KR20140021305A - Communication system and real time frame switching method - Google Patents

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Abstract

A communication network system and a real time frame switching method are disclosed. One or more network nodes among a plurality of network nodes included in the communication network system comprise a frame filter for determining whether a frame received from a network node arranged on direct front side of a data transmission path is targeted to the corresponding network node as a destination node and for transmitting the frame to a receive first-in first-out or a forward first-in first-out according to the result of determination; a frame processing unit for transmitting the frame stored in the received first-in first-out to a transfer first-in first-out by processing the stored frame according to the determined method; and a forward switch for transmitting the frame stored in the forward first-in first-out and the transfer first-in first-out to the network node arranged on direct rear side of the data transmission path based on the priority.

Description

통신 네트워크 시스템 및 실시간 프레임 스위칭 방법{Communication system and real time frame switching method}Communication system and real time frame switching method

본 발명은 통신 네트워크 시스템 및 실시간 데이터 전송 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a communication network system and a real-time data transmission method.

이더넷(Ethernet) 통신을 기반으로 하는 네트워크 기반 제어 시스템은 예를 들어 동기 모션 제어 등과 같은 고속의 실시간 데이터를 전송하는데 주로 사용된다. 이 시스템에서는 동기화를 위해 클럭 동기화 표준인 IEEE 1588이 사용되고 있으며, IEEE 1588은 이더캣(EtherCAT), 파워링크(PowerLINK) 등에서도 사용되고 있다.A network-based control system based on Ethernet communication is mainly used to transmit high-speed real-time data such as synchronous motion control. In this system, the clock synchronization standard IEEE 1588 is used for synchronization, and IEEE 1588 is also used in EtherCAT, PowerLINK, and the like.

실시간 데이터 통신 방법과 관련하여, 미국공개특허 제2009/0129395호(Method, communication network and control unit for the cyclical transmission of data)는 하나의 마스터에 의해서 프레임이 생성되고, 다른 슬레이브들은 수신된 프레임을 처리하여 포워딩하는 방법을 제시하고 있다.In connection with the real-time data communication method, U.S. Patent Application Publication No. 2009/0129395 (Method, communication network and control unit for the cyclical transmission of data) generates a frame by one master and the other slave processes the received frame And then forwarding the data.

그러나 선행 미국특허는 통신 시스템 내에 복수의 마스터가 존재하는 경우 효율적인 기능 수행을 위한 방안을 제시하지 못하는 한계가 있다.However, the prior art patent has a limitation in that it can not provide a method for performing an efficient function when a plurality of masters exist in the communication system.

특허문헌1 : 미국공개특허 제2009/0129395호(Method, communication network and control unit for the cyclical transmission of data)Patent Document 1: US 2009/0129395 (Method, communication network and control unit for the cyclical transmission of data)

본 발명은 복수의 마스터가 존재하는 통신 네트워크 시스템에서도 제한없이 적용될 수 있고, 우선 순위에 따라 프레임 전송 도중에도 우선 순위가 높은 프레임을 우선하여 수신단으로 전송할 수 있는 통신 네트워크 시스템 및 실시간 프레임 스위칭 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a communication network system and a real-time frame switching method that can be applied without limitation in a communication network system in which a plurality of masters exist, and can transmit a frame having a high priority to a receiving end even in the middle of frame transmission in priority order .

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 통신 네트워크 시스템에 있어서, 프레임 송수신을 위한 데이터 전송 경로를 형성하기 위해 순차적으로 연결되는 복수의 네트워크 노드를 포함하되, 하나 이상의 네트워크 노드는, 데이터 전송 경로상에서 직전에 배치된 네트워크 노드로부터 수신된 프레임이 해당 네트워크 노드를 수신지로 하는 것인지를 판단하고, 판단 결과에 따라 수신용 선입선출기 또는 전달용 선입 선출기로 전달하는 프레임 필터; 상기 수신용 선입선출기에 저장된 프레임을 지정된 방식에 따라 처리하여 전송용 선입선출기로 전달하는 프레임 처리부; 및 상기 전달용 선입선출기 및 상기 전송용 선입선출기에 저장된 프레임을 우선순위 기반으로 데이터 전송 경로상에서 직후에 배치된 네트워크 노드로 전송하는 포워드 스위치를 포함하는 통신 네트워크 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a communication network system, comprising: a plurality of network nodes sequentially connected to form a data transmission path for frame transmission / reception, wherein one or more network nodes A frame filter for determining whether a frame received from the network node is a destination of the network node, and delivering the frame to the receiving first selector or the transmitting first selector according to the determination result; A frame processing unit for processing the frame stored in the receiving first selector according to a designated method and transmitting the processed frame to the first selector for transmission; And a forward switch for forwarding the frames stored in the forwarding selector and the forwarding selector to a network node arranged immediately following the data transmission path on a priority basis.

상기 포워드 스위치는 낮은 우선순위의 제1 프레임을 전송하는 중에 높은 우선순위의 제2 프레임이 발생된 경우, 상기 제1 프레임의 전송을 중지하고 상기 제2 프레임의 전송을 수행한 후 상기 제1 프레임의 잔여 데이터에 대한 전송을 재개하는 스위칭 처리를 수행할 수 있다.Wherein the forward switch stops transmission of the first frame and performs transmission of the second frame when a second frame of a higher priority is generated during transmission of the first frame of a lower priority, Lt; RTI ID = 0.0 > transmission / reception < / RTI >

상기 프레임은 프레임 연결 여부에 관한 정보(Connection), 스위칭 가능 여부에 관한 정보(Switching), 해당 프레임의 우선순위에 관한 정보(Priority) 및 송수신 메시지를 구별하기 위한 식별 정보(Identifier) 중 하나 이상이 포함된 헤더를 가질 수 있다.The frame includes at least one of information relating to connection or non-connection of a frame, switching information about switchingability, information about a priority of a corresponding frame, and identification information for distinguishing a transmission / reception message You can have included headers.

상기 프레임은 프레임 연결 여부에 관한 정보(Connection)와 프레임 또는 데이터의 크기 정보(Size) 중 하나 이상이 포함된 테일을 가질 수 있다.The frame may have a tail including at least one of information relating to frame connection or connection and size information (size) of a frame or data.

하나의 프레임이 분리 전송되도록 스위칭 처리된 경우, 전송 재개된 잔여 데이터에 상응하는 테일에 포함되는 크기 정보(Size)는 상기 잔여 데이터의 크기를 나타내는 정보일 수 있다.When one frame is switched to be separately transmitted, the size information included in the tail corresponding to the resumed transmission data may be information indicating the size of the residual data.

상기 프레임 처리부는 상기 스위칭 처리에 의해 불완전하게 분리된 프레임이 존재하는 경우, 하나의 완전한 프레임으로 결합한 후 지정된 처리를 수행할 수 있다.The frame processing unit may combine the incompletely separated frames by the switching process into one complete frame, and then perform the designated processing.

상기 프레임은 헤더, 데이터 및 테일로 구성되고, 상기 데이터는 COBS(Consistent Overhead Byte Stuffing), 비트 스터핑(Bit stuffing) 및 바이트 스터핑(Byte stuffing) 중 어느 하나로 스터핑 처리될 수 있다.The frame is composed of a header, data, and a tail, and the data may be stuffed into one of COBS (Consistent Overhead Byte Stuffing), bit stuffing, and byte stuffing.

상기 프레임 처리부는 스터핑 처리된 데이터를 디스터핑(Destuffing)하는 디코더와, 소정의 처리가 완료된 데이터를 다시 스터핑 처리하는 인코더를 포함할 수 있다.The frame processing unit may include a decoder for destuffing the stuffed data, and an encoder for stuffing the processed data again.

상기 포워드 스위치는 상기 전달용 선입선출기 및 상기 전송용 선입선출기에 각각 저장된 프레임이 동일한 우선순위를 가지는 경우, 상기 전달용 선입선출기에 저장된 프레임을 우선 전송할 수 있다.The forward switch may first transmit the frames stored in the transfer first-in first-out selector when the frames stored in the transfer first-in-first-out and the first-in-first-out selector have the same priority.

상기 복수의 네트워크 노드는 이더넷 기반의 통신 네트워크를 구성하도록 상호 연결될 수 있다.The plurality of network nodes may be interconnected to form an Ethernet-based communication network.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 마스터가 존재하는 통신 네트워크 시스템에서도 제한없이 적용될 수 있고, 우선 순위에 따라 프레임 전송 도중에도 우선 순위가 높은 프레임을 우선하여 수신단으로 전송할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to apply without limitation to a communication network system in which a plurality of masters exist, and it is possible to transmit a frame having a high priority to a receiving end preferentially even during frame transmission according to the priority.

도 1은 이더넷 기반 통신 프로토콜들의 실시간 통신 아키텍쳐를 나타낸 도면.
도 2는 종래기술에 따른 실시간 통신 프로토콜의 프레임 구조를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 제어 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 처리기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 처리기의 프레임 처리 과정을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 처리기의 우선순위에 따른 프레임 처리 과정을 나타낸 도면.
1 illustrates a real-time communication architecture of Ethernet-based communication protocols;
2 is a diagram illustrating a frame structure of a real-time communication protocol according to the prior art;
3 illustrates a configuration of a network-based control system according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates a frame structure according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram schematically illustrating the structure of a frame processor according to an embodiment of the present invention;
6 is a diagram illustrating a frame process of a frame processor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 illustrates a frame process according to a priority of a frame processor according to an exemplary embodiment of the present invention; FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the terms "part," "unit," "module," "device," and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, Lt; / RTI >

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.It is to be understood that the components of the embodiments described with reference to the drawings are not limited to the embodiments and may be embodied in other embodiments without departing from the spirit of the invention. It is to be understood that although the description is omitted, multiple embodiments may be implemented again in one integrated embodiment.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 이더넷 기반 통신 프로토콜들의 실시간 통신 아키텍쳐를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a real-time communication architecture of Ethernet-based communication protocols.

실시간 통신을 위해 다양한 통신 기법들이 개발되고 있으며, 2000년 국제 규격 IEC 61158, IEC 62026이 제정된 바 있다. 종래의 RS485나 CAN 등을 사용하는 필드버스(Fieldbus)가 느리다는 단점을 보완하기 위한 실시간 통신은 점차 이더넷 기반으로 진화하고 있으며, 이러한 이더넷 기반의 실시간 통신 프로토콜은 그 특성별로 도 1에 도시된 3개의 아키텍쳐로 분류될 수 있다.Various communication techniques have been developed for real-time communication, and international standards IEC 61158 and IEC 62026 have been enacted in 2000. In order to overcome the disadvantage that the conventional fieldbus using RS485 or CAN is slow, real-time communication is gradually evolving on the basis of Ethernet. Such Ethernet-based real-time communication protocol is classified into 3 Lt; / RTI > architecture.

(a)로 구분된 첫번째 아키텍쳐는 기존의 TCP/UDP 스택 위에서 정의된 실시간 통신 방법이고, (b)로 구분된 두번째 아키텍쳐는 IP 스택의 아래에서 실시간 처리되어야 할 데이터를 별도로 처리하는 실시간 통신 방법이며, (c)로 구분된 세번째 아키텍쳐는 별도의 계획(Scheduling) 기능을 제공하는 실시간 통신 방법이다. The first architecture separated by (a) is a real-time communication method defined on the existing TCP / UDP stack, and the second architecture separated by (b) is a real-time communication method for separately processing data to be processed in real time under the IP stack , and (c) are real-time communication methods that provide a separate scheduling function.

도시된 세개의 아키텍쳐 중에서 실시간 성능 측면을 고려하면, 세번째 아키텍쳐가 가장 우수한 성능을 보여주지만 상대적으로 표준 IEEE 802에서 추가되는 요인이 많은 특징이 있다.Considering the real-time performance among the three architectures shown, the third architecture shows the best performance, but there are many features added in the standard IEEE 802.

도 2는 종래기술에 따른 실시간 통신 프로토콜의 프레임 구조를 나타낸 도면이다. 참고로, 도 2의 (a)는 이더넷 통신 프로토콜의 프레임 구조를 나타내고, (b)는 이더캣 통신 프로토콜의 프레임 구조를 나타낸다.2 is a diagram illustrating a frame structure of a real-time communication protocol according to the related art. 2 (a) shows the frame structure of the Ethernet communication protocol, and FIG. 2 (b) shows the frame structure of the Ethernet communication protocol.

이더넷 기반 실시간 통신은 도 2의 (a)에 도시된 이더넷 통신 프로토콜의 프레임 구조에서 페이로드(payload) 영역에 각 통신 프로토콜에 맞는 프레임을 삽입하여 전송하는 방법을 이용하고 있다. 이는, 일종의 이더넷 기반 실시간 통신 방법으로서 이더캣 통신 프로토콜의 프레임 구조가 도시된 (b)를 참조하면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. The Ethernet-based real-time communication uses a method of inserting a frame suitable for each communication protocol into a payload area in the frame structure of the Ethernet communication protocol shown in FIG. 2 (a). This can be easily understood with reference to (b) of the frame structure of the Ethernet communication protocol as a kind of Ethernet-based real-time communication method.

도 2의 (b)에 도시된 프레임 구조를 이용하는 이더캣 통신 방식은 하나의 마스터만 프레임 전송 권한을 가지고 네트워크에 연결된 나머지 노드들은 마스터 또는 다른 노드로 전송 받은 프레임을 처리하여 다음 노드로 전송하며, 모든 노드에서 처리된 프레임은 다시 마스터로 돌아오는 구조로 이루어져 있다.In the ethernet communication method using the frame structure shown in FIG. 2 (b), only one master has a frame transmission right, and the remaining nodes connected to the network process frames received from the master or another node, The frames processed by all nodes are returned to the master.

이더캣 통신 방식은 각 노드들이 프레임을 처리하는 시간을 최소화할 수 있으므로 마스터가 프레임을 전송하고 해당 프레임을 다시 수신할 때까지의 시간이 최소화될 수 있어 실시간 전송 성능이 가장 우수한 통신 방식으로 평가되고 있다.Since the Ethernet communication method minimizes the time required for each node to process a frame, time required for the master to transmit the frame and receive the frame again can be minimized, so that the real time transmission performance is evaluated as the best communication method have.

그러나 이더켓 통신 방식은 마스터 간의 통신에 대해서는 우수한 실시간 성능이 효과적으로 활용되지 못하고 있으며, 기존의 이더넷 기반 UDP/IP와 같은 통신 방법이 이용되고 있다. 또한 두 개 이상의 마스터로 하나의 마스터가 고장일 경우 다른 마스터가 기존 마스터 기능을 대신하는 핫-백업이 필요한 플랜트에서 이더캣 통신 방법이 활용되지 못하는 한계도 있다.However, the Ethernet communication method does not effectively utilize excellent real-time performance for master-to-master communication, and communication methods such as Ethernet-based UDP / IP are used. In addition, if one master fails with two or more masters, there is also a limitation that the ether communication method can not be utilized in a plant requiring hot-backup in which another master replaces the existing master function.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 기반 제어 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.3 is a block diagram of a network-based control system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 통신 네트워크 시스템은 하나 이상의 마스터(310) 및 복수의 슬레이브(320a, 320b, 320c 및 320d, 이하 별도의 구분이 필요하지 않은 경우에는 320으로 통칭함)를 포함하고, 마스터(310) 및 각 슬레이브(320)들 간에는 케이블에 의해 순차적으로 연결된다.Referring to FIG. 3, the communication network system according to the present embodiment includes at least one master 310 and a plurality of slaves 320a, 320b, 320c, and 320d (hereinafter collectively referred to as 320 when no separate distinction is required) And is sequentially connected by a cable between the master 310 and each of the slaves 320.

마스터(310)는 슬레이브(320)로 임의의 데이터(즉, 프레임일 수 있으며 예를 들어, 로봇 제어를 위한 데이터 등)를 전송한다. The master 310 transmits any data (i. E., Frame and data for robot control, for example) to the slaves 320. [

또한, 마스터(310)는 네트워크상의 디바이스들(즉, 마스터(310)와 슬레이브(320))간에 발생하는 오프셋 값 및 딜레이 값을 주기적으로 계산하여 전송하며, 클럭 동기화를 위해 네트워크상 첫번째 노드에 있는 디바이스인 마스터(310)의 시스템 타임(system time)이 주기적으로 네트워크상에 분산된다. 여기서, 오프셋 값은 마스터(310)가 데이터를 전송할 때의 마스터(310)의 내부 시계 값과 슬레이브(320)가 데이터를 수신했을 때의 슬레이브(320)의 내부 시계 값의 차이일 수 있다. 그리고 딜레이 값은 마스터(310)에서 데이터를 전송하여 슬레이브(320)가 그 데이터를 수신할 때까지 또는 그 역의 과정 등에서 걸리는 지연 시간일 수 있다.The master 310 periodically calculates and transmits offset values and delay values generated between the devices on the network (i.e., the master 310 and the slaves 320) The system time of the master 310, which is a device, is periodically distributed on the network. The offset value may be a difference between an internal clock value of the master 310 when the master 310 transmits data and an internal clock value of the slave 320 when the slave 320 receives the data. And the delay value may be a delay time that occurs in the process of transmitting data at the master 310 and the slave 320 receiving the data or vice versa.

슬레이브(320)는 마스터(310)로부터 데이터를 수신하거나, 데이터 전송 경로상에서 전단에 위치한 슬레이브(320)로부터 데이터를 수신한다. The slave 320 receives data from the master 310 or receives data from the slave 320 located at the previous stage on the data transmission path.

수신된 데이터가 해당 슬레이브(320)를 대상으로 하는 데이터인 경우, 슬레이브(320)에 구비된 처리부는 데이터를 읽어 데이터에 의해 지정된 처리를 수행하며, 필요한 경우 처리 결과 등을 데이터에 기재한 후 데이터 전송/회신 경로(본 명세서에서는 구분의 필요가 없는 경우 데이터 전송 경로로 통칭하여 설명함)상에서 후단에 위치한 슬레이브(320) 또는 마스터(310)로 데이터를 전송한다. 슬레이브(320)가 후단의 슬레이브(320) 또는 마스터(310)로 전송하는 데이터에는 예를 들어 데이터를 송수신한 시간 및 데이터 처리 시간 등이 포함될 수 있다.When the received data is data targeted for the slave 320, the processing unit included in the slave 320 reads the data and performs the process specified by the data, and if necessary, And transmits the data to the slave 320 or the master 310 located at the rear end on the transmission / return path (which will be collectively referred to as a data transmission path in the case where no distinction is necessary in this specification). The data transmitted from the slave 320 to the slave 320 or the master 310 at the subsequent stage may include data transmission time and data processing time, for example.

또한 슬레이브(320)는 마스터(310)로부터 수신되는 시스템 타임을 이용하여 동기화되며, 마스터(310)에 의해 계산되어 제공되는 오프셋 값 및 딜레이 값을 기반으로 자신의 로컬 시스템 타임을 보정하여 클럭을 동기화시킨다.The slave 320 is also synchronized using the system time received from the master 310 and is synchronized with the clock 310 by correcting its local system time based on the offset value and delay value calculated and provided by the master 310, .

본 실시예에 따른 통신 네트워크 시스템은 시스템 내에 하나 이상의 프레임 전송 노드(예를 들어 마스터)가 존재하여 분산 처리가 가능하면서도 실시간성을 보장하기 위해 우선순위 기반의 프레임 스위칭이 가능한 특징을 가진다. 즉, 통신 네트워크 시스템에 포함된 하나 이상의 노드가 구비한 처리부에 프레임 전송 기능이 포함되도록 함으로써, 시스템 내에 복수의 마스터가 존재하는 것처럼 동작하도록 시스템을 구성할 수도 있다. The communication network system according to the present embodiment is characterized in that one or more frame transmission nodes (for example, a master) exist in the system so that distributed processing is possible and priority-based frame switching can be performed to guarantee real-time performance. That is, the system may be configured to operate as if there are a plurality of masters in the system by including a frame transmission function in a processing unit included in one or more nodes included in the communication network system.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 구조를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a frame structure according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 통신 네트워크 시스템의 프레임 구조는 기본적으로 헤더(H, Header), 데이터(D, Data) 및 테일(T, Tailer)이 분리자(S, Separator)에 의해 분리되며 반복되는 구조를 가진다.4, the frame structure of the communication network system according to the present embodiment is basically composed of a header (header), data D and data, and a tail T as a separator S, And has a repeated structure.

헤더(H, Header)에는 프레임 연결 여부에 관한 정보(Connection), 스위칭 가능 여부(즉, 프레임 분리 전송 가능 여부)에 관한 정보(Switching), 해당 프레임의 우선순위에 관한 정보(Priority) 및 송수신 메시지를 구별하기 위한 식별 정보(Identifier) 등 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 프레임 연결 여부에 관한 정보는 예를 들어, 독립적으로 시작되는 프레임인 경우 S(Start), 앞선 프레임에 연결되는 프레임인 경우 C(Connection)로 지정될 수 있고, 스위칭 가능 여부에 관한 정보는 예를 들어, 스위칭 가능한 프레임인 경우 S(Switchable), 스위칭 불가능한 프레임인 경우 N(Not Switchable)으로 지정될 수 있다.In the header (H, Header), information on connection or non-connection of a frame, information on switching availability (i.e., whether frame separation transmission is possible), information on a priority of a corresponding frame (Priority) And identification information for distinguishing between the user and the user. For example, the information on whether or not the frame is connected may be designated as S (Start) for a frame that starts independently and C (Connection) when the frame is connected to a preceding frame. For example, it may be designated as S (Switchable) for a switchable frame or N (Not Switchable) for a switchable frame.

여기서, 스위칭 가능 여부에 관한 정보는 프레임에 따라 스위칭이 불가능할 수 있기 때문에 이를 고려하기 위해 포함될 수 있다. 네트워크 노드에서 스위칭 불가(N)로 지정된 프레임이 전송되는 중에 우선 순위가 높은 프레임이 발생될지라도 전송되고 있는 프레임이 헤더에 스위칭 불가로 지정되어 있으므로 이 프레임은 스위칭 처리되지 않게 된다. 이와 같이 스위칭 가능 여부에 관한 정보를 이용하는 이유는, 프레임이 스위칭 되면 헤더 및 테일이 부가될 수 밖에 없고, 이는 오버헤드를 발생시켜 전반적인 대여폭을 줄이는 문제점이 있으므로, 이를 효율적으로 관리할 수 있도록 하기 위함이다.Herein, the information on whether or not the switching is possible may be included in order to take account of the fact that switching may not be possible according to the frame. Even if a high priority frame is generated during transmission of a frame designated as not switching (N) in the network node, since the frame being transmitted is designated as not switchable in the header, the frame is not switched. The reason for using the information on whether or not the switching is possible is that if a frame is switched, a header and a tail are added. This causes a problem of overhead, which reduces overall lending width. to be.

테일(T, Tailer)에는 프레임 연결 여부에 관한 정보(Connection) 및 프레임 또는 데이터의 크기 정보(Size) 등 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 여기서, 프레임 연결 여부에 관한 정보는 예를 들어, 해당 프레임으로 완료되는 프레임인 경우 E(End), 후속하는 프레임과 연결되는 프레임인 경우 C(Connection)로 지정될 수 있다.The T (Tailer) may include at least one of information relating to frame connection or connection and size information (size) of a frame or data. Here, the information on whether or not the frame is connected may be designated as E (End) for a frame completed with the corresponding frame, or C (Connection) when the frame is connected to a subsequent frame.

도 4에 도시된 점선 박스 내에는 3개의 프레임, 즉 S1, H1, D1 및 T1인 제1 프레임, S2, H2, D2 및 T2인 제2 프레임 및 S3, H3, D3 및 T3인 제3 프레임이 예시되어 있다. In the dashed box shown in Fig. 4, there are three frames: a first frame which is S1, H1, D1 and T1, a second frame which is S2, H2, D2 and T2 and a third frame which is S3, H3, D3 and T3 Are illustrated.

그러나 만일 프레임 전송 노드(예를 들어, 마스터)에서는 2개의 프레임만(즉, 제1 프레임과 제2 프레임)이 전송되었으나 데이터 전송 경로를 구성하는 네트워크 노드들을 거치는 과정에서 어느 하나의 네트워크 노드가 데이터 전송 경로에서 직후에 위치한 다른 하나의 네트워크 노드로 스위칭이 가능하도록 지정된 제1 프레임을 전송하는 중에 상대적으로 우선 순위가 높은 제2 프레임이 수신되었다면, 해당 네트워크 노드는 제1 프레임의 전송을 중지하고 우선 제2 프레임을 먼저 전송한 후 제1 프레임의 나머지(즉, 잔여 데이터)를 제3 프레임의 형태로 전송할 수도 있을 것이다.However, if only two frames (i.e., the first frame and the second frame) are transmitted in the frame transmission node (for example, the master), in the process of passing through the network nodes constituting the data transmission path, If a second frame having a relatively high priority is received during transmission of a first frame designated to be switchable to another network node located immediately after the transmission path, the corresponding network node stops transmission of the first frame, It may transmit the second frame first and then transmit the rest of the first frame (i.e., residual data) in the form of a third frame.

이 경우, 물리적으로는 3개의 프레임으로 나뉘어졌으나, 수신자 입장에서는 제1 프레임과 제3 프레임이 실제적으로는 하나의 프레임이기 때문에 결과적으로 2개의 프레임을 받게 된다. In this case, although the frame is physically divided into three frames, since the first frame and the third frame are actually one frame in the receiver, two frames are received as a result.

전술한 바와 같이, 프레임의 분리 전송(즉, 우선 순위가 높은 프레임에 의해 송신되는 프레임이 복수의 프레임들로 나뉘어 전송되는 스위칭 처리)이 가능한 이유는, 전술한 바와 같이 프레임의 헤더(Header)에 동일한 우선 순위의 이전 프레임이 연결되었는지에 대한 정보(Connection), 해당 프레임이 스위칭 가능한지 여부에 대한 정보(Switching) 정보, 해당 프레임의 우선 순위에 관한 정보(Priority) 및 프레임을 식별하기 위한 수신자, 송신자 또는 메시지 종류에 대한 정보(Identifier)를 포함하고, 또한 테일(Tailer)에도 다음에 전송될 프레임이 있는지 여부의 정보(Connection)와 이번에 전송한 프레임 또는 데이터의 크기 정보(Size)가 포함되기 때문이다. As described above, it is possible to perform separate transmission of frames (i.e., a switching process in which a frame transmitted by a high-priority frame is divided into a plurality of frames and transmitted) (Connection) information indicating whether or not a previous frame of the same priority is connected, Switching information indicating whether or not the frame is switchable, information about a priority of the frame and a receiver for identifying the frame, (Tailer) includes information indicating whether there is a frame to be transmitted next and size information (size) of the frame or data transmitted at this time .

프레임의 헤더 및 테일에 전술한 정보가 포함되는 방식은 해당 정보들이 그 자체의 형태로 포함되거나, 임의의 코딩 방식으로 코딩 처리되어 포함될 수 있을 것이다. 여기서, 해당 정보를 코딩하는 방법이 제한되지 않음은 당연하다.The manner in which the header and tail of the frame include the above information may be included in its own form or may be coded in any coding manner. Here, it is needless to say that the method of coding the information is not limited.

또한 앞서 설명한 바와 같이, 각각의 프레임은 분리자(S, Separator)라고 칭해지는 예를 들어 하나의 바이트로 구성된 구분 식별자에 의해 구분된다. 여기서, 구분 식별자는 바이트로 표현할 수 있는 256개의 수 중에서 하나의 수로 선택될 수 있고, 분리자를 이용하여 프레임을 구분하기 위해서는 분리자 사이의 바이트 단위 데이터들(예를 들어, 데이터 영역)에서는 분리자로 정의된 수가 나타나면 안된다. 이와 같이, 특정 수가 나타나지 않도록 하는 방법으로는 비트 스터핑(Bit stuffing), 바이트 스터핑(Byte stuffing) 등이 있다. As described above, each frame is separated by a delimiter identifier consisting of one byte, for example, called a separator (S, Separator). Here, the delimiter identifier can be selected as one of 256 numbers that can be represented by a byte. To distinguish a frame using a delimiter, the delimiter in the byte unit data (for example, the data area) between the delimiters The defined number should not appear. As described above, there are bit stuffing, byte stuffing, and the like to prevent a specific number from being displayed.

비트 스터핑 방법은 예를 들어 01111110을 분리자로 선정한 경우, 데이터 영역에서 01111110 패턴이 나타나지 않도록 하기 위해 1이 5번 연속되는 경우 0을 삽입하여 지정된 분리자와 동일한 패턴이 나타나지 않도록 하는 방법이다. For example, when 01111110 is selected as a separator, a bit stuffing method is adopted in which 0 is inserted when 1 is 5 consecutive in order to prevent the 01111110 pattern from appearing in the data area so that the same pattern as the designated separator does not appear.

또한, 바이트 스터핑 방법으로는 예를 들어 PPP(Point to Point Protocol) 방식에서 사용하는 Flag와 Escape를 활용하는 방법이 이용될 수도 있다. 이외에도 바이트 스터핑 방법(예를 들어 COBS(Consistent Overhead Byte Stuffing) 방식 등) 으로서 다양한 방법이 추가적으로 또는 선택적으로 이용될 수도 있음은 당연하다.As the byte stuffing method, for example, a method using Flag and Escape used in the PPP (Point to Point Protocol) method may be used. It goes without saying that various methods may be additionally or alternatively used as a byte stuffing method (for example, a COBS (Consistent Overhead Byte Stuffing) method).

도 4에 도시된 프레임 구조에서 데이터 영역에 대해서는 전술한 바이트 스터핑, 비트 스터핑 등의 스터핑 방식이 사용되지만, 헤더와 테일에 대해서만 이하에서 설명되는 상이한 스터핑 방식을 적용할 수도 있다.In the frame structure shown in FIG. 4, a stuffing method such as the byte stuffing and the bit stuffing is used for the data area. However, different stuffing methods described below may be applied to the header and the tail only.

헤더와 테일에 대해 적용될 수 있는 상이한 스터핑 방식은 바이트로 표현될 수 있는 256 수 중에서 255 이하의 수를 활용하는 방법일 수 있다. A different stuffing scheme that can be applied for the header and tail may be a method that utilizes a number less than 255 out of 256 that can be represented by bytes.

예를 들어, 헤더에 포함되는 프레임 연결 여부에 관한 정보(Connection)와 스위칭 가능 여부에 관한 정보(Switching)가 각각 1비트를 차지하는 변수이고, 식별 정보(Identifier)가 2비트를 차지하는 변수라고 가정하면, 우선순위에 관한 정보(Priority)는 나머지 4비트로 표현할 수 있는 16개의 수 중 하나를 제외하고 15가지만을 사용하는 방식이다. For example, assuming that the information (Connection) about whether or not a frame is included in the header and the information about switching availability (Switching) are each a variable occupying one bit, and that the identifier is a variable occupying two bits , And the priority information (Priority) is a method of using only 15 except for one of the 16 numbers that can be represented by the remaining 4 bits.

이와 같이 적용하는 경우, 우선순위에 관한 정보를 표현하기 위한 15가지의 수와 나머지 4비트로 표현 가능한 수는 총 240(즉, 15*24=240)이 되므로, 255가지의 수만 표현 가능한 분리자가 아닌 바이트 내에 표시할 수 있게 된다. 따라서, 전술한 방식을 사용할 때 별도의 비트나 바이트 추가없이 1바이트 이내에서 원하는 헤더 정보를 표현할 수 있다. In this case, since the number of representations of the priority information and the number of representable bits of the remaining 4 bits are 240 (that is, 15 * 2 4 = 240), 255 separable expressors Lt; / RTI > bytes. Therefore, when using the above-described method, desired header information can be expressed within one byte without adding extra bits or bytes.

이에 비해, 테일의 경우 프레임 또는 데이터의 크기 정보(Size)에는 256 이상의 수가 포함될 수 있으므로, 2바이트로 표현 가능한 수(즉, 256*256 가지의 수)로 연결 정보(Connection)과 크기 정보(Size)를 한정하여 활용할 수 있다. In the case of the tail, since the number of 256 or more can be included in the size information of the frame or the data, the connection information and the size information (size) can be represented by 2 bytes (i.e., 256 256 numbers) ) Can be limited.

이 경우, 연결 정보가 1비트로 표현된다면, 크기 정보는 0 내지 32384의 수(즉, 2바이트 중 연결정보 1비트를 제외하므로 127*255=32385의 가지 수)를 가질 수 있다.In this case, if the connection information is represented by 1 bit, the size information may have a number of 0 to 32384 (i.e., 127 * 255 = 32385 branches since 2 bits of connection information are excluded).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 처리기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.5 is a diagram schematically showing the structure of a frame processor according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 데이터 전송 경로를 구성하는 하나 이상의 네트워크 노드에 구비된 프레임 처리기는 프레임 필터(510), 전달용 선입선출기(Forward FIFOs)(520), 수신용 선입선출기(Receive FIFOs)(530), 프레임 처리부(535), 전송용 선입선출기(Transmit FIFO)(570) 및 포워드 스위치(580)를 포함할 수 있고, 프레임 처리부(535)는 디코더(540), 상위 계층 처리기(550) 및 인코더(560)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, a frame processor included in one or more network nodes configuring a data transmission path includes a frame filter 510, forward FIFOs 520, receive FIFOs, A frame processor 535, a transmit FIFO 570 and a forward switch 580. The frame processor 535 may include a decoder 540, an upper layer processor 550 And an encoder 560. [0050]

프레임 필터(510)는 프레임이 수신되면 프레임의 헤더에 포함된 식별 정보(Identifier)를 참조하여, 수신된 프레임이 해당 노드를 위한 것인지 여부를 판단한다. 만일 수신된 프레임이 해당 노드를 위한 것인 경우라면 프레임 필터(510)는 수신된 프레임을 수신용 선입선출기(530)에 저장하지만, 수신된 프레임이 해당 노드를 위한 것이 아닌 경우라면 프레임 필터(510)는 수신된 프레임을 데이터 전송 경로상 직후에 배치된 네트워크 노드로 전송하기 위해 전달용 선입선출기(520)에 저장한다. When a frame is received, the frame filter 510 refers to the identifier included in the header of the frame and determines whether the received frame is for the corresponding node. If the received frame is for the node, the frame filter 510 stores the received frame in the acceptor 530, but if the received frame is not for that node, 510 stores the received frame in the forwarding selector 520 for transmission to the network node disposed immediately after the data transmission path.

디코더(540)는 수신용 선입선출기(530)에 저장된 프레임에서 헤더와 테일을 제거하고, 데이터와 헤더에 포함된 식별 정보를 상위 계층 처리기(550)으로 제공한다.The decoder 540 removes the header and the tail from the frame stored in the reception first-in first-out selector 530 and provides the data and the identification information included in the header to the upper layer processor 550.

상위 계층 처리기(550)는 예를 들어 일반적인 필드버스 시스템의 OSI 7 레이어 중 어플리케이션 레이어 처리부에 해당될 수 있다.The upper layer processor 550 may correspond to, for example, an application layer processing unit of the OSI 7 layer of a general fieldbus system.

인코더(560)는 상위 계층 처리기(550)에 의해 처리된 데이터에 헤더와 테일을 부가하여 데이터 전송 경로상 직후에 배치된 네트워크 노드로 전송할 프레임으로 재구성한 후, 전송용 선입선출기(570)에 재구성된 프레임을 저장한다.The encoder 560 adds a header and a tail to the data processed by the upper layer processor 550 and reconstructs the frame into a frame to be transmitted to a network node disposed immediately after the data transmission path and then transmits the frame to the transmission first- And stores the reconstructed frame.

포워드 스위치(580)는 전달용 선입선출기(520) 및 전송용 선입 선출기(570)에 저장된 프레임들에 대해 각 프레임의 헤더에 저장된 우선순위 정보를 참조하여 우선순위가 높은 프레임순으로 데이터 전송 경로상 직후에 배치된 네트워크 노드로 프레임 전송한다. 이때, 포워드 스위치(580)는 스위칭 처리를 수행할 수도 있다.The forward switch 580 refers to the priority information stored in the header of each frame with respect to the frames stored in the transfer first-in first-out selector 520 and the transfer first-in-first-out selector 570, And transmits the frame to the network node immediately after the route. At this time, the forward switch 580 may perform switching processing.

이하, 프레임 처리기의 동작에 대해 간략히 설명한다.Hereinafter, the operation of the frame processor will be briefly described.

프레임 처리기의 프레임 필터(510)는 수신한 프레임의 헤더에 포함된 식별 정보(Identifier)를 참조하여 수신된 프레임이 해당 노드에 대한 것인지를 판단한 후, 해당 노드에 대한 프레임인 경우라면 수신용 선입선출기(530)를 통해 디코더(540)로 제공한다. 디코더(540)로 제공된 프레임은 바이트 디스터핑(Byte Destuffing) 등의 과정을 수행한 후 상위 계층 처리기(550)로 제공된다. 그러나 만일 수신된 프레임이 해당 노드에 대한 것이 아닌 것으로 판단되면, 해당 프레임은 전달용 선입선출기(520)를 통해 포워드 스위치(580)로 전달된다. The frame filter 510 of the frame processor determines whether the received frame is for the corresponding node by referring to the identification information included in the header of the received frame, and if the received frame is a frame for the corresponding node, (530) to the decoder (540). The frame provided to the decoder 540 is provided to the upper layer processor 550 after performing a process such as byte destuffing. However, if it is determined that the received frame is not for the node, the frame is forwarded to forward switch 580 via forwarding selector 520 for forwarding.

포워드 스위치(580)는 상위 계층 처리기(550)에 의해 처리되고, 인코더(560)에 의해 바이트 스터핑 등의 처리가 수행된 프레임이 저장된 전송용 선입선출기(570)와 전달용 선입선출기(520)에 저장된 프레임 중에서 우선순위가 높은 프레임을 우선하여 전송한다.The forward switch 580 is processed by the upper hierarchical processor 550 and is supplied to the transmission first-in-first-out selector 570 and the transfer first-in-first-out selector 520 The frame having the highest priority is preferentially transmitted.

 만일 전송용 선입선출기(570)와 전달용 선입선출기(520)에 저장된 프레임들의 우선순위가 동일한 경우라면 포워드 스위치(580)는 예를 들어 전달용 선입선출기(520)에 저장된 프레임을 우선하여 전송하도록 설정될 수도 있다.If the priority of the frames stored in the transmission first selector 570 and the transmission first selector 520 is the same, the forward switch 580 selects the frame stored in the transmission selector 520, for example, And transmit the data.

그러나 만일 포워드 스위치(580)가 스위칭 가능하도록 설정된 임의의 프레임을 전송하는 중에, 우선순위가 높은 프레임이 전송용 선입선출기(570) 및/또는 전달용 선입선출기(520)에 저장되면, 포워드 스위치(580)는 현재 전송중인 프레임의 전송을 중지하고 프레임 테일을 우선 전송한 후, 저장된 높은 우선순위의 프레임을 전송한다. However, if a high priority frame is stored in the transmission first-in-first-out selector 570 and / or the transmission first-in-first-out selector 520 during transmission of any frame for which the forward switch 580 is set to be switchable, The switch 580 stops transmission of the currently transmitted frame, transmits the frame tail first, and then transmits the stored high priority frame.

여기서 프레임 테일의 전송은 전송이 중지된 프레임이 전송 완료에 의한 것이 아님을 데이터 전송 경로상의 네트워크 노드가 인식할 수 있도록 하기 위함이며, 또한 이번에 몇 바이트를 전송했음을 네트워크 노드가 인식할 수 있도록 하기 위함이다. 네트워크 노드는 프레임 테일에 포함된 크기 정보를 이용하여 프레임 정상 여부에 대한 판단이 가능하며, 프레임이 스위칭 되었을 때 크기 정보들을 합하여 해당 프레임이 가져야 하는 크기와 비교함으로써 프레임 정상 여부에 대한 판단도 가능하다.Here, the frame tail is transmitted so that the network node on the data transmission path can recognize that the frame in which the transmission is stopped is not due to the completion of the transmission. Also, in order to allow the network node to recognize how many bytes have been transmitted to be. The network node can determine whether the frame is normal by using the size information included in the frame tail. When the frame is switched, the network node can determine whether the frame is normal by comparing the size information with the size information of the corresponding frame .

높은 우선순위의 프레임 전송이 완료되면, 포워드 스위치(580)는 전송이 중지된 프레임에 대한 헤더를 우선 전송한 후 전송이 중지된 이후부터의 잔여 데이터 전송을 재개한다. 전송을 재개하고 잔여 데이터를 전송하는 경우, 잔여 데이터에 부가되는 헤더에는 이전의 특정 프레임과 연결되어야 한다는 정보(connection)가 포함되어야 한다.When the high priority frame transmission is completed, the forward switch 580 first transmits the header for the frame in which the transmission is stopped, and resumes the remaining data transmission after the transmission is stopped. When resuming transmission and transmitting the residual data, the header added to the residual data should include a connection to be associated with the previous specific frame.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 처리기의 프레임 처리 과정을 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a frame process of a frame processor according to an embodiment of the present invention.

도 6의 RX는 수신되는 프레임을 나타내고, FF는 해당 노드로 전송된 프레임이 아니므로 전달용 선입선출기(520)로 전달되는 프레임을 나타내며, SF는 해당 노드로 전달된 프레임을 나타내고, DF는 디코더(540)에 의해 디스터핑(Destuffing) 된 후 분리된 프레임 중 상호 연결되어야 하는 프레임이 연결 처리되어 상위 계층 처리기(550)로 전달되는 프레임을 나타낸다.In FIG. 6, RX denotes a frame to be received, FF denotes a frame transmitted to the forwarding selector 520 since it is not a frame transmitted to the corresponding node, SF denotes a frame delivered to the corresponding node, A frame that is destuffed by the decoder 540 and is connected to a frame to be interconnected and transmitted to the upper layer processor 550. [

또한 S는 분리자(Seperator)를 나타내고, H는 헤더를 나타내며, D는 데이터를 나타내고, T는 테일을 나타낸다. 굵은 실선 박스의 프레임은 스위칭이 불가능한 프레임을 나타내고, 굵은 외곽 점선 박스의 프레임은 스위칭이 가능한 프레임을 나타내며, 굵은 외곽 점선 박스 및 실선 구분된 프레임은 선입선출기에 저장된 프레임을 나타낸다. S denotes a separator, H denotes a header, D denotes data, and T denotes a tail. A frame of a bold solid line box indicates a frame that can not be switched, a frame of a thick outline dotted line box indicates a frame capable of switching, a thick outline dotted box and a solid line segment indicate a frame stored in the first-in first-out selector.

또한, 도시된 HS1은 헤더(H)이고, 연결 정보(Connection)가 시작(S, Start)이며, 우선순위(Priority)가 1임을 나타낸다. 마찬가지로, TE1과 TC2는 테일(T)이고 연결 정보(Connection)가 각각 종료(E, End) 또는 연결(C, Connected)이며, 우선순위(Priority)가 각각 1 또는 2임을 나타낸다.In addition, HS1 shown in the figure is a header H, and indicates that connection information is connection start (S, Start) and priority is 1. Likewise, TE1 and TC2 indicate the tail (T) and the connection information (Connection) is the end (E, End) or the connection (C, Connected) and the priority is 1 or 2 respectively.

도시된 바와 같이, 디코더(540)는 수신되어 수신용 선입선출기(530)에 저장된 프레임의 헤더를 참조하여 독립된 하나의 프레임이라면 이에 상응하는 데이터를 상위 계층 처리기(550)로 전달하지만, 해당 프레임이 다른 프레임과 연결된 것이라면 해당 프레임들을 하나의 프레임으로 재구성한 후 이에 상응하는 데이터를 상위 계층 처리기(550)로 전달하는 특징을 가진다.As shown in the figure, the decoder 540 refers to the header of the frame received and received by the receiver selector 530, and if the frame is one independent frame, the decoder 540 transmits the corresponding data to the upper layer processor 550, And transmits the corresponding data to the upper layer processor 550. The upper layer processor 550 receives the data from the upper layer processor 550,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 처리기의 우선순위에 따른 프레임 처리 과정을 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating a frame process according to a priority order of a frame processor according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 디코더(540)가 수신용 선입선출기(530)에 저장된 프레임들간에 연결 관계를 가지는 프레임(즉, 조각난 프레임)을 상호 연결하여 완전한 프레임으로 재구성한 후 상위 계층 처리기(550)로 전달함을 알 수 있다. Referring to FIG. 7, the decoder 540 reconfigures a complete frame by interconnecting frames (i.e., fragmented frames) having a connection relationship between frames stored in the reception first-in-first-out selector 530, ). ≪ / RTI >

또한, 도 7을 참조하면, 우선순위가 높은(즉, 우선순위를 지칭하는 숫자가 낮은) 프레임이 우선하여 수신함을 확인할 수 있다. 다시 말하여, 데이터 전송 경로상에서 직전에 배치된 노드가 우선순위가 높은 데이터를 먼저 전송함으로 확인할 수 있다. Referring to FIG. 7, it can be confirmed that a frame having a higher priority (that is, a lower number indicating a priority) is received first. In other words, the nodes arranged immediately before on the data transmission path can confirm the high-priority data by first transmitting them.

즉, SF(즉, 수신용 선입선출기(530)에 저장되는 프레임)를 참조하면, 두번째 프레임인 우선순위 3의 프레임이 수신되는 중에, 우선순위 3의 프레임 수신이 중지되고(C라는 연결정보를 가지는 테일 참조) 우선순위 2인 프레임이 수신되고 있다. 이는 해당 노드로 프레임을 전송하는 데이터 전송 경로상에서 직전에 배치된 네트워크 노드에서 우선순위 2인 프레임(즉, 세번째 프레임)이 발생되어 높은 우선순위를 가지는 프레임을 먼저 전송하기 위해 우선순위가 낮은 프레임 전송을 중지하였기 때문이다. In other words, referring to the SF (i.e., the frame stored in the first-in-first-out selector 530), the reception of the frame of priority 3 is stopped while the frame of priority 3, which is the second frame, The frame having priority 2 is being received. In this case, a priority 2 frame (i.e., a third frame) is generated in a network node immediately preceding the data transmission path for transmitting a frame to the corresponding node, so that a low priority frame transmission .

마찬가지로, 세번째 프레임인 우선순위 2의 프레임이 수신되는 중에, 우선순위 2의 프레임 수신이 중지되고(C라는 연결정보를 가지는 테일 참조) 우선순위 1인 프레임이 수신되고 있다. 이 역시, 데이터 전송 경로상에서 직전에 배치된 네트워크 노드에서 우선순위 1인 프레임(즉, 네번째 프레임)이 발생되어 높은 우선순위를 가지는 프레임을 먼저 전송하기 위해 우선순위가 낮은 프레임 전송을 중지하였기 때문이다. Similarly, while the frame of priority 2, which is the third frame, is received, the reception of the frame of priority 2 is stopped (see the tail having the connection information of C) and the frame of priority 1 is being received. This is also because the priority 1 frame (i.e., the fourth frame) is generated in the network node immediately preceding the data transmission path and the low priority frame transmission is stopped to transmit the high priority frame first .

이후, 전송이 중지되었던 프레임들이 우선순위가 높은 순서로 각각 수신되어 수신용 선입선출기에 저장되고, 디코더(540)에 의해 불완전한 프레임들이 하나의 프레임으로 재구성처리되어 상위 계층 처리기(550)로 전달하며, 하나의 프레임으로 재구성된 데이터는 상위 계층 처리기(550) 등의 처리가 완료된 후 포워드 스위치(580)를 통해 데이터 전송 경로상에서 직후에 배치된 노드로 전송된다. Thereafter, the frames for which transmission has been stopped are received in the order of higher priority, respectively, and stored in the receiving input selector. The decoder 540 reconstructs incomplete frames into one frame and transfers the frames to the upper layer processor 550 , The reconstructed data in one frame is transmitted to the node immediately disposed on the data transmission path through the forward switch 580 after the processing of the upper layer processor 550 or the like is completed.

데이터 전송 경로상에서 직후에 배치된 노드로 프레임을 전송하는 과정에서 전송중인 프레임보다 우선순위가 높은 프레임이 발생되면 해당 프레임의 전송이 스위칭 처리될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.If a frame having a higher priority than a transmitting frame is generated in the course of transmitting a frame to a node immediately disposed on a data transmission path, transmission of the corresponding frame can be switched.

상술한 통신 네트워크 시스템의 실시간 프레임 스위칭 방법은 디지털 처리 장치에 내장되거나 설치된 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 당연하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 디지털 처리 장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 디지털 처리 장치에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.It is a matter of course that the real-time frame switching method of the communication network system described above may be performed by an automated procedure in a time series sequence by a built-in or installed program in the digital processing apparatus. The codes and code segments that make up the program can be easily deduced by a computer programmer in the field. In addition, the program is stored in a computer readable medium readable by the digital processing apparatus, and is read and executed by the digital processing apparatus to implement the method. The information storage medium includes a magnetic recording medium, an optical recording medium, and a carrier wave medium.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

510 : 프레임 필터 520 : 전달용 선입선출기
530 : 수신용 선입선출기 535 : 프레임 처리부
540 : 디코더 550 : 상위 계층 처리기
560 : 인코더 570 : 전송용 선입선출기
580 : 포워드 스위치
510: frame filter 520: first-in-first-out transmitter
530: First-in-first-out selector 535:
540: Decoder 550: Upper layer processor
560: Encoder 570: First-in-first-out transmitter
580: Forward switch

Claims (10)

통신 네트워크 시스템에 있어서,
프레임 송수신을 위한 데이터 전송 경로를 형성하기 위해 순차적으로 연결되는 복수의 네트워크 노드를 포함하되,
하나 이상의 네트워크 노드는,
데이터 전송 경로상에서 직전에 배치된 네트워크 노드로부터 수신된 프레임이 해당 네트워크 노드를 수신지로 하는 것인지를 판단하고, 판단 결과에 따라 수신용 선입선출기 또는 전달용 선입 선출기로 전달하는 프레임 필터;
상기 수신용 선입선출기에 저장된 프레임을 지정된 방식에 따라 처리하여 전송용 선입선출기로 전달하는 프레임 처리부; 및
상기 전달용 선입선출기 및 상기 전송용 선입선출기에 저장된 프레임을 우선순위 기반으로 데이터 전송 경로상에서 직후에 배치된 네트워크 노드로 전송하는 포워드 스위치를 포함하는 통신 네트워크 시스템.
In a communication network system,
A plurality of network nodes sequentially connected to form a data transmission path for frame transmission / reception,
The one or more network nodes,
A frame filter for determining whether a frame received from a network node arranged immediately before on the data transmission path is a destination of the corresponding network node and delivering the frame to a receiving first selector or a forward selector according to a determination result;
A frame processing unit for processing the frame stored in the first-in, first-out and first-in-first-out to transmit to the first-in-first-out for transmission; And
And a forward switch for transmitting the frames stored in the first-in first-out for delivery and the first-in first-out for transmission to a network node disposed immediately after the data transmission path based on priority.
제1항에 있어서,
상기 포워드 스위치는 낮은 우선순위의 제1 프레임을 전송하는 중에 높은 우선순위의 제2 프레임이 발생된 경우, 상기 제1 프레임의 전송을 중지하고 상기 제2 프레임의 전송을 수행한 후 상기 제1 프레임의 잔여 데이터에 대한 전송을 재개하는 스위칭 처리를 수행하는 통신 네트워크 시스템.
The method of claim 1,
The forward switch stops transmitting the first frame and transmits the first frame when the second frame of the high priority occurs while transmitting the first frame of low priority. A communication network system that performs a switching process to resume transmission of the remaining data of the.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 프레임은 프레임 연결 여부에 관한 정보(Connection), 스위칭 가능 여부에 관한 정보(Switching), 해당 프레임의 우선순위에 관한 정보(Priority) 및 송수신 메시지를 구별하기 위한 식별 정보(Identifier) 중 하나 이상이 포함된 헤더를 가지는 통신 네트워크 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
The frame includes at least one of information relating to connection or non-connection of a frame, switching information about switchingability, information about a priority of a corresponding frame, and identification information for distinguishing a transmission / reception message A communication network system having an embedded header.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 프레임은 프레임 연결 여부에 관한 정보(Connection)와 프레임 또는 데이터의 크기 정보(Size) 중 하나 이상이 포함된 테일을 가지는 통신 네트워크 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the frame has a tail including at least one of information relating to frame connection or connection and size information (size) of a frame or data.
제4항에 있어서,
하나의 프레임이 분리 전송되도록 스위칭 처리된 경우, 전송 재개된 잔여 데이터에 상응하는 테일에 포함되는 크기 정보(Size)는 상기 잔여 데이터의 크기를 나타내는 정보인 통신 네트워크 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein size information included in a tail corresponding to remaining data resumed from transmission is information indicating a size of the residual data when switching processing is performed so that one frame is separately transmitted.
제2항에 있어서,
상기 프레임 처리부는 상기 스위칭 처리에 의해 불완전하게 분리된 프레임이 존재하는 경우, 하나의 완전한 프레임으로 결합한 후 지정된 처리를 수행하는 통신 네트워크 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the frame processing unit combines the incompletely separated frames by the switching processing into one complete frame, and then performs the specified processing.
제1항에 있어서,
상기 프레임은 헤더, 데이터 및 테일로 구성되고,
상기 데이터는 COBS(Consistent Overhead Byte Stuffing), 비트 스터핑(Bit stuffing) 및 바이트 스터핑(Byte stuffing) 중 어느 하나로 스터핑 처리되는 통신 네트워크 시스템.
The method of claim 1,
Wherein the frame comprises a header, data and a tail,
Wherein the data is stuffed into one of COBS (Consistent Overhead Byte Stuffing), bit stuffing, and byte stuffing.
제7항에 있어서,
상기 프레임 처리부는 스터핑 처리된 데이터를 디스터핑(Destuffing)하는 디코더와, 소정의 처리가 완료된 데이터를 다시 스터핑 처리하는 인코더를 포함하는 통신 네트워크 시스템.
The method of claim 7, wherein
Wherein the frame processing unit includes a decoder for destuffing the stuffed data, and an encoder for stuffing the processed data again.
제1항에 있어서,
상기 포워드 스위치는 상기 전달용 선입선출기 및 상기 전송용 선입선출기에 각각 저장된 프레임이 동일한 우선순위를 가지는 경우, 상기 전달용 선입선출기에 저장된 프레임을 우선 전송하는 통신 네트워크 시스템.
The method of claim 1,
And the forward switch preferentially transmits the frames stored in the first-in, first-out and first-out-first-outs when the frames stored in the first-in, first-out and first-out first-outs have the same priority.
제1항에 있어서,
상기 복수의 네트워크 노드는 이더넷 기반의 통신 네트워크를 구성하도록 상호 연결되는 통신 네트워크 시스템.
The method of claim 1,
Wherein the plurality of network nodes are interconnected to configure an Ethernet-based communication network.
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