KR100312238B1

KR100312238B1 - 데이터 통신 네트워크에서 콘제스쳔 제어를 제공하기 위한 방법및 시스템

Info

Publication number: KR100312238B1
Application number: KR1019990008622A
Authority: KR
Inventors: 린빌존월터; 마크럭키브래드알랜; 서펀에드워드스탠리; 워렌제프리로버트
Original assignee: 포만 제프리 엘; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2001-11-03
Also published as: KR19990082736A; US6170022B1; JP2000036839A; JP3184817B2

Abstract

본 발명은 전송 링크(link)에 의해 상호 연결된 복수의 데이터 트래픽 소스(data traffic source)를 가지는 데이터 통신 네트워크(network)에서 콘제스쳔(congestion)을 피하기 위해 데이터 트래픽(data traffic)의 흐름 제어에 관한 것이다. 흐름 제어(flow control)는, 노드(node)로 하여금 버퍼(buffer) 또는 큐(queue)의 점유 레벨(occupancy level)을 모니터(monitor)하게 함으로써 LAN 스위치(switch)의 네트워크(network)에 있는 주어진 노드에서 실행된다. 버퍼가 사전에 결정된 임계 레벨(threshold level) 이상으로 점유되거나 채워짐이 발견되면, 포즈 코맨드(pause command)는 소스(source)가 트래픽(traffic)을 버퍼에 즉각적으로 공급하기 위해 발생된다. 포즈 시간(pause time:PT)은 다음: 확인자 소스(identified source)의 전송률, 콘제스쳔(congestion) 상태가 선언되지 않고 점유될 수 있는 콘제스쳔된 버퍼 및 큐 길이를 서비스하는(servicing) 출력 링크의 전송률을, 계산에 적용하는 방정식을 사용하여 계산된다. 동시에 전송을 재시작할 복수의 소스로 인해 큐 길이가 그들의 임계점 근처에서 '진동할'('oscillate') 가능성을 줄이기 위해, 각 계산된 포즈 시간은 PT±kPT 의 범위 내에 해당하는 무작위로 선택된 값 PT(ran)로 조정된다. 여기서, k는 약 50 %의 계수일 수 있다.

Description

데이터 통신 네트워크에서 콘제스쳔 제어를 제공하기 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING CONGESTION CONTROL IN A DATA COMMUNICATIONS METWORK}

본 발명은 데이터 통신 네트워크(network)에 관한 것으로, 특히, 그러한 네트워크에서 콘제스쳔(congestion) 제어를 제공하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

데이터 프로세싱 시스템(data processing system)이 광범위하게 상업적으로 처음 사용되었을 때, 표준 시스템 구성은 오직 근거리-부속(locally-attached) 터미널(terminal)을 통해 접속될 수 있는 독립형의 메인프레임(autonomous mainframe) 또는 호스트 컴퓨터(host computer)였다. 그 당시에, 호스트 컴퓨터간의 상호 연결(interconnecting)로부터 어떤 중요한 이익을 얻을 수 있다는 것을 이해하는 사람은 드물었다.

시간이 지남에 따라, 호스트 컴퓨터의 상호 연결 또는 네트워킹(networking)에 의해 중요한 상업적 이익이 얻어질 수 있다는 것이 이해되어졌다. 하나의 호스트 컴퓨터에서의 유저(user)가 가진 데이터 오리지네이팅(data originating)은, 그러한 다른 호스트 컴퓨터가 수 마일(mile) 떨어져 있다 할지라도, 다른 호스트 컴퓨터에 위치한 유저와 쉽게 그리고 신속하게 공유될 수 있었다. 또한, 주어진 호스트 컴퓨터의 기능상 능력은 근거리-부속(locally-attached) 유저들 사이에서뿐만 아니라 원격 네트워크-부속(network-attached) 유저들 사이에서 공유될 수 있는 자원(resource)으로 취급될 수 있었다. 이 형식의 메인 프레임 네트워크는 일반적으로 WAN이란 약어로 쓰이는 광역 통신망(Wide Area Network)으로 일반적으로 언급되었다.

메인 프레임 컴퓨터(main frame computer) 기술의 발전과 이후의 퍼스널 컴퓨터(personal computer) 기술의 발전 사이에는 어떤 평행선이 존재한다. 초기의 퍼스널 컴퓨터는 단독 운영(standalone) 구성에서 단일 유저에 의한 사용을 목적으로 고안된 비교적 복잡하지 않은 장치였다. 결국, 메인프레임 네트워크의 발전을 도모한 동일한 종류의 요구(데이터 공유 및 자원 공유)가 퍼스널 컴퓨터 및 프린터(printer) 그리고 데이터 저장 장치와 같은 보조 장치의 네트워크의 발전을도모하기 시작했다.

메인 프레임 네트워크가 넓게 흩어진 메인 프레임 사이에서 포인트-대-포인트(point-to-point) 연결을 사용하여 주로 발전한 반면에, 퍼스널 컴퓨터 네트워크는 빌딩 또는 빌딩 내의 구역과 같은 지리적으로 제한된(geographically-limited) 구역 내에서 퍼스널 컴퓨터 및 보조 장치를 상호 연결하기 위해 공유 사용 또는 일반 전송 매체를 사용하여 발전하였다. 이 형식의 네트워크는 일반적으로 LAN, 즉 근거리 통신망(Local Area Network)으로 언급되어져 왔다.

다른 LAN 기술이 존재한다. 현재, 가장 통용되는 LAN 기술은 이더넷(Ethernet) 기술이다. 이더넷 LAN에서, 퍼스널 컴퓨터 및 보조 장치는 일반 양방향성 데이터 버스를 공유한다. 후술에서, LAN-부속(LAN-attached) 장치는 스테이션 또는 LAN 스테이션으로 일반적으로 언급된다. 어떠한 전송 가능 이더넷 LAN 스테이션은 버스 상에서 전송을 시작할 수 있다. 모든 전송은 두 방향에서 전파하고 그리고 전송 스테이션을 포함하는, 동일 버스에 부속된(attached) 모든 이더넷 LAN 스테이션에 의해 수신된다.

몇몇 이더넷 LAN 스테이션이 동시에 버스를 요구할 수 있기 때문에, CSMA/CD(Collision Sense Multiple Access/Carrier Detect) 프로토콜(protocol)이 이더넷 LAN 내의 제어 데이터 흐름을 해결하기 위해 존재한다. 프로토콜은 비교적 단순하다. 스테이션이 전송할 데이터를 가지고 있을 때, 버스가 '비지'('busy')인가를 알기 위해 버스를 '듣는다'('listen'); 즉, 데이터를 다른 스테이션으로부터 이미 운반한다. 버스가 한적하다면(quiet), 듣는(listening) 스테이션은 그 자신의 전송을 즉시 시작한다. 버스가 비지이면, 송신할 데이터를 가진 스테이션은 버스 획득 프로세스(acquisition process)를 재개(restarting)하기 전에 사전에 결정된 시간 동안 기다린다.

전기 신호는 어떠한 전도체라도 전파하는데 시간을 요구하기 때문에, 둘 또는 그 이상의 이더넷 스테이션은 듣고, 동시에 버스가 한가한지를 파악하고, 그리고 동시에 전송을 시작할 수 있다. 그렇게 되면, 전송 스테이션으로부터의 데이터는 충돌하고 믿을 수 없게(corrupt)된다. 전송 스테이션이 자신이 전송한 동일한 데이터를 검출하지 않는다면, 그 스테이션은 짧은 재밍 신호(jamming signal)를 송신하고 전송을 중단한다. 재밍 신호는 모든 다른 이더넷 전송 스테이션이 충돌을 검출하고 그들 자신을 전송하는 것을 중단할 가능성을 증가시킨다. 무작위의 지연 이후에, 각각의 전송 스테이션은 버스 획득 프로세스를 재개한다.

잘 알려진 다른 LAN 기술은 토컨 링(token ring) 기술이다. 토컨 링 LAN에서, 개별 LAN 스테이션들은 단방향 링 안에서 연결된다. 기본적 토컨 링에서, 흐름 제어는 송신할 데이터를 가진 스테이션이 링으로부터 토컨을 먼저 획득하기를 요구함으로써 달성되며, 여기서 토컨은 송신하는 허가를 나타내는 특별 목적 프레임(special purpose frame)이다. 일단 스테이션이 토컨을 획득하면, 그것은 링 상으로 그것의 데이터를 삽입할 수 있다. 삽입된 데이터가 단일 방향에서 링 둘레로 순환하므로, 데이터의 어드레스가 지정되어 전송되는(addressed) 각각의 스테이션은 스테이션 메모리로 데이터를 복사하고, 링으로부터 데이터를 제거하지 않는다. 데이터는 한 스테이션으로부터 다음 스테이션으로 링을 통해서 순환을 계속한다.데이터가 마침내 시작 스테이션으로 되돌아올 때, 그것은 링으로부터 벗어난다(stripped).

LAN의 발전을 도모한 동일한 유저 요구(데이터 공유 및 자원 공유)는 LAN 브리지(bridge) 또는 스위치(switch)로 알려진 경계 장치(boundary device)를 통해 상호 연결된 복수 LAN(이더넷 또는 토컨 링)으로 구성되어 있는 LAN 네트워크의 생성을 도모하였다. LAN 스위치 사이에서의 포인트-대-포인트 연결 또는 링크(link)는 어떠한 주어진 LAN에서 발생하는 트래픽이 동일한 스위치 네트워크(switch network)에서 어떤 다른 LAN에 연결된 LAN 스테이션으로 전송되는 것을 허용한다. 주어진 스위치-대-스위치(switch-to switch) 링크는 전형적으로 복수의 소스(source)로부터 동시에 트래픽을 운반한다.

단일 이더넷 LAN에 대하여, CSMA/CD 프로토콜은 매우 효과적인 흐름 제어 메커니즘을 제공한다. 유사하게, 단일 토컨 링에 대해, 토컨 프로토콜은 효과적인 흐름 제어 메커니즘을 제공한다. 그러나, LAN이 스위치 네트워크를 통해 상호 연결되는 곳에, CSMA/CD 및 토컨 프로토콜은 상호 연결 링크 상에 효과적인 흐름 제어를 제공할 수 없다.

이더넷 트래픽을 운반하는 스위치-대-스위치 링크 상에 흐름 제어를 제공하기 위해, 적어도 하나의 표준 그룹, 즉 IEEE 802.3 워킹 그룹(working group)이 그 목적을 위해 의도된 흐름 제어 표준(IEEE 802.3x)을 발전시켰다. 표준(현재 발전되고 있는 바와 같이) 하에서, 하위(downstream) 스위치는 어떠한 콘제스쳔된(congested) 상태를 검출하기 위해 스위치를 통해 트래픽 흐름을 모니터한다. 통상적으로, 스위치 버퍼(switch buffer)에 저장된 트래픽의 양(입력 및/또는 출력)이 사전에 결정된 임계치(threshold); 예를 들면, 버퍼 용량의 80 %를 초과할 때 스위치는 콘제스쳔한 것으로 간주된다. 콘제스쳔이 검출될 때, 스위치는 하나 또는 그이상의 상위(upstream) 스위치로부터 데이터의 전송을 금지 또는 포즈(pause)하는 행동을 할 수 있다. 콘제스쳔-검출 스위치는 하나 또는 그이상의 포즈 프레임을 발생하고 전송하며, 포즈 프레임들의 각각은, 다른 것들 중에서, 포즈 시간 및 예약된 멀티캐스트 어드레스(multicast address)를 포함한다. 포즈 시간은 타임 슬롯(time slot)의 수로 표시되며, 한 타임 슬롯은 링크 상에서 64 바이트(byte) 패킷(packet)을 전송하는데 요구되는 시간이다.

예약된 멀티캐스트 어드레스에 의해 확인된 상위 스위치는 하위 스위치로 어드레스가 지정되어 전송되는 트래픽을 일시적으로 보류(포즈)함으로써 그러한 포즈 프레임에 응답한다. 포즈 프레임 안에서 지정된 포즈 시간이 경과했을 때, 상위 스위치는 트래픽 송신을 재개한다. 현재, 흐름 제어는 스테이션 당 레벨(per-station level) 상에서 보다는 링크 레벨(link level) 상에서 정의된다. 더욱 특정적으로, 상위 이더넷 스위치가 하위 이더넷 스위치 안에서 발생하는 포즈 코맨드를 수신하면, 상위 스위치는 하위 스위치로의 그것의 링크 상에서 모든 트래픽을 보류함으로써 응답한다. 상위 스위치는 복수의 상위 소스로부터 그것의 트래픽을 정상적으로 수신하고, 상위 소스들의 오직 일부만이 콘제스쳔-유발(congestion-inducing) 트래픽을 실제적으로 발생할 수 있다. 그러나, 흐름 제어가 오직 링크 레벨 상에서 수행되는 곳에, 소스들이 콘제스쳔 상태에 기여를 하든지 아니든지,상위 스위치로의 모든 소스들이 포즈 프레임에 의해 충격을 받을(impacted) 것이다.

하위의 콘제스쳔 상태에 실제적인 기여자가 아닌 상위 트래픽 소스를 불리하게 함(penalizing)을 피하기 위하여, 흐름 제어가 링크 레벨로부터 개별 스테이션 또는 트래픽 소스의 레벨로 확장될 수 있음이 제안되었다. 콘제스쳔-유발 트래픽을 생산하는 스테이션 또는 소스만이 그들의 트래픽을 포즈하기 위해 요구될 것이다. 다른 스테이션은 포즈 코맨드에 의해 영향을 받지 않은 채로 남아 있을 것이다.

상기 논쟁은 스위치된 이더넷 네트워크 환경을 위한 흐름 제어 제안으로 제한되었다. 유사한 제안이 스위치된 토컨 링 환경 안에서 비슷한 문제를 해결하기 위해 만들어졌다.

전술된 흐름 제어 기술은, 링크 레벨에서 또는 스테이션 레벨에서 수행되든 지간에, 이더넷 또는 토컨 링이던 간에, 스위치된 LAN 환경에서 일부 흐름 제어 문제를 해결하지만, 그러나 교대로 다른 문제들을 발생시킨다.

발생된 포즈 프레임 안에서 확인된 소스로부터의 트래픽 흐름이 인터럽트(interrupt)될 때, 버퍼가 다른 우선-하위(further -downstream) 스위치로(출력 버퍼를 위하여) 또는 스위치 패브릭(switch fabric)으로(입력 버퍼를 위하여) 계속 비어 있는 동안, 콘제스쳔 버퍼로 향하는 트래픽의 양은 급격히 떨어진다. 결과적으로, 버퍼에 저장된 트래픽의 양은 버퍼의 콘제스쳔-정의(congestion-defining) 임계치 레벨(threshold level) 아래로 빠르게떨어진다.

복수의 상위 포즈된 소스가 동시 또는 거의 동시에 트래픽의 송신을 재개하고, 한번-콘제스쳔한(once-congested) 버퍼로 향한 트래픽 안에서 빠른 증가를 야기시킬 수 있다는 것을 예상할 수 있다. 결과적으로, 버퍼 점유 레벨은 비-콘제스쳔(non-congested) 및 콘제스쳔 상태 사이에서 빠르게 진동할 수 있다. 유사하게, 버퍼에 의하여 송달된(served) 출력 링크로 실제로 공급된 트래픽의 양이 역시 진동하고, 링크 용량의 비효율적 활용을 초래할 수 있다.

본 발명의 목적은, 전송 링크(link)에 의해 상호 연결된 복수의 데이터 트래픽 소스(data traffic source)를 가지는 데이터 통신 네트워크(network)에서 콘제스쳔(congestion)을 피하기 위해 데이터 트래픽(traffic)의 흐름을 제어함에 있다.

도 1은 본 발명이 실시되는 메쉬-연결(mesh-connected) 네트워크(network)의 설명을 나타내는 도면.

도 2는 설명된 네트워크에서 전형적인 스위칭 포인트(switching point)의 더욱 상세한 설명을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명을 위한 일반적 환경을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명이 실시되는 노드(node)의 주요 기능적 요소를 설명하는 도면.

도 5는 전형적 포즈 제어 프레임(pause control frame)의 구조를 보여주는 도면.

도 6은 본 발명을 실시하는 프로세스(process)의 바람직한 실시예의 플로우챠트.

도 7은 다른 실시예의 플로우챠트.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명

14 : 노드(node) 16 : 스위칭 장치(switching device)

58 : 노드 프로세서(node processor)

60 : 메모리 시스템(memory system)

62 : 오퍼레이팅 시스템(operating system)

64 : 입력 버퍼(input buffer)

66 : 스위치 패브릭(switch fabric)

68 : 출력 버퍼(out buffer)

72 : 콘제스쳔 검출기(congestion detector)

74 : 트래픽 모니터(traffic monitor)

76 : 포즈 제어 로직(control logic)

78 : 포즈 전송 로직(transmission logic)

전술된 진동 문제는 본 발명에 의하여 대부분 극복되고, 본 발명은 전송 링크에 의해 상호 연결된 복수의 데이터 트래픽 소스(source)를 가진 데이터 통신 네트워크에서 실행되는 흐름 제어 방법으로 특정 지워질 수 있다. 데이터 트래픽(data traffic)은 출력에서 콘제스쳔(congestion)의 존재를 검출하기 위해 하나 또는 그이상의 출력에서 모니터(monitor)된다. 콘제스쳔이 한 출력에서 검출될 때, 그 콘제스쳔에 기여하는 소스는 확인되고 포즈(pause) 시간 계산은 각각의소스에 대하여 수행된다. 그러나, 포즈 코맨드(command)가 발생되기 전에, 계산된 포즈 시간은 무작위화 기능(randomization function)을 사용하여 조정된다. 무작위화 포즈 시간은 확인된 소스로 송신된 포즈 코맨드에 포함된다.

무작위화의 효과는 포즈 시간의 끝 점(end point)을 동요시키고(stagger), 복수의 소스가 거의 동시에 트래픽의 송신을 재개할 가능성을 최소화시킨다. 관찰은, 제한 내에서 무작위화가 링크 활용에서 중요한 개선을 야기시킬 수 있음을 나타낸다.

명세서는, 어느 것이 본 발명으로 간주되는지를 특별히 지적하고 명백하게 청구하는 청구항으로 마무리를 짓는 한편, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세 사항이 첨부 도면과 함께 결합되어 읽혀질 때 뒤따르는 상세한 설명으로부터 더욱 용이하게 이해될 수 있다.

도 1은 스테이션(10 및 12)에 의해 나타내지는 원격 유저들(remote users) 사이의 통신을 지원하는 데이터 통신 네트워크의 포괄적 설명이다. 그러한 네트워크에서, 스테이션들의 하나에서 발생하는 데이터는 노드(14)로 예시된 다수의 메쉬-연결 데이터 시스템 또는 노드로 일반적으로 나타내지는, 사이에 존재하는(intervene) 네트워크를 트래버싱(traversing)한 다음에 다른 스테이션에 도달한다. 노드의 구성 및 기능성은 네트워크에서 실행된 네트워킹 프로토콜(networking protocol)의 기능에 따라 변할 것이다. 본 발명의 목적을 위하여, 본 발명을 실행하는 노드는 복수의 소스로부터의 트래픽을 동시에 다룰 수 있어야 하며 입력 링크의 어떠한 셋트(set)로부터 출력 링크의 어떠한 셋트로 트래픽을 라우팅(routing)하거나 스위칭(switching)할 수 있어야 한다.

도 2에 따르면, 노드 또는 스위칭 장치는 필수적이 아닌 단순히 다른 노드를 연결하는 경유(pass-through)장치이다. 스위칭 디바이스(16)는, 물론, 참조 번호 18에 의해 집합적으로 나타내진 입력 링크 셋트 상에서 다른 노드로부터 데이터 트래픽을 수신할 수 있어야 하고, 참조 번호 20으로 집합적으로 나타내진 출력 링크 셋트로부터 선택된 출력 링크로 그 데이터 트래픽을 라우팅 또는 스위칭 할 수 있어야 한다. 전형적으로, 노드 안에서의 스위칭 장치는 스위칭 장치(16)에 직접적으로 부속된(attached) 워크스테이션(workstation)(22 및 24)에 의하거나 또는 근거리 통신망(local area network)(26)에 의하여 제공될 수 있는 것과 같은 근거리-발생(locally-originated) 데이터 트래픽을 다룰 수 있어야 한다. 워크스테이션(28, 30 및 32)과 같은 근거리 통신망(26) 상의 스테이션을 살펴보면, 스위칭 장치(16)는 다른 LAN 스테이션의 등장을 가져온다.

도 3에 따르면, 데이터 라우팅/스위칭을 수행하는 노드 또는 스위치(34)는, 각 링크(44, 46 및 48)를 통해 스위치(34)로 연결된 LAN 스위치(38, 40 및 42)의 셋트로 나타내어진, 사이에 존재하는(intervene) 네트워크를 통해 만들어진 연결 상에서 노드로 트래픽을 제공하는 복수의 독립적 트래픽 소스(유니트(unit) 36a에서 36g에 의해 나타내어진)에서 발생하는 데이터 트래픽을 위한 집중기(concentrator)로서 작동한다. 트래픽 소스(36a에서 36g)가 서로 독립적으로 동작하기 때문에, 소스가, 그들의 정상 동작 동안 어떤 시점에서, 스위치가 수용할 수 없는 지연이나 손실을 초래하지 않고 처리할 수 있는 이상의 트래픽을 공급하려고 시도할 가능성이 존재하며, 이는 스위치에서 콘제스쳔된 상태를 야기시킬 것이다. 본 발명은, 콘제스쳔의 소스인 그 상위 스테이션으로부터 트래픽의 흐름을 제어하는 포즈 제어 기술의 사용을 통해서 스위치가 콘제스쳔된 상태로 유도될 가능성을 감소시킨다.

전술된 바와 같이, 포즈 제어는 링크 레벨 또는 스테이션 레벨 상에서 수행될 수 있다. 링크 레벨 포즈 제어가 수행되고 있을 때, 스위치(34)는, 콘제스쳔-유발 트래픽이 라우트(route)되는 상위 스위치를 확인함으로써 검출된 콘제스쳔에 응답할 수 있다. 스위치(38 및 40)가 콘제스쳔-유발 트래픽의 소스로 확인되는 것을 가정하면, 화살표(50 및 52)에 의해 나타내어진 포즈 코맨드는 각 링크(44 및 46) 상에서 스위치(34)로 어떠한 트래픽의 전송을 일시적으로 보류하기 위해 그들 스위치로 향할 것이다.

스테이션 레벨 포즈 제어가 수행되고 있을 때, 스위치(34)는 스테이션(36a 및 36d)과 같은 콘제스쳔-유발 트래픽을 제공하는 특정의 상위 스테이션을 확인할 것이다. 화살표(54 및 56)에 의해 나타내어진 발생된 포즈 코맨드는, 콘제스쳔 상태에서 동작하는 것이 발견된 스위치(34)로 향하도록 정해진 트래픽의 송신을 그들 스테이션으로 하여금 일시적으로 보류하게 하는 그 특정 스테이션으로 향해져 있을 것이다.

제안된 표준 IEEE 802.3x에 따른 네트워크에서, 트래픽 관리는 도 4의 블록다이어그램에 나타내진 노드의 종류 안에서 수행될 수 있다. 그러한 노드는 데이터 프로세싱 시스템의 특정화된 형태로 특정 지워질 수 있다. 어떠한 데이터 프로세싱 시스템과 같이, 노드는 노드 프로세서(58), 메모리 시스템(60) 및 오퍼레이팅 시스템(62)을 포함한다. 라우팅 및 스위칭 오퍼레이션을 지원하기 위해, 노드는, 입력 링크 상에서 다른 연결 위에 도착하는 데이터를 일시적으로 저장하기 위한 입력 버퍼(64)의 셋트, 스위치 패브릭(66), 스위치된 트래픽이 노드로부터 출력 링크 상으로 전송될 수 있을 때까지 스위치된(switched) 데이터 트래픽을 일시적으로 저장하기 위한 출력 버퍼(68)의 셋트를 포함한다.

바람직한 실시예에서, 본 발명은 노드 안에서 실행하는 애플리케이션 프로그램(70)에 의해 수행되는 프로세스로 실행된다. 프로그램(70)은 콘제스쳔 검출기 요소(72), 트래픽 모니터(74), 포즈 타임 로직(pause time logic)(76) 그리고 포즈 전송 로직(pause transmission logic)(78)을 포함한다. 콘제스쳔 검출기(72)는 노드에서 콘제스쳔의 지시를 제공하는 어떠한 적합한 기술을 사용할 수 있다. 전술된 바와 같이, 출력 버퍼(68)의 점유 레벨(버퍼된(buffered) 데이터의 양)을 모니터 하는 기술이 일반적으로 채용된다. 임계 점유 레벨이 정의된다. 버퍼의 점유 레벨이 이 임계치 아래에 머무는 한, 버퍼에 의해 관리되는 출력 링크는 콘제스쳔-프리(congestion-free)인 것으로 간주되고, 그리고 흐름 제어 작동은 수행되지 않는다. 그러나, 버퍼가 임계 점유 레벨을 넘어서 점유된다면, 링크는 콘제스쳔된 것으로 간주되고 그리고 흐름 제어 동작은 시작될 수 있다.

전술된 바와 같이, IEEE 802.3x 요구에 따르는 네트워크는 상위 트래픽 소스를 위하여 포즈 시간을 계산함으로써 흐름 제어를 수행한다. IEEE 802.3x 포즈 제어 프레임의 일반 포맷(format)이 도 5에 나타내어져 있다. 프레임은, 보존되는멀티캐스트 어드레스 또는 특별한 상위 스테이션의 어드레스를 포함할 수 있는 6 바이트 목적지 어드레스 필드(Destination Address field)(DA)를 포함한다. 보존된 멀티캐스트 어드레스를 승인하는 상위 노드는 링크 레벨에서 흐름 제어를 제공할 것이다. 그것의 도메인(domain) 내의 특별한 상위 스테이션의 어드레스를 승인하는 상위 노드는 스테이션 레벨에서 흐름 제어를 제공할 것이다.

포즈 제어 프레임은, 흐름 제어 동작을 수행하는 하위 스테이션을 확인하는 6 바이트 소스 어드레스 필드(Source Address field)(SA), 프레임을 제어 프레임으로서 확인하는 값(value)과 함께 인코딩되는(encoded) 2 바이트 렝쓰/타이프 필드(Length/Type field)(L/T), 프레임을 포즈 프레임(PAUSE frame)으로 확인하기 위해 인코딩되는 2 바이트 맥 제어 오피코드 필드(MAC Control OpCode field)(MAC OP), 영향을 받은 스테이션 또는 링크를 위하여 포즈 시간을 지정하는 2 바이트 맥 제어 파라미터 필드(MAC Control Parameters field)(MAC CP)를 더 포함한다. 프레임은 에러 체킹 목적으로 사용되는 4 바이트의 주기적 잉여 체크(Cyclical Redundancy Check: CRC)로 끝난다. 프레임을 IEEE 802.3x 시스템 안에서 실행된 이더넷 프로토콜(Ethernet protocol)과 일치시키기 위하여, CRC 필드를 선행하는 데이터 필드가 이더넷 프레임을 위해 요구되는 64 바이트 길이를 최소화하기 위한 프레임 길이를 증가시키기 위하여 42 비-데이터(non-data) 캐릭터(character)와 함께 패드 된다(padded).

도 6은 본 발명을 실행하는 프로세스의 바람직한 실시예의 플로우챠트이다. 프로세스는 시작 상태가 검출되자마자 시작되고; 특히, 그 콘제스쳔은 스위치를 위한 출력 버퍼 또는 큐(queue) 안에서 검출되고 있다. 전술된 바와 같이, 스위치의 콘제스쳔 검출기 요소가, 버퍼가 사전에 결정된 임계 레벨 이상으로 점유됨을 결정한다면, 특정의 큐는 콘제스쳔된 것으로 간주된다. 콘제스쳔이 검출되면, 동작(82)은 콘제스쳔이 검출되었을 때 트래픽의 소스가 버퍼로 로딩되는(loaded) 것을 확인하기 위해 수행된다. 소스가 확인되면, 포즈 시간(pause time)(PT)은, 소스의 전송률, 콘제스쳔된 버퍼 및 임계 큐 길이를 서비스(service)하는 출력 링크의 전송률과 같은 그러한 변수들을 최소한 적용하는 방정식을 사용하여 동작(84)에서 그 소스를 위하여 계산된다. 방정식의 바람직한 형태는 다음과 같이 표현될 수 있다.

PT=(Tδ/μ)×(λ/μ)

여기서,

Tδ는 콘제스쳔된 것으로 발견된 버퍼를 위한 임계 큐 길이;

λ는 확인된 소스에 대한 전송률(전형적으로 소스 피크 속도(source peak speed)); 및

μ는 콘제스쳔된 큐를 서비스하는 출력 링크를 위한 전송률.

복수의 포즈 시간이 대체로 동시에 종료할 가능성을 줄이기 위해, 무작위화 기능은, PT 상의 중간 값의 범위 내로부터 무작위로 선택된 새로운 PT 값(ran)으로 포즈 시간을 조정하기 위해 계산된 포즈 시간(PT)으로 적용된다(동작(86)). 일반적으로, PT(ran)=PT±kPT, k는 % 값(percentage value)이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, k는 대략 50 %이고, 0.5PT≤PT(ran)≤1.5PT를 의미한다. 적절한 출력범위를 가지는 고속 카운터(high speed counter)의 출력을 샘플링 하는(sampling) 것과 같은 알려진 무작위화 기술은 무작위화를 달성하기 위해 사용될 수 있다.

확인된 소스로 어드레스가 지정되어 전송되고 무작위의 PT(ran) 값을 포함하는 포즈 코맨드는 동작(88)에서 발생된다. 발생된 포즈 코맨드는 동작(90)에서 가능한 빨리 확인된 소스로 상위로 송신된다. 확인된 소스는 받는 데로 포즈 코맨드를 실행하도록 일반적으로 기대된다. 그러나, 소스가 프레임을 현재 송신하는 곳에서, 프레임이 완전히 전송되었을 때까지 포즈 코맨드의 실행은 지연될 수 있다. 소스는 그것의 전송률에 관련된 시간의 양만큼 코맨드 실행을 지연시킬 수 있는데, 이것은 정확한 대역폭 할당(bandwidth allocation)에서 정확성을 제공할 수 있기 때문이다. 대안적으로, 포즈 코맨드 그 자신은, 소스로 하여금 포즈 코맨드의 실행을 지연시키게 할 파라미터(parameter)를 포함할 수 있다.

전술된 프로세스는, 포즈 코맨드의 발생 및 전송이 콘제스쳔의 검출에 의하여 트리거 되고(triggered) 그리고 포즈 코맨드가 심각한 지연 없이 확인된 소스에 의하여 수행되는 것을 추정한다. 포즈 제어 시스템의 대안적 형식에서, 복수 소스를 위한 포즈 제어 작동이 순환하는 제어 간격의 시작에서 수행된다. 도 7은 이 대안적 형식의 시스템 안에서 본 발명을 실행하기 위한 프로세스의 플로우챠트이다. 추정된 시작 상태는 특히, 출력 버퍼 또는 큐는 제어 간격의 끝 근처에서 콘제스쳔 되는 것이 발견되는 것으로 추정된다. 시스템은, 콘제스쳔에 기여하는 각각의 소스를 확인하고 그러한 한 셋트의 소스를 생성함으로써 응답한다(동작 92).

셋트 안의 제 1 소스가 동작(94)에서 선택된다. 선택된 소스는 셋트로부터제거되고 그리고 적절한 포즈 시간(PT)은 전술된 바와 같은 방정식을 사용함으로써 계산된다(동작 96). 계산된 포즈 시간은, 전술된 바와 같이, PT(ran)=PT±kPT 범위 내의 값으로 무작위화된다( 동작 98). 선택된 소스로 어드레스가 지정되어 전송되고 PT(ran)를 포함하는 포즈 코맨드는 발생되고(동작 100) 선택된 소스로 전송된다(동작 102). 이 환경에서, 다음 제어 간격을 시작할 때까지 포즈 코맨드의 실행은 연기될 수 있다.

생성된 셋트가 더 이상의 소스를 포함하는지를 결정하기 위해 검사가 이루어진다(동작 104). 셋트가 비어있는 것으로 발견되면, 그 안에 원래 포함된 모든 소스가 서비스되었음을 의미하고, 프로세스는 종료한다. 셋트가 비어있지 않은 것으로 발견되면, 셋트 안의 다음 소스가 선택되고(동작 106) 그리고 동작들(96에서 104)은 반복된다.

이 환경에서, 무작위화는 모든 계산된 포즈 시간에 적용될 수 있다. 대안적으로, 더욱 복잡한 무작위화 알고리즘(algorithm)이 활용될 수 있다. 더욱 복잡한 알고리즘은 콘제스쳔된 상태로의 기여자로 확인된 모든 소스를 위한 한 셋트의 계산된 포즈 시간을 생성할 것이다. 대체로 동일한 계산된 포즈 시간을 가지는 복수의 소스로 구성된 서브셋트(subset)는 생성될 것이다. 무작위화는 오직 그러한 서브셋트에 적용될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예로 간주되는 것들이 설명되었지만, 그것의 변경과 변형은 이 분야의 숙련자들에게는 당연한 것으로 받아들여질 것이다. 첨부된 청구항은 바람직한 실시예들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이고 모든 그러한 변경과 변형이 본 발명의 충실한 사상과 범위 안에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 발명에 의하면, 전송 링크(link)에 의해 상호 연결된 복수의 데이터 트래픽 소스(data traffic source)를 가지는 데이터 통신 네트워크(network)에서 콘제스쳔(congestion)을 피함으로써 데이터 트래픽(traffic)의 원활한 흐름 제어를 얻을 수 있는 이점이 있다.

Claims

전송 링크(link)에 의해 상호 연결된 복수의 데이터 트래픽 소스(data traffic source)를 가지는 데이터 통신 네트워크 안에서, 흐름-제어 노드(node)에서 콘제스쳔(congestion)을 피하기 위해 상기 흐름-제어 노드를 통해 상기 소스로부터 데이터 트래픽의 흐름을 제어하는 방법에 있어서,

콘제스쳔된 상태를 검출하기 위해 상기 흐름-제어 노드를 통과하는 트래픽을 모니터(monitor)하는 단계;

콘제스쳔된 상태의 검출에 응답하여, 상기 콘제스쳔에 기여하는 하나 또는 그이상의 트래픽 소스를 확인하는 단계;

각각의 확인된 소스를 위하여, 상기 확인된 소스가 트래픽이 상기 흐름-제어 노드로 향하는 것을 보류하는 포즈(pause) 시간을 계산하는 단계;

무작위 양에 의하여 각각 계산된 포즈 시간을 수정하는 단계; 및

상기 수정된 포즈 시간을 포함하는, 포즈 코맨드를 각 확인된 소스로 전송하는 단계

를 포함하는

데이터 트래픽의 흐름을 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 포즈 시간을 수정하는 상기 단계는,

PT±kPT 범위로 되는 무작위 선택된 값에 의해 상기 포즈 시간의 크기를 변경하는 단계

여기서,

PT = 포즈 시간, 및

k = % 값

를 더 포함하는

데이터 트래픽의 흐름을 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 확인된 소스가 트래픽을 상기 흐름-제어 노드로 제공하는 전송 링크의 셋트(set)로부터 선택되는

데이터 트래픽의 흐름을 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 확인된 소스가 트래픽을 상기 흐름-제어 노드로 제공하는 상위 노드의 셋트로부터 선택되는

데이터 트래픽의 흐름을 제어하는 방법.
제 2 항에 있어서,

0 %≤k≤50 % 인

데이터 트래픽의 흐름을 제어하는 방법.
전송 링크에 의해 상호 연결된 복수의 데이터 트래픽 소스를 가진 데이터 통신 네트워크 안에서의 노드에서의 사용을 위해, 상기 노드에서 콘제스쳔을 피하기 위한 포즈 제어 시스템에 있어서,

상기 노드에서 콘제스쳔된 상태를 검출하기 위한 콘제스쳔 검출기;

상기 콘제스쳔된 상태에 기여하는 하나 또는 그이상의 트래픽 소스를 확인하기 위한 트래픽 모니터;

그 시간 동안 상기 확인된 소스가 트래픽을 상기 노드로 향하는 것을 보류하는 포즈 시간을 정의하는 각 확인된 소스를 위한 포즈 시간을 계산하기 위한 포즈 코맨드 발생기, 상기 포즈 코맨드 발생기는 무작위 양에 의하여 하나 또는 그이상의 상기 정의된 포즈 시간을 조정하기 위한 무작위화 로직을 더 포함함; 및

상기 조정된 포즈 시간을 포함하는, 포즈 코맨드를 각 확인된 소스로 송신하기 위한 송신기 로직(transmitter logic)

을 포함하는

포즈 제어 시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 무작위 양이, PT가 계산된 포즈 시간이고 k가 사전에 결정된 % 값인 PT±kPT 범위로 제한되는

포즈 제어 시스템.
전송 링크에 의해 상호 연결된 복수의 데이터 트래픽 소스를 가지는 데이터 통신 네트워크 안에서의 사용을 위해, 하나 또는 그 이상의 상기 소스로부터 데이터 트래픽을 수신하기 위한 노드에 있어서, 흐름 제어 시스템을 가진 상기 노드는,

상기 노드에서 콘제스쳔된 상태를 검출하기 위한 콘제스쳔 검출기;

상기 콘제스쳔된 상태에 기여하는 하나 또는 그이상의 트래픽 소스를 확인하기 위한 트래픽 모니터;

그 시간 동안 상기 확인된 소스가 트래픽을 상기 노드로 향하는 것을 보류하는 포즈 시간을 정의하는 각 확인된 소스를 위한 포즈 시간을 계산하기 위한 포즈 제어 시스템, 상기 포즈 제어 시스템은 무작위 양에 의하여 하나 또는 그 이상의 상기 정의된 포즈 시간을 조정하기 위한 무작위화 로직을 더 포함함; 및

상기 조정된 포즈 시간을 포함하는 포즈 코맨드를 각 확인된 소스로 송신하기 위한 송신기 로직(transmitter logic)

을 포함하는

흐름 제어 시스템을 가진 노드.
제 8 항에 있어서,

무작위 양이, PT가 계산된 포즈 시간이고 그리고 k가 사전에 결정된 % 값인, PT±kPT 범위 내로 제한되는

흐름 제어 시스템을 가진 노드.