KR0131855B1 - 연상기억장치를 이용한 비동기 전달모드 셀 라우팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연상기억장치를 이용한 비동기 전달모드 셀 라우팅 장치에 관한 것으로, 특히 라우팅에 관계되는 연결정보 및 출력창구 식별자가 저장되는 라우팅 테이블(50)과, 중앙연산장치(CPU)(10)로부터 어드레스, 연결정보 및 제어정보를 수신하는 CPU 접속부(30)와, 도착되는 유효셀로부터 VPI/VCI를 추출하는 ATM 계층 기능모듈 접속부(60)와, 상기 ATM 계층 기능모듈 접속부(60) 및 CPU 접속부(30)의 출력신호에 따라 라우팅 테이블(50)을 제어하는 라우팅 테이블 제어부(40)를 포함하는 ATM 연결제어부(20), 및 상기 ATM 연결제어부(20)에서 출력되는 출력창구 식별자에 따라 도착되는 셀 데이타를 지정된 출력창구로 출력하는 ATM 셀 라우팅부(70)를 구비하여, 고속으로 연결정보 및 출력창구 식별자를 라우팅 테이블에 저장하고 ATM 셀이 도착할 때마다 셀의 손실없이 라우팅시킬 뿐만 아니라 브로드캐스팅 및 멀티 캐스팅을 지원하는 CAM을 이용한 ATM 셀 라우팅 장치에 관한 것이다.

Description

연상기억장치를 이용한 비동기 전달모드 셀 라우팅 장치

제1도는 본 발명에 따른 ATM 셀 라우팅 장치의 블럭 구성도.

제2도는 제1도의 상세 블럭 구성도.

제3도는 본 발명에 따른 셀 라우팅 장치에 적용되는 연상기억장치의 필드에 대한 설명도.

제4도는 제2도 ATM 셀 라우팅 제어부의 상태변화에 대한 설명도.

제5도는 본 발명에 따른 ATM 셀 라우팅 장치의 타이밍도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 중앙처리장치 20 : ATM 연결 제어부

30 : CPU 접속부 31 : 어드레스디코더

32 : 제어 레지스터 33 : 상태 레지스터

34 : 명령어 버퍼 40 : 라우팅테이블 제어부

41 : 제어신호 발생부 42 : 라우팅테이블 접속부

50 : 라우팅 테이블 60 : ATM계층 기능모듈 접속부

61 : VPI/VCI 추출부 62: 연결기능 접속부

70 : ATM 셀 라우팅부 71 : 셀버퍼

72 : ATM 셀 라우팅 제어부

본 발명은 연상기억장치(Content Addressable Memory, 이하 CAM이라 함)를 이용한 비동기전달모드(Asynchronous Transfer Mode, 이하 ATM이라 함) 셀 라우팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로, ATM 프로토콜은 VPI/VCI(Virtual Path Id/Virtual Channel Id)를 이용한 가상연결을 통해 통합된 서비스의 제공을 목적으로 한다. 이에 따라 ATM 계층에서는 서비스 초기에 신호(Signalling) 절차에 따라 연결을 관련(Association)지어 주어야 하며, 물리계층으로부터 ATM 계층에 도달하는 셀은 그 관련성에 따라 전달되어야 한다.

따라서, ATM 계층에서는 다수의 가상연결의 관련성을 유지하는 방법과 다중화되어 ATM 계층에 도착하는 각 셀의 출력에 대한 관련성을 찾아주는 방법이 필요하다.

상기와 같은 ATM 계층의 기본 기능인 셀 라우팅 기능의 구현을 위해 스위치의 라우팅, LAN(Local Area Network)의 라우팅과 같은 MAC(Medium Access Contr ol) 프로토콜 기술이 이용되고 있다.

그러나, 입력셀에 대한 출력창구를 가리키는 창구식별자를 셀 앞단에 첨가하여 셀이 통과하는 단마다 이를 확인하여 출력경로를 찾아가는 스위치의 라우팅은 창구식별자를 셀의 앞단에 첨가하고 삭제하는 부가적인 처리가 필요하다는 단점이 있다.

또한, LAN의 MAC 프로토콜의 경우에는 노드들이 연결된 공유 매체를 통과하는 정보를 복사하여 자신의 것이면 다음 처리기능으로 전달하고 자신의 것이 아니면 폐기시키는 방법과, 내부적으로 자신의 것인지를 확인하여 옆의 노드로 전달하는 방법이 사용되지만 이는 각 노드마다 분산적인 처리를 요구하므로 부가적인 하드웨어나 소프트웨어 기능이 요구된다는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 고속으로 연결정보와 출력창구 식별자를 라우팅 테이블에 저장하고 ATM 셀이 도착할 때마다 셀의 손실없이 셀을 라우팅시키는 CAM을 이용한 ATM 셀 라우팅 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 목적은 광대역 종합정보통신망(B-ISDN)의 두드러진 서비스인 브로드캐스팅(Broadcasting) 및 멀티 캐스팅(Multi-casting)을 지원할 수 있는 C AM을 이용한 ATM 셀 라우팅 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 라우팅에 관계되는 연결정보 및 출력창구 식별자를 저장하기 위한 연상기억장치; 외부의 중앙처리장치(CPU)로부터 어드레스, 연결정보 및 제어정보를 수신하고 상기 중앙처리장치로 동작상태를 보고하기 위한 접속 수단; 외부의 물리계층 서비스 접속부로부터 도착되는 유효셀로부터 가상경로식별자/가상채널식별자(VPI/VCI)를 추출하기 위한 추출 수단; 상기 추출 수단과 접속 수단의 출력신호에 따라 상기 연상기억장치를 제어하기 위한 제어 수단; 및 상기 제어 수단의 제어에 따라 상기 연상기억장치로부터 출력된 출력창구식별자에 따라 상기 외부의 물리계층 서비스 접속부를 통하여 도착되는 셀 데이터를 지정된 출력창구로 출력하기 위한 셀 라우팅 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 ATM 셀 라우팅 장치의 구성을 나타낸 것으로, 라우팅에 관계되는 연결정보 및 출력창구 식별자가 저장되는 라우팅 테이블(50)과, 외부의 중앙처리장치(CPU)(10)로부터 어드레스, 연결정보 및 제어정보를 수신하는 CPU 접속부(30)와, 도착되는 유효셀로부터 VPI/VCI를 추출하는 ATM 계층 기능모듈 접속부(60)와, 상기 ATM 계층 기능모듈 접속부(60) 및 CPU 접속부(30)의 출력신호에 따라 라우팅 테이블(50)을 제어하는 라우팅 테이블 제어부(40)를 포함하는 ATM 연결제어부(20), 및 상기 ATM 연결제어부(20)에서 출력되는 출력창구 식별자에 따라 도착된 셀 데이터를 지정된 출력창구로 출력하는 ATM 셀 라우팅부(70)를 구비한다.

제2도는 제1도에 도시한 ATM 셀 라우팅 장치의 세부 구성을 나타낸 것이다.

ATM 연결제어부(20)의 CPU 접속부(30)는 어드레스 디코더(31), 제어 래지스터(32), 상태 레지스터(33) 및 명령어 버퍼(34)로 구성되는데, 어드레스 디코더(31)는 중앙처리장치(10)로부터 어드레스를 수신하여 ATM 셀 라우팅부(70) 및 ATM 연결제어부(20)에 대한 선택신호를 발생하고, 제어 레지스터(32)는 중앙처리장치(10)로부터의 연결제어 및 ATM 셀 라우팅에 대한 제어정보를 수신하여 라우팅테이블 제어부(40)으로 전송하고, 상태 레지스터(33)는 제어정보에 따른 ATM 셀 라우팅 장치의 동작상태를 중앙처리장치(10)로 보고하고, 명령어 버퍼(34)는 연결 제어 데이타 및 라우팅 테이블 구동 명령 코드와 라우팅값을 임시 저장하는 16비트 단위의 6의 깊이의 버퍼이다.

라우팅에 관계되는 출력창구 식별자는 중앙처리장치(10)로부터의 연결제어 명령에 따라 명령어 버퍼(34)에 임시 저장되었다가 라우팅 테이블 제어부(40)의 제어에 따라 라우팅 테이블(50)에 기록된다.

한편, 라우팅 테이블 제어부(40)는 주로 라우팅 테이블(50)을 제어하기 위한 제어신호(E*,W*,EC*,CM*)를 발생하는데, CPU 접속부(30)의 명령어 버퍼(34)와 ATM계층 기능모듈 접속부(60)로부터의 제어신호 및 명령어 코드를 중재(다중화)하여 라우팅 테이블 접속부(42)를 통해 라우팅 테이블(50)을 구동한다.

ATM계층 기능모듈 접속부(60)는 VPI/VCI 추출부(61)와 연결 기능 접속부(62)로 구성되는데, VPI/VCI 추출부(61)는 물리계층 서비스 접속부를 경유하여 도착된 유효한 셀 데이타의 흐름으로부터 셀헤더내의 VPI/VCI를 추출하고, 연결기능 접속부(62)는 추출한 VPI/VCI에 따라 라우팅 테이블(50)을 탐색한 결과(MF*) 및 출력창구 식별자를 ATM 셀 라우팅부(70)로 전달한다.

ATM 셀 라우팅부(70)는 셀버퍼(71)와 ATM 셀 라우팅 제어부(72)로 구성되는데, 셀버퍼(71)는 ATM 연결 제어부(20)가 셀헤더에서 추출한 VPI/VCI를 라우팅 테이블(50)에서 참조하는 동안 49바이트 길이의 ATM 계층의 PDU(Protocol Data Unit, 셀 페이로드(Payload))를 저장하고, ATM 셀 라우팅 제어부(72)는 ATM 연결제어부(20)가 VPI/VCI를 라우팅 테이블(50)에서 참조하는 동안 연결기능 접속부(62)에서 전달되는 출력창구 식별자에 따라 출력창구를 결정하고, 창구접속신호를 발생하며 셀버퍼 제어신호를 통해 셀버퍼(71)에 저장되어 있는 PDU를 지정된 출력창구로 전송하기 위한 타이밍을 제어한다.

제3도는 본 발명에 따른 ATM 셀 라우팅 장치가 라우팅 테이블로 사용하는 CAM의 필드를 나타낸 것으로, CAM은 총 64비트의 폭을 가지며 16비트 단위로 제어할 수 있으므로, 32비트는 입력되는 셀의 연결 정보를 저장하여 탐색에 이용하기 위한 비교영역으로 사용하고, 나머지 32비트는 라우팅될 데이타 즉, 출력창구 식별자의 매핑영역으로 사용한다. 여기서 16비트 단위의 필드 이용 제어는 CAM의 초기화시에 정한다.

또한, 비교영역은 CAM의 마스크 레지스터(Mask Register)를 통해 탐색필드를 마스킹할 수 있다.

한편, VPI/VCI는 입력된 셀의 헤더에 포함된 연결정보이고, Port-ID는 VPI/V CI에 대한 출력창구 식별자를 나타낸다.

제4도는 제2도 ATM 셀 라우팅 제어부의 상태변화를 나타낸 것으로, ATM 셀 라우팅 장치는 바이트 클럭 (BCLK : Byte Clock), 셀클럭(CCLK : Cell Clock), 셀유 효 신호(CEN : Cell Enable)에 따라 동작하는데, 바이트 클럭(BCLK)은 데이타 전송시의 동기 클럭이고, 셀클럭(CCLK)은 셀의 시작을 나타내는 1바이트 길이의 클럭이며, 셀 유효 신호(CEN)는 유효한 셀의 도착을 알리는 신호이다.

전원이 인가되거나 동작의 임의 순간에 리셋신호가 수신되면 초기화 상태가 된다. 그리고, 물리계층 서비스 접속부를 통해 유효셀 즉, 도착 셀 데이타(DATA[7:0])가 입력되면 라우팅 테이블 탐색 및 셀 저장상태로 천이하여 셀버퍼(71)에 도착된 셀 데이타를 저장하고 ATM 연결 제어부(20)로부터 매치신호 및 출력창구 식별자를 수신하며, 수신된 출력창구 식별자를 해석하여 출력될 창구를 결정하고 다음 셀전송시 가능할 때(CCLK)까지 대기한다.

다음 셀전송시기(CCLK 도착)가 되면 출력된 창구들과의 접속신호를 발생하는 출력셀 전송상태로 천이하여 셀버퍼(71)에 저장되어 있는 셀을 전송한다.

한편, 추출된 VPI/VCI로 라우팅 테이블(50)을 탐색하여 해당 연결정보가 없으면(MF*=1) 오삽입 또는 오류셀로 판단하여 셀버퍼(71)에 저장되어 있는 셀을 폐기하는 셀폐기 상태로 천이한다.

출력셀 전송상태 및 셀폐기 상태에서 다음 셀 데이타(DATA[7:0]) 및 셀 클럭(CCLK)이 도착하면 라우팅 테이블 탐색 및 셀 저장상태로 천이하게 된다.

제5도는 ATM 계층 기능모듈 접속부에 유효셀이 입력되기 시작한 경우의 ATM 셀 라우팅 장치의 타이밍도를 나타낸 것이다.

DATA[7:0]는 ATM 계층 기능모듈 접속부에 도달하는 8비트 폭의 유효셀에 대한 데이타를, Port-ID[15:0]는 ATM 연결제어부에서 출력되는 출력창구 식별자를 표시하며, 0∼52로 표시한 것은 53바이트의 1셀 데이타를 나타낸다.

HEN은 ATM 연결제어부(20)의 헤더 탐색시간을 나타내는 신호로 1/2셀 타입(27번째 BCLK)까지 유효하고, CEN이 입력되면 1/2셀 주기는 ATM 계층 기능에 의한 라우팅 테이블(50)의 탐색기간으로 할당한다.

라우팅 테이블(50)의 탐색기간 동안 ATM 연결제어부(20)에서 출력되는 Port-ID[15:0]와 라우팅 테이블의 상태신호인 MF* 및 BCLK, CCLK, CEN의 조합에 의해 ATM 셀 라우팅 제어부(72)는 셀 전송 유효기간(TCEN)을 결정한다.

Port-ID[16:0]의 4번째, 5번째 데이타는 출력창구 식별자를 나타내는 것으로, 32비트 길이의 Port-ID[15:0]에 대하여 출력창구를 할당하는 방법에 따라 Port-ID[15:0]를 해석하여 해당 출력창구를 결정하고 다음 셀전송시기에 라우팅한다.

제5도는 3개의 SB 출력창구를 가지는 경우를 나타낸 것인데, TCEN-SB1. TCEN-SB2, TCEN-SB3에 의해 출력창구 SB1,SB2로만 접속신호를 인가하는 멀티캐스트를 나타낸다.

아래의 표 1은 32비트 중 3비트로 3개의 SB 출력창구에서 방송형은 물론 멀티캐스트 서비스까기 지원 가능하도록 출력창구 식별자를 할당하는 예를 나타낸 것이다.

한편, TDATA[7:0]는 버스형태로 출력창구에 접속되어 TCEN-SB1, TCEN -SB2, TCEN-SB3에 의해 유효 유무가 결정되고, MF* 신호가 로우(Law)이면 매치되는 VPI/VCI가 존재하므로 셀전송 유효가 되어 셀버퍼(71)에 저장되어 있는 유효셀(TDATA[7:0])전송되고, MF* 신호가 하이(high)이면 셀전송 유효가 되어 셀버퍼(71)에 저장되어 있는 해당 셀을 읽으면서 다음 접속부에 셀 전송 유효(TCEN)를 표시하지 않음으로써 폐기한다.

또한, ATM 셀 라우팅 제어부(71)는 TCEN* 신호와 함께 셀버퍼 제어신호, 즉 WCLK(쓰기 클럭), WEN*(쓰기 가능), RCLK(읽기 클럭), REN*(읽기 가능), OE*(출력 가능) 신호를 발생하여 입력된 셀의 송수신을 제어한다.

상기와 같이 구성되어 동작하는 본 발명은, CAM을 라우팅 테이블로 사용하고 연결정보를 통해 저장 엔트리의 갯수에 상관없이 하나의 탐색 사이클 동안에 관련 데이타의 탐색을 수행함으로써 탐색 시간을 최소화할 수 있다.

또한, ATM 연결제어부에서 출력되는 연결의 매치(Match)신호와 출력창구 식별자에 따라 해당셀에 대한 출력부의 접속 신호를 제어하여 ATM 셀 라우팅을 수행함에 따라 셀 라우팅시 동시에 동일 셀을 여러개의 창구로 라우팅시킴으로써 브로드캐스팅 및 멀티캐스팅 서비스를 지원할 뿐만 아니라 ATM 계층에서 OAM(Operation And Management)기능중 루우프백 기능, 내부호 처리기능 등의 ATM 계층 기능을 효과적으로 수행할 수 있으며, ATM 프로토콜 뿐만 아니라 라우팅이 이루어지는 어떠한 프로토콜에도 응용될 수 있다.

Claims (5)

1. 라우팅에 관계되는 연결정보 및 출력창구 식별자를 저장하기 위한 연상기억장치; 외부의 중앙처리장치(CPU)로부터 어드레스, 연결정보 및 제어정보를 수신하고 상기 중앙처리장치로 동작상태를 보고하기 위한 접속 수단; 외부의 물리계층 서비스 접속부로부터 도착되는 유효셀로부터 가상경로식별자/가상채널식별자(VPI/VCI)를 추출하기 위한 추출 수단; 상기 추출 수단과 접속 수단의 출력신호에 따라 상기 연상기억장치를 제어하기 위한 제어 수단; 및 상기 제어 수단의 제어에 따라 상기 연상기억장치로부터 출력된 출력창구 식별자에 따라 상기 외부의 물리계층 서비스 접속부를 통하여 도착되는 셀 데이터를 지정된 출력창구로 출력하기 위한 셀 라우팅 수단을 포함하여 이루어진 비동기 전달모드 셀 라우팅 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 접속수단은, 상기 중앙처리장치로부터 어드레스를 수신하여 상기 제어 수단과 셀 라우팅 수단에 대한 선택신호를 발생하는 어드레스 디코더; 상기 중앙처리장치로부터의 연결제어 및 비동기전달모드(ATM) 셀 라우팅에 대한 제어정보를 수신하여 상기 제어 수단으로 전송하는 제어 레지스터; 상기 제어 레지스터의 제어정보에 따른 동작 상태를 상기 중앙처리장치로 보고하는 상태 레지스터; 및 상기 중앙처리장치로부터 인가되는 연결 제어 데이타, 라우팅 테이블 구동 명령코드 및 라우팅값을 임시 저장하는 버퍼링 수단을 포함하여 이루어진 비동기전달모드 셀 라우팅 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 추출 수단은, 외부의 물리계층 서비스 접속부를 통하여 도착되는 유효셀의 셀헤더에서 가상경로식별자 / 가상채널식별자(VPI/VCI)를 추출하는 가상경로식별자/가상채널식별자 추출부; 및 상기 가상경로식별자/가상채널식별자 추출부에서 가상경로식별자/가상채널식별자에 따라 상기 연상기억장치를 탐색하고, 그 탐색결과와 출력창구 식별자를 상기 셀 라우팅 수단으로 전달하는 연결 기능 접속부를 포함하여 이루어진 비동기전달모드 셀 라우팅 장치.
4. 제1항에 있어서, 상시 셀 라우팅 수단은, 셀헤더에서 추출한 가상경로식별자/가상채널식별자를 상기 연상기억장치에서 참조하는 동안 비동기전달모드(ATM) 계층의 프로토콜 데이타 유니트(PDU : Protocol Data Unit)를 저장하는 셀버퍼; 및 상기 제어 수단이 가상경로식별자/가상채널식별자를 상기 연상기억장치에서 참조하는 동안 상기 연상기억장치에서 출력되어 상기 추출 수단을 통하여 입력되는 출력창구 식별자에 따라 출력창구를 결정하여 창구접속신호를 발생하고, 상기 셀버퍼에 저장되어 있는 프로토콜 데이타 유니트를 지정된 출력창구로 전송하기 위한 타이밍을 제어하는 비동기전달모드(ATM) 셀 라우팅 제어부를 포함하여 이루어진 비동기전달모드 셀 라우팅 장치.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 추출 수단의 출력 신호에 따라 상기 연상기억장치를 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 제어신호 발생부; 및 상기 접속 수단과 상기 제어신호 발생부의 제어신호에 따라 상기 연상기억장치를 탐색하여 출력창구 식별자를 상기 추출 수단을 통하여 상기 셀 라우팅 수단으로 출력하는 연상기억장치 접속부를 포함하여 이루어진 비동기 전달모드 셀 라우팅 장치.