KR19980080721A - 비동기 전송 모드의 이용가능 비트 속도 전송과 매체 액세스 제어 장치 프로토콜간의 상호운용성 제공 방법 - Google Patents

비동기 전송 모드의 이용가능 비트 속도 전송과 매체 액세스 제어 장치 프로토콜간의 상호운용성 제공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 개별적인 정보 어플라이언스(Information Appliances; IA)(고객 구역에 존재함)에 대한 호스트 디지털 터미널(Host Digital Terminal; HDT) ATM 스위치 ABR 접속의 영향을 최소화하는 독특의 간단하고 포괄적인 ABR-MAC 상호운용성 방법을 이용하고, HDT에 위치된 ATM 네트워크 인터페이스 버퍼(ATM-NI)로 데이터를 전송하기 위해 적절한 MAC 프로토콜을 이용함으로써 극복된다. 이를 위해, ATM-NI에서 버퍼 저장 장치의 상태를 통제하는 독특한 장치가 이용된다. 보다 상세하게는, 이 장치는 활성 IA-HDT 접속, 및 부가적으로, 임의의 초기 IA-HDT 접속으로부터 업스트림 데이터 트래픽을 감시한다. 이것은, 특정의 ATM-NI 버퍼 저장 장치 용량에 따라 선택되는 이중 ATM-NI 버퍼 저장 장치 임계값들, 즉, 제 1 임계값인 로우(a low)와 제 2 임계값인 하이(a high)를 이용함으로써 실현된다. 특정의 실시예에서, 사전설정된 파라미터(k)가, 다음의 업스트림 ATM 셀이 HDT의 ATM-NI 버퍼 저장 장치에 전송되기 전에 경과된 다수의 프레임을 지정하도록 정의된다. ATM-NI 버퍼 저장 장치에 저장된 데이터량이 로우 임계값보다 적은 경우, 이는 ATM-NI 버퍼 저장 장치 동작 상태가 정상적인 비충만(uncongested) 상태임을 나타낸다. ATM-NI 버퍼 저장 장치내의 데이터량이 로우 임계값보다 크고 하이 임계값보다 작은 경우, ATM-NI 버퍼 저장 장치에 공급되는 데이터의 속도에 대한 통제가 수행되어야 한다. ATM-NI 버퍼 저장 장치에 저장된 데이터량이 하이 임계값보다 큰 경우, 부가적인 데이터 전송이 허용되지 않는다.

Description

비동기 전송 모드의 이용가능 비트 속도 전송과 매체 액세스 제어 장치 프로토콜간의 상호운용성 제공 방법
본 발명은 전송 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액세스 네트워크 및 고속 데이터 서비스 전송에 관한 것이다.
당 분야에 부상하고 있는 기술로 소위 이용가능 비트 속도(Available Bit Rate; ABR) 비동기 전송 모드(Asynchronous Transfer mode; ATM) 서비스 카테고리가 있다. 적절한 매체 액세스 프로토콜을 이용하는 광역 액세스 네트워크에서 ATM 데이터 트래픽을 전송하기 위해 ABR을 이용하는데 관심이 집중되고 있다. 그러나, 이러한 장치에 있어서의 문제점은 상호운용성(interoperability) 문제와 관련되는 프로토콜 또는 소위 매체 액세스 제어(Media Access Control; MAC) 장치와의 ABR 상호작용을 처리하는 일반적인 방법이 필요하다는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예가 이용될 수 있는 장치를 도시하는 간략화된 블록도.
도 2는 ABR-MAC 상호운용성 프로토콜을 예시하는 흐름도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
102. 103. 103 : 정보 어플라이언스 105, 106, 107 : 레귤레이터
108 : 태핑 동축 버스 109 : 파이버 노드
110 : 단일 모드 파이버 111 : HDT
112 : MAC 장치 113 : ATM-NI 버퍼 저장 장치
114 : ABR 링크 115 : ATM 스위치
종래의 알려진 장치의 문제 및 제한은 개별적인 정보 어플라이언스(Information Appliances; IA)(고객 구역에 존재함)에 대한 호스트 디지털 터미널(Host Digital Terminal; HDT) ATM 스위치 ABR 접속의 영향을 최소화하는 특수한 간단하고 포괄적인 ABR-MAC 상호운용성 방법을 이용하고, HDT에 위치된 ATM 네트워크 인터페이스 버퍼(ATM-NI)로 데이터를 전송하기 위해 적절한 MAC 프로토콜을 이용함으로써 극복된다. 이를 위해, ATM-NI에서 버퍼 저장 장치의 상태를 통제하는 독특한 장치가 이용된다. 보다 상세하게는, 이 장치는 활성 IA-HDT 접속, 및 부가적으로, 임의의 초기 IA-HDT 접속으로부터 업스트림 데이터 트래픽을 감시한다. 이것은, 특정의 ATM-NI 버퍼 저장 장치 용량에 따라 선택되는 이중 ATM-NI 버퍼 저장 장치 임계값들, 즉, 제 1 임계값인 로우(a low)와 제 2 임계값인 하이(a high)를 이용함으로써 실현된다. 특정의 실시예에서, 사전설정된 파라미터(k)가, 다음의 업스트림 ATM 셀이 HDT의 ATM-NI 버퍼 저장 장치에 전송되기 전에 경과된 다수의 프레임을 지정하도록 정의된다. ATM-NI 버퍼 저장 장치에 저장된 데이터량이 로우 임계값보다 적은 경우, 이는 ATM-NI 버퍼 저장 장치 동작 상태가 정상적인 비충만(uncongested) 상태임을 나타낸다. ATM-NI 버퍼 저장 장치내의 데이터량이 로우 임계값보다 크고 하이 임계값보다 작은 경우, ATM-NI 버퍼 저장 장치에 공급되는 데이터의 속도에 대한 통제가 수행되어야 한다. ATM-NI 버퍼 저장 장치에 저장된 데이터량이 하이 임계값보다 큰 경우, 부가적인 데이터 전송이 허용되지 않는다.
이러한 장치 및 방법의 기술적인 장점은 ATM ABR과 MAC 프로토콜 층들간에 어떤 파라미터도 전송될 필요가 없다는 것이다. 또, 본 방법 및 장치는 IA-HDT 전송 링크에 이용되는 임의의 특정 MAC 프로토콜에 기초하지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 장치 및 방법은 예를 들면, 혼성 광섬유 동축선 및 광섬유와 같은 임의의 광역 액세스 네트워크 플랫폼 및 이와 유사한 장치들에 대해 동작할 수 있다. 또한, 본 발명은 연산이 간단하고, 비교적 적은 메모리를 필요로 하며, HDT 기반 MAC 프로토콜내에 포함된 특징으로서 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용된 장치를 간략화된 블록도 형태로 도시한다. 다수의 정보 어플라이언스(IA) 및 연관된 전송 레귤레이터를 포함하는 예시적인 가입자 구역(101)이 도시되어 있다. 이 예에서, IA는 퍼스널 컴퓨터(PC)(102), 대화형 텔레비전(ITV) 장치(103), 레가시(legacy) 장치(104), 및 연관된 레귤레이터(105, 106, 107)를 각각 포함한다. 다른 다중 매체 장치가 또한 이용될 수도 있음은 명백하다. 이 예에서, 탭된 동축 버스(108)는 IA(102, 103, 104) 및 레귤레이터(105, 106, 107)를 파이버 노드(109)에 각각 접속하는데 이용된다. 단일 모드 파이버(110)는 호스트 디지털 터미널(HDT)(111) 및 이 HDT(111)내의 매체 액세스 제어(MAC) 장치(112)에 파이버 노드(109)를 접속하는데 이용된다. MAC 장치(112)는 복원 및 경쟁의 특징을 지원하는 임의의 한 장치일 수 있음에 주의해야 한다. 이 예에서, MAC 장치(112)는, 일예로서 ATM-NI 버퍼 저장 장치(113)에 수신된 데이터를 공급하는 적응성 디지털 액세스 프로토콜(Adaptive Digital Access Protocol; ADAPt)을 이용한다. ADAPt 프레임 구조 및 ADAPt MAC 프로토콜 동작에 대한 상세한 설명은 An Adaptive Digital Access Protocol(ADAPt) For Multiservice Broadband Access Networks(Part 1 of 3) : Protocol Description, ATT Contribution to IEEE 802.14 WG,Doc.#IEEE 802.14-95/046, June 28, 1995, An Adaptive Digital Access Protocol(ADAPt) For Multiservice Broadband Access Networks(Part 2 of 3) : Copy of Viewgraphs, ATT Contribution to IEEE 802.14 WG,Doc.#IEEE 802.14-95/046a-R1, June 28, 1995, 및 An Adaptive Digital Access Protocol(ADAPt) For Multiservice Broadband Access Networks(Part 3 of 3) : Performance abd Capacity Analysis, ATT Contribution to IEEE 802.14 WG,Doc.#IEEE 802.14-95/046b, June 28, 1995,에 개시되어 있다. 다음으로, 데이터는 본 발명의 신규한 ABR-MAC 상호운용성 프로토콜의 제어하에 ABR 링크(114)를 거쳐 ATM 스위치(115)에 공급된다. ATM ABR 속도 기반 흐름 제어 및 ABR 서비스 사양의 설명은 Traffic management specification Ver.4.0, ATM Forum Technical Committee,1995 및 IEEE Network, March/April 1995,pages 25-39에 The rate-based flow control framework for the available bit rate ATM service,이란 명칭의 논문에 개시되어 있다. 따라서, 개별적인 IA 장치(102 내지 104)와 HDT(111)간의 전송 및 이 HDT(111)내의 ATM-NI 버퍼 저장 장치(113)간의 전송은, 이 예에서, MAC 장치(112) 층에서 이루어진다. HST(111)로부터 IA(102 내지 104) 및 각각의 연관된 레귤레이터(105 내지 107)로는 각각 주기적인 명시 피드백(explicit feedback)이 이용되어 활성을 위한 셀 속도 통제, 허용 제어와, 소위 초기 IA-HDT 접속 기능을 각각 수행한다. 본 실시예에서, 피드백은 드문드문 행해지는 주기적인 피드백임에 주의해야 한다. 레귤레이터(105 내지 107)는 알려진 ATM 가상 스케줄링 또는 리키-버킷(leaky-bucket) 알고리즘을 분주하게 수행함으로써 구현된다. 또한, 각각의 레귤레이터(105 내지 107)는 ATM-NI 버퍼 저장 장치(113)에서 최악 충만인 경우에 ATM 셀의 업스트림 전송을 일시적으로 중지시키는 외부 온-오프 제어를 갖는다. HDT(111)로부터 ATM 스위치(115)로의 ABR 링크(114) 접속은 ATM 층에서 이루어지고 최소 셀 전송 속도(MCR) 및 최고 셀 전송 속도(PCR)에 의해 특정되며, 이 MCR 및 PCR은 접속의 설정시에 절충된다. 또한, 상기한 바와 같이, HDT(111) 및 ABR 링크(114)간의 접속을 통제하기 위해 IEEE 네트워크 논문에서 기술된 바와 같은 피드백 제어 방법이 이용된다. 상호운용성 문제 자체는 HDT(111)내의 ATM-NI 버퍼 저장 장치(113)에서 명확해진다. 최고 셀 속도 및 최소 셀 속도간의 ABR 링크(114) 대역폭의 이따금씩의 변동으로 인해, IA(102 내지 104)로부터 HDT(111)에 도달하는 ATM 셀이 군집을 형성하면 ATM-NI 버퍼 저장 장치(113)가 잠재적으로 과부하될 수 있다. 본 발명의 신규한 상호운용성 프로토콜을 이용하면 ABR 링크(114) 대역폭의 변동이 IA(102 내지 104)에 영향을 주지 않으며, ABR 링크(114) 대역폭이 HDT(111)에 공급되는 ATM 셀의 군집 셀 속도보다 작은 때, ATM-NI 버퍼 저장 장치(110)가 오퍼플로우되지 않도록 보장한다. 도 1에 도시된 실시예는, 예를 들면 혼성 광섬유 동축선(Hybrid Fiber Coaxial ; HFC) 시스템 및 디지털 가입자 회선(digital subscriber line; DSL) 기술, 구리 루프, 루프내 광섬유(fiber in the loop; FITL) 등을 포함하는 가입자 루프 멀티플렉스 시스템(Subscriber Loop Multiplex systems)에 특히 유용하다.
도 2는 ABR-MAC 상호운용성 프로토콜을 예시하는 흐름도이다. 이 프로토콜은 시작 단계(201)로부터 개시된다. 이후 조건 분기점(202)에서 ATM-NI 버퍼 저장 장치(113)(도 1 참조)의 큐 길이가 로우 임계값보다 작은 지의 여부를 테스트한다. 테스트 결과가 예이면, 단계(203)에서 j번째 접속에 대해 IA 기반 레귤레이터를 초기치 k로 MAC 장치(112)(도 1)와 절충시킨다. 본 실시예에서, k=1은, IA 기반 레귤레이터가 업스트림 프레임 마다 ATM 셀을 1회 전송함을 의미한다는 것에 알아야 한다. k의 값이 1보다 크다는 것은 각각의 업스트림 프레임에서 셀이 전송되지 않기 때문에 보다 적은 ATM 셀이 전송되고 있음을 의미한다. 이후 제어는 단계(202)로 복귀되어 큐 길이가 로우 임계값보다 작은지의 여부를 판정한다. 작다고 판정되면, 단계(202)가 아니오의 테스트 결과를 얻을 때까지 단계(202, 203)가 반복된 후, 제어가 조건 분기점(204)으로 진행되어 이 조건 분기점(204)에서 큐 길이가 하이 임계값보다 큰 지의 여부를 테스트한다. 단계(204)에서 테스트 결과가 아니오이면, 이는 ATM-NI 버퍼 저장 장치(113)의 큐 길이가 로우 임계값과 하이 임계값 사이에 있는 상황에 대응한다. 그리고 나서, 조건 분기점(205)에서 접속이 활성인지의 여부를 판정한다. 단계(205)에서 테스트 결과가 예이면, 접속은 활성이고 제어는 단계(206)로 진행한다. 단계(206)에서 명시적 순방향 충만 통지 파라미터(EFCN)가 아직 전송되지 않은 내림차순의 우선 순위 레벨로 접속이 선택될 수 있게 한다. 단계(207)는 다음의 다운스트림 프레임내의 ATM 셀이 EFCN(PTI=1)과 함께 선택된 접속부로 전송될 수 있게 한다. EFCN 파라미터는 다운스트림 ATM 셀의 페이로드 유형 표시기(payload type indicator; PTI) 필드에 인코딩된다. PTI=1은 EFCN이 수신되었음을 표시하고 ATM-NI 버퍼 저장 장치(113)의 충만을 통지하는 것으로서 해석된다. PTI=-1은 EFCN이 수신되지 않았음을 표시하고 ATM-NI 버퍼 저장 장치(113)의 비충만을 통지하는 것으로서 해석된다. 단계(208)에서 선택된 접속에 대해 파라미터 k가 계산된다. 본 실시예에서는, 이하의 표 1에 도시된 의사코드에 따라, 파라미터 k가 계산된다. 단계(209)에서 선택된 접속에 대한 IA 기반 레귤레이터가 후속 프레임내의 EFCN의 수신 또는 비수신에 기초하여 k 프레임 마다 셀을 1회 전송한다. 이후 제어는 단계(202)로 복귀된다. 단계(205)로 복귀되어, 테스트 결과가 아니오이면, 접속은 초기 접속이 되고 제어는 단계(210)로 진행된다. 단계(210)에서 내림차순의 접속 우선 순위 레벨에 기초하여 초기 접속에 예약 요구를 할당한다. 이후, 제어는 단계(202)로 진행한다. 단계(204)에서, 테스트 결과가 아니오이면, ATM-NI 버퍼 저장 장치(113)의 큐 길이가 최악 경우인 충만을 표시하는 하이 임계값보다 크게 된다. 단계(211)에서 접속이 활성인지의 여부를 판정한다. 단계(211)에서 테스트 결과가 예이면, 접속은 활성이 되고, 단계(212)에서 내림차순의 우선 순위 레벨에 따라 접속을 선택한다. 그리고 나서, 단계(213)에서 다음의 다운스트림 프레임에서 ATM 셀을 전송하여 선택된 접속과 연관된 IA 기반 레귤레이터에게 차후의 통지가 수신되어 전송을 재개시할 때까지 업스트림 데이터 전송을 중지하도록 지시한다. 이후, 제어는 단계(202)로 복귀된다. 단계(211)에서, 테스트 결과가 아니오이면, 접속은 초기 접속이 되고 제어는 단계(214)로 진행된다. 단계(214)에서 내림차순의 우선 순위 레벨에 따라 접속을 선택한다. 그리고 나서, 단계(215)는 선택된 접속에 대한 임의의 예약 요구를 거절한다. 단계(216)에서 알려진 의사 충돌 기법을 이용하여 충돌을 방지한다. 마지막으로, 단계(217)에서 모든 IA 기반 레귤레이터에게, 차후의 통지가 수신되어 전송을 재개시할 때까지 차후의 예약 및 경쟁 타임 슬롯의 이용불가능을 표시하는 다운스트림 ATM 셀을 방송한다. 이후 제어는 단계(202)로 복귀된다. 일단 제어가 단계(202)로 복귀되면, 프로토콜은 상기한 바와 같이 진행된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, ATM ABR과 MAC 프로토콜 층들간에어떤 파라미터도 전송될 필요가 없다는 것이다. 또, 본 방법 및 장치는 IA-HDT 전송 링크에 이용되는 임의의 특정 MAC 프로토콜에 기초하지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 장치 및 방법은 예를 들면, 혼성 광섬유 동축선 및 광섬유와 같은 임의의 광역 액세스 네트워크 플랫폼 및 이와 유사한 장치들에 대해 동작할 수 있다. 또한, 본 발명은 연산이 간단하고, 비교적 적은 메모리를 필요로 하며, HDT 기반 MAC 프로토콜내에 포함된 특징으로서 구현될 수 있다.
[표 1]
파라미터 k j (t)를 결정하기 위한 프로시쥬어
% 의사코드 리스팅
파라미터 용어 설명
kj(t) = 시간 t에서의 접속 j에 대한 파라미터 k의 값
vj(t) = 더미 변수
dj(t) = 접속 j에 대한 파라미터 k의 이전의 갱신 및 시간 t에서의 갱신간의 시간 지연
Q(t) = HDT 기반 ATM-NI 큐의 길이
Qt= 큐의 로우 임계값
QH= 큐의 하이 임계값
mj= 대칭 배율 인자
Pj= 접속 j의 우선 순위
uj(t) ∈ {+1,-1}
+1 ⇒ EFCN 수신
-1 ⇒ EFCN 수신되지 않음
주의 : IA 기반 레귤레이터는 접속 j%에 대한 kth업스트림 프레임 마다 하나의 ATM 셀을 전송한다 %
main()
{
for(Q(t)QL) % while queue length is less than low threshold %
{
return; % Revert control to IA-based regulator when queue is uncongested %
}
for (QL≤Q(t)QH) % while queue length is in between low and high threshold %
{
Vj(t) = kj(t-dj(t)) + mj(Pj)uj(t); %Equation 1%
if (vj(t)0)
{
kj(t) = 1;
}
else
{
kj(t) = vj(t);
} }
for (Q(t)≥QH) % while queue length is greater than high threshold %
{
kj(t) = 0; % Stop cell Tx. when queue length exceeds high threshold %
} }

Claims (2)

  1. 매체 액세스 제어(Media Access Control; MAC) 장치와 연관되는 큐를 갖는 저장 장치를 이용하여, 비동기 전송 모드(Asynchronous Transfer Mode; ATM) 이용가능 비트 속도 (Available Bit Rate; ABR) 전송과 상기 MAC 장치 프로토콜간의 상호운용성을 제공하는 방법에 있어서,
    특정의 정보 어플라이언스와 연관된 큐들중 적어도 하나에서 데이터량을 판정하는 단계와,
    판정된 데이터량을 적어도 제 1 임계값 및 제 2 임계값과 비교하여 상기 저장 장치 큐가 충만인지의 여부를 판정하는 단계와,
    비충만인 것으로 판정되는 경우, 상기 특정의 정보 어플라이언스로부터 방해받지 않고 계속해서 전송이 이루어지는 단계와,
    어느 정도 충만된 것으로 판정되는 경우, 상기 정보 어플라이언스에 정보가 공급되어 그 정보 어플라이언스로 하여금 연관된 큐의 판정된 데이터량에 따라 그 전송 속도를 조정하도록 하는 단계와,
    상기 저장 장치 큐에서의 충만이 너무 크다고 판정되는 경우, 상기 정보 어플라이언스에 정보가 공급되어 그 정보 어플라이언스로 하여금 데이터 전송을 금지하도록 하는 단계
    를 포함하는 비동기 전송 모드 이용가능 비트 속도 전송과 매체 액세스 제어 장치 프로토콜간의 상호운용성 제공 방법.
  2. MAC 장치와 연관되는 큐를 갖는 저장 장치를 이용하여, ATM의 ABR 전송과 상기 MAC 장치의 프로토콜간의 상호운용성을 제공하는 방법에 있어서,
    특정의 정보 어플라이언스와 연관된 큐들중 적어도 하나에서 데이터량을 판정하는 단계와,
    판정된 데이터량을 제 1 임계값과 비교하여 이 판정된 데이터량이 상기 제 1 임계값 이하인지의 여부를 판정하는 단계와,
    제 1 임계값 이하인 경우, 상기 저장 장치가 비충만이므로 ATM 데이터를 방해받지 않고 계속해서 전송하는 단계와,
    제 1 임계값 이하가 아닌 경우, 상기 판정된 데이터량을 제 2 임계값과 비교하여 이 판정된 데이터량이 상기 제 2 임계값보다 큰 지의 여부를 판정하는 단계와,
    상기 판정된 데이터량이 상기 제 2 임계값 이하인 경우, 정보와의 활성 접속에 대해 특정의 정보 어플라이언스를 제공하여 그 정보 어플라이언스로 하여금 연관된 큐의 판정된 데이타량에 따라 그 전송 속도를 조정하게 하는 단계와,
    상기 판정된 데이터량이 상기 제 2 임계값보다 큰 경우, 상기 정보와의 활성 접속에 대해 특정의 정보 어플라이언스를 제공하여 그 정보 어플라이언스로 하여금 데이터 전송을 금지하게 하는 단계
    를 포함하는 ATM의 ABR 전송과 매체 액세스 제어 장치 프로토콜간의 상호운용성 제공 방법.
KR1019980010513A 1997-03-26 1998-03-26 비동기 전송 모드의 이용가능 비트 속도 전송과 매체 액세스 제어 장치 프로토콜간의 상호운용성 제공 방법 KR19980080721A (ko)

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