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보고서 상세정보

홈네트워크서비스를 위한 Network Processor 기반의 QoS Switch Chipset 기술개발

  • 사업명

    중소기업기술개발지원

  • 과제명

    홈네트워크 서비스를 위한 Network Processor기반의 QoS Switch Chipset 기술 개발

  • 주관연구기관

    (주)쿠오핀

  • 연구책임자

    이상훈

  • 참여연구자

    김동용   장윤석   김대환   황대선   이춘영   박기남  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2007-06

  • 과제시작년도

    2006

  • 주관부처

    정보통신부

  • 사업 관리 기관

    정보통신연구진흥원
    Institute for Information Technology Advancement

  • 등록번호

    TRKO201000018132

  • 과제고유번호

    1440001826

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    ...


    가. 개발의 당위성
    - PC 환경과 독립 : PC에 디지털 모뎀 기능을 부가해도 홈게이트웨이라 할 수 있지
    만, 일반적으로 홈게이트웨이는 24시간 항상 동작하여야 하는 기능적 특성 때문에 PC
    형태는 곤란하다. 따라...

    가. 개발의 당위성
    - PC 환경과 독립 : PC에 디지털 모뎀 기능을 부가해도 홈게이트웨이라 할 수 있지
    만, 일반적으로 홈게이트웨이는 24시간 항상 동작하여야 하는 기능적 특성 때문에 PC
    형태는 곤란하다. 따라서, 홈게이트웨이는 PC와 독립적으로 동작할 수 있는 장치여야
    한다.
    - 광대역 인터넷 연결 : 현재의 저속의 원격 검침용 홈게이트웨이도 있지만, 궁극적으
    로 초고속 인터넷 접속을 통해 각종 멀티미디어 서비스가 막힘없이 가정에 제공될 수
    있어야 한다.
    - 보안 : 홈게이트웨이는 액세스 망과의 인터페이스를 제공하기 때문에 홈네트워크에
    물려있는 장치들을 보호하고 개인 사생활을 보장하는 측면에서 기본적인 보안 기능이
    반드시 필요하다.
    - 홈네트워크 기능 기본 장착 : 홈게이트웨이는 액세스망과 홈네트워크간의 인터페이
    스를 제공하는 장치이기 때문에 가정에 존재하는 많은 다른 장비들이 홈랜과 접속되게
    하여야 한다.
    - 내구성 : 홈게이트웨이는 응급용 음성 서비스, 오락 등과 같은 다양한 서비스를 제
    공하며 고객들은 서비스의 품질을 중요시 하기 때문에 홈게이트웨이는 내구성을 가져야
    한다.
    - 원격관리 : 홈게이트웨이와 같은 지능적인 장비들이 많이 존재하기 때문에 이들 장
    비들을 외부망으로 원격에서 관리할 수 있는 기능이 필요하다. 따라서, 원격진단, 시스
    템의 문제 해결, 소프트웨어 업그레이드를 수행하기 위해 홈게이트웨이는 원격 관리 기
    능을 제공하여야 한다.
    - 통합서비스 지원 : 음성 및 영상 및 데이터 서비스를 하나의 접속로를 통해 통합된
    형태로 가정으로 배달할 것이다. 초기에는 액세스 망을 통해 데이터와 음성이 서비스
    될 것이며, 궁극적으로는 디지털 영상 채널까지 지원할 것으로 예상된다.
    - 홈서버/캐쉬 기능 : 홈서버와 홈게이트웨이라는 용어들이 일부에서 혼용되서 사용하
    고 있다. 가정에서 부가가치 서비스를 제공하기 위한 CPE 장치들은 캐시 기능을 갖도
    록 발전될 것이다. 궁극적으로 외부 망을 접속하는 장치들과 외부망에서 가져오는 컨텐
    츠용 저장장치는 서로 분리될 것으로 전망된다.
    나. 개발의 내용
    [핵심 기능]
    L0 기능 : Always on, MTBF(Mean Time Between Failure)가 중요하다.
    L1 기능 : 인터페이스 기능 참조, L2/L3 기능, Real time과 reliability가 중요하며, 원
    활한 가정내 분배가 가능하고, 멀티캐스트 방송 서비스를 제공할 수 있어야 한다. 또한,
    KT IP 정책을 수용하며, 공유기 대비 성능이 우수하여야 한다.
    Full wire speed switching
    Flow control, Auto negotiation
    802.1Q VLAN (port based VLAN)
    IGMP snooping
    NAT/NAPT(정책에 따라 disable 가능)
    DHCP Server/Client for NAPT
    DHCP client, relay agent
    QoS 기능
    패킷 분류: L2~L4(MAC, 802.1p, IP, TOS, DSCP, Port)
    스케쥴링 : SPQ, WRR
    Queue 개수 : 4개
    [I/F Specifications Overview]
    ● 16 half and full-duplex 10/100 Mbps ports
    ● Wire-speed Layer 2/3 switching and Layer 4 policy based switching
    ● 120-byte packet header lookup all field remarkable
    ● Address & policy lookup table embedded: up to 4K entries
    ● MAC Lookup/learning table: 512 entry
    Multicast MAC table: 256 entry
    VLAN support: 4K entry
    L3 table: 256 entry
    NAT table: 2K entry
    QoS policy table: 256 entry
    ● Packet buffer embedded
    ● IEEE 802.1Q support based on port, MAC, tag, subnet protocol
    ● Stacked VLAN (Q-in-Q)
    ● IPv6 Tunneling support
    ● IGMP Snooping support
    ● Broadcast/Multicast storm filtering
    ● Link Aggregation function - IEEE 802.3ad
    ● Management support: SNMP, RMON, SMON
    ● Flow control (IEEE 802.3x pause function)
    ● IPv6 switch ready due to 120-bytes header lookup
    [L2/3/4 Performance, NAT]
    ● L2/3/4 Performance, NAT, NApT
    ● Wire-speed Layer 2/3 switching on all ports
    ● Wire-speed NAT/NApT
    ● Wire-speed session detection and access control
    ● Flow metering case by NAT flow
    [ Filtering ]
    ● MAC filtering, VLAN filtering, IP filtering
    ● TCP/UDP Port filtering, DHCP snoop/ARP snoop filtering
    ● NetBIOS filtering
    ● IPX socket number filtering
    ● Filtering rules can be added if necessary
    [ QoS - All Features Covered ]
    ● ACL (Access Control List)
    L1: Physical Port
    L2: Destination MAC address
    Source MAC address
    Ethertype COS
    VLAN ID
    L3: Source IP address
    Destination IP address
    TOS
    Protocol ID
    L4: Source port number
    Destination port number
    NetBIOS, value/mask, range
    Unicast MAC, unknown MAC, multicast MAC, broadcast MAC, unicast
    IP packet, multicast IP packet
    ● ACL Output : Remarking, VLAN ID insert, filtering, port redirection, port
    mirroring, CPU redirection, CPU mirroring
    ● Prioritization : L2 CoS, L3 IPv4 TOS, L3 IPv4 DSCP, L3 IPv4
    IP-precedence packet type (unicast/multicast), IPv6 TC
    ● Policing : Token bucket, priority based multi-stage policing, operation
    position, port based policing, flow based policing
    ● Shaping : Buffering max size, port based shaping, class based shaping
    ● Scheduling : SPQ, WRR, DWRR
    ● Rate control support
    ● WRED support


  • 목차(Contents) 

    1. 제출문 ...1
    2. 요약문 ...2
    3. 목차 ...12
    4. 제1장 서 론 ...16
    5. 제1절 기술 개발의 개요 ...16
    6. 제2절 기술 개발의 목적 ...18
    7. 제3절 기술 개발의 중요성 ...19
    8. 제2장 16포트 NP 스위치 제작 ...21
    9. 제1절 F...
    1. 제출문 ...1
    2. 요약문 ...2
    3. 목차 ...12
    4. 제1장 서 론 ...16
    5. 제1절 기술 개발의 개요 ...16
    6. 제2절 기술 개발의 목적 ...18
    7. 제3절 기술 개발의 중요성 ...19
    8. 제2장 16포트 NP 스위치 제작 ...21
    9. 제1절 Feature ...21
    10. 1. Specifications Overview ...21
    11. 2. L2/3/4 Performance, NAT ...22
    12. 3. Filtering ...22
    13. 4. QoS - All Features Covered ...22
    14. 제2절 Hardware ...24
    15. 1. Architecture ...24
    16. 2. Media Access Controller (MAC) ...27
    17. 가. General Description ...27
    18. 나. Module Specification ...30
    19. 다. Block Diagram ...31
    20. 라. Timing Diagram ...33
    21. 마. Micro Architecture ...44
    22. 3. Packet Processor(PP) ...60
    23. 가. General Description ...60
    24. 나. Block Diagram ...67
    25. 다. Timing Diagram ...68
    26. 라. MicroArchitecture ...73
    27. 4. Smart Classification Engine (SCE) ...80
    28. 가. GeneralDescription ...80
    29. 나. Block Diagram ...84
    30. 5. Free Cell Manager(FCM) ...88
    31. 가. GeneralDescription ...88
    32. 나. Module Specification ...88
    33. 다. Block Diagram ...89
    34. 라. Timing Diagram ...91
    35. 6. Linker ...94
    36. 가. GeneralDescription ...94
    37. 나. Module Specification ...95
    38. 다. Block Diagram ...96
    39. 라. MICRO Architecture ...97
    40. 마. Timing Diagram ...106
    41. 7. Output Scheduler(OSCH) ...109
    42. 가. GeneralDescription ...109
    43. 나. Block Diagram ...121
    44. 다. MICROArchitecture...122
    45. 8. TAG ...130
    46. 가. GeneralDescription ...130
    47. 나. Module Specification ...131
    48. 다. Block Diagram...131
    49. 라. Timing Diagram ...133
    50. 9. Memory Interface (MEMI) ...137
    51. 가. General Description ...137
    52. 나. Module Specification ...137
    53. 다. Block Diagram ...138
    54. 라. Timing Diagram ...139
    55. 제3절 Network Processor Micro Codes ...141
    56. 1. Firmware sequence ...141
    57. 2. Overview ...142
    58. 제3장 16포트 NP 스위치 기능시험 ...156
    59. 제1절 시험 규격 및 절차 ...156
    60. 1. L2 Back to Back (RFC2544) ...156
    61. 2. L2_Frame Loss Test (RFC2544) ...157
    62. 3. L2_Latency Test (RFC2544) ...158
    63. 4. L2_Throughput Test ...159
    64. 5. NAPT_Throughput Test ...160
    65. 제2절 FPGA 성능시험 결과 ...163
    66. 1. L2 Back to Back (RFC2544) ...163
    67. 2. L2 Frame Loss (RFC2544) ...167
    68. 3. L2 Latency (RFC2544) ...171
    69. 4. L2 Throughput (RFC2455) ...174
    70. 5. NAPT Throughput (ATSS) ...178
    71. 제4장 개발용 B/D 제작 ...181
    72. 제1절 로직검증 보드의 제작 활용 ...181
    73. 1. FPGA 보드의 규격 ...181
    74. 2. FPGA 보드의 형상 ...182
    75. 3. FPGA 보드 블럭도 ...183
    76. 제2절 칩셋 실장 테스트 보드제작 ...184
    77. 1. 시스템 블록도 ...184
    78. 2. 하드웨어 세부 설계 사항 ...185
    79. 3. 전 원 (Power) ...188
    80. 제5장 결 론 ...190
    81. 제1절 기술개발의 결과 ...190
    82. 제2절 활용에 대한 건의 및 기대효과 ...191
    83. 1. 기술적 / 산업적 기대 효과 ...191
    84. 2. 무역수지 개선효과 ...191
    85. 3. 브로드밴드 네트워크 중심의 홈 게이트웨이 ...192
    86. 4. 공익사업 (Utility) 중심의 홈 게이트웨이 ...192
    87. 5. 디지털 STB형 게이트웨이 ...192
    88. 6. PC 기반의 홈 게이트웨이 ...192
    89. 7. 게임기 기반의 홈 게이트웨이 ...192
    90. 8. 인터넷 기반의 홈 게이트웨이 ...192
    91. 제3절 상용화 계획 ...193
    92. 1. 시장 촉진 요소 ...193
    93. 2. 판매 홍보 및 시장 진입 전략 ...193
    94. 3. 관련 구매 예상업체 ...193
    95. [부 록] ...195
    96. A. Register Map ...195
  • 참고문헌

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