Abstract
High-availability seamless redundancy (HSR) is a protocol for fault-tolerant Ethernet (FTE) networks. It provides two frame copies and each copy is forwarded on a separate physical path, which provides zero fail-over time. Therefore, the HSR is becoming a potential candidate for various real-time FTE applications. However, the generation and circulation of unnecessary frames due to the duplication of every sending frame is inherent drawback of HSR. Such drawback degrades the performance of the network and may deplete its resources. In this paper, we present a new algorithm called port locking (PL) based on the media access control (MAC) address to solve the abovementioned problem in popular connected-rings network. Our approach makes the network gradually learn the locations of the source and the destination nodes without relying on network control frames. It then prunes all the rings that do not contain the destination node by locking corresponding rings' entrance ports. With the PL algorithm, the traffic can be significantly reduced and therefore the network performance will be greatly enhanced specially in a large scale connected-rings network. Analytical results are provided to validate the PL algorithm.
HSR(High-availability seamless redundancy)은 이더넷 네트워크의 고장 극복을 목적으로 표준 제정된 프로토콜로서, 하나의 전송 프레임을 복제하여 두 개의 물리적인 포트로 각각의 프레임을 전송하여 고장 극복 시간을 "0"이 되도록 한다. 따라서 HSR은 실시간 고장 극복이 필요한 이더넷 어플리케이션에 사용할 수 있다. 그러나 HSR은 각 노드마다 프레임을 복제하므로 불필요한 프레임이 다수 생성되어 네트워크에 전달되어 네트워크 전송용량을 상당량 점유하는 단점을 갖고 있다. 본 논문에서는 표준 HSR의 이러한 단점을 보완하기 위해 보편적으로 사용되는 여러 개의 ring이 연결된 복합 링 네트워크에 적합한 MAC (media access control) 주소에 기반을 둔 Port Locking (PL) 이라는 새로운 방식을 제안한다. 제안 방식은 네트워크 제어 프레임과는 별도로 Source 및 Destination 노드의 위치를 점차적으로 학습하며, 학습에 따라 Destination 노드가 없는 소규모 ring 네트워크의 입구 포트를 차단함으로써 해당 ring의 프레임 순환을 방지하도록 한다. 이와 같이 PL 알고리즘은 대형 링 네트워크 구조의 트래픽을 현저히 감소시키며, 이에 따라 네트워크의 성능은 크게 향상된다. 이에 대한 이론적 분석 결과는 제안된 PL 방식의 유효성을 입증한다.