KR20170122502A - 직렬 인터페이스를 이용한 n+1 이중화 구조의 스위치 카드의 디바이스 제어 시스템 - Google Patents

직렬 인터페이스를 이용한 n+1 이중화 구조의 스위치 카드의 디바이스 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 직렬 인터페이스를 이용한 N+1 이중화 구조의 스위치 카드의 디바이스 제어 시스템은 적어도 하나의 디바이스를 포함하며, 외부로부터 전달되는 제어 신호에 따라 상기 적어도 하나의 디바이스가 제어되는 슬레이브의 기능을 수행하는 슬레이브 스위치 카드, 제1 제어 프로세서와 적어도 하나의 디바이스를 포함하며, 상기 슬레이브 스위치 카드와 직렬 인터페이스를 통해 연결되며, 시스템 내 모든 스위치 카드에 포함된 디바이스들을 제어하는 마스터의 기능을 수행하는 제1 스위치 카드, 및 제2 제어 프로세서와 적어도 하나의 디바이스를 포함하며, 상기 직렬 인터페이스를 통해 상기 슬레이브 스위치 카드 및 상기 제1 스위치 카드와 연결되며, 상기 제1 스위치 카드가 정상 동작할 때에는 슬레이브의 기능을 수행하며, 상기 제1 스위치 카드가 비정상적으로 동작할 때 상기 제1 스위치 카드를 대신하여 마스터의 기능을 수행하는 제2 스위치 카드를 포함한다.

Description

직렬 인터페이스를 이용한 N+1 이중화 구조의 스위치 카드의 디바이스 제어 시스템{System for device control on N+1 redundant switch cards using serial interface}
본 발명은 N+1 이중화 구조의 스위치 카드의 디바이스를 제어하는 시스템에 관한 것이다.
스위치 카드는 패킷 스위칭 기능, 회선 스위칭 기능 또는 이들이 통합된 스위칭 기능을 수행하는 디바이스와, 스위치 카드의 기타 기능을 담당하는 여러 디바이스들 및, 상기 디바이스들을 제어하기 위한 독립된 제어 프로세서를 포함한다.
일반적으로, 통신 시스템에서 스위치 기능을 담당하는 스위치 카드의 고장 발생시 데이터 손실을 최소화 하고, 신뢰성 있는 데이터의 전달을 위해 스위치 블록을 이중화한다. 스위치 블록을 이중화하는 구조는 다양한 구조가 존재하지만, 대표적으로 1+1 이중화 구조가 있다. 1+1 이중화 구조는 동일한 기능을 수행하는 기능 블록이 두 개의 스위치 카드에 동일하게 구현되어, 하나는 액티브 스위치 카드로 사용하고 나머지 하나는 스탠바이 스위치 카드로 사용한다.
그러나, 최근 사용자 트래픽의 증가로 인해 통신 시스템의 용량 또한 꾸준히 확장되었으며, 이로 인해 1+1 이중화 구조를 적용하는데 한계점이 도달했다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, N+1 이중화 구조를 적용한 이중화 시스템이 제안되고 있으며, 이러한 복수의 스위치 카드의 이중화 시스템은 도 1과 같이 구현될 수 있다.
도 1은 종래의 N+1 이중화 구조의 스위치 카드 각각이 독립적인 제어 프로세서를 포함하는 디바이스 제어 시스템 예시도이다.
종래의 N+1 이중화 구조의 스위치 카드의 디바이스 제어 시스템은 동일한 기능을 수행하는 기능 블록이 복수(N+1)의 스위치 카드 각각에 동일하게 구현되어 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이 스위칭 용량을 1/N씩 분담하여 데이터를 스위칭하는 N개의 스위치 카드(100_1 ~ 100_N)와 상기 N개의 스위치 카드 중 하나에 이상이 발생할 경우, 이를 대체하기 위한 여분의 스위치 카드(100_N+1)로 구성된다.
아울러, N+1개의 스위치 카드(100_1 ~ 100_N+1) 각각의 내부에는 다수의 디바이스(102_1 ~ 104_1, 102_2 ~ 104_2, …, 102_N+1 ~ 104_N+1)와 이들을 제어하는 제어 프로세서(101_1, 101_2,…,101_N+1)로 구성된다. 이때, 각 스위치 카드의 내부에 3개의 디바이스가 포함되는 것으로 예를 들었으나, 이에 한정되지 않으며, 각 스위치 카드 내부에는 적어도 하나의 디바이스가 포함될 수 있다.
다수의 디바이스(102_1 ~ 104_1, 102_2 ~ 104_2, …, 102_N+1 ~ 104_N+1)는 패킷 스위칭 기능, 회선 스위치 기능 또는 이들이 통합된 스위칭 기능을 수행하고, 스위치 카드(100_1 ~ 100_N+1) 각각이 정상적으로 동작하기 위해 필요한 기능을 수행한다.
아울러, N+1개의 스위치 카드(100_1 ~ 100_N+1) 각각의 제어 프로세서(101) 는 상기 다수의 디바이스(102_1 ~ 104_1, 102_2 ~ 104_2, …, 102_N+1 ~ 104_N+1)의 제어를 위해 제어 인터페이스(105_1 ~ 105_N+1, 106_1 ~ 106_N+1)를 제공한다. 상기 제어 인터페이스(105_1 ~ 105_N+1, 106_1 ~ 106_N+1)는 I2C(Inter-Integrated Circuit), PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) 등과 같은 표준 인터페이스를 사용하거나, 로컬 버스와 같이 프로세서 고유의 자체 인터페이스를 사용할 수 있다. 예컨대, 제1 제어 인터페이스(105_1 ~ 105_N+1)는 PCIe 또는 로컬 버스 등과 같은 병렬 인터페이스를 사용할 수 있으며, 제2 제어 인터페이스(106_1 ~ 106_N+1)는 I2C와 같은 직렬 인터페이스를 사용할 수 있다.
한편, 종래의 N+1 이중화 구조를 적용한 복수의 스위치 카드 중 어느 하나의 스위치 카드(예컨대, 100_N+1)가 특정 목적을 위해 마스터 스위치 카드로 설정될 수 있으며, 나머지 스위치 카드들(예컨대, 100_1~100_N)은 슬레이브 스위치 카드로 설정될 수 있다. 이때, 상기 마스터 스위치 카드는 사용자의 선택에 의해 임의로 설정이 가능하거나, 시스템 초기화 시 미리 설정된 우선 순위에 의해 자동으로 설정될 수 있다.
만약, 마스터 스위치 카드가 비정상 동작 시, 슬레이브 스위치 카드들 중 임의의 어느 하나의 슬레이브 스위치 카드가 새로운 마스터 스위치 카드로 선정될 수 있으며, 새로운 마스터 스위치 카드는 기존의 마스터 스위치 카드가 수행중인 기능을 지속적으로 수행하도록 할 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 N+1 이중화 구조를 적용한 복수의 스위치 카드를 디바이스 제어 시스템은 동일한 스위칭 기능을 위한 N+1개의 스위치 카드가 실장 되어야 한다. 즉, 동일한 스위칭 기능을 위해 N+1개의 스위치 카드 모두에 제어 프로세서들이 실장되어야 하며, 이는 결과적으로 프로세싱 자원을 낭비하는 결과를 초래한다.
본 발명의 목적은 마스터로 설정된 스위치 카드의 제어 프로세서가 직렬 인터페이스를 통해 슬레이브 스위치 카드들에 실장된 디바이스들을 제어할 수 있는 N+1 이중화 구조의 스위치 카드의 디바이스 제어 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 직렬 인터페이스를 이용한 N+1 이중화 구조의 스위치 카드의 디바이스 제어 시스템은 적어도 하나의 디바이스를 포함하며, 외부로부터 전달되는 제어 신호에 따라 상기 적어도 하나의 디바이스가 제어되는 슬레이브의 기능을 수행하는 슬레이브 스위치 카드, 제1 제어 프로세서와 적어도 하나의 디바이스를 포함하며, 상기 슬레이브 스위치 카드와 직렬 인터페이스를 통해 연결되며, 시스템 내 모든 스위치 카드에 포함된 디바이스들을 제어하는 마스터의 기능을 수행하는 제1 스위치 카드, 및 제2 제어 프로세서와 적어도 하나의 디바이스를 포함하며, 상기 직렬 인터페이스를 통해 상기 슬레이브 스위치 카드 및 상기 제1 스위치 카드와 연결되며, 상기 제1 스위치 카드가 정상 동작할 때에는 슬레이브의 기능을 수행하며, 상기 제1 스위치 카드가 비정상적으로 동작할 때 상기 제1 스위치 카드를 대신하여 마스터의 기능을 수행하는 제2 스위치 카드를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 마스터로 설정된 스위치 카드의 제어 프로세서가 자신의 디바이스는 물론 나머지 슬레이브 스위치 카드들에 포함된 디바이스들을 직렬 인터페이스를 통하여 제어한다. 이에 따라, 슬레이브 스위치 카드에는 디바이스들을 제어하기 위한 별도의 제어 프로세서가 생략될 수 있어, 부품의 개수를 최소화함으로써 시스템의 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따르면, 슬레이브 스위치 카드들 중에서 마스터 기능을 수행할 수 있는 스위치 카드를 여분으로 구비함으로써, 마스터 스위치 카드가 정상 동작시에는 슬레이브 기능을 수행하다가, 마스터 스위치 카드가 비정상적으로 동작 시, 마스터 스위치 카드가 수행중인 기능을 대신하여 지속적으로 수행할 수 있다.
도 1은 종래의 N+1 이중화 구조의 스위치 카드의 디바이스 제어 시스템 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직렬 인터페이스를 이용한 N+1 이중화 구조의 스위치 카드의 디바이스 제어 시스템 예시도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고, 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 N+1 이중화 구조의 스위치 카드의 디바이스 제어 시스템 예시도이다.
본 발명의 실시에에 따른 직렬 인터페이스를 이용한 N+1 이중화 구조의 스위치 카드의 디바이스 제어 시스템(이하, '디바이스 제어 시스템'으로 총칭)(200)은 복수(N+1)의 스위치 카드들 중 마스터로 설정된 스위치 카드의 제어 프로세서가 나머지 슬레이브 스위치 카드들의 디바이스들을 제어할 수 있다.
구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 마스터 기능을 수행할 수 있는 제1 및 제2 스위치 카드(210_1, 210_2) 및 슬레이브 기능을 수행하는 복수의 슬레이브 스위치 카드(제3 내지 제N+1 스위치 카드)(210_3~210_N+1)를 포함한다.
마스터 기능을 수행할 수 있는 제1 및 제2 스위치 카드(210_1, 210_2) 각각은 제어 프로세서(211_1, 211_2), 복수의 디바이스(212_1~214_1, 212_2~214_2), 제1 제어 인터페이스(216_1, 216_2), 제2 제어 인터페이스(217_1, 217_2) 및 커넥터(215_1, 215_2)를 포함한다.
슬레이브인 제3 내지 제N+1 스위치 카드(210_3~210_N+1) 각각은 복수의 디바이스(212_3~214_3, …, 212_N+1~214_N+1), 통신 인터페이스(217_3~217_N+1) 및 커넥터(215_3~215_N+1)를 포함한다.
한편, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 모든 스위치 카드들(210_1~210_N+1) 각각의 내부에는 3개의 디바이스가 포함되는 것으로 예를 들었으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 모든 스위치 카드들(210_1~210_N+1) 각각의 내부에는 적어도 하나의 디바이스가 포함될 수 있다. 아울러, 모든 스위치 카드(210_1~210_N+1)들에 포함된 디바이스의 개수는 서로 동일하지 않을 수도 있다.
이러한, 모든 스위치 카드들(210_1~210_N+1) 각각의 내부에 포함된 다수의 디바이스(212_1 ~ 214_1, 212_2 ~ 214_2, …, 212_N+1 ~214_N+1)는 패킷 스위칭 기능, 회선 스위치 기능 또는 이들이 통합된 스위칭 기능을 수행하고, 스위치 카드(210_1~210_N+1) 각각이 정상적으로 동작하기 위해 필요한 기능을 수행한다
한편, 본 발명의 실시예에 따른 디바이스 제어 시스템(200)은 마스터 기능이 수행 가능한 두 개의 스위치 카드(제1 및 제2 스위치 카드)(210_1, 210_2) 중 어느 하나의 스위치 카드가 마스터로 설정되면, 다른 하나의 스위치 카드는 슬레이브 스위치 카드로 동작한다.
예컨대, 제1 스위치 카드(210_1)가 마스터로 설정되면, 제2 스위치 카드(210_2)는 슬레이브로 설정된다. 즉, 제2 스위치 카드(210_2)는 마스터의 기능을 수행하는 것이 가능하지만, 슬레이브로 설정되면 마스터인 제1 스위치 카드(210_1)로부터 수신되는 제어 신호에 따라 제2 스위치 카드(210_2) 내 디바이스들(212_2~214_2)이 제어될 수 있다.
이러한 마스터 스위치 카드는 개발자에 의해 사전에 선택되어 설정될 수 있다. 또는, 두 개의 스위치 카드 중 랜덤하게 어느 하나의 스위치 카드가 마스터로 설정될 수 있다. 예컨대, 디바이스 제어 시스템(200)의 초기화 시에 미리 설정된 우선순위에 의해 자동으로 설정될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 두 개의 스위치 카드가 마스터 기능을 수행할 수 있도록 구현된 것을 예를 들었으나, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 마스터 기능을 수행 가능한 스위치 카드는 디바이스 제어 시스템(200)에 포함된 스위치 카드의 개수보다 적은 개수로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 마스터 기능을 수행할 수 있는 스위치 카드를 복수개로 두는 이유는, 마스터로 설정된 어느 하나의 스위치 카드(제1 스위치 카드(210_1))의 마스터 기능에 문제가 발생하여 비정상적인 동작 상황을 대비하기 위함이다. 예컨대, 제1 스위치 카드(210_1)가 마스터로 설정되어 자신의 디바이스들(212_1~214_1)은 물론 제2 스위치 카드를 비롯한 모든 스위치 카드(210_2_210_N+1) 내 포함된 디바이스들(212_2~214_2, …, 212_N+1~214_N+1)을 제어하는 중에, 마스터 기능에 문제가 발생하게 될 수 있다. 이와 같이 마스터인 제1 스위치 카드의 비정상적인 동작이 발생되면, 슬레이브로 설정되어 제1 스위치 카드(210_1)의 제어를 받던 제2 스위치 카드(210_2)가 마스터로 변경될 수 있다.
이때, 제2 스위치 카드(210_2)의 제어 프로세서(211_2)는 제1 스위치 카드(210_1)의 비정상 동작을 판단하여 자체적으로 마스터 기능을 수행할 수 있다. 또는, 디바이스 제어 시스템(200)의 제어부가 제1 스위치 카드(210_1)의 비정상적인 동작을 감지하여, 제2 스위치 카드(210_2)에 통지할 수 있다.
이에 따라, 마스터로 설정된 제2 스위치 카드(210_2)의 제어 프로세서(211_2)는 제1 스위치 카드(210_1)를 대신하여 다른 스위치 카드들의 디바이스들(212_1~214_1, 212_3~214_3, …, 212_N+1~214_N+1)을 제어할 수 있다.
한편, 마스터인 제1 스위치 카드(210_1)의 제어 프로세서(211_1)는 제1 제어 인터페이스(216_1)를 통해 디바이스들(212_1~214_1)과 통신 및 제어할 수 있다. 예컨대, 제1 제어 인터페이스(216_1)는 PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) 또는 로컬 버스 등과 같은 병렬 인터페이스를 사용할 수 있다. 아울러, 제1 프로세서(211_1)는 제1 제어 인터페이스(216_1)와는 별도의 제2 인터페이스(217_1)를 통해 디바이스들(212_1~214_1)과 통신 및 제어할 수 있다. 예컨대, 제2 제어 인터페이스(217_1)는 I2C(Inter-Integrated Circuit)와 같은 직렬 인터페이스를 사용할 수 있다.
아울러, 모든 스위치 카드들(210_1~210_N+1) 사이에는 버스 형태로 구성된 직렬 인터페이스(220)를 통해 연결될 수 있다. 구체적으로, 모든 스위치 카드들(210_1~210_N+1)은 각각의 내부에 포함된 커넥터(215_1~215_N+1)를 통해 직렬 인터페이스(220)로 연결될 수 있다.
또한, 모든 스위치 카드에 포함된 디바이스들은 커넥터를 통해 제어 인터페이스와 통신 연결될 수 있다. 구체적으로, 마스터 기능을 수행할 수 있는 제1 및 제2 스위치 카드(210_1, 210_2) 각각의 디바이스들(212_1~214_1, 212_2~214_2)와 커넥터(215_1, 215_2) 사이에는 제2 제어 인터페이스(217_1, 217_2)로 연결되며, 제1 및 제2 스위치 카드(210_1, 210_2) 각각의 제2 제어 인터페이스(217_1, 217_2)와 직렬 인터페이스(220)는 커넥터(215_1, 215_2)를 통해 통신 연결될 수 있다.
또한, 슬레이브 기능을 수행하는 제3 내지 제N+1 스위치 카드(210_3~210_N+1) 각각의 디바이스들(212_3~214_3, …, 212_N+1~214_N+1)와 각각 자신의 커넥터(215_3~215_N+1) 사이에는 통신 인터페이스(217_3~217_N+1)로 연결되며, 제3 내지 제N+1 스위치 카드(210_3~210_N+1) 각각의 통신 인터페이스(217_3~217_N+1)와 직렬 인터페이스(220)는 각각의 커넥터(215_3~215_N+1)를 통해 통신 연결될 수 있다. 이때, 통신 인터페이스(217_3~217_N+1)는 I2C와 같은 직렬 인터페이스일 수 있다.
이에 따라, 마스터인 제1 스위치 카드(210_1)의 제어 프로세서(201_1)는 제1 스위치 카드(210_1)에 포함된 디바이스들(202_1 ~ 204_1)은 물론, 직렬 인터페이스(220)를 통해 나머지 스위치 카드(제2 내지 제N+1 스위치 카드)(210_2~210_N+1)에 포함된 디바이스들(102_2 ~ 104_2, …, 102_N+1 ~ 104_N+1)을 제어할 수 있다. 즉, 슬레이브인 제2 내지 제N+1 스위치 카드(210_2~210_N+1) 각각의 디바이스들(212_2~214_2, …, 212_N+1~214_N+1)은 직렬 인터페이스(220)을 통해 수신되는 제1 스위치 카드(210_1)의 제어 프로세서(201_1)의 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 마스터로 설정된 스위치 카드의 제어 프로세서가 자신의 디바이스는 물론 나머지 슬레이브 스위치 카드들에 포함된 디바이스들을 직렬 인터페이스를 통하여 제어한다. 이에 따라, 슬레이브 스위치 카드에는 디바이스들을 제어하기 위한 별도의 제어 프로세서가 생략될 수 있어, 부품의 개수를 최소화함으로써 시스템의 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
아울러, 슬레이브 스위치 카드들 중에서 마스터 기능을 수행할 수 있는 스위치 카드를 여분으로 구비함으로써, 마스터 스위치 카드가 정상 동작시에는 슬레이브 기능을 수행하다가, 마스터 스위치 카드가 비정상적으로 동작 시, 마스터 스위치 카드가 수행중인 기능을 대신하여 지속적으로 수행할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (1)

  1. 적어도 하나의 디바이스를 포함하며, 외부로부터 전달되는 제어 신호에 따라 상기 적어도 하나의 디바이스가 제어되는 슬레이브의 기능을 수행하는 슬레이브 스위치 카드;
    제1 제어 프로세서와 적어도 하나의 디바이스를 포함하며, 상기 슬레이브 스위치 카드와 직렬 인터페이스를 통해 연결되며, 시스템 내 모든 스위치 카드에 포함된 디바이스들을 제어하는 마스터의 기능을 수행하는 제1 스위치 카드;
    제2 제어 프로세서와 적어도 하나의 디바이스를 포함하며, 상기 직렬 인터페이스를 통해 상기 슬레이브 스위치 카드 및 상기 제1 스위치 카드와 연결되며, 상기 제1 스위치 카드가 정상 동작할 때에는 슬레이브의 기능을 수행하며, 상기 제1 스위치 카드가 비정상적으로 동작할 때 상기 제1 스위치 카드를 대신하여 마스터의 기능을 수행하는 제2 스위치 카드;
    를 포함하는 직렬 인터페이스를 이용한 N+1 이중화 구조의 스위치 카드의 디바이스 제어 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020143243A1 (zh) * 2019-01-07 2020-07-16 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 一种应用于列车自动运行系统的双系热备切换方法及系统

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