KR960014692B1 - 비동기식 전달 모드셀 라우터 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

비동기식 전달 모드(ATM)셀 라우터

제1도는 비동기식 전달 모드 셀 라우터의 입출력 관계를 나타낸 도면.

제2도는 비동기식 전달 모드 셀 라우터.

제3도는 비동기식 전달 모드 셀 라우터의 접속 신호 및 타이밍 다이어그램.

제4도는 제어레지스트의 비트포맷.

제5도는 상태레지스트의 비트포맷.

본 발명의 광대역 종합정보통신망(Broadband International Services Digtal Network, 이하 B-ISDN이라 칭함)의 구성요소인 비동기식 전달 모드(Asynchronous Transfer Mode, 이하 ATM이라 칭함) 망노드, 망종단장치 및 단말접속장치에 공통으로 사용될 수 있는 비동기식 전달 모드(ATM)셀 라우터에 관한 것이다.

새로운 정보통신의 기간통신망으로서 생겨난 서비스 통합망인 B-ISDN은 기존망의 한계인 전송속도의 한계, 대역폭, 다양한 사용자의 요구를 극복하기 위하여 출현되었다. B-ISDN에서는 광전송장치로 고속통신링크를 제공하며 고속 ATM 교환시스템으로 통신망 대역폭 및 처리속도를 고속화하여 대용량 실시간 서비스를 가능하게 함으로서 이들의 요구를 충족시킬 수 있게 되었으며 ATM 방식의 도입으로 망의 효율성과 융통성을 증가시키게 되었다. 이 B-ISDN의 고속전달망을 구성하기위해서는 핵심기술의 하나인 155.52Mbit/s의 전송속도를 가지는 UNI 및 NNI 인터페이스를 제공하는 셀 라우터가 필수적이다.

따라서, 이러한 필수적 요구에 부응하기 위하여 안출된 본 발명은 둘 이상의 ATM 서비스 사용자들 사이에 ATM 계층에 의해 설정되는 이소시에이션(association)을 유지시켜 엔드 투 앤트(ent-to-end) 전달능력을 제공하기 위하여 물리계층으로부터 수신된 셀의 헤더를 분석하여 해당하는 상위계층으로 셀을 전달하는 비동기식 전달 모드(ATM)셀 라우터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 ATM셀 라우터에 있어서, 바이트클럭에 동기되어 전달되어온 입력 셀흐름을 수신하여 헤더추출회로로 데이타를 보내고 셀버퍼로 쓰기제어신호와 데이타를 전달하는 입력 셀 인터페이스부; 타이밍발생회로부로 부터 헤더추출신호를 받고 추출 헤더를 헤더비교부로 입력시키는 헤더추출 및 헤더처리부; 상기 헤더추출 및 헤더처리부로 부터 받은 헤더정보와 연결식별자와 비교하여 연결매칭정보를 라우팅제어부로 보내는 연결 테이블 및 헤더비교부; 상기 연결 테이블 및 헤더비교부로 부터 받은 연결매칭정보를 디코딩하여 목적지를 결정한 후 읽기제어신호를 보내어 셀버퍼로부터 셀을 읽어냄과 동시에 라우팅 제어정보를 셀 라우팅처리부로 보내는 라이팅제어부; 상기 라우팅 제어부로 부터 받은 라우팅 제어정보를 이용하여 셀을 라우팅하는 셀 라우팅처리부; 상기 입력셀 인터페이스부로 부터의 셀 클럭과 바이트클럭을 받아 타이밍 정보와 헤어추출제어 신호를 발생하는 타이밍 발생회로부; 프로세서 인터페이스를 통해 받은 상태제어레지스트부의 연결설정 정보와 연결해제 정보를 받아 연결 테이블에 연결설정 및 해제를 제어하는 연결설정 및 해제제어부; 및 프로세스로 부터 셀 라우터의 동적의 제어 및 상태를 알리기 위한 상태/제어레지스트부와 프로세스 인터페이스부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.

우선, 제1도는 비동기식 전달 모드 셀 라우터의 입출력 관계를 나타낸 도면으로, 도면에 도시된 바와 같이 ATM 셀 라우터는 기본적으로 물리계층에서 수신되는 유효한 셀(A)을 입력 받아서 헤더를 분석한 후 그 정보에 따라 라이팅해주는 기능을 수행한다.

그리고 새로운 연결의 설정 및 해제시 이를 라우터에 제어 정보로 주기 위하여 프로세스제어부와의 인터페이스를 제공하며 세부기능으로는 물리계층에서 수신되는 셀의 버퍼링, 물리계층에서 수신되는 셀의 헤더추출 및 헤더비교, VPI/VCI 해석 결과에 따라 해당 연결점으로 셀 라이팅기능 등을 수행한다. 여기서는 ATM 계층의 서비스 엑스포인터별로 VPI/VCI 테이블을 분산시켜서 테이블 관리상 충돌을 피했으며 OAM(Operaion and Maintenance)처리 및 테이블관리가 용이하게 양방향 VPE/VCI 할당방식을 이용하고 있다. 이외에도 부가적으로 비할당 셀의 추출기능, 휴지셀(Idle cell)의 추출 및 폐기, 오류삽입셀(misinserted cell) 추출, 폐기 및 계수기능, VPI/VCI 연결테이블 관리기능, F4, F5 플로우의 OAM(유지, 관리, 보수)기능, 셀 릴레이 기능 등이 있다.

현재 수신되는 물리계층의 링크상의 리소스 사용정도를 측정하여 현재 링크상에 어느 정도의 여유가 있는지를 알 수 있도록 헤더를 비교하여 비할당셀/휴지셀을 추출함과 동시에 갯수를 카운트한다. 이 값들은 라우터 제어부(Common ATMcell Router) 혹은 라우터와 접속되는 기타 모듈제어부에서 엑세스 가능 하도록 인터페이스를 제공한다. 그리고 원인 모를 헤더의 오류나 스위칭의 오류로 인하여 유효셀(valid cell)이면서 연결 테이블(look-up table)상에 존재하지 않는, 다른 연결로부터 잘못 전달되어 온 셀이 존재할 때 이를 추출 및 폐기하는 기능이 있다. 여기에서도 발생때 마다 이를 계수하여 라우터 제어부에 알려주어 망 관리의 데이타 정보로 사용한다.

이어서, 제2도는 ATM셀 라우터의 구성도로서, 바이트클럭(A3)에 동기되어 전달되어온 입력셀흐름(A1)을 수신하여 재 동기화(retiming)한 후 헤더추출회로(3)로 데이타를 보내고 셀처리시간 동안 일시적인 셀 저장위한 셀버퍼(2)로 쓰기제어신호와 데이타를 전달하는 입력 셀인터페이스부(1), 입력 셀인터페이스부(1)로부터 전달받은 셀흐름으로부터 헤더를 추출하기 위하여 타이밍 발생회로부(4)로부터 받은 헤더추출신호(16)를 이용하여 헤더를 추출하여 헤더비교부(6)으로 입력시키는 헤더추출 및 헤더처리부(3), 헤더추출 및 헤더처리부(3)으로부터 받은 헤더정보(18)를 이용하여 연결테이블 내 연결식별자와 비교하여 라우팅할 목적지를 알리는 연결매칭정보(21)을 라우팅제어보(7)로 보내는 연결 테이블 및 헤더비교부(6), 연결 테이블 및 헤더비교부(6)로부터 받은 연결매칭 정보(21)를 디코딩하여 목적지를 결정한 후 읽기제어신호(14)를 보내어 셀버퍼(2)로부터 셀을 읽어냄과 동시에 라우팅 제어정보(15)를 셀 라우팅처리부(8)로 보내는 라우팅 제어부(7), 라우팅 제어보(7)로부터 받은 라우팅 제어정보(15)를 이용하여 셀을 라이팅하는 셀 라우팅처리부(8), 입력셀 인터페이스부(1)로부터 셀 클럭(27)과 바이트 클럭(28)을 받아 타이밍 정보(17)와 헤더 추출 제어 신호(16)를 발생하는 타이밍 발생 회로부(4), 프로세서 인터페이스를 통해 받은 상태제어레지스트부(9)의 연결설정 정보(23)와 연결해제 정보(22)를 받아 연결 테이블에(6) 연결설정 및 해제를 제어하는 연결설정 및 해제제어부(5), 그리고 프로세스로부터 셀 라우터의 동작의 제어 및 상태를 알리기 위한 상태/제어레지스트부(9)와 프로세스 인터페이스부(10)를 기본으로 이루어져 있다.

연결 설정/해제 제어부(5)는 호설정 신호절차에 의해서 정해진 적절한 어소시에이션을 설정하기 위하여 프로세서 내의 ATM 계층관리 개체에서 받은 연결 설정요구에 맞게 ATM 링크와 ATM 연결 종단점, 물리계층 연결 종단점을 서로 연결 지어주는 기능을 수행하며, 상위계층 서비스를 위해서 설정되었던 ATM 연결이 더 이상 불필요하게 되었을때 LME로부터의 ATM 연결해제 요구에 따라서 해당 연결을 해제시키는 기능을 수행한다. 그리고 OAM 셀을 전송하는데 필요한 F4, F5 플로우에 대한 지원을 위해서 OAM 정보의 아웃밴드(Out-band) 통신 뿐만 아니라 인 밴드(In-band) 통신에 대한 ATM 연결설정 및 해제에 대해서 관리하도록 연결 테이블 관리방법과 관련시켜 구현하고 있다. 연결 테이블 및 헤더비교부(6)에는 ATM 연결에 대한 정보인 ATM-CEL, ATM-LIs(VPI/VCIs), PHY-CEL, Connection prarmeter에 대한 테이블을 유지하기 위한 연결 테이블버퍼와 휴지셀 처리부, 기할당 VPI/VCI(Pre-assigned VPI/VCI)를 유지 및 비교하는 기능을 가지고 있다. 그리고 물리계층으로부터 수신된 유효셀 흐름에 대한 헤더 비교를 수행한다.

상기 기술한 셀 라우터를 구현하기에 적합하도록 기제작되어 있는 디바이스(FIFO, CAMetc)를 이용하는 부분과 FPGA내 로직으로 구현하여 집적시킬 부분을 분리하여 세부기능블럭으로 세분화할 필요가 있으며 하나의 실현예를 살펴보면 다음과 같다. 입력셀 인터페이스부(1)는 물리계층으로부터 셀 동기클럭(A2)과 바이트 클럭(A3)과 그에 동기되어 전송되는 바이트 단위로 절단되는 셀데이타(A1)와 이 셀이 유효한 셀임을 알리는 유효셀 인에이블(A4) 신호를 받아들이는 라인드라이브 구현되어 있다. 여기에서 수신된 셀을 셀버퍼(2)에 일시 저장하기 위한 쓰기제어 신호(12)인 WCLK과 WEN(쓰기인에이블)을 발생하는 로직으로 구현된다. 셀버퍼(Cell FIFO)(2)는 헤더 비교 동안 셀을 일시 저장하는 기능을 수행하며 colocked FIFO를 이용한다. 헤더추출회로 및 처리부는 쉬프트레지스트(74F273)4개를 이용하여 물리계층으로부터 전달되는 셀흐름으로부터 바이트단위로 병렬화하여 헤더부분만을 추출하여 헤더비교회로부(6)로 입력시키는 역할을 수행한다. 그리고 추출된 헤더로부터 GFC(Generic Flow Control), PTI, CLP 등의 필드에 대한 셀 프로세싱을 수행한다. 타이밍발생 회로부(4)는 물리계층으로부터 받은 셀 동기클럭(Cel-sync : A2)와 바이트 클럭(A3)을 이용해 셀 라우터를 제어하기위한 타이밍정보(17)와 헤더 추출신호(16)등의 타이밍제어신호를 발생한다. 그래서 셀 라우터의 모든 동작이 물리계층으로부터 전달되는 셀흐름에 동기되도록 하고 있다. 연결설정 및 해제제어부는 프로세스 내의 라우터제어부에서 프로세스 인터페이스를 통해서 연결설정을 위한 VPI/VCI를 보내면 이를 일시 보관후 헤더비교하는 순간과 중첩되지 않는 시간에 연결 테이블 CAM(Content Addressable Memory)에 입력하는 기능을 수행한다.

이는 74F374로 구현된 제어레지스트 입력신호와 CAM 엑세스용 레지스트들, 그리고 이들을 제어하는 로직구현되어 있다. 연결 테이블 및 헤더비교부 내에 존재하는 휴지셀처리부 및 Preassigned VPI/VCI 비교부는 추출된 헤더를 보고 휴지셀(Idle cell)과 미리 할당된 VPI/VCI인지를 비교하여 휴지셀이면 버리고 미리 할당된 셀이면 이에 맞게 각 인터페이스로 라우팅하도록 MICH 신호를 발생한다. 그리고 휴지셀 발생시 이것을 카운트로 이벤트 발생을 알린다. 이것은 로직으로 구현되어 있다. 그리고 연결테이블 및 헤더 비교부는각 연결에 대한 헤더인 VPI/VCI를 저장하고 추출된 헤더입력에대해 헤더를 비교하여 각 인터페이스로 라우팅위한 신호인 연결매칭정보(MTCH : match flag)를 발생하는 기능을 수행하며 이들은 신호용, ATM용, 서비스 데이타용 및 셀릴레이를 위한 루우푸백 인터페이스 당 각 1개씩의 CAMI(DT99C10A)을 이용하여 구현되어 가입자의 단말이나 단말정합장치 혹은 망종단장치에 사용될 수 있다.

라우팅 제어부에서는 전반적인 셀 라우터의 동작을 제어하며 헤더비교회로부에서 비교한 결과와 휴지 셀 및 Preassigned cell 인지를 판단한 결과에 의해 셀버퍼에 임시로 저장된 셀을 읽어내어 각 인터페이스로 라우팅시키기 위한 셀버퍼읽기 제어신호 및 각 인터페이스로 정의된 신호를 발생한다. 이는 ALS1240FPGA내에 로직으로 구현되어 있다. 그리고 휴지셀과 Misrouting셀의 발생할때 이의 측정 시간당 발생빈도를 알리기 위해 갯수를 카운트하는 74f161로 구성된 카운터를 포함할 수 있다. 제어레지스트 및 상태레지스트부(9)는 셀 라우터의 기능 동작을 프로세서에서 제어를 위한 16비트 제어레지스트와 CDAB의 상태를 알려주기 위한 16비트 상태레지스트로 구성되어 있으며 휴지 셀갯수와 Misrouting셀 갯수를 포함하는 레지스트로 구성되어 있다.

한편, 제3도에 도시된 바와 같이 셀 라우터와 접속되기 위해서는 다음과 같은 접속 신호와 타이밍 관계를 만족해야 한다. 각 신호의 용도에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

이때, 셀 데이타 버스는 SMT-1(Synohronous transport Module)프레임에서 Payload region에 실려 있던 Byte Data, 셀 동기클럭은 매 셀의 첫 바이트를 알려주기 위한 신호로의 첫 바이트동안만 액티브하이(Active High), 셀 인에이블은 셀의 유효함을 알리는 신호이며 이때 액티브 하이이고, 셀 에러(Cell Error)는 셀 오류(동기 오류)를 셀 라우터에 알려주는 트리글링(Triggering) 신호로 셀 동기클럭신호에 항상 일정 시간지연을 갖는 신호로 정의된다.

계속해서, 바이트 클럭은 물리계층에서 재생된 155.520MHz 클럭에서 제공된 19.44MHz 클럭중 셀이 전송되는 260 옥테트에서만 클럭이 존재하고 10옥테트에서는 로우인 갭 클럭을 의미하는데, 이러한 셀 라우터의 입력 신호들의 상호관계는 첨부된 도면 제6a도의 신호 타이밍도로 알 수 있다.

그리고 셀 라우터의 출력 신호는 아래와 같은 타이밍 관계를 가진다. 이것들은 제1도의 B1에서 Bn까지 모두 같은 관계를 가지며 n개의 출력의 구분은 출력셀인에이블인 Bn-CEN으로 이루어진다.

이때, 출력 셀 데이타는 53 바이트의 서비스데이타, 셀 동기클럭은 셀 라우터에서 제공되는 셀 데이타의 첫 바이트를 알려주는 신호이고, 셀 인에이블, Bn-CEN은 각 연결점에서의 수신 FIFO에 셀 입력을 정확히 읽어들이기(write-in) 위해 셀 전달이 있는 구간을 표시하는 신호로 액티브 로우, 바이트클럭은 셀 데이타가 전송되는 순간에만 발생하는 갭 19.44MHz 클럭을 의미한다.

그리고, 셀라우트의 출력신호의 타이밍도는 제6b도에 도시된 바와 같다.

제4도는 제어레지스트의 비트포맷을, 제5도는 상태레지스트의 비트포맷을 제시해주는 도면이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 여러종류의 서비스 연결을 하나의 흐름으로 다중화되어 전송되어온 셀들을 UNI 혹은 NNI에서 여러가입자의 전송 라인으로 셀 흐름을 라우팅시켜 주는 "ATM 셀 라우터"로서 광대역 종합정보 통신망을 구축하는데 소요되는 구성 요소인 망노드, 망 종단장치, 단말접속장치등에 공통으로 사용될 수 있다. 특히 본 발명은 터미널 어뎁터(B-TA)의 경우는 한가입자가 여러 서비스를 제공받기 위한 일반적인 구조를 가져야 하는데 이를 위해서 라우팅기능요소로 사용이 될 수 있으며 망종단장치(B-NT2)경우, 망에서 분배되는 트래픽에서 여러 가입자의 전송 라인 상으로 서비스의 성질을 왜곡함이 없이 제공해야하는 경우에도 사용될 수 있게 공통적으로 사용할 수 있는 구조로 되어 있다. 또한 스위치의 구조에서 출력단의 분배기능에도 사용 가능하다. 따라서, 본 발명은 상기 기술한 장점과 앞으로 도래할 광대역 종합정보통신망의 구성요소에 공통으로 사용할 수 있으므로 도래할 광대역망의 핵심 부품이 될 것으로 기대된다.

Claims (3)

1. 광대역 종합정보통신망(Broadband International Services Digital Network, B-ISDN)의 구성요소인 비동기식 전달 모드(Asynchronous Transfer Mode, ATM) 망노드, 망종단장치 및 단말접속장치에 공통으로 사용될 수 있는 비동기식 전달 모드(ATM)셀 라우터에 있어서, 바이트클럭에 동기되어 전달되어온 입력 셀 흐름을 수신하여 헤더 추출회로(3)로 데이타를 보내고 셀 버퍼(2)로 쓰기제어신호와 데이타를 전달하는 입력셀 인터페이스부(1); 타이밍발생회로부(4)로부터 헤더추출신호(16)를 받고 추출 헤더를 헤더비교부(6)로 입력시키는 헤더추출 및 헤더처리부(3); 상기 헤더추출 및 헤더처리부(3)로부터 받은 헤더정보(18)와 연결식별자와 비교하여 연결매칭정보(21)를 라우팅제어부(7)로 보내는 연결 테이블 및 헤더비교부(6); 상기 연결 테이블 및 헤더비교부(6)로 부터 받은 연결매칭정보(21)를 디코딩하여 목적지를 결정한 후 읽기제어신호(14)를 보내어 셀 버퍼(2)로부터 셀을 읽어냄과 동시에 라우팅 제어정보(15)를 셀 라우팅처리부(8)로 보내는 라우팅 제어부(7); 상기 라우팅 제어부(7)로부터 받은 라우징 제어정보(15)를 이용하여 셀을 라우팅하는 셀 라우팅처리부(8); 상기 입력셀 인터페이스부(1)로부터 셀 클럭(27)과 바이트클럭(28)을 받아 타이밍 정보(17)와 헤드 추출제어 신호(16)를 발생하는 타이밍 발생 회로부(4); 프로세서 인터페이스를 통해 받은 상태제어레지스트부(9)의 연결설정 정보(23)와 연결해제 정보(22)를 받아 연결 테이블(6)에 연결설정 및 해제를 제어하는 연결설정 및 해제제어부(5); 및 프로세스로 부터 셀 라우터의 동적의 제어 및 상태를 알리기 위한 상태/제어레지스트부(9)와 프로세스 인터페이스부(10)를 구비하는 것을 특징으로 하는 셀 라우터.
2. 제1항에 있어서, 휴지셀 처리부와 기 할당된 연결 식별자를 관리하는 기할당 VPI/VCI 비교부를 분리 포함하는 연결 테이블 및 헤더비교부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비동기식 전달 모드(ATM)셀 라우터.
3. 제1항에 있어서, 입력 셀 바이트 클럭과 셀 동기 클럭으로부터 시스템 전체제어 타이밍을 발생하는 타이밍 발생회로를 가지며 이를 이용해 입력 셀 흐름의 헤더비교와 연결제어 시간을 분리하는 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비동기식 전달 모드(ATM)셀 라우터.