KR20010058256A - 두개의 임계치를 갖는 패킷 폐기 알고리즘을 이용한 망수율 개선 방법 및 그 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비동기 다중 전송망(Asynchronous Transfer Mode: 이하, ATM이라 칭함)에서 망 수율 개선 방법에 관한 것으로 특히, ATM 교환기의 셀 버퍼에 두개의 임계치를 설정하여 셀 점유율과 임계값에 따라서 역방향 압력 신호를 전송하거나 부분 패킷 폐기(Partial Packet Discarding: 이하 PPD라 칭함) 방법을 사용함으로서 버퍼 오버 플로우에 의한 셀 손실을 개선하여 망 수율을 개선할 수 있도록 하는 두개의 임계치를 갖는 패킷 폐기 알고리즘을 이용한 망 수율(Network Throughput) 개선 방법 및 그 제어 장치를 제공하면, 가상적인 폭주 상태의 경우 상위 스위치로 중지 신호를 전송하기 위한 역방향 압력 임계치와 부분 패킷 폐기 임계치를 설정하고, 현재 버퍼의 잔여 셀 수를 기반으로 상위 스위치로 중지/전송 신호를 전송함으로서 버퍼 오버 플로우에 의한 셀 손실을 최소화하고, 망 자원 사용 효율을 개선함으로서 최종적으로 망 수율 개선이 이루어진다.

Description

두개의 임계치를 갖는 패킷 폐기 알고리즘을 이용한 망 수율 개선 방법 및 그 제어 장치 {Method of Network Throughput Improvements Using Packet Discarding Algorithm with Two Thresholds}
본 발명은 비동기 다중 전송망(Asynchronous Transfer Mode: 이하, ATM이라 칭함)에서 망 수율 개선 방법에 관한 것으로 특히, ATM 교환기의 셀 버퍼에 두개의 임계치를 설정하여 셀 점유율과 임계값에 따라서 역방향 압력 신호를 전송하거나 부분 패킷 폐기(Partial Packet Discarding: 이하 PPD라 칭함) 방법을 사용함으로서 버퍼 오버 플로우에 의한 셀 손실을 개선하여 망 수율을 개선할 수 있도록 하는 두개의 임계치를 갖는 패킷 폐기 알고리즘을 이용한 망 수율(Network Throughput) 개선 방법 및 그 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고정 길이의 셀을 이용하여 데이터를 전송하는 ATM 교환망에서 하나의 셀의 손실 또는 스위치내의 버퍼 오버플로우에 의해서 발생한 셀 손실은 상위 응용 프로그램에서 전송한 전체 패킷의 손실을 의미한다.
따라서, 상술한 ATM 망을 통하여 셀 손실이 발생한 패킷을 전송하는 것은 망 자원의 손실을 가져올 수 있으며 다른 IP 패킷의 전송을 방해하여 전체적으로 망 수율을 저해하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 종래에는 EPD 제어 방법과 PPD 제어 방법을 사용하는데, 상기 PPD 제어 방법은 제어 방법은 ATM 망을 구성하는 스위치의 버퍼에 가상적 혼잡 상태를 나타내는 임계치를 설정하고 임계치를 넘어서 입력되는 셀에 의해서 스위치가 혼잡 상태에 들어간다는 것을 의미하기 때문에 이후의 셀은 모두 폐기하는 방법이다. 단, IP 패킷의 시작과 끝을 구분하기 위해서 마지막 셀에 대해서는 버퍼에 저장하게 된다.
그러나, 상술한 PPD 제어 방법을 이용하여 스위치 버퍼의 혼잡 상태를 어느 정도 개선할 수 있다고 할지라도 임계치 이전에 입력되어 있던 셀에 의해서 망 자원을 낭비하게 되고 이것은 망 전체적으로 망 수율을 저하시키는 요인이 된다는 문제점이 발생되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 비동기 다중 전송망(ATM) 교환기의 셀 버퍼에 두개의 임계치를 설정하여 셀 점유율과 임계값에따라서 역방향 압력 신호를 전송하거나 부분 패킷 폐기(Partial Packet Discarding) 방법을 사용함으로서 버퍼 오버 플로우에 의한 셀 손실을 개선하여 망 수율을 개선할 수 있도록 하는 두개의 임계치를 갖는 패킷 폐기 알고리즘을 이용한 망 수율 개선 방법 및 그 제어 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명을 이용한 ATM 스위치 트래픽 제어 블록 구성도
도 2는 본 발명에 따른 동작 흐름 예시도
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 입력되는 셀을 분류하는 기능을 하는 셀 분류수단과, 상기 셀 분류수단을 통하여 입력되는 셀에서 VC 단위의 셀을 저장하는 Per-VC 버퍼 및 클래스 별로 셀을 저장하는 Per-Class 버퍼와, 상기 셀 분류수단을 통하여 입력되는 셀의 수를 계수하고 패킷의 마지막 셀을 감시하며, per-VC 계수기로부터 서비스되는 셀 수를 계수하는 셀 계수 수단과, 상기 셀 계수 수단에서 발생되는 계수 값을 이용하여 버퍼에 남아있는 셀 수를 이용하여 PPD 제어 알고리즘 및 전송/중지 제어를 수행하는 제어수단, 및 하위 스위치로부터 중지/전송 신호를 수신하여 서비스 율을 제어하는 서비스율 제어수단을 포함하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 두개의 임계치를 갖는 패킷 폐기 알고리즘을 이용한 망 수율 개선 방법의 특징은, ATM 스위치 트래픽 제어 장치에 있어서: 유입되는 셀을 사용자 셀과 제어 신호 셀을 구분하는 제 1과정과, 상기 제 1과정을 통해 구분되어진 사용자 셀중에서 실 시간성을 갖는 사용자 셀은 출력단의 실시간 버퍼에 저장하고, 비 실시간 성을 가지는 셀은 per-VC 버퍼에 저장하는 제2과정과, 상기 제 1과정을 통해 구분되어진 제어 신호은 중지 제어 신호 셀과 전송 제어 셀을 구분하는 제 3과정과, 상기 제 3과정에서 중지 제어 셀이 경우, TQL 값과 역방향 압력 임계치를 비교하여 TQL 값이 역방향 압력 임계치 이상일 경우 TQL 값이 역방향 압력 임계치 이하가 될 때까지 전송을 중단하며 TQL 값이 역방향 압력 임계치 이하인 경우에는 중단 제어 신호 셀을 무시하는 제 4과정과, 상기 제 3과정에서 전송 제어 셀인 경우, 교환기의 상태가 전송 중지 상태이면 전송을 시작하는 제 4과정과, 입력되어진 셀이 비 실시간 사용자 셀인 경우 각 VC 별로 셀을 저장하고 PVC 값 및 TQL 값을 하나씩 증가시킨 후 PVC 값과 PPD 임계 값을 비교하는 제 5과정과, 상기 제 5과정에서 PVC 값이 PPD 임계 값 이상인 경우 SDU 지시자가 1인 셀의 바로 이전 셀까지 폐기하는 제 6과정, 및 상기 제 5과정에서 PVC 값이 PPD 임계 값 이하인 경우 per-VC 셀을 서비스하여 per-Class 버퍼에 저장하는 제 7과정을 포함하는 데 있다.
이하 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 역방향 압력 신호를 이용한 망 수율 개선 알고리즘을 이용한 ATM 교환기의 트래픽 제어 장치 블록 구성도를 나타낸 것이다.
첨부한 도 1에 도시되어 있는 트래픽 제어 장치는 입력되는 셀을 분류하는 기능을 하는 셀분류부(10)와, 입력 셀 수를 계수하고 패킷의 마지막 셀을 감시하며 각 버퍼에서 서비스되는 셀 수를 계수하는 셀 계수부(40)와, 상기 계수 값을 이용하여 버퍼에 남아있는 셀 수를 이용하여 PPD 제어 알고리즘 및 전송/중지 제어를 수행하는 제어부(50), 상기 버퍼에 남아 있는 셀 수를 이용하여 상위 스위치에게중지(Stop)/전송(Send) 신호를 전송하는 기능 및 하위 스위치로부터 수신한 중지/전송 신호를 이용하여 서비스 율을 제어하는 부분, 및 각 셀을 VC 또는 서비스 등급에 따라서 저장하기 위한 Per-VC 버퍼(20)와 Per-Class 버퍼(30)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 역방향 압력 신호를 이용한 망 수율 개선 알고리즘을 이용한 ATM 교환기의 트래픽 제어 장치의 동작을 간략히 살펴보면, ATM 셀이 입력되면 상기 셀 분류기는 실시간성과 비실시간 성 트래픽으로 분류하여 실시간성을 가지는 셀은 즉시 출력 단의 실시간 클래스 버퍼에 저장되고, 비 실시간 성을 가지는 셀은 per-VC 버퍼(30)에 저장한다.
상기 과정에서 Per-VC 버퍼(30)에 저장될 때 입력 셀 계수부(40)는 각 VC 에 대해서 입력된 셀 수를 계산하고, EPD/PPD 제어 알고리즘을 위해서 각 VC에 입력되는 셀이 마지막 셀인가를 측정한다. 마지막 셀의 구분은 ATM 셀 헤더의 페이로드 형 지시자(Payload Type Identifier : 이하 PTI라 칭한다.) 값에 따라서 구분한다.
상기 마지막 셀은 PPD 알고리즘이 수행되는 경우 마지막 셀을 버퍼에 저장하여 패킷을 구분하는데 사용된다.
이때, 제어부(50)에서는 상기 서비스된 셀 계수기의 출력 값과 입력 셀 계수 값을 이용하여 현재 per-VC 버퍼(30) 내에 셀 수를 측정한다. 상기에서 측정된 셀 값을 이용하여 PPD 제어 알고리즘을 동작시키거나 중지/전송 신호를 상위 스위치로 전송하는 기능을 한다.
이하, 첨부한 도면중 도 2를 통하여 역방향 압력 신호를 이용한 망 수율 개선 방법에 대해서 상세히 설명한다.
본 발명에서는 역방향 압력 신호와 PPD 제어 방법을 수행하기 위해서 각 VC 버퍼(20)에 저장되어 있는 셀 수를 측정하기 위한 per-VC 계수기(per-VC Counter : 이하 PVC라 칭한다.)와 각 VC에 존재하는 셀의 총합을 나타내는 전체 큐 길이 계수기(Total Queue Length: 이하 TQL이라 칭한다.)의 두 계수기가 사용된다.
셀이 입력되면 셀이 중지/전송을 의미하는 제어 신호인지 아니면 사용자 셀인지를 구분한다.
제어 신호인 경우, 스텝 S105에서는 중지 제어 신호인가를 판단하는데, 이때 상기 스텝 S105에서 중지 제어 신호인 것으로 판단되면 스텝 S106으로 진행하여 TQL과 BP 임계치(THBP)를 비교하여 임계치 이하인 경우에는 스텝 S107로 진행하여 중지 제어 신호를 무시한 후 계속 셀을 전송한다.
반면에, 상기 스텝 S106의 판단으로 임계치 이상이면 스텝 S108로 진행하여 TQL이 역방향 압력 임계치 이하가 될 때까지 셀의 전송을 중단한다.
만약, 상기 상기 스텝 S105에서 중지 제어 신호가 아니고 전송 제어 신호라고 판단되는 경우에는 스텝 S109로 진행하여 현재 ATM 스위치의 상태가 전송 중지 상태이면 전송을 시작하고 전송 상태인 경우에는 제어 신호를 무시한다.
만약, 입력되는 셀이 제어 신호가 아닌 사용자 셀이 입력되면 셀 분류기(10)를 통해 실시간 셀과 비 실시간 셀을 구분하여 각 버퍼에 저장한다. 실 시간셀인 경우에는 실시간 버퍼에 바로 전달되고 비 실시간 셀의 경우에는 각 VC 값에 의해서 적절한 VC 버퍼(20)에 셀을 저장한다.
비 실시간 셀이 입력되면 스텝 S101에서 PVC 값과 TQL 값을 하나씩 증가시킨다. 이러한 과정이 끝나면 스텝 S102의 과정을 통해 TQL 값과 역방향 압력 임계치를 비교하여 역방향 압력 임계치 이상이 되면 스텝 S103의 과정으로 진행하여 상위 스위치로 중단 제어 신호를 전송하고 그렇지 않은 경우에는 스텝 S104로 진행한다.
전술한 모든 과정에서 각 동작의 수행이후에는 스텝 S104로 귀결하는데, 상기 스텝 S104 이후의 과정을 살펴보면, 스텝 S110 내지 스텝 S113의 과정을 통해 각 VC에 대해서 셀 서비스를 수행하고, 각 계수값을 하나씩 감소시킨다.
즉, PVC 계수값과 PPD 임계치를 비교하여 임계치 이하인 경우에는 셀을 출력단에 위치한 per-Class 버퍼에 전달하고, 임계치 이상인 경우에는 PPD 임계치를 넘어섰기 때문에 버퍼 오버플로우에 의해서 셀의 손실이 발생할 수 있기 때문에 셀을 마지막 셀 전까지 셀을 폐기한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 두개의 임계치를 갖는 패킷 폐기 알고리즘을 이용한 망 수율 개선 방법 및 그 제어 장치를 제공하면, 가상적인 폭주 상태의 경우 상위 스위치로 중지 신호를 전송하기 위한 역방향 압력 임계치와 부분 패킷 폐기 임계치를 설정하고, 현재 버퍼의 잔여 셀 수를 기반으로 상위 스위치로 중지/전송 신호를 전송함으로서 버퍼 오버 플로우에 의한 셀 손실을 최소화하고, 망 자원 사용 효율을 개선함으로서 최종적으로 망 수율 개선이 이루어진다.

Claims (2)

  1. 입력되는 셀을 분류하는 기능을 하는 셀 분류수단과;
    상기 셀 분류수단을 통하여 입력되는 셀에서 VC 단위의 셀을 저장하는 Per-VC 버퍼 및 클래스 별로 셀을 저장하는 Per-Class 버퍼와;
    상기 셀 분류수단을 통하여 입력되는 셀의 수를 계수하고 패킷의 마지막 셀을 감시하며, per-VC 계수기로부터 서비스되는 셀 수를 계수하는 셀 계수 수단과;
    상기 셀 계수 수단에서 발생되는 계수 값을 이용하여 버퍼에 남아있는 셀 수를 이용하여 PPD 제어 알고리즘 및 전송/중지 제어를 수행하는 제어수단; 및
    하위 스위치로부터 중지/전송 신호를 수신하여 서비스 율을 제어하는 서비스율 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 ATM 스위치 트래픽 제어 장치.
  2. ATM 스위치 트래픽 제어 장치에 있어서:
    유입되는 셀을 사용자 셀과 제어 신호 셀을 구분하는 제 1과정과;
    상기 제 1과정을 통해 구분되어진 사용자 셀중에서 실 시간성을 갖는 사용자 셀은 출력단의 실시간 버퍼에 저장하고, 비 실시간 성을 가지는 셀은 per-VC 버퍼에 저장하는 제 2과정과;
    상기 제 1과정을 통해 구분되어진 제어 신호은 중지 제어 신호 셀과 전송 제어 셀을 구분하는 제 3과정과;
    상기 제 3과정에서 중지 제어 셀이 경우, TQL 값과 역방향 압력 임계치를 비교하여 TQL 값이 역방향 압력 임계치 이상일 경우 TQL 값이 역방향 압력 임계치 이하가 될 때까지 전송을 중단하며 TQL 값이 역방향 압력 임계치 이하인 경우에는 중단 제어 신호 셀을 무시하는 제 4과정과;
    상기 제 3과정에서 전송 제어 셀인 경우, 교환기의 상태가 전송 중지 상태이면 전송을 시작하는 제 4과정과;
    입력되어진 셀이 비 실시간 사용자 셀인 경우 각 VC 별로 셀을 저장하고 PVC 값 및 TQL 값을 하나씩 증가시킨 후 PVC 값과 PPD 임계 값을 비교하는 제 5과정과;
    상기 제 5과정에서 PVC 값이 PPD 임계 값 이상인 경우 SDU 지시자가 1인 셀의 바로 이전 셀까지 폐기하는 제 6과정; 및
    상기 제 5과정에서 PVC 값이 PPD 임계 값 이하인 경우 per-VC 셀을 서비스하여 per-Class 버퍼에 저장하는 제 7과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 두개의 임계치를 갖는 패킷 폐기 알고리즘을 이용한 망 수율 개선 방법
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