본 이전기술은 TSN(Time Sensitive Network) 및 DetNet (Deterministic Network) 기반의 40기가급 시간확정형/무손실 패킷 전달 핵심 기술을 IEEE와 IETF의 국제 표준에 따라 FPGA 기반으로 구현한 기술임
본 기술은 노드 당 4μsec 이내의 초저지연 패킷 전달과 망 장애시에도 무손실 패킷 전달을 보장하고, 대용량 패킷 전달 망(Packet Transport Network, PTN) 스위치 시스템에 적용 가능하기 위해 FPGA를 이용한 기술임
본 기술은 일반 Best Effort 서비스 트래픽이 혼재된 단일 네트워크 인프라 상에서 AR/VR 등 5G 초저지연 서비스와 무인이동체 원격제어 등 B5G 초정밀 산업응용 서비스를 안정적으로 제공할 수 있는 TSN 및 DetNet 기반의 시간확정형/무손실 패킷 전달 기술임
- 일반 Best Effort 서비스 트래픽이 혼재된 단일 네트워크 인프라상에서 AR/VR 등 5G 초저지연 서비스와 무인인동체 원격제어 등 B5G 초정밀 산업응용 서비스를 안정적으로 제공할 수 있는 TSN 및 DetNet 기반의 시간확정형/무손실 패킷 전달 기술이 절실히 요구됨
- 현재의 패킷 전달망은 스위칭 용량에서는 수백 기가를 넘어 테라급으로 급격히 증가하고 있으나 여전히 패킷망 고유의 문제점으로 인해 회선망 수준의 시민감 서비스를 제공하지 못하는 문제점이 존재함
- 기존 패킷망의 품질보장 서비스는 서로 다른 클래스의 트래픽에 대해 혼잡상황이 발생할 경우 우선순위에 의해 서비스 품질을 일정 수준 보장해 줄 수 있으나, 지연시간을 확정할 수 없고 동일 서비스 클래스 사이에 혼잡상황이 발생할 경우 패킷의 손실이 발생할 수 있음
- 또한, 기존 패킷 전달망에 사용중인 보호절체 방식은 네트워크 장애가 발생하면 이를 복구하는 과정에서 서비스의 중단이 발생하는 문제점이 있음
- 본 이전기술은 상기 문제점들을 해결하기 위해 시간확정형 패킷 전달 기술과 무손실 패킷 전달기술을 패킷 전달망에 적용하여 기존 패킷 전달망에서 노드당 최대 4μsec 이하의 초저지연 서비스를 제공하고, 링크의 장애시에도 서비스의 중단이 없는 무손실 패킷 전달 서비스를 제공하기 위한 것임
본 기술은 패킷 전달망의 단일 노드에서 최대 4μsec 이하의 초저지연 패킷 전달 서비스를 제공하고 링크 장애시에도 패킷의 손실이 없는 무손실 패킷 전달서비스를 제공하며, 5G/B5G 이동통신 기능간 초저지연 연결성 보장 유성네트워크 장비, 실시간 모니터링, 원격제어 등 융합 지원 네트워크 장비 및 국방망, 전력망 등 초저지연 및 고생존성이 요구되는 특수목적망을 위한 네트워크 장비에 안정적으로 서비스를 제공하기 위한 IEEE TSN 및 IETF DetNet 표준 기반 시간확정형/무손실 패킷 전달 기술임
- 본 기술의 주요 특징 및 장점은 다음과 같음
■ IEEE TSN 및 IETF DetNet 국제 표준을 지원
● TSN 큐잉 및 스케쥴링 메카니즘(IEEE 802.1Qbv/Qci/Qch/Qcr)
● TSN 프레임 프리엠션(IEEE 802.1Qbu, 802.3br)
● DetNet MPLS 데이터 플레인(RFC8964)
● 무손실 패킷 전달(IEEE 802.1CB(FRER), DetNet PREF)
■ DetNet 기술 적용으로 TSN의 확장성 한계 극복 및 기존 MPLS-TP 기반 패킷 전달망과의 기능적 융합 실현
■ 100Gb/s급 InterlakenTM 인터페이스 제공으로 샤시 구조의 대용량 시간확정형/무손실 패킷 전달 시스템 구현 가능
■ L2, L3, L4 등 5-tuple 이상의 헤더 정보를 이용한 플로우 생성·관리 및 서비스별 차별화된 QoS 제공
■ ’20년 이전기술 대비 시간확정형/무손실 패킷 전달 성능 4배 향상 및 최근 표준화된 비동기식 패킷 스케쥴링(IEEE 802.1Qcr-2020) 기능 제공
■ FPGA 기반 기술 개발로 향후 제정될 다양한 DetNet 기술 표준 규격의 추가 개발 및 적용 용이
■ KOREN망을 통해 산업체 연구개발 결과물 간 기능 및 상호 연동성 검증 시험 완료
- 시간확정형/무손실 패킷 전달 모듈(FPGA)
- 이더넷 인터페이스 정합 기술
- 인터라켄 인터페이스 정합 기술
- MPLS 패킷 전달 기술
- 시간 인지 스케쥴링 기술
- 패킷 복제 및 제거 기술
- 프레임 프리엠션 기술
- 플로우 별 필터링 및 대역 관리 기술
- 40기가급 시간확정형/무손실 패킷 전달 FPGA 소스코드
- 40기가급 시간확정형/무손실 패킷 전달 FPGA 디바이스 드라이버
- 40기가급 시간확정형/무손실 패킷 전달 FPGA 테스트 프로그램
- 40기가급 시간확정형/무손실 패킷 전달 모듈 요구사항정의서
- 40기가급 시간확정형/무손실 패킷 전달 모듈 기능규격서
- 40기가급 시간확정형/무손실 패킷 전달 모듈 구조설계서
- 40기가급 시간확정형/무손실 패킷 전달 모듈 상세설계서
- 40기가급 시간확정형/무손실 패킷 전달 모듈 시험절차결과서
- 본 이전기술은 5G 백홀, 유선 패킷 전달망 등 초실감 인터랙티브 서비스, 고정밀 원격제어 서비스 제공을 위한 통신/서비스 사업자망, 스마트공장, 스마트 그리드 등 전력 설비 실시간 모니터링 및 제어가 필요한 전력망, 철도 설비 제어망, 빌딩 자동화, 원격의료/수술 등 헬스케어, 고품질 오디오/비디오 실시간 스트리밍이 요구되는 대규모 공연장 등 다양한 버티컬 산업망에 적용 가능함
- 국제표준화 진행 중인 DetNet 기술의 선제적 개발 및 조기 산업화 추진으로 소수 글로벌 벤더가 주도하는 네트워크 인프라 시장에서 국내 전송 산업체의 시장 점유 확대를 위한 차별화된 기술 경쟁력 확보
- 8Gb/s급 (GbE 8포트) 시간확정형/무손실 패킷 전달 모듈 기술에 이어, 40Gb/s급 (10GbE 4포트) 모듈 기술 확보를 통해, 적용 분야별로 요구되는 다양한 속도의 DetNet/TSN 기능 지원 패킷/광 통합 전달망 시스템 산업화에 활용
- 본 이전기술은 기존 샤시형 PTN/POTN 시스템에 유니트 형태로 장착되어 차별화된 지연 품질 제공이 가능하며, 중/소용량 Standalone 시스템 형태로도 개발 가능