KR100258707B1 - Atm 교환기의 스위치 네트워크 장치 - Google Patents

Atm 교환기의 스위치 네트워크 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소형 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 교환기나 중대형 ATM 교환기의 원격 처리 시스템으로 사용되는 ATM-RSS(ATM-Remote Switching System)의 스위치 블록인 ATM 교환기의 스위치 네트워크 장치에 관한 것이다.
본 발명은 이중화된 RSCA(Remote Switch and Link Control board Assembly) 보드가 구비되어 있고, 상기 각 RSCA 보드는 상태 관리를 위하여 상태 정보를 서로 주고받으며, 상기 2개의 RSCA 보드 사이에는 각각 독립적으로 동작하는 2개의 서브-버스(sub-bus)가 구성되고, 상기 각 RSCA 보드에는 해당 보드의 상태 정보가 저장되는 메모리부와, 상기 메모리부에 해당 보드의 상태 정보를 입력하는 중앙 처리부와, 상기 중앙 처리부와 별개의 제어로직을 사용하여 상기 2개의 서브-버스 중 하나를 통해 다른 RSCA 보드의 메모리부에 저장된 상태 정보를 억세스하는 리모트 제어부가 각각 구비되어 있다.
결과적으로 본 발명은 이중화된 RSCA 보드 사이에 각각 독립적으로 동작하는 2개의 서브-버스가 구성되어 2개의 서브-버스 중 하나에 문제가 발생하여도 다른 하나를 통해 상태 관리나 다른 작업을 무리 없이 수행할 수 있기 때문에 동작의 안정성 및 신뢰성이 확보되고, 각 RSCA 보드의 상태 감시 및 유지보수가 용이해지는 효과가 있다.

Description

ＡＴＭ 교환기의 스위치 네트워크 장치(Switch network module in ATM exchange system)
본 발명은 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 교환기의 스위치 네트워크 장치에 관한 것으로서, 특히 소형 ATM 교환기나 중대형 ATM 교환기의 원격 처리 시스템으로 사용되는 ATM-RSS(ATM-Remote Switching System)의 스위치 블록인 ATM 교환기의 스위치 네트워크 장치에 관한 것이다.
최근 들어 음성 및 영상의 디지털화, 광파이버 등의 기술발전에 따라 멀티미디어 통신이 가능해져서 이를 뒷받침하는 네트워크로서 ATM 기술을 이용한 고속 광대역 네트워크의 구현이 현실화되고 있다.
상기 ATM 기술은 저속도 저용량의 통신에서부터 고속 광대역 통신에 이르기까지 통신 채널을 자유롭게 할당할 수 있는 기술로서, 일정한 크기를 갖는 패킷들의 연속적인 흐름에 의해서 정보를 전달하는데, 이 고정된 크기의 패킷들을 ATM 셀 이라 한다.
상기 ATM 셀은 총 53 바이트로 구성되는데, 그 중 5 바이트는 헤더로 48 바이트는 유료 부하 공간으로 각각 할당되어 있다.
상기와 같이 구성된 ATM 셀은 ATM 망으로 전송되어 헤더에 기입된 정보에 따라 고속으로 목적한 수신측에 도착하게 된다. 목적지에 도착한 ATM 셀들은 헤더를 검사 받은 후 실제 정보로 재구성된다.
일반적으로 ATM 교환기는 ATM 방식에 의해 공중망을 구성하는 경우 ATM 망과 ATM 망 또는 가입자를 ATM 망에 접속하기 위한 노드기능을 수행하는 시스템이며, 이러한 ATM 교환기는 가입자 정합장치와 스위치 네트워크 장치, 중계선 정합장치 등과 이들을 제어하는 프로세서들로 구현된다.
상기 가입자 정합장치는 UNI 물리 계층 정합, ATM 계층 처리, 신호 셀 및 사용자 셀 분리 전달, 헤더 변환, OAM 처리 등과 더불어 UPC 트래픽 제어기능을 수행한다. 아울러, 가입자 정합장치에는 ATM 가입자가 아닌 기존의 가입자에 대한 서비스 제공을 위하여 중저속 가입자 정합기능도 포함될 수 있다.
상기 스위치 네트워크 장치는 수백 Mbps의 고속 스위칭이 가능한 단위 스위치들을 다단으로 구성하여 실현한다. 여기서, ATM 스위치 소자는 그 구성형태에 따라 입력버퍼, 출력버퍼, 공통 메모리, 공통 버스, 크로스 포인트 스위치 등으로 나누어진다.
상기 중계선 정합장치는 NNI 인터페이스 물리 계층 처리, ATM 계층 처리, OAM 처리 등을 수행하며, 스위치 네트워크 장치와 연동하여 트래픽 제어기능을 수행한다. 아울러, 전화망, N-ISDN, 패킷망, 프레임 릴레이망 등 다른 망과의 연동기능도 포함된다.
한편, 상기 ATM 교환기 중 하나인 소형 ATM 교환기는 다수개의 ALS(ATM Local Switching) 서브시스템과 ACS(ATM Central Switching) 서브시스템으로 구성된다.
상기 ALS 서브시스템에는 스위치 네트워크 장치인 ASLH(Access Switch and Link Hardware block)가 구비되어 있고, 상기 ACS 서브시스템에도 역시 스위치 네트워크 장치인 CSLH(Central Switch and Link Hardware block)가 구비되어 있으며, 상기 ASLH 와 CSLH 에는 각각 다수개의 SMLA(Switch and Multi-Link board Assembly) 보드와 SLCA(Switch and Link Control Board Assembly) 보드가 구비되어 있다.
상기 SMLA 보드는 ATM 스위치 네트워크 장치를 구성하는 가장 핵심적인 보드로서, ATM 셀의 스위칭 기능 및 외부 가입자 또는 제어측과의 연결을 위한 링크 포트들과, 이들을 지역적으로 관리하기 위한 지역 제어기(local controller)가 구비되어 있다.
상기 SLCA 보드는 SMLA 보드의 상태를 관리 및 유지 보수하고, 제어측과의 IPC(Inter Processor Communication) 통신을 통해 해당 스위치 네트워크 장치의 상태를 보고하며 관련 정보를 갱신하는 역할을 한다.
아울러, 상기 SMLA 보드 내에 실장되어 있는 MC68349 는 주변 처리기(peripheral processor)의 역할을 하고, 상기 SLCA 보드 내에 실장되어 있는 MC68040 과 MC68360 는 상위 프로세서 역할을 한다.
한편, 종래에는 소형 ATM 교환기의 스위치 네트워크 장치(ASLH, CSLH)에 구비된 각 SMLA 보드와 SLCA 보드간 통신을 위하여 다음에 설명되는 통신방식을 사용하였다.
먼저, 백플레인 보드(backplane board)인 ASBB 에 구성되는 단일 버스 구조의 SNCI(Switch Network Controller Interface) 버스에는 6개의 보드(2개의 SLCA 보드와 4개의 SMLA 보드)가 각각 연결되어 있다. 여기서, SNCI 버스는 VME 버스가 변형된 것으로서 VME 버스와 동일한 전기적 특성을 가진다.
상기 SNCI 버스의 동작은 SLCA 보드가 마스터(master)로, SMLA 보드들이 종속(slave)으로 정해진 상태에서 이루어진다. 이 때, SLCA-A 보드와 SLCA-B 보드, SMLA-0A 보드와 SMLA-0B 보드, SMLA-1A 보드와 SMLA-1B 보드는 각각 이중화되어 동작한다. 그러므로, 어느 한 시점에서 SNCI 버스를 사용하고 있는 보드는 한 쌍의 SLCA 보드와 SMLA 보드가 되고, 그 동안 다른 보드들은 대기 상태로 있게 된다.
보다 구체적으로 SNCI 버스의 동작 방식은 다음과 같다.
먼저, SNCI 버스를 사용하고 있는 한 쌍의 SLCA 보드와 SMLA 보드에서 SLCA 가 SMLA 로 상태 정보를 주고자 하는 경우 SLCA 는 상태 정보를 전달받아야 할 SMLA 의 SIDPRAM(Status Information Dual Port RAM)을 억세스하여 미리 약속된 영역에 정보를 쓴다. 상기 SLCA 는 SIDPRAM 에 쓰고자 하는 정보를 다 쓴 후 SMLA 의 지역 제어기에 인터럽트를 발생시킨다. 상기 SMLA 의 지역 제어기는 인터럽트를 처리한 후 SLCA 로부터 전달된 상태 정보를 SIDPRAM 으로부터 읽어 처리한다.
반면, SMLA 가 SLCA 로 상태 정보를 주고자 하는 경우 SMLA 는 SLCA 로 전달할 상태 정보를 자신의 SIDPRAM 내의 미리 약속된 영역에 쓴다. 상기 SMLA 는 자신의 SIDPRAM 에 쓰고자 하는 정보를 다 쓴 후 SLCA 로 인터럽트를 발생시킨다. 상기 SLCA 는 인터럽트를 처리한 후 인터럽트를 발생시킨 SMLA 의 SIDPRAM 을 억세스하여 상태 정보를 읽어서 처리한다.
그러나, 종래에는 1개 SLCA 보드와 1개 SMLA 보드가 짝을 이루어 주/종속(master-slave) 형태로 SNCI 버스를 사용하다가 양쪽 보드 중 적어도 하나의 보드가 다운되면 이들이 SNCI 버스를 계속 물고 있는 결과를 초래하여 다른 보드들이 SNCI 버스를 사용하려고 하면 버스 경쟁(bus contention)이 발생되는 문제점이 있었다.
실제로 시스템 운용 초기에 스위치 네트워크 장치에 구비된 1개 보드가 버스를 물고 다운되는 경우가 있었는데, 주로 마스터로 동작하는 SLCA 보다는 종속으로 동작하는 SMLA 가 버스를 물고 다운되는 경우가 많았다.
이에 본 발명은 스위치 및 링크를 구성하는 SMLA 보드와 SMLA 보드를 제어 및 유지 보수하는 SLCA 보드가 하나로 통합된 RSCA(Remote Switch and Link Control board Assembly) 사이의 통신을 위해 이중화된 경로가 구성됨으로써 각 RSCA 의 상태를 감시하고 유지보수하기가 용이해지고, 동작의 안정성 및 신뢰성이 향상된 ATM 교환기의 스위치 네트워크 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 ATM 교환기의 스위치 네트워크 장치는 이중화된 RSCA 보드가 구비되어 있고, 상기 각 RSCA 보드는 상태 관리를 위하여 상태 정보를 서로 주고받는 ATM 교환기의 스위치 네트워크 장치에 있어서, 상기 2개의 RSCA 보드 사이에는 각각 독립적으로 동작하는 2개의 서브-버스(sub-bus)가 구성되고, 상기 각 RSCA 보드에는 해당 보드의 상태 정보가 저장되는 메모리부와, 상기 메모리부에 해당 보드의 상태 정보를 입력하는 중앙 처리부와, 상기 중앙 처리부와 별개의 제어로직을 사용하여 상기 2개의 서브-버스 중 하나를 통해 다른 RSCA 보드의 메모리부에 저장된 상태 정보를 억세스하는 리모트 제어부가 각각 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 2개의 RSCA 보드 중 제 1 RSCA 보드에 구비된 리모트 제어부가 서로 다른 제 2 RSCA 보드에 구비된 메모리부로부터 상태 정보를 억세스할 때 상기 제 1 RSCA 보드에 구비된 리모트 제어부는 마스터(master)로, 상기 제 2 RSCA 보드에 구비된 리모트 제어부는 종속(slave)으로 각각 작동되는 것이 바람직하다.
도 1은 일반적인 ATM 교환기의 스위치 네트워크 장치에서 사용되는 통신 방식을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 RSLH 의 간략화된 블록도,
도 3은 도 2에 도시된 RSLH 의 이중화된 버스 구조를 나타내는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 RSCA-A 가 상대방 RSCA-B 의 SIDPRAM 을 억세스하는 상태를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 RSLH(Remote Switch and Link Hardware block)의 간략화된 블록도이다. 상기 RSLH는 16×16 규모의 단방향 겹침(folded) 구조의 스위치 네트워크 장치로서, 소형 ATM 교환기와 현재 개발되고 있는 중대형 ATM 교환기의 원격 처리 시스템으로 사용되는 ATM-RSS(ATM-Remote Switching System)의 스위치 블록이다.
상기 RSLH는 셀 교환 기능을 수행하기 위하여 수신되는 셀들을 각각의 라우팅 정보에 따라 점대점, 점대다중점 및 방송 연결 기능을 수행하고, 우선 순위 제어 기능을 수행하며, 스위치 네트워크 장치의 장애, 운용 상태 및 성능 관련 정보를 수집하여 상위 프로세서로 보고하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 RSLH는 도 2에 도시된 바와 같이 가입자 인터페이스 모듈인 SIM(Subscriber Interface Module) 간의 셀을 교환하고, TIM(Trunk Interface Module)을 통하여 모국과 셀을 교환하며, TIM 을 통하여 시스템의 운용 상태 및 관련 정보를 교환한다.
이는 ATM-RSS 의 운용 및 유지 보수 제어 모듈인 OMCM(Operation and Maintenance Control Module)과 연결되어 이루어지는데, 모국의 운용 및 유지 보수 제어 모듈과는 상관없이 완전히 독립된 모듈로서 존재한다. 아울러, RSLH 는 RSHH(Remote network Synchronization Hardware block)로부터 클록 NCLK 를 수신 받아 사용한다.
상기 RSLH 는 보다 구체적으로 공유 버퍼 방식의 스위칭 구조를 바탕으로 한 16×16 규모의 단위 스위치 1단으로 형성된다. 즉, 상기 RSLH 는 이중화된 RSCA(Remote Switch and Link Control board Assembly)보드 2개가 구비되어 있는데, 각각의 RSCA 보드에는 스위치 및 링크부와 스위치계 제어부가 구비되어 있고, 해당 RSCA 보드의 운용 및 유지 보수를 위한 펌웨어인 SWNC(SWitch Network Control software)가 내장되어 있다.
또한, 상기 RSCA 보드는 공유 버퍼 메모리 구조의 ATM 스위치 보드로서, 16×16 스위치 기본 소자들을 이용하여 16×16 스위치 모듈을 형성하고, 16 포트의 외부 링크를 수용하여 외부 링크로 입력되는 셀들을 처리하여 해당 목적지로 출력시키는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로 상기 RSCA는 16×16 단위 스위치의 기능을 수행하는 스위치부와, 외부와의 정합을 위하여 16 포트의 234.7Mbps 직렬 데이터 링크의 기능을 수행하는 외부 링크부와, 스위치부와 외부 링크부의 제어 및 상태 관리와 상위 유지 보수 프로세서로의 보고 및 프로세서 메시지 전송 기능과 이중화 기능 및 상태 관리를 수행하는 OAM 제어부와, RSCA 내에서 클록 분배 및 시스템 클록 동기 기능을 수행하는 클록 분배부로 구성된다.
상기 RSCA 보드는 도 2에 도시된 바와 같이 46.9494Mhz의 기본 클록(NCLK)을 망동기 블록(RSHH)으로부터 수신하여 위상 동기화시켜 분배되는 클록(NCP)과, 이를 분주하여 생성되는 셀 동기 클록(NCS)을 각 부분에서 사용한다. 아울러, 해당 보드의 동작상 오동작 및 장애 방지를 위하여 데이터 상의 패리티 검사 기능, 각 부위의 안정화 및 장애 검출을 용이하게 하기 위하여 각종 버스의 논리적, 물리적 분리가 이루어져 있다.
한편, 일반적으로 소형 ATM 교환기의 스위치 네트워크 장치는 종래 기술에서 설명된 바와 같이 스위치 및 링크를 구성하는 SMLA 보드와 SMLA 보드를 제어 및 유지 보수하는 SLCA 보드로 구분되어 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에 의한 RSCA 보드는 SMLA 보드와 SLCA 보드가 하나로 통합되어 RSCA 내에 구비된 CPU(Central Processing Unit)가 SLCA 의 역할까지 함께 수행하는 구조로 되어 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 의한 RSLH 는 도 3에 도시된 바와 같이 RSCA-A 보드와 RSCA-B 보드 사이의 통신을 위하여 이중화된 경로가 구성됨으로써 각각의 RSCA 보드가 상대방의 상태를 감시하고 유지보수하기가 용이해진다.
보다 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 의한 RSLH 는 도 3에 도시된 바와 같이 백플레인 보드(Backplane board)인 RSBB(Remote Switch and link Backplane Board)에 구성되는 SNSC(Switch Network Status Control) 버스가 완전히 독립적으로 동작하는 2개의 서브-버스(sub-bus)로 구성되어 있다. 다시 말해서 SNSC 버스 안에는 RSCA-A 가 RSCA-B 를 억세스하기 위한 회로와 RSCA-B 가 RSCA-A 를 억세스하기 위한 회로가 상호 독립적으로 구성되어 있다.
상기 SNSC 버스는 물리적으로는 RSCA 내의 인터페이스 블록과 RSBB 를 통한 여러 가지 신호선들로 구성된다. 아울러, 상기 SNSC 버스는 상호 간섭 없이 완전히 독립적으로 동작하는 구조이므로 어느 한 쪽의 서브-버스에 문제가 발생한다 하더라도 다른 한쪽을 통해 상태 관리를 포함한 여러 작업들을 문제없이 수행할 수 있다. 여기서, 각각의 서브-버스들은 변형된 VME 버스의 형태를 취하고 있으므로 결국 VME 링크 버스가 2개 존재하는 것과 같다.
아울러, 이중화된 버스를 구성하는데 있어서 가장 핵심적인 것은 바로 상대방의 SIDPRAM 을 독립적인 제어로직을 사용하면서 억세스하여 여러 가지 정보 처리를 하는 것이다.
한편, 상기 SNSC 버스를 운용하는 프로토콜은 일련의 정보 전달 절차와 이에 필요한 하드웨어로 구성된다. 상기 하드웨어는 마스터(master) 리모트 제어부와 종속(slave) 리모트 제어부로 구성되는데, 종속 리모트 제어부는 자신이 속해 있는 보드의 프로세서 블록과는 전혀 별도로 동작하며 오직 마스터 리모트 제어부의 지시만을 받는다. 그로 인해 한쪽 RSCA 보드의 CPU 가 논리적으로 다운되는 경우에도 그 직전까지 해당 SIDPRAM에 저장되어 있는 정보에 대해서는 전원만 제대로 공급되고 있다면 다른쪽 RSCA 보드가 그 정보들을 상대방 SIDPRAM 으로부터 억세스하는데는 전혀 문제가 없게 된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 RSCA-A 보드의 리모트 제어부는 RSCA-B 보드의 SIDPRAM 을 억세스하는데 있어서 RSCA-B 보드의 CPU 인 MC68349 와는 아무런 상관이 없이 동작하도록 설계되어 있다. 즉, 상기 리모트 제어부는 상대방 CPU 의 제어를 전혀 받지 않는 독립적인 모듈이다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 RSCA-B 에 구비된 리모트 제어부(종속)는 RSCA-A 의 일부 로직으로서 동작한다. 다시 말해 RSCA-B 보드의 리모트 제어부는 해당 보드의 CPU 와는 전혀 무관하게 RSCA-A 보드의 리모트 제어부의 제어만을 받는다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 의한 RSLH 에서 RSCA-A 보드와 RSCA-B 보드간의 상태 정보 전달 과정은 다음과 같다.
먼저, RSCA-A 는 갱신될 상태 정보를 SNSC 버스를 통해 상대방(RSCA-B)의 SIDPRAM 의 미리 약속된 영역에 쓴 후, 이 특정 영역을 지시(indication)하는 정보를 SNSC 버스를 통해 상대방(RSCA-B)의 SIDPRAM 의 갱신 영역 지시 메모리 블록(UAIMB: Update Area Indication Memory Block)의 XX000C(h) 번지에 저장한다.
상기에서 RSCA-A 가 상대방(RSCA-B)의 SIDPRAM 의 XX000C(h) 번지에 정보를 쓰기 위하여 이 번지를 억세스하면 쓰기가 끝난 후 자동적으로 레벨 3 의 인터럽트(interrupt)가 발생하여 RSCA-B 의 MC68349 로 들어간다.
상기 RSCA-B 는 인터럽트 처리 후 자신의 SIDPRAM 에 쓰여진 정보 영역을 SIDPRAM 내의 UAIMB : XX000C(h) 번지를 읽어서 확인한 후 특정 영역에 쓰여져 있는 상태 정보를 읽어간다.
상기 RSCA-B 는 자신의 SIDPRAM 내의 상태 정보를 다 읽은 후 갱신될 영역을 상대방(RSCA-A)의 SIDPRAM 의 갱신 영역 지시 메모리 블록(UAIMB)의 XX000C(h) 번지에 기록한다.
상기에서 RSCA-B 가 상대방(RSCA-A)의 SIDPRAM 의 XX000C(h) 번지에 정보를 쓰기 위하여 이 번지를 억세스하면 쓰기가 끝난 후 자동적으로 레벨 3 의 인터럽트가 발생하여 RSCA-A 의 MC68349 로 들어간다.
상기 RSCA-A 는 인터럽트 처리 후 자신의 SIDPRAM 에 쓰여진 정보 영역을 SIDPRAM 내의 UAIMB : XX000C(h) 번지를 읽어서 내용을 확인한 후 상태 정보 전달 과정을 마무리한다.
상기와 같은 과정을 거쳐 RSCA-A 와 RSCA-B 간에 상태 정보 전송이 이루어지며 그 과정은 이중화된 서브-버스를 통해 동시에 두 보드(RSCA-A 와 RSCA-B)에서 진행될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 이중화된 RSCA 보드 사이에 각각 독립적으로 동작하는 2개의 서브-버스가 구성되어 2개의 서브-버스 중 하나에 문제가 발생하여도 다른 하나를 통해 상태 관리나 다른 작업을 무리 없이 수행할 수 있기 때문에 동작의 안정성 및 신뢰성이 확보되고, 각 RSCA 보드의 상태 감시 및 유지보수가 용이해지는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 이중화된 RSCA(Remote Switch and Link Control board Assembly) 보드가 구비되어 있고, 상기 각 RSCA 보드는 상태 관리를 위하여 상태 정보를 서로 주고받는 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 교환기의 스위치 네트워크 장치에 있어서,
    상기 2개의 RSCA 보드 사이에는 각각 독립적으로 동작하는 2개의 서브-버스(sub-bus)가 구성되고, 상기 각 RSCA 보드에는 해당 보드의 상태 정보가 저장되는 메모리부와, 상기 메모리부에 해당 보드의 상태 정보를 입력하는 중앙 처리부와, 상기 중앙 처리부와 별개의 제어로직을 사용하여 상기 2개의 서브-버스 중 하나를 통해 다른 RSCA 보드의 메모리부에 저장된 상태 정보를 억세스하는 리모트 제어부가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 ATM 교환기의 스위치 네트워크 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2개의 RSCA 보드 중 제 1 RSCA 보드에 구비된 리모트 제어부가 서로 다른 제 2 RSCA 보드에 구비된 메모리부로부터 상태 정보를 억세스할 때 상기 제 1 RSCA 보드에 구비된 리모트 제어부는 마스터(master)로, 상기 제 2 RSCA 보드에 구비된 리모트 제어부는 종속(slave)으로 각각 작동되는 것을 특징으로 하는 ATM 교환기의 스위치 네트워크 장치.
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