KR0150077B1 - 비동기 전송모드망에서 씨비알 트래픽의 셀지연변이 제한을 위한 다중화장치 및 다중화방법 - Google Patents

비동기 전송모드망에서 씨비알 트래픽의 셀지연변이 제한을 위한 다중화장치 및 다중화방법

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Abstract

본 발명은 ATM망에서 CBR 트래픽에 발생하는 셀지연변이를 상당히 줄임과 동시에 셀지연변이를 한정시키는 새로운 다중화 장치 및 다중화방법에 관한 것이다. 다중화제어를 하는 ATM 다중화 장치는 하나의 입력분포기와 하나의 스케쥴러 그리고 각각의 연결마다 하나의 쉐이퍼 및 버퍼를 가지고 있다. 이러한 다중화 장치에서 사용되는 다중화방법은 밴드폭 의존 스케쥴링(bandwidth dependent scheduling ; BDS)알고리즘이라 부르며 다중화되는 셀의 서비스순서를 제어한다.

Description

비동기 전송모드(ATM)망에서 씨비알(CBR) 트래픽의 셀지연변이 제한을 위한 다중화장치 및 다중화방법
제1도는 ATM망에서 CBR 트래픽의 셀지연변이 제한을 위한 다중화 장치의 블록 구성도.
제2도는 순서제어를 위한 다중화방법을 나타낸 흐름도.
제3도는 제1도에 따른 제어기를 이용해 CBR 트래픽에 대한 다중화 순서제어의 한 예시도.
제4도는 제1도에서 다중화기와 같이 사용되는 쉐어퍼의 출력결과를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 입력분포기 20 : 쉐이퍼
30 : 버퍼 40 : 밴드폭 의존 스케쥴링 제어기
50 : 가상큐(Queue)
본 발명은 ATM/B-ISDN망에서의 트래픽 제어에 관한 것으로서, 특히 ATM망에서 CBR 트래픽의 셀지연변이를 제어하기 위한 다중화장치 및 이 다중화기 내에서 사용되는 다중화 방법에 관한 것이다. 일반적으로, ATM망에서 셀지연변이는 망내의 다중화기 및 교환기를 지나면서 동일한 연결내에 속하는 셀간의 전송지연에 대한 차이를 나타낸다.
이러한 셀지연변이는 셀의 모임현상을 유발시키며 따라서 일부 셀이 트레픽 협상시 정의된 최대셀룰을 넘게 만들고 결과적으로 사용자-망간 접속점에서 망내에 존재하는 사용자 파라미터 제어기능에 의해 셀이 제거되는 결과를 초래한다.
따라서, 사용자와 망간의 연결을 설정할때는 트래픽 소스의 특성을 기술하는 트래픽 파라미터들과 사용자가 망에게 요구하는 서비스품질을 명시하면서 사용자와 망간에 계약이 체결되는데, 이때 가입자망내에서의 다중화 요인에 의한 셀모임현상을 고려하여 사용자 파라미터 제어가 이루어질 수 있도록 각 연결에 대한 셀지연변이 허용치가 같이 명시되어야 한다.
ATM망에서 셀 지연변이 현성을 분석하기 위해 많은 연구가 이루어졌는데, 그 연구들로부터 알려진 주요한 결과는 ATM망에서의 셀지연변이는 통계적 특성을 갖는 변수이며, 이는 소스 트래픽의 패턴 및 양과 망내의 노드수, 그리고 다중화방식등에 영향을 받으므로 일반적으로 적용될 수 있는 셀지연변이 허용치를 정의하는 일이 매우 어려운 문제점이 있었다.
현재 ATM 셀 다중화에 의해 발생되는 셀지연변이를 줄이기 위한 연구가 많이 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 ATM망에서 셀지연변이에 특히 민감한 CBR(Constant Bit Rate)트래픽이 다중화될때 다중화에 따른 셀지연변이를 상당히 줄임과 동시에 셀지연변이를 그 연결의 주기로 한정시키는 새로운 다중화장치 및 다중화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 특징은, 다수의 입력 라인을 통해 들어오는 입력트래픽을 연결식별자에 따라 분배하는 입력분포기와, 상기 입력분포기를 통해 분배된 입력트래픽을 연결하기 위해 소정주기의 트래픽으로 만들어 한 셀씩 출력하는 다수개의 쉐이퍼와, 상기 다수개의 쉐이퍼로 부터 출력되어 도착된 해당 셀을 버퍼링하여 출력하는 다수개의 버퍼와, 상기 다수개의 버퍼에 도착된 셀의 도착상태를 신호라인을 통해 받아 셀서비스 순서를 제어하는 밴드폭 의존 스케쥴링(BDS)제어기와, 상기 밴드폭 의존 스케쥴링 제어기가 서비스해야 할 셀이 없을 경우 빈슬롯을 내보내는 가상 큐(Queue) 로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 처부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 다중화장치 구성은 제1도에 도시된 바와 같이, 다수의 입력라인(1,2,..k)을 통해 들어오는 입력트래픽을 연결식별자에 따라 분배하는 입력분포기(distributor)(10)와, 상기 입력분포기(10)를 통해 분배된 입력 트래픽을 연결하기 위해 소정주기의 트래픽으로 만들어 한셀씩 출력하는 다수개의 쉐이퍼(shaper)(20)와, 상기 다수개의 쉐이퍼(20)로 부터 출력되어 도착된 해당 셀을 버퍼링하여 출력하는 다수개의 버퍼(30)와, 상기 다수개의 쉐이퍼(20)로 부터 출력되어 도착된 해당 셀을 버퍼링하여 출력하는 다수개의 버퍼(30)와, 상기 대수개의 버퍼(30)에 도착된 셀의 도착상태를 신호라인을 통해 받아 셀서비스 순서를 제어하는 밴드폭 의존 스케줄링(BDS)제어기(40)와, 상기 밴드폭 의존 스케쥴링 제어기(40)가 서비스해야할 셀이 없을 경우 빈슬롯을 내보내는 가상 큐(Queue)(50)로 구성되어 있다. 상기 입력분포기(10)는 입력트래픽을 연결식별자에 따라 해당 쉐이퍼를 거쳐 각 버퍼로 분배한다. 연결 i를 위한 쉐이퍼는 그 연결 내의 트래픽을 주기가 Ti인 주기적인 트래픽으로 만들어 한 셀씩 해당 버퍼로 보낸다. 전송을 요구하는 ATM셀이 여러개 있을 경우 다중화기는 BDS알고리즘을 이용해 서비스의 순서를 제어한다. 여기서 입력분포기의 속도는 매우 빨라 다른 기능들의 수행에 영향을 주지 않으며 스케쥴러가 서비스해야 할 ATM 셀이 없을 경우 빈슬롯을 내보낸다.
이를 나타내기 위해 하나의 가상 큐(50)를 정의한다. 버퍼에 처음 셀이 도착하면서 그 버퍼에 대한 스케쥴링이 시작되는데, 셀의 도착을 BDS제어기에 알리기 위해 별도의 신호 선로를 사용한다.
다중화방법은 밴드폭 의존 스케쥴링(bandwidth dependent scheduling ; BDS)방법이라 부르며, 셀지연변이가 해당 연결의 최대셀룰의 주기로 제한되도록 한 것이다.
제2도를 참조하여 본 발명의 다중화방법은, 일정 신호라인으로 부터의 신호에 의해 스케쥴된(비어있지 않은) 버퍼를 선택하는 단계(S1)와, 각 버퍼에 있는 서비스대상 셀들에 대해 서비스를 위한 우선순위를 계산하는 단계(S2)와, 상기 계산된 우선순위에 따라 서비스를 위해 하나의 버퍼를 선택하는 단계(S3)와, 모든 버퍼가 비었는가를 판단하여 모든 버퍼가 비었을 경우 빈 슬롯을 발생하는 단계(S4, S5)로 이루어진다. 이에 대해 다중화기내에서의 BDS를 이용한 다중화된 ATM셀 서비스 순서 제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다. BDS제어기에 의해 스케쥴된 버퍼내의 ATM셀들은 현 슬롯시간에서의 서빗스대상이다(S1). 각 서비스 대상 셀들에 대해 서비스를 위한 우선순위를 계산하는데 연결 i에 대한 우선순위 Pi= Ti-elapse_timei로 정의하며 여기서 elapse_timei= 현재시간 - 버퍼i에 대한 셀입력시간으로 정의한다. 이때 Pi값이 가장 작은 셀이 서비스 우선순위가 가장 높은 셀이며 가장 먼저 서비스된다(S2). 만약 동일한 우선순위 값을 갖는 셀이 두개이상 존재할 경우 Ti값이 가장 작은 셀을 선정한다.
만약 Pi및 Ti값이 모두 같을 경우 임의의 순서로 선정한다(S3).
현 슬롯시간이 스케쥴링되었으나 서비스되지 못한 셀은 다음 셀 슬롯시간에 스케쥴링되는 셀과 함께 다음 셀 슬롯 시간에 서비스 대상 셀이 되어 작업부터 반복한다(S4) 스케쥴된 셀이 없는 경우 가상 큐를 스케쥴링하므로써 빈 셀을 발생시킨다(S5). 망의 안정성을 위해 연결수락제어에서 다음 조건을 만족시켜야 하는데, 여기서 Ai및 C는 각각 연결 i 및 출력링크의 대역폭이며 n은CBR 트래픽을 전송하는 연결수단이다.
조건 (1)하에서 BDS알고리즘을 이용함으로써 다중화에 의해 발생되는 CBR연결 i에 대한 셀지연변이를 주기 Ti로 제한할 수 있다.
셀지연변이의 제한에 대한 증명을 하면 다음과 같다.
다중화기의 출력링크 및 모든 n개의 입력 CBR연결들에 대한 대역폭의 합을 각각 C 및 CC라 하자. n개의 CBR 연결이 다중화될때 시스템 안정화를 위한 연결수락제어에 의해 다음 식이 성립한다.
연결 i에 대한 최대셀룰을 Ai라 하고 (여기서 1≤i≤n), n개의 CBR연결중 연결 i가 최대의 셀지연변이를 갖는다고 가정하자. BSD알고리즘을 사용할 경우 최대 셀지연변이는 n개의 연결이 모두 동시에 스케쥴링되고 연결 i가 최소의 우선순위를 가질때 연결 i에서 나타나며 그 값은 다음과 같다.
여기서 [X]는 X를 넘지 않은 최대 정수 값이다. 따라서 최대 셀지연변이에 대해 다음과 같은 관계가 성립한다.
여기서값은 Ti와 같으므로 최대 셀지연변이는 해당 연결의 주기 값으로 제한된다.
제3도에 의한 BDS알고리즘을 이용해 다중화 순서를 제어하는 한 예를 보였다. 이 도면에서는 주기가 각각 T1=3, T2=4, T3=5, T4=6 셀단위인 4개의 CBR연결이 다중화되는 경우를 보였는데 BDS알고리즘의 적용 결과 어느 연결도 셀 지연변이가 자신의 주기를 넘지 않음을 보였다. 다중화기에서 서비스 순서제어를 받고 연결 i의 출력트래픽은 셀지연변이가 자신의 주기를 넘지 않았음을 보였다. 다중화기에서 서비스 순서제어를 받고난 연결 i의 출력트래픽은 셀지연변이가 주기 범위내에서 왜곡된 모습을 보인다.
따라서 이러한 왜곡된 CBR 트래픽은 다음 다중화기에서 BDS 방법을 이용해 다중화되기 위해서는 BDS 알고리즘을 적용하기 전에 주기적인 셀로 쉐이핑되야 한다.이러한 왜곡된 트래픽은 셀지연변이가 소스 트래픽의 주기로 제한되기 때문에 쉐이퍼로 입력되는 첫번째 셀의 관점에서 한 주기만큼 전송을 지연시킴으로써 다시 주기적인 트래픽으로 바꿀 수 있다. 제4도에 제3도에서 연결 2(주기=4)에 대한 트래픽 출력에 대해 다음 다중화기에서 쉐이핑한 결과 트래픽을 보였다. 이상과 같은 본 발명은 ATM댁내망에서 셀지연변이에 특히 민감한 CBR 트래픽을 다중화하는데 사용되어 ATM사용자와 망간 인터페이스에서 사용자 파라미터제어에 의해 셀이 계약을 위반하고 분실되지 않도록 효과를 갖는다.

Claims (2)

  1. 다수의 입력라인을 통해 들어오는 입력트래픽을 연결식별자에 따라 분배하는 입력분포기와, 상기 입력분포기를 통해 분배된 입력트래픽을 연결하기 위해 소정주기의 트래픽으로 만들어 한 셀씩 출력하는 다수개의 쉐이퍼와, 상기 다수개의 쉐이퍼로 부터 출력되어 도착된 해당 셀을 버퍼링하여 출력하는 다수개의 버퍼와, 상기 다수개의 버퍼에 도착된 셀의 도착상태를 신호라인을 통해 받아 셀서비스순서를 제어하는 밴드폭 의존 스케쥴링(BDS)제어기와, 상기 밴드폭 의존 스케쥴링 제어기가 서비스해야 할 셀이 없을 경우 빈 슬롯을 내보내는 가상 큐(Queue)로 구성된 것을 특징으로 하는 ATM망에서 CBR트래픽의 셀지연변이 제한을 위한 다중화장치.
  2. 밴드폭 의존 스케쥴링 제어기에 의해 스케쥴된 버퍼내의 서비스대상이 될 ATM셀들을 선택하는 단계와, 선택된 각 서비스 셀들에 대해 서비스를 위한 우선순위를 하기 식(1)에 의해 계산하는 단계와, 상기 계산에 따라 동일한 우선순위값(Pi)을 갖는 셀이 두개 이상 존재할 경우 트래픽주기(Ti)가 가장 작은 셀을 선정하는 단계와, 현 슬롯시간이 스케쥴링되고 서비스되지 못한 셀은 다음 셀 슬롯시간에 스케쥴링되는 셀과 함께 다음 셀슬롯시간에 서비스대상 셀이 되어 상기 우선순위를 계산하는 단계부터 반복하는 단계와, 스케쥴된 셀이 없을 경우 가상 큐(Queue)를 스케쥴링하여 빈 셀을 발생시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 ATM망에서 CBR 트래픽의 셀 지연변이 제한을 위한 다중화방법.
    [식(1) : (연결 i 에 대한 우선순위)Pi= Ti-eleapse_time ; 여기서, elapse_ttimei=현재시간 - 버퍼i에 대한 셀입력시간]
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