KR102022731B1 - 이더캣 네트워크를 확장하는 방법 및 게이트웨이 - Google Patents

이더캣 네트워크를 확장하는 방법 및 게이트웨이 Download PDF

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Abstract

네트워크를 확장하는 방법 및 게이트웨이가 제공된다. 본 발명의 게이트웨이가 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 방법은 (a) 이더캣 네트워크로부터 제 1 데이터를 수신하고, 상기 수신된 제 1 데이터를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 제 2 데이터로 변환하는 단계 및 (b) 상기 변환된 제 2 데이터를 상기 무선 네트워크로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 (b) 단계는 내부 버퍼(internal buffer)를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킨다.

Description

이더캣 네트워크를 확장하는 방법 및 게이트웨이{METHOD AND GATEWAY FOR EXTENDING ETHERCAT NEWORK}
본 발명은 네트워크를 확장하는 방법 및 게이트웨이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 방법 및 게이트웨이에 관한 것이다.
독일의 Beckoff사에서 개발된 이더캣(EtherCAT)은 이더넷(EtherNet) 기반의 필드버스(fieldbus) 시스템으로서, 국제전기기술위원회(International Electro-technical Commission;IEC) 61158에서 정의하고 있다.
기존의 필드버스는 I/O 레벨까지 확장하기 어려웠고, 각각의 필드버스마다 통신 속도, 물리 계층, 하드웨어가 다르기 때문에 기존 시스템의 확장성과 유지 보수 비용이 요구되는 문제가 있었다.
이를 극복하기 위해 제안된 EtherCAT은 기존의 필드버스와 유사하게 마스터-슬레이브 기반으로 운영되며, EtherNet용 케이블을 그대로 사용하기 때문에 기존 필드버스 보다 쉽고 저렴하게 상위 시스템에서 하위 시스템까지 통합 할 수 있고, 매우 빠른 속도(256 Digital I/O Input : 11uS, 200 Analog I/O(16bit) : 50uS)를 제공할 뿐 아니라 다양한 토폴로지 지원이 가능한 장점이 있다.
그러나, 전술한 바와 같은 EtherCAT 필드버스 기술의 유선 환경에서의 성능은 뛰어나지만, 케이블로 인한 공간 문제 및 장치 제어기의 단순화 곤란 등의 문제가 있어, EtherCAT 네트워크를 무선 네트워크로 확장하기 위한 방안이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 방안을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트웨이가 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 방법은 (a) 이더캣 네트워크로부터 제 1 데이터를 수신하고, 상기 수신된 제 1 데이터를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 제 2 데이터로 변환하는 단계 및 (b) 상기 변환된 제 2 데이터를 상기 무선 네트워크로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 (b) 단계는 내부 버퍼(internal buffer)를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킨다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 (a) 단계는 상기 제 1 데이터를 단편화하여 상기 제 2 데이터로 변환한다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 네트워크 확장 방법은 (c) 상기 무선 네트워크로부터 제 2 데이터를 수신하고, 상기 수신된 제 2 데이터를 프로토콜 변환을 통해 이더캣 네트워크에 적합한 제 1 데이터로 변환하는 단계 및 (d) 상기 변환된 제 1 데이터를 상기 이더캣 네트워크로 전송하는 단계를 더 포함하되, 상기 (d) 단계는 상기 내부 버퍼를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킨다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 게이트웨이는, 이더캣 네트워크로부터 수신된 제 1 데이터를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 제 2 데이터로 변환하는 프로토콜 변환부 및 상기 변환된 제 2 데이터를 상기 무선 네트워크로 전송하는 데이터 전송부를 포함하되, 상기 데이터 전송부는 내부 버퍼(internal buffer)를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킨다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 프로토콜 변환부는 상기 제 1 데이터를 단편화하여 상기 제 2 데이터로 변환환다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 프로토콜 변환부는 상기 무선 네트워크로부터 수신된 제 2 데이터를 프로토콜 변환을 통해 이더캣 네트워크에 적합한 제 1 데이터로 변환하고, 상기 데이터 전송부는 상기 변환된 제 1 데이터를 상기 이더캣 네트워크로 전송한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장할 수 있다.
또한, EtherCAT 필드버스 기술의 유선 환경에서의 문제점, 즉, 케이블로 인한 공간 문제 및 장치 제어기의 단순화 곤란 등의 문제를 해소할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣 네트워크 확장 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣 네트워크 확장 프로토콜 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 게이트웨이의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣 네트워크 확장 과정을 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣 네트워크 확장 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 게이트웨이(100, 200)는 기존의 유선 필드버스 네트워크에 추가되어 유·무선 네트워크로 확장될 수 있다.
본 발명의 게이트웨이(100, 200) 도 1에 도시된 바와 같이 커플링 기기로 작동될 수 있으며, 서로 다른 OSI계층을 사용하는 유·무선 네트워크를 연결할 수 있다.
여기서, 이더캣 네트워크는 IEEE 802.3 방식을 사용하며, 무선 네트워크는 IEEE 802.15.4 방식을 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣 네트워크 확장 프로토콜 흐름도이다.
이더캣 네트워크는 마스터와 슬레이브로 구성될 수 있으며, 본 발명의 게이트웨이(100, 200)는 이더캣 네트워크의 슬레이브 간 또는 마스터와 슬레이브 간의 무선 확장을 위해, 이더캣 네트워크의 프로토콜을 무선 네트워크의 프로토콜로 변환하거나, 무선 네트워크의 프로토콜을 이더캣 네트워크의 프로토콜로 변환할 수 있다.
즉, 게이트웨이(100, 200)는 이더캣 네트워크의 데이터 링크 계층으로부터 전송되는 데이터를 알맞게 변환하여 애플리케이션 계층으로 전송하는 역할과, 프로토콜 변환을 통해 애플리케이션 계층으로부터 전송되는 데이터를 각 네트워크에 적합하게 변환하여 데이터 링크 계층으로 전송하는 역할을 수행함으로써, 네트워크에서 커플링 디바이스의 위치와 역할을 수행할 수 있다.
이때, 게이트웨이(100, 200)는 이더캣 네트워크의 데이터를 단편화하여 서로 다른 네트워크의 데이터 프레임 사이즈로 인한 문제를 해소할 수 있으며, 내부 버퍼를 이용하여 이더캣 네트워크의 전송 방식인 IEEE 802.3과 무선 네트워크의 전송 방식인 IEEE 802.15.4의 통신 속도 차이를 극복할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 게이트웨이의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 게이트웨이(100)는 제 1 프로토콜 변환부(110), 제 1 내부 버퍼(120) 및 제 1 데이터 전송부(130)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 설명하면, 제 1 프로토콜 변환부(110)는 이더캣 네트워크로부터 수신된 데이터(이하, '제 1 데이터'라 칭함)를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 데이터(이하, '제 2 데이터'라 칭함)로 변환할 수 있다.
이때, 제 1 프로토콜 변환부(110)는 이더캣 네트워크의 데이터를 단편화하여 서로 다른 네트워크의 데이터 프레임 사이즈로 인한 문제를 해소할 수 있다.
한편, 제 1 내부 버퍼(120)는 상기 제 1 데이터 또는 제 2 데이터를 일시적으로 저장함으로써, 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시키는 역할을 할 수 있다.
한편, 제 1 데이터 전송부(130)는 제 1 프로토콜 변환부(110)에서 변환된 제 2 데이터를 무선 네트워크로 전송할 수 있으며, 이때, 제 1 내부 버퍼(120)를 이용하여 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 2 게이트웨이(200)는 제 2 프로토콜 변환부(210), 내부 버퍼(220) 및 제 2 데이터 전송부(230)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 설명하면, 제 2 프로토콜 변환부(210)는 무선 네트워크로부터 수신된 제 2 데이터를 이더캣 네트워크에 적합한 제 1 데이터로 변환할 수 있다.
이때, 제 2 프로토콜 변환부(210)는 무선 네트워크의 데이터를 단편화하여 서로 다른 네트워크의 데이터 프레임 사이즈로 인한 문제를 해소할 수 있다.
한편, 제 2 내부 버퍼(220)는 상기 제 1 데이터 또는 제 2 데이터를 일시적으로 저장함으로써, 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시키는 역할을 할 수 있다.
한편, 제 2 데이터 전송부(230)는 제 2 프로토콜 변환부(210)에서 변환된 제 1 데이터를 무선 네트워크로 전송할 수 있으며, 이때, 제 2 내부 버퍼(220)를 이용하여 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킬 수 있다.
참고로 설명의 편의 상, 본 발명의 게이트웨이(100, 200)가 제 1 게이트 웨이(100)와 제 2 게이트웨이(200)를 포함하고, 제 1 게이트웨이(100)는 제 1 데이터를 제 2 데이터로 변환하여 무선 네트워크로 전송하며, 제 2 게이트웨이(200)는 제 2 데이터를 제 1 데이터로 변환하여 이더캣 네트워크로 전송함으로써, 제 1 게이트 웨이(100)와 제 2 게이트웨이(200)가 네트워크에서 커플링 디바이스의 위치와 역할을 각각 수행하는 것으로 설명하였다.
그러나 이는 하나의 실시예일 뿐이며, 제 1 게이트 웨이(100)와 제 2 게이트웨이(200)의 동작을 모두 수행할 수 있는 게이트웨이(300)가 네트워크에서 커플링 디바이스의 위치와 역할을 수행할 수도 있다.
즉, 본 발명의 게이트웨이(300)는 프로토콜 변환부(310), 내부 버퍼(320) 및 데이터 전송부(330)를 포함할 수 있으며, 프로토콜 변환부(310)는 상기 제 1 프로토콜 변환부(110) 및 제 2 프로토콜 변환부(120)의 동작을, 데이터 전송부(330)는 상기 제 1 데이터 전송부(130) 및 제 2 데이터 전송부(230)의 동작을 모두 수행함으로써, 복수의 게이트웨이(300)가 네트워크에서 커플링 디바이스의 위치와 역할을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣 네트워크 확장 과정을 도시한 흐름도이다.
참고로, 도 3의 게이트웨이(300)가 도 4의 과정을 수행하는 경우를 설명하도록 한다.
게이트웨이(300)는 이더캣 네트워크로부터 제 1 데이터를 수신한다(S401).
S401 후, 게이트웨이(300)는 수신된 제 1 데이터를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 제 2 데이터로 변환한다(S402).
이때, 게이트웨이(300)는 제 1 데이터를 단편화하여 서로 다른 네트워크의 데이터 프레임 사이즈로 인한 문제를 해소할 수 있다.
S402 후, 게이트웨이(300)는 변환된 제 2 데이터를 무선 네트워크로 전송한다(S403).
이때, 게이트웨이(300)는 내부 버퍼(internal buffer)를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 200, 300 : 게이트웨이
110, 210, 310 : 프로토콜 변환부
120, 220, 320 : 내부 버퍼
130, 230, 330 : 데이터 전송부

Claims (6)

  1. 게이트웨이가 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 방법에 있어서,
    (a) 이더캣 네트워크로부터 제 1 데이터를 수신하고, 상기 수신된 제 1 데이터를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 제 2 데이터로 변환하는 단계; 및
    (b) 상기 변환된 제 2 데이터를 상기 무선 네트워크로 전송하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 (b) 단계는 내부 버퍼(internal buffer)를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시키며,
    상기 이더캣 네트워크는 마스터 및 슬레이브로 구성되며,
    상기 게이트웨이는 이더캣 네트워크의 슬레이브간 또는 마스터와 슬레이브간 무선 확장을 위해 배치되는 제1 게이트웨이 및 제2 게이트웨이를 포함하고,
    상기 제1 게이트웨이는 상기 이더캣 네트워크와 상기 무선 네트워크의 데이터 프레임 사이즈가 다른 점을 고려하여 상기 제1 데이터를 단편화하여 상기 제2 데이터로 변환하고, 상기 변환된 제2 데이터를 무선으로 상기 제2 게이트웨이로 전송하고,
    상기 제1 게이트웨이는 상기 제2 게이트웨이로부터 무선으로 제 2 데이터를 수신하고, 상기 수신된 제2 데이터를 프로토콜 변환을 통해 상기 이더캣 네트워크에 적합한 제1 데이터로 변환하며, 상기 변환된 제1 데이터를 상기 이더캣 네트워크로 전송하는 이더캣 네트워크 확장 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 게이트웨이에 있어서,
    이더캣 네트워크로부터 수신된 제1 데이터를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 제2 데이터로 변환하는 프로토콜 변환부; 및
    상기 변환된 제2 데이터를 상기 무선 네트워크로 전송하는 데이터 전송부;
    를 포함하되, 상기 데이터 전송부는 내부 버퍼(internal buffer)를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시키며,
    상기 이더캣 네트워크는 마스터 및 슬레이브로 구성되며,
    상기 게이트웨이는 이더캣 네트워크의 슬레이브간 또는 마스터와 슬레이브간 무선 확장을 위해 배치되는 제1 게이트웨이이고,
    상기 제1 게이트웨이는 상기 이더캣 네트워크와 상기 무선 네트워크의 데이터 프레임 사이즈가 다른 점을 고려하여 상기 제1 데이터를 단편화하여 상기 제2 데이터로 변환하고, 상기 변환된 제2 데이터를 무선으로 제2 게이트웨이로 전송하고,
    상기 제1 게이트웨이는 상기 제2 게이트웨이로부터 무선으로 수신된 제 2 데이터를 프로토콜 변환을 통해 상기 이더캣 네트워크에 적합한 제1 데이터로 변환하며, 상기 데이터 전송부는 상기 변환된 제1 데이터를 상기 이더캣 네트워크로 전송하는 게이트웨이.
  5. 삭제
  6. 삭제
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