KR100501029B1 - Establishment method for a new path with considering the priorities of existing paths in the data network - Google Patents
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Abstract
본 발명은 데이터 통신망에서 기존 경로 우선 순위를 고려한 새로운 경로 설정 방법에 관한 것으로, 개시된 본 발명은 데이터 통신망에서 다수의 단대단 노드들간에 기존 경로와 그 대역폭 및 우선 순위가 정해져 있는 상황에서 새로운 단대단이 요구하는 전송 대역폭을 만족시켜주기 위해 새로운 경로를 설정하는 방법에 있어서, 데이터 통신망으로부터 새로운 경로 설정을 위하여 기존 경로들의 우선 순위 값을 포함한 상태 데이터를 추출하는 단계와, 추출된 상태 데이터에 의거하여 새로 설정할 경로의 우선 순위 값보다 높은 우선 순위 값을 가지는 기존 경로들을 추출하는 단계와, 각 링크에 대해 여유 대역폭의 크기를 산출하는 단계와, 우선 순위 값이 고려되도록 기 설립된 수리모형에 추출된 데이터 및 산출값을 입력시키는 단계와, 상태 데이터가 입력되어 만들어진 문제로부터 정수계획법의 해를 산술하는 단계와, 산술된 결과값에 의거하여 데이터 통신망에 새로운 단대단 트래픽 경로를 설정하는 단계를 포함하며, 기존에 경로 중에서 상대적으로 우선 순위가 높은 전송 트래픽들에 대한 피해를 최소화하면서 보다 신속하고 효율적으로 트래픽 경로를 설정하는 이점이 있다.The present invention relates to a new path establishment method considering an existing path priority in a data communication network. The present invention discloses a new end-to-end in a situation in which an existing path and its bandwidth and priority are determined between a plurality of end-to-end nodes in a data communication network. A method for establishing a new path to satisfy the required transmission bandwidth, the method comprising: extracting state data including priority values of existing paths from a data communication network to establish a new path, and based on the extracted state data. Extracting existing paths having a higher priority value than the priority value of the newly established path, calculating the amount of free bandwidth for each link, and extracting the pre-established mathematical model to consider the priority value. Inputting data and a calculated value, and state data Arithmetic of the integer programming method from the input problem, and establishing a new end-to-end traffic path in the data communication network based on the arithmetic result value. There is an advantage to route traffic more quickly and efficiently while minimizing damage to the fields.
Description
본 발명은 컴퓨터 기반의 데이터 통신망에 관련한 것으로, 더욱 상세하게는 어떤 하나의 통신망에서 다수의 단대단(End-to-End) 노드들간에 기존 경로와 그 대역폭 및 우선 순위가 정해져 있는 상황에서 새로운 단대단이 요구하는 전송 대역폭 및 우선 순위에 대해 새로운 경로를 찾되 기존에 설정된 경로 중에서 가장 낮은 우선 순위의 경로부터 먼저 제거해 가는 새로운 경로 설정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a computer-based data communication network, and more specifically, to a new network in a situation in which an existing path, its bandwidth, and priority are determined between a plurality of end-to-end nodes in a single network. The present invention relates to a new path setting method that finds a new path with respect to the transmission bandwidth and priority required by the end, and removes the path from the lowest priority path previously established.
데이터 통신망에서 단대단 노드(예: 라우터, 스위치)간에 데이터를 전송하는 방법 중에는 데이터 전송을 원하는 단대단들 간에 미리 하나씩의 전송 경로와 필요 전송 대역폭을 확보해 두는 방식이 있다. 예를 들면, MPLS(Multi-Protocol Label Switching)와 같은 라우팅 방식 등이 그러하다.One of the methods of transmitting data between end-to-end nodes (eg, routers and switches) in a data communication network is to secure one transmission path and necessary transmission bandwidth between end-to-end data transmission devices. For example, such a routing scheme as Multi-Protocol Label Switching (MPLS).
도 1은 데이터 통신망에서 다수의 단대단 노드들간의 경로 설정 예시도이다.1 is a diagram illustrating a path setting between a plurality of end-to-end nodes in a data communication network.
도 1의 예와 같이 현재 총 8개의 노드와 링크로 구성된 통신망에서 각 링크가 감당할 수 있는 전송 용량 또는 대역폭은 모두 100이라고 가정하자. 또한 노드 1과 노드 2 사이, 노드 1과 노드 6 사이, 노드 2와 노드 5 사이, 노드 5와 노드 6 사이의 총 네 개의 단대단 데이터 전송 요구가 있고, 이를 만족시키기 위해 대역폭 60 및 우선 순위 4의 1-3-2 경로(P1), 대역폭 30 및 우선 순위 3의 1-3-4-6 경로(P2), 대역폭 40 및 우선 순위 3의 2-4-3-5 경로(P3), 대역폭 20 및 우선 순위 1의 5-3-4-6 경로(P4)의 총 네 개의 전송 경로가 설정되어 있다고 하자. 여기서 각 경로의 우선 순위 값은 새로운 경로를 설정할 때에 그 새로운 경로의 우선 순위보다 낮은 값의 기존 경로는 제거 가능함을 알려주는데 이용된다(숫자나 낮은 것이 높은 우선 순위임).As in the example of FIG. 1, it is assumed that a transmission capacity or bandwidth that each link can handle in a communication network composed of a total of eight nodes and links is 100. In addition, there are four end-to-end data transfer requests between node 1 and node 2, between node 1 and node 6, between node 2 and node 5, and between node 5 and node 6. Of 1-3-2 path (P1), bandwidth 30 and priority 3 of 1-3-4-6 path (P2), bandwidth of 40 and priority 3 of 2-4-3-5 path (P3), bandwidth Assume that four transmission paths, 20 and 5-3-4-6 path P4 of priority 1, are set. Here, the priority value of each route is used to inform that when setting up a new route, an existing route having a value lower than the priority of the new route can be removed (number or lower is high priority).
이러한 상태에서 새롭게 노드 I와 노드 E 단대단 사이에 대역폭 80 및 우선 순위 2의 새로운 경로를 설정할 필요가 생겼다고 하자.In this state, it is necessary to newly establish a new path of bandwidth 80 and priority 2 between node I and node E end-to-end.
이와 같은 상황에서, 링크의 여유 대역폭이 충분치 않으므로 기존에 설정되어 있는 경로 중에서 새로 설정하고자 하는 경로보다 우선 순위가 더 낮은 경로들 중에서 가장 낮은 우선순위 값을 갖는 경로부터 먼저 제거해 가면서 새로운 경로를 설정하여야 한다.In this situation, since the free bandwidth of the link is not enough, the new path must be established while removing from the path having the lowest priority value among the paths lower in priority than the new path among the existing paths. do.
여기서, 새로운 경로의 우선순위보다 더 높은 경로는 제거할 수 없다(도 1에서 5-3-4-6의 경로(P4)는 제거 불가능).Here, the path higher than the priority of the new path cannot be removed (the path P4 of 5-3-4-6 in Fig. 1 cannot be removed).
도 1의 데이터 통신망에서, 만일 새로운 경로가 I-3-4-E의 경로를 사용하고자 한다면 대역폭 80을 확보하기 위해서 기존에 설정된 우선 순위 3인 두 개의 경로(P2, P3)가 제거되어야 하며, 새로운 경로가 I-3-2-4-E의 경로를 이용하게 되면 대역폭 확보를 위해 역시 두 개의 경로(P1, P3)가 제거되어야 한다. 이때, 우선 순위가 모두 3인 경로(P2)와 경로(P3)를 제거하는 것보다 우선 순위가 4와 3인 경로(P1)와 경로(P3)를 제거하는 것이 더 낫다고 보는 것이다. 이 예에서는 후자의 경로가 찾고자 하는 최적해이다.In the data communication network of FIG. 1, if a new path intends to use the path of I-3-4-E, two paths P2 and P3 which are previously set of priority 3 should be removed to secure the bandwidth 80. If the new path uses the path of I-3-2-4-E, two paths (P1, P3) must also be removed to secure bandwidth. In this case, it is considered that it is better to remove the paths P1 and P3 having the priorities 4 and 3 than to remove the paths P2 and P3 having the priority of all 3. In this example, the latter path is the best solution to find.
이와 같은, 새로운 경로 설정 방법은 최근 들어 새로운 통신 라우팅 방식에 따라 새롭게 제기되는 최적화 문제로서, 통신망 규모에 따라 수많은 경로가 발생하게 되고 대역폭 및 우선 순위를 고려해 주어야 하기 때문이다. 그러나, 사람이 수작업으로 일일이 계산한다는 것은 엄청난 노력이 소모되는 매우 어려운 문제점이 있다.Such a new path setting method is an optimization problem newly raised according to a new communication routing method because a large number of paths are generated according to a network size and bandwidth and priority have to be considered. However, a manual calculation by a person has a very difficult problem that consumes enormous effort.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 데이터 통신망에서 새로운 단대단 트래픽 경로를 설정할 때에 기존 경로의 우선 순위가 포함된 상태 데이터를 추출한 후 기 설립된 수리모형에 입력하여 해를 산술하는 절차를 통하여 우선 순위가 낮은 경로부터 먼저 제거하면서 새로운 경로를 설정함으로써, 우선 순위가 상대적으로 높은 전송 트래픽들에 대한 피해를 최소화하면서 보다 신속하고 효율적으로 트래픽 경로를 설정하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve such a conventional problem. When establishing a new end-to-end traffic path in a data communication network, arithmetic is performed by extracting state data including the priority of the existing path and inputting it into an established mathematical model. The purpose of this method is to set up a new route while first removing the low priority path through a procedure to minimize the damage to transport traffic having a higher priority, and to set up a traffic path more quickly and efficiently.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 데이터 통신망에서 기존 경로 우선 순위를 고려한 새로운 경로 설정 방법은, 데이터 통신망에서 다수의 단대단 노드들간에 기존 경로와 그 대역폭 및 우선 순위가 정해져 있는 상황에서 새로운 단대단이 요구하는 전송 대역폭을 만족시켜주기 위해 새로운 경로를 설정하는 방법에 있어서, 상기 데이터 통신망으로부터 새로운 경로 설정을 위하여 기존 경로들의 우선 순위 값을 포함한 상태 데이터를 추출하는 단계와, 상기 추출된 상태 데이터에 의거하여 새로 설정할 경로의 우선 순위 값보다 높은 우선 순위 값을 가지는 기존 경로들을 추출하는 단계와, 각 링크에 대해 여유 대역폭의 크기를 산출하는 단계와, 상기 우선 순위 값이 고려되도록 기 설립된 수리모형에 상기 추출된 데이터 및 산출값을 입력시키는 단계와, 상기 상태 데이터가 입력되어 만들어진 문제로부터 정수계획법의 해를 산술하는 단계와, 상기 산술된 결과값에 의거하여 상기 데이터 통신망에 새로운 단대단 트래픽 경로를 설정하는 단계를 포함한다.The new path setting method considering the existing path priority in the data communication network according to the present invention for realizing the above object is new in a situation where the existing path, its bandwidth and priority are determined between a plurality of end-to-end nodes in the data communication network. A method of establishing a new path to satisfy a transmission bandwidth required by an end-to-end, the method comprising: extracting state data including priority values of existing paths for setting a new path from the data communication network; Extracting existing paths having a priority value higher than the priority value of a newly established path based on data, calculating a size of a free bandwidth for each link, and pre-establishing the consideration of the priority value. Input the extracted data and the calculated value into the mathematical model And calculating a solution of the integer programming method from the problem in which the state data is inputted, and establishing a new end-to-end traffic path in the data communication network based on the arithmetic result.
본 발명의 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.There may be a plurality of embodiments of the present invention. Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. This embodiment allows for a better understanding of the objects, features and advantages of the present invention.
본 발명에 따른 경로 설정 장치는 도 2의 블록 구성도에 나타낸 바와 같이, 데이터 추출부(110), 데이터 입력부(120), 산술부(130), 경로 설정부(도시 생략됨)로 구성된다.As shown in the block diagram of FIG. 2, the path setting device according to the present invention includes a data extracting unit 110, a data input unit 120, an arithmetic unit 130, and a path setting unit (not shown).
데이터 추출부(110)는 데이터 통신망으로부터 새로운 경로 설정을 위하여 기존 경로의 우선 순위가 포함된 상태 데이터를 추출한다.The data extractor 110 extracts state data including the priorities of the existing paths to establish a new path from the data communication network.
데이터 입력부(120)는 우선 순위가 상대적으로 높은 전송 트래픽들에 대한 피해를 최소화하면서 새로운 경로를 설정할 수 있도록 기 설립된 수리모형에 데이터 추출부(110)에 의하여 추출된 상태 데이터를 입력시킨다.The data input unit 120 inputs the state data extracted by the data extracting unit 110 into a previously established mathematical model so as to set a new path while minimizing damage to transmission traffic having a relatively high priority.
산술부(130)는 데이터 입력부(120)에 의하여 상태 데이터가 입력되어 만들어진 문제로부터 정수계획법의 해를 산술한다.The arithmetic unit 130 calculates the solution of the integer programming method from the problem that the state data is input by the data input unit 120.
경로 설정부(도시 생략됨)는 산술부(130)의 결과값에 의거하여 데이터 통신망에 새로운 단대단 트래픽 경로를 설정한다.The route setting unit (not shown) sets a new end-to-end traffic path in the data communication network based on the result value of the arithmetic unit 130.
이와 같이 구성된 본 발명의 경로 설정 장치에 의해 데이터 통신망에 새로운 단대단 트래픽 경로가 설정되는 과정을 도 3의 순서도를 참조하여 설명하기로 한다.A process of establishing a new end-to-end traffic path in the data communication network by the routing device of the present invention configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. 3.
본 발명에 따라 우선 순위가 낮은 경로부터 먼저 제거하면서 새로운 경로를 설정할 수 있도록 기 설립된 수리모형 P는 아래의 수학식 1과 같다.According to the present invention, a mathematical model P, which is previously established to set a new path while first removing from a low priority mirror, is represented by Equation 1 below.
먼저, 데이터 추출부(110)는 수학식 1과 같은 수리모형 P가 기 설립된 상태에서 우선 순위가 낮은 경로부터 먼저 제거하는 새로운 경로 설정이 요구되면, 데이터 통신망으로부터 새로운 경로 설정을 위하여 기존 경로의 우선 순위가 포함된 상태 데이터, 즉 수리모형 P에 입력하기 위한 아래의 데이터를 추출한다(S201).First, the data extracting unit 110 is required to set a new path to remove the first from the low priority in the state that the mathematical model P, such as Equation 1 is already established, to establish a new path from the data communication network The state data including the priority, that is, the following data for input into the repair model P is extracted (S201).
(1) 통신망 토폴로지 : 노드 집합 N, 링크 집합 L로 구성된 네트워크.(1) Network topology: A network consisting of node set N and link set L.
(2) R : 기존에 설정되어 있는 경로들의 집합.(2) R: A set of existing routes.
(3) R(i, j) : 링크 (i, j)를 경유하는 모든 기존 경로들의 집합.(3) R (i, j): The set of all existing paths via link (i, j).
(4) Br : 기존 경로 r이 점유하고 있는 대역폭의 크기, r ∈ R.(4) B r : The amount of bandwidth occupied by the existing path r, r ∈ R.
(5) Pr : 기존 경로 r의 우선 순위 값(자연수: 작은 값이 높은 우선 순위), r ∈ R.(5) P r : Priority value of the existing path r (natural number: small value is high priority), r ∈ R.
(6) Kij : 링크 (i, j)의 여유 대역폭의 크기(원래의 링크 대역폭에서 이 링크를 지나는 기존 경로들의 대역폭의 총합을 뺀 것과 같다), (i, j) ∈ L.(6) K ij : Amount of free bandwidth of link (i, j) (the original link bandwidth minus the sum of the bandwidths of the existing paths through this link), (i, j) ∈ L.
(7) I, E: 새로운 경로의 양 끝 노드.(7) I, E: nodes at both ends of the new path.
(8) B : 새로운 경로가 필요로 하는 대역폭의 크기.(8) B: Amount of bandwidth required by the new path.
(9) P : 새로운 경로의 우선 순위 값(9) P: Priority value of new route
아울러, 상기 수리모형 P를 통해 결정하고자 하는 수학적 결정 변수가 갖는 값은 다음과 같다.In addition, the values of the mathematical decision variables to be determined through the mathematical model P are as follows.
(1) Zr : 새로운 경로 설정을 위해 기존의 경로 r이 제거되면 1, 아니면 0, r ∈ R.(1) Z r : 1 if the existing path r is removed to set a new path, or 0, r ∈ R.
(2) xij : 새로운 경로가 링크 (i, j)를 경유하면 1, 아니면 0, (i, j) ∈ L.(2) x ij : 1 if the new path is via link (i, j), 0 otherwise (i, j) ∈ L.
이로서, 데이터 추출부(110)는 새로 설정할 경로의 우선 순위 값보다 높은 우선 순위 값을 가지는 기존 경로들을 추출하게 되는데, 새로 설정할 경로의 우선 순위 값보다 높은 우선 순위 값을 가지는 기존 경로들을 R로 한다(즉, P〈 Pr인 경로 r들의 집합임)(S203).As a result, the data extracting unit 110 extracts the existing paths having a higher priority value than the priority value of the newly set path, and sets the existing paths having a higher priority value than the priority value of the newly set path as R. (Ie, a set of path rs where P < P r ) (S203).
그리고, 데이터 추출부(110)는 각 링크에 대해 여유 대역폭의 크기를 산출한다. 즉 각 링크 (i, j)에 대해 여유 대역폭의 크기()를 계산한다. 여기서, 는 P 〉Pr인 경로 r들의 집합이다(S207).Then, the data extractor 110 calculates the size of the spare bandwidth for each link. I.e. the amount of free bandwidth (for each link (i, j) Calculate here, Is a set of paths r , where P > P r (S207).
그러면, 데이터 입력부(120)는 기존의 경로 중에서 우선 순위 값이 낮은 경로부터 먼저 제거하면서 새로운 경로를 설정할 수 있도록 기 설립된 수리모형에 데이터 추출부(110)에 의하여 추출된 상태 데이터 및 산출값을 입력시킨다(S207).Then, the data input unit 120 may extract the state data and the calculated value extracted by the data extracting unit 110 into the previously established hydraulic model so as to set a new path while removing the path from the existing path having a low priority value first. It is input (S207).
여기서, 수학식 1의 수리모형 P를 설명하면 다음과 같다.Here, the mathematical model P of Equation 1 will be described.
(1) : 새로운 경로를 설정하기 위해 우선 순위가 낮은 경로부터 제거하고자 한다. 여기서 M은 충분히 큰 자연수 값을 사용하면 된다.(1) We want to remove from low priority path to set new path. Here, M can use a sufficiently large natural value.
(2) : 노드 I와 노드 E 사이에 단 하나의 경로가 설정되도록 한다. 이를 위해, 노드 I는 나가는 경로만 존재하고, 노드 E는 들어오는 경로만, 나머지 노드들은 들어오면 반드시 나가도록 한다.(2) Ensure that only one path is established between node I and node E. To do this, node I only has an outgoing path, node E only has an incoming path, and the rest of the nodes must leave.
(3) : 각 링크 하나를 보았을 때, 만약 새로운 경로가 그 링크를 지난다면 그 새로운 경로가 요구하는 대역폭 B를 제공할 수 있도록 해당 링크의 여유 대역폭과 그 링크를 지나는 기존 경로를 제거했을 때 발생 가능한 대역폭의 합이 충분해야만 한다.(3) When each link is viewed, it occurs when the free path of the link and the existing path through the link are removed to provide the bandwidth B required by the new path if the new path crosses the link. The sum of the possible bandwidths should be sufficient.
(4) : 모든 결정 변수들은 0 또는 1의 값 중 하나를 가져야만 한다.(4) All decision variables must have one of zero or one.
따라서, 위 수리모형 M은 (2), (3), (4)의 모든 제약식을 만족시키면서 (1)의 목적식처럼 가장 낮은 우선 순위의 경로부터 먼저 제거하면서 새로운 경로를 찾아주게 된다.Therefore, the above mathematical model M satisfies all the constraints of (2), (3), and (4), and finds a new path by first removing it from the lowest priority path as in (1).
이로서, 산술부(130)는 데이터 입력부(120)에 의하여 상태 데이터 및 산출값이 입력되어 만들어진 문제로부터 정수계획법의 해를 산술하며, 경로 설정부(도시 생략됨)는 산술부(130)의 결과값에 의거하여 데이터 통신망에서 새로운 단대단 트래픽 경로를 설정한다(S209).Thus, the arithmetic unit 130 calculates the solution of the integer programming method from the problem that the state data and the calculated value are inputted by the data input unit 120, and the path setting unit (not shown) is the result of the arithmetic unit 130. Based on the value, a new end-to-end traffic path is established in the data communication network (S209).
상기에서는 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.In the above description, but limited to one embodiment of the present invention, it is obvious that the technology of the present invention can be easily modified by those skilled in the art. Such modified embodiments should be included in the technical spirit described in the claims of the present invention.
전술한 바와 같이 본 발명은 데이터 통신망에서 새로운 단대단 트래픽 경로를 설정할 때에 통신망의 우선 순위값을 포함한 상태 데이터를 추출한 후 기 설립된 수리모형에 입력하여 해를 산술하는 절차를 통하여 기존의 경로 중에서 우선 순위가 낮은 경로부터 먼저 제거하면서 새로운 경로를 설정함으로써, 우선 순위가 상대적으로 높은 전송 트래픽들에 대한 피해를 최소화하면서 보다 신속하고 효율적으로 트래픽 경로를 설정하는 효과가 있다.As described above, in the present invention, when establishing a new end-to-end traffic path in a data communication network, the present invention first extracts state data including a priority value of the communication network, inputs it into an established mathematical model, and then performs arithmetic to solve the existing path. By setting up a new route while first removing it from the lower priority route, it is effective to route traffic more quickly and efficiently while minimizing damage to transmission traffic having a higher priority.
도 1은 데이터 통신망에서 다수의 단대단 노드들간의 경로 설정 예시도,1 is a diagram illustrating a path setting between a plurality of end-to-end nodes in a data communication network;
도 2는 본 발명에 따른 경로 설정 장치의 블록 구성도,2 is a block diagram of a path setting device according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 경로 설정 방법의 순서도.3 is a flow chart of a route setting method according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110 : 데이터 추출부 120 : 데이터 압축부110: data extraction unit 120: data compression unit
130 : 산술부130: Arithmetic Department
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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2002
- 2002-12-12 KR KR10-2002-0079162A patent/KR100501029B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100811888B1 (en) | 2006-09-29 | 2008-03-10 | 한국전자통신연구원 | Method and system for controlling connection admission based on resource assignment of wire and wireless network |
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