정책관리시스템에서의 정책정보 동기화 방법 document_id A220623061625

통신망에서 다양한 형태의 미디어들을 각각의 특성에 맞는 서비스 품질로 전송하기 위해서는 네트워크 장치에 대한 정책 기반의 제어 및 관리가 필요하다. 이에 대한 솔루션으로 국제 포럼이나 표준화 기구에서는 차세대통신망(NGN)의 표준화 초기부터 NGN 구조내에 자원수락제어기능(RACF: Resource and Admission Control Function)을 정의하고 규격을 표준화하고 있다. 여기서, 자원수락제어기능이란 개별 서비스마다 세션 지속시간 동안 일정한 망 품질을 유지할 수 있도록 망 자원을 미리 예약하고, 다른 서비스로부터 영향을 받지 않도록 제어하는 기능을 말한다. 즉, 자원수락제어기능은 전달망의 자원상태를 모니터링하고 있다가 서비스 시스템으로부터 망 자원이 요청될 때 서비스 가능 여부를 판단하고 필요한 경우, 망 장비를 제어하여 서비스 품질을 유지할 수 있도록 자원을 예약하는 역할을 한다. 물론, 망에 자원이 부족한 경우에는 미리 서비스 시스템에 자원예약 실패 결과를 알려주어서 서비스 시스템이 적절한 조치를 취할 수 있도록 해준다. 주요 국제 표준 규격에서는 자원수락제어기능이 수행해야 할 주요 기능으로 수락제어(admission control), 자원예약(resource reservation), 정책제어(policy control), 게이트제어(gate control)를 정의하고 있다. 여기서, 수락제어는 가용 자원의 유무를 판단하여 서비스 요청을 수락할 것인지 거절할 것인지를 판단하는 기능이고, 자원예약은 자원을 세션 기간 동안 배타적으로 사용할 수 있도록 미리 예약하는 기능이고, 정책제어는 QoS 정책을 망 장비에 알려 이를 집행하도록 하는 기능이고, 게이트제어는 네트워크 장치의 입출력단에서 데이터의 흐름을 유지 및 차단(open/close)하도록 제어하는 기능이다. 자원수락제어기능에 대한 기술은 'ITU-T', 'TISPAN', '3GPP', 'WiMAX Forum', 'MSF', 'PacketCable' 등 다양한 국제 표준화 기구에서 표준화를 진행하고 있다. 'ITU-T'나 'TISPAN' 및 'MSF'에서는 주로 유선망에 기반한 자원수락제어기능을 표준화하고 있고, '3GPP'에서는 3G 이동통신망을 위한 자원수락제어기능을 표준화하고 있고, 'WiMAX Forum'에서는 'WiMAX'망을 위한 자원수락제어기능을 표준화하고 있으며, 'PacketCable'에서는 케이블망을 위한 자원수락제어기능을 표준화하고 있다. 최근에는 'All-IP'망 형태로 망이 진화 및 통합되면서 자원수락제어기능의 적용 범위도 하나의 망이 아니라 다양한 통합망으로 확대되고 있다. 또한, 자원수락제어기능 외에도 서비스 품질 차별화를 위한 다양한 기능과 과금 정책 제어 기능을 포함하면서 보다 폭넓은 의미의 정책 관리 시스템으로 기술이 개발되고 있다. 3GPP IMS(IP Multimedia subsystem) 시스템의 경우, 'Release 5'에서 PDF(Policy Decision Function)라는 이름의 정책결정기능이 IMS 호처리 시스템인 P-CSCF(Proxy - Call Session Control Function) 내의 하부기능 블록으로 정의되었다가, 'Release 6'부터 독립적인 서브시스템으로 규정되면서 P-CSCF 외에 다양한 응용 서비스 시스템(AF: Application Function)의 서비스 품질에 맞는 정책제어기능을 제공한다. 이후, 'Release 7'에서 과금 규칙 제어 기능과 통합되면서 PCRF(Policy and Charging Rule Function)라는 이름으로 정의되었고, 정책 데이터 베이스에 해당하는 SPR(Subscription Profile Repository)과 정책을 실행하는 기능 블록인 PCEF(Policy and Charging Enforcement Function) 등을 포함하여 PCC(Policy and Charging Control)라는 구조가 정의되었다. 이후, 'Release 8'로 진화하면서 보다 다양한 무선 접속 기술(RAT: Radio Access Technology)의 전달망을 포함하게 되었다. 휴대 인터넷(Mobile WiMAX)의 경우, 'WiMAX Forum'에서 'WiMAX PCC' 구조를 정의하였는데, '3GPP'에서 정의한 PCC 구조를 기반으로 하고 있으며, 단말이 접속망 게이트웨이를 변경하더라도 서비스 세션을 유지시켜 주고 'WiMAX' 망의 특성을 반영하기 위하여 PDF(Policy Distribution Function) 기능을 PCRF에 추가하였다. 결국, 다양한 통신망에 있어서 서비스별 차별화된 정책을 네트워크 장치에 적용하여 서비스 품질이나 과금 규칙을 동적으로 제어하기 위한 방안들은 크게 정책을 결정하여 제어하는 PCRF 기능 및 정책을 적용(실행)하는 PCEF 기능으로 구성된다. 이들 기능 요소의 동작을 휴대 인터넷을 예로 들어 좀 더 상세히 살펴보면, 휴대 인터넷의 'WiMAX PCC'구조에서 PCRF 기능은 코어망 서버 장비에 구현되며, PCEF 기능은 접속망 게이트웨이인 제어국(ACR: Access Control Router)에 클라이언트로 구현된다. 가입자 단말이 접속하면 PCEF와 PCRF가 연동하여 IP 접속 세션 생성 절차(IP-CAN Session Establishment)를 수행한다. 이때, PCEF가 PCRF로 가입자 접속 이벤트를 알리고, PCRF는 가입자의 프로파일 저장소(SPR)로부터 초기 정책을 가져와서 정책을 결정하고 제어국, 기지국, 그리고 단말에 해당 정책이 적용될 수 있도록 제어한다. 이후, 단말이 특정 서비스를 이용하게 될 때에는 서비스 시스템(AF)이 PCRF로 서비스 관련 정보를 전달하여 각 네트워크 요소에서 해당 서비스에서 필요로 하는 품질이나 과금 정책이 적용될 수 있도록 요청한다. 그러면, PCRF는 다양한 정보를 바탕으로 해당 단말에 대한 정책을 결정하고 PCEF에게 지시하고, PCEF는 받은 정책 내용을 각 네트워크 요소에 적용하여 실행한다. 다음으로 VoIP 서비스를 예로 들어 설명하면, 단말의 통화연결이 완료되면 호처리 서비스 시스템인 P-CSCF에서 해당 통화 서비스 및 트래픽의 상세 정보를 PCRF로 전달하고, PCRF에서는 해당 가입자의 프로파일에 따른 인터넷 전화 서비스 품질 유지에 필요한 자원 할당 정책 등을 결정하여 PCEF로 내려준다. 그러면, PCEF는 해당 트래픽에 대하여 최선형(Best Effort) 방식이 아닌 고정 자원 할당 방식으로 처리될 수 있도록 별도의 무선 자원을 확보한다. 이를 위해서 제어국, 기지국, 그리고 단말까지 연동하고, 성공적으로 무선 자원 할당이 완료되었는지를 PCRF로 보고한다. 아울러, 통화가 종료되면 상기 할당된 무선 자원을 반납하기 위하여 PCEF와 PCRF가 연동하게 된다. 한편, PCRF와 연동하는 서비스 시스템 등에서 이벤트가 발생하여 정책 변경이 필요한 경우나, PCEF를 포함한 네트워크 요소에서 발생된 이벤트(예, 자원부족)에 의해 실행 중인 정책이 손상되는 경우에도 PCEF와 PCRF가 연동하여 상호간에 동일한 정책 상태를 유지하도록 한다. 이렇게 PCRF와 PCEF는 상호 실시간으로 정책 정보, 이벤트 정보 등을 주고 받아야 하는데, 통신시 발생하는 다양한 오류로 인하여 각 데이터베이스의 상태 불일치 현상이 나타나기도 한다. 이러한 오류의 예로는 시스템간 연결 끊김 등으로 인한 메시지 전송실패, 기능 블럭의 오류나 부하로 인한 지연된 응답, 응용프로그램 오류에 따른 무응답, 요청처리 실패응답 등이 포함된다. 즉, 상기와 같은 오류에 의해 한쪽 시스템에서만 메시지가 처리되는 경우, 두 시스템이 가지고 있는 정책 정보의 상태가 서로 불일치하게 된다. 이러한 현상이 지속될수록 삭제되지 않은 정책정보로 인한 무선자원의 낭비가 발생하고, 각 시스템은 상대 시스템이 가지고 있지 않은 데이터를 쌓아가게 되어 결국 시스템에 부하를 주거나 메모리 누수, 혹은 시스템 정지와 같은 문제점을 초래한다. 또한, 삭제되지 않은 정책 정보로 인하여 무선 자원의 낭비가 발생할 수 있다. 특히, 사용하지 않는 무선 자원 할당이 누적되면 수용 가능한 가입자 수가 줄어들고, 다른 전체 가입자의 서비스 품질 저하, 접속 장애 등의 문제점을 유발한다. 현재까지, PCEF와 PCRF간에 발생하는 다양한 오류별로 구체적인 상태 동기화 방안이 존재하지 않았고, 이를 위한 프로토콜 메시지도 정의되어 있지 않았기 때문에 표준 기술을 준수하여 구현된 시스템간의 유기적인 연동을 통한 안정적이고 효율적인 시스템 구현이 어려운 문제점이 있었다.