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KR0126848B1 - 다중화기와 역다중화기를 이용한 고정길이 패킷 스위칭 장치 - Google Patents

다중화기와 역다중화기를 이용한 고정길이 패킷 스위칭 장치

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KR0126848B1
KR0126848B1 KR1019940034756A KR19940034756A KR0126848B1 KR 0126848 B1 KR0126848 B1 KR 0126848B1 KR 1019940034756 A KR1019940034756 A KR 1019940034756A KR 19940034756 A KR19940034756 A KR 19940034756A KR 0126848 B1 KR0126848 B1 KR 0126848B1
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KR
South Korea
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packet
input
switching device
output
unit
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KR1019940034756A
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김협종
김근배
이정진
Original Assignee
양승택
한국전자통신연구원
조백제
한국전기통신공사
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Abstract

본 발명은 출력버퍼형의 구조를 가지며, 출력단의 일시적인 오버플로우 발생으로부터 스위칭 장치를 보호하고 전체 성능을 높히기 위하여 상호 간에 흐름제어 구조를 갖는 다중화기와 역다중화기를 이용한 고정길이 패킷 스위칭 장치에 관한 것으로, 출력단에서 일시적으로 발생하는 오버플로우로 인한 스위칭 장치의 장애를 방지하므로서, 스위칭 장치의 전체동작을 보호하고 전체 성능을 향상시킬 수 있으며, 또한 스위칭 장치에서 한 출력패킷로 트래픽이 몰리는 현상이 발생하여도 과도한 셀 손실 없이 처리가 가능하며, 아울러 속도 이득효과에 따라 소요 버퍼의 축소 효과 뿐만 아니라 내부버퍼로의 입력트래픽이 버스트 특성을 갖는 경우에도 원활히 처리할 수 있다. 또한, 여러 가입자로 동시에 분배되는 방송형 서비스를 제공할 수 있도록 셀을 복제하는 기능을 가지므로, 여러 가입자가 분배 서비스를 받을 수 있어 채널의 효율성을 기할 수 있다.

Description

다중화기와 역다중화기를 이용한 고정길이 패킷 스위칭 장치
제1도는 일반적인 패킷 스위칭 장치의 구성도.
제2도는 제1도의 일예인 전용의 버스형 버퍼를 이용한 출력버퍼형 패킷 스위칭 장치의 구성도.
제3도는 본 발명에 따른 스위칭부의 구성도.
제4도는 제3도의 입출력데이타 버스와 제어신호의 타이밍도.
제5도는 제3도의 역다중화기의 세부 구성도.
제6도는 제3도의 다중화기의 세부 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : IPDU(Input Port Driving Unit)
32 : SIDU(Switch Input Demux Unit)
33 : SOMU(Switch Output MUX Unit)
34 : OPDU(Output Port Driving Unit)
35 : SCDU(System Clock Distribution Unit)
36 : SMCU(Switch Mudule Control Unit)
37 : SCCU(Switch Change-over Control Unit)
38 : PICU(Proceeor Interface Control Unit)
39 : RSCU(ReSet Control Unit)
본 발명은 다중화기와 역다중화기를 이용한 고정길이 패킷 스위칭 장치에 관한 것으로, 특히 사설망 뿐만 아니라 광대역 종합정보통신망(B-ISDN)에 있어서 응용 가능성이 큰, 확률적인 발생 빈도가 높은 입력에 많은 송신 기회를 주는 다중화기와 역다중화기를 이용한 고정길이 패킷 스위칭 장치에 관한 것이다.
통신기술의 발전으로 사용자들은 다양한 양질의 서비스를 요구하고 있으며 음성 서비스와 같은 연속적인 특성의 서비스 뿐만 아니라 파일 전송과 같은 고속 데이타 서비스, VBR(Variable Bit Rate) 실시간 영상서비스 등의 버어스트성의 서비스를 동일한 전송 링크 상에서 제공하기 위하여 ATM 방식의 광대역 종합정보통신망(B-ISDN)이 출현하였다.
이러한 환경에서 다중화 및 교환 처리수단은 텔리-커뮤니케이션 시스템 내의 핵심적인 구성요소(building block)로서, 기존의 STM 방식에 근거를 둔 TDM 방식과는 달리, 향후 도래할 B-ISDN ATM 방식에 적합한 고정길이의 패킷 교환 방식이 요구된다.
제1도는 상기와 같은 요구에 따른 일반적인 스위칭 장치(대한민국 특허출원번호 제93-13546호)를 나타낸 것으로, 세분화된 각 라인 인터페이스부(11)와 핵심기능인 스위칭부(12), 시스템 관리부(14) 및 기타 I/O블럭으로 구분된다.
라인 인터페이스부(11)은 전송 프레임을 정합하는 수단을 가지며, 수신신호 클럭복원, 패킷복구, 패킷을 처리한 후 연결식별자와 그에 관련된 정보가 수록된 테이블 관리수단을 통해 패킷에 대한 목적지 정보(리우팅 태그)를 스위칭부(12)로 입력한다. 이에 따라 스위칭(12)는 이를 이용하여 해당 목적지로 패킷을 라우팅하고, 라인 인터페이스부(11)로부터 전달받은 패킷 데이타의 채널식별자를 변환 후, 전송하므로서 패킷스위칭을 완료한다. 스위칭의 기능에는 단순한 점대점 스위칭 뿐만 아니라 방송형 서비스 제공이 가능하도록 점대 다중점의 전달능력, 즉 패킷 복제기능을 필요로한다.
제2도는 제1도의 스위칭 장치의 일예인 전용의 방송형 버스를 이용한 출력버퍼형 패킷 스위칭 장치의 구성을 나타낸 것이다.
입력접속부(21)는 전용방송 버스를 통해 모든 출력기능부(22)와 연결되어 있고, 각 출력기능부(22)는 각 출력접속부(23)와 일대일로 연결된다. 여기서, 시스템의 입력접속부(21)가 N개인 경우에 각 출력기능부(22)는 N개의 입력단과 1개의 출력단을 갖는 다중화기로 구성되며, 각 출력기능부(22)는 최대 N개의 ATM 정보 셀을 동시에 받아들여 내부의 서비스 방식에 따라 셀을 하나씩 출력시키는 형태를 갖는다.
또한, 출력기능부(22)는 전용방송버스를 통해 입력되는 정보 셀을 받아 들이고, 일치하지 않는 경우에는 해당 정보 셀을 폐기하는 기능을 수행한다. 이러한 구조의 패킷 스위칭 장치로는 녹아웃(Knockout) 집중화기(미합중국 특허 등록번호 제4,754,451)를 이용한 스위칭 장치와 두 단계 버퍼링 방법 및 속도 이득 방법을 이용한 스위칭 장치(대한민국 특허출원번호 제94-13546호) 등이 있다.
이러한 구조를 갖는 스위칭 장치는 구현상 용이한 장점은 있으나 출력단의 일시적인 오버플로우 발생시 흐름제어가 불가능하다는 단점을 가지고 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 출력버퍼형의 구조를 가지며, 출력단의 일시적인 오버플로우 발생으로부터 스위칭 장치를 보호하고 전체 성능을 높히기 위하여 상호간에 흐름제어 구조를 갖는 다중화기와 역다중화기를 이용한 고정길이 패킷 스위칭 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 다중화기와 역다중화기를 연결하여 입력기능부와 출력기능부 사이의 상호 연결을 제공하며, 또한 다중화기와 역다중화기 사이의 완전한 비동기화를 이루어 어떠한 입력패킷의 흐름에 대해서도 스위칭 동작을 수행할 수 있는 다중화기와 역다중화기를 이용한 고정길이 패킷 스위칭 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 점대점 연결 뿐만 아니라 점대 다중연결을 지원할 수 있게 패킷복제 기능을 갖는 다중화기와 역다중화기를 이용한 고정길이 패킷 스위칭 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 다수의 라인 인터페이스부와 시스템 관리부를 구비하는 스위칭 장치에 있어서, 상기 라인 인터페이스부를 통해 입력되는 전송 프레임에 동기되는 수신클럭신호와 연결식별자 및 패킷의 목적지 정보(라우팅 태크)를 입력받아 이들 신호의 버퍼링 및 노이즈 제거 기능을 수행하며 인접 유니트 간의 접속기능을 수행하는 다수의 IPDU(Input Port Driving Unit); 상기 IPDU로 부터 패킷 흐름에 해당하는 데이타와 이에 관련한 제어신호로 구성된 연속된 패킷을 입력받아 수신 패킷의 선택여부를 판단하여 입력패킷을 일시 저장하며, 상기 패킷을 라우팅하기 위하여 목적지 정보에 따라 역다중화하고 복제하며, 또한 특정 입력링크에 오버플로우가 발생하는 경우에 상기 패킷을 일시 저장하는 기능을 수행하는 다수의 SIDU(Switch Input Demux Unit); 각 SIDU에 상호 완전연결되어(fully interconnect)있는 입력링크를 통해 라우팅 된 각각 패킷을 수신하여 출력버퍼에 모은 후, 하나의 패킷흐름으로 출력다중화하는 다수의 SOMU; 상기 SOMU로부터 출력되는 패킷 흐름을 각라인 인터페이스부로 출력하는 다수의 OPDU(Output Port Driving Unit); 각각의 SOMU를 제어하고 상태를 검사하며 관리 프로세스로 상태보고하는 SMCU(Swith Module Control Unit); 상기 SMCU의 상태정보에 따라 오류발생 스위치를 대체하는 이중화기능을 수행하는 SCCU(Switch Change-over Control Unit); 외부로부터 시스템 클럭을 수신하여 스위칭부장치를 구성하는 각 유니트로 공급하는 SCDU(System Clock Distribution Unit); 스위치 장치와 프로세스와의 인터페이스를 제공하는 PICU(Proceeor Interface Control Unit); 및 스위칭 장치의 초기화를 수행하는 RSCU(ReSet Control Unit)를 포함하는 스위칭부(12)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 제1도(대한민국 특허출원번호 제93-13546호)와 같은 기본 구조를 가지며, 패킷 스위칭부의 세부 구성은 제3도와 같다.
제3도는 본 발명에 따른 패킷 스위칭 장치의 패킷 스위칭부의 구성을 나타낸 것으로, 8개의 입/출력포트를 갖는 경우를 나타낸 것이다.
IPDU(Input Port Driving Unit)(31)는 라인 인터페이스부를 통해 입력되는 전송 프레임에 동기된 수신신호 클럭신호와 연결식별자 및 패킷의 목적지 정보(라우팅 태크)를 입력받아 이들 신호의 버퍼링 및 노이즈제거 기능을 수행하며 인접 유니트간의 접속기능을 수행한다.
SIDU(Switch Input Demux Unit)(32)는 IPDU(31)로부터 입력포트버스를 통해 패킷 흐름에 해당하는 데이타와 이에 관련한 제어신호로 구성된 연속된 패킷을 입력받아 수신 패킷의 선택여부를 판단하여 입력패킷을 일시 저장하며, 상호 완전 연결된(fully interconnect) 각각의 SOMU(Switch Output MUX Unit)(33)로 상기 패킷을 라운팅하기 위하여 목적지 정보에 따라 역다중화하고 복제하며, 또한 임의의 SOMU(33)의 상호 완전 연결된(fully interconnect) 특정 입력링크에 오버플로우가 발생하는 경우에 상기 패킷을 일시 저장하는 기능을 수행한다.
SOMU(33)는 각 SIDU(32)로부터 상호 완전 연결된(fully interconnect) 입력링크를 통해 라우팅 된 각각의 패킷을 수신하여 출력버퍼에 모은 후, 하나의 패킷흐름으로 출력다중화하는 기능을 수행한다.
OPDU(Output Port Driving Unit)(34)는 스위칭된 패킷 흐름을 각 라인 인터페이스부로 출력하며, SMCU(Switch Module Control Unit)(36)는 각각의 SOMU(33)를 제어하고 상태를 검사하여 관리 프로세스로 상태보고를 한다.
한편, SCCU(Switch Change-over Control Unit)(37)는 SMCU(36)의 상태정보에 따라 스위치기능의 오류시 스위치를 대체하는 이중화기능을 수행하며, SCDU(System Clock Distribution Unit)(35)는 시스템 클럭을 수신하여 스위칭 장치를 구성하는 각 유니트에 공급한다.
또한, PICU(Proceeor Interface Control Unit)(38)는 프로세스와의 인터페이스를 제공하며, RSCU(ReSet Control Unit)(39)는 초기화를 수행한다.
제4도는 제3도의 입출력 데이타 버스와 제어신호의 타이밍을 나타낸 것으로, ①②③ 버스는 8비트 데이타 버스와 3비트의 상방향 제어신호, 1비트의 하방향의 흐름제어신호로 이루어지며, 이들 통해 고정길이(예를 들어 56 옥텟)의 패킷들을 송수신한다.
①② 버스는 제4A도의 타이밍 규정을 따르고, ③ 버스는 제4B도의 타이밍 규정을 따르며, 각각의 포트가 동일하므로 하나만을 도시하였다.
-CLK는 패킷의 데이타를 동기시키는 바이트 클럭이며 -SOC는 고정길이 패킷의 시작을 알리는 신호이고, -CEN은 패킷의 유효함을 알리는 상방향 제어신호이며 -HALT는 현재의 송신을 중지하라는 역방향의 흐름 제어신호이다.
제5도는 제3도의 역다중화기(SIDU)의 세부 구성을 나타낸 것이다.
역다중화 제어부(41)는 IPDU(31)로부터 입력 데이바 버스를 통하여 고정길이의 패킷을 입력받아 수신 패킷의 선택여부를 판단하고, 입력 셀을 큐(42)에 일시 저장하고, 입력 셀의 라우팅 태그의 비트주소가 0인 지점에 해당하는 상호 완전 연결된(fully interconnect) 각각의 SOMU(33)로 상기 셀을 라우팅하기 위하여 역다중기능부(44)를 제어한다.
이 때, 임의의 SOMU(33)의 내부버퍼에 일시적인 오버플로우가 발생하면 이 연결로를 통한 패킷 송신을 막고, 다른 쪽으로의 연결을 보장하기 위하여 오버플로우가 발생한 해당 SOMU(33)로부터 발생되는 구분신호 HALTIDx가 액티브된다. 이에 따라 오브플로우가 발생한 지점에 해당하는 라우팅 태그의 비트 주소를 제외한 송신되는 비트주소를 1로 만든 후, 패킷을 송신하고 다시 이를 큐(43)에 저장한다.
한편, 송신이 가능한 상태가 되면 큐(43)의 패킷을 다시 송신한다. 따라서, 큐(43)에 송신해야 할 패킷이 있으면 큐(42) 보다 우선적으로 송신의 기회를 준다. 그리고 역다중화기에서는 패킷 복제기능을 가능하게 하기 위해서 라우팅 태그의 비트 주소가 0인 지점은 모두 송신한다.
제6도는 제3도의 다중화기(SOMU)의 세부 구성을 나타낸 것으로, 다중화기(SOMU)는 SIDU(32)로부터 상호 연결된(interconnected) 입력링크를 통해 패킷을 입력받아 송신 대기를 위하여 IBSU(52)에 임시 저장하고, 이들 셀을 출력패킷트의 송신속도에 맞추어 다중화하는 기능을 수행한다.
즉, 8개의 SIDU(32)로부터 상호 완전 연결되어(fully interconnect) 있는 SOMU는 다중화기능, 출력포트의 속도 정합을 위하여 일시 버퍼링한 후 셀을 송신하는 기능, 개비지(Gabage) 셀을 제거하는 기능을 수행한다.
CISU(Cell Input SubUnit)(51)는 BCSU(Buffering Control SubUnit)(52)의 제어에 따라 SIDU(32)로부터 수신한 셀 흐름을 입력버퍼인 IBSU(Internal Buffer SubUnit)(53)에 저장하는 기능을 수행한다.
그리고, ACSU(Arbitration Control SubUnit)(54)는 각 입력버퍼(IBSU)(53)에 저장되어 있는 셀의 수준정보를 BCSU(52)로부터 입력받아 LIFO(Loaded Input First Output)의 큐서비스 방식을 이용하여 각 입력버퍼(53)의 셀을 다중화하는 기능을 제어한다. 이 제어에 의해 다중화부(55)는 각 IBSU(53)로부터 입력속도의 정수배로 셀을 읽어 내어 다중화한 후, 출력 내부버퍼인 OBSU(Output Buffer SubUnit)(56)에 저장한다.
한편, 셀 송신부(57)는 OBSU(56)에 일시 저장된 셀을 읽어 내어 외부속도에 정합하여 송신하게 된다.
CISU(51)는 독립적으로 구성되어 있으므로 독립된 속도 및 위상을 가지는 패킷흐름이 입력되어도 이를 처리할 수 있으며, 하나의 SOMU(33)를 이용하여 8:1 다중화 기능을 수행할 수 있다.
상기와 같이 본 발명은 출력단에서 일시적으로 발생하는 오버플로우로 인한 스위칭 장치의 장애를 방지하므로서, 스위칭 장치의 전체동작을 보호하고 전체 성능을 상향시킬 수 있으며, 또한 스위칭 장치에서 한 출력포트로 트래픽이 몰리는 현상이 발생하여도 과도한 셀 손실 없이 처리가 가능하며, 아울러 속도 이득 효과에 따라 소요 버퍼의 축소 효과 뿐만 아니라 내부버퍼로의 입력 트래픽이 버스트 특성을 갖는 경우에도 원활히 처리할 수 있다.
또한, 여러 가입자로 동시에 분배되는 방송형 서비스를 제공할 수 있도록 셀을 복제하는 기능을 가지므로, 여러 가입자가 분배 서비스를 받을 수 있어 채널의 효율성을 기할 수 있다.

Claims (3)

  1. 다수의 라인 인터페이스부(11)와 시스템 관리부(14)를 구비하는 스위칭 장치에 있어서, 상기 라인 인터 페이스부(11)를 통해 입력되는 전송 프레임에 동기되는 수신클럭신호와 연결식별자 및 패킷의 목적지 정보(라우팅 태그)를 입력받아 이들 신호의 버퍼링 및 노이즈 제거 기능을 수행하며 인접 유니트간의 접속기능을 수행하는 다수의 IPDU(Input Port Driving Unit)(31); 상기 IPDU(31)로부터 패킷 흐름에 해당하는 데이타와 이에 관련한 제어신호로 구성된 연속된 패킷을 입력받아 수신 패킷의 선택여부를 판단하여 입력패킷을 일시 저장하며, 상기 패킷을 라우팅하기 위하여 목적지 정보에 따라 역다중화하고 복제하며, 또한 특정 입력링크에 오버플로우가 발생하는 경우에 상기 패킷을 일시 저장하는 기능을 수행하는 다수의 SIDU(Switch Input Demux Unit)(32); 각 SIDU(32)에 상호 완전 연결되어(fully interconnect) 있는 입력링크를 통해 라우팅 된 각각의 패킷을 수신하여 출력버퍼에 모은 후, 하나의 패킷흐름으로 출력다중화하는 다수의 SOMU(Switch Output MUX Unit)(33); 상기 SOMU(33)로부터 출력되는 패킷 흐름을 각 라인 입력페이스부로 출력하는 다수의 OPDU(Pauput Port Driving Unit)(34);각각의 SOMU(33)를 제어하고 상태를 검사하여 관리 프로세스로 상태보고 하는 SMCU(Switch Module Control Unit)(36); 상기 SMCU(36)의 상태정보에 따라 오류발생 스위치를 대체하는 이중화기능을 수행하는 SCCU(Switch Change-over Control Unit)(37); 외부로부터 시스템 클럭을 수신하여 스위칭 장치를 구성하는 각 유니트로 공급하는 SCDU(System Clock Distribution)(35); 스위칭 장치와 프로세스와의 인터페이스를 제공하는 PICU(Proceeor Interface Control Unit)(38); 및 스위칭 장치의 초기화를 수행하는 RSCU(RsSet Control Unit)(39)를 포함하는 스위칭부(12)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중화기와 역다중화기를 이용한 고정길이 패킷 스위칭 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 SIDU(Switch Input Demux Unit)(32)는, IPDU(31)로부터 고정길이의 패킷을 입력받아 수신 패킷의 선택여부를 판단하고, 그에 따라 SIDU(32)의 각 구성요소를 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 역다중화 제어부(41); 상기 역다중화 제어부(41)의 제어에 따라 수신 패킷을 저장하는 큐(42); 상기 역다중화 제어부(41)의 제어에 따라 상기 큐(42)에서 출력되는 패킷을 역다중화하여 SOMU(33)로 출력하는 역다중화 기능부(44); 및 임의의 SOMU(33)의 내부버퍼에 일시적인 오버플로우가 발생하면 상기 역다중화 기능부(44)로부터 출력되는 패킷을 저장하는 큐(43)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중화기와 역다중화기를 이용한 고정길이 패킷 스위칭 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 SOMU(Switch Output MUX Unit)(33)는, BCSU(Buffering Control SubUnit)(52)의 제어에 따라 SIDU(32)로부터 셀 흐름을 수신하는 CISU(Cell Input SubUnit)(51); 상기 BCSU(52)의 제어에 따라 CISU(51)로부터 수신한 셀 흐름을 저장하는 IBSU(Internal Buffer SubUnit)(53); 각 IBSU(53)에 저장되어 있는 셀의 수준정보를 상기 BCSU(52)로부터 입력받아 LIFO(Loaded Input First Output)으 큐서비스 방식을 이용하여 각 입력버퍼(53)의 셀의 다중화하를 제어하는 ACSU(Arbitration Control SubUnit)(54); 상기 ACSU(54)의 제어에 따라 각 IBSU(53)로부터 입력속도의 정수배로 셀을 읽어 내어 다중화하는 다중화부(55); 상기 다중화부(55)에 의해 다중화된 패킷을 저장하는 OBSU(Output Buffer SubUnit)(56); 및 상기 OBSU(56)에 일시 저장된 셀을 읽어 내어 외부속도에 정합하여 송신하는 셀 송신부(57)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중화기와 역다중화기를 이용한 고정길이 패킷 스위칭 장치.
KR1019940034756A 1994-12-16 1994-12-16 다중화기와 역다중화기를 이용한 고정길이 패킷 스위칭 장치 Expired - Lifetime KR0126848B1 (ko)

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