u-city 및기술워크샵 전력선통신망을위한네트워크 관리기술 2008. 8. 22 강준명 분산처리및네트워크관리연구실포항공과대학교컴퓨터공학과 eliot@postech.ac.kr t 본연구는산업자원부의전력산업연구개발 (R-2005-1-397-004) 의지원하에한국전력공사전력연구원의위탁과제로수행되었음
1. 개요 목차 2. 일반적인네트워크관리기술 3. SNMP 기반의네트워크관리기술 4. 전력선통신망을위한네트워크관리기술 5. 이종전력선통신망을위한네트워크관리기술및시스템개발 6. 결론 2
이미지를표시할수없습니다. 컴퓨터메모리가부족하여 이미지를표시할수없습니다. 컴퓨터메모리가부족하여 이미지를표시할수없습니다. 컴퓨터메모리가부족하여 개요 Satellite Fast Ethernet INTERNET 10 Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet WANs PLC FTTH ATM B-ISDN xdsl/cable PSDN SONET ISDN SS#7 IN/AIN PSTN Broadcast Networks (DAB, DVB-T) CDMA, GSM, GPRS IP-based micro-mobility Bluetooth Zigbee WiBro, HSDPA Wireless LANs 3
네트워크관리의필요성 네트워크자원의중요성증대 서비스품질의개선요구충족 사용자의다양한요구충족 네트워크자원의안정성증대 자원의활용성증대 4
사용자 네트워크관리의목적 사용자에게안정적, 효율적및고품질서비스제공및유지 관리자 네트워크의상황및현황파악 네트워크관리정보수집 정확한자원이용률에대한과금책정 네트워크확장에대한계획수립 5
네트워크관리의주요기능 장애관리 (Fault Management) 장애구성요소의위치파악및다른네트워크로부터격리 장애구성요소수리및교체 구성관리 (Configuration Management) 관리대상을정의하고그들간의관계를설정 관리대상으로부터필요한정보를얻어오거나정보를변화시킴으로써관리대상을제어 과금관리 (Accounting Management) 이용료부과를위해사용자의자원사용량모니터링및분석 성능관리 (Performance Management) 관리대상의성능을모니터링하고제어하여효율적인환경제공 보안관리 (Security Management) 허락된사용자에게만관리정보에대한접근및제어를제공 6
네트워크관리체계 Management Platform Administrator Workstation Collect, organize & interpret Operational Data mgmt requests/replies event reports Agent Agent Agent Agent Agent Agent Agent Observation & Control 7
네트워크관리관련표준 OSI Network Management Framework CMIP (X.700 Series) Internet Network Management Framework SNMPv1 SNMPv2 SNMPv3 Telecommunication Management Network TMN (M.3000 Series) TeleManagement Forum SID, etom, NGOSS Distributed Management Task Force CIM, WBEM Open Mobile Alliance OMA DM 8
DP&NM Lab Research Goal Goal: Efficient, reliable and secure operations and management of networks, systems and services Managed Resource Instrumentation Agent Modeling Management Application Manager Communication & Operation Presentation Analysis 9
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SNMP 기반의네트워크관리기술 SNMP (Simple Network Management Protocol) IETF 에서표준화된, 가장널리쓰이는네트워크관리프로토콜 Manager Agent 모델 3가지동작 (Get, Set, Trap) 제공 SNMPv1 1988년 draft로나와1990년인터넷표준으로채택 대부분네트워크장비 (router, switch) 에 SNMP Agent 장착 시스템과 Application 에대해서도여러가지 MIB 이정의되어있음 RMON (Remote Network Monitoring) 서브네트워크환경의원격모니터링제공 RMON MIB 정의 ( 서브네트워크에관한정보 ) SNMPv2 SNMPv1 의기능성확장 (getbulkrequest 와관리자간의통신가능 ) SNMPv3 보안강화를위해 security features 추가 11
SNMP 기반의네트워크관리기술 Network Admin NMS Host Manager process Agent process User processes SNMP UDP Central MIB SNMP UDP FTP, etc TCP IP Network-dependent protocols IP Network-dependent protocols Host Router Agent process User processes Agent process SNMP UDP FTP, etc TCP Internetwork SNMP UDP IP Network-dependent protocols IP Network-dependent protocols SNMP 는 Application Level 프로토콜로일반적으로 UDP 를 Transport 프로토콜로사용 12
SNMP 기반의네트워크관리기술 Management application Application manages objects Management resources SNMP managed objects S etrequest S etrequest SNMP manager UDP IP Network-dependent protocols SNMP messages network or internet 13 SNMP agent UDP IP Network-dependent protocols SNMP 통신모델
SNMP 기반의네트워크관리기술 Proxy agent Management station Manager process Agent process Mapping function Proxied device Management process SNMP UDP SNMP UDP Protocol architecture used by proxied device Protocol architecture used by proxied device IP IP Network-dependent protocols Network-dependent protocols Network-dependent protocols Network-dependent protocols network or internet network or internet SNMP Proxy Agent 14
MIB (Management Information Base) 정의 네트워크상의시스템들을관리하기위한필요한관리정보를정의하고있는명세서 Standard MIB 표준기관 (IETF) 에의해 TCP-IP 기반의 Internet 환경에서공통적으로제공해야할관리정보를정의한 MIB RFC 형태로배포 MIB-II (RFC 1213) Private MIB 표준기관이아닌개인회사에서정의한 MIB 자신의회사만이제공하는 MIB을 private(4) enterprises(1) 밑에정의할수있음 예 : Cisco MIBs 15
Internet Standard: MIB-II Internet 관리체제에서사용되는관리정보정의 관리되는장치에해당하는그룹만구현하면됨 10개의그룹으로구성 MIB-II(1.3.6.1.2.1) system(1) 시스템의전반적인정보 interface(2) 시스템의네트워크인터페이스에대한정보 at(3) 주소값변환테이블에대한정보 ip(4) 시스템의 IP와관련된정보 icmp(5) 시스템의 ICMP와관련된정보 tcp(6) 시스템의 TCP와관련된정보 udp(7) 시스템의 UDP와관련된정보 egp(8) 시스템의 EGP와관련된정보 dot3(9) 각인터페이스에서의전송방법과프로토콜에관한정보 snmp(10) 시스템의 SNMP 와관련된정보 16
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전력선통신망 (PLC 네트워크 ) 18
전력선통신기술동향 고속전력선통신 (PLC) 기술성장 200 Mbps 급의 PLC 모뎀상용 400 Mbps 급의 PLC 모뎀개발 PLC 네트워크는 4 가지 Chipset 업체의장비로구성 DS2, Intellon, Xeline, Panasonic 서로다른 Chipset 업체의장비는서로통신이불가능 Chipset 업체별, 독립적인 PLC 네트워크구축 표준화동향 국내표준 : 기술표준원, 고속 PLC MAC & PHY KS 규격고시 지역표준 : Homeplug, UPA, CEPCA 국제표준 : IEEE P1901 WG, 고속 PLC MAC & PHY 국제규격 19
전력선통신 Chipset 업체 국내업체소개 Xeline 1999 년에설립된한국회사 고속 PLC 시스템 (24Mbps 급 XPLC21) 개발 XPAS-200B (XPLC21기반인터넷가입자망시스템 ) 개발 최근 200Mbps 급모뎀칩셋 (XPLC40A) 발표 국외업체소개 Intellon 1989년에미국에설립된미국회사로, Homeplug 규격의중심회사 가정콘센트를꽂아인터넷을이용할수있는가정용 PLC 모뎀 (14 Mbps 급 ) 개발 최근 A/V 용 85 Mbps급칩셋출시및200 Mbps급칩셋개발진행 DS2 1998 년에설립된현재가장빠른전력선통신기술을가진스페인회사 UPA(Universal Powerline Association) 와 OPERA(Open PLC European Research Alliance) 의중심회사 최초 200 Mbps 급칩셋개발및상용화 최근 400 Mbps 급초고속 PLC 칩발표 Panasonic ( 마츠시타전기 ) 일본회사 Wavelet OFDM 변조방식을이용해 4MHz~28MHz의대역에서최대 190Mbps 의전송속도를갖는 HD-PLC 이라는명칭의 PLC 기술을개발 20
전력선통신망관리기술동향 Chipset 업체별로독립적인관리체계로자사의네트워크를관리하고있거나계획중임 PLC chipset 업체별로독립적으로 PLC MIB 정의 PLC 장비업체별로자사의장비를위한 NMS 제공 업체관리프로토콜관리정보관리구조 Xeline SNMP Xeline Private MIB SNMP Proxy Agent DS2 (OPERA) Intellon (Homeplug) SNMP OPERA Private MIB SNMP Agent SNMP Homeplug Private MIB SNMP Proxy Agent Panasonic SNMP In Progress In Progress 21
OPERA MIB OPERA PLC 장비를위한 MIB 정의 enterprise(1.3.6.1.4.1) ds2(6798) opera(3) plsystem(1) plbasic(2) plphy(3) plmac(4) plqos(5) plovlan(6) plstatistics(7) pltraps(8) plstp(9) plsecurity(10) System에관한통용적인정보일반적인전력선 configuration 정보 physical Layer에관련정보 MAC 관련정보 QoS 관련정보 VLAN 관련정보통계정보의 counter Trap 관련정보 STP(spanning tree protocol) 관련정보 보안관련정보 22
Xeline MIB Xeline PLC 장비 (XPAS-200B System) 를관리하기위한 MIB 23
enterprise(1.3.6.1.4.1) Homeplug MIB Homeplug MIB Inventory Management InvStaTable PLC 네트워크의 Topology 의 Discovery 정보 InvAvInTable InvAvInMembersTable Alarm Management 발생할수있는 Alarm 에관한정보 Configuration Management PLC 장비설정정보 CfgStaGroup CfgStaSWGroup CfgStaPhyGroup CfgStaRoutingTable Service Provisioning Provisioning traffic shaping parameters SrvBasicServiceGroup 에대한정보 SrvAdvancedServiceTable Performance Management PLC 장비의성능, 통계정보 PrfChannelGroup PrfLinkTable 24 Security Management 보안관련정보
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기술의필요성 PLC 네트워크와부가서비스의발달 한국전력공사 u-plc PowerIT 사업 전력선통신을이용한백본망구축사업 동남아시아, 아프리카, 남아메리카 전력선통신을이용한부가서비스 원격검침서비스, 홈네트워크서비스및트리플플레이서비스 연구동기 대규모전력선통신망구축과사업에따른이종전력선통신망의통합관리요구증대 전력선은통신을위한망이아니기때문에일반망에비하여노이즈 (Noise), 감쇄 (Attenuation), 신호왜곡 (Impedance Mismatching) 과같은여러문제점들이자주발생함 이종 PLC 네트워크도효율적 (efficient), 신뢰적 (reliable) 및안전한 (secure) 운영을위하여관리가되어야함 기존의 Chipset 별로구축된전력선통신망관리체계를이용해서는이종전력선통신망의통합관리가어려움 26
기존관리기술의문제점 기존의관리체계는자사의제품을관리하기위한사적인 (proprietary) 점이많음 타사의전력선통신망에바로적용하기어려움 기존의 NMS 는하나의셀단위로관리가능한 EMS 수준의기능을제공하고있음 ( 확장성이떨어짐 ) 기존 PLC 관리정보 (MIB) 에는기능적으로중복된정보많음 NMS의메모리공간의비효율성및관리정보유지보수의복잡도증가 같은기능의관리정보에대해, 관리정보변환에따른로드증가 ( 무선통신기술과달리 ) 모든전력선통신장비를위한공통관리정보가부재 PLC 장비개발자 관리정보를정의하기위한개발비용및시간의증가 NMS 개발자 모든 PLC 네트워크특징을고려한통합 NMS 개발에따른개발로드증가 NMS의통합된관리 view를제공하기어려움 27
이종전력선통신망관리기술 SNMP 기반의이종전력선통신망을위한통합관리체계 Common PLC MIB 설계 모든전력선통신장비를관리하기위한공통관리정보 업체별특수한 (specific) 정보는 Private MIB으로정의 통합 PLC Proxy Agent 개발 Common PLC MIB이반영되지않은기존의전력선통신장비를포용하기위한시스템 기존 PLC MIB 기반의 SNMP 상호작용과 Common PLC MIB 기반의 SNMP 상호작용사이의변환 (translation) 을수행함 통합전력선통신망관리시스템개발 Common PLC MIB을이용하여, 대규모이종전력선통신망을통합관리할수있는관리시스템 28
이종전력선통신망의구조 29
기존 PLC MIB 의공통정보 PLC 장비의기본정보 MACAddr, NodeType, Status 등 구성정보 Reset, FactoryReset, AGCGain, ToneMAP 등 성능정보 In/out speed, In/out number of octets, t In/out BPS (Bits per Symbol) 등 연결정보 MACAddr of parent node, Number of connected node 등 Trap 정보 장비의상태가변하는경우, 네트워크의 topology가변하는경우 30
Common PLC MIB 의요구사항 일반적인망관리정보인 MIB-II 의관리정보포함 Proxy Agent 관리구조인경우, 모든 PLC 장비의 MIB-II 정보제공 모든전력선통신장비를설정할수있는공통시스템구성정보포함 전력선통신장비의장애상태와원인을판단할수있는정보포함 Status, CPU 와 Memory 사용량 전력선통신인터페이스의장애판단을위한성능정보포함 BPS (Bits per Symbol) 신속한장애경고를위한 trap 정보및임계치 (threshold) 정보포함 전체적인망구조를보여주기위한장비들간의연결정보포함 31
Common PLC MIB 의구조 4 개의 group 으로구성 Enterprise (1.3.6.1.4.1) KEPCO (29408) PLCCommonMIB (1) system(1) 시스템의전반적인정보 sysconftable sysstatisticstable interface(2) 시스템의네트워크인터페이스에대한정보 interfacetable plcinfo(3) PLC specific 한정보 plcinfotable trap(4) Trap 정보 32
Common PLC MIB system interface plcinfo sysconftable sysstatisticstable interfacetable plcinfotable trap sysmacaddrsmacaddr sysmacaddrsmacaddr ifdescr plcoutagcgain trapstatuschange sysnodetype sysfreememorysize ifoperstatus plcinagcgain trapdetectednewpeer sysstatus syscpuutilization ifadminstatus plcoutbps trapdisappearedpeer sysreset sysinbps ifinspeed plcinbps trapcpuwarning sysfwversion sysoutbps ifinoctets plcouttonemap trapmemorywarning sysmemroy Threshold sysparentmacaddr ifindiscard plcintonemap trapchannelstate Warning 33
통합 PLC Proxy Agent 통합 PLC Proxy Agent 의동작 34
통합 PLC Proxy Agent 의요구사항 Common PLC MIB 과기존 PLC MIB 사이의관리정보 변환수행 기존 PLC MIB에서정보를제공하는경우 같은기능의관리정보에대해 OID 맵핑을수행 기존 PLC MIB 에서정보를제공하는않는경우 기존 PLC MIB 정보를가공 ifinspeed 경우, DS2 MIB의 plstatisticsplcinputwords 정보를시간으로나누어서제공 하나의 MIB values에복수의관리정보가포함된경우 (Bit 연산 ) sysmemroythreshold 경우, Xeline MIB 의, xeu200bsetting Parameter 정보의하위 4byte 정보를제공 관리대상의목록정보유지 SNMP 메세지처리기능제공 Common PLC MIB 기반의 SNMP 상호작용과동등한 성능보장 대규모의전력선통신망을관리가능한확장성제공 35
이미지를표시할수없습니다. 컴퓨터메모리가부족하여이미지를열수없거나이미지가손상되었습니다. 컴퓨터를다시시작한후파일을다시여십시오. 여전히빨간색 x 가나타나면이미지를삭제한다음다시삽입해야합니다. 통합 PLC Proxy Agent 의구조 36
개발환경 통합 PLC Proxy Agent Language : JDK150 1.5.0_0606 OS : Windows XP Professional Service Pack 2 IDE : AdventNet SNMP Agent Toolkit Java Edition 6.0 Library : AdventNet SNMP API 확장성검증환경 100Mbps Common PLC MIB Agent Xeline Agent Test Manager + Agent Simulator 통합 PLC Proxy Agent DS2 Agent Window sever Pentium Dual Core 1.6 GHz CPU 2GB RAM Window sever Pentium IV 2.6 GHz CPU 1GB RAM 37 Simulated Agents
통합 PLC Proxy Agent 측정목적 통합 PLC Proxy Agent 의 chipset 업체별로관리가능한 SNMP Agent 개수에대한확장성측정 측정항목 Chipset 업체별로, 특정개수의 SNMP Agent로부터 Common PLC MIB 의 systemconftable의 10개의정보에대해가져올때의평균응답시간 (response time) Xeline Agent과 DS2 Agent의경우 측정방법 RT = T + T + T + T tm pa Common PLC MIB Agent 의경우 RT = T + T cm tm as tran Test Manager 에서 SNMP Agent 로부터측정항목을가져오는동작 (GetRequest) 을수행하는 thread 의개수를변화시키면서, 모든 thread 가수행될때까지의시간을 50 번씩측정 as 38
통합 PLC Proxy Agent 성능평가 확장성검증결과 평균응답시간 Xeline Agent > DS2 Agent > Common PLC MIB Agent 39
통합전력선통신망관리시스템 이종전력선통신망을통합관리하는시스템 기능적요구사항 PLC 장비의관리정보조회및설정기능 장애발생시, Trap과 Alarm을통한장애관리기능 성능관련데이터처리 ( 수집, 분석, 조회 ) 기능 가입자및사용자정보관리기능 비기능적요구사항 모든모듈기능의독립적설계 수천건의서버부하발생시에서다운되지않는대용량처리가능 표준인터페이스제공을통한 Multi-tier 기반의다중플랫폼지원 40
통합전력선통신망관리시스템 통합 PLC NMS 의구조 41
통합전력선통신망관리시스템 개발환경 Language : JDK 1.5.0_06 OS : Windows XP Professional Service Pack 2 IDE : Eclipse 3.1 Library : AdventNet SNMP API, Lomboz (JSP Plug-in) Web server engine for JSP : Apache Tomcat 5.5 Web client : JSP (Java Server Pages) Database : Oracle database 10g 42
이종전력선통신망테스트베드구조 3 개의네트워크로구성된이종 PLC 테스트베드구축 Xeline, Corinex(DS2), Common PLC MIB Xeline PLC 네트워크 (XPAS-200B System) POSTECH 정보통신연구소 353호 DPNM 연구실 장비구성 PLC Master Unit : MM-200B 1 개 PLC Slave Unit : SU-200B 5개 PLC EMS Unit : EU-200B 1개 DS2 PLC 네트워크 POSTECH 정보통신연구소 222호 DPNM 서버실 장비구성 AV200 Enterprise Powerline Ethernet Adapter : 3개 Common PLC MIB 네트워크 대전, 원격검침시범망 장비구성 IRM Unit : 1개 PLC Master Unit : 1개 PLC Slave Unit : 30개 43
이종전력선통신망테스트베드구조 44
통합전력선통신망관리시스템 45
통합전력선통신망관리시스템 46
통합전력선통신망관리시스템 47
통합전력선통신망관리시스템 48
통합전력선통신망관리시스템 49
통합전력선통신망관리시스템 50
통합전력선통신망관리시스템 51
요약 결론 네트워크관리기술소개 SNMP 기반의네트워크관리기술소개 전력선통신망을위한관리기술소개 이종 PLC 네트워크를위한통합관리기술및시스템개발 Common PLC MIB 설계 통합 PLC Proxy Agent 개발 통합 PLC NMS 를개발 이종 PLC 네트워크를위한통합관리체계의실현가능성검증 이종 PLC 네트워크테스트베드구축 통합 PLC NMS를이용한여러통합관리기능수행을통한효율적인네트워크관리검증 52
참고문헌 1. William Stallings, SNMP, SNMPv2, SNMPv3 and RMON 1 and 2, Third Edition, Addison-Wesley Wesley, 1999 2. David Perkins and Evan McGinnis, Understanding SNMP MIBs, Prentice Hall PTR, ISBN 0-13-437708-7, 1997 3. Management Information Base for Network Management of TCP/IP-based Internets: MIB-II, RFC1213, http://www.ietf.org/rfc/rfc1213.txt 4. DS2, http://www.ds2.es/. 5. Intellon, http://www.intellon.com/. 6. OPERA : http://www.ist-opera.org/ 7. Xeline, http://www.xeline.com/. 8. Panasonic, http://www.panasonic.com/. panasonic com/ 9. KEPRI PowerIT Project, http://neptune.kepri.re.kr/uplc/. 10. AdventNet Simulation Toolkit 6, http://www.adventnet.com/products/ simulator/. 53
참고문헌 11. Jae-Jo Lee, Choong Seon Hong, Joon-Myung Kang, and James Won-Ki Hong, Power line communication network and management in Korea, International Journal of Network Management(IJNM), Vol. 13, Issue 6, Special Issue, Nov. -Dec. 2006, pp. 443-457 457. 12. 강준명, 박창근, 김은희, 홍원기, 임용훈, 주성호, 최문석, 이범석, 현덕화, 전력선통신망을위한네트워크관리시스템의설계및구현, KNOM Review, Vol. 9, No. 2, December 2006, pp. 8-19. 13. Joon-Myung Kang, Chang-Kun Park, Eun-Hee Kim, James Won-Ki Hong, Yong-hun Lim, Seongho Ju, Moon-suk Choi, Bum-suk Lee, and Duckhwa Hyun, "Design and Implementation of Network Management System for Power Line Communication Network," IEEE International Symposium on Power Line Communications and its Applications (ISPLC 2007), Pisa, Italy, March 26-28, 2007, pp. 23-28. 14. 박창근, 강준명, 최미정, 홍원기, 임용훈, 주성호, 최문석, 이범석, 현덕화, " 전력선통신망을위한관리정보설계 ", Proc. of KNOM 2007 Conference, Cheju, Korea, April 26-27, 2007, pp. 198-205. 15. 박창근, 최미정, 강준명, 홍원기, 임용훈, 주성호 " 멀티벤더전력선통신망을위한통합네트워크관리시스템설계및구현," Proc. of 2007 KICS Fall Conference, Seoul, November 17, 2007. 16. Chang-Keun Park, Joon-Myung Kang, Mi-Jung Choi, James Won-Ki Hong, Young-Jun Lim, and Munseok Choi, "An Integrated Network Management System for Multi-Vendor Power Line Communication Networks", the International Conference on Information Networking 2008(ICOIN 2008), Busan, Korea, January 23-25, 2008. 17. Chang-Keun Park, Joon-Myung Kang, Mi-Jung Choi, James Won-Ki Hong, Young-Jun Lim, and Seong-Ho Ju, "Definition of Common PLC MIB and Design of MIB Mapper for Multi-vendor PLC Network Management", IEEE International Symposium on Power Line Communications and its Applications 2008(ISPLC 2008), Jesu Island, Korea, April 2-4, 2008, pp. 152-157. 18. 박창근, SNMP 기반의이종 PLC 네트워크를위한통합관리방법 석사논문, 컴퓨터공학과, 포항공과대학교, 2008 54
Q&A 감사합니다 http://dpnm.postech.ac.krpostech 분산처리및네트워크관리연구실포항공과대학교컴퓨터공학과 55