IMS의 호 세션 제어 기능 확장성을 위한 서버의 설계 및 구현
A Server Architecture for Scalable Call Session Control Function in IMS
초록/요약
차세대 이동통신은 고품질의 멀티미디어 서비스가 요구되고, 이종 서비스간의 호환이 주요한 특징이 된다. 이러한 이동통신의 과도기적인 위치에 IMS가 서비스 된다. IMS는 기존의 통신망을 토대로 다양한 망과 연계를 한다. IMS는 3부분의 계층으로 구성이 되며, 각 계층은 세션과 호를 통하여 연결이 된다. 하지만, 세션 설정과정에서 서비스 계층의 AS(Application Server)와 제어 계층의 S-CSCF(Servinc-Call Session Control Function) 사이에 메시지 타입이 많으며, AS의 수가 증가할수록 S-CSCF에 병목현상이 발생한다. 그리고, 이종 AS에 서비스를 사용하면서, 특정한 AS로 서비스가 몰릴 경우 과부하가 발생한다. 결국, 이동 통신을 통하여 다양한 멀티미디어 서비스를 지원하는 IMS의 성능이 떨어지게 된다. 본 논문은 제어 계층의 S-CSCF와 서비스 계층의 AS 사이에 CSLM(Call Session Load Management)을 설계하여 S-CSCF의 기능을 분담하는 연구를 제안한다. CSLM은 S-CSCF에 집중이 되는 작업을 분산하며, 스케줄링 알고리즘을 통하여 특정한 AS로 서비스가 이용되는 것을 방지한다. 또한, IMS 내에 다양한 AS와 세션을 맺어도, CSCF에는 과부하가 발생하지 않게 된다. CSLM은 제어 계층의 CSCF 네트워크 구조를 확장하는 계기가 되며, 안정적으로 서비스를 지원하는 설계가 된다.
more초록/요약
In the service invocation mechanism of current IMS network, the S-CSCF(Serving-Call Session Control Function) invokes each Application Server(AS) sequentially to perform user's service profile. This mechanism makes SIP request to be forwareded excessively among the S-CSCF and Application Servers(ASs), so it is easy to result in the heavy load of the S-CSCF entity and long call set-up delay. As the number of services and users increase, more loads can be imposed to existing ASs due to system error. This paper proposes a Call Session Load-balancing Management Server(CSLM) for heterogeneous multiple AS systems in IMS network. It aims at reducing the call set-up delay in IMS service layer along with decreasing the load of the S-CSCF, and designing for scalability in CSCF networks. Finally, We show the performance of the propose system.
more목차
본문 차례
제 1 장 서 론 1
제 1 절 연구 배경 1
제 2 절 연구 방법 2
제 3 절 논문의 구성 3
제 2 장 관련 연구 4
제 1 절 IMS 구조 4
제 1 항 전송 계층(Transport layer) 5
제 2 항 제어 계층(Control layer) 5
제 3 항 서비스 계층(Service layer) 8
제 2 절 S-CSCF 병목 현상 9
제 1 항 S-CSCF와 AS 사이에 병목 현상 발생 9
제 2 항 이종의 AS 서비스 증가에 의한 부하 발생 12
제 3 절 DSCIM 13
제 4 절 SSTM 15
제 5 절 기존 시스템 비교 및 분석 17
제 6 절 OTP (One Time Password) 18
제 7 절 Queing Network Model(QNM) 20
제 1 항 단일 서버 QNM 모델 20
제 2 항 다중 서버 QNM 모델 22
제 8 절 성능 실험 23
제 3 장 제안하는 CSLM 설계 24
제 1 절 CSLM의 CSCF 내부 구조 25
제 2 절 CSLM의 구조 28
제 3 절 CSLM의 메시지 흐름 32
제 1 항 CSLM의 세션 설정 과정 32
제 2 항 세션의 해제 과정 34
제 3 항 REGISTRATION 과정 35
제 4 절 CSLM의 세션 인증 취약점 보안 36
제 1 항 OTP를 통한 세션 보안 강화 37
제 2 항 OTP 오차 허용을 통한 세션 확인 38
제 4 장 실험 및 결과 39
제 1 절 실험 환경 구현 및 실험 시나리오 39
제 1 항 실험 환경 구현 39
제 2 항 실험 시나리오 39
제 2 절 S-CSCF와 CSLM의 S-CSCF 비교 41
제 3 절 CSLM의 S-CSCF에서 RR과 WRR 비교 44
제 4 절 CSLM을 통한 CSCF의 확장성 테스트 48
제 1 항 기존 S-CSCF와 CSLM의 S-CSCF 확장성 비교 48
제 2 항 메시지 처리의 패킷 손실률 측정 52
제 5 장 결론 56
참고 문헌 58
그림 차례
(그림 1. IMS 계층 구조) 4
(그림 2. S-CSCF의 기능) 7
(그림 3. IMS의 세션 설정 메시지 흐름도) 10
(그림 4. DSCIM의 내부 구조) 13
(그림 5. SSTM의 구조) 15
(그림 6. OTP 인증 방식) 18
(그림 7. CSLM 아키텍처) 26
(그림 8. CSLM의 구조) 28
(그림 9. CSLM의 세션 설정 절차) 33
(그림 10. CSLM의 세션 해제 과정) 34
(그림 11. CSLM의 REGISTRATION 과정) 35
(그림 12. OTP를 통한 사용자 보안) 37
(그림 13. OTP 재설정을 통한 세션 유지) 38
(그림 14. 실험 시나리오 개관도) 40
(그림 15. 정적인 AS에서 CSLM과 S-CSCF의 비교) 41
(그림 16. 동적인 AS에서 CSLM과 S-CCF의 비교) 42
(그림 17. S-CSCF에서 RR과 WRR의 비교) 45
(그림 18. RR과 WRR의 수식) 46
(그림 19. S-CSCF의 확장성 테스트) 49
(그림 20. S-CSCF based CSLM의 확장성 테스트) 50
(그림 21. S-CSCF와 CSLM의 메시지 손실률 비교) 52
(그림 22. 각 시스템의 CSCF 안정성 비교) 54
표 차례
(표 1. S-CSCF와 AS의 세션 메시지 수) 11
(표 2. 기존의 연구 방법 비교 및 분석) 17
(표 3. 정적인 AS에서 CSLM과 S-CSCF의 비교 ) 41
(표 4. 동적인 AS에서 CSLM과 S-CCF의 비교 ) 43
(표 5. S-CSCF에서 RR과 WRR의 비교) 45
(표 6. S-CSCF의 확장성 테스트) 49
(표 7. S-CSCF based CSLM의 확장성 테스트) 51
(표 8. 동적인 AS에서 CSLM과 S-CCF의 비교) 52
