KR101502474B1 - 스위칭 허브 - Google Patents

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Abstract

홈네트워크 장치와의 접속 이상 여부를 실시간으로 모니터링하고, 이상상태 발생시 이를 홈네트워크 유지보수업체에게 통지함으로써 스위칭 허브와 홈네트워크장치에서 발생된 장애에 대하여 신속하게 대응할 수 있게 하는 스위칭 허브가 개시된다.
스위칭 허브는
상기 포트와 상기 홈네트워크장치 사이의 링크 상태, 케이블 품질, 패킷 품질을 모니터링하기 위한 저주파 펄스를 상기 포트로 송신하거나 상기 포트로부터 회신되는 저주파 펄스를 수신하는 스마트 모듈; 및
상기 스마트 모듈을 제어하며, 상기 포트로 송신되는 저주파 펄스 및 상기 포트로부터 수신된 저주파 펄스에 근거하여 링크 상태, 케이블 품질, 패킷 품질을 분석하고 이에 근거하여 상기 포트와 홈네트워크장치와의 접속 상태 및 동작 상태를 모니터링하는 스마트 컨트롤러;;
를 포함한다.

Description

스위칭 허브{Switching hub}
본 발명은 홈 네트워크 시스템에 관한 것으로서, 특히 홈네트워크 장치와의 접속 이상 여부를 실시간으로 모니터링하고, 이상상태 발생시 이를 홈네트워크 유지보수업체에게 통지함으로써 스위칭 허브와 홈네트워크장치에서 발생된 장애에 대하여 신속하게 대응할 수 있게 하는 스위칭 허브에 관한 것이다.
최근 인터넷 이용인구가 급속도로 신장하고 있으며, 각 가정에 급속도로 초고속 통신망이 보급되고 있다. 그리고 이러한 흐름에 발맞추어 기업들은 가정 내에서 가전 장치를 통해 인터넷을 이용할 수 있도록 네트워크 통신 기능이 추가된 디지털 정보가전 장치를 다양하게 출시하고 있다.
이처럼 가정 내에서 사용되어지는 가전 장치들이 통신 기능이 부여되어 정보 단말화됨에 따라 가전 장치 상호간에 그리고 가전 장치와 가정 내의 정보 단말기 상호간에 통신이 가능하도록 구성된 망을 홈 네트워크(home network)로 정의할 수 있으며, 다른 명칭으로는 홈 에리어 네트워크(home area network)라 할 수 있다.
즉 홈 네트워크란 가정의 모든 전기, 전자 장치를 상호 연결시켜 중앙 통제하는 것을 의미한다. 이러한 전기, 전자 장치는 텔레비전이나 CD플레이어 또는 각종 오락기기들 뿐만이 아닌 모뎀과 전화, 팩스나 PC, 또는 프린터 등의 컴퓨터 주변기기와 같은 통신 장비 모두를 포함한다. 또한 가정 내의 각종 가전제품 역시 포함될 수 있다.
한편, 홈 네트워크 시스템은 주택, 사무실, 오피스텔, 아파트 등의 세대 내에 각종 통신장비 및 제어/감시장비를 설치한 후, 이들을 세대 내/외에 있는 디지털 기기와 네트워크망으로 연결한 것이다. 홈 네트워크 시스템은 가정에서 사용하는 정보 가전 기기나 편의 시설물들에 최첨단 디지털 정보통신기술을 적용하여 집안 내부나 외부의 어떤 곳에서도 가정의 시설물들을 쉽게 관리하고 동작시킬 수 있도록 만든 것이다. 홈 네트워크 시스템은 방범/방재 시스템, 현관 출입관리 시스템 등을 기본적으로 포함하고 있다.
홈 네트워크 시스템은 전화선 통신, 전력선 통신(PLC), 랜 케이블 통신, 동축 케이블 통신, 무선 통신 등의 네트워크 망을 이용하여, 거주자 및 방문자에 관한 정보를 통합 관리하고 유/무선 인터넷과 연결된다. 따라서, 외부에서도 집안의 모든 시스템을 통제하고 관리할 수 있으며 정보 가전 기기 제어 및 원격 검침과 같은 기능도 지원된다.
도 1은 일반적인 홈 네트워크 시스템의 구역별 구성을 도시한다.
도 1을 참조하면, 홈 네트워크 시스템(100)은 구역별로 MDF(집중구내통신실, 102), TPS(통신배관실, 104), 세대(106)로 구분지을 수 있다.
MDF(102)는 국선, ·국선단자함 또는 국선배선반과 초고속통신망장비 등 각종 구내통신용 설비를 설치하기 위한 구역을 의미한다. MDF(102)에서부터 단지망을 통하여 각 세대(106)까지 통신 선로를 구성하게 된다.
한편, 세대(106) 내에는 홈 네트워크 장치가 설치된다.
MDF(102)에는 방화벽(102a), L3 스위치(102b), FDF(102c) 그리고 각종 서버(102d)들이 설치된다.
TPS(104),에는 FDF(104a), L2 스위치(104b)가 설치된다. TPS(104)는 일반적으로 통신배관실이라고 지칭을 하지만 실제적인 건축에서의 구성은 실(방이라는 의미) 형태가 아닌 Pipe Shaft 형태로 구성된다.
세대(106)에는 홈 네트워크 장치가 설치된다. 홈 네트워크 장치는 월패드(wall pad) 및 각종 정보기기들을 포함한다.
월패드는 말 그대로 벽면에 부착하는 터치스크린 방식의 디스플레이 단말기로 홈네트워크를 구현하는 각종 기기를 제어하는 핵심 인터페이스 기기이며, 홈서버로서 역할한다.
각 세대 내에 설치된 월패드와 TPS(104)에 설치된 스위칭 허브(102b)간의 통신 장애 발생시, 종래에는 출입문 개폐 안됨과 같은 장애 발생이 인지된 후에야 홈네트워크 유지보수업체로 연락할 수 있었다. 이 경우 홈네트워크 유지보수업체의 직원이 현장 방문을 통해 장애 원인 파악 및 처리로 인하여 상당히 장기간의 시간이 소요되었다.
이에 따라, 각 세대(106)에 설치된 홈네트워크장치와 TPS(104)에 설치된 스위칭 허브 간의 네트워크 상태를 실시간으로 모니터링하고, 장애 발생시 홈네트워크 유지보수업체에 알릴 수 있는 방법 및 장치에 요구되고 있다.
본 발명은 상기의 요구에 부응하기 위한 것으로서, 각 세대에 설치된 홈네트워크장치와 L2 스위칭 허브 간의 연결 상태 및 동작 상태를 실시간으로 모니터링하고, 장애 발생시 홈네트워크 유지보수업체에 알릴 수 있는 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 스위칭 허브는
각 세대 내에 설치되는 홈네트워크장치에 접속되는 포트를 L2 스위칭하는 이더넷 스위치를 포함하는 스위칭 허브에 있어서,
상기 포트와 상기 홈네트워크장치 사이의 링크 상태, 케이블 품질, 패킷 품질을 모니터링하기 위한 저주파 펄스를 상기 포트로 송신하거나 상기 포트로부터 회신되는 저주파 펄스를 수신하는 스마트 모듈; 및
상기 스마트 모듈을 제어하며, 상기 포트로 송신되는 저주파 펄스 및 상기 포트로부터 수신된 저주파 펄스에 근거하여 링크 상태, 케이블 품질, 패킷 품질을 분석하고 이에 근거하여 상기 포트와 홈네트워크장치와의 접속 상태 및 동작 상태를 모니터링하는 스마트 컨트롤러;;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 스마트 컨트롤러는 수신된 저주파 펄스를 이용하여 상기 포트와 상기 홈네트워크장치 사이의 저항값을 측정하고, 측정된 저항값에 근거하여 상기 포트와 상기 홈네트워크장치 사이의 물리계층의 접속 상태를 진단한다.
또한, 상기 스마트 컨트롤러는 수신된 저주파 펄스를 이용하여 상기 포트와 상기 홈네트워크장치 사이의 크로스토크, 전송속도를 측정하고, 이에 기반하여 상기 스위칭 허브와 상기 홈네트워크장치 사이를 접속하는 케이블의 품질을 진단한다.
여기서, 상기 포트와 홈네트워크장치와의 접속 상태 및 동작 상태를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 스위칭 허브는 각 세대 내에 설치된 홈네트워크장치와 TPS에 설치된 L2 스위치 간의 연결 상태 및 신호 품질을 실시간으로 모니터링하고, 이상 상태 발생시 이를 홈네트워크 유지보수업체에 통지함으로써, 홈네트워크 장치에서 발생한 장애를 신속하게 처리할 수 있게 하는 효과를 갖는다.
도 1은 일반적인 홈 네트워크 시스템의 구역별 구성을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 스위칭 허브의 상세한 구성을 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 장치에 있어서 스마트 제어부에 의해 각 포트와 각 홈네트워크장치 상의 연결 상태를 모니터링하는 동작을 보이는 흐름도이다.
도 4는 도 2에 도시된 장치에 있어서 포트와 홈네트워크장치 사이의 링크 상태를 검출하는 것을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 도 2에 도시된 스마트 모듈 중의 송신부의 예시적인 구성을 도시한다.
도 6은 도 2에 도시된 스마트 모듈 중의 수신부의 예시적인 구성을 도시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 스위칭 허브의 상세한 구성을 도시한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 스위칭 허브(200)는 L2 스위치로서 작용한다. 스위칭 허브(200)는 이더넷 스위치부(202), Octal PHY(204), Octal PHY(204) 각각에 연결된 복수의 포트(206)을 포함한다. 이더넷 스위치부(202)는 L2 스위칭을 위한 것이며, 하나의 Octal PHY(204)에 대하여 8개의 포트(206)가 대응된다. 각각의 포트(206)는 각 가정의 홈네트워크장치 예를 들어, 홈서버에 연결된다.
이더넷 스위치부(202)는 정보처리를 위한 중앙처리장치(CPU)와 이더넷 스위치가 결합된 형태로서, 발진기(210a, X-tal 25Mhz), 플래쉬 메모리(210b, Nand Flash memory) 그리고 램(210c, DDR-III)이 부속된다. 플래쉬 메모리(210b)는 정보 처리를 위한 프로그램 및 데이터를 저장하는 것으로서, 특히 스위칭 허브(200)와 홈네트워크장치와의 접속 상태 및 동작 상태를 모니터링하는 모니터링 프로그램을 포함한다.
RJ-45 잭(212a) 및 RS-232드라이버(212b)는 스위칭 허브(200)의 유지보수를 위한 것으로서, 스위칭 허브(200)를 유지보수하는 작업자의 컴퓨터에 접속하기 위한 것이다.
옵션 모듈(214a, 214b)은 예비적인 포트들이다.
SMPS 전원(216), DC/DC컨버터(218)는 각종 DC전원을 제공하기 위한 것이다.
스마트 컨트롤러(220) 및 스마트 모듈(222)은 스위칭 허브(200)와 홈네트워크장치와의 링크 상태, 케이블 품질, 패킷 품질 등을 모니터링하기 위한 것이다. 스마트 컨트롤러(220)는 모니터링 프로그램의 제어하에 링크 상태, 케이블 품질, 패킷 품질 등을 분석하고 이에 근거하여 스위칭 허브(200)와 홈네트워크장치와의 접속 상태 및 동작 상태를 모니터링한다.
스마트 모듈(222)은 Octal PHY(204)마다 하나씩 구비되며, 각각 8개의 포트(206)에 대응한다. 즉, 하나의 스마트 모듈(222)은 8개의 홈네트워크장치들 각각에 신호 및 패킷을 인가하고, 홈네트워크장치로부터 회신되는 신호 및 패킷을 검출하여 스마트 컨트롤러(220)에 제공한다.
스마트 컨트롤러(220)는 스마트모듈(222)을 제어하며, 스마트모듈(222)의 검출 결과를 이용하여 신호 품질 및 패킷 품질을 분석하고 이에 근거하여 스위칭 허브(200)와 홈네트워크장치와의 접속 상태 및 동작 상태를 모니터링한다. 또한 모니터링된 결과를 홈네트워크 보수업체의 컴퓨터로 보고하거나 표시부(224)를 통하여 각각의 포트(혹은 각각의 홈네트워크장치)의 정상 동작 여부를 표시하게 된다.
스마트 컨트롤러(220)의 동작을 위하여 플래시 메모리(223), 표시부(224), 리셋부(226) 등이 구비된다. 표시부(224)는 포트수 만큼의 다색 LED들을 구비하여 각 포트(206)의 정상 동작 여부를 표시하도록 구현되거나, 액정패널을 이용하여 구현될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 장치에 있어서 스마트 컨트롤러에 의해 각 포트와 각 홈네트워크장치 상의 연결 상태를 모니터링하는 동작을 보이는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 스마트 컨트롤러(220)는 먼저, 스위칭 허브(200)의 각 포트에 연결된 홈네트워크장치와의 연동 링크 상태를 L1 수준에서 파악한다.(s302) 여기서 L1은 OSI 7계층 중의 물리 계층을 말하는 것으로서, L1 수준에서 연동 링크 상태를 파악한다는 것은 물리적인 연결 상태가 확립되어 있는지를 검사한다는 것을 의미한다.
구체적으로 홈네트워크장치에 소정 주파수의 저주파 신호를 인가하고 홈네트워크장치로부터 회신되는 저주파 신호를 분석하여 링크 상태를 체크하게 된다.
링크 상태인지를 체크한다.(s304) 만일, 링크다운 상태 즉, 링크가 되지 않은 상태이면 스마트 허브(200)의 트랩(trap) 기능을 이용하여 지정된 서버로 이상이 감지된 홈네트워크 장치의 상태를 통지한다.(s314)
s304에서 링크 상태를 체크한 결과 링크 정상 상태라면, 스위칭 허브(200)의 각 포트(206)와 홈네트워크 장치 사이의 케이블 품질을 점검한다.(s306) 여기서, 케이블 품질이라는 것은 신호 송수신을 위한 케이블의 상태를 나타내는 것으로서 신호의 크로스토크, 전송속도, 거리(distance) 등을 분석하여 결정된다.
케이블 품질이 양호한 지를 체크한다.(s308) 만일, 케이블 품질이 불량한 것으로 판단되면, 스마트 허브(200)의 트랩(trap) 기능을 이용하여 지정된 서버로 이상이 감지된 홈네트워크 장치의 상태를 통지한다.(s314)
s318에서 케이블 품질을 체크한 결과 케이블 품질이 양호한 상태라면, 각 포트와 홈네트워크 장치 사이의 패킷 품질을 점검한다(s310) 여기서, 패킷 품질이란 패킷 전송률을 말하는 것으로서 스위칭 허브(200)와 홈네트워크장치 사이에 패킷을 루프(loop) 시켜 패킷 전송의 불량 여부를 판단한다.
패킷 품질의 양호 여부를 체크한다.(s312) 만일, 패킷 품질이 불량하면, 스마트 허브(200)의 트랩(trap) 기능을 이용하여 지정된 서버로 이상이 감지된 홈네트워크 장치의 상태를 통지한다.(s314)
스위칭 허브(200)의 스마트제어부(220)는 포트(206)들을 순차로 변경해가면서 도 3에 도시된 바의 흐름도를 반복 수행하게 된다.
도 4는 도 2에 도시된 장치에 있어서 포트와 홈네트워크장치 사이의 링크 상태를 검출하는 것을 설명하기 위한 그래프이다.
스마트 모듈(222)에서 포트(206)의 Tx 라인(전송 라인)에 저주파 펄스를 인가하고 이를 다시 Rx 라인(수신 라인)으로 수신한다. 도 4는 수신된 저주파 신호의 파형을 도시한다.
포트(206)와 홈네트워크장치가 링크되어 있다면, Tx/Rx 라인간은 "150Ω(포트의 고유저항값) + 케이블 길이에 따른 저항값" 정도의 저항값을 나타낸다. 만일 포트와 홈네트워크장치가 링크되어 있지 않다면, Tx/Rx 라인간은 무한대의 저항값을 나타낸다. 그리고 Tx, Rx 라인이 단락(short)되었다면, 150Ω 이하의 저항값을 나타낸다.
한편, 크로스토크는 수신된 저주파 펄스 파형의 엔벨로프를 이용해서 분석한다.
그리고 전송 속도는 송신한 저주파 펄스 신호가 되돌아와 수신되는 시간을 측정하고, 게이블의 길이 및 상태에 대한 품질 파라메터와 비교하여 판단한다.
한편, 패킷 품질은 실제 전송되는 데이터의 ADC값을 표준값과 비교하여 판단한다.
여기서, 입출력에 저역통과필터와 고역통과필터를 사용하여 사용중에도 데이터에 영향을 주지 않게 한다.
도 5는 도 2에 도시된 스마트 모듈 중의 송신부의 예시적인 구성을 도시한다.
도 5를 참조하면, 스마트 모듈(220)의 송신부(500)는 저주파 발진기(502), D/A변환기(504), 진폭변환기(506) 그리고 믹서(508, 510)를 포함한다. 스마트 모듈(220)은 스마트 컨트롤러(220)의 제어하에 저주파 신호를 발생하여 포트(206)에 인가한다.
도 6은 도 2에 도시된 스마트 모듈 중의 수신부의 예시적인 구성을 도시한다.
도 6을 참조하면, 스마트 모듈(220)의 수신부(600)는 증폭기 및 필터부(606), 저주파 발진기(608), A/D 변환기(610)를 포함한다. 포트(206)로부터 전송된 신호에서 데이터는 고역통과필터(604)를 이더넷 스위치부(202)로 전달되고, 저주파 펄스는 저역통과필터(602)를 거쳐 스마트 모듈(222)로 전달된다. 스마트 모듈(222)는 수신된 저주파 펄스를 A/D변환하여 측정데이터로서 스마트 컨트롤러(220)로 제공한다. 스마트 모듈(222)는 스마트 모듈(222)에서 제공되는 측정 데이터를 이용하여 링크 상태, 크로스토크, 전송 속도, 패킷 품질 등을 분석한다.
200...스위칭 허브 202...이더넷 스위치부
204...,Octal PHY 206...포트
220...모니터링 제어부 222...모니터링부
224...표시부

Claims (4)

  1. 각 세대 내에 설치되는 홈네트워크장치에 접속되는 포트를 L2 스위칭하는 이더넷 스위치를 포함하는 스위칭 허브에 있어서,
    상기 포트와 상기 홈네트워크장치 사이의 링크 상태, 케이블 품질, 패킷 품질을 모니터링하기 위한 저주파 펄스를 상기 포트로 송신하거나 상기 포트로부터 회신되는 저주파 펄스를 수신하는 스마트 모듈; 및
    상기 스마트 모듈을 제어하여 상기 포트로 저주파 펄스를 송신하고, 상기 이더넷 스위치를 제어하여 상기 포트로 패킷을 송신하며, 상기 스마트모듈을 통하여 수신된 저주파 펄스에 근거하여 링크 상태 및 케이블 품질을 모니터링하고 상기 이더넷 스위치를 통하여 수신된 패킷에 근거하여 패킷 품질을 분석하며, 이에 근거하여 상기 포트와 홈네트워크장치와의 접속 상태 및 동작 상태를 모니터링하는 스마트 컨트롤러;
    를 포함하는 스위칭 허브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홈네트워크장치로부터 수신되는 신호를 저주파 필터링하여 상기 스마트 모듈로 제공하는 저주파 필터; 및
    상기 홈네트워크장치로부터 수신되는 신호를 고주파 필터링하여 상기 이더넷 스위치로 제공하는 고주파 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 허브
  3. 제1항에 있어서, 상기 스마트 컨트롤러는
    수신된 저주파 펄스를 이용하여 상기 포트와 상기 홈네트워크장치 사이의 저항값을 측정하고, 측정된 저항값에 근거하여 상기 포트와 상기 홈네트워크장치 사이의 물리계층의 접속 상태를 진단하고,
    수신된 저주파 펄스를 이용하여 상기 포트와 상기 홈네트워크장치 사이의 크로스토크, 전송속도를 측정하고, 이에 기반하여 상기 스위칭 허브와 상기 홈네트워크장치 사이를 접속하는 케이블의 품질을 진단하는 것을 특징으로 하는 스위칭 허브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스마트 컨트롤러는 상기 이더넷 스위치를 제어하여 상기 홈네트워크 장치와의 사이에서 패킷을 루핑(looping)하고, 전송된 패킷과 수신된 패킷을 비교하여 패킷 전송률을 점검하는 것을 특징으로 하는 스위칭 허브.


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