KR100355455B1 - ATM Switching Apparatus having Dynamic QoS control - Google Patents
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- A63B5/16—Training devices for jumping; Devices for balloon-jumping; Jumping aids
Abstract
본 발명은 동적 서비스 품질 제어를 갖는 ATM 스위치 장치에 관한 것으로서, 전달된 물리매체로부터 에이티엠 셀을 추출하여 그 연결 정보에 대한 식별자를 이용하여 그 셀을 구분하며 스위치 패브릭에서 교환이 가능하도록 인터페이스를 제공하는 라인 인터페이스 카드(LIC), 그들 상호간에 전달을 원하는 출력 LIC로 물리적인 전달 경로를 제공하여 교환 서비스를 제공하는 스위치 패브릭(SF), 상기 LIC에 연결되는 채널에 대한 호제어 및 연결 관리를 하는 호처리부(CP), 에이티엠 망의 유지보수 및 스위칭 시스템 유지보수를 관리하는 운영유지보수 및 시스템 운영 프로세서 처리부로 이루어져 다양한 서비스 품질(QoS)을 제공하면서 서비스 우선순위에 따라 차별적으로 교환 서비스를 제공하는 스위치 구조의 제공을 위해, 전단의 각 입력 셀흐름을 우선순위에 따라 분류하고 교환 서비스를 위해 버퍼를 관리하는 우선순위 분류 처리부와, 상기 입력셀의 후단의 셀을 원하는 해당 출력포트로의 스위칭을 담당하는 라우팅 처리부를 포함함으로써, 스위칭 장치의 성능을 배가시키고 장치의 운용관리를 보다 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an ATM switch device having a dynamic quality of service control, which extracts an AMT cell from a transmitted physical medium, classifies the cell using an identifier of the connection information, and provides an interface for switching in the switch fabric. Provides a line interface card (LIC), a switch fabric (SF) providing a switching service by providing a physical delivery path to the output LIC to transfer between them, call control and connection management for the channel connected to the LIC It consists of call processing unit (CP), operation maintenance and system operation processor processing unit that manages maintenance and switching system maintenance of ATM network, and provides various quality of service (QoS) while providing differentiated exchange service according to service priority. Priority is given to each input cell flow in the front end to provide a providing switch structure. And a routing processor for switching the cells of the rear end of the input cell to a desired output port by classifying them according to the classification and managing the buffers for the exchange service. There is an effect that can facilitate the operation management of.
Description
본 발명은 동적 서비스 품질 제어를 갖는 에이티엠(ATM) 스위치 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ATM switch device with dynamic quality of service control.
본 발명은 사설망에서의 에이티엠-랜(ATM-LAN) 스위칭 시스템, 공중망에서의에이티엠 국부 교환기(ATM Local Exchange), 에이티엠 엑세스 노드(ATM Access Node) 및 에이티엠 크로스 커넥터(ATM Cross Connector) 등의 시스템 구성에 활용될 뿐만 아니라 에이티엠 스위칭 기능이 요구되는 시스템에는 모두 적용될 수 있다.The present invention provides an ATM-LAN switching system in a private network, an ATM local exchange in an public network, an ATM access node, an ATM cross connector, and the like. In addition to the system configuration of the system can be applied to all the systems that require switching ATM.
우선 광대역 종합정보통신망(Broadband Integrated Service Digital Network, 이하 B-ISDN라 칭함) 통신망 환경에서의 서비스는 에이티엠 포럼(Forum)의 트래픽 관리 규격에 의하면 항등비트율(Constant Bit Rate, 이하 CBR라 칭함), 실시간-가변 비트율(Real Time-Variable Bit Rate, 이하 RT-VBR라 칭함), 비실시간-가변 비트율(Non Real Time-Variable Bit Rate, 이하 NRT-VBR라 칭함), 가용 비트율(Available Bit rate, 이하 ABR라 칭함), 불특정 비트율(Unspecified Bit Rate, 이하 UBR라 칭함) 등의 서비스 속성으로 분류하고 있다.First of all, services in the Broadband Integrated Service Digital Network (hereinafter referred to as B-ISDN) communication network environment are referred to as Constant Bit Rate (hereinafter referred to as CBR) according to the traffic management standard of ATM Forum. Real Time-Variable Bit Rate (hereinafter referred to as RT-VBR), Non Real Time-Variable Bit Rate (hereinafter referred to as NRT-VBR), Available Bit Rate (hereinafter referred to as RT-VBR) ABR) and Unspecified Bit Rate (hereinafter referred to as UBR) are classified into service attributes.
이들의 특징은, 데이터의 손실은 어느 정도 허용을 하지만 전달지연에 민감한 실시간 처리 서비스와 전달 지연은 허용하지만 셀 손실에는 아주 민감한 데이터로 구분되어 진다.These features are distinguished between real-time processing services that allow some loss of data but are sensitive to propagation delay, and very sensitive to cell loss, which allows propagation delay.
그러므로 이러한 트래픽 속성의 차이에 따라서 큐의 서비스 방식이 동적으로 대응해야 하며, 같은 속성의 서비스라도 우선순위가 다른 서비스에 차별적으로 교환을 수행하는 효과적인 스위치가 필요하다.Therefore, the service method of a queue must respond dynamically according to such a difference of traffic attributes, and an effective switch which performs a differential exchange between services having different priorities even for services of the same attribute is needed.
통상의 공유 메모리 스위치의 경우, 모든 입출력 포트를 하나의 공유 메모리에 읽기/쓰기의 순서를 제어하므로써 QoS 기능을 제공할 수 있다.In the case of a common shared memory switch, the QoS function can be provided by controlling the order of reading / writing all input / output ports to one shared memory.
그러나 이 구조는 이러한 기능을 제공하기에 적합하나, 멀티캐스팅 서비스기 셀을 복제하는 기능을 위해 별도의 기능 혹은 식별자를 두어야 하며, 대칭 스위치를 구현시에 발생하는 어느 교환 경로에 발생하는 폭주에 대한 제어가 어렵다.However, this architecture is suitable to provide this functionality, but must have a separate function or identifier for the ability to replicate the multicasting service cell, and to avoid congestion occurring in any switching path that occurs when implementing a symmetric switch. Difficult to control
또한 임의의 m개의 셀 복제를 위해서 입력시 미리 복제를 하든지 아니면 출력시 m개의 셀을 복제하기 위해서 m개의 타임 슬롯을 낭비해야 하는 문제점이 발생한다.In addition, there is a problem in that m timeslots have to be wasted in order to duplicate m cells at the input or duplicate the cells at the output for any m cell duplication.
도 1 은 일반적인 스위치 구조도로서, 전달된 물리 매체로부터 ATM 셀을 추출하여 그 연결 정보에 대한 식별자를 이용하여 그 셀을 구분하며, 스위치 패브릭에서 교환이 가능하도록 인터페이스를 제공하는 라인 인터페이스 카드(Line Interface Card, 이하 LIC라 칭함)(10)와 그들 상호간에 전달을 원하는 출력 LIC로 물리적인 전달 경로를 제공하여 교환 서비스를 제공하는 스위치 패브릭(Switch Fabric, 이하 SF라 칭함)(20), 상기 LIC에 연결되는 채널에 대한 호제어 및 연결 관리를 하는 호처리부(Call Processor, 이하 CP라 칭함)(30), ATM 망의 유지보수 및 스위칭 시스템 유지보수 등을 관리하는 운영유지보수(Operation and Administration)(40) 및 시스템 운영 프로세서(System Management Processor, 이하 SMP라 칭함) 처리부(50)로 이루어진다.FIG. 1 is a schematic diagram of a switch structure. A line interface card extracts an ATM cell from a transferred physical medium, classifies the cell using an identifier of the connection information, and provides an interface for exchange in a switch fabric. Card (hereinafter referred to as LIC) 10 and a switch fabric (Switch Fabric, hereinafter referred to as SF) 20 providing physical exchange paths to the output LICs desired to be transmitted between them and the LICs 20, and to the LICs. Call Processor (CP) 30 for call control and connection management for connected channels, Operation and Administration for managing ATM network maintenance and switching system maintenance ( 40) and a system management processor (hereinafter referred to as SMP) processor 50.
통상 상기 LIC(10)는 광매체로부터 전달된 신호로부터 전기적인 신호로 전환하고 그 신호로부터 셀 경계를 식별하며, 복원한 셀 흐름으로부터 각 셀의 해당연결 테이블의 연결정보에 따라서 라우팅을 원하는 출력으로 스위칭이 되도록 라우팅 태그를 부가해서 상기 스위치 패브릭(20)으로 입력시킨다.Typically, the LIC 10 converts a signal transmitted from an optical medium into an electrical signal, identifies a cell boundary from the signal, and restores a cell flow from the restored cell flow to a desired output according to the connection information of the corresponding connection table of each cell. A routing tag is added to the switch fabric 20 to be switched.
역으로 스위치 패브릭(20)으로부터 스위칭된 셀은 상기 LIC(10)에서 다시 전송 프레임에 실려서 전송되어진다.Conversely, the cells switched from the switch fabric 20 are transmitted in the transmission frame again in the LIC 10.
이러한 일반적인 라인 인터페이스 블록을 사용하면 하나의 입력 링크에 설정된 많은 연결에서 우선 순위를 가지고 제어가 불가능한 문제점이 따른다.The use of such a general line interface block has a problem that it has priority and is out of control over many connections established on one input link.
상기 BISDN 구축에 따라 수용되어야 하는 링크의 속도는 매우 다양하며 특히 고속화의 특징을 뚜렷이 갖고 있다.The speed of the link to be accommodated according to the BISDN implementation is very diverse, and particularly has the characteristics of high speed.
초기 B-ISDN 구축의 기본 속도는 STM-1급인 155Mbps와 622Mbps 정도이었지만 초고속 전달망(Gigabit Transport Network)의 필요성에 따라 2.5Gbps, 10Gbps 심지어 100Gbps의 채널 속도가 요구되고 있다.Initial speeds of B-ISDN deployment were STM-1 grades of 155Mbps and 622Mbps, but channel speeds of 2.5Gbps, 10Gbps and even 100Gbps are required according to the needs of Gigabit Transport Network.
이러한 고속화의 특징과 아울러 보다 경제적인 서비스 망의 구축 등의 이유로 2.5Mbps, 51Mbps 등 보다 저속의 링크를 에이티엠(ATM) 시스템에 수용하고 있다.Due to the characteristics of such high speed and the construction of a more economical service network, a lower speed link such as 2.5Mbps and 51Mbps is being accommodated in an ATM system.
따라서 ATM 스위칭 시스템은 상기의 다양한 채널 속도를 효과적으로 수용할 수 있는 스위칭 방식이 요구되고 있다.Therefore, the ATM switching system is required a switching method that can effectively accommodate the above various channel rates.
그러나 기존 구현된 스위칭 방식의 대부분은 스위치 네트워크의 입출력 포트의 관계가 일대일인 단일(Single) 채널 스위칭 방식이다.However, most of the existing switching schemes are single channel switching schemes in which the input / output ports of the switch network have a one-to-one relationship.
이 방식은 출력포트가 물리적/논리적으로 하나의 링크를 갖으며, 스위치 네트워크내의 대역폭 할당과 라우팅 경로 결정 작업 등이 개개의 포트에 대해 독립적으로 처리된다.In this method, the output port has one link physically and logically, and bandwidth allocation and routing path determination in the switch network are handled independently for each port.
그러나 다중(Multi) 채널 스위칭 방식은 기본 속도 V를 갖는 스위치 네트워크를 사용하여 n×V의 속도를 갖는 입출력 링크에 대한 스위칭 서비스를 제공하기위해서 필요하며, 각 가상연결(Virtual Connection)별로 셀의 분산이 없도록 같은 물리적 링크를 사용하도록 하는 다중화와 역다중화 장치가 추가적으로 필요시 된다.However, multi-channel switching method is required to provide switching service for input / output link with n × V speed by using switch network with basic speed V. Distribution of cells by each virtual connection There is an additional need for multiplexing and demultiplexing devices to use the same physical link.
이와 같은 이유로 인하여 시스템의 구성이 복잡해지고 구현에 소요되는 경비가 많이 들게 된다.For this reason, the configuration of the system is complicated and the cost of implementation is high.
이러한 구조에서는 입력되는 셀은 논리적으로 같은 그룹내의 어떤 포트를 통해서도 라우팅 경로를 제공받을 수 있으므로 경로 셀 설정에 있어서 보다 많은 기회를 가짐과 아울러, 하나의 논리적 포트에 속한 링크들의 대역폭을 최대한 공유하여 사용할 수 있으므로 시스템의 가용 대역을 효과적으로 사용할 수 있다.In this structure, the incoming cell can be provided with a routing path through any port in the same logical group. Therefore, the cell has more opportunities in the path cell configuration, and the maximum bandwidth of the links belonging to one logical port can be used. This makes it possible to effectively use the available band of the system.
그러므로 멀티캐스팅 스위칭 특성을 사용하여 라우팅 기능을 한다.Therefore, the multicasting switching feature is used for routing.
근래에 몇가지 멀티채널 스위칭 기능을 제공하는 스위칭 방식이 제안된 바 있지만, 멀티채널 스위칭을 제공함에 있어 중요한 동작 특성 중에 하나인 셀의 순서 보존 방식이 명확하지 않고 비효율적인 문제점이 있다.Recently, a switching scheme providing several multichannel switching functions has been proposed, but the order preservation scheme of cells, which is one of important operating characteristics in providing multichannel switching, is not clear and inefficient.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 트래픽 속성과 같은 속성의 서비스라도 우선순위가 다른 서비스에 차별적으로 교환을 수행할 수 있는 스위치 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a switch structure capable of performing a differential exchange to a service having a different priority even in a service having an attribute such as a traffic attribute.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전달된 물리매체로부터 에이티엠 셀을 추출하여 그 연결 정보에 대한 식별자를 이용하여 그 셀을 구분하며 스위치 패브릭에서 교환이 가능하도록 인터페이스를 제공하는 라인 인터페이스 카드(LIC), 그들 상호간에 전달을 원하는 출력 LIC로 물리적인 전달 경로를 제공하여 교환 서비스를 제공하는 스위치 패브릭(SF), 상기 LIC에 연결되는 채널에 대한 호제어 및 연결 관리를 하는 호처리부(CP), 에이티엠 망의 유지보수 및 스위칭 시스템 유지보수를 관리하는 운영유지보수 및 시스템 운영 프로세서 처리부로 이루어져 다양한 서비스 품질(QoS)을 제공하면서 서비스 우선순위에 따라 차별적으로 교환 서비스를 제공하는 스위치 구조의 제공을 위해, 전단의 각 입력 셀흐름을 우선순위에 따라 분류하고 교환 서비스를 위해 버퍼를 관리하는 우선순위 분류 처리부(300), 상기 입력셀의 후단의 셀을 원하는 해당 출력포트로의 스위칭을 담당하는 라우팅 처리부(400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a line interface card that extracts an AMT cell from the transferred physical medium, classifies the cell using an identifier of the connection information, and provides an interface to be exchanged in a switch fabric. LIC), a switch fabric (SF) providing a switching service by providing a physical delivery path to the output LICs to be transferred between them, and a call processing unit (CP) for call control and connection management for a channel connected to the LIC. It is composed of operation maintenance and system operation processor processing unit that manages maintenance of ATM network and switching system maintenance, and provides various service quality (QoS), and provides switch service that provides differentiated exchange service according to service priority. For this purpose, each input cell flow in the front-end is sorted according to priority and the exchange service is Priority classification processor 300 that manages the buffer, characterized in that it comprises a route processor 400 that is responsible for the switching of the rear end of the cells of said input cell to a corresponding output port desired.
본 발명은 우선순위에 따라서 셀들을 분류하고 그 우선순위에 따라서 셀 교환을 수행하는 구조룰 가지며, 호 수락제어(Call Admission Control, 이하 CAC라 칭함) 시 각 우선순위의 등급에 해당하는 버퍼의 크기와 그 저장 레벨 정보를 이용해서 제어할 수 있으며, 역으로 현재 가용한 리소스의 분포를 한 번에 알 수 있으므로 자원 관리(Resource Management) 차원에서 입출력 링크 관리가 용이하다.The present invention has a structure of classifying cells according to priority and performing cell exchange according to the priority, and the size of a buffer corresponding to each priority level in call admission control (CAC). It can be controlled by using and its storage level information. On the contrary, it is easy to manage I / O link in terms of resource management because the distribution of currently available resources can be known at a time.
그리고 입출력 포트의 부하 상태에 따라 입력 트래픽 전달 장치로 흐름제어 요청신호(Backpressure Request Signal)를 발생하는 기능과 출력 트래픽 수신장치로부터의 흐름제어 요청신호에 따라 해당 출력 포트로의 트래픽을 일시적으로 장치 내부에 저장하는 역방향 버퍼링 기능(Backpressure Buffering Function)을 제공하고, 이를 통해 스위칭 장치의 성능을 배가시키고 장치의 운용을 보다 용이하게 하고자 한다.In addition, a function of generating a backpressure request signal to the input traffic transmitting device according to the load state of the input / output port and temporarily sending traffic to the corresponding output port according to the flow control request signal from the output traffic receiving device. It provides a backpressure buffering function which is stored in the memory device, and it is intended to double the performance of the switching device and to make the operation of the device easier.
따라서 본 발명은 특별한 메카니즘 없이 셀 순서가 유지되는 특성을 가지며, 만약 스위치 네트워크 자체에서 셀의 순서가 보존되지 않는다면 시스템 차원에서의 셀 순서 보존을 위한 복잡한 부가 기능이 필요하게 되고 심지어 서비스 종단점(End Point)에서 다시 셀의 순서를 조절하는 기능이 부가적으로 요구되기도 한다.Therefore, the present invention has the characteristic that the cell order is maintained without any special mechanism, and if the order of cells is not preserved in the switch network itself, a complicated additional function for preserving the cell order at the system level is required, and even the service endpoint ) Additionally requires the ability to reorder the cells.
그러나 본 발명은 특별한 메카니즘 없이 셀 순서가 유지되는 특성을 갖는다.However, the present invention has the property that the cell order is maintained without any special mechanism.
도 1 은 일반적인 스위치 구조도,1 is a general switch structure diagram,
도 2 는 본 발명에 따른 인터페이스 카드의 버퍼링 구조도,2 is a buffering structure diagram of an interface card according to the present invention;
도 3 은 본 발명이 적용되는 ATM 스위치 패브릭에서의 QoS 버퍼링 구조 도,3 is a QoS buffering structure diagram of an ATM switch fabric to which the present invention is applied;
도 4 는 본 발명에 따른 동적 서비스 품질 제어를 갖는 ATM 스위치 패브 릭 구조도,4 is an ATM switch fabric structure diagram with dynamic quality of service control according to the present invention;
도 5 는 본 발명에 따른 우선 순위 분류 처리부의 세부 구조도,5 is a detailed structural diagram of a priority classification processing unit according to the present invention;
도 6 은 본 발명에 따른 라우팅 처리부의 세부 구조도.6 is a detailed structural diagram of a routing processing unit according to the present invention;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 라인 인터페이스 카드 11 : 사용자 파라메터 제어부10: line interface card 11: user parameter control unit
12 : 상수 비트율 실시간 가변비트율부12: constant bit rate real-time variable bit rate unit
13 : 비실시간 가변 비트율부 14 : 블특정 비트율부13 non-real-time variable bit rate unit 14: non-specific bit rate unit
15, 200 : 스케듈러 20 : 스위치 패브릭15, 200: scheduler 20: switch fabric
30 : 호처리부 40 : 보수운영관리부30: call processing unit 40: maintenance operation management unit
50 : 시스템 운용 프로세서 100 : QoS 클래스50: system operation processor 100: QoS class
300 : 우선순위 분류 처리부 310 : S/P 변환기능부300: priority classification processing unit 310: S / P conversion function unit
320 : 엑세스 제어부 330 : QoS 버퍼320: access control unit 330: QoS buffer
331 : 경계 포인터 332 : 손실 감도 데이터 큐331: boundary pointer 332: loss sensitivity data queue
340 : 우선순위 스케듈러 350 : 버퍼 제어부340: priority scheduler 350: buffer control unit
360 : 기록 포인터 370 : 읽기 포인터360: record pointer 370: read pointer
400 : 라우팅 처리부 411 : 출력 집선 제어부400: routing processing unit 411: output aggregation control unit
412 : 라우팅 및 집선 크로스포인트 망412 routing and aggregation crosspoint network
413 : 백플레져 제어부 421 : 동기회로413 backplane control unit 421 synchronous circuit
422 : 라우팅 크로스포인트 서브네트422: routing crosspoint subnet
423 : 주소 제어 플래그 발생기 424 : 집선 크로스포인트 서브네트423: address control flag generator 424: aggregation crosspoint subnet
425 : OPIU 426 : BPFCU425: OPIU 426: BPFCU
427 : ILCC 428 : CIU427: ILCC 428: CIU
429 : 출력 그룹 브로드캐스팅 장치429: output group broadcasting device
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 는 본 발명에 따른 인터페이스 카드의 버퍼링 구조도로서, BISDN 환경에서의 서비스는 CBR, RT-VBR, RT-VBR(12), NRT-VBR, ABR(13), UBR(14) 등으로 분류되어지므로 유사한 속성을 모아서 이를 3종류의 속성으로 구분하며, 이를 3개의 분리된 버퍼로 저장을 한다. 이에 앞서 연결 설정된 사용자 파리미터를 유지하는지를 감시하기 위하여 사용자 파라미터 제어부를 두며, 이를 통과하여 정상적인 셀은 자시가 속하는 속성에 맞는 버퍼에 저장된다.2 is a buffering structure diagram of an interface card according to the present invention, and services in a BISDN environment are classified into CBR, RT-VBR, RT-VBR 12, NRT-VBR, ABR 13, UBR 14, and the like. Similar attributes are collected and divided into three types of attributes, which are then stored in three separate buffers. Prior to this, a user parameter controller is provided to monitor whether the user parameter set is maintained, and through this, the normal cell is stored in a buffer corresponding to the property to which the self belongs.
이들의 특징은 데이터의 손실은 어느 정도 허용을 하지만 전달지연에 민감한 실시간 처리 서비스와 전달 지연은 허용하지만 셀 손실에는 아주 민감한 데이터로 구분이 되어진다.They are distinguished by real-time processing services that allow some loss of data but are sensitive to propagation delay, and very sensitive to cell loss.
그러므로 이미 연결설정이 이루어져서 해당 연결의 트래픽 파라메터가 정해지면 입력되는 트래픽의 규정 준수 여부를 상기 UPC(11) 기능 모듈에서 감시제어를한다.Therefore, if the connection setting is already made and the traffic parameter of the corresponding connection is determined, the UPC 11 function module monitors and controls the compliance of the incoming traffic.
여기서 준수하여 통과된 트래픽을 실시간 처리를 요하는 CBR, RT-VBR(12) 트래픽을 수용하는 버퍼와 비실시간 처리를 요하는 NRT-VBR과 ABR(13)으로 나누어 저장을 하며, 아무런 규격의 조건을 요하지 않는 UBR 트래픽(14)은 따로 저장한다.The traffic passed in compliance with this is divided into CBR, RT-VBR (12) buffer for real time processing, and NRT-VBR and ABR (13) for non-real time processing. UBR traffic 14 that does not require is stored separately.
그러므로 지연에 민감한 트래픽은 실시간으로 처리해야 하며, 이 경우 버퍼의 크기는 상대적으로 작아도 된다.Therefore, delay sensitive traffic must be handled in real time, in which case the buffer size can be relatively small.
그러나 비실시간을 요하나 셀 손실에 민감한 트래픽은 링크의 상태에 따라서 저장을 해야하므로 큰 버퍼 크기를 요한다.However, traffic that is non-real time but sensitive to cell loss requires a large buffer size because it must be stored according to the link state.
완벽한 QoS 처리를 위해서는 VCC/VPC 연결마다 각각의 버퍼를 유지해야 하나 이 경우 연결 관리와 서비스 시에 너무 복잡해지고 버퍼의 구조도 복잡해진다.For complete QoS processing, each buffer must be maintained for each VCC / VPC connection, but this becomes too complicated for connection management and service, and the buffer structure becomes complex.
이 보다 완벽하지는 않지만 이미 연결이 되어 서비스되고 있는 연결들의 상대적인 속성만으로 구분을 하여 처리하므로 간단하면서도 서비스 우선순위를 만족할 수 있다.Although it is not more perfect than this, it is possible to satisfy service priority because it is classified simply by the relative attributes of connections that are already connected and serviced.
상기 도 2의 스케듈러에서는 각 3 개의 그룹 버퍼의 저장 정도와 스위치 패브릭으로부터의 상태정보에 따라서 해당 버퍼를 읽어내는 제어를 한다.In the scheduler of FIG. 2, the buffer is read according to the storage degree of each of the three group buffers and the state information from the switch fabric.
이렇게 서비스된 셀 흐름은 스위치 패브릭으로 보내지며, 스위치 패브릭에서는 N개의 LIC(10)로부터 셀을 수신하여 도 3의 QoS 버퍼로 분류되어서 저장된다.The serviced cell flow is sent to the switch fabric, which receives cells from the N LICs 10 and is classified and stored in the QoS buffer of FIG.
상기 도 3에 나타낸 버퍼 구조와 같이 각 LIC에 보내온 셀은 각 해당 셀의 앞에 부가된 스위칭 시스템 차원에서의 서비스 우선 순위정보에 따라서 N개의 QoS의 클래스에 각각 분류되어서 저장된다.As shown in FIG. 3, the cells sent to each LIC are classified and stored in N QoS classes according to service priority information at the switching system level added in front of each corresponding cell.
QoS 클래스(100)의 구분은 각 LIC(10)에 우선 3개의 그룹으로 구분처리하였으며, 이 UBR(14)을 제외한 2개의 각 그룹마다 (N-1)/2개의 우선순위로 구분을 한다.The QoS class 100 is divided into three groups for each LIC 10, and each group is divided into (N-1) / 2 priorities except for the UBR 14.
그리고 UBR(14)의 경우 우선순위는 가장 낮지만 그들 사이에서도 우선순위로 구분을 한다.In the case of UBR 14, the priority is the lowest, but the priority is also divided among them.
이렇개 우선순위에 따라서 물리적으로 분리된 버퍼에 저장된 셀들은 각 QoS 버퍼(330)의 상태 정보에 따라서 특정 스케듈링 정책에 의해서 교환 서비스되어진다.The cells stored in the buffers that are physically separated according to the priorities are exchanged and serviced by a specific scheduling policy according to the state information of each QoS buffer 330.
상기 도 3에 도시된 바와같이 각 클래스의 버퍼는 교환장치에서 호 제어와 연결 수락 제어시에 특정 서비스에 대한 연결이 많이 요구될 때에 그 크기가 가변될 수 있으며, 역으로 연결 수락 제어시에 현재 연결 설정을 요구하는 호의 서비스 특성과 우선 순위 위에 가능한 리소스가 어느 정도 여유가 있는지를 판단할 때 그 정보를 제공한다.As shown in FIG. 3, the buffer of each class may vary in size when a large number of connections for a specific service are required during call control and connection admission control at the exchange apparatus. The information is provided when determining how much available resources are available above the service characteristics and priorities of calls that require connection establishment.
이러한 서비스 운영 중에 동적으로 QoS가 제어될 수 있는 간단한 구성을 가지고 다음의 도 4에서는 16 X 16 스위치의 실시 예를 나타내었다.With such a simple configuration that QoS can be dynamically controlled during such service operation, FIG. 4 shows an embodiment of a 16 × 16 switch.
편이상 입출력 포트의 수를 16개로 한정하여 도시하였으며, 구현의 기능상 더 확장할 수 있다.The number of I / O ports is limited to 16, which can be further expanded in terms of the implementation function.
상기 도 4의 실시 예에서와 같이, 스위치의 구조는 크게 전단의 각 입력 셀 흐름을 우선순위에 따라서 분류를 하고, 우선순위에 따라서 교환 서비스를 위해 버퍼를 관리하는 우선순위 클래스 분류 블럭(Priority Sorting Block)(300)과 후단의셀을 원하는 해당 출력포트로의 스위칭을 담당하는 라우팅 블럭(Routing Block)(400)으로 나뉘어진다.As shown in the embodiment of FIG. 4, the switch structure mainly classifies each input cell flow of the front end according to the priority, and priority classifying block (Priority Sorting) managing the buffer for the exchange service according to the priority. Block 300 is divided into a routing block 400 which is responsible for switching the cell of the rear end to the desired output port.
상시 실시예에서 16개의 LIC로부터 입력되는 전용신호 IP15에서 IP0는 동기 프레임을 갖는 시리얼 데이터로 입력될 수도 있으며, 구현의 용이상 특정 바이트의 병렬 데이터 형태로 입력될 수 있다.In an embodiment, IP0 may be input as serial data having a sync frame in dedicated signals IP15 input from 16 LICs, and may be input in parallel data format of a specific byte for ease of implementation.
이때는 반드시 셀의 동기를 구분하는 별도의 제어 신호가 요구된다.In this case, a separate control signal for distinguishing cell synchronization is always required.
이렇게 입력되는 셀 흐름은 S/P 변환기능부(310)를 통해서 16개의 모든 입력 포트에서 입력되는 셀을 처리하여 16개의 우선순위의 클래스로 분류할 수 있도록 병렬 데이터로 전환을 한다.The inputted cell flow is converted into parallel data so that the cells inputted from all 16 input ports through the S / P conversion function unit 310 can be classified into 16 priority classes.
그러면 엑세스 컨트롤러(320)에서는 해당 셀을 분석하여 그 앞에 부가된 QoS 정보를 이용하여 해당 클래스의 버퍼(Q0 에서 Q15)(330)에 대기시킨다.Then, the access controller 320 analyzes the corresponding cell and waits in the buffer (Q0 to Q15) 330 of the corresponding class by using the QoS information added before it.
여기서 Q0는 가장 우선순위가 높기 때문에 지연을 하지 않고 가장 순위가 높게 송신의 기회를 갖으며, 그 크기 또한 가장 작다.Since Q0 has the highest priority, Q0 has the opportunity to transmit with the highest priority without delay, and its size is also the smallest.
그러나 Q15의 버퍼는 우선순위가 가장 낮기 때문에 다른 클래스에 비해서 송신의 기회를 갖기가 힘들다.However, Q15's buffer has the lowest priority, making it harder to transmit than other classes.
그리고 다른 버퍼가 서비스되지 않는 여유가 있을 때 송신 기회를 받기 때문에 이들의 크기는 아주 커야 한다.And they must be very large because they receive transmission opportunities when other buffers are not available for servicing.
각 버퍼의 크기는 우선순위와 각 클래스 마다 현재 연결된 채널수에 따라서 다르며, 트래픽 분포에 따라서 가변된다.The size of each buffer depends on the priority and the number of channels currently connected to each class, and varies with traffic distribution.
그러나 전체 버퍼의 크기는 구현상 물리적으로 고정된 크기이며, 그 크기 내에서 각 클래스별로 나누어진다.However, the size of the entire buffer is physically fixed in size, and is divided into classes within the size.
이렇게 분류된 셀들은 우선순위 분류처리부(Priority Scheduler)(300)에 의해서 우선순위에 따라 읽혀진다.The cells classified in this way are read according to the priority by the priority scheduler 300.
상기 우선순위 분류처리부(300)로부터 읽혀낸 셀은 라우팅 블럭에서 셀 앞에 부가된 라우팅 태그정보에 따라 원하는 출력 포트로 라우팅된다.The cell read from the priority classification processing unit 300 is routed to a desired output port according to the routing tag information added before the cell in the routing block.
도 5와 같이 우선순위 분류처리부는 시리얼 데이터 스트림을 우선 병렬 데이터로 전환을 하고, 이것을 다중화하여 QoS 정보와 같이 엑세스 제어부(Access Controller)(320)에게 보낸다.As shown in FIG. 5, the priority classification processor converts the serial data stream into parallel data first, multiplexes it, and sends the same to the access controller 320 as QoS information.
엑세스 제어부(320)는 그 셀의 QoS 등급에 대한 정보를 보고 해당 우선순위 버퍼에 저장하기 위해서 제어를 한다.The access control unit 320 controls to view information on the QoS level of the cell and to store the information in the priority buffer.
이때의 각 버퍼는 하나의 공유 메모리로 구성되며, 각 버퍼의 쓰기 주소를 가르키는 기록 포인터(Write Pointer)(360)와 읽기 주소를 가르키는 읽기 포인터(Read Pointer)(370), 그리고 각 버퍼의 경계를 구분시키기 위한 경계 포인터(Boundary Pointer)(331)가 있다.In this case, each buffer is composed of one shared memory, a write pointer 360 indicating a write address of each buffer, a read pointer 370 indicating a read address, and a buffer of each buffer. There is a boundary pointer 331 for separating the boundaries.
상기 엑세스 제어부(320)는 현재 입력된 셀이 어느 버퍼에 저장될지를 정하여 해당 버퍼의 쓰기 포인트를 인에이블시켜 준다.The access control unit 320 determines which buffer the currently input cell is stored in and enables the write point of the buffer.
그러면 그 포인트에 의해 지적된 주소의 메모리에 셀 데이터를 저장한다.The cell data is then stored in the memory at the address indicated by that point.
그리고 상기 경계 포인터(331)는 초기 시에 해당 버퍼의 크기에 따라서 나누어진 경계에 대한 정보를 유지하고 있으며, 만일 어떤 우선순위의 버퍼가 더욱 증가할 필요가 있으면 인접한 버퍼의 경계를 움직임으로써 가변이 가능하다.In addition, the boundary pointer 331 maintains information on boundaries divided according to the size of the corresponding buffer at an initial stage. If a buffer of a certain priority needs to be further increased, the boundary pointer 331 may be changed by moving the boundary of an adjacent buffer. It is possible.
그리고 동작중에 어떤 채널의 연결을 요구할 시에 수용여부를 결정할 때에도 그 연결에 대한 우선순위 버퍼의 저장 수준에 대한 정보를 보고서 수락 여부를 결정한다.Also, when determining whether to accept a connection of a channel during operation, it is determined whether to accept a report on the storage level of the priority buffer for the connection.
우선순위 스케듈러는 각 버퍼로부터 셀을 읽어내어서 스위칭 서비스를 위해서 라우팅 처리부로 보낸다.The priority scheduler reads cells from each buffer and sends them to the routing processor for switching services.
여기에서 Q0는 가장 우선순위가 높기 때문에 하나의 셀만 있어도 우선적으로 읽어낸다.Since Q0 is the highest priority here, even one cell is read first.
그러나 Q15는 가장 우선순위가 낮고 다른 트래픽이 존재하지 않을 때 서비스를 제공하는 UBR과 같은 트래픽이므로 가장 우선 순위가 낮다.However, Q15 is the lowest priority because it is the same as UBR, which provides the lowest priority and services when no other traffic exists.
또한 우선순위 스케듈러는 외부 프로세스에서 제어를 할 수 있으며, 특정 서비스 알고리즘을 적용하며 변경이 가능하다.The priority scheduler can also be controlled by external processes and can be modified by applying specific service algorithms.
도 6에서는 라우팅 처리부의 상세 구조 및 실시예를 나타내었다.6 shows a detailed structure and an embodiment of a routing processor.
입력 데이터(Input Data)의 Port15에서 Port0는 상기 도 5의 IN15-IN0을 나타내며, 출력 데이터(Output Data)는 OP15-Op0를 나타낸다.Port0 in Port15 of Input Data represents IN15-IN0 of FIG. 5, and Output Data represents OP15-Op0.
멀티 채널과 멀티 캐스팅 기능을 동시에 제공하면서 높은 성능을 보장하기 위하여 본 스위칭 장치(400)는 여러 개의 크로스 포인트 스위치 요소(element)들과 이를 바둑판 모양으로 구성하여 멀티채널 스위칭과 멀티캐스팅 스위칭 기능을 제공하는 기능을 수행하는 라우팅 크로스포인트 서브네트(Routing Crosspoint Subnet, 이하 RCSU라 칭함)(422), 같은 출력포트에 대한 경쟁에서 탈락한 셀들만을 대상으로 하여 그 중 제한된 궤환 경로 수 만큼의 셀들만을 선별하는 기능을 제공하는 주소 제어 플래그 발생기(Address Control Flag Generator, 이하 ACFG라 칭함)(423), 상기 ACFG로부터 플래그 정보를 받아서 셀들을 집선하는 집중 크로스포인트 서브네트(Concentration Crosspoint Subnet, 이하 CCSU라 칭함)(424), CCSU를 통해 선별된 셀들을 다시 스위치 입력으로 궤한시키기 위한 궤환 출력링크(Recirculation Path) 궤환 출력링크를 통해 궤환되는 셀들과 스위치로 입력되는 셀들과의 시간적 동기를 제공하는 동기회로(Recirculation Path Interface Unit, 이하 RPIU라 칭함)(421) 및 그룹핑된 출력 포트의 주소 정보를 제공하는 출력 그룹 주소 브로드캐스팅 회로(Output Group Address Broadcasting Unit, 이하 OGABU라 칭함)(429) 등으로 구성된다.In order to ensure high performance while simultaneously providing multi-channel and multi-casting functions, the switching device 400 provides a multi-channel switching and multicasting switching function by configuring a plurality of cross-point switch elements and a checker board. Routing Crosspoint Subnet (RCSU) 422, which performs a function that performs a function of only a limited number of feedback paths of cells Address Control Flag Generator (ACFG) 423 which provides a screening function, and Concentration Crosspoint Subnet (hereinafter referred to as CCSU) that aggregates cells by receiving flag information from the ACFG. Feedback output ring for returning selected cells back to the switch input via CCSU (Recirculation Path) A recirculation path interface unit (hereinafter referred to as RPIU) 421 for providing time synchronization between cells fed back through a feedback output link and cells inputted through a switch, and address information of grouped output ports. An output group address broadcasting unit (hereinafter referred to as OGABU) 429 is provided.
상기와 같은 기능 블럭들로 구성된 장치의 대략적인 동작 특성은 다음과 같다.Approximate operating characteristics of the apparatus composed of the above functional blocks are as follows.
상기 OGABU(429)는 시스템 초기화시 또는 서비스 중에 시스템 제어부로부터 입력받은 출력포트 그룹핑 주소 정보를 RCSU(422)로 입력한다.The OGABU 429 inputs the output port grouping address information received from the system controller at the time of system initialization or service to the RCSU 422.
입력되는 주소 정보는 RCSU(422)내에서 입력되는 셀들의 목적지 출력 포트로의 라우팅 경로 결정을 위해 입력 셀의 목적지 주소와 비교하는데 사용된다.The input address information is used to compare the destination address of the input cell to determine the routing path of cells input in the RCSU 422 to the destination output port.
입력링크 IN15-IN0를 통해 입력되는 셀들과 궤환입력링크(Recirculation Path)룰 통해 입력되는 셀들은 RCSU 내에서 자신의 해당 목적지 주소와 OGABU(429)로부터의 출력포트 그룹핑 주소와의 비교 과정을 통해 출력링크를 통한 출력포트로의 경로 또는 우회 링크를 통한 CCSU(424)으로의 경로를 할당받는다.Cells inputted through input link IN15-IN0 and cells inputted through recirculation path rule are outputted by comparing their destination address with output port grouping address from OGABU 429 in RCSU. The path to the output port on the link or the path to the CCSU 424 on the bypass link is assigned.
출력포트로의 경로를 할당받은 셀들은 바로 OPIU(425)를 거쳐 출력링크를 통해 출력이 되나, 우회 링크로의 경로를 할당받은 셀들은 CCSU(424)으로 입력되어 제한된 링크 숫자인 R개의 셀 만이 선별되어 궤환 출력 링크를 통해 동기회로(RPIU)(421)로 입력되고, 동기회로는 새로이 입력링크(IN15-IN0)를 통해 입력되는 셀들과 동기가 이루어지도록 시간 차이를 조정하는 기능을 제공한다.The cells assigned the path to the output port are output through the output link directly through the OPIU 425, but the cells assigned the path to the bypass link are inputted to the CCSU 424 so that only R cells having a limited link number The selector is input to the synchronizing circuit (RPIU) 421 through the feedback output link, and the synchronizing circuit provides a function of adjusting a time difference so as to be synchronized with cells newly input through the input links IN15-IN0.
시간 차이가 조정된 궤환 셀들은 궤환입력링크를 경유하여 새로이 스위칭 장치에 입력되는 셀들과 다시 RCSU내에 같이 입력되어 상기의 동작 과정을 반복하게 된다.The feedback cells whose time difference is adjusted are inputted together with the cells newly input to the switching device via the feedback input link again in the RCSU to repeat the above operation process.
즉, 본 발명의 장치는 외부적으로는 N개의 입력 포트를 갖는 스위치이나 내부적으로는 R개의 셀 만큼에 해당하는 공유메모리(Shared Memory)의 특성을 갖는 스위치로 구성되어 RCSU(422)들의 통 입력은 N+R=M이 된다.In other words, the apparatus of the present invention is configured as a switch having an externally N input port or a switch having a characteristic of a shared memory corresponding to R cells internally. Becomes N + R = M.
이 M개의 셀들 중 최대 N개의 셀 만이 출력 포트로의 스위칭 경로가 제공되어 출력이 되고, 경로를 할당받지 못한 셀들은 궤환 경로 링크를 통해 CCSU(424)의 입력으로 입력되어 이중 R개의 셀 만이 선별되어 동기화 과정을 거쳐 다시 RCSU(422)으로 입력되어 새로이 입력되는 셀들과 다시 출력포트로의 경로 할당 경쟁을 갖게 된다.Up to N cells of these M cells are provided with a switching path to the output port for output, and the unallocated cells are input to the input of the CCSU 424 via the feedback path link to select only dual R cells. After the synchronization process, it is input to the RCSU 422 again to have a path assignment competition with newly input cells and output ports.
상술한 바와 같이 본 발명은, 교환망에서 다양한 서비스 트래픽 속성의 차이에 따라서 큐의 서비스 방식이 동적으로 대응하며, 같은 속성의 서비스라도 우선순위가 다른 서비스에 차별적으로 교환을 수행하는 효과적인 스위치이므로 기존의 ATM 스위치보다 향후 다양한 트래픽을 제공하는 멀티미디어 시대에 적합하다 할 수있다.As described above, the present invention is a service switch of the queue dynamically corresponding to the difference of the various service traffic attributes in the switching network, and even if the service of the same attribute is an effective switch that performs the differential exchange of services with different priorities. ATM switch can be more suitable for the multimedia age to provide a variety of traffic in the future.
즉 본 발명은, 스위치의 전단에 각 서비스 우선순위별로 분류를 하는 우선순위 클래스 분류 블럭(Priority Sorting Block)과 여기에서 분류된 각 우선순위에 따라서 교환 서비스를 제어하는 라우팅 블럭으로 나누어 시스템 내에서 연결 설정된 각 서비스 우선순위에 따라서 처리하도록 하였다.That is, the present invention is divided into a priority class classification block (Priority Sorting Block) for classifying each service priority at the front end of the switch and a routing block for controlling the switching service according to each priority classified therein and connected in the system. Processed according to each set service priority.
그러므로 다양한 우선순위를 처리할 수 있으므로 동일한 서비스라 할지라도 서로 우선순위가 다른 클래스를 줄 수 있으므로 통신망 사업자 입장에서는 다양한 서비스 제공이 가능하다.Therefore, since various priorities can be handled, even the same service can give different classes to each other, so that various services can be provided from a network operator.
그리고 스위치의 입출력 포트의 관계를 멀티채널 기능을 갖도록 하여 스위치의 입출력 링크의 그룹 단위로 수용 링크의 숫자를 동적으로 구성하도록 하여 각기 다른 속도를 갖는 링크들을 하나의 스위치 네트워크를 통해 수용가능하도록 하였다.In addition, the relationship between the input and output ports of the switch to have a multi-channel function to dynamically configure the number of the receiving link in the group unit of the input and output link of the switch to allow links having different speeds through one switch network.
또한, 멀티캐스팅 기능을 제공하기 위한 셀의 복사 기능의 수용 및 셀의 복사 기능과 라우팅 기능을 하나의 네트워크에서 동시에 처리함으로써, 스위칭 장치를 구성하는데 소요되는 네트워크의 종류를 축소시킴과 동시에 기존의 스위칭 장치와 같이 복사 네트워크와 라우팅 네트워크 사이에 요구되는 제어가 복잡하고 대용량인 테이블의 구성을 배제시키는 효과를 갖는다.In addition, by accommodating the copy function of the cell to provide the multicasting function and simultaneously processing the copy function and the routing function of the cell in one network, it reduces the type of network required to configure the switching device and at the same time the existing switching Like the device, the control required between the copy network and the routing network has the effect of excluding the configuration of a complicated and large table.
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