KR20130126816A - 트래픽 혼잡을 제어하는 트래픽 관리장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR20130126816A
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Abstract

트래픽 혼잡을 제어하는 트래픽 관리장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 트래픽 관리장치는 계층적으로 서로 상이한 레벨을 갖는 계층적 큐와, 계층적 큐의 레벨 별로 다른 가중치를 부여하여 해당 레벨의 프로파일을 연산하는 가중치 랜덤조기감지(WRED) 관리부와, WRED 관리부를 통해 연산된 프로파일을 이용하여 레벨 별로 패킷을 관리함에 따라 트래픽 혼잡을 조절하는 계층적 스케쥴러를 포함한다.

Description

트래픽 혼잡을 제어하는 트래픽 관리장치 및 그 방법 {Traffic management apparatus for controlling traffic congestion and method thereof}

본 발명의 일 양상은 백본 망 또는 코어 망에 위치하는 패킷 전송장치의 패킷 처리 기술에 관한 것이다.

대역폭 요구가 급격히 증가함에 따라, 오늘날의 네트워크는 더 간단하면서 더 효율적인 구조로 발전해 가고 있다. 이러한 상황에서 코어 망(core network)과 백본 망(backbone network)은 동기 디지털 계층(synchronous digital hierarchy: SDH)과 동기 광 네트워크(synchronous optic network: SONET) 플랫폼에서 패킷 전송 플랫폼(Packet Transport Platform)으로 교체되고 있다.

패킷 전송장치란 패킷 전달 네트워크를 통해 음성 서비스를 포함한 모든 종류의 서비스를 전달하는 전달 시스템으로, 프로바이더 백본 브리지 트래픽 엔지니어링(Provider Backbone Bridge Traffic Engineering: PBB-TE)과 다중 프로토콜 레이블 스위칭-전송 프로파일(Multi protocol label switching-Transport Profile: MPLS-TP)의 패킷 전송 기술을 기반으로 한다.

PBB-TE 또는 MPLS-TP 기반의 패킷 전송장치는 네트워크의 신뢰성을 보장할 수 있는 시스템 안정성과, 네트워크의 생존성을 보장할 수 있는 서비스 보호 절체와, 네트워크 운용, 관리 및 보수(Operations, Administration and Maintenance: OAM) 등의 기능을 제공한다. 패킷 처리률과 에러률, QoS 정확성, OAM 안정성 및 보호 절체 스위칭 시간 등은 서로 독립적으로 보장되어야 한다.

종래의 패킷 전송장치에 물리적인 링크 용량을 넘어서는 과잉 트래픽을 인가할 경우, 패킷 전송이 중단된다. 또한 제어 패킷을 데이터 패킷과 함께 전송하면 패킷 처리률과 에러률이 현저하게 감소한다.

일 양상에 따라, 트래픽 폭주와 제어 신호의 동기화를 제어하여 트래픽 혼잡으로 인한 시스템 성능 저하를 해결하는 트래픽 관리장치 및 그 방법을 제안한다.

일 실시예에 따른 트래픽 혼잡을 제어하는 트래픽 관리장치는, 계층적으로 서로 상이한 레벨을 갖는 계층적 큐와, 계층적 큐의 레벨 별로 다른 가중치를 부여하여 해당 큐 레벨의 프로파일을 연산하는 가중치 랜덤조기감지(WRED) 관리부와, WRED 관리부를 통해 연산된 프로파일을 이용하여 레벨 별로 패킷을 관리함에 따라 트래픽 혼잡을 조절하는 계층적 스케쥴러를 포함한다.

이때, 트래픽 관리장치의 해당 큐 레벨의 프로파일을 구성하는 파라미터는, 지수 가중치 움직임 평균 팩터, 최대 폐기 확률, 최소 임계값 및 최대 임계값 중 적어도 하나일 수 있다.

일 실시예에 따라 WRED 관리부는, 입력 트래픽 중에 링크 용량을 넘는 과잉 트래픽을 제어하고 레벨 1 WRED 동작모드 활성화 정보를 생성하는 과잉 트래픽 제어부와, 입력 트래픽 중에 제어 패킷을 데이터 패킷과 비동기화시키고 레벨 4 WRED 동작모드 활성화 정보를 생성하는 제어 패킷 비동기화부와, 과잉 트래픽 제어부의 제어에 따라 레벨 1의 WRED 프로파일을 연산하고 제어 패킷 비동기화부의 제어에 따라 레벨 4의 WRED 프로파일을 연산하는 계층적 WRED 프로파일 연산부와, 레벨 1 WRED 동작모드 활성화 정보와 레벨 4 WRED 동작모드 활성화 정보 및 연산된 레벨별 WRED 프로파일을 이용하여 모든 레벨의 WRED를 설정하는 계층적 WRED 설정부를 포함한다.

계층적 WRED 프로파일 연산부는, 지수 가중치 움직임 평균 팩터를 이용하여 입력 트래픽의 평균 큐 사이즈를 연산할 수 있다.

계층적 WRED 프로파일 연산부는, 트래픽 관리 장치의 큐 레벨 별로 최적의 최소 임계값을 연산할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 계층적 WRED 프로파일 연산부는, 물리적인 링크에 해당하는 레벨 1의 WRED 프로파일인 경우, 과잉 트래픽 부가시에 최소 손실이 발생하고, 100% 트래픽 전송시에 최소 손실을 갖는 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정한다. 다른 실시예에 따르면, 계층적 WRED 프로파일 연산부는, 서비스 LSP에 해당하는 레벨 4의 WRED 프로파일인 경우, 100% 트래픽 전송시에 최소 손실을 갖는 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정한다.

계층적 WRED 프로파일 연산부는, 입력 트래픽의 패킷 색상 별로 최대 폐기 확률을 연산할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 계층적 WRED 프로파일 연산부는 폐기되지 않고 모두 포워딩되도록 녹색 패킷의 최대 폐기 확률을 0%로 설정한다. 다른 실시예에 따르면, 계층적 WRED 프로파일 연산부는 혼잡이 없는 경우에는 포워딩되고 혼잡이 발생한 경우에는 폐기되도록 황색 패킷의 최대 폐기 확률을 50%로 설정한다. 또 다른 실시예에 따르면, 계층적 WRED 프로파일 연산부는 입력 트래픽 중에 황색 패킷보다 먼저 폐기되고, 과잉 트래픽에 의한 전송 중단을 차단하기 위해서 최대 큐 사이즈를 넘는 경우 모두 폐기되도록 적색 패킷의 최대 폐기 확률을 100%로 설정한다.

계층적 WRED 프로파일 연산부는, 전송 링크 용량을 최대한 사용하기 위해 최대 임계값을 최대 큐 사이즈와 동일하게 설정할 수 있다.

계층적 스케쥴러는, 계층적 WRED를 이용하여 혼잡을 회피하는 혼잡 회피부와, 셰이핑(shaping)을 통해 트래픽을 조절하는 트래픽 조절부와, 가중치 공정 큐잉(WFQ)을 통한 혼잡 관리에 의해 트래픽을 관리하는 혼잡 관리부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따른 트래픽 관리장치의 트래픽 혼잡 제어방법은, 트래픽 관리 장치의 큐 레벨 별로 다른 가중치를 부여하여 해당 큐 레벨의 프로파일을 연산하는 단계와, 연산된 WRED 프로파일을 이용하여 큐 레벨 별로 패킷을 관리함에 따라 트래픽 혼잡을 조절하는 단계를 포함한다.

해당 큐 레벨의 프로파일을 연산하는 단계는, 물리적인 링크에 해당하는 레벨 1의 프로파일인 경우, 과잉 트래픽 부가시에 최소 손실이 발생하고, 100% 트래픽 전송시에 최소 손실을 갖는 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정할 수 있다. 또한, 해당 레벨의 프로파일을 연산하는 단계는, 서비스 LSP에 해당하는 레벨 4의 프로파일인 경우, 100% 트래픽 전송시에 최소 손실을 갖는 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정할 수 있다. 또한, 해당 레벨의 프로파일을 연산하는 단계는, 입력 트래픽의 패킷 색상 별로 최대 폐기 확률을 연산할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 패킷 전송장치의 트래픽 폭주에 의한 서비스 중단과 제어 신호와의 동기화 현상으로 인한 에러률 증가 문제를 해결할 수 있다. 나아가, 트래픽 폭주에 의한 서비스 중단 문제를 해결함으로써 패킷 전송장치의 안정성을 향상시킬 수 있다. 더 나아가, 제어 신호와의 동기화 현상으로 인한 에러률 증가 문제를 해결하고, 링크 용량 이용률을 높임으로써 패킷 전송장치의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트래픽 관리장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 계층적 WRED 프로파일 연산부의 색상별 WRED 프로파일 그래프,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 계층적 WRED 프로파일 연산부의 레벨 1 WRED 프로파일을 설정하기 위한 참조도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 계층적 WRED 프로파일 연산부의 레벨 4 WRED 프로파일을 설정하기 위한 참조도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트래픽 관리장치의 트래픽 혼잡 제어방법을 도시한 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트래픽 관리장치의 레벨 1 WRED 프로파일 설정 프로세스를 도시한 흐름도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트래픽 관리장치의 레벨 4 WRED 프로파일 설정 프로세스를 도시한 흐름도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트래픽 관리장치(1)의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 트래픽 관리장치(1)는 계층적 큐(30), 가중치 랜덤조기감지(Weighted Random early detection: 이하 WRED라 칭함) 관리부(10) 및 계층적 스케쥴러(20)를 포함한다. 트래픽 관리장치(1)는 패킷 전송장치 내에 위치할 수 있다.

랜덤조기감지(Random early detection: RED)는 입력 트래픽의 패킷이 입력되는 큐(queue)가 오버플로우(overflow)되기 이전에 랜덤하게 선택한 패킷을 폐기(drop)함으로써 큐가 오버플로우되는 것을 방지하는 방식이다. RED를 개선한 방식인 WRED는 각각의 입력 트래픽 색상 별로 다른 가중치를 부여하여 트래픽 색상 별로 패킷이 폐기될 확률을 다르게 적용하는 방식이다.

트래픽 관리장치(1)의 계층적 큐(30)는 계층적으로 서로 상이한 레벨(level)을 갖는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 큐 레벨은 물리적인 포트에 해당하는 레벨 1과, 논리적인 포트에 해당하는 레벨 2와, 전송(Transport) LSP(Label Switched Path)에 해당하는 레벨 3과, 서비스(Service) LSP에 해당하는 레벨 4 등으로 계층적(hierarchical)으로 분류될 수 있다. 일반적으로 패킷의 IP 정보나 VLAN ID와 같은 정보를 이용하여 패킷을 서비스 레벨 별로 분류하고, 해당하는 레벨 큐(queue)에 분류된 패킷을 할당한다. 그 이후에는 여러 개 레벨의 큐를 묶어서 하나의 터널 레벨 큐에 할당하는 식으로 계층적 제어가 이루어진다.

WRED 관리부(10)는 계층적 큐(30)의 레벨 별로 다른 가중치를 부여하여 해당 큐 레벨의 프로파일을 연산한다. 해당 큐 레벨의 프로파일을 구성하는 파라미터는 지수 가중치 이동 평균(exponential weighted moving average: 이하 EWMA라 칭함) 팩터, 최대 폐기 확률(maximum drop probability), 최소 임계값(minimum threshold) 및 최대 임계값(maximum threshold)을 포함한다.

일 실시예에 따르면, WRED 관리부(10)는 과잉 트래픽 제어부(100), 제어 패킷 비동기화부(110), 계층적 WRED 프로파일 연산부(120) 및 계층적 WRED 설정부(130)를 포함한다.

과잉 트래픽 제어부(Overflow Controller)(100)는 링크 용량을 넘는 과잉 트래픽이 입력되는 경우, 패킷 포워딩 중단으로 인한 서비스 장애가 발생하지 않도록 과잉 트래픽을 제어한다. 네트워크 상에서 일시적인 트래픽 폭주로 인하여 물리적인 링크 용량을 넘는 과잉 트래픽이 인가되면 패킷 전송이 중단될 수 있다. 이러한 일시적인 트래픽 폭주로 인하여 서비스 장애가 발생하는 것을 방지하기 위해, 과잉 트래픽 제어부(100)는 물리적인 포트에 해당하는 레벨 1에 WRED를 적용한다. 과잉 트래픽 제어부(100)는 계층적 WRED 프로파일 연산부(120)에 레벨 1 WRED 프로파일 연산 요청신호를 전송하고, 계층적 WRED 설정부(130)가 레벨 1 WRED 동작모드를 실행할 수 있도록 레벨 1 WRED 동작모드 활성화 정보를 생성하여 이를 계층적 WRED 설정부(130)에 전송한다.

제어 패킷 비동기화부(Control Packet Desynchronizer)(110)는 입력 트래픽 중에 제어 패킷을 데이터 패킷과 비동기화시키고, 레벨 4 WRED 동작모드 활성화 정보를 생성한다.

과잉 트래픽 제어부(100)는 과잉 트래픽 제어 시 발생 가능한 데이터 손실 문제를 해결한다. 데이터 패킷과 제어 패킷과의 동기화 현상으로 인한 데이터 손실은, 트래픽 전송 에러율을 증가시키므로 과잉 트래픽 문제와 더불어 트래픽 전송 성능을 저하하는 요인 중 하나이다. 이에 제어 패킷 비동기화부(110)는 네트워크 관리 기능(OAM)의 연속성 체크 메시지(continuity check message: CCM) 등과 같은 제어 패킷을 일반 패킷과 비동기화시킨다.

제어 패킷과의 동기화 현상은 서비스(Service) LSP(Label Switched Path)에 해당하는 레벨 4 또는 전송(Transport) LSP에 해당하는 레벨 3에서 발생한다. 따라서 제어 패킷 비동기화부(110)는 계층적 WRED 프로파일 연산부(120)에 레벨 4 또는 레벨 3의 WRED 프로파일 연산 요청신호를 전송하고, 계층적 WRED 설정부(130)가 레벨 4 또는 레벨 3 WRED 동작모드를 실행할 수 있도록 레벨 4 또는 레벨 3 WRED 동작모드 활성화 정보를 생성하여 이를 계층적 WRED 설정부(130)에 전송한다.

계층적 WRED 프로파일 연산부(Hierarchical WRED Profile Calculator)(120)는 과잉 트래픽 제어부(100)로부터 레벨 1의 WRED 프로파일 연산 요청신호를 수신하거나, 제어 패킷 비동기화부(110)로부터 레벨 3 또는 레벨 4의 WRED 프로파일 연산 요청신호를 수신하면, 해당 레벨의 WRED 프로파일을 연산한다. 이하, 후술되는 도면에서는 설명의 용이를 위해 레벨 3과 레벨 4 중 레벨 4를 중심으로 WRED 프로파일 연산을 설명하나, 레벨 3의 WRED 프로파일 연산은 레벨 4의 WRED 프로파일 연산 방식과 동일하게 적용될 수 있다.

레벨 1의 WRED 프로파일 연산은 과잉 트래픽을 제어하기 위한 WRED 프로파일 연산 방법이며, 레벨 4의 WRED 프로파일 연산은 제어 패킷 비동기화를 위한 WRED 프로파일 연산 방법이다. 레벨 1의 WRED 프로파일 연산 실시 예는 도 3을 참조로 하여 후술하고, 레벨 4의 WRED 프로파일 연산 실시 예는 도 4를 참조로 하여 후술한다.

계층적 WRED 프로파일 연산부(120)는 EWMA와 저주파(low-pass) 필터를 이용하여 입력 패킷을 저장하는 평균 큐 사이즈(Average queue size)를 연산한다. 이때 후술할 계층적 스케쥴러(20)의 혼잡 회피부(200)는 연산된 평균 큐 사이즈를 두 개의 임계값(최소 임계값, 최대 임계값)과 비교한다. 비교 결과, 평균 큐 사이즈가 최소 임계값보다 작으면 해당 패킷을 모두 통과시킨다. 이에 비해, 최대 임계값보다 큰 경우 해당 패킷을 모두 폐기한다. 평균 큐 사이즈가 최소 임계값과 최대 임계값 사이에 있는 경우에는 폐기 확률에 따라 패킷을 폐기한다.

평균 큐 사이즈는 현재의 큐 사이즈와 이전의 큐 사이즈를 이용하여 하기 식 1을 통해 획득할 수 있다.

Figure pat00001

식 1에서 n은 지수 가중치 팩터(exponential weight factor)이다. 지수 가중치 팩터 n의 값이 너무 크면 평균 큐 사이즈가 이전 큐 사이즈와 동일해진다. 즉, 현재 큐 사이즈의 빠른 변화가 충분히 반영되지 않아 혼잡이 발생해도 즉시 WRED가 반응하지 않으며 혼잡 회피 기능을 수행하지 않게 된다. 이에 비해, n의 값이 너무 작으면 순간적인 트래픽 버스트에도 과잉 반응하게 되어 불필요하게 트래픽을 폐기시키므로 성능 저하가 발생한다. 그러나 n의 값이 너무 작지도 크지도 않는 적당한 범위에서는 n의 값이 과잉 트래픽이나 제어 패킷 비동기화에 크게 영향을 미치지 않는다.

혼잡 회피부(200)는 평균 큐 사이즈가 최소 임계값보다 클 때 패킷을 폐기하기 시작한다. 평균 큐 사이즈가 최대 임계값에 도달할 때까지 평균 큐 사이즈가 커질수록 패킷 폐기률도 선형으로 증가한다. 최소 임계값은 링크 용량을 최대로 사용하기 위해서는 충분히 커야한다. 만약 최소 임계값이 너무 작으면 패킷이 불필요하게 폐기되어 전송 링크의 용량을 충분히 사용하지 못한다. 또한, 동기화 현상을 피하기 위해서 최대 임계값과 최소 임계값 간의 차이는 충분히 커야한다. 일 실시예에 따르면, 계층적 WRED 프로파일 연산부(120)는 패킷의 레벨과 색상에 따라 최소 임계값을 연산한다. 그리고, 계층적 WRED 프로파일 연산부(120)는 최대 폐기 확률을 입력 패킷의 색상에 따라 연산할 수 있다. 패킷 색상에 따른 최대 폐기 확률 연산에 대한 실시 예는 도 2를 참조로 하여 후술한다.

계층적 WRED 설정부(Hierarchical WRED Constructor)(130)는 레벨 1 WRED 동작모드 활성화 정보와 레벨 4 WRED 활성화 정보 및 레벨별 WRED 프로파일을 이용하여 모든 레벨의 WRED를 설정한다.

계층적 WRED 설정부(130)는 과잉 트래픽 제어부(100)로부터 레벨 1 WRED 동작모드 활성화 정보를 수신하고, 제어 패킷 비동기화부(110)로부터 레벨 4 WRED 동작모드 활성화 정보를 수신하며, 계층적 WRED 프로파일 연산부(120)로부터 연산된 레벨별 WRED 프로파일을 수신한다. 그리고, 수신된 정보들을 이용하여 모든 레벨의 WRED를 설정한다. 이때, WRED 설정은, 레벨 별 WRED의 on/off, 최대/최소 임계값, 색상별 폐기확률 등의 WRED 알고리즘을 구동할 수 있는 파라미터 값들을 드라이버 API를 통해 혼잡 회피부(200)에 셋팅하는 일련의 동작을 의미한다.

계층적 스케줄러(20)는 WRED 관리부(10)에서 연산된 WRED 프로파일을 이용하여 레벨 별로 패킷을 관리함에 따라 트래픽 혼잡을 조절한다. 계층적 스케줄러(20)는 혼잡 회피부(200), 트래픽 조절부(210) 및 혼잡 관리부(220)를 포함할 수 있다.

혼잡 회피부(congestion avoidance unit)(200)는 WRED 관리부(10)에서 연산된 WRED 프로파일에 따라 혼잡을 회피한다. 트래픽 조절부(traffic conditioning unit)(210)는 셰이핑(shaping)을 통해 트래픽을 조절한다. 셰이핑은 서비스품질 보장을 위한 방법 중 하나이다. 혼잡 관리부(congestion management unit)(220)는 가중치 공정 큐잉(weighted fair queuing: WFQ)을 통한 혼잡 관리에 의해 트래픽을 관리한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 계층적 WRED 프로파일 연산부(120)의 색상별 WRED 프로파일 그래프이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 계층적 WRED 프로파일 연산부(120)는 전송 링크 용량을 최대한 사용하기 위해, 녹색 패킷과 황색 패킷 및 적색 패킷의 최대 임계값(Maximum Threshold)을 최대 큐 사이즈(Maximum Queue Length)와 동일하게 설정한다. 녹색 패킷은 폐기되지 않고 모두 포워딩되는 패킷이다. 황색 패킷은 혼잡이 없는 경우에는 포워딩되고 혼잡이 발생한 경우 폐기되는 패킷이다. 적색 패킷은 입력 트래픽 중에 황색 패킷보다 먼저 폐기되어야 하며, 과잉 트래픽에 의한 전송 중단을 차단하기 위해서 최대 큐 사이즈를 넘는 경우 모두 폐기되는 패킷이다.

계층적 WRED 프로파일 연산부(120)는 녹색 패킷과 황색 패킷 및 적색 패킷의 이동 평균 팩터(Moving average factor)의 값을 성능에 영향을 미치지 않는 범위에서 임의의 값으로 설정한다. 예를 들어, 5에서 20 사이의 임의의 값을 설정할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이 계층적 WRED 프로파일 연산부(120)는 폐기되지 않고 모두 포워딩되는 녹색 패킷의 최대 폐기 확률을 0%로 설정한다(P_max (녹색) = 0%). 또한, 혼잡이 없는 경우에는 포워딩되고 혼잡이 발생한 경우 폐기되는 황색 패킷의 최대 폐기 확률을 50%로 설정한다(P_max (황색) = 50%). 이에 비해, 입력 트래픽 중에 황색 패킷보다 먼저 폐기되어야 하며, 과잉 트래픽에 의한 전송 중단을 차단하기 위해서 최대 큐 사이즈를 넘는 경우 모두 폐기되는 적색 패킷의 최대 폐기 확률을 100%로 설정한다(P_max (Red) = 100%).

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 계층적 WRED 프로파일 연산부(120)의 레벨 1 WRED 프로파일을 설정하기 위한 참조도이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 계층적 WRED 프로파일 연산부(120)는 물리적인 링크에 해당하는 레벨 1의 WRED 프로파일을 설정하는 경우, 과잉 트래픽 부가시에 최소 손실이 발생하고, 100% 트래픽 전송시에 최소 손실을 갖는 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정한다. 즉, 도 3의 최소 임계값에 따른 손실 그래프에 있어서, 과잉 트래픽 부가에 따른 손실율 선(도 3의 ●으로 연결된 선)과 100% 트래픽 전송에 따른 손실율 선(도 3의 □으로 연결된 선)이 교차하는 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정한다.

최소 임계값은 0에서 최대 큐 사이즈인 최대 임계값 사이의 임의의 값을 가질 수 있다. 동기화 현상을 피하기 위해서 최대 임계값과 최소 임계값의 차이가 커야 하므로 최소 임계값을 0으로 정할 수도 있다. 그러나 최소 임계값이 0인 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 과잉 트래픽에 대한 전송 중단 문제는 해결되지만, 오버헤드를 고려한 100% 트래픽 전송에 있어서 0.0012%의 손실이 발생한다. 최소 임계값이 최대 임계값과의 차이가 작아질수록 100% 트래픽 전송에서 손실은 없으나, 과잉 트래픽에 의한 전송 중단 현상은 그대로 발생한다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 과잉 트래픽에 의한 전송 중단 문제도 발생하지 않으면서 100% 트래픽 전송에서 손실이 발생하지 않는 지점을 최적의 최소 임계값으로 설정한다. 도 3의 실시 예에서는 최적의 최소 임계값은 최대 큐 사이즈(Maximum Queue Size: MQS)의 1/4이다. 한편, 추가 실시예에 따라 전술한 레벨 1의 최소 임계값 설정 예는 녹색, 황색 및 적색 패킷에 동일하게 적용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 계층적 WRED 프로파일 연산부(120)의 레벨 4 WRED 프로파일을 설정하기 위한 참조도이다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 계층적 WRED 프로파일 연산부(120)는 서비스 LSP에 해당하는 레벨 4의 WRED 프로파일을 설정하는 경우, 100% 트래픽 전송시에 최소 손실을 갖는 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정한다. 즉, 도 4의 최소 임계값에 따른 손실 그래프에 있어서, 과잉 트래픽 부가에 따른 손실율 선(도 3의 ●으로 연결된 선)과는 상관없이, 100% 트래픽 전송에 따른 손실율 선(도 3의 □으로 연결된 선)에 있어서 최소 손실율을 갖는 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정한다.

도 3에 전술한 레벨 1의 최소 임계값에 따른 손실 그래프와는 달리, 도 4의 레벨 1의 최소 임계값에 따른 손실 그래프는 레벨 4의 최소 임계값이 변경되어도 과잉 트래픽의 손실에는 큰 영향을 주지 않는다. 따라서 과잉 트래픽은 물리적인 링크에 해당하는 레벨 1에서 제어하는 것이 가장 적합하다. 제어 패킷과의 동기화로 인한 손실은 레벨 4의 최소 임계값이 0일 경우, 0.0006%로 가장 크게 나타난다. 실시 예에서는 최소 임계값이 최대 큐 사이즈의 1/4 보다 큰 경우에 100% 전송에서 손실이 발생하지 않는다. 따라서, 계층적 WRED 프로파일 연산부(120)는 최대 임계값과 최소 임계값의 차이를 크게 유지하면서 손실이 발생하지 않는 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정한다. 한편, 추가 실시예에 따라 전술한 레벨 4의 최소 임계값 설정 예는 녹색, 황색 및 적색 패킷에 동일하게 적용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트래픽 관리장치(1)의 트래픽 혼잡 제어방법을 도시한 흐름도이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 트래픽 관리장치(1)는 트래픽 관리장치(1)의 큐 레벨 별로 다른 가중치를 부여하여 해당 레벨의 WRED 프로파일을 연산한다(600). 해당 레벨의 WRED 프로파일 연산에 대한 세부 프로세스는 도 6과 도 7에서 후술한다. 이어서, 연산된 WRED 프로파일을 이용하여 레벨 별로 패킷을 관리함에 따라 트래픽 혼잡을 조절한다(610).

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트래픽 관리장치(1)의 레벨 1 WRED 프로파일 설정 프로세스를 도시한 흐름도이다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 물리적인 링크에 해당하는 레벨 1의 프로파일인 경우, 트래픽 관리장치(1)는 과잉 트래픽 부가시에 최소 손실이 발생하는 지점을 확인한다(700). 그리고, 100% 트래픽 전송시에 최소 손실을 갖는 지점을 확인한다(710). 그리고, 과잉 트래픽 부가시에 최소 손실이 발생하는 지점과 100% 트래픽 전송시에 최소 손실을 갖는 지점이 교차하는 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정한다(720).

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트래픽 관리장치(1)의 레벨 4 WRED 프로파일 설정 프로세스를 도시한 흐름도이다.

도 1 및 도 7을 참조하면, 서비스 LSP에 해당하는 레벨 4의 프로파일을 설정하는 경우, 트래픽 관리장치(1)는 100% 트래픽 전송시에 최소 손실을 갖는 지점을 확인(800)하고, 해당 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정한다(810).

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 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.

1 : 트래픽 관리장치 10 : WRED 관리부
20 : 계층적 스케쥴러 30 : 계층적 큐
100 : 과잉 트래픽 제어부 110 : 제어 패킷 비동기화부
120 : 계층적 WRED 프로파일 연산부 130 : 계층적 WRED 설정부
200 : 혼잡 회피부 210 : 트래픽 조절부
220 : 혼잡 관리부

Claims (17)

  1. 계층적으로 서로 상이한 레벨을 갖는 계층적 큐;
    상기 계층적 큐의 레벨 별로 다른 가중치를 부여하여 해당 레벨의 프로파일을 연산하는 가중치 랜덤조기감지(WRED) 관리부; 및
    상기 WRED 관리부를 통해 연산된 프로파일을 이용하여 레벨 별로 패킷을 관리함에 따라 트래픽 혼잡을 조절하는 계층적 스케쥴러;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 관리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 해당 레벨의 프로파일을 구성하는 파라미터는, 지수 가중치 움직임 평균 팩터, 최대 폐기 확률, 최소 임계값 및 최대 임계값 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 트래픽 관리장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 WRED 관리부는,
    입력 트래픽 중에 링크 용량을 넘는 과잉 트래픽을 제어하고, 레벨 1 WRED 동작모드 활성화 정보를 생성하는 과잉 트래픽 제어부;
    상기 입력 트래픽 중에 제어 패킷을 데이터 패킷과 비동기화시키고, 레벨 4 WRED 동작모드 활성화 정보를 생성하는 제어 패킷 비동기화부;
    상기 과잉 트래픽 제어부의 제어에 따라 레벨 1의 WRED 프로파일을 연산하고, 상기 제어 패킷 비동기화부의 제어에 따라 레벨 4의 WRED 프로파일을 연산하는 계층적 WRED 프로파일 연산부; 및
    상기 레벨 1 WRED 동작모드 활성화 정보와 상기 레벨 4 WRED 동작모드 활성화 정보 및 상기 연산된 레벨별 WRED 프로파일을 이용하여 모든 레벨의 WRED를 설정하는 계층적 WRED 설정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 관리장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 계층적 WRED 프로파일 연산부는,
    지수 가중치 움직임 평균 팩터를 이용하여 입력 트래픽의 평균 큐 사이즈를 연산하는 것을 특징으로 하는 트래픽 관리장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 계층적 WRED 프로파일 연산부는,
    큐 레벨 별로 최적의 최소 임계값을 연산하는 것을 특징으로 하는 트래픽 관리장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 계층적 WRED 프로파일 연산부는,
    물리적인 링크에 해당하는 레벨 1의 WRED 프로파일을 연산하는 경우, 과잉 트래픽 부가시에 최소 손실이 발생하고, 100% 트래픽 전송시에 최소 손실을 갖는 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 트래픽 관리장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 계층적 WRED 프로파일 연산부는,
    서비스 LSP(Label Switched Path)에 해당하는 레벨 4의 WRED 프로파일을 연산하는 경우, 100% 트래픽 전송시에 최소 손실을 갖는 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 트래픽 관리장치.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 계층적 WRED 프로파일 연산부는,
    입력 트래픽의 패킷 색상 별로 최대 폐기 확률을 연산하는 것을 특징으로 하는 트래픽 관리장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 계층적 WRED 프로파일 연산부는,
    폐기되지 않고 모두 포워딩되도록 녹색 패킷의 최대 폐기 확률을 0%로 설정하는 것을 특징으로 하는 트래픽 관리장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 계층적 WRED 프로파일 연산부는,
    혼잡이 없는 경우에는 포워딩되고 혼잡이 발생한 경우에는 폐기되도록 황색 패킷의 최대 폐기 확률을 50%로 설정하는 것을 특징으로 하는 트래픽 관리장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 계층적 WRED 프로파일 연산부는,
    입력 트래픽 중에 황색 패킷보다 먼저 폐기되고, 과잉 트래픽에 의한 전송 중단을 차단하기 위해서 최대 큐 사이즈를 넘는 경우 모두 폐기되도록 적색 패킷의 최대 폐기 확률을 100%로 설정하는 것을 특징으로 하는 트래픽 관리장치.
  12. 제 3 항에 있어서, 상기 계층적 WRED 프로파일 연산부는,
    전송 링크 용량을 최대한 사용하기 위해 최대 임계값을 최대 큐 사이즈와 동일하게 설정하는 것을 특징으로 하는 트래픽 관리장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 계층적 스케쥴러는,
    상기 WRED 관리부를 통해 연산된 프로파일을 이용하여 평균 큐 사이즈를 최소 임계값 및 최대 임계값과 비교하고, 비교 결과 평균 큐 사이즈가 최소 임계값보다 작은 경우 해당 패킷을 모두 통과시키고, 최대 임계값보다 큰 경우 해당 패킷을 모두 폐기하며, 평균 큐 사이즈가 최소 임계값과 최대 임계값 사이에 있는 경우 폐기 확률에 따라 패킷을 폐기하여 혼잡을 회피하는 혼잡 회피부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 관리장치.
  14. 트래픽 관리장치의 트래픽 혼잡 제어방법에 있어서,
    상기 트래픽 관리장치의 큐 레벨 별로 다른 가중치를 부여하여 해당 레벨의 WRED 프로파일을 연산하는 단계; 및
    상기 연산된 WRED 프로파일을 이용하여 레벨 별로 패킷을 관리함에 따라 트래픽 혼잡을 조절하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 트래픽 혼잡 제어방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 해당 레벨의 WRED 프로파일을 연산하는 단계는,
    물리적인 링크에 해당하는 레벨 1의 WRED 프로파일을 연산하는 경우, 과잉 트래픽 부가시에 최소 손실이 발생하고, 100% 트래픽 전송시에 최소 손실을 갖는 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 트래픽 혼잡 제어방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 해당 레벨의 WRED 프로파일을 연산하는 단계는,
    서비스 LSP에 해당하는 레벨 4의 WRED 프로파일을 연산하는 경우, 100% 트래픽 전송시에 최소 손실을 갖는 지점의 최소 임계값을 최적의 최소 임계값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 트래픽 혼잡 제어방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 해당 레벨의 WRED 프로파일을 연산하는 단계는,
    입력 트래픽의 패킷 색상 별로 최대 폐기 확률을 연산하는 것을 특징으로 하는 트래픽 혼잡 제어방법.
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