KR100675838B1

KR100675838B1 - 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 장치, 방법 및 이를 이용한 다중채널 송신기

Info

Publication number: KR100675838B1
Application number: KR1020040108920A
Authority: KR
Inventors: 윤현호; 김태연; 유정주; 김병휘
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2007-01-29
Also published as: KR20060070249A; US7548511B2; US20060133382A1

Abstract

본 발명은 다중 채널로 구성된 링크에서 프레임 전달 순서를 유지하면서 프레임의 전송량을 효율적으로 분배하기 위한 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지 및 전송량 분배장치, 방법 및 이를 이용한 다중 채널 송신기에 관한 것이다.

본 발명은, 수신된 프레임의 정보를 이용하여 프레임의 순서유지 필요성 유무를 결정하고, 순서유지가 필요한 경우 프레임의 길이를 통하여 프레임 전송 완료 시간을 예측하고, 예측된 전송 완료 시간을 바탕으로 순서보호서비스시간(SPST)을 결정하여 순서보호버퍼(SPB)에 저장한 후, SPST 완료시점에 프레임을 유휴 전송기에 분배함으로써 채널사용의 효율을 극대화 할 수 있다.

다중 채널, 링크, 프레임, 전송량, 분배, 순서보호서비스시간(SPST), 순서보호버퍼(SPB), 유휴

Description

다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 장치, 방법 및 이를 이용한 다중채널 송신기{FRAME SEQUENCE PRESERVATION AND TRAFFIC ALLOCATION APPARATUS AND METHOD IN MULTI-CHANNEL LINK AND MULTI-CHANNEL TRANSMITTER USING THE SAME}

도 1은 본 발명이 적용되는 WDM/SCM의 링크 다중화의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 다중 채널 링크에서의 프레임 순서 유지 및 부하 분배 장치의 개략 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 다중 채널 링크에서의 순서 보호 기반의 프레임 분배방법을 보이는 흐름도이다.

도 4는 본 발명에 따른 다중 채널 링크에서 프레임 순서유지 및 전송량 분배방법에 따른 프레임 흐름에 대한 예시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

210 : 송신버퍼부 220 : 순서보호분배부

230 : 송신부 221 : 순서보호스케쥴링부

222 : 제1스위칭부 223 : 순서보호버퍼부

224 : 제2스위칭부 225 : 순서보호버퍼

231 : 송신기

본 발명은 다중 채널 링크에서의 프레임 전송 서비스에 관한 것으로, 특히 다중 채널로 구성된 링크에서 프레임 전달 순서를 유지하면서 프레임의 전송량을 효율적으로 분배하기 위한 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배장치, 방법 및 이를 이용한 다중 채널 송신기에 관한 것이다.

일반적으로, 파장분할다중화(Wavelength Division Multiplexing; 이하, WDM이라 함) 및 부 반송파 다중화(Subcarrier Multiplexing; 이하, SCM이라 함)를 기반으로 한 광 WDM/SCM-PON(Passive Optical Network)에서는 가변 길이의 프레임 전송 서비스를 다중 채널로 효율적으로 전송하기 위하여 다중 채널 통합 기능을 지원할 수 있어야 한다.

디지털 통신 서비스를 사용하는 사용자측에서 요구되는 고대역을 만족시킬 수 있는 기술로서, 수동 광 통신망(PON) 기술이 있다. 이러한 PON은 가입자 수용장치와 가입자 장치 사이에 요구되는 통신로를 광 수동 소자를 이용하여 광 파장으로 연결해주는 가입자 분배망으로서, 다수의 가입자 선로를 수동 광통신망에 접속하기 위하여 가입자측에 연결되는 종단장치를 광 망 종단장치(ONU:Optical Network Unit)라 하고, 가입자 수용장치에 연결되는 종단장치를 광선로종단장치(OLT:Optical Line Terminal)라 한다.

기본적으로, PON은 다수개의 ONU를 광분배기를 통해 묶어, 상기 광분배기와 한 OLT까지의 링크를 다수 가입자가 공유하기 때문에, 가입자측에서 수용자측으로 데이터를 송신하는 상향(upstream) 서비스에 있어서, 광분배기에서 OLT까지의 공유 링크에 대한 다중화 방안이 요구된다.

OLT와 다수의 ONU 사이에 요구되는 통신 연결을 파장 분할 다중화 방식 및 부 반송파 다중화 방식을 이용하여 링크를 구성하는 WDM/SCM-PON에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

이러한 WDM/SCM-PON은 다수의 ONU를 물리적으로 연결하기 위하여, 수동 소자인 AWG(Arrayed Wavelength Grating)와 광 분배/병합기(Optical Splitter/Combiner)를 사용하며, 상기 다수의 ONU와 OLT사이의 링크는 다수의 파장 및 다수의 부반송파로 구성된다.

그런데, WDM/SCM 기반 수동 광 통신망은 하나의 파장에 여러 개의 SCM 채널이 공존하여 다수의 SCM 채널을 통해 ONU와 OLT를 점대점으로 연결함으로써, 전송 대역을 확장할 수 있다. 이렇게 다수의 SCM 채널로 연결된 다중채널링크의 경우 송수신시 프레임 순서를 유지시키기 위한 기술이 요구된다. IEEE 802.3 link aggregation에서는 단순히 링크상으로 전송하여야 하는 트래픽을 몇 개의 대화(Conversation)로 구분하고, 상기 대화 내에서만 순서를 보장하도록 제안되어 있기 때문에, 구분 가능한 대화의 수가 적거나, 대화간의 대역 구성이 균일하지 못한 경우, 링크를 효율적으로 사용할 수 없다.

이와 관련하여, 프레임 전달 순서를 유지하기 위한 여러 방안이 제시되어 있으나, 예를 들어, 상위에서 전달된 프레임을 최대 이더넷 전송 길이인 1523 옥텟으 로 전송하는 패딩 방법은, 프레임 길이가 짧은 트래픽에 대하여는 매우 비 효율적이며, 수신부에서 패딩부분을 추출하여야 하는 단점이 있다.

또한, 다른 방법으로서 프레임 길이를 일정하게 만들지만 프레임의 길이를 패딩 처리하는 것이 아니라 분할하여 일정한 크기로 전달하는 분할 방법은, 전달 프레임을 작은 일정한 길이의 프레임으로 나누고, 여기에 새로운 분할정보를 갖는 헤더를 덧붙여 전송하고 수신측에서 헤더정보에 따라서 재구성하기 때문에, 송수신 처리가 복잡해 진다는 단점이 있으며, 하위 계층(즉, WDM/SCM-PHY)의 호환성을 유지할 수 없어 새로운 방식의 물리계층이 필요하다.

또 다른 방법으로서, 프레임에 전송순서를 표시하는 태깅 방식은, 전달 순서를 헤더에 쓰고 이를 프레임에 덧 붙혀서 전송하는 것으로, 전달된 프레임의 헤더 정보를 보고 재구성해야 한다는 문제가 발생하며, 표준 프로토콜을 수정해야 하는 등 구현이 매우 복잡해진다는 단점이 있다.

따라서, 기존의 방식으로는 WDM/SCM-PON과 같이 다중 채널을 이용하여 링크를 구성하는 경우 자원을 효율적으로 이용할 수 없게 된다.

한편, 한국특허공개공보 제2004-0074680호(명칭:어플리케이션간에 다수의 링크로 균형있게 프레임을 전송하는 링크 통합 이더넷의 프레임 전송량 분배방법)에는 수신된 현재 프레임과 전 프레임을 비교하여 작거나 혹은 길이정보가 없는 경우에 같은 버퍼에 분배하는 방식으로서, 실측된 길이를 바탕으로 전송 서비스가 끝나는 시점을 기준으로 분배하는 본 발명과는 다른 방식이다.

또한, 미국등록특허 6,512,742 B1(명칭:System for Data Transmission Across a Link Aggregation)에는 동일 플로우는 동일 링크로 전송하여 순서를 보장하고, 다른 플로우간에는 순서보장 없이 부하 분산 차원에서 전송 링크를 결정하는 것으로서, 부하 분산을 우선적으로 고려하여 채널을 선택하고, 이때 재순서화 문제가 발생할 가능성이 있는 프레임에 대하여 순서를 유지하는 본 발명과는 다른 방식이다.

나아가, 한국특허공개공보 제2003-0033407호(명칭:패킷 재정렬 방법)에는 프레임 전송 과정에서 프레임의 순서가 바뀌어도 수신측에서 재정렬하는 방법이 제시되었으나, 이는 프레임 순서의 뒤바뀜 현상을 발생하는 것을 원칙적으로 방지하는 방법을 제공하는 본 발명과는 다르다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 상위 계층에서 가변길이의 프레임을 받아 복수의 송신기로 전송함에 있어, 다중 채널로 연결되는 링크에서의 프레임 정보를 이용하여 프레임의 순서를 보장하면서 프레임 전송량을 효율적으로 분배하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지 및 전송량 분배 장치, 방법 및 이를 이용한 다중채널 송신기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 WDM/SCM-PON 네트워크과 같이 다중 병렬 채널을 이용하여 디바이스간 링크를 구성하는 경우 상위 계층의 프레임 전달 순서를 유지하면서 부하를 분산시켜 다중 채널을 효율적으로 사용할 수 있는 다중 채널 링크에서의 프레임 순서유지 및 전송량 분배장치, 방법 및 이를 이용한 다중채널 송신 기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 장치는, 상위 계층으로부터 프레임을 수신하여 저장하는 송신버퍼부; 상기 송신버퍼부로부터 전송된 프레임을 다수의 경로로 스위칭하는 제1스위칭부; 상기 스위칭된 프레임을 순서보호서비스시간(SPST)동안 적어도 하나의 순서보호버퍼에 저장한 후에 출력하는 순서보호버퍼부; 상기 순서보호버퍼부로부터 출력된 프레임을 상기 SPST 완료시점에 적어도 하나의 유휴상태의 송신기로 스위칭하는 제2스위칭부; 미리 예측된 프레임의 전송완료시간 내에 상기 제2스위칭부에서 스위칭된 프레임을 통신 선로에 전송하는 다수개의 송신기로 구성된 송신부; 및 상기 프레임의 길이에 따라 전송완료시간을 예측하고, 상기 예측된 전송완료시간을 바탕으로 순서보호서비스시간(SPST)을 결정하고, 프레임이 저장된 순서보호버퍼의 개수 및 유휴상태의 송신기 개수를 이용하여 유효상태의 순서보호버퍼 및 유효상태의 송신기의 순번을 결정하며, 상기 제1,2스위칭부 및 상기 순서보호버퍼부의 스위칭 및 출력을 제어하는 순서보호스케쥴링부를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 방법은, 상위 계층으로부터 프레임을 수신하여 저장하는 제1단계; 적어도 하나의 유휴상태의 전송기가 존재하는지를 확인하고, 존재하면 상기 저장된 프레임을 적어도 하나의 순서호보버퍼로 스케쥴링하는 제2단계; 상기 스케쥴링에 따라 상기 프레임을 수신하여 지정된 순서보호버퍼에 미리 결정된 순서보호를 위한 순서보호서비스시간(SPST) 동안 저장한 후에, 상기 프레임을 상기 적어도 하나의 유휴상태의 전송기로 전송하는 제3단계; 및 상기 전송된 프레임을 상기 전송기에서 통신 선로에 전송하는 제4단계를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중채널 송신기는, 상위 계층으로부터 전송된 프레임을 저장하는 송신버퍼부; 상기 송신버퍼로부터 프레임을 전달 받아 적어도 하나의 송신기로 프레임을 분배하며, 유휴상태의 전송기가 있어도 프레임의 순서보호를 위하여, 상기 전송된 프레임을 순서보호서비스시간(SPST) 동안 저장한 후에 상기 프레임을 전송하는 적어도 하나의 순서보호버퍼를 갖는 순서보호분배부; 및 순서보호분배부로부터 단일 프레임 단위로 상기 프레임을 전달 받아 상기 프레임 길이에 따라 예측 가능한 서비스 시간 내에 상기 프레임을 통신 선로에 전송하는 송신부를 포함한다.

본 발명의 가변 길이 프레임 전송 서비스를 다중 채널로 전송하는 WDM/SCM-PON에서 다중 채널 통합 기능을 효율적으로 지원할 수 있는 채널 통합 프레임 순서유지 및 전송량 분배 장치, 방법 및 이를 이용한 다중채널 송신기를 제공한다. 보다 상세하게는, 부 반송파 다중화 방식의 다중 채널로 연결되는 링크를 효율적으로 사용할 수 있도록 송신노드와 수신노드간의 프레임 전달 순서를 수신단의 특별한 기능 추가 없이 보장할 수 있는 프레임 분배 장치, 방법 및 이를 이용한 송신기를 제공한다. 특히, 본 발명에서는 이더넷을 WDM/SCM 가입자망에 정합하는 경우 프레임 길이가 가변적이므로 프레임의 도달 순서를 보장하면서 전송량을 분배하여 효율적으로 링크를 활용할 수 있도록 하는 스케쥴링 기법과 프레임 전송 순서 유지를 위한 순서보호버퍼가 개시된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 WDM/SCM-PON에서의 링크 다중화의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 WDM/SCM-PON에서는 하나의 광 섬유(11)에 다수개의 파장(12)과 다수개의 부반송파(13)가 다중으로 채널을 구성한다. 또한 상기 다수개의 부반송파(13)가 다중으로 구성된 채널(SCM 채널)은 하나의 파장(12)에 다수개 존재한다. 상기 다수의 SCM 채널을 통해 OLT와 ONU를 점대점으로 연결함으로써 전송 대역을 확장할 수 있다. 도면을 참조하면, 단일 채널 링크는 하나의 SCM 채널을 통해 OLT(10)와 ONU(20)를 연결하며, 다중 채널 링크는 다수개의 SCM 채널을 통해 OLT(10)와 ONU(20)를 연결한다. 이와 같이 다수의 SCM 채널이 병렬로 연결된 다중 채널 링크의 경우 프레임 송수신시 상기 프레임의 순서를 유지시키는 것이 중요하다.

본 발명은 이와 같이 다중 채널 링크에서 프레임의 순서를 유지하면서 프레임의 전송량을 분배하는 방법을 제공한다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중 채널 링크에서의 프레임 순서유지 및 전송량 분배 장치의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 다중 채널 링크에서의 프레임 순서유지 및 전송량 분배장치는, 모든 SCM 송신기(231)와 공유되어 효율적으로 프레임을 저장하며, 상/하위 게층 간의 처리 속도 차에 의하여 발생하는 프레임 체증을 해결하기 위한 송신버퍼부(TB:Transmitting Buffer Module)(210), 상기 송신버퍼부(210)로부터 프레임을 전달 받아 다수의 SCM 송신기로 프레임을 분배하며, 프레임의 전달순서보호를 위하여 상기 프레임을 일시적으로 저장한 후 스케쥴링된 시간에 프레임을 전송함으로써 상기 프레임의 전달순서보호 및 전송량 분배를 수행하는 순서보호분배부(SPD:Sequence Preservation Distribution Module)(220), 상기 순서보호분배부(220)로부터 단일 프레임 단위로 프레임을 전달 받고 상기 전달 받은 프레임의 길이에 따라 예측 가능한 서비스 기간 내에 상기 프레임을 통신 선로에 전송하는 송신부(TM:Transmitting Module)(230)를 포함하여 구성된다.

도면을 참조하여, 본 발명에 따른 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지 및 전송량 분배 장치의 구성을 보다 구체적으로 설명하면, 상위 계층으로부터 프레임을 수신하여 저장하는 송신버퍼부(TB)(210), 상기 송신버퍼부(210)로부터 전송된 프레임을 다수의 경로로 스위칭하는 제1스위칭부(222), 상기 스위칭된 프레임을 순서보호서비스시간(SPST:Sequence Preservation Service Time) 동안 적어도 하나의 순서보호버퍼(225)에 저장한 후에 출력하는 순서보호버퍼부(SPB)(223), 상기 순서보호버퍼부(223)로부터 출력된 프레임을 상기 SPST 완료시점에 적어도 하나의 유휴상태의 송신기(231)로 스위칭하는 제2스위칭부(224), 상기 프레임의 길이에 따라 전송완료시간을 예측하고, 상기 예측된 전송완료시간을 바탕으로 순서보호서비스시간(SPST)을 결정하고, 프레임이 저장된 순서보호버퍼의 개수(#BSPB: Number of Busy Sequence Preservation Buffer) 및 유휴상태의 송신기 개수(#IT: Number of Idle Transmitter)를 이용하여 유효상태의 순서보호버퍼 및 유효상태의 송신기의 순번을 결정하며, 상기 제1,2스위칭부(222,224) 및 상기 순서보호버퍼부(223)의 스위칭 및 출력을 제어하는 순서보호스케쥴링부(SPS:Sequence Preservation Scheduler)(221)를 포함하여 구성된다.

도 2에서 볼 수 있듯이, 상기 순서보호분배부(220)는 송신버퍼부(210)와 송신부(230)로부터 정보를 수집하여, 순서보호를 위한 알고리즘을 수행하고, 이를 바탕으로 제1,2스위칭부(222,224) 및 순서보호버퍼부(223)에 대한 제어신호를 생성한다. 이때, 상기 송신버퍼부(210)로부터 수집되는 상태정보(F)는 상기 송신버퍼부(210) 내에 프레임이 존재하는지 여부를 나타내며, 상기 송신부(230)로부터 수집되는 SCM 송신기별 상태정보(S[M])는 상기 SCM 송신기별 전송 서비스 상태를 나타낸다. 따라서, 상기 순서보호분배부(220)의 순서보호스케쥴링부(SPS)(221)는 상기 송신부(230)에서 수집되는 신호 S[M]를 수신함으로써, 현재 프레임 송신이 가능한( 즉, 유휴상태로 있는) 송신기(231)의 개수(#IT:Number of Idle Transmitter)를 알 수 있다. 또한, 상기 순서보호분배부(220)의 순서보호스케쥴링부(SPS)는 상기 순서보호버퍼부(223)로부터 프레임을 저장하고 있는 순서보호버퍼(225)의 개수(#BSPB: Number of Busy Sequence Preservation Buffer)를 전달 받는다. 이러한 정보를 바탕으로 상기 순서보호스케쥴링부(221)는 현재 프레임(N)의 전송완료시간(TSFT:Transmitting Service Finish Time)을 추정하고, 전 서비스 프레임인 (N-1)프레임의 서비스완료시간(PSFT: Previous Service Finish Time)과 비교하여, 프레임의 순서 보호를 위한 순서보호서비스시간(SPST)을 결정한다. 이때, 상기 결정된 SPST가 0보다 큰 경우, 상기 프레임은 순서보호스케쥴링부(221)의 제어신호에 의하여 제1스위칭부(222)를 통하여 상기 순서보호버퍼부(223)에 저장된다. 이때, 상기 저장된 순서보호버퍼의 번호와 순서보호서비스종료시간이 기록, 관리된다.

상기 제1스위칭부(222)는 상기 순서보호스케쥴링부(221)의 제어신호에 따라 상기 송신버퍼부(210)에서 전달된 프레임을 지정된 순서보호버퍼(225)로 연결하기 위한 물리적인 링크를 만드는 기능을 수행한다. 이렇게 전달된 프레임은 순서보호서비스시간(SPST) 동안 저장된 후, 다시 제2스위칭부(224)를 통하여 유휴상태의 송신기(231)로 전달된다. 상기 제2스위칭부(224)는 상기 순서보호스케쥴링부(221)의 제어신호에 따라 상기 순서보호버퍼부(223)에 저장된 프레임을 유휴상태의 송신기(231)로 연결하기 위한 물리적인 링크를 만드는 기능을 수행한다. 이때, 상기 순서보호버퍼부(223)는 상기 순서보호서비스시간(SPST) 동안에 상기 프레임을 저장하는 기능을 통해 순서보호버퍼를 구현함으로써, 상기 송신버퍼부(210) 내의 프레임의 TSFT가 PSFT보다 큰 경우 상기 송신버퍼부(210) 내의 프레임을 먼저 전송할 수 있도록 하는 통로를 제공한다. 따라서, 이러한 순서보호버퍼(225)의 개수가 많을 수록 전송 성능은 높아진다. 하지만, 유입되는 모든 프레임이 같은 대화(Conversation)라고 가정하는 경우, 수신된 프레임의 TSFT가 크다고 하더라도 현재 송신중인 송신기에는 수신된 프레임을 서비스할 수 없을 뿐만 아니라, 유휴상태의 송신기가 있다 하더라도 상기 순서보호버퍼부(223)에서 송신 서비스 대기중인 프레임이 존재하므로 송신할 수 없게 된다. 따라서, 송신기의 개수(#T: Number of Transmitter) 이상으로 순서보호버퍼의 개수(#SPB: Number of Sequence Prevation Buffer)를 구현할 필요가 없다.

한편, 상기에서 설명한 본 발명에 따른 다중 채널 링크에서 프레임 순서유지 및 전송량 분배 장치는 다중채널 송신기에 구현될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 다중채널 송신기는, 상위 계층으로부터 전송된 프레임을 저장하는 송신버퍼부(210), 상기 송신버퍼부(210)로부터 프레임을 전달 받아 적어도 하나의 송신기로 프레임을 분배하며, 유휴상태의 전송기가 있어도 프레임의 순서보호를 위하여, 상기 전송된 프레임을 순서보호서비스시간(SPST) 동안 저장한 후에 상기 프레임을 전송하는 적어도 하나의 순서보호버퍼(225)를 갖는 순서보호분배부(SPD)(220) 및 순서보호분배부(223)로부터 단일 프레임 단위로 상기 프레임을 전달 받아 상기 프레임 길이에 따라 예측 가능한 서비스 시간 내에 상기 프레임을 통신 선로에 전송하는 송신부(230)를 포함하여, 다중 채널 링크의 전송로 상으로 프레임의 전달 순서의 뒤바뀜 없이 전송량을 분배하여 전달하도록 구현할 수 있다. 여기서, 상기 순서보호분배부(220)는 상기 프레임 길이에 따라 프레임의 전송서비스시간(TT)를 예측하고, 현재 프레임의 전송완료시간(TSFT)와 이전 프레임의 서비스완료시간(PSFT)를 비교하여 순서보호서비스시간(SPST)를 결정하고, 상기 결정된 순버보호서비스시간(SPST)에 따라 상기 프레임의 스케쥴링을 제어하는 순서호보스케쥴링부(221)를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 다중채널전송기는 WDM/SCM-PON 네트워크에서 다중 채널을 통해 프레임을 전송하는 위한 수단으로서 구현될 수 있을 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 다중 채널 링크에서의 순서 보호 기반의 프레임 전송량 분배방법을 보이는 흐름도이다. 도 3은 도 2의 순서보호스케쥴링부(221)에서 구현되는 순서보호분배을 위한 흐름도를 설명하는 것이다. 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 다중 채널 링크에서의 순서 보호 기반 프레임 전송량 분배방법을 설명한다. 우선, 순서보호스케쥴링부(221)는 하나 이상의 송신기(231)가 유휴상태(IT)이고, 송신버퍼부(210)에 프레임이 있는 경우, 프레임을 스케쥴링 한다. 이와 같은 조건을 부여한 이유는 프레임 도착 시점에 스케쥴링을 실시하면, 프레임별로 정보를 관리하여야 하므로 제어가 복잡해지는 단점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 유휴상태의 송신기 개수(#IT)가 하나 이상인 것이 확인된 경우에만 스케쥴링을 실시한다.

도 3을 참조하면, 상위 계층으로부터 프레임을 수신하여 저장한다(S310). 이어, 송신부(230)내에 유휴상태의 송신기가 하나 이상인지 판단하여(S311), 하나 이상이면 순서보호분배부(SPD)(220) 또는 송신부(TM)(230) 내에 같은 대화(Conversation)에 속한 프레임이 있는지를 확인한다(S312). 만약, SPD 또는 TM에 같은 대화에 속한 프레임이 없는 경우, 프레임이 서비스 중인 순서보호버퍼(225)의 개수(#BSPB)와 유휴상태의 송신기(231)의 개수(#IT)가 같은지를 비교한다(S320). 상기 비교단계(S320)에서 상기 #BSPB와 #IT가 같은 경우, 잔여순서보호서비스시간(RSPST:Rest Sequence Preservation Service Time)과 상기 프레임의 전송에 필요한 시간(TT:Transmitting Time)을 비교한다(S321). 만일, 상기 RSPST가 상기 TT보다 큰 경우 순서보호서비스시간(SPST)이 완료되기 전에 현재 프레임을 전송할 수 있으므로 즉시 유휴 송신기(IT) 중에서 순번으로 결정하여 해당 프레임을 전송한다(S320).

그러나, 상기 S321 단계에서, 상기 SPB 또는 TM에 같은 대화(Conversation)에 속하는 프레임이 있는 경우에도, 프레임이 서비스 중인 순서보호버퍼(225)의 개수(#BSPB)와 유휴상태의 송신기(231)의 개수(#IT)를 비교한다(S313). 상기 #IT가 상기 #BSPB보다 큰 경우 현재 프레임의 전송서비스완료시간(TSFT)과 같은 대화에 속하는 전 프레임의 서비스완료시간(PSFT)를 비교한다(S314). 만일, 상기 TSFT가 PSFT보다 큰 경우 프레임은 즉시 전송될 수 있으므로, 유휴상태의 송신기(IT) 중 순번으로 송신기를 결정하여 프레임을 전송한다(S322). 그러나, TSFT가 PSFT보다 작은 경우 순서보호서비스시간(SPST)을 다음 수식1을 사용하여 결정한다(S315).

[수식1]

SPST = PSFT - TSFT + GT

(여기서, PSFT:이전 프레임의 서비스완료시간, TSFT:현재 프레임의 전송완료 시간, GT(Guard Time):보호시간)

계속하여, 이와 같이 순서보호서비스시간(SPST)가 결정되면, 유휴상태의 순서보호버퍼(ISPB) 중 순번으로 순서보호버퍼를 결정하여 프레임을 전송한다(S316).

도 4는 본 발명에 따른 다중 채널 링크에서 프레임 순서유지 및 전송량 분배방법에 따른 프레임 흐름에 대한 예시도이다. 도 4는 일례로서, 송신기의 개수(#T)를 3개, 순서보호버퍼의 개수(#SPB)를 2개로 가정하고, 프레임의 전달순서 및 서비스의 종료시점에 따른 프레임 전송량 분배 방법을 예시한 것이다. 도 4(a)는 모두 같은 대화(Conversation)에 속하면서, 프레임 도착시간 및 프레임 길이가 다른 경우에 본 발명에 따른 장치를 통하여 프레임이 전송될 때 프레임의 전달순서와 서비스 종료 시점을 예시한 도면이다. 도 4(a)에서, 1-2 프레임은 송신버퍼부(TBM)(210)에 도착 즉시 스케쥴링 되지만, 1-1 프레임 보다 길이가 작아 순서보호버퍼부(SPB)(220)에 우선 저장되고, 순서보호서비스시간(SPST) 시간 후에, 유휴 상태가 되는 3번 송신기로 전달된다. 프레임 길이가 길어 현재 프레임의 전송완료시간(PSFT)보다 이전 프레임의 서비스완료시간(TSFT)이 큰 1-3 프레임의 경우, 도착 즉시 스케쥴링되어 2번 송신기로 전달된다. 1-4의 경우 1번 송신기가 유휴상태로 전환된 후, 스케쥴링되어 1번 송신기로 전송된다. 1-5번 및 1-6번 프레임도 상기 방법과 유사하게 전송됨을 보여준다.

도 4(b)는 서로 다른 대화에 속하는 프레임들이 전달되는 방법의 일례를 보여주고 있다. 1-4번 프레임은 도 4(a)와 유사하며, 2-1번 프레임은 1-2번 프레임 전송이 끝난 후 스케쥴링 된다. 이때, 순서보호버퍼부(SPB)(220)와 송신부(TM)(230) 내에 같은 대화에 속하는 프레임이 존재하지 않으므로, 즉시 3번 송신기에 전달되어 전송된다. 1-3번 전송이 끝난 후, 순서보호스케쥴링부(SPS)(211)는 1-5번 프레임에 대한 스케쥴링을 실시한다. 하지만, 송신부(TM)(230) 내에 같은 대화에 속하는 프레임이 존재하므로, 1-5는 순서보호서비스시간(SPST)이 계산되고, 상기 계산된 SPST 시간 동안 순서보호버퍼부(SPB)(220)에 저장되어 전송 대기 상태에 머물게 된다. 2-2는 2-1의 전송이 끝난 후 스케쥴링 되어 3번 송신기로 전달된다.

도 4(c)는 서로 다른 대화에 속하는 프레임을 전달하는 경우에, 먼저 도착한 다른 대화에 속한 프레임이 순서보호버퍼부(SPB)(220) 내에 머무는 동안 송신기로 직접 전달되어 링크 활용도가 높아지는 경우를 예시한 도면이다. 1-4번 프레임은 도 4(a)와 유사하며, 1-2 프레임은 송신버퍼부(TBM)(210)에 도착 즉시 스케쥴링 되지만, 1-1 프레임 보다 길이가 작아 순서보호버퍼부(SPB)(220)에 우선 저장되고, 순서보호서비스시간(SPST) 시간 후에, 유휴 상태가 되는 3번 송신기로 전달된다. 프레임 길이가 길어 현재 프레임의 전송완료시간(PSFT)보다 이전 프레임의 서비스완료시간(TSFT)이 큰 1-3 프레임의 경우, 도착 즉시 스케쥴링되어 2번 송신기로 전달된다. 2-1번 프레임 및 2-2번 프레임은 3번 송신기가 유휴상태로 전환된 후, 스케쥴링되어 3번 송신기로 전송된다. 1-4의 경우 1번 송신기가 유휴상태로 전환된 후, 스케쥴링되어 1번 송신기로 전송된다. 1-5번 프레임도 상기 방법과 유사하게 전송된다.

이상에서 설명한 상세한 설명 및 도면의 내용은 본 발명에 따른 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지 및 전송량 분배 장치 및 방법에 대한 기술적 사상을 설명한 것으로서, 이는 발명의 가장 양호한 실시형태를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 상세한 설명 또는 도면에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위에 의해 결정되어야 할 것이다.

다중 병렬 채널을 이용하여 디바이스간 링크를 구성하고 가변 길이의 프레임을 전송하는 경우 본 발명에서 제안하는 구성 및 분배 방법을 통하여 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 가변 길이 프레임의 병렬 전송시에 발생하는 프레임 순서의 뒤바뀜 현상을 막을 수 있다.

둘째, 프레임 순서를 유지하면서도 부하를 다중 채널에 균등하게 분산시킴으로써 부하 집중 현상을 막을 수 있다.

셋째, 부하 집중 현상을 줄임으로써 전달 지연, 버퍼 크기 등을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 처리량을 극대화하여 채널 추가 할당 방식에 의하여 대역폭이 증가하였을 때 이를 효율적으로 사용할 수 있다.

넷째, 전송시 서비스 프레임을 변형하지 않기 때문에 수신부를 단순하게 구성할 수 있다.

다섯째, 단순한 알고리즘으로 구현 가능하므로 복잡한 하드웨어 구현이 필요 없다.

여섯째, 알고리즘의 일부인 대화(Conversation)를 고려하지 않고도 프레임 전송량을 균등하게 분할하여 전송할 수 있으므로, 프로토콜에 무관하게 병렬 전송시 링크를 효율적으로 사용할 수 있다.

Claims

상위 계층으로부터 프레임을 수신하여 저장하는 송신버퍼부;

상기 송신버퍼부로부터 전송된 프레임을 다수의 경로로 스위칭하는 제1스위칭부;

상기 스위칭된 프레임을 순서보호서비스시간(SPST) 동안 적어도 하나의 순서보호버퍼에 저장한 후에 출력하는 순서보호버퍼부;

상기 순서보호버퍼부로부터 출력된 프레임을 상기 SPST 완료시점에 적어도 하나의 유휴상태의 송신기로 스위칭하는 제2스위칭부;

상기 프레임의 길이에 따라 전송완료시간을 예측하고, 상기 예측된 전송완료시간을 바탕으로 상기 SPST를 결정하고, 상기 프레임이 저장된 순서보호버퍼의 개수 및 유휴상태의 송신기 개수를 이용하여 유효상태의 순서보호버퍼 및 유효상태의 송신기의 순번을 결정하며, 상기 제1,2스위칭부 및 상기 순서보호버퍼부의 스케쥴링을 제어하는 순서보호스케쥴링부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 장치.
제1항에 있어서, 상기 순서보호스케쥴링부는,

상기 송신버퍼부에 프레임이 도착하고 상기 하나 이상의 송신기가 유휴상태인 경우, 상기 프레임이 도착한 시점에 스케쥴링을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 장치.
제1항에 있어서, 상기 순서보호스케쥴링부는,

상기 순서보호버퍼부로부터 프레임을 저장하고 있는 순서보호버퍼(SPB)의 개수(#BSPB)를 전달 받고, 상기 개수를 바탕으로 현재 프레임(N)의 전송완료시간(TSFT)을 예측하고, 상기 현재 프레임의 전송완료시간(TSFT)와 직전 프레임(N-1)의 서비스완료시간(PSFT)을 비교하여 프레임의 순서 보호를 위한 순서보호서비스시간(SPST)를 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 장치.
제3항에 있어서, 상기 순서보호스케쥴링부는,

상기 순서보호버퍼에 저장된 이전 프레임(N-1)의 서비스완료시간(PFST)가 현재 전송된 프레임(N)의 전송완료시간(TSFT)보다 큰 경우 상기 순서보호버퍼에 저장된 프레임을 우선적으로 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 장치.
제1항에 있어서, 상기 순서보호스케쥴링부는,

상기 프레임에 대하여 대화(Conversation)별로 이전 프레임의 전송완료시간(PSFT)를 비교하고, 동일 대화 내의 프레임들은 해당 프레임 길이에 따른 전송시간을 근거로 전송순서를 결정하여 스케쥴링 하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 장치.
제1항에 있어서, 상기 순서보호스케쥴링부는,

상기 순서보호버퍼부의 프레임을 저장하고 있는 순서보호버퍼의 개수(#BPSB)와 상기 송신부의 유효상태의 송신기의 개수(#IT)가 동일한 경우 잔여순서보호서비스시간(RSPST) 내에 전송이 가능한 프레임을 우선적으로 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1스위칭부는,

상기 순서보호서비스시간(SPST)가 0보다 큰 경우 상기 프레임을 상기 순서보호버퍼부로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 장치.
제1항에 있어서, 상기 순서보호버퍼부는,

상기 프레임을 저장한 순서보호버퍼의 번호 및 순서보호서비스종료시간을 기록하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 장치.
상위 계층으로부터 전송된 프레임을 저장하는 송신버퍼부;

상기 송신버퍼로부터 프레임을 전달 받아 적어도 하나의 송신기로 프레임을 분배하며, 유휴상태의 전송기가 있어도 프레임의 순서보호를 위하여, 상기 전송된 프레임을 순서보호서비스시간(SPST) 동안 저장한 후에 상기 프레임을 전송하는 적어도 하나의 순서보호버퍼를 갖는 순서보호분배부; 및

상기 순서보호분배부로부터 단일 프레임 단위로 상기 프레임을 전달 받아 상기 프레임 길이에 따라 예측 가능한 서비스 시간 내에 상기 프레임을 통신 선로에 전송하는 송신부; 를 포함하는 다중채널송신기;
제9항에 있어서, 상기 순서보호분배부는,

상기 프레임 길이에 따라 프레임의 전송서비스시간(TT)를 예측하고, 현재 프레임의 전송완료시간(TSFT)와 이전 프레임의 서비스완료시간(PSFT)를 비교하여 순서보호서비스시간(SPST)를 결정하고, 상기 결정된 순서보호서비스시간(SPST)에 따라 상기 프레임의 스케쥴링을 제어하는 순서보호스케쥴링부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널송신기.
상위 계층으로부터 프레임을 수신하여 저장하는 제1단계;

적어도 하나의 유휴상태의 전송기가 존재하는지를 확인하고, 존재하면 상기 저장된 프레임을 적어도 하나의 순서호보버퍼로 스케쥴링하는 제2단계;

상기 스케쥴링에 따라 상기 프레임을 수신하여 지정된 순서보호버퍼에 미리 결정된 순서보호를 위한 순서보호서비스시간(SPST) 동안 저장한 후에, 상기 프레임을 상기 적어도 하나의 유휴상태의 전송기로 전송하는 제3단계; 및

상기 전송된 프레임을 상기 전송기에서 통신 선로에 전송하는 제4단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 방법.
제11항에 있어서, 상기 제2단계는,

프레임을 저장하고 있는 순서보호버퍼의 개수를 이용하여 현재 프레임(N)의 전송완료시간(TSFT)을 추정하는 단계;

상기 TSFT와 이전 프레임(N-1)의 서비스완료시간(PSFT)을 비교하여, 순서보호서비스시간(SPST)을 결정하는 단계; 및

상기 SPST가 0보다 큰 경우, 상기 프레임을 상기 지정된 순서보호버퍼로 전송하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 방법.
제11항에 있어서, 상기 제2단계는,

유휴상태의 송신기가 하나 이상인 경우, 상기 순서보호버퍼 또는 송신기 내에 같은 대화(Conversation)에 속하는 프레임이 있는지를 판단하는 단계;

상기 같은 대화에 속하는 프레임이 있고, 상기 유휴상태의 송신기의 개수가 상기 순서보호버퍼의 개수보다 많으면, 현재 프레임의 전송완료시간(TSFT)과 이전 프레임의 전송완료시간(PSFT)을 비교하는 단계;

상기 TSFT가 상기 PSFT보다 크면, 유효상태의 송신기 중 순번으로 결정하여 상기 프레임을 상기 결정된 송신기로 전송하는 단계; 및

상기 TSFT가 상기 PSFT보다 작으면, SPST를 재결정하고 유휴상태의 순서보호버퍼 중 순번으로 결정하고, 상기 프레임을 상기 결정된 순서보호버퍼로 전송하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 방법.
제13항에 있어서,

상기 SPST의 재결정은 하기 수식에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 방법.

[수식]

SPST = PSFT - TSFT + GT

(여기서, PSFT:이전 프레임의 서비스완료시간, TSFT:현재 프레임의 전송완료시간, GT(Guard Time):보호시간)
제13항에 있어서,

상기 같은 대화에 속하는 프레임이 있고, 상기 유휴상태의 송신기의 개수가 상기 순서보호버퍼의 개수와 같으면, 잔여순서보호서비스시간(RSPST) 내에 전송이 가능한 프레임을 우선적으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 프레임의 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 방법.
제13항에 있어서,

상기 순서보호버퍼 또는 송신기 내에 같은 대화(Conversation)에 속하는 프레임이 있지 않으면, 프레임이 서비스 중인 순서보호버퍼의 개수 및 유휴상태 송신기의 개수를 비교하는 단계;

상기 두 개수가 동일하지 않으면 상기 유휴상태의 송신기 중 순번으로 결정하여 상기 프레임을 전송하는 단계; 및

상기 두 개수가 동일하면 잔여순서보호서비스시간(RSPST)과 전송에 필요한 시간(TT)를 비교하여, 상기 RSPST가 상기 TT보다 큰 경우 SPST가 끝나기 전에 현재 프레임을 전송하기 위한 유휴상태의 송신기 중 순번으로 결정하여 프레임을 전송하는 단계; 를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 링크에서 순서유지를 포함하는 프레임 전송량 분배 방법.