KR0155518B1 - 고속 패킷 스위치 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CDMA 시스템 네트워크뿐만이 아니라 일반 교환 시스템의 각 프로세서간 통신 네트워크를 구성할 수 있는 노드간의 포레임 스위치 장치인 고속 패킷 스위치 장치에 관한 것으로서, 그 특징은 고속 패킷 스위치 장치에 있어서, 4가지의 동작 모드로 입출력 신호선 폭을 시스템 설정시와 운용중 변경 지정할 수 있으며 스위치 자체 시험시 시험용 프레임을 선택하며 스위치 입력 신호선을 스위치 내부 전송 신호선 폭으로 변환하는 데이터 변환수단과, 프레임의 어드레스 영역으로부터 순수 어드레스 비트를 추출하는 어드레스 재구성 수단과, 상기 어드레스 재구성 수단에 의해 어드레스가 재구성되는 데에 소요되는 시간동안 프레임 전송을 지연시키는 지연수단과, 프레임의 경로를 결정하는 경로 제어 수단과, 프레임 단위 측면에서 비동기 방식으로 입력되는 모든 입력 포트로부터의 프레임들을 집중시키는 프레임 집중 수단과, 실질적인 프레임 데이터가 저장되는 프레임 입시저장 수단과, 균일한 프레임 버퍼의 크기를 유지시키기 위하여 버퍼를 제어하는 버퍼 제어 수단과, 상기 다수의 프레임 임시저장 수단으로부터 하나의 출력 포트로 프레임을 출력시키는 버퍼 스위치 수단 및 스위치 내부 전송 신호선을 스위치 출력선 폭으로 변환하는 데이터 변환수단을 포함하는 데에 있으므로, 본 발명은 스위칭 방식의 고속 패킷 교환으로 실시간 처리를 요구하는 프레임 전송 서비스가 가능하며, 가변길이의 패킷 프레임에 대한 스위칭이 가능하므로 기존의 HDLC 프레임 형태를 수용하는 통신장치에 적용하여 경제성을 극대화시킬 수 있고 고속 패킷 스위치의 각 입출력단에 데이터 변환기가 있어서 스위치 내부 구조와 무관하게 다양한 입출력 신호선 폭을 수용하여 다양한 통신 네트워크에서의 응용이 가능하다는 데에 그 효과가 있다.

Description

고속 패킷 스위치 장치(High speed packet switch device)

제1도는 본 발명이 적용되는 일반적인 통신 네트워크의 구조도.

제2도는 본 발명으로 구성된 고속 패킷 스위치 장치 모듈의 구조도.

제3도는 본 발명에 따른 고속 패킷 스위치 장치의 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

HPSN : High speed Packet Switch Network

PR : Processor

본 발명은 고속 패킷 스위치 장치에 관한 것으로서, 특히 CDMA 시스템 네트워크뿐만이 아니라 일반 교환 시스템의 각 프로세서간 통신 네트워크를 구성할 수 있는 노드간의 프레임 스위치 장치인 고속 패킷 스위치 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 단위 고소 패킷 스위치 네트워크는 하나의 패킷 스위치 하드웨어 모듈로서, 다수개의 프로세서 및 브리지 노드를 수용하고 있으며, 상호 그물망 구조 또는 계층 구조로 연결될 수 있다.

ATM 스위치에서의 제약 사항인 고정길이 패킷 셀 전송의 한계와 셀간의 동기조건을 극복하게 하는 가변 길이 패킷 전송처리와 스위치 입력 포트간의 상이한 데이터 전송속도를 수용하는 고속 패킷 스위치 장치를 대상으로 한다.

제1도는 본 발명이 적용되는 일반적인 통신 네트워크의 구조도이다.

제1도를 참조하여 본 발명이 적용되는 일반적인 통신 네트워크의 구조를 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크 형상의 일부분을 나타낸 것이다.

단위 고속 패킷 스위치 네트워크(10)는 하나의 패킷 스위치 하드웨어 모듈로서 최대 N개의 프로세서 및 브리지 노드를 수용하고 있으며, 상호 그물망 구조 또는 계층 구조로 연결될 수 있다.

프로세서 노드(11)는 프로세서를 비롯한 단말 장치가 연결되는 노드로 각 단말 노드간의 패킷 송수신 동작에서 프레임의 경로를 제어하는 기본 기능을 가지며, 최대 10Mbps 이내의 전송속도로 RS-422 표준 방식의 U-링크 케이블(13)을 통하여 단말 장치(14)와 프레임을 송수신한다. 브리지 노드(12)는 패킷 스위치 네트워크간의 프레임 전송경로를 제어하는 기능을 가지고, 프로세서 노드에서와 동일하게 RS-422 표준방식의 U-링크 케이블(15)을 통하여 네트워크간 프레임을 송수신한다.

종래에는 스위칭 방식이 고정길이의 패킷 프레임에 대한 스위칭 방식이었으므로 실시간 처리를 요구하는 프레임 전송 서비스가 곤란하였으며, 내부 구조와 밀접한 관계가 있었으므로 다양한 입출력 신호선폭을 수용하지 못하여 다양한 통신 네트워크에서의 응용이 불가능했다는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 HDLC 방식의 프레임 형태를 시스템 백 플레인 버스를 통하지 않고 단일 칩 내에서 노드 간의 스위칭으로 수행될 수 있도록 함으로써 노드 간의 프레임 경로 스위치에 따른 전송 지연을 최소화시키고 데이터 전송률을 최대화시키기 위하여 가변길이를 가지는 프레임을 교환할 수 있게 하는 고속 패킷 스위치 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 고속 패킷 스위치 장치에 있어서, 4가지의 동작 모드로 입출력 신호선 폭을 시스템 설정시와 운용중 변경 지정할 수 있으며 스위치 자체 시험시 시험용 프레임을 선택하며 스위치 입력 신호선을 스위치 내부 전송 신호선 폭으로 변환하는 데이터 변환수단과, 프레임의 어드레스 영역으로부터 순수 어드레스 비트를 추출하는 어드레스 재구성 수단과, 상기 어드레스 재구성 수단에 의해 어드레스가 재구성되는 데에 소요되는 시간 동안 프레임 전송을 지연시키는 지연수단과, 프레임의 경로를 결정하는 경로 제어 수단과, 프레임 단위 측면에서 비동기 방식으로 입력되는 모든 입력 포트로부터의 프레임들을 집중시키는 프레임 집중 수단과, 실질적인 프레임 데이터가 저장되는 프레임 임시저장수단과, 균일한 프레임 버퍼의 크기를 유지시키기 위하여 버퍼를 제어하는 버퍼 제어 수단과, 상기 다수의 프레임 임시저장 수단으로부터 하나의 출력 포트로 프레임을 출력시키는 버퍼 스위치 수단 및 스위치 내부 전송 신호선을 스위치 출력선 폭으로 변환하는 데이터 변환수단을 포함하는 데에 있다.

제2도는 본 발명으로 구성된 고속 패킷 스위치 장치 모듈의 구조도이다.

제2도를 참조하여 본 발명으로 구성된 고속 패킷 스위치 장치 모듈의 구조를 설명하면 다음과 같다.

이는 크게 4종류의 기능 블록으로 구성된다.

모듈 정합 장치(50)는 스위치 장치 모듈 외부와의 U-링크 케이블 신호 정합을 위한 블록으로 RS-422 표준 방식을 지원하며 고장 감내를 위하여 입력 신호에 대한 장애 검출 기능을 가진다.

N×N 고속 패킷 스위치 장치(150)는 본 발명의 주요 기능 블록으로서, 신호선(100)을 통하여 입력되는 프레임 데이터에 대한 경로 제어를 수행하며, 스위치 모듈 전체의 프레임 데이터에 대한 경로 제어가 가능하도록 2단으로 구성된다.

각 단간의 고속 패킷 스위치 장치는 모듈 내부의 신호선(200)을 이용하여 오메가 네트워킹 방식으로 상호 연결되어 제 1 단의 어느 입력 신호선으로 프레임이 입력되어도 제 2 단의 모든 출력 신호선(300)으로 경로 제어될 수 있다.

이 경로 제어 과정에서 제 1 단의 고속 패킷 스위치 장치는 제 2 단의 고속 패킷 스위치 장치(250) 그룹을 결정하는 프레임의 어드레스 영역만을 경로 제어한다.

제 2 단의 고속 패킷 스위치 장치는 모듈 외부의 단말장치 또는 타 네트워크의 브리지 노드를 구분하는 어드레스 영역의 비트 값에 대한 경로 제어를 수행한다.

이러한 경로 제어 기능은 네트워크 시스템 시동시 또는 운용중 필요시 경로 제어 어트리뷰트 관리기 장치(350)로부터 신호선(450)을 통하여 입력되는 어드레스 비트별 경로 제어 어트리뷰트 정보를 이용한다.

또한, 이 정보는 신호선(350)을 통한 외부 네트워크 운용자 또는 네트워크 유지보수 프로세서와의 통신으로 제공된다.

유지보수 관리기 장치(550)는 고속 패킷 스위치 장치 모듈 내의 모든 장애 정보를 신호선(600)을 통하여 수집하고 필요시 장애가 발생된 프레임 경로에 대한 자체 시험을 수행하며, 장애 확인시 해당 경로를 격리시키는 등의 전반적인 유지보수 기능을 수행한다.

그리고, 신호선(500)을 통하여 수시로 네트워크 운용자와 제어신호를 주고 받는다.

제3도는 본 발명에 따른 고속 패킷 스위치 장치의 구조도이다.

제3도를 참조하여 본 발명에 따른 고속 패킷 스위치 장치의 구조를 설명하면 다음과 같다.

이는 10종류의 기능 블록으로 구성된다.

하나의 고속 패킷 스위치 장치는 단일 칩으로 구성 가능한 최대N개의 노드 블록(101)을 수용한다.

입력 프레임 데이터 신호선(102)은 스위치 장치 모듈내의 스위치 장치의 위치, 즉 스위치 장치가 위치하는 단 및 스위치 장치 외부와의 정합에 따라 다양한 신호선 폭을 가질 수 있으며 이것은 데이터 변환기(103)을 통하여 스위치 장치내의 프레임 데이터 전송 신호선 폭으로 변환된다.

본 발명은 입력 신호선(102), 스위치 장치 내부 신호선(117) 및 출력 신호선(116)에 대한 라인 폭(넓이)를 스위치 장치 외부에서 4가지 모드(1,8,16 및 32비트 모드)로 설정할 수 있도록 되어 있어 고속 패킷 스위치 장치의 각 노드에 정합되는 외부 장치와의 정합을 용이하도록 하고 있다.

데이터 변환기(103)는 스위치 장치 운용에 따라 2가지 모드(정상모드, 시험모드)로 동작하며 시험모드일 경우 신호선(118)을 통하여 입력되는 프레임 경로에 대한 스위치 장치 모듈의 자체 시험용 프레임을 선택한다.

데이터 변환기(103)을 통하여 출력되는 프레임 데이터는 지연기(104)내에서 프레임의 목적지 어드레스를 재구성한다.

이는 경로 제어를 수행하는 데에 소요되는 시간만큼 지연되어 3상 출력 제어기(110)로 전송된다.

지연기(104)로부터 입력된 프레임의 목적지 어드레스는 어드레스 재구성기(105)에서 HDLC 통신 방식에 따라 전송하기 이전에 강제 삽입된 0 비트들이 제거되고 재구성된 어드레스는 경로 제어기(107)로 전송된다.

경로 제어기(107)는 스위치 장치 외부의 경로 제어 어트리뷰트 관리기로부터 입력되는 해당 노드의 경로 제어 관련 각종 어트리뷰트 정보를 제공받아 현재 입력되고 있는 프레임의 경로 개폐를 결정한다.

또한, 이는 각 입력 포트별 프레임의 어드레스 신호선(117)을 통하여 입력되는 프레임의 경로 개폐 여부 결과를 개별적인 신호선(109)을 통하여 3상 출력 제어기(110)로 송신한다.

프레임 집중기(111)는 N종류의 신호선 별 비동기식으로 입력되는 프레임을 N보다 적은 출력 신호선으로 집중시키는 기능 블록으로 고속 패킷 스위치 장치의 동일한 목적지 출력 포트로 향하는 프레임들을 버퍼 제어기(112)로 향하는 지정된 출력 포트로 모으는 동작을 수행한다.

이과정에서 프레임 집중기의 집중률을 초과하는 동일 목적지의 프레임들이 동시에 입력되면 출력 포트 수만큼의 프레임을 제외한 나머지 프레임들이 블록킹된다.

버퍼 제어기(112)는 프레임 집중기(111)로부터 출력되는 프레임들을 프레임 버퍼(113)내의 여러 버퍼에 균일하게 저장되도록 프레임 경로를 스위칭하는 기능블록이다.

프레임 버퍼(113)는 출력 버퍼로서 라운드 로빈 방식의 버퍼 스위치(114) 제어에 의하여 저장된 프레임들을 출력 데이터 변환기(115)로 송신한다.

송신된 프레임 데이터는 데이터 변환기(115)에서 고속 패킷 스위치 장치의 해당 출력 포트가 요구하는 데이터 전송률과 신호선(116)폭으로 변환하고 해당 프레임이 유지보수를 위한 자체 시험용일 경우 신호선(120)을 통하여 스위치 장치 외부에 있는 유지보수 관리기로 송신된다.

그러므로, 상술한 바와 같은 본 발명은 스위칭 방식의 고속 패킷 교환으로 실시간 처리를 요구하는 프레임 전송 서비스가 가능하며, 가변길이의 패킷 프레임에 대한 스위칭이 가능하므로 기존의 HDLC 프레임 형태를 수용하는 통신장치에 적용하여 경제성을 극대화시킬 수 있고 고속 패킷 스위치의 각 입출력 단에 데이터 변환기가 있어서 스위치 내부 구조와 무관하게 다양한 입출력 신호선 폭을 수용하여 다양한 통신 네트워크에서의 응용이 가능하다는 데에 그 효과가 있다.

Claims (2)

1. 고속 패킷 스위치 장치에 있어서, 4가지의 동작 모드로 입출력 신호선 폭을 시스템 설정시와 운용중 변경 지정할 수 있으며 스위치 자체 시험시 시험용 프레임을 선택하며 스위치 입력 신호선을 스위치 내부 전송 신호선 폭으로 변환하는 데이터 변환수단과; 프레임의 어드레스 영역으로부터 순수 어드레스 비트를 추출하는 어드레스 재구성 수단과; 상기 어드레스 재구성 수단에 의해 어드레스가 재구성되는 데에 소요되는 시간 동안 프레임 전송을 지연시키는 지연수단과; 프레임의 경로를 결정하는 경로 제어 수단과; 프레임 단위 측면에서 비동기 방식으로 입력되는 모든 입력 포트로부터의 프레임들을 집중시키는 프레임 집중 수단과; 실질적인 프레임 데이터가 저장되는 프레임 임시저장 수단과; 균일한 프레임 버퍼의 크기를 유지시키기 위하여 버퍼를 제어하는 버퍼 제어 수단과; 상기 다수의 프레임 임시저장 수단으로부터 하나의 출력 포트로 프레임을 출력시키는 버퍼 스위치 수단; 및 스위치 내부 전송 신호선을 스위치 출력선 폭으로 변환하는 데이터 변환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 패킷 스위치 장치.
2. 제1항에 있어서, 각 노드별 수신 프레임에 대한 경로 제어를 위하여 상기 어드레스 재구성 수단으로부터 출력되는 순수 어드레스를 자신의 노드뿐만 아니라 타 노드로 송신하는 것을 특징으로 하는 고속 패킷 스위치 장치.