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통합 플로우 기반 네트워크의 지연시간 최대치 분석
Delay Bound Analysis of Networks based on Flow Aggregation 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.20 no.1, 2020년, pp.107 - 112  

정진우 (상명대학교 휴먼지능정보공학과)

초록
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본 연구에서는 IEEE 802.1 time sensitive network(TSN) task group(TG)에서 표준화 중인 asynchronous traffic shaping (ATS) 기술에서 제시된 minimal interleaved regulator(IR) 개념을 확장 적용한 통합 플로우 기반 지연시간 보장 프레임워크를 분석하였다. 해당 프레임워크는 단위 네트워크의 출력포트에 IR을 적용하여 burst 축적을 방지하면서, 동시에 단위 네트워크 안에서는 입출력 포트를 기준으로 플로우를 통합하여 복잡도를 낮출 수 있다. 본 연구에서는 다양한 파라미터들 가진 네트워크에서의 수치적 분석을 통해서, 제안된 낮은 복잡도의 프레임워크의 성능이 기존 integrated services (IntServ) 프레임워크보다 더 우수하거나 비슷함을 보였다. 특히 통합 플로우의 크기와 단위 네트워크의 크기가 클수록 성능이 우수해짐을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

We analyze the flow aggregate (FA) based network delay guarantee framework, with generalized minimal interleaved regulator (IR) initially suggested by IEEE 802.1 time sensitive network (TSN) task group (TG). The framework has multiple networks with minimal IRs attached at their output ports for supp...

주제어

#Delay guarantee   #TSN   #flow aggregate   #interleaved regulator  

표/그림 (7)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 개별플로우 기반 스케줄링 방식에서 DRR을 사용하는 경우를 고려해보자. 편의상 Øi=Li=L이라고 하자.
  • 이번에는 플로우들의 특성이 동일하지 않은 경우에 지연시간이 어떻게 변화하는지 알아보자. 우리는 다른 플로우의 지연시간 최대치가 상대적으로 커서 IR을 통과하면서 관찰대상 플로우의 지연시간 최대치가 더 커지는 경우를 분석하고자 한다. 플로우의 상대적인 전송속도(rate)가 작을수록 단위 네트워크에서의 지연시간이 커진다는 점을 활용한다.
  • 이번에는 플로우들의 특성이 동일하지 않은 경우에 지연시간이 어떻게 변화하는지 알아보자. 우리는 다른 플로우의 지연시간 최대치가 상대적으로 커서 IR을 통과하면서 관찰대상 플로우의 지연시간 최대치가 더 커지는 경우를 분석하고자 한다.
  • 한편 같은 네트워크 시나리오에서 관찰대상 플로우의 1/2의 서비스 rate을 할당받은 플로우의 지연시간 최대치를 구해보자. 이 플로우를 j라고 하자.

가설 설정

  • 2) FIFO 시스템은 모든 packet들을 FIFO로 출력한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
ATS 기술은 어디에서 제시되었는가? 이들 표준은 단일 도메인 네트워크(single domain network)에서의 지연 시간 보장을 목표로 한다. TSN에서 제시된 asynchronous traffic shaping (ATS)[3] 기술은 interleaved regulator (IR)를 사용하여 입력포트별, 클래스별 트래픽 레귤레이션을 출력 포트의 시작점에서 수행한다. 그림1은 이를 도시한 것이다.
Le Boudec 는 어떠한 조건들을 만족시켜 interleaved regulator가 추가된 TSN ATS시스템의 지연시간 최대치가 class-based FIFO system만의 지연시간 최대치와 동일하다는 것을 증명 하였는가? 1) FIFO 시스템으로 인입하는 모든 플로우는 잘 알려진 Leaky-bucket 등의 레귤레이터를 통과한 것과 같은 인입 특성을 가져야 한다. 즉 평균 인입 속도와 최대 burst 크기에 제한이 있어야 한다. 2) FIFO 시스템은 모든 packet들을 FIFO로 출력한다. 3) IR은 모든 플로우를 FIFO 시스템으로의 인입 특성을 재현하도록 regulate 한다. 즉, regulator의 특성 파라미터 (예를 들어 평균 인입 속도와 최대 burst 크기)를 인입 시와 동일하게 만든다. 4) (Minimal IR) IR은 Head of Queue의 packet이 출력조건을 만족하는 순간 즉시 전송한다. 이를 Minimal regulator라고 한다. 5) IR은 출력조건을 만족하는 packet들에 대해서 zero 지연시간을 제공할 수 있다. 예를 들어 queue가 비어 있는 상황에서 packet이 들어오면 이를 cut-through 할 수 있다.
네트워크 지연시간 보장을 위한 국제표준으로 무엇이 대표적인가? 네트워크 지연시간 (network delay) 보장을 위한 국제 표준으로 IEEE 802.1 TSN[1]과 IETF deterministic network (DetNet)[2]이 대표적이다. 이들 표준은 단일 도메인 네트워크(single domain network)에서의 지연 시간 보장을 목표로 한다.
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참고문헌 (9)

  1. IEEE 802.1 Time-Sensitive Networking Task Group Home Page, http://www.ieee802.org/1/pages/tsn.html 

  2. IETF DetNet Working Group, https://datatracker.ietf.org/wg/detnet/about/ 

  3. J. Specht and S. Samii, "Urgency-based scheduler for time-sensitive switched Ethernet networks," in Proc. 28th Euromicro Conf. Real-Time Syst. (ECRTS), pp. 75-85, Jul. 2016. DOI: 10.1109/ECRTS.2016.27 

  4. Jinoo Joung, "End-to-end delay guarantee in IEEE 802.1 TSN with Non-work conserving scheduler", The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication (IIBC), Vol 18, No. 6, Dec. 2018. DOI: 10.7236/JIIBC.2018.18.6.121. 

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  5. Jinoo Joung, "Framework for Network Delay Guarantee based on Flow Aggregate and Interleaved Regulators.", The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, Mar. 2020. 

  6. J-Y. Le Boudec, "A theory of traffic regulators for deterministic networks with application to interleaved regulators", IEEE/ACM Transactions on Networking Volume: 26, Issue: 6, Dec. 2018. DOI: 10.1109/TNET.2018.2875191 

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  7. Dimitrios Stiliadis and Anujan Varma. "Latency-Rate Servers: A General Model for Analysis of Traffic Scheduling Algorithms." IEEE/ACM Transaction on Networking, vol. 6, no. 5, Oct, 1998. DOI: 10.1109/90.731196 

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  8. M. Shreedhar and G. Varghese, "Efficient fair queueing using deficit round-robin," IEEE/ACM Transaction on Networking, vol. 4, no. 3, pp. 375-385, June 1996. DOI: 10.1109/90.502236 

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  9. L. Lenzini, E. Mingozzi, and G. Stea, "Tradeoffs between low complexity, low latency, and fairness with deficit round-robin schedulers," IEEE/ACM Transactions on Networking, vol. 12, Issue 4, August 2004. DOI: 10.1109/TNET.2004.833131 

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