KR100281388B1

KR100281388B1 - 케이블모뎀의 폭주시 패킷 폐기방법

Info

Publication number: KR100281388B1
Application number: KR1019980040682A
Authority: KR
Inventors: 김덕년
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2001-02-01
Also published as: KR20000021531A

Abstract

본 발명은 케이블모뎀의 폭주(congestion)시 패킷 폐기방법에 관한 것으로서, 폭주가 발생하면 케이블모뎀 내부에 존재하는 패킷들 중 중요도가 비교적 낮고 망 효율 향상에 기여하지 못하는 가입자 설비로부터 입력받은 상향채널의 패킷들을 가장 먼저 폐기하고, 상기 상향채널의 패킷들이 모두 폐기되면 중요도는 낮지만 망 효율 향상에 기여할 수 있는 케이블모뎀 단말시스템으로부터 입력받은 하향채널의 패킷들을 그 다음으로 폐기하며, 상기 상향채널과 하향채널의 패킷들이 모두 폐기되면 마지막으로 중요도가 비교적 높은 케이블모뎀의 동작, 관리 및 유지에 필요한 정보를 가진 패킷들을 폐기한다.

상기와 같이 케이블모뎀은 폭주가 발생하면 자신의 내부에 존재하는 패킷들을 중요도와 망 효율을 고려하여 선별적으로 폐기하기 때문에 폭주시 중요도가 높은 패킷들과 망 효율 향상에 기여할 수 있는 패킷들을 종래 기술보다 많이 보호할 수 있어 원활한 서비스를 제공할 수 있고, 망 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

케이블모뎀의 폭주시 패킷 폐기방법(Method of abandoning packets in a cable modem while congestion is occurred)

본 발명은 케이블모뎀의 패킷 처리방법에 관한 것으로서, 특히 케이블모뎀에서 폭주(congestion)가 발생할 때 케이블모뎀이 자신의 내부에 존재하는 패킷들을 선별적으로 폐기하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 케이블모뎀 네트워크는 원격지 접속 분야에서 종합정보통신망(ISDN), 멀티디지털가입자회선(xDSL) 등과 함께 관심을 끌고 있는 네트워크 시스템으로서, 인터넷, 인트라넷에 접속하여 Mbps 급의 고속 데이터 전송 속도로 가입자에게 재택근무, 영상회의, 웹검색 등의 다양한 서비스를 제공한다.

최근 들어, 미국을 중심으로 폭넓은 사용자층을 확보하고 있는 케이블모뎀 네트워크의 개념은 케이블 티브이(CATV)망을 데이터 통신분야에 끌어들인 것으로서 동축케이블을 이용한다는 측면에서는 서로 유사하지만, CATV는 외부의 동축케이블을 셋톱박스로 연결한 후 이 셋톱박스에 TV를 접속시키는 반면 케이블모뎀 네트워크는 케이블모뎀으로 동축케이블과 퍼스널 컴퓨터(PC)를 연결하는 방식이다. 이 때, 케이블모뎀에 접속되는 PC는 1 대일 수도 있고 여러 대일 수도 있다.

케이블모뎀은 워크그룹용, 멀티유저용, 및 개인용으로 구분된다. 워크그룹용 케이블모뎀은 PC를 접속시킬 수 있는 포트수가 4개, 8개 등으로 소규모 그룹을 대상으로 하고, 이를 통해 소형 랜(LAN)을 구축할 수 있도록 하며, 멀티유저용 케이블모뎀은 도서관, 학교, 공장 등 비교적 규모가 큰 곳에 사용된다.

상기한 케이블모뎀은 일측이 가입자 설비(예를 들어, PC)와 연결되고, 타측이 케이블망을 통해 케이블모뎀 단말시스템과 연결되어 가입자가 케이블모뎀 단말시스템과 연결된 백본망으로부터 여러 가지 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.

즉, 케이블모뎀은 PC 로부터 입력되는 상향채널(upstream channel)의 패킷들과 케이블모뎀 단말시스템으로부터 입력되는 하향채널(downstream channel)의 패킷들을 버퍼와 메모리에 저장한 상태에서 적절하게 처리하여 상기와 같은 역할을 수행한다.

한편, 케이블모뎀은 작동 중에 폭주(congestion)가 발생하면 내부에 있는 모든 패킷들 즉, 가입자 설비나 케이블모뎀 단말시스템으로부터 입력되는 패킷들과 버퍼에 저장되어 있는 패킷들의 일부 또는 전체를 폐기해야 하는데, 이 때 케이블모뎀은 아무런 근거 없이 임의로 패킷을 선택하여 폐기한다.

그러나, 상기와 같이 케이블모뎀이 폭주시 패킷을 무작위로 선택하여 폐기하면 중요도가 높은 패킷들 즉, 케이블모뎀의 동작(operation), 관리(management) 및 유지(maintenance) 등에 필요한 정보를 가진 패킷들이 다량 폐기될 수 있고, 그로 인해 케이블모뎀이 원활한 동작을 수행할 수 없기 때문에 서비스의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 폭주가 발생하면 가입자 설비나 케이블모뎀 단말시스템으로부터 입력되는 패킷들과 버퍼에 저장되어 있는 패킷들을 중요도와 망 효율을 고려하여 선별적으로 폐기함으로써 원활한 서비스를 제공하고 망 효율을 향상시킬 수 있는 케이블모뎀의 폭주시 패킷 폐기방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 케이블모뎀의 폭주시 패킷 폐기방법은 가입자 설비로부터 입력되는 상향채널의 패킷과 케이블모뎀 단말시스템으로부터 입력되는 하향채널의 패킷을 버퍼와 메모리에 저장하여 처리하는 케이블모뎀의 패킷 처리방법에 있어서, 폭주가 발생하면 상기 가입자 설비 및 상기 케이블모뎀 단말시스템으로부터 입력되는 패킷들과 상기 버퍼에 저장되어 있는 패킷들 중 상향채널의 패킷들을 가장 먼저 폐기하는 제 1 단계와; 상기 상향채널의 패킷들이 모두 폐기되면 그 다음으로 하향채널의 패킷들을 폐기하는 제 2 단계와; 상기 상향채널과 하향채널의 패킷들이 모두 폐기되면 상기 케이블모뎀의 동작, 관리 및 유지에 필요한 정보를 가진 패킷들을 폐기하는 제 3 단계가 구비된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명이 구현되는 케이블모뎀 네트워크의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블모뎀의 폭주시 패킷 폐기방법을 나타내는 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11~14 : 케이블모뎀(CM) 20 : 케이블망

30 : 케이블모뎀 단말시스템(CMTS) 40 : 백본망

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 구현되는 케이블모뎀 네트워크의 개략적인 구성도로서, 다수개의 케이블모뎀(11∼14, CM: Cable Modem)이 케이블망(20)에 연결되어 있고, 각각의 케이블모뎀(11∼14)에는 가입자 설비(CPE: Customer Premises Equipment)인 퍼스널 컴퓨터(PC)가 연결되어 있으며, 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS: Cable Modem Termination System)이 케이블망(20)과 백본망(40) 사이에 연결되어 있다. 여기서, 가입자는 백본망(40)으로부터 인터넷 등의 서비스를 제공받는다.

상기 케이블모뎀들(11∼14, CM)은 PC 로부터 입력되는 상향채널의 패킷들과 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)으로부터 입력되는 하향채널의 패킷들을 버퍼와 메모리(도면상 도시되지 않음)에 저장한 상태에서 적절하게 처리하여 가입자가 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)과 연결된 백본망(40)으로부터 여러 가지 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.

상기 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)은 헤드엔드에 위치하여 상향채널과 하향채널을 제공한다. 상기 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)은 하향채널을 통해 500Kbps∼30Mbps의 속도로 광대역의 데이터를 전송하고, 상향채널을 통해 각 케이블모뎀(11∼14, CM)이 96Kbps∼10Mbps의 속도 및 점대점 방식으로 전송한 협대역의 질의데이터를 수신한다. 아울러, 상기 케이블모뎀(11∼14, CM)은 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)에 전송요구(Request) 신호를 보낸 후 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)으로부터 그에 대한 응답(ACK) 신호를 받아야만 필요한 데이터를 요구하는 질의데이터를 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)으로 전송할 수 있다.

한편, 상기 케이블모뎀(11∼14, CM)과 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)간에는 MAC(Medium Access Control) 프로토콜이 적용된다. 상기 MAC 프로토콜에서 가장 중요한 것은 SID(Service IDentifier)이다.

상기 SID 는 보통 디바이스 확인과 서비스 등급 관리를 제공하는 것으로서, 상향스트림(upstream) 대역 할당을 위하여 반드시 필요하다. 상기 SID 는 케이블모뎀(11∼14, CM)과 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS) 사이의 특정 맵핑을 규정한다. 이런 맵핑은 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)에 의해 케이블모뎀(11∼14, CM)에 할당된 대역과 서비스의 등급을 기초로 하여 수행된다. 즉, 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)은 케이블모뎀(11∼14, CM)에 의해 요구되는 서비스 등급에 대응하여 각 케이블모뎀(11∼14, CM)에 하나 또는 그 이상의 SID 를 할당한다. 또한, 맵핑은 케이블모뎀 등록(registration) 기간 동안 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)과 케이블모뎀(11∼14, CM) 사이에서 결정되어야 한다.

이어서, 상기와 같이 구성된 케이블모뎀 네트워크에서 케이블모뎀이 폭주시 패킷을 폐기하는 방법을 도 2의 흐름도를 참조하여 살펴보기로 한다.

아울러, 다음에서는 도 1에 도시된 4개의 케이블모뎀(11∼14, CM) 중 상부 좌측에 위치한 케이블모뎀(11, CM)에서 폭주가 발생한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

상기에서 케이블모뎀(11, CM)에서 폭주가 발생하였다는 것은 케이블모뎀(11, CM)이 자신의 자원(메모리), 처리속도로는 입력되는 패킷들을 제대로 처리할 수 없어서 각 SID 가 요구하는 서비스 품질(quality of service)을 만족시킬 수 없는 상태를 의미하며, 케이블모뎀(11, CM)은 폭주가 발생하면 자신의 내부에 존재하는 패킷들의 일부 또는 전부를 폐기해야 한다.

이 때, 상기 케이블모뎀(11, CM)은 종래 기술과 같이 패킷들을 무작위로 선택하여 폐기하는 대신 패킷들의 중요도 및 망 효율에 따라 선별적으로 폐기한다.

보다 구체적으로 케이블모뎀(11, CM)의 버퍼에 저장되어 있는 패킷이나 외부로부터 입력되는 패킷들 중에서 가장 중요도가 높은 것은 케이블모뎀(11, CM) 자신에게로 오는 패킷들이다. 이러한 패킷들은 일반적으로 케이블모뎀(11, CM)의 동작, 관리, 유지 등에 필요한 정보를 가지고 있으므로 다른 데이터 패킷들보다는 그 중요도가 상대적으로 크다.

상기 데이터 패킷들은 크게 두 종류로 나눌 수 있는데, 그 중 하나는 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)이 케이블모뎀(11, CM)으로 보낸 것들(하향채널의 패킷들)이고, 다른 하나는 가입자 설비(CPE)인 퍼스널 컴퓨터가 케이블모뎀(11, CM)으로 보낸 것들(상향채널의 패킷들)이다. 이 중 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)이 케이블모뎀(11, CM)으로 보낸 패킷들은 이미 여러 라우터(router)를 거쳐 거의 목적지(destination)에 가까이 온 것들이다. 이에 반해 퍼스널 컴퓨터(PC)가 케이블모뎀(11, CM)으로 보낸 패킷들은 이제 막 발생지(source)로부터 나와 전혀 라우팅이 되지 않은 것들이다. 따라서, 어차피 패킷들의 일부를 폐기시켜야 하는 경우라면 이미 목적지에 가까이 와 있는 패킷들을 폐기시키는 것보다는 이제 막 발생지로부터 나온 패킷들을 먼저 폐기시키는 망의 효율 측면에서 효과적이다.

상기 케이블모뎀(11, CM)은 상기와 같은 원리가 적용되어 작동 도중 폭주가 발생하면(S201) 먼저, 자신의 내부에 존재하는 패킷들 중 가입자 설비(CPE)인 퍼스널 컴퓨터로부터 입력되는 상향채널의 패킷이 존재하는가를 판단하고(S202), 판단 결과 상향채널의 패킷이 존재하면 상향채널의 패킷 하나를 폐기한(S203) 후 폭주가 지속되는가를 판단한다(S204).

상기 S204 단계의 판단 결과 폭주가 지속되면 케이블모뎀(11, CM)은 S202 단계로 분기하고, 폭주가 해결되어 정상 상태가 되면 패킷 폐기 과정을 종료한다.

상기 S202 단계, S203 단계 및 S204 단계는 케이블모뎀(11, CM) 내부에 존재하는 패킷들 중 상향채널의 패킷이 모두 폐기될 때까지 반복된다.

한편, 상기 S202 단계의 판단 결과 상향채널의 패킷이 존재하지 않으면 케이블모뎀(11, CM)은 자신의 내부에 존재하는 패킷들 중 하향채널의 패킷이 존재하는가를 판단하고(S205), 판단 결과 하향채널의 패킷이 존재하면 하향채널의 패킷 하나를 폐기한(S206) 후 폭주가 지속되는가를 판단한다(S207).

상기 S207 단계의 판단 결과 폭주가 지속되면 케이블모뎀(11, CM)은 S205 단계로 분기하고, 폭주가 해결되어 정상 상태가 되면 패킷 폐기 과정을 종료한다.

아울러, 상기 S205 단계, S206 단계 및 S207 단계는 케이블모뎀(11, CM) 내부에 존재하는 패킷들 중 하향채널의 패킷이 모두 폐기될 때까지 반복된다.

상기 S202 단계 내지 S207 단계 후 케이블모뎀(11, CM) 내부에는 상향채널의 패킷과 하향채널의 패킷이 존재하지 않는다.

한편, 상기 S205 단계의 판단 결과 하향채널의 패킷이 존재하지 않으면 케이블모뎀(11, CM)은 자신의 내부에 존재하는 패킷들 중 자신에게 온 패킷 즉, 케이블모뎀(11, CM)의 동작, 관리, 유지 등에 필요한 정보를 가지고 있는 패킷이 존재하는가를 판단한다(S208).

상기 S208 단계의 판단 결과 케이블모뎀(11, CM)은 자신에게 온 패킷이 존재하면 그 중 하나를 폐기한(S209) 후 폭주가 지속되는가를 판단한다(S210).

상기 S210 단계의 판단 결과 폭주가 지속되면 케이블모뎀(11, CM)은 S208 단계로 분기하고, 폭주가 해결되어 정상 상태가 되면 패킷 폐기 과정을 종료한다.

아울러, 상기 S208 단계의 판단 결과 케이블모뎀(11, CM)은 자신에게 온 패킷이 존재하지 시스템을 리셋한다.

결과적으로 케이블모뎀(11, CM)은 작동 도중 폭주가 발생하면 자신의 내부에 존재하는 패킷들 중 가장 먼저 상향채널의 패킷들을 하나씩 폐기하고, 상향채널의 패킷이 모두 폐기되면 다음으로 하향채널의 패킷들을 하나씩 폐기하며, 상향채널과 하향채널의 패킷이 모두 폐기되면 마지막으로 자신에게 온 패킷들을 하나씩 폐기한다.

케이블모뎀(11, CM)에 폭주가 발생할 때 상기와 같은 순서대로 패킷들을 폐기하면 어느 순간에 폭주가 해결되어 정상 상태로 되는 경우 중요도가 높은 패킷들을 보다 많이 보호할 수 있다.

이와 같이 본 발명이 적용된 케이블모뎀은 폭주가 발생하면 자신의 내부에 존재하는 패킷들을 중요도와 망 효율을 고려하여 선별적으로 폐기하기 때문에 폭주시 중요도가 높은 패킷들과 망 효율 향상에 기여할 수 있는 패킷들을 종래 기술보다 많이 보호할 수 있어 원활한 서비스를 제공할 수 있고, 망 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

가입자 설비로부터 입력되는 상향채널의 패킷과 케이블모뎀 단말시스템으로부터 입력되는 하향채널의 패킷을 버퍼와 메모리에 저장하여 처리하는 케이블모뎀의 패킷 처리방법에 있어서,

폭주가 발생하면 상기 가입자 설비 및 상기 케이블모뎀 단말시스템으로부터 입력되는 패킷들과 상기 버퍼에 저장되어 있는 패킷들 중 상향채널의 패킷들을 가장 먼저 폐기하는 제 1 단계와;

상기 상향채널의 패킷들이 모두 폐기되면 그 다음으로 하향채널의 패킷들을 폐기하는 제 2 단계와;

상기 상향채널과 하향채널의 패킷들이 모두 폐기되면 상기 케이블모뎀의 동작, 관리 및 유지에 필요한 정보를 가진 패킷들을 폐기하는 제 3 단계가 구비된 것을 특징으로 하는 케이블모뎀의 폭주시 패킷 폐기방법.