KR101598852B1 - Integration gateway for warship network - Google Patents

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KR101598852B1
KR101598852B1 KR1020150021812A KR20150021812A KR101598852B1 KR 101598852 B1 KR101598852 B1 KR 101598852B1 KR 1020150021812 A KR1020150021812 A KR 1020150021812A KR 20150021812 A KR20150021812 A KR 20150021812A KR 101598852 B1 KR101598852 B1 KR 101598852B1
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KR
South Korea
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protocol
ethernet
input
frame structure
address
Prior art date
Application number
KR1020150021812A
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Korean (ko)
Inventor
이호철
이경오
이상훈
강지우
Original Assignee
국방과학연구소
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Abstract

The present invention relates to a gateway for warship network integration for building an integrated network. According to one embodiment of the present invention, the gateway for warship network integration comprises: a look-up table creating unit which creates a look-up table which corresponds an input protocol to a virtual IP address of Ethernet protocol; and a protocol converting unit which converts a frame structure of the input protocol into a frame structure of the Ethernet protocol on the basis of the created look-up table.

Description

함정 네트워크 통합용 게이트웨이{INTEGRATION GATEWAY FOR WARSHIP NETWORK}{INTEGRATION GATEWAY FOR WARSHIP NETWORK}

본 발명은 통합 네트워크 구축을 위한 프로토콜 통합 게이트웨이에 관한 것이다. The present invention relates to a protocol integration gateway for establishing an integrated network.

현재 함정 네트워크는 The International Electrotechnical Commission (IEC)에서 IEC61162를 함정의 표준 프로토콜로 제시하고 있다. 전투함정에는 이러한 IEC61162 프로토콜을 사용한 여러 표준이 혼용되어 있는데, 시리얼 통신을 기반으로 하는 IEC61162-1를 시작으로 전송 속도를 4,800bps로 지원하는 IEC61162-2, CAN통신을 기반으로 하는 IEC61162-3, 이더넷 통신을 기반으로 하는 IEC61162-4, IEC61162-450 등이 사용되고 있다. Currently, the traps network is presented by the International Electrotechnical Commission (IEC) as a standard protocol for IEC 61162 traps. Combat traps are mixed with several standards using the IEC61162 protocol. IEC61162-2, IEC61162-3, CAN-based IEC61162-3, and Ethernet IEC61162-4 and IEC61162-450 based on communication are used.

다시 분류를 하면, IEC61162 표준에서는 시리얼, CAN, 이더넷의 세 가지 기반 통신 프로토콜을 사용한 여러 가지의 프로토콜이 혼재되어 사용되고 있다. 이와 같이, 서로 다른 프로토콜과 다른 메시지를 이용한 복잡한 통신 방식은 네트워크 기기 간 호환성을 저해하고 실시간 정보교환을 방해하는 요소로 작용하고 있다. Again, the IEC61162 standard uses a mixture of protocols using three underlying communication protocols: serial, CAN, and Ethernet. As described above, complicated communication methods using different protocols and different messages interfere with compatibility between network devices and interfere with real-time information exchange.

함정에서는 시리얼, CAN, 이더넷의 세 가지 방식 네트워크 프로토콜이 혼용되고 있는 경우가 많다. 센서, 레이더 등과 같이 함정에 있는 대부분의 무기체계나 장비들은 네트워크 프로토콜이 서로 다를 뿐만 아니라, 시리얼의 경우 보통 1:1 통신 방식을 사용하기 때문에 서로 통합되지 못하고 별도의 네트워크를 통해 사용되고 있다. In many cases, there are three types of network protocols in the trap: serial, CAN, and Ethernet. Most weapons systems and equipment in the ship such as sensors, radars, etc. are not integrated with each other because they use different 1: 1 communication methods for serial as well as different network protocols.

따라서, 전체 네트워크 구조가 복잡해지고 네트워크 트래픽의 모니터링 및 제어가 어려우며, 네트워크 망을 효율적으로 사용하기 어려워진다. Accordingly, the entire network structure becomes complicated, and it becomes difficult to monitor and control network traffic, and it becomes difficult to efficiently use the network.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 서로 다른 프로토콜의 프레임 구조를 룩업 테이블을 참조하여 변환시킴에 따라, 함정 네트워크를 통합할 수 있는 함정 네트워크 통합용 게이트웨이를 제공함에 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a gateway for integrating a trap network, which can integrate a trap network by converting a frame structure of a different protocol with reference to a lookup table.

본 발명의 일 실시 예에 따른 함정 네트워크 통합용 게이트웨이는, 입력되는 프로토콜에 이더넷 프로토콜의 가상 IP 주소를 대응시키는 룩업 테이블을 생성하는 룩업 테이블 생성부; 및 상기 생성된 룩업 테이블에 근거하여, 상기 입력되는 프로토콜과 상기 이더넷 프로토콜 간의 프레임 구조를 변환시키는 프로토콜 변환부;를 포함한다. A gateway for integrating a trap network according to an embodiment of the present invention includes a lookup table generation unit for generating a lookup table associating a virtual IP address of an Ethernet protocol with an input protocol; And a protocol converter for converting a frame structure between the input protocol and the Ethernet protocol based on the generated lookup table.

실시 예에 있어서, 상기 룩업 테이블 생성부는, 입력되는 시리얼 프로토콜의 포트 넘버에 상기 이더넷 프로토콜의 가상 IP 주소를 대응시키는 룩업 테이블을 생성할 수 있다. In an exemplary embodiment, the lookup table generating unit may generate a lookup table that associates a virtual IP address of the Ethernet protocol with a port number of an input serial protocol.

실시 예에 있어서, 상기 프로토콜 변환부는, 상기 생성된 룩업 테이블에 근거하여, 상기 입력되는 시리얼 프로토콜의 데이터 필드에 저장된 정보를 상기 이더넷 프로토콜의 페이로드(Payload) 필드에 저장하고, 상기 가상 IP 주소와 우선순위 정보를 상기 이더넷 프로토콜의 기 설정된 헤더 필드에 저장하여, 상기 입력되는 시리얼 프로토콜의 프레임 구조를 상기 이더넷 프로토콜의 프레임 구조로 변환시킬 수 있다. In one embodiment, the protocol conversion unit stores information stored in a data field of the input serial protocol in a payload field of the Ethernet protocol based on the generated lookup table, The priority information may be stored in a predetermined header field of the Ethernet protocol to convert the frame structure of the input serial protocol into the frame structure of the Ethernet protocol.

실시 예에 있어서, 상기 프로토콜 변환부는, 입력되는 이더넷 프로토콜의 가상 IP 주소에 대응되는 상기 시리얼 프로토콜의 포트 번호가 상기 생성된 룩업 테이블에서 검색되는 것에 근거하여, 상기 입력되는 이더넷 프로토콜의 페이로드(Payload) 필드에 저장된 정보를 상기 시리얼 프로토콜의 데이터 필드에 저장하여, 상기 입력되는 이더넷 프로토콜의 프레임 구조를 상기 시리얼 프로토콜의 프레임 구조로 변환시킬 수 있다. In an embodiment, the protocol conversion unit converts the port number of the serial protocol corresponding to the input virtual IP address of the Ethernet protocol into the payload of the input Ethernet protocol Field may be stored in the data field of the serial protocol to convert the frame structure of the input Ethernet protocol into the frame structure of the serial protocol.

실시 예에 있어서, 상기 룩업 테이블 생성부는, 입력되는 CAN 프로토콜의 CAN ID에 상기 이더넷 프로토콜의 가상 IP 주소를 대응시키는 룩업 테이블을 생성할 수 있다. In an exemplary embodiment, the lookup table generation unit may generate a lookup table that associates a virtual IP address of the Ethernet protocol with a CAN ID of an input CAN protocol.

실시 예에 있어서, 상기 프로토콜 변환부는, 상기 생성된 룩업 테이블에 근거하여, 상기 입력되는 CAN 프로토콜의 데이터 필드에 저장된 정보와 상기 가상 IP 주소를 상기 이더넷 프로토콜의 페이로드(Payload) 필드에 저장하고, 우선순위 정보를 상기 이더넷 프로토콜의 기 설정된 헤더 필드에 저장하여, 상기 입력되는 CAN 프로토콜의 프레임 구조를 상기 이더넷 프로토콜의 프레임 구조로 변환시킬 수 있다. In an embodiment, the protocol conversion unit stores information stored in a data field of the input CAN protocol and the virtual IP address in a payload field of the Ethernet protocol based on the generated lookup table, The priority information may be stored in a predetermined header field of the Ethernet protocol to convert the frame structure of the input CAN protocol into the frame structure of the Ethernet protocol.

실시 예에 있어서, 상기 프로토콜 변환부는, 입력되는 이더넷 프로토콜의 가상 IP 주소에 대응되는 상기 CAN 프로토콜의 CAN ID가 상기 생성된 룩업 테이블에서 검색되는 것에 근거하여, 상기 입력되는 이더넷 프로토콜의 페이로드(Payload) 필드에 저장된 정보를 상기 CAN 프로토콜의 데이터 필드에 저장하여, 상기 입력되는 이더넷 프로토콜의 프레임 구조를 상기 CAN 프로토콜의 프레임 구조로 변환시킬 수 있다. In one embodiment, the protocol conversion unit converts the CAN ID of the CAN protocol corresponding to the input virtual IP address of the Ethernet protocol into the generated lookup table, Field in the data field of the CAN protocol to convert the frame structure of the Ethernet protocol into the frame structure of the CAN protocol.

본 발명에 따른 함정 네트워크에서의 통합네트워크 구축을 위한 게이트웨이에 의하면, 가상 IP 주소를 통하여 IP 주소 기반인 이더넷 프레임으로 모든 프로토콜을 통합할 수 있다. 구체적으로, 가상 IP 주소를 활용하는 이더넷 이외의 시리얼, CAN 프로토콜은 룩업 테이블을 정의해 통합 게이트웨이에서 관리할 수 있다. 이때, 다른 게이트웨이와 함께 룩업 테이블을 공유하기 때문에, 기존 장비들과 호환성을 가질 수 있다는 장점이 있다. According to the gateway for establishing an integrated network in a trap network according to the present invention, all protocols can be integrated into an Ethernet frame based on an IP address through a virtual IP address. Specifically, the serial and CAN protocols other than Ethernet, which utilize the virtual IP address, can define lookup tables and be managed by the integrated gateway. At this time, since the lookup table is shared with other gateways, it is advantageous to have compatibility with existing devices.

또한, 이런 방식으로 프로토콜을 통합하는 게이트웨이를 설계하였을 때, 네트워크의 대부분을 유지하면서 통합하여야 할 위치에 해당 장비만을 교체하여 전체 네트워크를 쉽게 통합할 수 있다. In addition, when a gateway integrating a protocol is designed in this way, it is possible to easily integrate the entire network by replacing only the corresponding equipment in a position to be integrated while maintaining most of the network.

그리고, 이를 통해 통합네트워크를 구축하는 경우, 하나의 백본 네트워크 망을 용이하게 구축할 수 있고, 전체 네트워크 관리 측면에서도 보다 유리해진다. In addition, when the integrated network is constructed, a single backbone network can be easily constructed, and the whole network management is more advantageous.

도 1은 본 발명에 따른 함정 네트워크 통합용 게이트웨이의 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 2는 이더넷 프로토콜 프레임 구조의 실시 예를 보여주는 개념도이다.
도 3은 이더넷 기반으로 변환될 CAN 프로토콜 프레임 구조의 실시 예를 보여주는 개념도이다.
도 4는 이더넷 기반으로 변환될 시리얼 프로토콜 프레임 구조의 실시 예를 보여주는 개념도이다.
도 5는 도 4에서 설명한 시리얼 프로토콜의 프레임 구조가 이더넷 프로토콜의 프레임 구조로 변환되는 실시 예를 보여주는 개념도이다.
도 6은 도 5에서 변환된 이더넷 프로토콜의 프레임 구조가 시리얼 프로토콜의 프레임 구조로 다시 변환되는 실시 예를 보여주는 개념도이다.
도 7은 도 3에서 설명한 CAN 프로토콜의 프레임 구조가 이더넷 프로토콜의 프레임 구조로 변환되는 실시 예를 보여주는 개념도이다.
도 8은 도 7에서 변환된 이더넷 프로토콜의 프레임 구조가 CAN 프로토콜의 프레임 구조로 다시 변환되는 실시 예를 보여주는 개념도이다.
도 9는 CAN 프로토콜과 이더넷 프로토콜 간의 프레임 구조 변환을 수행하는 함정 네트워크 통합용 게이트웨이의 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 10은 시리얼 프로토콜과 이더넷 프로토콜 간의 프레임 구조 변환을 수행하는 함정 네트워크 통합용 게이트웨이의 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 11은 본 발명에 따른 함정 네트워크 통합용 게이트웨이에 의해 구축되는 통합네트워크의 실시 예를 보여주는 개념도이다. 1 is a block diagram showing an embodiment of a gateway for integrating a trap network according to the present invention.
2 is a conceptual diagram showing an embodiment of an Ethernet protocol frame structure.
3 is a conceptual diagram showing an embodiment of a CAN protocol frame structure to be converted to Ethernet-based.
4 is a conceptual diagram showing an embodiment of a serial protocol frame structure to be converted to Ethernet-based.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an embodiment in which the frame structure of the serial protocol described in FIG. 4 is converted into the frame structure of the Ethernet protocol.
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an embodiment in which the frame structure of the Ethernet protocol converted in FIG. 5 is converted back to the frame structure of the serial protocol.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing an embodiment in which the frame structure of the CAN protocol described in FIG. 3 is converted into a frame structure of the Ethernet protocol.
FIG. 8 is a conceptual diagram showing an embodiment in which the frame structure of the Ethernet protocol converted in FIG. 7 is converted back to the frame structure of the CAN protocol.
9 is a block diagram illustrating an embodiment of a gateway for integrating a trap network that performs frame structure conversion between a CAN protocol and an Ethernet protocol.
10 is a block diagram illustrating an embodiment of a gateway for integrating a trap network for performing frame structure conversion between a serial protocol and an Ethernet protocol.
11 is a conceptual diagram showing an embodiment of an integrated network constructed by a gateway for integrating a trap network according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.

앞서 설명한 바와 같이, 함정에서는 시리얼, CAN, 이더넷의 세 가지 방식 네트워크 프로토콜이 혼용되고 있는 경우가 많다. 기존에는 이와 같이 혼재되어 있는 네트워크를 통합하는 게이트웨이를 고려하지 않고, 독립적으로 다른 프로토콜을 가진 장비들을 하나의 시스템으로 이용하였다. 따라서, 전체 네트워크 구조가 복잡해지고 네트워크 트래픽의 모니터링 및 제어가 어려우며, 네트워크 망을 효율적으로 사용하기 어려워진다. As described above, there are many cases where three types of network protocols such as serial, CAN, and Ethernet are mixed in a trap. In the past, we did not consider gateways that integrate such mixed networks, but used devices with different protocols independently as one system. Accordingly, the entire network structure becomes complicated, and it becomes difficult to monitor and control network traffic, and it becomes difficult to efficiently use the network.

현재 대부분의 네트워크 장비는 이더넷 기반으로 되어 있기 때문에, 본 발명에 따른 프로토콜 통합 게이트웨이에 의하면, 다양하고 복잡한 전투함정 네트워크 프로토콜이 하나의 이더넷 기반 프로토콜로 통합될 수 있다. Since most of the network devices are Ethernet-based, according to the protocol integration gateway according to the present invention, a variety of complex combat network protocols can be integrated into one Ethernet-based protocol.

도 1은 본 발명에 따른 함정 네트워크 통합용 게이트웨이의 실시 예를 보여주는 블록도이다. 1 is a block diagram showing an embodiment of a gateway for integrating a trap network according to the present invention.

도 1을 참조하면, 프로토콜 상호 간을 연결해주는 본 발명에 따른 함정 네트워크 통합용 게이트웨이에 의하여, 2종 이상의 네트워크가 하나의 망으로 통합될 수 있다. Referring to FIG. 1, two or more networks may be integrated into one network by a gateway for integrating a trap network according to the present invention for interconnecting protocols.

구체적으로, 이더넷 기반의 네트워크에서는 IP 주소를 통해, CAN 기반의 네트워크에서는 CAN ID를 통해 기기를 식별하여 통신 가능하다. 한편, 시리얼 통신의 경우에는 1:1 또는 1:N의 단방향 통신으로 직접 케이블이 연결된 고유 대상에게 전송되어, 기기 간 식별자가 별도로 필요하지 않다. Specifically, in the Ethernet-based network, the device can be identified through the IP address and the CAN ID in the CAN-based network. On the other hand, in the case of serial communication, a direct cable is transmitted to a unique object connected by unidirectional communication of 1: 1 or 1: N, so that an identifier between devices is not separately required.

이를 기초로, 본 발명에 따른 함정 네트워크 통합용 게이트웨이는, 프로토콜마다 기기의 식별방법과 전송하는 프레임의 형식 차이를 서로 호환시킬 수 있다. Based on this, the gateway for gateway network integration according to the present invention can make the format difference between the device identification method and the transmitted frame compatible with each other.

이더넷 프로토콜로 통신하고 있는 장비가 시리얼 프로토콜로 통신하고 있는 장비와 통신하기 위해서는, 이더넷 프로토콜을 통해 통신하고 있는 장비와 시리얼 프로토콜을 통해 통신하고 있는 장비를 가리킬 수 있는 공통된 형식의 식별자가 필요하다. 이더넷 프로토콜을 사용하는 장비는 이미 IP 주소라는 식별자를 가지므로, 시리얼 프로토콜을 사용하는 장비에 같은 형식의 식별자를 할당해준다. In order for the device communicating with the Ethernet protocol to communicate with the device communicating with the serial protocol, a common format identifier indicating the device communicating through the Ethernet protocol and the device communicating with the serial protocol is needed. Devices using the Ethernet protocol already have identifiers called IP addresses, so they assign identifiers of the same type to devices using the serial protocol.

이를 위해, 통합 게이트웨이의 각 시리얼 포트 당 서로 겹치지 않는 가상 IP 주소를 할당해주고, 포트-가상 IP 주소 쌍을 룩업 테이블로 관리한다. 이더넷과 연결된 장비에서는 특정 시리얼 장비에게 메시지를 보내기 위해 이 가상의 IP 주소로 보내게 되며, 통합 게이트웨이에 도착한 메시지는 룩업 테이블을 참조하여 해당 포트에 있는 장비에게 메시지를 전송한다. To achieve this, virtual IP addresses that do not overlap with each other are allocated to each serial port of the integrated gateway, and a port-virtual IP address pair is managed as a lookup table. On an Ethernet-connected device, this virtual IP address is sent to send a message to a specific serial device. A message arriving at the integrated gateway refers to the lookup table and sends a message to the device on that port.

또한, 장비가 통합 게이트웨이에 연결되었을 때 다른 통합 게이트웨이의 룩업 테이블에 있는 가상 IP 주소와 겹치지 않도록, 각 포트에 가상 IP 주소를 할당해 통합 게이트웨이에 보내주어, 해당 게이트웨이의 가상 IP 주소와 시리얼의 식별자인 포트 번호를 기반으로 룩업 테이블을 완성하게 된다. Also, when the equipment is connected to the integration gateway, a virtual IP address is assigned to each port so as not to overlap with the virtual IP address in the lookup table of the other integrated gateway, and the virtual IP address is assigned to the gateway, The lookup table is completed based on the in-port number.

한편, CAN 프로토콜을 통해 통신하는 장비 또한 이더넷 프로토콜을 통해 통신하는 장비와 통신하기 위해서는, 서로 호환될 수 있는 공통적인 식별자가 필요하다. 이를 위해, 시리얼-이더넷과 유사한 방식으로, 이더넷 프로토콜을 사용하는 장비는 IP 주소를 식별자로 그대로 사용하고, CAN 프로토콜을 사용하는 장비에만 새로운 가상 IP 주소를 할당할 수 있다. On the other hand, devices communicating via the CAN protocol also require a common identifier that is compatible with each other to communicate with devices communicating over the Ethernet protocol. To this end, in a similar manner to serial-to-Ethernet, devices using the Ethernet protocol can use the IP address as an identifier and assign a new virtual IP address only to devices using the CAN protocol.

CAN 네트워크는 주소 버스(Bus)형 네트워크 토폴로지를 지니며, 각 기기는 CAN ID가 할당되어 있어 CAN 네트워크에서는 CAN ID가 식별자로서 사용된다. 따라서, 게이트웨이의 룩업 테이블은 CAN ID-가상 IP 주소 쌍으로 관리함으로써, 두 프로토콜 간 식별자를 연결해줄 수 있다. The CAN network has an address bus network topology, and each device is assigned a CAN ID, which is used as an identifier in the CAN network. Therefore, the look-up table of the gateway can be managed by a pair of CAN ID-virtual IP address, so that the identifier between the two protocols can be connected.

이때, 가상 IP 주소를 할당하는 작업 역시 컨트롤러와의 통신을 통해 다른 CAN 기반 장비의 가상 IP 주소나 이미 시리얼 게이트웨이의 룩업 테이블에 등록된 가상 IP 주소와는 겹치지 않도록 한다. 그리고, CAN 식별자인 CAN ID와 가상 IP 주소를 하나로 묶어 이를 기반으로 룩업 테이블을 완성하며 관리하게 된다. At this time, assigning a virtual IP address also does not overlap the virtual IP address of another CAN-based device or the virtual IP address already registered in the look-up table of the serial gateway through communication with the controller. Then, the CAN ID, which is the CAN identifier, and the virtual IP address are combined into one, and the lookup table is completed and managed based on this.

구체적인 실시 예를, 이하 도면을 통해 설명하고자 한다. Specific embodiments will be described below with reference to the drawings.

도 2는 이더넷 프로토콜 프레임 구조의 실시 예를 보여주는 개념도이다. 2 is a conceptual diagram showing an embodiment of an Ethernet protocol frame structure.

도 2를 참조하면, 이더넷 프로토콜의 식별자로 프레임의 IP 주소가 사용되었음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2, it can be confirmed that the IP address of the frame is used as the identifier of the Ethernet protocol.

도 3은 이더넷 기반으로 변환될 CAN 프로토콜 프레임 구조의 실시 예를 보여주는 개념도이다. 3 is a conceptual diagram showing an embodiment of a CAN protocol frame structure to be converted to Ethernet-based.

도 3을 참조하면, CAN 프로토콜 프레임(300)의 식별자로 CAN ID가 사용되었음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be confirmed that the CAN ID is used as the identifier of the CAN protocol frame 300.

도 4는 이더넷 기반으로 변환될 시리얼 프로토콜 프레임 구조의 실시 예를 보여주는 개념도이다. 4 is a conceptual diagram showing an embodiment of a serial protocol frame structure to be converted to Ethernet-based.

도 4를 참조하면, 시리얼 프로토콜 프레임(400)의 구조는 1:1 통신방식이나, 프레임(400)의 시작을 알리는 구조 안에 포트 번호라는 장비 식별자가 존재하므로, 별도의 식별자가 따로 사용되지는 않는다. 4, the serial protocol frame 400 has a device identifier called a port number in a 1: 1 communication scheme or a structure for notifying the start of a frame 400, so that a separate identifier is not used separately .

도 5는 도 4에서 설명한 시리얼 프로토콜의 프레임 구조가 이더넷 프로토콜의 프레임 구조로 변환되는 실시 예를 보여주는 개념도이다. FIG. 5 is a conceptual diagram showing an embodiment in which the frame structure of the serial protocol described in FIG. 4 is converted into the frame structure of the Ethernet protocol.

시리얼 프로토콜을 사용하고 있는 NMEA-0183 표준에서는 선박 내 메시지 표준을 정의하고 있으며, 시리얼 장비는 이 표준에서 제시된 메시지를 ASCII-CODE로 전송하여 통신한다. The NMEA-0183 standard, which uses a serial protocol, defines the in-vessel message standard, and the serial device communicates by sending the messages presented in this standard to ASCII-CODE.

도 5를 참조하면, 도 1에서 설명한 바와 같이, 통합 게이트웨이는 가상 IP 주소를 기반으로 시리얼-이더넷 상호 프레임 간 변환을 위한 룩업 테이블(110)을 생성하게 된다. Referring to FIG. 5, as described in FIG. 1, the integrated gateway generates a lookup table 110 for serial-to-Ethernet inter-frame conversion based on a virtual IP address.

구체적으로, 변환하기 위한 시리얼 프레임(400)의 실질적인 메시지 내용이 담긴 데이터 필드(410)의 내용을 이더넷 프레임(500)의 Payload 필드(510)로 받아오고, 해당 포트 번호에 맞춘 가상 IP 주소를 생성하여, 통합 게이트웨이의 룩업 테이블(110)에 이를 등록한다. Specifically, the content of the data field 410 containing the actual message content of the serial frame 400 for conversion is received by the Payload field 510 of the Ethernet frame 500, and a virtual IP address corresponding to the port number is generated And registers it in the look-up table 110 of the integrated gateway.

그 후, 장비의 Quality of Service(QoS) 보장을 위하여, 가상 IP 주소와 우선 순위를 반영한 정보를 802.1Q 헤더 필드(520)에 넣어, 이더넷 프레임(500)을 완성하게 된다. Then, in order to guarantee the quality of service (QoS) of the equipment, information reflecting the virtual IP address and the priority is put into the 802.1Q header field 520 to complete the Ethernet frame 500.

도 6은 도 5에서 변환된 이더넷 프로토콜의 프레임 구조가 시리얼 프로토콜의 프레임 구조로 다시 변환되는 실시 예를 보여주는 개념도이다. FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an embodiment in which the frame structure of the Ethernet protocol converted in FIG. 5 is converted back to the frame structure of the serial protocol.

도 6을 참조하면, 이더넷 패킷(500)이 통합 게이트웨이에 도착하면, 게이트웨이는 룩업 테이블(110)을 참조하여, 해당 가상 IP 주소가 시리얼의 식별자인 포트 번호와 일치되는 패킷인지 여부를 판단한다. Referring to FIG. 6, when the Ethernet packet 500 arrives at the integrated gateway, the gateway refers to the lookup table 110 and determines whether the virtual IP address matches a port number that is an identifier of the serial.

이에 따라, 해당 가상 IP 주소가 시리얼의 식별자인 포트 번호와 일치되는 패킷인 경우, 전송받은 이더넷 프레임(500) 중 실질적인 메시지가 담긴 데이터 필드(Payload-Data Field, 510)를 NMEA-0183 메시지 표준의 데이터 필드에 담고, 체크섬(Check Sum) 등을 계산해 프레임의 나머지를 채워준다. Accordingly, if the virtual IP address matches a port number, which is an identifier of the serial, a payload-data field 510 containing a substantial message among the received Ethernet frames 500 is referred to as an NMEA-0183 message standard Data fields, checksums, and so on to fill the rest of the frame.

이렇게 만들어진 NMEA-0183 표준 기반의 시리얼 프레임은, 룩업 테이블(110)에서 이더넷 패킷(500) 헤더의 목적 IP 주소(Payload-Dest. IP Address)와 대응되는 포트의 장비에게 전송한다. The generated serial frame based on the NMEA-0183 standard is transmitted from the lookup table 110 to the equipment of the port corresponding to the destination IP address (Payload-Dest. IP Address) of the header of the Ethernet packet 500.

이때, 이더넷 프레임(500)에 들어갈 수 있는 최대 데이터 필드의 크기인 최대 1440byte가 NMEA-0183 메시지 표준의 데이터 필드의 크기보다 크므로, 데이터 필드가 너무 클 경우, 시리얼 프레임의 나머지 헤더는 그대로 유지한 채 데이터를 분할할 수 있다. 이후, 분할된 데이터를 데이터 프레임에 담아 연속적으로 보낼 수 있다. At this time, since the maximum size of the maximum data field that can enter the Ethernet frame 500 is 1440 bytes, the size of the data field of the NMEA-0183 message standard is larger than the size of the data field of the NMEA-0183 message standard. The data can be divided. Thereafter, the divided data can be continuously sent in a data frame.

도 7은 도 3에서 설명한 CAN 프로토콜의 프레임 구조가 이더넷 프로토콜의 프레임 구조로 변환되는 실시 예를 보여주는 개념도이다. FIG. 7 is a conceptual diagram showing an embodiment in which the frame structure of the CAN protocol described in FIG. 3 is converted into a frame structure of the Ethernet protocol.

도 7을 참조하면, CAN 프로토콜의 장비로부터 CAN의 프레임 구조(300)로 되어있는 NMEA-2000 메시지 표준 패킷(720)이 통합 게이트웨이로 전송된다. 이때, 게이트웨이는 CAN 프레임의 식별자인 CAN ID를 가상 IP 주소에 대응해 룩업 테이블(120)로 등록을 한다. 그리고, 데이터 필드(310)의 데이터는 따로 떼어내어 가상 IP 주소와 함께 이더넷 프레임(700)의 Payload 필드(710)에 삽입한다. Referring to FIG. 7, an NMEA-2000 message standard packet 720 in the CAN frame structure 300 is transmitted from the CAN protocol equipment to the integrated gateway. At this time, the gateway registers the CAN ID, which is the identifier of the CAN frame, in the lookup table 120 in correspondence with the virtual IP address. The data in the data field 310 is separated and inserted into the Payload field 710 of the Ethernet frame 700 together with the virtual IP address.

도 8은 도 7에서 변환된 이더넷 프로토콜의 프레임 구조가 CAN 프로토콜의 프레임 구조로 다시 변환되는 실시 예를 보여주는 개념도이다. FIG. 8 is a conceptual diagram showing an embodiment in which the frame structure of the Ethernet protocol converted in FIG. 7 is converted back to the frame structure of the CAN protocol.

도 8을 참조하면, 통합 게이트웨이에 이더넷 패킷(700)이 도착하면 게이트웨이는 이더넷의 데이터 필드(Payload-Data, 710)에 있는 값을 CAN 프레임(300)의 데이터 필드에 담는다. Referring to FIG. 8, when the Ethernet packet 700 arrives at the integrated gateway, the gateway stores the value in the Ethernet data field 710 in the data field of the CAN frame 300.

앞서 설명한, 이더넷-시리얼 프레임 변환과 유사한 방식으로, 룩업 테이블(120)에서 수신자 주소 필드(Payload-Destination IP Address)와 대응되는 행을 찾아, 대응되는 CAN ID를 CAN 프레임(300)의 수신 CAN ID 필드에 담아 전송한다. A line corresponding to the Payload-Destination IP Address in the look-up table 120 is searched in a manner similar to the above-described Ethernet-serial frame conversion, and the corresponding CAN ID is transmitted to the receiving CAN ID Field.

이때, 이더넷 프레임(700)의 최대 데이터 필드 크기 1440byte가 CAN 프레임(300) 데이터 필드의 최대 크기 4byte보다 크므로 나머지 CAN 프레임(300)의 필드는 변경하지 않고, 데이터를 4byte 단위로 분할하여 CAN 프레임(300)의 데이터 필드에 차례로 넣어 연속적으로 보내준다. Since the maximum data field size 1440 bytes of the Ethernet frame 700 is larger than the maximum size 4 bytes of the CAN frame 300 data field, the data is divided into units of 4 bytes without changing the fields of the remaining CAN frames 300, The data is sequentially transmitted to the data field of the mobile station 300.

이와 같이, 본 발명에 따른 함정 네트워크 통합용 게이트웨이에 의하면, 룩업 테이블의 가상 IP 주소를 기반으로 세 개의 CAN, 시리얼, 이더넷 프로토콜 사이의 호환이 가능하게 된다. As described above, according to the gateway for integrating a trap network according to the present invention, compatibility between three CAN, serial, and Ethernet protocols is enabled based on the virtual IP address of the lookup table.

도 9는 CAN 프로토콜과 이더넷 프로토콜 간의 프레임 구조 변환을 수행하는 함정 네트워크 통합용 게이트웨이의 실시 예를 보여주는 블록도이다. 9 is a block diagram illustrating an embodiment of a gateway for integrating a trap network that performs frame structure conversion between a CAN protocol and an Ethernet protocol.

도 9를 참조하면, 함정 네트워크 통합용 게이트웨이로 CAN 프레임이 들어오면 식별자인 CAN ID를 확인하고 이에 대응되는 가상 IP 주소를 생성한다. 이어서, CAN ID와 가상 IP 주소 쌍을 룩업 테이블(910, 920)에 저장한 후, CAN 프레임을 이더넷 프레임으로 변환하여 내보내게 된다. Referring to FIG. 9, when the CAN frame is received by the gateway for integrating a trap network, the CAN ID, which is an identifier, is checked and a corresponding virtual IP address is generated. Then, the CAN ID and the virtual IP address pair are stored in the lookup tables 910 and 920, and then the CAN frame is converted into an Ethernet frame and is exported.

반대로, 함정 네트워크 통합용 게이트웨이로 이더넷 프레임이 들어오게 되면, 룩업 테이블(910, 920)을 확인해 대응되는 CAN ID의 CAN 프레임으로 변환하여, 해당 장비로 메시지를 전송하게 된다. Conversely, when an Ethernet frame is received by the gateway for gateway network integration, the lookup tables 910 and 920 are checked and converted into CAN frames of corresponding CAN IDs, and the message is transmitted to the corresponding equipment.

도 10은 시리얼 프로토콜과 이더넷 프로토콜 간의 프레임 구조 변환을 수행하는 함정 네트워크 통합용 게이트웨이의 실시 예를 보여주는 블록도이다. 10 is a block diagram illustrating an embodiment of a gateway for integrating a trap network for performing frame structure conversion between a serial protocol and an Ethernet protocol.

도 10을 참조하면, 함정 네트워크 통합용 게이트웨이로 시리얼 프레임이 들어오면 식별자인 포트 번호를 확인하고 이에 대응되는 가상 IP 주소를 생성한다. 이어서, 포트 번호와 가상 IP 주소 쌍을 룩업 테이블(1010, 1020)에 저장한 후, 시리얼 프레임을 이더넷 프레임으로 변환하여 내보내게 된다. Referring to FIG. 10, when a serial frame is received by the gateway for gateway network integration, a port number as an identifier is checked and a corresponding virtual IP address is generated. Subsequently, the port number and the virtual IP address pair are stored in the lookup tables 1010 and 1020, and then the serial frame is converted into an Ethernet frame and is output.

반대로, 함정 네트워크 통합용 게이트웨이로 이더넷 프레임이 들어오게 되면, 룩업 테이블(1010, 1020)을 확인해 대응되는 포트 번호의 시리얼 프레임으로 변환하여, 해당 장비로 메시지를 전송하게 된다. Conversely, when an Ethernet frame arrives in the gateway for gateway network integration, the lookup tables 1010 and 1020 are checked and converted into a serial frame of the corresponding port number, and the message is transmitted to the corresponding device.

도 11은 본 발명에 따른 함정 네트워크 통합용 게이트웨이에 의해 구축되는 통합네트워크의 실시 예를 보여주는 개념도이다. 11 is a conceptual diagram showing an embodiment of an integrated network constructed by a gateway for integrating a trap network according to the present invention.

도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 함정 네트워크 통합용 게이트웨이에 의해, 기존의 개별 네트워크 체계(1110)가 통합적 네트워크 체계(1120)로 구현될 수 있다. Referring to FIG. 11, an existing individual network system 1110 can be implemented as an integrated network system 1120 by a gateway for integrating a trap network according to the present invention.

구체적으로, 기존의 개별 네트워크 체계(1110)에 따르면, 함정 시스템 간의 통합 및 연동이 어렵고 부분적, 단편적으로 함정이 관리되어 진다. Specifically, according to the existing individual network system 1110, the integration and interworking between the trap systems is difficult and the traps are managed in a partial or fragmented manner.

그러나, 본 발명에 따른 함정 네트워크 통합용 게이트웨이에 의해 구현된 통합적 네트워크 체계(1120)에 따르면, 함정 시스템 간의 통합 및 연동이 가능해져 통합적으로 함정을 관리할 수 있다. 즉, 함정 내 시스템을 연결하는 선내 백본 네트워크 망을 보다 용이하게 구축할 수 있으며, 그 결과 전체 네트워크를 통합적으로 관리할 수 있다. However, according to the integrated network system 1120 implemented by the gateway for integrating a trap network according to the present invention, it is possible to integrate and interlock with the trap systems, thereby managing the traps integrally. In other words, it is possible to more easily construct a backbone network in a ship connecting a system in a ship, and as a result, the whole network can be integrally managed.

결과적으로, 본 발명에 따른 함정 네트워크에서의 통합네트워크 구축을 위한 게이트웨이에 의하면, 가상 IP 주소를 통하여 IP 주소 기반인 이더넷 프레임으로 모든 프로토콜을 통합할 수 있다. 구체적으로, 가상 IP 주소를 활용하는 이더넷 이외의 시리얼, CAN 프로토콜은 룩업 테이블을 정의해 통합 게이트웨이에서 관리할 수 있다. 이때, 다른 게이트웨이와 함께 룩업 테이블을 공유하기 때문에, 기존 장비들과 호환성을 가질 수 있다는 장점이 있다. As a result, according to the gateway for establishing the integrated network in the trap network according to the present invention, all protocols can be integrated into the Ethernet frame based on the IP address through the virtual IP address. Specifically, the serial and CAN protocols other than Ethernet, which utilize the virtual IP address, can define lookup tables and be managed by the integrated gateway. At this time, since the lookup table is shared with other gateways, it is advantageous to have compatibility with existing devices.

또한, 이런 방식으로 프로토콜을 통합하는 게이트웨이를 설계하였을 때, 네트워크의 대부분을 유지하면서 통합하여야 할 위치에 해당 장비만을 교체하여 전체 네트워크를 쉽게 통합할 수 있다. In addition, when a gateway integrating a protocol is designed in this way, it is possible to easily integrate the entire network by replacing only the corresponding equipment in a position to be integrated while maintaining most of the network.

그리고, 이를 통해 통합네트워크를 구축하는 경우, 하나의 백본 네트워크 망을 용이하게 구축할 수 있고, 전체 네트워크 관리 측면에서도 보다 유리해진다. In addition, when the integrated network is constructed, a single backbone network can be easily constructed, and the whole network management is more advantageous.

상기와 같이 통합 네트워크는, 상기 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the configuration and method of the embodiments described above are not limitedly applied, but the embodiments may be configured such that all or some of the embodiments are selectively combined so that various modifications can be made. have.

Claims (7)

입력되는 프로토콜에 이더넷 프로토콜의 가상 IP 주소를 대응시키는 룩업 테이블을 생성하는 룩업 테이블 생성부; 및
상기 생성된 룩업 테이블에 근거하여, 상기 입력되는 프로토콜과 상기 이더넷 프로토콜 간의 프레임 구조를 변환시키는 프로토콜 변환부;를 포함하며,
상기 프로토콜 변환부는,
상기 이더넷 프로토콜에 대한 데이터 필드의 크기가 상기 입력되는 프로토콜에 대한 데이터 필드의 크기보다 큰 것에 근거하여, 상기 이더넷 프로토콜의 페이로드(Payload) 필드에 저장되어 있는 정보를 분할하고, 상기 분할된 각각의 정보를 입력되는 각각의 프로토콜에 대한 데이터 필드에 저장하여, 상기 이더넷 프로토콜을 상기 입력되는 프로토콜의 구조를 갖는 복수의 프로토콜로 변환하는 것을 특징으로 하는 함정 네트워크 통합용 게이트웨이.A lookup table generation unit for generating a lookup table that associates an input protocol with a virtual IP address of an Ethernet protocol; And
And a protocol converter for converting a frame structure between the input protocol and the Ethernet protocol based on the generated lookup table,
The protocol converter may include:
Dividing information stored in a payload field of the Ethernet protocol based on a size of a data field for the Ethernet protocol being greater than a size of a data field for the input protocol, Information is stored in a data field for each protocol to be input, and the Ethernet protocol is converted into a plurality of protocols having a structure of the input protocol. 제 1항에 있어서,
상기 룩업 테이블 생성부는,
입력되는 시리얼 프로토콜의 포트 넘버에 상기 이더넷 프로토콜의 가상 IP 주소를 대응시키는 룩업 테이블을 생성하는 것을 특징으로 하는 함정 네트워크 통합용 게이트웨이.The method according to claim 1,
Wherein the look-
And generates a lookup table that associates a virtual IP address of the Ethernet protocol with a port number of an input serial protocol. 제 2항에 있어서,
상기 프로토콜 변환부는,
상기 생성된 룩업 테이블에 근거하여, 상기 입력되는 시리얼 프로토콜의 데이터 필드에 저장된 정보를 상기 이더넷 프로토콜의 페이로드(Payload) 필드에 저장하고, 상기 가상 IP 주소와 우선순위 정보를 상기 이더넷 프로토콜의 기 설정된 헤더 필드에 저장하여, 상기 입력되는 시리얼 프로토콜의 프레임 구조를 상기 이더넷 프로토콜의 프레임 구조로 변환시키는 것을 특징으로 하는 함정 네트워크 통합용 게이트웨이.3. The method of claim 2,
The protocol converter may include:
Storing the information stored in the data field of the input serial protocol in the payload field of the Ethernet protocol based on the generated lookup table and storing the virtual IP address and the priority information in the payload field of the Ethernet protocol, Header field, and converts the frame structure of the input serial protocol into the frame structure of the Ethernet protocol. 제 2항에 있어서,
상기 프로토콜 변환부는,
입력되는 이더넷 프로토콜의 가상 IP 주소에 대응되는 상기 시리얼 프로토콜의 포트 번호가 상기 생성된 룩업 테이블에서 검색되는 것에 근거하여, 상기 입력되는 이더넷 프로토콜의 페이로드(Payload) 필드에 저장된 정보를 상기 시리얼 프로토콜의 데이터 필드에 저장하여, 상기 입력되는 이더넷 프로토콜의 프레임 구조를 상기 시리얼 프로토콜의 프레임 구조로 변환시키는 것을 특징으로 하는 함정 네트워크 통합용 게이트웨이.3. The method of claim 2,
The protocol converter may include:
The information stored in the payload field of the Ethernet protocol being input is retrieved from the serial protocol based on that the port number of the serial protocol corresponding to the virtual IP address of the input Ethernet protocol is found in the generated lookup table, Data field, and converts the frame structure of the input Ethernet protocol into the frame structure of the serial protocol. 제 1항에 있어서,
상기 룩업 테이블 생성부는,
입력되는 CAN 프로토콜의 CAN ID에 상기 이더넷 프로토콜의 가상 IP 주소를 대응시키는 룩업 테이블을 생성하는 것을 특징으로 하는 함정 네트워크 통합용 게이트웨이.The method according to claim 1,
Wherein the look-
And a lookup table that associates the virtual IP address of the Ethernet protocol with the CAN ID of the input CAN protocol is generated. 제 5항에 있어서,
상기 프로토콜 변환부는,
상기 생성된 룩업 테이블에 근거하여, 상기 입력되는 CAN 프로토콜의 데이터 필드에 저장된 정보와 상기 가상 IP 주소를 상기 이더넷 프로토콜의 페이로드(Payload) 필드에 저장하고, 우선순위 정보를 상기 이더넷 프로토콜의 기 설정된 헤더 필드에 저장하여, 상기 입력되는 CAN 프로토콜의 프레임 구조를 상기 이더넷 프로토콜의 프레임 구조로 변환시키는 것을 특징으로 하는 함정 네트워크 통합용 게이트웨이.6. The method of claim 5,
The protocol converter may include:
Storing the information stored in the data field of the input CAN protocol and the virtual IP address in the payload field of the Ethernet protocol based on the generated lookup table and setting the priority information in the payload field of the Ethernet protocol Header field, and converts the frame structure of the input CAN protocol into the frame structure of the Ethernet protocol. 제 5항에 있어서,
상기 프로토콜 변환부는,
입력되는 이더넷 프로토콜의 가상 IP 주소에 대응되는 상기 CAN 프로토콜의 CAN ID가 상기 생성된 룩업 테이블에서 검색되는 것에 근거하여, 상기 입력되는 이더넷 프로토콜의 페이로드(Payload) 필드에 저장된 정보를 상기 CAN 프로토콜의 데이터 필드에 저장하여, 상기 입력되는 이더넷 프로토콜의 프레임 구조를 상기 CAN 프로토콜의 프레임 구조로 변환시키는 것을 특징으로 하는 함정 네트워크 통합용 게이트웨이.6. The method of claim 5,
The protocol converter may include:
The information stored in the payload field of the incoming Ethernet protocol is transmitted to the CAN protocol based on that the CAN ID of the CAN protocol corresponding to the input virtual IP address of the Ethernet protocol is searched in the generated lookup table Data field, and converts the frame structure of the input Ethernet protocol into the frame structure of the CAN protocol.
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