KR100378148B1 - 전 2중이서네트용 802.3 매체접근제어 및 연관신호스킴 - Google Patents

전 2중이서네트용 802.3 매체접근제어 및 연관신호스킴 Download PDF

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Abstract

하나의 데이터 패킷을 통화중인 수신지 포트로 전송하려고 시도하는 입력포트에 배압을 인가하는 흐름제어 실행가능 이서네트 스위치. 배압은 데이터 패킷의 전송을 중단하기 위하여 활성화되는 하나의 팬텀 패킷이다. 수신지 포트를 이용할 수 있는 때에는, 팬텀 패킷은 데이터 패킷이 표준재전송될 수 있도록 재전송을 제어한다. 스위치는 배압이 인가되는 포트에 우선순위를 부여할 때 사용할 수 있는 우선순위선정기구를 포함할 수 있다.
하나의 데이터 패킷을 통화중인 수신지 포트로 전송하려고 시도하는 입력포트에 배압을 인가하는 흐름제어 실행가능 이서네트 스위치. 배압은 데이터 패킷의 전송을 중단하기 위하여 활성화되는 하나의 팬텀 패킷이다. 수신지 포트를 이용할 수 있는 때에는, 팬텀 패킷은 데이터 패킷이 표준재전송될 수 있도록 재전송을 제어한다. 스위치는 배압이 인가되는 포트에 우선순위를 부여할 때 사용할 수 있는 우선순위선정기구를 포함할 수 있다.

Description

전 2중이서네트용 802.3 매체접근제어 및 연관신호스킴
본 발명은 일반적으로 컴퓨터지역통신망내에서 사용되는 데이터패킷스위치, 특히 이러한 컴퓨터통신망내의 스위치의 여러 포트(port)로 향하는 패킷의 흐름제어를 실행하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
컴퓨터의 네트워크는 오늘날의 사업환경에서 통상적으로 사용되고 있다. 통상적으로 사용되는 하나의 네트워크시스템구조는 하나 이상의 중계장치(repeater)를 이용한다. 이러한 중계장치에는 전형적으로 여러개의 포트가 포함되어 있다. 하나의 포트에서 수신되는 특정한 데이터 패킷(data packet)은 중계장치의 다른 포트에 재전송된다. 각 중계장치는 하나의 포트에서 수신된 데이터 패킷의 타이밍 및 증폭열화를 복원한 다음에, 이를 모든 다른 포트에 재전송하고, 여기에서 네트워크 전체에 걸쳐 재전송한다. 이서네트 네트워크(Ethernet network)와 같은 CSMA/CD형 네트워크를 이용하고 있는 네트워크에 있어서는, 모든 데이터 패킷이 모든 중계장치를 거치게 된다. 이에 의하여, 네트워크관리자는 각 중계장치를 네트워크의 운영에 관한 정보를 수집하는 네트워크상의 하나의 장치로서 편리하게 이용할 수 있다.
전통적인 이서네트(802.3 10BASE5) 및 치퍼네트(Cheapernet)(802.3 10BASE2)에서는, 하나의 동축케이블이 지역통신망의 모든 노드(node)가 접속되는 하나의 선형버스(linear bus)를 제공한다. IEEE에 의하여 공포된 표준(IEEE Standard 802.3)은 컴퓨터 네트워크에 대한 여러 가지의 기능을 정의하고 있다. 이러한 표준은 모든 목적을 위한 참고로 여기에 명시적으로 포함시켰다. 신호(signaling)는 하나의 신호용으로는 동축케이블의 하나의 센터도체를 이용하고, 참조전압(전형적으로는 접지)용으로는 동축케이블의 하나의 실드도체(shield conductor)를 이용하는 현행싱크기술(synch technique)을 이용하여 수행된다. 트위스트 페어 이서네트(Twisted pair Ethernet)(802.3 10BASE-T)는 동축케이블보다는 오히려 표준음성대역전화케이블을 이용한다. 전화케이블은 송수신용의 분리된 쌍의 도체선을 이용한다.
트위스트 페어 이서네트를 이용하는 때에는, 네트워크의 형상이 스타 토폴로지(star topology)로 된다. 이러한 스타 토폴로지는 여러개의 엔드 스테이션이나 데이터단말장치(DTE)에 대하여, 스타의 중심에 위치한 다중포트중계장치에 연결된 디바이스(device)를 제공한다. 중계장치는 신호증폭 및 타이밍복원을 수행한다. 중계장치는 그 포트중 하나에서 하나의 비트열(bitstream)을 수신하고, 적당한 모든 출력포트에 대한 신호증폭레벨과 타이밍요건을 복원한다. 중계장치는 리쉐이프(reshaped) 및 리타이밍된(retimed) 비트열을 그 다른 포트 전부에 중계한다. 중계장치는 어느 의미에서는 트위스트 페어 네트워크에 접속된 모든 노드가 동축케이블을 이용하는 때와 같이, 다른 노드로부터의 모든 전송을 수신할 수 있는 하나의 지역동축케이블로서 작용한다. 도체쌍은 한쌍은 송신용으로, 또한쌍은 수신용으로, 차분신호(differential signaling)를 사용한다.
전통적으로 배선된 이서네트 네트워크에서는, 중계장치가 네트워크의 물리적 거리한도를 연장하기 위한 기구로서 이용되는데 반하여, 표준맨데이트(standard mandates)인 IEEE 802.3 10BASE-T에서는, 2개 이상의 노드가 존재하는 때마다, 노드 사이의 접속을 제공하기 위하여 중계장치를 이용한다. 케이블상에서의 물리적 신호는 전통적인 이서네트형 중계장치와 트위스트 페어형 중계장치 사이에 차이가 있으나, 네트워크상의 참여노드 사이에 메시지를 통하게 하기 위하여 동일한 프레임 또는 패킷 포맷이 사용되기 때문에, 중계장치의 기능은 서로 동일하다.
패킷은 대체("1" 및 "0")패턴인 프리앰블 시퀀스(preamble sequence)로 시작한다. 이러한 프리앰블 시퀀스는 이 경우에는, 수신자가 연관비트열을 획득 및 로크할 수 있도록, 각 프레임이 시작될 때 5 메가헤르츠(MHz)인 단일주파수를 네트워크상에 제공한다. 프리앰블 시퀀스에 이어서 프레임 식별자가 시작되고, 그다음에는 바로 전송데이터부분이 뒤따른다. 프레임구분(frame delimiter)(802.3) 또는 싱크 시퀀스(이서네트)의 시작은 메시지의 데이터부분의 시작을 나타낸다. 프레임의 시작 다음에는 2개의 어드레스 필드, 즉 수신지주소(DA)와 원시주소(SA)가 따라온다. 이러한 주소는 모두 48비트값이고, 처음에는 최하위비트(LSB)로 전송된다.
각 DTE와 연관된 매체접근제어기(media access controller: MAC)는 입력되는 패킷이 연관된 노드에 어드레스되었는가를 결정하기 위하여 수신지주소를 이용한다. 수신노드가 그 자체의 노드 어드레스와 수신지주소필드내의 전송된 어드레스 사이의 매치(match)를 검출한 때에는, 패킷을 수신하려고 시도한다. 이러한 매칭 어드레스를 발견하지 못한 MAC를 가진 노드는 전형적으로 패킷의 나머지를 무시한다.
802.3표준에 의하여 지원되는 3타입의 수신지 주소지정(destination addressing)이 있다.
1. 개인. DA필드에는 네트워크상의 단일노드에 할당된 하나의 개별고유주소가 포함되어 있다.
2. 멀티캐스트(multicast). DA의 제1비트(LSB)가 세트된 때에는, DA의 나며지는 하나의 그룹주소를 포함한다. 실제로 주소가 지정된 노드그룹은 상위기능에 의하여 결정된다. 일반적으로, 그룹주소의 사용은 하나의 메시지를 네트워크상의 지역적으로 유사한 노드의 서브세트에 전송하기 위하여 지정된다.
3. 방송(broadcast). 방송은 DA필드가 모든 "1"에 세트되는 특별한 형태의 멀티캐스트 어드레스이다. 이러한 어드레스는 예약되어 있고, 네트워크상의 모든 노드는 하나의 방송메시지를 수신할 수 있어야 한다.
하나의 데이터 패킷을 전송하는 MAC는 그 자체의 주소를 SA필드내에 기록한다. 이에 의하여, 전송하는 MAC는 그것이 만들어내는 패킷을 식별할 수 있다. 802.3 표준은 수신하는 MAC가 SA필드에 근거하여 어떠한 동작을 취할 것을 요구하지 아니한다. 관리, 보안, 구성 등과 같은 일부응용에 있어서, SA필드는 추적 및 모니터될 수 있다.
2바이트 길이/형 필드는 SA필드에 뒤따른다. 길이 또는 형의 선택은 프레임이 IEEE 802.3 또는 이서네트 표준과 호환가능한가의 여부에 따라 달라진다. 길이/형필드의 고차바이트는 각 바이트의 LSB가 먼저 전송된 다음에야 비로서 전송된다.
하나의 데이터필드는 엔드 스테이션 사이에 전송되고, 길이가 46 내지 1500 바이트 사이에 있는 실패킷데이터를 포함한다. 지역링크제어(LLC)기능은 데이터를 네트워크를 거쳐 전송하기에 적합한 블록크기로 단편화하는 것을 담당한다. 데이터 바이트는 각 바이트의 LSB가 먼저 전송된 다음에, 순차적으로 전송된다.
프레임검사순서(FCS)는 프레임 전체에 대한 하나의 순환중복검사(CRC)를 포함하는 하나의 4바이트필드이다. 송신국(transmitting station)은 DA, SA, 길이/형필드 및 데이터필드에 걸쳐 CRC를 계산한다. 송신국은 FCS를 프레임의 최종4바이트로서 추가한다. 수신국(receiving station)은 수신한 프레임에 대한 CRC를 계산하기 위하여 동일한 CRC알고리즘을 이용한다. 수신국은 그 자체에서 계산하는 CRC값을 전송된 FCS내의 CRC값과 비교한다. 미스매치(mismatch)는 파손된 데이터 프레임과 같은 오류를 표시한다. FCS의 CRC비트는 최상위비트(MSB)로부터 LSB로 순서에 따라 전송된다.
도1 및 도2는 각각 IEEE 802.3 표준 컴플라이언트(compliant) 패킷 및 이서네트 패킷용 포맷을 도시한 도면이다. 2가지의 패킷 포맷을 비교하여 보면, 패킷 유형 사이의 주된 차이는 802.3에 대한 프레임구분(SFD)의 시작은 "10101011"패턴을 가진 하나의 바이트로서 정의되어 있는데 대하여, 이서네트의 시작프레임(싱크)는 "11" 시퀀스이라는 점이다. 그렇더라도, 두경우에 있어서, 프리앰블 + 프레임 표시의 시작에 대한 총비트수는 64비트이다.
802.3 및 이서네트 표준은 하나의 프레임은 64 내지 1518 바이트(프리앰블/SFD 제외)의 범위 안에 있어야 한다고 명시한다. 그러나, 802.3시스템의 실데이터필드는 이러한 최소크기를 보장하는데 필요한 46바이트값보다 더 작게 할 수 있다. 송신국의 MAC는 더 작은 크기의 데이터필드를 처리하기 위하여, 데이터를 네트워크를 거쳐 송신하기 전에, 패드문자(pad character)를 LLC데이터필드에 추가한다. 이서네트표준은 데이터가 MAC로 전송되기 전에, 따라서 추가된 패드문자의 존재가 이서네트 포맷을 실행하는 MAC에 알려지지 아니한 상태에서, 최소데이터필드가 46바이트가 되도록 상위층이 보장한다고 가정한다.
802.3표준은 데이터필드내에만 있는 데이터 바이트의 수를 표시하는 하나의 길이필드를 이용한다. 반면에, 이서네트는 메시지 프로토콜 타입을 식별하기 위하여, 동일한 2바이트내의 타입필드를 이용한다. 유효이서네트 타입필드는 항시 유효최대 802.3 패킷길이사이즈의 외측에 할당되기 때문에, 802.3 및 이서네트 패킷은 동일한 네트워크상에 공존할 수 있다. 여러 가지의 이유로, 주소를 추적 및 모니터할 수 있는 것이 중요하다는 것을 알게 되었다. 예를 들면, 네트워크가 이에 부속된 노드의 수가 변경됨에 따라, 주소를 네트워크내의 특정포트 등과 연관시킬 수 있는 것이 중요하게 된다.
배경정보를 더 제공하기 위하여, 충돌영역(collision domain)의 개념을 고찰하는 것이 유용하다. 하나의 충돌영역은 CSMA/CD 프로토콜을 이용하는 때에 이용할 수 있는 총대역폭에 집단적으로 접근하는 노드와 엔드 스테이션의 콜렉션(collection)이다. CSMA/CD 시스템은 충돌상태(네트워크상의 하나 이상의 장치가 동시에 전송을 시도하는 때에)를 검출할 수 있는 기구를 제공한다.
CSMA/CD장치는 어느 때 충돌이 존재하는가를 검출하고, 충돌영역내에서는 한 번에 하나의 데이터 패킷이 전송되도록, 여러장치를 제어하는 절차를 제공한다. 예를 들면, 이서네트에 의하여, 충돌사건이 검출되면, 충돌이 검출되었을 때 전송을 시도하던 각 엔드 스테이션은 백-오프(back-off)알고리즘을 실행하게 된다. 백-오프는 특정엔드스테이션이 재전송을 시도하기 전에, 대기하여야 할 기간을 선택한다. 몇 개의 다른 값이 가능하기 때문에, 방해하는 엔드 스테이션은 경우에 따라서는 서로 다른 값을 선택하여, 엔드 스테이션중 하나가 그 데이터 패킷을 전송하게 한다.
또하나의 검출기구는 반송파검출(carrier detection)에 의하여 제공된다. 엔드 스테이션은 또다른 엔드 스테이션이 충돌영역내로 전송하고 있는 경우에는, 그 충돌영역내로 패킷을 전송할 수 없다. 엔드 스테이션은 공지된 바에 따라, 반송파 검출에 의하여, 또다른 엔드 스테이션이 전송을 하고 있는가의 여부를 결정한다.
개별엔드스테이션의 계산처리능력 및 대역폭의 필요가 증가함에 따라, 충돌영역이 포화되기가 점점 더 쉬워지게 됨으로써, 네트워크 및 이러한 네트워크를 거쳐 여러 가지 소스에 접근하고자 시도하는 엔드 스테이션의 운영이 비효율적으로 된다.
각종네트워크의 관리자가 네트워크의 혼잡을 줄이기 위하여 이용한 해결방안은 엔드 스테이션을 다중충돌영역으로 분할하는 것이다. 각 영역이 적절한 네트워크 대역폭을 충분히 할당받기 때문에, 분할된 여러충돌영역은 그 운영이 개선되었다. 특별한 고대역폭요건을 가지고 있는 엔드 스테이션에 있어서, 이러한 대역폭을 그 자체의 충돌영역으로 분할할 수 있다.
여러 자율충돌영역은 서로 정보를 교환하는 경우가 많다. 스위치 또는 브리지와 같은 특별한 장치는 다중충돌영역과 여러 충돌영역 사이의 루트 데이터 패킷내에 존재한다. 이러한 특별장치를 지정함에 있어서, 이 장치가 영역내 패킷을 고유수신지로 효율적으로 전송하는 동안에, 메시지를 전송하는 충돌영역의 성능을 심하게 손상시키지 아니하는 것이 중요하다. 일반적으로, 하나의 충돌영역 내에서의 충돌은 다른 충돌영역으로 전파되지 아니한다. 또다른 충돌영역내의 수신지로 발송될 유효패킷만이 전송된다.
표준은 성능을 개선시키기 위하여 끊임없이 발전되고 있으며, 기존네트워크를 강화한다. 이러한 표준의 일부는 전2중통신(full-duplex communication)의 실행을 어드레스한다. 이와 같은 새로운 표준의 개발의 결과로서, 802.3 이서네트 네트워크는 UTP 및 파이버(fiber)와 같은 잠정적 전2중매체형을 거쳐 통신하는 몇 개의 반2중옵션을 가진다. 이러한 옵션은 다음과 같다.
(i) 10BASE-T. 현재 설치되어 있는 베이스내에서 가장 널리 보급되고 있는 이서네트의 버전(version)이다. 2쌍(한쌍은 송신전용, 한쌍은 수신전용)의 카테고리 3 이상의 UTP가 필요하며, 2쌍, 4쌍 및 25쌍의 묶음(bundle)을 거쳐 통신하는데 적합하다.
(ii) 10BASE-F. 본래의 10Mb/s 이서네트의 인기있는 버전으로서, 광섬유케이블을 거쳐 통신하며, 장거리 링크, EMI/RFI로부터의 이뮤니티(immunity) 및 EMI/RFI의 축소자기방사 등이 허용된다. 2중(하나는 송신전용, 하나는 수신전용)의 62.5/125 마이크론 다중모드 파이버를 필요로 한다. 이 표준은 일반적으로 전에 시행되던 FOIRL표준에 갈음되며, 따라서, 모든 목적의 참조용으로 여기에 포함시켰다.
(iii) 100BASE-T4. 캐트(Cat) 3 케이블 플랜트를 거쳐 통신하기에 적합한 100BASE-T의 버전. 4쌍(2쌍은 양방향송수신용, 한쌍은 송신전용, 한쌍은 수신전용)의 캐트 3 이상의 UTP를 필요로 한다. 25쌍묶음을 제외한 4쌍의 개별케이블묶음을 거쳐 통신하는데 적합하다. 100BASE-T4는 송수신시3쌍(네번째 쌍은 충돌검출용으로 이용된다)을 거쳐 통신을 하여야 하는 그 요건으로 인하여, 100 Mb/s 전2중통신용으로는 적합한 대상이 아니다. 더 상세한 설명은 여기에 참고로 합체시킨 Clause 23 of the 802.3u Draft Supplement를 참조할 것.
(iv) 100BASE-TX. 캐트 5 케이블 플랜트를 거치는 통신용으로 적합한 100BASE-T의 버전. 2쌍(한쌍은 송신전용, 한쌍은 수신전용)의 캐트 5 UTP를 필요로 한다. 묶음으로 되어있지 아니한 2쌍의 개별케이블을 거치는 통신용으로 적합하다. 더 상세한 설명은 여기에 참고용으로 합체시킨 Clause 24 and 25 of the 802.3u Draft Supplement를 참조할 것.
(v) 100BASE-FX. 광섬유케이블을 거치는 통신용으로 적합한 100BASE-TX의 버전. 2중(하나는 송신전용, 하나는 수신전용)의 62.5/125 마이크론 다중모드 파이버를 필요로 한다. 더 상세한 설명은 여기에 참고용으로 합체시킨 Clause 24 and 26 of the 802.3u Draft Supplement를 참조할 것.
전2중통신을 제안하는 기본적인 이유는 다음과 같이 2가지가 있다.
(i) 송수신활동을 동시에 제공한다. 이것은 반2중시스템의 가용대역폭을 효과적으로 2배로하며, 다중작업환경(다중작업운영체제를 갖춘 네트워크 서버 또는 워크스테이션)내에서, 대화식 서비스(음성 또는 영상회의)를 위하여 유용하다.
(ii) 네트워크의 토폴로지 제한을 증가시킨다. 이것은 특히, IEEE 100BASE-T 드래프트에 정의된 바와 같이, 새로운 "고속이서네트"토폴로지에 근거한 네트워크용에 대하여 그러하다. 이와 같이 속도가 빨라진 이서네트의 미분에 있어서는, 네트워크가 10배로 증가된 데이터전송율로 작동한다. 그러나, 네트워크의 데이터전송율이 증가되면, 이에 대응하여 네트워크의 토폴로지(또는 스팬)이 감소함으로써, 네트워크의 직경이 약 200m로 된다. 전2중능력을 제공함으로써, 라운드 트립(round trip)이 부적절한 경우에는, 광섬유와 같은 장거리링크를 이용할 수 있게 하며, 링크의 거리에는 종단간감쇠(end-to-end attenuation)만이 중요하다. 전2중통신에 대한 흐름제어를 실행하는 것은 특히, 데이터처리율이 신속히 버퍼 스페이스를 압도할 수 있는 속도로 증가하는 때에 바람직하다.
[발명의 요약]
본 발명은 전2중포트와 반2중포트를 가진 이서네트내의 흐름제어를 효율적 및 경제적으로 간단히 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 양호한 실시예의 하나의 장점은 다중입/출력버퍼를 제공하는 기존스위치구현에 이를 이용할 수 있다는 것이다. 이러한 구현에 의하여, 입/출력버퍼의 수를 감소시키면서도, 설계상의 원데이터경로를 보전할 수 있다. 완충요건을 실질적으로 감소시키는 추가기능을 위하여 최소한의 추가논리만이 필요하다. 이러한 양호한 실시예는 스위치가 전용 또는 공유입/출력대기행렬구조를 제공하는가 또는 그것이 메모리 또는 버스에 근거한 것인가의 여하를 불문하고, 사실상 어떠한 스위치구조도 수용할 수 있게 한다. 사실상, 양호한 실시예의 전술한 기구에 의하여, 스위치 패브릭(switch fabric)의 가용버퍼링 및 집합체 대역폭에 따라 스위치를 최적화할 수 있다.
본 발명의 또다른 장점에서는, 흐름제어를 이용하는 스위치를 실질적으로 거의 전용되지 아니하는 버퍼 메모리를 이용하고, 버퍼링방식을 단순화하고, 흐름제어을 제공하지 아니하는 스위치보다 더 비용을 절감시키는 우수한 성능을 제공할 수 있도록 강화할 수 있다.
예를 들면, 출력대기행렬스위치에 있어서는, 출력버퍼링을 감소시킬 수 있다. 흐름제어표시기는 현재출력버퍼가 존재하지 아니하는 것을 표시하기 위하여서만 작동된다. 본질적으로, 배압흐름제어는 출력포트용 출력버퍼를 이용할 수 없는 때에 생성된다. 이와 마찬가지로, 입력대기행렬스위치에서는, 입렬버퍼링을 감소시킬 수 있고, 흐름제어표시기는 현재입력버퍼가 존재하지 아니하는 것을 신호로 알리기 위하여 이용된다. 시분할 멀티플렉스(TDM)버스를 기초로 하는 스위치에 있어서는, 흐름제어표시기가 TDM버스상에 현재 이용할 수 있는 슬롯이 없음을 신호로 알린다.
본 발명의 일양태는 네트워크 스위치의 제1포트에서 수신된 입력데이터패킷을 네트워크 스위치의 제2포트와 제3포트 사이에 설정된 통신채널을 가지는 네트워크 스위치의 제2포트로 변환하는 방법이 포함한다. 본 발명의 양호한 실시예는 다음과 같은 스텝, 즉
- 입력데이터패킷을 차단할 것인가의 여부를 결정하는 스텝,
- 차단이 바람직한 때에는, 전2중배압표시기를 제1포트에 적용하는 스텝,
- 제1포트의 입력에 연결된 송신기에 의하여, 배압표시기에 응답하여 입력데이터패킷의 전송을 저지하는 스텝,
- 제2포트를 이용할 수 있는 때에는, 재전송되는 입력데이터패킷을 제1포트에서 수신하는 스텝,
- 입력데이터패킷의 경로를 제1포트로부터 제2포트로 지정하는 스텝, 등을 포함한다.
요약하여, 2가지 예상구현을 설명하면 다음과 같다. 첫째는 하나의 패킷을 전2중스테이션에 전송하고, 이 스테이션이 패킷을 흐름제어정보가 들어있는 패킷으로 인식하여, 이러한 패킷에 대하여, 그 미래의 전송속도를 정지 또는 중지하거나, 저속으로 하는 조치를 취하는 것에 근거한다. 메시지를 포함하는 명시적 패킷이나, 전2중스테이션에서 동작하는 타임 아웃(time out)은 전송특성을 미래의 시간에서의 그 정상 또는 최적의 전송속도로 복원시킨다. 이러한 방식은, 동일유형의 흐름제어패킷은 전2중스테이션의 전송특성을 변경시키거나, 충돌상태(송수신 동시통신)의 발생으로 인하여, 반2중스테이션의 전송시도를 차단하는데 이용할 수 있기 때문에, 기존의 10BASE-T 및 10BASE-FL(파이버 이서네트의 가장 널리 보급되어 있는 버전인 FOIRL을 갖추고 있는)시설에서 사용하기에 적절하다. 이 방식의 단점은 본질적으로 반2중충돌과 동일한 상태를 생성하기 위하여, 스테이션에서 흐름제어패킷의 수신을 이용하는 것이, 이러한 충돌은 정규슬롯타임인 512비트타임내에 일어나야 한다("인-윈도우"충돌)는 것을 의미하는 점이다. 이것은 바꾸어 말하면, 네트워크의 토폴로지는 흐름제어패킷의 전파지연(propagation delay)이 이러한 슬롯타임내에 모든 네트워크 스테이션에 도달하도록 보장하는 제약을 받아야 하는 것을 암시한다. 그러나, 설치된 베이스에서는, 이것은 심각한 문제가 아니다. 기존의 10BASE-T 및 10BASE-FL 네트워크는 이미 토폴로지내에서, 모든 중계장치를 통하는 경로를 포함하고 있는 최대라운드트립지연이 512비트타임내에 있도록 보장하여야 하는 제약을 받고 있다. 예를 들면, 대역폭을 강화하기 위하여, 하나의 중계장치를 하나의 스위치로 대치함으로써, 전에 동일한 충돌영역내에 있던 중계장치의 각 포트는 그 자체의 분리된 충돌영역내로 격리된다. 사실은 중계장치를 스위치로 대치하는 것은 그 결과로 생기는 충돌영역에 걸쳐 종단간 지연을 감소시킨다. 일부엔드스테이션응용의 수요가 소규모 작업그룹과의 대역폭의 공유까지도 초과하는 경우에는, "전용 이서네트" 어프로치를 이용할 수 있다. 전용이서네트는 본질적으로 하나의 엔드 스테이션만이 스위치의 각 포트에 접속되어 있는 경우에, 그 논리단(logical extreme)에 대하여 취하여지는 네트워크의 분할이다. 각 포트는 완전한 Mb/s를 달성할 수 있기 때문에, 각 데스크 탑(desktop)은 유효한 "전용" 10 Mb/s를 달성한다. 전용이서네트에 대한 강화는 "전2중이서네트"의 사용이다. 이것은 송수신의 동시활동이 중요한 경우에, 대화형응용에 대한 고성능 및 강화된 지원을 위하여 이용할 수 있다. 그러나, 이서네트 엔드스테이션의 설치베이스의 대부분은 반2중방식으로만 통신하기 때문에, 이것은 거의 틀림없이 엔드 스테이션을 업그레이드하는 것을 요구한다. 교환이서네트(switched Ethernet)의 사용이 전2중통신을 강제하는 것이 아니라, 전2중이서네트의 사용이 스위치의 사용을 강제한다는 점에 유의하여야 한다.
엔드 스테이션에서의 전2중통신은 전형적으로 이하에서 확인되고, 이 기술분야의 전문가에게 잘 알려진 MAC 및 계층관리(Layer Management)에 대한 경미한 변화가 그 특징이다.
MAC-지연 및 충돌정지
실행불능충돌 4.2.8 "충돌감시절차" 실행불능/수정
실행불능지연 4.2.8 "지연절차" 실행불능/수정
계층관리- MIB파손 회피 및 제어/상태 가산
실행불능 루프 백 5.2.2.1.2 "반송파감지오류의 수" 실행불능/수정
실행불능SQE시험 5.2.3.1.1 "SQE시험오류의 수" 실행불능/수정
실행가능/실행불능 전2중통신 (관리에 의하여 지원되는)
전2중통신(관리에 의하여 지원되는) 보고
흐름제어용 기구없이, 무차별송수신활동을 허용하는 종래의 전2중엔드스테이션구현에 대한 본 발명의 주된 차이점은 흐름제어패킷의 검출(특별한 프리앰블, SFD 또는 특별한 데이터패턴을 선택적으로 포함할 수 있는) 및 이에 대한 반응, 즉 현행송신패킷에 대한 충돌을 일으키게 하는 것이다. 전2중방식으로 통신할 때, 충둘슬롯시간을 증가시키고, 스테이션의 송신성능조정에 대한 미세한 세분성(granularity)을 제공하는(IPG간격을 길게하는 것과 같은) 강화도 가능하나, 이로 인하여 본래의 반2중 이서네트 MAC기능으로부터 더 빗나가기 때문에, 그 구현을 더 복잡하게 한다.
이러한 첫 번째 방식은 설치된 10Mb/s UTP 및 파이버 설치베이스에 대하여 최적이지만, 반2중방식으로 흐름제어를 하기 위하여 100BASE-T4에, 전2중 또는 반2중방식으로 흐름제어를 위하여 100BASE-TX/FX에도 적용할 수 있다.
두 번째 방식은 현재 예약되어 있는 제어코드그룹이 스테이션 사이의 흐름제어정보를 전송하는데 이용되는 100BASE-X의 신호특성에 최적하다는 것이 확인되었다. 그외에도, 이 방식은 이러한 코드그룹이 수신된 때에는, 활동정지상태(idle state)로부터 비유휴상태로 추이되는 라인을 표시하는 "오류반송파"표시로서 해석되지만, SSD("J" 코드그룹 다음에 "K"코드그룹이 뒤따르는)이 확인자로서 수신되지 아니하였기 때문에, 반2중스테이션과 협력하여 이용될 수 있다. 이로 인하여, 반2중스테이션이 송신중이 아니면, 충돌상태로 되어, 본질적으로는 10 Mb/s 시스템내에 흐름제어패킷이 생성되는 것과 유사하게 된다.
이 방식은 몇가지 뚜렷한 장점이 있다. 그 첫째는 이 방식이 MAC 및 조정부계층(Reconciliation Sublayer)의 변화의 대부분을 PHY에 떠넘김으로써 이러한 변화를 최대한으로 최소화하는 것이다. 예를 들면, 특별코드그룹의 수령은 명시적 XON메시지에 대한 필요를 제거하는 선택적 백그라운드 타이머에 의하여, XON/XOFF 프로토콜에 제한할 수 있다. PHY는 XOFF 메시지를 수신하고, MII COL 표시를 이용하여 정상적인 방식으로 충돌을 생성한다. 다음에 설명할 충돌표시가 있는 동안에 다른 특별코드그룹을 통과시키는 것이, MAC층에서는 정규CSMA/CD반2중버전으로부터 더 많은 편차가 생긴다는 것을 암시하더라도, 이에 의하여 더 확장할 수 있는 가능성이 있게 된다. PHY는 충돌표시를 이용하기 때문에, 수신활동이 진행중인 때에는, 필요한 MAC수정만으로 송신활동을 할 수 있다. 이것은 간단히 분리된 송수신반송파감지표시를 이용함으로써 달성할 수 있다. 수신반송파감지는 MII RX-DV로부터 도출할 수 있고, 송신반송파감지는 정규MII CRS신호로부터 도출할 수 있다. 이러한 방법은 이 기술분야의 전문가에게는 이미 잘 알려져 있다.
두 번째 장점은 흐름제어를 하나의 정규패킷내에 끼워넣을 수 있다는 것이며, 이는 흐름제어의 세분성에 크게 도움이 될 수 있다. 그외에도, PHY는 송신활동을 모니터하여, (예를 들면) 송신MAC가 슬롯타임내에 있는 때에만, 흐름제어 XOFF신호를 적용하기 때문에, 토폴로지를 확장할 수 있다. 이러한 방식으로, 송신 MAC는 "인-윈도우"(in-window)충돌 및 백오프를 검출하여, 재실시간격을 적당한 것으로서 스케쥴링한다. XOFF표시를 슬롯타임 만료 후에 수신하는 경우에는, PHY는 그 다음패킷이 송신될 때까지, 충돌표시를 지연시킬 수 있다.
2가지 방식에 있어서, IPG와 슬롯타임은 변경되거나, 절충될 수 있음을 유의하여야 한다. 예를 들면, 자동절충(Auto-Negotiation)프로토콜(802.3u Clause 28)을 이용하거나, 이러한 파라미터를 수정하기 위하여 코드그룹내용의 패킷을 동적으로 이용하는 전원투입(power up)에서 그러하다.
본 발명의 다른 특징과 장점은 도면 및 특허청구범위를 포함하여, 명세서의 나머지부분을 참조하면 이해하게 될 것이다. 본 발명의 특징 및 장점과 본 발명의 여러 가지 실시예의 구조 및 실시를 첨부도면에 의하여 더 상세히 설명하면 다음과 같다. 도면에서, 동일한 또는 기능상 유사한 요소는 동일한 참조부호로 표시한다.
도 1 은 IEEE 802.3 표준컴플라이언트 패킷용 포맷을 도시한 도면,
도 2 는 이서네트 패킷용 포맷을 도시한 도면,
도 3 은 영역간 패킷의 경로를 고유영역내로 지정하기 위한 스위치를 가지는 다중충돌영역네트워크의 블록선도,
도 4 는 어느 수신충돌영역이 통화중인 때, 배압(backpressure)을 하나의 충돌영역에 인가하는 것을 도시한 개략블록도,
도 5 는 본 발명의 양호한 일실시예를 구체화하는 하나의 스위치를 도시한 개략블록도,
도 6 은 배압과 국부적 충돌영역을 지원하는 스위치 패브릭(switch fabric)에 대한 세부논리,
도 7 은 전2중부품을 포함하는 네트워크 스위치의 블록선도이다.
도 3 은 영역간 패킷의 경로를 고유충돌영역내로 지정하기 위한 하나의 스위치(20)를 가지는 다중충돌영역네트워크(10)의 블롤도이다. 네트워크(10)에는 모두 스위치(20)의 반2중포트에 연결되어 있는 제1영역(30), 제2영역(40) 및 제3영역(50)이 포함되어 있다. 도3의 목적을 위하여, 제1영역(30)은 일련의 패킷(60)을 스위치(20)를 통과하도록 그 경로를 지정함으로써, 제2영역(40)으로 전송하는 중이라고 가정한다. 스위치(20)는 패킷(60)의 경로를 제2영역(40)내로 지정하고, 패킷(70)의 경로를 영역(40)내로 지정한다. 이하의 설명에서는, 스위치의 개념이, 스위치, 허브, 게이트 웨이, 루터, 집선장치(concentrator) 등의 말로 사용되더라도, 광의로 하나의 충돌영역간 패킷루팅장치를 말하는 것으로 이용된다.
처음에는, 스위치(20)가 입력패킷(60)의 수신지주소필드내에 들어있는 수신지주소정보에 응답하여, 제1영역(30)과 제2영역(40) 사이에 하나의 통신채널을 설정한다. 패킷을 하나의 충돌영역으로부터 또다른 충돌영역내로 송신하는 과정은 IEEE 802.3 표준에 따른다. 패킷(60)중 하나가 스위치(20)를 통하여 제1영역(30)으로부터 제2영역(40)내로 전송되는 동안, 제3영역(50)은 하나의 패킷(80)을 제1영역(30) 또는 제2영역(40)내로 전송하려고 시도할 수 있다. 제3영역(50)은 다른 충돌영역으로부터 네트워크활동에 관한 정보를 수신하지 아니하기 때문에, 다른 영역중 하나가 전송중인 동안에, 패킷(80)을 이러한 하나의 다른 영역내로 송신할 수 있다.
스위치(20)는 패킷(80)을 수신한 때에는, 이 패킷(80)이 유효한 패킷이며, 제3영역(50) 이외의 충돌영역내의 엔드 스테이션으로 전송될 것인가의 여부를 결정한다. 패킷(80)이 또다른 충돌영역으로 전송될 것인 때에는, 스위치(20)는 수신지인 영역이 통화중인가의 여부를 결정한다.
설명을 간소화하기 위하여, 패킷(80)이 제2영역(40)내로 전송되는 것으로 가정한다. 패킷(80)이 스위치(20)에서 수신된 때에, 원하는 영역이 통화중인 경우에는, 스위치(20)는 패킷(80)을 제2영역40)내로 송신할 수 있을 때까지, 패킷(80)을 완충하기 위하여 이용할 수 있는 어떤 메모리를 가질 수 있다. 그러나, 비용경쟁적 스위치에 있어서, 버퍼 메모리의 양은 필연적으로 제한되고, 어떤 경우에는 스위치(20)는 패킷(80)을 완충할 수 없게 된다. 종래의 스위치는 흐름제어기구를 통하여 제3영역(50)을 적당히 제어할 수 없어서, 제3영역(50)이 제2영역(40)내로의 패킷(80)의 전송을 정지하게 한다. 종래시스템의 물리적 계층은 이러한 유형의 오류상태로부터 회복하려면, 고수준의 오류검출 및 정정기구에 의존하여야 한다. 이로 인하여, 성능이 크게 저하될 수 있다.
도4는 통화중인 수신영역으로의 패킷(80)의 전송에 응답하여, 배압을 제3영역(50)에 인가하는 것을 도시한 개략블록도이다. 스위치(20)는 (패킷을 완충할 수 없거나, 패킷(80)을 제2영역(40)내로 전송할 수 없기 때문에) 패킷(80)을 차단하여야 한다고 결정한 후, 배압을 제3영역(50)에 인가한다. 양호한 실시예에서 팬텀 데이터 패킷(90)의 형태로 되는 배압은 스위치(20)로부터 제3영역(50)내로 전송된다. 팬텀 패킷(90)은 사실상 어떠한 형태로도 할 수 있고, 양호한 실시예에서는, 이 팬텀 패킷이 스위치(20)에 의하여 생성되고, 그렇지 아니한 경우에는 네트워크(10)내에 존재하지 아니하기 때문에, 팬텀 패킷이라고 한다. 팬텀 패킷(90)의 요건은 패킷(80)이 스위치(20)로 전송되고 있는 사이에, 제3영역(50) 내에서의 팬텀 패킷(90)의 수취가 제3영역(50)내의 충돌상태를 트리거하는 것이다.
제3영역(50)은 패킷(80)의 전송을 정지시키거나, 패킷(80)을 IEEE 표준 802.3에 일치하는 공지된 패션으로 재전송함으로써, 바람직한 IEEE 802.3에 따라 하나의 충돌상태에 응답한다. 가장 간단한 구현에 있어서, 스위치(20)는 패킷(80)의 수취를 검출하고, 그 수취를 차단할 필요가 있는 때(예: 버퍼링을 이용할 수 없고, 원하는 영역이 통화중인 때)마다, 배압을 단일팬텀패킷(90)의 형태로 제2영역(50)에 인가한다. 제3영역(50)은 제3영역이 패킷(80)의 전송을 재시도할 수 있기 전에, 무작위로 하나의 지연을 할당하는 백 오프 알고리즘을 실행함으로써, 팬텀 패킷(90)에 응답한다. 일부응용에 있어서는, 이러한 간단한 유형의 흐름제어만으로 충분하다.
다른 응용에 있어서, 전술한 흐름제어절차는 완전한 해결방안을 제공하지 아니한다. 일부예에서는, 원하는 영역이 길게 연속되는 데이터 패킷을 수신할 수 있다. 제3영역(50)이 패킷(80)의 전송을 재시도하는 때에 조정이 없으면, 제2영역(40)내로 전송된 패킷(60)열의 패킷간 갭(IPG)중 스위치(20)에서 패킷(80)이 수신될 확률적 찬스는 낮다. 표준백오프알고리즘은 패킷(80)이, 충돌의 검출없이 패킷(80)을 전송하지 못할 때마다 지연이 증가되는 IPG중에, 수신될 가능성을 감소시킨다. 이러한 가능성이 감소되는 이유는 백오프 알고리즘이 팬텀 패킷(90)에 의하여 발생하는 패킷(80)상에서의 충돌별로, 그다음의 전송시도에 앞서 경과하여야 하는 예상백오프지연의 범위를 증가시키기 때문이다. IEEE표준 802.3은 과정을 종료하고, 재시도 오류를 표명하기 전에, 특정한 전송시도에 대한 실패(충돌)를 16회만 허용한다.
양호한 실시예에서는, 이러한 제한을 효과적으로 피하기 위하여, 단일팬텀패킷(90)을 매우 간단히 제3영역(50)으로 송신한다. 스위치(20)는 실제로 관련된 3개의 충돌영역의 하나의 논리적 충돌영역을 만든다. 다시 말하면, 스위치(20)는 제1영역(30), 제2영역(40) 및 제3영역(50)을 결합함으로써, 하나의 단일의 논리적 충돌영역을 생성한다. 스위치(20)는 이를 위하여, 데이터 패킷(60)이 제1영역(30)으로부터 전송되는 동안, 일련의 팬텀 패킷(90)을 반송파활동신호로서 지시한다. 일련의 팬텀 패킷(90)중 첫 번째 팬텀패킷은 백-오프 알고리즘을 개시한다. 팬텀 패킷(90)의 후속전송은 제3영역(50)에 의하여, 반송파활동이 멈출 때까지, 제3영역(50)이 패킷(80)의 전송을 재시도하지 못하게 저지하는 반송파활동으로서 검출된다. 제1영역(30)과 제2영역(40) 사이의 통신채널이 활동정지상태에 있고, 제2영역(40)이 패킷(80)을 받아들일 수 있을 때, 반송파활동이 멈추기 때문에, 제3영역(50)은 제2영역(40)에 접근하기 위하여 공격적으로 경쟁할 수 있는 찬스를 가지게 된다.
현행트랜잭션(current transaction)내에 포함되어 있는 영역 및 이러한 관련영역중 하나와 통신을 하고자 시도하는 영역을 위하여 논리적 충돌영역을 이용하는 것은, 제3영역(50)이 제2영역에 접근하기 위하여 공격적으로 경쟁을 함에 따라, 네트워크(10)의 흐름제어 및 접근가능성/성능을 크게 증진시킨다. 제1영역(30)이, 버스트 전송에 의한 경우와 같이, 제2영역(40)을 독점하고 있는 경우에는, 제3영역(50)은 제2영역(40)에 접근하는데 여전히 어려운 시간을 가지게 된다. 모든 충돌영역내의 DTE는 각각 패킷의 전송 사이의 최소한의 갭을 제어하는 IPG카운터를 포함한다. IEEE 802.3표준의 실행에는 DTE가 그 IPG카운터를 반송파활동의 완료 후까지 시작하지 아니하는 것이 필요하다. 그러므로, 제1영역(30)에 의한 제2영역(40)으로의 백-투-백(back-to-back)전송에 있어서는, 제3영역(50)에 의한 제2영역(40)으로의 접근이 엄격히 공정하지 아니할 수 있다. 공정성을 증진시키고, 강화된 기능을 제공하기 위하여, 스위치(20)는 어느 충돌영역이 또다른 충돌영역으로 접근하는 것을 제어할 수 있는 우선순위선정기구(prioritization mechanism)을 실행한다.
양호한 실시예에서는, 이러한 우선순위선정기구에 각 포트별로 하나씩 드로틀 카운터(throttle counter)(도시 없음)가 포함되어 있다. 스위치(20)가 배압을 하나의 충돌영역내로 인가하는 때에는, 이 충돌영역과 연관된 드로틀 카운터는 증분된다. 드로틀 카운터의 계수는 스위치(20)가 우선순위 문제를 결정할 때 이용할 수 있다. 스위치(20)는 패킷(80)이 제2영역(40)에 성공적으로 전송된 후, 드로틀 카운터를 소거하고, 논리적 충돌영역을 해체한다.
스위치(20)는 우선순위선정을 효과적으로 실행하기 위하여, 현재 통화중인 수신영역으로 전송할 패킷을 가지고 있는 각 충돌영역에 대하여, 수신영역이 활동정지상태로 될 때까지, 배압을 표명한다. 그 다음에, 스위치(20)는 수신영역으로 전송할 패킷을 가지고 있는 충돌영역(제3영역 50)에 인가한 배압을 제거함으로써, 수신영역(본 예에서는 제2영역 40)에 접근하게 한다.
양호한 실시예에서는, 드로틀 계수는 우선순위를 줄 때 이용된다. 드로틀 계수가 16패킷재시도한도에 근접됨에 따라, 제3영역(50)에 접근하게 하는 것이 점점 더 긴급하게 된다. 스위치(20)는 일부포트(포트번호) 또는 엔드 스테이션(패킷의 원시주소)에 대한 강화된 접근을 제공하는 다른 우선순위선정 알고리즘을 포함할 수 있다.
양호한 실시예에서는, 2개의 입력포트가 예정시간내에 활성화되는 때에는, 드로틀계수값은각 연관포트에서 MAC로부터 판독되고, 가장 높은 (또는 예정된) 드로틀계수값을 가진 수신포트에 우선순위가 부여된다. 도달하는 수신패킷이 효과적으로 동시에 수신된 것으로 볼 수 있는 기간은 입력포트가 공정성을 최대화할 수 있도록, 가능한 한, 늦게 출력포트를 얻고자 경쟁할 수 있게, 프로그램으로 편성할 수 있다.
양호한 실시예에서는, 팬텀패킷생성의 시작은 프로그램화할 수 있다. 팬텀 패킷의 생성은 패킷의 초기단계중 어느 한 시점에서(슬롯타임내의 어느 시점에서) 일어나기 때문에, 이는 효과적으로 충돌영역의 논리적 스팬을 그 물리적 스팬보다 더 크게 나타나게 한다. 사실상, 팬텀충돌의 생성내의 지연은 원시엔드스테이션에서 추가라운드트립지연으로서 나타난다. 각종토폴로지가 스위치 포트하에 수용될 수 있게 하려면, 통상적으로 합리적인 디폴트(reasonable default)가 이용되더라도, 팬텀패킷생성의 시작을 프로그램화할 수 있는 것이 필요하다. 확장된 토폴로지가 요구되는 경우에는, 잠정적인 늦은 충돌문제를 피하기 위하여, 팬텀패킷생성의 시작시간이 단축된다.
양호한 실시예는 시스템의 견고성을 높이기 위하여, 팬텀패킷의 내용/지속기간을 제어할 수 있다. 반2중구현에 있어서, 팬텀패킷내에 포함되는 실데이터는 임의적이다. 그러나, 팬텀패킷을 수신하는 장치가 데이터를 유효패킷으로서 해석하지 아니하는 것이 바람작하다. 이를 보장하는 하나의 방법은 팬텀패킷이 하나의 프리애블("1" 및 "0"을 교체하는)만을 가지게 하는 것이다. 이와 같이 간단한 팬텀패킷은 링크 세그먼트(10BASE-T와 같은)에 대하여는 적단하지만, 혼합세그먼트(10BASE2와 같은)에 대하여는 부적당할 수 있다. 따라서, 일부응용에선는, 팬텀패킷을 룬트(runt)(팬텀패킷은 프리앰블을 포함하여, 576비트 이하를 가져야 한다)로서 또는 법정길이의 팬텀패킷은 무효CRC값을 가지는 것으로서 해석하여야 한다.
양호한 실시예에서는, 팬텀패킷을 프로그램화할 수 있는 크기로 할 것인가는 옵션으로 되어있다. 일방식에서는, 팬텀패킷생성이 생성된 모든 팬텀패킷이 룬트가 되도록 보장한다. 이러한 룬트 패킷(runt packet)은 수신기에 의하여 무효패킷으로서 당연히 거절된다. 팬텀패킷생성은 수신영역이 통화중인 동안 계속하여 팬텀패킷으로 있도록 프로그램화할 수 있다.
따라서, 양호한 실시예는 수신영역이 통화중인 기간동안, 정규프리앰블 시퀀스로서의 팬텀패킷을 배압으로서 생성하는 하나의 절충연결망(compromise)을 제공하는 옵션을 포함한다. 프로그램가능옵션으로서, 팬텀패킷은 허용된 간격보다 더 가깝게 (즉, 2개의 팬텀룬트 사이의 IPG가 불법적으로 짧다) 연속적으로 전송되는 작은 다수의 패킷(팬텀룬트)로 분절된다. 이러한 유형의 배압은 흐름제어를 처음으로 적용받는 장치가 충돌을 검출하고, 짧은 기간의 침묵이 흐른 다음에, 제1부분 인터프레임 스페이싱(IFS)에 도달하기 전에, 수신기가 반송파활동을 검출하여 백-오프되도록 보장한다. 각 팬텀룬트는 패킷의 크기가 무효라는 이유로, 수신매체제어기(MAC)에 의하여 거절되기 때문에, 불법적인 CRC값을 만들어낼 필요가 거의 없게 된다.
도5는 본 발명의 양호한 실시예를 구체화하는 스위치(20)의 개략블록도이다. 스위치(20)에는 스위치처리엔진(100), 데이터전송유닛(105), 팬텀패킷 및 논리적 충돌영역논리(110) 및 한쌍의 QUAD통합이서네트MAC소자(통합패킷(115) 1개당 4개의 MAC) 등이 포함되어 있다. 따라서, 스위치(20)는 8포트스위치구성을 제공한다. QUAD MAC(115)는 Advanced Micro Devices, Inc., of Sunnyvale, California, P/N AM79C944 로부터 구입할 수 있는 QUAD-MACE칩의 수정된 버전이다. QUAD-MACE에 관하여 현재 이용할 수 있는 명세는 참고용으로 여기에 포함시켰다.
QUAD-MACE는 포트당 2개의 핀, 즉 대응포트(x)가 통화중(송신 또는 수신)인 때 표명되는 하나의 입력핀과 BLOCKx 신호를 수신하기 위한 하나의 입력핀을 추가하여 수정한다. BLOCKx신호가 표명되는 때에는, 포트(x)가 BLOCKx신호가 표명된채로 남아있는 동안 배압을 표명한다.
하나의 패키이 포트(x)에서 수신되는 때에는, 스위치처리엔진(100)은 적당한 MAC(115)의 포트(x)로부터 들어오는 패킷의 시작을 읽는다. 물리적 수신포트(포트y)를 결정하기 위하여 탐색(look-up)을 수행한 후, 포트(y)가 이미 통화중이라는 결정이 있는 경우에는, 스위치처리엔진(100)은 적당한 출력포트(y)의 논리적 충돌영역제어기에 대한 활성입력포트를 3-비트 PORT ID코드로서 기록한다. 논리적 충돌영역제어기는 3-비트 PORT SELECT코드를 이용하여 선택한다. 각 포트는 연관된 3 내지 8 회선디코더(도6 참조)를 가지고 있다. 포트(ID)가 기록된 때에는, CRS출력(이 경우에는, 포트y의 송신 또는 수신상태를 표시한다)은 포트(x)에 대하여 BLOCK신호로서 표명된다. 스위치처리엔진(100)은 포트(x)가 포트(y)에 대한 전송을 성공적으로 수행할 때까지, 이러한 구성을 유지한다. 포트의 CRS출력은 동일한 포트의 BLOCK입력에는 피드백되지 아니한다. 포트상의 입력패킷이 물리적으로 그 자체에 어드레스되고, 하드웨어 블로킹이 수행되지 아니하는 때에는, 스위치처리엔진(100)이 적당한 조치를 취하는 것으로 가정한다.
도6은 배압과 논리적 충돌영역을 지원하는 스위치 패프릭용 상세논리이다. 8포트스위치에 있어서는, 팬텀패킷 및 논리적 충돌영역제어기(110)는 8포트x수신패킷수신지디코더(200x)(포트당 하나씩) 및 8블로킹 7-입력OR게이트(G0-G7)을 포함한다. 각 디코더(200x)는 MAC(115)로부터 CRSx를 수신하고, 포트(y)를 식별하는 해독된 PORT ID신호에 응답하여, CRSx가 표명되는 때에는, 디코더출력신호(DECODEy)를 표명한다. 디코더(200x)로부터의 대응DECODEy신호(즉, 포트(y)를 식별하는 신호)는 각각 대응블로킹OR게이트(Gy)의 하나의 입력에 제공된다.
각 디코더(200x)는 3 내지 8 디코더(250), 7이중입력NOR게이트(G10-G16) 및 하나의 인버터(G17)를 포함한다. 디코더(200x)에 있어서, CRSx는 인버터(G17)에 대한 입력이다. 인버터(G17)의 출력은 각 게이트(G10-G16)의 제1입력에 연결되어 있다. NOR게이트(GX)의 출력은 DECODEy신호를 제공한다. CRSx입력은 디코더(250)의 사용가능입력에도 제공된다. 디코더(250)는 PORT ID신호 및 사용가능신호의 표명에 응답하여, 활성수신포트를 식별하는 하나의 비트코드를 하나의 8비트코드로 변환한다. 이와 같이 변환된 PORT ID코드의 각 비트중 하나는 NOR게이트(G10-G16)의 제2입력중 하나에 연결된다.
예를 들면, 포트(0)가 하나의 활성수신기이고, 식별된 수신지출력포트가 포트(7)(CRS7이 표명된 것으로 가정한다)인 경우에, 값(0)이 포트7수신패킷수신지디코더(2007)에 기록되는 때에는, CRS7은 DECODE0에서 블로킹OR게이트(G0)로 경로지정된다. DECODE0이 활성화되는 때(예: 활성CRS7이 G0로 경로지정되는 때)에는, BLOCK0가 표명되고, 팬텀패킷이 CRS7이 표명된 상태로 남아있는 동안, 포트(0)에 연결된 충돌영역내로 전송된다.
스위치처리엔진(100)은 2개의 입력포트가 활성화되고, 동시에(또는 시간적으로 약간 분리되어) 동일한 출력자원에의 접근을 요구하는 때에는, 적당한 드로틀 카운트값을 읽을 수 있는 것으로 가정한다. 그다음에, 스위치처리엔진(100)은 최고의 드로틀 카운트를 가진 포트를 선택하여, 출력포트를 차기할 수 있게 하는 한편, 더 낮은 드로틀 카운트를 가진 포트는 그 포트 ID를 연관출력포트용의 논리충돌영역에 기록되게 한다.
이상에서는 전형적으로 10BASE-T, 10BASE-FL 또는 FOIRL, 100BASE-T4 링크 세그먼트가 이용되는 스위치내에 사용하기 위한 반2중흐름제어시스템을 설명하였다. 이하에서는 이러한 스위치를 상호접속하거나, 전2중통신으로부터 이익을 얻을 수 있는 장치에의 접근을 제공하는 전2중의 사용과 흐름제어기구를 이러한 환경에까지 확장할 수 있는 가능성에 대하여 설명한다.
도7은 각각 전2중포트(full-duplex port)와 반2중포트를 가진 하나의 제1네트워크스위치(405) 및 제2네트워크스위치(410)를 포함하는 네트워크(400)의 블록선도이다. 네트워크(400)는 데이터 패킷이 충돌영역 사이에서 전송되는 때를 제외하고, 각 충돌영역이 다른 충돌영역과 독립적으로 통신을 하는 몇 개의 충돌영역(415i)를 포함한다.
네트워크(400)의 예상구성은 많이 있으나, 양호한 실시예의 설명을 간소화하기 위하여, 이하에서는 그중 하나만 설명한다. 다른 구성 및 방위의 네트워크(400)도 본 발명을 구현할 수 있다. 네트워크(400)는 스위티(405)와 이에 연결된 충돌영역 (즉, 충돌영역 4151, 4152및 4153) 사이에 10 Mb/s 반2중링크를 제공하며, 스위치(410)는 이 스위치와 충돌영역(4154및 4155) 사이의 10 Mb/s 또는 100 Mb/s 반2중링크에 의하여 작동한다. ANSI/IEEE Std 802.3, Document #P802.3u/D5, MAC Parameters, Physical Layer, Medium Attachment Units and Repeater for 100Mb/s Operation(Version 5.0), IEEE Standards Department의 1993버전에 대한 Draft Supplement는 100Mb/s에 대한 하나의 환경을 정의하고 있다. 이러한 표준을 실시하는데에는 엔드 스테이션의 물리적 분리가 제한되어 있다(예: 100BASE-T 드래프트를 사용하는 약 200미터)는 단점이 있다.
네트워크(400)는 이러한 물리적 케이블링제한을 개선하기 위하여, 스위치(405)와 스위치(410) 사이에 전2중광섬유링크(420)을 실행한다. 하나의 구현은 신호감쇠량(현재는 약 2킬로미터 제한)에 의하여 결정된 물리적 링크를 가지는 100BASE-FX환경(여기에 참고로 합체되어 있는 ANSI/IEEE표준 802.3의 1993버전에 대한 100BASE-T Draft Supplement의 Clause 26 및 27)의 전2중버전을 사용하는 것이다. 따라서, 스위치(405)와 스위치(410)은 광섬유링크를 거쳐 충돌영역간 패킷을 상호교환함으로써, 정규충돌영역링크의 물리적 제한을 피할 수 있다.
다른 예에서는, 스위치(405)가 충돌영역(415i )중 어느 영역내에서 엔드 스테이션에 의한 성능 및 데이터에의 접근을 개선할 수 있는 전2중전송프로토콜을 이용하여, 데이터베이스(425)(서버와 같은)와 통신하는 것이 바람직하다. 스위치(405)는 100 Mb/s전2중 드위스트쌍링크(430)에 의하여 데이터베이스(425)에 연결되어 있다. 링크(430)에 대한 하나의 구현은, 광섬유케이블링의 비용없이, 전2중 100Mb/s통신의 구현을 제공하는 100BASE-TX환경의 전2중버전(여기에 참고로 포함시킨 ANSI/IEEE 표준 802.3의 1993버전에 대한 100BASE-T Draft Supplement의 Clause 24 및 25)를 이용한다. 네트워크(400)의 동작속도에서는, 충돌영역간 패킷전송을 제어할 수 있는 효율적인 전2중흐름제어기구를 제공하는 것이 중요하다. 반2중환경과 전2중환경을 혼합하면, 흐름제어기구에 복잡성만 더한다. 스위치는 100Mb/s포트 이외에, 전2중10Mb/s포트도 합체시킬 수 있다.
예상 10Mb/s시스템에 있어서, 10BASE-T는 종단간 링크가 그대로 있는가를 모니터하기 위하여, 유휴기간중(상당한 기간중 패킷활동이 없는) 링크 테스트 펄스(Link Test Pulse)를 이용한다. 10BASE-FL(Fiber Link) 및 10BASE-FB(Fiber Backbone)는 "활성유휴"신호를 이용하여, 1 MHz 또는 2.5 MHz신호를 각각 전송한다. 이러한 2가지 방식은 검출속도를 이유로, 흐름제어데이터를 유휴표시기로 부호화하는데에는 적당하지 아니하다.
100BASE-T4는 링크의 종단간 무결성을 결정하기 위하여 링크 테스트 펄스를 이용한다. 100BASE-T4가 대칭 100 Mb/s 전2중통신에 적합하지 아니하더라도, 전2중의 비대칭버전(명목적으로 66Mb/s를 전송하고, 33Mb/s를 수신하는 것과 같은)의 후보가 아니라고는 말할 수 없다. 이러한 경우에는, 10BASE-T시스템과 같이, 링크 테스트 펄스는 펄스 사이에 필요로 하는 분리와 시스템의 노이즈로버스트니스(noise robustness)를 증가시키기 위하여 많은 메시지 사본을 전송하여야 한다는 사실로 인하여, 실시간 흐름제어정보를 반송하는데에는 적합하지 아니하다.
따라서, 10BASE-T, 10BASE-F 및 10BASE-T4시스템이 앞에서 요약설명한 대역내흐름제어기구에 더 적합한 것으로 보인다. 즉, 특별한 SFD 또는 데이터 필드와 같은 내장표시기가 들어있는 흐름제어패킷의 생성은 패킷이 흐름제어정보를 반송하는 것으로서 식별할 수 있게 한다. 패킷은 수신지송신기의 연속성능기대치에 관련하여 형성(유효CRC에 의하여)할 수 있고, 그안에 정보를 반송할 수 있다는 점을 유의하여야 한다. 이러한 방식으로, 반2중흐름제어는 팬텀패킷의 생성으로 인하여 생기는 충돌기구를 이용함으로써 제공될 수 있다. 10BASE-T 및 10BASE-FL의 전2중버전에 대한 흐름제어는 팬텀패킷에 서로 다르게 반응하고, 그 전송성능을 수정하기 위하여 팬텀내에 내장된 정보를 이용할 수 있게 구성할 수 있다.
반면에, 100BASE-TX 및 100BASE-FX신호방식은 데이터 또는 유휴정보가 전송되고 있는가의 여하를 불문하고, 연속적인 문자스트림(streams of characters)을 송신한다. 이것은 이러한 기술의 특유한 양상이며, 이러한 기술을 전술한 대역외신호방식으로 통신하는데 매우 적합하게 한다. 100BASE-X(TX 및 FX)시스템은 데이터 패킷의 4비트를 취하여, 이를 실제로 매체를 거쳐 전송되는 5비트코드그룹으로 변환시키는 4B/5B코드화기술을 이용한다. 역디코딩기술은 수신된 5비트코드그룹을 MAC로 귀환되는 4비트데이터필드로 리맵(remap)한다. 100BASE-T시스템에서는, MAC와 PHY 사이의 4비트정보를 통과시키기 위한 표준화인터페이스를 매체독립인터페이스(MII)라 하고, 802.3u Draft Supplement의 Clause22를 참조하고 있다.
100BASE-X에서는, PHY는 2진 데이터의 4비트를 매체를 거쳐 전송되는 5비트코드그룹으로 또는 그 반대로 변환한다. 4비트 데이터에 있어서, 예상조합(combination)이 16개이다. 5비트코드는 매핑(mapping)용으로 이용할 수 있기 때문에, 코드그룹의 예상조합은 32개이다. 이러한 32개의 예상코드그룹조합중 16개만이 데이터 비트용으로 할당되고, 나머지의 코드그룹은 특별한 기능에 이용된다. 예를 들면, 유휴코드그룹(11111)은 데이터가 MAC로부터 내려오지 아니하고 있는 때, IPG중에 전송된다. 그외에도, 일부코드그룹은 제어기능용으로 예약된다. 예를 들면, "J"(11000) 및 "K"(10001)코드그룹은 유휴데이터로부터 프레임 데이터로의 추이(transition)를 식별함으로써, SSD(Start-of-Stream Delimiter)를 표시하는데 함께 이용된다. "T"(01101) 및 "R"(00111)코드그룹인 프레임 데이터로부터 유휴데이터로의 추이를 식별함으로써, ESD(End-of-Stream Delimiter)를 표시하는데 함께 이용된다. "H"(00100)코드그룹은 무효데이터를 표시하는데 이용되고, 특별한 오류상태하에서만 전송되어야 한다. 추가10개코드그룹은 이 때에는 미정인 상태로 남아있으면서, 수신된 무효코드가 있는 경우에는, 이를 표시한다. 이것은 전술한 100BASE-X, Clause 24, Table 24-1에 정의되어 있다.
이에 의하여, 비사용코드그룹은 흐름제어정보를 전송하는데 이용할 수 있다. 흐름제어정보는 IPG(Inter Packet Gap)내로 신호에 의하여 알려질 수 있을뿐 아니라, 코드그룹을 신중히 선택하여, 흐름제어정보를 패킷 데이터 스트림내로도 알릴 수 있다. 데이터 스트림내로의 이러한 통신능력은 PHY에 추가지연(버퍼링)제한을 부과하고, 이는 100BASE-TX의 경우에는, 네트워크의 지연버지트(delay budget)이 이미 한계에 근접하고, 최소의 마진(margin)을 제공하기 때문에, 심각하다.
일부 비사용코드그룹을 이용함으로써, 간단하고 신축성있는 흐름제어를 실행할 수 있다. 예를 들면, "XON', XOFF"를 의미하는 매핑코드그룹은 최소코드스페이스를 이용할 수 있게 한다. 더 신축성있는 또다른 코드그룹할당은 하나의 코드그룹을 "흐름제어정보히더"(Flow Control Information Header)로서 할당하는 것이다. 이러한 방식으로, 다른 코드그룹은 "XON", "XOFF", "Delay Transmission for x time period", "Increase IPG by x period" 등을 의미하기 위하여 할당할 수 있다.
PHY는 이러한 흐름제어코드그룹을 번역하고, 이를 조정부계층(Reconciliation Sublayer) 및 MII를 경유하여 MAC로 통과시키는 것으로 가정한다. 간단한 XON/XOFF제어의 경우에는, PHY는 전술한 바와 같이, 패킷전송을 중단시키기 위하여 간단히 충돌을 표명하는 것으로 가정한다. 이러한 방식의 확장에 의하여, 사실상 PHY는 늦은 충돌 임계치(late collision threshold) 자체를 "규제"(police)하는데 이용할 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 이에 의하여, 그 다음의 패킷전송은 외견상의 "인-윈도우"충돌을 경험하게 되고, 정상적으로 백-오프된다(전2중방식인 때에는 백-오프기간에 일치하는 것은 무엇이나 이용하게 된다). 이것은 흐름제어/충돌신호가 슬롯타임후에 수신된 경우에, 전송을 파괴할 것인가의 여부를 결정하여야 하는 전송 MAC의 문제를 경감시키고, MAC는 동일한 패킷을 재시행하려고 한다. 따라서, 이것은 전2중통신과 반2중통신 사이에서, MAC에게 필요한 수정을 최소화한다.
내장된 흐름제어정보를 하나의 패킷과 함께 전송할 수 있는 능력은 명백히 원격스테이션의 전송동작의 제어의 세분성을 더 엄격하게 제어할 수 있는 장점을 제공한다. 예를 들면, 다음의 예에서는 IPG내에서만 흐름제어를 이용하고자 시도하는 때에 예상할 수 있는 대기시간의 유형을 보게된다.
IPG기준흐름제어의 예:
하나의 스위치가 최대길이의 패킷(1500 데이터 바이트)을 특정포트에 접속되어 있는 전2중스테이션으로 전송하기 시작한다.
스위치는 전송을 개시한 직후에, 흐름제어를 송신할 필요가 있음을 확인한다(예를 들면, 스위치는 현재 하나의 패킷을 스테이션으로부터 수신하면서, 부족한 버퍼자원을 실행하고 있다).
스테이션은 본질적으로 스위치가 그 자체의 전송을 시작하는 것과 동시에 그 현재전송을 완료한다.
스테이션은 이 당시 (최대길이의 패킷이 전송되고 있기 때문에) 흐름제어정보를 수신하지 못하였기 때문에, 스테이션의 IPG 타이머는 만료되고, 스테이션은 다음의 사항을 전송한다.
(i) 최대길이의 패킷
(ii) 다중최소길이(64 데이터 바이트)패킷 (최소IPG를 가지는 약 18 64바이트패킷이 단일1500바이트패킷에 의하여 소요되는 시간간격중 전송될 수 있다)
(iii) 중간길이의 일부패킷 (>64 및 <1500데이터 바이트를 가지는 패킷)
스위치는 일단 최대길이의 패킷을 완료한 때에는, 흐름제어메시지를 IPG내에 스테이션으로 송신한다.
흐름제어정보가 스테이션이 그 다음패킷전송시 512비트 시간한계치에 도달하기 전에, 스테이션에 도착한 경우에는, 전송이 중단된다. 흐름제어정보가 "인-윈도우"충돌시간보다 더 늦게 도착하는 경우에는, 패킷을 완결되고, 후속패킷은 지연 또는 정지된다.
이에 의하여, 링크의 종단간지연이 (명목적으로) 512BT 슬롯타임보다 적은 경우에는, 스위치는 하나의 최대길이패킷 또는 18 이하의 최소길이패킷을 완충할 수 있어야 한다. 흐름제어정보가 슬롯타임 윈도우 후에 도착하는 경우에는, 스위치는 2 이하의 최대길이패킷 또는 1 패킷이 최소 또는 최대길이로 할 수 있는 경우에는, 19패킷을 완충할 수 있어야 한다.
그러므로, 패킷내의 흐름제어는 스위치로 하여금 실질적으로 완충요건을 감소할 수 있게 함으로써, 잠정적으로 더 비용효과적인 구현을 할 수 있게 한다.
위에서 요약설명한 바와 같은 매우 정교한 신호를 사용하는 때에는, 이 정보(전송을 특정시간중 지연시키기 위한 흐름제어코드그룹과 같은)는 MII의 RXD<3:0>회선을 거쳐 공급되어야 하며, COL회선은 표명되고, RX-DV회선은 비표명되고, RX-ER회선은 표명되고, 다음의 코드, 즉 0001 내지 1101 또는 1111 (코드 1110은 RX-DV회선이 비표명되고, RX-ER회선이 표명되는 때에, 오류반송파(False Carrier)표시용으로 예약된다)중 하나가 RXD<3:0>에 할당되어야 한다. 이러한 기구를 이용하면, MAC의 재전송동작을 수정하기 위하여, 추가정보를 MAC 또는 관리엔티티(management entity)에 효과적으로 통과시킬 수 있다.
전2중링크상의 종단간지연은 단순히 패킷이 확장거리를 전파하는데 걸린 지연으로 인하여, 슬롯 타임보다 더 길어질 수 있다는 사실은 반드시 피하여야 할 잠정적 문제가 될 수 있다. 예를 들면, 패킷이 엔드 스테이션에 의하여 재시도되는 상황에서는, 스위치는 패킷을 중복하여서는 아니된다. 그 좋은 예가 최소크기프레임의 전송이다. 이러한 프레임은 64바이트만 가지고 있어서, 64바이트의 프리앰블을 더하여야만 576비트타임의 패킷크기로 된다. 스위치가 비트타임(511)에서 엔드 스테이션에 도달하는 흐름제어신호를 송신한다고 가정하면, 엔드 스테이션이 프레임전송을 완료하고, 전송스케쥴은 다시 정할 수 있는 가능성이 있다. 패킷이 재전송되는 때, 스위치는 엔드 스테이션이 흐름제어신호를 수신한 정확한 시점에 관한 표시를 가지지 아니하기 때문에, 전패킷의 복제물을 수신할 수 있다. 이에 대한 몇가지 잠정적인 해결방안을 설명하면 다음과 같다.
(1) 흐름제어신호를 수신하여야 하는 윈도우를 확장한다. 이에 의하면, 흐름제어신호를 송신할 때에는, 항시 재전송을 되도록 보장할 수 있기 때문에, 현재수신된 패킷은 스위치에 의하여 언제든 파기할 수 있다. 이는 재시도윈도우가 대형으로 되고, 패킷이 엔드스테이션제어기내에 완전히 재적재되어야 하고, 따라서 버스대역폭의 이용율을 저하시키는 단점이 있다.
(2) 흐름제어를 IPG중에만 실시할 수 있게 한다. 이에 의하면, 흐름제어프레임을 수신한 장치는 항시 현재 전송되는 패킷을 성공적으로 완료하지만, 다음패킷을 전송하기 전에, 실질적으로 더 큰 IPG를 추가하게 된다. 이 기구를 이용하면, 재시도는 필요없게 된다. 이 방안의 단점은 스위치가 강제로 현행패킷을 완충한다는 것이다.
(3) 흐름제어패킷이 윈도우내에 수신됨으로써, 엔드 스테이션으로부터 전송되는 패킷이 무효FCS를 가지도록 보장한다. 이에 의하여, 스위치 또는 최종수신처는 프레임을 수신시 파기하게 된다. 엔드스테이션제어기는 전송된 패킷이 재시도를 예정하고 있는 경우에는, 이를 파괴하고, 윈도우가 허가된 후, 흐름제어요구를 받은 경우에는, 이러한 패킷을 정상적으로 전달하여야 한다.
(4) 흐름제어정보가 512BT한계전에 목표장치에 도달할 수 있게 보장한다. 이 방안은 본질적으로 링크의 일방향트립이 511비트타임이 되도록 제한하는데, 이는 바람직하지 아니할 수 있다.
(5) 늦은 충돌한계치를 "규제"하기 위하여 PHY를 이용한다. 예를 들면, 흐름제어표시기가 늦은 충도한계치 후에 수신되는 경우에는, PHY는 다음의 패킷전송이 시작될 때까지, 표시를 완충한다. 이에 의하여, 다음패킷전송은 외견상의 "인-윈도우"충돌을 경험하게 되고, 정상적으로 백 오프한다(전2중방식인 때에는, 백-오프기간에 일치하는 것은 무엇이나 이용하게 된다). 이것은 흐름제어/충돌신호가 슬롯타임 후에 수신되는 경우에는, 전송을 파괴시킬 것인가의 여부를 결정하여야 하는 전송MAC의 문제를 경감시키고, MAC는 동일한 패킷을 재시행하고자 한다. 따라서, 이것은 전2중통신과 반2중통신 사이에서, MAC에게 필요한 수정을 최소화한다.
요약하면, 아래에서 간략히 설명하는 바와 같이, 알고리즘은 2개의 예상미분을 가진다.
1. 재시도 기준
엔드 스테이션이 전송한다.
스위치가 흐름제어신호(팬텀패킷 또는 코드그룹)을 전송한다.
엔드 스테이션이 흐름제어신호를 수신한다.
엔드 스테이션이 전송을 파괴하고, 시도를 재계획한다.
엔드 스테이션이 (경과시간 또는 "재시작"신호 동안) 대기한다.
엔드 스테이션이 재시행한다.
2. 지연 기준
엔드 스테이션이 전송한다.
스위치가 흐름제어신호(팬텀패킷 또는 코드그룹)을 전송한다.
엔드 스테이션이 흐름제어신호를 수신한다.
엔드 스테이션이 전송을 완료한다.
엔드 스테이션이 (경과시간 또는 "재시작"신호 동안) 대기한다.
엔드 스테이션이 다음패킷을 송신한다.
100BASE-X기준 네트워크에 특정한 재시행기준알고리즘에 대한 대안은 다음과 같다.
3. 재시행 기준(100BASE-X)
엔드 스테이션이 전송한다.
스위치가 흐름제어신호를 전송한다.
엔드 스테이션이 흐름제어신호를 수신한다.
PHY가 "인-윈도우" 또는 "아웃-오브-윈도우" 흐름제어를 결정한다.
"인-윈도우"의 경우에는, PHY가 흐름제어를 적용한다.
"아웃-오브-윈도우"의 경우에는, PHY가 다음전송시도까지 흐름제어를 지연시킨다.
엔드 스테이션이 전송을 중단하고, 시도를 리스케쥴한다.
엔드 스테이션이 (경과시간 또는 "재시작"신호 동안) 대기한다.
엔드 스테이션이 재실행한다.
알고리즘의 3개 버전에 적용되는 또다른 고려사항은 엔드 스테이션이 현재 전송중인 때, 엔드 스테이션이 흐름제어신호를 수신하는 효과이다. 대기기간을 스케쥴하거나, 어떠한 조치도 취하지 아니하는 등, 2가지의 분명한 선택을 고려할 수 있다. 대기기간은 다음전송전에 스케쥴하는 것이 바람직하다. 이것은 흐름제어요구가 전패킷의 결과로서 생성되었으나, 전파지연으로 인하여 패킷이 완료된 후에 도달할 수 있다는 사실을 참작한다.
이상의 설명에 의하여, 재실행기준(Retry Based)방식은 흐름제어신호의 빠른 검출(즉, 슬롯타임내)을 요구하기 때문에, 대역내신호방식(팬텀 패킷) 또는 대역외방식(코드그룹)에 매우 적합한 것으로 보인다. 그외에도, 이 방식은 전2중뿐 아니라, 반2중에도 적용가능하다는 것 및 흐름제어신호는 본질적으로 정규데이터포맷패킷내에 "피기백"(piggy-back)될 수 있다는(특별한 프리앰블/SFD시퀀스 또는 코드그룹을 이용하는 것에 의한 것과 같은) 사실과 같은 장점을 제공한다. 이러한 방식은 가용버퍼 없이도 운영할 수 있기 때문에, 스위치내의 버퍼링을 최소화할 수 있다. 지연기준방식은 대역외 및 대역내신호용으로 잘 작용하나, 자원제한의 검출/신호가 슬롯타임내에 실행(이는 전파지연만에 의하여서도 실행될 수 없다)될 수 없는 한, 스위치가 최소한의 완충능력(즉, 현재 전송중인 패킷을 수신할 수 있고, 흐름제어패킷을 수신지 스테이션에 전달할 수 있는 잠정지연을 참작하는)을 제공할 것을 요구한다.
결론적으로, 본 발명은 반2중이서네트스위치내의 흐름제어문제에 대한 간단하고 효율적인 해결방안을 제공한다. 위에서는 본 발명의 양호한 실시예를 설명하였으나, 여러 가지의 대안, 변경 등도 사용할 수 있다. 그러므로, 위의 설명을 첨부된 특허청구범위에 의하여 정하여진 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 보아서는 아니된다.

Claims (34)

  1. 네트워크 스위치의 제1포트에서 수신된 입력데이터를 스위치의 제2포트와 제3포트 사이에 설치된 통신채널을 가지는 스위치의 제2포트로 교환하는 방법으로서,
    - 입력데이터패킷을 차단할 것인가의 여부를 결정하는 스텝,
    - 차단이 바람직한 때에는, 전2중배압(full-duplex backpressure)표시기를 제1포트에 적용하는 스텝,
    - 입력데이터패킷을 전송하고 있는 제1포트의 입력에 연결된 송신기에 의하여, 상기배압표시기에 응답하여, 입력데이터패킷의 전송을 중단하는 스텝,
    - 제2포트을 이용할 수 있는 때, 제1포트에서 전송된 입력데이터패킷을 수신하는 스텝,
    - 입력데이터패킷의 경로를 제1포트로부터 제2포트로 지정하는 스텝,
    등을 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기배압을 인가하는 스텝에,
    - 제1포트에 연결된 전2중수신기에 의하여 흐름제어사건(flow control event)로서 인식되고, 제1포트에 연결된 반2중수신기내에 충돌상태를 트리거하는 흐름제어패킷을 형성하는 스텝,
    - 상기흐름제어패킷을 제1포트로부터 전송하는 스텝,
    등이 더 포함되어 있는 방법.
  3. 네트워크의 제1포트에서 수신된 입력데이터패킷을 스위치의 제2포트와 제3포트 사이에 설치된 토인채널을 가지는 스위치의 제2포트로 교환하는 방법으로서,
    - 상기입력데이터패킷을 차단할 것인가의 여부를 결정하는 스텝,
    - 차단이 바람직한 때에는, 전2중배압표시기를 제1포트에 적용하는 스텝,
    - 입력데이터패킷을 전송하고 있는 제1포트에 입력에 연결된 송수신기에 의하여, 상기배압표시기에 응답하여, 상기송수신기가 입력데이터패킷를 무효화하게 하는 스텝,
    - 제2포트를 이용할 수 있는 때에는, 제1포트에서 재전송입력데이터패킷을 수신하는 스텝,
    - 입력데이터패킷의 경로를 제1포트로부터 제2포트로 지정하는 스텝,
    등을 포함하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기인가스텝에, 제1포트의 입력에서 입력데이터패킷을 수신하는 것과 일치하여, 표시기를 제1포트로부터 전송된 출력데이터패킷내로 삽입하는 스텝이 포함되어 있는 교환방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기인가스텝에, 입력데이터패킷의 수신과 일치하여 제1포트로부터 전송된 출력데이터패킷에 뒤따르는 패킷간갭내에 상기표시기를 전송하는 스텝이 포함되어 있는 교환방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기배압표시기에 백오프의 지속기간이 포함되어 있고,
    - 상기백오프지속기간을 배압표시기로부터 추출하는 스텝,
    - 상기백오프지속기간 후, 입력데이터패킷을 재전송하는 스텝,
    등을 더 포함하는 교환방법.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기송수신기에 예정시간지연 후, 재전송신호를 표명하기 위한 타이머가 포함되어 있고,
    - 상기배압표시기의 수신시 상기타이머를 시동시키는 스텝,
    - 상기타이머에 의하여 재전송신호가 표명된 후, 입력데이터패킷의 재전송을 개시하는 스텝,
    등을 더 포함하는 교환방법.
  8. 제 3 항에 있어서
    - 제1포트로부터 상기송수신기로 하나의 재시작신호를 전송하는 스텝,
    - 상기송수신기에 의하여, 입력데이터패킷을 제1포트로 재전송하는 스텝,
    등을 더 포함하는 교환방법.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기재시작신호가 예정된 지연 후 수신되지 아니하는 때에는, 엔드 스테이션이 상기예정시간이 경과한 후, 전송을 재개하는 교환방법.
  10. 하나의 출력데이터패킷이 제1포트의 출력으로부터 전송되는 사이에, 전2중네트워크 스위치의 제1포트의 입력에서 수신된 하나의 입력데이터패킷을, 스위치의 제2포트의 출력과 제3포트의 입력 사이에 하나의 통신채널이 설치되어 있는 스위치의 제2포트의 출력으로 교환하는 방법으로서,
    - 입력데이터패킷을 차단할 것인가의 여부를 결정하는 스텝,
    - 차단이 바람직한 때에는, 하나의 배압표시기를 제1포트로부터 전송하는 스텝,
    - 상기배압표시기에 응답하여, 제1포트에 연결된 송수신기에 의하여 입력데이터패킷의 전송을 중단하는 스텝,
    - 제2포트의 출력을 이용할 수 있는 때에는, 제1포트에서 입력데이터패킷을 수신하는 스텝,
    - 입력데이터패킷의 경로를 제1포트로부터 제2포트로 지정하는 스텝,
    등을 포함하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기배압전송스텝에서, 배압표시가를 제1포트로부터 송수신기로전송되는 출력데이터패킷내로 삽입하는 교환방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기배압전송스텝에서, 출력데이터패킷이 제1포트로부터 송수신기로 전송된 후, 배압표시기가 전송되는 교환방법.
  13. 특정된 제1시간내에 흐름제어메시지를 수신하는 때에는, 이를 즉시 MII(또는 그 논리적 등가물)를 통과시키되, 특정시간이 경과한 후에 흐름제어메시지르 수신하는 때에는, MII (또는 그 논리적 등가물)를 거치는 메시지의 전송을 지연시키는 송수신기.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기특정시간이 정규512비트시간충돌윈도우인 송수신기.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기특정시간이 프로그램으로 편성하거나, 다른 값으로 절충할 수 있는 송수신기.
  16. 제1입력데이터패킷 후에, 네트워크 스위치의 제1포트에서 수신된 제2입력데이터패킷을, 스위치의 제2포트와 제3포트 사이에 하나의 통신채널이 설치되어 있는 스위치의 제2포트로 교환하는 방법으로서,
    - 제1입력데이터패킷의 전송중, 제2입력데이터패킷을 차단할 것인가의 여부를 결정하는 스텝,
    - 차단이 바람직한 때에는, 제1입력데이터패킷의 전송중, 전2중배압표시기를 제1포트에 적용하는 스텝,
    - 입력데이터패킷을 전송하고 있는 제1포트의 입력에 연결된 송신기에 의하여, 상기배압표시기에 응답하여, 제2입력데이터패킷의 전송을 무효화 및 정지하는 스텝,
    - 제2포트를 이용할 수 있는 때에는, 제1포트에서 재전송제2입력데이터패킷을 수신하는 스텝,
    - 제2입력데이터패킷의 경로를 제1포트로부터 제2포트로 지정하는 스텝,
    등을 포함하는 방법.
  17. 제1입력데이터패킷 후, 네트워크 스위치의 제1포트에서 수신된 제2입력데이터패킷을, 스위치의 제2포트와 제3포트 사이에 하나의 통신채널이 설치되어 있는 스위치의 제2포트로 교환하는 방법으로서,
    - 제1입력데이터패킷의 전송중, 제2입력데이터패킷을 차단할 것인가의 여부를 결정하는 스텝,
    - 차단이 바람직한 때에는, 전2중배압표시기를, 제1입력데이터패킷의 전송 후, 제2입력데이터패킷의 전송전에, 제1포트에 적용하는 스텝,
    - 입력데이터패킷을 전송하고 있는 제1포트의 입력에 연결된 수신기에 의하여, 상기배압표시기에 응답하여, 제2입력데이터패킷의 전송을 정지하는 스텝,
    - 제2포트를 이용할 수 있는 때에는, 제2입력데이터패킷을 제1포트에서 수신하는 스텝,
    - 제2입력데이터패킷의 경로를 제1포트로부터 제2포트로 지정하는 스텝,
    등을 포함하는 방법.
  18. 흐름제어정보를 정규이서네트패킷포맷을 이용하여 원격장치에 전송할 수 있는 전2중능력이서네트장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 패킷이 특별한 프리앰블, SFD 또는 메시지 데이터 포맷을 이용하여, 내장된 흐름제어정보를 포함하는 이서네트제어기.
  20. 고유한 코드화패턴을 이용하여, 원격장치에 흐름제어정보를 전송하고, 원격장치로부터 흐름제어정보를 수신할 수 있는 전2중능력이서네트장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기패턴을 다수의 코드그룹으로 할 수 있는 제어기.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기패턴이 IPG중에 전송될 수 있는 제어기.
  23. 제 20 항에 있어서, 상기패턴이 IPG 또는 패킷데이터중에 전송될 수 있는 제어기.
  24. 제 21 항에 있어서, 코드그룹이 서로 다른 메시지로서 번역되는 제어기.
  25. 제 24 항에 있어서, 특별한 코드그룹이 "전송정지"표시기로서 번역되는 제어기.
  26. 제 24 항에 있어서, 특별한 코드그룹이 "전송시작"표시기로서 번역되는 제어기.
  27. 제 24 항에 있어서, 특별한 코드그룹이 "IPG시간수정"표시기로서 번역되는 제어기.
  28. 제 24 항에 있어서, 특별한 코드그룹이 "백오프 시간간격 수정"표시기로서 번역되는 제어기.
  29. 제 24 항에 있어서, 특별한 코드그룹이 "슬롯타임 시간간격 수정"표시기로서 번역되는 제어기.
  30. 특별흐름제어에 관계되는 코드화를 표시하기 위하여, 특별데이터필드를 MII의 RXD<3:0>회선을 거쳐 통과시키는 송수신기.
  31. 여러개의 데이터패킷을 동시에 송수신할 수 있는 전2중이서네트호환제어기로서,
    - 하나의 패킷을 전신하는 동안, 동시에 하나의 패킷을 수신하는 스텝,
    - 흐름제어표시의 표명을 검출하는 스텝,
    - 전송시도를 중단하고, 임의계산값에 따라 시도를 재스케쥴링하는 스텝,
    등을 포함하는 제어기.
  32. 제 31 항에 있어서, 임의계산시간이 슬롯타임의 배수인 제어기.
  33. 제 31 항에 있어서, 임의계산시간이 슬롯타임 이외의 예정된 시간의 배수인 제어기.
  34. 제 17 항에 있어서, 상기배압표시기가 전송될 특정패킷의 범위를 한정하는 SA/DA필드를 포함하는 제어기.
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