KR101420238B1 - 이더넷 프레임 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이더넷 프레임 전송 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 분산 임베디드(Distributed embedded) 기반의 스마트 전력 정보망과 같은 산업용 이더넷 환경에서 필수적으로 요구되는 우선 순위 데이터에 대한 실시간 전송이 가능한 이더넷 프레임 전송 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 분산 임베디드 네트워크를 위한 이더넷 프레임 전송 방법에 있어서, (a) 미리 결정된 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임 전송 중 상기 전송 중인 이더넷 프레임보다 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청을 확인하는 단계; (b) 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청이 확인되면 상기 전송 중인 이더넷 프레임의 전송을 중단한 후 임시 저장하는 단계; 및 (c) 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 태그 값을 변경한 후 전송하는 단계를 포함하고, 상기 (c) 단계에서 상기 태그 값의 변경은 상기 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 장치 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 우선 순위 블로킹에 의해 발생되는 전송 지연시간을 크게 줄일 수 있어 분산 임베디드 기반의 스마트 전력 정보망에서 필수적으로 요구되는 높은 전송 우선 순위를 갖는 데이터에 대한 실시간 전송을 담보할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

이더넷 프레임 전송 방법 및 장치{Method and apparatus for transmitting ethernet frame}
본 발명은 이더넷 프레임 전송 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 분산 임베디드(Distributed embedded) 기반의 스마트 전력 정보망과 같은 산업용 이더넷 환경에서 필수적으로 요구되는 우선 순위 데이터에 대한 실시간 전송이 가능한 이더넷 프레임 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 분산 임베디드 스마트 전력 정보망(Distributed embedded smart power informative network)은 분산 임베디드 기반의 지능형 전기 장치(Intelligent Electric Device:IDE)들 간의 고 신뢰성을 담보할 수 있는 전력 정보 네트워크 실현을 위한 미래 기술로 최근 전기 분야 IEC 국제 표준화 기구에서 활발히 논의되고 있다.
IEC 61850 국제 표준을 기반으로 지능형 전기 장치들 간의 통신을 위한 메시지 타입은 GOOSE(Generic Object-Oriented Substation Event), SV(Sampled Value), 및 MMS(Manufacturing Message Specification) 등으로 분류될 수 있으며, 상기와 같은 메시지 타입 중 GOOSE와 SV는 실시간 전송이 요구되는 메시지 타입으로 MMS 에 비해 높은 전송 우선 순위를 가져야 하므로, IEEE 802.1q를 기반으로 표준 이더넷 프레임에 VLAN 태그를 삽입하여 전송 우선 순위를 부여하는 방법이 사용되고 있다.
도 1은 종래의 전송 우선 순위가 부여된 이더넷 프레임의 전송 방법에 대한 참고도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 경우 IEEE 802.1q 기반의 미리 결정된 전송 우선 순위를 갖는 다수의 이더넷 프레임이 분류기(C)에 의해 분류된 후 스케쥴러(S)에 의해 전송되는 과정에서 MMS와 같이 낮은 전송 우선 순위(Low Priority)를 갖는 이더넷 프레임(LP)이 먼저 전송되고 있는 중에는 GOOSE 또는 SV와 같이 높은 전송 우선 순위(High Priority)를 갖는 이더넷 프레임(HP)에 대한 실시간 전송이 요구되는 경우에도 현재 전송 중인 낮은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(LP)의 전송이 완료되기 전(도 1의 dt1)까지는 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(HP)의 전송이 불가능 해지는 우선 순위 블로킹 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 경우 100Mbps의 속도를 갖는 이더넷 환경에서 우선 순위 블로킹현상에 의해 한 홉(hop) 당 최대 120μsec의 전송 지연이 발생하게 되므로, 홉 수가 증가될수록 우선 순위 블로킹 현상에 의한 지연 시간 또한 크게 늘어나게 되므로 결과적으로 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 실시간 전송이 불가능해지는 문제점이 발생한다.
이에 따라, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 여러 가지 기술들이 제안되었으며, 일 예로 산업용 이더넷 기술인 Profinet의 경우 시분할 방식을 사용하여 한 사이클 내에 실시간 프레임과 비실시간 프레임을 동시에 전송하여 실시간 데이터에 대한 전송시간을 보장하는 것이 가능하다.
또한, IEEE 802.1 AVB를 기반으로 높은 전송 우선 순위를 갖는 프레임을 위한 대역폭을 미리 예약하여 실시간 전송을 보장하고 낮은 전송 우선 순위를 갖는 프레임은 IEEE 802.1q 기반으로 전송하는 기술이 활용되고 있다.
그러나, 상기와 같은 기술들 모두 시분할 방식을 이용하여 정해진 시간 구간을 갖는 특정 사이클 내에 실시간 메시지와 비실시간 메시지를 전송하는 방식이므로 우선 순위 블로킹 현상에 대한 근본적인 해결에는 한계점을 갖는 문제점이 있었다.
특히, 현재 실시간 통신에 적합하지 않은 CSMA/CD 방식의 표준 이더넷 통신을 기반으로 IEC 61850 기반 통신 프로토콜을 사용하는 변전소에서는 종래 기술의 적용만으로는 전력계통 내 뜻하지 않은 네트워크 트래픽 발생 시 보다 긴급하고 중요한 데이터를 전달할 수 있는 실시간의 고신뢰 대응 통신을 구현하는데 한계가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 분산 임베디드 네트워크 기반의 스마트 전력 정보망에서의 이더넷 프레임 전송 시 이더넷 프레임에 포함된 특정 태그의 변경에 의해 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임을 실시간으로 전달 가능하도록 함으로서 스마트 전력 정보망에서의 이더넷 프레임 전송 시 발생가능한 우선 순위 블로킹 현상을 방지할 수 있는 이더넷 프레임 전송 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이더넷 프레임 전송 방법은 분산 임베디드 네트워크를 위한 이더넷 프레임 전송 방법에 있어서, (a) 미리 결정된 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임 전송 중 상기 전송 중인 이더넷 프레임보다 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청을 확인하는 단계; (b) 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청이 확인되면 상기 전송 중인 이더넷 프레임의 전송을 중단한 후 임시 저장하는 단계; 및 (c) 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 태그 값을 변경한 후 전송하는 단계를 포함하고, 상기 (c) 단계에서 상기 태그 값의 변경은 상기 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 장치 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b) 단계는 (b1) 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청이 확인되면 상기 전송 중인 이더넷 프레임의 전송을 중단하는 단계; (b2) 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임의 태그 값을 변경하는 단계; 및 (b3) 상기 태그 값이 변경된 이더넷 프레임을 임시 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (b2) 단계에서 상기 태그 값의 변경은 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계에 이어서 (d) 상기 임시 저장된 이더넷 프레임의 태그 값을 재변경한 후 상기 임시 저장된 프레임을 재전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계에서 상기 태그 값의 재변경은 상기 임시 저장된 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이더넷 프레임 전송 장치는 분산 임베디드 네트워크를 위한 이더넷 프레임 전송 장치에 있어서, 미리 결정된 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임을 전송하는 프레임 전송부; 상기 미리 결정된 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임 전송 중 상기 전송중인 이더넷 프레임보다 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청을 확인하며, 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청이 확인되면 상기 전송 중인 이더넷 프레임의 전송을 중단하고 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임이 상기 프레임 전송부를 통하여 전송되도록 하는 요청 확인부; 및 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임이 저장되는 임시 저장부를 포함하고, 상기 요청 확인부는 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임 전송 시 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 태그 값을 변경하며, 상기 태그 값의 변경은 상기 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 장치 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임시 저장부에 저장되는 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임은 태그 값이 변경된 후 상기 임시 저장부에 저장될 수 있다.
또한, 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임의 태그 값 변경은 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 장치 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 상기 태그 값이 변경된 후 상기 임시 저장부에 저장되는 이더넷 프레임은 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송이 완료되면, 상기 태그 값이 재변경된 후 상기 프레임 전송부를 통하여 재전송될 수 있다.
또한, 상기 태그 값의 재변경은 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 장치 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면 종래의 IEEE 802.1q 기반의 우선 순위에 따른 이더넷 프레임 전송 시 우선 순위 블로킹에 의해 발생되는 전송 지연시간을 크게 줄일 수 있어 분산 임베디드 기반의 스마트 전력 정보망에서 필수적으로 요구되는 높은 전송 우선 순위를 갖는 데이터에 대한 실시간 전송을 담보할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 이더넷 프레임 전송 시 지터(jitter)를 크게 줄일 수 있어 실시간으로 전송되는 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있어 결과적으로 고신뢰성의 스마트 전력 정보망을 구축할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 전송 우선 순위가 부여된 이더넷 프레임의 전송 방법에 대한 참고도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이더넷 프레임 전송 장치의 블록도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이더넷 프레임의 참고도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이더넷 프레임 전송 방법의 순서도, 및
도 5는 도 4의 S30에 대한 상세 순서도 이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이더넷 프레임 전송 장치의 블록도 이다.
여기에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이더넷 프레임 전송 장치(1)는 분산 임베디드 기반의 스마트 전력 정보망과 같은 산업용 이더넷 환경에서 이더넷 프레임을 전송하기 위한 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 프레임 전송부(10), 요청 확인부(20), 및 임시 저장부(30)를 포함한다.
프레임 전송부(10)는 미리 결정된 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임을 전송한다.
요청 확인부(20)는 프레임 전송부(10)의 상기 미리 결정된 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 LP) 전송 중 상기 전송 중인 이더넷 프레임보다 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 HP)의 전송 요청을 확인하며, 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청이 확인되면 프레임 전송부(10)에서 상기 전송 중인 이더넷 프레임의 전송을 중단한 후 임시 저장부(30)에 저장되도록 한다.
이때, 요청 확인부(20)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이더넷 프레임 전송 장치(1)가 적용되는 분산 임베디드 스마트 전력 정보망으로부터 실시간으로 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 HP)의 전송 요청을 수신하거나 또는 상기 미리 결정된 이더넷 프레임의 우선 순위를 확인하여(다시 말해서 이더넷 프레임(도 2의 LP, HP)에 가상 랜(Virtual LAN) 구현을 위해 포함되는 VLAN Tag에 IEEE 802.1q에 따라 포함되는 전송 우선 순위 정보를 확인하여) 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 HP)의 전송 요청을 확인한 후 프레임 전송부(10)에서 상기 전송 중인 이더넷 프레임의 전송을 중단한 후 임시 저장부(30)에 저장되도록 할 수 있다.
임시 저장부(30)는 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청에 따라 전송이 중단된 이더넷 프레임(도 2의 LP)이 저장된다.
또한, 요청 확인부(20)는 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 HP)의 태그 값을 변경한 후 상기 태그 값이 변경된 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 HP)이 프레임 전송부(10)를 통하여 전송되도록 한다.
이때, 상기 태그 값의 변경은 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 장치 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어질 수 있는데, 이를 이하 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
또한, 임시 저장부(30)에 저장되는 이더넷 프레임(도 2의 LP)의 경우 요청 확인부(20)에 의해 태그 값이 변경된 후 임시 저장부(30)에 저장될 수 있고, 프레임 전송부(10)를 통하여 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 HP)의 전송이 완료되면 태그 값이 재변경된 후 프레임 전송부(10)를 통하여 재전송이 이루어질 수 있다.
이때, 임시 저장부(30)에 저장되는 이더넷 프레임(도 2의 LP)의 태그 값 변경 및 재변경은 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 장치 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어질 수 있는데, 이를 이하 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이더넷 프레임의 참고도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이더넷 프레임은 프리 앰블(preamble), 목적지 주소(destination), 발신지 주소(source), VLAN Tag, DEND Tag, LLC(Logical Link Control), Payload, 및 FCS(Frame Check Sequence)를 포함한다.
여기에서, 프리 앰블은 이더넷 프레임 수신 측에 이더넷 프레임이 도착을 알려주는 필드이고, 목적지 주소는 이더넷 프레임 수신 측의 물리(MAC) 주소, 발신지 주소는 이더넷 프레임 송신 측의 물리 주소, VLAN(Virtual Lan) Tag는 가상 랜(Virtual Lan) 기능 구현을 위해 이더넷 프레임에 포함되며 이더넷 프레임에 대한 전송 우선 순위 정보를 포함하는 태그, DEND(Distributed Embeded Network Device) Tag는 분산 임베디드 네트워크 통신을 위한 분산 임베디드 네트워크 장치 식별을 위해 이더넷 프레임에 포함되는 태그를 의미한다.
또한, LLC는 이더넷 프레임의 송신측과 수신측의 논리적 연결을 위한 정보, payload는 이더넷 프레임을 통해 실제 전달되는 데이터, 및 FCS는 이더넷 프레임의 에러 판별 정보를 포함한다.
이때, DEND Tag는 도 3에 도시된 바와 같이 Ethertype, PID(Path Identifier), size, 및 sequence number 필드로 구분할 수 있고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이더넷 프레임 전송 장치(1)의 경우 복수 개의 비트로 구성되는DEND Tag에 포함된 PID 필드 내 2비트의 값(다시 말해서, DEND Tag를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값)을 변경하는 것에 의해 이더넷 프레임의 태그 값을 변경할 수 있다.
다시 말해서, 프레임 전송부(10)를 통하여 미리 결정된 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 LP)이 전송될 시에 요청 확인부(20)가 상기 미리 결정된 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임보다 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 HP)의 전송 요청을 확인하지 않으면, 프레임 전송부(10)를 통하여 현재 전송 중인 이더넷 프레임 DEND Tag의 PID 필드 내 2비트 값을 '00'으로 표시한 후 IEEE 802.1q 기반의 스케쥴링 방식으로 이더넷 프레임의 전송이 이루어지도록 한다.
다음으로, 요청 확인부(20)가 상기 미리 결정된 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임보다 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 HP)의 전송 요청을 확인하면, 프레임 전송부(10)를 통하여 현재 전송 중인 이더넷 프레임(도 2의 LP)의 전송을 중지하고 이더넷 프레임 DEND Tag의 PID 필드 내 2비트 값을 '10'으로 변경하여 상기 전송이 중지된 이더넷 프레임이 선점당한 이더넷 프레임이라는 것을 표시한 후 임시 저장부(30)에 저장되도록 한다.
그리고, 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 HP) DEND Tag의 PID 필드 내 2비트 값을 '01'로 변경하여 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임이 수신 측에서 우선적으로 처리할 수 있도록 한 후 프레임 전송부(10)를 통하여 전송되도록 하며, 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 HP)의 전송이 완료되면 임시 저장부(30)에 저장된 이더넷 프레임(도 2의 LP) DEND Tag의 PID 필드 내 2비트 값을 '11'로 재변경하여 남아있는 이더넷 프레임이 없음을 알려준 후 프레임 전송부(10)를 통하여 재전송 되도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이더넷 프레임 전송 장치에 의하면 낮은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임이 전송되는 중이라도 실시간 요청에 의해 이더넷 프레임에 포함된 DEND Tag의 PID 필드 내 2비트 값을 이용하여 선점형 부호화를 수행함으로써 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임을 실시간으로 전송하는 것이 가능해지며, 이에 따라 종래에 발생하던 낮은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임에 의한 우선 순위 블로킹 현상을 방지할 수 있어 분산 임베디드 네트워크 기반의 스마트 전력 정보망에서 필수적으로 요구되는 높은 전송 우선 순위 데이터에 대한 실시간 전송이 가능해진다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이더넷 프레임 전송 방법에 대한 순서도, 도 5는 도 4의 S30에 대한 상세 순서도 이다.
도 4에 도시된 바와 같이 S10에서 요청 확인부(20)가 프레임 전송부(10)를 통하여 전송되는 미리 결정된 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 LP)보다 높은 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청을 확인한다.
S20에서 요청 확인부(20)가 상기 높은 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청을 확인하지 않으면 S10이 반복 수행되고, S20에서 요청 확인부(20)가 상기 높은 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청을 확인하면 S30에서 요청 확인부(20)가 프레임 전송부(10)를 통하여 전송중인 미리 결정된 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 LP)의 전송을 중단한 후 임시 저장부(30)에 임시 저장한다.
이때, 도 5를 참조하여 S30의 상세 단계를 설명하면 다음과 같다.
도 5에 도시된 바와 같이 S32에서 요청 확인부(20)가 상기 높은 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청 확인에 따라 프레임 전송부(10)를 통하여 전송되는 미리 결정된 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 LP)의 전송을 중단한다.
S34에서 요청 확인부(10)가 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임의 태그 값을 변경한다.
이때, S34에서 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임(도 2의 LP)의 태그 값 변경은 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 장치 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어질 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 앞서 언급한바 있으므로 생략하도록 한다.
S36에서 임시 저장부(30)에 상기 태그 값이 변경된 이더넷 프레임이 임시 저장되면 종료가 이루어진다.
S40에서 요청 확인부(20)가 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 HP)의 태그 값을 변경한 후 프레임 전송부(10)를 통하여 전송한다.
S50에서 임시 저장부(30)가 임시 저장부(30)에 임시 저장된 이더넷 프레임(도 2의 LP)의 태그 값을 재변경한 후 상기 태그 값이 재변경된 이더넷 프레임(도 2의 LP)이 프레임 전송부(10)를 통하여 재전송되면 종료가 이루어진다.
이때, S40에서의 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임(도 2의 HP)의 태그 값 변경 및 S50에서의 임시 저장부(30)에 임시 저장된 이더넷 프레임(도 2의 LP)의 태그 값 재변경은 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 장치 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어질 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 앞서 언급한바 있으므로 생략하도록 한다.
본 발명에 따른 이더넷 프레임 전송 방법의 경우 미리 결정된 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임 전송 중 상기 전송 중인 이더넷 프레임보다 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청이 확인되면 상기 전송 중인 이더넷 프레임의 전송을 중지하고 상기 전송이 중지된 이더넷 프레임의 태그를 변경한 후 임시 저장한다.
그리고, 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 태그 값을 변경한 후 전송하며, 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임이 전송이 완료된 상기 임시 저장된 이더넷 프레임의 태그를 재변경한 후 재전송할 수 있다.
따라서, 종래의 IEEE 802.1q 기반의 우선 순위 기반 이더넷 프레임 전송 방식에서 발생하는 우선 순위 블로킹에 의한 이더넷 프레임의 전송 지연 시간을 크게 줄일 수 있는데, 이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 종래의 우선 순위 블로킹에 의한 높은 우선 순위를 갖는 실시간 전송이 요구되는 이더넷 프레임의 총 지연 시간은 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012058110710-pat00001
여기에서, Tlatency는 총 지연시간, Tblocking은 우선 순위 블로킹 지연 시간(100Mbps 이더넷 기준 한 홉(hop) 당 최대 120μsec),TIFG는 이더넷 프레임 전송 시간 사이의 최소한의 시간 간격(100Mbps 이더넷 기준 최소 0.96μsec), Tpropagation은 전달 지연(propagation delay) 시간, Ttx는 송신 노드에서의 지연 시간, 및 Trx는 수신 노드에서의 지연 시간을 의미한다.
또한, 본 발명의 이더넷 프레임 전송 방법에 의한 총 지연 시간은 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012058110710-pat00002
여기에서, Tlatency는 총 지연시간, TOH은 이더넷 프레임의 태그 값 변경을 위해 소요되는 지연 시간, TIFG는 이더넷 프레임 전송 시간 사이의 최소한의 시간 간격, Tpropagation은 전달 지연(propagation delay) 시간, Ttx는 송신 노드에서의 지연 시간, 및 Trx는 수신 노드에서의 지연 시간을 의미한다.
이와 같이, 본 발명의 이더넷 프레임 전송 방법에 의해 발생하는 지연시간 TOH의 경우 종래의 방법에 비해 발생하는 지연시간 Tblocking에 비해 훨씬 짧기 때문에 종래의 우선 순위 블로킹에 의한 이더넷 프레임의 전송 지연 시간을 크게 줄일 수 있어 분산 임베디드 기반의 스마트 전력 정보망에서 필수적으로 요구되는 높은 전송 우선 순위를 갖는 데이터에 대한 실시간 전송을 담보할 수 있게 된다.
또한, TOH의 경우 100Mbps 이더넷 기준 한 홉(hop) 당 최대 120μsec인 Tblocking에 비해 일정한 값을 가지게 되므로 이더넷 프레임 전송 과정에서 지터(Jitter)를 줄일 수 있게 되어 실시간으로 전송되는 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 신뢰성을 향상시킬 수 있어 결과적으로 고신뢰성의 스마트 전력 정보망을 구축할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(1) : 이더넷 프레임 전송 장치 (10) : 프레임 전송부
(20) : 요청 확인부 (30) : 임시 저장부

Claims (10)

  1. 분산 임베디드 네트워크를 위한 이더넷 프레임 전송 방법에 있어서,
    (a) 미리 결정된 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임 전송 중 분산 임베디드 스마트 전력 정보망으로부터 전송되는 상기 전송 중인 이더넷 프레임보다 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청을 확인하는 단계;
    (b) 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청이 확인되면 상기 전송 중인 이더넷 프레임의 전송을 중단한 후 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임의 태그 값을 변경하여 임시 저장하는 단계;
    (c) 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 태그 값을 변경한 후 전송하는 단계; 및
    (d) 상기 임시 저장된 이더넷 프레임의 태그 값을 재변경한 후 상기 임시 저장된 프레임을 재전송하는 단계를 포함하고,
    상기 (c) 단계에서 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 태그 값 변경은 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 장치 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어지며,
    상기 (d) 단계에서 상기 임시 저장된 이더넷 프레임은 상기 (b) 단계에서 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청이 확인되기 전까지 전송된 부분을 제외한 나머지 부분이 재전송되는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 전송 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청이 확인되면 상기 전송 중인 이더넷 프레임의 전송을 중단하는 단계;
    (b2) 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임의 태그 값을 변경하는 단계; 및
    (b3) 상기 태그 값이 변경된 이더넷 프레임을 임시 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 전송 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 (b2) 단계에서,
    상기 태그 값의 변경은 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 전송 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서,
    상기 태그 값의 재변경은 상기 임시 저장된 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 전송 방법.
  6. 분산 임베디드 네트워크를 위한 이더넷 프레임 전송 장치에 있어서,
    미리 결정된 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임을 전송하는 프레임 전송부;
    상기 미리 결정된 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임 전송 중 분산 임베디드 스마트 전력 정보망으로부터 전송되는 상기 전송중인 이더넷 프레임보다 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청을 확인하며, 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청이 확인되면 상기 전송 중인 이더넷 프레임의 전송을 중단한 후 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임의 태그 값을 변경하며, 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임이 상기 프레임 전송부를 통하여 전송되도록 하는 요청 확인부; 및
    상기 전송이 중단된 이더넷 프레임이 저장되는 임시 저장부를 포함하고,
    상기 요청 확인부는 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임 전송 시 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 태그 값을 변경하며, 상기 프레임 전송부를 통해 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임이 전송된 후 상기 임시 저장부에 저장된 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임의 태그 값을 재변경하여 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임이 상기 프레임 전송부를 통해 재전송되도록 하고,
    상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 태그 값의 변경은 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 장치 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어지며,
    상기 임시 저장부에 저장된 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임은 상기 높은 전송 우선 순위를 갖는 이더넷 프레임의 전송 요청이 확인되기 전까지 전송된 부분을 제외한 나머지 부분이 상기 프레임 전송부를 통해 재전송되는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 전송 장치.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 전송이 중단된 이더넷 프레임의 태그 값 변경은 상기 전송이 중단된 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 장치 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 전송 장치.
  9. 삭제
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 태그 값의 재변경은 이더넷 프레임에 포함된 분산 임베디드 네트워크 장치 식별 태그를 구성하는 복수 개의 비트 중 일부 비트 값 변경에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 전송 장치.
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