KR100222407B1

KR100222407B1 - 신호 계층별 분산 처리를 위한 비동기 전송 모드 교환기 및 그의 제어 방법

Info

Publication number: KR100222407B1
Application number: KR1019970034410A
Authority: KR
Inventors: 정제문
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1999-10-01
Also published as: KR19990011343A

Abstract

본 발명은 비동기 전송 모드 교환기에 접속되어 있는 각 가입자로 부터의 호 접속 설정 및 해제 요구를 신호 스택 및 호 제어를 각각 보드별로 분산 병렬 처리함으로써 동시에 많은 호 설정기능과 해제를 수행할 수 있도록 한, 신호 계층별 분산 처리를 위한 비동기 전송 모드 교환기 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 ATM 교환기는, 다수의 ATM교환기; 다수의 RSN; HSN; 상기 ATM교환기와 RSN을 HSN에 연결시켜 주는 STM-1; 상기 HSN에 랜을 통해 접속되는 EMS를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.

본 발명에 의한 ATM 교환기의 소프트웨어는, 네트웍 관리층을 구성하며 AGENT OAM과 Q3에 의해 연결되는 EMS; IPC로 상호 연결되어 요소 관리층을 구성하는 AGENT OAM 및 SVC S/W; CM, CONM, FM, PM SS3, SS2, SS1으로 구성되고 요소 관리층의 AGENT OAM 및 SVC S/W와는 IPC 서로 연결되는 네트웍 요소층을 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.

또한 상기와 같이 구성된 ATM 교환기에 의한 본 발명의 방법은, ATM 교환기에 접속된 다수 가입자로 부터의 호 접속 설정 및 해제 요구를 처리하는 방법에 있어서, 시그널링 스택 SS1/SS2/SS3 및 호 제어를 각각 다수의 보드에 분산시켜 병렬 처리하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

신호 계층별 분산 처리를 위한 비동기 전송 모드 교환기 및 그의 제어 방법

본 발명은 시그널링(Signaling) 계층별 분산 처리를 위한 비동기 전송 모드(Ansynchronization Transfer Mode: 이하 ATM이라 약칭한다) 교환기 및 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 ATM 교환기에 접속되어 있는 각 가입자로 부터의 호 접속 설정(call connection setup) 및 해제(release) 요구를 신호 스택 및 호 제어를 각각 보드별로 분산 병렬 처리함으로서 동시에 많은 호 설정기능과 해제를 수행할 수 있도록 한, ATM 교환기 및 신호 계층별 분산 제어 방법에 관한 것이다.

최근의 정보통신 기술은 기존의 단순한 메시지의 전송에서 발전되어 다차원적으로 부호화된 멀티미디어 데이터를 통합된 하나의 디지털 망에서 전송하는 광대역 종합 정보 통신 망(Broadband-Integrated Services Digital Network: 이하 B-ISDN이라 약칭한다.)으로 구현되고 있다.

이러한 B-ISDN에서는 다양한 속도의 트래픽을 수용하고 광대역 서비스를 충족시키기 위한 방식으로 53 바이트의 고정 길이 셀과 통계적 다중화 방식을 이용한 비동기 전송 모드(ATM)을 채택하고 있다.

ATM 네트워크에서는 가입자와 가입자 사이를 연결하는 방식으로 영구 가상 접속(Permanent Virtual Connection: 이하 PVC라 약칭한다.)와 교환 가상 호(Switched Virtual Connection: 이하 SVC라 약칭한다.)의 접속 지향형 프로토콜(Connection Oriented Protocol)을 사용한다.

PVC는 네트워크를 관리하는 네트워크 관리 시스템으로부터 호 접속 요구 신호를 하위 ATM 교환기 시스템측으로 전달하여 원하는 가입자들 사이를 연결시켜 주는 방식으로, 가입자들 사이에 접속을 설정하는 단계를 요구하지 않는다.

SVC는 네트워크에 한정된 자원을 효율적으로 사용하고, 다수의 가입자를 수용하기 위하여, 가입자와 교환기 또는 교환기와 교환기 사이에 ATM-포럼이나 국제 전기 통신 연합(Internation Telecommuncation Union: 이하 ITU라 약칭한다.)에서 권고하는 신호 프로토콜 메시지를 송수신하면서 서로의 요구에 따라서 접속의 연결 및 해제 기능을 수행하는 방법이다.

일반적으로, ATM 교환기 시스템에는 다양한 서비스를 요구하는 가입자가 각각의 물리 매체(physical media)를 통하여 접속되어 있다.

ATM 교환기는, ATM 교환기에서 연결 요구 기능의 한가지인 SVC를 수행하기 위해서 반드시 ITU-TS나 ATM 포럼에서 규정한 계층 1/2/3의 시그널링 데이터를 처리하는 시그널링 스택 모듈(signalling stack module)과 호(call) 및 접속(connection)을 제어하는 호 제어 모듈(call control module)과, 자원을 구성 관리하는 자원 관리 모듈(resource management module) 및 유지 보수 관리 기능을 수행하는 OAM(Operation, Adminstration and Maintenance) 모듈 등으로 구성된다.

SVC 기능을 담당하는 신호 스택은 크게 ITU-TS에서 권고하는 공통 부분 ATM 적응 계층 형태 5(Common Part ATM Adaptation Layer type 5: AAL5), 특정 서비스SSCS(SSCOP/SSCF)와 ATM-포럼의 UNI-3.0/3.1/4.0, ITU-TS의 Q.2931/2971 등으로 분류되며, 하나의 CPU에서 SVC를 구현하기 위하여 각 계층마다 기능을 각각의 모듈이 담당한다.

그러나, 상기와 같이 동작되는 종래의 ATM 교환기 시스템에서 사용하는 신호 방식에서는 ATM 교환기 시스템에 물리 매체를 통하여 접속된 다수의 가입자로부터 동시에 호 접속 요구가 발생하였을 경우, 하나의 CPU에서 이를 처리한다는 것은 CPU의 부하가 너무 커져서 가입자들 사이의 접속을 수용하지 못하여 접속 실패율을 증가시키는 결과를 가져올 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로,

ATM 교환기 시스템에 물리 매체를 통하여 접속되어 있는 다수의 가입자로부터 동시 다발적인 SVC 호 접속 요구 또는 해제 요구가 발생하였을 경우 접속 실패율을 개선하기 위해서, 신호 스택중에서 가장 CPU 부하가 큰 계층 2와 계층 3 프로토콜을 두개 또는 세개의 CPU에 분산시켜 운용할 수 있는 ATM 교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 ATM 교환기의 제어 방법을 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명에 의한 신호 계층별 분산 처리 방식을 위한 교환기 시스템 구성도.

도 2 는 본 발명에 의한 신호 계층별 분산 제어 방법의 소프트웨어 모듈 구성도.

도 3 은 도 2 의 SVC 소프트웨어 구성도.

도 4 는 본 발명에 의한 한개의 호 설정 및 해제의 처리도.

도 5 는 본 발명에 의한 다중 호 설정 및 해제의 처리도.

도 6 은 본 발명에 의한 UNI 신호 PDU 형식.

도 7 은 도 6의 정보 요소의 형식.

도 8 은 본 발명에 의한 분산 시그널링 데이터 패스의 구성도.

도 9 는 본 발명에 의한 분산 시그널링 데이터 패스 보드의 구성도.

도 10 은 본 발명에 의한 보드간 IPC 메시지 형식.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 의한 ATM교환기 시스템은,

다수의 ATM교환기; 다수의 RSN; HSN; 상기 ATM교환기와 RSN을 HSN에 연결시켜 주는 STM-1; 상기 HSN에 랜을 통해 접속되는 EMS를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.

또한 상기와 같이 구성된 ATM 교환기에 의한 본 발명의 제어 방법은,

ATM 교환기에 접속된 다수 가입자로 부터의 호 접속 설정 및 해제 요구를 처리하는 방법에 있어서, 시그널링 스택 SS1/SS2/SS3 및 호 제어를 각각 다수의 보드에 분산시켜 병렬 처리하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명에 의한 ATM 교환망의 하드웨어 구성도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이,

상기 HSN은 ATM 네트워크의 시그널링 기능을 수행하는 SIGA(SIGnalling Assembly), 각 노드를 관리하는 기능을 가진 NMA(Node Management Assembly), HSN의 노드에 클럭을 공급하는 기능을 가지는 CDA(Clock Divicion Assembly), 다른 ATM 교환기와의 인터페이스 기능을 가지는 EIA(Exchange Interface Assembly), 타 노드와 인터페이스 기능을 하는 NIA(Node Interface Assembly), ATM 셀의 교환기 기능을 가지는 CSA(Cell Switching Assembly), HSN의 각 보드에 전원을 공급하는 기능을 하는 PDA(Power Distribution Assembly)로 구성된다.

상기 RSN은 상기 HSN과 연결되는 가입자 단말의 접속 보드로 타 노드와 인터페이스 기능을 하는 NIA(Node Interface Assembly), DS1E 급 PDH망과의 인터페이스 기능을 하는 ATM 접속 보드인 SAE1(Subscriber Interface Assembly DS1E), DS1E급 회선 에뮬레이션(circuit Emulation)기능을 하는 CAE1(Circuit Emulation Assembly DS1E), 프레임 릴레이 네트워크와의 인터페이스 기능을 하는 FRIA(Frame Relay Interface Assembly), ATM 셀의 교환 기능을 하는 CSA(Cell Switching Assembly), DS3 급 접송 속도를 지원하는 D3MA(DS3 Multiplex/Demultiplex Assembly), RSN의 각 보드에 전원을 공급하는 기능을 하는 PDA(Power Distribution Assembly), RSN의 각 보드에 클럭을 공급하는 CDA(Clock Divicion Assembly), DS3 급 가입자와의 회선 인터페이스 기능을 하는 SAD3(Subscriber Interface DS3), 노드를 전체적으로 관리하는 NMA(Node Management Assembly) 및 ATM 시그널링 기능을 담당하는 SIGA(SIGnalling Assembly)등으로 구성된다.

도 2 는 ATM 교환기의 호 처리 소프트웨어 구성도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 소프트웨어 구성은 전체 망 관리 기능을 가지는 EMS(Element Management System), 망 운용자의 명령 요구 사항 보고등을 종합적으로 정리하여 중개인 역할을 하는 대리인(agent), 각 교환기 시스템의 구성 요소를 관리하는 구성 관리 모듈(Configuration Module: 이하 CM이라 약칭한다.), 가입자와 가입자간 물리 및 ATM 연결 관리를 수행하는 연결 관리 모듈(Connection Management Module: 이하 CNNM이라 약칭한다.), 장애 관리 등의 유지 보수 기능을 하는 장애 관리 모듈(Fault Management: 이하 FM이라 약칭한다.), 성능 측정 데이터를 관리하는 성능 관리 모듈(Performance Management Module: 이하 PM이라 약칭한다.), 가입자 요금 계정을 관리하는 기능을 하는 과금 관리 모듈(Account Management: 이하 AM이라 약칭한다.), SVC 기능을 수행하는 경우 시그널링 프로토콜 메시지를 송수신하는 기능을 하는 상호 프로세서 통신 모듈(Inter Processor Communication: 이하 IPC라 약칭한다.)로 구성된다.

도 3 은 종래 ATM 교환망에서 사용되는 호 처리 소프트웨어의 SVC 시그널링 실행시 동작하는 소프트웨어 구성도를 나타낸 것이다.

SVC호 제어 기능을 담당하는 호 제어 모듈(Call Control Module: 이하 CC라 약칭한다.)과 호 제어시 요구되는 OAM 데이터를 제공하는 OAM 모듈과 과금 데이터를 수집하는 과금 수집 모듈, 가입자와 교환기간 시그널링 프로토콜 메시지를 송수신하는 시그널링 스택(SS1, SS2, SS3), 시그널링 수행에 필요한 자원을 관리하는 자원 관리 모듈등으로 구성된다.

상기 SS1은 CPCS(Common Part Convergence Sublayer) 및 SAR(Segmentation & Reassembly) 계층이고, SS2는 Q.2110/2130/Q.SAAL 계층을 구현하고, SS3은 사설망 UNI를 지원하는 ATM 포럼 3.0/3.1/4.0, 사설망 NNI를 지원하는 IISP(Interim Inter-Switch Signalling Protocol), 사설말 NNI를 지원하는 PNNI(Private Network Node Interface), 공중망 UNI를 지원하는 Q.2931/2971을 나타낸다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 호처리 소프트웨어와 SVC 소프트웨어에 중첩적으로 나타나는 시그널링 스택 SS1, SS2, SS3를 분리하여 두개 이상의 보드에서 구현하게 된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 시그널링 스택을 분리 제어하기 위해서는 시그널링 데이터 형식을 이용, 보드간 메시지를 송수신하여야 한다. 상기의 보드간 메시지 형식을 도 4 에 나타내었다.

도 4 는 본 발명에 의한 분산 호 제어 방법을 이용하는 각 보드간의 연결된 상위 계층의 데이터 패스를 구현하기 위한 IPC 패스 형식을 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 대상(Destination)과 원본(Source) 프로세서 고유번호(Processor Identity)는 연결된 시그널링 스택 SAP의 보드를 구별하기 위한 고유번호이다.

대상과 원본 타스크 이름(task name)은 한 보드내에서의 시그널링 스택 타스크를 구별하기 위한 인자이며, 접속 고유번호(Connection Identity)는 하나의 SAP내에서 존재할 수 있는 다중 접속을 구별하기 위한 인자이다.

본 발명에 의한 분산 시그널링 방법에서는 시그널링 스택의 보드간 데이터 흐름은 도 4 의 데이터 형식을 이용하여 가능하다.

상기 도 4 에서 ATM SAP은 ATM 계층과 SAAL 사이의 인터페이스를 나타내며 상기 그림에서 나타낸 시그널링은 분리된 타스크가 아닌 함수 호출로서 데이터를 전달함을 의미하며 프리미티브들은 두 타스크간 또는 두 보드간 IPC를 도 9의 형식을 이용하여 데이터를 송수신 할 수 있다.

도 5 는 두 가입자와 ATM 교환기간의 하나의 호 접속 요구 및 해제에 대한 시그널링 프로토콜 메시지 교환 절차를 보여준다.

도 6 은 다수의 가입자를 수용하고 있는 ATM 교환기에서 동시에 여러 가입자들의 호 설정 및 해제 요구가 발생하였을 경우, 각 호의 설정과 해제 의 처리 과정을 시간축상으로 나타낸 것이다.

한 ATM 가입자에서 다른 가입자측으로 호 설정 요구 신호가 송신되고, 이에 대한 수신지측으로부터 접속 설정에 대한 확인 신호를 수신하게 되면, 송수신단 사이에 접속이 설정된다. 그러나, 접속 확인 신호가 수신되지 않으면, 가입자 또는 ATM 교환기측에서 해제 요구 신호를 발생시켜서, 해당 접속 요구를 해제하게 된다.

이와 같이 일정 시간안에 처리할 수 있는 호의 겟수가 ATM 교환기의 SVC 호 접속 성능을 평가하는 중요한 요소가 되고 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 SVC 성능 향상을 위하여 종래의 SVC를 처리하는 시그널링 스택 및 호 제어 모듈을 하나의 보드가 아닌 두개 또는 그 이상의 보드에서 분산 처리 함으로 다중호에 대한 호 접속률을 높히는데 목적이 있다.

상기 각 노드사이에서 전송되는 프로토콜 메시지는 계층 3 에 해당하는 메시지로서 각 메시지의 형식을 도 7 과 도 8 에 나타내었다.

도 7 은 가입자와 ATM 교환기 사이에 전송되는 UNI 시그널링 프로토콜 데이터 단위(Protocol Data Unit: 이하 PDU라 약칭한다.)의 형식을 나타낸 것이다.

상기 PDU는 크게 정보 부분(Information Element)과 헤더 부분(header)으로 구분할 수 있다. 헤더의 가장 앞부분에 위치하는 프로토콜 식별자(Protocol Discriminator: 이하 PD라 약칭한다.)는 다른 UNI 호제어 프로토콜 메시지와 구별하기 위해서 사용한다.

Q.93B UNI 호 제어 프로토콜을 명시하기 위해서는 PD를 9로 할당하고, 협대역 종합 정보 통신망(Narrownabd ISDN: N-ISDN)에서 사용하는 Q.2931 UNI 프로토콜을 명시하기 위해서는 PD에 8을 할당하여 각각의 UNI 프로토콜에 대해서 구분하고 있다.

호 기준(call reference) 길이 및 값은, 하나의 서비스 액세스점(Service Access Point: 이하 SAP라 약칭한다.) 또는 하나의 물리 포트에 여러개의 다중호(multicall)가 존재할 수 있는데, 물리 포트에 존재하는 각각의 호를 구별하기 위해서 사용한다.

메시지 종류는 계층 3에서 시그널링 프로토콜에서 사용하는 메시지의 형태를 를 구별하기 위해서 사용된다. SETUP 메시지의 경우는 5를 할당하고, 호 프로시딩(call proceeding)의 경우는 2를 할당하여 각각의 메시지 종류를 구분하고 있다.

도 8 은 상기 도 7의 정보 요소에 대한 메시지 형식을 나타낸 것으로 식별자(identifier), 길이(length), 내용(contents)으로 구성된다.

도 9 는 SVC 구현시 호 제어를 위한 시그널링 스택에서의 데이터 흐름에 대한 경로를 가시적으로 보여주고 있다.

시그널링 스택 I, II, III 영역을 다른 보드상에서 분산 병렬 처리함으로서 성능 향상 및 UNI3.1/3.1/4.0 및 Q.2931/2971을 타 보드상에서 분리 수행한다.

각 영역에는 상위 또는 하위 계층과 실질적으로 통신을 하는 실체(entity)가 존재한다. 각 영역사이의 인터페이스 역할을 하는 SAP이 존재하고, 각 실체 사이의 서비스는 서비스 프리미티브(primitive)를 이용하여 SAP 점을 통하여서만 서비스의 제공과 사용이 가능하다.

상기와 같은 본 발명을 이용하여 현재까지 논의되고 있는 다른 종류의 시그널링 프로토콜 메시지를 하나의 시스템내에서 처리할 수 있다.

도 10 은 본 발명에 의한 분산 시그널링 데이터 패스의 보드 구성도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, SVC의 계층 3 기능을 보드 번호 2에 사설망 UNI인 ATM 포럼 3.1을 실장하고, 보드 번호 3에 사설망 NNI인 PNNI를 실장한다음 보드 번호 1에서 사용하고자 하는 물리 포트를 보드 번호 2의 SAP에 연결시키거나 보드 번호 3의 SAP에 연결시킴으로서 시스템 내에서 사용하고자 하는 계층 3 기능을 선택하여 사용할 수 있다. 즉, 연결된 SAP을 인에이블 또는 디저블시킴으로서 시그널링 패스를 원하는 SAP로 시그널링 데이터를 통과시켜 제어할 수 있다.

상기된 바와 같이 구성된 본 발명은,

ATM 교환기에 접속된 많은 가입자로 부터의 많은 호 접속 설정 및 해제 요구를 시그널링 스택 SS1/SS2/SS3 및 호 제어를 각각 보드별로 분산 병렬 처리함으로서 동시에 많은 호 접속 설정 및 해제를 성공적으로 수행할 수 있으므로 SVC 시그널링 성능을 향상시킬 수 있다.

IISP(Interin Inter-switch Signalling Protocol) , ATM 포럼 3.0/3.1/4.0, Q.2931/2971, PNNI등의 시그널링 프로토콜을 다른 보드에서 분산 처리토록 함으로써 한 포트에서 다양한 시그널링 프로토콜을 지원 할 수 있다.

Claims

HSN;

상기 HSN과 STM-1을 통하여 접속된 다수의 ATM교환기;

상기 HSN과 STM-1을 통하여 접속된 다수의 RSN 및

상기 HSN과 랜을 통하여 접속된 EMS를 포함하여 이루어지는 것이 특징인, 신호 계층별 분산 처리를 위한 비동기 전송 모드 교환기.
제 1 항에 있어서, 상기 HSN은

SIGA, NMA, CDA, PDA, 두개의 EIA 및 두개의 NIA로 이루어지는 것이 특징인, 신호 계층별 분산 처리를 위한 비동기 전송 모드 교환기.
제 1 항에 있어서, 상기 RSN은

SIGA, NMA, CDA, PDA, SAE1, CAE1, FRIA, D1MA, D3MA, SAD3 및 NIA로 이루어지는 것이 특징인, 신호 계층별 분산 처리를 위한 비동기 전송 모드 교환기.
네트웍 관리계층을 구성하며 AGENT OAM과 Q3에 의해 연결되는 EMS;

IPC로 상호 연결되어 요소 관리층을 구성하는 AGENT OAM 및 SVC S/W;

CM, CONM, FM, PM SS3, SS2, SS1으로 구성되고 요소 관리층의 AGENT OAM 및 SVC S/W와는 IPC 서로 연결되는 네트웍 요소층을 포함하여 이루어지는 소프트웨어 구성을 가지는 것이 특징인, 신호 계층별 분산 처리를 위한 비동기 전송 모드 교환기.
제 4 항에 있어서, 상기 SVC 소프트웨어는

IPC모듈;

상기 IPC모듈과 연결된 OAM모듈;

상기 IPC모듈과 연결된 SS1, SS2, SS3 및;

상기 OAM모듈 및 SS1, SS2, SS3과 연결된 CALL CONTROL로 이루어지는 것이 특징인, 신호 계층별 분산 처리를 위한 비동기 전송 모드 교환기.
제 5 항에 있어서,

상기 CALL CONTROL은 과금수집모듈, 자원관리모듈 및 OAM I/F모듈로 이루어지는 것이 특징인, 신호 계층별 분산 처리를 위한 비동기 전송 모드 교환기.
ATM 교환기에 접속된 다수 가입자로 부터의 호 접속 설정 및 해제 요구를 처리하는 방법에 있어서, 시그널링 스택 SS1/SS2/SS3 및 호 제어를 각각 다수의 보드에 분산시켜 병렬 처리하는 것을 특징으로 하는, 비동기 전송 모드 교환기의 신호 계층별 분산 제어 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 보드간 IPC 메시지는

보드간 송신되는 메시지의 형식을 나타내는 메시지 종류와;

연결된 시그널링 스택 SAP의 송/수신 보드를 구별하기 위한 프로세서 고유번호;

한 보드내에서의 송수신 시그널링 스택 타스크를 구별하기 위한 타스크 이름;

두개의 실체사이의 송수신 호를 구별하기 위한 SAP 주소와;

하나의 SAP내에서 존재할 수 있는 다중 접속을 구별하기 위한 송수신 접속 고유번호;

각 시그널링 계층간에서 전송되는 헤더와 순수 데이터를 포함하는 데이터 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 비동기 전송 모드 교환기의 신호 계층별 분산 제어 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

IISP, ATM 포럼 3.0/3.1/4.0, Q.2931/2971, PNNI등의 시그널링 프로토콜을 다수의 보드에서 분산 처리토록 함으로써 한 포트에서 다양한 시그널링 프로토콜을 지원 할 수 있도록 하는 것이 특징인, 비동기 전송 모드 교환기의 신호 계층별 분산 제어 방법.