KR20050072301A - 이동통신 교환 시스템에서 메시지 관리 방법 - Google Patents

이동통신 교환 시스템에서 메시지 관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 메시지 손실을 효과적으로 제어하기 위한 이동통신 교환 시스템에서 메시지 관리 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이동통신 교환 시스템에서 메시지 관리 방법은 다수의 호스트와, 하나의 스위치를 구성하는 기지국 제어기에서의 메시지 관리 방법에 있어서, 상기 호스트 단위의 전송 정보를 갱신 및 수집하는 과정과, 상기 스위치로부터 피드백 메시지를 수신하였는가를 판단하는 과정과, 상기 스위치로부터 피드백 메시지를 수신하였을 경우, 수집된 전송 정보에 따라서 호스트 단위의 전송 가능 메시지 개수를 산출하는 과정과, 데이터 전송 주기가 피드백 메시지 생성 주기 보다 작은 주기인가를 판단하는 과정과, 상기 데이터 전송 주기가 피드백 메시지 생성 주기 보다 작을 경우, 호스트 단위로 전송 가능 메시지를 상기 스위치측으로 전송하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

이동통신 교환 시스템에서 메시지 관리 방법{Method for managing messages in mobile communication system}
본 발명은 메시지 관리 방법에 관한 것으로, 특히 이동통신 시스템에서 메시지 관리에 대한 이동통신 교환 시스템에서 메시지 관리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 비동기 전송 모드(Asynchronous Transfer Mode : ATM) 시스템을 이용한 네트워크 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 이동 단말(Mobile Station : MS)(10), 기지국(Base Station : BS)(20), 기지국 제어기(Base Station Controller : BSC)(30), 패킷데이터서비스노드(Packet Data Service Node : PDSN)(40)로 이루어져 있고, 상기 패킷데이터서비스노드(40)는 인터넷망(Internet Network)(50)과 연결되어 있다.
상기 기지국 제어기(30)에서 최소의 비용으로 최대의 용량을 수용하기 위하여 ATM 먹스(mux) 보드 즉, 수신단("스위치"라고도 칭함, 34)에 PVC(Permanent Virtual Connection) 대역폭의 오버북킹(overbooking)이 불가피하다. PVC 대역폭을 오버북킹하지 않을 경우 트래픽이 많은 경우에도 메시지 손실을 방지할 수 있다. 그러나, 비동기 전송 모드 시스템이 수용할 수 있는 용량을 축소하게 되며, PVC 대역폭을 오버북킹 할 경우에는 시스템 수용 용량을 최대한 사용할 수 있지만 수신단(34)에서의 메시지 손실이 불가피하다. ATM 계층(Layer)에서의 메시지 손실은 상위 응용계층에서의 데이터 손실을 유발하여 데이터 전송 시스템의 데이터 서비스를 원활하지 제공하지 못하는 원인이 된다. 상기와 같은 메시지 손실을 제어하기 위하여 가상 채널(Virtual Channel : 이하, "VC"라 칭함) 단위로 신뢰성(Credit) 기반의 흐름 제어를 하는 방법이 있다. 그러나, 상기 VC 단위로 신뢰성 기반의 흐름 제어하는 방법은 VC가 많은 경우 복잡도가 증가하고 시스템 부하를 증가시키는 원인이 된다. 또한, 상기 VC 단위로 신뢰성 기반의 흐름 제어하는 방법은 서비스 유형별 QoS(Quality of Service) 보장을 위한 기능 제공을 고려할 경우 제약 사항이 많은 문제점이 있다.
따라서, 메시지 손실을 제어하기 위한 효율적인 알고리즘이 필요하며, VC별이 아닌 VC를 집합적으로 처리하는 흐름 제어(flow control)를 통해서 시스템 부하 증가를 최소화하고 효율적으로 메시지 손실을 제어하는 방법이 필요하다.
한편, 데이터 트래픽을 처리하는 노드는 다수의 가입자의 호를 수용하며, 각 호에 대하여 수신단과의 PVC를 갖고 있다. VC 단위로 전송 가능 데이터의 양을 결정하기 위해서는 <표 1>과 같은 정보가 필요하다.
정보 정보 내용
TQ(k) 수신단(ATM mux 보드)에서 k 시점에 전체 버퍼에 누적된 총 메시지(셀)의 개수
TU(k) [k-1, k]동안에 수신단에서 전송(출력)한 총 메시지(셀)의 개수
VUi(k) [k-1, k]동안에 수신단에서 i 번째 VC에서 (다음 노드로) 전송한 메시지(셀)의 개수
TXi(k) [k-1, k]동안에 송신단에서 i 번째 VC에서 (수신단으로 )전송한 메시지(셀)의 개수
상기 <표 1>과 같은 정보는 피드백(feedback) 메시지 생성 주기(P)마다 갱신되어져야 하고, TQ(k) 및 TU(k)는 피드백 메시지 생성 주기마다 송신단(31-33)으로 피드백되어야 한다. 상기 송신단(31-33)에서는 상기 <표 1>과 같은 정보를 이용하여 수신단(34)의 버퍼에서 오버 플로우(overflow)가 발생하지 않을 정도의 VC 단위로 전송 가능한 메시지(셀)의 개수를 하기의 <수학식 1>과 같이 산출하여 전송한다.
가상 채널(VC)에서 전송 가능한 메시지(셀) 수=Buf_alloc(k)-TXi(k)+VUi(k)
여기서, Buf_alloc(k)=( -TQ(k)-N)* 이며, Buf_alloc(k)는 가용한 버퍼의 양을 나타내고, M은 총 버퍼 크기를 나타내고, N은 총 가상 채널(VC) 개수를 나타낸다.
한편, 종래의 이동통신 시스템에서 송신단 입장에서의 메시지 관리 방법은 도 3 및 도 4의 순서도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 송신단(31)은 301단계에서 VC별 전송 정보를 갱신 및 수집한 후, 302단계에서 수신단(34)으로부터 피드백 메시지를 수신하였는가를 판단한다. 상기 수신단(34)으로부터 피드백 메시지를 수신하였을 경우 송신단(31)은 303단계에서 <수학식 1>을 이용하여 VC 단위의 전송 가능 메시지 개수를 산출한다. 이후, 송신단(31)은 304단계에서 k가 P의 배수인가를 판단한다. 이때, k는 소정의 시점을 나타내고, P는 데이터 전송 주기를 나타낸다. 만약, 304단계에서 k가 P의 배수가 아닐 경우, 송신단(31)은 305단계에서 데이터 버퍼링을 수행하고, k가 P의 배수일 경우 306단계에서 VC 단위로 전송 가능 메시지를 전송한다.
한편, 수신단(34)은 401단계에서 VC 단위의 VUi(소정 시간 동안에 i번째 VC에서 출력한 총 메시지(셀)의 개수)와 TU(소정 시간 동안에 수신단에서 출력한 총 메시지(셀)의 개수)를 갱신 및 산출하고, 402단계에서 TQ(수신단에서 k 시점에 전체 버퍼에 누적된 총 메시지(셀)의 개수)를 갱신 및 수집한다. 여기서, 수신단(34)은 403단계에서 수집된 전송 정보를 송신단(31)측으로 피드백하여 준다. 이후, 수신단(34)은 404단계에서 k가 P의 배수인가를 판단한다. 만약, k가 P의 배수가 아닐 경우 다시 404단계로 되돌아가서 k가 P의 배수인가를 판단한다. 그러나, k가 P의 배수일 경우, 수신단(34)는 401단계로 되돌아가서 VC 단위의 TU를 갱신 및 산출한다.
전술한 바와 같이, VC가 많은 경우 수신단(34)에서 각 VC 단위로 관리해야 할 사항(예컨대, VC 단위의 피드백 메시지 송수신/VC 단위의 메시지 전송 가능 양 산출 기능)이 많으며, 이와 관련하여 시스템 부하 및 메모리 증가의 원인이 된다. 시스템 부하 제약 사항으로 인하여 서비스별 QoS를 보장하고자 할 경우의 QoS 보장을 위한 기능이 추가될 경우 시스템 부하 증가 현상이 심화되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 이동통신 시스템을 최소의 비용으로 최대의 수용 용량을 운용하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 오버북킹된 이동통신 시스템상에서 시스템 부하율을 최소화하는데 있다.
또한, 이동통신 시스템의 복잡도를 최소화한 메시지 손실 제어 알고리즘을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서 메시지 관리 방법은 다수의 호스트와, 하나의 스위치를 구성하는 기지국 제어기에서의 메시지 관리 방법에 있어서, 상기 호스트 단위의 전송 정보를 갱신 및 수집하는 과정과, 상기 스위치로부터 피드백 메시지를 수신하였는가를 판단하는 과정과, 상기 스위치로부터 피드백 메시지를 수신하였을 경우, 수집된 전송 정보에 따라서 호스트 단위의 전송 가능 메시지 개수를 산출하는 과정과, 데이터 전송 주기가 피드백 메시지 생성 주기 보다 작은 주기인가를 판단하는 과정과, 상기 데이터 전송 주기가 피드백 메시지 생성 주기 보다 작을 경우, 호스트 단위로 전송 가능 메시지를 상기 스위치측으로 전송하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서 메시지 관리 장치는 도 5a에 나타낸 바와 같이, 송신단(310)과 수신단(340)으로 구성된다.
상기 수신단("스위치"라고도 칭함, 340)은 송신단(310)으로부터 전송 정보를 수집하여야 하는데, 종래 기술과 구별되게 VC 단위가 아닌 각 호스트 단위로 전송 정보를 수집하여 송신단(310)으로 피드백한다.
또한, 상기 송신단(310)은 종래 기술과 구별되게 각 VC 단위로 전송 가능한 메시지(셀)의 개수를 산출하여 각 VC 단위로 메시지(셀)를 전송하는 것이 아닌, 각 호스트 단위로 전송 가능한 메시지(셀)의 개수를 계산하여, 피드백 메시지 생성 주기보다 적은 주기로 메시지를 일정하게 전송한다.
상기 송신단(310)에서 호스트 단위의 전송 가능 메시지(셀) 수를 계산하기 위하여 수신단(340)에서는 각 호스트 단위로 <표 2>와 같은 정보를 수집한다.
정보 정보 내용
TQ(k) 수신단(ATM mux 보드)에서 k 시점에 버퍼에 누적된 총 메시지의 개수
BU(k) [k-1, k]동안에 수신단에서 (다음 노드로) 전송한 총 메시지의 개수
상기 <표 2>에서 나타낸 바와 같이, TQ(k) 및 BU(k)는 피드백 메시지 생성 주기마다 생성되어 송신단(310)으로 피드백되어야 하며, 송신단(310)에서는 피드백 메시지와 더불어 TX 값을 이용하여 수신단(304)에서 오버플로우(overflow)가 발생하지 않을 정도의 호스트 단위의 전송 가능한 메시지(셀)의 개수를 다음과 같이 산출하여 전송한다.
호스트 단위의 전송 가능한 메시지(셀) 수 = Buf_alloc(k)-TX(k)+BU(k)
여기서, Buf_alloc(k)=( -TQ(k))* * 이며, Buf_alloc(k)는 가용한 버퍼의 용량을 나타내고, M은 총 버퍼 크기를 나타내고, P는 피드백 메시지 생성 주기를 나타내고, P'는 데이터 전송 주기 (0 < P'< P)를 나타낸다.
상기 <수학식 2>를 이용하여 산출된 메시지의 양을 P'(데이터 전송 주기) 동안에 P/P' 번 반복하여 전송한다. 피드백 메시지 생성 주기보다 작은 주기로 분할하여 메시지를 반복적으로 전송하는 이유는 데이터의 폭주 현상을 방지하는데 효과적이고, 데이터 처리양의 저하를 방지하는데 효율적이기 때문이다.
본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서 메시지 관리를 위한 장치는 5A를 보다 상세하게 나타낸 도 5b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
통상, 송신단(310)과 수신단(340)은 n : 1로 구성되어 있지만, 여기서는 1 : 1만 도시하여 설명하기로 한다. 먼저, 송신단(310)의 수신부(311)는 수신단(340)의 피드백 메시지 처리부(344)로부터 수신된 피드백 메시지를 수신하면, 메시지 산출부(312)에서 호스트 단위의 전송 가능 메시지 개수를 <수학식 2>를 이용하여 산출한다. 이때, 피드백 메시지는 버퍼에 소정 시점에 누적된 메시지의 개수(TQ)와 상기 소정 동안에 상기 스위치에서 다음 노드로 전송한 총 메시지의 개수(BU)를 포함한다. 상기 송신부(313)는 호스트 단위의 전송 가능한 메시지를 피드백 메시지 생성 주기 보다 적은 주기로 일정하게 수신단(340)측으로 전송한다.
그러면, 수신단(340)측에서는 다수의 송신단(310)측에서 전송된 메시지를 수신부(341)에서 수신하여 버퍼(342)에 저장하고, 제어부(313)는 상기 버퍼(342)의 상태에 따라 송신단(310)측에서 메시지를 전송하기 위해서 호스트 단위로 TQ와 BU와 같은 정보를 수집하여 피드백 메시지 처리부(344)에서 피드백 메시지를 송신단(310)측으로 전송할 수 있도록 제어한다. 이때, 피드백 메시지는 버퍼에 소정 시점에 누적된 메시지의 개수(TQ)와 상기 소정 동안에 상기 스위치에서 다음 노드로 전송한 총 메시지의 개수(BU)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서 메시지 관리 방법은 도6 및 도7의 순서도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 송신단(310)은 601단계에서 호스트 단위의 전송 정보를 갱신 및 수집한다. 이때, 전송 정보는 버퍼 정보, 연결 별로 출력되는 데이터 전송률, 연결 전체 정보를 나타낸다. 이후, 송신단(310)은 602단계에서 수신단(340)측으로부터 피드백 메시지를 수신하였는가를 판단한다. 만약, 602단계에서 수신단(340)측으로부터 피드백 메시지를 수신하였을 경우, 송신단(310)은 602단계에서 호스트 단위의 전송 가능 메시지 개수를 산출한다. 이때, 상기 호스트 단위의 전송 가능 메시지는 상기 <수학식 2>에 의하여 산출된다.
상기 송신단(310)은 604단계에서 서브 주기의 숫자인 i를 "0"으로 초기화하고, 605단계에서 서브 주기의 숫자인 i에 1씩 더한다. 이후, 송신단(310)은 606단계에서 데이터 전송 주기에 상기 서브 주기 숫자인 i를 곱한 값이 피드백 생성 메시지 보다 작은가를 판단한다. 이는 피드백 메시지 생성 주기보다 작은 주기로 분할하여 메시지를 전송하기 위함이다. 만약, 데이터 전송 주기에 상기 서브 주기 숫자인 i를 곱한 값이 피드백 생성 메시지 보다 크거나 같을 경우 601단계로 진행한다. 그러나, 데이터 전송 주기에 상기 서브 주기 숫자인 i를 곱한 값이 피드백 생성 메시지 보다 작을 경우 송신단(310)은 607단계로 진행하여 호스트 단위로 수신단(340)측으로 전송 가능 메시지를 전송한다. 그러나, 데이터 전송 주기에 상기 서브 주기 숫자인 i를 곱한 값이 피드백 생성 메시지 보다 작지 않을 경우 601단계로 되돌아가서 호스트 단위의 전송 정보를 갱신 및 수집한다.
한편, 수신단(340)은 701단계에서 버퍼 VU 정보를 갱신 및 수집하고, 702단계에서 BU 정보를 갱신 및 산출하고, TQ 정보를 갱신 및 산출한다. 이때, 산출된 전송 정보를 송신단(310)측으로 피드백한다.
이후, 수신단(340)은 704단계에서 k가 P의 배수인가를 판단한다. 이때, k은 소정의 시점을 나타내고, P는 피드백 메시지 생성 주기를 나타낸다. 만약, 704단계에서 k가 P의 배수가 아닐 경우, 704단계로 되돌아가서 k가 P의 배수인가를 판단한다. 그러나, k가 P의 배수일 경우 701단계로 되돌아가서 VU 정보를 갱신 및 수집한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 종래의 VC 단위로 개별적으로 동작하는 경우에 비하여 호스트 단위로메시지 전송을 제어할 경우에 복잡도는 1/VC 만큼 감소한다. 따라서 시스템 부하 증가 감소시키는 효과를 나타낸다. 실시간 데이터를 처리해야하는 시스템은 메시지 손실 제어 알고리즘 동작은 물론 데이터를 전송하는데 필요한 타 기능을 실시간에 처리해야함이 필수적이며, 복잡도가 높은 메시지 손실 제어 알고리즘 기능 추가는 상당한 부담이 되거나 불가능하다. 종래의 VC 단위로 메시지 손실제어 알고리즘은 실시간 데이터 처리가 필요한 시스템에 적용함이 제약사항(CPU 성능, 메모리)이 많으나, VC를 집합적으로 처리할 경우에는 시스템 제약사항이 상대적으로 적다. 또한 종래의 기술에서 나타난 전송 가능한 메시지를 피드백 메시지 생성 주기마다 전송하는 경우에는 매우 빠른 주기의 피드백 생성 주기가 필요하며, 이는 또 다른 시스템 성능 부하의 증가를 필요로 한다. 그러나, 피드백 메시지 생성 주기를 분할하여 반복적으로 메시지를 전송하는 경우에는 상대적으로 긴 피드백 메시지 생성 주기가 허용되며, 데이터의 폭주 현상을 방지하는 효과를 나타낸다.
도 1은 일반적인 이동통신 시스템을 나타낸 도,
도 2는 일반적인 이동통신 시스템에서 메시지 관리 장치를 설명하기 위한 도,
도 3은 일반적인 이동통신 시스템에서 송신단 입장에서의 메시지 관리 방법을 설명하기 위한 도,
도 4는 일반적인 이동통신 시스템에서 수신단 입장에서의 메시지 관리 방법을 설명하기 위한 도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서 메시지 관리 장치를 설명하기 위한 도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서 송신단 입장에서의 메시지 관리 방법을 설명하기 위한 도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서 수신단 입장에서의 메시지 관리 방법을 설명하기 위한 도.

Claims (4)

  1. 다수의 호스트와, 하나의 스위치를 구성하는 기지국 제어기에서의 메시지 관리 방법에 있어서,
    상기 호스트 단위의 전송 정보를 갱신 및 수집하는 과정과,
    상기 스위치로부터 피드백 메시지를 수신하였는가를 판단하는 과정과,
    상기 스위치로부터 피드백 메시지를 수신하였을 경우, 수집된 전송 정보에 따라서 호스트 단위의 전송 가능 메시지 개수를 산출하는 과정과,
    데이터 전송 주기가 피드백 메시지 생성 주기 보다 작은 주기인가를 판단하는 과정과,
    상기 데이터 전송 주기가 피드백 메시지 생성 주기 보다 작을 경우, 호스트 단위로 전송 가능 메시지를 상기 스위치측으로 전송하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 메시지 관리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백 메시지는 버퍼에 소정 시점에 누적된 메시지의 개수와 상기 소정 시간 동안에 상기 스위치에서 다음 노드로 전송한 총 메시지의 개수를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 메시지 관리 방법.
  3. 다수의 호스트와, 하나의 스위치를 구성하는 기지국 제어기에서의 메시지 관리 방법에 있어서,
    상기 스위치측의 버퍼 정보를 갱신 및 수집하는 과정과,
    상기 버퍼 상태에 따른 전송 정보를 피드백 메시지를 통해 상기 호스트측으로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 메시지 관리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 피드백 메시지는 버퍼에 소정 시점에 누적된 메시지의 개수와 상기 소정 동안에 상기 스위치에서 다음 노드로 전송한 총 메시지의 개수를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 메시지 관리 방법.
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