KR100246998B1 - 교환시스템에서시분할스위치장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 STM-1으로 상호연결된 시분할/공간분할 스위치망에서 송신되는 데이터를 시분할기능과 집선기능과 전송속도 변환기능을 수행하여 전송하는 송신 메모리와, 송신 데이터열의 STM-1 프레임상의 타임슬롯에 해당하는 어드레스 정보를 불규칙적으로 저장하며, 상기 송신 메모리를 제어하는 송신 제어메모리와, 송신 어드레스를 발생하는 송신 어드레스 발생기와, 수신되는 데이터를 시분할기능과 집선기능과 전송속도 변환기능을 수행하여 전송하는 수신 메모리와, 수신 데이터열의 타임슬롯에 해당되는 어드레스 정보를 불규칙적으로 저장하는 수신 제어메모리와, 수신 어드레스를 발생하는 수신 어드레스 발생기와, 수신된 데이터를 STM-1표준에 맞게 변환시키고 필요한 오버헤드를 추가하여 공간분할 스위치 장치로 전송하고, 상기 공간분할 스위치 장치로부터 STM-1데이터를 수신하여 클럭 추출 및 클럭을 동기시키는 STM-1정합부로 구성되는 시분할 스위치 장치를 제공한다. 따라서, 본 발명은 시분할 스위치 장치에서 전송지연이 감소되고, STM-1 프레임의 페이로드를 전부 활용할 수 있다.

Description

교환시스템에서 시분할 스위치 장치 {TIME SHARING SWITCH IN EXCHANGE SYSTEM}
본 발명은 교환시스템에서 시분할 스위치 장치에 관한 것으로, 특히 STM-1으로 상호연결된 시분할/공간분할 스위치망에서 채널 용량을 효율적으로 사용하는 시분할 스위치 장치에 관한 것이다.
통상적으로 교환시스템에서는 임의의 가입자/중계선으로부터 전송되는 음성데이터를 해당되는 가입자/중계선으로 스위칭한다. 이러한 교환시스템에서 상기 스위칭은 시분할 스위치 장치와 공간분할 스위치 장치를 통해 이루워진다. 여러개의 시분할 스위치는 하나의 공간분할 스위치 장치의 해당 포트로 하나씩 점대점(point-to-point)으로 연결되고, 이러한 전송 방식에서 확장성이 좋은 STM표준에 따른 방식을 가장 많이 사용한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 교환시스템의 블록 구성을 나타내는 도면으로서, 가입자/중계선 정합장치(100)와 시분할 스위치 제어장치(200)와 시분할 스위치 장치(300)와 공간분할 스위치 장치(400)로 구성된다.
도 2는 본 발명이 적용되는 교환시스템에서 STM-1 프레임 구조를 나타내는 도면으로서, STM-1 프레임 구조는 2340채널의 페이로드를 갖는다.
도 1을 참조하여 본 발명이 적용되는 교환시스템에서 시분할 스위치 장치의 동작을 설명한다. 가입자/중계선 정합장치(100)는 가입자/중계선으로부터 전송되는 데이터를 시분할 스위치 장치(300)로 전송하고, 시분할 스위치 장치(300)로부터 전송되는 데이터를 상기 가입자/중계선으로 전송한다. 시분할 스위치 제어장치(200)는 시분할 스위치 장치(300)의 전반적인 동작을 제어한다. 시분할 스위치 장치(300)는 다중화/역다중화부(310)와 시분할 스위치부(320)와 STM-1정합부(330)로 구성된다. 다중화부/역다중화부(310)는 시분할 스위치 제어 장치(200)의 제어에 따라 가입자/중계선 정합장치(100)로부터 전송되는 음성데이터를 다중화하고, 시분할 스위치부(320)로부터 전송되는 음성데이터를 역다중화한다. 시분할 스위치부(320)는 시분할 스위치 제어 장치(200)의 제어에 따라 다중화부/역다중화부(310)에서 전송되는 상기 다중화된 음성데이터를 스위칭하여 STM-1정합부(330)로 전송한다. STM-1정합부(330)는 시분할 스위치 제어 장치(200)의 제어에 따라 시분할 스위치부(320)로부터 전송되는 데이터를 공간분할 스위치 장치(400)로 전송하고, 공간분할 스위치 장치(400)로부터 전송되는 데이터를 시분할 스위치부320으로 전송한다. 공간분할 스위치 장치(400)는 STM-1정합부(330)로부터 전송되는 데이터를 공간분할 스위칭한다. 시분할 스위치 장치(300)는 목적지의 가입자의 타임슬롯으로 변경되는 시분할 스위칭 기능을 수행한다. 다수의 시분할 스위치와 연결되어 있는 공간분할 스위치 장치(400)는 입력되는 타임슬롯을 타임슬롯의 변경없이 목적지의 시분할 스위치 장치로 교환하는 공간분할 스위칭 기능을 수행한다.
도 3은 종래 시분할 스위치 장치에서 시분할 스위치부의 블록 구성도로서, 집선비가 2:1인 경우에 대한 시분할 스위치부의 구성을 나타낸다.
종래 시분할 스위치부는 도 3에 도시된 것과 같이 송신 음성메모리(321,322)와 송신 제어메모리(323)와 송신 어드레스발생기(324)와 수신 음성메모리(325,326)와 수신 제어메모리(327,328)와 수신 어드레스발생기(329)로 구성된다.
도 4는 종래 시분할 스위치 장치에서 STM-1정합부의 블록 구성도로서, 송신속도 변환메모리(331)와 송신 어드레스발생기(332,333)와 STM-1오버헤드 삽입 및 변환기(334)와 클럭복구기(335)와 클럭 선택 및 분배기(336)와 클럭 동기 및 분배기(337)와 STM-1오버헤드 추출 및 처리기(338)와 수신속도 변환메모리(339)와 수신 어드레스발생기(341,342)로 구성된다.
도 5는 종래 시분할 스위치 장치에서 가입자/중계선 데이터가 STM-1의 프레임 페이로드에 매핑된 형태를 나타내는 도면으로서, 실제적으로 사용되는 채널은 2,048개이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 종래 교환시스템에서 2:1 집선인 경우에 대한 시분할 스위치 장치의 동작을 설명한다. 시분할 스위치 장치(300)는 다중화부/역다중화부(310)와 시분할 스위치부(320)와 STM-1정합부(330)로 구성된다. 시분할 스위치 장치(300)의 다중화부/역다중화부(310)는 시분할 스위치 제어장치(200)의 제어하에 가입자/중계선 정합장치(100)로부터 각각 64kbps 전송속도를 갖는 32개의 가입자로부터 다중화된 2.048Mbps 직렬 데이터 n(n≥1)개를 전송받아 16.384Mbps 8비트 병렬 데이터(2,048채널) k(k≥1)개로 다중화하여 시분할 스위치부(320)로 전송한다. 시분할 스위치부(320)는 시분할 스위치 제어장치(200)의 제어하에 상기 16.384Mbps 8비트 병렬 데이터를 송신 음성메모리(321,322)에 순차적으로 저장한다. 송신 제어메모리(323)는 시분할 스위치 제어장치(200)로부터 제어데이터를 전송받아 출력 데이터열의 타임슬롯에 해당되는 어드레스 정보를 불규칙적으로 저장한다. 송신 제어메모리(323)에 저장된 정보가 순차적으로 리드되어 송신 음성메모리(321,322)의 어드레스 신호가 되어 상기 타임슬롯 교환이 이루어진다. 송신 어드레스발생기(324)는 STM-1정합부(330)에서 전송되는 클럭에 따라 순차적으로 어드레스를 발생하여 송신 제어메모리(323)에 저장된 제어 데이터를 송신 음성메모리(321,322)의 어드레스로 인가되도록 한다. 송신 음성메모리(321,322)는 상기 저장된 음성데이터를 STM-1정합부(330)로 전달하여 타임슬롯 교환을 한다.
다수의 16.384Mbps 병렬 데이터(2,048채널 ×k)가 하나의 16.384Mbps병렬 데이터로 변환되므로 일정한 비율의 집선 기능이 수행되며, 도 2에 도시된 것과 같은 구성은 64Kbps 4,096채널(128개의 2,048Mbps 데이터열)중 2,048채널만이 STM-1정합부(330)로 출력되므로 2:1(4,096:2,048)의 집선율이 형성된다.
한편, 집선율이 1:1인 경우 송신 음성 메모리(321)를 하나만 실장하고, 집선율이 4:1인 경우 송신 음성 메모리를 2개 더 추가하여 실장한다. 상기 집선율의 선택은 가입자의 착/발신 확률등의 특성에 좌우되어 정해진다.
STM-1정합부(330)는 상기 시분할 스위칭 기능이 완료된 16.384Mbps 8비트 병렬 데이터를 공간 분할 스위칭 기능을 위해 공간 분할 스위치 장치(400)로 전송한다. STM-1정합부(330)에서 상기 16.384Mbps 8비트 병렬 데이터를 공간 분할 스위치 장치(400)로 전송하는데 도 2에 도시된 것과 같은 STM-1 프레임 표준을 따른다. 따라서, STM-1정합부(330)의 송신율 변환 메모리(331)는 16.384Mbps 병렬 데이터를 순차적으로 저장한다. 송신 어드레스발생기(333)는 STM-1 주파수의 병렬 주파수에 해당하는 19.44MHz(155.52MHz/8)를 구동주파수로 공급받아 도 2에 도시된 것과 같은 STM-1 페이로드에 해당 어드레스를 발생한다. 상기 어드레스에 따라 읽어진 병렬 데이터는 STM-1오버헤드가 붙혀진 후 공간분할 스위치 장치(400)로 전송된다. 2,048 채널의 데이터가 STM-1 프레임의 2,340 페이로드에 맵핑되는 형태는 다양하게 구성될 수 있으며, 송신 어드레스발생기(333)의 회로 변경으로 쉽게 가능하다. 도 5에 도시된 것과 같은 예는 2,048채널의 데이터가 STM-1의 페이로드에 순차적으로 매핑된 형태를 나타낸다.
한편, 공간분할 스위치 장치(400)로부터 데이터를 수신하는 과정은 상기 송신 과정의 역과정으로 비율변환 및 타임슬롯 교환을 거쳐 가입자/중계선 정합장치(100)로 전송된다. 도 3에 도시된 것과 같은 예는 4,096 가입자 데이터를 2,048 채널로 집선하여 송신하는 형태를 나타내고, 공간분할 스위치 장치(400)로부터 2,048 채널이 입력되어 수신된다. STM-1정합부(330)는 각종 오버헤드를 처리한 후 16.384MHz에 동기된 2,048채널의 데이터를 시분할 스위치부(320)로 전송한다. 시분할 스위치부(320)는 2,048채널의 데이터를 해당 가입자에게 전달해주기 위해 연결된 16.384Mbps 데이터열의 수만큼의 수신 음성메모리(325,326)에 순차적으로 저장한다. 수신 음성메모리(325,326)는 각각 수신 제어메모리(327,328)의 제어를 받아 STM-1정합부(330)로부터 수신되는 데이터를 저장하고, 다중화/역다중화부(310)로 상기 수신된 데이터를 전송한다. 따라서, 수신 음성메모리(325,326)에 순차적으로 저장된 데이터는 수신 제어메모리(327,328)의 제어하에 리드되어 다중화부/역다중화부(310)로 전송되어 해당 가입자에게 전달된다. 또한, 송신과정과 마찬가지로 집선율에 따라 수신 음성 메모리의 개수와 수신 제어 메모리의 수가 결정된다. 즉, 집선율이 1:1인 경우 시분할 스위치(320)는 하나의 수신 음성메모리와 하나의 수신 제어 메모리만을 실장하고, 집선율이 4:1인 경우 두 개의 수신 음성 메모리와 두 개의 수신 제어 메모리를 더 추가한다.
이러한 동작을 수행하는 시분할 스위치 장치에서 STM-1 프레임 표준에 허용하는 2,340 타임슬롯 중 2,048 타임슬롯만을 사용하므로 비효율적이다. 즉, 도 2에 도시된 것과 같이 STM-1 프레임 표준에서 전송가능한 64kbps 전송 데이터는 2,340타임슬롯임에도 불구하고, 시분할 스위치부(320)에서 스위칭 기능을 수행한 후 STM-1정합부(330)로 입력되는 데이터가 도 5에 도시된 것과 같이 2,048 타임슬롯만이 전송되어, 나머지 채널은 사용되지 않는 비효율성을 야기시킨다. 또한, 시분할 스위치 장치(300)로 입력되는 가입자 음성 데이터는 송수신시 도 3에 도시된 것과 같은 시분할 스위치부(320)의 음성메모리와 도 4에 도시된 것과 같은 STM-1정합부(330)의 송수신율 변환 메모리에 일시 저장되었다가 출력되므로 각각 최대 2프레임의 전송 지연이 발생된다. 이와 같은 전송지연은 가입자 데이터를 단순히 다중화하여 보내는 전송방식이 송수신 각방향으로 각각 단지 1프레임씩의 지연을 갖는데 비하여 STM-1 형태의 변환을 위한 송수신율 변환 메모리를 추가함으로써 1프레임의 전송 지연이 추가로 발생된다. 게다가, 도 3에 도시된 것과 같이 시분할 스위치부(320)와 도 4에 도시된 것과 같이 STM-1정합부(330)는 다수의 메모리로 구성되어 가입자 데이터를 단순히 다중화하여 보내는 전송방식보다 2개 많은 메모리를 사용하므로 회로 구성이 복잡해지고 유지보수가 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 STM-1으로 상호연결된 시분할/공간분할 스위치망에서 STM-1 채널 용량을 효율적으로 사용을 위한 시분할 스위치 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 STM-1으로 상호연결된 시분할/공간분할 스위치망에서 전송 지연을 감소시키는 시분할 스위치 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 STM-1으로 상호연결된 시분할/공간분할 스위치망에서 송수신단의 메모리를 감소시킨 시분할 스위치 장치를 제공함에 있다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 STM-1으로 상호연결된 시분할/공간분할 스위치망에서 송신되는 데이터를 시분할기능과 집선기능과 전송속도 변환기능을 수행하여 전송하는 송신 메모리와, 송신 데이터열의 STM-1 프레임상의 타임슬롯에 해당하는 어드레스 정보를 불규칙적으로 저장하며, 상기 송신 메모리를 제어하는 송신 제어메모리와, 송신 어드레스를 발생하는 송신 어드레스 발생기와, 수신되는 데이터를 시분할기능과 집선기능과 전송속도 변환기능을 수행하여 전송하는 수신 메모리와, 수신 데이터열의 타임슬롯에 해당되는 어드레스 정보를 불규칙적으로 저장하는 수신 제어메모리와, 수신 어드레스를 발생하는 수신 어드레스 발생기와, 수신된 데이터를 STM-1표준에 맞게 변환시키고 필요한 오버헤드를 추가하여 공간분할 스위치 장치로 전송하고, 상기 공간분할 스위치 장치로부터 STM-1데이터를 수신하여 클럭 추출 및 클럭을 동기시키는 STM-1정합부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 교환시스템의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명이 적용되는 STM-1 프레임 구조를 나타내는 도면.
도 3은 종래 교환시스템에서 시분할 스위치부의 구성을 나타내는 도면.
도 4는 종래 교환시스템에서 STM-1 정합부의 구성을 나타내는 도면.
도 5는 종래 교환시스템에서 가입자 데이터가 STM-1 프레임 페이로드에 매핑된 형태를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교환시스템에서 시분할 스위치 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교환시스템에서 가입자 데이터가 STM-1 프레임 페이로드에 매핑된 형태를 나타내는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교환시스템에서 시분할 스위치 장치의 구성을 나타내는 도면으로서, 본 발명의 실시예에 따른 시분할 스위치부와 STM-1 변환부로 구성된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시분할 스위치부는 송신음성 및 속도변환 메모리(501,502)와 송신 제어메모리(510)과 송신 어드레스발생기(521,522)와 수신음성 및 속도변환 메모리(531,532)와 수신 제어메모리(541,542)와 수신 어드레스발생기(551,552)로 구성된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 시분할 스위치부는 16.384Mbps 8비트 병렬 데이터 k(k≥1)개를 송수신하는 2,048×8 용량의 송신음성 및 비율변환 메모리 k개와 2,340×16 용량의 송신 제어 메모리 1개와, 2048×8 용량의 수신 음성 및 비율 변환 메모리 k개와 2,048×16 용량의 수신 제어 메모리 k개로 구성되고, 타임슬롯의 교환 기능 및 집선 및 비율 변화 기능을 수행한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 STM-1 정합부는 STM-1 오버헤드 추출 및 처리기(600)와 클럭복구기(610)와 클럭선택 및 분배기(620)와 클럭 동기 및 분배기(630)와 STM-1오버헤드 삽입 및 변환기(640)로 구성된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 STM-1정합부는 상기 시분할 스위치부로부터 19,44Mbps의 데이터를 수신하여 STM-1 표준에 맞게 변환시키고 필요한 오버헤드를 추가하여 공간분할 스위치 장치(400)로 전송한다. 또한, STM-1정합부는 공간분할 스위치 장치(400)로부터 STM-1데이터를 수신하면, 클럭 추출 및 16.384MHz 및 19.44MHz 클럭을 동기시키는 기능과 클럭 분배 기능을 수행한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가입자/중계선 데이터가 STM-1 프레임 페이로드 구조에 매핑된 형태를 나타내는 도면으로서, 2,340채널을 모두 사용한다.
도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 교환시스템에서 시분할 스위치 장치의 동작을 설명한다. k개의 송신음성 및 속도변환 메모리(501,502)는 각각 64kbps의 전송속도를 갖는 32개의 가입자로부터 다중화된 16.384Mbps 8비트 병렬 데이터 k개를 순차적으로 저장한다. 한편, 송신 제어메모리(510)는 시분할 스위치 제어 장치(200)의 제어하에 출력 데이터열의 STM-1 프레임상의 타임슬롯에 해당되는 어드레스 정보를 불규칙적으로 저장한다. 이때, 저장되는 상기 어드레스 정보는 STM-1 프레임상의 2,430 채널 중 페이로드에 해당하는 2,340 채널중 하나이다. 송신 제어 메모리의 어드레스 정보는 STM-1 병렬 데이터 처리 속도인 19.44MHz 클럭에 동기되고, STM-1 프레임의 페이로드에 해당하는 어드레스 번호가 저장되어 있는 송신 제어 메모리의 데이터는 어드레스발생기(521,522)에 의해 순차적으로 리드되어 송신음성 및 속도변환 메모리(501,502)에 저장된 음성데이터를 리드하게 된다. 또한, 다수의 64kbps 데이터(2,048 채널 × k)가 하나의 2,340 채널을 수용하는 19.44Mbps 병렬 데이터로 변환되어, 일정한 비율의 집선 기능을 수행하게 된다. 상기와 같은 과정을 통해 타임스롯의 교환과 집선 기능과 비율 변환기능을 동시에 수행한다. 도 6에 도시된 것과 같은 64kbps 4,096 가입자/중계선 데이터가 도 7에 도시된 것과 같은 STM-1에 매핑되는 경우 1.75:1의 집선비를 갖는다. STM-1오버헤드 삽입 및 변환기(600)는 19.44Mbps 8비트 병렬 데이터에 STM-1오버헤드를 붙힌 후 병렬/직렬 변환 후 공간분할 스위치 장치(400)로 전송한다.
한편, 공간분할 스위치 장치로부터 전송되는 데이터는 송신과정과 역과정으로써, 비율변환 및 타임슬롯 교환 과정을 거쳐 가입자 정합장치로 전송된다. STM-1오버헤드 추출 및 처리기(640)는 공간분할 스위치 장치(400)로부터 수신되는 데이터를 직렬/병렬 변환 후 STM-1오버헤드를 처리하여 시분할 스위치부의 수신음성 및 속도변환 메모리(531,532)로 전송한다. 수신음성 및 속도변환 메모리(531,532)는 상기 전송된 19.44Mbps의 병렬 데이터를 순차적으로 저장한다. 수신 제어메모리(541,542)는 시분할 스위치 제어 장치(200)의 제어하에 16.384Mbps 데이터열의 타임슬롯에 해당되는 어드레스 정보를 불규칙적으로 저장한다. 수신 제어메모리(541,542)의 어드레스 정보가 순차적으로 리드되어 수신음성 및 속도변환 메모리(531,532)의 어드레스 신호가 되어 저장된 상기 음성 데이터를 리드하게 된다. 이와 같은 과정을 통해 타임슬롯의 교환과 비율 변환기능이 동시에 수행된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 STM-1으로 상호연결된 시분할/공간분할 스위치망에서 다수의 2.048Mbps 데이터가 2,340타임슬롯을 수용하는 19.44Mbps 병렬 데이터로 변환되므로 종래 2,048타임슬롯을 수용하는 16.384Mbps 병렬 데이터로 변환하는 것보다 14%비율이 집선 기능이 향상된다. 즉, 4,096가입자 데이터중 2,340데이터가 출력되므로 약 1.75:1의 집선율을 갖는다. 또한, 종래 시분할 스위치 장치에서 송수신 양방향으로 가입자/중계선으로부터 음성데이터가 시분할 스위치부의 음성 메모리와 전송속도 변환 메모리에 모두 저장되어 최대 2프레임의 전송 지연이 발생되지만, 본 발명의 실시예에 따른 시분할 스위치 장치는 음성 메모리와 전송속도 변환 메모리의 기능이 하나로 통합됨으로써 가입자로부터의 음성데이터가 단지 하나의 메모리에만 일시 저장되므로 송수신 양방향으로 최대 1프레임씩의 전송 지연만이 발생되어 전송 속도가 향상된다. 게다가 본 발명은 송수신단의 메모리가 하나씩 줄어들어 하드웨어가 단순해지고 소비전력이 감소하고, 유지보수가 용이해지는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 교환시스템에서 시분할 스위치 장치에 있어서,
    송신되는 데이터를 시분할기능과 집선기능과 전송속도 변환기능을 수행하여 전송하는 송신 메모리와,
    송신 데이터열의 STM-1 프레임상의 타임슬롯에 해당하는 어드레스 정보를 불규칙적으로 저장하며, 상기 송신 메모리를 제어하는 송신 제어메모리와,
    송신 어드레스를 발생하는 송신 어드레스 발생기와,
    수신되는 데이터를 시분할기능과 집선기능과 전송속도 변환기능을 수행하여 전송하는 수신 메모리와,
    수신 데이터열의 타임슬롯에 해당되는 어드레스 정보를 불규칙적으로 저장하는 수신 제어메모리와,
    수신 어드레스를 발생하는 수신 어드레스 발생기와,
    수신된 데이터를 STM-1표준에 맞게 변환시키고 필요한 오버헤드를 추가하여 공간분할 스위치 장치로 전송하고, 상기 공간분할 스위치 장치로부터 STM-1데이터를 수신하여 클럭 추출 및 클럭을 동기시키는 STM-1정합부로 구성되는 것을 특징으로 하는 교환시스템에서 시분할 스위치 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 송신 메모리는,
    상기 음성 데이터의 전송속도를 변환하여 다중화된 병렬 데이터를 순차적으로 저장하는 것을 특징으로 하는 교환시스템에서 시분할 스위치 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수신 메모리는,
    수신된 음성 데이터의 전송속도를 변환하여 병렬 데이터를 순차적으로 저장하는 것을 특징으로 하는 교환시스템에서 시분할 스위치 장치.
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