KR100640414B1 - 동기화 이더넷 네트워크 및 그 시간 할당 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 동기화 이더넷 네트워크는, 복수의 포트들을 구비하며, 비동기 구간 및 동기 구간으로 이루어진 사이클 주기로 상기 네트워크의 단말들에게 시간 할당을 수행하는 게이트웨이와; 상기 게이트웨이의 포트들에 성형 구조로 일대일 연결되는 복수의 네트워크 단말들을 포함하며, 상기 게이트웨이는 한 사이클 내의 동기 구간을 포트별로 분할하여 복수의 시간 슬롯들을 마련하고, 해당 사이클에 참여한 각 네트워크 단말에게 적어도 하나의 분할된 시간 슬롯을 할당한다.
동기화 이더넷, 네트워크, 시간 할당, 게이트웨이, 네트워크 단말

Description

동기화 이더넷 네트워크 및 그 시간 할당 방법{SYNCHRONOUS ETHERNET NETWORK AND TIME ALLOCATION METHOD USED THEREIN}
도 1은 전형적인 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 테이블을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동기화 이더넷 네트워크를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 방법을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 상기 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 방법을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 상기 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 방법을 설명하기 위한 도면.
본 발명은 동기화 이더넷(synchronous ethernet)에 관한 것으로서, 특히 동기화 이더넷 네트워크 및 상기 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 방법에 관한 것이다.
동기화 이더넷은 음성/영상 데이터와 같은 실시간 데이터(real time data)를 전송하기 위해 연구되고 있는 여러 기술들 중 하나로서, 동기화 이더넷 네트워크는 외부망(external network)과 연결되어 어느 한 거주지(residential area)를 담당하며, 상기 거주지 내의 게이트웨이(gateway)와 상기 게이트웨이에 연결되는 네트워크 단말들(end-point)인 스테이션들(station)을 포함한다. 현재, 동기화 이더넷 네트워크는 비동기 구간 및 동기 구간으로 이루어진 사이클(cycle) 주기로 시간 할당을 수행한다. 각 사이클은 125㎲ 단위이며, 매체 접근 제어층(MAC layer)의 동기 비트(sync bit)를 이용하여 스테이션들간의 동기를 제공한다는 정도만 정해져 있을 뿐, 동기 구간을 어떻게 활용하는가에 대한 규정은 정해져 있지 않다.
도 1은 전형적인 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 테이블을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 상기 시간 할당 테이블(time allocation table, 100)에서 하나의 사이클(cycle, 110)은 비동기 구간(asynchronous part: ASYNC, 120)과 동기 구간(synchronous part: SYNC, 130)으로 이루어지며, 하나의 사이클(110)은 125㎲의 대역폭을 갖는다. 비동기 구간(120)에서는 비동기 데이터가 전송되며, 동기 구간(130)에서는 실시간 데이터와 같은 동기 데이터가 전송된다.
그러나, 상술한 바와 같은 전형적인 동기화 이더넷 네트워크는 사이클 주기로 데이터를 처리하고, 어느 한 사이클에서 어느 한 스테이션이 전송한 동기 데이 터는 게이트웨이의 버퍼 레지스터(buffer register)에 저장된 후 다음 사이클에서 목적지 스테이션으로 전송되므로, 실시간 데이터의 전송 지연이 적어도 한 사이클 이상 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 동기 데이터의 전송 지연을 최소화할 수 있는 동기화 이더넷 네트워크 및 그 시간 할당 방법을 제공함에 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 동기화 이더넷 네트워크는, 복수의 포트들을 구비하며, 비동기 구간 및 동기 구간으로 이루어진 사이클 주기로 상기 네트워크의 단말들에게 시간 할당을 수행하는 게이트웨이와; 상기 게이트웨이의 포트들에 성형 구조로 일대일 연결되는 복수의 네트워크 단말들을 포함하며, 상기 게이트웨이는 한 사이클 내의 동기 구간을 포트별로 분할하여 복수의 시간 슬롯들을 마련하고, 해당 사이클에 참여한 각 네트워크 단말에게 적어도 하나의 분할된 시간 슬롯을 할당한다.
또한, 본 발명에 따라 비동기 구간 및 동기 구간으로 이루어진 사이클 주기로 시간 할당을 수행하는 게이트웨이와, 상기 게이트웨이에 연결되는 복수의 네트워크 단말들을 포함하는 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 방법은, (a) 한 사이클 내의 동기 구간을 다분할하여 복수의 시간 슬롯들을 마련하는 과정과; (b) 해당 사이클에 참여한 각 네트워크 단말에게 적어도 하나의 분할된 시간 슬롯을 할당하 는 과정을 포함한다.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능이나 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동기화 이더넷 네트워크를 나타내는 도면이다. 상기 동기화 이더넷 네트워크(200)는 인터넷(internet)과 같은 외부망(230)과 연결되며, 게이트웨이(gateway: GW, 210)와, 제1 내지 제7 스테이션들(station: ST, 220-1~220-7)과, 네트워크 저장 장치(network attatched storage: NAS, 220-8)를 포함한다. 상기 동기화 이더넷 네트워크(200)는 사무소, 홈 등과 같은 어느 한 거주지(residential area: RA)를 담당하며, 상기 각 스테이션은 클라이언트(client)측 장치(개인용 컴퓨터 등)를 나타낸다.
상기 게이트웨이(210)는 제1 내지 제8 포트들(port: P)을 구비하며, 상기 외부망(230)과 연결된다. 상기 게이트웨이(210)는 수신한 동기 데이터를 저장하기 위한 버퍼 레지스터(buffer register)와, 상기 버퍼 레지스터에 저장된 동기 데이터를 목적지 스테이션으로 스위칭하여 전송하기 위한 이더넷 스위치(ethernet switch)를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제7 스테이션들(220-1~220-7)은 네트워크 단말들(end-point)로서, 상기 각 스테이션(220-1~220-7)은 다른 스테이션간의 통신, 상기 게이트웨이 (210)를 통한 상기 외부망(230)과의 통신, 상기 네트워크 저장 장치(220-8)와의 통신을 수행한다.
상기 네트워크 저장 장치(220-8)는 네트워크 단말로서, 상기 게이트웨이(210)의 제8 포트와 연결되고, 음성/영상 데이터와 같은 실시간 데이터를 저장하며, 해당 스테이션으로 저장된 실시간 데이터를 동기 전송한다. 상기 제1 내지 제7 스테이션들(220-1~220-7) 및 상기 네트워크 저장 장치(220-8)는 상기 게이트웨이(210)의 제1 내지 제8 포트들과 성형 구조(star topology)로 일대일 연결된다.
상기 동기화 이더넷 네트워크(200)의 구조에 대해 간략히 살펴보았으며, 이하 상기 동기화 이더넷 네트워크(200)의 시간 할당 방법에 대해 살펴보면 아래와 같다.
상기 게이트웨이(210)는 상기 네트워크 단말들(220-1~220-8)과 시간적으로 동기를 맞추게 되며, 상기 게이트웨이(210)는 전체 네트워크(200)의 시간 마스터(time master)로서 기능한다. 상기 게이트웨이(210)는 비동기 구간 및 동기 구간으로 이루어진 사이클 주기로 상기 네트워크 저장 장치(220-8) 및 제1 내지 제7 스테이션들(220-1~220-7)에게 시간 할당을 수행한다. 하나의 사이클은 125㎲의 대역폭을 갖고, 비동기 구간에서는 비동기 데이터가 전송되며, 동기 구간에서는 실시간 데이터와 같은 동기 데이터가 전송된다. 상기 게이트웨이(210)는 아래의 두 과정들을 수행한다.
(a) 한 사이클 내의 동기 구간을 포트수 8로 분할함으로써, 상기 동기 구간 내에 제1 내지 제8 시간 슬롯들(time slot: TS)을 마련한다. 이 때, 각 시간 슬롯 은 (동기 구간의 대역폭/포트수) t의 대역폭을 갖는다.
(b) 해당 사이클에 참여한 네트워크 단말들 각각에게 적어도 하나의 분할된 시간 슬롯을 할당한다. 상기 각 네트워크 단말은 자신에게 할당된 시간 슬롯에서만 동기 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 상기 게이트웨이(210)는 동기 구간 내에서 t 주기로 수신한 동기 데이터를 처리하게 된다. 즉, 상기 게이트웨이(210)는 어느 한 시간 슬롯에서 어느 한 네트워크 단말이 전송한 동기 데이터를 버퍼 레지스터에 저장한 후 다음 시간 슬롯에서 목적지 스테이션으로 전송하므로, 실시간 데이터의 지연을 최소화한다. 해당 사이클에 참여한 네트워크 단말들이 시간축 상에서 겹치지 않게 동기 데이터들을 전송하므로, 이를 순차적으로 수신한 상기 게이트웨이(210)는 버퍼 레지스터에 순차적으로 저장되어 있는 동기 데이터들을 순차적으로 목적지 스테이션들로 전송한다.
본 발명에 따른 동기화 이더넷 네트워크(200)의 시간 할당 방법은 상기 (b) 과정에서 시간 슬롯들을 어떻게 할당하느냐에 따라 아래의 제1 내지 제3 실시예들로 구체화될 수 있다. 아래의 <표 1>은 상기 동기화 이더넷 네트워크(200)에서 전송되는 동기 데이터들을 테이블로 예시한 것이며, 예를 들어, 제1 동기 데이터(D1)는 제1 스테이션(220-1)을 발신지로 하고 제2 스테이션(220-2)을 목적지로 한다. 아래의 테이블을 가지고, 아래의 제1 내지 제3 실시예들을 설명하기로 한다.
데이터 발신지 목적지
D1 ST1 ST2
D2; D3 ST2 ST1; ST3
D4; D5; D6 ST3 ST1; ST2; ST4
D7;D8 NAS ST1; ST3
제1 실시예
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 동기화 이더넷 네트워크(200)의 시간 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에는, 상기 동기화 이더넷 네트워크(200)의 시간 할당 테이블(T_GW, 300)과, 상기 네트워크 저장 장치(220-8)의 전송 테이블(T_NAS, 330-4) 및 상기 제1 내지 제3 스테이션들(220-1~220-3)의 전송 테이블들(T_ST, 330-1~330-3)이 도시되어 있다. 즉, 상기 <표 1>의 데이터 전송에 참여하는 네트워크 단말들만이 예시된다. 이 때, 각 전송 테이블에는 해당 스테이션이 전송하는 동기 데이터의 목적지가 표시되어 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 상기 동기화 이더넷 네트워크(200)의 시간 할당 방법은 아래의 두 과정들을 포함한다.
(a-1) 동기 구간 및 비동기 구간(310)으로 이루어진 한 사이클 내에서 상기 동기 구간을 포트수 8로 분할함으로써, 상기 동기 구간 내에 제1 내지 제8 시간 슬롯들(TS, 320-1~320-8)을 마련한다. 이 때, 각 시간 슬롯은 (동기 구간의 대역폭/포트수) t의 대역폭을 갖는다.
(b-1) 상기 네트워크 저장 장치(220-8) 및 상기 제1 내지 제7 스테이션들(220-1~220-7) 각각에게 하나의 분할된 시간 슬롯을 할당한다. 즉, 상기 네트워크 저장 장치(220-8)에게 제8 시간 슬롯(320-8)을 할당하고, 상기 제m 스테이션(220-m)에게 제m 시간 슬롯(320-m)을 할당한다. 이 때, m은 7 이하의 정수이다.
상기 제1 스테이션(220-1)은 제1 시간 슬롯(320-1)에서 제1 동기 데이터를 송신하고, 상기 제2 스테이션(220-2)은 제2 시간 슬롯(320-2)에서 제2 및 제3 동기 데이터들을 송신하며, 상기 제3 스테이션(220-3)은 제3 시간 슬롯(320-3)에서 제4 내지 제6 동기 데이터들을 송신하고, 상기 네트워크 저장 장치(220-8)는 제8 시간 슬롯(320-8)에서 제7 및 제8 동기 데이터들을 송신한다. 이 때, 어느 한 시간 슬롯에서 전송해야 할 동기 데이터의 대역폭이 상기 시간 슬롯의 대역폭을 초과하는 경우에는, 그 초과되는 동기 데이터는 다음 사이클의 시간 슬롯에서 전송된다. 예를 들어, 상기 제2 스테이션(220-2)이 전송해야 할 제2 및 제3 동기 데이터들 각각의 대역폭과 제2 시간 슬롯(320-2)의 대역폭이 동일하다면, 상기 제2 스테이션(220-2)은 제2 동기 데이터를 현재 사이클의 제2 시간 슬롯(320-2)에서 전송하고, 나머지 제3 동기 데이터는 다음 사이클의 제2 시간 슬롯에서 전송한다.
제2 실시예
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 상기 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4에는, 상기 동기화 이더넷 네트워크(200)의 시간 할당 테이블(400)과, 상기 네트워크 저장 장치(220-8)의 전송 테이블(430-4) 및 상기 제1 내지 제3 스테이션들(220-1~220-3)의 전송 테이블들(430-1~430-3)이 도시되어 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 상기 동기화 이더넷 네트 워크(200)의 시간 할당 방법은 아래의 두 과정들을 포함한다.
(a-2) 동기 구간 및 비동기 구간(410)으로 이루어진 한 사이클 내에서 상기 동기 구간을 포트수 8로 분할함으로써, 상기 동기 구간 내에 제1 내지 제8 시간 슬롯들(420-1~420-8)을 마련한다.
(b-2) 해당 사이클에 참여한 발신지 네트워크 단말에게 분할된 시간 슬롯들을 균등하게 할당한다. 상기 <표 1>을 참고하면, 해당 사이클에 참여한 발신지 네트워크 단말의 수는 4이므로, 각 네트워크 단말에 2t의 시간 슬롯들을 할당한다. 즉, 상기 제1 스테이션(220-1)에 제1 및 제2 시간 슬롯들(420-1,420-2)을 할당하고, 상기 제2 스테이션(220-2)에 제3 및 제4 시간 슬롯들(420-3,420-4)을 할당하며, 상기 제3 스테이션(220-3)에 제5 및 제6 시간 슬롯들(420-5,420-6)을 할당하고, 상기 네트워크 저장 장치(220-8)에 제7 및 제8 시간 슬롯들(420-7,420-8)을 할당한다.
상기 제1 스테이션(220-1)은 제1 및 제2 시간 슬롯들(420-1,420-2)에서 제1 동기 데이터를 송신하고, 상기 제2 스테이션(220-2)은 제3 및 제4 시간 슬롯들(420-3,420-4)에서 제2 및 제3 동기 데이터들을 송신하며, 상기 제3 스테이션(220-3)은 제5 및 제6 시간 슬롯들(420-5,420-6)에서 제4 내지 제6 동기 데이터들을 송신하고, 상기 네트워크 저장 장치(220-8)는 제7 및 제8 시간 슬롯들(420-7,420-8)에서 제7 및 제8 동기 데이터들을 송신한다.
제3 실시예
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 상기 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에는, 상기 동기화 이더넷 네트워크(200)의 시간 할당 테이블(500)과, 상기 네트워크 저장 장치(220-8)의 전송 테이블(530-4) 및 상기 제1 내지 제3 스테이션들(220-1~220-3)의 전송 테이블들(530-1~530-3)이 도시되어 있다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 상기 동기화 이더넷 네트워크(200)의 시간 할당 방법은 아래의 두 과정들을 포함한다.
(a-3) 동기 구간 및 비동기 구간(510)으로 이루어진 한 사이클 내에서 상기 동기 구간을 포트수 8로 분할함으로써, 상기 동기 구간 내에 제1 내지 제8 시간 슬롯들(520-1~520-8)을 마련한다.
(b-3) 해당 사이클에 참여한 네트워크 단말에게 그 목적지 수에 비례하도록 분할된 시간 슬롯을 할당한다. 상기 <표 1>을 참고하면, 해당 사이클에 참여한 제1 스테이션(220-1)의 목적지 수는 1이며, 제2 스테이션(220-2)의 목적지 수는 2이며, 제3 스테이션(220-3)의 목적지 수는 3이고, 네트워크 저장 장치(220-8)의 목적지 수는 2이다. 즉, 상기 제1 스테이션(220-1)에 제1 시간 슬롯(520-1)을 할당하고, 상기 제2 스테이션(220-2)에 제2 및 제3 시간 슬롯들(520-2,520-3)을 할당하며, 상기 제3 스테이션(220-3)에 제4 내지 제6 시간 슬롯들(520-4~520-6)을 할당하고, 상기 네트워크 저장 장치(220-8)에 제7 및 제8 시간 슬롯들(520-7,520-8)을 할당한다.
상기 제1 스테이션(220-1)은 제1 시간 슬롯(520-1)에서 제1 데이터를 송신하고, 제2 스테이션(220-2)은 제2 및 제3 시간 슬롯들(520-2~520-3)에서 제2 및 제3 데이터들을 송신하며, 상기 제3 스테이션(220-3)은 제4 내지 제6 시간 슬롯들(520-4~520-6)에서 제4 내지 제6 데이터들을 송신하고, 상기 네트워크 저장 장치(220-8)는 제7 및 제8 시간 슬롯들(520-7,520-8)에서 제7 및 제8 데이터들을 송신한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 동기화 이더넷 네트워크 및 그 시간 할당 방법은 한 사이클 내의 동기 구간을 게이트웨이의 포트수로 분할하여 네트워크 단말들에게 할당하고, 시간 슬롯의 대역폭 t 주기로 수신한 동기 데이터를 처리, 즉 어느 한 시간 슬롯에서 어느 한 네트워크 단말이 전송한 동기 데이터를 버퍼 레지스터에 저장한 후 다음 시간 슬롯에서 목적지 스테이션으로 전송하므로, 실시간 데이터의 지연을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 동기화 이더넷 네트워크에 있어서,
    복수의 포트들을 구비하며, 비동기 구간 및 동기 구간으로 이루어진 사이클 주기로 상기 네트워크의 단말들에게 시간 할당을 수행하는 게이트웨이와;
    상기 게이트웨이의 포트들에 성형 구조로 일대일 연결되는 복수의 네트워크 단말들을 포함하며,
    상기 게이트웨이는 한 사이클 내의 동기 구간을 포트별로 분할하여 복수의 시간 슬롯들을 마련하고, 해당 사이클에 참여한 각 네트워크 단말에게 적어도 하나의 분할된 시간 슬롯을 할당함을 특징으로 하는 동기화 이더넷 네트워크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 단말들 중 적어도 하나는 실시간 데이터를 저장하기 위한 네트워크 저장 장치인 것을 특징으로 하는 동기화 이더넷 네트워크.
  3. 비동기 구간 및 동기 구간으로 이루어진 사이클 주기로 시간 할당을 수행하는 게이트웨이와, 상기 게이트웨이에 연결되는 복수의 네트워크 단말들을 포함하는 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 방법에 있어서,
    (a) 한 사이클 내의 동기 구간을 다분할하여 복수의 시간 슬롯들을 마련하는 과정과;
    (b) 해당 사이클에 참여한 각 네트워크 단말에게 적어도 하나의 분할된 시간 슬롯을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (a) 과정에서 상기 동기 구간은 상기 게이트웨이의 포트수로 분할됨을 특징으로 하는 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 (b) 과정에서 상기 각 네트워크 단말에게 단 하나의 분할된 시간 슬롯을 할당함을 특징으로 하는 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 (b) 과정에서 해당 사이클에 참여한 네트워크 단말들에게 상기 분할된 시간 슬롯들을 균등하게 할당함을 특징으로 하는 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 (b) 과정에서 해당 사이클에 참여한 각 네트워크 단말에게 그 목적지 수에 비례하도록 분할된 시간 슬롯을 할당함을 특징으로 하는 동기화 이더넷 네트워크의 시간 할당 방법.
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