KR910008760B1 - 공통선 신호장치의 개선된 내부망 트래픽 루팅방법 - Google Patents

공통선 신호장치의 개선된 내부망 트래픽 루팅방법 Download PDF

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Abstract

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Description

공통선 신호장치의 개선된 내부망 트래픽 루팅방법
제1도는 CCITT NO.7 기능 레벨 구조와 OSI 계층과의 관계도.
제2도는 전자 교환기의 공통선 신호장치의 구조도.
제3도는 메시지 처리기의 성능 한계 커브.
제4도는 CCITT NO.7 신호 메시지와 루팅 테이블 구조도.
제5도는 전환루팅시의 각 테이블 운용외 예시도.
제6도는 전환 및 역전환시의 루팅테이블 변환을 나타내는 예시도.
제7도는 메시지 처리기의 고장에 따른 부하 불균형의 변화 비교도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 회선식별코드(Circuit Identification Code)
1a : 메시지 처리기 선택코드(Message Handler Selecetion Code)
2 : 출발지점코드(Origination Point Code)
3 : 도착지점코드(Destination Point Code)
10 : 기존 방식에 의한 부하 불균형율 곡선
20 : 본 발명에서 사용한 방식에 의한 부하 불균형율 곡선.
본 발명은 전자 교환기에 사용되는 공통선 신호장치에서 메시지 처리기에 균등하게 부하를 분담시킴으로써 신호 메시지 처리 성능을 향상시키는 내부루팅(routing) 방법에 관한 것이다. 종래 기술을 도면 제1도 내지 제3도를 통하여 설명하도록 한다.
제1도는 CCITT NO.7 기능레벨 구조와 OSI 계층과의 관계를 나타낸 것이다.
CCITT NO.7 공통선 신호방식은 레벨 1의 신호 데이터 링크기능, 레벨 2의 신호 링크 기능, 레벨 3의 신호망 기능, 레벨 4의 사용자부 기능으로 구성되어 있다.
그리고 사용자부 기능을 크게 신호 연결제어부를 통한 응용 특정요소 기능, 종합 정보통신망 사용자부, 그리고 전화 사용자부로 나뉘어지며 본 도면은 OSI에서 제안한 7 레이어(layer)와 비교한 것이다. 이러한 공통선 신호 방식을 수행하는 장치는 실현 형태에 따라 고유한 구조를 가질 수 있다.
제2도는 전자 교환기의 공통선 신호장치의 구조도이다. 이 장치는 레벨 1기능을 수행하는 신호 데이터 링크, 레벨 2기능을 수행하는 신호 단말기, 레벨 3기능을 처리하는 메시지 처리기 및 레벨 4기능을 수행하는 사용자부 처리기로 나뉘어지며 신호 단말기와 메시지 처리기간의 통신을 담당하는 신호 단말 연결망, 그리고 사용자부 처리기와 메시지 처리기간 통신을 담당하는 제어통신망이 존재하는데, 이 신호단말 연결망과 제어통신망은 완전 연결성을 갖는다. 즉, 모든 신호 단말기와 모든 사용자부 처리기는 이 통신망을 통해 어떤 메시지 처리기와도 통신이 가능하다.
이 장치에서 타 교환기로부터 신호 데이터 링크를 통해 들어오는 신호 메시지는 신호 단말기에서 레벨 2프로토콜(Protocol)이 처리되어 신호 단말 연결망을 통해 메시지 처리기로 보내진다. 메시지 처리기는 이 신호 메시지에 대해 레벨 3프로토콜을 처리하여 제어통신망을 통해 사용자부 처리기로 보낸다. 한편, 자국 교환기 즉, 사용자부 처리기에서 발생된 신호 메시지는 제어통신망을 통해 메시지 처리기로 보낸다. 이 신호 메시지 처리기에 의해 레벨 3프로토콜이 처리된 후, 신호 단말 연결망을 통해 신호 단말기로 보내져 신호 데이터 링크를 통해 타국 교환기로 전송된다. 타국 교환기로부터 입력되는 신호 메시지에 대한 입력 루팅중 메시지 처리기에서 사용자부 처리기로의 루팅, 또는 타국 교환기로의 출력 루팅 중 메시지 처리기에서 신호 단말기로의 루팅은 CCITT NO.7 신호 방식에 규정된 내용을 따라야 한다. 그러나 입력루팅 중 메시지 처리기로의 루팅, 또는 출력 루팅 중 사용자부 처리기에서 메시지 처리기로의 루팅은 고유 방법의 적용이 가능하다. 즉, 신호 단말기 또는 사용자부 처리기로부터 메시지 처리기로의 루팅방법은 임의로 설정하여 사용할 수 있으며 이 방법에 의해 메시지 처리기의 부하 분담이 이루어진다. 이러한 루팅 방법으로는 각 사용자부 처리기와 신호 단말기별로 메시지 처리기를 임의로 대응시켜 루팅하는 간단한 방법도 있으나 고장으로 인한 트래픽 전환시 균일하게 트래픽 로드를 분산하기 어려운 문제점이 있다. 그리고 기존 루팅 방식은 인덱스가 증가된 메시지 처리기의 연속적인 고장시 커다란 부하 집중을 나타냄으로써 메시지 처리기의 성능을 저하시킨다. 결국 부하의 균등한 분담정도는 메시지 처리기의 성능을 좌우함으로써 공통선 신호장치에 전체 성능에 미치는 영향이 크다.
그러면 여기서 부하 불균형에 의해 영향을 받는 메시지 처리기의 성능 한계 커브를 구하여 메시지 처리기에서의 부하 불균형이 공통선 신호 장치의 신호 메시지 처리 성능에 미치는 영향을 살펴보면 다음과 같다.
사용된 기호를 다음과 같이 정의한다.
V : 메시지 처리기의 총 처리시간중 신호 메시지 처리를 위해 할당되는 시간의 비율
λ : 공통선 신호 장치에서 초당 인가되는 부하(메시지수/초)
N : 공통선 신호 장치내의 메시지 처리기 갯수
r : 부하 불균형 비율(최대 부하가 인가된 메시지 처리기의 부하대 평균부하 비율)
S : 메시지 처리기의 평균 메시지 처리 시간
메시지 처리기는 일반적으로 연산자와 입출력자로 구성된다고 할 수 있으며, 따라서 평균 메시지 처리 시간은 다음과 같이 쓸 수 있다.
S=2(CT1+BTD/U)+TP..........................................................(1)
여기서, C : 입출력자 초기화에 필요한 연산자 명령어 수
T1: 연산자 명령어 당 평균 실행 시간
B : 평균 메시지 길이(비트수)
TD: 입출력자의 단위 데이터 전송시간
U : 단위 데이터 길이(비트수)
TP: 메시지 당 연산자의 프로토콜 처리시간
트래픽 및 관련 파라미터에 따른 메시지 처리기의 성능 한계커브는 식(1)의 메시지 처리시간 S에 의해 좌우된다. 불균형 트래픽이 인가된 메시지 처리기의 초당 인가되는 메시지 수는 rλ/N이 된다. 이 메시지 수에 상기 식(1)에 메시지 처리시간 S를 곱하면 초당 메시지 처리기가 신호 메시지 처리를 위해 할당되는 시간의 비율이 되므로 이 값은 V와 같게 된다. 또한 장치의 초당 총정보량은 R(비트)이라 했을 때 식(1)에서 평균 메시지 길이 B는 R/λ와 같으므로
V=(r/λ)〔2(CT1+(R/λ)TD/U)+TP〕
가 성립한다. 이 식을 정리하면 메시지 처리기의 한계 커브는
R=0.5UVN/(rTD)-λU(CT1+0.5TP)TD............................................(2)
이 된다.
제3도는 공통선 신호장치에 16개의 메시지 처리기(M=16)가 사용될 때의 한계 커브이다. 본 도면에서 한계 커브와 평균 메시지 길이를 나타내는 직선이 만나는 점의 X축 좌표에 해당하는 메시지수 λ가 메시지 처리 용량의 한계점이 된다. 이때 사용된 파라미터 값은 T1=1.8〔μs〕, TD=2.75〔μs〕, Tpm=0.2〔ms〕, C=10, U=8, V=0.6으로 추정되었다.
도면에서 보면, 균등부하 즉, r이 1이고 평균메시지 길이가 15옥테트 일 때 공통선 신호장치의 신호 메시지 처리 용량은 약 28,000메시지 정도이나 부하 불균형인자 r이 1.4일 때는 20,000메시지 이하의 처리 용량으로 성능이 많이 저하된다.
이와 같이 메시지 처리기에서의 균등한 부하분담은 장치의 성능을 높여줌을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 공통선 신호장치의 성능을 향상시키기 위해 메시지 처리기로의 부하를 균등하게 부담시킬 수 있는 내부망 트래픽 루팅 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 회선 식별 코드(CIC), 출발 지정 코드(OPC), 도착 지점 코드(DPC)를 포함하고 있는 신호 메시지를 신호 데이터 링크를 통해 송수신 하기 위한 다수의 신호 단말기, 신호 단말 연결망을 통해 상기 신호 단말기에 연결되는 다수의 메시지 처리기, 및 제어 통신망을 통하여 상기 메시지 처리기에 연결되는 다수의 사용자부 처리기를 포함하여 구성된 공통선 신호 장치에 적용되어 메시지 처리기간에 부하를 균등하게 분담시키기 위한 내부망 트래픽 루팅 방법에 있어서, 신호메시지의 회선 식별코드(CIC)의 하위비트를 메시지 처리기 선택코드(MHSC)로서 정의하는 제1단계, 상기 메시지 처리 선택코드(MHSC)를 상기 메시지 처리기 갯수로 나누어 얻어진 나머지 값을 근거로 하여, 동작중인 모든 메시지 처리기로 신호 메시지를 균등하게 분배하기 위해 사용자부 처리기와 신호 단말기내의 루팅 테이블을 설정하는 제2단계, 상기 사용자부 처리기 또는 상기 신호 단말기에서 메시지 처리기로 신호 메시지의 루팅을 실행하는 제3단계의 처리절차에 의해 수행되는 것을 특징으로 하고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
제4도는 공통선 신호 메시지의 구조를 나타낸 것으로 (1)은 회선 식별코드(CIC), (1a)는 메시지 처리기 선택 코드(MHSC), (2)는 출발 지점 코드(Origination Point Code), (3)은 도착 지점 코드(Destination Point Code)를 각각 나타내며 본 발명에서 사용된 부분은 CIC(1)이다. 이 CIC(1)는 전화교환국간 회선을 식별하는 고유번호로, 일반적으로 교환국간 회선은 거의 균등히 사용되고 있기 때문에 교환기에서 발생 또는 수신하는 공통선 신호 메시지에 포함한 CIC(1) 값은 0과 (22-1)사이의 범위 값에 거의 균등히 분포되어 있다. MHSC(1a)는 CIC(1)값의 하위 K 비트(0≤K≤12)로 정의 되어진 메시지 처리기 선택 코드이며 CIC(1) 값이 0과 (212-1) 범위에서 거의 균등하게 분포되어 있으므로 MHSC(1a) 값도 0과 (212-1) 범위에서 거의 균등하게 분포된다고 할 수 있다. 즉 임의의 한 CIC 값이 특정 신호메시지에 할당될 확률은 2-1
Figure kpo00001
이 된다. 바꾸어 말하면 교환국에서 신호메시지가 총 M개의 메시지가 발생되었다면 임의의 한 CIC(1) 값을 갖는 메시지는 M*2-12개가 된다고 할 수 있다.
이때 임의의 한 MHSC(1a) 값이 이진수로 DDD...D(D는 0 또는 1)일 때 이 MHSC(1a)를 포함하는 CIC(1) 값은 이진수 XXX...XDDDD...D(X:0 또는 1)로 표현되며 한 MHSC(1a)에 대해 CIC(1)는 총 212-K개가 존재한다. 즉, 임의의 한 MHSC(1a) 값을 포함하는 CIC(1)의 갯수는 MHSC(1a)값에는 무관하고 K에만 좌우되며 또는 MHSC(1a)값에 대해 212-K로 일정하다. 임의의 한 CIC(1)값을 갖는 메시지수는 M*2-12개이고 임의의 한 MHSC(1a) 값을 갖는 CIC(1)는 2개12-K개 이므로 임의의 한 MHSC(1a) 값을 갖는 메시지수는 M*2-12*2-12=M*2-K개가 된다. 즉 이 메시지 수는 MHSC(1a) 값에 무관하고 K에만 좌우되므로 모든 MHSC(1a)에 대해 M*2-k개의 메시지가 균등히 분배된다고 할 수 있다. 따라서 본 발명은 각 신호 메시지의 MHSC(1a)를 근거로 하여 모든 메시지 처리기에 균등하게 MHSC(1a) 값을 분배하는 방법에 근거하고 있다.
다음에는 본 발명의 루팅 방법을 체계적으로 서술해 본다.
1. 메시지 처리기의 고장이 없는 정상 상태에서는 MHSC(0≤MHSC≤2k)(1a)값을 메시지 처리기 갯수 N으로 나누어 나머지가 0인 신호 메시지는 메시지 처리기 #0으로, 나머지가 1인 신호메시지는 메시지 처리기 #1로, …나머지가 i인 신호 메시지는 메시지 처리기 #i로, …, 나머지가(N-1)인 신호 메시지는 메시지 처리기 #(N-1)로 루팅한다.
2. 메시지 처리기에 고장이 발생하였을 경우 가상 메시지 처리기 주소를 갱신하고, 고장난 메시지 처리기가 담당하던 메시지들의 MHSC(1a) 값들을 고장난 메시지 처리기를 제외한 가용중인 메시지 처리기 갯수(N-i)로 나누어(i은 고장난 메시지 처리기수)그 몫이 0인 신호 메시지는 가상 메시지 처리기 V#0으로, 몫이 1인 신호메시지는 가상 메시지 처리기 V#1으로, … 몫이 j인 신호 메시지는 가상 메시지 처리기 V#j로, …, 몫이(N-i-1)인 신호 메시지는 가상 메시지 처리시 V#(N-i-1)할당하여 분배한다. 이때 나눈 메시지 처리기의 갯수가(N-i)라 하면, 나눈 몫이 (N-1)를 넘는 경우는 모듈러(modular)(N-1)를 취하여 루팅한다. 도면 제5도는 이러한 과정을 처리하는 예로서, 전환 루팅시의 각 테이블의 운용예를 나타낸다.
메시지 처리기 #0의 고장이 발생하면 메시지 처리기 #0가 담당하던 메시지들의 MHSC(1a) 별로 전환시킬 메시지 처리기 번호를 위해 기술한 대로 구한 후에 루팅 테이블을 변경시킨다. 그리고 새로 변경된 루팅테이블을 각 사용자부 처리기와 신호단말기들로 통보하고, 루팅 상태를 유지하기 위하여 루팅 상태 테이블의 각 정보를 갱신시킨다.
3. 메시지 처리기가 복구되면 바로 그전에 전환되었던 MHSC(1a) 값들을 찾아 역전환시킨다. 즉, 매핑상태코드(MSC : Mappling Status Code)와 전환표시코드(TOIC : Takeover Indication Code)를 이용하여 그대로 전환하여 루팅하는 것으로 전환표시코드는 고장난 메시지 처리기의 갯수를, 매핑상태코드는 각 MHSC(1a) 별 전환된 회수를 나타낸다. 제6도는 전환 및 역전환시의 루팅 테이블의 변화를 나타낸 것으로 이를 참조하여 예를 들어 설명한다. 메시지 처리기 #0가 고장나고 연속해서 메시지 처리기 #1이 또 고장난 경우의 역전환을 살펴보면 제6도에서 보는 바와 같이 메시지 처리기 #0의 고장시 전환표시코드를 1증가시키고 고장난 메시지 처리기 #0가 담당하던 MHSC(1a)를 전환시킨후 각 MHSC(1a)별 매핑상태 코드에 전환표시코드 값만큼 증가시켜 변경한다. 메시지 처리기 #1이 또 고장나면 전환표시 코드값을 1증가시켜 2가 된다. 그리고 고장난 메시지 처리가 #1이 담당하고 있는 MHSC(1a)를 전환시키고 그 코드별 매핑상태 코드 값에 전환표시 코드값 2를 더하여 변경시킨다. 즉, MHSC 0는 3, MHSC 1은 2, … MHSC K는 1등으로 변경시킨다.
그후 메시지 처리기가 복구되어 역전환할 때는 루팅 테이블의 매핑상태 코드값 2보다 크거나 같은 MHSC(1a) 값들을 찾아 그대로 할당시키면 된다. 그런후 해당 매핑 상태코드에서 전환상태 코드 값을 빼어 갱신하고 전환상태 코드를 1감소시킨다. 이렇게 하므로써 고장시 전환시켰던 MHSC(1a)들을 그대로 전환하여, 트래픽 로드가 항상 일정하게 유지되도록 한다.
아래의 표 1은 이 방법이 적용되어 균등하게 메시지가 분배된 예를 보여주고 있다. 공통선 신호장치가 처리해야할 신호메시지가 초당 28,000개 일 때 메시지 처리기가 16개이고 MHSC(1a)의 K가 8비트로 선택된 경우 정상 상태에서의 각 메시지 처리기가 담당하는 부하 분배 상태는 표 1과 같으며 모든 메시지 처리기는 각각 초당 1,750개의 신호메시지를 처리하도록 분배된다.
[표 1]
정상상태에서의 메시지 처리기에 부하분담이 이루어진 예
Figure kpo00002
메시지 처리기 #0가 고장일 경우 상기 방법에 의하여 아래의 표2(a)와 같이 분배된다. 이 경우 메시지 처리기 #1은 다른 메시지 처리기에 비해 MHSC(1a) 하나가 더 할당되고, 메시지 처리기 #1이 또 고장난 경우 상기 방법에 의하면 아래의 표 2(b)와 같이 메시지 처리기 #2, 메시지 처리기 #5는 4개, 메시지 처리기 #4는 3개, 나머지 11개의 메시지 처리기들을 2개씩의 MHSC(1a)를 새로 할당받아 분담하게 된다. 이와 같이 순차적으로 메시지 처리기가 고정이 나더라도 어느 한쪽으로 편중되지 않고, 거의 부하가 분산되게 됨을 알 수 있다.
[표 2]
메시지 처리기의 고장시 부하분담 전환이 이루어진 예
(a)메시지 처리기 #0의 고장시 전환예
Figure kpo00003
(b) 메시지 처리기 #1의 고장시 전환예
Figure kpo00004
여기서 기존 루팅 방법과 개선된 루팅 방법에 부하분담 정도를 비교하면 다음과 같다.
기존 방식의 루팅 방법이 적용되었을 때의 부하불균형 비율 r1(메시지 처리기 I 고장시)는 근사적으로
r1={A0+A1+A2+…+Ai-1)+(i+1)Ai}/{2k/(N-i)}로 표현된다.
여기서,
A0=[2k/N]
A1=[A0/(N-1)]
A2=[(A0+A1)/(N-2)]
·
·
·
A1=[A0+A1+A2+…+Ai-1)/N]이다.
본 발명의 루팅 방법이 적용되었을 때 부하 불균형 비율 r1(메시지 처리기 i개 고장시)는 근사적으로
r1={A0+A1+A2+…+Ai}/{2k/(N-i)}로 표현된다. 여기서,
A0=[2k/N]
A1=[A0/N]
A2=[(A0+2A1)/N]
·
·
·
A1=[(A0+A1+A2+…+iAi-1)/(N-i)]이다.
그리고 여기서, [x]는 x보다 크거나 같은 자연수중 제일 작은 수를 나타낸다.
도면 제7도는 상기 수식에 의해 최악의 경우에 대하여 부하 불균형율을 기존 방법과 비교하여 나타낸 것으로, (10)은 기존 방식에 의한 부하 불균형을 나타낸 곡선이고, (20)은 본 발명에서 사용한 방식에 의한 부하 불균형을 나타내는 곡선이다.
도면에서 볼 수 있듯이 메시지 처리기가 4개 이상 고장날 경우 기존 방법은 본 발명의 방법보다 부하 불균형율이 2배 정도로 되어 시스템의 성능이 크게 떨어지게 되고 메시지 처리기의 고장 갯수에 비례하여 점점 증가함을 알 수 있다.
그러나 본 방식을 메시지 처리기의 고장에 관계 없이 부하 불균형이 거의 1에 가깝게 일정함을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 루팅 방법을 사용함으로써 얻어지는 적용효과는 공통선 신호장치에서 신호메시지를 처리하는 다수의 메시지 처리기들 간에 균등한 부하 분담을 갖게 하여 장치의 신호메시지 처리 성능을 향상시킬 수 있고, 정상 상태 뿐만 아니라 메시지 처리기의 고장시에도 관련 트래픽을 다른 가용 메시지 처리기들로 비교적 균등하게 분해하기가 용이하다.
또한 메시지 처리기의 폭주시 사용자부 처리기에서 전화망 루팅을 변경, 즉 CIC를 변경하므로 쉽게 폭주를 원천적으로 줄일 수 있다.

Claims (4)

  1. 회선 식별 코드(CIC), 출발 지정 코드(OPC), 도착 지점 코드(DPC)를 포함하고 있는 신호 메시지를 신호 데이터 링크를 통해 송수신 하기 위한 다수의 신호 단말기, 신호 단말 연결망을 통해 상기 신호 단말기에 연결되는 다수의 메시지 처리기, 및 제어 통신망을 통하여 상기 메시지 처리기에 연결되는 다수의 사용자부 처리기를 포함하여 구성된 공통선 신호 장치에 적용되어 메시지 처리기간에 부하를 균등하게 분담시키기 위한 내부망 트래픽 루팅 방법에 있어서, 신호메시지의 회선 식별 코드(CIC)의 하위비트를 메시지 처리기 선택코드(MHSC)로서 정의하는 제 1단계, 상기 메시지 처리 선택코드(MHSC)를 상기 메시지 처리기 갯수로 나누어 얻어진 나머지 값을 근거로 하여, 동작중인 모든 메시지 처리기로 신호 메시지를 균등하게 분배하기 위해 사용자부 처리기와 신호 단말기내의 루팅 테이블을 설정하는 제2 단계, 상기 사용자부 처리기 또는 상기 신호 단말기에서 메시지 처리기로 신호 메시지의 루팅을 실행하는 제3 단계의 처리 절자에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 내부망 트래픽 루팅 방법.
  2. 제2항에 있어서, 상기 제2 단계는 상기 다수의 메시지 처리기 중 일부에 고장이 발생하였을 경우 고장난 메시지 처리기의 신호메시지를 균등하게 분담하기 위해, 상기 메시지 처리 선택 코드(MHSC)를 상기 고장난 메시지 처리기를 제외한 사용 가능한 메시지 처리기 갯수로 나누어 얻어진 몫에 의해 고장난 메시지 처리기의 신호 메시지를 할당하여 재분배하는 단계를 더 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 내부망 트래픽 루팅 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 메시지 처리기 선택 코드의 비트수를 K라 할 경우 K는 1≤K≤12인 것을 특징으로 하는 내부망 트래픽 루팅 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 단계는 상기 고장난 메시지 처리기가 복구되는 경우 바로 그전에 전환되었던 메시지 처리기 선택코드를 찾아 복구된 메시지 처리기로 상기 메시지 처리기 선택코드를 할당하여 역전환되게 하는 단계를 더 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 내부망 트래픽 루팅 방법.
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