KR100241910B1 - 프레임 릴레이 네트워크에서의 혼잡제어기 및 혼잡 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레임 릴레이 네트워크 또는 프레임 릴레이와 ATM 연결 네트워크에서의 혼잡 제어 방법에 관한 것으로, 종래의 프레임 릴레이 네트워크에서 사용하는 명시적 통지(explicit notification)방법에서는 중계 교환기가 단순히 혼잡 상태를 송신단 측 또는 라우터 측으로 알리는 기능만을 가지고 있기 때문에 혼잡 제어 방법을 적용하고 있지 않은 라우터에서는 속도를 조절할 수 없다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명에서는 중계 교환기에 혼잡 계수기와 타이머 계수기를 이용하여 주기적으로 혼잡 상태를 체크하여 망의 상태에 따라서 전송 속도를 보장할 수 있는 혼잡 제어 방법을 제공한다.

Description

프레임 릴레이 네트워크에서의 혼잡제어기 및 혼잡 제어 방법

본 발명은 프레임 릴레이(Frame-relay) 네트워크 또는 프레임 릴레이와 ATM연결 네트워크에서의 혼잡 제어(congestion control) 방법에 관한 것으로, 특히 이종(heterogeneous) 네트워크를 통하여 다중의 영구 가상 접속(Permanent Virtual Connection:이하 PVC라 칭한다.)이 이루어지는 경우, 이들 PVC상에서 폭주가 발생하면 송신지 노드가 속도를 조절(rate control)하여 가능한 한 빠르게 폭주상태에서 벗어나 안정된 상태로 되돌리는 프레임 릴레이 네트워크에서의 혼잡제어 방법에 관한 것이다.

패킷 교환망 또는 프레임 릴레이망에서는 망의 구성요소에 의한 오류 또는 예기치 못했던 높은 전송 트래픽의 요구에 의해서 폭주가 발생할 수 있다. 데이터의 전송 도중 발생하는 하나의 노드에 의해서 발생하는 혼잡상태는 긴급히 네트워크의 각 노드에 전달될 수 있으므로 망의 전체적인 성능을 저하시킬 수 있다. 대부분의 통신망에서는 상기와 같은 통신망의 혼잡상태를 제거하기 위하여 다양한 혼잡제어 방식을 사용하고 있다.

프레임 릴레이망에서는 혼잡 제어에 대한 책임을 네트워크와 사용자(end-user)가 동시에 책임을 지게 된다. 네트워크는 최상의 성능을 가질 수 있도록 혼잡의 정도 조절하고, 사용자는 혼잡 제어를 통해 전송되는 트래픽의 양을 조절하게 된다. 상기와 같은 혼잡 제어 방법을 각각 혼잡 회피(congestion avoidance) 방법과 혼잡 복구(congestion recovery) 방법이라고 한다.

혼잡 복구 방법은 심각한 혼잡현상에 의해서 프레임의 손실이 발생하기 시작할 때 수행하게 되는 혼잡 제어 방법으로 이를 명시적 통지(implicit notification)방법이라고 한다. 명시적 통지방법에서는 X.25와 같은 패킷 스위칭 네트워크에서 사용하는 LAPD 프로토콜을 이용하여 송신 윈도우와 수신 윈도우를 사용한다. 프레임 릴레이망에서는 망의 사용자측에서 프레임의 손실율과 지연 시간을 고려하여 윈도우 크기를 조절하고, 전송할 트래픽의 양을 조절하게 된다.

도 1은 프레임 릴레이 네트워크에서 사용하는 헤더의 형식을 나타내고 있다.

데이터 링크 접속 식별자 (Data Link Connetion Identifier:DLCI)는 헤더의 크기에 따라서 결정되어 지며 기본적으로 2바이트를 사용하지만 EA(Address Extension:주소확장) 비트를 이용하여 3 바이트 또는 4바이트으로 확장할 수 있다. 2 바이트의 경우 10비트의 DLCI를 사용하므로 총 1024개의 DLCI를 할당할 수 있다. C/R 비트는 프레임 릴레이 네트워크에서 전송하는 프레임이 명령 프레임(command frame)인지 응답 프레임(response frame)인지를 나타내는 부분이다. 상기 외에 DE(Discard Eligibility), FECN(Forward Explicit Congestion Notification), BECN(Backward Explicit Congestion Notification)비트 부분은 혼잡제어를 위해서 사용하는 부분이다.

프레임 릴레이망에서 사용하는 혼잡 회피 방법은 혼잡에 의한 네트워크의 피해를 최소화하기 위하여 사용하는 것으로 혼잡 현상이 발생하는 지점에서부터 혼잡 제어를 수행하게 되는데 이를 명시적 통지방법이라고 한다. 상기와 같은 명시적 통지방법에서는 망의 성능에 영향을 줄 수있는 세가지 파라미터를 이용하여 혼잡 제어를 수행하게된다.

1) 버스트 접속 속도(Burst Excess rate:이하 BE라 칭한다.)는 프레임 릴레이 네트워크에서 혼잡상태가 아닐 경우 전송될 수 있는 최고 속도를 이야기하고 사용자와 네트워크간의 회선의 전송 용량을 의미한다.

2) 허용 정보 전송 속도(Committed Information Rate:이하 CIR이라 칭한다.)는 네트워크가 보장해 줄 수 있는 최고 보장 속도를 의미하고, 이것은 항상 버스트 접속 속도보다 작아야하며 접속의 설정시에 협정되는 양이다.

3) 허용 버스트 속도(committed burst rate:이하 BC라 칭한다.)는 사용자의 버스트 데이터를 처리하기 위한 특성 파라미터로서 접속 속도에 대한 최고 속도의 비로서 나타낸다.

도 2는 종래의 프레임 릴레이 네트워크에서 사용하는 폭주 제어 방법에 대한 예시도이다.

프레임 릴레이 네트워크의 각 노드의 혼잡제어 소프트웨어에는 프레임 릴레이 송신 큐(Frame-relay Transmit Queue)와 프레임 릴레이 수신 큐(Frame-relay Receive Queue)를 가지고 있으며, 이들에 의해서 혼잡 제어를 수행하게 된다.

폭주의 표시 방법은 폭주가 발생하였을 경우 중계 노드에서 이를 감지하여 FECN 비트를 “1”로 설정하여 수신측으로 전달한다. 수신측 단말에서는 FECN 비트가 “1”로 표시된것을 확인하여 송신측으로 전송될 프레임의 BECN 비트를 “1”로 설정하여 전송한다.

송신측 단말에서는 수신된 프레임의 BECN 비트가 “1”로 설정된 것을 확인하여 자신이 폭주를 유발하였음을 감지하고 전송하는 트래픽의 양을 조절하여 폭주를 방지하는 방법이다.

트래픽의 폭주가 발생하였을 경우, 전송되어온 트래픽을 폐기시킴으로서 혼잡 제어를 해줄 수 있는데 이때 사용하는 것이 상기 DE 비트이다. 사용자 장치에서 DE 비트를 “1”로 설정하여 전송하였는데, 중계 노드에서 폭주가 발생하여 만일 CIR 값이상을 요구하는 트래픽이 발생하였을 경우에는 프레임의 DE 비트를 확인하여 “1”로 표시되어 있는 프레임을 먼저 폐기시키게 된다.

상기와 같은 방식을 이용하는 프레임 릴레이의 혼잡 제어 방법, 은 스위치에서는 단지 혼잡 제어에 대한 상태만을 라우터에 알려주고 실제적인 혼잡 제어는 수행하지 않는다. 현재 라우터에는 혼잡제어에 대한 기능을 가지고 있지 않기 때문에 라우터가 속도를 줄이지 않는다면 네트워크의 각 노드에서 폭주가 지속적으로 발생할 수 있고, 이로인해 네트워크의 성능이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 네트워크 성능 저하 방지를 위하여 프레임 릴레이 네트워크 또는 프레임 릴레이와 ATM 연결 스위치에 혼잡 계수기와 타이머 계수기를 이용하여 효율적인 속도 제어 및 혼잡제어를 수행함으로서 네트워크의 성능과 안정도를 극대화하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 프레임 릴레이 헤더의 구성도

도 2는 프레임 릴레이 송/수신 큐의 혼잡 제어 동작을 나타내는 예시도

도 3은 본 발명에 의한 폭주 제어기의 동작 흐름도

도 4는 본 발명에 의한 타이머 계수기의 동작 흐름도

도 5는 본 발명에 의한 혼잡 상태에 따른 rate control 처리 흐름도

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 수신되는 BECN 비트 또는 ATM 송신큐의 상태에 따라서 혼잡 상태를 나타내는 혼잡 계수기와, 상기의 혼잡 계수기를 주기적으로 체크하기 위한 타이머 계수기를 포함하는 혼잡 제어기를 이용하여 수신되는 프레임의 BECN 비트와 ATM 송신기의 혼잡 상태를 조사하는 과정, BECN 비트가 “1”이거나 ATM 송신기가 혼잡 상태에 있으면 혼잡 계수기를 1 만큼 증가시키고, BECN 비트가 “0”이거나 ATM 송신기가 혼잡 상태에 있지 않으면 혼잡 계수기를 1만큼 감소시키는 과정, 상기 타이머 계수기는 계수기 값을 5초로 설정하여,계수기 값이 5초가 되었을 때, 상기의 혼잡 계수기 값이 0이하 이면 최고 보장 전송 속도(BE) 만큼 보장하는 과정, 상기의 혼잡 계수기값이 0이상이면 사용자의 허용 정보 전송 속도인 CIR 이하로 프레임의 전송 속도를 제어하는 과정으로 이루어진다.

이때 타이머 계수기의 값은 망의 상태와 큐의 크기에 따라서 망관리자가 적절한 값으로 설정이 가능하다. 그러나 본 원에서는 타이머 계수기의 값을 5초로 설정하였다.

이하 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 3내지 도 5는 본 발명에 의한 폭주 제어 방법에 대한 처리 흐름도를 나타낸 도면이다.

그리고 상기 프레임 릴레이 네트워크의 성능에 영향을 미치는 세가지의 파라미터를 이용하여 트래픽 디스크립터(traffic descriptor)를 구성하고 이 파라미터를 사용자가 데이터를 전송하기 이전에 신고하여 접속 수락을 받게된다.

도 3은 본 발명에 의한 혼잡 계수기의 동작을 나타내는 처리 흐름도를 나타내고 있다. 혼잡 계수기는 수신기 또는 ATM 송신기로부터 BECN 비트가 1인 부분 또는 ATM 송신기의 혼잡 상태를 나타내는 메세지가 수신되면 혼잡 계수기를 1만큼 증가시키고, 아니면 1을 감소시킨다.

도 4는 상기의 혼잡 계수기가 동작하는 중에 혼잡 계수기를 검사하는 방법을 나타내는 처리도를 나타낸 것이다. 시스템에서 미리 정한 시간 5초가 되었을 경우, 혼잡 계수기를 조사하여 혼잡계수기의 값이 0이하 이면 혼잡 상태가 아닌것으로 판정하여 혼잡 계수기를 초기화 시키고, 0이상이면 혼잡 제어 상태로 간주하여 도 5의 혼잡 제어 동작을 수행한 후 혼잡 계수기를 초기화한다.

도 5는 프레임 릴레이 네트워크의 노드가 현재 혼잡 상태가 아닐경우, 즉, 상기 혼잡 계수기의 값이 0이하의 경우에는 계속해서 프레임을 전송한다. 만약 현재 혼잡 상태가 발생하였을 때 즉, 상기의 혼잡 계수기가 0이상일 경우에는 현재의 프레임 전송 속도가 CIR을 초과하는지를 검사한다. 상기 과정에서, CIR을 초과하지 않을 경우 계속해서 프레임을 전송하고, 그렇지 않은 경우에는 전체 전송 속도가 CIR 이하가 될때까지 프레임을 폐기시키고, 그 이후에 프레임을 전송한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명은 프레임 릴레이 네트워크나 ATM망의 스위칭 시스템에 적용하여 폭주가 아닐때는 최고 전송 속도를 보장해주고, 혼잡 상태가 발생한 경우에는 최소 보장 속도인 CIR을 보장해 줄 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 혼잡 제어 방법은 프레임 릴레이 스위칭 시스템이나 프레임 릴레이와 ATM망을 연동하는 스위칭 시스템에 적용하여 혼잡 상태가 발생하지 않은 경우에는 사용자가 접속 설정(connection setup) 과정에서 신고한 최대 속도인 BE까지 보장하고, 혼잡이 발생하였을 경우 보장할 수 있는 최소 속도인 CIR까지만을 보장한다.

따라서 사용자 데이터는 망의 혼잡 상태에 따라서 CIR과 BE 사이의 전송 속도로 전송될 수 있다.

Claims (4)

1. 수신되는 BECN 비트 또는 ATM 송신기의 상태에 따라서 혼잡 상태를 나타내는 혼잡 계수기와;

   상기의 혼잡 계수기를 주기적으로 체크하기 위한 타이머 계수기를 포함하여 이루어지는 것이 특징인, 프레임 릴레이 네트워크에서의 혼잡 제어기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 혼잡 계수기는

   수신되는 프레임의 BECN 비트와 ATM 송신기의 혼잡 상태를 조사하여,

   BECN 비트가 “1”이거나 ATM 송신기가 혼잡 상태에 있으면 혼잡 계수기값을 1 만큼 증가시키고,

   BECN 비트가 “0”이거나 ATM 송신기가 혼잡 상태에 있지 않으면 혼잡 계수기값을 1만큼 감소시키는 동작을 하는것을 특징으로 하는, 프레임 릴레이 네트워크 에서의 혼잡 제어기.
3. 청구항 1 에 있어서, 상기 타이머 계수기는

   타이머 계수기 값을 네트워크 상황에 따라서 임의의 시간을 설정하고,

   타이머 계수기 값이 상기 임의의 시간이 되었을 때,

   상기 혼잡 계수기값을 조사하여 0 이상이면 혼잡 상태로 판정하고, 그렇지 않은 경우에는 혼잡 상태가 발생하지 않은 것으로 판정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는, 프레임 릴레이 네트워크에서의 혼잡 제어기.
4. 수신되는 BECN 비트 또는 ATM 송신기의 상태에 따라서 혼잡 상태를 나타내는 혼잡 계수기와,

   상기의 혼잡 계수기를 주기적으로 체크하기 위한 타이머 계수기를 포함하는 프레임 릴레이의 혼잡 제어기에서,

   수신기측으로부터 BECN 비트가 1인 프레임을 수신하면 상기의 혼잡 계수기 값을 1만큼 증가시키고, 그럴지 않으면 1만큼 감소시키는 과정;

   상기 과정중에 타이머 계수기 값이 네트워크 상황에 따라서 망관리자에 의해 설정되는 특정 시간이 되었을 때 상기 혼잡 계수기를 조사하는 과정;

   상기의 과정에서 혼잡 계수기의 값이 0 이상이면 혼잡 상태라고 판정하고, 0이하이면 혼잡 상태가 아니라고 판단하는 과정;

   상기 과정의 결과가 혼잡 상태가 아닌 경우에는 계속해서 프레임을 송신하고, 그렇지않은 경우에는 현재 프레임의 전송 속도가 CIR을 넘는지를 조사하는 과정;

   상기 과정의 결과가 CIR을 넘지 않을 경우 계속해서 프레임을 송신하고, 그렇지 않은 경우에는 프레임의 전송 속도가 CIR을 넘지 않을때까지 프레임을 폐기시킨 후 이후에 프레임을 전송하는 과정을

   포함하여 이루어지는 것이 특징인, 프레임 릴레이 네트워크에서의 혼잡제어 방법

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