KR20010077397A - 에이티엠 및 이더넷 트래픽을 효과적으로 처리할 수 있는고속 에이티엠 셀 스위치 기반의 고성능 스위치드 라우터시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 시스템 플랫폼에 의해 이더넷 망 및 ATM 망에 대한 이질적인 두가지 이상의 접속 기능을 동시에 제공하면서, 이더넷 및 LAN - emulated ATM 트래픽에 대한 고성능의 라우터 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 ATM 망 접속 유니트는 ATM 망으로부터 랜 에뮬레이션(LAN emulated)된 ATM 트래픽 및 셀 트래픽이 입력되면 상기 서버형 계층 3 처리 유니트로 전송하고, ATM 셀 트래픽의 OAM 셀 또는 신호셀이 입력되면 상기 라우팅 서버 유니트로 전송하는 기능을 수행하고; 상기 이더넷 망 접속 유니트는 입력되는 이더넷 트래픽이 사용자 트래픽이면, 직접 계층 3 처리 기능을 수행하여 상기 라우팅 서버 유니트를 거치지 아니하고 타 세그먼트의 가입자 접속 유니트로 포워딩시키고, 사용자 트래픽이 아니면, 상기 라우팅 서버 유니트로 포워딩시키는 기능을 수행하고; 상기 서버형 계층 3 처리 유니트는 상기 ATM 망 접속 유니트로부터 랜 에뮬레이션된 ATM 트래픽 및 셀 트래픽이 입력되면, LEC 환경에 의하여 상기 라우팅 서버 유니트를 거치지 아니하고 타 세그먼트의 가입자 접속 유니트로 포워딩시키는 기능을 수행하고; 상기 라우팅 서버 유니트는 상기 이더넷 망 접속 유니트로부터 포워딩된 패킷 데이터를 입력받아 상위 계층 라우팅 프로토콜 데이터 처리를 수행는 것을 특징으로 하는 스위치드 라우터 시스템이 제공된다.

Description

에이티엠 및 이더넷 트래픽을 효과적으로 처리할 수 있는 고속 에이티엠 셀 스위치 기반의 고성능 스위치드 라우터 시스템 {High-end switched router system supporting ATM and ethernet traffic based on ATM cell switch}

본 발명은 스위치드 라우터 시스템에 관한 것이며, 특히, 고품질의 인터넷 서비스를 위한 효율적인 인터넷 데이터 통신망 구축을 위하여 이더넷 망 및 ATM 망에 대한 접속 기능을 동시에 제공하는 고성능 스위치드 라우터 시스템에 관한 것이다.

통신 기술이 발달함에 따라 사용자들은 양질의 다양한 서비스를 요구하고 있으며, 음성 서비스나 비디오(Video) 서비스와 같은 연속적인 서비스 뿐만 아니라 파일 전송과 같은 고속 데이타 서비스 및 가변 비트율(Variable Bit Rate)을 가지는 실시간 영상 서비스(Real Time Moving Image Service) 등의 버어스트(Burst)성의 서비스를 동일한 링크(link)상에서 제공하기 위한 통신망들이 요구되고 있다.

ATM(Asynchronous Transfer Mode) 방식의 광대역 종합 정보통신망(Broadband ISDN)은 이러한 목적을 달성하기 위하여 출현하게 된 대표적인 통신 방식이다.

한편 인터넷과 관련한 서비스와 수요의 급증으로 경제적이고 효율적인 인터넷망 구축을 위한 새로운 기술 방식들이 요구되고 있는데, 기존의 이더넷(Ethernet) 기술에 기반한 고속의 근거리 데이터 통신망(LAN) 구현이나 ATM 방식의 장점을 인터넷 망에 적용시키기 위한 ATM 기술 기반 고속 근거리 데이터 통신망의 구현등이 그 대표적인 예이다.

따라서 인터넷 서비스를 위한 통신망 구축에는 기존의 이더넷 방식의 통신망과 새로운 ATM 방식에 의한 통신망이 공존하게 되는 양상을 띠고 있으며, 이러한 두가지 방식은 서로 경쟁적인 관계에서 각자의 장점은 발전시키고, 단점을 보완하기 위한 새로운 기술을 개발하는 식으로 차세대 고성능 근거리 통신망의 대안을 제시하고 있다.

또한 인터넷과 관련한 서비스와 수요의 급증은 지금까지 동일 LAN 영역내의 데이터 통신량이 LAN 간 통신량에 비해 큰 비중을 차지하였던 상황이 LAN 간 통신 비중이 훨씬 더 크게 되는 상황으로 변화시키고 있다.

이러한 변화는 인터넷 서비스를 위한 통신 인프라(Infra) 구축에 있어서 LAN영역간을 상호 연결해 주는 라우터의 성능에 병목 현상을 초래하게 되었다. 이러한 라우터의 병목 현상은 모든 LAN을 하나의 통신망으로 연결하여 서비스하는 인터넷 서비스 향상에 큰 걸림돌이 되고 있다.

이러한 라우터의 병목 현상을 극복하기 위하여 고속 스위치 기반의 라우팅기능을 제공하는 스위치드 라우터 시스템의 개발과 라우팅 기능에 포함되는 계층 3 기능의 고속 처리 방법에 관한 기술들이 개발되고 있다.

종래의 고속의 스위칭 플랫폼(Switching Platform)으로는 ATM 셀 스위칭(Cell Switching) 기술과 이더넷 패킷 스위칭(Packet Switching) 기술등이 대표적이나 고정된 셀 길이를 갖는 셀 스위칭 방식이 효과적으로 고속 스위칭 성능을 얻을 수 있는 방법으로 인식되고 있다.

종래의 계층 3 기능의 고속 처리 방법으로는 프로토콜 처리기능을 하드웨어로 구현하는 방법(Wirespeed)과 MPOA(Multiprotocol Over ATM)나 MPLS(Multi protocol Label Switching)와 같은 새로운 프로토콜에 의한 방법등이 제시되고 있다. 전자의 방법은 대역폭이 높아질수록 구현의 어려움과 하드웨어 가격이 증가하여 지속적인 규모의 발전(Scalability)을 도모하기 어렵다는 단점이 있고, 후자의 경우 모든 장치가 새로운 프로토콜을 공히 포함하여야 한다는 문제점이 있다.

일반적으로 이더넷 트래픽의 계층 3 처리는 전자의 방법을 채택하고, ATM 트래픽에 대해서는 후자의 방법을 채택하고 있다. 또한 일반적으로 소규모 LAN 도메인에서는 전자의 방법을 채택하고, 백본망이나 대규모망에서는 후자의 방법을 사용하고 있다. 중규모의 캠퍼스망이나 엔터프라이즈망에서는 두 경우가 공존하게 되는 경우가 많다.

이 경우 기본적으로 ATM 셀 스위치를 기본 플랫폼으로 하는 고성능 스위칭 기능을 포함하고, ATM 트래픽과 이더넷 트래픽을 동시에 수용하면서 동시에 이더넷 및 LAN-emulated ATM 트래픽에 대한 고성능의 라우터 기능을 제공할 스위치드 라우터 시스템이 양질의 인터넷 통신망 구성에 핵심적인 역할을 하게 된다.

도 1은 종래의 일반적인 스위치드 라우터 시스템의 구조를 나타낸 구성도로서, 상기 일반적인 스위치드 라우터 시스템은 스위치 유니트(Switch Unit, 110), 가입자 망 접속 유니트(Line Connection Unit, 120, 130), 계층 3 기능을 포함하는 라우팅 유니트(Routing Unit, 140), 및 제어 관리 프로세서 유니트(150)등으로 구성된다.

상기 스위치 유니트(110)와 상기 가입자 망 접속 유니트(120, 130)는 스위치 포트(Switch Port, 160)에 의하여 연결되고, 상기 제어 관리 프로세서 유니트(150)는 시스템 제어 관리 데이터(System Control & Management Data)의 송수신 채널(Communication Channel)로 상기 스위치 포트(160)를 이용할 수도 있고, 별도의 프로세서간 통신 채널(Inter - Processor Communication Channel, 170)을 이용할 수도 있다. 상기 라우팅 유니트(140)도 역시 상기 스위치 포트(160)에 의하여 상기 스위치 유니트(110)를 통하거나 또는 상기 프로세서간 통신 채널(170)을 이용하여 상기 가입자 망 접속 유니트(120, 130)와 통신한다.

일반적으로 도 1에 제시된 바와 같이 종래의 스위치드 라우터 시스템은 사용자 데이터(User Data)와 제어 데이터(Control Data)의 경로(Path)를 분리(Separation)하는 방식의 구조를 채택하고 있다. 도 1에 도시된 EP는 Embedded Processor를, SAR은 Segmentation and Reassembly를 의미하며, L3는 계층 3 처리 기능 중 포워딩 기능을 의미한다.

도 2는 종래의 각 가입자 망 접속 유니트에 계층 3 처리 기능을 포함하는 분산 구조 형태의 스위치드 라우터 시스템(Distributed Routing System Architecture)의 구성도로서, 상기 분산 구조 형태의 스위치드 라우터 시스템은 스위치 유니트(210), 가입자 망 접속 유니트(220, 230) 및 라우팅 서버 유니트(Routing Server Unit, 240) 등으로 구성된다.

상기 각 가입자 망 접속 유니트(220, 230)는 각기 자신의 계층 3 처리 기능을 포함하고 있으며, 별도로 존재하는 상기 라우팅 서버 유니트(240)는 상위 계층 라우팅 프로토콜(Upper Layer Routing Protocol)을 처리하며, 상기 라우팅 서버 유니트(240)와 상기 각 가입자 망 접속 유니트(220, 230)에 포함된 계층 3 처리 기능부와의 데이터 통신 경로로 스위치 유니트(210)가 사용되며, 별도의 프로세서간 통신 채널(270)을 사용할 수도 있다.

도 2에서 제시된 분산 라우터 시스템 구조는 각 가입자 망 접속 유니트(220, 230)마다 계층 3 처리 기능을 포함하고 있기 때문에 도 1에서 제시된 서버형 라우터 시스템 구조보다 라우팅 성능면에서 우수하다. 그러나, 시스템 구현을 위한 하드웨어 가격이 비싸다는 단점이 있고, 더구나 상기 ATM 망 접속 유니트(220)의 경우, 계층 3 처리 기능 외에도 ATM 셀에 실린 데이터 패킷 정보(Data Packet Information)를 얻기 위하여 셀 세그먼테이션 및 리어셈블리(Cell Segmentation and Reassembly, SAR) 기능이 추가 되어야 하기 때문에 하드웨어 가격도 비싸지고 SAR을 거치는 과정에서 성능 손실의 문제점도 발생할 수 있다.

또한, 상기 각 가입자 망 접속 유니트(220, 230)에 입력되는 데이터 트래픽이 항상 계층 3 처리를 요구하는 것은 아니기 때문에 분산 라우터 시스템 구조는 전체적으로 Cost - Effective 하다고 할 수 없다. 또한, ATM 망 접속에 있어서, ATM 기술에 의한 LAN이나 인터넷 망을 효율적으로 구축하기 위하여 MPOA와 같은 계층 3 처리 기술을 도입하는 경우, 실제 계층 3 처리를 거쳐가는 트래픽의 양이 현저히 줄어들기 때문에 이와 같은 가격적 측면의 낭비가 크다. 일반적으로 이러한 문제점을 보완하기 위하여 LAN 영역에 적용된 ATM 망 접속 시스템에서는 도 1과 같은 서버 형태의 시스템 구조를 채택한다.

도 3은 도 1에 도시된 서버 형태의 스위치드 라우터 시스템 구조의 운용 동작을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3에서 ATM 망 접속 유니트(320)를 통해 입력된 LAN 에뮬레이션된(LAN - Emulated) ATM 트래픽은 ATM 셀 스위치 유니트(310)을 통하여 라우팅 서버 유니트(340)에 입력되며, LEC(LAN Emulation Client) 환경에 의하여 동일 세그먼트(Segment) 내로 전달되거나 라우팅 기능부를 거쳐 다른 세그먼트로 전달된다. 여기서 이러한 LAN 세그먼트 관리 및 운용을 위하여 LE 서버 유니트(LE Server Unit, 370)가 포함된다.

도 3에서 이더넷 망 접속 유니트(330)를 통하여 입력된 패킷 트래픽은 상기 라우팅 서버 유니트(340)를 통하여 같은 방법으로 전달되기 위하여 최대 네 번의 SAR 칩(380)을 거치면서 성능 손실을 초래한다.

위에서 설명한 종래 기술에 대한 내용을 좀 더 상세히 살펴보면, 다음과 같다.

'Jong Arm Jun'이 학술지 'ICT'99'에 발표한 논문 'Implementation of an MPOA - based switched router'의 내용을 간략히 요약하면 다음과 같다.

본 논문에서는 10 Gbps 급의 ATM 스위칭 능력을 기반으로 MPOA를 제공할 수 있는 스위치드 라우터의 구조를 제시하고 있다. SR-10이라 불리우는 본 시스템은 이더넷, 프레임 릴레이 및 ATM 등의 세가지 라인 접속 기능을 가지고 있다. IP 처리 메커니즘을 가지고 있는 SR-10 시스템은 네트워크에서 라우터를 거쳐 이루어지는 경로와 관련된 병목 현상이나 폭주 등의 문제를 야기시키지 않고, ATM 네트워크를 통한 IP 트랜스포트 기능에 있어서 뛰어난 네트워크 성능을 제공할 수 있다.

또한, SR-10 시스템은 기본적으로 스위치 유니트, 라인 접속 유니트, 라우팅 유니트 및 제어 프로세서 유니트로 구성된다. 스위칭 유니트는 SRSU라 부르며, 핫 스탠바이 형태의 이중화 기능을 제공하며, 5 Gbps ATM 셀 스위치 소자를 바이트 인터리빙 형태로 구성하여 10 Gbps의 스위칭 능력을 제공한다. 세가지 라인 접속 유니트에는 STM-1 접속 기능을 제공하는 STAU, 프레임 릴레이 접속 기능을 제공하는 FRAU 및 이더넷 접속 기능을 제공하는 ETAU 등이 포함된다.

IRCU라 불리우는 라우팅 제어 유니트는 MPOA 서버 기능과 라우팅 프로토콜 처리 기능을 제공하며, SR-10 시스템이 제공하는 ATM 스위칭 플랫폼 기능은 MPLS와 같은 다른 형태의 계층 3 스위칭 기능 구현에도 적용될 수 있다.

한편, 위의 논문에서 제시하고 있는 발명은 ATM 망 및 이더넷 망이 공존하는 양질의 중대규모 캠퍼스망이나 엔터프라이즈망 구성을 위한 효과적이고, cost-effective한 시스템 기반을 마련하는 효과가 있으나, 계층 3 처리 기능 및 라우팅 제어 기능이 하나의 서버 형태를 이루고 있어, 계층 3 처리에 대한 효과적인 처리와 고성능을 기대하기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하나의 시스템 플랫폼에 의해 이더넷 망 및 ATM 망에 대한 이질적인 두가지 이상의 접속 기능을 동시에 제공하면서, 이더넷 및 LAN - emulated ATM 트래픽에 대한 고성능의 라우터 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 일반적인 스위치드 라우터 시스템의 구조를 나타낸 구성도이고,

도 2는 종래의 각 가입자 망 접속 유니트에 계층 3 처리 기능을 포함하는 분산 구조 형태의 스위치드 라우터 시스템의 구성도이고,

도 3은 도 1에 도시된 서버 형태의 스위치드 라우터 시스템 구조의 운용 동작을 개략적으로 나타낸 도면이고,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치드 라우터 시스템 구조를 나타낸 구성도이고,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치드 라우터 시스템의 사용자 트래픽에 대한 운용 동작을 개략적으로 나타낸 도면이고,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치드 라우터 시스템에서 사용자 트래픽이 아닌 경우의 트래픽에 대한 운용 동작을 개략적으로 나타낸 도면이고,

도 7은 도 4에 도시된 ATM 망 접속 유니트의 기능에 따른 구조를 나타낸 구성도이고,

도 8은 도 4에 도시된 이더넷 망 접속 유니트의 기능에 따른 구조를 나타낸 구성도이고,

도 9는 도 4에 도시된 ATM 트래픽에 대한 계층 3 처리 유니트의 기능에 따른 구조를 나타낸 구성도이고,

도 10은 도 4에 도시된 라우팅 서버 유니트 및 제어 관리 프로세서 유니트를 포함하는 프로세서 유니트의 기능에 따른 구조를 나타낸 구성도이다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, ATM 망 접속 유니트, 이더넷 망 접속 유니트, 고속 ATM 셀 스위치 유니트, 서버형 계층 3 처리 유니트 및 프로세서 유니트를 포함하며; 상기 ATM 망 접속 유니트, 이더넷 망 접속 유니트와 서버형 계층 3 처리 유니트는 스위치 포트에 의해 고속 ATM 셀 스위치 유니트에 접속됨으로써 상호 연결되고; 상기 ATM 망 접속 유니트는 ATM 망으로부터 랜 에뮬레이션(LAN emulated)된 ATM 트래픽 및 셀 트래픽이 입력되면 상기 서버형 계층 3 처리 유니트로 전송하고, ATM 셀 트래픽의 OAM(Operations And Maintenance) 셀 또는 신호셀이 입력되면 상기 프로세서 유니트로 전송하는 기능을 수행하며; 상기 이더넷 망 접속 유니트는 입력되는 이더넷 트래픽이 사용자트래픽(User Traffic)이면, 직접 계층 3 처리 기능을 수행하여 상기 프로세서 유니트를 거치지 아니하고 타 세그먼트의 가입자 접속 유니트로 포워딩시키고, 사용자 트래픽이 아니면, 상기 프로세서 유니트로 포워딩시키는 기능을 수행하고; 상기 서버형 계층 3 처리 유니트는 상기 ATM 망 접속 유니트로부터 랜 에뮬레이션된 ATM 트래픽 및 셀 트래픽이 입력되면, LEC(LAN Emulation Client) 환경에 의하여 상기 프로세서 유니트를 거치지 아니하고 타 세그먼트의 가입자 접속 유니트로 포워딩시키는 기능을 수행하며; 상기 프로세서 유니트는 시스템의 각 유니트를 초기화하고 감시하며, 포워딩된 패킷 데이터의 처리를 수행함으로써 ATM 망 및 이더넷 망에 대한 접속 기능을 동시에 제공하는 것을 특징으로 하는 스위치드 라우터 시스템이 제공된다.

보다 상세하게는 상기 프로세서 유니트는, 시스템의 각 유니트에 대한 초기화 및 감시 기능을 수행하는 제어 관리 프로세서와; 상기 이더넷 망 접속 유니트로부터 포워딩된 패킷 데이터를 입력받아 상위 계층 라우팅 프로토콜 데이터 처리를 수행하는 라우팅 서버 유니트; 및 내부에 분리된 두 개의 채널을 통하여 상기 제어 관리 프로세서와 라우팅 서버 유니트를 각각 상기 고속 ATM 셀 스위치 유니트에 연결하는 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 라우터 시스템이 제공된다.

또한, 보다 더 상세하게는 상기 제어 관리 프로세서는, 별도의 시스템 감시 채널을 통하여 시스템의 각 유니트에 대한 초기화 및 감시 기능을 수행에 필요한 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 스위치드 라우터 시스템이 제공된다.

또한, 보다 더 상세하게는 상기 이더넷 망 접속 유니트는, 이더넷 망으로부터 입력된 사용자 트래픽에 대해 계층 3 처리 기능을 수행함으로써, 상기 프로세서 유니트를 거치지 아니하고, 타 세그먼트의 가입자 접속 유니트로 포워딩시키는 분산형 계층 3 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 라우터 시스템이 제공된다.

또한, 보다 더 상세하게는 상기 이더넷 망 접속 유니트, 프로세서 유니트 및 서버형 계층 3 처리 유니트는, ATM 셀 SAR(Segmentation And Reassembly) 기능을 수행하는 SAR 부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 라우터 시스템이 제공된다.

또한, 보다 더 상세하게는 상기 서버형 계층 3 처리 유니트 및 분산형 계층 3 처리부는 상기 SAR 부 및 상기 고속 ATM 셀 스위치 유니트를 통한 스위칭 경로로 포워딩 정보 갱신이 이루어지는 것을 특징으로 하는 스위치드 라우터 시스템이 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 양호한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치드 라우터 시스템 구조를 나타낸 구성도로서, 상기 스위치드 라우터 시스템 구조는 고성능 ATM 셀 기반 스위치 유니트(ATM Cell - Based Swicth Unit, 410), ATM 망 접속 유니트(420), 이더넷 트래픽에 대한 계층 3 처리 유니트(431)를 포함하는 이더넷 망 접속 유니트(430), 라우팅서버 유니트(442)와 제어 관리 프로세서 유니트(441)를 포함하는 프로세서 유니트(440) 및 ATM 트래픽에 대한 계층 3 처리 유니트(450)로 구성된다.

상기 스위치 유니트(410), 각 가입자 망 접속 유니트(420, 430), 프로세서 유니트(440) 및 ATM 트래픽에 대한 계층 3 처리 유니트(450)는 스위치 포트(460)에 의하여 연결되고, 상기 제어 관리 프로세서 유니트(441)의 시스템 초기화(System Initialization) 및 시스템 감시 데이터(System Monitoring Data)의 송수신은 별도의 초기화 및 시스템 감시 채널(Dedicated Initialization and System Monitoring Channel, 490)에 의하여 이루어지도록 구성된다.

한편, 상기 이더넷 망 접속 유니트(430), 프로세서 유니트(440) 및 ATM 트래픽에 대한 계층 3 처리 유니트(450)에는 고성능의 ATM 셀 SAR기능을 제공하는 SAR-4 기능부(432, 443, 452)가 포함되어 있다. 상기 SAR-4 기능부(432, 443, 452)는 하나의 이더넷 망 접속 단위 유니트가 제공할 수 있는 최대 대역폭에 대한 SAR 처리 성능을 제공할 수 있다. 본 실시예에서는 하나의 이더넷 망 접속 유니트가 최대 4 포트의 패스트 이더넷(Fast Ethernet) 트래픽을 수용하는 것으로 설계하였고, 따라서 단위 SAR-4 기능부는 이러한 트래픽의 SAR 기능 처리 능력을 제공하는 것으로 설계하였다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치드 라우터 시스템의 사용자 트래픽(User Traffic)에 대한 운용 동작을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5에서 ATM 망 접속 유니트(520)를 통해 입력된 LAN 에뮬레이션된 ATM 트래픽은 ATM 셀 스위치 유니트(510)을 통하여 ATM 셀에 대한 계층 3 처리 유니트(540)에 입력되며(①), LEC 환경에 의하여 라우팅 서버 유니트(580)를 거치지 않고 직접 다른 세그먼트의 가입자 접속 유니트로 포워딩(Forwarding)된다(③, ④).

도 5에서 이더넷 망 접속 유니트(530)를 통하여 입력된 패킷 트래픽은 이더넷 망 접속 유니트(530)에 포함된 이더넷 트래픽에 대한 계층 3 처리 유니트(531)에 의하여 포워딩되어 라우팅 서버 유니트(580)를 거치지 않고 다른 세그먼트의 가입자 접속 유니트로 포워딩된다(⑤). 여기서 이러한 LAN 세그먼트 관리 및 운용을 위하여 LE 서버 유니트(570)가 포함된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치드 라우터 시스템에서 사용자 트래픽이 아닌 경우의 트래픽에 대한 운용 동작을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6에서 ATM 망 접속 유니트(620)나 이더넷 망 접속 유니트(630)를 통하여 입력된 셀 또는 패킷 트래픽 중 상위 계층 라우팅 프로토콜에서 처리되어야 할 데이터들은 ATM 셀 트래픽인 경우에는 ATM 셀에 대한 계층 3 처리 유니트(640)에 의하여(⑥), 그리고 이더넷 패킷 트래픽인 경우에는 이더넷 망 접속 유니트(630)에 포함된 이더넷 트래픽에 대한 계층 3 처리 유니트(631)에 의하여 라우팅 서버 유니트(680)로 포워딩되어 라우팅 서버 프로세서(681)에 의해 처리된다(⑦).

이러한 포워딩 전달 과정에서 각 유니트의 SAR-4 기능부(632, 642, 683)에 의하여 ATM 셀 스위치 유니트(610)가 요구하는 셀 형태로 변환(Segmentation) 또는 역변환(Reassembly)된다.

또한, 도 6에서 각 계층 3 처리 유니트(631, 641)의 포워딩 정보는 라우팅 서버 프로세서(681)에서 제공하게 되는데, 이러한 포워딩 정보 갱신(Forwarding Information Update)은 SAR-4 기능부(632, 683)와 ATM 셀 스위치 유니트(610)를 통한 스위칭 경로(Switching Path)로 이루어진다(⑧).

한편, ATM 망 접속 유니트(620)를 통하여 입력된 ATM 셀 트래픽의 OAM(Operations And Maintenance) 셀이나 신호 셀(Signalling Cell)은 도 6에서 보인 바와 같이 라우팅 서버 유니트(680)에 포함된 제어 관리 프로세서(682)로 전달되어 처리되고(⑨), 제어 관리 프로세서(682)에 의한 시스템 각 유니트의 초기화와 감시 기능을 위한 데이터 송수신은 초기화 및 시스템 감시 채널(690)에 의하여 이루어진다.

도 7은 도 4에 도시된 ATM 망 접속 유니트의 기능에 따른 구조를 나타낸 구성도로서, 상기 ATM 망 접속 유니트(720)는 일반적으로 물리 매체 접속부(Physical Medium Interface, 710), 물리 계층 처리부(Physical Layer Processor, 722), ATM 계층 처리부(ATM Layer Processor, 721) 및 초기화 및 시스템 감시 채널 인터페이스부(Initialization & System Monitoring Channel Interface, 740)로 구성된다.

상기 물리 계층 처리부(722)는 기본적으로 4 포트의 STM-1 트래픽을 수용하거나 또는 1 포트의 STM-4 트래픽을 수용하는 것으로 본 실시예에서는 설계하였다. 따라서 본 실시예의 ATM 망 접속 유니트(720)는 기본적으로 16 개의 STM-1 포트나 4 개의 STM-4 포트 수용 능력을 갖는 것으로 설계하였으나, 포트의 수는 구현의 상황에 따라 변경될 수 있다.

한편, 상기 ATM 계층 처리부(721)는 UTOPIA I 또는 II 방식으로 상기 물리 계층 처리부(722)와 접속되는데, 수신 방향으로는 상기 물리 계층 처리부(722)로부터 전달받은 ATM 셀에 대한 헤더 정보(Header Information)와 패이로드(Payload)를 분리시켜, 헤더 정보는 스위치 제어부(Switch Controller)로, 그리고, 패이로드 부분은 스위치 메모리 버퍼(Switch Memory Buffer)로 분산하여 전달하고, 송신 방향으로는 스위치 제어부로 보내온 송신 셀의 헤더 정보를 보고 해당 패이로드 정보를 스위치 메모리 버퍼로부터 읽어내어 송신 셀을 만들어 상기 물리 계층 처리부(720)로 보내는 작업을 담당한다.

상기 초기화 및 시스템 감시 채널 인터페이스부(740)는 도 4의 프로세서 유니트(440)에 포함된 제어 관리 프로세서 유니트(441)에 의하여 주관되는 초기화 및 시스템 감시 채널의 인터페이스 기능을 제공한다. 상기 초기화 및 시스템 감시 채널 인터페이스부(740)를 통하여 도 4의 제어 관리 프로세서 유니트(441)는 도 7의 물리 계층 처리부(722)와 ATM 계층 처리부(721)를 액세스하여 초기화시키고, 필요에 따른 감시 정보를 얻어내거나 제어 명령 데이터(Control / Command Data)를 보낼 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 각 ATM 계층 처리부(721)에는 ABR 처리 기능이나 별도의 관리기능(Management Function) 제공을 위한 OAM 셀 수집을 위한 외부인터페이스를 제공한다.

도 8은 도 4에 도시된 이더넷 망 접속 유니트의 기능에 따른 구조를 나타낸 구성도로서, 상기 이더넷 망 접속 유니트(810)는 일반적으로 물리 매체 접속부(850), 물리 계층 처리부(830), 이더넷 처리부(820), 계층 3 처리부(840) 및 초기화 및 시스템 감시 채널 인터페이스부(860)로 구성된다.

상기 물리 계층 처리부(830)는 기본적으로 4 포트의 패스트 이더넷 트래픽을 수용하거나 또는 1 포트의 기가비트(Gigabit) 이더넷 트래픽을 수용하는 것으로 본 실시예에서는 설계하였다. 따라서 본 실시예의 이더넷 망 접속 유니트(810)는 기본적으로 16 개의 패스트 이더넷 포트나 4 개의 기가비트 이더넷 포트 수용 능력을 갖는 것으로 설계하였으나, 포트의 수는 구현의 상황에 따라 변경될 수 있다.

한편, 상기 이더넷 처리부(820)는 MII 방식으로 상기 물리 계층 처리부(830)와 접속되는데, 수신(Egress)방향으로는 상기 물리 계층 처리부(830)로부터 전달 받은 이더넷 패킷의 헤더 정보를 추출하여 상기 계층 3 처리부(840)로 보내어 포워딩 목적지 정보(Forwarding Destination Information)를 얻어내며, 얻어낸 목적지 정보를 셀 헤더 형태로 만들어 스위치 제어부로 전달하고, 패킷 데이터를 일련의 셀 단위 패이로드로 분할하여 스위치 메모리 버퍼로 분산하여 전달한다. 한편 송신(Ingress)방향으로는 스위치 제어부로 보내온 송신 셀의 헤더 정보를 보고 일련의 해당 패이로드 정보를 스위치 메모리 버퍼로부터 읽어내어 송신 패킷을 만들어 상기 물리 계층 처리부(830)로 보내는 작업을 담당한다.

상기 계층 3 처리부(840)는 수신된 패킷의 헤더 정보를 상기 이더넷 처리부(820)로부터 넘겨 받아 테이블 룩업(Table Lookup)을 거쳐 주어진 패킷에 대한 포워딩 목적지 정보 등을 제공하는 역할을 한다.

상기 초기화 및 시스템 감시 채널 인터페이스부(860)는 도 4에 도시된 프로세서 유니트(440)에 포함된 제어 관리 프로세서 유니트(441)에 의하여 주관되는 초기화 및 시스템 감시 채널의 인터페이스 기능을 제공한다. 상기 초기화 및 시스템 감시 채널 인터페이스부(860)를 통하여 도 4에 도시된 제어 관리 프로세서 유니트(441)는 도 8의 물리 계층 처리부(830)와 이더넷 처리부(820)를 액세스하여 초기화시키고, 필요에 따른 감시 정보를 얻어내거나 제어 명령 데이터를 보낼 수 있도록 되어 있다.

도 9는 도 4에 도시된 ATM 트래픽에 대한 계층 3 처리 유니트의 기능에 따른 구조를 나타낸 구성도로서, 상기 ATM 트래픽에 대한 계층 3 처리 유니트(910)는 기본적으로 도 8에 도시된 이더넷 망 접속 유니트 중에서 물리 매체 접속부(850)와 물리 계층 처리부(830)를 제외하고, 이더넷 처리부(820)를 루프백 모드 (Loopback Mode)로 운용하는 기능 구조를 갖는다.

도 7에 도시된 ATM 망 접속 유니트를 통해 입력된 ATM셀 트래픽 중 계층 3 처리가 요구되는 셀은 스위치 유니트(410)를 통하여 ATM 트래픽에 대한 계층 3 처리 유니트(910)로 전달된다.

도 9에 도시된 ATM 트래픽에 대한 계층 3 처리 유니트(910)는 스위치 제어부로 보내온 송신 셀의 헤더 정보를 보고 일련의 해당 패이로드 정보를 스위치 메모리 버퍼로부터 읽어내어 패킷을 만들어 송신 방향으로 보내면, 루프백에 의하여 다시 수신측으로 입력된다. 수신측에서는 입력된 패킷의 헤더 정보를 추출하여 계층 3 처리부(930)로 보내어 포워딩 목적지 정보를 얻어내며, 얻어낸 목적지 정보를 셀헤더 형태로 만들어 스위치 제어부로 전달하고, 패킷 데이터를 일련의 셀 단위 패이로드로 분할한 후, 스위치 메모리 버퍼로 분산하여 전달하는 방식으로 진행된다.

패킷의 헤더 정보를 계층 3 처리부(930)는 루프백 방식으로 수신된 패킷의 헤더 정보를 이더넷 처리부(920)로부터 넘겨받아 테이블 룩업을 거쳐 주어진 패킷에 대한 포워딩 목적지 정보등을 제공하는 역할을 한다.

도 10은 도 4에 도시된 라우팅 서버 유니트 및 제어 관리 프로세서 유니트를 포함하는 프로세서 유니트의 기능에 따른 구조를 나타낸 구성도로서, 상기 프로세서 유니트(1010)는 기본적으로 두 개의 프로세싱 환경과 하나의 SAR 및 경로 인터페이스 제어기(1030)로 구성된다. 두 개의 프로세싱 환경은 각각 라우팅 서버 유니트(1020)와 제어 관리 프로세서 유니트(1040)로 사용된다.

상기 제어 관리 프로세서 유니트(1040)는 제어 관리 프로세서(1041)와 각종 용도의 메모리 및 입출력 소자, 그리고 초기화 및 시스템 감시 채널 제어기(1042)로 구성된다.

한편, 상기 라우팅 서버 유니트(1020)는 라우팅 서버 프로세서(1021)와 각종 용도의 메모리 및 입출력 소자로 구성된다. 이들 두 프로세싱 환경은 상기 하나의SAR 및 경로 인터페이스 제어기(1030) 내에 분리된 두 개의 채널을 통하여 각각 스위치 유니트와 연결된다. 상기 SAR 및 경로 인터페이스 제어기(1030)는 도7, 도 8 및 도 9에 도시된 ATM 계층 처리부(721), 이더넷 처리부(820, 920)와 동일한 방식으로 스위치 메모리 버퍼와 스위치 제어부로 연결되고 데이터 송수신 방법도 동일하다.

한편, 초기화 및 시스템 감시 채널 제어기(1042)는 시스템 각각의 하드웨어 소자의 초기화와 시스템 관리 목적의 시스템 감시 및 감시 데이터의 송수신을 위한 초기화 및 시스템 감시 채널(1050)을 형성하고 이를 주관하는 역할을 한다.

상기와 같은 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체로 기록되고, 컴퓨터에 의해 처리될 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 고속 ATM 셀 스위치를 기본 플랫폼으로 하고, 계층 3 처리가 요구되는 ATM 트래픽 양에 따라 유연(Flexible)하게 구성할 수 있는 서버형 계층 3 처리 기능을 제공함과 동시에, ATM 트래픽에 대한 서버형 계층 3 처리 구조와 이더넷 트래픽에 대한 분산형 계층 3 처리 구조를 동시에 수용하고, ATM과 이더넷 트래픽을 효과적으로 연동할 수 있는 고성능 라우터 구조를 제시함으로써, ATM 망 및 이더넷 망이 공존하는 양질의 중대 규모 캠퍼스망이나 엔터프라이즈망 구성을 위한 효과적이고 Cost - Effective 한 시스템 기반을 마련할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (6)

1. ATM 망 접속 유니트, 이더넷 망 접속 유니트, 고속 ATM 셀 스위치 유니트, 서버형 계층 3 처리 유니트 및 프로세서 유니트를 포함하며;

   상기 ATM 망 접속 유니트, 이더넷 망 접속 유니트와 서버형 계층 3 처리 유니트는 스위치 포트에 의해 고속 ATM 셀 스위치 유니트에 접속됨으로써 상호 연결되고;

   상기 ATM 망 접속 유니트는 ATM 망으로부터 랜 에뮬레이션(LAN emulated)된 ATM 트래픽 및 셀 트래픽이 입력되면 상기 서버형 계층 3 처리 유니트로 전송하고, ATM 셀 트래픽의 OAM(Operations And Maintenance) 셀 또는 신호셀이 입력되면 상기 프로세서 유니트로 전송하는 기능을 수행하며;

   상기 이더넷 망 접속 유니트는 입력되는 이더넷 트래픽이 사용자 트래픽(User Traffic)이면, 직접 계층 3 처리 기능을 수행하여 상기 프로세서 유니트를 거치지 아니하고 타 세그먼트의 가입자 접속 유니트로 포워딩시키고, 사용자 트래픽이 아니면, 상기 프로세서 유니트로 포워딩시키는 기능을 수행하고;

   상기 서버형 계층 3 처리 유니트는 상기 ATM 망 접속 유니트로부터 랜 에뮬레이션된 ATM 트래픽 및 셀 트래픽이 입력되면, LEC(LAN Emulation Client) 환경에 의하여 상기 프로세서 유니트를 거치지 아니하고 타 세그먼트의 가입자 접속 유니트로 포워딩시키는 기능을 수행하며;

   상기 프로세서 유니트는 상기 고속 ATM 셀 스위치 유니트에 연결되어 시스템의 각 유니트를 초기화하고 감시하며, 포워딩된 패킷 데이터의 처리를 수행함으로써, ATM 망 및 이더넷 망에 대한 접속 기능을 동시에 제공하는 것을 특징으로 하는 ATM 및 이더넷 트래픽을 효과적으로 처리할 수 있는 고속 에이티엠 셀 스위치 기반의 고성능 스위치드 라우터 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프로세서 유니트는,

   시스템의 각 유니트에 대한 초기화 및 감시 기능을 수행하는 제어 관리 프로세서와;

   상기 이더넷 망 접속 유니트로부터 포워딩된 패킷 데이터를 입력받아 상위 계층 라우팅 프로토콜 데이터 처리를 수행하는 라우팅 서버 유니트; 및

   내부에 분리된 두 개의 채널을 통하여 상기 제어 관리 프로세서와 라우팅 서버 유니트를 각각 상기 고속 ATM 셀 스위치 유니트에 연결하는 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 라우터 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제어 관리 프로세서는,

   별도의 시스템 감시 채널을 통하여 시스템의 각 유니트에 대한 초기화 및 감시 기능을 수행에 필요한 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 스위치드 라우터 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 이더넷 망 접속 유니트는,

   이더넷 망으로부터 입력된 사용자 트래픽에 대해 계층 3 처리 기능을 수행함으로써, 상기 프로세서 유니트를 거치지 아니하고, 타 세그먼트의 가입자 접속 유니트로 포워딩시키는 분산형 계층 3 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 라우터 시스템.
5. 제1항, 제2항, 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이더넷 망 접속 유니트, 프로세서 유니트 및 서버형 계층 3 처리 유니트는,

   ATM 셀 SAR(Segmentation And Reassembly) 기능을 수행하는 SAR 부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 라우터 시스템.
6. 제5항에 있어서,

   상기 서버형 계층 3 처리 유니트 및 분산형 계층 3 처리부는 상기 SAR 부 및 상기 고속 ATM 셀 스위치 유니트를 통한 스위칭 경로로 포워딩 정보 갱신이 이루어지는 것을 특징으로 하는 스위치드 라우터 시스템.