본 이전기술은 TSN (Time Sensitive Networking) 및 DetNet (Deterministic Networking) 기반의 6G 초정밀 패킷 프로세싱 기술을 IEEE와 IETF의 국제 표준에 따라 FPGA 기반으로 구현한 기술임
본 기술은 노드 당 10μsec 이내의 초저지연 패킷 전달과 종단간 ±5μsec 이내의 지연편차를 보장하는 고정밀 패킷 전달 및 망 장애시에도 무손실 패킷 전달을 보장하고, 이를 대용량 패킷 전달 망 (Packet Transport Network, PTN) 스위치 시스템에 적용하기 위해 FPGA를 이용한 기술임
본 기술은 일반 Best Effort 서비스 트래픽이 혼재된 단일 네트워크 인프라 상에서 AR/VR/MR/XR 등 초실감 인터랙티브 서비스와 머신/로봇/드론 원격조종, 스마트 공장 원격제어, 원격의료/수술 등 고정밀 버티컬 서비스를 안정적으로 제공할 수 있는 TSN 및 DetNet 기반의 6G 초정밀 패킷 프로세싱 기술임
- 일반 Best Effort 서비스 트래픽이 혼재된 단일 네트워크 인프라상에서 AR/VR/MR/XR 등 초실감 인터랙티브 서비스와와 머신/로봇/드론 원격조종, 스마트 공장 원격제어, 원격의료/수술 등 고정밀 버티컬 서비스를 안정적으로 제공할 수 있는 TSN 및 DetNet 기반의 6G 초정밀 패킷 프로세싱 기술이 절실히 요구됨
- 현재의 패킷 전달망은 스위칭 용량에서는 수백 기가를 넘어 테라급으로 급격히 증가하고 있으나 여전히 패킷망 고유의 문제점으로 인해 회선망 수준의 시민감 서비스 또는 고정밀 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 초저지연·고정밀 패킷 전달 기술과 무손실 패킷 전달기술을 패킷 전달망에 적용하여 기존 패킷 전달망에서 노드당 최대 10μsec 이하의 초저지연 서비스와 종단간 ±5μsec 이내의 지연편차를 보장하는 고정밀 서비스를 제공하고, 링크의 장애시에도 서비스의 중단이 없는 무손실 패킷 전달 서비스를 제공하기 위한 것임
- 본 기술은 패킷 전달망의 단일 노드에서 최대 10μsec 이하의 초저지연 패킷 전달 서비스 및 종단간 ±5μsec 이내의 지연편차를 보장하는 고정밀 서비스를 제공하고 링크 장애시에도 패킷의 손실이 없는 무손실 패킷 전달서비스를 제공하며, 6G 이동통신 기능간 초저지연 연결성 보장 유선네트워크 장비, 실시간 모니터링, 원격제어 등 융합 지원 네트워크 장비 및 국방망, 전력망 등 초정밀,고생존성이 요구되는 특수목적망을 위한 네트워크 장비에 안정적으로 서비스를 제공하기 위한 IEEE TSN 및 IETF DetNet 표준 기반 6G 초정밀 패킷 프로세싱 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)
● DetNet 데이터 플레인 프레임웍 (RFC8938)
● DetNet MPLS 데이터 플레인 (RFC8964)
● DetNet YANG 데이터 모델 (RFC9633)
● DetNet 유계 지연 (RFC9320)
● DetNet 온타임 포워딩 (IETF Draft)
● 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
■ 링크드 리스트 패킷 버퍼 및 PIFO 기반 우선순위 큐 구현으로 온타임 서비스 구현
■ 100GbE 또는 10GbE x 4port 네트워크 인터페이스 제공으로 에지/코어 패킷 전달 시스템에 적용
■ 100Gb/s급 시스템 인터페이스 제공으로 샤시 구조의 대용량 초정밀/무손실 패킷 전달 시스템 구현 가능
■ L2, L3, L4 등 5-tuple 이상의 헤더 정보를 이용한 플로우 생성·관리 및 서비스별 차별화된 QoS 제공
■ FPGA 기반 기술 개발로 향후 제정될 다양한 DetNet 기술 표준 규격의 추가 개발 및 적용 용이
■ KOREN망을 통해 ETRI 연구개발 결과물 간 기능 및 상호 연동성 검증 시험 완료
가. 기술이전의 내용
- 6G 초정밀 패킷 프로세싱 모듈 (HPFI_100G, HPFI_10Gx4))
- 네트워크 인터페이스 정합 기술
- 시스템 인터페이스 정합 기술
- MPLS 패킷 전달 기술
- 플로우 별 필터링 및 대역 관리 기술
- 시간 인지 스케쥴링 기술
- 주기적 큐잉 및 스케쥴링 기술
- 비동기식 트래픽 쉐이핑 기술
- PIFO 적용 우선순위 정렬 기술
- 지원기반 온타임 포워딩 기술
- 무손실 패킷 전달 기술
나. 기술이전의 범위
- 6G 초정밀 패킷 프로세싱 모듈 FPGA 소스코드 (HPFI_100G, HPFI_10Gx4)
- 6G 초정밀 패킷 프로세싱 모듈 FPGA 테스트 프로그램 (HPFI_100G, HPFI_10Gx4)
- 6G 초정밀 패킷 프로세싱 모듈 요구사항정의서
- 6G 초정밀 패킷 프로세싱 전달 모듈 기능규격서
- 6G 초정밀 패킷 프로세싱 모듈 구조설계서
- 6G 초정밀 패킷 프로세싱 모듈 상세설계서
- 6G 초정밀 패킷 프로세싱 모듈 시험절차결과서
- 본 이전기술은 6G 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
- 100GbE 및 10GbE x 4port 초정밀/무손실 패킷 프로세싱 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