KR100599920B1 - 동기식 디지털 계층 전송 네트워크 상에서의 이더넷데이터 흐름을 제어하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동기식 디지털 계층(synchronous digital hierarchy, SDH) 전송 네트워크에서의 이더넷 데이터 흐름을 제어하는 방법을 포함한다. 이 방법은 프로그래머블 로직 어레이의 수신(receiving direction)서에 버퍼 데이터를 정하는 단계, 및 상기 데이터 버퍼를 위해 수신 상한 임계값(receiving high threshold value)과 수신 하한 임계값(receiving low threshold value)을 정하는 단계를 포함한다. 이 방법을 적용할 때, SDH 설비의 원격 전송은 효율적인 데이터 흐름 제어를 유지하여, 이더넷 데이터의 원격 전송이 신뢰성을 갖는다.

원격 전송, 이더넷, SDH, 동기식 디지털 계층 전송망, 네트워크

Description

동기식 디지털 계층 전송 네트워크 상에서의 이더넷 데이터 흐름을 제어하는 방법 {A METHOD OF CONTROLLING FLOW OF THE ETHERNET DATA IN A SYNCHRONOUS DATA HIERARCHY TRANSMISSION NETWORK}

본 발명은 일반적으로 이더넷(ethernet) 데이터 흐름 제어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이더넷 데이터를 기억하기 위하여 동기식 디지털 계층(synchronous digital hierarchy, SDH) 전송 네트워크의 수신단(receiving end)에서 버퍼 기억 장치(buffer storage)를 이용하고, 이 버퍼 기억 장치에서의 현재 데이터량(data volume) 상황에 따라서 흐름 제어 프레임(flow control frame)을 보내는 이더넷 데이터 흐름 제어 방법에 관한 것이다.

SDH 전송 네트워크 상으로 이더넷 프레임 데이터를 전송하는 동안, 전송단(sending end)에서 전송한 데이터량이 수신단에서 수신 가능한 데이터량을 초과하여, 이를 인식하지 못할 경우, 많은 양의 데이터를 잃게 된다. 그러므로 데이터 전송이 정상적으로 이루어지고 신뢰성을 갖도록 하기 위해 데이터 흐름 제어를 할 필요가 있다.

현재, 이더넷 데이터 패킷에서, 단지 한 종류의 제어 프레임이 정해져 있고, 이 제어 프레임은 [포즈(PAUSE) 프레임과 같은] 흐름 제어 프레임이다. 이 포즈 프레임은 시간 매개 변수(time parameter)를 통해서 데이터 흐름을 제어한다. 전송 데이터량이 수신 가능한 데이터량보다 많을 경우, 수신단은 전송단에 포즈 프레임을 보내고, 전송단은 데이터 전송을 일시 중단한다(pause). 수신단이 정상적으로 데이터를 수신하면, 수신단은 다시 포즈 프레임을 보내 수신단에서 정상적으로 데이터를 전송할 수 있도록 한다. 포즈 프레임을 보낼 경우, 포즈 프레임은 바로 데이터 큐(data queue)에 삽입되지만, 전송되고 있는 데이터는 방해하지 않으므로(interrupt), 포즈 프레임은 현재의 데이터 전송이 완료될 때까지 대기한 다음 일시 중단(PAUSE)을 보내야 한다. 수신 포트(receiving port)에서, 포즈 프레임이 수신되면, 먼저 이를 검출하고, 해석하며(interpret) 분석한다(analyze). 포즈 프레임이 식별되고 인식된 다음, 그에 따라 흐름 제어 데이터, 흐름 제어 시간 등과 같은 흐름 제어 동작이 이루어진다.

포즈 프레임에 의한 흐름 제어가 데이터 패킷 전송을 위해서는 안정한 방식이지만, 전송 지연(transmission delay) 때문에, 흐름 제어는 제한된 범위 내에서만 효율적이다. 이 범위는 일반적으로 수백 미터이다. 그럼에도 불구하고, 현재에는 많은 SDH 설비가 수십 킬로미터 또는 심지어 수백 킬로미터 이상의 길이(distance)로 이더넷 데이터를 전송할 필요가 있다. 그로 인해, 흐름 제어는 중요하고 해결되지 않은 문제이다.

이러한 고려 사항에 기초하여, 본 발명의 주 목적은 SDH 전송 네트워크 상에서 이더넷 데이터를 위한 흐름 제어 방법을 제공하는 것이다. 이러한 방법에 의 해, SDH 설비가 원격 전송을 할 때, 흐름 제어가 효율적이고, 이더넷 데이터의 장거리 전송이 신뢰성을 갖게 된다.

동기식 디지털 계층(synchronous digital hierarchy, SDH) 전송 네트워크에서의 이더넷 데이터 흐름을 제어하는 방법은 적어도 프로그래머블 로직 어레이의 수신 방향(receiving direction)에 버퍼 데이터를 설정하는 단계, 및 상기 데이터 버퍼용으로 수신 상한 임계값(receiving high threshold value)과 수신 하한 임계값(receiving low threshold value)을 설정하는 단계를 포함한다.

상기 데이터 버퍼는 동기식 데이터 랜덤 액세스 메모리(synchronous data random access memory, SDRAM)이다. 상기 데이터 버퍼의 크기는 상기 SDH 전송 네트워크 상에서의 이더넷 데이터 전송 거리, SDH 설비의 지연, 네트워크 요소의 국 개수, 네트워크 요소의 지연, SDH 네트워크의 지연 보상, 이더넷 포트의 전송 속도 및 이더넷의 내부 처리 지연으로 정해진다.

상기 방법은 실시간으로 상기 데이터 버퍼의 현재 데이터량을 감시하고, 상기 현재 데이터량이 상기 수신 상한 임계값에 도달했는지를 검출하는 단계, 상기 데이터 버퍼의 상기 현재 데이터량이 수신 상한 임계값에 도달하면, 수신단에서 시간 매개 변수를 갖는 흐름 제어 프레임을 전송하고, 상기 수신 상한 임계값 도달 검출 단계로 되돌아가는 단계; 및 상기 데이터 버퍼의 상기 현재 데이터량이 수신 상한 임계값에 도달하지 않으면, 다시 상기 현재 데이터량이 상기 데이터 버퍼의 상기 수신 하한 임계값에 도달했는지를 검출하고, 상기 현재 데이터량이 상기 수신 하한 임계값에 도달했으면 수신단에서 0 시간 매개 변수를 갖는 흐름 제어 프레임 을 전송하고 상기 수신 상한 임계값 도달 검출 단계로 되돌아가며, 상기 현재 데이터량이 상기 수신 하한 임계값에 도달하지 않으면 바로 상기 수신 상한 임계값 도달 검출 단계로 되돌아가는 단계를 더 포함한다.

여기서, 상기 수신 상한 임계값과 상기 수신 하한 임계값은 SDH 전송 네트워크 상의 이더넷 데이터의 전송 거리, SDH 설비의 지연으로 정해진다. 상기 흐름 제어 프레임의 상기 시간 매개 변수는 전송단에서 데이터 전송을 잠시 중단하기 위한 가장 긴 시간이다. 또한 이 시간 매개 변수는 표준 프로토콜(standard protocol)에 의해 정해진다.

위에 기재한 구조로부터 알 수 있는 것처럼, 수신단에 버퍼를 설정하고 적절한 흐름 제어 프레임을 전송하여 버퍼 영역에서의 현재 데이터량 상황에 따라서 데이터 흐름을 제어하는 것이 본 발명을 위해선 필수적이다.

본 발명에서, 충분한 용량의 버퍼 기억 장치(SDRAM)가 수신단에 설정해진다. 그러므로 수신단은 전송단에 의해 전송되고 있는 데이터를 처리할 수 없을 때 처리되지 않는 데이터는 SDRAM에 기억될 수 있으며, 흐름 제어 프레임은 동시에 전송단에 전송된다. 이런 방식에서, 원격 전송되는 동안 데이터 손실을 피할 수 있다, 즉 흐름 제어 프레임이 전송단에 도달하기 전에, 전송되고 있는 데이터 패킷은 수신단에서 잃어버리지 않게 된다. 결론적으로 데이터 원격 전송의 신뢰성이 향상된다.

본 발명에서 흐름 제어 프레임은 미리 정해진 수신 상한 임계값과 수신 하한 임계값에 따라서 전송된다. 버퍼의 데이터량이 수신 상한 임계값에 도달하면, 시 간 매개 변수를 갖는 흐름 제어 프레임이 전송되어 전송단에서의 데이터 전송을 잠시 중단한다. 버퍼의 데이터량이 수신 하한 임계값에 도달하면, 0과 같은 시간 매개 변수를 갖는 흐름 제어 프레임은 전송되고, 전송단은 정상적으로 데이터를 전송한다. 버퍼에서의 데이터량이 수신 하한 임계값보다도 낮을 경우엔, 흐름 제어 프레임은 전송되지 않고 흐름 제어 프레임을 전송하기 위한 자원(resource)은 저장된다.

도 1은 본 발명의 시스템 블록도이다.

도 2는 본 발명의 순서도이다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가 기재된 이하에서 좀더 완전하게 기재될 것이다. 그러나 본 발명은 많은 다른 형태로 실시될 수 있고, 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것으로 구조되지 않는다. 오히려, 이들 실시예를 제공하여 이들 실시예의 기재가 철저하고 완벽하게 되고 해당 분야의 당업자에게 본 발명의 범위를 완전하게 전달할 것이다. 같은 도면 부호는 동일한 구조를 지칭한다.

도 1을 참조하면, 수신단에서 제때(in time)에 처리되지 않는 이더넷 데이터를 기억하기 위한 버퍼 기억 장치로서 이용되는 SDRAM(101)이 프로그래머블 로직 어레이에서 수신 방향의 버스 상에 부가된다. 버퍼 기억 장치의 수신 상한 임계값(receiving high threshold value)과 수신 하한 임계값(receiving low threshold value)이 미리 설정(preset)되어 흐름 제어 프레임의 전송을 제어한다. 버퍼 기억 장치의 크기 및 임계값은 SDH 전송 네트워크에서 이더넷 데이터의 가장 긴 전송 거리와 SDH 설비의 지연 등으로 정해진다.

전송 지연으로 인해, 이더넷 데이터 원격 전송에서, 흐름 제어 프레임이 도달할 때(moment)는 이더넷 데이터의 수신단이 정확하게 데이터를 수신할 수 있는 때보다 늦고, 이들 두 시간 사이에 전송된 데이터는 잃게 된다. 충분한 용량의 SDRAM(101)으로 인하여, 이들 두 시간 사이에 전송된 데이터는 기억되고, 흐름 제어 프레임은 버퍼 기억 장치의 현재 데이터량의 상황에 따라서 전송된다. 버퍼 기억 장치에 의해 수신되고 있는 데이터량이 수신 상한 임계값과 같으면, 시간 매개 변수를 갖는 흐름 제어 프레임이 전송단에 전송되어 데이터 전송을 잠시 중단한다. 시간 매개 변수는 표준 프로토콜(standard protocol)의 사양에 따라서 정해지고, 이 시간 매개 변수는 데이터 전송을 잠시 중단하기 위해 이용된다. 버퍼 기억 장치 의해 수신되는 데이터량이 수신 하한 임계값과 같으면, "0" 시간 매개 변수를 갖는 흐름 제어 프레임이 전송되어 데이터 패킷이 정상적으로 전송될 수 있다는 것을 전송단에게 알려준다.

도 2는 본 발명의 방법이 적어도 다음의 단계들을 포함한다는 것을 보여준다.

(1) 단계 (201)과 (202)를 포함한다. 먼저, 버퍼의 크기는 SDH 네트워크의 전송 거리, 네트워크 요소국(network element station)의 개수, 모든 부분에서의 포트 전송 속도(port transmission rate)와 시간 지연 등에 따라서 산출된다. 그 런 다음, 버퍼, 버퍼의 수신 상한 임계값과 수신 하한 임계값은 정해진다.

알려진 매개 변수에 의해 산출된 전송 지연을 C라고 가정하면, 낮은 디폴트 수신 임계값은 C이고, SDRAM의 용량은 2C이다, 즉 2C는 데이터 잃기 전의 총 데이터량이다.

SDH 네트워크의 전송 거리를 100킬로미터로 가정하고, 광섬유(fiber)에서의 광 속도는 초당 20만 킬로미터(200 thousands kilometers)이기 때문에 1킬로미터의 시간 지연을 5㎲라고 가정한다.

16개의 네트워크 요소국이 존재하며 각 네트워크 요소에서의 시간 지연은 10㎲라고 가정하고, 실제로 이 시간 지연은 10㎲ 보다 더 클 수 있으며, SDH 네트워크의 최대 시간 지연 보상은 6㎳라고 가정한다.

이더넷 내에서의 최대 처리 시간 지연은 8×1536 = 12288 바이트이고, 여기서 1536 바이트는 이더넷에서의 최대 프레임 길이이고, 기가비트 이더넷 포트에서의 전송 속도는 125Mbyte/s라고 가정한다.

전체 전송 시간 지연 C(바이트로 표현됨)는 다음의 [수학식]으로 나타내진다.

[수학식]

2와 곱해진 [수학식]은 액세스 모듈에 2개의 입력이 있다는 것을 나타낸다. 일방향 SDRAM 2C의 용량은 약 4M바이트라고 추측할 수 있다(conduct).

위에서 보여진 예는 4M 바이트 용량의 버퍼를 부가하는 것은 10 킬로미터 전송 거리, 16개의 네트워크국, 6ms 이하의 SDH 프레임 시간 지연을 갖는 SDH 네트워크를 지원한다는 것을 보여준다. 본 발명의 방법은 SDH 네트워크 상에서의 이더넷 원격 전송을 지원할 수 있고, 전송 거리는 100 킬로미터보다 더 길다는 것이 자명하다.

2) 단계 (203), (204), (205), (206) 및 (207)은 실시간으로 버퍼의 현재 데이터량을 감시하여 적절한 흐름 제어 프레임을 전송할 것인가의 여부를 결정한다.

본 실시예에서, 수신 상한 임계값은 고레벨이고 수신 하한 임계값은 저레벨이다. 시스템은 실시간으로 감시하고, 버퍼의 현재 데이터량은 다음과 같이 처리된다. 버퍼의 데이터량이 고레벨에 도달하면, 수신단은 전송단에 0xFFFF 시간 매개 변수를 갖는 흐름 제어 프레임을 보내고 시스템은 실시간 감시 상태로 되돌아간다. 버퍼의 데이터량이 고레벨에 도달하지 않으면, 데이터량이 저레벨에 도달했는지를 판단하게 된다. 데이터량이 저레벨에 도달하면, 수신단은 전송단에 0x0000 시간 매개변수를 갖는 흐름 제어 프레임을 보내고 시스템은 실시간 감시 상태로 되돌아간다. 만약 그렇지 않으면, 즉 데이터량이 저레벨에 도달하지 않으면, 시스템은 바로 실시간 감시 상태로 되돌아간다.

버퍼에서의 데이터량을 실시간으로 감시하는 것은 계속적으로 작동하는 루프이다.

흐름 제어 프레임 전송의 신뢰성을 보장하기 위하여, 많은 시간 동안 흐름 제어 프레임을 전송하기 위해 두 가지 방식이 있다. 한가지 방식은 전송 횟수 N를 미리 정하여, 계속해서 흐름 제어 프레임은 N번 보내는 것이다. 다른 방식은 반대측에 의해 전송된 확인 정보(acknowledge information)에 따라서, 흐름 제어 프레임의 전송이 성공적이었는지를 결정한다. 전송이 성공적이지 않으면, 흐름 제어 프레임을 다시 전송하여 신뢰성 있게 목적지에 도달할 수 있도록 한다. 결론적으로 흐름 제어 프레임의 효율이 보장된다.

Claims (6)

1. 동기식 디지털 계층(synchronous digital hierarchy, SDH) 전송 네트워크 상에서의 이더넷 데이터 흐름을 제어하는 방법에서,

   프로그래머블 로직 어레이의 수신 방향(receiving direction)에 데이터 버퍼를 설정하는 단계;

   상기 데이터 버퍼에 대해 수신 상한 임계값(receiving high threshold value)과 수신 하한 임계값(receiving low threshold value)을 설정하는 단계;

   실시간으로 상기 데이터 버퍼의 현재 데이터량을 감시하여, 상기 데이터 버퍼의 현재 데이터량이 상기 수신 상한 임계값에 도달했으면, 수신단에서 송신단으로 시간 매개 변수를 갖는 흐름 제어 프레임을 전송하고, 다시 상기 데이터 버퍼의 현재 데이터량을 감시하는 단계; 및

   상기 데이터 버퍼의 현재 데이터량이 수신 하한 임계값에 도달했으며, 수신단에서 송신단으로 0 시간 매개 변수를 갖는 흐름 제어 프레임을 전송하고 상기 데이터 버퍼의 현재 데이터량을 감시하는 단계로 되돌아 가는 단계

   를 포함하는 이더넷 데이터 흐름 제어 방법.
2. 제1항에서,

   상기 데이터 버퍼는 동기식 데이터 랜덤 액세스 메모리(synchronous data random access memory, SDRAM)인, 이더넷 데이터 흐름 제어 방법.
3. 제1항 또는 제2항에서,

   상기 데이터 버퍼의 크기는, 상기 SDH 전송 네트워크 상에서의 이더넷 데이터 전송 거리, SDH 설비의 지연, 네트워크 요소국의 개수, 네트워크 요소의 지연, SDH 네트워크의 지연 보상, 이더넷 포트의 전송 속도 및 이더넷의 내부 처리 지연으로 정해지는, 이더넷 데이터 흐름 제어 방법.
4. 삭제
5. 제1항에서,

   상기 수신 상한 임계값과 상기 수신 하한 임계값은, SDH 전송 네트워크 상의 이더넷 데이터의 전송 거리, SDH 설비의 지연으로 정해지는, 이더넷 데이터 흐름 제어 방법.
6. 제1항에서,

   상기 흐름 제어 프레임의 상기 시간 매개 변수는, 전송단에서 데이터 전송을 잠시 중단하기 위한 가장 긴 시간이고, 또 표준 프로토콜(standard protocol)에 의해 정해지는, 이더넷 데이터 흐름 제어 방법.

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