KR100361424B1

KR100361424B1 - 패킷기반의전기통신네트워크및그접속방법

Info

Publication number: KR100361424B1
Application number: KR1019960008577A
Authority: KR
Inventors: 인 엥 카이; 존 카롤 마크; 베에라라그하반 말라쉬
Original assignee: 에이티 앤드 티 코포레이션
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 2003-02-19
Also published as: US5610904A; KR960036460A; EP0735726A2; JP3177438B2; JPH08279823A

Abstract

본 발명의 패킷-기반 전기통신 구조는 가상-회로와 마찬가지로 패킷이 네트워크에 제공되는 순차적인 순서를 보전하지만, 가상-회로 네트워크와 달리 노드-노드 호출 셋업 또는 분리를 필요로 하지 않는다. 더욱이, 구조를 구성하는 패킷 스위치(1-15)는 데이터그램 또는 가상-회로 네트워크에서 사용된 것 보다 간단할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예는, 통신 링크에 의해 접속되어 있는 패킷 스위치의 네트워크의 토폴로지를 결정하는 단계와, 패킷 스위치(10)중 적어도 하나를 적어도 두 개의 이름(예를 들면, 10a, 10b)과 연관시키는 단계와, 각각의 이름에 대해, 패킷 스위치와 통신 링크가 싱크 트리의 토폴로지를 갖는(단, 지명된 패킷 스위치는 트리의 루트에 존재하게 됨) 소자 네트워크를 형성하도록 패킷 스위치내에 라우터 테이블(913)을 거주시키는 단계를 포함한다.

Description

패킷 기반의 전기 통신 네트워크 및 그 접속 방법{A PACKET-BASED TELECOMMUNICATIONS NETWORK}

본 발명은 일반적으로 전기통신에 관한 것으로, 특히 패킷-기반 전기통신 네트워크에 관한 것이다.

제 1 도는 네트워크(예를 들면, 앨리스, 밥, 챨리 및 데니스)로의 액세스를 가진 호스트 컴퓨터가 통신할 수 있도록 하는 종래의 패킷-기반 전기통신 네트워크의 개략도이다. 종래 기술의 패킷-기반 네트워크의 전형으로서, 네트워크(101)는 이중 통신 링크에 의해 그래프의 토폴로지로 상호접속되는 다수의 지리적으로 분산된 패킷 스위치를 포함한다. 네트워크(101)내의 각각의 패킷 스위치는 1에서 15까지의 원문자로 개략적으로 도시되고, 각각의 이중 통신 링크는 두 원을 상호접속하는 점선으로 도시된다. 제 1 도에 도시된 바와 같이, 앨리스, 밥, 챨리 및 데니스는 각각 패킷 스위치 #8, #13, #10 및 #3을 통해 네트워크(101)로의 액세스를 갖는다.

네트워크(101)로의 액세스를 가진 호스트가 네트워크로의 액세스를 가진 다른 호스트로 데이터를 전송하길 원하는 경우, 전송 호스트는 정보를 패킷 세트로 분해(parse)하고, 패킷 세트는 네트워크에 연속적으로 제공된다. 데이터의 특성과 각각의 호스트가 통신에 동의한 규약(convention)에 따라서, 패킷 세트가 네트워크에 제공되는 순차적인 순서는 또한 패킷이 네트워크에 의해 바람직하게 운반되는 순서일 수도 있다. 즉, 어떤 경우에는 네트워크(101)가 패킷의 순차적인 순서를 보전하는 것이 유리할 수도 있고, 다른 경우에는 이것이 중요하지 않을 수도 있다.

종래 기술에 도시된 바와 같이, 전송 호스트로부터 목적지 호스트로 패킷을 발송하기 위해 네트워크(101)가 사용할 수 있는 두 가지 근본적으로 상이한 기법,즉, (1) 패킷의 순차적인 순서를 보전할 수 없는 무접속(즉, 데이터그램(datagram)) 서비스, (2) 패킷의 순차적인 순서를 보전하는 접속-지향(예를 들면, 가상-회로) 서비스가 존재한다. 데이터그램 서비스 및 가상 서비스 모두는 그들 각각의 장점 및 단점을 가지며, 이하 상세히 설명될 것이다. Prentice-Hall, Inc.의 앤드류 에스. 타넨바움(Andrew S. Tanenbaum)에 의해 저술된 Computer Networks,2 판은 패킷-기반 전기통신에 대해 명확히 설명한다.

데이타그램 서비스는 우편 시스템에 비유하면 이해하기 쉽다. 우편 시스템이 다른 우편물에 관계없이 각각의 우편물을 개별적으로 처리하는 것과 같은 방법으로, 데이터그램 서비스를 제공하는 네트워크는 각각의 패킷을 개별적으로 처리한다. 동일한 고객이 동일한 시간 및 동일한 장소로부터 동일한 수취인에게 다수의 우편물을 보낼 수 있다하더라도, 우편 시스템을 사용하기 위해, 우편 고객은 각각의 우편물에 수취인의 완전한 어드레스를 기입하여야만 한다. 유사하게, 단일 호스트가 다수의 패킷을 동일한 목적지로 전송할 수 있다 하더라도, 데이터 그램 서비스를 제공하는 네트워크를 사용하는 호스트는 각각의 패킷이 갖는 패킷의 최종 목적지의 완전한 어드레스를 포함하여야 한다.

우편 시스템과 관련하여, 각각의 우편물이 완전한 우편 어드레스를 포함하는 필요조건은 각각의 우편물이 동일한 목적지에 대해 다른 루트를 취할 수 있다는 사실에 의해 더 불가피해진다. 각 루트의 길이가 변할 수 있으며, 각각의 루트를 통과하는 속도도 역시 다르기 때문에, 동시에 부쳐진 두 개의 우편물은 서로 다른 시간에 도착할 수 있다. 동일한 장소로부터 동일한 최종 목적지로 순차적으로 부쳐진두 개의 우편물은 순서대로 도착할 수 있는 경우가 또한 존재한다. 유사하게, 데이터그램 네트워크는 상이한 루트를 통해 패킷을 전송할 수 있으며, 따라서 순차적인 순서로 네트워크에 제공된 패킷 세트는 상이한 순서로 네트워크에 의해 운반될 수 있다.

용장성 하드웨어(예를 들면, 전원, 메모리, 전주 등)에 대한 필요성을 감소시키기 위해, 제 2-5 도에 도시된 것과 같은 다수의 소자 네트워크가 제 1 도에 도시된 바와 같이 복합적인 물리적 네트워크로서 통상 제조된다. 예를 들면, 이중 통신 채널 또는 네트워크는 실제로 두 개의 심플렉스 통신 채널 또는 소자 네트워크의 복합체이다. 본 명세서의 목적을 위해, 소자 네트워크는 패킷을 목적지로 운반할 수 있는 하나 이상의 집적된 심플렉스 통신 채널로서 정의되고, 이러한 목적지는 패킷 스위치 또는 호스트 컴퓨터일 수도 있다.

제 2 도 및 제 3 도는 종래 기술에 잘 알려진 무접속 기법에 따른 소자 네트워크의 실시예를 도시한다. 제 2 도는 패킷 스위치 #3으로부터 패킷 스위치 #10으로 패킷을 전송하는 소자 네트워크를 도시하며, 제 3 도는 패킷 스위치 #13으로부터 패킷 스위치 #3으로 패킷을 전송하는 소자 네트워크를 도시한다.

데이터그램 서비스를 제공하는 네트워크내의 각각의 패킷 스위치는 패킷을 발송하여 패킷이 도착하는 장소를 나타내는 라우터 테이블을 포함한다. 테이블 1은 제 1 도의 패킷 스위치 #3과 연관될 수도 있는 전형적인 라우터 테이블을 도시한다(네트워크(101)가 데이터그램 서비스만을 제공하는 경우). 패킷이 패킷 스위치에 도착하면, 패킷 스위치는 패킷의 수취인 필드내 어드레스를 조사하여 라우터 테이블내로의 인덱스로서 이 어드레스를 사용함으로써 패킷이 발송되어야 할 이웃하는 패킷 스위치가 어느 것인지를 결정한다. 예를 들면, 패킷 스위치 #3의 이웃하는 패킷 스위치들은 패킷 스위치 #1, #2, #5 및 #7이다. 이러한 방법으로, 패킷이 그들의 최종 목적지에 도달할 때까지 패킷은 하나의 패킷 스위치로부터 다른 패킷 스위치에 릴레이식으로 전달된다.

테이블 1-테이타그램 네트워크(패킷 스위치#3)내

패킷 스위치에서의 전형적인 라우터 테이블

예를 들면, 패킷이 패킷의 수취인 필드에서 어드레스(10)를 갖는 패킷 스위치 #3을 입력하는 경우, 패킷 스위치는 패킷을 패킷 스위치 #7로 전송하는 것이 바람직함을 테이블 1로부터 알게된다. 그러나, 패킷 스위치 #3이 패킷 스위치 #7로의 통신 링크가 정체되고, 이용할 수 없으며, 어떠한 이유로 인해 바람직하지 못하다고 판단하면, 라우터 테이블은 제 2 선택이 패킷을 패킷 스위치 #5로 전송할 것이라는 것을 나타낸다. 유사한 이유로 인해, 보다 많은 다른 선택이 또한 주어질 수 있다. 주목해야 할 것은 패킷의 수취인 필드에서 어드레스 3을 가진 패킷이 도착하는 경우, 패킷이 네트워크내 자신의 목적지에 도착했다는 것을 의미하며, 라우터 테이블은 패킷이 패킷 스위치와 연관된 적절한 호스트로 진행할 것이라는 것을 나타낸다.

데이터그램 네트워크내의 네트워크 제어(즉, 네트워크 정체, 패킷 스위치, 통신 링크 장애, 네트워크 관리, 네트워크 유지 등을 처리하는 공정)는 분산 방식으로 각각의 패킷 스위치에 의해 수행되고 각각의 패킷 스위치에 패킷이 발송될 수 있는 다른 목적지를 제공함으로써 성취된다.

데이터그램 서비스와 대조적으로, 가상-회로 서비스가 존재한다. 가상-회로서비스는 보통의 구식 전화 서비스에 비유하면 이해하기 쉽다. 사람이 전화를 통해다른 사람과 대화하기 원하는 경우, 호출자는 피호출자의 번호를 "다이얼"하고, 이러한 다이얼은 전화 네트워크에 호출자로부터 피호출자로 구내 회로를 설치하도록 요구한다. 일단 회로가 설치되면, 전화 네트워크와 더 이상 상호작용없이 호출자 및 호출된 자는 정보를 교환할 수 있다. 통화자의 대화가 완료되는 경우, 이들은 전화를 끊으며, 이것은 대화가 완료되고 회로가 분리될 수 있다는 것을 전화 네트워크에 통지한다.

유사하게, 데니스가 패킷을 챨리에게 전송하기를 원하는 경우, 또한 네트워크(101)가 가상-회로 서비스를 제공하는 경우에, 데니스는 1차적으로 챨리와 접속하길 원한다는 것을 네트워크(101)에 통지하여야 한다 그 다음, 네트워크(101)는 가상-회로를 설치하기 위해 데니스에서 챨리로 그리고 챨리에서 데니스로 두 개의 소자 네트워크를 사용한다. 제 4 도 및 제 5 도는 데니스에서 챨리로의 소자 네트워크의 실시예를 도시한다.

일단 데니스와 챨리 사이에 가상-회로가 설치되면, 패킷을 챨리로 전송하기위해 데니스가 해야 할 일은 이들 모두와 연관된 가상-회로의 표시로 이들을 어드레스하는 것이다. 네트워크는 소자 네트워크를 따라서 패킷을 발송하고, 이들을 챨리에게 운반할 것이다. 유사하게, 패킷을 데니스로 전송하기 위해 챨리가 해야 할 일은 이들 모두와 연관된 가상-회로의 표시로 이들을 어드레스하는 것이다. 네트워크는 소자 네트워크를 따라서 패킷을 발송하고, 이들을 데니스로 운반할 것이다. 패킷의 모두가 동일한 경로를 따르기 때문에, 패킷의 순차적인 순서가 보전된다. 데니스 및 챨리가 통신을 마친 경우, 이들은 단지 가상-회로를 분리할 수 있다는것을 네트워크에 통지한다.

챨리나 데니스 모두 소자 네트워크내 최종적인 패킷 스위치의 어드레스로 각각의 패킷을 어드레스하는데 필요하지 않다 하더라도, 각각의 패킷은 서로 연관된 가상-회로의 식별자를 운반하기 위해 필요하다. 가상-회로 서비스를 제공하는 네트워크내의 각각의 패킷 스위치는 패킷 스위치에 도착하는 각각의 패킷을 어디로 발

송할 지를 가이드하는 라우터 테이블을 포함한다. 테이블 2는 패킷 스위치 #3이 가상-회로 서비스를 제공하는 경우 패킷 스위치 #3과 연관될 수도 있는 전형적인 라우터 테이블을 도시한다.

테이블 2-가상 회로 네트워크내의 전형적인 라우터 테이블

가상-회로 서비스를 제공하는 패킷 스위치는 데이터그램 서비스를 제공하는 패킷 스위치와 다른 상이한 태스크를 수행하여야 한다. 예를 들면, 패킷이 패킷 스위치 #2로부터 가상 채널 #3상의 패킷 스위치 #3에 입력되는 경우, 패킷 스위치는 테이블 2내의 라우터 테이블을 사용하여 어느 패킷 스위치를 통해 패킷이 발송될 것인지 뿐만 아니라, 어느 가상-채널 식별자("VCI")를 갖는지를 알게 된다. 따라서, 각각의 패킷 스위치는 각 패킷의 VCI 필드내에서 패킷이 입력되는 출력 가상-채널의 이름을 오버라이트한다. 본 발명의 실시예에서, 패킷 스위치는 패킷 스위치#7로 패킷을 출력하고 2로 3의 VCI를 오버라이트한다. 가상-회로 네트워크는 네트워크의 보다 덜 정체된 작업 부분내에 새로운 가상-회로를 셋업함으로써 네트워크정체 및 네트워크 장애를 처리한다. 즉, 엔트리는 셋업 호출시 가상-회로 네트워크내의 라우터 테이블내에 통상적으로 만들어지며, 데이터그램과 대조적으로 엔트리는 호출 설정전에 라우터 테이블내에 만들어진다.

가상-회로에 대한 데이터그램 네트워크의 두가지 주요한 잇점, 즉 (1)데이터그램 네트워크는 어플리케이션에 따라서 매우 느리거나 혹은 값이 비쌀 수 있는 접속 셋업 및 분리를 필요로하지 않고, (2)패킷 스위치들이 패킷 스위치를 통과하는 각각의 패킷의 VCI 필드를 오버라이트할 필요가 없기 때문에 데이터그램 네트워크내 패킷 스위치를 구축하는 비용이 저렴하다는 장점이 존재한다. 데이터그램 네트워크에 대한 가상-회로 네트워크의 주요 장점은 가상-회로 네트워크가 패킷의 순차적인 순서를 보전하며, 이 순차적인 순서는 소정 어플리케이션에 대해 필수적이며,그러한 네트워크 제어는 특별한 기초에 근거하여 처리된다. 그러나, 패킷의 순차적인 순서를 보전하고, 게다가 가상-회로 네트워크와 연관된 단점을 피하는 패킷-기반 전기통신 네트워크 구조에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명의 실시예는 종래 기술에서 제기되는 많은 비용 및 제한없이 패킷의 순차적인 순서를 보전하는 패킷-기반 네트워크이다. 특히, 데이터그램 네트워크에서와 달리 본 발명의 실시예의 패킷은 가상-회로 네트워크에서와 같이 패킷의 순서를 보존하기 위해 시퀀스 또는 노드-노드 호출 셋업 절차(node-by-node call set-up)를 유지한다. 더욱이, 본 발명에 따라 제조된 네트워크는 종래 기술이 그와 유사한 용량의 네트워크를 구축하고 동작하는데 드는 비용보다 실질적으로 저렴할수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 다수의 상이한 소자 네트워크를 포함하고, 이들 각각은 루트(root)를 갖는 싱크 트리의 토폴로지를 포함하며, 따라서 적어도 하나의 패킷 스위치는 소자 네트워크중 적어도 두 개에 대한 루트이다.

제 6 도는 예시적인 실시예에 따라 패킷-기반 전기통신 네트워크를 개략적으로 도시하는 도면으로서, 이 네트워크는 네트워크(예를 들면, 앨리스(611), 밥(613), 챨리(615) 및 데니스(617))를 액세스하는 다수의 호스트 컴퓨터가 통신할수 있도록 한다. 네트워크에 대한 각각의 호스트 컴퓨터의 액세스가 유선이나 무선접속을 통할 수 있다하더라도, 무선 접속인 것이 바람직하다. 네트워크(601)는 그래프의 토폴로지내 이중 통신 링크에 의해 상호접속되는 다수의 지리적으로 분산된 패킷 스위치를 포함하는 것이 바람직하다. 네트워크(601)내 각각의 물리적인 패킷 스위치는 1에서 15까지의 고유한 정수를 둘러싸는 원으로 개략적으로 도시되고, 각각의 이중 통신 링크는 두 원을 상호접속하는 점선으로 도시된다.

예시적인 실시예가 제 6 도에 도시된 토폴로지를 특징으로 하더라도, 상이한 토폴로지내 임의의 수의 패킷 스위치를 갖는 본 발명에 따라서 네트워크를 제조하고 사용하는 방법은 당업자에게 자명할 것이다. 예시적인 실시예내의 패킷 스위치가 종래 기술의 패킷 스위치와 다른 것이 유리하다 하더라도, 이하 설명될 바와 같이, 데이터그램 서비스나 가상-회로 서비스를 제공하는 종래 기술의 패킷 스위치가 저렴한 비용의 수정에 의해 본 발명에 따른 서비스를 제공하도록 올바르게 장치될수 있다.

각각의 소자 네트워크내 통신 링크는 심플렉스가 바람직하고, 종래 기술에 잘 알려진 구성요소 및 기법으로부터 제조될 수 있다. 본 발명에 따라 다수의 소자네트워크가 제조되는 경우, 몇몇 경우에 있어서, 하드웨어 이중 통신 링크로부터 여러 쌍의 심플렉스 통신 링크를 제조하는 것이 바람직할 것이라는 것이 자명할 것이다. 몇몇 경우에 있어서, 예시적인 실시예에 따른 다수의 소자 네트워크는 복합 패킷 스위치 및 이중 통신 링크로부터 제조되는 것이 바람직하다는 것이 또한 자명할 것이다. 본 발명의 실시예내의 각종 패킷 스위치를 상호 접속하는 통신 링크는 무선(예를 들면, 무선 또는 자유-공간 광학장치), 유선 또는 이 둘의 조합일 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 그러나, 이들은 무선인 것이 바람직하다.

각종 패킷 스위치 및 통신 링크에 더하여, 네트워크(601)는 네트워크 콘트롤러(603)를 더 포함하는 것이 바람직하며, 이 콘트롤러(603)는 이하 설명될 네트워크 관리 기능에 대한 책임을 갖는 것이 바람직하다. 네트워크 콘트롤러(603)가 (1)집중화되고, (2)분산되거나 혹은 (3)적어도 부분적으로 분산될 수 있지만, 네트워크 콘트롤러는 네트워크내 각종 패킷 스위치 사이에 분산되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따라 네트워크 콘트롤러(603)를 제조 및 사용하는 방법은 당업자에게 자명할 것이다.

네트워크 콘트롤러(603)는 네트워크(601)내에서 직간접적으로 액세스할 수 있고, 각각의 패킷 스위치를 구성할 수 있으며, 자신의 라우터 테이블을 포함할 수 있는 것이 더 바람직하다. 이하의 논의로부터, 주어진 네트워크에 대한 가장 적합한 방법으로 네트워크 콘트롤러(603)를 제조 및 사용할 수 있는 방법이 당업자에게 자명할 것이다.

제 1 도에 도시된 바와 같이, 네트워크(601)를 통해 발송되는 각각의 패킷은 헤더 부분(header portion) 및 페이로드 부분(payload portion)을 포함하는 것이 바람직하다. 페이로드 부분의 포맷은 본 발명의 일부는 아니며, 규약, 패킷을 사용하여 통신하는 각각의 호스트 컴퓨터에 의해 승낙된다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, ATM 셀 헤더내 하나를 초과하는 필드에 제공된 의미가 본 발명에 따라 변해야 한다 하더라도, 비동기 전송 모드(Asynchronous Transfer Mode:ATM)용 표준 셀 포맷이 사용될 수 있다.

제 8 도는 패킷의 헤더 부분의 바람직한 포맷을 도시하고, 이러한 패킷의 헤더 부분은 수취인 필드 및 잡다한 필드를 포함하는 것이 바람직하다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 잡다한 필드는 에러 정정 및 검출 정보, 시퀀스 정보 및 발신인의 어드레스를 포함하는 것이 유리하다. 예시적인 실시예에 있어서, 수취인 필드는 패킷이 최종적으로 어드레스되는 목적지의 어드레스 혹은 이름을 포함한다. 패킷이 ATM 셀 포맷을 사용하는 경우, 가상 경로 표시기(Virtual Path Indicator:VPI) 필드가 수취인 필드로서 대신 해석됨으로써, VPI 필드는 패킷이 전송되고 있는 가상 경로의 표시기를 포함하지 않으며, 단지 패킷이 최종적으로 어드레스되는 목적지의 어드레스 또는 이름만을 포함한다.

바람직하게, 네트워크(601)내 각각의 패킷 스위치는 제 1 도에 도시된 패킷스위치(901)의 구조를 갖는다. 패킷 스위치(901)는 하나를 초과하는 입력 포트, 두개를 초과하는 출력 포트(각각은 심플렉스 통신 링크에 의해 이웃하는 패킷 스위치에 고유하게 접속됨), 입력 포트중 어느 한 입력 포트에서 수신된 패킷을 어느 한 이웃하는 패킷 스위치로 (적절한 출력 포트를 통해) 발송할 수 있는 스위칭 구조(911), 스위치 콘트롤러(915), 거주되는 방법에 따라 인입 패킷을 어느 출력 포트로 지향하도록 할 것인지를 스위칭 구조(911)에 지시하는 라우터 테이블(913) 및 네트워크 콘트롤러(603)를 포함하는 것이 바람직하다. 스위칭 구조(911)의 제조 및 사용은 잘 알려진 기술이며, 시분할 스위치로부터 공간 분할 스위치, 시공간 분할스위치 등을 포함하는 수많은 방법으로 제조될 수 있다. 이어지는 설명으로부터, 패킷 스위치(901)를 제조 및 사용하는 방법은 당업자에게 자명할 것이다.

테이블 3-바람직한 라우터 테이블 포맷

테이블 3은 라우터 테이블(913)의 바람직한 포맷을 도시하고, 이 포맷은 다수의 수취인 엔트리 및 단일 표시, 수취인 엔트리의 어드레스의 각각과 연관되는 이웃하는 패킷 스위치를 포함하는 것이 바람직하다.

측정능력(scalability)이 장점인 본 발명의 바람직한 실시예에서, 라우터 테이블(913)은 패킷의 수취인 필드의 내용과 패킷이 도착한 패킷 스위치상의 목적지패킷 스위치를 기초로 한 포맷을 또한 포함할 수 있다.

테이블 4-대체 라우터 포맷 테이블

이하 논의되는 이유로 인해, 네트워크(601)내 각각의 패킷 스위치가 임의의 명칭과 연관된 페킷에 대한 최종 목적지인 이들 패킷 스위치만을 필요로 한다 하더라도, 네트워크(601)내 각각의 패킷 스위치가 할당되고, 혹은 스위치와 연관된 다수의 수취인(본 명세서 전반에 걸쳐서 "이름(names)"으로 또한 지칭됨)을 포함하는 것이 바람직하다. 네트워크(601)내 패킷 스위치의 모두가 동일한 수의 이름 혹은 고정적일 다수의 이름을 가질 필요는 없다. 반대로, 각종 네트워크 관리 기준에 따라서, 네트워크 콘트롤러(603)는 시간에 걸쳐 각각의 패킷 스위치와 연관된 이름의 수를 변하게 할 것이라는 것이 상상된다.

교육적인 목적을 위해, 패킷 스위치와 연관된 이름의 각각은 알파벳 문자열이 접미사로 붙은 물리적인 패킷 스위치의 수에 의해 분류될 것이다. 예를 들면, 물리적인 패킷 스위치 #10는 세 개의 이름과 연관되며, 이 이름은 #10a, #10b 및 #10c이다. 예시적인 실시예에서, 모든 이름 및 수취인은 2진 문자열로 표시되는 것이 바람직하며, 이것은 영숫자 문자열(alphanumeric strings) 보다는 정수로서 해석될 수도 있다.

본 발명에 따르면, "루트"를 갖는 "싱크 트리"의 토폴로지를 각각 갖는 다수의 상이한 소자 네트워크는 다수의 패킷 스위치 및 다수의 심플렉스 통신 링크로부터 형성된다. 더욱이, 각각의 소자 네트워크가 네트워크(601)내 모든 패킷 스위치의 서브세트, 혹은 적절한 서브세트를 포함하는 것이 바람직하다 하더라도, 적어도 패킷 스위치의 모두가 적어도 두 개의 상이한 소자 네트워크에 대한 루트를 포함하는 것이 바람직하다. 각각의 소자 네트워크가 다른 소자 네트워크와 마찬가지로 패킷 스위치의 동일한 세트를 포함할 수 있다 하더라도, 두 개의 소자 네트워크는 상이한 토폴로지를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 각각의 소자 네트워크의 목적은 이러한 소자 네트워크내 모든 다른 패킷 스위치로부터 목적지(패킷 스위치나 호스트 컴퓨터)에 심플렉스 액세스를 제공하는데 있다. 네트워크(601)내 각각의 목적지에 대해, 루트에서 패킷 스위치와 더불어 싱크 트리의 토폴로지를 각각 갖는 다수의 상이한 소자 네트워크가 존재하는 것이 바람직하다. 각각의 패킷 스위치는 모든 목적지를 액세스하는 것이 바람직하다.

본 명세서의 목적을 위해, 사이클을 갖지 않는 "지향 그래프(directed graph)"는 "지향 어사이클릭 그래프(directed acyclic graph)"로 불리우고, "싱크트리"는 다음의 속성, 즉

1.에지가 존재하지 않는 "루트"로 불리우는 정확한 하나의 정점이 존재하고,

2.루트를 제외하고, 모든 정점은 하나의 기존 에지를 포함하며,

3.각각의 정점으로부터 루트로 경로가 존재하고,

4.적어도 하나의 정점은 적어도 두 개의 시작 에지를 포함한다는 것을 만족시키는 지향 어사이클릭 그래프이다.

예를 들면, 패킷 스위치 #10이 이것과 연관된 세 개의 이름(예를 들면, 10a, 10b 및 10c)을 포함하는 경우, 네트워크(601)내 라우터 테이블의 몇몇 혹은 전부가 이들 세 개의 이름에 대해 루트에서 패킷 스위치 #10을 갖는 세 개의 상이한 소자네트워크가 존재하도록 하기 위해 거주된다. 제 10 도, 제 11 도 및 제 12 도는 이름(10a, 10b 및 10c)과 각각 연관된 세 개의 상이한 소자 네트워크를 도시한다. 주목해야 할 것은 이름(10a)과 연관된 소자 네트워크는 패킷 스위치(#8, #9 또는 #11)를 포함하지 않고, 이름(10c)과 연관된 소자 네트워크는 패킷 스위치(#5 또는 #6)를 포함하지 않는다는 것이다. 테이블 5는 이름(10a, 10b 및 10c)과 연관된 패킷 스위치 #13내 라우터 테이블의 부분을 도시하고, 테이블 6은 이들 수취인을 갖는 패킷 스위치 #12내 라우터 테이블의 부분을 도시한다.

테이블 5-패킷 스위치 #13내 라우터 테이블의 부분

테이블 6-패킷 스위치 #12내 라우터 테이블의 부분

예를 들면, 제 10 도는 이름 "10a"와 연관된 예시적인 소자 네트워크를 도시한다. 즉, 자신의 수취인 필드내에 어드레스 "10a"를 갖는 네트워크(601)내(어드레스 "10a"를 인식하기 위해 거주된 라우터 테이블을 갖는 패킷 스위치에서)에 배치된 패킷은 도시된 루트를 따라서 패킷 스위치 #10로 발송될 것이다. 예를 들면, 밥이 수취인 필드내에서 어드레스 "10a"를 갖는 패킷을 패킷 스위치 #13으로 운반한 경우, 패킷 스위치 #13는 패킷을 패킷 스위치 #12로 발송할 것이다. 이것은 (테이블 5에 도시된 바와 같이) 패킷 스위치 #13내에서 라우터 테이블이 어드레스 "10a" 엔트리에 대한 대응으로서 "12"를 나타내기 때문이다. 이어서, 패킷 스위치 #12에 도시된 라우터 테이블에 의해 지시된 바와 같이 패킷 스위치 #12는 패킷을 패킷 스위치 #10으로 발송할 것이다.

제 11 도 및 제 12 도는 이름 "10b"와 "10c"와 각각 연관된 소자 네트워크를 예시한다. 밥이 수취인 필드내에서 어드레스 "10b"를 갖는 패킷을 패킷 스위치 #13으로 배치하는 경우, 패킷은 패킷 스위치 #14 및 #15를 각각 통해 패킷 스위치 #10으로 발송될 것이다. 밥이 수취인 필드내에서 어드레스 "10c"를 갖는 패킷을 패킷스위치 #13으로 배치하는 경우, 패킷은 패킷 스위치 #11 및 #11를 각각 통해 패킷 스위치 #10으로 발송될 것이다. 종래 기술의 가상-회로 네트워크와 대조적으로, 이것은 항상 어드레스 변환을 수행하며, 예시적인 실시예내의 패킷 스위치는 패킷의 수취인 필드내 어드레스를 변경하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 개별적인 싱크트리가 가상-회로 네트워크로 제조될 수 있다하더라도, 필연적으로 수반될 불필요한 어드레스 변환으로 인해 제조되지 않는다.

제 13 도 및 제 14 도는 이름 "13a" 및 "13b"와 각각 연관된 예시적인 소자네트워크를 각각 도시하는 도면이다. 제 15 도는 제 14 도에 도시된 예시적인 소자네트워크가 패킷 스위치 #10과 #12 사이의 통신 링크가 고장이고, 정체되거나 혹은 바람직하지 못하게 된 경우 재구성될 수 있는 방법을 도시한다. 주목해야 할 것은 이름 #13b와 연관된 소자 네트워크를 재구성하기 위해, 패킷 스위치 #10 및 #15 사이의 라우터 테이블이 변경되어야 한다. 패킷 스위치 #5가 떨어져 나가고 패킷 스위치 #9가 재구성 공정의 부분으로서 제 15 도에 도시된 소자 네트워크에 추가되었다는 것에 주목해야 한다.

네트워크 콘트롤러(603)의 목적은 (1)네트워크(601)를 구성하는 상이한 소자네트워크의 수를 변경하고, (2)상이한 소자 네트워크의 각각에 존재하는 패킷 스위치를 변경하며/하거나, (3)각종 소스가 패킷을 목적지로 어드레스하는 경우 사용함으로써, 소자 네트워크가 실제로 사용되는 어드레스를 변경시킴으로써 네트워크(601)를 통해 패킷의 흐름을 관리하기 위한 것이다.

제 16 도에 도시된 바와 같이, 네트워크 콘트롤러(603)는 네트워크의 토폴로지를 결정함으로써 단계(1603)에서 네트워크를 관리하는 공정을 시작한다. 분산 기법이 바람직하다 하더라도, 이러한 기법은 당해 기술분야에 잘 알려져 있으며 집중화 또는 분산 기법을 포함할 수 있다. 이어, 단계(1605)에서, 네트워크 콘트롤러(603)는 하나를 초과하는 어드레스를 네트워크내 각각의 패킷 스위치에 할당하거나 혹은 연관시킨다. 이러한 단계를 수행하는 기법 또한 당해 기술분야에 잘 알려져 있으며 집중화 기법이나 분산 기법을 포함할 수 있다.

그 다음, 단계(1307)에서, 네트워크 콘트롤러(603)는 패킷 스위치의 각각에 라우터 테이블을 주기적으로 혹은 산발적으로 거주 또는 재배치하여, 각각의 어드레스에 대해 패킷 스위치와 연관되고, 소자 네트워크가 트리의 루트에서 연관된 패킷 스위치를 갖는 싱크 트리의 토폴로지에 의해 형성된다.

접속이 서비스의 질을 보장하길 원하는 경우, 호출 설치가 호출 셋업시 주문에 따라 이루어진다. 그러나, 서비스질의 보장이 필요없는 경우, 패킷을 전송할 수 있는 각각의 호스트 컴퓨터 및 패킷 스위치는 "어드레스 북(address book)"을 유지하는 것이 바람직하며, 이 어드레스 북은 패킷을 목적지로 어드레스시킬 각각의 방법을 나타낸다. 예를 들면, 테이블 7은 앨리스에 대한 예시적인 어드레스 북을 도시한다. 앨리스의 어드레스 북은 패킷을 밥에게 전송하기 위해 앨리스는 어드레스 13a, 패킷을 챨리에게 전송하기 위해 어드레스 10c 및 패킷을 데니스에게 전송하기위해 어드레스 3e를 사용할 것이라는 것을 나타낸다.

테이블 7-앨리스의 어드레스 북

예를 들면, 네트워크 콘트롤러(603)는 "당신이 패킷을 밥에게 전송하길 원하는 경우, 어드레스 "13a"를 사용하라"; "당신이 패킷을 챨리에게 전송하길 원하는 경우, 어드레스 "10c"를 사용하라"; "당신이 패킷을 데니스에게 전송하길 원하는 경우, 어드레스 "3e"를 사용하라"고 알리는 메시지를 앨리스에게 효과적으로 전송할 수도 있다. 주목해야 할 것은 두 개의 상이한 호스트(예를 들면, 앨리스 및 밥)가 패킷을 상이한 어드레스(예를 들면, 각각 10c 및 10a)를 갖는 단일 목적지 호스트(예를 들면, 챨리)로 동시에 전송할 수 있으며, 소정 환경에 있어서는 유리할 수도 있다는 점이다.

네트워크 콘트롤러(603)는 "네트워크 어드레스 북"을 유리하게 유지하고, 주기적으로 또는 산발적으로 변화시키고, 이 "네트워크 어드레스 북"은 단계(1309)에 따라서 각각의 호스트에 의해 유지되는 어드레스 북으로 구성된다. 전형적인 네트워크 어드레스 북은 테이블 8에 도시된다.

테이블 8-네트워크 콘트롤러(601) 어드레스 북 (좌측의 발신자, 상단의 수취인)

단계(1311)에서, 네트워크(603)는 네트워크 트래픽 정보를 수집하며, 네트워크 주변으로부터 정체, 관리 및 신뢰성 정보를 포함하여, 네트워크 콘트롤러가 네트워크 정체, 통신 링크 및 패킷 스위치 장애 및 호스트 컴퓨터의 가산 및 감산, 패킷 스위치 및 통신 링크를 매끄럽게 처리하기 위해 필요한 정보를 포함할 수 있다. 단계(1311)를 구현하기 위한 방법은 당업자에게 자명할 것이다. 단계(1313)에서, 네트워크 콘트롤러(603)는 네트워크(601)를 제조하는 방법을 결정하기 위해 단계(1311)에서 수집된 정보를 사용한다. 즉, 소자 네트워크를 더하거나 또는 감하기위한 것인지, 소자 네트워크에 패킷 스위치를 더하거나 감하기 위한 것인지, 라우터 테이블을 재배치하기 위한 것인지, 그리고/또는 호스트 컴퓨터 및/또는 패킷 스위치의 몇몇의 어드레스 북을 변경하기 위한 것인지를 결정한다. 단계(1313)에서, 네트워크 콘트롤러(603)는 또한 패킷 스위치, 통신 링크 및 호스트 컴퓨터의 추가및/또는 감산을 또한 처리한다. 단계(1313)를 수행하기 위한 방법은 당업자에게 자명할 것이다. 단계(1313)로부터, 제어는 네트워크 콘트롤러가 새로운 소자 네트워크의 새로운 세트를 구현하기 위해 각종 패킷 스위치를 재배치시키는 장소인 단계(1607)로 복귀한다.

네트워크(601)내 각각의 패킷 스위치와 연관된 각각의 이름에 대해, 트리의 토폴로지내에 상이한 소자 네트워크가 존재한다. 데이터그램 및 가상-회로 네트워크가 주로 이들인 것과 대조적으로, 싱크 트리의 토폴로지로 소자 네트워크를 사용함으로써 장점을 얻게 된다. 첫째, 데이터그램 네트워크와 같이 그리고 가상-회로 네트워크와 달리, 노드-노드 호출 셋업 또는 호출 분리 절차가 존재할 필요성이 없다. 이것은 특히 호출 셋업 및/또는 호출 분리 절차의 비용이 많이 들거나 느린 경우 유리하다. 둘째, 가상-회로 네트워크와 같이 그리고 데이터그램 네트워크와 달리, 네트워크(601)는 패킷이 네트워크에 제공되는 순차적인 순서를 보전하는데, 그 이유는 모든 주어진 소스로부터 임의의 목적지까지 단 하나의 경로만이 존재하기 때문이다. 셋째, 패킷 스위치의 구조는 종래 기술의 데이터그램 및 가상-회로 스위치에서 사용된 패킷 스위치보다 제조 및 사용하는데 비용이 적게든다는 것이다.

제 1 도는 종래 기술의 패킷-기반 전기통신 네트워크를 도시하는 도면,

제 2 도는 데이터그램 서비스를 제공하기 위해 구성되고, 제 1 도의 네트워크의 구성요소인 제 1 소자 네트워크를 도시하는 도면,

제 3 도는 데이터그램 서비스를 제공하기 위해 구성되고, 제 1 도의 네트워크의 구성요소인 제 2 소자 네트워크를 도시하는 도면,

제 4 도는 데이터그램 서비스를 제공하기 위해 구성되고, 제 1 도의 네트워크의 구성요소인 제 3 소자 네트워크를 도시하는 도면,

제 5 도는 데이터그램 서비스를 제공하기 위해 구성되고, 제 1 도의 네트워크의 구성요소인 제 4소자 네트워크를 도시하는 도면,

제 6 도는 예시적인 실시예에 따라 패킷-기반 전기통신 네트워크를 도시하는 도면,

제 7 도는 예시적인 실시예에 따라 패킷의 포맷을 도시하는 도면,

제 8 도는 예시적인 실시예에 따라 패킷의 헤더의 포맷을 도시하는 도면,

제 9도는 예시적인 실시예에 따라 패킷 스위치의 구조의 블럭도를 도시하는 도면,

제 10 도는 예시적인 실시예에 따라 싱크 트리의 토폴로지를 갖는 제 1 소자 네트워크를 도시하는 도면,

제 11 도는 예시적인 실시예에 따라 싱크 트리의 토폴로지를 갖는 제 2 소자 네트워크를 도시하는 도면,

제 12 도는 예시적인 실시예에 따라 싱크 트리의 토폴로지를 갖는 제 3 소자 네트워크를 도시하는 도면,

제 13 도는 예시적인 실시예에 따라 싱크 트리의 토폴로지를 갖는 제 4 소자 네트워크를 도시하는 도면,

제 14 도는 예시적인 실시예에 따라 싱크 트리의 토폴로지를 갖는 제 5 소자 네트워크를 도시하는 도면,

제 15 도는 예시적인 실시예에 따라 구성된 제 14 도의 제 5 소자 네트 워크를 도시하는 도면,

제 16 도는 예시적인 실시예에 따라 네트워크 콘트롤러의 예시적인 동작의 흐름도를 도시하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

603 : 네트워크 콘트롤러 911 : 스위칭 구조

913 : 라우터 테이블 915 : 스위치 콘트롤러

Claims

패킷 기반의 전기 통신 네트워크(a packet-based telecommunications network)에 있어서,

다수의 패킷 스위치(a plurality of packet switches)와,

다수의 상이한 소자 네트워크내의 상기 패킷 스위치를 접속하는 다수의 심플렉스 통신 링크(a plurality of simplex communication links) - 상기 상이한 소자 네트워크 각각은 상기 다수의 패킷 스위치의 서브세트로부터 목적지(a destination)로의 액세스를 제공하고, 각각의 상이한 소자 네트워크는 하나의 루트(a root)를 가진 싱크 트리(a sink tree)의 토폴로지(topology)를 가지며, 상기 패킷 스위치 중 적어도 하나는 상기 상이한 소자 네트워크 중 적어도 2개에 대한 루트임 - 와,

상기 상이한 소자 네트워크의 수를 변경함으로써 상기 패킷 기반의 전기 통신 네트워크를 통한 패킷의 흐름을 관리하기 위한 네트워크 콘트롤러를 포함하는

패킷 기반의 전기 통신 네트워크.
패킷 기반의 전기 통신 네트워크에 있어서,

(1) 소스 패킷 스위치를 포함하며, 또한, 다수의 어드레스와 연관된 목적지 패킷 스위치를 포함하는 다수의 패킷 스위치로서, 각각의 패킷 스위치가

(i) 상기 어드레스 중 하나를 포함하는 패킷을 수신하기 위한 적어도 하나의입력 포트와,

(ii) 적어도 2개의 출력 포트와,

(iii) 상기 어드레스 중 적어도 하나를 포함하는 다수의 수취인 엔트리와, 상기 수취인 엔트리 각각과 연관된 상기 패킷 스위치 중 하나의 표시(indicia)를 가진 라우터 테이블과,

(iv) 상기 입력 포트 중 하나로부터 상기 패킷을 수신하여, 상기 라우터 테이블 상의 상기 어드레스에 기초하여, 상기 출력 포트 중 하나를 통해, 상기 패킷을 상기 패킷 스위칭 중 다른 패킷 스위치로 보내는 스위칭 구조(a switching fabric)

를 포함하는 다수의 패킷 스위치와,

(2) 상기 어드레스 각각에 대하여, 상기 패킷 스위치를 하나의 루트를 가진 싱크 트리의 토폴리지 - 상기 목적지 패킷 스위치가 상기 싱크 트리의 상기 루트에 있음 - 로 상이한 소자 네트워크를 형성하는 다수의 심플렉스 통신 링크와,

(3) 상기 상이한 소자 네트워크의 수를 변경함으로써, 상기 패킷 기반의 전기 통신 네트워크를 통한 패킷의 흐름을 관리하고, 상기 목적지 패킷 스위치에 패킷을 어드레싱할 때 상기 소스 패킷이 상기 어드레스 중 어느 것을 사용하여야 하는지를 상기 소스 패킷 스위치에 표시함으로써, 상기 전기 통신 네트워크를 제어하기 위한 네트워크 콘트롤러를 포함하는

패킷 기반의 전기 통신 네트워크.
다수의 통신 링크에 의해 접속되는 패킷 스위치의 패킷 기반의 전기 통신 네트워크에 사용하는 방법에 있어서,

상기 네트워크의 토폴로지를 결정하는 단계와,

적어도 2개의 이름을 상기 패킷 스위치 중 적어도 하나와 연관시키는 단계와,

각각의 이름에 대하여, 상기 패킷 스위치와 상기 통신 링크가 상이한 소자 네트워크 - 각각의 상이한 소자 네트워크는 하나의 루트를 가진 싱크 트리를 가짐 - 를 형성하도록, 다수의 상기 패킷 스위치에 라우터 테이블을 배치(populating)하는 단계와,

상이한 소자 네트워크의 수를 변경함으로써, 상기 패킷 기반의 전기 통신 네트워크를 통한 패킷의 흐름을 관리하는 단계를 포함하는

패킷 기반의 전기 통신 네트워크 접속 방법.
통신 링크에 의해 접속되는 패킷 스위치의 네트워크의 토폴리지를 결정하는 단계로서, 상기 패킷 스위치 각각은

(i) 상기 패킷 스위치 중 하나의 제 1 어드레스를 포함하는 패킷을 수신하는 적어도 하나의 입력 포트와,

(ii) 적어도 2개의 출력 포트와,

(iii) 다수의 수취인 엔트리와, 상기 수취인 엔트리 각각과 연관된 상기 출력포트 중 하나의 표시를 가진 라우터 테이블과,

(iv) 상기 제 1 어드레스와 상기 라우터 테이블에 기초하여, 상기 입력 포트중 하나로부터 상기 패킷을 수신하고, 상기 출력 포트 중 하나에 상기 패킷을 보내는 스위칭 구조를 포함하는, 상기 결정 단계와,

적어도 제 2 어드레스와 제 3 어드레스를 상기 패킷 스위치 중 하나와 연관시키는 단계와,

상기 제 2 어드레스에 대하여, 상기 패킷 스위치와 상기 통신 링크가 제 1 트리의 토폴리지를 가진 소자 네트워크를 형성하도록, 또한, 상기 제 3 어드레스에 대하여, 상기 패킷 스위치와 상기 통신 링크가 상기 제 1 트리와는 다른 제 2 트리의 토폴리지를 가진 소자 네트워크를 형성하도록 상기 라우터 테이블 각각을 배치하는 단계와,

상이한 소자 네트워크의 수를 변경함으로써, 상기 패킷 기반의 전기 통신 네트워크를 통한 패킷의 흐름을 관리하는 단계를 포함하는 방법.