KR100299039B1 - Apparatus and method for transmitting frame date by lossless compress algorithm in ethernet - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무손실 압축 알고리듬을 통한 프레임 데이터를 전송하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 상위 계층상에서 압축 및 해제 가능한 맥에 프레임을 송신할때 압축 논리를 통해 프레임상의 데이터 필드의 데이터를 무손실 실시간 압축 알고리듬으로 압축한 후 타입 필드에 새로운 타입값을 세팅하여 이 프레임이 압축된 프레임을 표시한 후 맥내에서 헤더부분과 같이 프레임으로 조합되어 송신하게 된다. 한편, 본 발명은 압축 및 해제 가능한 맥은 수신된 프레임의 타입 필드를 읽어서 태그의 상태를 보아 압축 프레임인지 또는 일반 프레임인지를 구분한다. 이때, 압축 프레임일 경우는 압축 해제 논리에 의해 데이터 필드의 압축을 푼 후 상위 계층로 보내고, 일반 프레임일 경우는 그냥 상위 계층로 보낸다.The present invention relates to an apparatus and a method for transmitting frame data through a lossless compression algorithm. When transmitting a frame to a MAC that can be compressed and decompressed on a higher layer, the present invention provides a lossless real-time compression algorithm for data of a data field on a frame through compression logic. After compression, the new type value is set in the type field to display the frame that has been compressed, and then combined into a frame like the header part of the frame and transmitted. Meanwhile, the present invention distinguishes whether a compressible or decompressable MAC is a compressed frame or a general frame by reading a type field of a received frame and viewing a tag state. At this time, in the case of a compressed frame, the data field is decompressed by the decompression logic and then sent to the upper layer.
Description
본 발명은 이더넷에 관한 것으로, 무손실 압축 알고리듬을 통한 프레임 데이터를 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to Ethernet, and to an apparatus and method for transmitting and receiving frame data through a lossless compression algorithm.
일반적으로 맥 프레임(MAC Frame)은 IEEE802.3표준에 의거하여 도 1에 도시된 것과 같이 상위계층 패킷(LLC 또는 TCP/IP)을 수신측 맥으로 오류없이 전달하기 위하여 헤더부분과 정보 영역과 오류검사를 위한 부분으로 구성된다.In general, a MAC frame includes a header part, an information area, and an error in order to transfer an upper layer packet (LLC or TCP / IP) to a receiving MAC without error, as shown in FIG. 1 based on the IEEE802.3 standard. It consists of parts for inspection.
도 1을 참조하면, IEEE802.3 CSMA/CD 표준에서 SA 다음의 2바이트의 영역(length)은 맥 프레임의 정보영역의 길이를 표시하는 용도로 사용된다. 일반적으로 이더넷 맥 프레임은 정보 영역의 길이가 최대 1500바이트로 제한되어 있어 수신된 프레임의 이 영역의 값이 0x600 이하일 경우 정보 영역의 길이로 해석하고, 그 이상일 경우 이더넷 타입으로 해석한다. 만일 데이터의 길이가 맥 프레임의 최소 프레임 사이즈(64바이트)를 만족시킬 수 없을 경우 Pad 영역에 0을 채워서 최소 프레임 사이즈(minimum frame size) 규정을 만족시킨다. Pad를 포함한 정보 영역 전체를 상위 계층에 전달하면, 상위 계층 프로토콜(TCP/IP, IPX/SPX등)의 헤더 부분에서 유효영역정보를 식별하여 0으로 채워진 패딩(padding) 부분은 상위 계층에서 버려진다.Referring to FIG. 1, in the IEEE802.3 CSMA / CD standard, a 2-byte length after SA is used to indicate the length of an information area of a MAC frame. In general, Ethernet MAC frames are limited to a maximum of 1500 bytes in length. If the value of the received frame is less than 0x600, it is interpreted as the length of the information area. If the length of the data cannot satisfy the minimum frame size (64 bytes) of the Mac frame, the pad area is filled with 0 to satisfy the minimum frame size specification. If the entire information area including the pad is passed to the upper layer, the valid region information is identified in the header part of the upper layer protocol (TCP / IP, IPX / SPX, etc.), and the padding part filled with zeros is discarded from the upper layer. .
도 2는 일반적인 맥 프레임의 송수신을 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating transmission and reception of a general MAC frame.
도 1 및 도 2를 참조하면, 맥 드라이버(MAC driver;211)는 송신시 상위 계층(Upper Layer;200)으로부터 전송할 데이터와 목적지 어드레스(destination address) 및 길이정보를 전달받아 송신 메모리(220)에 이동시킨 후 헤더 부분을 추가한다. 일반적으로 프레임 데이터는 송신 메모리(220)에 저장되어 있으므로 맥(210)은 헤더 부분을 먼저 송신하고, 그 다음에 데이터를 송신하며, 마지막으로 그 동안의 FCS를 송신하게 된다. 한편, 수신시 물리 계층에서 올라온 프레임의 비트 스트림에서 SFD를 감지한 후 DA부분을 읽어 자신의 주소와 같을시 프레임의 수신을 계속하고 아닐 경우 프레임을 버린다. 이때, 주소검사과정이 끝난 후에 수신 메모리(230)로 프레임을 이동하며, 맥 드라이버(211)는 타입값에 적합한 상위 계층(200)에 정보영역을 이동시킨다.1 and 2, the MAC driver 211 receives data to be transmitted from the upper layer 200, a destination address, and length information to the transmission memory 220 during transmission. After moving, add the header part. In general, since frame data is stored in the transmission memory 220, the MAC 210 transmits the header portion first, then the data, and finally the FCS. On the other hand, after receiving the SFD from the bit stream of the frame from the physical layer at the time of reception, the DA part is read and the frame is discarded if it does not continue to receive the frame when it is equal to its own address. At this time, after the address checking process is finished, the frame is moved to the receiving memory 230, and the Mac driver 211 moves the information area to the upper layer 200 suitable for the type value.
이와 같이, IEEE802.3 맥 프레임 포맷은 최대 프레임 사이즈(1518바이트)와 최소 프레임 사이즈(64바이트) 규정에 의거하여 물리(Physical) 계층과 전송이 이루어진다. 이때, 맥(MAC;210)에서는 수신된 프레임을 상위 영역(LLC;201)으로 전달할때 수신된 프레임의 비트 스트림(bit stream)에서 SFD부분을 감지하여 DA 영역부터 정보영역까지의 CRC를 검사하여 이상이 없을 경우 전체 정보영역을 상위 계층(200)으로 보내어 상위 프로토콜에 의해 처리하게 된다. 또한, 상위 계층의 데이터(IP, IPX, LLC)를 전달받아서 맥 프레임을 구성하여 물리적 계층으로 전달하여 프레임을 전송하게 된다. 이때, 고정된 10/100MB의 대역폭상에서의 데이터 전송은 그 처리능력이 맥 상하위의 고정된 10/100MB 대역폭으로 제한될 수 밖에 없는 문제점이 있다.As described above, the IEEE 802.3 MAC frame format is transmitted with the physical layer based on the maximum frame size (1518 bytes) and the minimum frame size (64 bytes). At this time, the MAC 210 detects the SFD portion of the bit stream of the received frame when the received frame is transferred to the upper region (LLC) 201 and examines the CRC from the DA region to the information region. If there is no error, the entire information area is sent to the upper layer 200 to be processed by the upper protocol. In addition, by receiving the data of the upper layer (IP, IPX, LLC) to configure the MAC frame to deliver to the physical layer to transmit the frame. At this time, the data transmission on the fixed 10 / 100MB bandwidth has a problem that the processing capacity is limited to the fixed 10 / 100MB bandwidth of the upper and lower Mac.
따라서, 본 발명은 무손실 압축 알고리듬을 이용하여 데이터 프레임을 압축하여 전송하는 장치 및 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides an apparatus and method for compressing and transmitting a data frame using a lossless compression algorithm.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 맥 계층과 상위 계층 사이에 프레임 압축부를 두고, 압축된 프레임에 이를 알리는 위해 정의된 타입값을 첨부하여압축된 프레임과 압축되지 않은 프레임을 구분하여 처리하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a frame compression unit between the MAC layer and the upper layer, and attaches a type value defined for informing the compressed frame to classify the compressed frame and the uncompressed frame. It is done.
도 1은 IEEE802.3 맥 프레임 포맷을 나타내는 도면.1 is a diagram showing an IEEE802.3 MAC frame format.
도 2는 일반적인 맥 송수신을 나타내는 도면.2 is a diagram illustrating a general MAC transmission and reception.
도 3은 본 발명에 따른 압축 프레임의 송수신을 나타내는 도면.3 is a diagram illustrating transmission and reception of a compressed frame according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 프레임 압축 및 해제하는 장치의 구성도.4 is a block diagram of an apparatus for compressing and decompressing frames according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 압축된 프레임을 맥으로 전송하는 과정을 나타내는 도면.5 is a diagram illustrating a process of transmitting a compressed frame to a Mac according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 압축된 프레임을 압축 해제하여 상위 계층으로 전송하는 과정을 나타내는 도면.6 is a diagram illustrating a process of decompressing a compressed frame and transmitting it to a higher layer according to the present invention.
이하 본 발명을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 압축 프레임을 송수신하는 과정을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a process of transmitting and receiving a compressed frame according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 압축 프레임을 송수신하기 위한 개략적인 동작을 설명한다. 본 발명에 따른 압축 기법이 구현된 맥끼리는 서로의 규약에 따라 압축된 프레임을 서로 송수신하게 된다. 이때, 송수신되는 프레임에는 타입 필드(type field)에 새로운 타입을 정의하여 사용자의 직접 등록하거나 별도의 프로토콜을 통해 압축 가능한 맥(compressable MAC;310,340)과 일반적인 맥(General MAC;320,330) 사이에 통신이 이루어지게 된다. 이 타입(type)값에 의해 일반 프레임과 압축 프레임을 구분하여 처리하게 되므로 기존의 일반적인 맥과도 일반적인 프레임을 송수신할 수 있다. 사용자는 미리 압축가능한 맥 어드레스를 소프트웨어적으로 직접 등록하거나 혹은 새로운 프로토콜 기법을 통해 자동 센스(auto sense)하는 방법을 통해 네트워크상의 일반적인 맥과 압축 가능한 맥을 구별하여 통신하게 된다.Referring to Figure 3, a schematic operation for transmitting and receiving a compressed frame according to the present invention will be described. The MACs implementing the compression scheme according to the present invention transmit and receive the compressed frames according to each other's protocol. In this case, the communication between the compressible MAC 310 and 340 and the general MAC 320 and 330 is performed by defining a new type in a type field in a type field. Will be done. By using this type value, the normal frame and the compressed frame are classified and processed, so that the general frame can be transmitted and received with the existing general Mac. Users can communicate by distinguishing between general and compressible Macs on the network by registering the compressible MAC address in advance by software or by auto-sense through a new protocol technique.
도 4는 본 발명에 따른 프레임 압축 및 해제하는 장치의 구성도이다.4 is a block diagram of an apparatus for compressing and decompressing frames according to the present invention.
도 4를 참조하면, 압축부(410)는 상위 계층(200)상에서 프레임을 압축 가능한 맥(210)으로 송신할때 프레임상의 데이터 필드의 데이터를 무손실 실시간 압축알고리듬을 통해 압축한다. 그리고, 압축부(410)는 타입 필드에 새롭게 정의한 타입값을 세팅하여 이 프레임이 압축된 프레임(frame)인 것을 나타내도록 한다.Referring to FIG. 4, the compression unit 410 compresses data of a data field on a frame through a lossless real-time compression algorithm when transmitting a frame to the compressible MAC 210 on the upper layer 200. The compression unit 410 sets a newly defined type value in the type field to indicate that the frame is a compressed frame.
비교부(420)는 맥(210)에 수신된 프레임의 타입 필드를 읽어서 압축 프레임인지 일반 프레임인지를 판단한다. 그리고, 비교부(420)는 상기 수신된 프레임이 압축 프레임인 것으로 판단되면, 압축 해제 인에이블(decompress enable) 신호와 상기 수신된 프레임을 압축 해제부(430)로 보내어 데이터 필드의 압축을 푼후 상위 계층(200)으로 보내도록 한다. 이와 달리, 상기 수신된 프레임이 압축되지 않은 일반 프레임 경우 비교부(420)는 그냥 상위 계층(200)으로 전달한다.The comparator 420 reads the type field of the frame received by the MAC 210 to determine whether it is a compressed frame or a normal frame. If it is determined that the received frame is a compressed frame, the comparator 420 sends a decompress enable signal and the received frame to the decompressor 430 to decompress a data field and then rank higher. Send to layer 200. On the contrary, when the received frame is an uncompressed general frame, the comparison unit 420 simply transfers the upper layer 200.
압축 해제부(430)는 비교부(420)로부터 압축 해제 인에이블 신호를 인가받으면, 비교부(420)로부터 전달되는 압축된 프레임에서 데이터 필드의 압축된 데이터를 실시간으로 압축 해제하여 상위 계층(200)으로 전달한다.When the decompressor 430 receives the decompression enable signal from the comparator 420, the decompressor 430 decompresses the compressed data of the data field in real time from the compressed frame transmitted from the comparator 420 in real time. ).
이와 같이, 본 발명은 맥 계층(210)과 상위 계층(200) 사이에 프레임을 압축하는 압축부(410)를 두고, 사용자가 직접 압축 가능한 맥을 등록하거나 새로운 상위 프로토콜에 의해 압축 가능한 맥(310,340)과 일반적인 맥(320,330) 사이에서 통신하도록 구성된다. 이때, 압축된 프레임에 새로운 의미로 정의한 타입값을 첨부함으로써 압축된 프레임(compressed Frame)과 압축되지 않은 프레임(uncompressed Frame)을 구분하여 처리한다. 즉, 압축된 프레임과 압축되지 않은 프레임을 구분하기 위하여 IEEE802.3 맥 프레임 포맷상의 길이(Length) 및 타입 필드(type field)에 특정한 타입을 정의한다. 한편, 압축 해제(Decompress) 가능한 수신측 맥(310,340)에서 프레임을 수신한 다음 이 타입값을 감지하여 별도의 압축해제부(430)를 통과하므로써 본래의 데이터로 복원한 후 상위 계층(200)으로 전달한다.As described above, the present invention includes a compression unit 410 that compresses a frame between the MAC layer 210 and the upper layer 200, and registers a compressible MAC directly by a user, or compresses MACs 310 and 340 using a new higher protocol. And general MACs 320,330. At this time, the compressed frame and the uncompressed frame are distinguished and processed by attaching a type value defined in a new meaning to the compressed frame. That is, to distinguish between compressed and uncompressed frames, a specific type is defined in a length and a type field in the IEEE802.3 MAC frame format. On the other hand, after receiving the frame from the decompressable receiving side MAC 310, 340 detects this type value and passes through a separate decompressor 430 to restore the original data to the upper layer 200 To pass.
도 5는 본 발명에 따른 프레임을 송신할때의 제어 흐름을 나타낸다.5 shows a control flow when transmitting a frame according to the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 프레임을 맥으로 전송할때의 동작을 설명한다. 제(510)단계에서 상위 계층(200)은 전송할 데이터를 압축할 것인지의 여부를 결정한다. 이때, 상위 계층(200)은 전송할 데이터를 압축하고자 하는 경우 압축 인에이블(compress enable) 신호를 압축부(410)로 인가한다. 상기 압축 인에이블 신호를 인가받으면, 제(520)단계에서 압축부(410)는 전송할 데이터를 무손실 실시간 압축 알고리듬에 따라 압축한다. 제(530)단계에서 압축부(410)는 타입 필드에 새로운 타입값을 세팅하여 이 프레임이 압축된 프레임인 것을 표시한다. 제(540)단계에서 압축부(410)는 상기 압축된 데이터와 세팅된 타입값을 맥(210)으로 전송한다. 그러면, 맥 계층(210)내에서는 헤더부분과 같이 프레임으로 조합되어 송신하게 되며, 일반적인 맥(320,330)과의 송신에서는 기존의 방식대로 송신하게 된다.4 and 5, an operation of transmitting a frame to a Mac according to the present invention will be described. In operation 510, the upper layer 200 determines whether to compress data to be transmitted. In this case, the upper layer 200 applies a compression enable signal to the compression unit 410 when compressing data to be transmitted. Upon receiving the compression enable signal, in operation 520, the compression unit 410 compresses the data to be transmitted according to a lossless real-time compression algorithm. In operation 530, the compression unit 410 sets a new type value in the type field to indicate that the frame is a compressed frame. In operation 540, the compression unit 410 transmits the compressed data and the set type value to the Mac 210. Then, the MAC layer 210 is transmitted by being combined in a frame like the header portion, and in the conventional MAC 320 and 330, the MAC layer 210 is transmitted in the conventional manner.
도 6은 본 발명에 따른 압축된 프레임을 상위 계층으로 전송하기 위한 제어 흐름을 나타낸다.6 shows a control flow for transmitting a compressed frame to a higher layer according to the present invention.
도 4 및 도 6을 참조하면, 제(610)단계에서 압축 및 해제 가능한 맥(210)은 수신된 프레임의 타입 필드를 체크한다. 그리고, 제(620)단계에서 맥(210)은 상기 수신된 프레임의 타입 필드의 태그의 상태로서 압축 프레임인지 일반 프레임인지를 판단한다. 상기 수신된 프레임이 압축된 프레임인 것으로 판단되면, 제(630)단계에서 맥(210)은 상기 수신된 프레임을 압축 해제부(420)로 보내어 데이터 필드의 압축을 푼다. 그리고, 제(640)단계에서 맥(210)는 상기 압축 해제된 프레임을 상위 계층(200)으로 전송한다. 이와 달리, 상기 수신된 프레임이 일반 프레임인 것으로 판단되면, 맥(210)는 상기 수신된 프레임을 그래도 상위 계층(200)으로 전송한다.4 and 6, in operation 610, the compressible and decompressible MAC 210 checks the type field of the received frame. In operation 620, the MAC 210 determines whether the received frame is a compressed frame or a general frame as a state of a tag of the type field of the received frame. If it is determined that the received frame is a compressed frame, in step 630, the MAC 210 sends the received frame to the decompressor 420 to decompress the data field. In operation 640, the MAC 210 transmits the decompressed frame to the upper layer 200. In contrast, if it is determined that the received frame is a normal frame, the MAC 210 transmits the received frame to the upper layer 200 anyway.
상술한 바와 같이 본 발명은 맥 계층과 상위 계층 사이에 이더넷 프레임 압축부를 두어 전송되는 프레임을 실시간으로 압축하여 전송하므로 한정된 대역폭을 보다 효율적으로 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전송매체를 교체하지 않고 보다 효율적으로 네트워크 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, since the present invention compresses and transmits a frame transmitted in real time by providing an Ethernet frame compression unit between the MAC layer and the upper layer, it is possible to use a limited bandwidth more efficiently. Therefore, the present invention can improve network performance more efficiently without replacing the transmission medium.
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