KR100223055B1

KR100223055B1 - 비동기식 전송모드 교환기의 데이타출력버퍼 제어장치

Info

Publication number: KR100223055B1
Application number: KR1019970024185A
Authority: KR
Inventors: 이훈; 박청근; 김영호
Original assignee: 이계철; 한국전기통신공사
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR19990001006A

Abstract

본 발명은 비동기식 전송모드 교환기의 데이타출력버퍼 제어장치에 관한 것으로, 데이타 출력버퍼에 임계치를 복수개 두어 버퍼에서 대기중인 셀의 양에 따라 입력가능한 저우선순위 셀의 수를 유동적으로 조절해 줌으로써 시간적으로 불확실한 변동을 가지는 트래픽에 대해 고우선순위 셀이 돌발적으로 폐기되는 확률을 현저히 감소시키며, 또한 사용자의 서비스 등급 요구조건을 만족시켜 주기 위해 필요한 데이터 버퍼의 크기를 작게 할 수 있어서 망자원을 경제적으로 이용할 수 있는 장점이 있다.

Description

비동기식 전송모드 교환기의 데이타출력버퍼 제어장치

본 발명의 비동기식 전송모드(Asynchronous Transfer Mode : 이하 'ATM'이라 칭함) 교환기의 데이타출력버퍼 제어장치에 관한 것으로, 특히 ATM 교환기의 데이타 출력버퍼에 임계치를 복수개 두어 버퍼에서 대기중인 셀의 양에 따라 입력 가능한 저우선순위 셀의 수를 유동적으로 조절해 줌으로써 시간적으로 불확실한 변동을 가지는 트래픽에 대해 고우선순위 셀이 돌발적으로 폐기되는 확률을 현저히 감소시킨 ATM교환기의 데이타출력버퍼 제어장치에 관한 것이다.

향후에 초고속통신망의 기간망으로 구축될 것으로 확실시되는 광대역 종합정보 통신망(Broadband-Integrated Services Digital Network, 이하 'B-ISDN'라 칭함)은 기존의 전화망(PSTN)에 의해서 제공되는 음성, 패킷망(PSDN)에 의해서 제공되는 데이터 뿐만 아니라, 향후 그 수요가 크게 늘 것으로 전망되는 동화상 등 다양한 정보 형태를 ATM으로 고속으로 전송하기 때문에 기존의 PSTN이나 PSDN과는 달리 서로 다른 트래픽 데이터가 동일한 망을 통해 전송된다.

ATM의 중요한 특징 중의 하나로는 망이 제공가능한 평균 서비스능력보다 더 높은 셀이 순간적으로 망에 유입해도 통계적다중화기법을 씀으로써 더 많은량의 셀을 망에 수용하여 망의 효율을 높일 수 있다는 것이다. 이를 위해서는 교환기의 출력측에 버퍼를 두어야 하는데, 실제로 버퍼를 구현함에 있어서는 버퍼의 크기가 유한하기 때문에 아무리 적절히 망디멘져닝을 하여도 복잡한 서비스의 종합에 의해 발생되는 버스트성을 띤 셀의 유입에 따른 버퍼의 순간적인 오보플로우를 피할 수 없다. 한편, ATM에서는 데이터의 단위가 기존의 데이터 단위와는 다른 셀이라는 고정길이(53바이트)의 패킷을 기반으로 하고 있으며, 셀의 손실이 되어도 되는 경우와 되면 안되는 경우를 분간할 수 있는 셀 손실우선순위(Cell Loss Priority, 이하 CLP)비트가 있어서 망의 상태에 따라 셀을 폐기할 수가 있다. 이를 셀 우선제어라고 한다. PSTN 망에서는 64Kbps 고정 대역폭을 가지는 음성 트래픽만을 다루기 때문에 호 연결 제어만으로도 충분한 트래픽 제어를 할 수 있지만 B-ISDN 망에서 서비스 되는 음성, 데이타, 동화상 등은 미시적으로 그리고 통계적으로 변하는 트래픽 특성을 가지고 있으므로 호 연결후에도 셀레벨에서의 실시간 트래픽제어가 필요하다. 이는 사용자에게는 요구한 서비스품질(Quality of Service, 이하 QoS)을 제공하고 망은 보다 효율적인 운용을 하는데 필수적이다. 본 발명은 이와 같은 ATM교환기에서의 새로운 셀레벨 우선제어알고리즘을 제안한 것이다.

종래의 ATM 교환기에 있어서, N개로 구성된 입력링크와 출력링크는 이산화된 시간단위인 슬롯단위로 동작하며 입력링크와 출력링크는 동기화되어 동작한다. 각 입력 링크로부터 도착한 셀은 고우선순위(High priority, 이하 HP) 및 저우선순위(Low priority, 이하 LP)의 두 종류로 분류될 수 있다. 각 링크로부터 입력된 셀들은 사용자 파라미터제어 및 셀분배기등을 거쳐서 하드웨어적으로 동작하는 Nonblocking switch fabric을 거쳐 출력측으로 전달되는데, N개의 입력링크로부터 셀이 복수개가 입력가능하므로 두개 이상의 셀이 동일한 출력링크로 나가려고 할 때 충돌이 일어난다. 따라서 이들은 출력링크로 나가기 전에 일단 출력버퍼에 일시적으로 저장된다. 만일 출력버퍼에 셀이 들어있지 않고 단 한 개의 셀만이 특정 출력링크로 향한다면 그 셀은 버퍼에 저장되었다가 다음 슬롯에 바로 출력링크로 나간다. 만일 한개 이상의 셀들이 이미 버퍼에 저장되어 있을 때는 이미 저장된 셀들이 전송된 후에 나중에 들어온 셀이 전송된다. 그러나, 만일 어느 슬롯에 셀이 출력버퍼에 도착했을때 관측된 버퍼의 빈 용량이 도착한 총 셀 수 보다도 적으면 도착된 셀들 중 일부는 버퍼에 들어갈 수 없게된다. 이를 버퍼 오버플로우라고 하는데, 이는 시스템으로서는 아주 큰 성능의 저하를 가져오게 하고 사용자에게는 서비스품질의 저하를 초래한다. 이를 방지하기 위해, 종래의 PSDN에서는 버퍼의 점유상태를 관찰하여 버퍼의 점유상태가 그 임계치를 초과하였을때는 도착한 패킷중 LP패킷은 폐기하고 버퍼의 용량이 허용하는 범위내에서 HP패킷만 받아들이는 단일임계치 부분 버퍼공유방식(Partial buffer sharing)이 제안되었다.

ATM망의 경우에도 이 알고리즘이 일반화되어 왔는데, 이 알고리즘의 문제점은 아래와 같다. 첫째, 기존의 단일임계치 부분버퍼공유방식은 HP셀에게 배타적인 QoS를 제공하지 못한다. 즉, 버퍼상태 관측시점에 버퍼의 점유상태가 임계치보다 조금 작은 경우(심지어 임계치 보다 1작은 경우라도) LP셀도 버퍼의 오버플로우가 일어날 확률이 높아지기 때문에 HP셀이 손실된 확률이 커지는 것이다. 셋째, 역으로 버퍼관측시점에 버퍼점유상태가 임계치를 넘었을 경우 비록 HP셀이 도착하지 않고 LP셀만 도착했다고 하더라도 그 LP셀들은 자동으로 폐기된다.

이와 같은 문제들은 임계치가 하나로 제한되어 있기 때문에 발생하는 것으로서 최근에는 임계치가 두개인 경우의 알고리즘도 제안되었다. 그러나, 그것으로도 위에서 제기한 문제가 완전히 해결될 수는 없었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 ATM 교환기의 데이타 출력버퍼에 임계치를 복수개 두어 버퍼에서 대기중인 셀의 양에 따라 입력가능한 저우선순위 셀의 수를 유동적으로 조절해 줌으로써 시간적으로 불확실한 변동을 가지는 트래픽에 대해 고우선순위 셀이 돌발적으로 폐기되는 확률을 현저히 감소시킨 ATM 교환기의 데이타출력버퍼 제어장치를 제공하는데 있다.

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 ATM 교환기의 데이타출력버퍼 제어장치의 구성도.

제2도는 제1도에 도시된 다단임계치 LP 셀폐기 회로(20)의 구성도.

제3도는 본 발명의 제어함수 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 스위치 20 : 다단임계치 LP 셀폐기 회로

30 : 출력버퍼 40 : 버퍼점유상태관측회로

50 : 셀우선순위판별부 60 : LP셀 폐기필터부

70 : 임시버퍼

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 ATM교환기의 데이타출력버퍼 제어장치는 다수개의 입력링크를 스위칭하기 위한 스위치 수단과, 슬롯의 종료직전에 저장되었던 셀을 출력링크로 출력하는 데이타출력버퍼와, 상기 데이타출력버퍼의 데이타 점유 상태를 검출하기 위한 버퍼점유상태관측 수단과, 상기 스위치 수단으로부터 출력된 셀을 받아들여 우선순위를 나누고, 고우선순위 셀은 상기 데이타출력버퍼로 바로 입력시키고 상기 데이타출력버퍼에서 대기중인 셀의 양에 따라 입력가능한 저우선순위 셀의 수를 상기 버퍼점유상태관측수단의 출력신호에 의해 유동적으로 조절하여 상기 데이타출력버퍼로 출력하는 다단임계치 설폐기 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 다단임계치 설폐기 수단은 각 입력링크로부터 도착한 셀을 고우선순위 및 저우선순위로 분류하는 셀우선순위 판별부와, 상기 저우선순위 셀을 입력받아 상기 버퍼점유상태관측수단으로 부터의 정보에 의해 결정된 양만큼 일부를 폐기시킨뒤 출력하는 저우선순위 셀 폐기필터부(60)와, 슬롯의 종료 직전에 저장되었던 상기 고우선순위 셀과 상기 저우선순위 셀 폐기필터부를 통과한 저우선순위 셀을 상기 데이타 출력 버퍼로 전송하는 임시버퍼로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 일실시예에 의한 ATM 교환기의 데이타출력버퍼 제어장치의 구성도로서, 다수개의 입력링크를 스위칭하기 위한 논블로킹(Nonblocking) 하드웨어 스위치(10)와, 슬롯의 종료직전에 저장되었던 셀을 출력링크로 출력하는 데이타출력버퍼(30)와, 상기 데이타출력버퍼(30)의 데이타 점유 상태를 검출하기 위한 버퍼점유상태관측회로(40)와, 상기 스위치(10)로부터 출력된 셀을 받아들여 고우선순위와 저우선순위 셀로 나누고 고우선순위 셀은 상기 데이타출력버퍼(30)로 바로 입력시키고 상기 데이타출력버퍼에서 대기중인 셀의 양에 따라 입력가능한 저우선순위 셀의 수를 상기 버퍼점유상태관측회로(40)의 출력신호에 의해 유동적으로 조절하여 상기 데이타출력버퍼(30)로 출력하는 다단임계치 LP 셀폐기 회로(20)를 구비한다.

도2는 도1에 도시된 다단임계치 LP 셀폐기 회로(20)의 구성도로서, 각 입력 링크로부터 도착한 셀을 고우선순위 및 저우선순위로 분류하는 셀우선순위 판별부(50)와, 상기 저우선순위 셀을 입력받아 상기 버퍼점유상태관측수단으로 부터의 정보에 의해 결정된 양만큼 일부를 폐기시킨뒤 출력하는 저우선순위 셀 폐기필터부(60)와, 슬롯의 종료 직전에 저장되었던 상기 고우선순위 셀과 상기 저우선순위 셀 폐기필터부를 통과한 저우선순위 셀을 상기 데이타 출력 버퍼로 전송하는 임시버퍼(70)로 구성된다.

먼저, 스위치(10)를 떠난 셀들은 셀우선판별부(Cell priority classifier)에서 HP 및 LP셀로 분류된 뒤 HP셀은 바로 임시 버퍼(70)에 도착 순서대로 저장된다. 한편, LP셀은 LP셀 폐기필터(60)에서 출력 버퍼 점유 상태 관측회로(40)로 부터의 정보에 의해서 결정된 양만큼 일부가 폐기된 뒤 임시 버퍼(70)에 저장된다. 슬롯의 종료 직전에 임시버퍼(70)에 저장되었던 모든 HP셀과 LP셀폐기기를 통과한 LP셀은 출력버퍼(30)로 전송된다. 출력버퍼의 셀은 한 슬롯에 하나씩 출력 링크로 전송된다.

첨부된 도3은 LP셀폐기기의 특성을 결정짓는 셀 폐기필터의 특성함수를 나타내고 있다. 본 발명에서 고안된 LP 셀 폐기 특성함수는 시그모이드함수 모양의 비선형적인 특성을 하고 있는데, 그 이유는 다음과 같은 두가지 목표를 달성하기 위해서이다.

첫째, 고안된 셀 폐기 특성함수는 버퍼의 점유율이 아주 낮을때 부터 LP셀을 조금씩 폐기하기 시작하여 어느 지점에서 부터 급격히 셀을 폐기한다. 이렇게 하는 이유는 버퍼의 점유율이 그다지 높지 않을 때 부터 LP셀을 조금씩 폐기하기 시작하여서 버퍼의 점유율을 되도록 높이지 않기 위해서이다. 둘째, 버퍼의 점유율이 어느 정도 높아졌을 때도 LP셀을 일부 받아들여서 LP셀의 지나친 규제를 방지한다. 이는 LP셀의 연속적인 폐기를 막아준다.

본 발명의 ATM교환기의 데이타 출력버퍼 제어장치는 종래의 ATM 교환기에 비하여 다음과 같은 장점이 있다. 첫째, 임계치를 버퍼의 각 점유상태의 수만큼 둠으로써 시간에 따라 동적으로 변하는 셀도착에 적응적으로 셀의 입력을 제어함으로써 망이 예측불가한 오버플로우에 빠지는 것을 방지하게 한다. 둘째, LP셀에 대해서는 셀의 손실을 분산시킴으로써 데이터의 급작스런 큰 손실을 방지한다. 셋째, HP셀에 대해서는 망의 상태에 의존하지 않고 일정한 레벨의 QoS를 늘 유지시켜준다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 ATM 교환기의 데이타출력버퍼 제어 장치는 종래의 단일임계치기반 제어 장치에서 셀폐기특성함수를 개선함으로써 단일임계치를 갖는 기존의 알고리즘에 비하여 HP셀손실과 입력된 모든 우선순위의 셀의 전달 지연을 작게 해주며, 버퍼의 오버플로우 발생확률을 작게 함으로써 사용자에게는 보다 나은 서비스품질을 제공가능케 하고, 망은 제한된 자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 해주는 매우 뛰어난 효과가 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

비동기식 전송모드 교환기에 있어서, 다수개의 입력링크를 스위칭하기 위한 스위치 수단과, 슬롯의 종료직전에 저장되었던 셀을 출력링크로 출력하는 데이타출력버퍼와, 상기 데이타출력버퍼의 데이타 점유 상태를 검출하기 위한 버퍼점유상태관측 수단과, 상기 스위치 수단으로부터 출력된 셀을 받아들여 우선순위를 나누고, 고우선순위 셀은 상기 데이타출력버퍼로 바로 입력시키고 상기 데이타출력버퍼에서 대기중인 셀의 양에 따라 입력가능한 저우선순위 셀의 수를 상기 버퍼점유상태관측수단의 출력신호에 의해 유동적으로 조절하여 상기 데이타출력버퍼로 출력하는 다단임계치 설폐기 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 비동기식 전송모드 교환기의 데이타출력버퍼 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 다단임계치 셀폐기 수단은, 각 입력링크로부터 도착한 셀을 고우선순위 및 저우선순위로 분류하는 셀우선순위 판별부와, 상기 저우선순위 셀을 입력받아 상기 버퍼점유상태관측수단으로 부터의 정보에 의해 결정된 양만큼 일부를 폐기시킨뒤 출력하는 저우선순위 셀 폐기필터부(60)와, 슬롯의 종료 직전에 저장되었던 상기 고우선순위 셀과 상기 저우선순위 셀 폐기필터부를 통과한 저우선순위 셀을 상기 데이타 출력 버퍼로 전송하는 임시버퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 비동기식 전송모드 교환기의 데이타출력버퍼 제어장치.