KR100785273B1 - 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 서로 간의 데이터 통신을 수행하는 다수의 입출력 디바이스와, 상기 입출력 디바이스와 연결되며 직렬 스위칭 버스를 지원하여 상기 데이터 통신을 스위칭하는 스위칭부를 포함하는 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 직렬 스위칭 버스 기반으로 데이터의 스위칭을 수행하여 다수의 디바이스가 멀티미디어 데이터를 고속으로 주고 받는 시스템에서의 데이터 전송 효율의 저하를 최소화할 수 있다.
스위칭, 직렬 버스, 전송 효율, 포트
Description
도 1은 종래 기술에 따른 PCI 방식을 이용하여 구현된 시스템의 예를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템의 예시적인 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에서 스위칭부의 예시적인 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 디바이스 120: 브릿지
210: 디바이스 212: 링크부
215: 네트워크 프로세서부 217: 디바이스 모듈
220: 스위칭부 223: 커넥터부
226: 라우팅부
본 발명은 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 직렬 스위칭 버스 기반으로 데이터의 스위칭을 수행하여 다수의 디바이스가 멀티미디어 데이터를 고속으로 주고 받는 시스템에서의 데이터 전송 효율의 저하를 최소화하는 것인 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에 관한 것이다.
90년대 초에 개발된 PCI 버스 방식은 ISA 버스와 같이 마이크로프로세서와의 의존도가 높은 기존의 로컬 버스 방식의 여러 단점을 극복하기 위해서 도입된 표준 버스 방식이다. 이러한 PCI 버스 방식은 입출력(I/O) 디바이스와 마이크로프로세서(CPU)의 특성이나 종류에 상관없이 표준화된 PCI 규격을 이용하여 이종 디바이스 사이에 정보를 주고받을 수 있는 버스이다. 현재 PCI 버스 방식은 기존의 개인용 컴퓨터(PC) 뿐만이 아니라 셋톱박스, 통신 시스템, 실시간 처리 시스템, 공장 자동화 시스템 등 다양한 분야에서 사용되고 있는 실정이다.
도 1은 종래 기술에 따른 PCI 방식을 이용하여 구현된 시스템의 예를 나타내는 도면이다.
도시되듯이 다수의 I/O 디바이스(110a 내지 110g)가 서로 버스를 공유하는 병렬 버스 구조에 기반하며, 브릿지(120)를 통하여 연결될 수 있다.
한편 반도체 소자의 동작 속도가 점점 증가하고 처리되는 정보의 절대적인 양이 증가함에 따라서 PCI 버스도 고속화되고 있다. 그러나 이러한 고속화에 대응하여 사용 가능한 대역폭의 문제점이 발생한다. 예컨대 컴퓨터 그래픽이나 MPEG-4 규격의 멀티미디어 데이터 같이 고속의 대용량 데이터를 PCI를 기초로 한 시스템에 서 주고받기 위해서 한계를 드러내고 있다. 즉 병렬 방식의 PCI 버스를 사용하는 경우 다수의 디바이스가 버스를 공유하기 때문에 전송 성능의 저하를 가져오며 따라서 안정적인 대역폭을 확보하기 어려운 단점이 있다.
이러한 PCI 버스의 대역폭 문제를 해결하기 위해서 대안적인 버스 구성, 예컨대 AGP, PCI-X와 같은 버스 방식들이 발표되었다.
그러나 이러한 대안적인 버스 구성들도 역시 다수의 I/O 디바이스가 버스를 공유하는 병렬 버스 구조를 취한다. 따라서 특히 호스트 CPU가 여러 개 포함되도록 시스템이 구현되는 경우라면 데이터의 전송 시에 병목 현상이 발생하는 문제점을 가진다.
즉 PCI 버스, AGP 또는 PCI-X와 같은 병렬 버스 방식은 하나의 디바이스가 데이터의 전송을 수행하는 경우 다른 디바이스는 버스를 사용하지 못한다는 단점을 가지고 있다. 이러한 병렬 버스 방식의 경우 특히 다기종의 멀티미디어 기기가 존재하는 시스템에서 멀티미디어 데이터의 전송이 효율적으로 수행되지 못한다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 직렬 스위칭 버스 기반으로 데이터의 스위칭을 수행하여 다수의 디바이스가 멀티미디어 데이터를 고속으로 주고 받는 시스템에서의 데이터 전송 효율의 저하를 최소화하는 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 서로 간의 데이터 통신을 수행하는 다수의 입출력 디바이스와, 상기 입출력 디바이스와 연결되며 직렬 스위칭 버스를 지원하여 상기 데이터 통신을 스위칭하는 스위칭부를 포함하는 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에 있어서, 상기 스위칭부는, 상기 다수의 입출력 디바이스와의 링크를 위한 다수의 커넥터부와, 상기 다수의 커넥터부를 통하여 수행되는 데이터 통신의 라우팅을 수행하는 라우팅부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에 있어서, 상기 다수의 입출력 디바이스 각각은, IEEE 1394 인터페이스 또는 UWB 인터페이스 또는 이더넷 인터페이스 또는 전력선 통신 인터페이스 중 어느 하나를 지원할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에 있어서, 상기 다수의 입출력 디바이스 각각은, 상기 커넥터부와의 인터페이스를 위한 링크부와, 상기 링크부를 통하여 상기 데이터 통신을 수행하기 위한 네트워크 프로세서부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에 있어서, 상기 라우팅부는, 상기 다수의 커넥터부 사이에 LVDS 인터페이스를 통하여 상기 데이터 통신의 패킷을 수신 또는 전송할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에 있어 서, 상기 라우팅부는, 상기 데이터 통신의 우선 순위를 추출하여 상기 데이터 통신의 라우팅을 수행하는 우선 순위 결정부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에 있어서, 상기 우선 순위 결정부는, 상기 데이터 통신의 트래픽 클래스로부터 상기 우선 순위를 추출할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에 있어서, 상기 우선 순위 결정부는, 상기 데이터 통신의 트래픽 타입으로부터 상기 우선 순위를 추출할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에 있어서, 상기 스위칭부는 6포트를 지원하여 6개의 상기 입출력 디바이스와 연결될 수 있다.
이하, 본 발명의 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템을 첨부한 도면을 참조로 하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템의 예시적인 블록도이다.
도시되듯이 본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템은 다수의 입출력 디바이스(210a 내지 210f)와, 스위칭부(220)를 포함한다.
다수의 입출력 디바이스(210a 내지 210f)는 서로 간의 데이터 통신을 수행한다.
스위칭부(220)는 다수의 입출력 디바이스(210a 내지 210f)와 연결되며, 직렬 스위칭 버스를 지원하여 데이터 통신을 스위칭한다.
본 발명에 따른 스위칭부(220)는 직렬 스위칭 버스 기술을 이용하여 구현된다.
직렬 스위칭 버스는 예컨대 임베디드 분산 시스템에 사용될 수 있는 스위칭 연결 기술(Switched Interconnect Technology)로서, 종래의 병렬 버스 방식인 PCI 버스에서 데이터 통신을 위한 버스를 다수의 디바이스가 서로 공유함으로써 발생하던 데이터 통신 성능의 저하를 방지하기 위해서 스위칭 방식을 사용하여 각각의 입출력 디바이스(210a 내지 210f) 사이에 최소한의 대역폭을 보장하는 방식이다.
도 3은 본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에서 스위칭부의 예시적인 블록도이다.
도시되듯이 본 발명에 따른 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템에서의 스위칭부는, 다수의 커넥터부(223a 내지 223f)와, 라우팅부(226)를 포함한다.
다수의 커넥터부(223a 내지 223f)는 도 2에 도시된 다수의 입출력 디바이스(210a 내지 210f)와의 링크를 제공한다. 이러한 커넥터부(223a 내지 223f)는 도시되듯이 포트 0 내지 포트 5의 6개의 포트를 제공할 수 있지만, 이러한 포트의 개수는 스위칭부(220)에서 스위칭하는 입출력 디바이스(210a 내지 210f)의 개수에 따라서 설계시 다양한 변형이 가능하다.
라우팅부(226)는 다수의 커넥터부(223a 내지 223f)를 통하여 다수의 입출력 디바이스(210a 내지 210f) 사이의 데이터 통신의 라우팅을 수행한다.
라우팅부(226)는 다수의 커넥터부(223a 내지 223f) 사이에 예컨대 LVDS(low voltage differential signalling) 인터페이스를 통하여 데이터 통신의 패킷을 수신 또는 전송할 수 있다.
즉 LVDS 인터페이스로 들어온 패킷은 스위칭부(220)의 고유 라우팅 방식을 통해 목적 포트, 즉 원하는 커넥터부(223a 내지 223f 중 어느 하나)로 전송된다. 도 3에서는 6개의 스위치 링크를 구성하기 위해서 6 포트를 지원하는 라우팅부(226)를 스위치 칩 형태로 사용할 수 있다.
이러한 도 3에 도시된 스위칭부(220)는 범용 스위치 패브릭인 고속 직렬 스위칭 기능을 제공한다. 한 개의 링크는 각각 예컨대 2.5 Gbps로 데이터의 전송 또는 수신이 가능하다. 송신 또는 수신을 위한 링크 구성은 예컨대 622 Mbps LVDS 차동 페어(differential pairs)로 구성될 수 있다. 이러한 링크는 스위치와 종단 노드(Edge Node)를 연결하는데 사용될 수 있으며, 각 노드끼리는 2개의 링크를 사용해서 5 Gbps 풀-듀플렉스(Full-duplex)로 연결될 수 있다.
이러한 도 3에 도시된 스위칭부(220)는 직렬 스위칭 버스 기술을 이용하여 시스템의 확장성과 데이터 송수신 성능을 높일 수 있다.
또한 이러한 스위칭에 있어서, 본 발명에 따른 라우팅부(226)는 데이터 통신의 우선 순위를 추출하여 데이터 통신의 라우팅을 수행하는 우선 순위 결정부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
즉 라우팅부(226)에서 라우팅하는 데이터 통신을 일정한 우선 순위를 기초로 라우팅하여 특히 대용량 멀티미디어 데이터 등의 스위칭을 원활하게 수행하기 위한 구성이다.
예컨대 우선 순위부 결정부는 데이터 통신의 트래픽 클래스로부터 우선 순위를 추출할 수 있다. 이러한 트래픽 클래스는 데이터 통신의 패킷 내에 필드 형태로 기재된다. 예컨대 IPv6의 기본 IP 헤더 구조 내에는 4비트의 버전, 8 비트의 트래픽 클래스, 플로우 레이블(flow label) 등의 필드가 포함된다. 이러한 트래픽 클래스는 QoS 구현에 사용되기 위해서 패킷의 우선 순위를 나타내는 정보를 포함한다. 따라서 이러한 트래픽 클래스를 추출하여 데이터 통신의 우선 순위를 결정할 수 있다.
또는 우선 순위부 결정부는 데이터 통신의 트래픽 타입으로부터 우선 순위를 추출할 수 있다. 이러한 트래픽 타입 역시 데이터 통신의 패킷 내에 필드 형태로 기재되며 트래픽 타입을 기초로 예컨대 데이터 통신, 음성 통신, 비디오 데이터 등의 다양한 트래픽을 구분할 수 있다. 따라서 이러한 트래픽 타입을 추출하여 우선 순위를 결정할 수 있다.
이러한 트래픽 클래스 또는 트래픽 타입을 기초로 하는 우선 순위 설정을 통한 라우팅은 데이터 통신의 스위칭에 있어서 보다 많은 유연성을 제공하며 데이터 통신 스위칭의 효율을 높여 준다. 따라서 대용량 멀티미디어 시스템과 같은 다수의 대용량 데이터의 송수신을 수행하는 시스템에 있어서 요구되는 보다 높은 성능과 확장성을 충족할 수 있다. 예컨대 스위칭부(220)는 PCI 또는 H.110과 같은 프로토콜을 지원하는 디바이스 사이에도 프로토콜과 관계없이 다양한 트래픽 타입을 지원하며, 클래스 오브 서비스(Class of Service) 알고리즘을 기초로 다양한 종류의 트 래픽을 적절하게 제어할 수 있다.
또한 도 2를 참조하면 다수의 입출력 디바이스(210a 내지 210f) 각각은 링크부(212a 내지 212e)와, 네트워크 프로세서부(215a 내지 215e)를 포함한다.
링크부(212a 내지 212e)는 스위칭부(220)와의 링크, 즉 커넥터부(223a 내지 223f)와의 인터페이스를 위한 구성이다.
네트워크 프로세서부(215a 내지 215e)는 링크부(212a 내지 212e)를 통하여 다른 입출력 디바이스(210a 내지 210f)와의 데이터 통신을 스위칭부(220)를 매개로 하여 수행하기 위한 구성이며, 예컨대 인텔 사의 IXP420, IXP421, IXP422, IXP425 등과 같은 제품을 사용하여 구현된다.
이러한 네트워크 프로세서부(215a 내지 215e)를 통하여 다양한 네트워크를 통한 데이터 통신을 위한 패킷을 생성할 수 있다.
또한 도 2를 참조하면 다수의 입출력 디바이스(210a 내지 210f) 각각은 다양한 인터페이스를 위한 모듈, 즉 디바이스 모듈을 포함한다.
예컨대 입출력 디바이스(210a, 210d)는 IEEE 1394 인터페이스를 지원한다. 따라서 IEEE 1394를 위한 디바이스 모듈인 1394PCI(217a, 217d)를 포함한다.
또한 예컨대 입출력 디바이스(210b)는 UWB 인터페이스를 지원한다. 따라서 UWB를 위한 디바이스 모듈인 UWB 모듈(217b)을 포함한다.
또한 예컨대 입출력 디바이스(210c)는 이더넷 인터페이스를 지원한다. 따라서 이더넷을 위한 디바이스 모듈인 GBE(Giga Bit Ethernet) MAC(Media Access Controller) 모듈(217c)을 포함한다.
또한 예컨대 입출력 디바이스(210e)는 고속 전력선 통신(PLC) 인터페이스를 지원한다. 따라서 PLC를 위한 디바이스 모듈인 PLC 모듈(217e)을 포함한다.
기타 다른 인터페이스를 지원하기 위해서 확장 모듈(210f)이 포함되어 있다.
이러한 지원 가능한 인터페이스는 설계에 따라서 변경될 수 있다. 그러나 이러한 인터페이스와 관계없이 각 입출력 디바이스가 링크 구성과 네트워크 프로세서 구성, 그리고 해당 인터페이스를 처리하는 디바이스 모듈을 포함하도록 구성되면, 본 발명에 따른 스위칭부(220)에 연결되어 효율적인 데이터 통신의 수행이 가능하다.
비록 본 발명의 구성이 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 의해 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 보호 범위는 청구범위의 기재를 통하여 정하여진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 직렬 스위칭 버스 기반으로 데이터의 스위칭을 수행하여 다수의 디바이스가 멀티미디어 데이터를 고속으로 주고 받는 시스템에서의 데이터 전송 효율의 저하를 최소화할 수 있다. 따라서 멀티미디어 시스템의 구현에 있어서 응용이 가능하다.
Claims (9)
- 서로 간의 데이터 통신을 수행하는 다수의 입출력 디바이스와,상기 입출력 디바이스와 연결되며 직렬 스위칭 버스를 지원하여 상기 데이터 통신을 스위칭하는 스위칭부를 포함하는 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는,상기 다수의 입출력 디바이스와의 링크를 위한 다수의 커넥터부와,상기 다수의 커넥터부를 통하여 수행되는 데이터 통신의 라우팅을 수행하는 라우팅부를 포함하는 것인 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 다수의 입출력 디바이스 각각은,IEEE 1394 인터페이스 또는 UWB 인터페이스 또는 이더넷 인터페이스 또는 전력선 통신 인터페이스 중 어느 하나를 지원하는 것인 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 다수의 입출력 디바이스 각각은,상기 커넥터부와의 인터페이스를 위한 링크부와,상기 링크부를 통하여 상기 데이터 통신을 수행하기 위한 네트워크 프로세서부를 포함하는 것인 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 라우팅부는,상기 다수의 커넥터부 사이에 LVDS 인터페이스를 통하여 상기 데이터 통신의 패킷을 수신 또는 전송하는 것인 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 라우팅부는,상기 데이터 통신의 우선 순위를 추출하여 상기 데이터 통신의 라우팅을 수행하는 우선 순위 결정부를 더 포함하는 것인 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 우선 순위 결정부는,상기 데이터 통신의 트래픽 클래스로부터 상기 우선 순위를 추출하는 것인 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 우선 순위 결정부는,상기 데이터 통신의 트래픽 타입으로부터 상기 우선 순위를 추출하는 것인 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 스위칭부는 6포트를 지원하여 6개의 상기 입출력 디바이스와 연결되는 것인 직렬 스위칭 버스 기반의 데이터 스위칭 시스템.
Priority Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110022255A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-07-16 | 四川科锐得电力通信技术有限公司 | 基于混合通讯网络数据交换的模块化泛在电力物联网平台 |
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2006
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