KR19980049360A - 에이.티.엠(atm) 교환시스템에서 셀 점유 상태에 의한 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방법 - Google Patents

에이.티.엠(atm) 교환시스템에서 셀 점유 상태에 의한 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 ATM 교환시스템에서 셀 점유 상태에 의한 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방법에 관한 것으로서, 현재 ATM망에서는 비교적 처리 및 구현방법이 간단한 부분 공유 버퍼 제어방식이 많이 사용되고 있지만 손실 우선순위가 낮은 실시간성 트래픽이 커지는 경우에 망자원의 낭비를 초래할 수 있고, 복합 우선순위 제어방식의 MLT(Minimum Laxity Threshold)제어방식과 QLT(Queue Length Threshold) 제어방식 모두는 실시간성 트래픽과 비실시간성 트래픽을 위해 각각의 버퍼를 할당하기 때문에 우선순위 처리 방법이 복잡하고 버퍼의 이용효율이 떨어지는 단점을 가진다. 따라서, 본 발명에서는 셀 점유 상태를 효과적으로 감시하기 위해 감시용 임계치를 두는데 임계치를 두는 방법에 따라 셀 서비스 비율을 제어하는 두가지 종류의 우선순위 제어방식을 제공한다. 첫번째 우선순위 제어방식은 감시용 임계치를 버퍼의 클래스 1 셀 쪽에 두어 클래스 1 셀의 점유 상태에 따라 우선순위를 제어하는 방식이며, 두번째 방식은 버퍼의 클래스 2 셀 쪽에 두어 클래스 2 셀의 점유 상태에 따라 우선순위를 제어하는 방식이다. 이와 같이 하나의 버퍼에 서비스 품질 특성이 서로 다른 두가지 종류의 셀들을 하나의 버퍼에 수용함으로써 버퍼의 효용성이 높아지며, 버퍼에서의 셀 점유 상태에 따라 셀 서비스 비율을 제어함으로써 셀의 서비스 품질 특성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

Description

에이.티.엠(ATM) 교환시스템에서 셀 점유 상태에 의한 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방법(Priority control method for controlling cell service ratio according to cell occupancy status in ATM switching system)
본 발명은 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 망에서 사용자의 서로 다른 다양한 서비스 특성을 효율적으로 처리하기 위한 교환시스템 내의 우선 순위 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 특히 ATM교환시스템에서 버퍼에 들어 있는 셀 점유 상태에 따라 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, ATM망은 각종 정보에 대하여 동일 형식의 셀을 사용하여 일관된 전송 제어를 행하여 융통성, 효율성의 향상을 도모하도록 되어 있다. ATM망에서 음성, 데이터, 화상 등 다양한 트래픽 특성을 가진 정보를 일원적으로 취급하는 것이 가능하지만, 각 서비스에 해당하는 트래픽 특성에 따라 서비스 품질의 요구조건, 예를들어 셀 손실률, 평균 셀지연시간, 망자원의 고정적 및 통계적 할당 방식 등이 달라진다. 그리고 ATM망에서는 셀로서 통계적 다중화(statistical multiplexing)를 행하기 때문에 서로 다른 트래픽 특성을 가진 서비스들을 효율적으로 처리할 수 있다.
이러한 다양한 트래픽을 대화형 음성과 같이 손실에는 덜 엄격하지만 지연 시간에는 매우 엄격한 실시간성 트래픽과 데이터와 같이 지연시간에는 덜 엄격하지만 손실에는 매우 엄격한 트래픽으로 구분할 수 있다. 따라서 광대역 ISDN을 지향하는 ATM망에서는 컴퓨터 데이터는 물론 비디오와 같은 대역폭이 큰 트래픽도 잘 수용하면서 트래픽 특성이 서로 다르면서 다양한 트래픽을 총체적 및 효율적으로 서비스할 수 있는 기능을 갖고 있어야 한다. 그리고 ATM망에서는 호 접속이 완료된 연결에 대해 필요한 만큼의 대역폭을 할당하지만 가변 비트 속도의 대역폭을 가진 연결에 대한 트래픽이 예측 불가능한 특성을 가지고 있으므로 이미 할당된 대역폭을 초과할 수 있다. 이로 인해 ATM망이 폭주 상태로 빠질 우려가 있는데, 특히 동화상이나 고속 데이터와 같이 버스트성이 큰 트래픽일수록 폭주에 대한 영향이 크게 미친다. 따라서 ATM망에서는 이러한 다양한 트래픽들을 잘 수용하면서 망자원을 효율적으로 이용하고, 사용자가 요구하는 서비스 품질을 만족시키기 위해서는 일관된 망처리를 처리할 수 있는 트래픽 제어 기능이 필요하다.
종래의 데이터 통신망이나 컴퓨터 통신망에서는 전송되는 정보와 전송시간 지연에 의해서 망의 성능이 좌우되었으나, B-ISDN을 지향하는 ATM망에서는 정보의 지연시간 뿐만 아니라 손실에 의해 성능이 크게 좌우될 수 있다. ATM망에서 통계적 다중화를 함으로써 전송 효율은 높아지는 반면에 효과적인 트래픽 제어 기능을 수행하지 못하면 셀지연시간과 셀손실에 문제점이 발생할 가능성이 있다. 이러한 망의 폭주 상태가 발생하게 되면 각 트래픽에 대한 충분한 서비스 품질을 보장할 수 없게 되므로 ATM망에서는 망의 폭주에 의한 셀손실의 최소화와 망자원 활용의 극대화라고 하는 서로 상충되는 목표를 달성해야 한다. 이에 따라 서비스 품질을 만족시키면서 망의 성능을 향상시키기 위해서는 트래픽 제어의 한 방식인 우선순위 제어가 필수적이다. 우선순위 제어는 사용자 또는 망에서의 트래픽 흐름에 따라 ATM 셀 헤드 내의 CLP(Cell Loss Priority) 비트를 이용하여 셀에 우선순위를 부여하고, 폭주상태의 망에서 품질은 우선순위 셀들에 대한 서비스 품질이다. 또한 우선순위 제어는 폭주 상태의 망에서 높은 우선순위를 가진 셀에 대한 서비스 품질을 보장하기 위해 낮은 우선순위를 가진 셀을 선택적으로 탈락시킬 수 있는 기능을 가진다.
ATM망에서 제안된 우선순위 제어방식은, 크게 3가지 방식으로 현재까지 여러알고리즘이 제시되어 왔다. 첫번째 방식으로는, 짧은 셀지연시간을 요구하는 서비스에 우선순위를 두는 시간 우선순위 제어방식이 있으며, 두번째 방식으로는 적은 셀손실률을 요구하는 서비스에 우선순위를 두는 손실 우선순위 제어방식이 있다. 마지막 세번째 방식으로는 최근에 활발한 연구를 진행하고 있는 방식으로서 트래픽을 실시간성 트래픽과 비실시간성 트래픽으로 나누어서 시간 우선순위와 손실 우선순위 모두를 고려한 복합 우선 순위 제어방식이 있다. 상기한 시간 우선순위 제어방식의 대표적인 방식으로는 HOL(Head-Of-Line)과 HOL-PJ(HOL with Priority Jump)이 있으며, 손실 우선순위 제어방식의 대표적인 방식으로는 푸쉬-아우트(push-out) 제어방식과 부분 버퍼 공유(partial buffer sharing) 제어방식 등이 있다. 그리고 복합 우선순위 제어방식의 대표적인 방식으로는 MLT(Minimum Laxity Threshold) 제어방식과 QLT (Queue Length Threshold) 제어방식 등이 있다. 현재 ATM망에서는 비교적 처리 및 구현 방법이 간단한 부분 버퍼 공유 제어방식이 많이 사용되고 있지만, 손실 우선순위가 낮은 실시간성 트래픽이 커지는경우에 망자원의 낭비를 초래할 수 있다. 그리고 복합 우선순위 제어방식의 MLT 제어방식과 QLT 제어방식 모두는 실시간성 트래픽과 비실시간성 트래픽을 위한 각각의 버퍼를 할당하기 때문에 우선순위 처리 방법이 복잡하고 버퍼의 이용 효율이 떨어지는 단점을 가진다.
한편, 본 발명과 관련된 선행기술의 논문, Cell Transfer Ratio Control Type Priority Control Method for ATM Switching(저자 : Y. Tanaka, M. Akiyama, 출처 : IEICE Journal B-I, Vol.J74-B-I, No.6, June, 1991)에서는 ATM 스위치에서의 셀 서비스 비율형 우선순위 제어방식을 제안한 논문이다. 이 우선순위 제어방식은 서비스 품질 특성에 따라 버퍼를 별도로 두어 서비스를 제어하는 방식이다. 다시 말해 서비스 품질을 2등급으로 하였으르 때 각 서비스 품질에 해당하는 버퍼를 별도로 두어 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방식이다. 선행 기술 1에 비해 본 발명에서는 서비스 품질을 2등급으로 나눈 경우 하나의 버퍼로 구성하여 서비스를 제어하는 우선순위 제어방식이다. 그리고 본 발명에서는 버퍼에 들어있는 셀의 점유 상태에 따라 셀 서비스 비율을 제어함으로써 서비스 품질의 특성을 보다 더 향상시킬 수 있다.
따라서, 상기한 종래의 우선순위 제어방식에 대한 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기존의 우선순위 제어 기능을 보완 개선하여 ATM망 환경하에서 더욱 효과적으로 개선할 수 있는 새로운 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어 장치와 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 출력 버퍼형 ATM 스위치
도 2는 출력 버퍼에서 셀 저장 방법.
도 3은 우선순위 제어방식 1에서의 셀 서비스 방법의 일 실시예.
(클래스 1 셀 갯수가 감시용 임계치 S 이하인 경우)
도 4는 우선순위 제어방식 1에서의 셀 서비스 방법의 다른 실시예.
(클래스 1 셀 갯수가 감시용 임계치 S를 초과한 경우)
도 5는 우선순위 제어방식 2에서의 셀 서비스 방법의 일 실시예.
(클래스 2 셀 갯수가 감시용 임계치 S 이하인 경우)
도 6은 우선순위 제어방식 2에서의 셀 서비스 방법의 다른 실시예.
(클래스 2 셀 갯수가 감시용 임계치 S를 초과한 경우)
도 7은 우선순위 제어방식 1의 셀 서비스와 셀저장 흐름도.
도 8은 우선순위 제어방식1, 2의 셀 저장 흐름도.
도 9는 우선순위 제어방식 1의 셀 서비스 흐름도.
도 10은 우선순위 제어방식 2의 셀 서비스 흐름도.
본 발명은 ATM 교환시스템에서 셀 점유 상태에 의한 셀 서비스 비율을 제어하는 우선선위 제어방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명은 실시간성 트래픽에 해당되는 클래스 1 셀과 비실시간성 트래픽에 해당되는 클래스 2 셀 모두를 하나의 버퍼에 수용하여 버퍼에서의 셀 점유 상태에 따라 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방법이다. 여기서 셀 서비스 비율 K이라 함은 클래스 1 셀을 연속해서 최대 K개까지 서비스할 때마다 클래스 1 셀을 1개 서비스하는 것을 의미한다. 클래스 1 셀은 손실에는 민감하지 않지만 지연시간에 민감한 서비스 특성을 가지며, 클래스 2 셀은 지연시간에는 민감하지 않지만 손실에 민감한 서비스 특성을 가진다.
따라서 클래스 2 셀에 대해 지연시간 우선순위를 높게 부여하기 위해 버퍼에 저장할 때 클래스 2 셀을 버퍼에 먼저 저장하고 난 다음에 여백이 있으면 클래스 1 셀을 저장한다. 만약 클래스 2셀을 저장할 때 버퍼에 클래스 1 셀과 클래스 2 셀로 꽉 찬 경우에는 버퍼에 저장된 클래스 1 셀을 밀어내고 그 자리에 클래스 2 셀을 저장한다.
그리고 클래스 1 셀에 대해 지연시간 우선순위를 높게 부여하기 위해 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀의 서비스 갯수를 클래스 2 셀의 서비스 갯수보다 크게 하여 셀 서비스 비율에 의해 서비스 품질을 제어한다. 다시 말해 본 발명에서는 셀 서비스 비율에 의한 우선순위를 제어한다. 특히 본 발명에서는 버퍼에서의 셀 점유 상태에 따라 셀 서비스 비율을 제어함으로써 버퍼에 클래스 1 셀이 클래스 2 셀보다 상대적으로 많은 경우에는 서비스 비율을 크게 하여 클래스 2 셀에 비해 클래스 1 셀의 서비스 특성을 개선하며, 클래스 2 셀이 클래스 1 셀보다 상대적으로 많은 경우에는 서비스 비율을 작게 하여 클래스 1 셀에 비해 클래그 2 셀의 서비스 특성을 개선한다.
본 발명에서는 셀 점유 상태를 효과적으로 감시하기 위해 감시용 임계치를 두는데 임계치를 두는 방법에 따라 셀 서비스 비율을 제어하는 두가지 종류의 우선순위 제어방식이 있다. 첫번째 우선순위 제어방식은 감시용 임계치를 버퍼의 클래스 1 셀쪽에 두어 클래스 1 셀의 점유 상태에 따라 우선순위를 제어하는 방식이며, 두번째 방식은 버퍼의 클래스 2 셀쪽에 두어 클래스 2 셀의 점유 상태에 따라 우선순위를 제어하는 방식이다.
이와 같이 하나의 버퍼에 서비스 품질 특성이 서로 다른 두가지 종류의 셀들을 하나의 버퍼에 수용함으로써 버퍼의 효용성이 높아지며, 버퍼에서의 셀 점유 상태에 따라 셀 서비스 비율을 제어함으로써 셀의 서비스 품질 특성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 기존의 우선순위 제어방식에 비해 버퍼 관리를 간단하게 처리하게 하면서 서비스 품질을 효과적으로 개선하기 위해 대화형 음성과 같이 셀지연시간에 대해서는 민감하지만 셀손실에 대해서는 상대적으로 덜 민감한 실시간성 트래픽과 데이터와 같이 셀손실에 대해서는 민감하지만 셀지연시간에 대해서는 상대적으로 덜 민감한 비실시간성 트래픽 모두를 하나의 버퍼에 수용하여 우선순위 제어가 가능하도록 버퍼 점유 상태에 의한 셀 서비스 비율 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서의 우선순위 제어방식은 출력 버퍼형 ATM 스위치에서 서비스 품질, 즉 셀손실률과 평균 셀지연시간을 효율적으로 개선하기 위한 우선순위 제어방식이다. 서비스 품질을 개선하기 위해 제안한 우선순위 제어방식에서의 서비스 클래스로는 지연시간에 민감한 서비스 클래스와 손실에 민감한 서비스 클래스의 두 종류이다. 지연시간에 민감한 서비스 클래스에 해당되는 트래픽의 셀들을 클래스 1 셀이라 정의하고, 손실에 민감한 서비스 클래스에 해당되는 트래픽의 셀들을 클래스 2 셀이라 정의하기로 한다. 따라서 클래스 1 셀은 셀지연시간 요구조건에 대해서는 엄격하지만 어느 정도의 셀손실을 감수하는 셀이라 할 수 있으며, 클래스 2 셀은 셀손실 요구조건에 대해서는 엄격하지만 어느 정도의 셀지연시간을 감수하는 셀이라 할 수 있다.
본 발명의 구성은, 입,출력단의 갯수가 N인 출력 버퍼형 ATM 스위치의 각 출력단에 하나의 버퍼로 구성한다. 또한 각각의 버퍼에서는 클래스 1 셀과 클래스 2 셀 모두를 저장하여 우선순위를 행하기 위해 셀 점유 상태 감시용 임계치(threshold)를 둔다. 스위치를 통해서 출력 포트에 도착한 셀들을 저장할 때 지연시간 우선순위가 높은 클래스 1셀보다 손실 우선순위가 높은 클래스 2셀에 우선권을 부여하기 위해 클래스 2 셀을 버퍼에 먼저 저장하고 난 다음에 클래스 1 셀을 저장한다. 한편, 버퍼에 저장된 셀들을 서비스할 때에는 손실 우선순위가 높은 클래스 2 셀보다 지연시간 우선순위가 높은 클래스 1 셀에 우선권을 부여하기 위해 클래스 1 셀을 연속해서 최대 K개의 셀을 서비스 할 때 마다 클래스 2 셀을 1개 서비스 한다.
본 발명에서는 버퍼 점유 상태에 따라 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방식으로서, 버퍼에 저장된 클래스 1 셀의 점유 상태에 따라 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방식(이하, 우선순위 제어방식 1이라 함)과 버퍼에 저장된 클래스 2 셀의 점유 상태에 따라 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방식(이하, 우선순위 제어방식 2라 함)의 두가지 종류의 우선순위 제어방식이 있다.
두가지 종류의 우선순위 제어방식은, ATM 스위치의 출력단에 도착한 셀들을 버퍼에 저장하는 셀 저장원칙은 동일하나 버퍼에 들어있는 셀들을 서비스하는 셀 서비스 원칙이 서로 다르다. 본 발명의 우선순위 제어방식에서 공통으로 적용하는 셀 저장원칙은 다음과 같다.
(1). 버퍼에 도착한 셀들 중에서 클래스 1 셀은 버퍼의 오른쪽 끝에서 왼쪽 방향으로 저장한다.
(2). 버퍼에 도착한 셀들 중에서 클래스 2 셀은 버퍼의 왼쪽 끝에서 오른쪽 방향으로 저장한다.
(3). 도착한 클래스 2 셀을 버퍼에 먼저 저장하고 난 다음에 버퍼에 빈 여백이 있는 경우에는 도착한 클래스 1셀을 저장하고 빈 여백이 없는 경우에는 도착한 클래스 1 셀을 폐기한다.
(4). 버퍼가 클래스 2 셀로만 꽉찬 경우에는 도착한 모든 셀들을 폐기한다. 상기 우선순위 제어방식 1에서는 버퍼에서의 클래스 1 셀의 점유 상태를 감시하기 위해 버퍼의 오른쪽, 즉 클래스 1 쪽에 임계치 S를 두어 이의 초과 여부에 따라 셀 서비스 비율을 제어하며, 우선순위 제어방식 2에서는 버퍼에서의 클래스 2 셀의 점유 상태를 감시하기 위해 버퍼의 왼쪽, 즉 클래스 2쪽에 임계치 S를 두어 이의 초과 여부에 따라 셀 서비스 비율을 제어한다.
본 발명에서의 셀 서비스 비율이 K라 함은 버퍼에 들어있는 클래스 1셀을 최대 K개까지 연속해서 서비스할 때마다 클래스 2 셀을 1개 서비스하는 것을 의미한다. 우선순위 제어방식 1에서의 셀 서비스 원칙은 다음과 같다.
(1). 버퍼에 들어있는 클래스 2 셀을 서비스 완료한 시점에서 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀의 갯수가 임계치 S보다 작거나 같은 경우에는 셀 서비스 비율을 1로 한다.
(2). 버퍼에 들어있는 클래스 2 셀을 서비스 완료한 시점에서 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀의 갯수가 임계치 S보다 큰 경우에는 셀 서비스 비율을 K(1)로 한다.
(3). 버퍼에 아무 셀이 없는 경우에는 셀 서비스는 이루어지지 않으며 그 다음 셀 슬롯타임에서 클래스 1 셀이 도착하면 클래스 1 셀을 우선적으로 서비스하도록 한다.
(4). 셀 서비스 비율이 K(1)일 때 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀을 최대 K개까지 연속해서 서비스 완료한 시점에서 버퍼에 클래스 2 셀이 없으면 버퍼에서 들어있는 클래스 1 셀의 갯수가 임계치 S 초과 여부에 따라 셀 서비스 비율을 달리하여 클래스 1 셀을 다시 서비스하도록 한다.
(5). 버퍼에 들어있는 클래스 2 셀을 1개 서비스 완료한 시점에서 버퍼에 클래스 1 셀이 없으면 클래스 2 셀을 다시 서비스한다.
(6). 셀 서비스 비율이 K(1)일 때 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀을 연속해서 K개까지 서비스하는 도중에 버퍼에 클래스 1 셀이 없으면 클래스 2 셀을 서비스하도록 한다.
다음으로, 우선순위 제어방식 2에서의 셀 서비스 원칙은 다음과 같다.
(1). 버퍼에 들어있는 클래스 2 셀을 서비스 완료한 시점에서 버퍼에 들어있는 클래스 2 셀의 갯수가 임계치 S보다 작거나 같은 경우에는 셀 서비스 비율을 K(1)로 한다.
(2). 버퍼에 들어있는 클래스 2 셀을 서비스 완료한 시점에서 버퍼에 들어있는 클래스 2 셀의 갯수가 임계치 S보다 큰 경우에는 셀 서비스 비율을 1로 한다.
(3). 버퍼에 아무 셀이 없는 경우에는 셀 서비스는 이루어지지 않으며 그 다음 셀 슬롯타임에서 클래스 1 셀이 도착하면 클래스 1 셀을 우선적으로 서비스한다.
(4). 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀을 최대 K개까지 연속해서 서비스 완료한 시점에서 버퍼에 클래스 2 셀이 없으면 셀 서비스 비율을 K(1)로 하여 클래스 1 셀을 최대 K개까지 연속해서 다시 서비스하도록 한다.
(5). 버퍼에 들어있는 클래스 2 셀을 1개 서비스 완료한 시점에서 버퍼에 클래스 1 셀이 없으면 버퍼의 들어있는 클래스 2 셀을 다시 서비스하도록 한다.
(6). 셀 서비스 비율이 K(1)일 때 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀을 연속해서 K개까지 서비스하는 도중에 버퍼에 클래스 1 셀이 없으면 클래스 2 셀을 서비스한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1에서는 본 발명이 적용되는 입력단(11)과 출력단(12) 갯수가 N개인 출력 버퍼형 ATM 스위치(13)의 구조도를 나타낸 것이다.
이 스위치는 내부적으로는 넌블럭킹(nonblocking)형 스위치로서 ATM 스위치의 내부 동작속도가 ATM 스위치의 입,출력단의 링크속도의 N배 이상이다. 매 셀 슬롯타임당 각 출력단(12)에 도착하는 셀의 갯수는 최대 N개까지 전달되며, 출력단의 출력 버퍼(14)에서는 슬롯타임당 하나의 셀만 출력링크로 서비스한다.
본 발명의 우선순위 제어방식의 알고리즘은 ATM 스위치(13)의 출력단(12)에 있는 출력 버퍼(14) 내부에서 동작이 이루어지며, 셀 손실은 셀이 버퍼에 도착할 때 클래스 2 셀은 버퍼의 오버플로우(overflow)로 인해 손실되며, 클래스 1 셀은 버퍼의 오버플로우 뿐만 아니라 도착한 클래스 2 셀에 의해 밀려 손실이 발생된다. 셀 지연시간은 하나의 버퍼에서 셀들을 서비스 할 때 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀과 클래스 2 셀의 셀 서비스 비율의 값에 의해 이루어진다.
도 2는 상기 도 1의 출력단(12)의 출력 버퍼(14)에 대한 실제 출력 버퍼(21)를 나타낸 것이다. 출력 버퍼에 도착한 셀들 중에서 셀 저장점(22)을 통해 클래스 1 셀은 출력 버퍼의 오른쪽 끝(23)에서 시작하여 왼쪽 방향으로 저장하며, 클래스 2 셀은 출력 버퍼의 왼쪽 끝(24)에서 시작하여 오른쪽 방향으로 저장한다. 손실 우선순위를 제어하기 위하여 출력 버퍼(21)에 셀들을 저장할 때 클래스 2 셀을 우선적으로 저장하고 난 다음에 빈 여백이 있으면 클래스 1 셀을 저장한다.
출력 버퍼(21)에 저장되어 있는 셀들을 서비스할 때, 클래스 1 셀은 출력 버퍼의 오른쪽 끝단의 클래스 1 셀 서비스점(25)을 통해 서비스되며, 클래스 2 셀은 출력 버퍼의 왼쪽 끝단의 클래스 2 셀 서비스점(26)을 통해 서비스된다. 시간 우선순위를 제어하기 위하여 출력 버퍼(21)에 들어있는 셀들을 서비스할 때 셀 서버(27)를 통해 셀 서비스 비율의 값을 제어한다. 다시 말해 셀 서비스 비율이 K(1)이라 할 때, 시간 우선순위가 높은 클래스 1 셀에 대해 우선권을 부여하기 위하여 출력 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀을 최대 K개까지 연속적으로 서비스 할 때 마다 클래스 2 셀을 1개 서비스한다.
도 3은 우선순위 제어방식 1에서 출력 버퍼(31)에 들어있는 클래스 1 셀의 점유갯수인 Q1(n)이 감시용 임계치 S(32)보다 같거나 작을 경우의 셀 서비스를 나타낸 것이다.
Q1(n)이 감시용 임계치 S보다 작을 경우에는 셀 서비스 비율을 1로 하여 셀을 서비스한다. 다시 말해, 셀 서버(35)에서는 출력 버퍼(32)의 클래스 1 셀 서비스점(33)을 통해 클래스 1 셀을 한개 서비스할 때마다 출력 버퍼의 클래스 2 셀 서비스점(34)을 통해 클래스 2 셀을 한개 서비스한다.
도 4는 우선순위 제어방식 1에서 출력 버퍼(41)에 들어있는 클래스 1 셀의 점유갯수인 Q1(n)이 감시용 임계치 S(42)보다 클 경우의 셀 서비스를 나타낸 것이다.
Q1(n)이 감시용 임계치 S(42)보다 클 경우에는 셀 서비스 비율을 K(1)로 하여 서비스한다. 다시 말해 셀 서버(45)에서는 출력 버퍼(42)의 클래스 1셀 서비스점(43)을 통해 클래스 1 셀을 연속해서 최대 K(1)개까지 서비스할 때마다 출력 버퍼의 클래스 2 셀 서비스점(44)을 통해 클래스 2 셀을 한개 서비스한다.
도 5는 우선순위 제어방식 2에서 출력 버퍼(51)에 들어있는 클래스 1 셀의 점유갯수인 Q2(n)이 감시용 임계치 S(52)보다 같거나 작을 경우의 셀 서비스를 나타낸 것이다.
Q2(n)이 감시용 임계치 S보다 같거나 작을 경우에는 셀 서비스 비율을 K(1)로 하여 서비스한다. 다시 말해 셀 서버(5)에서는 출력 버퍼(52)의 클래스 1 셀 서비스점(53)을 통해 클래스 1 셀을 연속해서 최대 K(1)개까지 서비스할 때마다 출력 버퍼의 클래스 2 셀 서비스점(54)을 통해 클래스 2 셀을 한개 서비스한다.
도 6은 우선순위 제어방식 2에서 출력 버퍼(61)에 들어있는 클래스 1 셀의 점유갯수인 Q2(n)이 감시용 임계치 S(62)보다 클 경우의 셀 서비스를 나타낸 것이다.
Q2(n)이 감시용 임계치 S(62)보다 클 경우에는 셀 서비스 비율을 1로 하여 서비스한다. 다시 말해, 셀 서버(65)에서는 출력 버퍼(62)의 클래스 1 셀 서비스점(63)을 통해 클래스 1 셀을 한개 서비스할 때마다 출력 버퍼의 클래스 2 셀 서비스점(64)을 통해 클래스 2 셀을 한개 서비스한다.
본 발명은 ATM 스위치에서 버퍼의 셀 점유 상태에 의해 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어장치 및 방법에 관한 것으로 셀 저장 방법과 셀 서비스 방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 7은 셀 슬롯타임 동안 셀 서비스와 셀 정의 흐름도를 나타낸 것이다.
셀 슬롯 타임동안 ATM 스위치(13)의 출력단을 통해 최대 N개의 셀이 출력 버퍼(14)에 도착하고, 출력 버퍼에 들어있는 한개의 셀만이 서비스된다. 셀 슬롯타임이 시작되면(71) 버퍼에 들어있는 셀을 먼저 서비스한 다음에(72) 출력 버퍼에 도착한 셀을 출력 버퍼에 저장하고(73) 셀 슬롯타임을 종료한다.(74)
도 8은 상기 도 7에서 출력 버퍼에 도착한 셀을 버퍼에 저장하는 흐름도를 나타낸 것이다.
셀 저장 시작(81)에서 출력 버퍼에 도착한 셀 중엣 클래스 2 셀이 있는지를 먼저 확인한다(82). 도착한 클래스 2 셀이 있으면 출력 버퍼에서 이를 저장할 빈 여백이 있는지를 확인한다(83). 출력 버퍼에 빈 여백이 있으면 출력 버퍼에 도착한 클래스 2 셀을 저장하고(84), 도착한 셀 중에서 클래스 1 셀이 있는지를 확인한다(85). 출력 버퍼에 빈 여백이 없으면 버퍼에 저장되어 있던 클래스 1 셀이 있는지를 확인한다(86). 이때 클래스 1 셀이 없으면 도착한 클래스 2 셀과 클래스 1 셀 모두를 폐기한다(87). 출력 버퍼에 클래스 1 셀이 저장되어 있으면 버퍼에 있는 클래스 1 셀의 갯수와 도착한 클래스 2 셀의 갯수를 비교한다(88). 이때 도착한 클래스 2 셀의 갯수가 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀의 갯수보다 같거나 작은 경우에는 도착한 클래스 2 셀의 갯수만큼 버퍼에 있는 클래스 1 셀을 밀어내고 그 자리에 도착한 클래스 2 셀을 출력 버퍼에 저장한다(89). 그리고 도착한 클래스 2 셀의 갯수가 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀의 갯수보다 클 경우에는 버퍼에 있는 클래스 1 셀 모두를 밀어내고 버퍼에 저장된 클래스 1 셀 갯수에 해당되는 도착한 클래스 2 셀을 출력 버퍼에 저장하고 나머지 클래스 2 셀을 폐기한다(90). 이 때 도착한 클래스 1 셀 모두를 폐기하고(91), 셀 저장을 종료한다(95). 도착한 셀 중에서 클래스 2 셀이 있는지를 확인하여(82) 클래스 2 셀이 없으면 도착한 클래스 1 셀이 있는지를 확인한다(85). 도착한 클래스 1 셀이 없으면 셀 저장을 종료한다(95). 한편, 도착한 클래스 1 셀이 있으면 출력 버퍼의 빈 여백이 도착한 클래스 1 셀의 갯수보다 큰지를 확인한다(92). 출력 버퍼의 빈 여백이 도착한 클래스 1 셀의 갯수보다 같거나 큰 경우에는 출력 버퍼에 이를 저장하고(93). 셀 저장을 종료한다(95). 그리고 버퍼의 빈 여백이 도착한 클래스 1 셀의 갯수보다 작은 경우에는 빈 여백만큼만 도착한 클래스 1 셀을 출력 버퍼에 저장하고 나머지 클래스 1셀을 폐기하고(94) 셀 저장을 종료한다(95). 출력 버퍼에 도착한 클래스 1셀을 폐기하고(94) 셀 저장을 종료한다(95). 출력 버퍼에 도착한 클래스 2셀을 먼저 출력 버퍼에 저장한 다음에 도착한 클래스 1 셀을 저장하기 위해 도착한 클래스 1 셀이 있는지를 확인한다(85). 이 절차는 도착한 클래스 2 셀이 없을 경우에 도착한 클래스 1 셀이 있는지 확인하는 절차와 동일하므로 이후의 절차는 앞에서 언급한 절차와 동일하다(92)~(95).
도 9는 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀의 점유 상태를 감시하기 위해 감시용 임계치를 클래스 1 쪽에 두어 우선순위를 제어하는 우선순위 제어방식 1에 대한 셀 서비스 흐름도를 나타낸 것이다.
셀 서비스가 시작되면(91) 셀 서비스 모드가 클래스 1 셀인지 또는 클래스 2 셀인지를 확인한다(92). 셀 서비스 모드가 클래스 1 셀이면 출력 버퍼에 클래스 1 셀이 있는지를 확인하여(93), 클래스 1 셀이 존재하면 이를 서비스하고(94), 셀 서비스 갯수를 1 감소시킨다(95). 이때 감소시킨 셀 서비스 갯수를 검사하여(96) 남은 서비스 갯수가 0이면 셀 서비스 모드를 클래스 2 셀로 바꾸고(97) 셀 서비스를 종료하고(124), 남은 서비스 갯수가 0이 아니면 바로 셀 서비스를 종료한다(124). 셀 서비스 모드가 클래스 1 셀인 경우 출력 버퍼에 클래스 1 셀이 없으면 출력 버퍼에 클래스 2 셀이 있는지를 확인한다(98). 클래스 2 셀이 출력 버퍼에 없으면 셀 서비스 모드를 클래스 1 셀로 셋팅하고(99) 셀 서비스 갯수를 1로 한 다음에(100), 셀 서비스를 종료한다(124). 셀 서비스 모드가 클래스 2 셀이면 출력 버퍼에 클래스 2 셀이 있는지를 확인한다(111). 출력 버퍼에 클래스 2 셀이 존재하면 버퍼에 있는 클래스 2 셀을 서비스하고(112), 셀 서비스 모드를 클래스 1 셀로 바꾸고(113) 출력 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀의 갯수와 감시용 임계치 S와 비교한다(114). 이때 출력 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀의 갯수가 임계치 S보다 같거나 작은 경우에는 셀 서비스 갯수를 K(1)로 하고(115), 큰 경우에는 셀 서비스 갯수를 1로 하여(116) 셀 서비스를 종료한다(124). 셀 서비스 모드가 클래스 1 셀일 대 출력 버퍼에 클래스 1 셀이 없고 클래스 2 셀만이 있는 경우의 절차와 셀 서비스 모드가 클래스 2 셀일 때 출력 버퍼에 클래스 2 셀이 있는 경우의 절차와 동일하다. 셀 서비스 모드가 클래스 2 셀일때 출력 버퍼에 클래스 2 셀이 존재하지 않으면 클래스 1 셀이 존재하는지를 확인한다(117). 이 때 출력 버퍼에 클래스 1 셀이 없으면 셀 서비스 모드를 클래스 1 셀로 바꾸고(118) 셀 서비스 갯수를 1로 하여(116) 셀 서비스를 종료한다(124). 그리고 출력버퍼에 클래스 1 셀이 있으면 클래스 1 셀의 갯수와 감시용 임계치 S와 비교한다(119). 클래스 1 셀의 갯수가 임계치 S보다 같거나 작은 경우에는 셀 서비스 모드를 클래스 2 셀로 두고(120), 출력 버퍼에 있는 클래스 1 셀을 서비스하고(121), 셀 서비스를 종료한다(124). 클래스 1 셀의 갯수가 임계치 S보다 큰 경우에는 셀 서비스 모드를 클래스 1 셀로 바꾸고(122), 셀 서비스 갯수를 K-1로 하고(124), 출력 버퍼에 있는 클래스 1 셀을 서비스한 다음(123) 셀 서비스를 종료한다(124).
도 10은 버퍼에 들어있는 클래스 2 셀의 점유 상태를 감시하기 위해 감시용 임계치를 클래스 2 쪽에 두어 우선순위를 제어하는 우선순위 제어방식 2에 대한 셀 서비스 흐름도를 나타낸 것이다.
셀 서비스가 시작되면(131) 셀 서비스 모드가 클래스 1 셀인지 또는 클래스 2 셀인지를 확인한다(132). 셀 서비스 모드가 클래스 1 셀이면 출력 버퍼에 클래스 1 셀이 있는지를 확인하여(133) 클래스 1 셀이 존재하면 이를 서비스하고(134), 셀 서비스 갯수를 1 감소시킨다(135). 이때 감소시킨 셀 서비스 갯수를 검사하여(136) 셀 서비스 갯수가 0이면 셀 서비스 모드를 클래스 2셀로 바꾸고(137) 셀 서비스를 종료한다(152), 셀 서비스 갯수가 0이 아니면 바로 셀 서비스를 종료한다(152) 셀 서비스 모드가 클래스 1 셀인 경우 출력 버퍼에 클래스 1 셀이 없으면 출력 버퍼에 클래스 2 셀이 있는지를 확인한다(138). 클래스 2 셀이 출력 버퍼에 없으면 셀 서비스 모드를 클래스 1 셀로 두고(139), 셀 서비스 갯수를 1로 한 다음에(140) 셀 서비스를 종료한다(152). 셀 서비스 모드가 클래스 2 셀이면 출력 버퍼에 클래스 2 셀이 있는지를 확인한다(141). 출력 버퍼에 클래스 2 셀이 존재하면 버퍼에 있는 클래스 2 셀을 서비스하고(142) 셀 서비스 모드를 클래스 1 셀로 바꾸고(143), 출력 버퍼에 들어있는 클래스 2 셀의 갯수와 감시용 임계치 S와 비교한다(144). 이때 출력 버퍼에 들어있는 클래스 2 셀의 갯수가 임계치 S보다 큰 경우에는 셀 서비스 갯수를 K(1)로 하고(145) 큰 경우에는 셀 서비스 갯수를 1로 하여(146) 셀 서비스를 종료한다(152). 셀 서비스 모드가 클래스 1 셀일 때 출력 버퍼에 클래스 1 셀이 없고 클래스 2 셀만이 있는 경우의 절차와 셀 서비스 모드가 클래스 2 셀일 때 출력 버퍼에 클래스 2 셀이 있는 경우의 절차와 동일하다. 셀 서비스 모드가 클래스 2 셀일 때 출력 버퍼에 클래스 2 셀이 존재하지 않으면 클래스 1 셀이 존재하는지를 확인한다(147).
이때 출력 버퍼에 클래스 1 셀이 없으면 셀 서비스 모드를 클래스 1 셀로 바꾸고(148), 셀 서비스 갯수를 K로 하여(146) 셀 서비스를 종료한다(152).
그리고 클래스 1 셀이 있으면 셀 서비스 모드를 클래스 1 셀로 바꾸고(149), 셀 서비스 갯수를 K-1로 하고(150), 출력 버퍼에 있는 클래스 1 셀을 서비스한 다음(151) 셀 서비스를 종료한다(152).
이상과 같은 본 발명은 ATM 망에서의 서비스 특성을 크게 향상시킬 수 있는 특성을 가지고, 또한 서로 다른 두가지 종류의 셀들을 하나의 버퍼에 수용함으로써 버퍼의 효용성을 크게 높일 수가 있으며, 버퍼의 제어방법이 매우 간단하여 하드웨어 구현시 비용의 절감을 얻을 수 있는 효과가 있으며, 고속의 ATM망에 효과적으로 적용할 수 있는 장점을 가진다.

Claims (6)

  1. 출력 버퍼형 ATM 스위치에서,
    실시간 트래픽에 해당하는 클래스 1 셀과 비실시간 트래픽에 해당하는 클래스 2 셀을 모두 수용하여, 클래스 1 셀에 대해서는 손실보다 지연시간에 대한 서비스 특성을 개선하고, 클래스 2 셀에 대해서는 지연시간보다 손실에 대한 서비스 특성을 개선하기위해 하나의 출력 버퍼를 이용하여,
    현재 셀 슬롯타임에서는 바로 직전 셀 슬롯타임에서 결정된 셀 서비스 모드에 따라 출력 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀 또는 클래스 2 셀이 출력 버퍼의 양 끝단에 있는 클래스 1 셀 서비스 점과 클래스 2 셀 서비스 점을 통해 먼저 서비스되고, 다음 셀 슬롯타임에서 셀 서버는 클래스 1 셀을 서비스할 것인가 또는 클래스 2 셀을 서비스할 것인가를 결정하여 셀 서비스를 처리하는 제1 과정과(25 내지 27);
    출력 버퍼에 들어 있는 셀들에 대해 셀 서비스를 먼저 처리한 다음에, ATM 스위치의 출력단을 통해 도착한 셀들은 출력 버퍼의 셀 저장점을 통해 클래스 1 셀은 출력 버퍼의 오른쪽 끝단에서 왼쪽 방향으로 저장하며, 클래스 2 셀은 출력 버퍼의 왼쪽 끝단에서 오른쪽 방향으로 저장하는 제2 과정(22 내지 24)으로 이루어져 처리하는 것을 특징으로 하는 ATM 교환시스템에서 셀 점유 상태에 의한 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 과정은
    출력 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀의 셀 점유 상태 또는 클래스 2 셀의 점유 상태에 따라 클래스 1 셀을 연속적으로 서비스할 수 있는 최대 갯수를 효과적으로 제어하기 위해 감시용 임계치 S를 각각 출력 버퍼의 클래스 1 셀 쪽 또는 클래스 2 셀 쪽에 두고, 출력 버퍼에서 셀 점유 갯수가 감시용 임계치 S를 초과하는냐 초과하지 않느냐의 여부에 따라 셀 서비스 비율을 제어하는(31 내지 34, 41 내지 44, 51 내지 55, 61 내지 65)인 것을 특징으로 하는 ATM 교환시스템에서 셀 점유 상태에 의한 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 셀 서비스 비율 제어를 위해 감시용 임계치 S를 출력 버퍼의 클래스 1 쪽에 두어 우선순위를 제어하기 위해,
    출력 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀의 셀 점유 갯수가 감시용 임계치 S를 초과하면 셀 서비스 비율을 K(1)로 선택하고, 이를 초과하지 않으면 셀 서비스 비율을 1로 선택하여 셀 서비스를 처리하는(31 내지 34, 41 내지 44, 91 내지 124)인 것을 특징으로 하는 ATM 교환시스템에서 셀 점유 상태에 의한 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 셀 서비스 비율 제어를 위해 감시용 임계치 S를 출력 버퍼의 클래스 2 쪽에 두어 우선순위를 제어하기 위해,
    출력 버퍼에 들어있는 클래스 2 셀의 셀 점유 갯수가 감시용 임계치 S와 같거나 이를 초과하면 셀 서비스 비율을 1로 선택하고, 이를 초과하지 않으면 셀 서비스 비율을 K(1)로 선택하여 출력 버퍼에서의 셀 서비스를 처리하는(51 내지 55, 61 내지 65, 131 내지 152) 것을 특징으로 하는 ATM 교환시스템에서 셀 점유 상태에 의한 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 과정은
    출력 버퍼에 셀을 저장할 때 클래스 1 셀에 대해 높은 우선권을 부여하기 위해, 출력 버퍼에 클래스 1 셀을 먼저 저장하고 난 다음에 출력 버퍼의 빈 여백에 클래스 2 셀을 저장하는(81 내지 85, 92 내지 95) 것을 특징으로 하는 ATM 교환시스템에서 셀 점유 상태에 의한 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 과정은
    출력 버퍼가 완전히 꽉 찬 경우에 클래스 2 셀이 도착하면 출력 버퍼에 들어있는 클래스 1 셀을 밀어내고 그 자리에 도착한 클래스 2 셀을 저장하는(86 내지 91) 것을 특징으로 하는 ATM 교환시스템에서 셀 점유 상태에 의한 셀 서비스 비율을 제어하는 우선순위 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100439858B1 (ko) * 2001-09-12 2004-07-12 엘지전자 주식회사 에이티엠 교환기의 동적 버퍼 할당 방법

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