KR20060015127A - 고속 네트워크에서 개선된 ｃｓｆｑ 큐잉 방법 및 이를이용한 에지 라우터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 네트워크의 에지 라우터에서 개선된 CSFQ　큐잉 방법에 관한 것으로서, 각 플로우별로 유입되는 패킷의 도착률을 미리 지정된 간격(n, n≥2)으로 계산하는 단계와, 상기 도착률 계산 단계에서 계산된 도착률을 상기 간격 동안에 유입되는 패킷에 레이블링하는 단계와, 출력 링크에 대한 공정 점유율을 계산하는 단계와, 상기 유입되는 패킷에 레이블링된 도착률 및 상기 공정 점유율에 기초하여 상기 유입되는 패킷을 확률적으로 폐기하는 단계와, 상기 폐기 단계에서 폐기되지 않은 패킷을 출력 큐에 저장하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 에지 라우터의 CSFQ 계산량을 저감함으로써, 에지 라우터의 패킷 처리량을 증가시키고, 다량의 패킷 유입되더라도 병목 현상을 방지할 수 있다.

CSFQ, WFQ, 큐잉, QUEUEING, 라우터, 에지, 코어, 도착률, per-flow

Description

고속 네트워크에서 개선된 ＣＳＦＱ　큐잉 방법 및 이를 이용한 에지 라우터{IMPROVED CSFQ QUEUEING METHOD IN A HIGH SPEED NETWORK, AND EDGE ROUTER USING THEREOF}

도 1은 일반적인 CSFQ 네트워크 구성의 예시도.

도 2는 종래의 CSFQ의 에지 라우터와 코어 라우터의 구성도.

도 3은 종래의 CSFQ 동작 흐름도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CR-CSFQ 동작 흐름도.

도 5는 종래의 패킷 도착률 계산 방법의 예시도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 간격(interval)이 2인 경우에 평균적 패킷 도착률 계산 방법의 예시도.

도 7은 평균 도착률 계산 간격 동안 패킷 길이 변화가 심할 경우에 발생하는 오류의 예시도.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 패킷 길이 변화에 따른 도착률 계산 방법의 예시도.

본 발명은 고속 네트워크의 라우터에서 패킷 큐잉 방법에 관한 것으로서, 특히 고속 네트워크에서 개선된 CSFQ　큐잉 방법 및 이를 이용한 에지 라우터에 관한 것이다.

지난 수년간 인터넷 사용자가 기하급수적으로 증가하고 있으며, 그 응용 분야도 스트리밍, 주문형 비디오(VOD; Video-on-Demand), VoIP 등으로 확대되어 대규모의 트래픽 증가를 초래하였다. 이에 따라, 인터넷 망의 대역폭 확대 요구에 더하여, 전송 신뢰성, 실시간성 등과 같은 서비스 품질(QoS; Quality of Service, 이하 "QoS"라 함)의 관리 기술에 대한 요구가 증대하고 있다.

종단 사용자간의 서비스 QoS는 단말, 링크, 스위치, 라우터와 같은 네트워크 장치의 지연 및 처리량(Throughput) 등에 의해 복합적으로 영향을 받게 되므로, 종단간(end-to-end) QoS 보장형 서비스를 지원하기 위해서는 이들 QoS 요소 변수들을 제어할 수 있는 네트워크 서비스 측면의 제어 메커니즘이 필요하다. 예를 들면, 망에서 실시간 서비스를 지원하기 위해서는 요구되는 자원을 미리 예약하거나, 네트워크 내의 트래픽 부하를 반영하여 라우터의 큐잉 기능을 적절히 설정하거나, 혹은 설정된 트래픽 특성이 제대로 운영되는지를 모니터링하는 기능 등이 이에 해당한다. 이와 같이 네트워크 서비스 레벨에서 사용자의 QoS 보장을 위한 기술이 바로 QoS 관리 기술로 정의할 수 있다.

한편, 큐잉(Queuing)은 QoS 관리의 일종인 패킷 스케줄링을 위한 라우터의 핵심 기능으로서, 프레임들이 입력 프로세스를 거쳐 패킷으로 합쳐지고 무결성을 검사 받은 뒤 포워딩 프로세스에 의해 출력될 인터페이스가 결정되고 출력 프로세 스에 의해 다시 프레임화 되어 후속 라우터로 전달되는 과정을 포함한다. 큐 관리(Queue Management)는 전술한 과정에서 프로세스간의 연결 역할을 한다.

종래의 가중형 공정 큐잉(WFQ; Weighted Fair Queueing, 이하 "WFQ"라 함) 및 이를 변형한 큐잉 방식은 소량의 트래픽이 대량의 트래픽에 의해서 피해를 보지 않도록 플로우(flow)별로 큐를 두어 트래픽을 조절하는 공정성 측면과 특정 기준에 따라 가중치(Weight)를 정하고 이에 따라 같은 양의 트래픽을 가진 플로우 간에도 차별을 두는 가중치 측면을 복합적으로 적용함으로써, 공정 대역폭 점유(fair bandwidth sharing)를 구현하는 데 상당한 장점을 지닌 메커니즘으로 인식되고 있다. 한편, DRR (Deficit Round Robin)방식은 WFQ 큐일 방식을 효과적으로 구현할 수 있는 대표적인 방법 중의 하나이다.

그러나, 전술한 WFQ 방식을 포함한 공정 큐잉(Fair Queueing) 방식은 일반적으로 실제 구현하기에는 너무나 복잡한 방식으로 알려져 있으며, 더욱이 플로우 분류(flow classification)와 플로우별(per-flow, 이하 "per-flow"라 함) 상태 관리가 요구된다. 즉, 모든 입력 패킷은 각각 할당된 큐로 분류되어야 하며, per-flow 상태 예약은 자원예약 프로토콜(RSVP; ReSource reserVation Protocol)과 같은 시그널링 프로토콜을 통하여 수행되어야 하고, 패킷 전송을 위한 스케쥴링 과정에서 사용되어야 한다.

이를 해결하고자, WFQ와 같은 동작을 per-flow 상태 관리 없이 유사하게 구현할 수 있는 방법의 하나로서, 코어 무상태 공정 큐잉(CSFQ; Core Stateless Fair Queueing, 이하 "CSFQ"라 함)이 제안되어 있다. CSFQ는 에지 라우터에서 per flow 관리를 수행하고 코어 라우터에서는 per flow 관리를 수행하지 않으며, 비록 아주 정확한 공정 대역폭 점유(fair bandwidth sharing)는 아니더라도 간단하고 확장 가능한 접근 방식에 의해 전술한 기능을 제공할 수 있다.

즉, CSFQ는 코어 라우터에서 per-flow 상태를 요구하지 않고 공정 대역폭(fair bandwidth) 할당을 근사화(approximation)할 수 있는 구조이다. CSFQ 방식에 따르면, per-flow 상태의 관리는 에지 라우터에서 담당하고 그 정보를 각 패킷의 헤더에 포함시켜서 코어 라우터로 전달한다.

도 1은 일반적인 CSFQ의 네트워크 구성을 예시하고 있으며, 예컨대 액세스 네트워크와 코어 네트워크를 연결하는 에지 라우터(또는 에지 노드)(E)와, 코어 네트워크 내의 에지 라우터(E)를 연결하여 네트워크 도메인을 형성하는 코어 라우터(또는 코어 노드)(C)로 구성되어 있다.

도 2는 종래의 CSFQ의 에지 라우터 및 코어 라우터의 구성을 예시하고 있으며, 도 3은 도 2의 에지 라우터 및 코어 라우터에서 CSFQ 동작 흐름을 도시한 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 에지 라우터(E)에 각 입력 인터페이스(도시되지 않음)별로 유입(ingress)되면(S310), 플로우 도착률 계산부(110₁, …, 110_n)가 각 플로우(Flow 1, …, Flow n)의 도착률(r)을 계산하여 레이블로서 패킷에 부착한다(S330). 상기 각 플로우 도착률 계산부(110₁, …, 110_n)로부터 출력되는 패킷은 패킷 처리부(120)로 입력되고, 공정 점유율 계산부(Fair Share Estimation)(130)는 패킷 처리부(120)로부터의 패킷 도착 정보에 따라 출력 링크에 대한 공정 점유율(fair share, 이하 "fair share"라 함)(f)을 계산한다. 만약, 각 플로우별로 패킷의 도착률이 전술한 공정 점유율을 초과하면 패킷 처리부(120)는 전술한 패킷 레이블의 도착률과 공정 점유율에 기초하여 패킷을 확률적으로 폐기한다(S340). 추가로, 패킷 처리부(120)는 FIFO 출력 큐(140)로 포워딩하는 패킷의 레이블(r)을 min(r, f)로 업데이트하여, 코어 라우터의 패킷 처리시에 업데이트된 도착률 정보를 이용할 수 있도록 구성될 수 있다.

패킷 처리부(120)에서 폐기되지 않고 포워딩되는 패킷은 FIFO 큐(130)에 저장되며, FIFO 큐(140)에 저장된 패킷은 순서대로 출력 인터페이스(도시되지 않음)를 통해 출력된다.

코어 라우터(C)는 전술한 플로우 도착률 계산부(110₁, …, 110_n)를 구비하지 않으며, 패킷 처리부(120), 공정 점유 계산부(130), FIFO 큐(140) 등은 에지 라우터와 동일하거나 유사하게 구비하고 있다. 즉, 도 3에서, 유입된 패킷을 처리하는 라우터가 코어 라우터(E)인 경우에는(S320), 각 패킷별 도착률 계산 및 레이블 부착 단계(S330)는 수행되지 않으며, 패킷의 확률적 폐기 단계(S340)는 에지 라우터 및 코어 라우터에서 공통으로 수행된다.

한편, 전술한 단계(S330)의 도착률 계산과 관련하여, CSFQ는 지수 평균(exponential averaging)을 이용하여, 입력되는 각 플로우의 도착률(arrival rate)을 측정한다. 예컨대,

와

를 각각 i번째 플로우(flow i)의 k번째 패킷이 도착 하는 시간과 길이라고 가정하면, flow i의 측정된 도착률

는 새로운 패킷이 도착할 때마다 수학식 1에 의하여 새로이 계산된다.

여기서,

이고, K는 상수이다.

단계(S340)에서 공정 점유율(f)의 계산과 관련하여, FIFO 큐(140)로 포워딩되는 트래픽의 양이 공정 점유율(f)의 단조(monotonic), 비감소(non-decreasing) 함수가 되도록 인터폴레이션 알고리즘에 의하여 계산되며, 공지된 바와 같다. 한편, 패킷 처리부(120)는 예컨대, min(1, f/r)에 의해 계산되는 확률로 각 패킷을 FIFO 큐(130)로 포워딩하며, 이에 따라 패킷의 폐기 확률은 {1-min(1, f/r)}가 된다.

살펴본 바와 같이, CSFQ는 코어 라우터에서의 복잡성은 감소시켰으나, 에지 라우터에서는 여전히 상당한 복잡성을 가지고 있다. 왜냐하면, CSFQ는 에지 라우터에서 각 패킷마다 도착률을 구하기 위해 지수 평균 방법을 사용하고 있는데, 이 방법은 상당한 계산상의 복잡성을 가지고 있는 연산이므로 많은 양의 패킷이 고속으로 유입될 경우 병목현상이 초래될 위험이 있다.

또한, 상대적으로 복잡한 계산을 에지 라우터로 전가하고 있기 때문에, 코어 라우터의 구성은 상대적으로 간단해졌지만 에지 라우터는 여전히 처리 부담을 지게 된다. 더욱이, 네트워크 속도가 향상됨에 따라 에지 라우터에서도 고속의 패킷 처리가 요구되므로, 에지 라우터의 계산량 축소가 절실히 요구되고 있다.

전술한 문제점을 개선하기 위하여, 본 발명은 CSFQ 방식에서 에지 라우터의 계산량을 저감함으로써, 에지 라우터의 패킷 처리량을 증가시키고, 다량의 패킷 유입되더라도 병목 현상을 방지할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 패킷 네트워크의 에지 라우터에서 플로우별로 패킷을 CSFQ 큐잉하는 방법이 제공되며, 각 플로우별로 유입되는 패킷의 도착률을 미리 지정된 간격(n, n≥2)으로 계산하는 단계와, 상기 도착률 계산 단계에서 계산된 도착률을 상기 간격 동안에 유입되는 패킷에 레이블링하는 단계와, 출력 링크에 대한 공정 점유율을 계산하는 단계와, 상기 유입되는 패킷에 레이블링된 도착률 및 상기 공정 점유율에 기초하여 상기 유입되는 패킷을 확률적으로 폐기하는 단계와, 상기 폐기 단계에서 폐기되지 않은 패킷을 출력 큐에 저장하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 고속 네트워크의 에지 노드 및 코어 노드에서 패킷을 CSFQ 큐잉하는 방법이 제공된다. 에지 노드는 각 플로우별로 유입되는 패킷의 도착률을 미리 지정된 간격(n, n≥2)으로 계산하는 단계와, 상기 도착률 계산 단계에서 계산된 도착률을 상기 간격 동안에 유입되는 패킷에 레이블링하는 단계를 수행한다. 또한, 에지 노드 및 코어 노드는 출력 링크에 대한 공정 점유율을 계산하는 단계와, 유입되는 패킷에 레이블링된 도착률 및 상기 공정 점유율에 기초하여 상기 유입되는 패킷을 확률적으로 폐기하는 단계와, 상기 폐기 단계에서 폐기되지 않은 패킷을 출력 큐에 저장하여 출력하는 단계를 공통으로 수행한다.

본 발명의 제3 측면에 따르면, 고속 패킷 네트워크에서 유입 패킷을 CSFQ 큐잉하는 에지 라우터가 제공되며, 각 플로우별로 유입되는 패킷의 도착률을 미리 지정된 간격으로 계산하고 그 계산된 도착률을 상기 미리 지정된 간격 동안에 유입되는 패킷에 레이블링하는 도착률계산 및 레이블링부와, 출력 링크에 대한 공정 점유율을 계산하는 공정점유율 계산부와, 상기 도착률계산 및 레이블링부로부터 출력되는 패킷을 그 패킷에 레이블링된 도착률 및 상기 공정 점유율에 기초하여 확률적으로 폐기하는 패킷 처리부와, 상기 패킷 처리부에서 폐기되지 않은 패킷을 저장하고, 출력 링크로 출력하는 출력 큐를 포함한다.

이 때, 상기 도착률은 상기 미리 지정된 간격 동안의 평균 패킷 도착률일 수 있다. 또한, 상기 도착률계산 및 레이블링부는 미리 지정된 범위를 이탈하는 크기의 패킷이 입력되면 패킷 도착률을 계산하고, 상기 미리 지정된 범위를 이탈하는 크기의 패킷으로부터 상기 미리 지정된 간격을 재계산할 수 있다.

한편, 본 발명에 따라 개선된 CSFQ 방식을 CR-CSFQ(Complexity Reduced-CSFQ)라 칭하며, CR-CSFQ 방식의 에지 라우터는 평균(normalized) 패킷 도착률 계산부와, 패킷 길이 변화에 따른 도착률 계산 간격(interval) 조정부를 구비할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CR-CSFQ 동작 흐름을 도시하고 있다.

에지 노드에 패킷이 유입되면(S410, S420), 카운터(cnt)가 1 이하인지를 판단한다(S430). 카운터(cnt)는 초기에 1로 설정되며, 만약 카운터(cnt)가 1 이하이면, 평균 도착률을 계산하여 상기 유입된 패킷에 레이블로서 부착한다(S440). 이어서, 레이블의 값을 이전 레이블(Prev_label)에 저장하고, 설정된 간격(n, n??2)을 카운터(cnt)의 값으로 설정한다(S450). 이어서, 전술한 방법에 따라 패킷을 확률적으로 폐기한다(S460).

만약, 단계(S430)에서 카운터(cnt) 값이 1이하가 아니면, 패킷 길이 변화에 따른 도착률 계산 간격의 조정 여부를 판단하기 위해, 유입된 패킷의 길이(L_p)가 패킷 길이의 상한(L_high) 및 하한(L_low) 사이에 있는지를 판단한다(S470). 즉, 단계(S470)에서, 유입된 패킷의 길이(L_p)가 미리 설정된 패킷 길이의 상한(L_high)을 초과하거나 하한(L_low)보다 작은 경우에는, 패킷 길이 변화에 따른 도착률 계산 오류를 방지하기 위해 도착률 계산을 포함하여 전술한 단계(S440, S450, S460)를 차례로 수행한다. 만약 그렇지 않은 경우에는, 유입된 패킷의 레이블(label)을 기 저장된 이전 레이블(Prev_label)의 값으로 설정하고 카운터를 1만큼 감소시키며(S480), 후속하여 패킷의 확률적 폐기 단계를 수행한다(S460). 패킷 길이의 상한(L_high) 및 하한(L_low)의 설정에 대해서는 후술하도록 한다.

도 4의 이해를 도모하고자, 예컨대, 간격(n)이 2이고, 초기 카운터가 1인 경우를 가정하여 설명한다.

에지 노드에 제1 패킷이 유입되면(S410, S420), 카운터가 1이므로 단계(S440, S450, S460)가 차례대로 수행되며, 단계(S450)에서 카운터는 2가 된다. 후 속하여 에지 노드에 제2 패킷이 유입되면, 카운터가 2이므로 단계(S470)로 진행된다. 단계(S470)에서 패킷 길이의 변화가 일정 범위 이내이면, 유입된 제2 패킷의 레이블은 이전 패킷의 레이블 값으로 설정되고, 카운터 값이 2에서 1로 감소하며, 평균 도착률 계산은 수행되지 아니한다. 이어서, 제3 패킷이 유입되면, 카운터가 1이므로 단계(S440, S450, S460)를 차례로 수행한다. 단계(S460)가 완료되면, 단계(S410)로 복귀하여 후속 패킷에 대하여 전술한 단계들을 반복한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 CR-CSFQ 방식은 에지 노드(에지 라우터)에서 일정한 간격을 두고 패킷 도착률을 계산하며, 이러한 방식을 사용했을 경우 발생할 수 있는 오류를 보상하기 위해 패킷 길이의 변화에 따라 패킷 도착률을 계산하는 간격을 조절할 수 있도록 구성된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평균(normalized) 플로우 도착률 계산 방식은 종래와 같이 지수 평균화 방식을 취하지만, 각 패킷마다 도착률을 계산하지 아니하고, 일정한 간격으로 계산하여 평균적인 도착률을 계산하도록 구성된다. 즉, n을 계산 간격이라 할 때, i번째 플로우(flow i)의 평균적으로 측정된 전송률

는 계산 간격(n)마다 새로이 갱신된다. 예컨대,

와

를 각각 flow i의 k번째 패킷이 도착하는 시간과 길이라고 가정하면, flow i의 평균적으로 측정된 전송률

는 수학식 2 및 수학식 3에 의하여 계산될 수 있다.

여기서,

이고 K는 상수이다.

도 5는 각 플로우에 대하여 종래의 패킷 도착률 계산 방법을 예시하고 있으며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 예컨대, 계산 간격(n)이 2인 경우에 각 플로우에 대하여 평균적 패킷 도착률 계산 방법을 예시한 것이다. 한편, 도 5 내지 도 6에 있어서, 각 패킷 내에 명시된 숫자는 패킷 사이즈(Byte)를 의미한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 예컨대, i번째 플로우(flow i)에 대한 에지 라우터의 플로우 도착률 계산부(110_i)는 k번째 패킷이 도착하는 시간과 길이(

,

, )를 입력 변수로 하여 수학식 1에 따라 각 패킷에 대한 패킷 도착률을 계산하고, 이를 패킷 헤더에 레이블링(labeling)하고 있다. 즉, 1000 바이트 크기의 제1 패킷, 제2 패킷, 제3 패킷이 일정 간격으로 유입됨에 따라 도착률은 8로서 일정하게 계산되고 있으며, 900 바이트의 제4 패킷 및 800 바이트의 제5 패킷에 대해서는 도착률이 각각 7.5, 7로 감소되고 있다.

그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 예컨대 두 개의 패킷 간격으로 평균적인 도착률을 계산함으로써, 에지 라우터의 계산량을 감소시키고 있다.

보다 구체적으로 살펴보면, 도 6에서 1000 바이트의 제1 패킷에 대하여 평균 도착률이 8로 계산되어 레이블로서 삽입되어 있으며, 이에 따라 제1 패킷에 후속하 는 제2 패킷에 대해서는 평균 도착률을 별도로 계산하지 않고 제1 패킷의 레이블 값인 8을 유지하고 있다. 전술한 바와 동일한 방법으로, 제3 패킷에 대하여 평균 도착률을 계산하고, 전술한 계산 간격 동안에 제3 패킷 및 제4 패킷의 헤더에 레이블링(labeling)하고 있다. 한편, 800 바이트 크기의 제5 패킷에 대해서는, 패킷 크기의 감소로 인하여 평균 도착률이 7로 감소하고 있으며, 제6 패킷은 이전 패킷인 제5 패킷의 레이블 값으로 레이블링되고 있음을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에서 평균 도착률 계산 간격 동안 패킷 길이 변화가 심할 경우에 발생하는 오류를 예시하고 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 두 개의 패킷 간격으로 평균 도착률을 계산할 경우에, 도착률이 계산되는 간격 동안에 심한 패킷 길이의 변화가 발생하면 심각한 도착률 계산 오류가 발생할 수 있다.

즉, 1000 바이트의 제1 패킷에 대하여 계산된 도착률 8이 제2 패킷에 할당되고, 500 바이트의 제3 패킷에 대해서도 전술한 방법에 따라 평균 도착률을 계산하여 제3 패킷 및 제4 패킷에 대하여 레이블을 4로 설정하고 있다. 이 때, 1000 바이트 크기의 제4 패킷에 대하여 제3 패킷(500 바이트)에 대한 평균 도착률 값이 레이블로서 삽입됨으로 인하여, 제4 패킷의 크기에 부합하지 않는 도착률 계산 오류가 발생한다. 또한, 600 바이트의 제6 패킷에 대해서도, 평균 도착률이 계산되지 않고 제5 패킷에 대한 도착률(8)이 에지 라우터에 일시 저장된 후 레이블링되기 때문에 도착률 계산 오류가 발생하고 있다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 패킷 길이 변화에 따른 오류를 방지하기 위한 도착률 계산 방법을 예시하고 있으며, 도 4의 단계(S470)에 대응한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 패킷 길이 변화에 대한 범위(L_low, L_high)를 설정하고 그 범위를 벗어나는 패킷 길이를 가진 패킷에 대해서는 미리 설정된 계산 간격과 관계없이 도착률 계산을 수행한다. 즉, 패킷 길이 변화 임계치를

라 하고 현재 패킷의 길이를

라고 가정하면, 패킷 길이 변화에 대한 범위는

가 된다. 즉, 패킷 길이의 하한(L_low)은

가 되고, 패킷 길이의 상한(L_high)은

가 됨을 알 수 있다.

전술한 평균 패킷 도착률의 계산 간격(n) 및 패킷 길이 변화 임계치(

) 설정과 관련하여, 계산 간격(n) 동안에 입력 패킷의 길이가 패킷 길이 변화 경계를 넘어설 확률을 P라고 하면, CR-CSFQ에 의한 계산량은 CSFQ 계산량의

로 근사될 수 있다. 이 때, 작은 n 값의 설정은 더 좋은 정확성을 주는 반면 계산의 복잡성을 증가시키고, 큰 n 값의 설정은 계산의 복잡성을 감소시킬 수 있으나 정확성을 저하시킨다. 또한,

의 경우, 작은

값은 전술한 P 값을 줄여서 정확도를 증가시키지만 계산량이 증가하며, 큰

의 경우는 P 값이 증가하여 계산량을 감소시키고 정확도는 감소된다. 따라서 n과

를 정하는 것은 계산의 복잡도와 정확성 사이의 트레이드-오프(trade-off)의 성질을 갖는다.

이상 첨부 도면과 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 당업자라면 다양한 변형과 변경을 용이하게 행할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 이하의 특허청구범위의 해석에 의하여 정하여져야 한다.

살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 CR-CSFQ는 종래의 CSFQ의 특징인 per-flow 상태의 관리를 에지 라우터에서 담당하고 그 정보를 각 패킷의 헤더에 포함하여 코어 네트워크로 전달하고 코어 라우터에서 per-flow 상태를 요구하지 않고 공정 대역폭 할당(fair bandwidth) 할당을 근사할 수 있는 방식을 수용하면서도, 에지 라우터에서 발생하는 과다한 계산량의 문제를 해결하였다.

즉, 본 발명에 따르면, 고속의 입력 인터페이스를 갖는 에지 라우터에 적합하지 않은 CSFQ 방식을 CR-CSFQ 방식으로 개선함으로써, 고속의 네트워크의 에지 라우터에 적합한 공정 대역폭 할당 방식을 구현할 수 있다. 이에 따라, 에지 라우터의 패킷 처리량을 증가시키고, 다량의 패킷 유입되더라도 병목 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Claims (14)

1. 패킷 네트워크의 에지 라우터에서 플로우별로 패킷을 CSFQ 큐잉하는 방법으로서,

   각 플로우별로 유입되는 패킷의 도착률을 미리 지정된 간격(n, n≥2)으로 계산하는 단계와,

   상기 도착률 계산 단계에서 계산된 도착률을 상기 간격 동안에 유입되는 패킷에 레이블링하는 단계와,

   출력 링크에 대한 공정 점유율을 계산하는 단계와,

   상기 유입되는 패킷에 레이블링된 도착률 및 상기 공정 점유율에 기초하여 상기 유입되는 패킷을 확률적으로 폐기하는 단계와,

   상기 폐기 단계에서 폐기되지 않은 패킷을 출력 큐에 저장하는 단계

   를 포함하는 에지 라우터의 CSFQ 큐잉 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 도착률은 상기 미리 지정된 간격(n) 동안의 평균 패킷 도착률인 에지 라우터의 CSFQ 큐잉 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   미리 지정된 범위를 이탈하는 크기의 패킷에 대하여, 패킷 도착률을 계산하 는 단계를 더 포함하는 에지 라우터의 CSFQ 큐잉 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 미리 지정된 범위를 이탈하는 크기의 패킷으로부터 상기 미리 지정된 간격(n)을 재계산하는 단계를 더 포함하는 에지 라우터의 CSFQ 큐잉 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 폐기되지 않은 패킷에 레이블링된 도착률 및 상기 공정 점유율에 기초하여, 상기 폐기되지 않은 패킷을 재레이블링하는 단계를 더 포함하는 에지 라우터의 CSFQ 큐잉 방법.
6. 고속 네트워크의 에지 노드 및 코어 노드에서 패킷을 CSFQ 큐잉하는 방법으로서,

   에지 노드에서,

   각 플로우별로 유입되는 패킷의 도착률을 미리 지정된 간격(n, n≥2)으로 계산하는 단계와,

   상기 도착률 계산 단계에서 계산된 도착률을 상기 간격 동안에 유입되는 패킷에 레이블링하는 단계를 포함하며,

   상기 에지 노드 및 코어 노드에서,

   출력 링크에 대한 공정 점유율을 계산하는 단계와,

   유입되는 패킷에 레이블링된 도착률 및 상기 공정 점유율에 기초하여, 상기 유입되는 패킷을 확률적으로 폐기하는 단계와,

   상기 폐기 단계에서 폐기되지 않은 패킷을 출력 큐에 저장하여 출력하는 단계

   를 포함하는 고속 네트워크의 CSFQ 큐잉 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 도착률은 상기 미리 지정된 간격(n) 동안의 평균 패킷 도착률인 고속 네트워크의 CSFQ 큐잉 방법.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   상기 에지 노드에서, 미리 지정된 범위를 이탈하는 크기의 패킷에 대하여, 패킷 도착률을 계산하는 단계를 더 포함하는 고속 네트워크의 CSFQ 큐잉 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 에지 노드에서, 상기 미리 지정된 범위를 이탈하는 크기의 패킷으로부터 상기 미리 지정된 간격을 재계산하는 단계를 더 포함하는 고속 네트워크의 CSFQ 큐잉 방법.
10. 제6항 또는 제7항에 있어서,

    상기 에지 노드 및 상기 코어 노드에서, 상기 폐기되지 않은 패킷에 레이블링된 도착률 및 상기 공정 점유율에 기초하여, 상기 폐기되지 않은 패킷을 재레이블링하는 단계를 더 포함하는 고속 네트워크의 CSFQ 큐잉 방법.
11. 고속 패킷 네트워크에서 유입 패킷을 CSFQ 큐잉하는 에지 라우터로서,

    각 플로우별로 유입되는 패킷의 도착률을 미리 지정된 간격(n, n≥2)으로 계산하고, 그 계산된 도착률을 상기 미리 지정된 간격 동안에 유입되는 패킷에 레이블링하는 도착률계산 및 레이블링부와,

    출력 링크에 대한 공정 점유율을 계산하는 공정점유율 계산부와,

    상기 도착률계산 및 레이블링부로부터 출력되는 패킷을 그 패킷에 레이블링된 도착률 및 상기 공정 점유율에 기초하여 확률적으로 폐기하는 패킷 처리부와,

    상기 패킷 처리부에서 폐기되지 않은 패킷을 저장하고, 출력 링크로 출력하는 출력 큐

    를 포함하는 에지 라우터.
12. 제11항에 있어서,

    상기 도착률은 상기 미리 지정된 간격 동안의 평균 패킷 도착률인 에지 라우터.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 도착률계산 및 레이블링부는 미리 지정된 범위를 이탈하는 크기의 패킷이 입력되면 패킷 도착률을 계산하고, 상기 미리 지정된 범위를 이탈하는 크기의 패킷으로부터 상기 미리 지정된 간격(n)을 재계산하는 것인 에지 라우터.
14. 제11항 또는 제12항에 있어서,상기 패킷 처리부는 상기 폐기되지 않은 패킷에 레이블링된 도착률 및 상기 공정 점유율에 기초하여, 상기 폐기되지 않은 패킷을 재레이블링하는 것인 에지 라우터.

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