KR101119300B1 - 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 레지덴셜 이더넷 노드장치 및 그 프레임 처리 방법 - Google Patents

슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 레지덴셜 이더넷 노드장치 및 그 프레임 처리 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은 이더넷을 이용하여 실시간 서비스와 비실시간 서비스를 효율적으로 동시에 제공할 수 있는 Residential 이더넷에 관련된 것으로 특히 Residential 이더넷의 슈퍼프레임의 시작을 엄격하게 보장하기 위한 방법임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키기 위한 홀드 방법에서 다수의 비동기식 장치로부터 전달된 비동기식 프레임들을 효과적으로 전송하여 대역폭의 낭비를 줄이기 위한 Residential 이더넷 노드 장치 및 그 프레임 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결 방법의 요지
본 발명은, 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 Residential 이더넷 노드 장치에 있어서, 동기(Sync) 데이터를 입력받아 이를 하나의 전송 사이클에 포함시켜 전송하기 위하여 임시 저장하는 동기식 큐(Sync Queue); 외부로부터 비동기식 프레임을 전달받아 이를 파싱하고, 입력된 비동기식 프레임의 특성에 따라 각각 나누어 전달하는 파서(Parser); 상기 파서를 통해 나누어진 동일한 특성를 가지는 비동기식 프레임들을 각각 분리하여 저장하기 위한 다수의 비동기식 큐; 상기 다수의 비동기식 큐로부터 각각 순차적으로 비동기식 프레임을 입력받아 전송 가능 여부에 따라 전달하는 스케줄러; 및 상기 동기식 큐와 상기 스케줄러로부터 동기식 프레임 과 비동기식 프레임을 전달받아 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지켜 하나의 전송 사이클로 구성하여 전달하는 다중화기를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 Residential 이더넷 시스템 등에 이용됨.
Residential 이더넷, 홀드 방법, 슈퍼 프레임

Description

슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 레지덴셜 이더넷 노드 장치 및 그 프레임 처리 방법{Residential Ethernet Node Apparatus For Strict Guarantee of Super Frame's Start and Its Frame Processing Method}
도 1 은 통상의 Residential 이더넷에서의 전송 사이클의 구조에 대한 일실시예 구조도.
도 2 는 Residential 이더넷에 있어서 비동기 프레임에 의해 동기가 맞지 않게 되는 경우를 예시한 설명 예시도.
도 3 은 Residential 이더넷에서 엄격한 동기를 위한 홀드 방법에 따른 전송 사이클의 예시도.
도 4 는 종래의 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드의 구성에 대한 일실시예 예시도.
도 5 는 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드의 구성에 대한 제 1 실시예 예시도.
도 6 은 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드에서 다수의 큐 간의 비동기식 프레임에 대한 처리 방법에 관한 일실시예 예시도.
도 7 은 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드의 구성에 대한 제 2 실시예 예시도.
도 8 은 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드에서 다수의 비동기식 프레임이 입력되는 경우에 있어서 전송 대역의 낭비를 막기 위한 프레임 처리 방법에 대한 일실시예 동작 흐름도.
도 9 는 본 발명의 실시예에 따라 비동기식 프레임의 전송을 하는 경우의 시뮬레이션 결과에 대한 제 1 예시도.
도 10 은 본 발명의 실시예에 따라 비동기식 프레임의 전송을 하는 경우의 시뮬레이션 결과에 대한 제 2 예시도.
도 11 은 본 발명의 실시예에 따라 비동기식 프레임의 전송을 하는 경우의 시뮬레이션 결과에 대한 제 3 예시도.
도 12 는 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드의 구성에 대한 제 3 실시예 예시도.
본 발명은 이더넷을 이용하여 실시간 서비스와 비실시간 서비스를 효율적으로 동시에 제공할 수 있는 Residential 이더넷에 관련된 것으로 특히 Residential 이더넷의 슈퍼프레임의 시작을 엄격하게 보장하기 위한 방법에 관한 것이다.
이더넷(Ethernet)은 가장 광범위하게 설치된 근거리통신망 기술이다. 이제는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3에 표준으로 정의되어있지만, 이더넷은 원래 제록스에 의해 개발되었으며, 제록스와 DEC 그리고 인텔 등에 의해 발전되었다.
종래의 이더넷은 IEEE 802.3에서 규정된 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) 프로토콜을 이용하여 경쟁적으로 액세스하기 때문에, IFG(Inter Frame Gap) 간격을 유지하면서 상위 계층의 서비스 프레임을 이더넷 프레임으로 생성하여 전송한다. 이때, 상위 서비스 프레임의 종류에 상관없이 발생 순서대로 전송을 한다. 즉, 이더넷은 서로 다른 여러 단말 사이에 또는 여러 사용자 사이에 데이터를 전송하고자 할 때 가장 보편적으로 익숙하게 접할 수 있는 기술 중 하나다.
이러한 이더넷은 전송 시간 지연에 민감한 동영상이나 음성전달에 적합하지 않은 기술로 알려져 있으나 최근에는 기존의 이더넷을 이용하여 영상/음성과 같은 동기화 데이터(Synchronous data)를 전송하고자 하는 기술이 활발하게 논의 되어지고 있는데, 이와 같이 논의되고 있는 동기화 데이터의 전송을 위한 이더넷을 Residential 이더넷이라 한다.
Residential 이더넷에서는 프레임 전송은 사이클 단위로 이루어 진다. 일반적으로 125us을 한 사이클로 정의한다. 한 사이클은 동기식 프레임을 전송할 수 있는 구간과 비동기식 프레임을 전송하는 구간으로 나뉘어 전송이 된다. 동기식 프레임은 고정길이의 이더넷 프레임이고, 비동기식 프레임은 가변길이의 이더넷 프레임이다.
현재 Residential Ethernet은 슈퍼프레임의 비동기 구간에 비동기식 프레임이 적어도 한 개 이상 전송될 수 있도록 하기 위해서 하나의 슈퍼프레임 내의 동기식 프레임의 개수는 최대 16개로 제한한다. 이 경우, 비동기 구간 동안 최대 2153 바이트가 전송될 수 있게 된다.
도 1 은 통상의 Residential 이더넷에서의 전송 사이클의 구조에 대한 일실시예 구조도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 현재 논의되고 있는 통상의 Residential 이더넷에서는 데이터 전송을 위한 전송 사이클을 125usec 단위의 1 사이클(10)로 구성하며, 각각의 사이클에는 비동기화 데이터의 전송을 위한 Async 프레임부(110) 및 동기화 데이터의 전송을 위한 Sync 프레임부(100)를 포함한다.
좀 더 상세히 살펴보면, 동기화 데이터의 전송을 위한 Sync 프레임부(100)는 전송 사이클에서 가장 우선권을 가진 부분으로 현재 논의 중인 안에 따르면 각각 738 바이트로 구성된 서브 동기화 프레임(101, 102, 103)들이 포함된다.
그리고, 비동기 데이터의 전송을 위한 Async 프레임부(110)는 해당 영역에 가변적인 크기를 가지는 서브 비동기 프레임들(111, 112, 113)이 포함된다.
도 1 에서 도시된 바와 같이, Residential 이더넷은 사이클 단위로 전송이 되기 때문에 정확한 사이클을 유지하여야 한다. 그러나 서브 비동기 프레임은 가변 길이를 가지기 때문에 정확한 사이클을 유지하는 것이 힘들다.
도 2 는 Residential 이더넷에 있어서 비동기 프레임에 의해 동기가 맞지 않게 되는 경우를 예시한 설명 예시도이다.
도 2에서 도시된 바를 참조하면, 각각의 사이클(21, 22, 23)에는 동기화 프레임(201, 202, 203, 207, 208, 209, 212, 213)들과 비동기 프레임(204, 205, 206, 210, 211)들을 각각 포함되어 전송된다.
Residential 이더넷의 데이터 전송은 각각의 사이클(21, 22, 23)의 시작에 동기를 맞추어 동기화 데이터 전송이 이루어지는 것인데, 도 2에서는 N 사이클(21)의 비동기 프레임 206에 의해 사이클의 동기를 훼손하게 된다. 그에 따라 N+1 사이클(22)에서는 시작시 Δt1(214)의 지연이 발생되고 N+2 사이클(23)에서는 Δt2(215)의 지연이 발생하게 된다. 즉, 비동기 프레임은 가변 길이를 가지기 때문에, 모든 사이클에서 비동기 프레임들을 사이클 크기에 맞게 정확히 삽입하는 것이 어렵기 때문에 정확한 동기를 만드는 것이 곤란하다.
이러한 슈퍼프레임의 시작이 지연되는 현상은 비동기 트래픽의 부하가 클수록 빈번하게 발생하며, 전송하는 비동기식 프레임의 길이가 길 때 지연 시간이 더 길어진다.
이와 같이 종래의 Residential 이더넷에서는 비동기 구간에서 전송 중인 비동기식 프레임에 의해 다음 슈퍼프레임의 시작이 지연될 수 있는 문제점이 발생하는데, 최악의 경우에는 그 사이클의 지연시간이 최대 1518 바이트의 전송 시간동안 지연될 수도 있다. 특히 이렇게 지연되는 경우, 다음 슈퍼프레임의 동기 구간이 축소되는 문제도 발생할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명과 관련된 기술로, 하나의 사이클의 전송 영역 내에서 비동기식 프레임을 전송할 수 없는 경우 해당 전송 영역을 비우고 다음 사이클에서 해당 비동기식 프레임을 전송하는 홀드(Hold) 방법, 하나의 사이클의 전송 영역 내에서 비동기식 프레임을 전송할 수 없는 경우 해당 전송 영역에 맞추어 해당 비동기식 프레임을 분할하고 분할된 나머지 비동기식 프레임을 다음 사이클에서 전송하는 분할(Fragmentation) 방법 및 전송 영역에 대한 고려없이 비동기식 프레임을 전송하다가 사이클의 시작이 되면, 해당 비동기식 프레임의 전송을 멈추고 해당 비동기식 프레임은 다음 사이클에서 처음부터 다시 전송하는 RUNT 방법 등을 제안하였다.
이 중에서 홀드 방법에 대해 좀 더 상세히 살펴보면, 도 3 과 같다.
도 3 은 Residential 이더넷에서 엄격한 동기를 위한 홀드 방법에 따른 전송 사이클의 예시도이다.
도 3에 도시된 바를 참조하면, 각각의 사이클(31, 32, 33)에는 동기화 프레임(301, 302, 303, 306, 307, 308, 310, 311, 312)들과 비동기 프레임(304, 305, 309, 313)들을 각각 포함되어 전송된다.
도 3은 도 2에 도시된 전송 사이클과는 달리 각각의 사이클의 사이클 시작의 동기가 정확히 맞음을 알 수 있다. 이는 비동기 프레임의 전송 제어를 통해 이루어지게 되는데, N 사이클(31)의 경우를 보면, 비동기 프레임(305)의 전송이 이루어진 후 N 사이클(31)에는 여분의 전송 영역이 남아 있으나 이 영역은 N+1 사이클의 첫번째 비동기 프레임(309)의 크기보다 작다. 따라서 해당 영역을 남기고 전송할 순서의 비동기 프레임(309)을 다음 사이클에 전송하도록 제어함으로써 엄격한 동기를 유지할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 홀드 방법에서는 전송할 비동기 프레임(A)의 크기와 해당 전송 사이클 내의 남은 비동기 프레임 전송 영역(B)의 크기를 비교하여 전송할 비동기 프레임(A)의 크기가 더 크면 해당 사이클은 해당 영역(B)을 비우고 전송을 하고, 보내지 못한 비동기 프레임(A)는 다음 사이클에서 전송하는 것을 특징으로 한다.
그러나 이러한 홀드 방법은 하나의 Residential 이더넷 노드에 하나의 비동기식 장치로부터의 비동기 프레임이 전송되는 경우를 예시한 것으로, Residential 이더넷 노드에 다수의 비동기식 장치로 부터 비동기 프레임들이 전송되는 경우를 가정하면 도 3과 다른 구성 및 동작을 가지게 된다.
도 4 는 종래의 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드의 구성에 대한 일실시예 예시도이다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 종래의 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드(41)는, 동기(Sync) 데이터를 입력받아 이를 하나의 전송 사이클에 포함시켜 전송하기 위하여 임시 저장하는 동기식 큐(Sync Queue)(401), 서로 다른 레가시 LAN 장비들(42, 43)로부터 비동기식 프레임을 전달받아 이를 하나의 전송 사이클에 포함시켜 전송하기 위하여 임시 저장하는 비동기식 큐(Async Queue)(402) 및 동기식 큐(401)와 비동기식 큐(402)에 저장된 동기식 프레임과 비동기식 프레임을 전달받아 하나의 전송 사이클로 구성하여 전달하는 다중화기(403)를 포함한다.
여기서, 비동기식 프레임들은 각각의 레가시 LAN 장비들(42, 43)로부터 전달되어 저장되는데, 제 1 레가시 LAN 장비(42)로부터 전달된 비동기식 프레임들(411, 412)과 제 2 레가시 LAN 장비(43)로부터 전달된 비동기식 프레임들(421, 422)이 각각 저장된다.
이때, 홀드 방식을 이용하는 경우, 첫번째 사이클에서 가장 앞서 저장된 1-1 비동기식 프레임(411)이 전달되고 그 다음으로 두번째로 저장된 2-1 비동기식 프레임(421)이 전달되어야 하는데, 해당 전송 영역의 크기가 2-1 비동기식 프레임(421)에 비해 작은 경우 해당 전송 영역은 비워둔 채 2-1 비동기식 프레임(421)은 다음 전송 사이클에서 전송이 된다.
그러나 하나의 종류(즉, 목적지 주소와 소스 주소가 같은)의 비동기식 프레임의 전송일 경우에는 모든 비동기식 프레임들이 순차적으로 연결되어야 하기 때문에 이와 같은 방식이 유효하지만, 다수의 소스와 다수의 목적지를 가지는 서로 성질이 상이한 비동기식 프레임의 전송일 경우에는 좀 더 능동적으로 이러한 대역폭의 낭비를 줄이는 전송 방법이 고안될 필요가 있다.
본 발명은, 상기와 같은 필요성을 충족시키기 위해 고안된 것으로, 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키기 위한 홀드 방법에서 다수의 비동기식 장치로부터 전달된 비동기식 프레임들을 효과적으로 전송하여 대역폭의 낭비를 줄이기 위한 Residential 이더넷 노드 장치 및 그 프레임 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있 다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 Residential 이더넷 노드 장치에 있어서, 동기(Sync) 데이터를 입력받아 이를 하나의 전송 사이클에 포함시켜 전송하기 위하여 임시 저장하는 동기식 큐(Sync Queue); 외부로부터 비동기식 프레임을 전달받아 이를 파싱하고, 입력된 비동기식 프레임의 특성에 따라 각각 나누어 전달하는 파서(Parser); 상기 파서를 통해 나누어진 동일한 특성를 가지는 비동기식 프레임들을 각각 분리하여 저장하기 위한 다수의 비동기식 큐; 상기 다수의 비동기식 큐로부터 각각 순차적으로 비동기식 프레임을 입력받아 전송 가능 여부에 따라 전달하는 스케줄러; 및 상기 동기식 큐와 상기 스케줄러로부터 동기식 프레임과 비동기식 프레임을 전달받아 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지켜 하나의 전송 사이클로 구성하여 전달하는 다중화기를 포함한다.
또한, 본 발명은, 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 Residential 이더넷 노드 장치에 있어서, 동기(Sync) 데이터를 입력받아 이를 하나의 전송 사이클에 포함시켜 전송하기 위하여 임시 저장하는 동기식 큐(Sync Queue); 외부로부터 비동기식 프레임을 전달받아 저장하기 위한 비동기식 큐; 전송 가능한 유휴 영역의 크기에 따라 상기 비동기식 큐로부터 순차적으로 상기 저장된 비동기식 프레임을 검색하여 전송 가능한 비동기식 프레임을 출력하는 디스패처(Dispatcher); 및 상기 동기식 큐와 상기 디스패처로부터 동기식 프레임과 비동기식 프레임을 전달받아 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지켜 하나의 전송 사이클로 구성하여 전달하는 다중화기를 포함한다.
한편, 본 발명은, 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 Residential 이더넷 노드 장치에서의 비동기식 프레임 처리 방법에 있어서, 외부로부터 비동기식 프레임들을 입력받는 제 1 단계; 상기 입력된 비동기식 프레임들을 각각 파싱하고, 파싱된 비동기식 프레임들을 각각의 특성에 따라 구분하여 독립적인 다수의 큐에 저장하는 제 2 단계; 상기 독립적인 다수의 큐들로부터 순차적으로 최우선으로 전송될 비동기식 프레임의 크기 정보를 받아 전송 가능한 영역과 비교하여 전송 가능한 비동기식 프레임들을 전달하는 제 3 단계; 상기 독립적인 다수의 큐들로부터 순차적으로 최우선으로 전송될 비동기식 프레임의 크기 정보를 받아 전송 가능한 영역과 비교하여 전송 불가능한 큐들에 대해 전송 실패 정보를 생성하는 제 4 단계; 및 상기 독립적인 다수의 큐들 전체에 대해 전송 실패 정보가 생성되면 해당 전송 사이클에 전송할 비동기식 프레임이 없음을 알리는 제 5 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하의 본 발명의 설명에 있어서 각각의 비동기식 프레임은 SA와 DA에 따라 서로 다른 큐로 구분이 되어야 하지만, 본 발명의 실시예의 설명을 명확히 하기 위해 이하에서는 DA는 모두 같은 것으로 가정한다. 따라서 이하의 도면과 그 설명에 서는 SA의 차이만으로 비동기식 프레임들을 구분한 것으로 보여지지만, 발명이 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5 는 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드의 구성에 대한 제 1 실시예 예시도이다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드(51)는, 동기(Sync) 데이터를 입력받아 이를 하나의 전송 사이클에 포함시켜 전송하기 위하여 임시 저장하는 동기식 큐(Sync Queue)(501), 서로 다른 레가시 LAN 장비들(52, 53)로부터 비동기식 프레임을 전달받아 이를 파싱하여 입력된 비동기식 프레임의 DA(Destination Address), SA(Source Address)에 따라 각각 나누어 전달하는 파서(Parser)(502), 파서(502)를 통해 나누어진 동일한 DA, SA를 가지는 비동기식 프레임들을 각각 저장하기 위한 제 1, 제 2 비동기식 큐(503, 504), 제 1, 제 2 비동기식 큐(503, 504)로부터 각각 순차적으로 비동기식 프레임을 입력받아 전송 가능 여부에 따라 전달하는 스케줄러(505) 및 동기식 큐(501)와 스케줄러(505)로부터 동기식 프레임과 비동기식 프레임을 전달받아 하나의 전송 사이클로 구성하여 전달하는 다중화기(506)를 포함한다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드(51)는, 비동기식 프레임을 파싱하고 이를 각각의 DA, SA에 따라 구분하여 저장함으로써 전송 사이클의 여유 전송 영역에 포함시킬 비동기식 프레임을 양방향으로 검색할 수 있게 된다.
즉, 기존의 홀드 방식에서는 비동기식 프레임들은 입력된 순서에 따라 전송 사이클에 포함되기 때문에 제 1 비동기식 프레임이 실린 후 제 2 비동기식 프레임이 실릴 여유가 없으면 그 영역은 비운채 전송이 된다. 하지만, 본 발명에서는 제 1 비동기식 프레임이 실린 후 제 1 비동기식 프레임과는 상이한 특성(즉, 상이한 SA, DA)을 가지는 비동기식 프레임들을 저장한 비동기식 큐들로부터 첫번째 비동기식 프레임들의 정보를 받아 전송이 가능한지를 확인하는 첫번째 방향이 있고, 제 1 비동기식 프레임이 실린 후 제 1 비동기식 프레임과 같은 특성(즉, 동일한 SA, DA)을 가지는 비동기식 프레임의 정보를 받아 전송이 가능한지를 확인하는 두번째 방향이 있다.
이와 같은 양방향으로의 비동기식 프레임에 대한 검색은, 전체 비동기식 큐를 순차적으로 검색하여 전송 가능한 비동기식 프레임이 존재하는 지를 파악하여 존재하지 않는 경우 해당 비동기식 큐에 대한 정보를 저장하고 다음 비동기식 큐로 이동하여 전체 비동기식 큐에 대한 검색을 수행하는 방법으로 이루어진다. 즉, 횡적인 검색(각각의 비동기식 큐를 이동하면서 이루어지는 검색)과 종적인 검색(하나의 비동기식 큐에서의 검색)이 하나의 방법으로 이루어진다.
따라서, 기존의 방법에 비해 전송 영역의 낭비를 막을 수 있는 여지가 훨씬 커진다. 즉, 기존의 방법으로는 하나의 비동기식 프레임의 전송 후 다음 프레임이 전송 될 수 없으면 거기서 종료되지만, 본 발명의 실시예에서는 전송 영역에 포함될 수 있는 비동기식 프레임들을 다각적으로 검색함으로써 대역의 낭비를 최소화할 수 있게 된다.
도 6 은 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드에서 다수의 큐 간의 비동기식 프레임에 대한 처리 방법에 관한 일실시예 예시도이다.
도 6은 도 5에 예시된 비동기식 프레임들의 전송을 좀 더 상세히 도시한 것으로, 하나의 전송 사이클 내에 전송하고자 하는 다수의 비동기식 프레임들(511, 512, 513, 521, 522, 523)을 엄격한 슈퍼 프레임의 시작을 지키고 대역폭의 낭비를 최소화하기 위해 어떤 방식으로 처리하는 지를 예시한다.
우선, Sync 프레임(61-1, 61-2)에 대해서는 본 발명의 설명에서는 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 Residential 이더넷 노드(51)에 입력되는 다수의 비동기식 프레임들(511, 512, 513, 521, 522, 523)은 각각의 DA 및 SA에 따라 각각 나뉘어 저장된다.
따라서 511, 512, 513의 비동기식 프레임들은 제 1 비동기식 큐(503)에 저장되고, 521, 522, 523의 비동기식 프레임들은 제 2 비동기식 큐(504)에 저장된다.
여기서, 첫번째 비동기식 프레임인 511의 비동기식 프레임이 전송 사이클 내에 포함이 되면(601), 해당 전송 사이클의 나머지 비동기식 프레임 전송 구간에 포함될 다음 비동기식 프레임을 찾아야 한다. 그런데 다음 비동기식 프레임인 521의 비동기식 프레임은 그 크기가 너무 커서 해당 비동기식 프레임 전송 구간에 포함시킬 수 없고(602) 다음 사이클에서 전송이 이루어지게 된다(603).
따라서 다른 비동기식 프레임을 찾게 되는데, 그 다음 비동기식 프레임인 522는 해당 비동기식 프레임 전송 구간에 포함은 가능하지만 각각의 비동기식 큐 (503, 504)에서는 순차적인 전송이 이루어져야 하기 때문에 521의 비동기식 프레임보다 먼저 전송이 이루어질 수는 없으므로 포함시킬 수 없다. 그에 따라 다음 비동기식 프레임인 512를 확인하게 되는데, 이는 해당 전송 영역에 포함이 가능하고 해당 비동기식 큐(503)에서 앞선 데이터가 없으므로 포함되어 전송이 가능하게 된다(604).
이상의 도 5 및 도 6 을 통해 좀 더 상세히 비동기식 프레임의 전송을 살펴보면, 다음과 같다.
서로 다른 소스(52, 53)로부터 전달된 비동기식 프레임들을 파서(502)를 통해 파싱하여 해당 비동기식 프레임들을 SA와 DA별로 구분하여 각각의 특성에 따라 제 1 비동기식 큐(503)와 제 2 비동기식 큐(504)에 각각 저장한다.
그리고 스케줄러(505)를 통해 각각의 비동기식 큐(503, 504)에 저장된 비동기식 프레임들을 확인하여 전송 사이클에 포함시키게 되는데 그 동작은 다음과 같다.
우선은 첫번째 비동기식 큐(503)의 첫번째 출력 비동기식 프레임(511)을 포함시킨 후에는 다음 비동기식 큐(504)로 이동하여 해당 비동기식 큐(504)의 첫번째 출력 비동기식 프레임(521)이 전송 가능한지를 확인한다. 그리고 해당 비동기식 프레임(521)의 전송이 이루어지지 않는 경우에는 다음 비동기식 큐로 이동하여야 하는데, 본 발명의 실시예에서는 2 장치를 예시하기 때문에 비동기식 큐로의 이동은 여기서 종료하게 된다. 그리고 비동기식 큐 간의 이동이 종료되면, 같은 비동기식 큐(503) 내에서의 전송이 가능하지를 확인한다. 즉, 출력된 511의 비동기식 프레임 의 다음 비동기식 프레임(512)이 해당 전송 영역에 포함될 수 있는지를 확인하여 포함이 가능하면 이를 포함시키게 된다.
그리고 이 경우에는 다음 사이클에서의 전송은 521로부터 전송이 이루어지게 되는데, 이는 전송 가능한 비동기식 프레임에 대한 전송이 실패한 비동기식 큐 순으로 다음 사이클에서 전송이 이루어지도록 스케줄러(505)에 스케줄링 정보를 설정한다.
도 7 은 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드의 구성에 대한 제 2 실시예 예시도이다.
도 7 은 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드의 구성에 대한 제 2 실시예로 4개의 레가시 LAN 장치로부터 비동기식 프레임을 입력받는 경우를 예시한다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드(71)는, 동기(Sync) 데이터를 입력받아 이를 하나의 전송 사이클에 포함시켜 전송하기 위하여 임시 저장하는 동기식 큐(Sync Queue)(701), 서로 다른 레가시 LAN 장비들(72, 73, 74, 75)로부터 비동기식 프레임을 전달받아 이를 파싱하여 입력된 비동기식 프레임의 DA(Destination Address), SA(Source Address)에 따라 각각 나누어 전달하는 파서(Parser)(702), 파서(702)를 통해 나누어진 동일한 DA, SA를 가지는 비동기식 프레임들을 각각 저장하기 위한 제 1 내지 제 4 비동기식 큐(703, 704, 705, 706), 제 1 내지 제 4 비동기식 큐(703, 704, 705, 706)로부터 각각 순차적으로 비동기식 프레임을 입력받아 전송 가 능 여부에 따라 전달하는 스케줄러(707) 및 동기식 큐(701)와 스케줄러(707)로부터 동기식 프레임과 비동기식 프레임을 전달받아 하나의 전송 사이클로 구성하여 전달하는 다중화기(708)를 포함한다.
도 8 은 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드에서 다수의 비동기식 프레임이 입력되는 경우에 있어서 전송 대역의 낭비를 막기 위한 프레임 처리 방법에 대한 일실시예 동작 흐름도이다.
도 8 을 참조하여 그 동작을 살펴보면, 우선 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드에 연결된 다수의 레가시 LAN 장치들로부터 비동기식 프레임을 입력받는다(81).
그리고 입력된 비동기식 프레임들을 각각 파싱하고(82), 파싱된 비동기식 프레임들을 각각의 특성에 따라 구분하여 독립적인 큐에 저장한다(83). 여기서, 비동기식 프레임들의 특성은 그 프레임의 목적지 주소(DA) 및 소스 주소(SA)로 한다.
그리고 스케줄러를 통해 각각의 큐들로부터 순차적으로 최우선으로 전송될 비동기식 프레임의 크기 정보를 받아 전송 가능한 영역과 비교한다(84).
그리고 전송 가능한 영역이 입력받은 비동기식 프레임의 크기 정보에 비해 작지 않은 경우(85) 해당 비동기식 프레임을 다중화기로 전달하여(86) 전송 사이클에 포함되도록 한다.
한편, 전송 가능한 영역이 입력받은 비동기식 프레임의 크기 정보에 비해 작은 경우(85) 모든 큐로부터 전송 실패 정보를 받았는지를 확인하여(87) 모든 큐로 부터 전송 실패 정보를 받은 것이 아니면 해당 큐로부터는 전송 실패 정보를 받고 다음 큐로 이동하여(88) 84 과정을 수행한다.
그리고 모든 큐로부터 전송 실패 정보를 받았는지를 확인하여(87) 모든 큐로부터 전송 실패 정보를 받은 것이면 해당 전송 사이클에 전송할 비동기식 프레임이 없음을 다중화기에 전달하여(89) 해당 전송 영역을 비운채 전송 사이클이 전송되도록 한다.
여기서, 84 내지 87 과정을 도 7 을 이용하여 좀 더 상세히 살펴보면, 다음과 같다. 우선 첫번째 비동기식 큐(703)로부터 가장 앞선 비동기식 프레임(711)의 크기 정보를 전달받아 이를 전송 가능 영역과 비교한 후 전송 가능임을 확인하여, 다중화기(708)로 전달하여 전송 사이클에 포함시킨다. 그리고 다음 비동기식 큐(704)로부터 가장 앞선 비동기식 프레임(721)의 크기 정보를 전달받아 이를 전송 가능 영역과 비교한 후 전송 가능임을 확인하여, 다중화기(708)로 전달하여 전송 사이클에 포함시킨다. 그리고 다음 비동기식 큐(705)로부터 가장 앞선 비동기식 프레임(731)의 크기 정보를 전송 가능 영역과 비교한 후 전송 불가능임을 확인하여 전송 실패 정보를 생성하고 다음 큐(706)로 이동한다. 이러한 전송 실패 정보의 전송 순으로 다음번 비동기식 프레임의 전송이 이루어진다. 따라서 다음번 전송 사이클의 첫번째 비동기식 프레임은 제 3 비동기식 큐(705)에서 출력된다.
그리고 다음 비동기식 큐(706)로부터 가장 앞선 비동기식 프레임(741)의 크기 정보를 전달받아 이를 전송 가능 영역과 비교한 후 전송 가능임을 확인하여, 다중화기(708)로 전달하여 전송 사이클에 포함시킨다. 그리고 다음 비동기식 큐(703) 로부터 전송할 비동기식 프레임(712)의 크기 정보를 전달받아 이를 전송 가능 영역과 비교한 후 전송 불가능임을 확인하여 전송 실패 정보를 생성하고 다음 비동기식 큐(704)로 이동한다. 그리고 다음 비동기식 큐(704)에서는 전송할 비동기식 프레임이 없으므로 전송 실패 정보를 생성하고 다음 비동기식 큐(705)로 이동하게 되는데 이때 다음 큐(705)는 이미 전송 실패 정보가 생성된 비동기식 큐(705)이므로 그 다음 비동기식 큐(706)으로 이동한다.
마찬가지로 해당 비동기식 큐(706)에서도 전송할 비동기식 프레임(742)의 크기 정보를 전달받아 이를 전송 가능 영역과 비교한 후 전송 불가능임을 확인하여 전송 실패 정보를 생성하고 다음 비동기식 큐로 이동을 하여야 하는데, 이때 모든 비동기식 큐들에 대해 전송 실패 정보가 생성된 상태이기 때문에 해당 전송 사이클에서는 더이상 전송할 비동기식 프레임이 없음을 다중화기(708)로 전달하여 해당 전송 사이클의 전송 영역을 비운채 전송이 이루어지도록 한다.
이상의 과정을 통해 다음 전송 사이클(N+1)에서의 전송 순서는, 해당 전송 사이클(N)에서 전송 실패 정보가 생성된 순으로 이루어지기 때문에, 제 3 비동기식 큐(705)->제 1 비동기식 큐(703)->제 2 비동기식 큐(704)->제 4 비동기식 큐(706)가 된다.
이와 같이 처리를 함으로써, 다수의 비동기식 큐가 존재하는 경우에도 각각의 비동기식 큐에 대해 균일한 비율로 스케줄링이 이루어질 수 있게 된다.
도 9 는 본 발명의 실시예에 따라 비동기식 프레임의 전송을 하는 경우의 시뮬레이션 결과에 대한 제 1 예시도이다.
도 9를 참조하면, 도 9는 가로축은 연결된 레가시 비동기식 장치의 수를 의미하고, 세로축은 낭비되는 대역폭(단위는 Mbps)을 의미한다.
시뮬레이션은 각각의 비동기식 프레임의 크기는 랜덤하게 발생하도록 하였고, 다만 평균 크기를 100 바이트로 하는 경우를 예시한 것이다.
그 결과를 도 9를 통해 살펴보면, 본 발명은 기존의 홀드 방식에 비해 연결되는 레가시 비동기식 장치의 수가 2 일 경우에는 약 0.06Mbps 대역폭의 낭비를 줄일 수 있고, 레가시 비동기식 장치의 수가 4 일 경우에는 약 0.11Mbps 대역폭의 낭비를 줄일 수 있음을 알 수 있다.
도 10 은 본 발명의 실시예에 따라 비동기식 프레임의 전송을 하는 경우의 시뮬레이션 결과에 대한 제 2 예시도이다.
도 10을 참조하면, 도 10은 가로축은 연결된 레가시 비동기식 장치의 수를 의미하고, 세로축은 낭비되는 대역폭(단위는 Mbps)을 의미한다.
시뮬레이션은 각각의 비동기식 프레임의 크기는 랜덤하게 발생하도록 하였고, 다만 평균 크기를 600 바이트로 하는 경우를 예시한 것이다.
그 결과를 도 10을 통해 살펴보면, 본 발명은 기존의 홀드 방식에 비해 연결되는 레가시 비동기식 장치의 수가 2 일 경우에는 약 1.4Mbps 대역폭의 낭비를 줄일 수 있고, 레가시 비동기식 장치의 수가 4 일 경우에는 약 1.9Mbps 대역폭의 낭비를 줄일 수 있음을 알 수 있다.
도 11 은 본 발명의 실시예에 따라 비동기식 프레임의 전송을 하는 경우의 시뮬레이션 결과에 대한 제 3 예시도이다.
도 11을 참조하면, 도 11은 가로축은 연결된 레가시 비동기식 장치의 수를 의미하고, 세로축은 낭비되는 대역폭(단위는 Mbps)을 의미한다.
시뮬레이션은 각각의 비동기식 프레임의 크기는 랜덤하게 발생하도록 하였고, 다만 평균 크기를 1250 바이트로 하는 경우를 예시한 것이다.
그 결과를 도 11을 통해 살펴보면, 본 발명은 기존의 홀드 방식에 비해 연결되는 레가시 비동기식 장치의 수가 2 일 경우에는 약 1.2Mbps 대역폭의 낭비를 줄일 수 있고, 레가시 비동기식 장치의 수가 4 일 경우에는 약 2.0Mbps 대역폭의 낭비를 줄일 수 있음을 알 수 있다.
이상의 도 9 내지 도 11 을 통해 본 발명은 기존의 홀드 방식에 비해 약 5%에서 10%의 대역폭의 낭비를 줄일 수 있음을 알 수 있다.
도 12 는 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드의 구성에 대한 제 3 실시예 예시도이다.
도 12 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엄격한 동기를 위한 홀드 방법이 적용된 Residential 이더넷 노드(120)는, 동기(Sync) 데이터를 입력받아 이를 하나의 전송 사이클에 포함시켜 전송하기 위하여 임시 저장하는 동기식 큐(Sync Queue)(1201), 서로 다른 레가시 LAN 장비들(130, 140)로부터 비동기식 프레임을 전달받아 저장하기 위한 비동기식 큐(1202), 전송 가능한 유휴 영역의 크기에 따라 비동기식 큐(1202)로부터 순차적으로 비동기식 프레임을 검색하여 전송 가능한 비동기식 프레임을 출력하는 디스패처(Dispatcher)(1203) 및 동기식 큐(501)와 디스패처(1203)로부터 동기식 프레임과 비동기식 프레임을 전달받아 하나의 전송 사이 클로 구성하여 전달하는 다중화기(1204)를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명을 통해 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 레지덴셜 이더넷 노드 장치는 도 5 및 도 7를 통해 그 동작의 제어가 스케줄러(505, 708)를 통해 이루어지는 것으로 예시하였다. 그러나, 스케줄러(505, 708)가 아닌 별도의 제어부를 통해 각각의 구성 블럭을 제어하여 본 발명에 따른 비동기식 프레임의 처리가 이루어지도록 하는 것도 가능하다.
즉, 다중화기(506, 709)와 스케줄러(505, 708) 사이에 제어부를 위치시켜서, 다중화기로부터 비동기식 프레임의 전송을 위한 영역의 크기 정보를 받고 스케줄러(505, 708)를 통해 순차적으로 비동기식 프레임을 전달받아 그 영역의 크기에 따라 비동기식 프레임을 다중화기(506, 709)로 전달하도록 제어하고, 그 전달을 할 수 없는 경우에는 그에 따라 전송 실패 정보를 생성하여 스케줄러(505, 708)가 이후 스케줄링을 하는데 이용할 수 있도록 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 슈퍼 프레임을 엄격히 지키기 위한 홀드 방법을 사용하는 Residential 이더넷 노드에서, 다수의 레가시 비동기식 장비들로부터 비동 기식 프레임의 전송을 받는 경우, 발생할 수 있는 대역폭의 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 Residential 이더넷 노드 장치에 있어서,
    동기(Sync) 데이터를 입력받아 이를 하나의 전송 사이클에 포함시켜 전송하기 위하여 임시 저장하는 동기식 큐(Sync Queue);
    외부로부터 비동기식 프레임을 전달받아 이를 파싱하고, 입력된 비동기식 프레임의 특성에 따라 각각 나누어 전달하는 파서(Parser);
    상기 파서를 통해 나누어진 동일한 특성를 가지는 비동기식 프레임들을 각각 분리하여 저장하기 위한 다수의 비동기식 큐;
    상기 다수의 비동기식 큐로부터 각각 순차적으로 비동기식 프레임을 입력받아 전송 가능 여부에 따라 전달하는 스케줄러; 및
    상기 동기식 큐와 상기 스케줄러로부터 동기식 프레임과 비동기식 프레임을 전달받아 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지켜 하나의 전송 사이클로 구성하여 전달하는 다중화기를 포함하며,
    상기 비동기식 프레임의 특성은, 상기 비동기식 프레임의 DA(Destination Address) 정보 및 SA(Source Address) 정보를 포함하며,
    상기 파서는 동일한 상기 DA(Destination Address) 정보 또는 SA(Source Address) 정보를 갖는 비동기식 프레임을 분리하여 각각 상기 비동기식 큐에 전달하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 Residential 이더넷 노드 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비동기식 큐는 FIFO(First In First Out) 방식으로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 Residential 이더넷 노드 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 스케줄러는, 상기 다수의 비동기식 큐로부터 각각 순차적으로 상기 비동기식 프레임을 전달받고 상기 전송 사이클에서 전송 가능한 유휴 영역과의 크기 비교를 통해 전송 가능 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 Residential 이더넷 노드 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스케줄러는, 상기 전달받은 비동기식 프레임의 전달이 불가능한 경우에 는 해당 비동기식 큐에 대한 전송 실패 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 Residential 이더넷 노드 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스케줄러는 상기 전송 실패 정보의 생성 순서에 따라 다음 전송 사이클에서의 상기 비동기식 큐의 전송 순서를 스케줄링 하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 Residential 이더넷 노드 장치.
  7. 삭제
  8. 슈퍼 프레임의 시작을 엄격히 지키는 Residential 이더넷 노드 장치에서의 비동기식 프레임 처리 방법에 있어서,
    외부로부터 비동기식 프레임들을 입력받는 제 1 단계;
    상기 입력된 비동기식 프레임들을 각각 파싱하고, 파싱된 비동기식 프레임들을 각각의 특성에 따라 구분하여 독립적인 다수의 큐에 저장하는 제 2 단계;
    상기 독립적인 다수의 큐들로부터 순차적으로 최우선으로 전송될 비동기식 프레임의 크기 정보를 받아 전송 가능한 영역과 비교하여 전송 가능한 비동기식 프레임들을 전달하는 제 3 단계;
    상기 독립적인 다수의 큐들로부터 순차적으로 최우선으로 전송될 비동기식 프레임의 크기 정보를 받아 전송 가능한 영역과 비교하여 전송 불가능한 큐들에 대해 전송 실패 정보를 생성하는 제 4 단계; 및
    상기 독립적인 다수의 큐들 전체에 대해 전송 실패 정보가 생성되면 해당 전송 사이클에 전송할 비동기식 프레임이 없음을 알리는 제 5 단계를 포함하며,
    상기 비동기식 프레임의 특성은, 상기 비동기식 프레임의 DA(Destination Address) 정보 및 SA(Source Address) 정보를 포함하며,
    상기 제2단계는 동일한 상기 DA(Destination Address) 정보 또는 SA(Source Address) 정보를 갖는 비동기식 프레임을 분리하여 다수의 상기 비동기식 큐에 각각 저장하는 것을 특징으로 하는 비동기식 프레임의 처리 방법.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 비동기식 큐는 FIFO(First In First Out) 방식으로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 비동기식 프레임의 처리 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 비동기식 큐에 대한 상기 전송 실패 정보의 생성 순서에 따라 다음 전송 사이클의 전송 순서를 스케줄링 하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 비동기식 프레임의 처리 방법.
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