KR19990010976A - 랜 정합 장치 및 연결방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 랜 서브네트들을 상호 연동하는 정합 장치에 관한 것으로, 특히 랜에서 전송되는 패킷을 AAL5 처리를 통하여 ATM 셀로 변환하고, ATM 교환망의 가입자 보드를 통하여 점대점으로 상호 연결하는 것을 특징으로 하는, 랜 정합 장치 및 연결 방법에 관한 것이다.

종래의 랜 서브네트들을 연동하기 위해서는, 서브네트 별로 라우터 장치를 주어 서로 다른 TCP/IP 네트워크간의 데이터 전송을 중계하게 된다.

그러나, 원거리 서브네트와의 데이터 전송에는 여러개의 라우터를 경유하여야 하고, 또한 라우터간의 데이터 전송 선로 라인의 한계 때문에 처리 속도에 문제가 있다.

본 발명은, ATM망의 DS1E의 가상 연결을 통하여 이더넷 서브네트를 서로 연결하여 줌으로서, ATM 교환망이 이더넷의 기간망의 역할을 할 수 있고, 화상 회의 및 멀티미디어 서비스를 종래의 랜 서브네트에서 지원하는 것보다 빠른 속도로 서비스를 제공할 수 있다.

Description

랜 정합 장치 및 연결 방법

본 발명은 기존의 근거리 통신망(Local Area Network : 이하 랜이라 칭한다.) 서브네트들을 상호 연동하는 정합 장치에 관한 것으로, 특히 랜에서 전송되는 패킷을 ATM 적응 계층 형태 5(ATM Adaptation Layer type 5:이하 AAL5라 칭한다.) 처리를 통하여 ATM 셀로 변환하고, ATM 교환망의 가입자 보드를 통하여 점대점(point-to-point)으로 상호 연결하는 것을 특징으로 하는, 랜 정합 장치 및 연결 방법에 관한 것이다.

기존의 랜 서브네트들을 상호 연동하여, 지역적인 확장을 요구하는 경우에 사용하는 접속 장치를, 일반적으로 상호 연동장치(InterWorking Unit:IWU)라 하고, 가장 널리 사용되는 것으로 브릿지(Bridge), 라우터(router), 게이트웨이(Gateway)등이 있다.

상기 브릿지는, 연동하고자 하는 두개의 랜 계층 구조가 최하위 계층인 물리 계층만이 다를 경우에 사용하는 것으로, 하나의 랜에서 다른 랜으로 프레임을 전송하고자 하는 경우에는, 일단 프레임을 브릿지의 버퍼에 저장한 후 다른 랜으로 전송이 된다.

상기와 같은 브릿지 장치는, 중계기보다도 좀더 지능적인 데이터 링크 제어 기능을 가진다.

라우터는 OSI 계층 구조에 있어서, 네트워크 계층 이하의 세개의 계층 구조가 서로 다른 랜을 연동하는데 사용된다.

라우터는 상기의 브릿지 장치와는 다르게, 프레임의 헤더를 이용하여 트래픽을 정리하는 기능을 가지고 있다.

즉, 프레임의 주소 부분에 의해서 라우터를 경유하여 다른 랜으로 전송되는 프레임인지 아닌지를 구분하는 기능을 가지고 있다.

따라서, 다른 랜으로 전송되는 프레임의 경우에만 라우터에 저장한 후에 전송된다.

게이트웨이는, 기본적으로 랜 계층 구조의 물리 계층에서 응용 계층에 이르는 각 계측 구조가 다른 경우에 사용하는 것으로, 일반적으로 프로토콜 변환기(protocol converter)라고 이야기한다.

하나의 랜에서 다른 랜으로 전송하고자 하는 경우에는, 게이트웨이의 버퍼에 저장된 후 상위 계층에서 하위 계층을 거치면서, 프로토콜의 변환을 수행한 후에 프레임을 전송하게 된다.

종래의 랜 서브네트들을 연동하기 위해서는, 서브네트 별로 라우터나 브릿지 및 게이트웨이 장치 같은 IWU를 이용하여, 서로 다른 TCP/IP 네트워크 간의 데이터 전송을 중계하게 된다.

그러나, 원거리 서브네트와의 데이터 전송에는 여러개의 IWU를 경유하여야 하고, 또한 라우터 간의 데이터 전송 선로 라인의 한계 때문에 처리 속도에 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, ATM 네트워크가 기간망으로 지원되는 시점에서 종래의 라우터를 거치지 않고, 직접 고속의 ATM 네트워크를 통하여 서로 다른 랜 서브네트들 간의 빠른 데이터 전송을 보장할 수 있는, 랜 정합 장치 및 연결 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 랜 정합 장치내의 모듈별 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 랜 정합 장치의 전체 블럭 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 프로세서 인터페이스부

20 : 이더넷 인터페이스부

30 : ATM 인터페이스부

11 : 중앙 처리 장치 12 : 디 램

13 : MFP 14 : 플래시 램

21 : 데이터 입/출력 장치 22 : 랜 캠

23 : 이이피롬 31 : SARA-S

32 : SARA-R 33 : PLPP

34 : EIXC

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 시스템이 구동될 때 각 모듈을 초기화하고, IP 데이터 그램을 ATM 인터페이스측으로 전송하거나, 그 역과정을 수행하는 기능을 하는 프로세서 인터페이스부(10)와 ; 이더넷을 통하여 비트열을 이용하여 프레임을 구성하거나 IEEE 802.3 CSMA/CD 프로토콜을 수행하는 기능을 갖는 이더넷 인터페이스부(20) 및 ; AAL5 프로토콜을 수행하여 IP 데이터 그램을 ATM 셀로 변환하여 ATM 망으로 전송하거나 ATM 망으로부터 ATM 셀을 수신하여 AAL5 처리에 의해서 이더넷 프레임으로 재구성하여 이더넷 인터페이스부(20) 측으로 전달하는 기능을 하는 ATM 인터페이스부(30)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 시스템이 구동될 때 각 모듈을 초기화하고, IP 데이터 그램을 ATM 인터페이스측으로 전송하거나, 그 역과정을 수행하는 프로세서 인터페이스 과정과 ; 이더넷을 통하여 비트열을 이용하여 프레임을 구성하거나 IEEE 802.3 CSMA/CD 프로토콜을 수행하는 이더넷 인터페이스 과정 및 ; AAL5 프로토콜을 수행하여 IP 데이터 그램을 ATM 셀로 변환하여 ATM 망으로 전송하거나, ATM 망으로부터 ATM 셀을 수신하여 AAL5 처리에 의해서 이더넷 프레임으로 재구성하여, 이더넷 인터페이스부 측으로 전달하는 ATM 인터페이스 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 랜 정합 장치의 모듈별 구성도를 나타낸 것이다.

랜 정합 장치는 이더넷과 동작하는 랜 드라이버(1)와 ; 이더넷으로부터 들어오는 IP 데이터 그램 패킷을 AAL5 처리하여 E1 데이터로 변환한 후, IP 데이터 그램 패킷의 수신지 주소를 이용하여 다음 경로를 설정하는 기능을 하는 라우터(2) 및 ; ATM 망의 E1 속도 가상 연결 서비스를 지원하기 위한 E1 드라이버(3)로 구성된다.

도 2는 본 발명에 의한 랜 정합 장치의 전체 구성 블럭도를 나타낸 것이다. 상기의 랜 정합 장치는 크게, 프로세서 인터페이스부(10)와 이더넷 인터페이스부(20) 및 ATM 인터페이스부(30)로 크게 구분할 수 있다.

상기 프로세서 인터페이스부(10)는 입력되는 각종 데이터를 처리하는 중앙 처리 장치(11)와 ; 디 램(Dynamic Random Access Memory) 메모리 모듈(12) ; 디램 메모리 모듈을 제어하고, 각종 디바이스들의 주소를 복호화(decoding)하는 EPLD(Electrical Programmable Logic Device) 등, 상기 장치들의 동작 상태를 제어하거나 상태 신호를 표시하는 RS-232C 인터페이스의 인터럽트 제어기능을 수행하는 MFP(13) 및 ; 프로그램 코드를 저장하는 기능을 하는 플래쉬 램(Flash Ram)(14)을 포함하여 구성한다.

이더넷 인터페이스부(20)는, 랜 물리 계층으로부터 수신된 비트열을 IEEE 802.3 이더넷 프레임으로 복구하여, 디 램(12) 메모리에 DMA 방식으로 데이터를 입출력하는 기능을 담당하는 데이터 입/출력 장치(21)와 ; 라우팅 테이블 및 ARP(Address Resolution Protocol) 테이블을 빠른 속도로 룩업(look-up)할 수 있는 랜 캠(Content Addressable Memory)(22) 및 ; 이더넷 주소와 IP 주소 및 시스템 초기화 정보를 가지고 있는 이이피롬(EEPROM)(23)을 포함하여 구성한다.

ATM 인터페이스부(30)는, AAL5 계층의 기능을 수행하는 SARA-S(31) 및 SARA-R(32) 과 ; ATM 셀의 정합 기능과 셀의 매핑 기능을 하는 PLPP(33) 및 ; DS1E 회선 인터페이스와 프레이밍 기능을 하는 E1XC(34)를 포함하여 구성한다.

상기 프로세서 인터페이스부(10)는, 보드에 전원이 인가될 때 상기 각종 디바이스들의 초기값을 설정하고, 이더넷 인터페이스부(20)로부터 수신되는 IP 데이터 그램 패킷을 받아, ATM 망을 통하여 전송하기 위해서 셀로 변환하는 기능을 하는 ATM 인터페이스부(30)로 전송한다.

그리고, 역으로 ATM 망으로부터 수신되는 ATM 셀에서 IP 데이터 그램 패킷을 추출하여 이더넷으로 전송하기 위하여, 이더넷 인터페이스부(20)로 전송하는 기능을 한다.

또한, 각종 디바이스들의 에러가 발생하였을 경우 경보 신호(alarm signal)을 발생시키고, LED를 제어하여 ATM셀의 송신 및 수신 상태를 표시한다.

랜 물리 계층은 IEEE 802.3 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 표준을 이용하여 여러 인터넷 호스트들과 통신을 하고, 10baseT, 10base2 코낵터를 수용할 수 있도록 설계되어 있다.

이 물리 계층 위에는 TCP/IP(Transport Control Protocol/Internet Protocol) 프로토콜 계층이 올라가 있으며, 모든 IP 데이터 그램 패킷 종류를 처리할 수 있고, 4바이트의 인터네 주소와 6바이트의 물리 계층 주소를 매핑하고 룩업하는 ARP 기능을 가지고 있다.

AAL5 기능을 수행하는 SARA-S(31)와 SARA-R(32)은, 이더넷 패킷을 분할(segmentation)하여 ATM셀로 변환하는 기능과, ATM 셀을 이더넷 프레임으로 재결합(reassembly)하는 기능으로 나뉘어진다.

SARA-S(31)가 분할 기능을 수행하기 위해서는 해당 이더넷 패킷을 CPU에 지정하는 식별자(descriptor)와 연결하고, 그 식별자를 SARA-S(31)의 PRQ(Packet Ready Queue)로 전달한다.

AAL5 프로토콜은, ITU에서 정의하고 있는 비확인형 접속형 데이터, 또는 프레임 릴레이 에뮬레이션의 서비스 등급 C 전용을 목적으로 사용하는 프로토콜로서 I.363에서 권고하고 있다.

상기의 서비스 등급 C를 지원하는 프로토콜은 AAL5 이외에 AAL3/4등급이 존재하고, AAL5 프로토콜은 AAL 3/4 등급에 비해서 간단한 프로토콜을 지원하는 것을 목적으로 한다.

AAL5 프로토콜은 다른 ATM 적응 계층 프로토콜과 같이 SAR(Segmentation And Reassembly sublayer) 계층과 상위의 CS(Convergence Sublayer) 계층으로 나눌 수 있고, CS 계층은 다시 SSCS(Service Specific Convergence Sublayer) 계층과 CPCS(Common Part Convergence Sublayer)계층으로 나눌 수 있다.

CPCS 계층에서는 상위의 사용자 데이터를 수신하여 CPCS PDU를 구성하는데, PDU는 사용자 정보, 패딩 필드, CPCS 사용자간 표시 부분, 공통부 종별 표시와 CPCS PDU의 길이정보 및 CRC 제어 필드를 가진다.

상기의 SAR 계층에서는 상기의 CPCS 프로토콜 데이터 단위(Protocol Data Unit:PDU)를 48 바이트의 고정 길이 페이로드로 분할하고, PDU 단위의 시작과 끝을 표시하기 위해서 한비트를 이용한다.

AAL5 프로코콜에서 정의하는 규정범위는 SSCS 까지이지만, 지금으로서는 CPCS까지 규정되어 있다.

또한 AAL5 프로토콜에서는 신호용 프로토콜로서 SSCOP (Service Specific Connection Oriented Protocol)를 규정하고 있다.

SARA-S(31)는 PRQ에 쌓여 있는 식별자를 감지하여, 셀 전송 속도와 그 패킷에 해당하는 가상 패스 식별자(Virtual Path Identifier:VPI)/가상 채널 식별자(Virtual Channel Identifier:VCI)를 설정한 후, 분할 기능을 수행한다.

이 공정을 수행하면서, 각각의 셀마다 ATM 헤더와 오류 체크를 위한 체크섬(checksum) 부분 및 AAL5 트레일러를 삽입한다.

SARA-R(32)은 샐 정합 부분에서 수신된 셀들을, CPU에서 할당해준 식별자를 분석하여 지정된 패킷 메모리에 저장한 후, 하나의 이더넷 패킷을 형성한다.

상기의 과정에서 발생하는 ATM 헤더와 체크섬 부분, 그리고 AAL5 트레일러 부분은 버린다.

상기 과정에서 수신한 패킷은 식별자를 통하여 CPU에 알려주고, 싱위 프로토콜을 통하여 라우팅을 수행하게 된다.

추가적으로, 운용 유지 보수(Operation Administration and Maintenance : OAM) 셀을 전송하는 기능과, 예외큐(exception queue)를 이용한 오류 보고 기능을 가지고 있어, 관계없는 셀을 받았거나 CRC 오류가 발생하였을 경우에도 처리할 수 있는 기능을 갖고 있다.

ATM 셀의 정합 기능과 셀의 매핑 기능은, 수신된 DS1E 유료 부하로부터 HEC(Header Error Control) 메카니즘을 이용하여 셀을 추출하는 기능과, 송출할 셀의 사이에 적절한 휴지 셀(idle cell)을 매핑하는 기능을 수행한다.

DS1E 회선 이터페이스와 프레이밍 기능은, 선로로부터 수신되는 2.048 Mbps 펄스 신호로부터 비트열을 추출하거나, 송출할 비트열을 펄스 신호화하여 선로로 송출하는 선로 신호 종단 및 생성 기능과, 수신된 비트열로 부터 프레임 동기 및 CRC 멀티프레임을 생성하여 송출할 DSiE 유로 부하를 매핑하는 프레임 종단 및 생성 기능을 수행한다.

상기한 바와 같은 구성 요소에 의한 본 발명은, ATM망의 DS1E의 가상 연결을 통하여 이더넷 서브네트를 서로 연결하여 줌으로서, ATM 교환망이 이더넷의 기간망의 역할을 할 수 있고, 화상 회의 및 멀티미디어 서비스를 종래의 랜 서브네트에서 지원하는 것보다 빠른 속도로 서비스를 제공할 수 있다.

Claims (8)

1. 시스템이 구동될 때 각 모듈을 초기화하고, IP 데이터 그램을 ATM 인터페이스측으로 전송하거나, 그 역과정을 수행하는 기능을 하는 프로세서 인터페이스부(10)와 ;

   이더넷을 통하여 비트열을 이용하여 프레임을 구성하거나 IEEE 802.3 CSMA/CD 프로토콜을 수행하는 기능을 갖는 이더넷 인터페이스부(20) 및 ;

   AAL5 프로토콜을 수행하여 IP 데이터 그램을 ATM 셀로 변환하여 ATM 망으로 전송하거나 ATM 망으로부터 ATM 셀을 수신하여 AAL5 처리에 의해서 이더넷 프레임으로 재구성하여 이더넷 인터페이스부(20) 측으로 전달하는 기능을 하는 ATM 인터페이스부(30)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는, 랜 정합 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로세서 인터페이스부(10)는,

   입력되는 각종 데이터를 처리하는 중앙 처리 장치(11)와 ;

   디 램(Dynamic Random Access Memory) 메모리 모듈(12) ;

   디램 메모리 모듈을 제어하고, 각종 디바이스들의 주소를 복호화하는 EPLD 등, 상기 장치들의 동작 상태를 제어하거나 상태 신호를 표시하는 RS-232C 인터페이스의 인터럽트 제어기능을 수행하는 MFP(13) 및 ;

   프로그램 코드를 저장하는 기능을 하는 플래쉬 램(Flash Ram)(14)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는, 랜 정합 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 이더넷 인터페이스부(20)는,

   랜 물리 계층으로부터 수신된 비트열을 IEEE 802.3 이더넷 프레임으로 복구하여, 디 램(12) 메모리에 DMA 방식으로 데이터를 입출력하는 기능을 담당하는 데이터 입/출력 장치(21)와 ;

   라우팅 테이블 및 ARP 테이블을 빠른 속도로 룩업할 수 있는 랜 캠(22) 및 ;

   이더넷 주소와 IP 주소 및 시스템 초기화 정보를 가지고 있는 이이피롬(23)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는, 랜 정합 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 ATM 인터페이스부(30)는,

   AAL5 계층의 기능을 수행하는 SARA-S(31) 및 SARA-R(32) 과 ;

   ATM 셀의 정합 기능과 셀의 매핑 기능을 하는 PLPP(33) 및 ;

   DS1E 회선 인터페이스와 프레이밍 기능을 하는 E1XC(34)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는, 랜 정합 장치.
5. 시스템이 구동될 때 각 모듈을 초기화하고, IP 데이터 그램을 ATM 인터페이스측으로 전송하거나, 그 역과정을 수행하는 프로세서 인터페이스 과정과 ;

   이더넷을 통하여 비트열을 이용하여 프레임을 구성하거나 IEEE 802.3 CSMA/CD 프로토콜을 수행하는 이더넷 인터페이스 과정 및 ;

   AAL5 프로토콜을 수행하여 IP 데이터 그램을 ATM 셀로 변환하여 ATM 망으로 전송하거나, ATM 망으로부터 ATM 셀을 수신하여 AAL5 처리에 의해서 이더넷 프레임으로 재구성하여, 이더넷 인터페이스부 측으로 전달하는 ATM 인터페이스 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는, 랜 연결 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 프로세서 인터페이스 과정은,

   보드에 전원이 인가될 때 상기 각종 디바이스들의 초기값을 설정하는 제 1 단계와 ;

   이더넷 인터페이스부로부터 수신되는 IP 데이터 그램 패킷을 받아 ATM 망을 통하여 전송하기 위해서, 셀로 변환하는 기능을 하는 ATM 인터페이스부로 IP 데이터 그램 패킷을 전송하고, 역으로 ATM 망으로부터 수신되는 ATM 셀에서 IP 데이터 그램 패킷을 추출하여 이더넷으로 전송하기 위하여 이더넷 인터페이스부로 전송하는 제 2 단계 및 ;

   또한 각종 디바이스들의 에러가 발생하였을 경우 경보 신호(alarm signal)을 발생시키고, LED를 제어하여 ATM셀의 송신 및 수신 상태를 표시하는 제 3 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는, 랜 연결 방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 이더넷 인터페이스 과정은,

   랜 물리 계층으로부터 수신된 비트열을 IEEE 802.3 Ethernet 프레임으로 복구하여 디램 메모리에 DMA 방식으로 데이터를 입출력하는 제 1 단계와 ;

   라우팅 테이블 및 ARP(Address Resolution Protocol) 테이블을 빠른 속도로 룩업(look-up)하는 제 2 단계 ;

   이더넷 주소와 IP 주소 및 시스템 초기화 정보를 저장하는 제 3 단계 및 ;

   4바이트의 인터네트 주소와 6바이트의 물리 계층 주소를 매핑하고 룩업하는 제 4 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는, 랜 연결 방법.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 ATM 인터페이스 과정은,

   AAL5 프로토콜에 의헤서 이더넷 패킷을 분할(segmentation)하여 ATM셀로 변환하고, 역으로 ATM 셀을 이더넷 프레임으로 재결합(reassembly)하는 제 1 단계와 ;

   상기 단계에서 수신한 패킷은 식별자를 통하여 CPU에 알려주고, 상위 프로토콜을 통하여 라우팅을 하는 제 2 단계 ;

   추가적으로 OAM셀을 전송하는 제 3 단계 ;

   예외큐(exception queue)를 이용한 오류를 보고하는 제 4 단계 ;

   수신된 DS1E 유료 부하로부터 HEC(Header Error Control) 메카니즘을 이용하여 셀을 추출하는 제 5 단계 ;

   송출할 셀의 사이에 적절한 휴지 셀(idle cell)을 매핑하는 제 6 단계 ;

   선로로부터 수신되는 2.048 Mbps 펄스 신호로부터 비트열을 추출하거나 송출할 비트열을 펄스 신호화하여 선로로 송출하는 선로 신호 종단 및 생성의 제 7 단계 및 ;

   수신된 비트열로부터 프레임 동기 및 CRC 멀티프레임을 생성하여 송출할 DS1E 유로 부하를 매핑하는 프레임 종단 및 생성의 제 8 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는, 랜 연결 방법.