KR20130096328A - 주소 기반 캐리어 네트워크의 구별 전달 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이더넷 네트워크와 같은 주소 기반 캐리어 네트워크에서 구별 전달을 가능하게 하는 것에 관한 것이다. 이더넷 스위치와 같은 노드(71-75, 78)를 포함하는 프레임 기반 통신 네트워크에서 연결(76,77)을 설정하는 방법 및 연결 제어기가 설명된다. 연결은 여러 노드에서 이더넷 프레임과 같은 데이터 프레임을 전달하기 위한 매핑을 구성하여 설정된다. 매핑은 a) 연결의 착신지(또는 발신지) 노드(73)에 해당하는 착신지(또는 발신지) 주소와 b) VLAN 태그와 같은 식별자의 결합으로부터이다. 매핑은 여러 노드의 선택된 출력 포트로 된다. 착신지(또는 발신지) 주소와 식별자의 결합을 사용하여, 매핑은 동일한 착신지 노드를 가진 다른 연결임에도 불구하고 다른 연결(76, 77)에 속한 데이터 프레임을 노드(75)에서 구별하여(즉 다른 출력 포트에서 전달) 전달되게 한다. 이는 라우팅 연결에서의 융통성 및 트래픽 엔지니어링을 수행할 수 있는 능력을 가능하게 한다.

Description

주소 기반 캐리어 네트워크의 구별 전달{DIFFERENTIAL FORWARDING IN ADDRESS-BASED CARRIER NETWORKS}

본 발명은 주소 기반 캐리어 네트워크에서 구별 전달을 하기 위한 방법, 소프트웨어, 장치에 관한 것이다. 특히, 이더넷 또는 IP 네트워크와 같은 주소 기반 전달을 하는 본질적으로 무연결인 캐리어 네트워크의 구별 전달 및 연결 설정을 하기 위한 방법, 소프트웨어, 장치에 관한 것이다.

수년 동안 효율 및 경제성을 이유로 전자통신 캐리어는 회선 교환 네트워크 대신 또는 그와 함께 패킷 교환 네트워크를 이용하여 왔다. 인터넷 프로토콜(IP) 또는 이더넷(Ethernet) 네트워크와 같은 패킷 교환 네트워크는 특성상 본질적으로 무연결이고 결국 서비스 품질(QoS) 문제를 겪는다. 고객은 대역폭 및 QoS 면에서 보장되는 서비스를 높이 평가한다.

캐리어는 본질적으로 무연결인 네트워크를 통해 연결 지향 라벨 교환 경로(또는 터널)를 생성하여 고객에게 보장된 QoS 및 대역폭 서비스를 제공하기 위해 계층 2 네트워크상에서 다중 프로토콜 라벨 교환(MPLS)을 사용할 수 있다. 그러나, MPLS는 상대적으로 불안정하고 복잡한 표준이고 캐리어는 이상적인 대안을 희망한다.

캐리어 네트워크에서 이더넷 스위치를 사용하는 것이 바람직하다. 캐리어 네트워크에서 이더넷 스위치의 사용은 상호운용성(이더넷과 IP, 프레임 릴레이, ATM과 같은 다른 프레임/셀 데이터 구조 사이의 매핑이 공지됨) 및 경제성(예를 들면, 이더넷 스위치는 IP 라우터에 비해 상대적으로 덜 비싸다)의 장점을 가질 것이다. 또한, 캐리어로부터 원거리 통신네트워크 서비스를 요구하는 기업이 사용하는 주요 기술이어서 네이티브 모드로 작업할 수 있는 특별한 장점도 제공할 것이다.

그러나, 종래의 교환 이더넷 네트워크의 동작은 고객에게 보장된 서비스를 제공하기 위한 캐리어의 요구사항과 양립하지 않는다. 캐리어는 네트워크가 부하 균형 및 복원성 -즉 이를 횡단하는 다중 경로가 있어야 함- 및 트래픽 엔지니어링을 수행할 능력 -즉 네트워크 운영자가 트래픽이 향할 수도 있는 명시적으로 라우트되는 변동 대역폭 연결(또는 터널)의 제공을 제어하는 능력- 을 위해 메시형일 것을 요구한다. 이는 운영자에게 물리적 네트워크 형성이 제공된 부하에 대응하지 않으므로, 진행중 물리적 변형을 요구하지 않고 사용 패턴을 변경할 여유가 있다는 점에서 상당한 융통성을 제공한다.

대조적으로, 종래의 이더넷 네트워크는 단순연결되어야 하는데, 즉 네트워크의 각각의 노드와 모든 노드 사이에 단지 하나의 논리적 경로 선택만이 있어야 한다. 결국, 종래의 이더넷 네트워크는 네트워크 범위의 부하 균형을 지원하지 않고, 복원성 문제를 겪고, 트래픽 엔지니어링을 지원하지 못한다. 또한, 운송되는 전체 부하에 대한 단일 실패의 영향은 심각해질 수 있다.

물리적 루프를 검출하여 루프를 절단하도록 연결을 논리적으로 디스에이블시켜, 물리적으로 메시형인 이더넷 네트워크를 단순 연결 네트워크로 논리적으로 변환할 수 있게 하는 스패닝 트리(spanning tree) 프로토콜이 공지되어 있다. 스패닝 트리 프로토콜은 물리적 연결의 실패를 검출하고(그리하여 완전 연결 네트워크를 분할함) 네트워크를 재연결하기 위해 하나 이상의 이전에 디스에이블된 물리적 연결을 자동으로 복구할 수 있는 것도 공지되어 있다. 이는 어느 정도의 복원성을 제공한다. 그러나, 캐리어는 그 네트워크 트래픽 라우트가 스패닝 트리가 달성할 수 있는 것보다 훨씬 더 높은 복원성, 융통성, 효율성을 달성하도록 계획하기를 요구한다. 이러한 수준의 라우팅 능력은 트래픽을 그 라우트가 이 계획 처리의 일부로서 결정되는 연결로 분리하여 가장 잘 달성된다.

가상 브리지 LAN(또는 VLAN)은 전기 전자 기술자 협회(IEEE) 표준 802.1Q, 2003년 판에 설명되어 있다. 도 1은 복수의 컴포넌트 LAN(12)로 나누어지고 VLAN 인식 매체 액세스 제어(MAC) 브리지(14)를 통해 연결된 종래의 VLAN(10)을 도시한다. 컴포넌트 LAN(12)은 통상적으로 공통 서버를 공유하거나 공통 네트워크 프로토콜 요구사항을 가진 사용자와 같은 중요한 여러 커뮤니티를 위해 제공된다. 고유 식별자(VLAN 태그 또는 VLAN ID)는 각 컴포넌트 LAN을 식별하기 위해 사용된다. 방송 트래픽은 컴포넌트 LAN 내에서만 방송된다. 이는 전체 네트워크(10) 자원을 더 작은 방송 영역으로 분할하여 이더넷의 확장성 문제를 극복하는 데 도움을 준다. VLAN 태그는 MAC 브리지 사이의 공유 링크 상에서 트래픽을 전달할 때 다른 컴포넌트 LAN을 위한 트래픽 사이를 구분하기 위해 사용된다. 그러나, 표준 VLAN 태그의 크기는 12 비트로 한정되고, 따라서 네트워크의 규모 및 컴포넌트 LAN의 분할의 수를 4094로 한정하고, 여기서 두 VLAN 태그는 일반적 할당을 위해서가 아닌 특수 목적으로 예약된다.

인터넷 엔지니어링 태스크 포스(IETF)는 draft-kawakami-mpls-lsp-vlan-00.txt로 지칭되는 인터넷 안을 발표하였다. 이 문서는 MPLS 네트워크를 통한 라벨 교환을 위한 MPLS 라벨의 사용과 유사한 방식의 이더넷 네트워크를 통한 라벨 교환을 위한 VLAN 태그의 사용을 기술한다. VLAN 태그는 계층 2 터널에 속한 것으로 라벨 교환 경로(LSP)의 진입점에서 트래픽을 표시하는 라벨로서 사용되고, 네트워크의 VLAN 인식 이더넷 스위치는 VLAN 라벨 교환 라우터로서 동작한다. 연결은 하나 이상의 LSP를 사용하여 형성된다. 연결을 따라 있는 중간 노드는 다른 진출 라벨로 진입 라벨을 선택적으로 맞바꿀 수 있다. 이 방식에서 VLAN 태그는 임의의 주어진 국지적 노드에 특정한 의미가 있고, VLAN 태그의 재사용 가능성은 802.1Q의 확장성 문제의 일부를 해결한다.

그러나, draft-kawakami-mpls-lsp-vlan-00.txt에 제안된 방법의 한 가지 문제는 최대 4094개의 고유 VLAN 태그만이 802.1Q 규격 장비에서 정의될 수 있다는 점이다. 이는 융통성을 여전히 한정시키고 네트워크를 통한 연결을 제공하는 데 복잡도를 증가시킨다. 다른 문제는 연결은 일단 제공되면 일반적으로 임시 루프를 생성하지 않으면 용이하게 재라우트될 수 없다는 점이다.

다른 문제는 이더넷 프레임의 프레임 체크 시퀀스(FCS)가 프레임의 유료 부하 및 헤더부 모두에 대해 계산되므로, VLAN 태그(즉 라벨)가 LSP의 진입 또는 진출점에서 맞교환될 때마다, VLAN 태그가 변경될 것이기에 FCS는 재계산될 필요가 있다는 점이다. 이는 전체 이더넷 프레임에 대해 계산 기능을 수행할 것을 요구한다. 또한, 원래 FCS가 제거되고 새 FCS가 추가되는 동안, 프레임은 어떠한 FCS의 보호 없이 손상에 취약하다.

draft-kawakami-mpls-lsp-vlan-00.txt에 제안된 '라벨 맞교환' 방법의 또 다른 문제는 전달이 바른 LSP에 있는 각각의 국지적 라벨 전달 링크에 의존하는 "바름의 사슬"을 요구한다는 점이다. 이는 전달을 수행하기 위해 글로벌하게 고유한 주소 정보를 사용하는 종래의 이더넷과 대비되어야 한다. LSP 라벨이 종래의 이더넷에 따라 글로벌하게 고유하지 않으므로, 라벨 번역을 수행하는 데 있어 전달 오류는 값이 사용 중인 다른 값으로 바르지 않게 매핑되면 숨겨질 수 있다. 더 중요하게는, 실질적인 면에서, '라벨 맞교환' 동작은 종래의 이더넷 교환 기능 및 현재 전자 통신 표준으로부터 상당한 변경을 나타낸다.

도 1은 종래의 가상 브리지 LAN.
도 2는 본 발명에 따른 캐리어 네트워크를 형성하는 이더넷 스위치의 배치도.
도 3은 본 발명에 따른 도 1의 이더넷 캐리어 네트워크를 제어하기 위한 제어 계층/전송 계층 구조도.
도 4는 본 발명에 따른 고객 위치 사이에 연결을 제공하도록 배치된 도 1의 캐리어 이더넷 네트워크.
도 5는 본 발명에 따라 캐리어 네트워크를 통해 연결을 설정하기 위해 제어 계층의 노드가 전송 계층의 이더넷 스위치와 상호작용하는 방법을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따라 캐리어 네트워크를 통한 다른 연결에서 데이터 트래픽의 전달을 구별화하기 위한 VLAN 태그 및 착신지 주소의 바람직한 사용을 도시하는 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 VLAN 태그는 다르지만 발신지 및 착신지 공급자 에지 노드는 동일한 두 트래픽 흐름을 위한 구별 전달의 예.
도 8은 본 발명에 따른 착신지 공급자 에지 노드는 다르지만 발신지 공급자 에지 노드 및 VLAN 태그는 동일한 두 트래픽 흐름을 위한 구별 전달의 예.
도 9는 본 발명에 따른 발신지 공급자 에지 노드는 다르지만 착신지 공급자 에지 노드 및 VLAN 태그는 동일한 두 트래픽 흐름을 위한 구별 전달의 예.
도 10은 본 발명에 따라 캐리어 네트워크를 통해 공급된 고객 VPN을 위한 방송 동작의 스파스 모드.
도 11은 본 발명에 따라 캐리어 네트워크를 통해 공급된 고객 VPN을 위한 방송 동작의 밀집 모드.
도 12 내지 14는 본 발명에 따른 가상 개인 LAN 서비스(VPLS)를 제공하기 위한 배치도.

본 발명은 이더넷 네트워크와 같은 프레임 기반 네트워크에서 연결의 설정을 가능하게 하는 것에 관한 것이다. 이더넷 네트워크에서의 연결의 설정 능력은 네트워크 자원을 트래픽 엔지니어링 목적을 위한 것일 수 있는 특정 방법으로 분할하고, 복원성 강화를 위해 물리적으로 다양한 라우트 상에 경로를 정하고, 이러한 자원을 성능 목적, 감사 무결성, 위치 확인 오류 및 다른 사전 검증 목적을 위해 모니터하는 능력을 제공한다. 트래픽 엔지니어링이라는 용어는 소유자가 그 네트워크를 효율적으로 운영하게 하면서 고객의 연결의 서비스 품질을 설정 및 경비하기 위한 기능을 지칭하기 위해 본 명세서에서 널리 사용된다. 이것의 예는 과부하 링크가 없고, 네트워크를 통해 바람직한 방식으로 연결을 부하 균형을 이루고, 일부 기존 연결을 재라우트하여 네트워크의 부하를 재설계하고, 보호 메커니즘을 설정하고, 트래픽 복원 행동, 다른 트래픽 타입의 상대적인 우선순위, 승인 제어, 경비, 스케줄 등을 수행하는 것을 보장하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 연결은 하나 이상의 네트워크 노드에서 이더넷 프레임과 같은 데이터 프레임을 전달하기 위한 매핑을 구성하여 캐리어 네트워크에서 설정된다. 매핑은 a) MAC 주소와 같은 연결의 착신지(또는 발신지) 노드에 해당하는 착신지(또는 발신지) 주소와 b) 이더넷을 위해 VLAN 태그의 재사용일 수 있어서 서브 네트워크에 반드시 고유하지는 않지만 착신지(또는 발신지) 주소와 결합되면 반드시 고유한 식별자의 결합으로부터이다. 매핑은 하나 이상의 노드의 선택된 출력 포트로 된다. 주소와 식별자의 결합을 사용하여, 매핑은 다른 연결이 잠재적으로 동일한 착신지(또는 발신지) 노드를 가짐에도 다른 연결에 속한 데이터 프레임을 구별하여 전달(즉 다른 출력 포트에서 전달)되게 한다. 이는 라우팅 연결에서의 융통성-예를 들면, 트래픽 엔지니어링을 수행할 수 있는 능력-을 가능하게 한다. 독자는 본 명세서에서 주소라는 용어가 네트워크 노드 또는 네트워크 노드의 진입 또는 진출 인터페이스, 또는 예를 들면 네트워크 노드의 포트 카드 또는 캡슐화 기능인 네트워크 노드의 임의의 서브 유닛을 식별하는 임의의 수단을 명시하게 위해 사용되었음을 주목해야 한다.

본 발명의 제1 형태에 따르면, 네트워크에서 연결을 설정하는 방법으로서,

네트워크의 노드에서, 데이터 프레임을 전달하는 데 사용하기 위한 제1 매핑을 구성하는 단계를 포함하고,

제1 매핑은 네트워크의 주소화 기법 내에서 네트워크의 제1 노드를 고유하게 식별하는 제1 네트워크 주소와 제1 식별자의 결합으로부터 노드의 선택된 출력 포트로 되고,

구성 단계는 데이터 프레임을 전달하기 위해 노드를 통하는 제1 연결의 적어도 일부를 설정하고,

제1 식별자는 제1 네트워크 주소의 한정어이고, 연결은 제1 노드로 또는 제1 노드로부터 주소화된 데이터 프레임의 구별 전달을 상기 노드에서 가능하게 하는 방법이 제공된다.

본 발명의 제2 형태에 따르면, 네트워크에서 연결을 설정하는 연결 제어기로서,

데이터 프레임을 전달하는 데 사용하기 위한 제1 매핑을 네트워크의 노드에서 구성하기 위한 제1 신호를 생성하는 데 사용하기 위해 배치된 신호 생성기를 포함하고,

제1 매핑은 네트워크의 주소화 기법 내에서 네트워크의 제1 노드를 고유하게 식별하는 제1 네트워크 주소와 제1 식별자의 결합으로부터 노드의 선택된 출력 포트로 되고,

구성은 데이터 프레임을 전달하기 위한 제1 연결의 적어도 일부를 설정하고, 연결은 노드를 통하고,

제1 식별자는 제1 네트워크 주소의 한정어이고, 결합은 제1 노드로 또는 제1 노드로부터 주소화된 데이터 프레임의 구별 전달을 노드에서 가능하게 하는 연결 제어기를 제공한다.

본 발명의 제3 형태에 따르면, 데이터 프레임을 전달하는 데 사용하기 위한 제1 매핑으로 구성된 노드를 포함하는 네트워크로서,

제1 매핑은 네트워크의 주소화 기법 내에서 네트워크의 제1 노드를 고유하게 식별하는 제1 네트워크 주소와 제1 식별자의 결합으로부터 노드의 선택된 출력 포트로 되고,

구성은 데이터 프레임을 전달하기 위한 제1 연결의 적어도 일부를 설정하고, 연결은 상기 노드를 통하고,

제1 식별자는 제1 네트워크 주소의 한정어이고, 결합은 제1 노드로 또는 제1 노드로부터 주소화된 데이터 프레임의 구별 전달을 노드에서 가능하게 하는 네트워크가 제공된다.

전술된 본 발명의 제1 형태의 방법을 수행하도록 배열된 하나 이상의 노드를 포함하는 통신 네트워크도 제공된다.

전술된 본 발명의 제1 형태의 방법을 수행하도록 배열된 컴퓨터 프로그램도 제공된다.

유용하게도, 본 발명은 네트워크 범위 트래픽 엔지니어링을 가능하게 하는 매우 융통성 있는 방식으로 프레임 기반 네트워크에서 연결이 설정될 수 있게 한다. 또한, draft-kawakami-mpls-lsp-vlan-00.txt에 제안된 방법에 불가피한 특정 문제(오버헤드 처리 및 프레임의 손상에 대한 취약성)는 라벨 맞교환이 수행되지 않으므로 극복된다.

본 발명의 제4 형태에 따르면, 프레임 기반 네트워크에서 연결을 설정하는 방법으로서, 네트워크의 하나 이상의 노드에서, 데이터 프레임을 전달하는 데 사용하기 위한 제1 매핑을 구성하는 단계를 포함하고, 제1 매핑은 네트워크의 제1 착신지 노드에 해당하는 제1 착신지 주소와 제1 식별자의 결합으로부터 하나 이상의 노드의 선택된 출력 포트 또는 노드 각각의 각기 선택된 출력 포트로 되어, 제1 착신지 노드까지 하나 이상의 노드를 통한 제1 연결의 적어도 일부를 설정하는 방법이 제공된다.

일 실시예에서, 본 발명의 방법은, 적어도 하나의 노드에서, 데이터 프레임을 전달하는 데 사용하기 위한 제2 매핑을 구성하는 단계를 포함하는데, 제2 매핑은 네트워크의 제2 착신지 노드에 해당하는 제2 착신지 주소와 제2 식별자의 결합으로부터 적어도 하나의 노드의 선택된 출력 포트로 되어, 적어도 하나의 노드를 통해 제2 착신지 노드까지 제2 연결의 적어도 일부를 설정하고, 적어도 하나의 노드의 선택된 출력 포트는 제1 및 제2 매핑에 대해 달라서, 적어도 하나의 노드에서, 제1 및 제2 연결과 연관된 데이터 프레임의 구별 전달을 가능하게 한다.

그러므로, 유용하게도, 예를 들면 두 연결은 중간 노드에서 라우트에서 수렴한 다음 다시 분기한다.

일 실시예에서, 제1 및 제2 착신지 주소 및 제1 및 제2 착신지 노드는 동일하다. 그러므로, 예를 들면 두 연결은 동일한 착신지 노드가 있음에도 중간 노드에서 수렴한 다음 분기하도록 설정될 수 있다. 이는 연결을 설정하는 데 있어 더 큰 융통성을 가능하게 한다.

일 실시예에서, 제1 및 제2 식별자는 동일하다. 그러므로, 예를 들면 두 연결은 동일한 식별자를 사용하여도 중간 노드 또는 노드들에서 수렴한 다음 분기하도록 설정될 수 있다. 그러므로, 식별자가 취할 수 있는 값의 수에 대한 제한은 트래픽 엔지니어링에 있어 융통성을 상당히 감소시키지 않는다.

바람직하게는, 네트워크는 이더넷 네트워크이고 하나 이상의 노드는 이더넷 스위치가다. 바람직하게는 식별자는 VLAN 태그이다. 유용하게는, 이는 완전히 새로운 본 발명의 방식으로 구성되어도 트래픽 엔지니어링 캐리어 네트워크가 종래의 상대적으로 덜 비싼 VLAN 인식 이더넷 스위치를 이용하여 사용될 수 있게 한다.

일 실시예에서, 구성은 네트워크의 제어 계층에 의해 수행된다. 그러므로, 캐리어는 네트워크에서 트래픽 엔지니어링 연결의 설정에 대한 직접 제어를 한다. 바람직하게는, 제어 계층은 ASON/ASTN이다. 제어 계층은 집중되거나 분산될 수 있다.

전술한 본 발명의 제1 형태의 방법을 수행하도록 배치된 하나 이상의 노드를 포함하는 프레임 기반 통신 네트워크도 제공된다.

전술한 본 발명의 제1 형태의 방법을 수행하도록 배열된 소프트웨어도 제공된다.

본 발명의 제5 형태에 따르면, 프레임 기반 네트워크에서 연결을 설정하는 연결 제어기로서, 데이터 프레임을 전달하는 데 사용하기 위한 제1 매핑을 네트워크의 전송 노드에서 구성하기 위한 제1 신호를 생성할 수 있는 신호 생성기를 포함하고, 제1 매핑은 네트워크의 제1 착신지 노드에 해당하는 제1 착신지 주소와 제1 식별자의 결합으로부터 전송 노드의 선택된 출력 포트로 되고, 제1 신호는 제1 착신지 노드까지 전송 노드를 통해 제1 연결의 적어도 일부를 설정하는 연결 제어기가 제공된다.

본 발명의 제6 형태에 따르면, 프레임 기반 네트워크에서 연결을 설정하는 방법으로서, 네트워크의 복수의 노드에서 전달 정보를 구성하는 단계를 포함하고, 전달 정보는 데이터 프레임의 착신지 주소와 식별자의 결합에 따라 노드가 데이터 프레임을 전달할 수 있게 하는 방법이 제공된다.

본 발명의 제7 형태에 따르면, 프레임 기반 네트워크에서 데이터 트래픽 엔지니어링을 하는 방법으로서, 네트워크의 공통 교환 노드를 통과하는 네트워크의 제1 및 제2 연결을 설정하는 단계와, 데이터 프레임의 착신지 주소 또는 식별자의 차이에 따라 데이터 프레임을 교환 노드가 다르게 전달하여 데이터 트래픽 엔지니어링이 가능하도록 구성하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

본 발명의 제8 형태에 따르면, 프레임 기반 네트워크에서 연결을 설정하는 방법으로서, 네트워크의 제1 복수의 노드 각각에서, 착신지 주소와 식별자의 제1 결합으로부터 제1 복수의 노드의 각각의 노드의 선택된 출력 포트로 되는 제1 전달 매핑을 구성하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

본 발명의 제9 형태에 따르면, 프레임 기반 네트워크에서 연결을 설정하는 연결 제어기로서, 전송 노드에서 착신지 주소와 식별자의 제1 결합으로부터 전송 노드의 제1 출력 포트로 되는 제1 전달 매핑을 구성하도록 배치된 연결 제어기가 제공된다.

본 발명의 제10 형태에 따르면, 프레임 기반 네트워크에서 데이터 프레임을 전달하는 방법으로서, 네트워크에서 착신지 주소와 식별자의 제1 결합과 연관된 제1 연결을 설정하는 단계와, 데이터 프레임의 착신지 주소와 식별자의 결합에 따라 네트워크에서 데이터 프레임을 전달하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 형태는 첨부된 청구의 범위에 기술되어 있다. 본 발명의 다른 장점은 이하 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 예로서 설명하여 본 발명에 따른 효과를 나타낼 수도 있다.

본 발명의 실시예들은 이하 단지 예를 통해 설명된다. 이 예들은 본 발명이 달성될 수 있는 유일한 방법은 아니지만 출원인이 현재 알고 있는 본 발명을 실시하는 최선의 방식을 나타낸다.

보장된 QoS를 고객에게 지원하기 위해서 요구되는 것은

1) 적어도 부분적으로 메시형인 캐리어 네트워크,

2) 두 에지 노드 사이에 캐리어 네트워크를 통해 명시적으로 라우트되는 연결을 설정하는 능력(트래픽 엔지니어링),

3) 연결에 사용된 임의의 대역폭 제한 및/또는 전달 규칙을 강요할 능력이다.

주로 본 발명은 이더넷 네트워크와 같은 프레임 기반 네트워크에서 전술한 요구사항 1) 및 2)를 가능하게 하는 것에 관한 것이다. 요구사항 3)은 예를 들면 연결의 제어 계층 및 진입 노드 하나 또는 둘에서의 승인 제어(신뢰 에지 경비)와 같은 종래의 메커니즘을 사용하여 달성될 수 있다. 요구사항 3)을 달성하는 대안 예는 이후 더 상세하게 기술된다.

도 2는 본 발명에 따른 캐리어 네트워크를 형성하는 이더넷 스위치 및 통신 링크의 배치를 도시한다. 캐리어 네트워크 구름(20)은 이더넷 스위치(22a, 22b, 24a, 24b, 26, 28)를 포함한다. 이더넷 스위치(22a, 22b, 26)는 캐리어 네트워크(20)의 에지에 배치되고, 이더넷 스위치(24a, 24b, 28)는 코어 네트워크에 배치된다. 통신 링크(도 2에 실선으로 도시됨)는 이더넷 스위치(22a, 22b, 24a, 24b, 26, 28) 사이에 제공된다. 이 통신 링크는 예를 들면 일반 프레임 절차(GFP)(ITU-T 권고 G.7041/Y.1303)를 사용하는 이더넷 인터페이스를 가진 SONET/SDH 장비와 같은 광학 장비를 통하는 상대적으로 장거리 링크일 수 있다.

코어 네트워크 스위치(24a, 24b, 28)가 완전 메시형, 즉 각 코어 네트워크 스위치(24a, 24b, 28)를 서로 연결하는 직접 통신 링크가 있음을 주목하자. 에지 네트워크 스위치(22a, 22b, 26)는 완전 메시형이지만 코어 네트워크 스위치(24a, 24b, 28)까지의 통신 링크까지 적어도 하나의 직접 통신 링크를 구비한다. 독자는 설명된 특정 네트워크 배치가 예시적인 것임을 알 것이다. 일반적으로, 캐리어 네트워크는 본 발명에 따라 완전 메시형 또는 부분 메시형 방식으로 연결될 수 있는 임의의 수의 이더넷 스위치를 가지고 가상적으로 구현될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따라 캐리어 이더넷 네트워크가 고객 위치 사이에 연결을 제공할 수 있는 방법을 도시한다. 지역적으로 떨어진 이더넷 스위치(40a, 40b, 42a, 42b, 44a, 44b)의 각자의 쌍을 가진 3 고객이 각각 에지 이더넷 스위치(22a, 22b)를 통해 캐리어 네트워크(20)에 연결된 것이 도시되어 있다. 에지 스위치(22a, 22b)와 고객 스위치(40a, 40b, 42a, 42b, 44a, 44b) 사이의 통신 링크는 T1, E1 임대 회선과 같은 전용 링크 또는 디지털 가입자 회선(DSL)과 같은 액세스 링크일 수 있다.

캐리어 에지 스위치(22a, 22b)(및 도 2의 26)는 단일 공급자 에지(PE) 코어 및 하나 이상의 PE 에지 기능으로 논리적으로 분할될 수 있다. PE 에지는 고객 트래픽이 공급자 네트워크, 즉 캐리어 네트워크(20)에 진입 또는 진출하는 진입/진출점이다. PE 코어는 바람직하게는 매체 액세스 제어(MAC) 캡슐화에서 MAC[또는 희망하면 MAC 캡슐화 위 가성 와이어(pseudo-wire)]을 사용하여 고객으로부터 들어오는 이더넷 트래픽을 캡슐화하고 이 캡슐화된 트래픽을 캐리어 네트워크를 통해 전달한다. 이 실시예는 단지 캐리어 네트워크의 MAC 주소 공간만이 인식될 필요가 있고, 독립적으로 변경될 수 있는 고객의 MAC 주소 공간 전체는 인식될 필요가 없기 때문에, 요구되는 표 입력의 수를 한정하는 메커니즘으로서 선호된다. 유사하게, PE 코어는 나가는 이더넷 트래픽을 역캡슐화(벗겨냄)하고 이 벗겨낸 트래픽을 적절한 PE 에지를 통해 고객에게 전달한다. VLAN 태그는 고유 VLAN 태그를 가진 각 에지 스위치에 연결된 각각의 다른 고객 위치를 가진 논리적 PE 코어에서 고객 분리를 제공하기 위해 사용된다. 스택 VLAN(즉 VLAN 캡슐화의 VLAN 또는 Q-in-Q)은 고객 트래픽에 의해 사용된 임의의 VLAN 태그를 보호하기 위해 사용될 수 있다.

예를 들면, 고객 스위치(42a)는 이더넷 트래픽을 통신 링크(46a)를 통해 에지 스위치(22a)의 논리적 PE 에지로 전송할 수 있다. 에지 스위치(22a)의 논리적 PE 코어는 발신지 주소로서 에지 스위치(22a)의 MAC 주소를 사용하고 착신지 주소로서 적절한 진출점-이 경우 에지 스위치(22b)-의 MAC 주소를 사용하여 각 이더넷 프레임을 다른 이더넷 프레임에 캡슐화한다. 캡슐화 트래픽은 에지 스위치(22b)까지 캐리어 네트워크(20)의 통신 링크(48) 위에 설정된 연결을 통해 전달된다. 연결은 통상적으로 다중 고객으로부터의 트래픽이 동일한 연결을 통해 라우트될 수 있다는 의미에서 트렁크될 수 있다. 대안으로, 당업자는 분리된 연결(48)이 각 고객을 위해 사용될 수 있음을 알 것이다. 에지 스위치(22b)의 PE 코어에서, 원래 프레임은 그 캡슐화가 벗겨지고 에지 스위치(22b)의 PE 에지를 통해 고객 스위치(42b)로 통신 링크(46b)를 통해 전송된다.

독자는 본 발명의 대안적인 실시예에서 논리적 PE 에지가 논리적 PE 코어와 물리적으로 분리될 수도 있으며 바람직하게는 PE 코어는 캐리어의 중앙 전화국 또는 상호 접속 위치(PoP: Point of Presence)에 존재할 수 있지만 캐리어의 고객의 집에도 존재할 수 있음을 알 것이다. 독자는 다른 에지 스위치(26)(도 2)도 고객 위치까지 연결을 가질 수 있고 고객이 둘 이상의 지역적으로 떨어진 위치 사이에 캐리어 네트워크(20)를 통해 연결이 제공되어야 할 수도 있음을 알 것이다.

이제 캐리어 네트워크(20)가 캡슐화된 이더넷 트래픽을 전달하기 위한 연결을 설정하기 위해 배치되는 방법이 설명될 것이다. 연결은 발신지 노드에서 하나 이상의 착신 노드까지 데이터의 전송을 제공하는 네트워크에 구성된 엔티티로서 정의될 수 있다.

전술된 것처럼, 캐리어 네트워크(20)는 적어도 부분적으로 메시형이 되어야하는데, 즉 네트워크의 적어도 일부, 바람직하게는 모든 노드 사이에 하나 이상의 가능한 경로가 있어야 한다. 그러므로, 이하 설명되는 것처럼, 이더넷 MAC 주소 자동 학습 기능은 바람직하게는 적어도 부분적으로 비활성화되어야 한다.

시동할 때(또는 재시동할 때), 종래의 교환 이더넷 네트워크는 모든 이더넷 프레임이 전체 네트워크를 통해 방송되는 점에서 "고전적인" 이더넷 근거리 통신 네트워크(LAN)처럼 작동한다. 그러므로, 이더넷 프레임을 하나의 포트에서 수신하는 모든 스위치는 모든 다른 포트에서 프레임을 방송한다. 처리는 프레임이 다른 스위치에 의해 수신되면 반복되어 전체 네트워크를 통해 프레임을 방송한다.

MAC 주소 자동 학습 기능은 교환 이더넷 네트워크의 구성 효율을 개선하기 위해 제공된다. 이더넷 프레임은 그 발신지 및 착신지 이더넷 스위치에 해당하는 발신지 및 착신지 MAC 주소를 가진다. (이더넷 스위치는 여기서 적어도 하나의 MAC 주소를 가지고 구성되는 종단 시스템을 의미하고 있다.) 발신지 스위치에 의해 전송된 이더넷 프레임은 중간 또는 착신지 이더넷 스위치에 의해 수신되고, 수신 스위치는 프레임이 수신된 포트 및 프레임의 발신지 주소를 관측한다. 그리고 나서, 이는 향후 프레임 교환에서 사용할 전달 표를 형성한다. 전달 표는 착신지 주소를 출력 포트로 매핑하고 수신 프레임의 발신지 주소 및 그것이 수신된 입력 포트를 사용하여 형성된다. 시간이 흐르면서, 더 이상 방송에 의존하지 않고 네트워크는 이더넷 프레임의 효율적인 교환을 가능하게 하는 전달 상태를 형성한다.

그러므로, 자동 학습을 사용하는 종래의 교환 이더넷 네트워크는 단순 연결되어야 함, 즉 네트워크의 각 노드와 모든 노드 사이에 단지 하나의 경로가 있어야 함을 알 수 있다. 임의의 두 노드 사이에 다중 경로가 있으면, 발신지 노드로부터 프레임이 수신된 입력 포트는 그 노드에 향하는 향후 트래픽을 전달할 바른 출력 포트의 신뢰할 수 있는 표시자가 아닐 것이다. 이더넷 스위치의 전달 표의 비일관성은 프레임의 루프화를 발생시킬 수 있다. 또한, 네트워크의 일부에 루프가 존재하면, 모든 방송 패킷이 그 루프에서 연속적으로 복제되고 복제된 것은 전체 네트워크으로 전달되어, 연관된 링크 용량에 의해서만 제한된다. 이는 당연하게 네트워크의 심각한 고장을 일으킨다.

본 발명에 따르면, 이더넷 스위치에 전달 표를 구성하기 위해 자동 학습을 사용하는 대신에, 전달 표가 새로운 이더넷 제어 계층을 사용하여 직접 구성된다. 도 3은 도 1의 이더넷 캐리어 네트워크를 제어하기 위한 제어 계층/전송 계층 구조를 도시한다. 때때로 자동 교환 광 네트워크(ASON)으로 공지된 ITU-T 자동 교환 전송 네트워크(ASTN)가 양호하게 사용될 수 있다. ASTN의 일반적 구조 규격은 ITU-T 권고 G.8080에 기술되어 있다.

제어 계층(30)은 캐리어 네트워크(20)의 이더넷 스위치(22a, 22b, 24a, 24b, 26, 28)의 각각에 해당하는 다수의 연결 제어기(32a, 32b, 34a, 34b, 36, 38)(명시를 위해, 도 3에서 모든 연결 제어기가 번호가 붙지는 않음)를 포함한다. 제어 계층(30)은 캐리어 네트워크(20)의 이더넷 스위치(22a, 22b, 24a, 24b, 26, 28)를 포함하는 전송 계층(32) 위에 놓인 것으로 개념적으로 생각될 수 있다. 연결 제어기(CC)(30)는 전송 계층(32)의 각 이더넷 스위치에 각각이 해당하는 논리적 에이전트이다(ASTN 용어에서 상호 연결을 나타냄). 각 CC는 연결 제어 인터페이스(CCI) 시그널링(도 3에서 점선으로 도시됨)을 사용하여 그 각각의 스위치의 교환을 제어한다. CCI 시그널링은 캐리어 네트워크(20)의 이더넷 스위치(22a, 22b, 24a, 24b, 26, 28)에 의해 사용되는 전달 표를 직접 구성하기 위해 사용된다. CC는 자신 사이에서 네트워크 대 네트워크 인터페이스(NNI)를 사용하여 통신할 수 있다. 통상적으로, CC는 NNI 시그널링을 사용하여 그 동작 상태 및 그 통신 링크의 상태, 특히 용량에 관한 정보를 교환할 것이다. 하트비트(heartbeat), 핑(ping), 회로 모니터와 같은 다른 제어 계층 기능은 현재 Y.17ethOAM으로 지칭되는 ITU-T 표준안 또는 IEEE 표준 802.1ag를 사용하여 제공될 수 있다.

CC(32a, 32b, 34a, 34b, 36, 38)가 이더넷 스위치(22a, 22b, 24a, 24b, 26, 28)로부터 논리적으로 분리되지만, 독자는 이들이 분산 제어 계층 모델에서 동일 물리적 노드에 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 추가로, 하나의 CC가 더 집중된 제어 계층 모델을 향하는 하나 이상의 이더넷 스위치를 제어할 수 있다. 또한, NNI 시그널링은 사용자 트래픽을 전송하기 위해 사용된 동일한 통신 링크를 통해 일어날 수 있다.

도 5는 캐리어 네트워크(20)를 통해 점 대 점 연결을 설정하기 위해서 제어 계층(30)이 전송 계층(32)과 상호작용하는 방법을 도시한다. 통상, 두 개의 단방향 점 대 점 연결의 결합으로서 간단하게 고려될 수 있지만, 연결은 양방향일 것이다. 캐리어 네트워크(20)를 통한 요구 대역폭 및 명시적 라우트를 규정하는 연결을 설정하기 위한 요청은 예를 들면 감독 네트워크 관리 노드(미도시) 또는 분산 네트워크 관리 시스템 또는 기능에 의해 생성된다. 명시적 라우트는 캐리어 네트워크의 토폴로지, 네트워크 자원의 동작 상태, 기존 및 가능한 향후 연결의 대역폭 요구사항을 고려하여 종래의 라우트 프로토콜에 따라 결정되었을 것이다. 도 5에 도시된 예시적인 연결이 취할 라우트는 통신 링크(48)를 통해 이더넷 스위치(22a, 22b, 24a, 24b)를 스팬한다. 연결은 SONET/SDH 트레일과 많은 특성을 공유하므로, SONET/SDH 트레일 관리를 위해 이미 개발된 관리 시스템-예를 들면 노텔의 광 네트워크 관리자-은 본 발명의 연결을 관리하기 위해 재사용될 수 있다. 이는 이미 SONET/SDH 트레일 관리 시스템을 사용하고 있는 캐리어 네트워크는 본 발명에 제안된 네트워크 장치를 사용할 때 새로운 관리 시스템에서 투자할 필요가 없다는 장점이 있다. 라우트는 임시 방식으로 CC 사이에 직접 NNI 시그널링에 의해서도 설정될 수 있다.

연결을 설정하기 위한 요청은 먼저 CC(32a)로 전송된다. 요청을 수신하면, CC(32a)는 스위치(22a, 24a) 사이의 통신 링크가 요구 대역폭을 지원하기에 충분할 용량을 가졌는지 점검한다. 그렇다면, 이는 연결 설정 요청 메시지(50)를 요구 대역폭 및 명시적 라우트를 규정하며 CC(34a)로 전달한다. CC(34a)는 스위치(22a, 24a) 사이의 통신 링크가 요구 대역폭을 지원하기에 충분한 용량을 가졌는지 점검한다. 처리는 연결 설정 요청 메시지(50)가 CC(32b)에 도달할 때까지 계속된다. 라우트를 따라, CC는 각자 스위치 및 통신 링크의 대역폭을 선택적으로 예약하여 동일 자원을 통해 경쟁 연결이 설정되는 경주 조건을 방지할 수 있다.

연결 설정 요청 메시지(50)가 CC(32b)에 도달할 때, 요구 연결을 지원할 전체 경로를 따라 충분할 대역폭이 있으면, CC(32b)는 CC(34b)에서 CC(34a)로 그리고 최종적으로 CC(32a)로 연결 설정 응답 메시지(52)를 전송한다. 연결 설정 응답 메시지(52)는 CC를 거치고, 각 CC는 각 스위치의 전달 표를 구성하기 위해 각자 스위치에 CCI 시그널링(54)을 전송하여, 연결을 설정하기 위해 요구된 전달 상태를 설정한다.

전술된 캐리어 네트워크(20)를 통해 연결을 설정하기 위한 메커니즘이 단지 예시적인 것이고 다른 공지된 메커니즘이 사용될 수 있음을 알 것이다. 예를 들면, 모든 승인 제어는 극단적으로 이더넷 스위치 전부는 아니어도 몇 개를 제어하는 집중화된 CC에서 수행될 수 있다. 다른 예시적인 배치에서, 감독 관리 기능은 연결을 위한 라우트를 계산하고 동시에 필요한 승인 제어를 수행하기 위해서 사용될 수 있다. 따라서, 이는 CC에 의해 수행되는 역할을 단순하게 할 것이다. 또 다른 예는 감독 관리 기능 또는 CC가 승인 제어를 수행하기 위해 특수화되고 집중 또는 분산 대역폭 관리자 또는 경비 판단 기능을 담당할 수 있다.

캐리어 네트워크(20)의 이더넷 스위치의 전달 표가 연결을 지원하기 위해 사용되는 방법은 본 발명의 중요 형태이고 이제 상세하게 설명될 것이다.

통상, 임의의 시간에 캐리어 네트워크를 통해 설정된 수천 또는 수만의 연결이 있을 것이다. 이 연결은 캐리어 네트워크의 물리적 자원, 즉 스위치 및 통신 링크를 공유할 것이다. 그러므로, 통상 각 스위치는 임의의 시점에 이를 통해 설정된 다수의 연결을 가질 것이다. 그러나, 각 스위치는 이를 통해 트래픽이 전송되는 특정 연결의 명시적 라우트 요구사항에 따라 데이터 트래픽을 전달할 수 있어야 한다. 있음 직한 시나리오는 캐리어 네트워크가 동일 발신지 노드로부터의 다중 연결, 동일 착신지로의 다중 연결, 동일 발신지 노드에서 동일 착신지 노드로의 다중 연결을 설정할 필요가 있는 경우이다. 그러나, 트래픽 엔지니어링 목적을 위해, 후자의 연결은 네트워크를 통해 물리적으로 다른 라우트를 통해 설정될 필요가 있을 수 있다. 또한, 이 라우트는 캐리어 네트워크 내에서 수렴했다가 다시 분기할 필요가 있을 수 있다. 이러한 라우트 융통성을 연결에서 지원하기 위해서, 각 스위치가 다른 연결에서 이동하는 데이터 트래픽을 구별하여 이에 따라 전달할 수 있는 것이 요구된다.

그러나, 종래의 스위치형 이더넷은 이것이 불가능했다. 전술한 것처럼, 종래의 이더넷 스위치는 트래픽을 단지 착신지 주소를 출력 포트에 매핑하는 전달 표(자동 학습에 의해 설정된)에만 기초해서 전달한다. 결국, 종래의 이더넷 스위치는 이것이 여러 다중 연결에 연관될 수 있어도 동일 착신지 주소를 가진 데이터 트래픽을 구별하지 못할 것이다.

본 발명에 따르면, VLAN 태그가 구별 전달을 가능하게 하기 위해서 캐리어 네트워크를 통해 설정된 연결의 구별을 가능하게 하는 데 사용된다. 바람직하게는 IEEE 802.1Q에 정의된 VLAN 태그는 캐리어 네트워크(20)의 이더넷 스위치가 802.1Q VLAN 인식이지만 착신지 주소 및 VLAN 태그의 결합을 데이터 트래픽을 전달하기 위해 사용하도록 배치되는 새로운 방식으로 사용된다. 이는 바람직하게는 구성된 각 VLAN 태그를 위한 별도의 전달 표를 저장하기 위해 각 이더넷 스위치의 기존 능력을 재사용하여 달성되고, VLAN 태그는 전달 표에 대한 매핑(또는 인덱스화)으로서 동작하고, 각 전달 표는 착신지 주소를 출력 포트로 매핑한다. 그러나, 본 발명에서 전달 표의 그룹이 착신지 주소와 VLAN 태그의 결합으로부터 출력 포트로의 매핑을 제공하도록 배치된다.

바람직한 실시예에 따르면, VLAN 태그는 착신지 주소의 관계 내에서만 의미를 가진다. 이와 같이, VLAN 태그의 할당은 착신지 노드로 지칭되는 착신지 주소 소유 노드에 논리적으로 국지화된다. 그러므로, 새로운 연결이 요청되는 시점에서, 착신지 노드는 그 노드에 해당하는 착신지 주소와 결합하여 사용할 VLAN 태그를 연결에 할당할 것이다. 라우트가 새로운 연결과 교차하고 결국 분기할 착신 주소로의 어떠한 기존 연결도 VLAN 태그를 공유하지 않도록 VLAN 태그가 할당될 것이다. 이는 구별 전달이 요구될 때(분기점에서) 분기 연결의 착신지 주소/VLAN 태그 쌍이 다르다는 것이다.

연결을 위해 사용되는 모든 VLAN 태그 상에서 미지로의 방송이 완전히 디스에이블되지 않는 네트워크에서 의도하지 않은 라우트 부분적 제거 경우에 비정상 동작을 개선하기 위해 다른 곳에서 전술한 할당에 추가적인 제약이 주어질 수 있다.

대안으로, 간략하게 설명하면, VLAN 태그 사용에서 확장성을 감소시키더라도, 착신지 노드는 주어진 착신지 주소로 가는 각 연결을 위한 고유 VLAN 태그를 할당할 것이다.

VLAN 태그가 할당되면, 이는 연결이 먼저 라우트에서 분기하거나 분기할 수 있을 때 및/또는 트래픽이 먼저 트래픽 엔지니어닝 영역에 진입할 때 패킷에 사용된다. 캡슐화가 수행되지 않을 때, 통상 이는 트래픽이 먼저 연결에 의해 예를 들면 계층 3-7 필터링에 의해 분리되는 곳일 것이다. 고객 데이터의 캡슐화의 바람직한 방법이 수행되고 있을 때, 캡슐화 지점을 포함하는 노드는 VLAN 태그의 사용을 위한 바람직한 논리적 위치이다.

연결의 진출을 향한 유사한 지점에서, VLAN 태그는 제거되어야 한다. 착신지 노드가 위에서 할당된 VLAN 태그를 제거하기에 바른 지점으로 식별된다고 가정하면, 착신지 노드는 착신지 주소/VLAN 태그 쌍을 가능하면 패킷이 도달한 진입점과 결합하여 유료부하의 해석을 위한 관계로서 사용하는 것이 허용된다.

고객 부착 인터페이스의 논리적 개념을 아는 것이 도움이 될 것이다. 고객 부착 인터페이스는 특정 고객까지의 특정 서비스의 각 종단점을 종결한다. 하나의 포트 또는 다수의 포트와 연관된 하나 또는 다수의 고객 부착 인터페이스가 있을 수 있다. 이 인터페이스는 동일 고객에 관한 다른 서비스 또는 다른 고객에 관한 동일/다른 서비스에 해당할 수 있다. 이 포트에서 진입 트래픽에 대해, 어느 도래 패킷이 그 연관 서비스에 해당하는지 식별해야 하기 때문에, 부착 인터페이스의 기능은 매우 복잡하다.

당업자는 주어진 연결을 통해 패킷이 식별될 수 있는 많은 방법이 있고, 이 판단은 발신지 노드에서 일어나는(역캡슐화/역태그화 착신지를 참조하여) 순수하게 국지적인 기능이어서 복수의 태그 사용 노드 사이에 다를 수 있음을 알 것이다. 그러나, 고객 부착 인터페이스/서비스/연결 연관의 몇 가지 예는 명시를 도울 것이다.

- 특정 물리적 고객 대면 포트, 캡슐화 기능, 캡슐화 서비스 ID, 주어진 연결 사이의 연관.

- 특정 물리적 고객 대면 포트, 고객 VLAN 태그, 캡슐화 기능, 캡슐화 서비스 ID, 주어진 연결, 수용할 수 있는 트래픽의 양을 식별하기 위한 규칙 세트 사이의 연관.

- SIP 시그널링 VoIP 흐름을 식별하고 이를 위한 새로운 연결을 설정하는 계층 3-7 스위치. 이 스위치는 흐름의 모든 패킷을 식별하기 위해 적절한 필터를 설정하고 설정된 연결을 따라 이들을 라우트할 적절한 VLAN 라우트를 그 패킷에 부착할 것이다.

- 가상 고객 주소 공간 이더넷 스위치 인스턴스의 포트를 가진 일정 연결, 캡슐화 기능, 캡슐화 서비스 ID 사이의 박스 내 논리적 연관(이후 VPLS 설명에 의한 것처럼).

- 노드의 물리적 포트(공지된 착신지 MAC 주소를 가지고 그 포트로부터 수신된 모든 패킷을 암시적으로 포함하는 서비스), 그 노드의 VLAN 태그 적용 기능, 주어진 연결 사이의 연관.

'서비스 인스턴스 식별자' 용어는 본 명세서에서 고객 부착 인터페이스를 식별하는 식별자를 정의하기 위해 사용되고, 캡슐화 서비스 ID 또는 대안으로 확장된 서비스 VLAN ID 또는 서비스 인스턴스 식별자(IEEE 802.1ah의 현재 안에 있는 것과 같은)로도 지칭될 수 있다.

도 6은 VLAN 태그가 전술된 것처럼 할당된 단계 이후, 이더넷 스위치에서 이더넷 프레임을 수신하고(단계 60), 먼저 스위치가 프레임에 포함된 VLAN 태그를 기초하여 전달 표를 선택하는 행동(단계 62)을 보여준다. 그리고 나서, 스위치는 프레임에 포함된 착신지 주소에 기초하여 출력 포트를 선택한다(단계 64). 최종적으로, 스위치는 선택된 출력 포트에서 프레임을 전달한다(단계 66).

VLAN 태그 및 착신지 주소의 결합을 사용하여 구별 전달하는 이 방법은 종래 기술의 방법과 비교되어야 한다. IEEE 802.1Q는 VLAN이 네트워크 자원의 분할부가 되도록 정의되는 종래 기술의 예이다. 예를 들면, 이 네트워크 자원이 포트의 면에서 정의될 수도 있다. VLAN은 포트의 특정 세트이고, 네트워크의 모든 포트의 서브세트이다. 더 구체적으로, 포트의 그 서브세트는 데이터 프레임이 서브세트 내에서 그 포트의 임의의 것 사이에서만 흐르고 네트워크의 다른 것 사이에서는 흐르지 않도록 연결될 것이다. 이 배치의 직접적 결과로서, 먼저 것과 공통되는 것이 없는 네트워크의 포트의 모든 다른 서브세트, 즉 연결되지 않은 것은 다른 VLAN 태그를 가져야 한다. 그러나 본 발명의 방법 내에서 네트워크의 모든 포트는 공통되는 것이 없는 서브세트이어도 동일한 VLAN 태그를 가질 수 있다. 이는 네트워크 자원의 분할이 VLAN 태그 및 착신지 MAC 주소의 결합에 의해 달성되기 때문이다. 연결의 구별 전달을 가능하게 하기 위해서 본 발명에서 네트워크가 구성되는 절차는 전술되어 있다.

도 1을 참조하여 전술된 VLAN 인식 브리지의 종래 기술은 먼저 태그의 유효성을 판정하고 나서 프레임을 전달하는 방법을 MAC 주소로부터 판정하기 위해 전달 표를 액세스하기 위해 VLAN 태그가 사용되는 구조적 메커니즘을 구현한다. 이 동일한 구조적 구현은 본 발명에 의해 기능적으로 동작하기 위해서 재사용될 수 있고 VLAN 태그와 착신지 MAC 주소의 결합은 구별 전달 동작을 결정한다. 동일한 구조적 구현을 사용하는 장점은 반드시는 아니지만 기존 하드웨어 이더넷 스위치를 재사용할 수 있다는 것이다. 그러나, 전달 표가 채워지는 수단 및 규칙은 종래 기술과 다른데, 본 발명에 따르면, VLAN 태그 및 캐리어 네트워크를 통해 설정될 연결에 해당하는 전달 표의 입력 값은 전술된 연결 설정 처리를 사용하여 적절한 이더넷 스위치에 직접 구성된다. 캡슐화가 사용되는 바람직한 실시예에서, 데이터 트래픽은 착신지 주소(즉 진출 PE 코어의 MAC 주소)는 물론 선택된 VLAN 태그를 프레임에 주어서 캐리어 네트워크로의 입력 위에서(더 구체적으로 진입 PE 코어에서) 특정 연결과 연관된다. 이 관계에서 캡슐화는 고객으로부터 수신된 미가공 이더넷 프레임이 이 처리에서 변경되지 않음을 보장할 것이다.

도 7 및 8은 VLAN 태그 및 착신지 주소의 결합이 연결을 구별하기 위해 어떻게 사용될 수 있는지 도시한다. 도 9는 VLAN 태그 및 착신지 주소의 결합 및 포트의 선택에서 구별의 고의적인 결여가 다른 개별 연결의 수렴을 일으키는 방법을 도시한다. 도 7 내지 9 각각은 4개의 공급자 에지 이더넷 스위치(71, 72, 73, 74)(PE1, PE2, PE3, PE4에 해당) 및 코어 이더넷 스위치(75)를 포함하는 코어(78)의 다른 이더넷 스위치, 및 코어와 에지 스위치 사이의 통신 링크(명시를 위해 참조번호 생략)를 포함하는 캐리어 네트워크를 통한 연결을 도시한다.

도 7에서, 연결(76, 77)은 동일한 발신지 주소[에지 이더넷 스위치(71)-PE1] 및 착신지 주소[에지 이더넷 스위치(73)-PE3] 모두를 가진다. 그러나, 연결(76, 77)이 거치는 라우트는 다르다. 특히, 코어 이더넷 스위치(75)에서, 연결(76, 77)은 수렴한 다음 즉시 분기함을 볼 수 있다. 공통적인 착신지 주소임에도 불구하고, 코어 이더넷 스위치(75)는 그들의 다른 VLAN 태그를 기초로 하여 연결(77)에 속한 프레임과 연결(76)에 속한 프레임을 구별(및 이들을 이에 따라 전달)할 수 있다. 그러므로, 연결(76)의 데이터 트래픽은 예를 들면 VLAN 태그 2를 가지고, 반면 연결(77)의 데이터 트래픽은 VLAN 태그 1을 가진다.

도 8에서, 연결(80, 82)은 동일한 발신지 주소[에지 이더넷 스위치(71)-PE1] 를 모두 가지고, 동일한 VLAN 태그(이 경우 VLAN 태그는 1)가 주어지지만, 다른 착신지 주소[연결(80)은 에지 이더넷 스위치(73)-PE3을 가지는 반면 연결(82)은 에지 이더넷 스위치(74)-PE4를 가짐]를 가진다. 다시, 연결(80, 82)이 거치는 라우트는 다르다. 특히, 코어 이더넷 스위치(75)에서, 연결(80, 82)은 수렴하고 나서 그 착신 지점을 향해 분기하기 전에 동일한 경로를 따라감을 볼 수 있다. 공통의 VLAN 태그임에도 불구하고, 코어 이더넷 스위치(75)는 그들의 다른 착신지 주소에 기초하여 연결(76)에 속한 프레임을 연결(77)에 속한 프레임과 구별(및 이들을 이에 따라 전달)할 수 있다.

도 7 및 8로부터, 다른 연결에 속한 이더넷 프레임 사이의 구별은 착신지 주소 및 VLAN 태그의 결합에 따라 달성됨을 알 수 있다. 둘의 차이는 연결을 위해 요구되는 구별 전달을 달성하기 위해 사용될 수 있다.

도 9는 VLAN 태그 및 착신지 주소의 결합 및 포트의 선택의 구분에서 고의적인 결여가 다른 개별 연결의 수렴을 일으키는 방법을 도시한다. 도 9에서, 연결(90, 92)은 동일 착신지 주소[에지 이더넷 스위치(73)-PE 3]를 가지고, 동일 VLAN 태그[이 경우 VLAN 태그는 1임]가 주어지지만, 다른 발신지 주소를 가진다[연결(90)은 에지 이더넷 스위치(71)-PE1을 가지고 연결(92)은 에지 이더넷 스위치(72)-PE2를 가짐]. 다시, 연결(90, 92)이 거치는 라우트는 다르지만, 이는 단지 데이터 트래픽이 다른 진입점, 즉 에지 이더넷 스위치(71, 72)로부터 캐리어 네트워크에 주입되기 때문이다. 라우트가 코어 이더넷 스위치(75)에서 수렴하면, 이들은 에지 이더넷 스위치(73)까지 그들은 수렴한 채로 머문다. 이는 그들이 동일 착신지 주소 및 VLAN 태그를 가지기 때문이고 착신지 주소 및 VLAN 태그의 결합에만 기초하여 그들을 구별하는 방법은 없다.

네트워크의 임의의 두 지점 사이에 복수의 연결을 설정하는 능력은 복원성이라는 장점도 가지지만 서비스 관리를 위한 것이기도 하다. 본 발명의 일 형태는 전송 특성을 변경하고 계획된 관리 보수 주위로 라우트 등을 하기 위해서 "단절 전 설정" 연결을 할 수 있는 것이다. 경로 재라우트는 네트워크에 대해 글로벌적, 즉 발신지 에지로부터 착신지 에지까지일 수 있거나, 원래 경로 상의 임의의 주어진 두 노드 사이의 경로의 일부가 재라우트될 수 있다는 의미에서 국지적일 수 있다.

트래픽이 이 방식으로 교환될 수 있는 실제 수단은 유용하게는 연결의 임의의 주어진 방향을 위해 단일 노드에서 전달 규칙을 변경할 것만 요구된다. 데이터 트래픽 흐름은 다른 VLAN 태그를 가진 새로운 연결을 단순히 제공하고 나서 원래 연결의 진입점에서 이더넷 프레임의 MAC 헤더의 VLAN 태그를 사용하여 재라우트될 수 있다. 새로운 연결이 이전 연결과 동시에 설정될 수 있고 새로운 이더넷 프레임은 이전 프레임이 여전히 이전 연결을 통과하는 동안 새로운 연결로 향하므로 이 방식에서 데이터 흐름의 재라우팅은 어떠한 프레임도 잃지 않는다. 대안으로, 동일 VLAN 태그 및 착신지 MAC 주소는 기존 경로에 있지 않은 노드에서 구성되지만, 이러한 최초 및 최종 노드가 기존 경로의 노드에 직접 연결되도록 배치된다. 그리하여, 이러한 최초의 새 노드에 연결하는 기존 경로의 노드에 있는 포트만을 변경하여, 모든 이어지는 전송 프레임은 새로운 경로 위에서 전달된다. 새로운 경로 및 이전 경로의 프레임은 그 이상의 다운스트림을 도 9에 따라 합치도록 배치될 수 있다. 다시 대안으로, 연결은 미리, 즉 검출된 실패 이전에 보호 경로 상에서 설정될 수 있다. 그리하여, 진입점이 미리 설정된 연결을 통해 프레임을 전송하기를 즉시 시작할 수 있으므로, 실패 경우 데이터 흐름의 재라우트는 더 간단하고 빨라진다. 유용하게도, 종래의 회선 교환 네트워크와는 달리, 미리 설정된 연결은 실제로 사용될 때까지 대역폭을 차지하지 않는다. 그리하여, 1:n 또는 1:1 보호 기법은 비효율적인 네트워크 자원 사용을 일으키지 않으면서 구현될 수 있다. 동작 경로가 보호 경로와 비교하여 다른 경로 지연을 가지면, 동작 경로와 보호 경로 사이의 재라우트로 인한 순서 이상 프레임 전달을 방지하게 위해 보호 경로와 동작 경로 사이의 하나 이상의 수렴 지점에서 버퍼링이 수행될 수 있다. 추가로 또는 대안으로 프레임 재순서화를 가능하게 하기 위해서, 예를 들면 완전한 무에러(무히트) 전환을 할 수 있는 방식으로 순서 식별자가 사용될 수 있다.

이더넷 네트워크의 연결의 다른 장점은 새 노드 및 링크가 기존 노드, 링크, 연결 또는 트래픽과 어떠한 간섭도 일으키지 않으면서 네트워크에 도입될 수 있다는 점에서 네트워크를 조직적으로 키울 수 있는 능력이다. 임의의 새 연결은 추가 자원을 통해 설정될 수 있다. 또한 기존 트래픽은 전술된 임의의 방법에 의해 새 자원으로 전환될 수 있다. 결국, 실제 및 실용적인 네트워크의 관리에서 상당한 융통성이 있다.

지금까지, 트래픽이 합쳐지거나 다중화되는 도 9의 관계에서 점 대 점(즉 유니캐스트) 연결 및 다중점 대 점의 설정(진출점에서만 트래픽이 만남)만이 설명되었다. 그러나, 본 발명에 따르면, 점 대 다중점 또는 다중점 대 다중점 연결도 이제 설명되는 것처럼 이더넷 네트워크를 통해 설정될 수 있다. 종래의 이더넷 스위치는 다중캐스트 서비스를 할 수 있다. 통상, 이는 주어진 다중캐스트 착신지 주소를 위한 하나 이상의 출력 포트(반드시 모든 출력 포트이지는 않음)를 가진 전달 표를 구성하여야 달성된다. 본 발명에 따르면, 상대적으로 작은 규모의 다중캐스트 동작에 대해, 점 대 다중점 연결은 전술한 것처럼 구성되지만 선택된 이더넷 스위치의 하나 이상의 출력 포트(반드시 모든 출력 포트이지는 않음)로 VLAN 태그 및 다중캐스트 주소를 매핑하여 구성될 수 있다. 그러나, 이 방법은 상대적으로 작은 규모의 다중캐스트 동작에 대해서만 적절하다.

본 발명에 따르면, 다수의 점 대 다중점 또는 다중점 대 다중점 연결을 지원하는 캐리어 네트워크는 전술된 것과 같이 설정된 다중 유니캐스트 연결을 사용하여 이더넷 MAC 주소 네트워크를 통해 에뮬레이트된 복원성 패킷 링(RPR)으로서 구성될 수 있다. 이하 설명은 가상 개인 네트워크(VPN) 서비스, 즉 각 데이터 프레임에 대해 중요한 한정된 커뮤니티가 있는 관계에서 주어진다. 몇 개의 위치 및 많은 고객에 대한 스파스 모드와 많은 위치 및 적은 고객에 대한 밀집 모드인 두 모드의 동작이 고려된다. 상세한 메커니즘은 본 명세서에 참조로서 포함된 발명의 명칭이 Virtual Private Networks Within A Packet Network Having A Mesh Topology인 출원인의 동시계류 중인 미국 특허 출원 제10/698,833호(노텔 네트워크 참조번호 15877RO) 중 하나에 설명되어 있다. 밀집 및 스파스 동작 모드는 도 10 및 11을 참조하여 이제 간략하게 설명될 것이다.

도 10은 몇 개의 위치 및 많은 고객을 위한 방송 동작의 스파스 모드를 도시한다. 도 10은 완전 메시형 코어 네트워크(100)의 일부, PE 코어 에지 이더넷 스위치(104a-104d) 및 PE 에지 에지 이더넷 스위치(102)를 포함하는 캐리어 네트워크(20)의 일부를 도시한다. 방송 트래픽(106a)은 고객 위치로부터 PE 코어 스위치(104b)에서 수신된다. 이 트래픽은 특정 고객 VPN의 관계에서 방송되지만, 전체적으로 캐리어 네트워크의 관계에서는 다중캐스트되는 것임을 주목하자. 트래픽은 캡슐화되어 4개의 단방향 연결(108a-108d)에 의해 에뮬레이트된 RPR 위에 놓인다. 4 개의 연결이 전술한 것처럼 점 대 점 연결로서 설정된다. 이어서, 트래픽은 PE 코어 스위치(104b)에서 다시 시작점에 도달할 때까지 각 연결을 통해 전달된다. 캡슐화된 프레임을 수신하면, 4개의 연결의 각 종단점은 그것이 연결된 PE 에지 에지 이더넷 스위치(102)를 통해 분배할 프레임을 처리할지 판정한다. 이는 프레임에 포함된 방송 착신지 주소 및 이러한 이더넷 스위치에 부착된 고객 위치의 VPN 멤버십에 기초하여 수행된다. 프레임의 처리는 이를 역캡슐화하고 이들을 하나 이상의 PE 에지 에지 이더넷 스위치(102)로 필요한 만큼 복제하는 것을 포함한다. 4개의 점 대 점 연결이 트렁크될 수 있으므로, 즉 그들이 비방송 데이터 및 방송 또는 아니건 다른 고객의 데이터를 운송하는데 사용될 수 있기 때문에, 성긴 동작 모드에서 트래픽을 방송하기 위해 전용될 필요가 있는 대역폭이 없음을 알 수 있다.

도 11은 많은 위치 및 적은 고객을 위한 방송 동작의 밀집 모드를 도시한다. 도 11은 도 10에서처럼 완전 메시형 코어 네트워크(100)의 일부, PE 코어 에지 이더넷 스위치(104a-104d), PE 에지 에지 이더넷 스위치(102)를 포함하는 캐리어 네트워크(20)의 일부를 도시한다. 방송 트래픽(110a)은 고객 위치로부터 PE 코어 스위치(104b)에서 수신된다. 전술한 것처럼, 이 트래픽이 특정 고객 VPN의 관계에서 방송되지만, 전체적으로 캐리어 네트워크의 관계에서 다중캐스트되는 것임을 주목하자. 트래픽은 캡슐화되어 단방향 연결(110b)을 통해 코어 스위치(116a)로 전달된다. 단방향 연결(110b)은 트렁크된다. 코어 스위치(116a)에서, 트래픽은 인접 노드의 각 쌍 사이의 양방향 연결을 사용하여 코어 스위치(116a-116d) 사이의 연결에 의해 에뮬레이트된 양방향 RPR(112)을 통해 전달된다. RPR은 특정 고객의 방송 트래픽에 전용되지만 트렁크되지는 않는다. 이는 RPR에서 전달하기 위한 고유 VLAN 태그를 사용하여 달성된다.

트래픽은 각각의 코어 스위치에 대해 가장 짧은 하나의 방향 또는 다른 방향에서 코어 스위치(116a-116d) 각각으로 RPR(112) 주위에서 전달된다. 각 코어 스위치는 단방향 연결(114a)을 통해 수신 프레임을 방송하여 PE 코어 스위치(114a-114d) 각각이 트래픽을 수신한다. 그리하여, 전술한 스파스 방송 동작 모드에서처럼, 각 PE 코어 스위치는 그것이 연결된 PE 에지 에지 이더넷 스위치(102)를 통해 고객에게 분배할 프레임을 처리할지 판정한다. 이는 프레임에 포함된 방송 착신지 주소에 기초하여 수행되고, 이들을 역캡슐화하고 고객 위치로 전방으로 전송하기 위해 하나 이상의 PE 에지 스위치(102)로 필요한 만큼 복제하는 것을 포함한다.

도 12 내지 14는 본 발명에 따라 가상 개인 LAN 서비스(VPLS)가 제공되는 방법의 예시적인 배치를 도시한다. VPLS에서, 잠재적으로 지역적으로 떨어져 있는 호스트에는 호스트가 개인 근거리 통신 네트워크(LAN)에 직접 연결된 것처럼 기능하기 위해 호스트에 나타나는 캐리어 네트워크를 통해 보편적(any-to-any) 통신 능력이 제공된다. 본 발명에 따르면, VPLS는 전술한 것처럼 그 위에 연결이 설정될 수 있는 메시형 이더넷 캐리어 네트워크 위에 제공된다. 각 도면에서, 캐리어 네트워크 구름(20)은 이더넷 스위치(네트워크 에지에 배치된 이더넷 스위치만이 명시를 위해 도시됨)를 포함한다.

도 12에서, 하나의 예시적인 배치는 VPLS를 제공하기 위해서 4개의 지역적으로 떨어진 고객 위치(미도시)가 각각 4개의 캐리어 에지 노드(120, 122, 124, 126)에 연결되고 이들은 본 발명에 따라 캐리어 네트워크를 통해 설정된 연결(130)을 통해 완전 메시로 연결된 것이 도시된다. 이 배치에서, 캐리어 에지 노드(120, 122, 124, 126) 각각은 고객을 PE 코어에 부착하는 데 사용되는 물리적 포트와 연관된 종래의 이더넷 기능을 제공한다. 그러나, 미지로 방송하는 기능, 원격 PE 코어를 통해 도달할 수 있는 고객 주소의 MAC 학습 등은 코어 네트워크 측의 물리적 이더넷 포트와 연관되지 않지만, 본 발명에 따라 설정된 참여 PE 코어 사이의 점 대 점 연결의 메시와 연관된다. 그러므로, 방송은 진입 PE 코어에서 패킷 복제 및 그 다음의 캡슐화 및 캐리어 영역에서의 유니캐스트에 의해 수행된다. 학습될 때 각 고객 MAC 주소는 원격 PE 코어에 도달하도록 사용된 캐리어 네트워크 주소 및 VLAN 태그와 연관된다.

도 13에서, 4개의 지역적으로 떨어진 고객 위치(미도시)가 각각 4개의 캐리어 에지 노드(120, 122, 124, 126)에 연결되고 그들은 본 발명에 따라 VPLS를 제공하기 위해 캐리어 네트워크를 통해 설정된 연결(132, 134, 136)을 통해 허브 앤 스포크(hub and spoke) 배치로 연결된 다른 예시적인 배치가 도시된다. 캐리어 에지 노드(120)에 연결된 스위치/라우터는 허브로서 동작하고, 각각 캐리어 에지 노드(122, 124, 126)에 연결된 호스트 또는 스위치/라우터는 스포크로서 동작한다. 이 스위치/라우터는 고객에 의해 소유될 수 있지만, 캐리어에 의해 소유되어 중앙 전화국에 배치되고 하나 이상의 고객에 서비스를 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 이 스위치/라우터는 고객 MAC 주소를 알 필요가 있는 캐리어 네트워크의 단일 엔티티이다. 전술한 것처럼, 학습될 때 각 고객 MAC 주소는 원격 PE 코어에 도달하기 위해 사용되는 캐리어 네트워크 주소 및 VLAN 태그와 연관된다. 단일 물리적 스위치가 다중 고객을 지원하기 위해 사용되면, 종래의 VLAN 기술이 스위치/라우터에서 고객 분리를 보장하기 위해 사용될 수 있다. 허브 스위치/라우터는 이에 연결된 호스트와 다른 고객 위치에 연결된 호스트 사이의 통신을 제공하는 것뿐만 아니라, 임의의 다른 두 고객 위치에 연결된 호스트 사이의 통신을 전달하는 것도 책임진다. 후자의 경우, 트래픽은 예를 들면 캐리어 에지 노드(122)에서 캐리어 에지 노드(120)까지의 연결(132) 및 캐리어 에지 노드(120)에서 캐리어 에지 노드(124)까지의 연결(134)인 캐리어 네트워크를 통한 두 연결을 통과한다. 캐리어 에지 노드(120)에서, 연결(132)을 통과한 후, 트래픽은 캐리어 네트워크로부터 나온다. 허브 스위치/라우터는 트래픽이 다른 고객 위치를 위한 것인지 식별하고 이를 연결(134)을 통해 캐리어 네트워크 위로 다시 교환/라우트한다.

도 14에서, 6개의 지역적으로 떨어진 고객 위치(미도시)가 각각 6개의 캐리어 에지 노드(140, 142, 144, 146, 148, 150)에 연결되고 그들은 본 발명에 따라 VPLS를 제공하기 위해서 캐리어 네트워크를 통해 설정된 연결(138)을 통해 이중 허브 및 스포크 배치로 연결된 다른 예시적인 배치가 도시된다. 캐리어 에지 노드(140, 142) 모두에 연결된 스위치/라우터는 허브로서 동작하고 캐리어 에지 노드(144, 146, 148, 150)에 각각 연결된 호스트 또는 스위치/라우터는 스포크로서 동작한다. 도 13의 배치에서처럼, 허브 스위치/라우터는 이에 연결된 호스트와 다른 고객 위치에 연결된 호스트 사이의 통신을 제공하는 것뿐만 아니라, 임의의 다른 두 고객 위치에 연결된 호스트 사이의 통신을 전달하는 것도 책임진다. 후자의 경우, 도 13의 배치에서처럼, 트래픽은 고객 위치가 단일 연결에 의해 단일 허브 스위치/라우터에 직접 연결되어 있지 않으면 2 또는 3개의 연결을 통과한다.

완전 메시 또는 단일 또는 다중 허브 앤 스포트 배치 또는 그 둘의 결합으로 연결된 임의의 수의 고객 위치를 가진 VPLS의 다른 배치가 가능함을 알 것이다. 배치의 선택은 다양한 고객 위치의 중요 커뮤니티 및 그들 사이에 요구되는 대역폭에 주로 의존할 것이다. 다른 실시예에서, 둘 또는 다중 허브 스위치/라우터는 각각이 부하 균형 및 복원성을 제공하기 위해서 하나 이상의 다른 고객 위치까지의 연결을 통해 연결된 각 고객 측에서 제공될 수 있다. VPLS를 제공하기 사용된 연결은 고객에게 고유하거나 다중 고객이 트렁크 연결을 사용하는 의미에서 트렁크될 수 있다.

본 발명에 따라 설정된 엔지니어링된 연결은 이들이 참조번호 16898ROUS01U에 개시된 것처럼 구현될 때 RFC 2547에 따른 엔지니어링된 계층 3 보편적 VPN을 지원하도록 사용될 수도 있다. 그 개시는 논리적 허브 앤 스포크 네트워크 토폴로지에서 가상 허브로서 탠덤 라우트 장치를 사용하는 엔지니어링 가상 개인 네트워크 솔루션을 허용하는 방법 및 시스템을 기술한다. 이는 보편적 서비스를 지원하기 위해 통상 사용되는 PE 코어 사이의 완전 메시 연결에 대한 엔지니어링 가능한 대안 예를 제공한다.

계층 3에서 탠덤 교환점의 각 VPN을 위한 지정이 이 탠덤 스위치를 통과하는 특정 VPN을 지원하는 모든 PE 코어로부터의 트래픽 흐름에 제약을 주어서, 모든 PE 코어와 탠덤 스위치 사이의 본 발명에 따른 연결 설정이 2007년 8월 4일에 출원되고 동시계류 중인 미국 특허 출원 제10/910,685호에 설명된 것처럼 계층 3에서의 판정 및 예측성이 전송층에서도 활용되게 한다는 것이 당업자에게 자명할 것이다.

하트비트, 핑, Y.17ethOAM으로 현재 지칭되는 ITU-T 표준안을 사용하는 연결 모니터링과 같은 데이터 계층 모니터링 기능은 전술되어 있다. 이 방법은 종단 대 종단 연결 모니터링 및 고장 검출을 수행하기 위해 이하처럼 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 정의되고 공지된 EtherType은 데이터 계층 트래픽이 이 연결을 통해 전송될 때 동일 착신지 주소 및 VLAN 태그를 사용하는 네트워크에서 설정된 종단 대 종단 연결을 통해 전송된 하트비트 또는 핑 메시지와 같은 운용 및 유지(OAM) 프레임에 할당된다. EtherType 필드는 네트워크에서 전송하기 위해 사용되지 않지만 네트워크 에지에서 데이터 프레임으로부터 OAM 트래픽을 필터링하기 위해 사용된다. 그리고 나서, OAM 프레임은 OAM 시스템으로 전달될 수 있다. 그리하여, 하트비트 또는 핑 메시지와 같은 OAM 프레임은 데이터 계층 프레임과 동일한 방식으로 네트워크에서 전달될 것이고, 그러므로 데이터 계층 프레임과 동일한 운명을 나눌 것이다. 그리하여, OAM 트래픽은 고장 검출 및 종단 대 종단 연결 모니터링을 위해 사용될 수 있다. 제2 실시예에서, OAM 트래픽은 데이터 계층 트래픽과 동일한 연결을 통해 전달되지 않는다. 오히려, 별도의 OAM 연결이 데이터 계층 트래픽을 위해 사용되는 연결에 하나 이상의 다른 착신지 주소를 사용하여 설정된다. 개별 OAM 연결은 개별 데이터 계층 연결과 적어도 부분적으로 동시 라우트되고 아마도 완전히 동시 라우트되어 OAM 프레임은 적어도 동시 라우트된 부분에서 데이터 프레임과 동일한 운명을 나눈다. 그러나, 다른 착신지 주소는 OAM 관리 시스템 또는 서버의 주소에 해당된다. 유용하게도, 이는 네트워크 에지 노드에서 EtherType 상의 라인 레이트 필터링에 대한 필요를 방지한다. 또한, 다른 실시예에서 모니터링될 수 있고 상관을 통해 고장의 위치를 "3각 측량"하기 위해 사용될 수 있는 네트워크를 통한 OAM 연결의 크게 구분된 메시를 양호하게 배치하는 것이 유리하다. 이는 임의의 하나의 개별 OAM 연결과 임의의 하나의 개별 데이터 계층 연결 사이에 운명 공유가 적을 수 있어도, 영향을 받은 데이터 계층 연결을 판정하기 위해 사용될 수 있다.

핑 또는 하트비트 프레임의 빈도는 고장을 검출하는 시간 간격의 분포를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 고장의 검출은 적절하게 구성된 보호 경로로 보호 스위치를 트리거하기 위해 사용될 수 있고, 트리거는 하드웨어 또는 소프트웨어에서 직접 효과를 낼 수 있다. 대안으로, 네트워크의 제어를 개선하기 위해서 보호 스위치를 트리거하기 전에, 더욱 높은 순서 시스템에서 경고가 필터링될 수 있다. 연결의 종단 대 종단 OAM은 핑 및 하트비트가 전송될 수 있는 빈도를 한정하여 이 트래픽 타입으로 네트워크가 과부하 되지 않게 할 수 있다. 다른 실시예에서, 이더넷 스위치 사이의 각 개별 링크 상 또는 종단 대 종단 연결의 세그먼트 상에서 핑 및 하트비트를 구현하는 것이 가능하다. 이러한 링크 또는 세그먼트 상의 모든 검출된 고장은 이것이 양 종단에 있는 이더넷 스위치의 전달 표의 직접 참고에 의해 영향을 주는 연결에 직접 상관된다. 경고 상태는 상기 동일한 보호 메커니즘을 트리거하기 위해서 각 연결의 모두 또는 일부를 따라 종단점으로 전파될 수 있다. 그러나, 링크 및 세그먼트가 수에서 훨씬 적으므로, 링크 또는 세그먼트 하트비트는 네트워크 과부하의 크기 순서에 의해 훨씬 낮은 확률을 가진 종단 대 종단 연결의 것보다 높은 빈도로 전송될 수 있다.

본 발명에 따라 설정된 연결에서, 대역폭 보장과 같은 QoS 요구사항을 강요하기 위해서, 승인 제어 및 경비 강요가 전술된 것처럼 진입 노드에서 구현될 수 있다. 승인 제어는 전술한 것처럼 제어 또는 관리 계층에서 수행될 수도 있다. 서비스의 다른 등급은 고객의 이하 VLAN 태그, IEEE 802.1p 우선순위 수준, DiffServ 코드점(DSCP), MPLS EXP 비트 등 중 하나 이상을 기초로 하여 고객 트래픽을 분류하여 트래픽 전달을 위해 제공될 수 있다. 분류는 캐리어 네트워크에서 표시 및 구분을 위해, 예를 들면 캐리어 VLAN 태그로 또는 IEEE 802.1p 또는 802.1ad 원칙 우선순위 수준을 사용하여 매핑될 수 있다. 당업자는 서비스의 등급이 네트워크(20)에서 명시적 표시로의 널리 다양한 가능한 필드에 의한 입력 프레임의 명시적 표시, 네트워크(20)의 주어진 연결을 위한 묵시적 전달 처리로의 널리 다양한 가능한 필드에 의한 입력 프레임의 명시적 매핑, 네트워크(20)의 명시적 표시로의 입력 프레임의 다양한 가능한 필드의 묵시적 분류, 네트워크(20)의 주어진 연결에 대한 묵시적 전달 처리로의 입력 프레임의 다양한 가능한 필드의 묵시적 분류에 기초하는 것일 수 있는 본 발명과 호환적인 매우 많은 방식으로 구별될 수 있음을 알 것이다. 또한, 당업자는 원래의 표시가 네트워크(20)으로부터 그 프레임에 의해 진출점에서 재매핑되거나 재표시될 수 있음을 알 것이다. 캐리어 네트워크의 노드에서 전달 자원에 대한 충돌은 1) 더욱 높은 우선순위의 프레임이 보다 낮은 우선순위의 프레임보다 항상 먼저 전달되는 원칙적 우선순위 스케줄 방법(IEEE 802.1p와 같은)을 사용하거나, 2) 더욱 낮은 우선순위를 가진 프레임의 등급이 더욱 높은 우선순위를 가진 프레임의 등급보다 낮음에도, 전달 자원의 일부 부분을 여전히 가지는 가중 공평 큐 스케줄 방법을 사용하거나, 3) 이더넷 스위치의 출력 포트를 통해 출력을 위해 큐에 들어오는 프레임에 사용되는 삭제 비율(큐 충전의 함수)이 다른 트래픽 등급에 대해 다른 구별 삭제 자격 스케줄 메커니즘을 사용하여 해결될 수 있다. 상기 3)에서, 더욱 낮은 우선순위를 가진 트래픽의 등급에 대한 삭제 비율은 동일 큐 충전에 대해 더욱 높은 우선순위를 가진 트래픽의 등급에 대한 삭제 비율보다 높다. 그러므로, 출력 큐가 채워지면서 비례적으로 더 낮은 우선순위 프레임은 더 높은 우선순위 프레임보다 삭제된다. 그러나, 상기 1) 및 2)와 달리, 단지 하나의 큐만이 유효하게 있기 때문에 프레임의 다른 등급 사이의 프레임 순서 이상은 일어날 수 없다. 이는 보장된 대역폭 연결을 가진 고객에게 잠재적인 프레임 순서 이상을 일으키지 않고 트래픽의 보다 낮은 우선순위 등급을 사용하여 동의 대역폭 제한을 갑자기 넘어서게 허용하는 장점을 가진다. 당업자는 분류, 표시, 재표시, 경비 및 스케줄의 메커니즘 중 임의의 것 또는 전부가 VLAN 태그 및 착신지 MAC 주소 및 필요하면 프레임의 임의의 다른 필드의 결합을 사용하여 연결 전달을 구별하는 능력에 따라 트래픽에 사용될 수 있음을 알 것이다.

연결이 네트워크 노드에서 전달 표를 구성하여 메시형 이더넷 캐리어 네트워크 위에서 설정될 수 있는 방법 및 데이터가 이 연결을 통해 전달되는 방법을 전술하였다. 독자는 연결이 설정되어진 모든 노드로부터 구성 데이터를 삭제하여 연결이 제거될 수 있음을 알 것이다. 모든 이러한 구성 데이터는 네트워크 고장 또는 비효율을 방지하기 위해 제거되는 점이 중요하다. 미지의 착신지로 주소가 주어진(즉, 그 착신지 주소에 대해 구성된 전달 상태가 없는) 프레임을 수신한 후 이더넷 스위치의 디폴트 동작은 모든 출력 포트에서 프레임을 방송하는 것이다. 간단하게 연결된 네트워크에서 이 행동은 적절하다. 그러나, 메시형 토폴로지에서, 이 행동은 파국적이 될 수 있다. 연결의 부분적 제거를 통해(특히 구성 데이터가 연결의 진입점에 남지만 진출점을 향하거나 포함하는 연결을 따라 있는 이후 지점에서 삭제되는 경우), PE를 위한 이더넷 프레임은 네트워크에 들어오지만 이를 전달하기 위한 구성 데이터가 없는 지점에 도달할 가능성이 남게 되어 바람직하지 않은 방송 동작을 낳게 된다. 또한, 연결의 부분적 제거는 우연히 형성된 전달 루프를 남길 수 있다.

연결의 부분적 제거의 문제에 대한 한 가지 해결책은 미지의 트래픽을 방송하는 대신 패킷을 삭제하고 가능하면 경고를 발령하거나 삭제된 패킷을 기록 또는 카운트하도록 캐리어 네트워크를 형성하는 이더넷 스위치의 동작을 바꾸는 것이다. 그러나, 이더넷 스위치의 기본 행동을 바꾸는 것은 하드웨어 변형을 요구할 수 있다. 가능하다고 해도 이는 양호하지는 않다. 그러나, 종래의 이더넷 스위치는 일반적으로 레이트 한정이라 불리는 소프트웨어 구성 가능 기능을 제공한다. 바람직하게는, 캐리어 네트워크의 모든 또는 대부분의 스위치에서 레이트 한정은 미지로의 트래픽 방송을 포함하는 방송 트래픽을 위해, 0인 레이트, 0이 가능하지 않은 경우 낮은 레이트를 설정하기 위해 사용될 수 있다.

이것이 가능하지 않은 경우, 연결의 부분적 제거의 문제를 최소화하는 다른 선제 방법이 사용될 수 있다. 한 가지 방법은 액세스 제어 목록 즉 ACL로 달리 알려진 차단 목록을 사용하는 것이다. 종래의 이더넷 스위치는 이 차단된 주소로 주소화된 수신 이더넷 프레임이 전달되지 않고 삭제되도록 일정 착신 MAC 주소를 규정하기 위해 사용될 수 있는 차단 목록(통상 제한된 길이를 가짐)을 제공한다. 차단하여, 네트워크의 모든 또는 대부분의 노드에서, 공급자 에지 노드의 많은(전부는 아닌) MAC 주소의 MAC 주소에서, 네트워크를 통해 연결을 설정하는데 있어서 캐리어의 융통성을 과도하게 제한하지 않고 연결의 부분적 제거의 잠재적 위험을 최소화할 수 있다. 명백하게, 네트워크의 다른 노드에서 다른 MAC 주소를 차단할 필요가 있다. 통상, 주어진 노드에서, 차단 목록은 그 노드를 통해 연결이 설정될 것 같지 않은 공급자 에지 노드에 대한 MAC 주소만을 포함할 것이다. 이 방식은 큰 네트워크(차단 목록의 한정된 수의 입력치는 다수의 공급자 에지 노드에 의해 고갈될 수 있다)에서 용이하게 조정되지 않는다. 그러나, 루프를 방지하기 위해서 임의의 루프의 하나의 노드에서 떠돌이 프레임을 차단하는 것만이 요구됨을 주목하자. 그리하여, 네트워크를 통해 더 좁게 차단된 착신지 주소를 "확산"하고 루프로부터 어느 정도의 보호를 여전히 제공하여 한정된 용량의 차단 목록의 더 효율적인 사용을 달성할 수 있다.

네트워크를 통해 연결을 설정하는 데 있어서 융통성을 있게 하는 것이 본 발명의 VLAN 태그의 사용이지만, 연결 상태를 완전히 제거하는 것의 실패는 트래픽의 루프화에 대한 잠재성을 남긴다. 구체적으로, 문제는 논리적 루프가 임의의 주어진 단일 VLAN 태그에 대해 구성된 채 남을 때, 즉 물리적 루프를 정의하는 노드의 출력 포트가 임의의 단일 VLAN 태그의 멤버십을 가지고 구성된 채 남을 때 일어날 것이다. 그리하여, 연결의 부분적 제거의 문제를 최소화하는 다른 선제 방법은 상호 배타적인 VLAN 태그 풀을 이용하여 이웃 또는 근처 공급자 에지 노드와의 연결을 할당하는 것이다. 그리하여, 예를 들면 공급자 에지 노드 PE1과의 모든 연결은 이웃 공급자 에지 노드 PE2와의 연결과 다른 VLAN 태그를 가질 것이 보장될 것이다. 이 방식으로, 정의적으로 PE1 및 PE2에 구성되어 남은 모든 상태는 다른 VLAN 태그를 사용할 것이므로 PE1 및 PE2 모두를 포함하는 루프는 연결의 부분적 제거에 의해 우연히 형성될 수 없다. 이 방법은 n개의 상호 배타적인 VLAN 태그 풀을 사용하는 n개의 인접 공급자 에지 노드와의 연결을 할당하여 일반화될 수 있다. n은 임의의 특정 공급자 에지 노드와의 연결 설정에서 충분한 융통성을 제공하면서 가능하면 많이 VLAN 태그 풀의 사용을 구분하기에 충분히 크도록 선택된다(단지 4094 개의 가능한 VLAN 태그가 있음을 염두에 둔다). 더욱 작은 캐리어 네트워크에서, 각 공급자 에지 노드가 다른 VLAN 태그 풀을 사용하는 것이 가능할 수 있다. 그러나, 보다 큰 캐리어 네트워크에서, 토폴로지상 떨어진 공급자 에지 노드에서 VLAN 태그 풀을 재사용할 필요가 있을 것이고, 그렇지 않으면 연결 설정에 있어 융통성은 너무 작은 VLAN 태그 풀을 통해 절충될 것이다. 수동 관리를 요구하지 않는 다른 실시예는 각 이더넷 장치가 할당을 위한 VLAN 범위에서 랜덤 시작점을 선택하는 것이다.

연결의 부분적 제거의 문제를 최소화하기 위한 전술한 방법의 결합이 사용될 수 있음을 알 것이다.

본 발명의 연결 지향 전달 모드와 동시에, 종래의 이더넷, 802.1Q 또는 전달 모드를 결합하기 때문에 혼합 모드 네트워크으로 불리는 네트워크도 구현될 수 있다. 혼합 모드 네트워크에서, VLAN 태그 공간의 일부(예를 들면 VLAN 태그 1-2048)는 종래 모드 이더넷 전달에 할당되고 VLAN 인식 스패닝 트리 프로토콜 및 자동 주소 학습을 사용하여 동작한다. VLAN 태그 공간의 다른 부분(예, VLAN 태그 2049-4096)은 전술된 것처럼 연결 지향 모드 이더넷 전달에 할당된다. 둘 이상의 이러한 VLAN 공간의 사용은 동일한 물리적 네트워크 위에서 논리적으로 분리된 전달 모드 네트워크를 생성함을 주목하자. 하나의 모드에서 (예를 들면 자동 주소 학습 또는 스패닝 트리를 통해) 이더넷 스위치에 설치된 전달 상태는 다른 모드에서 (예를 들면 본 발명에 따른 제어 계층 연결 설정 절차를 통해) 이더넷 스위치에 설치된 전달 상태와 다른 VLAN 태그 공간이 할당되게 하여 구별할 수 있다. 그리하여, 하나의 모드의 전달 상태 및 이러한 전달 상태를 설치 또는 제거하는 메커니즘은 다른 모드의 트래픽 전달에 영향을 주지 않고 그 역도 마찬가지이다.

혼합 모드 이더넷 네트워크에서, 바람직하게는 연결 지향 이더넷 모드는 종래 이더넷 모드보다 높은 전달 우선순위가 주어져서 QoS(특히 대역폭 및 지연)는 연결 지향 이더넷 모드 연결에 대해 보장될 수 있다. 이는 예를 들면 IEEE 802.1p 원칙 우선순위를 사용하여 더욱 높은 우선순위 수준을 연결 지향 이더넷 모드 VLAN 공간에 속한 프레임에 할당하여 달성될 수 있다. 종래 이더넷 모드 전달은 최선의 노력의 서비스로서 제공될 수 있고 고객의 보장된 연결이 전체 네트워크 부하가 허용할 때 동의된 대역폭 보장을 갑자기 넘을 수 있게 하기 위해서 사용될 수 있다. 혼합 모드 이더넷 네트워크의 다른 가능한 예는 VLAN 태그 공간의 하나의 일부(예, VLAN 태그 1-1024)가 종래 모드 이더넷 전달에 할당되게 하고, 다른 일부(예, VLAN 태그 1025-2048)는 VLAN 라벨 교환(예, draft-kawakami-mpls-lsp-vlan-00.txt에 기술된 것과 같은)에 할당되게 하고, 다른 일부(예, VLAN 태그 2049-4096)는 전술한 것처럼 연결 지향 모드 이더넷 전달에 할당되게 하는 것이다. 유용하게는, 제어 계층 메트릭스는 다른 전달 모드 사이에서 "누설"(즉, 고의적으로 통신됨)되어, 예를 들면 연결 지향 모드를 주로 사용하여 스패닝 트리가 과중하게 부하가 걸린 링크를 방지할 가상 토폴로지에서 수렴하게 될 수 있다. 또한, 이는 모드 간의 자원 충돌을 완화하는 전술한 우선순위를 사용하는 것이다.

전술한 실시예들이 다른 연결에 연관된 데이터 트래픽의 설정 및 구별 전달에서 융통성을 가능하게 하기 위한 VLAN 태그의 사용을 참조하여 설명되었지만, 독자는 다른 태그 또는 식별자가 사용될 수 있음을 알 것이다. 예를 들면, MPLS 라벨이 사용될 수 있다. 이 경우, MPLS 라벨은 이더넷 프레임의 후미에 첨부되거나, 선두에 첨부되거나 중간 삽입되고 네트워크의 이더넷 스위치는 이더넷 착신지 주소 및 MPLS 라벨의 결합에 기초하여 전달한다. MPLS 라벨이 라벨 교환을 위해 사용되지 않으므로, 이는 종래의 MPLS 라벨의 사용과 완전히 다름을 주목하자.

또한, 전술한 실시예들이 이더넷 네트워크 및 이더넷 프레임을 참조하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명이 일반적으로 OSI 계층 2 또는 계층 3 네트워크에서든지 임의의 프레임 기반, 패킷 기반 또는 셀 기반 교환 네트워크에 사용됨을 알 것이다. 그리고, 프레임, 패킷 및 셀을 포함하는 데이터 구조까지. 이하 청구의 범위에서, 프레임 기반 네트워크라는 용어 또는 동의어는 임의의 이러한 교환 네트워크를 명시할 것이고 프레임이라는 용어 또는 동의어는 임의의 이러한 데이터 구조를 명시할 것이다. 예를 들면 IP 라우터의 메시를 포함하는 IP 네트워크는 IP 패킷을 라우트하기 위해 사용될 수 있다. 종래의 개방형 최단 경로 전달(OSPF) 제어 계층 메커니즘은 전달 또는 라우트 표의 직접 구성을 허용하는 것이 디스에이블될 것이다. 이 경우, 라우터는 IP 착신지 주소 및 VLAN 태그, MPLS 라벨, DiffServ 코드점, IPv6 흐름 라벨, 서비스의 타입, 트래픽 등급 또는 다른 이러한 필드, 또는 식별자로서 동작하도록 특정적으로 추가된 선택적 필드의 결합 위에서 라우트하도록 구성될 수 있다. 이는 IP/IP, IP/MPLS 및 가성 와이어(pseudo wire)/IP 또는 캡슐화의 유사한 형태가 이 전달층에서 고객 분리를 유지하기 위해서 사용될 때 특히 중요하다.

또한 착신지 주소가 아닌 주소가 본 발명에 따른 구별 전달을 가능하게 하여 연결의 설정을 가능하게 하기 위해 한정 식별자와 결합하여 사용될 수 있음을 알 것이다. 구체적으로, 전달은 발신지 노드에 해당하는 데이터 프레임의 발신지 주소에 기초하여 수행될 수 있다. 또한, 전달은 데이터 프레임에 포함되거나 데이터 프레임에 특수하게 추가된 임의의 주소 필드에 기초하여 수행될 수 있다. 또한, 구별 전달은 발신지 및 착신지 주소의 결합에 기초하거나 충분히 큰 공간의 노드를 고유하게 주소화할 수 있고 데이터 프레임의 구별 전달을 가능하게 하도록 주소를 추가적으로 한정할 수 있는 단일 주소 필드에 기초하여 수행될 수 있다. 독자는 전술한 방법이 하드웨어 및 종래의 데이터 처리 하드웨어에서 동작하는 소프트웨어의 형태로 구현될 수 있음을 알 것이다.

Claims (1)

1. 이더넷 네트워크에서 연결을 설정하는 방법으로서,
   상기 연결의 종단점을 식별하는 이더넷 MAC 주소를 선택하는 단계;
   상기 연결을 위한 VLAN을 선택하는 단계 ― 상기 선택된 VLAN은 식별자를 가짐 ―;
   상기 선택된 VLAN에 대한 스패닝 트리 프로토콜들을 디스에이블하는 단계;
   상기 선택된 VLAN에 대한 발신지 주소 학습을 디스에이블하는 단계;
   상기 선택된 VLAN에 대한 미지의 착신지 주소 전달을 디스에이블하는 단계; 및
   상기 연결을 따라 있는 적어도 하나의 중간 노드에서, 상기 선택된 VLAN의 상기 식별자 및 착신지 주소로서의 상기 선택된 이더넷 MAC 주소를 반송하는 데이터 프레임들을 전달하는 데 상기 중간 노드에 의해 사용하기 위한 각자의 맵핑을 구성하는 단계 ― 각각의 각자의 맵핑은 상기 선택된 이더넷 MAC 주소와 상기 선택된 VLAN의 상기 식별자를 포함하는 결합을 상기 중간 노드의 선택된 출력 포트와 연관시킴 ―
   를 포함하는 방법.

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