KR100653626B1 - 동기 및 비동기 통합 프레임 기반 맞춤 품질 전달망 구성장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 동기 및 비동기 통합 프레임 기반 맞춤 품질 전달망 구성 방법 및 전달망 구성 장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 다수개의 전달 품질을 제공하기 위하여 품질별 전달망을 구성할 필요없이 단일 전달망으로 종래의 전달기술이 제공할 수 없었던 서비스 품질까지 모든 범위의 서비스 품질중 사용자별로 요구하는 맞춤 품질을 단대단으로 제공을 보장할 수 있기 위한, 동기 및 비동기 통합 프레임 기반 맞춤 품질 전달망 구성 방법 및 전달망 구성 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 전체 네트워크의 전송 비트율을 동기화하는 제1단계; 전체 네크워크의 전송 비트율이 동기화된 상태에서, 링크 연결요구를 수신하면, 연결요구 품질에 따라 발신지와 착신지간 경로와 경로상 링크의 가상주기를 결정하고, 경로상에 존재하는 노드로 가상주기 정보를 전달하여 연결경로를 설정하는 제2단계; 및 연결경로 설정 후, 전달 요청된 데이터를 동기 프레임의 경우 전체 네트워크 노드에서 동일하게 적용되는 송신 제어 법칙에 따라 인접 노드의 링크에 상기 가상주기 내에 전송하고, 비동기 프레임의 경우, 교환될 링크의 가상주기 시간내에 전송되지 않는 경우 다음 주기까지 전송대기시킨 후 다음 가상주기에 전달하는 제3단계;를 포함한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 통합 네트워크 시스템에 이용됨.
동기, 비동기, 전달망, QoS
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동기 및 비동기 프레임 기반 맞춤 품질 전달망의 구성예를 보여주는 도면,
도 2는 도 1에 도시된 맞춤품질 전달망내 노드간 가상주기와 매거진(magazine)구성, 프레임구조를 보여주는 도면,
도 3은 도 1에 도시된 전달망에서 동기 프레임과 비동기 프레임의 통합 프레임 스위칭 방식을 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 1에 도시된 전달망에서 동기식 프레임이 노드마다 교환되어 링크를 통해 전송되어지는 과정을 보여주는 도면,
도 5는 사용자의 서비스 특성과 요구 품질에 따라 자원을 점유하기 위하여 사용자 서비스 특성을 표현하는 방법과 요구 품질을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 동기 및 비동기 프레임 통합 스위치 노드의 구조를 보여주는 도면,
도 7은 네트워크 정보의 동기화를 위한 전달망의 제어망 구성의 예를 보여주는 도면,
도 8은 도 6에 도시된 영역관리부에 의해 수행되는 제어망 구성과 자원 배분을 결정하는 과정을 보여주는 흐름도,
도 9는 도 6에 도시된 노드관리부가 수행하는 기능을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 동기 및 비동기 통합 프레임 기반 맞춤 품질 전달망 구성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 전달망으로 모든 범위의 서비스 품질 중 사용자별로 요구하는 맞춤 품질을 단대단으로 제공을 보장하기 위한, 동기 및 비동기 통합 프레임 기반 맞춤 품질 전달망 구성 장치 및 방법에 관한 것이다.
전달기술은 전달망에 접속되어 있는 모든 망 사용자에게 동일하게 정보 전달 서비스를 제공할 수 있도록 통신 서비스 사용자들간 정보를 교환하고 전송하기 위하여 사용되는 망 구조, 교환 방식, 전송 체계, 정보의 전달 계층으로의 변환 방법 등 관련 기술들로 구성된다.
망 사용자간 음성 신호를 전달할 수 있는 전화망의 경우, 적용된 전달기술은 전체 번호 체계, 계층적 망 구조, 사용자와 전달망간 DTMF(Dual Tone Multi-Frequency) 신호방식, 전달망내 CCS No.7 신호방식, 사용자당 64Kbps의 회선교환에 의한 고정 대역폭 제공, 동기식 다중화에 의한 전송 방식, 음성 아날로그 신호의 펄스코드변조(Pulse Code Modulation) 방식의 디지털 신호 변환 등을 들 수 있다.
종래의 전달기술은 망 사용자에게 제공되는 서비스의 특성에 따라 자원을 효율적으로 활용할 수 있는 전용 전달기술들이 고안되었다. 전화망의 경우, 망 사용자간 자연스러운 대화를 위해 필요한 음성 신호의 단대단 지연과 지연 변이를 최소화하는 회선 교환 방식을 적용하였으며, 인터넷의 경우, 가변 길이의 데이터를 망 자원의 이용율을 높이며 누락 없이 전달하기 위한 패킷 교환 방식을 적용하였고, 이동전화망은 망 사용자의 위치 추적과 위치 정보 교환에 필요한 신호 방식을 고안하였다.
종래 전달기술은 개개 전달기술이 목표로 하는 서비스 특성과 다른 서비스를 수용하여야 할 때, 서비스 특성이 전달망에 의해 충족되는 정도로 표현되는 서비스 품질을 만족시킬 수 없거나, 이를 만족시키기 위하여 망 자원 활용의 효율성 저하, 전달기술의 복잡도 증가를 감수하여야 한다.
최근 서비스들간 융합과 용이한 신개념 서비스의 생성 및 제공 등을 통해 통신 서비스의 진화를 추구하고자, 전달기술을 통합하려는 시도가 활발히 진행되고 있다. 사용자의 서비스 품질 요구가 다른 다양한 정보 전달을 통합하여 처리할 수 있는 전달망 구조, 교환 방식, 전송 체계, 정보의 전달 계층으로의 변환 방법 등이 고안중에 있다. 하나의 전달기술로 통합하는 경우, 망 사업자의 망 운용 비용 감소 뿐만 아니라, 사용자가 서비스 품질별 망 가입없이 원하는 품질의 서비스를 제공 받을 수 있다.
전달망 사용자의 서비스는 음성, 문자, 영상 서비스로부터 이들의 결합 서비스를 거쳐 서비스 품질의 고급화를 추구하고 있으며, 전달망 사용자가 기계 대 기계간 정보 전달 영역으로까지 확장됨에 따른 전달망 서비스 품질에 대한 기준의 변화가 요구되고 있다. 서비스 품질 척도는 사용자가 단대단으로 수 Kbps에서 수 Gbps까지 최소 단위 대역폭의 배수로 요청하는 대역을 전달망이 제공을 보장하는 정도, 정보의 단대단 전달시 누락 정도, 정보의 단대단 전달 지연 및 지연간 변이 정도, 정보의 단대단 전달 보안 정도 등으로 표시된다. 사용자의 전달망 요구 서비스 품질은 서비스 품질 척도들의 임의의 조합으로 구성되며, 전달망은 사용자 서비스에 따라 맞춤 품질을 제공하여야 한다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 다수개의 전달 품질을 제공하기 위하여 품질별 전달망을 구성할 필요없이 단일 전달망으로 종래의 전달기술이 제공할 수 없었던 서비스 품질까지 모든 범위의 서비스 품질중 사용자별로 요구하는 맞춤 품질을 단대단(end-to-end connection)으로 제공을 보장할 수 있기 위한, 동기 및 비동기 통합 프레임 기반 맞춤 품질 전달망 구성 구성 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 전체 네트워크의 전송 비트율을 동기화하는 제1단계; 전체 네크워크의 전송 비트율이 동기화된 상태에서, 링크 연결요구를 수신하면, 연결요구 품질에 따라 발신지와 착신지간 경로와 경로상 링크의 가상주기를 결정하고, 경로상에 존재하는 노드로 가상주기 정보를 전달하여 연결경로를 설정하는 제2단계; 및 연결경로 설정 후, 전달 요청된 데이터를 동기 프레임의 경우 전체 네트워크 노드에서 동일하게 적용되는 송신 제어 법칙에 따라 인접 노드의 링크에 상기 가상주기 내에 전송하고, 비동기 프레임의 경우, 교환될 링크의 가상주기 시간내에 전송되지 않는 경우 다음 주기까지 전송대기시킨 후 다음 가상주기에 전달하는 제3단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전달망 구성을 위한 장치는, 전체 네트워크의 전송 비트율을 동기화하기 위한 동기화 신호를 송수신하며, 소정 영역내의 노드들과 제어 프레임 교환을 통해 영역 제어망을 구성하고, 사용자의 연결요구 품질에 따라 가상주기 및 연결경로의 설정을 관리하는 영역관리부; 상기 영역관리부의 통신을 통하여 각 노드간 동기 및 비동기 프레임의 전달 관리를 수행하는 노드관리부; 및 상기 영역관리부 및 노드관리부의 제어에 따라, 사용자 데이터의 스위칭을 수행하는 데이터 평면 처리부를 포함한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물 뿐만 아니라 장래에 개발된 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동기 및 비동기 프레임 기반 맞춤 품질 전달망의 구성예를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 맞춤 품질 전달망은, UMT(Universal Media Transport)망을 이용하여, 종래의 서비스에서는 볼 수 없는 고품질 영상 서비스, 실시간 제어 서비스 등 새로운 서비스를 수용할 수 있다. 기존 전화 서비스와 전용회선 서비스는 동기 프레임을 사용하고(301), 인터넷 접속 서비스 중 High Constant Bit Rate 을 가지며 loss sensitive 한 응용 서비스나 Low Constant Bit Rate 을 요구하나 delay sensitive 한 응용 서비스는 가변길이 동기 프레임 또는 슬롯형 고정길이 동기 프레임을 사용하며(302), 그 이외 서비스는 비동기 프레임을 사용하여 단일망으로 구성한다(303). 맞춤 품질 전달망은 이들 서비스를 수용하고 있는 전화망, 전송망, IP/Ethernet 망과 연동이 가능하여 기존 전달망들을 단일망으로 통합할 수 있게 한다(304).
이하에서는, 하나의 단일망에서, 동기 및 비동기 통합 프레임을 사용자 서비스 특성과 요구품질에 따라 전송하기 위한 방법 및 스위치의 구조를 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 맞춤품질 전달망내 노드간 가상주기와 매거진(magazine)구성, 프레임구조를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 전체 네트워크의 링크 자원을 단대단 연결마다 시간적으로 배분하는 방법을 제공하기 위하여, 전체 네트워크에 동일한 기준의 링크 점유 시간을 정하는 방법으로 일정 길이의 시간을 단위로 가상 주기를 정의한다. 여기서, " 가상주기"란, 전체 네트워크의 전송 비트율이 동기화된 상태에서 네트워크내 모든 송신 노드들이 인접 노드로 연결된 링크상 프레임 송신 제어를 반복하는 일정한 시간을 의미한다(101). 예를 들어, 네트워크의 가상주기를 125us로 하였을 때, 네트워크내 모든 노드들은 각각 임의의 시점부터 125us 마다 송신 제어를 시작하며, 미리 결정된 해당 주기의 프레임 교환 정보에 따라 교환을 수행하며, 125us 시간 이내에 교환된 프레임을 일정 법칙의 송신 제어를 통해 전달한다. 매 주기의 프레임 교환 정보는 가상 주기의 임의의 배수(예를 들어 16, 31, 32, 48, 63)의 시간마다 수정되며, 이 시간 동안에 송신 제어된 가상 주기의 그룹을 매거진(magazine) (102)으로 정의한다. 즉, 상기 매거진은 네트워크를 구성하는 각 노드에서 송신 제어를 위한 프레임 교환 정보를 수정하는 단위이다.
상기 도 2를 참조하면, 프레임(frame)은 단대단으로 사용자 데이터를 전달하는 데이터 프레임과 맞춤품질 전달망내 제어 데이터를 전달하는 제어 프레임(103)으로 구분된다. 상기 데이터 프레임은 프레임 교환에 걸리는 시간이 예측되는 동기 프레임과 교환에 걸리는 시간이 일정하지 않는 비동기 프레임(104)으로 구분된다. 상기 동기 프레임은 다시, 가변길이 동기 프레임(105)과 슬롯 형태의 고정길이 동기 프레임(106)으로 나뉘어진다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 매거진 내에 제어 프레임은 1번 이상 존재하게되며, 1 주기내에 동기 프레임과 비동기 프레임의 수는 가변적으로 두 노드간 자원 상태와 영역내 라우팅 정책에 따라 결정된다. 프레임간 전달할 데이터가 없을 경우 유휴 프레임간 idle flag 신호가 전달된다.
상기 가변길이 동기 프레임은 목적지 주소에 따라 교환될 링크가 결정되고, 전체 네트워크 노드에서 동일하게 적용되는 송신 제어 법칙에 따라 인접 노드의 링크에 고정 시간내에 송신된다. 슬롯 형태의 고정길이 동기 프레임은 수신된 노드와 슬롯에 따라 교환될 링크와 고정길이 동기 프레임 및 슬롯이 결정되고, 가변길이 동기 프레임과 같이 인접 노드의 링크에 고정 시간내에 송신된다. 비동기 프레임은 목적지 주소에 따라 교환될 링크가 정해지며, 송신 제어시 교환될 링크의 주기 시간내에 보내질 수 없으면, 다음 주기까지 큐에 대기시킨다.
도 3은 도 1에 도시된 전달망에서 동기 프레임과 비동기 프레임의 통합 프레임 스위칭 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 각기 3개의 수신 링크(link 1, link 2, link 3)와 송신 링크(link a, link b, link c)가 인접 노드와 연결이 되어 있는 노드간 스위칭 동작을 보여준다.
먼저, 동기 및 비동기 통합 프레임 스위치는 t 시간에서 t+1 시간 내에 수신된 동기 프레임 A1, A2, B1, C1 을 1 주기 시간 내에 스위치에서 교환한 후 t+2 시간에서 t+3 시간 사이에 해당 링크로 송신한다. 다음에, t+1 시간에서 t+2 시간과 t+2 시간에서 t+3 시간 내에 수신된 가변 길이의 동기 프레임을 항상 일정 주기내에 스위칭하여 전송한다. 그리고, t+1 시간에서 t+2 시간내에 수신된 슬롯형 고정길이 동기 프레임인 A4, B4, C4 의 경우, A4 프레임의 두번째 슬롯을 B4 프레임의 세번째 슬롯으로 교환한 후, t+3 시간에서 t+4 시간 사이에 송신하는 등 프레임 내 슬롯별로 일정 주기내에 스위칭하여 전송하게 된다. t시간에서 t+1 시간내에 수신된 비동기 프레임 A3, B2, C2 는 교환될 링크의 주기내에 송신 가능한 경우 C2, B2 와 같이 전달되지만, A3는 해당 링크의 동기 프레임 송신 후 남는 대역이 있을 때까지 지연되는 등 링크 자원 상태에 따라 포워딩 시간이 변화하는 비동기 포워딩 된다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 통합 프레임 스위칭 방식은 동기 및 비동기 프레임을 통합하여 스위칭하는 구조이다.
도 4는 도 1에 도시된 전달망에서 동기식 프레임이 노드마다 교환되어 링크를 통해 전송되어지는 과정을 보여주는 도면이다.
도 4에서, 세로축은 시간을 가로축은 프레임이 전달되는 노드경로를 나타낸다. 도 4의 경우, 각 노드간 거리가 상이하여 전파지연(propagation delay)이 차이가 있으며 노드 j와 노드 k간 거리는 노드 k 간 거리는 1 주기 시간 이상의 propagation delay 가 존재하는 경우의 예이다. 도 1에 도시된 전달망에서, 데이터 전송시 주기의 시작 시점은 영역 관리자가 제공하는 주기(401)와 독립적으로 각각의 노드가 관리하는 주기(402)에 따라 결정되나, 1 주기의 길이는 전체 네트워크의 전송 비트율이 동기화되어 있어 모든 노드에서 같다.
도 4를 참조하면, 노드 i 에서 주기 c i 에 보내진 동기 프레임은 노드 j 에 1 주기 시간내에 도착하며, 1 주기 시간내 교환 처리를 수행한 후, 노드 j 에서 c j +2 에 송신되며, propagation delay 로 노드 k 에서 c k +2에서 c k +4 주기 사이에 수신하여 2 주기 시간이 걸리게 된다(403). 그러나 노드간 거리에 따른 전송지연으로 노드에서 수신 처리하는 시점이 다르더라도 교환되어 다음 노드로 전송되기 까지의 시간은 일정 주기로 동일하게 된다(404). 노드간 propagation delay 가 1 주기 이내인 경우, 발신 노드에서 1 주기, 착신 노드에서 1 주기, 중간 교환노드에서 2 주기 등 일정 시간내에 교환이 이루어져 단대단 계산이 가능하며, 노드 i 로 부터 시작하여 노드 j, 노드 k 를 거쳐 노드 l 에 도착할 때까지의 시간은 노드 i 에서 1 주기, 노드 j 에서 2 주기, 노드 k 에서 propagation delay 포함 3 주기, 노드 l 에서 1 주기 등 7주기가 걸린다(405). 따라서, 동기 및 비동기 프레임 통합 스위치는 단대단 경로의 교환 노드 수와 노드간 전송 거리를 아는 경우 단대단 지연이 결정되며 호 해제시까지 고정적으로 지연이 유지되는 특성을 갖는 스위칭을 수행하는 것이다. 여기서, 상술한 "단대단 경로에 따라 결정되는 교환 노드 수와 노드간 전송 거리"는 후술하는 "사용자의 서비스 특성과 요구 품질"에 의해 결정될 수 있다.
도 5는 사용자의 서비스 특성과 요구 품질에 따라 자원을 점유하기 위하여 사용자 서비스 특성을 표현하는 방법과 요구 품질을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 전달망은, 사용자 서비스의 특성을 전달망 관점에서 정의하고자 서비스가 만들어 내는 사용자 데이터를 각각 데이터의 크기와 그 데이터들이 나타내는 간격을 기준으로 특성을 정의한다. 만약, i 시간에 사용자 서비 스가 전달을 요구하는 데이터의 크기가 B(i) 이고(501), A(i) 시간 후, i+1 시간에 B(i+1) 만큼의 데이터 전달을 요구하는 형태로 서비스를 정의한다면(502), 한번 전달을 요구하는 데이터 크기와 다음 데이터 발생시까지의 시간을 확률적으로 표현하는 것으로 모든 사용자 서비스의 특성을 알 수 있다. 사용자 데이터는 전달망의 전달 능력에 따라 여러 프레임으로 나누어지며 나누어진 프레임들이 1 주기내에 b(i) 의 크기로 Bc(i) 개의 여러 주기에 걸쳐 전달된다(503). 실제 서비스 품질은 Bc(i) 개의 프레임이 단대단으로 전해지며 전달망내에서 지연되어 최종 프레임이 도달하여 다시 사용자 데이터로 만들어질 때까지 시간에 좌우된다(504). 여기서 서비스 품질을 좌우하는 시간은 데이터의 전달시 프레임의 누락으로 인한 재전송후, 데이터가 복구될 때까지의 시간도 포함된다. 서비스 품질에 영향을 미치는 것은 하나의 서비스 데이터가 단대단으로 전달되는 것뿐만 아니라 연속되는 데이터의 전달이 원래 서비스의 데이터와 같은 간격으로 재생되어야 하므로, (ts(i+1) - tr(i)) - A(i) 값의 변화는 서비스 품질에 영향을 주게 된다(505).
사용자 서비스의 자원 점유 요구는 데이터 크기, 발생 주기, 요구 품질이 확률적으로 표시될 수 있으며, 서비스 요청시 프로파일로 정의되거나, 직접 주어지거나, 기본 값을 적용하거나 하는 방법으로 네트워크에 제공된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 동기 및 비동기 프레임 통합 스위치 노드의 구조를 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 통합 스위치 노드는 하나 이상의 사용자 단말(631, 632)와 접속되어 데이터 스위칭을 수행하는 데이터 평면 처리부(621)와 영역내 노드들의 제어망을 구성하고 데이터의 전달 경로와 링크당 자원 배분을 결정하는 영역 관리부(Area manager)(623)와 상기 영역관리부와의 통신을 통하여 노드의 동기 및 비동기 프레임의 처리를 제어하는 노드 관리부(Node manager)(624)를 포함하여 구성된다.
여기서, "영역(Area)"이란, 네트워크 구성 정보와 라우팅 정보를 공유하는 노드들의 그룹을 의미하며, 각 노드들의 지역적 위치와 노드간 평균 거리등을 기준으로 그룹화될 수 있다.
상기 영역 관리부(623)는 영역내 노드들과 제어 프레임 교환을 통하여 제어망을 구성하며, 노드 관리부(624)로부터 인접 링크의 구성과 링크상 부하에 대한 정보를 주기적으로 수집하고, 네크워크 형상과 링크 부하 상태를 유지하여 경로 선정시 정보로 사용한다.
동기 스위칭 경로의 구성은 사용자 단말 (631)에 설치된 동기 및 비동기 통합 스위칭 API를 통해 서비스의 프로파일 또는 서비스 특성을 지정하여 요구 품질과 함께 노드 관리부로 요구되면서 시작된다. 사용자를 수용한 노드 관리부(624)는 동기 프레임 교환방식을 이용할 경우, 영역 관리부(623)로 서비스 특성과 요구 품질을 만족시킬 수 있는 경로 설정을 요구하며, 영역 관리부(623)는 선정된 경로상 노드 관리부마다 동기 스위치 제어 정보를 제공하여 동기 프레임 스위칭 경로를 확보한 후, 발신 사용자와 착신 사용자를 수용한 노드 관리부들에게 전송이 가능함을 알린다.
상기 데이터 평면 처리부(621)는 네트워크 라우팅 정보를 기반으로 실제 노드내 port 간, 프레임간 스위칭이 가능하도록 포워더나 동기 스위치의 제어 정보로 바꾸어 제공하는 스위치 제어 관리부와 (602, 610, 611) 와 실제 프레임의 포워딩 또는 스위칭을 수행하고 전달을 위한 큐나 버퍼를 처리하는 스위치로 구분할 수 있다.(601, 602, 603, 604, 605, 606, 607, 608, 609)
MAC MIB manager (602) 와 Asynch Forwarding MIB manager (610) 는 네트워크 라우팅 정보를 기반으로 MAC address 나 IP address 에 따라 포워딩 될 링크, 포트 lookup table 을 구성하여 비동기 포워더(605) 에 포워딩 제어 정보를 제공하며, Cycle Switching MIB manager (611) 는 영역 제어부로부터 제공된 동기 프레임 라우팅 정보를 기반으로 고정길이 동기 프레임 및 가변 길이 동기 프레임의 IP address 와 입력 cycle 에 따라 전달할 링크를 결정하는 lookup table 을 구성하여 cycle switch (607) 및 slot switch (608) 의 제어 정보로 제공한다.
이웃 노드의 전송 비트율 동기화 처리부(604)간 주고 받는 동기 신호에 의해 노드간 전송 비트율을 동기화시키며, 이를 바탕으로 매 cycle 마다 수신되는 프레임들을 물리 계층 처리부(601)에서 이더넷 물리 계층을 처리하여, 이더넷 처리부(602)로 넘기며 이더넷 처리부는 이더넷 프레임 종류에 따라 기존 이더넷 프레임은 이곳에서 처리하고, 동기 이더넷 프레임은 동기 이더넷 프레임 처리부(603)로 전달하고, 동기 이더넷 프레임 처리부는 제어 프레임, 슬롯형 고정길이 동기 프레임, 가변길이 동기 프레임으로 구분하여 각각 노드 제어부나 영역 제어부, 슬롯 스위 치, 동기 스위치로 전달한다. 기존 이더넷 비동기 프레임은 비동기 포워더(605)에서 MAC address 나 IP address 의 lookup 에 따라 해당 port 로 포워딩되어 전달할 때 까지 큐잉되는 비동기 큐 (606)에 저장된다. 동기 프레임은 종류에 따라 cycle 스위치 (607) 에서 고정 시간내에 이웃 노드 링크의 해당 cycle 로 스위칭 되거나, 슬롯 스위치 (608)에 의해 슬롯형 고정길이 프레임의 슬롯을 해당 링크, 프레임, 슬롯 으로 스위칭하며, 이들 동기 프레임은 고정시간내에 전달하기 위해 동기 버퍼 (609)에 일정시간 머문다.
도 7은 네트워크 정보의 동기화를 위한 전달망의 제어망 구성의 예를 보여주는 도면이다.
네트워크 정보를 동기화 하기 위한 제어망은 네트워크의 노드들을 계층적 다중 영역으로 집합하여 계층 1의 노드들로(711) 이루어진 계층 1 영역별 제어망(701), 계층 1의 영역관리부 (712)와 계층2 의 노드로(713) 이루어진 계층 2의 영역별 제어망(702), 계층 2의 영역관리부(714)와 계층 3 노드들로(715)로 이루어진 계층 3의 영역별 제어망(703) 등으로 구성한다. 영역별 제어망은 영역내 노드간 주기적으로 상호 전달되는 제어 프레임을 이용한 제어 메시지 교환(704)과 동기 프레임에서 제공하는 비트단위(bitwise) 링크 상태 정보(705)를 영역관리부에서 수집하여 영역내 노드들에게 주기적으로 제공함으로써 정보의 동기화를 유지한다. 영역은 네트워크 구성 정보와 라우팅 정보를 공유하는 노드들로 지역적 위치와 노드간 평균 거리를 기준으로 그룹화하며, 전체 네트워크의 레벨에 따라 영역을 구성하는 노 드의 수를 달리한다.
영역별 제어망은 영역관리부와 노드관리부간 제어 프레임의 교환으로 이웃 노드의 발견, 영역관리부의 발견, 영역내 정보 초기화 등 초기화 절차와 영역관리부는 노드의 인접 링크 및 링크상 부하 정보를 수집하여 영역내 임의의 발신 및 착신 노드간 경로 설정과 대역폭 배분을 수행한다.
도 8은 도 6에 도시된 영역관리부에 의해 수행되는 제어망 구성과 자원 배분을 결정하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 마스터 클럭(master clock) 을 가진 임의의 노드는 인접 노드로 전송 비트율을 동기화 시키기 위한 신호를 전달하고, 인접한 노드는 또 다시 이웃 노드로 이 신호를 중계하여 일정 시간 경과 후, 영역내 전송 비트율을 동기화시킨다(801). 영역내에서 영역을 제어하는 노드는, 네크워크 구성관리자가 생성한 초기 데이터에 의해 프라이머리, 세컨더리 영역 제어 노드로 지정될 수 있으며, 한 영역내에 초기 지정된 노드관리부들간 주소 비교에 의해 선출된다. 영역을 제어하는 노드(영역 제어노드)의 영역관리부는 인접 노드로 영역 제어망 구성을 위한 노드 정보 보고 요구를 브로드캐스팅하며, 이 요구에 대해 응답한 노드의 정보로 영역 제어망을 구성한다(802). 영역관리부는 영역내 노드로부터 임의 주기로 또는 상태 변화에 의한 노드의 링크 부하상태와 연결 정보를 보고 받아 영역내 링크 자원의 상태 정보를 유지한다(803). 또한 영역제어노드의 영역관리부는 연결 요구를 노드관리부를 통해 받은 경우, 연결 요구 품질에 따라 발신지와 착신지간 경 로와 경로상 링크의 데이터 프레임 전달 cycle 을 선정하여 경로상 노드로 정보를 전달하여 연결 경로를 지정한다(804). 그리고 노드관리부를 통해 연결 해제 요구를 수신하면, 해당 링크와 cycle 부하의 상태 정보를 변경한다(805).
도 9는 도 6에 도시된 노드관리부가 수행하는 기능을 보여주는 흐름도이다.
노드관리부는 인접 노드로부터 수신되는 전송 비트율 동기화 신호를 영역관리부로 전달하고, 다시 이웃 노드로 중계하며, 수신된 전송 비트율 동기화 신호의 정보에 따라 전송 비트율을 조정하거나, 이웃 노드와 동기화시킨다. 또한, 영역제어노드의 노드관리부는 영역내의 인접 링크마다 cycle 시점을 결정하고 유지한다(901). 전송비트율이 동기화 되고, Cycle 시점이 유지되면, 노드관리부는 노드 정보, 인접 링크 상태, 링크 부하 상태를 영역관리부의 요구에 의해 또는 상태 변화시 영역관리부로 보고하여 영역관리부가 네트워크 정보를 관리할 수 있도록 한다(902). 이와 같이 네크워크 정보가 동기화된 상태에서 노드에 접속된 사용자 포트 또는 인접 노드로부터의 연결 요구 신호 수신시, 영역관리부로 연결 요구 신호를 전달한다(903). 인접 노드 또는 사용자 포트와 연결이 설정되면, 영역관리부로부터 동기 스위칭 제어 정보 및 비동기 포워딩 정보를 요구에 따라 또는 주기적으로 받아 해당 테이블을 수정 유지한다(904). 상기 연결 후에, 외부로부터 수신된 프레임은 전술한 바와 같이, 동기 프레임과 비동기 프레임을 구분하여 일정 시간 후 cycle 교환에 의한 동기 스위칭과 큐잉에 의한 비동기 포워딩 처리한다(905). 만일 일정 시간 프레임 유입이 없는 연결의 경우, 연결 해제 요구 신호를 발생시켜 영역 관리부로 전달하거나, 영역관리부의 동기 스위칭 제어 정보를 받아 링크 자원 배분 상태를 수정 유지한다(906).
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 네트워크내 자원 배분은 서비스의 트래픽 특성에 따라 발생하는 프레임을 표현하는 방법을 기반으로 네트워크 전체에서 서비스 요구 품질을 만족시킬 수 있는 확률에 따라 경로와 단대단 링크상 자원을 시간적으로 점유하는 방법을 제공하며, 노드간 제어 프레임을 이용한 제어 메시지 교환과 동기 프레임에서 제공하는 bitwise 링크 상태 정보를 이용하여 제어망을 구성하는 방법으로, 다수개의 전달 품질을 제공하기 위하여 품질별 전달망을 구성할 필요없이 단일 전달망으로 종래의 전달기술이 제공할 수 없었던 서비스 품질까지 모든 범위의 서비스 품질중 사용자별로 요구하는 맞춤 품질을 단대단으로 제공을 보장하며 전달할 수 있다.
Claims (18)
- 동기 및 비동기 프레임의 통합 전달망 구성 방법으로서,전체 네트워크의 전송 비트율이 동기화된 상태에서 소정 가상 주기로 네크워크 내 모든 노드들이 인접 노드로 연결된 링크상 프레임 송신 제어를 반복하고, 상기 프레임 송신 제어를 반복하는 주기의 임의의 배수마다 프레임 교환 정보를 수정하며, 상기 프레임 교환 정보를 수정하는 시간구간 내의 프레임 구성은,단대단으로 사용자 데이터를 전달하는 데이터 프레임과 상기 상기 프레임 교환정보를 수정하는 시간구간 내에 반드시 하나 이상 구비되며 전달망내 제어 데이터를 전달하는 제어프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 전달망 구성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 동기 프레임은,가변길이 동기 프레임과 슬롯 형태의 고정길이 동기 프레임으로 구분되어 전송되는 것을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합 전달망 구성 방법.
- 동기 및 비동기 프레임의 통합전달 방법으로서,전체 네트워크의 전송 비트율을 동기화하는 제1단계;전체 네크워크의 전송 비트율이 동기화된 상태에서, 링크 연결요구를 수신하 면, 연결요구 품질에 따라 발신지와 착신지간 경로와 경로상 링크의 가상주기를 결정하고, 경로상에 존재하는 노드로 가상주기 정보를 전달하여 연결경로를 설정하는 제2단계; 및연결경로 설정 후, 전달 요청된 데이터를 동기 프레임의 경우 전체 네트워크 노드에서 동일하게 적용되는 송신 제어 법칙에 따라 인접 노드의 링크에 상기 가상주기 내에 전송하고, 비동기 프레임의 경우, 교환될 링크의 가상주기 시간내에 전송되지 않는 경우 다음 주기까지 전송대기시킨 후 다음 가상주기에 전달하는 제3단계;를 포함하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달 방법.
- 제3항에 있어서, 제1단계는,네트워크 노드를 계층적 다중 영역으로 구성하는 과정과,상기 구성된 영역별 제어망내 마스터 클럭을 가진 노드로부터 인접 노드로 전송 비트율을 동기화를 위한 신호를 전달하는 과정과,상기 동기화를 위한 신호를 수신한 노드가 다시 이웃 노드로 동기화를 위한 신호를 중계하여 일정 시간 경과후, 영역내 전송 비트율을 동기화하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달 방법.
- 제4항에 있어서, 계층적 다중 영역은,인접 노드로 영역 제어망 구성을 위한 노드 정보 요구를 브로드케스팅하여 노드 정보 요구에 응답한 노드의 정보로 영역 제어망을 구성함을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 연결요구 품질은,사용자 데이터가 한번에 생성하는 사용자 데이터의 크기와 사용자 데이터가 생성되는 주기에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 연결요구 품질은,i번째 사용자 데이터가 착신측에서 수신된 후, 발신측에서 i+1번째 데이터가 송신되기 까지의 시간에 의해 결정됨을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달 방법.
- 제3항에 있어서, 동기 프레임의 전송은,단대단 경로의 교환 노드 수가 노드간 전송거리에 따라 결정되는 단대단 지연이 호 해제시까지 유지되는 것을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전 달 방법.
- 제4항에 있어서, 영역별 제어망은,각 노드간 제어 프레임을 이용한 제어메시지 교환과 동기 프레임에서 제공하는 비트단위 링크 상태 정보를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달 방법.
- 동기 및 비동기 프레임의 통합전달을 수행하기 위한 전달망 구성장치로서,전체 네트워크의 전송 비트율을 동기화하기 위한 동기화 신호를 송수신하며, 소정 영역내의 노드들과 제어 프레임 교환을 통해 영역 제어망을 구성하고, 사용자의 연결요구 품질에 따라 가상주기 및 연결경로의 설정을 관리하는 영역관리부;상기 영역관리부의 통신을 통하여 각 노드간 동기 및 비동기 프레임의 전달 관리를 수행하는 노드관리부; 및상기 영역관리부 및 노드관리부의 제어에 따라, 사용자 데이터의 스위칭을 수행하는 데이터 평면 처리부를 포함하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달을 수행하기 위한 전달망 구성장치.
- 제10항에 있어서, 상기 영역관리부는,인접 노드로 영역 제어망 구성을 위한 노드 정보 요구를 브로드케스팅하여 노드 정보 요구에 응답한 노드의 정보로 영역 제어망을 구성함을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달을 수행하기 위한 전달망 구성장치.
- 제10항에 있어서, 상기 노드 관리부는,사용자 단말로부터 요구되는 연결요구품질에 따라 상기 영역관리부로 서비스 연결요구품질을 만족하는 경로 설정을 요구하며, 상기 영역관리부로부터 동기 스위칭 제어 정보 및 비동기 포워딩 정보를 수신하여 관리하는 것을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달을 수행하기 위한 전달망 구성장치.
- 제10항에 있어서, 상기 사용자 데이터는 동기 프레임 및 비동기프레임으로 구분되는 것을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달을 수행하기 위한 전달망 구성장치.
- 제11항에 있어서, 상기 데이터 평면처리부는,동기 프레임의 경우 전체 네트워크 노드에서 동일하게 적용되는 송신 제어 법칙에 따라 인접 노드의 링크에 상기 가상주기 내에 전송하고, 비동기 프레임의 경우, 교환될 링크의 가상주기 시간내에 전송되지 않는 경우 다음 주기까지 전송대기시킨 후 다음 가상주기에 전달하는 것을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달을 수행하기 위한 전달망 구성장치.
- 제10항에 있어서, 영역 제어망의 구성은,네트워크 노드를 계층적 다중 영역으로 구성하고, 상기 구성된 영역별 제어망내 마스터 클럭을 가진 노드로부터 인접 노드로 전송 비트율을 동기화를 위한 신호를 전달한 후, 상기 동기화를 위한 신호를 수신한 노드가 다시 이웃 노드로 동기화를 위한 신호를 중계하여 일정 시간 경과후, 영역내 전송 비트율을 동기화하여 구성되는 것을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달을 수행하기 위한 전달망 구성장치.
- 제15항에 있어서, 계층적 다중 영역은,인접 노드로 영역 제어망 구성을 위한 노드 정보 요구를 브로드케스팅하여 노드 정보 요구에 응답한 노드의 정보로 영역 제어망을 구성함을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달을 수행하기 위한 전달망 구성장치.
- 제10항에 있어서, 사용자의 연결요구 품질은,사용자 데이터가 한번에 생성하는 사용자 데이터의 크기와 사용자 데이터가 생성되는 주기에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달을 수행하기 위한 전달망 구성장치.
- 제3항에 있어서, 상기 연결요구 품질은,i번째 사용자 데이터가 착신측에서 수신된 후, 발신측에서 i+1번째 데이터가 송신되기 까지의 시간에 의해 결정됨을 특징으로 하는 동기 및 비동기 프레임의 통합전달을 수행하기 위한 전달망 구성장치.
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