KR100299138B1 - 에이티엠 장치에서 비실시간 트래픽 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 에이티엠 장치에서 비실시간 트래픽 제어장치가, 수신되는 셀들을 저장하며 피포(fifo)방식에 의해 출력하는 수신버퍼와, 상기 수신버퍼의 출력 셀들을 헤더정보에 의해 라우팅하는 스위치와, 상기 스위치의 출력 셀들을 저장하며 피포방식에 의해 송신하는 송신버퍼와, 상기 송신버퍼의 양을 감시하여 임계치에 이르면 상기 수신버퍼로 경고신호를 출력하고, 설정치 이하가 되면 상기 경고신호를 해제하도록 통보하여 전송데이타의 양을 조정하는 출력큐감시부로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

에이티엠 장치에서 비실시간 트래픽 제어장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING UBR TRAFFIC IN ATM SWITCH}

본 발명은 에이티엠 스위치 장치에 관한 것으로, 특히 비실시간 트래픽 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 비동기전송모드(ATM, asynchronous transmission mode)시스템에서 UBR(Unspecified Bit Rate) 서비스는 컴퓨터 파일 전송, E-mail 등과 같이 지연변동(delay variation)에 민감하지 않은 서비스에 사용된다.

상기 UBR 서비스를 수용하지 않던 종래의 ATM 교환기는 제한된 속도의 낮은 레이트의 데이타만을 다루었기 때문에 스위치의 출력 링크와 가입자의 출력 링크간에 속도 차이가 있더라도 입력되는 데이타를 적체없이 출력할수 있어서 출력부에서 손실없이 데이타를 전송할수 있었다.

즉, 종래의 ATM교환기는 CBR(constant bit rate) 서비스만을 수용하고 있어서 제한된 낮은 레이트의 데이타만을 전송하기 때문에 링크간에 스피드 차이가 있다고 해도 별도의 셀 손실없이도 데이타를 전송할수 있었다. 그러나 ATM교환기내에서 UBR 서비스를 수용하게 되면 링크간의 속도차이는 문제가 된다.

상기 UBR 서비스는 데이타속도가 일정한 CBR 서비스와는 달리 스위치의 트래픽상태에 따라서 전송할수 있는 데이타의 양이 변할수 있는 특징을 갖는다. 따라서 어떤 순간에 네트워크의 가용 트래픽 자원(resource)가 많이 생길 경우 많은 양의 데이타를 보낼수 없게 된다. 이 경우 종래의 ATM 교환기내 가입자 인터페이스 보드에 송신부측에서는 도 1에 도시된 바와 같이 링크간의 속도 차이에 의해서 셀 손실이 발생하게 된다. 이럴경우 상기 UBR 서비스의 트패픽만 손실이 생기는 것이 아니라 같은 네트워크 자원을 공유하고 있는 우선순위(priority)가 높은 서비스 (CBR, VBR)들에게도 영향을 주게된다. 따라서 상기 서비스들에 대한 서비스품질 (QoS ; Quality of Service)을 보장할 수 없게 되어 전체 네트워크의 성능을 저하시킬수 있다.

현재 ACE64와 같은 ATM교환기에 적용된 UBR서비스 수용방안은 스위치 폭주시스위치가 CLP bit='1'로 세팅된 셀을 폐기하는 기능을 이용하여 UBR 서비스 셀의 CLP를 '1'로 변환하여 주어 스위치 폭주시 우선 폐기할수 있도록 하였다.

그런데, 상기와 같이 구현할 경우, 문제점은 첫째, UBR서비스의 특성상 대부분이 패킷 전송이므로 스위치 폭주시 무조건 UBR 셀을 폐기하게 되면, 손실된 패킷의 재전송이 일어나게 됨으로서 전체적인 망의 트래픽 양을 줄일수 없어 근본적으로 폭주상황을 해결하기가 어려워 진다.

두번째, 큐(queue)의 상태가 일정수준 이상이 되면, 셀 딜레이가 발생하여 이 경로를 통과하는 실시간 트래픽에 딜레이가 커지게 된다.

세번째; 스위치 큐에 지속적으로 셀이 쌓여 있을 경우, 매 셀 타임마다 셀이 가입자 보드로 유입되므로 유입속도(155.520Mbps)가 실제 가입자 보드에서 물리층으로 전송할수 있는 유효 셀 전송속도(149.7Mbps)보다 크게 되어 물리층 출력단에 오버 플로우가 일어나 셀 손실을 유발시킬수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 ATM 교환기에서 UBR서비스를 실시간 트래픽에 영향을 최소화하며 효율적으로 수용할수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 ATM교환기에서 스위치 큐의 상태를 감시하여 스위치로 유입되는 레이트를 조절하여 스위치 큐 상태를 일정하게 유지시킬수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 ATM교환기에서 UBR큐에 기준치를 두고, 상기 기준치 이상이 되면 미리 패킷을 폐기하여 스위치로 불필요한 셀의 유입을 차단할수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 ATM교환기에서 물리층 출력버퍼의 상태를 피드백받아 기준치 이상이 되면 스위치로 유입되는 레이트를 조정하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 예에 따른 에이티엠 장치에서 비실시간 트래픽 제어장치가, 수신되는 셀들을 저장하며 피포(fifo)방식에 의해 출력하는 수신버퍼와, 상기 수신버퍼의 출력 셀들을 헤더정보에 의해 라우팅하는 스위치와, 상기 스위치의 출력 셀들을 저장하며 피포방식에 의해 송신하는 송신버퍼와, 상기 송신버퍼의 양을 감시하여 임계치에 이르면 상기 수신버퍼로 경고신호를 출력하고, 설정치 이하가 되면 상기 경고신호를 해제하도록 통보하여 전송데이타의 양을 조정하는 출력큐감시부로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에이티엠 장치에서 비실시간 트래픽 제어방법이, SLM셀발생부가 UBR 연결에 해당하는 셀을 카운트하여 그 값이 일정한 값이 되면 순방향-SLM 셀을 생성하고, 입력시간변화량을 기록하여 스위치로 전달하는 과정과, SLM연산부가 상기 순방향-SLM 셀 도착시 출력시간변화량을 계산하고, 상기 셀에 기록되어 있는 입력시간변화량과 비교하여 SLM을 구하는 과정과, 상기 SLM값연산부로 부터 SLM값을 통보시 상기 SLM셀발생부가 역방향-SLM 셀을 생성하여 상기 SLM값을 삽입하여 스위치를 통해 입력측으로 전달하는 과정과, 상기 스위치를 통해 역방향-SLM셀 수신시 SLM연산부가 삽입된 SLM값을 추출하여 레이트연산부로 전달하는 과정과, 상기 SLM값을 수신시 상기 레이트연산부가 스위치 입력 레이트를 계산하여 UBR연결의 입력레이트를 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 UBR 수용 에이티엠 장치에서 출력단에 오버플로우가 생겨 셀손실을 발생하는 경우를 설명하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 파라미터들을 설명하는 도면.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 UBR 수용 에이티엠 장치를 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 UBR 수용 에이티엠 장치를 도시하는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 섦ㅇ한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일 부호를 가지도록 하였다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 UBR 연결의 일정 셀 간격마다 내부 SLM-cell을 삽입하여, 상기 셀의 in-time값과 out-time값의 차로서 스위치 내부 큐의 용량(depth)를 예측한다. 또한, 스위치 큐의 상태를 감시하여 스위치로 유입되는 레이트를 조절함으로서 스위치 큐를 일정 depth 이상 되지 않도록 유지하게 함으로서 같은 경로를 통과하는 실시간 트래픽의 영향을 최소화하도록 한다. 상기 UBR 큐에 기준치를 두어 상기 기준치 이상이 되면 EPD(Early Packet Discard)를 수행하도록 하여 재전송이 일어나야 할 패킷을 미리 폐기하여 연결 전체에 불필요한 셀의 흐름을 줄인다. 마지막으로 물리층 출력 버퍼의 상태를 피드백받아 기준치 이상이되면 스위치로 유입되는 레이트를 조정하도록 하여 물리층 출력 버퍼 오버플로우에 의한 셀 손실을 방지하여 시스템 전체의 신뢰성을 향상시킨다.

먼저, 본 발명에서 설명되는 용어들들 도 2를 참조하여 살펴본다.

입력시간(in-time) a는 SLM(switch load measure;스위치부하측정) 셀의 도착시점을 나타내고, 출력시간(out-time) d는 SLM(switch load measure;스위치부하측정)셀이 스위치를 통과한 출력시점을 나타낸다. 입력시간변화량(Δin-time)은 임의 두 개의 SLM셀 도착시점 사이의 시간간격(a_j-a_j-1)를 나타내고, 출력시간변화량(Δout-time)은 임의 두 개의 SLM셀 출력시점의 시간간격(d_j-d_j-1)을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 에이티엠 장치의 UBR제어 장치를 도시하는 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 수신 가입자인터페이스부(311)은 수신퍼로서 가입자카드 및 트렁크로부터 수신되는 셀들을 저장하며 FIFO방식에 의해 셀들을 출력한다. 스위치312는 3단 셀스위치 구조(cell switch fabric)로서 셀의 헤더정보에 따라 상기 수신가입자인터페이스부(311)로부터 전달되는 셀들을 라우팅하여 송신 가입자인터페이스부(314)로 출력한다. 상기송신 가입자인터페이스부(314)는 송신버퍼로서 상기 스위치312로부터 출력되는 셀들을 저장하며 FIFO방식에 의해 셀들을 출력한다. 출력큐 감시부(315)는 상기 송신 가입자인터페이스부314의 송신FIFO의 임계치를 감시하여 속도 차이가 설정 임계치 이상일시 이를 상기 수신 가입자인터페이스부(311)로 통보하여 상기 수신부(311)에서 전송 데이터의 양을 감소시키도록한다. 또한, 상기 출력큐 감시부(315)는 상기 송신 가입자인터페이스부314의 송신FIFO의 양이 어느정도 이하가 되면 상기 수신 가입자인터페이스부(311)로 경고상태를 해제하는 신호를 전달한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 UBR제어장치는, 송신FIFO(314)의 오버플로우를 막기 위해 별도의 감시부(315)를 두어 출력FIFO(314)를 감시한다. 상기 감시부(315)는 입력되는 데이타의 양과 출력되는 데이타의 양 차이로 인해 발생할수 있는 셀손실을 방지하기 위해 상기 송신 가입자인터페이스부(314)의 송신FIFO의 양을 감시하고 있다가 임계치에 이르면 상기 수신부(311)로 경고신호를 피드백(feedback)시켜 줌으로서 출력부의 폭주상태를 알려주고, 상기 송신FIFO의 양이 어느 정도 이하가 되면 다시 상기 경고신호를 해제시켜 줌으로서 폭수상태에 빠지지 않게 한다. 이렇게 함으로서 UBR 트래픽 수용에 의해 발생할수 있는 송신버퍼(314) 폭주에 따른 데이타의 손실을 최소화하고 네트워크의 품질을 향상시킬수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에이티엠 장치의 UBR제어 장치를 도시하는 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, UBR큐(411)는 수신되는 UBR 연결 셀들을 저장하며 FIFO방식으로 저장되어 있는 셀들을 다중화부(412)로 출력한다. 상기 다중화부(412)는 상기 UBR큐(411)의 출력 셀들을 각 경로별로 다중화하여 스위치로 출력한다. SLM셀 발생부(414)는 상기 UBR큐(411)에 인입되는 UBR셀의 수를 카운트하여 상기 카운트값이 미리 설정된 값 이상 감지시 내부 forward-SLM셀을 생성하여상기 스위치로 출력한다.

상기 SLM연산부415는 상기 forward-SLM셀에 계산된 입력시간변화량(Δin-time)를 기록하여 상기 다중화부(412)로 전달한다. 다시말해, 동기카운터(도시하지 않음)을 통해 상기 forward-SLM셀의 발생시점의 카운터값과 메모리에 기록되어 있는 이전의 in-time값을 읽어와 입력시간변화량(Δin-time)을 계산하여 SLM셀 내부의 16-17 byte 영역에 기록한다. 그리고, 새로 구해진 in-time 값은 연결 아이디(connection ID)에 따라 메모리에 갱신시킨다.

또한, 상기 SLM셀 발생부414는 상기 SLM연산부(415)로부터 SLM값을 통보받으면, backward-SLM셀을 생성하여 계산된 SLM값 및 증감정보, 물리층 큐 상태정보 등을 기록하여 스위치를 통해 입력측(INPUT)으로 전달한다.

상기 SLM연산부(415)는 상기 스위치로부터 forward-SLM 셀 도착시 상기 동기카운터에서 새로운 out-time값을 얻고 메모리에 저장되어 있는 이전 out-time값을 읽어와 출력시간변화량(Δout-time)을 계산한다. 그리고 상기 새로 얻은 out-time값을 연결 아이디에 따라 메모리에 갱신시킨다. 그리고 상기 계산된 입력시간변화량(Δout-time)과 출력시간변화량(Δin-time)으로 SLM값을 계산하여 SLM 셀발생부로 전달하여 backward-SLM 셀을 발생시킨다. 이때 물리층 버퍼 상태(FF bit)도 backward-SLM 셀을 통하여 입력측으로 전달된다.

한편, 상기 SLM연산부(415)는 상기 backward-SLM 셀이 도착하면, 상기 SLM값을 추출하여 레이트연산부(415)로 전달한다. 상기 레이트연산부(415)는 최종적으로 SLM값, UBR큐상태, 물리층 버퍼상태를 취합하여 스위치로 유입되는 UBR연결의 입력레이트를 제어한다.

다시말해, 상기 도 4에서 순방향(forward)을 살펴보면, 셀 발생부(414)는 UBR 연결에 해당하는 셀을 카운트하여 그 값이 일정한 값이 되면 forward-SLM 셀을 생성하고, 연결별로 메모리에 저장해둔 이전의 in-time값에서 현재 시간과의 차(Δin-time)을 상기 forward-SLM 셀에 기입하여 스위치(SWITCH)로 전달한다.

또한 입력측에서 보낸 forward-SLM 셀이 스위치를 통과하여 SLM연산부(415)에 도착하면, 이때의 현재 시간에서 메모리에 연결별로 저장해둔 이전의 out-time값의 차이를 구해 상기 forward-SLM 셀에 기록된 Δin-time와 비교하여 SLM(Δin-time-Δout-time)을 구한다.

다음으로 역방향을 살펴보면, 상기 SLM셀 발생부(414)는 상기 SLM값 연산부(415)로부터 SLM값을 통보받으면, Backward-SLM 셀을 생성하여 계산된 SLM값을 실어 스위치를 통해 입력측으로 전달한다. 그리고 SLM연산부(415)가 스위치로부터 Backward-SLM 셀을 수신하면, 삽입된 SLM값을 추출하여 레이트연산부(413)로 전달하고, 상기 레이트연산부(413)는 스위치 입력 레이트를 계산하여 UBR연결의 입력레이트를 제어한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 ATM교환기내에 UBR 트래픽 수용시 스위치와 가입자 링크간에 속도차이에 의해 발생할수 있는 셀이 손실을 방지할수 있다. 또한 출력부에서 트래픽을 감시함으로서 출력부 폭주를 방지할수 있으며, 이로인해 같은네트워크 자원을 사용하고 있는 다른 우선순위가 높은 서비스들에 영향을 줄일수 있어 다른 서비스의 서비스품질(QoS)를 보장할수 있다.

Claims (2)

1. 수신되는 셀들을 저장하며 피포(fifo)방식에 의해 출력하는 수신버퍼와,

   상기 수신버퍼의 출력 셀들을 헤더정보에 의해 라우팅하는 스위치와,

   상기 스위치의 출력 셀들을 저장하며 피포방식에 의해 송신하는 송신버퍼와,

   상기 송신버퍼의 양을 감시하여 임계치에 이르면 상기 수신버퍼로 경고신호를 출력하고, 설정치 이하가 되면 상기 경고신호를 해제하도록 통보하여 전송데이타의 양을 조정하는 출력큐감시부로 구성된 것을 특징으로 하는 에이티엠 장치에서 비실시간 트래픽 제어장치.
2. SLM셀발생부가 UBR 연결에 해당하는 셀을 카운트하여 그 값이 일정한 값이 되면 순방향-SLM 셀을 생성하고, 입력시간변화량을 기록하여 스위치로 전달하는 과정과,

   SLM연산부가 상기 순방향-SLM셀 도착시 출력시간변화량을 계산하고, 상기 셀에 기록되어 있는 입력시간변화량과 비교하여 SLM을 구하는 과정과,

   상기 SLM값연산부로 부터 SLM값 통보시 상기 SLM셀발생부가 역방향-SLM 셀을 생성하여 상기 SLM값을 삽입하여 스위치를 통해 입력측으로 전달하는 과정과,

   상기 스위치를 통해 역방향-SLM셀 수신시 SLM연산부가 삽입된 SLM값을 추출하여 레이트연산부로 전달하는 과정과,

   상기 SLM값 수신시 상기 레이트연산부가 스위치 입력 레이트를 계산하여 UBR연결의 입력레이트를 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 에이티엠 장치에서 비실시간 트래픽 제어방법.