KR20040046351A

KR20040046351A - 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치

Info

Publication number: KR20040046351A
Application number: KR1020020074263A
Authority: KR
Inventors: 김경수
Original assignee: (주)텔리언
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-06-05

Abstract

최근 인터넷은 급속히 팽창하는 가입자 수요 증가와 새로운 멀티미디어 응용 서비스의 개발에 힘입어 데이터서비스뿐만 아니라, 음성 및 영상과 같은 스트림(stream type) 서비스를 수용하는 방향으로 발전하고 있다. 이러한 요구에 따라 고속통신망을 기반으로 차세대 인터넷 서비스를 수용하기 위하여 IPOA(IP over ATM), IPOS(IP over SDH), IPOW(IP over WDM) 등과 같은 고속통신망 구조들이 제안되었으며, 이들은 IP 패킷을 프로토콜 계층 1 혹은 2에 바로 실어 전송하는 개념이다. 그러나, 현재 국내 초고속 인터넷 가입자는 ATM 기술 위에 xDSL 방식으로 인터넷에 접속하고 있으며, 초고속국가망 등이 ATM 코어망으로 구축되어 있으므로, 고정길이 셀과 가변길이 패킷의 상호 연동기능과 이종의 환경에 공통적으로 사용할 수 있는 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치가 필수적이다.

본 발명에 따른 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치는, 가입자라인과의 셀 데이터를 정합하는 고정길이셀인터페이스제어부와; 가입자라인과의 패킷 데이터를 정합하는 POS인터페이스제어부와; 스위치보드와의 셀 데이터를 정합하는 고정길이셀스위치정합부와; 라우팅기능모듈과의 패킷 데이터를 정합하는 가변길이패킷스위치정합부와; 상기 고정길이셀인터페이스제어부로부터 인그레스 셀을 입력받아 가상연결이 동일한 셀들을 모아서 인그레스 패킷으로 재조립하고, 이그레스 패킷을 입력받아 이그레스 셀로 분할하여 상기 고정길이셀인터페이스제어부에게 출력하는 제1셀조립/분할제어부와; 상기 제1셀조립/분할제어부로부터 조립된 인그레스 패킷 혹은 상기 POS인터페이스제어부로부터 인그레스 패킷을 입력받아 상기 인그레스 패킷의 유효성을 검증하고, 유효한 인그레스 패킷을 우선순위와 출력경로에 따라 송신을 위한 새로운 인그레스 패킷으로 재편집한 후 출력하는 인그레스패킷처리수단과; 상기 인그레스패킷처리수단으로부터 재편집된 인그레스 패킷을 입력받아 인그레스 셀로 분할하여 상기 고정길이셀스위치정합부에게 출력하고, 상기 고정길이셀스위치정합부로부터 이그레스 셀을 입력받아 동일한 연결식별자를 갖는 셀들을 모아서 이그레스 패킷으로 재조립하는 제2셀조립/분할제어부와; 상기 인그레스패킷처리수단으로부터 출력되는 인그레스 패킷의 출력 인터페이스방식을 감지하여, 상기 출력 인그레스 패킷이 제2셀조립/분할제어부 또는 상기 가변길이패킷스위치정합부에게 입력되도록 제어하는 트래픽제어부와; 상기 제2셀조립/분할제어부로부터 재조립된 이그레스 패킷 혹은 상기 가변길이패킷스위치정합부로부터 이그레스 패킷을 입력받아 패킷종류와 우선순위와 연결식별자에 따라 송신을 위한 새로운 패킷으로 재편집한 후 출력하는 이그레스패킷처리수단과; 상기 이그레스패킷처리수단으로부터 출력되는 이그레스 패킷의 출력 인터페이스 방식에 따라 상기 출력 이그레스 패킷을 상기 제1셀조립/분할제어부 또는 상기 POS인터페이스제어부에게 출력하는 패킷송신제어수단을 구비한다.

Description

복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치 {Packet Forwarding Apparatus with integrated traffic processing function}

본 발명은 고정길이 ATM(비동기전송모드 : Asynchronous Transfer Mode) 셀과 가변길이 패킷의 상호 연동기능을 제공하는 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치에 관한 것이다.

최근 인터넷은 급속히 팽창하는 가입자의 수요 증가와 새로운 멀티미디어 응용 서비스의 개발에 힘입어 데이터 서비스뿐만 아니라 음성과 영상과 같은 스트림형 서비스를 수용하는 방향으로 발전하고 있다. 그러한 요구에 따라 고속 통신망을 기반으로 하는 차세대 인터넷 서비스를 수용하기 위하여, ATM 망 기반 인터넷(IPOA : IP over ATM), SDH 망 기반 인터넷(IPOS : IP over SDH), WDM 망 기반 인터넷(IPOW : IP over WDM) 등이 고속 통신망 구조들로 제안되고 있다. 이러한 차세대 고속 통신망 구조들은 IP 패킷을 계층 1 혹은 계층 2에 바로 실어 전송하는 구조이다. 그러나, 국내 대부분의 초고속 인터넷 가입자들은 ATM 기술을 기반으로 한 각종 디지털가입자회선(x Digital Subscriber Line) 방식으로 인터넷에 접속하고 있으며, 초고속 국가망 등도 ATM 코어망으로 구축되어 있다. 따라서, 고정길이 ATM 셀과 가변길이 패킷의 상호 연동 기술 개발이 필요하다.

도 1은 일반적으로 고정길이 셀 또는 가변길이 패킷을 스위칭하는 네트워크 코어(Core) 장치를 도시한 구성도이다. 이는 해당 라인 정합기능을 담당하는 다수의 라인 인터페이스 카드(10)와, 스위칭 혹은 라우팅 기능을 하는 스위치 카드(20), 그리고 시스템 주제어 프로세스(30)로 구성된다. 각 라인 인터페이스 카드(10)와 스위치 카드(20)는 시스템의 공통적인 스위치 인터페이스(Switch Interface)(11)에 따라서 정의된 규격으로 접속된다. 각 라인 인터페이스 카드(10)는 실제 유효 사용자 정보가 흐르는 데이터평면(Data Plane)(12)과, 그 데이터에 대한 제어정보와 시스템 제어정보 등에 대한 처리를 담당하는 제어평면(Control Plane)(13)과, 전송 물리매체에 종속적인 물리계층부(PHY)(14)로 구성된다.

도 1에 도시된 일반적인 네트워크 코어 장치가 고정길이 셀의 ATM 스위칭 장치로 사용될 경우, 라인 인터페이스 카드(10)는 전송 물리매체로부터 전달된 ATM 셀을 추출하여 그 연결 정보에 대한 식별자를 이용하여 그 셀을 구분하며 스위치 패브릭에서 교환이 가능하도록 인터페이스를 제공한다. 스위치 카드(20)는 라인 인터페이스 카드(10)들 상호간에 전달을 원하는 출력 라인 인터페이스 카드로 물리적인 전달 경로를 제공하여 교환 서비스를 제공한다. 그리고, 시스템 주제어 프로세스(30)는 라인 인터페이스 카드(10)에 연결되는 채널에 대한 호제어 및 연결 관리를 하는 호처리(CP: Call Processing) 기능, ATM 망의 유지보수 및 스위칭 시스템 유지보수 등을 관리하는 OAM(Operation and Administration) 기능, 및 SMP(System Management Processor) 처리기능 등을 제공한다.

한편, 도 1에 도시된 일반적인 네트워크 코어 장치가 레벨 3(L3) 이더넷 스위치 혹은 스위치드 라우터(Switched Router)로 사용될 경우, 각 라인 인터페이스 카드(10)는 이더넷 라인, 기가비트 이더넷 혹은 POS(Packet-over-SDH) 라인으로부터 패킷을 추출하여, MAC 주소를 보고 필터링 혹은 L3의 IP 패킷을 추출한다. 각 라인 인터페이스 카드는 인그레스 방향 연결테이블이 있어서 미리 고정적인 값으로 할당된 전위필더와 처리에 무관한 무관심필더로 구성되며 시스템 내부 연결을 구분하는 내부연결식별자와 라우팅 식별자 등으로 구성된다. 입력 패킷으로부터 추출된 헤더와 전위필터를 비교하여 내부연결식별자와 라우팅 식별자를 추출하고 이 추출된 내부연결식별자와 라우팅 식별자를 기반으로 새로운 헤더를 구성하는데, 이 새로운 헤더를 스위치보드로 입력하면 스위칭 혹은 라우팅이 일어난다. 역으로, 스위치로부터 패킷이 입력되면, 입력 패킷으로부터 헤더를 추출하고 해당 식별자에 대한 새로운 IP 헤더와 MAC 주소를 변환하여 다음 단의 장치로 전달한다.

상술한 바와 같이 종래에는 고정길이의 ATM 셀을 처리하는 장치와, 가변길이의 패킷을 처리하는 장치를 각각 별도로 구성하였다.

그러나, 앞서 언급한 바와 같이 현재 통신망은 ATM 기술을 기반으로 하고 있으나, 향후 네트워크는 IP 패킷을 바로 전송하는 고속 통신망으로 발전할 것이다. 이때, 고정길이 ATM 셀과 가변길이 패킷의 상호 연동 기능을 구비하고, 이종의 환경에 공통적으로 사용할 수 있는 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치의 개발이 요구된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 필요성을 충족시키기 위하여 안출된 것으로서, 고정길이의 ATM 셀과 가변길이의 패킷과 연동이 가능하고 국제표준규격의 물리계층에 접속이 가능하며, 고속 스위칭 수단과 정합 인터페이스를 제공하는 패킷 포워딩 장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 일반적인 스위치의 구조도,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치의 구성도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

101 : 고속직렬신호접속제어부102 : 고정길이셀인터페이스제어부

103 : POS인터페이스제어부201 : 셀메모리

202 : 헤더룩업테이블203 : 셀조립제어부

204 : 패킷수신제어부205 : 셀분할제어부

206 : 헤더룩업테이블207 : 패킷송신제어부

301 : 수신연결테이블302 : 입력패킷데이터버퍼

303 : 메모리제어부304 : 패킷분류제어부

305 : 수신패킷편집부306 : 분류식별자버퍼

307 : 스케줄링제어부401 : 큐서비스제어부

402 : 셀분할제어부403 : CID룩업테이블

404 : 트래픽제어부405 : 셀조립제어부

406 : 이글레스룩업제어부407 : 패브릭인큐잉

408 : 메모리 제어부409 : 메모리제어부

410 : 송신연결테이블411 : 출력패킷데이터버퍼

501 : 고속직렬신호접속제어부502 : 고정길이셀스위치정합부

503 : 가변길이패킷스위치정합부601 : PCI버스인터페이스

602 : 프로세스인터페이스603 : 상태관리통계처리부

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치는, 가입자라인으로부터 인그레스 셀 또는 인그레스 패킷을 입력받아 스위치보드 또는 라우팅기능모듈에게 출력하고, 스위치보드로부터 이그레스 셀과 라우팅기능모듈로부터 이그레스 패킷을 입력받아 가입자라인에게 출력하는 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치에 있어서,

상기 가입자라인과의 셀 데이터를 정합하는 고정길이셀인터페이스제어부와;

상기 가입자라인과의 패킷 데이터를 정합하는 POS인터페이스제어부와;

상기 스위치보드와의 셀 데이터를 정합하는 고정길이셀스위치정합부와;

상기 라우팅기능모듈과의 패킷 데이터를 정합하는 가변길이패킷스위치정합부와;

상기 고정길이셀인터페이스제어부로부터 인그레스 셀을 입력받아 가상연결이 동일한 셀들을 모아서 인그레스 패킷으로 재조립하고, 이그레스 패킷을 입력받아 이그레스 셀로 분할하여 상기 고정길이셀인터페이스제어부에게 출력하는 제1셀조립/분할제어부와;

상기 제1셀조립/분할제어부로부터 조립된 인그레스 패킷 혹은 상기 POS인터페이스제어부로부터 인그레스 패킷을 입력받아 상기 인그레스 패킷의 유효성을 검증하고, 유효한 인그레스 패킷을 우선순위와 출력경로에 따라 송신을 위한 새로운 인그레스 패킷으로 재편집한 후 출력하는 인그레스패킷처리수단과;

상기 인그레스패킷처리수단으로부터 재편집된 인그레스 패킷을 입력받아 인그레스 셀로 분할하여 상기 고정길이셀스위치정합부에게 출력하고, 상기 고정길이셀스위치정합부로부터 이그레스 셀을 입력받아 동일한 연결식별자를 갖는 셀들을 모아서 이그레스 패킷으로 재조립하는 제2셀조립/분할제어부와;

상기 인그레스패킷처리수단으로부터 출력되는 인그레스 패킷의 출력 인터페이스방식을 감지하여, 상기 출력 인그레스 패킷이 제2셀조립/분할제어부 또는 상기 가변길이패킷스위치정합부에게 입력되도록 제어하는 트래픽제어부와;

상기 제2셀조립/분할제어부로부터 재조립된 이그레스 패킷 혹은 상기 가변길이패킷스위치정합부로부터 이그레스 패킷을 입력받아 패킷종류와 우선순위와 연결식별자에 따라 송신을 위한 새로운 패킷으로 재편집한 후 출력하는 이그레스패킷처리수단과;

상기 이그레스패킷처리수단으로부터 출력되는 이그레스 패킷의 출력 인터페이스 방식에 따라 상기 출력 이그레스 패킷을 상기 제1셀조립/분할제어부 또는 상기 POS인터페이스제어부에게 출력하는 패킷송신제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 패킷 전달망에 소요되는 라우터와 스위치 등과 같은 네트워크 장치를 구현하기 위한 필수 기술로서, ATM 셀을 상위 패킷 데이터와 정합하거나 패킷 전달을 위한 포워딩을 필요로 하는 부분에 적용될 수 있다. 그러므로 사설망에서의 ATM-LAN 스위칭 시스템과 스위치드 라우터(Switched Router), 공중망에서의 ATM로컬교환기(ATM Local Exchange), ATM액세스노드(ATM Access Node) 및 ATM크로스커넥터(ATM Cross Connector) 등의 시스템 구성, 그리고 POS(Packet Over SDH) 장비와 같이 패킷 처리기능과 ATM 기능이 요구되는 시스템에 모두 적용될 수 있다.

본 발명은 물리계층에서 접속되는 전달 미디어의 방식에 독립적으로 사용되며, 패킷 분류 및 스케줄링 제어, 패킷 편집, 셀 분할 및 재조립기능을 포함한다. 즉, 본 발명은 고정길이의 셀 형태의 신호를 수신 분석한 후 같은 서비스 속성 혹은 연결별로 조립하여 가변길이의 패킷 형태의 신호로 변환하거나, 패킷 단위의 신호 입력이 가능하다. 또한, 처리된 패킷을 가변길이 단위로 처리하는 스위치 혹은 고정길이 단위로 스위칭하는 셀 스위치에 접속하기 위한 인터페이스를 제공한다. 또한, 그 역으로 스위칭 수단으로부터 받은 고정길이 셀 혹은 가변길이 패킷 신호를 수신하여, 패킷의 경우 분할하여 고정길이 셀 형태의 신호로 분할 조립하여 전송을 위해 물리계층 인터페이스에 따라서 가변길이 패킷 혹은 고정길이 셀로 변환하는 기능을 지원한다. 본 발명과 같이 이러한 기능들을 단일 칩으로 구현 시, 라우터와 교환기의 구현이 간단해지며, 집적도를 극대화할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 "복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치"를 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치의 구성도이다. 이는 고속직렬신호접속제어부(101)와, 고정길이셀인터페이스제어부(102)와, POS인터페이스제어부(103)와, 셀메모리(201)와, 헤더룩업테이블(202)과, 셀조립제어부(203)와, 패킷수신제어부(204)와, 셀분할제어부(205)와, 헤더룩업테이블(206)과, 패킷송신제어부(207)와, 수신연결테이블(301)과, 입력패킷데이터버퍼(302)와, 메모리제어부(303)와, 패킷분류제어부(304)와, 수신패킷편집부(305)와, 분류식별자버퍼(306)와, 스케줄링제어부(307)와, 큐서비스제어부(401)와, 셀분할제어부(402), CID룩업테이블(403)과, 트래픽제어부(404)와, 셀조립제어부(405)와, 이글레스룩업제어부(406)와, 패브릭인큐잉(407)과, CID룩업테이블(408)과, 메모리제어부와(409), 송신연결테이블(410)과, 출력패킷데이터버퍼(411)와, 고속직렬신호접속제어부(501)와, 고정길이셀스위치정합부(502)와, 가변길이패킷스위치정합부(503)와, PCI버스인터페이스(601)와, 프로세스인터페이스(602)와, 상태관리통계처리부(603)를 포함한다. 본 발명은 도 1의라인 인터페이스카드에 적용할 수 있다.

가입자라인에서 스위치보드 또는 라우팅기능모듈로 전송되는 인그레스(ingress) 데이터의 처리과정은 다음과 같다. 고속직렬신호접속제어부(101)는 가입자라인과 연결되어, 가입자라인으로부터 송수신되는 직렬신호를 제어하며 입력 직렬신호로부터 클럭을 추출하고 입력 직렬신호를 병렬데이터로 변환한다. 고정길이셀인터페이스제어부(102)는 고속직렬신호접속제어부(101)로부터 고정길이의 셀 인터페이스 방식의 병렬데이터를 수신한다. POS인터페이스제어부(103)는 고속직렬신호접속제어부(101)로부터 가변길이의 패킷 레벨 인터페이스 방식의 병렬데이터를 수신한다. 고정길이셀인터페이스제어부(102)로 수신된 고정길이의 셀 병렬데이터는 셀메모리(201)와 헤더룩업테이블(202)과 셀조립제어부(203)에 의해 동일 가상연결에 대한 패킷을 재조립하여 패킷수신제어부(204)에게 제공한다.

한편, POS인터페이스제어부(103)로 수신된 가변길이의 인그레스 패킷 병렬데이터는 패킷수신제어부(204)로 입력되는데, 패킷수신제어부(204)는 입력된 인그레스 패킷 중 유효패킷만을 패킷분류제어부(304)에게 전달한다. 패킷분류제어부(304)는 수신된 인그레스 패킷의 헤더 정보를 이용하여 메모리 제어부(303)를 통하여 수신연결테이블(301)에 저장된 패킷의 종류와 우선순위, 라우팅 정보 등을 이용하여 분류한다. 수신패킷편집부(305)는 패킷분류제어부(304)로부터 수신 인그레스 패킷이 저장된 메모리 주소와 수신연결테이블(301) 내의 패킷헤더위치주소를 입력받아서 해당 주소에 저장된 정보를 이용하여 패킷의 헤더를 수정 편집한 후 큐서비스제어부(401)에게 제공한다. 큐서비스제어부(401)는 해당 패킷의 서비스 품질정보에 따라 우선순위를 처리한 후, 고정길이 셀로 조립되거나 패킷 상태로 스위치보드 또는 라우팅기능모듈로 출력된다.

위와 같이 큐서비스제어부(401)까지 처리된 인그레스 패킷은 해당 패킷의 라우팅 정보 또는 외부 프로세스인터페이스(602)에 따라 트래픽제어부(404)의 제어를 받아, 셀분할제어부(402)를 통해 고정길이셀스위치정합부(502)로 전달되거나, 바로 가변길이패킷스위칭정합부(503)로 전달된다. 고정길이셀스위치정합부(502)와 가변길이패킷스위칭정합부(503)는 스위치보드 또는 라우팅기능모듈과 접속된다. 해당 출력 데이터를 직렬로 출력할 경우에는 해당 고정길이셀스위치정합부(502)와 가변길이패킷스위칭정합부(503)의 출력 병렬데이터는 고속직렬신호접속제어부(501)를 통해 직렬데이터로 변환된 후 출력된다.

역으로, 스위치보드 또는 라우팅기능모듈로부터 가입자라인으로 전달되는 이그레스(egress) 데이터는 고속직렬신호접속제어부(501)와, 고정길이셀스위치정합부(502) 또는 가변길이패킷스위치정합부(503)와, 셀조립제어부(405)와, 패브릭인큐잉(407)과, 이그레스룩업제어부(406)와, 스케줄링제어부(307)와, 패킷송신제어부(207)와, 셀분할제어부(205)와, 고정길이셀인터페이스제어부(102) 또는 POS인터페이스제어부(103)와, 고속직렬신호접속제어부(101)를 통해 전달된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치의 동작과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 가입자라인에서 스위치보드나 라우팅기능모듈로 전달되는 인그레스 데이터의 처리과정을 설명한다.

본 발명은 물리매체에 따라서 정의된 인터페이스에 맞게 입력되는 데이터 흐름을 수신하기 위하여 다양한 수단을 제공한다. 실제 구현에 있어서 데이터의 송신 속도 및 버스 폭에 따라서 직렬데이터(인그레스 입력 데이터(Si)와 이그레스 출력 데이터(Se))를 정합하기 위해서 고속직렬신호접속제어부(101)를 구비한다. 본 발명으로는 고정길이의 셀과 가변길이의 패킷이 모두 입력될 수 있으며, 외부 제어프로세스는 고정길이셀인터페이스제어부(102)와 POS인터페이스제어부(103) 중 하나를 선택하여 구동한다. 직렬데이터가 수신되면 고속직렬신호접속제어부(101)는 수신 직렬데이터에서 클럭신호를 복구하고 외부 제어프로세스에 의해 선택되는 인터페이스방식에 맞게 수신 직렬데이터를 병렬데이터로 복구하고, 복구된 병렬데이터를 해당 인터페이스제어부(102 또는 103)에게 출력한다. 수신신호가 병렬데이터인 경우에는 두 가지 인터페이스 방식을 모두 사용할 수 있으나, 수신신호가 직렬데이터인 경우에는 두 가지 인터페이스 방식 중 하나의 방식만을 선택하여 접속한다. 인터페이스 방식을 선택하는 외부 제어프로세스의 제어신호는 프로세스인터페이스(602)를 통해 전달된다.

즉, 고속직렬 접속을 사용하지 않을 때에는 고정길이 셀 정합기능과 패킷 정합 기능을 모두 제공한다. 고속직렬 접속이며 유토피아 방식의 사용일 경우와 병렬데이터의 유토피아 방식의 사용일 경우, 고정길이셀인터페이스제어부(102)가 동작하여 물리계층 기능을 통해 복구된 유효한 고정길이 패킷(셀: 53 바이트)을 수신하여, ATM 포럼 등에서 규정하는 유토피아(UTOPIA) 정합기능을 제공한다. 여기에서는 싱글 및 멀티플 물리계층의 소자의 접속이 가능하며, 고정길이를 보장하지 않는 셀을 추출하여 폐기하는 기능을 수행한다. 고정길이셀인터페이스제어부(102)는 유효한 인그레스 셀들은 셀조립제어부(203)로 보낸다.

셀조립제어부(203)는 헤더룩업테이블(202)을 이용하여, IOA(IP over ATM, VC-based multiplexing of Routed Protocols)의 메시지 포멧처럼, 해당 가상연결에 속하는 셀들을 모아서 재조립한다. 이때, 임의의 연결 셀들은 전송되면서 다른 셀들과 서로 혼합될 수 있으므로 셀메모리(201)와 헤더룩업테이블(202)을 이용하여 같은 연결에 속하는 셀 흐름을 모아서 저장한다. 그리고 하나의 PDU 패킷이 완성되면 AAL5기능을 위해서 CRC 체크를 하고, 에러 발생시 이를 폐기하거나 에러 교정작업을 수행한다. 그리고 각 해당 오류에 대한 정보는 상태관리통계처리부(603)에서 관리되도록 계수 관리하고, 에러가 없는 유효한 인그레스 패킷은 패킷수신제어부(204)로 보낸다.

한편, 가입자라인으로 입력되는 인그레스 데이터가 가변길이의 일반 패킷 데이터이거나 혹은 고속직렬접속이면서 POS방식의 데이터인 경우, 네트워크프로세스포럼(구 CSIX 국제포럼)에서 권고하는 규격에 맞는 패킷 레벨 정합기능을 수행하기 위하여 POS인터페이스제어부(103)를 구비한다. 즉, POS인터페이스제어부(103)는 이더넷 MAC 기능을 수행한 후의 패킷 데이터 혹은 SDH 나 WDM 을 통해서 전송된 패킷을 바로 수신한다. 만일에 외부 물리계층 기능소자를 두고 그 소자 내에서 MAC PDU 처리와 FCS(Forward Check Sequence)체크를 수행 할 경우에는, 단순 POS 인터페이스 처리를 수행하지만, 그렇지 않은 경우를 위해 선택적인 기능으로 FCS 체크 기능을 둔다. 여기에는 일반 이더넷의 MAC PDU의 FCS, PPP 프로토콜의 FCS 등을 선택적으로 수행한다. POS인터페이스제어부(103)에서 출력되는 유효 인그레스 패킷은 패킷수신제어부(204)에게 전달된다.

패킷수신제어부(204)는 인그레스 셀들로부터 재조립되어진 하나의 인그레스 패킷을 셀조립제어부(203)로부터 수신하거나, POS인터페이스제어부(103)로부터 직접 인그레스 패킷을 수신하여 해당 버퍼에 저장한 후 우선순위 혹은 고정된 큐 서비스방식에 의해서 서비스하며, IP 패킷 헤더 체크섬(Checksum) 기능을 수행한다. 만약 이때 인그레스 패킷 헤더 내에 오류가 발견되면 이의 상태를 계수 처리하며, 이 오류가 발견된 패킷을 폐기 처리한다. 또한 가입자 라인으로부터 루우프백 기능을 제공하기 위해서 패킷송신제어부(207)로 송신하는 인터페이스를 갖는다. 패킷수신제어부(204)는 IP 패킷 헤더 체크섬 기능을 수행하여 유효한 인그레스 패킷만을 패킷분류제어부(304)에게 제공한다.

패킷분류제어부(304)는 먼저 이더넷 미디어를 통해 수신된 IP 패킷의 헤더 정보를 이용하여, 메모리제어부(303)를 통하여 수신연결테이블(301)에 액세스한 후 비교하여 해당 패킷의 종류와 우선순위, 그리고 다음 홉으로 라우팅되어야 하는 정보 등을 보고 해당 인그레스 패킷을 분류하여, 그에 상응하는 서비스품질(QoS) 버퍼인 입력패킷데이터버퍼(302)에 저장한다. 이때, 패킷분류제어부(304)는 입력패킷데이터버퍼(302)의 휴지공간을 구분하고 제어하기 위해서 분류식별자버퍼(306)에 저장된 식별자를 이용하여 메모리의 실제 위치를 제어한다. 그리고, 저장된 패킷의 실제 메모리 주소와 수신연결테이블(301) 내의 패킷 헤더 정보위치 주소를 수신패킷편집부(305)로 넘기면, 수신패킷편집부(305)는 이를 이용하여 패킷의 헤더를 수정 편집한 후, 이와 동시에 해당 서비스품질(QoS) 정보에 따라서 큐서비스제어부(401) 내에 있는 우선순위버퍼에 편집된 패킷을 저장한다.

큐서비스제어부(401)는 해당 서비스품질 등급에 따라 우선순위가 분류되어 저장된 우선순위버퍼 내의 패킷을 트래픽제어부(404)의 제어를 받아서 우선순위 큐의 서비스를 시행한다. 이때, 해당 패킷이 고정길이셀스위치정합을 하는 지, 아니면 가변길이패킷스위치정합을 하는 지를 보고, 적절하게 라우팅을 수행한다. 트래픽제어부(404)는 외부 프로세스인터페이스(602)의 제어를 받아 큐서비스방법을 가변한다.

큐서비스제어부(401)를 통해서 읽혀진 인그레스 패킷이 고정길이셀스위치정합을 하는 데이터인 경우, 셀분할제어부(402)는 CID(연결식별자)룩업테이블(403)에서 라우팅정보를 읽어와서, 출력하고자 하는 인그레스 패킷을 고정길이로 분할하고 라우팅 정보를 헤더에 부가하여 새로운 고정길이 셀을 재구성한다. 재구성된 출력 인그레스 셀은 고정길이셀스위치정합부(502)를 통해서 시스템의 코어 스위치카드로 입력된다.

한편, 이 패킷 포워딩 장치가 가변길이 패킷을 수용하는 라우팅기능모듈과 접속된 경우에는, 큐서비스제어부(401)를 통해 읽혀진 인그레스 패킷은 가변길이패킷스위치정합부(503)를 통해 바로 접속된다. 고정길이셀스위치정합부(502)는 가입자라인과 접속된 고정길이셀인터페이스제어부(102)와 그 기능이 유사하며, 가변길이패킷스위치정합부(503)는 가입자라인과 접속된 POS인터페이스제어부(103)와 그 기능이 유사하다.

이외에 고속의 버스들을 하나의 스위치 패브릭 카드로 수용시 신호수의 증가로 구현이 어려울 경우, 직렬데이터로 접속이 가능하게 하기 위하여 고속직렬신호접속제어부(501)를 더 구비하는 바, 이 고속직렬신호접속제어부(501)는 외부 프로세스인터페이스(602)의 제어를 받아 고정길이셀스위치정합부(502)와 가변길이패킷스위치정합부(503) 중 하나의 출력 데이터를 입력받아 직렬데이터로 변환하여 출력한다.

지금까지는 가입자라인에서 스위치보드나 라우팅기능모듈로 출력되는 인그레스 데이터의 처리 과정을 살펴보았다.

이제부터는 스위치보드나 라우팅기능모듈에서 가입자라인으로 출력되는 이그레스 방향의 데이터의 처리 과정을 살펴보기로 한다.

외부 스위치카드에서 교환이 이루어진 이그레스 패킷 혹은 셀이 수신되면, 앞에서 언급한 바와 동일하게 외부 프로세스인터페이스(602)를 통해 고정길이셀스위치정합부(502) 또는 가변길이패킷스위치정합부(503) 중 하나가 선택되어 지정된다. 그러면, 고속직렬신호접속제어부(501)는 외부 직렬데이터(인그레스 직렬데이터(SSi)와 이그레스 직렬데이터(SSe))와, 이 고정길이셀스위치정합부(502) 또는 가변길이패킷스위칭정합부(503)를 정합한다. 즉, 고속직렬신호접속제어부(501)는 이그레스 방향의 직렬데이터가 수신되면 이 수신 직렬데이터로부터 클럭신호를 복구하고, 프로세스인터페이스(602)를 통해 지정된 인터페이스 방식에 맞게 수신 직렬데이터를 병렬데이터로 복구한다. 복구된 병렬데이터는 해당 스위치정합부(502 또는 503)에게 출력된다. 직렬데이터 접속기능을 사용하지 않을 때에는 두 가지 인터페이스 방식을 모두 사용할 수 있으나, 직렬데이터 접속기능을 사용할 때에는 두 가지 방식 중 하나의 방식으로 접속된다. 이 인터페이스 방식은 프로세스인터페이스(602)를 통해 외부 프로세스에 의해서 지정된다. 이러한 일련의 기능은 가입자라인 인터페이스 기능과 동일하다. 그러므로, 스위치 카드 없이 다수의 라인카드 상호간의 연결로 간단한 소규모 스위치나 라우터의 구현이 가능하다.

만일, 고속직렬접속이고 유토피아 방식을 사용한 경우, 또는 병렬데이터의 유토피아 방식을 사용한 경우, 고정길이셀스위치정합부(502)는 스위치 보드로부터 교환이 일어난 유효한 이그레스 고정길이 셀을 수신하여, 유토피아(UTOPIA)인터페이스기능을 제공하고, 고정길이를 보장하지 않는 셀을 추출하여 폐기하는 기능을 수행한다. 유효한 셀들은 셀조립제어부(405)로 보내져서 CID(연결식별자)룩업테이블(408)을 이용하여 동일한 CID를 갖는 이그레스 셀들을 하나의 이그레스 패킷으로 재조립한다. 이때, 임의의 연결 셀들은 스위치를 통해 교환되면서 서로 다른 셀들과 혼합이 되어 있으므로 내부의 셀메모리와 CID룩업테이블(408)을 이용하여, 같은 가상연결에 속하는 셀들을 모아서 저장한다. 그리고, 하나의 PDU 패킷이 완성되면 AAL5기능을 위해서 CRC 체크를 하는데, 에러 발생시 이를 폐기하거나 에러 교정작업을 수행한다. 그리고 각 해당 오류에 대한 정보는 상태관리통계처리부(603)에서 관리되도록 계수 관리한다. 셀조립제어부(405)는 에러가 없는 유효한 패킷을 패브릭 인큐잉(407)으로 전달한다.

패브릭 인큐잉(407)은 셀조립제어부(405)와 가변길이패킷스위치정합부(503)로부터 유효한 이그레스 패킷을 전달받아, 해당 패킷의 종류와 우선순위에 따라서 그에 상응하는 QoS 버퍼인 출력패킷데이터버퍼(411)에 저장한다. 그리고, 메모리제어부(409)로부터 해당 이그레스 패킷을 저장한 주소를 입력받아서 이그레스룩업제어부(406)에 전달한다. 그러면 이그레스룩업제어부(406)는 스케줄링제어부(307)의 제어를 받아서, 스케줄링제어부(307)에 의해 선택된 우선순위 버퍼에 저장된 패킷의 주소와 해당 CID에 대한 정보만을 가지고 송신연결테이블(410)에 저장된 편집용 헤더와 출력패킷데이터버퍼(411)로부터 이그레스 패킷데이터를 읽어와서 스케줄링제어부(307)에게 송신한다. 스케줄링제어부(307)는 패브릭 인큐잉(407)으로부터 각 우선순위별 버퍼링시 정보와 서비스 정보를 가지고 각 우선순위별 버퍼의 상태정보를 관리하며, 그 정보에 따라서 패킷 데이터를 패킷송신제어부(207)에게 출력한다. 또한 선택된 패킷 데이터와 헤더정보를 이그레스룩업제어부(406)로부터 받아서 송신을 위한 새로운 패킷으로 편집 가공한다.

패킷송신제어부(207)는 스케줄링제어부(307)로부터 수신한 이그레스 패킷을 해당 패킷의 종류에 따라서 송신한다. 만일 고정길이 셀로 송신을 하여야 할 경우 셀분할제어부(205)로 출력하는데, 셀분할제어부(205)는 패킷 데이터를 고정길이로 분할하고 분할된 고정 길이에 헤더룩업테이블(206)에 저장된 해당 연결의 헤더 데이터를 부가하여 출력 이그레스 셀을 구성한 후 고정길이셀인터페이스제어부(102)를 통해 가입자 라인으로 송신한다. 한편, 가변길이 패킷으로 송신을 해도 될 경우에는 POS인터페이스제어부(103)를 통해서 가입자 라인으로 바로 송신한다.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 패킷 전달망에 소요되는 라우터, 스위치 등 네트워크 장치를 구현하기 위한 필수 기능으로써, ATM 셀을 상위 패킷 데이터와 정합하거나 패킷 전달을 위한 포워딩기능 등에 적용할 수 있다.

본 발명은 물리계층에서 접속되는 전달 미디어의 방식에 독립적으로 사용될 수 있고, 패킷 분류 및 스케줄링 제어, 패킷 편집 기능 및 셀 분할 및 조립기능을 포함하고 있으므로, 단일 칩으로 구현 시 복합 트래픽의 수용이 가능한 장치를 간단하게 구현할 수 있다. 그러므로, 물리계층인터페이스에 따라서 가변길이 패킷 혹은 고정길이 셀로 변환하는 프로토콜 처리기로 이용함으로써, 초당 2.5기가에서 10기가 비트 처리 급 채널을 지원하는 단일 칩으로 구현이 가능하며, 이로 인해 라우터 및 교환기의 구현이 간단해지고 단일 구성에 집적도를 극대화할 수 있다.

Claims

가입자라인으로부터 인그레스 셀 또는 인그레스 패킷을 입력받아 스위치보드 또는 라우팅기능모듈에게 출력하고, 스위치보드로부터 이그레스 셀과 라우팅기능모듈로부터 이그레스 패킷을 입력받아 가입자라인에게 출력하는 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치에 있어서,

상기 가입자라인과의 셀 데이터를 정합하는 고정길이셀인터페이스제어부와;

상기 가입자라인과의 패킷 데이터를 정합하는 POS인터페이스제어부와;

상기 스위치보드와의 셀 데이터를 정합하는 고정길이셀스위치정합부와;

상기 라우팅기능모듈과의 패킷 데이터를 정합하는 가변길이패킷스위치정합부와;

상기 고정길이셀인터페이스제어부로부터 인그레스 셀을 입력받아 가상연결이 동일한 셀들을 모아서 인그레스 패킷으로 재조립하고, 이그레스 패킷을 입력받아 이그레스 셀로 분할하여 상기 고정길이셀인터페이스제어부에게 출력하는 제1셀조립/분할제어부와;

상기 제1셀조립/분할제어부로부터 조립된 인그레스 패킷 혹은 상기 POS인터페이스제어부로부터 인그레스 패킷을 입력받아 상기 인그레스 패킷의 유효성을 검증하고, 유효한 인그레스 패킷을 우선순위와 출력경로에 따라 송신을 위한 새로운 인그레스 패킷으로 재편집한 후 출력하는 인그레스패킷처리수단과;

상기 인그레스패킷처리수단으로부터 재편집된 인그레스 패킷을 입력받아 인그레스 셀로 분할하여 상기 고정길이셀스위치정합부에게 출력하고, 상기 고정길이셀스위치정합부로부터 이그레스 셀을 입력받아 동일한 연결식별자를 갖는 셀들을 모아서 이그레스 패킷으로 재조립하는 제2셀조립/분할제어부와;

상기 인그레스패킷처리수단으로부터 출력되는 인그레스 패킷의 출력 인터페이스방식을 감지하여, 상기 출력 인그레스 패킷이 제2셀조립/분할제어부 또는 상기 가변길이패킷스위치정합부에게 입력되도록 제어하는 트래픽제어부와;

상기 제2셀조립/분할제어부로부터 재조립된 이그레스 패킷 혹은 상기 가변길이패킷스위치정합부로부터 이그레스 패킷을 입력받아 패킷종류와 우선순위와 연결식별자에 따라 송신을 위한 새로운 패킷으로 재편집한 후 출력하는 이그레스패킷처리수단과;

상기 이그레스패킷처리수단으로부터 출력되는 이그레스 패킷의 출력 인터페이스 방식에 따라 상기 출력 이그레스 패킷을 상기 제1셀조립/분할제어부 또는 상기 POS인터페이스제어부에게 출력하는 패킷송신제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가입자라인으로부터 입력되는 직렬데이터를 병렬데이터로 변환하여 상기 고정길이셀인터페이스제어부 또는 POS인터페이스제어부에게 출력하고, 상기 고정길이셀인터페이스제어부 또는 POS인터페이스제어부에서 출력되는 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하여 상기 가입자라인에게 출력하는 제1고속직렬신호접속제어부와;

상기 스위치보드 또는 라우팅모듈로부터 입력되는 직렬데이터를 병렬로 변환하여 상기 고정길이셀스위치정합부 또는 가변길이패킷스위치정합부에게 출력하고, 상기 고정길이셀스위치정합부 또는 가변길이패킷스위치정합부에서 출력되는 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하여 상기 스위치보드 또는 라우팅모듈에게 출력하는 제2고속직렬신호접속제어부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 인그레스패킷처리수단은,

상기 입력된 패킷에 대해 헤더 체크섬 검사를 수행하여 오류가 발생한 패킷은 폐기하고 오류가 발생하지 않은 패킷을 유효한 패킷으로 출력하는 패킷수신제어부와;

상기 패킷수신제어부에서 출력되는 유효한 패킷을 패킷의 종류와 우선순위와 라우팅경로에 따라 분류하여 해당되는 서비스품질 버퍼에 저장하고, 상기 패킷이 저장된 메모리주소와 패킷헤더위치주소를 출력하는 패킷분류제어부와;

상기 패킷분류제어부로부터 메모리주소와 패킷헤더위치주소 정보를 입력받아 상기 각 주소에 저장된 정보를 이용하여 상기 패킷의 헤더를 수정 편집하여 출력하는 수신패킷편집부와;

상기 수신패킷편집부에서 출력되는 패킷을 입력받고 상기 트래픽제어부의 제어를 받아 해당 패킷의 우선순위에 따라 상기 셀분할제어부 또는 가변길이패킷스위치정합부에게 출력하는 큐서비스제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 복합 트래픽처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 이그레스패킷처리수단은,

상기 입력된 패킷을 패킷종류와 우선순위에 따라 분류하여 해당되는 서비스품질 버퍼에 저장하고, 상기 패킷이 저장된 메모리주소를 출력하는 패브릭인큐잉과;

상기 서비스품질 버퍼의 상태정보를 관리하고 상기 서비스품질 버퍼의 상태에 따라 출력패킷을 스케줄링하며, 이그레스룩업제어부로부터 패킷데이터와 헤더를 입력받아 송신을 위한 새로운 패킷으로 재편집하여 상기 패킷송신제어부에게 출력하는 스케줄링제어부와;

상기 스케줄링제어부로부터 패킷의 출력 스케줄링정보를 입력받고 상기 패브릭인큐잉으로부터 상기 패킷의 메모리주소를 입력받아 출력할 패킷데이터와 헤더를 상기 서비스품질 버퍼로부터 읽어와서 상기 스케줄링제어부에게 제공하는 이그레스룩업제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 복합 트래픽 처리기능을 갖는 패킷 포워딩 장치.