memory with flow tables into fast internal cache memory and external typical memory.
  • the internal cache memory stores recently retrieved table items.
  • the router first searches for flow tables in the internal cache memory. Only when the internal cache memory search fails, the flow tables of the external memory are searched. As a result, the frequency of interaction between the packet classifier and the external memory is reduced, thereby improving the speed of packet classification.
  • the patent merely illustrates a broader class of prior art that deals with mechanisms for providing or enforcing QoS policies.
  • U.S. Pat.No. 6,771,661 also entitled “Apparatus and methods for providing event-based data communications device configuration," filed August 3, 2004, discloses the activity of data communication in the occurrence of specific events or times.
  • a system and method are provided that allow a data communication device to be programmed to automatically and dynamically modify the allocation of resources without having to interrupt sessions.
  • Resource allocation may be by means of bandwidth retention provided to the data communication device via network policy or via separate bandwidth retention messages.
  • the bandwidth allocation information may specify the session of the data communication and future bandwidth modification information, such as time or event, which causes the data communication device to modify the amount of bandwidth held for the specified session of the data communication, Receive bandwidth allocation information indicating future bandwidth allocation modification information associated with a session of data communication.
  • the data communication device can then determine a future event, i.e., a future event in which the data communication device will modify the amount of bandwidth allocated to the session of data communication upon the occurrence of that event. Future events may be determined based on future bandwidth allocation modification information and event information (eg, time signals from clocks or other event signals).
  • the data communication device may detect the occurrence of a future event in the data communication device and may modify the amount of bandwidth allocated to the session of data communication in the data communication device in response to the detection of the occurrence.
  • the network including Wi-Fi “hotspots” in wireless LANs), in particular, by allocating available resources such as bandwidth according to user-determined specifications or inputs.
  • the network including Wi-Fi “hotspots” in wireless LANs, in particular, by allocating available resources such as bandwidth according to user-determined specifications or inputs.
  • There is a remarkable need for a mechanism for effectively managing and controlling the operation of the < RTI ID 0.0 >
  • the network resource management method according to the prior art as described above can be mainly applied to the WAN, LAN, and WCDMA, LTE, etc., which are conventional local and remote networks.
  • M2M gateway requests various kinds of quality of service from network according to application type of connected device by accommodating various kinds of devices, and there is a possibility of causing network load according to data amount or data transmission speed of the quality of service. This is because there is a problem. Therefore, there is no comprehensive QoS management method considering various situations occurring in the current M2M network.
  • Embodiments of the present invention have been made to solve the problems of the prior art as described above, and an object thereof is to provide a method for providing a QoS management scheme in consideration of the characteristics of the M2M network. This effectively manages the traffic of the M2M network to provide stable M2M service, ensuring the normal operation of the device, allowing users to receive the service in a timely manner.
  • a method of allocating resources of a machine-to-machine network for achieving the above object includes: determining available network resources to be allocated to a device from a gateway; Calculating priorities for device-by-device quality of service (QoS) management; And allocating the available network resources according to the calculated priority.
  • QoS quality of service
  • the priority is: QoS required per device; Availability based on call history and number of applications available per device; Connection failure or success possibility based on device-specific connection success or failure history; Per device reachable state and reachability; And a parameter related to at least one of the possibility of error occurrence based on the device-specific data transmission and processing error history.
  • the M2M network resource allocation apparatus for achieving the above object, a priority calculating unit for calculating or recalculating the priority for quality of service (QoS) management for each device; And a resource allocating unit for allocating available network resources according to the calculated or recalculated priority.
  • QoS quality of service
  • QoS for each device of the M2M is guaranteed, so that most devices on the M2M network are not required for user needs regardless of network load. It solves the problem of delay caused by low priority devices, guarantees fairness of service of each device and improves the performance of overall M2M network.
  • a security alert service can be provided immediately by allocating network resources in an emergency situation to a device that is urgently connected to an M2M network and provides a service, such as a security device such as intrusion detection.
  • a security device such as intrusion detection.
  • devices that are rarely used, such as fire alarms, that do not know exactly whether they have a failure can be detected immediately by checking the usage history and the possibility of data transmission and finding out before the accident.
  • a defibrillator or a cardiac pacemaker which is a life-saving device that is directly connected to human life, needs to be operated, network resources can be immediately allocated for medical data transmission to receive information and enable first aid.
  • the present invention implements or utilizes the functions of the gateway and the device proposed in the standard document (ETSI TS 102 690 M2M Functional Architecture), anyone who is a product regardless of a specific company or country as long as the standard is followed. It has the advantage that it can be applied and standardized.
  • FIG. 1 illustrates an architect for an M2M service that includes a device and gateway domain and a network domain.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a device and a gateway domain composed of one gateway and a plurality of devices according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 3A to 3C are flowcharts illustrating a method of allocating M2M network resources according to preferred embodiments of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a configuration of an M2M network resource allocation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Machine-to-Machine (M2M) communication is an object-to-machine communication that differs from the existing human-centered human-to-human communication. From these differences, technically necessary technologies may vary, and the required characteristics may vary slightly depending on the field of application using M2M communication. M2M communication is a paradigm of the new communication network in the coming future, which goes beyond the existing people-oriented communication, and presents various complex convergence services not only in the ubiquitous business but also in various industries.
  • FIG. 1 shows the ETSI Technical Specification (TSSI) 102 690 [Machine-] in the ESTI standard document. to-Machine Communications (M2M);
  • Fig. 4 shows the architecture for M2M services including device and gateway domains and network domains.
  • the M2M devices 10 and 10 ′ are terminal devices that communicate with minimal or no human input and intervention, and transmit or transmit their own data on request or automatically. It is a kind of device.
  • the M2M application M12M of the M2M device 12 uses the M2M service capability 11 of the M2M device 10'.
  • the M2M gateway (M2M gateway 30) may be used using the M2M service capability 31 of the M2M gateway 30. It is prescribed to use the M2M application 32 of 30).
  • the M2M Area Network 20 provides a connection between the M2M device 10 and the M2M gateway 30.
  • M2M local area network 20 examples include a personal area network (hereinafter referred to as a 'PAN') or a wireless local area network such as IEEE 802.15.x, Zigbee, Bluetooth, IETF ROLL, ISA100.11a, and the like.
  • Area Network hereinafter referred to as 'LAN'
  • PLC, M-BUS, Wireless M-BSU, KNX may include a LAN.
  • the M2M gateway 30 is a gateway that executes the M2M application 32 using the M2M service capability 31 and serves as a proxy between the M2M device 10 and the access network 40.
  • the access network 40 is a network that allows the M2M device 10 'to M2M gateway 30 to communicate with the core network 50.
  • Examples of the access network 40 include xDSL, HFC, FTTH, PLC, Satellite network, GERAN, UTRAN, eUTRAN, Wireless LAN, WiMAX (WiBro), and the like.
  • the core network 50 is a network that provides IP connectivity, access network control and network service control functions, interconnection with other networks, roaming functions, and the like.
  • Examples of the core network 50 are 3GPP CN, ETSI TISPAN CN, 3GPP2 CN, IMS, and the like.
  • the M2M service capability 60 of the network domain provides a function that can be shared by different applications, and provides an environment for accessing other service capabilities through an open interface. By using M2M service capabilities, it is possible to develop and deploy optimal applications without considering the characteristics of lower network layers.
  • M2M applications 70 in the network domain use M2M service capabilities through an open interface to execute and provide M2M service logic in the M2M system.
  • the network domain is defined to include M2M Management Functions and Network Management Functions.
  • M2M Management Functions (80) is composed of all the functions required to manage M2M service capabilities in the network domain, the management of the M2M device to M2M gateway uses a specific M2M service capability.
  • the network management functions 90 are composed of all functions required to manage the access network 40 and the core network 50, and provide provisioning, supervision, and fault management. And other features.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a device and a gateway domain composed of one gateway and a plurality of devices according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a device and a gateway domain to which a preferred embodiment of the present invention is applied include a gateway 30 connected to a network domain 100 and N (where N is an integer of 1 or more) M2M devices 10-1 and 10-. 2, 10-3, ...., 10-N).
  • the M2M devices 10-1, 10-2, 10-3,..., 10 -N register, authenticate and authorize the device through the service capability in the gateway 30.
  • Management, provisioning, and the like, and the gateway 30 executes an M2M application using a service capability, for example, a function of collecting and processing various information data from a sensor included in a device. You can run an application that does this.
  • available network resources that can be allocated to each device from a gateway of an M2M network may be defined as follows.
  • the amount of available network resources that can be allocated to all N M2M devices 10-1, 10-2, 10-3, ..., 10-N from the gateway 30 at a specific time t is GW (t). If the required traffic for each device is called D_T (t), the average network resource that can be allocated per device is GW (t) / N, and the minimum traffic required for one device is min (D_T (t)). .
  • the minimum traffic required by one device must be smaller than the average network resource allocable per device, and the sum of the minimum traffic required by all devices must be smaller than the network resource allocable to all N devices.
  • the difference [Reserved_GW (t)] between the network resources allocable to the N M2M devices and the minimum traffic required by all devices may be defined as follows.
  • Reserved_GW (t) will be variable according to the traffic allocation situation per device per hour.
  • the gateway can control the allocation of available network resources by calculating the priority of each device at the gateway.
  • 3A is a flowchart illustrating a network resource allocation method for managing QoS of an M2M device according to an embodiment of the present invention.
  • First step S31 determines available network resources to be allocated for each device at the gateway. As described above with reference to FIG. 2 and the related art, this determination may be performed in consideration of available network resources allocable by the gateway and minimum traffic required for each device in a domain composed of one gateway and N M2M devices.
  • the gateway on the M2M network calculates the priority for QoS management for each device in the network.
  • a function SORT (D (n)) which calculates the priority of N devices, is implemented in the gateway, the SORT function may calculate the result value by considering the following factors comprehensively:
  • the SORT function may determine a policy problem such as assigning a weight to each element by the gateway manager or a program.
  • the factor for calculating the constituent factor of the SORT function for the above-mentioned priority is the service capability of the gateway and the device (hereinafter referred to as 'SC'), for example, the above-described ETSI Technical Specification (TS) 102 690 [Machine].
  • 'SC' the service capability of the gateway and the device
  • TS Technical Specification
  • M2M Functional architectures as defined in [functional architecture].
  • M2M Service Capabilities provide capabilities that are exposed to reference points (i.e. interfaces), for example a combination of externally accessible interfaces such as 3GPP, 3GPP2, ETSI TISPAN, etc. Through this, you can use the capabilities of the core network and access it through one or several core networks and interfaces.
  • the standard also includes a layer representing M2M service capabilities in a network domain, a network service capability layer (hereinafter referred to as NSCL), and a layer representing M2M service capabilities of a gateway.
  • Layer hereinafter referred to as GSCL
  • GSCL Network Service Capability Layer
  • DSCL Device Service Capability Layer
  • NSCL Device Service Capability Layer
  • GSCL Device Service Capability Layer
  • 'SCL' service capability layer
  • the M2M application refers to a device application (hereinafter referred to as "DA"), a gateway application (hereinafter referred to as “GA”), and a network application (hereinafter referred to as "NA”).
  • DA device application
  • GA gateway application
  • NA network application
  • the DA may be located in a device in which the M2M service function is implemented or in a device in which the service capability is not implemented.
  • the SC of the GSCL for calculating the constituents of the SORT function for the above-described priorities may include the following SC:
  • Gateway Application Enablement (hereinafter referred to as 'GAE') capability providing functions such as allowing GA and DA to register with the Gateway's GSCL; Gateway Generic Communication (GGC) capability that provides a function such as reporting an error that may occur in a message transmission process; Provides functions such as managing the reachability status of the device and scheduling information regarding reachability, creating, deleting and viewing device groups, storing data of NA / DA / GA and GSCL or NSCL, and setting access rights.
  • GGC Gateway Generic Communication
  • GRR Gateway Reachability, Addressing and Repository
  • GREM Gateway Remote Entity Management
  • 'GHDR' Gateway History and Data Retention
  • GTM Gateway Transaction Management
  • SC of the DSCL for calculating the constituents of the SORT function for the above-described priority may include the following SC:
  • DAE Device Application Enablement
  • DGC Device Generic Communication
  • 'DRAR' Device Remote Entity Management
  • 'DREM' Device Remote Entity Management
  • 'DHDR' Device History and Data Retention
  • DTM Device Transaction Management
  • M2M Service Capabilities considered as constituents of the SORT function according to the preferred embodiment of the present invention utilize service capabilities that must be implemented as long as they conform to the above-described standards.
  • a detailed calculation method for each element of the priority calculation formula according to an embodiment of the present invention is as follows.
  • the required QoS for each device may be determined according to a predefined type of device.
  • the level of network traffic required to provide an M2M service for a corresponding device may be divided into classes such as high / medium / low compared to all devices.
  • the service provided through the M2M network may be a service directly related to human life such as an e-health service or a fire alarm service, in this case, the importance of a specific device may be considered separately.
  • the number of DAs available (number_of_registered_DA) compared to the number of DAs (number_of_registered_DA) stored in the device as shown in the following equation ( The probability of using the corresponding DA can be calculated by the ratio of number_of_performed_DA).
  • connection failure or the likelihood of success based on the connection success or failure history for each device is, for example, the number of successful device registrations (number_of_registered_Device) as the history of the device having succeeded in configuring the gateway and the network or the number of failures, as shown in the following equation. And the number of successful connection (number_of_registered_Device).
  • the current reachable state of the device is calculated by comparing the state of the Gateway Service Capability Layer (GSCL) and the state (status_of_Device) of the DSCL (Device Service Capability Layer). can do.
  • GSCL Gateway Service Capability Layer
  • status_of_Device state of the DSCL
  • the error occurrence probability based on the data transmission and processing error history for each device may be calculated based on the transaction processing history (number_of_successful_transaction) and the message transmission failure history (number_of_transmission_errors) of the device as shown in the following equation.
  • step S33 if device priorities are determined according to the SORT function calculated in step S32, QoS is allocated by assigning network resources by device through device bandwidth adjustment and access blocking / allowing according to device. Manage it.
  • the SORT (D (n)) function described above with reference to FIG. 3A may be calculated and applied in the case of an initial M2M network configuration, but when the total number of devices connected to the gateway changes or the Connection_Timer for checking the connection status of all devices expires. Whenever it may, it may also be used to reclaim the QoS priority of the device.
  • 3B illustrates a flowchart of a method of reallocating available network resources by reassigning a priority function in order to efficiently allocate network resources when the total number of M2M devices connected to the gateway increases or decreases.
  • Steps S31 to S33 are the same as described above with reference to FIG. 3A, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.
  • step S34 it is determined that the number of M2M devices connected to the M2M gateway is changed or evidenced, and when it is determined that the number of M2M devices is changed, in step S35, the priority function for allocating network resources is recalculated. Reallocate available network resources using the calculated priority function.
  • connection timer Connection_Timer determines whether the connection timer Connection_Timer for checking the connection status of the M2M device has expired (step S36), regenerates a priority function each time the connection timer expires (step S37), and recalculates the priority. Reallocate available network resources according to rank function. Due to the nature of the M2M device, the information transmitted from the M2M device tends to be sent only for a short period of time, because there are few messages. Therefore, it is necessary to periodically check whether the gateway is disconnected from the device. The role of the connection timer Connection_Timer in this embodiment is to periodically check the case where the connection between the gateway and the device is abnormal and to check the idle state of each device. The time period of the connection timer Connection_timer may be arbitrarily determined according to the characteristics of the M2M service provided by the M2M service provider.
  • the device may be included as part of the M2M gateway, but may be included as a separate entity from the gateway or included in the network domain to perform the network resource allocation method as described above.
  • the M2M network resource allocation apparatus includes a priority calculator 41 and a resource allocator 42.
  • the priority calculating unit 41 calculates a priority for QoS management for each device when initially configuring an M2M network including one or more M2M devices and M2M gateways.
  • the priority calculating unit 41 is a device when the total number of devices connected to the M2M gateway changes or every time a certain time elapses (for example, whenever a predetermined Connection_Timer expires to check the connection status of the devices). Reprioritize priorities for each QoS management.
  • the priority calculation or recalculation process of the priority calculation unit 41 may be executed by, for example, using the SORT function as described above implemented in the M2M gateway.
  • the resource allocation unit 42 according to the present embodiment, bandwidth control for each device and time zone for the gateway according to the priority for QoS management for each device calculated or recalculated by the priority calculation unit 41. Allocates or reallocates network resources by device through blocking / allowing access.

Abstract

A method and device for allocating the resources of a machine to machine (M2M) network includes: determining available network resources to be allocated from a gateway to a device; calculating a priority for quality of service (QoS) management for each device; and allocating the available network resources according to the calculated priority, wherein the priority may be calculated based on a parameter related to at least one of: a QoS required for each device; an availability based on the number and call history of available applications for each device; a connection success or failure possibility based on a connection success or failure history for each device; a reachable state and reachability for each device; and an error probability based on a data transmission and processing error history for each device.

Description

M2M 네트워크 자원 할당 방법 및 장치Method and apparatus for allocating M2M network resources
본 발명은 M2M 네트워크에서 M2M 디바이스들에 대한 네트워크 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 1개의 게이트웨이와 복수의 M2M 디바이스를 포함하는 M2M 네트워크의 게이트웨이에서 각 디바이스에 할당 가능한 가용 네트워크 자원을 정의하고, 디바이스별 우선순위에 따라 네트워크 자원을 할당하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for allocating network resources for M2M devices in an M2M network, and in particular, defines available network resources that can be allocated to each device in a gateway of an M2M network including one gateway and a plurality of M2M devices, A method and apparatus for allocating network resources according to device-specific priorities.
M2M(Machine-to-Machine) 네트워크는 인간 상호 작용이 필요하지 않는 기기간의 통신을 위한 네트워크를 일컫는다. 그러나, 이는 M2M 서비스를 위해 기기에 대한 인간의 상호 작용이 필요하지 않다는 의미이지 기기의 동작을 위해 인간 상호작용이 필요하지 않다는 것을 의미하지는 않는다. Machine-to-Machine (M2M) network refers to a network for communication between devices that does not require human interaction. However, this means that no human interaction with the device is necessary for the M2M service, but does not mean that no human interaction is required for the operation of the device.
과거 1990년대 전·후반의 M2M은 단순한 P2P(Point-to-Point) 연결을 위한 일대일 혹은 일대 다수의 통신을 의미하였다면 현재에 와서 M2M 통신의 의미는 센서 혹은 무선통신 모듈 등으로부터 읽어 들인 정보를 수집하거나 제어하는 수준에서 기계간의 통신 및 사람이 동작하는 장치와 기계간의 통신을 정의하고 있다. 하지만 궁극적으로 M2M 통신에서 지향하고자 하는 것은 위치인식, 상황인식, 증강현실 도입 등으로 개인 혹은 상황에 맞춤적으로 인간의 제어없이 또는 인간의 개입을 최소화한 상태에서 자동적으로 동작하면서 보다 향상된 M2M 통신 서비스의 품질과 안정성을 목표로 한다. M2M 네트워크 통신은 종래의 u-City, u-Health, u-교통, u-환경 사업 등을 통해 사회 현안 해결, 재난 및 재해 방지, 에너지 절감 등에 기여할 수 있는 필수적인 인프라로 활용될 수 있으며, 현재 대표적으로 원격검침, 건물·시설물 관리, 자판기 관리, 실내 조명 조절 서비스, 교통정보·차량관제, 긴급출동, 텔레매틱스, 무선 결재 분야 서비스 등 매우 다양한 서비스가 M2M 서비스로서 제공되고 있다. In the past and late 1990s, M2M meant one-to-one or one-to-many communication for simple point-to-point connection. Now, M2M communication means collecting information read from sensors or wireless communication modules. It defines the communication between machines at the level of control or control and between the device and machine on which the human is operating. Ultimately, however, the goal of M2M communication is to improve location-based, context-aware, and augmented reality, and to improve M2M communication services by automatically operating without human control or minimizing human intervention. Aims at quality and stability. M2M network communication can be utilized as an essential infrastructure that can contribute to solving social issues, preventing disasters and disasters, and saving energy through conventional u-City, u-Health, u-Transportation, and u-Environmental projects. M2M services include remote meter reading, building and facility management, vending machine management, indoor lighting control service, traffic information and vehicle control, emergency dispatch, telematics, and wireless payment service.
한편 종래의 데이터 네트워크들은 전형적으로 "최선의 노력(best efforts)" 서비스로 알려진 것을 모든 네트워크 트래픽에게 제공한다. 예컨대, TCP/IP 네트워크에서, "최선의 노력" 서비스는 과도한 네트워크 정체에 직면하는 경우에 네트워크 노드들이 무차별적으로 패킷들을 탈락시키는 디폴트(default) 동작이다. 그러나 이와 같은 "최선의 노력" 서비스의 경우, 데이터의 신뢰성 있는 전달을 보장하기 위한 메커니즘이 존재하지 않는다[즉, 서비스의 품질(Quality-of-Service; 이하 "QoS"라 한다)이 없다].Conventional data networks, on the other hand, typically provide all network traffic with what is known as a "best efforts" service. For example, in a TCP / IP network, a "best effort" service is the default operation in which network nodes drop packets indiscriminately when faced with excessive network congestion. However, for such "best effort" services, no mechanism exists to ensure reliable delivery of data (i.e. there is no Quality-of-Service ("QoS")).
또한 네트워크에 연결된 장치들의 수가 증가함에 따라 가용 대역폭에 대한 수요가 증가한다. 마찬가지로, 분산형 네트워킹 환경들에서 사용하기 위한 새로운 응용예들이 개발됨에 따라, 네트워크 자원들의 관리와 연관된 문제들이 심각해진다. 예컨대, 네트워크는 그 네트워크에 지나치게 많은 부하를 주는 사용자들로 인해 불만족스러운 성능을 경험할 수 있고, 이러한 수요들은 네트워크 운영자의 업무나 다른 목표들과 일치하지 않는 용도들로부터 비롯될 수 있다. 따라서, 증가하는 수요들에 대처하기 위해 TCP/IP와 같은 패킷화된 프로토콜들을 사용하여 데이터 네트워크들을 관리하기 위한 해법들이 필요하게 되었고, 그렇지 않은 경우 정체, 응용 예측 불능, 사용자 불만 및 생산성의 손실이 발생할 수 있다.Also, as the number of devices connected to the network increases, the demand for available bandwidth increases. Likewise, as new applications are developed for use in distributed networking environments, problems associated with the management of network resources become serious. For example, a network may experience unsatisfactory performance due to users placing too much load on the network, and these demands may come from uses that are inconsistent with the network operator's work or other goals. Thus, solutions for managing data networks using packetized protocols such as TCP / IP have been needed to meet growing demands, otherwise congestion, application unpredictability, user dissatisfaction, and loss of productivity are required. May occur.
이러한 네트워크 관리 문제들에 대처하기 위해, 다양한 해법들이 이용되어 왔다. 예컨대, 네트워크 관리자들은 종종 정체를 완화시키기 위해 선택적으로 대역폭을 추가하거나 재할당한다. 네트워크 운영자들은 또한 QoS 및 정책 기반 관리 기법들을 이용할 수도 있다.To address these network management problems, various solutions have been used. For example, network managers often selectively add or reallocate bandwidth to mitigate congestion. Network operators may also use QoS and policy based management techniques.
일반적으로 QoS는 애플리케이션 프로그램으로부터의 요청들이나 인터넷 서비스 공급자 정책에 따라 데이터 흐름에 대한 소정의 성능 수준을 보장하는 자원 보유 및 제어 메커니즘들을 지칭한다. QoS는 예컨대 송신 속도의 감소, 소정 유형들의 패킷들 및/또는 사용자들에 대한 서비스들의 별개의 부류들의 확립, 우선값을 갖는 패킷들의 표시 및/또는 대기열 시스템의 확립을 위해 소정 유형들의 패킷들을 불허하는 데 사용될 수 있다. In general, QoS refers to resource retention and control mechanisms that guarantee a certain level of performance for data flow in accordance with requests from application programs or Internet service provider policies. QoS disallows certain types of packets, e.g. to reduce transmission speed, to establish distinct classes of packets and / or services for users, to indicate priorities of packets and / or to establish a queue system. Can be used to
이러한 방법들 중 하나 또는 둘 이상의 결합에 의해, QoS 시스템들은 소정의 네트워크 트래픽에 대해 우선적인 취급을 할 수 있다. 예컨대, 2007년 9월 25일에 허여된 Jin 등의 "Router providing differentiated quality of service (QoS) and fast internet protocol packet classifying method for the router"라는 명칭의 미국 특허 제7,274,700호를 참조하면, 차등 QoS를 지원하기 위한 라우터 및 상기 라우터에서 수행되는 고속 인터넷 프로토콜(IP) 패킷 분류 방법이 개시되어 있다. 상기 라우터는 흐름 테이블들(flow tables)을 갖는 메모리를 고속 내부 캐시 메모리 및 외부 전형 메모리로 계층적으로 분할한다. 상기 내부 캐시 메모리는 최근에 검색된 테이블 항목들을 저장한다. 상기 라우터는 상기 내부 캐시 메모리의 흐름 테이블들을 우선적으로 검색한다. 상기 내부 캐시 메모리 검색이 실패하는 경우에만, 상기 외부 메모리의 흐름 테이블들이 검색된다. 그 결과, 패킷 분류기와 상기 외부 메모리 사이의 상호 작용의 빈도가 감소되어 패킷 분류의 속도가 향상된다. 상기 특허는 QoS 정책을 제공 또는 시행하기 위한 메커니즘들을 취급하는 종래 기술의 더 넓은 부류를 예시할 뿐이다.By combining one or more of these methods, QoS systems may preferentially handle certain network traffic. See, for example, US Pat. No. 7,274,700 entitled " Router providing differentiated quality of service (QoS) and fast internet protocol packet classifying method for the router " issued on September 25, 2007 by Jin et al. A router for supporting and a method of classifying a high-speed Internet protocol (IP) packet performed in the router are disclosed. The router hierarchically divides memory with flow tables into fast internal cache memory and external typical memory. The internal cache memory stores recently retrieved table items. The router first searches for flow tables in the internal cache memory. Only when the internal cache memory search fails, the flow tables of the external memory are searched. As a result, the frequency of interaction between the packet classifier and the external memory is reduced, thereby improving the speed of packet classification. The patent merely illustrates a broader class of prior art that deals with mechanisms for providing or enforcing QoS policies.
또한 2004년 8월 3일에 출원된 Chawla 등의 "Apparatus and methods for providing event-based data communications device configuration"라는 명칭의 미국 특허 제6,771,661호는, 특정한 이벤트들 또는 시간들의 발생 시에 데이터 통신의 활성 세션들을 중단할 필요 없이 자원들의 할당을 자동적 및 동적으로 수정하도록 데이터 통신 장치가 프로그래밍될 수 있도록 하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 자원 할당은 네트워크 정책을 통해 또는 개별 대역폭 보유 메시지들을 통해 데이터 통신 장치에 제공되는 대역폭 보유에 의해 이루어질 수 있다. 대역폭 할당 정보는 데이터 통신의 세션 및 장래의 대역폭 수정 정보, 예컨대 시간 또는 이벤트를 지정할 수 있고, 이는 데이터 통신 장치가 데이터 통신의 지정된 세션을 위해 보유되는 대역폭의 양을 수정하도록 하고, 데이터 통신 장치는 데이터 통신의 세션과 연관된 장래의 대역폭 할당 수정 정보를 나타내는 대역폭 할당 정보를 수신한다. 이후 데이터 통신 장치는 장래의 이벤트, 즉 그 이벤트의 발생시에 데이터 통신 장치가 데이터 통신의 세션에 할당되는 대역폭의 양을 수정할 장래의 이벤트를 결정할 수 있다. 장래의 이벤트는 장래의 대역폭 할당 수정 정보 및 이벤트 정보(예컨대 클록으로부터의 시간 신호 또는 다른 이벤트 신호)에 기초하여 결정될 수 있다. 데이터 통신 장치는 데이터 통신 장치 내의 장래 이벤트의 발생을 검출할 수 있고, 그 발생의 검출에 응답하여 데이터 통신 장치 내의 데이터 통신의 세션에 할당되는 대역폭의 양을 수정할 수 있다.U.S. Pat.No. 6,771,661, also entitled "Apparatus and methods for providing event-based data communications device configuration," filed August 3, 2004, discloses the activity of data communication in the occurrence of specific events or times. A system and method are provided that allow a data communication device to be programmed to automatically and dynamically modify the allocation of resources without having to interrupt sessions. Resource allocation may be by means of bandwidth retention provided to the data communication device via network policy or via separate bandwidth retention messages. The bandwidth allocation information may specify the session of the data communication and future bandwidth modification information, such as time or event, which causes the data communication device to modify the amount of bandwidth held for the specified session of the data communication, Receive bandwidth allocation information indicating future bandwidth allocation modification information associated with a session of data communication. The data communication device can then determine a future event, i.e., a future event in which the data communication device will modify the amount of bandwidth allocated to the session of data communication upon the occurrence of that event. Future events may be determined based on future bandwidth allocation modification information and event information (eg, time signals from clocks or other event signals). The data communication device may detect the occurrence of a future event in the data communication device and may modify the amount of bandwidth allocated to the session of data communication in the data communication device in response to the detection of the occurrence.
그러나 상술한 바와 같은 네트워크의 QoS 보장 및 자원 관리 방법에도 불구하고, 특히 사용자가 결정한 사양들 또는 입력에 따라 대역폭과 같은 가용 자원들을 할당함으로써 네트워크(예컨대 무선 LAN 내의 와이파이 "핫스팟들"을 포함함)의 동작을 효과적으로 관리 및 제어하기 위한 메커니즘에 대한 두드러진 필요가 존재한다.However, despite the network's QoS guarantee and resource management method as described above, the network (including Wi-Fi “hotspots” in wireless LANs), in particular, by allocating available resources such as bandwidth according to user-determined specifications or inputs. There is a remarkable need for a mechanism for effectively managing and controlling the operation of the < RTI ID = 0.0 >
일반적으로 다양한 상이한 동작 환경에 대해, 그리고 응용예의 유형, 지리적 근접도 또는 위치(예컨대 범위), 무선 에어(air) 인터페이스의 유형 등과 같은 다수의 상이한 네트워크 파라미터에 따라 자신의 네트워크에 대한 용이하게 액세스 가능하고 유연한 제어를 네트워크 관리자에게 제공해야 하고, 예컨대 관리 처리와 연관된 대기 시간들로 인해 라우터 또는 게이트웨이 성능을 현저히 방해하지 않아야 한다. 또한 소정의 부류들의 사용자들을 위해 자원들을 보유하는 능력이 매우 바람직할 것이다.Easily access to their network for a variety of different operating environments and according to a number of different network parameters such as type of application, geographic proximity or location (e.g. range), type of wireless air interface, etc. And provide flexible control to the network administrator, and do not significantly disrupt router or gateway performance, for example due to latency associated with management processing. It would also be highly desirable to be able to reserve resources for certain classes of users.
그러나, 상술한 바와 같은 종래 기술에 따른 네트워크 자원 관리 방법은 종래 근거리, 원거리용 네트워크인 WAN, LAN, 그리고 WCDMA, LTE 등에 주로 적용될 수 있는 것이므로, 특히 성격이 다른 M2M 네트워크 분야에서는 각각의 장치(디바이스)의 안정적인 동작을 보장하기 위한 QoS 관리방안의 필요성이 존재한다. 왜냐하면, M2M 게이트웨이는 다양한 종류의 디바이스를 수용함으로써 연결되는 디바이스의 애플리케이션의 형태에 따라서 다양한 서비스 품질을 네트워크에 요청하게 되고, 그 서비스 품질의 데이터량이나 데이터 전송속도에 따라서 네트워크 부하를 유발할 가능성이 존재하는 문제점이 있기 때문이다. 따라서, 현재 M2M 네트워크에서 발생하는 다양한 상황을 고려한 종합적인 QoS 관리 방법이 부재한 실정이다.However, the network resource management method according to the prior art as described above can be mainly applied to the WAN, LAN, and WCDMA, LTE, etc., which are conventional local and remote networks. There is a need for a QoS management scheme to ensure stable operation of the CDMA. This is because M2M gateway requests various kinds of quality of service from network according to application type of connected device by accommodating various kinds of devices, and there is a possibility of causing network load according to data amount or data transmission speed of the quality of service. This is because there is a problem. Therefore, there is no comprehensive QoS management method considering various situations occurring in the current M2M network.
본 발명의 실시예들은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, M2M 네트워크의 특성을 고려한 QoS 관리 방안 제공을 위한 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. 이를 통해 궁극적으로 안정적인 M2M 서비스 제공을 위해 M2M 네트워크의 트래픽을 효과적으로 관리하여 디바이스의 정상적인 동작을 보장함으로써 사용자가 서비스를 적기에 제공받을 수 있게 된다.Embodiments of the present invention have been made to solve the problems of the prior art as described above, and an object thereof is to provide a method for providing a QoS management scheme in consideration of the characteristics of the M2M network. This effectively manages the traffic of the M2M network to provide stable M2M service, ensuring the normal operation of the device, allowing users to receive the service in a timely manner.
상술한 목적으로 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 M2M(Machine-to-Machine) 네트워크의 자원을 할당하는 방법은, 게이트웨이로부터 디바이스로 할당될 가용 네트워크 자원을 결정하는 단계; 디바이스별 QoS(Quality of Service) 관리를 위한 우선순위를 산출하는 단계; 및 산출된 상기 우선 순위에 따라 상기 가용 네트워크 자원을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. A method of allocating resources of a machine-to-machine network according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes: determining available network resources to be allocated to a device from a gateway; Calculating priorities for device-by-device quality of service (QoS) management; And allocating the available network resources according to the calculated priority.
여기서, 상기 우선순위는: 디바이스별 요구되는 QoS; 디바이스별 이용가능한 애플리케이션의 개수와 호출 이력에 기초한 이용가능성; 디바이스별 연결 성공 또는 실패 이력에 기초한 연결 실패 또는 성공 가능성; 디바이스별 도달 가능 상태 및 도달 가능성; 및 디바이스별 데이터 전송 및 처리 오류 이력에 기초한 오류 발생 가능성 중 적어도 하나 이상과 관련된 파라미터에 기초하여 산출할 수 있다. Here, the priority is: QoS required per device; Availability based on call history and number of applications available per device; Connection failure or success possibility based on device-specific connection success or failure history; Per device reachable state and reachability; And a parameter related to at least one of the possibility of error occurrence based on the device-specific data transmission and processing error history.
또한 상술한 목적으로 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 M2M 네트워크 자원 할당 장치는, 디바이스별 QoS(Quality of Service) 관리를 위한 우선순위를 산출하거나 재산출하는 우선순위 산출부; 및 산출되거나 재산출된 상기 우선 순위에 따라 가용 네트워크 자원을 할당하는 자원할당부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the M2M network resource allocation apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a priority calculating unit for calculating or recalculating the priority for quality of service (QoS) management for each device; And a resource allocating unit for allocating available network resources according to the calculated or recalculated priority.
본 발명의 실시예들에 의해 M2M 네트워크의 게이트웨이에서 디바이스별 우선순위에 따른 네트워크 자원할당이 구현되면, M2M 각 디바이스별 QoS가 보장되어, M2M 네트워크상에서 대부분의 디바이스가 네트워크 부하와 관계 없이 사용자 필요도나 중요도가 낮은 디바이스에 밀려 지연을 겪는 문제를 해결하며, 각 디바이스의 서비스에 대한 공정성을 보장하고 전체적인 M2M 네트워크의 성능 향상이 가능한 효과가 있다. According to embodiments of the present invention, when network resource allocation according to device priority is implemented in a gateway of an M2M network, QoS for each device of the M2M is guaranteed, so that most devices on the M2M network are not required for user needs regardless of network load. It solves the problem of delay caused by low priority devices, guarantees fairness of service of each device and improves the performance of overall M2M network.
예를 들어, 침입감지 등의 방범 장치처럼 긴급하게 M2M 네트워크에 연결되어 서비스를 제공해야 할 디바이스에 긴급상황에서 우선적으로 네트워크 자원을 할당하여 즉시 방범경보서비스를 제공할 수 있다. 한편, 화재경보기 같이 거의 사용되지 않아 고장여부를 정확히 알 수 없는 디바이스의 경우 주기적으로 사용이력 및 데이터 전송 가능성 등을 확인하여 고장 유무를 사고 이전에 알아냄으로써 화재사고를 즉각 감지할 수 있다. 마지막으로 사람 생명에 직결되는 인명 구조를 위한 장비인 제세동기나 심박동기를 동작시켜야 할 경우 의료 데이터 전송을 위해 즉각적으로 네트워크 자원이 할당되어 정보를 수신하여 응급처치를 가능하게 할 수 있다.For example, a security alert service can be provided immediately by allocating network resources in an emergency situation to a device that is urgently connected to an M2M network and provides a service, such as a security device such as intrusion detection. On the other hand, devices that are rarely used, such as fire alarms, that do not know exactly whether they have a failure can be detected immediately by checking the usage history and the possibility of data transmission and finding out before the accident. Finally, if a defibrillator or a cardiac pacemaker, which is a life-saving device that is directly connected to human life, needs to be operated, network resources can be immediately allocated for medical data transmission to receive information and enable first aid.
또한, 본 발명은 표준 문서(ETSI TS 102 690 M2M Functional Architecture)에서 제안하고 있는 게이트웨이 및 디바이스의 기능을 응용 또는 활용하여 구현하기 때문에, 상기 표준을 따르는 한 특정 회사 또는 국가와 상관없이 누구든지 어떤 제품에라도 적용할 수 있고 규격화할 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the present invention implements or utilizes the functions of the gateway and the device proposed in the standard document (ETSI TS 102 690 M2M Functional Architecture), anyone who is a product regardless of a specific company or country as long as the standard is followed. It has the advantage that it can be applied and standardized.
도 1은 디바이스 및 게이트웨이 도메인과 네트워크 도메인을 포함하는 M2M 서비스를 위한 아키텍터를 도시한다.1 illustrates an architect for an M2M service that includes a device and gateway domain and a network domain.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 1개의 게이트웨이와 복수의 디바이스로 구성된 디바이스 및 게이트웨이 도메인의 구성을 도시하는 도면이다. 2 is a diagram illustrating a configuration of a device and a gateway domain composed of one gateway and a plurality of devices according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 M2M 네트워크 자원 할당 방법을 도시하는 흐름도이다. 3A to 3C are flowcharts illustrating a method of allocating M2M network resources according to preferred embodiments of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 M2M 네트워크 자원 할당 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a configuration of an M2M network resource allocation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다. In order to explain the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, the following describes exemplary embodiments of the present invention and looks at it with reference.
먼저, 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. First, the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention, and singular forms may include plural forms unless the context clearly indicates otherwise. . Also, as used herein, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
M2M(Machine-to-Machine) 통신은 사물장치간의 통신으로 기존의 사람 중심 H2H(Human-to-Human) 통신과는 여러 특징에서 차이를 보인다. 이러한 특성의 차이에서부터 기술적으로 필요한 기술이 달라질 수 있고 M2M 통신을 이용하는 활용 분야에 따라서도 필요한 특성은 조금씩 달라질 수 있다. M2M 통신은 다가오는 미래의 새로운 통신 네트워크의 패러다임으로 기존의 사람 중심의 통신을 넘어 유비쿼터스(Ubiquitous) 사업은 물론 여러 산업 전반에서 여러 복합적 융합 서비스를 제시하고 있다. Machine-to-Machine (M2M) communication is an object-to-machine communication that differs from the existing human-centered human-to-human communication. From these differences, technically necessary technologies may vary, and the required characteristics may vary slightly depending on the field of application using M2M communication. M2M communication is a paradigm of the new communication network in the coming future, which goes beyond the existing people-oriented communication, and presents various complex convergence services not only in the ubiquitous business but also in various industries.
현재 대표적으로 ETSI(European Telecommunication Standard Institute)를 포함한 세계 각국의 표준화 그룹에서는 성공적인 M2M 통신의 표준화를 위한 연구개발이 계속되고 있는데, 도 1은 ESTI 표준 문서 중 ETSI TS(Technical Specification) 102 690[Machine-to-Machine Communications (M2M); Functional architecture] 의 제 4 장에서 제공하는 디바이스 및 게이트웨이 도메인과 네트워크 도메인을 포함하는 M2M 서비스를 위한 아키텍터를 도시한다. Currently, standardization groups around the world, including the European Telecommunication Standard Institute (ETSI), are continuing research and development for the standardization of successful M2M communication. FIG. 1 shows the ETSI Technical Specification (TSSI) 102 690 [Machine-] in the ESTI standard document. to-Machine Communications (M2M); Fig. 4 shows the architecture for M2M services including device and gateway domains and network domains.
도 1을 참조하면, M2M 디바이스들(10, 10')은 인간의 입력 및 개입이 없거나 이를 최소화한 상태에서 통신하는 단말기기로서, 요청에 의해 혹은 자동적으로 자신이 보유한 데이터를 송출 및 전달하는 모든 종류의 디바이스를 일컫는다. Referring to FIG. 1, the M2M devices 10 and 10 ′ are terminal devices that communicate with minimal or no human input and intervention, and transmit or transmit their own data on request or automatically. It is a kind of device.
M2M 디바이스(10')가 액세스 네트워크(40)에 직접 접속하는 경우에는 M2M 디바이스(10')의 M2M 서비스 능력(M2M Service Capability)(11)을 이용하여 M2M 디바이스의 M2M 애플리케이션(M2M Application)(12)을 실행하는 것으로 규정되고 있으며, M2M 디바이스(10)가 M2M 게이트웨이(30)를 통해 액세스 네트워크(40)에 접속하는 경우에는 M2M 게이트웨이(30)의 M2M 서비스 능력(31)을 이용하여 M2M 게이트웨이(30)의 M2M 애플리케이션(32)을 이용하는 것으로 규정되고 있다. When the M2M device 10 'directly connects to the access network 40, the M2M application M12M of the M2M device 12 using the M2M service capability 11 of the M2M device 10'. In the case where the M2M device 10 connects to the access network 40 through the M2M gateway 30, the M2M gateway (M2M gateway 30) may be used using the M2M service capability 31 of the M2M gateway 30. It is prescribed to use the M2M application 32 of 30).
M2M 지역 네트워크(M2M Area Network)(20)는 M2M 디바이스(10)와 M2M 게이트웨이(30) 간의 연결을 제공한다. M2M 지역 네트워크(20)의 예로는 IEEE 802.15.x, Zigbee, Bluetooth, IETF ROLL, ISA100.11a 등과 같은 개인 영역 네트워크(Personal Area Network; 이하에서 'PAN'이라 한다)이나 무선 로컬 지역 네트워크(Wireless Local Area Network; 이하에서 'LAN'이라 한다), PLC, M-BUS, Wireless M-BSU, KNX와 같은 LAN을 포함할 수 있다.The M2M Area Network 20 provides a connection between the M2M device 10 and the M2M gateway 30. Examples of the M2M local area network 20 include a personal area network (hereinafter referred to as a 'PAN') or a wireless local area network such as IEEE 802.15.x, Zigbee, Bluetooth, IETF ROLL, ISA100.11a, and the like. Area Network (hereinafter referred to as 'LAN'), PLC, M-BUS, Wireless M-BSU, KNX may include a LAN.
M2M 게이트웨이(30)는 M2M 서비스 능력(31)을 이용하여 M2M 애플리케이션(32)을 실행하는 게이트웨이이며, M2M 디바이스(10)와 액세스 네트워크(40) 사이에서 프록시(Proxy) 역할을 수행한다. The M2M gateway 30 is a gateway that executes the M2M application 32 using the M2M service capability 31 and serves as a proxy between the M2M device 10 and the access network 40.
액세스 네트워크(40)는 M2M 디바이스(10') 내지 M2M 게이트웨이(30)가 코어 네트워크(50)와 통신할 수 있도록 하는 네트워크이다. 액세스 네트워크(40)의 예로는 xDSL, HFC, FTTH, PLC, Satellite망, GERAN, UTRAN, eUTRAN, Wireless LAN, WiMAX(WiBro) 등이 있다.The access network 40 is a network that allows the M2M device 10 'to M2M gateway 30 to communicate with the core network 50. Examples of the access network 40 include xDSL, HFC, FTTH, PLC, Satellite network, GERAN, UTRAN, eUTRAN, Wireless LAN, WiMAX (WiBro), and the like.
코어 네트워크(50)는 IP 연결, 액세스 네트워크 제어 및 네트워크 서비스 제어 기능, 다른 네트워크와의 상호 연결, 로밍(Roaming) 기능 등을 제공하는 네트워크이다. 코어 네트워크(50)의 예로는 3GPP CN, ETSI TISPAN CN, 3GPP2 CN, IMS 등이 있다.The core network 50 is a network that provides IP connectivity, access network control and network service control functions, interconnection with other networks, roaming functions, and the like. Examples of the core network 50 are 3GPP CN, ETSI TISPAN CN, 3GPP2 CN, IMS, and the like.
네트워크 도메인의 M2M 서비스 능력(60)은 서로 다른 애플리케이션들에 의해 공유될 수 있는 기능을 제공하며, 개방형 인터페이스를 통해 다른 서비스 능력에 접근할 수 있는 환경을 제공한다. M2M 서비스 능력들을 사용하여, 하위 네트워크 계층의 특성들을 고려하지 않고도 최적의 애플리케이션을 개발하고 배포할 수 있도록 한다. The M2M service capability 60 of the network domain provides a function that can be shared by different applications, and provides an environment for accessing other service capabilities through an open interface. By using M2M service capabilities, it is possible to develop and deploy optimal applications without considering the characteristics of lower network layers.
네트워크 도메인의 M2M 애플리케이션(70)들은 M2M 서비스 로직을 실행하고 M2M 시스템에서 제공하는데 개방형 인터페이스를 통해 M2M 서비스 능력들을 이용한다.M2M applications 70 in the network domain use M2M service capabilities through an open interface to execute and provide M2M service logic in the M2M system.
한편, 도 1에 따르면 네트워크 도메인에는 M2M 관리 함수들(M2M Management Functions)과 네트워크 관리 함수들(Network Management Functions)를 포함하는 것으로 규정되어 있다. 여기서, M2M 관리 기능들(M2M Management Functions)(80)은 네트워크 도메인에서 M2M 서비스 능력들을 관리하기 위해 요구되는 모든 기능들로 구성되며, M2M 디바이스 내지 M2M 게이트웨이의 관리는 특정 M2M 서비스 능력을 이용하게 된다. 또한, 네트워크 관리 기능들(90)은 액세스 네트워크(40)와 코어 네트워크(50)를 관리하기 위해 요구되는 모든 기능들로 구성되며, 프로비저닝(Provisioning), 감시(Supervision), 장애 관리(Fault Management) 등의 기능을 포함한다. Meanwhile, according to FIG. 1, the network domain is defined to include M2M Management Functions and Network Management Functions. Here, M2M Management Functions (80) is composed of all the functions required to manage M2M service capabilities in the network domain, the management of the M2M device to M2M gateway uses a specific M2M service capability. . In addition, the network management functions 90 are composed of all functions required to manage the access network 40 and the core network 50, and provide provisioning, supervision, and fault management. And other features.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 1개의 게이트웨이와 복수의 디바이스로 구성된 디바이스 및 게이트웨이 도메인의 구성을 도시하는 도면이다. 2 is a diagram illustrating a configuration of a device and a gateway domain composed of one gateway and a plurality of devices according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면 본 발명의 바람직한 일실시예가 적용되는 디바이스 및 게이트웨이 도메인은 네트워크 도메인(100)에 연결된 게이트웨이(30)와 N(여기서 N은 1 이상의 정수)개의 M2M 디바이스(10-1, 10-2, 10-3, ...., 10-N)로 이루어져 있다. 이 때 M2M 디바이스들(10-1, 10-2, 10-3,..., 10-N)은 게이트웨이(30) 내부에 있는 서비스 능력(Serveice Capability)을 통하여 디바이스의 등록, 인증, 권한승인, 관리, 프로비저닝 등과 같은 절차를 수행하며, 게이트웨이(30)는 서비스 능력(Service Capability)을 이용하여 M2M 애플리케이션을 실행하는데, 예를 들어 디바이스에 포함되는 센서 등으로부터 다양한 정보 데이터를 수집하고 처리하는 기능을 수행하는 애플리케이션을 실행할 수 있다. Referring to FIG. 2, a device and a gateway domain to which a preferred embodiment of the present invention is applied include a gateway 30 connected to a network domain 100 and N (where N is an integer of 1 or more) M2M devices 10-1 and 10-. 2, 10-3, ...., 10-N). At this time, the M2M devices 10-1, 10-2, 10-3,..., 10 -N register, authenticate and authorize the device through the service capability in the gateway 30. , Management, provisioning, and the like, and the gateway 30 executes an M2M application using a service capability, for example, a function of collecting and processing various information data from a sensor included in a device. You can run an application that does this.
도 1에 도시된 바와 같은 M2M 네트워크의 게이트웨이 입장에서 각 디바이스에 할당 가능한 가용 네트워크 자원은 다음과 같이 정의될 수 있다. As shown in FIG. 1, available network resources that can be allocated to each device from a gateway of an M2M network may be defined as follows.
특정 시간(t)에 게이트웨이(30)로부터 N개의 M2M 디바이스(10-1, 10-2, 10-3,..., 10-N) 모두에 할당 가능한 가용 네트워크 자원의 양을 GW(t)라 하고, 디바이스별 필요한 트래픽을 D_T(t)라고 하면, 디바이스당 할당 가능한 평균 네트워크 자원은 GW(t)/N이고, 하나의 디바이스가 필요한 최소 트래픽은 min(D_T(t))이라 할 수 있다.The amount of available network resources that can be allocated to all N M2M devices 10-1, 10-2, 10-3, ..., 10-N from the gateway 30 at a specific time t is GW (t). If the required traffic for each device is called D_T (t), the average network resource that can be allocated per device is GW (t) / N, and the minimum traffic required for one device is min (D_T (t)). .
이 경우 하나의 디바이스가 필요로 하는 최소 트래픽은 디바이스당 할당 가능한 평균 네트워크 자원보다 작아야 하고, 모든 디바이스가 필요로 하는 최소 트래픽의 합은 N개의 디바이스 모두에 할당 가능한 네트워크 자원보다 작아야 한다. 즉, In this case, the minimum traffic required by one device must be smaller than the average network resource allocable per device, and the sum of the minimum traffic required by all devices must be smaller than the network resource allocable to all N devices. In other words,
min(D_T(t)) < GW(t)/n, Σmin(D_T(t)) = n*min(D_T(t)) < GW(t)min (D_T (t)) <GW (t) / n, Σmin (D_T (t)) = n * min (D_T (t)) <GW (t)
이 되어야 한다. Should be
이 경우에 N개의 M2M 디바이스에 할당 가능한 네트워크 자원과 모든 디바이스가 필요로 하는 최소 트래픽의 합의 차이[Reserved_GW(t)]는 다음과 같이 정의될 수 있다. In this case, the difference [Reserved_GW (t)] between the network resources allocable to the N M2M devices and the minimum traffic required by all devices may be defined as follows.
Reserved_GW(t) = GW(t) - Σmin(D_T(t))Reserved_GW (t) = GW (t)-Σmin (D_T (t))
여기서 Reserved_GW(t)는 시간당 디바이스별 트래픽 할당 상황에 따라 가변적이 될 것이다. Here, Reserved_GW (t) will be variable according to the traffic allocation situation per device per hour.
따라서 특정 시간(t) 동안 디바이스가 할당받을 트래픽 총량은 t*D_T(t)이고 이를 이용하여 게이트웨이에서 디바이스별 우선순위를 산출해서 가용 네트워크 자원을 할당하도록 통제할 수 있다.Therefore, the total amount of traffic to be allocated to a device for a specific time t is t * D_T (t), and the gateway can control the allocation of available network resources by calculating the priority of each device at the gateway.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 M2M 디바이스의 QoS를 관리하기 위한 네트워크 자원 할당 방법을 설명하는 흐름도이다. 3A is a flowchart illustrating a network resource allocation method for managing QoS of an M2M device according to an embodiment of the present invention.
먼저 단계 S31은 게이트웨이에서 각 디바이스에 대해 할당될 가용 네트워크 자원을 결정한다. 이러한 결정은 도 2 및 이와 관련하여 상술한 바와 같이 1개의 게이트웨이와 N개의 M2M 디바이스로 구성된 도메인에서 게이트웨이에서 할당 가능한 가용 네트워크 자원 및 각 디바이스별로 요구되는 최소 트래픽 등을 고려하여 수행될 수 있다. First step S31 determines available network resources to be allocated for each device at the gateway. As described above with reference to FIG. 2 and the related art, this determination may be performed in consideration of available network resources allocable by the gateway and minimum traffic required for each device in a domain composed of one gateway and N M2M devices.
이후 단계 S32에서는 M2M 네트워크 상에서 게이트웨이가 해당 네트워크에서 디바이스별 QoS 관리를 위한 우선순위를 산출한다. 이 경우, 편의상 N개의 디바이스의 우선순위(priority)를 산출하는 함수 SORT(D(n))가 게이트웨이에 구현된다고 하면, SORT 함수는 다음과 같은 요소를 종합적으로 고려하여 결과값을 계산할 수 있다:Subsequently, in step S32, the gateway on the M2M network calculates the priority for QoS management for each device in the network. In this case, for convenience, a function SORT (D (n)), which calculates the priority of N devices, is implemented in the gateway, the SORT function may calculate the result value by considering the following factors comprehensively:
- 디바이스별 요구되는 QoSQoS required by device
- 디바이스별 이용 가능한(탑재된) 애플리케이션의 개수와 실제 호출 이력에 기초한 이용가능성Availability based on the number of available (loaded) applications per device and actual call history
- 디바이스별 연결 성공 또는 실패 이력에 기초한 연결 실패 또는 성공 가능성;Connection failure or likelihood of success based on device-specific connection success or failure history;
- 디바이스별 도달 가능 상태 및 도달 가능성-Reachable state and reachability by device
- 디바이스별 데이터 전송 및 처리 오류 이력에 기초한 오류 발생 가능성.-Possibility of error based on device data transfer and processing error history.
여기서 상기 SORT 함수는 각 요소별 가중치 등을 부여하는 등의 정책적인 문제는 게이트웨이 관리자나 프로그램에서 결정할 수 있다. In this case, the SORT function may determine a policy problem such as assigning a weight to each element by the gateway manager or a program.
상술한 우선순위에 대한 SORT 함수의 구성인자를 산출하기 위한 요소는 게이트웨이 및 디바이스의 서비스 능력(Service Capability; 이하 'SC'라 함), 예를 들면 상술한 ETSI TS(Technical Specification) 102 690[Machine-to-Machine Communications (M2M); Functional architecture]에서 규정되어 있는 서비스 능력들이다. 상기 표준에 따르면 M2M 서비스 능력(Service Capability)들은 참조 포인트(reference point)(즉 인터페이스)들에 공개되는 능력들을 제공하는데, 예를 들어 3GPP, 3GPP2, ETSI TISPAN 등과 같은 외부에서 접근 가능한 인터페이스의 조합을 통해 코어 네트워크의 능력들을 사용할 수 있으며, 하나 또는 여러 개의 코어 네트워크와 인터페이스를 통해 접속할 수 있다. 또한 상기 표준에는 네트워크 도메인에 있는 M2M 서비스 능력들을 나타내는 계층을 네트워크 서비스 능력 계층(Network Service Capability Layer; 이하 'NSCL'이라 함), 게이트웨이의 M2M 서비스 능력들을 나타내는 계층을 게이트웨이 서비스 능력 계층(Gateway Service Capability Layer; 이하 'GSCL'이라 함), M2M 디바이스의 M2M 서비스 능력들을 나타내는 계층을 디바이스 서비스 능력 계층(Device Service Capability Layer; 이하 'DSCL'이라 함)이라고 정의되고 있으며, NSCL, GSCL 및 DSCL을 총칭하여 서비스 능력 계층(Service Capability Layer; 이하 'SCL'이라 함)이라고 정의되고 있다. The factor for calculating the constituent factor of the SORT function for the above-mentioned priority is the service capability of the gateway and the device (hereinafter referred to as 'SC'), for example, the above-described ETSI Technical Specification (TS) 102 690 [Machine]. -to-Machine Communications (M2M); Functional architectures as defined in [functional architecture]. According to the standard, M2M Service Capabilities provide capabilities that are exposed to reference points (i.e. interfaces), for example a combination of externally accessible interfaces such as 3GPP, 3GPP2, ETSI TISPAN, etc. Through this, you can use the capabilities of the core network and access it through one or several core networks and interfaces. The standard also includes a layer representing M2M service capabilities in a network domain, a network service capability layer (hereinafter referred to as NSCL), and a layer representing M2M service capabilities of a gateway. Layer (hereinafter referred to as GSCL) and a layer representing M2M service capabilities of an M2M device are defined as a Device Service Capability Layer (hereinafter referred to as a DSCL), collectively referred to as NSCL, GSCL and DSCL. It is defined as a service capability layer (hereinafter, referred to as 'SCL').
또한, M2M 애플리케이션은 각각 디바이스 애플리케이션(Device Application; 이하 'DA"라 함), 게이트웨이 애플리케이션(Gateway Application; 이하 'GA'라 함), 네트워크 애플리케이션(Network Application; 이하 'NA'라 함)을 지칭하는데, DA의 경우 M2M 서비스 기능이 구현된 디바이스에 위치하거나 서비스 능력이 구현되지 않는 디바이스에 위치할 수도 있다. In addition, the M2M application refers to a device application (hereinafter referred to as "DA"), a gateway application (hereinafter referred to as "GA"), and a network application (hereinafter referred to as "NA"). For example, the DA may be located in a device in which the M2M service function is implemented or in a device in which the service capability is not implemented.
상술한 우선순위에 대한 SORT 함수의 구성인자를 산출하기 위한 GSCL의 SC는 다음과 같은 SC가 포함될 수 있다: The SC of the GSCL for calculating the constituents of the SORT function for the above-described priorities may include the following SC:
GA와 DA가 게이트웨이의 GSCL에 등록하는 것을 허용하는 등의 기능들을 제공하는 게이트웨이 애플리케이션 연동(Gateway Application Enablement; 이하 'GAE'라 함) 능력; 메시지 전송 과정에서 발생할 수 있는 에러를 보고하는 등의 기능을 제공하는 등의 기능을 제공하는 게이트웨이 일반 통신(Gateway Generic Communication; 이하 'GGC'라 함) 능력; 디바이스의 도달 가능성 상태 및 도달 가능성에 관한 스케줄링 정보를 관리하고, 디바이스 그룹을 생성, 삭제 및 조회하며, NA/DA/GA와 GSCL 또는 NSCL의 데이터를 저장하고 접근권한을 설정하는 등의 기능을 제공하는 게이트웨이 도달가능성, 주소할당 및 저장소(Gateway Reachability, Addressing and Repository; 이하 'GRAR'이라 함) 능력; 슬리핑(sleeping) M2M 디바이스들에 대한 원격 관리 작업을 스케줄링하는 등의 기능을 제공하는 게이트웨이 원격객체 관리(Gateway Remote Entity Management; 이하 'GREM'이라 함) 능력; 참조 포인트 또는 GSCL 내부에서 교환되는 메시지와 관련 정보를 기록하는 등의 기능을 제공하는 게이트웨이 이력 및 데이터 유지(Gateway History and Data Retention; 이하 'GHDR'이라 함) 능력; 개별 작업의 결과를 수집하는 등의 기능을 제공하는 게이트웨이 트랜잭션 관리(Gateway Transaction Management; 이하 'GTM'이라 함) 능력 등. Gateway Application Enablement (hereinafter referred to as 'GAE') capability providing functions such as allowing GA and DA to register with the Gateway's GSCL; Gateway Generic Communication (GGC) capability that provides a function such as reporting an error that may occur in a message transmission process; Provides functions such as managing the reachability status of the device and scheduling information regarding reachability, creating, deleting and viewing device groups, storing data of NA / DA / GA and GSCL or NSCL, and setting access rights. Gateway Reachability, Addressing and Repository (hereinafter referred to as GRAR) capability; Gateway Remote Entity Management (hereinafter referred to as GREM) capability to provide functions such as scheduling remote management tasks for sleeping M2M devices; Gateway History and Data Retention (hereinafter referred to as 'GHDR') capability that provides the ability to record messages and related information exchanged within a reference point or GSCL; Gateway Transaction Management (GTM) capability that provides the ability to collect the results of individual operations, and so on.
또한, 상술한 우선순위에 대한 SORT 함수의 구성인자를 산출하기 위한 DSCL의 SC는 다음과 같은 SC가 포함될 수 있다: In addition, the SC of the DSCL for calculating the constituents of the SORT function for the above-described priority may include the following SC:
DA가 DSCL에 등록할 수 있도록 허용하는 등의 기능을 제공하는 디바이스 애플리케이션 연동(Device Application Enablement; 이하 'DAE'라 함) 능력; 메시지 전송 과정에서 발생할 수 있는 에러를 보고하는 등의 기능을 수행하는 디바이스 일반 통신(Device Generic Communication; 이하 'DGC'라 함) 능력; 디바이스 그룹을 생성, 삭제 및 조회하며, DA 등록정보와 NSCL 정보 저장, 디바이스 관련 도달가능성이나 스케쥴링 정보를 NSCL에 전달하는 등의 기능을 수행하는 디바이스 도달가능성, 주소할당 및 저장소(Device Reachability, Addressing and Repository; 이하 'DRAR'이라 함) 능력; 디바이스 자체의 연결 수립(connection establishment)을 트리거링하는 등의 기능을 제공하는 디바이스 원격객체 관리(Devicey Remote Entity Management; 이하 'DREM'이라 함) 능력; 참조 포인트 또는 DSCL 내부에서 교환되는 메시지와 관련 정보를 기록하는 등의 기능을 제공하는 디바이스 이력 및 데이터 유지(Device History and Data Retention; 이하 'DHDR'이라 함) 능력; 개별 작업의 결과를 수집하는 디바이스 트랜잭션 관리(Device Transaction Management; 이하 'DTM'이라 함) 능력 등.Device Application Enablement (DAE) capability providing functions such as allowing DA to register with DSCL; Device Generic Communication (DGC) capability to perform a function such as reporting an error that may occur in a message transmission process; Device Reachability, Addressing and Storage for creating, deleting, and querying device groups, storing DA properties and NSCL information, and passing device-related reachability or scheduling information to NSCL. Repository (hereinafter referred to as 'DRAR') capability; Device Remote Entity Management (hereinafter referred to as 'DREM') ability to provide a function such as triggering a connection establishment of the device itself; Device History and Data Retention (hereinafter referred to as 'DHDR') capability that provides the ability to record messages and related information exchanged within a reference point or DSCL; Device Transaction Management (DTM) ability to collect the results of individual jobs.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SORT 함수의 구성인자로서 고려되는 M2M 서비스 능력(Service Capability)들은 상술한 바와 같은 표준을 따르는 한 반드시 구현되어야 하는 서비스 능력을 이용하고 있으므로, 특정 회사 또는 국가와 상관없이 누구든지 상술한 표준을 따르는 임의의 제품에 적용할 수 있고 규격화할 수 있게 된다.M2M Service Capabilities considered as constituents of the SORT function according to the preferred embodiment of the present invention utilize service capabilities that must be implemented as long as they conform to the above-described standards. Anyone can apply and standardize on any product that follows the above standard.
본 발명의 일 실시예에 따른 우선순위 산출식의 각 요소별 구체적인 산출 방법은 다음과 같다. A detailed calculation method for each element of the priority calculation formula according to an embodiment of the present invention is as follows.
우선 디바이스별 요구되는 QoS는 사전에 정의된 디바이스의 유형에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 해당 디바이스에 대한 M2M 서비스를 제공하기 위하여 필요한 네트워크 트래픽의 수준을, 전체 디바이스와 비교하여 높음(high)/중간(medium)/낮음(low) 등의 클래스별로 구분할 수 있다. 또한 M2M 네트워크를 통해 제공되는 서비스는 이헬스(e-health) 서비스나 화재 경보 서비스 등과 같이 인간의 생명과 직결되는 서비스일 수도 있으므로, 이러한 경우에는 특정 디바이스의 중요도가 별도로 고려될 수도 있다. First of all, the required QoS for each device may be determined according to a predefined type of device. For example, the level of network traffic required to provide an M2M service for a corresponding device may be divided into classes such as high / medium / low compared to all devices. In addition, since the service provided through the M2M network may be a service directly related to human life such as an e-health service or a fire alarm service, in this case, the importance of a specific device may be considered separately.
또한, 디바이스별 이용 가능한(탑재한) Application 개수와 실제 호출 이력에 기초한 이용 가능성에 대해서는, 예를 들어 아래 식과 같이 디바이스에 저장되어 있는 DA(device application)의 개수(number_of_registered_DA) 대비 이용 가능한 DA 개수(number_of_performed_DA)의 비율로 해당 DA가 이용될 가능성을 산출할 수 있다. For the availability based on the number of applications (mounted) available for each device and the actual call history, for example, the number of DAs available (number_of_registered_DA) compared to the number of DAs (number_of_registered_DA) stored in the device as shown in the following equation ( The probability of using the corresponding DA can be calculated by the ratio of number_of_performed_DA).
Figure PCTKR2013001239-appb-I000001
Figure PCTKR2013001239-appb-I000001
또한, 디바이스별 연결 성공 또는 실패 이력에 기초한 연결 실패 또는 성공 가능성에 대해서는, 예를 들어 아래 수학식과 같이 디바이스가 게이트웨이와 네트워크 구성에 성공한 이력 또는 실패한 이력(number_of_connection)으로서 디바이스의 등록성공 횟수(number_of_registered_Device) 및 연결 성공 횟수(number_of_registered_Device)을 고려하여 산출할 수 있다. In addition, the connection failure or the likelihood of success based on the connection success or failure history for each device is, for example, the number of successful device registrations (number_of_registered_Device) as the history of the device having succeeded in configuring the gateway and the network or the number of failures, as shown in the following equation. And the number of successful connection (number_of_registered_Device).
Figure PCTKR2013001239-appb-I000002
Figure PCTKR2013001239-appb-I000002
한편 디바이스별 도달 가능 상태 및 도달 가능성에 대해서는, 예를 들어 아래 수학식과 같이 디바이스의 현재 도달가능상태를 GSCL(Gateway Service Capability Layer)와 DSCL(Device Service Capability Layer)의 상태(status_of_Device)를 비교하여 산출할 수 있다. On the other hand, for each device reachable state and reachability, for example, the current reachable state of the device is calculated by comparing the state of the Gateway Service Capability Layer (GSCL) and the state (status_of_Device) of the DSCL (Device Service Capability Layer). can do.
Figure PCTKR2013001239-appb-I000003
Figure PCTKR2013001239-appb-I000003
다음으로 디바이스별 데이터 전송 및 처리 오류 이력에 기초한 오류 발생 가능성에 대해서는, 아래 수학식과 같이 디바이스의 트랜잭션 처리 이력(number_of_successful_transaction) 및 메시지 전송 실패 이력(number_of_transmission_errors)을 기초로 전송 오류 발생 가능성 산출할 수 있다.Next, the error occurrence probability based on the data transmission and processing error history for each device may be calculated based on the transaction processing history (number_of_successful_transaction) and the message transmission failure history (number_of_transmission_errors) of the device as shown in the following equation.
Figure PCTKR2013001239-appb-I000004
Figure PCTKR2013001239-appb-I000004
다시 도 3a를 참조하면, 단계 S33에서는 단계 S32에서 산출된 SORT 함수에 따라 디바이스별 우선순위가 정해지면 이에 따라 디바이스별 대역폭 조절 및 시간대별 접속 차단/허용 등을 통해 디바이스별 네트워크 자원을 할당함으로써 QoS를 관리한다.Referring back to FIG. 3A, in step S33, if device priorities are determined according to the SORT function calculated in step S32, QoS is allocated by assigning network resources by device through device bandwidth adjustment and access blocking / allowing according to device. Manage it.
도 3a와 관련하여 상술한 SORT(D(n)) 함수는 최초 M2M 네트워크 구성의 경우에 산출되어 적용될 수 있으나, 게이트웨이에 연결된 전체 디바이스 개수가 변하는 경우나 전체 디바이스의 연결상태를 확인하는 Connection_Timer가 만료될 때마다, 디바이스의 QoS 우선순위를 재산출하는 경우에도 사용될 수도 있다. The SORT (D (n)) function described above with reference to FIG. 3A may be calculated and applied in the case of an initial M2M network configuration, but when the total number of devices connected to the gateway changes or the Connection_Timer for checking the connection status of all devices expires. Whenever it may, it may also be used to reclaim the QoS priority of the device.
도 3b는 게이트웨이에 연결되는 전체 M2M 디바이스의 개수가 증가하거나 감소하는 경우에는 네트워크 자원을 효율적으로 할당하기 위해 우선 순위 함수를 재산출하여 가용 네트워크 자원을 재할당하는 방법의 흐름도를 도시한다. 3B illustrates a flowchart of a method of reallocating available network resources by reassigning a priority function in order to efficiently allocate network resources when the total number of M2M devices connected to the gateway increases or decreases.
단계 S31 내지 단계 S33은 도 3a와 관련되어 상술한 바와 동일하므로 이하 자세한 설명은 생략한다. 단계 S34에서는 M2M 게이트웨이에 연결된 M2M 디바이스의 개수가 증거하거나 감소하여 변동이 있음을 판별하고, M2M 디바이스의 개수가 변경되었다고 판단하면, 단계 S35에서 네트워크 자원을 할당하기 위한 우선순위 함수를 재산출하고 재산출된 우선순위 함수를 이용하여 가용 네트워크 자원을 재할당한다.Steps S31 to S33 are the same as described above with reference to FIG. 3A, and thus detailed descriptions thereof will be omitted. In step S34, it is determined that the number of M2M devices connected to the M2M gateway is changed or evidenced, and when it is determined that the number of M2M devices is changed, in step S35, the priority function for allocating network resources is recalculated. Reallocate available network resources using the calculated priority function.
도 3c은 M2M 디바이스의 연결상태를 확인하는 연결 타이머(Connection_Timer)가 만료되었는지를 판별하고(단계 S36), 연결 타이머가 만료될 때마다 우선 순위 함수를 재산출하고(단계 S37), 재산출된 우선 순위 함수에 따라 가용 네트워크 자원을 재할당한다. M2M 디바이스의 특성상 M2M 디바이스에서 전송되는 정보는 메시지가 적고 짧은 기간 동안만 전송되는 경향이 있으므로, 비정상적으로 게이트웨이와 디바이스의 연결이 끊어져 있는지를 정기적으로 점검할 필요가 있다. 본 실시예에서의 연결 타이머(Connection_Timer)의 역할은 비정상적으로 게이트웨이와 디바이스의 연결이 끊어진 경우를 주기적으로 확인하고, 각 디바이스의 유휴상태를 확인하기 위한 것이다. 연결 타이머(Connection_timer)의 시간 주기는 M2M 서비스 제공자에 의해 제공되는 M2M 서비스의 특성에 따라 임의로 정해질 수 있다. 3C determines whether the connection timer Connection_Timer for checking the connection status of the M2M device has expired (step S36), regenerates a priority function each time the connection timer expires (step S37), and recalculates the priority. Reallocate available network resources according to rank function. Due to the nature of the M2M device, the information transmitted from the M2M device tends to be sent only for a short period of time, because there are few messages. Therefore, it is necessary to periodically check whether the gateway is disconnected from the device. The role of the connection timer Connection_Timer in this embodiment is to periodically check the case where the connection between the gateway and the device is abnormal and to check the idle state of each device. The time period of the connection timer Connection_timer may be arbitrarily determined according to the characteristics of the M2M service provided by the M2M service provider.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 M2M 네트워크 자원을 할당하는 장치에 관한 개략적인 구성도이다. 상기 장치는 M2M 게이트웨이의 일부로서 포함될 수 있으나, 게이트웨이와는 별도의 개체로서 또는 네트워크 도메인상에 포함되어 상술한 바와 같은 네트워크 자원 할당 방법을 수행할 수도 있다. 4 is a schematic structural diagram of an apparatus for allocating M2M network resources according to an embodiment of the present invention. The device may be included as part of the M2M gateway, but may be included as a separate entity from the gateway or included in the network domain to perform the network resource allocation method as described above.
도 4를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 M2M 네트워크 자원 할당 장치는 우선순위 산출부(41) 및 자원 할당부(42)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the M2M network resource allocation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a priority calculator 41 and a resource allocator 42.
본 실시예에 따른 상기 우선순위 산출부(41)는, 하나 이상의 M2M 디바이스 및 M2M 게이트웨이로 구성되는 M2M 네트워크를 최초로 구성하는 경우에 디바이스별 QoS 관리를 위한 우선 순위를 산출한다. 또한 상기 우선순위 산출부(41)는 M2M 게이트웨이에 연결된 전체 디바이스 개수가 변하는 경우 또는 일정 시간이 경과될 때마다(예를 들어 디바이스들의 연결상태를 확인하도록 미리 정해진 Connection_Timer가 만료될 때마다), 디바이스별 QoS 관리를 위한 우선순위를 재산출한다. 상기 우선 순위 산출부(41)의 우선순위 산출 또는 재산출 과정은, 예를 들면 상기 M2M 게이트웨이에 구현된 상술한 바와 같은 SORT 함수를 이용함으로써 실행될 수 있다. The priority calculating unit 41 according to the present embodiment calculates a priority for QoS management for each device when initially configuring an M2M network including one or more M2M devices and M2M gateways. In addition, the priority calculating unit 41 is a device when the total number of devices connected to the M2M gateway changes or every time a certain time elapses (for example, whenever a predetermined Connection_Timer expires to check the connection status of the devices). Reprioritize priorities for each QoS management. The priority calculation or recalculation process of the priority calculation unit 41 may be executed by, for example, using the SORT function as described above implemented in the M2M gateway.
또한 본 실시예에 따른 상기 자원 할당부(42)는, 상기 우선순위 산출부(41)에 의해 산출되거나 재산출된 디바이스별 QoS 관리를 위한 우선순위에 따라 게이트웨이에 대한 디바이스별 대역폭 조절 및 시간대별 접속 차단/허용 등을 통해 디바이스별 네트워크 자원을 할당하거나 재할당한다. In addition, the resource allocation unit 42 according to the present embodiment, bandwidth control for each device and time zone for the gateway according to the priority for QoS management for each device calculated or recalculated by the priority calculation unit 41. Allocates or reallocates network resources by device through blocking / allowing access.
이상의 설명은 다양한 실시예들에 적용되는 바와 같은 본 발명의 신규한 특징들을 표시, 기술 및 지적하였지만, 예시된 장치 또는 프로세스의 형태 및 세부 사항들에 있어서의 다양한 생략, 대체 및 변경이 본 발명으로부터 벗어나지 않고 본 기술 분야의 당업자에 의해 만들어질 수 있음을 이해할 것이다. 상기 설명은 본 발명을 수행하는 현재 구상된 최선의 모드에 관한 것이다. 이러한 설명은 한정하고자 하는 것이 전혀 아니며, 본 발명의 일반적인 원리들을 예시하는 것으로 받아들여져야 한다. 본 발명의 범위는 청구항들을 참조하여 결정되어야 한다.While the foregoing description has indicated, described, and pointed out novel features of the invention as applied to various embodiments, various omissions, substitutions, and changes in the form and details of the illustrated apparatus or process may be contemplated from the invention. It will be appreciated that it may be made by one of ordinary skill in the art without departing. The above description relates to the best mode currently envisioned for carrying out the invention. This description is not intended to be limiting at all, and should be taken as illustrating the general principles of the invention. The scope of the invention should be determined with reference to the claims.

Claims (11)

  1. M2M(Machine-to-Machine) 네트워크의 자원을 할당하는 방법으로서, As a method of allocating resources in a machine-to-machine network,
    게이트웨이로부터 디바이스로 할당될 가용 네트워크 자원을 결정하는 단계;Determining available network resources to be allocated from the gateway to the device;
    디바이스별 QoS(Quality of Service) 관리를 위한 우선순위를 산출하는 단계; 및 Calculating priorities for device-by-device quality of service (QoS) management; And
    산출된 상기 우선 순위에 따라 상기 가용 네트워크 자원을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크 자원 할당 방법And allocating the available network resources according to the calculated priority.
  2. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 우선순위는: 디바이스별 요구되는 QoS; 디바이스별 이용가능한 애플리케이션의 개수와 호출 이력에 기초한 이용가능성; 디바이스별 연결 성공 또는 실패 이력에 기초한 연결 실패 또는 성공 가능성; 디바이스별 도달 가능 상태 및 도달 가능성; 및 디바이스별 데이터 전송 및 처리 오류 이력에 기초한 오류 발생 가능성 중 적어도 하나 이상과 관련된 파라미터에 기초하여 산출하는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크 자원 할당 방법.The priorities include: required QoS per device; Availability based on call history and number of applications available per device; Connection failure or success possibility based on device-specific connection success or failure history; Per device reachable state and reachability; And calculating based on at least one parameter related to an error occurrence possibility based on device-specific data transmission and processing error history.
  3. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 게이트웨이에 연결된 디바이스의 개수의 변경을 확인하는 단계; Confirming a change in the number of devices connected to the gateway;
    변경된 상기 디바이스의 개수에 따른 우선 순위를 재산출하는 단계; 및Recalculating a priority according to the number of changed devices; And
    재산출된 상기 우선 순위에 따라 상기 가용 네트워크 자원을 재할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크 자원 할당 방법. M2M network resource allocation method further comprising the step of reallocating the available network resources according to the re-prioritized priority.
  4. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    일정 시간이 경과될 때마다 상기 우선 순위를 재산출하는 단계; 및Recalculating the priority whenever a predetermined time elapses; And
    재산출된 상기 우선 순위에 따라 상기 가용 네트워크 자원을 재할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크 자원 할당 방법. M2M network resource allocation method further comprising the step of reallocating the available network resources according to the re-prioritized priority.
  5. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2,
    상기 디바이스별 요구되는 QoS는 디바이스의 유형에 따라 계층별로 구분되는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크의 자원 할당 방법. The required QoS for each device is divided into layers according to the type of device, the resource allocation method of the M2M network.
  6. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 가용 네트워크 자원의 할당은 상기 우선 순위에 따른 상기 디바이스의 대역폭 조절 또는 시간대별 접속 차단을 포함하는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크의 자원 할당 방법.The allocation of the available network resources includes the resource allocation of the device according to the priority or the resource allocation method of the M2M network, characterized in that the time zone.
  7. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2,
    상기 우선 순위는 상기 게이트웨이 및 상기 디바이스에 구현된 M2M 서비스 능력을 이용하는 함수에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크의 자원 할당 방법. Wherein the priority is calculated based on a function using M2M service capability implemented in the gateway and the device.
  8. M2M(Machine-to-Machine) 네트워크에서의 자원 할당 장치로서,As a resource allocation device in a machine-to-machine network,
    디바이스별 QoS(Quality of Service) 관리를 위한 우선순위를 산출하는 우선순위 산출부; 및 A priority calculator configured to calculate priority for device-by-device quality of service (QoS) management; And
    산출된 상기 우선 순위에 따라 디바이스별 게이트웨이의 가용 네트워크 자원을 할당하는 자원할당부를 포함하는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크 자원 할당 장치.M2M network resource allocation apparatus comprising a resource allocating unit for allocating available network resources of the gateway for each device according to the calculated priority.
  9. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 우선순위는: 디바이스별 요구되는 QoS; 디바이스별 이용가능한 애플리케이션의 개수와 호출 이력에 기초한 이용가능성; 디바이스별 연결 성공 또는 실패 이력에 기초한 연결 실패 또는 성공 가능성; 디바이스별 도달 가능 상태 및 도달 가능성; 및 디바이스별 데이터 전송 및 처리 오류 이력에 기초한 오류 발생 가능성 중 적어도 하나 이상과 관련된 파라미터에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크 자원 할당 장치.The priorities include: required QoS per device; Availability based on call history and number of applications available per device; Connection failure or success possibility based on device-specific connection success or failure history; Per device reachable state and reachability; And calculated based on a parameter related to at least one of an error occurrence possibility based on device-specific data transmission and processing error history.
  10. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8,
    상기 우선순위 산출부는, 상기 게이트웨이에 연결된 상기 디바이스의 개수가 변하는 경우 또는 일정 시간이 경과될 때마다 상기 우선순위를 재산출하는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크 자원 할당 장치.And the priority calculating unit recalculates the priority whenever the number of devices connected to the gateway changes or whenever a predetermined time elapses.
  11. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8,
    상기 자원 할당부는 상기 게이트웨이에 대한 디바이스별 대역폭 조절 또는 시간대별 접속 차단 및 허용을 통해 상기 가용 네트워크 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크 자원 할당 장치. The resource allocator allocates the available network resources through device bandwidth adjustment or time zone access blocking and allowing for the gateway.
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