KR100264299B1 - 보증된 최소 대역폭을 갖는 비동기 전송 방식 접속을 지원하기 위한 스케줄링 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패킷 네트워크, 특히 비동기 전송 방식(ATM) 네트워크에서 사용하기 위해, 접속 설정시에 최소 대역폭을 필요로 하는 접속 트래픽을 지원하기 위한 방법 및 장치를 개시하고 있다. 또한 상기 방법 및 장치는 접속 설정시에 최소의 대역폭 또는 예약 고정 대역폭을 필요로 하거나, 대역폭을 필요로 하지 않는 접속을 포함하는 모든 혼합 트래픽을 지원한다.

본 발명은 최소 서비스 접속을 예약 최소 대역폭에 대응하는 속도에 이르도록 스케줄링하기 위해 절대 시간에 의해 트리거되는 제 1 스케줄러(a first scheduler)와, 두개의 스케줄링 구성체간의 통신을 위한 제 2 스케줄러 및 최소 서비스 접속 식별자의 큐우(queue)로 이루어진다.

본 발명의 이중 스케줄링 메카니즘(dual scheduling mechanism)을 통해, 접속 설정시에 최소 대역폭을 예약하기 위한 접속에 대한 최소 대역폭은 접속 경로의 각각의 포인트에서 보증되며, 잔류하는 공유 대역폭의 오차 레벨은 상기 제 2 스케줄러의 품질에 따라 항상 달라진다.

Description

보증된 최소 대역폭을 갖는 비동기 전송 방식 접속을 지원하기 위한 스케줄링 방법 및 장치{A SCHEDULING METHOD AND APPARATUS FOR SUPPORTING ATM CONNECTIONS HAVING A GUARANTEED MINIMUM BANDWIDTH}

본 발명은 일반적으로 네트워크 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 유저 접속에 대해 최소 대역폭을 보증하는 서비스를 지원하는 ATM 네트워크 노드에 관한 것이다.

비동기 전송 방식(ATM)은 차세대 고속 네트워크의 기본 기술이 되고있다. 고속 네트워크는 상이한 트래픽 및 서비스 품질(QoS) 조건을 갖는 매우 다양한 애플리케이션들을 지원하고 있다. 이러한 다양성으로 인해 상이한 제어 흐름 체계가 요구된다. 가령, 멀티미디어와 같은 애플리케이션과 시간이 중요한 의미를 갖는 애플리케이션은 지연 및 효율에 있어서는 임의의 수준이 보장될 것을 요구하지만 손실에 대해서는 허용될 수 있으며, 반면 LAN 트래픽과 같은 다른 애플리케이션은 지연 및 효율에 있어서 변동은 허용될 수 있지만 손실에 대해서는 매우 민감하다.

ATM 예약 대역폭(RB) 서비스에서, 유저는 데이타를 전송하기 전에 호출 셋업(call set-up)시 네트워크와의 트래픽 계약을 설정할 필요가 있다. 이 계약은 소정의 QoS 등급의 세부사항과 트래픽 디스크립터 세트(a set of traffic descriptors)를 포함한다. 네트워크는 자원 할당(resource allocation)을 통해 ATM 접속에 대한 소정의 QoS를 제공하거나 호출을 거부한다. 발신지와 목적지 사이의 할당된 대역폭은 통계적 다중화 이득(statistical multiplexing gains)으로부터 득을 보도록 피크 속도(peak rate)보다 작을 수 있지만 복잡한 소프트웨어를 필요로 하며 트래픽 혼잡과 데이타 손실을 야기시킬 수 있다.

LAN 환경에서, 발신지들(sources)은 버스트(bursty)한 속성을 지니며 예측할 수 없다. 트래픽은 시간축상에서 10의 수 승배의 크기의 범위의 매우 높은 가변성을 갖는다. 이러한 예측불가능한 발신지에 대해, 네트워크 내부의 과도한 손실을 피하기 위해 피크 속도(peak rate)를 할당할 수 있다. 그러나, 아이들 기간중에도 대역폭이 예약될 수 있으므로 이 네트워크는 비효율적으로 사용될 수 있다.

네트워크에 대한 링크 이용률을 높이는 한가지 방법은 비예약 대역폭(NRB) 서비스 등급을 부가하는 것이다. 이러한 서비스 등급에서, 대역폭은 전혀 예약되지 않으며 발신지들은 최상의 노력에 따라 RB 트래픽에 영향을 끼치지 않고 나머지 대역폭들중에서 가능한한 많은 대역폭을 입수하면서 전송을 할 수 있다. 따라서, 자원이 미리 할당되지 않으므로, NRB 서비스는 발신지를 제어하기 위한 제어 흐름 체계를 필요로 한다. 흐름 제어 메카니즘의 품질은 셀 손실율의 측면에서 NRB 서비스 지원의 효율을 저하시킨다. 유럽 특허 출원 제 94480125호에 개시되는 홉 바이 홉(hop-by-hop) 혼잡 제어 메카니즘은 접속 경로상의 네트워크 노드에 구현되는 개량된 흐름 제어 메카니즘이다. 인접하는 노드로부터 전송된 (접속에 따라)선택적인 또는 전역적인 후압(backpressure) 코맨드를 통한 인입 트래픽은 접속 경로의 각각의 홉(hop)에서 선택적으로 혹은 전역적으로 재개되거나 억압된다(throttled).

그러나, NRB 접속은 트래픽 관리 연구 그룹(traffic management working group)의 ATM 포럼 기술 위원회(ATM Forum Technical committee)에서 논의된 바와 같이 ATM 네트워크에 의해 서비스를 제공받을 보장이 전혀 없으며, 예약 대역폭 서비스와 비예약 대역폭 서비스 사이에 위치하는 상태의 가용 비트 속도(ABR) 서비스를 통한 새로운 유형의 서비스가 필요하게 된다. ABR 접속에 있어서, 단말 시스템(end-system)은 네트워크에 대해 최대 요청 대역폭(피크 셀 속도, PCR)과 최소 요청 대역폭(최소 셀 속도, MCR) 모두를 지정한다. ATM 포럼에서 정의된 바와 같은 ABR 서비스는 또한 발신지와 목적지 간의 흐름 제어 프로토콜을 포함한다. 단말 시스템은 흐름 제어 메카니즘으로부터 수신되는 피드백에 따라 그 트래픽에 적응된다. ABR 서비스로부터 예상되는 특징으로는 최소 대역폭이 보장된다는 점과, 가용 대역폭을 균등하게 공유한다는 점과, 흐름 제어 프로토콜을 사용하는 경우에 셀 손실 비율이 낮게 된다는 점을 들수 있다. 이 서비스는 셀 전송 지연을 제어할 수 없으므로, 실시간 애플리케이션을 지원하지는 않을 것이다. 이 서비스는 단말 시스템이 보증된 QoS, 즉 (가령, 디펜스 정보(Defence information)와 같은)중요 데이타 전송, 슈퍼 컴퓨터 애플리케이션, 및 (E 메일, 텔렉스, 팩스, 뱅킹 트랜잭션, LAN 상호접속 등의 NBR 서비스에 대해)더 나은 지연 동작(가령, 분산형 파일 전송, 리모트 절차 호출, 컴퓨터 프로세스 스왑/페이징 동작)을 필요로 하는 임의의 데이타 텔레커뮤니케이션을 요구하는 경우를 제외하고는 NBR 서비스와 동일하게 적용된다.

ABR 서비스의 셀 손실율이 흐름 제어의 품질에 따라 달라지지만 접속에 따른 보증된 최소 대역폭과 가용 대역폭의 균등한 공유성에 대해 상기 ABR 서비스에 있어 예상되는 특징은 스케줄링 체계의 품질에 따라 달라진다. 이러한 기존의 ABR 서비스를 갖는 산업 ATM 네트워크 노드에서, 보증된 최소 대역폭과 가용 대역폭이 균등하게 공유되는 접속을 지원할 수 있는 스케줄링 체계를 제공할 필요가 있다. 이하에서 소위 "최소 서비스" 지원으로 지칭되는 이 스케줄링 체계는 최소 대역폭을 갖도록 접속 셋업시에 최소 대역폭이 요청되어 채택되는(MCR) 각 접속에 대해 보증된다. 접속 경로의 네트워크 노드에서 구현된 스케줄링 체계의 품질에 따라, 접속 경로 전역에서, 또는 임의의 순간의 네트워크 노드의 각 노드에서 최소 대역폭이 보장된다. 최소 서비스 지원의 제 2 특징은 "잔류"대역폭의 균등한 공유성인데, 상기 잔류 대역폭은 최소 서비스 트래픽용으로 비예약 대역폭과, 예약되어 있지만 최소 서비스 트래픽에 의해 사용되지 않는 대역폭의 일부를 포함한다. 사실상, 최소 서비스의 지원을 위한 스케줄링 체계가 ABR 흐름 제어와 같은 네트워크 흐름 제어 메카니즘과 결합될 수 있다면, 이러한 지원에 의해 셀 손실율이 개선될 수 있다. 네트워크 흐름 제어가 효율적일수록 셀 손실율은 낮다.

본 발명의 제 1 목적은 각각의 접속에 대해 사용가능한 최소 대역폭과 접속들 간의 잔류 대역폭의 균등한 공유성을 보장하면서 ABR 접속과 같은 최소 서비스 접속을 지원하기 위한 스케줄링 체계를 제공하는데 있다.

본 발명의 제 2 목적은 각 최소 서비스 접속의 최소 대역폭이, 만약 요청되는 경우 실제로 노드에서의 다른 접속의 각 인입 속도와 무관하게 제공되는데 있는 것으로, 특히 각 최소 서비스 접속에 할당된 최소 대역폭이 집단적인 인입 트래픽이 출력 용량을 초과할 지라도 보장될 수 있게 하는데 있다.

본 발명의 제 3 목적은 RB(ATM 포럼에 대한 CBR, VBR), 또는 NRB(ATM 포럼에 대한 UBR)를 포함하는 임의의 혼합 트래픽, 또는 ATM 포럼에서 규정된 ABR 접속과 같은 최소 서비스 접속을 지원하고, 대역폭들이 단독으로 제공되는 경우와 동일한 특징 또는 각 서비스 종류에 대해 예상되는 QoS를 유지하는, 특히 ABR 서비스에 대해 낮은 CLR을 유지하는데 있다.

도 1 은 네트워크 노드에서 혼합된 RB 및 NRB를 스케줄링하기 위한 해결책을 도시하는 도면.

도 2 는 본 발명의 방법에 따른 네트워크 노드에서 최소 서비스 트래픽의 스케줄링을 도시하는 도면.

도 3 은 본 발명의 방법에 따른 네트워크 노드에서 혼합된 RB, NRB, 최소 서비스 트래픽의 스케줄링을 도시하는 도면.

도 4 는 본 발명에 따른 최소 서비스 트래픽의 최소 대역폭 트래픽 및 RB를 스케줄링하기 위한 기본 동작을 설명하는 플로우챠트.

도 5 는 본 발명에 따른 최소 서비스 접속의 최소 대역폭 트래픽, NRB 트래픽, 잔류하는 대역폭 트래픽을 제공하기 위한 기본 동작을 설명하는 플로우챠트.

도 6 는 네트워크 노드에서 본 발명의 방법의 한 구현예를 도시한 도면.

도 7 은 선택사양적인 네트워크 흐름 제어를 갖는 ABR 서비스를 위해 사용되는 본 발명에 따른 최소 서비스의 지원을 도시하는 도면.

도 8 은 상보형 스케줄링인 두개의 스케줄링 체계를 사용하여 최소 서비스 및 NRB 서비스 접속을 제공하기 위한 기본 동작을 설명하는 플로우챠트.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100: ATM 레이블 조사 메카니즘

130: 라운드 로빈 스케줄링 메카니즘

본 발명은 패킷 네트워크 노드에서 접속 설정시에 필요한 최소 대역폭을 갖는 접속 패킷을 송신 및 수신하는 방법을 개시하는데, 이 방법은

① 전용의 접속 큐우(connection queue)내의 패킷을 수신하는 단계와,

② 절대 시간의 제어하에, 예약 대역폭에 대응하는 속도에 따라 접속 큐우를 스케줄링하는 단계와,

③ 상기 스케줄링된 접속 큐우의 큐우 식별자를 저장하는 단계와,

④ 상기 저장된 접속 큐우 식별자를 판독하고, 임의의 식별자가 발견되는 경우에, 판독된 식별자에 대응하는 접속 큐우의 임의의 패킷이 발견되면 제 1 패킷을 송신하는 단계와,

⑤ 식별자가 저장되어 있지 않으면 접속 큐우를 스케줄링하고 스케줄링된 큐우의 임의의 패킷이 발견되면 제 1 패킷을 송신하는 단계를 포함한다.

특히, 본 발명의 방법은 패킷이 ATM 셀이 되는 ATM 네트워크용으로 사용될 수 있다.

본 발명은 또한 네트워크 노드의 어댑터(ad아파트ers)에 사용될 수 있는 방법의 단계를 구현하기 위한 장치를 개시하고 있다.

본 발명의 해결책으로 이중 스케줄링(dual scheduling)이 제안되는데, 제 1 스케줄러는 최소 서비스 접속에 의해 요청되는 경우 최소 대역폭에 이르도록 보장하며, 상보형 스케줄링은 최소 대역폭의 스케줄링에 영향을 끼치지 않으면서 접속들간의 잔류 대역폭을 공유한다. 또한, 제 1 스케줄러는 ATM 포럼에 의해 요청된 QoS 로 RB 트래픽을 처리할 수 있으며, 동시에 상보형 스케줄링은 NRB 내에서 균등한 공유성과 스케줄러가 라운드 로빈 스케줄러일 때의 최소 서비스 접속을 통해 NRB 트래픽을 처리할 수 있고, ABR 피드백 메카니즘과 결합된 본 발명의 스케줄링 체계는 ATM 포럼의 ABR 서비스를 지원한다. 상보형 스케줄러는 종래의 홉 바이 홉 메카니즘과 같은 네트워크 제어 흐름의 코맨드에 지령을 받아 NRB에 대한 손실없는 서비스와 최소 서비스 지원을 가져오게 할 수 있다.

본 발명의 스케줄링을 통해, 최소 대역폭은 접속 경로의 각 노드 포인트에서 항상 관측된다. 최소 서비스 접속에 의한 접속 설정시에 요구되는 최소 대역폭에 대해, 최소 대역폭은 네트워크에서 통계적 방법이 아닌 결정적인 방법으로 제공된다.

도 1은 두개의 ATM 서비스인, RB 서비스와 NRB 서비스의 지원을 설명하기 위한 도면이다. 이러한 서비스들은 독립적인 스케줄링 체계에 의해 지원되고 있는데, 즉 RB 서비스의 스케줄링은 NRB 서비스상에 비해 우선순위를 가지며, NRB 서비스의 스케줄링은 RB 서비스가 활성화되지 않고 다양한 NRB 접속들 간에서 공유하는 잔류 대역폭을 제공할때 활성화된다. 도 1의 도면으로 되돌아오면, 인입 셀이 어느 서비스에 속하는지를 결정하기 위해 인입 셀의 ATM 레이블을 조사한다. 140과 같은 RB 접속 큐우의 세트와 155와 같은 NRB 접속 큐우의 세트는 독립적인 스케줄링 체계에 의해 관리된다. NRB 접속의 셀들은 NRB 트래픽의 처리 시간을 가변적으로 허용하는, 즉 일예로서 셀들이 비어있는 경우에만 상기 두개의 독립적인 스케줄링 체계 중의 제 2 스케줄링 체계에 의해 NRB 큐우가 판독될 수 있게 하는 중간 큐우(101)에서 큐잉된다(queued). 이러한 동작은 제 2 스케줄링 체계의 효율을 개선시키지만 셀이 비어있는 큐우(155)에 큐잉되는 경우 엔큐우 시간(enqueuing time)을 증가시킨다. 매체 속도가 추가적인 프로세싱에 의해 지속될 수 없는 경우 중간 큐우(101)가 부가되는데, 본 실시예에서도 이와 같은 구성을 채택한다. RB 트래픽용 큐우(140)와 NRB 트래픽에 대해 중간 큐우(101)에서의 엔큐우 프로세서는 매체 속도로 행해진다. 중간 큐우(101)가 존재하지 않는 경우, 큐우(140)와 큐우(155)에서의 엔큐우 속도는 매체 속도로 행해진다. RB 스케줄링 체계는 우선순위를 가지며 임의의 필요한 시간에 NRB 스케줄링 체계를 중단시킬 수 있다. 도 1에 도시된 RB 서비스에 대한 스케줄링 체계는 다음과 같이 동작한다. 선택사양적인 정책결정 기능(policing function)(110)은 호출 셋업시에 설정된 트래픽 계약에 대해 인입 셀의 흐름을 체크한다. 만약 필요하다면 이에 따르지 않는 셀들은 폐기된다. 선택사양적인 정형 기능(shaping function)(111)은 셀 지연 변화량(CDV) 허용오차 설정에 따라 정책결정기(policer)에 의해 허용된 인입 셀 흐름이 존재하는 경우 그 셀 지연 변화량을 감소시키기 위해 트래픽 계약에 따라 셀의 출발을 스케줄링한다. 정책결정 기능이 셀 도착에 의해 트리거되는 반면, (누설 버켓 알고리즘(leaky bucket algorithm) 또는 출발 캘린더(departure calendar)에 기초한) 정형 기능은 셀간의 절대 타이밍 간격에 의해 트리거된다. 접속이 정형화될 때, 대응하는 접속 큐우(140)는 그 큐우가 비어있지 않고 그 큐우의 선두의 셀이 상기 접속 큐우(140)로부터 디큐우되고(dequeued) 출력 라인상으로의 송신을 위해 RB 서비스 큐우(160)에서 엔큐우되는(enqueued) 경우에, 정형화기(shaper)에 의해 스케줄링되고, 접속이 정형화되지 않을 때, 상기 접속의 셀들은 RB 서비스 큐우(160)에서 직접 큐우된다. 큐우(160)는 정형화기와 출력 라인사이의 파이프라인 유닛으로서의 기능만 한다. 셀 송신 기능(120)은 RB 서비스 큐우(160)를 공백으로 만들고 출력 라인상으로 셀을 전송한다. RB 큐우가 비어있다면, 셀 송신 기능은 NRB 서비스 셀이 NRB 셀 스페이스(170)에서 큐잉되어 있는 경우에 NRB 서비스의 셀을 송신한다. 혼합 NRB 및 RB 서비스 지원에 대한 스케줄링 체계가 또한 도 1에 도시된다. NRB 서비스(130)의 스케줄러는 비어있지 않은 접속 큐우를 선택하고(라운드 로빈 스케줄러는 일예의 스케줄러임) 접속 큐우의 제 1 셀을 송신용 NRB 셀 스페이스(170)로 이동시킨다. NRB 트래픽의 처리에 대해, 중간 큐우(101)는 최소 서비스에 대한 프로세싱 시간을 가변적으로 하는 반면 매체 속도는 평균 속도로 유지한다. NRB 서비스의 프로세싱은 RB 트래픽(145)을 제공하는 우선순위 동작(147)으로부터의 임의의 동작에 의해 자발적으로 중단될 수 있으며, 선택사양적으로 종래의 한 흐름 제어 메카니즘은 NRB 트래픽(195)의 스케줄러에 제공되는 선택적인 후압(backpressure) 코맨드(약간의 NRB 접속) 또는 전역적인 후압 코맨드(모든 NRB 접속)를 포함한다. 선택적인 후압 코맨드는 라운드 로빈 스케줄러의 한 접속 큐우를 선택하거나 선택해제하며 전역적 후압 코맨드는 라운드 로빈 스케줄러(130)를 중단하거나 재개한다.

본 발명의 부분이 아닌 효율적인 호출 승인 제어와 결합된 RB 트래픽의 우선순위화된 스케줄링의 선택사양적인 정형화 및 정책결정 기능을 사용하므로써, RB 트래픽에 대한 서비스 품질은 이 트래픽에 대해 관련성이 보장될 때, 매우 낮은 셀 손실율(10^-20이하)과, 최대 셀 지연 전송 뿐만 아니라 최대 피크치 CDV에 의해 특징되고 있다. NRB 서비스의 특성은 스케줄러(130)의 타입(type)에 따라 달라진다. 라운드 로빈 스케줄링 체계는 널리 알려져 있는 "최대 최소 알고리즘(Max-min algorithm)" 기준에 따라 모든 NRB 접속들 간의 잔류 대역폭의 제 1 공유화를 보장한다. NRB 스케줄러가 단일의 FIFO라고 하면 균등성은 더이상 관측되지 않는다. 전술한 바와 같이, 셀 손실율은 사용시 흐름 제어 메카니즘의 품질에 따라 달라지며, 종래의 홉 바이 홉 흐름 제어는 손실없는 NRB 서비스를 보장한다.

RB 및 NRB 접속에 의해 발생된 혼합 트래픽을 지원하는 두개의 우선순위화된 스케줄링 메카니즘을 사용하므로써 도 2에 도시된 이중 스케줄링 메카니즘은 네트워크 노드와 접속 경로에 따른 각각의 노드에서 최소 서비스 접속을 지원할 수 있다. 일단 ATM 레이블 조사 메카니즘(100)에 의해 확인되면, 최소 서비스 접속의 셀들은 셀들이 전용의 최소 서비스 접속 큐우(150)내에 엔큐우되기 전에 중간 큐우(101)가 구현될 경우 중간 큐우(101)에 큐잉된다. 본 발명의 이중 스케줄링 메카니즘에 따라, 최소 서비스 접속의 접속 큐우들은 각각의 접속이 적어도 최소 대역폭을 가질 것이라는 것을 보장하는 정형화기 유닛(111)에 의해 먼저 스케줄링되고, 누설 버켓 또는 캘린더와 같은 임의의 정형화기 타입이 사용될 수 있다. 상보형 스케줄링 체계는 접속들간의 가용 잔류 대역폭을 공유한다. 이러한 잔류 대역폭은 정형화기에 의해 예약되지 않는 대역폭이다. 최소 서비스 트래픽의 셀 디시퀀싱(Cell desequencing)은 최소 대역폭 트래픽 및 공유된 잔류 대역폭 트래픽을 동일한 방식을 통해, 즉 셀 스페이스(170)를 통해 송신하므로써 방지된다. 바람직한 실시예의 셀 스페이스(170)는 플립 플롭 또는 스케줄링된 출력 트래픽을 평활화하는 제한된 스페이스이다. 자원(150)과 같은 최소 서비스 접속 큐우와 셀 스페이스(170))를 액세스할 때의 경쟁 문제는 큐우들의 큐우(174)를 부가하므로써 해결되는데, 이 큐우(174)에서 정형화기는 큐우(150)가 비어있지 않은 경우 최소 서비스 트래픽을 보장하면서 스케줄링된 최소 서비스 접속의 큐우 식별자들을 큐잉한다. 바람직한 실시예에서, 정형화기가 절대 시간(190)의 제어하에 있는 반면, 상보형 스케줄링 체계는 정형화기와 공유 자원(접속 제어 블럭을 포함하는 저장 유닛)을 액세스할 때마다 동작한다. 상보형 스케줄링 체계는 정형화기와 같은 우선순위화 동작 영역(147), ATM 셀 조사 메카니즘(100), 셀 송신 블럭(120) 및 인입 트래픽(101, 140)의 엔큐우화(enqueueing)로부터의 임의의 동작에 의해 자발적으로 중단될 수 있다. 큐우들중 해당 큐우가 비어있지 않은 경우(최소 트래픽이 예약되어 있음), 상보형 스케줄링이 활성화될 때마다 그리고 셀 스페이스(170)의 충만 상태가 해제되자 마자 우선순위화 메카니즘 기능(178)은 큐들중 해당 큐우(the queue of queues)(174)로부터 대기 식별자(ready identifier)를 디큐우하고(dequeue), 다음에 대기 셀은 상기 식별자에 대응하는 최소 서비스 접속 큐우(150)로부터 디큐우되며 셀 스페이스(170)에는 대기 셀이 채워진다. 큐우들중 해당 큐우가 비어있다면, 상보형 스케줄링에 의해 선택된 최소 서비스 접속 큐우는 라운드 로빈 스케줄러(130)에 의해 포인팅된 큐우이다. 본 발명의 바람직한 실시예의 스케줄러는 큐우들(150)사이의 가용 대역폭을 균등하게 공유하게 한다. 그러나, 본 발명의 목적에 따라 라운드 로빈 스케줄러 대신에 임의의 스케줄러가 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 해결책에 따른 RB 및 NRB 서비스 접속 뿐만 아니라 최소 서비스 접속을 위한 지원을 포함하는 혼합 환경을 도시하고 있다. ATM 레이블 조사 기능(100)에 의해 식별된 셀이 최소 서비스 접속 셀이라면, 중간 큐우(101)에서의 버퍼링(buffering) 후, 스케줄러(130) 및 정형화기(111)에 의해 도달가능한 접속 큐우(150)에 엔큐우된다(enqueued). 다음에, 최소 서비스 큐우들은 도 2에 도시된 바와 동일한 구성성분으로 스케줄링된다. ATM 레이블 조사 기능에 의해 식별된 셀들이 상기 RB 접속이 정형화되는지 아닌지(상기 정형화기는 RB 접속에 대해 선택사양적임)에 따라 달라지는 경우, RB 셀은 접속 큐우(140)에 큐잉되거나, RB 서비스 큐우(160)에 직접 큐잉된다. RB 트래픽은 도 1에 기술된 바와 같이 스케줄링된다. RB 트래픽의 전체 예약 대역폭과 최소 서비스 트래픽의 전체 최소 대역폭은 그 용량이 아웃 링크(out link) 용량 보다도 낮은 용량으로 존속되고 있음을 보장하는 접속 승인 제어에 의해 제어되고 있다고 가정된다. 셀 레이블 조사 기능(100)에 의해 식별된 셀이 NRB 접속의 셀이라면, 중간 큐우(101)에 버퍼링한 후, 최소 서비스의 상보형 스케줄링을 위해 사용되는 스케줄러(130)에 의해 도달될 수 있는 접속 큐우(155)에 큐잉된다. NRB 접속 큐우(155)들은 최소 서비스 접속용 큐우들의 큐우(174)가 비어있고(최소 트래픽이 제공되지 않음) 스케줄러(130)가 활성화될때 스케줄러(130)에 스케줄링된다. 스케줄러(130)는 처리하고 있는 큐우의 타입을 알지 못한다. 결과적으로, 최소 서비스용 큐우(150) 또는 NRB용 큐우(155)는 스케줄러(130)에 의해 동일한 우선순위로 스케줄링된다.

다른 실시예에서, 최소 서비스 접속의 상보형 스케줄링 체계와 NRB 접속의 스케줄링은 교대적인 프로세싱과 같은 고정된 룰에 의해 스스로 제어되는 두개의 상이한 스케줄러에 의해 수행된다. 이러한 실시예의 명백한 특성은 서비스의 타입에 따라 가용 대역폭의 공유화를 제어하는데 있다. 두개의 스케줄러가 교대로 실행되는 실시예에 있어서, 각각의 서비스, 즉 최소 서비스와 NRB 서비스는 필요한 경우 가용 대역폭의 절반을 갖는다. 이러한 실시예에서, 서비스가 실제로 가용 대역폭 보다 작은 대역폭을 요청할때 다른 서비스는 이러한 대역폭으로부터 이득을 볼 수 있다. 이러한 인용된 실시예에서, 만약 NRB 서비스가 가용 대역폭의 1/4 이상을 필요로 하지 않는다면 최소 서비스는 가용 대역폭의 3/4의 이득을 볼 것이다.

상보형 스케줄링 체계의 스케줄러는 흐름 제어 메카니즘에 선택사양적으로 제공되는데, 이는 최소 서비스의 잔류 대역폭의 공유성과 NRB 서비스에 대한 셀 손실율을 개선시키는 이득을 가져온다. 도 3에 도시된 바와 같이, 네트워크 트래픽 흐름 제어가 실행될 때 NRB 스케줄러(130)는 트래픽 흐름 제어 코맨드(195)에 제공된다. 종래와 같은 트래픽 제어 흐름을 통해, 전역적 후압은 정형화기와 함께 최소 서비스 접속들 만을 스케줄링하는 스케줄러(130)를 중단시킨다. 최소 서비스 접속은 최소 대역폭을 갖는다. 유사하게, 선택적인 "스톱" 후압이 수신될 때 대응하는 접속 큐우(최소 서비스 접속에 대한 150과 NRB 서비스 접속에 대한 155)는 NRB 스케줄러(130)에 의해 더 이상 선택되지 않는다. 즉, 선택적으로 중단된 최소 서비스 접속은 단지 최소 대역폭만을 가질 뿐이다. 요약하면, 종래의 홉 바이 홉 트래픽 제어 흐름 메카니즘이 본 발명의 스케줄링 체계와 함께 사용될 때, 최소 서비스는 손실이 없다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 RB 접속이 정형화되는 경우, 정형화기의 동작 흐름을 도시한 도면이다. 이 도면에는 RB 접속의 스케줄링과 최소 서비스 접속의 최소 대역폭이 도시되어 있다. 각각의 셀 시간(205)에, 하나의 큐우가 정형화기에 의해 선택될 때(테스트(208)의 오른쪽으로 분기 )와 선택된 큐우가 RB 서비스에 속할 때(테스트(200)의 왼쪽으로 분기 ), 선택된 큐우(140)가 테스트된다. 즉, 비어있다면 새로운 셀 시간 동안 대기하고, 큐우(140)가 비어있지 않다면 큐우(140)내의 대응하는 셀은 디큐우되고(202), 송신을 위해 큐우(160)에서 엔큐우된다. 선택된 큐우가 최소 서비스에 속할 때(테스트(200)의 오른쪽으로 분기) 최소 서비스의 최소 스케줄링을 위한 전용 프로세싱이 개시된다. 즉, 큐우(150)가 비어있다면, 새로운 셀 시간 동안 대기하고(테스트(212)의 오른쪽으로 분기), 큐우(150)가 비어있지 않다면 최소 서비스가 제공된다(테스트(212)의 왼쪽으로 분기). 다음에, 에러 검출을 위해 접속의 제어 블럭에서 판독된 큐우 인 큐우 비트(Queue-in-Queue bit: QiQ)가 테스트된다(214). 다음에, QiQ 비트가 설정되지 않았다면, 선택된 큐우의 식별자는 큐우들의 큐우(174)내에서 엔큐우되고(216), QiQ 비트가 설정된다(218). QiQ 비트가 최소 서비스 접속의 제어 블럭에 이미 설정되어 있다면, 이러한 것은 대응하는 큐우가 이미 큐우들중 해당 큐우(174)에 큐잉되었음을 의미한다. 본 발명의 바람직한 실시예의 경우에, 큐우에서 구성요소가 두번 대기될 수 없으므로 동작은 중단되어야 한다. 그러나, 최소 서비스가 심각하게 지연되고 있음을 나타내는 상기 에러 확률이 (RB 서비스의 셀 손실율, 가령 10^-20정도로)매우 낮고, 큐우들중 대응 큐우(174)를 순서화된 리스트로 대체할 수 있으며, 이 순서화된 리스트는 큐우가 리스트내에 이미 속하는 경우 큐우를 계속해서 프로세스할 수 있다. 그러나, 이러한 구성을 사용해도 리스트가 고갈되면 동일한 문제에 직면하게 될 것이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에서 상보형 스케줄링 동작의 동작 흐름을 도시하고 있다. 이 도면에는 NRB 서비스 및 최소 서비스의 스케줄링의 동작 흐름이 도시되어 있다. 큐우(174)가 비어있지 않는 경우(테스트(220)의 왼쪽으로 분기), 해당하는 최소 서비스 접속 큐우(150)가 큐우들중 해당 큐우(174)로부터 디큐우되고(222), "최소 서비스" 상태가 설정된다(224). 테스트(220) 결과가 예이면, 큐우들의 큐우(174)는 비어있으며, 보증된 최소 대역폭에 따라 제공될 최소 서비스 접속을 대기할 필요는 없다. 이러한 것은 스케줄러(130)(본 바람직한 실시예에서는 라운드 로빈)가 이 스케줄러에 대해 동일한 우선순위를 갖는 최소 서비스 접속 큐우들(150) 또는 NRB 접속 큐우들(155) 중에서 하나의 접속 큐우를 선택한다(221)는 것을 의미한다. 만약 큐우들(150과 155)이 비어있다면, 스케줄러는 동작하지 않으며("동작하지 않음" 분기), 우선순위 메카니즘이 재활성화된다(스텝(220)으로 진행). 이와 달리, 스텝(223)에서 셀 스페이스(170)가 테스트되는데, 즉, 만약 가득차 있지 않으면, 선택된 큐우는 디큐우되고 셀 스페이스(170)에 저장되며, 만약 적절하다면 상기 셀 스페이스는 가득 차 있는 것으로 설정된다. 만약 "최소 서비스 상태"가 설정되면(테스트(225)), 최소 서비스의 표시자들(indicators), 가령 선택된 최소 서비스 큐우의 QiQ 비트와 "최소 서비스 상태"는 재설정된다(226).

도 8은 도 5와 유사하게 최소 서비스와 NRB 서비스를 제공하는 NRB 셀 프로세스를 기술하고 있다. 이 도면에는 도 5와는 대조적으로, 도 3의 설명에서 제시한 바람직한 실시예에 따라 최소 서비스와 NRB 접속간의 가용 대역폭의 공유를 보장하기 위한 두개의 스케줄링 체계가 도시되어 있다. 이러한 실시예를 지원하는 알고리즘은 NRB 스케줄러(130)의 활성화 스텝인 스텝(221)으로 볼때 도 5에서 기술한 알고리즘과는 상이하다. 스텝(821)은 NRB 스케줄러의 활성화 스텝(221)을 대체하며, 스텝(821)에서 두개의 스케줄러중의 하나는 제어 룰에 따라 선택된다. 즉, 각각의 스케줄러는 교대로 실행된다. 선택된 스케줄러에 따라, 최소 서비스 접속을 제공하는 최소 서비스 스케줄러가 활성화되거나(스텝(822)), NRB 접속을 제공하는 NRB 스케줄러가 활성화된다(스텝(823)). 일단 활성화되면, 선택된 스케줄러가 약간의 작업량(비어있지 않은 큐우(150과 155))을 가져 다음의 스텝(223)이 행해지거나, 선택된 스케줄러가 동작하지 않아(비어있는 큐우) 우선순위 메카니즘을 활성화하는 스텝(220)이 행해진다.

도 6은 ATM 네트워크 소자(600)의 어댑터 카드에서 본 발명에 따른 입력 및 출력 트래픽 스케줄링의 사용을 설명하는 도면이다. 네트워크 소자는 단말 유저(602)와 단말 유저(604)사이에서 가령, RB, NRB, 또는 최소 서비스와 같은 ATM 트래픽을 교환한다. 트래픽은 네트워크 소자(600)에서 ATM 링크(632)를 통해 송신 어댑터 카드(620)내로 들어간다. 송신 어댑터 카드는 먼저 소자(670)내의 ATM 물리적 층을 프로세스하고, 다음에 데이타는 데이타 저장 소자(660)로 큐잉된다. 소위 "ATM 프로세싱"(650)으로 지칭되는 본 발명의 방법을 구현하는 장치는 스위치 인터페이스(640)를 통해 본 발명에 따른 스위치(610)로의 송신을 위해 셀들을 스케줄링한다. 셀들은 내부 링크(630)를 통해 상기 스위치(610)에 도달한다. 스위치에서 네트워크 스위칭 프로세스가 행해지면, 송신용 셀들은 스위치로부터 내부 링크(630)를 통해 수신 어댑터(621)로 전송된다. 셀들은 스위치 인터페이스(640)와 데이타 저장 소자(660)를 통해 본 발명의 수신 어댑터의 스케줄링 장치(650)에 전달된다. 셀들은 본 발명에 따라 스케줄링된 후, 소자(670)에서 프로세스되는 ATM 물리적 층을 통과한다. 다음에 셀들은 네트워크 소자(600)로부터 출력 ATM 링크(632)상의 행선지(604)에 전송된다.

도 7은 ABR 접속 지원을 위한 본 발명의 스케줄링 체계의 네트워크 소자내의 한 구현예를 도시하고 있다. ABR 서비스를 제공하기 위해, 스케줄링 체계는 EFCI(Explicity Forward Congestion Information) 셀 생성 방법 또는 ATM 포럼 규정에 의해 규정된 상대 속도 생성 방법을 사용하여 발신지에 피드백 정보를 제공하는 퍼 코넥션 측정 메카니즘(a per-connection measurement mechanism)과 결합된다. 이러한 결합은 ABR 접속 경로의 모든 네트워크 소자들의 수신 및 송신 어댑터에서 구현된다. 도 7에서, 발신지(710)는 행선지(720)에 데이타 셀 및 제어 셀(자원 관리, RM, 셀들)을 전달한다. 도 7에서 트래픽은 두개의 네트워크 소자(600)를 교차한다. 송신 및 수신 어댑터(620, 621)의 ATM 프로세싱(650) 층에서 본 발명의 스케줄링 체계를 구현하면, 행선지(720)는 ABR 제어 루프(730)를 폐쇄하면서 RM 셀을 다시 발신지(710)로 되돌린다. ATM 프로세싱(650)의 큐우 상태를 사용한 각각의 어댑터(741)의 혼잡 측정을 통해 백워드 제어 셀 흐름의 RM 셀 생성 프로세스(740, 742)를 트리거한다. 생성 프로세스(740)는 상기 RM 제어 셀의 혼잡 표시 비트(CI) 및 무증가(No Increase) 비트 필드를 사용하며, 네트워크의 인입시에 네트워크 소자내에 위치한 네트워크 소자 프로세스(742)는 발신지에 가장 근접하며, CI 비트를 사용하지 않으며, RM 제어 셀들에 있어서 트래픽이 감소될 필요가 있는 발신지를 직접 나타내도록 최소 셀 속도와 같은 명확한 속도를 나타낸다.

선택사양적으로, (종래 기술에서 기술한 바와 같은)홉 바이 홉 후압 메카니즘은 ABR 경로의 각각의 노드에 부가될 수 있으며, 후압 코맨드(750)는 하나의 ATM 프로세싱 체계(650)로부터 업스트림(upstream) 체계로 다시 전송되고, 발신지에 대한 ABR 피드백 프로세스를 또한 트리거하는 동일의 퍼 코넥션 측정 메카니즘에 의해 트리거된다. 후압의 결과에 따라, 업스트림 후압된 ATM 프로세싱 유닛(650)은 MCR에 대해 후압된 접속들의 전송 속도를 최대로 감소시킬 것이며, 이때의 대역폭은 ATM 프로세싱 유닛(650)에 의해 보증된 속도를 나타낸다. 이러한 것을 통해 혼잡이 증가되는 것을 즉각적으로 방지할 수 있다. 후압 메카니즘은 상기 발신지에 최종의 홉(hop)에 대한 후압 코맨드를 다시 제공하는 인입 네트워크 RM 셀 생성 방법과 결합되어 손실없는 ABR 서비스를 제공한다.

Claims (11)

1. 패킷 네트워크 노드에서 접속 설정시 최소 대역폭이 예약되는 접속 패킷을 송신 및 수신하기 위한 방법에 있어서,

   ① 전용 접속 큐우내로 패킷을 수신하는 단계와,

   ② 절대 시간의 제어하에 예약 대역폭에 대응하는 속도에 따라 상기 접속 큐우들을 스케줄링하는 단계와,

   ③ 상기 스케줄링된 접속 큐우들의 큐우 식별자들을 저장하는 단계와,

   ④ 상기 저장된 접속 큐우 식별자들을 판독하고, 임의의 식별자가 발견되는 경우에, 판독된 식별자에 대응하는 접속 큐우의 임의의 패킷이 발견되면, 제 1 패킷을 송신하는 단계와,

   ⑤ 식별자가 저장되어 있지 않으면 접속 큐우들을 스케줄링하고 스케줄링된 큐우들의 임의의 패킷이 발견되면 상기 제 1 패킷을 송신하는 단계

   를 포함하는 패킷 네트워크 노드에서 접속 패킷을 송신 및 수신하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   접속 설정시에 고정 대역폭이 예약되는 제 2 접속 타입을 지원하는 단계를 더 포함하며,

   제 1 스케줄링 단계 다음에, 상기 스케줄링된 접속이 제 2 접속 타입에 속하는 경우에 상기 스케줄링된 큐우의 임의의 패킷이 발견되면 상기 제 1 패킷을 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 네트워크 노드에서 접속 패킷을 송신 및 수신하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   접속 설정시에 대역폭이 예약되지 않는 제 3 접속 타입을 지원하는 단계를 더 포함하며,

   상기 수신 단계와 제 2 스케줄링 단계는 접속 설정시에 대역폭이 예약되지 않은 접속상에서 수행되는 것을 특징으로 하는 패킷 네트워크 노드에서 접속 패킷을 송신 및 수신하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   발신지 단말 시스템과 행선지 단말 시스템 사이의 경로상에 위치한 네트워크 노드들에서 사용하도록, 상기 발신지 단말 시스템에 의해 행선지 단말 시스템으로 전송되고 다시 행선지 단말 시스템에 의해 발신지 단말 시스템으로 복귀되는 제어 패킷을 포함하는 제어 루프(730)를 설정하는 상기 단말 시스템간의 제 1 접속 타입을 지원하는 단계를 더 포함하며,

   주어진 제 1 접속 타입에 대해 상기 노드의 큐잉(queueing) 레벨을 측정하는 단계와,

   규정된 임계치가 통과될 때, 제어 루프(730)상의 제어 패킷에서 초과된 임계치에 대응하는 비트를 상기 발신지에 다시 기록하는 단계를 더 포함하는 패킷 네트워크 노드에서 접속 패킷을 송신 및 수신하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 발신지에 인접한 네트워크 노드에서 사용하기 위해, 특정 임계치가 초과될 때 접속 설정시에 상기 제 1 접속 타입용 최소 대역폭 값을 상기 제어 패킷의 전용 필드내에 기록하는 단계를 더 포함하는 패킷 네트워크 노드에서 접속 패킷을 송신 및 수신하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 스케줄링 스텝(130)은 네트워크 트래픽 흐름 제어 코맨드에 의해 제어되는 패킷 네트워크 노드에서 접속 패킷을 송신 및 수신하는 방법.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   패킷 네트워크는 ATM 네트워크이며, 패킷은 ATM 셀인 패킷 네트워크 노드에서 접속 패킷을 송신 및 수신하는 방법.
8. 비동기 전송 방식(ATM) 네트워크 노드에서 접속 설정시 최소 대역폭이 예약되는 접속의 트래픽 셀들을 송신 및 수신하는 장치에 있어서,

   ① 인입 셀을 판독하고, 그것을(100) 스케줄러(130)에 의해 도달가능한 특정의 접속 큐우(150)내에 큐잉하는 수단과,

   ② 절대 시간의 제어하에서, 예약 대역폭에 대응하는 속도에 따라 접속 큐우(111)를 스케줄링하기 위한 수단과,

   ③ 큐우가 스케줄링될 때마다, 상기 접속 큐우의 식별자를 접속 큐우 식별자 큐우(174)내에 저장하기 위한 수단과,

   ④ 상기 저장된 접속 큐우 식별자를 판독하고, 임의의 식별자가 발견되는 경우에 판독된 식별자에 대응하는 접속 큐우의 임의의 패킷이 발견되면 상기 제 1 패킷을 송신하는 수단(178)과,

   ⑤ 식별자가 저장되어 있지 않으면 상기 접속 큐우들을 스케줄링하고, 스케줄링된 접속 큐우의 임의의 패킷이 발견되면 상기 제 1 패킷을 송신하는 수단

   을 포함하는 비동기 전송 방식(ATM) 네트워크 노드에서 접속 설정시 최소 대역폭이 예약되는 접속의 트래픽 셀들을 송신 및 수신하는 장치.
9. 제 2 항에 있어서,

   접속 설정시에 대역폭이 예약되지 않는 제 3 접속 타입을 지원하는 단계를 더 포함하며,

   상기 수신 단계와 제 2 스케줄링 단계는 접속 설정시에 대역폭이 예약되지 않은 접속상에서 수행되는 것을 특징으로 하는 패킷 네트워크 노드에서 접속 패킷을 송신 및 수신하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 2 스케줄링 스텝(130)은 네트워크 트래픽 흐름 제어 코맨드에 의해 제어되는 패킷 네트워크 노드에서 접속 패킷을 송신 및 수신하는 방법.
11. 제 9 항에 있어서,

    패킷 네트워크는 ATM 네트워크이며, 패킷은 ATM 셀인 패킷 네트워크 노드에서 접속 패킷을 송신 및 수신하는 방법.

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