KR100593178B1 - 데이터 프레임 전송방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
우선순위가 높은 데이터 프레임을 우선적으로 전송하여 데이터 프레임의 전송 효율을 향상시키기 위한 데이터 프레임 전송방법 및 장치가 개시된다. 데이터 프레임 전송방법은 수신된 복수개의 데이터 프레임의 충돌 발생 여부를 판단하고, 판단결과 충돌이 발생한 데이터 프레임의 우선순위를 판단하며, 우선순위에 따른 백오프 타임을 산출하고, 산출된 백오프 타임에 따라 충돌이 발생된 데이터 프레임을 전송한다. 따라서, 데이터 프레임의 우선순위에 따라 백오프 타임을 다르게 설정하여, 상대적으로 우선순위가 높은 데이터 프레임의 백오프 타임을 짧게 하고, 상대적으로 우선순위가 낮은 데이터 프레임의 백오프 타임을 길게 하여, 우선순위가 높은 데이터 프레임을 우선적으로 전송할 수 있다.
Description
도 1은 일반적인 이더넷 네트워크의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 일반적인 스위치 또는 라우터의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일반적인 리피터의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 리피터의 포트의 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 네트워크에서 리피터의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 리피터에서 충돌이 1회 발생한 경우의 포트의 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 리피터에서 충돌이 2회 발생한 경우의 포트의 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 반 이중모드 시스템에서 데이터 프레임 전송을 수행하기 위한 플로우챠트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
500-1,500-2,500-3,500-4 : 제1 내지 제4 포트
510-1,510-2,510-3,510-4 : 제1 내지 제4 포트 컨트롤러
본 발명은 데이터 프레임(data frame) 전송방법 및 장치에 관한 것으로서, 우선순위가 높은 데이터 프레임을 우선적으로 전송하여 데이터 프레임의 전송 효율을 향상시키기 위한 데이터 프레임 전송방법 및 장치에 관한 것이다.
데이터 네트워크의 중요한 부분을 차지하고 있는 LAN(Local Area Network)의 대표적인 프로토콜이 이더넷(Ethernet)이다. 상기 이더넷은 일정 구역내의 컴퓨터간의 정보교환 및 장치 공유의 목적으로 개발된 구내망(LAN: Local Area Network) 분야의 대표적인 기술로서 기본적으로 10Mbps(초당 천만 비트 전송)통신 속도를 제공한다. 이를 통하여 이더넷 카드를 장착한 모든 컴퓨터는 서로간에 데이터를 송수신하거나 다른 컴퓨터가 가지고 있는 정보를 공유할 수 있고, 외부로는 인터넷과 접속되어 전세계 컴퓨터와 상호 연결될 수 있다.
도 1은 일반적인 이더넷 네트워크의 구성을 나타낸 것으로서, 제1 사용자(100-1)가 제n 사용자(100-n)에게 데이터를 전송하고자 하는 경우, 제1 사용자(100-1)는 제1 단말기(110-1)를 통해서 데이터 프레임을 전송한다. 상기 데이터 프레임은 제1 단말기(110-1)가 연결되어 있는 제1 리피터(Repeater)(120-1) 및 제1 스위치(130-1)를 통해 라우터(140)로 전송된다. 라우터(140)는 수신된 데이터 프레임을 분석하여 제n 사용자(100-n)의 제n 단말기(110-n)가 연결된 제2 스위치(130-2)로 전송하고, 제2 스위치(130-2)는 수신된 데이터 프레임을 제m 리피터(Repeater)(120-m)를 통해 제n 단말기(110-n)로 전송한다.
상기한 이더넷 네트워크에서 라우터(140)와 제1 내지 제2 스위치(130-1,130-2)는 복수의 데이터 프레임이 동시에 수신되는 경우, 수신된 데이터 프레임의 우선순위(Priority)가 높은 데이터를 먼저 전송하고, 우선순위가 낮은 데이터 프레임을 나중에 전송하는 QoS(Quality of Service)를 지원한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스위치 또는 라우터는 복수의 포트(200-1,200-2,200-n), 상기 복수의 포트(200-1,200-2,200-n)를 통해 입력되는 데이터 프레임의 우선 순위(Priority)에 따라 수신된 데이터 프레임을 저장하는 복수의 메모리(210-1,210-2,...,210-m)를 포함한다. 예를 들어, 우선순위가 가장 높은 데이터 프레임은 제1 메모리(210-1)에 저장되고, 우선순위가 가장 낮은 데이터는 제m 메모리(210-m)에 저장된다.
상기 스위치 또는 라우터는 복수의 포트(200-1,200-2,200-n)들이 동시에 데이터 프레임을 전송하거나 또는 수신할 수 있는 전이중 모드(Full-duplex mode)로 동작된다.
따라서, 복수의 포트(200-1,200-2,200-n)를 통해 동시에 복수개의 데이터 프레임이 입력되는 경우, 스위치 또는 라우터는 입력되는 데이터 프레임의 우선 순위에 따라 복수의 메모리(210-1,210-2,210-m)에 분류하여 저장하고, 복수의 메모리(210-1,210-2,210-m)에 저장된 데이터 프레임을 우선순위가 높은 순서대로 전송한다.
한편, 이더넷 네트워크에서 리피터는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 포트(300-1,300-2,300-3,300-n)를 통해 입력되는 데이터 프레임을 저장하기 위한 메모리가 내부에 구성되어 있지 않다. 따라서, 일정의 포트(300-n)를 통해 입력되는 데이터 프레임은 목적지의 단말기가 접속되는 소정의 포트(300-1)를 통해 즉시 출력된다.
또한, 리피터는 복수의 포트 중 1개의 포트만 데이터 프레임을 전송할 수 있는 반 이중 모드(Half-duplex mode)로 동작되므로, 데이터 프레임의 우선순위에 무관하게 먼저 입력되는 데이터 프레임이 먼저 출력되는 방식으로 동작된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 포트(300-1)를 통해 제1 데이터 프레임(DATA1)이 전송되고 있는 도중에 제2 및 제3 데이터 프레임(DATA2,DATA3)이 입력되는 경우, 제2 포트(300-2) 및 제3 포트(300-2)는 제1 데이터 프레임(DATA1)의 전송이 완료될 때까지 대기 상태(waiting)를 유지한다. 여기서, 제2 데이터 프레임(DATA2)은 상대적으로 높은 우선순위를 가지고, 제3 데이터 프레임(DATA3)은 상대적으로 낮은 우선순위를 가진다.
이어, 제1 데이터 프레임(DATA1)의 전송이 완료되면, 제2 포트(300-2) 및 제3 포트(300-3)는 제2 데이터 프레임(DATA2) 및 제3 데이터 프레임(DATA3)을 전송한다. 이때, 리피터는 동시에 복수의 포트에서 데이터 프레임을 전송할 수 없으므로, 데이터 충돌(collision)이 발생한다.
이처럼, 데이터 충돌이 발생하면, 제2 포트(300-2) 및 제3 포트(300-3)는 백오프 타임(backoff time)이 경과한 후에 제2 데이터 프레임(DATA2) 및 제3 데이터프레임(DATA3)을 전송한다. 여기서, 백오프 타임은 데이터 프레임의 우선순위와 무 관한 랜덤값에 의해 결정되는 시간이므로, 우선순위가 낮은 제3 데이터 프레임(DATA3)이 먼저 전송되고, 우선순위가 높은 제2 데이터 프레임(DATA2)이 나중에 전송되는 경우가 발생한다.
상기한 바와 같이, 반 이중모드로 동작되는 이더넷 네트워크에서의 리피터는 동시에 복수개의 데이터 프레임을 전송할 수 없어서 데이터의 충돌이 발생하는 경우, 데이터 충돌의 발생 횟수에 따른 랜덤값(Random Value)에 의해 산출되는 백오프 타임(backoff time) 이후에 충돌이 발생한 데이터 프레임을 전송한다.
그러므로, 종래의 리피터에 의하면, 데이터의 우선순위가 낮은 데이터 프레임이 먼저 전송되고, 데이터의 우선순위가 높은 데이터 프레임이 나중에 전송되는 경우가 발생하므로, 데이터 전송 서비스 품질이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 데이터의 우선순위에 따라 백오프 타임을 다르게 설정하여 서비스 품질을 수행하기 위한 반이중모드의 데이터 프레임 전송방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 데이터 프레임 전송방법은 수신된 복수개의 데이터 프레임의 충돌 발생 여부를 판단하고, 판단결과 충돌이 발생한 데이터 프레임의 우선순위를 판단하며, 우선순위에 따른 백오프 타임을 산출하고, 산출된 백오프 타임에 따라 충돌이 발생된 데이터 프레임을 전송하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 데이터 프레임의 충돌 발생 횟수에 따라 우선순위를 이용 하여 백오프 타임을 산출한다.
또한, 본 발명에 따른 데이터 프레임 전송장치는 수신된 복수개의 데이터 프레임의 충돌 발생 여부를 판단하는 수단, 판단 결과 충돌이 발생한 데이터 프레임의 우선순위를 판단하는 수단, 우선순위에 따른 백오프 타임을 산출하는 수단 및 산출된 백오프 타임에 따라 충돌이 발생된 데이터 프레임을 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이처럼, 본 발명은 데이터 프레임의 우선순위에 따라 백오프 타임을 다르게 설정하여, 상대적으로 우선순위가 높은 데이터 프레임의 백오프 타임을 짧게 하고, 상대적으로 우선순위가 낮은 데이터 프레임의 백오프 타임을 길게하여, 우선순위가 높은 데이터 프레임을 우선적으로 전송할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반이중 모드의 데이터 프레임 전송장치 및 전송방법을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 네트워크에서 리피터의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리피터는 데이터 프레임을 수신하고, 수신된 데이터 프레임을 전송하는 제1 내지 제4 포트(500-1,500-2,500-3,500-4) 및 상기 제1 내지 제4 포트(500-1,500-2,500-3,500-4)에서 수행되는 데이터 프레임의 전송 및 수신을 제어하고, 데이터 프레임의 우선순위에 따른 백오프 타임을 산출하여 데이터의 충돌(Collision)을 제어하는 제1 내지 제4 포트 컨트롤러(510-1,510-2,510-3,510-4)를 포함한다.
여기서, 제1 내지 제4 포트 컨트롤러(510-1,510-2,510-3,510-4)는 충돌이 발생된 데이터 프레임의 우선순위(Priority)가 높은 경우에는 백오프 타임을 상대적으로 줄이고, 우선순위가 낮은 경우에는 백오프 타임을 상대적으로 늘린다.
즉, 백오프 타임의 산출시 랜덤값을 데이터 프레임의 우선순위로 설정하여 백오프 타임을 산출함에 따라 우선순위가 높은 데이터 프레임의 백오프 타임을 상대적으로 줄이고, 우선순위가 낮은 데이터 프레임의 백오프 타임을 상대적으로 늘린다.
따라서, 본 발명에 따른 리피터는 우선순위가 높은 데이터 프레임이 먼저 전송되고, 우선순위가 높은 데이터 프레임의 전송이 완료된 이후에 우선순위가 낮은 데이터 프레임이 전송된다.
이를 보다 상세히 설명한다.
도 6은 도 5에 도시된 리피터에서 충돌이 1회 발생한 경우의 포트의 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 포트(500-1)를 통해 제1 데이터 프레임(DATA1)이 전송되고 있는 동안에 상대적으로 우선순위가 높은 제1 우선순위(Priority1)를 갖는 제2 데이터 프레임(DATA2)과 상대적으로 우선순위가 낮은 제2 우선순위(Priority2)를 갖는 제3 데이터 프레임(DATA3)이 수신되면 제2 데이터 프레임(DATA2)과 제3 데이터 프레임(DATA3)간의 충돌이 발생한다. 여기서, 제2 데이터 프레임(DATA2)은 제2 포트(500-2)를 통해 전송되고, 제3 데이터 프레임(DATA3)은 제3 포트(500-3)를 통해 전송한다.
이처럼, 충돌이 발생하면, 제2 포트 컨트롤러(510-2) 및 제3 포트 컨트롤러(510-3)는 충돌이 발생한 제2 및 제3 데이터 프레임(DATA2,DATA3)의 우선순위에 따른 백오프 타임을 산출한다.
이더넷 통신 규격인 IEEE802.3에서 백오프 타임은 수학식 1에 의해 산출된다.
여기서, 랜덤값(random value)인 r을 제2 및 제3 데이터 프레임(DATA2,DATA3)의 우선순위 값(P)으로 설정한다. 이때, 가장 높은 우선순위를 갖는 경우 우선순위 값(P)을 1로 설정하고, 우선순위가 낮아질수록 그 값이 증가하여 가장 낮은 우선순위를 갖는 경우 우선순위 값(P)을 m으로 설정한다.
상기 제2 데이터 프레임(DATA2)의 우선순위가 높으므로, 수학식 1에 의해 산출된 백오프 타임이 상대적으로 짧고, 제3 데이터 프레임(DATA3)의 우선순위가 낮으므로, 산출된 백오프 타임이 상대적으로 길다.
따라서, 제2 포트(500-2)를 통해 제2 데이터 프레임(DATA2)이 먼저 전송되고, 제3 포트(500-3)는 제2 데이터 프레임(DATA2)의 전송된 후 인터 프레임 갭(IFG) 동안 대기 상태(waiting)를 유지한다. 이어, 상기 구간 이후에 제3 포트(500-3)는 제3 데이터(DATA3)를 전송한다.
한편, 충돌이 2회 발생하는 경우 수학식 1에서 r은 0 이상이고 4 이하로 설정된다. 즉, r을 충돌이 발생된 데이터 프레임의 우선순위 값으로 설정하여 다시 재전송하고, 이후에 다시 충돌이 발생한 경우에는 r을 0 이상이고, 4 이하인 범위를 갖는 랜덤값으로 설정한다.
이처럼 충돌이 2회 발생하는 경우는 동일한 우선순위를 갖는 데이터 프레임이 2개 이상 존재하는 경우이다.
도 7은 도 5에 도시된 리피터에서 충돌이 2회 발생한 경우의 포트의 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 포트(500-3)를 통해 제1 데이터 프레임(DATA1)이 전송되는 동안 상대적으로 높은 우선순위인 제1 우선순위(Priority 1)를 갖는 제2 및 제3 데이터 프레임(DATA2,DATA3)과 상대적으로 낮은 우선순위인 제2 우선순위(Priority 2)를 갖는 제4 데이터 프레임(DATA4)이 수신된 경우에 충돌이 2회 발생한다.
여기서, 제2 데이터 프레임(DATA2) 및 제3 데이터 프레임(DATA3)은 동일한 우선순위를 가지므로, 제2 데이터 프레임(DATA2) 및 제3 데이터 프레임(DATA3) 중 어느 하나가 먼저 전송되어도 무관하다.
따라서, 제2 포트 컨트롤러(510-2) 및 제3 포트 컨트롤러(510-3)는 0 내지 4의 범위를 가지는 랜덤값에 의해 백오프 타임을 생성한다. 따라서, 동일한 우선순위를 갖는 제2 데이터 프레임(DATA2) 또는 제3 데이터 프레임(DATA3)은 제2 포트(500-2) 또는 제3 포트(500-2)를 통해 어느 하나가 먼저 전송되고, 이후에 나머지가 전송된다. 이어, 상대적으로 우선순위가 낮은 제4 데이터 프레임(DATA4)이 제4 포트(500-4)를 통해 전송된다.
여기서, r의 상한 범위가 4로 설정되는 이유는 상대적으로 우선순위가 높은 제2 및 제3 데이터 프레임(DATA2,DATA3)의 백오프 타임이 길어져 상대적으로 우선순위가 낮은 제4 데이터 프레임(DATA4) 보다 늦게 전송되는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 데이터 프레임의 충돌이 3회 이상 발생하는 경우, 수학식 1에서 r의 범위는 0 이상이고, 이하이며, k= min(p, 10)이다. 이때, p는 충돌이 발생한 데이터 프레임의 우선순위 값을 나타내고, 가장 높은 우선순위를 가지는 경우, 우선순위값(P)을 1로 설정하고, 우선순위가 낮아질수록 증가한다.
상기에서 p가 3이하인 경우, k는 3으로 설정되어 r은 8의 상한범위를 갖는다. 또한, p가 4이상이고, 9이하인 경우, k는 4 내지 9로 설정되어, r은 의 상한범위를 가지며, p가 9보다 큰 경우, k는 10으로 설정되어 r은 의 상한범위를 갖는다.
즉, 충돌이 3회 이상 발생한 경우에는 낮은 우선순위를 가질수록 랜덤값인 r의 상한 범위를 크게 설정하여, 상대적으로 낮은 우선순위를 갖는 데이터 프레임의 백오프 타임을 상대적으로 높은 우선순위를 갖는 데이터 프레임의 백오프 타임보다 길어진다.
따라서, 상대적으로 우선순위가 높은 데이터 프레임이 먼저 전송되고, 상대적으로 우선순위가 낮은 데이터 프레임이 나중에 전송된다.
이처럼, 충돌이 3회 이상 발생되는 이유는 충돌이 2회 발생된 경우 0 내지 4 의 범위를 가지는 랜덤값에 의해 백오프 타임이 산출되고, 그에 따라 산출된 백오프 타임이 동일해지는 경우가 발생하기 때문이다.
이와 같이 구성되어 동작되는 본 발명에 따른 데이터 프레임 전송장치의 데이터 프레임 전송 방법을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명에 따른 반 이중모드 시스템에서 데이터 프레임 전송을 수행하기 위한 플로우챠트이다.
먼저, 소정의 포트를 제어하는 포트 컨트롤러는 상기 소정의 포트를 통해 전송한 데이터 프레임의 충돌 발생 여부를 판단하고(S800), 충돌이 발생한 경우(S802), 데이터 프레임의 우선순위(P)를 판단한다(S804).
이어, 포트 컨트롤러는 발생된 충돌 횟수(n)가 1인지를 판단하고(S806), 충돌 횟수(n)가 1인 경우, 수학식 1에서 랜덤값인 r을 우선순위(P)로 설정하여 백오프 타임을 산출한다(S808).
한편, 위의 단계(S806)에서 발생된 충돌 횟수(n)가 1이 아닌 경우, 포트 컨트롤러는 발생된 충돌 횟수가(n)가 2인지를 판단하고(S810), 판단 결과, 충돌 횟수(n)가 2인 경우, 수학식 1의 r의 범위를 0 이상, 4 이하로 설정하여, 그에 따른 백오프 타임을 산출한다(S812).
위의 단계(S810)에서 충돌 횟수(n)가 2가 아닌 경우, 포트 컨트롤러는 충돌 횟수(n)가 3이상인 경우로 판단하여, 수학식 1에서 r의 범위를 0이상이고, 이하로 설정하여 백오프 타임을 산출한다(S814). 이때, 데이터 프레임의 우선순위(P)가 3이하인 경우, k를 3으로 설정하고, 데이터 프레임의 우선순위(P)가 4이상이고 9이하인 경우, k를 우선순위(P)로 설정한다. 또한, 데이터 프레임의 우선순위(P)가 9보다 큰 경우에는 k를 10으로 설정한다.
즉, 충돌이 3회 이상 발생한 경우에는 낮은 우선순위를 가질수록 랜덤값인 r의 상한 범위를 크게 설정하여, 상대적으로 낮은 우선순위를 갖는 데이터 프레임의 백오프 타임은 상대적으로 높은 우선순위를 갖는 데이터 프레임의 백오프 타임보다 길어진다.
이어, 포트 컨트롤러는 산출된 백오프 타임에 의해 충돌이 발생한 데이터 프레임을 전송한다(S816).
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 반 이중모드 통신 시스템에서 데이터 프레임의 우선순위에 상응하도록 백오프 타임을 설정한다.
그러므로, 본 발명은 상대적으로 우선순위가 높은 데이터 프레임의 백오프 타임을 줄이고, 상대적으로 우선순위가 낮은 데이터 프레임의 백오프 타임을 길게 하여 우선순위가 높은 데이터 프레임을 우선적으로 전송하고, 우선순위가 낮은 데이터 프레임을 순차적으로 전송할 수 있다.
따라서, 본 발명은 동시에 복수개의 데이터 프레임 전송이 불가한 리피터 등의 반 이중모드 통신시스템에서 QoS를 지원할 수 있는 효과가 있다.
상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 않되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능하다.
Claims (14)
- 반이중 모드 통신시스템의 데이터 프레임 전송방법에 있어서,수신된 복수개의 데이터 프레임의 충돌 발생 여부를 판단하는 단계;충돌 발생이 없는 경우에는 우선순위에 따라 데이터 프레임을 전송하는 단계;충돌 발생이 있는 경우에는 충돌발생의 횟수와 우선순위에 응답하여 우선순위가 늦은 데이터 프레임의 백오프 타임을 크게 산출하는 단계; 및상기 산출된 백오프 타임에 따라 상기 충돌이 발생된 데이터 프레임을 지연 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 프레임 전송방법.
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