KR100204052B1 - 비동기전달모드 망에서 큐길이와 트래픽부하 측정에 의한 폭주제어방법 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
비동기전달모드 망에서 큐길이와 트래픽부하 측정에 의한 폭주제어방법.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
부하지수와 1개의 큐길이에 관한 파라미터를 이용하여 폭주검출 및 폭주제어를 엄격하고도 효율적으로 수행하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
현재 큐길이가 임계값 이상이고, 트래픽 부하가 큰 경우에는 명시율을 공정한 할당값으로 할당하여 명시율을 감소시키고, 현재 큐길이가 임계값 이상이지만,트래픽 부하가 작은 경우에는 명시율을 평균허용된 셀 전송율에 종단간 흡수지수를 곱한 값으로 할당하며, 현재 큐길이가 임계값 미만이고, 트래픽 부하가 작은 경우에는 명시율을 공정한 할당 값으로 할당하여 명시율을 증가시키고,현재 큐길이가 임계값 미만이고 트래픽 부하가 큰 경우에는 명시율을 평균허용된 셀전송율에 종단간 흡수지수를 곱한 값으로 할당함.
4. 발명의 중요한 용도
ATM 교환시스템의 트래픽 데이터 폭주제어에 이용됨.
Description
본발명은 비동기 전달모드(ATM:Asynchronous Transfer Mode)방식을 이용한 광대역 종합정보통신망(B-ISDN)에서 큐길이와 트래픽부하 측정에 의한 폭주제어방법에 관한 것이다.
ATM망은 모든 사용자 정보를 셀이라는 통일된 형식으로 전송하기 때문에 저속에서 고속통신 서비스까지 여러가지 서비스를 제공할 수 있고, 새로운 서비스의 도입을 용이하게 하는 장점을 갖고 있다. 또한, 통계적 다중화를 통해 시시각각으로 변화하는 버스트한 트래픽을 처리하는 능력도 있다.
그러나, ATM망에서는 트래픽의 버스트한 특성으로 인하여 폭주가 발생할 가능성을 배제할 수 없다. 이러한 폭주를 방지하는 방법으로서 반응적 폭주 제어(reactive congestion control)방식이 연구되어 오고 있으며,이는 ABR(Available Bit Rate)서비스를 보다 효율적으로 제공하는데에 응용된다.
ABR 서비스는 동일한 링크경로를 갖는 고정비트율(CBR:Constant Bit Rate) 및 가변비트율(VBR:Variable Bit Rate)트래픽들이 사용하지 않는 가용 대역폭을 최대한 활용하여 고속 데이터를 전송하기 위한 방식이다.
ABR 서비스 단말은 스위치에게 최소 셀 전송율(MCR:Minmum Cell Rate)과 최대 셀 전송율(PCR:Peak Cell Rate)을 신고하여 호 수락 여부를 요구한다.
호 수락을 얻은 ABR 서비스 송신원은 일정한 수의 데이터 셀을 전송한 다음에 하나의 순방향 자원 관리(RM:Resource Management)셀을 보낸다. 이때, 자원관리(RM) 셀은 망에서 허용할 수 있는 전송률을 전달받기 위하여 명시율(ER:Explicit Rate) 필드, 해당 가상채널 (VC:Virtual Channel)의 현재 셀 전송률(CCR:Current Cell Rate) 필드, 송신원에 보장되는 최소 셀 전송율(MCR) 필드, 폭주발생 유무를 나타내는 폭주지시(CI:Congestion Indication)비트 등을 가진다.
송신원은 순방향 자원관리(RM) 셀의 망에서의 허용 전송율인 명시율(ER) 필드를 자신이 원하는 최대 전송률(PCR)로 초기화하고, 폭주지시(CI) 비트를 0으로 설정하여 전송한다.
각 ABR 스위치는 폭주제어 알고리즘을 이용하여 공정한 할당(fair share)을 수행하고, 되돌아 오는 역방향 자원관리(RM) 셀의 명시율(ER) 필드에 이 값을 할당한다.
수신원은 자원관리(RM) 셀을 받으면 자원관리(RM) 셀을 명시율(ER) 필드 값을 허용된 셀 전송율(ACR:Allowed Cell Rate)로 간주하여 그 이상 셀 전송률을 높일 수 없게 된다.
이와 같이 망의 폭주상태에 따라 ABR 스위치는 각 단말의 허용된 셀 전송율(ACR)값을 조정 할당함으로써 망폭주를 방지할 수있게 된다.
지금까지 제안된 대부분의 폭주제어 방식들은 파라미터 개수가 많아 팔미터값을 설정하기가 어렵고, 종단간 흡수(End-to-end Hops' Number)를 고려하지 않음으로 인하여 ABR 서비스 사이의 공정성을 확보하기 어려운 실정이다.
즉, 종래의 폭주제어 방법 중 명시율을 결정함에 있어 부하지수(load factor)만을 고려한 방법은 큐에는 아직 셀을 저장할 수 있는 여유가 있을 경우에도 이를 고려하지 않고 오직 입력율만으로 폭주상태를 판단하고, 또한 명시율값을 할당하기 때문에 폭주제어는 엄격하게 실현 가능하지만 링크효율 측면에서는 좋은 성능을 기대할수 없는 문제점이 있었다.
또한, 현재 전송중인 가상채널 갯수를 가상채널 갯수를 이용하여 공정한 할당(Fair Share)을 수행함으로 가상채널들의 대역폭이 서로 다른 망에서는 활용이 곤란하고,동일한 트래픽 팔미터의 가상채널들 중에서도 종단간 흡수가 긴 가상 채널은 짧은 흡수의 가상채널에 비하여 적은 대역폭을 할당받을 우려가 있는 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 부하지수(load factor) 뿐만 아니라 1개의 큐길이에 관한 파라미터를 이용함으로써, 폭주검출 및 폭주제어를 엄격하고도 효율적으로 수행할 수 있을 뿐만 아니라 현재 전송중인 가상채널 개수와 관계없이 폭주제어를 수행하여 서로 다른 특성의 가상채널들이 입력되어도 폭주제어를 원할히 할 수 있는 폭주제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
제1도는 ABR 서비스 트래픽 폭주검출 방식의 개념도.
제2도는 ABR 서비스 트래픽 부하 측정에 대한 개념도.
제3도는 본 발명에 따른 큐길이와 트래픽부하 측정에 의한 폭주제어 흐름도.
상기 목적을 달성하기 위한 본발명은, ABR(Available Bit Rate) 서비스 제공을 위한 비동기전달모드 교환시스템에서의 폭주제어장치에 적용되는 폭주제어방법에 있어서, 현재 큐 길이와 큐 임계값을 비교하느 단계; 현재 큐길이가 임계값 이상이고, 트래픽 부하가 큰 경우에는 명시율을 공정한 할당 값을 할당하여 명시율을 감소시키는 단계; 현재 큐 길이가 임계값 이상이지만, 트래픽 부하가 작은 경우에는 명시율을 평균허용된 셀 전송율에 종단간 흡수지수를 곱한 값으로 할당하는 단계; 현재 큐길이가 임계값 미만이고, 트래픽 부하가 작은 경우에는 명시율을 공정한 할당 값으로 할당하여 명시율을 증가시키는 단계; 및 현재 큐길이가 임계값 미만이고,트래픽 부하가 큰 경우에는 명시율을 평균허용된 셀 전송율에 종단간 흡수지수를 곱한 값으로 할당하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 크게 ABR서비스 트래픽의 폭주상태를 검출하는 단계와 망상태에 따라 ABR서비스 가입자들에게 대역을 변경 할당하는 단계로 이루어진다. 폭주 상태 인지를 판단하는 방법은 ABR 트래픽 큐길이의 임계값을 사용한다. 즉, ABR 큐 길이가 미리 정해진 크기 이상으로 커질 대에 망이 폭주상태라고 판단한다. ABR 서비스 단말에 대역을 변경 통보하기 위한 공정한 할당(fair share)방식은 망에 유입되고 있는 트래픽량과ABR 큐길이를 이용한다.
도 1 은 ABR서비스 트래픽 폭주검출 방식의 개념도를 나타낸 것이다. 각 ABR 버퍼에 저장된다. 각 ABR 서비스 단말로부터 입력되는 셀 스트립은 도 1과 같이 다중화되어 ABR 버퍼에 저장된다. ABR 버퍼의 서비스율은 동일한 링크를 사용하고 있는 고정비트율(CBR) 및 가변비트율(VBR) 트래픽 량에 따라 가변된다.
이것은 공정비트율(CBR) 및 가변비트율(VBR)트래픽을 사용하고 남는 여유대역으로 ABR 서비스 대역을 사용하기 때문이다. ABR 서비스 단말로부터 입력되는 트래픽량이 ABR 버퍼의 사비스율보다 많을 경우에는 ABR 큐길이가 점점 커지게 된다. ABR 버퍼 크기를 넘어서부터도 ABR 셀들이 도착할 경우에은 셀손실이 발생하게 되므로 이를 미연에 방지하기 위하여 큐 임계값을 둔다.즉, 큐길이가 큐임계값 이상일 경우에는 과부하(over load)로 간주하고, 임계값 이하일 때에는 과부하 상태가 아닌 것으로 판단하다.
도 2 는 ABR 서비스 트래픽 부하 측정에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
일정한 측정주기 T마다 ABR 셀 도착갯수를 측정한다. 도착 셀 개수를 N이라하고, 측정시간을 T라 하면 현재 총전송류(CTR:Current Total Rate)은 N/Tcps(cell per second)이 된다. 현재 총 전송률(CTR)값에서 지수 가중 평균(exponential weighted averaging)계산 방법을 이용하여 평균 총전송율(MTR:Mean Total Rate)을 구하면 수학식1과 같다.
여기서 α는 지수가중 평균치를 위한 계수로서 1/16로 정한다. 현재 도착하는 ABR 셀 스트림에 대한 과부하 여부를 판정하는 부하지수(Load Factor) z는 수학식2와 같이 구할 수 있다.
공정한 할당(fair share)은 자원관리(RM) 셀의 현재 셀 전송율(CCR) 값에서 지수가중평균 계산방법을 이용하여 구한 평균 허용된 셀 전송율(MACR:Mean Allowed Cell Rate)을 이용하여 수학식3과 같이 구한다.
공정한 할당=(MACR/z)x 종단간 홉수지수(EHNF)
여기서,AVF는 지수가중치로서 1/16이다.
FRTT(Fixed Round-Trip Rime)를 구할 때와 비슷한 방법으로 자원관리(RM) 셀이 송신원에서부터 출발하여 수신원을 거쳐 다시 송신원으로 되돌아올 때까지 교환기를 통과할 때마다 1씩 더해 나가는 방식으로 종단간 흡수지수(EHNF) 값을 구할 수 있을 것이다. 이 값은 짧은 홉을 경유하는 가상채널(VC)에 비하여 여러 홉을 경유하는 가상 채널(VC)이 상대적으로 명시율(ER)값을 적게 할당받을 우려가 있는 비트 다운(beat-down)문제를 해소하기 위하여 설정한다.
종단간 홉수지수(ENHF)값은 몇 개의 클래스로 나누어 할당한다. 예를 들어, 홉수가 3개인 가상채널(VC)을 1로 설정할 때, 1 내지 2개는 0.9로 하고, 4 내지 5개는 1.1로 하며, 6 내지 7개는 1.2로 할 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 폭주제어방법의 처리 흐름도를 나타낸 것이다.
먼저, 현재의 큐길이가 임계값(threshold level)이상인지 검사한다(101).
현재의 큐길이가 임계값 이상이면 과부하로 간주하고,현재의 큐길이가 임계값 미만일 때에는 언더로드(under load)로 적용한다.
현재의 큐 길이가 임계값 이상이면 트래픽 부하가 1이상인지르 확인한다(102).
ABR 서비스 대역 할당은 트래픽 부하와 ABR큐길이의 상태에 따라 다르게 설정한다. 트래픽 부하(Z)가 1이상이지만 셀 버퍼가 임계값 미만으로 언더로드일 경우에는 셀 버퍼에 아직 여유가 있기 때문에 과부하 상태를 유지해도 무방할 것이다. 또한, 트래픽 부하가 1 이하이고, 셀 버퍼가 임계값 이상으로 과부하일 경우에는 이미 셀 버퍼가 과부하 상태이기 때문에 비록 과부하가 아니라고 하여도 명시율(ER)값을 늘려서는 안된다.
즉, 현재 큐길이가 임계값 이상이고(101), 트래픽 부하가 큰 경우에는(102)명시율을 공정한 할당 값으로 할당하고(104), 현재 큐길이가 임계값 이상이지만, 트래픽 부하가 작은 경우에는 명시율을 평균허용된 셀 전송율에 종단간 홉수지수를 곱한 값으로 할당한다.(105).
그리고, 현재 큐길이가 임계값 미만이고(101), 트래픽 부하가 작은 경우에는 명시율을 공정한 할당 값으로 할당하고(104), 현재 큐길이가 임계값 미만이고, 트래픽 부하가 큰 경우에는 명시율을 평균허용된 셀 전송율에 종단간 홉수지수를 곱한 값으로 할당한다(105).
도 3에서 트래픽 부하가 1보다 큰 경우에 명시율을 공정한 할당(Fair share)값으로 할당하는 것은 명시율의 감소 효과가 있으며, 트래픽 부하가 1보다 작을 경우에 명시율을 공정한 할당(Fair share)값으로 할당하는 것은 명시율을 증가시키는 효과가 있으므로 ABR 서비스의 폭주현상을 효율적으로 억제할 수 있다.
이사에서 설명한 본발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 ATM망에서 ABR서비스를 제공할 때 망 폭주현상을 대역 이용률(utilization)을 증진시키므로 망 지원을 효율적으로 사용할 수 있으며, ABR서비스 단말들로부터 발생하는 트래픽을 보다 많이 수용시킬 수 있으므로 교환기를 더욱 경제적으로 운용할 수 있는 효과가 있다.
Claims (3)
- ABR(Available Bit Rate)서비스 제공을 위한 비동기전달모드 교환 시스템에서의 폭주제어장치에 적용되는 폭주제어방법에 있어서, 현재 큐 길이와 큐 임계값을 비교하는 단계; 현재 큐 길이가 임계값 이상이고, 트래픽 부하가 큰 경우에는 명시율을 공정한 할당 값으로 할당하여 명시율을 감소시키는 단계; 현재 큐길이가 임계값 이상이지만, 트래픽 부하가 작은 경우에는 명시율을 평균허용된 셀 전송율에 종단간 홉수지수를 곱한 값으로 할당하는 단계; 현재 큐길이가 임계값 미만이고,트래픽 부하가 작은 경우에는 명시율을 공정한 할당 값으로 할당하여 명시율을 증가시키는 단계; 및 현재 큐길이가 임계값 미만이고, 트래픽 부하가 큰 경우에는 명시율을 평균 허용된 셀 전송율에 종단간 홉수지수를 곱한 값으로 할당하는 단계를 포함하여 이루어진 폭주제어방법.
- 제1항에 있어서,상기 공정한 할당 값은, 평균 허용된 셀 전송율을 부하지수로 나누고, 상기 나눈 값에 종단간 홉수지수를 곱하여 계산하는 것을 특징으로 하는 폭주제어방법.
- 제2항에 있어서, 상기 부하지수는, 평균 총 전송율을 링크속도로 나누어 계산하는 것을 특징으로 하는 폭주제어방법.
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