KR20030043175A - 차별화 서비스 네트워크에서 서비스 품질 제공을 위한적응 패킷 포워딩 방법 및 장치 - Google Patents

차별화 서비스 네트워크에서 서비스 품질 제공을 위한적응 패킷 포워딩 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차별화 서비스 네트워크 QoS(서비스 품질: Quality of Service) 제공을 위한 적응 패킷 포워딩 방법 및 장치에 관한 것으로, 그 목적은 인터넷과 같은 패킷 통신망에서 신뢰성 있는 서비스를 제공하기 위해 복잡한 신호 절차에 따른 통신망 자원의 사전 예약을 수행하지 않고, 동적으로 각 서비스 클래스에 대한 서비스 품질을 보장하는 것이다.
본 발명의 방법 및 장치는 입력되는 패킷을 서버스 형태와 품질요구사항을 고려하여 패킷을 출력버퍼에 저장하는 패킷 분류기; 각 클래스 큐에 제공된 서비스 품질을 측정하여 패킷의 스케쥴링과 폐기를 결정하는 QoS 제어기; 관측된 클래스별 품질에 따라 적응적으로 스케쥴링 가중치를 설정하여 서비스하는 적응 가중치 스케쥴러; 패킷의 클래스 별 저장과 폐기를 수행하는 공유 버퍼기 등의 장치와 기능으로 구성되며, 서비스 요구조건이 엄격하게 요구되는 클래스와 상대적인 품질의 차별화 만을 요구하는 클래스에 대해 동일한 공통 메커니즘을 적용하여 서비스 별 요구사항을 네트워크에서 보장할 수 있다.

Description

차별화 서비스 네트워크에서 서비스 품질 제공을 위한 적응 패킷 포워딩 방법 및 장치{ Adaptation packet forwarding method and device for offering QoS in differentiated service network }
본 발명은 차별화 서비스 네트워크에서 QoS(서비스 품질: Quality of Service) 제공을 위한 적응 패킷 포워딩 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인터넷과 같은 패킷 통신망에서 신뢰성 있는 서비스를 제공하기 위해 복잡한 신호 절차에 따른 통신망 지원의 사전 예약을 수행하지 않고, 동적으로 각 서비스 클래스에 대한 서비스 품질을 보장할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 인터넷 통신망에서 플로우 기반 QoS 제공은 IntServ(Integrated Service) 구조를 이용하여 서비스 할 수 있다. 그러나 알려진 대로 RSVP(Reservation Protocol) 프로토콜을 이용한 각 노드(라우터 또는 스위치)에서의 자원 할당 및 상태 정보 관리는 절대적인 QoS를 보장할 수 있으나, 실제 통신망에 적용하기 위해서는 확장성(scalability) 문제를 갖는다. 현재 IETF에서 활발히 논의되고 있는 QoS 제공 방법 중 하나가 클래스별 차등 서비스(DS: Differentiated Service) 구조로, IntServ의 플로우 당 QoS 제어와는 달리 망에 입력되는 트래픽을 망의 경계에서 분류하고 조절하여 다른 BA(Behavior Aggregates)에 할당한다. DSCP(Differentiated Service Code Point)에 의해 표시된 패킷들은 망의 각 노드에서 해당 DSCP와 관련된 PHB(Per Hop Behavior)에 따라 다음 목적지로 전달된다. 현재 표준화 문서에서는 전체적인 프레임워크만 표준화 되었을 뿐 차별화 네트워크에서 클래스 별로 어떻게 서비스를 실제로 구현할 것인가에 대해서는 규정하지 않고있다.
기존의 차별화 네트워크에서 클래스별 서비스 방법들은 엄격한 서비스를 요구하는 것과, 단지 클래스별 상대적 서비스를 요구하는 트래픽을 처리함에 있어 서로 다른 네트워크의 구현사항을 요구하거나, 어느 한가지 서비스 형태만을 지원하고 있다. 이러한 기존 방법의 문제점을 정리하면 다음과 같다.
- 엄격한 서비스와 상대적 서비스간의 통합된 구조가 제시되어 있지 않다. 즉 이 두 가지 서비스는 각각 다른 절차와 프로세스에 의해 서비스된다.
- 기존 상대적 서비스는 각 클래스간 서비스의 상대적 차이만을 의미할 뿐, 정상 상태에서 각 노드에서 보장되는 QoS의 레벨을 사용자에게 알려주지 못한다.
- 실시간 멀티미디어 응용에서는(최대지연, 손실률)이 중요한 QoS 파라미터 이나, 기존의 상대적 서비스 방법들을 지연측면의 QoS 파라미터로 평균 지연만이 주로 고려된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 인터넷과 같은 패킷 통신망에서 신뢰성 있는 서비스를 제공하기 위해 복잡한 신호 절차에 따른 통신망 자원의 사전 예약을 수행하지 않고, 동적으로 각 서비스 클래스에 대한 서비스 품질을 보장 할 수 있으며, 서비스 요구조건이 엄격하게 요구되는 클래스와 상대적인 품질의 차별화만을 요구하는 클래스에 대해 동일한 메커니즘을 이용하면서, 서비스 별 요구사항을 준수할 수 있고, 실시간 서비스 품질의 관측으로 클래스별 자원의 할당을 동적으로 제어 할 수 있는 차별화 서비스 네트워크 QoS 제공을 위한 적응 패킷 포워딩 방법 및 장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 네트워크의 각 노드 입력 포트 트래픽은 분류기를 통해 출력링크버퍼에 저장되고, 상기 출력링크 버퍼의 클래스별 큐는 다음에 전송될 패킷을 결정, 폐기하는 스케줄러와 연결되며, 상기 출력링크 버퍼는 각 서비스 별 클래스 큐에서 제공되어 지는 QoS를 측정하여 적절한 스케쥴링과 폐기를 수행하도록 제어하는 QoS 제어기와 연결되어 구성된다.
도 1 은 본 발명에서 제안하는 서비스 제어 메카니즘의 블럭도
도 2 는 적응적 패킷 폐기 및 스케쥴링 방법의 블럭도
도 3 은 QoS 관측 주기 및 스케쥴링 피라미터 갱신 주기
도 4 는 클래스별 서비스 품질을 이용한 소요 대역폭 계산 순서도
도 5 는 패킷 폐기 예
도 6 은 버퍼공간 부족으로 인한 패킷 폐기 정책의 순서도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 노드 2 : 분류기
3 : 출력링크버퍼 4 : 스케줄러
5 : QoS 제어기 6 : 클래스
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 본 발명은 플로우들의 집합인 클래스 당 서비스 제공을 위해 클래스 큐를 사용하였고, 클래스의 QoS 관측을 미끄럼-이동-윈도우(sliding moving window)를 사용하였으며, 제공된 클래스별 QoS 값에 따라 적응적 스케쥴링이 수행된다. 스케쥴러는 기존의 가중치-공정-큐잉(WFQ: Weighted Fair Queuing) 방식에서 고정된 가중치를 사용하는 것과는 달리 가중치 값을 적응적으로 변화시키는 방법을 사용하고, 또한 공유버퍼를 이용하여 클래스별 손실률을 적응적으로 제어할 수 있도록 하여 엄격한 서비스와 상대적 서비스를 통합된 단일 구조로 서비스할 수 있도록 지원하며, 서비스를 위해서 사용자에게 사전에 트래픽 특성을 기술할 것을 요구하지 않는다. 또한 상대적 서비스를 위해서도 정상상태(혼잡상태의 반대)의 목표 QoS를 사용자에게 미리 제시할 수 있으며, 상대적 서비스의 QoS 제공에 남는 대역은 다른 서비스(예: 최선형서비스)등에 사용할 수 있도록 한다. 이러한 동작을 위해서는 네트워크의 각 스위치나 라우터에서는 제공된 QoS 레벨의 관측과 적응적인 스케쥴링 방법이 요구된다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 서비스 요구조건을 만족시키기 위해 네트워크의 각 노드에서 패킷을 포워딩 할 때 필요한 동작과 방법을 제시한다.
본 발명에서 고려하는 차별화 네트워크의 서비스 형태는 다음과 같다.
- 엄격한 서비스(AS: Absolute Service): 과부하(over-load) 상황에서도 사용자가 요구한 QoS를 정확히 제공하여야 한다. 즉, 네트워크에서는 엄격한 서비스 클래스에 대해서는 항상 QoS 요구정도를 준수하고 각 클래스에 제공된 QoS의 정도(PQD)도 같도록 유지하는 것이다.
- 상대적 서비스(RS: Relative Service): 정상부하(normal-load)에서는 사용자가 요구한 QoS를 제공하고 과부하 상황에서는 요구된 QoS를 정확히 보장하지 못하지만 상대적 서비스의 각 클래스에 대해 제공된 QoS 정도(PQD)는 동일하게 유지되도록 한다. 즉, 상대적 서비스에 속한 클래스에 대해서는 정상부하 시에만 각 클래스에 정의된 QoS를 정확히 보장한다. 정상부하 시 또는 과부하 시에 각 상대적 서비스 타입의 클래스에 제공된 QoS 정도는 각 클래스 별 요구 수준에 비례하여 제공되어야 한다.
- 최선형 서비스(BS: Best-effort Service): 상위 레벨 서비스를 만족시키고 남은 자원을 이용하여 서비스하며, 사용자에게 제시하는 QoS 레벨은 없다.
상기에 기술된 서비스 형태는 플로우의 흐름에 앞서 미리 전송될 트래픽 타입을 기술할 것을 사용자에게 요구하지 않는다. 단지 이용할 서비스 형태와 QoS 레벨 (서비스 클래스) 만을 기술할 것을 요구한다. 차별화 네트워크에서의 노드 별 자원할당은 동적으로 이루어진다.
본 발명에 있어, 차별화 네트워크의 각 노드에 정의되는 QoS 파라미터는 서비스 형태에 따라 다음과 같다. 본 구조의 QoS 요구사항은 각 노드에 의해 준수되는 노드 당 QoS 레벨이다. 따라서 실제 서비스에서는 사용자의 종단-대-종단 요구사항은 예측되는 네트워크 노드의 홉수(경유 노드 수)를 고려하여 노드 당 QoS 레벨로 변환된다.
-최대 패킷 지연 RmaxD(required maximum packet delay): 엄격한 서비스와 상대적 서비스를 위해 정의된다. VoIP(Voice over IP), VoD(Video on Demands)등의 실시간 서비스에서 중요한 파라미터이다. 최대 패킷지연을 초과하는 패킷은 각 노드에서 폐기(drop)되며 이는 패킷 손실로 고려된다.
-평균 패킷 지연 RavgD(required average packet delay): 상대적 서비스만을 위해 정의된다. 다운로딩, WWW등 지연에 덜 민감한 서비스에서 사용자가 평균적으로 기대하는 홉별 지연시간을 의미한다.
-패킷 손실률 RlossR(required loss ratio): 엄격한 서비스와 상대적 서비스를 위해 정의된다.
따라서, 각 서비스 형태별 QoS 파라미터 조합은 다음과 같다.
- 엄격한 서비스: {RmaxD, RlossR}
- 상대적 서비스: {RmaxD, RlossR} 또는 {RavgD, RlossR}
이하 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다
1. 시스템 구조
도 1은 본 발명에서 제안하는 서비스 제어 메카니즘을 보여 준다. 도 2는 본 발명의 적응 패킷 포워딩 장치 블록도로써, 패킷 분류기, QoS 제어기, 출력 공유버퍼, 적응가중치 스케쥴러로 구성된다. 각 노드의 입력 포트 트래픽은 분류기(classifier)를 통해 다음 노드로의 출력 링크 공유버퍼에 입력된다. 출력 버퍼는 서비스 형태에 의해 논리적으로 분할되고, 또한 각 서비스 형태에 대해서도 통신망에서 제공하는 QoS 레벨에 따라 여러 개의 클래스가 존재한다. 클래스별 가상 큐(queue)에 대해 스케쥴러는 다음에 전송될 패킷을 결정하고, 패킷 폐기가 필요한 경우(지연 한도 초과 패킷 발생 또는 버퍼 공간 부족) 본 발명에서 제안된 폐기정책(dropping policy)에 의해 폐기가 수행된다. QoS 제어기(QoS controller)는 출력 링크의 각 서비스별 클래스 큐에서 제공되어 지고 있는 QoS를 측정하여 적절한 스케쥴링과 폐기를 수행하도록 제어하는 역할을 한다.
2. 분류기
분류기는 본 발명에서 고려되는 서비스 형태 (즉, 엄격한 서비스, 상대적 서비스, 최선형 서비스) 및 QoS 레벨에 따라 패킷을 분류한다. 서비스 형태와 요구되어지는 QoS 레벨에 따라 다음과 같은 클래스들이 정의된다. 같은 서비스 형태의 클래스들은 지원되는 지연 및 손실 성능에 따라 구분된다.
- Classi A, 1≤i≤KA: 엄격한 서비스 형태 클래스들, KA=엄격한 서비스 형태 클래수 수
- Classi R, 1≤i≤KR: 상대적 서비스 형태 클래스들, KR=상대적 서비스 형태 클래수 수
- Classi: 최선형 서비스 형태 클래스
3. QoS 제어기
QoS 제어기는 각 서비스의 클래스에 제공되어진 서비스 품질을 실시간으로 측정하여 제공되어진 QoS 정도 (PQD: Provided QoS Degree)를 계산하고, 이를 이용하여 패킷 스케쥴러의 가중치 할당을 제어한다. 또한 출력 공유버퍼 공간 부족으로 패킷의 폐기가 필요할 경우 손실관점의 제공된 품질을 클래스 별로 비교하여 폐기될 패킷을 선택 할 수 있는 근거를 제시한다. 관측되는 QoS 파라미터는 각 서비스 형태에 정의된 {최대 패킷 지연, 평균 패킷 지연, 패킷 손실율} 등이다.
QoS 제어기의 동작에 대한 구현상의 문제로는 어느 정도의 QoS 관측 주기를 유지하고 스케쥴러의 가중치를 어느 정도의 주기로 변경하여야 하는 것이다. 만약 가중치 갱신 주기를 짧게 하면 단시간 스케일(short-time scale)의 클래스별 QoS 제공의 정확성 및 공평성이 증가된다. 현재 인터넷 응용은 비교적 긴 시간 간격의플로우가 있는 반면 아주 짧은 시간 간격의 플로우도 존재하므로, 장시간 스케일(long-time scale)의 QoS 제공과 함께 단시간 스케일의 QoS 제공도 중요한 문제이다. 본 발명은 서비스 제공의 특성에 맞게 QoS 관측 주기(TM)와 스케쥴러 가중치 변경 주기(TS)를 결정할 수 있도록 설계되었다.
QoS 제어기는 측정시간 간격동안 각 클래스별로 {평균 패킷 지연, 패킷 손실률} 측면의 QoS 제공 성능을 측정한다. 시간 t 점에서의 관측된 클래스 i의 패킷 손실률 MlossRi(t) 과 평균 패킷 지연 MavgDi(t)은 다음과 같이 구해진다.
,
여기서,,,는 각각 시간 간격동안 폐기된 패킷 수, 도착된 패킷 수, 전송된 패킷 수를 의미한다. 또한는동안 전송된 패킷 각각의 지연을 뜻한다. 또한 TM은 짧은 주기의 QoS 제어를 위한 관측 시간 간격이다.
본 발명의 QoS 제어기는 적응 가중치 스케쥴러의 대역할당을 위해 매 스케쥴러 가중치 변경 주기(TS) 마다 최근 관측기간(TM) 동안 측정된 QoS 제공성능을 측정한다. 도 3은 본 발명에서 제안하는 미끄럼-이동-윈도우 기반 QoS 관측과 스케쥴링가중치 파라미터 갱신 과정을 보여준다. 도면에서 QoS 관측주기 ①의 결과를 기초로 ②의 적응 가중치 스케쥴러에 의한 클래스 i의 할당대역이 결정되고 또한 관측주기 ③의 결과를 기초로 ④의 할당대역이 계산된다. 일반적으로 QoS 관측 주기동안 각 클래스 별 QoS가 안정적으로 공급되기 위해서는 TM>>TS이어야 한다.
본 발명에서는 클래스 별 QoS 제공정도를 나타내기 위해 다음 식으로 정의되는 PQD를 사용한다.
,
위 식에서와는 각각 시간 t에서 클래스 i의 평균지연 관점의 PQD와, 패킷 손실률 관점의 PQD이다. {최대 패킷지연, 패킷 손실률()} QoS 파라미터가 정의된 클래스의 경우(모든 엄격한 서비스, 상대적 서비스 일부), 최대 패킷 지연을 초과한 패킷은 각 노드에서 다음 노드로 포워딩 돼지 않고 해당 노드에서 폐기 되므로 결국 패킷 손실률이 QoS를 결정하게 된다.{평균 패킷지연(), 패킷 손실률()} QoS 파라미터가 정의된 경우(상대적 서비스 일부), AD_QPD와 LR_PQD의 최소값이 해당 클래스의 PQD로 정의된다.
4. 적응 가중치 패킷 스케쥴러
각 클래스별 공정대역 할당을 위해서 현대 대부분의 IP 라우터에 채용되고 있는 WFQ(Weighted Fair Queuing) 스케쥴링 방법을 기본적으로 사용한다. WFQ은 고정된 가중치(weight)를 사용하여 플로우간 공정한 대역을 할당한다. 그러나 본 발명에서는 각 클래스별 QoS 보장하고 과부하 시에는 상대적 서비스 클래스 간 QoS 서비스 제공정도 PQD를 일정하게 유지하기 위해 WFQ의 각 클래스 당 가중치 값을 적응적으로 변화 시킬 수 있는 방법을 사용한다.
클래스 별 PQD 값에 따른 WFQ의 가중치 결정은 다음과 같은 두 단계로 진행 된다. 먼저, 해당 클래스에 정의된 QoS를 만족시키기 위해 절대적으로 소요되는 대역폭 계산하고 이를 근거로 전체 링크 용량에 비례하는 서비스 형태별 상대적인 가중치를 계산한다.
첫 번째로 QoS 만족을 위한 절대 소요 대역폭(서비스 레이트)는 다음과 같이 구해진다.
여기서, Si(t)는 t시점에서시간 까지 클래스 i의 QoS 요구사항을만족시키기 위해 필요한 서비스 레이트이고, k는 스케일링 상수로 현재 PQD가 1 보다 클 때 (즉, 제공된 QoS 레벨이 정의된 것보다 높은 경우), 또는 1보다 작거나 같을때(즉 제공된 QoS 레벨이 정의된 것보다 낮거나 같을 경우) 다음 서비스 레이트를 줄이거나 늘이기 위해 사용된다. 서비스 레이트를 줄일 경우 좀더 보수적으로 운용하기 위하여 감소 폭은 증가 폭보다 작게 설정하였다.는시간 동안 입력된 클래스 i의 평균 입력 레이트이고는 이전의 입력 레이트를 이용하여시간 동안 입력될 클래스의 i의 예측 트래픽이다.
트래픽 예측은 단 시간 스케일(short-time scale)의 트래픽 흐름을 예측하여 보다 정확한 QoS 제어를 수행하기 위해 도입되었다. 본 발명에서 제안한 방법은 특정 트래픽 예측기를 가정하여 설계하지는 않는다.
도 4 는 클래스별 서비스 품질을 이용한 소요 대역폭 계산 순서도로서, 각 클래스 별로 구해진 서비스 레이트를 기준으로 WFQ의 가중치를 적응적으로 변환시키는데, 각 서비스 형태의 클래스들에게시간 동안 사용될 가중치는 다음 도 4와 같은 절차에 의해 구해진다. 도 4에서 {AS}는 엄격한 서비스 형태의 클래스 집합이고, {RS}는 상대적 서비스 형태의 클래스 집합, {B}는 최선형 서비스 클래스를 의미한다. 먼저, 엄격한 서비스 형태에 속한 클래스들을 위해 계산된 서비스 레이트의 합과 링크 용량(C)을 비교한다. 본 발명에서는 네트워크 운용자가 최소한 엄격한 서비스에 속한 클래스들의 QoS는 보장해 줄 수 있도록 망을 설계하고 시설 할 수 있다고 가정하였다. 그러나 만약 이러한 가정이 지켜지지 않을 경우에는 엄격한 서비스의 클래스들은 정의 된 QoS 요구 사항을 정확히 보장하지는 못하지만, 클래스 간에는 같은 PQD를 갖도록 제어된다. 전체 링크용량에서 엄격한 서비스를 위한 가중치를 제외한 나머지를 가지고 상대적 서비스 클래스들에 대한 가중치를 할당한다. 여기서 사용한 가중치의 단위는 소요대역폭의 단위와 같다. 마지막으로 엄격한 서비스와 상대적 서비스를 위한 가중치 할당 후 남는 부분은 최선형 서비스를 위해 할당될 수 있다.
최선형 서비스를 위한 가중치 할당은 본 발명에서 선택사항으로 고려된다. 즉, 최선형 서비스의 처리율을 향상시키기 위해서는 엄격한 서비스와 상대적 서비스 클래스들에게 할당하고 남는 대역은 최선형 서비스를 위해 사용된다.
5. 공유 버퍼기
버퍼관리는 도 2와 같이 엄격한 서비스와 상대적 서비스에 대해 물리적으로 같은 공유버퍼(shared buffer)를 사용한다. 물리적으로는 하나의 버퍼를 사용하지만 논리적으로는 클래스 별 가상 큐를 갖게 된다. 최선형 서비스를 위해서는 비교적 큰 크기의 FIFO(first in first out) 버퍼를 사용한다. 엄격한 서비스와 상대적 서비스를 위한 공유 버퍼는 push-out 메커니즘으로 동작된다. 새로운 패킷이 입력될 때 공유버퍼에 더 이상의 공간이 남아있지 않을 경우 QoS 제어기는 현재까지 제공된 패킷 손실률을 각 클래스에 대해 비교하여, 미리 정의된 QoS 준수 레벨보다 좋은 서비스를 받은 클래스의 마지막 입력된 패킷을 폐기하게 된다.
도 5 는 패킷 폐기 예이고, 도 6 은 버퍼공간 부족으로 인한 패킷 폐기 정책의 순서도로서, 패킷 손실은 다음과 같은 두 가지 이유에서 비롯된다. 첫째는 새로운 패킷이 도착했을 때 공유 버퍼의 공간 부족으로 인한 이미 입력된 패킷 또는 새로 입력될 패킷의 폐기 때문이고, 두 번째는 최대 패킷 지연 요구사항을 갖는 엄격한 서비스 또는 상대적 서비스 형태의 클래스 서비스에 있어 이미 지연 한계치를 초과 한 패킷을 포워딩 시키지 않고 폐기시키기 때문이다. 본 발명의 공유 버퍼기를 이용한 패킷 손실률 제어의 목적은 엄격한 서비스에게는 단 시간 및 장 시간 스케일 동안에 손실 요구사항을 엄격히 보장하고 상대적 서비스의 클래스들에게는 동일한 레벨의 손실 QoS(LR_PQD)를 제공하는 것이다. 만약 새로운 패킷이 입력될 때 도면 5와 같이 버퍼가 꽉 차있을 경우 폐기될 패킷은 각 클래스의 LR_PQD를 기준으로 선정된다.은 해당 패킷이 상대적 서비스 형태의 클래스 1임을 의미한다.
도 6은 버퍼에 새로운 입력 패킷이 수용될 수 없을 경우, 클래스 별 패킷 손실률 QoS를 지키기 위한 제안된 패킷 폐기 정책을 설명한다. 여기서 {AS_H}는 엄격한 서비스에 속한 클래스 중 현재 시점(t)에서 LR_PQD가 1보다 크거나 같은 클래스들의 집합이다. 기본적으로 공유 버퍼 부족 시, 새로 입력되는 입력 패킷(서비스 형태=k(즉, AS, RS, 또는 BS), 클래스 번호=i)이 속한 클래스가 제공받은 패킷 손실률 QoS 정도(LR_PQD) 보다 더 좋은 손실률 QoS 정도를 제공받은 클래스가 존재할 경우, 해당 클래스의 제일 마지막 패킷을 폐기시킨다. 단, 입력 패킷이 속한 서비스가 엄격한 서비스이고 LR_PQDA i(t)가 1보다 작을 경우(즉, 요청된 패킷 손실률을초과 할 경우)에는 비록 LR_PQDA i(t)가 다른 상대적 서비스 클래스의 LR_PQD 보다 크다고 하더라도, 엄격한 서비스의 보다 정확한 QoS 보장을 위해 상대적 서비스 클래스 중 LR_PQD가 가장 큰 클래스의 패킷을 폐기시킨다.
인터넷 통신망의 각 노드에서는 매 패킷 입력 시 패킷의 헤더를 검사하여 해당 패킷의 서비스 형태(엄격한 서비스, 상대적 서비스, 최선형 서비스)와 QoS 요구조건에 따른 서비스 형태내의 클래스를 인식한다. 예를 들어 "입력 패킷은 엄격한 서비스 형태의 클래스 2에 속한 패킷이다."라는 것을 패킷 분류기를 통해 인식하게 된다. 클래스가 인식된 패킷은 공유버퍼에 입력되고, 만약 공유버퍼에 남는 공간이 없을 경우 위에서 기술된 바와 같이 각 클래스별로 관측된 패킷 손실률을 기초로 입력 패킷 또는 이미 버퍼에 입력된 패킷 중의 하나가 폐기된다. 입력된 패킷은 가상의 클래스 큐에 순서대로 저장된다. 패킷 포워딩 장치의 서버는 지금 까지 관측된 클래스별 QoS 제공 정도에 따라 스케쥴러의 가중치를 갱신한다. 이러한 갱신은 다음 갱신 주기까지 유효하다. 가중치의 갱신은 서비스 품질이 나쁜 클래스에 가중치를 높이고 서비스 품질이 좋은 클래스에는 가중치를 낮추는 방법이 사용된다. 관측주기 및 갱신주기는 네트워크 운용자에 의해 적절히 설정된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명은 인터넷 통신망에서 신뢰성 있는 서비스를 제공하기 위해 복잡한 신호 절차에 따른 통신망 자원의 사전예약을 수행하지 않고 동적으로 각 서비스 클래스에 대한 서비스 품질을 보장할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다. 서비스 요구 조건이 엄격하게 요구되는 클래스와 상대적인 품질의 차별화를 요구하는 클래스에 대해 동일한 메커니즘을 이용하면서, 서비스 별 요구사항을 준수 할 수 있다. 본 발명에서 제공하는 인터넷 서비스 클래스 별 자원할당 구조 및 QoS 제어 절차를 이용하여 음성, 데이터, 비디오 등의 멀티미디어 응용에 대해 보다 고품질의 서비스가 가능하며 이는 무선인터넷 등의 다양한 통신망 장치에 적용할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

  1. 네트워크에서 QoS 제공을 위한 적응 패킷 포워딩 장치에 있어서,
    네트워크의 각 노드 입력 포트 트래픽은 분류기를 통해 출력링크버퍼에 입력되고, 상기 출력링크버퍼의 클래스별 가상큐는 다음에 전송될 패킷을 결정, 폐기하는 스케줄러와 연결되며, 상기 출력링크버퍼는 각 서비스 별 클래스 큐에서 제공되어 지는 QoS를 측정하여 적절한 스케쥴링과 폐기를 수행하도록 제어하는 QoS 제어기와 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 차별화 서비스 네트워크에서 서비스 품질 제공을 위한 적응 패킷 포워딩 장치
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력링크버퍼는 서비스형태(엄격한, 상대적, 최선형)으로 분할되고, 상기 서비스형태는 통신망에서 제공하는 QoS (최대 패킷 지연, 평균 패킷 지연, 패킷손실률) 레벨에 따라 여러개의 클래스로 구성되며, 측정된 제공 QoS 정도에 근거하여 모든 서비스 및 클래스를 통합적으로 관리하는 것을 특징으로 하는 차별화 서비스 네트워크에서 서비스 품질 제공을 위한 적응 패킷 포워딩 장치
  3. 차별화 서비스 네트워크에서 QoS 제공을 위한 적응 패킷 포워딩 방법에 있어서,
    인터넷 통신망의 각 노드에 매 패킷 입력 시 패킷의 헤더를 검사하여 해당패킷의 서비스 형태(엄격한 서비스, 상대적 서비스, 최선형 서비스)과 QoS 요구조건에 따른 서비스 형태내의 클래스를 패킷 분류기를 통해 인식하는 단계와,
    상기 클래스가 인식된 패킷은 공유버퍼에 입력되고, 만약 공유버퍼에 남는 공간이 없을 경우 각 클래스별로 관측된 패킷 손실률을 기초로 입력 패킷 또는 이미 큐에 입력된 패킷 중의 하나를 폐기하는 단계와,
    상기 입력된 패킷을 가상의 클래스 큐에 순서대로 저장하는 단계와,
    상기 가상의 클래스 큐에 저장된 패킷은 패킷 포워딩 장치의 서버를 통해 지금까지 관측된 클래스별 QoS 제공 정도에 따라 WFQ의 가중치를 갱신하는 단계와,
    상기 WFQ의 가중치 갱신은 서비스 품질이 나쁜 클래스에 가중치를 높이고 서비스 품질이 좋은 클래스에는 가중치를 낮추어 클래스 큐에 저장된 패킷을 포워딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차별화 서비스 네트워크에서 서비스 품질 제공을 위한 적응 패킷 포워딩 방법
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공유버퍼의 공간부족일 경우 각 클래스별로 관측된 패킷 손실률을 기초로 입력 패킷 또는 이미 큐에 입력된 패킷 중의 하나를 폐기하는 단계로,
    새로운 패킷이 입력될 때, 공유 버퍼에 저장된 패킷의 클래스 중 요청된 레벨보다 낮은 패킷손실률을 갖는(즉 손실 QoS 제공정도(LR_PQD)가 1보다 큰) 엄격한 서비스 클래스 또는 다른 모든 상대적 클래스 중 LR_PQD가 입력된 패킷이 속한 클래스의 LR_PQD 보다 큰 클래스가 존재할 때, 제일 큰 LR_PQD 값을 갖는 클래스의 제일 마지막 패킷을 폐기시키는 단계와,
    입력 패킷이 속한 서비스가 엄격한 서비스이고 손실 QoS 제공정도(LR_PQD)가 1보다 작을 경우(요청된 패킷 손실률을 초과 할 경우), 모든 상대적 서비스 클래스의 LR_PQD가 가장 큰 상대적 클래스의 패킷을 폐기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차별화 서비스 네트워크에서 서비스 품질 제공을 위한 적응 패킷 포워딩 방법
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