KR102150852B1 - 산발적인 네트워크 트래픽의 초저 송신 레이턴시 - Google Patents

산발적인 네트워크 트래픽의 초저 송신 레이턴시 Download PDF

Info

Publication number
KR102150852B1
KR102150852B1 KR1020187034140A KR20187034140A KR102150852B1 KR 102150852 B1 KR102150852 B1 KR 102150852B1 KR 1020187034140 A KR1020187034140 A KR 1020187034140A KR 20187034140 A KR20187034140 A KR 20187034140A KR 102150852 B1 KR102150852 B1 KR 102150852B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transmission
entity
frame
transmitting
sporadic
Prior art date
Application number
KR1020187034140A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190002568A (ko
Inventor
크리스토프 망갱
Original Assignee
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 filed Critical 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Publication of KR20190002568A publication Critical patent/KR20190002568A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102150852B1 publication Critical patent/KR102150852B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/24—Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS
    • H04L47/245—Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS using preemption
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40143—Bus networks involving priority mechanisms
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/24—Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/70—Admission control; Resource allocation
    • H04L47/72—Admission control; Resource allocation using reservation actions during connection setup
    • H04L47/724—Admission control; Resource allocation using reservation actions during connection setup at intermediate nodes, e.g. resource reservation protocol [RSVP]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L49/00—Packet switching elements
    • H04L49/35—Switches specially adapted for specific applications
    • H04L49/351—Switches specially adapted for specific applications for local area network [LAN], e.g. Ethernet switches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

본 발명은 패킷 교환 네트워크를 통해서 산발적인 데이터 스트림(S 스트림)을 송신하는 방법에 관한 것이고, 이 네트워크는 스케줄링된 연속 우선 시간 윈도우 내에서의 우선 데이터 송신의 송신을 더 실행한다. 보다 상세하게는, 산발적인 데이터 스트림의 송신은 적어도 상기 스케줄링된 우선 시간 윈도우의 외부의 산발적인 데이터 스트림을 송신하는 타이밍에 관련되는 정보를 포함하는 예약 프레임(RSV 프레임)의 송신에 선행된다.

Description

산발적인 네트워크 트래픽의 초저 송신 레이턴시
본 발명은, 예컨대, 알람 데이터 스트림 등의, 이른바 "산발적인(sporadic)" 스트림(즉, 비주기적이고 예측 불가능한 스트림)의 데이터 송신에 관한 것이다.
레이턴시(latency) 및 전송 지연 변동을 겪는 것이 불가능한 제어 데이터의 전송을 가능하게 하는 레이어-2 기능의 도입에 기인하여 패킷 교환 네트워크가 산업용 제어 응용에 더욱 더 이용되고 있다. 예컨대, 저(low) 레이턴시 샘플링 데이터, (폐쇄 루프에 있어서의) 제어 및 화상 스트리밍(예컨대, 화상 처리)은 매우 엄격한 레이턴시 요건을 갖는다. 제어 루프의 일부로서의 화상 스트리밍 및 관련된 처리는 수속 네트워크에 있어서 제공할 수 있는 베스트 에포트(best effort) 전송보다 큰 요건을 갖는다.
동시에, 베스트 에포트 스트림은 시간 임계적(time-critical)이 아니고, 오히려 간섭 스트림의 일정한 발생원(source)을 제공한다. 특히 산업 분야의 버스, EtherCAT, Ethernet Powerlink, TCnet, PROFINET 등의 요건에 대한 교환 Ethernet의 적응을 위해 해결책이 점진적으로 개발되었다. 이들 모든 해결책은 스케줄링된 스트림의 서포트를 제공하는 표준 Ethernet 프로토콜에 대한 특정한 부가물에 의거하고 있다.
이들 적응에 의해 이용되는 공통의 스킴(scheme)은 시간 윈도우에 있어서의 송신 다중화의 편성에 근거하고 있고, 각 윈도우는 특정한 스트림을 위해 예약되어 있다. 시간 윈도우의 수 및 반복 주파수는 응용의 요건에 따라 결정된다.
스케줄링된 스트림을 생성하는 통상의 현재의 제어 응용은 주기적 활동을 갖는다. 송신 다중화 종단점은 도 1의 예에 나타내는 바와 같이 주기적 사이클에 있어서 편성된다. 각 사이클은 스케줄링된 (저 레이턴시) 스트림(스케줄링된 프레임 SFR)을 위해 예약된 일련의 시간 윈도우 STW와 스케줄링되어 있지 않은 스트림을 위해 예약된 일련의 시간 윈도우 NSTW(도 1의 파선)를 포함한다.
스케줄링된 스트림과 스케줄링되어 있지 않은 스트림의 사이의 간섭에 기인하는 잠재적인 레이턴시의 발생원을 더욱 저감하기 위해, 프리엠프션(pre-emption) 기구도 도입된다. 프리엠프션은 스케줄링되어 있지 않은 스트림 시간 윈도우와 스케줄링된 스트림 시간 윈도우의 사이의 이행에 개입한다. 특히, 그러한 이행에 있어서, 스케줄링된 스트림의 개시는 이전의 스케줄링되어 있지 않은 스트림 시간 윈도우 중에 개시된 프레임의 송신의 종료와 동시로 할 수 있다. 그러한 경우, 스케줄링된 프레임은 현재의 스케줄링되어 있지 않은 프레임(도 2에 있어서 NSFR로 참조된다)의 송신이 종료될 때까지 송신될 수 없다.
스케줄링되어 있지 않은 프레임의 나머지 부분의 송신 기회를 프리엠프트하는 것에 의해, 스케줄링된 스트림이 추가의 지연을 겪는 것을 회피하는 것이 가능하다. 프리엠프션 동작을 용이하게 하기 위해, 스케줄링되어 있지 않은 프레임이 몇몇의 프래그먼트 f1, f2로 세분화될 수 있고(도 3), 그것에 의해, 나머지의 프래그먼트 f2의 송신은 스케줄링된 스트림 송신이 완료될 때까지 연기된다.
모든 타입의 스트림을 전송하는 것이 가능한 수속 네트워크의 서포트를 위한 단일 표준 규격을 제공하기 위해, IEEE 기관은 2개의 기구를 정의하였다.
ㆍ표준 규격 IEEE-802.1Qbv에 따른 상이한 타입의 스트림(스케줄링된 것 및 스케줄링되어 있지 않은 것)을 위한 시간 윈도우의 예약에 의거하는 스케줄링 스킴.
ㆍ표준 규격 IEEE-802.3br 및 802.1bu에 따른 이른바 "속달" 프레임의 동시 송신에 있어서 이른바 "통상의" 프레임의 세분화 스킴을 특정하는 프리엠프션 스킴.
802.1Qbv는 주기적 캘린더 표에 근거하고 있고, 이 주기적 캘린더 표의 각 엔트리는 특정한 클래스의 스트림, 예컨대, 스케줄링된 것 또는 스케줄링되어 있지 않은 것의 송신을 위해 예약된 시간 윈도우를 규정한다.
따라서 이들 표준 규격은 상기의 현행의 표준 규격에 의해 제공되는 서비스와 유사한 서비스를 제공할 수 있는 최소 레이턴시에서의 주기적으로 스케줄링된 스트림의 전송의 완전한 프레임워크를 제공한다.
스케줄링된 스트림의 송신 스케줄은 네트워크 전체에 걸쳐서 고정되어야 한다. 프레임이 "토커(talker)"(송신 개체)에 의해 송신되고, 이것에 후속하여 그 경로를 따라 노드에 의해 중계되는 엄밀한 시각은 중앙 집중적으로 계산됨과 아울러 관리 수단에 의해 각 노드에 있어서 설정된다. 그러한 구성은 정적임과 아울러 주기적으로 스케줄링된 스트림에만 적응되어 있다.
산발적인(즉, 비주기적이고 예측 불가능한) 저 레이턴시 스트림은 그러한 종류의 기구에 의해 핸들링될 수 없다. 이들 스트림은, 최선의 경우에도, 프리엠프션의 이익을 받을 수 있지만 여전히 가변 레이턴시를 겪을 것이다. 예컨대, 알람이, 산발적인 스트림의 전형적인 발생원이다.
본 발명은 이 상황을 개선하는 것을 목적으로 한다.
그것을 위해, 본 발명은 패킷 교환 네트워크를 통해서 산발적인 데이터 스트림을 송신하는 방법을 목적으로 한다. 이 네트워크는 스케줄링된 연속 우선 시간 윈도우 내에서의 우선 데이터 송신의 송신을 더 실행하는 타입의 것이다.
보다 상세하게는, 산발적인 데이터 스트림의 송신은 적어도 상기 스케줄링된 우선 시간 윈도우의 외부의 산발적인 데이터 스트림을 송신하는 타이밍에 관련되는 정보를 포함하는 예약 프레임의 송신에 선행된다.
이와 같이 본 발명은 프리엠프션을 이용하지만 네트워크의 연속 교환/다중화 스테이지에 있어서 조우하는 트래픽의 간섭에 기인하여 산발적인 스트림을 지연에 노출시키는 일 없이 이들 산발적인 스트림을 송신하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 본 발명은 산발적인 스트림의 송신을 위한 스위치의 출력 포트 등의 송신 개체에 있어서 송신 윈도우를 동적으로 예약하는 기구를 제안한다. 이를 위해, 대역 내 쇼트 시그널링 메시지(예컨대, "예약" 프레임)가 산발적인 스트림에 선행하여 송신된다. 예약 프레임은 스트림과 동일한 경로를 따르고 이 스트림이 트래버스(traverse)하는 스위치의 출력 포트에 있어서 송신 윈도우의 오픈을 적시에 트리거하는 것이 가능하도록 충분히 신속히 송신된다. 이 송신 윈도우는 산발적인 스트림 전용의 큐에 관련된다.
따라서, 특정한 실시의 형태에 있어서, 산발적인 데이터 스트림의 송신은 네트워크를 통해서 소정의 경로를 따른다. 이 경로는 네트워크의 송신 개체의, 발신 개체로부터 수신 개체까지의 사이의 홉(hop)에 의해 규정될 수 있다. 따라서, 상기 송신 개체 중 하나에 의해 상술한 예약 프레임이 수신되면, 송신 개체는 이 송신 개체가 상기 타이밍에 따라 상기 산발적인 데이터 스트림을 송신하는데 이용 가능한지 여부를 체크하고, 이용 가능한 경우, 이 송신 개체는 상기 타이밍에 따라 상기 산발적인 데이터 스트림을 송신하는 시각을 예약하고, 이용 가능하지 않은 경우, 이 송신 개체는 상기 타이밍에 따라 상기 산발적인 데이터 스트림을 송신하는 이 송신 개체의 이용 불가능성에 관련되는 정보를 포함하는 메시지를 발신 개체에 반송하고, 그것에 의해, 상기 타이밍에 따른 상기 산발적인 데이터 스트림의 송신을 파기하도록 한다.
상술한 "이 송신 개체의 이용 가능성"은 이 송신 개체에 의한 이전의 산발적인 데이터 스트림의 송신이 이미 상기 타이밍에 있어서 스케줄링되어 있는지 여부를 체크하면 결정될 수 있다.
특정한 실시의 형태에 있어서, 상술한 메시지는 단지 상기 산발적인 데이터 스트림의 송신의 파기의 표시(indication)를 갖고, 발신 개체에 되돌려지는 상기 예약 프레임에 대응할 수 있다.
산발적인 데이터 스트림의 송신은 네트워크를 통해서 소정의 경로를 따르고, 이 경로는 네트워크의 송신 개체의, 발신 개체로부터 수신 개체까지의 사이의 홉에 의해 규정되고, 우선 데이터는 상기 연속 우선 시간 윈도우 중 하나의 뒤의 추가의 시간 윈도우 내에서, 소정의 최소 사이즈 길이를 갖는 우선 데이터 프레임 프래그먼트의 송신을 가능하게 하도록 구성 가능하고, 상기 프래그먼트는 상기 산발적인 데이터 프레임에 선행하는 송신을 위해 프리엠프트되는, 일 실시의 형태에 있어서, 예약 프레임 내에 포함되고 상기 타이밍에 관련되는 상술한 정보는 하나의 추가 윈도우 내에서 우선 데이터의 하나의 프래그먼트를 송신하는 것이 가능한 상기 경로를 따른 복수의 송신 개체를 고려할 수 있다.
따라서, 예약 프레임은 최악의 경우의 최소 사이즈의 프레임 프래그먼트가 산발적인 스트림을 위해 예약된 윈도우의 오픈 전에 여전히 송신될 수 있는 것을 보증하는 시각에 있어서 통상의 스트림에 관련된 윈도우의 클로즈를 프로그램한다. 따라서 이 산발적인 스트림이 스위치에 들어가면 즉시, 그 목적지 출력 포트 상의 전용 큐에 이 산발적인 스트림을 전송하는 것이 가능하다. 이 큐는 지연 없이 제공되고, 그것에 의해, 간섭하는 통상의 트래픽에 기인할 수 있는 레이턴시를 없앤다.
대응하는 일 실시의 형태에 있어서, 이와 같이, 예약 프레임은, 경로의 각 송신 개체에 의한, 산발적인 데이터 스트림의 송신을 위해 시간 윈도우를 예약하는 정보를 포함할 수 있고, 상기 발신 개체는, 각각의 시각에 있어서, 각 송신 개체에 대하여 산발적인 데이터 스트림의 송신을 위해 시간 윈도우를 개시 및 클로즈하는 표시를 갖는 상기 예약 프레임을 발신하고, tcurr+Δ 및 tcurr+Δ+Tspor이고, 여기서, tcurr은 네트워크에 있어서의 공통 클록에 의해 주어지는 현재의 시각이고, Δ=(NBHop-1)×WCMFSD이고, NBHop-1은 경로에 있어서의 수신 개체의 이전의 나머지의 송신 개체를 카운트하는 가변수이고, WCMFSD는 상기 소정의 최소 길이의 2개분 미만에 대응하는 길이를 갖는 우선 데이터 프래그먼트를 송신하는 추정된 지속 시간이고, Tspor은 상기 산발적인 데이터 스트림의 송신의 지속 시간이다.
예컨대, 상기에서 WCMFSD로 나타내어지는 지속 시간은 상기 소정의 최소 길이의 2개분보다 1옥텟 작은 것에 대응하는 길이를 갖는 우선 데이터 프래그먼트를 송신하는 추정된 지속 시간에 대응할 수 있다.
예컨대, 예약 프레임은 경로에 있어서 송신 개체로부터 다음의 송신 개체에 송신될 수 있고, 각 송신 개체는 예약 프레임의 콘텐츠를 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 수 NBHop-1은, 발신 개체를 떠날 때의 예약 프레임에 있어서, 경로에 있어서의 송신 개체의 총수에 대응하고, 예약 프레임을 수신하는 각 송신 개체에 의해 예약 프레임에 있어서 감소된다.
가능한 일 실시의 형태에 있어서, 송신 개체는 상기 네트워크의 스위치이다.
가능한 일 실시의 형태에 있어서, 산발적인 데이터는 알람 데이터 및/또는 하나 또는 몇몇의 센서로부터 생성되는 데이터이다.
본 발명의 가능한 응용에 있어서, 상술한 네트워크는 산업 네트워크(또는 자동차 네트워크)일 수 있고, 그것에 의해, 센서 또는 예컨대, 이른바 "산발적인 스트림"(장기적으로 사전에 스케줄링되는 일이 많은 통상의 전기 통신 스트림과는 별개의 것이다)에 있어서 알람 메시지를 생성하는 것이 가능한 다른 임의의 디바이스를 수반한다.
또한 본 발명은 발신 개체와 적어도 하나의 송신 개체를 구비하는, 패킷 교환 네트워크를 통해서 산발적인 데이터 스트림을 송신하는 시스템도 목적으로 한다. 상기 발신 개체 및 송신 개체의 각각은 상기에서 규정된 본 발명에 따른 방법을 실행하는 논리 회로를 구비한다.
그러한 논리 회로는 본 발명의 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램의 데이터를 기억 및 판독하는 메모리(MEM)와 협동하는 프로세서(PROC), 및 예약 프레임을 (발신 개체 부분 상에서) 기입 및 송신하거나 또는 (송신 개체 부분 상에서) 수신 및 판독하고 이 예약 프레임 내에 포함되어 있는 정보에 따라 본 발명의 방법을 실행하는 통신 인터페이스(COMINT)를 구비할 수 있다. 그러한 논리 회로의 일례는 이하에서(특히, 송신 개체 부분에 대하여) 언급되는 도 6에 있어서 제시된다.
또한 본 발명은 예약 프레임을 해석하고, 산발적인 데이터 스트림의 송신을 위해, 예약 프레임의 콘텐츠에 따라 시간 윈도우를 예약하는 논리 회로를 구비하는 시스템의 송신 개체도 목적으로 한다.
또한 본 발명은 산발적인 데이터 스트림의 송신에 선행하여 예약 프레임을 발신하는 논리 회로를 구비하는 시스템의 발신 개체도 목적으로 한다.
또한 본 발명은 프로세서에 의해 가동되면, 본 발명의 방법을 실행하는 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품도 목적으로 한다.
본 발명은, 첨부 도면의 그림에, 한정의 형태가 아닌 예로서 나타내어지고, 첨부 도면에 있어서 비슷한 참조 부호는 유사한 요소를 참조한다.
도 1은 기지(旣知)의 현행의 IEEE 표준 규격에 따른 스케줄링된 시간 윈도우 STW에 있어서의 송신을 위해 스케줄링된 프레임 SFR을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 스케줄링되어 있지 않은 프레임이 스케줄링된 프레임의 송신을 지연시키는 상황을 나타낸다.
도 3은 기지의 현행의 IEEE 표준 규격에 따른, 도 2의 상황을 회피하도록, 스케줄링되어 있지 않은 프레임의 프레임 프래그먼트 f1, f2가 송신을 위해 관리되는 상황을 나타낸다.
도 4는 산발적인 스트림 송신을 위해 이미 보류 중인 예약이 존재하지 않는 경우의, 본 발명에 따른, 산발적인 스트림 송신에 선행하는 예약 프레임의 송신 스킴을 나타낸다.
도 5는 산발적인 스트림 송신을 위해 이미 보류 중인 예약이 실제로 존재하는 경우의, 본 발명에 따른, 산발적인 스트림 송신에 선행하는 예약 프레임의 송신 스킴을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 형태의 가능한 일 예시에 따른 방법의 상세한 플로차트를 나타낸다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 산발적인 토커(Sporadic Talker)(S 토커)는 산발적인 스트림을 발신하는 종단국이다.
산발적인 스트림(Sporadic Stream)(S 스트림)은 S 토커와 리스너(Listener)의 사이에서 풀 링크 속도로 교환되는 유한의(한정된) 수의 프레임으로 구성된다.
유니캐스트 S 스트림만이 본 예에 있어서 검토된다.
S 스트림은 쌍방향성 경로에 의해 반송된다. 경로의 순방향은 S 토커로부터 리스너로 향하고, 한편, 역방향은 리스너로부터 S 토커로 향한다.
예약 프레임(RSV 프레임)은 S 스트림과 완전히 동일한 전송 경로 상에서 전송되는 특정한 시그널링 프레임이다.
컷스루(cut-through) 전송은 프레임이 각 프레임의 완전성의 검증을 기다리는 일 없이 전송되는 프레임 전송 스킴이다.
최악의 경우의 최소 프래그먼트 사이즈는 원래의 프레임이 세분화될 때에 프레임 프래그먼트가 가질 수 있는 최대 사이즈이다. 예컨대, 64바이트의 최소 프래그먼트 사이즈(통상의 표준 규격에 의해 결정되는 것)의 경우, 최악의 경우의 최소 프래그먼트는 127바이트이고, 이 프래그먼트는 2개의 최소 사이즈 프래그먼트로 더 분할될 수는 없다.
S 토커는, 이 S 토커가 개시하는 각 S 스트림에 대하여, 대응하는 경로가 포함하는 홉의 수(도 4의 예에 있어서의 NBHop=3)의 지식을 갖는다.
S 토커는 그 리스너에게로의 경로에 속하는 각 링크 상의 송신 시간 윈도우의 편성의 지식을 갖는다. 이 정보는 각 가능한 리스너에 관련된 캘린더 표에 기억된다.
간단하게 하기 위해, 네트워크 내의 모든 링크는 이 예에 있어서 동일한 용량(즉, bps(bit per second)로 표현되는 최대 비트 레이트)을 갖는다. 단일 클록/시간 기준이 네트워크의 모든 노드에 의해 공유된다.
비 산발적인 트래픽 및/또는 통상의 트래픽은 프리엠프트될 수 있다. 즉, 이들 트래픽의 프레임은 동일한 출력 포트 상의 S 스트림 프레임의 동시 송신의 경우에 세분화될 수 있다.
S 스트림은 트래픽 클래스를 식별하고 노드에 있어서 특정한 처리를 적용하는 것을 가능하게 하는 특정한 트래픽 클래스 식별자를 이용하여 마킹된다.
S 토커에 의한 산발적인 송신의 프로토콜 동작은 이하와 같이 정의될 수 있다.
S 토커는 통상의 프레임이 송신되는 시간 간격을 결정한다.
S 토커 상에서 가동되는 애플리케이션으로부터 S 스트림을 송신하는 요구가 이루어지면, S 토커는 예약 프레임(RSV 프레임)을 즉시 송신한다. RSV 프레임은 이하의 정보를 포함한다.
ㆍ새로운 RSV 프레임을 송신하면 증가되는 시퀀스 번호(SEQNum)
ㆍ리스너에게로의 경로 상의 홉의 수(NBHop)
ㆍ예약 상태 플래그(RSV 플래그), "실패 없음"으로 설정됨
ㆍ순방향/역방향(FBInd) 표시, "순방향"으로 설정됨
ㆍ예약의 지속 시간, 즉, S 스트림의 지속 시간(Tspor)
RSV 프레임 헤더는 이후에 계속되는 S 스트림의 프레임과 동일한 전송 정보를 포함한다. 이것에 의해 RSV 프레임이 스트림의 프레임과 완전히 동일한 리스너에게로의 경로를 따르는 것이 확실해진다.
RSV 프레임 송신과 실제의 S 스트림 송신의 사이에서 경과된 시간은 적어도 스트림에 의해 전송되는 메시지를 준비하기 위해 애플리케이션에 의해 필요하게 되는 시간이고, 이상적으로는, S 스트림의 경로 상의 홉의 수에 최악의 경우의 최소 프래그먼트의 송신 지속 시간을 곱한 것과 동일한 지속 시간이다.
이 늦은 시간 간격은 S 스트림이 (S 스트림 전송에 관하여 이하에서 설명되는 바와 같이) 통상의 트래픽과 송신 기회에 대하여 경합하고 있을 때 스위치의 출력 포트에 있어서 어떠한 지연도 겪지 않을 것을 보증한다. 그러한 구성에 있어서, RSV 프레임은 이것이 스트림 경로를 따라 스위치를 통과할 때마다 최악의 경우의 최소 사이즈 프래그먼트의 송신 지속 시간만큼 지연될 수 있고, 여전히 S 스트림의 프레임에 선행한다.
S 토커는 각 RSV 프레임 송신마다 SEQNum을 증가시킨다.
S 스트림을 구성하는 모든 프레임은 링크의 속도에 있어서 단일 버스트 내에서 송신된다.
따라서, 그 후의 데이터를 송신하는 지속 시간은, 당연히, 네트워크에 걸친 송신 레이트에 따라 추정된다.
스위치에 의한 산발적인 스트림을 전송하는 프로토콜 동작은 이하와 같이 정의될 수 있다.
보다 상세하게는, RSV 프레임의 처리는, 도 6을 참조하여, 이하와 같이 실행될 수 있다.
(스텝 S1에 있어서) FBInd가 "순방향"으로 설정된 상태에서 RSV 프레임을 수신하면, 스위치 SW 등의 네트워크 개체가 이 RSV 프레임을 예약 처리 유닛(RSVProc)에 전송한다.
예약 처리 유닛은, 예컨대, 도 6에 나타내는 바와 같이,
-프로세서 PROC와,
-워킹 메모리 MEM(예컨대 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램의 명령, 및 필요한 경우에는 일시적 데이터, 및 특히 이하에 제시되는 바와 같이 산발적인 스트림 송신의 송신 지속 시간 Tspor을 예약하기 위해 S 스트림이 수신되게 되는 RSV 프레임과 함께 수신되는 정보를 기억한다)과,
-데이터를 수신/송신하기 위한 통신 인터페이스 COMINT
를 구비할 수 있고, 네트워크의 클록 CLK에 더 접속된다. 이와 같이 예약 처리 유닛은 본 발명의 방법을 실행하는 디바이스 형식에 대응할 수 있다.
예약 처리 유닛은 RSV 프레임(도 6의 스텝 S1에 있어서 수신된 것)의 헤더 내에 포함되는 전송 정보에 의해 어드레스 지정된 출력 포트 OP를 제어한다.
예약이 이미 보류 중(도 6의 테스트 S2에 있어서 "true"로 설정된 RSVPend)인 경우, RSVProc는,
-RSV 프레임에 후속하는 스트림에 관련된 파기 표시(DISC)를 설정하고(스텝 S23),
-RSV 프레임이 경로의 역방향으로 전송될 수 있도록 RSV 프레임의 헤더 내의 전송 정보를 변경하고(스텝 S24),
-NBHop를 감소시키고(스텝 S25),
-RSV 플래그를 "실패"로 설정하고(스텝 S26),
-FBInd 플래그를 "역방향"으로 설정하고(스텝 S27),
-변경된 전송 정보에 의해 어드레스 지정된 스위치의 출력 포트 OP'에 RSV 프레임을 향하게 하고(스텝 S28), 그것에 의해, RSV 프레임이, 도 5에 나타내는 바와 같이, RSV 플래그 내의 실패의 정보와 함께 S 토커에 반송되는(스텝 S30) 것이 가능하도록 한다.
실제로는, FBInd가 역방향으로 설정되는 경우(스텝 S29), 현재의 스위치는 RSV 프레임을 그 헤더 내에 포함되어 있는 전송 정보에 의해 어드레스 지정된 출력 포트에 중계한다. RSV 프레임의 콘텐츠는 변경되지 않는다.
도 4에 나타내는 바와 같이 이미 보류 중의 예약이 존재하지 않는 경우, RSVProc는 RSV 프레임의 콘텐츠를 읽어내고 이하의 동작을 실행한다.
FBInd가 "순방향"으로 설정되는(테스트 S3에 있어서, 스텝 S27과는 대조적으로) 경우, RSVProc는 이하의 동작을 실행한다.
-표준 규격 IEEE-802.1Qbv에 의한 게이트 제어 기구를 이용하여 S 스트림을 위한 tcurr+Δ에 있어서 오픈하고 tcurr+Δ+Tspor에 있어서 클로즈하는 송신 윈도우를 프로그램한다(스텝 S31). 여기서, tcurr=현재의 시각이고, Δ=(NBHop-1)×WCMFSD이고, 여기서, WCMFSD는 최악의 경우의 최소 프래그먼트 사이즈 지속 시간이고(즉, 예컨대, 127옥텟=(2×64옥텟-1)이고, 스위치 사이에서 동일하다고 추정되는 네트워크 레이트에 의해 분할된다), Tspor은 S 스트림의 지속 시간이다.
-동일한 시간 간격에 대하여 통상의 트래픽을 위해 이용되는 다른 송신 윈도우를 클로즈한다(스텝 S32).
-NBHop를 감소시키고(스텝 S33), RSV 프레임의 페이로드를 갱신한다(스텝 S34).
-RSV 프레임을 이 RSV 프레임의 헤더에 포함되어 있는 전송 정보에 의해 어드레스 지정된 출력 포트 상의 S 스트림을 위해 예약된 송신 큐에 전송한다(스텝 S35).
산발적인 스트림 자체의 프레임을 처리하는 프로토콜 동작은 이하와 같이 정의될 수 있다.
S 스트림에 관련된 DISC 표시가 설정되는 경우, S 스트림의 프레임은 수신되면 파기된다.
다음으로 DISC 표시는 지속 시간 Tspor이 경과되면(스텝 S40) RSVProc에 의해 재설정된다(스텝 S41).
DISC 표시가 설정되어 있지 않은 경우, S 스트림의 프레임은 이 프레임의 헤더 내에 포함되어 있는 전송 정보에 의해 어드레스 지정된 포트 상의 산발적인 스트림 큐에 전송된다. 이 큐는 관련된 게이트가 RSV 프레임에 의해 프로그램되도록 오픈되면 즉시 출력 포트에 의해 제공된다.
Tspor이 경과되고(스텝 S42), 산발적인 스트림 큐가 비게 되면(스텝 S43), RSVProc는 통상의 트래픽에 관련된 윈도우를 다시 오픈하고(스텝 S45), S 스트림 윈도우를 제거한다(스텝 S44).
산발적인 스트림 송신 긍정 응답은 이하와 같이 실행될 수 있다.
리스너가 RSV 프레임을 수신하면, 이 리스너는 이하의 동작을 실행할 수 있다.
-RSV 프레임의 헤더 내의 전송 정보를 변경하고, 그것에 의해, 이 RSV 프레임은 경로의 역방향으로 전송될 수 있다.
-FBInd 플래그를 "역방향"으로 설정한다.
-RSV 프레임을 그 송신 포트에 루프백한다.
이와 같이 본 발명은 전송 프리엠프션이 가능한 패킷 교환 네트워크를 목표로 할 수 있다. 본 발명은 스케줄링될 수 없는(예측 불가능한) 시간 임계적인 응용에 초저(ultra-low) 레이턴시 데이터 전송을 제공하는 것을 의도하고 있다. 통상, 본 발명은 예컨대 알람 및/또는 측정 센서에 의해 생성되는 산발적인 스트림을 수반하는 산업 또는 자동차 네트워크 등의 매립 제어 네트워크에 있어서 적용될 수 있다.
IEEE 802.1 TSN 네트워크 내의 시간 윈도우 스케줄링 및 트래픽 관리 기구에 대한 더 상세한 것은 유럽 특허 출원 공개 제 15305221호 및 유럽 특허 출원 공개 제 16305268호(유럽 특허 출원 번호)에 있어서 찾을 수 있다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램 제품(그 알고리즘이 도 6을 참조하여 상기에서 설명됨)에 포함될 수 있고, 이 컴퓨터 프로그램 제품은 본 명세서에 있어서 설명된 방법의 실시를 가능하게 하는 모든 특징을 포함하고, 정보 처리 시스템(예컨대, 유저 기기 또는 네트워크 요소)에 로드되면, 이 정보 처리 시스템에 본 발명을 실행하게 한다. 본 문맥에 있어서의 컴퓨터 프로그램 수단 또는 컴퓨터 프로그램은, 정보 처리 능력을 갖는 시스템에 특정한 기능을 직접 또는 다른 언어로의 변환 후에 실행하게 하도록 의도된 1세트의 명령의 임의의 언어, 코드 또는 표기에 의한 임의의 표현을 의미한다. 그러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 매체 또는 머신 판독 매체에 기억될 수 있고, 이것에 의해, 데이터, 명령, 메시지 또는 메시지 패킷, 및 다른 머신 판독 정보를 이 매체로부터 읽어내는 것이 가능하게 된다. 컴퓨터 판독 매체 또는 머신 판독 매체는 ROM, 플래시 메모리, 디스크 드라이브 메모리, CD-ROM, 및 다른 영구 기억 장치 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 판독 매체 또는 머신 판독 매체는, 예컨대, RAM, 버퍼, 캐시 메모리, 및 네트워크 회로 등의 휘발성 기억 장치를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 판독 매체 또는 머신 판독 매체는 일시적 상태 매체에 있어서의 컴퓨터 판독 정보 또는 머신 판독 정보를 포함할 수 있고, 이 일시적 상태 매체는 유선 네트워크 또는 무선 네트워크를 포함하는 네트워크 링크 및/또는 네트워크 인터페이스 등이고, 디바이스가 그러한 컴퓨터 판독 정보 또는 머신 판독 정보를 읽어내는 것을 가능하게 하는 것이다.
현재로서는 본 발명의 바람직한 실시 형태라고 생각되는 것을 도시 및 설명하였지만, 본 발명의 진정한 범위로부터 일탈하는 일 없이, 다양한 다른 변경을 행할 수 있는 것 및 등가의 것으로 바꿀 수 있는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 또한, 본 명세서에 있어서 설명한 중심의 발명 개념으로부터 일탈하는 일 없이 특정한 상황을 본 발명의 교시에 적응시키도록 많은 변경을 행할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 형태는 상기에서 설명한 특징의 전부를 포함하지 않을 수도 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정한 실시 형태로 한정되는 것이 아닌, 이하에서 넓게 규정된 본 발명의 범위 내에 포함되는 모든 실시 형태를 포함하는 것이 의도되고 있다.

Claims (15)

  1. 패킷 교환 네트워크를 통해서 산발적인(sporadic) 데이터 스트림을 송신하는 방법으로서,
    상기 네트워크는 스케줄링된 연속 우선 시간 윈도우 내에서의 우선 데이터의 송신을 더 실행하고,
    상기 산발적인 데이터 스트림의 상기 송신의 전에, 적어도 상기 스케줄링된 우선 시간 윈도우의 외부의 상기 산발적인 데이터 스트림을 송신하는 타이밍에 관련되는 정보를 포함하는 예약 프레임의 송신이 선행되고,
    상기 산발적인 데이터 스트림의 상기 송신은 상기 네트워크를 통해서 소정의 경로를 따르고, 상기 경로는 상기 네트워크의 송신 개체의, 발신 개체(S 토커(S Talker))로부터 수신 개체(리스너(Listener))까지의 사이의 홉(hop)에 의해 규정되고,
    상기 송신 개체 중 하나에 의해 상기 예약 프레임이 수신되면, 상기 송신 개체는 상기 송신 개체가 상기 타이밍에 따라 상기 산발적인 데이터 스트림을 송신하는데 이용 가능한지 여부를 체크하고,
    이용 가능한 경우, 상기 송신 개체는 상기 타이밍에 따라 상기 산발적인 데이터 스트림을 송신하는 시각을 예약하고,
    이용 가능하지 않은 경우, 상기 송신 개체는 상기 타이밍에 따라 상기 산발적인 데이터 스트림을 송신하는 상기 송신 개체의 이용 불가능성에 관련되는 정보를 포함하는 메시지를 상기 발신 개체에 반송하고, 그것에 의해, 상기 타이밍에 따른 상기 산발적인 데이터 스트림의 상기 송신을 파기하도록 하는
    방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 개체의 이용 가능성은 상기 송신 개체에 의한 이전의 산발적인 데이터 스트림의 송신이 이미 상기 타이밍에 있어서 스케줄링되어 있는지 여부를 체크하면 결정되는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메시지는 상기 산발적인 데이터 스트림의 상기 송신의 파기의 표시(indication)를 갖고, 상기 발신 개체에 되돌려지는 상기 예약 프레임에 대응하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 우선 데이터는, 상기 연속 우선 시간 윈도우 중 하나의 뒤의 추가의 시간 윈도우 내에서, 소정의 최소 사이즈 길이를 갖는 우선 데이터 프레임 프래그먼트의 송신을 가능하게 하도록 구성 가능하고, 상기 프래그먼트는 상기 산발적인 데이터 프레임에 선행하는 송신을 위해 프리엠프트(pre-empt)되고,
    상기 예약 프레임 내에 포함되고 상기 타이밍에 관련되는 상기 정보는 하나의 추가 윈도우 내에서 우선 데이터의 하나의 프래그먼트를 송신하는 것이 가능한 상기 경로를 따른 복수의 송신 개체를 고려하는
    방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 예약 프레임은, 상기 경로의 각 송신 개체에 의한, 상기 산발적인 데이터 스트림의 송신을 위해 시간 윈도우를 예약하는 정보를 포함하고, 상기 발신 개체는 각 송신 개체에 대하여 상기 산발적인 데이터 스트림의 송신을 위해 상기 시간 윈도우를 tcurr+Δ 에 오픈하고 tcurr+Δ+Tspor 에 클로즈하는 표시를 갖는 상기 예약 프레임을 발신하고, 여기서, tcurr은 상기 네트워크에 있어서의 공통 클록에 의해 주어지는 현재의 시각이고, Δ=(NBHop-1)×WCMFSD이고, NBHop-1은 상기 경로에 있어서의 상기 수신 개체의 이전의 나머지의 송신 개체를 카운트하는 가변수이고, WCMFSD는 상기 소정의 최소 길이의 2개분 미만에 대응하는 길이를 갖는 우선 데이터 프래그먼트를 송신하는 추정된 지속 시간이고, Tspor은 상기 산발적인 데이터 스트림의 상기 송신의 상기 지속 시간인
    방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    지속 시간 WCMFSD는 상기 소정의 최소 길이의 2개분보다 1옥텟 작은 것에 대응하는 길이를 갖는 우선 데이터 프래그먼트를 송신하는 상기 추정된 지속 시간에 대응하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 예약 프레임은 상기 경로에 있어서 송신 개체로부터 다음의 송신 개체에 송신되고, 각 송신 개체는 상기 예약 프레임의 콘텐츠를 변경하는 것이 가능하고,
    상기 수 NBHop-1은, 상기 발신 개체를 떠날 때의 상기 예약 프레임에 있어서, 상기 경로에 있어서의 송신 개체의 총수에 대응하고, 상기 예약 프레임을 수신하는 각 송신 개체에 의해 상기 예약 프레임에 있어서 감소되는
    방법.
  9. 제 1 항, 또는 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신 개체는 상기 네트워크의 스위치인 방법.
  10. 제 1 항, 또는 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산발적인 데이터는 알람 데이터 및/또는 센서로부터 생성되는 데이터인 방법.
  11. 제 1 항, 또는 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 네트워크는 산업 네트워크인 방법.
  12. 패킷 교환 네트워크를 통해서 산발적인 데이터 스트림을 송신하는 시스템으로서,
    발신 개체와 적어도 하나의 송신 개체를 구비하고,
    상기 발신 개체 및 상기 송신 개체의 각각은 청구항 1, 또는 청구항 3 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하는 논리 회로를 구비하는
    시스템.
  13. 상기 산발적인 데이터 스트림의 상기 송신에 선행하여 상기 예약 프레임을 발신하는 논리 회로를 구비하는, 청구항 12에 기재된 시스템의 발신 개체.
  14. 상기 예약 프레임을 해석하고, 상기 산발적인 데이터 스트림의 상기 송신을 위해 상기 예약 프레임에 따라 시간 윈도우를 예약하는 논리 회로를 구비하는, 청구항 12에 기재된 시스템의 송신 개체.
  15. 프로세서에 의해 가동되면, 청구항 1, 또는 청구항 3 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하는 명령을 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 기억된 컴퓨터 프로그램.
KR1020187034140A 2016-06-02 2017-04-05 산발적인 네트워크 트래픽의 초저 송신 레이턴시 KR102150852B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16305643.5 2016-06-02
EP16305643.5A EP3253013B1 (en) 2016-06-02 2016-06-02 Ultra-low transmission latency for sporadic network traffic
PCT/JP2017/014886 WO2017208633A1 (en) 2016-06-02 2017-04-05 Ultra-low transmission latency for sporadic network traffic

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190002568A KR20190002568A (ko) 2019-01-08
KR102150852B1 true KR102150852B1 (ko) 2020-09-02

Family

ID=56119440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187034140A KR102150852B1 (ko) 2016-06-02 2017-04-05 산발적인 네트워크 트래픽의 초저 송신 레이턴시

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10652044B2 (ko)
EP (1) EP3253013B1 (ko)
JP (1) JP6576571B2 (ko)
KR (1) KR102150852B1 (ko)
CN (1) CN109845202A (ko)
TW (1) TWI651951B (ko)
WO (1) WO2017208633A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7173267B2 (ja) * 2017-01-30 2022-11-16 富士通株式会社 パケット処理装置及びパケット処理方法
JP7103788B2 (ja) * 2017-12-28 2022-07-20 トヨタ自動車株式会社 車載システム、ゲートウェイ、プログラム、情報処理方法、情報処理システム、及び車両
US11228996B2 (en) * 2018-09-28 2022-01-18 Qualcomm Incorporated Delivery time windows for low latency communications
JP7120115B2 (ja) * 2019-03-27 2022-08-17 富士通株式会社 パケット処理装置及びパケット処理方法
US11381513B1 (en) 2020-12-22 2022-07-05 Honeywell International Inc. Methods, systems, and apparatuses for priority-based time partitioning in time-triggered ethernet networks
WO2022201288A1 (ja) * 2021-03-23 2022-09-29 日本電信電話株式会社 信号転送装置、信号転送方法、信号転送プログラム、及び信号転送システム
CN114640639B (zh) * 2022-01-24 2023-08-18 北京邮电大学 帧传输方法和电子设备
CN116016020A (zh) * 2022-12-26 2023-04-25 中航航空电子有限公司 一种支持速率可配置的时间敏感网络交换系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3372797B2 (ja) * 1996-12-06 2003-02-04 日本電気株式会社 帯域予約制御方式
JP3288266B2 (ja) * 1997-07-14 2002-06-04 株式会社日立製作所 交換網および交換装置
EP2179367B1 (en) * 2007-08-15 2017-10-04 Cisco Technology, Inc. Stream reservation protocol for bridged networks
EP2650779B1 (en) * 2009-02-20 2015-04-01 Thomson Licensing Time synchronized resource reservation over packet switched networks
US8982689B2 (en) * 2012-04-20 2015-03-17 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Split tiebreakers for 802.1AQ
WO2013190364A2 (en) * 2012-06-19 2013-12-27 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Systems and methods for resource booking for admission control and scheduling using drx
EP2784998B1 (en) * 2013-03-29 2018-10-17 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Method and device for allocating resources in a mesh communications network for setting up a data stream transmission
EP2854118B1 (en) * 2013-09-25 2018-07-04 Alcatel Lucent Vehicle messaging

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
’Joint Tutorial IEEE 802.3br TF Interspersing express traffic(IET)’, 2015.03.01.*

Also Published As

Publication number Publication date
JP6576571B2 (ja) 2019-09-18
KR20190002568A (ko) 2019-01-08
TWI651951B (zh) 2019-02-21
JP2019503147A (ja) 2019-01-31
WO2017208633A1 (en) 2017-12-07
TW201804764A (zh) 2018-02-01
EP3253013A1 (en) 2017-12-06
EP3253013B1 (en) 2020-01-15
US10652044B2 (en) 2020-05-12
US20190132149A1 (en) 2019-05-02
CN109845202A (zh) 2019-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102150852B1 (ko) 산발적인 네트워크 트래픽의 초저 송신 레이턴시
KR101977523B1 (ko) 네트워크에 있어서의 데이터 프레임의 트래픽 쉐이핑의 방법 및 그 디바이스 및 컴퓨터 프로그램
KR102105300B1 (ko) 이더넷 스위치에 있어서의 스케줄링된 프레임의 다중화 방법
KR102235825B1 (ko) 통신 신호 프레임을 송신하는 방법, 실체 및 프로그램
JP7191253B2 (ja) パケット交換ネットワークにおいて通信エンティティのコンピューター手段によって実施される方法、並びにそのコンピュータープログラム及びコンピューター可読非一時的記録媒体、並びにパケット交換ネットワークの通信エンティティ
CN107040440B (zh) 在基于以太网的运载工具中网络中启动触发的方法和设备
US20100135194A1 (en) Mobile communication system, network apparatus, and packet sequence control method
KR20230169371A (ko) 이더넷 프레임의 송신을 스케줄링하기 위해 패킷 교환 네트워크에서 실시되는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant