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KR100221318B1 - 에이티이엠망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치 및그 서비스방법 - Google Patents

에이티이엠망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치 및그 서비스방법 Download PDF

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KR100221318B1 KR1019960072056A KR19960072056A KR100221318B1 KR 100221318 B1 KR100221318 B1 KR 100221318B1 KR 1019960072056 A KR1019960072056 A KR 1019960072056A KR 19960072056 A KR19960072056 A KR 19960072056A KR 100221318 B1 KR100221318 B1 KR 100221318B1
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Abstract

본 발명은, ATM망에서 연결별 프레임을 이용하여 각 노드에서 지터를 조절하고, 각 연결의 프레임에 대해 작은 크기의 순서로 높은 우선순위를 부여하여 서비스할 셀을 선택함으로써 구현이 용이하도록 된 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치 및 그 서비스방법에 관한 것으로, 각 노드의 연결별(per-session)로 카운터(Ci,j)가 설치되면서 이 카운터(Ci,j)가 슬롯 단위로 카운트를 수행함으로써 연결 단위로 개별의 프레임이 정의되는 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치에 있어서, 각각의 연결별 가상채널(VC0∼VCn)로부터의 프레임의 셀 데이터의 지터를 조절하는 지터 조절수단(9∼n)과; 이 지터 조절수단(9∼n)으로부터의 각 연결별의 프레임에 대해 작은 크기의 순서로 높은 우선순위를 부여한 후 우선 순위대로 셀을 서비스하는 고정우선순위 스케쥴러(20)로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치 및 그 서비스방법
본 발명은 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치 및 그 서비스방법에 관한 것으로, 특히 ATM망에서 연결별 프레임을 이용하여 각 노드에서 지터를 조절하고, 각 연결의 프레임에 대해 작은 크기의 순서로 높은 우선순위를 부여한 후 서비스할 셀을 선택함으로써 구현이 용이하도록 된 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치 및 그 서비스방법에 관한 것이다.
일반적으로, B-ISDN(broadband integrated service digital network)은 광대역 전송 및 교환기술을 기초로 집중 또는 이산되어 있는 가입자 및 서비스 제공자를 연결하여 폭넓은 대역 분포를 갖는 연속성의 실시간 서비스와 군집성의 데이터 서비스 등의 각종 서비스를 종합적으로 제공하는 디지탈 통신망이다.
이와 같이, 다양한 서비스가 효과적으로 처리되도록 하기 위하여 ITU-T 에서는 BISDN의 통신방식으로 비동기 전송모드 통신방식(ATM; asynchronous transfer mode)을 채택되하 있다. 상기 비동기 전송모드 통신방식은 비동기식 시분할 다중화 방식에 의한 패킷형 전달방식이고, 기존의 회선 교환방식과 패킷 교환방식의 장점에 의해 다양한 서비스를 일률적으로 처리할 수가 있다.
장래의 ATM망에서는 현재로서는 예측이 불가능할 정도로 많은 서비스가 등장할 것이고, 이는 질적으로나 양적으로나 매우 상이한 트래픽 특성을 가질 것이다. 일반적으로 상기 서비스는 수율, 지연, 지터, 손실률 등에 대해 다양한 서비스 품질 요구사항을 가지고, 또한 망에서는 상기 서비스 품질 요구사항이 보장될 수 있어야 한다. 특히, 영상, 음성 등의 실시간 서비스가 광대역 통신망의 주된 서비스로 자리잡아감에 따라 지연과 지터에 대한 요구조건이 매우 엄격해지고 있다.
실시간 서비스에서는 정보가 제한시간 이내에 전달되지 않게 되면, 손실된 것과 같은 효과를 가지게 되어 지연과 지터에 대해 요구되는 조건을 효과적으로 만족시키는 것이 상당히 중요해지고 있다. 한편, ATM망에서는 서로 다른 연결로부터 온 셀이 스위치에서 상호 작용함에 따라 상기 셀을 적절히 제어하여 사용자에게 서비스의 품질을 보장해야 한다.
도 1은 일반적인 ATM망에 있어서 노드를 통한 호(call) 연결 상태를 나타낸 도면이다. 여기서, 상기 도면중 참조부호 i-1 내지 i+n은 ATM 통신망 노드를 나타내고, A 내지 F는 가입자를 나타내고 있다.
상기 ATM 통신망은 상호 연결된 노드의 모임으로 구성되고, 노드의 네트워크를 통해 근원지에서 목적지로 데이터가 전송되게 된다. 상기 도면은 데이터 전송의 개념을 나타낸 것으로, 노드는 전송로(transmission path)에 연결되어 있다. 한편, 데이터가 소정 가입자로부터 네트워크로 입력되게 되면, 데이터는 소정 노드를 통해 교환되면서 소정 목적지에 도달하게 된다.
예컨대, 데이터가 가입자(A)로부터 가입자(D)로 전송되는 경우, 먼저 노드(i-1)로 보내진 후 노드(i)와 노드(i+1) 또는 노드(i+2)를 통해 가입자(D)로 전송되게 된다.
일반적으로 큐서비스 방식은 큐에 저장되어 있는 셀간의 관계를 고려하여 셀의 전송순서를 결정하게 된다. 상기 큐서비스 방식은 망의 세가지 자원, 즉 대역폭과 지연한계 및 버퍼공간을 관리하고, 이 세가지 자원은 사용자가 요구하는 서비스의 성능 파라미터인 수율 및, 지연 손실률과 직접적인 관계에 있다. 따라서, 상기 큐서비스 방식이 효율적으로 사용되어 상기 세 자원이 유연하게 사용되게 되면, 사용자의 서비스 품질이 보장될 수 있게 된다.
또한, 상기 큐서비스 방식은 크게 작업 보존방식(work-conserving)과 비작업 보존방식(nonwork-conserving)으로 구분되는데, 상기 작업 보존방식에서는 큐에 셀이 존재하는 경우에는 서버가 결코 쉬지 않고, 상기 비작업 보존방식에서는 큐에 셀이 존재하는 경우에도 서비스하지 않을 수 있게 된다.
한편, 과거의 데이터 통신망에서는 평균지연과 평균수율이 성능의 주요 파라미터인 바, 이러한 파라미터에 대한 작업 보존방식의 연구가 대부분이었지만, 미래의 종합 통신망에서는 연속성 실시간 서비스의 성능 보장이 중요한 문제로 대두되게 되어 지연과 지터에 대한 한계값이 상당히 중요한 의미를 갖게 된다.
상기 작업 보존방식의 사용에 있어서, 커다란 문제는 트래픽이 망을 통과함에 따라 점진적으로 군집성이 발생함으로써 망 자원의 낭비가 되어 트래픽의 지터 특성이 상당히 저하되게 된다. 이와 반대로, 비작업 보존방식에서는 쉬고 있는 서버를 제대로 활용하지 못하게 되어 서버의 이용율이 감소되지만, 트래픽의 특성이 거의 대부분 유지되는 상태로 망을 통과하게 되어 작은 양의 자원에 의해 충분히 지원함으로써 종단간 지터 특성이 향상되게 된다. 따라서, 연속성의 실시간 서비스를 지원하는데 있어서 비작업 보존방식이 더욱 적합하게 된다.
최근 몇년 동안 실시간 서비스를 효과적으로 지원하기 위한 비작업 보존방식의 스케줄링 알고리듬이 많이 제안되고 있지만, 이러한 알고리듬은 실제로 ATM망에서는 지원될 수 없는 패킷 헤더를 사용하거나 프레임 구조를 채택함으로써 상당히 비효율적이게 된다. 상기 알고리듬으로는 계층적 순번(HRR; Hierarchical Round Robin) 알고리듬, 스톱-앤-고우(Stop-and-Go) 알고리듬, 지터 EDD(Earliest-Due-Date) 알고리듬, RCSP(Rate-Controlled Static Priority) 알고리듬 등이 있다.
상기 계층적 순번 알고리듬과 스톱-앤-고우 알고리듬은 모두 프레임 기법을 사용하고 있는 바, 이러한 기법의 계층적 순번 알고리듬에서는 각 연결에 대해 한 프레임 주기동안 서비스가 수행될 수 있는 셀의 수를 제한하여 셀율 지터를 보장하게 된다. 그러나, 상기 알고리듬에서 사용하는 프레임은 이웃하는 노드와 상호작용 없이 독립적으로 정의되어 셀이 노드를 통과할 때 발생하는 지연이 셀마다 변화됨으로써 종단간 지연 지터가 보장되지 않게 된다.
상기 스톱-앤-고우 알고리듬에서는 교환 노드에서 입력링크의 프레임과 출력링크의 프레임간에 일대일 대응관계가 되어 셀이 전송되게 된다. 상기와 같은 연결에 속하는 모든 셀에 거의 동일한 지연이 발생하고, 또한 종단간 지연 지터가 프레임내에서의 위치 변환에 의해서만 발생하여 상당히 작은 양에 의해 보장되게 된다.
도 2a는 종래의 스톱-앤-고우 큐 서비스방식에 있어서 입력링크(l', l'')와 연결된 출력링크(l)를 갖춘 스위칭 노드(i)를 나타낸 도면이고, 도 2b는 도 2a에 나타낸 각 링크에서의 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
상기 두 알고리듬 모두 프레임 기법의 채택에 의해 발생하는 고유의 문제, 예컨대 지연 한계와 대역 할당 단위간의 결합(coupling) 문제가 발생하고, 이에 대한 해결책으로 두 알고리듬 모두 계층화된 프레임 구조를 채택하고 있지만, 그 구조는 조금 다르게 되어 있다.
상기 계층적 순번 알고리듬에서는 상위 준위(level)의 시간 슬롯 일부를 물려 줌으로써 하위 준위의 프레임이 정의되고, 따라서 하나의 시간 슬롯이 특정 준위의 프레임에만 속하게 되어 서비스될 셀이 선택되는 과정이 단순하게 된다. 그러나, 각 준위에서 할당할 수 있는 타임 슬롯의 수가 제한되어 여분의 대역폭이 존재하더라도 새로운 연결을 수락하지 못하는 경우가 발생할 수가 있게 된다.
그리고, 상기 스톱-앤-고우 알고리듬에서는 상위 준위의 프레임이 여러개 합산되어 하위 준위의 프레임이 구성되게 된다. 따라서, 하나의 시간 슬롯이 여러 준위의 프레임에 동시에 포함되게 되어 서비스될 셀이 선택되는 과정에서 준위단위의 정적우선순위(static priority)의 사용에 의해 준위의 수가 증가함으로써 구현의 복잡도가 증가하지만, 각각의 준위에서 여분의 대역폭이 충분히 활용되게 되어 순번 알고리듬에서 발생하는 대역폭 사용효율의 저하가 방지될 수 있게 된다.
상기 두 알고리듬 모두 계층화된 프레임 구조가 도입되어 결합 문제가 어느 정도 해결되지만, 각 준위에서의 결합 문제는 여전히 존재하게 된다.
도 3는 일반적인 패킷 통신망에서의 지연지터 제어방법을 설명
현재까지의 비작업 보존 알고리듬에서는 프레임 구조를 이용하여 스케쥴링함으로써 지터를 조절하거나 패킷 헤더를 이용하여 지터 정보를 전송함으로써 각 노드에서의 지터가 조절되도록 하고 있다.
상기 계층적 순번 알고리듬과 스톱-앤-고 알고리듬에서는 프레임 기법이 채택되어 구현이 간단하지만, 결합 문제가 발생하여 대역폭 할당과 지연한계 할당 특성이 양호하지 않게 된다. 그리고, 지터 EDD 알고리듬과 RCSP 알고리듬에서는 대역폭과 지연한계의 할당을 분리할 수 있는 이점이 있지만, 매 패킷마다 스케쥴링 관련 정보를 보내 주게 되어 오버헤드가 발생하게 된다. 이는 패킷의 크기가 작은 망에서는 커다란 문제가 되게 된다.
한편, 비작업보존 큐 서비스방식, 예컨대 셀률조절 서비스방식 또는 지터조절 서비스방식에서는 서버를 개념적으로 두가지 구성요소, 예컨대 지터 조절기와 스케쥴러로 분리하는데, 상기 지터 조절기에서는 망내에서 발생한 트래픽의 왜곡을 보상하고, 상기 스케쥴러에서는 왜곡 보상된 셀 사이에서 서비스 순서를 결정하게 된다. 이러한 기능상의 분리를 통해 지연 한계가 대역폭에 관계없이 유연하게 할당될 수 있고, 종단간 지터 특성이 크게 개선될 수 있게 된다.
그리고, 트래픽의 왜곡이 보상될 수 있도록 매 노드에서 트래픽이 부분적으로 또는 전체적으로 재구성되게 되면, 원래의 트래픽 특성이 크게 왜곡되지 않은 상태로 망을 통과하게 된다. 따라서, 소요 버퍼공간이 줄어들게 되어 망의 자원을 절약할 수 있고, 또한 전송되는 트래픽의 지터 특성이 양호하게 되어 수신측에서 지터 보상 처리의 부담이 감소하게 된다.
그리고, 트래픽의 특성을 재구성하는 경우 도착되는 셀에 대해 그 셀에 대해 그 셀의 가상 도착시간 또는 예상 도착시간을 계산하여 그 시간이 될 때까지 도착 셀을 지터 조절기에 임시 저장한 후 가상 도착시간이 되는 순간에 스케쥴러로 출력하게 된다. 즉, 셀이 도착하자 마자 스케쥴되는 것이 아니라 그 셀의 가상 도착시간까지는 마치 셀이 도착되지 않은 것처럼 간주하는 것이다.
상기 지터 조절기는 가상 도착시간을 계산하는 방법에 따라 셀률 지터 조절기와 지연 지터 조절기로 분리되는데, 상기 셀률 지터 조절기는 이전 셀로부터의 간격을 토대로 가상 도착시간을 정의하지만, 상기 지연 지터 조절기는 이전 노드에서의 마감시간을 기초로 가상 도착시간을 계산하여 트래픽을 완전히 재구성하게 된다.
한편, 스케쥴러에서는 지연 요구사항에 의해 서비스 순서가 결정되어 각각의 셀이 지연한계내에서 서비스를 수행되도록 하고, 스케쥴링 방법으로는 크게 선입선출(FCFS) 방식과 고정우선순위(static priority) 방식 및 동적우선순위(dynamic priority) 방식으로 분류되게 된다.
상기 선입선출 방식은 가장 구현이 간단하지만, 트래픽의 종류에 관계없이 하나의 지연한계만이 제공되게 되어 트래픽의 특성이 다양한 망에서는 사용하기 어렵고, 고정우선순위 방식은 트래픽을 여러 등급으로 나눈 후 고정된 우선순위로 서비스하여 각 등급에 대한 지연한계를 제공하게 된다. 그러나, 망의 상태에 관계없이 항상 고정된 우선순위가 사용되게 되어 얻을 수 있는 효율에는 한계가 있게 된다.
그리고, 상기 동적우선순위 방식에서는 셀단위로 우선순위를 부여한 다음 가장 높은 우선순위부터 서비스를 제공하게 된다. 이러한 방법은 가장 효율이 양호하지만, 가장 높은 우선순위의 셀이 선택되기 위해 큐에 있는 모든 셀을 분류(sorting)해야 하는 번거러움이 발생하게 된다.
통상 비작업 보존방식 알고리듬은 모두 지터 조절 서비스 방식에 의해 해석될 수 있고, 기존의 비작업 보존방식 알고리듬에서 채택하고 있는 지터 조절기와 스케쥴러를 열거하면 다음 표 1에 나타낸 것과 같다.
큐 서비스 방식 지터 조절기 스케쥴러
HRR 프레임 기법(셀율지터) 순번(RR)
스톱-앤-고우 프레임 기법(지연지터) 선입선출(FCFS)
지터 EDD 패킷 헤더사용(지연지터) 마감시간 우선순위(EDD)
RCSP 패킷 헤더사용(지연지터) 고정우선순위(SP)
일반적으로, 기존의 지터조절 서비스 방식은 지터를 조절하는 방법에 의해 크게 두가지로 구분되는 바, 이중 하나는 패킷 헤더의 한 구간을 사용하여 스케쥴링에 관련된 정보를 다음 노드로 전달함으로써 지터를 조절하는 방식이고, 다른 하나는 프레임 기법에 의해 셀이 프레임 단위로 전송 및 교환됨으로써 지터가 조절되는 방식이다.
한편, ATM셀 헤더에는 스케쥴링 관련 정보를 실어 전송할 여분의 구간이 없기 때문에 첫번째 방식은 ATM망에 적용시킬 수가 없고, 두번째 방식은 ATM망에서 사용할 수는 있으나 여러 문제점이 있다. 더욱이, 프레임 기법의 채택에 의해 수반되는 고유 문제인 지연한계와 대역폭 할당 단위간의 결합(coupling) 특성에 의해 효율성이 저하되고, 계층화된 프레임 기법이 사용되게 되면 상기 문제가 어느 정도 완화될 수 있지만 여전히 해결이 어려운 문제이다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, ATM망에서 연결별 프레임을 이용하여 각 노드에서 지터를 조절하고, 각 연결의 프레임에 대해 작은 크기의 순서로 높은 우선순위를 부여한 후 프레임의 서비스할 셀을 선택함으로써 구현이 용이하도록 된 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치 및 그 서비스방법에 관한 것이다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 각 노드의 연결별(per-session)로 카운터가 설치되면서 이 카운터가 슬롯 단위로 카운트를 수행함으로써 연결 단위로 개별의 프레임이 정의되는 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치에 있어서, 각각의 연결별 가상채널로부터의 프레임의 셀 데이터의 지터를 조절하는 지터 조절수단과; 이 지터 조절수단으로부터의 각 연결별의 프레임에 대해 작은 크기의 순서로 높은 우선순위를 부여한 후 프레임의 셀 데이터를 순서대로 서비스를 하는 고정우선순위 스케쥴러로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명은, ATM망에서 연결별 프레임을 이용하여 각 노드에서 지터를 조절하고, 각 연결의 프레임에 대해 작은 크기의 순서로 높은 우선순위를 부여한 후 프레임의 서비스할 셀을 선택함으로써 구현이 용이하게 된다.
도1은 일반적인 ATM망에 있어서 노드를 통한 호(call) 연결 상태를 나타낸 도면,
도2a는 종래의 스톱-앤-고우 큐 서비스방식에 있어서 입력링크(l', l'')와 연결된 출력링크(l)를 갖춘 스위칭 노드(i)를 나타낸 도면,
도2b는 도 2a에 나타낸 각 링크에서의 프레임 구조를 나타낸 도면,
도3은 일반적인 패킷 통신망에서의 지연지터 제어방법을 설명
도4는 ATM망에서의 카운터 연동에 의한 지터정보 전달방법의 일례를 나타낸 도면,
도5는 본 발명에 따른 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치에 있어서 연결별(j, j', j'') 프레임의 크기()를 나타낸 도면,
도6은 본 발명에 따른 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치의 1 실시예를 나타낸 블록도,
도7은 도 6에 도시된 각 지터 조절기의 동작방법에 대한 1 실시예를 나타낸 동작흐름도,
도8은 도 6에 도시된 고정우선순위 스케쥴러의 동작방법에 대한 1 실시예를 나타낸 동작흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
9 : 데이터 트래픽 큐, 10∼n : 제 1 내지 제 n 지터 조절기,
20 : 고정우선순위 스케쥴러, i-1∼i+n : 노드,
A∼F : 가입자.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명
먼저, ATM망에서의 카운터 연동에 의해 지터정보 전달방법을 설명
따라서, 카운터 연동에 의한 지터정보 전달방법에 의해 지터가 조절되도록 하기 위해서는 망내의 노드(i)에서는 이웃하는 셀간의 관계에 상관없이 이전 노드(i-1)와의 상호작용을 통해 셀의 적격시간이 정의되게 된다. 즉, 셀이 이전 노드(i-1)에서 허용 가능한 최대 지연, 예컨대 프레임의 크기를 겪은 것처럼 적격 시간을 정의하는 것이다. 그리고, 소스 노드 이후의 노드에 대해 연결 j에 있는 셀(k)의 적격 시간()은 다음의 수학식 1에 정의되어 있다(여기서, i = 1, 2, …, N).
여기서, τi는 이전 노드(i-1)와 노드(i) 사이의 전송지연(propagation delay)을 나타내고,는 연결 j의 프레임 크기를 나타낸다. 상기 수학식 1은 노드(i)에 k 번째로 도착하는 셀의 적격 시간이 그 셀의 이전 노드(i-1)에 의해 결정됨을 나타내고 있다. 이는 이전 노드(i-1)가 k 번째 셀의 적격 시간정보를 노드(i)로 출력해야 함을 의미하고, 기존의 방법에서는 상기 정보를 k 번째 셀의 헤더에 실어 출력하도록 되어 있다.
그러나, 상기 카운터 연동에 의해 지터정보 전달방법은 상기 정보를 매번 보낼 필요없이 셀이 노드에 도착하는 순간 자체적으로 알 수 있도록 되어 있다. 즉, 연결 j에 대해의 관계가 성립되도록 연결별(per-session) 카운터(Ci,j)를 동작시켜 셀이 도착하는 순간()에 카운터의 값이 독출되어 바로 알 수 있도록 되어 있다. 따라서, 연결당 하나의 카운터만이 이용되어 해당 연결의 모든 셀에 대한 가상 도착시간을 알 수 있게 됨으로써 효과적으로 지연 지터가 조절될 수 있게 된다.
따라서, 각 노드에는 연결별(per-session)로 하나의 카운터가 있고, 각 카운터는 슬롯 단위로 카운트하여 개별 프레임을 정의하게 된다. 상기 카운터는 매 슬롯마다 카운터 값을 1 씩 감소시키고, 카운터의 값이 "0" 이 되는 순간 다시 프레임의 크기값에 의해 초기화되게 된다. 그리고, 상기 카운터는 이웃하는 노드간의 전송 지연을 정확하게 반영하여 연동시키게 된다. 즉, 이전 노드(i-1)에서 카운터의 값이 "c"일 때 출발한 셀이 노드(i)에 도착하게 되면, 순간 노드(i)의 카운터의 값도 "c"가 되도록 연동되는데, 이는 연결 수락시에 이웃하는 노드에 있는 카운터의 동작을 동기시킴으로써 가능하게 된다.
상기 카운터의 값은 두가지 의미를 갖는데, 먼저 스케쥴러에 있는 셀에 대해서는 마감시간까지 남아 있는 시간을 의미하고, 지터 조절기에 있는 셀에 대해서는 적격 시간까지 남아 있는 시간을 의미하게 된다. 이후, 상기 카운터의 값이 "0" 이 되는 시점이 바로 스케쥴러에 있는 셀의 서비스 마감시간이 됨에 따라 스케쥴러에 있는 셀은 카운터가 "0" 이 되기 이전에 서비스가 수행되어야 한다.
예컨대, 카운터의 값이 "3" 일 때 서비스가 수행된 경우 그 셀은 마감시간 3 슬롯 이전에 서비스를 받은 것이 되고, 그 셀이 그 다음 노드에 도착하게 되면 그 때의 카운터의 값이 "3" 으로 되어 셀은 3 슬롯 동안 지터 조절기에 저장되게 된다. 상기 지터 조절기에서 3 슬롯 동안 저장된 후 스케쥴러로 출력되게 되면, 이전 노드에서 마감시간에 서비스를 받고 이번 노드의 스케쥴러에 도달한 것과 동일하게 된다.
도 4는 ATM망에서의 카운터 연동에 의한 지터정보 전달방법의 일례를 나타낸 도면으로, 여기서 전송되는 프레임의 크기는 10 인 경우를 예로서 나타내고 있다. 그리고, 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 소정 셀이 이전 노드에서 언제 서비스를 받았는지에 상관없이 그 다음 노드의 스케쥴러로 입력되는 시점이 항상 일정하게 되어 모든 셀이 노드에서 최대 지연을 겪은 후 서비스가 수행됨으로써 지연 지터가 완전히 제거되게 된다.
한편, 상기 카운터 연동에 의해 지터정보 전달방법에서는 ATM망과 같이 패킷의 크기가 작고, 스케쥴링과 관련된 정보의 전송을 지원하지 않는 고속 통신망에서 지터를 조절하는데 효과적으로 적용될 수가 있지만, 연결 수락시에 한번 연동시킨 카운터의 동작에 전적으로 의존되게 되어 전송지연이 일정한 동기망에서만 사용 가능하게 된다.
상기한 바와 같이, ATM망에서의 카운터 연동에 의한 지터정보 전달방법에서는 연결별 프레임을 사용하여 셀을 서비스하고, 모든 연결의 연결별 프레임을 정의하기 위해 연결마다 별도의 프레임 카운터를 동작시켜야 한다. 따라서, 각 노드에서는 연결별 프레임을 위해 연결별로 카운터가 1 개씩 존재하고, 각각의 카운터는 슬롯단위로 카운트하여 개별 프레임을 정의하게 된다.
상기 카운터는 매 슬롯마다 카운터의 값을 1 씩 감소시킨 후 카운터의 값이 "0"이 되는 순간 다시 프레임의 크기값으로 초기화시키게 된다. 그리고, 상기 카운터의 동작은 이웃하는 노드간의 전송지연을 정확하게 반영하여 연동시키게 되는데, 이러한 연동작용으로는 상기 프레임 카운터의 노드(i-1)에서의 카운터 값이 "c" 일때 출발한 셀이 노드(i)에 도착한 순간의 카운터 값도 "c" 가 되도록 연동시키게 된다. 이는 연결 수락시에 프레임 카운터에 관한 정보를 이웃하는 노드로 보내주어 프레임 카운터의 동작을 동기시킴으로써 가능하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치에 있어서 연결별(j, j', j'') 프레임의 크기()를 나타낸 도면이다. 여기서, 연결별(j, j', j'') 프레임의 크기()는 각 연결 특성에 따라 다르게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치의 1 실시예를 나타낸 블록도이다. 도시된 바와 같이, 상기 큐 서비스장치는 데이터 트래픽 큐(9)와, 제 1 내지 제 n 지터 조절기(10∼n) 및, 고정우선순위 스케쥴러(20)로 구성되어 있다. 단, 여기서, 지터 조절기(1,2,…,n)순으로 프레임의 크기가 작은 것으로 가정한다.
한편, ATM망에서의 카운터 연동에 의한 지터정보 전달장치에는 각 노드의 연결별(per-session)로 카운터(Ci,j)가 설치되면서 이 카운터(Ci,j)가 슬롯 단위로 카운트를 수행함으로써 연결 단위로 개별의 프레임이 정의되게 된다. 그리고, 상기 데이터 트래픽 큐(9)와 제 1 내지 제 n 지터 조절기(10∼n)에서는 각각의 연결별 가상채널(VC0∼VCn)로부터의 셀 데이터가 가상 도착시간까지 저장된다.
또한, 상기 고정우선순위 스케쥴러(20)에서는 상기 제 1 내지 제 n 지터 조절기(10∼n)로부터의 연결별 대역폭이 높은 순서대로 우선순위를 부여한 후 해당 셀 데이터를 순서대로 서비스를 수행하게 된다.
이때, 상기 고정우선순위 스케쥴러(20)는 상기 연결별 대역폭이 높은 순서에 대한 연결식별자(CID; connection identifier)를 출력하게 된다. 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 고정우선순위 큐 서비스장치는 연결별 사전동기 프레임을 이용한 복수의 지터 조절기와 고정우선순위 방식의 스케쥴러로 구성되어 있다.
먼저, 셀이 도착되게 되면, 상기 셀은 해당 연결의 지터 조절기로 보내지고, 이후 상기 지터 조절기는 상기 셀의 가상도착시간까지 임시로 저장하게 된다. 각 지터 조절기가 프레임 기법을 사용하게 되어 셀의 가상도착시간은 그 셀이 속한 프레임이 종료되는 시점이 된다. 상기 가상도착시간이 되는 순간, 상기 지터 조절기가 저장된 셀을 고정우선순위 스케쥴러로 옮기게 된다.
상기 고정우선순위 스케쥴러에서는 연결의 대역폭이 높은 순서대로 우선순위를 부여한 후 가장 높은 우선순위에 해당하는 셀을 우선적으로 서비스하게 된다. 따라서, 본 실시예의 고정우선순위 큐 서비스장치는 경로상의 모든 노드에서 독집적으로 동작하는 복수의 카운터를 사용하여 개별 프레임을 정의하고, 이때 망내의 모든 노드가 동기화되어 있다는 가정이 필요하게 된다. 또한, 연결수락시에 있어서 지터는 이웃하는 노드간의 정렬된 프레임에 기반하여 조절되게 되어 노드간의 전송지연이 상수이어야 한다는 가정도 필요하게 된다.
이후, 상기 고정우선순위 큐 서비스장치에 의해 실시간 연결의 종단간 지연 및 지연 지터의 한계가 보장되기 위해서는 사용자망 접면(UNI)과 경로상의 모든 노드간이 상호 협력되는 것이 필요하게 된다. 상기 사용자망 접면(UNI)에서는 각 트래픽으로부터 망으로 들어가는 셀의 수를 해당 프레임의 시간간격 단위로 제한함으로써 셀률 지터를 조절하게 된다. 그리고, 경로상의 노드가 셀률 조절된 트래픽에 대해 지연 지터를 조절하게 되어 셀이 노드를 통과할 때마다 동일한 지연을 겪도록 하게 된다.
한편, 사용자가 연결수락시에 협상된 규정을 준수하면서 트래픽을 발생시킨 경우에도 실제로 망으로 들어오는 트래픽은 다른 트래픽과의 다중화에 의해 일정 범위내에서 밀집될 가능성이 있게 된다. 따라서, 상기 망에서 상기 트래픽 각각에 대해 종단간 지연과 지터를 보장해 주게 되면, 망의 대역 사용효율이 크게 저하되게 되어 망으로 들어가기 이전에 트래픽 성형기(traffic shaper)를 통해 트래픽을 평활화(smoothing)하는 것이 필요하게 된다.
이후, 각 노드에서는 트래픽이 이전에 평활화되어 이웃하는 셀간의 관계에 상관없이 이전 노드와의 상호작용을 통해 가상 도착시간을 정의하게 된다. 즉, 셀이 이전 노드에서 허용 가능한 최대지연, 예컨대 프레임 크기를 겪은 것처럼 가상 도착시간을 정의하는 것이다. 그리고, 소스 노드 이후의 노드에 대해 연결 j에 있는 셀 k의 가상 도착시간(, i=1,2,…,N)은 다음 수학식 2와 같이 정의되게 된다.
여기서,는 노드(i-1)와 노드(i)간의 전송지연을 나타내고,는 노드(i-1)에서 보낸 셀이 노드(i)에 도착시 슬롯의 경계 불일치에 의해 발생하는 지연을 나타내게 된다.
상기 수학식 2는 노드(i)에 k 번째로 도착하는 셀의 가상 도착시간이 상기 셀의 이전 노드에서의 가상 도착시간에 의해 결정되는 것을 나타내고 있다. 이는 노드(i-1)가 k 번째 셀의 가상도착 시간정보를 노드(i)에게로 전송해야 함을 의미하게 된다. 일반적인 방법에 있어서는 상기 정보를 k 번째 셀의 헤더에 실어 전송하게 되지만, 본 실시예의 고정우선순위 스케쥴러에서는 상기 정보를 매번 전송할 필요없이 셀이 노드에 도착하는 순간에 자체적으로 알 수 있도록 되어 있다.
즉, 연결 j에 대해의 관계가 성립하도록 연결별 프레임 카운터()를 동작시켜 셀이 도착하는 순간의 프레임 카운터의 값을 독출하여 바로 알 수 있도록 하는 것이다. 따라서, 연결당 1 개의 프레임 카운터만을 사용하여 해당 연결의 모든 셀에 대한 가상 도착시간을 알 수 있게 되어 효과적으로 지연 지터를 조절할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 각 노드에서는 연결별 개별 프레임을 위한 카운터가 1 개씩 있고, 이 카운터는 슬롯 단위로 카운트하여 개별 프레임을 정의하게 된다. 그리고, 매 슬롯마다 카운터가 값을 1 씩 감소시키고, 카운터의 값이 "0" 이 되는 순간에 다시 프레임의 크기 값으로 초기화시키게 된다. 이때, 상기 프레임 카운터는 이웃하는 노드간의 전송지연을 정확하게 반영하여 연동시키게 된다.
즉, 이전 노드(i-1)에서 카운터의 값이 "c"일 때 출발한 셀이 노드(i)에 도착하게 되면, 순간 노드(i)의 카운터의 값도 "c"가 되도록 연동시키고, 이는 연결 수락시에 이웃하는 노드에 있는 카운터의 동작을 동기시킴으로써 가능하게 된다.
상기 카운터의 값은 두가지 의미를 갖는데, 먼저 스케쥴러에 있는 셀에 대해서는 마감시간까지 남아 있는 시간을 의미하고, 지터 조절기에 있는 셀에 대해서는 적격 시간까지 남아 있는 시간을 의미하게 된다. 이후, 상기 카운터의 값이 "0" 이 되는 시점이 바로 스케쥴러에 있는 셀의 서비스 마감시간이 됨에 따라 스케쥴러에 있는 셀은 카운터가 "0" 이 되게 이전에 서비스가 수행되어야 한다.
예컨대, 카운터의 값이 "3" 일 때 서비스가 수행된 경우 그 셀은 마감시간 3 슬롯 이전에 서비스를 받은 것이 되고, 그 셀이 그 다음 노드에 도착하게 되면 그 때의 카운터의 값이 "3" 으로 되어 셀은 3 슬롯 동안 지터 조절기에 저장되게 된다. 상기 지터 조절기에서 3 슬롯 동안 저장된 후 스케쥴러로 출력되게 되면, 이전 노드에서 마감시간에 서비스를 받고 이번 노드의 스케쥴러에 도달한 것과 동일하게 된다.
그리고, 상기 스케쥴러에서는 연결의 프레임 크기가 작은 순서로 높은 우선순위를 부여하게 되어 서비스할 셀을 선택하기 위해서는 스케쥴러에 있는 모든 셀의 마감시간을 일일히 고려할 필요없이 가장 작은 프레임 크기를 가지는 연결부터 순차적으로 검색하게 되면 된다.
도 7은 도 6에 도시된 각 지터 조절기의 동작방법에 대한 1 실시예를 나타낸 동작흐름도이다. 여기서, ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치의 지터 조절방법은 다음과 같다.
먼저, 제 10 단계(S10)에서는 소정 셀(k)이 도착되고, 제 11 단계(S11)에서는 상기 셀(k)이 데이터 트래픽의 셀 데이터인가의 여부를 판단한 후 판단 결과 상기 셀(k)이 데이터 트래픽의 셀 데이터인 경우 제 14 단계(S14)로 이동하게 된다.
그리고, 제 12 단계(S12)에서는 상기 제 11 단계(S11)의 판단 결과 상기 셀(k)이 데이터 트래픽이 아닌 경우 상기 셀(k)이 해당 지터 조절수단(10∼n)으로 출력력하고, 제 13 단계(S13)에서는 상기 지터 조절수단(10∼n)에 의해 상기 셀(k)이 셀 도착시의 카운터 값 [] 만큼 지연되며, 제 14 단계(S14)에서는 상기 셀(k)을 고정우선순위 스케쥴러(20)로 출력하게 된다.
도 8은 도 6에 도시된 고정우선순위 스케쥴러의 동작방법에 대한 1 실시예를 나타낸 동작흐름도이다. 여기서, ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치의 고정우선순위 스케쥴링 방법은 다음과 같다.
먼저, 제 20 단계(S20)에서는 소정 연결의 수락시 상기 제 1 연결에 셀 데이터가 존재하는가의 여부를 판단한 후 셀 데이터가 존재하는 경우 제 24 단계(S24)로 이동하고, 제 21 단계(S21)에서는 상기 제 20 단계(S20)의 판단 결과 상기 제 1 연결에 셀 데이터가 존재하지 않는 경우 제 2 연결에 셀 데이터가 존재하는가의 여부를 판단한 후 셀 데이터가 존재하는 경우 제 24 단계(S24)로 이동하게 된다.
그리고, 제 22 단계(S22)에서는 제 n-1 단계()의 판단 결과 상기 제 1 연결에 셀 데이터가 존재하지 않는 경우 제 n 연결에 셀 데이터가 존재하는가의 여부를 판단한 후 셀 데이터가 존재하는 경우 제 24 단계(S24)로 이동하게 된다.
또한, 제 23 단계(S23)에서는 상기 제 n 단계()의 판단 결과 상기 제 1 연결에 셀 데이터가 존재하지 않는 경우 데이터 트래픽의 셀 데이터가 존재하는가의 여부를 판단한 후 데이터 트래픽의 셀 데이터가 존재하는 경우 제 24 단계(S24)로 이동하고, 상기 데이터 트래픽의 셀 데이터가 존재하지 않는 경우 종료하고, 제 24 단계(S24)에서는 상기 제 20 단계(S20) 내지 제 23 단계(S23)로부터의 셀 데이터를 선택한 후 서비스를 수행하게 된다.
한편, 본원 청구범위의 각 구성요건에 병기된 도면참조부호는 본원 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 본원 발명의 기술적 범위를 도면에 도시한 실시예로 한정할 의도에서 병기한 것은 아니다.
이상에서 설명

Claims (4)

  1. 각 노드의 연결별(per-session)로 카운터(Ci,j)가 설치되면서 이 카운터(Ci,j)가 슬롯 단위로 카운트를 수행함으로써 연결 단위로 개별의 프레임이 정의되는 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치에 있어서,
    각각의 연결별 가상채널(VC0∼VCn)로부터의 프레임의 셀 데이터의 지터를 조절하는 지터 조절수단(9∼n)과;
    이 지터 조절수단(9∼n)으로부터의 각 연결별의 프레임에 대해 작은 크기의 순서로 높은 우선순위를 부여한 후 프레임의 셀 데이터를 순서대로 서비스를 하는 고정우선순위 스케쥴러(20)로 구성된 것을 특징으로 하는 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결별 프레임 카운터()는 연결 j에 대해의 관계가 성립하도록 동작되어 셀이 도착되는 순간의 프레임 카운터 값이 독출됨으로써 셀의 가상 도착시간을 검출할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치.
  3. ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치의 지터 조절방법에 있어서,
    소정 셀(k)이 도착되는 제 10 단계(S10)와;
    상기 셀(k)이 데이터 트래픽의 셀 데이터인가의 여부를 판단한 후 판단 결과 상기 셀(k)이 데이터 트래픽의 셀 데이터인 경우 제 14 단계(S14)로 이동하는 제 11 단계(S11);
    이 제 11 단계(S11)의 판단 결과 상기 셀(k)이 데이터 트래픽이 아닌 경우 상기 셀(k)이 해당 지터 조절수단(10∼n)으로 출력력하는 제 12 단계(S12);
    상기 지터 조절수단(10∼n)에 의해 상기 셀(k)이 셀 도착시의 카운터 값 [] 만큼 지연되는 제 13 단계(S13) 및;
    상기 셀(k)을 고정우선순위 스케쥴러(20)로 출력하는 제 14 단계(S14)로 이루어진 것을 특징으로 하는 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스방법.
  4. ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스장치의 고정우선순위 스케쥴링 방법에 있어서,
    소정 연결의 수락시 상기 제 1 연결에 셀 데이터가 존재하는가의 여부를 판단한 후 셀 데이터가 존재하는 경우 제 24 단계(S24)로 이동하는 제 20 단계(S20)와;
    이 제 20 단계(S20)의 판단 결과 상기 제 1 연결에 셀 데이터가 존재하지 않는 경우 제 2 연결에 셀 데이터가 존재하는가의 여부를 판단한 후 셀 데이터가 존재하는 경우 제 24 단계(S24)로 이동하는 제 21 단계(S21);
    제 n-1 단계()의 판단 결과 상기 제 1 연결에 셀 데이터가 존재하지 않는 경우 제 n 연결에 셀 데이터가 존재하는가의 여부를 판단한 후 셀 데이터가 존재하는 경우 제 24 단계(S24)로 이동하는 제 22 단계(S22);
    상기 제 n 단계()의 판단 결과 상기 제 1 연결에 셀 데이터가 존재하지 않는 경우 데이터 트래픽의 셀 데이터가 존재하는가의 여부를 판단한 후 데이터 트래픽의 셀 데이터가 존재하는 경우 제 24 단계(S24)로 이동하고, 상기 데이터 트래픽의 셀 데이터가 존재하지 않는 경우 종료하는 제 23 단계(S23) 및;
    상기 제 20 단계(S20) 내지 제 23 단계(S23)로부터의 셀 데이터를 선택한 후 서비스를 수행하는 제 24 단계(S24)로 이루어진 것을 특징으로 하는 ATM망에서의 카운터 연동에 의해 정의되는 연결별 프레임을 이용한 고정우선순위 큐 서비스방법.
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