KR20020024935A - A fast convolution approximation scheme for estimating end-to-end delay - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 단-대-단(END TO END) 지연 예측을 위한 고속 콘볼루션 근사화 방법에 관한 것으로 더욱 자세하게는 여러 노드에 걸친 지연 분포를 고속으로 콘볼루션함으로써 짧은 시간에 단-대-단 지연의 추정을 가능하게 하고, 지연 분포를 압축해서 전달하는 고속 콘볼루션 근사화 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fast convolution approximation method for end-to-end delay prediction. More particularly, the present invention relates to a fast convolution of delay distribution over several nodes, thereby achieving short-to-end delay in a short time. A fast convolution approximation system and method for enabling estimation and for compressing and delivering delay distributions.
ATM망에서 이용자가 요구하는 QoS에는 크게 셀 손실율과 셀 지연과 셀 지연변동 등이 있다. ATM망은 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽을 동시에 수용해야 하는데, 실시간 트래픽의 경우 셀 지연(CTD)과 셀 지연변동(CDV)은 중요한 품질요소이다. 망은 호를 설정하는 동안 호 수락 제어의 과정에서 요구되는 셀 지연변동이 만족될 수 있는지 아닌지를 알 수 있어야 한다. 따라서, 망은 각 스위치 또는 노드에서의 셀 지연과 지연 변동 정보를 이용해 수용 가능한 단-대-단 지연 변동을 예측할 필요가 있다. 단-대-단 QoS 예측은 신호 및 호 수락 제어뿐만 아니라 목적지까지의 가장 좋은 경로를 선택하기 위한 QoS 라우팅에도 사용될 수 있다.QoS required by users in ATM networks includes cell loss rate, cell delay, and cell delay variation. ATM networks must accommodate real-time traffic and non-real-time traffic simultaneously. For real-time traffic, cell delay (CTD) and cell delay variation (CDV) are important quality factors. The network shall be able to know whether or not the cell delay variation required in the course of call admission control can be satisfied during call setup. Thus, the network needs to predict acceptable end-to-end delay variation using cell delay and delay variation information at each switch or node. End-to-end QoS prediction can be used not only for signaling and call admission control, but also for QoS routing to select the best path to the destination.
종래의 단-대-단 지연을 추정하는 방법은 크게 다음의 5가지 방법으로 제안되고 있다.The conventional method of estimating the end-to-end delay has been largely proposed in the following five methods.
첫 번째 방법은 단-대-단 CDV를 근원지에서 목적지까지 각 노드에서의 CDV 들의 합으로 추정한다.The first method estimates the end-to-end CDV as the sum of the CDVs at each node from source to destination.
두 번째 방법은 각 노드에서의 CDV가 CTD의 표준 편차의 상수배이고, 상수가 모든 노드에 대해서 동일하다고 가정한다. 이러한 가정하에서 단-대-단 CDV는 각 노드에서의 CDV의 제곱의 합에 SQUARE ROOT를 취한 값과 같아지게 된다.The second method assumes that the CDV at each node is a constant multiple of the standard deviation of the CTD and that the constant is the same for all nodes. Under this assumption, the end-to-end CDV will be equal to the SQUARE ROOT of the sum of the squares of the CDVs at each node.
세 번째 방법은 각 노드에서의 지연의 평균과 분산 그리고 CDV까지 사용하는방법이다. 개별적인 확률변수의 분포가 어떠하든 확률변수의 개수가 많아지면 그 확률변수들의 합은 정규분포에 가까워진다는 중심 극한 정리를 이용하는 방법이다.The third method is to use average and variance of delay at each node and even CDV. Whatever the distribution of individual random variables, the larger the number of random variables, the central limit theorem that the sum of those random variables approaches a normal distribution.
네 번째 방법은 CHERNOFF BOUND를 사용하는 방법인데, 각 스위치에서의 큐잉 지연이 GAMMA분포를 따른다고 가정하고 있다.The fourth method is to use CHERNOFF BOUND, which assumes that the queuing delay at each switch follows the GAMMA distribution.
다섯번째 방법은 망은 운용유지보수(OAM)셀을 사용하는 방법이다. OAM셀을 이용하면 각 노드에서 지연 분포를 구할 필요 없이 바로 단-대-단 지연분포를 구할 수 있다.The fifth method is to use an OAM cell in the network. Using OAM cells, we can find the end-to-end delay distribution without having to find the delay distribution at each node.
그러나, 상기와 같은 종래의 방법들은 다음과 같은 문제점이 야기되고 있다.However, the above conventional methods cause the following problems.
상기 첫 번째 방법으로 구해진 CDV는 실제 단-대-단 CDV에 대한 UPPER BOUND가 아닐 수도 있다.The CDV obtained by the first method may not be the UPPER BOUND for the actual short-to-end CDV.
상기 두 번째 방법에서는 각 노드에서 표준편차에 곱해지는 상수가 같지 않을 수 있다.In the second method, the constant multiplied by the standard deviation at each node may not be the same.
상기 세 번째 방법의 경우 각 노드에서 CDV를 계산해야 하는 부담이 있으며, α의 값이 매우 작은 경우에 셀 지연 시간 분포의 (1-α)- QUANTILE을 계산해야 하려면 매우 많은 숫자의 샘플들이 필요하게 되며 이는 곧 계산시간이 길어지는 것을 의미한다.The third method has a burden of calculating CDV at each node, and when a value of α is very small, (1-α) -QUANTILE of the cell delay time distribution requires a large number of samples. This means that the calculation time is long.
상기 네 번째 방법은 압축된 비디오 트래픽의 경우 광대역 의존 특성을 갖는 것이 알려져 있고, 광대역 의존 트래픽의 경우 큐 길이 분포가 HYPERBOLIC TAIL을 갖기 때문에 GAMMA분포 가정이 일반적으로 성립한다고는 할 수 없다.The fourth method is known to have broadband dependent characteristics for compressed video traffic, and the GAMMA distribution hypothesis is not generally established because the queue length distribution has HYPERBOLIC TAIL for broadband dependent traffic.
상기 다섯번째 방법은 각 노드에서 지연 분포를 구할 필요 없이 바로 단-대-단 지연분포를 구할 수 있지만, OAM 셀이 발생하는 빈도에 제한이 있기 때문에 OAM셀을 이용해서 지연 분포를 얻기까지는 매우 긴 시간이 걸리게 되고, OAM셀은 연결별로 생성이 되는데 ATM망에서 설정되는 연결의 숫자는 매우 크기 때문에 OAM셀로 인해 신호 트래픽이 늘어나 망에 부하를 가중시킬 수 있다는 단점이 있다.The fifth method can directly obtain the end-to-end delay distribution without having to obtain the delay distribution at each node. However, since the OAM cell is limited in frequency, it is very long to obtain the delay distribution using the OAM cell. It takes time, and OAM cells are generated for each connection. However, since the number of connections established in the ATM network is very large, signal traffic increases due to the OAM cell, which adds a load to the network.
위와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명은, 분산적으로 각 노드에서 지연 분포를 구하고 그 정보를 이용해 단-대-단 지연을 구하는 데에 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the above problems is to obtain a distribution of delays at each node in a distributed manner and to obtain an end-to-end delay using the information.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 단-대-단 지연을 계산하기 위해서 이웃 노드에서 지연 분포를 받아 고속 콘볼루션을 수행해서 그 결과를 다른 노드로 전달하는 제어 시스템에 있어서, 호 설정시 라우팅 정보를 기록해서 상류 노드에서 지연 분포가 오는 경우 어떤 지연 분포처리기로 보낼 것인지 결정하고, 하류 노드에서 지연 분포가 오는 경우 지연 분포 처리기의 계산 결과를 어떤 상류 노드로 보낼 것인지 결정하며, 직접 연결된 스위치에서 출력포트별 지연 분포를 받아 해당 지연 분포 처리기로 보내주는 기능을 하는 라우팅 정보 관리기;와, 직접 연결된 스위치에서 지연 분포를 받고 이웃한 노드에서 지연 분포를 받아 고속으로 콘볼루션을 수행하는 지연 분포 처리기;와, 상류 노드에서 오는 지연 분포를 해당 지연 분포 처리기로 보내주거나, 지연 분포 처리기의 계산 결과를 해당 상류 노드로 전달하는 지연정보 스위칭 블록;으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a call setup in a control system that receives a delay distribution from a neighbor node to perform a fast convolution and transfers the result to another node in order to calculate a end-to-end delay. Time routing information is recorded to determine which delay distribution processor to send when the delay distribution comes from the upstream node, and to determine which upstream node to send the calculation result of the delay distribution processor when the delay distribution comes from the downstream node. A routing information manager that receives a delay distribution for each output port from a switch and sends the delay distribution to a corresponding delay distribution processor; and a delay distribution that performs convolution at high speed by receiving a delay distribution from a directly connected switch and receiving a delay distribution from a neighboring node. The delay distribution from the upstream node to the corresponding delay distribution handler. Jugeona, the calculation result of the delay distribution information processor delays the switching block to forward to the upstream node; characterized by being a.
본 발명은 또한, 두 개의 지연 분포에 대해서 고속 콘볼루션 근사 기능을 수행하는 지연 분포 처리기에 있어서, 해당되는 출력포트를 지나는 셀의 지연 분포를 확률 분포 저장장치 #1에 저장하는 단계;와, 확률 분포 저장장치 #2에서 상류 노드 또는 하류 노드로부터 지연정보를 전송받는 단계;와, 확률 분포 압축기 #2는 하류 노드에서 지연정보를 받으면 상류 노드로 연결이 되거나, 상류 노드에서 지연정보를 받으면 하류 노드로 연결되는 단계;와, 확률 분포 저장장치 #2에서 이웃 노드에서의 지연 분포 데이터 압축율을 전송받아 delta 2 블록으로 전송하는 단계;와, 다음의 수학식 2와 6으로 계산된 압축된 지연분포를 저장하는 단계;와, 확률 분포 저장장치 #1에 입력된 지연 분포를 이용해 delta 1 계산블록에서 데이터 압축율을 계산하는 단계;와, 확률 분포 압축기 #1에서 상기의 delta 1 블록에서 계산된 압축율로 압축된 지연 분포를 생성해서 저장하는 단계;와, 최소값 계산 블록에서 상기 delta 1 블록에서 계산된 압축율과 delta 2 블록에 저장된 압축율의 최대 공약수를 계산하는 단계;와, 콘볼루션 계산기에서 압축된 지연 분포를 콘볼루션하는 단계;와, 확률 분포 저장장치 #3에서 상기 콘볼루션 계산기의 결과와 다음의 수학식 4와 5에 따라 원래의 스케일로 복원하여 콘볼루션 결과를 저장하는 단계;와, 상기 콘볼루션 결과를 또 다른 이웃 노드에 다시 전달하기 위해서 delta 3 블록에서 콘볼루션 결과 얻어진 지연 분포에 대한 데이터 압축율을 계산하는 단계;와, 확률분포 압축기 #2에서 상기 delta 3 에서 전송받은 데이터 압축율을 이용하여 다음 수학식 2와 6으로 지연 분포를 압축하는 단계;와, 데이터 압축율과 압축된 누적지연 분포를 다음 이웃노드로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention also provides a delay distribution processor for performing a fast convolution approximation function for two delay distributions, the method comprising: storing a delay distribution of a cell passing through a corresponding output port in probability distribution storage # 1; and, probability Receiving delay information from the upstream node or the downstream node in the distribution storage device # 2; and the probability distribution compressor # 2 is connected to the upstream node when the downstream node receives the delay information, or, if the delay information is received from the upstream node, the downstream node. And a delay distribution data compression ratio received from a neighbor node in the probability distribution storage device # 2 and transmitted as a delta 2 block; and the compressed delay distribution calculated by Equations 2 and 6 below. And calculating a data compression ratio in the delta 1 calculation block using the delay distribution input to the probability distribution storage device # 1. Generating and storing a compressed delay distribution at a compression rate calculated in the delta 1 block in the compressor # 1; and a maximum common divisor of the compression rate calculated in the delta 1 block and the compression rate stored in the delta 2 block in the minimum value calculation block. And convolving the compressed delay distribution in the convolution calculator; and restoring it to the original scale according to the results of the convolution calculator and the following equations (4) and (5) in the probability distribution storage device # 3. Storing a convolution result; and calculating a data compression ratio for the delay distribution obtained as a result of the convolution in a delta 3 block in order to deliver the convolution result to another neighbor node; and, the probability distribution compressor # Compressing the delay distribution using Equations 2 and 6 using the data compression ratio received in delta 3 in 2; and, data compression ratio It characterized in that it comprises a; transferring the compressed cumulative delay distribution to the next adjacent node.
본 발명은 또한, 노드 자신의 지연 분포와 이웃한 노드의 지연 분포를 전달하는 기능을 수행하는 지연 분포 처리기에 있어서, 직접 연결된 스위치의 해당 출력포트에서 발생하는 셀 지연분포가 확률 분포 저장장치 #1에 저장되는 단계;와,The present invention also provides a delay distribution processor for transmitting a delay distribution of a node itself and a delay distribution of neighboring nodes, wherein the cell delay distribution generated at a corresponding output port of a directly connected switch has a probability distribution storage device # 1. Stored in the;
상류 노드 또는 하류 노드에서 전송된 지연정보가 확률 분포 저장장치 #2에 저장되는 단계;와, 확률 분포 저장장치 #1에 저장된 지연 분포에 대해 delta 계산 블록에서 데이터 압축율을 계산하는 단계;와, 확률 분포 압축기 #1에서 확률 분포 저장장치 #1에 저장된 지연 분포를 수학식 2와 6을 이용해 delta 계산 블록에서 계산된 데이터 압축율로 압축한 지연 분포와 데이터 압축율을 저장하는 단계;와, 스케줄러 블록에서 두 가지 지연 분포의 전송 순서를 결정하는 단계;와, 결정된 전송 순서에 따라 지연 분포를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Delay information transmitted from an upstream node or a downstream node is stored in the probability distribution storage device # 2; and calculating a data compression ratio in a delta calculation block with respect to the delay distribution stored in the probability distribution storage device # 1; Storing the delay distribution and the data compression ratio obtained by compressing the delay distribution stored in the probability distribution storage unit # 1 in the distribution compressor # 1 by the data compression ratio calculated in the delta calculation block using Equations 2 and 6; and Determining a transmission order of branch delay distributions; and transmitting a delay distribution according to the determined transmission order.
본 발명은 또한, 모든 노드에서의 지연 분포를 받아서 고속 콘볼루션 근사 기능을 수행하는 지연 분포 처리기에 있어서, 직접 연결된 스위치의 해당 출력포트에서 발생하는 지연분포가 확률 분포 저장장치 #1에 저장되는 단계;와, delta 1 계산블록에서 데이터 압축율을 결정하는 단계;와, 확률 분포 압축기 #1에서 확률 분포 저장장치 #1에 저장된 지연 분호를 delta의 비율로 압축해서 압축된 지연 분포와 압축율을 선택기로 보내는 단계;와, 고속 콘볼루션 계산이 시작되는 단계;와, 선택기에서 확률 분포 압축기 #1의 결과를 선택하는 단계;와, 확률 분포 저장장치 #2에 최종 노드에서 발생한 지연 분포가 저장되는 단계;와, 상기 지연 분포에 대한 압축율이 delta 2 블록에 저장되는 단계;와, 확률 분포 저장장치 #3에 최종 노드에 가장 가까운 노드에서 발생한 지연 분포를 받아 그 분포에 대한 데이터 압축율을 delta 3 블록에 저장하는 단계;와, 최소값 계산 블록에서 고속 콘볼루션되는 두 지연 분포에 대한 두 개의 데이터 압축율 중 최소값을 선택하는 단계;와, 콘볼루션 계산기 블록에서 압축된 두 지연 분포에 대해 콘볼루션 연산을 수행하여 그 결과를 확률 분포 저장장치 #4로 전송하는 단계;와, 확률 분포 저장장치 #4에서 최종 노드에서의 지연 분포와 가장 가까운 노드에서의 지연 분포를 고속 콘볼루션하여 그 결과와 데이터 압축율의 최소값을 저장하는 단계;와, 상기 결과를 선택기로 피드-백하는 단계;와, 상기 피드-백 단계 이후부터는 선택기에서 두 번째부터 콘볼루션이 모두 끝날 때까지 확률 분포 저장장치 #4를 선택하는 단계;와, 누적된 콘볼루션 결과가 확률 분포 저장장치 #2에 저장되는 단계;와, 가까운 노드에 대한 지연 분포가 확률 분포 큐우로부터 확률 분포 저장장치 #3에 전송되어 저장되는 단계;와, 확률 분포 저장장치 #2에 누적된 지연분포와 확률 분포 저장장치 #3에 저장된 다음으로 가까운 노드의 지연 분포를 고속 콘볼루션하는 것을 반복하는 단계;와, 최종 결과를 확률 분포 저장장치 #4에 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention also relates to a delay distribution processor that performs a fast convolution approximation function by receiving delay distributions at all nodes, wherein a delay distribution generated at a corresponding output port of a directly connected switch is stored in the probability distribution storage device # 1. And determining a data compression ratio in the delta 1 calculation block; and, in the probability distribution compressor # 1, compressing the delay code stored in the probability distribution storage device # 1 at a ratio of delta to send the compressed delay distribution and the compression ratio to the selector. And, starting the fast convolution calculation; selecting a result of the probability distribution compressor # 1 in the selector; and storing the delay distribution generated at the last node in the probability distribution storage device # 2; and Storing the compression ratio for the delay distribution in a delta 2 block; and whether the compression ratio is generated at a node closest to a final node in a probability distribution storage device # 3. Receiving a distribution and storing a data compression ratio for the distribution in a delta 3 block; and selecting a minimum value of two data compression ratios for two delayed distributions that are fast convolutioned in the minimum calculation block; and, a convolution calculator block Performing a convolution operation on the two compressed delay distributions and transmitting the result to the probability distribution storage device # 4; and the delay at the node closest to the delay distribution at the last node in the probability distribution storage device # 4. Fast convolution of the distribution and storing the result and the minimum value of the data compression rate; and feeding back the result to the selector; and after the feed-back step, the convolution ends from the second time in the selector. Selecting the probability distribution storage device # 4 until the cumulative convolution result is stored in the probability distribution storage device # 2; and A delay distribution for a cloud node is transmitted from the probability distribution queue to the probability distribution storage device # 3 and stored therein; and the delayed distribution accumulated in the probability distribution storage device # 2 and the next closest node stored in the probability distribution storage device # 3. Iteratively repeating the fast distribution of the delay distribution of; and storing the final result in the probability distribution storage # 4; characterized in that it comprises a.
도 1은 본 발명의 ATM 노드의 개념을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing the concept of an ATM node of the present invention.
도 2는 지연정보를 이웃 노드와 송수신하는 콘볼루션을 계산하는 제어블록이다.2 is a control block for calculating a convolution for transmitting and receiving delay information with a neighbor node.
도 3은 고속 콘볼루션의 근사 알고리즘의 원리의 설명도이다.3 is an explanatory diagram of a principle of an approximation algorithm of high speed convolution.
도 4는 고속 콘볼루션의 근사 계산에 필요한 데이터 압축율을 계산하는 알고리즘을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating an algorithm for calculating a data compression ratio required for approximation calculation of fast convolution.
도 5는 두 개의 지연 분포에 대해서 고속 콘볼루션 근사 기능을 수행하는 지연 분포 처리기의 블록도이다.5 is a block diagram of a delay distribution processor that performs a fast convolution approximation function for two delay distributions.
도 6은 자신의 노드의 지연 분포와 이웃한 노드의 지연 분포를 전달하는 기능을 수행하는 지연 분포 처리기의 블록도이다.6 is a block diagram of a delay distribution processor that performs a function of transmitting a delay distribution of its own node and a delay distribution of a neighboring node.
도 7은 모든 노드에서의 지연 분포를 받아서 고속 콘볼루션 근사 기능을 수행하는 지연 분포 처리기의 블록도이다.7 is a block diagram of a delay distribution processor that performs a fast convolution approximation function by receiving delay distributions at all nodes.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 ATM 노드의 개념을 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 여러 스위치 노드가 연결되어 있으며, 하나의 노드는 데이터 트래픽을 교환하는 스위치(101)와 이웃한 노드간에 지연에 관한 정보를 주고받으며 누적된 지연을 계산하는 제어블록(102)으로 이루어져 있다.1 is a block diagram showing the concept of an ATM node of the present invention. As shown, several switch nodes are connected, and one node is a control block 102 that calculates a accumulated delay by exchanging information about a delay between a switch 101 exchanging data traffic and a neighboring node. consist of.
데이터가 왼쪽에서 오른쪽으로 흐른다고 가정하면 도 1에서 왼쪽에 있는 노드 A가 상류(UPSTREAM) 노드가 되고, 오른쪽에 있는 두 노드 B, C가 하류(DOWNSTREAM) 노드가 된다. 이웃한 노드간에 데이터 트래픽은 데이터링크(104)를 통해 전달이 되는데, 이 링크는 개념적인 연결을 나타내고 물리적으로는 데이터 링크에 포함이 될 수도 있고, 데이터링크와 분리되어 별개로 존재할 수 도 있다. 물리적으로 데이터링크에 포함되는 경우에는 데이터 셀과 제어용 셀을 구별해 제어용 셀만 제어블록(102)으로 내려주면 논리적으로 제어 메시지 링크(105)를 구성할 수 있다.Assuming that data flows from left to right, in FIG. 1, node A on the left becomes the upstream node, and two nodes B and C on the right become the downstream node. Data traffic between neighboring nodes is carried over the data link 104, which represents a conceptual connection and may be physically included in the data link or may be separate from the data link. In the case of being physically included in the data link, the control message link 105 may be logically formed by distinguishing the data cell from the control cell and lowering only the control cell to the control block 102.
단-대-단 지연분포를 구하기 위한 첫 번째 단계로 먼저 각 노드에서 지연 분포가 구해져야 한다. 각 노드에서 지연 분포를 구하는 방법은 크게 두 가지 방법이 있다.As a first step to find the end-to-end delay distribution, the delay distribution at each node must be obtained first. There are two ways to find the delay distribution at each node.
첫 번째 방법은 테스트 셀을 생성시켜 스위치를 통과시키면서 총 소요시간을 측정하는 방법이다. 테스트 셀을 생성시켜 스위치에 입력하기 직전 또는 입력직후 테스트 셀의 타임스템프에 입력 시간을 써넣고, 스위치를 빠져 나오는 순간의 시각에서 타임스템프에 적힌 입력시간을 빼면 한 노드에서의 지연을 알 수 있다.The first method is to create a test cell and measure the total time it takes to pass the switch. You can determine the delay at one node by creating a test cell and entering the input time into the test cell's timestamp immediately before or after the input and subtracting the input time stamped from the timestamp at the time of exiting the switch. .
두 번째 방법은 출력 버퍼형 스위치 또는 출력포트별로 셀을 분리해서 관리하는 공유버퍼형 스위치에 적용이 가능한 방법으로 버퍼를 관찰해 지연 분포를 얻는 방법이다. 각 셀이 도착하는 시점에 관찰한 버퍼내 셀의 수를 N', 임의의 시간에 관찰한 버퍼내 셀의 수를 N이라고 하면 N',N과 버퍼에서 셀이 서비스를 받기 직전까지 머무는 시간 W사이에는 다음의 수학식 1 같은 관계가 성립한다.The second method is a method that can be applied to an output buffer switch or a shared buffer switch that separates and manages cells by output ports. If the number of cells in the buffer observed at the arrival of each cell is N ', and the number of cells in the buffer observed at any time is N, N', N and the length of time the cell stays in the buffer just before it is served W The following relationship holds for the following equation (1).
여기서 K는 버퍼에 존재할 수 있는 최대 셀의 수이다.Where K is the maximum number of cells that can exist in the buffer.
상기의 수학식 1을 이용하면 매 셀이 도착하는 순간 버퍼를 관찰하거나 매 셀 타임마다 버퍼를 관찰함으로써 버퍼에서 셀이 서비스 받기 전까지 기다리는 시간의 분포를 알 수 있고, 서비스 시간이 일정한 경우 즉, 출력 링크율이 일정하다면 W를 서비스 시간만큼 수평 이동시킴으로서 셀이 스위칭 시스템에 머무르는 시간의 분포를 얻을 수 있다.By using Equation 1, the distribution of time to wait until the cell is serviced in the buffer can be obtained by observing the buffer at the arrival of every cell or the buffer at every cell time. If the link rate is constant, W can be horizontally shifted by the service time to obtain a distribution of time the cell stays in the switching system.
상기에서 설명한 방법에 의해 각 노드의 스위치(101)에서 지연의 분포가 구해질 수 있다. 단-대-단 지연 분포를 구하기 위해서 노드별 지연정보를 누적하는 방법으로는 각 노드들이 자신의 노드에서 발생하는 지연정보와 이웃 노드에서 받는 지연정보를 단순히 상류 또는 하류로 보내어 지연정보를 호 발생 노드 또는 목적지 노드 등 한 곳에 모아서 계산하는 방법이 있을 수 있고①, 또 다른 방법으로 다른 노드에서의 지연정보를 그냥 전달만 하는 것이 아니라 자신의 노드에서의 지연정보까지 포함한 결과를 계산해서 전달하는 방법②이 있을 수 있다.By the method described above, the distribution of delays can be obtained at the switch 101 of each node. In order to obtain the end-to-end delay distribution, the delay information for each node is accumulated. The delay information is generated by simply sending upstream or downstream delay information from each node and delay information received from neighbor nodes. There may be a method of gathering and calculating a node or a destination node in one place, and ①, another method is to calculate and deliver the result including the delay information of its own node instead of just passing the delay information from another node. ② may be there.
① 의 경우 중간 노드의 제어기(102)가 직접 연결된 스위치(101)로부터 지연 분포를 받으면(103) 지연정보를 압축해서 호 발생 노드 또는 목적지로 보내주게 되고, 상류 노드 또는 하류 노드에서 지연정보를 받으면 단순히 반대 방향으로 전달하는 역할을 하게 된다. 모든 지연정보가 모이는 마지막 노드에서는 자신의 노드에서 발생하는 지연정보와 받은 지연정보를 이용해 최종적으로 단-대-단 지연을 계산하는 기능이 필요하다.In the case of ①, when the controller 102 of the intermediate node receives the delay distribution from the switch 101 directly connected (103), it compresses the delay information and sends it to the call originating node or the destination, and receives the delay information from the upstream node or the downstream node. It simply serves to convey in the opposite direction. In the last node where all the delay information is gathered, it is necessary to finally calculate the end-to-end delay using the delay information generated from the node and the received delay information.
② 의 경우 각 노드의 제어 블록(102)은 직접 연결된 스위치에서 지연정보를 받고 상류 노드 또는 하류 노드의 제어 블록으로부터 호 발생 노드부터 상류 노드까지 혹은 목적지로부터 하류 노드까지 누적된 지연분포를 받아 고속 콘볼루션을 수행하고 지연정보를 받은 반대방향으로 자신까지 누적된 지연 분포를 전달하게 된다.In case of ②, the control block 102 of each node receives the delay information from the directly connected switch, and receives the delay distribution accumulated from the call originating node to the upstream node or from the destination to the downstream node from the control block of the upstream node or the downstream node. It performs the solution and delivers the accumulated delay distribution to itself in the opposite direction of receiving the delay information.
①은 최종 노드를 제외한 다른 노드들에서 연산이 줄어드는 장점이 있는 반면, 호 발생 노드부터 목적지 노드까지 노드의 개수가 Z이라 하면, 노드별 지연정보를 전달하는 횟수가 Z의 제곱에 비례하게 되고, ② 의 경우에는 각 노드에서 고속 콘볼루션을 수행하기 때문에 필요한 연산의 양이 조금 더 많지만 노드별 지연정보를 전달하는 회수가 Z에 비례하게 된다. 따라서, 단-대-단 지연 예측값을 얻기까지 걸리는 시간은 ② 가 더 짧을 수 있지만, 각 노드에서 고속 콘볼루션을 수행한 이후 정보를 계속 압축하는 ② 에 비해 모든 정보를 모아서 한꺼번에 처리하는 ①이 좀 더 정확한 단-대-단 지연예측을 할 수도 있다.① has the advantage that the operation is reduced in the other nodes except the last node, while if the number of nodes from the call originating node to the destination node is Z, the number of times of delay information for each node is proportional to the square of Z, In the case of ②, since the fast convolution is performed at each node, the amount of computation required is a little larger, but the number of delay information for each node is proportional to Z. Therefore, the time taken to obtain the end-to-end delay prediction value may be shorter, but ①, which collects and processes all the information at once, is a little compared to ②, which continuously compresses the information after performing fast convolution at each node. More accurate end-to-end delay prediction may be made.
호 수락 제어를 하는 경우에는 호 발생 노드에서 트래픽을 망으로 보내기 이전에 망으로 진입하는 관문에 해당하는 노드에서 망의 상황을 판단하고 연결을 설정할지 아닐지를 판단해야 하므로 호 발생 노드 쪽에 가까우면서 호 수락 제어기능을 갖는 노드에서 단-대-단 지연정보를 필요로 하게 된다. 따라서, 이 경우에는 각 노드가 자신의 노드에서 발생하는 지연정보와 하류 노드에서 받는 지연정보를 모두상류 노드로 전달하거나①, 하류 노드에서 누적된 지연정보를 받은 후 자신까지의 지연정보를 추가해 상류 노드로 전달하는 것②이 바람직하다.In the case of call admission control, before the traffic is sent from the call originating node, the node corresponding to the gateway enters the network to determine the network condition and determine whether to establish a connection. Nodes with admission control require end-to-end delay information. Therefore, in this case, each node delivers both delay information occurring at its own node and delay information received at the downstream node to the upstream node, or ①, receives delay information accumulated at the downstream node, and adds delay information to itself upstream. It is preferable to deliver ② to the node.
도 2는 지연정보를 이웃 노드와 송수신하는 콘볼루션을 계산하는 제어블록을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 제어블록(102)의 기능을 좀 더 구체적으로 나타내었다.2 shows a control block for calculating a convolution for transmitting and receiving delay information with a neighbor node. As shown, the function of the control block 102 is shown in more detail.
망의 가장자리에 있는 노드인 경우 호 수락 제어 블록(204)이 호 수락 제어 기능을 하게 된다. 라우팅 정보 관리기(203)는 자신의 노드를 거쳐가는 모든 연결에 대한 라우팅 정보를 관리한다. 호 설정 과정에서 호 수락 제어 블록(204)이 호 연결을 허락한 경우 새로운 연결에 대한 라우팅 정보가 라우팅 정보 관리기(203)에 추가된다. 지연 분포 처리기(205)의 기능은 각 노드에서의 지연정보를 누적하는 방법에 따라 달라지게 된다.In the case of a node at the edge of the network, the call admission control block 204 serves as a call admission control function. The routing information manager 203 manages routing information for all connections passing through its own node. If the call admission control block 204 allows the call connection during call setup, routing information for the new connection is added to the routing information manager 203. The function of the delay distribution processor 205 depends on how the delay information is accumulated at each node.
상기 ①의 방법을 사용하는 경우 지연 분포 처리기(205)는 각 출력포트마다 하나씩 할당되어 해당 출력포트를 지나는 셀의 지연 분포를 받아서 저장한다. 스위치(201)에서 받은 출력포트별 지연정보는 라우팅 정보 관리기(203)를 거쳐 지연 분포 처리기(205)로 전달된다. 지연정보를 호 발생 노드에서 모으는 경우 지연 분포 처리기는 하류 노드에서 오는 지연정보도 저장해서 직접 연결된 스위치에서 발생하는 지연정보와 하류 노드에서 받은 지연정보 가운데 어떤 지연정보를 먼저 상류로 전달할지 결정한 다음 그 순서대로 지연정보 스위칭 블록(206)을 통해 상류로 전달하게 된다. 이 경우 각 지연정보가 나가는 포트 번호는 라우팅 정보 관리기(203)에 의해 결정된다.In the case of using the method of ①, the delay distribution processor 205 is allocated one for each output port and receives and stores the delay distribution of the cell passing through the corresponding output port. The delay information for each output port received from the switch 201 is transferred to the delay distribution processor 205 via the routing information manager 203. When the delay information is collected at the call originating node, the delay distribution processor also stores the delay information coming from the downstream node and decides which delay information from the delay information generated from the directly connected switch and the delay information received from the downstream node to be transmitted upstream first. In order to be passed upstream through the delay information switching block 206. In this case, the port number to which each delay information goes out is determined by the routing information manager 203.
지연정보를 목적지 노드에서 모으는 경우에는 상류에서 오는 지연정보가 지연정보 스위칭 블록(206)을 통해 해당되는 하류 노드의 방향의 지연 분포 처리기(205)로 전달된다. 지연 분포 처리기(205)는 직접 연결된 스위치에서 받은 지연정보와 상류 노드에서 받은 지연정보 가운데 어떤 것을 먼저 전달할지 순서를 정하고 그 즉시 지연정보를 하류 노드로 전달하게 된다.When the delay information is collected at the destination node, delay information coming upstream is transmitted to the delay distribution processor 205 in the direction of the corresponding downstream node through the delay information switching block 206. The delay distribution processor 205 determines which of the delay information received from the directly connected switch and the delay information received from the upstream node is transmitted first, and immediately delivers the delay information to the downstream node.
상기 ②의 지연정보 누적 방법을 사용하는 경우에 지연 분포 처리기(205)는 각 출력포트마다 하나씩 할당되어 해당 출력포트를 지나는 셀의 지연 분포를 저장하고 다른 노드의 지연을 받아서 고속 콘볼루션 근사 계산을 한다.In the case of using the delay information accumulation method of ②, the delay distribution processor 205 allocates one delay for each output port, stores a delay distribution of cells passing through the corresponding output port, and receives a delay of another node to perform fast convolution approximation calculation. do.
지연 분포 처리기(205)가 하류 노드에서 누적된 지연 분포를 받아 고속 콘볼루션을 하는 경우에는 계산 결과를 저장하고 있다가 라우팅 정보 관리기(203)가 해당되는 상류 노드를 찾아 지연정보 스위칭 블록(206)에 관련 정보를 보내면 계산 결과는 지연정보 스위칭 블록(206)을 거쳐 상류 노드로 전달이 된다. 지연 분포 처리기(205)가 상류 노드에서 누적된 지연 분포를 받아 고속 콘볼루션을 하는 경우에는 상류 노드에서 오는 지연 분포가 지연정보 스위칭 블록(206)을 통해 해당 지연 분포 처리기(205)로 전달되고, 지연 분포 처리기(205)는 자신의 노드에서의 지연 분포와 상류 노드에서의 지연 분포를 모두 받는 즉시 고속 콘볼루션을 수행해 하류 노드로 결과를 보내주게 된다.When the delay distribution processor 205 receives the delay distribution accumulated in the downstream node and performs high-speed convolution, the calculation result is stored, and the routing information manager 203 finds the corresponding upstream node and finds the corresponding upstream node. When the related information is sent, the calculation result is transmitted to the upstream node via the delay information switching block 206. When the delay distribution processor 205 receives the delay distribution accumulated at the upstream node and performs fast convolution, the delay distribution coming from the upstream node is transmitted to the corresponding delay distribution processor 205 through the delay information switching block 206. As soon as the delay distribution processor 205 receives both the delay distribution at its node and the delay distribution at the upstream node, the delay distribution processor 205 performs fast convolution and sends the result to the downstream node.
도 3은 고속 콘볼루션의 근사 알고리즘의 원리를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, X가 자기 노드에서의 지연이고, Y가 이웃 노드에서의 지연이라고 하면,확률 변수 X2와 Y2의 확률 질량 함수(pmf)(303,304)는 확률 변수 X와 Y의 확률 질량 함수(301,302)로부터 다음의 수학식 2와 3에 의해 만들어진다.3 illustrates the principle of an approximation algorithm of fast convolution. As shown, if X is the delay at its own node and Y is the delay at the neighboring node, then the probability mass function (pmf) 303,304 of the probability variables X 2 and Y 2 is the probability mass of the probability variables X and Y. From the functions 301 and 302 is made by the following equations (2) and (3).
도 3에서는 Δ와 Δ2의 값이 모두 2인 경우를 다루고 있다.3 deals with the case where both the values of Δ and Δ 2 are 2.
도 3에서 X2,Y2의 pmf(303,304)를 콘볼루션하면 그 결과 분포 함수에서도 0이 많이 나오게 된다는 것을 쉽게 예측할 수 있다. Δ와 Δ2가 같을 때, 다음의 수학식 4와 5에서 보는 바와 같이 0이 나오는 경우를 곱셈 계산에서 제외하게 되면 곱셈의 횟수가 줄어서 속도를 높일 수가 있다.Convolution of pmf (303,304) of X 2 and Y 2 in FIG. 3 makes it easy to predict that a large number of zeros will be obtained in the distribution function as a result. When Δ and Δ 2 are the same, as shown in Equations 4 and 5, if the case of 0 is excluded from the multiplication calculation, the number of multiplications may be reduced and the speed may be increased.
상기에서 P_{X_2^'} (i)와 P_{Y_2^'} (i)는 다음과 같이 정의된다.In the above, P_ {X_2 ^ '} (i) and P_ {Y_2 ^'} (i) are defined as follows.
이 결과는 X2의 pmf와 Y2의 pmf의 콘볼루션이 P_{X_2^'} (i)와 P_{Y_2^'} (i)를 콘볼루션한 후 스케일을 바꾸어줌으로써 계산될 수 있음을 의미한다. X와 Y의 최대값을 각각 DX, DY라고 하면 pmf P_{X_2^'} (i)를 구성하는 확률값의 개수는 PX(i)에 비해 1/Δ 정도로 작다. 따라서, X와 Y대신 X2와 Y2의 pmf를 콘볼루션하면 곱셈의 횟수를 (DX+1)×(DY+1)에서로 줄일 수 있고 상보 누적 분포함수 (COMPLEMENTARY CUMULATIVE DISTRIBUTION FUNCTION)의 상한치를 얻게 된다. Δ와 Δ2가 다를 때에는 Δ와 Δ2의 최대공약수를 Δ' 라고 하면 곱셈의 횟수를로 줄일 수 있다. 그런데, Δ와 Δ2가각각 큰 값이더라도 서로 소이면 콘볼루션 속도 측면에서 이득을 볼 수 없기 때문에 데이터 압축율Δ는 항상 2의 거듭 제곱 형태로 취해진다.This result means that the convolution of pmf of X 2 and pmf of Y 2 can be calculated by changing the scale after convolving P_ {X_2 ^ '} (i) and P_ {Y_2 ^'} (i) do. If the maximum values of X and Y are D X and D Y , respectively, the number of probability values constituting pmf P_ {X_2 ^ '} (i) is about 1 / Δ smaller than P X (i). Therefore, convolving pmf of X2 and Y2 instead of X and Y will multiply the number of multiplications from (D X +1) x (D Y +1). The upper limit of the COMPLEMENTARY CUMULATIVE DISTRIBUTION FUNCTION is obtained. When Δ and Δ 2 are different, the maximum common divisor of Δ and Δ 2 is Δ '. Can be reduced. However, even if each of Δ and Δ 2 is large, the data compression ratio Δ is always taken as a power of 2 since no gain is obtained in terms of convolutional speed when the values are small.
지금까지 살펴본 바와 같이 데이터 압축율 Δ와 Δ2를 도입함으로써 기존의 콘볼루션을 사용하는 경우에 비해 곱셈의 횟수를 줄일 수 있다. 이 밖에 데이터 압축율을 사용하면 단-대-단 지연을 추정하기 위해서 인접한 노드간에 전달하는 데이터의 양을 줄일 수 있다. 상기에서 Y가 이웃 노드까지의 지연이고, Y의 최대값인 DY인 경우 Y의 pmf에 대한 데이터 압축율이 Δ2이면 연속된 노드에 걸친 지연 분포를 계산하기 위해 그 이웃 노드가 전달해야 하는 확률값의 개수는이 된다.As described above, by introducing the data compression ratios Δ and Δ 2 , the number of multiplications can be reduced as compared with the conventional convolution. In addition, using data compression can reduce the amount of data transferred between adjacent nodes to estimate end-to-end delays. In the above case, when Y is a delay to a neighbor node and the maximum value of Y is D Y , if the data compression ratio of pmf of Y is Δ 2, the probability value that the neighbor node should pass to calculate the delay distribution over successive nodes The number of Becomes
Δ2를 일정한 값으로 정하면 이웃한 노드간 전달하는 확률값의 개수는 최대 지연이 증가할수록 늘어나게 된다. 이는 곧 각 노드에서 발생하는 지연 정도에 따라 단-대-단 지연계산이 영향을 받게됨을 의미하므로 바람직하지 않다.If Δ 2 is set to a constant value, the number of probability values transmitted between neighboring nodes increases as the maximum delay increases. This is undesirable because it means that the end-to-end delay calculation is affected by the degree of delay occurring at each node.
상기와 같은 점을 해소하고자 도 4에서는 각 노드에서의 지연에 기반해 데이터 압축율을 결정하는 알고리즘을 제안한다. 도 4는 고속 콘볼루션의 근사 계산에 필요한 데이터 압축율을 계산하는 알고리즘을 나타낸 순서도이다. 도시된 바와 같이, 노드간에 전달하는 확률값의 개수를 m이라 하고, m 또한 2의 거듭 제곱이라고 가정한다. 알고리즘에 사용되는 모든 변수와 지연 분포를 저장하는 배열 a[i]에 메모리를 할당하고 초기화시킨다(401). 지연 분포를 배열 a[i]에 저장한다(402). 여기서 i는 셀 타임 단위의 지연을 의미하고, a[i]는 지연이 i 셀 타임인 확률을 나타낸다. 지연 분포가 주어졌으므로 다음은 최대 지연을 찾아서 그 값을 Dmax에 저장한다(403). 상기에서 데이터 압축율 Δ를 항상 2의 거듭 제곱형태로 취한다고 했기 때문에을 만족하는 최소의 j를 구하고(404,405),으로 Δ를 정하고(406), 데이터를 수학식 2와 6의 알고리즘으로 압축하면 이웃 노드에 전달하는 확률값의 개수가 m을 넘지 않게 된다.To solve this problem, FIG. 4 proposes an algorithm for determining a data compression ratio based on delay at each node. 4 is a flowchart illustrating an algorithm for calculating a data compression ratio required for approximation calculation of fast convolution. As shown, it is assumed that the number of probability values transferred between nodes is m, and m is also a power of two. Memory is allocated and initialized in an array a [i] that stores all variables and delay distributions used in the algorithm (401). The delay distribution is stored in array a [i] (402). I denotes a delay in unit of cell time, and a [i] denotes a probability that the delay is i cell time. Given the delay distribution, the next finds the maximum delay and stores the value in D max (403). Since the data compression ratio Δ is always taken as a power of 2, Find the minimum j that satisfies (404,405), When Δ is determined (406), and the data is compressed using the algorithms of Equations 2 and 6, the number of probability values to be transmitted to neighboring nodes does not exceed m.
도 5는 두 개의 지연 분포에 대해서 고속 콘볼루션 근사 기능을 수행하는 지연 분포 처리기를 블록으로 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 상기의 ②의 지연 누적 방법을 사용하는 경우 고속 콘볼루션 근사 계산을 하는 지연분포 처리기(205)의 세부구성을 나타내었다.5 is a block diagram illustrating a delay distribution processor that performs a fast convolution approximation function for two delay distributions. As shown in FIG. 2, the detailed configuration of the delay distribution processor 205 that performs the fast convolution approximation calculation when using the delay accumulation method of ② is shown.
확률분포 저장장치 #1(502)는 해당되는 출력포트를 지나는 셀의 지연 분포를 저장한다. 이 때 지연은 셀 타임 단위로 측정이 되고, 각 지연값에 대해 발생 비율이 저장된다.The probability distribution storage device # 1 502 stores a delay distribution of a cell passing through a corresponding output port. At this time, the delay is measured in cell time units, and the occurrence rate is stored for each delay value.
확률 분포 저장장치 #2(503)는 상류 노드 또는 하류 노드로부터 지연정보를 받는다. 제어기에서 고속 콘볼루션이 된 결과는 확률분포 압축기 #2(511)에 저장된다. 확률 분포 저장장치 #2(503)가 상류 노드에서 지연정보를 받으면 확률분포 압축기 #2(511)는 하류 노드로 연결이 되고, 확률 분포 저장장치 #2(503)가 하류 노드에서 지연정보를 받으면 확률분포 압축기 #2(511)는 상류 노드로 연결이 된다.Probability distribution storage # 2 503 receives delay information from an upstream node or a downstream node. The result of the high speed convolution in the controller is stored in probability distribution compressor # 2 (511). When probability distribution storage device # 2 503 receives delay information at an upstream node, probability distribution compressor # 2 511 is connected to a downstream node, and probability distribution storage device # 2 503 receives delay information at a downstream node. Probability distribution compressor # 2 511 is connected to an upstream node.
확률 분포 저장장치 #2(503)는 먼저 이웃 노드에서의 지연 분포 데이터 압축율 Δ2를 받아 delta2 블록(505)으로 전달하고 이어서 수학식 3과 6으로 계산된 압축된 지연 분포 P_{Y_2^'} (i)를 받아 저장한다.The probability distribution storage device # 2 503 first receives the delay distribution data compression ratio Δ 2 at the neighboring node and transmits it to the delta2 block 505. Then, the compressed delay distribution P_ {Y_2 ^ '} calculated by Equations 3 and 6 is obtained. Receive (i) and save.
확률 분포 저장장치 #1(502)는 자신의 스위치의 해당 출력포트로 나가는 셀이 겪는 지연의 분포를 그대로 받아들인다. 확률분포 저장장치 #1(502)가 입력받은 지연 분포를 이용해 DELTA 1 계산블록(504)은 도 4의 알고리즘으로 데이터 압축율 Δ을 계산한다. Δ가 증가하면 속도가 빨라지는 반면 정확도가 떨어지는 단점이 있다. 정확도에 비중을 많이 두는 경우에는 DELTA1 계산 블록(504)이 도 4의 알고리즘 대신 Δ를 항상 1로 고정해서 출력하도록 할 수도 있다.Probability distribution storage # 1 502 accepts the distribution of delay experienced by the cell going to the corresponding output port of its switch. Using the delay distribution inputted by the probability distribution storage device # 1 502, the DELTA 1 calculation block 504 calculates the data compression ratio Δ using the algorithm of FIG. Increasing Δ increases the speed but decreases the accuracy. If the emphasis is placed on accuracy, the DELTA1 calculation block 504 may always output Δ at a fixed value of 1 instead of the algorithm of FIG. 4.
확률 분포 압축기 #1는 DELTA 1 계산 블록(504)에서 계산된 Δ와 함께 수학식 2와 6을 이용해 압축된 지연 분포 P_{X_2^'} (i)를 생성해서 저장한다.The probability distribution compressor # 1 generates and stores the compressed delay distribution P_ {X_2 ^ '} (i) using Equations 2 and 6 together with Δ calculated in the DELTA 1 calculation block 504.
최소값 계산 블록(507)은 DELTA 1 계산 블록(504)에서 계산된 Δ와 DELTA 2 블록(505)에 저장된 Δ2의 최대 공약수를 계산한다. Δ와 Δ2가 모두 2의 거듭제곱인 경우에는 두 숫자의 최대 공약수가 두 숫자 가운데 작은 값과 같으므로 최소값 계산블록(507)은 Δ와 Δ2가운데 최소값(Δ')을 선택하는 기능을 한다.The minimum value calculation block 507 calculates the greatest common divisor of Δ calculated in the DELTA 1 calculation block 504 and Δ 2 stored in the DELTA 2 block 505. If both Δ and Δ 2 are powers of 2, the maximum common divisor of two numbers is equal to the smaller of the two numbers, so the minimum value calculation block 507 selects the minimum value Δ 'between Δ and Δ 2 . .
콘볼루션 계산기(508)는 압축된 지연 분포 P_{X_2^'} (i), P_{Y_2^'} (i)를 콘볼루션하는 기능을 한다. 확률 분포 저장장치 #3(509)는 콘볼루션 계산기(508)의 콘볼루션 결과와 Δ' 를 받아 수학식 4와 5에 따라 원래의 스케일로 복원하여 콘볼루션 결과를 저장한다. 단-대-단 지연 계산을 위하여 콘볼루션 결과는 또 다른 이웃 노드에 다시 전달되어야 한다. 결과 분포를 전달하기 전에 전달하는 데이터의양을 줄이기 위해서 DELTA 3 계산 블록(510)이 콘볼루션 결과 얻어진 지연 분포에 대해 데이터 압축율 Δ3를 계산하게 된다.The convolution calculator 508 functions to convolve the compressed delay distributions P_ {X_2 ^ '} (i), P_ {Y_2 ^'} (i). The probability distribution storage device # 3 509 receives the convolution result of the convolution calculator 508 and Δ 'and restores the convolution result by reconstructing the original scale according to equations (4) and (5). Convolution results must be passed back to another neighboring node for end-to-end delay calculations. In order to reduce the amount of data delivered before delivering the result distribution, the DELTA 3 calculation block 510 calculates the data compression ratio Δ 3 for the delay distribution resulting from the convolution.
확률 분포 압축기 #2(511)는 DELTA 3 계산블록(510)에서 받은 데이터 압축율 Δ3로 수학식 2와 6의 알고리즘으로 지연 분포를 압축하고 나서 데이터 압축율과 압축된 누적 지연 분포를 다른 이웃 노드로 전달(514)하기 위해 저장한다.Probability distribution compressor # 2 (511) compresses the delay distribution using the algorithms of Equations 2 and 6 with the data compression ratio Δ 3 received from the DELTA 3 calculation block 510 and then converts the data compression ratio and the compressed cumulative delay distribution to other neighbor nodes. Store for delivery 514.
도 6은 ①의 지연 누적 방법을 사용하는 경우 지연 분포가 모두 모이는 종단 노드를 제외한 노드들에서 자신의 노드의 지연 분포와 이웃한 노드의 지연 분포를 전달하는 기능을 수행하는 지연 분포 처리기(205)를 블록으로 나타낸 것이다. 도 5에서 설명한 ②의 지연 분포 처리기(501)와 마찬가지로 직접 연결된 스위치의 해당 출력포트에서 발생하는 셀 지연 분포가 확률 분포 저장 장치 #1(602)에 저장이 되고 상류 노드 또는 하류 노드에서 받은 지연정보가 확률 분포 저장 장치 #2(604)에 저장이 된다. ②의 지연 분포 처리기(501)에서는 상류 노드 또는 하류 노드에서 받은 지연정보 가운데 데이터 압축율을 분리해서 DELTA 2 블록(505)에 저장했으나, ①의 지연 분포 처리기(601)의 경우는 고속 콘볼루션을 하지 않기 때문에 데이터 압축율을 분리하지 않고 지연 분포의 확률값들과 함께 확률 분포 저장 장치 #2(604)에 저장한다. 확률 분포 저장 장치 #1(602)에 저장된 지연 분포에 대해 DELTA 계산 블록(603)은 도 4의 알고리즘에 따라 데이터 압축율 Δ를 계산하고, 확률 분포 압축기 #1(605)는 확률 분포 저장 장치 #1(602)에 저장된 지연 분포를 수학식 2와 6의 알고리즘에 따라 Δ의 비율로 압축해 압축된 지연 분포와 Δ를 저장한다.6 illustrates a delay distribution processor 205 for transmitting a delay distribution of a node and a delay distribution of a neighboring node in nodes except for an end node where all delay distributions are collected when using the delay accumulation method of ①. Is shown in blocks. Like the delay distribution processor 501 of ② described in FIG. 5, the cell delay distribution generated at the corresponding output port of the directly connected switch is stored in the probability distribution storage device # 1 602 and received from the upstream node or the downstream node. Is stored in the probability distribution storage device # 2 (604). In the delay distribution processor 501 of ②, the data compression ratio is separated from the delay information received from the upstream node or the downstream node and stored in the DELTA 2 block 505. However, in the case of the delay distribution processor 601 of ①, high-speed convolution is not performed. Since the data compression ratio is not separated, the data compression rate is stored in the probability distribution storage device # 2 604 together with the probability values of the delay distribution. For the delay distribution stored in the probability distribution storage device # 1 602, the DELTA calculation block 603 calculates the data compression ratio Δ according to the algorithm of FIG. 4, and the probability distribution compressor # 1 605 uses the probability distribution storage device # 1. The delay distribution stored at 602 is compressed at a ratio of Δ according to the algorithms of Equations 2 and 6 to store the compressed delay distribution and Δ.
②방식의 지연 분포 처리기(501)는 두 가지 지연 분포를 받아 고속 콘볼루션을 해서 그 결과를 압축해서 전달하기 때문에 계산 결과를 한 번만 전송하면 되지만 ①방식의 지연 분포 처리기(601)는 두 가지 지연 분포를 각각 분리해서 전달하기 때문에 두 가지 지연 분포 가운데 어떤 분포를 먼저 전달할지 순서를 정할 필요가 있다. 이와 같은 역할을 스케줄러 블록(606)이 수행하게 된다. 스케줄링 알고리즘으로는 일찍 도착한 지연 분포가 먼저 전송되는 FIFO(FIRST-IN FIRST-OUT)방식을 사용할 수가 있다. 두 지연 분포가 동시에 도착하는 경우에는 직접 연결된 노드에서 발생하는 지연정보에 비해 이웃한 노드들에서 전달되는 정보의 양이 일반적으로 더 많다고 볼 수 있기 때문에 확률 분포 저장 장치 #2(604)에 높은 우선 순위를 주어서 전달하는 방법을 사용하면 확률 분포 저장 장치 #2(604)에 필요한 버퍼의 양을 최소화할 수 있다. 반면에 모든 지연정보가 모이는 최종 노드에서 각 노드의 지연 분포가 모두 도착하기 이전에 고속 콘볼루션의 수행을 시작해서 소요되는 시간을 줄이고자 하는 경우에는 직접 연결된 스위치에서 발생한 지연정보를 저장하고 있는 확률 분포 압축기 #1(605)에 높은 우선 순위를 주어 콘볼루션을 수행하는 노드에 가까운 노드에서의 지연정보를 먼저 전달하는 것이 바람직하다.② The delay distribution processor 501 of the method receives two delay distributions, performs a high-speed convolution, compresses the result, and transmits the calculation result only once. However, the delay distribution processor 601 of the method has two delays. Since each distribution is delivered separately, it is necessary to determine which of the two delayed distributions to deliver first. This role is performed by the scheduler block 606. As a scheduling algorithm, a FIFO (FIRST-IN FIRST-OUT) method in which an early arrival delay distribution is transmitted first may be used. When two delay distributions arrive at the same time, it is considered that the amount of information transmitted from neighboring nodes is generally higher than the delay information generated by directly connected nodes. The ranking and delivery method can be used to minimize the amount of buffer required for probability distribution storage # 2 (604). On the other hand, if you want to reduce the time required by starting high-speed convolution before the delay distribution of each node arrives at the final node where all delay information is collected, the probability of storing the delay information generated from the directly connected switch It is preferable to give the distribution compressor # 1 605 a high priority to first transmit the delay information at a node close to the node performing the convolution.
중간 노드들은 단순히 자신의 노드에서 발생하는 지연 분포와 이웃한 노드에서 받은 지연 분포를 호 발생 노드 또는 목적지 노드로 단순히 전달하는 기능만 했으나, 최종 노드의 지연 분포 처리기에서는 여러 노드에서 발생한 지연 분포를 콘볼루션해야 하기 때문에 그 구조가 중간 노드에 비해서 더 복잡해진다.Intermediate nodes simply transmit the delay distribution occurring in their own node and the delay distribution received from the neighboring node to the call originating node or the destination node, but the delay distribution processor of the last node conballs the delay distribution occurring in the multiple nodes. The structure is more complicated than the intermediate node because it must be rooted.
도 7은 ①의 지연 누적 방법을 사용하는 경우 지연 분포가 모이는 종단 노드에서 모든 노드에서의 지연 분포를 받아서 고속 콘볼루션 근사 기능을 수행하는 지연 분포 처리기(205)를 블록으로 나타낸 것이다.FIG. 7 is a block diagram illustrating a delay distribution processor 205 that performs a fast convolution approximation function by receiving delay distributions from all nodes at an end node where delay distributions are collected when using the delay accumulation method of ①.
직접 연결된 스위치의 해당 출력포트에서 발생하는 지연 분포는 지연 분포 처리기(701)의 확률 분포 저장 장치 #1에 저장된다. DELTA 1 계산 블록(703)은 도 4의 알고리즘에 따라서 데이터 압축율 Δ를 결정하고, 확률 분포 압축기 #1(705)는 확률 분포 저장장치 #1(702)에 저장된 지연 분포를 Δ의 비율로 압축해서 압축된 지연 분포와 압축율 Δ를 선택기(706)로 보내게 된다.The delay distribution generated at the corresponding output port of the directly connected switch is stored in the probability distribution storage device # 1 of the delay distribution processor 701. The DELTA 1 calculation block 703 determines the data compression ratio Δ according to the algorithm of FIG. 4, and the probability distribution compressor # 1 705 compresses the delay distribution stored in the probability distribution storage device # 1 702 at a ratio of Δ. The compressed delay distribution and compression rate Δ are sent to the selector 706.
고속 콘볼루션 계산이 시작되면 선택기는 처음에 확률 분포 압축기 #1의 결과를 선택하기 때문에 확률 분포 저장 장치#2에는 최종 노드에서 발생한 지연 분포가 저장되고 그 지연 분포에 대한 데이터 압축율이 DELTA 2 블록(708)에 저장된다. 확률 분포 저장 장치 #3(709)는 처음에 최종 노드에 가장 가까운 노드에서 발생한 지연 분포를 받게 되고, 그 분포에 대한 데이터 압축율을 DELTA 3 블록(710)에 저장한다. 그 이후 최소값 계산 블록(711)이 고속 콘볼루션되는 두 지연 분포에 대한 두개의 데이터 압축율 가운데 최소값을 선택하고, 콘볼루션 계산기 블록(712)은 압축된 두 지연 분포에 대해 콘볼루션 연산을 수행해 그 결과를 확률 분포 저장 장치 #4(713)로 보내주게 된다. 따라서, 확률 분포 저장 장치 #4(713)는 일단 최종 노드에서의 지연 분포와 가장 가까운 노드에서의 지연 분포를 고속 콘볼루션한 결과와 데이터 압축율의 최소값을 저장하게 된다. 이 결과를 선택기(706)로 피드-백(FEED BACK)하면 선택기는 두 번째부터 콘볼루션이 모두 끝날 때까지 확률 분포 저장 장치 #4(713)를 선택하게 된다. 따라서 누적된 콘볼루션 결과는 확률 분포 저장 장치 #4(707)에 저장되고 다음으로 가까운 노드에 대한 지연 분포는 확률 분포 큐-(QUEUE)(704)로부터 확률 분포 저장 장치 #3에 전달되어 저장된다. 이와 같이 확률 분포 저장장치 #2(707)에 저장된 누적 지연 분포와 확률분포 저장장치 #3(709)에 저장된 다음으로 가까운 노드의 지연 분포에 대해 고속 콘볼루션을 수행하는 과정을 반복함으로써 결과적으로 단-대-단 지연이 근사적으로 계산이 된다. 이 결과는 최종적으로 확률분포 저장장치 #4(713)에 저장된다.When the fast convolution calculation starts, the selector initially selects the result of probability distribution compressor # 1, so the probability distribution storage device # 2 stores the delay distribution that occurred at the last node and the data compression ratio for that delay distribution is DELTA 2 block ( 708). Probability distribution storage device # 3 709 initially receives a delay distribution occurring at the node closest to the last node, and stores the data compression ratio for the distribution in DELTA 3 block 710. The minimum value calculation block 711 then selects the minimum of two data compression rates for the two delayed distributions with fast convolution, and the convolution calculator block 712 performs a convolution operation on the two compressed delayed distributions as a result. Is sent to the probability distribution storage device # 4 713. Accordingly, the probability distribution storage device # 4 713 stores the result of the fast convolution of the delay distribution at the node closest to the delay distribution at the last node and the minimum value of the data compression ratio. Feeding this result back to the selector 706 selects the probability distribution storage device # 4 713 from the second until the convolution is complete. Therefore, the accumulated convolution result is stored in the probability distribution storage device # 4 707 and the delay distribution for the next closest node is transferred from the probability distribution queue QUEUE 704 to the probability distribution storage device # 3 and stored. . As such, the process of performing fast convolution on the cumulative delay distribution stored in the probability distribution storage device # 2 707 and the delay distribution of the next closest node stored in the probability distribution storage device # 3 709 is repeated. The large-to-short delay is approximated. This result is finally stored in probability distribution storage # 4 713.
본 발명은 여러 노드에 걸친 지연 분포를 고속으로 콘볼루션함으로써 짧은 시간에 단-대-단 지연의 추정을 가능하게 하는 효과가 있다.The present invention has the effect of enabling the estimation of end-to-end delay in a short time by convolving the delay distribution over several nodes at high speed.
또한, 지연 분포를 모두 전달하는 것이 아니라 압축해서 전달함으로써 제어 정보로 인한 부하를 줄일 수 있고, 단-대-단 지연 추정 시간을 단축시킬 수 있다.In addition, it is possible to reduce the load due to the control information and to shorten the end-to-end delay estimation time by compressing and transferring the delay distribution instead of all of them.
또한 본 발명은 단-대-단 지연의 추정 정보를 이용해 현재 망의 상황을 잘 파악함으로써 호 수락 제어가 향상될 수 있고, QoS 라우팅을 하는 경우에도 유용한 정보를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can improve call admission control by grasping the current network situation by using the estimated information of end-to-end delay, and can provide useful information even when QoS routing is performed.
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