KR101232782B1 - 네트워크에서 복수의 타이밍 마스터들을 검출하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

네트워크에서 복수의 타이밍 마스터들을 검출하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

링 네트워크에 걸쳐 데이터를 전달하기 위한 통신 시스템, 네트워크, 인터페이스, 및 포트 아키텍쳐가 제공된다. 타이밍 마스터로서 동작하는 네트워크 노드는 프리앰블, 데이터 필드, 및 시간 정보를 나타내는 시간 카운트 필드를 갖는 프레임들을 발생시킨다. 이러한 시간 정보는 초와 같은 카운트된 시간 단위들 또는 전송되는 네트워크 프레임들을 포함할 수 있다. 네트워크 프레임의 개별 비트들이 발생되고 네트워크 상에 전송될 때에, 그들은 다른 네트워크 노드들을 통과하고, 아직 발생하고 있는 프레임들의 수신 부분들인 타이밍 마스터로 링 버스를 통해서 포워딩된다. 이는 프레임의 정밀한 제어를 보장한다. 프레임에서, 수신된 시간 카운트 필드가 전송된 시간 카운트 필드와 비교된다. 두 필드들이 동일하면, 버스 상에 다른 타이밍 마스터가 존재하지 않는다. 버스 상에 다른 타이밍 마스터가 존재하면, 그것은 시간 카운트 필드의 컨텐츠를 중첩기록할 것이고, 그러므로 수신된 시간 카운트 필드는 전송된 시간 카운트 필드와 동일하지 않을 것이다.

Description

네트워크에서 복수의 타이밍 마스터들을 검출하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF MULTIPLE TIMING MASTERS IN A NETWORK}
본 발명은 통신 시스템, 상기 통신 시스템의 포트들, 및 통신 시스템을 관리하기 위한 방법에 관한 것이고, 바람직하게는 통신을 허용하기 위해 데이지 체인(daisy chain) 방식으로 서로 결합되는 두 개 이상의 포트들의 링 네트워크로서 형성되는 동기식 통신 시스템에 관한 것이다.
통신 시스템은 일반적으로 전송 라인에 의해 상호접속되는 노드들 사이의 통신을 가능하게 하는 시스템으로서 알려진다. 각각의 노드는 상기 전송 라인에 걸쳐 정보를 전송하고 정보를 수신할 수 있다. 상호접속된 노드들의 통신 시스템은 버스, 링, 스타, 또는 트리 토폴로지 또는 이들의 조합과 같은 다양한 토폴로지들로 구성될 수 있다.
버스 토폴로지 네트워크는 일반적으로 선형으로서 간주된다. 하나의 노드로부터의 전송들은 상기 전송 라인을 따라 전파하고 그 버스에 접속된 모든 다른 노드들에 의해서 수신된다. 하지만, 링 토폴로지 네트워크는 일반적으로 단일의 폐루프를 형성하기 위해 단방향 전송 링크들에 의해 서로 접속되는 일련의 노드들로 구성된다. 링 네트워크의 예들이 IEEE 802.5 및 광 분산 데이터 인터페이스(FDDI; Fiber Distributed Data Interface)에 기술된다.
노드들 사이의 전송은 유선 또는 무선일 수 있고, 예컨대 각각 구리 와이어, 광섬유, 또는 선택된 전송 라인에 대한 무선 전송 매체일 수 있다.
실시간 어플리케이션들을 위한 또는 동기식 스트리밍 데이터를 전달하기 위한 통신 시스템은 낮은 레이턴시 및 낮은 전송 오버헤드를 가져야 한다. 추가로, 노드들 사이의 클럭들을 동기화하고 모든 노드들에 대한 시간 기준을 추가로 제공하는 것이 종종 필수적이다.
US 제5,907,685호는 광범위한 양방향 통신에 기초하는 네트워크 노드들 사이의 시간 동기화 방법을 개시한다. 짧은 주기들로 정기적으로 수행될 때에, 그러한 양방향 통신은 네트워크 상에 상당한 부하를 야기한다. 더욱이, 전달된 데이터를 평가하는데 필요한 상당한 연산 전력이 존재한다. 타이밍 동기화를 위해, 리드(lead) 컴퓨터는 타이밍 정보를 분배한다. 이러한 목적으로, 상기 리드 컴퓨터의 역할이 네트워크에 있는 특정 컴퓨터에 할당되어야 한다. 대부분의 네트워크들에서, 컴퓨터들은 네트워크에 부수적이거나 또는 네트워크로부터 제거된다. 따라서, 타이밍 정보를 분배하는 둘 또는 더 많은 리드 컴퓨터들이 존재하는 것이 가능할 수 있다. 네트워크에 있는 다수의 리드 컴퓨터들을 식별하기 위한 방법이 개시되지 않았다.
본 발명에 의해서 해결될 문제는, 개별 노드들 사이의 최소 시간 변화들을 가지고 링 토폴로지를 갖는 네트워크를 통해 공통 실시간 클럭을 다수의 네트워크 노드들에 분배하는 것이다. 본 발명의 목적은 네트워크에서 단지 하나의 타이밍 기준만이 존재함을 보장하는 것이다. 메모리 및 프로세싱 전력의 요건들이 적어야 한다.
상기 문제의 해결책들이 독립 청구항들에 기술된다. 종속 청구항들은 본 발명의 추가의 개선들과 관련된다.
본 발명은, 링 네트워크에 접속되고 네트워크를 통해 타이밍 정보를 전송하도록 추가로 구성되는 제1 네트워크 노드를 포함한다. 이 노드는 네트워크를 통해 데이터를 전달하는데에 이용되는 네트워크 클럭에 대한 시간 기준이다. 이 노드는 고유 타이밍 정보를 포함하는 데이터 필드들을 추가로 전송한다. 이러한 제1 네트워크 노드가 전송 포트에 의해 타이밍 정보를 갖는 데이터의 적어도 하나의 프레임을 전송할 때에, 이 네트워크 노드는 상기 링 네트워크 주위의 전파 시간에 대해 지연되는 자신의 수신 포트에 의해서 동일한 데이터를 수신한다. 링 버스 주위를 이동(travel)하는 데이터에 대한 전체 시간 지연이 데이터의 프레임의 길이보다 더 짧은 것이 필수적이다. 이는 타이밍 마스터로서 역할하는 상기 제1 네트워크 노드가 자신이 방금 전송하고 있는 동일한 프레임의 적어도 일부들을 수신할 수 있는 것을 보장한다. 다른 타이밍 마스터들을 체크하기 위해, 상기 제1 네트워크 노드는 이제 상기 수신 포트에 의해서 수신된 타이밍 정보와 상기 전송 포트에 의해서 전송된 타이밍 정보를 비교할 수 있다. 전송된 타이밍 정보가 수신된 타이밍 정보와 동일하면, 네트워크에는 다른 타이밍 마스터가 존재하지 않는다. 네트워크 상에 적어도 제2 타이밍 마스터가 존재하는 경우, 상기 제2 타이밍 마스터는 네트워크 상에 수신된 프레임을 포워딩하기 전에 상기 타이밍 정보와 자신 고유의 타이밍 정보를 중첩기록(overwrite)할 수도 있다. 상기 제2 타이밍 마스터의 타이밍 정보가 상기 제1 마스터의 타이밍 정보와 상이할 가능성이 높다. 따라서, 제1 버스 노드는 전송한 것과는 상이한 타이밍 정보를 수신할 것이다. 이 경우, 상기 제1 버스 노드는 이제 타이밍 정보를 전송하는, 네트워크 상의 적어도 다른 타이밍 마스터가 존재함을 인지할 것이다. 그 결과, 중재 메커니즘이 이러한 타이밍 마스터 충돌을 해결하기 위해 시작될 수 있다.
이러한 방법은 타이밍 마스터에 의해서 전송되는 모든 데이터 프레임에 연속적으로 적용될 수 있다. 따라서, 상기 타이밍 마스터의 기능을 인계받은(take over) 최근에 삽입된 버스 노드들을 식별하는 것이 가능하다.
네트워크에 걸친 프레임들의 전체 지연이 네트워크 프레임의 시간보다 더 큰 경우에, 네트워크 프레임들의 사이즈들이 그에 맞춰 적응되어야 한다. 상기한 방법에 대해, 타이밍 마스터로서 역할하는 제1 네트워크 노드가 자신이 방금 전송하고 있는 것과 동일한 프레임의 적어도 일부들을 수신하여 그것이 동일한 프레임인지를 입증할 수 있는 것이 필수적이다. 네트워크를 통해 전송되는 프레임들에 상당한 시간 지연이 존재할 경우, 상기 제1 버스 노드는 방금 수신된 프레임이 자신에 의해서 전송된 프레임인지를 보장할 수가 없다.
이 방법은 타이밍 마스터로서 역할하는 네트워크 노드의 기능에 대한 어떠한 추가의 정보, 그러므로 네트워크에 단지 하나의 타이밍 마스터가 존재하는 것을 입증하기 위해 차지되는 프레임에서의 어떠한 추가의 공간도 필요하지 않다는 장점을 갖는다.
일반적으로, 시간 카운트는 밀리초, 마이크로초 단위의 시간과 같은 임의의 시간 관련된 카운터 값, 또는 전송된 비트들, 바이트들 또는 네트워크 프레임들의 카운트일 수 있다.
본 발명의 네트워크 노드는 적어도:
- 프레임의 시작을 표시하기 위한 프리앰블(61),
- 데이터 필드(63), 및
- 시간 카운트 필드(62)
를 포함하는 적어도 하나의 프레임(60)을 발생시키도록 구성되는 제1 통신 포트(11)를 포함한다.
상기 적어도 하나의 프레임(60)은 미리결정된 비트들의 수를 포함한다. 바람직하게, 프레임당 비트들의 수는 일정하다. 게다가, 본 발명의 네트워크 노드는 시간 카운터(13) 값과 같은 타이밍 정보를 시간 카운트 필드(62)에 삽입하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 네트워크 노드는 통신 라인으로부터 데이터를 수신하는 제2 통신 포트(21)를 더 포함한다. 이러한 통신 포트(21)는 바람직하게 프레임들을 저장하고 그리고 프레임들 또는 프레임들의 적어도 부분들을 분해하기 위한 프레임 버퍼 및 디코더(22)를 갖는다. 데이터를 수신할 때에, 상기 제2 통신 포트(21)는 이용가능하다면 우선 프리앰블(61) 상에 동기화할 수 있다.
게다가, 본 발명의 네트워크 노드는 시간 카운트 필드(62)로부터의 타이밍 정보와, 전송되었거나 또는 아직 전송 중인 최종 시간 카운트 필드의 정보를 비교하기 위한 수단을 포함한다. 두 시간 카운트 필드들이 동일하지 않으면, 네트워크 상에 다른 타이밍 마스터가 존재할 것이고, 따라서 중재 매커니즘이 이러한 충돌을 해결하기 위해 시작된다.
바람직한 실시예에서, 시간 카운터(13)가 발생된 프레임들(60)을 카운팅하기 위해 제공된다. 상기 시간 카운터(13)의 비트 값이 미리결정된 수(n)의 세그먼트들로 분할되고, 상기 세그먼트는 바람직하게 일정한 사이즈의 m 비트들을 갖는다. M은 임의의 수일 수 있고, 바람직하게 4 내지 16이다. M은 예컨대 8 또는 16이 수 있다. 바람직하게 상기 시간 카운트 필드의 사이즈는 또한 m 비트들이다. 개별 세그먼트들은 그 다음에 연속 프레임들(60)의 상기 시간 카운트 필드들(62)로 삽입된다. 따라서, n개의 프레임들 이후에, 완전한 시간 카운터(13)가 프레임들(60)에 채워지고 네트워크 상에서 포워딩된다. 바람직하게 상기 프레임들(60)은 일정한 사이즈를 갖는다. 하나의 시간 카운터(13)의 값을 포함하는 n개의 프레임들(16)은 n개의 프레임들의 세트(81)로 지칭된다. n개의 프레임들의 세트(81) 각각은 상이한 시간 카운터 값을 포함한다. 따라서 n개의 프레임들의 세트(81)들은 고유하다. 이러한 프레임들은 포트에 의해서 조합된다. 개별 프레이머(framer)가 상기 포트에 포함될 수 있다. 예컨대 프레이머에 의한 상기 프레임의 조합의 이후에, 상기 프레임은 전송 라인(50)을 통해 상기 제1 통신 포트(11)에 의해서 전송된다.
본 발명에 따른 상기 제2 통신 포트(21)는 연속 프레임들(60)의 시간 카운트 필드들(62)을 디코딩하고 n개의 프레임들의 세트를 수신한 후에 상기 시간 카운트 값을 재조합하기 위해 구성된다. 이러한 목적으로, 상기 제2 통신 포트(21)는 바람직하게 수신 시간 카운터 레지스터(24)를 갖고, 여기서 연속적인 n개의 프레임들(60)의 시간 카운트 필드들(62)의 값들이 전달된다. n개의 프레임들의 세트(60)를 수신한 이후에, 상기 제2 통신 포트(21)는 시간 카운터(13) 상에 전체 정보(full information)를 수신한다. 따라서, 상기 수신 시간 카운터 레지스터(24)는 최종 전송된 시간 카운터 값(13)을 포함한다. 이러한 수신 시간 카운터 레지스터(24)는 전송 시간에서의 시간 카운터에 대응하는 값을 나타낸다. 이러한 값으로부터 상기 전송 시간은 기지의 사이즈 및 기지의 비트 레이트를 갖는 프레임들로서 유도될 수 있다. 상기 수신된 시간 카운터 값은 상기 전송된 시간 카운터 값에 반하여 소정의 시간 동안 지연된다. 전형적으로 시간 지연은, 네트워크를 통한 신호들의 전파 지연 및 상기 제1 및 제2 통신 포트의 몇몇 내부 프로세싱 지연에 더하여 n개의 프레임들이다. 그러한 지연은 정밀한 실시간 기준을 발생시키기 위해 상기 수신된 시간 카운터 값들로부터의 계산된 시간에 부가될 수 있다. 대부분의 경우에, 이는 필수적이지 않아야 한다. 비디오 전송에 대해, 비디오 신호들이 네트워크를 통해 이동하고, 그러므로 프레임들의 시간 카운터 필드들에서의 시간 카운터 값 신호들과 동일한 시간 양에 대해 지연되기 때문에, 예컨대 정밀한 상대 시간 기준이 충분할 수 있다.
이러한 실시예에서, 전송된 타이밍 정보가 수신된 타이밍 정보와 동일한 것을 입증하기 위해서, n개의 프레임들의 세트가 평가되거나 또는 비교될 수 있다. 대안적으로, 최하위비트들을 포함하는 프레임이 평가될 수 있다.
바람직하게 상기 제1 통신 포트는 상기 비트들을 발생시키기 위한 안정 클럭(15) 및 발생된 프레임들(60)의 수를 카운팅하기 위한 시간 카운터(13)를 갖는다. 이 클럭(15)은 수정 발진기 또는 오디오 또는 비디오 소스와 같은 기준에 동기될 수 있다. 바람직하게 PLL이 거기에 이용된다.
상기 시간 카운터(13) 값에 더하여, 시간 카운트 체크섬 값이 상기 시간 카운터 필드들에 포함될 수 있다. 바람직하게, 그러한 시간 카운트 체크섬이 바람직하게는 n개의 프레임들의 세트의 마지막에 포함된다. 이러한 체크섬은 n개의 프레임들의 세트(81) 또는 그의 서브세트의 상기 시간 카운터 필드들에 걸쳐 계산된다. 상기 제2 통신 포트(21)는 유효 시간 카운트 체크섬이 수신될 때에 자신의 수신된 시간 카운터만을 업데이트할 수도 있다. 이 경우, 상기 시간 카운트 체크섬은 또한 네트워크 상에 제2 타이밍 마스터가 존재하는지를 식별하기 위해 평가될 수 있다.
일반적으로, 상기 시간 카운터(13)는 바람직하게 프레임들(60)을 카운트하지만, 그것은 또한 다른 엔티티들을 카운트할 수 있다. 그러한 엔티티들은 네트워크 상에 전송되는 비트들 또는 바이트들일 수 있다. 심지어 초, 밀리초 또는 마이크로초와 같은 절대적 또는 상대적 시간 간격들이 카운트될 수 있다. 이러한 특정한 경우에 대해, 상기 시간 카운터(13)는 프레임들의 사이즈가 변화할 수 있는 개별 비트들을 카운트한다.
상기 시간 카운터(13)는 임의의 값으로 프리셋될 수 있다. 특히, 통신을 개시할 때에, 상기 시간 카운터(13)는 0으로 또는 시각(time of day)을 나타내는 값으로, 임의의 마스터 시간 기준으로 또는 0과 같은 임의의 다른 수로 세팅될 수 있다. 예컨대 실제 시각과의 또는 상기 마스터 시간 기준과의 상당한 차이가 존재할 때에, 상기 시간 카운터(13)는 또한 동작 동안에 프리셋될 수도 있다.
바람직하게 카운터 값의 제1 세그먼트가 프레임으로 조합되기 바로 직전에 상기 제1 통신 포트(11)의 상기 시간 카운터(13)가 증분된다. 따라서 상기 시간 카운터(13)는 n개의 프레임들 각각에 증분되고 전송된 프레임들의 1/n을 나타낸다.
추가의 실시예에서, 카운터 값의 제1 세그먼트가 프레임으로 조합되고 n개의 프레임들의 세트의 조합이 시작되기 바로 직전에 상기 제1 통신 포트(11)의 상기 시간 카운터(13)가 n개의 카운트들로 증분된다. 따라서 상기 시간 카운터(13)는 n개의 프레임들 각각에 증분되고 전송된 프레임들의 수를 나타낸다. n개의 프레임들의 세트(81)의 개별 프레임들 사이에서, 상기 시간 카운터(13)는 증분되지 않아야 하는데, 이는 이것이 값을 스크램블링하기 때문이다. 각 프레임(60)에 증분되는 시간 카운터(13)가 존재하면, 제1 카운터 값의 프레임으로의 조합 이전에 상기 카운터 값을 유지하는 시간 카운터 레지스터(14)인 래치가 존재해야만 한다. 상기 시간 카운터 레지스터(14) 값이 그 후에 n개의 프레임들의 세트(810)에 대해 이용된다.
바람직하게 프레임들에서의 상기 시간 카운트 필드들(62)은 이진 또는 BCD 인코딩된 카운터 값의 일부들을 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 제2 통신 포트(21)는 네트워크를 통해 전송되는 비트들 상에 자신의 수신기를 동기화하기 위한 안정 로컬 클럭(25)을 갖는다. 바람직하게 네트워크를 통해 전송되는 비트들에 로컬 발진기를 동기화하기 위한 PLL이 존재한다. 이러한 로컬 발진기는 바람직하게 비트 주파수보다 더 높은 주파수를 갖는다.
추가의 실시예에서 상기 네트워크 노드는 고유 네트워크 노드 ID를 갖는 적어도 하나의 프레임(60)을 발생시킨다. 그러한 ID는 고유 번호를 포함할 수 있다. 그것은 절대적으로 고유해서는 아니되며; 그것은 또한 고유하도록 높은 가능성을 갖는 번호일 수 있다. 시간 카운트 필드에서 동일한 값을 갖는 프레임들을 전송하는 타이밍 마스터들로서의 두 네트워크 노드들의 매우 작은 가능성을 위해, 두 노드들은 그들이 전송한 것을 수신할 것이다. 따라서 각각의 노드는 네트워크에서 유일한 타이밍 마스터라고 자신할 것이다. 이러한 네트워크 노드들에 의해서 전송되는 프레임들이 추가의 고유 ID들을 가질 때에, 각각의 노드는 수신된 프레임이 상이한 노드에 의해서 전송되었고 따라서 네트워크에 다른 타이밍 마스터가 존재한다고 식별할 수 있다. 적절한 고유 ID는 16 비트 값일 수 있고, 이는 데이터 필드 또는 시간 카운트 필드의 일부일 수 있다. 그것은 생산 시에 네트워크 노드로 프로그래밍되는 값일 수 있다. 그것은 또한 네트워크 노드의 난수 발생기에 의해 발생되는 값일 수도 있다.
본 발명에 따른 통신 시스템은 상기한 바와 같은 적어도 한 쌍의 통신 포트들(11, 21)을 포함한다. 바람직하게, 더 많은 수의 통신 포트들(11, 21)이 존재한다.
본 발명에 따른 버스 노드 또는 네트워크 노드(10, 20)는 청구항 제1항에 따른 제1 통신 포트(11) 및/또는 청구항 제2항에 따른 제2 통신 포트의 특징들을 갖는 적어도 통신 포트(11)를 포함한다.
통신 시스템을 통해 시간 카운트 정보를 전송하고 그리고 상기 통신 시스템 상에서 적어도 제2 타이밍 마스터를 검출하기 위한 본 발명의 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 타이밍 정보를 포함하는 적어도 하나의 네트워크 프레임을 발생시키는 단계;
- 네트워크 프레임의 다른 부분들이 전송되는 동안에, 상기 네트워크 프레임의 적어도 부분들을 수신하는 단계;
- 수신된 시간 정보와 전송된 시간 정보를 비교하는 단계;
- 시간 정보들이 동일하지 않으면, 적어도 다른 타이밍 마스터의 존재를 식별하는 단계.
상기 네트워크 프레임들은 바람직하게 다음을 포함한다:
- 프레임의 시작을 표시하기 위한 프리앰블(61),
- 데이터 필드(63), 및
- n개의 연속적인 시간 카운트 필드들이 전송된 프레임들의 저장된 수를 나타내는 반면에, 전송된 프레임들의 저장된 수를 나타내는 비트들의 수의 단지 1/n만을 포함하는 시간 카운트 필드(62).
통신 시스템을 통해 시간 카운트 정보를 전송하기 위한 본 발명의 방법의 다른 실시예는 다음의 단계들을 포함한다:
- 전송된 프레임들의 수를 카운팅하는 단계,
- 전송된 프레임들의 수를 저장하는 단계,
- 적어도 다음을 포함하는 n개의 프레임들의 세트를 발생시키는 단계,
○ 프레임의 시작을 표시하기 위한 프리앰블(61),
○ 데이터 필드(63), 및
○ n개의 연속적인 시간 카운트 필드들이 전송된 프레임들의 저장된 수를 나타내는 반면에, 전송된 프레임들의 저장된 수를 나타내는 비트들의 수의 단지 1/n만을 포함하는 시간 카운트 필드(62).
통신 시스템을 통해 시간 카운트 정보를 수신하기 위한 본 발명의 방법의 다른 실시예는 다음의 단계들을 포함한다:
- 적어도 다음을 포함하는 n개의 프레임들의 세트를 수신하는 단계,
○ 프레임의 시작을 표시하기 위한 프리앰블(61),
○ 데이터 필드(63), 및
○ n개의 연속적인 시간 카운트 필드들이 전송된 프레임들의 저장된 수를 나타내는 반면에, 전송된 프레임들의 저장된 수를 나타내는 비트들의 수의 단지 1/n만을 포함하는 시간 카운트 필드(62)
- 연속적인 n개의 프레임들의 시간 카운트 필드들을 저장하는 단계,
- n개의 수신된 시간 카운트 필드들로부터 전송된 프레임들의 수신된 수를 조합하는 단계.
본 발명은 시간 기준이 완전하게 손실되거나 또는 포트가 네트워크에 접속될지라도, 최대 대략 2*n 개의 프레임들 이후에, 전형적으로 2*n-1 개의 프레임들 내에 용이한 재동기화를 가능하게 한다. n개의 프레임들의 세트의 제2 프레임이 전송된 바로 이후에 재동기화가 시작되면, 제2 포트는 이러한 세트의 제1 프레임으로 시작하는 n개의 프레임들의 전체 세트를 수신할 수 있을 때까지 대기해야만 한다. 최적화된 인식 절차를 이용하면, 재동기화를 위한 시간이 n개의 프레임들로 더욱 감소될 수 있다. 게다가, 시간 및/또는 시간 카운트 정보를 전송하기 위한 오버헤드가 매우 낮은데, 이는 각각의 프레임이 전체 시간 정보의 단지 1/n만을 포함하기 때문이다. 본 발명에 의해, 매우 정밀한 장시간 동기화가 수행될 수 있다. 한편으로는 장시간 동기화가, 높은 레졸루션의 시각 값들을 또한 포함할 수 있는 시간 카운터 값들을 전달함으로써 성취될 수가 있다.
그러한 높은 레졸루션은 또한 네트워크 상의 다른 타이밍 마스터의 검출을 단순화하는데, 이는 상이한 타이밍 마스터들은 상이한 시간 기준들을 가지고 따라서 네트워크를 통해 상이한 시간 정보들을 전송하는 가능성이 증가하기 때문이다.
이하에서 도면들을 참조하여 본 실시예들의 예들에 대해 본 발명의 일반적인 개념을 제한함이 없이 본 발명의 일 예로서 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 네트워크 노드들 및 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 예시적인 데이터 프레임(60)을 도시한다.
도 3은 시간 카운트 정보를 전달하는 다수의 프레임들을 도시한다.
도 4는 개별 프레임들의 시간 카운트 필드값들로의 시간 카운터 값들의 할당을 도시한다.
도 1에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 도시된다. 제1 네트워크 노드(10), 제2 네트워크 노드(30) 및 제3 네트워크 노드(40)가 네트워크 라인들(50)을 통해 접속되어 링 네트워크를 형성한다. 네트워크에 접속된 상이한 개수의 네트워크 노드들이 존재할 수 있음은 명백하다. 최소 네트워크는 제1 네트워크 노드(10) 및 제2 네트워크 노드(30)를 포함한다.
상기 제1 네트워크 노드(10)는 제1 컨트롤러(18)를 갖고, 이는 다른 네트워크 노드들(30, 40)과 데이터를 교환하는 어플리케이션을 호스트(host)할 수 있다. 상기 어플리케이션은 카메라와 같은 비디오 소스일 수 있다.
게다가, 상기 제1 네트워크 노드(10)는 제1 통신 포트(11)를 포함한다. 이 통신 포트(11)는 클럭 발생기(15)에 의해서 클럭킹되는(clocked), 프레임들을 발생시키기 위한 프레이머(framer, 12)를 갖는다. 게다가, 전송된 프레임들 또는 다른 시간 정보를 카운트하기 위한 시간 카운터(13) 및 n개의 프레임들 각각의 시간 카운터(13)의 값을 저장하기 위한 전송 시간 카운트 레지스터(14)가 제공된다. 상기 프레이머(12)는 시간 카운트 필드들(62)을 포함하는 프레임들을 조합하고, 여기서 각 프레임(60)에서의 상기 시간 카운트 필드(62)는 상기 시간 카운터(13) 또는 상기 시간 카운트 레지스터(14)의 정보의 일부를 포함한다.
상기 제1 네트워크 노드는 추가로 제2 통신 포트(21)를 포함한다. 이 통신 포트(21)는 수신된 프레임들을 버퍼링하고 디코딩하기 위한 프레임 버퍼 및 디코더를 갖는다. 그것은 클럭 발생기(25)에 의해서 클럭킹되고, 상기 클럭 발생기는 바람직하게 수신된 프레임들 또는 수신된 프레임들의 비트들 상에서 동기된다. 그것은 추가로 상기 제1 통신 포트의 클럭 발생기(15)와 동일할 수도 있다. 게다가, 수신 시간 카운터(23)가 수신된 프레임들을 카운팅하기 위해 제공된다. 수신 시간 카운터 레지스터(24)는 연속적인 프레임들(60)에서 수신되는 n개의 시간 카운트 필드들(62)로부터 상기 시간 카운트 정보를 조합하는 역할을 한다.
상기 수신 시간 카운트 레지스터(24)는 네트워크를 통해 노드들(30 및 40)로 이동되는 카운트 정보를 조합하고 이 값을 상기 전송 시간 카운트 레지스터(14)의 값과 비교한다. 두 값들이 동일하면, 네트워크 상에 다른 타이밍 마스터가 존재하지 않는다. 두 값들이 상이하면, 네트워크 노드들 중 하나는 네트워크 상의 다른 타이밍 마스터일 수 있다.
도 2에서 본 발명에 따른 예시적인 데이터 프레임(60)이 도시된다. 이 프레임(60)은 프레임의 시작을 식별하고 추가의 동기화 비트들을 포함할 수 있는 필드 프리앰블(61)을 포함한다. 게다가, 프레임은 상기 시간 카운터로부터 유도되는 시간 카운트 정보를 포함하는 시간 카운트 필드(62)를 포함한다. 이 시간 카운트 필드(62)는 단지 타이밍 마스터에 의해서만 변경된다. 모든 다른 네트워크 노드들은 단지 그들의 컨텐츠만을 판독할 수 있다. 상기 필드들(63 및 64)은 동기식 데이터 및 비동기식 데이터를 전달하기 위해 이용되고, 이는 또한 페이로드로 불린다. 상기 필드들은 비트 그룹들(67)로 분할될 수 있다. 상기 프레임(60)의 마지막에서, 제어 비트들(65)이 전송된다. 이러한 비트들은 적어도 체크섬 및 추가의 정보를 포함할 수 있다.
도 3에서 본 발명에 따른 프레임들의 시퀀스가 도시된다. 이러한 프레임들 내에서, 시간 카운트 필드들(70-77)은 시간 카운트 정보를 포함한다. 시간 카운트 필드(70)는 제1 세트의 프레임들에 속한다. 제6 시간 카운트 필드들(71 내지 76)은 제2 세트의 프레임들에 속한다. 시간 카운트 필드(171)는 제3 세트의 프레임들에 속한다. 제2 세트의 프레임들의 시작이 시간 카운트 시작 식별자(79)에 의해 표시되는 반면에, 상기 제1 세트의 프레임들의 시작이 시간 카운트 시작 식별자(78)에 의해 표시되고, 이는 코딩 위반일 수 있다. 상기 시간 카운트 필드들(71 내지 76)의 값들이 상기 수신 시간 카운트 레지스터(80)로 제2 통신 포트(21)에 의해 함께 조합되고, 이는 제1 통신 포트(11)에 의해 전송될 때에 시간 카운트 값을 나타낸다.
도 4에서 개별 프레임들의 시간 카운트 필드들로의 시간 카운터 값들의 할당이 상세하게 도시된다. 이 예에서 상기 시간 카운터는 3개의 상이한 상태들로 도시된다. 제2 세트의 프레임들의 전송 이전의 제1 상태(82)에서, 상기 시간 카운터는 14198072의 카운트를 갖는다. 바람직하게 이 값은 메모리에 저장된다. 이 수의 이진 표현 (1101 1000 1010 0101 0011 1000)이 4 비트들 길이의 n = 6 패킷들로 분할되고 각 프레임의 시간 카운트 필드들(71-76)에 의해 수신기로 전송된다. 수신기는 4 비트들 길이의 이러한 패킷들을 성공적으로 수신하고 그들을 상기 수신 시간 카운터 레지스터(80)로 저장한다. 전체 세트의 프레임들(이 예에서 6 프레임들)이 수신된 후에, 상기 수신 시간 카운터 레지스터의 컨텐츠들은 다시 상기 시간 카운터의 카운터 값의 이진 표현이다.
바람직하게 제어 비트들과 같은 프레임 동기화의 수단이 프레임들의 세트의 제1 시간 카운트 필드를 표시하기 위해 제공된다. 상기 수신기는 이제 제2 세트의 프레임들의 제1 프레임을 개시하는 시간에서의 시간 카운터 값과 동일한 시간 카운터 값을 갖는다. 이러한 시간 카운터 값으로부터 실시간 정보가 유도될 수 있다. 정밀한 시간 정보를 얻기 위해서, 프레임들의 전체 세트의 전송에 의해서 야기되는 지연, 및 전송기로부터 시작하여 수신기로의 네트워크 컴포넌트들의 실행 시간 지연이 또한 고려될 수 있다.
상기 전송기가 제1 세트의 프레임들을 전송한 이후, 상기 전송기는 이 예에서 전송된 프레임들의 수 ― 6과 동일함 ― 만큼 상기 시간 카운터를 증가시킨다. 따라서 새로운 시간 카운터 값은 14198078이다. 다시 상기 시간 카운터(182) 값의 이진 표현 (1101 1000 1010 0101 0011 1110)이 메모리에 저장되고 제3 세트의 프레임들의 6개의 개별 시간 카운트 필드들(171-176)로서 네트워크를 통해 전송된다. 이것들은 다시 수신기에 의해서 수신되고 상기 수신 시간 카운터 레지스터(180)에서의 값으로 조합된다. 동일한 것이 다음 시간 카운터 값(282)으로 시작하는 제4 세트의 프레임들에도 적용되고, 이는 다시 6만큼 증가된다. 이러한 카운터가 임의의 미리결정된 값만큼 증가될 수 있는 것이 명백하다. 다시 이러한 카운터 값의 이진 표현이 메모리에 저장되고 6개의 개별 시간 카운트 필드(271-276)에서 네트워크를 통해 전송되며, 이는 다시 수신기에 의해 상기 수신 시간 카운터 레지스터(280)로 재조합된다.
프레임들의 세트의 제1 시간 카운트 필드를 식별하기 위해 제어 비트들을 이용하는 대신에, 상기 수신기는 개별 프레임들의 시간 카운트 필드들의 비트 그룹들을 비교할 수 있다. 제1 단계에서, 서로 떨어진 n개의 프레임들인 프레임들의 상기 시간 카운트 필드들이 비교된다. N은 프레임들의 세트에서의 프레임들의 수이다. 이제 n이 (2^m) ― 프레임당 m개의 비트들의 시간 카운트 필드에 의해 표현될 수 있는 상태들의 최대 개수 ― 미만인 것으로 가정된다. 4 비트 시간 카운트 필드를 갖는 이 예에서, 상태들의 최대 개수는 16이다. 따라서, n은 16보다 작다. 이제 n개의 프레임들 떨어진 ― 이 예에서 6개의 프레임들 떨어짐 ― 시간 카운트 필드들 사이에서, 최하위 시간 카운트 필드들(76, 176, 276)은 그들의 값들을 변화시킨다. 제2 세트의 프레임들에서, 최하위 시간 카운트 필드(17) 6은 값 1000을 갖는다. 6개의 프레임들 떨어진, 제3 시간 카운트 필드(176)는 값 1110을 갖고, 다른 6개의 프레임들 떨어진 제4 시간 카운트 필드(276)는 값 0100을 갖는다. 이와는 대조적으로, 더 높은 차수의 시간 카운트 필드들, 특히 또한 6개의 프레임들 떨어진 최상위 시간 카운트 필드들(71, 171, 271)은 변하지 않고 유지된다. 이제 상기 수신기는 필드(71)의 시간 카운트에 걸쳐 변하지 않는 비트들을 갖는 최상위 시간 카운트 필드(171) 및 시간 카운트 필드(76)에 걸쳐 변하는 비트들을 갖는 최하위 시간 카운트 필드(176)로 시작하는 시간 카운트 레지스터로 상기 시간 카운트 필드들을 조합하는 것을 시작할 수 있다. 일부 경우들에서, 이 예에서 최하위 시간 카운트 필드의 비트들이 변화할 뿐 아니라, 더 상위의 시간 카운트 비트들의 비트들이 상기 시간 카운트 필드(275)와 같이 변화한다. 설명되는 방법은 여전히 이러한 경우에 동작한다. 6개의 연속적인 시간 카운트 필드들이 변화하는 드문 경우에 대해, 시간 카운트 필드들의 세트가 스킵되고 동일한 방법이 다음 6 개의 시간 카운트 필드들을 이용해 반복된다.
n이 (2^m)과 동일하거나 더 큰 경우에 대해, 최하위 시간 카운트 필드들은 변화하지 않을 수 있다. 예컨대 16개의 프레임들이 프레임들의 그룹에 속하면, 15번째 프레임의 비트들은 변화할 것이고 16번째 프레임의 비트들은 변화하지 않고 유지될 것이다. 이것은 상기 프레임들을 상기 수신 시간 카운터 레지스터에 조합함으로써 고려되어야 한다.
참조 부호들의 리스트
10 제1 네트워크 노드
11 제1 통신 포트
12 프레이머
13 시간 카운터
14 전송 시간 카운터 레지스터
15 클럭 발생기
18 제1 어플리케이션
21 제2 통신 포트
22 프레임 버퍼 및 디코더
23 수신 시간 카운터
24 수신 시간 카운터 레지스터
25 클럭 발생기
28 제2 어플리케이션
30 제2 네트워크 노드
40 제3 네트워크 노드
50 네트워크 라인들
60 데이터 프레임
61 프리앰블
62 시간 카운트 필드
63 동기 데이터
64 비동기 데이터
65 제어 비트들
67 비트 그룹들
70 제1 세트의 프레임들의 최종 시간 카운트 필트
71-76 제2 세트의 프레임들의 시간 카운트 필드들
78 제2 프레임의 시간 카운트 개시 식별자
79 제3 프레임의 시간 카운트 개시 식별자
80 수신 시간 카운터 레지스터
81 n개 프레임들의 세트
82 시간 카운터
171-176 제3 세트의 프레임들의 시간 카운트 필드들
180 수신 시간 카운터 레지스터
182 시간 카운터
271-276 제4 세트의 프레임들의 시간 카운트 필드들
280 수신 시간 카운터 레지스터
282 시간 카운터

Claims (9)

  1. 타이밍 마스터(timing master)로서 역할하는 링 버스 네트워크의 네트워크 노드로서,
    적어도 하나의 프레임(60)을 발생시키도록 구성되는 제1 통신 포트(11) ― 상기 적어도 하나의 프레임은 적어도, 프리앰블(61), 데이터 필드(63), 및 시간 카운터(13)로부터의 시간 정보를 나타내는 시간 카운트 필드(62)를 포함함 ―; 및
    상기 적어도 하나의 프레임(60)을 수신하고, 수신된 시간 카운트 필드와 상기 제1 통신 포트에 의해서 발생되는 시간 카운트 필드를 비교하며, 그리고 상기 비교된 시간 카운트 필드들이 동일하지 않은 경우 다른 타이밍 마스터의 존재를 시그널링하기 위한 제2 통신 포트(21)를 포함하고,
    링 버스 주위를 이동하는 프레임의 전파 지연은 상기 프레임의 길이보다 더 작고, 그에 따라 상기 제1 통신 포트가 상기 프레임을 전송하는 동안에 상기 제2 통신 포트는 상기 프레임의 적어도 일부들을 수신하는,
    네트워크 노드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시간 카운터(13)는 프레임들, 바이트들, 비트들, 전달된 비디오 프레임들 또는 시간 간격들 중 하나를 카운팅하는,
    네트워크 노드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시간 카운터(13)의 비트 값을 미리결정된 수의 n개의 세그먼트들로 분할하고, n개의 연속(consecutive) 프레임들의 상기 시간 카운트 필드(62)에 각각의 세그먼트를 위치시키는,
    네트워크 노드.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 통신 포트(21)는 n개의 연속 프레임들의 상기 시간 카운트 필드(62)를 평가함으로써 시간 카운터(13)의 값을 재조합(reassembling)하도록 구성되는,
    네트워크 노드.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수정 발진기 또는 오디오 또는 비디오 소스와 같은 기준에 동기될 수 있는 프레임들을 발생시키기 위한 안정 클럭(15)을 포함하는,
    네트워크 노드.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    n개의 발생된 프레임들의 세트(81) 중 적어도 하나는 상기 시간 카운트 필드들(62)에 대한 시간 카운트 체크섬을 포함하는,
    네트워크 노드.
  7. 제1항에 있어서,
    n개의 발생된 프레임들의 세트(81) 중 적어도 하나는 고유 ID 값을 포함하는,
    네트워크 노드.
  8. 링 버스 상에 복수의 타이밍 마스터들을 검출하기 위한 방법으로서,
    네트워크 노드에 의해, 시간, 비트들, 바이트들, 또는 전송된 프레임들의 수를 카운팅함으로써 시간 정보를 발생시키는 단계;
    상기 네트워크 노드에 의해, 적어도 하나의 프레임을 발생시키는 단계 ― 상기 프레임 각각은 적어도 프레임의 시작을 표시하기 위한 프리앰블(61), 데이터 필드(63), 및 카운트된 시간 정보를 나타내는 시간 카운트 필드(62)를 포함함 ―;
    상기 네트워크 노드에 의해, 통신 시스템 상에서 상기 프레임들을 전송하는 단계;
    상기 네트워크 노드에 의해, 상기 링 버스를 통과한 이후에 상기 프레임들을 수신하는 단계; 및
    상기 네트워크 노드에 의해, 수신된 시간 카운트 필드와 전송된 시간 카운트 필드를 비교하는 단계를 포함하는,
    링 버스 상에 복수의 타이밍 마스터들을 검출하기 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프레임을 발생시키는 단계는 n개의 연속 시간 카운트 필드들이 카운트된 시간 정보를 나타내는 한편, 상기 카운트된 시간 정보를 나타내는 비트들의 수의 단지 1/n만을 포함하는 시간 카운트 필드를 갖는 프레임들을 발생시키는 단계를 포함하고; 그리고
    상기 링 버스 상에 복수의 타이밍 마스터들을 검출하기 위한 방법은,
    상기 수신하는 단계 및 상기 비교하는 단계 사이에서, n개의 수신된 시간 카운트 필드들로부터 시간 카운터의 수신된 수를 조합하는 단계를 더 포함하는,
    링 버스 상에 복수의 타이밍 마스터들을 검출하기 위한 방법.
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