KR20000035007A

KR20000035007A - 네트워크 적재에 따른 연속 비트율의 가상 패스 접속의 대역폭을 동적으로 조절하기 위한 패킷 교환망에서의 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20000035007A
Application number: KR1019990044533A
Authority: KR
Inventors: 바쏘끌로드; 피쑈알린느; 갈랑드끌로드; 니꼴라로렁
Original assignee: 포만 제프리 엘; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2000-06-26

Abstract

본 발명은 전송링크들과 서로 접속된 복수의 노드들을 포함하는 패킷 또는 셀 스위칭 네트워크에서 소스 노드와 수신지 노드간에 설정된 연속 비트율의 가상 패스 접속의 대역폭을 동적으로 조절하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 상기 네트워크에서, 네트워크 노드들과 전송 링크들에 관한 정보에 대한 액세스를 가지는 대역폭 관리 서버가 정의된다. 이 서버는 가상 패스 접속 또는 가상 채널 접속이 상기 네트워크 상에서 상기 접속에 대해서 예약된 초기 대역폭에 관한 지시에 따라 설정될 때마다 보고 받는다. 서버는 대역폭 조절 가능한 연속 비트율의 가상 패스 접속들 사이의 전송 링크들 상에서 이용 가능한 대역폭을 연속 또는 주기 모드로 검출 및 분할해서(share), 각 접속에 대해서 새로운 대역폭을 결정한다. 소스 노드는 새로운 대역폭이 계산될 때마다 새로운 대역폭을 보고 받는다. 이것이 상기 해당하는 대역폭 조절 가능한 연속 비트율의 가상 패스 접속의 대역폭을 적절히 조절한다.

Description

네트워크 적재에 따른 연속 비트율의 가상 패스 접속의 대역폭을 동적으로 조절하기 위한 패킷 교환망에서의 방법 및 시스템 {Method and system in a packet switching network for dynamically adjusting the bandwidth of a continuous bit rate virtual path connection according to the network load}

발명의 기술 분야

본 발명은 패킷/셀 스위칭 네트워크 또는 ATM 네트워크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 현재의 네트워크 자원 예약(network resource reservation)에 따른 연속 비트율의 가상 패스 접속(continuous bit rate virtual path connection; CBR VPC)의 대역폭을 동적으로 조절하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

배경 기술

고속 통신 네트워크

현재 원격통신 네트워크에서, 다른 형태의 애플리케이션들은 동일한 전송 매체를 공유해야만 하며, 네트워크 장치는 각 애플리케이션들에게 특정한 서비스 질을 보장하면서도 이러한 다른 서비스들을 지원할 수 있어야만 한다. 음성 및 데이터가 몇년 전에는 개별 네트워크들을 사용한 반면, 이들은 지금 동일한 링크들의 대역폭을 공유한다. 지난 3년 동안, 표준 기관들은 네트워크 애플리케이션들에게 제공된 서비스들을 상세하게 특정화하기 위해, 비동기 전송 모드(Asynchronous Transmission Mode; ATM), 프레임 릴레이(Frame Relay,), 내부의 특정 전송 모드 등과 같은 전송 모드를 정의하기 위해 작업을 해왔다. 예를 들어, ATM에서는, 4개의 다른 서비스 목록들이 존재하며, 사용자는 요구되는 서비스 타입에 기초해서 이 서비스 목록 중 하나를 선택할 것이다:

·연속 비트율(CBR)

이것은 압축해제 음성과 최상위 우선 순위의 애플리케이션들(영상)에 서비스 될 예정이다. 이 서비스에 대한 지불 비용은 예정된 대역폭이 이 형태의 애플리케이션들이 보낼 수 있는 최대 비율(피크 셀 비율;Peak Cell Rate; PCR)에 해당하기 때문에 가장 높다. 이것은 네트워크 적재 조건(load condition)들이 무엇이건 간에, 서비스의 품질이 최대 셀 전송 지연(maximum Cell Transfer Delay; maxCTD)과 피크 대 피크(peak to peak) 셀 지연 변화(피크 대 피크 CDV)로서 보장되어야만 할 때 할당하는 대역폭이다.

·가변 비트율(Variable Bit Rate; VBR)

이 서비스는 많은 자원들을 요구하는 연속 비트율(CBR)과 대역폭이 예약되지 않는 서비스간의 약속이다. 이 때, 접속을 지속할 수 있는 셀 비율(Sustainable Cell Rate: SCR)과 상기 접속의 피크 셀 전송률(PCR) 사이에 포함된 대역폭은 트래픽의 버스티니스(burstiness of the traffic)에 따라서 효과적으로 할당된다:

·네트워크에서 애플리케이션에 의해 생성된 버스트가 제한될 때, 지속 가능한 셀 비율(SCR)에 가까운 대역폭이 예약된다.

·애플리케이션에 의해 유도된 버스트가 클 때 (또는 클 가능성이 있을 때), 피크 셀 비율에 보다 가까운 대역폭이 링크들과 버퍼들이 과적재되고 데이터가 무효화되는 것을 피하기 위해 예약된다.

또, 여기에서 제공된 서비스가 매우 낮은 패킷 또는 셀들의 손실(셀 손실 비율; Cell Loss Ratio; CLR)을 보장하는 반면, 전송 지연 및 셀 지연 변화들은 CBR의 경우보다 더 중요하다. VBR은 VBR 실시간(real time)(영상과 데이터 RT 애플리케이션들에 대해 우수한 후보자)과 VRB 비 실시간(non real time)(데이터 감지 트래픽에 대해 우수한 후보자)으로 구분될 수 있다.

·비 특정된 비트율(Unspecified Bit Rate: UBR)

이 서비스는 전체적으로 제어되지 않는다. 트래픽이 네트워크로 송신되며, 그 네트워크가 혼잡하지 않은 경우에 전송된다. 네트워크가 혼잡한 경우에, 셀들은 무효화된다. CBR과 VBR과는 달리, 서비스의 품질이 보장될 수 없다.

·이용 가능한 비트율(ABR)

이 서비스도 또한 가변 비트율(Variable Bit Raye; VBR)보다 낮은 품질을 제공하며, 다른 애플리케이션들에 사용될 수 있다. 애플리케이션의 "최악의 상황(worst case)"의 행동을 보장하기 위해 최소 예약이 네트워크에서 행해질 수 있는 반면, 제공된 서비스의 정적 상태 행동은, 네트워크에 할당된 자원이 거의 없는, "비 예약된(nonreserved)" 서비스 형태에 해당한다. 혼잡이 발생할 경우, 트래픽 소스들이 데이터를 더 송신하는 것을 방지하기 위해서, 네트워크를 통해서 트래픽 소스들로 피드백이 다시 전송된다. 이러한 반응 시스템의 행동은 네트워크 크기에 직접적으로 연결된다. 소스들로 혼잡 정보를 다시 전달하기 위한 지연이 네트워크 크기의 함수를 증가시키고, 어떤 방식으로든 손실을 유도할 것이다. 이 경우, 말단 사용자(end user)들은 데이터를 다시 송신할 것을 결정한다. 여기서 또는 지연에서도 손실은 보장될 수 없으며; 서비스는 단지 이 손실들을 최소화하기 위해서만 가정된다.

이러한 다른 서비스들 모두는 최상의 네트워크들에서 자발적으로 제안되고 사용된다.

대역폭 최적화(bandwidth optimization)

대부분의 (넓은 지역, 월드-와이드 네트워크인) 넓은 ATM 네트워크는, ATM 백본 네트워크(backbone network)가 다른 ATM 액세스 네트워크들간의 통신을 지원할 수 있도록 구성된다. 이러한 네트워크 토폴러지가 우수한 실행과 네트워크 관리의 최적화를 가능하게 한다. 일반적으로, 백본 네트워크는 공공 ATM 네트워크이며, 액세스 네트워크들은 개인 ATM 네트워크들이다. 그러나, 백본은 예를 들어 캐리어로부터 임대한 선들을 사용하는 단일 개인 네트워크 내에서 사용될 수 있다. 자원들이 더 요구되는 곳의 자원들을 최적화하기 위해, 특히 백본 네트워크 내의 대역폭을 최적화하기 위해, 여러 해결책들이 대역폭의 동적 이용성을 모두 고려하여 구현될 수 있다:

·1. 데이터 트래픽에 대한 말단 대 말단의(end to end) 이용 가능한 비트율 가상 채널 접속(Available Bit Rate Virtual Channel Connection; ABR VCC)

도5에 도시하듯이, 이 해결책은 모든 말단-시스템(end system)들(노드1과 노드8)에 의한 ABR 서비스의 지원을 제안한다. 이것의 이점은, 중간 노드들(노드2∼7)이 ATM셀들에서 ATM 포럼 추천(ATM 포럼-기술 위원회-"트래픽 관리 설명서" 버전 4.0, 96년 4월, 절5.10.6, 규칙 1.a)에 따르는 명시 순방향 혼잡 지시(Explicit Forward Congestion Indication; EFCI) 비트를 설정하기만 하면 된다는 것이다. 말단-시스템들(노드1과 8)은 특히 가장 복잡한 과정을 행한다:

·ABR 소스 행동(노드1)은:

·자원 관리 셀(RM-cell)들의 발생,

·트래픽에 RM-cell의 삽입,

·RM-cell로부터 수신된 혼잡 정보에 기초해서 VCC당 전송률의 계산,

·동적 트래픽의 형성 등을 포함하고,

·ABR 수신지(노드8) 행동은:

·순방향 RM-cell들에 응답하여 소스로 RM-cell들을 다시 전송함,

·RM-cell들 내에서 혼잡 필드들의 세팅,

·트래픽에 RM-cell들의 삽입 등을 포함한다.

중간 노드들에서 서비스의 이용 가능한 비트율(ABR) 목록의 보다 상세한 구현이 상기 ATM 포럼(절5.10.6, 규칙 1.c)에 기술되어 있다. 이러한 소위 "스위치 행동(switch behavior)"이 대기점(queuing point)에서 혼잡의 제어를 가능하게 하며, 특히 혼잡에 대한 개선된 반응을 위해 RM-cell들 내에서 명시율(Explicit Rate: ER) 필드의 변형을 가능하게 한다.

·2. 백본에서의 이용 가능한 비트율 가상 패스 접속(ABR VPC)

도6에 도시하듯이, ABR 가상 패스 접속들은 액세스 네트워크들(액세스 네트워크1 및 2)을 상호 접속하기 위한 백본 네트워크에 설정된다. 백본 네트워크에 직접적으로 접속된 액세스 네트워크들 내의 노드들(노드 2 및 5)은 VCC들(VCC1, VCC3)을 운반하기 위해 이들 ABR VPC들을 이용한다. ATM 포럼 추천들(절5.10.9)을 따르기 위해서, 이들 노드들은 절5.10.4∼5.10.9에 기술된 것과 같은 ABR 소스와 수신지 행동을 구현한다. 또, 액세스 노드들(노드2와 5)은 그들이 지원하는 다른 가상 채널 접속들(VCC1, VCC3) 중에서 이들 가상 패스 접속(VPC)들의 대역폭의 정당한 분할(share)을 제공할 수 있어야만 한다.

ABR 가상 패스 접속(VPC)들의 설정이 다중 VCC들의 집합을 가능하게 해서 백본 네트워크 내에서 대역폭의 보다 나은 관리를 가능하게 한다:

·VCC 집합(VCC aggregation):

액세스 네트워크들 내의 대부분의 가상 채널 접속(VCC)들이 많은 양의 대역폭을 요구하지 않는 반면, 백본 네트워크를 통한 다른 액세스 네트워크들간의 트래픽은 많은 대역폭 접속들의 정의를 요구한다. 가상 패스 접속(VPC)들의 사용은 백본 네트워크 상에 설정되어야만 하는 VCC들의 수를 상당히 제한하는 반면, 대역폭의 이용은 최적화 한다. 응답 시간은 다른 폴리싱 프로세스들 내에서의 지연은 피하면서 대체로 줄어든다. 액세스 네트워크들에서, CBR, VBR 또는 ABR/UBR 가상 채널 접속(VCC)들이 설정되는 반면, 백본 네트워크는 주로 ABR 또는 CBR VPC들을 요구한다. 이들 가상 패스 접속들은 품질의 구분 없이 백본 네트워크를 통해서 임의의 서비스 목록을 운반할 수 있어야만 한다.

·대역폭 관리:

다른 개개의 VCC 접속들 중에서 VPC의 대역폭을 할당하기 위해 백본/액세스 네트워크들의 가장자리에서 사용된 과정들의 품질이 말단 대 말단의 서비스: 높은 우선 순위의 트래픽(음성 또는 CBR 트래픽)에 대한 짧은 지연과, 낮은 우선 순위의 트래픽(데이터 또는 ABR 트래픽)의 평활화의 전체적인 실행을 결정하며, 동일 가상 패스 접속(VPC)에서, 백본 네트워크 내일지라도, 모든 형태의 트래픽은 혼합된다. 트래픽을 제어하기 위한 프로세스들의 다른 기능은 다음과 같다:

·평활화(smoothing): 형상(shaping) 기능이 최대 전송률을 제어하는 가상 패스 접속(VPC)들 상의 가상 채널 접속(VCC)들의 트래픽을 송신하기 위해 사용된다. 연속적인 셀들 간의 지연들이 이 흐름에 스페이스를 두기 위해 도입된다.

·대기(Queuing): 형상 기능이, 이용 가능한 비율 보다 낮은 비율에서 트랙픽이 노드를 떠나게 한다. 이것이 노드에서 부가적인 대기를 유도한다. 우수한 구현이 손실 없이 데이터의 저장을 가능하게 한다.

·대역폭 할당: 주어진 가상 패스 접속(VPC)에서, 대역폭은 다른 VCC 접속들 중에서 할당된다. 다른 VCC들(CBR, VBR, ABR, UBR...)의 서비스 목록을 고려하는 가상 패스 접속(VPC)의 대역폭을 적절하게 할당하기 위한 규칙들이 선택되어져야만 한다.

이용 가능한 비트율(ABR) 서비스 목록이 ATM 포럼 설명서들에 정의되어 있고 효과적인 대역폭 이용을 제공하고 있지만, 이것의 구현은 다음과 같은 중요한 자원들을 요구한다:

·ABR VPC에 따른 RM-cell들을 관리하기 위한 용량(capacity)의 처리와 (마이크로 또는 밀리 초의 순서로 시간 기간에서) 대역폭을 연속적으로 조절함

·부가적인 대역폭. 디폴트 당, 1RM-cell이 32셀마다 발생되며, 이것은 RM-cell 트래픽에 대해서만 사용되는 약 3%의 부가적인 대역폭을 나타낸다.

동등한 원칙들(네트워크의 이용 가능성의 동적인 대역폭 조절 기능)에 기초하나, (마이크로 초 대신에 분 또는 시간과 같은) 보다 느린 반응시간으로 특징되는 해결책들이 자원들을 저장하기 위해 ABR 서비스 목록에 대해 선호된다.

본 발명의 목적은, 패킷 또는 셀 스위칭 네트워크에서, 현재의 네트워크 자원 예약에 따른 연속 비트율(CBR) 가상 패스 접속(VPC)의 대역폭을 동적으로 조절하기 위한 것이며, 보다 상세하게는, 음성 호출들이 우선 순위를 가지는 백본 ATM 네트워크에서, 대역폭 조절 가능한 CBR VPC에 의해 데이터 트래픽에 남아 있는 대역폭을 동적으로 할당하는 것이다. 상기 목적은, 많은 음성 호출들이 요청되지 않을 때, 이들 음성 호출들 또는 보다 일반적으로 스위치 된 가상 접속(Switched Virtual Connection: SVC)이 데이터 트래픽 또는 영구 가상 접속(Permanent Virtual Connection: PVC)들에 의해 사용될 대역폭을 허락하면서 수락될 수 있도록 보장하는 것이다.

본 발명은, 전송 링크들과 상호 접속된 복수의 노드들을 포함하는 패킷 또는 셀 스위칭 네트워크 내에서 소스 노드와 수신지 노드간에 설정된 연속 비트율 가상 패스 접속의 대역폭을 동적으로 조절하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 네트워크에서, 네트워크 노드들과 전송 링크들에 관한 정보에 대한 액세스를 가지는 대역폭 관리 서버가 정의된다. 이 서버는 가상 패스 접속 또는 가상 채널 접속이 상기 네트워크 상에서 상기 접속에 대해 예약된 초기 대역폭에 관한 지시에 따라 설정될 때마다 보고 받는다. 서버는, 대역폭 조절 가능한 연속 비트율 가상 패스 접속들 중에서 전송 링크들 상에서 이용 가능한 대역폭을 연속 또는 주기적인 모드로 검출하고 분할하며, 각각의 대역폭에 대해서 새로운 대역폭을 결정한다. 소스 노드는 새로운 대역폭이 계산될 때마다 정보를 보고 받고, 해당하는 대역폭 조절 가능한 연속 비트율 가상 패스 접속의 대역폭을 적절하게 조절한다.

도1은 ATM 네트워크의 개략도.

도2는 ATM 네트워크에서의 라우팅(routing) 개념을 설명하는 도

도3은 ATM 네트워크에서 링크들 사이에서 VP들과 VC들의 관계를 요약하는 도.

도4는 ATM 포럼에 따른 수신지 ABR 제어 루프에 대한 소스의 일 예를 도시하는 도.

도5는 소스 말단 시스템과 수신지 말단 시스템간의 말단 대 말단(end to end)의 이용 가능한 비트율 가상 채널 접속(ABR VCC)의 설정을 도시하는 도.

도6은 백본 네트워크 상의 이용 가능한 비트율 가상 패스 접속(ABR VPC)의 설정을 도시하는 도.

도7은 백본 네트워크 상의 동적 대역폭 할당으로 연속 비트율 가상 패스 접속(CBR VPC)의 설정을 도시하는 도.

도8은 백본 네트워크에서 대역폭 조절 가능한 CBR을 접속하기 위한 백본 네트워크와 액세스 네트워크간의 ABR 가상 패스의 설정을 도시하는 도.

도9는 백본과 액세스 네트워크들 각각을 통한 가상 패스 및 가상 채널 접속들의 설정을 나타내는 도.

도10은 백본 네트워크 상에 설정된 ABR 가상 패스(VP)를 관리하기 위해 액세스 네트워크들과 백본 네트워크를 함께 접속하는 방법을 나타내는 도.

도11은 백본 네트워크 상에 설정된 CBR 가상 패스(VP) 셋업을 관리하기 위해 액세스 네트워크들과 백본 네트워크를 함께 접속하는 방법을 나타내는 도.

도12는 ATM 백본 네트워크 상에 설정된 ABR 또는 CBR 가상 패스에 의해 본 발명에 따라 지원될 수 있는 다른 형태의 가상 채널 접속(VCC)들을 나타내는 도.

도13은 역방향 RM-cell들, VPC 전송률을 계산하는 가상 패스 접속 매니저를 수신하는 수신부와 ABR 또는 CBR 가상 패스 접속(VPC) 상에 형성된 트래픽을 송신하는 전송부 사이에 있는 주어진 어댑터 내의 특정 관계와 대역폭 조절 메커니즘을 설명하는 도.

도14는 가상 패스 접속 테이블(Virtual Path Connection Table: VPCT)의 개략도.

도15는 대역폭 공유 프로세스(bandwidth sharing process)의 플로우 차트.

도16은 음성 트래픽의 변화에 따라 백본 링크에 설정된 ABR 또는 CBR 가상 패스 접속(VPC)의 대역폭 조절을 나타내는 도.

도17은 복수의 액세스 네트워크들과 백본 네트워크를 포함하는 ATM 네트워크의 일반적인 도.

도18은 대역폭 관리 서버에 의해 제어되는 백본 네트워크에서 연속 비트율(CBR)의 가상 패스 접속(VPC)을 나타내는 도.

도19는 연속 비트율(CBR) 가상 패스 접속(VPC)의 대역폭을 동적으로 조절하기 위한 방법의 플로우 차트.

본 발명의 상술한 목적, 이점들, 특징들 등은, 첨부하는 도면들과 관련된 이하의 바람직한 실시예들의 상세한 설명에 의해 보다 분명히 이해될 것이다.

발명의 바람직한 실시예

비동기 전송 모드(ATM)

비동기 전송 모드(ATM)는 데이터 전송(컴퓨터)과 원격통신(전화) 모두에 관한 원격통신(캐리어) 산업에 의해 개발된 새로운 원격통신 기술이다. 이것은, 통합 방식으로 말단 사용자들에게 고속의 통신을 제공하기 위한 캐리어 서비스로 이해된다. ATM의 주요 개념은 다음과 같다:

·셀(cell): (음성, 이미지, 영상, 데이터 등의) 모든 정보는 네트워크를 통해서 "셀(cell)들"이라고 하는 매우 짧고, 고정된 길이(48 데이터 바이트+ 5 바이트 헤더)의 블록들로 전송된다. ATM셀의 크기는 음성과 데이터 요구들간의 약속으로 정의되었다.

·라우팅(Routing): ("가상 채널"(VC)이라 하는) 패스들을 따라서 흐르는 정보는 네트워크를 통해서 일련의 포인터들로서 셋업된다. 셀 헤더는 셀의 수신지로 이끄는 올바른 패스로 셀을 연결하는 식별자를 포함한다. 특정한 가상 채널 상의 셀들은 네트워크를 통해서 동일 패스를 항상 따르며 셀들이 수신되는 것과 동일한 순서로 수신지로 운반된다.

·하드웨어-기초의 스위칭(Hardware-Based Switching): ATM은 단순 하드웨어 기초의 논리 요소들이 스위칭을 수행하기 위해 각 노드에서 채택될 수 있도록 설계된다.

·적응(adaptation): 네트워크 사용자의 가장자리에서, 사용자 데이터 프레임들은 셀들 내로 분해된다. 음성과 영상과 같은 연속 데이터 스트림들은 셀들 내로 조합된다. 네트워크의 수신지 측에서, 사용자 데이터 프레임들은 수신된 셀들로부터 다시 구축되고 프레임들이 네트워크로 운반되었을 때의 (데이터 프레임들과 같은) 형태로 말단 사용자에게 되돌아간다. 이 적응 기능은 네트워크의 일부로 생각되나, ATM 적응층(Adaptation Layer: AAL)이라 하는 보다 높은 층의 기능이다.

·에러 제어(error control): ATM 셀 스위칭 네트워크는 에러들에 대해서는 단지 셀 헤더들만을 조사하고 에러 셀들을 단순히 무효화한다.

·흐름 제어(flow control): ATM 네트워크는 임의 종류의 내부 흐름 제어를 포함하지 않는다. 대신에, ATM은 네트워크로 운반된 트래픽의 비율을 제한하는 입력 비율 제어 세트를 가진다.

·혼잡 제어(congestion control): 링크 또는 노드가 혼잡할 때, ATM 네트워크가 할 수 있는 유일한 것은, 문제가 해결될 때까지 셀들은 무효화되는 것이다. (낮은 우선 순위의) 일부 셀들은 그들이 혼잡의 경우에 무효화될 첫 번째 것으로 표시될 수 있다. 셀들이 무효화될 때, 접속 말단점들은 통보를 받지 않는다. (만일 필요하고 가능하다면) 셀들의 손실을 검출하고 회복하는 것은 적응 기능 또는 고층 프로토콜에 달려있다.

ATM 네트워크들과 관련 있는 부가적인 정보는 제목이 "비동기 전송 모드 브로드 밴드 ISDN 기술 개요"인, IBM 국제 기술 지원센터들, 1995년 10월, SG24-4625-00의 공보에서 알 수 있다.

ATM 네트워크의 구조

ATM 네트워크의 기초적인 구조는 도1에 도시되어 있다:

·ATM 네트워크: 도1은 3가지의 완전히 분리된 ATM 네트워크들- 2개의 개인 네트워크와 1개의 공공 네트워크- 을 나타낸다. 개인 ATM 네트워크들은 때때로 "재택 네트워크(customer premise network)"이라 한다.

·ATM 스위치: 4개의 "ATM 스위치들" 또는 "ATM 노드들"이 도1에 도시되어 있다. 이들은 ATM 네트워크로 백본 데이터 운반을 수행한다.

·ATM 말단점(end point): ATM 말단점은 본래의 방식으로 ATM 네트워크에 접속하는 말단 사용자의 설비이다. 말단점은 ATM 표준들에 의해 정의된 링크 접속 상의 ATM 셀들을 송신하고 수신한다. 말단점(그리고 단 하나의 말단점)은 ATM 적응층(AAL)의 기능을 포함한다. ATM 말단점은 사용자 네트워크 인터페이스(UNI) 상의 ATM 네트워크에 접속한다.

·사용자 네트워크 인터페이스(User Network Interface: UNI): UNI는 응용 가능한 표준들에 의해 정확하게 특정된다. 공공 UNI는 공공 ATM 네트워크에 대한 말단 사용자의 장치에 접속한다. 개인 UNI는 PTT와 같은 캐리어로부터 임대한 선들을 사용하는 개인 네트워크 또는 단일 조직의 건물 내에서 사용하기 위한 것이다.

·네트워크 노드 인터페이스(Network Node Interface: NNI): 이것은 두 네트워크 노드(NN)들간의 트렁크 접속이다. NNI는 다른 ATM 노드들의 접속을 가능하게 한다.

·링크: 노드들간의 하나 또는 다수의 물리적 링크 접속들일 것이다. 노드들 사이의 링크들은 직접적인 포인트에서 포인트 사이의 접속을 통해서와 같이 "클리어 채널(clear channel)"로서 운반될 수 있으나, 소니트(sonet)/SDH 접속 또는 PDH 접속을 통해서도 운반될 수도 있다.

·ATM 적응층: AYM 네트워크의 말단 사용자들은 다음의 두 종류일 것이다:

·공공 UNI 또는 개인 UNI를 통해서 직접적으로 ATM 네트워크에 접속하는 사용자들.

·(프레임 릴레이와 같은) 비-ATM 프로토콜을 사용하는 인터페이스와 ATM에 관해서 알지 못하는 말단 사용자들.

모든 형태의 사용자들에 대해서, ATM 네트워크에 접속하기 위해 수행되어져야만 하는 공통 태스크들이 있다. ATM의 정의에 있어서, ATM은 이들 공통의 태스크들을 위한 프로세싱을 포함한다. 이것을 ATM 적응층(AAL)이라 한다. AAL은 ATM에 대한 실시간 말단 사용자 인터페이스이다.

가상 채널과 가상 루트

ATM에서의 주요 개념 중 하나는, 데이터가 네트워크를 통해서 라우팅되는 방법에 관한 것들이다.

·가상 패스(Virtual Pass; VP):

도2에 도시하듯이, VP는 가상 채널(VC)들의 그룹을 나타내는 네트워크를 통과하는 루트이다. VP는 다음 사이에 있을 수 있다:

·(CPN1과 CPN2사이와 CPN2와 CPN3사이와 같은) ATM 말단점들.

·(NN1과 CPN1사이, NN1과 CPN2사이, NN2와 CPN3 사이와 같은) ATM 노드들과 ATM 말단점들

·(NN1과 NN2 사이와 같은) ATM 노드들

VP는 단지 VP번호만 언급함으로써 ATM 노드를 통해서 루트 되거나 또는 ATM 노드에서 종료될 수 있다. 말단점으로 들어가는 VP는 항상 그 말단점에서 종료한다. 가상 패스(VP) 및 가상 패스 접속(VPC)의 개념은 본 설명에서와 같이 생각될 수 있다.

·가상 채널(Virtual Channel; VC): 가상 채널의 개념은 말단 사용자들간의 단일 방향 접속으로서 ATM에서 정의된다.

·가상 채널 접속(Virtual Channel Connection; VCC): 가상 채널 접속은 사용자가 데이터를 송신하는 접속을 따르는 말단 대 말단의 접속이다. VCC가 단일 방향으로서 정의되는 한편, 한 VCC가 각각의 방향에서 항쌍 쌍으로 발생한다는 것을 주목해야 한다. 그래서, 양방향 통신 채널은 (네트워크를 통해서 동일한 물리 패스를 따라야만 하는) 한 쌍의 VCC들을 포함한다.

VC와 VCC의 개념은 거의 동일하다. 두문자어 VC는 일반적인 상황에서 더 자주 사용되며 VCC는 보다 특별한 방식으로 사용된다.

·가상 채널 링크(Virtual Channel Link; VCL): 가상 채널 링크는 링크 또는 가상 패스 내에서 개별적으로 식별된 데이터의 흐름이다. 네트워크를 통한 가상 채널 접속(VCC)은 서로 접속된 (연결된) VCL들의 시퀀스이다.

링크들, VP들과 VC들간의 관계가 도3에 요약되어 있다.

·링크들 내의 VP들: 각 링크 내에는 많은 VP들이 있다. 최대 수는 ATM셀 헤더 내에서 가상 패스 식별자(VPI)들의 할당된 비트 수에 의해 정의된다.

·VP들 내의 VC들: 각 VP는 그 내에 많은 VC들을 가진다. 최대 수는 셀 헤더 내의 가상 채널 식별자(VCI)들에게 할당된 비트 수에 의해 제한된다.

ATM의 아키텍처를 고려하는 한, 각 링크는 모든 가능한 VP들을 가질 수 있으며 각 VP는 그 내에 모든 가능한 VC들을 가질 것이다.

각 가상 접속이 자신과 연관된 소정의 서비스 품질(Quality of Service: QoS) 특성을 가진다. 이러한 서비스 품질은 대역폭에 허용된 (순간) 최대 피크 뿐 아니라 평균 대역폭도 특정한다. 상당히 과 적재된 상태에서, 네트워크가 단지 낮은 우선 순서로 표시된 셀들만을 무효화함으로써 과적재로부터 회복할 수 없을 때, 네트워크는 VC상의 서비스 특징의 품질에 따라서 어느 셀을 무효화할지를 선택할 수 있다. 또, VP도 자신과 연관된 서비스 품질을 가진다. VP 내에서 VC들은 VP보다 낮은 서비스 품질을 가질 수 있으나 더 높은 품질은 가질 수 없다.

ATM 서비스

ATM(비동기 전송 모드) 기술은 매우 다양한 서비스들과 애플리케이션들을 지원할 것으로 예상된다. ATM 네트워크 트래픽의 제어는 네트워크 애플리케이션들에 대해 적절하게 분포된 서비스 품질을 제공하기 위해 네트워크의 능력과 기본적으로 관련되어 있다. ATM 사양들은 트래픽 관리와 서비스의 품질과 관련된 과정들과 파라미터들을 정의한다. 트래픽 관리를 위한 주요 임무는 네트워크 실행 객체들을 수행하기 위해 네트워크와 말단-시스템을 혼잡으로부터 보호하는 것이다. 부가적인 임무는 네트워크 자원들의 효과적인 사용을 촉진하는 것이다.

다섯 개의 서비스 목록들 세트가 특정되어 있다. 각각에 대해서, 파라미터들 세트가 네트워크에 대해 제시된 트래픽과 네트워크에 요구되는 서비스 품질 모두를 설명하기 위해 주어진다. 트래픽 제어 메커니즘들의 수가 정의되어 있으며, 네트워크는 서비스 객체들의 품질을 충족하기 위해 이를 이용할 수 있다.

ATM 포럼- 기술 위원회(Technique Committee)- "트래픽 관리 설명서" 버전4.0, 1996. 4에서 설명하듯이, ATM층에 제공된 서비스들을 위한 아키텍처는 다음 서비스 목록들로 구성된다:

·CBR: 연속 비트율

·VBR: 실시간/비-실시간 가변 비트율(real-time/non-real time variable bit rate)

·UBR: 비 특정된 비트율(unspecified bit rate)

·ABR: 이용 가능한 비트율(available bit rate)

이러한 서비스 목록들은 네트워크 행동에 필요한 트래픽 특성들 및 서비스 품질들과 관련있다. 라우팅, 접속 승인 제어(Connection Admission Control; CAC), 자원 할당 등과 같은 기능들은, 일반적으로 각각의 서비스 목록에 대해서 다르게 구조되어진다. 서비스 목록들은 실시간(CBR과 RT-VBR) 또는 비 실시간(NRT-VBR, UBR, ABR)으로서 분류된다. 실시간 트래픽의 경우, 트래픽 기술자(descriptor)가 단지 피크 셀 비율(Peak Cell Rate; PCR)만을 포함하는지 또는 PCR과 지속 가능한 셀 비율(Sustainable Cell Rate; SCR) 모두를 포함하는지의 여부에 의해 구분되는, CBR과 실시간 VBR의 두 가지 목록들이 있다. 모든 서비스 목록들은 가상 채널 접속(VCC)들과 가상 패스 접속(VPC)들 모두에 적용한다. 본 설명을 통해서, 용어 "접속(connection)"은 VCC들 또는 VPC들을 칭한다.

ATM층의 서비스 품질(QoS)은 ATM층 접속의 실행을 특징짓는 파라미터들 세트에 의해 측정된다:

1. 피크 대 피크 셀 지연 변화(peak to peak Cell Delay Variation)(피크 대 피크 CDV)

2. 최대 셀 전송 지연(maximum Cell Transfer Delay)(maxCTD)

3. 셀 손실율(Cell Loss Ratio)(CLR).

이러한 서비스 파라미터들의 품질은 ATM층에서의 말단 대 말단의 네트워크 실행의 정도를 측정한다. 다음의 서비스 목록들 각각은 서비스 파라미터들의 품질이 셀 흐름들에 적용하는 방식에 의해 구분되는 하나 이상의 적합성(conformance) 정의를 포함한다.

·연속 비트율(CBR) 서비스

연속 비트율 서비스 목록은 접속 라이프 타임 동안 연속적으로 이용 가능한 대역폭의 정적 양을 요청하는 접속들에 의해 사용된다. 이러한 대역폭 양은 피크 셀 비율(PCR) 값에 의해 특징 된다.

CBR 용량을 통해서 자원들을 예약하는 사용자에 대해 네트워크가 행하는 기본 약속은, 일단 접속이 설정되면 모든 셀들이 관련 있는 적합성 테스트들을 따르고 있을 때, 모든 셀들에게 절충(negotiated) ATM층의 서비스 품질이 보장되게 하는 것이다. CBR 용량(capability)으로, 소스는 임의의 시간에서 임의의 지속동안 피크 셀 비율로 셀들을 보낼 수 있고 서비스의 품질은 여전히 적합하다.

CBR서비스들은 (예를 들어, 음성, 영상, 회로 에뮬레이션과 같은) 엄격하게 제한된 지연 변화를 요구하는 실시간 애플리케이션들을 지원하도록 예정되나, 이들 애플리케이션들로 제한되는 것은 아니다. CBR 용량으로, 소스는 절충된 피크 셀 비율에서 또는 그 아래에서, 시간 기간 동안 셀들을 보낼 수 있다 (또는 활성화되지 않고 있을 수도 있다). 최대 셀 전송 지연(maxCTD)으로 특정된 값 아래로 지연되는 셀들은 애플리케이션에 대해 상당히 감소된 값일 것으로 추측된다.

CBR서비스 목록은 VPC(가상 패스 접속)들과 VCC(가상 채널 접속)들 모두에 대해 사용될 수 있다.

·실시간 가변 비트율(Real-Time Variable Bit Rate; RT-VBR) 서비스

실시간 VBR 서비스 목록은 실시간 애플리케이션, 즉, 음성과 영상 애플리케이션들에 적합한 것과 같이, 엄격하게 제한된 지연과 지연 변화를 요구하는 것들에 예정된다. RT-VBR 접속들은 피크 셀 비율(PCR), 지속 가능한 셀 비율(SCR), 최대 버스트 사이즈(Maximum Burst Size; MBS)로 특징 지워진다. 소스들은 시간에 따라 다양한 속도로 전송될 것으로 기대된다. 비슷하게, 소스는 "버스티(bursty)"로서 설명될 수 있다. maxCTD로 특정된 값 이하로 지연되는 셀들은 애플리케이션에 대해 상당히 감소된 값이 될 것으로 추측된다. 실시간 VBR 서비스는 실시간 소스들의 통계학적 멀티플렉싱을 지원할 것이다.

·비-실시간 가변 비트율(Non-Real-Time Variable Bit Rate; RT-VBR) 서비스

비-실시간 VBR 서비스 목록은 버스티 트래픽 특성들을 지니고 피크 셀 비율(PCR), 지속 가능한 셀 비율(SCR), 최대 버스트 사이즈(MBS)에 의해 특징 지워지는 비-실시간 애플리케이션들에 예정된다. 트래픽 접촉 내에서 전송되는 이들 셀들에 대해서, 애플리케이션은 낮은 셀 손실율을 기대한다. 비-실시간 VBR서비스는 접속들의 통계학적 멀티플렉싱을 지원할 것이다. 이 서비스 목록과 연관된 지연 바운드(delay bound)들은 없다.

·비 특정 비트율(UBR) 서비스

비 특정 비트율(UBR) 서비스 목록은 비 실시간 애플리케이션들, 즉, 엄격하게 제한된 지연과 지연 변화를 요구하지 않는 것들에 예정된다. 이러한 애플리케이션들의 예들은 파일 전송 및 이메일과 같은 전통적인 컴퓨터 통신 애플리케이션들이다.

UBR 서비스는 트래픽 관련 서비스 보증을 특정하지 않는다. UBR 접속에 의해 얻은 셀 손실율(CLR)에 대해서, 또는 상기 접속상의 셀들에 의해 얻은 셀 전송 지연(CTD)에 대한 것과 같이, 수적인 약속은 만들어지지 않는다. 네트워크는 접속 승인 제어(CAC)와 이용 파라미터 제어(Usage Parameter Control; UPC) 기능들에 피크 셀 비율을 적용하거나 또는 적용하지 않을 수 있다. 네트워크가 피크 셀 비율(PCR)을 강요하지 않는 경우에는, 피크 셀 비율의 값은 단지 정보일 뿐이다. 피크 셀 비율이 강요되지 않을 때, 이 비율이 소스로 하여금 접속 패스를 따라서 가장 작은 대역 폭 제한을 발견하게 하기 때문에, 절충된 피크 셀 비율(PCR)을 가지는 것은 여전히 유용하다. UBR에 대한 혼잡 제어는 말단 대 말단에 기초한 보다 높은 층에서 수행될 수 있다.

UBR 서비스는 ATM 사용자 셀 비율 정보 요소에서 가장 효과적인 지시자의 사용에 의해 표시된다.

·이용 가능한 비트율(ABR) 서비스

ABR은 네트워크에 의해 제공된 제한 ATM층 전송 특성들이 접속 설정 다음에 이어서 변화할 수 있는 것에 관한 ATM층 서비스 목록이다. 흐름 제어 메커니즘은 ATM층 전송 특성들이 변화하는 것에 대응하여 소스 비율을 제어하기 위해 여러 개의 피드백 형태들을 지원한다. 이 피드백은 자원 관리 셀(resource mamagement cell)들 또는 RM-cell이라 하는 특정한 제어 셀들을 통해서 소스로 전달된다. 이 피드백에 따라서 자신의 트래픽을 적응하는 말단 시스템이 네트워크 특정의 할당 방법에 따라서 낮은 셀 손실율을 겪고 이용 가능한 대역폭의 적절한 분할을 획득할 것이라고 기대된다. ABR 서비스는 주어진 접속에 의해 얻어지는 결합하는 지연 또는 지연 변화를 요구하지 않는다. ABR 서비스는 실시간 애플리케이션들을 지원하도록 예정되지 않는다.

ABR 접속의 설정 시에, 말단 시스템은 네트워크에 대해서 최대로 요구되는 대역폭과 최소로 이용 가능한 대역폭 모두를 특정할 것이다. 이들은 피크 셀 비율(PCR)과 최소 셀 비율(Minimium Cell Rate; MCR)로 각각 표시될 것이다. MCR은 제로(zero)로 특정될 수 있다. 네트워크로부터 이용 가능한 대역폭은 다양할 것이나, 최소 셀 비율(MCR) 보다 작게 되지는 않을 것이다.

일반적인 제어 기능들

다음의 기능들은 ATM 네트워크들에서 트래픽과 혼잡을 관리하고 제어하기 위해 정의되며, 서비스 목록에 따라 적절한 조합들로 사용될 수 있다.

·접속 승인 제어(CAC)는 접속 요청이 수락될 수 있을지 또는 거절될 것인 지의 여부 (또는 재 할당을 위한 요청이 수용될 수 있는 지의 여부)를 결정하기 위해, 호출 셋업 기간 동안 네트워크에 의해 행해진 작용들의 세트로 정의된다. 전체 네트워크를 통해서 서비스 목록, 트래픽 접촉, 서비스 품질에 기초하여 접속을 설정하고, 협정한 기존의 접속들의 서비스 품질을 유지하기 위해, 충분한 자원들을 각각의 연속하는 네트워크 요소에서 이용 할 수 있을 경우에만 CAC 기능에 기초해서 접속 요청이 진행된다.

·피드백 제어(feedback control)는 네트워크의 상태에 따라서 ATM 접속들 상에 제시된 트래픽을 통제하기 위한 말단 시스템들과 네트워크에 의해 행해진 작용들의 세트로 정의된다.

·이용 파라미터 제어(UPC)는 말단 시스템 액세스에서, 제공된 트래픽과 ATM 접속의 유효성에 의해 트래픽을 모니터하고 제어하기 위해 네트워크에 의해 행해진 동작들의 세트로 정의된다.

·트래픽 형성(traffic shaping)은 트래픽 특징들 중 원하는 변형을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 트래픽 형성은 서비스 객체들의 품질을 충족하면서 보다 나은 효과를 달성하기 위해, 또는 이어지는 인터페이스에서 적합성을 보장하기 위해, 접속 상에서 셀들의 스트림의 트래픽 특성들을 변경하는 메커니즘이다. 트래픽 형성의 예들에는, 피크 셀 비율 감소, 버스트 길이 제한, 때가 되면 셀들의 공간을 적절하게 나눔으로서 시간 셀 지연 변화(CDV)를 감소하는 것, 셀 스케줄링 방법이 있다.

·명시 순방향 혼잡 표시(Explicit Forward Congestion Indication; EFCI)는 이 표시가 수신지 말단 시스템에 의해 조사 받을 수 있도록 셀 헤더에서 네트워크 요소(network element)에 의해 인펜딩 혼잡 상태 또는 혼잡 상태로 셋 될 수 있다. 예를 들어, 말단 시스템은 혼잡 또는 인펜딩 혼잡 동안 접속의 셀 비율을 적절하게 낮추는 프로토콜을 구현하기 위해 이 표시를 사용할 수 있다. 혼잡 상태 또는 인펜딩 혼잡 상태에 있지 않는 네트워크 요소는 상기 표시 값을 변형하지 않을 것이다. 인펜딩 혼잡 상태(impending congested state)는 네트워크 요소가 자신의 처리 용량 수준 정도로 동작할 때의 상태이다.

·ABR 흐름 제어(flow control) 프로토콜은 참여하고 있는 사용자들이 이용 가능한 대역폭을 적절하게 공유하기 위해 사용될 수 있다. ABR 서비스에서, 소스는 접속들을 변화하기 위해 자신의 비율을 조절한다. 대역폭 이용 가능성, 혼잡 상태, 인펜딩 혼잡과 같은 네트워크의 상태에 관한 정보는 자원 관리 셀(RM-cell)들이라 하는 특별한 제어 셀들을 통해서 소스로 전달된다.

·기타 등등

이용 가능한 비트율 서비스 목록(ABR)

서비스 보증(service guarantee)의 성질

ABR 서비스 목록은 자신의 말단 상태들이 특정한 기준 행동에 따르는 접속들에 대해서 낮은 셀 손실율을 제공한다. 셀 전송 지연에 관해 수적인 약속은 이루어지지 않는다. 말단점들이 기준 행동을 준수하지 못하면, 셀 손실율은 보증되지 않는다. 접속들 사이의 실패는, MCR(최소 셀 비율), 네트워크 요소들에서의 로컬 폴리시, 잠재적으로 현저한 오류 기간에 의해 추측되고 변형된다.

메커니즘

ABR 서비스는 원래부터 폐쇄 루프이다. 소스는 네트워크로부터 수신된 피드백에 기초해서 동적 트래픽 형성을 수행한다. 이러한 행동은 이용 파라미터 제어(UPC)를 사용하는 네트워크에 의해 강화될 수 있다. 최소 셀 비율(MCR)은 절충된다. MCR이 제로가 아니면, 이용 가능한 셀 비율이 MCR 아래로 결코 떨어지지 않고 낮은 셀 손실율(CLR)이 달성되는 것을 보장하기 위해 자원들이 네트워크 노드에 예약되어 있다고 가정하며; 그래서, 접속 승인 제어(CAC)가 네트워크에 제공된다.

네트워크 요소들에서 로컬 폴리시는 소스 행동을 따르는 접속들에 대한 낮은 셀 손실율(CLR)을 달성하는 목적과 함께, 공정(fairness)과 분리(isolation)에 기여한다.

흐름 제어 모델

ABR 흐름 제어는 송신하는 말단 시스템(소스)과 수신하는 말단 시스템(수신지) 사이에서 발생한다. 소스와 목적지들은 양방향 접속들을 통해서 접속된다. 양방향 ABR 접속에 있어서, 각 접속 종료점은 소스와 수신지 둘 다이다. 단순화를 위해, 연관된 자원 관리 셀(RM-cell) 흐름과 함께 소스로부터 수신지로의 정보 흐름만이 고려된다. 순방향은 소스로부터 수신지로의 방향이며, 역방향은 수신지로부터 소스로의 방향이다. 도4에 도시하듯이, 소스(S)로부터 수신지(D)로의 순방향 정보 흐름에 있어서, 하나는 순방향이고 다른 하나는 역방향인 두 개의 RM-cell 흐름들로 구성되는 제어 루프가 있다. 소스(S)는, 수신지(D)를 돌아서 역방향 RM-cell로서 소스로 되돌아오는 순방향 RM-cell을 발생한다. 이들 역방향 RM-cell은 네트워크 요소(network element; NE)들에 의해 제공된 피드백 정보를 운반하고 및/또는 수신지를 소스로 되돌린다. 네트워크 요소/노드(NE)는 다음과 같을 수 있다:

·피드백 제어 정보가 순방향 또는 역방향으로 통과할 때 이들을 RM-cell들 내로 직접적으로 삽입한다.

·EFCI 비트를 순방향 정보 흐름의 셀들의 데이터 셀 헤더에 셋팅 함으로써 혼잡에 관해서 소스에게 간접적으로 알려준다. 이 경우, 수신지는 이 혼잡 정보에 기초해서 역방향 RM-cell들을 갱신할 것이다.

·역방향 RM-cell들을 발생한다.

RM-cell 필드(RM-cell field)

자원 관리 셀은, 특히, 다음의 필드들을 포함한다:

·헤더: 표준 ATM 헤더

·ID: 프로토콜 ID는 RM-cell을 사용하는 서비스를 식별한다.

·메시지 형태:

·DIR(direction): DIR필드는 데이터의 어느 순방향 (또는 역방향)이 RM-cell과 연관되어서 흐르는지를 표시한다.

·BN: BN필드는 RM-cell이 역방향 명시 혼잡 통지(Backward Explicit Congestion Notification; BECN)셀 인지의 여부를 표시한다.

·CI(congestion indication): CI필드는 네트워크 요소로 하여금 네트워크에 혼잡이 있는 지를 표시하게 한다.

·NI(No Increase): NI필드는 소스가 자신의 허용 가능한 셀 비율(Allowable Cell Rate; ACR)을 증가하지 않게 하기 위해 사용된다.

·ER(Explicit Rate): ER필드는 소스 허용된 셀 비율(Allowed Cell Rate; ACR)을 특정한 값으로 제한하기 위해 사용된다. 각 RM-cell에 대해서, ER은 (PCR-피크 셀 비율과 같은) 요구되는 비율로 소스에 의해 셋 된다. 이것은 패스에서 임의의 네트워크 요소에 의해 요소가 유지할 수 있는 값으로 적절하게 감소할 수 있다.

·CCR(Current Cell Rate): CCR필드는 소스에 의해 자신의 현재 ACR로 셋 된다.

·MCR: MCR(최소 셀 비율) 필드는 접속의 최소 셀 비율을 운반한다. 이것은 접속들을 따라서 대역폭을 할당할 때 네트워크 요소들에게 유용할 것이다.

백본 및 액세스 네트워크(backbone and access network)

도17은 ATM 백본 네트워크와 복수의 ATM 액세스 네트워크들(액세스 네트워크들 1, 2, 3, 4, 5)을 포함하는 ATM 네트워크의 일반적인 도면이며, 각 ATM 액세스 네트워크는 하나 또는 복수의 소스 노드들(노드1) 및/또는 하나 이상의 말단사용자들(사용자 1, 2)에게 접속된 수신지 노드들(노드8)을 포함한다. 일반적으로, ATM 액세스 네트워크들은 "고객 재택 네트워크"라 하는 개인 ATM 네트워크들이며, 즉 이들은 빌딩 또는 캠퍼스와 같은 로컬 영역으로 매우 자주 한정된다. 그러나, 개인 ATM 네트워크는 ATM 노드들간의 캐리어(비-ATM) 링크들의 사용에 의해 넓은 영역 상에 분포될 수 있다. ATM 백본 네트워크는 대게 공공 ATM 네트워크이나, PTT와 같은 캐리어로부터 임대한 선들을 사용하는 개인 ATM 네트워크의 일부일 수도 있다.

도9는 본 발명에 따른 백본과 소스 및 수신지 액세스 네트워크들 각각을 통한 가상 패스 접속과 가상 채널 접속들의 설정을 나타낸다. 말단 사용자1이 말단 사용자2와 통신하기를 원할 때:

·가상 채널 접속(VCC1)이 사용자1로부터 노드2로 설정된다.

·가상 패스 접속(VPC)이 백본 네트워크 내에서 액세스 노드 2와 5 사이에서 설정된다. 이 가상 패스 접속(VPC)은 여러 개의 다른 말단 사용자들(VCC3 등)의 트래픽과 함께 말단 사용자1의 트래픽을 노드5까지 전송한다.

·노드5에서, 트래픽은 자신의 수신지에 따라서 구분된다. 말단 사용자1에 의해 발생된 트래픽은 가상 채널 접속 VCC2를 통해서 노드5에서 말단 사용자2로 전송된다.

이용 가능한 비트율 가상 패스 접속(ABR VPC)

도10은 백본 네트워크에서 ABR VPC을 셋업하는 상황에서 ATM 액세스 네트워크들과 ATM 백본 네트워크가 RM-cell들을 사용하여 함께 통신하는 방법을 나타낸다.

·1. 이용 가능한 비트율 가상 패스 접속(ABR VPC)은 소스 액세스 네트워크(액세스 네트워크1)의 말단 노드(노드2)와 수신지 액세스 네트워크(액세스 네트워크2)의 말단 노드(노드5) 사이에서 셋업 된다.

·2. ABR VPC의 원래의 노드(노드2: ATM 액세스 네트워크의 말단 노드)가 자원 관리 셀(RM-cell)들을 발생하고, 이들을 수신지 액세스 네트워크의 첫 번째 노드(노드5)로 송신한다.

·3. 이 액세스 노드(노드5)는 RM-cell들을 돌아서 이들을 역방향 RM-cell들로서 원래의 노드(노드2)로 되돌린다. ATM 백본에서 연속적인 노드들은 ABR VPC에 대해 이용 가능한/허용된 대역폭/비율에 관한 정보로 역방향 RM-cell들을 갱신한다. 다음으로, RM-cell들은 액세스 네트워크와 백본 네트워크간의 흐름 제어 인터페이스를 제공하기 위해 사용된다.

RM-cell이 새로운 대역폭 통지를 가진 ABR VPC의 본래의 노드(노드2)에 의해 수신되면, 트래픽은 네트워크의 새로운 이용 가능성에 따라서 조절될 것이다:

·대역폭 감소가 통지되면, 트래픽 소스는 ABR 가상 패스 접속(VPC)의 원래의 노드(노드2)에서 셀 손실을 방지하기 위해 자신의 트래픽을 제한해야만 할 것이다.

·대역폭 증가가 통지되면, 트래픽 소스는 더 많은 트래픽을 발생할 수 있다는 것을 통보 받을 것이다.

대역폭 조절 가능한 연속 비트율 가상 패스 접속(CBR VPC)

도16은 음성 트래픽(또는 보다 일반적으로 SVC 또는 스위치된 가상 접속들)이 액세스 네트워크들로부터 나온 데이터 트래픽(또는 보다 일반적으로 PVC 또는 영구 가상 접속들) 보다 우선 순위를 가지는 백본 네트워크에서, 보다 구체적으로는, 이들 음성 접속들이 요구되지 않는 경우 링크 상에 남아 있는 대역폭이 데이터 트래픽(PVC)에 의해 사용되게 하면서 임의 수의 음성 접속들(SVC)의 설정이 보증되는 곳에서의 백본 네트워크에서의 전송 링크 상의 트래픽을 나타낸다.

설명을 간단히 하기 위해, PVS가 데이터 트래픽에 사용되는 반면 SVC는 음성 트래픽에 전용되는 것으로 생각한다. 물론, 이것은 SVC 호출들이 음성 또는 데이터를 전송하든지 간에, 영구 접속(PVC)들 보다 SVC 호출에게 우선 순위를 주기 위해 일반화 될 수 있다.

백본 네트워크가 피크 시간 동안의 데이터 트래픽에 대해서 최소의 대역폭이 남아 있도록 디자인되어 있다고 생각한다. 일단 음성 적재가 감소하면, 더 많은 대역폭이 데이터 트래픽(PVC)에 대해서 알려진다. 도16은 달성된 그래픽 예를 나타낸다. 보다 구체적으로, 도16은 데이터 트래픽에 이용할 수 있는 대역폭을 나타낸다. 이 대역폭은 음성 트래픽에 따라서 다양하다.

음성과 데이터가 혼합되는 전송 링크들 상의 백본 네트워크 내에서는, 이용 가능한 대역폭이 주어진 시간 기간 내에 설정되고 단절되는 음성 혼잡(SVC) 수에 따라서 변동한다. 실제로, 백본 음성 적재는 느리게 변동하며 음성 접속들의 설정과 단절을 연속해서 (또는 X마이크로 또는 밀리 초마다) 추적할 필요가 없다. 매10초마다 대역폭을 적응시킬 수 있는 느린 메커니즘이면 충분하다. 그래서, ATM 액세스 네트워크들로부터 나온 데이터와 음성 트래픽을 운반하는 ATM 백본 네트워크에서는, 백본 네트워크에 연속 비트율 가상 패스 접속들(CBR VPCs)을 설립하고 백본 음성 트래픽에 따라서 이들의 대역폭을 느리게 변경하는 것이 가능하다:

·백본 네트워크상의 음성 트래픽이 증가하면, 데이터 CBR VPC에 할당된 대역폭은 감소할 것이다.

·백본 네트워크상의 음성 트래픽이 감소하면, 더 많은 대역폭이 데이터 CBR VPC에 이용 될 수 있을 것이다.

도7은 이러한 ATM 네트워크의 일반적인 도면이며, 여기에서, 노드2와 5는 각각이 노드3과 4를 통해서 백본 네트워크와 인터페이스로 접속하는 2개의 액세스 노드들이다. PBX 1, 2, 3, 4는 백본 네트워크를 직접적으로(PBX 1, 2, 3) 또는 액세스 노드(노드5를 이용하는 PBX4)를 통해서 액세스한다. 트래픽 소스들(사용자1과 사용자2)은 영구 가상 회로들(PVC)을 통해서 ATM 네트워크에 접속하고, 접속은 액세스 노드2와 5를 사용하여 백본 네트워크를 통해서 설정된다. 노드2와 5는 단일 CBR 가상 패스 접속(VPC)에 의해 접속되며 가상 채널 접속들(VCC1과 VCC3)의 트래픽은 이 VPC를 통해서 운반된다. 본 예에서는, CBR VPC는 노드2와 3사이, 노드3과 9사이, 노드4와 5사이의 링크들의 자원들을 이용하고 있다. 음성 접속(SVC)이 노드3과 9사이의 링크를 사용하는 PBX1과 PBX3 사이에서 셋업 되면, 노드2와 노드5 사이의 음성 트래픽(SVC)과 가상 패스 접속(VPC)사이의 링크 상에는 경쟁(competition)이 있을 것이다. 음성이 가장 높은 우선 순위를 가지면, 새로운 음성 접속들(SVC)의 설정을 수락할 수 있는 대역폭이 항상 있도록 보장하는 것이 중요하다. 이것은 다음을 의미한다:

·링크 상에 이용 가능한 대역폭이 충분히 있지 않으면, (PVC를 지원하는) CBR VPC에 할당된 대역폭의 감소.

·링크 상에 이용 가능한 대역폭이 너무 많으면, (PVC를 지원하는) CBR VPC에 할당된 대역폭의 증가.

말단 대 말단의 서비스를 제공하기 위해, ATM 백본 네트워크간에 우수한 "흐름 제어" 인터페이스를 제공할 필요가 있으며, 이러한 흐름 제어는 각 CBR 가상 패스 접속(VPC)에 할당된 대역폭과 ATM액세스 네트워크들을 결정하며, 이 ATM 액세스 네트워크들은 송신하는 말단 시스템들(소스 노드들)로부터 ATM 백본 네트워크까지 트래픽을 전송한다. 주어진 가상 패스 접속(VPC)에 대한 백본 네트워크 상에서 이용 가능한 대역폭에 관한 정보는 트래픽 소스(사용자1)의 전송률을 증가시키거나 또는 감소시키기 위해 백본 네트워크에 대해 액세스를 지니는 노드들(노드2와 5)에 의해 사용된다.

백본 토폴로지(backbone topology)

토폴로지 서비스

토폴로지 서비스는 모든 백본 노드에서 (링크 이용 정보를 포함하는) 로컬 및 물리 백본 네트워크에 관한 정보를 분포하고 관리하기 위해 사용된다. (IBM의 NBBS 아키텍처를 언급하는) 바람직한 실시예에서, 이 정보, 특히, 대역폭의 이용과 예약은 제어 스패닝트리(control spanning tree)에 의해 각 백본 네트워크 노드로 주기적으로 모이고 분포된다. 각 노드는 자신의 토폴로지 데이터 베이스(Topology DataBase; TDB)에 노드들, 링크들, 그들의 특성들, 대역폭 이용 및 할당에 관한 정보를 저장한다. 토폴로지 정보는 각 백본 노드에서 재 복제된다. 알고리즘은 링크들과 노드들이 부가되거나 또는 삭제될 때 또는 이들의 특성들이 변경될 때 각 노드의 토폴로지 데이터베이스의 정확함(correctness)을 보증한다.

제어 스패닝트리

제어 스패닝트리는 네트워크에서 물리적으로 함께 접속되는 모든 노드들을 연결하는 논리 구조이다. 이것은 모든 노드로 가야만 하는 정보를 매우 빠르고 효과적으로 송신될 수 있게 한다. 이것은 토폴로지 서비스들에 의해 동적으로 유지된다. 스패닝트리는 다음과 같이 사용된다:

·링크 이용을 포함하는 (병렬) 제어 정보를 분포하고,

·새로운 네트워크 구조들 또는 링크/노드 실패들로 노드들의 토폴로지 데이터베이스를 갱심함.

토폴로지 데이터베이스(TDB)

토폴로지 데이터베이스는 노드들, 링크들, 이들의 특성들, 대역폭 할당에 관한 정보를 포함하며, 특히 다음:

·노드들과 링크들의 물리적 특성들과 같은 정적 정보를 포함하는 네트워크의 물리 토폴로지와,

·노드들과 링크들의 상태와,

·(사용되고 예약된) 현재 대역폭, 실시간 길이(real-time measurements)와 같은 동적 특성들을 포함하는 링크 이용(link utilization)을 포함한다.

네트워크의 각 자원에 대해서, 노드들 또는 링크들은 데이터베이스의 엔트리와 연관되어 있다. 특히, 각 링크 엔트리는 다음의 특징들을 포함한다:

·링크의 물리적 특성들:

·전송 매체와 속도,

·지원되는 라우팅 모드,

·최대 패킷 사이즈,

·링크 버퍼 용량,

·전파 지연,

·지원되는 대역폭 예약 등.

·링크 상태:

·온-라인(링크는 사용자 접속들을 수락할 수 있음),

·대기휴지(quiescent)(링크는 부가적인 사용자 접속들을 수락할 수 없으나, 접속을 계속해서 존속함),

·오프-라인(링크는 사용자 접속들을 수락할 수 없고 존속하는 접속들은 취소됨)

·링크 이용:

·실시간 길이,

·예약된 대역폭 등.

특히, 토폴로지 데이터베이스(TDB)는 각 링크에 대해서, 자신의 총 용량을 포함한다. 값 C_k는 링크 k상에서 이용 가능한 총 대역폭을 나타낸다.

백본 대역폭 관리 서버(Backbone Bandwidth Management Server)

각 대역폭 조절 가능한 CBR VPC의 대역폭을 조절하기 위해서, 백본 대역폭 관리 서버(BBMS)라 하는 서버가 도18에 도시하듯이 정의된다. 여기에는 전체 백본 네트워크에 대해서 하나의 액티브 서버가 있고 (다른 서버들은 백업으로서 사용될 수 있음), 이 중앙에 있는 서버는 네트워크 토폴로지와 트래픽 적재에 대한 지식을 가지고 있다. 이미 설명한 백본 토폴로지 서비스들에 의해 이 정보를 주기적으로 관리하고 갱신한다. 백본 대역폭 관리 서버(BBMS)는 토폴로지 데이터베이스를 관리하는 노드들 중 하나에 구현될 수 있다. 백본 대역폭 관리 서버(BBMS)를 호스트 하기 위해서 노드를 선택하는 과정은 본 발명의 범위 외의 것이다. 예를 들어, 스패닝트리의 루트로서 이미 사용되고 있는 노드는 BBMS 기능을 호스트하기 위한 우수한 후보자가 될 수 있다. 또 다른 문제는, 하나이상의 네트워크 노드들로부터 네트워크 토폴로지를 검색하기 위해 네트워크 관리 서비스들을 사용하는 축소명령집합 컴퓨터(Reduced Instruction Set Computer; RISC) 스테이션과 같은 독립 스테이션 상에서 백본 대역폭 관리 서버(BBMS) 기능을 처리하는 것이다.

백본 대역폭 관리 서버(BBMS)는 네트워크 이용의 최적화를 맡고 있다. 그러나, 백본 네트워크는 후천적으로 최적화된다: 대역폭 조절 가능한 연속 비트율(CBR) 가상 패스 접속(VPC)들은 백본 대역폭 관리 서버(BBMS)와는 독립적으로 초기 대역폭 BI 로 설정된다. 이들의 대역폭은 음성 트래픽(SVC)의 변동에 따라서 동적으로 조절된다. 초기 대역폭 BI의 값은 네트워크 관리자에 의해 우선 순위가 정의된다. 백본 대역폭 관리 서버(BBMS)는:

·영구 가상 접속(Permanent Virtual Connection; PVC)의 운반을 맡고 있는 대역폭 조절 가능한 연속 비트율(CBR) 가상 패스 접속(VPC)들에 할당된 대역폭을 감속하거나 또는 증가시키기 위해 백본 노드들로 요청들을 송신한다.

·전송 링크들 중에서 트래픽의 균형을 맞추고 VP 접속들 중에서 공정성을 보장하기 위해 백본 네트워크 내에서 대역폭 조절 가능한 CBR VPC들의 재라우팅 한다.

백본 대역폭 관리 서버(BBMS)는 접속 승인 제어(CAC)로부터 다음의 서비스들을 요청하고 있다:

·초기 대역폭 요청들 BI를 받음,

·대역폭 조절 가능한 CBR VPC의 대역폭을 증가/감소시킴,

·대역폭 조절 가능한 CBR VPC를 재라우팅시킴.

접속 할당 테이블(connection allocation table)

백본 대역폭 관리 서버(BBMS) 환경에서는, 접속 할당 테이블(CAT)이라 하는 테이블이 정의된다. 이 테이블은 백본 네트워크에 설정되는 접속 당 엔트리(VPC 또는 VCC/ PVC 또는 SVC)를 포함하고 각 엔트리는 CBR PVC의 대역폭을 조절하기 위해 요구되는 정보를 포함한다:

·VPC 또는 VCC 이름,

·접속을 가지는 CAC를 식별하기 위한 CAC 식별자,

·VPCj 또는 VCCj로 할당된 초기 대역폭 BI_j,

·대역폭 조절 가능한 CBR VPCj에 현재 할당된 가장자리 대역폭 BM_j,

·접속이 조절 가능한지 또는 일정한지의 여부를 식별하기 위한 지시자.

주:

·본 설명에서, VCC들이 일정한 대역폭을 가지는 반면 CBR VPC들은 조절 가능한 것으로 간주한다. 그러나, 조절 가능하거나 일정한 접속들을 식별하기 위한 지시자는 프로세스의 발생을 가능하게 한다.

·현재 대역폭 조절 가능한 CBR VPCj에 할당되어 있는 대역폭은 초기 대역폭과 가장자리 대역폭의 합(BI_j+ BM_j)이다.

·VCCj/SVCj에 할당된 대역폭은 BI_j(일정한 대역폭)이다.

·값 BI_j는 전적으로 접속들 j와 관련 있으며 링크들과는 독립적이다.

·가장자리 대역폭 BM_j는 BI_j가 평균값이라고 하면 양의 값 또는 음의 값을 가질 수 있다. 또 다른 가능성은 BI_j를 최소 대역폭으로 하고 BM_j를 양의 값으로 제한하는 것이다.

링크 할당 테이블(Link Allocation Table)

백본 대역폭 관리 서버(BBMS) 환경에서, 링크 할당 테이블(LAT_k)이라 하는 테이블 세트가 백본 네트워크에서 각 k당 정의된다. 각 테이블은 링크 k 상에 설정되는 대역폭 조절 가능한 CBR VPC 당 엔트리를 포함하고 각 엔트리는 CBR VPC의 대역폭을 조절하기 위해 요구되는 정보를 포함한다:

·CBR VPC 이름,

·링크 k상의 대역폭 조절 가능한 CBR VPCj에 이용할 수 있는 가장자리 대역폭 BM_{j, k}를 포함한다.

대역폭 조절 파라미터(bandwidth adjustment parameter)

백본 대역폭 관리 서버(BBMS)는 다음의 정보를 유지한다:

·1. 초기 대역폭 요구 BI_j

접속 할당 테이블(CAT)은 새로운 접속(VPC/VCC)이 백본 네트워크에서 설정되거나 또는 존재하는 접속이 백본 네트워크에서 단절될 때마다 새로운 대역폭 요구로 갱신된다:

·BI_j는 접속j의 초기 대역폭 요구이다.

다음의 파라미터들은 각 링크 k에 대해서 계산된다.

·Sum_BI_k는 링크 k를 사용하는 접속들j의 모든 초기 대역폭 요구들 BI_j의 합이다.

·Sum_BI_CBR_k는 링크 k 상의 모든 대역폭 조절 가능한 CBR VPCj에 대한 초기 대역폭 요구들 BI_j의 합이다(Sum_BI_CBR_k＜＝Sum_BI_k가 분명함).

주: 보다 일반적으로 Sum_BI_CBR_k는 모든 접속에 대해서 "조절 가능한 접속"을 세트 하기 위해 지시자와 계산된다.

·2. 백본 대역폭 관리 서버(BBMS)에 의해 현재 할당된 가장자리 대역폭. 이 부가적인 대역폭은 BBMS에서만 집중되고 유지된다.

·BM_j,k는 링크 k 상의 대역폭 조절 가능한 CBR VPCj에 이용 가능한 가장자리 대역폭이다(BM_j,k는 일정한 접속들에 대해서는 0임)

·BM_j는 백본 네트워크에서 대역폭 조절 가능한 CBR VPCj에 할당된 가장자리 대역폭이다(=BM_j=min_k(BM_j,k)= 접속의 패스를 따라서 이용 가능한 최소 가장자리 대역폭)

·Sum_BM_k는 링크 k에 이용 가능한 가장자리 대역폭들의 합이다.

모든 초기 요구들 BI_j에 따라 주어진 링크 상에 예약되어 있는 대역폭은 Sum_BI_k와 같다. 이 대역폭은 링크 용량 C_k보다 항상 더 낮다. 접속j에 할당된 대역폭은 초기 대역폭 요구와 접속의 패스에 따라서 현재 이용 가능한 가장자리 대역폭의 최소 값의 합(BI_j+ min_k(BM_j,k))과 같다. 링크 k 상에 예약된 대역폭은 Sum_BL_k+Sum_BM_k보다 낮거나 또는 같다.

대역폭 조절

도19는 주기적으로 갱신되는 PVC와 SVC 예약 수준에 따른 연속 비트율(CBR) 가상 패스 접속(VPC)의 대역폭을 동적으로 조절하기 위한 방법의 플로우 차트이다.

·1901: 처음에, 대역폭 조절 가능한 CBR 가상 패스 접속(VPC)j가 (예를 들어 도18의 노드3과 같은) 백본 네트워크에서 원래의 노드에 의해 설정된다. 루트는 CBR VPC 초기 대역폭 요구 BI_j, 링크상의 현재 예약 수준, CBR 서비스 품질 등에 따라서 선택된다. 이러한 동작들은 원래 노드의 접속 승인 제어(CAC)에 의해 수행된다. CAC는 VPC가 설정되거나 또는 단절될 때마다 백본 대역폭 관리 서버(BBMS)에게 알려준다.

동일한 동작들이 SVC/VCC에 대해서 수행된다. 유일한 차이점은 접속이 BBMS 링크 할당 테이블(LAT_k)에서 일정한 대역폭으로서 표시된다는 것이다.

·1902: 새로운 접속이 설정될 때마다, 백본 대역폭 관리 서버(BBMS)는 초기 대역폭 요구 BI_j로 접속 할당 테이블(CAT)을 갱신하고 링크 할당 테이블에서 가장자리 대역폭을 0의 값으로 초기화한다.

·1903: 연속 또는 주기적인 모드의 백그라운드 프로세스 시에, 백본 대역폭 관리 서버(BBMS)는, 각 링크 k에 대해서, 대역폭 조절 가능한 CBR VPC들과 연속한 대역폭 접속(SVC)들의 예약 수준을 모니터 한다. 각 대역폭 조절 가능한 CBR VPC들에 할당될 수 있는 부가적인 대역폭의 수준은 다음과 같이 결정한다:

BM_j,k=(C_k-Sum_BI_k)×BI_j/SUM_BI_CBR_k(1)

상기 수식은 (C_k-Sum_BI_k)인 링크 k상의 비 할당된 대역폭의 양을 결정하고, 모든 대역폭 조절 가능한 CBR VPC들에 상기 대역폭을 공정하게 분할한다. 여기서, 분할(share)이란 초기 대역폭 요구들 BI_j에 비례한다.

링크 할당 테이블(LAT_k)들은 계산된 가장자리 대역폭 BM_j,k로 갱신된다.

·1904: 대역폭 조절 가능한 CBR VPC에 할당될 수 있는 가장자리 대역폭은 각 링크 k가 접속의 패스를 따라서 수락할 수 있는 실질적으로 최소의 것이다:

new_BM_j=min_k(BM_j,k).

·1905: 테스트가 상당한 변화가 new_BM_j에서 조사되었는지의 여부를 결정한다.

(new_BM_j-BM_j)의 절대값〉소정의 임계값인가 ?

·1906: 만일 그렇다면, 백본 대역폭 관리 서버(BBMS)는 새로운 대역폭(BI_j+ BM_j)으로 대역폭을 조절하기 위해서 원래 노드의 접속 승인 제어(CAC)를 요청한다. BBMS도 새로운 값 BMj로 접속 할당 테이블(CAT)을 갱신한다.

·1907: 그렇지 않으면, BM_j의 현재 값을 바꾸지 않는다.

·1908: 접속 승인 제어(CAC)가 새로운 대역폭의 값을 BBMS로부터 수신한다.

·1909: 접속 승인 제어(CAC)가 대역폭 조절 가능한 CBR VPC로 할당된 대역폭을 다음과 같이 조절한다:

·1910: 새로운 대역폭이 이전의 것보다 낮다면, 대역폭 조절 가능한 CBR VPC의 대역폭을 감소하고,

·1911: 새로운 대역폭이 이전의 것보다 높으면, 대역폭 조절 가능한 CBR VPC의 대역폭을 증가한다.

주: 수식(1)은 매우 간단하나, 다음의 사항을 고려하여 개선될 수 있다:

·최소한 몇 개의 음성 접속(SVC)들을 확인하기 위해 과도한 예약(overbooking)을 방지하는 것은 백본 대역폭 관리 서버(BBMS)가 후-최적화(post-optimization)를 수행하기 전의 어느 때라도 수락될 수 있다. 이러한 보호는 요구되지 않을 수도 있다. 만일 요구된다면, 이 보호는 실제의 링크 속도/용량 보다 낮은 링크 속도/용량을 정의함으로써 달성된다. 새로운 수식은:

BM_j,k=(C'_k-Sum_BI_k)×BI_k/Sum_BI_CBR_k(1)

이며, 여기서, C'_k=실제 링크 용량- 예상된 음성 접속들에 대한 대역폭(SVC 호출)이다.

·대역폭 조절 가능한 CBR VPC들로 예약된 최소 대역폭. 이 대역폭은 음성 접속(SVC호출)들에 대한 패스 선택 프로세스에서 고려된다.

공정성과 적재 밸런싱(fairness and load balancing)

백본 대역폭 관리 서버(BBMS)의 백그라운드 프로세스로서나 (예를 들어 매10초마다) 낮은 주파수를 가진 프로세스에서, 백본 대역폭 관리 서버(BBMS)는 네트워크가 올바르게 밸런스 되는지 또는 대역폭이 대역폭 조절 가능한 CBR 가상 패스 접속(VPC)들 중에서 공정하게 분할되는지를 확인하기 위해 네트워크 예약 수준을 모니터 한다. 그 기준은 다음과 같다:

·현재의 할당 대역폭과 초기 대역폭 요구간의 차이가 너무 큰 경우,

BM_j＜소정의 음의 임계값,

이 기준을 만족하면, 대역폭 조절 가능한 CBR VPC가 루트된다.

·또는 가상 패스 접속들간에 할당된 대역폭의 차이가 너무 큰 경우:

max_j((BI_j+BM_j)/BI_j)-min_j((BI_j+BM_j)/BI_j)＞소정의 임계값

여기서 소정의 임계값이란 허용 오차의 수준을 정의한다.

만일 이 기준을 만족하면, 가장 낮은 부가적인 대역폭 BM_j/BI_j를 가진 대역폭 조절 가능한 CBR VPC가 먼저 루트 된다.

양 경우에 있어서, 접속 승인 제어(CAC)에서의 재 루트 요청은 백본 네트워크 내에서 대역폭 할당을 다시 최적화하기 위해서 새로운 패스 선택 프로세스들을 유도한다:

·더 나은 패스를 발견할 수 없다면, 대역폭 조절 가능한 CBR 가상 패스 접속(VPC)은 여전히 자신의 현재 할당을 유지하며,

·더 나은 패스를 발견할 수 있으면, 비 파괴 패스 스위치(Non Disruptive Path Switch; NDPS)가 새로운 패스의 이점을 가지기 위해 발생한다.

학습 곡선(learning curve)

네트워크 응답시간을 향상하고 모든 음성 접속(SVC 호출)들이 피크 시간에 수락되는 것을 확신하기 위해서, 시뮬레이션 되는 이러한 음성 접속들의 날짜와 행동들에 따라서 통계치가 기록된다. 이것에 의해, 수요가 실제적으로 발생하기 전에, 대역폭 관리 서버로 하여금 SVC요청들을 예상하고 대역폭 조절 가능한 CBR 가상 패스 접속(VPC)들에 할당된 대역폭을 감소시킬 수 있다.

CBR VPC 대역폭 갱신

CBR VPC의 대역폭이 다양할 때, VPC 소스(노드2)는 이 변화를 보고 받을 수 있다:

·예를 들어 패킷/셀 손실률을 조사함으로써 절대적으로 또는

·명시적으로 보고 받을 수 있다.

후자의 경우에, 가상 패스 접속(VPC)이 연속 비트율(CBR) 서비스 목록에 대해서 정의되는 것과 같이, ATM 이용 가능한 비트율(ABR) 메커니즘은 조절되지 않는다. 그러나, 도18을 다시 참조하면, 백본 네트워크의 가장자리에서의 노드3은 RM-cell(ABR RM-cell 또는 전용 포맷을 가지는 RM-cell과 동일한 RM-cell)을 액세스 노드2로 송신할 수 있다. 이 RM-cell은 백본 대역폭 관리 서버(BBMS)에 의해 대역폭 조절 가능한 CBR VPC로 할당된 새로운 전송률 또는 새로운 대역폭을 전송할 수 있다. 액세스 노드2의 기능은 최소한 새로운 할당 대역폭에 따라서 대역폭 조절 가능한 CBR VPC의 형상을 조절하는 것이다. 다음으로 액세스 노드는 CBR VPC 상에서 멀티플렉스 되는 ATM 가상 채널 접속(VCC)들 상에서 다양한 작동을 행할 수 있다. 예를 들어 다음과 같다:

·일부 VCC들에 대해서 ABR 가상 수신으로서 작동,

·일부 VCC들 상에서 대역폭을 마음대로 감소 또는 증가,

·대역폭 감소의 경우에 일부 VC 접속들을 강하,

·명시 순방향 혼잡 표시(EFCI)의 유발.

ABR VPC 인터페이스를 가진 CBR VPC

ATM 포럼에서 정의된 ATM 설명서는 대역폭 조절 가능한 CBR VPC를 정의하지 않는다. 이 서비스 목록은 기준이 아니며 이것의 구현은 백본 네트워크 제공자에 의존한다. 도7과 8에 도시하듯이, ATM 백본 네트워크에서 대역폭 조절 가능한 CBR VPC를 포함하는 두 구조들은 다음과 같이 생각할 수 있다:

·액세스 네트워크와 백본 네트워크 둘 다가 동일한 네트워크 제공자에 의해 관리되면, 백본 네트워크로부터 액세스 네트워크로 VPC 전송을 포함하는 조절 정보를 운반하기 위한 특정한(전용의) 해결책을 정의할 수 있다. 이 경우, (ATM 설명서에 정의되거나 또는 그렇지 않은 포맷을 가진) 전용의 RM-cell들이 액세스 네트워크와 백본 네트워크간(노드2와 노드3사이)의 인터페이스에서 사용될 수 있다.

주: 상기는 ATM설명서가 CBR VPC를 통해서 RM-cell을 언급하지 않기 때문에, "전용의(proprietary)"라 한다.

·액세스 및 백본 네트워크들이 동일 제공자에 의해 관리되지 않으면, 보다 유연한 구조가 고려될 수 있다. 이 경우, 단지 표준 인터페이스가 사용될 수 있다. 문제해결은, 이 표준 인터페이스를 백본 네트워크에 설정된 전용의 CBR VPC로 제공하기 위해서, 이용 가능한 비트율(ABR) 가상 패스 접속(VPC)을 노드2와 3 사이에서 구성하는 것이다. 노드2는 ABR VPC를 볼 수 있을 것이며 말단 대 말단의 ABR VPC가 마치 셋업 된 것과 같이 반응한다. 백본 네트워크에서, ABR VPC의 수신지 및 조절 가능한 CBR VPC의 소스에서의 노드3은 ABR VPC의 대역폭 조절을 RM-cell로 옮겨서 ABR VPC상에서 갱신한다.

도11은 백본에서 CBR VPC가 본 발명에 따른 ABR VPC에 의해 액세스되는 상황에서, ATM 액세스 네트워크들과 ATM 백본 네트워크가 표준 RM-cell을 사용하여 함께 통신하는 방법을 나타낸다.

·1. 이용 가능한 비트율 가상 패스 접속(ABR VPC)은 소스 액세스 네트워크(액세스 네트워크1)의 말단 노드(노드2)와 이것에 접속된 첫 번째 백본 노드(노드3: 백본 액세스 노드) 사이에서 셋업 된다. 이 ABR VPC 내의 RM-cell은 넓은 시간 간격으로 발생될 것이며, 이는 ABR VPC 대역폭이 CBR VPC 대역폭의 느린 변화에 따라서 조절되기 때문이다.

·2. ABR VPC의 원래 노드(노드2: ATM 액세스 네트워크의 말단 노드)는 자원 관리 셀(RM-cell)들을 발생하고 이들을 자신과 접속된 첫 번째 백본 노드(노드3: 백본 액세스 노드)로 송신한다.

·3. ATM 백본 네트워크의 액세스 노드(노드3)는 접속 승인 제어(CAC)에 의해 CBR VP에 할당된 대역폭/비율로 RM-cell을 갱신하고 이들을 역방향 RM-cell로서 ABR VPC의 원래 노드(노드2)로 되돌린다. ABR RM-cell들은 소스 액세스 네트워크와 백본 네트워크간의 흐름 제어 인터페이스를 제공하기 위해 사용되어진다.

RM-cell이 새로운 대역폭 통지로 ABR VPC의 원래 노드(노드2)내에 수신되면, 트래픽은 네트워크의 새로운 이용가능성에 따라서 조절될 것이다:

·대역폭 감소가 통지되면, ABR 가상 패스 접속(VPC)의 원래 노드(노드2) 에서의 셀 손실을 피하기 위해서 트래픽 소스는 자신의 트래픽을 제한해야만 할 것이다.

·대역폭 증가가 통지되면, 트래픽 소스들은 더 많은 트래픽을 발생할 가능성을 보고 받을 것이다.

대역폭 관리

가상 채널 접속(VCC)

도8에 도시하듯이, 이용 가능한 비트율(ABR) 또는 대역폭 조절 가능한 일정 비트율(CBR) 가상 채널 접속(VPC)은 다른 서비스 목록들을 사용하는 복수의 가상 채널 접속(VCC)들을 운반할 수 있다:

·(a) CBR 접속

접속 셋업 시, 접속의 피크 셀 비율(PCR) 값(평균율)에 해당하는 대역폭이 ATM 액세스 네트워크에서 미리 선택된 패스를 따라서 할당된다.

·(b) ATM 또는 프레임 릴레이(ATM/FR) 고정의 대역폭 (전통적) 접속

접속 셋업 시, 대역폭이 ATM 액세스 네트워크에서 미리 선택된 패스를 따라서 할당된다. 이 할당된 대역폭은 접속의 모든 라이프 동안 변하지 않고 유지된다.

·(c) 대역폭 조절 선택을 가진 예약된 접속(네트워킹 브로드밴드 서비스 접속(Networking BroadBand Services; NNBS))

접속 셋업 시, 대역폭은 ATM 액세스 네트워크에서 미리 선택된 패스를 따라서 할당된다. 할당된 대역폭은 초기 평균율(mean rate)에 기초한다. 다음으로, 폴리싱 모듈에 의해 측정되는 소스의 행동에 따라서, VCC의 대역폭이 (증가 또는 감소로) 조절된다. 접속의 초기 평균율은 접속을 위해 설정되는 오랜 기간의 평균율에 대개 해당한다. 최소 대역폭 예약이 특정될 수 있다. NBBS 접속에 관한 부가적인 정보는 "네트워킹 브로드밴드 서비스(NBBS)-아키텍처 지도"라는 제목으로, IBM 국제 기술 지원센터, 1995년 6월, GG24-4486-00 공보에서 발견할 수 있다.

·(d) 프레임 릴레이 또는 ATM 비 예약된 접속

프레임 릴레이 또는 ATM 접속은 (ATM에 대한 비 특정 비트율 UBR과 같은) 전체적으로 비 예약되거나 또는 (ATM에 대한 ABR과 같은) 최소 대역폭 예약을 가진 비 예약된 것일 수 있다. 이들 접속에 할당된 대역폭은 널(null)이거나 또는 최소 셀 비율(ABR에 대한 MCR)과 같다.

ATM 액세스 네트워크에서의 말단 노드

임의의 ABR 또는 CBR 가상 패스 접속(VPC)에서 다른 목록들의 접속들 중에서 대역폭을 형성하는 본 방법은, ATM 액세스 네트워크의 말단 노드들(노드2)에서 구현된다. 상기 말단 노드들에서는, 주어진 외부로 나가는 링크 또는 외부로 나가는 링크들의 그룹을 관리하기 위한 스위치와 "어댑터"라는 자원이 있다고 가정하면, 이 방법은 가상 패스 접속(VPC)을 지원하는 링크를 맡고 있는 어댑터에서 구현된다. 일반적으로, 어댑터는 3가지 부분들:

·수신 요소(receive element)와 전송 요소(transmit element)라 하는 데이터 트래픽을 처리하기 위한(스위칭/흐름 제어 기능들) 두 부분들과;

·트래픽의 방출과 수신을 제어하기 위한 바람직한 실시예에서 범용의 프로세서라 하는 프로세서 상에 기초한 한 부분을 포함한다. 상기 프로세서는 어댑터로부터 발생된 가상 패스 접속(VPC)의 제어와 관리에 기여하는 "가상 패스 접속 매니저(Virtual Path Connection Manager; VPCM)"이라고 하는 모듈을 포함한다. 이것은 어댑터 당 하나의 VPCM 또는 링크 당 하나의 VPCM이 있는지의 여부에 따른 구현 선택이다. 본 실시예에서는 링크 당 하나의 VPCM이 있다고 가정한다.

가상 패스 접속 매니저

VPC 소스 노드들에서, 각 가상 패스 접속 매니저(VPCM)는 그들이 맡고 있는 링크 상에 설정된 VPC들의 대역폭을 모니터 한다. 이들 VPC들의 대역폭 정보가 가상 패스 접속 테이블(VTCT)이라는 이름의 테이블에서 갱신되고 유지된다. 이 테이블은, 링크 당 하나가 예약된 대역폭을 가진 각 접속에 대한 하나의 엔트리를 포함한다. 또한, VPCM들은 링크상의 각 서비스 목록(CBR, VBR, ABR 등)에 대해 할당된 대역폭의 총 양을 결정한다. 특정 서비스 목록에 예약된 총 대역폭은 상기 서비스 목록을 사용하는 각 접속에 대해 예약된 대역폭의 합과 같다. 마지막으로, VPCM들은 링크들의 대역폭 할당과 관련된 모든 정보를 토폴로지 데이터베이스(TDB)로서 알려진 테이블로 신호를 보내는 것을 담당한다. 토폴로지 데이터베이스는 링크의 대역폭 할당에서 중요한 변화가 발생할 때마다 갱신되고, 메시지는 그들이 소유한 토폴로지 데이터베이스를 갱신하기 위해 모든 다른 네트워크 노드들로 송신된다.

대역폭 조절

도13은 대역폭 조절 메커니즘, 특히 역방향 RM-cell들을 수신하는 수신 요소와 ABR 또는 CBR 가상 패스 접속 상에 트래픽을 송신하는 전송 요소간의 임의의 어댑터 내의 관계를 설명한다:

·1301: 수신 요소가 ATM 백본 네트워크로부터 특정 ABR과 연관된 RM-cell(표준 RM-cell) 또는 대역폭 조절 가능한 CBR(전용 RM-cell) VPC를 수신하고, 혼잡표시(CI), 비 증가(No Increase; NI), 및/또는 명시율(Explicit Rate; ER)로부터 전송률을 추출한다.

·1302: 상기 CI, NI, ER 등의 필드들에서 RM-cell에 의해 운반된 전송률이 가상 패스 접속 매니저(VPCM)로 전송된다.

·1303: 가상 패스 접속 매니저(VPCM)가 해당하는 VPC에 대한 형상을 다시 초기화하고, 새로운 형성율(shaping rate)을 계산해서, 가상 패스 접속 테이블(VPCT) 내의 VPC "할당된 대역폭" 필드를 갱신한다.

·1304: VPC에 새롭게 할당된 대역폭으로부터, 이 VPC 내의 각 VCC의 대역폭이 VPCT에서 유지되는 값들에 기초해서 다시 평가된다. 설명한 과정은 도15에 도시된다.

ABR 또는 CBR 가상 패스 접속(VPC)의 대역폭이 모니터 될 때, 가상 패스 접속 매니저(VPCM)는 새로운 VPC 대역폭에 따라서 각 가상 채널 접속(VCC)에 할당된 새로운 대역폭을 계산해야 한다. 바람직한 실시예에서, 형성 기능(shaping function)은 존재하는 트래픽의 전송률을 미리 정한 값으로 제한하기 위해 어댑터의 전송부로 제공된다.

가상 패스 접속 테이블

VPC 소스 노드들에서, 각 가상 패스 접속 매니저(VPCM)는 그들이 담당하는 링크 상에 설정된 VPC들의 대역폭을 모니터 한다. 특히, 이 매니저들은 다음과 같은 경우 마다 가상 패스 접속 테이블(VPCT)을 갱신한다:

·가상 패스 접속(VPC)이 백본 네트워크 상에서 설정되거나 또는 단절될 때,

·가상 채널 접속(VCC)이 설정되고, 단절되고, 또는 조절될 때. 이 경우, 해당하는 VPC(VCC를 포함하는 것) 대역폭의 할당과 이용에 관련된 정보가 갱신된다.

·(백본으로부터 되돌아온 역방향 RM-cell의 수신 시에) 가상 패스 접속(VPC)의 대역폭이 조절될 때.

도14에 도시하듯이, 담당하는 링크 상에 설정된 각 가상 패스 접속(VPC)에 대해서, 가상 패스 접속 매니저(VPCM)는 다른 정보들 중에서 (값들이 예로서 링크1상의 VPC1에 대해서 주어져 있는) 다음의 파라미터들을 가상 패스 접속 테이블(VPCT)에 저장하고 갱신한다:

·A: 예약된 고정 대역폭 접속들에 의해 사용되는 대역폭(a＆b, 3Mbps),

·B: 예약된 조절 가능한 대역폭 접속들에 의해 사용되는 대역폭(c, 25Mbps),

·C: 고정된 대역폭 접속들에 대해서 예약된 대역폭(a＆b, 5Mbps),

·D: 대역폭 조절 가능한 접속들에 대해서 예약된 대역폭(c, 43Mbps)

·E: 예약된 접속들에 할당된 최소 대역폭 예약의 합(a,b＆c, 15Mbps)= 고정된 대역폭 접속들에 할당된 대역폭(a＆b) + 대역폭 조절 가능한 접속들에 할당된 최소 대역폭 예약(c),

·F: ABR 접속들에 할당된 최소 대역폭 예약의 합(d)(MCR들의 합: 2Mbps),

·G: 사용된 총 대역폭(a, b, c ＆ d, 50Mbps),

·H: 할당된 총 대역폭(H= C+D+F = 63Mbps),

·I: 비 예약된 가상 채널 접속들의 수(100접속)

주: 비 예약된(non reserved; NR) 트래픽에 대해서, 가상 패스 접속 매니저(VPCM)는 이용 가능한 비트율/프레임 릴레이(ABR/FR) 접속의 최소 예약과, 만일 있다면, 이 링크를 통해서 루트 된 비 예약된 접속들 VCC의 총 수의 합을 포함한다.

주기적으로 또는 특정 이벤트에서, 가상 패스 접속 매니저(VPCM)는 자신의 책임 하에 있는 링크의 상태를 서비스의 각 목록에 대해서 할당된 대역폭으로 노드의 토폴로지 데이터베이스(TDB)에게 보고한다. 이 토폴로지 데이터베이스(TDB)는 네트워크 내에서 자원들의 상태와 서비스의 목록에 기초해서 새로운 접속에 대한 최적의 패스를 선택하기 위해 사용된다.

대역폭 할당 및 최적화

도15는 대역폭 할당 프로세스의 플로우 차트이다:

·1500: 새로운 전송률(new_H)을 표시하는 혼잡 지시자(CI) 필드 및/또는 비 증가(NI) 필드 및/또는 명시율(ER) 필드를 가진 ABR 또는 대역폭 조절 가능한 CBR 가상 패스 접속(VPC)으로부터 RM-cell을 수신할 때, 가상 패스 접속 매니저(VPCM)는 아래와 같이 동작한다;

·1501: 테스트가 새로운 대역폭(new_H)이 이미 할당된 대역폭(H)보다 높은 지의 여부를 결정한다.

·1502: 만일 새로운 대역폭(new_H)이 이전에 할당된 대역폭(H)보다 높으면, 부가적인 대역폭을 요구하는 대역폭 조절 선택을 가진 예약된 VC 접속들(c)이 먼저 충족될 것이다. 비 예약된 VC 접속(d)들에 대한 새로운 "비 예약된" 전송률을 계산하기 전에 VPCM은 (타이머에 의해) 이들 예약된 VC 접속들의 조절의 완성을 기다린다. 이 전송률은 대역폭 조절 선택을 가진 예약된 VC 접속들(c)의 요구에 따라서 이전의 전송률보다 높거나 또는 낮을 수 있을 것이다. (타이머 만료 시에) 예약된 VC 접속들(c)의 조절 후에, 링크 용량과 실제로 사용된 대역폭간의 차이와 동일한 이용 가능한 대역폭 또는 사용되지 않은 대역폭:

링크 용량(link capacity)-(A+ B)

이 측정된다. "비 예약된" VC 접속들(d)이 그들의 최소 대역폭(F) 이상을 사용할 수 있는 대역폭은:

링크 용량-(A+ B+ F)

이다. 이러한 대역폭의 총 양이 (예를 들어 EPRCA, ERICA- ATM 포럼 트래픽 관리 설명서 버전 4.0의 부록1과 같은) 임의의 ER 통신 알고리즘에 따른 "비 예약된" VC 접속들(d) 중에서 분할된다.

·새로운 대역폭(new_H)이 이전에 할당된 대역폭(H)보다 낮으면, VPCM은:

·1503: 새로운 대역폭(new_H)과 이전에 할당된 대역폭(H)간의 차이를 계산한다:

DB=H-new_H

·1504: 다음과 같은 링크 상의 모든 접속들에 대해 총 예약된 대역폭(C+D+F)이 새로운 대역폭(new_H)보다 항상 낮은 지의 여부를 검증한다:

(C) 예약된 고정 대역폭 VC 접속들(a, b)에 대한 예약된 대역폭+

(D) 예약된 대역폭 조절 가능한 VC 접속들(c)에 대한 예약된 대역폭+

(F) (ATM ABR 또는 FR 비 예약된) "비 예약된" VC 접속들(d)에 대한 최소 예약된 대역폭들.

·1505: 만일 그렇다면, 예약된 VC 접속들(a, b, c)의 대역폭과 "비 예약된" VC 접속들(d)의 예약 가능한 부분은 변경되지 않은 채 남아 있는다. 접속의 비 예약된 부분이 다시 계산된다.

·1506: 만일 그렇지 않다면, "비 예약된" VC 접속들(d)의 비 예약된 부분은 제거되어야만 한다(최상의 최소 예약(MCR)의 "비 예약된" VC 접속들에 할당된 대역폭은 없다).

·1507: 제거되어야만 하는 부가적인 대역폭은:

DB'=(C+D+F)-new_H 이다.

여기서 DB'는 C+D+F＞new_H(단계1504)이기 때문에 항상 0보다 크다는 것에 주의한다.

이들 접속들 중 임의의 우선 순위를 가정하면: 조절 가능한 대역폭을 가진 예약된 VC 접속들(c)이 충돌했다고 하면, 비율은 VC접속들 중 예약된 부분에 적용되어야만 한다.

·1508: 일정한(a, b) 또는 조절 가능한 대역폭(c)을 가진 예약된 VC 접속들의 최소 대역폭들의 합(E)과 현재의 예약된 대역폭들의 합(C+D)을 추측하여, VPCM은 VC접속들(d)의 조절 가능한 예약된 대역폭:

(C+D-E)를 계산하고,

그 결과를 DB'와 비교한다.

·1509: 만일 (C+D-E)＞DB'이면, 예약된 VC 접속i에 대한 대역폭은:

new_예약 대역폭(i) = (old_예약 대역폭(i) - 최소 대역폭 예약(i)) × DB'/(C+D-E) + 최소 대역폭 예약(i)

가 된다.

비율 R은 다음과 같다:

R=(new_예약 대역폭(i) - 최소 예약 대역폭(i))/(old_예약 대역폭(i)-최소 예약 대역폭(i))

R=DB'/(C+D-E)은,

소스들이 자기들의 최상의 최소 대역폭 예약의 예약된 VC 접속들(c)에 대해 할당된 대역폭을 상기 비율로 변형하기 위해, 소스들(ATM/FR 액세스 노드들)로 송신된다. 새로운 접속 대역폭은 액세스 노드들에서 다음과 같이 계산된다:

최소 대역폭 예약(i) + R ×(old_예약 대역폭(i) - 최소 대역폭 예약(i)).

·1510: 만일 (C+D+-E)＜DB'이면:

new_예약 대역폭(i) = 최소 대역폭 예약(i)이 된다.

이 수준에서, 모든 조절 가능한 대역폭들이 최소 값으로 줄어든다:

·"비 예약된" VC 접속들(d)에 대한 최상의 최소 예약비(MCR)의 비 예약된 대역폭은 없으며,

. 대역폭 조절 가능한 예약 VC 접속들(c)에 대한 최상의 최소 대역폭 예약에 할당된 대역폭은 없다.

·1511: 다음 단계는 사용되는 네트워크 아키텍처에 따른 우선 순위 정도에 기초해서 VC 접속들(a, b, c, 또는 d)을 선취하는 단계로 구성된다. 예를 들어, NBBS(네트워킹 브로드밴드 서비스)들의 아키텍처는 (낮은 우선 순위와 높은 우선 순위의) 두 종류의 우선 순위를 제공한다. 바람직한 실시예에서, 최종 경우에 도달하지 않으면 접속들의 최소율을 정당하게 셋팅 하는 것이 항상 방지될 수 있을 것이다. 실시간(RT) 및 비 실시간(NRT)의 일정 대역폭 가상 채널 접속(VCC)들(a, b)의 경우에, 이러한 접속들을 운반하는데 요구되는 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속(VPC)에 남겨진 충분한 대역폭은 항상 있을 것으로 여겨진다.

결론

본 발명이 대역폭 조절 가능한 연속 비트율(CBR) 가상 패스 접속(VPC)들에 대해서 설명되었지만, 본 발명의 이용의 범위는 모든 형태의 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속(VPC)들로 확장될 수 있다.

본 발명이 구체적으로 바람직한 실시예로 도시되고 이를 언급해서 설명되었지만, 본 발명은 그 사상, 범위로부터 벗어나지 않는 내에서 다양한 변화들이 만들어질 수 있는 것으로 해석된다.

본 발명에 의해 패킷 또는 셀 스위칭 네트워크에서, 현재의 네트워크 자원 예약에 따른 연속 비트율(CBR) 가상 패스 접속(VPC)의 대역폭을 동적으로 조절하기 위한 방법 및 시스템에 제공된다.

Claims

전송 링크들과 상호 접속된 복수의 노드들을 포함하는 패킷 또는 셀 스위칭 네트워크 내에서 소스 노드(노드3)와 수신지 노드(노드4)간에 설정된 가상 패스 접속(virtual path connection), 특히 연속한 비트율(continuous bit rate; CBR)의 가상 패스 접속의 대역폭을 동적으로 조절하기 위한 방법에 있어서,

네트워크 자원들과 특히 전송링크들의 이용과 예약에 관한 정보에 대한 액세스를 가지는 대역폭 관리 서버(bandwidth management server)를 상기 네트워크에 정의하는 단계;

가상 패스 접속(j) 또는 가상 채널 접속(virtual channel connection)(j)이 상기 네트워크 상에서 상기 접속(j)에 대해 예약된 초기 대역폭에 관한 표시에 따라 설정될 때마다 상기 대역폭 관리 서버에게 알려주는 단계;

상기 전송 링크들 상에서 이용 가능한 대역폭을 연속 모드 또는 주기 모드로 계산하고, 상기 네트워크 상에 설정된 상기 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속들(bandwidth adjustable virtual path connections)(j) 사이에서 상기 대역폭을 분할해서, 상기 접속들(j)에 대한 새로운 대역폭을 결정하는 단계;

상기 대역폭 관리 서버가 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속(j)에 대해서 이미 예약된 대역폭과 다른 새로운 대역폭을 계산할 때 상기 소스 노드에게 알려주는 단계;

상기 대역폭 관리 서버로부터 수신된 상기 새로운 대역폭에 따라서 상기 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속들(j)의 대역폭을 조절하는 단계를

포함하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 대역폭 관리 서버에게 알려주는 상기 단계가:

상기 소스 노드에서:

가상 패스 접속(j) 또는 가상 채널 접속(j)이 설정될 때마다 상기 설정 시간에 예약된 대역폭에 해당하는 초기 대역폭(BI_j) 값을 상기 대역폭 관리 서버에게 송신하는 단계와;

상기 대역폭 관리 서버에서:

상기 초기 대역폭(BI_j) 값을 수신하는 단계를 포함하고;

상기 이용 가능한 대역폭을 계산하는 상기 단계가:

각 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속(j)과 상기 접속 패스를 따르는 각 링크(k)에 대해서 이용 가능한 가장자리 대역폭(available marginal bandwidth)(BM_j,k)을 결정하는 단계;

각 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속(j)에 대해서, 상기 접속 패스를 따르는 최소의 상기 이용 가능한 가장자리 대역폭들(min_k, (BM_j,k))과 같은 새로운 가장자리 대역폭(new_BM_j)을 결정하는 단계를 포함하며;

상기 소스 노드에게 알려주는 상기 단계가:

이미 예약된 상기 가장자리 대역폭(BM_j)보다 높거나 또는 낮은 새로운 가장자리 대역폭(new_BM_j= min_k(BM_j,k))을 가지는 각 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속(j)에 대한 새로운 대역폭(BI_j+ BM_j)을 포함하는 대역폭 조절 요구를 상기 소스 노드로 송신하는 단계를 포함하며;

상기 대역폭을 조절하는 상기 단계가:

상기 소스 노드에서:

상기 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속들(j)에 할당된 새로운 대역폭(BI_j+new_BM_j)을 포함하는 대역폭 조절 요청을 상기 대역폭 관리 서버로부터 수신하는 단계;

상기 새로운 대역폭(BI_j+new_BM_j)에 따라서 상기 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속들(j)의 상기 대역폭을 조절하는 단계를 포함하는

방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

각 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속(j)과 상기 접속 패스를 따르는 각 링크(k)에 대해서, 이용 가능한 가장자리 대역폭(BM_j,k)을 결정하는 상기 단계가:

링크(k) 상의 상기 현재 또는 예상된 이용 가능한 대역폭을 결정하는 단계;

링크(k)상에 설정된 상기 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속들(j) 중에서 상기 이용 가능한 대역폭을 상기 초기 대역폭들(BI_j)에 따라서 분할함으로써 상기 이용 가능한 가장자리 대역폭(BM_j,k)을 결정하는 단계를 포함하는

방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속들(j)의 상기 현재의 가장자리 대역폭(BM_j)과 상기 새로운 가장자리 대역폭(new_BM_j)을 비교하는 단계;

상기 새로운 가장자리 대역폭(new_BM_j)과 상기 현재의 가장자리 대역폭(BM_j)간의 차이의 절대값이 첫 번째의 소정의 임계값을 넘지 않는, 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속들(j)에 대해 예약된 상기 현재의 대역폭(BI_j+ BM_j)을 유지하는 단계를 더 포함하는

방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 네트워크 내에서 상기 대역폭 예약을 최적화하기(optimizing) 위해서,

대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속들(j)의 상기 새로운 가장자리 대역폭(new_BM_j)과 이들의 초기 대역폭(BI_j)을 비교하는 단계;

상기 새로운 가장자리 대역폭(new_BM_j)과 상기 초기 대역폭(BI_j)간의 차이가 두 번째 소정의 음의 임계값을 초과하는, 상기 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속들(j)을 재라우팅 하는(rerouting) 단계를 더 포함하는

방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 네트워크의 상기 전송 링크들 사이에서 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속들(j)에 대해서 예약된 상기 대역폭을 밸런싱(balancing) 하기 위해,

각 대역폭 조절 가능한 연속 비트율의 가상 패스 접속들(j)에 대해서, 상기 가장자리 대역폭(BM_j)과 상기 초기 대역폭(BI_j)을 비교하는 단계;

상기 초기 대역폭(BI_j)과 비교할 때, 상기 가장 낮은 가장자리 대역폭(BM_j)을 가지는 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속들(j)을 재라우팅 하는 단계를 더 포함하는

방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 대역폭 관리 서버가:

상기 네트워크에 설정된 각 가상 채널 접속(j) 또는 가상 패스 접속(j)에 대해서, 상기 예약된 대역폭에 관한 정보를 가진 접속 할당 테이블(Connection Allocation Table; CAT)과,

상기 링크(k) 상에 설정된 각 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속(j)에 대해서, 상기 링크(k)상의 상기 이용 가능한 가장자리 대역폭에 관한 정보를 포함하는, 각 링크(k)에 특정한 링크 할당 테이블(Link Allocation Table; LAT_k)을 유지하는

방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 접속 할당 테이블(CAT)이 각 가상 패스 접속(j) 또는 가상 채널 접속(j)에 대해서:

이름;

초기 대역폭(BI_j);

상기 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속(j)에 대해서 최상의 초기 대역폭(BI_j)에 할당된 현재의 가장자리 대역폭(BM_j);

상기 접속(j)이 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속인지의 여부를 식별하기 위한 식별자(indicator)를 포함하는

방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 링크 할당 테이블(LAT_k)의 각각이 상기 링크(k) 상에 설정된 각 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속(j)에 대해서:

이름;

링크(k)상에 설정된 상기 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속(j)에 대해서 상기 링크(j)상에서 이용 가능한 가장자리 대역폭(BM_j,k)을 포함하는

방법.
제 1항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패킷 또는 셀 스위칭 네트워크가 백본 네트워크(backbone network)와 복수의 액세스 네트워크들을 포함하고, 각 네트워크는 복수의 노드들과 전송 링크들을 포함하며;

상기 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속이 백본 소스 노드와 백본 수신지 노드간의 상기 백본 네트워크에 상에 설정되는

방법.
제 10 항에 있어서,

상기 액세스 네트워크의 말단 노드(end node)(노드2)와 상기 말단 노드가 접속하는 상기 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속의 상기 백본 소스 노드(노드3) 사이에 다른 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속을 설정하는 단계;

상기 백본 네트워크에 설정된 상기 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속의 상기 조절된 대역폭을 포함하는 자원 관리 셀(resource management cell; RM-cell)들을 상기 말단 노드(노드2)와 상기 백본 소스 노드(노드3) 사이에서 교환하는 단계;

상기 말단 노드(노드2)에서 상기 다른 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속의 대역폭을 상기 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속의 조절된 대역폭에 따라서 조절하는 단계를 포함하는, 상기 백본 소스 노드(노드3)와 상기 백본 수신지 노드(노드4)간의 상기 백본 네트워크 상에 설정된 상기 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속을 액세스하기 위한 인터페이스를 상기 액세스 네트워크로 제공하는 단계를 더 포함하는

방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패킷 또는 셀 스위칭 네트워크가 비동기 전송 모드(Asynchronous Transfer Mode; ATM)인

방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 다른 대역폭 조절 가능한 가상 패스 접속이 ATM 이용 가능한 비트율의 가상 패스 접속인

방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패킷 또는 셀 스위칭 네트워크가 프레임 릴레이(Frame Relay; FR) 네트워크인

방법.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한

시스템.
제 15 항에 따른 시스템을 포함하는

백본 네트워크.