KR20070053502A

KR20070053502A - 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반 스위칭방법 및 장치, 이를 구비한 이더넷 기반 스위칭 시스템

Info

Publication number: KR20070053502A
Application number: KR1020050111352A
Authority: KR
Inventors: 이형섭; 유제훈; 이상연; 김봉태
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2007-05-25
Also published as: KR100772172B1

Abstract

본 발명은 이더넷 기반의 L2/L3 스위치 시스템에서, 다채널 방송 서비스와 같은 실시간성의 멀티캐스트 패킷에 대한 QoS를 보장할 수 있는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반 스위칭 방법 및 장치, 이를 구비한 이더넷 스위칭 시스템에 관한 것으로, 본 발명은 입력 패킷을 멀티캐스트 패킷과, 유니캐스트 패킷을 구분한 후, 멀티캐스트 패킷에 대하여 MAC 송수신 주소와 IP 헤더 정보를 확인하여 방송용 멀티캐스트 패킷인지를 확인한 후, 방송용 멀티캐스트 패킷이면, 상기 입력 패킷을 복사하여 모든 포트별로 설정된 방송용 논리 버퍼에 각각 저장하고, 각 출력 포트별로 서비스 요청을 확인하여, 서비스 요청이 있는 출력 포트에는 상기 입력 패킷의 우선순위를 높여 전송하고, 서비스 요청이 없는 출력 포트에 대해서는 입력 패킷은 폐기하도록 함으로써, 방송용 멀티캐스트 패킷의 효율적인 스위칭이 가능하며, 채널 변경 시간(channel zapping time)을 최소화시킨 것이다.

멀티캐스트, 스위치, 브로드캐스트, 출력 포트, 패킷, IP-TV, QoS

Description

실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반 스위칭 방법 및 장치, 이를 구비한 이더넷 기반 스위칭 시스템{SWITCHING METHOD AND APPARATUS OF REAL-TIME MULTICAST PACKET STREAM, AND ETHERNET SWITCHING SYSTEM USING THE SAME}

도 1은 일반적인 IP-TV 방송 스트림 서비스를 위한 통신망 시스템의 구조를 도시한 도면이다.

도 2는 가입자 단의 L2/L3 스위치 시스템의 일반적인 구조를 도시한 도면이다.

도 3은 일반적인 구조의 가입자 단의 L2/L3 스위치 시스템에 적용되는 이더넷 기반 스위치 구조를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 가입자 단의 L2/L3 스위치 시스템을 도시한 블럭 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 이더넷 기반 QoS 보장형 멀티캐스트 스위치 구조를 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명에 있어서, 멀티캐스트 패킷의 분류 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 7은 본 발명에 적용되는 멀티캐스트 버퍼의 방송용 버퍼의 구조도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

411 : 멀티캐스트 스위치 블록 412 : 유니캐스트 스위치 블록

501 : 제1 재캡슐화부 502 : 패킷 분리부

503 : 멀티캐스트 패킷 해석부 504 : 멀티캐스트 버퍼

505 : 방송용 버퍼 506 : 통신용 버퍼

507 : 멀티캐스트 큐 엔진부 508 : 멀티캐스트 룩업부

509 : 유니캐스트 패킷 해석부 510 : 유니캐스트 룩업부

511 : 유니캐스트 버퍼 512 : 유니캐스트 큐 엔진부

513: 제2재캡슐화부 514: 스케쥴러부

701 ~ 703 : 포트 별 논리 버퍼

본 발명은 이더넷 기반의 시스템에서 별도의 방송용 선로를 이용하지 않고 단일 회선으로 단 방향성의 다채널 방송 서비스와 데이터 통신 서비스를 수용하여 방송과 통신의 통합된 서비스를 제공하면서 실시간성 방송 서비스의 QoS를 보장할 수 있는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 방법 및 장치, 그리고 이를 구비한 이더넷 스위칭 시스템에 관한 것이다.

최근 통신 및 방송 미디어의 종류가 다양해지고 있는데, 이러한 다양한 종류 의 통신 및 방송 미디어를 서비스받는데 있어서, 현재 일반 가정 가입자들의 경우, 인터넷 서비스와 주문형 비디오(Video On Demand; 이하, 'VOD'라 한다.) 방송 서비스는 ISP(Internet Service Provider)를 통해 PC(Personal Computer)로 서비스를 전달받고, 지상파, 유선방송망을 통한 CATV, 위성방송 등의 다양한 방송들은 TV로 서비스를 받고 있다.

이에 따라, 최근에는 방송과 통신을 융합함으로써 TV를 통하여 인터넷과 방송 서비스를 동시에 제공받는 형태로의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 방법으로서 방송과 통신의 융합서비스는 기존 케이블 망(HFC: Hybrid-Fiber Coaxial)을 이용하는 방법, 기존의 통신 선로에 광신호의 오버레이(Overlay) 구성을 이용하여 방송서비스를 제공하는 방법, 그리고 IP(Internet Protocol) 인터넷 망에서 멀티캐스트와 RTP(Real-time Transfer Protocol) 프로토콜을 적용하여 방송서비스를 통합하는 방법 등이 제안되고 있다.

상기 기존 케이블망을 이용하는 방법은 방송망에서 통신서비스를 수용하는 형태이며, IP 인터넷망을 이용하는 방법은 데이터 통신망을 이용하여 IP-TV 형태로 방송을 수용하고자 하는 방법이다. 하지만, 아직까지 하나의 선로와 프로토콜을 통하여 통신과 방송 서비스를 동시에 융합하여 경제적인 방법으로 가정까지 서비스를 제공하는 방법은 아직까지 서비스 시작 단계라 할 수 있으며, 더하여 데이터 통신망에서는 케이블 TV 망에서 제공하는 것과 같이 실시간성 전송과 광대역이 요구되는 다채널 방송을 전달하기가 용이하지 않고, 반대로 CATV 나 위성방송 같은 기존 방송망에서는 VOD와 같이 유니캐스트 형태의 방송 서비스를 제공하기가 용이하지 않다.

한편, 인터넷망을 통하여 가입자에게 인터넷 서비스와 다채널 IP-TV 방송 서비스 또는 VOD 서비스를 제공하기 위하여 구성되는 인터넷 통신망의 구조는 도 1에 도시된 바와 같다.

상기 도 1을 참조하면, 백본망으로 메트로망(101)을 사용하고 가입자망으로는 xDSL (Digital Subscriber Line)망(102), 이더넷 망(103) 및 PON(Passive Optical Network) 망(104) 등을 사용하는 일례를 나타내고 있다. IP 다채널 방송 헤드엔드(105)와 VOD 헤드엔드(106)는 백본망에 연결된 라우터(107)에 연결되어 메트로망(101)을 통해 각 가입자 단에 연결된 L3 스위치(또는 라우터)(108)로 IP 다채널 방송과 VOD 서비스를 전송한다. 상기 VOD 헤드엔드(106)는 가입자와 일대일 통신을 통하여 가입자에게 데이터를 전송하는 방식이며, 상기 IP 다채널 방송 헤드엔드(105)는 멀티캐스트 그룹의 가입자에게 방송 스트림을 전송하는 방식이다.

상기 IP 다채널 방송 헤드엔드(105)에 연결된 백본망의 라우터(107)는 가입자단에 연결된 모든 L3 스위치(108)와 PIM-SM(Protocol Independent Multicast- Sparse mode) 프로토콜을 통하여 멀티캐스트 데이터를 주고 받는다. 일반적으로, 가입자단의 모든 L3 스위치(108)는 가입자의 채널 변경 시간(Channel Zapping Time)을 감소시키기 위하여 모든 방송 채널의 멀티캐스트 그룹에 가입하여 전 채널의 멀티캐스트 패킷을 수신하며 가입자의 채널 변경의 요구에 따라서 포워딩 테이블을 수정함으로써 가입자망으로 멀티캐스트 패킷의 전송 여부를 결정한다.

이때, 가입자에게 원활한 VOD 서비스와 방송 서비스를 제공하기 위해서 가입 자단에 위치한 DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexer; 109), 이더넷 스위치(110) 및 ONU(Optical Network Unit; 111)는 멀티캐스트 패킷의 처리를 위한 IGMP(Internet Group Management Protocol) 스누핑(Snooping) 기능이 동작되어야 하며 백본망과 가입자망에는 자원 예약과 적당한 QoS(Quality of Service) 기능이 보장되어야만 한다.

한편, 가입자단에서 인터넷 서비스를 처리하기 위해 사용되는 이더넷 기반의 L2/L3 스위치 시스템의 일반적인 구조는 도 2와 같은 형태로 설계되고 있다. 상기 도 2를 참조하면, 상기 L2/L3 스위치 시스템은 라우팅 프로토콜의 수행 및 각각의 라인 인터페이스 보드(202)를 관리하는 프로세서 보드(201)와, 입출력 포트를 연결하는 다수의 라인 인터페이스 보드(202), L2/L3 스위치 패브릭(203), 그리고 이들을 연결하는 백플레인(204)으로 구성된다.

상기 라인 인터페이스 보드(202)는 가입자망의 구성에 따라 구성 방법이 달라지게 되며 전송로 상에 패킷을 전달하기 위한 물리 기능부(205)와 프로토콜 정합을 위해 MAC 정합을 수행하는 MAC 기능부(206) 및 라인 인터페이스 보드 내의 MAC 제어를 위한 라인 프로세서(207)가 내장된다.

상기 스위치 패브릭(203)은 패킷이 입력되면 이더넷 기반의 MAC 기능을 통하여 패킷을 정합하고 도달하고자 하는 목적지 주소에 따라 L2(MAC) 또는 L3(IP) 스위칭을 통하여 라인 인터페이스 보드(202)로 전달하는 역할을 수행한다. 도 2에 도시된 스위치 시스템은 다양한 인터페이스를 가지고 스위칭 기능을 수행하므로, 라인 인터페이스 보드(202)의 구성에 따라 시스템의 성능이 달라진다.

한편, 일반적으로 구성할 수 있는 상기 라인 인터페이스 보드(202)는 MAC 기능부의 구성에 따라서 xDSL(Digital Subscriber Line), PON(Passive Optical Network), GE(Gigabit Ethernet), 10/100Mbps 라인 인터페이스 보드 등으로 분류할 수 있다. 하지만 이더넷 인터페이스의 경우 스위치 내부에 MAC 기능부를 포함하고 있는 것이 보편적이다. 상기 프로세서 보드(201)는 라우팅 프로토콜을 통하여 메트로망(101)의 라우터와 인터넷 데이터의 라우팅 테이블 생성 및 업데이트 기능을 수행하고 상술한 도 1에서와 같이 헤드엔드(105,106)에 연결된 멀티캐스트 라우터와 PIM-SM 프로토콜을 사용하여 다채널 IP 방송의 전 채널을 수신하고, 가입자망에 대해서는 IGMP 프로토콜을 사용하여 가입자들이 요구한 멀티캐스트 그룹만을 각 가입자망으로 포워딩하는 기능을 수행한다.

상기와 같은 시스템 구조는 멀티캐스트 그룹을 관리하는 프로세서의 성능과 멀티캐스트 패킷을 포워딩하는 스위치에 업데이트하는 간격에 따라서 사용자들의 채널 변경 시간에 큰 영향을 미친다. 또한, 다채널 방송의 데이터들에 대해서 미리 예약된 데이터 전송률을 각 네트워크 프로세서가 일정하게 처리하여야만 다채널 방송에 대한 패킷 지연이나 전송률과 같은 QoS가 보장된다. 만약, 고속 라우터 시스템이 방송 스트림에 대해 적절한 QoS 및 IGMP 테이블 관리를 보장하지 못한다면 방송 스트림의 손실 및 지연의 증가 및 채널 변경 시간이 증가하여 가입자에게 원활한 방송 스트림을 제공하지 못하는 어려움이 있게 된다.

한편, 상기 도 2에서 상술한 가입자단의 이더넷 기반의 스위치 시스템 구조에 적용되는 이더넷 기반 L2/L3 스위치의 구조는 도 3과 같이 구성된다. 상기 도 3 을 참조하면, 스위치 구성도에서 이더넷(Ethernet) MAC 정합부(301)는 수신되는 이더넷 프레임을 송수신하기 위하여 자동 협상(Autonegotiation) 기능을 수행하고 프레임의 CRC를 해석하여 에러가 발생한 프레임을 구분하고 정상 프레임만을 다음 기능으로 전송하는 기능을 수행한다. 또한, 역으로 상기 이더넷 패킷을 전송하는 경우에는 전송되는 프레임을 생성하는 기능을 수행한다.

패킷 해석부(302)는 상기 이더넷 MAC 정합부(301)을 통해 수신된 이더넷 프레임의 헤더 정보를 분석하여 프레임의 구조 및 데이터 포맷을 해석하는 기능을 수행하며 VLAN 구성, IP 송수신 주소 등을 해석한다. 버퍼(Buffer) 메모리(303)는 오류 없이 입력된 패킷들을 스위칭 되기 전까지 저장하기 위한 메모리로서 성능향상을 위하여 메모리를 우선순위별로 구분하거나 저장된 상태를 제어하는 기능이 수행된다. 이때, 상기 버퍼 메모리(303)에 저장되는 패킷은 멀티캐스트와 유니캐스트가 논리적으로 구분 가능하지만 동일 메모리 버퍼에 저장된다.

어드레스 룩업부(304)는 입력되는 패킷의 MAC 송수신주소 또는 IP 송수신 주소 등을 분석하고 포워딩 테이블과 비교하여 패킷을 종단시킬 것인지 스위칭할 것인지를 결정하고 스위칭 되는 패킷은 어디로 패킷을 스위칭할 것인가를 결정하는 기능을 수행한다. 큐 엔진(Queue Engine)부(305)는 버퍼에 저장된 패킷에 대하여 메모리의 저장 정보를 관리하는 기능을 수행하는 기능 블록으로 버퍼 메모리(303)가 얼마만큼의 패킷을 저장할 수 있는지에 대한 저장 상태 관리 및 우선순위에 따른 버퍼를 구분하여 패킷을 관리하는 기능을 수행한다.

스케쥴러부(306)는 상기 큐 엔진부(305)와 연동하여 동작 되는 기능블록으로 버퍼 메모리(303)에 저장된 패킷을 스위칭하는 경우에 우선 순위와 패킷의 종류 등의 정해진 알고리즘에 따라 저장된 패킷들의 스위칭 순서를 결정한다. 재캡슐화(Re-encapsulate)부(307)는 패킷의 스위칭이 완료되어 출력되는 패킷에 새로운 MAC 주소를 가지고 이더넷 프레임을 구성한다. 패킷 제어부(Pauser; 308)는 스위치의 버퍼 상태에 따라 입력 패킷을 제어하는 기능 블록으로 패킷 버퍼에 더 이상 패킷을 저장하기 어려운 경우 패킷을 보내지 말라는 포즈(Pause) 패킷을 발생시키는 기능을 수행한다.

한편, 상술한 도 3과 같은 스위치 구조에서 멀티캐스트 패킷의 스위칭을 실시하는 경우, 유니캐스트 패킷과 동일한 형태의 스위칭 메커니즘을 적용하여 동일한 패킷을 여러 곳으로 스위칭하게 된다. 따라서, 멀티캐스트 패킷의 스위칭시에는 스위칭 기능을 관리하는 큐 엔진부(305) 및 스케쥴러부(306)에 부하가 많이 걸리고 유니캐스트 및 멀티캐스트 패킷의 스위칭 지연 가능성이 커지게 된다. 특히, 스위칭 되어야 하는 멀티캐스트 패킷이 IP-TV 방송과 같이 실시간의 스트리밍성 패킷인 경우는 실시간 스위칭이 필요하지만 멀티캐스트 패킷의 량이 증가하는 경우는 실시간으로 스위칭하는데 문제가 발생한다.

따라서 이더넷 기반의 스위치 시스템에서 IP-TV 와 같이 실시간성의 멀티캐스트 패킷을 이용하는 서비스를 제대로 제공하기 위해서는 멀티캐스트 패킷을 실시간으로 스위칭할 수 있는 이더넷 기반의 L2/L3 스위치가 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 데이터 통신망 가입자단에서 다채널 방송 스트림과 같은 실시간 멀티캐스트 패킷의 QoS를 보장할 수 있는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 방법 및 장치, 그리고 이를 구비한 이더넷 스위칭 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 구성 수단으로서, 본 발명은, 입력 패킷이 멀티캐스트 패킷인지 유니캐스트 패킷인지를 확인하는 제1 확인 단계; 상기에서 입력 패킷이 멀티캐스트 패킷이면, 상기 구분된 입력 패킷의 MAC 송수신 주소와 IP 헤더 정보를 확인하여 방송용 멀티캐스트 패킷인지를 확인하는 제2 확인 단계; 상기 확인 결과, 입력 패킷이 방송용 멀티캐스트 패킷이면, 상기 입력 패킷을 복사하여 모든 포트별로 설정된 방송용 논리 버퍼에 각각 저장하는 제1 버퍼링 단계; 각 출력 포트별로 서비스 요청을 확인하여, 서비스 요청이 있는 출력 포트에는 상기 입력 패킷의 우선순위를 높여 전송하고, 서비스 요청이 없는 출력 포트에 대해서는 입력 패킷은 폐기하는 제1 스케쥴링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 입력 패킷의 MAC 주소를 분석하여 입력 패킷이 멀티캐스트 패킷인지 유니캐스트 패킷인지를 구분하는 패킷 분리부; 상기 패킷 분리부로부터 멀티캐스트 패킷으로 분리된 입력 패 킷을 해석하여 버퍼링하고, 하기 스케쥴러부의 제어에 따라서 해당 포트로 출력하는 멀티캐스트 스위치 블록; 상기 패킷 분리부로부터 유니캐스트 패킷으로 분리된 입력패킷을 해석하여 우선순위에 따라 버퍼링하고 하기 스케쥴러부의 제어에 따라서 해당 포트로 출력하는 유니캐스트 스위치 블록; 및 상기 멀티캐스트 스위치 블록 및 유니캐스트 스위치 블록에 저장된 입력 패킷들에 대한 스위치 순서를 우선순위와 버퍼 관리 알고리즘에 따라 결정하는 스케쥴러부를 포함하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반 스위칭 장치를 제공한다.

상술한 바와 같이 최근에는 통신방송 융합 서비스 및 광대역 멀티미디어 서비스에 대한 수요 증가로 가입자망의 고도화 필요성이 대두 되고 있다. 현재 가입자망의 고도화는 FTTH(Fiber to The Home) 구축을 궁극적인 목표로 하고 있으며 PON(Passive Optical Network)기반의 가입자망 구성이 가장 적합한 기술 후보로 떠오르고 있다. 이와 같이, 가입자망의 고도화 추진과 함께 통신망을 통해 방송 서비스를 전달하기 위한 IP 기반의 방송 기술들이 개발되고 있다. 개발된 방송서비스 기술로는 가입자의 요청에 따라 필요한 방송 자료를 제공하는 VOD(Video on Demand)서비스와 실시간의 개념으로 동일한 방송신호를 다수의 가입자에게 제공하는 IP-TV 서비스가 있다. 그러나 IP-TV 방송서비스는 IP 멀티캐스트 패킷을 이용하여 방송신호를 전달하므로 효과적인 멀티캐스트 스위칭과 방송신호에 대한 QoS 제공이 이루어지지 않으면 실시간의 서비스 제공이 용이하지 않다.

특히 추후 네트워크를 통해 제공되는 서비스는 영상회의 및 실시간 교육 등 의 서비스가 예상되고 있으며 이들 서비스는 멀티캐스트 패킷을 이용하여 실시간으로 제공된다. 따라서 QoS를 고려한 멀티캐스트 패킷의 실시간 스위칭 방법의 필요성이 증가하게 된다.

본 발명은 통신 데이터와 VoIP 및 다채널 방송서비스를 제공하는 이더넷 기반의 L2/L3 스위치 시스템에서 다채널 방송서비스와 같은 실시간성의 멀티캐스트 패킷을 효율적으로 스위칭할 수 있는 이더넷 스위치의 구성에 관한 것이다. 본 발명의 스위치는 다채널 방송과 같은 실시간 IP 멀티캐스트 패킷들이 유니캐스트 패킷과 같이 동일한 스위치 경로를 통하여 스위칭 되는 경우 실시간 스위칭에 제약이 발생하므로 멀티캐스트 스위칭을 위한 별도의 멀티캐스트 스위치 블록을 구성하게 된다.

따라서, 제안된 스위치에서는 스위칭 패킷에서 멀티캐스트 패킷을 미리 검출하여 브로드캐스트 형태로 모든 출력포트로 스위칭하고 출력단에서는 선택된 멀티캐스트 그룹에 따라서 전송 패킷을 제어한다. 이때, 상기 멀티캐스트 패킷을 스위치 내에서 별도의 경로를 통하여 브로드캐스트 형태로 스위칭함으로써 멀티캐스트 패킷의 지연 및 손실을 줄일 수 있는 이점을 제공한다. 또한, 가입자망의 출력 포트에서 멀티캐스트 제어 메시지를 처리함으로써 가입자의 채널 변경 시간(Channel Zapping Time)을 최소화하는 이점이 있게 된다.

한편, 본 발명은 실시간 처리가 요구되는 멀티캐스트 패킷을 우선적으로 처리함으로써 통신과 방송을 동시에 구현할 수 있는 방법을 제시하고 있으므로 실시간성의 IP 멀티캐스트 패킷을 서비스하기 위한 액세스용 시스템의 스위치로서 적용 이 가능해지게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 멀티캐스트 패킷의 QoS 스위칭을 보장하기 위하여 본 발명에서 제안하는 스위치를 적용한 가입자 단의 L2/L3 스위치 시스템 구조를 나타낸 것이다. 상기 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 스위치 시스템은, 상기 스위치의 기능부가 멀티캐스트 스위치 기능부와 유니캐스트 스위치 기능부로 세분화된 형태로 분리되어 구성된다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 L2/L3 스위치 시스템은 라우팅 프로토콜 수행 및 각각의 라인 인터페이스 보드를 관리하는 프로세서 보드(201)와 입출력 포트를 연결하는 라인 인터페이스 보드(202), 패킷을 주어진 방향으로 제공하는 스위치 패브릭(410) 및 이들을 연결하는 백플레인(204) 등으로 구성될 수 있다. 상기 구성 블록들 중 스위치 패브릭(410)을 제외한 다른 기능 블록의 동작은 상술한 도 2와 유사하다.

그러나 도 4의 스위치 패브릭(410)은 상술한 일반적인 도 2의 스위치 패브릭(203)과 달리 패킷이 입력되면 멀티캐스트 패킷과 유니캐스트 패킷을 분리하여 멀티캐스트 패킷은 멀티캐스트 스위치 블록(411)으로 전달하고 유니캐스트 패킷은 유니캐스트 스위치 블록(412)으로 전달한다.

상기 멀티캐스트 스위치 블록(411)은 별도로 구성되는 멀티캐스트 패킷에 대 한 포워딩 테이블을 이용하여 멀티캐스트 패킷을 스위칭하는 기능을 수행하는 블록으로서 본 발명의 실시 예에 따라 IP-TV와 같이 방송 패킷과 일반적인 멀티캐스트 패킷을 분리하여 스위칭하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 방송용 멀티캐스트 패킷은 브로드캐스트 형태로 포워딩하고 출력부분에서 IGMP 프로토콜을 사용하여 요구된 멀티캐스트 그룹만을 각 가입자망으로 포워딩하는 기능을 수행한다.

상술한 스위치패브릭(410)의 구현에 있어서 상기 멀티캐스트 스위치 블록(411)과 유니캐스트 스위치 블록(412)이 통합된 단일칩 형태로 개발될 수 있으며, 이와 같이 멀티캐스트 스위치 블록(411)과 유니캐스트 스위치 블록(412)이 단일스위치 칩 형태로 개발되는 경우에 실제 시스템의 외형적인 형상은 도 2에 보인 구조와 동일한 형태가 될 수 있다.

도 5는 멀티캐스트 패킷의 QoS 스위칭을 보장하기 위한 본 발명에 의한 멀티캐스트 패킷용 L2/L3 스위치를 나타낸 블록구성도로써, 도 5에 보인 본 발명의 스위치 구조는 단일 칩으로 구성하거나, 멀티캐스트 스위치 블록과 유니캐스트 스위치 블록으로 분리하여 칩을 구성하는 것이 모두 가능하다.

상기 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 스위칭 장치는, 이더넷 MAC 정합부(301)와, 패킷 제어부(308)와, 제1재캡슐화부(501)와, 패킷 분리부(502)와, 멀티캐스트 패킷 해석부(503)와, 멀티캐스트 버퍼(504)와, 멀티캐스트 큐 엔진부(507)와, 멀티캐스트 룩업부(508)와, 유니캐스트 패킷 해석부(509)와, 유니캐스트 룩업부(510)와, 유니캐스트 버퍼(511)와, 유니캐스트 큐엔진부(512)와, 제2 재캡슐화부(513)와, 스케쥴러부(514)를 포함한다.

상기 스위치 구성에서 이더넷 MAC 정합부(301)는 수신되는 이더넷의 프레임을 송수신하기 위하여 자동 협상(Autonegotiation) 기능을 수행하고 프레임의 CRC를 해석하여 에러가 발생한 프레임을 구분하고 정상 프레임만을 다음 기능으로 전송하는 기능을 수행한다. 또한, 역으로 이더넷 패킷을 전송하는 경우에는 전송되는 프레임을 생성하는 기능을 수행한다.

패킷 분리부(502)는 상기 이더넷 MAC 정합부(301)를 통해 입력되는 프레임의 MAC 주소를 분석하여 입력 패킷이 멀티캐스트 패킷인지 아니면 유니캐스트 패킷인지를 구분하는 기능을 수행하며, 구분된 패킷의 종류에 따라 멀티캐스트 패킷인 경우는 멀티캐스트 패킷 해석부(503)로 송신하고 유니캐스트인 경우는 유니캐스트 패킷 해석부(509)로 패킷을 구분하여 보낸다.

상기 멀티캐스트 패킷 해석부(503)는 수신되는 멀티캐스트 프레임의 MAC 송수신 주소와 IP 헤더 정보를 분석하여 IP-TV 방송용 멀티캐스트 패킷인지 아니면 통신용 멀티캐스트 패킷인지를 해석하는 기능을 수행한다. 한편, 상기 멀티캐스트 패킷에 대한 해석은 프로세서 보드(201)를 통하여 미리 등록된 방송용 멀티캐스트 패킷의 목적지 IP 주소가 등록되어 있는 방송용 멀티캐스트 그룹인지를 확인하여 해당 그룹이 맞으면 IP 헤더의 더 많은 필드(Source Address, Source Port, Destination Port, IP Type)를 조사하여 모든 필드가 적합한 경우에만 방송용 패킷으로 해석한다. 상기 유니캐스트 패킷 해석부(509)는 유니캐스트 이더넷 프레임의 헤더 정보를 분석하여 프레임의 구조 및 데이터 포맷을 해석하는 기능을 수행하며 VLAN 구성, IP 송수신 주소 등을 해석한다. 이상의 패킷 분리부(502), 멀티캐스트 패킷 해석부(503) 및 유니캐스트 패킷 해석부(509)에 의하여 본 발명의 스위치 구조는, 도 3의 구조와는 달리 정상적인 이더넷 프레임이 입력되는 경우 우선적으로 멀티캐스트 패킷과 유니캐스트 패킷을 분리한 다음에 패킷을 해석하게 된다.

이와 같이 패킷을 구분하여 패킷을 해석하는 경우 구조적으로는 복잡하지만 기능적으로는 분리된 고정적인 형태의 패킷만을 처리하므로 오히려 단순하게 처리될 수가 있게 된다. 버퍼 메모리에 있어서도 상기 도 3에서 상술한 일반적인 스위치에서와 달리 멀티캐스트 버퍼(504)와 유니캐스트 버퍼(511)로 구분되는 2개 버퍼 메모리를 가진다. 상기 멀티캐스트 버퍼(504)는 멀티캐스트 패킷 해석부(503)에서 분석된 멀티캐스트 패킷이 스위칭 되기 이전에 저장되는 메모리로서 방송용 멀티캐스트 패킷이 저장되는 방송용 버퍼(505)와 통신용 멀티캐스트 패킷이 저장되는 통신용 버퍼(506) 블록으로 다시 나누어질 수 있다.

상기 멀티캐스트 버퍼(504)의 방송용 버퍼(505)는 IP-TV 방송과 같이 방송 패킷으로 해석되어 실시간성으로 다수에게 서비스되는 방송신호용 패킷을 저장하는 버퍼로서 가입자로부터 서비스 요구된 멀티캐스트 패킷의 그룹을 확인하는 기능을 수행하는 동안 패킷을 저장하는 버퍼이다. 따라서 멀티캐스트 패킷의 저장 버퍼는 스위칭의 효율을 높이기 위하여 모든 포트에 대하여 논리적인 별도의 버퍼로 구성되며, 입력되는 멀티캐스트 패킷은 브로드캐스트 형태로 모든 논리 버퍼로 복사되어 저장된다. 또한, 방송용 패킷은 실시간성 전달이므로 패킷의 우선순위가 높고 버퍼에 저장되는 패킷의 시간이 길지 않아, 상기 방송용 버퍼(505)는 단순하게 FIFO 형태의 작은 크기의 버퍼로 구성이 가능하다.

상기 통신용 버퍼(506)는 오류 없이 입력된 멀티캐스트 패킷들을 스위칭 되기 이전에 저장하기 위한 메모리로서 멀티캐스트 패킷을 우선순위별로 구분하거나 저장된 상태를 제어하는 기능이 수행된다.

상기 유니캐스트 버퍼(511)는 상기 멀티캐스트 통신용 버퍼(506)와 마찬가지로 오류 없이 입력된 유니캐스트 패킷들을 스위칭 되기 이전에 저장하기 위한 메모리로서 성능 향상을 위하여 메모리를 우선순위별로 구분하거나 저장된 상태를 제어하는 기능이 수행된다. 한편, 멀티캐스트 통신용 버퍼(506)는 패킷의 저장 용량을 높이기 위하여 외부 메모리를 적용할 수도 있다.

상기 멀티캐스트 룩업부(508)는 상기 멀티캐스트 버퍼(504)에 저장된 멀티캐스트 패킷들에 대한 서비스 요청이 있는 지를 검색하는 기능을 수행하는 블록으로서, 입력되는 패킷들이 서비스 요청 테이블에 존재하는 지를 검색하여 패킷을 종단시킬 것인지 스위칭할 것인지를 결정하며, 스위칭 되는 패킷은 어디로 패킷을 스위칭할 것인가를 결정하는 기능을 수행한다. 상기 멀티캐스트 룩업부(508)에서 구성되는 서비스 요청 테이블은 가입자로부터 입력되는 "IGMP Join"이나 "IGMP Leave" 등의 IGMP 메시지를 이용하여 구성하며, 가입자가 요구한 해당 멀티캐스트 그룹을 포워딩하기 위하여 서비스 요청 테이블의 상태를 관리하는 기능을 수행한다. 이러한 경우 도시된 바와 같이 방송용과 통신용을 분리하여 서비스요청 테이블을 관리하는 것이 버퍼 관리에 보다 효율적이다. 또한, 이와 같은 멀티캐스트 어드레스 룩업 기능을 통하여 어드레스 테이블에서 검색되지 않는 멀티캐스트 패킷들은 데이터 폐기 기능을 수행하여 폐기된다.

한편, 유니캐스트 룩업부(510)는 입력되는 유니캐스트 패킷에 대하여 패킷의 MAC 송수신주소 또는 IP 송수신 주소 등을 분석하고 포워딩 테이블과 비교하여 패킷을 종단시킬 것인지 스위칭할 것인지를 결정하고 스위칭 되는 패킷은 어디로 패킷을 스위칭할 것인가를 결정하는 기능을 수행한다.

멀티캐스트 큐 엔진부(507)는 멀티캐스트 버퍼(504)에 저장된 멀티캐스트 패킷들에 대하여 메모리의 저장 정보를 관리하는 기능을 수행하는 기능블록으로서 버퍼가 얼마만큼의 패킷을 저장할 수 있는지에 대한 저장 상태 관리 및 우선순위에 따른 버퍼를 구분하여 패킷을 관리하는 기능을 수행하며, 멀티캐스트 룩업부(508)에서 저장 패킷에 대한 멀티캐스트 서비스 요청 테이블 검색 결과 해당 패킷이 존재하는 경우 우선순위를 높여 곧바로 전송하고 서비스요청 테이블에 존재하지 않는 패킷은 폐기하는 기능을 수행한다.

유니캐스트 큐 엔진부(512)는 유니캐스트 버퍼(511)에 저장된 유니캐스트 패킷에 대하여 메모리의 저장 정보를 관리하는 기능을 수행하는 기능블록으로 버퍼가 얼마만큼의 패킷을 저장할 수 있는 지에 대한 저장 상태 관리 및 우선순위에 따른 버퍼를 구분하여 패킷을 관리하는 기능을 수행한다.

스케쥴러부(514)는 멀티캐스트 큐엔진부(507) 및 유니캐스트 큐엔진부(512)와 연동하여 동작 되는 기능블록으로 멀티캐스트 버퍼(504)와 유니캐스트 버퍼(511)에 저장된 패킷을 스위칭하는 경우에 출력되어야 하는 패킷들의 우선순위와 버퍼 관리에 정해진 알고리즘에 따라 저장된 패킷들의 스위칭 순서를 결정한다.

제1 재캡슐화(Re-encapsulate)부(501) 및 제2 재캡슐화(513)부는 각각 패킷 의 스위칭이 완료되어 출력되는 멀티캐스트 패킷과 유니캐스트 패킷에 새로운 MAC 주소를 가지고 이더넷 프레임을 구성하는 기능을 수행하며, 필요에 따라서는 VLAN(Virtual LAN) 태그(tag)를 추가 또는 삭제하는 기능을 수행한다. 패킷 제어부(308)는 스위치의 버퍼 상태에 따라 입력 패킷을 제어하는 기능블록으로 패킷 버퍼에 더 이상 패킷을 저장하기 어려운 경우 패킷을 보내지 말라는 포즈(Pause) 패킷 신호를 발생시키는 기능을 수행한다.

이상과 같이, 본 발명에서 제안한 L2/L3 스위치는 멀티캐스트 패킷과 유니캐스트 패킷을 분리하고 멀티캐스트 패킷 중에서 다채널 방송 스트림을 통신 데이터와 구분하여 스케쥴링 하므로 다채널 방송에 해당하는 실시간 멀티캐스트 패킷을 우선적으로 처리할 수 있다. 또한, 스위치 내부에서 IGMP 메시지를 이용하여 방송 스트림용 멀티캐스트 그룹을 포워딩해야 하는 상태로 설정할 수 있으므로 IP-TV와 같은 다채널 방송의 멀티캐스트 패킷 손실 및 지연을 최소화할 수 있다.

도 6은 상기 도 5에 도시된 스위치의 멀티캐스트 패킷 해석부(503)에서 이루어지는 멀티캐스트 패킷의 분류 절차를 보인 흐름도이다. 상기 도 6을 참조하면, 상기 멀티캐스트 패킷 해석부(503)는 패킷 분리부(502)를 통하여 멀티캐스트 패킷이 입력되면(S601), 목적지 IP 주소가 등록된 멀티캐스트 그룹인지를 확인하여(S602), 해당 그룹이 맞으면 IP 헤더의 더 많은 필드(Source Address, Source Port, Destination Port, IP Type)를 조사하고(S603), 방송용 그룹의 목적지 IP 주소가 아닌 경우에는 통신용 버퍼로 전송한다(S604).

상기 확인 결과, 해당 그룹에 속한 패킷에 대해서는 IP 헤더의 더 많은 필드 (Source Address, Source Port, Destination Port, IP Type)를 조사하여(S603), 모든 필드가 적합한 경우에는 상기 해당 패킷을 방송용 버퍼로 전송하고(S605), 위의 조건에 적합하지 않으면 패킷을 폐기한다(S606). 이와 같이 IP 헤더 내의 필드를 확인하는 것은 거짓된 멀티캐스트 패킷 또는 해킹 등으로 인한 거짓된 방송 스트림의 폭주를 방지하기 위한 것이다.

도 7은 제안된 스위치에서 상술한 도 5의 멀티캐스트 버퍼(504) 중 방송용 버퍼(505)의 논리적인 버퍼 구조를 나타낸 것으로서, 방송용 버퍼(701)가 포트별 로 논리 버퍼 1(702)부터 논리 버퍼 N(703)까지 분리된다. 따라서 방송용 패킷으로 분류되어 입력되는 패킷은 브로드캐스트 형태로 복사되어 상기 포트별로 분리된 논리 버퍼 1(702)부터 논리 버퍼 N(703)까지 모든 논리 버퍼로 저장된다.

이때, 각 논리 버퍼에 저장된 패킷에 대해서, 멀티캐스트 룩업부(508)에서 포트별로 멀티캐스트 서비스 요청 테이블과 비교하여, 포트에 서비스 요청이 있는 논리 버퍼는 우선순위를 높여 저장된 패킷을 포트를 통해 곧바로 전송하고, 서비스 요청이 없는 논리 버퍼에서는 패킷을 폐기한다. 이와 같은 동작은 각 포트별로 제어되며 각 논리 버퍼에서 출력되는 패킷들은 스케쥴러부(514) 기능에 의하여 유니캐스트 패킷과 다중화되어 전송된다.

앞서 기술한 바와 같이 본 발명은 멀티캐스트 패킷의 스위칭 경로를 분리하고 특히 방송 스트림에 대해 별도의 경로를 갖는 멀티캐스트 스위치 구조를 제안함 으로써 방송과 통신을 동시에 서비스하는 이더넷 기반의 L2/L3 스위칭 방법을 제안한다.

또한, 본 발명은 IP-TV 와 같은 실시간 서비스를 제공하기 위하여 멀티캐스트 패킷을 이용하는 서비스들이 증가하는 기존의 가입자단의 스위치에 비해서 다음과 같은 여러 가지 장점을 가진다.

첫째, 망의 혼잡으로 스위칭 되는 패킷의 량이 증가하는 경우 멀티캐스트 패킷을 분리하여 스위칭하므로 방송과 같이 실시간 서비스 패킷인 멀티캐스트 스트림의 손실이나 지연 면에서 좋은 성능을 갖는다.

둘째, 방송서비스의 경우 브로드캐스팅 형태로 스위치가 이루어지고 스위치의 출력단에서 IGMP 프로토콜을 이용하여 멀티캐스트 패킷을 제어하므로 가입자의 채널 변경 시간을 최소한으로 줄일 수 있다.

셋째, 멀티캐스트와 유니캐스트 패킷의 스위칭을 하나의 기능블록에서 수행하는 경우 버퍼관리 및 큐(Queue) 관리에 대한 제어가 복잡하지만 멀티캐스트 스위칭을 분리하고 대다수 기능이 하드웨어적으로 구현되어 성능이 향상된다는 장점이 있다. 넷째, L2/L3 시스템을 구성하는데 있어서 기존의 시스템 구조를 유지하고 스위치 부분만을 설계 변경하므로 구조적인 면에서 유사하여 비용이 많이 증가하지 않는다. 다섯째, 방송을 위한 별도의 하드웨어적인 추가 장비가 필요로 하지 않고, 가장 경제적인 방법으로 통신방송의 융합이 가능하다.

Claims

입력 패킷이 멀티캐스트 패킷인지 유니캐스트 패킷인지를 확인하는 제1 확인 단계;

상기에서 입력 패킷이 멀티캐스트 패킷이면, 상기 구분된 입력 패킷의 MAC 송수신 주소와 IP 헤더 정보를 확인하여 방송용 멀티캐스트 패킷인지를 확인하는 제2 확인 단계;

상기 확인 결과, 입력 패킷이 방송용 멀티캐스트 패킷이면, 상기 입력 패킷을 복사하여 모든 포트별로 설정된 방송용 논리 버퍼에 각각 저장하는 제1 버퍼링 단계;

각 출력 포트별로 서비스 요청을 확인하여, 서비스 요청이 있는 출력 포트에는 상기 입력 패킷의 우선순위를 높여 전송하고, 서비스 요청이 없는 출력 포트에 대해서는 입력 패킷은 폐기하는 제1 스케쥴링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 방법.
제1항에 있어서,

제2 확인 단계에서 입력 패킷이 방송용 멀티캐스트 패킷으로 확인되면, IP 헤더의 소스 주소, 소스 포트, 목적지 포트, IP 타입을 분석하여, 모든 정보가 적합한 지를 확인하여, 적합하지 않은 경우 해당 입력 패킷을 폐기하는 단계를 더 포 함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 스케쥴링 단계는

가입자로부터 입력되는 IGMP 메시지를 이용하여 멀티캐스트 패킷에 대한 서비스 요청 테이블을 구성하고, 상기 서비스 요청 테이블을 이용하여 각 출력 포트별로 입력 패킷의 전송 혹은 폐기를 결정하는 단계임을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1확인 단계에서 입력 패킷이 유니캐스트 패킷으로 확인되면, 입력 패킷의 헤더 정보를 분석하여 유니캐스트용으로 설정된 버퍼에 차례로 저장하는 제2 버퍼링단계; 및

상기 유니캐스트용 버퍼에 저장된 패킷의 송수신 주소를 분석하고, 포워딩 테이블과 비교하여 스위칭을 결정하는 제2 스케쥴링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 확인 단계에서 상기 입력 패킷이 방송용 멀티캐스트 패킷이 아니면, 통신용 멀티캐스트 버퍼에 우선순위별로 구분하여 저장하는 제3 버퍼링 단계; 및

상기 통신용 멀티캐스트 버퍼에 저장된 입력 패킷을 서비스 요청이 있는 포트로 전송하는 제3 스케쥴링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 방법.
입력 패킷의 MAC 주소를 분석하여 입력 패킷이 멀티캐스트 패킷인지 유니캐스트 패킷인지를 구분하는 패킷 분리부;

상기 패킷 분리부로부터 멀티캐스트 패킷으로 분리된 입력 패킷을 해석하여 버퍼링하고, 하기 스케쥴러부의 제어에 따라서 해당 포트로 출력하는 멀티캐스트 스위치 블록;

상기 패킷 분리부로부터 유니캐스트 패킷으로 분리된 입력패킷을 해석하여 우선순위에 따라 버퍼링하고 하기 스케쥴러부의 제어에 따라서 해당 포트로 출력하는 유니캐스트 스위치 블록; 및

상기 멀티캐스트 스위치 블록 및 유니캐스트 스위치 블록에 저장된 입력 패킷들에 대한 스위치 순서를 우선순위와 버퍼 관리 알고리즘에 따라 결정하는 스케쥴러부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이 더넷 기반 스위칭 장치.
제6항에 있어서,

소정 포트로 수신되는 이더넷 프레임의 CRC를 해석하여 에러가 발생한 프레임을 구분하고 정상 프레임을 상기 패킷 분리부로 전송하고, 역으로 상기 멀티캐스트 스위치 블록과 유니캐스트 스위치 블록으로부터 출력된 패킷을 이더넷 프레임으로 구성하여 전송하는 이더넷 MAC 정합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반 스위칭 장치.
제6항에 있어서, 상기 멀티캐스트 스위치 블록은,

수신되는 멀티캐스트 프레임의 MAC 송수신 주소 와 IP 헤더 정보를 분석하여 방송용 멀티캐스트 패킷인지 통신용 멀티캐스트 패킷인지를 해석하는 기능을 수행하는 멀티캐스트 패킷 해석부;

상기 멀티캐스트 패킷 해석부에서 분석된 방송용 멀티캐스트 패킷과 통신용 멀티캐스트 패킷을 스위칭하기 전까지 분리하여 저장하는 멀티캐스트 버퍼;

상기 멀티캐스트 버퍼에 저장된 멀티캐스트 패킷들에 대한 서비스 요청이 있는지를 검색하는 멀티캐스트 룩업부;

상기 멀티캐스트 버퍼에 저장된 멀티캐스트 패킷들에 대하여 메모리의 저장 정보를 관리하는 기능을 수행하는 멀티캐스트 큐엔진부; 및

스위칭이 완료되어 출력되는 멀티캐스트 패킷에 새로운 MAC 주소를 가지고 이더넷 프레임을 구성하는 기능을 수행하는 제1 재캡슐화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 장치.
제6항에 있어서, 상기 멀티캐스트 버퍼는,

포트별로 각각 설정된 다수의 논리 버퍼로 이루어지며, 상기 멀티캐스트 패킷 해석부에서 방송용 멀티캐스트 패킷으로 해석된 실시간성의 입력 패킷을 브로드캐스트 형태로 복사하여 포트별로 저장하는 방송용 버퍼; 및

상기 멀티캐스트 패킷 해석부에서 통신용 멀티캐스트 패킷으로 해석된 입력 패킷을 스위칭 되기전까지 우선 순위순으로 저장하는 통신용 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 장치.
제6항에 있어서, 상기 유니캐스트 스위치 블록은,

상기 패킷 분리부에서 유니캐스트 패킷으로 구분된 입력 패킷의 헤더 정보를 분석하여 프레임의 구조 및 데이터 포맷을 해석하는 유니캐스트 패킷 해석부;

상기 유니캐스트 패킷 해석부의 해석 결과 오류 없이 입력된 패킷들을 스위칭되기 전까지 우선 순위 순으로 저장하는 유니캐스트 버퍼;

상기 유니캐스트 패킷 해석부에서 해석된 입력 패킷에 대하여 MAC 송수신주소 또는 IP 송수신 주소를 분석하고 포워딩 테이블과 비교하여 패킷을 종단시킬 것인지 스위칭할 것인지를 결정하는 유니캐스트 룩업부;

상기 유니캐스트 버퍼에 저장된 유니캐스트 패킷에 대하여 메모리의 저장 정보를 관리하는 기능을 수행하는 유니캐스트 큐엔진부; 및

스위칭이 완료되어 출력되는 유니캐스트 패킷을 이더넷 프레임으로 구성하는 제2 재캡슐화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 장치.
입출력 포트를 연결하는 하나 이상의 라인 인터페이스 보드들;

라우팅 프로토콜을 수행하고, 상기 각 라인 인터페이스 보드들을 관리하는 프로세서 보드;

멀티캐스트 패킷을 처리하는 멀티캐스트 스위치 블록 및 유니캐스트 패킷을 처리하는 유니캐스트 스위치 블록을 포함하여, 입력된 패킷을 멀티캐스트 패킷과 유니캐스트 패킷으로 분리하여 각각의 스위치 블록에서 처리하여 패킷을 주어진 방향으로 제공하는 스위치 패브릭; 및

상기 라인 인터페이스 보드들, 프로세서 보드 및 스위치 패브릭의 구성들을 연결하는 백플레인을 구비하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 시스템.
제11항에 있어서, 상기 멀티캐스트 스위치 블록은,

수신되는 멀티캐스트 프레임의 MAC 송수신 주소 와 IP 헤더 정보를 분석하여 방송용 멀티캐스트 패킷인지 통신용 멀티캐스트 패킷인지를 해석하는 기능을 수행하는 멀티캐스트 패킷 해석부;

상기 멀티캐스트 패킷 해석부에서 분석된 방송용 멀티캐스트 패킷과 통신용 멀티캐스트 패킷을 스위칭하기 전까지 분리하여 저장하는 멀티캐스트 버퍼;

상기 멀티캐스트 버퍼에 저장된 멀티캐스트 패킷들에 대한 서비스 요청이 있는지를 검색하는 멀티캐스트 룩업부;

상기 멀티캐스트 버퍼에 저장된 멀티캐스트 패킷들에 대하여 메모리의 저장 정보를 관리하는 기능을 수행하는 멀티캐스트 큐엔진부; 및

스위칭이 완료되어 출력되는 멀티캐스트 패킷에 새로운 MAC 주소를 가지고 이더넷 프레임을 구성하는 기능을 수행하는 제1 재캡슐화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 시스템.
제11항에 있어서, 상기 멀티캐스트 버퍼는,

포트별로 각각 설정된 다수의 논리 버퍼로 이루어지며, 상기 멀티캐스트 패킷 해석부에서 방송용 멀티캐스트 패킷으로 해석된 실시간성의 입력 패킷을 브로드캐스트 형태로 복사하여 포트별로 저장하는 방송용 버퍼; 및

상기 멀티캐스트 패킷 해석부에서 통신용 멀티캐스트 패킷으로 해석된 입력 패킷을 스위칭 되기전까지 우선 순위순으로 저장하는 통신용 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티캐스트 패킷 스트림을 위한 이더넷 기반의 스위칭 시스템.