KR0157989B1 - Atm 교환기 - Google Patents

Abstract

[ATM 교환기]

종래의 기술/기술적 문제점 : 교환망(20)을 통해 호출동작이 실행되는 동안, 그 경로는 그 교환망이 순간적으로 부하되는 호출에 대해 선택되어 호출동작이 유지된다. 기존의 통신 장치를 재배열함으로써 지역적 혼선을 감소시키는 문제점은 그 배열 과정중에 발생하는 오차로 인하여 충분히 해결될 수 없다.

기본 사상 : 가상 통신장치를 동작하는 ATM 교환기가 제공될 경우 그 장치는 가상통신 모드에서 셀에 대한 보정계수를 보증한다.

해결책 : 교환망의 각 출력은 보정계수를 출력하는 셀이 보증되도록 출력장치(30)에 의해 추종된다.

장점 : 가상통신장치는 오차가 항상없이 순간적으로 부하되는 교환망을 이용할 수 있다. 보정계수의 보증은 지연 지퍼에 대해 양호하게 보상되도록 수행될 수 있다.

Description

ATM 교환기

제1도는 본 발명에 따른 교환기의 개략적 블록도.

제2도는 본 발명에 따른 교환기의 출력 유니트의 블록도.

제3도는 제2도의 출력 유니트에 포함된 버퍼의 구성을 나타낸 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,1' : 버퍼 2 : 메모리 관리 장치

3,4 : 멀티플렉서 5a,5b,8 : 래치

6,7 : 비교기 9 : 카운터

20 : 교환망 21 : 입력 메모리

22 : 기입 제어기 23 : 기입 카운터

25 : 판독 카운터 30,100 : 출력 유니트

본 발명은 ATM 교환기에 관한 것이다.

지금까지 ATM 교환기에 대한 많은 디자인이 제안되고 있다. 그중에, 1987년 9월호 Der Fernmelde =Ingenieur 제9권에 기재된 발명자 W.Schmidt의 논문에는 Vermittlungsablauf의 제목으로 섹션 3의 6∼9 페이지에 걸쳐서, ATM 교환기에서의 기본적인 교환 순서를 개시하고 있다.

경로 정보(path information)는 각 교환 장치에서 접속(connection) 테이블에 의해 측정된 접속 번호(가상 채널 식별자 : VCI) 및, 각 교환 장치가 직접 제어되는 복수개의 어드레스[루팅 태그(routing tag)]에 존재할 수 있다. 이러한 예는 잘 알려진 기술이다.

교환망을 통해 호출(call)이 이루어지는 동안, 경로는 그 교환망의 순시 로딩(instantaneous loading)에 의해 선택되며 선택된 경로는 호출 기간 동안 계속 유지된다. 이러한 경우, 새로운 접속에 대해 가능한 모든 경로가 이미 로드(laod) 되어, 새로운 접속이 허용될 수 없는 현상이 일어날 수 있다. 하지만, 대부분의 경우, 새로운 접속을 방해하는 기존 접속중 하나는 교환망을 통해 여전히 로드 가능한 다른 경로를 따라 루팅될 수 있다. 이 문제점은 종래의 교환기에서 발생한다. 그 문제점은 기존의 통신 접속을 재정렬하여 로컬 블록킹을 제거시킬 수는 있지만, 그 재정렬 과정 중에 발생하는 에러 때문에 충분이 해결할 수가 없었다.

본 발명의 특허청구의 범위 제1항에 따른 ATM 교환기는 기존의 접속을 재정렬하는 동안 발생하는 에러에 영향을 받지 않는다.

본 발명의 다른 구성은 종속항에 기재되었다.

본 발명의 기본적 사상은 ATM 교환 동작을 가상 접속으로 행하게 하여 접속없는 접속(connectionless connection)으로서 출력단에서 셀의 정확한 순서를 보증하는데 있다.

접속없는 접속은 가상 접속으로서, 접속중의 각 셀은 동일한 경로만을 따르지 않고 진행 가능한 모든 경로로 분배된다. 이러한 동작 방식은 매우 균일한 로딩이 되게 한다. 또, 통화량 측정이 필요 없어 통화량 측정에 필요했던 장치는 불필요하게 된다. 하지만, 이 동작 방식은 인식 가능하지가 않다. 외부적으로 모든 접속은 가상 접속과 같이 작용한다. 따라서, 교환기 내부에서의 상호 추월은 통제될 수 없기 때문에 출력 유니트에서 각 셀에 대한 정확한 순서를 조사할 필요가 있다.

모든 ATM 교환기가 접속없는 접속으로 동작되거나 동작될 수 있는 것이 아니다. 특히, 교환기가 분배(방송) 서비스를 행하고 있고, 교환망에서 필요한 카피를 행할 경우에는, 적어도 분배 서비스에 대해서만 가상 접속이 가능해진다. 하지만, 분배 서비스의 경우에 있어서, 기존의 접속을 재정렬함으로써 로컬 블록킹을 해소할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

정확한 셀 순서를 복원하기 위한 출력 유니트가 각 출력에 제공되면, 가상 접속은 교환망의 순시 로딩에 대한 에러를 방지할 수 있다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조로 하여 설명한 이하의 내용으로부터 명백히 이해될 것이다.

제1도에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 교환기는 다른 교환기와 마찬가지로 복수개의 입력 E, 복수개의 출력 A 및 교환망(20)을 갖는다. 본 발명에 따르면, 출력 유니트(30)는 교환망(20)과 각 출력 A 사이에 제공된다. 또한, 본 발명의 특정 실시예에 따른 입력 유니트(10)는 각 입력 E와 교환망(20) 사이에 제공된다.

설명에 앞서, 대부분의 교환기들은 이와 유사한 구성을 가지고 있음에 유의해야 한다.

각 입력 유니트(10)는 방향이 설정된 접속 경로에 대한 경로 정보를 전환될 각 셀에 교환망을 통해 부가하는 기능을 포함한다. 이러한 동작 과정은 인용된 문헌 Der Fernmelde =Ingenieur 으로부터 공지된 것이다. 또, 보다 상세한 내용은 이 분야에서 숙련된 자들에게 잘 알려져 있다.

인용 문헌 제7쪽 둘째 단락에서 System, die mit Zeitmarken arbeiten(타임 스탬프에 의해 동작하는 시스템)을 참조할 수 있다. 이 시스템에서 패킷의 도달 시간은 측정되어 입력 노드에서 패킷 정보에 부가되어야만 한다.

이들 타임 스탬프가 충분히 정확한 분해능을 제공하는 경우, 타임 스탬프는 셀의 순서를 라벨링하는데 사용될 수 있다. 사실상, 타임 스탬프가 반드시 필요한 것은 아니다하더라도 동일한 다른 방법이 순서를 라벨링하는데 사용될 수 있다. 하지만, 각 입력 유니트 내의 독립적인 모듈-N 카운터를 사용하여 상기 라벨들(이하에서는 제1종류의 라벨이라 칭한다)을 할당하는 것이 가능하다. 정확한 순서는 각 접속의 셀들 사이에서만 보증되어야 하기 때문에, 만일 존재한다면, 접속 번호는 제거의 기준으로서 사용될 수 있다. 접속 번호들은 이하에서 제2종류의 라벨로서 칭한다. 제1 종류의 라벨은 각 접속의 셀에 대하여 독립적으로 할당될 수도 있고, 하나의 입력 유니트를 통해 루팅된 모든 접속의 셀에 대하여 공동으로 할당될 수도 있다.

또한, 교환기에 입력 될때 셀들에 수반된 정보는 교환기 내에서 경로 선택을 위하여 측정될 수 있고, 출력 유니트 내에서 셀의 순서를 판정하기 위해 측정될 수 있다. 이러한 경우에 있어서 특수한 장치, 즉 여기에서는 입력 유니트는 필요가 없게 된다.

교환망(20)은 동일 접속의 모든 셀들이 방향 설정된 접속 경로에 따르는 어떠한 교환망도 가능하다.

출력 유니트(30)의 실시예는 제2도 및 제3도를 이용하여 설명된다.

본 실시예의 기본적 사상은 교환망 내에서 오래된 셀이 임시 저장될 수 없음이 확실해 질때까지, 출력에서 각 셀을 유지하는 것에 있다. 이 셀이 통과되기 앞서, 체크 동작이 수행되어, 상기 셀보다 나중에 출력에 도달한 셀중의 하나가 상기 셀보다 먼저 출력되어야 하는 지를 결정한다.

이것은 출력단에, 적어도 일부분이 시프트 레지스터 방식으로 동작되는 버퍼를 제공하여 미리 설정된 지연을 발생함으로써 실현된다. 셀의 출력에 앞서, 적어도 시프트 레지스터 방식으로 동작하는 부분의 버퍼가 조사되어 나중에 기입된 셀이 먼저 출력되어야 하는 지가 결정되고, 만일 그럴 경우, 두 셀은 상호 교환된다.

본 실시예의 출력 유니트에 있어서, 데이타 스트림은 모든 셀 비트가 병렬 라인으로 동시에 전송되는 것으로 가정한다. 하지만, 일반적으로 이러한 경우는 없고 특정한 이점이 있는 것도 아니다. 그러나, 한편으로는 직렬 병렬 변환기, 병렬 직렬 변환기 및 버퍼 등의 수단에 의해서 전술한 데이타 스트림을 발생할 수도 있고, 다른 한편으로는 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예를 예컨대, ATM 교환기에 이용되는 것과 같이 특정 데이타 포맷에 쉽게 적용할 수 있을 것이다. 그러한 경우에, 버퍼는 셀 그 자체를 저장하는 것이 아니라, 별도의 메모리에 저장된 셀을 복구하고 재정렬하는데 필요한 정보만을 저장하는 것이 유리하고 또 필요하다. 간접 어드레싱은 이 기술 분야의 숙련자에게는 잘 알려져 있는 것이다. 이 간접 어드레싱은 실시예에 보인 대로 용이하게 이용될 수 있으며, 이때에는 데이타 대신에, 그 데이타의 어드레스가 저장된다.

제2도에 도시한 출력 유니트는 버퍼(1), 메모리 관리 장치(2), 2개의 멀티플렉서(3,4), 2개의 래치(5a,5b), 2개의 비교기(6,7), 추가의 래치(8) 및 카운터(9)를 포함한다.

버퍼(1)는 p개의 위치를 갖는다. 각 위치는 하나의 완전한 셀을 포함할 수 있다. 본 발명의 주요 특징에 따르면, 각 셀은 순서 번호로 정의된 제1 종류의 라벨, VCI(가상 회로 식별기)로 정의된 제2 종류의 라벨 및 데이타로 정의된 셀의 나머지로 이루어진다. 제2도의 도시는 개개 부분에 대한 실제의 메모리의 조건들을 정확하게 도시하지는 않고 있다.

제1 종류의 라벨을 할당하기 위해서는 모듈로-N 카운터를 이용하는 것이 바람직한데, 여기서, N은 미리 설정된 시간 내에서 N/2 보다 작은 번호가 제1 종류의 라벨로서 할당되도록 큰 값으로 선택되어야 한다. 모든 번호가 주기적으로 발생하므로, 확실성을 얻기 위해 양 방향으로 충분한 거리가 유지되어야만 한다. N을 특정한 값으로 선택하면, 모든 셀들은 번호가 할당될 때에 상기 미리 설정된 시간 이내에서 원래의 순서대로 정확히 재구성될 수 있다. 상기 시간은 허용된 에러율을 제외하고, 상기 시간 내에 각 셀이 버퍼(1)의 마지막 r의 위치를 통과할 수 있도록 프리세트되어야만 한다. 프리세트되어야 할 시간에 대한 대략적인 안내값은 제1 종류의 라벨의 할당과 출력 유니트에의 도달 사이에서 발생하는 최대 지연과 최소 지연 사이의 차의 2배가 된다.

제2 종류의 라벨 VCI는 특수한 가상 접속과 셀의 관련성을 식별한다.

셀의 나머지인 데이타 대신에 이 나머지가 별도의 메모리에 저장될때의 어드레스가 버퍼(1)에 저장될 수 있다.

버퍼(1)는 3부분으로 나누어지는데, 즉, 위치 1 내지 d로서 시프트 레지스터로 라벨링된 시프트 레지스터형 동작 부분 및 FIFO로 라벨링된 FIFO 메모리형 동작 부분으로 나누어지고, 상기 FIFO 메모리형 동작 부분은 위치 d+1 내지 r과 r+1 내지 p를 각각 갖는 2개의 부분으로 구성된다. 적어도 위치 1 내지 r은 그들 각각의 내용이 판독되어질 수 있고 또는 새로운 내용이 그 각 위치에 기입될 수 있도록 개별적으로 액세스 가능해야만 한다.

버퍼 사이즈 예컨대, d, r 및 p에 대한 수치의 선택은 특정 장치에 의존한다. 주요한 고려의 대상으로서는 허용 가능한 에러율, 제1 브랜칭 포인트로부터 셀의 최소 및 최대 지연, 하나의 출력 유니트를 통해 허용 가능한 동시 접속 수, 단위 시간당 접속이 가능한 셀의 최대 및 최소의 수 및, 단위 시간당 셀 수에 대한 허용 가능한 변수가 있다. 통상의 장치에 있어서, 시뮬레이션은 d=10, r=34 및 p=330의 값을 나타낸다. 이 값은 다른 경우에 대한 대략적인 안내 값으로서 간주될 수 있다. 개개의 경우의 최적화를 위해, 개별적인 조사가 필요하다. 순서 번호의 제1 종류의 라벨에 대한 값의 범위의 선택은 전술한 값에 의존한다. 라벨의 접속-특성 결정과 상기 수치에 대하여 안내값은 N=512이다.

셀 입력으로 라벨링된 출력 유니트의 입력에 도달한 셀은 출력 유니트에서 종단하는 셀인지 또는 출력에 전송되어야 하는 셀인지에 대하여 먼저 조사된다. 한편, 그 셀이 빈 셀인지, 그리고 출력 유니트(반대로 도달할 수 없는 후자에 접속된 통상의 입력 유니트)에 대해 제어 신호를 포함하는 셀인지가 조사된다. 출력될 셀은 버퍼(1)에 입력되어, FIFO 메모리의 방식으로 동작되는 부분 내의 가장 낮은 자유 위치로 폴 쓰루(fall through)된다. 셀이 출력에 공급될 때 마다, 버퍼 내의 모든 셀들은 하나의 위치씩 하강 이동된다. FIFO 메모리의 마지막 위치가 점유될 경우, 그곳에 포함된 셀은 시프트 레지스터 d의 제1 위치로 전송될 수 있다. 위치 d+1이 비게 되면, 빈 셀은 위치 d로 기입되어야만 한다. 적어도 임의의 다른 셀과 관련한 각 셀의 잔류 시간은 버퍼(1) 내의 위치로부터 산출될 수 있다. 버퍼(1)로부터의 출력은 이하에 설명된다.

메모리 관리 장치(2)는 제2도에서 매우 개략적으로 나타내었다. 메모리 관리 장치(2)는 2가지의 기능을 갖는다. 첫째로, 버퍼(1)의 전술한 정상 동작을 관리한다. 이것은 어드레스로 라벨링된 어드레스, 기입 명령 W 및 판독 명령 R를 공급함에 의해 수행된다. 제2도에 도시하지 않았지만, 기입되어질 셀의 존재 또는 부재에 대한 정보도 필요하다. 둘째로, 인가된 Swap 명령에 따라서, 카운터(9)에 의해 어드레스된 위치의 내용을 래치(5b)의 내용으로 교체한다.

버퍼(1)의 위치 2 내지 r 중의 임의의 하나의 내용은 멀티플렉서(3)를 통하여 선택적으로 액세스되어, 래치(5a)로 전송될 수 있다. 메모리 위치는 카운터(9)의 어드레스에 의해 선택된다.

출력 사이클의 개시시에, 버퍼(1)의 위치 1의 내용은 멀티플렉서(4)를 통하여 래치(5b)로 전송된다. 이것은 카운터(9)가 리셋, 즉 0으로 되는 경우이다. 멀티플렉서(4)에 공급된 특정 명령어 Swap 래치(5a)의 내용이 래치(5b)에 전송되게끔 한다. 전술한 명령 Swap에 의해 래치(5b)로부터 데이타가 기입되고 판독되는 사실은 이 기술 분야에서는 잘 알려져 있다.

비교기(6)는 래치(5a,5b) 내에 현재에 저장된 2개의 셀의 제2 종류의 라벨 VCI를 비교한다. 제2 종류의 2 라벨이 동일한 경우, 예컨대 동일 접속에 2개의 셀이 속한 경우에는 잇따른 비교기가 활성화된다.

비교기(7)는 래치(5a,5b) 내에 저장된 2개 셀의 제1 종류의 라벨 즉, 순서 번호를 비교한다. 비교기(6)는 동일 접속에 속한 2개의 셀을 표시하고, 비교기(7)가 래치(5a)에 저장된 셀이 래치(5b)에 저장된 셀보다 오래된 것일 경우, 명령 Swap은 제공되어, 오래된 셀이 래치(5b)로 전송되게끔하고, 오래되지 않은 셀을 버퍼(1) 내의 오래된 셀의 위치로 점유하게끔 한다. 그러므로, 2개의 셀은 서로 상호 교환된다.

카운터(9)는 정확한 타이밍을 제공한다. 미리 설정된 클록 속도 T로 2부터 r까지 주기적으로 카운터한다. 카운터(9)가 카운터 r에서, 0으로 리셋 될 경우, 하나의 출력 사이클은 종단되며, 다음의 출력 사이클이 개시된다. 특정 접속에 속한 가장 오래된 셀이 있는 이전의 사이클에서 발견된 래치(5b)의 내용은 래치(8)로 전송되며, 셀 출력으로 출력된다. 이와 동시에, 버퍼(1)의 위치(1)의 내용은 멀티플렉서(4)를 통하여 래치(5b)로 전송된다. 그 후, 위치 2 내지 r은 동일 접속(제2 종류의 라벨)의 오래된 셀(제1 종류의 라벨)을 위해 연속적으로 서치된다. 결국, 이들 위치 각각의 내용은 멀티플렉서(3) 내지 래치(5a)를 통하여 전송되며, 비교기(6,7)에 의해 비교된다. 전술한 교환 작용 Swap은 카운터(9)의 카운트 r에서, 고려되는 접속의 가장 오래된 셀이 사실상 래치(5b)에 저장되도록 보증하며, 이 접속의 모든 오래되지 않은 더 새로운 셀들은 여전히 또는 다시 버퍼(1)로 저장된다.

제2도의 출력 유니트의 도시는 주로 출력 유니트의 동작을 하기 위한 것이다. FIFO 메모리의 방식으로 동작되는 부분과, 시프트 레지스터의 방식으로 동작되는 부분으로 구성된 버퍼의 구성 및 관리는 제3도로부터 명백해진다. 기입 및 판독 명령의 분배를 포함하는 클록 분배는 제3도에 나타내지 않았다.

버퍼는 랜덤 액세스 메모리(RAM:1')로 실현된다. 들어올 셀은 입력 메모리(21)를 통해 데이타 버스인 데이타에 공급되며, 데이타 버스에 랜덤 액세스 메모리(1')가 접속된다. 기입 제어기(22)는 기입될 셀이 공급될때 입력 메모리(21)에 의해 활성화되어 비치상태로 된다. 기입 카운터(23)를 통하여, 어드레스 PW가 어드레스 버스인 어드레스를 통하여 랜덤 액세스 메모리(1')로 공급되며, 셀은 메모리(1')에 기입된다. 그 다음에, 기입 카운터(23)는 기입 제어기(22)로부터 증가된다. 판독 제어기(24)는 판독 카운터(25)를 경유하여, 위치 1에 대응하는 어드레스 PR을 특정화한다. 각 셀의 출력 후, 판독 카운터(25)는 판독 제어기(24)로부터 증가된다. 기입 카운터(23)의 내용 PW와 판독 카운터(25)의 내용 PR 사이의 차는 적어도 d와 항상 동일해야만 한다. 이것은 기입 제어기(23)에 의해 모니터된다. 만일, 이 조건 이행되지 않을 경우 FIFO 공백은 판독 제어기(24)로 신호를 전송하고 판독 제어기(24)는 데이타 버스인 데이타에 빈 셀인 빈셀을 공급하여, 상기 빈셀이 기입 카운터(23)에 의해 특정된 위치에 기입 되게 한다. 그 다음에, 판독 제어기(24)는 기입 카운터(23)를 증가시킨다.

출력 유니트의 나머지는 액세스, 비교기 및 출력 유니트(100)로서 표시된다.

다음은 출력 유니트에 관한 추가의 변형예이다.

접속의 가장 오래된 셀의 서치 동안, 상대적으로 오래된 셀은 공급될 셀로 여러번 교환될 필요가 없다. 단지, 발견된 가장 오래된 셀의 경과 시간(age)과 위치만을 저장하고, 서치 과정의 끝에서 한번 교환하는데 필요한 전체 메모리 영역을 서치하는 것만으로 충분하다.

교환을 전혀 행하지 않고 가장 오래된 셀을 최초로 출력하는 것도 가능하다.

버퍼의 시프트 레지스터 부분은 버퍼의 끝단을 형성하도록 할 필요가 없다. 또한, 버퍼의 중간 또는 처음에 위치될 수도 있다.

다음의 고려의 대상은 완전히 다른 출력 유니트에 관한 것이다.

분배 서비스의 통상적인 예는 컨퍼런스 회로(conference curcuit) 및 사운드 또는 텔레비젼 방송이다. 관련 셀은 연속된 신호 스트림을 나타낸다. 그들은 일정한 간격으로 송신기 내에 형성되며, 수신기에서는 정확한 순서 뿐만 아니라 원래의 연속 간격을 필요로 한다.

연속 간격의 규칙적인 재저장은 기술적으로 상당히 복잡하며, 특이한 형태의 셀에 특이한 처리를 필요로 한다. 모든 셀에 대하여 동일 지연을 제공한다는 점이 간단하다. 모든 셀에 대하여 동일한 지연을 보증하는 출력 유니트는 동일한 접속의 셀에 대한 정확한 순서를 보장하여 준다.

모든 셀의 정확히 동일한 지연이 ATM에서 보증된다 할지라도, 출력 유니트에서는, 자체 내부에 저장된 타임 스탬프에 따라 셀을 분류하고, 시간 스탬프에 의해 결정된 지연이 도달했을때에 차례로 셀을 출력하는 것이 가능하다. 이것은 모든 입출력 유니트로 정확한 시간 분배가 필요하다.

ATM 뿐만 아니라 분배 서비스에 있어서, 모든 셀에 동일한 지연 예컨대, 딜레이 지터를 보상하는 동일한 지연을 제공하는 것이 바람직하다. 만일 이것이 전술한 바와 같이 정확한 셀 순서의 재저장과 관련된다면, 적은 비용으로 최대한의 이점을 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 다수의 입력, 다수의 출력 및 스위치되는 각각의 셀이 경로 정보(VCI)에 의해 방향 설정된 접속 경로에 따라 전송되어지는 교환망을 갖는 ATM 교환기에 있어서, 상기 교환망(20)과 각각의 출력(A) 사이에, 출력되어질 셀을 버퍼링하는 버퍼(1,1')를 갖는 출력 유니트(30)를 포함하고, 각각의 셀이 상기 교환망(20)을 통과한 후에 각각의 상기 출력 유니트(30)의 상기 버퍼(1,1')에 기입되며, 상기 버퍼(1,1')로부터의 상기 셀의 출력 순서는 그 셀의 순서를 식별하는 라벨(순서 번호)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 ATM 교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 교환기의 각 입력(E)과 상기 교환망(20) 사이에 상기 경로 정보(VCI)를 각 셀에 가산하기 위한 입력 유니트(10)가 설치되는 것을 특징으로 하는 ATM 교환기.
3. 제1항에 있어서, 상기 교환기의 각 입력(E)과 상기 교환망(20) 사이에 상기 라벨(순서 번호)을 각 셀에 가산하기 위한 입력 유니트(10)가 설치되는 것을 특징으로 하는 ATM 교환기.