KR20010057812A

KR20010057812A - 멀티프로토콜 레이블 스위칭 망의 에지 라우터에서의비동기전달모드 스위치 정합장치

Info

Publication number: KR20010057812A
Application number: KR1019990061222A
Authority: KR
Inventors: 여환근; 정연쾌
Original assignee: 오길록; 한국전자통신연구원
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2001-07-05

Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

MPLS 망의 에지 라우터에서의 비동기전달모드 스위치 정합장치.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

MPLS 망의 에지 라우터에서 ATM 망과 접속되어, 상이한 구조의 셀 프레임의 상호 변환 기능을 제공하는 정합장치를 제공함.

3. 발명의 해결방법의 요지

송신될 셀을 저장하는 제1 저장수단; 상위 프로세서로부터 전달된 스위치의 출력포트에 관한 정보를 저장하는 출력포트 정보 저장수단; 상기 제1 저장수단에 저장된 송신 셀을 읽어, 상기 출력포트 정보 저장수단에 저장된 정보를 추가하여 로컬 내부 셀로 변환하는 송신 셀 변환수단; 루프백 기능의 제공을 위한 셀 경로 선택수단; 스위치 링크를 통해 수신되는 클럭에 동기되어 수신되는 로컬 셀 프레임 구조를 표준 셀 프레임 구조로 변환하는 수신 셀 변환수단; 및 상기 수신 셀 변환수단에 의해 변환된 수신 셀을 저장하는 제2 저장수단을 포함한다.

Description

멀티프로토콜 레이블 스위칭 망의 에지 라우터에서의 비동기전달모드 스위치 정합장치{ATM SWITCH INTERFACE DEVICE IN THE ATM SWITCH BASED MPLS EDGE ROUTER SYSTEM}

본 발명은 비동기전달모드(ATM) 스위치를 기반으로 하는 초고속 멀티프로토콜 레이블 스위칭(MPLS: Multi-Protocol Label Switching) 망의 에지 라우터에서 백플레인을 통해 622Mbps전송속도를 지원하는 스위치의 각 포트와의 연동을 위한 ATM 스위칭 정합장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 종래의 155Mbps전송 속도로 ATM 셀 처리를 수행하는 상용 분리/재결합(SAR) 칩을 사용해서 622Mbps 물리적인 전송속도를 갖는 ATM 스위치 포트와 효율적으로 연동이 가능한 ATM 셀 정합장치에 관한 것이다.

근래 정보화 사회로의 급속한 변천과 이를 지원하는 다양한 기술개발에 힘입어, 인터넷 통신의 수요가 기하급수적으로 확산되고 있다. 이러한 인터넷의 확산을 효과적으로 지원하기 위하여 통신망의 성능을 향상시키기 위한 다양한 기술이 연구 개발되어 왔다. 이 중 ATM 기술은 고속 데이터 링크 계층의 성능을 대폭 개선시키는 핵심 기반 기술로 활용되고 있으며, 최근에는 인터넷 프로토콜을 처리해야 하는 네트워크 계층 라우팅 노드에서의 처리능력을 초고속화 하기 위한 기가비트 라우터의 연구 개발의 필요성이 크게 대두되고 있다. 특히, 최근에는 초고속의ATM망을 기반으로 한 인터넷 통신의 고속화를 위한 하나의 대안으로 멀티프로토콜 레이블 스위치(MPLS) 개념을 적용한 초고속 MPLS 라우터의 기술이 핵심 기술로 부상되고 있다. MPLS 라우터의 구성은 크게 라우팅 제어 프로세서 장치와, 인터넷 패킷 포워딩 장치, 및 다양한 속도를 지원하는 라인정합 장치가 필요하며, 이들 장치들을 고속으로 상호 연결해 주는 수단으로 ATM 스위치가 적용되어 라우터의 패킷 데이터 처리능력을 기가비트 속도까지 확장이 가능하다. 종래의 인터넷 통신은 스토어-포워딩 방식에 의해 패킷이 여러 단계의 라우터를 거쳐야 함에 따른 패킷의 지연과, 전화망을 활용한 저속의 전송속도에 따라 고성능 개인용 컴퓨터(PC)에서 요구하는 다양한 인터넷 멀티미디어를 수용하는데 있어, 결정적인 제약 요소가 되고 있다.

따라서, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 초고속 MPLS 라우터 시스템을 구현함에 있어 현재 상용화 되고 있는 155Mbps급의 분리/재결합(SAR) 칩이 적용된 라우팅 제어 프로세서 장치나 IP 포워딩 장치를 각 포트당 622Mbps의 전송속도를 갖는 초고속 ATM 스위치와 백플레인을 통해 직접 연동함에 따라 상이한 구조를 갖는 로컬 셀 프레임 포맷의 변환기능, 송수신 상의 에러검출 기능 및 622Mbps급의 안정된 데이터 송수신 경로와 신뢰성을 고려한 이중화 경로 선택기능 등의 제반 요구조건을 만족하는 ATM 스위치 정합장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 본 발명이 적용되는 멀티프로토콜 레이블 스위칭(MPLS) 망의 에지 라우터의 전체 구성도.

도2는 본 발명이 적용되는 라우팅 제어 프로세서의 블록 구성도.

도3은 본 발명에 따른 비동기전달모드 스위치 정합장치의 전체 구성도.

도4는 본 발명에 따른 송신 셀 변환부의 상세 기능 블록 구성도.

도5는 본 발명에 따른 수신 셀 변환부의 상세 기능 블록 구성도.

도6은 표준 ATM셀 프레임과 스위치와의 정합을 위한 로컬 셀 프레임의 상호 변환 관계를 도시한 셀 프레임 구조도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 송신 셀 저장부 31 : 송신 셀 변환부

32 : GTL 송신부 33 : GTL 수신부

34 : 셀 경로 선택부 35 : 제어 레지스터 및 출력포트 테이블

36 : ISA 버스 정합부 37 : 수신 셀 변환부

38 : 수신 셀 저장부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 멀티프로토콜 레이블 스위칭 망의 에지 라우터에서의 ATM 스위칭 정합장치에 있어서, 송신될 셀을 저장하는 제1 저장수단; 상위 프로세서로부터 전달된 스위치의 출력포트에 관한 정보를 저장하는 출력포트 정보 저장수단; 상기 제1 저장수단에 저장된 송신 셀을 읽어, 상기 출력포트 정보 저장수단에 저장된 정보를 추가하여 로컬 내부 셀로 변환하는 송신 셀 변환수단; 루프백 기능의 제공을 위한 셀 경로 선택수단; 스위치 링크를 통해 수신되는 클럭에 동기되어 수신되는 로컬 셀 프레임 구조를 표준 셀 프레임 구조로 변환하는 수신 셀 변환수단; 및 상기 수신 셀 변환수단에 의해 변환된 수신 셀을 저장하는 제2 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명이 적용되는 MPLS 에지 라우터의 전체 구성도이다.

MPLS 에지 라우터는 다양한 속도의 입출력 라인을 수용하는 라인정합 모듈군(1), 인터넷 프로토콜(IP) 패킷 셀의 고속 포워딩 기능을 수행하는 IP 포워딩 모듈군(3), 에지 라우터 내의 자원관리와 라우팅 프로토콜을 처리하는 라우팅 프로세서 모듈(4)들이 고유한 로컬 셀 프레임 형태를 유지하는 고속의 스위치 정합링크(5)가 백플레인을 통해 ATM 스위치 모듈(2)의 해당 포트와 연결된다. 상기 시스템 구성에서 스위치 모듈(2)과 라우팅 프로세서 모듈(4)은 시스템의 신뢰성 및 가용성을 고려하여 모듈의 이중화 구성도 가능하다.

상기 시스템을 통해서 IP 패킷이 처리되는 동작을 살펴보면, 먼저 라인정합 모듈(1)로 입력되는 표준 셀 형태의 IP 패킷은 라인정합 모듈(1)내에서 가상경로식별자(VPI)/가상채널식별자(VCI) 테이블 조회에 따라 정해진 ATM 스위치 출력포트의 경로에 대한 정보를 추가하여 로컬 셀 프레임 형태로 변환되어 스위치 정합링크(5)를 통해 ATM 스위치 모듈(2)로 전달된다. 이 때, 스위치 정합링크(5)는 각 스위치 포트별로 8비트의 병렬 데이터 신호, 1비트 패리티 신호, 셀 프레임의 시작을 알려주는 1비트 셀시작신호(SOC) 및 극성을 갖는 100Mhz의 두 클럭 신호로 구성되며, 68바이트 길이의 프레임 단위로 송수신이 이루어진다. ATM 스위치 모듈을 통과한 IP 패킷 셀은 IP 포워딩 모듈(3)이나 라우팅 프로세서 모듈(4)로 전달된 후, ATM 적응계층(AAL)-5에 의한 셀 재조립 과정을 통해 IP 패킷으로 복원된 후, IP프로토콜 처리나 새로운 IP 헤더의 변환이 이루어져 해당 스위치 경로를 통과해서 다른 라인정합 모듈을 통해 출력된다. 따라서 상기의 동작이 수행되기 위해서 각 모듈에서는 공통적으로 표준 53바이트 셀 프레임 구조에서 68바이트 길이의 로컬 셀 프레임 구조로의 상호 변환과정이 필수적으로 수행되어야 하며, 특히 전송의 지연없이 안정되게 스위치와의 정합이 이루어져야 한다.

도2는 본 발명이 적용된 구성의 일례로 도시한 라우팅 제어 프로세서의 블록 구성도 이다.

도2는 고성능 범용 프로세서 장치에 본 발명의 ATM 스위치 정합장치를 부가하여 구성된 MPLS 라우팅 처리 프로세서 모듈의 구성도 이다.

프로세서 장치와 ATM 스위치 정합장치(15)간에는 상용 분리/재결합(SAR)칩에서 지원되는 표준 유토피아 전송링크와 아이사(ISA) 버스를 통해서 접속이 이루어지므로, 두 장치간의 독립성을 가질 수 있다. 현재 적용된 분리/재결합(SAR) 칩은 155Mbps 처리가 가능하며, 향후 622Mbps 전송속도를 지원하는 칩을 프로세서 장치에 적용하더라도 본 발명의 ATM 스위치 정합장치를 활용할 수 있다.

도3은 본 발명에 따른 ATM 스위칭 정합장치의 블록 구성도이다.

본 발명에 따른 ATM 스위칭 정합장치는 크게 ATM 스위치 방향으로 전달되는 송신부의 기능과 스위치로부터 수신되는 수신부 기능 및 프로세서 장치로부터 제어를 받는 기능으로 분류된다.

도3에서 각 기능 블록에서 수행되는 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 송신셀 저장부(30)와 수신셀 저장부(38)는 선입선출(FIFO) 방식의 메모리로서, 분리/재결합(SAR) 칩의 처리속도(155Mbps)와 스위치 링크 전달속도(622Mbps)간의 차이를 완화시키는 역할을 담당하는 것으로, 송/수신 셀의 저장 기능을 수행한다. 특히, 스위치로부터 셀이 수신되는 경우 수신 셀 저장부(38)에서 넘치는 현상이 예상될 수 있으나, 실제 셀 트래픽의 분포를 보면 무효(idle) 셀의 분포가 유효 셀의 분포 보다 일반적으로 훨씬 크기 때문에, 실제 수신 셀 저장부(38)의 넘침 현상은 거의 발생하지 않는다. 이는 무효 셀들이 수신 셀 변환부(37)에서 1차로 걸러지고, 유효셀들만 수신되게 함으로써, 상호 데이터 전달 속도의 차이를 해결한다. 또한 향후 622Mbps를 지원하는 분리/재결합(SAR) 칩을 적용할 경우에는 상기 문제는 쉽게 해결된다.

도2의 분리/재결합(SAR) 처리부(27)로부터 전송되는 53바이트 셀 프레임의구조(도6의 1)와 스위치 링크에서 요구되는 68바이트의 로컬 셀 프레임 구조가 서로 상이함에 따라 이러한 문제를 송신 셀 변환부(31)와 수신 셀 변환부(37)에서 각각 처리한다. 특히, 송신 셀 변환시에는 스위치의 출력포트에 관한 정보가 추가되어야 하며, 이 추가 정보는 ISA버스 정합부(36)와 제어 레지스터 및 출력포트 테이블(35)을 통해 상위 프로세서 장치로부터 미리 정의된 값으로 자동 삽입이 이루어진다. 이 외에도 송신 셀 변환부(31)에서는 스위치 링크의 이중화 경로 구성이 가능하도록 분리 송신경로도 제공한다. 이와 반대로 셀 수신시에는 이중화된 스위치 링크 경로와 시험성을 고려한 내부 루프백 경로에 대해 셀 경로 선택부(34)를 통해 제공된다. 이 때, 셀 경로의 선택은 제어 레지스터내의 해당 비트를 프로그램을 통해 미리 세트함으로써 수행된다. 이어서, 수신 셀 변환부(37)에서는 상기 송신과정의 경우와는 역으로 스위치 링크로부터 수신되는 클럭에 동기를 맞추어 로컬 셀 프레임 구조를 표준 셀 프레임 구조로 변환한 후, 이를 수신셀 저장부(38)에 쓰는 일련의 동작을 제어한다.

도4는 상기 도3의 송신 셀 변환부의 상세 기능 블록 구성도 이다.

입력 버퍼(311)는 송신 셀 저장부(도3의 30)가 비어있는 경우, 무효(idle)셀 발생부(313)로부터 무효셀을 입력시켜 로컬 셀 구조로 변환한 후, 스위치 링크로 계속 송신하고, ATM 스위치 모듈에서는 이를 통해 스위치 링크 상의 클럭신호와 주기적인 프레임 신호 및 입력되는 데이터 신호의 패리티 검사를 수행함으로써, 장애 상태를 조기에 검출하는데 이용한다. 이 외에도 송신 클럭 발생부(315)에서는 100MHz의 송신 클럭신호를 공급하고, 모든 송신 동작은 이 클럭의 동기에 따라 동작이 이루어진다. 68 카운터 회로(314)는 주기적으로 68바이트 길이의 로컬 셀 프레임의 시작신호를 발생하고, 바이트 쉬프트 회로(312)는 클럭신호에 따라 9비트 쉬프트가 되면서 프레임의 중간에 추가되어야 할 정보의 삽입이 지연없이 이루어지도록 한다. 또한 패리티 발생부(316)는 스위치 링크상에서 야기될 수 있는 데이터 신호의 장애를 검출하기 위해, 매 출력 데이터에 대한 홀수 패리티 신호를 만들어 데이터 신호와 함께 스위치 링크로 송신한다. 출력 버퍼(317)에는 스위치로 전송될 프레임들이 저장되어, 스위치 링크를 통해 전송된다. 그리고, 송신 FIFO 제어회로(318)는 송신 셀 저장부(30)를 제어한다.

도5는 본 발명에 따른 수신 셀 변환부의 상세 기능 블록 구성도 이다.

입력 버퍼(371)로 들어오는 데이터 신호에 대한 홀수 패리티 체크가 패리티 체크회로(372)에서 수행되고, 이와 병행하여 프레임 시작신호가 프레임 동기회로(374)에서 감지된 후, 부가 정보에 대한 위치를 파악하는 참조신호로 사용된다. 따라서, 입력되는 로컬 셀 프레임은 도6의 2에 따라 먼저 무효셀 바이트 검사회로(376)에 의해 무효 셀 여부가 확인되어, 무효 셀이면, 바이트 쉬프트 회로(373)를 클리어하고, 다음 프레임 시작신호가 검출될 때까지 데이터의 쉬프트를 금지한다. 만일 유효셀 인 경우, ATM 헤드정보에 대한 HEC값을 HEC발생회로(377)에서 계산하여, 이를 바이트 쉬프트 회로(377)에 삽입하여 표준 ATM 셀 프레임으로 변환하며, 이것은 FIFO 쓰기 제어회로(378)에 의해 도3의 수신셀 저장부(38)에 저장된다. 한편, 클럭 수신부(375)는 스위칭 링크를 통해 수신된 클럭 신호를 각 회로에 공급하는 기능을 수행한다.

도6은 표준 ATM셀 프레임과 스위치와의 정합을 위한 로컬 셀 프레임의 상호 변환 관계를 도시한 셀 프레임 구조도 이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같이 구성되어 동작하는 본 발명은 기가비트급의 초고속 라우터 시스템에 있어 라우팅 프로토콜 제어를 위한 프로세서 장치나 IP 패킷 포워딩 장치 등이 ATM 스위치와의 접속을 위한 정합 기능을 제공하여, 시스템의 고 신뢰성 및 고 가용성에 따라 스위치와 프로세서 장치의 이중화 구조에 적합한 이중화 전달 경로를 필요로 하는 경우에 본 발명을 활용하여 리던던시를 갖는 안전한 통신 정합 수단을 제공할 수도 있고, ATM 교환시스템의 스위치 장치와 연동되는 다양한 기능을 갖는 신호처리 장치나 호 제어 프로세서 장치, 및 라인정합 장치에서 ATM 셀 정합기능을 제공할 수 있다.

Claims

멀티프로토콜 레이블 스위칭 망의 에지 라우터에서의 ATM 스위칭 정합장치에 있어서,

송신될 셀을 저장하는 제1 저장수단;

상위 프로세서로부터 전달된 스위치의 출력포트에 관한 정보를 저장하는 출력포트 정보 저장수단;

상기 제1 저장수단에 저장된 송신 셀을 읽어, 상기 출력포트 정보 저장수단에 저장된 정보를 추가하여 로컬 내부 셀로 변환하는 송신 셀 변환수단;

루프백 기능의 제공을 위한 셀 경로 선택수단;

스위치 링크를 통해 수신되는 클럭에 동기되어 수신되는 로컬 셀 프레임 구조를 표준 셀 프레임 구조로 변환하는 수신 셀 변환수단; 및

상기 수신 셀 변환수단에 의해 변환된 수신 셀을 저장하는 제2 저장수단

을 포함하는 멀티프로토콜 레이블 스위칭 망의 에지 라우터에서의 ATM 스위칭 정합장치.
제 1 항에 있어서,

상기 송신 셀 변환수단은,

상기 제1 저장수단에 저장된 셀을 읽기 위해 제어신호를 발생하는 제1 메모리 제어수단;

상기 제1 저장수단으로부터 읽은 셀을 버퍼링하는 제1 버퍼링수단;

상기 제1 저장수단에 셀이 없는 경우에 무효셀을 발생하여 상기 제1 버퍼링수단에 제공하는 무효셀 발생수단;

송신 클럭을 발생하는 수단;

로컬 셀 프레임의 시작신호를 발생하는 수단;

상기 송신클럭에 동기되어 상기 제1 버퍼링수단으로부터 전달된 셀에 추가 정보를 부가하여 로컬 셀 프레임 구조로 변환하는 바이트 쉬프팅수단; 및

상기 로컬 셀 프레임의 패리티 비트를 발생하는 패리티 발생수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티프로토콜 레이블 스위칭 망의 에지 라우터에서의 ATM 스위칭 정합장치.
제 1 항에 있어서,

상기 수신 셀 변환수단은,

스위치 링크를 통해 수신되는 셀을 임시 저장하는 제2 버퍼링수단;

상기 제2 버퍼링수단에 버퍼링된 수신 셀의 패리티를 검사하는 수단;

상기 스위치 링크를 통해 수신되는 수신클럭을 각 기능부에 공급하는 클럭 수신수단;

상기 수신되는 셀의 프레임 시작 신호를 감지하는 프레임 동기수단;

수신되는 셀을 쉬프팅하는 바이트 쉬프팅수단;

상기 프레임 동기수단에 의해 감지된 셀이 무효 셀인지 유효 셀인지를 검사하여, 무효 셀인 경우 상기 쉬프팅수단의 동작을 정지시키는 무효셀 검사수단;

유효 셀인 경우 셀의 헤드 정보에 대한 HEC 값을 계산하여 상기 바이트 쉬프팅수단에 제공하는 HEC 발생수단; 및

상기 제2 저장수단을 제어하여 수신 셀을 저장시키는 제2 메모리 제어수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티프로토콜 레이블 스위칭 망의 에지 라우터에서의 ATM 스위칭 정합장치.