KR19990086088A - 비동기전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ATM 스위칭 노드 내에서 트래픽 관리를 위해 선행되어야 하는 트래픽 감시 및 제어기술에 관한 것으로, 특히 ATM 트래픽을 실시간으로 관리하는 트래픽 감시 및 제어알고리즘을 구현하여 사용자에 의해 요구되는 서비스 품질을 보증하여 ATM 네트웍의 성능을 최대화하기 위한 ATM 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법에 관한 것이다. 이를 해결하기 위하여 본 발명은 비동기전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법에 있어서, ATM 셀이 수신되면 5 바이트의 셀 헤더를 검사하여 현재의 셀이 정당하게 연결설정된 사용자 커넥션으로부터 발생한 것인가를 검사하는 과정과, 현재의 셀이 유효한 셀이라면 감시정보와 제어정보를 비교하여 현재 설정된 트래픽 파라미터 위반여부를 검사하는 과정과, 위반으로 판단시 해당 셀을 셀 손실 우선순위 필드 값에 의해 폐기 또는 태그하는 과정과, 상기 유효 셀에 대하여 결정된 셀 제어결과를 물리계층으로 보내고 셀 감시정보를 상위의 제어평면에 보고하는 과정과, 상기 셀 감시정보에 기초하여 셀 제어정보를 재설정하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

비동기전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법
본 발명은 ATM(Asynchronous Transfer Mode: 비동기전송모드, 이하 ATM이라 칭함) 스위칭 노드 내에서 트래픽 관리를 위해 선행되어야 하는 트래픽 감시(MONITORING) 및 제어기술에 관한 것으로, 특히 ATM 트래픽을 실시간으로 감시하고 제어하기 위한 ATM 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법에 관한 것이다.
ATM 네트웍 상으로 입력되는 트래픽에는 다양한 대역 요구와 버스트 특성이 있고, 네트웍 자원을 효율적으로 이용함과 동시에 사용자로부터 요구되는 QOS(Quality Of Service: 서비스 품질)를 제공하기 위하여 우수한 트래픽 제어기법 및 대역관리 방식이 필요하다.
한편, 상기 ATM 네트웍의 트래픽 원은 스위치 노드 내에 트래픽 감시와 제어기능이 없으면 트래픽 협상 파라미터 이상으로 네트웍 자원을 사용할 수가 있게 된다. 따라서, 트래픽 관리 및 제어기능이 네트웍 상으로 입력되는 트래픽의 변동에 따라 정확히 동작하지 못할 경우 ATM 네트웍은 VBR(Variable Bit Rate: 가변 전송속도) 트래픽의 발생상황에 따라 폭주상태에 빠져 운용이 제대로 이루어지지 않을 확률이 높게 된다. 이에 따라 ATM Forum에서는 ATM 트래픽을 제어하기 위한 GCRA(Generic Cell Rate Algorithm)이 권고되었다. 상기 GCRA는 'Virtual Scheduling Algorithm' 또는 'Continuous-state Leaky Bucket Algorithm'으로 알려져 있으며, 최고 셀 율과 셀 지연변동 및 평균 셀 율과 버스트 허용치 등을 제어하기 위하여 제안되었다. 상기의 두 방식 모두 트래픽 별로 결정되어지는 버퍼의 제한치와 카운터의 증분치를 사용하여 스위치로 입력되는 데이터 셀 율을 제어하도록 되어 있다. 상기 GCRA는 사용자 셀의 협상 파라미터의 위반여부를 조사하기 위한 간단하고 우수한 성능의 알고리즘이지만, 스위치 설계시에 이 알고리즘을 반드시 UPC(Usage Parameter Control) 방식으로 사용해야 할 이유는 없다. 즉, 협상 파라미터를 준수하여 셀을 전송하는 호의 QOS 지원이 가능하다면 어떠한 UPC 알고리즘을 탑재하여도 문제가 발생하지는 않는다.
본래, GCRA는 전술한 바와 같이 사용자 셀의 협상 파라미터에 대한 위반여부를 조사하여 해당 셀들을 제어하는 알고리즘으로서, 그 이외의 기능에 관해서는 어떠한 규격도 정해져 있지 않다. 그러나 시스템 설계자의 입장으로는 상기 GCRA 이외에는 셀의 도착율을 감시할 수 있는 기능이 없으므로 이에 약간의 변경을 가하여 스위칭 노드에 유입되는 사용자 트래픽을 감시하여 모든 사용자 호들의 대역 이용율을 측정하는 목적으로 사용하는 동향도 있다. 대상 트래픽이 현재 정의되어 있는 ATM 서비스 중의 어느 것이 되더라도 셀 율 제어나 QOS의 보증, 네트웍 성능 향상을 위해서는 네트웍 전체를 통하여 흘러가는 트래픽을 감시해야 한다. 상기 GCRA와 피드백 제어용의 RM(Resource Management) 셀을 운용하므로써 네트웍 내의 트래픽의 부하 상태를 조사하는 것은 가능하지만, 이들 알고리즘은 원래 트래픽 감시가 주 목적이 아니기 때문에 VBR(Variable Bit Rate: 가변 전송속도) 트래픽에 대한 정확한 모니터링은 불가능하다.
상술한 종래기술이 다양한 특성을 나타내는 ATM 트래픽들에 대한 감시 및 제어기술로 이용될 경우 다음과 같은 문제점이 발생된다.
첫째, 하나의 VBR(Variable Bit Rate: 가변 전송속도) VC(Virtual Connection)을 감시 및 제어하기 위해서는 적어도 2개의 카운터(하나는 최고 셀 율 제어용, 다른 하나는 평균 셀 율 제어용)가 필요하다.
둘째, VBR(Variable Bit Rate) 및 ABR(Available Bit Rate) 서비스에 할당되는 네트웍 자원 관리에 있어서, 커넥션 수와 같은 버퍼 크기 및 leaky rate 쌍을 설치해야만 하고, 여러 가지 특성을 갖는 광대역 서비스에 대하여 네트웍 자원을 일괄적으로 관리하는 것이 매우 어렵게 된다.
셋째, 전송되는 데이터 셀에 대한 제어 알고리즘은 초기에 미리 설정되는 측정시간 간격에서만 실행되어 실제의 평균 셀 전송율을 측정하는 것이 불가능하다. 즉, GCRA의 셀 율 제어에 있어서의 정확도는 Leaky Bucket의 크기에 의존하게 된다.
넷째, 스위칭 노드에 유입되는 트래픽은 leaky rate를 설정하여 제어할 수는 있으나 모든 VC의 실시간 자원 사용율을 계산하는 것은 불가능하다. 또한 특정 커넥션에 대한 leaky rate라 함은 그 커넥션에 고정된 대역을 연속적으로 할당한다는 것을 의미하므로 최적의 자원 사용 효율을 기대하기가 어렵다.
다섯째, 정보의 버스트 특성이 커지면 스위치 내의 버퍼 크기를 증가시켜야 하므로 하드웨어적인 부담이 커지게 된다. 따라서, 이러한 버스트 특성이 큰 트래픽을 지원하기 위해서는 종래 FRP(Fast Reservation Protocol)와 같은 방식을 채용하는 것이 바람직하나 상기 FRP는 트래픽의 감시와 보고기능을 제공하지 못하며, 또한 입력되는 데이터 셀은 일단 버퍼에서 처리되어진 후 전송되기 때문에 항상 처리 지연이 발생하게 된다.
여섯째, ATM 네트웍에서의 폭주 제어는 필수적인 것임에도 불구하고 고속 채널 자체의 지연 특성이 있기 때문에 적용 가능한 폭주 제어 메카니즘에 제약이 있게 된다. 즉, 현재의 폭주 제어 메카니즘에서는 네트웍의 폭주 상태를 체크할 경우 각 스위치 내의 버퍼의 점유율을 체크하거나 그렇지 않으면 특별한 관리용 셀을 네트웍 링크에 보내어 RTT(Round Trip Time)을 측정하는 등의 방법으로 네트웍의 혼잡상태를 파악하고 있으나 이들 종래 방법은 폭주 상태를 실시간으로 직접 탐지하고 있지는 못하다. 그 결과, 각 스위치에서의 처리 지연이나 셀의 전파 지연 등으로부터 발생하는 오버헤드의 문제를 해결하기가 어렵게 된다.
상기한 종래 문제점들을 정리하자면;
종래의 트래픽 제어 알고리즘에서는 전술한 바와 같은 단점을 해결하지 않으면 ATM 네트웍의 최대 장점인 통계 다중 효과를 최적으로 달성하기란 매우 어렵다. 더우기 네트웍 자원에 여유가 있다 하더라도 연결 설정된 커넥션의 QOS에 영향을 미치는 일이 빈번히 발생하게 된다. 이러한 문제의 근본적 이유로는 대부분의 트래픽 제어 알고리즘이 실시간으로 운용되고 있지 않다는 것과 트래픽 관리의 각 기능들이 독립적으로 동작하고 있다는 점을 들 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 ATM 트래픽을 실시간으로 관리하는 트래픽 감시 및 제어알고리즘을 구현하여 사용자에 의해 요구되는 서비스 품질을 보증하여 ATM 네트웍의 성능을 최대화하기 위한 ATM 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 비동기전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법에 있어서, ATM 셀이 수신되면 5 바이트의 셀 헤더를 검사하여 현재의 셀이 정당하게 연결설정된 사용자 커넥션으로부터 발생한 것인가를 검사하는 과정과, 현재의 셀이 유효한 셀이라면 감시정보와 제어정보를 비교하여 현재 설정된 트래픽 파라미터 위반여부를 검사하는 과정과, 위반으로 판단시 해당 셀을 셀 손실 우선순위 필드 값에 의해 폐기 또는 태그하는 과정과, 상기 유효 셀에 대하여 결정된 셀 제어결과를 물리계층으로 보내고 셀 감시정보를 상위의 제어평면에 보고하는 과정과, 상기 셀 감시정보에 기초하여 셀 제어정보를 재설정하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 트래픽 감시 및 제어를 수행하기 위한 ATM 셀 제어블록의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 ATM 트래픽을 실시간으로 감시 및 제어하기 위한 제어흐름도
도 3은 일반적인 ATM 셀 헤더의 구성도
도 4는 본 발명에 따른 셀 감시 카운터 크기의 결정을 보여주기 위한 일 예시도
도 5는 본 발명에 따른 셀 감시정보와 셀 제어정보의 이용을 보여주기 위한 일 예시도
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 실시간 셀 감시 및 제어를 위한 알고리즘의 흐름도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 CDV를 이용하여 셀의 위반여부를 검사하기 위한 예시도
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서 구체적인 처리흐름과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 트래픽 감시 및 제어를 수행하기 위한 ATM 셀 제어블록의 블록구성도로서, ACCB(ATM Cell Control Block: ATM 셀 제어블록) 10은 HDPU(Header Data Processing Unit) 13, CADU(Control Action Determination Unit) 15, TMP(Traffic Monitor Part) 17, MIRU(Monitor Information Reporting Unit) 19로 구성되며, 룩-업 테이블 20, MDPP(Monitor Data Processing Part: 감시정보처리부) 30과 연결 구성된다. 이들 각 구성부의 동작 및 역할을 설명한다.
ACCB(ATM Cell Control Block: ATM 셀 제어블록) 10은 ATM 계층상에서 카운터에 의해 실제로 두 개의 인접 셀 간의 시간을 측정하여 상기 MDPP(Monitor Data Processing Part: 감시정보처리부) 30으로 보고한다.
HDPU(Header Data Processing Unit) 13은 P/L(PHYSICAL LAYER: 물리계층)로부터 5바이트의 셀 헤더를 수신하여 VPI(Virtual Path Identifier: 가상경로 식별자, 이하 VPI라 칭함)/VCI(Virtual Channel Identifier: 가상채널 식별자, 이하 VCI라 칭함) 및 CLP(Cell Loss Priority) 헤더정보를 CADU 15로 인가하고, 셀 클럭에 의한 카운터 구동신호를 TMP 17로 인가한다.
CADU(Control Action Determination Unit) 15는 상기 HDPU 13에서 입력한 헤더정보 중 VPI/VCI 값을 룩-업 테이블 20으로 전송하며, 상기 룩-업 테이블 20에 있는 제어정보 Cc 값과 상기 TMP 17에서 결정한 감시정보 Cm 값을 비교하여 그 비교결과를 MIRU 19로 인가한다. 또한, 비교결과에 따른 셀 폐기 신호(DISCARD Signal), 태그 신호(TAG Signal) 등의 제어신호를 상기 P/L의 데이터 셀 버퍼에 주어 셀 처리를 제어한다.
MIRU(Monitor Information Reporting Unit) 19는 논리 유닛으로 상기 CADU 15의 제어 결과를 받아 제어평판에 감시정보 Cm을 보고하고, 상기 제어 결과가 특정 제어범위 이상일 경우에는 MDPP 30으로 보고하며, 상기 MDPP 30에서는 상기 제어정보 Cc를 갱신한다.
상기 룩-업(Look-up) 테이블 20에는 VPI/VCI에 따른 셀의 유효성 판단기준인 Match flag 값, 제어정보 Cc, 협상 파라미터 위반여부 기준인 A_I 비트, CNS 값이 지정되어 있다.
도 2는 본 발명에 따른 ATM 트래픽을 실시간으로 감시 및 제어하기 위한 제어흐름도로서,
101단계에서 셀이 수신되면 ACCB(ATM Cell Control Block: ATM 셀 제어블록) 10은 수신한 53 바이트(BYTE) ATM 셀의 5 바이트 헤더로부터 VPI/VCI, CLP(Cell Loss Priority: 셀 손실 우선순위) 필드를 추출한다. 상기 5 바이트(BYTE) ATM 셀 헤더의 일반적인 구성이 도 3에 도시되어 있다. 그런 후 103단계에서 룩-업(LOOK-UP) 테이블의 Match flag 값을 이용하여 셀의 유효성 여부를 판단한다. 이것은 현재의 셀이 정당하게 연결 설정된 커넥션으로부터 발생된 유효한 셀인가를 상기 룩-업 테이블 내의 Match flag 값을 참조하여 판단하는 것이다. 상기 셀의 유효성 여부 판단은 예를 들어, 추출한 상기 VPI/VCI 필드의 Match flag=1 이면 유효한 것으로, Match flag≠1이면 유효하지 않은 것으로 판단하여 셀을 폐기(Cell Discard)한다. 상기 103단계에서 셀이 유효하다면 105단계에서 감시정보 Cm과 제어정보 Cc를 비교하여 트래픽 파라미터의 위반여부를 검사한다. 이 단계에서는 셀의 집중효과에 대처하기 위하여 연결 설정시 미리 결정되어진 CDV(Cell Delay Variation: 셀 지연변동 허용치) 값을 이용한다. 도 7을 통해 보다 상세히 설명하면, 기준 시간값인 제어정보 Cc의 전후에 지정된 상기 CDV 값 만큼의 셀 지연변동 허용치 범위 내에 감시정보 Cm(도 7에서 Cm2 또는 Cm3)이면 수신된 셀을 허용하고, 만약 Cm1의 경우에는 위반으로 판단하며, Cm4의 경우에는 셀을 허용함과 동시에 차기의 제어정보 Cc 값을 상기 Cm4 값으로 설정한다. 또한 107단계에서 트래픽 제어정보인 A_I(Active_Idle) 비트를 이용하여 현재의 사용자 커넥션이 실제로 협상 파라미터를 위반하고 있는가에 대한 판단과, 사용하지 않는 대역의 억세스 제어를 수행한다. 예를 들어, 상기 A_I=1 이면 위반으로 판단하고, 상기 A_I=0 이면 셀을 억제한다. 상기 판단에 의해 위반으로 판단되면 해당 셀은 CLP 필드값에 의해 폐기(Discard) 또는 태그(TAG)된다. 상기와 같이 유효 셀에 대하여 결정된 셀 제어결과는 실제로 셀에 대한 처리가 수행되는 물리계층(P/L)에 보내고, 셀 감시정보 Cm은 상위의 제어 평면에 보고된다. 상기 감시정보 Cm의 보고방법으로는 몇 가지 규칙을 생각할 수 있다. 즉, 감시정보 Cm과 제어정보 Cc가 일치하지 않을 때마다 매회 보고하는 것이 이상적이지만 이러한 경우 시스템에 상당한 부하가 걸리게 되므로 상기 감시정보 Cm 및 제어정보 Cc의 차가 셀 지연변동 허용치 CDV를 초과할 때에만 보고하는 것이 바람직하다. 또한 보고시간을 주기적으로 할 수도 있는데, 이 경우 최적의 보고시간 간격은 트래픽 특성과 트래픽 관리용의 계산기 능력에 기초하여 결정하는 파라미터가 된다. 최종적으로 셀 카운터를 리셋하고 다음의 데이터 셀에 대하여 상기와 같은 처리과정을 반복 수행한다.
이하 본 발명에 적용되는 기능적 요구사항을 항목별로 기술한다.
1. ATM 셀 헤더의 수신기능
시스템 동기신호인 셀 클럭 이외에 셀 크럭 직후의 바이트 클럭에 동기한 5바이트의 셀 헤더를 수신한다. 상기 셀 클럭은 각 셀을 감시하는 바이너리 카운터의 구동에 사용한다. 한편, 수신한 셀 헤더는 재차 필드별로 분리 또는 합성하여 사용자 데이터 셀의 감시 및 제어에 사용된다.
2. ATM 셀 헤더의 유효성 판단기능
셀 헤더를 검사하여 현재의 셀이 정당하게 연결 설정된 사용자 커넥션으로부터 발생한 것인지 아닌지를 판단한다. 이는 셀 헤더로부터 추출한 8 비트의 VPI(단, NNI(Network-to-Network Interface: 망간 인터페이스)의 경우는 12비트) 및 16 비트의 VCI 값을 룩-업 테이블에 전송하여 상기 룩-업 테이블에서 해당 Match flag 신호를 받아 수행한다.
3. 입력 셀의 감시기능
VBR(Variable Bit Rate: 가변전송속도) 트래픽 원으로부터 발생되는 모든 데이터 셀들은 특정 비트의 바이너리 카운터로 감시한다. 상기 바이너리 카운터의 크기는 시스템 운용시 서비스할 트래픽의 특성에 따라 가변적으로 조정한다. 일 예로 14 비트의 바이너리 카운터는 16kbps의 저속 데이터 셀까지를 감시하기 위한 것이다. 즉, 16kbps 트래픽의 경우에 있어서 링크속도를 155.52Mbps, 트래픽 원으로부터의 셀 율(Cell Rate)을 Rc로 할 경우 인접 셀간의 도착 간격 Ticat는 하기의 수학식 1로 계산한다.
Ticat= line speed ÷ Rc
상기 수학식 1에 의해 16kbps 트래픽의 경우 인접 셀 간의 도착 간격을 계산하면; Ticat= (155.52×106)÷(16×103) = 9720(cell time)이 된다. 따라서, 이 트래픽을 감시하기 위해서는 14 비트 카운터가 필요하게 된다. 이것은 213＜9720＜214이기 때문이다. 한편, 이 셀 감시 카운터의 크기는 생각할 수 있는 최저의 셀 율에 기초한 값으로, 실제로는 감시할 트래픽의 종류와 협상한 데이터 율에 의해 더 작아진다. 예를 들어, 도 4에서 도시한 것으로 알 수 있듯이 데이터 셀 율이 6.48Mbps의 경우는 인접 셀 간의 도착간격 Ticat가 24로 되어 이 트래픽을 감시하기 위해서는 5비트의 카운터로도 충분하다. 마찬가지의 방법으로 12.96Mbps의 경우는 인접 셀 간의 도착간격 Ticat가 상기의 수학식 1에 의해 12로 되어 4비트의 카운터로, 51.84Mbps의 경우는 인접 셀 간의 도착간격 Ticat가 상기 수학식 1에 의해 3으로 되어 2비트의 카운터로 된다. 즉, 트래픽 발생속도가 빨라질수록 트래픽 감시용의 카운터 크기는 더 작게 할 수 있음을 의미한다. 상기와 같은 카운터의 크기에 관한 특징에 의해 도래할 광대역 네트웍이나 멀티미디어 네트웍과 같은 환경에서는 현 단계의 ATM 스위치 내의 Policing 기능을 수행하기 위해 설치되어져 있는 하드웨어의 양을 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 셀 감시 메카니즘은 데이터 셀 율을 감시하도록 설계하였기 때문에 Rate-based의 ABR(Available Bit Rate) 트래픽 제어에도 그대로 적용할 수 있다. 셀 손실 특성에 있어서 우수한 Credit-based의 ABR 트래픽 제어에 적용하는 경우 상기 셀 감시 카운터는 스위치 노드에 유입되는 데이터 셀 수를 카운트하도록 변경하여 운용하면 된다.
4. 셀 제어정보의 수신기능
하나의 사용자 데이터 셀이 도착하면 상기 5 바이트 셀 헤더로부터 추출한 VPI/VCI값에 해당하는 셀 제어정보를 룩-업 테이블 20으로부터 읽어온다. 연결 설정 직후의 초기 카운터 제어치 Cc(counter control value)는 하기의 수학식 2에 의해 구한다.
Cc = cell size ÷ (Rp×one_cell_time)
여기서, Rp는 연결 설정시에 협상한 최고 셀 율이고, one_cell_time은 ATM UNI(User-Network Interface: 사용자 망간 인터페이스) 속도로부터 2.726 μsec 이다.
Rate-based의 ABR 트래픽 제어를 수행할 경우 상기 제어정보 Cc를 그대로 셀 율 제어에 이용하며, Credit-based의 ABR 트래픽 제어에서는 버퍼 관리 규칙에 따라서 버퍼의 점유율을 관리하는 제어정보로 사용한다.
5. 셀 제어기능
셀 제어의 정확성을 가하기 위하여 본 발명은 셀 감시정보 Cm(monitor counter value)과 셀 제어정보 Cc(counter control value)를 비교하여 수행한다. 셀 감시정보 Cm이 셀 제어정보 Cc보다 큰 경우에는 해당 셀은 현재의 제어 파라미터를 위반하지 않음을 의미하고, 상기 셀 감시정보 Cm이 셀 제어정보 Cc보다 작은경우에는 해당 셀이 현재의 제어 파라미터를 위반하였음을 의미한다. 도 5에 도시한 것이 셀 감시정보와 셀 제어정보의 이용을 보여주기 위한 일 예시도로서, 현재의 셀 율에 대한 제어치가 10Mbps의 경우(카운터 제어치 Cc가 16인 것과 동등)에 있어서의 상기 트래픽 파라미터를 위반하는 셀(Cm1)과 준수하는 셀(Cm2)의 일 예를 나타낸 것이다. 최종적으로 상기 셀의 파라미터 위반 여부를 결정할 때는 트래픽 원으로부터 감시기능 수행부까지의 셀 지연 변동에 관한 허용치 CDV를 포함하는데, 이는 통계 다중에 의한 셀 집중 효과에 대처하기 위함이다. 한편, 독특한 트래픽 제어정보인 A_I 비트를 이용하여 해당 커넥션이 실제로 협상 파라미터를 위반하는가 아닌가에 대한 판단 및 사용하지 않은 대역으로의 억세스 제어를 수행한다.
6. 셀 감시정보의 보고기능
셀 감시 및 제어 결과 정보를 제어평면에 보고하므로써 유입된 데이터 셀에 대한 통계 데이터를 얻고, 필요에 따라 특정 커넥션의 관리 정보를 변경한다. 상기 VBR이나 버스트 트래픽에 대해서는 대부분의 경우가 감시정보 Cm이 제어정보 Cc보다 크기 때문에 상기 제어정보 Cc는 상기 감시정보 Cm에 기초하여 재설정한다. 그리고 상기 감시정보 Cm이 상기 제어정보 Cc보다 작을 경우에는 무조건적으로 보고하여 상기 셀 제어정보 Cc를 즉시 변경한다. 여기서, 보고한 셀 감시정보가 셀 제어정보로서 룩-업 테이블에 등록되지만 셀 제어정보로서 직접 사용하기 위해서는 이외에도 A_I 비트가 셋 되어 있어야 한다.
상술한 도 1 - 도 5 및 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 도 6을 통해 상세히 설명한다.
상기 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 실시간 셀 감시 및 제어를 위한 알고리즘의 흐름도로서,
201단계에서 HDPU 13은 ATM 망의 물리계층(P/L)으로부터 53 바이트(BYTE)의 셀이 수신되면 203단계에서 수신한 도 3과 같은 ATM 셀의 5 바이트 헤더로부터 VPI/VCI, CLP 필드를 추출하여 CADU 15로 보낸다. 그러면 205단계에서 상기 CADU 15는 하기의 표 1의 예시와 같은 룩-업(LOOK-UP) 테이블 20에서 해당 VPI/VCI의 Match flag 값을 이용하여 셀의 유효성 여부를 판단한다.
룩-업 테이블(LOOK-UP TABLE)의 일 예
VPI/VCI24 bits Match flag1 bit Cc14 bits CDV A_I1 bit CNS1 bit
# 10 0 --- xx --- ---
# 20 1 xx xx 0 0 또는 1
# 30 1 xx xx 1 0 또는 1
# 40 0 또는 1 xx xx 1(o) 0 또는 1
··· ··· ··· ··· ··· ···
여기서, xx: 카운터 값 ; Match flag, A_I, CNS: 액티브 하이 ; (o):option이다.
이때, 상기 CADU 15는 상기 룩-업(LOOK-UP) 테이블 20의 해당 VPI/VCI의 Match flag=1 이면 현재의 셀이 정당하게 연결 설정된 커넥션으로부터 발생된 유효한 셀인 것으로 판단하여 209단계로 진행하고, 룩-업(LOOK-UP) 테이블 20의 해당 VPI/VCI의 Match flag≠1 이면 유효하지 않은 경우로 판단하여 207단계에서 셀을 폐기한 후 다음 셀 율의 감시 및 제어를 수행한다. 상기 209단계에서 CADU 15는 TMP 17로부터 감시정보인 Cm을 인가받고, 상기 룩-업 테이블 20으로부터 제어정보인 Cc를 독출한다. 이후 211단계에서 상기 CADU 15는 상기 감시정보 Cm과 제어정보 Cc를 비교하여 트래픽 파라미터의 위반여부를 검사한다. 이 단계에서는 셀의 집중효과에 대처하기 위하여 연결 설정시 미리 결정되어진 상기 룩-업(LOOK-UP) 테이블 20의 해당 VPI/VCI의 CDV 값을 이용하는데, ∥Cc-Cm∥＞CDV 여부를 검사하여 상기 ∥Cc-Cm∥ 값이 상기 CDV 값보다 작거나 같으면 적법한 것으로 판단함에 의해 수신된 셀을 허용하여 현재의 셀 제어 및 감시를 종료하고 231단계로 진행하여 다음 셀 처리를 준비한다. 그렇지 않고 상기 ∥Cc-Cm∥ 값이 상기 CDV 값보다 큰 경우에는 212단계로 진행하여 상기 Cm 값이 상기 Cc 값보다 작을 경우에는 213단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 227단계로 진행한다. 상기 211단계 및 212단계에서의 셀 위반여부 판단을 정리하면 상기 Cm 값이 CDV 값 이내에 들어오면 적법한 것으로 판단한다. 또한, 상기 Cm 값이 CDV 값 이내에 들어오지 않는 경우에 있어 Cc〉Cm 인 경우에는 위반으로 판단하고, Cc〈Cm 인 경우에는 적법한 것으로 판단한다. 즉, 도 7에서의 Cm2와 Cm3는 적법, Cm1은 위반, Cm4는 적법한 것으로 판단한다.
상기 213단계에서 협상 파라미터 위반 여부를 검사하기 위해 상기 CADU 15는 상기 룩-업 테이블 20으로부터 트래픽 제어정보인 A_I 비트 값을 읽어와 현재의 사용자 커넥션이 실제로 협상 파라미터를 위반하고 있는가를 판단한다. 예를 들어 상기 룩-업 테이블 20의 해당 A_I 비트 값이 '1'이면 위반으로 판단하여 217단계로 진행하고, 상기 A_I 비트 값이 '0'이면 215단계로 진행하여 셀을 억제한 후 229단계로 진행한다. 상기 217단계에서는 셀 헤더로부터 추출한 CLP 비트 값을 검색하여 상기 CLP=1이면 219단계로 진행하여 셀 폐기를 위한 제어신호, 'Discard Signal'을 상기 물리계층(P/L)으로 보낸다. 만약 상기 CLP=0이면 상기 CADU 15는 221단계에서 상기 CLP 비트 값을 '1'로 셋(SET)한 후 223단계에서 제어신호, 'TAG Signal'을 물리계층(P/L)으로 보낸다. 그런 후 225단계에서 ECN 신호송출을 위한 셀 헤더의 PTI 필드 값을 변경하여 셀의 폭주를 표시한다.
한편, 상기 215단계에서의 셀 억제와 상기 219단계에서의 셀 폐기 및 상기 223단계에서의 태그 신호를 상기 물리계층으로 보낸 후 227단계로 진행하여 CADU 15는 MIRU 19에 제어결과를 보고하고, 상기 MIRU 19는 제어평판에 감시정보 Cm을 보고한다. 그런 후 229단계에서 MDPP 30은 Look-up 테이블 20에 제어정보 Cc를 감시정보 Cm에 기초하여 새로이 갱신한다. 상기 제어정보 Cc를 갱신하는 이유는 현재 수신된 셀이 유효하더라도 이전의 제어정보 Cc와 감시정보 Cm이 차이를 보일 때 다음 수시노디는 셀의 트래픽 제어를 위해 갱신하는 것이다. 이렇게 하므로써 트래픽을 실시간으로 제어할 수 있다.
상기와 같이 수신된 특정 셀에 대한 트래픽의 감시 및 제어가 완료되면 231단계로 진행하여 타이머(바이너리 카운터)를 리셋(Reset) 시킨 후 상기 201단계로 돌아가 수신되는 다음 셀의 트래픽 감시 및 제어동작(201 - 231단계)을 실시간으로 반복 수행한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 다양한 특성을 갖는 ATM 트래픽을 실시간으로 감시하여 제어하는 알고리즘을 제공하는 것으로, 셀의 연결 설정시에 협정된 트래픽 파라미터의 준수여부를 정확하게 판단함과 동시에 데이터 셀의 통계 다중화에 의해 네트웍 자원의 효율적 이용을 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, ATM 트래픽의 실시간 관리에 의해 장차 CBR 트래픽 대상의 고정 대역폭 할당방법으로 운용되는 ATM 스위치에 적용하여 VBR 및 ABR 그리고 UBR 등의 다양한 종류의 ATM 서비스들을 효율적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 트래픽 감시 및 제어를 수행하기 위하여 에이티엠 계층상에서 카운터에 의해 실제로 두 개의 연속된 인접 셀간의 시간을 측정하여 감시정보 처리부로 보고하는 에이티엠 셀 제어블록과, 가상경로 식별자/가상채널 식별자에 따른 제어정보와 셀 헤더의 유효값, 그리고 위반 판단값 등이 지정되어 있는 룩-업 테이블을 구비하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법에 있어서,
    수신되는 53바이트의 에이티엠 셀의 5바이트 셀 헤더로부터 가상경로 식별자/가상채널 식별자 필드와 셀 손실 우선순위 필드를 추출하는 과정과,
    상기 셀 헤더로부터 추출한 가상경로 식별자/가상채널 식별자 필드에 대한 상기 룩-업 테이블의 셀 헤더 유효값을 검사하여 수신된 셀의 유효성 여부를 판단하는 과정과,
    상기 셀의 유효성 판단에 의해 유효 셀인 경우 감시정보와 제어정보를 비교하여 트래픽 파라미터 위반여부를 검사하는 과정과,
    상기 트래픽 파라미터 검사에 의해 위반으로 판단될 경우 상기 룩-업 테이블에 있는 트래픽 제어정보 값 및 셀 손실 우선순위 필드 값을 이용하여 현재의 사용자 연결이 협상 파라미터를 위반하고 있는가를 검사하는 과정과,
    상기 협상 파라미터 위반 여부에 따라 셀을 억제, 태그, 폐기시키는 과정과,
    상기 유효 셀에 대하여 결정된 셀 제어결과를 실제로 셀 처리를 수행하는 물리계층으로 보내는 과정과,
    상위의 제어평판에 셀 감시정보를 보고하고, 상기 셀 감시정보에 기초하여 셀 제어정보를 재설정하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 감시정보는 상기 에이티엠 계층상에서 바이너리 카운터에 의해실제로 두 개의 연속된 인접 셀간의 시간을 측정한 값임을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어정보는 연결설정 직후에는 하기의 식에 의해 결정되어 상기 룩-업 테이블에 지정되는 제어정보이며, 이후의 제어정보는 셀 처리 수행시 감시정보에 기초하여 새로이 룩-업 테이블에 갱신되는 제어정보임을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
    Cc = cell size ÷ (Rp×one_cell_time)
    여기서, Cc는 연결설정 직후의 제어정보이고, Rp는 연결 설정시에 협상한 최고 셀 율이고, one_cell_time은 에이티엠 사용자 망간 인터페이스 속도로부터 2.726 μsec 이다.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 감시정보와 제어정보를 이용한 트래픽 파라미터 위반여부 검사는 제어정보 전후에 지정되는 임의의 셀 지연변동 허용치 내에 감시정보가 오면 셀을 허용하고, 그렇지 않으면 위반으로 판단함을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 임의의 셀 지연변동 허용치는 연결 설정시에 미리 결정되어 룩-업 테이블에 지정된 값임을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 셀의 유효성 판단에 의해 셀이 유효하지 않을 경우 셀을 폐기한 후 다음 수신되는 인접 셀 처리를 준비하는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 트래픽 파라미터 검사에 의해 적법한 것으로 판단될 경우 셀을 허용하고 현재의 셀에 대한 감시 및 제어를 종료한 후 다음 수신되는 인접 셀 처리를 준비하는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 바이너리 카운터는 하기의 식에 의해 결정되는 인접 셀 간의 도착 간격을 포함하는 최소 비트의 바이너리로 크기를 결정함을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
    Ticat= line speed ÷ Rc
    여기서, line speed는 트래픽의 링크속도를, Rc는 트래픽 원으로부터의 셀 율, Ticat는 인접 셀간의 도착 간격이다.
  9. 트래픽 감시 및 제어를 수행하기 위하여 에이티엠 계층상에서 카운터에 의해 실제로 두 개의 연속된 인접 셀간의 시간을 측정하여 감시정보 처리부로 보고하는 에이티엠 셀 제어블록과, 가상경로 식별자/가상채널 식별자에 따른 제어정보와 셀의 유효성 판단 기준인 셀 헤더의 유효값, 그리고 협상 파라미터 위반여부의 기준인 트래픽제어정보 값, 연결설정시에 미리 결정되어지는 셀 지연변동 허용치 등이 지정되어 있는 룩-업 테이블을 구비하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법에 있어서,
    물리계층으로부터 수신되는 53바이트의 에이티엠 셀의 5바이트 셀 헤더로부터 가상경로 식별자/가상채널 식별자 필드와 셀 손실 우선순위 필드를 추출하는 과정과,
    상기 셀 헤더로부터 추출한 가상경로 식별자/가상채널 식별자 필드를 상기 룩-업 테이블로 전송하는 과정과,
    상기 룩-업 테이블에 전송된 상기 가상경로 식별자/가상채널 식별자 필드에 대한 상기 룩-업 테이블의 셀 헤더 유효값을 검사하여 수신된 셀이 정당하게 연결 설정된 커넥션으로부터 발생된 유효 셀인가를 판단하는 과정과,
    상기 유효 셀 판단에 의해 유효 셀로 판단되는 경우 상기 제어정보를 상기 룩-업 테이블에서 독출하고, 두 개의 연속된 인접 셀간의 시간을 측정한 값인 감시정보를 감시부로부터 독출하는 과정과,
    상기 독출된 제어정보를 기준으로 하여 전후에 지정되는 허용범위인 상기 셀 지연변동 허용치 이내에 감시정보가 오거나 상기 제어정보 보다 상기 감시정보가 큰 경우이면 위반하지 않은 것으로 판단하고, 상기 셀 지연변동 허용치 이내에 감시정보가 오지 않으면서 상기 제어정보 보다 상기 감시정보가 작으면 위반으로 판단하는 트래픽 파라미터 위반여부 검사과정과,
    상기 트래픽 파라미터 위반여부 검사에 의해 위반으로 판단될 경우 상기 룩-업 테이블에 있는 트래픽제어정보 값을 통해 현재의 사용자 커넥션이 실제로 협상 파라미터를 위반하고 있는가를 최종적으로 결정하는 과정과,
    상기 협상 파라미터 위반여부에 따라 해당 셀이 위반으로 판단되면 셀 손실 우선순위 필드 값에 따라 폐기 또는 태그되는 과정과,
    상기 유효 셀에 대하여 결정된 셀 제어결과를 실제로 셀 처리를 수행하는 상기 물리계층으로 보내는 과정과,
    상위의 제어평판에 셀 감시정보를 보고하고, 상기 셀 감시정보에 기초하여 셀 제어정보를 재설정하는 과정과,
    수신된 한 셀에 대한 트래픽 감시 및 제어가 완료되면 카운터를 리셋시킨 후 다음 수신되는 인접 셀 처리시 상기의 과정들을 순차적으로 반복 수행하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 두 개의 연속된 인접 셀간의 시간 측정은 상기 에이티엠 계층상에서 바이너리 카운터에 의해 수행됨을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 바이너리 카운터는 하기의 식에 의해 결정되는 인접 셀 간의 도착 간격을 포함하는 최소 비트의 바이너리로 크기를 결정함을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
    Ticat= line speed ÷ Rc
    여기서, line speed는 트래픽의 링크속도를, Rc는 트래픽 원으로부터의 셀 율, Ticat는 인접 셀간의 도착 간격이다.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제어정보는 연결설정 직후에는 하기의 식에 의해 결정되어 상기 룩-업 테이블에 지정되는 제어정보이며, 이후의 제어정보는 셀 처리 수행시 감시정보에 기초하여 새로이 룩-업 테이블에 갱신되는 제어정보임을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
    Cc = cell size ÷ (Rp×one_cell_time)
    여기서, Cc는 연결설정 직후의 제어정보이고, Rp는 연결 설정시에 협상한 최고 셀 율이고, one_cell_time은 에이티엠 사용자 망간 인터페이스 속도로부터 2.726 μsec 이다.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 셀의 유효성 판단에 의해 셀이 유효하지 않을 경우 셀을 폐기한 후 다음 수신되는 인접 셀 처리를 준비하는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 트래픽 파라미터 검사에 의해 적법한 것으로 판단될 경우 셀을 허용하고 현재의 셀에 대한 감시 및 제어를 종료한 후, 다음 수신되는 인접 셀 처리를 준비하는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 트래픽 제어정보는 해당 커넥션이 실제로 협상 파라미터를 위반하는가에 대한 판단 및 사용하지 않는 대역으로의 억세스 제어를 수행하는 값임을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 태그시 이씨엔 신호송출을 위한 상기 셀 헤더의 피티아이 필드를 변경하여 셀의 폭주를 표시하는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
  17. 제 9항에 있어서,
    상기 협상 파라미터 위반여부에 따라 해당 셀이 적법할 경우 셀을 억제하는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 비동기 전송모드 스위칭 노드에서의 실시간 트래픽 감시 및 제어방법.
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