KR101681613B1 - 분산 병렬 데이터 전송 시스템에서 자원들을 스케줄링하기 위한 장치 및 그 방법 - Google Patents

분산 병렬 데이터 전송 시스템에서 자원들을 스케줄링하기 위한 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 자원들을 스케줄링하기 위한 방법으로서, 복수의 회선을 통해 유입되는 데이터 패킷에 식별 태그를 생성하는 단계, 회선의 트래픽이 임계치에 도달하면 리포트 태그를 전송하는 단계, 식별 태그에 대응하는 가상의 제어 패킷을 생성하는 단계, 제어 패킷에 대해 패킷 스케줄링을 수행하는 단계, 및 패킷 스케줄링 결과를 담은 제어 태그에 따라 상기 데이터 패킷의 전송여부를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

분산 병렬 데이터 전송 시스템에서 자원들을 스케줄링하기 위한 장치 및 그 방법{Apparatus and method for scheduling resources in distributed parallel data transmission system}
본 발명은 분산 병렬 데이터 전송 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 클라우드 서비스 환경에서 물리적으로 분리된 다수의 회선으로 유입되는 트래픽을 정확하게 제어하기 위해 제어의 혼잡도 및 시그널링 부하를 줄이고 동시에 패킷 단위의 정밀한 대역폭 제어를 가능하게 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
인터넷의 보급과 무선기기의 대중화는 통신/전산망을 통해 소통되는 정보의 양(즉, 트래픽)이 증가하였고, 이를 효율적으로 제어하기 위한 다양한 방법들이 제안되었다. 트래픽 제어는 통신망을 관리하는 활동 중의 하나로서, 망의 처리효율을 향상시키고자 하는 일련의 실시간 제어 기능을 말한다. 트래픽 제어의 방법으로는 갑자기 증가한 트래픽을 통신망의 트래픽량이 적은 다른 루트를 이용하여 우회 소통할 수 있도록 하거나, 통신망의 과부하 방지 또는 이의 경감을 위하여 완료 가능성이 낮은 트래픽을 제한하는 방법 등이 있다.
네트워크 운영자가 운영 목적에 의해 관리하고자 하는 트래픽을 관리 대상 트래픽이라 일컫는다. 예를 들면, 특정 가입자의 트래픽 혹은 특정 콘텐츠 트래픽 (예. Peer-to-Peer 동영상 다운로드 트래픽 등) 등을 관리 대상 트래픽으로 정할 수 있다. 이러한 관리 대상 트래픽이 유입되는 다수 회선의 회선 별 유입 트래픽 속도를 주기적으로 측정하여, 목표하는 전체 전송 대역폭을 만족시키도록 회선별 전송 대역폭을 결정하여 제어하는 장비로서 통신 서비스 품질(Quality of Service, QoS)을 관리하는 장치(예를 들며, QoS를 지원하는 라우터 등)가 있다.
KR 10-2010-0086030 A
본 발명은 다수의 네트워크 장비 혹은 단일 네트워크 장비의 여러 회선 (물리적인 데이터 패킷 수신 인터페이스)에 분포되어 있는 데이터 패킷 트래픽의 전체 전송 대역폭을 최소의 패킷 정보의 취합 및 스케줄링 방식을 통해 정확하게 관리하는 기능을 가진 통신 장치와 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 다수의 네트워크 장비 혹은 동일 네트워크 장비 내의 여러 회선에 분산되어 수신되고 처리되는, 동일한 서비스 특성을 갖는 관리 대상 트래픽의 전체 전송 대역폭을 정확하게 제어할 수 있는 통신 장치와 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 클라우드 서비스 환경에서 물리적으로 분리된 다수의 회선으로 유입되는 트래픽을 정확하게 제어함에 있어서, 실제 패킷들을 단일 물리적 버퍼로 재수집하여 처리하지 않고, 제어에 필요한 패킷 정보만을 이용하여 효과적으로 스케줄링 함으로써, 제어의 혼잡도 및 시그널링 부하를 최소화하는 동시에 패킷 단위의 정밀한 대역폭 제어를 이루는 통신 장치와 그 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 통신망에서 자원들을 스케줄링하는 방법과 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 자원들을 스케줄링하기 위한 방법은 복수의 회선들을 통해 유입되는 각 데이터 패킷에 대응하는 식별 태그를 생성하는 단계; 상기 회선의 트래픽이 임계치에 도달하면 리포트 태그를 전송하는 단계; 상기 식별 태그에 대응하는 가상의 제어 패킷을 생성하는 단계; 상기 제어 패킷에 대해 패킷 스케줄링을 수행하는 단계; 및 상기 패킷 스케줄링을 수행한 결과를 담은 제어 태그에 따라 상기 데이터 패킷의 전송여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 식별 태그는 패킷의 도착 시각, 크기, 상태 정보 및 식별자에 대한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 자원들을 스케줄링하기 위한 방법은 상기 데이터 패킷과 상기 식별 태그를 구분 가능한 버퍼에 각각 저장할 수 있다.
또한, 상기 임계치는 상기 데이터 패킷의 수 및 지연 시각에 대해 기 설정된 값일 수 있다.
또한, 상기 회선은 버스트 모드 트래픽 쉐이핑(Burst-mode Traffic Shaping, BTS) 방식으로 제어될 수 있다.
또한, 상기 리포트 태그는 상기 데이터 패킷의 하나의 버스트(burst) 내 포함되는 개별 패킷들의 태그 정보들을 모두 포함할 수 있다.
또한, 상기 데이터 패킷의 수가 버퍼의 크기보다 커서 버스트 모드 트래픽 쉐이핑 방식이 적용되지 않고 상기 데이터 패킷이 전송된 경우, 상기 리포트 태그는 상기 데이터 패킷에 대응하는 상태 정보가 상기 데이터 패킷이 전송되었음을 알릴 수 있다.
또한, 상기 리포트 태그는 복수개의 상기 데이터 패킷에 대응하는 단일 태그일 수 있다.
또한, 상기 가상의 제어 패킷은 가상의 큐(Queue)에 저장될 수 있다.
또한, 상기 제어 태그는 상기 데이터 패킷의 전송 혹은 폐기를 결정하는 상태 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 임계치는 상기 회선 별로 유입되는 상기 데이터 패킷의 수신 속도와 목표 전송 대역폭의 값에 의해 동적으로 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 회선과 연결되어 자원들을 스케줄링하기 위한 통신 장치는 상기 회선을 통해 유입되는 각 데이터 패킷에 대응하는 식별 태그를 생성하고, 상기 회선의 트래픽이 임계치에 도달하면 리포트 태그를 생성하는 로컬 트래픽 제어부; 및 상기 리포트 태그를 전달받아, 상기 식별 태그에 대응하는 가상의 제어 패킷을 생성하고 패킷 스케줄링을 수행한 결과를 포함하는 제어 태그를 로컬 트래픽 프로세스로 전달하는 중앙 트래픽 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 로컬 트래픽 제어부는 상기 제어 태그에 대응하여 상기 데이터 패킷의 전송여부를 결정할 수 있다.
또한, 상기 식별 태그는 패킷의 도착 시각, 크기, 상태 정보 및 식별자에 대한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 로컬 트래픽 제어부는 상기 데이터 패킷을 일시 저장하기 위한 제1버퍼; 및 상기 식별 태그를 일시 저장하기 위한 제2버퍼를 포함하고, 제1버퍼와 제2버퍼는 서로 구별되어 인식될 수 있다.
또한, 상기 임계치는 상기 데이터 패킷의 수 및 지연 시각에 대해 기 설정된 값일 수 있다.
또한, 상기 로컬 트래픽 제어부는 버스트 모드 트래픽 쉐이핑(Burst-mode Traffic Shaping, BTS) 방식으로 제어될 수 있다.
또한, 상기 리포트 태그는 상기 데이터 패킷의 하나의 버스트(burst) 내 포함되는 개별 패킷들의 태그 정보들을 모두 포함할 수 있다.
또한, 상기 데이터 패킷의 수가 버퍼의 크기보다 커서 버스트 모드 트래픽 쉐이핑 방식이 적용되지 않고 상기 데이터 패킷이 전송된 경우, 상기 리포트 태그는 상기 데이터 패킷에 대응하는 상태 정보가 상기 데이터 패킷이 전송되었음을 알릴 수 있다.
또한, 상기 리포트 태그는 복수개의 상기 데이터 패킷에 대응하는 단일 태그일 수 있다.
또한, 상기 중앙 트래픽 제어부는 상기 가상의 제어 패킷을 일시 저장하는 가상의 큐(Queue)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어 태그는 상기 데이터 패킷의 전송 혹은 폐기를 결정하는 상태 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 임계치는 상기 회선 별로 유입되는 상기 데이터 패킷의 수신 속도와 목표 전송 대역폭의 값에 의해 동적으로 결정될 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 통신 장치가 다수의 회선에 분산된 패킷들을 물리적인 단일 버퍼로 모아 처리하지 않고, 분산 구조를 유지한 채 필요 정보만을 이용하여 제어함으로써, 패킷 취합 및 재분배에 필요한 대역폭 및 처리 부하를 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명은 통신 장치가 일괄 처리 방식에 의해 패킷들을 처리함으로써, 시그널링 트래픽의 양 및 시그널링 횟수를 최소화하고 트래픽 제어 필요한 프로세싱 부하 역시 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명은 패킷 단위로 전송 스케줄링함으로써, 기존의 평균 트래픽 유입량 측정에 의한 제어 방식의 취약점인 트래픽 급변에 따른 제어 오차가 발생하지 않고 항상 높은 수준의 제어 정확도를 유지할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도1은 통신망 내 복수의 회선에서 트래픽을 관리하는 통신 장치를 설명한다.
도2는 통신망 내 복수의 회선에서 트래픽을 관리하는 방법을 설명한다.
도3은 도2에서 설명한 트래픽을 관리하는 방법을 수행하는 장치를 설명한다.
도4는 도3의 장치에서 버스트의 크기와 지연 제약(delay constraint)의 실험 결과를 설명한다.
도5는 도2의 장치에서 트래픽 변경(traffic shaping)의 지연 시간(constraint of shaping delay)과 최대 버스트 크기 범위를 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도1은 통신망 내 복수의 회선에서 트래픽을 관리하는 통신 장치를 설명한다.
도시된 바와 같이, 통신 장치(10)는 n개(n은 자연수)의 회선으로부터 전달되는 데이터를 관리할 수 있다. 통신 장치(10)는 n개의 회선과 개별적으로 연결된 n개의 로컬 트래픽 제어부(12_1 ~ 12_n) 및 n개의 로컬 트래픽 제어부(12_1 ~ 12_n)의 전송 대역폭을 제어하는 중앙 트래픽 제어부(14)를 포함한다.
n개의 로컬 트래픽 제어부(12_1 ~ 12_n)는 연결된 개별 회선에서 데이터가 유입되는 속도를 측정하여 중앙 트래픽 제어부(14)로 전송한다. 중앙 트래픽 제어부(14)는 각 회선별 적정 제어값을 계산한 후, 각각의 로컬 트래픽 제어부(12_1 ~ 12_n)에 제어값을 할당한다. 각각의 로컬 트래픽 제어부(12_1~12_n)는 할당된 제어값에 따라 전달되는 데이터(트래픽)을 제어한다.
여기서, 통신 장치(10) 내 중앙 트래픽 제어부(14)는 회선별로 유입되는 트래픽을 주기적으로 측정한다. 이로 인해, 트래픽의 측정 주기보다 짧은 시간 동안에 트래픽이 변동하는 경우, 통신 장치(10)는 트래픽 변동을 반영하여 데이터를 관리하기 어려울 수 있다. 만약, 특정 회선으로 유입되는 트래픽양이 급격히 감소할 경우, 실제 할당된 제어값(즉, 제어된 트래픽양)이 목표 수치 이하가 되므로(예를 들면, 100Mbps로 유입 속도가 측정되어 50Mbps로 제어값을 설정하였으나 실제 10Mbps로 유입되는 경우), 전체 대역폭이 목표 수준보다 작아지는 현상이 발생할 수 있다. 입력 트래픽의 큐에 대하여 공평하게 서비스되도록 스케줄링 기법을 수행하는 공정 큐잉(Fair Queuing)측면에서 있어서, 통신 장치(10)의 제어효과가 나빠진다. 즉, 복수의 회선을 가진 통신망의 혼잡제어를 위한 메커니즘으로써, 회선별 제어의 공정성이 보장되기 어려울 수 있다.
도2은 자원들을 스케줄링하기 위한 방법을 수행하는 통신 장치(100)를 설명한다.
도시된 바와 같이, 통신 장치(100)는 복수의 회선(i, j)을 통해 유입되는 데이터 패킷(pi , pj)에 식별 태그(0, …, k, m-(k+1))를 생성하고, 회선(i, j)의 트래픽이 임계치에 도달하면 리포트 태그(132, 134)를 생성하는 복수의 로컬 트래픽 제어부(Local Traffic Control (LTC), 110, 120), 및 리포트 태그(132, 134)를 전달받아, 식별 태그(0, …, k, k-m+1)에 대응하는 가상의 제어 패킷(cpi , cpj)을 생성하고 패킷 스케줄링을 수행하여 그 결과를 포함하는 제어 태그(142, 144)를 로컬 트래픽 프로세스(110, 120)로 전달하는 중앙 트래픽 제어부(Central Traffic Control (CTC), 150)를 포함할 수 있다. 여기서, k, m은 자연수로 이해할 수 있으며, 복수의 데이터 패킷에 대한 스케줄링을 설명하기 위해 사용된다. 로컬 트래픽 제어부(110, 120)는 제어 태그(142, 144)에 대응하여 데이터 패킷(pi , pj)의 전송여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 로컬 트래픽 제어부(110)는 버스트 모드 트래픽 쉐이핑(Burst-mode Traffic Shaping, BTS) 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들면, 버스트 모드는 k개의 데이터 패킷을 단위로 실행될 수 있다. 회선(i)에 유입되는 복수의 데이터 패킷(112)에 m개의 데이터 패킷(112)이 로컬 트래픽 제어부(110)에 일시 저장될 수 있다. 각각의 데이터 패킷(112)에 대한 식별 태그(0, …, k, m-(k+1))가 생성된다. 여기서, 식별 태그는 패킷에 대해 일련의 숫자를 의미하는 것이 아니라, 패킷의 도착 시각, 크기, 상태 정보 및 식별자에 대한 정보를 포함할 수 있다.
로컬 트래픽 제어부(110)는 데이터 패킷(112)을 일시 저장하기 위한 제1버퍼(미도시) 및 데이터 패킷(112)에 대한 식별 태그를 일시 저장하기 위한 제2버퍼(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 컴퓨팅 디바이스 혹은 제어모듈 등에 의해 제1버퍼와 제2버퍼는 서로 구별되어 인식될 수 있다.
트래픽의 양이 임계치(예를 들면, m)이 넘거나 근접하는 경우 (예를 들어, k번째와 그 이후 유입되는 데이터 패킷이 그 경우에 해당한다고 가정할 수 있음), 로컬 트래픽 제어부(110)는 임계점을 넘어서는 데이터 패킷(114)에 대한 리포트 태그(Report Burst Tag (RBT), 132)를 생성한 뒤 중앙 트래픽 제어부(150)로 전송한다.
여기서, 임계치는 데이터 패킷의 수 및 지연 시각에 대해 기 설정된 값일 수 있다. 실시예에 따라, 임계치는 회선별로 유입되는 패킷의 수신 속도와 목표 전송 대역폭의 값에 의해 동적으로 결정될 수 있다.
리포트 태그(132)는 상기 데이터 패킷의 하나의 버스트(burst) 내 포함되는 개별 패킷들의 태그 정보들을 모두 포함할 수 있다.
만약 로컬 트래픽 제어부(110)로 유입되는 데이터 패킷의 수가 제1버퍼의 크기보다 큰 경우, 버스트 모드 트래픽 쉐이핑 방식이 적용되지 않을 수 있다. 데이터 패킷을 일시 저장할 수 있는 제1버퍼의 크기를 넘어서 유입되는 데이터 패킷의 경우, 패킷 스케줄링없이 로컬 트래픽 제어부(110)를 통과하여 회선(i)을 통해 전달된다. 단, 로컬 트래픽 제어부(110)는 패킷 스케줄링없이 전송되는 경우에도 해당 데이터 패킷에 대한 정보를 리포트 태그(132)에 포함한다. 데이터 패킷이 패킷 스케줄링없이 전송된 경우, 로컬 트래픽 제어부(110)는 리포트 태그(132)에 패킷 스케줄링없이 전송된 데이터 패킷에 대응하는 상태 정보에 데이터 패킷이 이미 전송되었음을 알릴 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 리포트 태그(132)는 복수개의 데이터 패킷(예를 들어, m개의 데이터 패킷)에 대응하는 단일 태그일 수도 있다.
중앙 트래픽 제어부(150)는 가상의 제어 패킷(Control Packet (CP), cpi , cpj)을 일시 저장하는 가상의 큐(Queue, 미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 제어 패킷(cpi , cpj)은 중앙 트래픽 제어부(150)가 수신한 리포트 태그(132, 134)에 포함된 정보에 의해 생성되는 가상의 논리적인 패킷으로서 데이터 패킷(pi , pj)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 중앙 트래픽 제어부(150)는 로컬 트래픽 제어부(110, 120)로부터 전달된 리포트 태그(132, 134)를 바탕으로 제어 패킷(152, 154)을 생성한다. 중앙 트래픽 제어부(150)는 각각의 제어 패킷(152, 154)에 대한 패킷 단위의 스케줄링을 수행한다. 패킷 단위의 스케줄링을 수행하면, 각각의 제어 패킷(152, 154)에 대한 스케줄링 결과(156)가 발생한다. 일례로, 스케줄링 결과(156)는 전송(T) 혹은 포기(A) 등의 정보를 포함할 수 있다. 중앙 트래픽 제어부(150)는 제어 패킷(152, 154)에 대한 스케줄링 결과(156)를 수집하여 제어 패킷(Confirm Burst Tag (CBT), 142, 144)을 로컬 트래픽 제어부(110, 120)로 전송한다. 이를 통해, 제어 패킷(142, 144)은 데이터 패킷(pi , pj)의 전송 혹은 폐기를 결정하는 상태 정보를 포함할 수 있게 된다.
이하에서는 복수의 회선과 연결되는 통신 장치(100)의 동작을 살펴본다.
각 회선의 로컬 트래픽 제어부(110, 120)는 새로운 패킷을 수신할 때마다, 패킷의 주요 정보를 기반으로 식별 태그를 생성한다. 각 식별 태그는 데이터 패킷 도착 시각, 사이즈, 상태 정보 및 해쉬 알고리즘에 의해 생성된 데이터 패킷 고유 식별자로 구성되며, 데이터 패킷을 저장하는 메모리 버퍼 외의 별도 버퍼에 저장된다.
로컬 트래픽 제어부(110, 120)는 패킷 단위의 스케줄링 시 발생하는 시그널링 트래픽을 최소화하기 위해 버스트 모드 트래픽 쉐이핑(BTS = Burst-mode Traffic Shaping) 방식으로 다수의 데이터 패킷을 일괄 처리할 수 있다. 보다 상세적으로, 로컬 트래픽 제어부(110, 120)는 유입된 패킷의 수 및 지연 시각이 사전에 정의된 임계치(m)에 도달할 경우, 해당 패킷들에 대한 리포트 태그(132, 134)를 구성하고 이를 중앙 트래픽 제어부(150)에 전송할 수 있다. 특히, 임계치는 회선별로 유입되는 패킷의 수신 속도와 목표 전송 대역폭의 값에 의해 동적으로 결정될 수 있다.
리포트 태그(132, 134)는 버스트 내의 개별 패킷들의 태그 정보들을 모두 포함하거나, 프로세싱 부하를 줄이기 위해 다수의 패킷에 대하여 단일 태그로 구성될 수 있다. 단일 태그 구성 시, 예를 들면 총 m개의 패킷들의 전체 사이즈와 구분자로 구성되며 중앙 트래픽 제어부(150)의 패킷 스케줄링 시, m개의 데이터 패킷을 하나의 큰 데이터 패킷(예를 들면, 버스트)으로 처리한다.
또한, 리포트 태그(132, 134) 생성 시 물리적인 패킷 버퍼 크기의 제한에 의해 버스트 모드 트래픽 쉐이핑 방식에 의해 스케줄링 되지 못하고 제어 없이 이미 전송된 패킷이 있을 경우, 해당 데이터 패킷에 대한 정보도 리포트 태그(132, 134)에 함께 전송된다. 이때, 해당 데이터 패킷의 대응하는 리포트 태그(132, 134)의 상태 정보에는 해당 패킷이 이미 전송된 상태임을 명시한다.
중앙 트래픽 제어부(150)는 수신한 리포트 태그(132, 134)에 포함된 태그 정보에 대응하는 가상의 제어 패킷(152, 154)을 생성하여 가상의 큐에 저장한다. 중앙 트래픽 제어부(150)는 저장된 제어 패킷(152, 154)의 정보를 이용하여 목표 대역폭을 보장하기 위한 패킷 스케줄링을 실시한다. 이때, 패킷별 스케줄링 결과는 전송 혹은 폐기일 수 있으며 제어 태그(142, 144)의 상태 정보에 기록된다. 상술한 바와 같이, 중앙 트래픽 제어부(150)의 스케줄링 이전에 이미 전송된 패킷은 전송 상태로 명기되며, 해당 패킷들의 양을 스케줄링에 반영하여 정확한 목표 대역폭 값이 항시 유지되도록 한다.
패킷별 스케줄링 결과는 제어 태그(142, 144)에 기록되어 대응하는 데이터 패킷을 실제 저장하고 있는 로컬 트래픽 제어부(110, 120)로 전송되며 중앙 트래픽 제어부(150)를 수신한 로컬 트래픽 제어부(110, 120)는 중앙 트래픽 제어부(150)에 기록된 패킷별 스케줄링 결과에 의해 각 데이터 패킷을 실제 전송하거나 폐기할 수 있다.
도3는 통신망 내 복수의 회선에서 자원들을 스케줄링하기 위한 방법을 설명한다.
도시된 바와 같이, 통신 시스템에서 자원들을 스케줄링하기 위한 방법은 복수의 회선을 통해 유입되는 데이터 패킷에 식별 태그를 생성하는 단계(202), 회선의 트래픽이 임계치에 도달하면 리포트 태그를 전송하는 단계(204), 식별 태그에 대응하는 가상의 제어 패킷을 생성하는 단계(206), 제어 패킷에 대해 패킷 스케줄링을 수행하는 단계(208), 및 패킷 스케줄링 결과를 담은 제어 태그에 따라 상기 데이터 패킷의 전송여부를 결정하는 단계(210)를 포함할 수 있다.
복수의 회선 각각에는 로컬 트래픽 제어부(Local Traffic Control, LTC)가 연결되어 있으며, 로컬 트래픽 제어부와 연결된 중앙 트래픽 제어부(Central Traffic Control, CTC)는 패킷 단위의 스케줄링을 수행할 수 있다.
로컬 트래픽 제어부에서는 유입 패킷마다 패킷을 구별할 수 있는 식별 태그(tag) 정보가 생성되며, 식별 태그는 패킷의 도착 시각, 패킷 사이즈, 상태 정보 및 해쉬 알고리즘에 의해 생성된 패킷 고유 식별자로 구성될 수 있다.
중앙 트래픽 제어부에서는 매 패킷 단위로 트래픽 제어 시 로컬 트래픽 제어부와 로컬 트래픽 제어부 사이에 발생하는 과다한 시그널링 트래픽을 최소화하기 위해 버스트 모드 트래픽 쉐이핑(BTS = Burst-mode Traffic Shaping) 방식으로 다수의 패킷을 일괄처리 방식으로 스케줄링 처리할 수 있다. 로컬 트래픽 제어부는 유입된 패킷의 수 및 처리 지연 시간이 사전에 정의된 임계치에 도달할 경우, 해당 패킷들에 대해 리포트 태그를 구성하고 이를 중앙 트래픽 제어부에 전송할 수 있다. 이때, 리포트 태그는 개별 패킷들의 태그 정보들을 포함하고 있다.
중앙 트래픽 제어부에서는 수신한 리포트 태그에 포함된 태그 정보에 각기 대응하는 가상의 제어 패킷을 생성하여 가상 큐에 저장하며, 목표 전송 대역폭을 보장하기 위해 제어 패킷들을 트래픽 변경(shaping) 방식 등을 이용하여 패킷 단위 전송 스케줄링한다. 이때, 스케줄링의 결과는 패킷 전송 혹은 폐기이며 이는 제어 태그의 상태 정보에 표기된다. 최종 제어 결과는 제어 태그에 기록되어 패킷을 실제 버퍼링(buffering)하고 있는 로컬 트래픽 제어부로 전송된다.
로컬 트래픽 제어부에서는 전달된 제어 태그에 기록된 스케줄링 결과에 의해 각 데이터 패킷을 전송 혹은 폐기한다.
도4는 도2의 장치에서 버스트의 크기와 지연 제약(delay constraint)의 실험 결과를 설명한다.
디지털 통신에서 지연 제약(delay constraint)은 처리 지연(processing delay)로 인해 발생한다. 지연 제약은 제공하는 서비스에서 요구되는 서비스 품질(QoS)에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 음성 데이터를 전송하는 서비스의 경우, 사용자들은 수백 밀리초(msec.)의 음성 데이터 지연에 대해 큰 불편함을 느끼지 못할 수 있고, 일반적인 데이터를 전송하는 서비스의 경우에는 수십 초(sec.)의 데이터 지연에 대해 큰 불편함을 느끼지 못할 수 있다.
도시된 바와 같이, 주어진 스케줄링 지연 제약을 만족시킬 수 있는 버스트 크기(m, 자연수)의 적용 가능범위를 알 수 있다. 즉, 버스트 크기에 대응하여 중앙 트래픽 제어부가 스케줄링 하는 경우, 유입되는 트래픽 속도에 따라 지연 제약이 얼마인지를 실험한 결과를 보여준다. 여기서, 적용가능 범위(below at 0, 중앙 트래픽 제어부의 스케줄링으로 인해 지연시간이 더 증가하였는지를 알 수 있음)는 평균적으로 유입되는 트래픽의 속도(예를 들면, 50Mbps, 100 Mbps, 200 Mbps)에 의해 달라질 수 있다. 이는 평균적으로 유입되는 트래픽의 속도가 증가할수록, 일정 규모의 데이터 패킷을 바탕으로 새로운 리포트 태그를 생성하는 데 요구되는 시간 간격이 줄어들기 때문이다. 그러므로, 배치(batch) 사이즈가 큰 경우, 망 객체(network entities)의 데이터 버퍼에서 데이터 패킷들의 대기 시간은 작아지고, 트래픽 변경(shaping)을 위한 지연 제약(delay constraint)은 안정적으로 만족될 수 있다. 데이터 패킷의 트래픽 목표치는 버스트 크기의 적용 가능범위에 영향을 미치지 않는다. 데이터 패킷의 트래픽 목표치는 리포트 태그를 이용하여 중앙 트래픽 제어부에서 수행하는 트래픽 변경 메커니즘에 따라 조정될 수 있다. 따라서, 망 객체(예를 들면, 통신 장치)로 유입되는 패킷 도착 속도보다 데이터 패킷의 트래픽 목표치가 작은 일반적인 경우, 데이터 패킷의 트래픽 목표치는 패킷 도착 속도와는 독립적인 트래픽 변경장치에 의해 조절될 수 있다. 만약, 데이터 패킷의 트래픽 목표치가 망 객체로 유입되는 패킷 도착 속도보다 큰 경우, 데이터 패킷의 트래픽 목표치는 패킷 도착 속도와 동일하도록 설정될 수 있다. 이때, 중앙 트래픽 제어부 내 트래픽 변경을 위한 프로세스가 처리해야 할 양이 크지 않을 수 있고, 리포트 태그의 도착 시간에 의해 영향이 거의 없을 수 있다. 따라서, 트래픽이 제어되는 속도는 버스트 크기의 적용가능 범위에 영향을 미치지 않을 수 있다.
도5는 도2의 장치에서 트래픽 변경(traffic shaping)의 지연 시간(constraint of shaping delay)과 최대 버스트 크기 범위를 설명한다. 버스트 크기(m, 자연수)의 적용가능 범위가 트래픽 변경의 지연 시간에 미칠 수 있는 영향을 살펴본다.
트래픽 변경의 지연 시간(단위, msec)이 클 수록, 배치(batch) 서비스 이전에 통신 장치에 더 많은 데이터 패킷이 버퍼링될 수 있다. 따라서, 하나의 리포트 태그에 의해 제어되는 데이터 버스트의 크기는 커질 수 있다. 그러나, 데이터 버스트가 커지면, 로컬 트래픽 제어부는 더 많은 데이터 패킷을 식별하고 관리할 수 있도록 더 많은 크기의 저장장치와 식별자(또는 식별/관리를 위한 구분자 등등)를 포함할 필요가 있다.
규모가 작은 통신 시스템에서는 망 객체에 포함된 기억장치의 현실적 제약이 있는 경우가 있다. 다만, 목표 지연값이 매우 작은 경우(예를 들면, 도5의 0.1 msec)의 경우, 버스트 태그를 사용하는 배치(batch) 서비스는 필연적으로 발생할 수 밖에 없는 지연 시간으로 인해 적용하기 어렵다.
또한, 높은 속도로 유입되는 트래픽이 있는 경우, 버스트가 짧은 시간에 형성될 수 있기 때문에, 트래픽이 유입되는 속도가 증가할 수록 버스트 크기의 적용 가능범위가 증가할 수 있다. 따라서, 동일한 트래픽 변경을 위한 지연 제약이 있는 경우에도 배치(batch) 서비스의 크기는 달라질 수 있다.
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
12_1 ~ 12_n: 로컬 트래픽 제어부
14: 중앙 트래픽 제어부
110, 120: 로컬 트래픽 제어부
150: 중앙 트래픽 제어부

Claims (23)

  1. 통신 시스템에서 자원들을 스케줄링하기 위한 방법으로서,
    복수의 회선들을 통해 유입되는 각 데이터 패킷에 대응하는 식별 태그를 생성하는 단계;
    상기 회선의 트래픽이 임계치에 도달하면 리포트 태그를 전송하는 단계;
    상기 식별 태그에 대응하는 가상의 제어 패킷을 생성하는 단계;
    상기 제어 패킷에 대해 패킷 스케줄링을 수행하는 단계; 및
    상기 패킷 스케줄링을 수행한 결과를 담은 제어 태그에 따라 상기 데이터 패킷의 전송여부를 결정하는 단계
    를 포함하는, 자원들을 스케줄링하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 식별 태그는 패킷의 도착 시각, 크기, 상태 정보 및 식별자에 대한 정보를 포함하는, 자원들을 스케줄링하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 데이터 패킷과 상기 식별 태그는 구분 가능한 버퍼에 각각 저장하는, 자원들을 스케줄링하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 임계치는 상기 데이터 패킷의 수 및 지연 시각에 대해 기 설정된 값인, 자원들을 스케줄링하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회선은 버스트 모드 트래픽 쉐이핑(Burst-mode Traffic Shaping, BTS) 방식으로 제어되는, 자원들을 스케줄링하기 위한 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 리포트 태그는 상기 데이터 패킷의 하나의 버스트(burst) 내 포함되는 개별 패킷들의 태그 정보들을 모두 포함하는, 자원들을 스케줄링하기 위한 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 데이터 패킷의 수가 버퍼의 크기보다 커서 버스트 모드 트래픽 쉐이핑 방식이 적용되지 않고 상기 데이터 패킷이 전송된 경우, 상기 리포트 태그는 상기 데이터 패킷에 대응하는 상태 정보가 상기 데이터 패킷이 전송되었음을 알리는, 자원들을 스케줄링하기 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 리포트 태그는 복수개의 상기 데이터 패킷에 대응하는 단일 태그인, 자원들을 스케줄링하기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가상의 제어 패킷은 가상의 큐(Queue)에 저장되는, 자원들을 스케줄링하기 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 태그는 상기 데이터 패킷의 전송 혹은 폐기를 결정하는 상태 정보를 포함하는, 자원들을 스케줄링하기 위한 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 임계치는 상기 회선 별로 유입되는 상기 데이터 패킷의 수신 속도와 목표 전송 대역폭의 값에 의해 동적으로 결정되는, 자원들을 스케줄링하기 위한 방법.
  12. 복수의 회선과 연결된 통신 시스템으로서,
    상기 회선을 통해 유입되는 각 데이터 패킷에 대응하는 식별 태그를 생성하고, 상기 회선의 트래픽이 임계치에 도달하면 리포트 태그를 생성하는 로컬 트래픽 제어부; 및
    상기 리포트 태그를 전달받아, 상기 식별 태그에 대응하는 가상의 제어 패킷을 생성하고 패킷 스케줄링을 수행한 결과를 포함하는 제어 태그를 상기 로컬 트래픽 제어부로 전달하는 중앙 트래픽 제어부
    를 포함하는, 자원들을 스케줄링하기 위한 통신 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 로컬 트래픽 제어부는 상기 제어 태그에 대응하여 상기 데이터 패킷의 전송여부를 결정하는, 자원들을 스케줄링하기 위한 통신 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 식별 태그는 패킷의 도착 시각, 크기, 상태 정보 및 식별자에 대한 정보를 포함하는, 자원들을 스케줄링하기 위한 통신 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 로컬 트래픽 제어부는
    상기 데이터 패킷을 일시 저장하기 위한 제1버퍼; 및
    상기 식별 태그를 일시 저장하기 위한 제2버퍼를 포함하고,
    제1버퍼와 제2버퍼는 서로 구별되어 인식되는, 자원들을 스케줄링하기 위한 통신 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 임계치는 상기 데이터 패킷의 수 및 지연 시각에 대해 기 설정된 값인, 자원들을 스케줄링하기 위한 통신 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 로컬 트래픽 제어부는 버스트 모드 트래픽 쉐이핑(Burst-mode Traffic Shaping, BTS) 방식으로 제어되는, 자원들을 스케줄링하기 위한 통신 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 리포트 태그는 상기 데이터 패킷의 하나의 버스트(burst) 내 포함되는 개별 패킷들의 태그 정보들을 모두 포함하는, 자원들을 스케줄링하기 위한 통신 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 데이터 패킷의 수가 버퍼의 크기보다 커서 버스트 모드 트래픽 쉐이핑 방식이 적용되지 않고 상기 데이터 패킷이 전송된 경우, 상기 리포트 태그는 상기 데이터 패킷에 대응하는 상태 정보가 상기 데이터 패킷이 전송되었음을 알리는, 자원들을 스케줄링하기 위한 통신 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 리포트 태그는 복수개의 상기 데이터 패킷에 대응하는 단일 태그인, 자원들을 스케줄링하기 위한 통신 장치.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 중앙 트래픽 제어부는
    상기 가상의 제어 패킷을 일시 저장하는 가상의 큐(Queue)를 포함하는, 자원들을 스케줄링하기 위한 통신 장치.
  22. 제12항에 있어서,
    상기 제어 태그는 상기 데이터 패킷의 전송 혹은 폐기를 결정하는 상태 정보를 포함하는, 자원들을 스케줄링하기 위한 통신 장치.
  23. 제12항에 있어서,
    상기 임계치는 상기 회선 별로 유입되는 상기 데이터 패킷의 수신 속도와 목표 전송 대역폭의 값에 의해 동적으로 결정되는, 자원들을 스케줄링하기 위한 통신 장치.
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