KR20060014456A - 레이턴시를 최적화하는 공정 패킷 스케줄링 방식과 그 응용장치 - Google Patents

Abstract

정보 통신 서비스의 품질을 보장하는 라우터나 스위치 등의 네트워크 장치에 탑재되는 종래의 공정 패킷 스케줄러는 다음과 같이 대역폭 자원과 지연자윈의 손실 때문에 스케줄러 자원의 이용 효율이 낮은 문제가 있다: 트래픽 흐름의 요구속도에 의해 결정되는 레이턴시가 그 흐름의 지연규격보다 큰 값을 가질 경우 흐름의 예약속도를 높여 레이턴시를 줄이는데 이때 예약속도와 요구속도의 값 차이에 해당하는 대역폭 자원이 손실되고, 반대로 레이턴시가 지연규격보다 작은 값을 가질 경우 지연규격과 레이턴시의 값 차이에 해당하는 지연자원이 손실된다. 본 발명에서는 스케줄러에서 발생하는 흐름의 레이턴시를 그 흐름의 지연규격과 동일하게 하여 지연자원의 손실에 의한 스케줄러 자원 이용 효율의 저하를 방지하는 레이턴시가 최적화되는 공정 패킷 스케줄링 방식을 고안하고, 아울러 레이턴시가 최적화되는 공정 패킷 스케줄링 방식을 탑재한 네트워크 장치를 고안한다.

패킷 스케줄러, 품질보장, 레이턴시, 라우터

Description

레이턴시를 최적화하는 공정 패킷 스케줄링 방식과 그 응용 장치{Latency-optimized fair packet scheduling method and its application apparatus}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 흐름 수락 제어 동작도

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도착 패킷 큐잉 처리 동작도

인터넷 상에서 통신 서비스가 요구하는 서비스 품질을 지원하고 보장하는 패킷 스위치, 라우터 등의 네트워크 장치는 공정 패킷 스케줄러를 탑재한다. GPS(Generalized Processor Sharing)라 불리는 이상적인 패킷 스케줄링 방식이 Abhay K.Parekh 와 Robert G. Gallager의 논문 "A Generalized Processor Sharing Approach to Flow Control in Integrated Services Networks: The Single-node case" (IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol.1, No.3, 1993년 6월)에 제안되어 있다. 이는 모든 입력 트래픽을 유체의 흐름으로 모델링하고 스케줄러는 서비스 를 요청하는 모든 트래픽 흐름에 대하여 동시에 서비스를 제공하는 스케줄링 방식으로 실제 구현할 수 없는 것이다.

GPS 스케줄러를 구현하기 위해 다양한 타임스템프 기반 스케줄링 방식이 고안되었는데, 대표적인 방식으로 A. Demers, S. Keshav 및 S. Shenker의 논문 "Design and analysis of a fair queuing algorithm" (Proc. ACM SIGCOMM'89, 1989년)에서 제안된 WFQ(Weighted Fair Queuing), D. Stiliadis와 A. Varma 의 논문 "Efficient Fair Queuing Algorithms for Packet-Switched Network" (IEEE/ACM Transactions Networking, Vol. 6, No. 2, 1998년)에서 제안된 SPFQ(Starting-Potential Fair Queuing), 그리고 Dong-Yong Kwak, Nam-Seok Ko, Bongtae Kim 및 Hong-Shik Park 의 논문 "A New Starting Potential Fair Queuing Algorithm with O(1) Virtual Time Computation Complexity" (ETRI Journal, Vol. 25, No. 6, 2003년)에서 제안된 NSPFQ(New Starting-Potential Fair Queuing)가 있다. 이들은 모두 도착하는 패킷의 타임스탬프 계산시 그 패킷이 GPS 스케줄러에서 서비스가 종료되는 시점, 즉 가상 종료시각을 사용하며, 임의 트래픽 흐름(이하 흐름) i의 최대 패킷 크기를 M_i, 그 흐름에 할당되는 속도(이하 예약속도)를 R_i, 스케줄러의 출력링크의 대역폭 용량을 G, 모든 흐름의 최대 패킷크기를 M_max라 할 때 레이턴시 Q_i는 (수학식 1)에 의해 구해진다. 레이턴시란 패킷이 스케줄러를 통과할 때 발생할 수 있는 최대 지연의 의미를 갖는데, 엄밀하게 정의하면 다음과 같다: 어떤 스케줄러에서 흐름 i의 임의 패킷의 전송완료 시각을 Ts라 하고, 레이턴시가 없는 GPS 스케줄 러에서 그 패킷의 전송완료 시각을 Tg라 할 때 (Ts-Tg)의 최대값을 그 스케줄러에서 발생하는 흐름 i의 레이턴시라 한다. 스케줄러는 흐름 i의 요구속도 r_i를 보장해야 하므로 예약속도는 요구속도와 같거나 높은, 즉 R_i≥r_i이다. 참고로 본 명세서에서 사용되는 두 가지 용어인 속도와 대역폭은 동일한 의미를 가지며 모두 bps(bit per second) 단위를 갖는다.

임의 흐름 i의 트래픽이 지나가는 경로 상에 있는 모든 네트워크 장치에서 발생하는 흐름 i의 레이턴시의 총 합이 흐름 i의 종단간(end-to-end) 지연한계 값을 초과하지 않아야 하는데, 이로부터 임의 네트워크 장치에 탑재되는 스케줄러에서 허용되는 흐름 i의 최대 레이턴시 값이 정해진다. 이를 흐름 i의 지연규격이라 부르고 B_i로 표기한다. 요구속도 r_i에 의해 결정되는 레이턴시 Q_i가 그 흐름의 지연규격 B_i를 초과할 경우 (수학식 1)에 의해 예약속도 R_i 값을 높여서 Q_i 값을 줄인다.

상기 종래 스케줄러는 스케줄러 자원 이용 효율이 낮은 문제가 있는데, 이에 대하여 설명한다. 스케줄러가 새로운 임의 흐름 i를 수락할 때 그의 요구속도 r_i에 의해 결정된 레이턴시 Q_i와 지연규격 B_i의 관계는 Q_i>B_i, Q_i=B_i 및 Q_i<B_i 의 세 가지 경우가 가능하다. Q_i>B_i, 즉 레이턴시가 지연규격을 충족하지 못할 경우 가용 대역 폭 자원이 있다면 예약속도를 높여서 지연규격을 충족, 즉 Q_i=B_i 가 되게 해야 한다. 이때 예약속도와 요구속도의 차이분, 즉 과잉예약분에 해당하는 대역폭 자원이 손실되지만 지연규격을 준수하기 위해 피할 수 없다. Q_i=B_i, 즉 레이턴시가 지연규격과 동일할 경우 대역폭 자원과 지연 자원의 손실 없이 흐름을 수용할 수 있다. Q_i<B_i, 즉 레이턴시가 지연규격 보다 엄격할 경우 Q_i=B_i가 되게 하려면 예약속도를 요구속도 보다 낮게 해야 한다. 하지만 스케줄러가 흐름의 요구 속도를 보장해야 하므로 예약속도를 요구속도 보다 낮출 수 없다. 따라서 레이턴시와 지연규격의 차이에 해당하는 지연 자원이 손실되는데 이는 바로 스케줄러 자원의 손실로 귀착된다.

상기와 같이 종래 타임스탬프 기반 공정 패킷 스케줄러에서 수락 요청 흐름의 요구속도에 의해 결정된 레이턴시가 그 흐름의 지연규격보다 엄격할 경우 손실되는 지연 자원에 의해 스케줄러 자원의 이용 효율이 저하되는 문제가 있다. 본 발명은 지연 자원 손실에 의한 스케줄러 자원 이용 효율의 저하를 방지하기 위해 스케줄러에서 발생하는 흐름의 레이턴시를 그 흐름이 요구하는 지연규격과 동일하게 하는, 즉 레이턴시를 최적화하는 스케줄링 방법의 고안에 그 기술적 과제가 있고, 더불어 고안된 스케줄링 방식을 적용한 품질보장 네트워크 장치의 설계에도 그 기술적 과제가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 임의 흐름 i가 스케줄러에 요구하는 서비스 요구조건, 즉 보장해야 할 요구속도 r_i와 준수해야 할 지연규격 B_i를 스케줄링 규격 S(r_i,B_i)로 표기하고, 스케줄러에서 지원하는 가장 엄격한 지연규격 값을 B_min이라 하자. 참고로 흐름의 예약속도는 스케줄러가 흐름을 위해 투입하는 속도로 할당속도 또는 스케줄링 속도라고도 한다.

본 발명에 따른 레이턴시가 최적화되는 공정패킷 스케줄링 방식을 LOFQ(Latency-Optimized Fair Queuing)라 부른다. LOFQ는 임의 흐름 i의 레이턴시를 결정하는 레이턴시 지수(Index) β_i(≥0)와 수락된 흐름의 수에 비례하고 흐름의 레이턴시 지수에 반비례하는 성질을 갖는 레이턴시 바이어스(Bias) Θ를 도입한다. 레이턴시 바이어스의 값은 B_min을 초과할 수 없는, 즉 레이턴시 바이어스의 상한값(upper bound) Θ_UB를 B_min으로 설정한다. 그리고 흐름 i의 레이턴시 Q_i를 (수학식 2)와 같이 그 흐름의 레이턴시 지수 β_i의 함수가 되도록 하고, Q_i를 그 흐름의 지연규격 B_i와 동일하게 한다.

그러면 LOFQ 스케줄러는 새로운 흐름 i를 수락할 때 (수학식 2)에 의해 그 흐름의 β_i값을 결정하고, 결정된 β_i을 그 흐름에 적용하여 흐름의 지연규격과 동일한 레이턴시를 갖도록 할 수 있다. (수학식 2)를 충족시키는 레이턴시 바이어스의 표현식은 (수학식 3)과 같은데, 수락된 흐름의 레이턴시 지수가 모두 1의 값을 갖는 특수한 경우 레이턴시 바이어스는 M_max/G로 계산되는 최소값을 갖는다. (수학식 3)에서 B(t)는 현재 수락된 흐름 집합을 의미한다.

S(r_i,B_i)를 요구하는 임의 흐름 i를 수락하기 위해 필요한 자원 확보에 대해 살펴보자. 먼저 r_i를 수용할 수 있는 가용 대역폭 자원이 있어야 한다. 그리고 Q_i=B_i가 되게 하는 그러한 레이턴시 지수 β_i를 확보할 수 있어야 한다. 1 보다 작은 β_i는 레이턴시 바이어스 Θ를 증가시키는데, 증가한 바이어스가 Θ_UB를 초과할 경우 요구되는 β_i를 확보할 수 없다. 따라서 레이턴시 바이어스를 지연규격 보장 측면에서 흐름의 수락에 필요한 자원으로 간주할 수 있으며, 그 량은 Θ_UB가 된다. 본 명세서에서는 이를 간략히 지연 자원이라 부른다. 레이턴시 바이어스 Θ는 사용된 지연 자원을 의미하므로 가용 지연 자원은 Θ에 반비례한다.

가용 대역폭 자원과 가용 지연 자원의 상호 관계를 살펴보자. (수학식 2)로부 터 기 수락된 흐름의 예약속도를 높이는, 즉 가용 대역폭 자원을 희생할 경우 그 흐름의 레이턴시가 변경되지 않도록 하기 위해 그 흐름의 레이턴시 지수를 증가시켜야 함을 알 수 있다. 레이턴시 지수가 증가하면 레이턴시 바이어스가 감소하므로 가용 지연 자원이 늘어나게 된다. 마찬가지로 가용 지연 자원을 희생시켜 가용 대역폭 자원을 늘릴 수도 있다. 이와 같이 가용 대역폭 자원을 가용 지연 자원으로, 그리고 가용 대역폭 자원을 가용 지연 자원으로 변환할 수 있는 성질을 이용하여 더 많은 흐름을 수락할 수 있다.

LOFQ 스케줄러는 흐름의 수락 요청을 받아 수락 여부를 판단하고 수락시 자원을 할당하는 흐름 수락제어와 수락된 흐름들의 트래픽을 그들의 스케줄링 규격에 맞게 서비스하는 패킷 스케줄링의 두 가지 기능을 갖는다. 수락된 임의 흐름 i는 흐름 프로파일 A_i(r,B,R,β,M)를 갖는다. 여기서 r과 B는 흐름 i의 스케줄링 규격이고, R, β 및 M은 각각 흐름 i의 예약속도, 레이턴시 지수 및 최대 패킷크기이다. 참고로 A_i()내 임의 요소 X를 단독으로 표현할 때 X_i로 표기한다. 그리고 총 예약 대역폭 값을 갖는 R_sum 레지스터, 현재의 레이턴시 바이어스 값을 갖는 Θ 레지스터 및 임시 흐름 프로파일 A_temp() 버퍼가 사용되며, 이들은 모두 0의 값으로 초기화된다.

S(r_i,B_i)를 요구하는 임의 흐름 i에 대한 흐름 수락 제어 기능의 동작 개념도가 도 1에 도시되어 있는데, 이의 동작을 상세히 설명한다. 참고로 도 1의 각 세부 동 작에 대한 수학식이 괄호 속에 기입되어 있다. 먼저 레이턴시 지수 β_i를 구한(101) 후 흐름의 수용에 필요한 가용자원이 있는지를 조사한다(102): 총 예약 대역폭과 흐름 i의 요구속도를 더한 값(이하 소요 대역폭), 즉 (R_sum+r_i)를 G와 비교하여 가용 대역폭 자원이 충분한지, 레이턴시 바이어스와 흐름 i에 의한 바이어스 증가분을 더한 값(이하 소요 레이턴시 바이어스), 즉 (Θ+max(0,1-β_i)M_i/G)를 Θ_UB와 비교하여 가용 지연 자원이 충분한지를 조사한다. 가용 자원이 모두 부족, 즉 (소요 대역폭)>G 이고 (소요 레이턴시 바이어스)>Θ_UB이면 흐름의 수락을 거절하고(104), 모두 충분, 즉 (소요 대역폭)≤G 이고 (소요 레이턴시 바이어스)≤Θ_UB이면 흐름을 수락한다(103).

가용 지연 자원만 부족, 즉 (소요 대역폭)≤G 이고 (소요 레이턴시 바이어스)>Θ_UB이면 다음과 같이 가용 대역폭 자원을 가용 지연 자원으로 변환하여 부족한 가용 지연 자원을 확충한 후 흐름을 수락한다: 0과 1사이의 레이턴시 지수 값을 갖는 기 수락 흐름 중 자원 변환효율이 가장 좋은 흐름을 찾는다(111). 찾아진 흐름을 흐름 j라 하자. (β_j+Δβ_j)≤1의 조건을 위반하지 않는 그러한 예약속도 증가분 ΔR_j를 산출하고, 흐름의 레이턴시 불변원칙에 따른 레이턴시 지수 증가분 Δβ_j를 계산한다(112). 그리고 소요 대역폭에 예약속도 증가분 ΔR_j를 더한 값을 G와 비교하여 가용 대역폭 자원이 충분한지 조사하고(113), 충분하지 않으면 수락을 거절한다 (104). 충분하면 예약속도 증가분 ΔR_j와 레이턴시 지수 증가분 Δβ_j를 흐름 j의 프로파일에 반영하고, 예약속도 증가분 ΔR_j와 레이턴시 지수 증가분 Δβ_j에 의한 레이턴시 바이어스 감소분을 각각 총 예약 대역폭과 레이턴시 바이어스에 반영한다(114). 그리고 소요 레이턴시 바이어스 값을 Θ_UB 와 비교하여(115) 가용 지연 자원이 충분하지 않으면 (111 ~ 115) 과정을 반복하고 충분하면 수락한다(103).

가용 대역폭 자원만 부족, 즉 (소요 대역폭)>G 이고 (소요 레이턴시 바이어스) ≤Θ_UB이면 다음과 같이 가용 지연 자원을 가용 대역폭 자원으로 변환하여 부족한 가용 지연 자원을 확충한 후 흐름을 수락한다: 예약속도가 요구속도보다 높고 0과 1사이의 레이턴시 지수 값을 갖는 기 수락 흐름 중 자원 변환효율이 가장 좋은 흐름을 찾는다(121). 찾아진 흐름을 흐름 j라 하자.(β_j-Δβ_j)≥0과 (R_j-ΔR_j)≥r_j의 조건을 위반하지 않는 그러한 레이턴시 지수 감소분 Δβ_j를 산출하고, 흐름의 레이턴시 불변원칙에 따른 예약속도 감소분 ΔR_j를 계산한다(122). 소요 레이턴시 바이어스와 레이턴시 지수 감소분 Δβ_j에 의한 레이턴시 바이어스 증가분을 더한 값을 Θ_UB와 비교하여 가용 지연 자원이 충분한지 조사하고(123) 충분하지 않으면 수락을 거절한다(104). 충분하면 예약속도 감소분 ΔR_j와 레이턴시 지수 감소분 Δβ_j를 흐름 j의 프로파일에 반영하고, 예약속도 감소분 ΔR_j와 레이턴시 지수 감소분 Δβ_j에 의한 레이턴시 바이어스 증가분을 각각 총 예약 대역폭과 레이턴시 바이어스에 반영한다(124). 그리고 소요 대역폭 값을 G와 비교하여(125) 가용 대역폭 자원이 충분하지 않으면 (121 ~ 125) 과정을 반복하고 충분하면 수락한다(103).

요청받은 흐름 i를 수락할 때 다음과 같이 자원을 할당한다(103): 흐름의 스케줄링 규격, 레이턴시 지수, 예약속도 및 최대패킷 크기 값을 수록한 임시 프로파일을 흐름 i의 프로파일로 복사하여 수락한 흐름 i의 프로파일을 작성한다. 그리고 요구속도 r_j를 총 예약 대역폭에 합산하고, 흐름 i에 의해 증가되는 레이턴시 바이어스 증가분을 레이턴시 바이어스에 합산한다. 참고로 도 1에 도시된 개념도에서 부족한 자원의 확충시 기 수락된 흐름만 대상으로 하였는데, 수락요청 흐름도 그 대상에 포함시킬 수 도 있다.

가용 대역폭 자원을 가용 지연 자원으로 변환하기 위해 높이는 예약속도 ΔR_j와 가용 지연 자원을 가용 대역폭 자원으로 변환하기 위해 줄이는 레이턴시 지수 Δβ_j의 값에 대해 살펴보자. 값이 적을수록 변환효율은 좋아지지만 흐름 수락제어 기능의 복잡도가 높아지고, 반대로 값이 클수록 변환효율은 나빠지지만 복잡도가 낮아진다. 참고로 흐름 수락제어 기능은 새로운 흐름이 수락을 요청할 때만 동작하므로 매 패킷당 일련의 연산동작에 대한 반복 횟수로 산정되는 패킷 스케줄링 기능의 복잡도에 비해 스케줄러에 미치는 영향은 미미하다. ΔR_j를 가장 낮은 흐름의 요구속도에 수렴지수를 곱한 값으로 하고, Δβ_j를 β_j에 수렴지수를 곱한 값으로 정하는데, 수렴지수 값은 0.00000001 ~ 0.01 사이의 값을 권장한다.

수락된 흐름들이 발생시키는 패킷을 입력 받아 출력링크로 전송하는 패킷 스케줄링 기능은 패킷이 도착할 때 동작하는 패킷 큐잉(queuing) 기능과 흐름들의 큐에 대기중인 패킷을 출력링크로 전송하는 패킷 큐(queue) 서비스 기능으로 구성한다.

임의 흐름 i의 k번째 패킷 P_i ^k의 도착시 큐잉 기능의 동작 절차는 다음과 같다:

1) 적용된 서버 가상시간 운영방식에 따라 서버 가상시간 v(t)를 계산하고 필요시 갱신한다. 여기서 서버 가상시간은 스케줄러에 트래픽이 가해진 이후 스케줄러가 서비스한 트래픽 량을 추적하는 시간의 함수로서 도착 패킷의 타임스탬프 계산시 기준시간으로 이용된다. 상기 기술한 WFQ, SPFQ 및 NSPFQ 등에서 다양한 서버 가상시간 운영 방식이 고안되었는데, 이들을 포함하여 기타 다른 서버 가상시간 운영방식도 본 발명에서 제안한 LOFQ 스케줄러에 적용될 수 있다.

2) (수학식 4)를 사용하여 패킷 P_i ^k의 타임스탬프 T_i ^k 를 계산한 후 패킷에 부착하고, T_i ^k 가 부착된 패킷을 해당 흐름의 큐에 수록한다(201)

(수학식 4)에서 흐름 i의 가상시간을 의미하는 v_i(t) 는 F_i ^{k -1}의 값을 가지며 흐름 i의 백로그시 0의 값으로 초기화된다. 그리고 l_i ^k는 패킷 P_i ^k의 크기이다.

패킷 큐 서비스 기능의 동작절차는 다음과 같다:

1) 수락된 흐름 큐의 선두 패킷 중 가장 앞선 타임스탬프를 갖는 패킷을 찾은 후 출력링크로 전송되도록 한다.

2) 적용된 서버 가상시간 운영방식에 따라 v(t)를 갱신한다.

1997년에 S. Shenker, C. Partridge 및 R. Guerin이 IETF(Internet Engineering Task Force)에서 RFC 2212 문서 "Specification of Guaranteed Quality of Service"로 인터넷 상에서 통신 서비스가 요구하는 서비스 품질을 보장하는 서비스 모델(이하 품질보장 서비스 모델)을 제안하였다. 품질보장 서비스 모델은 흐름이 사용할 종단간 경로상의 네트워크 자원을 예약하기 위해 RSVP(ReSerVation Protocol)를 사용한다. RSVP는 Tspec과 Adspec 정보를 담은 PATH 메시지와 Tspec과 Rspec 정보를 담은 RESV 메시지의 두 메시지를 사용한다. 발신측에서 PATH 메시지를 착신측으로 전달하면 착신측에서 자원 예약을 요청한 흐름에게 할당할 예약속도 R_Rspec을 계산하고, 이를 담은 Rspec 정보를 RESV 메시지로 각 네트워크 장치에 전달한다.

상기 RSVP 자원예약 기반의 품질보장 서비스 모델에서 사용할 수 있는 LOFQ방식을 적용한 네트워크 장치를 다음과 같이 고안한다. LOFQ 방식을 적용한 네트워크 장치 (이하 LOFQ 장치)는 RSVP 에이전트(agent)와 LOFQ 스케줄러 기능을 갖는다. 임의 흐름에 대한 PATH 메시지를 받을 때 LOFQ 장치의 RSVP 에이전트는 그 흐름의 레이턴시 지수 값을 1로, 레이턴시 바이어스 값을 M_max/G 로 가정한 후 C값과 D값을 구하는데, 흐름 i의 경우 C=M_i 및 D=M_max/G 가 된다. 여기서 C값과 D값은 GPS 스케줄러에서 발생하는 레이턴시와의 최대 오차를 결정하는 변수로 상기 RFC 2212 문서에 정의되어 있다. 종래 네트워크 장치와 마찬가지로 Adspec내 Ctot값과 Dtot 값에 각각 구해진 C값과 D값을 더한 후 PATH 메시지를 다음 단 라우터로 전달한다.

전달해준 PATH 메시지에 대한 RESV 메시지를 받을 때 LOFQ 장치의 RSVP 에이전트는 Rspec 정보내 예약속도 R_Rspec 값으로 (수학식 5)와 같이 그 흐름의 지연규격 B를 계산한다.

그리고 흐름의 요구속도를 의미하는 Tspec내 토큰속도 r값과 기 계산된 흐름의 지연규격 B값으로 LOFQ 스케줄러에게 흐름 수락을 요청한다. 그러면 LOFQ 스케줄러는 착신측이 결정해서 RESV 메시지로 통보해준 예약속도 R_Rspec대신 R_Rspec과 같거나 작은 값을 갖는 흐름 수락 제어 기능에서 결정해준 예약속도 R을 사용하여 그 흐름을 서비스하므로 스케줄러 자원의 이용 효율이 높아지게 된다.

본 발명에서 고안된 레이턴시를 최적화하는 공정 패킷 스케줄링 방식은 스케줄러에서 발생하는 흐름의 레이턴시를 그 흐름의 지연규격과 동일하게 하기 때문에 지연 자원의 손실을 없앨 수 있으며, 그 결과 스케줄러의 출력링크의 대역폭 이용 효율이 높아질 뿐만 아니라 스케줄러에서 각 흐름 별로 구비하는 큐, 즉 대기버퍼 자원도 절약할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명에서 고안된 상기 레이턴시를 최적화 하는 공정패킷 스케줄링 방식을 적용하면서 종래 RSVP 자원예약 절차와 호환성을 갖는 네트워크 장치는 품질보장 서비스 모델에서 네트워크 자원의 이용 효율을 높이는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 정보통신 서비스의 서비스 품질을 지원하고 보장하는 능력을 갖는 패킷 스위치, 라우터 등의 네트워크 장치에 사용되는 공정 패킷 스케줄링 방식 있어서,

   새로운 흐름의 수락 요청을 받을 때 필요한 가용 대역폭 자원과 지연 자원이 있으면 흐름을 수락하고, 가용 대역폭 자원은 부족하나 가용 지연 자원이 충분한 경우 여유 지연 자원을 가용 대역폭 자원으로 변환하여 부족한 가용 대역폭 자원을 확충한 후 흐름을 수락하며, 가용 지연 자원은 부족하나 가용 대역폭 자원이 충분한 경우 여유 대역폭 자원을 가용 지연 자원으로 변환하여 부족한 가용 지연 자원을 확충한 후 흐름을 수락하는 흐름 수락제어 방법; 및

   스케줄러에서 발생하는 흐름의 레이턴시를 그 흐름의 지연규격과 동일하게 해주는 패킷 스케줄링 방법을 특징으로 하는 레이턴시가 최적화되는 공정 패킷 스케줄링 방식.
2. 청구항 1에 있어서,

   레이턴시 바이어스 상한값을 스케줄러가 지원해야 할 흐름의 지연규격 중 가장 엄격한 값으로 설정하는 방법;

   새로운 흐름의 수락 요청을 받을 때 흐름의 요구속도, 흐름의 지연규격, 흐름의 최대 패킷크기 및 레이턴시 바이어스 상한값으로 스케줄러에서 발생하는 흐름의 레이턴시를 그의 지연규격과 동일하도록 해주는 레이턴시 지수 값을 구하는 방법(101);

   새로운 흐름의 수락 요청을 받을 때 총 예약 대역폭과 새로운 흐름의 요구속도를 더하여 구한 소요 대역폭 값이 스케줄러 출력링크의 대역폭 용량을 초과하지 않고, 레이턴시 바이어스와 새로운 흐름에 의해 발생되는 바이어스를 더하여 구한 소요 레이턴시 바이어스 값이 그의 상한값을 초과하지 않을 경우 흐름을 수락하는 방법(103);

   상기 구해진 소요 대역폭 값이 스케줄러 출력링크의 대역폭 용량을 초과하지 않으나 상기 구해진 소요 레이턴시 바이어스 값이 그의 상한값을 초과할 경우 소요 레이턴시 바이어스 값이 그의 상한값을 초과하지 않을 때 까지 기 수락된 흐름들 중 자원 변환효율이 가장 좋은 흐름 순으로 여유 대역폭 자원을 가용 지연 자원으로 변환하여 부족한 가용 지연 자원을 확충한 후 흐름을 수락하는 방법(111,112,113,114,115,103); 및

   상기 구해진 소요 레이턴시 바이어스 값이 그의 상한값을 초과하지 않으나 상기 구해진 소요 대역폭 값이 스케줄러 출력링크의 대역폭 용량을 초과할 경우 소요 대역 폭 값이 스케줄러 출력링크의 대역폭 용량을 초과하지 않을 때 까지 기 수락된 흐름들 중 자원 변환효율이 가장 좋은 흐름 순으로 여유 지연 자원을 가용 대역폭 자원으로 변환하여 부족한 가용 대역폭 자원을 확충한 후 흐름을 수락하는 방법(121,122,123,124,125,103)을 특징으로 하는 흐름 수락 제어 방식.
3. 청구항 1에 있어서,

   수락된 흐름의 패킷이 스케줄러에 도착할 때 서버 가상시간과 흐름의 예약속도, 흐름의 최대 패킷크기 및 흐름의 레이턴시 지수 값으로 타임스탬프를 구하고(201), 타임스탬프가 부착된 패킷을 그 흐름의 큐에 입력하는 패킷 큐잉 방법; 및

   각 흐름의 큐의 선두 패킷 중 가장 앞선 타임스탬프를 갖는 패킷을 찾아서 전송하는 패킷 큐 서비스 방법을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방식.
4. 인터넷에서 RSVP 자원예약 기반 품질보장 서비스 모델을 지원하는 패킷스위치, 라우터 등의 네트워크 장치에 있어서,

   PATH 메시지를 받을 때 관련 흐름의 레이턴시 지수 값을 1로 가정하고 레이턴시 바이어스 값을 최소값으로 가정한 후 C값과 D값을 구하고 상기 구해진 C값과 D값을 각각 Adspec내 Ctot값과 Dtot 값에 더한 후 PATH 메시지를 다음 단 장치로 전달하 며, 상기 전달한 PATH 메시지에 대한 RESV 메시지를 받을 때 실려온 예약속도 R_Rspec값과 상기 구해진 C값 및 D값으로 관련 흐름의 지연규격을 계산(수학식 5)한 후 Tspec내 토큰속도의 값을 갖는 흐름의 요구속도와 상기 계산한 지연규격을 흐름의 스케줄링 규격으로 하여 LOFQ 스케줄러에게 흐름 수락을 요청하는 RSVP 에이전트; 및

   상기 흐름 수락 요청을 접수하여 레이턴시가 최적화되도록 공정 패킷 스케줄링 서비스를 제공하는 LOFQ 스케줄러를 특징으로 하는 네트워크 장치.

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