KR101446441B1 - Timestamp Adjustment for Packet Loss Differentiation in Weighted Fair Queuing - Google Patents

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Abstract

For QoS guaranteed service, a certain degree of packet loss is allowed, and the degree of allowable loss depends on the used CODEC or the required level of QoS. The present invention relates to a packet scheduler which is capable of supporting differentiated packet loss rates by traffic flow in a packet node such as switch or router and the like which can support QoS. The present invention includes: a packet discard module for discarding packets which exceed a delay limit which is allowed in a scheduler; a timestamp adjustment module for adjusting a timestamp value of the first packet of each traffic flow queue which does not exceed the delay limit to a timestamp adjustment ratio of flow which the packet belongs to; a minimum timestamp search module for searching a packet which has the minimum timestamp value among the packets which have an adjusted timestamp; and a packet transmission module for transmitting the searched minimum timestamp packet to an output link. Therefore, the present invention can improve a scheduler resource usage by supporting an acceptable packet loss rate differentially required by traffic flow or class by improving weakness of the existing technologies.

Description

타임스탬프 값 조정에 의한 차별적 패킷 손실을 지원하는 가중치 기반 공정 패킷 스케줄링{Timestamp Adjustment for Packet Loss Differentiation in Weighted Fair Queuing}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a weighted fair queuing scheme for supporting differentiated packet loss by adjusting a time stamp value,

본 발명은 서비스 품질을 지원하는 스위치나 라우터 등과 같은 패킷 노드에서 트래픽 흐름별로 서로 상이한 허용 패킷 손실률을 지원할 수 있는 패킷 스케줄러에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a packet scheduler capable of supporting a different allowable packet loss rate for each traffic flow at a packet node such as a switch or a router supporting service quality.

본 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 패킷 스케줄링 방법의 기준이 되는 가설적인 이론은 Abhay K.Parekh 와 Robert G. Gallager의 논문 "A generalized Processor Sharing Approach to Flow Control in Integrated Services Networks: The Single-node case" (IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol.1, No.3, 1993년 6월)에 제안되어 있다. GPS(Generalized Processor Sharing)라 지칭되는 이 이론은 실제 구현은 불가능하나 모든 공정 스케줄링 방법이 지향하는 개념적인 성능 기준을 제공한다. 상술한 GPS를 가장 근접하게 구현한 방법으로, Abhay K.Parekh 와 Robert G. Gallager의 논문 A generalized Processor Sharing Approach to Flow Control in Integrated Services Networks: The Single-node case (IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol.1, No.3, 1993년 6월)이 있다. WFQ(Weighted Fair Queuing)라 지칭되는 이 방법은 서버 가상시간을 도입하여 패킷의 예상 전송 종료시각을 산정할 때 기준 값으로 사용한다. WFQ 스케줄러는 패킷 도착 처리부, 큐 블럭 및 패킷 전송 처리부로 구성된다. 요구된 서비스 품질을 지원하기 위해 필요한 자원의 예약을 거친 트래픽 흐름(이하 흐름)은 스케줄러에 수용되며, 스케줄러에 수용된 흐름들은 패킷을 발생시킨다. 패킷 도착 처리부는 스케줄러에 도착하는 패킷에 대해 그 패킷의 예상 전송 종료시각을 계산하여 그 패킷의 타임스탬프 영역에 기입한 후 그 패킷을 큐 블럭에 있는 해당 흐름의 큐에 입력한다. 큐 블럭은 스케줄러에 수용된 흐름 갯 수 만큼의 흐름 큐를 갖는다. 패킷 전송 처리부는 큐 블럭에 대기중인 패킷 들 중 최소 타임스탬프 값을 갖는 패킷을 찾아 그 패킷을 출력링크로 전송한다.
The hypothetical theory on which packet scheduling methods commonly known in the art are based is described by Abhay K. Parekh and Robert G. Gallager in "A Generalized Processor Sharing Approach to Flow Control in Integrated Services Networks: The Single-node case & (IEEE / ACM Transactions on Networking, Vol. 1, No. 3, June 1993). This theory, called Generalized Processor Sharing (GPS), provides a conceptual performance criterion that all process scheduling methods are aimed at, although actual implementations are not possible. In the most recent implementation of GPS described above, Abhay K. Parekh and Robert G. Gallager's paper, A Generalized Processor Sharing Approach to Flow Control in Integrated Services Networks: The Single-node case (IEEE / ACM Transactions on Networking, Vol 1, No. 3, June 1993). This method, referred to as Weighted Fair Queuing (WFQ), uses server virtual time as a reference value when estimating the expected transmission end time of a packet. The WFQ scheduler is composed of a packet arrival processing unit, a queue block, and a packet transmission processing unit. A traffic flow (hereinafter referred to as a flow) reserved for the required resources to support the requested quality of service is received in the scheduler, and flows received in the scheduler generate packets. The packet arrival processing unit calculates the expected transmission end time of the packet for the packet arriving at the scheduler, writes the packet into the time stamp area of the packet, and inputs the packet to the queue of the corresponding flow in the queue block. The queue block has as many flow queues as the number of flows accommodated in the scheduler. The packet transmission processing unit finds a packet having a minimum time stamp value among packets waiting in the queue block and transmits the packet on the output link.

WFQ 스케줄러에서 임의의 흐름의 스케줄러 통과 최대 지연 (이하 레이턴시)은 그 흐름의 최대 패킷 크기를 그 흐름을 위해 예약한 대역폭(이하 예약 대역폭)으로 나눈 값과 스케줄러가 지원하는 최대 패킷 크기를 출력링크의 대역폭으로 나눈 값의 합으로 결정된다. 여기서 예약 대역폭은 흐름에 할당된 가중치와 출력링크의 용량의 곱으로 결정된다. 임의의 흐름의 레이턴시는 그 흐름의 예약 대역폭에 의해 결정되므로 예약 대역폭의 조정을 통해 그 흐름이 요구하는 대역폭과 스케줄러에서의 통과 지연 한계를 동시에 보장할 수 있다. 이러한 특성으로 WFQ 스케줄러는 IETF(Internet Engineering Task Force)에서 제시한 품질 보장형 서비스까지 지원하는 종합서비스 모델의 RSVP(resource reservation protocol) 라우터에 적용되었다.
In the WFQ scheduler, the maximum delay (hereinafter referred to as latency) of the scheduler of any flow is calculated by dividing the maximum packet size of the flow by the bandwidth reserved for the flow (hereinafter, reserved bandwidth) and the maximum packet size supported by the scheduler, Divided by the bandwidth. Where the reserved bandwidth is determined by multiplying the weight of the output link by the weight assigned to the flow. Since the latency of an arbitrary flow is determined by the reserved bandwidth of the flow, adjustment of the reserved bandwidth can simultaneously guarantee the bandwidth required by the flow and the pass delay limit in the scheduler. With these characteristics, the WFQ scheduler was applied to a resource reservation protocol (RSVP) router that supports the quality service type proposed by the Internet Engineering Task Force (IETF).

서비스 품질은 대역폭, 종단간 지연 및 패킷 손실률의 세 가지 지표로 수치화 되며, SLA(Service Level Agreement)를 통해 공급자와 소비자 사이에 약속된다. 그 동안 대역폭과 종단간 지연 위주의 서비스 품질이 주로 다루어져 왔지만 최근 들어 패킷 손실률의 차별화와 차별화된 패킷 손실률의 보장에 대한 관심이 증대되고 있다. WFQ는 요구되는 대역폭과 지연 한계를 완벽히 준수하여 패킷 손실이 전혀 일어나지 않는 그러한 알고리즘으로 설계되었다. 하지만 품질 보장형 서비스라 하더라도 대부분 어느 정도의 패킷 손실이 허용된다. 배성룡의 논문 “E-모델 기반 통화품질 분석을 통한 VoIP Planning 및 평가,” (박사학위논문, 경기대학교 대학원, 2004)에 따르면 인터넷 전화의 경우 0.1 ~ 3%, 이 허용되며, 구체적인 손실률은 사용되는 코덱과 요구되는 서비스 품질 정도에 따라 달라진다
Service quality is quantified into three indicators of bandwidth, end-to-end delay and packet loss rate, and is promised between suppliers and consumers through Service Level Agreements (SLAs). Recently, bandwidth and end-to-end delay-oriented service quality have been mainly dealt with, but in recent years there is growing interest in differentiating packet loss rate and guaranteeing differentiated packet loss rate. WFQ is designed with such an algorithm that fully complies with the required bandwidth and delay limits, so that no packet loss occurs at all. However, most quality-assured services allow some degree of packet loss. According to Bae Sung-ryong's article "VoIP Planning and Evaluation through E-Model Based Call Quality Analysis" (Ph.D. thesis, Kyonggi University Graduate School, 2004), 0.1 ~ 3% is allowed for Internet telephony, Depending on the codec and the required quality of service

최근에 패킷 손실을 허용하는 WFQ에 대해 여러 연구결과가 나오고 있다. 흐름의 패킷 손실률을 추정하거나 측정하여 과도한 패킷 손실이 발생할 경우 그 흐름에 할당하는 예약 대역폭을 늘리는 방법으로 패킷 손실률을 제어하는 기법이 연구되었다. Y. Wang, L. Fan, D. He 및 R. Tafazolli의 논문 “Solution to weight-adaptive fair queuing,” (Electronics Letters, Vol. 44, No. 5, pp. 385-387, 2008)에서는 할당되는 예약 대역폭을 적응적으로 조정하여 흐름별 대역폭이 고정되는 WFQ에 인가되는 트래픽에 따라 가중치를 적응적으로 조정하는 기법을 제시하였다. 이때 가중치를 조정할 때 패킷이 전달순서가 어긋나지 않도록 패킷의 타임스탬프 값을 조정하는 기법을 사용하였다. D.Zhang과 D. Ionescu의 논문 "Providing Guaranteed Packet Loss Probability Service in IP/MPLS-based Networks," (Proc. of ICC, pp.5772-5776, 2008)에서는 WFQ 스케줄러로 실현되는 MPLS 링크에서의 패킷 손실률을 추정하고, 추정된 손실률이 요구 패킷 손실률을 초과할 경우 링크 대역폭을 동적으로 재할당 하는 기법으로 패킷 손실률의 보장을 시도하였다. 김태준의 논문 “패킷 손실을 허용하는 가중치 기반 공정 패킷 스케줄링,” (한국통신학회논문지, 35권, 9호, pp.1272-1280, 2010)에서는 과잉 흐름 수용을 통해 WFQ 스케줄러에서 패킷 손실을 허용 함으로서 자원 이용도를 크게 향상시킬 수 있음을 보였다.
Recently, several studies have been published on WFQ that allow packet loss. In this paper, we propose a method to control the packet loss rate by estimating or measuring the packet loss rate of the flow and increasing the reserved bandwidth allocated to the flow when excessive packet loss occurs. In the article "Solution to weight-adaptive fair queuing," Y. Wang, L. Fan, D. He and R. Tafazolli, (Electronics Letters, Vol.44, No. 5, pp. 385-387, 2008) Adaptive adjustment of the reserved bandwidth, and adaptive adjustment of the weight according to the traffic applied to the WFQ where the bandwidth per flow is fixed. In this case, we used the technique of adjusting the timestamp value of the packet so that the order of delivery does not deviate when the weights are adjusted. D.Zhang and D. Ionescu, "Providing Guaranteed Packet Loss Probability Service in IP / MPLS-based Networks," (Proc. Of ICC, pp. 5772-5776, 2008) We tried to guarantee the packet loss rate by estimating the loss rate and dynamically reallocating the link bandwidth when the estimated loss rate exceeds the requested packet loss rate. Kim Tae-joon's paper, "Weighted Process Packet Scheduling to Allow Packet Loss," (The Journal of the Korean Institute of Communication Sciences, 35, 9, pp.1272-1280, 2010) allows packet loss in the WFQ scheduler through excess flow acceptance And that it can greatly improve resource utilization.

상기의 방식은 흐름 별로 패킷 손실률을 차별화 할 수 없어 스케줄러의 자원 이용도가 낮아지는 문제가 있다. 한 예로 0.1%와 3%의 서로 다른 허용 패킷 손실률을 갖는 두 가지 유형의 흐름이 있을 경우 스케줄러가 차별적인 패킷 손실률을 지원할 수 없다면 3%의 느슨한 패킷 손실률을 요구하는 흐름에 대해서도 0.1%의 엄격한 패킷 손실률을 지원할 수 밖에 없어 그만큼 스케줄러가 수용할 수 있는 흐름의 수가 줄어들게 되고, 그 결과 자원 이용도가 낮아지게 된다.
The above-described scheme can not differentiate the packet loss rate for each flow, and the resource utilization of the scheduler is lowered. For example, if there are two types of flows with different allowed packet loss rates of 0.1% and 3%, if the scheduler can not support differential packet loss rates, then a strict packet of 0.1% The number of flows that the scheduler can accommodate is reduced, and as a result, the resource utilization becomes low.

본 발명은 상기한 바와 같이 흐름 별로 서로 다른 패킷 손실률을 지원할 수 없는 WFQ의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기존 WFQ의 특징과 장점을 유지하면서 허용 패킷 손실률이 서로 상이한 흐름들을 효과적으로 지원할 수 있는 패킷 스케줄링 방법을 제안하는 것이 본 발명의 주된 기술적 과제이다.
The present invention has been made to solve the problem of WFQ that can not support different packet loss rates for each flow as described above. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for efficiently supporting flows with different allowable packet loss rates while maintaining the characteristics and advantages of existing WFQ It is a main technical problem of the present invention to propose a scheduling method.

본 발명의 이러한 목적은 패킷 전송 처리부(130)에 패킷의 실제 전송 시작시각이 그 패킷의 예상 전송 종료시각을 의미하는 타임스탬프 값보다 늦을 경우 패킷을 폐기하는 패킷 폐기 모듈(132)과 패킷의 타임스탬프 값을 그 패킷이 속한 흐름의 타임스탬프값 조정비율에 따라 강제로 조정하여 패킷의 폐기 비율을 제어하는 타임스탬프값 조정 모듈(134)를 포함하는 본 발명에 따른 스케줄러에 의해 달성된다.
This object of the present invention is achieved by a packet discarding module 132 for discarding a packet if the actual transmission start time of the packet is later than the time stamp value indicating the expected end time of the packet, And a timestamp value adjustment module (134) for forcibly adjusting the stamp value according to the timestamp value adjustment rate of the flow to which the packet belongs to control the discard rate of the packet.

이상에서 설명한 바와 같이, 패킷 전송에 있어 우선순위의 지표가 되는 패킷의 타임스탬프 값의 조정을 통해 흐름별로 패킷 스케줄러에서 발생하는 패킷 손실의 정도를 차별화 함으로서 각각의 흐름이 요구하는 서로 상이한 허용 패킷 손실률을 지원할 수 있다. 만일 스케줄러가 스케줄러에서 발생하는 패킷 손실의 정도를 차별화 할 수 없다면, 즉 모든 흐름에 대해 동일한 패킷 손실이 발생한다면 모든 흐름에 대해 스케줄러에 수용되는 흐름 중 가장 엄격한 허용 패킷 손실률을 위반하지 않도록 패킷 스케줄러에 수용되는 흐름의 수를 줄여야 한다. 반면 본 발명을 활용하여 각 흐름의 타임스탬프 조정비율을 적절히 설정하여 스케줄러에서 발생하는 각 흐름의 패킷 손실률을 각 흐름이 요구하는 허용 패킷 손실률에 근접하게 함으로서 스케줄러에 더 많은 흐름을 수용할 수 있어 스케줄러의 자원 이용도를 높일 수 있다.
As described above, by differentiating the degree of packet loss occurring in the packet scheduler on a flow-by-stream basis by adjusting the timestamp value of the packet as an index of priority in the packet transmission, the different allowable packet loss rates . If the scheduler can not differentiate the degree of packet loss that occurs in the scheduler, that is, if the same packet loss occurs for all flows, the packet scheduler should be set to not violate the strictest acceptable packet loss rate among the flows accommodated in the scheduler for all flows The number of streams to be accommodated must be reduced. On the other hand, according to the present invention, by setting the time stamp adjustment ratio of each flow appropriately, the packet loss rate of each flow generated in the scheduler approaches the allowable packet loss rate required by each flow, so that more flows can be accommodated in the scheduler, It is possible to increase the resource utilization of the system.

도 1은 본 발명에 따른 패킷 스케줄러의 블록도
도 2는 본 발명에 따른 패킷 처리 전송부의 순차도1 is a block diagram of a packet scheduler according to the present invention;
FIG. 2 is a block diagram illustrating a sequence diagram of a packet processing and transmission unit according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the operation of the preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면 본 발명에서 제안한 패킷 스케줄러는 패킷 도착 처리부(110), 큐 블럭(120) 및 패킷 전송 처리부(130)를 포함한다. 패킷 도착 처리부(110)는 스케줄러에 인가되는 각 흐름의 패킷에 대해 그 패킷의 타임스탬프 값을 그 패킷의 타임스탬프 영역에 기입한 후 그 패킷을 큐 블럭(120)내 해당 흐름의 큐에 입력하는 역할을 담당한다. 임의의 흐름 i의 k번째 패킷을 Pi k, 이의 예상 전송 시작시각과 예상 전송 종료시각을 각각 Si k 와 Fi k, 그리고 이의 크기를 Li k로 표현한다. Abhay K.Parekh 와 Robert G. Gallager의 논문 "A generalized Processor Sharing Approach to Flow Control in Integrated Services Networks: The Single-node case" (IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol.1, No.3, 1993년 6월)에 따르면 Fi k는 다음 수학식 1에 의해 계산되며, 이를 Pi k의 타임스탬프(timestamp)라 부른다.
Referring to FIG. 1, the packet scheduler of the present invention includes a packet arrival processing unit 110, a queue block 120, and a packet transmission processing unit 130. The packet arrival processing unit 110 writes the time stamp value of the packet to each packet of each flow applied to the scheduler into the time stamp area of the packet and inputs the packet to the queue of the corresponding flow in the queue block 120 It plays a role. The kth packet of an arbitrary flow i is expressed as P i k , its estimated transmission start time and its estimated transmission end time as S i k and F i k , and its size as L i k . In this paper, we propose a generalized processor-based flow control algorithm based on the algorithm proposed by Abhay K. Parekh and Robert G. Gallager (IEEE / ACM Transactions on Networking, Vol. 1, No. 3, 1993 Month), F i k is calculated by the following equation (1), which is called a time stamp of P i k .

Figure 112013079705714-pat00001
Figure 112013079705714-pat00001

수학식 1에서 vS(t)는 스케줄러에서 처리할 트래픽이 있는 구간 (이하 바쁜구간) 동안 다음 수학식 2에 의해 증가되는 서버시간이다.
In Equation (1), v S (t) is a server time that is increased by the following Equation (2) during a period in which the traffic to be processed by the scheduler exists (hereinafter referred to as a busy period).

Figure 112013079705714-pat00002
Figure 112013079705714-pat00002

수학식 2에서 B(t)는 시간 t 시점에 이미 스케줄러에 도착한 흐름의 집합을 의미하고 Φk는 흐름 k에 할당된 가중치이며 C는 출력링크의 대역폭이다. 가중치란 스케줄러 출력링크의 대역폭을 점유하는 비율을 의미한다. 가중치가 Φk인 임의의 흐름 k에 예약되는 대역폭 Rk는 Rk=ΦkC로 계산된다. 임의의 흐름 k의 예약 대역폭 Rk는 자원예약 절차인 RSVP에 의해 결정된다. In Equation (2), B (t) denotes a set of flows already arriving at the scheduler at time t, Φ k is a weight assigned to the flow k, and C is the bandwidth of the output link. The weight means the rate occupying the bandwidth of the scheduler output link. R k is the bandwidth reserved for the weight of any flow k is Φ k is calculated by R k = Φ k C. R k reserved bandwidth of any flow k is determined by the resource reservation procedure RSVP.


패킷 전송 처리부(130)는 내부적으로 최소 타임스탬프 패킷 검색 모듈(131), 패킷 폐기 모듈(132), 바쁜구간 실시간 모듈(133), 타임스탬프값 조정 모듈(134) 및 패킷 전송 모듈(135)를 포함한다. 최소 타임스탬프 패킷 검색 모듈(131)은 바쁜구간이 시작되어 처음으로 패킷을 전송하려고 하거나 출력링크로 전송중인 패킷이 전송 종료되어 다음 패킷을 전송하려고 할 때마다 동작하며, 큐블럭(120)내 각 흐름 큐에서 제일 먼저 전송될 패킷 (이하 HoL(Head of Line) 패킷)들 중 최소 타임스탬프값을 갖는 패킷을 검색하는 역할을 수행한다. 이때 패킷 폐기 모듈(132)의 도움을 받아 지연한계를 초과한 패킷을 폐기하나 지연한계를 초과하지 않은 패킷에 대해서는 타임스탬프값 조정 모듈(134)의 도움을 받아 패킷의 타임스탬프값을 조정한 후 최소 타임스탬프값을 갖는 패킷을 찾아 패킷 전송 모듈(135)로 넘겨준다. 타임스탬프값 조정 모듈(134)은 스케줄러가 수용하는 모든 흐름들에 대해 그 흐름의 타임스탬프 조정비율 값을 보관하는 저장영역을 갖는다. 바쁜구간 실시간 모듈(133)은 바쁜구간이 아닌 구간에서는 0의 값으로 초기화되나 바쁜구간 동안은 실제 시간의 진행 속도와 동일한 속도로 진행하는 시계로 폐킷 폐기 모듈(132)에서 그때 그때의 바쁜구간 실시간 값을 읽어갈 수 있도록 해준다.
The packet transmission processing unit 130 internally includes a minimum time stamp packet search module 131, a packet discarding module 132, a busy interval real time module 133, a time stamp value adjustment module 134 and a packet transmission module 135 . The minimum time stamp packet retrieval module 131 operates whenever a busy period starts and a packet is being transmitted for the first time or a packet being transmitted to the output link is transmitted and the next packet is to be transmitted. And a packet having a minimum time stamp value among the packets to be transmitted first in the flow queue (hereinafter referred to as HoL (Head of Line) packet). At this time, the packet exceeding the delay limit is discarded with the help of the packet discarding module 132, but the timestamp value of the packet is adjusted with the help of the time stamp value adjustment module 134 for the packet not exceeding the delay limit Finds a packet having a minimum time stamp value, and passes it to the packet transmission module 135. The timestamp value adjustment module 134 has a storage area for storing the timestamp adjustment ratio value of the flow for all flows the scheduler accepts. The busy section real time module 133 is initialized to a value of 0 in a busy section but not in a busy section but is clocked at the same rate as a real time progress speed during a busy section. Allows you to read the value.

도 2는 패킷 전송 처리부(130)에 포함되는 각 모듈의 동작을 설명하는 순서도를 도시한다. 최소 타임스탬프 패킷 검색 모듈(131)은 첫번째 흐름부터(231-1) 마지막 흐름(231-2)까지 흐름번호를 증가시켜가면서(231-3) 그 흐름의 큐에 HoL 패킷이 있는지 확인한다(231-4). HoL 패킷이 있으면 패킷 폐기 모듈(132)에 요청하여 지연한계 초과시 패킷을 폐기하도록 한다. 패킷 폐기 모듈(132)은 요청받은 패킷의 타임스탬프값을 바쁜구간 실시간 모듈(133)으로부터 읽어온 바쁜구간 실시간과 비교하여 패킷의 폐기 여부를 판정한다(232-1). 타임스탬프 값이 바쁜구간 실시간 값 보다 작으면 패킷의 예상 전송 종료시각을 초과한, 즉 패킷의 지연한계를 위반하였으므로 그 패킷을 폐기한다(232-2). 패킷이 폐기되지 않을 경우 최소 타임스탬프 패킷 검색 모듈(131)은 타임스탬프값 조정 모듈(134)에 HoL 패킷의 타임스탬프 값의 조정을 요청한다. 타임스탬프 값의 조정 방법은 다음과 같다. 임의 흐름의 타임스탬프 조정비율을 △T라 하고 그 흐름의 임의 패킷의 조정 이전 타임스탬프 값을 Tb라 할 때 이 패킷의 조정 이후 타임스탬프 값 Ta를 아래 수학식 3과 같이 계산한다. 여기서 타임스탬프 조정비율 △T는 0 또는 양수의 값을 갖는다.
FIG. 2 shows a flowchart for explaining the operation of each module included in the packet transmission processing unit 130. FIG. The minimum time stamp packet retrieval module 131 increments the flow number from 231-1 to 231-2 from the first flow 231-3 and checks whether the HoL packet exists in the queue of the flow 231-3 -4). If there is a HoL packet, it requests the packet discarding module 132 to discard the packet when the delay limit is exceeded. The packet discarding module 132 compares the timestamp value of the requested packet with the busy real time read from the busy real time module 133 to determine whether to discard the packet (232-1). If the time stamp value is smaller than the busy real time value, the packet is discarded because it exceeds the expected transmission end time of the packet, that is, the delay limit of the packet is violated (232-2). If the packet is not discarded, the minimum timestamp packet retrieval module 131 requests the timestamp value adjustment module 134 to adjust the timestamp value of the HoL packet. The method of adjusting the time stamp value is as follows. △ the time stamp adjustment rate of any stream T d and calculates the adjustment after a time stamp value for this packet T a when the adjustment before the time stamp value of an arbitrary packet of that flow T b d as shown in Equation 3 below. Here, the time stamp adjustment ratio DELTA T has a value of 0 or a positive value.

Figure 112013079705714-pat00003
Figure 112013079705714-pat00003

수학식 3에서 상수 K는 임의의 양의 상수값을 가져도 상관없지만 스케줄러가 지원하는 패킷의 지연한계의 최소값을 기본값으로 한다.
In Equation (3), the constant K may have any positive constant value, but defaults to the minimum value of the delay limit of the packet supported by the scheduler.

타임스탬프값 조정 모듈(134)은 요청받은 패킷이 속한 흐름의 타임스탬프 조정비율에 K를 곱하여 얻어진 값을 원래의 타임스탬프값에 더한 결과를 그 패킷의 타임스탬프 영역에 수록한다(234). 최소 타임스탬프 패킷 검색 모듈(131)은 모든 흐름의 HoL 패킷에 대해 패킷 폐기 및 타임스탬프값 조정 과정을 거치게 한 후 이들 중 최소 타임스탬프 값을 갖는 패킷을 찾아(231) 패킷 전송 모듈(135)로 패킷 전송을 요청한다. 패킷 전송 모듈(135)은 요청받은 패킷을 출력링크로 전송한다(235).
The time stamp value adjustment module 134 stores the result obtained by adding the value obtained by multiplying the time stamp adjustment rate of the flow to which the requested packet belongs by K to the original timestamp value in the time stamp area of the packet (234). The minimum time stamp packet retrieval module 131 makes a packet discard and time stamp value adjustment process for HoL packets of all flows, finds a packet having a minimum time stamp value among them (231), and sends the packet to the packet transmission module 135 Request packet transmission. The packet transmission module 135 transmits the requested packet to the output link (235).

패킷의 타임스탬프 값은 수학식 3에 의해 조정되므로 임의의 패킷에 대해 그 패킷이 속한 흐름의 타임스탬프 조정 비율 값이 클수록 그 패킷의 타임스탬프 값이 커진다. 반대로 임의의 패킷에 대해 그 패킷이 속한 흐름의 타임스탬프 조정 비율 값이 작을수록 그 패킷의 타임스탬프 값이 작아진다. 패킷전송처리부(160)에서 타임스탬프 값이 작은 순서로 패킷을 전송하므로 타임스탬프 조정 비율이 클수록 패킷 전송에 있어 우선순위가 낮아져 레이턴시가 늘어나고 그 결과 패킷의 지연한계를 위반할 확률이 높아진다. 반대로 타임스탬프 조정 비율이 작을수록 패킷 전송에 있어 우선순위가 낮아져 레이턴시가 줄어들며 그 결과 패킷의 지연한계를 위반할 확률이 낮아진다. 따라서 임의의 흐름에 대해 그 흐름의 타임스탬프 조정비율을 줄여서 허용 패킷 손실률을 낮출 수 있고, 반대로 그 흐름의 타임스탬프 조정비율을 늘려서 허용 패킷 손실률을 높일 수 있다.
Since the timestamp value of the packet is adjusted by Equation (3), the larger the timestamp adjustment ratio value of the flow to which the packet belongs, the larger the timestamp value of the packet becomes. On the other hand, the smaller the timestamp adjustment ratio value of the flow to which the packet belongs to a given packet, the smaller the timestamp value of the packet. Since the packet transmission processing unit 160 transmits packets in descending order of the timestamp value, the higher the time stamp adjustment ratio, the lower the priority of the packet transmission, thereby increasing the latency. As a result, the probability of violating the delay limit of the packet is increased. Conversely, the smaller the time stamp adjustment ratio, the lower the priority of the packet transmission, thereby reducing the latency and consequently lowering the probability of violating the delay limit of the packet. Thus, for any flow, the rate of adjustment of the time stamp of the flow can be reduced to lower the allowable packet loss rate, and conversely, the rate of time stamp adjustment of the flow can be increased to increase the allowable packet loss rate.

Claims (1)

서비스 품질을 지원하는 라우터나 스위치 등과 같은 패킷 노드에 적용되는 패킷 스케줄러에 있어서,
바쁜구간이 시작되어 처음으로 패킷을 전송하려고 하거나 출력링크로 전송중인 패킷이 전송 종료되어 다음 패킷을 전송하려고 할 때마다 동작하며, 큐 블럭내 HoL 패킷을 갖는 모든 흐름 큐의 HoL 패킷에 대해 지연한계 위반시 패킷을 폐기하도록 하고 아니면 타임스탬프 값을 조정하게 한 후 최소의 타임스탬프 값을 갖는 패킷을 찾아서 전송하게 하는 최소 타임스탬프 패킷 검색 모듈;
최소 타임스탬프 패킷 검색 모듈로부터 요청받아 HoL 패킷의 타임스탬프 값이 바쁜구간 실시간 값보다 작으면 패킷을 폐기하는 패킷 폐기 모듈;
최소 타임스탬프 패킷 검색 모듈로부터 요청받아 HoL 패킷이 속하는 흐름의 타임스탬프 조정비율에 스케줄러가 지원하는 최소 지연한계 값을 곱하여 얻어진 결과를 그 패킷의 타임스탬프 값에 더하여 얻어진 값으로 타임스탬프 값을 변경하는 타임스탬프 조정 모듈; 및
최소 타임스탬프 패킷 검색 모듈로부터 넘겨받은 패킷을 출력링크로 전송하는 패킷 전송 처리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄러1. A packet scheduler applied to a packet node such as a router or a switch supporting quality of service,
A busy interval is started and a packet is transmitted for the first time or a packet being transmitted through an output link is terminated and a next packet is to be transmitted. The HoL packet of all flow queues having a HoL packet in the queue block is delayed A minimum time stamp packet retrieval module for retrieving and transmitting a packet having a minimum timestamp value after causing the packet to be discarded or adjusted to a time stamp value in case of violation;
A packet discarding module for discarding a packet if the time stamp value of the HoL packet received from the minimum time stamp packet search module is smaller than a busy real time value of the interval;
The minimum timestamp packet retrieval module receives the request and multiplies the timestamp adjustment ratio of the flow to which the HoL packet belongs by the minimum delay limit value supported by the scheduler to the timestamp value of the packet to change the timestamp value A time stamp adjustment module; And
And a packet transmission processing module for transmitting a packet received from the minimum time stamp packet search module to an output link.
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