KR20130093702A - 패킷 전송 장비 및 그것의 트래픽 관리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 패킷 전송 장비의 트래픽 관리 방법은, 링크 용량을 참조하여 입력 트래픽의 평균 큐 사이즈를 계산하는 단계, 상기 입력 트래픽의 패킷들에 대한 마킹 정보에 따라 상기 계산된 평균 큐 사이즈에 대한 허용 길이, 폐기 확률을 서로 다르게 적용하는 단계를 포함하되, OAM을 위한 CCM(Continuity Check Messages) 패킷이 상기 입력 트래픽에 포함된다.

Description

패킷 전송 장비 및 그것의 트래픽 관리 방법{PACKET TRANSPORT SYSTEM AND TRAFFIC MANAGEMENT METHOD THEREOF}

본 발명은 통신 네트워크에 관한 것으로, 백본망 또는 코어망에 위치하는 패킷 전송 장비의 트래픽 관리자 및 그것의 트래픽 관리 방법에 관한 것이다.

통신 네트워크에서 대역폭 요구가 급격히 증가함에 따라, 오늘날의 네트워크는 더 간단하면서 더 효율적인 구조로 발전해 가고 있다. 이러한 상황에서 코어망과 백본망은 동기 디지털 계층/동기 광네트워크(SDH/SONET) 플랫폼에서 패킷 전송 플랫폼(Packet Transport Platform)으로 교체되고 있다. 패킷 전송 장비(Packet transport system)란 패킷 전달 네트워크를 통해, 음성 서비스를 포함한 모든 종류의 서비스를 전달하는 전송 시스템을 통칭한다. 패킷 전송 장비는 예를 들면, PBB-TE(IEEE 802.1Qay)와 MPLS Transport Profile(MPLS-TP)의 패킷 전송 기술을 기반으로 하고 있다.

PBB-TE 또는 MPLS-TP 기반의 패킷 전송 장비는, 네트워크의 신뢰성을 보장할 수 있는 시스템 안정성, 네트워크의 생존성을 보장할 수 있는 서비스 보호 절체(Protection), 네트워크 OAM(Operation，Administration, Maintenance) 등의 기능을 제공해야 한다. 따라서, 연결 지향적인 패킷 전달 네트워크에서 패킷 전송 장비는 PBB-TE 또는 MPLS-TP 기반의 패킷 포워딩(Packet forwarding), QoS, OAM, Protection 등의 기능이 동시에 운영할 수 있어야 한다. 그리고 이러한 기능들이 다른 기능의 성능에 영향을 주어서는 안 된다. 즉, 패킷 전송 장비에서 패킷 처리율/에러율, QoS 정확도, OAM 안정성, 보호 절체 스위칭 시간 등은 서로 독립적으로 보장되어야 한다.

패킷 전송 장비가 이러한 기능들을 동시에 지원하는 경우, 종래 기술에 따르면 패킷 처리율과 에러율이 현저하게 감소하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여, 패킷 전송 장비가 패킷 포워딩, QoS, OAM, 보호 절체 등의 풀-기능(Full function)을 동시에 지원하는 경우 발생하는 처리율과 에러율의 성능 감소 문제점을 해결할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다. 본 발명은 처리율과 에러율의 성능 감소의 원인인 데이터와 OAM 제어 프레임 간의 전역 동기화 문제를 해결할 수 있고, 오버플로(Overflow) 트래픽을 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 패킷 전송 장비의 트래픽 관리 방법은, 링크 용량을 참조하여 입력 트래픽의 평균 큐 사이즈를 계산하는 단계, 상기 입력 트래픽의 패킷들에 대한 마킹 정보에 따라 상기 계산된 평균 큐 사이즈에 대한 허용 길이, 폐기 확률을 서로 다르게 적용하는 단계를 포함하되, OAM을 위한 CCM(Continuity Check Messages) 패킷이 상기 입력 트래픽에 포함된다.

본 발명의 실시 예에 따른 패킷 전송 장비는, 링크 용량을 참조하여 입력 트래픽의 평균 큐 사이즈를 계산하여 큐 레벨을 선택하는 큐 레벨 선택기, 상기 입력 트래픽의 패킷들에 대한 마킹 정보에 따라 상기 계산된 평균 큐 사이즈에 대한 허용 길이, 폐기 확률을 서로 다르게 적용하는 전역 동기화 회피 블록, 그리고 상기 입력 트래픽이 오버플로 트래픽인 경우에는 상기 패킷들을 물리 포트에 대응하는 큐 레벨로 선택하는 트래픽 혼잡 회피 블록을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 패킷 전송 장비의 안정성, 네트워크의 생존성 등을 보장하기 위하여 QoS, OAM, Protection 기능을 동시에 운영할 경우에 발생하는 패킷 처리율 감소 및 에러율 증가 문제를 해결할 수 있다. 또한 링크 용량을 넘어서는 오버플로 트래픽으로 인한 패킷 전송 중단 문제를 해결하고 있다. 데이터 패킷과 OAM의 CCM 패킷 간의 전역 동기화 현상으로 인한 데이터 패킷의 손실을 막기 위해 트래픽 관리자의 WRED 파라미터를 최적화하였다.

포트별 링크 용량에 따라 링크 대역폭을 계산하고 물리 포트에 해당하는 큐 레벨과 터널 LSP에 해당하는 큐 레벨에 WRED를 적용하였다. 이때 적용하는 WRED의 파라미터는 색깔별로 다른 프로파일을 적용한다. 본 발명에서 제시하는 방법은 OAM CCM 패킷과 데이터 간의 전역 동기화 현상을 막고 오버플로 트래픽을 제어함으로써 패킷 전송 장비의 성능 및 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 패킷 전송 장비의 구조를 보여주는 블록도이다.
도 2는 라인 카드의 구성을 간략히 보여주는 블록도이다.
도 3은 라인 카드에 구현되는 기능들을 보여주는 도면이다.
도 4는 라인 카드에서 성능이 저하되는 원인을 설명하는 블록도이다.
도 5는 랜덤 얼리 드롭(RED)에서 평균 큐 사이즈에 대한 드롭 함수를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가중치 랜덤 얼리 드롭(Weighted Random Early Drop, 이하 WRED)의 프로파일을 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 트래픽 관리자의 트래픽 혼잡 회피 블록의 기능을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 트래픽 관리자의 기능을 좀더 자세히 보여주는 순서도이다.
도 9는 도 8의 기능을 수행하는 트래픽 관리자(600)를 보여주는 블록도이다.

앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명들은 모두 청구된 발명의 부가적인 설명을 제공하기 위한 예시적인 것이다. 그러므로 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우에, 이는 그 외의 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 여기에서 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 패킷 전송 장비의 구조를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 패킷 전송 장비(200)는 가입자 네트워크(100)와 코어 네트워크(300)를 연결하는 에지 영역에 위치한다.

가입자 네트워크(Customer Network, 100)는 L2 이더넷 스위치, L3 라우터 등의 일반 패킷 처리 장비들로 구성될 수 있다.

코어 네트워크(Core Network, 300)는 PBB-TE(Provider Backbone Bridge Traffic Engineering) 또는 MPLS-TP(MultiProtocol Label Switching-Transport Profile) 기반의 연결 지향적인 네트워크일 수 있다.

패킷 전송 장비(200)는 패킷 기반 전송 시스템으로 가입자 네트워크(100)와 코어 네트워크(300) 사이에서 패킷 교환을 중재한다. 패킷 전송 장비(200)는 유저-네트워크 인터페이스(이하, UNI) 라인 카드(210)와 네트워크-네트워크 인터페이스(이하, NNI) 라인 카드(230), 그리고 스위치 패브릭(220)을 포함한다.

UNI 라인 카드(210)는 가입자 네트워크로부터 제공되는 프레임을 수신하여 스위치 패브릭(220)으로 전달한다. 스위치 패브릭(220)은 프로토콜에 상관없이 여러 개의 라인 카드들 사이에서 데이터를 교환할 수 있는 ASSP(Application Specific Standard Product) 기반의 칩이나 칩셋으로 구성될 수 있다. 스위치 패브릭(220)에 의해서 UNI 라인 카드(210)와 NNI 라인 카드(230) 사이에서 데이터 전송이 이루어진다. NNI 라인 카드(230)는 스위치 패브릭(220)으로부터 수신된 프레임에 해당 터널 정보를 기반으로 하는 PBB-TE의 B-TAG나 MPLS-TP의 레이블을 붙여서 해당 출력 포트로 전송한다. 여기서, 라인 카드들(210, 230)의 인터페이스는 1 Gb/s, 10 Gb/s, 10/100/1000 Mbps 등의 다양한 링크 용량을 가지는 포트들로 구성될 수 있다.

도 2는 라인 카드의 구성을 간략히 보여주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 하나의 라인 카드(210 또는 230)는 MAC 칩(211), 네트워크 프로세서(212), 트래픽 관리자(213), 그리고 패브릭 인터페이스 칩(214)을 포함한다.

MAC 칩(211)은 입력되는 프레임을 수신한다. MAC 칩(210)은 매체 접근 제어(MAC) 프로토콜에 따라 프레임을 수신하여 네트워크 프로세서(212)에 전달한다. 이때, MAC 칩(211)과 네트워크 프로세서(212) 사이에서 패킷 인터페이스로 SPI 4.2 코어가 사용될 수 있다.

네트워크 프로세서(212)는 MAC 칩(211)으로부터 제공된 프레임을 파싱(Parsing)하여 PBB-TE(Provider Backbone Bridge Traffic Engineering)나 MPLS-TP(Multi-Protocol Label Switching-Transport Profile) 기능 등을 수행한다. PBB-TE는 전송 네트워크 지원을 위해 필수적인 안정성, 확장성, 효율성을 제공하기 위한 기능을 지원한다. MPLS-TP는 기존의 MPLS 아키텍처와 포워딩 기능은 그대로 유지하면서 전송에 필요한 프로파일을 취하고 OAM 및 보호 절체(Protection)의 기능적 개선을 통한 전송 인프라의 새로운 기술이다.

트래픽 관리자(213)는 MAC 칩(211)으로부터 제공된 프레임에 대한 트래픽 제어 동작을 수행한다. 트래픽 관리자(213)는 입력되는 프래임을 큐 기반으로 분류하여 혼잡 회피(Congestion avoidance), 큐잉(Queuing), 스케쥴링(Scheduling) 등의 기능을 수행한다.

패브릭 인터페이스 칩(214)은 네트워크 프로세서(212)나 트래픽 관리자(213)에 의해서 처리된 프레임을 스위치 패브릭(220, 도 1 참조)에 전달하기 위한 인터페이싱을 수행한다. 패브릭 인터페이스 칩(214)과 네트워크 프로세서(212)나 트래픽 관리자(213) 사이의 인터페이스는 XGMII(매체 독립 접속 인터페이스)가 사용될 수 있다.

도 3은 라인 카드에 구현되는 다양한 기능들을 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 유입 에지 노드(Ingress Edge Node)를 구성하는 제 1 패킷 전송 장비(200)와 유출 에지 노드(Egress Edge Node)를 구성하는 제 2 패킷 전송 장비(400)를 보여준다. 제 1 패킷 전송 장비(200)는 앞서 설명된 도 1과 마찬가지로 UNI 라인 카드(210)와 NNI 라인 카드(230), 그리고 스위치 패브릭(220)을 포함한다. 제 2 패킷 전송 장비(400)는 제 1 패킷 전송 장비(200)와 마찬가지로 UNI 라인 카드(410)와 NNI 라인 카드(430), 그리고 스위치 패브릭(420)을 포함한다.

먼저 (a)에는 라인 카드의 포워딩(Forwarding) 기능이 도시되어 있다. 포워딩 기능은 수신된 가입자(Customer) 프레임의 정보를 분석하는 기능(Parsing)을 포함한다. 포워딩 기능은 분석된 정보를 이용하여 룩업 테이블을 검색하여 해당 터널 정보를 찾는 기능(Lookup)을 포함한다. 이러한 파싱(Parsing)과 룩업(Lookup) 기능은 유입 에지 노드를 구성하는 UNI 라인 카드(210)가 담당할 수 있다. 룩업 기능에 의해서 서치된 해당 터널의 태그(PBB-TE의 B-TAG나 MPLS-TP의 레이블)를 인캡슐화하는 기능(Encapsulation)은 유입 에지 노드를 구성하는 NNI 라인 카드(230)가 담당할 수 있다. 그리고 NNI 라인 카드(230)는 인캡슐화된 패킷을 유출 에지 노드를 구성하는 NNI 라인 카드(430)에 전송할 것이다. NNI 라인 카드(430)는 유입 에지 노드의 NNI 라인 카드(230)에서 인캡슐화된 패킷을 디캡슐화(Decapsulation)한다. NNI 라인 카드(430)는 수신된 PBB-TE 패킷(IEEE 802.1Qay) 또는 MPLS-TP 패킷(RFC 5960)을 디캡슐화하고, UNI 라인 카드(410)는 디캡슐화된 패킷을 가입자 프레임으로 복원하여 전송한다. 이상에서 설명된 포워딩 기능은 UNI 라인 카드(210, 410)와 NNI 라인 카드(230, 430) 모두에 분포한다.

(b)에는 신뢰성을 보장하기 위한 서비스 품질 관리(QoS) 기능이 설명되어 있다. 서비스 품질 관리(QoS) 방법에는 폴리싱(Policing), 셰이핑(Shaping) 등이 있다. 폴리싱(Policing)은 다시 분류(Classification), 미터링/마킹(Metering/Marking), 혼잡 회피(Congestion Avoidance=WRED) 등이 있다. 마킹(Marking)은 트래픽을 적합(conform), 초과(exceed), 위반(violate)으로 구분한 후, ‘녹색(Green)’, ‘황색(Yellow)’, ‘적색(Red)’의 색상으로 마킹하는 기능을 말한다. 혼잡 회피(WRED)는 트래픽의 혼잡 발생시, ‘적색’으로 마킹된 트래픽을 폐기하는 기능을 의미한다. 폴리싱(Policing) 기능은 UNI 라인 카드(210, 410)에 분포하고, 터널에 대한 셰이핑(Shaping) 기능은 NNI 라인 카드(230, 430)에 분포한다.

(c)에는 네트워크의 생존성을 보장하기 위한 터널에 대한 OAM(Operations Administration and Maintenance) 기능이 설명되어 있다. OAM 기능은 CCM 패킷(Continuity Check Messages)의 송신 및 수신과 관련된 기능으로 NNI 라인 카드(230, 430)에 분포한다.

(d)에는 보호 절체(Protection) 기능이 설명되어 있다. 보호 절체(Protection) 기능은 링크 장애(Link fail)를 검출하는 기능과 터널의 경로를 스위칭하는 기능(Path switching)을 포함한다. 보호 절체 기능은 UNI 라인 카드(210, 410)에 분포한다.

하지만, 위에서 설명한 여러 기능을 동시에 운영할 경우, 패킷의 포워딩(Forwarding)의 처리율이 낮아지고 에러율이 높아지는 문제점이 발생할 수 있다. 이러한 문제점은 기능을 추가할수록, 그리고 처리 속도가 높아질수록 심각하게 발생한다. 또한, 링크 용량보다 많은 트래픽을 인가할 경우, 포워딩이 중단될 수도 있다.

도 4는 라인 카드에서 성능이 저하되는 원인을 간략히 설명하는 블록도이다. 도 4를 참조하면, 하나의 에지 노드를 구성하는 UNI 라인 카드(210), 스위치 패브픽(220), 그리고 NNI 라인 카드(230)가 도시되어 있다.

먼저, UNI 라인 카드(210)는 앞서 설명한 바와 같이 MAC 칩(211), 네트워크 프로세서(212), 그리고 패브릭 인터페이스 칩(214)을 포함한다. 여기서, 네트워크 프로세서(212)는 테스크 프로세서(212a)와 양방향 각각에 대한 트래픽 관리자들(213a, 213b), 플로우 컨트롤러(215)를 포함할 수 있다.

NNI 라인 카드(230)는 MAC 칩(231), 네트워크 프로세서(232), 그리고 패브릭 인터페이스 칩(234)을 포함한다. 여기서, 네트워크 프로세서(232)는 테스크 프로세서(232a)와 양방향 각각에 대한 트래픽 관리자들(233a, 233b), 그리고 플로우 컨트롤러(235)를 포함할 수 있다.

여기서, 라인 카드의 성능이 저하되는 상황으로 링크 용량보다 많은 트래픽이 인가되는 경우가 있다. 그러면 UNI 라인 카드(210)의 플로우 컨트롤러(235)는 과도한 트래픽에 의해서 특정 시간 동안 데이터 프레임의 전송을 제한하기 위한 포즈 프레임(Pause frame)을 생성하게 될 것이다. 이러한 상태가 인용부호 ①로 도시되어 있다. 그러면 MAC 칩(211)에서는 포즈 프레임(Pause frame)의 발생에 응답하여 추가적인 패킷 수신을 차단하게 된다. 이러한 상태는 인용부호 ②에 도시되어 있다. 또한, OAM 기능을 위한 CCM 패킷이 NNI 라인 카드(230)에서 양방향으로 전송되는 상황에서, 데이터 패킷은 NNI 라인 카드(232)의 트래픽 관리자(233b)에서 손실을 입을 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 이러한 패킷 전송 장비의 성능을 감소시키는 원인을 분석하고 해결할 수 있다. 패킷 포워딩의 처리율이 낮아지고 에러율이 높아지는 첫번째 원인은 데이터와 OAM 제어를 위한 CCM 패킷 간의 전역 동기화(Global synchronization) 현상 때문이다. 데이터와 CCM 패킷이 동기가 되어 우선 순위가 높은 CCM 패킷은 전송이 되나, 데이터 패킷은 CCM 패킷 수만큼 폐기된다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 이러한 동기 현상을 차단하여 데이터 패킷과 CCM 패킷이 모두 손실없이 전송되기 위해서 트패릭 관리자의 WRED(Weighted Random Early Drop) 파라미터를 최적화할 수 있다.

지금까지 트래픽 혼잡(Congestion)을 회피하기 위하여 다양한 방법의 트래픽 관리자(Traffic Manager)가 개발되어 왔다. 초기에는 랜덤 드롭(Random Drop)이나 드롭 페일(Drop tail) 방법을 사용하였으나, 이들 방법은 전역 동기화를 유발하여 손실이 매우 크다는 단점이 있었다. 이를 극복하기 위하여 고안된 방법이 랜덤 얼리 드롭(Random Early Drop, 이하 RED)과 가중치 랜덤 얼리 드롭(Weighted Random Early Drop, 이하 WRED)이다.

도 5는 랜덤 얼리 드롭(RED)에서 평균 큐 사이즈에 대한 드롭 함수를 보여주는 그래프이다. 도 5를 참조하면, 랜덤 얼리 드롭(RED)의 드롭 함수 d(k)는 평균 큐 사이즈(k)에 대한 폐기 확률로 나타난다. 랜덤 얼리 드롭(RED)의 드롭 함수 d(k)에 따르면, RED에서는 패킷을 버림으로써 혼잡 상태를 알리는 방법으로 버스트 트래픽(Burst traffic)을 수용할 수 있게 평균 큐(Queue) 사이즈를 작게 유지한다.

RED 알고리즘은 EWMA(Exponential Weighted Moving Average)와 저역 필터(Low pass filter)를 이용하여 평균 큐 사이즈(k)를 계산한다. 계산된 평균 큐 사이즈(k)는 두 개의 임계값(최소 임계값 minth, 최대 임계값 maxth)과 비교된다. 평균 큐 사이즈(k)가 최소 임계값(minth)보다 작으면 모두 통과한다. 반면, 평균 큐 사이즈(k)가 최대 임계값(maxth)보다 큰 경우에는 모두 폐기한다. 평균 큐 사이즈(k)가 최소 임계값(minth)과 최대 임계값(maxth) 사이에 있는 경우에는 폐기 확률 d(k)에 따라 패킷을 폐기한다.

아래 수학식 1은 도시한 랜덤 얼리 드롭 함수를 나타내는 수학식이다.

수학식 1 및 도 5를 참조하면, 평균 큐 사이즈는 트래픽의 연집(Burstness)의 정도를 결정한다. 또한, 폐기 확률을 나타내는 드롭 함수 d(k)는 얼마나 자주 패킷을 폐기하는가를 결정한다. 따라서 폐기 확률의 결정은 평균 큐 사이즈를 충분히 자주 제어할 수 있으면서 공평하게 패킷을 폐기함으로써 버스트 트래픽의 바이어스나 전역 동기화 현상이 발생하지 않게 해야 한다. 최소 임계값(minth)은 링크 이용률을 높이기 위해 큰 값이어야 한다. 이러한 조건들을 만족하는 WRED 파라미터 값을 찾는 것은 아주 중요하다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가중치 랜덤 얼리 드롭(Weighted Random Early Drop, 이하 WRED)의 프로파일을 보여주는 그래프이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 WRED 파라미터에 따라 전역 동기화 현상을 고려한 드롭 함수가 개시되어 있다.

아래 수학식 2는 도시한 본 발명의 WRED 파라미터를 나타내는 수학식이다.

(여기서, EWMA는 지수 가중치 움직임 평균을, B는 MTU 사이즈의 패킷에서 출력 링크 대역폭을 나타낸다.)

상술한 WRED 파라미터를 근거하여, 본 발명의 OAM 패킷에 대한 WRED 파라미터는 다음과 같다. 본 발명의 WRED 파라미터는 패킷의 마킹에 의해서 서로 다른 값들로 설정될 수 있다.

여기서, 패킷의 마킹 색깔은 패킷의 특성을 나타낸다. 즉, 마킹 단계에서 트래픽은 CBS, EBS/PBS, CIR, EIR/PIR와 같은 폴리싱 파라미터를 기반으로 적합, 초과, 위반으로 구분된 다음, ‘녹색’, ‘황색’, ‘적색’으로 각각 마킹된다.

본 발명의 CCM 패킷과 데이터 간의 전역 동기화로 인한 처리율 감소 및 에러율 증가를 해결하기 위해 최적화된 WRED 프로파일에 따르면, 녹색 패킷(510)은 폐기되지 않는다. 녹색 패킷(510)은 모두 전송되기 위해, 최대 임계값(Maxth)을 허용하는 최대 큐 사이즈(또는, 길이)로 설정된다. 그리고 녹색 패킷(510)의 최대 폐기 확률은 0으로 설정된다.

황색 패킷(520)은 기존의 WRED 파라미터와 비슷한 곡선을 가진다. 하지만, OAM의 CCM 패킷을 고려하여 트래픽의 연집도(Burstness)를 크게 하였다. 최대 임계값(Maxth)을 기존의 WRED 파라미터와 달리 더 큰 값인 0.1B × 2로 설정하였다.

적색 패킷(530)은 모두 폐기되기 위한 WRED 파라미터로 설정된다. 즉, 적색 패킷(530)의 최대 임계값(Maxth)은 0, 최대 폐기 확률은 1로 설정된다.

상술한 OAM의 CCM 패킷에 대한 WRED 파라미터를 적용할 경우, 패킷 전송 장비의 풀-기능(OAM의 CCM 패킷을 전송하는 경우)을 운영하더라도 손실 발생에 의한 처리율/에러율의 증가를 차단할 수 있다.

더불어, 도 6에서 도시되지는 않았지만 링크 용량을 넘어서는 오버플로 트래픽(Overflow Traffic)이 인가되는 경우에 대한 대응책이 있다. 오버플로 트래픽이 발생하면, 포즈 프레임(Pause frame)이 발생하면서 네트워크 프로세서(NP, 232, 도 4 참조)에서 풀(full) 상태를 알리는 신호를 MAC 칩(231)에게 보낸다. 그러면, MAC 칩(231)에서 패킷을 더 이상 수신하지 않는다. 이때, 패킷 전송이 중단되는 현상을 막고, 링크 용량만큼의 패킷을 전송하고 나머지 트래픽만 폐기되도록 물리적인 포트에 해당하는 큐 레벨에 WRED를 적용한다. 이러한 실시 예는 후술하는 도 7의 순서도에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 7은 본 발명의 트래픽 관리자의 기능을 설명하기 위한 순서도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 트래픽 관리자는 CCM 패킷과 데이터 패킷 간의 전역 동기화로 인한 문제와 오버플로 트래픽에 의한 문제를 해결하기 위한 방법이 순차적으로 기술되어 있다.

먼저 S10 단계에서, 라인 카드에 트래픽이 입력되면, 트래픽 관리자(TM)는 입력되는 트래픽의 평균 큐 사이즈를 계산한다.

S20 단계에서는 트래픽 관리자에 의해서 입력 트래픽이 계층적인 큐(Hierarchical Queue)에 대응하는지 검출된다. 계층적인 큐는 입력되는 트래픽의 구조를 복수 계층의 트리 형태로 분류하고, 분류된 각 계층별로 트래픽 제어를 하기 위한 제어 구조이다. 일반적으로 패킷의 IP 정보나, VLAN ID와 같은 것으로 패킷을 구분하고, 플로우 레벨(Flow level)의 큐에 할당한다. 그 이후에는 이러한 여러 개의 플로우 레벨의 큐를 묶어서 하나의 터널 레벨 큐에 할당하는 식으로 계층적 제어가 이루어진다.

입력 트래픽이 계층적 큐가 아닌 경우, 절차는 입력 트래픽에 대한 WRED를 적용하기 위한 S40 단계로 이동한다. 반면, 입력 트래픽이 계층적 큐에 대응하는 경우, 절차는 입력 트래픽에 대한 오버플로 및 전역 동기화로 인한 문제를 해결하기 위한 S30 단계로 이동한다.

S30 단계에서, 트래픽 관리자는 입력 트래픽에 대한 오버플로 및 전역 동기화로 인한 문제를 해결하기 위해 물리 포트에 해당하는 큐 레벨과 터널 LSP에 해당하는 큐 레벨에 WRED를 적용하기 위한 설정을 수행한다.

S40 단계에서, 입력되는 트래픽에 대응하는 패킷의 마킹 특성을 검출한다. 즉, 패킷에 마킹된 색깔이 검출된다. 만일, 녹색 패킷이라면 절차는 S50 단계로 이동한다. 만일, 패킷의 색깔이 황색이라면, 절차는 S60 단계로 이동한다. 패킷의 색깔이 적색이라면, 절차는 S70 단계로 이동한다.

S50 단계에서, 녹색 패킷에 대한 WRED 파라미터의 설정이 이루어진다. 녹색 패킷에 대해서는 수학식 3과 같은 파라미터 설정이 이루어진다. 즉, 녹색 패킷에 대해서 최소 임계값(Minth)은 0, 최대 임계값(Maxth)은 최대 큐 길이, 최대 폐기 확률은 0 %로 설정될 것이다. 즉, 녹색 패킷은 폐기되지 않고 모두 전송되도록 설정될 것이다.

S60 단계에서, 황색 패킷에 대한 WRED 파라미터의 설정이 이루어진다. 황색 패킷에 대해서는 수학식 4과 같은 파라미터 설정이 이루어진다. 즉, 황색 패킷에 대해서 최소 임계값(Minth)은 0.03B, 최대 임계값(Maxth)은 0.2B, 최대 폐기 확률은 100 %로 설정될 것이다. 즉, 황색 패킷에 대해서는 OAM 제어 패킷인 CCM 패킷을 고려하여 기존의 WRED 파라미터의 최대 임계값보다 2배 큰 허용치가 설정될 수 있다.

S70 단계에서, 적색 패킷에 대한 WRED 파라미터의 설정이 이루어진다. 적색 패킷에 대해서는 수학식 5과 같은 파라미터 설정이 이루어진다. 즉, 적색 패킷에 대해서 최소 임계값(Minth) 및 최대 임계값(Maxth)은 0, 최대 폐기 확률은 100 %로 설정될 것이다. 즉, 적색 패킷은 모두 폐기되도록 설정될 것이다.

도 8은 본 발명의 트래픽 관리자의 기능을 설명하기 위한 순서도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 트래픽 관리자는 CCM 패킷과 데이터 패킷 간의 전역 동기화로 인한 문제와 오버플로 트래픽이 발생했을 경우의 해결 방법이 순차적으로 기술되어 있다.

먼저 S110 단계에서, 라인 카드에 트래픽이 입력되면, 트래픽 관리자(TM)는 출력 포트로부터 링크 용량을 유추하게 될 것이다. 예를 들면, 복수의 포트들 중에서 10Gbps에 할당된 포트 번호가 n이라 가정하면, 출력 포트의 번호가 n인지의 여부에 따라 링크 용량이 유추될 수 있다. 만일, 출력 포트의 번호가 n이 아니라면, 링크 용량은 1Gbps로 판단할 수 있을 것이다.

S120 단계에서, 지수 가중치 움직임 평균(EWMA)과 출력 링크 대역폭(B)이 계산된다. 지수 가중치 움직임 평균(EWMA)과 출력 링크 대역폭(B)은 앞서 설명된 수학식 2의 값으로 제공될 것이다.

S130 단계에서 입력 트래픽의 속성이 계층적 큐(Hierarchical Queue)에 대응하는지 아닌지를 검출한다. 만일, 입력되는 트래픽의 속성이 계층적 큐(Hierarchical Queue)라면, 절차는 오버플로 트래픽을 제어하기 위한 S140 단계로 이동한다. 반면, 입력되는 트래픽의 속성이 계층적 큐(Hierarchical Queue)가 아니라면, 절차는 CCM 패킷과 데이터 간의 전역 동기화 문제를 해결하기 위한 S160 단계로 이동한다.

S140 단계에서, 오버플로 트래픽을 제어하기 위하여 큐의 레벨을 물리적 포트에 해당하는 레벨로 선택한다. 예를 들면, 레벨 1을 트래픽을 처리하기 위한 포트로 선택할 수 있다.

이어서, S150 단계에서, 큐의 레벨을 전송 LSP(Level Switched Path) 또는 서비스 LSP에 해당하는 레벨로 할당한다. 이렇게 큐의 레벨을 선택한 후에는 패킷 색깔에 따른 WRED를 적용하기 위한 S160 단계로 이동한다.

S160 단계에서, 패킷의 색깔에 대한 검출이 이루어진다. 만일, 녹색 패킷이라면 절차는 S170 단계로 이동한다. 만일, 패킷의 색깔이 황색이라면, 절차는 S180 단계로 이동한다. 패킷의 색깔이 적색이라면, 절차는 S190 단계로 이동한다.

S170 단계에서, 녹색 패킷에 대한 WRED 파라미터의 설정이 이루어진다. 녹색 패킷에 대해서는 수학식 3과 같은 파라미터 설정이 이루어진다. 즉, 녹색 패킷에 대해서 최소 임계값(Minth)은 0, 최대 임계값(Maxth)은 최대 큐 길이, 최대 폐기 확률은 0 %로 설정될 것이다.

S180 단계에서, 황색 패킷에 대한 WRED 파라미터의 설정이 이루어진다. 황색 패킷에 대해서는 수학식 4과 같은 파라미터 설정이 이루어진다. 즉, 황색 패킷에 대해서 최소 임계값(Minth)은 0.03B, 최대 임계값(Maxth)은 0.2B, 최대 폐기 확률은 100 %로 설정될 것이다.

S190 단계에서, 적색 패킷에 대한 WRED 파라미터의 설정이 이루어진다. 적색 패킷에 대해서는 수학식 5과 같은 파라미터 설정이 이루어진다. 즉, 적색 패킷에 대해서 최소 임계값(Minth) 및 최대 임계값(Maxth)은 0, 최대 폐기 확률은 100 %로 설정될 것이다.

도 9는 도 8의 기능을 수행하는 트래픽 관리자(600)를 보여주는 블록도이다. 도 8을 참조하면, 트래픽 관리자(600)는 큐 레벨 선택기(610)에 의해서 입력되는 트래픽에 대한 큐의 속성이 결정된다. 전역 동기화 회피 블록(620)은 도 6에서 설명된 WRED 프로파일에 따라서 입력된 패킷들에 대한 폐기 정도가 결정된다. 트래픽 혼잡 회피 블록(630)은 선택된 큐의 특성에 따라 포트나 터널, 플로, 링크 병합(Link aggregation) 등이 선택된다. 따라서 물리 포트에 대응하는 큐 레벨에 대해서 본 발명의 WRED 프로파일이 적용될 수 있다.

트래픽 제어 블록(640)에서는 선택된 터널에 대한 셰이핑 기능을 수행한다. 그리고 혼잡 관리 블록(650)에서는 큐 레벨들(큐 레벨 0~큐 레벨 4) 각각에 대한 혼잡 관리 기능을 수행한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

한편, 본 발명의 범위 또는 기술적 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조가 다양하게 수정되거나 변경될 수 있음은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하다. 상술한 내용을 고려하여 볼 때, 만약 본 발명의 수정 및 변경이 아래의 청구항들 및 동등물의 범주 내에 속한다면, 본 발명이 이 발명의 변경 및 수정을 포함하는 것으로 여겨진다.

Claims (13)

1. 패킷 전송 장비의 트래픽 관리 방법에 있어서:
   링크 용량을 참조하여 입력 트래픽의 평균 큐 사이즈를 계산하는 단계;
   상기 입력 트래픽의 패킷들에 대한 마킹 정보에 따라 상기 계산된 평균 큐 사이즈에 대한 허용 길이, 폐기 확률을 서로 다르게 적용하는 단계를 포함하되,
   OAM(Operation, Administration and Maintenance)을 위한 CCM(Continuity Check Messages) 패킷이 상기 입력 트래픽에 포함되는 트래픽 관리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 입력 트래픽이 계층적인 큐에 대응하는지를 검출하는 단계를 더 포함하는 트래픽 관리 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 입력 트래픽이 계층적인 큐에 대응하는 경우에는 상기 패킷들을 물리 포트에 대응하는 큐 레벨로 설정하는 단계를 더 포함하는 트래픽 관리 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 패킷들을 전송 LSP(Level Switched Path) 또는 서비스 LSP(Level Switched Path)에 대응하는 큐 레벨로 설정하는 단계를 더 포함하는 트래픽 관리 방법.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 입력 트래픽이 계층적인 큐에 대응하지 않는 것으로 검출되면, 상기 입력 트래픽의 패킷에 대한 마킹 정보에 따라 상기 평균 큐 사이즈에 대한 허용 길이, 폐기 확률을 서로 다르게 적용하는 트래픽 관리 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 패킷의 마킹이 녹색인 경우에는 모두 전송되도록 설정되는 트래픽 관리 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 패킷의 마킹이 적색인 경우에는 모두 폐기되도록 설정되는 트래픽 관리 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 패킷의 마킹이 황색인 경우에는, 상기 허용 길이의 최대 임계값을 출력 링크 대역폭의 0.2배로 설정되는 트래픽 관리 방법.
9. 링크 용량을 참조하여 입력 트래픽의 평균 큐 사이즈를 계산하여 큐 레벨을 선택하는 큐 레벨 선택기;
   상기 입력 트래픽의 패킷들에 대한 마킹 정보에 따라 상기 계산된 평균 큐 사이즈에 대한 허용 길이, 폐기 확률을 서로 다르게 적용하는 전역 동기화 회피 블록; 그리고
   상기 입력 트래픽이 계층적 큐에 대응하는 경우에는 상기 패킷들을 물리 포트에 대응하는 큐 레벨로 선택하는 트래픽 혼잡 회피 블록을 포함하는 패킷 전송 장비.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전역 동기화 회피 블록은 상기 패킷의 마킹이 녹색인 경우에는 폐기없이 모두 전송되도록 설정하는 패킷 전송 장비.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 전역 동기화 회피 블록은 상기 패킷의 마킹이 적색인 경우에는 모두 폐기되도록 설정하는 패킷 전송 장비.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 전역 동기화 회피 블록은 상기 패킷의 마킹이 황색인 경우에는, 상기 허용 길이의 최대 임계값을 출력 링크 대역폭의 0.2배로 설정되는 패킷 전송 장비.
13. 제 9 항에 있어서,
    상기 전역 동기화 회피 블록은 상기 패킷들을 터널 LSP에 대응하는 큐 레벨로 설정하는 패킷 전송 장비.

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