KR100804370B1 - 광 버스트 스위칭 망에서 부분 이중 예약을 이용한 장애보호 기법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ‘광 버스트 스위칭 망에서 부분 이중 예약 기법을 이용한 장애 보호 기법’을 통해서 망 자원을 효율적으로 관리하면서 장애가 발생했을 때 망의 신뢰성을 제공해주는 장애 보호에 관한 것이다.본 발명은 광 버스트 스위칭 망에서 장애 보호 제공을 위한 ‘역방향 예약을 이용한 부분 이중 예약 기법(1+x 보호 기법)’에 관한 것이다.

광 네트워크에서는 링크 고장, 노드 고장 그리고 스케줄링 실패와 같은 장애 발생으로 인한 데이터 손실을 막기 위해서 주경로 이외에 대체 경로를 이용한 장애 보호 대책이 요구된다.

본 발명은 주경로 예약 시 대체 경로까지 동시에 모두 예약하여 자원 낭비가 많은 기존의 장애 보호 기법(1:1, 1+1 방식)과 달리 대체 경로를 x 비율만큼만 부분적으로 예약하는 방식이다. 여기서 x는 대체 경로의 예약 정도를 나타내는 값으로써 대체경로의 부분예약률로 정의되며, 사용자의 요구사항(서비스 품질 등)과 망의 신뢰성을 고려하여 0과 1 사이의 값으로 결정한다. x가 0인 경우 장애 보호 기법이 제공되지 않는 망처럼 동작하며, x가 1인 경우 1+1 방식과 동일하게 동작한다. 예를 들어, x가 0.5일 때 대체 경로 예약 시 근원지로부터 ‘대체 경로의 홉 수*0.5’만큼의 홉들에 대한 자원 예약을 수행한다. 대체 경로의 전체 홉 수가 홀수일 경우에는 반올림 또는 내림 방법을 이용하여 부분 예약하는 홉 수를 정수화하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 주경로를 통한 전송이 성공하면 대체경로의 부분예약률(x)에 따라 부분적으로 예약되었던 대체 경로의 자원을 즉시 해제함으로써 자원의 재사용이 가능하도록 한다. 반면 주경로에서 장애가 발생한 경우, 이를 탐지한 목적지 노드는 자원 예약 메시지를 근원지 노드 쪽으로 전송한다. 메시지를 수신한 각 노드들은 해당 버스트 데이터에 대한 대체 경로의 예약여부를 확인하고 나머지 홉들에 대한 자원 예약을 수행한다. 따라서 장애 발생 시 대체 경로를 근원지부터 다시 예약하지 않고 부분예약되지 않은 나머지 홉만 예약함으로써 데이터의 신속한 복구가 가능하며 대체 경로의 예약 성공률도 높일 수 있다.

부분 이중 예약 기법, 역방향 예약, 장애 보호 기법

Description

광 버스트 스위칭 망에서 부분 이중 예약을 이용한 장애 보호 기법{Protection Scheme using Partial Double Reservation for Optical Burst Switching Network}

도 1은 광 버스트 스위칭 망에서 장애 보호를 위한 망구성도

도 2는 광 버스트 스위칭 망에서 제안된 부분 이중 예약 기법을 통한 경로 설정 과정을 나타낸 도면

도 3은 광 버스트 스위칭 망에서 장애 발생 시 제안된 역방향 예약을 이용하여 대체 경로를 추가 예약하는 도면

도 4는 광 버스트 스위칭 망에서 데이터 전송 성공 시 도면

본 발명은 파장 분할 다중화 방식을 이용한 광 버스트 스위칭(Optical Burst Switching; OBS) 망에서 장애 보호를 제공하기 위해 '역방향 예약을 이용한 부분 이중 예약 기법'에 관한 것이다.

OBS는 광 회선 스위칭 방식과 광 패킷 스위칭 방식의 장점만을 이용한 방식으로 광 인터넷 구축을 위한 대안으로 제시되고 있으며, 이를 위한 효과적인 보호 및 복 구에 대한 기술은 OBS 망의 구축을 위해 매우 중요하다. 그러나 OBS 망에서 보호 및 복구에 관한 기술은 미흡한 실정이다.

OBS 망에서 가능한 경로 기반의 보호 기법 중 1+1 보호 기법은 주경로와 대체 경로로 버스트 제어 패킷(burst control packet; BCP)을 전송하여 목적지까지 예약을 수행한 후 설정된 경로를 통해 데이터 버스트를 전송하는 기법이다. 즉, 데이터 전송을 위하여 주경로와 대체 경로 모두의 자원을 미리 예약한다. 이러한 장애 보호 기법은 주경로 상에서 장애가 발생하였을 경우 목적지 노드에서는 대체 경로로 전송되고 있는 데이터 버스트를 수신하기 위하여 스위칭을 전환함으로써 장애로 인한 트래픽을 신속하게 복구할 수 있는 기법이다. 그러나 이러한 방법의 경우 장애가 발생하지 않을 경우 망 자원을 이중으로 예약하기 때문에 전체 망 자원의 50%를 낭비함으로써 자원의 효율성이 극히 저하되는 단점을 갖는다(참고로 장애가 발생할 확률은 그렇지 않을 확률에 비해 매우 낮다.) 이처럼 1+1 보호 기법은 장애 발생 시점에 빠른 복구는 가능하지만 많은 자원을 미리 예약함으로써 장애가 발생하지 않는 경우에는 자원의 낭비를 초래하는 단점을 가진다.

본 발명은 상기한 종래 사정을 감안하여 발명한 것으로서, 부분 이중 예약 방식을 통하여 자원의 효율성을 증가시킬 뿐만 아니라 망의 신뢰성을 향상시켜 안정성 있는 서비스를 제공할 수 있도록 하는 광 버스트 스위칭 망에서의 효율적인 장애 보호 기능을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 장애 보호를 위해 부분예약률(x) 값에 따라 대체 경로를 설정하는 부분 이중 예약 단계, 장애가 발생했을 때 역방향 예약을 이용하여 추가 예약 후 대체 경로로 데이터 버스트를 전송하는 단계, 데이터 전송이 성공했을 때 부분 예약된 대체 경로의 자원을 해제하여 자원의 재사용을 높이는 단계로 이루어져 있다.

도 1은 광 버스트 스위칭 망에서 장애 보호를 위한 망 구성에 관한 것이다. 망의 구성은 광 버스트 스위칭 노드들과 두 종단 노드 사이에 데이터 버스트를 전송하는데 사용하는 주경로, 장애가 발생했을 때 사용하는 대체 경로로 이루어져 있다. 광 버스트 스위칭 망에서는 BCP 전송 후 일정 시간 후 데이터 버스트가 전송되는데 그 사이의 시간을 offset-time이라고 하며 근원지에서 목적지까지 경로를 통해 예약을 진행해가는 시간보다 크게 설정한다. 대체 경로는 일반적으로 주경로보다 홉 수가 많고 장애 발생 시에만 사용하기 때문에 주경로보다 긴 offset-time을 설정한다. 이 정보는 본 발명의 핵심인 부분 이중 예약을 설정할 때와 장애 발생 시 역방향 예약을 수행할 때 사용될 정보로 버스트 제어 패킷이 경로 상의 각 노드들에게 전송하는데 각 노드들은 이 정보를 보고 BCP를 받은 시점으로부터 데이터 버스트가 도착할 시간을 계산하여 자원 예약을 수행한다. 그리고 두 종단 노드(근원지와 목적지)는 주경로에 대한 대체 경로를 알고 있다고 가정한다.

도 2는 광 버스트 스위칭 망에서 경로 설정 시 부분 이중 예약을 도입한 과정을 나타낸다. 도면에서 경로 1-2-3-4-5는 정상 동작 시 트래픽을 전달하기 위한 주경로이고 경로 1-6-7-8-5는 장애 발생 시 사용되는 대체 경로이다. 도 2에서 BCP는 주경로로 전송됨과 동시에 대체 경로에 전송된다. 여기서 주경로로 전송되는 BCP는 대체 경로에 대한 정보(대체 경로의 offset-time 등)와 함께 목적지를 향해 전송된다. 한편 대체 경로로 전송된 BCP는 계속해서 전달되지 않고 결정된 대체 경로의 부분예약률(x) 값에 따라 결정된 노드까지만 전송된다. 여기서 x는 대체 경로의 예약 정도를 나타내는 값으로써 사용자의 요구사항(서비스 품질)과 망의 신뢰성을 고려하여 결정된다. 도 2는 부분예약률(x) 값이 0.5로 결정되고 대체 경로의 홉 수가 4이므로 ‘4홉 * 0.5 = 2홉’과 같이 계산된다. 따라서 BCP는 대체 경로의 근원지로부터 2홉만큼 떨어져 있는 7번 노드까지만 전송되고 목적지로부터 설정 해제 메시지 또는 장애 알림 메시지가 도착할 때까지 기다린다.(즉, 대체 경로 1-6-7-8-5의 1번 노드와 6번 노드 사이 그리고 6번 노드와 7번 노드 사이의 자원만 예약된다.) 따라서 대체 경로의 나머지 링크들은 다른 노드들이 사용할 수 있어 망 자원의 이용률을 높일 수 있다.

삭제

도 3은 본 발명에 따라 대체 경로의 부분예약률(x)이 0.5로 결정되고 장애가 발생할 때 대체 경로를 추가 예약하는 개념도를 나타내고 있다. 도면에서 노드 4는 장애 발생 시 장애를 검출하고 목적지를 향해 장애 알림 메시지(FIS)를 전송한다. 장애 알림 메시지를 받은 목적지 노드는 대체 경로를 이미 알고 있기 때문에 대체 경로의 역방향으로 자원을 예약하는 메시지를 전송한다. 역방향 예약 메시지를 받은 노드는 자원을 예약하고 근원지 노드 쪽으로 예약 메시지를 전송하며 이미 BCP가 대기 중인 노드 7에 도착하면 대체 경로가 완벽하게 예약되게 된다. 따라서 대체 경로로 BCP 전송이 시작될 때 미리 설정한 offset-time 후에 근원지 노드는 대체 경로를 통해 데이터 버스트를 전송하고 성공적인 데이터의 전송이 이루어지게 된다. 대체 경로에 적용되는 offset-time은 일단 주경로의 offset-time보다 큰 값으로 최적의 offset-time을 계산하는 기능은 차후 개발되어야 할 분야이므로 본 발명의 범주를 벗어난다.도 4는 본 발명에서 대체경로의 부분예약률(x)이 0.5로 결정되고 데이터 전송이 성공한 경우 부분적으로 예약되어 있던 대체 경로의 자원들을 해제하여 재사용할 수 있도록 하는 도면이다. 도4를 참조하여 설명하면 목적지 노드인 노드 5에 주경로 상의 BCP가 성공적으로 도착하면 노드 5는 설정 해제 메시지를 대체 경로의 역방향(5-8-7)으로 전송한다. 설정 해제 메시지를 받은 8번과 7번 노드는 자원 예약을 하지 않았으므로 이웃 노드에게 전달만 하고 6번과 1번 노드는 부분 이중 예약 시 설정했던 자원 예약을 해제시킨다. 따라서 대체 경로에 예약되어 있던 자원들이 신속히 해제되어 다른 노드들이 재사용할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 “광 버스트 스위칭 망에서 부분 이중 예약 기법을 이용한 장애 보호 기법”을 사용하면 단순히 이중 예약만을 적용하는 기법들에 비해 자원의 효율성을 높일 수 있고, 장애 발생이 일어나지 않았을 경우에는 빠른 대체 경로 해제로 자원의 재사용률을 높일 수 있는 장점이 있다. 따라서 광 버 스트 스위칭 망에서 장애에 대한 신뢰성을 보장할 수 있을 뿐만 아니라 평상시에도 자원의 효율성을 제공할 수 있으므로 광 네트워크의 효과적인 이용에 크게 기여할 수 있다.

Claims (1)

1. 주경로와 대체 경로를 통하여 버스트 제어 패킷(BCP)을 동시에 전송하여 주경로는 목적지까지 모든 자원의 예약을 수행하고 대체 경로는 부분예약률(x) 값에 따라 결정된 노드까지 제어 패킷(BCP)을 전송함으로써 부분 예약을 수행하는 단계, 장애가 발생한 경우 장애 알림 메시지(FIS)를 받은 목적지 노드에서 대체 경로의 역방향으로 자원을 예약해가는 단계, 주경로의 장애가 발생하지 않았을 경우 대체 경로의 역방향으로 자원 해제 메시지를 전달하는 단계를 포함하여 이루어진 광 버스트 스위칭 망에서의 장애 보호 방법

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