KR101400500B1 - Method and appratus for stochastic scheduling in differentiated service system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자기 유사(self-similar) 트래픽의 차등화 서비스 시스템에서 스케쥴링 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명이 제공하는 패킷 통신 시스템에서 차등화 서비스를 제공하는 스케쥴링 방법은 현재 트래픽이 상기 자기 유사 트래픽인지를 검사하는 과정과, 상기 현재 트래픽이 자기 유사 트래픽인 경우, 상기 현재 트래픽이 클래스 이동 조건을 만족하는지 검사하는 과정과, 상기 클래스 이동 조건을 만족하는 경우, 상기 현재 트래픽의 서비스품질(Quality of Service: QoS)을 만족시키는 타겟 클래스를 검색하는 과정과, 상기 타겟 클래스가 검색된 경우 상기 현재 트래픽이 속한 원시 클래스를 상기 타겟 클래스로 변경하고, 상기 타겟 클래스가 검색되지 않은 경우 상기 원시 클래스를 미리 결정되어 있는 다수의 클래스들 중 최상위 클래스로 변경하는 클래스 변경 과정을 포함한다.
차등화 서비스(DiffServ), 통계적 분석, QoS(Quality of Service), 스케쥴링
The present invention relates to a scheduling apparatus and method in a self-similar traffic differentiation service system.
A scheduling method for providing a differentiated service in a packet communication system provided by the present invention includes the steps of: checking whether current traffic is the self-similar traffic; if the current traffic is self-similar traffic, Searching for a target class that satisfies a quality of service (QoS) of the current traffic when the class moving condition is satisfied; Changing the source class to the target class, and changing the source class to the highest class among a plurality of predetermined classes when the target class is not searched.
DiffServ, statistical analysis, Quality of Service (QoS), scheduling
Description
본 발명은 차등화 서비스 시스템에서 스케쥴링 장치 및 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는 자기 유사(self-similar) 트래픽의 차등화 서비스 시스템에서 스케쥴링 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a scheduling apparatus and method in a differentiated service system. More particularly, to a scheduling apparatus and method in a self-similar traffic differentiation service system.
자기 유사(self-similar) 트래픽이란 신호에서 임의 구간의 통계적 특성과, 부분 구간에서 보여지는 통계적 특성이 유사한 것을 말한다. 통상적으로 프랙탈(Fractal) 이미지에서 볼 수 있는 것처럼 전체의 모습과 부분의 모습이 유사한 형태로 반복되는 것을 말한다. 기존의 통신 시스템에서 네트워크를 설계하는데 있어서 트래픽을 포아송(Poisson) 분포나 지수함수 분포 등의 수학적 모델의 특성을 갖는 것으로 가정하여 연구를 수행했다. 그러나 실제로 측정된 트래픽은 수학적 모델과는 다른 특성을 갖는다는 것이 밝혀졌다. 연구에 의해 밝혀진 바에 의하면 통신 시스템에서 생성되는 많은 트래픽들은 자기 유사성을 갖는 것으로 알려져 있다.Self-similar traffic refers to statistical characteristics of arbitrary intervals in the signal and similar statistical characteristics in the sub-interval. It generally refers to the fact that the whole shape and the shape of the part are repeated in a similar fashion, as can be seen in the fractal image. In the design of the network in the existing communication system, the traffic is assumed to have the characteristics of a mathematical model such as a Poisson distribution or an exponential distribution. However, it has been found that the measured traffic actually has different characteristics from the mathematical model. Studies have shown that many of the traffic generated in communication systems are known to have self-similarity.
한편 인터넷의 발달 초기에는 전자 우편, 웹 서비스 등과 같이 종단간에 정보를 전달하기만 하면 그 목적이 달성되었다. 이와 같이 종래에 인터넷에서는 정보를 '전달'하기만 하면 되었으므로, 인터넷 네트워크는 라우터가 통신 자원을 가지는지 여부에 따라 정보를 전달하거나, 혹은 지연하여 전달하거나, 손실하는 단순한 특성을 가졌었다. 그러나 최근 인터넷 전화(Voice over IP: VoIP), 실시간 방송 등이 인터넷과 결합하면서 인터넷 네트워크는 정보를 전달만 하면 되는 것이 아니라 '정확한 시간에 전달'해야만 하는 상황을 맞게 되었다. 또한 서비스에 따라서 필요한 품질의 요구 수준이 각각 다르다. At the beginning of the development of the Internet, the purpose was achieved only by transmitting information between the end points such as e-mail and web service. In this way, the Internet has merely had to simply 'transfer' information on the Internet. Thus, the Internet network has a simple characteristic of transmitting information, delaying delivery or loss depending on whether or not the router has communication resources. However, recently, VoIP (Voice over IP) and real-time broadcasting combined with the Internet have led to the situation that the Internet network must not only transmit information but deliver it at a precise time. In addition, the required level of quality varies depending on the service.
이렇게 다양한 요구사항을 가진 응용 서비스들을 지원하기 위해서는 대역폭의 증대뿐만 아니라 전송의 신뢰성, 실시간성 등 충족시켜야 될 많은 기술들이 필요하다. 이러한 기술들을 통칭하여 QoS(Quality of Service) 관리 기술이라고 한다. 이하에서는 먼저 대표적인 QoS 관리 모델인 차등화 서비스에 대하여 설명하기로 한다.In order to support application services having various requirements as described above, there is a need for many techniques to meet not only an increase in bandwidth but also reliability and real-time transmission. These technologies are collectively referred to as QoS (Quality of Service) management technology. Hereinafter, a differentiated service, which is a representative QoS management model, will be described.
인터넷 관련 기술에 대한 표준화 기구인 IETF(Internet Engineering Task Force)는 인터넷상에서 사용자 트래픽에 대해 종단간 QoS 관리 모델을 제시하고 있다. 그 대표적인 것은 통합 서비스(IntServ) 방식과 차등화 서비스(DiffServ) 방식이 있다. 통합 서비스는 실시간 트래픽 및 상위 클래스를 가진 트래픽을 우선 처리하는 방식이며, 차등화 서비스는 이들을 차등화 하여 처리하는 방식이다.The Internet Engineering Task Force (IETF), a standardization organization for Internet-related technologies, presents an end-to-end QoS management model for user traffic on the Internet. Typical examples are Integrated Service (IntServ) and DiffServ (DiffServ). The integrated service is a method of processing real-time traffic and traffic having an upper class first, and a differentiation service is a method of processing different kinds of traffic.
통합 서비스(InterServ)는 수많은 개별적인 패킷 플로우들의 상태(State) 유지와 관리를 위한 방대한 메모리 공간을 필요로 하고 처리 부하가 증가하는 것으로 알려져 있다. 또한 네트워크의 모든 라우터(Router)가 RSVP(ReSource Reservation Protocol) 프로토콜, 수락 제어, 패킷 분류, 패킷 스케줄링의 기능을 가지고 있어야 한다. 즉, 인터넷 전체 망에 걸쳐 광범위한 상태 정보 유지를 요하므로 확장성(Scalability)에 있어서 단점을 가진다. 이런 문제로 인하여 통합 서비스는 보편적으로 사용되기는 어려운 것으로 평가된다.Integrated Services (InterServ) are known to require a large amount of memory space for maintaining and managing the state of numerous individual packet flows and increasing the processing load. In addition, all routers in the network must have the functions of ReSource Reservation Protocol (RSVP), admission control, packet classification, and packet scheduling. In other words, it has a disadvantage in scalability because it requires maintenance of a wide range of status information over the whole network of the Internet. Because of this problem, it is considered that integrated services are difficult to use universally.
차등화 서비스는 실시간 응용 서비스의 패킷 흐름들의 집합을 단위로 서비스를 차별화 하여, 대규모 망에서 확장성을 갖고 다양한 서비스를 간편히 적용할 수 있도록 한 것이다. 또한 차등화 서비스는 하나의 IP 패킷 흐름(flow) 단위, 즉 흐름별로 서로 다른 서비스 품질(QoS)을 제공한다는 개념에서 벗어나 어떤 흐름 군(aggregation)을 한 단위로 하여 서로 다른 QoS를 제공하고, 플로우 식별을 필요로 하는 DSCP 기록 등의 복잡한 트래픽 조절 기능을 모두 네트워크 경계(네트워크들 사이 경계에 위치한 라우터를 에지(Edge) 라우터(Router)라고 한다.)에서만 일어나게 하고 내부(네트워크 내부에 위치한 라우터를 코어(Core) 라우터라고 한다.)에서는 아주 간단한 패킷 전달 기능만 수행되도록 하여, 여러 인터넷 정보 제공자(ISP)망이 연결된 큰 규모의 인터넷망에 적용할 수 있도록 확장성을 갖고 있다.The differentiation service differentiates services by a set of packet flows of a real-time application service, and can easily apply various services with scalability in a large-scale network. In addition, the differentiated service is different from the concept of providing different QoS (Quality of Service) for each IP packet flow, that is, it provides different QoS by a certain aggregation as a unit, Such as DSCP recording that requires the router to be located at the edge of the network (the router at the border between the networks is called the edge router) Core) routers have a very simple packet forwarding capability and are scalable so that they can be applied to a large-scale Internet network connected to a plurality of Internet Information Providers (ISP) networks.
차등화 서비스는 개별 플로우에 대해 QoS를 보장하는 통합 서비스 모델과 달리 분류된 트래픽 군(aggregation)별로 QoS를 보장한다. 따라서 노드에서의 처리 부하 및 유지할 상태 정보가 적고, 복잡한 트래픽 조절 기능은 에지(Edge) 라우터에서만 수행하도록 설계되었다. 따라서 코어 라우터에서는 간단한 패킷 전달 기능을 수행함으로써 RSVP(resource reservation protocol)를 사용하는 통합 서비스에 비해 구현이 용이한 장점이 있다. 이 같은 장점으로 차등화 서비스가 주목받고 있으며 차등화 서비스에서 QoS를 제공하기 위한 스케쥴링 방식의 연구가 활발히 진행되고 있다.The differentiated service guarantees QoS for each classified aggregation, unlike the integrated service model that guarantees QoS for individual flows. Therefore, there is little processing load and state information to be maintained at the node, and the complex traffic control function is designed to be performed only at the edge router. Therefore, it is easy to implement compared to the integrated service using RSVP (resource reservation protocol) by performing simple packet forwarding function in core router. With this advantage, differentiated services are attracting attention, and scheduling methods for providing QoS in differentiated services are being actively researched.
도 1은 차등화 서비스에 사용되는 일반적인 IP 패킷의 구성도이다. FIG. 1 is a block diagram of a general IP packet used for the differentiating service.
차등화 서비스는 종래 IP 패킷에서 8비트로 구성된 ToS(Type of Service) 필드를 변형하여 사용한다. 즉, 종래 ToS 필드 중 처음의 6 비트는 DSCP(DiffServ Code Point) 필드로 사용하고, 나머지 2비트는 현재 사용하지 않고 있다. 상기DSCP 필드는 해당 패킷이 속한 서비스의 클래스를 표시한다. 즉, DSCP 필드는 패킷이 라우터를 통과할 때에 패킷에 제공되어야 하는 QoS를 지시하는데 사용된다. 하기 <표 1>은 차등화 서비스의 우선 순위(priority)에 따른 클래스를 정의한 표이다.The differentiation service uses a ToS (Type of Service) field consisting of 8 bits in a conventional IP packet. That is, the first 6 bits of the conventional ToS field are used as a DSCP (DiffServ Code Point) field, and the remaining 2 bits are not used at present. The DSCP field indicates a class of a service to which the packet belongs. That is, the DSCP field is used to indicate the QoS that should be provided to the packet when it passes through the router. Table 1 below is a table defining classes according to the priority of the differentiated services.
class 1은 가장 높은 우선 순위를 가지는 서비스이며, class 2는 두 번째 우선 순위를 가지는 서비스이다. 각 서비스가 어느 클래스에 속하는지의 기준은 서비스 제공자의 설정에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 차등화 서비스는 IP패킷의 DSCP필드에 상기 <표 1>에 표시된 클래스 넘버를 양의 정수로 표기하여 해당 패킷의 우선 순위를 표시한다.
이하에서는 QoS 관리를 위한 스케쥴링(Scheduling) 방식에 대하여 설명한다.Hereinafter, a scheduling method for QoS management will be described.
패킷 통신 시스템에서 다수의 소스(Source) 생성된 패킷들이 하나의 노드에서 각 패킷들의 목적 주소로 전송되기 위해서는 노드에서 패킷들을 처리하기 위한 규칙을 필요로 한다. 이러한 규칙을 스케줄링(Scheduling)이라고 한다. 즉, 스케줄링 기법이란 패킷 통신 시스템에서 라우터 등의 장치에서 다음 링크로 보내기 위해, 하나 또는 복수의 큐(Queue)에서 대기하고 있는 일련의 패킷들 중 우선적으로 어느 패킷이 처리되어야 하는가를 결정하는 큐 처리에 대한 규칙을 말한다. 이하에서는 일반적인 스케쥴링 방식에 대하여 간단히 설명한다.In a packet communication system, in order for a plurality of source generated packets to be transmitted from one node to a destination address of each packet, a rule for processing packets in the node is required. These rules are called scheduling. That is, the scheduling technique refers to a queuing process that determines which packet should be processed first among a series of packets waiting in one or a plurality of queues in order to send from a device such as a router in a packet communication system to a next link . Hereinafter, a general scheduling method will be briefly described.
먼저 선입선출(First Input First Out: FIFO) 방식이 있다. FIFO 방식은 패킷들을 큐(Queue)에 도착하는 순서에 따라 처리한다. 즉, 다수의 스트림에서 생성되는 패킷들 중 노드에 먼저 도착한 패킷들이 먼저 처리된다. FIFO 방식은 구현이 간단하여 많이 사용되고 있다. 그러나 큐 내부에 더 이상 공간이 없을 경우 새로 도착한 패킷들은 버려지기 때문에 패킷 손실이 발생한다. 따라서 패킷 손실에 민감한 서비스에 사용하기에는 부적당한다.First, there is a first input first out (FIFO) scheme. The FIFO scheme processes packets according to the order in which they arrive at the queue. That is, the packets arriving at the node among the packets generated in the plurality of streams are processed first. The FIFO method is widely used because it is simple to implement. However, if there is no more space in the queue, new packets are discarded and packet loss occurs. Therefore, it is not suitable for use in services sensitive to packet loss.
두 번째로 공정 큐잉(Fair Queuing:FQ)방식이 있다. FQ 방식은 다수의 스트림들이 입력되는 복수의 큐에 대하여 공정하게 처리하는 방식이다. 공정성에서 이점이 있으나 하나의 스트림에서 크기가 큰 패킷이 입력되는 경우 다른 스트림에 대한 처리가 지연되는 문제점이 있다.The second is fair queuing (FQ). The FQ scheme is a scheme for fairly processing a plurality of queues into which a plurality of streams are input. Although there is an advantage in fairness, when a packet having a large size is input in one stream, there is a problem in that processing for another stream is delayed.
세 번째로 우선순위 큐잉(Priority Queuing:PS)방식이 있다. PQ 방식은 FIFO 큐잉 방식을 변형한 것으로써 특정 유형의 트래픽을 구분하여 출력의 앞부분으로 보내 먼저 처리될 수 있도록 한 방식이다. 이 방식은 서비스 차별화 단계를 많이 만들수록 처리 부담을 가중시키고 패킷 포워딩 성능이 저하되는 단점이 있다. 그리고 가장 높은 우선순위 트래픽의 양이 많을 경우 순위가 낮은 트래픽은 버퍼 고갈로 인해 손실률이 높아지게 되고, 지연에 민감한 서비스의 경우에는 제대로 작동을 하지 않을 수도 있게 된다. 점차 고속화 되는 네트워크 환경에서 이 큐잉방식은 확장성을 지원하기가 힘들다.The third is the Priority Queuing (PS) scheme. The PQ method is a modified version of the FIFO queuing method. It separates traffic of a specific type and sends it to the front part of the output so that it can be processed first. In this method, the more service differentiation steps are performed, the more processing burden is imposed and the packet forwarding performance is deteriorated. When the amount of the highest priority traffic is large, the low rank traffic increases the loss rate due to the buffer depletion, and the delay-sensitive service may not operate properly. In an increasingly fast network environment, this queuing method is difficult to support scalability.
네 번째로 가중된 공정 큐잉(Weighted Fair Queuing:WFQ) 방식이 있다. WFQ 방식은 소량의 트래픽이 대량의 트래픽에 의해서 피해를 보지 않도록 스트림별로 큐를 구비하여 트래픽을 조절하는 공정성 측면과, 특정 기준에 따라 가중치(Weight)를 정하고 이에 따라 같은 양의 트래픽을 가진 스트림 간에도 차별을 두는 가중치 측면을 복합적으로 적용한 방식이다. 현재 차등화 서비스의 스케쥴링에 가장 많이 사용되는 방식이다. The fourth is weighted fair queuing (WFQ). The WFQ scheme is based on the fairness of controlling traffic with queues on a per-stream basis so that a small amount of traffic is not damaged by a large amount of traffic, and a weight based on a specific criterion, It is a combination of weighting aspects that discriminate. Currently, it is the most used method for scheduling of differentiated services.
그런데 차등화 서비스에서 사용되는 상기한 스케쥴링 방식들은 한 번 설정된 트래픽의 클래스는 고정된 것이다. 따라서 임의의 클래스에 해당하는 트래픽 중 일부가 상기 임의의 클래스에서 보장되는 QoS보다 더 높은 QoS를 요구하는 트래픽이라면 상기 트래픽은 QoS를 만족하기 못하고 처리될 것이므로 데이터 손실이 생길 확률이 높은 문제가 있었다.However, in the above scheduling schemes used in the differentiating service, the class of traffic once set is fixed. Therefore, if some of the traffic corresponding to a certain class is traffic requiring QoS higher than QoS guaranteed by any class, the traffic will be processed without satisfying the QoS, and there is a high probability of data loss.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면은 차등화 서비스에서 QoS를 보장하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.In order to solve the above problems, one aspect of the present invention provides a method and apparatus for guaranteeing QoS in a differentiated service.
본 발명의 다른 측면은 차등화 서비스에서 자원을 효율적으로 사용하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a method and apparatus for efficiently using resources in a differentiating service.
본 발명의 또 다른 측면은 차등화 서비스에서 데이터 손실을 방지하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a method and apparatus for preventing data loss in a differentiating service.
본 발명이 제공하는 패킷 통신 시스템에서 차등화 서비스를 제공하는 스케쥴링 방법은, 현재 트래픽이 자기 유사 트래픽인지를 검사하는 과정과, 상기 현재 트래픽이 상기 자기 유사 트래픽인 경우, 상기 현재 트래픽이 클래스 이동 조건에 해당하는지 검사하는 과정과, 상기 클래스 이동 조건를 만족하는 경우, 상기 현재 트래픽의 서비스품질(Quality of Service: QoS)을 만족시키는 타겟 클래스를 검색하는 과정과, 상기 타겟 클래스가 검색된 경우 상기 현재 트래픽이 속한 원시 클래스를 상기 타겟 클래스로 변경하고, 상기 타겟 클래스가 검색되지 않은 경우 상기 원시 클래스를 미리 결정되어 있는 다수의 클래스들 중 최상위 클래스로 변경하는 클래스 변경과정을 포함한다. A scheduling method for providing a differentiated service in a packet communication system provided by the present invention comprises the steps of: checking whether a current traffic is a self-similar traffic; if the current traffic is the self-similar traffic, Searching for a target class that satisfies a quality of service (QoS) of the current traffic if the class moving condition is satisfied; and if the target class is found, Changing the source class to the target class, and changing the source class to the highest class among a plurality of predetermined classes when the target class is not searched.
또한 본 발명이 제공하는 패킷 통신 시스템에서 차등화 서비스를 제공하는 스케쥴링 장치는, 현재 트래픽이 자기 유사 트래픽인지를 검사하고, 상기 현재 트래픽이 상기 자기 유사 트래픽인 경우, 상기 현재 트래픽이 클래스 이동 조건을 만족하는지 검사하고, 상기 클래스 이동 조건을 만족하는 경우, 상기 현재 트래픽의 서비스 품질(Quality of Service: QoS)을 만족시키는 타겟 클래스를 검색하고, 상기 타겟 클래스가 검색된 경우 상기 현재 트래픽이 속한 원시 클래스를 상기 타겟 클래스로 변경하고, 상기 타겟 클래스가 검색되지 않은 경우 상기 원시 클래스를 미리 결정되어 있는 다수의 클래스들 중 최상위 클래스로 변경하는 제어부를 포함한다.The present invention also provides a scheduling apparatus for providing a differentiated service in a packet communication system, the method comprising: checking whether a current traffic is a self-similar traffic; if the current traffic is the self-similar traffic, Searching for a target class that satisfies a quality of service (QoS) of the current traffic if the class moving condition is satisfied, and if the target class is found, And changing a source class to a highest class among a plurality of predetermined classes when the target class is not searched.
본 발명에 의한 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다. Effects of the present invention will be briefly described as follows.
실시간으로 변화하여 스케쥴러에 입력되는 트래픽에 대한 데이터 손실을 방지하여 트래픽의 QoS를 보장할 수 있다. 그리고 클래스에 속하는 특정한 트래픽에 대해서 클래스 이동을 실시함으로써 통신 자원을 효율적으로 사용하면서도 트래픽에 QoS를 보장할 수 있다. 또한 통계적 분석을 통하여 더 정밀하게 클래스를 구별하여 트래픽 처리를 더 세분화할 수 있으므로 통신 서비스를 품질을 더 다양화할 수 있다. The QoS of the traffic can be guaranteed by preventing data loss of the traffic inputted to the scheduler in real time. And by class moving for specific traffic belonging to a class, QoS can be guaranteed for traffic while efficiently using communication resources. Statistical analysis can further refine traffic processing by classifying classes more precisely, thus further diversifying the quality of communication services.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리 를 상세히 설명한다. 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. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The operation principle of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
본 발명은 트래픽에 대하여 클래스별로 QoS를 제공하기 위한 큐(Queue)의 길이의 경계값을 통계적 분석을 통하여 결정한다. 이후 스케쥴러에 입력되는 트래픽이 일정한 조건에 해당하면, 트래픽의 클래스를 원래 설정된 클래스에서 다른 클래스로 변경시켜 적합한 QoS를 제공하게 된다.The present invention determines the boundary value of the queue length for providing QoS for each traffic class by statistical analysis. After that, if the traffic inputted to the scheduler corresponds to a certain condition, the traffic class is changed from the originally set class to another class to provide the appropriate QoS.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 시스템의 구성도이다. 본 발명의 스케쥴링 시스템은 우선순위분류기(Priority Classifier)(201), 큐(Queue)들(211), 스케쥴러(221)로 구성된다. 참고로 본 발명에 있어서 차등화 서비스 트래픽은 대해서 복수의 클래스가 설정되어 있다고 가정한다. 본 발명에서 각각의 클래스는 동일한 유형의 서비스(예를 들어, VoIP)로만 구성되는 것이 아니라, 동일하지 않은 유형의 서비스라도 유사한 QoS를 요구하는 패킷들로 구성될 수 있다. 2 is a configuration diagram of a scheduling system according to an embodiment of the present invention. The scheduling system of the present invention includes a
우선순위분류기(201)는 입력되는 트래픽들을 클래스 별로 분류하여 큐(211)로 출력한다. 즉, 복수의 회선에서 입력되는 패킷들을 QoS가 유사한 패킷들별로 분류하여 각 클래스를 처리하는 큐들(221)로 출력하는 것이다. 큐들(221)은 클래스별로 패킷들을 스케쥴러(221)에 출력한다. 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴러(221)의 내부 구성에 대해서는 후술되는 도 5에서 별도로 설명하기로 한다.The
본 발명의 방법의 순서도의 설명에 앞서 본 발명이 제안하는 통계적 분석에 의하여 클래스별 범위(상한값 및 하한값) 결정 방식에 대하여 먼저 설명한다.Prior to the description of the flowchart of the method of the present invention, the method of determining the range (upper limit value and lower limit value) by class according to the statistical analysis proposed by the present invention will be described first.
통계적 분석에 의한 평균 큐 길이의 경계값은 다음과 같은 순서로 결정된다. The boundary value of the average queue length by statistical analysis is determined in the following order.
(1)는 class j 트래픽이 스케쥴러에 입력되는 시간당 패킷 수(,이하 같다.)(One) Is the number of packets per second the class j traffic is input to the scheduler ( , The same shall apply hereinafter.)
상기 class j는 현재 트래픽이 속한 클래스라고 가정한다.(이하 같다.)It is assumed that the class j is the class to which the current traffic belongs.
(2)은 Class j 트래픽에 할당되는 서버의 용량이고 하기 <수학식 1>로 구할 수 있다.(2) Is the capacity of the server to be allocated to the Class j traffic and can be obtained by Equation (1) below.
이 때 는 패킷들이 스케쥴러에 실시간으로 도달할 때, 임의의 기준 시간에 대하여 n 번째 시간 동안의 서버의 전체용량에 해당한다.At this time Corresponds to the total capacity of the server for the nth time for any reference time when the packets arrive at the scheduler in real time.
(3)은 n번째 시간의 class j트래픽의 큐의 길이이고 하기 <수학식 2>로 계산된다.(3) Is the length of the queue of the class j traffic of the n-th time and is calculated by Equation (2) below.
상기 <수학식 2>는 큐의 길이는 (class j의 트래픽에 대해 n번째 시간동안 새로 스케쥴러에 도착하는 패킷의 수)와, (서버의 용량)을 감안하여 린들리(Lindley)방정식을 확장하여 계산되었다. 상기 린들리 방정식에 대한 설명은 <http://en.wikipedia.org/wiki/Lindley_equation>에서 참고할 수 있다.In Equation (2), the length of the queue is (the number of packets arriving at the new scheduler for the nth time for traffic of class j) (The capacity of the server), and extended the Lindley equation. A description of the Lindley equation is available at http://en.wikipedia.org/wiki/Lindley_equation.
(4)는 n번째 시간 동안 class j 트래픽을 처리할 수 있는 서버의 잔여 용량이고 하기 <수학식 3>으로 계산된다.(4) Is the remaining capacity of the server that can process class j traffic for the n-th time period and is calculated by Equation (3) below.
(5) 는 의 표준 편차에 따른 서버(server)에서 class j 트래픽의 평균 큐 길이로 정의되며 하기 <수학식 4>로 계산된다.(5) The Is defined as an average queue length of class j traffic in a server according to the standard deviation of the class j traffic.
상기 <수학식 3>에서 과 이 서로 상관성이 적은 특성이 있다. 이 특성을 이용하여 상기 <수학식 4>는 얻어질 수 있다. In Equation (3) and There is a characteristic that there is little correlation with each other. Using this characteristic, Equation (4) can be obtained.
상기,은 class j 패킷들의 표준편차를 의미한다. remind, Is the standard deviation of class j packets.
(6) 는 의 상한값(Upper bound)을 의미하며 하기 <수학식 5> 또는 <수학식 6>으로 구해진다.(6) The And is obtained by the following equation (5) or (6). &Quot; (6) "
상기 <수학식 5>는 을 이용하여 구할 수 있다. Equation (5) . ≪ / RTI >
또한 일반적으로 class j의 패킷의 수()는 class j의 잔여의 서버 용량 ()와 서로 낮은 상관성을 가진 것으로 알려져 있다. 이 성질을 이용하면 로 가정할 수 있다. 상기 가정을 이용하면 상기 <수학식 5>는 하기 <수학식 6>으로 다시 쓸 수 있다.Also, the number of packets in class j ( ) Is the remaining server capacity of class j ( ) Are known to have low correlation with each other. Using this property . Using the above assumption, Equation (5) can be rewritten as Equation (6) below.
(7) 는 의 하한값(Lower bound)를 의미하며 하기 <수학식 7>로 구해진다.(7) The And is obtained by the following equation (7). &Quot; (7) "
상기 <수학식 7>은 또는의 성질을 이용하여 구할 수 있다. 여기서 은 의 분산(variance)을 의미하며, 는 의 분산을 의미한다. Equation (7) or Can be obtained by using the properties of. here silver , And a variance of < RTI ID = 0.0 > The .
상기 (1) 내지 (7)의 과정을 통하여 의 상한값과 하한값을 구하는 과정을 보였다.Through the processes of (1) to (7) And the upper limit and the lower limit of the value.
상술한 과정을 정리하여 의 범위를 다시 표현하면 하기 <수학식 8> 또는 <수학식 9>와 같이 표현된다.The above-described process is summarized The range of expression (8) can be expressed as Equation (8) or Equation (9) below.
지금까지 통계적 분석에 의하여 클래스에 따른 트래픽의 평균 큐 길이의 범위를 정하였다. 이것이 결정되기 위한 인자(factor)는 (트래픽의 시간당 도달률), (전체 서버 용량), (서버의 잔여 용량)인 것을 알 수 있다. 즉, 상기의 인자들의 통계적 분석을 통하여 해당 클래스 트래픽의 평균 큐 길이를 추정하는 것이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차등화 서비스의 클래스별 트래픽의 평균 큐 길이를 추정하는 예시도이다. 도 3에서 에 따라 5개의 클래스별로 평균 큐 길이( )의 상한값과 하한값이 결정된 것을 볼 수 있다. 상위 클래스일수록 의 범위가 좁아지는 것을 볼 수가 있다.So far, the average queue length of traffic according to class has been defined by statistical analysis. The factor by which this is determined is (Traffic per hour), (Total server capacity), (The remaining capacity of the server). That is, the average queue length of the class traffic is estimated through a statistical analysis of the above factors. 3 is an exemplary diagram for estimating the average queue length of traffic for each class of the differentiating service according to the embodiment of the present invention. 3, Average queue length per class of 5 The upper limit value and the lower limit value are determined. Higher classes Can be seen to be narrowed.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차등화 서비스를 제공하는 스케쥴링 방법을 설명하는 순서도이다. 도 4의 순서도는 상기 <수학식 9>에 의해 각 클래스의 평균 큐 길이의 상하한값이 결정된 상태를 가정한 것이다.4 is a flowchart illustrating a scheduling method for providing a differentiating service according to an embodiment of the present invention. The flowchart of FIG. 4 assumes a state in which the upper and lower limits of the average queue length of each class are determined by Equation (9).
401 단계에서 스케쥴러는 트래픽이 자기 유사 트래픽인지를 검사한다. 자기 유사 트래픽이 아니라면 411단계로 진행하여 종래의 스케쥴링 방법을 사용하고, 자기 유사 트래픽이라면 403 단계 이하의 스케쥴링 방법을 사용하여 시스템의 성능을 높일 수 있다.In
403 단계에서 스케쥴러는 실시간으로 들어오는 트래픽을 분석하여 후술될 클래스 이동 조건1 또는 2에 해당하는지를 검사한다. 상기 클래스 이동 조건은 현재 트래픽의 평균 큐의 길이가 QoS 레벨의 위험 수준에 접근하여 QoS를 제공받지 못할 위험에 있을 조건을 말한다. In
클래스 이동 조건에 해당하면 405 단계로 진행하여 스케쥴러는 타겟 클래스를 검색한다. 상기 타겟(target) 클래스란 현재 트래픽이 속한 클래스(이하 원시(initial) 클래스)에서 변경되는 클래스를 말한다. 타겟 클래스를 검색하기 위한 조건은 후술하기로 한다. 405 단계에서 타겟 클래스가 검색되었다면 407 단계로 진행한다. In
407 단계에서 현재 트래픽의 클래스가 원시 클래스에서 타겟 클래스로 변경된다. 이후 스케쥴러는 현재 트래픽의 클래스를 타겟 클래스로 처리하여 현재 트래픽에 QoS를 제공한다. 405 단계에서 타겟 클래스가 검색되지 않았다면 409 단계로 진행한다. In
409 단계에서 현재 트래픽의 클래스는 원시 클래스에서 최상위 클래스로 변경된다. 상기 최상위 클래스는 현재의 네트워크에서 최상의 QoS를 제공받도록 설정된 클래스이다. 타겟 클래스가 검색되지 않았다는 것은 현재 트래픽에 적절한 QoS를 제공할 수 있는 클래스가 없다는 의미이다. 따라서 스케쥴러는 원시 클래스를 최상위 클래스로 변경한다. 이것이 현재의 네트워크에서 현재 트래픽에 최선의 QoS를 제공하는 최선의 방법이기 때문이다.In
상기 도 4에서 설명된 과정을 간단히 요약하면 다음과 같다. 사전에 통계적 분석에 의하여 클래스별 평균 큐 길이의 범위를 정한다. 이후 현재 스케쥴러에 입력되는 트래픽을 실시간으로 분석하여 클래스 이동 조건에 해당하면 현재 트래픽의 QoS를 만족시키는 타겟 클래스를 검색한다. 타겟 클래스가 검색되면 현재 트래픽을 타겟 클래스로 변경하여 처리한다. 검색되지 않으면 현재 트래픽의 클래스를 최상위 클래스로 변경하여 처리한다.The process described in FIG. 4 will be briefly summarized as follows. The average queue length per class is determined by statistical analysis in advance. Thereafter, the traffic input to the current scheduler is analyzed in real time, and if it corresponds to the class moving condition, the target class that satisfies the QoS of the current traffic is searched. When the target class is found, the current traffic is changed to the target class and processed. If not, the class of the current traffic is changed to the top class and processed.
도 4에서 설명되지는 않았지만 현재 트래픽이 403 단계의 클래스 이동 조건(즉, QoS를 제공받지 못할 위험 레벨)에 해당하는 경우 현재 트래픽의 클래스를 이동하는 방법 외에, 현재 트래픽의 클래스는 유지하면서 현재 트래픽에게 할당된 서버의 처리 용량을 증가시키는 방법을 사용할 수도 있다. 이에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.Although not described in FIG. 4, when the current traffic corresponds to a class moving condition (that is, a risk level at which QoS can not be provided) in
이하에서는 상기 403 단계에서 언급한 클래스 이동 조건을 상세히 설명한다.Hereinafter, the class moving condition described in
먼저 클래스 이동 조건에 사용되는 인자들인 , , 에 대하여 설명한다.First, the arguments used in the class moving condition , , Will be described.
는 class j 트래픽에 허용 가능한 큐 길이의 최대값이다. 이것은 미리 결정되는 값이다. Is the maximum allowable queue length for class j traffic. This is a predetermined value.
는 의 Threshold 1로 하기 <수학식 10>으로 표현된다. The Is expressed as < EMI ID = 10.0 >
상기 <수학식 10>은 현재 입력되는 트래픽의 평균 큐 길이()가 앞서 설명한 상한값()에 근접한 정도를 나타낸다. 이 때 값은 스케쥴러에 미리 설정되어 있어야 한다. 상기 는 가 에 근접한 정도를 나타내는 척도이다. 만약 값이 0.95로 설정되었다면, 스케쥴러는 가 의 95%에 해당하는 값을 Threshold 1으로 사용하여 제어한다는 의미이다. 는 시스템의 운영 방식, 트래픽의 특성 및 클래스의 우선 순위(priority)에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.Equation (10) represents the average queue length of currently input traffic ) Exceeds the upper limit value ( ). ≪ / RTI > At this time The value must be preset in the scheduler. remind The end And the like. if If the value is set to 0.95, the scheduler end Is used as the
스케쥴러가 가 에 근접한 정도를 알아야 하는 이유는 다음과 같다. The scheduler end The reason why you need to know the degree of proximity is as follows.
현재의 평균 큐 길이()가 상한()에 근접할수록 현재 트래픽의 표준편차()가 약간만 변화하여도 큐 길이의 증가는 급격하게 나타나는 성질이 있다. 만약 큐 길이가 급격하게 증가하여 큐 길이 최대값()을 초과한다면 이후 스케쥴러에 입력되는 패킷들은 버려져서 패킷 손실이 발생하는 문제가 생길 수 있다. 따라서 현재의 큐 길이가 에 근접하고 있다면 후술되는 클래스 이동 조건에 따라 클래스 이동 제어를 미리 수행하여 안정적으로 QoS를 제공할 수 있다. The current average queue length ( ) Is upper limit ( ), The standard deviation of the current traffic ( ) Is slightly changed, the increase of the queue length becomes sharp. If the queue length increases drastically, the maximum queue length value ( ), Packets to be input to the scheduler may be discarded, resulting in packet loss. Therefore, if the current queue length is It is possible to stably provide QoS by performing class moving control in advance according to the class moving condition described later.
는 의 Threshold 2로 하기 <수학식 11>로 표현된다. The Is expressed as < EMI ID = 11.0 >
상기 <수학식 11>은 현재 입력되는 트래픽의 평균 큐 길이()가 트래픽에 허용 가능한 큐 길이의 최대값()에 근접한 정도를 나타낸다.Equation (11) represents the average queue length of currently input traffic ) Is the maximum allowed queue length for traffic ( ). ≪ / RTI >
이 때 값은 스케쥴러에 미리 설정되어 있어야 한다. 는 (현재 트래픽의 평균 큐 길이)가 (class j 트래픽에 허용 가능한 큐 길이의 최대값)에 근접한 정도를 나타내는 척도이다. 만약 값이 0.9라면, 스케쥴러는 가 값의 90%에 해당하는 값을 Threshold 2로 사용하여 제어한다는 것을 의미한다. 값은 시스템의 운영 방식, 트래픽의 특성 및 클래스의 우선 순위(priority)에 따라 변경될 수 있음은 물론이다. At this time The value must be preset in the scheduler. The (The average queue length of the current traffic) (the maximum value of the allowable queue length for class j traffic). if If the value is 0.9, then the scheduler end Means that the value corresponding to 90% of the value is used as
스케쥴러가 가 에 근접한 정도를 알아야 하는 이유는 다음과 같다.The scheduler end The reason why you need to know the degree of proximity is as follows.
현재 트래픽의 평균 큐 길이()가 허용된 큐 길이 최대값()을 초과하는 순간 큐 길이 위배(queue length violation)가 발생하기 때문이다. 큐잉(Queueing) 이론에 따르면 상기 큐 길이 위배는 QoS 위배로 해석되는 것으로 알 려져 있다. 따라서 가에 근접했을 때 미리 클래스 이동 제어를 수행하여 현재 트래픽에 안정적으로 QoS를 제공할 수 있다.Average queue length for current traffic ( ) Is the maximum queue length allowed ( ), The queue length violation occurs. According to the queuing theory, it is known that the queue length violation is interpreted as a QoS violation. therefore end It is possible to stably provide QoS to the current traffic by performing class moving control in advance.
상술한 인자들, 즉 , , 에 의하여 클래스 이동 조건을 상세히 설명한다. 본 발명의 클래스 이동 조건은 두 가지 경우이다.The aforementioned factors, i. E. , , The class moving condition will be described in detail. The class moving condition of the present invention is two cases.
(1)클래스 이동 조건 1(1)
는 미리 설정된 값이다. 가 인 이유는 다음과 같다. 스케쥴러가 현재 트래픽의 평균 큐 길이()가 상한값에 가까이 있는 경우 (즉, 이고, 0<<1이므로 는 상한값()에 가까이 있게 된다.) 의 작은 변화에도 급격하게 큐 길이가 증가될 수 있기 때문에 클래스 이동 제어를 미리(이고 이므로 에 도달하는 시간이 Threshold 2()에 도달하는 시간보다 '미리'가 된다.) 수행하여 현재 트래픽에 안정적으로 QoS를 제공하는 것이다. Is a preset value. end The reason for this is as follows. The scheduler determines the average queue length of the current traffic ( ) Is close to the upper limit value (i.e., , 0 < <1 Is the upper limit value ). The queue length can be rapidly increased even in a small change of ego Because of Is less than Threshold 2 ( ) Of the current traffic, and provides QoS stably to the current traffic.
(2)클래스 이동 조건 2(2)
현재 트래픽이 상기 클래스 이동 조건 1 또는 2를 만족하면 클래스 이동 제어가 수행된다. 그런데 이경우 클래스 이동 제어를 받는 트래픽은 class j 에 속하는 전체 트래픽은 아니다. 제어되는 트래픽은 class j 트래픽 중에서 일정한 기준을 만족하는 것이다. 즉, 트래픽의 송신 및 수신 주소, 클래스의 우선순위(priority)를 표시하는 헤더들(tagged header, label header)을 통하여 시스템이 설정한 특정한 조건에 해당하는 트래픽에 대해서 클래스 이동 제어가 수행될 수 있다. 상기 특정한 조건은 시스템에 따라서 달라질 수 있음은 물론이다. If the current traffic satisfies the
이하에서는 상기 405 단계의 타겟 클래스를 검색하기 위한 조건에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the conditions for searching for the target class in
현재 트래픽이 class j에 속하고, 클래스 이동 조건에 해당되었다면, 스케쥴러는 현재 트래픽의 QoS를 만족시킬 수 있는 타겟 클래스를 검색한다. 현재 트래픽이 class j이므로 class j-1 부터 class 1에 대해서 타겟 클래스를 순차로 검색하면 될 것이다. 즉, 현재 트래픽이 속한 클래스보다 우선 순위가 하나 높은 클래스가 타겟 클래스에 해당하는지 검사한다. 만약 해당하지 않는다면 다음으로 우선 순위가 높은 클래스가 타겟 클래스에 해당하는지 검사한다. 이런 과정은 타겟 클래스가 검색될 때까지 최상위 클래스까지 계속된다. If the current traffic belongs to class j and corresponds to the class moving condition, the scheduler searches for a target class that can satisfy the QoS of the current traffic. Since the current traffic is class j, we will search target classes sequentially for class j-1 to
본 발명에서 타겟 클래스의 조건은 다음과 같이 설정된다.In the present invention, the conditions of the target class are set as follows.
<조건 1> and <조건 2> and <조건 3> <
현재 검사 중인 클래스(이하 '검사 클래스')는 상기 <조건 1> 내지 <조건 3>을 모두 만족하면 해당 클래스가 타겟 클래스로 결정된다. 이하에서 상기 <조건 1> 내지 <조건 3>의 의미에 대하여 상세히 설명한다. If the class under examination (hereinafter referred to as " inspection class ") satisfies all of the above <
<조건 1> 에서 는 검사 클래스의 큐 길이의 하한(Lower bound)을 의미한다. <
는 앞서 설명한 것처럼 class j에 설정될 수 있는 큐 길이 최대값이다. 상기 <조건 1>의 의미는 다음과 같다. 현재 트래픽의 큐의 길이는 검사 클래스의 경계값 내에 속해야 한다. 그런데 클래스에 따라서는 경계값의 간격이 매우 좁은 경우가 있다. 이 경우에는 검사 클래스의 큐 길이의 하한이 현재 트래픽의 평균 큐의 길이보다 큰 경우가 생길 수 있다. 현재 트래픽의 큐의 길이가 검사 클래스의 큐 길이의 범위에 속하지 못할 수 있다. 이렇게 되면 현재 트래픽에 QoS를 제공할 수 없게 된다. 따라서 현재 클래스의 큐 길이의 최대값은 타겟 클래스의 하한보다 커야 한다. Is the maximum queue length that can be set in class j as described above. The meaning of <
<조건 2> 에서, 는 검사 클래스의 평균 큐 길이를 의미한다. 는 검사 클래스의 threshold 1을 의미한다. 검사 클래스의 평균 큐 길이가 검사 클래스의 threshold 1값보다 작아야 함은 당연하다. 만약 평균 큐 길이가 threshold 1값보다 크다면 안정적으로 QoS를 제공할 수 없기 때문이다. <
<조건 3> 에서, 검사 클래스의 평균 큐의 길이가 가 threshold 보다 작아야 함을 의미한다.<
만약 검사 클래스가 상기 <조건 1> 내지 <조건 3>을 모두 만족시키면 상기 검사 클래스는 타겟 클래스가 된다. 타겟 클래스가 검색되었기 때문에 더 이상 다음 클래스에 대하여 타켓 클래스를 찾는 과정은 중지된다.If the inspection class satisfies all of <
이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 본 발명에서 사용되는 통계적 분석에 의한 의 경계값의 추정 방식에 대한 과정을 상세히 설명한다. 이하의 설명은 본 발명의 통계적 분석에 대한 수학적 배경에 해당한다. 이하의 설명들은 "W. Stallings, High-Speed Networks and Internets: Performance & Quality of Service, 2nd Ed. ISBN 0-13-032221-0, NJ: Prentice Hall, 2002. (Chapter 9)"에 기반한 것임을 밝혀둔다.Hereinafter, in order to facilitate the understanding of the present invention, The method of estimating the boundary value of the boundary value will be described in detail. The following description corresponds to the mathematical background of the statistical analysis of the present invention. The following description is based on "W. Stallings, High-Speed Networks and Internets: Performance and Quality of Service, 2nd Ed. ISBN 0-13-032221-0, NJ: Prentice Hall, 2002. (Chapter 9) Leave.
본 발명의 통계적 값들은 밀도함수(intensity function) 기반의 페리오도그램(periodogram)를 이용하여 불연속적인 class j의 트래픽에 Whittle 추정 기법을 적용하였다. 이에 의하여 실시간으로(또는 실시간에 근사하여) class j 트래픽의 평균 큐 길이의 경계값을 추정한다. 참고로 페리오도그램이란 불규칙 신호의 파워스펙트럼밀도 추정치를 말한다.The statistical values of the present invention are applied to the discrete class j traffic using Whitey's estimation method using a periodogram based on an intensity function. Thereby estimating the boundary value of the average queue length of class j traffic in real time (or near real time). For reference, periodogram is an estimate of the power spectral density of an irregular signal.
(1)은 자기 유사 트래픽의 통계적 특성을 고려하였다. 클래스의 경계값을을 정밀히 구하기 위하여 필요한 수학적 도구는 자기상관함 수(autocorrelation function)와 파워스펙스럼밀도(power spectral density: PSD)이다. (One) Considered the statistical characteristics of self - similar traffic. The mathematical tools needed to precisely determine the boundary values of classes are the autocorrelation function and the power spectral density (PSD).
자기상관함수는 하기 <수학식 12>로, PSD는 하기 <수학식 13>으로 표현될 수 있다.The autocorrelation function can be expressed by Equation (12), and PSD can be expressed by Equation (13).
그런데 제한된 샘플 데이터만을 이용해서 실시간(또는 근 실시간)적으로 자기상관함수와 PSD를 추정하기 위해서는 추가적인 과정이 필요하다.However, an additional process is required to estimate the autocorrelation function and PSD in real time (or near real time) using only limited sample data.
실시간(또는 근 실시간)으로 복수의 클래스로 분류된 자기 유사 트래픽의 분석은 이산 시간 인스턴스(discrete time instance)값인 들을 기반으로 밀도함수(intensity function)를 계산할 수 있다.Analysis of self-similar traffic classified into multiple classes in real-time (or near real-time) is a discrete time instance value The intensity function can be calculated based on the intensity function.
(1)밀도함수()는 하기 <수학식 14>로 표현된다.(1) density function ( ) Is expressed by Equation (14) below.
(2)H(허스트 파라미터(Hurst parameter)) 값과 샘플 분산(sample variance) 값의 계산은 페리오도그램(periodogram)을 이용하여 다음과 같이 계산된다. (2) The calculation of the H (Hurst parameter) value and the sample variance value is calculated as follows using a periodogram.
상기 <수학식 15>에서 을 최소값으로 만드는 값이 허스트 파라미터(Hurst parameter)의 추정값이 된다. 추정 값 을 이용하면 샘플 분산(sample variance)을 구할 수 있고 하기 <수학식 16>으로 표현된다. In Equation (15) To a minimum The value is an estimate of the Hurst parameter. Estimated value The sample variance can be obtained and expressed by Equation (16).
상기 <수학식 16>의 다른 변형은 하기 <수학식 17>이다. 하기 <수학식 17>은 이산(discrete)값일 때의 표현 형태이다.Another modification of Equation (16) is Equation (17). The following expression (17) is a discrete value expression form.
상기 <수학식 15> 내지 <수학식 17>에서 와 가 추정되어 얻어지므로 바로 트래픽의 2차 모멘트(moment) 을 추정할 수 있다.In the equations (15) to (17) Wow The moment of the second moment of the traffic, Can be estimated.
그리고 의 경계값을 계산하기 위한 다른 인자들 (즉, )은 서버 시스템의 상태 정보와 스케쥴러로 입력되는 트래픽을 분석하여 실시간(또는 근 실시간)으로 계산할 수 있다. And Lt; RTI ID = 0.0 > (i. E., ≪ / RTI > ) Can analyze the state information of the server system and the traffic input to the scheduler and calculate it in real time (or near real time).
또한 Norros 기법(IEEE JSAC'95)을 기반으로 fractional Brownian motion (FBM) 기반으로 n번째 시간동안 도착하는 패킷의 수는 하기 <수학식 18>의 방법으로 분산을 추정 할 수 있다. In addition, the number of packets arriving for the n-th time based on the fractional Brownian motion (FBM) based on the Norros technique (IEEE JSAC'95) can be estimated by the following Equation (18).
상기 <수학식 18>에서 는 시간 구간을 나타낸다. 또한 는 허스트 파라미터(Hurst parameter)를 나타낸다. In Equation (18) Represents a time interval. Also Represents the Hurst parameter.
또한 는 평균 입력율(mean input rate)을, 는 분산 계수(variance coefficient)를 의미하는데 상기 <수학식 18>에서 과 는 각각 하기 <수학식 19>와 <수학식 20>에 의하여 구해진다.Also Is the mean input rate, Is a variance coefficient. In Equation (18) and Are obtained by the following equations (19) and (20), respectively.
지금까지 통계적 추정에 의하여 의 경계값을 추정하는 방식을 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 장치를 설명한다.By statistical estimation so far The boundary value of the boundary is estimated. Hereinafter, an apparatus according to the present invention will be described.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차등화 서비스를 제공하는 스케쥴링 장치의 구성도이다.5 is a block diagram of a scheduling apparatus for providing a differentiating service according to an embodiment of the present invention.
입력인터페이스(501) 스케쥴러에 입력되는 트래픽의 패킷들을 수신하고, 상기 패킷들을 제어부로 전달한다. 변수값계산부(503)는 상기 패킷들의 정보를 상기 입력인터페이스(501)를 통하여 수신한다. 상기 패킷들의 정보는 임의의 시간동안 스케쥴러에 도달하는 패킷수(즉, 패킷 도달율) 정보를 포함한다. 또한 변수값계산부(503)는 출력인터페이스(511)에 연결된 서버(도시되지 않음)의 정보를 상기 출력인터페이스(511)를 통하여 수신한다. 상기 서버의 정보는 서버 용량(capacity)정보 를 포함한다. 변수값계산부(503)는 상기 패킷 도달율과 상기 서버 용량정보를 이용하여 통계적 분석에 사용되는 변수값들을 계산하여 경계값계산부(505)로 출력한다. 상기 변수값들은 전술한 본 발명의 방법에서 설명된 , , 이다. The
경계값계산부(505)는 상기 변수값들을 수신하여 클래스별 경계값들(,)을 계산하여 비교부(507)로 출력한다. 비교부(509)는 입력인터페이스(501)로부터 현재 트래픽을 수신하고, 경계값계산부(505)로부터 경계값들을 수신한다. 또한 변수값계산부(503)로부터 변수값들을 수신한다. 비교부는 상기 수신한 현재 트래픽들, 경계값들, 변수값들을 이용하여 상기 현재 트래픽의 평균 큐 길이와 경계값들을 비교한다. 상기 비교 결과는 제어부(509)로 출력된다. 제어부는 상기 입력인터페이스(501)로부터 현재 트래픽들을 수신한다. 또한 상기 비교부(507)로부터 상기 비교 결과를 수신한다. 제어부는 상기 비교 결과가 전술된 클래스 이동 조건에 해당하는지를 검사한다. 클래스 이동 조건에 해당한다면 타겟 클래스를 검색한다. 타겟 클래스가 검색된 경우 상기 현재 트래픽의 클래스를 타겟 클래스로 변경하고, 상기 타겟 클래스가 검색되지 않은 경우 상기 현재 트래픽의 클래스를 최상위 클래스로 변경한다. 또한 제어부(509)는 상기 타겟 클래스로 변경된 현재 트래픽을 출력인터페이스(511)로 출력한다. 출력인터페이스(511)은 서버와 연결되어 있다. 서버는 상기 현재 트래픽을 처리하게 된다.The boundary
도 6은 본 발명에서 제안한 통계적 추정에 의한 스케쥴링에 대한 예시도이다. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of scheduling by the statistical estimation proposed in the present invention.
도 6은 스케쥴러가 QoS를 보장하는 최대 큐 길이의 threshod( )가 3000 바이트(bytes)인 경우를 가정한 것이다. 표준편차(standard deviation)( )가 1.5를 전후로 class 5가 class 4로 변경되었다. 또한 1.5에서 2사이에 class 4가 class 3으로 변경되었다. 가 2에서 2.5사이에 class 3에서 class 2로 변경되고, 가 3을 전후로 class 2가 class 1로 변경되는 것을 볼 수 있다. 이 같은 예시도에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 통계적 추정에 의한 스케쥴링에 의하여 현재 트래픽의 큐 길이가 = 3000 bytes를 초과하도록 클래스를 변경시키기 때문에 QoS를 보장하면서 트래픽이 처리되는 것을 볼 수 있다. FIG. 6 is a flow chart illustrating a method of setting a maximum queue length threshod ( ) Is 3000 bytes (bytes). Standard deviation ( ) Was changed to 1.5, and
도 1은 차등화 서비스에 사용되는 일반적인 IP 패킷의 구성도,FIG. 1 is a block diagram of a general IP packet used for a differentiating service,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 장치의 구성도,2 is a configuration diagram of a scheduling apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차등화 서비스의 클래스별 트래픽의 평균 큐 길이를 추정하는 예시도,3 is an exemplary diagram for estimating an average queue length of traffic for each class of the differentiating service according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차등화 서비스를 제공하는 스케쥴링 방법을 설명하는 순서도,4 is a flowchart illustrating a scheduling method for providing a differentiated service according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차등화 서비스를 제공하는 스케쥴링 장치의 구성도.5 is a configuration diagram of a scheduling apparatus for providing a differentiating service according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명에서 제안한 통계적 추정에 의한 스케쥴링에 대한 예시도. 6 is a diagram illustrating an example of scheduling by statistical estimation proposed in the present invention.
Claims (12)
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KR1020070107990A KR101400500B1 (en) | 2007-10-25 | 2007-10-25 | Method and appratus for stochastic scheduling in differentiated service system |
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KR (1) | KR101400500B1 (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101281456B1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-07-08 | 고려대학교 산학협력단 | Apparatus and method for anomaly detection in SCADA network using self-similarity |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100525345B1 (en) | 2002-12-20 | 2005-11-02 | 한국전자통신연구원 | Class Updater and Class Updating Method In Differentiated Services Network |
US20070161364A1 (en) | 2006-01-10 | 2007-07-12 | Surineni Shravan K | Method and apparatus for scheduling in a wireless communication network |
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2007
- 2007-10-25 KR KR1020070107990A patent/KR101400500B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
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KR100525345B1 (en) | 2002-12-20 | 2005-11-02 | 한국전자통신연구원 | Class Updater and Class Updating Method In Differentiated Services Network |
US20070161364A1 (en) | 2006-01-10 | 2007-07-12 | Surineni Shravan K | Method and apparatus for scheduling in a wireless communication network |
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KR20090042085A (en) | 2009-04-29 |
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