KR20050086537A - 루터에서 패킷에 대한 논리 링크를 선택하는 방법 - Google Patents

Abstract

루터(100)를 통하여 데이터 패킷을 전송하는 방법 및 장치는 인터페이스 유닛(104) 및 중앙스위칭 유닛(106)을 함유한다. 패킷이 루터에서 수신될 때, 논리 링크는 그의 목적지를 향하며 패킷을 출력하기 위해 선택된다. 여기서 논리 링크는 구별된 트래픽 종류를 가진 복수의 패킷 대기열을 함유한다. 또한, 논리 링크의 패킷 대기열이 선택되며, 패킷은 검색된 중간 링크 디스크립터 및 필요한 서비스 품질(QoS)에 따라 선택된 대기열에서 론치(launch)를 위해 계획된다.

Description

루터에서 패킷에 대한 논리 링크를 선택하는 방법{METHOD FOR SELECTING A LOGICAL LINK FOR A PACKET IN A ROUTER}

본 발명은 일반적으로 루터를 통하여 패킷을 기저로 한 데이터 전송에 대한 방법 및 장치에 대한 것이며, 특히, 본 발명은 전송데이터 패킷에 대한 서비스 품질의 소정수준을 확보하는데 관계된 것이다.

근년에, 인터넷 주사검색 및 메시징(messaging)에 추가하여 전화통신, 비디오통신, 텔레비전 및 비디오 분배 등의 다양한 서비스에 대해 디지털 부호화 정보의 패킷을 기저로 한 전송을 공급하는 시스템 및 해결방안이 개발되었다. 음성, 오디오 및 비디오 파일, 문서 또는 영상을 전송하는 정보가 송신 측에서 디지털로 부호화되어 선택한 부호계획에 의해 소정 형식의 데이터 패킷으로 배열된다. 그리하여, 데이터 패킷은 스위치, 루터(router) 및 링크 등의 분배된 전송자원을 사용하여 공통 패킷구조를 통하여 여러 다른 송신소와 수신소 간에 전송된다.

통신된 데이터 패킷은 다양한 네트워크, 스위치, 게이트웨이, 루터 및 인터페이스를 함유하는 전송로를 따라서 개별적으로 처리된다. 그러므로 통신지속시간 중의 각개의 데이터 패킷은 많은 지연을 받게 되어 송신된 것보다 다른 순서로 도착한다. 또한, 얼마의 패킷은 예를 들면 과도한 지연 또는 신호 일그러짐 또는 과부하 상태 때문에 전송중에 손실되거나 버려진다.

목적지에서 수신시에는, 패킷은 전형적으로 정확한 순서로 배열되며, 어느 손실 패킷이라도 보상하는 수단이 취하여진다. 그 다음, 데이터 패킷 내의 부호화된 정보는 해독되어 수신단국의 사용자 인터페이스에 제공되며 또는 기용된다. 송신 및 수신 당사자는 고정 또는 이동 전화, 컴퓨터, 서버, 오락콘솔, TV 세트 등의 데이터 패킷을 취급할 수 있는 어떤 형의 종단국도 이용한다.

각 형태의 서비스는 예를 들면, 필요한 밴드 폭 또는 데이터 속도, 패킷 손실, 지연 또는 대기시간 및 지연의 변동, 때로는 지터(jitter)에 관한 소정의 서비스 품질(QoS. Quality of Service)을 요구한다.

패킷을 기저로 한 서비스는 변화하는 크기에 민감한 지연이며, 그에 따라 패킷은 자주 적절한 전송 메커니즘 및 프로토콜을 선택하기 위해 분류된다. 음성 및 비디오 전화 통신 같은 가장 크게 지연에 민감한 서비스 응용은 때때로 송신기로부터 수신기까지의 약 200 밀리 세컨드 이하의 총 전송시간을 요구하는 리얼타임 서비스로 적용된다. 인터넷으로부터 홈페이지의 메시징(messaging) 및 다운 로딩 같은 가장 작게 지연에 민감한 서비스 응용은 때때로 2초 이상의 전송시간이 가장 만족할 수 있는 최상의 노력 서비스(best effort service)로 불린다. 그러므로, 제한된 전송자원이 분배될 때에는 리얼타임 데이터는 전형적으로 최상의 노력 데이터(best effort data)보다 우선권이 부여된다.

앞에서 설명한 것 같이, 데이터 패킷은 다양한 네트워크 및 복수의 루터를 통하여 전송된다. 루터(router)는 네트워크 내에 있는 또는 네트워크 간의 데이터 패킷을 전송하기 위해 서로 다른 네트워크를 상호 연결하는 전송 노드이다. 전송경로의 각 루터 내에서의 소정의 지연은 피할 수 없다. 그러나 그러한 지연 및 패킷 손실을 최소화하는 것이 가장 바람직하다.

인터넷 프로토콜(IP. Internet Protocol)은 네트워크 내에서 또는 네트워크 간에 통신의 전송 표준으로 오늘날 광범위하게 사용되고 있다. 그러므로 데이터 패킷은 전형적으로 통신지속시간에 네트워크 내에서 또는 한 네트워크에서 다른 네트워크로 IP루터를 통하여 전송된다.

일반적으로 루터는 송신 편에서 들어오는 패킷을 수신하는 입구 인터페이스 유닛을 함유하고, 수신 편으로 패킷을 전송하는 출구 인터페이스 유닛을 함유한다.

단순히 데이터 패킷을 수신하고 송신하는데 추가하며, 또한 IP루터는 안전제어, 패킷 계획, 포맷 변환 및 코드 변환 등의 기타 활동을 시행한다. 예를 들면, IP루터는 소정의 안전방침을 기저로 하여 인입 패킷을 전송할 것인가 아닌가를 결정한다. 미리 구성된 영역을 진입하는 데이터 흐름이 어느 협정 또는 예약을 어기지 않는가를 소위 영역 모서리에서 체크된다.

또한, 분배된 전송자원을 통하여, 예를 들면 품질서비스(QoS) 및 우선권 분류에 따라 여러 다른 통신지속시간에 복수의 인입 패킷을 다중화하는 약간의 계획기구를 사용하는 것이 필요하다. 그러므로 여러 다른 데이터 지속시간은 다른 품질서비스(QoS) 필요조건, 예를 들면 관계되는 지연, 데이터 속도 및 패킷손실을 가지며, 그것에 따라서 분류된다.

요구되는 서비스 품질을 제공하기 위해 루터 내에서 사용되는 얻을 수 있는 그리고 공지의 많은 기술이 있다. 입구 인터페이스 유닛에서는, 대기열은 예를 들면 말단 수신기로 향한 전송로의 다름 루터에 출력 및 추가 전송을 위해 계획된 데이터 패킷에 대해 보존된다. 계획 기구는 개별 패킷의 구별된 서비스 품질요구를 충족시키며 또 얻을 수 있는 전송자원을 통하여 균등하게 트래픽을 분배시킬 수 있도록 시도한다.

그러나 전송자원은 때로는 매우 다른 서비스 품질(QoS)로 트래픽 지속시간에 의해 분배됨으로, 자원 충돌이 과부하 동안에 발생하여 패킷이 지연되거나 또는 떨어뜨리는 혼잡을 일으킨다. 패킷손실 및 지연은 비트에러로 발생한 신호 일그러짐, 제한된 데이터 속도 수용능력, 제공된 트래픽과 시행된 트래픽 간의 불일치 같은 여러 요소에 의해 발생한다. 또한, 혼잡은 전송자원의 부족으로 또는 이전의 계획기구에는 고려 안 된 기타 이유 때문에 경로의 더 앞의 링크 또는 루터에서 발생한다.

그러므로 패킷손실 및 지연에 관한 서비스 품질(QoS)은 복수의 링크 및 루터를 함유한 전송로에서 이행되는 것을 보장하는 것이 문제이다.

도 1은, 데이터를 전송하는 예시적 통신 시스템의 개략도이다.

도 2는, 루터의 입구 및 출구 부분의 상세도이다.

도 3은, 예시적 외부 네트워크 구조의 개략도이다.

도 4는, 출구 유닛에서의 논리 링크의 설명 도이다.

도 5는, 논리 링크 디스크립터의 간단한 예시적 데이터 구조이다.

도 6은, 논리 링크에서 패킷 대기열의 계획설계의 설명 도이다.

본 발명의 목적은 패킷 데이터 전송의 특성과 안전성을 보장하면서 앞에서 설명한 결함을 승복하여 루터의 데이터 패킷에 대한 신뢰성 있는 간단한 계획기구를 제공하는 것이며, 또한 입수 가능한 전송자원의 사용을 극대화하며 패킷 전송시 패킷 지연 및 손실을 최소화하는 것이 목적이다.

기초 항에서 설명한 것과 같이, 데이터 패킷은 다수의 상호 접속된 루터 또는 스위치를 통하여 단국간에 전형적으로 전송된다. 루터의 기초 구조는 스위치 코어의 수단에 의해 상호 접속된 인터페이스 유닛을 함유한다.

도 1은 발명적 방법 및 데이터 패킷을 전송하는 장치를 이용하는 예시적 통신 시스템의 간단한 개략도이다. 루터(100)는 상이한 네트워크(102)에 접속된(도면 생략됨) 단국간의 통신을 가능하게 하는 복수 네트워크 간의 접속 노드로 작용한다. 양자 택일로 루터(100)는 네트워크 내의 패킷을 전송한다.

루터(100)는, 고정 또는 이동전화, 컴퓨터, 오락용 콘솔, 서버(server) 같은 복수의 상이한 단국 또는 터미널 간에 다른 포맷으로 데이터 패킷을 통신할 수가 있다. 또한, 네트워크(102)는 이동용 또는 고정용 네트워크, 사적 또는 공적 네트워크, 중추IP(Internet Protocol) 네트워크, 인터넷 등 같은 어느 형의 네트워크도 된다.

루터(100)는 기본적으로 중앙스위칭 유닛(106)에 의해 상호 접속된 다수의 네트워크 인터페이스 유닛(104)을 함유하고 있다. 각 인터페이스 유닛(104)은 1개 이상의 네트워크(102)에 접속되며 그들 네트워크와의 통신을 처리한다. 인터페이스 유닛(104)은 네트워크 또는 인터페이스 유닛에 접속된 네트워크로부터의 인입 패킷 및 그 네트워크에로의 인출 패킷을 처리하는 입구 및 출구 패킷처리 기능성을 함유한다. 논리적으로, 인터페이스 유닛(104)은 트래픽 방향에 따라 입구 및 출구 유닛으로 분할된다.

도 2에는 단지 2개의 인터페이스 유닛(104)을 나타내고 있는 루터(100)를 더욱 상세하게 예시하고 있다.

입구 패킷처리 유닛(104i)은 상이한 단국에서 데이터 패킷(200)을 수신하고, 출구 패킷처리 유닛(104e)은 그들의 예정된 단국으로 패킷(202)을 송신한다. 입구 및 출구 패킷처리 유닛(104i, 104e)은 미리 구성된 규칙, 요구조건 및 방침에 따라 각개의 패킷을 처리하도록 적용되어 있으며, 이후 생략하여 입구 유닛(104i) 및 출구 유닛(104e)으로 적용된다. 또한, 입구 및 출구 유닛(104i, 104e)은 스위칭 유닛(106)에 의해 상호 접속된다.

출구유닛(104e)에서 출발된 인출 패킷(202)은 출구 유닛(104e)을 향하여 지시하는 복수의 화살에 표시된 것 같이 루터(100)의 여러 다른 입구 유닛, 예를 들면 표시된 입구 유닛(104i)으로부터 집합된 트래픽을 구성한다. 마찬가지로, 인입 패킷(200)은 입구 유닛(104i)에 지시하는 복수의 화살에 의해 표시된 것 같이 여러 다른 출구 유닛, 예를 들면 표시된 입구 유닛(104e)에 안내된다.

인입 데이터 패킷(200)은 다른 네트워크의 다른 소스로부터 도착한다. 패킷이 새 작업 시간의 첫째 패킷이 아니면, 각 인입 패킷은 정상적으로 패킷의 소정의 필드를 판독하여 확인될 수 있는 구성된 통신 작업시간에 속한다. 따라서, 패킷은 인출 패킷(202)의 사이에서 출발되기 전에 확인된 또는 발생된 작업시간의 상황에 따라 입구 및 출구 유닛(104i, 104e) 중의 한 개 또는 두 개의 유닛에서 처리되며 혹은 변경된다. 패킷의 변경은 패킷 포맷의 변경 또는 도표의 코드화 및 패킷 내의 소정의 헤더필드를 첨가, 제거 또는 갱신을 포함한다.

물론, 인출 패킷(202)도 마찬가지로 상이한 네트워크에서 상이한 목적지로 전송된다.

루트(100)에서, 패킷의 여러 가지 조건 또는 기준에 의거하여, 전송될 것인가 또는 떨어트리게 될 것인가 하는 것이 결정된다. 전송되는 경우에는, 적절하며 또 받아들일 수 있는 패킷지연이 결정된다. 이 결정은 구성된 작업시간에 따라, 특히 요구된 서비스 품질에 관하여 이루어진다. 본 발명에서, 패킷 계획기구가 루터에서 사용되며, 그 기구에서 다음에 상세히 설명된 효과적 방법으로 전송자원을 사용하기 위해 로드(load) 분배를 하는 트래픽을 관리하고 구체화하기 위한 상기 결정이 이루어진다.

새 데이터 작업시간 중의 첫째 데이터 패킷이 루터(100)에서 수신되면, 패킷이 분류되어 발송결정이 이루어지며, 또한 분류 및 발송결정이 루터에 저장된다. 그 다음, 루터는 기본적으로 정착된 작업시간에 속하는 패킷을 확인하여, 그 작업시간에 취해진 발송결정을 적용하여, 또 그에 따라 출력 발진용 패킷을 계획하여 각 뒤따르는 인입 데이터 패킷을 처리한다. 패킷 계획은 주로 여러 다른 버퍼 대기열에서의 각각의 패킷이 하나 이상 분배된 전송 링크 상의 출력이라는 것이 언제 그리고 어떤 순서로 결정하는가를 포함한다. 본 발명에서, 계획은 다음 요소에 관하여 최적화된다:

- 지연결과 또는 대기시간은 지연 민감한 트래픽에 대해 받아들일 수 있는 레벨로 유지되어야 한다.

- 과부하 또는 폭주는 루터 밖에 있는 외 측 전송 네트워크에서는 피하여야 한다.

- 패킷 트래픽은 루터 밖에 있는 네트워크 구조에 관하여 구체화되어야 한다.

루터의 인터페이스 유닛(104)은 도 1에 도시된 네트워크(102) 같은 1개 이상의 네트워크를 함유한 외 측 네트워크 구조에 접속된다. 도 3에 관하여, 루터(100) 외 측에 있는 네트워크 구조(300)는 물리적 및/ 또는 논리적 링크(304)에 의해 상호 접속된 복수의 루팅 또는 스위칭 노도(302)를 함유한다. 네트워크 구조(300)는 도 3에 다만 개략적으로 도시되었으며, 어느 패턴에서는 약간 수의 노드 및 링크를 함유한다.

일반적으로, 2개의 통신 단국간에는 가능한 몇 개의 상이한 전송로가 있으며, 소정의 데이터 패킷을 송신하기 위해 선택된 경로는, 여정된 단국(306)에서 종단하는 (도 3에는 다만 2개를 나타낸) 1개 이상의 노드 및 링크를 함유한다. 각 노드(302) 또는 링크(304)는 소정의 패킷 스루풋 또는 전송 밴드 폭을 제공할 수 있다. 그러므로 전송 지연 및 품질에 관한 전 최종결과는 취해진 통로의 전체 노드 및 링크의 합에 좌우된다.

본 발명에 있어서, 루터(100)는 네트워크 구조(300)의 지식을 기저로 하여 트래픽 형성 및 패킷 계획을 실행한다. 그러므로 루터(100)는 네트워크 구조(300)의 공지된 토폴러지(topology)를 저장한다. 또한, 루터(100)는 네트워크 구조의 다양한 개개의 구성부품 또는 적어도 그 부품의 얼마간의 공지된 부분을 기재한 파라미터를 저장한다. 예를 들면, 루터는 액세스 네트워크의 출입구이며, 그래서 액세스 네트워크 구조 및 모든 그의 구성부품에 대한 상세한 지식을 가지게 된다.

저장된 네트워크 구성부품 파라미터는 현재 사용가능한 밴드 폭, 버퍼성능 및/ 또는 각각의 또는 적어도 얼마의 노드(302) 및 링크(304)의 데이터 스루풋에 관계된 성능 파라미터를 포함한다. 또한, 그러한 파라미터는 각 노드 및 링크의 현재 트래픽 부하 및 현재 자원 유용성에 따라 능동적으로 갱신되는 것이 바람직하다. 그러므로 개개의 데이터 패킷의 계획은 선택된 노드 및 링크의 저장된 성능 파라미터를 기저로 하여 전송로에 대한 적합한 노드 및 링크의 선택을 포함한다.

도 2에 되돌아가서, 새 작업시간의 첫째 패킷이 입구 유닛(104i)에서 수신될 때에는, 패킷 헤더의 어드레스 필드를 판독하여 패킷을 목적지로 송신하는 적합한 출구 유닛의 선택을 포함한 발송결정이 작업시간에 이루어진다. 또한, 소정의 이미 구성된 규정은 발송결정을 하기 위해 참작되며, 이 실시 예에서, 출구 유닛(104e)은 루터로부터 출력 발진을 위해 선택된다.

또한, 입구 유닛(104i)은 예를 들면 필요한 밴드 폭 또는 데이터 속도, 패킷 손실, 패킷 버스트 크기(Packet burst size), 대기시간 및 지터를 포함한 새 작업시간을 필요로 하는 서비스 품질(QoS)에 관하여 첫째 패킷을 분류한다. 새 작업시간이 소정의 서비스 품질을 필요로 하게 된 경우, 루터는 그 작업시간 동안 그 서비스 품질을 만족시키기 위해 참여하며, 그와 같은 QoS 필요가 검출이 안 되면, 작업시간 패킷은 최고의 노력 패킷으로서 처리된다. 그러므로 수용된 트래픽과 최고의 노력 패킷은 구별된다.

필요 QoS는 실제 유료하중 작업시간을 진행하는 제어신호를 감시하므로 결정된다. 제어신호의 감시는, 루터의 특정 제어유닛에 제어신호를 함유한 순 방향 패킷에 의해, ALG(Application Layer Gateway)로 불리는 동시계속출원(co-pending applications) PCT/SEO2/00356 및 SE0201346-4에 기재된 것 같이 실행된다.

그러므로 이 QoS의 분류는 케이블 접속 같은 분배 통신자원을 통하여 선택된 출구 유닛(104e)에서의 출력에 대해 전형적으로 기타 진행작업시간의 패킷과 함께 작업시간의 다음 패킷을 계획하기 위해 사용되는 패킷 우선권을 나타낸다.

또한, 결정된 QoS 분류는 작업시간 동안 방침규정을 검색하고 적용하기 위해 입구 유닛(104i)에 의해 사용된다.

일정한 그리고 변화하는 양 비트전송속도 트래픽을 허용할 때, 방침규정은 사용하기 위해 허용된 최대 밴드 폭 및 최대 밴드 폭을 결정하는 간격 길이를 나타내고 있다. "리키 버킷(Leaky Bucket)", "토큰 버킷(Token Bucket)" 및 "랜덤 얼리 드롭(Random Early Drop, RED)" 등의 몇 개의 잘 알려진 방침규정이 있다.

다음, 패킷은 출구 유닛(104e)에 저장된 취해진 운송결정 및 결정된 QoS 분류와 함께, 스위칭 유닛(106)을 통하여 선택된 출구유닛(104e)에 전송된다. 계획 패킷에 대한 QoS 분류를 사용하여, 트래픽 형성은 몇 개의 입력 유닛에서 집합된 트래픽에 대해 이루어진다. 그에 따라, 각 작업시간 동안 QoS 요구는 패킷 전송이 전용 접속을 통한 것 같이 실행될 수 있도록 실행된다.

트래픽 작업시간이 첫 수신 패킷을 기저로 하여 제정되면, 다음 패킷은 작업시간 상황을 인지하여 균일하게 처리된다. 그러므로 첫 패킷을 수신할 때에는 발송결정이 이루어지며, QoS 분류는 첫 패킷에 의거하여 작업시간 상황을 제정할 때 결정된다. 그 후 작업시간 상황은 각 다음 수신 패킷으로부터 작업시간 키 또는 동등한 것을 발췌하므로 인지된다. 동시특허출원 PCT/SE02/00356 및 SE0201346-4는 데이터 패킷 스트림이 이와 같은 방법으로 루터를 통하여 전송되는 방법을 기재하였다.

상기와 같이, 출구 유닛(104e)은 도 4에서와 같이, 복수의 논리 링크(400)에 의해 외부 네트워크 구조의 기타 루터, 게이트 웨이 또는 스위치에 접속된다. 상기한 발송결정은 목적지 주소에 의거하여 그 작업시간의 목적지 방향으로 유도하는 소정의 논리 링크의 선택 및 할당을 포함한다. 그러므로 각 논리 링크(400)는 소정의 단국에서 종단된다.

각 논리 링크(400)는, 루터와 가까이 있는 만큼 앞에 있는 노드 및 링크 같은 공지의 경로소자를 포함하고, 외 측 네트워크를 통하여 목적지에 이르는 특정 전송로를 나타낸다. 그러므로 각 논리 링크(400)는 그 전송로에 대해 소정의 총 밴드 폭과 관계된다. 예를 들면, 논리 링크는 ADSL(비대칭 디지털 가입자 루프) 또는 WLAN(유선지역 네트워크)에 의해 인지되는 이서네트(Ethernet) 스위치의 소정 포트에 안내된다..

소정 논리 링크의 밴드 폭은, 예를 들면 전송로를 따라서 발생하는 어떤 좁은 통로에 따라 일반적으로 링크에 최대 전송속도로 표시된다. 최대 전송속도 또는 "링크속도"는 물리적 링크속도와 동일하며, 또는 물리적 자원이 배정수단에 의해 다른 것과 분배되는 경우에는 더 작아진다.

요구되는 QoS를 만족시키는 방법으로 루터에서 발진하는 복수의 대기열로부터 패킷을 계획하기 위하여, 이용가능한 밴드 폭 및 현재의 패킷 대기열 상태에 관계된 링크 파라미터는 루터(100)의 각 논리 링크에 대해 저장된다. 논리 링크의 링크 파라미터는 논리 링크의 현재 상태를 나타내며, 출구 유닛(104e)에 저장된 데이터 구조인 "논리 링크 디스크립터"에 저장된다. 논리 링크 디스크립터의 전형적인 데이터 구조는 도 5에 개략적으로 도시되었다.

논리 링크 디스크립터(500)는 한 세트의 "중간 링크 디스크립터"를 포함하며, 각 디스크립터(descriptor)는 대응논리 링크에 있는 특수 경로소자의 현 상태를 기재하고 있다. "경로소자"는 이 환경에서는, 노드, 2개 노드 간의 링크, 또는 일련의 노드 및/또는 링크를 함유한 경로 세그먼트를 나타낸다.

실제로는, 중간 링크 디스크립터는, 분리된 메모리 또는 데이터 구조에 저장된 대응 중간 링크 디스크립터에 대하여 한 세트의 포인터에 의해 데이터 구조에 나타나 있다. 이와 같은 방법으로, 각 중간 링크 디스크립터는 복수의 논리 링크에 들어맞는다 할지라도, 한 장소에만 저장되어, 메모리장소를 절약한다. 중간 링크 디스크립터(502)는 대응 경로소자를 통하여 트래픽을 감시하므로 동적으로 갱신된다.

또한, 논리 링크 디스크립터(500)는, 각 대기열이 소정의 트래픽 종류와 연관된 한 세트의 패킷 대기열(504)을 포함한다. 논리 링크는 약간의 대기열을 포함한다. 대기열은 각 데이터 작업시간에 생성되며, 그리하여 기본적으로는 작업시간에 만들어진 서비스품질(QoS) 등급에 따라 출구 유닛으로부터의 론치를 기다리는 그 작업시간의 1개 이상의 패킷을 포함한다. 그러므로 각 패킷 대기열은 얼마나 많은 패킷이 발진하기 위해 그 안에서 대기하고 있는가에 따라 그 자신의 대기시간을 가진다. 또한, 각 패킷 대기열은 관계된 트래픽 등급에 따라 소정의 전송속도를 가진다. 패킷은 각 대기열 및 트래픽 등급의 전송속도에 의해 지시된 소정의 계획에 따라 대기열에서 발진 된다.

트래픽 등급은 수용된 밴드 폭에 관하여 패킷 버스트 크기에 따라 구성되며, 패킷은 일반적으로 트래픽 형태에 따라 소정크기의 버스트로 전송된다. 이와 같이 하여, 여러 형태의 트래픽이 다음과 같이 분류된다:

- 순간취급 트래픽

- 리얼타임 지연 - 민감 트래픽

- 일정 또는 가변 전송속도를 가진 리얼타임 트래픽 및

- 최고노력 트래픽

또한, 논리 링크 디스크립터(500)는, 논리 링크에 사용가능한 전 밴드 폭의 현재치 및 다음 패킷이 대기열에서 계획될 수 있도록 논리 링크에 가능한 신속한 발진시간을 포함한 동적인 성능파라미터를 함유한다.

도 6에서, 예시적 론치계획이, 루터의 논리 링크에 3개의 다른 패킷 대기열(600a~c)로 부터 패킷을 론치(launch) 하는 것을 개략적으로 도시되어 있다. 이 간단한 실시 예에서, 제 1 대기열(600a)은 제 2 대기열(600b) 및 제 3 대기열(600c)의 전송속도의 2배를 가진 트래픽 등급이 할당되었다. 그러므로 대기열(600a~c)의 패킷은 논리 링크에 전 출력 흐름(602)으로 론치 하기 위해 그 각 전송속도에 따라 계획되었다. 이 간단한 실시 예에서 제 1 패킷(P1a)은 제 1 대기열(600a)에서 론치된다. 다음, 제 2 패킷(P2b)은 제 2 대기열(600b)에서 론치된다. 이번에는, 제 3 패킷(P3a)이 다시 제 1 대기열(600a)에서 론치 되며, 그 다음, 제 4 패킷(P4c)이 제 3 대기열(600c)에서 론치 되고, 그 후 제 5 패킷(P5a)이 제 1 대기열(600a)에서 론치 되는 등등으로 이루어진다.

그러므로 공급된 소정 논리 링크의 전 밴드 폭은 전 출력흐름(602)의 가능 전송속도에 대응한다. 전 출력 전송속도는 문제의 논리 링크에 있는 모든 공지의 경로소자의 현상태를 측정하여 판단된다. 앞에서 설명한 것 같이, 논리 링크의 출구 유닛에 저장된 중간 링크 디스크립터는 그 논리 링크에서 경로소자의 현재상태를 나타낸다. 그러므로 중간 링크 디스크립터는 검색되며, 각 디스크립터는 각각의 경로소자의 밴드 폭을 감시하기 위해 사용하는 적합한 알고리즘의 한 조의 변수를 함유한다. "토큰 버킷", "누설 버킷" 및 "채색 미터" 같은 공지된 다수의 밴드 폭 감시 알고리즘이 사용가능하다.

본 발명에 따라, 출구 유닛(104e)에서의 출력에 대한 수신 패킷을 계획하는 절차를 다음의 1항에서 6항에 기술한다.

1항 서비스 품질(QoS. Quality of Service) 명세서

QoS 시스템 작업을 달성하기 위해 3개의 다른 기본 특징이 결합하여야 한다.

1. 트래픽 소스의 모델

2. 소정 패킷을 취하는 경로의 지식 및 경로 특징

3. 충분한 대기열 메커니즘

다음, 그 3개의 기초사항이 레도 레벌레이션(Reddo Revelation)에서 해결되는 방법을 설명한다.

2항 트래픽 소스 모델 취득

레도 레벌레이션은 네트워크의 단국 간의 (고객-서버; 서버-서버) 제어신호를 청취하여 트래픽 소스에 대한 정보를 수집한다.

이 제어신호는, 예를 들면 RTSP, SIP, H.323, SAP/1GMP 이다. 작업시간 명세서 프로토콜-SDP(RTSP/SIP/SAP의 부분) 또는 동등한 프로토콜에서 정보를 추출함으로써, 소스에 관한 정보가 수집된다. 그 정보는 밴드 폭 등으로 명백히 기재되며, 또는 그 정보는 작업시간에 사용되는, 예를 들면 코덱 형태(CODEC type)를 해석하므로 명백히 획득된다. 이 공정에서 수집된 정보는 모든 트래픽 소스를 기재하는데 사용되는 형상으로 정상화된다.

정상화된 형상은 6개의 파라미터로 구성된다:

1) 밴드 폭 필요조건, CIR(Committed information rate)

2) 정상모드의 버스트 크기, CBS(Committed burst size)

3) 최대 초과 버스트 크기, EBS(Excess burst size)

4) 평균 유료하중 크기

5) 운송 프로토콜 오버헤드

6) 오디오/비디오형, 데이터

이들 6개의 파라미터는 소스에서 정보를 기재한다.

3항 패킷 경로의 인식

레도 레벌레이션(Reddo Revelation)은 마이크로 플로(micro flow) 모델을 기저로 하며, 마이크로 플로는 3층(OSI 모델) 목적지와 소스 어드레스와의 동일 조합을 가진 모든 패킷 또는 3층, 4층 어드레스와 프로토콜 형상과의 동일 조합을 가진 모든 패킷에 의해 구성된다. 마이크로 플로가 수립되면, 루터는 마이크로 플로가 취할 수 있는 패킷 내에서 경로 패킷을 결정한다. 경로는 단국에서 단국까지의 전 경로 또는 전 경로의 세그먼트이다. 취하여지는 경로는 루팅 프로토콜 및 루터밖에 있는 2층 네트워크의 구조에 의거하여 결정된다. 루터는 네트워크의 모델을 유지한다. 네트워크 모델은 3개의 범위로 기술된다.

1) 네트워크 소자가 서로 접속되는 방법.

2) 링크 속도가 네트워크 소자 사이에 있어야 할 이유.

3) 소정의 인출링크 및 트래픽 형태(최대 노력, 수용된 트래픽)에 대해 각 네트워크 소자의 출구 완충공간의 양

4항 충분한 대기열 메커니즘

대기열 메커니즘은 몇 개의 기본 특징을 지원한다.

1) 시스템은 루터에 접속된 각 가입자 및/또는 네트워크 소자에 대해 다수의 엄격한 우선권 대기열을 지원한다.

2) 시스템은 최대 회선속도를 유지하기 위해 대기열 그룹에 대해 트래픽 형상을 지원한다. 이것에 의해 네트워크에서 추후에 손실 없게 패킷이 보호된다.

5항 방법

상이한 트래픽 소스에 대한 대기시간 및 밴드 폭을 보증할 수 있는 시스템을 실제적으로 구성하기 위해, 소스는 일반적 방법으로 모델을 만들게 된다. 소스가 모형의 파라미터에만 영향을 주는 일반모델을 사용하므로, 시스템이 결정론적인 특징을 인도할 수 있는가를 예측하는 것이 가능하다. 이 모델에 대한 모델의 선택은, 예를 들면 밴드 폭(CIR-Committed Information Rate), 정보에 대한 최대허용 버스트(CBS-Committed burst size), 과다 버스트 크기(BBS) 같은 3개의 채색미터용 모델을 기저로 한다. 추가 및 평균 유료하중에 있어서, 트래픽 소스를 기술한 운송 프로토콜 오버헤드 및 트래픽 형태가 계산을 위해 필요하게 된다.

이 모델은 트래픽 소스 및 네트워크 소자의 성능을 기술하기 위해 사용된다. 네트워크 소자 및 링크는 CIR을 회선속도에 또 CBS/EBS 출구 완충공간에 결함 시킴으로 모델로 그려진다.

소스에 대한 이들 파라미터를 결정하기 위해, "트래픽 소스 모델 취득" 제목하에 기재된 방법이 사용된다.

이것이 일단 이루어지면, 파라미터는 동일 모델로 그러나 회선사용을 위해 변경되어야 한다. 재계산은 순송 및 링크 헤더 크기 또 예를 들면 이서네트의 프레임 벌림 또는 ATM의 셀 분할 등의 결함에 대한 보정을 포함한다.

그 다음, 그 모델을 가진 소정의 마이크로 플로가 루터 및 패킷의 공지경로를 통하여 그 특징이 보증되는가를 결정하는 것에 가능하다.

이것은 다음 사항을 체크하므로서 이루어진다.

1) 회선 밴드 폭 ≥ 이전에 수용된 정보속도 + 시스템에서 모든 논리적 및 물리적 링크에 대한 CIR 새 흐름(수학적 증명에서 명세서 1)

2) 전체 루터 출구 버퍼 ≥ 이전에 수용된 버스트 크기 + CBS 새 흐름 패킷 분포가 알려지거나 또는 많은 마이크로 플로가 집합되면 통계적 모델을 기저로 한 더 복잡한 모델이 불충분한 출구 버퍼공간 때문에 패킷의 허용가능한 손실을 계산하기 위해 사용된다. 앞으로 나아가기 위한 타당한 수는 10^-6이다.

3) 트래픽의 A/V(오디오 비디오)형에 대하여는, EBC 파라미터로 나타낸 프리롤(pre-roll)(비디오 서버는 종종 디코드 버퍼를 신속히 채우기 위해 초기에 특별한 버스트를 수반한다.) 실현된다. 이것은 동적 분배계획을 가진 임시 영역에서 이루어진다. 동적 분배는 1회 프리롤 트래픽에 의해 출구 버퍼공간의 자원사용을 예고하므로 이루어진다. 전체 루터 출구 버퍼는 프리롤을 지탱하기 위해 충분해야 하며, 프리롤을 비우기 위해 충분한 밴드 폭이 되어야 한다.

초과 버스트는 최고 노력 트래픽으로 처리됨으로, 수용된 데이터에 대하여는 트래픽(오디오 비디오 아님)은 이루어지지 않는다. 트래픽의 정적 모델은 검증되며 새로운 스트림이 수용된다.

5.1항 패킷의 변천상태

실제의 경우에는, 패킷은 루터에 수용된 트래픽을 공급하는 다소의 소스 및 트래픽에 수용 안 된 트래픽을 공급하는 다소의 소스 등의 여러 다른 소스에서 들어온다. 계획한 작업이 여러 소스에서의 요구조건을 이행할 수 있도록 계획작업을 만들기 위해, 트래픽은 엄격한 우선 순위로 분류되어 실행된다.

분류순위는 버스트 크기와 수용된 정보속도에 좌우된다. (수학적 증명에서 명세서 2). 분류는, 패킷이 CBS(녹색 패킷) 내에 있으며 이 CBS/CIR치에 대해서만 사용되는 대기열에 배당되도록 이루어진다. 최선의 경우, 대기열의 수는 무한한 것이다(즉, 그 배후에는 수학에서 떠맡게 되는 것). 실제의 경우에는 무한은 아니며 선택적이다. 그러므로 대기열의 수는 메모리 및 기초적 기술의 처리능력에 제한된다. 이것에 의해 일반적 대기열에서 함께 근사하게 동일 CBS/CIR치를 가진 상이한 마이크로 플로에 속하는 패킷이 만들어진다. 이 근사치는 응용에 의해 관대히 다루어진다.

마이크로 플로가 계획된 모델을 초월, 즉 CBS치 이상 버스트를 초과하는 경우에는, 초과하는 패킷(황색 패킷)은 EBS/CIR에 대응한 상이한 대기열이 배당된다. 이 방법은 수용된 버스트 속도가 확인될 것을 보장한다. 사용가능한 밴드 폭이 우리의 경우 CIR, 예를 들면 CBS/CIR 또는 EBS/CIR인 경우, 버스트 속도는 버스트가 회선을 통과하기 위해 걸리는 시간으로 구성된다. 버스트 속도를 보장하는 중요성은 그 자체 응용에서 발생한다. 데이터의 버스트 척(burst chuck)은, 예를 들면 디코딩에서 소용된다. 오디오 비디오 응용의 관계는 종종 임시영역에 있다.

1) 우리는 충분한 밴드 폭을 가진다.

TBW=CIR_a+CIR_b+α

α=잔여 밴드 폭

TBW=전체 밴드 폭

2) 트래픽이 분류된다.

CBS_a/CIR_a≤CBS_b/CIR_b

3) 검증하기 위하여

(CBS_a+CBS_b)/TBW≤CBS_b/CIR_b

(TBW*(CBS_a+CBS_b)/TBW≤(TBW*CBS_b)/CIR_b

(1)에서

CBS_a+CBS_b≤(CBS_b*CIR_a)/CIR_b+CBS_b+(α*CBS_b)/CIR_b

(2)에서

(CBS_b*CIR_a)/CIR_b+CBS_b≤CBS_b*CIR_a)/CIR_b+CBS_b+(α*CBS_b)/CIR_b

예를 들면,

(3)을 증명하는 0≤(α*CBS_b)/CIR_b

명세서(3)에서는, 2개의 마이크로 플로 a 및 b가 동일회선을 통하여 송신될 경우, 마이크로 플로 b에 대한 수용된 버스트는 항상 속도 CIR_b로 그 자체의 회선을 통하여 분리되어 전송되는 것 같이 시스템을 통하여 더욱 빠르게 또는 동일하게 빠르게 이동한다고 진술하고 있다. 이것은, (1) 전체 밴드 폭이 수용된 밴드 폭보다 크고, (2) 마이크로 플로a에서의 패킷이 마이크로 플로b로부터 패킷을 통하여 엄격한 우선 순위로 분배 회선에 예정될 경우 적용된다. 추가 마이크로 플로가 유도를 통하여 동일 특징(버스트 속도 보장)을 보장되는 것을 증명하기 위해 시험이 이루어진다.

소스가 트래픽 모델을 유지하는 것을 보장하기 위해, 시스템은 3색 미터를 가진 산정된 모델을 사용하여 입구의 패킷을 관리한다. 적색 패킷은 즉시 폐기되며, 상이한 대기열이 녹색 또는 황색(CBS/CIR 및 EDS/CIR 대기열)에 따라 배당된다. 대기열 시스템에서 마이크로 플로의 집합시, 번호 다음의 변경된 3색 미터가 경로에 있는 네트워크 소자의 각 링크 및 출구 완충공간을 표시하여 사용된다. 이것에 의해 네트워크 소자의 대기열 시스템이 대기열내에 삽입된 모든 패킷을 사용할 수가 있다. 버킷을 채우는 방법은 변경(3색 미터)하여 완충공간에의 수용 패킷 접근을 보장한다.

6항 이득

1) 시스템은 새로운 트래픽 종류가 네트워크에 삽입될 때 대기열 시스템의 수동 구성을 요구하지 않는다.

2) 시스템은 작업시간 기준(마이크로 플로)에 따라 밴드 폭을 동적으로 보장한다.

3) 시스템은 작업시간 기준(마이크로 플로)에 따라 버스트의 시간적 전달을 동적으로 보장한다.

본 발명은 소정의 예시적 실시 예에 관하여 기재되었으며, 명세서는 다만 발명적 개념을 설명하고 발명의 범위를 제한하지 않았다. 여러 대안, 변경 및 동등한 것은 부록 청구항에 의해 구성된 본 발명의 정신에서 이탈됨 없이 사용될 수 있다.

통신 데이터 네트워크에 본 발명의 방법을 채택함으로써, 데이터 전송시 발생하는 데이터 지연뿐 아니라 데이터 손실을 방지하여 우수한 통신 데이터 망을 구축할 수가 있다.

Claims (2)

1. 송신단국과 수신단국 사이에서 루터(router)를 통하여 데이터 패킷(data packet)을 전송하는 방법에 있어서,

   A) 송신단국으로부터 루터의 데이터 패킷을 수신하는 단계와,

   B) 수신 패킷의 헤더 필드(header field)에서 목적지 어드레스를 판독하는 단계와,

   C) 판독 목적지 어드레스에 따라, 패킷을 출력하는 루터의 출구 포트를 선택하는 단계와,

   D) 패킷에 대해 필요한 서비스 품질(QoS)을 결정하는 단계를 구비하며,

   E) 패킷의 전송을 위해 목적지 어드레스에서 종단하는 노드 및 링크의 논리 링크를 선택하는 단계(여기서, 상기 선택은 루터에 저장된 네트워크 구성부품 밴드 폭을 기저로 하며, 상기 네트워크 구성부품 파라미터는 현재 사용가능한 밴드 폭, 버퍼용적 및/ 또는 적어도 몇 개의 노드와 링크의 데이트 스루풋을 구비하며, 상기 논리 링크는 구별된 트래픽 등급을 가진 복수의 패킷 대기열을 함유한다)와,

   F) 선택된 논리 링크에 대응하는 전송로의 경로소자의 현재상태를 기재한 저장된 중간 링크 디스크립터를 검색하는 단계와,

   G) 논리 링크의 패킷 대기열을 선택하며 선택된 대기열에서 패킷을 계획하는 단계(여기서, 선택은 단계 E에서 검색된 중간 링크 디스크립터 및 단계 D에서 결정된 필요한 서비스 품질을 기저로 한다)에 의한 것을 특징으로 하는 데이터 패킷을 전송하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   단계 A~D는 송신단국이 접속된 입구 유닛에서 수행되며, 단계 F 및 G는 수신단국이 접속된 출구 유닛에서 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 패킷을 전송하는 방법.