KR100773904B1 - LAN switch - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 외부 물리계층부와 접속하여 이더넷 프레임의 송수신을 수행하는 입력 및 출력 미디어 액세스 컨트롤러와; 외부 SONET(Synchronous Optical NETwork)/SDH(Synchronous Digital Hierarchy)부와 접속하여 GFP(Generic Frame Procedure)/LAPS[Link Access Procedure for SDH(Synchronous Digital Hierarchy)] 프레임의 송수신을 수행하는 입력 및 출력 GFP 컨트롤러와; 상기 입력 및 출력 미디어 액세스 컨트롤러와 상기 입력 및 출력 GFP 컨트롤러에서 입출력되는 입출력 프레임을 내부 프레임 형태로 저장하는 입력 및 출력 데이터 큐와; 상기 입력 데이터 큐로부터의 입력 프레임을 분석하여 폐기 또는 마킹 등을 결정하고 폐기되지 않은 입력 프레임을 하기의 데이터 메모리 제어부로 전달하고 그 전달된 데이터에 대한 제어 정보를 하기의 입력 제어 큐와 외부 제어 메모리에 저장하도록 하는 입력 패킷 프로세서와; 상기 입력 패킷 프로세서로부터의 입력 프레임을 외부 데이터 메모리로 저장하기 위한 제어 프레임과 데이터 프레임을 일시 저장하는 입력 제어 큐 및 입력 패킷 큐와; 상기 입력 패킷 프로세서로부터의 입력 프레임을 외부 데이터 메모리에 저장하고 하기의 출력 패킷 프로세서로부터 요청되는 상기 외부 데이터 메모리에 저장된 데이터 프레임을 출력하도록 제어하는 데이터 메모리 제어부와; 상기 외부 제어 메모리에 저장되어 있는 제어 정보를 순차적으로 읽어 들여서 하기의 출력 제어 큐를 매개로 상기 데이터 메모리 제어부에 요청하여 상기 외부 데이터 메모리에 있는 프레임 데이터들을 출력하는 기능을 수행하는 출력 패킷 프 로세서와; 상기 외부 데이터 메모리로부터 출력 프레임을 읽기 위한 제어 프레임과 데이터 프레임을 일시 저장하는 출력 제어 큐 및 출력 패킷 큐를 포함하여 구성된 LAN 스위치를 제공한다.The present invention provides an input and output media access controller for connecting to an external physical layer unit to perform transmission and reception of Ethernet frames; Input and output GFP controllers that connect to external Synchronous Optical Network (SONET) / Synchronous Digital Hierarchy (SDH) units to send and receive GFP (Link Generic Frame Procedure) / LAPS (Link Access Procedure for Synchronous Digital Hierarchy) frames. ; An input and output data queue configured to store input and output frames inputted and outputted from the input and output media access controller and the input and output GFP controller in an internal frame form; Analyze the input frame from the input data queue to determine discarding or marking, and transfer the non-discarded input frame to the data memory controller below, and transmit control information on the transferred data to the following input control queue and external control memory. An input packet processor for storing in the; An input control queue and an input packet queue for temporarily storing a control frame for storing an input frame from the input packet processor into an external data memory; A data memory control unit for storing an input frame from the input packet processor in an external data memory and outputting a data frame stored in the external data memory requested by an output packet processor; An output packet processor configured to sequentially read the control information stored in the external control memory and to request the data memory control unit to output the frame data in the external data memory through the output control queue described below; ; The present invention provides a LAN switch including a control frame for reading an output frame from the external data memory, an output control queue for temporarily storing the data frame, and an output packet queue.
LAN 스위치, GFP(Generic Frame Procedure), LAPS(Link Access Procedure for SDH), 이더넷(Ethernet) LAN switch, Generic Frame Procedure (GFP), Link Access Procedure for SDH (LAPS), Ethernet
Description
도 1은 본 발명에 따른 LAN 스위치의 구성도,1 is a configuration diagram of a LAN switch according to the present invention;
도 2는 본 발명에 적용되는 RMII(Reduced Medium Independent Interface) 수신측 타이밍도의 일예,2 is an example of a timing diagram of a reduced medium independent interface (RMII) receiving side applied to the present invention;
도 3은 본 발명에 적용되는 RMII 수신측 타이밍도의 다른 예,3 is another example of an RMII receiving side timing diagram applied to the present invention;
도 4는 본 발명에 적용되는 RMII 수신측 타이밍도의 또 다른 예,4 is another example of a timing diagram of an RMII receiving side applied to the present invention;
도 5는 본 발명에 적용되는 RMII 전송측 타이밍도의 일예,5 is an example of a timing diagram of an RMII transmission side applied to the present invention;
도 6은 본 발명에 적용되는 RMII 전송측 타이밍도의 다른 예,6 is another example of a timing diagram of an RMII transmission side applied to the present invention;
도 7은 본 발명에 적용되는 데이터 큐(DQ)의 블록도,7 is a block diagram of a data queue DQ applied to the present invention;
도 8은 본 발명에 적용되는 데이터 큐(DQ)의 데이터 구성을 도시한 도면,8 is a diagram showing a data configuration of a data queue DQ applied to the present invention;
도 9는 본 발명에 적용되는 데이터 큐(DQ)의 SLF(Status & Length Field) 필드에 대한 데이터 구성을 도시한 도면,9 is a diagram illustrating a data configuration of a status & length field (SLF) field of a data queue (DQ) according to the present invention;
도 10은 본 발명에 적용되는 데이터 큐 인터페이스(DQI)의 타이밍도,10 is a timing diagram of a data queue interface (DQI) to which the present invention is applied.
도 11은 본 발명에 적용되는 프레임 정렬 상태도(Framing Alignment State Diagram)11 is a framing alignment state diagram applied to the present invention (framing alignment state diagram)
도 12는 본 발명에 적용되는 버퍼 큐(BQ)의 블록도,12 is a block diagram of a buffer queue BQ applied to the present invention;
도 13은 본 발명에 적용되는 버퍼 큐(BQ)의 데이터 구성을 도시한 도면,FIG. 13 is a diagram showing the data configuration of a buffer queue BQ applied to the present invention; FIG.
도 14는 본 발명에 적용되는 버퍼 큐 인터페이스(BQI)에 대한 타이밍도,14 is a timing diagram for a buffer queue interface (BQI) applied to the present invention;
도 15는 본 발명에 적용되는 버퍼 큐(BQ)/프리 큐(FQ)에 대한 데이터 정렬 상태도,15 is a data alignment state diagram for the buffer queue (BQ) / free queue (FQ) applied to the present invention,
도 16은 본 발명에 적용되는 프리 큐의 블록도,16 is a block diagram of a pre-queue applied to the present invention;
도 17은 본 발명에 적용되는 완료 큐(CQ)의 블록도,17 is a block diagram of a completion queue (CQ) applied to the present invention;
도 18은 본 발명에 적용되는 완료 큐(CQ)의 구성 단위를 도시한 도면,18 is a view showing a structural unit of a completion queue (CQ) applied to the present invention,
도 19는 본 발명에 적용되는 완료 큐(CQ)를 구성하는 메시지를 도시한 도면,19 is a view showing a message constituting a completion queue (CQ) applied to the present invention,
도 20은 본 발명에 적용되는 완료 큐 인터페이스에 대한 타이밍도.20 is a timing diagram for a completion queue interface applied to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
1 : 입력 미디어 액세스 컨트롤러 1: input media access controller
2 : 입력 GFP(Generic Frame Procedure) 컨트롤러2: Input GFP (Generic Frame Procedure) Controller
3 : 입력 제어 패킷 프로세서 4 : 입력 데이터 큐3: input control packet processor 4: input data queue
5 : 입력 패킷 프로세서 6 : 입력 제어 큐5: input packet processor 6: input control queue
7 : 입력 패킷 큐 8 : 패킷 버퍼 컨트롤러7: input packet queue 8: packet buffer controller
9 : 출력 제어 큐 10 : 출력 패킷 큐9: output control queue 10: output packet queue
11 : 출력 패킷 프로세서 12 : 출력 데이터 큐11: output packet processor 12: output data queue
13 : 출력 미디어 액세스 컨트롤러 14 : 출력 GFP 컨트롤러13: output media access controller 14: output GFP controller
15 : 출력 제어 패킷 프로세서 16 : 주제어부 인터페이스 컨트롤러15: output control packet processor 16: main controller interface controller
17 : 타이머 컨트롤러 18 : 클럭 생성기17: timer controller 18: clock generator
본 발명은 통신시스템의 데이터 링크 세그먼트 사이에서 패킷을 전송하는 고속 스위치인 LAN(Local Area Network) 스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자의 어플리케이션(Application) 단위로 서비스를 차등 제공할 수 있는 사용자 접속 고속 스위치에 적당하도록 한 이더넷(Ethernet)/GFP(Generic Frame Procedure)/LAPS[Link Access Procedure for SDH(Synchronous Digital Hierarchy)] 접속을 지원하고 QoS(Quality of Service) 기능을 제공하는 LAN 스위치에 관한 것이다.The present invention relates to a LAN (Local Area Network) switch, which is a high-speed switch for transmitting packets between data link segments of a communication system, and more particularly, to a user connection capable of differentially providing a service on an application basis of a user. The present invention relates to a LAN switch that supports Ethernet / Generic Frame Procedure (GFP) / Link Access Procedure for SDH (Synchronous Digital Hierarchy) connections and provides a Quality of Service (QoS) function suitable for a high-speed switch. .
종래, 대부분의 LAN 스위치들은 MAC(Media Access Control) 주소를 기초로 트래픽을 전송한다. 이런 다양한 LAN 스위치들을 총칭해 프레임 스위치라고도 한다. LAN 스위치들은 트래픽을 전송하는 데 사용하는 방식에 따라, 컷스루(Cut-Through ) 패킷 스위칭이나 축적 전송 패킷 스위칭으로 분류된다. 멀티레이어 스위치는 LAN 스위치의 지능형 서브셋이다. Conventionally, most LAN switches transmit traffic based on a Media Access Control (MAC) address. These various LAN switches are collectively referred to as frame switches. LAN switches are classified as cut-through packet switching or cumulative transport packet switching, depending on the method used to transport the traffic. Multilayer switches are an intelligent subset of LAN switches.
LAN 스위치들은 라우터 포트를 소모하지 않으며, 새로운 NIC(Network Interface Card)을 요구하지도 않고, LAN 세그먼트의 성능을 향상시켜 준다. 스위칭의 포트가 LAN에 추가되는 대로 전체 쓰루풋(Throughput)이 증가하며 네트워킹의 성능도 향상된다. LAN 스위칭은 각 LAN을 스위치에 삽입할 때 목적지 MAC 어드레스가 기존에 인식한 어드레스 목록과 비교해 적절한 포트를 목적지에 전송한다.LAN switches do not consume router ports, do not require a new network interface card (NIC), and improve LAN segment performance. As switching ports are added to the LAN, overall throughput increases and networking performance increases. LAN switching sends the appropriate port to the destination when each LAN is inserted into the switch, compared to the list of known addresses for the destination MAC address.
이러한 LAN 스위치는 이더넷에 기반을 두고 있다. 최근 ITU-T G.7041에서는 원거리 통신망을 통한 효과적인 전달을 위해 xGbE(x기가비트 이더넷), ESCON(Enterprise System Connection), 파이버 채널(FC), 디지털 비디오 방송(DVB) 등의 신호를 SONET(Synchronous Optical NETwork)/SDH(Synchronous Digital Hierarchy) 신호 또는 OTH(Optical Transpor Hierarchy)의 OCDU(Optical Channel Data Unit)에 사상(寫像)시킬 수 있도록 하는 방식인 GFP(Generic Framing Procedure)를 표준화하였다.These LAN switches are based on Ethernet. Recently, ITU-T G.7041 provides signals such as xGbE (x Gigabit Ethernet), ESCON (Enterprise System Connection), Fiber Channel (FC), and Digital Video Broadcasting (DVB) for effective transmission over a telecommunication network. The Generic Framing Procedure (GFP) has been standardized for mapping to NETwork / SDH (Synchronous Digital Hierarchy) signals or Optical Channel Data Units (OCDUs) from Optical Transpor Hierarchy (OTH).
따라서, 이더넷 프레임, GFP 프레임, 그리고 LAPS 프레임 데이터들을 수용하여 이더넷/GFP/LAPS 프레임 간의 상호 스위칭 서비스를 제공할 수 있는 LAN 스위치의 개발이 요망되고 있다.Accordingly, there is a demand for the development of a LAN switch capable of accommodating Ethernet frame, GFP frame, and LAPS frame data to provide mutual switching service between Ethernet / GFP / LAPS frames.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 요망에 부흥하기 위하여 안출된 것으로, 사용자의 어플리케이션 단위로 서비스를 차등 제공할 수 있는 사용자 접속 고속 스위치에 적당하도록 한 이더넷/GFP/LAPS 접속을 지원하고 QoS 기능을 제공하는 LAN 스위치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to meet the above-mentioned demands of the prior art, and supports an Ethernet / GFP / LAPS connection that is suitable for a user-connected high-speed switch capable of differentially providing a service on a per-application basis of a user, and has a QoS function. The purpose is to provide a LAN switch that provides a.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 랜 스위치는, 외부 물리계층부와 접속하여 이더넷 프레임의 송수신을 수행하는 입력 및 출력 미디어 액세스 컨트롤러와; 외부 SONET/SDH부와 접속하여 GFP/LAPS 프레임의 송수신을 수행하는 입력 및 출력 GFP 컨트롤러와; 상기 입력 및 출력 미디어 액세스 컨트롤러와 상기 입력 및 출력 GFP 컨트롤러에서 입출력되는 입출력 프레임을 내부 프레임 형태로 저장하 는 입력 및 출력 데이터 큐와; 상기 입력 데이터 큐로부터의 입력 프레임을 분석하여 폐기 또는 마킹 등을 결정하고 폐기되지 않은 입력 프레임을 하기의 데이터 메모리 제어부로 전달하고 그 전달된 데이터에 대한 제어 정보를 하기의 입력 제어 큐와 외부 제어 메모리에 저장하도록 하는 입력 패킷 프로세서와; 상기 입력 패킷 프로세서로부터의 입력 프레임을 외부 데이터 메모리로 저장하기 위한 제어 프레임과 데이터 프레임을 일시 저장하는 입력 제어 큐 및 입력 패킷 큐와; 상기 입력 패킷 프로세서로부터의 입력 프레임을 외부 데이터 메모리에 저장하고 하기의 출력 패킷 프로세서로부터 요청되는 상기 외부 데이터 메모리에 저장된 데이터 프레임을 출력하도록 제어하는 데이터 메모리 제어부와; 상기 외부 제어 메모리에 저장되어 있는 제어 정보를 순차적으로 읽어 들여서 하기의 출력 제어 큐를 매개로 상기 데이터 메모리 제어부에 요청하여 상기 외부 데이터 메모리에 있는 프레임 데이터들을 출력하는 기능을 수행하는 출력 패킷 프로세서와; 상기 외부 데이터 메모리로부터 출력 프레임을 읽기 위한 제어 프레임과 데이터 프레임을 일시 저장하는 출력 제어 큐 및 출력 패킷 큐를 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, a LAN switch according to the present invention comprises: an input and output media access controller for connecting to an external physical layer unit and performing transmission and reception of an Ethernet frame; An input and output GFP controller connected to an external SONET / SDH unit to transmit and receive a GFP / LAPS frame; An input and output data queue configured to store input and output frames input and output by the input and output media access controller and the input and output GFP controller in an internal frame form; Analyze the input frame from the input data queue to determine discarding or marking, and transfer the non-discarded input frame to the data memory controller below, and transmit control information on the transferred data to the following input control queue and external control memory. An input packet processor for storing in the; An input control queue and an input packet queue for temporarily storing a control frame for storing an input frame from the input packet processor into an external data memory; A data memory control unit for storing an input frame from the input packet processor in an external data memory and outputting a data frame stored in the external data memory requested by an output packet processor; An output packet processor sequentially reading out control information stored in the external control memory and requesting the data memory control unit to output the frame data in the external data memory through the output control queue described below; And a control frame for reading an output frame from the external data memory, an output control queue for temporarily storing the data frame, and an output packet queue.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 LAN 스위치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a LAN switch according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 LAN 스위치의 전체 블록은 도 1에 도시되어 있다.The entire block of a LAN switch according to the invention is shown in FIG.
본 발명에 따른 LAN 스위치는 입력 미디어 액세스 컨트롤러(Ingress Media Access Controller; iMAC)(1)와, 입력 GFP(Ingress Generic Frame Procedure; iGFP) 컨트롤러(2), 입력 제어 패킷 프로세서(Ingress Control Packet Processor; iCPP)(3), 입력 데이터 큐(Ingress Datai Queue; iDQ)(4), 입력 패킷 프로세서(Ingress Packet Processor; iPP)(5), 입력 제어 큐(Ingress Control Queue; iCQ)(6), 입력 패킷 큐(Ingress Packet Queue; iPQ)(7), 패킷 버퍼 컨트롤러(Packet Buffer Controller)(8), 출력 제어 큐(Egress Control Queue; eCQ)(9), 출력 패킷 큐(Egress Packet Queue; ePQ)(10), 출력 패킷 프로세서(Egress Packet Processor; ePP)(11), 출력 데이터 큐(Egress Data Queue; eDQ)(12), 입력 미디어 액세스 컨트롤러(Ingress Media Access Controller; iMAC)(13)와, 출력 GFP(Egress Generic Frame Procedure; eGFP) 컨트롤러(14), 출력 제어 패킷 프로세서(Egress Control Packet Processor; eCPP)(15), 주제어부(CPU) 인터페이스 컨트롤러(CPU Interface Controller; CIC)(16), 타이머 컨트롤러(Timer Controller; TIC)(17), 클럭 생성기(Clock Generator; CLK)(18), 제어 메모리(19) 및 데이터 메모리(20)를 포함하여 구성된다.The LAN switch according to the present invention includes an input media access controller (iMAC) 1, an input ingress generic frame procedure (iGFP)
상기 입력 미디어 액세스 컨트롤러(1)는 IEEE 802.3 표준에 따르는 이데넷 물리계층 칩과 RMII(Reduced Medium Independent Interface) 표준 접속을 하여 이더넷 물리계층 칩으로부터 10Mbps 또는 100Mbps 속도의 이더넷 프레임을 수신하고, 수신 이더넷 프레임을 내부 프레임 형태로 변환하여 입력 데이터 큐(Ingress Data Queue; iDQ)(4)로 전달하는 기능을 수행한다.The input
상기 입력 GFP 컨트롤러(2)는 외부 SONET(Synchronous Optical NETwork)/SDH(Synchronous Digital Hierarchy)부와 ITU-T G.7041 GFP(Generic Frame Procedure Interface) 규격/ITU-T X.86 LAPS[Link Access Procedure for SDH(Synchronous Digital Hierarchy)] 규격으로 접속하여 GFP/LAPS 프레임을 수신하여 이더넷 프레임을 추출하고, 수신 이더넷 프레임을 내부 프레임 형태로 변환하여 입력 데이터 큐(iDQ)(4)로 전달하는 기능을 수행한다. 또한 ITU-T G.7041 표준에 따른 제어를 수행하여 비정상적인 상태를 점검하고, 이상 발견 시에 미도시한 주제어부(CPU)에 경보를 발생시킨다.The
상기 입력 제어 패킷 프로세서(3)는 미도시한 주제어부(CPU)와 접속하여 제어 데이터들을 수신하고, 수신 데이터를 내부 프레임 형태로 변환하여 입력 데이터 큐(iDQ)(4)로 전달하는 기능을 수행한다. The input
상기 입력 데이터 큐(4)는 상기 입력 미디어 액세스 컨트롤러(1), 입력 GFP 컨트롤러(2) 및 입력 제어 패킷 프로세서(3)로부터 내부 프레임을 일시 저장한 후 상기 입력 패킷 프로세서(5)로 전달하는 기능을 담당한다.The
상기 입력 패킷 프로세서(5)는 상기 입력 데이터 큐(4)와 DQI(Data Queue Interface) 규격으로 접속하여 상기 입력 데이터 큐(4)에 순차적으로 저장된 내부 프레임을 엔트리 단위로 읽어서 수신한 프레임을 분석하고 폐기 여부를 결정하며, 폐기되지 않은 정상 데이터들에 대하여 해당 목적지로 전달하는 역할을 수행한다. 폐기되지 않은 데이터(이하 '유효 프레임')들은 입력 패킷 큐(Ingress Packet Queue; iPQ)(7)로 전달되고, 전달된 데이터들에 대한 제어 정보는 PCMI(Packet Control Memory Interface) 규격으로 접속된 외부 제어 메모리(19)에 저장된다. 한편, 제어 처리된 프레임은 BQI (Buffer Queue Interface) 규격으로 접속된 입력 패킷 큐(7)로 전달하고, 그 프레임에 대한 제어 정보는 FQI(Free Queue Interface) 규격으로 접속된 입력 제어 큐(Ingress Control Queue; iCQ)(6)로 전달한다. 수신이 완료된 유효 프레임은 헤더의 내용에 따라 4단계의 우선 순위로 분류되고, 프레임의 FQID(Free Queue ID)들은 외부 제어 메모리(19)에 있는 해당 우선순위 CQ(Complete Queue)에 저장된다.The
상기 입력 제어 큐(6)는 입력 패킷 프로세서(5)로부터 수신한 제어 정보를 일시 저장한 후 패킷 버퍼 컨트롤러(Packet Buffer Controller; PBC)(8)로 전달하는 기능을 담당한다.The
상기 입력 패킷 큐(7)는 입력 패킷 프로세서(5)로부터 수신한 프레임들을 일시 저장한 후 패킷 버퍼 컨트롤러(8)로 전달하는 기능을 담당한다.The
상기 패킷 버퍼 컨트롤러(8)는 입력 제어 큐(6)로부터 수신한 제어 정보를 분석하여 입력 패킷 큐(7)에 저장된 프레임들의 폐기 여부를 판정하고, 유효 프레임들을 외부 데이터 메모리(20)에 저장한다. 또한, 상기 출력 제어 큐(9)로부터 수신한 제어 정보를 분석하여 외부 데이터 메모리(20)의 적절한 위치에 저장된 데이터를 읽어서 상기 출력 패킷 큐(10)로 전달하는 기능을 수행한다.The
상기 출력 패킷 프로세서(11)는 상기 외부 제어 메모리(19)에 저장되어 있는 CQ(Complete Queue)에 저장된 출력 프레임 제어정보를 순차적으로 읽어서 FQI 규격으로 접속된 상기 출력 제어 큐(9)로 전달하고, 상기 패킷 버퍼 컨트롤러(8)로부터 전달받은 상기 출력 패킷 큐(10)에 저장된 데이터를 읽어서 적절한 헤더 변환을 한 후 DQI(Data Queue Interface) 규격으로 접속된 상기 출력 데이터 큐(12)로 전달한다.The
상기 출력 제어 큐(9)는 상기 출력 패킷 프로세서(11)로부터 수신한 제어 정보를 일시 저장한 후 상기 패킷 버퍼 컨트롤러(8)에 전달하는 기능을 담당한다.The
상기 출력 패킷 큐(10)는 상기 패킷 버퍼 컨트롤러(8)로부터 수신한 프레임들을 일시 저장한 후 상기 출력 패킷 프로세서(11)로 전달하는 역할을 수행한다.The
상기 출력 데이터 큐(12)는 상기 출력 패킷 프로세서(11)로부터 수신한 프레임들을 저장하여 상기 출력 미디어 액세스 컨트롤러(13), 상기 출력 GFP 컨트롤러(14), 상기 출력 제어 패킷 프로세서(15)로 전달하는 기능을 담당한다.The
상기 출력 미디어 액세스 컨트롤러(13)는 IEEE 802.3 표준에 따르는 이더넷 물리계층 칩과 RMII 표준 접속을 하여 상기 출력 데이터 큐(12)로부터 수신한 내부 프레임들을 이더넷 물리계층 칩으로 10Mbps 또는 100Mbps 속도의 데이터들을 송신하는 기능을 수행한다.The output
상기 출력 GFP 컨트롤러(14)는 외부 SONET/SDH 부와 ITU-T G.7041 GFP(Generic Frame Procedure Interface) 규격 또는 ITU-T X.86 LAPS 규격으로 접속하여 GFP/LAPS 프레임을 송신한다. 상기 출력 GFP 컨트롤러(14)는 상기 데이터 큐(12)와 DQI(Data Queue Interface) 규격으로 접속하여 순차적으로 저장되어 있는 내부 프레임을 이더넷 프레임으로 변환하고, 변환된 이더넷 프레임에 GFP/LAPS 헤더를 삽입한다. 또한 SDH 처리부와는 GFPI(Generic Framing Procedure Interface) 규격으로 접속하여 GFP 프레임을 송신한다.The
상기 출력 제어 패킷 프로세서(15)는 미도시한 주제어부(CPU)와 접속하여 출력 데이터 큐(12)로부터 수신한 상기 주 제어부에 전달해야 하는 데이터들을 전달 하는 기능을 수행한다.The output
상기 주제어부(CPU) 인터페이스 컨트롤러(16)는 미도시한 주제어부(CPU)와 접속하여 데이터의 송수신과 경보 제어를 수행한다. 상기 타이머 컨트롤러(17)는 본 발명의 모든 블록들에게 공급되는 각종 타이머들을 생성하는 기능을 수행한다. 상기 클럭 생성기(18)는 발명의 모든 블록들에게 공급되는 각종 클럭들을 생성하는 역할을 담당한다.The main controller (CPU)
상기 제어 메모리(19)는 입출력 패킷들에 대한 제어 정보를 저장하는 메모리로서 외부 SRAM 메모리로 구성된다. 상기 데이터 메모리(20)는 입력 패킷들을 저장하는 외부 DRAM 메모리로 구성된다.The
본 발명에 따른 LAN 스위치의 내부 및 외부 접속 규격은 아래와 같다.Internal and external connection standards of the LAN switch according to the present invention are as follows.
1) RMII(Reduced Media Independent Interface) 접속1) RMII (Reduced Media Independent Interface) connection
RMII 규격은 이더넷 물리계층 칩과 스위치 칩 사이의 프레임 전송 방식으로서, 바이트 단위의 데이터를 2 비트 단위로 변환하여 전송한다. RMII 수신 측 접속은 외부 물리계층 칩으로부터 입력되는 프레임을 2 비트 스트림으로 변환하여 입력 미디어 액세스 컨트롤러(iMAC)(1)로 전달한다. 이때 유효 데이터 영역을 나타내기 위한 제어 신호가 존재한다. RMII 수신측 접속 신호는 아래의 표 1과 같고, 타이밍도의 예는 도 2 ~ 도 4에 도시되어 있다.The RMII standard is a frame transmission method between an Ethernet physical layer chip and a switch chip. The RMII standard converts data in byte units into 2 bit units and transmits them. The RMII receiving side connection converts a frame input from an external physical layer chip into a 2-bit stream and delivers it to the input media access controller (iMAC) 1. At this time, a control signal for indicating an effective data area exists. The RMII receiving side access signal is shown in Table 1 below, and examples of timing diagrams are shown in FIGS. 2 to 4.
[표 1] RMII 수신측 신호[Table 1] RMII receiver signal
RMII 전송측 접속은 입력 미디어 액세스 컨트롤러(iMAC)(1)로부터 출력되는 프레임 데이터를 2 비트 스트림으로 변환하여 외부 물리계층 칩으로 전달한다. 이때 유효 데이터 영역을 나타내기 위한 제어 신호가 존재한다. RMII 전송측 접속 신호는 표 2와 같고, 그 타이밍도의 예는 도 5 및 도 6에 도시되어 있다.The RMII transmission side connection converts the frame data output from the input media access controller (iMAC) 1 into a 2-bit stream and delivers it to an external physical layer chip. At this time, a control signal for indicating an effective data area exists. The RMII transmission side connection signals are shown in Table 2, and examples of the timing diagrams are shown in Figs.
[표 2] RMII 전송측 신호[Table 2] RMII Transmitter Signal
2) DQI(Data Queue Interface) 접속2) Data Queue Interface (DQI) Connection
DQI 접속은 외부 이더넷 프레임 데이터를 내부 프레임 데이터로 변환하여 저장하기 위한, 또는 그 반대 과정을 수행하기 위한 것으로, 그 내부 접속 규격으로 도 7과 같은 접속 신호들로 구성된다.The DQI connection is for converting and storing external Ethernet frame data into internal frame data or vice versa. The DQI connection includes connection signals as shown in FIG.
데이터 큐(DQ)는 FIFO(First In First Out) 방식으로 운영되는 33비트 데이터 저장 장치로서 도 8과 같은 데이터 구성을 가진다. 바이트 단위의 이더넷 프레임은 4 바이트 단위로 확장되어 데이터 큐(DQ)에 저장된다. 이때 4 바이트 단위의 MSB 영역부터 순차적으로 이더넷 프레임이 매핑된다. 데이터 큐(DQ)의 최소 저장 용량은 34 x 4 바이트이다.The data queue DQ is a 33-bit data storage device operated in a FIFO (First In First Out) method and has a data configuration as shown in FIG. 8. Ethernet frames in bytes are extended in 4 bytes and stored in the data queue (DQ). At this time, Ethernet frames are sequentially mapped from the MSB area of 4 bytes. The minimum storage capacity of the data queue DQ is 34 x 4 bytes.
데이터 큐(DQ)에 저장된 프레임의 시작점을 추출하기 위하여 프레임의 마지막을 나타내는 PEF(Packet End Flag)를 최상위 비트에 할당한다. 즉, 프레임의 마지막 4-바이트 영역의 최상위 비트를 '1'로 인가하여 프레임의 마지막임을 나타낸다. 또한, 데이터 큐(DQ)에 저장된 프레임의 수신 상태와 길이 정보를 표시하는 SLF(Status & Length Field)를 데이터 영역의 마지막 4-바이트 단위 다음에 저장한다. 이 영역의 PEF 값 또한 '1'로 인가한다. SLF의 데이터 구성은 도 9와 같고 각 필드의 의미는 다음의 표 3과 같다.In order to extract the starting point of a frame stored in the data queue DQ, a packet end flag (PEF) indicating the end of the frame is allocated to the most significant bit. That is, the most significant bit of the last 4-byte area of the frame is applied as '1' to indicate the end of the frame. In addition, a SLF (Status & Length Field) indicating the reception status and the length information of the frame stored in the data queue DQ is stored after the last 4-byte unit of the data area. The PEF value of this area is also applied as '1'. The data structure of the SLF is shown in FIG. 9 and the meaning of each field is shown in Table 3 below.
[표 3] SLF 필드 데이터[Table 3] SLF field data
데이터 큐(DQ)는 FULL/EMPTY 플래그를 가진다. 각 플래그들은 데이터 큐(DQ) 에 저장된 SLF 필드의 개수로 표현된다. 데이터 큐(DQ)에 3개의 SLF 필드가 존재하던지 또는 데이터 큐(DQ)의 최대 용량만큼 데이터를 저장하였을 때 FULL 플래그를, SLF 필드가 존재하지 않을 때 EMPTY 플래그를 '1'로 인가한다. The data queue DQ has a FULL / EMPTY flag. Each flag is represented by the number of SLF fields stored in the data queue DQ. When three SLF fields exist in the data queue DQ or data is stored as much as the maximum capacity of the data queue DQ, the FULL flag is applied, and when the SLF field does not exist, the EMPTY flag is applied as '1'.
다음의 표 4는 데이터 큐(DQ)의 접속 신호들을, 도 10은 데이터 큐의 타이밍도를 표시한다. Table 4 below shows connection signals of the data queue DQ, and FIG. 10 shows timing diagrams of the data queue DQ.
[표 4] DQ 접속 신호[Table 4] DQ connection signal
데이터 큐(DQ)는 PEF 필드를 이용하여 프레임을 검출한다. 리셋 이후 또는 PEF 값이 연속으로 '1'이 검출된 이후 시점이 프레임의 시작 시점이다. 도 11은 프레임 검출을 위한 상태 천이를 나타내는 프레임 정렬(Framing Alignment) 상태도이 다.The data queue DQ detects a frame using a PEF field. After the reset or after the PEF value '1' is continuously detected, the start point of the frame. 11 is a framing alignment state diagram illustrating a state transition for frame detection.
3) BQI(Buffer Queue Interface) 접속3) BQI (Buffer Queue Interface) Connection
BQI(Buffer Queue Interface) 접속은 특정 모듈에서 처리된 이더넷 프레임 데이터를 저장하기 위한 내부 접속 규격으로, 도 12와 같은 접속 신호들로 구성된다. 버퍼 큐(BQ)는 FIFO(First In First Out) 방식으로 운영되는 33비트 데이터 저장 장치로서, 도 13과 같은 구성을 가진다. 버퍼 큐(BQ)의 최소 저장 용량은 32 x 4 바이트이다.A buffer queue interface (BQI) connection is an internal connection standard for storing Ethernet frame data processed by a specific module and includes connection signals as shown in FIG. 12. The buffer queue BQ is a 33-bit data storage device operated in a FIFO (First In First Out) method and has a configuration as shown in FIG. 13. The minimum storage capacity of the buffer queue BQ is 32 x 4 bytes.
버퍼 큐(BQ)에 저장된 데이터들은 FQ(Free Queue)에서 지정한 패킷 버퍼의 일정 영역에 저장된다. 일반적으로 64바이트 단위의 버퍼 큐(BQ) 데이터마다, 또는 패킷의 마지막 64 바이트 이하 단위에 프리 큐(FQ)가 할당된다. 그러므로 버퍼 큐(BQ)에는 프리 큐(FQ)의 경계를 지정하는 BEF(Buffer End Flag) 비트가 존재한다. BEF 비트는 버퍼 큐(BQ) 데이터의 최상위에 할당되며, 프리 큐(FQ) 단위의 마지막 버퍼 큐(BQ) 데이터가 저장될 때 '1'이 인가된다.Data stored in the buffer queue (BQ) is stored in a certain area of the packet buffer designated by the free queue (FQ). In general, a free queue (FQ) is allocated for each buffer queue (BQ) data in units of 64 bytes or in units of less than or equal to the last 64 bytes of a packet. Therefore, the buffer queue BQ has a BEF (Buffer End Flag) bit that designates a boundary of the free queue FQ. The BEF bit is allocated to the top of the buffer queue (BQ) data, and '1' is applied when the last buffer queue (BQ) data in the free queue (FQ) unit is stored.
버퍼 큐(BQ)는 FULL/EMPTY 플래그를 가진다. 각 플래그들은 버퍼 큐(BQ)에 저장된 BEF='1'의 개수로 표현된다. 버퍼 큐(BQ)에 3개의 BEF='1'이 존재하면 FULL 플래그를, 존재하지 않으면 EMPTY 플래그를 '1'로 인가한다. 표 5는 버퍼 큐(BQ)의 접속 신호들을 나타내고, 도 14는 버퍼 큐 인터페이스의 타이밍도를 표시한다. The buffer queue BQ has a FULL / EMPTY flag. Each flag is represented by the number of BEF = '1' stored in the buffer queue BQ. If three BEFs are '1' in the buffer queue BQ, the FULL flag is applied. If not, the EMPTY flag is applied as '1'. Table 5 shows connection signals of the buffer queue BQ, and FIG. 14 shows a timing diagram of the buffer queue interface.
[표 5] 버퍼 큐(BQ)의 접속 신호[Table 5] Buffer queue (BQ) connection signal
도 14와 같이 버퍼 큐(BQ)의 BEF 필드와 프리 큐(FQ)의 LEN(Length) 필드(도 13 참조)를 이용하여 버퍼 큐(BQ)와 프리 큐(FQ)간의 데이터 동기를 맞춘다. 프리 큐(FQ)의 LEN(Length) 값만큼 버퍼 큐(BQ)를 읽었을 때의 BEF 값이 '1'이면 동기가 맞은 상태이다. 도 15는 버퍼 큐(BQ)와 프리 큐(FQ)간의 데이터 동기 검출을 위한 상태 천이를 나타내는 버퍼 큐(BQ)/프리 큐(FQ) 데이터 정렬 상태도이다.As shown in FIG. 14, data synchronization between the buffer queue BQ and the free queue FQ is achieved using the BEF field of the buffer queue BQ and the LEN (Length) field (see FIG. 13) of the free queue FQ. If the BEF value is '1' when the buffer queue BQ is read by as much as the LEN (Length) value of the prequeue FQ, the synchronization state is correct. FIG. 15 is a diagram illustrating buffer queue BQ / free queue FQ data alignment showing a state transition for data synchronization detection between buffer queue BQ and free queue FQ.
4) FQI(Free Queue Interface) 접속4) Free Queue Interface (FQI) Connection
FQI(Free Queue Interface) 접속은 특정 모듈에서 처리된 이더넷 프레임 데이터의 해당 프리 큐(FQ)를 저장하기 위한 내부 접속 규격으로, 도 16과 같은 접속 신호들로 구성된다. 프리 큐(FQ)는 FIFO(First In First Out) 방식으로 운영되는 19비트 데이터 저장 장치로서 도 13과 같은 구성을 가진다. 각 필드의 상세 설명은 표 6과 같다. Free Queue Interface (FQI) connection is an internal connection standard for storing a corresponding free queue (FQ) of Ethernet frame data processed by a specific module, and is composed of connection signals as shown in FIG. 16. The prequeue FQ is a 19-bit data storage device operated in FIFO (First In First Out) scheme and has a configuration as shown in FIG. 13. The detailed description of each field is shown in Table 6.
[표 6] 프리 큐(FQ) 데이터[Table 6] Free cue (FQ) data
5) CQI(Complete Queue Interface) 접속5) Complete Queue Interface (CQI) connection
CQI(Complete Queue Interface) 접속은 특정 모듈에서 처리된 이더넷 프레임 데이터의 프리 큐(FQ) 리스트를 저장하기 위한 내부 접속 규격으로, 도 17과 같은 접속 신호들로 구성된다. 완료 큐(CQ)는 FIFO(First In First Out) 방식으로 운영되는 32비트 데이터 저장 장치로서, 최소 저장 용량은 32 x 4 바이트이다. 완료 큐(CQ)는 수신이 완료된 프레임의 프레임 큐(FQ) 리스트들을 보관하고 있다. 완료 큐(CQ)는 4 종류의 16 비트 데이터 구조의 조합으로 이루어지는데, 그 구성은 도 18과 같다. 각 필드의 상세 설명은 표 7과 같다. Complete Queue Interface (CQI) connection is an internal connection standard for storing a free queue (FQ) list of Ethernet frame data processed by a specific module, and is composed of connection signals as shown in FIG. 17. The completion queue (CQ) is a 32-bit data storage device that operates in First In First Out (FIFO). The minimum storage capacity is 32 x 4 bytes. The completion queue (CQ) holds a list of frame queues (FQs) of frames that have been received. The completion queue CQ is composed of a combination of four types of 16-bit data structures, the configuration of which is shown in FIG. The detailed description of each field is shown in Table 7.
[표 7] 완료 큐(CQ) 메시지Table 7 Completion Queue (CQ) Messages
위의 4가지 구성 단위를 조합하여 도 19와 같은 완료 큐(CQ) 메시지를 형성할 수 있다. 완료 큐(CQ)는 FULL/EMPTY 플래그를 가진다. 각 플래그들은 완료 큐(CQ)에 저장된 32 비트 단위의 완료 큐(CQ) 메시지의 개수로 표현된다. 표 8은 완료 큐(CQ)의 접속 신호들을 나타낸 것이고, 도 20은 완료 큐(CQ)의 타이밍도를 나타낸 도면이다.The above four units may be combined to form a completion queue (CQ) message as shown in FIG. 19. The completion queue CQ has a FULL / EMPTY flag. Each flag is represented by the number of 32-bit completion queue (CQ) messages stored in the completion queue (CQ). Table 8 shows connection signals of the completion queue CQ, and FIG. 20 shows a timing diagram of the completion queue CQ.
[표 8] 완료 큐(CQ) 접속 신호[Table 8] Completion queue (CQ) connection signal
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 랜 스위치의 동작에 대하여 설명한다.The operation of the LAN switch according to the present invention configured as described above will be described.
입력 미디어 액세스 컨트롤러(iMAC)(1)는 RMII 규격으로 접속된 외부 이더넷 물리계층 칩으로부터 이더넷 프레임을 수신하여 프레임의 구성/길이(Length)/CRC 오류 등을 점검하고, 수신한 이더넷 프레임을 도 8과 같은 데이터 큐(DQ) 접속 데이터 형식으로 변환하여 입력 데이터 큐(iDQ)(4)에 저장한다. 입력 미디어 액세스 컨트롤러(iMAC)(1)는 프레임 점검 결과를 도 9와 같은 SLF 필드에 맵핑하여 수신 프레임의 끝에 삽입한다.The input media access controller (iMAC) 1 receives an Ethernet frame from an external Ethernet physical layer chip connected to the RMII standard, checks the configuration / length / CRC error, etc. of the frame, and checks the received Ethernet frame. The data is converted into the data queue (DQ) connection data format as shown in the figure and stored in the input data queue (iDQ) 4. The input media access controller (iMAC) 1 maps the frame check result to the SLF field as shown in FIG. 9 and inserts it into the end of the received frame.
입력 GFP(iGFP) 컨트롤러(2)는 외부 SONET/SDH부와 접속하여 ITU-T G.7041 / X.86 표준에 따른 프레임을 수신하여 이더넷 프레임을 추출하고, 수신 이더넷 프레임을 내부 프레임 형태로 변환하여 입력 데이터 큐(iDQ)(4)로 전달하는 기능을 수 행한다. 또한 ITU-T G.7041 표준에 따른 제어를 수행하여 비정상적인 상태를 점검하고, 이상 발견 시에 미도시한 주제어부(CPU)에 경보를 발생시킨다. 입력 GFP 컨트롤러(2)는 프레임 점검 결과를 도 9와 같은 SLF 필드에 맵핑하여 수신 프레임의 끝에 삽입한다.The input GFP (iGFP)
입력 패킷 프로세서(iPP)(5)는 입력 데이터 큐(iDQ)에 순차적으로 저장된 데이터 큐(DQ) 접속 데이터 프레임을 엔트리 단위로 읽어서 분석하고 폐기 여부를 결정하며, 폐기되지 않은 정상 데이터들에 대하여 해당 목적지로 전달하는 역할을 수행한다. 폐기되지 않은 데이터(유효 프레임)들은 입력 패킷 큐(iPQ)(7)로 전달되고, 전달된 데이터들에 대한 제어 정보는 PCMI(Packet Control Memory Interface) 규격으로 접속된 외부 제어 메모리(19)에 저장된다. 또한, 상기 입력 패킷 프로세서(5)는 제어 처리된 프레임은 BQI(Buffer Queue Interface) 규격으로 접속된 입력 패킷 큐(iPQ)(7)로 전달하고, 그 프레임에 대한 제어 정보는 FQI(Free Queue Interface) 규격으로 접속된 입력 제어 큐(iCQ)(6)로 전달한다. 수신이 완료된 유효 프레임은 헤더의 내용에 따라 4단계의 우선 순위로 분류되고, 프레임의 FQID (Free Queue ID)들은 외부 제어 메모리(19)에 있는 해당 우선순위 완료 큐(Complete Queue; CQ)에 저장된다. 완료 큐(CQ)에 저장되는 제어 정보는 도 15와 같은 데이터 형식으로 구성된다.The input packet processor (iPP) 5 reads data queue (DQ) access data frames sequentially stored in the input data queue (iDQ), analyzes them in units of entries, and determines whether to discard them. It delivers to the destination. Data that is not discarded (valid frames) is transferred to the input packet queue (iPQ) 7, and control information on the transferred data is stored in an
패킷 버퍼 컨트롤러(8)는 입력 제어 큐(iCQ)로부터 수신한 제어 정보를 분석하여 입력 패킷 큐(iPQ)에 저장된 프레임들의 폐기 여부를 판정하고, 유효 프레임들을 외부 데이터 메모리(20)에 저장한다. 또한, 출력 제어 큐(eCQ)(9)로부터 수신 한 제어 정보를 분석하여 적절한 위치의 외부 데이터 메모리를 읽어서 출력 패킷 큐(ePQ)(10로 전달한다.The
출력 패킷 프로세서(ePP)(11)는 외부 제어 메모리(19)에 저장되어 있는 완료 큐(CQ)에 저장된 출력 프레임 제어정보를 순차적으로 읽어서 프리 큐 인터페이스(FQI) 규격으로 접속된 출력 제어 큐(eCQ)(9)로 전달하고, 패킷 버퍼 컨트롤러(8)로부터 전달받은 출력 패킷 큐(ePQ)(10)에 저장된 데이터를 읽어서 적절한 헤더 변환을 한 후 DQI(Data Queue Interface) 규격으로 접속된 출력 데이터 큐(eDQ)(12)로 전달한다.The output packet processor (ePP) 11 sequentially reads output frame control information stored in the completion queue CQ stored in the
출력 미디어 액세스 컨트롤러(eMAC)(13)는 데이터 큐 인터페이스(DQI) 규격으로 접속된 출력 데이터 큐(eDQ)(12)로부터 데이터를 수신하여 적절한 헤더를 추가하고 CRC 코드를 생성하여 외부 이더넷 물리계층 칩으로 이더넷 프레임을 송신한다.The output media access controller (eMAC) 13 receives data from the output data queue (eDQ) 12 connected to the data queue interface (DQI) standard, adds the appropriate headers, and generates a CRC code to generate an external Ethernet physical layer chip. Send an Ethernet frame.
출력 GFP 컨트롤러(eGFP)(14)는 데이터 큐 인터페이스 규격으로 접속된 출력 데이터 큐(eDQ)(12)로부터 데이터를 수신하여 적절한 헤더를 추가하고 ITU-T G.7041/X.86 표준에 따른 프레임으로 변환하여 외부 SONET/SDH부로 전송한다. 또한 ITU-T G.7041 표준에 따른 제어를 수행하여 비정상적인 상태를 점검하고, 이상 발견 시에 주제어부(CPU)에 경보를 발생시킨다.The output GFP controller (eGFP) 14 receives data from the output data queue (eDQ) 12 connected with the data queue interface specification, adds the appropriate headers and frames according to the ITU-T G.7041 / X.86 standard. And convert it to external SONET / SDH part. It also checks for abnormal conditions by performing control according to the ITU-T G.7041 standard and generates an alarm to the CPU when an abnormality is found.
한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 포함되는 것이라면 본 발명 에 속하는 것이라는 것은 자명한 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific embodiments can be carried out by various modifications and modifications within the scope not departing from the gist of the present invention, the modifications and modifications in the appended claims If included, it is obvious that it belongs to the present invention.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 이더넷 프레임, GFP 프레임, 그리고 LAPS 프레임 데이터들을 수용하여 이더넷/GFP/LAPS 프레임 간의 상호 스위칭 서비스를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, Ethernet frame, GFP frame, and LAPS frame data may be accommodated to provide mutual switching service between Ethernet / GFP / LAPS frames.
또, 본 발명에 의하면, 작은 리소스(즉 한정된 메모리)를 사용하면서도 효율적으로 프레임간의 스위칭 서비스를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to efficiently provide a switching service between frames while using a small resource (namely, a limited memory).
또한, 본 발명에 의하면, 작은 리소스(작은 크기의 설계 로직)로 QoS 서비스 및 비율 제한(Rate Limiting) 서비스를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a QoS service and a rate limiting service with a small resource (small size design logic).
또, 본 발명에 의하면, MSPP (Multi Service Provisioning Platform) 장치에 적용 가능한 스위칭 서비스를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a switching service applicable to an MSPP (Multi Service Provisioning Platform) device.
또한, 본 발명에 의하면, 작은 크기의 MSPP 장치를 구현할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to implement a small size MSPP device.
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