KR20010063940A - 복수개의 플레인으로 구성된 셀/패킷 스위칭 시스템 - Google Patents

복수개의 플레인으로 구성된 셀/패킷 스위칭 시스템 Download PDF

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KR20010063940A
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Abstract

본 발명은 직렬 비트 스트림 입출력으로 정합되는 대용량 크로스포인트/크로스바 스위치를 고속으로 스위칭하기 위한 셀/패킷 스위칭 시스템에 관한 것으로서, 다중 플레인을 구성하고 순차적으로 활성화시켜 동작시킴으로써 동일한 입출력 동작 속도로 스위칭하는 복수개의 플레인으로 구성된 셀/패킷 스위칭시스템을 제공하기 위하여, 셀 또는 패킷을 고속으로 스위칭하는 대용량 스위치를 비동기 크로스포인트 또는 크로스바 스위치로 구현하는 복수개의 플레인으로 구성된 셀/패킷 스위칭 시스템에 있어서, 상기 고속으로 입력되는 상기 셀/패킷을 저장하여 대기시키는 입출력 버퍼링 수단; 상기 입출력 버퍼링 수단과 고속의 직렬 비트 스트림 입출력으로 정합하고 스위칭하기 위하여 복수의 플레인으로 구성한 크로스포인터/크로스바 스위칭 수단; 상기 입출력 버퍼링 수단에 저장된 상기 셀/패킷에 대한 출력 제어를 위한 중재 기능을 수행하며, 상기 크로스포인터/크로스바 스위칭 수단으로 형상 변경 정보를 출력하고, 복수개의 상기 크로스포인터/크로스바 스위칭 수단을 순차적으로 활성화하여 형상 변경 정보를 출력하는 셀 중재 수단을 포함하며 , 고속 셀/패킷 스위칭 시스템에 이용됨.

Description

복수개의 플레인으로 구성된 셀/패킷 스위칭 시스템{Cell/Packet Switching System With Multiple Plane Operation}
본 발명은 직렬 비트 스트림 입출력으로 정합되는 대용량 크로스포인트/크로스바 스위치를 고속으로(셀 또는 패킷 단위로) 스위칭하기 위한 복수 개의 크로스포인트/크로스바 스위치로 구성된 셀/패킷 스위칭 시스템에 관한 것이다.
현재에는 인터넷 등의 폭발적인 수요로 인하여 높은 전송 대역폭을 요구하는 통신 서비스들이 늘어나고 있다. 이에 따른 기가비트 급의 인터페이스를 사용자에게 제공하기 위한 화이버 채널(Fibre Channel), 혹은 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet) 인터페이스 들이 속속 출현하였다.
스위치의 용량도 수십 기가 비트급 혹은 테라(Tera) 비트급으로 증대되고 있다. 이러한 대용량 고속 스위치를 구현하는 데는 직렬 비트 스트림 입출력 정합 구조의 크로스포인트/크로스바 스위치 구조가 가장 적절하다고 일반적으로 받아들여지고 있다.
상용 소자 제조 업체들은 이러한 수요에 부응하여 저가의 화이버 채널 및 기가비트급 직렬 인터페이스를 위한 디바이스와 직렬 비트스트림 입출력을 가진 크로스포인트/크로스바 스위치 제품을 제작 및 공급하고 있다. 이들 소자들의 직렬 인터페이스 속도 및 크로스포인트/크로스바 스위치의 직렬 입출력 속도와 용량도 계속 증가되고 있다. 따라서 이와 같은 상용 소자를 이용하여 시스템을 구축하는 경우 저가의 경제적인 시스템을 구성하는 것이 가능하다.
한편 원격 화상회의, 원격 교육, 홈 쇼핑, 온 라인 게임 등의 다양한 서비스를 수용하는 광대역 종합정보통신망(B-IDSN)도 급속하게 발전하고 있다. 그리고 이를 수용하기 위한 최적의 전송방식으로 비동기 전송 모우드(Asynchronous Transfer Mode, 이하 "ATM"이라 칭함)가 차세대 표준 전송 방식으로 채택되었다.
인터넷 등의 패킷 단위의 스위칭에 비하여 ATM은 전송 트래픽의 특성에 따른 서비스 품질을 보장하므로, 궁극적으로는 모든 전송 방식이 ATM 방식으로 통합 될 것이다. ATM 전송방식에서는 입력 데이터를 53바이트 크기의 ATM 셀(cell)로 나누어서 전송한다. 이러한 ATM 전송 방식에서는 ATM 스위치가 필수적이다. 따라서 기가비트 이터넷 및 화이버 채널 등의 인터페이스를 수용하는 대용량 ATM 스위치 네트워크를 구성하는 것이 요구된다.
이러한 대용량 ATM 스위치 네트워크를 구성하는 데 있어서 인터페이스 상의 호환성을 가지며 경제적인 시스템을 구성하기 위하여, 일반적으로 상용의 기가비트 이더넷 및 화이버 채널 인터페이스 소자와 직렬 비트 스트림 입출력을 가진 크로스포인트/크로스바 스위치 소자를 이용하고 있다.
크로스포인트/크로스바 스위치의 구조는 동기식 및 비동기식으로 나누어 지며 동기식 크로스포인트/크로스바 스위치는 내부 구조로 인해 병렬 또는 직렬 입출력 동작 속도의 증가에 제한을 갖는다. 이에 비하여 비동기식 크로스포인트/크로스바 스위치의 경우 기계적으로 스위칭이 이루어지므로 직렬 입출력 동작 속도는 계속 증가되고 있다.
종래의 기술에 따른 크로스포인트/크로스바를 사용하여 스위치를 구성한 실시예들을 크게 셋으로 나누면, 첫째, 신뢰도 향상을 위하여 ATM 스위치를 이중 플레인으로 구성하여 운용하는 기술, 둘째, 스위치망의 용량을 개선하기 위하여 ATM 스위치를 복수개의 플레인으로 구성하여 병렬 스위칭을 수행하는 기술, 마지막으로, 오류 발생으로 인하여 스위치에 미치는 영향을 줄이기 위하여 ATM 스위치를 복수개의 크로스포인트 프레인의로 구성하여 운용하는 기술 등이다. 다음의 세가지 종래 기술에 대하여 일예를 들어 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 이중 플레인으로 구성되어 운용하는 ATM 스위칭시스템의 일실시예 블럭도이다. 이를 참조하여 스위칭의 신뢰도를 향상시킨 기술에 대하여 설명한다.
ATM스위치를 이중 플레인으로 구성, 운용하는 방법(Patent Number:5,436,886, ATM switch in dual switch plane operation, 1995.7.25)은 도 1과 같이 스위칭 플레인(131,132), 라인 카드(111), 그리고 다중화부(121)로 구성한다.
신뢰도를 위하여 스위칭 플레인(131,132)을 이중으로 구성한다. 또한, 라인 카드(111)도 이중으로 구성하며, 다중화부(121)를 이중화된 라인 카드(111) 혹은 스위칭 플레인(131,132)과 완전 이중 연결 제어 기능을 수행하도록 하고 있다. 그러나, ATM 과 같은 53 옥텟의 짧은 크기 셀을 고속으로 스위칭하는 경우, 임의의 고장이나 장애가 발생할 수 있으며, 다량의 셀이 유실된다. 이 경우 스위칭 서비스를 하는 시스템, 특히, 교환기의 신뢰도는 떨어지고, 해당 교환기의 서비스를 받던 수많은 가입자들에게는 치명적인 결과를 초래할 수 있다. 따라서, 스위칭 되는 셀 내에 별도의 경보 비트를 두어서 각 구성 요소 및 이중 연결라인 상의 이상이 발견되는 즉시 이중화 절체를 수행하여 신뢰도를 개선한 기술에 관한 것이다. 특히, 다중화부(121)에서의 출력은 동일한 라인 카드(111) 혹은 스위치 플레인(131,132)의 데이터를 선택하여 출력할 수도 있으며 고장이나 장애시에는 각각 서로 다른 라인카드(111) 혹은 스위치 플레인(131,132)의 입력 데이터를 선택하여 출력한다.
도 2는 종래의 기술에 따른 다중 플레인으로 구성 병렬 스위칭을 수행하는 스위칭시스템의 일실시예 블럭도이다. 이를 참조하여 스위치망의 용량을 개선시킨 기술에 대하여 설명한다.
복수개의 플레인을 구성하여 병렬 스위칭을 수행하는 방법(Patent Number : US 5,832,303, Large Scale Interconnecting Switch Using Communication Controller Groups With Multiple Input-To-One Output Signal Lines and Adaptable Crossbar Unit Using Plurality Of Selector)은 대용량화 되어가는 스위치 네트워크의 용량을 증가시키기 위하여 도 2와 같이 데이터처리부(211~214), 통신제어부(221~224), 스위치중재부(231), 복수개의 크로스바 스위치(241~244)로 구성한다.
스위치 네트워크의 용량이 증대되면 통신제어부(221~223)와데이터처리부(211~214)의 개수가 증가하게 된다. 그러나 스위치 중재부(231)는 스위치의 데이터 충돌을 제어하는 수단으로 통신제어부(221~224)가 증가될수록 인터페이스되는 많은 신호선을 가져야 하며 구현 또한 복잡하게 된다.
이러한 제한점을 극복하기 위하여 통신제어부(221~222,223~224)를 4개 단위로 그룹화하며 각 그룹 당 하나의 통신제어부(221~222,223~224)만이 스위치중재부(231)로 라우팅 요구 정보를 출력하도록 하고 있다. 이를 위하여 그룹별 라우팅 요구 정보는 버스로 송수신하며, 이 버스의 중재를 위하여 4개의 통신 제어부(221~224) 중 하나가 마스터(Master)로 동작한다. 예를 들어, 일련번호가 가장 앞에 있는 통신제어부(221, 223)가 버스 중재 기능을 수행하도록 한다. 즉, 데이터처리부(211~214)로부터 통신제어부(221~224)로 데이터가 입력되면, 각각 나머지의 3개의 슬레이브 통신제어부(~222, ~224)는 버스 중재를 위한 요구 정보를 각각의 마스터 통신제어부(221,223)로 송신한다. 중재 요구를 수신한 각각의 마스터 통신제어부(221,223)는 4개의 통신제어부(221~222, 223~224)에 대한 버스 중재를 수행하여 임의의 통신제어부(221~224)에 대하여 버스 사용을 허락한다.
각각의 마스터 통신제어부(221,223)로부터 버스 사용 허락을 받은 통신제어부(221~224)는 스위치중재부(231)로 라우팅 요구 정보를 송신하고 라우팅 허락 정보를 받는다. 통신제어부(221~224)는 라우팅 허락 정보에 따라 해당 데이터를 크로스바(241~244)로 출력한다. 크로스바(241~244)는 통신제어부(221~224)로부터 출력된 복수개의 데이터를 병렬로 동시에 스위칭한 후, 통신제어부(221~224)로 출력한다. 통신제어부(221~224)는 입력된 병렬 데이터를 변환하여 데이터처리부(211~214)로 출력한다.
도 3은 종래의 기술에 따른 복수개의 자기 경로 크로스포인트 플레인을 이용한 대용량 고장 감내형 스위치시스템의 일실시예 블럭도이다. 이를 참조하여 오류 발생이 스위칭시스템에 미치는 영향을 줄일 수 있는 기술에 대하여 설명한다.
복수개의 자기 경로 크로스포인트 플레인을 이용한 대용량 고장 감내형 스위치(Patent Number : 5,130,984, Large Fault Tolerant Packet Switch Particularly Suited for ATM Communication)는 입력버퍼(311~313), 복수개의 자기경로 크로스포인터 플레인(321~323), 출력 버퍼(331~333) 및 연결중재부(341)로 구성된다.
입력 버퍼(311~313)는 입력된 셀/패킷을 버퍼에 저장한 후 연결 중재부(341)로 그룹 라우팅 요구 정보를 출력한다. 연결 중재부(341)로부터 라우팅 허락 정보를 수신하면, 입력 버퍼(311~313)는 복수개의 크로스포인터 플레인(321~323)으로 셀/패킷을 출력한다.
복수개의 크로스포인터 플레인(321~323)은 입력된 셀/패킷에 대한 K개의 그룹 스위칭 기능을 수행한 후 출력 버퍼(331~333)로 출력한다.
출력버퍼(331~333)는 복수개의 자기 경로 크로스포인터 플레인(321~323)에서 입력된 그룹 셀/패킷을 수신하여 개별 라우팅 기능을 수행하여 출력하는 기능을 수행한다.
한편, 자기 경로 크로스포인터 플레인(321~323)은 형상 변경을 위하여 연결 중재부(341)와 직접 정합하는 기능을 가지고 있지 않다. 그 대신 입력되는 셀/패킷의 라우팅 어드레스를 이용하여 형상 변경 기능을 수행하게 된다. 크로스포인터 플레인(321~323)의 형상 변경은 셀/패킷이 입력되기 전에 미리 이루어 져야 하므로 입력되는 셀/패킷은 다음 입력될 셀/패킷의 형상 정보를 가지고 입력된다. 따라서 크로스포인터 플레인(321~323)은 입력된 셀/패킷의 스위칭이 끝나는 순간 수신된 형상 정보를 이용하여 다음 셀/패킷의 스위칭을 위한 형상을 변경하게 된다. 이와 같이 수행되기 위하여 초기화 시 혹은 전원이 공급되는 경우 입력버퍼(311~313)에서는 무효 셀/패킷에 다음 출력될 셀/패킷의 라우팅 어드레스를 추가하여 출력한다.
또 하나의 특징으로 복수개의 크로스포인터 플레인(321~323)은 일정 시간 간격을 두고서 순차적으로 동작하고 있다. 이는 연결 중재부(341)가 하나의 크로스포인터 플레인에 대한 중재를 하는데 소용되는 중재 시간(tc) 때문이며 n개의 크로스포인터 플레인에 대한 중재를 수행하기 위하여 n * tc의 시간이 필요하다. 따라서, 연결중재부(341)는 순차적으로 중재 정보를 출력하며 복수개의 자기경로 크로스포인터 플레인(321~323)도 중재 시간 tc 간격으로 셀 타임 구간을 가지고 동작한다. 즉, 첫번째 자기경로 크로스포인터 플레인(321)이 셀을 전송하기 시작하면, 중재 시간(tc) 이후에 두번째 자기경로 크로스포인터 플레인(322)이 셀을 전송하기 시작하며 셀 타임 구간 이후에 K 번째 자기경로 크로스포인터 플레인(323)이 셀을 전송하기 시작한다.
이외에도 복수개의 자기경로 크로스포인터 플레인(321~323)으로 구성되고 그룹 스위칭하므로 임의의 라인에 고장이 발생하더라도 전체의 성능에 미치는 영향을 거의 없게되는 것이다.
그러나, 상술한 바와 같이, 비동기식 크로스포인트/크로스바 스위치를 사용하는 경우 형상 변경동안 내부 경로 지연 편차에 의해 비트 동기 및 워드 동기가 상실되어 스위칭된 출력 데이터가 일시적으로 보장 받을 수 없다. 따라서, 비동기식 크로스포인트/크로스바 스위치는 각 출력 포트별로 비트 동기 및 워드 동기를 다시 수행하여야 하며 이를 위한 포착(acquisition) 시간이 필요하게 된다. 이를 위한 추가적인 시간은 셀 또는 패킷에 추가하면 되며 이는 크로스포인트/크로스바 스위치의 입출력 데이터의 동작 속도를 증가시킴으로써 가능하다. 하지만, 비교적 큰 크기를 갖는 패킷과 달리 ATM 셀의 크기는 53옥텟이며, 53옥텟의 전송속도를 에스티엠(Standard Transfer Mode)-4c를 기준으로 환산하면, 셀 타임은 약 700ns, 에스티엠-16c를 기준으로 한 경우에는 약 175ns 정도이다.
이와 같이, 직렬 입출력 비트 스트림 입출력으로 정합되는 대용량의 크로스포인트/크로스바 스위치는 스위칭 시에 비트 및 워드 동기가 상실되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 비동기 크로스포인트/크로스바 스위치의 출력 데이터에 대한 비트 및 워드 동기를 위한 별도의 타임 구간을 보상하기 위하여 다중 플레인을 구성하고 순차적으로 활성화시켜 동작시킴으로써 동일한 입출력 동작 속도로 스위칭하는 복수개의 플레인으로 구성된 셀/패킷 스위칭시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 이중 플레인으로 구성되어 운용하는 ATM 스위칭시스템의 일실시예 블럭도.
도 2는 종래의 기술에 따른 다중 플레인으로 구성 병렬 스위칭을 수행하는 스위칭시스템의 일실시예 블럭도.
도 3은 종래의 기술에 따른 복수개의 자기 경로 크로스포인트 플레인을 이용한 대용량 고장 감내형 스위치시스템의 일실시예 블럭도.
도 4는 본 발명에 따른 복수 개의 플레인 크로스포인트/크로스바로 구성된 고속 셀/패킷 스위칭시스템에 대한 일실시예 블럭도.
도 5는 본 발명에 따른 도 4의 입출력 버퍼의 일실시예 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 도 4 내지 도 5에서 데이터 출력하는 상세 타이밍도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
4100,4200,4300 : 입출력버퍼 4500 : 셀/패킷 중재부
4410, 4420, 4430 : 크로스포인터/크로스바 스위치
5110 : 라인 인터페이스 5120 : 입력버퍼
5140,5150,5160 : 스위치 인터페이스
5130 : 다중화부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 셀 또는 패킷을 고속으로 스위칭하는 대용량 스위치를 비동기 크로스포인트 또는 크로스바 스위치로 구현하는 복수개의 플레인으로 구성된 셀/패킷 스위칭 시스템에 있어서,
상기 고속으로 입력되는 상기 셀/패킷을 저장하여 대기시키는 입출력 버퍼링 수단;
상기 입출력 버퍼링 수단과 고속의 직렬 비트 스트림 입출력으로 정합하고 스위칭하기 위하여 복수의 플레인으로 구성한 크로스포인터/크로스바 스위칭 수단; 상기 입출력 버퍼링 수단에 저장된 상기 셀/패킷에 대한 출력 제어를 위한 중재 기능을 수행하며, 상기 크로스포인터/크로스바 스위칭 수단으로 형상 변경 정보를 출력하고, 복수개의 상기 크로스포인터/크로스바 스위칭 수단을 순차적으로 활성화하여 형상 변경 정보를 출력하는 셀 중재 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 복수 개의 플레인 크로스포인트/크로스바로 구성된 고속 셀/패킷 스위칭시스템의 일실시예 블럭도이다. 도 4를 참조하여 본 발명의 고속 셀/패킷 스위칭시스템에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 스위칭시스템은 복수 개의 고속 셀/패킷 정합 기능을 갖는 입출력 버퍼(4100,4200,4300), 고속 직렬 비트 스트림 정합 기능을 갖는 복수개의 플레인비동기 고속 크로스포인터/크로스바 스위치(4410,4420,4430), 그리고 입력된 셀/패킷들에 대한 출력을 중재하는 셀/패킷 중재부(Arbiter)(4500)로 구성되어 있다.
입출력 버퍼(4100,4200,4300)는 고속으로 입력되는 셀/패킷을 버퍼에 저장하여 대기시키는 기능을 수행한다. 그리고 복수개의 플레인 비동기 크로스포인터/크로스바 스위치(4410,4420,4430)로 고속의 직렬 비트 스트림을 전송하여 입출력으로 정합되도록 한다.
크로스포인터/크로스바 스위치(4410,4420,4430)는 복수개의 입출력 버퍼(4100,4200,4300)로부터 수신된 직렬 비트 스트림을 비활성인 구간 동안에는 비트 동기와 워드 동기 기능을 수행한다. 다음으로, 크로스포인터/크로스바 스위치(4410,4420,4430)는 활성 구간 동안에는 수신된 셀/패킷 데이터를 출력하는 기능을 수행한다.
복수개의 플레인 비동기 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)는 상기 입출력 버퍼(4100,4200,4300)로부터 출력된 고속의 직렬 비트 스트림을 입출력으로 정합한다. 그리고 스위칭 기능을 수행하기 위하여 비동기 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)를 구성하고 비동기 스위칭 방식에서 필수적인 형상 변경 시 발생하는 비트 동기 및 워드 동기 상실에 따른 데이터 포착 시간 보상을 위하여 복수개의 플레인 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)를 구성한 후 순차적으로 활성화하여 동작한다.
이러한 복수 개의 플레인 비동기 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)는 셀/패킷 중재부(4500)에 의하여 형상 변경 제어를 받는다.
셀/패킷 중재부(4500)는 상기 입출력 버퍼(4100,4200,4300)의 버퍼에 저장된 셀/패킷에 대한 출력 제어를 위한 중재 기능을 수행한다. 그리고 복수개의 플레인 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)로 형상 변경 정보를 출력한다. 특히, 복수개의 플레인 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)를 순차적으로 활성화하여 형상 변경 정보를 출력하는 기능을 수행한다.
도 5는 본 발명에 따른 도 4의 입출력 버퍼의 일실시예 구성도이다. 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 입출력 버퍼의 구성 및 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
입출력 버퍼(4100,4200,4300)는 제 5도와 같이 라인 인터페이스(5110), 입력 버퍼(5120), 다중화부(5130), 스위치 인터페이스(5140~5160)로 구성된다.
입출력 버퍼(4100,4200,4300)으로 고속 의 셀/패킷(4101,4201,4301)이 입력된다. 제5도의 라인 인터페이스(5110)의 수신부에서 수신된 데이터로(4101,4201,4301)부터 직렬 클럭을 찾아내며 일정 패턴을 이용, 비트 동기와 워드 동기를 수행한다. 그리고, 워드 동기 후 입력 버퍼(5120)로 출력(5111)한다. 입력 버퍼(5120)에서는 라인 인터페이스(5110)로부터 입력된 데이터(5111)를 내부 버퍼에 저장하여 대기시킨 후 라우팅 요구 정보를 셀/패킷 중재부(4500)로 출력(4511,4512,4513)한다.
셀/패킷 중재부(4500)는 입력 버퍼(5120)로부터 수신된 라우팅 요구 정보(4511~4513)를 이용하여 다수의 입출력버퍼(4100,4200,4300)로부터 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)로의 출력에 대한 중재 기능을 수행한 후 각각의 입력 버퍼(5120)로 라우팅 허락 정보(4511~4513)를 출력한다.
셀/패킷 중재부(4500)로부터 라우팅 허락 정보(4511~4513)를 수신한 입력 버퍼(5120)는 대기하고 있는 셀/패킷 데이터를 스위치 인터페이스(5140,5150,5160)로 출력한다(5121). 이때, 입력 버퍼(5120)는 복수개의 플레인을 가지고 동작하는 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)와의 정합을 위하여 셀/패킷 데이터를 복수개의 스위치 인터페이스(5140,5150,5160)로 동시에 입력한다.
스위치 인터페이스(5140,5150,5160)의 송신부에서는 입력된 셀/패킷 데이터(5121)를 병/직렬 변환한 후 고속의 직렬비트 스트림 형태로 크로스포인터/크로스바 스위치(5410,5420,5430)로 출력한다(4141, 4151,4161).
한편 셀/패킷 중재부(4500)는 입력 버퍼(5120)에 대한 중재 기능을 수행한 후 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)로 형상 변경 정보(4531~4533)를 출력한다. 이때 복수개의 크로스포인트/크로스바 스위치(4410~4430)로 동시에 형상 변경 정보를 출력하지 않으며 복수개의 플레인 크로스포인트/크로스바 스위치(4410~4430)를 순차적으로 활성화하여 출력한다. 또한 활성화된 플레인에 대한 정보(4521,4522,4523)는 입출력 버퍼(4100~4300)로 출력된다.
복수개의 크로스포인터/크로스바 스위치(4410,4420,4430)는 스위치 인터페이스(5140,5150,5160)로부터 입력된 고속의 직렬 비트 스트림 데이터(4141,4151,4161,4241,4251,4261,4341,4351,4361)를 스위칭하여 입출력 버퍼(4100,4200,4300)로 출력(4142,4152,4162,4242,4252,4262,4342,4352,4362)한다. 이때 크로스포인터/ 크로스바 스위치(4410,4420,4430)의 형상 변경정보(4531~4533)는 셀/패킷 중재부(4500)의 제어를 받는다.
셀/패킷 중재부(4500)는 복수개의 플레인 중 선택된 활성 플레인에 대해서만 형상 변경 정보를 출력한다. 형상 변경 정보를 수신하여 활성화된 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)는 셀/패킷을 스위칭 한 후 즉시 비활성 플레인으로 천이되어 형상 변경 기능을 수행한다. 이는 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)가 다음 주기의 활성 모우드시 입력될 고속 셀/패킷의 스위칭을 준비하기 위해서이다.
이때 비동기 특성으로 인하여 고속의 직렬 비트 스크림에 대한 비트 동기 및 워드 동기가 상실된다. 따라서, 비활성 플레인은 상실된 비트 동기 및 워드 동기 포착을 위한 시간 동안 활성화되지 않는다. 즉, 복수개의 플레인 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)는 셀/패킷 중재부(4500)에 의하여 순차적으로 활성화되어 동작한다.
한편 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)의 개수(m)은 비트 동기 및 워드 동기 포착 시간(tWA)과 셀/패킷 시간(tS)에 따라 가변적이며 m = (tWA/ tS)이다.
일 예로서 셀/패킷 시간 tS= 200 ns, 비트 동기 및 워드 동기 포착 시간 tWA= 900 ns 인 경우 플레인의 개수 m = 5 이다. 따라서 짧은 크기의 고속 셀/패킷도 비동기 크로스포인트/크로스바 스위치(4410~4430)의 플레인 가변에 의하여 직렬 비트 스트림으로 스위칭하는 것이 가능하여 진다.
한편 입력 버퍼(5120)에서는 셀/패킷 중재부(4500)에서부터 라우팅 허락 정보를 수신한 후 버퍼에 대기 중인 셀을 즉시 출력하는 것이 아니며 상기와 같은 크로스포인터/크로스바 수단의 동작에 의하여 m배의 셀/패킷 시간 간격 이후에 출력한다.
스위치 인터페이스(5140,5150,5160)의 수신부는 복수개의 플레인 크로스포인트/크로스바 스위치(4410~4430)로부터 입력된 고속의 직렬 비트 스트림(4142,4152,4162,4242,4252,4262,4342,4352,4362)을 수신한다. 그리고 셀/패킷 중재부(4500)로부터 활성/비활성 플레인에 대한 정보(4521)를 수신한다.
스위치 인터페이스(5140,5150, 5160)는 활성/비활성 플레인 정보(4521)를 이용하여 활성 플레인으로부터 입력된 데이터이면, 다중화부(5130)로 입력된 데이터를 출력(5131~5133)한다. 그리고, 비활성 플레인 모우드이면, 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)의 형상 변경에 따라 상실된 비트 동기 및 워드 동기를 수행하여 동기형 모우드로 변환한다. 따라서 초기화 시나 처음 전원을 공급하는 경우 크로스포인터/크로스바 스위치(4410~4430)가 형상 변경을 하고 스위치 인터페이스(5140,5150,5160)는 이에 따른 비트 동기 및 워드 동기를 통한 동기형으로 변환될 때 까지 입출력 버퍼(4100,4200,4300)는 크로스포인터 스위치(4410~4430)로 무효 셀(Idle Cell)/패킷을 출력한다.
다중화부(5130)는 스위치 인터페이스(5140,5150,5160)로부터 입력된 데이터(5131,5132,5133)에 대하여 다중화를 수행하게 된다. 즉 순차적으로 활성화되어 동작하는 복수개의 플레인 크로스포인트/크로스바 스위치(4410~4430)로부터입력된 데이터 중 활성 플레인의 데이터를 순차적으로 선택하여 라인 인터페이스(5110)로 출력한다(5112). 그리고 이 데이터는 라인 인터페이스(5110)의 송신부에서 처리하여 출력한다(4102).
도 6은 본 발명에 따른 도 4 내지 도 5에서 데이터 출력하는 상세 타이밍도이다. 도 6을 참조하여 도 4내지 도 5에서 순차적으로 활성화되어 동작하는 복수개의 플레인 크로스포인트/크로스바 스위치(4410~4430)의 출력 데이터가 입출력버퍼(4100,4200,4300)의 다중화부(5130)에서 출력되기까지의 데이터 출력하는 타이밍에 대하여 상세하게 설명한다.
A,B,C,D,... 의 셀/패킷 데이터(4142,4152,4162)가 순차적으로 복수개의 플레인 크로스포인트/크로스바 스위치(4410~4430)으로부터 출력되면 스위치 인터페이스(4140,4150,4160)는 활성 플레인으로부터 수신된 셀/패킷은 동기화가 이루어져 있으므로 다중화 수단(5130)으로 A,B,C,D....를 출력(5131~5133)한다. 즉 라인 (4142)의 출력 데이터 A 셀/패킷은 tS구간 동안 스위치 인터페이스(5140)를 통과하여 출력한다. 그리고 tWA구간 동안 활성 플레인에서 비활성 플레인으로의 크로스포인트/크로스바 스위치(4410~4430)의 형상 변경에 따른 비트 동기 및 워드 동기를 통한 동기형 모우드 변환이 수행된다.
다음으로, 스위치 인터페이스(5140) 활성 모우드가 되며 D 셀/패킷을 출력하게 된다. 이와 같이, 각각의 스위치 인터페이스(5140,5150,5160)으로부터 출력된 A,B,C,D,E....의 셀/패킷을 다중화부에서 다중화하여 라인(5112)로 출력한다.
그리고, 다중화부(5130)는 순차적으로 활성 모우드의 출력 셀/패킷을 선택하여 출력한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은 고속 비동기식 크로스포인트 스위치를 이용하여 확장성을 갖는 대용량의 고속 셀 또는 패킷 스위치 네트워크를 구성하는 데 있어서 복수개의 플레인 스위칭을 수행함으로써 ATM 셀과 같은 아주 짧은 크기의 패킷에 대한 고속 스위칭을 별도의 입출력 속도 증가없이 동일한 동작 속도로서 효율적으로 수행하는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 셀 또는 패킷을 고속으로 스위칭하는 대용량 스위치를 비동기 크로스포인트 또는 크로스바 스위치로 구현하는 복수개의 플레인으로 구성된 셀/패킷 스위칭 시스템에 있어서,
    상기 고속으로 입력되는 상기 셀/패킷을 저장하여 대기시키는 입출력 버퍼링 수단;
    상기 입출력 버퍼링 수단과 고속의 직렬 비트 스트림 입출력으로 정합하고 스위칭하기 위하여 복수의 플레인으로 구성한 크로스포인터/크로스바 스위칭 수단;
    상기 입출력 버퍼링 수단에 저장된 상기 셀/패킷에 대한 출력 제어를 위한 중재 기능을 수행하며, 상기 크로스포인터/크로스바 스위칭 수단으로 형상 변경 정보를 출력하고, 복수개의 상기 크로스포인터/크로스바 스위칭 수단을 순차적으로 활성화하여 형상 변경 정보를 출력하는 셀 중재 수단
    을 포함하는 셀/패킷 스위칭 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입출력 버퍼링 수단은,
    상기 복수개의 크로스포인터/크로스바 스위칭 수단에서 출력되는 직렬 비트 스트림을 및 활성 플레인에 대한 정보를 수신하여 상기 크로스포인터/크로스바 스위칭 수단이 비활성인 구간동안 비트 동기와 워드 동기를 수행하고, 동기형으로 변환하며, 활성 구간 동안 수신된 셀/패킷을 출력하는 것을 특징으로 하는 셀/패킷 스위칭 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 크로스포인터/크로스바 스위칭 수단은 비동기 전송 모드(ATM) 방식으로 실현하는 것을 특징으로 하는 셀/패킷 스위칭 시스템.
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