KR19990018547A - 트래픽 흐름제어 및 감시기능을 갖는 멀티채널 패킷 스위칭 장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

멀티채널/멀티캐스트 스위칭 기능을 갖는 패킷 스위칭 장치.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

입출력 포트간의 관계가 물리적 논리적으로 다대다의 개념을 갖도록 하고, 트래픽 흐름제어 및 오류셀 제거가 가능하도록 하고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

그룹핑된 출력포트의 주소정보를 제공하는 수단; 재순환된 셀들과 새로운 셀들을 입력받아 라우팅과정을 통해 출력링크를 할당하거나 출력링크를 할당받지 못한 셀들을 우회링크로 출력하는 라우팅수단과; 상기 우회링크를 통해 입력된 셀들중 재순환 경로수 만큼 선별하여 재순환 경로로 출력하는 수단; 상기 재순환되는 셀의 동기를 맞추는 수단; 재순환되는 셀의 개수를 카운팅하여 임계치 이상이면 역방향 흐름제어를 요청하는 수단; 역방향 흐름제어가 요청되면 요청신호가 있는 출력포트로의 셀 출력을 억제시키는 수단; 오류셀을 일정시간내에 제거하는 수단; 및 재순환되지 못하고 손실되는 셀들을 입력포트별로 카운팅하는 카운팅수단을 구비한다.

4. 발명의 중요한 용도

ATM 스위칭 장치 및 고정길이 패킷 스위칭 장치에 이용됨.

Description

트래픽 흐름제어 및 감시기능을 갖는 멀티채널 패킷 스위칭 장치

본 발명은 광대역 종합정보통신망(B-ISDN)을 구축하는데 있어 근간이 되는 고정길이 패킷 스위칭장치(비동기전달모드 스위칭장치)에 관한 것으로, 특히 입출력 포트간의 관계가 물리적/논리적으로 다대다의 개념을 갖는 멀티채널 스위치 구조로 구성되고, 셀손실의 방지 및 손실된 셀의 감시가 가능한 멀티채널 패킷 스위칭장치에 관한 것이다.

광대역 종합정보통신망(B-ISDN)을 구축하는데 있어 근간이 되는 기술은 고정길이 패킷 단위의 전송과 교환을 수행할 수 있는 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 방식에 관한 기술이다. 특히 통신망에서의 핵심이 되는 스위칭 시스템은 ATM 스위칭 방식을 토대로 구성되어야만 한다. 이러한 목적에 따라 현재까지 ATM 스위치 구조에 대해 많은 연구 결과를 발표하고 있으며, 제안된 스위치 구조 중의 일부는 상용화 되어 판매되고 있다.

광대역 종합정보통신망(B-ISDN)에서 수용되어야 하는 링크의 속도는 매우 다양하며, 특히 광대역 종합정보통신망에서는 고속으로 정보를 전송할 수 있어야 한다. 초기 광대역 종합정보통신망(B-ISDN)에서 수용되는 기본 속도는 STM(Synchronous Transfer Mode)-1급인 155Mbps와 STM-4 급인 622Mbps정도 이었으나, 근래에는 초고속 전달망(Gigabit Transport Netwrok)의 필요성 등에 따라 2.5Gbps, 10Gbps, 심지어 100Gbps의 전송 속도가 요구되고 있다. 이러한 고속화의 요구와 아울러 보다 경제적인 서비스 망의 구축 등을 이유로 DAVIC(Digital Audio and Video Interantional Council) 등에서는 25Mbps, 51Mbps 등 보다 저속의 링크를 ATM 시스템에 수용코자 하고 있다. 따라서 향후 요구되는 ATM 스위칭 시스템은 상기의 다양한 채널 속도를 효과적으로 수용할 수 있어야 한다.

그러나, 기존의 스위칭 시스템은 대부분 스위치 네트워크(Network)의 입/출력 포트의 관계가 일대일의 관계를 갖는 단일(Single) 채널 스위칭 방식을 수용하고 있다. 즉, 단일(Single) 채널 스위칭 방식은 출력포트가 물리적/논리적으로 하나의 링크를 갖는 것을 의미하며, 따라서 스위치 네트워크내의 대역폭 할당과 라우팅 경로 설정 등이 개개의 포트에 대해 독립적으로 이루어진다.

이러한 단일 채널 스위칭 방식과는 달리 멀티채널 스위칭 방식(Multi-channel Switching)은 입/출력 포트의 관계가 다대다의 개념으로 구성되고, 복수개의 입/출력 링크가 하나의 그룹으로 구성되어 논리적으로는 하나의 포트처럼 동작한다. 즉, 입력되는 셀은 논리적으로 같은 그룹내의 어떤 포트를 통해서도 라우팅 경로를 제공받을 수 있기 때문에 보다 많은 기회를 통해 경로 설정이 이루어질 수 있음과 더불어, 하나의 논리적 포트에 속한 다수개 링크들의 총대역폭을 최대한 공유하여 사용할 수 있어 시스템의 가용 대역폭이 효과적으로 사용될 수 있으며, 이로 인해 ATM 트래픽의 버스트 특성이 만족될 수 있다.

이상과 같은 멀티채널 스위칭 방식을 이용함으로써 시스템은 각기 다른 속도가 요구되는 입/출력 링크를 하나의 스위치 네트워크를 통해 동시에 수용할 수 있다. 이 경우에 있어 시스템에 단순 기능을 갖는 시간분할 다중화/역다중화기를 추가함으로써, 다양한 속도를 수용할 수 있는 시스템의 구성이 가능하다. 따라서, 다양한 전송 속도의 수용이 가능한 시스템의 구현시 소요되는 경비는 절감될 수 있다.

상기의 필요성에 따라 근래에 몇가지 멀티채널 스위칭 기능을 제공하는 스위칭 방식이 제안된 바 있다.

Achille Pattavina는 Multichannel Bandwidth Allocation in a Broadband Packet Switch: IEEE JSAC, Vol. 6, No. 9, Dec. 1988, pp 1489 - 1499에서 벳처 반얀(Batcher Banyan) 네트워크를 사용하여 멀티채널 스위칭을 제공하는 방식을 제안하였다. 이 제안된 스위칭 장치는 먼저 경로 할당 여부를 조사한 후, 셀을 라우팅시키는 입력 버퍼 방식을 이용하고 있다. 그러므로, 스위치 네트워크 내에서의 셀 손실은 발생하지 않으나, 입력버퍼 방식이 갖는 헤드-오프라인 블럭킹(Head-Of-Line Blocking) 현상이 발생된다. 따라서, 셀 처리 성능이 취약해지는 문제점이 있다. 또한, 스위칭 시스템 자체내에서 셀의 순서를 보존하기 위한 기능이 제공되지 않아 서비스의 종단점에서 셀의 순서를 재조정하여야 한다.

한편, Hyong S. Kim은 Multichannel ATM Switch with Preserved Packet Sequence: ICC 92, 1992, pp 1634 - 1638에서 셀 순서 보존 기능을 보완하기 위해 스위칭 장치를 하나의 가상 선입선출(FIFO: First In First Out) 방식처럼 전체적으로 동작시키는 구조를 제안하고 있다. 이를 위해 스위치 네트워크내에 내부 버퍼가 요구된다. 이러한 방식을 이용하면 셀의 순서는 보존할 수 있으나, 버퍼의 크기를 줄이기 위해 버퍼의 구조가 공유버퍼 형태로 구성되어야 하고, FIFO의 특성을 제공하기 위해 두 개의 메모리 포인터가 필요하며, 이로 인해 메모리의 제어가 복잡해진다. 또한, 제한 조건으로서 메모리 내의 셀 저장과 셀 출력은 N개의 스위치 입출력 포트에 대해 동시에 처리하여야 하므로, 메모리는 가상적으로는 N개의 메모리 공간으로 등분되어 있어야만 한다. 따라서, 전체적으로 메모리의 제어가 복잡하고, 스위치의 크기가 커지거나, 포트에서 요구되는 속도가 높을 경우에는 메모리 액세스 시간 등의 제약 조건에 따라 시스템 구성이 불가능한 문제점이 있다.

다음으로, 스위칭 시스템에서 입력되는 셀들의 순서를 보존하는 것은 기본 기능 중에서도 매우 중요한 기능 중의 하나이다. 특히, 멀티채널 스위칭 방식에서 이와 같은 기능은 더욱 중요시 된다. 즉, 하나의 입력 링크를 통해 입력되는 셀들과 여러개의 입력 링크에 분산되어 입력되는 하나의 가상 경로에 속한 셀들은 다수의 출력링크로 구성된 그룹화된 포트로 출력시 그 출력 순서가 그대로 유지되어야만 한다.

그러나, 기존에 제안된 대부분의 멀티채널 스위칭 방식은 이와 같은 셀의 출력 순서를 보존하는 기능을 스위칭 망에서 제공하지 않고, 순서 정보가 추가된 셀을 서비스 종단점으로 전달한 후, 서비스 종단점에서 버퍼 메카니즘을 이용하여 다시 셀의 순서를 조정하도록 하고 있다.

따라서, 서비스의 양 종단점은 셀 순서 보존을 위한 특별한 프로토콜을 구비하여야 하며, 또한 이 프로토콜은 양 종단점에서 동일해야만 한다. 또한 셀의 유료부하(Payload)에 순서 정보를 추가시키기 때문에 셀의 전송 효율이 저하된다.

또한, 멀티캐스팅 서비스를 제공하기 위해 스위칭 네트워크는 셀의 복사(copy) 기능을 포함하여야 한다. 종래의 공간분할 스위치(Space Division Switch)들 중 많은 스위치는 구조상 셀의 복사와 복사된 셀들의 출력 포트로의 라우팅을 별도의 네트워크를 이용해 처리하고 있다. 즉, 원하는 포트 수만큼 셀을 복사한 후, 복사된 셀들에 대하여 각각을 라우팅 네트워크를 통해 경로를 제공하는 방식을 사용하고 있다.

이를 위해서 복사 네트워크는 복사를 원하는 양(Fanout 수)에 대한 정보에 따라 임의의 다수 출력 포트로 셀을 복사하고, 여러 포트로 분산되어 출력되는 각각의 셀들에 대해 라우팅 네트워크는 해당 셀의 최종 출력 포트의 정보에 따라 경로를 할당한다.

여기서, 종래의 스위치가 갖는 문제는 멀티캐스팅 서비스를 위해 복사 네트워크와 라우팅 네트워크의 두가지 네트워크가 필요하다는 것과 통상 두 개의 네트워크 사이에 대용량의 룩업 테이블(Look-up Table)이 존재해야만 한다는 것이다.

즉, 복사 네트워크는 복사되어야 하는 숫자 정보만을 이용하여 셀의 복사를 수행하며, 복사된 셀들을 복사 네트워크의 출력 포트로 출력하는데 있어, 하나의 가상 경로에 속하는 셀들에 대해 고정 출력 포트가 할당되는 것이 아니라, 매 셀 시간 마다 임의의 출력 포트가 할당된다. 그렇기 때문에, 복사 네트워크의 출력 포트에서 출력되는 셀에 포함되어 있는 고유정보(예를 들어, 시스템내에서 유일한 값으로 할당되는 연결번호인 연결식별자번호 등)를 이용하여 다시 해당 셀의 라우팅 네트워크로의 출력 포트를 결정하기 위해 테이블이 필요하다. 다시 말해, 복사된 셀이 복사 네트워크의 어느 출력 포트로 출력되는지 미리 알 수 없으므로 라우팅 테이블이 존재해야 하며, 이 테이블마다 동일한 라우팅 경로 정보가 중복되어 존재하여야만 한다.

이러한 동작 및 구성에 따라 전체 스위칭 시스템은 그 구조가 복잡해지고, 특히 입력 링크별로 지원하여야 하는 가상 경로의 숫자가 많을 경우에는 테이블의 크기가 대용량이 되어야만 한다. 이러한 현상은 시스템 입출력 링크의 속도가 622Mbps, 2.5Gbps 등으로 보다 고속화 될수록 지원해야 하는 가상 경로의 숫자는 기하급수적으로 증가되고, 따라서, 시스템을 구축하기 위한 경비는 증가될 뿐만 아니라 고속으로 테이블을 억세스할 수 있도록 구성하는 것이 용이치 않을 수도 있다.

한편, 스위칭 시스템은 과도한 입력 트래픽 환경에서는 일시적으로 셀의 손실이 일어날 수 있으며, 또한 출력 포트가 접속되어 있는 목적지 디바이스의 부하 상태에 따라 스위칭 장치에서 성공적으로 출력된 셀이 목적지에서 손실될 수 있다. 즉, 스위칭 장치는 입력 트래픽 제공원(Source)과 출력 트래픽을 수신하는 수신원(Destination)간의 적절한 트래픽의 흐름 제어를 수행하여야만 시스템의 전체적인 셀 손실이 최소될 수 있다.

그러나, 기존의 대부분의 스위칭 장치는 셀을 라우팅하기 위한 기능만을 중요시하여 상기와 같은 트래픽의 흐름 제어 기능을 별도로 제공치 못하고 있다.

또한, 상기와 같은 트래픽 흐름 제어 기능이 존재한다 하더라도 트래픽의 부하 여부에 따라 셀 손실이 장치내에서 발생될 확율은 여전히 존재한다. 따라서, 시스템의 응용관리 측면에서 본다면 셀 손실이 일어났을 경우 어느 입력 포트에 속한 셀들이 손실 되었는가를 인식할 수 있어야만 이에 따른 적절한 조치를 취할 수 있다. 그러나, 대부분의 상용 스위칭 시스템은 스위치 칩내에 이러한 기능을 구비하지 않고 있기 때문에 시스템 입/출력 정합부에 이를 위한 디바이스를 별도 구비하여야만 한다.

스위칭 장치로 입력되는 셀은 라우팅 태그에 목적지 주소 정보가 포함되어 있으며, 이 정보에 따라 스위칭 장치는 셀프 라우팅을 수행한다. 여기서, 어떠한 원인에 의해서건 라우팅 태그의 목적지 주소가 실제 스위칭 장치에서 제공되는 출력 포트들의 목적지 주소들과 일치하지 않는 경우에 입력된 셀은 계속적으로 스위칭 장치내에 머물게 되어 결국 이는 장치의 가용 자원(Resource)을 낭비하는 원인이 된다. 따라서, 스위칭 장치에서는 이러한 오류셀들을 일정 시간내에 장치로부터 자동적으로 제거하기 위한 기능이 구비되어야 한다.

상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 첫 번째 목적은 스위치의 입출력 포트의 관계를 다대다의 개념 즉, 멀티채널 기능을 갖도록 하여 스위치의 기본 속도인 V를 초과하는 입/출력 링크를 효과적으로 수용할 수 있고(Super-Rate 스위칭 기능), 그룹 단위로 수용되는 링크의 숫자를 동적으로 구성하도록 하여 각기 다른 속도를 갖는 링크들을 하나의 스위칭 네트워크를 통해 수용함으로써(Multi-Rate 스위칭 기능) 스위칭 장치의 서비스 수용 능력을 향상시킬 수 있는 스위칭 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 두 번째 목적은 멀티캐스팅 기능을 제공하기 위한 셀의 복사 기능과 이 복사된 셀의 라우팅 기능을 하나의 네트워크에서 동시에 처리함으로써, 제어가 단순하고, 간단한 구조를 갖는 스위칭 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 세 번째 목적은 동일한 주소를 갖는 셀들이 출력 포트 그룹에 대한 할당 과정에서 누락된 경우에 이 누락된 셀들을 효과적으로 집선하여 다시 라우팅 네트워크로 재순환(Re-circulation)시켜 셀 손실을 최소화시킬 수 있는 스위칭 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 네 번째 목적은 멀티채널 스위칭 동작 및 셀의 재순환 동작 과정에서 셀의 출력 순서를 유지할 수 있는 스위칭 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다섯 번째 목적은 단위 스위치를 기본으로 하는 다단망 구조에서 각 단별 단위 스위치를 멀티채널 스위치로 구성하여 스위칭 장치에서 대역폭 조사를 통한 경로 할당 동작을 간단하게 함과 아울러 단간에 연결되어 있는 링크들의 대역폭을 하나의 통합 대역폭으로 간주하여 경로 할당 동작을 수행함으로써 스위치의 셀 처리 능력을 최대화시킬 수 있는 스위칭 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 여섯 번째 목적은 라우팅 네트워크와 재순환 경로 제공을 위한 집선 네트워크는 단순한 2x2 스위치 소자를 이용하고, 크로스바(Crossbar) 네트워크의 특성인 열(Column)과 행(Row)만으로 구성되는 패턴 연결 특성을 이용하여 스위칭 장치의 집적화시 내부 패턴의 라우팅을 단순화시켜 용이하게 구현할 수 있는 스위칭 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 일곱 번째 목적은 스위칭 장치내 자원의 고갈로 셀 손실이 일어날 수 있는 상황일 때, 이를 감지하여 흐름 제어 동작을 수행함으로써, 전체 시스템에서의 셀 손실을 최소화하면서 셀 처리율을 향상시킬 수 있는 스위칭 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 여덟 번째 목적은 라우팅 태그의 오류에 따라 출력 포트로 라우팅 되지 않고 장치내의 자원을 계속 점유하게 되는 오류셀을 일정 시간내에 자동적으로 제거할 수 있는 스위칭 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 아홉번째 목적은 과도한 트래픽 환경에서 발생될 수 있는 스위칭 장치의 제원 부족에 따라 발생되는 셀 손실을 손실된 셀이 입력된 포트별로 손실된 셀의 개수를 카운팅하여 시스템 제어 기능부로 보고하므로써 시스템 전체의 트래픽 관리를 위한 정보를 공급하는 스위칭 장치를 제공하는데 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 멀티채널 스위칭 장치의 블럭 구성도.

도 2 는 본 발명에 따른 라우팅 네트워크의 블럭 구성도.

도 3 은 본 발명에 따른 라우팅 태그 변환 설명도.

도 4 는 본 발명에 따른 라우팅 네트워크 스위치 소자의 신호 구성도.

도 5 는 본 발명에 따른 재순환 경로 집선 네트워크의 블럭 구성도.

도 6 은 본 발명에 따른 재순환 경로 집선 네트워크의 스위치 소자의 신호 구성도.

도 7 은 본 발명에 따른 셀 순서 보존 동작을 설명하는 설명도.

도 8 은 본 발명에 따른 역방향 흐름제어 요청부의 동작 흐름도.

도 9 는 본 발명에 따른 역방향 버퍼링 제어부의 상세 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2 : 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크

3 : 재순환 경로 집선 네트워크

4 : 동기 로직부

5 : 출력 그룹 주소 발생부

6 : 셀 플래그 발생부

7 : 역방향 버퍼링 제어부

8 : 역방향 흐름제어 요청부

10 : 셀손실 카운터

11 : 오류셀 제거 선택부

12 : 시스템 제어기 접속부

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 그룹핑된 출력 포트의 주소 정보를 제공하는 출력그룹주소 발생수단; 재순환 경로를 통해 재순환되어 입력되는 셀들과 새로이 입력되는 셀들을 입력받아 상기 출력그룹주소 발생수단으로부터 입력된 각 출력포트별 주소와 상기 각 포트별로 입력된 셀의 라우팅 태그에 설정된 목적지 주소가 동일한 경우 재순환된 셀을 우선으로 하여 출력 링크를 할당하고, 출력 링크를 할당받지 못한 셀들은 다수개의 우회링크를 통해 출력하는 라우팅수단; 상기 다수개의 우회링크를 통해 입력된 셀들 중 재순환 경로 수 만큼의 셀들을 선별하여 재순환 링크를 통해 출력하는 재순환 경로설정수단; 상기 재순환 링크를 통해 재순환되는 셀들을 상기 라우팅수단으로 새롭게 입력되는 셀들과의 시간적 동기를 맞추어 상기 라우팅수단으로 제공하는 동기화수단; 매 셀 시간마다 상기 재순환되는 셀의 개수를 카운팅하여 임계치 이상이면 트래픽 제공원으로 역방향 흐름제어를 요청하는 역방향 흐름제어 요청수단; 트래픽 수신원들로부터 역방향 흐름제어 요청 신호가 수신되면 요청신호가 있는 출력포트로의 셀 출력을 요청신호가 해제될 때까지 억제시키는 역방향 버퍼링 제어수단; 상기 라우팅수단에 의해 우회링크로 출력되는 셀중 라우팅 태그 오류에 의한 오류셀에 대해 일정 시간내에 제거하는 오류셀 제거수단; 및 상기 재순환 경로 설정수단에서 재순환되지 못하고 손실되는 셀들을 입력포트별로 카운팅하는 셀손실 카운팅수단을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 멀티채널/멀티캐스트 스위칭 장치의 블럭 구성도로서, 도면에서 2는 라우팅 네트워크, 3은 재순환 경로 집선 네트워크, 4는 동기 로직부, 5는 출력그룹 주소 발생부, 6은 셀 플래그 발생부, 7은 역방향 버퍼링 제어부, 8은 역방향 흐름제어 요청부, 10은 셀 손실 카운터, 11은 오류셀 선택부, 12는 시스템 제어기 접속부를 각각 나타낸다.

멀티채널과 멀티캐스팅 기능을 동시에 제공하면서 높은 성능 및 효과적인 유지보수 기능을 제공하기 위해서 본 발명은, 멀티채널 및 멀티캐스트 스위칭 기능을 제공하는 라우팅 네트워크(MMRN: Multi-channel/Multicast Routing Network)(2)와, 목적지 주소가 동일한 셀들의 출력 포트에 대한 라우팅 과정에서 탈락된 셀들 중 제한된 재순환 경로 수 만큼의 셀들만을 선별하여 라우팅 네트워크(2)로 재순환시키는 재순환 경로 집선 네트워크(RPCN: Re-circulation Path Concentration Network)(3)와, 라우팅 네트워크(2)로부터 탈락된 셀들을 입력받아 이 셀들의 유효성 여부를 나타내는 플래그를 부가하여 재순환 경로 집선 네트워크(3)로 제공하는 셀 플래그 발생부(ACFG: Assigned Cell Flag Generator)(6)와, 재순환 경로 집선 네트워크(RPCN)(3)를 통해 재순환되는 셀들과 라우팅 네트워크로 새로이 입력되는 셀들 간의 시간적 동기를 맞추기 위한 동기로직부(4)와, 그룹핑된 출력 포트의 주소 정보를 제공하는 출력 그룹 주소 발생부(OGAB: Output Group Address Broadcastor)(5)와, 라우팅 네트워크(2)로부터 재순환 경로 집선 네트워크(3)로 입력되는 셀들의 수를 계수한 계수값과 미리 설정된 한계치를 비교하여 그 결과에 따라 역방향 흐름 제어를 위한 요청 신호를 발생하거나, 해제하는 역방향 흐름제어 요청부(BSGU: Backpressure Signal Generator Unit)(8)와, 출력 포트별로 제공되는 역방향 흐름제어 요청신호를 해석하여 해당 출력 포트로의 셀 출력을 억제하기 위한 제어신호를 출력그룹 주소 발생부(5)로 제공하는 역방향 버퍼링 제어부(BBCU: Backpressure Buffering Control Unit)(7)와, 재순환 경로의 부족에 따라 발생되는 셀 손실치를 각 입력 포트별로 카운팅하는 셀 손실 카운터(CLC: Cell Loss Counter)(10)와, 역방향 버퍼링 제어부(7)의 제어를 받아 라우팅 태그의 오류에 의해 발생되는 오류셀을 장치 외부로 제거하는 오류셀 선택부(11), 및 출력그룹 주소 발생부(5)의 주소 정보와, 역방향 흐름제어 요청부(8)에서의 임의의 한계치를 동적으로 변환시키고, 셀손실 카운터(10)로 부터 손실치 정보를 전달받아 시스템 제어기로 전달하는 시스템 제어기 접속부(CIU: Controller Interface Unit)(12)를 구비한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

출력그룹 주소 발생부(5)는 시스템 초기화시 또는 동작 중에 시스템 제어기로부터 입력된 출력포트 그룹핑 주소 정보를 저장하여 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(2)로 제공한다. 여기서, 출력그룹 주소 발생부(5)로부터 입력된 주소 정보는 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(2)로 입력되는 셀들의 목적지 출력 포트를 결정하기 위한 라우팅 동작을 위해 입력된 셀에 포함된 목적지 주소와 비교된다. 또한, 스위칭 장치의 출력 포트 수가 임의의 자연수 N개라면 출력그룹 주소 발생부(5)에 저장되는 주소정보도 임의의 자연수 N개가 된다.

멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(2)는 스위칭 장치의 임의의 자연수 N개의 입력 링크를 통해 셀들을 입력받고, 임의의 자연수 R개의 재순환 입력링크(14)를 통해 재순환 셀들을 입력받아 이들 입력된 셀들의 목적지 주소와 출력그룹 주소 발생부(5)로부터 입력된 출력포트 그룹핑 주소를 비교한다. 그리고, 이의 결과에 따라 출력 포트로의 라우팅이 가능한 셀들에 대해서는 출력 링크를 통해 출력 포트로 출력하고, 동일한 목적지 주소를 갖는 셀들 중 출력 포트로 라우팅이 되지 못한 셀들은 임의의 자연수 (N+R)개의 우회 링크(15)를 통해 셀 플래그 발생부(6)로 출력한다.

셀 플래그 발생부(6)는 우회 링크(15)를 통해 라우팅 네트워크(2)로부터 전송된 셀의 라우팅 태그 내에 목적지 출력포트 주소가 있는지를 검사한다. 만약, 라우팅 네트워크(2)에서 이미 출력포트로의 경로가 할당된 셀이라면 라우팅 태그에는 널(Null) 값의 주소 정보가 기록되어 있지만, 그렇지 않고 다음번 셀 전송 시간에 출력되어야 하는 셀이라면 목적지 주소 정보가 라우팅 태그 내에 그대로 기록되어 있다. 따라서, 셀 플래그 발생부(6)는 단지 라우팅 태그 내의 주소 정보가 널(Null) 값인지 아닌지를 검사하여 널(Null) 값이면 플래그 값을 0으로 기록하고, 목적지 주소 정보가 있으면 플래그 값을 1로 기록한다.

재순환 경로 집선 네트워크(3)는 셀 플래그 발생부(6)로부터 입력된 셀들 중에서 플래그 값이 1인 셀들 중 제한된 링크 숫자인 임의의 자연수 R개의 셀들만을 선별하여 임의의 자연수 R개의 재순환 출력 링크(13)를 통해 동기로직부(4)로 출력한다.

동기로직부(5)는 임의의 자연수 R개의 재순환 출력 링크(13)를 통해 입력된 셀들과 임의의 자연수 N개의 입력링크를 통해 새로이 입력되는 셀들 간의 동기를 맞추기 위해 재순환 출력 링크(13)를 통해 입력된 셀들의 시간 차이를 조정하여 라우팅 네트워크(2)로 제공한다. 시간 차이가 조정된 재순환 셀들은 임의의 자연수 R개의 재순환 입력링크(14)를 통해 라우팅 네트워크(2)로 입력되어 새로이 입력되는 셀들과 다시 출력 포트로의 라우팅을 위한 동작이 반복된다.

이와 같은 본 발명은 외부적으로는 임의의 자연수 N개의 입력 포트와 임의의 자연수 N개의 출력 포트를 갖는 스위치이나, 내부적으로는 임의의 자연수 R개의 셀만큼에 해당하는 공유메모리(Shared Memory)의 특성을 갖는 스위치이다. 그러므로, 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(2)의 총 입력 링크 수는 (N+R=M)개 이다.

이 임의의 자연수 M개의 셀들 중 최대 임의의 자연수 N개의 셀만이 출력포트로의 스위칭 경로가 제공되고, 경로를 할당받지 못한 셀들은 우회 링크를 통해 재순환 경로 집선 네트워크(3)로 입력된다. 그리고, 이들 중 임의의 자연수 R개의 셀만이 선별되어 동기화 과정을 거쳐 다시 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(2)로 입력된다. 그리고, 이 재순환된 셀들은 새롭게 입력되는 셀들과 다시 출력 포트로의 경로를 할당받기 위해 라우팅 동작이 수행된다.

역방향 흐름제어 요청부(8)는 라우팅 네트워크(2)로부터 출력 포트를 할당받지 못한 셀들의 개수를 매 셀 전송시간 마다 계수하여 그 계수 값이 소정의 상한값 이상이 되면 상방향 트래픽 제공원으로 인에이블된 역방향 흐름제어 요청 신호를 송신한다. 이렇게 인에이블된 역방향 흐름제어 요청 신호를 송신한 후, 계속적으로 출력 포트를 할당받지 못한 셀들의 개수를 매 셀 전송시간 마다 계수하여 그 계수 값이 소정의 하한값 이하가 되면 이미 인에이블된 흐름제어 요청 신호를 디스에이블시켜 상방향 트래픽 제공원으로 송신한다.

본 발명의 실시예에서 역방향 흐름제어 요청부(8)는 출력 포트를 할당받지 못한 셀들의 개수를 계수하기 위해 셀 플래그 발생부(6)로부터 재순환 경로 집선 네트워크(3)로 인가되는 셀들을 입력받는다.

역방향 버퍼링 제어부(7)는 하방향 트래픽 수신원으로부터 각 출력 포트에 일대일로 대응되는 역방향 흐름제어 요청신호를 입력받아 임의의 자연수 N개의 흐름제어 요청신호들 중 인에이블된 흐름제어 요청신호가 있는지 매 셀 전송시간마다 조사하여 임의의 출력 포트에 해당하는 요청신호가 인에이블된 경우 출력그룹 주소 발생부(5)로부터 출력되는 해당 출력 포트의 주소 정보가 널(Null) 값을 갖도록 제어한다. 이로 인해, 해당 출력 포트로의 셀 출력은 억제된다. 그리고, 인에이블된 흐름제어 요청신호가 디스에이블되면 출력그룹 주소 발생부(5)로부터 출력되는 해당 출력 포트의 주소 정보가 원래의 값을 갖도록 제어하여 해당되는 출력 포트로의 셀 송출이 가능하도록 한다.

셀손실 카운터(10)는 재순환경로 집선 네트워크(RPCN)에서 제한된 재순환 경로에 대한 경쟁에서 탈락되어 장치내부에서 손실 처리될 수 밖에 없는 셀들을 대해 매 셀 시간마다 이들 손실되는 셀의 양을 입력 포트별로 누적하여 출력한다.

만약, 입력된 셀이 어떠한 오류에 의해 장치내에 존재하는 출력포트들의 주소와는 상관이 없는 목적지 주소를 갖는 경우에는 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(MMRN)(2)에서의 주소 비교 과정에서 항상 일치가 안되므로, 재순환경로 집선 네트워크(RPCN)(3)에서 재순환 경로를 영원히 점유하는 문제를 발생시킬 수 있다. 그러므로, 이러한 셀은 일정시간 이후에는 장치에서 자동적으로 소거 될 수 있어야 한다. 이를 위해 오류셀 제거 선택부(11)의 입력단은 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(MMRN)(2)의 첫번째 행과 대응되는 셀플래그 발생부(6)의 첫번째 행과 연결되고, 일출력단은 오류셀 제거를 위해 외부에 연결되며, 타출력단은 재순환 경로 집선 네트워크(3)의 첫번째 입력단과 연결된다. 이렇게 연결된 오류셀 제거 선택부(11)는 제어신호에 따라 평상시에는 셀플래그 발생부(6)의 첫번째 행 입력을 재순환 경로 집선 네트워크(RPCN)의 우회경로로 출력하지 않고 장치 밖으로 출력되도록 한다. 이러한 결과로 인해 오류셀은 자동적으로 일정시간내에 오류셀 출력 포트를 통해 제거되고, 이 제거된 오류셀은 장치 외부에서 검사되도록 하였다. 한편, 오류셀 제거 선택부(11)는 역방향 버퍼링 제어부(BBCU)(7)로부터 역방향 버퍼링 동작이 수행됨을 나타내는 제어신호를 입력받으면 셀플래그 발생부(6)의 첫번째 행 출력이 재순환 될 수 있도록 재순환 경로 집선 네트워크(3)의 첫번째 행 입력단으로 출력한다. 이러한 결과로, 오류셀이 아닌 역방향 버퍼링에 의한 유효셀이 장치 밖으로 제거되는 것을 방지한다.

장치내의 시스템 제어기 접속부(CIU: Controller Interface Unit)(12)는 시스템의 제어기와의 접속 기능을 제공하여 역방향 흐름제어 요청부(BSCU)(8)의 제1 및 제2 한계치의 설정과, 셀손실 카운터(10)로부터 셀 손실치 정보를 전달받아 시스템 제어기로 전달하는 기능 및 출력그룹주소 발생부(5)에 저장된 출력포트별 주소 정보를 동적으로 변환하는 기능 등을 제공한다.

도 2 는 본 발명에 따른 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(2)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(2)는 M개의 입력 링크와 N개의 출력포트로의 출력 링크(16) 및 M개의 우회링크(Bypass Link)(15)를 갖는다.

멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(2)는 2x2의 스위치 소자(17)로 구성된 크로스바(Crossbar) 네트워크 형태를 기본으로 하고 있다. 즉, 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(2)는 MXN개 만큼의 스위치 소자들로 구성되어 있다.

멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크에서의 멀티채널 및 멀티 캐스팅 스위칭 동작 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 출력포트 주소지 정보를 제공하는 출력그룹주소 발생부(5)는 총 N개의 그룹핑 주소지 정보(12)를 갖고 있으며, 시스템 요구사항에 따라 설정된 채널 그룹핑 정보를 제공한다.

도 2 에서는 출력포트 1이 3개의 물리적 링크로 구성되어 있음을 예로서 보이고 있다. 즉, 입력셀들 중 출력지 주소가 1인 셀들은 최대 3개까지 동시에 경로를 제공받을 수 있음을 의미한다. 여기서, 하나의 출력지 주소에 대한 그룹핑 링크의 갯수 G의 조건은 1≤Gi≤N이고, 각 Gi(단 1≤i≤N)의 합은 N을 초과할 수 없다. 즉, 하나의 논리적 출력 링크는 물리적으로는 1부터 N개의 물리적 링크로 구성된다.

이와 같은 출력포트 채널 그룹핑 주소 정보는 각 열(Column)별로 구성되어 있는 주소전달 경로(18)를 통해 같은 열내의 모든 스위치 소자로 전달된다.

도 2 에서 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(2)내의 첫번째 열은 출력 포트 주소 0에 대한 정보를 입력받게 되며, 두번째 열부터 네번째 열까지는 출력 포트 주소 1에 대한 정보를 입력받고, 다섯번째 열은 출력포트 주소 3에 대한 정보를 입력받는다.

M개의 입력링크를 통해 입력되는 입력셀(19)은 53바이트의 ATM셀 앞단에 라우팅 태그(Routing Tag)영역이 추가된 형태로 입력되며, 이 라우팅 태그는 멀티 캐스팅을 위해 복수개의 출력포트 주소지 정보를 포함한다. 복수개의 출력포트를 제한된 비트수를 갖는 라우팅 태그내에 표현하기 위해서 출력포트 별로 비트를 하나씩 할당하는 비트 어드레싱(Bit Addressing) 방식이 사용된다.

그 예로서, 스위치 크기가 8x8일 때, 출력포트 0, 1, 4가 요구되는 셀의 라우팅 태그는 10011로 표현될 수 있다. 예에서 맨 좌측 비트가 포트 7에 대한 비트이고, 우측으로의 순서에 따라 포트 0에 대한 비트까지를 나타내었다.

이 라우팅 태그내 정보는 각 스위치 소자에서 출력 그룹 주소 발생부(6)로부터의 출력포트 그룹핑 주소지 정보와 자신의 주소지 정보를 비교하는데 이용된다. 만약, 주소 정보가 일치하고, 같은 열 내에 속한 윗단의 스위치 소자에 의해 이미 출력 포트로의 연결 설정이 이루어지지 않았다면 입력셀은 현 스위치 소자에 의해 출력 포트로의 연결 설정이 이루어진다. 즉, 같은 열내에서는 오직 하나의 스위치 소자만이 출력 포트로의 연결 설정을 수행한다. 또한, 연결 설정이 이루어진 셀은 해당 출력 포트에 대한 주소지 정보가 라우팅 태그에서 삭제됨으로써 같은 행(Row)내에 하나의 그룹으로 그룹핑된 다른 출력포트로 중복되어 라우팅이 수행되지 않도록 한다.

이와 같이 같은 행내에서의 라우팅 태그 변환 과정을 거쳐 행의 끝으로 최종 출력되는 셀(20)은 다음번 셀 전송 시간에 출력되어야 하는 목적지 주소 정보만을 갖는 라우팅 태그로 변환된다. 라우팅 태그의 주소 정보 변환 과정을 도 3 을 통해 설명한다.

도 3 의 예에서 입력 포트 0을 통해 입력되는 셀은 목적지 출력포트 주소가 0과 1로서, 멀티캐스팅을 요구하고 있으며, 입력포트 1을 통해 입력되는 셀은 출력포트 1로 만의 라우팅이 요구되는 셀이고, 입력포트 2를 통해 입력되는 셀은 0과 3을 출력포트 주소지로 갖고 있다.

첫번째 행, 첫번째 열의 스위치 소자는 주소 비교 과정을 통해 입력포트 0을 통해 입력된 셀에 대해 출력포트 0으로의 경로를 제공한다. 이와 동시에 라우팅 태그에서 출력포트 0에 대한 주소 정보를 삭제하고, 출력포트 1에 대한 주소 정보만을 같은 행내의 다음 스위치 소자로 전달한다.

첫번째 행, 두번째 열의 스위치 소자는 출력포트 1에 대한 경로를 설정함과 동시에 라우팅 태그에서 출력포트 1에 대한 주소 정보를 삭제함으로써 입력셀의 라우팅 태그는 더 이상 원하는 출력포트가 없는 상태 즉, 널(Null) 정보를 갖는 셀(Unassigned Cell)로 변환된다.

두번째 행, 첫 번째 열에 속하는 스위치 소자는 출력 그룹 주소 발생부(5)로부터의 그룹핑 주소 정보(21)와 라우팅 태그의 주소 정보가 다르므로 연결 설정 수행하지 않으며, 따라서 라우팅 태그의 변환없이 같은 행 내의 두번째 열 스위치 소자로 입력셀은 전달된다.

두번째 행, 두번째 열 스위치 소자는 주소 정보가 일치하므로 경로를 제공할 수는 있으나, 같은 열 내의 상단 스위치 소자가 이미 경로를 설정한 상태이므로 경로 설정이 수행되지 않고, 라우팅 태그의 변환없이 다음 스위치 소자로 입력셀은 전달된다.

두번째 행, 세번째 열에 속하는 스위치 소자는 상단 스위치 소자에서 경로 설정이 수행되지 않았고, 주소 정보가 일치하므로 경로를 설정함과 동시에 더 이상 출력되고자 하는 주소 정보가 없음을 나타내는 널(Null) 값을 갖는 라우팅 태그를 다음 스위치 소자로 전달한다. 같은 행내의 나머지 스위치 소자들은 입력되는 라우팅 태그가 유효한 출력지 주소를 갖고 있지 않으므로 연결 설정이 수행되지 않는다.

입력 포트 2로 입력되는 셀은 출력포트 0에 대한 경로가 이미 첫 번째 열의 상단에서 설정 되었고, 더 이상 출력포트 0으로 구룹핑된 채널이 존재하지 않으므로 출력포트 3에 대한 경로만을 할당받은 상태에서 라우팅 태그는 출력포트 0에 대한 주소 정보만이 남은채 행의 최종단으로 출력된다.

도 4 는 상기와 같은 경로 설정 및 라우팅 태그 변환을 위해 구성되는 스위치 소자의 입출력 신호 관계를 나타내며, 도 4 에서 각 신호별 내용은 다음과 같다.

다중채널 출력그룹 번호의 입력(22)은 출력그룹주소 발생부(5)로부터 입력되는 출력포트 구룹핑 주소 정보로서, 스위칭 시스템에서 요구되는 동작 속도에 따라 다수의 비트 군으로 구성되어 병렬로 처리할 수 있다.

다중채널 출력그룹 번호의 출력(23)은 다중채널 출력그룹 번호의 입력(22)이 스위치 소자를 통해 다음 스위치 소자로 전달되는 정보로서, 내용은 다중채널 출력그룹 번호의 입력(22)과 동일하다.

요청그룹 번호의 입력(24)은 스위치 소자로 입력되는 라우팅 태그 정보로서, 스위칭 시스템에서 요구되는 동작 속도에 따라 다수의 비트 군으로 구성되어 병렬로 처리할 수 있다.

요청그룹 번호의 출력(25)은 스위치 소자에서의 경로 할당 여부에 따라 요청그룹 번호의 입력(24)이 변환된 정보이다.

경로설정상태 입력(26)은 같은 열내에 속한 상단 스위치 소자의 경로 설정 상태 정보이다.

경로설정상태 출력(27)은 해당 스위치 소자의 경로 설정 상태 정보로서, 하단의 스위치 소자에 경로설정상태 입력신호로 제공된다.

연결 지시자(28)는 경로 설정에 대한 비교 작업이 완료된 후, 최종적으로 스위치 소자의 경로 설정 여부를 나타내는 신호로서, 입력셀의 데이타 경로 제공을 위한 인에이블 신호로 사용된다.

경로 설정을 위한 각 스위치 소자의 주소정보 비교 동작은 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크내의 모든 스위치 소자가 비교 작업을 완료할 때까지 반복 수행되는 것으로서, 플립플롭(Flip Flop)과 같은 동기회로 없이 단순 게이트 로직 만으로 구성된다.

즉, 경로설정상태 입력(26)과 출력 신호(27)는 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크내의 모든 스위치 소자가 경로 설정을 완료할 때까지 계속 변환될 수 있으며, 모든 비교 동작이 완료될 수 있는 충분한 시간 후에는 더 이상의 상태 변환이 없게 되며, 이 상태까지의 시간을 경로 설정 시간이라 한다.

경로 설정 시간 t가 지난 후의 연결 지시자(28)는 최종적인 각 스위치 소자의 설정 상태로서, 이 신호를 이용하여 입력셀의 데이타 전달 경로에 대한 제공 회로를 동작시키게 된다.

이러한 동작 특성에 따라 동일한 출력포트 주소 정보를 갖는 셀이 출력 포트 할당을 위해 경쟁하는데 있어서의 우선 순위는 네트워크로의 입력 순서 즉, 입력 포트 0를 통해 입력되는 셀이 가장 높은 우선 순위를 가지며, 포트 순서 번호에 따라 우선순위가 낮아지게 되어 결과적으로 포트 M-1번째를 통해 입력되는 셀이 가장 낮은 우선 순위를 갖게 된다.

이 같은 현상은 포트들 간의 공정성에 문제가 있는 것으로 인식될 수 있으나, 동일한 링크에 속한 셀들 또는 하나의 가상 연결 구간에 속하나 여러 입력 링크에 분산되어 입력되는 셀들간의 순서 보존을 유지하는데 있어 중요한 기능 요소가 된다. 전체 스위칭 장치에서 셀의 순서가 유지되는 동작 과정은 후술되는 도 7 을 통해 설명된다.

상기와 같은 경로 설정 작업이 완료되면 같은 행내의 스위치 소자 중에서 출력 포트로 연결 설정을 수행하는 스위치 소자는 최대 1개가 되고, 이렇게 설정된 경로 즉, 도 2 의 출력링크(16)를 통해 셀은 완전히 목적지 출력 포트로 전달된다.

이상 설명한 바와 같이 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크는 내부적으로 블럭킹이 없는(Non-Blocking) 특성을 갖고 있으며, 멀티채널과 멀티캐스팅 기능이 하나의 네트워크에서 동시에 제공된다. 따라서, 스위치의 셀 처리율을 극대화할 수 있으며, 멀티캐스팅이 동시에 제공되므로 기존의 스위치 장치들과는 달리 복사 네트워크와 라우팅 네트워크 사이에 복잡한 경로 설정 관리 테이블(Connection Path Management Table)이 불필요하다. 또한, 크로스바 네트워크를 기본 형태로 이용함으로서 기능을 집적화할 경우 스위치 소자가 단순하고, 칩 내부의 물리적 패턴이 단순하여 칩의 크기를 축소시킬 수 있으며, 레이아웃(layout)을 보다 용이하게 구성할 수 있으므로 궁극적으로는 칩의 구현이 쉬울 뿐만 아니라 경제적인 칩을 생산할 수 있다.

도 5 는 본 발명에 따른 셀플래그 발생부(6)와 재순환 경로 집선 네트워크(3)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

셀플래그 발생부(6)와 재순환 경로 집선 네트워크(3)는 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크에서의 경로 설정 과정에서 경로를 제공받지 못하여 우회 링크(10)로 전달되는 셀들 중 재순환 경로 수인 R개 만큼의 셀만을 선택하여 재순환 링크를 통해 다시 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크의 입력으로 전송되도록 동기 로직부(4)로 전달하는 기능을 수행한다.

셀플래그 발생부(6)는 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크에서 라우팅 태그 변환 과정을 통해 우회링크(15)로 전송된 셀의 라우팅 태그 내에 유효한 목적지 출력포트 주소가 있는지를 검사한다. 만약, 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크에서 이미 출력포트로의 경로가 할당된 상태라면 라우팅 태그는 널(Null) 주소 정보를 갖고 있고, 그렇지 않다면 다음번 셀 전송 시간에 출력되고자 하는 목적지 주소가 태그 내에 잔재하게 되므로 셀플래그 발생부(6)는 단지 라우팅 태그 내의 주소 정보가 널(Null) 상태인지 아닌지만을 검사한다. 그리하여 라우팅 태그 내의 주소 정보가 널(Null) 값이면 플래그(Flag)(30)를 '0' 값으로 설정하고, 목적지 주소가 있다면 플래그를 '1' 값으로 설정한다.

재순환 경로 집선 네트워크(3)는 셀플래그 발생부(6)로부터 입력된 플래그(30) 값만을 이용하여 플래그(30) 값이 '1'인 셀들 중 R개만을 선택하여 궤환 출력링크(34)로의 경로를 할당하며, Rx(N+1) 개만큼의 2x2 스위치 소자로 구성되어 있다.

재순환 경로 집선 네트워크(3)에서의 궤환 경로 할당 과정을 도 5 에 도시된 예를 통해 설명하면 다음과 같다.

우회링크(15)를 통해 셀플래그 발생부(6)로 입력되는 라우팅 태그의 정보 형태는 (29)와 같다. 우회된 셀의 라우팅 태그(25) 상태에 따라 셀플래그 발생부(6)는 라우팅 태그가 널(Null) 상태이면 '0', 그렇지 않으면 '1'로 플래그(29)의 상태를 표시한다.

재순환 경로 집선 네트워크(3)의 각 열에는 상태가 '0'인 비교 초기치(32)가 상태링크(33)를 통해 입력된다. 재순환 경로 집선 네트워크(3)내의 각 스위치 소자는 셀플래그 발생부(6)의 플래그(30) 정보와 같은 열의 바로 위에 위치한 스위치 소자의 경로설정 상태 정보를 이용하여 해당 셀의 재순환 링크로의 경로 할당을 결정한다.

예로서, 우회링크 0 및 1을 통해 입력되는 셀의 플래그(30)는 그 값이 '0'으로 이미 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크에서 필요한 출력포트로의 경로를 전부 할당받은 상태를 나타내므로 재순환 경로 집선 네트워크(3)에서는 궤환 경로가 할당되지 않는다.

우회링크 2를 통해 입력된 셀의 플래그(30)는 상태가 '1'이므로 재순환 링크 '0'으로의 경로를 설정함과 아울러 플래그(30)의 상태를 '0'으로 변환시켜 같은 행내에서 중복되어 재순환 경로가 설정되는 것을 방지한다.

우회링크 5를 통해 입력되는 셀은 첫번째 열의 위에서 이미 궤환 경로가 설정되었으므로 두번째 열에서 우회 경로를 할당 받는다. 이와 같은 방식으로 모든 입력 셀에 대해 첫번째 열부터 시작하여 R번째 열까지 재순환 경로를 할당할 수 있으며, 만약 플래그가 1인 셀이 R개 이상 존재하게 되면 그 중 R개만이 재순환되고, 나머지는 셀 손실 카운터(10)로 전달된다.

예로서, 도 5 의 우회링크 M-1번째를 통해 입력되는 셀은 재순환 경로 집선 네트워크(3)내에서 궤환 경로를 할당받지 못하고, 셀 손실 카운터(10)로 전달된다. 즉, 셀 손실이 일어나는 것으로, 시스템에서 요구되는 셀 손실치가 높을 경우는 R값을 축소시켜 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크 및 재순환 경로 집선 네트워크의 하드웨어를 축소시키면 되고, 반대로 셀 손실치가 낮을 경우는 R값을 증가시키는 구조를 갖어야 한다. 즉, R값은 논리적으로는 공유메모리 형태의 기능을 수행하므로 셀 손실치는 바로 이 R값에 좌우되어 조절된다.

또한, 본 발명의 중요한 특성은 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크의 첫번째 행을 통한 입력 셀들은 다른 셀들에 비하여 최우선 순위를 가지므로 항상 첫번째 행을 통한 입력 셀은 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크에서 모든 경로를 할당 받을 수 있다. 그러나, 도1에 도시된 바와 같이 역방향 버퍼링 제어부(7)에 의해 특정 출력포트로의 셀 라우팅이 억제되는 경우에는 라우팅 네트워크(2)의 첫번째 행을 통한 입력셀이 라우팅이 억제된 출력포트로의 라우팅을 원하는 경우가 발생할 수 있으므로, 이때, 재순환 경로 집선 네트워크로의 경로를 제공하지 않는다면 이 첫번째 행의 유효셀은 손실될 수 있다. 이를 방지하기 위해 오류셀 제거 선택부(11)는 역방향 버퍼링 동작 중에는 첫번째 행의 출력이 재순환 경로 집선 네트워크로 입력되도록 한다. 그리고, 그 이외의 경우에는 오류셀 출력 포트를 통해 오류셀이 제거될 수 있도록 경로를 제공한다.

도 5 의 재순환 경로 집선 네트워크를 구성하는 2x2 스위치 소자(31)는 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크의 기능과 거의 유사하나 보다 간략화된 구조를 갖는다. 재순환 경로 집선 네트워크의 스위치 소자(31)의 입출력 신호의 구성 및 동작 특성은 도 6 을 통해 설명한다. 도 6 에서 신호의 구성은 다음과 같다.

경로설정상태 입력(36)은 같은 행 내의 바로 위 스위치 소자의 경로설정 상태를 나타내며, '1'이면 경로가 설정된 상태를 나타낸다.

경로설정상태 출력(37)은 경로설정상태 입력(36)과 자신의 경로 설정 상태를 바탕으로 바로 아래 같은 열내의 스위치 소자로 송출되는 경로설정상태를 나타내며, '0'이면 아직까지는 상단의 스위치 소자에서 경로설정이 없었음을 나타낸다.

할당셀 플래그 입력(38)은 셀의 라우팅 태그 상태를 나타내는 플래그(30)로서, 첫번째 열의 스위치 소자들은 셀플래그 발생부(6)로부터 입력을 받으며 그 다음 스위치 소자들은 바로 좌측 스위치 소자로부터 입력받는다. 각 스위치 소자는 이 플래그를 검사하여 '1'이면 경로 설정을 수행하게 되고, 만약 '0'이면 아무런 동작도 수행하지 않고 그 값을 자신의 우측 스위치 소자로 전달한다. 만약, 경로 설정이 수행되었다면 스위치 소자는 이 플래그값을 '0'으로 변환시켜 더 이상 같은 열 내의 스위치 소자에서 경로 설정이 수행되지 않도록 한다.

할당셀 플래그 출력(39)은 스위치 소자의 경로 설정 상태를 바로 우측 스위치 소자로 전달하는 신호로서, 입력되는 할당셀 플래그가 '0'이면 그대로 우측 스위치 소자로 전달하고, '1'이면 자신의 경로 설정 상태에 따라 값을 변화시켜 우측으로 전달한다.

연결 지시자(40)는 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크에서의 연결 지시자와 같이 재순환 경로 집선 네트워크내의 모든 스위치 소자의 경로설정 동작이 완료된 다음 최종적으로 마지막 상태를 나타내는 신호로서, 이 신호를 이용하여 재순환 경로 집선 네트워크에서의 셀의 전달 경로를 최종적으로 제공한다.

재순환 경로 집선 네트워크내의 스위치 소자도 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크의 스위치 소자와 같이 동기화 로직(플립플롭 등)으로 구성된 것이 아니라 단순 게이트 로직만으로 구성된다.

멀티채널 스위칭 기능을 제공하는데 있어 무엇보다 중요시 되는 것이 다수의 입력 링크로 분산되어 입력되는 하나의 가상연결(Virtual Connection)에 속한 셀들간의 순서 유지(Sequence Integrity)와 하나의 링크를 통해 입력되는 셀들간의 순서 유지이다.

특히, 스위치 구조가 재순환 경로를 갖고 있을 경우는 재순환 경로를 통한 셀이 입력 링크를 통해 새로이 입력되는 셀들보다 전송 순서가 앞서므로 셀 순서 유지를 위해서는 재순환 경로를 통해 입력된 셀들에 대해 경로 제공에 대한 우선순위를 주어야 한다. 본 발명의 스위치 구조는 전술한 바와 같은 모든 셀의 순서유지를 위한 조건을 만족시키고 있으며, 그 동작의 예를 도 7 을 통해 설명한다.

도 7 에서는 5개의 입력링크를 통해 입력되는 셀들의 출력링크 3개가 하나의 그룹(43)으로 되어 있는 경우의 입력 셀들간 라우팅에 있어서의 셀순서 유지를 나타내고 있다.

첫번째 셀 시간에 각각의 링크를 통해 a1, b1, d1셀이 입력되고, 그다음 셀 시간에 a2, b2, c1, d2, e1셀이 입력된다고 가정한다. 이와 같은 순서로 각 링크는 매 셀 시간마다 셀이 입력되는 경우와 그렇지 않은 경우가 있으며, 도 7 의 예에는 여섯번째 셀 시간까지 셀이 입력되는 것을 보여주고 있다.

스위칭 장치내의 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크와 재순환 경로 집선 네트워크는 경로 할당에 있어 동일한 목적지 주소 또는 잔여 재순환 경로에 대해 상단 행(Row)을 통해 입력되는 셀이 하단 행을 통해 입력되는 셀에 비해 경로 할당에 있어 우선순위를 갖고 있다.

도 7 에서 입력되는 셀들의 시간적 입력 셀 형태(41)는 도시된 바와 같으며, 첫번째 셀 시간에 입력되는 셀들(a1, b1, d1)은 모두 같은 셀 시간에 출력포트로의 경로를 할당 받아 출력되고, 입력에 있어 상단부터 하단으로의 순서에 따라 출력포트는 좌측부터 우측으로 할당되어 출력된다.

두번째 셀 시간에는 입력되는 셀이 다섯 개이고, 출력포트의 구룹은 세 개이므로 다섯 개의 입력중 상단부터 3개의 셀(a2, b2, c1)만이 경로를 할당받고, 나머지 두 개의 셀(d2, e1)은 재순환 경로 집선 네트워크를 통해 재순환된다.

세번째 셀 시간에는 재순환된 d2, e1과 새로이 입력되는 b3, c2가 3개의 출력포트에 대한 할당을 받기위해 경쟁을 하게 되며, 재순환 경로를 통해 재순환된 셀이 새로이 입력되는 셀보다 출력 포트의 할당에 있어 우선순위가 높으므로 출력포트로의 경로는 d2, e1, b3만이 할당되고, c2는 재순환된다. 따라서, 네번째 셀시간에는 c2와 새로이 입력된 c3만 있으므로 두 개의 셀이 도 7 에 도시된 반와 같이 모두 출력된다.

이상과 같은 동작을 통해 출력되는 셀들의 포트별 시간 순서는 도 7 의 출력 셀 형태(44)와 같으며, 재순환 경로를 통하는 셀들의 시간적 순서는 (42)와 같다. 순서를 살펴보면 입력 링크별 셀 순서, 각 링크별 셀 순서가 그대로 유지되고 있음을 알 수 있다. 따라서, 만약 출력포트 세 개를 다중화하여 보다 고속의 출력링크(46)를 지원하는 시스템의 구성을 원한다면 단순히 시간분할 다중화기(45)를 추가하여 스위치 출력 포트의 맨 좌측부터 우측으로 하나씩 순차적으로 다중화시켜 출력되도록 할 수 있다. 이러한 다중화 기능을 통하여 최종적으로 출력되는 셀의 형태는 (47)과 같고, 이를 통해 셀의 순서가 계속 유지되고 있음을 알 수 있다.

본 발명의 스위치 구조는 재순환 경로를 가짐으로써, 일종의 내부 버퍼링 기능이 제공된다. 장치내에 설정된 재순환 경로의 개수는 장치 구현에 소요되는 제원에 따라 제한될 수 밖에 없으므로 만약 장치에 입력되는 트래픽 양이 많고, 특정 출력포트로 출력되고자 하는 입력셀들이 집중되는 기간 동안에는 재순환 경로의 부족에 따라 셀 손실이 발생될 수 있다. 따라서 이와 같은 장치에서의 셀 손실을 미연에 방지하기 위해 역방향 트래픽 흐름제어 요청 신호(Backpressure Request Signal)가 제공된다.

도 1에서 역방향 흐름제어 요청부(8)는 매 셀 전송시간 마다 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(2)에서 우회경로(15)를 통해 재순환 경로 집선 네트워크(3)로 입력되는 유효셀(assigned Cell)들의 개수를 파악하여 그 개수 값이 상한값(UTV: Upper Threshold Value) 이상이면 역방향 흐름제어 요청 신호를 BRout(Backpressure Reauest out)를 통해 외부로 출력한다. BRout은 본 장치의 입력포트들과 접속되어 있는 트래픽 제공장치로 전달되어 역방향 흐름제어 요청신호가 해제될 때까지 본 스위칭 장치로의 트래픽 전달은 억제될 수 있다.

또한, 상기 역방향 흐름제어 요청 신호가 발생된 후에는 계속하여 우회경로상의 유효셀 수(OR)를 조사하여 그 개수가 하한값(LTV: Lower Threshold Value) 이상이면 계속 흐름제어요청신호를 유지시키고, 만약 하한값 이하가 되면 이미 활성화된 흐름제어 요청신호를 해제시키므로써, 트래픽 발생장치가 계속하여 스위칭 장치로 셀 송출을 할 수 있도록 한다.

여기서, 역방향 흐름제어 요청부(8)는 셀플래그 발생부(6)에 의해 생성된 플래그(30)값만을 조사하여 우회경로상의 유효셀 수를 파악한다.

이와 같은 상기 상한 값과 하한값에 따른 역방향 흐름제어 요청과 해제 동작을 도 8 에 도시하였다.

도 8 에서 상한값과 하한값의 설정에 따르는 조건은 두 값 모두 1이상 이고, 총 재순환 경로 개수인 R이하 이어야 하며, 하한값은 상한값보다 작아야만 한다.

이상의 동작을 통해 본 발명은 일정 시간동안 과도한 트래픽에 의해 발생될 수 있는 셀 손실을 시스템 차원에서 미연에 방지할 수 있어, 전체 시스템에서의 셀 손실을 방지할 수 있고, 이러한 기능에 따라 장치내에 구성되어야 하는 재순환 경로의 수자를 감소시킬 수 있다.

스위칭 장치의 출력포트와 연결되어 있는 각 트래픽 수신원(traffic destination)은 시스템 구성에 따라 스위칭 장치의 동작 속도 또는 셀 처리 속도보다 낮게 동작될 수 있고, 경우에 따라서는 다수개의 스위칭 장치의 출력포트를 하나의 수신원을 통해 수용하는 구조를 취할 수도 있다. 따라서, 스위칭 장치에서는 성공적으로 라우팅된 셀이 트래픽 수신원의 부하 정도에 따라 트래픽 수신원에서 손실될 수도 있다. 이와 같은 시스템 차원에서의 셀 손실 특성을 보강하기 위하여 본 발명에서는 각 트래픽 수신원의 부하 상태에 따라 요청되는 역방향 버퍼링 요청 신호(Backpressure Buffering request Signal)에 따라 해당 출력포트로의 셀 라우팅을 요청신호가 해제될 때까지 억제시켜 시스템 차원에서의 셀 손실율이 최소화되도록 구성 하였다.

도 1에 도시된 역방향 버퍼링 제어부(7)의 동작을 도9를 참조하여 설명한다.

역방향 버퍼링 제어부(7)는 스위칭 장치의 각 출력포트별로 할당되어 있는 N개의 역방향버퍼링 요청신호를 입력받는다. 즉, 이 요청 신호들은 N개의 플립플롭(50)으로 입력되며, 요청신호의 상태에 따른 역방향 버퍼링 제어부(7)의 제어 신호는 매 셀 타임마다 갱신된다. 이와 같이, 셀 클럭(51)을 이용해 매 셀 시간마다 셀의 시작 시점에 플립플롭(50)내에 래치된 정보를 갱신함으로써, 셀전송의 중간시점에서 역방향 버퍼링 동작이 수행되지 않도록 한다. 매 셀시작시점에 갱신된 플립플롭(50)의 출력 신호는 출력그룹주소 발생부(5)로부터 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(2)의 각 열로 공급되는 그룹핑 주소 정보(21)와 함께 논리곱게이트(48)에 의해 논리곱되어 멀티채널/멀티캐스트 라우팅 네트워크(2)의 각 열로 공급된다.

예로서, 도 9에 도시된 바와 같이 출력포트 0에 대한 요청신호는 1 즉, 역방향 버퍼링 요청이 없는 상태이고, 출력포트 1과 N-1은 요청신호가 0 즉, 역방향 버퍼링 요청이 발생한 상태라면 이 신호는 플립플롭(50)에 의해 래치된 후, 각각의 논리곱게이트(48)로 전달된다. 이에 따라, 출력포트 1과 N-1에 대한 그룹핑 주소 정보가 각각 2와 K+1에서 널(Null) 값으로 변환되어 라우팅 네트워크(2)로 전달된다. 따라서, 출력포트 1과 N-1은 유효한 출력지 주소 정보를 갖지 않으므로, 스위칭 장치에 입력되는 입력셀들중 출력포트 1과 N-1을 목적지로 하는 셀들은 라우팅 태그와 출력 포트 주소지 정보가 일치하지 않기 때문에 모두 우회링크를 통해 셀플래그 발생부로 전달된다.

그리고, 역방향 버퍼링 요청신호가 해제되지 않으면 이렇게 재순환되는 셀은 계속 재순환되게 된다. 즉, 이러한 재순환 과정은 일종의 버퍼링 효과를 갖는다.

여기서, 라우팅 네트워크(2)의 첫번째 행은 항상 최우선 순위로 라우팅 경로를 할당받을 수 있으므로, 역방향 버퍼링 동작이 없다면 라우팅 네트워크(2)의 첫번째 행을 통해 출력되는 셀에 대해서는 재순환 경로를 할당할 필요가 없다. 그러나, 역방향 버퍼링이 수행되게 되면 라우팅 네트워크(2)의 첫번째 행을 통해 입력되는 셀이 역방향 버퍼링을 요청한 출력포트로의 목적지 주소를 갖고 있을 수 있으므로, 이러한 셀의 손실을 막기 위해서는 라우팅 네트워크(2)의 첫번째 행을 통해 입력되는 셀에 대해서도 재순환 경로를 제공하여야 하므로 재순환 경로 집선 네트워크(3)로 입력되어여야 한다. 이를 위하여, 역방향 버퍼링 제어부(7)의 논리곱게이트(49)는 모든 역방향 요청신호들을 논리곱한다. 즉, 이는 모든 역방향 요청신호들 중 어느 하나 이상이라도 활성화되면 오류셀 제거 선택부(11)를 제어하여 라우팅 네트워크(2)의 첫번째 행을 통해 입력된 셀이 재순환 경로 집선 네트워크(3)로 입력되도록 한다.

이와 같이 라우팅 네트워크(2)의 첫번째 행에 대해서는 선별적으로 재순환 경로 집선 네트워크(3)로 입력시키는 이유는 장치내에서의 오류셀 제거 기능과 연관이 있기 때문이다. 이와 관련된 오류셀 제거 기능을 다음에 설명한다.

이상과 같이 본 발명의 스위칭 장치는 출력포트들과 연결되는 트래픽 수신장치들로부터의 역방향 버퍼링 요청신호를 해석하여 요청신호가 있는 특정 출력포트들에 대하여 주소지 정보를 널 상태로 변환시키고, 이 상태를 요청신호가 해제될 때까지 유지시켜 해당 출력포트들로의 셀 송출을 억제함으로써 시스템 전체의 셀 손실 특성을 향상시킬 수 있다.

스위칭 장치내에 입력되는 셀은 출력포트별로 할당되어 있는 출력포트 주소지 정보들 중 하나 또는 그 이상의 값들과 일치되어야 만이 해당 출력포트로의 라우팅이 제공된다. 그러나, 어떠한 이유에서건 입력셀의 라우팅 태그의 주소 정보가 모든 출력포트 주소 정보들과 일치하지 않는다면 이러한 입력셀은 출력포트로의 경로를 제공받지 못함으로 계속 스위칭 장치의 제원을 점유하게 된다. 즉, 이는 본 발명에서는 재순환 경로를 통해 상기 입력셀이 계속 순환되게 된다.

따라서, 어떠한 이유에서건 할당되어 있는 출력포트별 주소 정보들과 전혀 일치하지 않는 목적지 주소를 갖는 입력셀(즉, 오류셀)이 스위칭 장치에 입력된 다면 이러한 셀을 스위칭 장치로부터 제거하여야만 상기와 같은 오류셀에 의해 스위칭 장치의 모든 제원이 점유되는 현상을 방지할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는 라우팅 네트워크(2)의 행의 위치에 따라 라우팅 경로 할당의 우선 순위가 제공된다. 즉, 도2에 도시된 바와 같이 상단 행으로의 입력셀이 하단 행으로의 입력셀에 비해 상대적으로 높은 우선순위를 갖는다. 또한, 라우팅 네트워크(2)에서 해당 셀 시간에 출력포트로의 경로를 할당받지 못한 셀들은 재순환 경로 집선 네트워크(3)에 의해 집선되어 재순환 경로를 통해 다시 라우팅 네트워크(2)로 입력된다. 여기서, 재순환 경로 집선 네트워크(3) 또한 도5에 도시된 바와 같이 상단 행으로 입력되는 셀이 하단 행으로 입력되는 셀에 비하여 상대적으로 높은 우선순위를 갖는다.

이와 같이 스위칭 장치의 입력 포트를 통해 입력되는 셀은 해당 셀 시간에 출력포트로의 경로를 할당받지 못하는 경우 재순환 경로를 할당받으며, 재순환 경로를 통해 라우팅 네트워크(2)로 재입력되는 과정에서 출력포트로의 경로를 할당받을 때까지 매 셀 시간마다 계속 그 이전 라우팅 네트워크(2)의 입력 위치보다는 상단의 행을 통해 입력된다. 이러한 동작을 통해 만약 재순환 셀이 라우팅 네트워크(2)의 첫 번째 행인 최상단으로 재순환 되면 해당 입력 위치가 최우선 순위를 가지므로 원하는 출력포트로의 라우팅이 우선적으로 이루어지게 된다. 즉, 이와 같은 동작을 통해 재순환되는 셀은 매 셀 시간마다 최소 한 등급씩 우선 순위를 높게 제공받게 된다. 따라서, 재순환 경로 수자가 R인 경우 최대 R셀 시간안에는 최우선 순위를 갖는 라우팅 네트워크(2)의 최상단 행을 통해 입력될 수 있다.

이러한 동작 특성에 따라 상기 목적지 주소에 오류가 있는 오류셀은 최대 R셀 시간내에는 라우팅 네트워크(2)의 상단을 통해 입력되고, 주소 정보의 불일치에 의해 오류셀은 우회경로(15)를 통해 도9의 오류셀 제거 선택부(11)로 입력되어 제거된다. 즉, 스위칭 장치에 입력되는 오류셀은 최대 R셀 시간안에 장치 외부로 제거됨으로써 장치의 제원(즉, 재순환 경로)의 낭비를 막을 수 있고, 이에 따라 장치의 성능을 유지할 수 있다.

단, 상기의 오류셀 제거는 역방향 버퍼링 제어가 수행되는 기간에는 이루어지지 않는다. 역방향 버퍼링기간에는 라우팅 네트워크(2)의 첫번째 행을 통해 입력되는 셀이 오류셀이 아님에도 불구하고, 역방향 버퍼링 제어에 따라 출력포트로의 경로를 제공받지 못할 수 있으므로 이러한 셀을 보호하기 위하여 역방향 버퍼링 제어가 수행되는 기간중에는 오류셀 제거 선택부(11)는 라우팅 네트워크(2)의 최상단 행을 통해 출력되는 셀이 재순환 경로 집선 네트워크(3)로 전달되도록 동작한다. 따라서, 역방향 버퍼링 제어가 수행되는 기간에 오류셀이 발생하면 이 오류셀은 장치에서 제거되지 않고 계속 재순환 경로를 점유하고 있게 되나, 역방향 버퍼링 제어가 해제되면 그 순간부터 최대 R셀 시간안에 오류셀은 제거된다.

시스템의 구성방식에 따라서는 상기 기술한 역방향 흐름제어 요청신호에 대한 응답으로서 트래픽 제공원에서의 셀 흐름 억제기능이 제공되지 않을 수도 있다. 이러한 경우 스위칭 장치는 입력 트래픽의 상태에 따라 장치내부에서의 셀 손실이 발생될 수 있으며, 그 원인은 제한된 개수로 구성되는 재순환 경로의 부족에 따른 것이다.

따라서, 본 발명에서는 이렇게 장치내에서 손실 처리되는 셀들을 입력 포트별로 카운팅하여 시스템 유지보수 기능부에 전달하므로써 장치 사용에 따른 대역폭 관리 및 유지보수 기능을 강화시켰다.

도 5에 도시된 바와 같이 재순환 경로 집선 네트워크(3)는 총 M=N+R의 입력 포트를 갖고 있고, 재순환 경로는 R개 이다. 따라서, 만약 M개의 유효셀이 재순환 경로 집선 네트워크(3)로 입력되면 이 중 R개의 셀만이 재순환 경로를 할당받을 수 있고, 나머지 N개의 셀은 손실 처리된다.

재순환 경로 집선 네트워크(3)의 동작 특성에서 알 수 있듯이 상단 행을 통한 입력셀이 우선순위를 가지므로 최하단으로부터 N개의 입력은 손실 처리될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 스위칭 장치로 새로이 입력되는 셀은 라우팅 네트워크(2)에서 재순환 경로를 통해 입력된 셀 보다 경로 제공에 있어 낮은 우선순위를 갖고 있고, 이러한 우선순위의 관계는 재순환 경로 집선 네트워크(3)로의 입력 과정에 까지 영향을 미친다. 따라서, 재순환 경로 집선 네트워크(3)의 입력포트 하단부터 N개의 셀은 해당 셀 시간에 스위칭 장치의 입력포트를 통해 새로이 입력되는 셀들을 전달하고 있으므로 셀 손실은 새로이 입력되는 셀에 대해서만 발생될 수 있고, 재순환되는 셀들에 대해서는 발생되지 않는다.

이러한 특성을 이용하여 도5에서 재순환 경로 집선 네트워크(3)의 최하단 부터 N개의 입력에 대해서만 도1에서와 같이 각각 셀손실 카운터(10)를 접속시키고, 도 5에 도시된 바와 같이 셀손실 카운터(10)는 셀플래그 발생부(6)에 의해 생성된 유효셀 플래그(30) 값에 따라 매 셀 시간마다 카운터 값을 갱신한다. 이 같은 동작에 따라 셀손실 카운터(10)는 셀 손실에 대해 입력포트 별로 그 값을 별도로 카운팅한다.

카운터는 물리적으로 값의 누적에 있어 한계치를 가질 수 밖에 없으므로 링 카운터로 구성하여 계속 카운팅 기능이 수행되고, 일정 한계치 이상이면 캐리 플래그(Carry Flag)를 발생하는 기능과 시스템 제어 기능부의 요청에 따라 도1의 시스템 제어기 접속부와의 접속을 통해 카운터 값을 전달하며, 카운터의 재시작 명령을 수신하여 카운터를 재시작한다.

이상의 동작을 통해 시스템 제어부는 입력포트별로 발생되는 셀 손실치를 감시할 수 있으므로 새로이 발생되는 가상연결 요청 또는 기 설정된 경로의 관리등 시스템 차원의 대역폭 관리를 하는데 중요한 데이타로 사용될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것이 아니다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 다음과 같은 특유한 효과를 갖는다.

1) 스위치의 동작이 멀티채널 스위칭 기능을 가지므로, 하나의 스위치 네트워크를 이용하여 스위치 포트의 기본 속도 V의 n배수가 되는 입출력 링크를 효과적으로 수용할 수 있고, 배수 n을 1부터 총 스위치 크기 N까지 동적으로 할당할 수 있으므로, 각기 다른 속도를 갖는 입출력 링크들을 동시에 하나의 스위칭 시스템에 수용할 수 있고, 이로 인해 시스템이 제공할 수 있는 서비스들을 다양화시킬 수 있다. 또한, 멀티채널 스위칭은 출력버퍼 형태의 동작 특성을 갖고 있으므로, 요구되는 셀 손실치가 다른 포트에 비해 매우 낮은 입출력 링크에 대해서 복수개의 스위치 포트를 그룹으로 사용할 수 있고, 시스템 차원의 다른 기능의 지원(트래픽 흐름 제어와 같은) 없이도 요구되는 셀 손실 성능을 만족시킬 수 있다.

2) 셀의 복사와 라우팅을 하나의 네트워크를 통해 동시에 처리함으로서 라우팅 네트워크(Routing Network)와 복사 네트워크(Copy Network)가 분리 되어 있는 경우와 같이 두 네트워크 사이에 존재하여야 하는 경로 설정을 위한 테이블의 구성이 필요 없게 되어 시스템 구현 경비가 절감될 뿐만 아니라 시스템 제어 소프트웨어의 제어 동작도 매우 간단해 진다.

3) 기존의 멀티채널 스위치들의 문제점인 셀 순서의 유지를 스위치 네트워크 자체 내에서 제공함으로서 서비스 종단간에 요구되는 셀 순서 보존을 위한 복잡한 제어 동작이 배제되어 종단 시스템의 구성이 용이하고, 셀의 유료부하(Payload)에 셀 순서 보존을 위한 정보 요소가 필요 없게 되어 단위 시간당 전송 할 수 있는 정보량을 최대화 할 수 있다.

4) 멀티채널 스위칭 동작과 셀 순서 보존 특성을 갖는 단위 스위치를 이용하여 다단망 형태의 확장 스위치 구조를 제공할 수 있으며, 이때 단간에 연결되어 있는 링크들을 하나의 그룹 단위로 간주함으로서 대역폭 관리가 용이하고, 제공 가능한 총 대역폭을 모두 사용함으로서 트래픽의 버스트 특성을 효과적으로 수용함과 아울러 셀 처리 능력을 극대화시킬 수 있다.

5) 스위치의 구성을 2X2 단순 스위치 소자와 크로스바(Cross-bar) 형태의 네트워크를 기본 구조로 사용함으로서 스위치의 초대규모 집적화 시 소자 내에서 요구되는 패턴의 라우팅이 열(Column)과 행(Row)만으로 구성이 가능하므로 집적회로내의 패턴 라우팅이 단순한 구조를 갖게 되어 소자 개발이 보다 용이 해 진다.

6) 공유버퍼의 기능을 제공하는 재순환 경로의 부하 정도를 감지하여 장치내의 순환 경로 부족으로 인한 셀 손실이 발생될 수 있을때 입력 트래픽 제공장치 쪽으로 트래픽 흐름의 억제를 요청할 수 있으므로 과부하 상태 하에서 스위칭 장치에서 발생될 수 있는 셀 손실을 미연에 방지할 수 있다.

7) 각 출력포트별로 입력되는 역방향 흐름제어 요청 신호가 수신되는 경우 해당 출력포트의 목적지로 출력되는 셀들을 장치 내부에 버퍼링하여 출력포트와 접속되어 있는 장치에서의 셀 손실을 미연에 방지할 수 있어 시스템 차원에서의 셀 손실 특성을 향상시킬 수 있다.

8) 라우팅 태그의 오류에 의한 오류셀이 장치내에서 일정시간내에 자동으로 제거되도록 하여 오류셀들의 제원 점유에 의한 장치의 성능 저하를 방지할 수 있다.

9) 장치내에서 제원의 부족에 따라 발생되는 셀 손실을 입력포트별로 그 손실치를 카운팅하여 시스템 제어부로 전달하므로서 시스템 차원에서의 대역폭 관리 및 장치의 성능 감시 기능을 보다 용이하게 수행할 수 있다.

Claims (21)

1. 그룹핑된 출력 포트의 주소 정보를 제공하는 출력그룹주소 발생수단;

   재순환 경로를 통해 재순환되어 입력되는 셀들과 새로이 입력되는 셀들을 입력받아 상기 출력그룹주소 발생수단으로부터 입력된 각 출력포트별 주소와 상기 각 포트별로 입력된 셀의 라우팅 태그에 설정된 목적지 주소가 동일한 경우 재순환된 셀을 우선으로 하여 출력 링크를 할당하고, 출력 링크를 할당받지 못한 셀들은 다수개의 우회링크를 통해 출력하는 라우팅수단;

   상기 다수개의 우회링크를 통해 입력된 셀들 중 재순환 경로 수 만큼의 셀들을 선별하여 재순환 링크를 통해 출력하는 재순환 경로설정수단;

   상기 재순환 링크를 통해 재순환되는 셀들을 상기 라우팅수단으로 새롭게 입력되는 셀들과의 시간적 동기를 맞추어 상기 라우팅수단으로 제공하는 동기화수단;

   매 셀 시간마다 상기 재순환되는 셀의 개수를 카운팅하여 임계치 이상이면 트래픽 제공원으로 역방향 흐름제어를 요청하는 역방향 흐름제어 요청수단;

   트래픽 수신원들로부터 역방향 흐름제어 요청 신호가 수신되면 요청신호가 있는 출력포트로의 셀 출력을 요청신호가 해제될 때까지 억제시키는 역방향 버퍼링 제어수단;

   상기 라우팅수단에 의해 우회링크로 출력되는 셀중 라우팅 태그 오류에 의한 오류셀에 대해 일정 시간내에 제거하는 오류셀 제거수단; 및

   상기 재순환 경로 설정수단에서 재순환되지 못하고 손실되는 셀들을 입력포트별로 카운팅하는 셀손실 카운팅수단

   을 포함하여 이루어진 패킷 스위칭 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   시스템 제어기와 접속되어 상기 셀 손실 카운팅수단으로부터 셀 손실치를 입력받아 상기 시스템 제어기로 전달하고, 상기 시스템 제어기의 명령을 수신하여 상기 출력그룹주소 발생수단의 그룹주소 정보를 변경하며, 상기 셀 손실 카운팅수단의 재시동 및 상기 역방향흐름제어 요청수단으로 요청신호 발생과 해제에 따르는 한계치 값을 전달하는 시스템 제어기 접속수단

   을 더 포함하여 이루어진 패킷 스위칭 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 다수개의 우회링크를 통해 상기 라우팅수단으로부터 입력된 셀의 라우팅 태그 값에 따라 입력된 셀의 유효 여부를 결정하는 셀 플래그를 설정하여 상기 재순환 경로 설정수단으로 제공하는 셀플래그 발생수단

   을 더 포함하여 이루어진 패킷 스위칭 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 셀플래그 발생수단은,

   상기 우회링크를 통해 입력된 셀의 라우팅 태그 값이 이미 출력경로가 다 할당된 상태임을 나타내는 널 값이면 무효한 셀로 플래그 값을 설정하고, 상기 입력된 셀의 라우팅 태그 값이 출력경로가 다 할당되지 않음을 나타내는 임의의 주소 정보가 포함되어 있으면 유효한 셀로 플래그 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 출력그룹주소 발생수단은,

   출력포트 수가 임의의 자연수 N인 경우 상기 N 개의 주소 송출 로직을 구비하며, 상기 각 주소 송출 로직으로부터 송출되는 출력포트 주소는 상기 N개의 비트로 구성되어 각 비트가 각각의 출력포트와 연관을 갖는 비트 어드레싱 방식을 사용하고, 상기 N개의 주소 송출로직은 동일한 목적지 주소정보를 동시에 1개에서 N개까지 송출할 수 있으며, 상기 각 주소송출로직의 주소정보는 시스템에서 요구되는 출력포트 구성에 따라 동적으로 임의의 주소 정보로 변환되도록 구성된 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 라우팅수단은,

   동시에 다수의 목적지 주소 정보를 갖는 셀의 목적지 주소를 상기 출력그룹 주소 발생수단으로부터 제공된 출력포트 주소들과 비교하여 주소가 동일한 다수개의 출력포트로 하나의 입력셀을 동시에 출력하는 멀티캐스팅 기능과,

   상기 출력그룹 주소 발생수단으로부터 제공된 주소 정보들 중 같은 주소정보가 임의의 자연수 m개인 경우 입력되는 셀 중 같은 목적지 주소 정보를 갖는 셀들을 최대 m개까지 동시에 출력하는 멀티채널 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 라우팅수단은,

   다수개의 스위칭소자를 이용하여 크로스바 형태로 구성하되, 각 행, 각 열의 다수개의 스위칭소자는 각 행과 접속되어 있는 다수의 입력포트로부터 셀을 입력받고, 각 열과 접속된 상기 출력그룹주소 발생수단으로부터 각 출력포트별 주소를 입력받아 각 입력셀의 목적지 주소와 비교하여 주소가 동일하고, 윗 행의 스위칭소자에서 출력 링크가 이미 할당되지 않은 상태인 경우 입력셀에 대한 출력 링크를 할당한 후, 상기 입력 셀에 부가된 라우팅 태그의 목적지 주소들 중 할당된 출력링크에 해당하는 목적지 주소를 널 값으로 변환시켜 송출하는 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 스위칭소자는,

   상기 출력그룹주소 발생수단으로부터 출력포트 주소를 입력받아 윗 행의 상기 스위칭소자에서 경로가 설정되지 않고, 입력된 셀의 목적지 주소와 상기 출력포트 주소가 동일한 경우에는 연결식별자를 임의의 값으로 설정하고, 경로설정상태를 임의의 값으로 설정하여 아래 행의 상기 스위칭소자로 출력하고, 입력된 셀의 라우팅 태그를 수정하여 다음 열의 상기 스위칭 소자로 출력하며, 그렇지 않고 윗 행의 상기 스위칭소자에서 이미 경로가 설정되었거나, 또는 입력된 셀의 목적지 주소와 상기 출력포트 주소가 동일하지 않은 경우에는 경로설정상태정보와 입력셀의 라우팅 태그의 변화없이 그대로 출력하는 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
9. 제 3 항에 있어서,

   상기 재순환 경로 설정수단은,

   상기 셀플래그 발생수단으로부터 입력된 플래그가 무효셀을 나타내면 재순환 출력링크를 설정하지 않고, 입력된 플래그가 유효셀을 나타내면 윗 행에서 재순환 출력링크가 설정되지 않은 경우에 재순환 출력링크를 설정하는 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 재순환 경로 설정수단은,

    다수개의 스위칭소자를 이용하여 변형된 크로스바 네트워크 형태로 입력포트의 수가 임의의 자연수 M이고, 출력포트 중 재순환 경로 경로의 수가 R이고, 상기 셀손실 카운팅수단으로 출력되는 포트수가 N인 네트워크를 구성하되, 상기 각 행, 열의 스위치 소자는 상기 셀플래그 발생수단으로부터 입력된 플래그 값이 유효셀을 나타내고, 윗 행의 상기 스위칭소자에서 해당되는 재순환 링크를 설정하지 않았으면 재순환 링크를 할당하고, 경로설정상태 정보를 변경하여 아래 행의 상기 스위칭소자로 출력함과 동시에 플래그 값을 변경하여 다음 열의 상기 스위칭소자로 출력하는 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 동기화수단으로부터 제공된 재순환 셀을 상기 라우팅수단의 윗 행의 입력포트들로 입력되게 하고, 새로 입력되는 셀은 상기 라우팅수단의 아래 행의 입력포트로 입력되도록 하여 상기 재순환된 셀들이 상기 새로 입력된 셀에 비해 우선적으로 출력링크를 할당받을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
12. 제 3 항에 있어서,

    상기 역방향 흐름제어 요청수단은,

    상기 시스템 제어기 접속수단에 의해 상한 및 하한 임계치가 설정된 후, 상기 재순환 경로상의 셀 점유율을 매 셀 시간마다 조사하여 상기 점유율이 상한값 이상이면 셀 제공원으로 역방향 흐름제어 요청신호를 전달하고, 상기 흐름제어 요청신호가 발생된 후에 상기 재순환 경로의 점유율이 하한값 이하가 될 때까지 상기 흐름제어 요청신호를 유지하며, 상기 점유율이 하한값 이하가 되면 상기 흐름제어 요청신호를 해제하는 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 상한값과 하한값은 모두 1이상 총 재순환 경로 수 이하이고, 상기 하한값은 상한값보다 작도록 설정되는 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 역방향 버퍼링 제어수단은,

    각 출력포트별로 입력되는 상기 역방향 흐름제어 요청신호들을 조사하여 상기 요청신호가 흐름제어를 원하는 활성화 상태이면 상기 요청신호에 대응되는 출력포트로의 셀 라우팅을 억제시키고, 상기 라우팅이 금지된 셀들을 상기 재순환 경로 설정수단을 통해 상기 흐름제어 요청 신호가 해제될 때까지 재순환 시켜 송출이 억제된 셀들의 버퍼링 효과를 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 역방향 버퍼링 제어수단은,

    상기 출력그룹주소 발생수단으로부터 제공되는 출력그룹 주소정보들 중 상기 역방향 흐름제어가 요청된 출력포트들의 주소정보를 널(Null) 값으로 변경하여 제공하며, 상기 역방향 흐름제어 요청신호가 해제되면 상기 널 값을 갖는 주소정보를 원래의 주소정보로 복원하여 제공하는 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 역방향 버퍼링 제어수단은,

    다수개의 셀 수신원으로부터 입력된 역방향 흐름제어 요청신호를 각각 셀 클럭에 따라 래치하는 다수개의 래치수단;

    상기 다수개의 래치수단의 출력을 입력받고, 일대일 대응하는 상기 출력그룹주소 발생수단의 출력그룹 주소정보를 입력받아 논리곱하는 제1 논리곱수단; 및

    상기 다수개의 래치수단의 출력을 입력받아 논리곱하여 상기 오류셀 제거수단으로 제공하는 제2 논리곱수단

    을 포함하여 이루어진 패킷 스위칭 장치.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 다수개 래치수단 각각은,

    셀 클럭신호에 동기되어 매 셀 타임마다 상기 셀 수신원으로부터 제공된 역방향 흐름제어 요청신호를 갱신하는 플립플롭을 포함한 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
18. 제 3 항에 있어서,

    상기 오류셀 제거수단은,

    상기 라우팅수단으로부터 우회링크를 통해 출력되는 셀들 중 최우선 순위를 갖는 셀을 입력받아 상기 역방향 버퍼링 제어수단의 제어신호에 따라 재순환경로 설정수단의 최우선순위 링크로 입력시키거나, 외부로 출력하는 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 오류셀 제거수단은,

    상기 역방향 버퍼링 제어수단으로부터 역방향 버퍼링 제어 동작이 수행중임을 통지받으면 상기 라우팅수단의 최우선 순위를 갖는 입력링크를 통해 입력된 셀을 상기 재순환 경로 설정수단으로 출력하고, 상기 역방향 버퍼링 제어 동작이 수행되지 않음을 통지받으면 상기 최우선 입력링크를 통해 입력된 셀을 외부로 출력하는 선택기를 포함한 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
20. 제 3 항에 있어서,

    상기 셀손실 카운팅수단은,

    재순환 경로를 할당받지 못한 셀들을 손실 처리하는 상기 재순환 경로 설정수단의 출력포트에 일대일 대응하는 카운터를 구비하되, 상기 카운터를 링 형태로 구성하고, 카운트 값이 소정의 한계치가 되면 캐리 플래그를 발생하는 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.
21. 제 3 항에 있어서,

    상기 패킷 스위칭 장치를 단위 스위치로 하여 다단상호접속망 구성 방식에 따라 확장 스위치를 구성하고, 단간의 단위 스위치가 상기 역방향 흐름제어 요청수단과 상기 역방향 버퍼링 제어수단을 이용하여 단간의 트래픽 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는 패킷 스위칭 장치.