KR20080054667A - 휴대 인터넷 시스템의 기지국의 패킷처리장치 및 그 기지국의 패킷처리방법 - Google Patents

휴대 인터넷 시스템의 기지국의 패킷처리장치 및 그 기지국의 패킷처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대 인터넷 시스템에서 기지국 및 그 기지국의 패킷처리방법에 관한 것으로, 상기 기지국의 서비스 지역 내의 단말로부터 수신된 패킷의 목적지가 ACR(Access Control Router)가 아니면 단말로부터 수신된 패킷에 대해 Delivery IP헤더와 GRE(Generic Routing Encapsulation) 헤더를 부가하여 ACR로 전송하고, ACR로부터 전송된 패킷의 목적지가 상기 기지국이고 GRE 프로토콜 정보를 포함하면 ACR로부터 전송된 패킷에 포함된 Delivery IP 헤더와 GRE 헤더를 제거함으로써, 소프트웨어로 패킷을 처리하는 대신 전용 하드웨어를 이용하여 GRE 패킷 처리를 고속화하여 망의 자원을 효율적으로 사용되도록 하며, GRE 패킷 처리를 위한 구현 비용을 줄일 수 있도록 한 것이다.

Description

휴대 인터넷 시스템에서 기지국 및 그 기지국의 패킷처리방법{RADIO ACCESS STATION AND PACKET PROCESS METHOD THEREOF IN WIRELESS BROADBAND INTERNET SYSTEM}
도 1은 휴대 인터넷 시스템에서 기지국에 대한 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 휴대 인터넷 시스템에서 기지국에 대한 상세 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 GRE 프로세서의 상세 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 GRE 프로세서의 패킷처리방법에 대한 플로차트를 나타낸 도면.
본 발명은 휴대 인터넷 시스템에서 기지국 및 그 기지국의 패킷처리방법에 관한 것이다.
휴대 인터넷(Wireless Broadband Internet) 시스템은 2.3 GHz의 주파수 대역을 이용하는 노트북(notebook), 개인 휴대용 정보 단말(Personal Digital Assistant), 스마트 폰 등과 같은 단말이 정지 및 이동 중(시속 60Km이상), 언제, 어디서나 무선 인터넷 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.
휴대용 인터넷 시스템에서, 기지국(Radio Access Station : RAS)은 액세스 컨트롤 라우터(Access Control Router : ACR)로 단말에서 송신된 패킷들을 전송한다.
이러한 단말에서 기지국으로 송신하는 패킷들은 단말에 할당된 서로 다른 IP어드레스를 사용한다. IP 어드레스는 네트워크 환경에서 한정된 자원이다.
RAS는 단말로부터 전송된 패킷을 자신의 공인 IP 어드레스로 캡슐레이션 하여 ACR로 전송한다. 이러한 기술을 일반적으로 GRE(Generic Routing Encapsulation)이라고 한다.
이하에서, 종래 RAS에서 이루어지는 GRE 처리를 도 1을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, RAS는 시스템 제어부(1)와 외부 인터페이스(2)를 포함한다.
시스템 제어부(1)는 RAS의 전반적인 동작을 제어하며, RAS의 서비스 지역에 진입한 단말로부터 전송된 패킷의 목적지 IP 어드레스가 ACR(도시하지 않음)이 아닌 경우, 해당 패킷을 외부 인터페이스(2)에 제공한다.
외부 인터페이스(2)는 시스템 제어부(1)에 제공된 패킷의 목적지 IP 어드레스가 ACR이 아닌 경우, 출발지 IP 어드레스를 RAS의 IP 어드레스로 하고 목적지 IP 어드레스를 ACR의 IP 어드레스로 하는 헤더를 발생한다.
외부 인터페이스(2)는 시스템 제어부(10)에서 제공된 패킷을 발생된 헤더로 캡슐레이션 하고, 캡슐레이션된 패킷을 ACR로 전송한다.
이에 대해서 외부 인터페이스(2)의 세부 구성요소를 참조하여 좀 더 자세히 살펴보기로 한다.
외부 인터페이스(2)는 인터페이스 제어부(3), PHY(4), L2/L3 스위치(5), PHY(6) 및 GRE 처리부(7)를 포함한다.
GRE 처리부(7)는 제어부(8), 메모리(9), 시스템 컨트롤러(10), MAC 컨트롤러(11) 및 PHY(Physical Layer, 12, 13)를 포함한다.
시스템 제어부(1)에서 발생된 패킷은 PHY(4), L2/L3 스위치(5), PHY(6) 및 GRE 처리부(7)의 PHY(12)를 통해 MAC(Media Access Control) 컨트롤러(11)에 제공된다.
MAC 컨트롤러(11)는 PHY(12)를 통해 제공된 패킷을 메모리(9)에 저장하고, 저장된 패킷의 크기 및 메모리(9)에서의 위치를 시스템 컨트롤러(10)를 통해 제어부(8)에 제공한다.
제어부(8)는 메모리(9)에 저장된 패킷의 종류 및 목적지와 출발지를 검사하고, 패킷에 대해 GRE 처리를 수행한다. 제어부(8)는 패킷에 대한 GRE 처리가 완료되면, GRE 처리가 완료된 패킷의 메모리(9)에서의 주소 및 크기를 MAC 컨트롤러(11)에 제공한다.
MAC 컨트롤러(11)는 메모리(9)에서 GRE 처리가 완료된 패킷의 크기만큼 읽어 PHY(13)에 제공한다.
PHY(13)는 MAC 컨트롤러(11)에서 제공된 패킷을 ACR에 연결된 전송라인의 미디어 타입에 맞도록 변환하여 ACR로 전송한다.
한편, ACR로부터 전송된 패킷 처리는 전술한 패킷 처리과정의 역순으로 이루어진다.
그러나, 제어부(8)는 설정된 소프트웨어 프로그램에 따라 GRE 처리를 수행함으로써 아래와 같은 문제점을 발생한다.
즉, 제어부(8)는 GRE 처리를 위해 패킷을 메모리(9)에 여러 번 복사를 수행한다. 이에 따라 GRE 처리에 많은 소요 시간이 발생하게 된다. 기지국으로 들어오는 모든 패킷의 처리를 설정된 소프트웨어 프로그램에 따라 제어부(8)에서 이루어지는 경우, 이로 인한 기지국 자체 서비스의 지연 및 호 처리의 실패를 초래할 수 있으며, 망 내에 트래픽이 폭주할 경우 기지국의 불능 상태를 초래할 수 있다.
이를 해결하기 위해서, 제어부(8)를 고성능의 프로세서를 사용하여 GRE 처리를 수행할 수 있지만, 구현이 복잡하다는 것과 구현비용이 증가하는 문제점이 발생한다. 그리고, 고성능 프로세서를 사용함으로써 발열이 많이 발생한다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소프트웨어로 패킷을 처리하는 대신 전용 하드웨어를 이용하여 GRE 패킷 처리를 고속화하여 망의 자원을 효율적으로 사용되도록 하며, GRE 패킷 처리를 위한 구현 비용을 줄인 휴대 인터넷 시스템에서 기지국 및 그 기지국의 패킷처리방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 휴대 인터넷 시스템의 기지국은, 상기 기지국의 서비스 지역 내의 단말로부터 수신된 패킷의 목적지가 ACR(Access Control Router)가 아니면 단말로부터 수신된 패킷에 대해 Delivery IP헤더와 GRE 헤더를 부가하여 ACR로 전송하고, ACR로부터 전송된 패킷의 목적지가 상기 기지국이고 GRE 프로토콜 정보를 포함하면 ACR로부터 전송된 패킷에 포함된 Delivery IP 헤더와 GRE 헤더를 제거하는 GRE 프로세서를 포함하되; 상기 GRE 프로세서는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현되는 것이 바람직하다.
상기 GRE 프로세서는, 상기 ACR로부터 전송된 패킷의 목적지가 상기 기지국이 아니면, 상기 ACR로부터 전송된 패킷을 다른 기지국으로 전송한다.
상기 GRE 프로세서는, 상기 다른 기지국으로부터 전송된 패킷을 상기 ACR로 전송한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른, FPGA로 구현된 GRE 프로세서를 포함한 휴대 인터넷 시스템의 기지국에서 GRE 프로세서의 패킷처리방법은, 상기 기지국의 서비스 지역 내의 단말로부터 수신된 패킷의 목적지가 ACR(Access Control Router)가 아니면 단말로부터 수신된 패킷에 대해 Delivery IP헤더와 GRE 헤더를 부가하여 ACR로 전송하는 단계; 와 상기 ACR로부터 전송된 패킷의 목적지가 상기 기지국이고 GRE 프로토콜 정보를 포함하면 ACR로부터 전송된 패 킷에 포함된 Delivery IP 헤더와 GRE 헤더를 제거하는 단계를 포함한다.
상기 패킷처리방법은, 상기 ACR로부터 전송된 패킷의 목적지가 상기 기지국이 아니면, 상기 ACR로부터 전송된 패킷을 다른 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함한다.
상기 패킷처리방법은, 상기 다른 기지국으로부터 전송된 패킷을 상기 ACR로 전송하는 단계를 더 포함한다.
이하 본 발명에 따른 휴대 인터넷 시스템에서 기지국 및 그 기지국의 패킷처리방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
또한, 이해의 편의를 위하여 비록 다른 도면에 속하더라도 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하였음을 주의하여야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 휴대 인터넷 시스템에서 기지국 및 그 기지국의 패킷처리방법에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 휴대 인터넷 시스템에서 기지국(RAS)의 패킷처리장치는 시스템 제어부(20)와 외부 인터페이스(21)를 포함한다.
시스템 제어부(20)는 RAS의 전반적인 동작을 제어하며, RAS의 서비스 지역에 진입한 단말로부터 전송된 패킷의 목적지 IP 어드레스가 ACR(도시하지 않음)이 아닌 경우, 해당 패킷을 외부 인터페이스(21)에 제공한다.
외부 인터페이스(21)는 시스템 제어부(20)에서 제공된 패킷의 목적지 IP 어드레스가 ACR이 아닌 경우, 출발지 IP 어드레스를 RAS의 IP 어드레스로 하고 목적지 IP 어드레스를 ACR의 IP 어드레스로 하는 헤더를 발생한다.
외부 인터페이스(21)는 시스템 제어부(20)에서 제공된 패킷을 발생된 헤더로 캡슐레이션 하고, 캡슐레이션된 패킷을 ACR로 전송한다.
이에 대해서 외부 인터페이스(21)의 세부 구성요소를 참조하여 좀 더 자세히 살펴보기로 한다.
외부 인터페이스(21)는 인터페이스 제어부(22), PHY(23), L2/L3 스위치(24), PHY(25) 및 GRE 처리부(26)를 포함한다.
GRE 처리부(26)는 GRE 프로세서(27), PHY(28, 30, 31) 및 MAC 컨트롤러(29)를 포함한다.
PHY(28)는 ACR과 MAC 컨트롤러(29)간에 송수신되는 패킷을 미디어 전송라인의 종류에 맞도록 전송방식을 전환한다.
PHY(30)는 L2/L3 스위치(24)와 MAC 컨트롤러(29)간에 송수신되는 패킷을 미디어 전송라인의 종류에 맞도록 전송방식을 전환한다.
PHY(31)는 데이지 체인 포트를 통해 다른 기지국들과 MAC 컨트롤러(29)간에 송수신되는 패킷을 미디어 전송라인의 종류에 맞도록 전송방식을 전환한다.
MAC 컨트롤러(29)는 PHY(28, 30, 31)로부터 제공된 패킷을 내부 메모리에 저장하는 다수개의 MAC으로 구성되며, 다수개의 MAC 내부 메모리에 저장된 패킷을 라운드 로빈(Round Robin) 방식으로 GRE 프로세서(27)로 제공한다.
MAC 컨트롤러(29)는 PHY(28)를 통해 ACR로부터 전송된 패킷을 내부 설정에 따라 PHY(31)를 통해 다른 기지국으로 전송하거나 PHY(30)를 통해 L2/L3 스위치(24)로 전송한다.
MAC 컨트롤러(29)는 PHY(30)를 통해 L2/L3 스위치(24)로부터 제공된 패킷을 PHY(28)를 통해 ACR로 전송하고, PHY(31)를 통해 다른 기지국으로부터 전송된 패킷을 PHY(28)를 통해 ACR로 전송한다.
GRE 프로세서(27)는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현되며, MAC 컨트롤러(29)에서 제공된 패킷에 대해 GRE 처리를 수행한다.
즉, GRE 프로세서(27)는 PHY(28)를 통해 ACR로부터 전송된 패킷이 GRE 패킷이면 GRE 제거작업을 하여 PHY(30)를 통해 L2/L3 스위치(24)에 제공한다.
GRE 프로세서(27)는 PHY(30)를 통해 L2/L3 스위치(24)에서 전송된 패킷에 대해 GRE 처리가 필요한 경우, GRE 헤더를 해당 패킷에 삽입하여 PHY(28)를 통해 ACR로 전송한다.
이러한 GRE 프로세서(27)의 상세 구성에 대해서 도 3을 참조하여 살펴보기로 한다.
GRE 프로세서(27)는 SPI(32), Rx 패킷 메모리(33), 파싱부(34), 파싱 메모리(35), 분류부(36), 해싱부(37), 프레그멘테이션 부(38), CRC 생성부(39) 및 Tx 패킷 메모리(40)를 포함한다.
SPI(32)는 MAC 컨트롤러(29)의 다수개의 MAC 중 패킷이 있는 MAC을 선택하여 패킷을 읽어오고, GRE 프로세서 내부적으로 GRE 처리가 완료된 패킷이 저장된 Tx 패킷 메모리(40)에서 읽어 해당하는 MAC으로 전송한다.
파싱부(34)는 SPI(32)를 통하여 수신된 패킷을 헤더와 페이로드로 분리하여 파싱 메모리(35)에 각각 저장한다.
분류부(36)는 파싱부(34)를 통해 패킷의 IP 헤더를 분석하여 GRE 인캡슐레이션(Encapsulation)수행/GRE 디캡슐레이션(De-capsulation) 수행여부 및 해당 패킷을 PHY(31)를 통해 다른 기지국으로 전송해야 하는지를 분류한다.
해싱부(37)는 분류부(36)의 분류결과에 따라 IP 헤더와 GRE 테이블을 조합하여 새로운 IP 헤더를 생성한다.
프레그멘테이션부(38)는 GRE 인캡슐레이션이 수행시 추가되는 20바이트 크기의 GRE 헤더에 의해 패킷의 크기가 이더넷의 MTU 크기를 넘어서는 경우, 이더넷의 MTU 크기로 프레그멘테이션(Fragmentation)을 수행한다.
CRC 생성부(39)는 해싱부(37)와 프레그멘테이션부(38)의 결과에 따라 CRC를 계산하여 패킷에 포함시킨다.
도 4는 본 발명에 따른 GRE 프로세서의 패킷 처리방법에 대한 동작 플로차트를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, GRE 프로세서는 L2/L3 스위치로부터 전송된 패킷의 목적지 IP가 ACR인가를 검사하고(S50), 패킷의 목적지 IP가 ACR이면 해당 패킷을 PHY(28)를 통해 ACR로 전송한다.
반면, GRE 프로세서는 패킷의 목적지 IP가 ACR이 아니면 GRE 인캡슐레이션 처리하여 해당 패킷을 PHY(28)를 통해 ACR로 전송한다. 즉, GRE 프로세서는 패킷의 목적지 IP가 ACR이 아니면, Deliver IP 헤더와 GRE 헤더를 패킷에 부가하여 PHY(28)를 통해 ACR로 전송한다.
한편, GRE 프로세서는 PHY(28)를 통해 수신된 패킷의 목적지 IP가 RAS인가를 검사하고(S52), PHY(28)를 통해 수신된 패킷의 목적지 IP가 RAS인 경우에 해당 패킷이 GRE 패킷인가를 검사한다(S53).
이때, GRE 패킷인가의 여부는 패킷의 프로토콜 타입이 47로 설정되어 있는가로 이루어진다.
GRE 프로세서는 PHY(28)를 통해 수신된 패킷이 GRE 패킷이면, PHY(28)를 통해 수신된 패킷에 대해 GRE 디캡슐레이션을 수행하여 PHY(30)를 통해 L2/L3 스위치(24)에 제공한다(S54). 반면, GRE 프로세서는 PHY(28)를 통해 수신된 패킷이 GRE 패킷이 아니면, PHY(28)를 통해 수신된 패킷을 PHY(30)를 통해 L2/L3 스위치로(24)에 제공한다.
GRE 프로세서는 단계 S52에서 PHY(28)를 통해 ACR로부터 전송된 패킷의 목적지 IP가 RAS가 아니면, PHY(31)를 통해 다른 기지국으로 전송한다.
GRE 프로세서는 PHY(31)를 통해 다른 기지국으로부터 전송된 패킷을 PHY(28)를 통해 ACR로 전송한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대 인터넷 시스템에서 기지국 및 그 기 지국의 패킷처리방법에 따르면, 소프트웨어로 패킷을 처리하는 대신 전용 하드웨어를 이용하여 GRE 패킷 처리를 고속화하여 망의 자원을 효율적으로 사용되도록 하며, GRE 패킷 처리를 위한 구현 비용을 줄일 수 있다.

Claims (6)

  1. 휴대 인터넷 시스템의 기지국에 있어서,
    상기 기지국의 서비스 지역 내의 단말로부터 수신된 패킷의 목적지가 ACR(Access Control Router)가 아니면 단말로부터 수신된 패킷에 대해 Delivery IP헤더와 GRE 헤더를 부가하여 ACR로 전송하고, ACR로부터 전송된 패킷의 목적지가 상기 기지국이고 GRE 프로토콜 정보를 포함하면 ACR로부터 전송된 패킷에 포함된 Delivery IP 헤더와 GRE 헤더를 제거하는 GRE 프로세서를 포함하되;
    상기 GRE 프로세서는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현되는 휴대 인터넷 시스템의 기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 GRE 프로세서는,
    상기 ACR로부터 전송된 패킷의 목적지가 상기 기지국이 아니면, 상기 ACR로부터 전송된 패킷을 다른 기지국으로 전송하는 휴대 인터넷 시스템의 기지국.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 GRE 프로세서는,
    상기 다른 기지국으로부터 전송된 패킷을 상기 ACR로 전송하는 휴대 인터넷 시스템의 기지국.
  4. FPGA로 구현된 GRE 프로세서를 포함한 휴대 인터넷 시스템의 기지국에서 GRE 프로세서의 패킷처리방법에 있어서,
    상기 기지국의 서비스 지역 내의 단말로부터 수신된 패킷의 목적지가 ACR(Access Control Router)가 아니면 단말로부터 수신된 패킷에 대해 Delivery IP헤더와 GRE 헤더를 부가하여 ACR로 전송하는 단계; 와
    상기 ACR로부터 전송된 패킷의 목적지가 상기 기지국이고 GRE 프로토콜 정보를 포함하면 ACR로부터 전송된 패킷에 포함된 Delivery IP 헤더와 GRE 헤더를 제거하는 단계를 포함하는 GRE 프로세서의 패킷처리방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 ACR로부터 전송된 패킷의 목적지가 상기 기지국이 아니면, 상기 ACR로부터 전송된 패킷을 다른 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하는 GRE 프로세서의 패킷처리방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다른 기지국으로부터 전송된 패킷을 상기 ACR로 전송하는 단계를 더 포함하는 GRE 프로세서의 패킷처리방법.
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