KR960003225B1

KR960003225B1 - 서비스 품질(qos)등급에 따른 atm 셀 다중화 처리 장치

Info

Publication number: KR960003225B1
Application number: KR1019920026127A
Authority: KR
Inventors: 김종오; 손승원; 최준균
Original assignee: 한국전기통신공사; 조백제; 재단법인 한국전자통신연구소; 양승택
Priority date: 1992-12-29
Filing date: 1992-12-29
Publication date: 1996-03-07
Also published as: KR940017456A

Abstract

내용 없음.

Description

서비스 품질(QOS)등급에 따른 ATM 셀 다중화 처리 장치

제1도 ATM 다중화기의 일반적인 구조도.

제2도 기존 ATM 다중화처리 장치의 구성도.

제3도 본 발명에 따른 ATM 다중화처리 장치의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

a : 데이타 수신 제어부 b : 데이타 스케듈링 제어부

c : 다중화 데이타 전송부 d : 다중화 상태 제어부

e : 룩업 테이블 제어부 f : 테스트 및 IMC셀 수신부

g : 시스템 클럭 생성부

본 발명은 광대역 종합 정보 통신망의 구성 요소인 광대역 망 종단 장치에 사용되는 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 다중화 처리 장치에 관한 것으로, 각 입력단에 사용되는 버퍼(FIFO)의 상태와 각 연결 서비스의 품질(QOS ; Quality Of Service) 등급에 따른 우선 순위 처리기능을 가진 ATM 다중화 처리 장치에 관한 것이다.

종래의 전화 및 데이타 통신 시스템에 있어서 필요한 서비스와 트래픽 특성은 모든 사용자에 있어서 동일하며 따라서 여러가지 입력 트래픽의 전송선로를 공유하기 위한 다중화 방법으로 고정 스케듈링 방식을 사용해도 충분하였다. 그러나 멀티미디어 서비스에 대한 요구가 증대됨에 따라 광대역 종합 정보 통신망(B-ISDN)에서는 고정 비트율 서비스 뿐만 아니라 가변 비트율을 가지는 오디오, 비디오, 버어스트(bursty) 특성의 트래픽까지도 수용함에 따라 종래의 STM(Synchronous Transfer Mode)은 더 이상 B-ISDN 환 경에 적합하지 않게되었다. 이러한 복잡한 요구 사항을 수용하기 위하여 광대역 종합 정보 통신망에서는 ATM이 제안되고 이러한 ATM의 동작요구 사항을 만족시키기 위한 새로운 다중화기의 설계가 B-ISDN의 대역폭을 더 효과적으로 이용하기 위하여 필요하게 되었다. 현재 여러가지 종류의 ATM 다중화기가 제안되어 있는데 기본적으로 다중화기는 통계적 다중화 기법을 사용한 고정 스케듈링 방법을 채용하고 있는 반면에 B-ISDN에서의 트래픽은 가변 비트율 및 버어스트등 다양한 전송특성을 가지고 있으므로 고정 스케듈링을 가진 ATM 다중화기는 셀 손실율이 커지고, 결과적으로 전체 통신 시스템에서의 성능은 심각하게 저하된다.

따라서 본 발명은, 셀 손실율 및 셀 지연율을 줄이기 위하여 각 서비스가 갖는 QOS에 따라서 스케듈링을 하는 새로운 ATM 다중화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 ATM 다중화기는, 등시성 및 실시간 서비스에 대하여 우선적으로 서비스 우선 순위를 부여하고, 데이타 서비스에서는 낮은 우선 순위 때문에 발생하는 셀 손실율의 증가를 방지하기 위하여 QOS에 따른 우선 순위에 상관없이 버퍼가 충만(full)된 입력 트래픽에 최상위의 우선 순위를 주어 각 서비스에서 요구하는 QOS를 만족시키면서 셀 다중화를 하는 ATM 다중화기를 제시한다. 따라서 등시성 트래픽을 갖는 서비스에 대한 셀 지연특성을 개선하고 버퍼 오버플로우(buffer overflow)가 일어날 확률을 줄여서 셀 손실율을 향상시키게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.

제1도에 나타난 일반적인 ATM 다중화 처리장치는 N개의 입력 선로와 1개의 출력 선로로 구성된다. 각각의 입력선은 입력 데이타를 저장하는 입력 버퍼로 구성되며 출력 선로의 앞단에 스케듈러를 두어 각 입력으로 들어온 데이타를 1개의 출력선으로 접선시킨다. 여기서 발생할 수 있는 셀 충돌 현상을 막기 위해서는 적절한 스케듈링 알고리즘이 필요하며 결국 다중화 처리 장치의 성능은 이 스케듈러를 어떠한 방식으로 설계하느냐에 있다.

제2도는 기존 ATM 다중화 처리 장치의 구성도로서 a도는 트래인 스케듈링 방식의 다중화 처리 장치로서 하나의 입력 버퍼는 프로세싱 노드와 빈 슬롯 발생기로 구성된다.

각 입력 버퍼는 프로세싱 노드와 연관되어 순차적으로 연결된다. 각기 다른 입력 선로로부터 들어온 ATM 셀들은 각각의 입력 버퍼에 저장되며 빈 슬롯 발생기는 연속적으로 일정한 주파수를 가지는 빈 슬롯의 열을 발생한다. 이경우 빈슬롯 발생기의 가까운 위치에 있는 프로세싱 노드는 항상 멀리 떨어져 있는 프로세싱 노드보다 빈 슬롯을 이용할 기회를 많이 가지므로 결과적으로 상위의 프로세싱 노드의 입력 트래픽이 과부하이거나 버어스트할 때에는 오버플로우가 일어나기 쉬워지고 따라서 셀 손실율이 증가하게 된다.

트래인 스케듈링에 따른 고정 우선 순위의 문제점을 극복하기 위하여 Chao는 추가로 (N+1)×(N+1) 스위치를 추가하여 제2b도와 같은 Chao ATM 다중화기를 구성하여 스위치의 연결을 변경시킴으로서 우선 순위를 변경하도록 하였다. 따라서 프로세싱 노드의 우선 순위가 조정 가능하다는 장점이 있으나, Chao는 셀 손실율을 줄일 수 있는 ATM 스케듈링 방법을 제시하고 있지 않다.

제2c도에서는 Chao 방식에 full-buffer-first-service의 원칙을 적용하여 입력 버퍼의 오버플로우 조건을 줄여서 셀 손실율을 감소시킨 다이나믹(Dynamic) ATM 다중화처리 장치를 나타내었다.

이 장치에서는 입력 버퍼가 풀상태인 경우 바로 다음 셀 송신시기에 데이타를 송신하여 버퍼의 오버플로우가 일시적으로 생기지 않도록 한 방법으로서 각 프로세싱 노드는 각 입력 버퍼가 풀 상태인지를 검출하여 풀 상태이면 제어기에 자기 노드 식별자(node_id)를 보내야 한다. 그러면 제어기에서는 받아진 모든 식별자로부터 가장 작은 것을 찾아서 빈슬롯 발생기의 출력을 먼저 연결되도록 스위치의 연결을 변경시킨다. 이 다이나믹(Dynamic) ATM 다중화 처리 장치의 경우, 스위치 연결을 변경시 제어기로부터 빈 슬롯 발생기에“재구성신호”를 보내면 빈 슬롯 발생기에 발생하는 셀이 데이타가 채워져 있음을 표시하여 스위치 연결 변경시 프로세싱 노드에서 셀을 보내는 것을 막도록 해야한다. 그래서 이 기간 동안에 셀 송신의 채널 커패시터를 낭비하게 되는 단점이 있다. 그리고 프로세싱 노드에서 셀을 송신하는 중에 연결 재구성이 발생하지 않도록 하여 유효한 셀에 손상이 생기지 않도록 해야한다.

제3도는 본 발명에 따른 ATM 다중화처리 장치의 세부구성도로서, 본 발명의 구성은 제3도와 같이, 각 입력단에서 들어오는 셀 흐름으로부터 셀의 첫 바이트를 알리는 셀 클럭 및 셀이 유효한 기간을 나타내는 셀 인에블 신호를 찾아서 ATM셀을 FIFO로 수신하고, FIFO 상태 정보를 생성하는 데이타 수신부(a)와, 마이크로프로세서(CPU)로부터 받은 QOS 등급에 따른 스케듈링 변수와 상기 데이타 수신부 (a)로부터 받은 FIFO 상태 정보를 이용하여 스케듈링 정보를 생성하고 FIFO의 읽기 인에이블(read enable)신호를 출력하는 데이타 스케듈링 제어부(b), FIFO에 수신된 셀을 상기 데이타 스케듈링 제어부(b)로부터 받은 폴링(polling) 순서에 따라 출력단으로 전송하는 다중화 데이타 전송부(c), 각 블럭의 동작 제어 신호를 CPU로부터 제어 레지스터를 사용하여 수신하고 각 제어부의 상태 정보를 상태 레지스터를 사용하여 CPU로 보고하는 기능을 담당하는 다중화 상태 제어부(d), CPU와 데이타 스케듈링 제어부(b)로부터 룩업 테이블(Lookup table) 내용을 읽기/쓰기(read/write)하는 동작을 제어하는 룩업 테이블(Lookup table)제어부(e), 그리고 모듈의 동작확인을 위한 테스트(test)셀과 모듈간 직접 통신을 위한 내부 모듈간 통신(IMC : Inter-Module Communication)용 셀을 CPU로부터 수신하여 다중화 데이타 전송부로 출력하는 기능을 하는 테스트(test) 및 IMC 셀 수신부(f)와, 데이타 수신부로부터 받은 셀 수신 클럭으로부터 업 스트림(upstream)용 시스템 클럭을 생성하여 각 제어부에 공급하는 역활을 하는 시스템 클럭 생성부(g)로 구성된다.

각 기능블럭에 대한 기능과 구성을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 ATM 셀 데이타 수신부(a)는 각 입력단에 존재해서 각 입력단으로 들어오는 ATM 셀을 셀 클럭과 바이트 클럭에 동기하여 53 옥텟(Octet) 단위로 1바이트씩 FIFO에 저장하는 기능과 각 입력으로부터 들어오는 셀의 일시적인 변위를 흡수하는 기능을 가진다. 데이타 수신부(a)내에 입력 제어부를 두어 셀 카운터와 바이트 카운터를 통하여 FIFO에 저장되어 있는 셀 수에 대한 정보와 FIFO의 엠프티(empty) 상태와 풀(full)상태를 양자화한 값으로 데이타 스케듈링 제어부(b)로 전달하는 기능을 포함하여, 데이타 스케듈링 제어부(b)로부터 읽기 인에이블(read enable)신호를 수신하여 한개의 셀을 셀 클럭과 바이트 클럭에 동기하여 다중화 데이타 전송부(c)로 출력한다. 또한 FIFO의 상태와 입력 선로의 상태에 관한 정보를 다중화 상태 제어부(d)의 상태 레지스터에 세팅하여 CPU에 알리는 기능도 가진다.

데이타 스케듈링 제어부(b)는 데이타 수신부(a)로부터 받은 FIFO 상태 정보와 룩업 테이블(Lookup table)제어부(e)에서 받은 스케듈링 변수를 이용하여 FIFO 폴링 순서 정보를 발생시키는 폴링데이타 발생부와 룩업 테이블 제어부(c)로부터 스케듈링 변수를 수신하는 스케듈링 변수부, 그리고 FIFO 폴링 정보를 이용하여 FIFO 읽기 인에이블(read enable) 신호를 만드는 기능부로 구성된다.

폴링 데이타 발생부에서는 협상된 QOS에 의해 셀 손실과 셀 지연에 민감한 등시성 및 실시간 서비스에 대하여 우선적으로 서비스 우선순위를 부여하고 데이타 서비스에서 낮은 우선 순위 때문에 발생하는 셀 손실율의 증가를 방지하기 위해 QOS에 상관없이 데이타 수신부(a)에서 FIFO 풀(full) 신호를 보내올 경우 이 트래픽에 최상위의 우선 순위를 주어 각 서비스에서 요구하는 QOS를 만족시키면서 셀 다중화를 수행하도록 구성하였다.

다중화 데이타 전송부(c)는 폴링 순서에 따라서 출력된 ATM 셀을 받아서 제반 송신용 신호에 맞추어 송신을 담당하는 회로와 로컬시험을 위한 루프 백(loopback)을 제공하는 회로로 구성된다. 데이타 스케듈링 제어부(b)의 읽기 인에이블 신호에 맞추어 출력된 셀은 셀 클럭과 바이트 클럭에 동기시켜 송신하게 되며 이때 FIFO의 읽기 클럭은 시스템 클럭 생성부로부터 수신하여 사용한다.

다중화 상태 제어부(d)는 레지스터와 레지스터 구동 하드웨어로 구성된 제어부로서 전원의 온(on) 및 리셋 후 각 동작모드 데이타를 CPU로부터 수신하여 각 제어부에 제공하는 기능과 블럭의 동작모드 및 제어 신호를 CPU로부터 수신하여 각 제어부에 제공하는 기능을 한다. 이와 더불어 각 제어부의 동작 상태 및 시스템의 고장, FIFO의 상태 정보를 CPU에 보고하는 기능도 가진다.

룩업 테이블 제어부(e)는 CPU로부터의 다중화용 변수를 보관하는 메모리 소자인 룩업 테이블과 이 메모리 소자를 제어하는 회로로 구성된다. 먼저 CPU로부터의 초기 다중화 변수를 룩업 테이블에 저장한다. 연결이 설정되면 해당 VPI/VCI와 관련된 다중화 변수(VPI/VCI, 모듈 ID, 우선순위, QOS 등급, 셀 손실 우선순위(CLP : Cell Loss Priority))를 CPU가 룩업에 저장하며 데이타 스케듈링 제어부(b)로부터 해당 VPI/VCI 값에 대한 검색 요청이 오면 관련된 다중화 변수를 제공하여 CPU로부터 연결 해제 신호가 오면 룩업 테이블에서 해당 VIP/VCI의 다중화 변수를 지운다.

테스트 및 IMC 셀 수신부(f)는 각 입력단의 셀을 일시 저장하는 데이타 수신부와 유사하게 시스템내의 유지보수 기능을 OAM(Operation And Maintenance)셀과 CPU로부터 수신한 테스트 셀을 저장하는 기능과 모듈간의 직접통신을 위한 IMC셀을 CPU로부터 수신하여 데이타 스케듈링 제어부(b)에 공급하는 역할을 한다.

시스템 클럭 생성부(g)는 데이타 수신부에서 받은 입력 클럭으로 시스템 클럭을 생성하여 각 제어부에 공급하는 역할과 입력 클럭에 고장이 발생할 경우 이 정보를 다중화 상태 제어부(d)의 레지스터에 세팅하여 CPU에 알리는 기능과 다중화 상태 제어부(d)의 제어 레지스터로부터 선택되어진 데이타 수신부에서 받은 입력 클럭으로 시스템 클럭을 만들어 각 제어부에 공급하는 기능을 한다.

따라서, 상기와 같이 구성되어 동작하는 본 발명은, 광대역 종합 정보 통신망에서 여러 서비스 특성을 가지는 데이타들을 효율적으로 다중화하기 위한 정치로써 등시성 및 실시간 시비스에 대하여 서비스 우선 순위를 부여하고 낮은 우선 순위를 가지는 서비스에 대해서는 우선 순위에 관계없이 버퍼가 충만된 입력 트래픽에 최상위의 우선 순위를 부여함으로서 기존의 통신망에서 뿐만아니라 입력 데이타의 특성에 따라 통계적 셀 다중이 필요한 전송 장치 구현에 적용 가능한 효과가 있다.

Claims

각 입력라인으로부터 들어온 ATM 셀을 수신하고 버퍼와 상태정보를 생성하는 다수의 데이타 수신 제어수단(a)과, 중앙 처리 장치인 CPU로부터 받은 우선순위 정보와 상기 데이타 수신 제어부(a)로부터 받은 버퍼(FIFO) 상태 정보를 이용하여 스케듈링 정보를 생성하고, 버퍼의 출력 신호를 생성하는 데이타 스케듈링 제어수단(b)과, 상기 데이타 수신 제어부(a)내의 버퍼에 수신된 셀을 상기 데이타 스케듈링 제어부(b)에서 제공하는 버퍼 선택신호에 따라 스케듈링 순서에 의거하여 송신하는 다중화 데이타 전송수단(c)과, CPU로부터 동작제어신호를 수신하여 주변의 제어부의 상태정보를 CPU로 보고하는 다중화 상태 제어수단(d)과, CPU와 상기 데이타 스케듈링 제어부(b)로부터 룩업 데이블(Lookup table) 내용을 읽고 쓰는 동작을 제어하는 룩업 테이블 제어 수단(e)과, 모듈의 동작 확인을 위한 시험용 셀과 모듈간 직접통신을 위한 셀을 CPU로부터 수신하여 상기 다중화 데이타 전송부(c)로 출력하는 테스트 및 IMC(Inter-Module Communication)셀 수신 수단(f)을 구비한 것을 특징으로 하는 서비스 품질(QOS) 등급에 따른 ATM셀 다중화 장치.