KR0170495B1 - 가상토큰버스 통신망의 매체접근 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가상토큰버스 통신장의 매체접근 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 다수의 노드, 통신망 관리기, 버스중계기, M-bus, D-bus 등을 포함하여 구성되어 각 노드간의 데이타 전송을 위해 가상토큰버스 방식을 이용하는 통신망에 있어서, 상기 노드들이 순환 데이지체인으로 구성되어 이 순환 데이지 체인의 가장 높은 우선순위를 가상토큰의 이동에 따라 각 노드에 순환시켜 모든 노드에게 공정한 버스점유 기회를 부여하고 또한 전송할 메세지를 가지는 노드간의 메세지 전송이 한 번의 스위치오버 시간으로 이루어질 수 있는 매체 접근 제어장치를 더 포함하여 구성되어, 가상토큰버스 통신망에서 매체에 대한 접근제어시 전송할 메세지를 가지는 두 노드 사이에 버스점유기회를 전달하는데 있어서, 순환 데이지 체인(cyclic-daisy-chain)을 이용하여 두 노드의 버스중재주소에 상관없이 항상 한 번의 가상토큰 전달시간이 걸리도록 하여 통신망의 성능 측도인 버스전송주기를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

가상토큰버스 통신망의 매체접근 제어장치 및 그 방법

제1도는 본 발명에 의한 순환 데이지체인방법을 사용한 가상토큰 버스 통신망의 블럭 구성도.

제2도는 본 발명에 의한 순환 데이지체인을 이용한 매체접근제어장치의 기능 블럭 구성도.

제3도는 상기 제2도의 순환 데이지 체인의 우선순위 제어기의 기능 블록 구성도.

제4도는 상기 제3도의 순환 데이지체인의 우선순위 제어기에 대한 입출력 진리표.

제5도는 본 발명에 따른 순환 데이지체인을 이용한 가상토큰버스 통신망의 매체접근제어 프로토콜에 대한 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 이중화된 통신망의 A측 통신망 관리기

101 : 이중화된 통신망의 B측 통신망 관리기

110 : 통신망 관리기 이중화 제어신호

120 : 노드

130,131 : 통신망 관리기와 노드 사이의 유지보수 관리버스(M-bus)A, B

140 : 노드와 프로세서/브리지와의 메세지 전송 링크

150, 151 : 노드간 메세지 교환을 위한 병렬 데이타 버스(D-bus)A, B

160 : 이중화된 통신망의 분리/확장 기능을 수행하는 버스중계기

170,171 : 통신망 관리기가 버스중계기의 동작을 제어하는 버스중계기 제어신호A, B

180 : 각 노드의 매체접근제어를 위한 순환 데이지체인

181,182 : 순환 데이지체인의 우선 순위를 제어하는 제어신호 PC(A), PC(B)

200 : 증가 카운터

201 : 버스의 전송주기를 제어하는 프레임 동기신호(FRS^*)

202 : 증가카운터의 초기값을 설정하는 신호

203 : 버스의 점유(사용)여부를 확인하기 위한 신호(AST_IN^*)

204 : 증가카운터의 값을 증가시키는 카운터 클럭(ASTCLK)

210 : 가상토큰발생기

211 : 노드의 버스중재주소

220 : 버스충돌제어기

221 : 버스의 충돌을 방지하는 버스충돌 방지신호(COLCON^*)

230 : 매체접근 및 순환 데이지체인 우선순위제어기

231 : 전송할 메세지의 존재여부를 나타내는 신호(Noempty^*)

232 : 버스점유(사용)를 나타내는 신호(AST_OUT^*)

300 : 순환 데이지체인 우선순위제어기

301 : 순환 데이지체인 우선순위 제어신호

302 : 순환 데이지체인 입력(CDI)

303 : 순환 데이지체인 출력(CDO)

304 : 가상토큰 신호

305 : 전송할 메세지의 존재여부를 나타내는 신호(Noempty^*)

306 : 앞 노드의 순환 데이지체인의 출력(P_CDO)

본 발명은 가상토큰버스 통신망(virtual token bus network)의 매체접근 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 특히 가상토큰버스 통신망에서 매체에 대한 접근제어시 전송할 메세지를 가지는 두 노드 사이에 버스점유기회를 전달하는데 있어서, 순환 데이지체인(cyclic-daisy-chain)을 이용하여 두 노드의 버스중재주소에 상관없이 항상 한 번의 가상토큰 전달시간이 걸리도록 하여 버스전송주기를 최소화할 수 있도록 하는 가상토큰버스 통신망의 매체접근 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 토큰버스 프로토콜에서는 망에 연결된 각 노드에게 공정하게 버스를 점유할 수 있도록 버스를 점유할 수 있는 권한을 표시하는 토큰 프레임을 순차적으로 각 노드에게 전달한다.

그러나, 상기 토큰버스 프로토콜은 연결된 노드 수가 많아지거나 전송하는 메세지가 짧은 경우, 실제메세지 전송보다 토큰 프레임의 전송으로 인하여 오버헤드 문제가 유발되어 버스의 성능을 저하시키는 요인이 되어 왔다.

따라서, 가상토큰버스 통신망에서는 상기의 문제를 해결하기 위하여 실제 토큰 프레임을 사용하지 않고, 토큰 신호를 가상토큰으로 사용하였다.

즉, 상기의 가상토큰을 사용하는 종래의 가상토큰버스 통신망에서의 매체 접근 제어 프로토콜인 사이클릭 폴링(cyclic polling) 방식의 매체접근 제어 방법의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.

1) 가상토큰버스 통신망에서 각 노드는 1부터 n까지 고유의 버스중재주소를 가진다.

2) 가상토큰은 노드의 버스중재주소에 따라 순차적으로 전달된다.

3) 가상토큰을 가진 노드는 버스를 점유하여 메세지 전송을 한다.

4) 가상토큰을 가진 노드가 버스를 점유하여 메세지 전송을 마친 후 가상 토큰은 다음 버스중재주소를 가지는 노드에게 전달된다.

5) 상기 1), 2), 3), 4)과정을 반복하여 매체(버스)접근 제어가 수행된다.

상기와 같은 방법에서는 버스를 점유하여 메세지 전송을 마친 후 다음 노드에게 가상토큰을 전달하므로서 전송할 메세지를 가지는 노드의 버스중재주소가 현재 전송중인 노드의 버스중재주소와 멀리 떨어져 있을 경우 가상토큰을 이전하는데 많은 시간이 요구된다.

즉, 현재 버스에 메세지를 전송중인 임의의 노드 i의 버스중재주소가 i이고, 다음 전송할 메세지를 가지는 노드 j의 버스중재주소가 i+k인 경우, 노드 j가 버스를 사용하기 위해서는 노드 i가 메세지 전송을 마친 후 가상토큰을 버스중재주소가 i+1‥‥‥i+k인 노드까지 전달하기 위한 k 번의 가상토큰 전달시간, 즉 스위치오버시간이 걸리게 된다.

따라서, 이러한 가상토큰의 이전에 따른 오버헤드로 인하여 버스의 성능을 저하시키게 된다.

또한, 상기 방법의 단점을 개선하기 위하여 가상토큰을 가진 노드가 버스를 점유하여 메세지 전송을 시작하면 곧 바로 가상토큰을 다음 노드로 전달하여 전송할 메세지를 가지는 노드가 가상토큰을 예약했다가 현재 버스를 점유하여 메세지 전송중인 노드가 메세지 전송을 마친 후 곧 바로 버스를 점유하여 메세지 전송을 할 수 있게 하는 가상토큰 예약 기능을 가진 매체접근 제어 방법이 있다.

상기 예약 기능을 갖는 매체접근 제어방법의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.

1) 가상토큰버스 통신망에서 각 노드는 1부터 n까지 고유의 버스중재주소를 가진다.

2) 가상토큰은 노드가 가지는 버스중재주소에 따라 순차적으로 전달된다.

3) 가상토큰을 가진 노드는 버스를 점유하여 메세지 전송을 한다.

4) 가상토큰을 가진 노드가 버스를 점유하여 메세지 전송을 시작하면 가상토큰은 다음 버스중재주소를 가지는 노드에게 전달된다.

5) 가상토큰을 가진 노드가 전송할 메세지가 없으면 다음 노드로 가상토큰이 곧바로 전달되며, 전송할 메세지를 가지면 가상토큰을 예약한다.

그리고 나서, 현재 버스를 점유하여 메세지를 전송중인 노드가 메세지 전송을 마치면 가상토큰을 예약한 노드가 곧바로 버스를 점유하여 메세지 전송을 시작한다.

4) 상기 1), 2), 3)과정을 반복하여 매체(버스) 접근제어가 수행된다.

이러한 가상토큰 예약 기능을 가진 매체접근 제어방법을 통하여 가상토큰 버스 통신망의 버스의 성능을 향상시킬 수 있다.

그러나, 상기의 방법도 메세지를 전송하는 시간에 따라 가상토큰이 전달될 수 있는 노드의 수가 제한되므로 현재 전송중인 노드의 버스중재주소와 다음 전송할 메세지를 가지는 노드의 버스중재주소의 차이가 클 경우 개선 효과가 적다.

한 노드가 전송을 시작하여 전송을 마치는 기간 동안 다음 전송할 메세지를 가지는 노드가 예약되지 않으면 가상토큰은 사이클릭 폴링 방식에서와 같이 해당 노드까지 순차적으로 전달되어야 한다.

그러므로 전송할 메세지를 가지는 노드의 위치, 즉 버스중재주소에 따라 가상토큰 전달을 위한 스위치 오버시간에 대한 오버헤드 문제가 발생되어 버스의 성능 향상에는 한계를 가지고 있다.

예컨대, 버스중재주소가 i인 노드가 메세지를 전송하는 시간(βi)동안 가상토큰은 이웃한 두 노드간 가상토큰을 전달하는 시간인 스위치 오버시간(S)으로 나눈 값(βi/s)에 해당하는 노드 수 만큼 가상토큰은 전달될 수 있다.

그러나, 전송할 메세지를 가지는 노드의 위치인 버스중재주소가 가상토큰이 전달될 수 있는 거리 보다 먼 곳(jβi/s)에 있으면 버스중재주소 i+βi/s 를 가지는 노드에서부터 버스중재주소가 j인 노드까지 가상토큰은 순차적으로 전달되어 가상토큰을 받고서 메세지를 전송하게 된다.

따라서 망의 트래픽이 적은 경우 전송할 메세지를 가지는 노드의 위치에 따라 가상토큰 전달을 위한 스위치 오버시간의 오버헤드가 존재하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 순환 데이지체인 방법을 이용하여 가상토큰버스 통신망에서 매체에 대한 접근제어시 전송할 메세지를 가지는 두 노드 사이에 버스점유기회를 전달하는데 있어서 두 노드의 버스중재주소에 상관없이 항상 한 번의 가상토큰 전달시간, 즉 스위치오버시간이 걸리도록 하여 버스전송주기(bus cycle time)를 최소화할 수 있는 가상 토큰버스 통신망의 매체접근 제어장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 다수의 노드, 통신망 관리기, 버스중계기, M-bus, D-bus 등을 포함하여 구성되어 각 노드간의 메세지 전송을 위해 가상토큰버스 방식을 이용하는 통신망에 있어서, 상기 노드들이 순환 데이지체인으로 구성되어 이 순환 데이지체인의 가장 높은 우선 순위를 가상토큰의 이동에 따라 각 노드에 순환시켜 모드 노드에게 공정한 버스점유기회를 부여함으로써 노드간의 메세지 전송이 한 번의 스위치오버 시간으로 이루어질 수 있는 매체접근 제어장치를 더 포함하여 구성되는 데에 있다.

본 발명의 부가적인 특징은, 순환 데이지체인을 이용한 가상토큰버스 통신망에 있어서, 프레임 동기신호가 유효한 경우 각 노드의 증가카운터 값이 '0'으로 초기화되고, 카운터 클럭(ASTCLK)에 따라 증가카운터의 값이 증가되는 동작을 수행되는 제1과정과; 각 노드가 현재의 증가카운터의 값이 자신의 버스중재주소와 일치하는지를 비교하고 버스충돌여부를 확인하는 제2과정과; 상기 제2과정에서 증가카운터의 값과 버스중재주소가 일치하는 경우 노드가 가상토큰을 점유하고, 버스충돌이 발생되지 않는 경우 순환 데이지체인에서 가장 높은 우선순위를 가지도록 순환 데이지체인을 재구성하는 제3과정과; 상기 제3과정의 수행 이후, 전송할 메세지의 존재여부와 버스의 사용여부를 확인하여 전송할 메세지가 존재하고, 버스가 다른 노드에 사용되고 있지 않는 경우라고 판단되면 버스에 메세지를 전송하는 제4과정과; 상기 제3과정의 수행 이후, 전송할 메세지의 존재여부와 버스의 사용여부를 확인하여 전송할 메세지가 존재하지 않으면 순환 데이지체인에서 전송할 메세지를 가지는 다른 노드가 버스를 사용할 수 있도록 순환 데이지체인의 출력단을 입력단의 입력값으로 구동하고, 버스가 사용중이라고 판단되면 대기한 후에 메세지를 전송하는 제5과정을 포함하여 수행되는 데에 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 매체접근 제어장치 및 그 제어방법을 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 순환 데이지체인 방법을 이용한 매체접근제어 프로토콜을 간략히 설명하면, 각 노드에 순차적으론 가상토큰을 전달하여 공정한 버스 점유기회를 부여한다.

그러나, 가상토큰을 가진 노드가 전송할 메세지가 없으면 곧바로 다음 노드에게 가상토큰을 전달하지 않고 순환 데이지체인 방법을 통하여 전송할 메세지를 가진 다른 노드에게 버스점유기회를 양도하여 해당 노드가 메세지 전송을 마친 후 다음 노드에게 가상토큰을 전달한다.

또한, 순환 데이지체인을 통하여 다음 전송할 메세지를 가진 노드의 버스 중재주소와 상관없이 한 번의 스위치오버시간에 버스를 사용할 수 있게 한다.

즉, 버스에 연결된 노드 중에 전송할 메세지를 가진 노드에 대해서만 스위치 오버시간이 요구되도록 순환 데이지 체인기법을 통하여 전송할 메세지를 갖지 않은 노드에 대한 스위치 오버시간을 배제하였다.

따라서 실시간 통신망의 성능에 큰 영향을 미치는 노드간 스위치오버시간을 최소화하여 버스 이용률을 높이고 메세지 평균대기시간을 최소화한다.

제1도는 본 발명의 매체접근 제어 프로토콜이 적용되는 가상토큰버스 통신망의 구조도이다.

제1도에서 통신망의 유지보수 및 D-bus에 대한 버스중재에 필요한 신호들을 제공하는 기능을 수행하는 통신망 관리기(A)(100),(B)(101)는 신뢰성을 위하여 이중화로 구성되며, 이중화 제어신호(110)를 사용하여 동작/대기 모드로 운용된다.

통신망에 연결된 각 프로세서 장치에 대한 메세지 통신 경로를 제공하는 노드(120)는 프로세서와의 통신링크인 U-link 로부터 수신된 HDLC 형태의 메세지 프레임을 D-bus로 전송하며, D-bus로부터 수신한 메세지 프레임을 U-link로 송신하는 기능을 가진다.

노드(120) A₁B₁, A₂과 B₂‥‥, A_n과 B_n을 서로 이중화로 구성하여 통신 경로의 고장으로 인한 메세지 전송의 단절이 없도록 하며, 각 노드는 1에서 n까지의 유일한 버스중재주소를 가진다.

상기 각 노드들에 대한 유지보수 채널인 M-bus(A)(130), (B)(131)는 통신망 관리기 및 단위 통신망 내의 모든 노드들과 공통으로 연결되며, 동작 상태의 통신망 관리기가 M-bus의 주체가 되어 각 노드들과 통신한다.

U-link(140)는 통신망 정합장치인 노드와 프로세서(processor) 또는 브리지(Bridge)사이에 데이타 송수신을 위한 링크이며, D-bus (A)(150), (B)(151)는 통신망 노드들간의 데이타 교환을 위한 가상토큰버스(virtual token bus)로서 병렬버스 구조를 가지며 버스중계기(160)를 통한 이중화 구조를 가진다.

또한, 버스중계기 제어신호(A)(170), (B)(171)를 통하여 버스중계기를 제어하여 버스(A)(150) 및 버스(B)(151)에 대하여 두개의 버스를 분리하여 운용하는 독립 모드와 두개의 버스를 하나의 버스로 통합시켜 동작시키는 확장모드로 운용이 가능하도록 하여 버스 장애에 대한 신뢰성 및 버스의 확장성을 가진다.

상기 D-bus(A)(150), (B)(151)를 구성하는 신호는 병렬 데이타를 나타내는 DATA, 데이터 전송을 위한 데이터 전송 클럭 신호인 BRCLK, D-bus로 데이타 전송을 위하여 D-bus를 점유하고 전송중을 나타내는 신호인 AST(assert)^*, 각 노드의 증가카운터를 구동하는 기준 클럭인 ASTCLK(assert clock), D-bus의 버스전송주기를 제어하는 버스 동기 신호인 FRS(frame synchronization)^*등으로 구성되어 있으며, 전송시 신뢰도를 높이도록 각 신호들은 삼중화되어 있다.

또한, 버스의 신뢰성을 고려하여 버스접근제어 기능을 각 노드에 분산하 분산 매체접근 제어방법을 가진다.

각 노드에 대하여 순환 데이지체인(cyclic daisy-chain)(180)을 구성하고, 순환 데이지체인의 우선순위를 순환 데이지체인 우선순위 제어신호PC(A)(181), PC(B)(182)로 제어한다.

가상토큰(버스점유기회)을 가지는 노드에게 순환 데이지체인의 가장 높은 우선순위를 부여한다.

즉, 순차적으로 각 노드가 가상토큰을 가질 때마다 순환 데이지체인의 우선 순위를 재구성하는 방법을 사용한다.

순환 데이지체인의 가장 높은 우선순위를 가상토큰의 이동에 따라 각 노드에 순환시켜 모든 노드에게 공정한 버스점유기회를 부여하는 방법이다.

그리고, 모든 노드를 순환 데이지체인으로 구성하므로서 가상토큰을 가진 노드가 전송할 메세지가 없으면, 순환 데이지체인에서 전송할 메세지를 가지는 노드중 우선순위가 높은 임의의 노드가 버스를 점유할 수 있게 한다.

따라서, 임의의 한 노드가 전송을 마친 후 다음 전송할 메세지를 가지는 노드가 메세지를 전송하는데 한번의 스위치오버 시간으로 가능하게 하여 실시간 통신망에서 요구되는 메세지 평균대기시간을 최소화 할 수 있다.

본 발명의 프로토콜의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.

1) 가상토큰은 사이클릭 폴링(cyclic polling)방법에서와 같이 망에 연결된 모든 노드의 버스중재주소에 따라 순차적으로 전달된다.

즉, 버스중재주소 1, 버스중재주소 2‥‥‥ 버스중재주소 N을 가지는 노드 순서로 가상토큰이 전달된다.

2) 가상토큰을 가진 노드는 해당 노드가 순환 데이지체인의 가장 높은 우선순위를 가지도록 한다.

즉, 가상토큰을 가진 노드는 우선순위 제어신호(Priority Control)(181)(182)를 데이지체인의 제어입력으로 선택하고 가상토큰을 가지지 않은 다른 노드는 앞노드의 순환 데이지체인의 출력단(CDO)(184)과 연결된 순환 레이지체인의 입력단(CDI)(183)을 제어입력으로 선택한다.

따라서, 이러한 방법을 통하여 가상토큰을 가진 노드로부터 시작되는 데이지 체인을 구성한다.

3) 가상토큰을 갖지 않은 노드는 순환 데이지체인의 입력단 CDI(183)의 값과 전송할 메세지의 존재여부에 따라 순환 데이지체인의 출력단 CDO(184)의 출력 값을 결정한다.

4) 만약 가상토큰을 가진 노드가 전송할 메세지를 가지고 있지 않으면 전송할 메세지를 가지는 노드중에 순환 데이지체인에서 높은 우선순위를 가지는 노드가 버스를 점유하여 사용한다.

5) 버스를 점유하여 메세지 전송을 마친 후 가상토큰은 다음 버스중재주소를 가지는 노드로 전달된다.

6) 상기와 같은 과정을 반복하여 매체에 대한 접근제어를 수행한다.

제2도는 순환 데이지체인 방법을 사용한 매체접근제어를 수행하는 버스 중재기능의 블럭 구성도이며, D-bus 중재를 위하여 각 노드 내부에 존재한다.

증가카운터부(200)는 버스전송주기를 결정하는 프레임 동기신호(FRS^*)(201)가 유효(FRS^*=Low(0))할 때 증가카운터 값을 '0'으로 초기화(202)한다.

그리고, 버스의 점유상태확인 신호인 AST_IN^*(203)이 버스가 점유상태가 아닌 유휴상태((AST_IN^*=High(1))(203)이면, 증가카운터 값을 증가카운터 구동클럭인 ASTCLK(204)에 따라 1씩 증가시킨다.

가상토큰발생기(210)에서는 노드의 버스중재주소(211)와 증가카운터의 값을 비교하여, 두 값이 일치하면 버스를 점유할 수 있는 권한을 나타내는 가상 토큰신호인 Token^*(212)을 Low(0)로 구동하여 가상토큰(버스점유기회)을 가지며, 버스충돌제어기(220)에서는 버스운용중 새로운 노드가 추가될 때 추가된 노드의 증가카운터 값이 프레임 동기신호에 의해 초기화가 되지 않았을 경우 통신망에서 두개의 노드가 동시에 가상토큰을 가지게 되므로서 버스의 충돌이 발생된다.

이러한 버스충돌을 일어나지 않도록 하기 위하여 새로 추가된 노드에게 새로운 버스전송주기가 시작되는 프레임 동기신호가 유효(FRS^*=Low(0))할 때까지 버스점유를 할 수 없도록 버스충돌 제어신호(COLCON^*)(221)를 Low(0)로 구동하여 버스충돌을 제어하는 기능을 가진다.

매체접근 및 데이지체인 우선순위제어기(230)는 각 노드가 버스에 대한 메세지 전송 시기를 결정하며, 가상토큰신호(212) 및 전송할 메세지의 존재여부를 나타내는 신호인 Noempty^*(231)에 따라 순환 데이지체인을 제어하는 기능을 가진다.

즉, 가상토큰신호(Token^*)가 유효(Token^*=Low(0))하고 전송할 메세지가 존재(Noempty^*=Low(0))하고 버스충돌 제어 신호(COLCON^*)가 버스충돌이 없음(COLCON^*=High(1))을 나타내고 다른 노드가 버스를 점유하여 사용중(AST_IN^*=Low(0))이 아니면 버스점유를 나타내는 신호인AST_OUT^*(232)값을 Low(0)로 구동하고 버스에 메세지 전송을 시각한다.

제3도는 상기 제2도의 버스접근 및 순환 데이지체인 우선순위제어기(230)내의 순환 데이지체인 우선순위 제어기에 대한 기능블럭도를 나타낸다.

상기 순환 데이지체인의 우선순위 제어기(300)는 가상토큰을 가진 노드가 가장 높은 우선순위를 갖도록 순환 데이지체인을 구성하는 기능과 전송할 메세지의 존재여부에 따라 순환 데이지체인의 출력값을 결정하는 기능을 가진다.

상기 순환 데이지체인의 구성 방법은 노드가 가상토큰(304)을 갖게(Token^*=Low(0)) 되면, 우선순위제어 입력단 PC(301)과 순환 데이지체인의 입력단 CDI(302)중 우선순위제어 입력단을 제어입력으로 선택하고, 가상토큰을 갖지 않으면(Token^*=High(1)), 순환 데이지체인에서 앞단의 출력단 P_CDO(307)과 연결된 순환 데이지체인 입력단 CDI(302)을 제어입력으로 선택한다.

전송할 메세지의 존재유무를 나타내는 Noempty^*신호(305)값에 따라 순환 데이지체인의 출력단 CDO(303)의 값을 결정한다.

선택된 입력단 (우선순위제어 입력단(PC) 또는 데이지체인 입력단(CDI))의 값이 'High(1)'이고 메세지가 존재하면 (Noempty^*=Low(1)), 순환 데이지 체인 출력단 CDO을 'Low(0)'로 하여 해당 노드가 순환 데이지체인에서 가장 높은 우선순위를 가지게 되며, 따라서 버스를 사용하고, 선택된 입력단의 값이 'Low(0)'이면 자기의 메세지 존재여부와 상관없이 입력단의 값을 그대로 순환 데이지체인 출력단 CDO로 출력한다.

따라서, 한번의 가상토큰 전달로서 전송할 메세지를 가진 노드의 위치와 상관없이 순환 데이지체인에서 가장 높은 우선순위를 가지게 되는 노드가 메세지 전송을 가능하게 한다.

제4도는 상기 제3도의 순환 데이지체인의 우선순위제어기의 기능 블럭에 대한 진리표(truth table)를 나타낸다.

제5도는 가상토큰버스에서 순환 데이지체인 방법을 사용한 매체접근제어 프로토콜이 수행되는 과정에 대한 순서도이다.

각 노드는 새로운 버스전송주기를 나타내는 신호인 프레임 동기 신호를 확인하여(S500) 신호가 유효한 경우(FRS'=Low(0)), 노드 내부의 증가카운터의 값을 ' 0 '으로 초기화한다(S501).

상기 단계(S500)에서 프레임 동기신호가 유효하지 않는 경우(FRS^*=High(1)), 현재 버스가 다른 노드에 의해 사용되는지의 여부를 확인하여(S502) 만약 버스가 사용중이면, 증가카운터 구동클럭(ASTCLK)이 작동하지 않도록 하여 증가카운터의 값을 현재 값으로 유지하게 한다.

상기 단계(S502)에서 만약 버스가 사용되고 있지 않으면(AST_IN^*=High(1)), 증가카운터의 값을 증가카운터 구동을 위한 기준 클럭(ASTCLK)에 따라 1씩 증가시킨다(504).

이어서, 각 노드는 현재의 증가카운터의 값이 자신의 버스중재주소와 비교하여(S505) 두 값이 일치하면 자신이 가상토큰(버스점유기회)을 가진다.

그러나, 한 버스전송주기 내에 새로운 노드가 실장되었을때 실장된 노드의 초기화되지 않은 증가카운터의 값으로 인하여 발생될 수 있는 버스충돌 발생여부를 확인하여(S506) 버스충돌 방지신호인 COLCON^*의 값이 Low(0)이면(즉, 프레임 동기신호에 증가카운터가 초기화되지 않은 상태로 버스충돌이 발생가능한 경우) 가상토큰을 갖지 않은 노드와 같은 동작을 하게 한다.

상기 단계(S506)에서 버스충돌 방지신호(COLCON^*)값이 High(1)이면(즉, 새로 실장된 노드가 아니고 프레임 동기신호에 증가카운터 값이 초기화된 상태로 버스충돌이 없을 경우), 순환 데이지체인에서 가장 높은 우선순위를 가지도록 순환 데이지체인을 재구성한다(S507).

즉, 순환 데이지체인 제어기에서 우선순위 제어 입력단 PC(181, 182)를 제어입력으로 선택한다.

그리고, 전송할 메세지와 존재여부를 확인하여(S508), 메세지가 존재(Noempty^*=Low(0))하면 순환 데이지체인의 출력단 CDO을 'Low(0)'로 구동(509)하여 다른 노드가 버스를 사용하지 못하도록 한다.

또한, 현재 버스의 사용여부를 확인하여(S510), 버스가 다른 노드에 의해 사용되고 있지 않으면(AST_IN^*=High(1)), 버스점유신호(AST_OUT^*)를 Low(0)로 구동하고 버스에 메세지 전송을 시작한다(S511).

그러나, 버스가 사용중이면 사용이 완료될 때까지 대기한다. 전송할 메세지의 존재여부를 확인하여(S508), 만약 전송할 메세지를 가지고 있지 않으면(Noempty^*=High(1)), 순환 데이지체인에서 전송할 메세지를 가지는 다른 노드가 버스를 사용할 수 있도록 순환 데이지체인의 출력단 CDO를 High(1)로 구동하여(S512) 순환 데이지체인에서 자신보다 하위에 위치하지만 전송할 메세지를 가진 노드가 가징 높은 우선순위를 가질 수 있도록 한다.

가상토큰을 가진 노드는 자신에게 되돌아오는 순환 데이지체인의 입력(CDI)을 확인하여(S513) 그 값이 High(1)이면 즉, 가상토큰버스 통신망에서 전송할 메세지를 가지는 노드가 없으므로 다음 노드로 즉시 가상토큰을 전달한다(즉, 모든 노드의 증가카운터를 재 시작하게 한다).

만약 CDI값이 Low(0)이면 가상토큰버스 통신망에서 임의의 노드가 메세지 전송을 시작한 것으로 판단하고 메세지 전송이 완료(AST_IN^*=High(1))될 때까지 대기한다(S514).

상기 메세지 전송이 완료되면 증가카운터를 재 동작시켜서(S515) 다음 노드로 가상토큰을 전달하기 위하여, 시작에서부터 상기 과정을 반복 수행한다.

그리고 가상토큰을 가지지 않은 노드(Token^*=High(1))는 순환 데이지체인에서 자신의 바로 앞 노드의 순환 데이지체인의 출력신호(P_CDO)와 연결된 자신의 순환 데이지체인의 입력단(CDI)을 체인 제어입력으로 선택하며, 그 값을 확인하여(S516), 그 값이 High(1)이면 앞 노드가 전송할 메세지가 없으므로 자신의 전송할 메세지의 존재여부를 확인하여(S517) 메세지를 가지고 있으면 버스에 메세지 전송과정을 시작한다.

상기 단계(S517)에서 전송할 메세지가 없으면 순환 데이지체인의 출력CDO을 High(1)로 구동하여(S518), 순환 데이지체인에서 자신 보다 낮은 우선 순위를 가지는 노드에게 버스 사용 기회를 양도한다.

만약, 상기 단계(S516)단계에서 자신의 바로 앞 노드의 순환 데이지체인의 출력(P_CDO)과 연결된 순환 데이지체인 입력단(CDI)값이 Low(0)이면 자신보다 우선순위가 높은 노드가 버스를 사용하는 것이므로 순환 데이지체인 출력(CDO)값을 Low(0)로 구동한다(S519).

그리고, 다시 시작에서부터 상기의 과정을 반복 수행한다.

본 발명의 매체접근제어 프로토콜은 상기와 같은 과정을 반복적으로 수행한다.

따라서, 상기와 같은 구성의 매체접근 제어장치 및 그 제어 프로토콜에 의해 본 발명은, 버스의 트래픽량 및 전송할 메세지를 가지는 노드의 버스중재주소에 상관없이 버스의 이용률을 높이고 각 노드의 메세지 평균대기시간을 최소화하여 분산 제어 구조를 가지는 이동 통신 시스템 및 대용량 교환 시스템과 같은 실시간 시스템의 내부 상호연결 통신망에 활용할 수 있다.

또한, 순환 데이지체인 기법을 사용한 매체접근제어 프로토콜을 통하여 가상토큰을 가진 노드가 전송할 메세지가 없을 때, 가상토큰을 가지지 않은 노드가 메세지 전송을 할 수 있게 되며, 또한 한번의 스위치오버 시간에 전송할 메세지를 가진 임의의 한 노드가 메세지 전송이 가능하게 하므로서 버스전송주기를 최소화하여 통신망의 버스 이용률을 높이고 메세지 평균대기 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 다수의 노드, 통신망 관리기, 버스중계기, M-bus, D-bus 등을 포함하여 구성되어 각 노드간의 데이타 전송을 위해 가상토큰버스 방식을 이용하는 통신망에 있어서, 상기 노드들이 순환 데이지체인으로 구성되어 이 순환 데이지체인의 가장 높은 우선순위를 가상토큰의 이동에 따라 각 노드에 순환시켜 모드 노드에게 공정한 버스점유 기회를 부여하며 노드간의 메세지 전송이 한 번의 스위치오버시간으로 이루어질 수 있는 매체접근 제어장치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가상토큰버스 통신망.
2. 제1항에 있어서, 상기 매체접근 제어장치는, 노드가 가상토큰버스를 점유하지 않은 유휴상태에서 카운트되는 증가카운터부와; 노드의 버스중재주소와 상기 증가카운터부의 카운트 값을 비교하여 일치하는 경우 노드가 가상토큰을 점유할 수 있도록 가상토큰신호를 출력하는 가상토큰 발생기와; 버스 운용중 새로운 노드가 추가되는 경우, 버스의 충돌을 방지하기 위해 버스충돌 제어신호에 따라 버스충돌을 제어하는 버스충돌 제어기와; 각 노드의 메세지 전송 시기를 결정하고, 가상토큰신호 및 전송할 메세지의 존재여부를 나타내는 신호에 따라 순환 데이지체인을 제어하는 매체접근 및 데이지체인 우선순위제어기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하은 가상토큰버스 통신망의 매체접근 제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 매체접근 및 데이지체인 우선순위제어기는, 순환 데이지체인 우선순위 제어신호와 앞 노드의 순환 데이지체인의 출력신호를 선택적으로 입력신호로 하고, 전송할 메세지의 존재 여부에 따라 순환 데이지체인의 출력신호가 결정되는 것을 특징으로 하는 가상토큰버스 통신망의 매체접근 제어장치.
4. 제3항에 있어서, 노드가 가상토큰을 가지는 경우에는 우선순위 제어신호를 입력하고, 노드가 가상토큰을 갖지 않는 경우에는 순환 데이지체인에서 앞단의 출력단과 연결된 순환 데이지체인 입력을 제어입력으로 선택하여 전송할 메세지의 존재유무에 따라 순환 데이지체인의 출력신호를 결정함으로써, 임의의 순간에 순환 데이지체인에서 전송할 메세지를 가진 노드보다 우선순위가 높은 노드가 전송할 메세지가 없으면, 우선순위에 따라 높은 우선순위를 가지며 전송할 메세지를 가지는 한 노드가 메세지 전송을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 가상토큰버스 통신망의 매체접근 제어장치.
5. 순환 데이지체인을 이용한 가상토큰버스 통신망에 있어서, 프레임 동기신호가 유효한 경우 각 노드의 증가카운터 값이'0'으로 초기화되고, 카운터 구동 기준 클럭(ASCLK)에 따라 증가카운터의 값이 증가되는 동작을 수행하는 제1과정과; 각 노드가 현재의 증가카운터의 값이 자신의 버스중재주소와 일치하는지를 비교하고 버스충돌여부를 확인하는 제2과정과; 상기 제2과정에서 증가카운터의 값과 버스중재주소가 일치하는 경우 노드가 가상토큰을 점유하고, 버스충돌이 발생되지 않는 경우 순환 데이지체인에서 가장 높은 우선순위를 가지도록 순환 데이지체인을 재구성하는 제3과정과; 상기 제3과정의 수행 이후, 전송할 메세지의 존재여부와 버스의 사용여부를 확인하여 전송할 메세지가 존재하고, 버스가 다른 노드에 사용되고 있지 않는 경우라고 판단되면 버스에 메세지를 전송하는 제4과정과; 상기 제3과정의 수행 이후, 전송할 메세지의 존재여부와 버스의 사용여부를 확인하여 전송할 메세지가 존재하지 않으면 순환 데이지체인에서 전송할 메세지를 가지는 다른 노드가 버스를 사용할 수 있도록 순환 데이지체인의 출력단을 입력단의 입력값으로 구동하고, 버스가 사용중이라고 판단되면 대기한 후에 메세지를 전송하는 제5과정을 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 가상토큰버스 통신망의 매체 제어방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 순환 데이지체인을 이용한 가상토큰버스 방식은, 버스에 연결된 노드 중에 전송할 메세지를 가진 노드에 대해서만 스위치 오버시간이 요구되도록 순환 데이지 체인기법을 통하여 전송할 메세지를 갖지 않은 노드에 대한 스위치 오버시간을 배제하여 실시간 통신망의 성능에 영향을 미치는 노드간 스위치 오버시간을 최소화하여 버스 이용률을 높이고, 메세지 평균 대기시간을 최소화함으로써 분산 제어 구조를 가지는 이동통신 시스템 및 대용량 교환 시스템과 같은 실시간 시스템의 내부 상호연결 통신망에 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는 가상토큰버스 통신망의 매체접근 제어방법.