KR100745675B1 - Apparatus and method for switching packet data using the atca platform - Google Patents
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Abstract
본 발명은 ATCA 표준 플랫폼을 적용한 고성능 패킷 스위칭 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 패킷 스위칭 장치는, ATCA에 정의된 패브릭 인터페이스를 통하여 ATCA 플랫폼의 노드 슬롯에 실장되는 각 패킷 처리 장치들과 패킷을 교환하는 패킷 스위칭부; 상기 패킷 스위칭부에 대한 구성 및 각종 상태 정보를 수집하여 제어하는 기능을 수행하는 스위치 제어부; 및 상기 스위치 제어부로부터 수신된 데이터를 직렬 데이터로 변경하여 상기 패킷 스위칭부로 전달하고, 상기 패킷 스위칭부로부터의 직렬 데이터를 DMA 동작을 위한 병렬 데이터로 변경하여 상기 스위치 제어부로 전달하는 이중화 및 DMA 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a high-performance packet switching apparatus and method applying the ATCA standard platform, and the packet switching apparatus according to the present invention includes a packet processing apparatus and a packet which are mounted in a node slot of an ATCA platform through a fabric interface defined in ATCA. Packet switching unit for exchanging; A switch controller configured to collect and control the configuration and various state information of the packet switching unit; And a redundancy and DMA control unit for converting data received from the switch control unit into serial data and transferring the data to the packet switching unit, and converting the serial data from the packet switching unit into parallel data for a DMA operation and transferring the data to the switch control unit. It is characterized by including.
ATCA, 패킷 스위칭 장치, 이중화, 패브릭 인터페이스, 패킷 처리 장치 ATCA, Packet Switching Unit, Redundancy, Fabric Interface, Packet Processing Unit
Description
도 1은 본 발명이 적용되는 ATCA 표준 플랫폼이 적용된 스위칭 시스템의 전체 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the overall structure of a switching system to which the ATCA standard platform to which the present invention is applied.
도 2는 ATCA 표준 플랫폼의 장치 구성을 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing the device configuration of the ATCA standard platform.
도 3은 ATCA 플랫폼의 백플레인의 규격 및 연결 상태를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating the specification and connection state of the backplane of the ATCA platform.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 ATCA 플랫폼을 위한 고성능 패킷 스위칭 장치의 블록 구성도이다.4 is a block diagram of a high performance packet switching device for an ATCA platform according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 DMA 제어부의 블록 구성도이다.5 is a block diagram of a DMA controller according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이중화 제어부의 블록 구성도이다.6 is a block diagram of a redundant control unit according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100: 메인 프로세서 장치 110: 패킷 스위칭 장치100: main processor device 110: packet switching device
120: 패킷 처리 장치 201, 202: 노드 슬롯120: packet processing apparatus 201, 202: node slot
203: 스위치 슬롯 300: 유지 보수 버스203: switch slot 300: maintenance bus
301: 베이스 인터페이스 302: 패브릭 인터페이스301: base interface 302: fabric interface
303: 업데이트 채널 304: 공통 클럭 신호303: update channel 304: common clock signal
305: 사용자 정의 영역 400: 스위치 제어부305: user-defined area 400: switch control unit
403: 이중화 및 DMA 제어부 404: 패킷 스위칭부403: redundancy and DMA control unit 404: packet switching unit
409: 제어 메시지 스위치부409: control message switch
본 발명은 ATCA 백플레인 규격을 따르면서 다수의 패킷 처리 장치 간에 고성능의 패킷 스위칭 기능을 수행할 수 있으며, 이중화 기능을 실현함으로써 패킷 전달 경로에 대한 고신뢰성을 보장할 수 있는 ATCA 표준 플랫폼을 적용한 고성능 패킷 스위칭 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention can perform a high performance packet switching function between a plurality of packet processing devices while complying with the ATCA backplane standard, and realize a redundancy function to apply a high performance packet switching to the ATCA standard platform that can guarantee high reliability of the packet forwarding path. An apparatus and method are provided.
미래의 정보통신망은 컴퓨터와 네트워크 장치가 통합되어 고속의 데이터 전송, 프로토콜, 정보처리, 스토리지, 컴퓨팅이 하나의 플랫폼으로 해결되고, 기존의 서버, 네트워크 장치들이 점차로 통합된 시스템으로 전환될 것으로 예측되고 있다. 또한, 2007년 이후에는 전 세계적으로 수천억 불 이상의 시장이 예상되고 있으나, 통신시장의 위축, 사업자의 투자 위험 관리 등으로 쉽게 낙관할 수 없는 상황이 지속되고 있다. 이러한 상황에서는 통신장비의 가격을 지속적으로 낮추는 노력이 필요하며, 새로운 서비스를 도입할 때에는 쉽게 그리고 신속하게 적용 가능한 광대역 통신망이 실현되어야 한다.In the future, the information and communication network is expected to integrate computers and network devices so that high-speed data transmission, protocol, information processing, storage, and computing will be solved in one platform, and existing servers and network devices will be gradually transformed into integrated systems. have. In addition, since 2007, more than hundreds of billions of dollars are expected worldwide, but the situation is not easily optimistic due to the contraction of the telecommunications market and management of investment risk of operators. In such a situation, efforts to continuously lower the price of communication equipment are required, and when introducing a new service, an easily and quickly applicable broadband communication network must be realized.
이러한 시장 상황을 해결하고 통신기술의 발전추세에 따라 통신과 컴퓨팅을 컨버전스(convergence)하고 새로운 서비스를 쉽게 적용시키기 위해 산업계 컨소시엄인 PICMG(PCI Industrial Computers Manufacturers Group)이 2001년 말부터 추진되었고 2002년 말에 기본 표준 플랫폼 구조를 제시한 것이 Advanced TCA(Telecom Computing Architecture) 표준 플랫폼이다.The Industrial Industrial Consortium (PICMG), the industry consortium (PICMG), has been in force since late 2001 to address this market situation and to facilitate the convergence of telecommunications and computing and the adoption of new services in accordance with the development of communication technology. A basic standard platform structure is presented in the Advanced Telecom Computing Architecture (TCA) standard platform.
상기 Advanced TCA(이하, 'ATCA'라 한다.) 컨버전스 기술은 고성능 컴퓨팅 버스, 고속 스위칭 및 SERDES(Serial-Deserial) 기술을 바탕으로 컴퓨터와 통신장비를 통합하고자하는 미래 지향의 플랫폼 구조로 인텔, 모토롤라가 주도하고 100여 개의 통신산업체, 칩 벤더 등의 회사가 참여하고 있다. 통신 및 네트워크 사업자 측면으로 보면 단일 플랫폼으로 새로운 서비스와 성능 업그레이드가 수월하고 비용이 절감될 수 있으며, 장비 제작자 관점으로 보면 칩 벤더, 보드 벤더, 시스템 벤더로 역할이 명확해지고 기술 차별화 및 집중화로 기존의 통합 장비 제작자보다 기술과 가격경쟁력의 우위를 확보하게 될 수 있는 강점이 있다.The Advanced TCA (hereinafter referred to as 'ATCA') convergence technology is a future-oriented platform structure for integrating computer and communication equipment based on high performance computing bus, high speed switching, and serial-deserial (SERDES) technology. It is led by more than 100 companies such as telecommunications companies and chip vendors. From a telecom and network operator's perspective, new services and performance upgrades can be facilitated and reduced with a single platform. From an equipment manufacturer's perspective, the role is clear to chip vendors, board vendors, and system vendors. It has the strength of gaining an edge in technology and price competitiveness over integrated equipment makers.
한편, 기존의 통신 시스템 내의 스위칭 장치는 자체적인 시스템 구조 및 신호를 정의하였기 때문에 동일한 기능을 가진 다른 장치들과는 시스템간 호환성이 없었다. 따라서, 상술한 바와 같은 ATCA와 같은 표준 플랫폼 등을 활용한 고성능 스위칭 장치의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.On the other hand, since the switching device in the existing communication system has defined its own system structure and signals, there is no system-to-system compatibility with other devices having the same function. Therefore, there is an urgent need for the development of a high performance switching device utilizing a standard platform such as ATCA as described above.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 ATCA 백플레인 규격을 따르면서 다수의 패킷 처리 장치 간에 고성능의 패킷 스위칭 기능을 수행할 수 있으며, 이중화 기능을 실현함으로써 패킷 전달 경로에 대한 고신뢰성을 보장할 수 있는 ATCA 표준 플랫폼을 적용한 고성능 패킷 스위칭 장치 및 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to perform a high-performance packet switching function between a plurality of packet processing devices while complying with the ATCA backplane specification, and by realizing the redundancy function to ensure high reliability for the packet forwarding path To provide a high performance packet switching device and method applying the ATCA standard platform.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패킷 스위칭 장치는, ATCA에 정의된 패브릭 인터페이스를 통하여 ATCA 플랫폼의 노드 슬롯에 실장되는 각 패킷 처리 장치들과 패킷을 교환하는 패킷 스위칭부; 상기 패킷 스위칭부에 대한 구성 및 각종 상태 정보를 수집하여 제어하는 기능을 수행하는 스위치 제어부; 상기 스위치 제어부로부터 수신된 데이터를 직렬 데이터로 변경하여 상기 패킷 스위칭부로 전달하고, 상기 패킷 스위칭부로부터의 직렬 데이터를 DMA 동작을 위한 병렬 데이터로 변경하여 상기 스위치 제어부로 전달하는 이중화 및 DMA 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A packet switching device according to the present invention for achieving the above object, the packet switching unit for exchanging a packet with each packet processing device mounted in a node slot of the ATCA platform through a fabric interface defined in ATCA; A switch controller configured to collect and control the configuration and various state information of the packet switching unit; And a redundancy and DMA control unit for converting the data received from the switch control unit into serial data and transferring the data to the packet switching unit, and converting the serial data from the packet switching unit into parallel data for a DMA operation and transferring the data to the switch control unit. Characterized in that.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패킷 스위칭 제공 방법은, 패킷 스위칭 장치 내에 구성된 DMA 제어부의 수신 버퍼에 패킷 저장 상태가 풀(full)이 아닌 경우 수신 요청 신호를 유효한 상태로 구동시키는 제1 단계; 상기 패킷 스위칭 장치의 스위치 제어부에서는 상기 수신 요청 신호를 수신한 후, 수신 유효 신호를 상기 DMA 제어부의 수신 제어부로 전송하는 제2 단계; 상기 스위치 제어부에서 전달할 데이터가 있을 경우 수신 데이터 신호를 통해 상기 수신 버퍼로 상기 전달할 데이터를 전달하는 제3 단계; 및 상기 데이터가 모두 전달되면 마지막 DMA 버스 전달 주기에서 상기 스위치 제어부가 수신 완료 신호를 구동하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the packet switching providing method according to the present invention for achieving the above object, the first buffer for driving the reception request signal in a valid state when the packet storage state is not full in the reception buffer of the DMA control unit configured in the packet switching device; step; A second step of, at the switch control unit of the packet switching device, receiving the reception request signal and transmitting a reception valid signal to the reception control unit of the DMA control unit; Transmitting data to be transmitted to the reception buffer through a reception data signal when there is data to be transmitted by the switch controller; And a fourth step of driving, by the switch controller, a reception completion signal in the last DMA bus transfer period when all of the data is transferred.
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본 발명은 고신뢰성을 가지는 고속의 패킷 스위칭 기능을 제공하는 통신 및 컴퓨팅 시스템이다. 그러나 기존의 통신 시스템 내의 스위칭 장치는 자체적인 시스템 구조 및 신호를 정의하였기 때문에 동일한 기능을 가진 다른 장치들과는 시스템간 호환성이 없었다. 따라서, 본 발명에서는 ATCA 규격에 따른 스위칭 시스템 및 장치를 구현함으로써 상호 호환성을 보장받을 수 있게 된다.The present invention is a communication and computing system that provides a fast and reliable packet switching function. However, switching devices in the existing communication systems have defined their own system structures and signals, and thus are not compatible with other devices having the same function. Therefore, in the present invention, it is possible to ensure mutual compatibility by implementing a switching system and apparatus according to the ATCA standard.
한편, 상기 ATCA 표준 플랫폼 규격에서 정의한 패킷 스위칭 장치는 백플레인 규격에 정의된 전원 및 유지보수 버스 신호와 제어 메시지의 교환을 위한 베이스 인터페이스(Base Interface), 패킷 전달을 위한 패브릭 인터페이스(Fabric Interface), 그리고 공통 클럭 신호 및 업데이트 채널을 모두 수용하여야 한다. 아울러, 패킷 스위칭 장치의 고신뢰성을 위하여 이중화 기능을 제공하게 된다.Meanwhile, the packet switching device defined in the ATCA standard platform specification includes a base interface for exchanging power and maintenance bus signals and control messages defined in the backplane standard, a fabric interface for packet forwarding, and It must accept both common clock signals and update channels. In addition, it provides a redundancy function for high reliability of the packet switching device.
한편, 상술한 ATCA(Advanced Telecom Computing Architecture) 플랫폼은 PICMG의 표준화된 규격에 따라 시스템을 설계하여 개발의 기간 단축과 경제성을 실현하기 위하여 이용되고 있다. 따라서 상기 규격에 적용되는 본 발명에 따른 패킷 스위칭 시스템은 하나 이상의 패킷 처리 장치, 메인 프로세서 장치, 패킷 스위칭 장치 등으로 구성될 수 있다.Meanwhile, the above-described Advanced Telecom Computing Architecture (ATCA) platform is used to design a system according to PICMG's standardized standard to shorten development period and to achieve economic efficiency. Therefore, the packet switching system according to the present invention applied to the above standard may be composed of one or more packet processing apparatus, main processor apparatus, packet switching apparatus, and the like.
상기 패킷 스위칭 장치와 다수의 패킷 처리 장치들 간에는 패킷 전달을 위하여 ATCA 패브릭 인터페이스에 정의된 규격에 따라 패킷 교환을 수행하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 패킷 처리 장치는 ATCA 백플레인 규격에 정의된 전원 및 유지보수 버스 신호와 제어 메시지의 교환을 위한 베이스 인터페이스(Base Interface), 패킷 전달을 위한 패브릭 인터페이스(Fabric Interface), 그리고 공통 클럭 신호 및 업데이트 채널을 모두 수용하게 된다.The packet switching device and the plurality of packet processing devices perform packet exchange according to a standard defined in the ATCA fabric interface for packet delivery. In addition, the packet processing apparatus according to the present invention includes a base interface for exchanging power and maintenance bus signals and control messages defined in the ATCA backplane standard, a fabric interface for packet forwarding, and a common clock. It will accept both signal and update channels.
한편, 상기 ATCA 표준 플랫폼은 상술한 바와 같이 통신 시스템과 컴퓨팅 시스템을 구성하는 개별 장치들 간에 상호 연동을 위한 표준을 제정함으로써 특정 목적에 적합한 개별 장치를 개발함에 있어 개발 기간의 단축과 개발의 경제성을 목적으로 하고 있다. 이에 따라, 상기 ATCA 플랫폼에서의 패킷 교환은 패킷 스위칭 장치를 중심으로 다수의 패킷 처리 장치 간에 패브릭 인터페이스를 통하여 이루어진다.Meanwhile, as described above, the ATCA standard platform establishes a standard for interworking between individual devices constituting a communication system and a computing system, thereby shortening the development period and economical efficiency in developing individual devices suitable for a specific purpose. It is aimed. Accordingly, packet exchange in the ATCA platform is performed through a fabric interface between a plurality of packet processing apparatuses centering on a packet switching apparatus.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 여기서 참조하는 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 더불어 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that reference numerals and like elements among the drawings referred to herein are represented by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명이 적용되는 ATCA 표준 플랫폼의 구조를 상세히 설명하기로 한다.First, referring to Figures 1 to 3, the structure of the ATCA standard platform to which the present invention is applied will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 ATCA 표준 플랫폼이 적용된 스위칭 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the structure of a switching system to which the ATCA standard platform according to the present invention is applied.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 ATCA 표준 플랫폼은 메인 프로세서 장치(100), 패킷 스위칭 장치(110) 및 복수의 패킷 처리 장치들(120)이 상호 연결된 구조를 가지게 된다.Referring to FIG. 1, the ATCA standard platform according to the present invention has a structure in which a
상기 패킷 스위칭 장치(110)는 상기 다수의 패킷 처리 장치들(120)간에 고속의 패킷 스위칭 기능을 수행하며, 이중화된 구조로 구성될 수 있다. 이때, 제어 메시지 교환 장치(미도시)가 상기 메인 프로세서 장치(100)와 패킷 처리 장치(120) 상호간에 패킷 라우팅 테이블 정보 및 각 장치의 상태 정보 등에 해당하는 제어 메시지를 교환하는 기능을 가지게 되며, 이중화된 구조로 구성될 수 있다.The
상기 패킷 처리 장치(120)는 외부로부터 수신되는 IP(Internet Protocol) 패킷에 대하여 다음 홉(hop)으로의 전달 경로를 결정하고, 패킷 헤더 변경 기능을 수행하여 스위치 모듈(즉, 패킷 스위칭 장치(110))로 전달하며, 상기 패킷 스위칭 장치(110)로부터 수신된 패킷에 대하여 패킷의 재조립 기능과 패킷 트래픽에 대한 제 어 기능을 가지게 된다.The
상기 메인 프로세서 장치(100)는 플랫폼에서 패킷 전달에 필요한 라우팅 정보 및 각종 상태 정보를 저장하고, 플랫폼의 전반적인 제어 기능을 수행하며, 이중화된 구조로 구성될 수 있다.The
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 ATCA 표준 플랫폼의 장치 구성을 나타낸 도면이다.2 is a view showing the device configuration of the ATCA standard platform according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 ATCA 표준 플랫폼은 14 슬롯으로 구성될 수 있다. 이는 크게 구분하여 노드 슬롯(201, 202) 및 스위치 슬롯(203)(또는, 허브(Hub) 슬롯)으로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 2, an ATCA standard platform according to an embodiment of the present invention may be configured with 14 slots. This can be broadly divided into node slots 201 and 202 and switch slots 203 (or hub slots).
상기 노드 슬롯(201, 202)에는 메인 프로세서 장치(100), 패킷 처리 장치(120) 등 입출력(I/O) 장치 및 서비스 장치들이 실장될 수 있다. 또한, 상기 스위치 슬롯(203)에는 패킷 스위칭 장치(110)들이 실장될 수 있다.Input / output (I / O) devices and service devices such as the
도 3은 본 발명에 따른 ATCA 플랫폼의 백플레인 규격 신호 구성의 종류의 연결을 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing the connection of the type of backplane standard signal configuration of the ATCA platform according to the present invention.
도 3을 참조하면, ATCA 플랫폼의 백플레인 규격 신호들은 영역 1(Zone 1), 영역 2(Zone 2) 및 영역 3(Zone 3)에 할당된다. 상기 영역 1에는 전원 입력 신호와 시스템 상태 관리 및 유지 보수 버스 신호(300)가 정의되어 있다. 상기 영역 2에는 노드 슬롯에 위치하는 각종 장치들 간에 제어 정보를 교환할 수 있는 베이스 인터 페이스(Base Interface) 신호(301), 노드 슬롯들 간에 패킷 데이터들을 교환할 수 있는 패브릭 인터페이스(Fabric Interface)(302), 결합된 두 종류의 장치 간의 상태정보 교환을 위한 업데이트 채널(303), 그리고 공통 클럭 신호(304) 등이 규격으로 정의되어 있다. 상기 영역 3(305)은 사용자의 필요에 따라 사용할 수 있도록 정의된 영역이다.Referring to FIG. 3, backplane standard signals of the ATCA platform are allocated to
한편, 상기 영역 2의 패브릭 인터페이스(302)는 스타(star), 듀얼 스타(dual dual star), 풀 메쉬(full mesh) 등의 토폴로지 방식들을 정의할 수 있으며, 본 발명에서는 상기 풀 메쉬(full mesh) 토폴로지 방식을 이용함으로써 10Gbps 인터페이스를 위한 패브릭 인터페이스를 구성하게 된다. 반면, 상기 영역 2의 베이스 인터페이스(301)는 듀얼 스타(dual star) 토폴로지로 구성된다.Meanwhile, the
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따라 고성능의 패킷 스위칭을 제공하는 패킷 스위칭 장치(110)의 세부 구성을 설명하기로 한다.Hereinafter, a detailed configuration of a
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 ATCA 규격의 패킷 스위칭 장치(110)의 블록 구성도이다.4 is a block diagram of a
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 스위칭 장치(110)는 스위치 제어부(400), 플래쉬(401), 메모리(402), 이중화 및 DMA(Direct Memory Access) 제어부(403), 패킷 스위칭부(404), 온도 감지부(405), 유지보수 및 전원 제어부(406), 클럭 발생부(407), 전원 변환부(408) 및 제어 메시지 스위치부(409) 등으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the
상기 스위치 제어부(400)는 패킷 스위칭부(404)와 제어 메시지 스위치부(409)에 대한 구성 및 각종 상태 정보를 수집하여 제어하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 패킷 스위칭부(404)에 대한 제어는 이중화 및 DMA 제어부(403)의 DMA 제어 파트를 통하여 이루어지게 된다.The
한편, 상기 이중화 및 DMA 제어부(403)는 이중화 제어 및 DMA 제어의 역할을 수행하게 되며, 구현 방법에 따라서 이중화 제어부 및 DMA 제어부로 구분하여 구성될 수도 있다.Meanwhile, the redundancy and
상기 이중화 및 DMA 제어부(403)는 16 비트 병렬 버스를 통하여 연속적으로 전달되는 데이터를 직렬 데이터로 변경하여 상기 패킷 스위칭부(404)로 전달하고, 상기 패킷 스위칭부(404)로부터의 직렬 데이터를 DMA 동작을 위한 병렬 데이터로 변경하여 상기 스위치 제어부(400)로 전달한다.The redundancy and
상기 패킷 스위칭부(404)는 패브릭 인터페이스(411)를 통하여 ATCA 플랫폼의 노드 슬롯에 실장되는 각 패킷 처리 장치(120)들과 패킷을 교환한다. 이때 상기 패브릭 인터페이스(411)는 4쌍의 차등 신호로 구성되며 하나의 차등 신호가 3.2Gbps의 Infiniband 규격을 따를 때 전체 12.8Gbps의 패킷 전달 속도를 지원함으로서 10Gbps 성능을 지원할 수 있게 된다. 이와 같은 4쌍의 차등 신호는 Tx={TXn[0]+/-, TXn[1]+/-, TXn[2]+/-, TXn[3]+/-} Rx= {RXn[0]+/-, RXn[1]+/-, RXn[2]+/-, RXn[3]+/-} 로 구성된다. 여기서, 상기 n은 연결되는 노드의 노드 번호를 나타낸다.The
상기 유지보수 및 전원 제어부(406)는 패킷 스위칭 장치(110) 내의 장애, 유 지 보수 정보, 상태 정보 등의 관리 기능을 수행하고, 상위 플랫폼 관리 블록으로부터 유지보수 버스를 통하여 명령을 수신하여 해당 정보를 전달한다. 그리고, 다양한 직류 전원에 대하여 전원이 패킷 스위칭 장치 내에 인가되는 순서를 제어하는 기능을 수행한다.The maintenance and
상기 온도 감지부(405)는 상기 패킷 스위칭부(404)의 온도 및 주변 온도를 검출하고 유지보수 및 전원 제어부(406)를 통하여 상위로 온도 정보를 전달한다. 상기 클럭 발생부(407)는 160MHz의 클럭 신호를 발생시켜 상기 패킷 스위칭부(404)로 패킷 전달 기준 클럭을 제공함으로써, 상기 패킷 스위칭부(404)에서 상기 패킷 전달 기준 클럭에 의해 패브릭 인터페이스(411)를 통하여 패킷 전달을 할 수 있도록 해 준다. 또한, 상기 클럭 발생부(407)는 ATCA 플랫폼의 노드 슬롯(201, 202)에 실장되는 패킷 처리 장치(120)들과의 동기 클럭을 제공한다.The
상기 전원 변환부(408)는 DC/DC 전원 변환 기능을 수행한다. 예컨대, 외부로부터 48V의 직류 전원을 제공받아 패킷 스위칭 장치 내부에 필요한 전원인 5.0V, 3.3V, 2.5V, 1.5V등의 여러 가지 전원을 생성하게 된다.The
상기 제어 메시지 스위치부(409)는 ATCA 플랫폼의 규격인 베이스 인터페이스 정합 기능을 수행하며, 10/100/1000 Mbps 속도의 이더넷 스위치 기능을 수행하게 된다. 즉, 상기 제어 메시지 스위치부(409)는 베이스 인터페이스(412)를 통해 각 패킷 처리 장치(120)의 노드들과는 듀얼 스타(dual star) 방식으로 연결된다.The control
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 상기 본 발명의 실시 예에 따라 이중화 제어 및 DMA 제어를 수행하는 이중화 및 DMA 제어부(410)의 구조를 상세히 설명한다. 먼저, 도 5를 참조하여 상기 이중화 및 DMA 제어부(410)에서 DMA 제어 기능을 수행하는 DMA 제어 파트의 세부 구조를 설명하며, 도 6을 참조하여 이중화 제어 파트의 세부 구조를 설명한다. 이하 설명에서는 설명의 편의상 상기 이중화 및 DMA 제어부(410)의 DMA 제어 파트를 DMA 제어부라 칭하며, 상기 이중화 제어 파트를 이중화 제어부라 칭하기로 한다.Hereinafter, the structure of the redundancy and
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 DMA 제어부의 블록 구성도이다.5 is a block diagram of a DMA controller according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 DMA 제어부의 DMA 제어 기능은 상술한 스위치 제어부(400)와 패킷 스위칭부(404) 간의 데이터 전달 효율성을 높이기 위하여 사용된다. 상기 DMA 제어부는 수신 버퍼(RxFIFO; 500), 수신 제어부(501), 병렬/직렬 변환부(502), 송신 버퍼(TxFIFO; 503), 송신 제어부(504) 및 직렬/병렬 변환부(505) 등으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5, the DMA control function of the DMA controller according to an exemplary embodiment of the present invention is used to increase data transfer efficiency between the
즉, 상기 DMA 제어부는 상기 스위치 제어부(400)로부터 수신된 병렬 데이터를 저장하는 수신 버퍼(500), 상기 수신 버퍼(500)에 저장된 패킷을 분석하여 직렬 전송 제어 기능을 수행하는 수신 제어부(501) 및 상기 수신 버퍼(500)의 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하는 병렬/직렬 변환부(502)를 통해 수신측 기능을 수행하게 되며, 상기 패킷 스위칭부(404)로부터 수신된 직렬 데이터를 병렬로 변환하는 직렬/병렬 변환부(504), 상기 패킷 스위칭부(404)로부터 수신된 상기 병렬로 변환된 데이터를 저장하는 송신 버퍼(503), 상기 송신 버퍼(503)의 송신 제어 기능을 수행하는 송신 제어부(505)를 통해 송신측 기능을 수행하게 된다.That is, the DMA controller analyzes a
한편, 상기 수신 버퍼(500)에 패킷 저장 상태가 풀(Full)이 아닌 경우 수신 요청 신호(RxREQ)를 유효한 상태로 구동시키게 되며, 상기 스위치 제어부(400)에서는 상기 수신 요청 신호를 수신한 후, 수신 유효 신호(RxACK)를 상기 수신 제어부(501)로 전송하게 된다. 이때, 상기 스위치 제어부(400)에서 전달할 내용이 있을 경우 수신 데이터 신호(RxDATA)를 통해 상기 수신 버퍼(500)로 전달하게 된다.On the other hand, when the packet storage state is not full in the
이때, 상기 데이터 신호의 전달은 전달 데이터가 모두 전송될 때까지 버스트(burst) 형태로 전달된다. 따라서, 데이터가 모두 전달되면 마지막 DMA 버스 전달 주기(cycle)에서 상기 스위치 제어부(400)는 수신 완료 신호(RxDONE)를 구동하게 된다.At this time, the transmission of the data signal is delivered in a burst (burst) until all the transmission data is transmitted. Therefore, when all data is transferred, the
이와 같이, 상기 수신 완료 신호(RxDONE)가 구동되면 상기 수신 제어부(501)는 전달 패킷의 읽기, 쓰기 및 길이 등의 정보를 분석하여 상기 병렬/직렬 변환부(502)의 헤더 영역에 이와 같은 정보를 삽입하게 되며, 상기 병렬/직렬 변환부(502)에서는 상기 패킷 스위칭부(404)로 직렬 송수신 동기 클럭에 직렬 송신 데이터를 동기시켜 데이터를 전송하게 된다. 이때 직렬 송신 유효 신호가 구동되어 전달된다.As such, when the reception completion signal RxDONE is driven, the
한편, 상기 직렬/병렬 변환부(504)에서 상기 패킷 스위칭부(404)로부터 직렬 송수신 동기 클럭에 맞추어 직렬 수신 유효 신호와 직렬 수신 데이터를 수신하게 되면, 상기 직렬/병렬 변환부(504)는 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환시켜 송신 버퍼(503)에 저장하게 된다. 이때, 마지막 데이터가 수신되면 상기 직렬/병렬 변환 부(504)는 상기 송신 제어부(505)로 데이터의 마지막을 통보하게 된다.On the other hand, when the serial /
이와 같이, 상기 송신 버퍼(503)에 데이터가 저장된 경우 상기 송신 제어부(505)는 송신 요청 신호(TxREQ)를 구동함으로써 상기 스위치 제어부(400)로 송신 버퍼(503)에서 전송할 데이터가 있음을 알린다. 이때, 상기 스위치 제어부(400)는 송신 유효 신호(TxACK)를 구동하면서 상기 송신 버퍼(503)에 저장된 데이터를 읽는다. 만약, 상기 과정을 진행한 후 상기 송신 버퍼(503)로부터 읽은 데이터가 상기 송신 버퍼(503)에서 전달되는 마지막 데이터인 경우 상기 송신 제어부(505)는 송신 완료 신호(TxDONE)를 구동함으로써 상기 스위치 제어부(400)로 전달 데이터의 마지막임을 통보하게 된다.As such, when data is stored in the
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이중화 제어부의 블록 구성도이다.6 is a block diagram of a redundant control unit according to an embodiment of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 스위칭 장치(110)는 플랫폼의 패킷 전달에 대한 고신뢰성을 보장하기 위하여 이중화로 구성된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패킷 스위칭 장치(110)는 상호 두 패킷 스위칭 장치 내의 이중화 제어부(즉, 이중화 및 DMA 제어부(410))에 의하여 이중화 제어 기능을 수행하게 된다.As described above, the
도 6을 참조하면, 상기 본 발명의 실시 예에 따른 이중화 제어부는 A측에 위치하는 제1 패킷 스위칭 장치에 대한 제1 이중화 제어부(600)와 B측에 위치하는 제2 패킷 스위칭 장치에 대한 제2 이중화 제어부(601)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the redundancy control unit according to the embodiment of the present invention may include a first
즉, 상기 제1 이중화 제어부(600)는 상기 제1 패킷 스위칭 장치 내에 구성된 이중화 제어부를 의미하며, 상기 제2 이중화 제어부(601)는 상기 제2 패킷 스위칭 장치 내에 구성된 이중화 제어부를 의미한다.That is, the first
한편, 상기 각각의 이중화 제어부(600, 601)는 스위치 장치의 활성화를 나타내는 활성화 신호(ACTIVE) 구동하게 된다. 이때 상기 각 이중화 제어부(600. 601)는 하드웨어 위치 정보 신호를 백플레인으로부터 제공받아 자신의 위치가 어디인지, 즉 A측인지 B측인지를 인식하게 된다. 상기 ACTIVE 신호는 각 신호 버퍼(604, 605)를 통하여 각각 ATCA 백플레인의 규격으로 정의된 업데이트(update) 채널(610)로 전달된다.Meanwhile, each of the
상기 업데이트 채널(610)은 ATCA 백플레인을 나타내고 있으며, 상기 업데이트 채널(610)은 상기 각 신호 버퍼(604, 605)와 연결된 업데이트 신호 라인(606, 607)를 통해 정보가 갱신된다. 이때, 상기 두 업데이트 신호 라인(606, 607)은 각각 A측 ACTVIE 상태와 B측 ACTIVE 상태를 나타낸다.The
한편, 양측의 이중화 제어부(600, 601)는 ACTIVE 상태를 구동함에 있어 상대방이 활성(ACTIVE) 상태가 아니면 자신이 ACTIVE 신호를 구동하면서 활성화 상태로 천이 된다. 반면, 상대방이 이미 활성화 상태로 되어 있으면 자신은 비활성화 상태로 천이 된다. 이때, 만약 동시에 활성화될 경우에는 A 측을 ACTIVE 상태로 되게 할 수 있다. 따라서, 상기 각 이중화 제어부(600, 601)로부터 구동되는 활성화 상태 신호(ACTIVE)에 의하여 각 패킷 스위칭부(602, 603)의 패브릭 인터페이스(608, 609)를 통한 패킷 전달 경로가 결정된다.On the other hand, the duplex control unit (600, 601) of both sides in the ACTIVE state to drive the transition to the active state, while driving the ACTIVE signal if the other side is not active (ACTIVE) state. On the other hand, if the other party is already activated, the user transitions to the inactive state. At this time, if it is activated at the same time, the A side may be in the ACTIVE state. Accordingly, the packet forwarding paths through the fabric interfaces 608 and 609 of the
본 발명에 따른 ATCA 플랫폼을 이용한 패킷 스위칭 제공 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 인터넷을 통한 전송과 같이 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다.The packet switching providing method using the ATCA platform according to the present invention can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and also include those implemented in the form of carrier waves such as transmission over the Internet. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the claims below, but also by those equivalent to the claims.
상술한 바와 같은 본 발명은 ATCA 백플레인 규격을 따르면서 패킷 스위칭 장치와 다수의 패킷 처리 장치 노드들간에 듀얼 스타 토폴로지로 연결하여 대용량 패킷 스위칭 기능을 수행할 수 있게 되는 장점이 있다. 또한, 패킷 전달을 위한 패브릭 인터페이스의 규격을 충족할 경우 10Gbps 급의 고속의 다른 서비스 노드도 연결하여 구성할 수 있으며, 이중화 기능도 실현함으로써 패킷 전달 경로에 대한 고신뢰성을 실현할 수 있게 되는 장점이 있다.As described above, the present invention has the advantage of being able to perform a large packet switching function by connecting a dual star topology between a packet switching device and a plurality of packet processing device nodes while complying with the ATCA backplane standard. In addition, if the fabric interface specification for packet forwarding is satisfied, other service nodes of 10Gbps high speed can be connected and configured, and redundancy can be realized to realize high reliability of the packet forwarding path. .
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