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JP7304041B2 - 5g基盤のネットワーク性能診断方法、装置及びシステム - Google Patents
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5g基盤のネットワーク性能診断方法、装置及びシステム Download PDF

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Description

本発明は、ネットワーク性能モニタリング方法に関し、さらに詳細には、5G基盤のネットワークにおいてネットワーク性能を效率的にモニタリングする方法に関する。
ますます多くの通信機器がさらに大きな通信用量を要求するようになるにつれて、従来の無線接続技術(radio access technology;RAT)に比べて向上したモバイルブロードバンド(mobile broadband)通信に対する必要性が台頭されている。また、多数の機器及び事物を連結して、いつどこででも多様なサービスを提供するマッシブMTC(massive Machine Type Communications)もやはり、次世代通信において考慮される主な争点の一つである。それだけでなく信頼度(reliability)及び遅延(latency)に敏感なサービス/端末を考慮した通信システムデザインが論議されている。このように拡張されたモバイルブロードバンドコミュニケーション(enhanced mobile broadband communication)、massive MTC、URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication)などを考慮した次世代無線接続技術の導入が論議されており、本発明では、便宜上該当技術(technology)をnew RAT、NR(NEW RADIO)または5G通信と呼ぶ。
このような5G通信と関連したネットワークは、通信リンク及び通信リンクに接続された通信能力を有した多様な装置を全般的に含む。ここで、ネットワークと関連した装置は、コンピュータ、周辺装置、ルーター、格納装置、及びプロセッサと通信インターフェースを有する多様な電気製品を含む。ここで、「装置」という用語は、典型的に論理装置あるいは機能性及びデータを処理及び交換できる能力を有する他の装置を含み、家庭用装置だけでなく一般目的のコンピュータを含むことができる。
特に、5G通信ネットワークでは、装置間の通信が5Gが要求する性能範囲内でなされると仮定し、5Gネットワーク内の装置が動作するから、装置間の通信がどれくらい速かになされているか、仮に通信がよくなされていないと、性能低下の原因がどこにあるかに対する迅速な把握が極めて重要である。しかしながら、このような性能低下の原因がどこにあるかを明確に把握するのには、適当なサービスがないから適切な対応がなされることができないのが実情である。このような問題点は、結局、性能低下の問題に適切に対応できなくし性能改善のゴールデンタイム(golden time)をのがすようになって、全体的なシステムの運営を難しくするという問題点を引き起こす。
上述した問題点を解決するための本発明の一実施形態による目的は、5G通信と関連したネットワークシステム上において5G基盤ネットワークサービスを管理するためのネットワーク性能診断装置でのネットワーク性能診断方法を提供することにある。
上述の目的を達成するための本発明の一実施形態による、5G基盤のネットワークに接続されたスイッチング装置と連結されたネットワーク性能診断装置での5G基盤のネットワーク性能診断方法は、前記スイッチング装置からミラーリングすることに基づいて、少なくとも一つの基地局に接続されるユーザ端末から送受信される少なくとも一つのパケットに対する、ミラーリングされた少なくとも一つのパケットを獲得するステップと、前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケット内に含まれた情報のうち、少なくとも一部に基づいて前記ユーザ端末と前記少なくとも一つの基地局と関連したネットワークの性能を表す性能関連指標を算出するステップと、前記性能関連指標に基づいて5G基盤のネットワークが正常に動作するかどうかを判断するステップとを含むことができる。
前記少なくとも一つの基地局は、5Gネットワークの基地局であるgNB(Next Generation nodeB)、5Gコアとの接続だけでなくLTE(Long Term Evolution)コアとの接続も支援するen-gNB及びng-eNBのうち、少なくとも一つを含むことができる。
前記性能診断方法、前記性能関連指標を5G通信サービスから要求するネットワーク性能と関連した予め格納された基準値と比較するステップと、前記比較結果に基づいてエラー(Error)が発生するかどうかを決定するステップとをさらに含むことができる。
前記性能診断方法、前記性能関連指標を前記ユーザ端末が接続した通信サービスから要求するネットワーク性能と関連した予め格納された基準値と比較するステップ(前記ユーザ端末が接続した通信サービスは、LTEまたは5G通信を含む)と、前記比較結果に基づいてエラーが発生したかどうかを決定するステップとをさらに含むことができる。
前記性能診断方法は、ネットワーク性能上エラーが発生したと決定された場合、エラー発生に対して警告するステップをさらに含むことができる。
前記警告は、ディスプレイ画面上に警告と関連した視覚的表現を表示することまたは該当ユーザ端末に警告と関連した信号を送信することのうち、少なくとも一つを含むことができる。
前記性能関連指標は、前記ユーザ端末の前記少なくとも一つの基地局への接続情報を含み、前記接続情報は、前記ユーザ端末が接続されたネットワークが5Gネットワークであるか、またはLTEネットワークであるかを表す情報を含むことができる。
前記性能関連指標のうち、前記ユーザ端末から第1エンティティまたは前記少なくとも一つの基地局までのパケット往復時間(RTT:Round Trip Time)と5G通信サービスから要求するネットワークレイテンシ(Network Latency)と関連した基準値とを比較することができる。
前記ネットワークレイテンシ(Network Latency)と関連した基準値は、1msないし2msの値でありうる。
前記性能関連指標のうち、秒当たりのデータ送信ビット大きさを表すBPS(Bit Per Second)値を5G通信サービスから要求するBPSと関連した基準値と比較することができる。
前記5G通信サービスから要求するBPSと関連した基準値は、100Mbpsないし1Gbpsの値でありうる。
前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケット内に含まれた情報のうち、少なくとも一部に基づいてネットワークサービスの性能を表す性能関連指標を算出するステップは、前記ユーザ端末から第1エンティティ(entity)に送信される第1パケットに対するミラーリングされたパケットから、前記第1パケットが前記ユーザ端末から前記ネットワーク性能診断装置に到着した第1時刻(T1)に対した情報を抽出するステップと(前記第1エンティティは、前記ユーザ端末から、前記少なくとも一つの基地局及びコアネットワークのうち、少なくとも一つを経て到達されるエンティティである)、前記第1パケットに対する前記第1エンティティからの第1応答パケットのミラーリングされたパケットから、前記第1応答パケットが前記第1エンティティから前記ネットワーク性能診断装置に到着した第2視時刻(T2)に対した情報を抽出するステップと、前記抽出された第1時刻(T1)に対した情報及び前記第2視時刻(T2)に対した情報に基づいて、第1往復時間(sRTT)を算出するステップとを含むことができる。
前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケット内に含まれた情報のうち、少なくとも一部に基づいてネットワークサービスの性能を表す性能関連指標を算出するステップは、前記第1応答パケットに対する、前記ユーザ端末からの第2応答パケットのミラーリングされたパケットから、前記第2応答パケットが前記ユーザ端末から前記ネットワーク性能診断装置に到着した第3時刻(T3)に対した情報を抽出するステップと、前記第2視時刻(T2)に対した情報及び前記第3時刻(T3)に対した情報に基づいて第2往復時間(cRTT)を算出するステップとを含むことができる。
前記性能診断方法は、第1スイッチング装置-第1スイッチング装置は、ネットワークコアと少なくとも一つの基地局との間に配置される-に接続された第1ネットワーク性能診断装備から算出される前記第1往復時間(sRTT)及び前記第2往復時間(cRTT)と、第2スイッチング装置-第2スイッチング装置は、ネットワークコアとデータネットワークとの間に配置される-に接続された第2ネットワーク性能診断装備から算出される前記第1往復時間(sRTT)及び前記第2往復時間(cRTT)を利用して、前記ユーザ端末と前記データネットワーク(DN:Data Network)との間に位置する第1ネットワーク及び第2ネットワーク各々の個別的なネットワーク性能関連指標を算出するステップをさらに含むことができる。
前記第1ネットワークは、無線ネットワーク(Air Net)及びアクセスネットワークのうち、少なくとも一つを含み、前記第2ネットワークは、アクセスネットワーク(Access Net)及びコアネットワーク(Core Net)のうち、少なくとも一つを含むことができる。
前記性能診断方法は、ネットワークコアと少なくとも一つの基地局との間に備えられた第1スイッチング装置に接続された第1ネットワークインターフェースを利用して算出される前記第1往復時間(sRTT)及び前記第2往復時間(cRTT)と、ネットワークコアとデータネットワークとの間に第2スイッチング装置に接続された第2ネットワークインターフェースを利用して算出される前記第1往復時間(sRTT)及び前記第2往復時間(cRTT)を利用して、前記ユーザ端末とデータネットワークとの間に配置された、第1ネットワーク及び第2ネットワーク各々の個別的なネットワーク性能関連指標を算出するステップをさらに含むものの、前記第1ネットワークインターフェース及び前記第2ネットワークインターフェースは、前記ネットワーク性能診断装置の互いに異なるポートに接続されることができる。
個別的なネットワーク性能関連指標を算出するために、前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケットの5-tuple情報を分析するものの、前記5-tuple情報は、ソースIP、目的地IP、ソースポート、目的地ポート及びNIC(Network Interface Card)情報を含むことができる。
前記スイッチング装置は、ネットワークコア(Network Core)と少なくとも一つの基地局との間に備えられることができる。
上記の目的を達成するための本発明の他の様態による、5G基盤のネットワークに接続されたスイッチング装置と連結されたネットワーク性能診断装置は、前記スイッチング装置からミラーリングすることに基づいて、少なくとも一つの基地局に接続されるユーザ端末から送受信される少なくとも一つのパケットに対する、ミラーリングされた少なくとも一つのパケットを獲得するポート(port)と、前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケット内に含まれた情報のうち、少なくとも一部に基づいて前記ユーザ端末と前記少なくとも一つの基地局と関連したネットワークの性能を表す性能関連指標を算出して、前記算出された性能関連指標に基づいて5G基盤のネットワークが正常に動作するかどうかを判断するプロセッサと、前記プロセッサの動作と関連した命令語を格納し、前記算出された性能関連指標を格納するメモリとを含むことができる。
上記の目的を達成するための本発明のさらに他の様態による、5G基盤のネットワーク性能診断システムは、5G基盤のネットワークに接続されたスイッチング装置と、前記スイッチング装置からミラーリングすることに基づいて、少なくとも一つの基地局に接続されるユーザ端末から送受信される少なくとも一つのパケットに対する、ミラーリングされた少なくとも一つのパケットを獲得し、前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケット内に含まれた情報のうち、少なくとも一部に基づいて前記ユーザ端末と前記少なくとも一つの基地局と関連したネットワークの性能を表す性能関連指標を算出して、前記算出された性能関連指標に基づいて5G基盤のネットワークが正常に動作するかどうかを判断するネットワーク性能診断装置とを含むことができる。
上述の目的を達成するための本発明の一様態による、5G基盤のネットワークに接続されたスイッチング装置と連結したネットワーク性能視覚化装置での5G基盤のネットワーク性能を視覚化する方法は、前記スイッチング装置からミラーリングすることを基盤として、少なくとも一つの基地局に接続されるユーザ端末から送受信される少なくとも一つのパケットに対する、ミラーリングされた少なくとも一つのパケットを獲得するステップと、前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケット内に含まれた情報のうち、少なくとも一部に基づいて前記ユーザ端末と前記少なくとも一つの基地局と関連したネットワークの性能を表す性能関連指標を算出するステップと、前記ユーザ端末の位置情報を獲得するステップと、第1視覚化空間上の前記ユーザ端末の位置情報に対応する位置に前記ユーザ端末の性能関連指標に対応する視覚的表現で前記ユーザ端末を表示するステップとを含むことができる。
前記少なくとも一つの基地局は、5Gネットワークの基地局であるgNB(Next Generation node B)、5Gコアとの接続だけでなく、LTE(Long Term Evolution)コアとの接続も支援するen-gNB及びng-eNBのうち、少なくとも一つを含むことができる。
前記第1視覚化空間は、前記少なくとも一つの基地局が管轄するネットワーク領域を視覚化したマップ(map)を含むことができる。
複数のユーザ端末から獲得された位置情報と性能関連指標に基づいて、前記マップ上に前記複数のユーザ端末各々のネットワーク性能情報に対応する視覚的表現を表示することにより、前記ネットワーク領域に対するネットワーク陰影領域が区分されるように表示するネットワーク陰影領域表示マップを生成できる。
前記ネットワーク性能視覚化方法は、前記複数のユーザ端末が配置された位置の性能関連指標に基づいて前記複数のユーザ端末が配置されない位置のネットワーク性能を推論するステップと、前記推論されたネットワーク性能に基づいて前記ネットワーク陰影領域表示マップを生成するステップとを含むことができる。
前記複数のユーザ端末が配置されない位置のネットワーク性能を推論するステップは、前記第1視覚化空間上において前記ユーザ端末が実際配置された領域での位置と前記性能関連指標を入力で、前記第1視覚化空間上の位置と前記性能関連指標との関係性を推論する人工知能モデルをトレーニング(training)させるステップと、トレーニング完了した人工知能モデルに基づいて前記ユーザ端末が配置されない位置のネットワーク性能を推論するステップとを含むことができる。
前記ネットワーク陰影領域表示マップは、ネットワーク領域内の予め格納された障害物の位置及び前記少なくとも一つの基地局のセル領域の位置を基盤に予想陰影領域を推論することにより生成されることができる。
前記ネットワーク陰影領域表示マップ上において第2ユーザ端末の移動方向及び移動速度のうち、少なくとも一つを利用して前記第2ユーザ端末のネットワーク性能低下を予測できる。
前記性能関連指標に対応する視覚的表現は、前記ユーザ端末と、第1エンティティまたは少なくとも一つの基地局とのパケット往復時間に対応する視覚的表現を含むことができる。
前記性能関連指標に対応する視覚的表現は、秒当たりのデータの送信ビット大きさを表すBPS(Bit Per Second)に対応する視覚的表現を含むことができる。
前記視覚的表現は、5G通信サービスから要求するネットワーク性能と関連した予め格納された少なくとも一つの基準値を基準に異なって表示されることができる。
前記ユーザ端末に対する視覚的表現と関連して、接続したネットワークの種類に応じて前記ユーザ端末の第1視覚的表現を異なるように表現しながら、前記性能関連指標に応じて前記ユーザ端末の第2視覚的表現を異なるように表現できる。
前記第1視覚的表現は、前記ユーザ端末の外郭線で、前記第2視覚的表現は、前記ユーザ端末の色相でありうる。
前記ユーザ端末の位置情報は、予め格納された端末位置情報を介して獲得された情報であるか、または前記ユーザ端末の側位情報を前記ユーザ端末から受信することにより獲得された情報でありうる。
前記スイッチング装置は、ネットワークコア(Network Core)と少なくとも一つの基地局との間に備えられることができる。
上述の目的を達成するための本発明の他の様態による、5G基盤のネットワークに接続されたスイッチング装置と連結したネットワーク性能視覚化装置は、前記スイッチング装置からミラーリングすることに基づいて、少なくとも一つの基地局に接続されるユーザ端末から送受信される少なくとも一つのパケットに対する、ミラーリングされた少なくとも一つのパケットを獲得するポート(port)、前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケット内に含まれた情報のうち、少なくとも一部に基づいて前記ユーザ端末と前記少なくとも一つの基地局と関連したネットワークの性能を表す性能関連指標を算出して、前記ユーザ端末の位置に対応する第1視覚化空間上の位置に前記ユーザ端末の性能関連指標に対応する視覚的表現で前記ユーザ端末を表示するパケット分析モジュール及び前記プロセッサの動作と関連した命令語を格納し、前記算出された性能関連指標を格納するメモリを含むことができる。
上述の目的を達成するための本発明のさらに他の様態による、5G基盤のネットワーク性能視覚化システムは、5G基盤のネットワークに接続されたスイッチング装置及び前記スイッチング装置からミラーリングすることに基づいて、少なくとも一つの基地局に接続されるユーザ端末から送受信される少なくとも一つのパケットに対する、ミラーリングされた少なくとも一つのパケットを獲得し、前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケット内に含まれた情報のうち、少なくとも一部に基づいて前記ユーザ端末と前記少なくとも一つの基地局と関連したネットワークの性能を表す性能関連指標を算出して、前記ユーザ端末の位置に対応する第1視覚化空間上の位置に前記ユーザ端末の性能関連指標に対応する視覚的表現で前記ユーザ端末を表示するネットワーク性能視覚化装置を含むことができる。
本発明のネットワーク性能診断装置でのネットワーク性能診断方法によれば、5Gと関連したネットワークサービスの全体領域に対する可視性及び直観性を確保して、5G基盤ネットワークサービスの問題に先制的兆候管理(予防)がなされるようにする効果がある。
本発明が適用されることができる無線通信システムを例示した概念図である。 ユーザ平面(user plane)に対する無線プロトコル構造(radio protocol architecture)を示したブロック図である。 制御平面(control plane)に対する無線プロトコル構造を示したブロック図である。 NRが適用される次世代無線接続ネットワーク(New Generation Radio Access Network:NG-RAN)のシステム構造を例示した概念図である。 NG-RANと5GC間の機能的分割を例示したブロック図である。 本発明の技術的特徴が適用されることができる無線通信システムの他の例を示した図である。 本発明の技術的特徴が適用されることができる無線通信システムのさらに他の例を示した図である。 本発明の技術的特徴が適用されることができる5G使用シナリオの例を示した図である。 本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置が含まれたシステムを示した概念図である。 本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置とネットワークの他の装置との接続構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置の各区間別動作を説明するための概念図である。 本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置を具体的に示したブロック図である。 本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置のネットワーク性能診断方法を概略的に示したフローチャートである。 本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置から算出されるユーザとサーバとの間のネットワークRTT(Round Trip Time)指標を示した概念図である。 本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置から算出されるユーザとサーバとの間のネットワークRTT(Round Trip Time)指標を示した概念図である。 本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置から算出される遅延指標を示した概念図である。 本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置から算出されるサーバ応答待ちセッション数指標を示した概念図である。 本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置から算出されるCPS/TPS(Connection Per Second/Transaction Per Second)指標を示した概念図である。 本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置から算出される性能指標に基づいて生成されるフローマップ(Flow map)を示した図である。 本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置でのネットワーク性能と関連した警告が発生したかどうかを判断する設定値の例示を示した表である。 5G通信システムにおいて要求する基準値を示した図である。 警告に応じるメインページ対象ユーザの体験応答速度を視覚化したページを示した図である。 遅延ウェブページの細部内容を診断及び分析するページを示した図である。 5Gシステムにおいてネットワーク性能診断装備が接続可能な領域を表示した概念図である。 本発明の一実施形態によるネットワーク性能診断装備が5G基盤通信サービスの性能と関連して算出する情報を示した概念図である。 本発明の一実施形態によるネットワーク性能診断装備がネットワーク性能を視覚化する方法を示したフローチャートである。 図25の方法によってネットワーク性能を視覚化したネットワーク陰影領域表示マップを例示的に示した図である。 本発明の一実施形態によってネットワーク性能診断装備が全体ネットワークの区域別性能を算出するための方法を説明するための概念図である。 本発明の他の実施形態によってネットワーク性能診断装備が全体ネットワークの区域別性能を算出するための方法を説明するための概念図である。
本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な実施形態を有することができるから、特定実施形態を図面に例示し詳細に説明しようとする。
しかしながら、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されなければならない。
第1、第2などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使用されうるが、前記構成要素は、前記用語により限定されてはならない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけで使用される。例えば、本発明の権利範囲から逸脱せず、かつ第1構成要素は、第2構成要素と名付けられることができ、同様に第2構成要素も第1構成要素と名付けられることができる。及び/またはという用語は、複数の関連した記載された項目の組み合わせまたは複数の関連した記載された項目のうち、何れか1項目を含む。
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか、または「接続されて」いると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されているか、または接続されている場合もあるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解されるべきである。これに対し、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるか、または「直接接続されて」いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないと理解されなければならない。
本出願において使用した用語は、ただ特定の実施形態を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書において「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性を予め排除しないことと理解されるべきである。
別に定義しない限り、技術的または科学的な用語を含めてここで使用されるすべての用語は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者によって通常理解されるものと同じ意味を有している。通常使用される辞書に定義されている用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されなければならず、本出願において明白に定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味として解釈されない。
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に説明しようとする。本発明を説明するにあたって全体的な理解を容易にするために図面上の同じ構成要素については、同じ参照符号を使用し、同じ構成要素について重複した説明は省略する。
用語定義
本明細書にわたって、エンティティ(entity)は、ネットワークと関連した各種装置を含み、これは、ユーザ端末(「クライアント端末」と呼ぶことができる)及び/またはサーバ装置を含む用語である。
ユーザは、基本的にユーザ端末のユーザを意味する。ただし、場合によって本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置のユーザを意味する場合もある。ネットワーク運営者及び/またはネットワーク管理雌は、パケットミラーリング装置と関連したネットワークを管理する者であって、パケットミラーリング装置のユーザを意味できる。
ネットワーク性能と関連した性能関連指標を算出するネットワーク性能診断装置は、パケットミラーリング装置と呼ばれることができる。また、ネットワークサービスの前記性能関連指標を視覚化する装置として具現化されることができるから、ネットワーク性能指標視覚化装置と呼ばれることができる。以下、前記多様な具現例にもかかわらず、パケットミラーリング装置と呼ぶ。
また、ネットワーク性能という用語は、サーバ、通信網及びクライアントでの通信性能と関連して、包括的に使用されることができる。
LTE及び5G基盤通信システム
図1は、本発明が適用されることができる無線通信システムを例示する。これは、E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network)、またはLTE(Long Term Evolution)/LTE-Aシステムと呼ばれることができる。
E-UTRANは、端末10(User Equipment、UE)に制御平面(control plane)とユーザ平面(user plane)を提供する基地局20(Base Station、BS)を含む。端末10は、固定されるか、または移動性を有することができ、MS(Mobile station)、UT(User Terminal)、SS(Subscriber Station)、MT(mobile terminal)、無線機器(Wireless Device)等、他の用語で呼ばれることができる。基地局20は、端末10と通信する固定された地点(fixed station)を意味し、eNB(evolved-NodeB)、BTS(Base Transceiver System)、アクセスポイント(Access Point)等、他の用語で呼ばれることができる。
基地局20は、X2インターフェースを介して互いに接続されることができる。基地局20は、S1インターフェースを介してEPC(Evolved Packet Core)30、さらに詳細には、S1-MMEを介してMME(Mobility Management Entity)とS1-Uを介してS-GW(Serving Gateway)に接続される。
EPC30は、MME、S-GW及びP-GW(Packet Data Network-Gateway)で構成される。MMEは、端末の接続情報または端末の能力に関する情報を有しており、このような情報は、端末の移動性管理に主に使用される。S-GWは、E-UTRANを終端点として有するゲートウェイであり、P-GWは、PDNを終端点として有するゲートウェイである。
端末とネットワークとの間の無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)の階層は、通信システムにおいて広く知られた開放型システム間相互接続(Open System Interconnection:OSI)基準モデルの下位3ケ階層に基づいてL1(第1階層)、L2(第2階層)、L3(第3階層)に区分されることができるが、この中で第1階層に属する物理階層は、物理チャネル(Physical Channel)を利用した情報送信サービス(Information Transfer Service)を提供し、第3階層に位置するRRC(Radio Resource Control)階層は、端末とネットワークとの間に無線資源を制御する役割を行う。このために、RRC階層は、端末と基地局との間のRRCメッセージを交換する。
図2は、ユーザ平面(user plane)に対する無線プロトコル構造(radio protocol architecture)を示したブロック図で、図3は、制御平面(control plane)に対する無線プロトコル構造を示したブロック図である。ユーザ平面は、ユーザデータ送信のためのプロトコルスタック(protocol stack)で、制御平面は、制御信号送信のためのプロトコルスタックである。
図2及び3を参照すると、物理階層(PHY(physical)layer)は、物理チャネル(physical channel)を利用して上位階層に情報送信サービス(information transfer service)を提供する。物理階層は、上位階層であるMAC(Medium Access Control)階層とは、送信チャネル(transport channel)を介して接続されている。送信チャネルを介してMAC階層と物理階層との間にデータが移動する。送信チャネルは、無線インターフェースを介してデータがどのようにどんな特徴で送信されるかによって分類される。
互いに異なる物理階層の間、すなわち送信機と受信機の物理階層の間は、物理チャネルを介してデータが移動する。前記物理チャネルは、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式で変調されることができ、時間と周波数を無線資源として活用する。
MAC階層の機能は、論理チャネルと送信チャネルとの間のマッピング及び論理チャネルに属するMAC SDU(service data unit)の送信チャネル上に物理チャネルに提供される送信ブロック(transport block)への多重化/逆多重化を含む。MAC階層は、論理チャネルを介してRLC(Radio Link Control)階層にサービスを提供する。
RLC階層の機能は、RLC SDUの接続(concatenation)、分割(segmentation)及び再結合(reassembly)を含む。無線ベアラ(Radio Bearer:RB)が要求する多様なQoS(Quality of Service)を保障するために、RLC階層は、透明モード(Transparent Mode、TM)、非確認モード(Unacknowledged Mode、UM)及び確認モード(Acknowledged Mode、AM)の3通りの動作モードを提供する。AM RLCは、ARQ(automatic repeat request)を介してエラー訂正を提供する。
RRC(Radio Resource Control)階層は、制御平面においてのみ定義される。RRC階層は、無線ベアラの設定(configuration)、再設定(re-configuration)及び解除(release)と関連して、論理チャネル、送信チャネル及び物理チャネルの制御を担当する。RBは、端末とネットワークとの間のデータ伝達のために、第1階層(PHY階層)及び第2階層(MAC階層、RLC階層、PDCP階層)により提供される論理的経路を意味する。
ユーザ平面でのPDCP(Packet Data Convergence Protocol)階層の機能は、ユーザデータの伝達、ヘッダ圧縮(header compression)及び暗号化(ciphering)を含む。制御平面でのPDCP(Packet Data Convergence Protocol)階層の機能は、制御平面データの伝達及び暗号化/無欠性報号(integrity protection)を含む。
RBが設定されるということは、特定サービスを提供するために無線プロトコル階層及びチャネルの特性を規定し、各々の具体的なパラメータ及び動作方法を設定する過程を意味する。RBは、再度SRB(Signaling RB)とDRB(Data RB)の2通りに分けられることができる。SRBは、制御平面においてRRCメッセージを送信する通路として使用され、DRBは、ユーザ平面においてユーザデータを送信する通路として使用される。
端末のRRC階層とE-UTRANのRRC階層との間にRRC接続(RRC Connection)が確立されると、端末は、RRC接続(RRC connected)状態にあるようになり、そうでない場合、RRCアイドル(RRC idle)状態にあるようになる。
ネットワークから端末にデータを送信するダウンリンク送信チャネルには、システム情報を送信するBCH(Broadcast Channel)とその他のユーザトラフィックまたは制御メッセージを送信するダウンリンクSCH(Shared Channel)がある。ダウンリンクマルチキャストまたはブロードキャストサービスのトラフィックまたは制御メッセージの場合、ダウンリンクSCHを介して送信されることもでき、または別のダウンリンクMCH(Multicast Channel)を介して送信されることもできる。一方、端末からネットワークにデータを送信するアップリンク送信チャネルには、初期制御メッセージを送信するRACH(Random Access Channel)とその他にユーザトラフィックまたは制御メッセージを送信するアップリンクSCH(Shared Channel)がある。
送信チャネル上位にあり、送信チャネルにマッピングされる論理チャネル(Logical channel)には、BCCH(Broadcast Control Channel)、PCCH(Paging Control Channel)、CCCH(Common Control Channel)、MCCH(Multicast Control Channel)、MTCH(Multicast Traffic Channel)などがある。
物理チャネル(Physical channel)は、時間領域において複数のOFDMシンボルと周波数領域において複数の副搬送波(Sub-carrier)で構成される。一つのサブフレーム(Sub-frame)は、時間領域において複数のOFDMシンボル(Symbol)で構成される。資源ブロックは、資源割り当て単位であって、複数のOFDMシンボルと複数の副搬送波(sub-carrier)で構成される。また、各サブフレームは、PDCCH(Physical Downlink Control Channel)すなわち、L1/L2制御チャネルのために該当サブフレームの特定OFDMシンボル(例、最初OFDMシンボル)の特定副搬送波を利用できる。TTI(Transmission Time Interval)は、サブフレーム送信の単位時間である。
以下、新しい無線接続技術(New radio access technology:new RAT、NR)(「5G」と呼ぶことができる)について説明する。
ますます多くの通信機器がさらに大きな通信用量を要求するにつれて、従来の無線接続技術(radio access technology;RAT)に比べて向上したモバイルブロードバンド(mobile broadband)通信に対する必要性が台頭されている。また多数の機器及び事物を連結して、いつ、どこででも多様なサービスを提供するマッシブMTC(massive Machine Type Communications)もやはり、次世代通信において考慮される主な争点の一つである。それだけでなく信頼度(reliability)及び遅延(latency)に敏感なサービス/端末を考慮した通信システムデザインが論議されている。このように拡張されたモバイルブロードバンドコミュニケーション(enhanced mobile broadband communication)、massive MTC、URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication)などを考慮した次世代無線接続技術の導入が論議されており、本発明では、便宜上該当技術(technology)をnew RAT、NRまたは5Gと呼ぶ。
図4は、NRが適用される次世代無線接続ネットワーク(New Generation Radio Access Network:NG-RAN)のシステム構造を例示する。
図4を参照すると、NG-RANは、端末にユーザ平面及び制御平面プロトコル終端(termination)を提供するgNB及び/またはeNBを含むことができる。図4では、gNBだけを含む場合を例示する。gNB及びeNBは、相互間にXnインターフェースで接続されている。gNB及びeNBは、5世帯コアネットワーク(5G Core Network:5GC)とNGインターフェースを介して接続されている。さらに具体的に、AMF(access and mobility management function)とは、NG-Cインターフェースを介して接続され、UPF(user plane function)とは、NG-Uインターフェースを介して接続される。
図5は、NG-RANと5GCとの間の機能的分割を例示する。
図5を参照すると、gNBは、インターセル間の無線資源管理(Inter Cell RRM)、無線ベアラ管理(RB control)、連結移動性制御(Connection Mobility Control)、無線許容制御(Radio Admission Control)、測定設定及び提供(Measurement configuration & Provision)、動的資源割り当て(dynamic resource allocation)などの機能を提供できる。AMFは、NASセキュリティー、アイドル状態移動性処理などの機能を提供できる。UPFは、移動性アンカーリング(Mobility Anchoring)、PDU処理などの機能を提供できる。SMF(Session management function)は、端末IPアドレス割り当て、PDUセッション制御などの機能を提供できる。
図6は、本発明の技術的特徴が適用されることができる無線通信システムの他の例を示した図である。具体的に、図6は、5G NR(New radio access technology)システムに基づいたシステムアーキテクチャーを示す。5G NRシステム(以下、簡単に「NR」とする)において使用されるエンティティは、図1において紹介されたエンティティ(例えば、eNB、MME、S-GW)の一部またはすべての機能を吸収できる。NRシステムにおいて使用されるエンティティは、LTEと区別するために「NG」という名称で識別されることができる。
以下、NRについて、後述する説明の理解のために、3GPP TS 38シリーズ(3GPP TS 38.211、38.212、38.213、38.214、38.331等)が参照されることができる。
図6を参照すると、無線通信システムは、一つ以上のUE11、NG-RAN(next-generation RAN)及び5世帯コアネットワーク(5GC)を含む。NG-RANは、少なくとも一つのNG-RANノードで構成される。NG-RANノードは、図1に示すBS20に対応するエンティティである。NG-RANノードは、少なくとも一つのgNB21及び/または少なくとも一つのng-eNB22で構成される。gNB21は、UE11に向かったNRユーザ平面及び制御平面プロトコルの終端を提供する。Ng-eNB22は、UE11に向かったE-UTRAユーザ平面及び制御平面プロトコルの終端を提供する。
5GCは、AMF(access and mobility management function)、UPF(user plane function)及びSMF(session management function)を含む。AMFは、NASセキュリティー、アイドル状態移動性処理などのような機能をホストする。AMFは、従来のMMEの機能を含むエンティティである。UPFは、移動性アンカーリング、PDU(protocol data unit)処理のような機能をホストする。UPFは、従来のS-GWの機能を含むエンティティである。SMFは、UE IPアドレス割り当て、PDUセッション制御のような機能をホストする。
gNBとng-eNBは、Xnインターフェースを介して相互接続される。gNB及びng-eNBは、またNGインターフェースを介して5GCに接続される。さらに具体的には、NG-Cインターフェースを介してAMFに、そしてNG-Uインターフェースを介してUPFに接続される。
図7は、本発明の技術的特徴が適用されることができる無線通信システムのさらに他の例を示した図である。具体的に、図7は、LTEシステムに基づいたシステムアーキテクチャーを示す。NRにおいて使用されるエンティティは、図4において紹介されたエンティティ(例えば、gNB、AMF、UPF)の一部またはすべての機能を吸収できる。LTEシステムにおいて使用されるエンティティは、NRと区別するために「EN」という名称で識別されることができる。
図7を参照すると、無線通信システムは、一つ以上のUE11、E-UTRAN及びEPCを含む。E-UTRANは、少なくとも一つのE-UTRANノードで構成される。E-UTRANノードは、図1に示すBS20に対応するエンティティである。E-UTRANノードは、少なくとも一つのen-gNB23及び/または少なくとも一つのeNB20で構成される。en-gNB23は、UE11に向かったNRユーザ平面及び制御平面プロトコルの終端を提供する。eNB20は、UE11に向かったE-UTRANユーザ平面及び制御平面プロトコルの終端を提供する。
EPCは、MME及びS-GWを含む。en-gNBとeNBは、X2インターフェースを介して相互接続される。en-gNB及びeNBは、S1インターフェースを介してEPCに接続される。さらに具体的には、S1-U及び/またはS1インターフェースを介してMME及び/またはS-GWに接続される。
図8は、本発明の技術的特徴が適用されることができる5G使用シナリオの例を示した図である。図8に示す5G使用シナリオは、ただ例示に過ぎず、本発明の技術的特徴は、図8に図示していない他の5G使用シナリオにも適用されることができる。
図8を参照すると、5Gの3通りのメイン要求事項領域は、(1)改善されたモバイル広帯域(eMBB;enhanced mobile broadband)領域、(2)多量のマシンタイプ通信(mMTC;massive machine type communication)領域、及び3)超-信頼及び低遅延通信(URLLC;ultra-reliable and low latency communications)領域を含む。一部使用例は、最適化のために多数の領域を要求でき、他の使用例は、ただ一つの核心性能指標(KPI;key performance indicator)のみにフォーカシングできる。5Gは、このような多様な使用例を柔軟でかつ信頼できる方法で支援することである。
eMBBは、データ速度、遅延、ユーザ密度、モバイル広帯域接続の用量及びカバレッジの全般的な向上に重点をおく。eMBBは、10Gbps程度の処理量を目標とする。eMBBは、基本的なモバイルインターネット接続をはるかに凌駕するようにし、豊富な双方向作業、クラウドまたは拡張現実においてメディア及びエンターテイメントアプリケーションをカバーする。データは、5Gの核心動力の一つであり、5G時代において初めて専用音声サービスを見ることができない場合もありうる。5Gにおいて、音声は、単純に通信システムにより提供されるデータ接続を使用して応用プログラムとして処理されることと期待される。増加されたトラフィック量の主な原因は、コンテンツ大きさの増加及び高いデータ送信率を要求するアプリケーション数の増加である。ストリーミングサービス(オーディオ及びビデオ)、対話型ビデオ及びモバイルインターネット接続は、より多くの装置がインターネットに接続されるほど、より広く使用されるはずである。このような多くのアプリケーションは、ユーザにリアルタイム情報及びお知らせをプッシュするために常にオンになっている接続性を必要とする。クラウドストレージ及びアプリケーションは、モバイル通信プラットフォームにおいて急速に増加しており、これは、業務及びエンターテイメントともに適用されることができる。クラウドストレージは、アップリンクデータ送信率の成長率を牽引する特別な使用例である。5Gは、またクラウド上の遠隔業務にも使用され、触覚インターフェースが使用される時、優れたユーザ経験を維持するようにはるかに低いエンドツーエンド(end-to-end)遅延を要求する。エンターテイメントにおいて例えば、クラウドゲーム及びビデオストリーミングは、モバイル広帯域能力に対する要求を増加させるさらに他の核心要素である。エンターテイメントは、汽車、車両及び飛行機のような高い移動性環境を含んでどんな所でもスマートフォン及びタブレットにおいて必須である。さらに他の使用例は、エンターテイメントのための拡張現実及び情報検索である。ここで、拡張現実は、非常に低い遅延と瞬間的なデータ量を必要とする。
mMTCは、バッテリーにより駆動される多量の低費用装置間の通信を可能にするために設計され、スマート計量、物流、現場及び身体センサのようなアプリケーションを支援するためのものである。mMTCは、10年程度のバッテリー及び/または1km当たりの百万個程度の装置を目標とする。mMTCは、すべての分野において組み込みセンサ(embedded sensor)を円滑に接続できるようにし、最も多く予想される5G使用例の一つである。潜在的に2020年までIoT装置は、204億個に達すると予測される。産業IoTは、5Gがスマート都市、資産追跡(asset tracking)、スマートユーティリティ、農業及びセキュリティーインフラを可能にする主な役割を行う領域の一つである。
URLLCは、装置及び機械が非常に信頼性があり、非常に低い遅延及び高可用性で通信できるようにすることによって、車両通信、産業制御、工場自動化、遠隔手術、スマートグリッド及び公共安全アプリケーションに理想的である。URLLCは、1msの程度の遅延を目標とする。URLLCは、メインインフラの遠隔制御及び自律走行車両のような超信頼/遅延が少ないリンクを介して産業を変化させる新しいサービスを含む。信頼性と遅延の水準は、スマートグリッド制御、産業自動化、ロボット工学、ドローン制御及び調整に必須である。
次に、図8の三角形中に含まれた多数の使用例について、さらに具体的に説明する。
5Gは、秒当たりの数百メガビットにおいて秒当たりのギガビットと評価されるストリームを提供する手段であって、FTTH(fiber-to-the-home)及びケーブル基盤広帯域(またはDOCSIS)を補完できる。このような速い速度は、仮像現実(VR;virtual reality)と拡張現実(AR;augmented reality)だけでなく、4K以上(6K、8K及びそれ以上)の解像度でTVを伝達するのにおいて要求されることができる。VR及びARアプリケーションは、ほとんど没入型(immersive)スポーツ競技を含む。特定アプリケーションは、特別なネットワーク設定が要求されることができる。例えば、VRゲームの場合、ゲーム会社が遅延を最小化するために、コアサーバをネットワークオペレーターのエッジネットワークサーバと統合しなければならない。
自動車(Automotive)は、車両に対する移動通信のための多くの使用例と共に、5Gにおいて重要な新しい動力になると予想される。例えば、乗客のためのエンターテイメントは、高い用量と高いモバイル広帯域を同時に要求する。それは、未来のユーザは、それらの位置及び速度と関係なく高品質の接続を期待し続けるためである。自動車分野の他の使用例は、拡張現実ダッシュボードである。運転者は、拡張現実ダッシュボードを介して前面ウィンドウを介して見ているものの上に闇の中で物体を識別できる。拡張現実ダッシュボードは、物体の距離と動きに対して運転者に知らせる情報を重なってディスプレイする。未来に、無線モジュールは、車両間の通信、車両と支援するインフラ構造との間において情報交換、及び自動車と他の接続した装置(例えば、歩行者により随伴される装置)との間において情報交換を可能にする。安全システムは、運転者がより安全に運転できるように行動の代替コースを案内して、事故の危険を減らすことができるようにする。次のステップは、遠隔操縦車両または自律走行車両になるだろう。これは、互いに異なる自律走行車両間及び/または自動車とインフラとの間において非常に信頼性があり、非常に速い通信を要求する。未来に、自律走行車両がすべての運転活動を行い、運転者は、車両自体が識別できない交通異常にだけ集中するようにするはずである。自律走行車両の技術的要求事項は、トラフィック安全を人が達成できない程度の水準まで増加するよう超低遅延と超高速信頼性を要求する。
スマート社会として言及されるスマート都市とスマートホームは、高密度無線センサネットワークで組み込まれるであろう。知能型センサの分散ネットワークは、都市または家の費用及びエネルギー効率的な維持に対する条件を識別するであろう。類似の設定が各家庭のために行われることができる。温度センサ、ウィンドウ及び暖房コントローラ、盗難警報器及び家電製品は、全部無線で接続される。このようなセンサのうち、多くのものが典型的に低いデータ送信速度、低電力及び低費用を要求する。しかしながら、例えば、リアルタイムHDビデオは、監視のために特定タイプの装置において要求されることができる。
<人工知能(AI:Artificial Intelligence)>
人工知能は、人工的な知能またはこれを作ることができる方法論を研究する分野を意味し、マシンラーニング(機械学習、Machine Learning)は、人工知能分野において扱う多様な問題を定義し、それを解決する方法論を研究する分野を意味する。マシンラーニングは、ある作業に対してたゆまぬ経験を介してその作業に対する性能を高めるアルゴリズムと定義することもある。
人工神経網(ANN:Artificial Neural Network)は、マシンラーニングにおいて使用されるモデルであって、シナプスの結合でネットワークを形成した人工ニューロン(ノード)で構成される、問題解決能力を有するモデル全盤を意味できる。人工神経網は、他の階層のニューロン間の接続パターン、モデルパラメータを更新する学習過程、出力値を生成する活性化関数(Activation Function)により定義されることができる。
人工神経網は、入力層(Input Layer)、出力層(Output Layer)、そして選択的に一つ以上の隠匿層(Hidden Layer)を含むことができる。各層は、一つ以上のニューロンを含み、人工神経網は、ニューロンとニューロンとを接続するシナプスを含むことができる。人工神経網において各ニューロンは、シナプスを介して入力される入力信号、加重値、偏向に対する活性関数の関数値を出力できる。
モデルパラメータは、学習を介して決定されるパラメータを意味し、シナプス接続の加重値とニューロンの偏向などが含まれる。そして、ハイパーパラメータは、マシンラーニングアルゴリズムにおいて学習前に設定されなければならないパラメータを意味し、学習率(Learning Rate)、繰り返し回数、ミニ配置大きさ、初期化関数などが含まれる。
人工神経網の学習の目的は、損失関数を最小化するモデルパラメータを決定することと見なすことができる。損失関数は、人工神経網の学習過程で最適のモデルパラメータを決定するための指標として利用されることができる。
マシンラーニングは、学習方式によって指導学習(Supervised Learning)、非指導学習(UnSupervised Learning)、強化学習(Reinforcement Learning)に分類できる。
指導学習は、学習データに対するラベル(label)が与えられた状態で人工神経網を学習させる方法を意味し、ラベルとは、学習データが人工神経網に入力される場合、人工神経網が推論しなければならない正答(または、結果値)を意味できる。非指導学習は、学習データに対するラベルが与えられない状態で人工神経網を学習させる方法を意味できる。強化学習は、ある環境内で定義されたエージェントが各状態で累積補償を最大化する行動あるいは行動順序を選択するように学習させる学習方法を意味できる。
人工神経網のうち、複数の隠匿層を含む深層神経網(DNN:Deep Neural Network)により具現化されるマシンラーニングをディープラーニング(深層学習、Deep Learning)と呼ぶこともあり、ディープラーニングは、マシンラーニングの一部である。以下、マシンラーニングは、ディープラーニングを含む意味として使用される。
<ロボット(Robot)>
ロボットは、自ら保有した能力によって与えられた仕事を自動的に処理または作動する機械を意味できる。特に、環境を認識し自ら判断して動作を行う機能を有するロボットを知能型ロボットと称することができる。
ロボットは、使用目的や分野によって産業用、医療用、家庭用、軍事用等に分類できる。
ロボットは、アクチュエータまたはモータを含む駆動部を具備して、ロボット関節を動かせる等の多様な物理的動作を行うことができる。また、移動可能なロボットは、駆動部にホイール、ブレーキ、プロペラなどが含まれて、駆動部を介して地上で走行するか、または空中で飛行できる。
<自律走行(Self-Driving、Autonomous-Driving)>
自律走行は、自ら走行する技術を意味し、自律走行車両は、ユーザの操作無しでまたはユーザの最小限の操作で走行する車両(Vehicle)を意味する。
例えば、自律走行には、走行中の車線を維持する技術、アダプティブクルーズコントロールのように速度を自動的に調節する技術、決まった経路に沿って自動的に走行する技術、目的地が設定されると、自動的に経路を設定して走行する技術などが全部含まれることができる。
車両は、内燃機関だけを備える車両、内燃機関と電気モータを共に備えるハイブリッド車両、そして電気モータだけを備える電気車両を全部包括し、自動車だけでなく汽車、モーターサイクルなどを含むことができる。
このとき、自律走行車両は、自律走行機能付きロボットと見なすことができる。
<エクステンデッドリアリティ(XR:eXtended Reality)>
エクステンデッドリアリティは、仮像現実(VR:Virtual Reality)、拡張現実(AR:Augmented Reality)、混合現実(MR:Mixed Reality)を総称する。VR技術は、現実世界の客体または背景などをCG映像のみで提供し、AR技術は、実際事物映像の上に仮像で作られたCG映像を共に提供し、MR技術は、現実世界に仮像客体を混ぜて結合させて提供するコンピュータグラフィック技術である。
MR技術は、現実客体と仮像客体を共に見せるという点でAR技術と似ている。しかしながら、AR技術では、仮像客体が現実客体を補完する形態で使用されることに対し、MR技術では、仮像客体と現実客体が同等な性格で使用されるという点で差異点がある。
XR技術は、HMD(Head-Mount Display)、HUD(Head-Up Display)、携帯電話、タブレットPC、ラップトップ、デスクトップ、TV、デジタルサイネージなどに適用されることができ、XR技術が適用された装置をXR装置(XR Device)と称することができる。
パケットミラーリング及びパケット分析に応じるネットワーク性能指標算出
図9は、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置が含まれたシステムを示した概念図である。図9に示すように、本発明の一実施形態によるパケットミラーリングシステムは、ユーザ端末(先の図面のUEと同一)910-1~910-3、ネットワーク920、サーバ端930~950及びパケットミラーリング装置900を含むことができる。
図9を参照すると、ユーザ端末910-1~910-3は、ネットワーク920を介して特定ウェブサイト及び/またはウェブアプリケーションに接続する。ここで、ユーザ端末910-1~910-3は、5Gネットワーク上の携帯用端末、ロボット、IoT機器(例えば、センサ)などがなることができる。接続は、前記ウェブサイト及び/またはウェブアプリケーションと関連したサーバ端930~950で行われる。
図9の実施形態によれば、ユーザ端末910-1~910-3は、ウェブブラウザを介して特定ウェブページに接続して所望のページまたはアプリケーションの実行を要請する。前記要請は、htmlドキュメントのような静的なコンテンツだけでなく、動画、オーディオのようなマルチメディアコンテンツ、及び/またはその他のアプリケーションの実行を含むことができる。
本発明の一実施形態によれば、ユーザ端末910-1~910-3は、ユーザにより動作し、通信機能(インターネット接続及びウェブブラウザ実行機能を含む)及びデータ処理機能を含む任意の装置を含むことができる。ユーザ端末910-1~910-3は、移動局(MS)、ユーザ装備(またはユーザ端末)(UE;User Equipment)、ユーザターミナル(UT;User Terminal)、無線ターミナル、アクセスターミナル(AT)、ターミナル、固定または移動加入者ユニット(Subscriber Unit)、加入者ステーション(SS;Subscriber Station)、セルラ電話、無線機器(Wireless Device)、無線通信デバイス、無線送受信ユニット(WTRU;Wireless Transmit/Receive Unit)、移動ノード、モバイル、モバイルステーション、個人携帯情報端末(personal digital assistant;PDA)、スマートフォン、ラップトップ、ネットブック、個人用コンピュータ、無線センサ、消費者電子機器(CE)、ロボット、IoT機器または他の用語で呼ばれることができる。ユーザ端末910-1~910-3の多様な実施形態は、セルラ電話機、無線通信機能を有するスマートフォン、無線通信機能を有する個人携帯用端末機(PDA)、無線モデム、無線通信機能を有する携帯用コンピュータ、無線通信機能を有するデジタルカメラのような撮影装置、無線通信機能を有するゲーミング装置、無線通信機能を有する音楽格納及び再生家電製品、無線インターネット接続及びブラウジングが可能なインターネット家電製品だけでなく、そういう機能の組み合わせを統合している携帯型ユニットまたは端末機を含むことができるが、これに限定されるものではない。
各ユーザ端末910-1~910-3は、ユーザ入力を受信するためのマウス及びキーボードのような入力装置及びユーザがネットワーキングされた装置と相互作用するための制御ユーザインターフェースを提供するためのディスプレイを含むユーザ通信インターフェースを含むことができる。ユーザインターフェースは、ユーザに情報を提供するためにグラフィックユーザインターフェース(GUI:Graphical User Interface)を含むことができる。
ネットワーク920は、有線及び/または無線ネットワークを含む。ネットワーク920は、インターネット(internet)を含むことができ、5G SA(Stand Alone)システムであるか、または5G NSA(Non-Stand Alone)及び/または4Gシステムを含む。ネットワーク920は、多様に接続されたユーザ端末910-1~910-3とサーバ端930~950との間にデータを送信し受信するために、物理層(媒体)を提供する直列バスを含むことができる。ここで、直列バスは、1394直列バスを含むことができる。これは、時間-多重送信(Time-multiplexed)オーディオ/ビデオ(A/V)ストリーム及び標準IP(IP:Internet Protocol)通信(例えば、IETF REC 2734)を両方とも支援でき、ただし必ずこれに限定されるものではない。ネットワーク920は、非-1394ネットワーク(例えば、イーサネット等)も含むことができる。また、ネットワーク920は、ホームネットワークを含むこともできる。各ユーザ端末910-1~910-3は、ネットワーク920において一つ以上のサーバ装置930~950と通信できる。
サーバ端930~950は、ユーザにサービスを提供するためにネットワーク920資源を利用してユーザの要請に応答する。サーバ端930~950と表現するが、必ず特定ウェブサイトと関連したサーバである必要はない。一つのサーバ装置であっても良い。本明細書上において、「サーバ」という用語は、特定ユーザ端末910-1~910-3と通信する他のエンティティ、前記ユーザ端末910-1~910-3が通信要請した対象エンティティ(entity)、ユーザ端末910-1~910-3を制御するコントローラ装置(ロボットまたはIoT機器などをコントロールする中央制御装置)、及び/または基地局(eNB、gNB等)などを意味できる。
サーバ端930~950は、ユーザ端末910-1~910-3の要請に対応して情報(データ)のリターン(return)を行う。また、機能の性能(例えば、機械的な機能)及び状態のリターン、データストリーム及び状態のリターン、データストリームの受け入れ及び状態のリターン、または各種行為に対する状態の格納を含む。サーバ端930~950は、それ自身のハードウェアの制御を具現するために、注文型、内蔵型、制御プログラムを含むことができる。
サーバ端930~950は、特定ウェブサイト及び/またはウェブアプリケーションと関連することができ、各ウェブサイト及び/またはウェブアプリケーションにおいて行われる作業と関連した演算及び管理を行う。サーバ端930~950は、ユーザ端末910-1~910-3及び他のサーバ930~950と相互作用できる。例示的なサービスは、MPEGソーシング/シンキング(sourcing/sinking)、及びディスプレイサービスを含むことができる。
サーバ端930~950は、ネットワーク920を介して装置の命令及び制御のためのインターフェースを提供するインターフェースデータ(例えば、HTML、XML、ジャバ、ジャバスクリプト、GIF、JPEG、MPEG、グラフィック破裂または意図した目的に使用される任意の他のフォーマット)のような情報を処理できる。特定実施形態において、各サーバ930~950は、その装置の命令及び制御を提供する一つ以上のハイパーテキストマークアップ言語(HTML:Hypertext Markup Language)のような情報を処理できる。サーバ端930~950は、ブラウザー技法を利用してHTMLページを表すインターネット標準を使用することができる。
本発明の実施形態によれば、サーバ端930~950は、ウェブサーバ930、APサーバ940(APP server)、及びデータベースサーバ950(DBサーバ)を含むことができる。ただし、必ずサーバ端が3個のサーバの組み合わせでだけで構成されなければならないことではない。ウェブサーバ930のみが存在し、APサーバ940及びデータベースサーバ950は存在しないことも有効で、またはAPサーバ940一つだけ構成されることも可能で、その他多様な形態及び階層のサーバ組み合わせも可能である。
ウェブサーバ930は、ウェブクライアント(Web Client)に要請されたコンテンツを提供するサーバである。ウェブサーバ930は、静的なHTMLやJPEG、GIFのようなイメージをHTTPプロトコルを介してウェブブラウザに提供できる。場合によって、ウェブサーバ930も内部アプリケーションを動作させることができるコンテナを内蔵できる。
APサーバ940は、WAS(Web Application Server)サーバとも呼ばれることができ、これは、クライアント/サーバ環境においてトランザクション処理及び管理とアプリケーション実行環境を提供するミドルウェアソフトウェアサーバを示す。典型的に、サーバ端930~950は、ウェブサーバ、アプリケーションサーバ、データベースの3階層ウェブコンピューティング環境で駆逐されることができ、このとき、APサーバ940は、クライアント/サーバ環境のアプリケーションサーバのような役割をする。APサーバ940は、アプリケーション実行環境とデータベース接続機能を提供し、トランザクションを管理し、業務を処理するビジネスロジックを行い、異種システム間のアプリケーション連携などを行う。
本発明の実施形態によれば、ウェブサーバ930とWAS940の機能的分類を介して効果的な分散を誘導できる。静的なデータは、構造的に前に存在するウェブサーバ930で処理し、動的なデータは、後段のWAS940が処理できる。例えば、ユーザの要請に対して静的データであるHTMLとジャバスクリプトファイル、CSS、イメージなどを前段のウェブサーバ930に位置させて処理することによって、WAS940にサービス要請が渡されないようにする。また、ウェブアプリケーションサービスを位置的に後方に存在するWAS940に渡すことによって、WAS940は、ウェブアプリケーションの遂行に集中できる。ウェブサーバ930で処理することとWAS940に渡されることを処理する方式は、ウェブサーバ930のコンフィギュレーション(Configuration)を介して処理できる。特定拡張子またはディレクトリ業務をWAS940に渡すかどうかは、ウェブサーバ930で処理する。
データベースサーバ950は、ウェブサーバ930及び/またはAPサーバ940が取扱う各種データが格納されている格納所である。データベースサーバ950は、ウェブサーバ930及び/またはAPサーバ940が処理する作業、ウェブサイト、ウェブアプリケーションの性格によって、それと関連した膨大な量のデータが格納されることができる。これは、個人情報、機関情報、各種コンテンツ(例えば、マルチメディアコンテンツ)と関連したデータなどを含むことができる。
パケットミラーリング装置900は、ネットワーク920とウェブサーバ930との間、ウェブサーバ930とAPサーバ940との間及びAPサーバ940とデータベースサーバ950との間のうち、少なくとも一つに配置されることができる。パケットミラーリング装置900は、ネットワーク920とウェブサーバ930との間、ウェブサーバ930とAPサーバ940との間、及びAPサーバ940とデータベースサーバ950との間のうち、少なくとも一つに配置されたスイッチング装置(図示せず)に接続されて、二つのエンティティ間に送受信されるパケットをミラーリングしたパケットに基づいて、ネットワークサービスの性能を診断する。本発明の前記実施形態によれば、ミラーリングされたパケットは、実際に送受信されるパケット(実際に使用されるユーザトラフィック)に基づいて複写により生成されることができるので、ネットワークサービスの性能診断のために、別の人為的なテストパケットを生成する必要がない。特に、パケットミラーリング装置900は、リアルタイムですべてのパケットに対するモニタリングが可能である。
パケットミラーリング装置900は、ミラーリングされたパケットに含まれた各種情報(例えば、ソースID(source id)、目的地ID(destination id)及び時間情報(time)、入力ポート情報、出力ポート情報等)に基づいて、ネットワークサービスの性能を表す各種指標をリアルタイムで算出する。指標の算出は、トランザクション(transaction)単位でなされることができる。算出された指標は、120種類を超過でき、これは、以下図12を参照してさらに詳細に説明する。パケットミラーリング装置900は、算出された指標に基づいて、どんな区間に速度遅延、待ち遅延、トラフィック超過、エラー発生のような問題があるかどうかを区間別に判断し、判断結果を運営者または管理者が確認できるように視覚化する。すなわち、エラー区間を速かに把握し、これに基づいてエラー区間に対する対応が速かになされることができるようにする。
さらに、パケットミラーリング装置900は、ミラーリングされたパケットを分析して悪心的なユーザからの接近(セキュリティー問題関連)を追跡でき、これに対する対応もリアルタイムでなされることができるようにする。
本発明の前記実施形態によれば、パケットミラーリング装置900は、前記スイッチング装置に接続されるので、サーバ端930~950に実質的に負荷をあたえるエージェント(agent)設置を要求しないことができる。すなわち、サーバ端930~950の作業速度を遅らせる等の負担を与えない。ただし、本発明のパケットミラーリング装置900が必ずハードウェア的に構成されなければならないことではなく、ソフトウェア的に、スイッチング装置またはその他他の装置にインストールされて動作できる。
図10は、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置とネットワークの他の装置との接続構成を示したブロック図である。
図10を参照すると、インターネット1020のようなネットワークにルーター1022が接続されており、ルーター1022は、スイッチ1024に接続されてユーザ端末(図示せず)の要請と関連したサーバ1030-1~1030-3に前記要請を送信し、第1エンティティないし第3エンティティ1030-1~1030-3から要請に対する応答と関連した情報をユーザ端末に送信する。第1エンティティないし第3エンティティ1030-1~1030-3は、互いに異なるサーバでありうる。または、第1エンティティないし第3エンティティ1030-1~1030-3は、クライアント側から見た時、互いに異なるユーザ端末でありえ、ユーザ端末間の通信のためのパケットもスイッチ1024を通過するから、パケットミラーリング装置1000は、これをミラーリングしてパケット関連情報を分析することができる。
ルーター1022またはルーチング機能を有する共有器(図示せず)は、インターネット1020を介してユーザ端末から送信されたパケットの位置及び宛先を抽出して、その位置に対する最適の経路を指定し、この経路に沿ってデータパケットをスイッチ1024に転向させる。ルーター1022は、IPアドレスを識別してデータをスイッチ1024にフォワードする。
第1エンティティないし第3エンティティがサーバである場合、スイッチ1024は、各サーバ1030-1~1030-3の固有のMACアドレスを記憶しておいてから、このアドレスを介してどんなパケットがどこに送信されなければならないのかを判断して、ルーター1022から提供されたパケットを該当サーバ1030-1~1030-3に送信する。スイッチ1024は、OSI 2階層、OSI 3階層、OSI 4階層及び/または他の階層(例えば、OSI 7階層)の役割をするスイッチを含む。例えば、経路を設定する機能を行うことができる。また、ロードバランシングまたはポートフォワード、QoS等の機能を行うこともできる。スイッチ1024は、ネットワークスイッチ、スイッチングハーブ、ポートスイッチングハーブなどと呼ばれることができる。
パケットミラーリング装置1000は、スイッチ1024に接続されてスイッチ1024を介してサーバ1030-1~1030-3に提供されるほぼすべてのパケットをミラーリングして獲得する。パケットミラーリングは、すなわち、パケットの複製またはキャプチャー(capture)は、スイッチ1024で行われることができる。場合によってパケットミラーリング装置1000自体でなされることもできる。スイッチ1024は、サーバ1030-1~1030-3に提供されているパケットを複製した後、パケットミラーリング装置1000に接続したポートを目的地ポート(destination port)と設定して、パケットミラーリング装置1000に提供できる。このとき、該当ポートを分析用途に指定して提供できる。
図11は、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置の各区間別動作を説明するための概念図である。
図11を参照すると、図9及び図10において説明したように、ユーザ端末1110は、インターネット1120を介してパケットをサーバ端1130、1140、1150に送信し、このとき、インターネット1120とサーバ1130との間には、ルーター1122及びスイッチ1124が存在し、スイッチ1124にパケットミラーリング装置1100が接続される。
パケットミラーリング装置1100は、ミラーリングされたパケットを分析してユーザ端末1110 のユーザ体感遅延時間を確認することができる。また、インターネット1120を介して最初サーバ1130までのトラフィックと関連した情報を把握でき、サーバ端1130、1140、1150での応答待ち時間(latency)も確認することができる。特にサーバ端1130、1140、1150の応答待ち時間は、各区間別に判断される。ウェブサーバ1130とWAS1140区間とWAS1140とDBサーバ1150区間の応答待ち時間は、別に算出され扱われる。ウェブ応答待ち時間(Web latency)とアプリ応答待ち時間(App latency)は、別に算出されることができる。ここで、ウェブ応答待ち時間は、静的URL(イメージ(gif、png、jpg等)、css、js、テキストなど)がウェブサーバ1130からデータを受けるまでの応答遅延時間を表し、アプリ応答待ち時間は、動的URL(Dynamic URL)またはポストURL(POST URL)から生成されたページの第1番目のパケットを受けるまでの応答遅延時間を意味する。アプリ応答待ち時間は、クエリパラメータ(query parameter)が含まれた動的なコンテンツ、HTML、ASP、JSP、PHPなど、動的コンテンツ(page)及び/またはHTTP POSTメソッド(method)を使用した呼び出しと関連することができる。すなわち、これは、WASサーバ1140及び/またはDBサーバ1150を経由してリターンされる作業と関連した応答待ち時間を表す。
まず、ユーザ端末1110においてユーザの体験速度は、ページローディング時間で把握される。これは、各メインウェブページに対するユーザ別体感速度として分析され視覚化される。すなわち、特定ウェブページに接続するユーザが多数である場合、多数のユーザのユーザ環境別、及び/または地域別体験時間を把握できる。ユーザ環境は、地域、ユーザ端末にインストールされたOS、ウェブブラウザの種類及び端末の種類別に異なって把握されることができる。また、地域別接続現況及び分布モニタリング環境を提供できる。このとき、地域別接続現況は、世界地域全体を対象にするグローバル地域現況と国内地域を対象にするローカル地域現況に区分して提供されることができる。
サーバ1130までのユーザ区間(ネットワーク区間)に対した実際トラフィック発生現況は、ネットワーク往復到達時間(RTT:Round Trip Time)で表現されることができる。これは、ネットワーク所要時間とも呼ばれることができる。ここに、使用量と関連して、秒当たりのデータ送信速度を表すBPS(Bit Per Second)情報、秒当たりの接続するユーザの数を表すUPS(User Per Second)情報、秒当たりの接続する新しいセッションの数を表すCPS(Connection Per Second)情報及び秒当たりの発生するトランザクションの数を表すTPS(Transaction Per Second)情報の現況も把握可能である。また、ユーザアプリケーションをモニタリングでき、ユーザによる非正常行為も分析及び追跡可能である。このような性能関連指標を通じてネットワークトラフィックを占有しているアプリケーションを認知でき、ユーザ、アプリケーション及びネットワークの相関関係をモニタリングできる。
追加的に、パケットミラーリング装置1100は、各サーバ1130、1140、1150間の応答遅延時間も把握可能である。すなわち、サーバ区間別応答品質指標を把握できるが、ここには、サーバ別応答遅延時間、サーバ別応答待ちセッション数(wait)及びアプリケーションURI別指標及び/またはDBサーバのクエリ(DB Query)別指標を把握できる。
図12は、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置を具体的に示したブロック図である。図12に示すように、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置1200は、ポート1210、パケット分析モジュール1220、サービスモジュール1230及びユーザインターフェース1240を含むことができる。また、パケット分析データベース1222及びサービスデータベース1232をさらに含むことができる。
図12を参照すると、ポート1210は、少なくとも一つ以上備えられることができ、これは、スイッチ装置1224-1,1224-2,...に接続される。一つのポートは、一つのスイッチ装置に接続されることができる。接続されたポートは、スイッチ装置1224-1,1224-2,...からミラーリングされたパケット情報を受信して、パケット分析モジュール1220に前記ミラーリングされたパケットを送信する。
パケット分析モジュール1220は、ミラーリングされたパケットを収集し、実質的にパケットを分析する。これは、分析エンジン(engine)と呼ばれることができる。パケット分析モジュール1220は、ミラーリングされたパケットで一次的にパケットのヘッダを分析する。これを通じて、HTTPパケットであるか、DBと関連したパケットであるか、TCPと関連したパケットであるかを区分する。すなわち、どんなプロトコルと関連したパケットであるかを区分する。これを通じて「GET/ウェブアドレス/HTTP/1.1」のような要請情報をどんなサーバに送信したかを確認することができる。パケット分析モジュール1220は、このようなパケットヘッダ情報をパーシングして構文解釈する。「GET」は、要請メッセージとなり、「ウェブアドレス」は、要請と関連したウェブアドレスを示す。そして、「HTTP/1.1」は、HTTP1.1バージョンであることを意味し、以外にパケットと関連した言語情報(例えば、ko-kr)も確認して格納することができる。要請メッソドは、GETの他にも、POST、HEAD、PUT、DELETEなどが状況により送信されることができ、パケット分析モジュール1220をこのような情報を時間情報、関連IPと共に格納する。
パケット分析モジュール1220は、各々のパケットのインデックスを付与し、付与されたインデックスに基づいて、どんなパケットであるか、該当パケットであるHTTP基盤の要請パケットであるか、それに対する応答パケットであるかを確認する。このとき、過去受信したパケットから獲得した情報との比較分析も行われる。すなわち、第1エンティティから獲得された要請パケットが存在する場合、以後第2エンティティからそれに対する応答パケットが存在でき、このとき、時系列的な少なくとも二つ以上のパケット、第1エンティティと第2エンティティから送受信されるパケットに基づいて、一つのセッション確立、トランザクションの流れを分析することができる。
また、パケット分析モジュール1220は、ユーザ端末がどんなブラウザーを使用したのか、HOSTと関連した情報、以前URLアドレス情報、ブラウザー支援言語情報をパーシングできる。このとき、ヘッダがどんな種類のヘッダ(general headerであるか、request headerであるか、entity headerであるか)であるかを分析することができ、ヘッダとペイロードの境界線を表す情報をパーシングできる。
そして、パケット分析モジュール1220は、2次的に、ミラーリングされたパケットのURL(Uniform Resource Locator)(またはURI(uniform resource identifier))、ソースIP(Source_ip)、目的地IP(Dest_ip)及び時間情報を分析する。ここで、URL値を確認してみれば、「https://www.google.co.kr/?gws_rd=ssl」のように、どんなアドレスリダイレクト(redirect)させるパケットであるかを確認することができる。また、ソースIPは、ユーザ端末のIPアドレスを、目的地IPは、要請の最終目的地サイトと関連したサーバのIPを表すことができる。応答パケットの場合、反対の情報を表すことができる。時間情報は、タイムスタンプ形式で提供されることができる。以外に全体パケットの長さ情報(length)も確認することができる。
パケット分析モジュール1220は、各々のプロトコル、例えば、HTTP、IP、UDP、TCP、DNS等、多様なプロトコルに対応したパケット分析アルゴリズムを含んでおり、各プロトコルに合うように適応的にパケットからURL、ソースIP、目的地IP及び時間情報を抽出して分析に利用できる。
このように2次分析で抽出されたパケット関連情報に基づいて、1トランザクション当たりの約120個要素の性能指標情報を生成できる。好ましくは、1秒に6000個のトランザクションを分析する。その後、前記抽出されたパケット関連情報及びトランザクション当たりの生成された120余個の性能指標情報をデータベース1222に格納する。以下、ミラーリングされたパケットのパケット関連情報に基づいて生成される性能関連指標をさらに詳細に説明する。
パケット分析モジュール1220は、トランザクション単位で、往復到達時間情報(RTT情報)を算出する。すなわち、データ信号の往復時間情報を算出する。RTT情報の算出と関連したアルゴリズムは、以下の図14a乃至図14bを介してさらに詳細に説明する。
そして、パケット分析モジュール1220は、セッション情報を生成する。これは、秒当たりの確立されているソケットの数、すなわち、切らないで接続されているソケットの数を表すことができる。また、パケット分析モジュール1220は、ユーザ端末が要請を送り、特定サーバから応答を受けるまでかかった応答待ち時間(Latency)情報を算出する。これは、データベースをクエリするか、アプリケーションが行われるか、またはその他作業を行いながらかかった待ち時間と見なすことができる。反対に、サーバ側からユーザ端末側を眺める観点では、サーバから要請を送り、特定ユーザ端末から応答を受けるまでの時間を応答待ち時間として算出できる。
パケット分析モジュール1220は、秒当たりの送信または受信されるビット(bit)の大きさを表すBPS情報、秒当たりの送信または受信されるパケットの数情報を表すPPS(Packet Per Second)情報、秒当たりの接続するユーザの数(IP基準)を表すUPS情報を算出する。これは、1秒に何名のユーザが接続されているかを特定目的地IPに接続されるソースIPの数に基づいて算出できる。以外に、秒当たりの接続される新しいセッションの数を表すCPS情報(1秒にいくつかのセッションが新しく接続されるかを表す)、秒当たりの発生するトランザクションの数を表すTPS情報(1秒にいくつかのトランザクションが発生するかを表す)を算出する。そして、パケット分析モジュール1220は、秒当たりの要請するURLの数を表すHPS(Hit Per Second)情報を算出する。このとき、パケット分析モジュール1220は、サーバHPSの場合、該当サーバにおいて秒当たりのいくつかのURLが要請されるかに基づいてHPSを算出し、クライアントHPSの場合、該当クライアントにおいて秒当たりのいくつかのURLが要請しているかに基づいてHPSを算出する。そして、パケット分析モジュール1220は、秒当たりの接続されるサーバの数情報であるSPS(Server Per Second)情報を算出する。これは、クライアントが1秒にいくつかのサーバに接続されているかを表す。
以外に、パケット分析モジュール1220は、応答待ちセッション数を表すwait情報を算出する。これは、クライアントが要請を送り、応答を受けていない状態のセッション数であって、サーバのリアルタイムセッションが100個であるが、この中でWaitが10であると、100個中10個のSessionは、まだ応答を受けていない状態を意味する。
さらに、パケット分析モジュール1220は、client_ip、server_ip、client_port、server_port情報を生成する。これは、各々クライアントのIP情報、サーバのIP情報、クライアントのポート情報及びサーバのポート情報を表す。このとき、client_ip及びserver_ip情報は、ストリング(string)を単位で使用し(例えば、222.103.141.187)、client_port及びserver_port情報は、ナンバー(number)を単位で使用する(例えば、1254または80)。
パケット分析モジュール1220は、transaction_number情報を算出できる。transaction_number情報は、セッションが結ばれた後に生成されたトランザクション番号である。セッションが結ばれた後第1番目のトランザクションの場合、1を表す。通常、セッションを一度結んだ後にいくつかのトランザクションが発生するが、このときごとに1ずつ数字を増やしながらインデクシングする。ブラウザで1つのページを見る場合、ページ内の各コンポーネント(js、css、image等)を要請する時、一つのセッションで複数のトランザクションを処理する場合に、トランザクション当たりの1ずつ増加しながらインデクシングしてこれを区分できる。例えば、8のtransaction_number情報を有する場合、セッションが結ばれた後第8番目のTransactionであることを表す。
パケット分析モジュール1220は、トランザクションの開始と終了と関連して、start_time情報、start_usec情報、end_time情報、end_usec情報、fin_time情報及びfin_usec情報を生成する。これは、ミラーリングされたパケットのソースip、目的地ip及びタイム情報に基づいて同じソース(クライアント)と目的地(例えば、サーバ)において一定の時間区間内で要請パケットを与え、それと関連したデータを全部受信したかどうかに対する細部内訳を分析することによって獲得されることができる。
start_time情報は、トランザクション開始時間(年月日時分秒:例えば、2012-07-18 22:33:06)を、start_usec情報は、Transaction開始時間(百万分の1秒)を表す。start_usec情報は、前記start_timeと合わせて完成された時間になることができる(例えば、2012-07-18 22:33:06.288370)。
end_time情報は、トランザクション終了時間を表す。すなわち、データの終了(トランザクションの最後のResponse Dataを受けた時間)を表す。例えば、2012-07-18 22:33:12で表現されることができる。
end_usec情報は、トランザクション終了時間を百万分の1秒単位で表したものである。
fin_time情報は、トランザクションが終了した後、次のトランザクションがくるか、またはトランザクションが完了(Finを受ける)するか、またはタイムアウト(Timeout)で終わったりして完全に終了した時間を表す。例えば、2012-07-18 22:35:23で表現されることができる。
fin_usec情報:トランザクション完全終了時間を百万分の1秒単位で表したものである。
パケット分析モジュール1220は、トランザクション状態を「state」という情報名称で格納する。これは、7個のナンバーで表現されることができ、次の通りである。
トランザクション状態コード(Code)
1-session_finish:初期状態
2-3whs_syn_sent:3 handshakeのうち、クライアントがsynを送った状態
3-3whs_syn_received:3 handshakeのうち、クライアントがsyn/ackを受けた状態
4-3whs_ack_received:3 handshakeのうち、サーバがackを受けた状態
5-session_connected:セッションが結ばれた状態
6-session_request:クライアントがRequest(要請)をした状態
7-session_response:サーバがResponse(応答)をした状態
次に、トランザクション結果を「result」という情報名称で格納する。これは、11個のナンバーで表現されることができ、次の通りである。
トランザクション結果コード
1-trans_finish:一つのトランザクションが終わった状態
2-client_finish:セッションをクライアントが終了した状態(Finish-FINを送る)
3-server_finish:セッションをサーバが終了した状態(Finish-FINを送る)
4-client_reset:セッションをクライアントが終了した状態(Reset-RSTを送る)
5-server_reset:セッションをサーバが終了した状態(Reset-RSTを送る)
6-client_timeout:クライアントが要請を送る途中にTimeoutになって終了した状態
7-server_timeout:サーバが応答を送る途中にTimeoutになって終了した状態
9-session_error:HTTPセッションエラー
10-req_parser_error:HTTP Request headerエラー
11-rsp_parser_error:HTTP Response Headerエラー
次に、パケット分析モジュール1220は、トランザクションの応答遅延と関連した時間情報を算出する。これは、tran_latency、tran_rsp_time、used_time、及びfin_used_time情報を含む。
tran_latency情報は、トランザクション応答待ち時間を表す。これは、クライアントが要請を送った後にサーバから初めてのデータを受けるまでの待ち時間を表す。これは、百万分の1秒を単位にする。例えば、76328値を有することができる。tran_rsp_timeは、トランザクション応答時間であって、応答データの送信時間を表す。すなわち、サーバが応答データを送信した時間を表す。これもまた、百万分の1秒を単位にする。used_time情報は、トランザクション全体使用時間であって、「End Time-Start Time」で算出されることができる。これは、クライアントとサーバとの間セッションが結ばれクライアントの要請とサーバの応答まで全部終わるまでかかった時間を表す。fin_used_time情報は、トランザクション完全終了までの使用時間であって、「Fin Time-Start Time」で算出される。
パケット分析モジュール1220は、session_req_pkts、session_req_bytes、session_rsp_pkts、session_rsp_bytes、session_bps、sess_max_bps、session_pps、sess_max_pps情報を算出する。
session_req_pkts情報は、トランザクション要請データパケットの数を表し、これは、特定クライアントが要請データとして送ったパケットの数に基づいて算出される。これは、ナンバーを単位にする。session_req_bytes情報は、トランザクションの要請データのバイトを表し、特定クライアントが要請データとして送ったバイトの量に基づいて算出される。単位は、byteである。session_rsp_pkts情報は、トランザクション応答パケットの数を表し、特定サーバがクライアントに送った応答データのパケット数に基づいて算出される。ナンバーを単位にする。session_rsp_bytes情報は、トランザクションの応答データのバイトを表し、特定サーバが応答データとして送ったバイトの量に基づいて算出される。単位は、byteである。session_bps情報は、セッションのリアルタイムBPSを表し、現在結ばれたセッションのBPSに基づいて算出される。単位は、ナンバーである。session_pps情報は、セッションのリアルタイムPPSを表し、現在結ばれたセッションのPPSに基づいて算出される。単位は、ナンバーである。sess_max_pps情報は、セッションの最大PPSを表し、該当セッションが使用される期間の間の最大PPSに基づいて算出される。単位は、ナンバーである。
次に、パケット分析モジュール1220は、domain、url、method、及びresponse_code_number情報を生成する。
domain情報は、クライアントが要請したUrlのうち、ドメインと関連した情報を表す。これは、ストリングを単位にする。例えば、「www.lgmobile.co.kr」のような情報を表す。
url情報は、クライアントが要請したUrlで、「/jsp/front/search/include/akc.jsp」のような情報を表す。単位は、ストリングである。
method情報は、要請メソッド(POST、GET、HEAD、PUT...)の種類で、クライアントが要請した要請メソッドのタイプを表す。単位は、ストリングである。
response_code_number情報は、応答結果で、HTTP状態コードで表す。例えば、サーバが応答したResponse Status Codeで「200、304、404、500...」のうち、いずれか一つの値で表現されることができる。単位は、ストリングである。
パケット分析モジュール1220は、特定urlと関連して、users、max_users、sessions、max_sessions、wait、max_wait、ups、max_ups、cps、max_cps、tps、max_tps、latency、max_latency、idle情報を算出する。
users情報は、該当Urlのリアルタイムユーザ(Client IP基準)の数を表し、例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspのリアルタイムユーザ数」を表すことができる。単位は、ナンバーである。
max_users情報は、Urlが使用されている時間の間の該当Urlの最大ユーザ数であって、例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspの最大ユーザ数」を表す。単位は、ナンバーである。
sessions情報は、該当Urlのリアルタイムセッション数を表し、例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspのリアルタイムSession数」を表すことができる。単位は、ナンバーである。
max_sessions情報は、Urlが使用されている時間の間の該当Urlの最大セッション数を表し、例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspの最大Session数」を表すことができる。単位は、ナンバーである。
wait情報は、該当UrlのリアルタイムWait数であって、例えば、「jsp/front/search/include/akc.jspのリアルタイム応答待ちセッション数」を表すことができる。単位は、ナンバーである。
max_wait情報は、Urlが使用されている時間の間の該当Urlの最大応答待ちセッション数でり、例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspの最大応答待ちセッション数」を表すことができる。単位は、ナンバーである。
ups情報は、該当UrlのリアルタイムUPSを表し、例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspのリアルタイムUPS」を表すことができる。これは、「/jsp/front/search/include/akc.jspに秒当たりの接続されるユーザ数」を意味する。単位は、ナンバーである。
max_ups情報は、該当UrlのMax UPSを表し、例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspの最大UPS」を表すことができる。単位は、ナンバーである。
cps情報は、該当UrlのリアルタイムCPSを表し、例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspのリアルタイムCPS」を表すことができる。これは、「/jsp/front/search/include/akc.jspに秒当たりの接続するセッション数」を意味する。単位は、ナンバーである。
max_cps該当UrlのMax CPSを表し、例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspの最大CPS」を表すことができる。単位は、ナンバーである。
tps情報は、該当UrlのリアルタイムTPSを表し、例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspのリアルタイムTPS」を表すことができる。これは、「/jsp/front/search/include/akc.jspの秒当たりの発生するトランザクション数」を意味する。単位は、ナンバーである。
max_tps情報は、該当UrlのMax TPSを表し、例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspの最大TPS」を表すことができる。単位は、ナンバーである。
latency情報は、該当UrlのLatencyで、例えば、「jsp/front/search/include/akc.jspのリアルタイムLatency(応答待ち時間)」を表すことができる。単位は、ナンバーである。
max_latency情報は、該当UrlのMax Latencyを表し、例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspの最大Latency(応答待ち時間)」を表すことができる。単位は、ナンバーである。
idle情報は、該当UrlのIdleを表し、例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspの要請がなかった時間」を表すことができる。該当Urlが多く使用されるUrlの場合、Idleは短くなり、反対に多く使用されないUrlの場合、Idleが長くなる。単位は、ナンバーである。
パケット分析モジュール1220は、クライアントの要請パケット及びサーバからの応答パケットのヘッダを分析して、content_len、mime、referrers、agent、cookie情報を生成できる。
content_len、情報は、応答ヘッダのコンテンツ長を表し、サーバが送った応答HTTPヘッダ中に含まれたコンテンツの長さを表す。例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspのbyte」を意味できる。単位は、ストリングである。
mime情報は、応答ヘッダコンテンツタイプを表す。例えば、text/htmlなどのうち、一つでありうる。これは、サーバが送った応答HTTPヘッダ中に含まれたコンテンツタイプ情報である。単位は、ストリングである。
referrers情報は、要請ヘッダのリファラー(Referrer)を表し、クライアントが送った要請HTTPヘッダ中に含まれたリファラー(Referrer)を表す。例えば、「/jsp/front/search/include/akc.jspのリファラーは、http://www.lgmobile.co.kr/jsp/front/search/include/miniAkc.htmlである」のような意味として考慮されることができる。単位は、ストリングである。
agent情報は、要請ヘッダのエージェント(Agent)を表し、これは、クライアントが送った要請HTTPヘッダ中に含まれたエージェントを表す。この情報は、ブラウザーが含めて送る場合が多く、OSバージョン、ブラウザー種類、バージョンなどの情報を含むことができる。
cookie情報は、要請ヘッダのクッキー(cookie)を表し、クライアントが送った要請HTTPヘッダ中に含まれたクッキーと関連した情報を含んでいる。
パケット分析モジュール1220は、特定サーバのネットワークサービスと関連した情報で、server_countrys、server_max_countrys、server_error、server_user、server_max_user、server_sessions、server_max_sessions、server_bps、server_max_bps、server_pps、server_max_pps、server_rtt、server_max_rtt、server_ups、server_max_ups、server_cps、server_max_cps、server_tps、server_max_tps、server_hps、server_max_hps、server_wait、server_max_wait、server_idle情報を生成できる。
server_countrys情報は、該当サーバのリアルタイム国家数を表す。例えば、「203.247.157.199サーバに接続したユーザのリアルタイム国家数」を意味できる。これに基づいて203.247.157.199サーバには、現在二つの国家が接続されているという事実を分析することができる。
server_max_countrys情報は、該当サーバのMax Country数を表す。すなわち、登録されたサーバの場合、Max基準は、一日を表すことができる。これは、ユーザ設定事項で変更可能である。例えば、「203.247.157.199サーバに接続した最大国家数」を意味できる。これを通じて、203.247.157.199サーバには、最大10個の国家で同時に接続されたことがあるという事実を分析することができる。
server_error情報は、該当サーバのリアルタイムエラー(400、500番台のResponse Code)の数を表す。例えば、203.247.157.199サーバが応答したResponse Status Codeのうち、400~599までのユーザエラー及び/またはサーバエラーの数を表すことができる。
server_user情報は、該当サーバのリアルタイムユーザ数(Client IP基準)を表す。例えば、「203.247.157.199サーバのリアルタイムユーザ数」を意味できる。
server_max_user情報は、該当サーバの最大ユーザ数を表す。ここで、登録されたサーバの場合、Maxの基準は一日でありうる。これは、ユーザ設定事項で変更可能である。例えば、これは、「203.247.157.199サーバの最大ユーザ数」を表すことができる。
server_sessions該当サーバのリアルタイムセッション数を表す。server_max_sessions情報は、該当サーバのMaxセッション数を表す。server_bps情報は、該当サーバのリアルタイムBPSを表す。server_max_bps情報は、該当サーバのMax BPSを表す。server_pps情報は、該当サーバのリアルタイムPPSを表す。server_max_pps情報は、該当サーバのMax PPSを表す。
server_rtt情報は、該当サーバのリアルタイムRTTを表す。server_max_rtt情報は、該当サーバのMax RTTを表し、例えば、これは、「203.247.157.199サーバの最大平均RTT」で解決できる。server_rtt情報及びserver_max_rtt情報の単位は、micro secである。
server_ups情報は、該当サーバのリアルタイムUPSを表す。これは、「203.247.157.199サーバのリアルタイムUPS」を表すことができ、これは、203.247.157.199サーバには、秒当たりの1人程度のユーザが接続されていることを意味する。
server_max_ups情報は、該当サーバのMax UPSを表す。
server_cps情報は、該当サーバのリアルタイムCPSを表し、例えば、「203.247.157.199サーバのリアルタイムCPS」を表すことができる。これは、203.247.157.199サーバには、秒当たりの15個程度のセッションが接続されていることを意味する。
server_max_cps情報は、該当サーバのMax CPSを表す。
server_tps情報は、該当サーバのリアルタイムTPSを表し、例えば、「203.247.157.199サーバのリアルタイムTPS」を表すことができる。これは、203.247.157.199サーバには、秒当たりの79個程度のトランザクションが発生されていることを表す。
server_max_tps情報は、該当サーバのMax TPSを表す。
server_hps情報は、該当サーバのリアルタイムHPSを表す。例えば、「203.247.157.199サーバのリアルタイムHPS」を表すことができる。これは、203.247.157.199サーバには、秒当たりの79個程度のUrlが要請されていることを意味する。
server_max_hps情報は、該当サーバのMax HPSを表す。
server_wait情報は、該当サーバのWait数を表す。例えば、「203.247.157.199サーバのリアルタイムWait数」を表すことができる。これは、203.247.157.199サーバには、現在206個のセッションのうち、46個のセッションが応答待ち中であることを表すことができる。
server_max_wait情報は、該当サーバのMax Wait数を表す。
server_idle情報は、該当サーバのIdle Timeを表す。例えば、「203.247.157.199サーバに要請がなかった時間」を表すことができる。該当サーバが接続者が多い場合、Idleは短くなり、接続者が少ない場合、Idleが長くなる。単位は、micro secである。
本発明の実施形態によれば、server_countrys、server_max_countrys、server_error、server_user、server_max_user、server_sessions、server_max_sessions、server_bps、server_max_bps、server_pps、server_max_pps、server_ups、server_max_ups、server_cps、server_max_cps、server_tps、server_max_tps、server_hps、server_max_hps、server_wait、及びserver_max_wait情報の単位は、ナンバーである。
パケット分析モジュール1220は、特定クライアントのネットワークサービスと関連した情報であって、client_country_code、client_error、client_servers、client_max_servers、client_sessions、client_max_sessions、client_bps、client_max_bps、client_pps、client_max_pps、client_rtt、client_max_rtt、client_sps、client_max_sps、client_cps、client_max_cps、client_tps、client_max_tps、client_hps、client_max_hps、client_wait、client_max_wait及びclient_idle情報を生成できる。
client_country_code情報は、クライアントの国家コード(KR..)を表す。例えば、「222.103.141.187クライアントの国家は、KR」を表すことができる。
client_error情報は、クライアントのリアルタイムエラー数を表す。例えば「222.103.141.187クライアントが要請したトランザクションのうち、Response Status Codeの400~599までのエラー数」を表すことができる。
client_servers情報は、クライアントのリアルタイムサーバ接続数を表し、これは、現在パケット分析モジュール1220がモニタリング中であるサーバに基づいて算出される。例えば、「222.103.141.187 Clientが現在接続中であるサーバの数」を表すことができる。client_max_servers情報は、クライアントの最大同時サーバの数を表す。client_sessions情報は、クライアントのリアルタイムセッション数を表す。client_max_sessions情報は、クライアントの最大セッション数を表す。
client_bps情報は、クライアントのリアルタイムBPSを表し、client_max_bpsは、クライアントの最大BPSを表し、client_pps情報は、クライアントのリアルタイムPPSを表し、client_max_pps情報は、クライアントの最大PPSを表す。
client_rtt情報は、クライアントのリアルタイムRTTを表し、client_max_rtt情報は、クライアントの最大RTTを表す。client_rtt情報及びclient_max_rtt情報の単位は、micro secである。
client_sps情報は、クライアントのリアルタイムSPSを表し、現在秒当たりのいくつかのサーバに接続されているかを表す。client_max_sps情報は、クライアントの最大SPSを表す。client_cps情報は、クライアントのリアルタイムCPSを表し、これは、秒当たりのいくつかのセッションが接続されているかを表す。client_max_cps情報は、クライアントの最大CPSを表す。client_tps情報は、クライアントのリアルタイムTPSを表し、これは、現在秒当たりのいくつかのトランザクションが発生しているかを表す。client_max_tps情報は、クライアントの最大TPSを表す。client_hps情報は、クライアントのリアルタイムHPSを表し、client_max_hps情報は、クライアントの最大HPSを表す。
client_wait情報は、クライアントのリアルタイムWait数を表し、現在特定クライアントにおいて応答待ち中であるセッションの数を表す。client_max_wait情報は、クライアントの最大Wait数を表し、client_idle情報は、クライアントのリアルタイムIdle Timeを表し、これは、特定クライアントにおいて要請がなかった時間を表す。client_idle情報の単位は、micro secである。
本発明の実施形態によれば、client_country_code、client_error、client_servers、client_max_servers、client_sessions、client_max_sessions、client_bps、client_max_bps、client_pps、client_max_pps、client_sps、client_max_sps、client_cps、client_max_cps、client_tps、client_max_tps、client_hps、client_max_hps、client_wait、及びclient_max_wait情報の単位は、ナンバーである。
追加的にパケット分析モジュール1220は、org、city_id、isp_id、os_id、browser_id、mobile_id、telcom_id情報を生成できる。
org情報は、IP基盤クライアントの組織を表す。例えば、「222.103.141.187 Clientの組織」は、Korea Telecomであることを表すことができる。
city_id情報は、IP基盤クライアントのCity Codeを表すことができる。例えば、「222.103.141.187 ClientのCity」は、Seoulであることを表すことができる。
isp_id情報は、IP基盤クライアントのISP Codeを表す。例えば、「222.103.141.187 ClientのISP」は、Korea Telecomであることを表すことができる。
os_id情報は、クライアントのClientのOS Codeを表す。これを通じて、該当クライアントがOSでWin XPを使用しているか、iOS(登録商標)を使用しているか、アンドロイド(登録商標)を使用するかに対する情報を確認することができる。
browser_idは、クライアントのBrowser Codeを表す。これを通じて、該当クライアントがウェブブラウザとして、explorerを使用しているか、chromeを使用しているか、MSIE9を使用するかに対する情報を確認することができる。
mobile_id情報は、クライアントのMobile Codeを表す。これは、クライアントの機器識別情報で、SAMSUNG、PANTECH、APPLE機器であるかに対する情報を表す。
telcom_id情報は、クライアントのTelCom Codeを表す。これは、クライアントの通信社がSKTであるか、KTであるか、LGTであるかに対する情報を表す。
上述の120余種類のパケットと関連したネットワークサービス性能関連指標は、リアルタイムで生成されてデータベース1222に格納される。
サービスモジュール1230は、データベース1222に格納された性能関連指標に基づいて統計を出す。統計は、特定サーバ単位で、特定ユーザ単位で、URL単位で、セッション単位で、特定地域に位置したサーバグループ、特定地域に位置したクライアントグループ単位で及び/またはウェブページ単位で、なされることができる。サービスモジュール1230は、予め設定された多様な形態の視覚化ツールを利用して、ユーザが直観的に現在ネットワークによるサービスの性能を把握できるよう、前記性能関連指標を適切に視覚化する。視覚化は、統計に基づいて行われる。すなわち、特定媒介と関連した指標を取り合わせて意味のある形態のグラフまたはテーブルを生成できる。例えば、特定クライアントまたはサーバと関連して特定時間帯に生成されたセッションのリストを生成するとか、そのとき発生したデータベースクエリに対するテーブルを生成する等の作業を行う。すなわち、ネットワークサービスと関連した前記性能関連指標は、該当パケットの時間情報(タイムスタンプ情報)と共に格納されるので、特定時間帯のパケット流れをクライアント端末及びサーバ端との関係で理解できるようにフローマップ(Flow map)を生成することもできる。多様な統計及びそれに伴う視覚化方法は、以下の図面を通じてさらに詳細に説明する。
サービスモジュール1230は、ユーザからの入力に対応して特定グラフまたは特定テーブル/リストを生成するためには、所望の時間または所望の環境(例えば、特定ウェブブラウザタイプまたは特定ユーザ端末種類(モバイルであるか、PCであるか))のような基準(criteria)変数に基づいて検索及び照会をすることができる。サービスモジュール1230は、選択された基準変数に基づいて所望のデータを分類して適切な形態の視覚化情報を生成できる。
本発明の実施形態によれば、サービスモジュール1230は、ネットワークサービスにおいて、問題となる部分を探して表示するアラーム機能を行うことができる。例えば、waitの数が臨界値以上である場合、該当区間の応答速度に問題があると判断して、該当区間に問題があることを視覚的に表示できる。問題発生にともなう警告手段は、必ず視覚的に異なって表現すること以外にも、関連したユーザ端末に文字メッセージを送信するか、警告信号を送信する形態で具現されることができる。これは、図19を通じてさらに詳細に説明する。
サービスモジュール1230において生成された各種統計データ、視覚化情報データ、視覚化ツールと関連した情報及びユーザにより設定される各種臨界値情報は、サービスデータベース1232に格納され、ユーザインターフェース1240を介してユーザが任意の加工された情報を要請する時、それに対応する情報を返還できる。
ユーザインターフェース1240は、運営者から各種入力を受け、サービスモジュール1230で生成したグラフまたはテーブルのような視覚化された情報を出力する装置を含む。これは、マウス、キーボード、タッチパッドのような入力手段とモニター、タッチスクリーンのような出力手段を含むことができる。ユーザは、サーバに対する情報(例えば、サーバ名称、サーバIP、関連したURL、ポート、ソートナンバー(sort number)、サーバの位置情報、処理可能なIP領域等)と関連したデータベース、各種サーバ端の接続関係(リンク)と関連したフロー(flow)データベース及びユーザに出力するための視覚化ツール及び/または視覚化と関連したメタデータを含むUX/UIデータベース情報を入力できる。また、問題発生判断のためのルールセット及びルールセットと関連した各種設定値を入力できる。
図13は、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置のネットワーク性能診断方法を概略的に示したフローチャートである。
図13を参照すると、パケットミラーリング装置は、スイッチング装置からミラーリングされたパケットを獲得する(S1310)。
そして、ミラーリングされたパケットから、ソースIP、目的地IP及び時間情報を抽出した後、各種性能関連指標を算出する(S1320)。性能関連指標のうち一部は、トランザクション単位で算出されることができ、特定性能関連指標は、秒単位で算出されることもできる。
そして、パケットミラーリング装置で算出された性能関連指標をローカルストレージ及び/または外部データベースに格納することができる(S1330)。そして、算出された性能関連指標に基づいてクライアント端末のユーザ及び/またはネットワーク管理者が願う統計情報を視覚化するために、各指標に対する統計を出し、所望の情報に対する検索及び照会結果を返還できる。また、サービスと連関して特定値以上である場合、ネットワーク上の問題と判断し、これを区間別にまたはウェブサイト別に表示できる。
図14a及び図14bは、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置から算出されるユーザとサーバとの間のネットワークRTT(Round Trip Time)指標を示した概念図である。
図14aを参照すると、パケットミラーリング装置は、ユーザ端末と第1エンティティ(例えば、サーバ)との間のネットワーク上のパケットの往復到達時間(RTT)情報を算出する。このとき、パケットミラーリング装置は、クライアントとサーバとの間にあると仮定する。基本的な同期化シナリオを仮定して、最初クライアントが同期信号(SYN)を送信し、サーバは、これを受信し、サーバは、受信された同期信号に応答して同期信号と応答信号(ACK)を共に送信し、クライアントは、サーバからの信号に応答して応答信号(ACK)を送信できる。このような3個信号の送受信を3-way Handshakeと呼ぶことができる。
このような信号送信シナリオにおいて、パケットミラーリング装置は、クライアントとサーバとの間にあるから、クライアントから出発して実際サーバに同期信号(SYN)が到着する時間より早いT1時点にパケットミラーリング装置にミラーリングされたパケットが到着する。そして、サーバからの同期信号及び応答信号は、クライアント到着時点より早いT2時点にパケットミラーリング装置に到着する。最後に、クライアントでの応答信号(ACK)は、サーバでの到着時点より早いT3時点にパケットミラーリング装置に到着する。
このような関係において、パケットミラーリング装置は、3個パケット送受信時点と関連して、T1ないしT3時間情報を確保することができ、サーバでの到達時間から一定時間早い時点にシフトされたRTT値を「T3-T1」を利用して算出できる。これは、ネットワークRTTと呼ぶことができる。
図14bを参照すると、ネットワークRTTをさらに細分化して、サーバでのRTTとクライアントでのRTTを区分して算出できる。サーバでのRTT(sRTT)は、一つのパケットに対してサーバ端で遅延される時間を表し、これは、「T2-T1」を利用して算出できる。
また、クライアントでのRTT(cRTT)は、クライアントでのRTTで、「T3-T2」を利用して算出できる。
本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置は、上述の3個のRTT、ネットワークRTT、サーバRTT及び/またはクライアントRTTをリアルタイムでトランザクションごとに算出して格納する。
図14a及び図14bの実施形態では、cRTT及びsRTTをクライアントとサーバとの間に位置したパケットミラーリング装置のクライアント側RTTとサーバ側RTTと定義して算出したが、このようなcRTTとsRTTは、5G通信においては、5G基地局(例えば、gNB)とコアネットワークとの間に配置されて、ユーザ端末と基地局との間のエアーネットワーク(air network)のRTTをcRTTと算出し、基地局と、コアネットワーク及びデータネットワークを経てサーバに接続されるネットワークのRTTをsRTTと算出することも可能である。すなわち、パケットミラーリング装置が接続された位置を考慮して、cRTTとsRTTは、クライアントRTTとサーバRTT以外に他の意味で解釈できる。
図15は、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置から算出される遅延指標を示した概念図である。
図15を参照すると、パケットミラーリング装置は、多様な遅延指標を算出できる。このとき、パケットミラーリング装置は、クライアントとサーバとの間に存在し、クライアントは、複数の要請パケットをサーバに送信し、サーバは、複数の要請に対応して複数の応答パケットをクライアントに送信する実施形態を仮定する。
パケットミラーリング装置は、パケットミラーリング装置に最初クライアント要請パケットが到達したT1時間、最後のクライアント要請パケットが到達したT2時間、サーバから最初応答パケットが到達したT3時間、及びサーバから最後の応答パケットが到達したT4時間をミラーリングされたパケットの到着時間を介して獲得できる。
このとき、遅延指標のうち、要請送信時間(request time)情報は、クライアントからサーバへの複数の要請を送信し始めた時間から、該当要請がサーバに到達した時間を表す。これと関連して、パケットミラーリング装置は、cRTTを半に分けた値を介して、T1時点を基準に最初要請パケットがクライアントから出発した時間がわかる。また、sRTTを半に分けた値を介して、最後の要請パケットが実際サーバに到達した時間がわかる。このような算術的な分析を介して、「request time=cRTT/2+(T2-T1)+sRTT/2」を利用して算出でき、一般にsRTT値は、非常に小さな値であるから、cRTT/2+(T2-T1)値と近似した値で算出される。
次に、応答待ち時間(latency)は、クライアントの要請と関連したURLから要請と関連したコンテンツまたはデータをサーバが受信するまでの応答遅延時間を表す。すなわち、サーバは、データを受信するやいなやクライアントに送信を行うと見なし、サーバが該当URLから要請と関連した初めてのデータを受信するまでの時間を表す。これは、結局(T2-T3)からsRTT値を引き算した値で算出される。ここで、sRTT値を無視しても構わない程度で小さな値でありうるので、「T2-T3」が応答待ち時間になることができる。
次に、応答データ送信時間(response time)は、サーバがクライアントに要請と関連したコンテンツを送信するのにかかる時間を表す。これは、「response time=sRTT/2+(T4-T3)+cRTT/2」の数式を利用して算出される。sRTTが非常に小さな値であることを考慮すれば、これは、(T4-T3)+cRTT/2値とほとんど一致する。
クライアント側から要請を送信した後から要請と関連した全体応答データを受信するまでの利用時間(used time)を算出すると、これは、結局要請送信時間と応答待ち時間及び応答データ送信時間の合計であるから、「used time=(T4-T1)+cRTT」を利用して算出される。
図16は、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置から算出されるサーバ応答待ちセッション数指標を示した概念図である。
図16を参照すると、サーバは、複数のクライアントから少なくとも一つの要請を処理するから、一つのサーバでも前記要請と関連して複数のセッションを処理する。このとき、サーバでの処理時間が長くなると、クライアントでの待ち時間が長くなり、これは、クライアント装置のユーザにとって忍耐力を要求するようになる。したがって、サーバでのこのような応答待ちセッション数情報は、かなり重要な意味を有する。
応答待ちセッション数は、要請と関連した複数のセッションのうち、サーバでの処理を経て実際応答データがクライアントに送信されたセッションを引いた残りのセッションの数で算出される。例えば、3個のセッションに対して1個のセッションに対する応答のみがなされた場合、応答待ちセッション数、wait=3-1=2で算出される。すなわち、パケットミラーリング装置は、クライアントとサーバとの間に存在して両者間に送受信される実際パケットに対するミラーリングパケットを全部確保可能なので、現在サーバ内で処理中である応答待ちセッションの数を明確に把握できる。
本発明の実施形態によれば、サーバで特定要請に対する処理が完了したかどうかは、ソースipと目的地ipに基づいて特定URLに対した要請に対する応答パケットがクライアントに送信されたかどうかに基づいて確認することができる。応答パケットの場合、要請パケットに現れた前記特定URLと関連しており、かつ目的地ipとソースipが要請パケットと反対に含まれたかどうかを確認することによって把握可能である。
図17は、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置から算出されるCPS/TPS(Connection Per Second/Transaction Per Second)指標を示した概念図である。
図17を参照すると、一つのトランザクションは、クライアントとサーバとの間に少なくとも一つの要請と前記少なくとも一つの要請に応じる少なくとも一つの応答データパケットを含む。図17の実施形態では、一つのGET要請に対して3個の応答データパケットが一つのトランザクションをなしているが、これは、必ず1:3の関係を有する必要はなく、要請パケットがより多く、該当要請パケットに対応応答データパケットがより少ない関係を有しても構わない。
このようなトランザクションもネットワークサービスの速度及び遅延と連関して重要な意味を有する。そのため、パケットミラーリング装置は、秒当たりの新しく試みられるトランザクションの数を算出する。これは、TPSという。また、特定クライアントと特定サーバとの間の接続の数、これをコネクション(connection)と呼ぶことができ、秒当たりの新しく試みられるコネクションの数を算出する。これは、CPSという。
この他にも、秒当たりの接続するユーザの数を表すUPS(User Per Second)情報及び特定クライアント、特定サーバまたは特定セッションを介して秒当たりの送受信されるデータの量を表すBPS情報も周期的に算出する。秒当たりの送受信されるパケットの数を表すPPS情報、秒当たりの要請するURLの数を表すHPS情報及び秒当たりの接続されるサーバの数を表すSPS情報もやはり周期的に算出する。
図14a乃至図17の実施形態において、パケットミラーリング装置がクライアントとサーバとの間に存在してクライアントとサーバとの間でのネットワーク遅延と関連した各種指標を算出する実施形態を例としたが、パケットミラーリング装置は、サーバ端の複数のサーバの間に存在してサーバ間の遅延を算出することもできる。例えば、ウェブサーバとWASサーバとの間に存在してウェブサーバとWASサーバとの間の遅延指標を算出でき、WASサーバとDBサーバとの間に存在して、WASサーバとDBサーバとの間の遅延指標を算出することもできる。また、複数のパケットミラーリング装置が複数のサーバを含むサーバ端内に配置されて各区間別遅延指標を算出し、算出された遅延指標を互いに共有することによって、全体サーバネットワーク内の区間別、サーバ別遅延指標を総合して表示することもできる。
本発明の他の実施形態によれば、一つのパケットミラーリング装置をクライアントとウェブサーバとの間のスイッチ、ウェブサーバとWASサーバとの間のスイッチ、及びWASサーバとDBサーバとの間のスイッチにそれぞれ接続して、一つのパケットミラーリング装置から複数のサーバ区間での区間別及び/またはサーバ別遅延指標を算出するようにすることができる。
図18は、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置から算出される性能指標に基づいて生成されるフローマップ(Flow map)を示した図である。
図18を参照すると、フローマップは、ユーザと少なくとも一つのサーバ及びユーザとサーバとの間のリンク(セッションと関連する)で構成される。本実施形態では、ユーザが3個のウェブサーバに接続され、3個のウェブサーバが3個のWASに接続され、3個のWASが一つのDBと接続されるシステム構成を示す。
本発明の実施形態によれば、パケットミラーリング装置の性能指標を視覚化する部分と関連して、パケットミラーリング装置は、ネットワーク性能指標視覚化装置として具現され、このとき、性能関連指標は、必ずミラーリングされたパケットに基づいて生成された指標を利用しなければならないことではない。他の方式でパケットを獲得した後、獲得されたパケット内の情報に基づいて上述した方式で性能関連指標を算出した後、該当性能関連指標をオブジェクト化して後述するフローマップ、サーバリスト、ユーザリスト、URLリスト、セッションリスト及びウェブページ分析ページなどを生成できる。
まず、図18の実施形態において、パケットミラーリング装置は、算出された性能関連指標に基づいて各エンティティを含むネットワークのトラフィック流れを表すフローマップを生成できる。前記フローマップの上段には、見たい時間区間を設定する部分が存在する。リアルタイム設定をすれば、現在時点のフローマップが再生される。過去特定時点のネットワークサービスの性能を確認するために、過去時点のフローマップを再生することができる。例えば、過去2017年1月2日11:11から2017年1月3日01:33までの区間を見たいと、ユーザは、開始時間及び終了時間を各々設定し、それに従って該当時点を基準に生成されたフローマップと関連したコンテンツを再生する。このとき、設定された開始時間と終了時間によってタイムバー(time bar)が生成され、生成されたタイムバーに対して、速い前進移動、速い後進移動、再生/停止などの制御を介して所望の時点のフローマップを再生させることができる。このとき、各リンク、各ユーザ及び各サーバを介して表そうとする指標を選択できる。例えば、応答待ち時間(latency)、応答待ちセッション数情報(wait)、BPS、CPS、TPS、UPSのうち、少なくとも一つを含むことができる。また、各ユーザ及び各サーバには、IPアドレスが共に表示されるように選択できる。
本発明の実施形態によれば、フローマップにおいて、ユーザ及び各サーバは、先に算出された性能関連指標を表示する。このとき、性能関連指標のうち、ネットワークの遅延及び/または速度と関連した指標が使用されることができる。各性能関連指標は、オブジェクト化されて特定視覚化空間上に表示される。ここで、オブジェクトは、データオブジェクトで、フローマップ上に現れることができるように前記性能関連指標をオブジェクト化したものである。例えば、応答待ち速度またはBPSのようなデータを含むことができる。各性能関連指標は、時間情報を含んでいるから、オブジェクトも時間情報を含むように具現して視覚化空間にマッピングされることができる。視覚化空間は、オブジェクトを表示するディスプレイ空間を表し、視覚化空間内に複数のオブジェクトが表現されることができる。
パケットミラーリング装置は、フローマップを生成するにおいて、性能関連指標がどのエンティティ(例えば、クライアントであるか、サーバであるか、クライアントとサーバとの間のリンクであるか)と関連したものであるかを判断し、どんな性能関連指標であるかを識別した後、識別された性能関連指標の内容(BPSであるか、応答待ちセッション数(wait)であるか、応答待ち速度(latency)であるか)と前記性能関連指標のエンティティに基づいて視覚化空間上に予め決まったメタデータに合せてフローマップを生成する。特に一つの性能関連指標は、一つのオブジェクトに対応して指標ごとに所定の視覚的形態で表現されることが原則であるが、関連性の高い性能関連指標(例えば、同一ユーザの応答待ち速度と応答待ちセッション数のような指標)は、一つの視覚的形態でオブジェクト化されることができる。すなわち、一つのクライアントアイコン上に二つのデータが一定の形式で表示されることができる。サーバ端とリンクと関連した性能関連指標も同様である。
例えば、0.63msのユーザの応答待ち速度(latency)のような遅延指標は、オブジェクト化されてフローマップと関連した視覚化空間上に表現される。リンクは、複数のエンティティ間の性能関連指標のうち、少なくとも一つに基づいてオブジェクト化される。サーバは、サーバと関連した性能関連指標のうち、少なくとも一つに基づいてオブジェクト化されて前記視覚化空間上に表現される。フローマップ上に表示される遅延指標は、必ず応答待ち速度だけを含むものではなく、本発明の一実施形態によって生成される約120余個の性能関連指標のうち、他の少なくとも一つの指標を表示できる。このとき、表示される応答待ち速度は、現在応答待ち速度を表すことができ、複数のリンクにおいて複数の応答待ち速度が存在する場合、ユーザ設定によって最も速い応答待ち速度、平均応答待ち速度、及び/または最も遅い応答待ち速度を表示できる。
また、フローマップにおいて、ユーザ及び各サーバと関連して、現在ユーザが関連している全体セッションの数情報及び処理待ち中であるセッションの数情報を「1/203」のような形態で表示できる。
本発明の実施形態によれば、ユーザは、特定地域のユーザグループで表示されることができる。例えば、一つの会社内のユーザは、一つの会社と関連したグループユーザで表示されることができ、このとき、関連したユーザの数を別に表記できる。また、一つのグループ内でユーザを分類してグループ1、グループ2等で分類できる。このとき、分類基準は、管理者が直接設定することもでき、地域、組織及び/またはIPと関連した情報に基づいて自動分類されることもできる。そして、分類されたユーザに対する性能関連指標は、別に処理されることができる。別途処理の意味は、フローマップでのオブジェクト化時に別のオブジェクトとして生成されることを意味できる。すなわち、会社員50のグループにおいてグループ1は15名で、グループ2は35名に分類されることができ、このとき、ユーザ1は、グループ1の15名の性能関連指標を表し、グループ2は、残りの35名の性能関連指標に基づいてオブジェクト化されてフローマップに表示されることができる。
サーバの場合も、該当サーバに接続した全体セッションの数対比処理完了せずに現在処理中であるセッションの数情報を「1/122」のように表示できる。ここで、セッションと関連した情報は、ユーザ設定によってトランザクションと関連した情報及び/またはコネクション(またはリンク)と関連した情報などに変更して表すことができる。すなわち、先にパケットミラーリング装置から算出される120余個の性能関連指標を前記フローマップに適切に図示できる。
図18の実施形態において、各々のリンクは、パケット送信と受信両端のセッションと関連されている。リンク中間に四角ボックス形態でオブジェクト化されて表示される情報には、応答待ち速度、応答待ちセッション数情報、BPSなどのような遅延速度指標が含まれることができる。例えば、ユーザと図11の上段のホームページ_WEB 1の場合、現在二つの体間には、特定パケットに対して0.03sの応答待ち速度を見せており、122個のセッションが存在するが、大部分処理され、現在1個のセッションだけが応答待ち状態であることを一目で分かる。また、401.4kのBPSで速い速度でサービスがなされることを確認することができる。
これと反対に、図18の下段のポータル行政_WEB 1とユーザとの間には、1.35sの応答待ち速度で非常に遅い速度を見せており、現在0/65の全体セッション対比応答待ちセッション数の割合を示しており、28.61kで比較的低いBPSを示している。したがって、低い応答待ち速度及びBPSによって、該当リンクは、「区間遅延」と関連した警告が表示されている。警告表示は、該当リンクを表す線の色で区分する方法と線の太さ、または、線の形態を別にする方法を介して表現できる。例えば、複数の応答待ち速度と関連した臨界値を設定し、設定された臨界値と現在応答待ち速度値とを比較して、状態を区分する。状態は、後述するルールセット(Rule set)により決定されることができ、複数の臨界値を介して複数の区間に区分されることができる。例えば、「正常」、「警告」、「問題発生」などの状態で区分でき、臨界値との比較結果に基づいて状態を決定できる。決定された状態に対応する視覚的表現が存在し、該当状態は、前記対応する視覚的表現で表示されることができる。例えば、最も良くない状態は、「問題発生」を表す赤い色で、その次に良くない状態に対しては、「警告」を表す黄色い色で表現する方式を使用することができる。すなわち、複数の臨界値に対応する複数の区間別に互いに異なる視覚的表現がなされるようにすることができる。視覚的表現は、オブジェクトの色相、太さ、形態のうち、少なくとも一つの変更を含む。特に、リンクと関連した状態において、「正常」状態は、黒い線で、「遅延」状態は、赤い線で、「ネットワーク問題」状態は、黒い点線で、「ネットワーク遅延」状態は、赤い点線で一目で直観的に運営者が理解できるように表示できる。
追加的に、フローマップにおいて、ウェブサーバは、少なくとも一つのWASサーバと関連する。特に、上段の二つのウェブサーバ(ホームページ_WEB 1及びホームページ_WEB 2は、二つのWASサーバ(ホームページ_WAS 1及びホームページ_WAS 2)と複数のリンクを形成しながら接続される。すなわち、ウェブサーバ(ホームページ_WEB 1)も二つのWAS(ホームページ_WAS 1及びホームページ_WAS 2)に接続され、ウェブサーバ(ホームページ_WEB 2)も前記二つのWAS(ホームページ_WAS 1及びホームページ_WAS 2)に接続される。これにより、4個のリンクが生成され、4個のリンクに対して各々性能関連指標を表示する。
このような方式で、ユーザ-ウェブサーバ区間だけでなく、ウェブサーバ-WAS区間とWAS-DB区間を表現でき、このような視覚的な表現により、ユーザは、直観的に現在または過去にネットワークサービス上のどの区間にどのサーバに問題があるかを把握できる。
本発明の他の実施形態によれば、必ずユーザ-ウェブサーバ区間、ウェブサーバ-WAS区間とWAS-DB区間の3つの区間で表現されなければならないことではなく、これより少ない一つの区間(例えば、ユーザ-サーバ区間)で表現されても良く、DBサーバ区間を複数で階層化して、DBスレーブ(DB slave)、DBマスター(DB master)及びDBエンド(DB end)のように複数で表現することもできる。ウェブサーバまたはWASも同様である。このような全体的なフローマップの構成は、ユーザ設定(これは、メタデータとして格納されていることができる)を介して生成されることができる。
フローマップの生成と関連して、パケットミラーリング装置は、中心となる ユーザ(すなわち、クライアント端末のIP)に基づいて、前記ユーザの要請と関連したウェブサーバ、WASサーバ及びDBサーバをミラーリングされたパケット分析内容に基づいて構成できる。すなわち、ミラーリングされたパケット内に目的地ip及び/またはURLと関連したサーバ端をフローマップの構成要素として抽出し、抽出された各サーバのipに基づいてフローマップの接続関係を生成してこれを視覚化できる。または、中心となる特定サーバをまず設定し、設定されたサーバに基づいてサーバに要請を送ったユーザと設定されたサーバと関連した他のサーバを連係して、フローマップを生成することもできる。
フローマップの構成と関連したメタデータは、サービスデータベース(図5の532)に予め格納されていることができる。メタデータには、オブジェクト化される対象客体(例えば、ユーザ、サーバ、及びリンク)の形態及び位置座標と関連した情報だけでなく、色相、フォント、物理的なファイルの位置、タイル背景などが格納されることができる。これは、以下、さらに詳細に説明する。
図19は、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置でのネットワーク性能と関連した警告が発生したかどうかを判断する設定値の例示を示した表である。
図19を参照すると、フローマップまたはその他異なる視覚化された表現において、パケットミラーリング装置は、現在ネットワークサービスと関連した性能関連指標を多様な臨界値と比較して警告表示することによって、ユーザにとって予め大きなトラフィック問題を予防できるように支援する。これに警告判断と関連して、多様な臨界値の設定が要求されることができる。
全般的に警告状況に対する判断は、サーバ警告と区間警告に区分されることができる。各々別の使用可能なルールセット(Rule set)を有する。サーバ区間に対しては、サーバ状態(サービスダウン(Service Down)、サーバダウン(Server Down))に対する部分、セッションの数、応答待ちセッションの数、応答待ち時間、CPS、TPS、BPS、HTTP 40xまたは50xエラーなどに基づいて判断されることができる。区間警告は、応答待ちセッションの数及び応答待ち時間に基づいて判断されることができる。
図19に示されたように、パケットミラーリング装置は、前記性能関連指標のうち、少なくとも一部に基づいてネットワークサービスに問題が発生したかどうかを判断する。クライアントのコンテンツに対する要請と関連したURLから前記コンテンツと関連した初めてのデータを前記サーバが受信するまでの応答遅延時間を表す応答待ち時間(latency)情報及びクライアントが送った要請に対して応答を受けない状態のセッションの数を表す応答待ちセッション数(wait)情報に基づいて、ウェブトラフィック遅延、WASトラフィックサーバ遅延、WASトラフィックWait過剰、DBトラフィック遅延、ウェブWAS区間遅延発生などを判断できる。パケットミラーリング装置は、性能関連指標と臨界値の比較、比較結果、臨界値より高い性能関連指標の値が存在する持続時間(duration)に対する測定を介して問題が発生したかどうかを判断できる。
まず、ウェブトラフィック遅延は、すべてのウェブサーバを対象に、全体セッションのうち、応答待ちセッションの数が70%以上であり、かつ応答待ち時間が5秒を超える場合に発生できる。ユーザ設定によってこのような時間が10秒以上になると、ウェブトラフィック遅延に対する問題があると判断できる。
また、WASトラフィックサーバ遅延は、WASサーバを対象に、応答待ち時間が5秒以上になる状態が5秒以上持続する時に問題が発生したと判断できる。WASトラフィックwait過多発生は、WASサーバに対して応答待ちセッション数が70%以上である状態が5秒以上持続する時、問題が発生したと判断する。
DBトラフィック遅延発生は、すべてのDBサーバを対象に、全体セッションのうち、応答待ちセッションの数が30%以上であり、かつ応答待ち時間が5秒を超える場合に発生できる。ユーザ設定によってこのような時間が10秒以上になると、DBトラフィック遅延に対する問題があると判断できる。
さらに、ウェブWAS区間遅延発生と関連して、すべてのウェブサーバ及びWASサーバを対象に、応答待ち時間が5秒以上である状態が約5秒以上続く場合、問題があると判断できる。
また、パケットミラーリング装置は、BPSのような速度関連指標を臨界値と比較して問題が発生したかどうかを判断できる。BPS過多発生は、すべてのサーバを対象にし、BPSが50Mを超える状態が5秒以上続く場合、問題が発生したと判断する。
CPS過多発生は、すべてのサーバを対象に、CPSが150を超える状態が約10秒以上続く場合、問題が発生したと判断する。
50X及び/または40Xエラーの場合、すべてのウェブサーバに対して、HTTP 50xエラー(または、HTTP 40xエラー)が5を超える状態が約5秒以上続く場合、問題が発生したと判断する。
wait過多発生の場合、すべてのサーバに対して全体セッションの数が1000を超え、応答待ちセッション数の割合が80%を超える状態が約10秒以上続く場合、問題が発生したと判断する。
このような問題発生と関連した多様な臨界値、関連持続時間臨界値、対象サーバIP、それに応じる警告レベルは、ユーザ設定により変更可能なように選択される。
本発明の実施形態によれば、前記のような問題状況にマッチングされるよう警告レベルが決まることができ、警告レベルに従ってフローマップ及びその他多様な視覚化ツール(ネットワーク陰影領域表示マップ)で警告状態を前記警告レベルに合うように表現する。また、問題状況にマッチングされる措置として、予め設定された担当者アカウントと関連したSMS文字、e-mail及び/またはSNS(Social Network Service)に警告状況を通報する動作を行うことができる。または、問題状況に対応するユーザ端末に直接警告信号を送信することもできる。
本発明の他の実施形態によれば、パケットミラーリング装置は、時間の経過によるネットワーク性能関連指標に対するデータを持続的に格納するので、格納されたデータは、ビックデータをなすようになる。このように格納されたビッグデータに対して機械学習(machine learning)アルゴリズムを適用して、適応的に警告状況に合う適切なルールセットを生成するようにすることができる。例えば、パケットミラーリング装置がWASトラフィック遅延問題が常時的に発生するWASサーバに対して、過去WASサーバの平均的な応答遅延時間及び/または応答待ちセッション数に対するデータに基づいて、臨界値をさらに低くまたはさらに高く設定するようにすることができる。これは、ユーザ端末にも同様に適用されることができる。
また、過去ビックデータを介して正常範疇での応答遅延時間及び/または応答待ちセッション数、BPS、またはTPS値を格納しておいた状態で、正常範疇の平均応答遅延時間及び/または応答待ちセッション数、BPS、またはTPS値対比臨界値以上の差が出る場合、問題発生を判断するようにすることができる。
それとも、ウェブサーバとWASサーバ、またはWASサーバとDBサーバとの接続関係において、どれ一つのサーバだけに集中的にサービス速度遅延が発生する場合、他サーバとの平均速度遅延値対比臨界値以上の速度遅延発生を判断して、警告を表現するようすることもできる。
5G基盤システムへの適用
図20は、5G通信システムにおいて要求する基準値を示した図である。
図20を参照すると、本発明の実施形態において、図19の正常範疇と警告のための範囲を区分するための臨界値として、5Gから要求する基本仕様と関連した値が使用されることができる。これを参考するために、図20を具体的に見ると、Network Latency部分では、1ms以下の性能が担保されることが好ましい。ただし、5G基盤通信において要求するLatencyは、ネットワークレイテンシ(Network Latency)で、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置のRTTに対応する概念である。すなわち、前記パケットミラーリング装置の応答待ち時間がサーバの遅延時間またはプロセシング(processing)と関連した遅延時間であるのに対し、図20でのネットワークレイテンシは、ネットワーク上での遅延時間を意味するから、これら二つは、区分される概念である。これは、結局パケットミラーリング装置のRTT(cRTT+sRTT)、cRTT、またはsRTTに対応する概念である。このとき、前記RTTは、第1エンティティ(例えば、サーバまたは他のパケットのターゲット(target)エンティティ)までのRTTまたはユーザ端末から基地局までのパケットのRTT(すなわち、Air Net(図27a及び図27bを参照)でのRTT)を意味できる。本発明の一実施形態によれば、5G通信システムでの臨界値との比較は、パケットミラーリング装置から算出された性能関連指標との対応関係を考慮してなされることができる。すなわち、5Gレイテンシ臨界値は、パケットミラーリング装置のRTT、cRTT、またはsRTTに対応し、特に、Air NetでのRTTに対応するので、装置は、このような対応関係を考慮して算出された性能関連指標と比較することが好ましい。
図20の実施形態によれば、5G基盤通信システムでは、ネットワークレイテンシと関連したエラー検出のための臨界値が1msになることができる。また、Data Trafficの値は、50 Exabytes/Monthで、最大データ送信速度(Peak Data Rates)と関連して5Gから要求する20Gb/sは、秒当たりのデータ送信速度(BPS:Bit Per Second)値に対する臨界値を使用することができる。
ただし、5G通信と関連した前記臨界値が必ず上述の1ms及び20Gb/sに限定されなければならないことではない。ネットワークレイテンシに対する臨界値は、1msの他に2ms、3ms、5ms、8ms、10ms、15ms、20ms、30ms、40ms、50ms、60ms、70ms、80ms、90ms及び100msなど、他の臨界値に設定されても良い。また、最大BPSと関連した臨界値は、1Gbps、2Gbps、5Gbps、10Gbps、15Gbps、25Gbps、30Gbps、40Gbps、50Gbps、100Gbpsなどになっても良い。特に、ユーザデータレート(User data rate)(最小限の要求BPS)と関連した臨界値は、10Mbps、20Mbps、30Mbps、40Mbps、50Mbps、75Mbps、100Mbps、150Mbps、200Mbps、500Mbps、1Gbpsなどになることができる。100Mbpsないし1Gbpsになることができる。
5G通信システムにおいて使用可能な帯域幅は、30GHzになることが適切であり、接続密度は、km当たりの約100百万個の接続を処理できることが適切である。このような数値が5G通信のための臨界値として使用されることができる。
また、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置の応答待ち時間(latency)に対応する5G通信サービスの臨界値は、5ms、10ms、20ms、30ms、40ms、50ms、100ms、200ms、300ms、400ms、500ms、750ms、1000msのうち、何れか一つの臨界値に設定されることができる。
本発明の実施形態によれば、このような臨界値は、5G通信サービスにだけ特化しなければならないことではなく、4G通信サービスに特化した臨界値を使用しても良い。5G通信サービスの臨界値と4G通信サービスの臨界値は、互いに異なりうる。これは、本発明の一実施形態によるパケットミラーリング装置が使用される環境に合うように、パケットミラーリング装置のユーザが任意に設定及び変更できる。このとき、ユーザ端末ごとに互いに異なる臨界値でネットワーク性能が正常に動作するかどうかを判断するよう設定することもできる。
図20の4Gと関連した基準値が4G通信サービスと関連した臨界値として活用されることができる。4Gと関連した基準値は、ネットワークレイテンシにおいて10ms、データトラフィック量では7.2Exabytes/Month、最大データ速度値では1Gbps、可用帯域幅は3GHz、接続密度は10万/km2の値を有することができる。
図21は、警告に応じるメインページ対象ユーザの体験応答速度を視覚化したページを示した図である。
図21を参照すると、警告状態のウェブサイトをクリックすると、パケットミラーリング装置は、警告に応じる性能分析ページが表示されるようにする。例えば、前記性能分析ページは、ウェブ-WAS遅延に関する警告内容でありえ、これに対して、分析ページでは、該当時点の速度遅延と関連したミラーリングされたパケット内の情報に基づいて、関連行為を整理してリストで表示する。
このとき、特定ウェブサイトと関連したセッションを分析して該当時点に起きた行為を整理して表すことができる。例えば、該当ウェブページと関連したサーバ(またはエンティティ)のIPへの接続行為を抽出できる。そして、該当接続行為の主体であるクライアントのIP(国家、OS及びモバイルであるかどうかも共に表示されることができる)及び該当接続行為にかかった時間を算出して共に表示できる。特に、所要時間は、上述のように、cRTT、sRTT、要請時間、応答待ち時間及び応答データ送信時間に区分して、タイムバー形態で表現できる。
これをさらに具体化すると、特定ウェブページに対して、特定時間に発生したセッションまたはトランザクション(またはコネクション)に対した詳細情報を表示できる。該当ページには、前記セッション(またはトランザクション)と関連したクライアントIP、ページ開始時間、ページ終了時間、OS、ブラウザー、モバイル機器であるかどうかに対する情報、通信社情報、ISP情報、及び都市情報が表示される。
また、ページロード時間情報がcRTT、sRTT、要請時間、サーバ応答待ち時間及び応答データ送信時間を区分したタイムバー形態で提供されることができる。または、クライアント時間、ネットワーク時間及びサーバ時間に区分したタイムバー形態でも表示されることができる。そして、クライアント時間、ネットワーク時間及びサーバ時間を各々表示できる。クライアント時間は、クライアント端でかかった時間を意味し、ページデザイン時間とクライアント自体所要時間を含む。ネットワーク時間は、cRTT情報、sRTT情報、要請時間及びダウンロード時間を含む。サーバ時間は、応答待ち時間を含む。このとき、ページデザイン時間は、受信されたウェブデザインと関連したデータをクライアント端末で再生するのにかかる時間を表し、クライアント自体所要時間は、ネットワーク状態と関係なく、クライアントでウェブページと関連した要請情報を生成する時間など、クライアント装置内部的にページローディングのためにかかる時間を意味できる。これは、パケットミラーリング装置で生成された性能関連指標のうち、トランザクション状態コードに基づいてセッションが結ばれた状態を意味する状態コード5の状態から、セッション要請が行われる状態コード6と関連した状態までの所要時間を考慮して算出されることができる。または、セッション結果、コードに基づいて算出されることもできる。
また、ウェブページの使用と関連して、使用コンポーネント情報、要請パケットの量、応答データの量、ユーザ情報、セッション情報、応答待ちセッション数情報、TPS情報及びエラー関連情報も表示される。
追加的に、該当時間に含まれた複数のセッションに対して時間順に整列して細部内訳(コンポーネント別分析)を表示するものの、cRTT、sRTT、要請時間、サーバ応答待ち時間及び応答データ送信時間を区分したタイムバー形態で提供され、ここには、URL情報、利用時間(used time)情報、応答待ち時間情報などが表現されることができる。これに基づいて遅延コンポーネントを抽出できる。
図22は、遅延ウェブページの細部内容を診断及び分析するページを示した図である。
図22を参照すると、パケットミラーリング装置は、特定値以上の体感速度を有する遅延ウェブページ(slow page)に対する細部診断分析ページを生成できる。一つのウェブページは、複数のコンポーネントを含む。このとき、遅延ウェブページは、特定値以上の体感速度を有するウェブページを図示し、それと関連したクライアント情報、時間情報などを表示すると、このとき、時間情報には、全体ページローディング時間が表示される。パケットミラーリング装置は、全体ページローディング時間のうち、クライアント時間が占める比重、ネットワーク時間が占める比重及びサーバ時間が占める比重に基づいて、最上位遅延原因を抽出できる。これは、タイムバーで視覚的に表現される。
このとき、特定ウェブページに対して詳細分析を行うことができる。ユーザからの詳細分析要請に対応して、パケットミラーリング装置は、コンポーネント別分析を行う。すなわち、該当ウェブページが保有した各コンポーネント別にURL情報、タイムバー情報、利用時間、応答待ち時間、受信されるデータの量、結果コード値、タイプ、状態情報を表示する。このとき、タイムバー情報は、cRTT、sRTT、要請時間、サーバ時間及び応答時間に区分して表示されることができる。
図23は、5Gシステムにおいてネットワーク性能診断装置が接続可能な領域を表示した概念図である。
図23を参照すると、ネットワーク性能診断装置(パケットミラーリング装置)は、5Gシステムの制御平面(control plane)のNSSF(Network Slice Selection Function)、NEF(Network Exposure Function)、NRF(NF Repository Function)、UDM(Unified Data Management)、AUSF(Authentication Server Function)、PCF(Policy Control Function)及びAF(Application Function)をつなぐバス(bus)とAMF(Access and Mobility management Function)との間、または前記バスとSMF(Session Management Function)との間のスイッチング装置に接続されて配置されることができる。または、UPF(User plane Function)とDN(Data Network)との間のスイッチング装置に接続されて配置されることもできる。
本発明の他の実施形態によれば、AMFとng-eNB及び/またはgNB間のスイッチング装置に接続されて配置されることもでき、SMFとUPFとの間及び/またはng-eNB及び/またはgNBとUPFとの間のスイッチング装置に接続されて配置されることもできる。
図24は、本発明の一実施形態によるネットワーク性能診断装置が5G基盤通信サービスの性能と関連して算出する情報を示した概念図である。
図24を参照すると、前記ネットワーク性能診断装置2404は、eNB2420-3及びgNB2420-1、2420-2とEPCまたは5GC2410との間のスイッチング装置2402に接続された状態で配置されることができる。ネットワーク性能診断装置2404は、スイッチング装置2402に接続されてスイッチング装置2402を経てEPCまたは5GC2410に送受信される少なくとも一部のパケットをミラーリングしパケット分析を行うことができる。
図24の実施形態において、ユーザ端末UE1及びユーザ端末UE4は、eNB2420-3に接続してEPC2410にパケットを送信し、ユーザ端末UE2及びユーザ端末UE4は、gNB2420-1に接続して5GC2404にパケットを送信し、ユーザ端末UE5及びユーザ端末UE6は、eNB2420-3に接続して5GC2404にパケットを送信できる。
このとき、ネットワーク性能診断装置2404は、基地局2420-1、2420-2、2420-4との接続情報に基づいて4Gネットワークに接続されているか、5Gネットワークに接続されているかを判断して視覚的に表示できる。このとき、視覚的表現は、該当ユーザ端末UE1~UE6の位置情報に基づいてなされることができる。UEの位置は、固定式でありうる。装置は、固定式UEの位置情報を予め格納していることができる。これにより、ネットワーク接続と関連した視覚化マップにおいて、固定式UEは、UEが表示される視覚的空間上に予め格納された位置に表示される。仮に、移動式UEであると、UEの位置情報をリアルタイムで受信して前記視覚的空間上にこれを反映することにより、UEの接続情報を表示できる。UEのリアルタイム位置情報は、各UEがGPSを介して獲得でき、ネットワーク性能診断装置2404は、UEからリアルタイム位置情報を周期的に収集して獲得する。または、UE、基地局または他のアクセスポイントの室内測位技術を介してUEのリアルタイム位置を獲得できる。
前記視覚的空間は、イメージで特定空間を表示したマップ(map)でありうる。このようなマップ上に前記UEは、接続情報に基づいて互いに異なる視覚的表現で表示される。例えば、4Gネットワークに接続されたUE(例えば、UE1またはUE4)は、黒色で表示され、5Gネットワークに接続されたUE(例えば、UE2、UE3、UE5、UE6)は、白い色で表示されるようにすることができる。このような視覚的表現の詳細は、ユーザ設定を介して変更でき、ノードの形態、色相、ハッチング、大きさなどを利用して多様に表現できる。
装置2404は、UEのネットワーク接続情報に基づいて該当UEが適切に動作しているかどうかを判断する。このとき、適切に動作するかどうかは、基準値に応じて決定されるが、前記基準値は、4Gネットワークと関連した基準値、5Gネットワークと関連した基準値またはUE個別的に接続されたネットワークと関連した基準値、ユーザが直接設定した基準値のうち、少なくとも一つで設定されることができる。例えば、5Gネットワーク基盤の基準値であれば、上述の臨界値のようにネットワークレイテンシ(RTTに対応)の側面で1msが基準になるようにすることができ、UE1ないしUE6から送受信されるパケット分析結果に応じる各UEのネットワークレイテンシが1ms内にあるかどうかを判断して、5G通信がよくなされているかどうかを判断する。よくなされていない場合には、エラーを表す表示処理(例えば、赤色ノードで処理)を行う。5G関連基準値は、図20及びそれに対する説明部分を参考にする。
4Gネットワーク基盤の基準値であると、ネットワークレイテンシの臨界値として、例えば、10msを設定できる。これにより、UE1ないしUE6のネットワークレイテンシを10msと比較して4G基盤通信がよくなされているかどうかを判断できる。UE接続ネットワーク従属的な臨界値を利用する場合、UE1とUE4は、4G基盤の臨界値を基準に該当臨界範囲内で動作するかどうかを判断し、UE2、UE3、UE5及びUE6は、5G基盤臨界値を基準に該当臨界範囲内で動作するかどうかを判断する。各々のUEの接続ネットワークの種類に応じて互いに異なる臨界値が付与されて比較がなされることができる。
視覚的表現は、UEの接続ネットワークとUEのネットワーク性能2通りのファクターの影響を全部受けて決定されることができる。例えば、接続ネットワークに応じてUEノードの外郭線の色相が決定され、ネットワークの性能の適切性に基づいてUEノードの内部色相が決定されることができる。すなわち、4Gネットワークに接続されてネットワーク性能が適切な場合、4Gネットワークを表す青い色のノード外郭線に、白い色の内部色相が塗られたままで表示される。5Gネットワークに接続されてネットワーク性能が適切でない場合、5Gを表す赤い色のノード外郭線に、エラーを表す赤い色の内部色相が塗られた形態でUEが表示されることができる。このようなUEの位置とそれに応じるネットワーク性能指標に基づいて通信陰影領域を表示し、陰影領域へ移動中であるUEの性能低下を予測できる。
図25は、本発明の一実施形態によるネットワーク性能診断装置がネットワーク性能を視覚化する方法を示したフローチャートである。
図25を参照すると、装置は、UEから該当UEの位置情報を獲得する(S2510)。このとき、UEの位置が固定された位置であると、前記ステップを省略できる。装置は、該当UEが送信または受信するパケットをスイッチング装置からミラーリングして、ミラーリングされたパケットを獲得し、獲得されたパケットを分析して約120余個に達するネットワーク性能指標のうち、少なくとも一部を算出する。そして、算出された結果を基準値と比較する(S2520)。本実施形態では、5Gサービスと関連した臨界値(例えば、1msのネットワークレイテンシ、20Gbpsの最大送信速度等)と比較する。比較結果、臨界値より高い性能を表せば、予め格納された視覚化空間上のUEの位置に第1視覚的表現で表示し(S2530)、そうでない場合、前記UE位置に第2視覚的表現でUEを表示する(S2540)。
本発明の実施形態によれば、臨界値を複数設定して特定ネットワーク性能関連指標に区間を分け、区間ごとに互いに異なる視覚的表現が表示されるようにすることができる。例えば、ネットワークレイテンシの場合、0.1msないし1msは第1視覚的表現で、1msないし10msは第2視覚的表現で、10msないし50msは第3視覚的表現で、50msないし100msは第4視覚的表現で表して、視覚的表現を見ることだけで、どれくらいのネットワーク性能を有するかを予測できるように視覚化できる。
図26は、図25の方法によってネットワーク性能を視覚化したネットワーク陰影領域表示マップを例示的に示した図である。
図26を参照すると、装置は、視覚化空間上にネットワーク性能上の陰影領域を表示できる。装置は、UEの位置及び該当位置のUEの性能指標を分析して陰影領域を表示できる。例えば、領域2630内に位置した少なくとも一つのUEが 全部図25の第2区間の性能を見せた場合、該当領域2630を特定して第2区間と関連した視覚的表現で表示できる。
さらに他の実施形態によれば、障害物2610-1と関連してeNB2620-3からの伝播が弱くなった現象により、領域2632内の少なくとも一つのUEが第3区間の性能を有していると、第3区間に対応する視覚的表現で該当区域を表示する。また、領域2632の周辺領域2634は、第2区間の性能を有する少なくとも一つのUEの性能を分析して、該当性能に対応する視覚的表現で領域2634を表示できる。
障害物2610-2と基地局2630-2との関係において領域2636及び領域2638の表示も、上述の方法と同じ方法で行われる。
また、ネットワーク陰影領域を表示するにおいて、第1位置に実存するUE1と第2位置に実存するUE2のネットワーク性能に基づいて、第1位置と第2位置との間の第3位置のネットワーク性能を推論できる。例えば、UE1のネットワークレイテンシ(Network Latency)が1msで、第2位置のUE2のネットワークレイテンシが9msである場合、両UEの中間の第3位置でのネットワークレイテンシは、約5msと類推できる。これは、二つのUE間の性能指標だけを有して推論したものであるが、第3位置と関連して多数のエンティティが存在する場合、多数のUEの性能指標を全部または少なくとも一部考慮して、第3位置の性能指標を算出することが好ましい。このとき、特定位置と関連したUEは、前記特定位置から臨界範囲内に存在するUEを表し、前記臨界範囲内に存在する障害物及び/または基地局の位置を考慮する。
本発明の実施形態によれば、実際エンティティが配置されない位置での性能指標は、特定視覚化空間上において実際エンティティが配置された領域での位置と性能指標の関係性を人工知能モデルまたはマシンラーニング(maching learning)を利用してトレーニング(traning)した後、トレーニングされたモデルに基づいて、前記実存エンティティがない位置の性能指標が算出されることができる。
本発明の実施形態によれば、領域のネットワーク性能表示と関連して、基本的に一定の領域大きさ当たりの予め決まった数のUEが密集しており、同一または類似の性能を見せる時、該当領域のネットワーク性能をそれに対応する視覚的表現で表示できる。ただし、特定障害物があるとき、障害物と基地局との関係に基づいて陰影が予想される領域を予め決まった領域に1個のUEのみあっても、該当UEのネットワーク性能に対応する視覚的表現で前記予め決まった領域のネットワーク性能を表示することが可能でありうる。障害物無しで、基地局のセル(cell)領域を考慮して陰影領域を予想でき、予想陰影領域内にUEが一つだけ存在するとしても、該当領域に配置されたただ一つのUEのネットワーク性能に基づいて陰影領域のネットワーク性能を視覚化できる。このとき、UEの性能が正常であると、予想陰影領域に指定された領域であるとしても、該当領域を陰影領域で表示しないことができる。
本発明の他の実施形態によれば、装置は、リアルタイムで上述の方法を介して特定空間のネットワーク陰影領域表示マップを生成及びアップデートできる。装置は、移動式UEから周期的に位置情報を受信することができるから、移動式UEの移動速度を考慮してネットワーク陰影領域表示マップ上の陰影領域に進入が予想されるUEに警告信号を提供できる。または、マップ上において該当UEに陰影領域進入警告に該当する視覚的表現を表示して、UEユーザまたは該当ネットワーク管理者が該当UEの動作が5G性能に適合しない場合もありうることを予想できるように支援する。
本発明の実施形態によれば、装置は、基地局の位置が可変的な環境を考慮できる。このとき、基地局のビームフォーミング(Beam forming)能力も共に考慮することが好ましい。基地局の位置が変更されると、装置は、変更された位置に基づいて予想陰影領域などを再度算出する。そして、装置は、位置変更に対応してUEの基地局に対する接続情報及び基地局への接続によるネットワーク性能指標を再度算出することが好ましい。装置は、再度算出されたネットワーク性能指標に基づいて、ネットワーク性能と関連した多様な情報を更新する。
図27aは、本発明の一実施形態によってネットワーク性能診断装置が全体ネットワークの区域別性能を算出するための方法を説明するための概念図である。
図27aを参照すると、ネットワーク性能診断装置2702、2704がモニタリングする対象は、5GまたはLTEと関連したAir Net1、Access Net2、Core Net3及びData Netを含む全体ネットワークのうち、少なくとも一部である。Data Netには、特定ウェブサイトを運営するサーバまたはサーバ端が存在できる。ただし必ずサーバがウェブサイトと関連していなければならないことではない。
装置2702は、ユーザ端末を主軸としてAir Net1のネットワーク性能を算出するために基地局と5GCとの間に配置されることができる。ここで、cRTTとsRTTを算出でき、cRTTを利用して端末と基地局との間のAir Net1でのネットワークレイテンシ及びデータ送信速度などのネットワーク性能指標を算出できる。また、装置2702のsRTTと5GCとデータネットとの間に接続された装置2704のcRTTを利用して、Access Net2とCore Net3でのネットワーク性能指標を確認することができる。また、装置2704のsRTTを利用してData Net上に存在するサーバ端のネットワーク性能指標を算出できる。
本発明の他の実施形態によれば、5Gコア部分、すなわち、装置2702と装置2704との間に別の中間装置(図示せず)をおいて、前記中間装置から算出されるcRTT及びsRTTを利用して、Access Net2のネットワーク性能指標とCore Net3のネットワーク性能指標を独立的に算出することもできる。また、Data Netでのネットワーク性能指標もまた算出可能である。
装置は、このように算出されたネットワーク性能指標のうち、Air Net1での性能指標を有して図26のようなネットワーク陰影領域表示マップ(Digital Map)を生成できる。また、Data Netでの性能指標を有して図18のようなフローマップ(Flow map)を生成できる。
このとき、互いに異なる接続ポイントに接続された各々のネットワーク性能診断装置は、ネットワーク性能指標算出のためにミラーリングされたパケットから4-tuple情報を獲得して格納することができる。前記4-tuple情報は、ソースIP、目的地IP、ソースポート及び目的地ポートを含むことができる。
図27bは、本発明の他の実施形態によってネットワーク性能診断装置が全体ネットワークの区域別性能を算出するための方法を説明するための概念図である。
図27bを参照すると、一つのネットワーク性能診断装置2750が複数のネットワークインターフェースを使用して複数のアクセスポイントに装置が配置されたような効果を達成できる。すなわち、第1ネットワークインターフェース2752は、基地局と5GCとの間に、第2ネットワークインターフェース2754は、5GCに、第3ネットワークインターフェース2756は、データネットに接続させて、先の図27aの中間装置まで3個のネットワーク性能診断装置がAir Net1、Access Net2及びCore Net3のネットワーク性能指標を算出することと同じ動作をするようにすることができる。ネットワーク性能診断装置は、ネットワークインターフェースごとに周期的にcRTTとsRTTを個別的に算出するようにして、三個のネットワークインターフェースを使用する場合、3個のcRTT及びsRTT値セットを算出できる。図27bの下段の各々のインターフェースのcRTTとsRTT値を見ると、第1インターフェースIF1がUE(1.1)から特定サーバ(5.5)まで通信するのに使用されたパケット(パケットのソースIPが1.1で目的地IPが5.5であるパケット)において、cRTTは、2msで、sRTTは、5000msが出るのを確認することができる。第2インターフェース(IF2)の場合もやはり、前記パケットを分析した結果、cRTTは502msで、sRTTは4500msが出るのを確認することができる。このように二つのインターフェースを介して算出されたcRTT及びsRTT値を利用して、Air Net1のネットワークレイテンシ(Network Latency:RTTに対応)は2msで、Access Net2のネットワークレイテンシは、第2インターフェースIF2のcRTT値502msから第1インターフェースIF1のcRTT値2msを引いた、約500msを算出できる。このように、三個のネットワークインターフェースカードのアクセスポイントでのcRTT及びsRTT値を利用して、各々のネットワーク(Air Net、Access Net、CoreNet、Data Net)の個別ネットワーク性能を独立的に算出できる。
装置は、インターフェースカードを多数使用する場合、ミラーリングされたパケットから、上述の4-tuple情報にNIC(Network Interface Card)情報を追加獲得して、総5-tuple情報をネットワーク性能指標算出に活用できる。
以上説明されたシステムまたは装置は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、及び/またはハードウェア構成要素及びソフトウェア構成要素の組み合わせで具現されることができる。例えば、実施形態において説明されたシステム、装置及び構成要素は、例えば、プロセッサ、コントローラ、ALU(arithmetic logic unit)、デジタル信号プロセッサ(digital signal processor)、マイコン、FPA(field programmable array)、PLU(programmable logic unit)、マイクロプロセッサ、または命令(instruction)を実行し応答できる他のいかなる装置のように、一つ以上の汎用コンピュータまたは特殊目的コンピュータを利用して具現されることができる。処理装置は、運営体制(OS)及び前記運営体制上において行われる一つ以上のソフトウェアアプリケーションを行うことができる。また、処理装置は、ソフトウェアの実行に応答して、データを接近、格納、操作、処理及び生成することもできる。理解の便宜のために、処理装置は、一つが使用されると説明された場合もあるが、該当技術分野において通常の知識を有した者は、処理装置が複数の処理要素(processing element)及び/または複数類型の処理要素を含むことができることが分かる。 例えば、処理装置は、複数のプロセッサまたは一つのプロセッサ及び一つのコントローラを含むことができる。また、並列プロセッサ(parallel processor)のような、他の処理構成(processing configuration)も可能である。
ソフトウェアは、コンピュータプログラム(program)、コード(code)、命令(instruction)、またはこれらのうち、何れか一つ以上の組み合わせを含むことができ、願うとおりに動作するよう処理装置を構成するか、独立的にまたは結合的に(collectively)処理装置を命令できる。ソフトウェア及び/またはデータは、処理装置によって解釈されるか、処理装置に命令またはデータを提供するために、ある類型の機械、構成要素(component)、物理的装置、仮像装置(virtual equipment)、コンピュータ格納媒体または装置、または送信される信号波(signal wave)に永久的に、または一時的に具体化(embody)されることができる。ソフトウェアは、ネットワークで接続されたコンピュータシステム上に分散されて、分散された方法で格納または実行されることもできる。ソフトウェア及びデータは、一つ以上のコンピュータ読み取り可能記録媒体に格納されることができる。
実施形態による方法は、多様なコンピュータ手段を介して行われることができるプログラム命令形態で具現されてコンピュータ読み取り可能媒体に記録されることができる。前記コンピュータ読み取り可能媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独または組み合わせて含むことができる。前記媒体に記録されるプログラム命令は、実施形態のために特に設計され構成されたものであるか、またはコンピュータソフトウェア当業者に公知されて使用可能なものでありうる。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例には、ハードディスク、フロッピーディスク及び磁気テープのような磁気媒体(magnetic media)、CD-ROM、DVDのような光記録媒体(optical media)、フロプティカル(floptical disk)のような磁気-光媒体(magneto-optical media)、及びロム(ROM)、ラム(RAM)、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を格納し行うように、特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例には、コンパイラーにより作られることのような機械語コードだけでなく、インタープリターなどを使用してコンピュータによって実行されることができる高級言語コードを含む。上述のハードウェア装置は、実施形態の動作を行うために一つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成されることができ、その逆も同様である。
以上、実施形態がたとえ限定された実施形態と図面により説明されたとしても、該当技術分野における通常の知識を有した者であれば、上記の記載から多様な修正及び変形が可能である。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順に行われるか、及び/または説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法と異なる形態で結合または組合わせられるか、他の構成要素または均等物によって代置または置換されても適切な結果が達成されることができる。
よって、他の具現、他の実施形態及び特許請求の範囲と均等なものも後述する特許請求の範囲の範囲に属する。

Claims (18)

  1. 5G基盤のネットワークに接続されたスイッチング装置と連結されたネットワーク性能診断装置での5G基盤のネットワーク性能診断方法であって、
    前記スイッチング装置からミラーリングすることに基づいて、少なくとも一つの基地局に接続されるユーザ端末から送受信される少なくとも一つのパケットに対する、ミラーリングされた少なくとも一つのパケットを獲得するステップと、
    前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケット内に含まれた情報のうち、少なくとも一部に基づいて前記ユーザ端末と前記少なくとも一つの基地局と関連したネットワークの性能を表す性能関連指標を算出するステップと、
    前記性能関連指標に基づいて5G基盤のネットワークが正常に動作するかどうかを判断するステップと、を含
    前記性能関連指標に基づいて5G基盤のネットワークが正常に動作するかどうかを判断するステップは、
    前記性能関連指標を5G通信サービスから要求するネットワーク性能と関連した予め格納された基準値と比較するステップと、
    前記比較結果に基づいてエラー(Error)が発生するかどうかを決定するステップと、を含み、
    前記性能関連指標は、前記ユーザ端末の前記少なくとも一つの基地局への接続情報を含み、
    前記接続情報は、前記ユーザ端末が接続されたネットワークが5Gネットワークであるか、またはLTEネットワークであるかを表す情報を含み、
    前記接続情報に従って、前記エラーが発生するかどうかを決定する基準値は、(i)5G通信サービスに特化した第1基準値、及び(ii)LTE通信サービスのための第2基準値のうちの少なくとも1つが決定される、5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  2. 前記少なくとも一つの基地局は、5Gネットワークの基地局であるgNB(Next Generation nodeB)、5Gコアとの接続だけでなくLTE(Long Term Evolution)コアとの接続も支援するen-gNB及びng-eNBのうち、少なくとも一つを含む、請求項1に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  3. 前記性能関連指標を前記ユーザ端末が接続した通信サービスから要求するネットワーク性能と関連した予め格納された基準値と比較するステップ(前記ユーザ端末が接続した通信サービスは、LTEまたは5G通信を含む)と、
    前記比較結果に基づいてエラーが発生したかどうかを決定するステップと、をさらに含む、請求項1に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  4. ネットワーク性能上エラーが発生したと決定された場合、エラー発生に対して警告するステップをさらに含む、請求項1に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  5. 前記警告は、ディスプレイ画面上に警告と関連した視覚的表現を表示することまたは該当ユーザ端末に警告と関連した信号を送信することのうち、少なくとも一つを含む、請求項に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  6. 前記性能関連指標のうち、前記ユーザ端末から第1エンティティまたは前記少なくとも一つの基地局までのパケット往復時間(RTT:Round Trip Time)と5G通信サービスから要求するネットワークレイテンシ(Network Latency)と関連した基準値とを比較する、請求項1に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  7. 前記ネットワークレイテンシ(Network Latency)と関連した基準値は、1msないし2msの値である、請求項に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  8. 前記性能関連指標のうち、秒当たりのデータ送信ビット大きさを表すBPS(Bit Per Second)値を5G通信サービスから要求するBPSと関連した基準値と比較する、請求項1に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  9. 前記5G通信サービスから要求するBPSと関連した基準値は、100Mbpsないし1Gbpsの値である、請求項に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  10. 前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケット内に含まれた情報のうち、少なくとも一部に基づいてネットワークサービスの性能を表す性能関連指標を算出するステップは、
    前記ユーザ端末から第1エンティティ(entity)に送信される第1パケットに対するミラーリングされたパケットから、前記第1パケットが前記ユーザ端末から前記ネットワーク性能診断装置に到着した第1時刻(T1)に対した情報を抽出するステップと(前記第1エンティティは、前記ユーザ端末から、前記少なくとも一つの基地局及びコアネットワークのうち、少なくとも一つを経て到達されるエンティティである)、
    前記第1パケットに対する前記第1エンティティからの第1応答パケットのミラーリングされたパケットから、前記第1応答パケットが前記第1エンティティから前記ネットワーク性能診断装置に到着した第2視時刻(T2)に対した情報を抽出するステップと、
    前記抽出された第1時刻(T1)に対した情報及び前記第2視時刻(T2)に対した情報に基づいて、第1往復時間(sRTT)を算出するステップと、を含む、請求項1に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  11. 前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケット内に含まれた情報のうち、少なくとも一部に基づいてネットワークサービスの性能を表す性能関連指標を算出するステップは、
    前記第1応答パケットに対する、前記ユーザ端末からの第2応答パケットのミラーリングされたパケットから、前記第2応答パケットが前記ユーザ端末から前記ネットワーク性能診断装置に到着した第3時刻(T3)に対した情報を抽出するステップと、
    前記第2視時刻(T2)に対した情報及び前記第3時刻(T3)に対した情報に基づいて第2往復時間(cRTT)を算出するステップと、を含む、請求項10に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  12. 第1スイッチング装置-第1スイッチング装置は、ネットワークコアと少なくとも一つの基地局との間に配置される-に接続された第1ネットワーク性能診断装備から算出される前記第1往復時間(sRTT)及び前記第2往復時間(cRTT)と、
    第2スイッチング装置-第2スイッチング装置は、ネットワークコアとデータネットワークとの間に配置される-に接続された第2ネットワーク性能診断装備から算出される前記第1往復時間(sRTT)及び前記第2往復時間(cRTT)を利用して、
    前記ユーザ端末と前記データネットワーク(DN:Data Network)との間に位置する第1ネットワーク及び第2ネットワーク各々の個別的なネットワーク性能関連指標を算出するステップをさらに含む、請求項11に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  13. 前記第1ネットワークは、無線ネットワーク(Air Net)及びアクセスネットワークのうち、少なくとも一つを含み、前記第2ネットワークは、アクセスネットワーク(Access Net)及びコアネットワーク(Core Net)のうち、少なくとも一つを含む、請求項12に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  14. ネットワークコアと少なくとも一つの基地局との間に備えられた第1スイッチング装置に接続された第1ネットワークインターフェースを利用して算出される前記第1往復時間(sRTT)及び前記第2往復時間(cRTT)と、
    ネットワークコアとデータネットワークとの間に第2スイッチング装置に接続された第2ネットワークインターフェースを利用して算出される前記第1往復時間(sRTT)及び前記第2往復時間(cRTT)を利用して、
    前記ユーザ端末とデータネットワークとの間に配置された、第1ネットワーク及び第2ネットワーク各々の個別的なネットワーク性能関連指標を算出するステップをさらに含むものの、
    前記第1ネットワークインターフェース及び前記第2ネットワークインターフェースは、前記ネットワーク性能診断装置の互いに異なるポートに接続される、請求項11に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  15. 個別的なネットワーク性能関連指標を算出するために、前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケットの5-tuple情報を分析するものの、
    前記5-tuple情報は、ソースIP、目的地IP、ソースポート、目的地ポート及びNIC(Network Interface Card)情報を含む、請求項14に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  16. 前記スイッチング装置は、ネットワークコア(Network Core)と少なくとも一つの基地局との間に備えられる、請求項1に記載の5G基盤のネットワーク性能診断方法。
  17. 5G基盤のネットワークに接続されたスイッチング装置と連結されたネットワーク性能診断装置であって、
    前記スイッチング装置からミラーリングすることに基づいて、少なくとも一つの基地局に接続されるユーザ端末から送受信される少なくとも一つのパケットに対する、ミラーリングされた少なくとも一つのパケットを獲得するポート(port)と、
    前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケット内に含まれた情報のうち、少なくとも一部に基づいて前記ユーザ端末と前記少なくとも一つの基地局と関連したネットワークの性能を表す性能関連指標を算出して、前記算出された性能関連指標に基づいて5G基盤のネットワークが正常に動作するかどうかを判断するプロセッサと、
    前記プロセッサの動作と関連した命令語を格納し、前記算出された性能関連指標を格納するメモリとを含
    前記プロセッサは、前記性能関連指標を5G通信サービスから要求するネットワーク性能と関連した予め格納された基準値と比較し、前記比較結果に基づいてエラー(Error)が発生するかどうかを決定し、
    前記性能関連指標は、前記ユーザ端末の前記少なくとも一つの基地局への接続情報を含み、
    前記接続情報は、前記ユーザ端末が接続されたネットワークが5Gネットワークであるか、またはLTEネットワークであるかを表す情報を含み、
    前記接続情報に従って、前記エラーが発生するかどうかを決定する基準値は、(i)5G通信サービスに特化した第1基準値、及び(ii)LTE通信サービスのための第2基準値のうちの少なくとも1つが決定される、5G基盤のネットワーク性能診断装置。
  18. 5G基盤のネットワーク性能診断システムであって、
    5G基盤のネットワークに接続されたスイッチング装置と、
    前記スイッチング装置からミラーリングすることに基づいて、少なくとも一つの基地局に接続されるユーザ端末から送受信される少なくとも一つのパケットに対する、ミラーリングされた少なくとも一つのパケットを獲得し、前記ミラーリングされた少なくとも一つのパケット内に含まれた情報のうち、少なくとも一部に基づいて前記ユーザ端末と前記少なくとも一つの基地局と関連したネットワークの性能を表す性能関連指標を算出して、前記算出された性能関連指標に基づいて5G基盤のネットワークが正常に動作するかどうかを判断するネットワーク性能診断装置と、を含
    前記ネットワーク性能診断装置は、前記性能関連指標を5G通信サービスから要求するネットワーク性能と関連した予め格納された基準値と比較し、前記比較結果に基づいてエラー(Error)が発生するかどうかを決定し、
    前記性能関連指標は、前記ユーザ端末の前記少なくとも一つの基地局への接続情報を含み、
    前記接続情報は、前記ユーザ端末が接続されたネットワークが5Gネットワークであるか、またはLTEネットワークであるかを表す情報を含み、
    前記接続情報に従って、前記エラーが発生するかどうかを決定する基準値は、(i)5G通信サービスに特化した第1基準値、及び(ii)LTE通信サービスのための第2基準値のうちの少なくとも1つが決定される、5G基盤のネットワーク性能診断システム。
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