KR100250485B1 - High speed packet switching device of frames between nodes - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 노드간 프레임의 고속 패킷 스위치 장치에 관한 것으로, 특히 가변 길이를 가지는 패킷 프레임을 교환 할 수 있는 논-블러킹(Non-blocking)고속 패킷 스위치 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a high speed packet switch apparatus of an inter-node frame, and more particularly to a non-blocking high speed packet switch apparatus capable of exchanging packet frames having a variable length.
따라서, 본 발명은 고수준 데이터 전송제어(HDLC:High Level Data Link Contral)방식의 프레임 들이 단일 칩 내에서 노드 간에 논-블러킹(Non-blocking) 고속 패킷 스위칭이 수행 될 수 있도록 하여, 노드간의 프레임 경로 스위칭에 따른 전송 지연을 최소화 시키고, 데이터 전송률을 향상 시키는 노드간 프레임의 고속 패킷 스위치 장치를 제공하는 것이 그 목적이다.Accordingly, the present invention enables the non-blocking fast packet switching between nodes in a single chip to perform high level data link control (HDLC) frames, thereby providing a frame path between nodes. It is an object of the present invention to provide a high speed packet switch apparatus of an inter-node frame that minimizes transmission delay due to switching and improves data transmission rate.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 신호 라인을 통하여 입력되는 프레임 데이터에 대한 경로 제어를 수행하고, 스위치 모듈의 입력 프레임 데이터에 대한 경로를 제어하도록 2단으로 형성하는 다수의 논-블러킹 고속 패킷 스위치와, 외부와 U-링크 케이블 신호 정합에 관여하고, 고장 감내를 위한 입력 신호에 대한 장애 검출 기능을 가지며, 상기 다수의 논-블러킹 고속 패킷 스위치와 연결된 다수의 모듈 정합 장치와, 상기 다수의 모듈 정합 장치와 연결된 경로 제어 관리기 및 유지보수 관리기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to the present invention for achieving the above object, a plurality of non-blocking high speed packets are formed in two stages to perform path control on frame data input through a signal line and control a path on input frame data of a switch module. A plurality of module matching devices involved in the switch, the U-link cable signal matching with the outside, the fault detection function for the input signal for fault tolerance, and connected to the plurality of non-blocking fast packet switches; And a path control manager and a maintenance manager connected to the module matching device.
도 1은 본 발명에 따른 노드간 프레임의 고속 패킷 스위치 장치 블럭도.1 is a high-speed packet switch device block diagram of an inter-node frame according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 논-블러킹 고속 패킷 스위치 블록도.2 is a non-blocking fast packet switch block diagram in accordance with the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 논-블러킹 고속 패킷 스위치의 버퍼 제어기, 프레임 버퍼 및 버퍼 스위치의 궤환 제어 연결 블럭도.3 is a block diagram of feedback control of a buffer controller, frame buffer and buffer switch of a non-blocking fast packet switch in accordance with the present invention;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
201 : 지연기 202 : 어드레스 재구성기201: delay 202: address reconfigurer
203 : 경로 제어관리기 100 : 모듈정합장치203: path control manager 100: module matching device
200 : 논-블러킹 고속 패킷 스위치200: non-blocking high speed packet switch
205 : 버퍼 제어기 206 : 프레임 버퍼205: buffer controller 206: frame buffer
207 : 버퍼 스위치207: buffer switch
첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 노드간 프레임 스위치 장치 블럭도로서, 모듈 정합 장치(100)는 논-블러킹 고속 패킷 스위치 장치(200) 모듈 외부와의 U-링크 케이블 신호 정합을 위한 블럭으로 EIA-422 표준 방식을 지원하며, 고장 감내를 위한 입력 신호에 대한 장애 검출 기능을 가진다.1 is a block diagram of an inter-node frame switch device according to the present invention. The
논-블러킹 고속 패킷 스위치(200)는 본 발명의 주요 기능 블럭으로서 신호 라인을 통하여 입력되는 프레임 데이터에 대한 경로 제어를 수행하며, 스위치 모듈의 입력 프레임 데이터에 대한 경로 제어가 가능하도록 2단으로 구성된다. 각 단간의 논-블러킹고속 패킷 스위치(200)는 모듈 내부의 신호 라인을 이용하여 오메가 네트 워킹 방식으로 상호 연결되어 제1단의 어느 입력 신호 라인으로 프레임이 입력되어도 제 2단의 모든 출력 신호 라인으로 경로 제어 될 수 있다. 상기 경로 제어 과정에서 제1단의 고속 패킷 스위치 장치는 제2단의 고속 패킷 스위치 장치 그룹을 결정하는 프레임의 어드레스 영역 반을 경로 제어하고, 제2단의 고속 패킷 스위치 장치는 모듈 외부의 단말장치 또는 타 네트워크의 브릿지 노드를 구분하는 어드레스 비트별 경로 제어를 수행한다. 상기 경로 제어 기능은 네트워크 시스템 시동 시 또는 운용 중 필요 시 경로 제어 관리기(300)로부터 신호 라인을 통하여 입력되는 어드레스 비트별 경로 제어 애트리뷰트 정보를 이용하며, 상기 정보는 신호 라인을 통한 외부 네트워크 운용자 또는 네트워크 유지 보수 프로세서와의 통신으로 제공된다.The non-blocking
유지 보수 관리기 장치(300)는 신호 라인을 통하여 논-블러킹 고속 패킷 스위치(200) 모듈 내의 장애 정보를 수집하고, 필요 시 장애가 발생된 프레임 경로에 대한 자체 시험을 수행하며, 장애 확인 시 해당 경로를 격리 시키는 등의 전반적인 유지 보수 기능을 수행한다. 또한 신호 라인을 통하여 수시로 네트워크 운용자와 제어 신호를 주고 받는다.The
도 2는 본 발명에 따른 논-블러킹 고속 패킷 스위치 블록도로서, 7종류의 기능 블럭으로 구성된다. 하나의 고속 패킷 스위치 장치는 단일 칩으로 구성 가능한 최대 4개의 노드 블럭을 수용한다. 지연기(201) 내에서 프레임의 목적지 어드레스를 재구성하고 경로 제어를 수행하는데 소요되는 시간 만큼 입력 프레임 데이터는 지연되어 3상 출력 제어기로 전송된다. 지연기(201)로부터 입력된 프레임의 목적지 어드레스는 어드레스 재구성기(202)에서 목적지 어드레스 28 비트 중에 HDLC 통신 방식에 의하여 통신 중에 강제 삽입된 '0'비트의 유무를 조사하고, 해당 비트가 존재하면 어드레스 3 바이트 중에 삽입 될 수 있는 최대 4개의 강제 삽입 '0' 비트를 제거하여 3 바이트의 순수 목적지 어드레스를 구성하여 경로 제어기(204)로 전송된다.2 is a block diagram of a non-blocking fast packet switch according to the present invention, and is composed of seven types of functional blocks. One high speed packet switch device accommodates up to four node blocks that can be configured as a single chip. The input frame data is delayed and transmitted to the three-phase output controller by the time required to reconstruct the destination address of the frame and perform the path control in the delay unit 201. For the destination address of the frame input from the delayer 201, the
경로 제어기(204)는 스위치 장치 외부의 경로 제어 관리기(203)로부터 입력되는 해당 노드의 경로 제어 관련 각종 애트리뷰트 정보를 제공받아 현재 입력되고 있는 프레임의 경로 개폐를 결정하고, 각 입력 포트별 프레임의 어드레스 신호 라인을 통하여 입력되는 프레임의 경로 개폐 여부 결과를 개별적인 신호 라인을 통하여 3상 출력 제어기로 송신한다.The
버퍼 제어기(205)는 3상 출력 제어기로부터 출력되는 프레임들을 프레임 버퍼(206) 내의 여러 버퍼에 균일하게 저장되도록 프레임 경로를 스위칭 하는 기능 블럭이다. 본 기능 블럭에서는 다음 단에 위치하는 4개의 각 프레임 버퍼에 대하여 분산된 입력 프레임 트래픽을 처리하도록 다중 라운드 로빈 방식으로 해당 프레임들을 분배하는 기능을 수행한다.The
프레임 버퍼(206)는 출력 버퍼로서 하드웨어적 신호 제어와 가변 길이 패킷 처리가 용이한 FIFO로 구성 된다. 본 HPS 고속 스위치에서는 8(width) x 512 (depth) 크기를 단위 FIFO의 최대 크기로 정하여 ASIC 구현이 가능하도록 한다. 또한 각 출력 포트에 대한 클럭의 독립성을 보장하는 구조를 갖도록 한다. 라운드 로비 방식의 버퍼 스위치(207)는 동일한 출력 포트를 향하는 여러 프레임 버퍼(206)로부터의 패킷 데이터 바이트들을 중재하여 일정한 순서대로 출력 제어하는 블럭으로서, 라운드 로빈 방식으로 각 프레임 버퍼(206)로부터 전송되어온 프레임들의 출력 서비스를 주관 및 제어하여 저장된 프레임들을 출력으로 송신하는 기능을 담당하는 블럭이다.The
도 3은 본 발명에 따른 논-블러킹 고속 패킷 스위치의 버퍼 제어기, 프레임 버퍼 및 버퍼 스위치의 궤환 제어 연결 블럭도로서, 버퍼 제어기(301)는 각 프레임 버퍼(302)의 상태를 버퍼 스위치(303)의 신호를 통해서 현재 프레임 버퍼(302)의 상태를 감지하고 있다가 입력 프레임이 들어오면, 비어있는 프레임 버퍼(302)를 할당해 주는 기능을 수행한다. SELOUT1[8:0] ~ SELOUT4[8:0]신호는 입력 데이터와 프레임 버퍼의 상태를 나타내며, 이를 다시 SELIN1[8:0] ~ SELIN4[8:0] 신호로 버퍼 제어기로 궤환 시킨다. 버퍼 스위치(303)는 각 프레임 버퍼의 상태가 기저(Idle), 쓰기(Write), 준비(Standby), 읽기(Read)인가를 확인하여, 준비(Standby) 상태를 라운드 로빈 방식으로 출력 제어한다.3 is a block diagram of a feedback control connection of a buffer controller, a frame buffer, and a buffer switch of a non-blocking fast packet switch according to the present invention, in which the buffer controller 301 displays the state of each frame buffer 302 in the buffer switch 303. While detecting the state of the current frame buffer 302 through a signal of, when an input frame is received, an empty frame buffer 302 is allocated. The SELOUT1 [8: 0] through SELOUT4 [8: 0] signals indicate the state of the input data and the frame buffer, and are then fed back to the buffer controller with the SELIN1 [8: 0] through SELIN4 [8: 0] signals. The buffer switch 303 checks whether the state of each frame buffer is Idle, Write, Standby, Read, and outputs the standby state in a round robin manner.
부가설명하면, 우선 초기에 각 프레임 버퍼의 상태는 모두 기저(Idle) 상태에 있고, 버퍼 제어기(301)에서 입력 프레임이 들어오면 입력된 라인의 해당 프레임 버퍼(302)의 상태를 확인한다. 해당 프레임 버퍼(302)가 기저(Idle) 상태이면 버퍼 제어기(301)는 입력 프레임 데이터를 해당 프레임 버퍼(302)에 저장한다. 프레임 버퍼(302)는 이때 쓰기(write) 모드이며, 자신이 쓰기(write) 모드임을 버퍼 스위치(303)에 알려준다. 버퍼 스위치(303)는 각 프레임 버퍼(302)의 상태를 SELOUT1[8:0] ~ SELOUT4[8:0] 신호를 통해 버퍼 제어기로 궤환 시켜준다. 이때 다른 입력 프레임이 버퍼 제어기(301)에 들어오면, 버퍼 제어기(301)는 프레임 버퍼(302)의 상태를 알고 있기 때문에 기저(Idle) 상태인 프레임 버퍼(302)를 일정한 법칙에 의해 선정하게 된다. 한편 입력 프레임이 다 입력 되면 프레임 버퍼(302)는 자신의 상태를 준비(Standby) 모드로 세팅하고, 버퍼 스위치에 자신이 준비(Standby) 모드 상태임을 알려주고, 버퍼 스위치가 읽기(Read) 할 때 까지 준비(Standby) 모드 상태로 기다린다. 버퍼 스위치(303)는 각 프레임 버퍼(302)의 상태를 주기적으로 감시하고 있다가 프레임 버퍼가 준비(Standby) 상태일 때 라운드 로빈 방식으로 프레임 데이터를 출력 시킨다. 이때 버퍼 스위치(303)는 RD-REQ1 ~ 4의 신호를 프레임 버퍼(302)에 주어 프레임 데이터를 읽게 되고, 저장된 프레임 데이터를 다 읽고나면, 프레임 버퍼는 자신의 상태를 다시 기저(Idle) 상태로 세팅한다.In detail, first, the state of each frame buffer is initially in an idle state, and when an input frame is input from the buffer controller 301, the state of the corresponding frame buffer 302 of the input line is checked. If the frame buffer 302 is in an idle state, the buffer controller 301 stores the input frame data in the frame buffer 302. The frame buffer 302 is in write mode at this time, and informs the buffer switch 303 that it is in write mode. The buffer switch 303 returns the state of each frame buffer 302 to the buffer controller through the signals SELOUT1 [8: 0] to SELOUT4 [8: 0]. In this case, when another input frame enters the buffer controller 301, the buffer controller 301 knows the state of the frame buffer 302, and thus selects the frame buffer 302 which is in an idle state by a certain law. . On the other hand, when the input frame is input, the frame buffer 302 sets its state to the standby mode, informs the buffer switch that the standby mode is in the standby mode, and until the buffer switch reads. Wait in Standby mode. The buffer switch 303 periodically monitors the state of each frame buffer 302 and outputs frame data in a round robin manner when the frame buffer is in a standby state. At this time, the buffer switch 303 reads the frame data by giving the signals of the RD-REQ1 to the frame buffer 302, and after reading the stored frame data, the frame buffer returns its state to the idle state again. Set it.
상술한 바와같이 본 발명은 스위치 방식의 고속 패킷 프레임 교환으로 실시간 처리를 요구하는 프레임 전송 버스가 가능하며, 가변 길이의 패킷 프레임에 대한 스위칭이 가능하므로 기존 고수준 데이터 전송제어(HIPC) 프레임 형태를 수용하는 통신 장치에 적용하여 경제성을 향상 시킬 수 있고, 고속 패킷 스위치의 각 입출력 단에 데이터 변환기가 있어 스위치 내부 구조와 무관하게 다양한 입출력 신호 라인 폭을 수용함으로써 다양한 통신 네트워크에의 응용이 가능하다. 또한 본 발명의 논-블러킹 고속 패킷 스위치는 약 1.26Gbps의 성능을 갖는 고속 패킷 스위치이다.As described above, the present invention enables a frame transmission bus that requires real-time processing by switching a high-speed packet frame of a switch type, and accommodates an existing high-level data transmission control (HIPC) frame type because switching of a variable length packet frame is possible. It can be applied to the communication device to improve the economics, and there is a data converter at each input / output terminal of the high speed packet switch, so that it can be applied to various communication networks by accommodating various input / output signal line widths regardless of the internal structure of the switch. The non-blocking high speed packet switch of the present invention is also a high speed packet switch having a performance of about 1.26 Gbps.
Claims (3)
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Family Applications (1)
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KR (1) | KR100250485B1 (en) |
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1997
- 1997-11-15 KR KR1019970060288A patent/KR100250485B1/en not_active IP Right Cessation
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KR19990040011A (en) | 1999-06-05 |
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