KR19990051178A - 교환 네트워크의 업스트림 대역폭 할당 방법 - Google Patents

Abstract

스테이션 어드레스 당 하나의 엘리먼트를 갖는 논리 배열로써, N 슬롯 단위로 영구 엔트리를 발생하는 보증 할당 테이블과, 상기 스테이션에서 출력되는 예약 요구 값을 저장하는 테이블로써, 비 영구 엔트리를 발생하는 요구 예약 테이블과, 상기 두 테이블의 출력 엔트리를 토대로 승인신호를 발생하는 슬롯 할당 테이블을 구비하며, 상기 슬롯 할당 테이블이 이용 가능한 슬롯의 수가 M이고, 요구 값이 r이며, 활성 스테이션의 수가 N인 네트워크의 업스트림 대역폭 할당 방법이, M/N≥i일시 r≥n이면 n은 i로 설정하고 r〈i이면 n은 r로 설정하는 과정과, M/N〈i일시 r≥n이면 n은 i로 설정하고, r〈i이면 n은 r로 설정하며 [M/N]은 M/n의 값의 정수 부분인 과정으로 이루어진다.

Description

교환 네트워크의 업스트림 대역폭 할당 방법

본 발명은 교환 시스템에서 HFC 네트워크를 이용하여 최적의 상향 대역폭을 할당할 수 있는 방법에 관한 것이다.

지난 수 년 동안 HFC 네트워크(Hybrid Fiber/Coax network)는 케이블 네트워크 구조(cable network architecture)로 등장하기 시작했다. 업스트림 RF 채널(upstream RF channel)에 대해 공유하는 방식은 헤드 엔드 전송장치(head end transmitter)가 공동 RF 채널을 이용하여 모든 스테이션에 방송(broadcast)하는 방법(one to many method)이다. 헤드 엔드 제어부(head end controller)의 메세지 전송 방법은 유니캐스트(unicast), 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast) 중의 한 방법을 사용하게 된다.

상기 업스트림 RF 채널을 공유하는 방식은 많은 스테이션들이 동일한 업스트림 RF 채널을 공유하는 방법(many to one method)이다. 이때 메세지의 형태는 항상 유니캐스트이며, 스테이션으로 부터 헤드 엔드 제어부에 전송된다. 상기 메세지를 전송하는 경우, 상기 스테이션은 업스트림 RF 채널의 자원 일부를 이용하기 위하여 헤드 앤드 제어부로 부터 사용 허가를 얻어야 한다. 이런 사용 허가는 컨텐션 승인(contention grant), 직접 승인(direct grant), 획득 승인(acquistion grant)의 형태로 할당된다.

동작의 기본 형식은 각 스테이션이 자원 요구 메세지(resource request messages)를 사용하여 업스트림 자원을 요구해야 한다. 상기 자원 요구는 상기 컨텐션 승인에 대한 응답으로써 상기 헨드 엔드 제어부에 전송되고, 또한 직접 승인에 대한 응답으로 각 전송되는 메세지와 함께 오버헤드의 일부로 상기 헤드 앤드 제어부에 전송된다. 상기 헤드 앤드 제어부는 모든 스테이션들로 부터 요구되는 자원들을 누산(accumulate)하고, 모든 스테이션 들의 정상적인 요구(fair needs)를 충족시키기 위하여 적절한 업스트림 자원을 할당한다.

모든 승인은 모든 활성화된 스테이션에 공통적으로 알려져 있는 업스트림의 위치를 토대로 할당한다. 상기 업스트림 수신 다운스트림 프레임(downstream frame)에 대한 업스트림 논리 프레임(upstream logical frame) 타이밍에 대한 개념의 관계는 획득 과정(acquisition process)의 일부로 세트된다. TDM 방식은 업스트림에 사용된다.

모든 스테이션들은 상기 획득 과정의 일부로써, 업스트림 세그먼트(upstream segment)에 논리 스테이션 ID(unique logical station identifier)가 할당된다. 상기 ID는 스테이션에 메세지를 송신하기 위해 사용된다. 스테이션의 IEEE 48 비트 MAC 어드레스는 상기 획득 과정 동안 헤드 엔드에 의해 식별된다. 상기 헤드 엔드 제어부는 논리 스테이션 어드레스에 대한 MAC 어드레스 맵핑을 유지한다. IEEE 802 프레임들은 AAL5(ATM Adaptation Layer 5)를 사용하여 헤드 엔드와 모든 스테이션들 간에 전송된다.

상기 업스트림 프로토콜의 메세지 및 할당 능력은 헤드 엔드 제어부에 위치된 대역폭 관리자(bandwidth manager)에 의해 조정된다. 상기 스테이션이 확립된 CBR 서비스를 하면, 상기 대역폭 관리자는 해당 서비스에 요구되는 전송 속도나 그 이상으로 스테이션에 할당을 승인하여야 한다. 임의의 추가적인 UBR 대역폭은 스테이션에서 업스트림 채널로 전송할 때 마다 송신 요구 토큰(request token)을 감시하는 대역폭 관리자에 의해 감지된다.

업스트림 프로토콜은 아이들 스테이션(idle station)의 요구 만을 대역폭 관리자에게 전달하기 위해 컨텐션 매카니즘을 사용한다. 요구에 대한 성공적인 수신을 위해 대역폭 관리자가 유도된 승인을 스케듈링하는 것을 필요로 한다. 이후 스테이션은 해당 트래픽을 전송한다. 상기 대역폭 관리자는 종종 컨텐션 승인을 스케듈할 수 있다.상기 컨텐션 기회는 업스트림 프레임 당 한번 정도 주어진다.

종래의 교환 네트워크에서 제로가 아닌 값(non-zero value)을 갖는 각 스테이션에 대한 슬롯 할당은 슬롯 할당 테이블에서 이용할 수 있으면, 연속된 슬롯 n 까지 할당된다. 여기서 보증 할당 테이블 및 요구 예약 테이블은 각각 2048 엔트리들을 저장할 수 있고, 슬롯 할당 테이블이 512 엔트리들을 저장한다고 가정하면, 종래의 방식에서는 요구 예약 테이블의 마지막 스위프(sweep)에서 계산된 활성 스테이션(active station)의 수에 의거하여 하기 <표 1>과 같이 선택된다.

활성 스테이션(AC)	앨리먼트(n)
AC ≤ 8	n = 8
AC ≤ 16	n = 4
AC ≤ 32	n = 2
AC 〉 32	n = 1

상기 <표 1>에서 표시된 바와 같이, 상기 활성 스테이션의 수가 8 보다 작거나 같으면 앨리먼트는 8로 설정되며, 상기 활성 스테이션의 수가 16 작거나 같으면 앨리먼트는 4로 설정되고, 상기 활성 스테이션의 수가 32 보다 작거나 같으면 앨리먼트는 2로 설정되며, 상기 활성 스테이션의 수가 32 보다 크면 앨리먼트는 1로 설정된다.

그러나 상기와 같은 종래의 대역폭 할당 방법은 하기와 같은 문제점을 갖는다. 먼저 상기 <표 1>에서 AC≤16, AC≤32 및 AC〉32인 경우, 최대 슬롯 할당을 위한 충분한 슬롯들이 있더라도 대역폭 관리자는 최대 슬롯인 8 슬롯을 할당할 수 없다. 또한 동일한 수의 슬롯이 할당되는 모든 스테이션에 대해 요구 값이 이 수 보다 작으면 필요 없는 슬롯들이 할당된다.

따라서 본 발명의 목적은 교환 네트워크에서 활성 스테이션의 수에 상관 없이 슬롯의 사용 유무에 따라 최대의 슬롯을 할당할 수 있는 업스트림 대역폭 할당 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스테이션 어드레스 당 하나의 엘리먼트를 갖는 논리 배열로써, N 슬롯 단위로 영구 엔트리를 발생하는 보증 할당 테이블과, 상기 스테이션에서 출력되는 예약 요구 값을 저장하는 테이블로써, 비 영구 엔트리를 발생하는 요구 예약 테이블과, 상기 두 테이블의 출력 엔트리를 토대로 승인신호를 발생하는 슬롯 할당 테이블을 구비하며, 상기 슬롯 할당 테이블이 이용 가능한 슬롯의 수가 M이고, 요구 값이 r이며, 활성 스테이션의 수가 N인 네트워크의 업스트림 대역폭 할당 방법이, M/N≥i일시 r≥n이면 n은 i로 설정하고, r〈i이면 n은 r로 설정하는 과정과, M/N〈i일시 r≥n이면 n은 i로 설정하고, r〈I이면 n은 r로 설정하며 [M/N]은 M/n의 값의 정수 부분인 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 HFC 네트워크를 이용하여 상향 대역폭을 할당하기 위한 승인 과정을 도시하는 도면

본 발명의 실시예에 따라 네트워크에서 최적의 업스트림 대역폭을 할당하기 위한 승인 생성 절차는 상기 도 1과 동일한 구성을 갖는다.

상기 도 1을 참조하면, 보증 할당 테이블111은 스테이션 어드레스 당 하나의 엘리먼트를 갖는 논리 배열로써, N 슬롯 단위로 영구 엔트리(permanent entries)를 발생한다. 여기서 상기 보증 할당 테이블111은 최대 2048 엔트리를 가질 수 있다고 가정한다. 요구 예약 테이블112는 스테이션에서 출력되는 예약 요구 값을 저장하는 테이블로써, 비 영구 엔트리(no-permanent entries)를 발생한다. 여기서 요구 예약 테이블112는 최대 2048 엔트리를 저장할 수 있다고 가정한다. 스케듈러(scheduler)113은 상기 두 테이블111 및 112 및 프레임 타이밍신호(frame timing)을 입력하여 슬롯 할당 테이블114의 스케듈을 조정한다. 상기 슬롯 할당 테이블114는 상기 스케듈러113에 의해 상기 두 테이블111 및 112의 출력 엔트리를 토대로 승인신호를 발생한다. 여기서 상기 슬롯 할당 테이블114는 512 엔트리를 저장할 수 있다고 가정한다. 승인생성기(grant generator)115는 상기 프레임 타이밍 신호에 의해 상기 슬롯 할당 테이블114에서 출력되는 승인신호를 승신 토큰신호(grant tokens)로 출력한다.

상기 도 1을 참조하면, 승인은 슬롯 할당 테이블(slot allocation table)114를 토대로 발생된다. 하나의 슬롯 할당 테이블은 업스트림의 수신 채널에 의해 유지된다. 상기 슬롯 할당 테이블114는 P_플래그(permanent_flag), U_플래그(used_flag), PS_id(permit_station_id)의 정보를 가지는 512 엘리먼트 어레이(element array)이다. 여기서 상기 P_플래그는 테이블에 대한 삭제되지 않은 엔트리를 표시하기 위해 사용되는 플래그이며, U_플래그는 비 영구적 엔트리에 대해 언제 승인이 주어지는가를 조정하기 위해 설정되는 플래그이고, PS_id는 어레이에 복사될 값이다.

상기 슬롯 할당 테이블114는 보증 할당 테이블(guaranteed allocation table)111과 요구 예약 테이블(request reservation table)112의 두 개 테이블에 근거하여 구성된다. 상기 보증 할당 테이블111은 스테이션 어드레스 당 하나의 엘리먼트를 갖는 논리 배열이다. 상기 엘리먼트 n의 값은 슬롯에서 특정된 대로 스테이션의 보장된 셀 비율에 대한 하나의 셀을 할당하기 위한 거리이다. 상기 대역폭 관리자는 해당 스테이션에 대한 슬롯 할당 테이블114에서 슬롯 할당 테이블114의 초기 부터 시작하여 끝 까지 계속하여 매 n 슬롯 마다 영구 엔트리(permanent entry)를 생성한다. 상기 요구 예약 테이블112는 스테이션으로부터 수신된 예약 요구 값을 저장한다. 최적 스케듈러113의 의 기본 알고리즘은 어레이의 라운드 로빈(round robin) 방식으로 스캔한다. 제로가 아닌 값을 갖는 각 스테이션에 대해 슬롯 할당은 상기 슬롯 할당 테이블114에서 이용할 수 있으면 연속된 슬롯 n 까지 예약된다.

본 발명의 실시예에서는 상기 슬롯 할당 테이블114에서 이용 가능한 슬롯의 수가 M이고, 요구 값이 r이며, 활성 스테이션의 수가 N이라고 가정하면, n은 다음과 같이 선택된다.

먼저 M/N≥8일 때, r≥n이면 n은 8로 설정하고, r〈8이면 n은 r로 설정한다. 그리고 M/N〈8일 때, r≥n이면 n은 8로 설정하고, r〈8이면 n은 r로 설정되고, [M/N]은 M/n의 값의 정수 부분이다. 상기와 같은 방법은 필요없는 슬롯 할당을 피하고, 각 스테이션에 대해 가능한 슬롯 만큼 할당할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 대역폭 할당 방법을 사용하면 필요없는 슬롯 할당을 피하고 각 스테이션에 대해 가능한 슬롯 만큼 할 수 있으며, 따라서 대역폭의 사용과 승인 발생 양측 면에서 더 효율적이다.

Claims (2)

1. 스테이션 어드레스 당 하나의 엘리먼트를 갖는 논리 배열로써, N 슬롯 단위로 영구 엔트리를 발생하는 보증 할당 테이블과, 상기 스테이션에서 출력되는 예약 요구 값을 저장하는 테이블로써, 비 영구 엔트리를 발생하는 요구 예약 테이블과, 상기 두 테이블의 출력 엔트리를 토대로 승인신호를 발생하는 슬롯 할당 테이블을 구비하며, 상기 슬롯 할당 테이블이 이용 가능한 슬롯의 수가 M이고, 요구 값이 r이며, 활성 스테이션의 수가 N인 네트워크의 업스트림 대역폭 할당 방법에 있어서,

   M/N≥i일시 r≥n이면 n은 i로 설정하고, r〈i이면 n은 r로 설정하는 과정과,

   M/N〈i일시 r≥n이면 n은 i로 설정하고, r〈i이면 n은 r로 설정하며 [M/N]은 M/n의 값의 정수 부분인 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 네트워크의 업스트림 대역폭 할당 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 i가 8임을 특징으로 하는 네트워크의 업스트림 대여폭 할당 방법.