WO2015170793A1 - Method for reducing network traffic using dual virtual path algorithm - Google Patents

Method for reducing network traffic using dual virtual path algorithm Download PDF

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WO2015170793A1
WO2015170793A1 PCT/KR2014/004959 KR2014004959W WO2015170793A1 WO 2015170793 A1 WO2015170793 A1 WO 2015170793A1 KR 2014004959 W KR2014004959 W KR 2014004959W WO 2015170793 A1 WO2015170793 A1 WO 2015170793A1
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WO
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node
frame
path
terminal
received
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Application number
PCT/KR2014/004959
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
이종명
알라위 나자이프사드
Original Assignee
명지대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]

Definitions

  • the present invention relates to a method for reducing traffic in various structures of a network, particularly a method for reducing traffic in an Ethernet network using a high availability seamless redundancy (HSR) standard, and more particularly, to a dual virtual path (DVP).
  • the present invention relates to a network traffic reduction method that can improve the performance of an HSR network by reducing the unnecessary redundant unicast traffic in an HSR closed loop network.
  • the network traffic reduction method can control the node to receive only one copy of the frame, thereby eliminating unnecessary transmission and reception of the frame copy, thereby reducing the traffic compared to the previous network system.
  • the network traffic reduction method according to the prior art has a limitation in that it can reduce the traffic only for the network forwarding the frame copy by broadcasting or multicasting.
  • the present invention provides a network traffic reduction method for improving the performance of an HSR network by reducing unnecessary redundant unicast traffic in an HSR closed loop network in a network using the HSR standard.
  • each terminal node broadcasts a declaration frame, and each first node is based on the declaration frame.
  • Generating a neighbor table containing information about terminal nodes in a network thereby declaring a terminal node, for each first and second terminal node pair, the first terminal node referring to its neighbor table for the
  • By unicast transmitting a path selection frame to a second terminal node, wherein each second node generates a prepass table that includes path information from the first terminal node to a second terminal node based on the path selection frame, Establishing a dual virtual path between the first and second terminal nodes; And transmitting a data frame from a source terminal node to a destination terminal node through at least one of the virtual paths.
  • the first node in the step of declaring the terminal node, is not the source node of the received declaration frame, but the received declaration frame identifies itself. If it has not already passed, the received declaration frame is read and the MAC address of the source node of the received declaration frame and the sequence number of the received declaration frame are added to the neighbor table.
  • the first node may delete the received declaration frame when the source node of the received declaration frame is itself.
  • the first node may determine that the received declaration frame has already passed through itself, and the MAC address of the source node of the received declaration frame and the received node. At least one of the cases in which the sequence number of the declaration frame is indicated in the neighbor table is characterized in that the received declaration frame is processed according to standard HSR rules.
  • the second terminal node in the establishing of the dual virtual path, is a terminal node including a MAC address in a neighbor table of the first terminal node. It is characterized by.
  • the A second node forwards the received path selection frame to a port different from the received port, and deletes the received path selection frame if it has already forwarded the received path selection frame to a different port than the previously received port. It is characterized by.
  • the received path selection In the network traffic reduction method using the dual virtual path algorithm according to the present invention, in the step of establishing the dual virtual path, when the second node is a terminal node and the destination node of the received path selection frame, the received path selection Receive another copy of the received path selection frame from a port different from the port receiving the frame, generate or update a prepass table with information about the received path selection frame, and source node of the received path selection frame. And replying the path confirmation frame.
  • the information about the received path selection frame may include an input port number at which the received path selection frame is received, a source and a destination node of the received path selection frame. And an identification tag of the quadbox node attached to the MAC address and the received path selection frame.
  • the step of establishing the dual virtual path when the second node is a quadbox node, transmitting from the first terminal node to the second terminal node.
  • the information about the reached path selection frame includes the sequence number of the reached path selection frame, the MAC address of the source node and the destination node of the reached path selection frame. And an identification tag of the quadbox node attached to the reached path selection frame.
  • the second node when the second node is a quadbox node, after a predetermined second step time elapses, the second node is included in the prepass table of the second node.
  • the terminal node pairs information about a terminal node pair in which a path confirmation frame does not pass through the second node is deleted from the free path table of the second node.
  • the second node when the second node is a quadbox node, after the predetermined second step time elapses, the second node may be configured as a source in the free pass table. And generating a final route table inverting the MAC addresses of the destination nodes.
  • the identification tag included in the transmitted path selection frames is compared to determine whether or not a common node exists between the dual virtual paths.
  • the identifying terminal node is a blocking node, when the common node exists, the blocking node in connection with the transmission between the first and second terminal node. Requesting to block a port that connects to the network, requesting to reestablish a path between the first and second terminal nodes, and reestablishing a path where no common node exists between the first and second terminal nodes. After that, the blocking node is requested to release the block.
  • the source terminal node copies the data frame and transmits the data frame to the dual virtual path with the destination terminal node, respectively. It is characterized by.
  • the terminal node reached by the data frame is unicoded. At least one method of receiving, discarding, deleting, and forwarding the data frame based on at least one of whether the frame is a cast frame and whether the terminal node at which the data frame arrives is the destination terminal node. do.
  • the quadbox node reached by the data frame is the data frame. Determining whether to process the data frame according to standard HSR rules or forward the data frame to an appropriate output port based on whether it is a unicast frame and the final path table of the quadbox node reached. It is characterized by.
  • each node in the step of transmitting the data frame, when the data frame is transmitted before the step of establishing the dual virtual path is completed, each node is a standard.
  • the data frame is processed according to an HSR rule.
  • the first terminal node periodically copies a path health confirmation frame and transmits copies thereof to the second terminal node through one virtual path, And if the second terminal node receives a copy of the transmitted path health confirmation frame, monitoring the virtual path by returning a path health confirmation frame to the first terminal node.
  • the first terminal node in the monitoring of the virtual path, when the first terminal node receives all copies of the path health confirmation acknowledgment frame, it is attached to the copies. It is characterized in that all the node identifier tags are attached in the same order according to the free path table of the first terminal node, and if they are not attached in the same order, the one virtual path is reestablished.
  • the first terminal node unicasts a repath selection frame to the second terminal node, and each quadbox node duplicates the repath selection frame. Forwarding copies to a next node, and when the second terminal node receives the repath selection frame, reestablishing the virtual path by sending the path selection frame to the first terminal node.
  • the performance of the network can be improved by reducing unnecessary redundant unicast traffic in the network.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a standard HSR protocol and a dual virtual path special frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of declaring a terminal node according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of generating a neighbor table in a step of declaring a terminal node according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of a terminal node in establishing a dual virtual path according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of a quadbox node in establishing a dual virtual path according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a network in which a common node problem occurs in establishing a dual virtual path according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of a terminal node in a step of transmitting a data frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of a quadbox node in a step of transmitting a data frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 9 is a diagram illustrating an example of an HSR network according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating frame transmission at each example node under the standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from the first example node to the second example node according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating frame transmission at each example node under the standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from the third example node to the first example node according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating frame transmission at each example node under the standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from the first example node to the second example node in a node failure case according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating frame transmission at each example node under the standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from the third example node to the first example node in a node failure case according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a graph comparing network traffic and discarded traffic between an HSR standard and a DVP algorithm in a faultless case according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a graph comparing network traffic and discarded traffic between the HSR standard and DVP algorithm of a link failure case according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a graph comparing network traffic and discarded traffic between the HSR standard and DVP algorithm in a node failure case according to an embodiment of the present invention.
  • first example node 2 second example node
  • Network traffic reduction method of the present invention relates to a method for reducing the traffic (traffic, load) of the network when transmitting and receiving a frame or frame copy (Frame Copy) in a variety of networks, in particular the traffic reduction when sending and receiving a frame copy Suggest a method.
  • various networks such as Ethernet may be used.
  • Frame copying is used for redundancy protocols, redundancy systems and the like.
  • redundancy of nodes that is, in the case of connecting the nodes through two channels
  • frame copies are transmitted in advance to the nodes via the channels.
  • the system can use frame copy to reduce channel recovery time between nodes.
  • the present invention can be applied to various networks, and in particular, to a high availability seamless redundancy (HSR) standard network.
  • HSR is a standard redundancy protocol standardized by the IEC62439-3 standard and is applied to redundant systems.
  • each node duplicates a frame and transmits the same frame through two ports to prepare for failure. Even if one channel fails, the duplicated frame is always transmitted to the other channel so that the failure recovery time is zero. can do.
  • the HSR network always duplicates each unicast frame transmitted on each quadbox node type available within the network and randomly forwards these frames to the destination, thus allowing many frame copies to circulate on the network. While other circular frame copies are deleted and removed from the network immediately after going through the same node twice in the same direction, the destination node finally receives only two of these frames, takes the fastest, and discards the second. .
  • the DVP algorithm of the present invention solves this problem by establishing two virtual paths between a pair of two terminal nodes. Since quadbox nodes are used only for interconnection purposes and do not have any other connected end users, a virtual full mesh network is established between all terminal nodes except quadbox nodes. The established virtual paths go through quadbox nodes. However, since the virtual path does not replicate and random forward at each quadbox node as in the standard HSR protocol, all transmitted unicast frames are forwarded from the source node to the destination node along the virtual path, and the number of frame copies transmitted remains constant. do. Thus, the DVP algorithm can reduce total network traffic and improve network performance.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a standard HSR protocol and a dual virtual path special frame according to an embodiment of the present invention.
  • the DVP algorithm proposed in the present invention uses special frames called dual virtual path special frames having a purpose and a task to be performed, and the dual virtual path special frames have an announce (ann) frame and a path selection according to their role.
  • Selection (PaS) frame Path Confirmed (PAC) frame, Path Health Checking (PHC) frame, Request Block (ReB) frame, Open Block (OB) frame, Path health Ackowleged Path Health Checking (ACK PHC) frame, Acknowledgment Request Block (ACK ReB) frame, Acknowledged Open Block (ACK OB) frame, Re-Path Selection (RePas)
  • PaS Selection
  • PAC Path Confirmed
  • PHC Path Health Checking
  • ReB Open Block
  • ACK PHC Acknowledgment Request Block
  • ACK OB Acknowledged Open Block
  • RePath Selection (RePas) There is a frame.
  • DVP DVP Frame Type
  • the size of the DTF field is 2 octets.
  • the reason for positioning the DFT field in the payload is to keep the entire DVP special frame at the standard HSR size.
  • the reservation code means a code having a fixed specific meaning.
  • Code 1100 represents a special DVP frame, otherwise the node considers the received frame as a standard HSR frame.
  • the DVP algorithm continues to use the standard HSR protocol during the setup procedure until it completes all the setup processes, that is, generating the neighbors (Ne) table and establishing the DVP. Nevertheless, if a data frame is sent from one node to another during the DVP setup procedure, each received node will check the path identifier field for the received frame and if it is equal to 1100 or Check if it is a different value. If the path identifier field is 1100, then it is a special DVP frame, and after reading the DFT field value, perform the appropriate activity. If the path identifier field is not 1100, it is a standard HSR frame and standard HSR transmission rules apply. Therefore, no frames are lost during the DVP setup procedure.
  • each terminal node broadcasts an Ann frame, and each first node includes information about terminal nodes in the network based on the Ann frame.
  • Declaring a terminal node by creating a Ne table, for each first and second terminal node pair, the first terminal node unicasts a PaS frame to the second terminal node with reference to its Ne table, At least one of establishing a DVP between the first and second terminal nodes by generating a PrP table that includes path information from the first terminal node to the second terminal node based on the PaS frame. And transmitting the data frame from the source terminal node to the destination terminal node via the path of.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of declaring a terminal node according to an embodiment of the present invention.
  • each terminal node declares itself by broadcasting a kind of special DVP frame called an announcement (ann) frame. Frame copies of the Ann frame propagate through the network until each copy is returned to the source node or passed through the same node twice in the same direction and deleted and removed from the network.
  • announcement an announcement
  • the Ne table includes the sequence number of each read Ann frame and the MAC address of the source node.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of generating an Ne table according to an embodiment of the present invention.
  • each first node selects a received Ann frame when the source node of the received Ann frame is not itself and the received Ann frame does not pass through itself.
  • the MAC address of the source node of the read Ann frame and the sequence number of the received Ann frame may be added to the Ne table.
  • the first node may delete the received Ann frame. Further, the first node receives at least one of when the received Ann frame has already passed through it, and when the MAC address of the source node of the received Ann frame and the sequence number of the Ann frame are displayed in the neighbor table.
  • One Ann frame can be processed according to standard HSR rules.
  • the Ann frame is forwarded according to standard HSR rules and propagated along the network, so that information about the Ann frame for all terminal nodes is included in each Ne table, so that each node includes information about terminal nodes in the network. You can create Ne tables.
  • each node When the creation of the Ne table at each node is complete, each node will know from its Ne table how many terminal nodes are available in the network and what their MAC addresses are. As a result, it is then possible for all terminal nodes to send unicast frames to each other, instead of broadcasting.
  • the duration required to complete all tasks of the phase of declaring a terminal node and move to the second phase is defined as the Duration Time of the First Phase (DTFP), approximately 128 milliseconds (msec). Can be estimated as DTFP can be approximated at 150 msec to create margins including generation of Ne tables and transmission delay of wires.
  • DTFP Duration Time of the First Phase
  • the first terminal node refers to its Ne table to the second terminal node as a PaS. Transmits a unicast frame, and every node in the network, i.e. each second node, generates a PrP table containing path information from the first terminal node to the second terminal node based on the PaS frame, thereby Establish DVP between terminal nodes.
  • DVP point-to-point communication between terminal nodes via DVP without propagating data frames over the network as in the HSR protocol.
  • the establishment of DVP is performed by informing quadbox nodes how to forward or guide the frame to the source or destination terminal nodes of the received frame without copying and random forwarding of the received frame.
  • the second terminal node may be a terminal node that includes the MAC address in the Ne table of the first terminal node. That is, as described above, since the Ne table of each node includes information about each terminal node, each of the other terminal nodes whose PaS frame, which is a special DVP unicast frame, is specified in its Ne table. By transmitting to the network, DVP can be established for all terminal node pairs.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating the operation of a terminal node in the step of establishing a DVP according to an embodiment of the present invention.
  • the second node in the step of establishing DVP, if the second node is a terminal node and is not a source node and a destination node of the received PaS frame, the second node is different from the port receiving the PaS frame received by the second node. If you forward to a port, but already forwarded the PaS frame to a different port than the previously received port, you can delete the received PaS frame.
  • each terminal node that receives a PaS frame belonging to the connection pair, rather than part of the connection pair, may forward or delete it from another port if the frame was previously forwarded in the same direction.
  • the second node is a terminal node and a destination node of the received PaS frame
  • another copy of the same PaS frame is received from a port different from the port receiving the received PaS frame, that is, Receive a copy of the received PaS frame in both directions, create or update the PrP table with information about the received PaS frame, and return a Path Confirmed (PaC) frame to the source node of the received PaS frame.
  • PaC Path Confirmed
  • quadbox nodes forward the received PaS frame copy to the destination terminal node.
  • the destination terminal node responds with a PaC frame to the source terminal node.
  • Each copy of the PaC frame moves through one of the established DVPs, and in this process, each quadbox node can know which port can be connected to the destination node of the connection pair.
  • all quadbox nodes that have undergone PaC frame copies will be able to forward frames for both directions of the connection pair.
  • the received PaS frame information includes the input port number of the received PaS frame, the MAC address of the source and destination nodes of the received PaS frame, and an identification tag of the quadbox node attached to the PaS frame. , ID Tag).
  • each terminal node may receive a total of two transmitted PaS frame copies, one in each direction, and create or update its own PrP table by reading information on the PaS frame from the received frame copy.
  • the PrP table of the terminal nodes contains a list of all identification tags that have been attached to all received PaS frames, but the PrP tables of quadbox nodes do not contain a list of such identification tags. These tags are used to ensure that there are no common nodes between the DVPs of each connection pair, that is, the two virtual paths that make up the DVP are completely independent and separate.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of a quadbox node in the step of establishing a DVP according to an embodiment of the present invention.
  • the PrP table includes information about a PaS frame that reaches the second node most quickly among path selection frames transmitted from the first terminal node to the second terminal node. May be generated or updated, the identification tag of the second node is attached to the reached PaS frame, and the reached PaS frame and the duplicated PaS frame may be forwarded by replicating the reached PaS frame.
  • the information about the PaS frame reached may include the sequence number of the PaS frame reached, the MAC address of the source and destination nodes of the PaS frame reached, and the identification tag of the quadbox node attached to the PaS frame. .
  • each quadbox node has its identification tag in the PaS frame payload. Will be attached.
  • a PaC frame is generated from a pair of terminal nodes included in the PrP table of the second node.
  • Information about a terminal node pair not to pass through the second node may be deleted from the PrP table of the second node.
  • Nodes that will not pass through PaC frames are not part of the virtual path, and the size of the PrP table can be kept small by deleting information about the pair of terminal nodes where the PaC frames will not pass through the second node, and contain unnecessary entries. You can do it.
  • the second node when the second node is a quadbox node, after a predetermined DTSP time elapses, the second node flips MAC addresses of the source and destination nodes in the PrP table to each other (Final Path Table, FP). Table) can be created.
  • the FP table is a table used for forwarding frames received in both directions and may be inferred from the PrP table.
  • the FP table is created by taking the source and destination MAC address columns from the PrP table and flipping their contents.
  • the FP table will also use the input port column as the output port column.
  • the FP table no longer needs the sequence number column since the role of the sequence number column in the process has ended.
  • Process generation of the FP table can begin immediately after the expiration of the DTSP time, which is the point before the DVP establishment step ends and before moving to the step of transmitting the data frame.
  • DTSP time is Duration Time for Paths Re-establishment Prodecure in Duration Time for the Second Phase under a Normal Situation (DTSPn).
  • DTPR Duration Time of the Common Node Problem
  • DTSPn is estimated to be 256msec
  • DTRP is 768msec
  • DTCN is 1792msec. Therefore, DTSPn can be estimated to be 2815msec.
  • the DTSP may be assumed to be about 3000 msec.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a network in which a common node problem occurs in establishing a dual virtual path according to an embodiment of the present invention.
  • DVPs are set up to be completely separate from each other, because if one of the DVP paths does not work, the other must not be affected. Therefore, the terminal node of each connection pair can confirm that these requirements are met when generating the PrP table.
  • At least one of the source node A and the destination node M may determine whether a common node exists between the DVP between A and M.
  • a checking node node for checking whether a common node exists or not compares identification tags of a PaS frame copy so that a common node does not exist between paths of each PaS frame copy except for a source node and a destination node. Check that it is not.
  • the identifying terminal node may select a second path and identify a node called a blocking (BLO) node located after the common node closest to it.
  • BLO blocking
  • the confirming terminal node requests the blocking node to block a port that connects to the common node in connection with the transmission between the first and second terminal nodes if a common node exists, and between the first and second terminal nodes. It may request to reestablish the path of, and may request that the blocking node release the block after the path where the common node does not exist between the first and second terminal nodes is reestablished.
  • the acknowledgment terminal node can send a ReB frame that is a reliable DVP unicast frame to the BLO node, which connects the BLO node and the common node to deliver all PaS frames belonging to the same connection pair. You can tell the BLO node to logically block the port.
  • a BLO node can identify which port is connected to the common node from all its ports in order to search its PrP table and forward the problematic pair of connections, and block that port. Thereafter, the BLO node may transmit an ACK ReB frame to the confirming terminal node.
  • the acknowledgment terminal node may send a RePas frame to the corresponding terminal node of the same connection pair to retransmit the PaS frame, i.e. reestablish a new path.
  • the corresponding terminal node receives the RePas frame, it immediately sends a PaS frame, and the confirming terminal node can compare the paths of the received new PaS frame copies to confirm that there is no common node between them. If the common node does not exist, the checking terminal node updates its PrP table with the new path and proceeds to the next step. If the common node exists, it reports to the network administrator and, despite the common node, the new path. You can update your PrP table with. In this case, there may be no independent or separate dual virtual paths for the connection pair.
  • the terminal node then checks and sends an Open Block (OB) frame, a trusted special DVP unicast frame, to the BLO node. This is to unblock its port connecting with the common node in front of future PaS frames belonging to the same connection pair. As soon as the BLO node receives the OB frame, it unblocks and sends a special DVP frame called ACK OB to the terminal node acknowledging that it informs the terminal node that the deblocking has been performed.
  • OB Open Block
  • ACK OB special DVP frame
  • the network traffic reduction method using the DVP algorithm transmits a data frame from a source terminal node to a destination terminal node via at least one path of DVP.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of a terminal node in a step of transmitting a data frame according to an embodiment of the present invention.
  • the source terminal node copies the data frame and transmits the data frame in a dual virtual path with the destination terminal node, respectively.
  • the terminal node that has reached the data frame is based on at least one of whether the data frame is a unicast frame and whether the terminal node at which the data frame reached is the destination terminal node.
  • the data frame may be processed by at least one method of receiving, discarding, deleting, and forwarding.
  • the terminal node can duplicate the data frame and transmit multicast or broadcast using standard HSR rules if the data frame reached is not a unicast frame.
  • the terminal node itself may discard the data frame if it has received it according to whether it has received the same frame before, and if not, receive the data frame.
  • the terminal node may delete the data frame, otherwise it may choose a different port than the one that received the data frame.
  • Data frames can be forwarded through
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of a quadbox node in a step of transmitting a data frame according to an embodiment of the present invention.
  • the quadbox node that the data frame reaches is based on the standard HSR based on whether the data frame is a unicast frame and the final path table of the quadbox node reached. By convention, you can decide whether to process the data frame or forward the data frame to the appropriate output port.
  • the quadbox node applies standard HSR rules to perform replication and random forwarding. Can be done.
  • the quadbox node can forward the data frame to the appropriate output port for the connection pair of the received frame selected in the FP table.
  • the quadbox node can duplicate the corresponding copy of the frame and randomly forward to the next nodes. This ensures that the destination node receives at least one copy of the transmitted frame, in the same manner as the standard HSR transmission process.
  • the DVP algorithm can ensure that no received frames are discarded or deleted.
  • each node may process the data frame according to standard HSR rules. .
  • HSR rules it is possible to ensure that no data frames are lost during the establishment of DVP.
  • a first terminal node periodically copies a PHC frame, and transmits a copy to a second terminal node through one virtual path.
  • the terminal node may further comprise monitoring the virtual path by returning an ACK PHC frame to the first terminal node upon receiving a copy of the transmitted PHC frame.
  • the PHC frame is a DVP special unicast frame, which is transmitted from each terminal node to all terminal nodes contained on the FP table.
  • the transmission process may occur within the PHC Duration Time of the PHC (DTPHC).
  • the DTPHC may generally be assumed to be about 256 msec or 300 msec, for example, to secure a margin.
  • the ACK PHC frame returned by the second terminal node may be attached to the ACK PHC frame by the identification tag of the quadbox node passing through the ACK PHC frame back to the source node of the PHC frame, that is, the first terminal node.
  • the first terminal node receives all copies of the ACK PHC frame, it is checked whether all node identification tags attached to the copy are attached in the same order according to the PrP table of the first terminal node, and not attached in the same order. If not, one virtual path can be reestablished.
  • the first terminal node If the first terminal node does not receive one or two copies of the ACK PHC frame in DTAPHC, the first terminal node deletes the previous information collected from one of the received copies of the ACK PHC frame and retransmitted the PHC frame. Afterwards, you can wait as long as DTAPHC once more. If no further copies are received from each direction of the ACK PHC frame thereafter, the first terminal node reports to the network administrator and considers the node to be a dead node, the Ne and PrP of the first terminal node. Can be deleted from the table.
  • PHC frames are useful for keeping the size of the PrP and FP tables of quadbox nodes as small as possible. Because whenever a PHC frame in a virtual path passes through a quadbox node, the PrP and FP tables of each quadbox node maintain entries for the virtual paths through that quadbox node to ensure that the virtual path is still alive. Because. If the terminal or quadbox node does not receive a PHC frame from the virtual path within a certain time, for example 2.6 seconds, the entry is obsolete and the node deletes the entry associated with the virtual path from the PrP table and the quadbox node. In this case, an entry related to the corresponding virtual path may also be deleted from the FP table.
  • a first terminal node unicasts a RePas frame to a second terminal node, and each quadbox node duplicates the RePas frame to copy the next node.
  • the method may further include reestablishing the virtual path by transmitting a PaS frame to the first terminal node when the second terminal node receives the RePas frame.
  • the reestablishment of such a virtual path is performed when one of the terminal nodes does not receive both of the PaS frame copies from the corresponding node of the connection pair as described above, and when there is a common node in the DVP that was supposed to be separated and independent from each other.
  • one or two of the DVPs may not be able to deliver a PHC frame copy to the corresponding node of the connection pair.
  • the first terminal node may retransmit the PaS frame to the second terminal node after the DTSPn time has elapsed. You can request At this time, the first terminal node may transmit a RePaS frame to the second terminal node, and all quadbox frames may copy the RePaS frame and forward the copies to the next node while the RePaS frame is being transmitted. This is necessary to ensure transmission since there is no dual path between the first and second terminal nodes.
  • the second terminal node may retransmit the PaS frame to the first terminal node, and the PaS frame may be duplicated and transmitted as well.
  • the ID tag of the quadbox node in the middle may be attached.
  • Quadbox nodes on the reestablished path can update the PrP and FP tables upon receipt of a new PaS frame.
  • the first terminal node returns a PaC frame, and the quadbox node on the path to the second terminal node can confirm the last update.
  • the duration required for reestablishment is represented by the Duration Time of Path Reestablishment (DTPR), which can be estimated in a manner similar to DTSP and DTFP.
  • DTRP Duration Time of Path Reestablishment
  • DTRP may be estimated to be 384 msec under normal circumstances.
  • the double 768 msec is used as an estimated value for margin.
  • the network traffic reduction method using the dual virtual path algorithm according to the present embodiment can improve network performance by reducing unnecessary redundant unicast traffic in the network.
  • network-traffic parameters were used as an indicator of performance.
  • the network-traffic parameter refers to the total number of frame copies moving over time, starting with the transmission of a frame until all the frames have been received or deleted.
  • an example of the HSR network may include first to fourth example nodes 1-4 and fifth to eighth example nodes 5-8.
  • the first through fourth example nodes 1-4 are terminal nodes and the fifth through eighth example nodes 5-8 are quadbox nodes.
  • the terminal nodes have two ports each, and the quadbox nodes have four ports each.
  • the terminal node can transmit two copies of one frame through different ports to different virtual paths.
  • the network comprises four rings, each of which is connected to two different rings, which may give sufficient complexity in the path selection for the frame passing through the network.
  • the performance of the DVP algorithm was measured through a simulation using the network shown in FIG. 9.
  • the DVP algorithm only works with unicast traffic types.
  • the behavior of the DVP algorithm for multicast / broadcast traffic is similar to that of the standard HSR protocol, where the standard HSR protocol is used for each quadbox until it arrives at its destination or passes through the same node twice in order to be deleted or removed from the network. It only depends on the replication and random forwarding of the frames received at the node.
  • FIG. 10 and 11 illustrate frame transmission of an error-free case under a standard HSR protocol.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating frame transmission under a standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from a first example node 1 to a second example node 2 according to an embodiment of the present invention
  • Table 1 shows a detailed sample of a connection pair in the case where each source node transmits a unicast frame to each different destination node in the example of the network shown in FIG. 9.
  • Link-failure cases under the standard HSR protocol include, for example, a failure during network operation on the link between the first example node 1 and the fifth example node 5.
  • FIGS. 12 and 13 are diagrams illustrating frame transmission of a node-failure case under a standard HSR protocol.
  • the failed node is the fifth example node 5.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating frame transmission under a standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from a first example node 1 to a second example node 2 in a node-failure case according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating frame transmission under a standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from a third example node 3 to a first example node 1 in a node-failure case according to an embodiment of the present invention.
  • the failure of the fifth example node 5 causes the failure of all links connected to it, and this failure causes the link and the destination between the second example node 2 and the sixth example node 6, which are destination nodes.
  • the node between the first example node 1 and the eighth example node 8 is deleted from one of two circular frames (one in each direction).
  • the third example node 3 receives the first In the case of transmitting a unicast frame to the example node 1 and in the case of Table 1, a fault-free case, a link-failure case, and a node-failure case were considered.
  • Table 2 shows a comparison of network traffic under standard HSR protocol and DVP algorithm in a faultless case.
  • the first scenario where the first example node 1 sends one frame to the second example node 2 shows 71.4% less network traffic under the DVP algorithm than in the standard HSR protocol. This means that unnecessary redundant traffic exists and circulates the network without gain, so flooding such traffic within the network may cause delays or network congestion.
  • the DVP algorithm outperforms the standard HSR protocol.
  • the reduction rate is calculated by the following equation.
  • Table 3 shows a comparison of network traffic under standard HSR protocol and DVP algorithm in a link-failure case.
  • the network performance under DVP is better than the standard HSR protocol as shown in Table 3 above, but the DVP algorithm provides only one path between the first example node (1) and the second example node (2). It was. The second path worked properly, while the first path (first example node-fifth example node-second example node) failed the link between the first example node (1) and the fifth example node (5). Because it was down. Nevertheless, the DVP algorithm always provides dual physically separate paths for each connection pair, so in the case of link failure, the worst effect in the DVP algorithm is not on both paths, but on any connection pair or few connection pairs. Only one path is lost for them.
  • the failure case is a temporary state that is repaired for a very short time of up to 3150 msec when the DVP algorithm is restarted, so that the failure case can be recovered.
  • the DVP algorithm outperforms the standard HSR protocol.
  • Table 4 shows a comparison of network traffic under standard HSR protocol and DVP algorithm in a node-failure case.
  • the maximum network traffic for each frame transmitted within this connection pair will be 6 frames each with 4 links, while the minimum network The traffic will be 2 frames if the second path goes down. And if only the primary path is fault-free and consists of two links, the maximum traffic will be 2 frames per transmission operation. In this case, however, the network traffic under the standard HSR protocol does not even reach the maximum network traffic value under the DVP algorithm, so the DVP algorithm prevails. Moreover, as mentioned above, in the DVP algorithm, the fault case is a temporary state and is recovered after a certain time. Thus, for all cases and scenarios, DVP algorithms always outperform standard HSR protocols.
  • Table 5 shows a comparison of discarded traffic between the standard HSR protocol and the DVP algorithm in a faultless case.
  • Table 6 shows a comparison of discarded traffic between standard HSR protocol and DVP algorithm in a link-fault case.
  • Table 7 shows a comparison of discarded traffic between the standard HSR protocol and the DVP algorithm in a node-failure case.
  • FIG. 14 is a graph comparing network traffic and discarded traffic between an HSR standard and a DVP algorithm in a faultless case according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a graph comparing network traffic and discarded traffic between the HSR standard and DVP algorithm of a link-fault case in accordance with an embodiment of the present invention.
  • 16 is a graph comparing network traffic and discarded traffic between the HSR standard and DVP algorithm of a node-fault case in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 shows that a 72.1% reduction in network traffic of the DVP algorithm is obtained and 88.9% reduction for discarded traffic in a faultless case compared to the standard HSR protocol.
  • 15 and 16 show that both network traffic and discarded traffic are reduced in the DVP algorithm in failure cases.
  • the reduction rate is constant with respect to the number of transmitted frames respectively, for example, when each terminal node transmits 10 frames in FIG. 15, the reduction rate is 73.7% and transmits 20 or 30 frames or the like. The same value is also applicable to the case.
  • the reduction rate is constant if the number of transmissions of frames in the DVP algorithm and the standard HSR protocol is similar.
  • the performance of the DVP algorithm is the standard HSR in all simulation results, considering that the simulations were performed on the worst case and scenarios where failures occurred and long-term failure conditions were obtained to obtain equivalent conditions for the DVP algorithm and the standard HSR protocol. Better than protocol
  • the performance of the DVP algorithm is proportional to the network size, because frames will travel in several virtual paths instead of spreading across all network paths.
  • the performance of the network can be improved by reducing unnecessary redundant unicast traffic in the network.

Abstract

The present invention relates to a method for reducing traffic in a network of various structures and, particularly, to a method for reducing traffic in an Ethernet network using a High-availability Seamless Redundancy (HSR) standard, the method comprising the steps of: broadcast-transmitting, by each terminal node, a declaration frame and generating, by each first node, a neighboring table including information on a terminal node within a network; establishing dual virtual paths for each first and second terminal node pair; and transmitting a data frame from a source terminal node to a destination terminal node via one path of the dual virtual paths. The present invention reduces unnecessary duplicate unicast traffic within a network, thereby being capable of improving the performance of the network.

Description

이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법Network Traffic Reduction Method Using Dual Virtual Path Algorithm
본 발명은 다양한 구조의 네트워크에서 트래픽을 감소시키는 방법, 특히 HSR(High Availability Seamless Redundancy) 표준을 이용하는 이더넷 네트워크에서 트래픽을 감소시키는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이중 가상 경로(Dual Virtual Path, DVP) 알고리즘을 제안하고 이를 이용하여 HSR 폐루프 네트워크 내에서 불필요한 중복 유니캐스트 트래픽을 감소시킴으로써 HSR 네트워크의 성능을 개선할 수 있는 네트워크 트래픽 감소 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing traffic in various structures of a network, particularly a method for reducing traffic in an Ethernet network using a high availability seamless redundancy (HSR) standard, and more particularly, to a dual virtual path (DVP). The present invention relates to a network traffic reduction method that can improve the performance of an HSR network by reducing the unnecessary redundant unicast traffic in an HSR closed loop network.
현재, 리던던시 프로토콜 등을 사용하는 네트워크에서 트래픽을 적절하게 감소시킬 수 있는 방법, 특히 HSR(High availability Seamless Redundancy) 표준을 이용하는 네트워크에서 트래픽을 감소시키는 효율적인 방법은 제한되어 있다. 이러한 HSR 표준을 이용하는 네트워크에서 트래픽을 감소시키는 방법이 한국공개특허 0-2013-0095154호(이하 '선행문헌'이라 한다)에 일부 개시되어 있다.Currently, there is a limited method for properly reducing traffic in a network using a redundancy protocol and the like, and an efficient method for reducing traffic in a network using a high availability seamless redundancy (HSR) standard. A method of reducing traffic in a network using such an HSR standard is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 0-2013-0095154 (hereinafter referred to as 'prior document').
선행문헌에 따른 네트워크 트래픽 감소 방법은 노드가 프레임의 카피 중 하나만을 수신하도록 제어함으로써, 불필요한 프레임 카피의 송수신을 제거하여 이전의 네트워크 시스템에 비하여 트래픽을 감소시킬수 있다. The network traffic reduction method according to the prior art can control the node to receive only one copy of the frame, thereby eliminating unnecessary transmission and reception of the frame copy, thereby reducing the traffic compared to the previous network system.
그러나 선행문헌에 따른 네트워크 트래픽 감소 방법은 브로드캐스팅(broadcasting) 또는 멀티캐스팅(multicasting) 방식으로 프레임 카피를 포워딩하는 네트워크에 대해서만 프래픽을 감소시킬 수 있다는 한계가 있다.However, the network traffic reduction method according to the prior art has a limitation in that it can reduce the traffic only for the network forwarding the frame copy by broadcasting or multicasting.
[선행기술문헌][Preceding technical literature]
[특허문헌][Patent Documents]
한국공개특허 제10-2013-0095154호 (공개일: 2013.08.27., 발명의 명칭: 네트워크 트래픽 감소 방법, 청구범위 제1항) Korean Patent Publication No. 10-2013-0095154 (published: 2013.08.27., Title of the invention: network traffic reduction method, claim 1)
본 발명은 HSR 표준을 이용하는 네트워크에서 HSR 폐루프 네트워크 내의 불필요한 중복 유니캐스트(unicast) 트래픽을 감소시킴으로써 HSR 네트워크의 성능을 향상시키는 네트워크 트래픽 감소 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a network traffic reduction method for improving the performance of an HSR network by reducing unnecessary redundant unicast traffic in an HSR closed loop network in a network using the HSR standard.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법은 각 터미널 노드가 선언 프레임을 브로드캐스트 송신하고, 각 제1 노드가 상기 선언 프레임에 근거하여 네트워크 내의 터미널 노드에 관한 정보를 포함하는 이웃 테이블을 생성함으로써, 터미널 노드를 선언하는 단계, 각 제1 및 제2 터미널 노드 쌍에 대하여 상기 제1 터미널 노드가 자신의 상기 이웃 테이블을 참조하여 상기 제2 터미널 노드로 경로 선택 프레임을 유니캐스트 송신하고, 각 제2 노드가 상기 경로 선택 프레임에 근거하여 상기 제1 터미널 노드에서 제2 터미널 노드로의 경로 정보를 포함하는 프리패스 테이블을 생성함으로써, 상기 제1 및 제2 터미널 노드 사이의 이중 가상 경로를 수립하는 단계 및 상기 이중 가상 경로 중 적어도 하나의 경로를 거쳐 소스 터미널 노드로부터 목적지 터미널 노드까지 데이터 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, in a network traffic reduction method using a dual virtual path algorithm according to an embodiment of the present invention, each terminal node broadcasts a declaration frame, and each first node is based on the declaration frame. Generating a neighbor table containing information about terminal nodes in a network, thereby declaring a terminal node, for each first and second terminal node pair, the first terminal node referring to its neighbor table for the By unicast transmitting a path selection frame to a second terminal node, wherein each second node generates a prepass table that includes path information from the first terminal node to a second terminal node based on the path selection frame, Establishing a dual virtual path between the first and second terminal nodes; And transmitting a data frame from a source terminal node to a destination terminal node through at least one of the virtual paths.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 터미널 노드를 선언하는 단계에서, 상기 제1 노드는 수신한 선언 프레임의 소스 노드가 자신이 아니고, 상기 수신한 선언 프레임이 자신을 이미 통과하지 않은 경우 상기 수신한 선언 프레임을 읽어들여 상기 수신한 선언 프레임의 소스 노드의 MAC 어드레스와 상기 수신한 선언 프레임의 시퀀스 번호를 상기 이웃 테이블에 추가하는 것을 특징으로 한다. In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, in the step of declaring the terminal node, the first node is not the source node of the received declaration frame, but the received declaration frame identifies itself. If it has not already passed, the received declaration frame is read and the MAC address of the source node of the received declaration frame and the sequence number of the received declaration frame are added to the neighbor table.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 제1 노드는 상기 수신한 선언 프레임의 소스 노드가 자신인 경우 상기 수신한 선언 프레임을 삭제하는 것을 특징으로 한다.In the method of reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, the first node may delete the received declaration frame when the source node of the received declaration frame is itself.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 제1 노드는 상기 수신한 선언 프레임이 자신을 이미 통과한 경우, 및 상기 수신한 선언 프레임의 소스 노드의 MAC 어드레스와 상기 수신한 선언 프레임의 시퀀스 번호를 상기 이웃 테이블에 표시한 경우 중 적어도 하나의 경우 상기 수신한 선언 프레임을 표준 HSR 규칙에 따라 처리하는 것을 특징으로 한다.In the method of reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, the first node may determine that the received declaration frame has already passed through itself, and the MAC address of the source node of the received declaration frame and the received node. At least one of the cases in which the sequence number of the declaration frame is indicated in the neighbor table is characterized in that the received declaration frame is processed according to standard HSR rules.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서, 상기 제2 터미널 노드는 상기 제1 터미널 노드의 이웃 테이블에 MAC 어드레스가 포함되어 있는 터미널 노드인 것을 특징으로 한다.In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, in the establishing of the dual virtual path, the second terminal node is a terminal node including a MAC address in a neighbor table of the first terminal node. It is characterized by.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서, 상기 제2 노드가 터미널 노드이고 수신한 경로 선택 프레임의 소스 노드 및 목적지 노드가 아닌 경우, 상기 제2 노드가 상기 수신한 경로 선택 프레임을 수신한 포트와 다른 포트로 포워드하되, 이미 상기 수신한 경로 선택 프레임을 이전에 상기 수신한 포트와 다른 포트로 포워드하였다면 상기 수신한 경로 선택 프레임을 삭제하는 것을 특징으로 한다.In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, in the step of establishing the dual virtual path, when the second node is a terminal node and not a source node and a destination node of the received path selection frame, the A second node forwards the received path selection frame to a port different from the received port, and deletes the received path selection frame if it has already forwarded the received path selection frame to a different port than the previously received port. It is characterized by.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서, 상기 제2 노드가 터미널 노드이고 수신한 경로 선택 프레임의 목적지 노드인 경우, 상기 수신한 경로 선택 프레임을 수신한 포트와 다른 포트로부터 상기 수신한 경로 선택 프레임의 다른 카피를 수신하고, 상기 수신한 경로 선택 프레임에 관한 정보로 프리패스 테이블을 생성 또는 갱신하며, 상기 수신한 경로 선택 프레임의 소스 노드로 경로 확인 프레임을 답신하는 것을 특징으로 한다.In the network traffic reduction method using the dual virtual path algorithm according to the present invention, in the step of establishing the dual virtual path, when the second node is a terminal node and the destination node of the received path selection frame, the received path selection Receive another copy of the received path selection frame from a port different from the port receiving the frame, generate or update a prepass table with information about the received path selection frame, and source node of the received path selection frame. And replying the path confirmation frame.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 수신한 경로 선택 프레임에 관한 정보는 상기 수신한 경로 선택 프레임이 수신된 입력 포트번호, 상기 수신한 경로 선택 프레임의 소스 및 목적지 노드의 MAC 어드레스 및 상기 수신한 경로 선택 프레임에 첨부된 쿼드박스 노드의 식별 태그를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, the information about the received path selection frame may include an input port number at which the received path selection frame is received, a source and a destination node of the received path selection frame. And an identification tag of the quadbox node attached to the MAC address and the received path selection frame.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서, 상기 제2 노드가 쿼드박스 노드인 경우, 상기 제1 터미널 노드로부터 상기 제2 터미널 노드로 전송되는 경로 선택 프레임 중 가장 빨리 상기 제2 노드에 도달한 경로 선택 프레임에 관한 정보로 프리패스 테이블을 생성 또는 갱신하고, 상기 제2 노드의 식별 태그를 상기 도달한 경로 선택 프레임에 첨부하며, 상기 도달한 경로 선택 프레임을 복제하여 도달한 경로 선택 프레임 및 복제된 경로 선택 프레임을 모두 포워드하는 것을 특징으로 한다.In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, in the step of establishing the dual virtual path, when the second node is a quadbox node, transmitting from the first terminal node to the second terminal node. Generate or update a prepass table with information about a path selection frame that has reached the second node earlier among the path selection frames, attach an identification tag of the second node to the reached path selection frame, and reach the It is characterized by forwarding both the path selection frame and the duplicated path selection frame that have arrived by copying one path selection frame.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 도달한 경로 선택 프레임에 관한 정보는 상기 도달한 경로 선택 프레임의 시퀀스 번호, 상기 도달한 경로 선택 프레임의 소스 및 목적지 노드의 MAC 어드레스 및 상기 도달한 경로 선택 프레임에 첨부된 쿼드박스 노드의 식별 태그를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, the information about the reached path selection frame includes the sequence number of the reached path selection frame, the MAC address of the source node and the destination node of the reached path selection frame. And an identification tag of the quadbox node attached to the reached path selection frame.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 제2 노드가 쿼드박스 노드인 경우, 기설정된 제2 단계 소요 시간이 경과한 뒤, 상기 제2 노드의 프리패스 테이블에 포함된 터미널 노드 쌍 중에서 경로 확인 프레임이 상기 제2 노드를 통과하지 않을 터미널 노드 쌍에 관한 정보를 상기 제2 노드의 프리패스 테이블에서 삭제하는 것을 특징으로 한다.In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, when the second node is a quadbox node, after a predetermined second step time elapses, the second node is included in the prepass table of the second node. Among the terminal node pairs, information about a terminal node pair in which a path confirmation frame does not pass through the second node is deleted from the free path table of the second node.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 제2 노드가 쿼드박스 노드인 경우, 기설정된 제2 단계 소요 시간이 경과한 뒤, 상기 제2 노드가 프리패스 테이블 내의 소스 및 목적지 노드의 MAC 어드레스를 서로 뒤집은 최종 경로 테이블을 생성하는 것을 특징으로 한다.In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, when the second node is a quadbox node, after the predetermined second step time elapses, the second node may be configured as a source in the free pass table. And generating a final route table inverting the MAC addresses of the destination nodes.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서, 상기 제1 및 제2 터미널 노드 중 적어도 하나가 수신한 상기 제1 및 제2 터미널 노드 사이에서 전송되는 경로 선택 프레임들에 포함된 식별 태그를 비교하여 이중 가상 경로 사이에 공통 노드가 존재하지 않는지의 여부를 확인하는 것을 특징으로 한다.In the method of reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, in the establishing of the dual virtual path, between the first and second terminal nodes received by at least one of the first and second terminal nodes. The identification tag included in the transmitted path selection frames is compared to determine whether or not a common node exists between the dual virtual paths.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 확인하는 터미널 노드는 상기 공통 노드가 존재하는 경우, 블로킹 노드가 상기 제1 및 제2 터미널 노드 사이의 전송과 관련하여 상기 공통 노드로 연결되는 포트를 블록할 것을 요청하고, 상기 제1 및 제2 터미널 노드 사이의 경로를 재수립할 것을 요청하며, 상기 제1 및 제2 터미널 노드 사이에 공통 노드가 존재하지 않는 경로가 재수립된 뒤 상기 블로킹 노드에 상기 블록을 해제할 것을 요청하는 것을 특징으로 한다.In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, the identifying terminal node is a blocking node, when the common node exists, the blocking node in connection with the transmission between the first and second terminal node. Requesting to block a port that connects to the network, requesting to reestablish a path between the first and second terminal nodes, and reestablishing a path where no common node exists between the first and second terminal nodes. After that, the blocking node is requested to release the block.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 데이터 프레임을 전송하는 단계에서, 상기 소스 터미널 노드가 상기 데이터 프레임을 복사하여 상기 목적지 터미널 노드와의 상기 이중 가상 경로로 각각 송신하는 것을 특징으로 한다.In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, in the transmitting of the data frame, the source terminal node copies the data frame and transmits the data frame to the dual virtual path with the destination terminal node, respectively. It is characterized by.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 데이터 프레임을 전송하는 단계에서, 상기 데이터 프레임이 터미널 노드에 도달하는 경우, 상기 데이터 프레임이 도달한 터미널 노드는 상기 데이터 프레임이 유니캐스트 프레임인지의 여부 및 상기 데이터 프레임이 도달한 터미널 노드가 상기 목적지 터미널 노드인지의 여부 중 적어도 하나에 근거하여 상기 데이터 프레임을 수신, 폐기, 삭제 및 포워딩 중 적어도 하나의 방법으로 처리하는 것을 특징으로 한다.In the method of reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, in the step of transmitting the data frame, when the data frame reaches the terminal node, the terminal node reached by the data frame is unicoded. At least one method of receiving, discarding, deleting, and forwarding the data frame based on at least one of whether the frame is a cast frame and whether the terminal node at which the data frame arrives is the destination terminal node. do.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 데이터 프레임을 전송하는 단계에서, 상기 데이터 프레임이 쿼드박스 노드에 도달하는 경우, 상기 데이터 프레임이 도달한 쿼드박스 노드는 상기 데이터 프레임이 유니캐스트 프레임인지의 여부 및 상기 도달한 쿼드박스 노드의 최종 경로 테이블에 근거하여 표준 HSR 규칙에 따라 상기 데이터 프레임을 처리할 것인지, 아니면 상기 데이터 프레임을 적절한 출력 포트로 포워딩할 것인지 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, in the step of transmitting the data frame, when the data frame reaches the quadbox node, the quadbox node reached by the data frame is the data frame. Determining whether to process the data frame according to standard HSR rules or forward the data frame to an appropriate output port based on whether it is a unicast frame and the final path table of the quadbox node reached. It is characterized by.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 데이터 프레임을 전송하는 단계에서, 상기 이중 가상 경로를 수립하는 단계가 완료되기 이전에 상기 데이터 프레임이 전송되는 경우, 각 노드는 표준 HSR 규칙에 따라 상기 데이터 프레임을 처리하는 것을 특징으로 한다.In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, in the step of transmitting the data frame, when the data frame is transmitted before the step of establishing the dual virtual path is completed, each node is a standard. The data frame is processed according to an HSR rule.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 제1 터미널 노드가, 주기적으로 경로 건전성 확인 프레임을 복제하여 그 카피들을 하나의 가상 경로를 통하여 상기 제2 터미널 노드로 전송하고, 상기 제2 터미널 노드는 송신된 상기 경로 건전성 확인 프레임의 카피를 수신한 경우 상기 제1 터미널 노드로 경로 건전성 확인 승인 프레임을 답신함으로써 상기 가상 경로를 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, the first terminal node periodically copies a path health confirmation frame and transmits copies thereof to the second terminal node through one virtual path, And if the second terminal node receives a copy of the transmitted path health confirmation frame, monitoring the virtual path by returning a path health confirmation frame to the first terminal node.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 가상 경로를 모니터링하는 단계에서, 상기 제1 터미널 노드가 상기 경로 건전성 확인 승인 프레임의 카피를 모두 수신하는 경우, 상기 카피들에 첨부된 모든 노드 식별자 태그가 상기 제1 터미널 노드의 프리패스 테이블에 따라 서로 같은 순서로 첨부되었는지 확인하고, 같은 순서로 첨부되지 않은 경우 상기 하나의 가상 경로를 재수립하는 것을 특징으로 한다.In the method for reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, in the monitoring of the virtual path, when the first terminal node receives all copies of the path health confirmation acknowledgment frame, it is attached to the copies. It is characterized in that all the node identifier tags are attached in the same order according to the free path table of the first terminal node, and if they are not attached in the same order, the one virtual path is reestablished.
본 발명에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 제1 터미널 노드가 상기 제2 터미널 노드로 재경로 선택 프레임을 유니캐스트 송신하고, 각 쿼드박스 노드가 상기 재경로 선택 프레임을 복제하여 카피들을 다음 노드로 포워딩하며, 상기 제2 터미널 노드가 상기 재경로 선택 프레임을 수신하는 경우 상기 경로 선택 프레임을 상기 제1 터미널 노드로 송신함으로써 상기 가상 경로를 재수립하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the method of reducing network traffic using the dual virtual path algorithm according to the present invention, the first terminal node unicasts a repath selection frame to the second terminal node, and each quadbox node duplicates the repath selection frame. Forwarding copies to a next node, and when the second terminal node receives the repath selection frame, reestablishing the virtual path by sending the path selection frame to the first terminal node. It features.
본 발명에 따르면, 네트워크 내의 불필요한 중복 유니캐스트 트래픽을 경감함으로써 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the performance of the network can be improved by reducing unnecessary redundant unicast traffic in the network.
도 1은 표준 HSR 프로토콜 및 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가상 경로 특수 프레임을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a standard HSR protocol and a dual virtual path special frame according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터미널 노드를 선언하는 단계의 동작을 도시한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating the operation of declaring a terminal node according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터미널 노드를 선언하는 단계에서 이웃 테이블을 생성하는 동작을 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating an operation of generating a neighbor table in a step of declaring a terminal node according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서 터미널 노드의 동작을 도시한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating an operation of a terminal node in establishing a dual virtual path according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서 쿼드박스 노드의 동작을 도시한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating an operation of a quadbox node in establishing a dual virtual path according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서 공통 노드 문제가 발생한 네트워크의 예를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating an example of a network in which a common node problem occurs in establishing a dual virtual path according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 프레임을 전송하는 단계에서 터미널 노드의 동작을 도시한 순서도이다.7 is a flowchart illustrating an operation of a terminal node in a step of transmitting a data frame according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 프레임을 전송하는 단계에서 쿼드박스 노드의 동작을 도시한 순서도이다.8 is a flowchart illustrating an operation of a quadbox node in a step of transmitting a data frame according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 HSR 네트워크의 예를 도시한 도면이다. 9 is a diagram illustrating an example of an HSR network according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 예제 노드로부터 제2 예제 노드로 유니캐스트 프레임을 송신한 결과 표준 HSR 프로토콜 하의 각 예제 노드에서 프레임 전송을 나타내는 도면이다.10 is a diagram illustrating frame transmission at each example node under the standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from the first example node to the second example node according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 제3 예제 노드로부터 제1 예제 노드로 유니캐스트 프레임을 송신한 결과 표준 HSR 프로토콜 하의 각 예제 노드에서 프레임 전송을 나타내는 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating frame transmission at each example node under the standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from the third example node to the first example node according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 노드 장애 케이스에서 제1 예제 노드로부터 제2 예제 노드로 유니캐스트 프레임을 송신한 결과 표준 HSR 프로토콜 하의 각 예제 노드에서 프레임 전송을 나타내는 도면이다.12 is a diagram illustrating frame transmission at each example node under the standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from the first example node to the second example node in a node failure case according to an embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 노드 장애 케이스에서 제3 예제 노드로부터 제1 예제 노드로 유니캐스트 프레임을 송신한 결과 표준 HSR 프로토콜 하의 각 예제 노드에서 프레임 전송을 나타내는 도면이다. FIG. 13 is a diagram illustrating frame transmission at each example node under the standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from the third example node to the first example node in a node failure case according to an embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애 없는 케이스의 HSR 표준 및 DVP 알고리즘 사이의 네트워크 트래픽 및 폐기된 트래픽을 비교하는 그래프이다.14 is a graph comparing network traffic and discarded traffic between an HSR standard and a DVP algorithm in a faultless case according to an embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 장애 케이스의 HSR 표준 및 DVP 알고리즘 사이의 네트워크 트래픽 및 폐기된 트래픽을 비교하는 그래프이다.15 is a graph comparing network traffic and discarded traffic between the HSR standard and DVP algorithm of a link failure case according to an embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드 장애 케이스의 HSR 표준 및 DVP 알고리즘 사이의 네트워크 트래픽 및 폐기된 트래픽을 비교하는 그래프이다.16 is a graph comparing network traffic and discarded traffic between the HSR standard and DVP algorithm in a node failure case according to an embodiment of the present invention.
[부호의 설명][Description of the code]
1 : 제1 예제 노드 2 : 제2 예제 노드1: first example node 2: second example node
3 : 제3 예제 노드 4 : 제4 예제 노드3: 3rd example node 4: 4th example node
5 : 제5 예제 노드 6 : 제6 예제 노드5: 5th example node 6: 6th example node
7 : 제7 예제 노드 8 : 제8 예제 노드7: 7th example node 8: 8th example node
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 네트워크 트래픽 감소 방법은 다양한 네트워크에서 프레임 또는 프레임 카피(Frame Copy)를 송수신할 때 상기 네트워크의 트래픽(Traffic, 부하)을 감소시키는 방법에 관한 것으로서, 특히 프레임 카피를 송수신할 때의 트래픽 감소 방법을 제안한다. 본 발명의 네트워크로는 이더넷(Ethernet) 등과 같은 다양한 네트워크들이 사용될 수 있다.Network traffic reduction method of the present invention relates to a method for reducing the traffic (traffic, load) of the network when transmitting and receiving a frame or frame copy (Frame Copy) in a variety of networks, in particular the traffic reduction when sending and receiving a frame copy Suggest a method. As the network of the present invention, various networks such as Ethernet may be used.
프레임 카피는 리던던시 프로토콜(Redundancy Protocol) 및 이중화 시스템 등에 사용된다. 예를 들어, 노드들을 이중화시킨 경우, 즉 노드들을 2개의 채널들을 통하여 연결시킨 경우, 프레임 카피들이 채널들을 통하여 노드들로 미리 전송된다. 이렇게 프레임 카피들을 미리 전송하면, 채널들 중 하나에 장애(Failure)가 발생하였을 때 장애가 발생되지 않은 다른 채널을 통하여 노드들 사이의 연결을 신속하게 복구할 수 있다. 즉, 시스템은 프레임 카피를 이용하여 노드들 사이의 채널 복구 시간을 감소시킬 수 있다. Frame copying is used for redundancy protocols, redundancy systems and the like. For example, in the case of redundancy of nodes, that is, in the case of connecting the nodes through two channels, frame copies are transmitted in advance to the nodes via the channels. By transmitting the frame copies in advance, when a failure occurs in one of the channels, it is possible to quickly restore the connection between the nodes through another channel that does not fail. That is, the system can use frame copy to reduce channel recovery time between nodes.
본 발명은 다양한 네트워크에 적용될 수 있으며, 특히 HSR(High availability Seamless Redundancy) 표준 네트워크에 적용될 수 있다. HSR은 IEC62439-3 표준에 의하여 규격화된 표준 리던던시 프로토콜로서 이중화 시스템에 적용된다. HSR 프로토콜에서, 각 노드는 프레임을 복제하여 동일한 프레임을 두 개의 포트를 통해 전송함으로써 장애에 대비하며, 하나의 채널에 장애가 발생하더라도 언제나 다른 채널로 복제된 프레임이 전송되어 있으므로 고장 복구 시간을 0으로 할 수 있다. The present invention can be applied to various networks, and in particular, to a high availability seamless redundancy (HSR) standard network. HSR is a standard redundancy protocol standardized by the IEC62439-3 standard and is applied to redundant systems. In the HSR protocol, each node duplicates a frame and transmits the same frame through two ports to prepare for failure. Even if one channel fails, the duplicated frame is always transmitted to the other channel so that the failure recovery time is zero. can do.
HSR 네트워크는 항상 네트워크 내에서 사용가능한 각 쿼드박스(Quadbox) 노드 타입에서 전송되어진 각각의 유니캐스트 프레임을 복제하고 이러한 프레임들을 목적지로 임의적으로 포워딩하므로 많은 프레임 카피들이 네트워크상에 순환하게 된다. 다른 순환 프레임 카피들이, 동일 노드를 동일한 방향으로 두 번 거치면 바로 네트워크로부터 삭제 및 제거되는 반면에, 목적지 노드는 최종적으로 이러한 프레임들 중 두 개만을 수신하고, 가장 빠른 것을 취하고, 두 번째 것은 폐기한다. The HSR network always duplicates each unicast frame transmitted on each quadbox node type available within the network and randomly forwards these frames to the destination, thus allowing many frame copies to circulate on the network. While other circular frame copies are deleted and removed from the network immediately after going through the same node twice in the same direction, the destination node finally receives only two of these frames, takes the fastest, and discards the second. .
본 발명의 DVP 알고리즘은 이러한 문제를 두 개의 터미널(Terminal) 노드의 쌍 사이에 두 개의 가상 경로를 세움으로써 해결한다. 쿼드박스 노드는 상호연결 목적을 위해서만 사용되고, 다른 어떠한 연결된 최종 사용자를 갖지 않기 때문에, 쿼드박스 노드들을 제외한, 모든 터미널 노드들 사이에 가상 풀메쉬 네트워크(Virtual Full Mesh Network)가 수립된다. 수립된 가상 경로들은 쿼드박스 노드들을 거친다. 그러나 가상 경로는 표준 HSR 프로토콜에서처럼 각 쿼드박스 노드에서 복제 및 임의 포워딩을 하지 않으므로, 모든 송신된 유니캐스트 프레임들은 소스 노드로부터 가상 경로를 따라 목적지 노드로 전달되고, 송신되는 프레임 카피들의 수가 일정하게 유지된다. 따라서 DVP 알고리즘은 총 네트워크 트래픽을 감소시키고 네트워크 성능을 향상시킬 수 있다. The DVP algorithm of the present invention solves this problem by establishing two virtual paths between a pair of two terminal nodes. Since quadbox nodes are used only for interconnection purposes and do not have any other connected end users, a virtual full mesh network is established between all terminal nodes except quadbox nodes. The established virtual paths go through quadbox nodes. However, since the virtual path does not replicate and random forward at each quadbox node as in the standard HSR protocol, all transmitted unicast frames are forwarded from the source node to the destination node along the virtual path, and the number of frame copies transmitted remains constant. do. Thus, the DVP algorithm can reduce total network traffic and improve network performance.
이하, 본 발명의 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a network traffic reduction method using the dual virtual path algorithm of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 표준 HSR 프로토콜 및 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가상 경로 특수 프레임을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a standard HSR protocol and a dual virtual path special frame according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서 제안하는 DVP 알고리즘은 수행될 목적과 임무를 갖는 이중 가상 경로 특수 프레임이라고 불리는 특별한 프레임들을 사용하며, 이중 가상 경로 특수 프레임에는 그 역할에 따라 선언(Announcement, Ann) 프레임, 경로 선택(Path Selection, PaS) 프레임, 경로 확인(Path Confirmed, PaC) 프레임, 경로 건전성 확인(Path Health Checking, PHC) 프레임, 블록 요청(Request Block, ReB) 프레임, 블록 해제(Open Block, OB) 프레임, 경로 건전성 확인 승인(Ackowleged Path Health Checking, ACK PHC) 프레임, 블록 요청 승인(Acknowledged Request Block, ACK ReB) 프레임, 블록 해제 승인(Acknowledged Open Block, ACK OB) 프레임, 재경로 선택(Re-Path Selection, RePas) 프레임이 있다.The DVP algorithm proposed in the present invention uses special frames called dual virtual path special frames having a purpose and a task to be performed, and the dual virtual path special frames have an announce (ann) frame and a path selection according to their role. Selection (PaS) frame, Path Confirmed (PAC) frame, Path Health Checking (PHC) frame, Request Block (ReB) frame, Open Block (OB) frame, Path health Ackowleged Path Health Checking (ACK PHC) frame, Acknowledgment Request Block (ACK ReB) frame, Acknowledged Open Block (ACK OB) frame, Re-Path Selection (RePas) There is a frame.
이중 가상 경로(dual virtual paths, DVP)가 동작중일 때, HSR 노드들이 DVP 특수 프레임들을 구별하도록 허용하기 위하여, 표준 HSR 프레임의 페이로드(payload) 안에, DVP 특수 프레임 각각에 대한 고유한 코드를 갖는 새로운 필드를 삽입한다. 이러한 새로운 필드를 DVP 프레임 타입(DVP Frame Type, DTF)이란 명칭으로 부른다.When dual virtual paths (DVP) are in operation, in order to allow HSR nodes to distinguish DVP special frames, they have a unique code for each DVP special frame in the payload of the standard HSR frame. Insert a new field. This new field is called the DVP Frame Type (DTF).
도 1에 도시된 것처럼, DTF 필드의 크기는 2옥텟(octets)이다. 페이로드 내의 DFT 필드의 위치를 선정하는 이유는 전체 DVP 특수 프레임을 표준 HSR 사이즈로 유지하기 위함이다. 그렇지만, 각 고유의 DFT 코드를 갖는 상기 DVP 특수 프레임을 표준 HSR 프레임들과 구별하기 위하여, 각 특수 DVP 프레임의 헤더 안에 플래그 혹은 코드를 설정하는 것이 필요하다. 그렇게 하지 않으면, HSR 노드들은 수신된 프레임 모두를 표준 HSR 프레임들로 고려할 것이고 표준규칙을 적용할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 만약 상기 노드가 프레임이 특수 DVP 프레임이라는 것을 인식할 수 있다면, DFT 필드를 읽고, DVP 알고리즘 규칙에 따른 적당한 활동을 취할 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 우리는 HSR 표준 프레임 헤더 내부에 위치한 경로 식별자 필드의 예약 코드들 중 하나를 사용한다. 여기서 예약 코드는 고정된 특정 의미를 갖는 코드를 의미한다. 코드 1100은 특수한 DVP 프레임을 나타내고, 그렇지 않은 경우, 상기 노드는 수신된 프레임을 표준 HSR 프레임으로 간주한다. DVP 알고리즘은 모든 셋업 프로세스, 즉 이웃(Neighbors, Ne) 테이블을 생성하는 단계 및 DVP를 수립하는 단계를 완료할 때까지, 셋업 절차 동안 표준 HSR 프로토콜을 계속 사용한다. 그럼에도 불구하고, 데이터 프레임이, DVP 셋업 절차동안에, 하나의 노드에서 다른 하나의 노드로 송신되면, 각 수신된 노드는 상기 수신된 프레임에 대한 경로 식별자 필드를 체크할 것이고, 그것이 1100과 동일한지 또는 다른 값인지의 여부를 체크한다. 경로 식별자 필드가 1100이면, 특수 DVP 프레임이고, DFT 필드 값을 읽은 후에, 적당한 활동을 수행한다. 경로 식별자 필드가 1100이 아니라면, 그것은 표준 HSR 프레임이고, 표준 HSR 전송 규칙들이 적용된다. 따라서 DVP 셋업 절차동안 프레임이 손실되지 않는다. As shown in FIG. 1, the size of the DTF field is 2 octets. The reason for positioning the DFT field in the payload is to keep the entire DVP special frame at the standard HSR size. However, in order to distinguish the DVP special frame with each unique DFT code from standard HSR frames, it is necessary to set a flag or code in the header of each special DVP frame. Otherwise, HSR nodes will consider all received frames as standard HSR frames and may apply standard rules. Nevertheless, if the node can recognize that the frame is a special DVP frame, it can read the DFT field and take appropriate action according to the DVP algorithm rules. For this purpose, we use one of the reservation codes of the path identifier field located inside the HSR standard frame header. Here, the reservation code means a code having a fixed specific meaning. Code 1100 represents a special DVP frame, otherwise the node considers the received frame as a standard HSR frame. The DVP algorithm continues to use the standard HSR protocol during the setup procedure until it completes all the setup processes, that is, generating the neighbors (Ne) table and establishing the DVP. Nevertheless, if a data frame is sent from one node to another during the DVP setup procedure, each received node will check the path identifier field for the received frame and if it is equal to 1100 or Check if it is a different value. If the path identifier field is 1100, then it is a special DVP frame, and after reading the DFT field value, perform the appropriate activity. If the path identifier field is not 1100, it is a standard HSR frame and standard HSR transmission rules apply. Therefore, no frames are lost during the DVP setup procedure.
본 발명의 일 실시예에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법은 각 터미널 노드가 Ann 프레임을 브로드캐스트 송신하고, 각 제1 노드가 Ann 프레임에 근거하여 네트워크 내의 터미널 노드에 관한 정보를 포함하는 Ne 테이블을 생성함으로써 터미널 노드를 선언하는 단계, 각 제1 및 제2 터미널 노드 쌍에 대하여 제1 터미널 노드가 자신의 Ne 테이블을 참조하여 제2 터미널 노드로 PaS 프레임을 유니캐스트 송신하고, 각 제2 노드가 PaS 프레임에 근거하여 제1 터미널 노드에서 제2 터미널 노드로의 경로 정보를 포함하는 PrP 테이블을 생성함으로써, 제1 및 제2 터미널 노드 사이의 DVP를 수립하는 단계 및 DVP 중 적어도 하나의 경로를 거쳐 소스 터미널 노드로부터 목적지 터미널 노드까지 데이터 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.In the network traffic reduction method using the dual virtual path algorithm according to an embodiment of the present invention, each terminal node broadcasts an Ann frame, and each first node includes information about terminal nodes in the network based on the Ann frame. Declaring a terminal node by creating a Ne table, for each first and second terminal node pair, the first terminal node unicasts a PaS frame to the second terminal node with reference to its Ne table, At least one of establishing a DVP between the first and second terminal nodes by generating a PrP table that includes path information from the first terminal node to the second terminal node based on the PaS frame. And transmitting the data frame from the source terminal node to the destination terminal node via the path of.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 터미널 노드를 선언하는 단계의 동작을 도시한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating the operation of declaring a terminal node according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 터미널 노드를 선언하는 단계에서, 각 터미널 노드는 선언(announcement, Ann) 프레임이라 불리는 일종의 특수 DVP 프레임을 브로드캐스트함으로써 스스로를 선언한다. Ann 프레임의 프레임 카피들은, 각각의 카피가 소스 노드로 돌아오거나 혹은 동일한 노드를 동일한 방향에서 두 번 거쳐 지나가서 네트워크로부터 삭제 및 제거 될 때까지 네트워크를 통해 전파된다. As shown in Fig. 2, in the step of declaring a terminal node, each terminal node declares itself by broadcasting a kind of special DVP frame called an announcement (ann) frame. Frame copies of the Ann frame propagate through the network until each copy is returned to the source node or passed through the same node twice in the same direction and deleted and removed from the network.
Ann 프레임들이 송신되고 네트워크 내에서 전파되기 시작하면, 쿼드박스 노드 타입을 포함하는 모든 노드들, 즉 각 제1 노드는 각각의 지나가는 Ann 프레임을 읽고 Ne 테이블을 생성한다. 이 때, Ne 테이블은 각각의 읽혀진 Ann 프레임의 시퀀스 번호 및 소스 노드의 MAC 어드레스를 포함한다.Once the Ann frames are transmitted and start to propagate in the network, all nodes, including the quadbox node type, ie each first node, read each passing Ann frame and create the Ne table. At this time, the Ne table includes the sequence number of each read Ann frame and the MAC address of the source node.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 Ne 테이블을 생성하는 동작을 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating an operation of generating an Ne table according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 터미널 노드를 선언하는 단계에서, 각 제1 노드는 수신한 Ann 프레임의 소스 노드가 자신이 아니고, 수신한 Ann 프레임이 자신을 이미 통과하지 않은 경우 수신한 Ann 프레임을 읽어들여 수신한 Ann 프레임의 소스 노드의 MAC 어드레스와 수신한 Ann 프레임의 시퀀스 번호를 Ne 테이블에 추가할 수 있다.As shown in FIG. 3, in the step of declaring a terminal node, each first node selects a received Ann frame when the source node of the received Ann frame is not itself and the received Ann frame does not pass through itself. The MAC address of the source node of the read Ann frame and the sequence number of the received Ann frame may be added to the Ne table.
이 때, 제1 노드는 수신한 Ann 프레임의 소스 노드가 자신인 경우 수신한 Ann 프레임을 삭제할 수 있다. 또한, 제1 노드는 수신한 Ann 프레임이 자신을 이미 통과한 경우, 및 수신한 Ann 프레임의 소스 노드의 MAC 어드레스와 상기 Ann 프레임의 시퀀스 번호를 상기 이웃 테이블에 표시한 경우 중 적어도 하나의 경우 수신한 Ann 프레임을 표준 HSR 규칙에 따라 처리할 수 있다.At this time, if the source node of the received Ann frame is itself, the first node may delete the received Ann frame. Further, the first node receives at least one of when the received Ann frame has already passed through it, and when the MAC address of the source node of the received Ann frame and the sequence number of the Ann frame are displayed in the neighbor table. One Ann frame can be processed according to standard HSR rules.
따라서 Ann 프레임은 표준 HSR 규칙에 따라 포워드되면서 네트워크를 따라 전파되므로 모든 터미널 노드에 대한 Ann 프레임에 관한 정보가 각 Ne 테이블에 포함되게 되며, 따라서 각 노드는 네트워크 내의 터미널 노드들에 관한 정보를 포함하는 Ne 테이블을 생성할 수 있다.Therefore, the Ann frame is forwarded according to standard HSR rules and propagated along the network, so that information about the Ann frame for all terminal nodes is included in each Ne table, so that each node includes information about terminal nodes in the network. You can create Ne tables.
각 노드에서 Ne 테이블의 생성 동작이 완료되면, 각 노드는 자신의 Ne 테이블로부터 얼마나 많은 터미널 노드들이 해당 네트워크 내에서 사용 가능한지와 그들의 MAC 어드레스들이 무엇인지 알게 될 것이다. 결과적으로, 이후에는 모든 터미널 노드들이, 브로드캐스킹 하는 대신에, 서로에게 유니캐스트 프레임들을 송신하는 것이 가능하다. 터미널 노드를 선언하는 단계의 모든 임무를 완료하고 두 번째 단계로 이동하는데 요구되는 지속 시간은 제 1 단계의 지속시간(Duration Time of the First Phase, DTFP)으로 정의되고, 약 128 밀리초(msec)로 추정될 수 있다. Ne 테이블의 생성 및 와이어의 전송지연을 포함하여 마진을 두기 위하여 DTFP는 150msec로 근사될 수 있다.When the creation of the Ne table at each node is complete, each node will know from its Ne table how many terminal nodes are available in the network and what their MAC addresses are. As a result, it is then possible for all terminal nodes to send unicast frames to each other, instead of broadcasting. The duration required to complete all tasks of the phase of declaring a terminal node and move to the second phase is defined as the Duration Time of the First Phase (DTFP), approximately 128 milliseconds (msec). Can be estimated as DTFP can be approximated at 150 msec to create margins including generation of Ne tables and transmission delay of wires.
이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 DVP 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법은, 모든 제1 및 제2 터미널 노드 쌍에 대하여, 제1 터미널 노드가 자신의 Ne 테이블을 참조하여 제2 터미널 노드로 PaS 프레임을 유니캐스트 송신하고, 네트워크 내의 모든 노드, 즉 각 제2 노드가 PaS 프레임에 근거하여 제1 터미널 노드에서 제2 터미널 노드로의 경로 정보를 포함하는 PrP 테이블을 생성함으로써, 제1 및 제2 터미널 노드 사이의 DVP를 수립한다. Subsequently, in the method of reducing network traffic using the DVP algorithm according to an embodiment of the present invention, for all the first and second terminal node pairs, the first terminal node refers to its Ne table to the second terminal node as a PaS. Transmits a unicast frame, and every node in the network, i.e. each second node, generates a PrP table containing path information from the first terminal node to the second terminal node based on the PaS frame, thereby Establish DVP between terminal nodes.
따라서 HSR 프로토콜에서처럼 네트워크를 통해 데이터 프레임들을 전파시키지 않고, DVP를 통하여 터미널 노드 사이의 포인트 대 포인트 통신이 가능하다. DVP의 수립은 쿼드박스 노드들에 수신된 프레임의 복제 및 임의 포워딩 없이 수신된 프레임의 소스 혹은 목적지 터미널 노드들로 프레임을 포워딩 혹은 가이드하는 방법을 알림으로써 수행된다.This allows point-to-point communication between terminal nodes via DVP without propagating data frames over the network as in the HSR protocol. The establishment of DVP is performed by informing quadbox nodes how to forward or guide the frame to the source or destination terminal nodes of the received frame without copying and random forwarding of the received frame.
이 때, DVP를 수립하는 단계에서, 제2 터미널 노드는 상기 제1 터미널 노드의 Ne 테이블에 MAC 어드레스가 포함되어 있는 터미널 노드일 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이 각 노드의 Ne 테이블에 각 터미널 노드에 관한 정보가 포함되어 있으므로, 각 제1 터미널 노드가 특수 DVP 유니캐스트 프레임인 PaS 프레임을 자신의 Ne 테이블에 명시되어 있는 다른 각 터미널 노드들로 송신함으로써 모든 터미널 노드 쌍에 대하여 DVP를 수립할 수 있다. At this time, in the step of establishing the DVP, the second terminal node may be a terminal node that includes the MAC address in the Ne table of the first terminal node. That is, as described above, since the Ne table of each node includes information about each terminal node, each of the other terminal nodes whose PaS frame, which is a special DVP unicast frame, is specified in its Ne table. By transmitting to the network, DVP can be established for all terminal node pairs.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 DVP를 수립하는 단계에서 터미널 노드의 동작을 도시한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating the operation of a terminal node in the step of establishing a DVP according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, DVP를 수립하는 단계에서, 제2 노드가 터미널 노드이고 수신한 PaS 프레임의 소스 노드 및 목적지 노드가 아닌 경우, 제2 노드가 수신한 PaS 프레임을 수신한 포트와 다른 포트로 포워드하되, 이미 수신한 PaS 프레임을 이전에 수신한 포트와 다른 포트로 포워드하였다면 수신한 PaS 프레임을 삭제할 수 있다.As shown in FIG. 4, in the step of establishing DVP, if the second node is a terminal node and is not a source node and a destination node of the received PaS frame, the second node is different from the port receiving the PaS frame received by the second node. If you forward to a port, but already forwarded the PaS frame to a different port than the previously received port, you can delete the received PaS frame.
즉, 연결쌍의 일부가 아니라, 연결쌍에 속하는 PaS 프레임을 수신하는 각 터미널 노드는 동일한 방향에서 프레임이 이전에 포워딩되었다면 그것을 다른 포트로부터 포워딩 하거나, 삭제할 수 있다. That is, each terminal node that receives a PaS frame belonging to the connection pair, rather than part of the connection pair, may forward or delete it from another port if the frame was previously forwarded in the same direction.
또한 DVP를 수립하는 단계에서, 제2 노드가 터미널 노드이고 수신한 PaS 프레임의 목적지 노드인 경우, 상기 수신한 PaS 프레임을 수신한 포트와 다른 포트로부터 동일한 PaS 프레임의 다른 카피를 수신하고, 즉, 수신한 PaS 프레임의 카피를 양방향에서 모두 수신하고, 수신한 PaS 프레임에 관한 정보로 PrP 테이블을 생성 또는 갱신하며, 수신한 PaS 프레임의 소스 노드로 경로 확인(Path Confirmed, PaC) 프레임을 답신할 수 있다.Also, in the step of establishing DVP, when the second node is a terminal node and a destination node of the received PaS frame, another copy of the same PaS frame is received from a port different from the port receiving the received PaS frame, that is, Receive a copy of the received PaS frame in both directions, create or update the PrP table with information about the received PaS frame, and return a Path Confirmed (PaC) frame to the source node of the received PaS frame. have.
후술하듯이, 쿼드박스 노드들은 수신한 PaS 프레임 카피를 목적지 터미널 노드로 포워딩하며, 이 과정에서 어떤 포트를 통하여 수신된 PaS 프레임의 소스 노드로 갈 수 있는지는 알 수 있지만, 수신된 PaS 프레임의 목적지 노드로 어떤 포트를 통하여 갈 수 있는지는 알지 못한다. 따라서 각 연결쌍의 소스 및 목적지 노드 사이에 양방향 모두의 가상 경로를 수립하기 위해서, 목적지 터미널 노드는 PaC 프레임을 소스 터미널 노드로 응답한다. PaC 프레임의 각 카피는 수립된 DVP 중 하나를 거쳐 이동하고, 이 과정에서 각 쿼드박스 노드는 어떤 포트를 통하여 연결쌍의 목적지 노드로 연결될 수 있는지 알 수 있다. 따라서 PaC 프레임 카피들이 거친 모든 쿼드박스 노드들은 연결쌍의 양방향 모두에 대해 프레임을 포워딩할 수 있게 된다.As will be described later, quadbox nodes forward the received PaS frame copy to the destination terminal node. In this process, it is possible to know which port can go to the source node of the received PaS frame, but the destination node of the received PaS frame is known. It does not know which port it can go through. Thus, to establish a bidirectional virtual path between the source and destination nodes of each connection pair, the destination terminal node responds with a PaC frame to the source terminal node. Each copy of the PaC frame moves through one of the established DVPs, and in this process, each quadbox node can know which port can be connected to the destination node of the connection pair. Thus, all quadbox nodes that have undergone PaC frame copies will be able to forward frames for both directions of the connection pair.
이 때, 수신한 PaS 프레임에 관한 정보는 수신한 PaS프레임이 수신된 입력 포트번호, 수신한 PaS 프레임의 소스 및 목적지 노드의 MAC 어드레스 및 상기 PaS 프레임에 첨부된 쿼드박스 노드의 식별 태그(Identification Tag, ID Tag)를 포함할 수 있다.In this case, the received PaS frame information includes the input port number of the received PaS frame, the MAC address of the source and destination nodes of the received PaS frame, and an identification tag of the quadbox node attached to the PaS frame. , ID Tag).
또한 각 터미널 노드는 송신된 PaS 프레임 카피를 각 방향에서 한 개씩 총 두 개를 수신하고, 수신한 프레임 카피에서 상기 PaS 프레임에 관한 정보를 읽어서 자신의 PrP 테이블을 작성 또는 업데이트할 수 있다.In addition, each terminal node may receive a total of two transmitted PaS frame copies, one in each direction, and create or update its own PrP table by reading information on the PaS frame from the received frame copy.
터미널 노드들의 PrP 테이블은, 모든 수신된 PaS 프레임들에 첨부되었던 모든 식별 태그들의 리스트를 포함하나, 쿼드박스 노드들의 PrP 테이블들은 이러한 식별 태그들의 리스트를 포함하지 않는다. 이러한 태그들은 각 연결쌍의 DVP들 사이에 어떠한 공통된 노드들도 없다는 것, 즉 DVP를 구성하는 두 가상 경로가 완전하게 독립적이고 분리된 것이라는 것을 보장하기 위하여 사용된다.The PrP table of the terminal nodes contains a list of all identification tags that have been attached to all received PaS frames, but the PrP tables of quadbox nodes do not contain a list of such identification tags. These tags are used to ensure that there are no common nodes between the DVPs of each connection pair, that is, the two virtual paths that make up the DVP are completely independent and separate.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 DVP를 수립하는 단계에서 쿼드박스 노드의 동작을 도시한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating the operation of a quadbox node in the step of establishing a DVP according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 노드가 쿼드박스 노드인 경우, 제1 터미널 노드로부터 제2 터미널 노드로 전송되는 경로 선택 프레임 중 가장 빨리 제2 노드에 도달한 PaS 프레임에 관한 정보로 PrP 테이블을 생성 또는 갱신하고, 제2 노드의 식별 태그를 도달한 PaS 프레임에 첨부하며, 도달한 PaS 프레임을 복제하여 도달한 PaS 프레임 및 복제된 PaS 프레임을 모두 포워드할 수 있다.As shown in FIG. 5, when the second node is a quadbox node, the PrP table includes information about a PaS frame that reaches the second node most quickly among path selection frames transmitted from the first terminal node to the second terminal node. May be generated or updated, the identification tag of the second node is attached to the reached PaS frame, and the reached PaS frame and the duplicated PaS frame may be forwarded by replicating the reached PaS frame.
이 때, 도달한 PaS 프레임에 관한 정보는 도달한 PaS 프레임의 시퀀스 번호, 도달한 PaS 프레임의 소스 및 목적지 노드의 MAC 어드레스 및 도달한 PaS 프레임에 첨부된 쿼드박스 노드의 식별 태그를 포함할 수 있다.In this case, the information about the PaS frame reached may include the sequence number of the PaS frame reached, the MAC address of the source and destination nodes of the PaS frame reached, and the identification tag of the quadbox node attached to the PaS frame. .
즉, 모든 터미널 노드 연결쌍에 대하여 PaS 프레임이 송신되어, 연결쌍 내의 다른 대응되는 터미널 노드를 향하여 노드에서 노드로 임의적으로 지나가기 시작하자마자, 각 쿼드박스 노드는 PaS 프레임 페이로드 안에 그것의 식별 태그를 첨부할 것이다.That is, as soon as a PaS frame is sent for every terminal node connection pair, so as to start randomly passing from node to node towards another corresponding terminal node in the connection pair, each quadbox node has its identification tag in the PaS frame payload. Will be attached.
이후, 제2 노드가 쿼드박스 노드인 경우, 기설정된 제2 단계 소요 시간(Duration Time for the Second Phase, DTSP)이 경과한 뒤, 제2 노드의 PrP 테이블에 포함된 터미널 노드 쌍 중에서 PaC 프레임이 제2 노드를 통과하지 않을 터미널 노드 쌍에 관한 정보를 제2 노드의 PrP 테이블에서 삭제할 수 있다.Subsequently, when the second node is a quadbox node, after a preset duration time for the second phase (DTSP) has elapsed, a PaC frame is generated from a pair of terminal nodes included in the PrP table of the second node. Information about a terminal node pair not to pass through the second node may be deleted from the PrP table of the second node.
PaC 프레임들이 거쳐지나가지 않을 노드들은 가상 경로의 일부가 되지 않으며, PaC 프레임이 제2 노드를 통과하지 않을 터미널 노드 쌍에 관한 정보를 삭제함으로써 PrP 테이블의 사이즈를 작게 유지할 수 있고, 불필요한 엔트리들을 포함하지 않게 할 수 있다.Nodes that will not pass through PaC frames are not part of the virtual path, and the size of the PrP table can be kept small by deleting information about the pair of terminal nodes where the PaC frames will not pass through the second node, and contain unnecessary entries. You can do it.
또한, 제2 노드가 쿼드박스 노드인 경우, 기설정된 DTSP 시간이 경과한 뒤, 제2 노드가 PrP 테이블 내의 소스 및 목적지 노드의 MAC 어드레스를 서로 뒤집은(flipping) 최종 경로 테이블(Final Path Table, FP Table)을 생성할 수 있다.In addition, when the second node is a quadbox node, after a predetermined DTSP time elapses, the second node flips MAC addresses of the source and destination nodes in the PrP table to each other (Final Path Table, FP). Table) can be created.
FP 테이블은 양방향에서 수신된 프레임을 포워딩하기 위하여 사용하는 테이블로서, PrP 테이블로부터 추론될 수 있다. FP 테이블은 PrP 테이블로부터 소스와 목적지 MAC어드레스 칼럼들을 취하여 그들의 콘텐츠를 뒤집음으로써 생성된다. FP 테이블은 또한 출력포트 칼럼으로써 입력포트 칼럼을 사용할 것이다. FP 테이블은, 프로세스 내에서 시퀀스 번호 칼럼의 역할이 끝났기 때문에, 더 이상 시퀀스 번호 칼럼을 필요로 하지 않는다. FP 테이블의 프로세스 생성은 DTSP 시간의 만료 후에 즉시 시작될 수 있으며, 이는 DVP를 수립하는 단계가 종료되고 데이터 프레임을 전송하는 단계로 이동하기 이전의 시점이다.  The FP table is a table used for forwarding frames received in both directions and may be inferred from the PrP table. The FP table is created by taking the source and destination MAC address columns from the PrP table and flipping their contents. The FP table will also use the input port column as the output port column. The FP table no longer needs the sequence number column since the role of the sequence number column in the process has ended. Process generation of the FP table can begin immediately after the expiration of the DTSP time, which is the point before the DVP establishment step ends and before moving to the step of transmitting the data frame.
DTSP 시간의 값은 정상 상태에서 DVP 수립 단계에 소요되는 시간인 정상 제2 단계 소요 시간(Duration Time for the Second Phase under a Normal Situation, DTSPn)에 경로 재설정 소요 시간(Duration Time for Paths Re-establishment Prodecure, DTPR) 및 공통 노드 문제 소요 시간(Duration Time of the Common Node Problem, DTCN)을 더한 시간으로 추정된다. 일반적으로 DTSPn은 256msec, DTRP은 768msec, DTCN은 1792msec로 추정될 수 있으며, 따라서 DTSP는 2815msec로 추정될 수 있다. 마진을 확보하기 위하여 DTSP를 약 3000msec로 가정할 수 있다.The value of DTSP time is Duration Time for Paths Re-establishment Prodecure in Duration Time for the Second Phase under a Normal Situation (DTSPn). , DTPR) and Duration Time of the Common Node Problem (DTCN). In general, DTSPn is estimated to be 256msec, DTRP is 768msec, and DTCN is 1792msec. Therefore, DTSPn can be estimated to be 2815msec. In order to secure a margin, the DTSP may be assumed to be about 3000 msec.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서 공통 노드 문제가 발생한 네트워크의 예를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating an example of a network in which a common node problem occurs in establishing a dual virtual path according to an embodiment of the present invention.
DVP를 수립하는 단계에서, 제1 및 제2 터미널 노드 중 적어도 하나가 수신한 제1 및 제2 터미널 노드 사이에서 전송되는 PaS 프레임들에 포함된 식별 태그를 비교하여 DVP 사이에 공통 노드가 존재하지 않는지의 여부를 확인할 수 있다.In establishing the DVP, there is no common node between the DVPs by comparing the identification tags included in the PaS frames transmitted between the first and second terminal nodes received by at least one of the first and second terminal nodes. You can check whether or not.
DVP는 서로 완전히 분리되도록 수립되는데, DVP의 경로 중 하나가 작동하지 않을 경우 다른 하나가 영향을 받지 않아야 하기 때문이다. 따라서 각 연결쌍의 터미널 노드는 PrP 테이블을 생성할 때 이러한 요건이 충족됨을 확인할 수 있다.DVPs are set up to be completely separate from each other, because if one of the DVP paths does not work, the other must not be affected. Therefore, the terminal node of each connection pair can confirm that these requirements are met when generating the PrP table.
도 6에 도시된 예를 참조하면, 예컨대, 소스 노드 A 및 목적지 노드 M 중 적어도 하나가 A 와 M 사이의 DVP 사이에 공통 노드가 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. Referring to the example illustrated in FIG. 6, for example, at least one of the source node A and the destination node M may determine whether a common node exists between the DVP between A and M.
이 때, 공통 노드 존재 여부를 확인하는 터미널 노드(Checking Terminal Node)는 PaS 프레임 카피의 식별 태그들을 비교하여, 소스 노드와 목적지 노드를 제외한 각각의 PaS 프레임 카피의 경로들 사이에 공통 노드가 존재하지 않음을 확인한다.At this time, a checking node node for checking whether a common node exists or not compares identification tags of a PaS frame copy so that a common node does not exist between paths of each PaS frame copy except for a source node and a destination node. Check that it is not.
만일 공통 노드가 존재하면, 확인하는 터미널 노드는 제 2 경로를 선택하고 그것에 가장 가까운 공통 노드 다음에 위치한 블로킹(Blocking, BLO) 노드라고 불리우는 노드를 식별할 수 있다. 예컨대, 도 6의 예에서, F가 공통 노드이고, G가 BLO 노드이다.If there is a common node, the identifying terminal node may select a second path and identify a node called a blocking (BLO) node located after the common node closest to it. For example, in the example of FIG. 6, F is a common node and G is a BLO node.
확인하는 터미널 노드는 공통 노드가 존재하는 경우, 블로킹 노드가 상기 제1 및 제2 터미널 노드 사이의 전송과 관련하여 공통 노드로 연결되는 포트를 블록할 것을 요청하고, 제1 및 제2 터미널 노드 사이의 경로를 재수립할 것을 요청하며, 제1 및 제2 터미널 노드 사이에 공통 노드가 존재하지 않는 경로가 재수립된 뒤 블로킹 노드에 블록을 해제할 것을 요청할 수 있다.The confirming terminal node requests the blocking node to block a port that connects to the common node in connection with the transmission between the first and second terminal nodes if a common node exists, and between the first and second terminal nodes. It may request to reestablish the path of, and may request that the blocking node release the block after the path where the common node does not exist between the first and second terminal nodes is reestablished.
이 때, 확인하는 터미널 노드는 신뢰할 수 있는 DVP 유니캐스트 프레임인 ReB 프레임을 BLO 노드로 송신할 수 있드며, ReB 프레임은 같은 연결쌍에 속하는 모든 PaS 프레임을 전달하도록 BLO 노드와 공통 노드를 연결하는 포트를 논리적으로 블록하도록 BLO 노드에 지시할 수 있다.At this point, the acknowledgment terminal node can send a ReB frame that is a reliable DVP unicast frame to the BLO node, which connects the BLO node and the common node to deliver all PaS frames belonging to the same connection pair. You can tell the BLO node to logically block the port.
BLO 노드는 자신의 PrP 테이블을 검색하고 문제되는 연결쌍을 전송하기 위하여 자신의 모든 포트들로부터 어떤 포트가 공통 노드에 연결되어있는지 식별하고, 그 포트를 차단할 수 있다. 이후, BLO 노드는 확인하는 터미널 노드로 ACK ReB 프레임을 송신할 수 있다. A BLO node can identify which port is connected to the common node from all its ports in order to search its PrP table and forward the problematic pair of connections, and block that port. Thereafter, the BLO node may transmit an ACK ReB frame to the confirming terminal node.
확인하는 터미널 노드는, 같은 연결쌍의 대응하는 터미널 노드로 RePas 프레임을 송신하여, PaS 프레임을 재전송, 즉 새로운 경로를 재수립할 수 있다. 대응하는 터미널 노드는 RePas 프레임을 수신하면, 즉시 PaS 프레임을 송신하고, 확인하는 터미널 노드는 수신된 새로운 PaS 프레임 카피들의 경로들을 비교하여, 그들 사이에 공통된 노드가 존재하지 않음을 확인할 수 있다. 만약 공통 노드가 존재하지 않으면, 확인하는 터미널 노드는 자신의 PrP 테이블을 새로운 경로로 업데이트하고 다음 단계로 진행하며, 공통 노드가 존재하는 경우에는 네트워크 관리자에게 보고하고, 공통 노드에도 불구하고, 새로운 경로로 자신의 PrP 테이블을 업데이트할 수 있다. 이 경우, 연결쌍에 대해서는 독립적이거나 분리된 이중 가상 경로들이 존재하지 않을 수 있다.The acknowledgment terminal node may send a RePas frame to the corresponding terminal node of the same connection pair to retransmit the PaS frame, i.e. reestablish a new path. When the corresponding terminal node receives the RePas frame, it immediately sends a PaS frame, and the confirming terminal node can compare the paths of the received new PaS frame copies to confirm that there is no common node between them. If the common node does not exist, the checking terminal node updates its PrP table with the new path and proceeds to the next step. If the common node exists, it reports to the network administrator and, despite the common node, the new path. You can update your PrP table with. In this case, there may be no independent or separate dual virtual paths for the connection pair.
이후 확인하는 터미널 노드는 신뢰할 수 있는 특수 DVP 유니캐스트 프레임인 오픈 블록(Open Block, OB) 프레임을 BLO 노드로 송신한다. 이는 동일한 연결쌍에 속하는 미래의 PaS 프레임들 앞에 있는 공통 노드와 연결 하는 자신의 포트를 차단 해제하기 위함이다. BLO 노드는 OB 프레임을 수신하자마자 차단을 해제하고, ACK OB이라 불리는 특수 DVP 프레임을 확인하는 터미널 노드로 송신하여 차단 해제가 수행되었음을 확인하는 터미널 노드에 알린다.The terminal node then checks and sends an Open Block (OB) frame, a trusted special DVP unicast frame, to the BLO node. This is to unblock its port connecting with the common node in front of future PaS frames belonging to the same connection pair. As soon as the BLO node receives the OB frame, it unblocks and sends a special DVP frame called ACK OB to the terminal node acknowledging that it informs the terminal node that the deblocking has been performed.
이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 DVP 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법은, DVP 중 적어도 하나의 경로를 거쳐 소스 터미널 노드로부터 목적지 터미널 노드까지 데이터 프레임을 전송한다.Subsequently, the network traffic reduction method using the DVP algorithm according to an embodiment of the present invention transmits a data frame from a source terminal node to a destination terminal node via at least one path of DVP.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 프레임을 전송하는 단계에서 터미널 노드의 동작을 도시한 순서도이다.7 is a flowchart illustrating an operation of a terminal node in a step of transmitting a data frame according to an embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 데이터 프레임을 전송하는 단계에서, 소스 터미널 노드가 데이터 프레임을 복사하여 목적지 터미널 노드와의 이중 가상 경로로 각각 송신한다.As shown in FIG. 7, in the step of transmitting the data frame, the source terminal node copies the data frame and transmits the data frame in a dual virtual path with the destination terminal node, respectively.
이 때, 데이터 프레임이 터미널 노드에 도달하는 경우, 데이터 프레임이 도달한 터미널 노드는 데이터 프레임이 유니캐스트 프레임인지의 여부 및 데이터 프레임이 도달한 터미널 노드가 목적지 터미널 노드인지의 여부 중 적어도 하나에 근거하여 데이터 프레임을 수신, 폐기, 삭제 및 포워딩 중 적어도 하나의 방법으로 처리할 수 있다.In this case, when the data frame reaches the terminal node, the terminal node that has reached the data frame is based on at least one of whether the data frame is a unicast frame and whether the terminal node at which the data frame reached is the destination terminal node. The data frame may be processed by at least one method of receiving, discarding, deleting, and forwarding.
에컨대 도 7에 도시된 바와 같이, 터미널 노드는 도달한 데이터 프레임이 유니캐스트 프레임이 아니라면 데이터 프레임을 복제하고 표준 HSR 규칙을 사용하여 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 전송할 수 있다.For example, as shown in FIG. 7, the terminal node can duplicate the data frame and transmit multicast or broadcast using standard HSR rules if the data frame reached is not a unicast frame.
또한 만일 터미널 노드 자신이 목적지 노드라면, 이전에 자신이 같은 프레임을 수신한 바 있는지 여부에 따라 수신하였다면 데이터 프레임을 폐기하고, 수신하지 않았다면 데이터 프레임을 수신할 수 있다.Also, if the terminal node itself is the destination node, it may discard the data frame if it has received it according to whether it has received the same frame before, and if not, receive the data frame.
또한 만일 터미널 노드 자신이 목적지 노드가 아니고 이전에 같은 포트를 통하여 같은 데이터 프레임이 자신을 통과한 바 있으면, 터미널 노드는 데이터 프레임을 삭제할 수 있으며, 그렇지 않은 경우 데이터 프레임을 수신한 포트와 다른 포트를 통하여 데이터 프레임을 포워딩할 수 있다.Also, if the terminal node itself is not the destination node and the same data frame has previously passed through it on the same port, the terminal node may delete the data frame, otherwise it may choose a different port than the one that received the data frame. Data frames can be forwarded through
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 프레임을 전송하는 단계에서 쿼드박스 노드의 동작을 도시한 순서도이다.8 is a flowchart illustrating an operation of a quadbox node in a step of transmitting a data frame according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 것처럼 데이터 프레임이 쿼드박스 노드에 도달하는 경우, 데이터 프레임이 도달한 쿼드박스 노드는 데이터 프레임이 유니캐스트 프레임인지의 여부 및 도달한 쿼드박스 노드의 최종 경로 테이블에 근거하여 표준 HSR 규칙에 따라 데이터 프레임을 처리할 것인지, 아니면 데이터 프레임을 적절한 출력 포트로 포워딩할 것인지의 여부를 결정할 수 있다.When the data frame reaches the quadbox node as shown in Figure 8, the quadbox node that the data frame reaches is based on the standard HSR based on whether the data frame is a unicast frame and the final path table of the quadbox node reached. By convention, you can decide whether to process the data frame or forward the data frame to the appropriate output port.
예컨대, 만일 도달한 데이터 프레임이 브로드캐스트 혹은 멀티캐스트 데이터 프레임이거나 데이터 프레임이 전송하는 연결 쌍에 관한 엔트리가 FP 테이블 내에 존재하지 않는 경우, 쿼드박스 노드는 표준 HSR 규칙을 적용하여 복제와 임의 포워딩을 수행할 수 있다.For example, if the data frame reached is a broadcast or multicast data frame, or if there is no entry in the FP table for the connection pair that the data frame transmits, the quadbox node applies standard HSR rules to perform replication and random forwarding. Can be done.
또한 만일 데이터 프레임이 전송하는 연결 쌍에 관한 엔트리가 FP 테이블 내에 존재하는 경우, 쿼드박스 노드는 FP 테이블에서 선택한 수신된 프레임의 연결 쌍에 대해 적절한 출력 포트로 데이터 프레임을 포워딩할 수 있다.Also, if there is an entry in the FP table for the connection pair that the data frame transmits, the quadbox node can forward the data frame to the appropriate output port for the connection pair of the received frame selected in the FP table.
상술한 바와 같이, 쿼드박스 노드가 FP 테이블 내에서 특정 수신된 프레임에 대해서 적합한 출력 포트를 찾을 수 없다면, 쿼드박스 노드는 해당 프레임 카피들을 복제하고 다음 노드들로 임의로 포워딩할 수 있다. 이는 표준 HSR 전송 프로세스와 같은 방식으로, 목적지 노드가 송신된 프레임의 적어도 하나의 카피를 수신한다는 것을 보장한다. 따라서 DVP 알고리즘은 어떠한 수신된 프레임도 폐기 혹은 삭제되지 않음을 보장할 수 있다.As discussed above, if the quadbox node cannot find a suitable output port for a particular received frame in the FP table, the quadbox node can duplicate the corresponding copy of the frame and randomly forward to the next nodes. This ensures that the destination node receives at least one copy of the transmitted frame, in the same manner as the standard HSR transmission process. Thus, the DVP algorithm can ensure that no received frames are discarded or deleted.
본 발명의 일실시예에 따른 DVP 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, DVP를 수립하는 단계가 완료되기 이전에 데이터 프레임이 전송되는 경우, 각 노드는 표준 HSR 규칙에 따라 데이터 프레임을 처리할 수 있다. 따라서, DVP를 수립하는 동안 데이터 프레임이 유실되지 않음을 보장할 수 있다.In the method for reducing network traffic using the DVP algorithm according to an embodiment of the present invention, when a data frame is transmitted before the step of establishing the DVP is completed, each node may process the data frame according to standard HSR rules. . Thus, it is possible to ensure that no data frames are lost during the establishment of DVP.
본 발명의 일실시예에 따른 DVP 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법은, 제1 터미널 노드가, 주기적으로 PHC 프레임을 복제하여 그 카피를 하나의 가상 경로를 통하여 제2 터미널 노드로 전송하고, 제2 터미널 노드는 송신된 PHC 프레임의 카피를 수신한 경우 제1 터미널 노드로 ACK PHC 프레임을 답신함으로써 가상 경로를 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.In a method for reducing network traffic using a DVP algorithm according to an embodiment of the present invention, a first terminal node periodically copies a PHC frame, and transmits a copy to a second terminal node through one virtual path. The terminal node may further comprise monitoring the virtual path by returning an ACK PHC frame to the first terminal node upon receiving a copy of the transmitted PHC frame.
여기에서, PHC 프레임은 DVP 특수 유니캐스트 프레임이며, 각 터미널 노드로부터 FP 테이블 상에 포함되어 있는 모든 터미널 노드로 송신된다. 송신 프로세스는 PHC 지속 시간(Duration Time of the PHC, DTPHC) 내에 일어날 수 있다. DTPHC는 일반적으로 약 256msec 에 해당하는 시간이나 예컨대 마진을 확보하기 위하여 300msec로 가정할 수 있다.Here, the PHC frame is a DVP special unicast frame, which is transmitted from each terminal node to all terminal nodes contained on the FP table. The transmission process may occur within the PHC Duration Time of the PHC (DTPHC). The DTPHC may generally be assumed to be about 256 msec or 300 msec, for example, to secure a margin.
상기와 같이 제2 터미널 노드가 답신한 ACK PHC 프레임이 PHC 프레임의 소스 노드, 즉 제1 터미널 노드로 되돌아가면서 거쳐 지나가는 쿼드박스 노드의 식별 태그가 ACK PHC 프레임에 첨부될 수 있다.As described above, the ACK PHC frame returned by the second terminal node may be attached to the ACK PHC frame by the identification tag of the quadbox node passing through the ACK PHC frame back to the source node of the PHC frame, that is, the first terminal node.
이후, 제1 터미널 노드가 ACK PHC 프레임의 카피를 모두 수신하는 경우, 카피에 첨부된 모든 노드 식별 태그가 제1 터미널 노드의 PrP 테이블에 따라 서로 같은 순서로 첨부되었는지 확인하고, 같은 순서로 첨부되지 않은 경우 하나의 가상 경로를 재수립할 수 있다.Then, when the first terminal node receives all copies of the ACK PHC frame, it is checked whether all node identification tags attached to the copy are attached in the same order according to the PrP table of the first terminal node, and not attached in the same order. If not, one virtual path can be reestablished.
만약 제1 터미널 노드가 DTAPHC 내에 ACK PHC 프레임의 하나 혹은 두 개의 카피를 수신하지 않으면, 제1 터미널 노드는 ACK PHC 프레임의 수신된 카피들 중 하나로부터 모아온 이전 정보를 삭제하고, PHC 프레임을 재송신한 뒤, 한 번 더 DTAPHC 만큼 기다릴 수 있다. 이후에도 ACK PHC 프레임의 각 방향으로부터 카피들 모두를 수신하지 못한다면, 제1 터미널 노드는 네트워크 관리자에게 보고하고, 해당 노드를 작동하지 않는 노드(Dead Node)로 간주하며, 제1 터미널 노드의 Ne 및 PrP 테이블에서 삭제할 수 있다.If the first terminal node does not receive one or two copies of the ACK PHC frame in DTAPHC, the first terminal node deletes the previous information collected from one of the received copies of the ACK PHC frame and retransmitted the PHC frame. Afterwards, you can wait as long as DTAPHC once more. If no further copies are received from each direction of the ACK PHC frame thereafter, the first terminal node reports to the network administrator and considers the node to be a dead node, the Ne and PrP of the first terminal node. Can be deleted from the table.
PHC 프레임은 가상 경로의 상태를 검사하는 것뿐만 아니라, 쿼드박스 노드의 PrP와 FP 테이블의 크기를 가능한 작게 유지하는 데에도 유용하다. 왜냐하면 가상 경로의 PHC 프레임이 쿼드박스 노드를 거쳐 지나가는 때마다, 가상 경로가 아직 살아있음을 확인하기 위하여 각 쿼드박스 노드의 PrP와 FP 테이블은 해당 쿼드박스 노드를 거쳐 가는 가상 경로들을 위한 엔트리들을 유지하기 때문이다. 만약 터미널 혹은 쿼드박스 노드가 특정 시간, 예컨대 2.6초 이내에 가상경로로부터 PHC 프레임을 수신하지 않으면, 해당 엔트리는 쓸모없게 되었기 때문에, 해당 노드는 PrP 테이블에서 가상 경로와 관련된 엔트리를 삭제하고, 쿼드박스 노드일 경우 FP 테이블로부터도 해당 가상 경로와 관련된 엔트리를 삭제할 수 있다.In addition to checking the state of the virtual path, PHC frames are useful for keeping the size of the PrP and FP tables of quadbox nodes as small as possible. Because whenever a PHC frame in a virtual path passes through a quadbox node, the PrP and FP tables of each quadbox node maintain entries for the virtual paths through that quadbox node to ensure that the virtual path is still alive. Because. If the terminal or quadbox node does not receive a PHC frame from the virtual path within a certain time, for example 2.6 seconds, the entry is obsolete and the node deletes the entry associated with the virtual path from the PrP table and the quadbox node. In this case, an entry related to the corresponding virtual path may also be deleted from the FP table.
본 발명의 일실시예에 따른 DVP 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법은, 제1 터미널 노드가 제2 터미널 노드로 RePas 프레임을 유니캐스트 송신하고, 각 쿼드박스 노드가 RePas 프레임을 복제하여 카피들을 다음 노드로 포워딩하며, 제2 터미널 노드가 RePas 프레임을 수신하는 경우, PaS 프레임을 제1 터미널 노드로 송신함으로써 가상 경로를 재수립하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the network traffic reduction method using the DVP algorithm according to an embodiment of the present invention, a first terminal node unicasts a RePas frame to a second terminal node, and each quadbox node duplicates the RePas frame to copy the next node. The method may further include reestablishing the virtual path by transmitting a PaS frame to the first terminal node when the second terminal node receives the RePas frame.
이러한 가상 경로의 재수립은 상술한 바와 같이, 터미널 노드 중 하나가 연결쌍의 대응 노드로부터 PaS 프레임 카피를 2개 모두 수신하지 못하는 경우, 서로 분리되고 독립적이라고 추정되던 DVP에 공통 노드가 존재하는 경우, 및 가상 경로들의 모니터링 및 유지보수 절차 동안, DVP 중 하나 혹은 둘이 PHC 프레임 카피를 연결쌍의 대응하는 노드로 전달할 수 없는 경우에 수행될 수 있다.The reestablishment of such a virtual path is performed when one of the terminal nodes does not receive both of the PaS frame copies from the corresponding node of the connection pair as described above, and when there is a common node in the DVP that was supposed to be separated and independent from each other. During the monitoring and maintenance procedure of, and virtual paths, one or two of the DVPs may not be able to deliver a PHC frame copy to the corresponding node of the connection pair.
예컨대, 제1 터미널 노드가 DTSPn 시간 동안 Ne 테이블 내에 포함된 제2 터미널 노드로부터 PaS 프레임을 수신하지 못하였다면, DTSPn 시간이 경과한 뒤 제1 터미널 노드가 제2 터미널 노드로 PaS 프레임을 재전송할 것을 요청할 수 있다. 이 때 제1 터미널 노드가 제2 터미널 노드로 RePaS 프레임을 송신하고, RePaS 프레임이 전송되는 도중 모든 쿼드박스 프레임이 RePaS 프레임을 복제하여 카피들을 다음 노드로 포워딩할 수 있다. 이는 제1 및 제2 터미널 노드 사이에 이중 경로가 없기 대문에 전송을 보장하기 위하여 필요하다. 제2 터미널 노드는 RePaS 프레임을 수신한 뒤, PaS 프레임을 제1 터미널 노드로 재전송할 수 있으며, PaS 프레임도 마찬가지로 복제되어 전송될 수 있다. 이 때 도중의 쿼드박스 노드의 ID 태그가 첨부될 수 있다. 재수립된 경로 상의 쿼드박스 노드들은 새 PaS 프레임을 수신하는 즉시 PrP 및 FP 테이블을 업데이트할 수 있다. 제1 터미널 노드는 PaC 프레임을 답신하며, 제2 터미널 노드까지의 경로상의 쿼드박스 노드는 마지막 업데이트를 확인할 수 있다.For example, if the first terminal node has not received the PaS frame from the second terminal node included in the Ne table during the DTSPn time, the first terminal node may retransmit the PaS frame to the second terminal node after the DTSPn time has elapsed. You can request At this time, the first terminal node may transmit a RePaS frame to the second terminal node, and all quadbox frames may copy the RePaS frame and forward the copies to the next node while the RePaS frame is being transmitted. This is necessary to ensure transmission since there is no dual path between the first and second terminal nodes. After receiving the RePaS frame, the second terminal node may retransmit the PaS frame to the first terminal node, and the PaS frame may be duplicated and transmitted as well. At this time, the ID tag of the quadbox node in the middle may be attached. Quadbox nodes on the reestablished path can update the PrP and FP tables upon receipt of a new PaS frame. The first terminal node returns a PaC frame, and the quadbox node on the path to the second terminal node can confirm the last update.
경로 재수립을 위하여 요구되는 지속시간은 경로 재수립 지속시간(Duration Time of Path Re-establishment, DTPR)으로 표시되고, DTPR은 DTSP 및 DTFP와 유사한 방법으로 추정될 수 있다. 일반적으로 DTRP은 정상적인 상황에서 384msec로 추정될 수 있으나, 상술한 프레임들이 전송 중 소실되는 경우 프레임을 재전송할 필요가 있을 수 있으므로, 마진을 위하여 그 두 배인 768msec가 추정값으로 사용된다. The duration required for reestablishment is represented by the Duration Time of Path Reestablishment (DTPR), which can be estimated in a manner similar to DTSP and DTFP. In general, DTRP may be estimated to be 384 msec under normal circumstances. However, since the frames may need to be retransmitted when the above-mentioned frames are lost during transmission, the double 768 msec is used as an estimated value for margin.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 이중 가상 경로 알고리즘을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에 의하여, 내트워크 내의 불필요한 중복 유니캐스트 트래픽을 경감함으로써 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있으며, DVP 알고리즘의 표준 HSR 프로토콜에 대한 성능 향상을 측정하기 위하여 네트워크-트래픽 파라미터를 성능의 지표로 사용하였다. 네트워크-트래픽 파라미터는 프레임의 송신을 시작으로 모든 프레임이 수신되거나 삭제될 때까지 시간 동안 이동하는 총 프레임 카피 수를 의미한다. As described above, the network traffic reduction method using the dual virtual path algorithm according to the present embodiment can improve network performance by reducing unnecessary redundant unicast traffic in the network. In order to measure the performance improvement, network-traffic parameters were used as an indicator of performance. The network-traffic parameter refers to the total number of frame copies moving over time, starting with the transmission of a frame until all the frames have been received or deleted.
도 9 는 본 발명의 일실시예에 따른 HSR 네트워크의 예를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이 HSR 네트워크의 일예는 제1 내지 제4 예제 노드(1 - 4) 및 제5 내지 제8 예제 노드(5 - 8)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 내지 제4 예제 노드(1 - 4)는 터미널 노드이고 제5 내지 제8 예제 노드(5 - 8)는 쿼드박스 노드이다. 터미널 노드는 각각 두개의 포트를 가지며, 쿼드박스 노드는 각각 네 개의 포트를 가진다. 터미널 노드는 하나의 프레임의 두 카피를 각 포트를 통하여 서로 다른 가상 경로로 전송할 수 있다.9 is a diagram illustrating an example of an HSR network according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, an example of the HSR network may include first to fourth example nodes 1-4 and fifth to eighth example nodes 5-8. The first through fourth example nodes 1-4 are terminal nodes and the fifth through eighth example nodes 5-8 are quadbox nodes. The terminal nodes have two ports each, and the quadbox nodes have four ports each. The terminal node can transmit two copies of one frame through different ports to different virtual paths.
도 9의 예에서 네트워크는 4개의 링을 포함하여 각각은 두 개의 다른 링과 연결되어 있어 네트워크를 통과하는 프레임에 대한 경로 선택에 있어서 충분한 복잡성을 부여할 수 있다. 도 9에 도시된 네트워크를 사용한 시뮬레이션을 통하여 DVP 알고리즘의 성능을 측정하였다.In the example of FIG. 9, the network comprises four rings, each of which is connected to two different rings, which may give sufficient complexity in the path selection for the frame passing through the network. The performance of the DVP algorithm was measured through a simulation using the network shown in FIG. 9.
DVP 알고리즘은 유니캐스트 트래픽 타입만을 가지고 작동한다. 멀티캐스트/브로드캐스트 트래픽에 대한 DVP 알고리즘의 행동은 표준 HSR 프로토콜과 유사하며, 표준 HSR 프로토콜은 네트워크로부터 삭제 혹은 제거되기 위하여 목적지에 도착할 때까지 혹은 동일한 노드와 방향을 두 번 거칠 때까지 각 쿼드박스 노드에서 수신된 프레임들의 복제 및 임의 포워딩에만 의존한다.The DVP algorithm only works with unicast traffic types. The behavior of the DVP algorithm for multicast / broadcast traffic is similar to that of the standard HSR protocol, where the standard HSR protocol is used for each quadbox until it arrives at its destination or passes through the same node twice in order to be deleted or removed from the network. It only depends on the replication and random forwarding of the frames received at the node.
표준 HSR 프로토콜 및 DVP 알고리즘 모두에서 네트워크 트래픽을 위한 분석과 관련하여 다음의 경우들을 고려하였다.The following cases were considered in relation to the analysis for network traffic in both the standard HSR protocol and the DVP algorithm.
도 10 및 도 11은 표준 HSR 프로토콜 하에서 장애 없는 케이스의 프레임 전송을 나타내는 도면이다. 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 예제 노드(1)로부터 제2 예제 노드(2)로 유니캐스트 프레임을 송신한 결과 표준 HSR 프로토콜 하의 프레임 전송을 나타내는 도면이며, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 제3 예제 노드(3)로부터 제1 예제 노드(1)로 유니캐스트 프레임을 송신한 결과 표준 HSR 프로토콜 하의 프레임 전송을 나타내는 도면이다.10 and 11 illustrate frame transmission of an error-free case under a standard HSR protocol. FIG. 10 is a diagram illustrating frame transmission under a standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from a first example node 1 to a second example node 2 according to an embodiment of the present invention, and FIG. A frame transmission under the standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from the third example node 3 to the first example node 1 according to an embodiment of the present invention.
표 1은 도 9에 도시된 네트워크의 예에서 각 소스 노드가 각자 서로 다른 목적지 노드로 유니캐스트 프레임을 송신하는 경우의 연결쌍의 상세 내역 샘플을 나타낸다.Table 1 shows a detailed sample of a connection pair in the case where each source node transmits a unicast frame to each different destination node in the example of the network shown in FIG. 9.
표 1
# 소스 노드 번호 목적지 노드 번호
1 1 3
2 2 4
3 3 2
4 4 1
Table 1
# Source node number Destination node number
One One 3
2 2 4
3 3 2
4 4 One
표준 HSR 프로토콜 하에서 링크-장애 케이스로는, 예컨대 제1 예제 노드(1)와 제5 예제 노드(5) 사이의 링크에서 네트워크 동작 중에 장애가 발생하는 경우가 있다.Link-failure cases under the standard HSR protocol include, for example, a failure during network operation on the link between the first example node 1 and the fifth example node 5.
도 12 및 도 13은 표준 HSR 프로토콜 하에서 노드-장애 케이스의 프레임 전송을 나타내는 도면이다. 도 12 및 도 13의 예에서 장애가 발생한 노드는 제5 예제 노드(5)이다.12 and 13 are diagrams illustrating frame transmission of a node-failure case under a standard HSR protocol. In the example of FIGS. 12 and 13, the failed node is the fifth example node 5.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 노드-장애 케이스에서 제1 예제 노드(1)로부터 제2 예제 노드(2)로 유니캐스트 프레임을 송신한 결과 표준 HSR 프로토콜 하의 프레임 전송을 나타내는 도면이며, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 노드-장애 케이스에서 제3 예제 노드(3)로부터 제1 예제 노드(1)로 유니캐스트 프레임을 송신한 결과 표준 HSR 프로토콜 하의 프레임 전송을 나타내는 도면이다. 12 is a diagram illustrating frame transmission under a standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from a first example node 1 to a second example node 2 in a node-failure case according to an embodiment of the present invention. FIG. 13 is a diagram illustrating frame transmission under a standard HSR protocol as a result of transmitting a unicast frame from a third example node 3 to a first example node 1 in a node-failure case according to an embodiment of the present invention.
이 경우, 제5 예제 노드(5)의 장애는 이것에 연결된 모든 링크들의 장애를 야기하고, 이러한 장애는 목적지 노드인 제2 예제 노드(2) 와 제6 예제 노드(6) 사이의 링크 및 목적지 노드인 제1 예제 노드(1)와 제8 예제 노드(8) 사이의 링크에 대해서 두 개의 순환하는 프레임들(각 방향으로 한 개씩)중 하나를 삭제하도록 한다. In this case, the failure of the fifth example node 5 causes the failure of all links connected to it, and this failure causes the link and the destination between the second example node 2 and the sixth example node 6, which are destination nodes. The node between the first example node 1 and the eighth example node 8 is deleted from one of two circular frames (one in each direction).
DVP 알고리즘 하에서의 네트워크 트래픽의 분석과 관련하여 앞서 사용한 것과 동일하게, 제1 예제 노드(1)에서 제2 예제 노드(2)로 유니케스트 프레임을 송신하는 경우, 제3 예제 노드(3)에서 제1 예제 노드(1)로 유니캐스트 프레임을 송신하는 경우 및 표 1의 경우에 각각에 대하여 장애 없는 케이스, 링크-장애 케이스 및 노드-장애 케이스를 고려하였다. As previously used in connection with the analysis of network traffic under the DVP algorithm, when sending a unicast frame from the first example node 1 to the second example node 2, the third example node 3 receives the first In the case of transmitting a unicast frame to the example node 1 and in the case of Table 1, a fault-free case, a link-failure case, and a node-failure case were considered.
상술한 각 경우에 대하여 표준 HSR 프로토콜과 DVP 알고리즘의 트래픽을 비교한 결과는 다음과 같다.In each case described above, the result of comparing traffic of the standard HSR protocol and the DVP algorithm is as follows.
표 2는 장애 없는 케이스에서 표준 HSR 프로토콜 및 DVP 알고리즘 하에서 네트워크 트래픽의 비교를 보여준다.Table 2 shows a comparison of network traffic under standard HSR protocol and DVP algorithm in a faultless case.
표 2
# 시나리오 표준 HSR(프레임) DVP(프레임) 감소율
1 제1 예제 노드- 제2 예제 노드 21 6 71.4%
2 제3 예제 노드- 제1 예제 노드 22 6 72.7%
3 표1의 시나리오 86 24 72.1%
TABLE 2
# scenario Standard HSR (Frame) DVP (frame) Reduction
One First Example Node- Second Example Node 21 6 71.4%
2 Third Example Node- First Example Node 22 6 72.7%
3 Scenarios in Table 1 86 24 72.1%
표 2에서 제1 예제 노드(1)가 한 개의 프레임을 제2 예제 노드(2)로 송신하는 첫 번째 시나리오는 표준 HSR 프로토콜에서보다 DVP 알고리즘 하에서 71.4% 정도 적은 네트워크 트래픽을 보여준다. 이는 그만큼의 불필요한 중복 트래픽이 존재하고 이득 없이 네트워크를 순환하므로, 네트워크 내에서 이러한 트래픽이 범람하면 지연 혹은 네트워크 정체를 야기 할 수도 있음을 의미한다.In Table 2, the first scenario where the first example node 1 sends one frame to the second example node 2 shows 71.4% less network traffic under the DVP algorithm than in the standard HSR protocol. This means that unnecessary redundant traffic exists and circulates the network without gain, so flooding such traffic within the network may cause delays or network congestion.
두 번째와 세 번째 시나리오에서도 DVP 알고리즘이 표준 HSR 프로토콜보다 향상된 성능을 보여준다. 감소율은 다음의 수학식 1에 의하여 계산된다.Even in the second and third scenarios, the DVP algorithm outperforms the standard HSR protocol. The reduction rate is calculated by the following equation.
[수학식 1][Equation 1]
감소율 = 1 - (DVP 트래픽/표준 HSR 트래픽)*100%Decrease Rate = 1-(DVP Traffic / Standard HSR Traffic) * 100%
표 3은 링크-장애 케이스의 표준 HSR 프로토콜 및 DVP 알고리즘 하에서 네트워크 트래픽의 비교를 보여준다.Table 3 shows a comparison of network traffic under standard HSR protocol and DVP algorithm in a link-failure case.
표 3
# 시나리오 표준 HSR(프레임) DVP(프레임) 감소율
1 제1 예제 노드- 제2 예제 노드 19 4 78.9%
2 제3 예제 노드- 제1 예제 노드 21 5 76.2%
3 표1의 시나리오 76 20 73.7%
TABLE 3
# scenario Standard HSR (Frame) DVP (frame) Reduction
One First Example Node- Second Example Node 19 4 78.9%
2 Third Example Node- First Example Node 21 5 76.2%
3 Scenarios in Table 1 76 20 73.7%
첫 번째 시나리오에 대해서, DVP 하에서의 네트워크 성능은 상기 표 3에서 보여지는 바와 같이 표준 HSR 프로토콜보다 우수하지만, DVP 알고리즘은 제1 예제 노드(1)와 제2 예제 노드(2)사이에 한 경로만을 제공하였다. 두 번째 경로는 적합하게 동작하였던 반면에, 첫 번째 경로(제1 예제 노드 - 제5 예제 노드 - 제2 예제 노드)는 제1 예제 노드(1)와 제5 예제 노드(5)사이에 링크 장애에 기인하여 다운되었기 때문이다. 그럼에도 불구하고, DVP 알고리즘은 항상 각각의 연결쌍에 대하여 이중의 물리적으로 분리된 경로들을 제공하므로, 링크 장애의 경우에, DVP 알고리즘에서 최악의 영향은 두개 경로 모두가 아니라 어떠한 연결쌍 혹은 몇 연결쌍들에 대하여 하나의 경로만을 유실하는 것이다.For the first scenario, the network performance under DVP is better than the standard HSR protocol as shown in Table 3 above, but the DVP algorithm provides only one path between the first example node (1) and the second example node (2). It was. The second path worked properly, while the first path (first example node-fifth example node-second example node) failed the link between the first example node (1) and the fifth example node (5). Because it was down. Nevertheless, the DVP algorithm always provides dual physically separate paths for each connection pair, so in the case of link failure, the worst effect in the DVP algorithm is not on both paths, but on any connection pair or few connection pairs. Only one path is lost for them.
즉, 장애 케이스는 DVP 알고리즘을 재시작하는 경우에 최대 3150msec에 달하는 매우 짧은 시간 동안 수리되는 일시적인 상태이므로, 장애 케이스는 복구될 수 있다. 다른 시나리오들에서도, DVP 알고리즘은 표준 HSR 프로토콜보다 나은 성능을 보인다.That is, the failure case is a temporary state that is repaired for a very short time of up to 3150 msec when the DVP algorithm is restarted, so that the failure case can be recovered. In other scenarios, the DVP algorithm outperforms the standard HSR protocol.
표 4는 노드-장애 케이스의 표준 HSR 프로토콜 및 DVP 알고리즘 하에서 네트워크 트래픽의 비교를 보여준다.Table 4 shows a comparison of network traffic under standard HSR protocol and DVP algorithm in a node-failure case.
표 4
# 시나리오 표준 HSR(프레임) DVP(프레임) 감소율
1 제1 예제 노드- 제2 예제 노드 14 4 71.4%
2 제3 예제 노드- 제1 예제 노드 14 4 71.4%
3 표1의 시나리오 50 14 72.0%
Table 4
# scenario Standard HSR (Frame) DVP (frame) Reduction
One First Example Node- Second Example Node 14 4 71.4%
2 Third Example Node- First Example Node 14 4 71.4%
3 Scenarios in Table 1 50 14 72.0%
표 4에 의하면 이전의 케이스들과 비교할 때, 표준 HSR 프로토콜 하에서의 네트워크 트래픽은 상당히 감소된다. 이는 상기 네트워크가 네 개의 링크가 연결된 쿼드링크 노드를 유실했고 상기 각각의 링크들은 각각의 송신 동작 동안 통과하는 두 개의 프레임 카피를 갖기 때문이다. DVP 알고리즘 하에서 네트워크 트래픽은 항상 2개 내지 6개 프레임들의 범위 내에서 변화한다. According to Table 4, compared to the previous cases, network traffic under the standard HSR protocol is significantly reduced. This is because the network has lost four linked quadlink nodes and each of the links has two frame copies that pass during each transmission operation. Under the DVP algorithm, network traffic always changes within the range of two to six frames.
만약에 연결쌍의 두 개의 경로들이 장애 없이 정상 작동하면, 이 연결쌍 내에서 각각 전송되나 프레임에 대한 최대 네트워크 트래픽은 각각이 4개의 링크들로 구성된 6개의 프레임들이 될 것이다, 반면에 최소의 네트워크 트래픽은 두 번째 경로가 다운되는 경우에 2 프레임이 될 것이다. 그리고 주된 경로만이 장애 없고 두 개의 링크들로 구성되면, 최대 트래픽은 각 송신 동작당 2 프레임이 될 것이다. 그러나 이러한 경우, 표준 HSR 프로토콜 하에서 네트워크 트래픽은 DVP 알고리즘 하의 최대 네트워크 트래픽 값에도 미치지 못하며, 따라서 DVP 알고리즘이 우세하다. 더욱이, 상술하였듯이, DVP 알고리즘에서 장애 케이스는 일시적인 상태이기 때문에 특정 시간 이후에 복구된다. 따라서 모든 케이스와 시나리오에 대해서, DVP 알고리즘이 언제나 표준 HSR 프로토콜보다 성능에서 앞선다.If the two paths of a connection pair are operating normally without failure, the maximum network traffic for each frame transmitted within this connection pair will be 6 frames each with 4 links, while the minimum network The traffic will be 2 frames if the second path goes down. And if only the primary path is fault-free and consists of two links, the maximum traffic will be 2 frames per transmission operation. In this case, however, the network traffic under the standard HSR protocol does not even reach the maximum network traffic value under the DVP algorithm, so the DVP algorithm prevails. Moreover, as mentioned above, in the DVP algorithm, the fault case is a temporary state and is recovered after a certain time. Thus, for all cases and scenarios, DVP algorithms always outperform standard HSR protocols.
앞에서 도출한 분석결과들을 검증하기 위하여, 시뮬레이션 도구 OMNeT++ V4.2.2를 이용하여, 복수의 시뮬레이션을 도 9에 도시된 네트워크 예에 대하여 수행하였으며, 상술한 케이스들을 수립된 시뮬레이션 환경 내에서 실험한 결과 상술한 이론적인 유도 결과와 일치하였다. 따라서 이하에서는 폐기된 프레임의 비교 결과만을 기술한다.In order to verify the analysis results derived above, a plurality of simulations were performed on the network example shown in FIG. 9 using the simulation tool OMNeT ++ V4.2.2, and the above cases were tested in the established simulation environment. This is consistent with one theoretical derivation result. Therefore, hereinafter, only the comparison result of discarded frames will be described.
표 5은 장애 없는 케이스에서 표준 HSR 프로토콜과 DVP 알고리즘 사이의 폐기된 트래픽의 비교를 나타낸다.Table 5 shows a comparison of discarded traffic between the standard HSR protocol and the DVP algorithm in a faultless case.
표 5
# 시나리오 표준 HSR(프레임) DVP(프레임) 감소율
1 제1 예제 노드- 제2 예제 노드 9 1 88.9%
2 제3 예제 노드- 제1 예제 노드 9 1 88.9%
3 표1의 시나리오 36 4 88.9%
Table 5
# scenario Standard HSR (Frame) DVP (frame) Reduction
One First Example Node- Second Example Node 9 One 88.9%
2 Third Example Node- First Example Node 9 One 88.9%
3 Scenarios in Table 1 36 4 88.9%
표 6은 링크-장애 케이스에서 표준 HSR 프로토콜과 DVP 알고리즘 사이의 폐기된 트래픽의 비교를 나타낸다.Table 6 shows a comparison of discarded traffic between standard HSR protocol and DVP algorithm in a link-fault case.
표 6
# 시나리오 표준 HSR(프레임) DVP(프레임) 감소율
1 제1 예제 노드- 제2 예제 노드 9 1 88.9%
2 제3 예제 노드- 제1 예제 노드 9 1 88.9%
3 표1의 시나리오 36 4 88.9%
Table 6
# scenario Standard HSR (Frame) DVP (frame) Reduction
One First Example Node- Second Example Node 9 One 88.9%
2 Third Example Node- First Example Node 9 One 88.9%
3 Scenarios in Table 1 36 4 88.9%
표 7은 노드-장애 케이스에서 표준 HSR 프로토콜 과 DVP 알고리즘 사이의 폐기된 트래픽의 비교를 나타낸다.Table 7 shows a comparison of discarded traffic between the standard HSR protocol and the DVP algorithm in a node-failure case.
표 7
# 시나리오 표준 HSR(프레임) DVP(프레임) 감소율
1 제1 예제 노드- 제2 예제 노드 7 1 85.7%
2 제3 예제 노드- 제1 예제 노드 7 1 85.7%
3 표1의 시나리오 28 4 85.7%
TABLE 7
# scenario Standard HSR (Frame) DVP (frame) Reduction
One First Example Node- Second Example Node 7 One 85.7%
2 Third Example Node- First Example Node 7 One 85.7%
3 Scenarios in Table 1 28 4 85.7%
또한, 표 1의 시나리오와 유사하지만, 이번에는 각 장애 없는 케이스 및 장애 케이스 하에서 한번이 아닌 다섯번의 실험들을 새로운 시나리오 하에서 수행하였다. 제 1회의 실험 중, 10개의 프레임들이 각 송신 노드로부터 송신될 것이고, 각 노드에서 송신되는 프레임 수를 10개씩 증가시켜 50개 프레임에 도달할 때까지 새로운 실험을 수행하였다. 도 14 내지 도 16은 이 새로운 시나리오에 의한 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.In addition, similar to the scenario of Table 1, this time five experiments were performed under the new scenario, not once under each disorder-free and failure case. During the first experiment, 10 frames would be transmitted from each transmitting node, and a new experiment was performed until the number of frames transmitted at each node was increased by 10 to reach 50 frames. 14 to 16 are graphs showing simulation results according to this new scenario.
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애 없는 케이스의 HSR 표준 및 DVP 알고리즘 사이의 네트워크 트래픽 및 폐기된 트래픽을 비교하는 그래프이다. 14 is a graph comparing network traffic and discarded traffic between an HSR standard and a DVP algorithm in a faultless case according to an embodiment of the present invention.
도 15 는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크-장애 케이스의 HSR 표준 및 DVP 알고리즘 사이의 네트워크 트래픽 및 폐기된 트래픽을 비교하는 그래프이다.15 is a graph comparing network traffic and discarded traffic between the HSR standard and DVP algorithm of a link-fault case in accordance with an embodiment of the present invention.
도 16 은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드-장애 케이스의 HSR 표준 및 DVP 알고리즘 사이의 네트워크 트래픽 및 폐기된 트래픽을 비교하는 그래프이다.16 is a graph comparing network traffic and discarded traffic between the HSR standard and DVP algorithm of a node-fault case in accordance with an embodiment of the present invention.
도 14는 장애 없는 케이스에서 표준 HSR 프로토콜에 비해서 DVP 알고리즘의 네트워크 트래픽에서 72.1% 감소가 얻어지며, 폐기된 트래픽에 대해서는 88.9% 감소가 얻어짐을 보여준다. 도 15 및 도 16은 장애 케이스들에서 네트워크 트래픽과 폐기된 트래픽 모두가 DVP 알고리즘에서 감소함을 보여준다. 모든 케이스에서 감소율은 각각 송신된 프레임들의 수에 대해서 일정하다, 예를 들어, 도 15에서 각 터미널 노드가 10개의 프레임들을 송신하는 때에, 감소율은 73.7%이고 20개 혹은 30개 프레임 등을 송신하는 경우에 대해서도 동일한 값이 적용가능하다. 따라서 감소율은 DVP 알고리즘 및 표준 HSR 프로토콜에서의 프레임들의 송신 개수가 비슷하다면 일정하다. FIG. 14 shows that a 72.1% reduction in network traffic of the DVP algorithm is obtained and 88.9% reduction for discarded traffic in a faultless case compared to the standard HSR protocol. 15 and 16 show that both network traffic and discarded traffic are reduced in the DVP algorithm in failure cases. In all cases, the reduction rate is constant with respect to the number of transmitted frames respectively, for example, when each terminal node transmits 10 frames in FIG. 15, the reduction rate is 73.7% and transmits 20 or 30 frames or the like. The same value is also applicable to the case. Thus, the reduction rate is constant if the number of transmissions of frames in the DVP algorithm and the standard HSR protocol is similar.
DVP 알고리즘 및 표준 HSR 프로토콜에 대한 동등한 조건을 얻기 위하여 장애가 일어나고 장시간동한 장애 상태가 유지되는 최악의 케이스와 시나리오에 대하여 시뮬레이션을 수행하였다는 점을 고려하면 모든 시뮬레이션 결과에서 DVP 알고리즘의 성능이 표준 HSR 프로토콜보다 우수하다. The performance of the DVP algorithm is the standard HSR in all simulation results, considering that the simulations were performed on the worst case and scenarios where failures occurred and long-term failure conditions were obtained to obtain equivalent conditions for the DVP algorithm and the standard HSR protocol. Better than protocol
일반적으로, DVP 알고리즘의 성능은 네트워크 사이즈에 비례하는데, 이는 프레임들이 모든 네트워크 경로들을 거쳐 퍼지는 대신에 몇 몇 가상 경로들 안으로 이동할 것이기 때문이다.In general, the performance of the DVP algorithm is proportional to the network size, because frames will travel in several virtual paths instead of spreading across all network paths.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 네트워크 내의 불필요한 중복 유니캐스트 트래픽을 경감함으로써 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the performance of the network can be improved by reducing unnecessary redundant unicast traffic in the network.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art to which the art belongs can make various modifications and other equivalent embodiments therefrom. Will understand. Therefore, the technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.

Claims (21)

  1. 각 터미널 노드가 선언 프레임을 브로드캐스트 송신하고, 각 제1 노드가 상기 선언 프레임에 근거하여 네트워크 내의 터미널 노드에 관한 정보를 포함하는 이웃 테이블을 생성함으로써, 터미널 노드를 선언하는 단계;Declaring a terminal node by each terminal node broadcasting a declaration frame and generating a neighbor table where each first node includes information about terminal nodes in a network based on the declaration frame;
    각 제1 및 제2 터미널 노드 쌍에 대하여 상기 제1 터미널 노드가 자신의 상기 이웃 테이블을 참조하여 상기 제2 터미널 노드로 경로 선택 프레임을 유니캐스트 송신하고, 각 제2 노드가 상기 경로 선택 프레임에 근거하여 상기 제1 터미널 노드에서 제2 터미널 노드로의 경로 정보를 포함하는 프리패스 테이블을 생성함으로써, 상기 제1 및 제2 터미널 노드 사이의 이중 가상 경로를 수립하는 단계; 및For each first and second terminal node pair, the first terminal node unicasts a path selection frame to the second terminal node with reference to its neighbor table, and each second node is sent to the path selection frame. Establishing a dual virtual path between the first and second terminal nodes by generating a prepass table that includes path information from the first terminal node to a second terminal node based on the step; And
    상기 이중 가상 경로 중 적어도 하나의 경로를 거쳐 소스 터미널 노드로부터 목적지 터미널 노드까지 데이터 프레임을 전송하는 단계를 포함하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.Transmitting a data frame from a source terminal node to a destination terminal node over at least one of the dual virtual paths.
  2. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 터미널 노드를 선언하는 단계에서, In the step of declaring the terminal node,
    상기 제1 노드는 수신한 선언 프레임의 소스 노드가 자신이 아니고, 상기 수신한 선언 프레임이 자신을 이미 통과하지 않은 경우 상기 수신한 선언 프레임을 읽어들여 상기 수신한 선언 프레임의 소스 노드의 MAC 어드레스와 상기 수신한 선언 프레임의 시퀀스 번호를 상기 이웃 테이블에 추가하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.If the source node of the received declaration frame is not itself and the received declaration frame has not passed through the first node, the first node reads the received declaration frame and reads the MAC address of the source node of the received declaration frame. And adding the sequence number of the received declaration frame to the neighbor table.
  3. 제 2항에 있어서, The method of claim 2,
    상기 제1 노드는 상기 수신한 선언 프레임의 소스 노드가 자신인 경우 상기 수신한 선언 프레임을 삭제하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.And the first node deletes the received declaration frame when the source node of the received declaration frame is itself.
  4. 제 2항에 있어서, The method of claim 2,
    상기 제1 노드는 상기 수신한 선언 프레임이 자신을 이미 통과한 경우, 및 상기 수신한 선언 프레임의 소스 노드의 MAC 어드레스와 상기 수신한 선언 프레임의 시퀀스 번호를 상기 이웃 테이블에 표시한 경우 중 적어도 하나의 경우 상기 수신한 선언 프레임을 표준 HSR 규칙에 따라 처리하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.At least one of the first node if the received declaration frame has already passed, and the MAC address of the source node of the received declaration frame and the sequence number of the received declaration frame are displayed in the neighbor table; The network traffic reduction method, characterized in that for processing the received declaration frame according to the standard HSR rules.
  5. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서,In establishing the dual virtual path,
    상기 제2 터미널 노드는 상기 제1 터미널 노드의 이웃 테이블에 MAC 어드레스가 포함되어 있는 터미널 노드인 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.And the second terminal node is a terminal node having a MAC address included in a neighbor table of the first terminal node.
  6. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서,In establishing the dual virtual path,
    상기 제2 노드가 터미널 노드이고 수신한 경로 선택 프레임의 소스 노드 및 목적지 노드가 아닌 경우, 상기 제2 노드가 상기 수신한 경로 선택 프레임을 수신한 포트와 다른 포트로 포워드하되, 이미 상기 수신한 경로 선택 프레임을 이전에 상기 수신한 포트와 다른 포트로 포워드하였다면 상기 수신한 경로 선택 프레임을 삭제하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.If the second node is a terminal node and is not a source node and a destination node of the received path selection frame, the second node forwards the received path selection frame to a port different from the port where the received path selection frame is received. Deleting the received path selection frame if the selection frame was previously forwarded to a different port than the received port.
  7. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서,In establishing the dual virtual path,
    상기 제2 노드가 터미널 노드이고 수신한 경로 선택 프레임의 목적지 노드인 경우, 상기 수신한 경로 선택 프레임을 수신한 포트와 다른 포트로부터 상기 수신한 경로 선택 프레임의 다른 카피를 수신하고, 상기 수신한 경로 선택 프레임에 관한 정보로 프리패스 테이블을 생성 또는 갱신하며, 상기 수신한 경로 선택 프레임의 소스 노드로 경로 확인 프레임을 답신하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.If the second node is a terminal node and is a destination node of the received path selection frame, the second node receives another copy of the received path selection frame from a port different from the port receiving the received path selection frame, and receives the received path. And generating or updating a prepass table with information about the selection frame, and returning a path confirmation frame to a source node of the received path selection frame.
  8. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 수신한 경로 선택 프레임에 관한 정보는 상기 수신한 경로 선택 프레임이 수신된 입력 포트번호, 상기 수신한 경로 선택 프레임의 소스 및 목적지 노드의 MAC 어드레스 및 상기 수신한 경로 선택 프레임에 첨부된 쿼드박스 노드의 식별 태그를 포함하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.The received path selection frame information may include an input port number at which the received path selection frame is received, MAC addresses of source and destination nodes of the received path selection frame, and a quadbox node attached to the received path selection frame. And an identification tag of the network traffic reduction method.
  9. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서,In establishing the dual virtual path,
    상기 제2 노드가 쿼드박스 노드인 경우, 상기 제1 터미널 노드로부터 상기 제2 터미널 노드로 전송되는 경로 선택 프레임 중 가장 빨리 상기 제2 노드에 도달한 경로 선택 프레임에 관한 정보로 프리패스 테이블을 생성 또는 갱신하고, 상기 제2 노드의 식별 태그를 상기 도달한 경로 선택 프레임에 첨부하며, 상기 도달한 경로 선택 프레임을 복제하여 도달한 경로 선택 프레임 및 복제된 경로 선택 프레임을 모두 포워드하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법. When the second node is a quadbox node, a prepass table is generated with information about a path selection frame that reaches the second node most quickly among path selection frames transmitted from the first terminal node to the second terminal node. Or update, attach the identification tag of the second node to the reached path selection frame, and duplicate both the reached path selection frame and forward both the reached path selection frame and the duplicated path selection frame. , How to reduce network traffic.
  10. 제 9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 도달한 경로 선택 프레임에 관한 정보는 상기 도달한 경로 선택 프레임의 시퀀스 번호, 상기 도달한 경로 선택 프레임의 소스 및 목적지 노드의 MAC 어드레스 및 상기 도달한 경로 선택 프레임에 첨부된 쿼드박스 노드의 식별 태그를 포함하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.The information about the reached path selection frame includes the sequence number of the reached path selection frame, the MAC address of the source and destination nodes of the reached path selection frame, and the identification tag of the quadbox node attached to the reached path selection frame. The network traffic reduction method comprising the.
  11. 제 9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 제2 노드가 쿼드박스 노드인 경우, If the second node is a quadbox node,
    기설정된 제2 단계 소요 시간이 경과한 뒤, 상기 제2 노드의 프리패스 테이블에 포함된 터미널 노드 쌍 중에서 경로 확인 프레임이 상기 제2 노드를 통과하지 않을 터미널 노드 쌍에 관한 정보를 상기 제2 노드의 프리패스 테이블에서 삭제하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.After a preset second step time elapses, information about the terminal node pair in which the path confirmation frame does not pass through the second node among the terminal node pairs included in the freepath table of the second node is provided. Deleting from the freepath table of the method.
  12. 제 9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 제2 노드가 쿼드박스 노드인 경우,If the second node is a quadbox node,
    기설정된 제2 단계 소요 시간이 경과한 뒤, 상기 제2 노드가 프리패스 테이블 내의 소스 및 목적지 노드의 MAC 어드레스를 서로 뒤집은 최종 경로 테이블을 생성하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.And after the preset second step time elapses, the second node generates a final path table in which the MAC addresses of the source and destination nodes in the free pass table are inverted from each other.
  13. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 이중 가상 경로를 수립하는 단계에서,In establishing the dual virtual path,
    상기 제1 및 제2 터미널 노드 중 적어도 하나가 수신한 상기 제1 및 제2 터미널 노드 사이에서 전송되는 경로 선택 프레임들에 포함된 식별 태그를 비교하여 이중 가상 경로 사이에 공통 노드가 존재하지 않는지의 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.Compares identification tags included in path selection frames transmitted between the first and second terminal nodes received by at least one of the first and second terminal nodes to determine whether a common node exists between the dual virtual paths. Determining whether the network traffic is reduced.
  14. 제 13항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 확인하는 터미널 노드는 상기 공통 노드가 존재하는 경우, 블로킹 노드가 상기 제1 및 제2 터미널 노드 사이의 전송과 관련하여 상기 공통 노드로 연결되는 포트를 블록할 것을 요청하고, 상기 제1 및 제2 터미널 노드 사이의 경로를 재수립할 것을 요청하며, 상기 제1 및 제2 터미널 노드 사이에 공통 노드가 존재하지 않는 경로가 재수립된 뒤 상기 블로킹 노드에 상기 블록을 해제할 것을 요청하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.The confirming terminal node requests that a blocking node block a port connected to the common node in connection with transmission between the first and second terminal nodes when the common node exists, and the first and second Request to reestablish a path between two terminal nodes, and request the blocking node to release the block after a path in which a common node does not exist between the first and second terminal nodes is reestablished. Network traffic reduction method.
  15. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 데이터 프레임을 전송하는 단계에서,In the step of transmitting the data frame,
    상기 소스 터미널 노드가 상기 데이터 프레임을 복사하여 상기 목적지 터미널 노드와의 상기 이중 가상 경로로 각각 송신하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.And said source terminal node copies said data frame and transmits each in said dual virtual path with said destination terminal node.
  16. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 데이터 프레임을 전송하는 단계에서,In the step of transmitting the data frame,
    상기 데이터 프레임이 터미널 노드에 도달하는 경우, When the data frame reaches the terminal node,
    상기 데이터 프레임이 도달한 터미널 노드는 상기 데이터 프레임이 유니캐스트 프레임인지의 여부 및 상기 데이터 프레임이 도달한 터미널 노드가 상기 목적지 터미널 노드인지의 여부 중 적어도 하나에 근거하여 상기 데이터 프레임을 수신, 폐기, 삭제 및 포워딩 중 적어도 하나의 방법으로 처리하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.The terminal node that has reached the data frame receives and discards the data frame based on at least one of whether the data frame is a unicast frame and whether the terminal node at which the data frame arrives is the destination terminal node. And at least one of the method of deleting or forwarding.
  17. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 데이터 프레임을 전송하는 단계에서,In the step of transmitting the data frame,
    상기 데이터 프레임이 쿼드박스 노드에 도달하는 경우,When the data frame reaches the quadbox node,
    상기 데이터 프레임이 도달한 쿼드박스 노드는 상기 데이터 프레임이 유니캐스트 프레임인지의 여부 및 상기 도달한 쿼드박스 노드의 최종 경로 테이블에 근거하여 표준 HSR 규칙에 따라 상기 데이터 프레임을 처리할 것인지, 아니면 상기 데이터 프레임을 적절한 출력 포트로 포워딩할 것인지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.The quadbox node upon which the data frame arrives will process the data frame according to standard HSR rules based on whether the data frame is a unicast frame and the final path table of the quadbox node reached, or the data Determining whether to forward the frame to the appropriate output port.
  18. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 데이터 프레임을 전송하는 단계에서,In the step of transmitting the data frame,
    상기 이중 가상 경로를 수립하는 단계가 완료되기 이전에 상기 데이터 프레임이 전송되는 경우, 각 노드는 표준 HSR 규칙에 따라 상기 데이터 프레임을 처리하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.If the data frame is transmitted before the step of establishing the dual virtual path is completed, each node processes the data frame according to standard HSR rules.
  19. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 터미널 노드가, 주기적으로 경로 건전성 확인 프레임을 복제하여 그 카피들을 하나의 가상 경로를 통하여 상기 제2 터미널 노드로 전송하고, 상기 제2 터미널 노드는 송신된 상기 경로 건전성 확인 프레임의 카피를 수신한 경우 상기 제1 터미널 노드로 경로 건전성 확인 승인 프레임을 답신함으로써 상기 가상 경로를 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.The first terminal node periodically copies the path health confirmation frame and transmits copies of the path health confirmation frame to the second terminal node through one virtual path, and the second terminal node sends a copy of the transmitted path health confirmation frame. And monitoring the virtual path by returning a path integrity confirmation acknowledgment frame to the first terminal node when received.
  20. 제 19항에 있어서,The method of claim 19,
    상기 가상 경로를 모니터링하는 단계에서, 상기 제1 터미널 노드가 상기 경로 건전성 확인 승인 프레임의 카피를 모두 수신하는 경우, 상기 카피들에 첨부된 모든 노드 식별자 태그가 상기 제1 터미널 노드의 프리패스 테이블에 따라 서로 같은 순서로 첨부되었는지 확인하고, 같은 순서로 첨부되지 않은 경우 상기 하나의 가상 경로를 재수립하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.In the monitoring of the virtual path, when the first terminal node receives all copies of the path health confirmation acknowledgment frame, all node identifier tags attached to the copies are added to the free pass table of the first terminal node. And confirming that they are attached in the same order, and reestablishing the one virtual path if they are not attached in the same order.
  21. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 터미널 노드가 상기 제2 터미널 노드로 재경로 선택 프레임을 유니캐스트 송신하고, 각 쿼드박스 노드가 상기 재경로 선택 프레임을 복제하여 카피들을 다음 노드로 포워딩하며, 상기 제2 터미널 노드가 상기 재경로 선택 프레임을 수신하는 경우 상기 경로 선택 프레임을 상기 제1 터미널 노드로 송신함으로써 상기 가상 경로를 재수립하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 네트워크 트래픽 감소 방법.The first terminal node unicasts a repath selection frame to the second terminal node, each quadbox node duplicates the repath selection frame and forwards copies to the next node, wherein the second terminal node Reestablishing the virtual path by transmitting the path selection frame to the first terminal node upon receiving a repath selection frame.
PCT/KR2014/004959 2014-05-09 2014-06-03 Method for reducing network traffic using dual virtual path algorithm WO2015170793A1 (en)

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