KR100809438B1 - Apparatus and method for vlan frame management for terminal control in gigabit-capable pon system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 GPON(Gigabit-capable PON) 시스템에서의 VLAN(Virtual LAN) tag 프레임 처리 장치를 포함한 전체 시스템 구성을 나타내는 도면이며,1 is a view showing the overall system configuration including a virtual LAN (VLAN) tag frame processing apparatus in a Gigabit-capable PON (GPON) system according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 VLAN tag 프레임 처리 장치의 내부 구성을 나타내는 도면이며,2 is a view showing the internal configuration of the VLAN tag frame processing apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도 2에서의 VLAN tag 프레임 처리 장치의 구성을 상세히 나타낸 도면이며,3 is a view showing in detail the configuration of the VLAN tag frame processing apparatus in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 상위 스위치로 향하는 상향 데이터에 대한 VLAN tag 프레임 처리 방법에 관한 플로우 차트이며,4 is a flowchart illustrating a method for processing a VLAN tag frame for uplink data directed to an upper switch according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 하위 GPON 시스템으로 향하는 하향 데이터에 대한 VLAN tag 프레임 처리 방법에 관한 플로우 차트이며,5 is a flowchart illustrating a method of processing a VLAN tag frame for downlink data directed to a lower GPON system according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 VLAN tag 프레임 처리 장치에서의 MAC 테이블 구성을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a MAC table configuration in a VLAN tag frame processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 GPON(Gigabit-capable PON) 시스템 내 단말제어를 위한 VLAN(Virtual LAN) 프레임 처리 장치 및 그 처리 방법에 관한 것으로, 상세하게는 GPON 마스터 장치와 이더넷 스위치 사이에 위치하여 VLAN 정보를 통한 GPON 슬레이브 단말 장치까지의 제어가 가능하도록 하는 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 이는 특히 GPON 시스템의 상위 스위치 장치에서 GPON 슬레이브에 연결된 단말장치를 직접 제어할 수 있도록 하는 VLAN 프레임의 처리 방법과 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a VLAN (Virtual LAN) frame processing apparatus and a method for processing the terminal in a Gigabit-capable PON (Gigabit-capable PON) system, in detail, located between the GPON master device and the Ethernet switch GPON via VLAN information The present invention relates to a processing apparatus and a method for enabling control to a slave terminal apparatus. In particular, the present invention relates to a VLAN frame processing method and a device for directly controlling a terminal device connected to a GPON slave in an upper switch device of a GPON system.
PON(Passive Optical Network)은 수동성 광 회선망으로서, 가입자계에서의 회선 구성 방법으로 광합파, 분파기 및 광분기, 결합기 등의 수동성 부품만으로 회선을 구성한 가입자망의 접속계에 관한 구조 형태를 말한다. 이러한 PON 기술은 BPON(Broadband PON), EPON(Ethernet PON)과 GPON(Gigabit PON) 등 세 가지 기술로 나누어지며, 특히 GPON(Gigabit-capable PON)은 음성, 데이터, 비디오 등의 3개 서비스를 하나로 융합한 인터넷 서비스의 발전에 따라 xDSL를 대표로 하는 기존의 라스트 1킬로미터의 접속 기술로서 가입자의 대역폭에 대한 수요를 만족시킬 수 없어 점점 많은 통신사업자들은 FTTP 기술을 도입하기 시작한 것으로 그중 Passive Optic Fiber 네트워크(PON)는 일종의 원가가 가장 저렴한 기술로 많은 주목을 받고 있다. 또한 세계 각 지역의 장비제조업체와 통신사업자들이 GPON 기술을 채택함에 따라 GPON은 미래의 주류 기술로 부상할 것으로 예상된다.PON (Passive Optical Network) is a passive optical line network, and refers to a structural form of a connection system of a subscriber network in which a line is formed only of passive components such as an optical coupler, a splitter, an optical branch, and a combiner as a circuit configuration method in a subscriber system. The PON technology is divided into three technologies, BPON (Broadband PON), EPON (Ethernet PON), and GPON (Gigabit PON). In particular, GPON (Gigabit-capable PON) combines three services such as voice, data, and video into one. With the development of converged Internet services, the existing last kilometer-long access technology, representing xDSL, cannot meet subscribers' demand for bandwidth, and more and more carriers are beginning to adopt FTTP technology. (PON) is attracting a lot of attention because it is the cheapest technology of its kind. In addition, GPON is expected to emerge as the mainstream technology of the future as equipment manufacturers and telecommunications operators around the world adopt GPON technology.
현재 Ethernet 브리지는 2개 이상의 LAN 을 연결해 주는 기능을 하는데 브리지의 포트에는 다른 브리지가 연결되거나 있고 단말이나 라우터가 직접 연결될 수 있다. 브리지에서 데이터 링크 계층(Layer 2)을 처리하기 때문에 네트웍 계층(Layer 3)을 처리하는 라우터는 브리지 입장에서는 기본적으로 일반 단말과 동일하게 보인다. 또한 브리지의 포트에는 일대일 링크가 연결되거나 공유버스 방식의 버스 LAN이 연결될 수도 있다. Currently, Ethernet bridges connect two or more LANs. Other bridges can be connected to the bridge's ports, and terminals or routers can be directly connected. Since the bridge handles the data link layer (Layer 2), the router handling the network layer (Layer 3) basically looks the same as a general terminal from the bridge point of view. In addition, one-to-one link or shared bus bus LAN can be connected to the bridge port.
Ethernet 프레임 전송시 상기 프레임의 앞부분에는 목적지의 MAC(Media Access Control) 주소(DA)를 가지고 있고 다음에는 근원지의 MAC 주소(SA)를 가지고 있다. 브리지는 이러한 프레임을 받았을 때 목적지가 위치한 포트로 해당 프레임을 전달해 주는 것이다. 브리지는 프레임이 입력될 때마다 프레임이 입력된 포트(port)를 보고 SA인 MAC 주소가 해당 입력 포트 쪽에 위치하고 있음을 내부의 테이블에 기록해 둔다. When transmitting an Ethernet frame, it has a MAC address (DA) of a destination in the beginning of the frame and a MAC address (SA) of a source in the next. When a bridge receives these frames, it delivers them to the port where the destination is located. Whenever a frame is input, the bridge looks at the port where the frame is entered and records in the internal table that the SA MAC address is located at the corresponding input port.
또한 DA값에 해당하는 상기 테이블 엔트리를 찾아서 읽어서 해당 목적지가 어느 쪽 포트(port)를 통해 연결될 수 있는지 결정하여 해당 포트로 보낸다. 이 DA값에 대한 정보는 이전에 해당 주소를 SA로 달고 들어온 프레임이 입력되었을 때 이를 기록해 둔 것이다. 이렇게 하여 브리지로 연결된 단말들이나 라우터들은 MAC 주소를 사용하여 상대방의 물리적인 위치를 몰라도 서로 통신할 수 있게 된다. In addition, the table entry corresponding to the DA value is found and read to determine which port can be connected to the corresponding destination, and send it to the corresponding port. The information about this DA value is recorded when the frame entered with SA is inputted before. In this way, bridged terminals or routers can communicate with each other without knowing their physical location using MAC addresses.
LAN에서 목적지 주소가 broadcast인 경우 모든 세그먼트로 프레임이 브로드캐스트 되고 브리지가 목적지가 어디 있는지 모를 때는 모든 포트로 보내게(flooding) 된다. 또한 브리지는 테이블에 있는 엔트리를 검사하여 SA로서 어느 포트로든 입력되지 않은 엔트리인 경우에는 삭제한다.If the destination address is broadcast on the LAN, the frame is broadcast to all segments, and the bridge will float to all ports when it does not know where the destination is. The bridge also checks the entries in the table and deletes any entry that is not entered on any port as an SA.
이것은 해당 브리지에서 볼 때 어떤 단말이 위치하는 포트가 바뀌었을 때 그 단말로 향하는 프레임이 오래된 정보를 사용하여 잘못된 포트로 계속 전달됨으로써 통신이 이루어지지 않는 것을 막기 위한 것으로서 엔트리가 삭제된 후의 플러딩 방지 및 발생한 플러딩에 대한 빠른 시간 내 통신 재개를 위한 수단인 것이다. 보통 5분 동안 SA로서 입력이 없는 MAC 주소의 엔트리는 삭제되도록 하며 이러한 과정을 Aging이라고 한다.This is to prevent flooding after the entry is deleted because the frame destined for the terminal is changed by using the old information when the port in which the terminal is located is changed to the wrong port. It is a means for resuming communication within a short time for the flooding occurred. An entry for a MAC address that is normally SA-free for five minutes is deleted. This process is called Aging.
브리지로 연결된 LAN에서 망을 여러 개의 가상 LAN(VLAN,Virtual LAN)으로 나누어 쓸 수 있다. 이 경우 같은 VLAN에 연결된 단말들끼리만 연결되고, 다른 VLAN에 소속된 망은 서로 연결되지 않는 방식으로 운용된다. 이러한 VLAN은 브리지로 연결된 망이 커졌을 때 서로 통신을 할 필요가 없는 LAN 세그먼트간에 프레임이 브로드캐스트 되는 것을 막아 전체적인 망의 트래픽을 낮추기 위해서 사용되기도 하고, 보안상의 이유로 프레임의 전달을 특정 그룹에 한정하기 위해서 사용되기도 한다.In a bridged LAN, the network can be divided into multiple virtual LANs (VLANs). In this case, only terminals connected to the same VLAN are connected, and networks belonging to different VLANs are operated in such a manner that they are not connected to each other. These VLANs are used to reduce the overall network traffic by preventing frames from being broadcast between LAN segments that do not need to communicate with each other when the bridged network grows, and for security reasons restrict frame forwarding to specific groups. It is also used for.
VLAN 이 사용되는 경우 Ethernet 프레임에 해당 프레임이 어느 VLAN에 속하는 프레임인지 표시를 가지게 되는데 이것을 VLAN 태그라 하고, 그 안에는 해당 프레임의 우선순위와 함께 VLAN 식별자인 VID(VLAN ID)가 있다. VLAN 기능이 있는 브리지는 각 VLAN에 대해서 어느 포트가 그 멤버로 소속되는지 알고 있어서 브로드캐스트하는 경우 해당 VLAN에 속하는 포트 그룹으로만 브로드캐스트하게 된다. 단말에서 프레임을 내보내면서 VLAN 태그를 붙일 수도 있지만 보통 VLAN 태그는 망에서 붙이게 되고, 망의 입구에서 포트별로 붙이거나 프로토콜별로 붙이게 된다.When a VLAN is used, the Ethernet frame has an indication of which VLAN the frame belongs to. This is called a VLAN tag, and there is a VLAN identifier (VID) with a priority of the frame. A bridge with VLAN capability knows which ports belong to its members for each VLAN, so when it broadcasts, it broadcasts only to port groups belonging to that VLAN. VLAN tagging can be done while sending frames from the terminal, but VLAN tagging is usually done on the network, and it can be attached on a port-by-port or protocol-by-network basis.
브리지로 연결된 망을 VLAN으로 구분하는 것은 provision에 의해 이루어지는데 이러한 정보는 브리지마다 수동으로 설정될 수도 있고, GVRP(Generic VLAN Registration Protocol)을 통해 하나의 브리지에 설정된 정보가 LAN에 연결된 모든 브리지에 전파되어 망 전체의 각 브리지들로 하여금 어느 포트가 어떤 VLAN의 멤버 포트가 되는지 알려질 수 있도록 할 수도 있다. 하나의 포트는 여러 개의 VLAN의 포트 멤버가 될 수도 있다.The division of bridged networks into VLANs is done by provision, and this information can be set manually for each bridge, and information set in one bridge is propagated to all bridges connected to the LAN through the Generic VLAN Registration Protocol (GVRP). Each bridge in the network can then be known which port is a member port of which VLAN. A port can be a port member of multiple VLANs.
ITU-T 984에서는 GPON(Gigabit PON)에 대한 표준 규격을 제정하였는데 여기에서 Port ID는 가변 길이 패킷을 전달하기 위한 GEM(G-PON Encapsulation Module)의 헤더 영역에 포함되어 트래픽 멀티플렉싱을 제공하기 위한 4096개의 유일의 트래픽 식별자로 사용된다.ITU-T 984 established a standard specification for Gigabit PON (GPON), where Port ID is included in the header area of the G-PON Encapsulation Module (GEM) for delivering variable-length packets to provide 4096 to provide traffic multiplexing. Used as the unique traffic identifier.
이와 관련하여 종래 나와 있는 상기 표준을 수용하는 GPON 마스터 장치에서는 Port ID를 이용하여 ONT(Optical Network Terminator)측 단말 장치의 식별이 가능하나 상위 스위치에서는 이에 대한 식별자를 확인할 수 있는 방안이 존재하지 않는다. 따라서 상위 스위치에서의 ONT측 단말장치로의 직접적인 처리가 불가한 문제점이 따르게 된다.In this regard, in the GPON master device accommodating the above-mentioned standard, the terminal device can be identified by the port ID using the Port ID, but there is no method of identifying the identifier thereof in the upper switch. Therefore, there is a problem in that direct processing from the upper switch to the ONT terminal device is impossible.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 기술적 과제로서 상위 스위치의 GPON 시스템 내 단말제어를 위한 VLAN 프레임 처리 장치 및 그 처리 방법을 제안하여, GPON 마스터 장치 내에서 종단된 Port ID정보를 상위 스위치까지 VLAN Tag 프 레임 및 소스 어드레스를 학습하는 기능을 제공하는 구성을 두고 상위 스위치에서는 소스 어드레스와 일치하는 목적지 어드레스를 내려보낼 경우에는 상기 구성을 룩업하여 VLAN Tag 프레임을 삽입한 후 GPON 마스터 장치로 이를 내려보내 줌으로서 GPON 마스터 장치로의 Port ID 복원이 가능하게 되는 바, 결국 스위치에서의 ONT 단말까지의 제어가 가능하게 한다.The present invention proposes a VLAN frame processing apparatus for terminal control in a GPON system of an upper switch and a processing method thereof, and provides a VLAN tag for port ID information terminated in a GPON master device to an upper switch. With the configuration providing the function of learning the frame and the source address, if the upper switch sends down the destination address that matches the source address, the configuration is looked up, the VLAN Tag frame is inserted, and sent down to the GPON master device. As a result, it is possible to restore the Port ID to the GPON master device, so that control from the switch to the ONT terminal is possible.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예로 상위 스위치의 GPON 시스템 내 단말제어를 위한 VLAN 프레임 처리 장치는 GPON(Gigabit Passive Optical Network) 시스템에서 Port ID 정보에 해당하는 VLAN(Virtual LAN) tag 프레임이 포함된 상향 데이터를 GPON 마스터 장치로부터 수신하는 상향 입력부, 상기 VLAN tag 프레임에서 VLAN ID를 추출하여 상기 추출된 VLAN ID와 함께 상기 상향 데이터의 근원지 주소인 종단 단말 장치의 MAC 주소를 MAC 테이블에 저장하고, 상기 상향 데이터를 상위 스위치로 전송하는 상향 처리부, 학습 또는 초기 CPU 설정에 의해 단말 장치의 MAC 주소 정보 및 VLAN ID 정보를 저장하는 MAC 테이블, 상위 스위치로부터 하위 GPON 시스템으로 향하는 하향 데이터를 수신하는 하향 입력부, 상기 수신된 하향 데이터의 목적지 주소를 상기 MAC 테이블에서 검색하여 상기 목적지 주소에 해당하는 VLAN ID를 확인하는 하향 룩업부 및 상기 확인된 VLAN ID를 상기 하향 데이터에 태그 프레임으로 포함시킨 후 상기 하향 프레임을 GPON 마스터 장치로 전송하는 하향 처리부를 포함한다.In one preferred embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, a VLAN frame processing apparatus for controlling a terminal in a GPON system of an upper switch may include a VLAN (Virtual LAN) corresponding to Port ID information in a Gigabit Passive Optical Network (GPON) system. An uplink input unit for receiving uplink data including a tag frame from a GPON master device, and extracting a VLAN ID from the VLAN tag frame and extracting a VLAN ID from the VLAN tag frame to a MAC table of an end terminal device which is the source address of the uplink data. And a MAC table storing MAC address information and VLAN ID information of the terminal device by learning or initial CPU setting, and downlink data from the upper switch to the lower GPON system by an upstream processor for transmitting the upstream data to the upper switch. Downlink input unit for receiving, the destination address of the received downlink data to the MAC table And a downlink lookup unit for searching for and identifying a VLAN ID corresponding to the destination address, and a downlink processor for including the identified VLAN ID as a tag frame in the downlink data and transmitting the downlink frame to a GPON master device.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예로 상위 스 위치의 GPON 시스템 내 단말 제어를 위한 상향 VLAN 프레임 처리 방법은 GPON(Gigabit Passive Optical Network) 시스템에서 Port ID 정보에 해당하는 VLAN(Virtual LAN) tag 프레임이 포함된 상향 데이터를 GPON 마스터 장치로부터 수신하는 단계, 상기 VLAN tag 프레임에서 VLAN ID를 추출하는 단계, 상기 추출된 VLAN ID와 함께 상기 상향 데이터의 근원지 주소인 종단 단말 장치의 MAC 주소를 기통과한 데이터에 대한 단말의 MAC 주소 정보 및 VLAN ID 정보를 포함하는 MAC 테이블에 저장하는 단계 및 상기 MAC 테이블 저장 후 상기 상향 데이터를 상위 스위치로 전송하는 단계를 포함한다.In one preferred embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, a method for processing an uplink VLAN frame for controlling a terminal in a GPON system of a higher switch includes a VLAN corresponding to Port ID information in a Gigabit Passive Optical Network (GPON) system. LAN) receiving uplink data including a tag frame from a GPON master device, extracting a VLAN ID from the VLAN tag frame, together with the extracted VLAN ID, the MAC address of an end terminal device as the source address of the uplink data And storing the MAC table including the MAC address information and the VLAN ID information of the terminal for the data that has passed through, and transmitting the upstream data to an upper switch after storing the MAC table.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예로 상위 스위치의 GPON 시스템 내 단말 제어를 위한 하향 VLAN 프레임 처리 방법은 상위 스위치로부터 하위 GPON(Gigabit Passive Optical Network) 시스템으로 향하는 하향 데이터를 수신하는 단계, 상기 수신된 하향 데이터의 목적지 주소를 기통과한 데이터에 대한 단말의 MAC 주소 정보 및 VLAN ID 정보를 포함하는 MAC 테이블에서 검색하여 상기 목적지 주소에 해당하는 VLAN ID를 확인하는 단계, 상기 확인된 VLAN ID를 상기 하향 데이터에 태그 프레임으로 포함시키는 단계 및 상기 태그 프레임이 포함된 상기 하향 데이터를 GPON 마스터 장치로 전송하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, a method of processing a downlink VLAN frame for controlling a terminal in a GPON system of an upper switch may receive downlink data from a higher switch to a lower Gigabit Passive Optical Network (GPON) system. The method may further include: recognizing a VLAN ID corresponding to the destination address by searching in a MAC table including MAC address information and VLAN ID information of the terminal for data passing through the destination address of the received downlink data. Including the VLAN ID in the downlink data as a tag frame and transmitting the downlink data including the tag frame to a GPON master device.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 대하여 자세히 살펴보고자 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 GPON(Gigabit-capable PON) 시스템에서의 VLAN(Virtual LAN) tag 프레임 처리 장치를 포함한 전체 시스템 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating an overall system configuration including an apparatus for processing a virtual LAN (VLAN) tag frame in a Gigabit-capable PON (GPON) system according to an exemplary embodiment of the present invention.
GPON 시스템 내에서 광 네트워크 종단 장치(Optical Network Terminator ,110)로서 GPON 슬레이브(111)의 하위에 있는 단말 장치(100)는 Port ID 정보를 스플리터(120)를 거쳐 OLT(Optical Line Termination,130) 내 GPON 마스터 장치(131)로 제공하게 된다. 그러나 이렇게 제공된 Port ID 정보는 GPON 마스터 장치(131)에서 VLAN tag로 대체되어 상위 네트워크인 이더넷 스위치(133)로 전송하게 되고, 이 때 본 발명인 VLAN tag 프레임 처리 장치(132)가 상기 GPON 마스터 장치(131) 및 상기 이더넷 스위치 장치(133)에 위치하여 상기 VLAN tag된 프레임을 처리하게 된다.In the GPON system, the
상기 본 발명에서의 VLAN 태그 프레임 처리 장치(132)는, 이미 언급한 바와 같이 GPON 시스템에서 GPON 마스터 장치(131)와 이더넷 스위치 사이(133)에 위치하여 ONT(110)의 하위 단말 장치(100)의 정보가 GPON 슬레이브(111)에 의해 Port ID정보로 맵핑되어 상위로 보내지면, GPON 마스터 장치(131)에 의해 변환된 VLAN 태그로 변환된 정보를, MAC 테이블에 저장하고 상기 프레임을 상위 스위치로 보내면서 상향에 대한 처리 과정을 완료한다.In the present invention, the VLAN tag
하향의 경우에는 상위 스위치에서 하위 GPON 시스템으로 보내어지는 프레임에 대한 정보를 MAC 테이블에서 확인하여 필요한 GPON 마스터 포트가 어디인지를 확인한 후 해당 포트로 연결할 수 있도록 함으로써 하향 프레임에 대한 처리 과정이 Port ID 없이도 원활하게 이루어지게 된다.In the case of downlink, the information about the frame sent from the upper switch to the lower GPON system is checked in the MAC table so that the required GPON master port can be connected and connected to the corresponding port. It will work smoothly.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 VLAN tag 프레임 처리 장치의 내부 구성을 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing the internal configuration of a VLAN tag frame processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, VLAN 프레임 처리 장치(220)는 GPON(Gigabit Passive Optical Network) 시스템에서 Port ID 정보에 해당하는 VLAN(Virtual LAN) tag 프레임이 포함된 상향 데이터를 GPON 마스터 장치(210)로부터 수신하는 상향 입력부(221)와 상기 VLAN tag 프레임에서 VLAN ID를 추출하여 상기 추출된 VLAN ID와 함께 상기 상향 데이터의 근원지 주소인 종단 단말 장치의 MAC(Media Access Control) 주소를 MAC 테이블(223)에 저장하고 상기 상향 데이터를 상위 스위치(230)로 전송하는 상향 처리부(222), 학습 또는 초기 CPU 설정에 의해 단말 장치의 MAC 주소 정보 및 VLAN ID 정보를 저장하는 MAC 테이블(223)과 상위 스위치로부터 하위 GPON 시스템으로 향하는 하향 데이터를 수신하는 하향 입력부(224), 상기 수신된 하향 데이터의 목적지 주소를 상기 MAC 테이블(223)에서 검색하여 상기 목적지 주소에 해당하는 VLAN ID를 확인하는 하향 룩업부(225) 및 상기 확인된 VLAN ID를 상기 하향 데이터에 태그 프레임으로 포함시킨 후 상기 하향 프레임을 GPON 마스터 장치로 전송하는 하향 처리부(226)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the VLAN
특징적으로 상기 상향 입력부(221)는 상기 수신된 상향 데이터를 상향 입력 버퍼에 저장하고 상기 저장된 상향 데이터가 하나 이상인 경우 순서에 따라 앞에 위치한 데이터에 대한 길이 정보를 제공하며 상기 상향 처리부(222)는 상기 상향 입력 버퍼 내 상기 순서에 따라 앞에 위치한 데이터에 대한 길이 정보를 기초로 상기 상향 입력 버퍼로부터 처리할 상향 데이터를 가져와 VLAN tag 프레임에서 VLAN ID를 추출하게 된다.In particular, the
세부적으로, 상기 상향 처리부(222)는 상기 상향 데이터의 VLAN tag 프레임에서 VLAN ID를 추출하여 상기 추출된 VLAN ID와 함께 상기 상향 데이터의 근원지 주소인 종단 단말 장치의 MAC 주소를 MAC 테이블(223)에 저장하는 상향 저장부, 상기 VLAN ID 추출에 사용된 VLAN tag 프레임을 상기 상향 데이터에서 제거하는 상향 VLAN tag 제거부 및 상기 VLAN tag 프레임 제거 후 새로운 FCS(Frame Check Sequence Field) 값을 계산하여 상기 상향 데이터를 상위 스위치로 전송하는 상향 전송부로 구성된다. 상기 상향 처리부(222)는 상기 상향 데이터의 근원지 주소인 종단 단말 장치의 MAC 주소를 MAC 테이블(223)에서 확인하여 대응하는 값이 존재하는 경우 상기 추출된 VLAN ID와 상기 MAC 주소를 상기 MAC 테이블(223)에 저장하지 않는 것으로 한다.In detail, the
상기 MAC 테이블(223)에서 각 엔트리는 연관된 다른 엔트리를 두고 있어, 상기 상향 처리부(222)는 상기 상향 데이터의 근원지 주소인 종단 단말 장치의 MAC 주소를 MAC 테이블(223)에서 확인시에 상기 MAC 주소에 대한 엔트리와 연관된 다른 엔트리를 함께 확인하고, 상기 하향 룩업부(225)는 상기 수신된 하향 데이터의 목적지 주소를 상기 MAC 테이블(223)에서 검색시에 상기 목적지 주소에 대한 엔트리와 연관된 다른 엔트리를 함께 검색하여 상기 목적지 주소에 해당하는 VLAN ID를 확인하는 것으로 한다. 상기 상위 스위치(230)는 상위 네트워크의 이더넷 스위치인 것으로 한다. 상기 MAC 테이블(223)은 각 GPON 마스터 장치(210)에 대해 하나씩 존재하여 상기 각 GPON 마스터 장치(210)를 관리하게 된다.Each entry in the MAC table 223 has a different entry associated with it, and the
이와 같이 상기 VLAN tag 프레임 처리 장치(220)는 GPON 마스터 장치(210)에 서 종단되는 Port ID정보를 VLAN Tag 프레임 정보로 대체하여 상위 네트웍 포트로 입출력되는 프레임은 해당 VLAN Tag 프레임을 학습 후 폐기하고, 하위 PON 포트로 입출력되는 프레임은 VLAN Tag 프레임을 룩업 후 재생하여 GPON 마스터 장치(210)가 해당 Port ID를 인식할 수 있도록 하는 장치이다. 동일한 GPON 마스터 장치(210)의 경우 최대 3개까지의 1기가 포트를 한 개의 MAC 테이블(223)로 관리하여 처리해 줌으로써 상하향의 포트가 다른 경우에도 학습된 주소를 보다 쉽게 룩업하여 불필요한 브로드 캐스트 프레임이 나가도록 제어하며, 스위치(230)에서 하향으로 향하는 경우 룩업 실패시 브로드캐스트 VLAN ID를 VLAN 태그 프레임에 삽입하여 처리하도록 하여 상하향으로 서로 다른 포트로 입출력되는 경우 룩업에 실패하여 플러딩 되는 현상을 최대한 방지하게 한다.As such, the VLAN tag
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도 2의 VLAN tag 프레임 처리 장치의 구성을 상세히 나타낸 도면이다.3 is a view showing in detail the configuration of the VLAN tag frame processing apparatus of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
이는 도 2에서의 VLAN tag 프레임 처리 장치(220)의 내부 구성을 데이터의 흐름에 따라 자세히 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating the internal configuration of the VLAN tag
도 3을 참조하면, 하향 입력버퍼(301)는 외부에서 입력된 프레임을 저장하고, 한 개 이상의 프레임이 있는 경우 자신의 제일 앞에 있는 프레임의 길이 정보를 제공하면서 하향 룩업부(302)에 프레임을 처리할 것을 알린다.Referring to FIG. 3, the
하향 룩업부(302)는 하향 입력버퍼(301)의 요구를 받아 하향 입력버퍼(301)의 제일 앞에 대기하고 있는 프레임의 길이보다 하향 출력 버퍼(305)에 남아 있는 공간이 더 클 경우 하향 입력 버퍼(301)를 읽어 DA 값에 대해 MAC 테이블(320)를 읽어 목적지에 해당하는 VLAN ID를 찾아 VLAN 태그 삽입부(303)로 보낸다. The
이때 해당하는 VLAN ID를 찾지 못하는 경우에는 브로드캐스트에 해당하는 VLAN ID값을 달고 GPON 마스터 장치로 보내진다. 특히 3개의 포트를 한 개의 FDB 테이블(MAC 테이블,320)에 맵핑함으로써 입력 포트와 출력 포트의 위치가 다른 경우더라도 동일한 GPON 마스터 장치를 소스로 하는 경우에는 VLAN ID를 보다 용이하게 찾을 수 있도록 가능하다. FCS(Frame Check Sequence Field) 생성부(304)는 VLAN 태그 삽입부(303)에서 처리된 프레임에 대해 새로운 FCS값을 계산하여 프레임에 삽입하여 준다. FCS(Frame Check Sequence Field)는 프레임 내용에 대한 오류검출을 위하여 사용되는 부분으로 일반적으로 CRC 코드 등이 사용된다.In this case, if the corresponding VLAN ID is not found, the corresponding VLAN ID value is sent to the GPON master device. In particular, by mapping three ports to one FDB table (MAC table, 320), even if the location of the input port and output port is different, it is possible to find the VLAN ID more easily when the same GPON master device is sourced. . The frame check sequence
하향 출력 버퍼(305)는 하향 멀티캐스트 차단부를 통과한 프레임이 하향 송신부에 의해 읽혀 실제로 전송되기 전까지 프레임들을 저장하고 있는 곳으로서 하나 이상의 프레임이 있는 경우 큐의 제일 앞에 대기하고 있는 프레임의 길이 정보와 함께 전송을 요구하여 읽기 신호가 오면 프레임을 하향 송신부로 전달한다.The
상향 입력 버퍼(306)는 GPON 마스터 장치로부터 전달된 프레임을 처리하기 위해 대기하고 있는 곳으로서 내부에 한 개 이상의 프레임이 있는 경우 큐의 제일 앞에 있는 프레임의 길이 정보와 함께 상향 학습부(307)에 처리를 요구하여 읽기 신호가 오면 프레임을 상향 학습부(307)로 전달한다.The
상향 학습부(307)는 상향 입력 버퍼(306)에 프레임이 있는 경우 읽어와서 입력된 모든 프레임에 대해 SA 값에 대해 학습을 하여 해당 MAC 주소가 어느 단말에서 왔는지를 VLAN 태그 프레임에 있는 VLAN ID값을 추출하여 MAC 테이블(320)에 기 록한다.If there is a frame in the
상향 VLAN 태그 제거부(308)는 상향 학습부(307)에서 전달받은 프레임에 대해서 VLAN ID 추출에 사용된 VLAN 태그 프레임을 제거하는 역할을 한다. 이후 FCS생성부(309)에 의해 새로운 FCS값이 계산되어 상향 출력 버퍼(310)와 연결된다.The uplink
상향 출력 버퍼(310)는 프레임이 네트웍 포트로 출력되기 전에 저장되어 있는 곳이며 출력 포트의 속도에 맞게 프레임을 읽어내어 출력하는 기능을 한다. The
MAC 테이블(320)는 FDB(Filtering DB) 테이블이라고도 하는데 학습되거나 CPU에 의해 설정된 각 MAC 주소에 대해 그것이 위치하는 포트 정보인 SA와 VLAN ID정보를 가지고 있다. 또한 각 엔트리에는 해당 엔트리가 유효한지를 나타내는 V비트, 해당 엔트리가 학습에 의해 만들어진 것이 아니라 CPU의 설정에 의한 정적(Static) 엔트리인지를 나타내는 S비트, 해당 엔트리가 오래된 엔트리(구 엔트리)임을 나타내는 A비트를 포함한다.The MAC table 320, also called a filtering DB (FDB) table, has SA and VLAN ID information, which is port information on which it is located, for each MAC address learned or set by the CPU. In addition, each entry has a V bit indicating whether the entry is valid, an S bit indicating whether the entry is a static entry by setting the CPU, not created by learning, and an A indicating that the entry is an old entry (old entry). Contains a bit.
A 비트는 CPU에 의해 주기적으로 1로 설정되고 엔트리의 MAC 주소를 SA로 가지는 프레임이 입력될 때마다 하드웨어적으로 0으로 리셋되는데, 다음 주기에 CPU가 해당 엔트리를 읽어 봐서 아직 1로 있는 경우 한 주기 동안 입력이 관찰되지 않은 오래된 엔트리임을 알 수 있도록 하여, 지울 수 있도록 한다.The A bit is set to 1 periodically by the CPU and is reset to 0 by hardware whenever a frame with the entry's MAC address is SA, as long as the CPU reads the entry the next time and is still 1 It lets you know that an entry is an old entry that was not observed during the cycle, so that it can be cleared.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 상위 스위치로 향하는 상향 데이터에 대한 VLAN tag 프레임 처리 방법에 관한 플로우 차트이다.4 is a flowchart illustrating a method of processing a VLAN tag frame for uplink data directed to an upper switch according to an exemplary embodiment of the present invention.
이는 GPON 마스터 장치에서 상위의 이더넷 스위치로 전송하는 프레임인 상향 데이터에서의 VLAN tag 프레임 처리 과정을 나타내는 것으로, 도 4를 참조하면, GPON(Gigabit Passive Optical Network) 시스템에서 Port ID 정보에 해당하는 VLAN(Virtual LAN) tag 프레임이 포함된 상향 데이터를 GPON 마스터 장치로부터 수신한 후(401)에 상기 VLAN tag 프레임에서 VLAN ID를 추출하고(402) 상기 추출된 VLAN ID와 함께 상기 상향 데이터의 근원지 주소인 종단 단말 장치의 MAC 주소를 기통과한 데이터에 대한 단말의 MAC 주소 정보 및 VLAN ID 정보를 포함하는 MAC 테이블에 저장하게 된다(403). 상기 MAC 테이블 저장 후 상기 상향 데이터를 상위 스위치로 전송한다(404).This is a process of processing a VLAN tag frame in uplink data, which is a frame transmitted from a GPON master device to an upper Ethernet switch. Referring to FIG. 4, a VLAN corresponding to Port ID information in a Gigabit Passive Optical Network (GPON) system is illustrated. Virtual LAN) After receiving the uplink data including the tag frame from the GPON master device (401), the VLAN ID is extracted from the VLAN tag frame (402) and the terminal which is the source address of the uplink data together with the extracted VLAN ID. In
상기 VLAN ID와 함께 근원지 주소인 상기 하위 단말의 주소를 MAC 테이블에 저장시(403), 상기 상향 데이터의 근원지 주소인 종단 단말 장치의 MAC 주소를 MAC 테이블에서 확인하여 대응하는 값이 존재하는 경우 상기 추출된 VLAN ID와 상기 MAC 주소를 상기 MAC 테이블에 저장하지 않는 것으로 하며, 상기 상향 데이터의 근원지 주소인 종단 단말 장치의 MAC 주소를 MAC 테이블에서 확인시에 상기 MAC 테이블 내 각 엔트리는 연관된 다른 엔트리를 두고 있는 바 상기 MAC 주소에 대한 엔트리와 연관된 다른 엔트리를 함께 확인하는 것으로 한다.When storing the address of the lower terminal that is the source address together with the VLAN ID in the MAC table (403), if the MAC address of the terminal device that is the source address of the upstream data is checked in the MAC table, the corresponding value exists. The extracted VLAN ID and the MAC address are not stored in the MAC table, and when the MAC address of the end terminal device, which is the source address of the uplink data, is checked in the MAC table, each entry in the MAC table is associated with another entry. It is assumed that other entries associated with the entry for the MAC address are checked together.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 하위 GPON 시스템으로 향하는 하향 데이터에 대한 VLAN tag 프레임 처리 방법에 관한 플로우 차트이다.5 is a flowchart illustrating a VLAN tag frame processing method for downlink data directed to a lower GPON system according to an exemplary embodiment of the present invention.
이는 상위 스위치에서 하위의 GPON 마스터 장치로 전송되는 프레임인 하향 데이터에서의 VLAN tag 프레임 처리 과정을 나타내는 것으로 도 5를 참조하면, 상위 스위치로부터 하위 GPON(Gigabit Passive Optical Network) 시스템으로 향하는 하향 데이터를 수신한 후(501), 상기 수신된 하향 데이터의 목적지 주소를 기통과 한 데이터에 대한 단말의 MAC 주소 정보 및 VLAN ID 정보를 포함하는 MAC 테이블에서 검색하여 상기 목적지 주소에 해당하는 VLAN ID를 확인한다(502). 상기 확인된 VLAN ID를 상기 하향 데이터에 태그 프레임으로 포함시키고(503), 상기 태그 프레임이 포함된 상기 하향 데이터를 GPON 마스터 장치로 전송하게 된다(504).This is a process of processing a VLAN tag frame in downlink data, which is a frame transmitted from an upper switch to a lower GPON master device. Referring to FIG. 5, the downlink data received from the upper switch to the lower Gigabit Passive Optical Network (GPON) system is received. Afterwards (501), the destination address of the received downlink data is searched in the MAC table including the MAC address information and the VLAN ID information of the terminal for the data and confirms the VLAN ID corresponding to the destination address ( 502). The identified VLAN ID is included in the downlink data as a tag frame (503), and the downlink data including the tag frame is transmitted to the GPON master device (504).
상기 MAC 테이블에서 각 엔트리는 연관된 다른 엔트리를 두고 있어, 상기 수신된 하향 데이터의 목적지 주소를 상기 MAC 테이블에서 검색하여 상기 목적지 주소에 해당하는 VLAN ID를 확인시(502)에 상기 MAC 주소에 대한 엔트리와 연관된 다른 엔트리를 함께 검색하여 확인하는 것으로 한다.Each entry in the MAC table has a different entry associated with it, so that when a destination address of the received downlink data is retrieved from the MAC table to determine a VLAN ID corresponding to the destination address (502), an entry for the MAC address is obtained. It is assumed that other entries associated with and are searched together.
상기 확인된 VLAN ID를 상기 하향 데이터에 태그 프레임으로 포함시킬 때(503), 상기 목적지 주소에 해당하는 VLAN ID를 확인시(502) 상기 VLAN ID가 확인되지 않는 경우 브로드캐스트(broadcast)에 해당하는 VLAN ID를 상기 하향 데이터에 태그 프레임으로 포함시키는 것으로 한다.When the checked VLAN ID is included in the downlink data as a tag frame (503), when the VLAN ID corresponding to the destination address is confirmed (502), if the VLAN ID is not confirmed, it corresponds to a broadcast. It is assumed that a VLAN ID is included in the downlink data as a tag frame.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 VLAN tag 프레임 처리 장치에서의 MAC 테이블 구성을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a MAC table configuration in a VLAN tag frame processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
이는 MAC 테이블의 예를 나타내는 것으로 MAC 주소는 48비트로서 248 개의 값을 가질 수 있으므로 제한된 메모리로 학습이나 룩업을 하기 위해서는 다수의 MAC 주소가 적은 저장 공간을 공유할 수 있도록 해야 한다. 4K개의 엔트리를 가지는 경우에 48비트의 MAC 주소를 사용하여 12비트의 엔트리 주소를 얻어야 한다.This is an example of the MAC table. Since the MAC address is 48 bits and can have 2 48 values, in order to learn or look up with limited memory, multiple MAC addresses must share less storage space. In the case of 4K entries, a 12-bit entry address must be obtained using a 48-bit MAC address.
이러한 엔트리 주소의 획득은 일반적인 방법인 MAC 주소를 CRC32 계산 식으 로 나눈 후 하위 11비트를 취함으로써 쉽게 얻어진다. 본 발명에서는 또한 테이블의 자원을 더 효율적으로 활용하기 위해 이렇게 얻은 엔트리 주소와 함께 이 엔트리와 일정한 오프셋에 위치하는 연관된(associated) 번지를 동시에 사용할 수 있도록 하였다. This entry address is easily obtained by dividing the MAC address by CRC32 calculation, which is a common method, and taking the lower 11 bits. In the present invention, in order to utilize the resources of the table more efficiently, the entry address thus obtained can be used simultaneously with the associated address located at a certain offset.
이것으로 룩업이나 학습을 할 때 연관된 번지를 동시에 봄으로써 가능하다. 즉 학습할 때 해쉬에 의해 얻어진 번지와 그와 연관된 다른 번지를 동시에 보면서 아직 해당 MAC에 대한 정보가 기록되어 있지 않으면서 둘 중에 빈 자리에 기록하고, 룩업을 할 때도 해쉬에 의해 얻어진 번지와 그와 연관된 다른 번지를 동시에 보면서 해당 MAC에 대한 정보가 있으면 선택해 사용하도록 한다. 이러한 작용을 통해 MAC 테이블에서 우연히 해쉬 값이 같아서 공간부족으로 학습을 하지 못한다거나 룩업을 하지 못하는 확률을 훨씬 낮출 수 있다.This is possible by looking at the associated address at the same time when looking up or learning. In other words, while learning the address obtained by the hash and other address associated with it at the same time, the information about the MAC is not recorded yet. Look at other related addresses at the same time and select if there is information about the MAC. By doing this, the chances of not being able to learn or look up due to lack of space due to the same hash value in the MAC table can be much lowered.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 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 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분 야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. Computer-readable recording media include all kinds of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which are also implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include. 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. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention belongs.
이러한 본원 발명인 방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 이상에서 설명한 내용은 본 발명에 따른 IEEE 802.16/WiBro 망에서의 IPv6 멀티캐스트 패킷의 전송을 위한 확장성 있는 MCID 할당 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다. 또한 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Such a method and apparatus of the present invention have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for clarity, but these are merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. Will understand. Therefore, the above description is just one embodiment for implementing a scalable MCID allocation method for transmitting IPv6 multicast packets in an IEEE 802.16 / WiBro network according to the present invention. Without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims, the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made by those skilled in the art to which the invention belongs. Will be said. In addition, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.
본 발명인 GPON(Gigabit-capable PON) 시스템 내 단말제어를 위한 VLAN(Virtual LAN) 프레임 처리 장치 및 그 처리 방법으로, GPON 마스터 장치 내에서 종단된 Port ID정보를 상위 스위치에 VLAN Tag 프레임 처리 기술로 연결함으로써 스위치에서 GPON 슬레이브 측의 단말에 대한 정보를 간접적으로 이어주게 되어 GPON 마스터 장치와 스위치간의 상호 보완 방안을 제시하게 된다. 이는 MAC 테이블을 통한 상향으로 올라가는 프레임에 대해서는 학습 기능을 수행하고 하향으로 내려가는 프레임에 대해서는 룩업 기능을 실시하여 이더넷 스위치에서 GPON 시스템에서의 단말 제어가 가능하도록 하며, GPON 시스템의 전체적인 대역할당 효율을 극대 화함으로써 GPON 시스템의 상용화에 꼭 필요한 기능을 제공하게 된다. The present invention relates to a VLAN (Virtual LAN) frame processing device for terminal control in a Gigabit-capable PON (GPON) system and a processing method thereof, and connects Port ID information terminated in a GPON master device to a higher switch using VLAN Tag frame processing technology. By indirectly connecting the information on the terminal of the GPON slave side in the switch to propose a complementary method between the GPON master device and the switch. It performs the learning function on the frame going up through the MAC table and the look up function on the frame going down to enable the terminal control in the GPON system in the Ethernet switch and maximize the overall bandwidth allocation efficiency of the GPON system. By providing the functions necessary for the commercialization of the GPON system.
Claims (21)
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