Ethernet ring protection is gaining in importance based on OAM (Operations,Administration and Maintenance) as Ethernet technology is being standardized by the ITU-T G.8032 working group for a carrier-class Ethernet ring network. Also, the IEEE802.17 RPR standard, i.e., resilient packet ring, specifies a variant of an Ethernet ring and protection.
We present a managed FDB scheme in the framework of the OAM standards that provides cost-effective forwarding for higher network utilization.
We present a novel protection scheme in which an Ethernet MAC filtering database(FDB) is actively managed to provide optimized protection traffic patterns on failure utilizing APS (Automatic Protection Switching) messaging. The proposed scheme demonstrates an immediate MAC forwarding switching for protection within 50 ms without the traffic overshoot phenomenon that has been a problem observed in the FDB flush scheme. Furthermore, we show link traffic volume comparisons between the FDB flush scheme and our scheme in a protected Ethernet ring network using network simulations.
현재 전달망의 대부분을 차지하고 있는 고가의 SDH/SONET장비를 대체하기 위하여, 캐리어 망 환경에서 보호(protection), 탄력성(resiliency), 신뢰성(reliability), 확장성(scalability) 및 관리성(manageability) 등의 특징을 제공하는 새로운 이더넷을 캐리어급 이더넷이라고 한다. 캐리어급 이더넷은 근본적으로 이더넷과 동일하기 때문에 저렴하게 캐리어급 네트워크를 구축할 수 있는 장점을 제공한다. 그러나, 전통적인 LAN(Local Area Network) 에서 사용되어온 이더넷 기술은 위와 같은 특징들을 관리할 수 있는 기능이 없는 관계로 캐리어 망에서 이더넷을 확산시키기 위해서는 OAM(Operation, Administration and Maintenance)과 같은 기능의 추가가 요구되고 있으며, 이러한 OAM은 망의 고장을 제 때에 발견하고 격리함으로써, 망운용을 쉽게 하고 망 운용비용을 낮추는 데 도움을 주는 중요한 역할을 하고 있다. 이를 위해서 현재 메트로 이더넷 포럼 (MEF) 및 ITU-T SG 13/15 등에서 벤더 및 망사업자들이 적극적으로 관련 기술을 표준화하고 있다.
이러한 차세대 네트워크에서는 트래픽이 급속히 증가되어 기본의 인터넷 기술로는 이를 수용할 수 없는 상황에 이르게 되며, 그로 인한 문제를 해결하기 위하여 대용량의 트래픽을 보다 효율적이고 저렴하게 제공할 수 있는 이더넷 링 시스템 기술이 무엇보다 중요하게 여겨지고 있고, 연구가 활발히 이루어 지고 있다.
지금까지의 이더넷 링 시스템에 대한 연구로서, 주소 전달 테이블(예컨대, FDB : Filtering DataBase) 작성방법은 무한 루프 발생을 막기 위하여 논리적으로나 물리적으로 폐색 링크(closed link) 또는 폐색 포트(closed port)를 선정하는 방법 등이 있다. 이러한 종래의 방법은 여러 개의 이더넷 링(ethernet ring)이 결합된 경우 간편하게 무한 루프를 방지할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만, 링 토폴로지(topology)가 루프가 없는 스패닝 트리(spanning tree) 구조로 바뀌게 되어 모든 링크의 활성화에 비해 전체 망 효율이 절감되는 단점을 가져온다. 또한, 링 노드와 연결된 하부 네트워크의 규모를 생각하면, 한 포트 또는 한 링크를 폐색시키는 것은 전체 망 효율의 극심한 저하를 가져온다. 그리고, 한 링크에 장애가 발생할 경우, 모든 노드에서의 주소 전달 테이블이 초기화되고, 새로운 주소 전달 테이블을 작성하게 된다. 그리하여 출발지 주소가 모두 학습될 때까지 정상 상태보다 많은 양의 프레임(frame)이 네트워크 안에 뿌려지게 된다.
기존의 이더넷 링 네트워크에서의 한 포트나 링크를 폐색하는 기술은 하부 네트워크의 용량을 고려하였을 때, 최적의 경로로 가지 못하고 선형적인 트리 형태의 네트워크를 구성하게 됨으로 인하여 전체적인 망 효율이 크게 저하되는 단점이 있다.
또한, 보호 복구를 위한 방법으로는 전달 테이블의 초기화시키는 방법이 있다. 장애로 인한 물리적 폐색 링크와 루프 방지를 위한 폐색 링크가 새로이 선정되면 모든 노드의 전달 테이블 정보가 모두 삭제 되고 새로운 주소 학습을 시작한다. 주소 학습을 하는 과정에서 목적지 주소 (DA) 가 학습되지 않은 프레임은 프레임을 받은 노드에서 모든 포트로 브로드캐스트 하게 된다. 그리고 프레임의 출발지 주소 (SA) 가 전달 테이블에 학습되어 있지 아니하면 프레임의 출발지 주소와 프레임이 유입된 포트 번호를 전달 테이블에 기록하는 방법을 사용하고 있다. 즉, 보호 절체 후 전달 테이블을 모두 소거함으로써 전달 테이블에 기록되어 있지 않은 새로운 주소를 목적지로 하는 프레임이 유입될 때 마다 프레임은은 링의 양방향으로 복사되어 전달된다. 그리하여 출발지주소가 모두 학습 될 때까지 정상 상태보다 많은 양의 프레임이 네트워크 안에 뿌려지게 된다.
본 논문에서는 위의 문제점을 해결하기 위하여, 폐색 포트가 없이 루프 발생을 방지하며 최적의 경로를 제공하는 방법을 설명하였고, 전달 테이블의 초기화를 방지하고 전달 테이블의 수정을 통하여 링크의 용량 최적화를 이루었다. 또한 본 논문에서는 수학적인 모델링과 시뮬레이션을 통하여 링크 용량의 최적화면에서 우수성을 입증하였다.
