KR100216370B1

KR100216370B1 - Atm 스위치 보드의 이중화 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100216370B1
Application number: KR1019970029585A
Authority: KR
Inventors: 박건표
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-08-16
Also published as: KR19990005390A

Abstract

본 발명은 광대역 정보 통신망에서 영상, 데이터 및 음성등의 다양한 특성을 전송하기 위하여 ITU-TS에서 권고하고 있는 ATM 전송 방식을 이용하는 ATM 스위칭 시스템의 스위치 소자의 구현 방법에 관한 것으로, 종래의 ATM 스위칭 시스템에서는 하나의 ATM 스위치 보드를 사용하기 때문에 하나의 스위치 보드에 의한 장애가 발생하였을때 셀 전송에 대한 경로를 영구적으로 확립할 수 없기 때문에 셀의 손실이 증가하여 사용자가 원하는 서비스 품질을 보장할 수 없게된다.

본 발명에서는 하나의 ATM 스위치 보드를 이중화하여 하나는 현재 셀의 전송을 수행하는 능동 상태 ATM 스위치 보드로 다른 하나는 비활성 상태 ATM 스위치 보드로 구성하였으며, 현재 능동 상태 ATM 스위치 보드의 고장이 발생하였을 경우 다른 비활성 상태 ATM 스위치 보드에 셀의 전송 권한을 넘겨주어, 셀의 전송 경로를 영구적으로 보장함으로써 셀의 손실을 개선할 수 있다.

Description

ATM 스위치 보드의 이중화 장치 및 방법

본 발명은 비동기 전송 모드(Asynchronous Transfer Mode :이하 ATM이라 칭한다.)스위치 보드의 구현에 관한 것으로, 셀의 전송 도중 스위치 보드 장애 발생시에 셀 전송의 중단을 제거하기 위하여 ATM 스위치 보드를 이중화하고, 상호간의 상태를 감시함으로써 장애 발생시 셀의 경로를 다른 스위치 보드로 절체(switchover)하여 ATM 스위칭 시스템에서의 셀 손실이 발생할 확률(cell loss probability)을 낮추기 위한 ATM 스위치 보드의 이중화 장치 및 방법에 관한 것이다.

국제 전기 통신 연합(International Telecommuncation Union:ITU-TS)에서는 광대역 종합 정보 통신망(Broadband Integrated Service Digital Network:이하 B-ISDN이라 칭한다.)의 멀티미디어 전송 방식으로 ATM 전송방식을 채택할 것을 권고하고 있다. 또한 ITU-TS에서는 B-ISDN을 통하여 전송되는 트래픽을, PCM 변조 방식을 이용한 음성 신호와 같이 등시성을 요구하는 고정 비트 레이트(Constant Bit Rate:CBR) 트래픽, 영상 신호와 같은 가변 비트 레이트(Variable Bit Rate:VBR) 트래픽 및 가용 비트 레이트(Available Bit Rate:ABR) 트래픽으로 규정하여 전송을 보장하고 있다. 이러한 트래픽의 특성은 다시 실시간성(realtime)을 요구하는 음성 및 영상 신호와 실시간성을 요구하지는 않지만 셀 손실에 대해서 매우 민감하게 동작하는 데이터 트래픽으로 구분하여 이들에 대한 상이한 서비스 품질 요구를 보장하도록 권고하고 있다.

그러나 다양한 특성의 트래픽을 수용하기 위하여 통계적 다중화(statistical multiplexing) 방식을 이용하는 ATM 망에서는 트래픽의 세기(traffic intensity)에 따라서 스위칭 시스템에서 지연이 많이 발생할 수 있고 셀 손실도 증가할 수 있다.

따라서 ATM 망에서 ATM 스위칭 시스템을 셀 지연이 적고, 낮은 셀 손실율을 가지는 스위칭 시스템의 구현이 매우 중요한 부분이라고 할 수 있다.

종래의 ATM 스위칭 시스템에서는 상기와 같은 낮은 셀 손실과 낮은 지연을 가지는 ATM 스위치를 구현하기 위하여 비블럭킹(non-blocking)의 스위칭 시스템을 구현하거나, 고장 감내형 스위칭 시스템의 구현 또는 우선 순위 제어 방식등을 이용한 여러 가지의 버퍼 관리 방식(buffer management mechanism)을 이용하여 시스템을 구현하고 있다.

그러나, 종래의 ATM 스위칭 시스템에서는 하나의 ATM 스위치 보드를 이용하기 때문에 스위칭 시스템을 경유하여 ATM 셀을 전송 도중 ATM 스위치 보드의 장애가 발생하였을때, 셀 전송 경로를 계속해서 확립할 수 없기 때문에 셀의 손실이 발생하고, 전체적으로 사용자들이 원하는 서비스 품질(Quality of Service:QoS) 을 보장할 수 없다는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 셀 손실을 최소화할 수 있는 ATM 스위칭 시스템의 구현방법의 일환으로 ATM 스위칭 시스템에서 ATM 스위치 보드를 이중화하여 하나는 현재 셀 전송을 지원하는 능동 상태 스위치 보드로, 다른 하나는 스탠바이 상태(standby state)의 보드로 구현하여, 능동 상태의 스위치 보드에 장애가 발생하였을 때 스탠바이 상태 보드로 셀의 경로 절체를 수행하여 셀을 전송함으로써 장애가 발생한다고 할지라도 셀 손실없이 셀의 경로를 계속 확립할 수 있도록 하여 ATM 스위칭 시스템의 셀 손실율을 개선하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적을 구현하기 위한 ATM 스위치 보드의 이중화 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 ATM 스위치 보드의 구성도

도 2는 도 1의 상대방 스위치 보드 감시 장치 구성도

도 3은 도 1의 이중화 장치의 블럭도

도 4는 도 1의 절체부 블럭도

도 5는 도 1의 이중화 방법의 처리 흐름도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101. 능동상태 스위치 보드 102. 스탠바이상태 스위치 보드

103. CELL_START 신호 104. DATA_OUT 신호

105. REMOTE_READY 신호 106. REMOTE_ACTIVE_STANDBY 신호

107. ATM셀 전송 버스 108. 사용자 인터페이스 장치

201. 프로세서 모듈 202. 절체 모듈

203. 잉여 모듈 204. 역방향 압력 신호

205. 스위치 모듈 206. 출력 버퍼

301. 프로세서 모듈 302. 자기 상태 검사부

303. 소프트웨어 제어부 304. 이중화 동작부

305. 원격 상태 검사부 401. 절체 상태 검사부

402. 클럭 제어기 403. 데이터 출력 제어기

404. 역방향 압력 신호 제어기 405. EMPTY 검사부

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 ATM 스위치 보드의 이중화 장치는 현재 ATM 셀의 전송을 수행하는 능동 상태 스위치 보드로 다른 하나는 스탠바이 보드로 이루어진다. 그리고, 본 발명에 의한 이중화 방법은 상대 스위치 보드와 자기 보드의 이상 유무를 판단하고, 상태를 점검하는 과정, 잉여 모듈에서 이상 신호를 검출하여 알려주면 실제 셀 경로의 절체를 수행하는 과정, 입력된 ATM 셀의 헤더에 정의된 라우팅 테그를 이용하여 입력 포트로부터 수신된 ATM셀을 출력 포트측에 위치한 출력 버퍼로 전송하는 과정과, 스위칭 소자로부터 수신된 ATM 셀을 일단 저장한 후에 출력 포트를 통하여 다른 ATM 스위칭 시스템으로 전달하는 과정과, 외부로부터 들어오는 명령을 처리하고, 수행하는 과정으로 이루어진다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다. 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 도1과 같이 ATM 스위치 보드를 이중화하여 하나는 현재 셀의 전송을 수행하는 능동 상태 스위치 보드로, 하나는 스탠바이 상태 스위치 보드로 구현하였다.

도 2는 이중화 ATM 스위치 보드에서 상대방의 스위치 보드를 감시하기 위한 장치의 구성도를 나타내고 있다.

스위치 보드의 장애가 발생하였을 경우, 셀 손실이 발생하지 않고 셀의 경로를 계속적으로 확립하기 위해서는 하나의 스위치 보드에서 다른 스위치 보드로의 경로 절체를 수행하여 이상이 발생하지 않은 스위치 보드에서 셀의 전송을 보장할 수 있다.

상기와 같은 구조를 가지는 것을 이중화 시스템(Redundant system)이라 하고, 많은 통신 시스템에서 신뢰성(reliability)과 생존성(survivability)을 보장하기 위하여 사용하고 있다.

상기와 같은 구조를 가지는 시스템을 구성하기 위하여는 2장의 스위치 보드가 요구되고, 상대방의 상태를 감시하여 셀의 경로를 결정할 수 있어야 한다.

도 2는 본 발명에 의한 두장의 스위치 보드를 가지는 이중화 ATM 스위치 보드에서 상대방의 상태를 점검하기 위한 장치의 구성도 나타내고, 이러한 신호선들은 현재 상태 및 이상 유무를 알 수 있도록 해 주고, 이 신호들을 사용하여 ATM 셀의 경로 절체를 결정할 수 있다.

하나의 스위치 보드는 도 1에서와 같이 잉여 모듈(Redundancy module), 절체 모듈(Switchover module), 스위치 모듈(Switch module), 출력 버퍼(Output buffer) 및 프로세서 모듈(processor module)등 다섯개의 부분으로 구성된다.

상기의 잉여 모듈은 상대 스위치 보드와 자기 보드의 이상 유무를 판단하고, 상태를 점검하게된다. 절체 모듈은 잉여 모듈에서 이상 신호를 검출하여 알려주면 실제 셀 경로의 절체를 수행한다. 스위치 모듈은 ATM 셀의 헤더에 정의된 라우팅 테그를 이용하여 입력 포트로부터 수신된 ATM셀을 출력 포트측에 위치한 출력 버퍼로 전송하는 기능을 한다. 출력 버퍼는 스위칭 소자로부터 수신된 ATM 셀을 일단 저장한 후에 출력 포트를 통하여 다른 ATM 스위칭 시스템으로 전달한다. 프로세서 모듈은 외부로부터 들어오는 명령을 처리하고, 수행하는 기능을 가진다.

상기의 잉여 모듈에 대한 상세한 블럭도를 도 3에 나타내었으며, 절체 모듈에 대한 상세한 블럭도를 도 4에 나타내었다.

본 발명에 의한 이중화 구조를 가지는 ATM 스위치 보드는 이상 상태 신호검출로 부터 셀 경로 절체는 상대방의 이상상태 신호 검출로 부터의 셀 경로 절체 방법과 임의의 제어자에 의한 셀 경로 절체의 두가지 방법에 의해서 수행될 수 있다.

상기와 같은 임의의 셀 경로 절체는 외부의 제어 명령에 의해서 진행되는 것으로, 본 발명에 의한 ATM 스위치 보드의 프로세서 제어부로부터의 명령에 의하여 수행되고, 이러한 명령은 망 관리 시스템 (Network Management System:이하 NMS라 칭한다.) 또는 외부와 연결된 통신 경로를 거쳐 들어온 명령에 의해서 수행된다.

도 3은 본 발명에 의한 ATM 스위치 보드의 이중화 장치의 블록 구성도를 나타낸 것이다. 도 3의 자기 상태 검사부(Self Status Check part)에서는 자신의 스위치 보드의 상태를 점검하기 위하여 탈장(EJECT)과 전원의 유무검사 신호(PWR_ON_OFF)를 갖는다.

탈장 신호는 외부의 운용자에 의해서 스위치 보드가 슬롯으로부터 탈장될 때 발생하는 신호를 처리하는 것으로 이 신호를 감지하면 자기 상태 검사부에서는 자신의 스위치 보드의 이상을 잉여 동작부(Redundant Action part)에 알려주어 탈장 신호와 같은 동작을 수행하게 된다. 또한 원격 상태 검사부(Remote Status Check Part)에서는 상대방의 이상 신호를 지속적으로 감시하고, 이상 신호가 발생하게 되면 잉여 동작부로 셀 경로 절체 신호를 전송한다. 상대방의 상태 신호가 능동 상태(Active State)이면 현재 상대 스위치 보드를 통하여 셀이 전송되고 있음을 의미한다. 또한 원격 모듈 준비(REMOTE_READY) 신호는 상대 스위치 보드가 능동 상태로 될 준비가 되어있음을 알려주는 신호로서 현재 셀 경로 절체가 가능하다는 것을 알려준다.

소프트웨어 검사부에서는 NMS 또는 통신 경로를 통하여 외부로부터 셀 경로 절체 명령이 들어오면 잉여 활성화부로 셀 경로 절체 신호를 전송하는 역할을 수행한다.

도 4는 본 발명에 의한 이중화 구조를 가지는 ATM 스위치 보드의 절체 모듈에 대한 상세한 블럭도를 나타낸 것으로 절체 상태 검사부(Switchover Status Check Part), 클럭 제어기, 데이터 출력 제어기, 역방향압력 신호 발생기, 스위치 소자 및 출력 버퍼로 구성된다.

잉여 모듈에서 입력된 셀의 경로 절체 신호를 처리하는 부분으로 우선 잉여 모듈로부터 셀 경로 절체 신호를 감지하게되면 현재 전송중인 ATM 셀을 모두 출력시키기 위한 작업을 수행한다. 일단 셀 경로 절체 신호를 감지하면 스위칭 소자로 더 이상의 셀 입력을 제어하기 위하여 입력단으로 스위칭 소자를 통하여 역 방향 압력 신호를 송신하고, 스위칭 소자의 내부에 셀이 존재하는지를 검사하기 위하여 Empty 신호를 검사한다. 만일 스위칭 소자 내부에 셀이 존재하면 셀 시작(CELL_START)신호에 동기시켜서 셀을 전송한다. 그리고, 스위칭 소자 내부에 셀이 존재하지 않으면 데이터 출력 제어기(Data Output Controller)로부터 출력 버퍼로 출력 디세이블 신호를 발생시킨다. 또한 동기를 위한 셀 동기 클럭 제어를 위하여 클럭 제어기부로부터 클럭 제어신호를 발생시킨다.

도 5는 본 발명에 의한 이중화 구조를 가지는 ATM 스위치 보드의 이중화 방법을 나타내는 처리 흐름도이다.

먼저 ATM 스위치 보드의 잉여 모듈내에 자기 상태 검사부에서는 자기 보드가 셀의 전송 준비 상태인가와 자기 보드가 능동 상태인가를 체크하게 된다.

자기 보드가 능동 상태이면 이산 신호의 발생 유무를 계속해서 검사하고, 만약에 이상 상태 신호가 발생하였을 경우 프로세서 제어부측으로 이상 상태 신호의 발생을 통지한다.

이상 상태 신호를 수신한 제어부에서는 먼저 스위칭 소자 측으로 더이상의 셀이 전송되는것을 제어하기 위하여 역 방향 압력 신호를 스우칭 소자를 경유하여 사용자 인터페이스(User Interface)측으로 전달하고, 스위칭 소자 내부에 셀의 존재 유무를 판정하기 위하여 Empty 신호를 발생시킨다. 만일 스위칭 소자내에 셀이 존재하지 않는다면 상대방 ATM 스위치 보드측으로 셀의 경로 절체를 수행하게 된다.

만일 자기 보드가 비활성 상태(Standby module)에 있으면 상대 ATM 스위치 보드측에서 전달되는 상대 신호를 검사하게 된다. 만일 능동 상태에 있는 ATM 스위치 소자의 프로세서 제어부로부터의 셀 경로 절체 명령이 들어오면 셀 경로 절체 절차를 수행하고, 그렇지 않으면 계속해서 상대방의 ATM 스위치 보드의 신호를 검사하게된다. 상대 신호를 지속적으로 검사할 때 이상신호가 발생하게 되면 프로세서 제어부측으로 이상 신호의 발생을 통지하고 처음부터 제어 동작을 다시 수행하게 된다.

B-ISDN에서는 음성, 영상 및 데이터 등과 같은 상이한 서비스 품질을 요구하는 트래픽을 전송하기 위하여 통계적 다중화 방식을 이용하는 ATM 스위치를 사용한다. 이러한 ATM 스위치에 있어서 셀 손실의 최소화, 셀 지연의 최소화 등은 매우 중요한 요소라고 할 수 있다.

본 발명에서는 ATM 스위칭 시스템에서 스위치 보드의 장애에 의한 셀 손실을 개선하기 위하여 ATM 스위치 보드를 이중화하였으며, 하나의 ATM 스위치 보드의 실패시 다른 ATM 스위치 보드를 이용하여 셀 전송을 이루기 때문에 장애가 발생한다고 할지라도 지속적으로 셀 전송 경로를 설정할 수 있기 때문에 전체적으로 ATM 스위치에서의 셀 손실을 개선할 수 있었다.

Claims

ATM 셀의 교환기능을 하는 ATM 스위칭 시스템에 있어서,

현재 셀의 전송을 수행하는 능동 상태 스위치 보드,

스탠바이 상태 스위치 보드 및;

다수개의 사용자 인터페이스 장치를 포함하여 이루어지는 것이 특징인, 이중화된 ATM 스위치 보드.
청구항 1 에 있어서, 상기 각 ATM 스위치 보드는

상대 스위치 보드와 자기 보드의 이상 유무를 판단하고, 상태를 점검하는 기능을 갖는 잉여 모듈과;

상기 잉여 모듈에서 이상 신호를 검출하여 알려주면 실제 셀 경로의 절체를 수행하는 기능을 하는 절체 모듈과;

입력된 ATM 셀의 헤더에 정의된 라우팅 태그를 이용하여 입력 포트로부터 수신된 ATM셀을 출력 포트측에 위치한 출력 버퍼로 전송하는 기능을 갖는 스위치 모듈과;

상기 스위치 모듈로부터 수신된 ATM 셀을 일단 저장한 후에 출력 포트를 통하여 다른 ATM 스위칭 시스템으로 전달하는 기능을 가지는 출력 버퍼와;

외부로부터 들어오는 명령을 처리하고, 수행하는 기능을 갖는 프로세서 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는, 이중화된 ATM 스위치 보드.
청구항 2에 있어서, 상기 잉여 모듈은

EJECT 신호와 PWR_ON_OFF 신호를 이용하여 자기 상태를 검사하는 자기 상태 검사부;

REMOTE_READY 신호와 REMOTE_ACTIVE_STANDBY 신호를 이용하여 상대방의 상태를 감시하는 원격 상태 검사부;

상기의 자기 상태 검사부와 원격 상태 검사부의 이상 신호 검출 결과에 따라서 절체 모듈로 셀 경로 절체 명령을 전달하는 이중화 동작부;

다른 네트워크 관리 시스템 또는 통신 경로를 이용하여 셀 경로 절체 신호가 감지되면 잉여 동작부측으로 셀 경로 절체 명령을 전달하는 소프트웨어 제어부; 및

프로세서 모듈로 구성되는 것이 특징인, 이중화된 ATM 스위치보드.
청구항 2에 있어서, 상기 절체 모듈은

상기의 잉여 모듈에서 입력된 셀의 경로 절체 신호를 감지하면 스위칭 소자로 더이상의 셀 입력이 없게하기 위하여 입력단으로 스위칭 소자를 통하여 역 방향 압력 신호를 전송하는 역방향 압력 신호 제어기;

상기 스위치 모듈의 내부에 셀이 존재하는지를 검사하기 위한 Empty 검사부;

상기 스위치 모듈 내부에 셀이 존재하지 않으면 상기 출력 버퍼를 디세이블 시키기 위한 데이터 출력 제어기(Data Output Controller)와;

셀 동기 클럭 제어를 위한 클럭 제어신호를 발생시키는 클럭 제어기부로 구성되는 것을 특징으로 하는, 이중화된 ATM 스위치 보드.
상대 스위치 보드와 자기 보드의 이상 유무를 판단하고, 상태를 점검하는 과정과;

잉여 모듈에서 이상 신호를 검출하여 알려주면 실제 셀 경로의 절체를 수행하는 과정과;

입력된 ATM 셀의 헤더에 정의된 라우팅 태그를 이용하여 입력 포트로부터 수신된 ATM셀을 출력 포트측에 위치한 출력 버퍼로 전송하는 과정과;

스위치 모듈로부터 수신된 ATM 셀을 일단 저장한 후에 상기 출력 포트를 통하여 다른 ATM 스위칭 시스템으로 전달하는 과정과;

외부로부터 들어오는 명령을 처리하고, 수행하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, ATM 스위치 보드의 이중화 방법.
청구항 5에 있어서, 상대방의 상태를 감시하기 위하여

상대방의 보드가 능동 상태로 될 준비가 되어 있음을 알리는 REMOTE_READY 신호와;

상대방의 능동 상태 또는 스탠바이 상태를 나타내는 REMOTE_ACTIVE_STANDBY 신호를 이용하는 것을 특징으로하는, ATM 스위치 보드의 이중화 방법.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 셀 경로 절체 과정은

자기 보드가 준비 상태인가를 검사하는 과정;

상기의 상태가 준비 상태가 아니면 처음으로 돌아가는 과정;

자기 보드가 능동 상태인가를 검사하는 과정;

상기의 결과과 능동 상태이면 자기 상태를 계속해서 감시하는 과정;

상기의 과정에서 이상 상태 신호의 발생을 검출하면 프로세서 모듈로 이상 통보를 하는 과정;

상기 과정의 결과에 의해서 셀 경로 절체 절차를 수행하는 과정;

자기 보드가 능동 상태가 아니면 상대신호를 검사하는 과정;

프로세서 모듈로 부터 절체 명령을 검출하는 과정;

상기 과정에서 절체 명령이 있을 경우 상기 셀 경로 절체 절차를 수행하는 과정;

상대 신호를 점검하는 과정에서 이상 신호의 발생이 있을 경우 프로세서 모듈에게 이를 통보하고, 처음으로 돌아가는 과정으로 이루어지는 것이 특징인, ATM 스위치 보드의 이중화 방법.
청구항 7에 있어서, 상기의 셀 경로 절체 절차는

상기 잉여동작부에서 이상 신호의 검출에 의해서 역 방향 압력 신호를 발생시키는 과정과;

상기 스위치 모듈내의 셀을 존재 유무를 검사하는 과정과;

상기의 셀 존재 유무 검사 과정의 결과가 셀이 스위치 모듈내에 존재하지 않을 경우 셀의 경로 절체를 수행하는 과정으로 이루어지는 것이 특징인, ATM 스위치 보드의 이중화 방법.