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KR100248409B1 - 에이티엠 가입자 정합장치에서 대역비보증 및 비실시간 서비스를 위한 버퍼 제어장치 - Google Patents

에이티엠 가입자 정합장치에서 대역비보증 및 비실시간 서비스를 위한 버퍼 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 ATM 가입자 정합장치에서 대역비보증 및 비실시간 서비스를 위한 버퍼 제어장치에 관한 것으로서, 대역비보증 및 비실시간 서비스들의 대기값을 커넥션 별로 저장하고 관리하는 다수의 버퍼와, 상기 버퍼로부터 커넥션별로 대역비보증 및 비실시간 서비스들의 대기값을 저장하는 대기값 보관 수단과, 상기 버퍼에 저장된 커넥션 별 대역비보증 및 비실시간 서비스에 대한 버퍼의 기록 위치 포인터를 저장하는 기록 위치 테이블과, 상기 버퍼에 저장된 커넥션 별 대역비보증 및 비실시간 서비스에 대한 셀을 읽기 위한 읽기 위치를 저장하는 읽기 위치 테이블과, 상기 버퍼에 저장된 커넥션 별 대역비보증 및 비실시간 서비스의 종류를 기록하는 서비스 기록 테이블과, 셀이 통과하는 스위치 패브릭의 출력 포트에 대한 커넥션 번호들을 기록하는 출력 포트별 커넥션 테이블과, 출력 대기값을 분류하여 대기값이 작은 순서로 커넥션을 선택하는 실시간 분류 수단과, 상기 선택된 커넥션의 읽기 포인터를 상기 커넥션 읽기 위치 테이블로부터 읽어 그 위치부터 셀을 읽는 다중화 수단으로 구성되어, 스위치 패브릭의 폭주를 예방하며, 실시간 서비스 및 대역보증 서비스에 대한 QoS를 보장한다.

Description

에이티엠 가입자 정합장치에서 대역비보증 및 비실시간 서비스를 위한 버퍼 제어장치
본 발명은 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 가입자 정합장치에서 대역비보증 및 비실시간 서비스를 위한 버퍼 제어장치에 관한 것으로서, 특히, 대역비보증 및 비실시간 서비스를 커넥션별로 관리하는 구조에 있어서, 가입자 정합장치의 버퍼 관리에 스위치 패브릭의 버퍼 상태 정보를 적용 할 수 있도록, ATM가입자 정합장치 내에 스위치 패블릭의 출력포트별 경유 커넥션 정보을 두고, 스위치 패브릭의 버퍼 상태를 직접 버퍼 제어 시 반영할 수 있도록 하는 버퍼 제어장치에 관한 것이다.
ITU-T와 ATM 포럼에서 ATM계층에 대한 일반적인 기능 권고는 거의 마무리 되었으나, 최근 망의 성능을 높이고 다양한 클래스의 트래픽들을 제공하기 위해 많은 ATC(ATM Transfer Capability)들이 제안 및 권고되는 중에 있다. ITU-T의 권고안 I.371에서는 DBR(Deterministic Bit Rate), SBR(Statistical Bit Rate), ABT(ATM Block Transfer), 그리고 ABR(Available Bit Rate)의 4가지 ATC서비스 들을 정의하고, ATM 포럼(Forum)에서는 CBR(Constant Bit Rate), rt-VBR(real- time Variable Bit Rate), nrt-VBR(non-real-time Variable Bit Rate), UBR (Unspecified Bit Rate), 그리고 ABR(available bit rate)등의 서비스를 정의 하고 있다. 이들 중 CBR, DBR, SBR, rt-VBR, ABT는 대역보증 및 실시간 서비스이고, ABR, UBR, nrt-VBR은 대역비보증 및 비실시간 서비스이다.
이와 같이 ITU-T와 ATM포럼에서 새롭게 권고되고 있는 서비스들 중, 대역비보증 및 비실시간 서비스인 ABR, nrt-VBR, UBR 서비스들을 효율적으로 수용하기 위해서는 가입자 정합장치에서 버퍼를 제어하는 것이 반드시 필요하며, 버퍼 제어 시 스위치 패브릭의 버퍼 상태를 가입자 정합장치의 버퍼 관리에 반영하는 것은 폭주 예방에 매우 주요하다. 즉, ATM가입자 정합장치에서, 권고된 ATC를 수용하고 각 서비스에서 요구되는 QoS(Quality of Service)를 만족시키기 위해 많은 버퍼가 필요하고, 효율적인 버퍼 관리가 요구된다.
현재, 상기 새로운 ATC 수용과 연계된 버퍼 관리로는, 서비스 별로 버퍼를 관리하는 방법과 각 커넥션별로 버퍼를 관리하는 방법 등이 있을 수 있다.
서비스 별로 버퍼를 관리하는 경우에는 서비스 별로 요구되는 QoS를 쉽게 만족할 수 있고, 트래픽 특성에 맞추어 관리할 수 있기 때문에 트래픽 및 버퍼 관리가 비교적 쉬우나, 각 커넥션간의 공평성 보장이 어렵다. 반면, 각 커넥션별로 버퍼를 관리하는 경우에는 셀 손실률이 낮고, 각 커넥션간의 사용 대역 제어가 용이하여 공평성 관리가 쉽고, 각 커넥션별로 다른 버퍼 관리기법으로 운영할 수 있다. 그러나, 커넥션 단위의 버퍼 관리는 수 많은 커넥션에 대한 정보 및 복잡한 관리가 필요하기 때문에 구현에 어려움이 따른다.
그러므로, 권고된 서비스에 대해 대역보증 및 실시간 서비스를 한 클래스로 구분하고, 대역비보증 및 실시간 서비스를 한 클래스로 구분하여 관리를 하는 것이 효율적이다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 스위치 패브릭의 버퍼 상태를 가입자 정합장치의 버퍼 제어에 반영 하기위해 ATM가입자 정합장치 내에 스위치 패블릭의 출력포트별 경유 커넥션 정보 테이블을 두고, 가입자 정합장치의 버퍼 제어 시 스위치 패브릭 버퍼 상태를 직접 반영할 수 있는 ATM 가입자 정합장치에서 대역비보증 및 비실시간 서비스를 위한 버퍼 제어장치를 제공하고자 한다.
본 발명에서 제공하는 장치는 대역비보증 및 비실시간 서비스들의 대기값을 커넥션 별로 저장하고 관리하는 다수의 버퍼와, 상기 다수의 버퍼로부터 커넥션별로 대역비보증 및 비실시간 서비스들의 대기값을 저장하는 대기값 보관 수단과, 상기 버퍼에 저장된 커넥션 별 대역비보증 및 비실시간 서비스에 대한 버퍼의 기록 위치 포인터를 저장하는 기록 위치 테이블과, 상기 버퍼에 저장된 커넥션 별 대역비보증 및 비실시간 서비스에 대한 셀을 읽기 위한 읽기 위치를 저장하는 읽기 위치 테이블과, 상기 버퍼에 저장된 커넥션 별 대역비보증 및 비실시간 서비스의 종류를 기록하는 서비스 기록 테이블과, 셀이 통과하는 스위치 패브릭의 출력 포트에 대한 커넥션 번호들을 기록하는 출력 포트별 커넥션 테이블과, 상기 대기값 보관 수단에 커넥션별로 보관되는 출력 대기값을 분류하여 대기값이 작은 순서로 커넥션을 선택하는 실시간 분류 수단과, 상기 실시간 분류 수단에서 선택된 커넥션의 읽기 포인터를 상기 커넥션 읽기 위치 테이블로부터 읽어 그 위치부터 셀을 읽는 다중화 수단으로 구성된다.
도 1은 ATM 가입자 정합 장치에 대한 구성도,
도 2는 본 발명에 의한 대역비보증 및 비실시간 서비스를 위한 버퍼 제어장치에 대한 구성도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
20 : 기록 위치 테이블 21 : 읽기 위치 테이블
22 : 서비스 종류 테이블 23 : 출력 포트별 커넥션 테이블
24 : 버퍼 관리 정보 버스 25 : 실시간 분류기
26 : 다중화기 27 : 버퍼
28 : 대기값 보관 장소
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 버퍼 제어장치를 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 ATM 가입자 정합 장치에 대한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 대역비보증 및 비실시간 서비스를 위한 버퍼 제어장치에 대한 구성도이다.
도 1을 참조하면 ATM 가입자 정합 장치는 광케이블에 연결되어 가입자와 신호를 주고받는 물리 계층 처리부(2)와, 스위치 패브릭(17)에 연결되어 송신 ATM 신호를 처리하여 상기 물리 계층 처리부(2)로 전송하는 송신 ATM 계층 처리부(5)와, 상기 물리 계층 처리부(2)로부터 ATM 셀(11)을 받아 ATM 셀(12)와, 연결 식별자(13)와, 서비스 구분자(14)로 분리 처리하는 수신 ATM 계층 처리부(3)와, 상기 수신 ATM 계층 처리부(3)로부터 ATM 셀(12)과, 연결 식별자(13)와, 서비스 구분자(14)를 받아 스위치 패브릭(17)으로 전송하기 위해 버퍼를 제어하는 버퍼 제어장치(4)와, 상기 물리 계층 처리부(2), 수신 ATM 계층 처리부(3) 및 버퍼 제어장치(4)로 제어 신호를 출력하는 제어기(6)로 구성된다.
특히, 상기 버퍼 제어장치(4)는 상기 ATM 계층 처리부(3)로부터 전송된 신호를 분류하는 셀 분류기(7)와, 상기 셀 분류기(7)에서 대역보증 및 실시간 서비스로 분류된 서비스를 처리하는 대역보증 및 실시간 서비스 처리부(8)와, 대역비보증 및 비실시간 서비스로 분류된 서비스를 처리하는 대역비보증 및 비실시간 처리부(9)와, 상기 대역보증 및 실시간 서비스 처리부(8)와 대역비보증 및 비실시간 처리부(9)의 출력 신호를 스케쥴링하는 스케쥴러(10)로 구성된다.
한편, 도 2를 참조하면, 본 발명에서 제공하는 버퍼 제어장치는 대역비보증 및 비실시간 서비스들의 대기값을 커넥션 별로 저장하고 관리하는 다수의 버퍼(27)와, 상기 다수의 버퍼(27)로부터 커넥션 별로 대역비보증 및 비실시간 서비스들의 대기값을 저장하는 대기값 보관 장소(28)와, 상기 버퍼(27)에 저장된 커넥션 별 대역비보증 및 비실시간 서비스에 대한 버퍼의 기록 위치 포인터를 저장하는 기록 위치 테이블(20)과, 상기 버퍼(27)에 저장된 커넥션 별 대역비보증 및 비실시간 서비스에 대한 셀을 읽기 위한 읽기 위치를 저장하는 읽기 위치 테이블(21)과, 상기 버퍼(27)에 저장된 커넥션 별 대역비보증 및 비실시간 서비스의 종류를 기록하는 서비스 기록 테이블(22)과, 셀이 통과하는 스위치 패브릭의 출력 포트에 대한 커넥션 번호들을 기록하는 출력 포트별 커넥션 테이블(23)과, 상기 대기값 보관 장소(28)에 커넥션별로 보관되는 출력 대기값을 분류하여 대기값이 작은 순서로 커넥션을 선택하는 실시간 분류기(25)와, 상기 실시간 분류기(25)에서 선택된 커넥션의 읽기 포인터를 상기 커넥션 읽기 위치 테이블(21)로부터 읽어 그 위치부터 셀을 읽는 다중화기(26)로 구성된다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에서 제공하는 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1의 물리계층처리부(2)에서 ATM셀(12)을 추출하여 수신 ATM 계층처리부(3)로 전달하면, 상기 수신 ATM 계층 처리부(3)에서는 수신된 신호에 따라 셀헤더 변환을 하고, ITU-T I.610에 기초한 각종 OAM (Operation And Maintenance)기능 처리를 하며, 입력 받은 ATM셀(12)에 대해, ATM셀(12) 헤더의 VPI/VCI(Virtual Path Identifier / Virtual Channel Identifier)을 가지고 연결 식별자(13)및 서비스 구분자(14)를 찾아 버퍼 제어장치(4)의 셀 분류기(7)에 입력한다.
그러면, 상기 셀 분류기(7)에서는 서비스 구분자(14)를 참고하여 상기 ATM셀(12)을 대역보증 및 실시간 서비스와, 대역비보증 및 비실시간 서비스로 구분하여, 대역보증 및 실시간 서비스는 대역보증 및 실시간처리부(8)에 입력하고, 대역비보증 및 비실시간 서비스는 대역비보증 및 비실시간 서비스처리부(9)에 입력하여 각 커넥션 별로 버퍼를 관리한다. 이 때, 상기 대역보증 및 실시간 요구 서비스는 CBR, DBR, SBR, rt-VBR, ABT이고, 대역비보증 및 비실시간 서비스는 ABR, UBR, nrt-VBR이다.
상기 대역비보증 및 비실시간 서비스 처리부(9)는 입력된 ATM셀(12)이 대역비보증 및 비실시간 서비스에 속하면, 해당 커넥션의 기록 포인터를 기록위치테이블(20)로부터 읽어 그 위치에서부터 ATM셀(12)을 기록하고, 그 기록 포인터를 1셀 크기 만큼 증가 시킨다. 만약, 대역비보증 및 비실시간 서비스에 처음 등록되는 커넥션이면 커넥션에 대한 서비스 종류를 서비스 종류 테이블(22)에 기록하고, 셀이 스위치 패브릭(17)으로 출력되는 출력포트에 대한 커넥션 번호를 출력 포트별 커넥션 테이블(23)에 기록한다.
그리고, 커넥션이 해제될 경우는 해당 커넥션의 서비스 종류 기록테이블에 '0'으로 초기화 하고, 출력포트별커넥션테이블(23)에서 해당 커넥션 번호를 제거한다.
한편, 대역비보증 및 비실시간 서비스에 포함되는 ABR, UBR, nrt-VBR 서비스 셀에 대한 대기값은 각 커넥션에 대한 대기값설정변수값과 셀이 입력된 시간값을 더한 것이며, 대기값을 셀 헤더 앞에 기록한다. 대기값 설정변수는 ABR의 경우 1/CCR(Current Cell Rate)이고, nrt-VBR의 경우는 1/PCR (Peak Cell Rate)이며, UBR의 경우는 1/MCR (Minimum Cell Rate)이다. 그리고, 각 셀이 입력된 시간 값 계산을 위해 매 셀 주기마다 1씩 증가하는 카운터를 둔다.
만약, 스위치 패브릭(17) 출력포트 중 버퍼의 폭주가 발생하면, 상기 스위치 패브릭(17)은 상기 폭주 상태를 알리는 폭주알림신호와 폭주 버퍼번호를 제어기(6)에 알리고, 폭주알림신호와 폭주버퍼번호를 입력 받은 제어기(6)는 버퍼 관리 정보버스(24)를 통해 대역비보증 및 비실시간 서비스에 속하는 커넥션 중 폭주 출력포트를 경유하는 커넥션들의 대기값들을 높인다. 즉, 출력 포트별 커넥션테이블(23)에서 폭주 버퍼번호에 속하는 커넥션 번호들을 먼저 읽고, 커넥션 번호에 속하는 서비스종류와 커넥션의 대기값을 서비스종류테이블(22) 및 대기값 보관장소(29)에서 각각 읽는다.
여기서, 출력 버퍼번호에 포함되는 커넥션들은 스위치 패브릭(17)의 해당 출력포트를 경유하는 커넥션의 집합을 의미하며, 폭주를 제어하기 위해 읽은 서비스 종류와 대기값에 대해서, ABR커넥션은 대기값에 1.2배 높이고, nrt-VBR커넥션은 1.2배 높이고, UBR커넥션은 1.5배를 높여 출력 대기값을 재조정한 값으로 변경한다.
한편, 대역비보증 및 비실시간 서비스의 셀 출력 순위를 결정하기 위해서는 먼저, 커넥션별로 관리되는 출력 대기값들을 실시간 분류기(25)를 통해 분류한 다음 대기값이 제일 작은 커넥션을 다중화기(26)에 알린다. 그러면, 상기 다중화기(26)에서는 대기값이 제일 작은 커넥션의 읽기 포인터를 읽기 위치 테이블(21)로부터 읽어 그 위치부터 셀을 읽는다. 그리고, 한 셀을 읽은 후에는 셀 헤더 앞에 있는 다음 셀의 출력 대기값을 대기값 보관 장소(28)에 옮겨 놓고, 다음 셀의 선두 포인터값으로 읽기 위치 테이블에 갱신한다.
상기와 같이 본 발명에서 제공하는 버퍼 제어장치는 ITU-T와 ATM포럼에서 새롭게 권고되고 있는 대역비보증 및 비실시간 서비스들을 효율적이고 경제적으로 수용하기 위해 가입자 정합장치의 버퍼 제어 시 스위치 패브릭의 출력포트 버퍼 상태 정보를 반영 함으로써 스위치 패브릭의 폭주 예방 효과가 높고, 비실시간 서비스 및 대역비보증 서비스에 약간의 서비스 대기를 유도함으로 실시간 서비스 및 대역보증 서비스에 대한 QoS보장에 도움을 주는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 대역비보증 및 비실시간 서비스들의 대기값을 커넥션 별로 저장하고 관리하는 다수의 버퍼와,
    상기 다수의 버퍼로부터 커넥션별로 대역비보증 및 비실시간 서비스들의 대기값을 저장하는 대기값 보관 수단과,
    상기 버퍼에 저장된 커넥션 별 대역비보증 및 비실시간 서비스에 대한 버퍼의 기록 위치 포인터를 저장하는 기록 위치 테이블과,
    상기 버퍼에 저장된 커넥션 별 대역비보증 및 비실시간 서비스에 대한 셀을 읽기 위한 읽기 위치를 저장하는 읽기 위치 테이블과,
    상기 버퍼에 저장된 커넥션 별 대역비보증 및 비실시간 서비스의 종류를 기록하는 서비스 기록 테이블과,
    셀이 통과하는 스위치 패브릭의 출력 포트에 대한 커넥션 번호들을 기록하는 출력 포트별 커넥션 테이블과,
    상기 대기값 보관 수단에 커넥션별로 보관되는 출력 대기값을 분류하여 대기값이 작은 순서로 커넥션을 선택하는 실시간 분류 수단과,
    상기 실시간 분류 수단에서 선택된 커넥션의 읽기 포인터를 상기 커넥션 읽기 위치 테이블로부터 읽어 그 위치부터 셀을 읽는 다중화 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 ATM 가입자 정합장치에서 대역비보증 및 비실시간 서비스를 위한 버퍼 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 대기값 보관 수단은
    상기 다중화 수단에 의해 한 셀이 읽혀지면 상기 읽혀진 셀의 헤더에 있는 다음 셀의 출력 대기값으로 그 보관 값이 변하는 것을 특징으로 하는 ATM 가입자 정합장치에서 대역비보증 및 비실시간 서비스를 위한 버퍼 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 읽기 위치 테이블은
    상기 다중화 수단에 의해 한 셀이 읽혀지면 다음 셀의 선두 포인터값으로 그 값이 갱신되는 것을 특징으로 하는 ATM 가입자 정합장치에서 대역비보증 및 비실시간 서비스를 위한 버퍼 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 버퍼 제어장치는
    대역비보증 및 비실시간 서비스에 대하여 스위치의 폭주알림신호를 받으면
    해당 출력 포트로 출력되는 커넥션에 대하여 서비스별로 구분하여 출력 대기값을 높이는 것을 특징으로 하는 ATM 가입자 정합장치에서 대역비보증 및 비실시간 서비스를 위한 버퍼 제어장치.
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