KR20070005699A - 네트워크의 서비스 품질을 향상시키는 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본원발명은 데이터 네트워크 영역으로부터 데이터를 수용하는 복수의 진입 포트와, 진입 포트 중 적어도 하나 상의 데이터 네트워크로부터 데이터를 수용하는 수용율을 사용자가 제한할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 갖는 데이터 전송 네트워크 하부구조 디바이스에 관한 것이며, 여기서, 진입 포트 중 적어도 하나와 상기 진입 포트 중 적어도 하나에 연결된 디바이스 사이의 데이터 전송율은 제한되어, 이를 통해 데이터가 진입 포트 내로 수용되는 제한에 의해 대역폭 제한이 구현된다.

Description

네트워크의 서비스 품질을 향상시키는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ENHANCING NETWORK QUALITY OF SERVICE}
본 발명은 일반적으로 데이터 송신 네트워크에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 데이터 송신 네트워크의 서비스 품질(QoS: Quality of Service)에 관한 것이다.
데이터 송신 네트워크는 멀티미디어 통신 시스템에서 널리 사용되고 있다. 여기서 사용된 "데이터 송신 네트워크"는 일반적으로 유선(예컨대 이더넷)이나 무선(예컨대 802.11x 호환성) 통신 링크와 같은 통신 매체를 통해 서로 링크된, 둘 이상의 데이터로 동작하는 디바이스 그룹을 지칭한다. 데이터 송신 네트워크의 비제한적인 예는 유선 및 무선 근거리 네트워크(LAN: Local Area Network) 및 광역 네트워크(WAN: Wide Area Network)를 포함한다. 여기서 사용된 "데이터로 동작하는 디바이스"는 일반적으로 예컨대 개인용 컴퓨터 디바이스나 디지털 텔레비전과 같은 데이터 송신 네트워크 내외로 데이터를 수신하고 및/또는 제공하는 디바이스를 지칭한다.
가장 널리 구현되고 있는 LAN 표준 중 하나인 이더넷은 주택의 데이터 송신 네트워크용으로 널리 사용되는 기술이 되었다. 유선 이더넷을 설치하기 위한 주요한 동기는 가정 내에서 다수의 PC와 광대역 연결을 공유하기 위한 것일 수 있다. 광대역 연결은 전형적으로 케이블이나 DSL 모뎀일 수 있으며, 이러한 모뎀은 컴퓨터 및 컴퓨터 네트워크(대개 인터넷이라고 지칭됨)의 글로벌 상호연결(global interconnection)을 영역 상호연결기능(domain interconnectivity)에 제공하는 것이다. 이더넷은 흔히 선택 기술이며, 이는 많은 상업적으로 이용 가능한 개인용 컴퓨터(PC), 케이블 모뎀 및 DSL 모뎀이 이미 이더넷을 통한 네트워크를 지원하고 있기 때문이다.
기존의 이더넷 하부구조를 이용하고 있는 애플리케이션이 나타나기 시작했다. 그러한 애플리케이션 중 하나로 음성, 비디오 및 음악과 같은 미디어 데이터 분배가 있다. 홈 네트워크에 디지털 비디오를 전송하기 위한 많은 잠재적인 애플리케이션이 있다. 애플리케이션은 예컨대 위성 셋톱 박스로부터의 비디오 분배, 개인용 컴퓨터(PC) 상의 "MyMusic" 디렉토리로부터의 음악 분배(예컨대, AudioTron), 네트워크로 연결된 개인용비디오레코더(PVR) 사이의 비디오 공유(예컨대, ReplayTV)를 포함한다. 이러한 애플리케이션은 또한 비실시간 데이터 전송 애플리케이션 및 스트리밍 애플리케이션을 포함할 수 있다.
여기서 사용된 "스트리밍"은 일반적으로 데이터 전송 기술을 지칭하며, 그리하여 데이터는 실질적으로 끊임없이 연속적인 스트림(steady and continuous stream)으로서 처리될 수 있다. 스트리밍 데이터 소비자(예컨대, 클라이언트)는 전형적으로 전체 파일이 수신되기 이전에 스트리밍된 컨텐츠를 플레이(디스플레이)하기 시작한다. 이것은 예컨대 전체 파일을 미리 다운로드하는 것과 비교하여 컨텐츠 재생을 진행하기 이전에 유리하게는 거의 지연을 제공하지 않는다. 그러나, 스트리 밍이 적절히 작동하기 위해, 클라이언트는 매끄러운 재생에 신속하게 충분하도록 데이터를 정기적으로 모으고 처리해야 한다. 이것이 의미하는 점은, 만약 스트리밍 클라이언트가 필요한 것보다 좀더 빠르게 데이터를 수신한다면, 클라이언트는 과도한 데이터를 버퍼링해야 할 필요가 있게된다는 점이다. 그러나, 만약 데이터가 충분히 신속하게 오지 않는다면, 재생은 매끄럽지 않을 것이다. 그러한 문제를 피하기 위해, 미디어는 전형적으로 하나 이상의 큰 버퍼를 사용하여 주택 즉 홈 네트워크에 걸쳐서 파일로서 (가능한 빠르게) 전송되어 이 미디어가 수신될 준비가 될 때까지 이 미디어의 일부를 저장한다. 이러한 과정이 사전-레코딩된 미디어에 허용될 수 있는 반면, 예컨대 비디오 감시(surveillance), IP 전화통화 및 "라이브" 콘텐츠와 같은 특정한 애플리케이션은 데이터를 실질적으로는 실시간으로 생성하고 소비한다. 큰 버퍼는 그러한 실시간 애플리케이션에 과도한 양의 지연을 더할 수 있다.
100Mbps 풀 듀플렉스 링크 및 비-차단 스위치와의 이더넷 연결은 전형적으로 디지털 오디오/비디오(AV) 스트림을 전송하는데 이용 가능한 많은 양의 대역폭(BW)을 갖는다. 그러한 네트워크의 경우, 패킷 에러는 아마도 발생하지 않을 것이며, 만약 네트워크에 과부하가 걸리지 않는다면, 패킷은 아마도 분실되지 않을 것이다. 이들 두 효과는, 네트워크 중 적어도 일부분이 무선 형태일 경우에 더욱 가능성이 있다. 그러나, 어느 경우에도, 패킷이 늦게 도착할 가능성이 충분히 있다. 전형적인 주택 이더넷 네트워크 내에서 이동하고 있는 패킷을 늦게 도착하게 하는(또는 무선 네트워크의 경우 버려지게 하는) 주요한 메커니즘으로는 다른 데이터 트랙일 것이다.
원래, 이더넷은 흔히 볼 수 있는 물리적 매체용으로 설계되었다. 물리적 매체로의 액세스는 반송파 감지 다중 액세스-출동 검출(CSMA-CD: Carrier Sense Multiple Access-Collision Detection) 알고리즘에 의해 제어된다. 이러한 매체로의 액세스는 보장되지 않는다. 이 알고리즘은 공평함 및 최선의 노력(fairness and best effort)을 중점적으로 다룬다. 스트리밍 데이터는, 본래 신속하게 전송될 필요가 있다. 그러나, 많은 양의 데이터를 갖는 파일 전송 애플리케이션은 본질적으로 가능한 빠르게 데이터를 전송하려고 고집할 수 있다. 그러한 경우, 파일 전송 애플리케이션은 대부분의 이용 가능한 대역폭(BW)을 소비하며, 그에 따라 스트리밍 패킷 중 일부가 네트워크 내로 늦게 도달하게 할 수 있다.
이더넷 구현은 전형적으로는 하나의 충돌 영역을 사용할 수 있다(즉, 흔히 볼 수 있는 유선 미디어나 이더넷 허브 대신에 버퍼를 구비한 스위치를 사용한다). 그러나, 과도하게 제어되지 않은 트래픽이 여전히 문제이다. 도 1a는 전형적인 홈 네트워크 배열(10)을 도시한다. 패킷은 네트워크 하부구조 디바이스(NID: Network Infrastructure Device)(22, 24) 계층을 거쳐 소스로부터 목적지로 분배된다. 예시적인 네트워크 하부구조 디바이스는 이더넷 스위치, 라우터 및 허브, 무선 어댑터, 액세스 포인트(AP) 및 브릿지를 포함한다. 디바이스(12, 14, 16, 18)는 소스나 목적지 디바이스로서 동작한다. 그러한 디바이스는 예컨대 개인용 컴퓨터(PC)와 같은 컴퓨터 디바이스 및/또는 디지털 텔레비전(DTV) 및 재생 디바이스와 같은 다른 네트워크 가능한 디바이스의 형태를 가질 수 있다. NID(24)는 게이트웨이(40)에 동작 가능하게 연결될 수 있으며, 이러한 게이트웨이(40)는 네트워크(10)와, 컴퓨터 및 컴퓨터 네트워크(흔히 인터넷으로 지칭됨)의 글로벌 상호연결 간에 상호연결기능을 제공한다. 게이트웨이는 전형적으로 디바이스(12, 14, 16, 18)와 인터넷 사이에 NID(24)를 통해 데이터 트래픽을 라우팅할 수 있다. 네트워크(10)는 예컨대 주택 내 네트워크의 형태를 가질 수 있다.
전형적인 시나리오로, 사용자는 대략 10Mbps의 데이터율로 비디오를 (예컨대 PC 형태를 가질 수 있는) 디바이스(12)로부터 {예컨대 디지털 텔레비전(DTV)의 형태를 가질 수 있는} 디바이스(16)로 스트리밍하기 원한다. 연결 링크(31, 35 및 37)는 소스 및 목적지 디바이스를 NID(22, 24)를 통해 연결하도록 동작하며, 유선 100Mbps 이더넷 링크의 형태를 가질 수 있다. 네트워크 상의 다른 트래픽의 양이 상대적으로 낮은 경우, 그러한 애플리케이션은 적절히 실행될 수 있다. 그러나, 제 2 사용자가 연결 링크(33, 35 및 39)(예컨대, 100Mbps 이더넷 링크)를 통해 연결되는 디바이스(14)(예컨대 PC의 형태를 가질 수 있음)로부터 디바이스(18)(예컨대 또 다른 PC의 형태를 가질 수 있음)로 상대적으로 큰 데이터 파일(예컨대, 디지털 영화)을 전송하는 것과 같은 네트워크 처리를 필요로 하는 특정한 임무를 실행하기 원하는 경우에, 문제가 발생할 수 있다. 그러한 전송은 간단한 파일 전송이므로, 그러한 파일은 네트워크 및 이에 참여하는 프로세스가 허용하는 한 고속으로 전송되도록 공통적으로 구현된다. 그에 따라, 디바이스(14)는 전형적으로 이더넷 링크(33)가 이용 가능하자마자 전송에 이용 가능한 패킷이 전송되도록 이러한 패킷을 항상 가질 수 있다. NID(22) 내의 수신 버퍼가 가득차거나 파일 전송이 완료될 때 까지 이러한 과정은 계속될 것이다. 만약 버퍼가 가득 찬다면, NID(22)는 일부 종류의 흐름 제어를 실행할 수 있거나 단순히 패킷을 제거할 수 있다. 일단 NID(22) 내의 버퍼가 좀더 많은 패킷을 위한 공간을 갖는다면, 패킷 전송은 재개될 것이다. 도 1a에서 볼 수 있는 바와 같이, 링크(35)는 두 트래픽 세트를 전달하고 있다. 이 링크가 포화상태가 될 경우(즉, 이 링크가 최대 용량으로 패킷을 전송할 경우), 스트리밍 및 파일 전송 애플리케이션은 지터(jitter)가 있는 패킷 지연과 같은 문제를 겪을 것이다. 비록 지연 및 지터가 파일 전송 애플리케이션에서 중요하지 않을 지라도, 이것은 전술된 바와 같이 스트리밍 애플리케이션에 악영향을 미칠 수 있다. 그에 따라, 네트워크에 걸쳐서 큰 미디어 파일을 신속하게 전송하면, 스트리밍 애플리케이션은 불충분하게(poorly) 즉 부적절하게(improperly) 기능하게 될 수 있다. 신속한 파일 전송의 예는 파일을 PC로부터 프린터 및 미디어 분배 애플리케이션으로 전송하는 것을 포함할 수 있다.
무선 통신 링크는 이러한 문제를 악화시킨다. 이용 가능한 총 대역폭(BW)은 대략 54Mbps 정도일 것이다. 미디어 컨텐션(contention) 및 헤더를 고려한 후, 실제 처리량은 대략 30Mbps 정도일 것이다. 이러한 BW는 그러한 하위-네트워크 상의 모든 무선 디바이스 사이에서 공유되어, 하나의 충돌 영역이 존재하게 된다. 더 많은 패킷이 무선 채널 상에 액세스를 시도함에 따라, 결국 더 많은 충돌이 있게 된다. 이것은 다시 모든 애플리케이션에 대해 이용 가능한 BW의 양을 감소시킨다. 그에 따라, 무선 네트워크에 대한 이러한 효과는 유선 네트워크에 대해 상술한 효과에 비해 훨씬 더 심각할 수 있다. 이러한 조건에서 QoS를 보장하기 위한 대안적인 시스템 및 방법이 요구된다.
데이터 전송 네트워크 하부구조 디바이스는 데이터 전송 네트워크 영역으로부터 데이터를 수용하기 위한 복수의 포트와; 포트 중 적어도 하나 상의 데이터 전송 네트워크로부터 데이터가 수용되는 수용율을 사용자가 제한할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 포함하며, 여기서, 포트 중 적어도 하나와 이러한 포트 중 적어도 하나에 연결된 디바이스 사이의 데이터 전송율은 제한되며, 이를 통해 데이터 송신 네트워크 내에서 이동하는 다른 데이터의 지연 위험이 감소하게 된다.
본 발명은, 첨부한 도면과 연계하여 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 것이며, 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 부분을 지칭한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명과 사용하기에 적절한 예시적인 데이터 송신 네트워크 구조를 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 양상에 따른 대역폭 제한 기능을 포함하는 예시적인 데이터 송신 네트워크 구조를 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 양상에 따른 네트워크 하부구조 디바이스에 대한 예시적인 사용자 인터페이스를 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 양상에 따른 네트워크 하부구조 디바이스에 대한 예시적인 사용자 인터페이스를 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 양상에 따른 프로세스를 예시한 도면.
도 6은 IEEE802.1D 호환 방식으로 전송 프로세스의 동작을 예시한 도면.
도 7은 본 발명의 양상에 따라 및 IEEE802.1D 호환 방식으로 전송 디바이스의 동작을 예시한 도면.
도 8은 본 발명의 양상에 따라 및 IEEE802.1D 호환 방식으로 전송 디바이스의 동작을 예시한 도면.
도 9는 본 발명의 양상에 따른 또 다른 예시적인 데이터 송신 네트워크 구조를 예시한 도면.
본 발명의 도면 및 상세한 설명은, 전형적인 네트워크 시스템에서 및 이러한 시스템을 제조하고 사용하는 방법에서 볼 수 있는 많은 다른 요소를, 그 명료성을 위해, 제거하는 동시에, 본 발명을 분명히 이해하는데 관련되는 요소를 예시하도록 간략화되었다는 점을 이해해야 한다. 당업자는 본 발명을 구현하기 위해 다른 요소가 바람직할 수 있고 및/또는 요구됨을 인식할 것이다. 그러나, 그러한 요소는 종래기술에서 잘 알려져 있기 때문에, 그리고, 이들 요소는 본 발명을 더 잘 이해하게 하지 않기 때문에, 그러한 요소의 상세한 설명은 여기서 제공되지 않는다.
본 발명의 양상에 따라, 사용자가 구성 가능한 기능은 이더넷 스위치, 라우터 및 허브, 무선 어댑터, 액세스 포인트(AP) 및 브릿지와 같은 네트워크 하부구조 디바이스(NID)에 추가되어 데이터 스트리밍 애플리케이션(예컨대, 비디오 스트리밍)과 같은 애플리케이션에 대한 서비스 품질(QoS)을 개선할 수 있다. 이러한 기능 은 그러한 디바이스의 진입 포트에서 예컨대 비트율과 같은 이용 가능한 대역폭(BW)을 선택적으로 제한하는 역할을 할 수 있다. BW는 예컨대 사용자가 선택할 수 있거나 사전-구성될 수 있는 값으로 제한될 수 있다. 이러한 방식으로, 이러한 포트에 연결된 데이터 송신 디바이스(예컨대, 개인용 컴퓨터 및 인터넷 장비)는 (파일을 인쇄할 때처럼) 네트워크에 패킷을 과도하게 공급하지 않을 것이며, 그렇지 않고 과도하게 공급할 경우에는 네트워크 상의 스트리밍 애플리케이션으로부터 이용 가능한 BW를 결국 감소시킬 것이다. 이러한 방법은 이더넷 스위치, 라우터 및 허브, 무선 어댑터, 액세스 포인트(AP) 및 브릿지와 같은 내부 영역 네트워크 하부구조 디바이스와 함께 사용되어, 디바이스가 링크를 포화시키는 것을 막을 수 있어서, 이를 통해 스트리밍 애플리케이션에 대한 BW 이용 가능성을 개선할 것이다.
본 발명의 양상에 따라, 서로 다른 IEEE802 호환성 네트워크의 하나 이상의 하부구조 구성요소는 선택된 대역폭의 이용 제약을 제공하도록 동작하여, 결국 스트리밍 애플리케이션에 대해 더 나은 QoS를 초래한다. 또 다른 양상에 따라, 구현은 전형적으로 응용 가능한 표준이나 종점으로의 변경을 필요치 않는다. 구현은 선택적으로는 예컨대 패킷 우선순위에 기반한 방식과 같은 다른 QoS 방식과 통합될 수 있다. 그에 따라, 본 발명에 따른 내부 영역(inter-domain) 네트워크 하부구조 구성요소는 다른 네트워크 트래픽에서의 스트리밍 데이터 성능을 개선되게 하는데 더 잘 동작하는 데이터 전송 네트워크를 가능케 한다.
본 발명의 양상에 따라, 스트리밍 애플리케이션에 대해 개선된 QoS를 제공하는 IEEE802 기반 홈 네트워크의 하나 이상의 내부 영역 네트워크 하부구조 구성요 소가 제공될 수 있다. 상술한 바와 같이, 주택, 즉 홈 네트워크 상의 스트리밍 애플리케이션에 대한 문제는 종종 네트워크 상의 다른 노드에 의해 생성된 트래픽에 의해 초래되며, 그러한 트래픽은 결국 네트워크 내의 링크 중 적어도 일부가 과부하가 걸리게 하여, 스트리밍 데이터 패킷의 송신을 지연시킨다. 게다가, 주택의 데이터 전송 네트워크는 전형적으로는 과도하게 제공되지 않는다. 그에 따라, 충돌 영역에 진입한 여분의 트래픽은 패킷 전송에 사용된 공통 미디어를 과부하시킬 뿐만 아니라 추가적인 충돌 및 후속한 철회(backoff) 기간을 초래하여, 모든 네트워크 애플리케이션에 대한 이용 가능한 BW를 감소시킬 수 있다.
다시 도 1a를 참조하면, 본 발명의 양상에 따라, 디바이스(12, 14, 16 및 18) 상에서 운영중인 애플리케이션의 최대 패킷 전송율은 하나의 애플리케이션이 네트워크에서 이용 가능한 과도한 양의 대역폭을 사용할 가능성을 감소시키도록 제한될 수 있다. 디바이스(12, 14, 16 및 18) 상에서 운영중인 종점 애플리케이션으로부터 송신된 패킷 데이터 트래픽은 통신 링크(31, 33, 35, 37, 39)를 통하여 NID(22, 24)를 이동한다. 디바이스(12, 14, 16, 18) 상에서 운영중인 애플리케이션에 대한 제어는 NID(22, 24) 중 하나 이상에서 주장할 수 있다.
본 발명은 주로 이더넷 라우터, 허브 및 스위치에 관계되어 논의된다. 여기서 사용된 "스위치"는 데이터 송신 네트워크 세그먼트 사이에서 패킷을 전송하는 디바이스를 일반적으로 지칭한다. 예컨대, 스위치는 전형적으로 OSI 기준 모델의 데이터 링크 층(층 2)이나 네트워크 층(층 3)에서 동작한다. 여기서 사용된 "영역"은 일반적으로 유닛으로 관리되는 데이터 전송 네트워크 상의 컴퓨터 그룹 및 디바 이스를 지칭한다. 예컨대, 그러한 디바이스는 종종 공통 규칙, 프로시저 및/또는 공통 IP 어드레스 부를 공유한다.
본 발명의 양상에 따라 디바이스(12, 14, 16, 18) 상에서 운영중인 종점 애플리케이션의 출력율을 제어하는 것이 어렵다고 입증될 수 있으므로, 하나 이상의 스위치(22, 24){NID(22)의 진입 포트(22A, 22B)}로의 입력은 대역폭 제한될 수 있다(즉, 비트율 제한될 수 있다). 간략화를 위해 및 주택 네트워크를 포함한 많은 네트워크가 주문형 설비(custom installation)이므로, 대역폭 제한 기능은 사용자가 프로그램 가능하거나 선택가능할 수 있다. 본 발명의 양상에 따라, 사용자에게는 1 또는 5Mbps와 같은 주어진 증분으로 특정한 네트워크 포트 상에서 최대 BW를 설정 또는 제한하는 옵션이 제공될 수 있다.
이제 도 1b를 참조하면, 요소(110, 120, 130, 150 및 160)로 식별된 하나 이상의 NID를 통해 통신하도록 동작하는 소스 및 목적지 종점을 포함하는 홈 네트워크 구성(100)이 도시되어 있다. 도 1b에 도시된 예시적인 실시예에서, NID(110, 120, 130)는 스위치로서 구현되는 반면, NID(150, 160)는 무선 어댑터로서 도시된다. 게이트웨이(140)는 스위치(110)를 통해 인터넷 연결을 제공하는 반면, 이동 디바이스(170)(예컨대, PDA나 PC)와의 통신은 하나 이상의 무선 네트워크 어댑터(150, 160) 및 종점 1, 2, 3, 4, 5 및 6을 통해 달성된다. 패킷은 NID(110, 120, 130, 150, 160)의 계층에 걸쳐 소스에서 목적지로 분배된다. 유선으로 연결되지 않은 위치의 경우, 무선 LAN 브릿지가 사용될 수 있다. 무선 액세스 포인트가 또한 패킷을 이동 디바이스나 국(station)내외로 분배하는데 사용될 수 있다.
다시 도 1b를 참조하면, 주어진 시나리오에서, 사용자는 대략 10Mbps의 데이터율에서 종점 1(예컨대 PC)에서 종점 4(예컨대 DTV)로의 비디오 스트리밍을 원할 수 있다. 도 1b에서의 유선 이더넷 링크는 대략 100Mbps 링크의 형태를 가질 수 있다. 그러나, 제 2 사용자가 (미디어 파일이나 디지털 영화와 같은) 상대적으로 큰 데이터 파일을 종점 2에서 종점 3으로 전송하기 원할 경우, 문제가 발생할 수 있다. 그러한 전송은 간단한 파일 전송이므로, 그러한 파일이 네트워크 및 이에 참여하는 프로세서가 허용하는 만큼 신속하게 전송되어야 하는 점이 공통적으로 요구되고 구현된다. 그에 따라, 종점 2는 전형적으로 전달하는데 이용 가능한 패킷을 항상 가질 수 있다. 스위치 2와 종점 2 사이의 이더넷 링크가 이용 가능하자마자, 패킷이 전송될 것이다. 이것은, 이러한 스위치 내의 수신 버퍼가 가득차거나 파일 전송이 완료될 때까지 발생할 것이다. 만약 버퍼가 가득찬다면, 스위치는 일부 형태의 흐름 제어를 실행할 수 있거나, 단순히 패킷을 버릴 수 있다. 스위치 내의 버퍼가 추가적인 패킷에 대한 용량을 가지면, 패킷 전송이 재개될 것이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 스위치 1과 스위치 2 사이의 링크는 두 트래픽 세트를 전달한다. 그러한 링크가 그 최대 용량에 도달할 경우에, 두 애플리케이션은 지터를 갖는 일부 패킷 지연을 겪을 것이다. 비록 지연 및 지터가 파일 전송 애플리케이션에 중요하지 않을 수 있을지라도, 이러한 지연 및 지터가 스트리밍 애플리케이션에 악영향을 미칠 수 있다.
스트리밍 애플리케이션에 대한 악영향을 완화시키기 위해, 본 발명의 양상에 따라 대략 20Mbps의 BW 제한은 스위치 2의 종점 1 링크(122)의 진입 포트 상에서 설정될 수 있고, 30Mbps의 BW 제한은 스위치 2의 종점 2 링크(124)의 진입 포트 상에서 설정될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 양상에 따르며, 도 1b의 네트워크 레이아웃에 주로 대응하는 데이터 송신 네트워크 구성(200)이 도시되어 있다. 동일한 참조번호가 동일한 네트워크 요소에 사용되었다. NID(110)(스위치 1)는 각각 50Mbps, 10Mbps, 10Mbps, 15Mbps 및 5Mbps로 대역폭 제한되어 있는 5개의 진입 포트(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)를 갖는다. NID(120)(스위치 2)는 각각 20Mbps 및 30Mbps로 대역폭 제한되어 있는 2개의 진입 포트(120a, 120b)를 갖는다. NID(130)(스위치 3)는 2개의 진입 포트를 가지며, 이러한 포트 각각은 각각 5Mbps로 대역폭 제한된다. 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 종점 1에 대한 인위적인 BW 제한은 예컨대 원하는 신호가 10Mbps이고 제한이 20Mbps인 스트리밍 애플리케이션에 영향을 미치지 않아야 한다. 그러나, 종점 2에 연결된 진입 포트 상의 30Mbps 제한은 상술한 파일 전송 데이터 트래픽을 제한할 것이다. 도 1b의 네트워크에서, 그러한 데이터는 가능한 신속하게 전달된다. 그러나, 도 2의 대역 제한된 네트워크에서, 최대 데이터율은 최대 30Mbps로 제한된다. 이것은 NID(120-110)(스위치 2와 스위치 1) 사이의 결합된 트래픽의 총 전송율을 50Mbps 미만으로 제한할 것이다. 50Mbps는 100baseT 링크의 링크 전송율보다 충분히 아래에 있어서, 스트리밍 애플리케이션 데이터와 관련된 패킷에 과도한 지연 및 지터를 추가하지 않고도 모든 패킷을 전달하기에 충분한 용량을 가져야 한다. 추가적인 지연은 BW 제한 기능으로 인해 파일 전송과 관련된 패킷에 추가되지만, 대부분의 경우 네트워크 사용자에게 악영향을 미치지 않을 것이다. 특정한 BW 제한에 의해 부과된 지연이 네트워크 사용자에게 과도할 경우에, 대응한 진입 포트에 대해 허용된 최대 BW는 증가될 수 있다. 만약 그러한 증가가 스위치 사이의 링크를 과부하되게 한다면, 다른 포트 중 하나의 BW를 감소시킴으로써 보상할 수 있다. 이러한 방식으로, 사용자에 의해 제어되는 데이터 전송은 예컨대 특정한 응용에 따라 스위치에 대한 사용자 제어를 통해 사용자가 네트워크 데이터 흐름을 미세 튜닝하거나 조정할 수 있게 한다.
이제 도 3을 참조하면, 스위치 프로그램 가능성은 본 발명의 양상에 따라 네트워크 대역폭 제어를 실행하기 위해 NID와 관련된 사용자 인터페이스{UI(300)}를 통해 촉진될 수 있다. 예컨대, NID는 진입 포트 및 대역폭 제한 설정을 선택하기 위해 선택기를 포함할 수 있다. 그러한 선택기는 선택 가능한 가능성 목록 내에서 토글(toggle)하는 사용자가 활성 가능한 하나 이상의 스위치를 포함할 수 있다. 도 3은 4 포트 NID와 사용하기에 충분히 적절한 사용자 인터페이스 패널(300)을 예시한다. 실제 포트는 예컨대 NID의 후방 패널 상에 종래의 RJ-45 타입 연결기의 형태를 가질 수 있다. 사용자 인터페이스 패널(300)은 100Mbps 포트 동작/연결 지시자(310)와 10Mbps 포트 동작/연결 지시자(320)를 포함한다. 패널(300)은 디스플레이(350)를 또한 포함하며, 이러한 디스플레이(350)는 사용자가 조정을 하고 있을 때 현재의 설정을 보여주며, 선택적으로는 정상 동작 동안에 이 포트에 진입하고 있는 실제 데이터율을 디스플레이한다. 실제 데이터율에 대한 피드백은 특정한 진입 포트 상의 과도한 용량(있는 경우)의 여부에 관해 사용자에게 경고하는데 유용함이 입증될 수 있다. 포트 선택 스위치를 사용하여 조정 프로세스의 시작 시에 사용자 가 한 선택에 따라 모든 포트(주택 내 네트워크 애플리케이션용으로 설계된 스위치에서는 전형적으로 4개나 8개임)에 대해 하나의 디스플레이가 있을 수 있다. 패널(300)은 또한 사용자 입력 버튼(330, 340)을 포함한다. 버튼(330)은 어떠한 포트가 BW 제한될 것인지와 BW 제한 값을 선택하는데 사용될 수 있다. BW 제한 값은 예컨대 사전-거주 목록으로부터나, 간격 값을 기반으로 해서 선택될 수 있다. 버튼(340)은 포트의 사용자 선택 및/또는 BW 제한 값을 검증하는데 사용될 수 있다.
또 한 단지 비-제한적인 예로, 사용자 활성 버튼(330)은 디스플레이(350)가 이용 가능한 포트(예컨대, 포트 1, 포트 2...) 사이에서 순환하게 할 수 있다. 이 디바이스의 활성 버튼(340)은 현재 디스플레이된 포트가 대역제한된 포트가 되게 할 수 있다. 버튼(330)의 추가적인 활성은 디스플레이가 사전-구성된 대역폭 제한 값 세트(예컨대, 5Mbps, 10Mbps, 15Mbps, 20Mbps, 30Mbps...) 사이를 순환하게 할 수 있다. 버튼(340)을 추가로 활성화하면, 현재 디스플레이된 대역폭 제한은 선택된 포트 상에 부과될 수 있다. 물론, 버튼(330, 340) 및 디스플레이(350)와 상호동작하게 하는 다른 방법이 또한 사용될 수 있음을 생각해 볼 수 있다.
NID 병합 버튼(330, 340)과 디스플레이(350)는 이들 요소를 동작시키고 선택된 인위적인 최대 대역폭 제한을 강제하기 위한 적절한 자원을 포함할 수 있다. 예컨대, 그러한 NID는 BW 제한 기능을 구현하기 위한 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다. 여기서 사용된 "프로세서"는 일반적으로 마이크로프로세서와 같은 중앙처리장치(CPU)를 포함하는 컴퓨터 디바이스를 지칭한다. CPU는 일반적으로 산술 및 논리 연산을 실행하는 산술 논리 장치(ALU)와, 메모리로부터 명령어(예컨대, 코드) 를 추출하고 이를 디코딩 및 실행하여 필요할 때 ALU를 호출하는 제어 장치를 포함한다. 여기서 사용된 "메모리"는 칩, 테이프, 또는 디스크의 형태와 같이 데이터를 저장할 수 있는 하나 이상의 디바이스를 일반적으로 지칭한다. 메모리는, 또한 단지 비-제한적인 예로 하나 이상의 랜덤-액세스 메모리(RAM), 판독전용 메모리(ROM), 프로그램 가능한 판독전용 메모리(PROM), 소거 가능하고 프로그램 가능한 판독전용 메모리(EPROM), 또는 전기적으로 소거 가능하고 프로그램 가능한 판독전용 메모리(EEPROM) 칩의 형태를 가질 수 있다. 프로세서에 의해 사용된 메모리는 이 프로세서를 포함하는 집적 장치 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 예컨대, 마이크로프로세서의 경우, 메모리는 마이크로프로세서 자체의 내부나 외부에 있을 수 있다. 물론, 예컨대 전자 인터페이스나 주문형 집적회로(ASIC)와 같은 다른 요소가 사용될 수 있다.
대안적으로, 사용자 구성 또는 재-구성은 NID에 통합된 웹 서버를 사용하여 촉진될 수 있다. 이제 도 4를 참조하면, BW 제한 NID에 의해 생성되고 구성 웹 브라우저에 제공될 수 있는 예시적인 웹 페이지(예컨대 HTML로 인코딩된 텍스트를 포함함)가 도시되어 있다. 웹서버는 주택 등급 라우터, 무선 액세스 포인트 및 LAN 모뎀에 종래에는 통합되어 구성을 용이하게 하였다. 유사한 전략이 본 발명의 양상에 따라 대역폭 제한을 선택하고 구현하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 사용자 인터페이스의 다른 타입의 이용 및 구현을 생각할 수 있다.
이제, 또한 도 5를 참조하면, 본 발명의 양상에 따른 방법(500)이 도시되어 있다. 방법(500)은 특히 도 2의 네트워크 구성(200) 및 도 4의 인터페이스(400)와 함께 사용하기에 충분히 적합할 수 있다. 이제 도 2 및 도 4와 연계하여 도 5를 참조하면, NID 구성 웹페이지(400)는 NID에 동작 가능하게 연결된 적절한 컴퓨터 디바이스(예컨대 NID에 연결된 개인용 컴퓨터) 상에서 실행되는 웹 브라우징 소프트웨어 모듈(예컨대, 인터넷 익스플로러)에서 사용자가 구성하기 원하는 NID의 IP 주소(예컨대, http://192.168.1.xxx)를 입력함으로써 액세스될 수 있다.
또한 단지 비-제한적인 예로, 하나의 구성에서, 종점 1에서 실행된 웹 브라우징 소프트웨어는 NID(120)(스위치 2)와 관련된 주소에 액세스하는데 사용될 수 있다. 요청이 NID에 수신될 수 있다(510). 요청, 또는 후속한 통신 교환은, 요청중인 사용자가 진입 포트에 인위적인 대역폭 제한을 부과하길 원한다고 지시할 수 있다. 이에 응답하여, NID는 HTML로 인코딩된 웹페이지(400)를 반환하며(520), 이러한 웹페이지(400)는 사용자가 포트를 구성하게 한다. 포트 구성 유틸리티 사용자 인터페이스(400)는 도 4에 도시된 바와 같이 웹 페이지나 윈도우 형태를 가질 수 있다. 도 4에 예시된 예에서, 인터페이스(400)는 포트 선택 윈도우(410)를 포함하며, 이러한 윈도우(410)는 NID 상의 진입 포트를 지시하는 사용자가 선택 가능한 데이터 항목(예컨대, 목록 박스 내의 엔트리)을 제공한다. 윈도우(410)는 사용자가 선택 가능한 두 개의 포트를 보여준다. 인터페이스(400)는 또한 각 포트에 대한 서로 다른 대역폭 제한 중에서 선택하기 위한 스크롤 가능한 대역폭 윈도우(420)를 포함한다. 윈도우(400)는 또한 Back 버튼과 같은 탐색 디바이스(430)를 포함하여 사용자가 예컨대 이전 웹페이지로 복귀하게 한다. Finish 버튼은 사용자 선택을 확인하고, Cancel 버튼은 구성 프로세스를 중단한다. 사용자는 마우스와 같은 종래의 포인팅 디바이스를 통해 윈도우(400)와 상호동작할 수 있다.
선택된 포트와 관련된 대응하는 인위적인 대역폭 제한을 구성하기 위해 주어진 포트를 선택하면, 사용자는 탐색 디바이스(430)의 Finish 버튼을 활성화시킬 수 있다. 활성화하면, NID는 특정한 사용자 선택을 지시하는 새로운 구성 데이터를 수신한다(530). 이러한 데이터는 예컨대 URL(Uniform Resource Locator)의 일부와 같은 임의의 종래의 방식을 사용하여 NID에 전달될 수 있다. NID는 임의의 적절한 방법을 사용하여 이러한 정보를 검출하고 포착할 수 있다. 그러면, NID는 사용자가 선택한 대응하는 제한을 구현한다(540).
본 발명의 양상에 따라, BW 제한 기능은 리키 버킷 알고리즘(Leaky Bucket Algorithm)을 사용하여 구현될 수 있다. 이 알고리즘은 William Stallings(저작권 1998)이 저술한 "High Speed Networks"에 기술되어 있다. 이것은 예컨대 케이블 및 DSL 모뎀에서 데이터율을 제한하는데 사용된 방법과 유사할 수 있다. 리키 버킷 알고리즘에 대한 시간 상수는 예컨대 NID가 겪게 될 트래픽의 타입을 기반으로 선택될 수 있고, NID 광고 애플리케이션을 기반으로 할 수 있다. 단지 예로, 100msec 범위 동안의 시간 상수가 적절할 수 있다. 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 비트율에 대한 이러한 제한은, 예컨대 100baseT의 경우 100Mbps인 실제 링크율로의 임의의 변경을 의미하지 않는다. 실제로, 이용 가능한 최고 링크율을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 특히 무선 링크에 유용하다고 입증될 수 있다.
추가적인 예로서, 리키 버킷 알고리즘은 기본적으로 작은 큐(queue)를 사용하며, 이때 패킷은 설정된 율로 외부로 전송된다. 평균 입력율이 평균 출력율을 초 과할 때, 큐는 결국 가득차게될 것이다. 큐가 차있는 동안, 추가적인 패킷은, 큐의 레벨이 좀더 많은 패킷을 허용할 수 있을 정도로 충분히 낮게 강하하게 된 이후에 큐 내로 허용될 수 있다. 큐는 NID의 사용자 구성을 제공하기 위해 사용되는 프로세서에 응답할 수 있다. 이러한 방식으로, NID는 실제 링크율이 아닌 사용자 선택에 대응하는 최대 비트율로 비트를 수신할 수 있다.
당업자에 의해 또한 이해될 바와 같이, 데이터를 전달하고 있는 종점은 패킷이 삭제되었거나 송신되지 않았다는 통지를 필요로 할 수 있다. NID의 기능이 OSI 기준 모델의 층 2로 제한되는 경우, TCP가 존재한다고 가정되지 않는다. 대신, 본 발명의 양상에 따라, 소싱 종점으로부터 흐름을 효율적으로 제어하는데 이용 가능한 이더넷 서비스에 의존할 수 있다. 두 개의 이더넷 인터페이스가 케이블을 통해 연결될 때, 물리적인 인터페이스는 통신을 위해 사용할 특정한 버전의 이더넷과 협상한다. 인터페이스 속도는 단지 비-제한적인 예로 10Mbps에서 1Gbps가지의 범위일 수 있다. 흐름 제어 및 풀/해프 듀플렉스(full/half duplex)와 같은 다른 속성이 또한 있다. 본 발명의 양상에 따라, 피드백을 전달자에게 제공하는데 사용되는 메커니즘은 그러한 협상 이후 어떠한 서비스가 이용 가능한지에 의존할 수 있다. 흐름 제어를 갖는 풀 듀플렉스 이더넷 링크 경우, 흐름 제어 메커니즘은, 인입 큐가 가득찰 때 더 이상의 패킷을 송신하지 않도록 소스-종점 송신기에게 통보하기 위해 직접 사용될 수 있다. 큐가 충분히 비어서 추가적인 패킷의 허용을 가능케 할 때, 흐름 제어 메커니즘은 추가적인 송신이 발생하게 한다.
흐름 제어를 지원하지 않는 해프-듀플렉스 링크의 경우, 스위치는 MAC-레벨 충돌이 인입 패킷의 "슬롯-시간" 동안에 발생했음을 시뮬레이션, 또는 에뮬레이션할 수 있다. 이더넷 표준에 따라, 만약 충돌이 이러한 간격 동안에 검출된다면, 송신기는 "충돌 강화 잼 신호(collision enforcement jam signal)"를 송신하며, 그런 다음 패킷 송신을 종료한다. 이후, 송신기는 "철회" 기간으로 전이하며, 여기서, 송신기는 추가적인 송신을 시도하기 이전에 임의의 시간 양을 대기한다. 이러한 프로세스는 패킷이 마칠 때까지 계속된다. 다른 모든 패킷은 인스턴트(instant) 패킷이 전송될 때까지 송신 종점의 송신 큐에서 대기할 것이다. OSI 기준 모델의 다른 레벨 사용을 포함한 NID의 "억압된(throttled)" 또는 "관리된" 진입 포트 내로의 흐름을 제어하는 다른 메커니즘이 또한 사용될 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, IEEE802.1D 표준과 호환성이 있는 브릿지 전송 프로세서(600)가 예시되어 있다. 이더넷 스위치 및 802.11 액세스 포인트를 IEEE802.1 브릿지의 특정한 구현으로 볼 수 있다는 점은 주목할 만하다. 수신 포트와 관련된 MAC의 수신 기능과, 송신 포트와 관련된 MAC의 송신 기능은 도시되어 있지 않다. 또한, IEEE802.1D는 패킷이 한 포트의 MAC로부터 또 다른 포트의 MAC로 전송됨에 따라 실제 구현을 명시할 뿐만 아니라 기능 프로세스를 명시한다.
예컨대, 강제 토폴로지(topology) 블록(610)에 대해, IEEE802.1D는 다음과 같은 경우에 각 포트가 잠재적인 송신 포트로서 선택된다는 점을 명시한다: (a) 프레임이 수신되었던 포트가 전송 상태에 있었던 경우, (b) 송신용으로 간주된 포트가 전송 상태에 있는 경우, (c) 송신용으로 간주된 포트가 프레임이 수신되었던 포트와 동일하지 않은 경우, (d) 프레임에 의해 전달된 mac_service_data_unit의 크 기가 송신용으로 간주된 포트가 첨부된 LAN에 의해 지원된 mac_service_data 유닛의 최대 크기를 초과하지 않는 경우. 잠재적인 송신 포트로서 선택되지 않은 각 포트의 경우, 프레임은 버려져야 한다. 프레임 블록(620)을 필터링함에 대해, IEEE802.1D는 필터링 판정이 다음과 같은 것을 기반으로 한 전송 프로세스에 의해 이뤄짐을 명시한다: (a) 수신된 프레임에서 전달된 목적지 MAC 주소, (b) 그러한 MAC 주소와 수신 포트를 위해 필터링 데이터베이스에 포함된 정보, (b) 잠재적인 송신 포트에 대한 디폴트 그룹 필터링 동작. 마지막으로, 큐 프레임 블록(630)에 대해, IEEE802.1D는 전송 프로세스는 큐 프레임에 대한 저장수단을 제공하여, 각 브릿지 포트와 관련된 개별 MAC 개체로의 송신을 위해 이들 프레임을 제출할 기회를 대기한다고 명시한다. 동일한 브릿지 포트 상에 수신된 프레임의 순서는 다음의 프레임에 대해 보존되어야 한다: (a) destination_address 및 source_address의 주어진 조합에 대해 주어진 user_priority를 갖는 유니캐스트 프레임과, (b) 주어진 destination_address에 대해 주어진 user_priority를 갖는 멀티캐스트 프레임. 전송 프로세스는 주어진 브릿지 포트에 대해 둘 이상의 송신 큐를 제공할 수 있다. 프레임은 각 포트와 관련된 상태 정보의 일부인 트래픽 등급 표를 사용하여 그 user_priority를 기반으로 해 저장 큐(들)에 할당된다. 표는, user_priority의 각 가능한 값의 경우, 할당되어야 하는 트래픽 등급의 대응하는 값을 지시한다. user_priority의 값은 0에서 7까지의 범위에 있다. 출력 큐와 이들 큐 다음의 프로세스는 송신 포트와 관련된다.
프로세스(610 내지 630)는 포트 단위로 또는 하나의 흐름으로서 구현될 수 있다. 만약 포트 단위로 구현된다면, 그러한 체인(chain) 내에서 BW 제한 기능을 구현할 수 있다. 도 7은 수신 포트 MAC(720)과 전송 프로세스(610 내지 630) 사이에 BW 제한 기능(710)을 구현하는 구성(700)을 예시한다.
NID가 송신 포트 당 다수의 출력 큐를 사용하여 802.1p/q 우선순위를 지원하는 경우, 사용자-우선순위를 기초로 트래픽을 제한하는 것이 바람직하다고 입증될 수 있다. 그러한 경우, 수신 포트 당 사용자 우선순위의 각 그룹과 관련된 별도의 리키 버킷 알고리즘이 사용될 수 있다(802.1D가 사용자 우선순위를 그룹 지을 수 있어서, 8개 미만의 사용자 우선순위를 허용한다는 점을 주목해야 한다). 도 8에 도시된 바와 같이, 프레임은 적절한 리키 버킷 알고리즘(8101 내지 810n)에 진입하기 이전에 사용자 우선순위를 기반으로 별도의 그룹으로 나누어질 수 있다(820). 패킷의 각 그룹의 율 별도로 제어될 수 있다. 만약 이러한 리키 버킷 알고리즘과 관련된 입력 큐가 가득찬다면, 흐름 제어는 그러한 사용자 우선순위를 갖는 패킷에 실행되어서 대응하는 수신 포트로 진입하게 할 수 있다.
특정한 상황에서, 전술한 방법은 양호한 QoS를 갖는 데이터스트림의 전달을 보장하지 않을 수 있다. 예컨대, 도 2에 대해, 종점 4의 사용자는 10Mbps 비디오 스트림을 시청하고 있을 수 있다. 그러나, 종점 3의 사용자가 종점 2로부터 대신에 종점 1(PC)로부터 파일을 요청하는 경우, QoS 문제가 나타날 수 있다. 이 경우, 만약 종점 1이 비디오 스트림 패킷에 더 높은 우선순위를 제공하지 않는다면, 비디오 스트림의 QoS는 악화된다. 본 발명의 양상에 따라, 그러한 시나리오의 실패 위험은 상부 층(예컨대, IP 주소 및 포트 주소)을 조사한 후 그러한 정보를 기반으로 해서 흐름 제어를 실시함으로써 스트림을 개별적으로 식별하기 위한 프로세스를 구현함으로써 적어도 부분적으로 완화될 수 있다.
또한, IEEE802.1q 우선순위를 지원하는 NID의 경우, 예컨대 우선순위 당 BW 제한을 할당할 수 있다. 이러한 추가적인 기능을 포함하는 NID는 좀더 복잡한 사용자 인터페이스를 병합할 수 있다. 그 경우, 스위치와 상호동작하는 웹 브라우저는 특히 충분히 적절할 수 있다. BW 제한은 또한 패킷 상의 우선순위 표시에 상관없이 진입 포트에 인입하는 모든 트래픽과 관련될 수 있다. BW 제한 기능을 통과하면 IEEE802.1D에 기술된 바와 같이 더 높은 우선순위 패킷이 여전히 우선적으로 처리될 수 있지만, 그러한 포트 내로 인입하는 트래픽 모두는 제한되게될 것이다.
이더넷 스위치에 대해 기재한 동일한 기술은 예컨대 802.11xx 호환성 무선 네트워크의 구성요소에 적용될 수 있다. 대부분의 경우, 무선 구성요소는 이더넷 스위치와 유사한 802.1D 브릿지의 일부인 것으로 간주될 수 있다. 차이점으로는, 브릿지가 한 박스 내에 포함되는 대신에 분배되며, 무선 링크 그 자체가 하나의 충돌 영역을 나타낸다는 점이다. 이더넷 스위치의 경우, 링크가 최대 속도로(예컨대, 100baseT의 경우 100Mbps) 계속해서 동작하는 것이 종종 바람직하다. 이것은 무선 링크에서 좀더 중요할 수 있으며, 이는 많은 경우 하나의 링크가 더 낮은 율로 감소하게 된다면, 모든 링크가 그러한 낮은 율로 감소하기 때문이다.
예컨대, 무선 링크율이 54Mbps(단거리에 걸쳐서 802.11a 내지 802.11g에서 쉽게 달성될 수 있음)라고 가정하면, 오버헤드가 고려된 이후 그러한 링크에 대한 실제 측정된 처리량은 대략 30Mbps일 수 있다. 이러한 30Mbps는 네트워크의 무선 부분 상의 노드에 의해 공유되어야 한다. 이더넷 인터페이스와의 무선 액세스 포인트의 경우, 접근법은 NID의 스위치 구현에 제공된 접근법과 유사하다. 흐름 제어는 동일한 방식으로 달성될 수 있으며, 리키 버킷 알고리즘의 위치는 유사할 것이다. 데이터 송신 네트워크의 무선 세그먼트에서의 BW 제한은 도 9를 참조하여 더 논의될 것이다.
도 9는 본 발명의 양상에 따른 데이터 송신 네트워크(200)(도 2)의 일부분에 대한 더 상세한 도면을 예시한다. PC 내에 직접 설치된 무선 어댑터 카드의 경우, 어떠한 이더넷 인터페이스도 존재하지 않는다. 이러한 카드로의 인터페이스는 전형적으로 PCMCIA와 같은 PC 버스 인터페이스이다. 이 경우, PC의 프로세서는 버퍼에 데이터를 적재하며, 데이터 프레임이 송신될 준비가 되었음을 카드에 지시하는 플래그를 설정한다. 프레임이 송신된 이후, 카드는 프레임이 송신되었음과, 버퍼가 또 다른 크기의 데이터를 수용할 준비가 되었음을 프로세서에 지시하는 플래그를 설정한다. 만약 호스트 프로세서가 허용된 최대치보다 더 고속의 율로 프레임을 전송하고 있다면, 무선 어댑터 카드는 버퍼가 더 많은 프레임을 수용할 준비가 되었음을 지시하는 플래그(예컨대, 하나 이상의 비트)를 설정하는데 지연될 수 있다.
이더넷 NID에 대해 기술한 방법은 무선 액세스 포인트에 대한 BW 제한을 조정하는데 사용될 수 있다. (대부분의 무선 AP는 내장 웹 서버를 통해 구성되므로) 웹 서버의 사용은 BW 제한 기능을 구현하는데 특히 유리하다고 입증될 수 있다. 무선 어댑터 카드의 경우, 조정은 PC 상의 디바이스 구동기에 대한 옵션으로서 구현 될 수 있지만, 다른 구성 유틸리티도 사용될 수 있다.
여러 전략은 디폴트 및/또는 전체 BW 제한을 설정하는데 사용될 수 있다. 디폴트는 사용자가 설정을 변경할 걱정없이 대역폭 제한 NID를 설치할 수 있도록 선택될 수 있다. 일부 경우, NID에 대한 디폴트는 얼마나 많은 포트가 대역폭 상에 있는지에 의존할 수 있다. 다른 경우, 디폴트는 예정된 애플리케이션(예컨대, 고선명 스트리밍)에 의존할 수 있다. 즉, NID는 주어진 네트워크 토폴로지나 애플리케이션에 대해 사전구성된 것으로 광고될 수 있다. 가능한 하나의 전략은, 2개나 3개의 데이터 흐름이 하나의 송신 포트 상에 집약되는 경우, 그러한 데이터 흐름의 총 BW가 응용 가능한 송신 포트의 링크율 미만으로 유지되도록 디폴트를 설정하는 것이다. 예컨대, 만약 각 진입 포트가 25Mbps로 제한되었다면, 하나의 송신 포트 상에 집약된 3개의 흐름은 75Mbps 정도로 제한된 BW로 구성되었을 것이다. 만약 링크가 풀 듀플렉스 100baseT 링크라면, 3개의 흐름 모두가 적절한 QoS로 거의 차단되지 않고 송신될 것이다.
좀더 신중한 전략은, 모든 진입 포트의 총 BW가 가장 느린 송신 포트의 링크율 미만이 되도록 각 진입 포트에 대해 디폴트 제한을 설정한다. 예컨대, 9-포트 100baseT 스위치의 경우, 각 진입 포트에 대한 디폴트 BW 제한을 12Mbps로 설정하는 것이 바람직할 수 있다. 사용자의 선택을 제한하도록 각 진입 포트와 관련된 최대 BW 제한이나 스위치와 관련된 총 BW 제한을 갖는 것이 또한 유용할 수 있다. 포트당 제한된 논리 흐름은 디폴트를 설정하기 위한 논리 흐름과 유사할 것이다. 예컨대, 만약 2개의 진입 포트로부터의 트래픽이 하나의 송신 포트 내로 집약될 수 있다고 가정한다면, 진입 포트에 대한 BW는 그러한 송신 포트의 최대 처리율을 1/2로(예컨대, 100Mbps의 경우 거의 50Mbps) 제한할 수 있다. 대안적으로, 포트 당 최대 제한은 일부 전체 최대치의 일정비율일 수 있다. 이러한 전체 최대치는 일정하거나 포트 수의 함수일 수 있다. 이러한 전체 제한은 또한 프로그램 가능할 수 있다.
특정한 경우, 사용자는 NID 대역폭 제한을 수동으로 조정하는데 관심이 없을 수도 있다는 점을 인식해야 한다. 그에 따라, 본 발명은 또한 적응형 BW 제한 기능을 고려한다. 적응형 BW 제한은 진입 포트에 진입한 트래픽을 스트리밍 트래픽이나 ASAP 트래픽으로 특징짓도록 동작할 수 있다. 디폴트 제한은 스트림 흐름을 허용하기에 충분히 큰 수(예컨대 30Mbps)로 설정될 수 있다. 만약 스트림이 포트 중 하나에서 검출된다면, 그러한 스위치 상의 다른 진입 포트의 BW는 감소될 수 있다. 그러한 방식으로, 출력 포트 상의 집약된 트래픽은 링크율 미만으로 유지되어, 스트림에 대한 QoS가 확보되게 한다. 예시적인 실시예에서, 적응형 대역폭 제한은 NID가 포트 중 하나 상에 진입하는 스트리밍 데이터를 검출하고 그에 따라 다른 포트에서 이용 가능한 대역폭을 제한할 때 발생할 수 있다. 예컨대, 종점이나 스트리밍 데이터 서버 상에서 실행되는 애플리케이션은 URL이나 데이터 전송 헤더에서와 같이 NID 내를 이동하는 메시지를 송신할 수 있다. NID는 그 내부를 이동하는 메시지를 검사하여 이러한 메시지를 검출한다. 이러한 메시지를 검출하면, NID 상의 다른 포트는 데이터스트림이 중지하거나 검출된 시작 스트리밍 메시지와 유사한 중지 스트리밍 메시지가 NID에 의해 수신될 때까지 자동으로 대역폭 제한될 수 있다. 대안 적으로, NID는 데이터 트래픽 패턴을 모니터링하여 주어진 시간 기간에 주어진 소스로부터 유래하고 주어진 목적지를 향하는 적어도 주어진 수의 패킷과 같은 스트리밍 데이터를 지시하는 패킷을 식별한다. 그러한 NID는 데이터 전송 헤더 정보를 검사하여 예컨대 데이터스트림을 지시하는 소스 및 목적지 주소와 시간스탬프(timestamp)를 식별할 수 있다. 물론, 스트리밍 데이터를 자동으로 검출하고, 그에 응답하여 적응적으로 다른 포트의 대역폭을 제한하는 다른 기술이 또한 사용될 수 있다.
이러한 방식은 네트워크의 총 BW의 사용을 "최적화"하지 않을 수 있다는 점을 인식해야 한다. 그러나, 기가비트 이더넷 디바이스 및 케이블 연결 수단을 상대적으로 입수 가능하게 하면, 완벽한 BW 최적화는 대부분의 주택 네트워크를 포함한 많은 네트워크에서 불필요하다. 스트리밍 애플리케이션에 대해 높은 QoS를 확보하기 위해 간단하고 효율적인 방식을 제공하는 것이 바람직하다고 믿어지게 되었다. 많은 원격통신 네트워크에서, 네트워크는 "과도하게 공급"되며, 이것이 의미하는 바는 네트워크가 처리할 수 있는 것보다 더 많은 트래픽이 생성될 수 있다는 점이다. 그로 인해 결국 네트워크는 "차단"될 수 있다. 본 발명의 양상에 따라, 네트워크는 실제로 "하향-제공" 조건으로 강제될 수 있어서, 이를 통해 네트워크는 허용될 것보다 더 많은 트래픽을 실제로 처리할 수 있다. 일부 구성에서, 트래픽이 집약되는 링크는 기가비트 이더넷{예컨대, 도 2에서 NID(110)로 연결된 링크}을 지원하도록 적응된다. 또한, 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 본 발명은 유사한 물리적인 구조를 사용하는 임의의 CSMA-CD 패킷 LAN에 적응될 수 있다.
본 발명의 사상이나 범주에서 벗어나지 않고 본 발명의 장치 및 방법은 여러 가지로 변형 및 변경될 수 있음이 당업자에게 분명할 것이다. 그에 따라, 본 발명은 첨부한 청구범위 및 그 등가물의 범주 이내에 있는 본 발명의 변형 및 변경을 포함할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 데이터 송신 네트워크 및 데이터 송신 네트워크의 서비스 품질(QoS: Quality of Service)에 이용된다.

Claims (20)

  1. 장치로서,
    데이터 네트워크에 연결되고, 상기 데이터 네트워크로부터 패킷 데이터를 수용하도록 적응되는 진입 포트와,
    상기 장치와 상기 데이터 네트워크와의 사이에서 대역폭 제한을 사용자가 선택할 수 있게 하는 사용자 인터페이스와,
    상기 사용자 인터페이스에 연결된 제어기로서, 상기 데이터 네트워크에 의해 상기 장치로 송신된 모든 데이터가 상기 대역폭 제한의 사용자 선택에 응답하여 상기 진입 포트에 의해 수용되는 수용율을 제한하는 제어기를
    포함하는, 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 사용자 인터페이스는 HTML로 인코딩된 텍스트를 포함하는, 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 사용자 인터페이스는 웹 페이지를 포함하는, 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 사용자 인터페이스는 상기 디바이스 상의 사용자 작동 가능 스위치 및 버튼 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 장치는 이더넷 스위치, 이더넷 라우터 및 이더넷 허브로 구성된 그룹에서 선택되는, 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 특정한 크기의 버퍼를 더 포함하며, 데이터가 상기 진입 포트 내로 수용되는 수용율은 리키 버킷 알고리즘(leaky bucket algorithm)을 사용하여 구현되는, 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 장치는 무선 액세스 포인트, 무선 어댑터 및 무선 브릿지로 구성된 그룹에서 선택되는, 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 특정한 크기의 버퍼를 더 포함하며, 데이터가 상기 진입 포트 내로 수용되는 수용율은 리키 버킷 알고리즘을 사용하여 구현되는, 장치.
  9. 사용자 인터페이스로서,
    데이터 전송 네트워크로 연결되고 이로부터 데이터를 수용하는데 적절한 복수의 진입 포트 중 하나를 사용자가 선택할 수 있게 하는 제 1 사용자 상호동작 디바이스와,
    데이터가 상기 선택된 진입 포트에 수용되는 수용율을 사용자가 제한할 수 있게 하는 제 2 사용자 상호동작 디바이스로서, 이를 통해 상기 복수의 진입 포트 중 다른 포트를 통해 상기 데이터 전송 네트워크 내를 이동하는 다른 데이터를 지 연시킬 가능성을 감소시키는, 제 2 사용자 상호동작 디바이스를
    포함하는, 사용자 인터페이스.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 디바이스는 사용자 동작 가능 스위치 및 버튼 중 적어도 하나를 포함하는, 사용자 인터페이스.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 디바이스 각각은 사용자 상호동작 데이터 항목을 포함하는, 사용자 인터페이스.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 사용자 상호동작 데이터 항목은 목록 박스 내의 개체를 포함하는, 사용자 인터페이스.
  13. 개선된 스트리밍 애플리케이션 처리를 제공하기 위해 데이터 전송 네트워크를 동작하는 방법으로서,
    내부 영역(intra-domain) 네트워크 스위칭 디바이스에서 상기 데이터 전송 네트워크에 대한 대역폭 제한에 대한 사용자 요청을 수신하는 단계와,
    대역폭 제한을 위해 사용자가 복수의 진입 포트중 적어도 하나를 선택할 수 있게 하기 위해 상기 내부 영역 네트워크 스위칭 디바이스로부터 파라미터 데이터를 송신하는 단계와,
    상기 내부 영역 네트워크 스위칭 디바이스에서 상기 파라미터 데이터의 사용 자 선택을 지시하는 데이터를 수신하는 단계와,
    상기 수신된 데이터에 따라 상기 내부 영역 네트워크 스위칭 디바이스에서 상기 진입 포트 중 적어도 하나를 대역폭 제한하는 단계를
    포함하는, 데이터 전송 네트워크를 동작하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 대역폭을 제한하는 단계는 큐 크기(queue size)에 대응하는 값을 설정하는 단계를 포함하는, 데이터 전송 네트워크를 동작하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 값은 시간-상수에 대응하는, 데이터 전송 네트워크를 동작하는 방법.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 디바이스의 상기 진입 포트 중 또 다른 포트 상에서 수신된 패킷 데이터에 따라 상기 디바이스의 다른 진입 포트 상의 대역폭을 적응적으로 제한하는 단계를 더 포함하는, 데이터 전송 네트워크를 동작하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 진입 포트 중 상기 또 다른 포트 상의 상기 패킷 데이터가 스트리밍 데이터인지를 판정하는 단계와, 상기 판정에 응답하여 상기 다른 진입 포트의 대역폭을 제한하는 단계를 더 포함하는, 데이터 전송 네트워크를 동작하는 방법.
  18. 장치로서,
    데이터 전송 네트워크로부터 데이터를 수용하는 적어도 제 1 및 제 2 진입 포트와,
    적어도 상기 제 2 진입 포트와 적어도 상기 제 2 포트에 연결된 디바이스 사이의 데이터 전송율이 제한되도록 데이터가 적어도 상기 제 2 진입 포트에 수용되는 수용율을 사용자가 제한하게 할 수 있는 수단으로서, 이를 통해 상기 제 1 진입 포트를 통해 상기 데이터 송신 네트워크 내를 이동하는 데이터가 지연될 가능성을 감소시키는, 수단을 포함하는,
    장치.
  19. 제 18항에 있어서, 적어도 상기 제 2 진입 포트와 적어도 상기 제 2 진입 포트에 연결된 상기 디바이스 사이의 데이터 전송율을 상기 적어도 제 1 및 제 2 포트 중 하나에서 수신된 패킷 데이터에 따라 적응적으로 제한하는 수단을 더 포함하는, 장치.
  20. 제 18항에 있어서, 데이터가 적어도 상기 제 2 진입 포트 상에서 수용되는 수용율을 사용자가 제한하게 할 수 있는 상기 수단은 포트 및 데이터 전송율을 선택할 수 있게 하는 사용자 상호동작 데이터 항목을 갖는 사용자 인터페이스를 포함하는, 장치.
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