KR0157382B1

KR0157382B1 - 에이티엠 교환기의 스위칭 시스템 및 그의 용량확장방법

Info

Publication number: KR0157382B1
Application number: KR1019930028917A
Authority: KR
Inventors: 최문규; 홍진표
Original assignee: 정장호; 엘진정보통신주식회사
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1998-11-16
Also published as: KR950022453A

Abstract

본 발명은 ATM교환기의 스위칭 시스템 및 그의 확장방법에 관한 것으로, 데이터 전달에 소요되는 지연시간을 최소화하고 공유 출력버퍼를 공유할 수 있도록 함과 동시에 용량 확장을 용이하게 할수 있다.

Description

에이티엠(ATM)교환기의 스위칭 시스템 및 그의 용량확장방법

제1도는 종래의 다단구조 ATM 스위칭 시스템을 도시한 블록도.

제2도는 종래의 상호연결망을 사용한 ATM 스위칭 시스템을 도시한 블록도.

제3도는 본 발명에 따른 ATM 스위칭 시스템의 개념도.

제4도는 본 발명에 따른 ATM 스위칭 시스템의 실시예를 도시한 회로도.

제5도는 제4도의 ATM 스위칭 시스템에서 데이터 기록시의 타이밍도.

제6도는 제4도의 ATM 스위칭 시스템에서 데이터 출력시의 타이밍도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

40a∼40n : ATM 스위치 50 : 제어회로

51 : 제어부 52 : 다중화기

60 : 다중화기 70 : 역다중화기

INB0∼INB3 : 입력버퍼 M0∼M3 : 메모리

OPB0∼OPB3 : 출력버퍼 ADB0∼ADB3 : 주소버퍼

AF0∼AF3 : 주소 FIFO IAF0∼IAF3 : 유휴주소 FIFO

RE0∼RE127 : 레지스터

본 발명은 ATM(Asynchronous Transfer Mode)교환기의 스위칭 시스템에 관한 것으로, 특히 데이터 전달에 소요되는 지연시간을 최소화하고 공유 출력버퍼를 공유할 수 있도록 함과 동시에 용량확장을 용이하게 하도록 한 공유출력버퍼형 ATM교환기의 스위칭 시스템 및 그의 확장방법에 관한 것이다.

ATM 스위치는 음성데이타, 화상데이타 및 일반 데이터등의 정보를 효과적으로 전달할 수 있으므로, 멀티미디어(multi-dedia)환경 및 고속데이터 전송경로가 필요한 스위칭 시스템에 적용되고 있다.

종래의 공유출력버퍼형 ARM 스위치를 확장하는 방법은 제1도에 도시된 바와 같은 다단구조를 사용한 ATM 스위칭 시스템과 제2도에 도시된 바와 같은 상호연결망을 사용한 ATM 스위칭 시스템이 사용되어 왔다.

제1도에 도시된 바와 같이, 다단구조를 사용한 ATM 스위칭 시스템은 다수의 공유출력 버퍼형 ATM 스위치를 다단으로 연결하여 용량확장을 하였다. 입력측에는 공유출력버퍼형 ATM 스위치(1a∼1n)가 위치하고, 출력측에는 공유출력버퍼형 ATM 스위치(3a∼3n)가 위치하고, 그 중간에는 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(2a∼2n)가 위치하여, 3단 구조를 이루고 있다. 입력되는 각 포트의 셀 데이터는 첫 번째단의 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(1a∼1n)에 저장된후 루트에 따라 두 번째단의 공유출력 버퍼형(2a∼2n) 측으로 입력되며, 두 번째 단의 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(2a∼2n)의 셀데이타는 목적지에 따라 세 번째단의 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(3a∼3n)를 통해 출력단으로 출력된다. 즉, 첫 번째 단의 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(1a∼1n)들은 입력 그룹 전용의 메모리 로서 운용되고, 두 번째 단의 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(2a∼2n)는 입/출력 포트에게 공유된 공유 메모리로서 운용되며, 세 번째 단의 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(3a∼3n)는 출력 그룹 전용의 메모리로서 운용된다.

이와 같은 다단구조의 ATM 스위칭 시스템은 셀 데이터 전달시 다단의 공유출력 버퍼형 ATM 스위치를 거쳐서 전달되므로 지연시간이 증가되는 문제점이 있고, 입력포트와 출력포트 측에 위치한 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(1a∼1n,3a∼3n))의 메모리들이 공유되지 않게 되고, 예를들어 3단 구조에서 입출력 포트수를 증가시키는 경우 더 많은 공유출력 버퍼형 ATM 스위치가 소요되어 하드웨어가 매우 복잡하게 되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제2도에 도시된 바와 같은 상호연결망을 이용한 ATM 스위칭 시스템이 제시된 바 있다. 용량에 맞게 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(15a∼15n)를 병렬 연결하고, 그 앞단에 입력 셀데이타의 출력에 맞게 해당 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(15a∼15n)측으로 셀 데이터를 분배하는 상호연결망(10)을 연결하여 이루어 진다. 여기서, 상호연결망의 크기는이다(N은 스위치의 용량, m은 단위 스위치의 입력 포트수, n은 단위스위치의 출력포트수이다). 상호 연결망(10)으로 입력된 각 입력포트의 셀 데이터는 목적지에 따라 해당 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(15a∼15n)측으로 입력되고, 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(15a∼15n)로 입력된 셀 데이터는 목적지에 맞게 해당 출력 포트로 출력되며, 각 공유 버퍼형 ATM 스위치(15a∼15n)의 메모리는 각 출력 그룹 전용 메모리로 운용된다.

이와 같은 상호 연결망을 이용한 ATM 스위칭 시스템은 각 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(15a∼15n)의 메모리가 출력포트 측에 대해서는 공유되지 않으므로 출력 포트 측에 상호연결망을 추가로 설치해야 하고, 용량을 확장하는 경우 하드웨어 구성이 매우 복잡하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 다수의 단위 ATM 스위치를 이용하여 스위칭 시스템의 용량을 효율적으로 확장함으로써 데이터 전달에 소요되는 지연시간을 최소화 하고 공유출력 버퍼를 공유하게 함과 동시에 용량 확장을 용이하게 하도록 한 공유출력 버퍼형 ATM교환기의 스위칭 시스템 및 그의 확장방법을 제공하는데 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다수의 입력포트를 통해 공급된 셀데이타를 다중화하는 다중화기, 상기 다중화기의 출력단에 병렬접속되고 상기 다중화기로 부터 공급된 셀데이타를 저장하였다가 출력하는 다수의 스위치 역할을 하는 공유버퍼, 상기 공유버퍼로 부터 공급된 셀데이타를 역다중화하여 다수의 출력포트를 통해 출력하는 역다중화기 및, 상기 공유버퍼의 셀데이타 저장 및 출력동작을 제어하는 제어회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 교환기의 ATM 스위칭 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은 다수의 셀데이타 입력포트를 다중화기에 접속하는 제1과정, 다수의 셀데이타 출력포트를 역다중화기에 접속하는 제2과정 및, 상기 다중화기의 출력단과 상기 역다중화기의 입력단 사이에 다수의 공유버퍼를 병렬접속하여 셀데이타의 전달 경로를 확장하는 제3과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 ATM교환기의 스위칭 시스템 확장방법을 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 ATM 스위칭 시스템의 개념도이고, 제4도는 본 발명에 따른 ATM 스위칭 시스템의 실시예를 도시한 회로도이고, 제5도는 제4도의 ATM 스위칭 시스템에서 데이터 기록시의 타이밍도이며, 제6도는 제4도의 ATM 스위칭 시스템에서 데이터 출력시의 타이밍도이다.

본 발명에 의한 ATM 스위칭 시스템의 개념적인 구성은 제3도와 같이 이루어 진다. 즉, 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(20a∼20n)를 병렬로 연결하여 입력포트(IP0∼IPn)와 출력포트(OP0∼OPn) 측에서 각 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(20a∼20n)의 메모리를 공유하도록 이루어 지며, 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(20a∼20n)를 확장하는 경우 단위 스위치 만 확장될뿐 다른 하드웨어의 추가는 없게 된다.

예를들어, 32X32 공유출력 버퍼형 ATM 스위치를 4개 만큼 연결하여 구성한 128X128 크기의 ATM 스위칭 시스템은 제4도에 도시된 바와 같이 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(40a∼40d), 다중화기(60), 역다중화기(70) 및 제어회로(50)를 구비하여 이루어 진다. 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(40a∼40d)의 각각은 입력퍼버(INB), 메모리(M), 출력버퍼(OPB) 및 주소버퍼(ADB)를 구비하여 이루어지고, 제어회로(50)는 제어부(51), 주소 FIFO(Address First-In First-Out ; AF0∼AF3), 레지스터(REO∼RE127) 및 유휴주소 FIFO(IAF0∼IAF3)를 구비하여 이루어 진다.

다중화기(60)는 입력포드(IP0∼IP127)로 부터 공급되는 셀데이타를 시분할 방식으로 다중화하여 입력버퍼(INB0∼INB3) 측으로 출력하며, 입력버퍼(INB0∼INB3)는 다중화기(60)로 부터 공급된 셀데이타를 제어부(51)의 제어에 따라 메모리(M0∼M3) 측으로 출력한다. 메모리(M0∼M3)는 주소버퍼(ADB0∼ADB3)로 부터 공급된 주소에 따라 셀데이타를 저장 및 출력하는데, 주소버퍼(ADB0∼ADB3)는 다중화기(52)로 부터 공급된 주소를 제어부(51)의 제어에 따라 메모리(M0∼M3) 측에 출력한다. 출력버퍼(OPB0∼OPB3)는 메모리(M0∼M3)로 부터 공급된 셀데이타를 제어부(51)의 제어에 따라 역다중화기(70) 측으로 출력하며, 역 다중화기(70)는 출력버퍼(OPB0∼OPB3)로 부터 공급된 셀 데이터를 역다중화시켜 출력포트(OP0∼OP127) 측으로 출력한다.

제어회로(50)의 제어부(51)는 서브타임 슬롯 순서에 따라 메모리(M0∼M3)에 셀 데이터를 기록하도록 유휴주소를 발생하고 메모리(M0∼M3)에 저장된 셀데이타를 호처리 정보에 따라 소정의 출력포트(OP0∼OP127) 측으로 출력하도록 서브타임 슬롯에 맞게 주소를 발생한다. 주소 FIFO(AF0∼AF3)의 각각은 32개의 주소 FIFO를 구비하여 제어부(51)로 부터 공급되는 데이터 출력용 어드레스가저장되는데, 이 128개의 주소 FIFO는 각각 출력포트(OP0∼OP127)로 출력되는 셀데이타의 주소를 저장한다. 레지스터(RE0∼RE127)는 주소 FIFO(AF0∼AF3)로 부터 공급된 주소를 출력한다. 유휴주소 FIFO(IAF0∼IAF3)에는 제어부(51)로 부터 공급되는 유휴주소들이 저장되는데 이 유휴주소들은 메모리(M0∼M3)에 셀 데이터 기록시에 사용된다. 다중화기(52)는 메모리(M0∼M3)에 셀데이타 기록시 유휴주소 FIFO(IAF0∼IAF3)로 부터 공급된 주소를 주소버퍼(ADB0∼ADB3)와 제어부(51) 측으로 출력하며, 메모리(M0∼M3)의 셀데이타 출력시 레지스터(RE0∼RE127)로 부터 공급된 주소를 주소버퍼(ADB∼ADB3)와 제어부(51) 측으로 출력한다. 제어부(51)는 셀데이타 기록시 유휴주소 FIFO(IAF0∼IAF3)로 부터 출력되었던 유휴주소를 다중화기(52)를 통해 공급받아 주소 FIFO(AF0∼AF3)에 저장하여 놓고, 주소 FIFO(AF0∼AF3)에 저장된 주소를 셀데이타 출력시에 다중화기(52)를 통해 출력하며, 셀데이타 출력시에 출력된 주소를 수신하여 다시 유휴주소 FIFO(IAF0∼IAF3)에 기록함으로써 주소를 순환적으로 반복사용 한다.

초기에 제어부(51)는 유휴주소 FIFO(IAF0∼IAF3)의 각각에 메모리(M0∼M3)을 어드레싱하기 위한 주소들을 저장하며, 주소 FIFO(AF0∼AF3)에는 주소를 저장하지 않는다. 임의의 ATM 타임슬롯에서 다중화기(60)의 입력단에는 최대 128개의 셀데이타들이 공급되며, 이들 셀데이타들은 시분할 방식으로 다중화된어 첫 번째 입력포트(IP0)의 셀데이타로 부터 시작하여 차례로 스위치의 데이터 버스에 출력된다. 그리고, 하나의 ATM 타임슬롯은 128개의 서브 타임슬롯으로 나누어지며, 예를들어 5번째 서브 타임슬롯 동안에는 5번째 입력포트(IP5)에서 입력된 셀데이타들을 메모리(M0∼M3)에 저장하고 메모리(M0∼M3)에 저장된 셀데이타를 임의의 출력포트(OP0∼OP127) 측으로 전송함으로써 공유출력 버퍼형 ATM 스위치(40a∼40d)는 데이터 기록 및 데이터 출력동작을 수행하게 된다.

제4도, 제5도 및 제6도에서 MO는 다중화기(60)의 출력이고, A는 다중화기(52)의 출력, C0∼C3은 제어부(51)로 부터 입력버퍼(INB0∼INB3)에 입력되는 제어신호, C4∼C7은 제어부(51)로 부터 주소버퍼(ADB0∼ADB3)에 입력되는 제어신호, AB0∼AB3은 주소버퍼(ADB0∼ADB3)의 출력, C8∼C11은 제어부(51)로 부터 출력버퍼(OPB0∼OPB3)에 입력되는 제어신호, IB0∼IB3은 입력버퍼(INB0∼INB3)의 출력, OB0∼OB3은 출력 버퍼(OPB0∼OPB3)의 출력이며, MI는 역다중화기(70)의 입력이다.

메모리(M0∼M3)에 셀데이타를 기록하는 경우에는 제5도의 도시된 타이밍도와 같이 동작한다. 다중화기(60)는 셀데이타를 다중화하열 제5도의 MO형태로 출력하는데 도면에서 엑티브는 셀데이타가 있는 상태를 나타내며 아이들은 셀데이타가 없는 상태를 나타낸다. 이때, 제어부(51)는 셀데이타가 저장될 메모리(M0∼M3)의 주소를 유휴주소 FIFO(IAF0∼IAF3)와 다중화기(52)를 통해 주소버퍼(ADB0∼ADB3) 측으로 출력시키고, 주소버퍼(ADB0∼ADB3)를 제어하여 메모리 (M0∼M3)중 하나가 선택되도록 한다[초기에 유휴주소 FIFO(IAF0∼IAF3)는 각각 메모리(M0∼M3)의 주소들이 저장됨]. 즉, 첫 번째 셀데이타에 대한 주소는 유휴주소 FIFO(IAF0)에서 발생되고 주소버퍼(ADB0)가 선택되어 메모리(MO)에 저장된다. 두 번째 셀데이타에 대한 주소는 유휴주소 FIFO(IAF1) 에서 발생되고 주소버퍼(ADB1)가 선택되어 메모리(M1)에 저장된다. 이와 같은 과정으로 셀데이타들은 메모리(M0∼M3)에 교대로 저장된다. 그리고, 셀데이타를 메모리(M0∼M3)에 저장할 때 사용된 주소는 제어부(51)에 의해 수집되어 목적지 출력포트(OP0∼OP127)에 따라서 주소 FIFO(AF0∼AF3)의 FIFO 0∼127에 할당되어 입력된다(초기에 주소 FIFO는 비어있는 상태임). 이와 같은 과정으로 셀데이타들은 모메리 (M0∼M3)에 교대로 기록된다.

메모리(M0∼M3)에 저장된 셀데이타를 출력하는 경우에는 제6도에 도시된 타이밍도와 같이 동작한다. 주소 FIFO(AF0∼AF3)에는 레지스터(RE0∼RE127)가 연결되어 있으며, 이 레지스터(RE0∼RE127)에는 주소 FIFO(AF0∼AF3)로부터 제일먼저 입력된 주소가 저장된다. 예들들어, 이전에 임의의 i-1번째 서브타임 슬롯에서 임의의 i-1번째 레지스터 주소에 따라 임의의 메모리 j-1에서 출력 포트 i-1로 셀데이타가 출력된 것으로 가정하면, i번째 서브타임슬롯에서 i번째 레지스터의 주소가 메모리 j의 주소인 경우 i번째 레지스터의 주소는 다중화기(52)를 통해 해당 주소버퍼 측으로 입력됨과 동시에 제어부(51)에 입력된다. 이에 따라서, 메모리 j의 셀데이타는 출력포드 i로 출력되고 i번째 주소 FIFO의 맨처음 입력된 주소가 i번째 레지스터에 저장된다. 만일, i번째 서브타임슬롯에서 i번째 레지스터의 주소가 메모리 j의 주소가 아니거나 i번째 레지스터에 아무런 주소가 저장되어 있지 않으면 i번째 서브 타임슬롯에서는 셀데이타가 출력되지 않는다. 또한, 만일 연속된 임의의 ℓ개 서브타임슬롯에서 셀데이타가 출력되지 않은 경우에는 다음 서브타임슬롯에서 ℓ+1개의 메모리를 검색함으로써 메모리 효율을 증가시킬수 있다. 버스트 데이터가 발생되어 셀데이타를 연속적인 출력포트(예를들어 i, i+1, i+2,----)를 통해 방송형태로 출력할 때 번호가 작은 출력포트가 우선순위로 출력되는 현상이 발생되는데, 이러한 불공정성을 해결하기 위해서 128개의 포트중 입출력 포트용으로는 127개가 운용되고 나머지 한 포트는 호처리 프로세서 등에 할당하여 주면된다.

이상설명한 바와 같이, 본 발명은 데이터 전달에 소요되는 지연 시간을 최소화하고 공유 출력버퍼를 공유함과 동시에 용량 확장을 용이하게 할수있으므로, 공유출력버퍼형 ATM 교환기에 유용하게 적응할 수 있다.

Claims

ATM교환기의 스위칭 시스템에 있어서, 다수의 입력포트를 통해 공급된 셀데이타를 다중화하는 다중화기, 상기 다중화기의 출력단에 병렬접속되고 상기 다중화기로 부터 공급된 셀데이타를 저장하였다가 출력하는 다수의 ATM 스위치, 상기 ATM 스위치로 부터 공급된 셀데이타를 역다중화하여 다수의 출력포트를 통해 출력하는 역다중화기 및, 상기 ATM 스위치의 셀데이타 저장 및 출력동작을 제어하는 제어회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 ATM교환기의 스위칭 시스템.
상기 ATM 스위치의 각각은 상기 다중화기로 부터 공급된 셀데이타를 상기 제어회로의 제어에 따라 출력하는 입력버퍼, 상기 제어회로로 부터 공급된 주소를 상기 제어회로로 부터의 제어신호에 따라 출력하는 주소버퍼, 상기 입력버퍼로 부터 공급된 셀데이타를 상기 주소버퍼로 부터 공급된 주소에 따라 저장 및 출력하는 메모리 및, 상기 메모리로 부터 공급된 셀데이타를 상기 제어회로로 부터의 제어신호에 따라 상기 역다중화기 측으로 출력하는 출력버퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 ATM교환기의 스위칭 시스템.
제1항에 있어서, 상기 다중화기를 통해 입력되는 버스트 데이터를 방송형태로 출력하기 위해 상기 다중화기의 입력포트오나 상기 역다중화기의 출력포트 중의 1개 포트를 다른 용로 로 할당하는 것을 특징으로 하는 ATM교환기의 스위칭 시스템.
제1항 또는 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어회로는 호처리정보와 시스템 클럭에 따라 상기 입력버퍼, 주소버퍼 및 출력버퍼 측으로 제어신호를 출력함과 동시에 셀데이타 저장용 및 출력용 주소를 관리하는 제어부, 상기 제어부로 부터 공급된 셀데이타 저장용 주소를 저장했다가 출력하는 다수의 유휴주소 FIFO, 상기 제어부로 부터 공급된 셀데이타 출력용 주소를 저장했다가 출력하는 다수의 주소 FIFO, 상기 주소 FIFO로 부터 공급된 셀데이타 출력용 주소를 출력하는 다수의 레지스터 및, 상기 유휴주소 FIFO와 상기 레지스터로 부터 공급된 셀데이타 저장용 및 출력용 주소를 선택하여 상기 주소버퍼와 제어부 측으로 출력하는 다중화기를 구비하는 것을 특징으로 하는 ATM교환기의 스위칭 시스템.
ATM교환기의 스위칭 시스템 확장방법에 있어서, 다수의 셀데이타 입력포트를 다중화기에 접속하는 제1과정, 다수의 셀데이타 출력포트를 역다중화기에 접속하는 제2과정 및, 상기 다중화기의 출력단과 상기 역다중화기의 입력단 사이엔 다수의 ATM 스위치를 병렬접속하여 셀데이타의 전달경로를 확장하는 제3과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 ATM교환기의 스위칭 시스템 확장방법.