KR100912815B1 - Method for upload traffic aggregation and download traffic distribution in ethernet network device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이더넷 망 장치에서의 상향 트래픽 집선 및 하향 트래픽 분배 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an uplink traffic aggregation and a downlink traffic distribution method in an Ethernet network device.
본 발명에 따르면 패킷 헤더의 일부분을 사용하여 가입자와 직접적으로 연결되지 않은 중간 노드에서 가입자 별로 패킷을 분류하여 가입자 별로 공평한 집선 및 분배가 가능하며, 가입자 별로 패킷을 분류하는 특성으로 인하여 가입자 망이 임의의 형상(topology)으로 확장된 경우에 가입자가 스태킹(stacking)된 스위치 포트의 위치에 관계없이 종단 사용자들 사이에 대역을 공평하게 분배하여 사용할 수 있으며, 그 결과 패킷 헤더 내의 일부분을 가입자 식별 태그로 사용하여 가입자와 직접적으로 연결되어 있지 않은 중간 노드에서 적은 비용으로 가입자를 구분하고 이를 기반으로 가입자 별로 공평한 처리가 가능하고 가입자 별 과금에 맞는 서비스 품질 보장이 가능한 장점을 제공한다.According to the present invention, by using a part of a packet header, an intermediate node that is not directly connected to a subscriber can classify the packets by subscribers so that fair aggregation and distribution can be performed by the subscribers. In case of extension to the topology of the subscriber, the subscriber can use the band evenly among the end users regardless of the location of the stacking switch port. By using this method, it is possible to classify subscribers at low cost from intermediate nodes that are not directly connected to subscribers. Based on this, it can provide fair processing for each subscriber and guarantee quality of service according to each subscriber's billing.
광대역 통합망, 이더넷, 가입자 망, 가입자 식별 태그, 집선 및 분배, 공평성 Broadband Integrated Network, Ethernet, Subscriber Network, Subscriber Identification Tag, Aggregation and Distribution, Fairness
Description
본 발명은 이더넷 기술을 기반으로 구성된 가입자 망에서 상향 트래픽과 하향 트래픽을 처리하는 방법에 관한 것으로, 더 자세히는 이더넷 프레임 헤더의 일부분의 가입자 식별 태그를 이용하여 가입자를 구분하는 상향 트래픽을 집선하고 하향 트래픽을 분배하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for processing uplink traffic and downlink traffic in a subscriber network configured based on Ethernet technology, and more specifically, to aggregate and downlink uplink traffic that distinguishes subscribers using a subscriber identification tag of a portion of an Ethernet frame header. A method of distributing traffic.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-052-02, 과제명: 멀티서비스 스위치 개발].The present invention is derived from a study conducted as a part of the IT new growth engine core technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Communication Research and Development (Task Management Number: 2005-S-052-02, Task name: Multiservice Switch Development).
가입자 망은 다수의 가입자의 패킷을 하나 또는 다수의 상향 링크로 공평하게 집선(aggregation)하고 하향 트래픽에 대해 하나 또는 다수의 상향 링크의 패킷을 해당 가입자에게 공평하게 분배하는 것을 중요한 목적으로 한다. The subscriber network aims to equally aggregate the packets of a plurality of subscribers into one or a plurality of uplinks and to distribute the one or more uplink packets evenly to the subscribers for downlink traffic.
도 1은 종단 사용자들 간의 공평성을 보장하는 가입자 망의 이상적인 구성을 도시한 것이다, 상기와 같은 목적을 위해서는 도 1에서 도시된 바와 같이 상향 트 래픽과 하향 트래픽을 이상적으로 처리하기 위해 각각의 트래픽에 대응하는 대용량 가입자 망 장치(100, 101)를 이용하여 구성함으로써 모든 가입자 포트를 동일한 조건에서 관리할 수 있으며, 가입자의 상향 및 하향 트래픽의 변화를 실시간으로 측정하여 대역 관리를 공평하게 할 수 있다. 그러나 대용량 가입자 망 장치(100, 101)는 비용과 확장성 측면에서 고려할 때 바람직하지 않기 때문에 일반적인 가입자 망은 도 2에서 도시된 바와 같이 상향 트래픽과 하향 트래픽에 대해 8~24개 정도의 포트를 가지는 이더넷 스위치들을 다단으로(stacking) 연결하여 구성된다. FIG. 1 shows an ideal configuration of a subscriber network that guarantees fairness among end users. For this purpose, as shown in FIG. By configuring using the corresponding high-capacity subscriber network device (100, 101) it is possible to manage all the subscriber port under the same conditions, it is possible to equalize the band management by measuring the change in the up and down traffic of the subscriber in real time. However, since the high-capacity
도 2에 도시된 바와 같이 stacking된 집선 스위치에서 가입자 별 패킷 분류하지 않고 집선 및 분배할 경우 가입자간 공평성이 보장되지 않으며 패킷 내에 2계층 이상의 정보를 사용하여 흐름(flow) 별 분류하여 집선 및 분배를 할 경우 매우 복잡하며 서비스, 주소 체계 등에 의존적인 문제점이 있다. As shown in FIG. 2, when stacking aggregation switches are aggregated and distributed without classifying packets by subscribers, fairness between subscribers is not guaranteed, and aggregation and distribution are classified by flow using two or more layers of information in packets. This is very complicated and depends on services, addressing, etc.
반면에 도 2와 같이 stacking된 망에서 가입자별 패킷을 분류하여 처리할 경우 작은 용량의 이더넷 스위치로 도 1과 같은 대용량 가입자 망 장치 구성이 가능하며 모든 가입자의 트래픽을 동일한 조건으로 처리할 수 있다.On the other hand, when classifying and processing packets for each subscriber in the stacked network as shown in FIG. 2, a large capacity Ethernet network device as shown in FIG. 1 can be configured with a small capacity Ethernet switch, and all traffic of the subscriber can be processed under the same conditions.
예를 들어, 상향 트래픽의 경우를 설명하면, 기존의 이더넷 스위치에서 사용하는 방식의 예로서 가입자 망이 MAC 혹은 IP 주소를 기준으로 가입자를 구분하여 서비스하는 경우, 하나의 가입자가 여러 개의 MAC 혹은 IP 주소를 가지는 상황(예를 들면, IPv6가 도입될 경우)을 가정할 수 있다. 이 경우 악의적인 가입자가 가상적으로 여러 개의 MAC/IP 주소를 사용하여 자신의 사용 대역을 확장하는 경우에 대응이 어렵다. For example, in the case of upstream traffic, as an example of the method used in the existing Ethernet switch, when a subscriber network services subscribers based on MAC or IP address, one subscriber may have multiple MAC or IP addresses. Assume a situation with an address (for example, when IPv6 is introduced). In this case, it is difficult for a malicious subscriber to virtually expand its bandwidth by using multiple MAC / IP addresses.
또한, 가입자가 접속한 위치에 따라서 가입자 간의 공평성(cousin fairness)이 크게 문제된다. 예를 들어, 도 2에서 가입자 1은 가입자 8과 비교할 때 상대적으로 상향 링크에 접근하기 위해서 거쳐야 하는 가입자 장치가 수가 적기 때문에 다른 상향 트래픽과 충돌이 적다. 따라서 가입자 1은 가입자 8에 비해서 상대적으로 넓은 대역폭을 차지하면서 서비스를 받을 가능성이 크고, 이 경우 가입자간 공평성이 심하게 손상될 수 있다. 이러한 문제를 서로 다른 서브 트리에 연결된 가입자 간의 공평성 문제(cousin fairness problem)라고 한다.In addition, there is a big problem in the fairness (cousin fairness) between subscribers according to the location of the subscriber access. For example, in FIG. 2,
두 번째로 코어 망에서 최근에 사용되고 있는 흐름(flow)별 분류 및 QoS 보장 방식은 각각의 포트로 도착한 패킷들을 IP 출발지 주소, IP 도착지 주소, TCP/UDP 프로토콜, TCP/UDP 출발지 포트, TCP/UDP 도착지 포트의 5 가지 부분을 기준으로 인터넷 서비스의 기본 통신 단위인 세션(session) 단위로 분류하고 이 기준으로 각각의 패킷들을 처리하는 기능을 말한다. 이 방식은 각각의 통신 세션의 특징(예로 VoIP 세션은 지연에 아주 민감)에 따라서 패킷의 통신 품질을 보장하는 장점을 가진다. 그러나 이 방식은 엄청난 수의 세션을 관리하고 이에 따라서 실시간으로 패킷을 분류해야 하므로 저장 공간 및 프로세싱 부담이 크고 따라서 구현하기가 용이하지 않다. 특히, 가입자 망에서 이러한 기술을 사용하는 것은 구현 부담이나 비용 측면을 고려할 때 적당하지 않다. 또한, 이 경우에도 공평성 문제를 해결할 수 없고, 이 문제를 해결하기 위해서는 각 패킷을 발송한 가입자별로 패킷을 분류하여야 한다.Secondly, the flow classification and QoS guarantee schemes recently used in the core network allow packets arriving at respective ports to be assigned to an IP source address, an IP destination address, a TCP / UDP protocol, a TCP / UDP source port, and a TCP / UDP. Based on the five parts of the destination port, it classifies into the unit of session, which is the basic communication unit of Internet service, and processes each packet based on this standard. This approach has the advantage of ensuring the communication quality of packets according to the characteristics of each communication session (eg VoIP sessions are very sensitive to delay). However, this approach has to manage a huge number of sessions and, accordingly, classify packets in real time, which results in a large storage space and processing burden and thus is not easy to implement. In particular, it is not appropriate to use such a technology in the subscriber network in consideration of implementation burden or cost. In this case, the fairness problem cannot be solved, and in order to solve this problem, the packet must be classified by the subscriber who sent each packet.
상기에 설명한 바와 같이 기존의 가입자 망 장치에서는 가입자를 기준으로 패킷들을 분류하거나 처리하지 않으며 이러한 결과로 가입자 망이 임의의 형상으로 확장된 경우에는 종단 사용자 사이에 공평한 집선 및 분배가 불가능하다. 이에 따라 본 발명이 속한 기술 분야에서는 임의의 형상으로 확장된 가입자 망에서 종단 사용자들 간의 공평성을 보장하기 위해서 가입자 별로 트래픽을 분류하고 처리하는 효율적인 패킷 처리 방법의 개발이 요구되어 왔었다.As described above, the existing subscriber network device does not classify or process packets based on the subscriber, and as a result, even aggregation and distribution between end users is impossible when the subscriber network is expanded to an arbitrary shape. Accordingly, in the technical field to which the present invention belongs, there has been a demand for the development of an efficient packet processing method for classifying and processing traffic for each subscriber in order to guarantee fairness among end users in the subscriber network extended to an arbitrary shape.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 상기 문제점을 해결하기 위해, 가입자 망이 임의의 형상으로 확장된 경우 가입자가 연결된 포트의 위치와 상관없이 공평한 대역을 보장 받을 수 있도록 가입자 망을 구성하는 각각의 스위치에서 이더넷 프레임 헤더의 일부분을 이용한 가입자 식별 태그를 기준으로 패킷을 가입자 별로 구분하고 이를 기준으로 패킷을 처리하여 대역을 공평하게 분배할 수 있도록 할 수 있는 이더넷 망 장치에서의 상향 트래픽 집선 및 하향 트래픽 분배 방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to solve the above problems, when the subscriber network is expanded to any shape, each of the subscriber networks constituting the subscriber network so as to ensure a fair band regardless of the position of the connected port Upstream traffic aggregation and downstream traffic in an Ethernet network device that enables the switch to divide packets by subscribers based on subscriber identification tags using a part of an Ethernet frame header and process packets accordingly To provide a distribution method.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 이더넷 망 장치에서의 상향 트래픽 집선 방법은, 임의의 형상으로 확장된 가입자 망을 구성하는 이더넷 망 장치에서 상향 트래픽을 집선하는 방법에 있어서, (a) 가입자와 직접 연결된 이더넷 장치에서 가입자로부터 입력되는 상향 트래픽에 대해 해당 패킷 헤더에 가입자를 나타내는 태그(Tag)를 삽입하는 가입자 식별 태그 삽입 단계; (b) 상향 트래픽의 각 이더넷 프레임의 가입자 식별 태그를 읽어서 해당 패킷을 가입자 별로 분류하는 가입자 상향 트래픽 분류 단계; 및 (c) 가입자 별로 분류된 상향 이더넷 프레임을 분류된 가입자 별로 처리하는 상향 패킷 처리 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the uplink traffic aggregation method in the Ethernet network device, in the Ethernet network device constituting the subscriber network extended to any shape in a method for converging uplink traffic (a) directly connected to the subscriber A subscriber identification tag insertion step of inserting a tag indicating a subscriber in a corresponding packet header for upstream traffic input from the subscriber in the Ethernet device; (b) a subscriber uplink traffic classification step of classifying a corresponding packet by subscriber by reading a subscriber identification tag of each Ethernet frame of uplink traffic; And (c) an uplink packet processing step of processing uplink Ethernet frames classified by subscribers for each classified subscriber.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한, 이더넷 망 장치에서의 하향 트래픽 분배 방법은, 임의의 형상으로 확장된 가입자 망을 구성하는 이더넷 망 장치에서 하향 트래픽을 분배하는 방법에 있어서, (a) 이종의 이더넷 장치에 연결되어 입력되는 하향 트래픽의 패킷 내의 정보 중에서 그 패킷 내에 삽입된 가입자 식별 태그를 추출하여 가입자 식별 정보를 복구하는 단계; (b) 상기 가입자 식별 정보에 따라 상기 하향 트래픽 패킷을 가입자 별로 분류하는 가입자 하향 트래픽 분류 단계; (c) 가입자 별로 분류된 하향 이더넷 프레임을 분류된 가입자 별로 처리하는 하향 패킷 처리 단계; 및 (d) 상기 가입자별로 처리된 패킷이 패킷 내에 삽입된 가입자 식별 태그를 인식하지 못하는 장치에게 전달되는 패킷인 경우 상기 삽입된 가입자 식별 태그를 삭제하여 해당 가입자 별로 하향 트래픽을 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the other technical problem, the downlink traffic distribution method in an Ethernet network device, in a method for distributing downlink traffic in an Ethernet network device constituting a subscriber network extended to any shape, (a) heterogeneous Ethernet Recovering subscriber identification information by extracting a subscriber identification tag inserted in the packet from information in a packet of downlink traffic inputted to the apparatus; (b) a subscriber downlink traffic classification step of classifying the downlink traffic packet for each subscriber according to the subscriber identification information; (c) a downlink packet processing step of processing downlink Ethernet frames classified by subscribers by classified subscribers; And (d) if the packet processed for each subscriber is a packet transmitted to a device that does not recognize the subscriber identification tag inserted in the packet, transmitting the downlink traffic for each subscriber by deleting the inserted subscriber identification tag. Characterized in that.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 패킷 헤더의 일부분을 사용하여 가입자와 직접적으로 연결되지 않은 중간 노드에서 가입자 별로 패킷을 분류하여 가입자 별로 공평한 집선 및 분배가 가능하며, 가입자 별로 패킷을 분류하는 특성으로 인하여 가입자 망이 임의의 형상(topology)으로 확장된 경우에 가입자가 스태킹(stacking)된 스위치 포트의 위치에 관계없이 종단 사용자들 사이에 대역을 공평하게 분배하여 사용할 수 있으며, 그 결과 패킷 헤더 내의 일부분을 가입자 식별 태그로 사용하여 가입자와 직접적으로 연결되어 있지 않은 중간 노드에서 적은 비용으로 가입자를 구분하고 이를 기반으로 가입자 별로 공평한 처리가 가능하고 가입자 별 과금에 맞는 서비스 품질 보장이 가능한 장점을 제공한다.As described above, according to the present invention, by using a part of a packet header, an intermediate node that is not directly connected to a subscriber can classify packets by subscribers, thereby enabling fair aggregation and distribution by subscribers, and classifying packets by subscribers. In this case, when the subscriber network is extended to any topology, the band can be distributed evenly among the end users regardless of the location of the stacked switch ports. By using a part as a subscriber identification tag, an intermediate node that is not directly connected to a subscriber can be used to classify subscribers at a low cost and based on this, it can provide fair processing for each subscriber and guarantee quality of service for each subscriber's billing. .
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a는 본 발명에 따른 이더넷 망 장치에서의 상향 트래픽 집선 방법의 흐름의 예를 도시한 것이다.3A illustrates an example of a flow of an uplink traffic aggregation method in an Ethernet network device according to the present invention.
패킷이 도착하면(300 단계) 가입자와 직접 연결된 포트로 도착된 패킷인가를 확인한다(310 단계). 이는 패킷에 포함된 정보를 통해 알 수 있다.When the packet arrives (step 300), it is checked whether the packet arrives at the port directly connected to the subscriber (step 310). This can be seen through the information contained in the packet.
가입자와 직접 연결된 포트로 도착한 상향 트래픽의 패킷인 경우에는, 이 가입자 단말과 직접 연결된 본 발명에 따른 가입자 망 장치에서 패킷의 이더넷 프레임 헤더의 일부분에 가입자를 나타내는 태그(Tag)를 삽입한다(311 단계). In case of a packet of uplink traffic arriving at a port directly connected to a subscriber, the subscriber network device directly connected to the subscriber station inserts a tag indicating a subscriber in a portion of an Ethernet frame header of the packet (step 311). ).
가입자 식별 태그를 삽입하는 본 발명에 따른 방식은 이더넷 프레임 헤더의 어느 부분을 가입자 식별 태그로 사용하는가에 따라서 다음과 같은 4 가지 방식이 있다. 첫째, IEEE 802.1Q에 따른 이더넷 프레임에서 VLAN 부분을 가입자 식별 태그로 사용하는 방식, 둘째, Q-in-Q 방식(IEEE 802.1ad로 표준화 진행 중)에 따른 이더넷 프레임에서 S-VLAN 부분을 가입자 식별 태그로 사용하는 방식, 셋째, 새로운 이더넷 타입 값을 정의하고 바로 다음에 가입자 식별 태그를 삽입하는 방식, 넷째, 이더넷 프레임에 가입자를 나타내는 MPLS(Multiprotocol Label Switching) Label을 삽입하는 방식이 있다. 가입자 식별 태그에 대해서는 이하에서 각 경우에 대해서 상술하도록 한다. The method of inserting the subscriber identification tag according to the present invention has four methods according to which part of the Ethernet frame header is used as the subscriber identification tag. Firstly, the VLAN part is used as a subscriber identification tag in the Ethernet frame according to IEEE 802.1Q, and second, the subscriber identification is identified in the S-VLAN part in the Ethernet frame according to the Q-in-Q method (standardization in progress with IEEE 802.1ad). There is a method used as a tag, third, a method of defining a new Ethernet type value and immediately inserting a subscriber identification tag, and fourth, a method of inserting a MPLS (Multiprotocol Label Switching) label indicating a subscriber in an Ethernet frame. The subscriber identification tag will be described in detail below in each case.
가입자와 직접 연결되지 않는 중간 노드는 이전의 노드에서 311 단계를 통해 이미 가입자 식별 태그 부분이 삽입된 이더넷 프레임을 받게 된다. 따라서 이 중간 노드는 311 단계에서 삽입된 가입자 식별 태그 부분의 가입자 ID를 읽어서 패킷을 가입자 별로 분류한다(312 단계).The intermediate node not directly connected to the subscriber receives the Ethernet frame in which the subscriber identification tag portion has already been inserted through
그리고 가입자 별로 분류된 상향 이더넷 프레임을 분류된 가입자 별로 처리한다(313 단계). 이를 통해 가입자 별로 공평한 서비스 품질을 구현할 수 있다. The uplink Ethernet frame classified for each subscriber is processed for each classified subscriber (step 313). Through this, it is possible to realize fair service quality for each subscriber.
가입자 별로 처리하는 예를 들면 다음과 같다. An example of processing for each subscriber is as follows.
도 2의 상향 링크에 있어서, 가입자 1은 노드 1의 이더넷 망 장치에 대해 가입자와 직접 연결된 경우이고, 가입자 2는 노드 1의 이더넷 망 장치에 대해 가입자와 직접 연결되지 않은 경우이다. 가입자 식별을 위해 IEEE 802.1Q에 따른 이더넷 프레임에서 VLAN 부분을 가입자 식별 태그로 사용하는 방식을 사용한다고 가정한다. 가입자 1로부터 노드 1에 입력되어 도착한 패킷에 대해서는 가입자 식별을 위해 VLAN 부분을 '1'로 삽입하고, 가입자 2로부터 노드 2에 입력되어 도착한 패킷에 대해서는 VLAN 부분을 '2'로 삽입한다. 노드 2를 거쳐서 노드 1에 도착한 패킷은 직접 연결된 포트로부터 도착한 패킷이 아니기 때문에 가입자 태그를 삽입하지 않는다. 따라서, 노드 1에서 가입자 1의 패킷과 가입자 2의 패킷은 가입자 식별을 VLAN 부분에 삽입된 태그를 이용하여 분류하여 상향 트래픽으로 패킷을 처리할 수 있다. 상향 패킷의 처리(313 단계)에서는 가입자 1로부터 노드 1에 입력된 상향 트래픽과 가입자 2로부터 노드 2를 통해 노드 1로 입력된 상향 트래픽은 각각 가입자 태그에 의해 구별되어 분류되며, 가입자 1와 가입자 2의 상향 트래픽을 우선 순위 또는 클래스에 따라 구분하여 삭제(discarding)할지 여부를 결정하고, 설정된 대역으로 대역을 보장 및 제한한다. In the uplink of FIG. 2,
이때에 가입자를 분류하고 처리하는 것은 가입자 별 분류에 더하여 트래픽의 중요도에 따른 분류나 트래픽 흐름 별로 분류하여, 보다 세밀한 QoS(품질 보장)을 하는 경우를 포함한다. 즉, 가입자 별로 분류한다고 하여 추가적인 분류의 가능성을 배제하는 것은 아니다.At this time, classifying and processing subscribers includes classifying according to the importance of traffic or classifying traffic flow in addition to the classification by subscribers to provide more detailed QoS (quality guarantee). In other words, classification by subscriber does not exclude the possibility of additional classification.
그리고 본 발명에 따라서 구현된 가입자 장치에서는 가입자 식별 태그를 인식하여 가입자를 분류하는데 사용할 수 있지만, 이를 인식하지 못하는 이종의 가입자 망 장치나 가입자에게 패킷이 전달되는 경우 오작동을 유발할 수 있으므로 가입자 식별 태그 부분을 제거하는 것이 필요하다. 본 발명에 따른 망 장치가 이종의 망 장치로 패킷을 전송하는 경우에는 가입자 구분 용도로 사용한 가입자 식별 태그 영역을 제거하고(314 및 315 단계) 패킷을 발송한다(316 단계).And the subscriber device implemented according to the present invention can recognize the subscriber identification tag and use it to classify subscribers, but it may cause malfunctions when packets are delivered to heterogeneous subscriber network devices or subscribers that do not recognize it. It is necessary to remove it. When the network apparatus according to the present invention transmits a packet to a heterogeneous network apparatus, the subscriber identification tag region used for subscriber identification is removed (
도 3b는 본 발명에 따른 이더넷 망 장치에서의 하향 트래픽 분배 방법의 흐름의 예를 도시한 것이다.3B illustrates an example of a flow of a downlink traffic distribution method in an Ethernet network device according to the present invention.
하향 패킷이 도착하면(319 단계), 이종의 이더넷 장치에 연결되어 입력되는 트래픽인 경우 패킷 내의 정보를 사용하여 패킷 내에 삽입된 가입자 식별 태그를 추출하여 그 패킷에 대응하는 가입자 식별 정보를 복구한다(321 단계).When the downlink packet arrives (step 319), when the traffic is connected to the heterogeneous Ethernet device and inputted, the subscriber identification tag inserted in the packet is extracted using the information in the packet, and the subscriber identification information corresponding to the packet is recovered ( Step 321).
가입자 식별 태그를 추출하여 가입자 식별 정보를 복구하는 방법은 가입자 식별 태그를 삽입하는 방법에 따라 달라질 것이며, 이에 대해서는 이하에서 다시 설명될 것이다.The method of extracting the subscriber identification tag and recovering the subscriber identification information will vary depending on the method of inserting the subscriber identification tag, which will be described later.
가입자와 직접 연결되지 않는 중간 노드에서는 하향 트래픽의 각 이더넷 프레임의 가입자 식별 정보로부터 해당 패킷을 가입자 별로 분류하고(322 단계), 이 를 기준으로 하향 이더넷 프레임을 가입자 공평성을 보장하는 방식으로 처리(323 단계)한다.In the intermediate node that is not directly connected to the subscriber, the corresponding packet is classified by subscriber from the subscriber identification information of each Ethernet frame of the downlink traffic (step 322), and the downlink Ethernet frame is processed in such a manner as to guarantee subscriber fairness (323). Step).
하향 패킷의 처리(323 단계)에서, 하향 링크로부터 노드 1에 입력된 하향 트래픽은 각각 가입자 태그에 의해 구별되어 분류되며, 하향 트래픽을 우선 순위 또는 클래스에 따라 구분하여 삭제(discarding)할지 여부를 결정하고, 설정된 대역으로 대역을 보장하고 제한한다.In the processing of the downlink packet (step 323), the downlink traffic inputted to the
상향 패킷의 경우와 마찬가지로 이종의 가입자 장치 또는 가입자에게 전달되어 오동작을 유발하는 경우를 방지하기 위해 가입자 태그를 삭제(325 단계)하여 패킷을 발송한다(326 단계).As in the case of the uplink packet, the subscriber tag is deleted (step 325) and the packet is sent (step 326) in order to prevent a case in which it is delivered to heterogeneous subscriber devices or subscribers and causes a malfunction.
도 3c는 도 3a의 방법을 실행하는 장치 구성의 일예를 도시한 것이다. 수신부(330)는 가입자로부터의 상향 패킷을 수신하며, 태그 삽입부(331)는 가입자 태그를 삽입하며, 상향 트래픽 분류부(332)는 가입자별로 패킷을 분류하며, 상향 패킷 처리부(333)는 가입자별로 패킷을 처리하며, 상향 태그 삭제부(334)는 314 및 315의 단계를 실행하여 가입자 식별 태그 영역을 제거하고, 발송부(335)는 처리된 패킷을 전송한다.FIG. 3C illustrates an example of an apparatus configuration for performing the method of FIG. 3A. The
도 3d는 도 3b의 방법을 실행하는 장치 구성의 일예를 도시한 것이다. 수신부(340)는 하향 패킷을 수신하며, 태그 복원부(341)는 패킷에 포함된 가입자 식별 태그로부터 가입자에 대한 정보를 복원하며, 하향 트래픽 분류부(342)는 가입자별로 패킷을 분류하며, 하향 패킷 처리부(343)는 가입자별로 패킷을 처리하며, 하향 태그 삭제부(344)는 324 및 325의 단계를 실행하여 가입자 식별 태그 영역을 제거 하고, 발송부(345)는 처리된 패킷을 전송한다.FIG. 3D illustrates an example of an apparatus configuration for executing the method of FIG. 3B. Receiving
이하에서는 패킷에 삽입되는 가입자 식별 태그에 대해 각 실시예 별로 설명한다.Hereinafter, a subscriber identification tag inserted into a packet will be described for each embodiment.
첫 번째로, 이더넷 프레임의 VLAN 태그에서 VLAN ID를 위해서 할당된 비트를 이용해서 가입자 구별을 위한 ID를 기록하여 가입자 식별 태그를 삽입한다.First, a subscriber identification tag is inserted by recording an ID for identifying a subscriber by using bits allocated for VLAN ID in a VLAN tag of an Ethernet frame.
도 4와 같이 IEEE 802.1Q에 따른 이더넷 프레임은 기존의 이더넷 프레임에서 새로운 이더넷 유형을 정의하는 부분(430)과 VLAN 태그 부분(440)이 추가된 형태이다. IEEE 802.1Q에 따른 이더넷 프레임은 사용자들 간에 가상적인 LAN을 구성하는데 사용된다. 본 발명의 첫 번째 실시예에 따르면 이러한 VLAN 태그(440) 부분을 다른 용도로 사용한다. 즉, 가입자 식별 태그를 VLAN 태그(440) 영역에 삽입하여 이를 통해서 가입자를 구분하는 인자로 사용한다. As shown in FIG. 4, the Ethernet frame according to IEEE 802.1Q has a form in which a
VLAN 태그(440) 부분에는 12bit의 VLAN ID를 기록하는 부분(443)이 있는데 이 부분에 가입자를 구분하는 가입자 ID를 삽입한다. 가입자 ID는 1) 모든 가입자 포트에 미리 할당하는 방법 2) 각각의 가입자 장치별로 서비스 시작 시에 인증 과정과 연계하여 새로운 가입자 ID를 할당받는 방법이 있으며 가입자를 구분하는 정해진 비트열이다. 또한 VLAN 태그(440) 부분에는 3bit의 가중치(priority) 부분(441)이 있는데 보내진 패킷을 분석하여 이 패킷의 가중치를 결정하여 이 부분에 기록할 수 있다. The
그리고 가입자 식별 태그로부터 가입자 식별 정보를 복구할 때(321 단계)에는, VLAN ID 비트의 값으로부터 가입자 식별 정보를 복구해낸다.When recovering the subscriber identification information from the subscriber identification tag (step 321), the subscriber identification information is recovered from the value of the VLAN ID bit.
이 방법의 장점은 첫 노드에서만 가중치 분석을 수행하면 되기 때문에 패킷 처리의 부담을 줄일 수 있다. 반면, VLAN이 갖는 원래의 용도를 사용하지 못하고, 이종의 망 장치가 공존하는 경우에 장치의 기능 장애를 유발할 수 있다. 따라서, 기존의 VLAN 태그와 구분하기 위해 새로운 이더넷 유형 값을 정의하여 사용하는 방식을 생각해볼 수 있다.The advantage of this method is that only the first node needs weight analysis to reduce the burden of packet processing. On the other hand, if the original purpose of VLAN is not used, and heterogeneous network devices coexist, it may cause device malfunction. Therefore, you can think of how to define and use a new Ethernet type value to distinguish it from existing VLAN tags.
두 번째는 IEEE 802.1ad로 표준화 진행 중인 Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임에서 S-VLAN 부분을 가입자 식별 태그로 사용하는 방식이다. 즉, Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임에 S-VLAN 태그를 삽입하고, 삽입된 S-VLAN 태그에 할당된 비트 전부 혹은 일부를 이용하여 가입자 구별을 위한 ID를 기록하여 가입자 식별 태그를 삽입하는 것이다.Second, the S-VLAN part is used as a subscriber identification tag in the Ethernet frame according to the Q-in-Q method which is being standardized by IEEE 802.1ad. That is, the S-VLAN tag is inserted into the Ethernet frame according to the Q-in-Q scheme, and the subscriber identification tag is inserted by recording the ID for distinguishing subscribers using all or part of bits allocated to the inserted S-VLAN tag. It is.
도 5와 같이 Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임은 IEEE 802.1Q에 따른 이더넷 프레임에서 기존의 VLAN 태그 부분 (530, C-VLAN 태그라고 함) 앞에 또 하나의 VLAN 태그(521 내지 523, S-VLAN이라고 함)가 추가된 형태이다. As shown in FIG. 5, the Ethernet frame according to the Q-in-Q scheme has another VLAN tag (521 through 523, S) before the existing VLAN tag portion (530, C-VLAN tag) in the Ethernet frame according to IEEE 802.1Q. -VLAN) is added.
S-VLAN 부분은 기존의 이더넷을 매트로 이더넷으로 영역을 확장하면서 VLAN 부분이 부족해지는 것을 막기 위해서 기존의 VLAN 앞에 새로운 이더넷 타입(EtherType) 값을 정의하고 추가적인 VLAN 부분을 가입자 구분 용도로 사용하는데, 가입자 장치에서 전송된 이더넷 프레임은 S-VLAN 태그를 포함하고 있지 않다. 따라서 가입자와 직접 연결된 가입자 망 장치에서 도 5와 같이 (새로운 이더넷 타입 값(510)과 S-VLAN 태그(521 내지 523)를 포함하는) S-VLAN 부분을 삽입한다. 삽입된 S-VLAN 부분에는 12bit의 VLAN ID를 기록하는 부분(523)이 있는데 이 부분에 가입자를 구분하는 가입자 ID를 삽입한다. 가입자 ID는 1) 모든 가입자 포트에 미리 할당하는 방법 2) 각각의 가입자 장치별로 서비스 시작 시에 인증 과정과 연계하여 새로운 가입자 ID를 할당받는 방법이 있으며 가입자를 구분하는 정해진 비트열이다. The S-VLAN part defines a new Ethernet type (EtherType) value in front of the existing VLAN and uses the additional VLAN part for subscriber identification in order to prevent the lack of VLAN part while extending the area from the existing Ethernet to the macro Ethernet. The Ethernet frame transmitted from the subscriber device does not contain an S-VLAN tag. Accordingly, the S-VLAN portion (including the new
S-VLAN 태그에서 서비스하는 가입자 수를 확장하기 위해서는 S-VLAN 부분에서 가중치 부분(521), DE 부분(522), 그리고 VLAN ID 부분(523)을 포함하는 전체 16bit을 가입자 ID로 사용할 수 있다. 이러한 확장을 사용하는 경우에는 S-VLAN의 가중치 부분을 사용하지 못하므로 기존의 VLAN의 가중치 부분(541)을 사용한다. 원래 가중치 부분은 S-VLAN과 C-VLAN에서 중복되어 정의된 부분이므로 어느 부분을 사용해도 무방하다.In order to expand the number of subscribers served by the S-VLAN tag, the total 16 bits including the
본 발명의 두 번째 실시예에 따르면 기존의 VLAN 기능은 C-VLAN 태그를 통해서 지원되고 S-VLAN은 매트로 영역에서만 용도가 정해져 있으므로 가입자 망 영역에서의 사용은 상호간에 기능의 충돌을 일으키지 않는다. According to the second embodiment of the present invention, since the existing VLAN function is supported through the C-VLAN tag and the S-VLAN is defined only in the macro area, the use in the subscriber network area does not cause a function conflict.
이 경우 가입자 식별 태그로부터 가입자 식별 정보를 복구할 때(321 단계)에는 상기 S-VLAN 태그에 할당된 전체 비트 혹은 일부 비트의 값으로부터 가입자 식별 정보를 복구한다.In this case, when recovering the subscriber identification information from the subscriber identification tag (step 321), the subscriber identification information is recovered from the value of all or some bits allocated to the S-VLAN tag.
세 번째 실시예로는 새로운 이더넷 타입 값을 정의하고 바로 다음에 가입자 식별 태그를 삽입하는 방식을 사용할 수 있다. 즉, 이더넷 프레임이 가입자 구별을 위한 ID를 기록하고 있는 프레임이라는 것을 나타내는 필드 및 가입자 구별을 위한 ID를 이더넷 프레임에 삽입하여 가입자 식별 태그를 삽입하는 것이다.As a third embodiment, a method of defining a new Ethernet type value and immediately inserting a subscriber identification tag may be used. That is, a field indicating that the Ethernet frame is a frame recording ID for identifying a subscriber and an ID for identifying a subscriber are inserted into the Ethernet frame to insert a subscriber identification tag.
도 6에서 보는 바와 같이 기존의 VLAN 태그를 활용하지 않고 새로운 이더넷 타입 값(610)을 정의하고 바로 다음에 가입자 식별 태그(620)를 삽입하여 가입자를 구분하는 ID를 기록한다. As shown in FIG. 6, a new
이 방식은 표준과 맞지 않는 이더넷 프레임을 사용하는 단점이 있지만, 각각의 용도에 따라서 필요한 가입자 식별 태그 형식을 사용할 수 있고, 각각의 패킷에 대한 가중치 값을 용도에 유연하게 사용할 수 있다는 장점이 있다.This method has the disadvantage of using an Ethernet frame that does not conform to the standard, but has the advantage of using the subscriber identification tag format required for each purpose, and the flexibility of using the weight value for each packet for the purpose.
이 경우 가입자 식별 태그로부터 가입자 식별 정보를 복구할 때(321 단계)에는 상기 가입자 구별을 위한 태그로부터 가입자 식별 정보를 복구한다.In this case, when recovering the subscriber identification information from the subscriber identification tag (step 321), the subscriber identification information is recovered from the tag for distinguishing the subscriber.
본 발명에 따른 네 번째 실시예는 이더넷 프레임에 가입자를 나타내는 MPLS Label을 삽입하는 방식이다. 즉, 이더넷 프레임에 MPLS 헤더를 삽입하고, 그 MPLS 헤더에 포함된 MPLS 라벨을 기록하는 부분에 가입자 구별을 위한 가입자 ID를 삽입하여 가입자 식별 태그를 삽입하는 것이다.A fourth embodiment according to the present invention is a method of inserting an MPLS Label indicating a subscriber in an Ethernet frame. That is, an MPLS header is inserted into an Ethernet frame, and a subscriber ID tag is inserted by inserting a subscriber ID for distinguishing a subscriber into a part of recording an MPLS label included in the MPLS header.
도 7과 같이 MPLS(Multiprotocol Label Switching) 헤더 부분(720)은 2 계층(Layer 2)인 이더넷 헤더(710)와 3 계층(Layer 3)인 IP 헤더(730) 사이에 위치한다. MPLS 기술은 3 계층의 라우팅 과정을 경로를 따라 미리 할당된 MPLS 라벨(Label)을 이용하여 2 계층의 스위칭 과정으로 처리함으로써 그 처리 속도를 높이고, 그 경로에 따라서 자원을 미리 예약하는 용도로 사용된다. As shown in FIG. 7, a multiprotocol label switching (MPLS)
본 발명의 네 번째 실시예 에서는 MPLS 라벨 부분(721)을 가입자를 구분하기 위한 태그를 기록하는 부분으로 사용한다. 가입자 장치에서 전송된 이더넷 프레임은 거의 MPLS 헤더를 포함하고 있지 않다. 따라서 가입자와 직접 연결된 가입자 망 장치에서 도 7과 같이 MPLS 라벨(20bit)(721), EXP(3bit)(722), S(1bit)(723) 그리고 TTL(8bit)(724)을 포함하는 MPLS 헤더를 삽입한다. 삽입된 MPLS 헤더에는 MPLS 라벨을 기록하는 부분(721)이 있는데, 이 부분에 가입자를 구분하는 가입자 ID를 삽입한다. In the fourth embodiment of the present invention, the
MPLS 헤더 부분은 가입자 망에서 사용되는 용도가 없기 때문에 충돌 문제가 없고, L2 헤더나 L3 헤더에 포함되지 않아 삽입 및 삭제가 용이하고, 총 20bit로 구성되어 확장성이 크다는 장점이 있다.The MPLS header part has no use problem in the subscriber network, so there is no collision problem, and since it is not included in the L2 header or the L3 header, it is easy to insert and delete, and has 20 scalability in total.
이 경우 가입자 식별 태그로부터 가입자 식별 정보를 복구할 때(321 단계)에는 상기 MPLS 라벨을 기록하는 부분으로부터 가입자 식별 정보를 복구한다.In this case, when recovering the subscriber identification information from the subscriber identification tag (step 321), the subscriber identification information is recovered from the part of recording the MPLS label.
본 발명에 따르면 가입자 망이 임의의 형상으로 확장된 경우에도 가입자들과 직접적으로 연결되지 않은 상위의 노드에서도 가입자별로 트래픽을 분류하여 이를 단위로 하여 트래픽 처리를 수행할 수 있다. 그 결과로 임의의 형상으로 가입자 망이 확장된 경우에도 가입자가 가입자 망에 연결된 위치에 따라서 트래픽의 처리가 차별받지 않으며 가입자간의 공평성을 보장하는 장점이 있다. 또한 상기 제안한 처음 노드에서 패킷의 가중치를 미리 결정하여 S-VLAN에 기록하는 방법에 의하면 적은 계산 및 통신 노력으로 이를 구현할 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 발명에 따른 임의의 형상으로 확장된 가입자 망에서 종단 사용자들 사이에 공평성을 보장하는 방법에 따르면 가입자 망의 확장 및 관리를 용이하게 하면서도 가입자간의 공평성을 적은 부담으로 보장할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, even when the subscriber network is expanded to an arbitrary shape, even the upper node not directly connected to the subscribers can classify the traffic for each subscriber and perform traffic processing based on the unit. As a result, even when the subscriber network is expanded to any shape, the processing of traffic is not discriminated according to the location where the subscriber is connected to the subscriber network and there is an advantage of ensuring fairness among the subscribers. In addition, according to the method of pre-determining the weight of the packet in the proposed first node and recording the weight in the S-VLAN, there is an advantage that it can be implemented with little computation and communication effort. Therefore, according to the method for ensuring fairness among end users in a subscriber network extended to an arbitrary shape according to the present invention, there is an advantage that the fairness between subscribers can be guaranteed with a small burden while facilitating the expansion and management of the subscriber network. .
특히 이종의 망 장치와 연결된 형상으로 구성된 경우이거나 가입자 망이 여 러 단의 이더넷 스위치를 이용하여 임의의 형상으로 구성된 경우에도 가입자와 직접적으로 연결되어 있지 않은 중간 노드에서 이더넷 프레임들을 가입자별로 구분하고 이종의 망 장치와 연결된 경우 호환을 유지하면서 서비스 품질을 보장할 수 있는 효과를 제공한다.In particular, even when the network is configured with heterogeneous network devices or when the subscriber network is configured in any shape using multiple Ethernet switches, Ethernet frames are classified by subscribers in the intermediate node that is not directly connected to the subscriber. When connected to a network device, the service quality can be guaranteed while maintaining compatibility.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 본 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 상기의 설명에 포함된 예들은 본 발명에 대한 이해를 위해 도입된 것이며, 이 예들은 본 발명의 사상과 범위를 한정하지 않는다. 상기의 예들 외에도 본 발명에 따른 다양한 실시 태양이 가능하다는 것은, 본 발명이 속한 기술 분야에 통상의 지식을 가진 사람에게는 자명할 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. Examples included in the above description are introduced for the understanding of the present invention, and these examples do not limit the spirit and scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various embodiments in accordance with the present invention in addition to the above examples are possible. The scope of the present invention is shown not in the above description but in the claims, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
또한 본 발명에 따른 상기의 각 단계는 일반적인 프로그래밍 기법을 이용하여 소프트웨어적으로 또는 하드웨어적으로 다양하게 구현할 수 있다는 것은 이 분야에 통상의 기술을 가진 자라면 용이하게 알 수 있는 것이다.In addition, it can be easily understood by those skilled in the art that each of the above steps according to the present invention can be variously implemented in software or hardware using a general programming technique.
그리고 본 발명의 일부 단계들은, 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD- ROM, CD-RW, 자기 테이프, 플로피디스크, HDD, 광 디스크, 광자기 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.And some steps of the invention may also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, CD-RW, magnetic tape, floppy disks, HDDs, optical disks, magneto-optical storage devices, and carrier waves (e.g. It also includes the implementation in the form of). The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
도 1은 종단 사용자들 간의 공평성을 보장하는 가입자 망의 이상적인 구성을 도시한 것이다,1 illustrates an ideal configuration of a subscriber network that guarantees fairness among end users.
도 2는 임의의 형상으로 확장된 일반적인 가입자 망의 구성을 도시한 것이다.Figure 2 shows the configuration of a general subscriber network extended to any shape.
도 3a는 본 발명에 따른 이더넷 망 장치에서의 상향 트래픽 집선 방법의 흐름의 예를 도시한 것이다.3A illustrates an example of a flow of an uplink traffic aggregation method in an Ethernet network device according to the present invention.
도 3b는 본 발명에 따른 이더넷 망 장치에서의 하향 트래픽 분배 방법의 흐름의 예를 도시한 것이다.3B illustrates an example of a flow of a downlink traffic distribution method in an Ethernet network device according to the present invention.
도 3c는 본 발명에 따른 이더넷 망 장치에서의 상향 트래픽 집선 장치의 구성의 예를 도시한 것이다.3c illustrates an example of a configuration of an uplink concentrating device in an Ethernet network device according to the present invention.
도 3d는 본 발명에 따른 이더넷 망 장치에서의 하향 트래픽 분배 장치의 구성의 예를 도시한 것이다.3d illustrates an example of a configuration of a downlink traffic distribution device in an Ethernet network device according to the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 IEEE 802.1Q 표준에 따른 이더넷 프레임의 VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 사용하는 방식을 보여준다.4 illustrates a method of using a VLAN tag of an Ethernet frame according to the IEEE 802.1Q standard as a subscriber identification tag according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 Q-in-Q 방식에 따른 이더넷 프레임의 S-VLAN 태그를 가입자 식별 태그로 사용하는 방식을 보여준다. 5 is a view illustrating a method of using an S-VLAN tag of an Ethernet frame as a subscriber identification tag according to a Q-in-Q scheme according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 새로운 이더넷 타입을 이용하여 새로운 이더넷 타입 필드 바로 다음에 가입자 식별 태그를 삽입하여 사용하는 방식을 보여준다. 6 illustrates a method of inserting and using a subscriber identification tag immediately after a new Ethernet type field using a new Ethernet type according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 MPLS 헤더의 라벨 부분을 가입자 식별 태그로 사용하는 방식을 보여준다. 7 illustrates a method of using a label portion of an MPLS header as a subscriber identification tag according to an embodiment of the present invention.
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