KR20080055201A

KR20080055201A - 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 방법

Info

Publication number: KR20080055201A
Application number: KR1020060128206A
Authority: KR
Inventors: 엄종훈; 권용식; 이정원; 김승호
Original assignee: 주식회사 케이티
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-06-19
Also published as: KR101331730B1

Abstract

본 발명은 동기식 이더넷의 전송구간에서 실시간 프레임과, 대역폭 예약과 시간 동기 프레임을 보내는 제어 프레임과, 비실시간 프레임을 하나의 슈퍼 프레임 내에서 전송하는 경우, 비실시간 프레임을 쉐이핑 처리하여 효과적으로 비실시간 프레임을 전송하는 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은 동기식 이더넷 망에서 미리 설정된 전송 사이클 동안 비실시간 프레임 전송 구간에서 전송할 비실시간 프레임을 보낼 수 있는 구간의 크기와, 현재 전송할 비실시간 프레임 크기와 서로 비교하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 비교 결과, 상기 비실시간 프레임 구간에 비해 상기 비실시간 프레임의 크기가 작거나 같을 경우, 상기 비실시간 프레임을 비실시간 프레임 구간에 삽입하여 전송하는 제2 단계와; 상기 비교 결과, 상기 비실시간 프레임 구간에 비해 상기 전송할 비실시간 프레임의 크기가 큰 경우, 상기 비실시간 프레임 구간의 크기와 상기 큐 내에 있는 비실시간 프레임의 크기를 차례로 비교하는 제3 단계와; 상기 3단계의 비교 결과, 상기 비실시간 프레임 구간에 비해 상기 큐에 대기중인 비실시간 프레임의 크기가 작거나 같은 비실시간 프레임이 있는 경우, 상기 비실시간 프레임 구간에 삽입하여 전송하는 제4 단계로 이루어진다.

Description

동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 방법{Method for Controlling Non-real-time Traffic Transmission in Synchronous Ethernet}

도 1a 내지 도 1c는 종래의 동기식 이더넷에서 전송 사이클의 구조를 보인 도면.

도 2는 본 발명에 따른 동기식 이더넷에서의 전송 사이클의 프레임의 구조를 보인 도면.

도 3a 및 도 3b는 종래와 본 발명에 따른 동기식 이더넷에서의 전송 사이클의 구조를 서로 비교하여 보인 도면.

도 4는 본 발명에 따른 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 절차를 설명하기 위한 플로우차트.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10,10a : 실시간 데이터 전송 구 11-13 : 실시간 프레임

20,20a : 제어 프레임 전송 구간 21-23 : 제어 프레임

30,30a : 비실시간 데이터 전송 구간 31-34,36-38 : 비실시간 프레임

본 발명은 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이더넷 환경에서 실시간 트래픽을 지원해주기 위한 동기식 이더넷 (Synchronous Ethernet)에서 비실시간 트래픽을 쉐이핑하여 전송하기에 적당한 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 방법에 관한 것이다.

이더넷 (Ethernet)은 근거리 통신망 기술 중 80% 이상의 시장 점유율을 가지는 가장 광범위하게 사용되고 있는 기술이다. 이더넷은 최초 제록스에 의해 개발되었으며, 제록스와 DEC 그리고 인텔 등에 의해 발전되다가, 현재는 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3에 표준으로 정의되었다.

종래의 이더넷은 IEEE 802.3에서 규정된 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) 프로토콜을 이용하여 경쟁적으로 공유 매체에 접근하도록 허용하였다. 즉, 이더넷은 모든 트래픽에 대해 동일한 우선권을 부여하고, 경쟁을 통해 전송하는 CSMA/CD 방식을 따르기 때문에, 전송 시간 지연에 매우 민감한 동영상이나 음성신호를 전달하는 데는 적합하지 않은 기술로 평가 받고 있다.

이더넷에서 멀티미디어 데이터 등 높은 우선순위를 가져야 하는 데이터에 대해 지연을 줄이기 위한 방법으로, IEEE 802.3p의 기술이 제안되었다. 그러나, IEEE 802.3p 기술은 기존의 IEEE 802.3의 이더넷 기술에 비해 높은 우선순위의 데이터를 먼저 전송하도록 하여 기존의 IEEE 802.3의 이더넷 기술을 어느 정도 개선하였다. 하지만 IEEE 802.3의 이더넷은 비선점형 방식으로 동작하므로, 낮은 우선순위의 데이터 때문에 전송이 지연될 수 있고, 전송거리가 멀어지는 경우 전송 지연의 크기가 증가하게 되는 문제점을 가지고 있었다.

기존의 이더넷이 갖는 문제점들을 해결하기 위해 동기식 이더넷 기술이 등장하게 되었다. 동기식 이더넷은 현재 IEEE 802.1 AVB TG (IEEE 802.1 Audio Video Bridging Task Group)에서 크게 3가지 기술, 즉 장치들 사이에 동기를 맞추는 기술; 실시간 트래픽을 위해 대역폭을 예약하는 기술; 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽을 적절히 전송하는 기술로 나뉘어 표준화를 진행 중이다.

현재 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽을 적절히 전송하는 기술은 도 1a에 도시된 바와 같이 실시간 프레임 전송구간(10)에서 실시간 트래픽을 전송하고, 제어프레임 전송구간(20)에서 제어 프레임을 전송하고, 남아 있는 구간인 비실시간 프레임 전송구간(30)에서 데이터 즉, 비실시간 프레임(31,32)을 전송하는 방식이다.

그러나, 도 1a에 도시된 바와 같이 비실시간 구간(30)에서 마지막으로 전송중인 비실시간 프레임(32)의 크기가 커서, 다음 실시간 프레임 전송구간(30a)에서 전송될 데이터의 전송이 지연되기 때문에 동기구간이 축소되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법으로 도 1b에 도시된 바와 같이, 비실시간 프레임 전송구간(30)에서 전송할 비실시간 프레임#2의 크기가 용량을 초과하는 것으로 판단되면, 비실시간 프레임#2의 전송 보류하여 다음 비실시간 프레임 전송구간에서 비실시간 프레임#2를 전송하는 방식이 제안되었다.

그러나, 이와 같은 방식은 슈퍼 프레임의 시작을 보장할 수 있는 장점이 있지만, 불필요하게 비실시간 프레임 전송구간(30)의 소정 대역(35)을 낭비하는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 다른 방법으로 도 1c에 도시된 바와 같이, 비실시간 프레임 전송구간(30)에서 전송할 비실시간 프레임#2의 크기가 용량을 초과하는 것으로 판단되면, 해당 비실시간 프레임을 복수개의 비실시간 프레임#2-1,#2-2으로 분할하여 전송하는 방식이 제안되었다.

그러나, 이와 같은 방식은 데이터의 전송량을 늘일 수 있지만, 해당 비실시간 프레임 전송구간과 전송할 비실시간 프레임의 크기를 비교하고, 해당 비실시간 프레임을 분할하여 전송해야 하며, 수신측에서도 분할된 비실시간 프레임을 다시 재구성해야하기 때문에 전체 데이터 처리과정이 많아지고 이에 따른 데이터 처리시간이 증가되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출되어진 것으로서, 본 발명의 목적은 동기식 이더넷의 전송구간에서 실시간 프레임과, 대역폭 예약과 시간 동기 프레임을 보내는 제어 프레임과, 비실시간 프레임을 하나의 슈퍼 프레임 내에서 전송하는 경우, 비실시간 프레임을 쉐이핑 처리하여 효과적으로 비실시간 프레임을 전송하는 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 방법은, 동기식 이더넷 망에서 미리 설정된 전송 사이클 동안 비실시간 프레임 전송 구간에서 전송할 비실시간 프레임을 보낼 수 있는 구간의 크기와, 현재 전송할 비실시간 프레임 크기와 서로 비교하는 제1 단계와; 상기 제1 단 계의 비교 결과, 상기 비실시간 프레임 구간에 비해 상기 비실시간 프레임의 크기가 작거나 같을 경우, 상기 비실시간 프레임을 비실시간 프레임 구간에 삽입하여 전송하는 제2 단계와; 상기 비교 결과, 상기 비실시간 프레임 구간에 비해 상기 전송할 비실시간 프레임의 크기가 큰 경우, 상기 비실시간 프레임 구간의 크기와 상기 큐 내에 있는 비실시간 프레임의 크기를 차례로 비교하는 제3 단계와; 상기 3단계의 비교 결과, 상기 비실시간 프레임 구간에 비해 상기 큐에 대기중인 비실시간 프레임의 크기가 작거나 같은 비실시간 프레임이 있는 경우, 상기 비실시간 프레임 구간에 삽입하여 전송하는 제4 단계로 이루어진다.

이와 같은 본 발명에 따른 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 방법에 의하면, 동기식 이더넷(Synchronous Ethernet)에서 주어진 하나의 전송 사이클을 최대한 활용하기 위해 비실시간 트래픽을 비실시간 구간에서 프레임을 전송하는 경우, 현재 남아있는 비실시간 구간 보다 상대적으로 큰 프레임이 있는 경우, 시스템의 큐(Queue)의 일정한 구간에 대해 검색을 하여 적합한 크기의 프레임을 찾아내어 전송하고, 그렇지 않은 경우에는 해당 프레임을 다음 전송주기에 전송함으로써, 비실시간 트래픽으로 인해 다음 전송주기에 전송될 실시간 트래픽의 지연을 방지하는 잇점이 있다.

이하, 첨부되어진 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 동기식 이더넷에서의 전송 사이클의 프레임의 구조를 보인 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 동기식 이더넷에서의 전송 사이 클의 프레임은 크게 실시간 데이터 전송 구간(10), 제어 프레임 전송 구간(20), 그리고 비실시간 데이터 전송 구간(30)으로 이루어진다.

도 2에 보인 실시간 데이터 전송 구간(10)은 대역폭이 확보된 세션이 사이클 주기에 맞추어 예약한 대역폭의 크기만큼 데이터를 전송하는 구간이다. 따라서, 송신측 노드에서 수신측 노드로의 전송 경로 상에 있는 스위치도 다음 스위치 또는 노드로의 전달을 사이클 주기에 따라 예약된 대역폭으로 전송한다. 실시간 데이터 전송 구간(10)은 예약되지 않은 경우에 사이클 내에 존재하지 않을 수 있다.

제어 프레임 전송 구간(20)은 예약 프레임과 시간동기 프레임 전송이 최대한 빨리 전송되어 대역폭 예약과 시간동기화가 이루어질 수 있도록 확보해둔 대역폭이다. 제어 프레임 전송 구간(20)은 제어 프레임의 존재 여부에 관계없이 항상 확보되어 있는 것이 바람직하다. 그 결과로 실시간 트래픽을 위한 예약 요청 또는 빠른 응답의 전송이 가능하다.

비실시간 트래픽을 위해서 실시간 데이터 전송 구간(10)과 제어 프레임 전송 구간(20)의 합이 하나의 싸이클의 총 대역폭의 70%를 넘지 않는 것이 바람직하다.

비실시간 데이터 전송 구간(30)은 실시간 트래픽이나 예약 프레임과는 다르게 전송 시간 지연에 민감하지 않는 데이터의 전송 트래픽을 위한 구간이다. 제어 프레임 전송 구간(20)이나 비실시간 전송 구간(30)은 실시간 전송 구간(10)과는 다르게 예약을 통해 전송하는 경우가 아니므로 트래픽 간의 경쟁에 의해서 데이터를 전송할 수 있다. 단, 전송구간이 제어 프레임 전송 구간(20)인 경우, 확보된 전송구간 내에서 경쟁이 이루어지는 것이 바람직하다.

이어, 첨부된 도 3 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 절차를 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 절차를 설명하기 위한 플로우차트이다.

먼저, 예약 프레임과 시간 동기 프레임에 의해 각 노드와 스위치는 동기화와 대역폭 예약이 되어 있는 상태라고 가정한다.

도 4를 참조하면, 먼저 동기식 이더넷의 특정 전송 주기(싸이클)에 따른 하나의 슈퍼 프레임 내에 실시간 프레임과 제어 프레임을 차례로 삽입하여 전송한다(S1).

이어, 슈퍼 프레임 내에 비실시간 프레임 전송 구간에서 남아있는 비실시간 전송 구간의 크기와 현재 전송할 비실시간 프레임과 크기를 서로 비교한다(S2).

이때, S2 단계의 판단결과, 큐(Queue)의 최상단에 있는 전송 될 비실시간 프레임의 크기가 남아 있는 전송 구간의 크기보다 작거나 같은 경우로 판단되면, 현재 전송될 비실시간 프레임(36)을 비실시간 전송 구간에 삽입한다(S3).

그러나, S2 단계의 판단결과, 큐(Queue)의 최상단에 있는 전송 될 비실시간 프레임의 크기가 남아 있는 전송 구간의 크기보다 큰 경우로 판단되면, 큐(Queue)의 최상단의 비실시간 프레임과 서로 비교한다(S4).

S4 단계의 판단결과, 큐(Queue)의 최상단에 있는 비실시간 프레임의 크기가 남아 있는 전송 구간의 크기보다 작거나 같은 경우로 판단되면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 큐(Queue)의 최상단에 있는 비실시간 프레임(36)을 비실시간 전송 구간에 삽입하여 전송하기 위하여 S3 단계를 실행한다(S5).

그러나, S4 단계의 판단결과, 큐(Queue)의 최상단에 있는 전송 될 비실시간 프레임의 크기가 남아 있는 전송 구간의 크기보다 큰 경우로 판단되면, 큐(Queue)의 최상단의 다음 차례(n-1)에 있는 비실시간 프레임과 서로 비교한다(S6).

S6 단계의 판단결과, 큐(Queue)의 최상단의 다음 차례(n-1)에 있는 비실시간 프레임의 크기가 남아 있는 전송 구간의 크기보다 작거나 같은 경우로 판단되면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 큐(Queue)의 최상단에 있는 비실시간 프레임(36)을 비실시간 전송 구간에 삽입하여 전송하기 위하여 S3 단계를 실행한다(S7).

그러나, S6 단계의 판단결과, 큐(Queue)의 최상단의 다음 차례(n-1)에 있는 비실시간 프레임의 크기가 남아 있는 전송 구간의 크기보다 큰 경우로 판단되면, 비교 범위를 나타내는 변수를 증가시키고 큐(Queue) 내에 있는 비실시간 프레임의 인덱스를 최상위 방향에서 아래 방향으로 차례로 이동시킨다. 이어, 비교 범위를 나타내는 변수(k)와 큐(Queue) 내에 있는 일정 구간 내에 있는 검색 범위(비실시간 프레임)를 서로 비교한다(S8). S8 단계의 판단결과, 변수(k)가 비교 범위 내에 있고, 큐(Queue)내의 비실시간 프레임에 대한 인덱스가 널 상태(0)가 아닌 경우로 판단되면, S4 단계를 반복적으로 수행한다.

그러나, S8 단계의 판단결과, 큐(Queue)내의 비실시간 프레임에 대한 인덱스가 널 상태(0)인 경우로 판단되면, 해당 비실시간 전송구간은 전송 보류하고 다음 전송 구간에 전송을 시도한다(S9).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 방법에 의하면, 동기식 이더넷의 전송구간에서 실시간 프레임과, 대역폭 예약과 시간 동기 프레임을 보내는 제어 프레임과, 비실시간 프레임을 하나의 슈퍼 프레임 내에서 전송하는 경우, 비실시간 프레임을 쉐이핑 처리하여 효과적으로 비실시간 프레임을 전송한다.

따라서, 동기식 이더넷 망에서 매 전송 주기에서 대역폭의 낭비를 예방하고, 전송 주기를 최대한 활용하며, 시스템의 프로세싱 시간을 최소화할 수 있다.

특히, 트래픽의 부하량에 따라 검색 범위를 조절함으로서, 다양한 네트워크 상황에 능동적으로 대처 할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 이러한 수정 및 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

동기식 이더넷 망에서 미리 설정된 전송 사이클 동안 비실시간 프레임 전송 구간에서 전송할 비실시간 프레임을 보낼 수 있는 구간의 크기와, 현재 전송할 비실시간 프레임 크기와 서로 비교하는 제1 단계와;

상기 제1 단계의 비교 결과, 상기 비실시간 프레임 구간에 비해 상기 비실시간 프레임의 크기가 작거나 같을 경우, 상기 비실시간 프레임을 비실시간 프레임 구간에 삽입하여 전송하는 제2 단계와;

상기 비교 결과, 상기 비실시간 프레임 구간에 비해 상기 전송할 비실시간 프레임의 크기가 큰 경우, 상기 비실시간 프레임 구간의 크기와 상기 큐 내에 있는 비실시간 프레임의 크기를 차례로 비교하는 제3 단계와;

상기 3단계의 비교 결과, 상기 비실시간 프레임 구간에 비해 상기 큐에 대기중인 비실시간 프레임의 크기가 작거나 같은 비실시간 프레임이 있는 경우, 상기 비실시간 프레임 구간에 삽입하여 전송하는 제4 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 방법.
제 1항에 있어서,

상기 3단계의 비교 결과, 상기 비실시간 프레임 구간에 비해 상기 큐에 대기중인 비실시간 프레임의 크기가 큰 비실시간 프레임이 있는 경우,비실시간 프레임의 전송을 보류하고, 다음 전송주기에서 전송이 보류되었던 비실시간 프레임에 전 송 우선순위를 부여하는 제 5단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 방법.
제 1항에 있어서,

상기 하나의 전송 주기에서 전송되는 단위 슈퍼 프레임은 실시간 트래픽, 제어 프레임, 비실시간 프레임의 순서로 할당된 것을 특징으로 하는 동기식 이더넷에서 비실시간 트래픽 전송 제어 방법.