KR100753846B1

KR100753846B1 - 시분할 버스트 스위칭 네트워크에서 소프트-상태 자원 예약방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100753846B1
Application number: KR1020060096500A
Authority: KR
Inventors: 엄태원; 최준균; 류원; 이재섭
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2007-08-31

Abstract

본 발명에 의한 시분할 버스트 스위칭 네트워크에서 소프트-상태 자원 예약 방법 및 그 장치는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법에 있어서, 송수신된 버스트의 입구 노드와 출구 노드 및 전송경로를 포함하는 정보를 엔트리로 하는 제1테이블을 생성하는 단계; 수신되는 버스트의 입구 노드와 출구 노드 정보를 기초로 예약된 데이터 채널과 타임 슬롯의 존재 여부를 판단하는 단계; 존재하면 그 데이터 채널과 타임 슬롯으로 상기 버스트를 전송한 후 상기 제1테이블에서 부합되는 제1엔트리 정보의 존재여부를 판단하고, 존재하지 않으면 상기 버스트를 폐기하거나 버퍼링 후 타임 슬롯 할당을 시도하는 단계; 상기 제1엔트리 정보가 존재하지 않으면 상기 제1테이블내에 상기 수신되는 버스트의 정보로 상기 제1테이블내에 엔트리 정보를 생성하여 업데이트하는 단계; 및 상기 제1엔트리 정보가 존재하면 상기 버스트의 주기성을 판단하여 주기성이 있으면 상기 버스트가 입출력되는 입구노드와 출구노드의 주소 쌍에 대하여 타임 슬롯 예약을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 버스트 스트림의 흐름을 자동 인식하여 예약을 처리하고, 더 이상 버스트 스트림이 존재하지 않으면 자동 해제하는 소프트-상태의 예약 유지 방식이 사용되어 라우팅 프로토콜에 기반한 버스트 포워딩 구조에 유연하게 적용될 수 있다.

Description

시분할 버스트 스위칭 네트워크에서 소프트-상태 자원 예약 방법 및 그 장치{Method for reserving soft-state resources in time-division burst switching network and apparatus thereof}

도 1은 본 발명이 적용되는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 개념도이다.

도 2는 본 발명에 의한 시분할 버스트 스위칭 네트워크에서 소프트-상태 자원 예약 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.

도 3은 본 발명에 의한 시분할 버스트 스위칭 네트워크에서 소프트-상태 자원 예약 방법의 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 4는 본 발명에 의한 중간노드를 통해 전달되는 주기적인 버스트들을 보여주는 도면이다.

도 5는 본 발명에 의한 중간노드에 도착하는 버스트의 주기성을 검사하기 위한 도착-기록 테이블의 구성을 보여주는 도면이다.

도 6은 본 발명에 의한 버스트 충돌 회피 방식의 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 7은 본 발명에 의한 손실-기록 테이블의 구성을 보여주는 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 입구노드

101 : 출구노드

110 : 액세스 네트워크

120 : 중간노드

130 : 데이터채널

131 : 제어채널

140 : 버스트

141 : 버스트제어패킷

본 발명은 시분할 버스트 스위칭 네트워크에서 소프트-상태 예약 방식을 적용함으로써 버스트 충돌로 인한 버스트 손실과 버스트 전달 지연을 낮추기 위하여 중간노드에서 소프트-상태 자원을 관리하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

광 버스트 스위칭은 다른 종단 간에 광 파장 자원을 공유함으로서 광 채널 이용률을 향상시킬 수 있는 효율적인 광 스위칭 방법이다. 현재 광 버스트 스위칭을 기반으로 다양한 프로토콜이 제안되었으며, 대표적인 예로서 Just-Enough-Time (JET) 광 버스트 스위칭을 들 수 있다. JET 광 버스트 스위칭에서는 광 버스트라고 불리는 집합된 패킷을 보내기에 앞서 경로 상의 광 스위치들의 경로 재구성을 요청하는 제어 패킷을 전송한다. 각각의 중간 노드들은 제어 패킷을 분석하기 위한 전 자적인 처리 시간을 필요로 하므로 입구 광 버스트 스위칭 장치는 제어 패킷 전송 이후에 옵셋시간 만큼의 시간 간격을 두고서 광 데이타 채널을 통해서 버스트를 전송한다. 전송된 버스트는 중간 광 버스트 스위칭 장치에서 전자적인 처리 없이 광 채널 상으로 투명하게 출구 광 버스트 스위칭 장치까지 전달된다.

기본적인 광 버스트 스위칭 방식에서는 단방향 예약방식을 사용하여 광 버스트 제어 패킷을 신호 채널로 전송한 후, 응답 메시지없이 옵셋시간이후에 광 버스트를 데이터 채널로 전송함으로 인해 필연적으로 중간 광 버스트 스위칭 노드 내에서 제어 패킷들 간에 광 자원 획득 경쟁으로 인한 광 버스트 손실 문제를 내재하고 있다. 전자 패킷 네트워크에서는 버퍼 큐잉 방식을 적용하여 일시적인 컨텐션 상태를 해결할 수 있지만 광 메모리의 기술적인 제약으로 인해 광 버스트 스위칭에서의 버스트 충돌은 데이터 손실로 이어지므로 네트워크의 효율을 저하시키는 주요한 문제로 인식되고 있다.

한편, 광 버스트 스위칭 네트워크의 채널 효율과 광 스위치 동작 성능을 높일 수 있는 기술로서 시분할 광 버스트 스위칭이 제안되었다. 시분할 광 버스트 스위칭 방식에서는 제어 채널과 데이터 채널을 동기화된 슬롯단위로 나누고 동기화된 스위칭을 수행한다. 이때 버스트 크기는 타임슬롯 크기와 동일하거나 타임슬롯의 정수배로 구성되며, 옵셋 시간도 타임 슬롯의 정수 배로 정해진다.

광 버스트 손실 문제를 완화하기위해 Just-In-Time (JIT) 광 버스트 스위칭과 Wavelength-Routed (WR) 광 버스트 스위칭 등과 같이 양방향 시그널링을 이용한 방법, Depletion routing과 같이 라우팅을 이용한 기법, LAUC와 같이 광 버스트 스 위칭 노드 내의 버스트 스케쥴링을 이용한 방법 그리고 버스트 세그멘테이션등과 같은 다양한 방법들이 제시되었다. 이러한 방식들은 복잡한 시그널링과 프로세싱을 필요로 하는 단점이 있다.한 편, Generalized Multiprotocol Label Switching (GMPLS) 신호 프로토콜을 사용하여 종단간 세션을 설정하고 광 버스트 스위칭을 적용하는 방안이 제시되었다. 그러나 이 방식은 망 내에 시그널링을 증가시키고 광 계층의 통계적 다중화 기능을 이용하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시그널링 메시지에 의한 예약방식을 사용하지 않고, 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간 노드에서 주기성을 갖고 도착하는 버스트 스트림들에 대해서 예약을 수행함으로써 주기성을 갖는 버스트 스트림들에 대해서 버스트 손실 없이 지연변화가 적은 서비스를 제공하고, 채널 이용률을 높이는 방법 및 그 장치를 제공하는 것에 있다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 시분할 버스트 스위칭 네트워크에서 소프트-상태 자원 예약 방법은 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법에 있어서, 송수신된 버스트의 입구 노드와 출구 노드 및 전송경로를 포함하는 정보를 엔트리로 하는 제1테이블을 생성하는 단계; 수신되는 버스트의 입구 노드와 출구 노드 정보를 기초로 예약된 데이터 채널과 타임 슬롯의 존재 여부를 판단하는 단계; 존재하면 그 데이터 채널과 타임 슬롯으로 상기 버스트를 전송한 후 상기 제1테이블에서 부합되는 제1엔트리 정보의 존재여부를 판단하고, 존재하지 않으면 상기 버스트를 폐기하거나 버퍼링 후 타임 슬롯 할당을 시도하는 단계; 상기 제1엔트리 정보가 존재하지 않으면 상기 제1테이블내에 상기 수신되는 버스트의 정보로 상기 제1테이블내에 엔트리 정보를 생성하여 업데이트하는 단계; 및 상기 제1엔트리 정보가 존재하면 상기 버스트의 주기성을 판단하여 주기성이 있으면 상기 버스트가 입출력되는 입구노드와 출구노드의 주소 쌍에 대하여 타임 슬롯 예약을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 시분할 버스트 스위칭 네트워크에서 소프트-상태 자원 예약 장치는 송수신된 버스트의 입구 노드와 출구 노드 및 전송경로를 포함하는 정보를 제1엔트리로 하는 제1테이블; 수신되는 버스트의 입구 노드와 출구 노드 정보를 기초로 예약된 데이터 채널과 타임 슬롯의 존재 여부를 판단하는 제1판단부; 상기 제1판단부의 판단결과 존재하면 그 데이터 채널과 타임 슬롯으로 상기 버스트를 전송한 후 상기 제1테이블에서 부합되는 제1엔트리 정보의 존재여부를 판단하고, 존재하지 않으면 상기 버스트를 폐기하거나 버퍼링한 후 타임 슬롯 할당을 하며, 상기 제1엔트리 정보가 존재하지 않으면 상기 제1테이블내에 상기 수신되는 버스트의 정보로 상기 제1테이블내에 제1엔트리 정보를 생성하여 업데이트하는 제2판단부; 상기 제1엔트리 정보가 존재하면 상기 버스트의 주기성을 판단하여 주기성이 있으면 상기 버스트가 입출력되는 입구노드와 출구노드주소 쌍에 대하여 타임 슬롯 예약을 수행하는 예약부; 및 버스트가 점유하는 동일한 번호의 타임 슬롯 수를 기록하는 제1카운터;를 포함하는 것을 특징으로 한 다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명이 적용되는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 개념도이다. 도 2는 본 발명에 의한 시분할 버스트 스위칭 네트워크에서 소프트-상태 자원 예약 장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 3은 본 발명에 의한 시분할 버스트 스위칭 네트워크에서 소프트-상태 자원 예약 방법의 과정을 보여주는 흐름도이고, 도 4는 본 발명에 의한 중간노드를 통해 전달되는 주기적인 버스트들을 보여주는 도면이다. 한편 도 5는 본 발명에 의한 중간노드에 도착하는 버스트의 주기성을 검사하기 위한 도착-기록 테이블의 구성을 보여주는 도면이다. 그리고 도 6은 본 발명에 의한 버스트 충돌 회피 방식의 과정을 보여주는 흐름도이며, 마지막으로 도 7은 본 발명에 의한 손실-기록 테이블의 구성을 보여주는 도면이다.

먼저 도 1을 참조한다. 시분할 버스트 스위칭 네트워크는 도 1에서와 같이 입구노드(100), 출구노드(101) 그리고 중간노드(120)들이 최대 수백개의 광 파장을 전달할 수 있는 광섬유들(130)로 서로 연결되어 있다. 액세스네트워크(110)들은 시분할 버스트 스위칭 네트워크 주변에 위치하게 된다. 또한 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 입구노드, 중간노드, 그리고 출구노드들은 고정된 타임슬롯과 프레임 구조에 기반한 동기화된 타이밍 방식을 적용하여 스위칭을 수행한다.

액세스네트워크로부터 입구노드에 도착한 IP 패킷들은 버스트 어셈블리 메커니즘에 의해 목적지와 서비스 등급별로 분류되어 내부 버퍼에 저장된 후 버스트(140)로 집적되어 타임슬롯의 경계에 맞춰서 전송한다. 이때 버스트 크기는 타임 슬롯 크기와 동일하거나 타임슬롯의 정수배가 될 수 있다. 본 구조에서 입구노드는 주기적인 버스트 어셈블리 방식을 사용해서 동일한 시간 간격마다 주기적으로 버스트를 발생시켜서 중간노드(120)로 전송한다.

전자적인 스위칭 방식에서는 입구노드에서 전송하는 버스트 내에 헤더 정보가 포함되어 있으므로, 중간노드(120)는 버스트(140)를 수신하고 나서, 버스트 헤더내의 입구노드 주소와 출구노드 주소를 읽어들이는 것에 의해 라우팅과 자원 예약을 결정한다. 그러나 광 스위칭 방식에서는 입구노드에서 버스트의 라우팅과 예약에 필요한 정보를 버스트 제어패킷(141)으로 구성해서 버스트 보다 먼저 전송하게 된다. 중간 노드에서는 버스트 보다 먼저 버스트 제어패킷을 수신하여 버스트제어패킷 내의 입구노드 주소, 출구노드 주소, 옵셋 시간 그리고 버스트 길이 등의 정보를 검출하고, 이러한 정보들을 바탕으로 뒤따르는 버스트를 위한 자원 예약을 수행한다. 그러므로 전자적인 스위칭 노드의 경우에는 버스트를 수신한 후에 버스트내의 헤더정보를 읽어 들여서 제안된 소프트-상태 예약 방식을 수행하게 되고, 광 스위칭 방식이 적용된 경우에는 버스트 제어패킷을 수신한 이후에 뒤따르는 버스트를 위한 소프트-상태 예약 방식을 수행할지에 대한 판단을 하게 된다. 즉, 전자적인 스위칭 방식과 광 스위칭 방식은 소프트-상태 자원 예약 방식을 적용하는 시점이 실제 버스트를 수신한 이후인가 (전자적인 스위칭 방식) 또는 버스트를 수신하기 이전인가 (광 스위칭 방식)에 대한 차이만 있고, 적용되는 소프트-상태 예약 방식은 동일하다.

이제 도 2 내지 도 7을 참조하면서 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 제1판 단부(220)는 수신되는 버스트의 입구 노드와 출구 노드 정보를 기초로 예약된 데이터 채널과 타임 슬롯의 존재 여부를 판단한다. 제2판단부(230)는 상기 제1판단부(220)의 판단결과 예약된 데이터 채널과 타임 슬롯이 존재하면 그 데이터 채널과 타임 슬롯으로 상기 버스트를 전송한 후 제1테이블(210)에서 부합되는 제1엔트리 정보의 존재여부를 판단하고, 존재하지 않으면 상기 버스트를 폐기하거나 버퍼링한 후 타임 슬롯 할당을 한다. 만약 상기 제1엔트리 정보가 존재하지 않으면 상기 제1테이블(210)내에 상기 수신되는 버스트의 정보로 상기 제1테이블내에 제1엔트리 정보를 생성하여 업데이트한다.

예약부(240)는 상기 제1엔트리 정보가 존재하면 상기 버스트의 주기성을 판단하여 주기성이 있으면 상기 버스트가 입출력되는 입구노드와 출구노드주소 쌍에 대하여 타임 슬롯 예약을 수행한다.

제1테이블(210)은 송수신된 버스트의 입구 노드와 출구 노드 및 전송경로를 포함하는 정보를 제1엔트리로 하여 도 5와 같이 구성된다. 도 5를 참조하면, 입구노드 주소, 출구노드 주소, 그리고 포트/프레임/슬롯번호가 각각 대응되어 그 값들이 상기 제1엔트리로 하여 구성되는 것을 알 수 있으며, 이에 대하여는 보다 상세하게 후술한다.

한편 제1카운터(250)는 버스트가 점유하는 동일한 번호의 타임 슬롯 수를 기록하여 상기 예약부(240)의 버스트의 주기성의 판단 기준이 되는 값을 제공한다.

또한 상기 예약부(240)는 도 2에 도시하지는 않았지만, 상기 제1테이블(210)내에서 특정 입구노드와 출구노드 주소 쌍에 속하는 버스트들이 사용한 동일한 타 임 슬롯의 수를 계산한 결과인 상기 제1카운터(250)가 저장하고 있는 값과 주기성 판단을 위하여 설정되는 임계값(이는 망 관리자가 임의로 설정할 수 있다)을 비교하여 전자의 값이 더 크면 주기성이 있는 것으로 판단하는 제1비교부, 그리고 임계값을 넘어서지 않았으면 주기성이 없는 것으로 판단한 후 상기 제1카운터값을 1 증가시키는 제2비교부를 포함하여 이루어진다.

상기와 같은 구성하에서 버스트의 예약이 이루어지며, 이 구성하에서 도 3의 흐름을 살펴보도록 한다. 중간노드(120)가 버스트를 수신하면(301), 버스트 헤더 내의 입구노드 주소와 출구노드 주소를 읽어 들인 후에(302), 다음번 노드로 버스트가 실려서 전송될 데이타채널과 타임슬롯을 결정하게 된다. 중간노드는 우선 소프트-상태 자원 예약 방식이 적용되어 해당 버스트를 위해 이미 예약해놓은 데이터 채널과 타임슬롯이 있는지를 확인한다(303). 만약 예약되어 있는 타임슬롯이 있으면, 그 타임슬롯을 통해서 버스트를 전송하고(306), 예약되어 있는 타임슬롯이 없을 경우, 이용 가능한 데이터 채널과 슬롯을 찾는다(305). 이용 가능한 데이터 채널과 타임슬롯이 결정되면 내부 스위칭 패브릿을 거쳐 해당 데이터 채널과 타임슬롯으로 버스트를 전달하고 도착-기록 테이블(도 5의 제1테이블)을 갱신한다. 만약 이용 가능한 타임슬롯이 없으면 제공되는 버퍼기능을 사용하여 버스트 전달을 지연시킨 후에 다시 이용 가능한 타임슬롯을 찾는 것을 시도할 수 있다. 버퍼 기능이 없으면 버스트를 드롭시킨다(305).

소프트-상태 예약을 수행하기 위해서 소프트-상태 자원 예약 스케쥴러는 버스트의 성공적인 전달로 인해 도착-기록 테이블이 갱신될 때마다, 해당 버스트의 입구노드 주소와 출구노드 주소 쌍에 대한 전송 기록을 조사한다(307). 즉, 최근에 해당 중간노드를 통해서 전달된 특정 입구노드와 출구노드 주소 쌍에 속하는 버스트들이 사용한 타임슬롯 번호를 확인하여, 사용되었던 타임슬롯 번호들 간에 주기성이 있는지를 검사한다(308). 부합되는 엔트리가 제1테이블에 존재하지 않으면 입구노드 주소, 출구노드 주소, 그리고 이용된 슬롯번호에 대한 엔트리를 생성한다(309). 이때 주기성을 판단하는 기준으로 제1카운터(250)에 저장되어 있는 값을 사용한다. 제1카운터가 사전에 설정된 값에 도달하였는지 판단하여(310), 도달하지 않았으면 제1카우너터값을 1 증가시키고, 도달하였으면 버스트를 주기적으로 발생시키는 입구노드에서 해당 버스트들에 대한 예약을 요청하는 것으로 인식하고 max_reservation 파라미터에 정해진 기간 동안의 타임슬롯들에 대해서 예약을 수행한다(313). max_reservation 파라미터에 정해진 기간 동안에 더 이상 버스트가 수신되지 않으면, 유지되었던 예약은 자동적으로 해지된다.

도 4를 참조하면서 구체적인 예를 들어 설명한다. 도 4는 2개의 입구노드 (401, 402)와 2개의 출구노드 (403, 404), 그리고 1개의 중간노드 (405)로 구성된 간단한 시분할 버스트 스위칭 네트워크 상에서의 시분할 버스트 스트림 전송을 보여준다. 중간 노드(405)의 입력 포트 P-1 (411)과 P-2 (412)는 입구노드1 (401)과 연결되어있고, 입력포트 P-3 (413)와 P-4 (414)는 입구노드 2 (402), 출력 포트 P-5 (415)와 P-6 (416)는 출력 노드 1 (403), 출력 포트 P-7 (417)과 P-8(418)은 출력 노드 2 (404)로 연결된다. 각각의 포트는 1개의 광파장이 할당되어 있고, 편의상 5개의 타임슬롯 (432)을 포함한 프레임구조 (431)를 예로 들었다.

위에서 예로든 네트워크에서 A (421), B (422), C (423), D (424)의 4개의 시분할 버스트 스트림이 입구노드들에서 출구노드들을 향해서 전달된다. A 스트림에 속하는 버스트들은 입구노드 2에서 발생하여 입력포트 P-3을 통해 중간노드에 전달된 후에 내부에서 스위칭되어 출력포트 P-5를 거쳐서 출력노드 1로 전달되고 있다. 이때 A 스트림에 속하는 각각의 버스트들은 프레임의 3번째 타임슬롯에 실려지고, 버스트들 간의 간격 주기는 5 타임슬롯이 된다. 도 5는 도 4의 중간노드에서 구성되는 도착-기록 테이블을 나타내고 있다. 버스트가 성공적으로 출력포트를 통해 전달될 때 도 5와 같이 버스트의 입구노드 주소, 출구노드 주소, 그리고 사용된 포트, 프레임, 타임슬롯에 대한 정보를 도착-기록 테이블내에 기록한다. 소프트-상태 자원 예약 스케쥴러는 A 스트림에 포함된 버스트들이 전달될 때마다 입구노드 주소와 출구노드 주소를 이용하여 도착-기록 테이블 내에서 매핑되는 엔트리를 찾아내어 해당 엔트리내의 포트/프레임/타임슬롯 필드를 업데이트 할 것이다. 도 5의 두번째 줄의 포트/프레임/타임슬롯 필드의 5/4/3, 5/3/3, 5/2/3, 5/1/3은 도 4에서 중간노드에서 최근에 입구노드 2에서 출구노드 1로 향하는 버스트들을 전송하기 위해 이용된 프레임과 타임슬롯 번호를 나타내고 있다 (501). 5 타임슬롯의 간격 주기마다 버스트가 주기적으로 해당 포트를 통해서 전달되었음을 확인할 수 있다.

만약 도착-기록 카운터의 임계값이 3으로 설정되어 있다면, 도 5의 도착-기록 테이블을 검사하여 스트림 A에 속하는 버스트들은 이미 3주기 이상 성공적으로 전달되었으므로 (501), 소프트-상태 자원 예약 스케쥴러는 입구노드 2에서 출구노 드 1로 향하는 A 스트림의 버스트를 위해서 출력포트 P-5의 프레임들의 3번째 타임슬롯을 예약해놓는다. 입력포트 3으로부터 A 스트림에 속한 버스트를 수신한 중간노드는 내부의 도착-기록 테이블을 참고하여 이미 A 스트림을 위해서 예약된 타임슬롯이 있음을 확인하고 해당 타임슬롯을 통해서 수신한 버스트를 전달한다. 도 4와 같이 중간노드는 입력 포트 P-2를 통해서 입구 노드 1 로부터의 스트림 B에 속하는 버스트들을 수신한다. A 스트림과 마찬가지 방법으로 수신한 버스트의 입구노드 주소와 출구노드 주소를 확인한 후에 이용 가능한 출력포트 P-6를 통해서 버스트를 전달하고, 각각의 프레임의 3번째 타임슬롯을 통해서 주기적으로 전달되는 것을 인식하면 해당 타임슬롯을 스트림 B를 위해서 예약한다. 위와 같은 소프트-상태 예약 과정을 통해서 중간노드에서 출구노드 1로 가는 출력포트-5와 출력포트-6의 각각의 프레임의 3번째 타임슬롯이 A와 B 스트림에 의해서 예약되어 있다. 이러한 상황에서 입구노드2에서 출구노드 1로 C 스트림을 전송한다고 가정하자. C 스트림에 속하는 버스트가 도착하면, 중간노드는 출구노드 주소를 인식한 후에 필요한 출력 데이터 채널과 타임슬롯 번호를 결정해야 한다. 위의 예에서는 C 스트림에 속한 버스트는 출력포트 P-5 또는 출력포트 P-6를 통해서 출구노드 1로 전달되어야 하고 프레임 내의 3번째 타임슬롯을 할당받아야 한다. 그러나 도 4와 같이 이미 출력포트 P-5와 출력포트 P-6의 프레임 내의 3번째 타임슬롯은 스트림 A와 스트림 B를 위해서 예약되어 있으므로 버스트 C가 이용할 수 있는 타임슬롯은 남아있지 않다. 이러한 경우에 만약 이용 가능한 버퍼가 없다면 버스트 C는 드롭되어야 한다.

위에서 기술된 소프트-상태 자원 예약 방식은 명시적인 시그널렁 절차 없이 중간노드가 자동적으로 주기적인 시분할 버스트 스트림을 인식하여 자원 예약을 수행하는 방식이다. 앞서 예로든 도 3의 스트림 C와 같이 새로 진입하는 스트림이 사용하고자 하는 타임슬롯이 이미 다른 스트림에 의해서 예약되어 사용되고 있다면, 스트림 C에 속해서 도착하는 버스트들은 연속해서 손실될 것이다. 이러한 경우에 해당 중간노드는 시분할 버스트 스트림을 전송하고 있는 입구노드에게 버스트가 주기적으로 손실되고 있다는 사실을 알려서 다른 타임슬롯을 사용해서 버스트 스트림을 전송하도록 요청할 수 있다. 도 6은 위에서 설명한 충돌-통지 절차를 나타내는 흐름도이다. 한편, 버스트 손실 통지를 위한 구성을 도 2를 참조하면서 설명하도록 한다. 제2테이블(260)은 손실된 버스트의 입구 노드와 출구 노드 및 전송경로를 포함하는 정보를 제2엔트리로 하여 도 7처럼 구성된다. 제3판단부(270)는 수신되는 버스트의 입구 노드와 출구 노드 정보를 기초로 이용 가능한 타임 슬롯의 존재 여부를 판단하여, 타임 슬롯이 존재하면 그 데이터 채널과 타임 슬롯으로 상기 버스트를 전송하고, 존재하지 않으면 상기 버스트를 폐기하거나 버퍼링하는 기능을 수행한다. 제4판단부(280)는 상기 제2테이블에서 부합되는 제2엔트리 정보의 존재여부를 판단하여 제2엔트리 정보가 존재하지 않으면 상기 제2테이블내에 상기 폐기된 버스트의 정보로 상기 제2테이블내에 정보를 생성하여 업데이트한다. 손실통지부(290)는 상기 제2엔트리 정보가 존재하면 상기 버스트에 대한 손실 통지를 해당 버스트의 입구노드로 전송한다. 그리고 제2카운터(295)는 상기 제2테이블내에서 특정 입구노드와 출구노드 주소 쌍에 속하는 손실된 버스트를 계수(count)하여 그 값을 저장한다. 이 때 상기 제2카운터의 값이 손실-통지 메시지를 보낼 지의 여부를 결정하는 사전에 설정된 임계값을 초과하면 입구노드로 상기 손실-통지 메시지를 송신하고, 넘어서지 않았으면 상기 제2카운터값을 1 증가시킨다.

상기와 같은 구성하에서 버스트 손실에 대한 통지를 수행하여 충돌을 회피하기 위한 동작이 이루어지며, 이 구성하에서 도 6의 흐름을 살펴보도록 한다. 중간노드에서 버스트를 수신하여 드롭시키거나 전송시키는 단계(601 내지 605)는 도 3의 단계와 같으므로 설명을 생략한다. 수신된 버스트를 드롭시킨 후 중간노드 내부의 소프트-상태 자원 예약 스케쥴러는 해당 버스트의 입구노드 주소, 출구노드 주소와 출력 채널 상의 사용하고자 했던 타임슬롯 번호를 내부에 있는 도 7의 손실-기록 테이블(제2테이블)을 검색한다(606). 부합되는 엔트리가 없으면, 입구노드 주소, 출구노드 주소, 그리고 이용된 슬롯번호에 대한 엔트리를 생성한다(608). 또한, 동일한 입구노드 주소와 출구노드 주소를 가지면서 주기성을 갖고 손실된 버스트 개수를 파악하기 위해 제2카운터(295)를 사용한다. 손실된 개수가 사전에 설정된 값을 넘어섰는지 판단하여(609), 넘어서지 않았으면 제2카운터값을 1증가시키고, 넘어서지 않았으면 손실 통지 메시지가 기 통지되었는지의 여부를 판단한다(511). 통지되지 않았으면 해당 입구노드로 송신한다. 이때 손실-기록 테이블 내의 각각의 입구노드 주소와 출구노드 주소 쌍 엔트리에는 충돌-통지 메시지를 보낸 시간을 기록하여 충돌-통지에 의해서 입구노드에서 동작이 취해져서 충돌-통지 메시지를 보낸 중간노드에 영향을 미칠 때까지 동일한 입구노드에 대해서 충돌-통지 메시지를 보내는 것을 유예하도록 한다(611 내지 612).

입구노드가 충돌-통지 메시지를 수신하면 충돌-통지 메시지 정보를 분석하여 해당 입구노드/출구노드 쌍에 대한 스트림을 파악하고 무작위하게 해당 스트림을 전송하기 위해 사용하는 타임슬롯 번호를 변경한다. 이때 다시 동일한 타임슬롯이 할당되지 않도록 함으로써 충돌을 회피할 수 있다.

충돌된 버스트를 임시적으로 저장하여 이용 가능한 타임슬롯 할당을 재시도하기 위해서 전기적인 스위칭 노드의 경우에는 전자적인 메모리를 사용하고, 광 버스트 스위칭 노드의 경우에는 광 지연 라인 (fiber delay line : 이하 FDL)을 사용할 수 있을 것이다. FDL 또는 전자적인 메모리는 한 개 또는 그 이상의 타임슬롯 동안 버스트를 저장하여 지연시키는 동작을 수행한다. 이때 버퍼링된 이후에 다시 타임슬롯 할당을 요청하는 버스트의 우선순위를 그렇지 않은 버스트의 우선순위 보다 낮춰서, 버퍼링되었던 버스트로 인해 새로 도착하는 버스트가 손실되지 않도록 한다. 이는 비주기성 최선 노력형 버스트(best effort burst) 또는 새로 네트워크에 진입되는 주기적인 버스트 스트림으로 인해 이미 소프트-상태 자원 예약 방식으로 전달되는 버스트들이 지장을 받지 않도록 하기 위한 것이다.

FDL 또는 전자적인 메모리를 사용하여 버퍼링을 겪은 후에 타임슬롯이 할당되고 전달되는 경우라 하더라도, 소프트-상태 자원 예약 스케쥴러는 손실 카운터를 증가시켜서 입구 노드로 통지 메시지를 보낼 수 있다. 이러한 절차를 거치게 되면, 입구 노드는 버스트 스트림을 전송하는데 있어서 입구노드로부터 출구노드까지 버퍼링을 겪지 않고 전송할 수 있는 이용 가능한 타임슬롯 번호들을 찾아서 예약할 수 있기 때문에 종단간 지연과 지연-변화(delay-variance)를 최소화할 수 있다.

본 명세서에서 개시된 장치 및 방법에서 사용되는 기능은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 시분할 버스트 스위칭 네트워크에서 소프트-상태 자원 예약 방법 및 그 장치는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드에서 수신하는 동일한 입구노드/출구노드 주소 쌍을 갖는 버스트들의 주기성을 자동 인식하여 향후 동일한 주기를 갖고서 도착하는 동일한 입구노드/출구노드 주소 쌍을 갖는 버스트들을 위한 슬롯 예약을 수행함으로써, 해당 버스트 스트림에 속해서 주기성을 갖고 도착하는 버스트는 다른 버스트들로 인해 충돌과 버퍼링으로 인한 추가적인 버스트 전달 지연을 겪지 않고 전송될 수 있다.

또한 본 발명에서는 예약을 위한 별도의 시그널링을 사용하지 않으며, 버스트 스트림의 흐름을 자동 인식하여 예약을 처리하고, 더 이상 버스트 스트림이 존재하지 않으면 자동 해제하는 소프트-상태의 예약 유지 방식이 사용되어 라우팅 프로토콜에 기반한 버스트 포워딩 구조에 유연하게 적용될 수 있다.

Claims

시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법에 있어서,

(a) 송수신된 버스트의 입구 노드와 출구 노드 및 전송경로를 포함하는 정보를 엔트리로 하는 제1테이블을 생성하는 단계;

(b) 수신되는 버스트의 입구 노드와 출구 노드 정보를 기초로 예약된 데이터 채널과 타임 슬롯의 존재 여부를 판단하는 단계;

(c) 존재하면 그 데이터 채널과 타임 슬롯으로 상기 버스트를 전송한 후 상기 제1테이블에서 부합되는 제1엔트리 정보의 존재여부를 판단하고, 존재하지 않으면 상기 버스트를 폐기하거나 버퍼링 후 타임 슬롯 할당을 시도하는 단계;

(d) 상기 제1엔트리 정보가 존재하지 않으면 상기 제1테이블내에 상기 수신되는 버스트의 정보로 상기 제1테이블내에 엔트리 정보를 생성하여 업데이트하는 단계; 및

(e) 상기 제1엔트리 정보가 존재하면 상기 버스트의 주기성을 판단하여 주기성이 있으면 상기 버스트가 입출력되는 입구노드와 출구노드의 주소 쌍에 대하여 타임 슬롯 예약을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 버스트는

입구노드에 의하여 목적지와 서비스 등급별로 분류된 것임을 특징으로 하는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1테이블은

입구노드 주소, 출구노드 주소, 상기 출구노드와 연결되는 중간노드의 포트, 프레임번호, 타임 슬롯 번호를 엔트리로 하여 버스트별로 저장함으로써 상기 엔트리 정보를 형성하는 것을 특징으로 하는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 (e)단계는

(e1) 상기 제1테이블내에서 특정 입구노드와 출구노드 주소 쌍에 속하는 버스트들이 사용한 타임 슬롯 번호들을 확인하는 단계;

(e2) 상기 버스트가 점유한 동일한 타임 슬롯 수를 계산하여, 그 수를 나타내는 제1카운터값이 소정의 임계값을 넘어섰으면 주기성이 있는 것으로 판단하는 단계; 및

(e3) 넘어서지 않았으면 주기성이 없는 것으로 판단한 후 상기 제1카운터값을 1 증가시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 (d)단계는

상기 버스트에 대한 입구노드와 출구노드의 주소 쌍이 없으면 상기 버스트에 대한 입구노드, 출구노드, 상기 출구노드와 연결되는 중간노드의 포트, 프레임번호, 타임 슬롯 번호를 생성하여 상기 제1테이블에 기록하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법.
시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법에 있어서,

(a) 손실된 버스트의 입구 노드와 출구 노드 및 전송경로를 포함하는 정보를 엔트리로 하는 제2테이블을 생성하는 단계;

(b) 수신되는 버스트의 입구 노드와 출구 노드 정보를 기초로 이용 가능한 타임 슬롯의 존재 여부를 판단하는 단계;

(c) 존재하면 그 데이터 채널과 타임 슬롯으로 상기 버스트를 전송하고, 존재하지 않으면 상기 버스트를 폐기하거나 버퍼링하는 단계;

(d) 상기 제2테이블에서 부합되는 제2엔트리 정보의 존재여부를 판단하여 제2엔트리 정보가 존재하지 않으면 상기 제2테이블내에 상기 폐기된 버스트의 정보로 상기 제2테이블내에 정보를 생성하여 업데이트하는 단계; 및

(e) 상기 제2엔트리 정보가 존재하면 상기 버스트에 대한 손실 통지를 해당 버스트의 입구노드로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 제2테이블은

입구노드 주소, 출구노드 주소, 상기 출구노드와 연결되는 중간노드의 포트, 프레임번호, 타임 슬롯 번호, 그리고 충돌-통지 메시지를 보낸 시간을 엔트리 정보로 하여 손실된 버스트별로 저장함으로써 상기 제2엔트리 정보를 형성하는 것을 특징으로 하는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 (c)단계는

상기 버스트를 버퍼링하는 경우에, 타임 슬롯 할당을 요청하는 상기 버스트의 우선순위를 버퍼링되지 않은 버스트의 우선순위보다 낮추는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 (e)단계는

(e1) 상기 제2테이블내에서 특정 입구노드와 출구노드 주소 쌍에 속하는 손실된 버스트를 계수(count)하는 단계;

(e2) 상기 손실된 버스트의 개수를 기록하는 제2카운터의 값이 손실-통지 메시지를 보낼 지의 여부를 결정하는 임계값을 초과하면 입구노드로 상기 손실-통지 메시지를 송신하는 단계; 및

(e3) 넘어서지 않았으면 상기 제2카운터값을 1 증가시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법.
송수신된 버스트의 입구 노드와 출구 노드 및 전송경로를 포함하는 정보를 제1엔트리로 하는 제1테이블;

수신되는 버스트의 입구 노드와 출구 노드 정보를 기초로 예약된 데이터 채널과 타임 슬롯의 존재 여부를 판단하는 제1판단부;

상기 제1판단부의 판단결과 존재하면 그 데이터 채널과 타임 슬롯으로 상기 버스트를 전송한 후 상기 제1테이블에서 부합되는 제1엔트리 정보의 존재여부를 판단하고, 존재하지 않으면 상기 버스트를 폐기하거나 버퍼링한 후 타임 슬롯 할당을 하며, 상기 제1엔트리 정보가 존재하지 않으면 상기 제1테이블내에 상기 수신되는 버스트의 정보로 상기 제1테이블내에 제1엔트리 정보를 생성하여 업데이트하는 제2판단부;

상기 제1엔트리 정보가 존재하면 상기 버스트의 주기성을 판단하여 주기성이 있으면 상기 버스트가 입출력되는 입구노드와 출구노드주소 쌍에 대하여 타임 슬롯 예약을 수행하는 예약부; 및

버스트가 점유하는 동일한 번호의 타임 슬롯 수를 기록하는 제1카운터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 장치.
제10항에 있어서, 상기 예약부는

상기 제1테이블내에서 특정 입구노드와 출구노드 주소 쌍에 속하는 버스트들이 사용한 동일한 타임 슬롯의 수를 계산한 결과인 상기 제1카운터값과 소정의 임계값을 비교하여 전자의 값이 더 크면 주기성이 있는 것으로 판단하는 제1비교부;

넘어서지 않았으면 주기성이 없는 것으로 판단한 후 상기 제1카운터값을 1 증가시키는 제2비교부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 장치.
제10항에 있어서, 상기 장치는

손실된 버스트의 입구 노드와 출구 노드 및 전송경로를 포함하는 정보를 제2엔트리로 하는 제2테이블;

수신되는 버스트의 입구 노드와 출구 노드 정보를 기초로 이용 가능한 타임 슬롯의 존재 여부를 판단하여 존재하면 그 데이터 채널과 타임 슬롯으로 상기 버스트를 전송하고, 존재하지 않으면 상기 버스트를 폐기하거나 버퍼링하는 제3판단부;

상기 제2테이블에서 부합되는 제2엔트리 정보의 존재여부를 판단하여 제2엔트리 정보가 존재하지 않으면 상기 제2테이블내에 상기 폐기된 버스트의 정보로 상기 제2테이블내에 정보를 생성하여 업데이트하는 제4판단부;

상기 제2엔트리 정보가 존재하면 상기 버스트에 대한 손실 통지를 해당 버스트의 입구노드로 전송하는 손실통지부; 및

상기 제2테이블내에서 특정 입구노드와 출구노드 주소 쌍에 속하는 손실된 버스트를 계수(count)하여 그 값을 저장하는 제2카운터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 장치.
제12항에 있어서, 상기 손실통지부는

상기 제2카운터의 값이 손실-통지 메시지를 보낼 지의 여부를 결정하는 임계값을 초과하면 입구노드로 상기 손실-통지 메시지를 송신하고, 넘어서지 않았으면 상기 제2카운터값을 1 증가시키는 것을 특징으로 하는 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 장치.
제1항 또는 제6항의 시분할 버스트 스위칭 네트워크의 중간노드가 소프트-상태 자원을 관리하는 방법을 기록한 컴퓨터에서 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체.