KR100723075B1 - 통신 장치 및 시스템과 통신 장치로부터의 데이터 흐름 제어 방법 - Google Patents

Abstract

단일 채널 통신 시스템 상의 장치간의 통신과 관련된 처리량을 최대화하고 단일 채널 통신 시스템 상의 장치간의 통신과 관련된 잠복을 최소화하기 위하여, 본 발명은 각각의 장치가 단일 채널 통신 시스템을 액세스하는 동일한 기회를 보장하는 공평성에 기반을 둔 프로토콜의 방법 및 장치를 제공한다. 프로토콜에 의해 장치로부터의 각각의 순차적인 송신 사이에 "공평성" 지연이 일어나고, 그에 의해 또 다른 장치가 이 공평성 지연 기간 동안에 통신 채널을 액세스할 수 있게 된다. 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 송신의 지속 시간이 제한되며, 이에 의해 장치가 통신 채널을 액세스할 수 있는 최대의 잠복기간을 제공하고, 장치에 최소의 대역폭 할당을 제공한다. 보증된 최소 대역폭 및 최대 잠복을 갖는 프로토콜을 제공함으로써, 본 발명의 장치는 잠복기간 동안에 필요한 저장 자원만을 갖추면 된다.

Description

통신 장치 및 시스템과 통신 장치로부터의 데이터 흐름 제어 방법{FAIRNESS SCHEME FOR A SERIAL INTERFACE}

본 발명은 통신 분야에 관한 것으로, 특히 단일 채널 경로를 통해 장치에 데이터를 주고받는 데이터 통신 분야에 관한 것이다.

구성요소간에 직렬 인터페이스를 이용하는 것은 흔히 병렬 인터페이스보다 더 바람직하다. 데이터를 주고받기 위하여 직렬 인터페이스를 사용할 경우 비용을 크게 절약할 수 있다. 직렬 정보를 반송하기 위한 매체의 비용은 병렬 인터페이스의 경우보다 훨씬 저렴하다. 유선 접속이 사용될 경우에, 장치간에 몇 개의 와이어 및 간단한 커넥터가 요구된다. 무선 접속식이 사용될 경우에는 장치간에 몇 개의 채널이 요구된다. 통신 장치도 또한 비용이 높지는 않은데, 그 이유는 상호 접속 포트, 예컨대 집적회로 상의 패드 또는 인쇄회로기판 상의 핀 등이 병렬 형태와 직렬 형태 사이에서 데이터를 변환하는데 요구된 회로보다 흔히 비용이 많이 들기 때문이다. 그리고, 특히 집적회로의 경우, 이용 가능한 상호 접속 포트의 수는 비용 및 실용성의 관점에서 제한된다. 전형적으로, 직렬 인터페이스의 이익을 성취하기 위하여, 단일 채널 통신 경로가 각각의 장치로의 통신 및 각각의 장치로부터의 통신을 위해 할당된다.

단일 채널 통신에 사용되는 일반적인 프로토콜은 "충돌 회피" 프로토콜이다. 장치가 전송하여야 할 정보를 가지고 있을 때, 장치는 통신 채널 상에서 침묵 기간 동안 대기한 다음 그 정보를 전송한다. 통신을 하기 전에 채널이 사용 불능 상태가 될 때까지 기다림으로써, 하나의 장치는 이미 단일 통신 채널을 사용하고 있는 또 다른 장치와 간섭을 일으키지 않게 된다. 그러나, 이 프로토콜에 있어서는 두 개의 장치가 각각 채널을 모니터 할 수 있고, 침묵 기간을 검출할 수 있고, 단일 채널 상에서 각각의 전송을 시작할 수 있다. 단일 채널 상에서의 두 개의 (또는 그 이상의) 동시 전송은 "충돌"로 표현되며, 이 경우 어떠한 전송도 의도되는 수신기에서 회복될 수 없다. 충돌의 가능성을 보상하기 위하여, 전형적인 프로토콜은 충돌 회복 구조를 제공한다. 종래의 프로토콜은 충돌을 검출하기 위하여 각각의 송신기가 채널을 모니터하고, 충돌이 검출되면 적절한 조치를 취할 것을 요구한다. 일반적으로, 적절한 조치란 전송을 중단하고 (일반적으로, "백 오프"된다고 한다), 검출된 다음 침묵 기간에서 전송을 재개하는 것을 말한다. 충돌 이후의 동일한 장치간의 반복되는 충돌을 피하기 위하여, 프로토콜은 일반적으로 각각의 장치가 침묵 기간의 임의의 지속 시간 이후에 재전송을 시도할 것을 요구한다. 이렇게 하여, 짧은 임의의 지속 시간을 갖는 장치는 전송을 개시하게 되고, 상대적으로 긴 임의의 지속 시간을 갖는 장치는 이 전송을 검출하게 되어 다음의 침묵 기간에 이를 때가지 대기하게 된다.

충돌 검출 - 백 오프 - 재전송 시나리오는 특히 자기 디스크, 씨디 등의 고속 주변 장치에 있어서는 문제를 야기한다. 일반적으로, 주변 장치는 특정 시간에, 예컨대 회전하는 디스크의 적절한 영역이 장치의 판독 헤드 아래에 있을 경우에 데이터를 액세스하게 된다. 데이터의 액세스가 가능할 때 데이터를 주고받을 수 없는 경우에, 주변 장치는 데이터가 전송될 때까지 또는 회전이 늦추어질 때까지 그 데이터를 유지하기 위하여 저장 버퍼를 갖추어야만 한다. 그렇게 함으로써, 전송률을 감소시킬 수 있다. 재전송 기회를 기다리는 동안에 야기되는 별도의 충돌 또는 별도의 지연에 의해 별도의 저장 버퍼를 갖출 필요가 있을 수 있고, 버퍼의 공간을 이용할 수 있게 될 때까지 데이터 액세스를 중단할 필요가 있을 수 있다. 또한, 충돌의 임의의 속성 및 이동 체적의 상기한 의존성으로 인하여, 과다한 저장 공간을 제공하지 않는 한 소정의 처리량을 확보하기는 어렵다. 다시 말해서, 충돌의 영향과는 상관없이 소정의 처리량을 확보하기 위해서는, 제공된 저장 공간의 양이 최악의 충돌 시나리오의 영향을 완화할 수 있을 정도로 충분하여야 하며, 따라서 정상적인 동작 상태에서 충돌의 발생 횟수가 평균치에 이르더라도 충돌을 보상하기 위하여 제공된 대부분의 저장 공간은 쓸모 없게 된다.

충돌 회피 시나리오가 갖는 또 다른 문제점은 장치가 단일 채널 상에서 전송을 하고 있는 동안에는 다른 장치가 연장된 지속 시간 동안 단일 채널을 액세스하는 것이 불가능하다는 점이다. 이것은 데이터 흐름이 단일 채널 상의 통신을 통해 제어되는 경우에 특히 문제가 된다. 예를 들어, 하나의 장치는 또 다른 장치로부터의 데이터를 수신하기 위한 제한된 버퍼를 가질 수 있고, 버퍼의 오버플로를 방 지하기 위하여 전송 장치에 "전송 중단" 신호를 전송할 수 있도록 구성될 수도 있다. 전송 장치가 수신 장치에 앞서 단일 채널을 액세스함으로써 수신 장치가 단일 채널로의 액세스를 달성하기 못하는 경우에, 전송 장치는 계속적으로 전송을 행함으로써 수신기의 버퍼는 오버플로 상태로 될 수 있다. 본 발명의 목적은 채널을 활용하는 각각의 장치에 통신 채널을 액세스할 수 있는 기회를 동등하게 제공하는 단일 채널 상의 통신을 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 채널을 활용하는 각각의 장치에 최소의 대역폭 할당을 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 채널을 활용하는 각각의 장치에 최대의 잠복 지연을 제공하는데 있다.

상기한 목적 및 그 밖의 다른 목적은 장치로부터의 순차적인 각각의 전송 사이에 "공평성(fairness)" 지연을 제공하여 이 공평성 지연 기간 동안에 또 다른 장치가 통신 채널로 액세스할 수 있도록 하는 통신 프로토콜을 제공함으로써 달성된다. 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 전송의 지속 시간이 또한 제한되며, 이에 의해 장치가 통신 채널을 액세스할 수 있는 최대의 잠복기간을 제공하고, 장치에 최소의 대역폭 할당을 제공한다. 보증된 최소 대역폭 및 최대 잠복을 갖는 프로토콜을 제공함으로써, 본 발명에 따른 장치는 잠복기간 동안에 필요한 저장 자원만을 갖추면 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 2 스테이션 통신 시스템의 블록 선도.

도 2는 본 발명에 따른 2 스테이션 통신 시스템의 타이밍 선도.

도 3은 본 발명에 따른 다중 스테이션 통신 시스템의 블록 선도.

도 4는 본 발명에 따른 다중 스테이션 통신 네트워크의 타이밍 선도.

도 5는 본 발명에 따른 통신 장치의 순서도.

도 1은 본 발명에 따른 2 스테이션 통신 시스템의 블록 선도이다. 쉬운 참조를 위해서, 2 스테이션 시스템의 스테이션을 구별하기 위하여 호스트 장치-주변 장치 구조를 사용한다. 이 시스템 내에는 단일 채널 통신 경로(50)를 통해 상호 통신하는 주변 장치(100)와 호스트 장치(200)가 예시되어 있다. 그러나, 여기에서 개시되는 본 발명의 원리는 송수신을 하기 위하여 일반적인 통신 경로를 사용하는 일반 통신 장치에도 적용될 수 있다.

단일 채널 통신 경로(50)는 유선 또는 무선 통신 매체 또는 그러한 매체가 조합된 구조를 통해 이루어질 수도 있다. 단일 채널 통신 경로(50)는, 이름이 암시하는 바와 같이, 어느 시점에서 오직 하나의 장치로부터의 전송으로 제한된다. 다중 신호, 예컨대 별도의 와이어 상의 클록 및 데이터 신호는 동시에 이 통신 경로(50)를 통해 전송될 수 있지만, 한번에 하나의 장치로부터 전송된다. 도 1에 예시한 시스템에서, 양쪽 장치(100)(200)는 동일한 시간 간격 내에서 전송을 하고자 하는 경우에, 장치(100)(200)의 어느 쪽도 그 시간 간격 내에서는 상호 전송되는 정보를 정확히 수신할 수 없게 된다.

도 1의 주변 장치(100)는 데이터 소스(110)와, 소스(110)에서 호스트 장치(200)로 데이터(111)를 전달하기 위한 송신기(120)를 포함하고 있다. 송신기(120)는 전송에 요구되는 데이터의 변환, 예컨대 병렬 형태에서 직렬 형태로의 변환, 1변조 형태로의 변환 등을 또한 수행한다. 송신기(120)에서 나온 변환된 데이터(121)는 패드(150), 예를 들어 집적회로의 입/출력 패드를 경유하여 통신 경로(50)로 전달된다. 통신 경로(50)가 무선 매체를 통해 이루어지는 경우에는, 패드(150)는 이러한 매체, 예컨대 RF 안테나, 음파 변환기, 적외선 변환기 등을 통해 전송을 수행하는데 사용되는 구성요소를 나타낸다. 도 1에는 선택 사양인 전송-불능 신호(122)가 예시되어 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 이 신호는 신호가 호스트 장치(200)로부터 수신되고 있을 때 송신기(120)를 통신 경로(50) 및 수신기(160)와 격리시키는데 사용된다.

도 1의 호스트 장치(200)는 경로(50)를 통해 변환된 데이터(121)를 수신하고 수신된 신호(251)를 수신기(260)에 제공하는 대응하는 패드(250)를 포함하고 있다. 패드(250) 및 수신기(260)는 경로(50) 상의 변환된 데이터(121)를 원래의 데이터(111)에 대응하는 데이터(261)로 변환한다. 예를 들어, 통신 경로(50)가 RF 전송을 통해 이루어지는 경우에, 패드(250) 및 수신기(260)는 원래의 데이터(111)의 RF 변조를 수신하고 그것을 복조하여 데이터(261)를 형성한다. 데이터(261)는 후속 처리를 위하여, 예를 들어 호스트 장치(200) 위에서 실행되고 있는 어플리케이션 프로그램에 의해 처리될 수 있도록 데이터 프로세서(270)에 제공된다. 호스트 장치(200)는 바람직한 실시예에서 신호가 주변 장치(100)로부터 수신될 때 송신기(220)를 통신 경로(50) 및 수신기(260)와 격리시키는데 사용되는 선택 사양인 전송-불능 신호(222)를 또한 포함한다. 수신기(260)는 주변 장치(100)로부터의 전송이 검출될 때마다 활동 신호(281)를 제공하는 활동 검출기(280)를 포함하고 있다.

이와 유사하게도, 호스트 장치(200)는 데이터 소스(210)와, 소스(210)에서 주변장치(100)로 데이터(211)를 전달하기 위한 송신기(220)를 또한 포함하고 있다. 송신기(220)는, 송신기(120)와 관련하여 위에서 설명한 바와 같이, 데이터(211)를 전송에 적합한 형태(221)로 변환한다. 송신기(220)에서 나온 변환된 데이터(221)는 패드(50)를 경유하여 통신 경로(50)에 전달된다. 이에 대응하여, 주변 장치(100)는 패드(150)를 경유하여 통신 경로(50) 상의 신호를 수신하고, 수신된 신호(151)를 수신기(160)에 제공한다. 패드(150) 및 수신기(160)는 호스트 전송 신호를 호스트 데이터(211)에 대응하는 데이터(161)로 변환한다. 주변 장치(100)가 디스크 드라이브인 경우에, 데이터 프로세서(170)는 데이터(111)로서의 후속 액세스를 위하여 단지 수신기(160)로부터 데이터 소스(110)로 데이터(161)를 저장한다. 수신기(160)는 신호가 호스트 장치(200)로부터 수신될 때마다 활동 신호(181)를 어서팅하는 활동 검출기(180)를 포함하고 있다.

주변 장치(100)는 공평성 타이머(140) 및 컨트롤러(190)를 포함하고 있으며, 호스트 장치(200)는 공평성 타이머(240) 및 컨트롤러(290)를 포함하고 있다. 이들의 동작에 대해서는 도 2의 타이밍 선도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 2의 타이밍 선도 A는 도 1의 주변 장치(100)의 주변 전송 신호(121)에 대응하며, 주변 장치(100)로부터의 일련의 전송(301,302,303)을 보여준다. 타이밍 선도 B는 호스트 전송 신호(221)에 대응하며, 호스트 장치(200)로부터의 전송(311)을 보여준다. 타이밍 선도 C, D, E 및 F는 각각 신호(181,141,191,241)에 대응하며, 타이밍 선도 G는 통신 경로(50) 상에서 일어나는 전송을 보여준다.

주변 장치(100)는 시점(371)에서 순서적으로 제 1 전송(301)을 전송하고, 짧은 시간이 경과한 후에 372에서 전송(301)은 타이밍 선도 G 위의 신호(301')로 예시한 바와 같이 통신 경로(50)로 전달된다. 전송(301)은 시점(373)에서 종료한다. 본 발명에 따르면, 컨트롤러(190)는 송신기(120)로부터의 각각의 전송이 종료되는 시점에 공평성 타이머(140)에 타이밍 요청(194)을 어서팅한다. 이 타이밍 요청(194)에 응답하여, 공평성 타이머(140)는 사전 설정된 지속 시간(이하에서는 공평성 지연 기간 300 이라 칭한다) 동안 공평성 신호(141)를 어서팅한다. 도 2에 예시한 바와 같이, 전송의 종료 시점(373)에서, 공평성 지연 기간(300)과 동일한 지속 시간 동안 공평성 펄스(331)가 어서팅된다.

공평성 지연 기간(300)은 본 발명에 따라 호스트 장치(200)가 단일 채널 통신 경로(50)를 액세스할 수 있도록 제공된다. 공평성 지연 기간(300)의 지속 시간은 호스트 장치(200)가 활동 검출기(280)를 통하여 주변 장치(100)로부터의 각각의 전송의 종료 시점을 검출하고, 호스트 송신기(220)로부터 호스트 전송(221)을 개시기에 충분하다. 공평성 지연 기간(300)의 지속 시간은 전송(221)이 호스트로부터 전송되는 동안에는 주변 장치(100)가 그 다음 전송(121)을 시작하기 않도록 하기 위해 주변 장치(100)가 호스트(200)로부터의 전송(221)의 개시를 검출하기에 충분하다. 일반적으로, 전달 지연을 전송을 시작하는 시점과 전송의 수신에 기초하는 행동을 수신 장치가 시작하는 시점 사이의 시간으로 정의할 경우, 공평성 지속 시간은 주변 장치(100) 및 호스트 장치(200) 사이의 전달 지연의 적어도 2 배가 되어야 한다.

도 2에 예시한 예에서, 호스트 장치(200)는 주변 장치(100)로부터의 전송(301)의 종료 시점(373)을 검출한 후에 시점(375)에서 전송(311)을 수행한다. 전달 지연 이후에, 시점(377)에서 주변 장치(100) 내의 활동 검출기(180)는 이 전송(311)을 검출하고, 타이밍 선도 C 상의 활동 펄스(321)로서 예시된 활동 신호(181)를 어서팅한다. 전송(311)은 시점(376)에서 종료하며, 검출 시점(378)에서 활동 검출기(180)는 활동 신호(181)를 어서팅하지 않게 된다.

하나의 전송의 종료 시점이 다른 전송의 시작 시점과 명확히 구분될 수 있도록 하기 위하여, 대부분의 프로토콜은 전송 사이에 약간의 지연 시간을 둔다. 완전하게 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 공평성 타이머(140)는 이러한 전송간 지연을 수행하기 위하여 공평성 신호(141) 상에 펄스를 제공한다. 컨트롤러(190)는 타이밍 요청(194)을 공평성 타이머(140)에 전달하여 이 짧은 지속 시간의 펄스를 제공한다. 이 실시예에서, 컨트롤러(190)는 공평성 지연 기간이 요구되는지 또는 전송간 지연 기간이 요구되는지에 따라 각기 다른 타이밍 요청(194)을 발행한다. 본 발명에 따라, 도 1에 예시한 2 스테이션 통신 시스템에 있어서, 공평성 지속 시간은 전송이 수행된 후에 요구되며, 전송간 기간은 전송을 수신한 후에 요구된다. 전송간 지연 기간은 사실상 전술한 공평성 지연 기간(300)보다 짧으며, 활동 펄스(321)의 종료 시점(378)에 발생하는 펄스(332)로서 도시되어 있다. 프로토콜이 전송간 지연을 요구하지 않는 경우에는, 예를 들어 전달 지연이 전송간에 고유의 갭을 제공할 때, 펄스(332)는 제공될 필요가 없다.

본 발명에 따라, 공평성 신호(141) 또는 활동 신호(181)가 어서팅될 때마다, 컨트롤러(190)는 주변 장치(100)의 송신기(120)로부터의 전송을 금지한다. 도 2는 전송(301)의 종료 후의 공평성 펄스(331)의 논리 OR에 대응하는 금지 펄스(341)와, 전송(311)이 행해지는 동안의 활동 펄스(321)와, 전송(311)의 종료 후의 전송간 펄스(332)를 보여주고 있다. (379)에서 금지 펄스(341)가 제거될 때, 주변 송신기(120)는 다음 전송(302)을 수행한다.

도 2의 라인 F에 예시한 바와 같이, 전송(311)의 종료 시점(376)에서 공평성 타이머(240)는 호스트 장치(200) 내의 제어기(290)로부터의 공평성 타이밍 요청(294)에 응답하여 공평성 펄스(352)를 어서팅한다. 주변 장치(100) 내의 컨트롤러(190)와 유사하게, 컨트롤러(290)는 이 공평성 펄스(352)가 어서팅되고 있는 동안에는 호스트 송신기(220)가 새로운 전송을 시작하는 것을 금지한다. 호스트 공평성 타이머(240)의 공평성 펄스(352)는 호스트 장치(200)로부터의 전송의 종료 시점에 요청되며, 결국 본 발명에 따라 공평성 지연 기간(300)과 동일하다. 전송간 펄스(332)는 공평성 지연 기간(300)보다 사실상 짧기 때문에, 주변 장치(100)는 시점(379)에서 전송(302)을 시작할 때 단일 채널 통신 경로(50)로의 액세스가 보장된다. 따라서, 도 2의 라인 G 상에 예시한 바와 같이, 주변 장치(100)로부터의 전송(302')은 주변 장치(100)로부터의 이전의 전송(301')으로부터의 최대 잠복기간(390) 내에서 단일 채널 통신 경로 상에서 이루어질 수 있게 된다.

수신된 각각의 주변 전송(301',302',303')의 종료 시점에서, 호스트 공평성 타이머(240)는 주변 공평성 타이머(140)의 펄스(332)와 관련하여 논의한 상기 전송간 지연 기간 동안 펄스(351,353,354)를 어서팅한다. 위에서 설명한 바와 같이, 프로토콜이 전송간 지연을 요구하지 않는 경우에 전송간 지연 펄스(351,353,354)는 제거된다.

전송(302)의 종료 시점(381)에서, 주변 공평성 타이머(140)는 공평성 지속 시간(300)과 동일한 지속 시간을 갖는 또 다른 공평성 펄스(333)를 제공하며, 송신기(120)는 전송이 금지(342)됨으로써, 호스트 장치(200)가 다시 전송할 수 있는 기회를 갖게 된다. 도 2에 예시한 바와 같이, 호스트 장치(200)는 전송(302)의 종료 후에 이 공평성 지속 시간(300) 동안에는 전송을 하지 않으며, 따라서 활동 검출 신호(181)는 어서팅되지 않은 상태로 유지된다. 따라서, 공평성 펄스(333)의 종료 시점(382)에서, 컨트롤러(190)는 금지 펄스(342)를 어서팅하지 않으며, 송신기(120)는 전송(303)을 할 수 있게 된다.

송신기(120)로 하여금 공평성 지연 기간(300) 이후에 다시 전송을 하게 함으로써, 주변 장치(100)의 처리량이 증가하여 호스트 장치(200)로부터의 전송 부족의 이득을 취할 수가 있다. 장치(100,200) 모두 전송을 수행할 때 통신 경로(50)의 처리량은 매체 및 프로토콜의 지연 특성에 의해서만 제한되는 점에 유의할 필요가 있다. 다시 말해서, 최대 활동이 행해지는 기간 동안에, 본 발명에 의해 제공되는 공평성 지속 시간은 단일 채널 통신 경로(50)의 용량 또는 성능에 어떠한 영향도 미치지 않으며, 최적의 양방향 통신 성능이 각각의 장치(100,200)에 제공된다.

일단 전송이 시작되면, 후속하는 전송은 사실상 충돌에서 자유로워지게 된다. 다시 말해서, 호스트 장치(200)가 각각의 주변 전송(121)의 종료 시점에서 또는 이전의 호스트 전송(221) 이후의 공평성 지속 시간의 종료 시점에서 각각의 호스트 전송(221)을 시작하고, 주변 장치(100)가 각각의 호스트 전송(221)의 종료 시점에서 또는 이전의 주변 전송(121) 이후의 공평성 지속 시간의 종료 시점에서 각각의 주변 전송(121)을 시작하면, 충돌은 일어날 수 없다. 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 명백한 바이지만, 통신 경로(50) 상에서의 비활동 기간 이후에 전송이 일어날 때의 충돌을 검출하기 위하여 충돌 검출 수단이 제공되어야 한다. 충돌 검출 수단은 공지되어 있다. 각각의 장치는 충돌 여부를 확인하기 위하여 통신 경로를 모니터하며, 충돌이 검출될 때 각각의 장치는 전형적으로는 임의의 시간 간격 이후에 백 오프 되어 다시 시도한다. 공동 계류중인 미국 특허출원(발명의 명칭: 직렬 인터페이스의 조정 구조)에는 하나의 장치가 항상 충돌을 획득함으로써 이 장치에서의 충돌 검출 장치의 필요성을 제거하는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 이 특허출원은 본 명세서에 참고자료로서 인용된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 주변 장치(100)는 호스트 장치(200)와 함께 항상 충돌을 획득하는 장치로서 선택된다. 이 실시예에서는, 전송이 시작될 때 발생한다면 충돌을 획득하는 것이 보장되고 그후에는 위에서 논의한 바와 같이 충돌이 야기되지 않기 때문에 충돌에 상관없이 비활동 기간 이후에 호스트 장치가 검출되지 않을 때마다 주변 장치가 전송을 시작할 필요가 있다. 이러한 연속되는 전송은 시간 종속적인 데이터, 예를 들어 자기 디스크 드라이브, 자기 테이프 드라이브, 씨디 드라이브, 비디오 디스크 드라이브 등을 제공하는 장치에 특히 유익하다. 이러한 장치에 있어서, 데이터는 오직 판독 메커니즘이 데이터를 포함하는 매체의 영역 위를 지날 때에만 액세스된다. 이들 장치에 있어서는, 일단 전송이 시작되면 연속하는 전송을 제공함으로써 매체로부터 판독되는 데이터가 직접 전송되며, 따라서 장치 내에 데이터 버퍼를 제공할 필요성이 최소화된다. 다시 말해서, 단일 채널 통신 경로(50)가 소거될 때 매체로부터의 데이터 판독이 시작되면, 판독 헤드가 그 위를 지남에 따라 매체 상의 끊임없는 데이터 요소는 충돌 간섭에 대한 염려 없이 계속해서 전송될 수 있다.

호스트 장치(200) 및 주변 장치(100)로부터의 전송의 동일한 패킷 사이즈를 고려하면, 이러한 중단되지 않는 전송 시나리오에 의해, 충돌의 가능성에는 개의치 않고, 통신 경로(50)의 대역폭의 적어도 절반에서 이러한 시나리오와 관련한 오버헤드를 뺀 처리량이 주변 장치로부터 보장된다. 일단 전송이 시작되면, 호스트 장치(200)의 처리량은 또한 통신 경로(50)의 대역폭의 절반에서 오버헤드를 뺀 양이 된다. 다시 말해서, 통신 경로의 대역폭 및 이 프로토콜과 관련한 오버헤드가 제공되면, 장치의 처리량이 결정될 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 처리량은 사실상 충돌과는 관계가 없고 최대 잠복은 제한되기 때문에, 단일 채널 통신 경로를 통해 정보를 전송하는 장치에 요구되는 보조 구성요소, 예를 들어 잠복기간 중에 데이터를 포함하기 위한 버퍼가 사전 설정된 크기로 구성될 수 있다. 처리량은 사실상 충돌과는 관계가 없기 때문에, 본 발명의 원리는 특히 전반적인 데이터 처리 비율을 요구하는 장치, 예컨대 비디오 및 오디오 장치 또는 실시간 프리젠테이션을 위해 비디오 및 오디오 데이터를 전달하는데 사용되는 컴퓨터 네트워크에 적용될 수 있다.

개시된 내용을 미루어 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 바와 같이, 대역폭은 장치(100,200) 사이에 불균형 상태로 또한 할당될 수 있다. 예를 들어, 전송의 최대 크기는 각각의 장치(100,200)에 따라 다를 수 있다. 이렇게 하여, 각각의 장치가 단일 채널 경로(50)로의 액세스를 얻는 동일한 기회를 가짐에도 불구하고, 하나의 장치는 다른 것보다 각각의 액세스에서 보다 많은 정보를 전송할 수 있게 된다.

본 발명은 다중 스테이션 통신 네트워크에도 또한 적용될 수 있다. 도 3 및 도 4는 3 스테이션 통신 네트워크에 본 발명의 적용한 것을 보인 것이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 주변 장치(100), 호스트 장치(200) 및 또 다른 장치 C(400) 사이에 무선 통신 경로(50)가 형성되어 있다. C 장치(400)는 사실상 주변 장치(100) 및 호스트 장치(200)와 유사하다. 명확하게 하기 위하여, 주변 장치 및 호스트 장치 내에는 송신기(120,220)와 유사한 송신기(420)가 도 3에 도시되어 있다. 본 발명에 따라, 각각의 장치(100,200,400)는 유사하게 동작한다. 2 스테이션 통신 시스템에서, 각각의 장치는 다른 장치가 전송을 할 수 있도록 그 전송을 금지한다. N 스테이션 통신 시스템의 경우 각각의 장치는 나머지 N-1 장치가 전송을 할 수 있도록 그 전송을 금지한다.

도 4는 3 스테이션 통신 네트워크의 타이밍 선도를 보인 것이다. 타이밍 선 도 A, B, C, D, E, F, G 및 H 는 각각 도 3의 신호 노드(121,221,421,181,141,191,50,241)에 대응한다. 이해를 돕기 위하여, 신호간의 작은 전달 지연은 도 4에 예시되어 있지 않다. 다시 말해서, 노드(121) 상에서의 전송(501)의 시작과 통신 경로(50) 상의 신호(501')의 존재 사이의 지연은 예시되어 있지 않다.

도 4에는 주변 송신기(120)로부터의 전송 P1(501)이 예시되어 있다. 이 전송(501)의 종료 시점에서, 2 스테이션 통신 시스템에서와 같이 그리고 도 4의 타이밍 선도 E로 예시한 바와 같이, 컨트롤러(190)는 공평성 타이머(140)를 통해 공평성 펄스(541)를 시작한다. 이 공평성 지속 시간(541) 동안에, 호스트 장치(200)는 전송 H1(511)을 시작한다. 전송 H1(511)의 종료 시점에서, 호스트 장치(200)의 컨트롤러(290)는 공평성 펄스(572)를 시작한다. 또한 이 전송 H1(511)의 종료 시점에서 주변 장치(100)의 컨트롤러(190)는, 공평성 측면에서 나머지 C 장치(400)가 통신 경로(50)를 액세스할 수 있는 기회를 가져야 하기 때문에, 또 다른 공평성 펄스(542)를 시작한다. C 장치(400)는 이들 공평성 지속 시간(542,572) 중에 전송 C1(521)을 시작한다.

전송 C1(521)의 종료 시점에서, 호스트 컨트롤러(290)는 제 2의 공평성 펄스(573)를 시작한다. 도시되지는 않았지만, C 장치(400) 또한 그 전송 C1(521)의 종료 시점에서 공평성 펄스를 시작한다. 두 공평성 지속 시간(541,542) 동안 금지된 주변 전송을 가진 주변 컨트롤러(190)는 짧은 전송간 지연(453)을 시작하고, 그런 다음 전송 P2(502)를 허용한다. 본 발명에 따라, 각각의 전송(501,511,521)의 지속 시간이 제한되면, 주변 장치(100) 및 각각의 다른 장치에는 최대 잠복 지연(590) 내에서 통신 경로(50)로의 액세스가 제공된다. 전송 P2(502)의 종료 시점에서, 주변 컨트롤러(190)는 공평성 펄스(544)를 시작한다. 도시되지는 않았지만, C 장치(400) 또한 이 전송 P2(502)의 종료 시점에서 공평성 펄스를 시작함으로써, 호스트 장치(200)는 전송간 지연(574) 이후에 전송 H2(512)를 시작할 수 있게 된다. 주변 장치(100) 및 호스트 장치(100)는 각각 전송 H2(512)의 종료 시점에서 공평성 펄스(545,575)를 시작한다.

각각의 전송 H1(511), C1(521) 및 H2(512)가 일어나는 동안에, 주변 활동 검출기(180)는 531, 532 및 533에서 각각 전송 활동을 신호로 알린다. 이들 활동 펄스 및 전술한 공평성 및 지연 펄스(541,542,543,544,545)의 조합은 전송 금지 기간(551,552)을 제공한다. 호스트 전송 H2(512)의 종료 후의 공평성 지속 시간(545,575) 동안에, C 장치(400)는 전송하지 않는다. 따라서, 활동 검출기(180)는 활동을 검출하지 않으며, 전송 금지 펄스(552)는 공평성 펄스(545)의 종료 시점에서 종료된다. 공평성 펄스(575)의 종료 시점에서, 이 기간 동안에 어떠한 활동도 또한 검출하지 않은 호스트 장치(200)는 또 다른 공평성 펄스(576)를 시작함으로써, 충돌의 가능성이 없이 전송 P3(503)을 시작하기 위하여 주변 장치(100)가 통신 경로(50)를 액세스할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따라, 장치는 다른 장치들이 얻을 수 있는 처리량을 너무 적게 활용할 때 통신 경로(50)의 사용을 증가시킬 수 있다. 전송 P3(503)의 종료 시점에서, 호스트 장치(200)는 전송간 지연(577) 이후에 전송 H3(513)을 시작하며, 그런 다음 C 장치(400)는 전송 C2(522)를 시작한다.

이러한 (3) 스테이션 통신 시스템의 각각의 장치는 상기한 전송간 2 공평성 지속 시간 시나리오를 반복함으로써 각각의 다른 장치가 동일하게 통신 경로(50)를 액세스할 수 있도록 한다. 상기한 내용이 비추어 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 바와 같이, N 스테이션 통신 시스템에서 각각의 장치는 전송간 N-1 공평성 지속 시간을 제공한다. 2 스테이션 통신 시스템에서와 같이, 일단 일련의 전송이 시작되면, 이 공평성 시나리오는 충돌이 없는 통신 경로(50)로의 액세스를 보장함으로써, 통신 경로(50)의 이용 가능한 대역폭의 사용을 최대화한다. 또한 2 스테이션 통신 시스템에서와 같이, 비활동 기간 이후의 가능한 충돌을 처리하기 위하여 종래의 충돌 검출 수단이 채용될 수 있다.

N-1 공평성 지속 시간 시나리오를 실행하기 위하여, N 스테이션 통신 시스템 내의 각각의 장치는 N을 결정할 수 있어야 한다. 간단한 실시예에서, N이 확정된 경우에 각각의 장치에는 예를 들어 스위치 설정 또는 프로그램 명령을 통하여 직접적으로 N의 값이 제공될 수도 있다. N이 변경되는 동적 시스템인 경우에는, 다양한 종래의 네트워크 형성 시나리오가 채용될 수도 있다. 네트워크가 제어 구조를 가지면, 예컨대 하나의 장치가 마스터 컨트롤러로서 지정되고 나머지 다른 장치는 종속 장치로서 지정되는 경우에, 마스터 컨트롤러는 장치를 네트워크 상에 들여보냄에 따라 N 개의 각각의 종속 장치에 이를 알릴 수 있다. 만일 네트워크가 중앙 컨트롤러를 결여한 경우에, 각각의 장치는 관측된 활동 또는 충돌에 기초하여 동적으로 N을 결정할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 동적 네트워크의 바람직한 실시예에서, 각각의 장치는 초기에 2 스테이션 구성을 취하며, 계속해서 충돌 여부를 모니터 한다. 일련의 전송 중에 충돌이 일어나면 추정된 수의 스테이션이 증가한다. 이들 및 그 밖의 다른 네트워크 형성 기술은 이 기술분야에서 공지되어 있다.

도 5는 본 발명에 다른 N 스테이션 통신 시스템 내의 통신 장치의 순서도를 보인 것이다. 프로세스는 (610)에서 시작된다. 이 시작은 통신 네트워크의 초기화에 대응한다. 각각의 장치는 전형적으로 네트워크를 설정하고 확인하기 위한 일련의 초기 메시지를 전송한다. 장치는 (620)에서 전송이 시작되기 전에 (615)에서 채널 상에서 침묵 기간 동안 대기한다. 이 전송이 행해지는 동안에, 장치는 초기화되고 있는 다른 장치와의 가능한 충돌 여부를 모니터 한다. 충돌이 일어나면, 전송은 중지되며, 프로세스(615-620)가 반복된다. 바람직한 실시예에서는 충돌이 일어나면 채널 상에서 임의의 침묵 기간 이후에 각각의 장치는 다시 전송을 시도한다. 이러한 경우에, 각각의 장치는 결국 채널로의 초기 액세스를 획득할 수 있고, 이로부터 논의된 바와 같이 후속하는 각각의 액세스가 결정된다.

충돌 없이 첫 번째 전송이 완료된 후에, 장치는 (630)에서 0으로 초기화되는 카운터 표시 장치를 통해 통신 채널로의 액세스를 추적한다. 장치는 (635)에서 초기 전송 이후에 하나의 공평성 지속 시간을 대기함으로써, 다음 장치가 전송을 할 수 있게 되며, (640)에서 카운트는 이 공평성 지속 시간 동안에 증가된다. 이 공평성 지속 시간의 종료 시점에서 채널 상의 또 다른 장치로부터의 활동이 있으면, 프로세스는 활동이 중단될 때까지 (650)에서 루프 된다. N-1 공평성 지속 시간이 아직 카운트되지 않은 경우에는, 프로세스는 다시 루프 되어 (635)에서 또 다른 공평성 지속 시간을 기다리며, (640)에서 카운트를 증가시킨다. (635-640-650-660) 루프는 장치가 부과된 N-1 공평성 지속 시간을 가질 때까지 반복된다. 만일 N-1 공정선 기간 이후에 (665)에서 장치가 전송할 정보를 가지고 있는 경우에, 그것은 (670)에서 전송된다. 그런 다음 장치는 (630)에서 공평성 지속 시간 카운트 프로세스를 다시 시작한다. (665)에서 장치가 전송할 정보를 가지고 있지 않으면, 장치는 이 장치가 전송하는 공평성 지속 시간을 기다리고 있는 다른 장치와 동기 상태로 유지될 수 있도록 또 다른 공평성 지속 시간을 대시한다. (680)에서 통신 채널 상에서 최근의 활동이 존재한 경우에, 장치는 (630)에서 공평성 지속 시간 카운트 프로세스를 다시 시작하며, 프로세스는 계속해서 반복된다.

(680)에서 장기간의 비활동 상태가 존재하는 경우, 네트워크 상의 장치가 동기 상태에서 벗어나게 될 가능성이 있다. 동기 결여의 가능성은 주로 각각의 공평성 지속 시간에 맞추기 위하여 각각의 장치에 의해 사용되는 수단에 좌우된다. 각각의 장치가 이 타이밍 과제에서 극히 정확하면, 동기 부족의 위험성이 발생하기 전에 비활동 기간은 극도로 길어질 수 있다. 장치가 크게 변동되는 타이밍을 갖는 경우에, 몇 사이클의 활동 내에서 동기화가 손실될 수도 있다. 장치가 전송할 무언가를 가지고 있을 때, (680)에서 손실이 일어나기 쉽다. 프로세스는 (615)에서 초기 시작으로부터 반복된다. 바람직한 실시예에 있어서, 동기화의 손실 가능성 및 동기화 재설정 속도는 네트워크 내의 각각의 장치의 각각의 전송이 특정 장치의 식별자를 포함하게 함으로써 감소된다. 예를 들어, 이 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 장치에는 각각의 장치가 네트워크로의 초기 액세스를 획득할 때 증가하는 숫자로 된 식별자가 할당된다. 그 후에, 이 숫자로 된 식별자는 각각의 전송과 함께 포함된다. 이렇게 각각의 장치는 연속하는 공평성 타이밍 내에서 할당되는 위치를 결정할 수 있기 때문에, 적절한 동기화가 유지된다. 예를 들어, 식별자 (3)을 가진 장치는 그것이 식별자 (2)를 갖는 전송 직후에 전송될 수도 있음을 알게 되며, 식별자 (1)을 갖는 전송 이후에 하나의 공평성 지속 시간을 갖는 것을 알게 된다. 이러한 동기화 기술 및 그 밖의 다른 동기화 기술은 공지되어 있다. 예를 들어, 연속하는 동기화를 유지하기 위하여, 네트워크 내의 각각의 장치는 그 각각의 전송 기회에서 전송할 수 있도록 구성될 수 있다. 특정 장치가 전송할 정보를 갖고 있지 않은 경우에, 전송은 짧은 버스트가 될 수 있다. 버스트는 활동의 종료 시점이 각각의 공평성 타이머의 새로운 기간을 강제할 수 있도록, 단지 다른 장치가 활동으로서 인식할 수 있을 만큼 길 필요가 있다. 그렇지 않으면, 장치간의 타이밍이 적절한 일관성을 가지고 있다고 가정하면, 오직 하나의 장치를 그 각각의 전송 기회에서 전송하여 오랜 기간의 비활동 상태의 발생을 방지하고 도 5의 결정 블록(680)에서 (630)으로 연속적으로 복귀할 수 있도록 구성될 필요가 있다.

전술한 내용은 단지 본 발명의 원리를 설명한 것에 지나지 않는다. 따라서 여기에서는 상세히 설명되고 도시되지는 않았지만 본 발명의 원리를 실현하는 여러 가지 구성을 도출해 낼 수 있으며, 이러한 구성은 모두 본 발명의 정신 및 범주에 포함된다. 예를 들어, 본 발명이 단일 채널 직렬 연결에 특히 적절하지만, 본 발명의 원리는 병렬 연결을 형성하는 다수의 단일 채널 연결 중 하나에 적용될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 여기에 개시된 원리는 동적 대역폭 할당을 갖는 통신 네트워크를 형성하는데 적용될 수 있다. 네트워크 상의 장치가 사실상 중단되지 않는 액세스를 필요로 할 때, 예를 들어 즉각적인 프리젠테이션을 위한 비디오 또는 오디오 클립을 제공할 때, 오랜 지속 시간의 전송을 수행할 수 있도록 프로그램을 구성하고, 다른 것들은 오직 짧은 지속 시간의 전송만을 수행할 수 있도록 프로그램을 구성할 수 있다. 다른 시간에서, 다른 장치에는 이 오랜 지속 시간의 전송 할당이 제공될 수도 있다.

본 발명은 하드웨어 형태로, 소프트웨어 형태로, 또는 그 두 가지가 조합된 형태로 실현될 수도 있다. 예를 들어, 컨트롤러(290)는 하드웨어 송신기(220) 및 수신기(260)와의 대화하는 컴퓨터 상의 프로그램일 수도 있다. 제공된 기능적인 구분은 단지 예시하기 위한 것에 지나지 않는다. 예를 들어, 공평성 타이머(240)는 컨트롤러(290) 또는 송신기(220) 내에 내장될 수도 있다. 이와 유사하게, 타이머(240), 컨트롤러(290), 및 송신기(220)는 단일 형태로 집적될 수도 있다. 이러한 구성 및 그 밖의 다른 구성과 최적화 기술은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 명백하며, 모두 본 발명의 범주에 속한다.

Claims (15)

1. 통신 장치(100)에 있어서,

   단일 채널 통신 경로(50) 상에서 송신 시퀀스(501-503)를 수행하도록 구성된 송신기(120)와,

   상기 단일 채널 통신 경로(50) 상의 제 2 통신 장치(200,400)로부터의 제 2 송신(511,521)에 의존하여 활동 신호(181)를 제공하도록 구성된 활동 검출기(180)와,

   공평성 신호(541,542)를 제공하도록 구성된 공평성 타이머(140)를

   포함하되,

   상기 공평성 타이머(140)는 최대 N개- N은 1보다 큰 정수 -의 공평성 지속 기간에 대한 공평성 신호(541,542)를 제공하도록 구성되며,

   상기 공평성 지속 기간은 상기 송신 시퀀스(501-503)의 제 1 송신(501)의 종료 이후에, 또한 상기 제 1 송신(501) 이후 N-1개의 연속적인 상기 제 2 송신(511,521) 이후마다 시작되고,

   상기 송신기는 상기 공평성 지속 기간(541,542) 중 하나의 지속 기간 동안에 활동이 검출되지 않는 경우 상기 공평성 지속기간 중 상기 하나의 지속 기간 이후에, 또는 N-1개의 제 2 송신(511,521)의 수행 이후에 상기 송신 시퀀스 중 후속하는 송신(502)을 수행하도록 구성되는

   통신 장치(100).
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 공평성 지속 시간(541,542)은 상기 송신기(120) 및 상기 제 2 통신 장치(200,400) 사이의 송신 전달 지연(transmission propagation delay)에 의존하는 통신 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 공평성 타이머(140)는 상기 제 2 통신 장치(200,400)로부터의 상기 제 2 송신(511,521)의 종료 후의 제 2 지속 시간 동안 지연 신호(543)를 제공하도록 더 구성되며,

   상기 송신기(120)는 또한 상기 지연 신호(543)에 의존하여 후속하는 송신(502)을 수행하는 통신 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 송신 시퀀스(501-503)를 통해 송신되는 데이터(111)를 제공하도록 구성되는 데이터 소스(110)를 더 포함하는 통신 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 데이터 소스(110)는 자기 테이프 장치, 자기 디스크 장치, 및 레이저 디스크 장치 중 적어도 하나의 장치인 통신 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 송신 시퀀스(501-503)는 비디오 데이터 시퀀스 및 오디오 데이터 시퀀스 중 적어도 하나를 포함하는 통신 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 송신 장치(200,400)로부터의 상기 제 2 송신(511,521)을 통해 전달되는 데이터(161)를 처리하도록 구성된 데이터 프로세서(170)를 더 포함하는 통신 장치.
9. 단일 채널 통신 경로(50)와,

   제 1 항, 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 통신 장치를 3개 포함하되,

   상기 통신 장치는 제 1 장치, 제 2 장치 및 제 3 장치인

   통신 시스템.
10. 삭제
11. 제 9 항에 있어서,

    제 2 장치는 호스트 컴퓨터이고,

    제 1 장치는 상기 호스트 컴퓨터의 주변 장치인 통신 시스템.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 주변 장치는 자기 테이프 장치, 자기 디스크 장치, 및 레이저 디스크 장치 중 하나인 통신 시스템.
13. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 1 송신 시퀀스(501-503)는 비디오 데이터 시퀀스 및 오디오 데이터 시퀀스 중 적어도 하나를 포함하는 통신 시스템.
14. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 2 장치는 제 1 송신 시퀀스(501-503)의 제 1 송신(501)과 제 2 송신 시퀀스(511-513)의 제 2 송신(511) 사이의 충돌을 검출하도록 구성된 충돌 검출기를 포함하며,

    상기 제 2 장치는 상기 충돌이 검출될 때마다 상기 제 2 송신(511)을 종료하고, 상기 제 1 장치는 상기 충돌과 관계없이 상기 제 1 송신(501)을 계속하는 통신 시스템.
15. 통신 장치(100)로부터의 데이터 흐름을 제어하는 방법에 있어서,

    상기 통신 장치(100)로부터 단일 채널 통신 경로(50) 상에서 제 1 송신(501)을 수행하는 단계(620)와,

    제 2 통신 장치(200,300)로부터 상기 단일 채널 통신 경로(50) 상에서의 제 2 송신(511,521)을 위하여 상기 단일 채널 통신 경로(50)를 모니터하는 단계(650)와,

    최대 N개- N은 1보다 큰 정수 -의 공평성 지속 기간(541,542)에 대한 공평성 신호(141)를 어서트하는 단계(635)- 상기 공평성 지속 기간(541,542)은 상기 송신 시퀀스 중 제 1 송신(501)의 종료 이후에, 또한 상기 제 1 송신(501) 이후 N-1개의 연속적인 상기 제 2 송신(511,521) 이후마다 시작됨 -와,

    상기 공평성 지속 기간(541,542) 중 하나에서 상기 제 2 송신(511,521)이 검출될 때마다 활동 신호(181)를 어서팅하는 단계와,

    상기 공평성 신호(141) 및 상기 활동 신호(181)가 함께 어서트되지 않는 경우 상기 통신 장치(100)로부터 상기 단일 채널 통신 경로(50) 상에서 후속하는 송신(302)을 수행하는 단계(670)를 포함하는

    통신 장치로부터의 데이터 흐름을 제어하기 위한 방법.

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