KR19990073108A - 유휴전화회선을이용한소규모네트워크구성방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 댁내 또는 소규모 사무실에서 이미 구축되어 있는 유휴의 전화회선을 이용하여 여러대의 컴퓨터와 프린터 그리고 기타 네트워크 장비를 연결하는 중저속 네트워크를 반이중방식의 2선식 버스형 네트워크으로 구축할 수 있도록 한 것으로, 이미 댁내나 소규모 사무실에는 기존의 전화 사용을 위한 한쌍의 2선 회선과 전화증설을 위한 한쌍의 2선 회선이 구축되어 있는 상황이다. 본 발명은 이러한 한쌍의 유휴 전화회선을 이용하여 네트워크를 구성하는 방법과, 이 전화회선과 연결할 수 있도록 하는 물리적 수단과, 이 전화회선에 중저속으로 데이터를 반이중방식으로 송신과 수신을 할 수 있는 RS485 통신부 블록과, 2선식 버스형 네트워크에 적합하도록 구성되는 통신수단을 제공하는 LAN 기능부 블록과, 컴퓨터 또는 프린터 그리고 기타 네트워크 장비와 연결시켜주는 PC 인터페이스 통신부 블록을 구비 시킴으로써 댁내 혹은 소규모 사무실에 대한 네트워크 환경을 제공할 수 있다.

Description

유휴 전화회선을 이용한 소규모 네트워크 구성 방법 및 장치
본 발명은 댁내나 소규모 사무실에서 유휴의 전화회선을 이용하여 중저속 네트워크를 구성할 수 있도록 하는 네트워크 망의 구성 방법과 네트워크 장치에 관한 것이다.
21 세기 정보화 시대는 사무실 규모에서의 네트워크 통신 외에도 일반 가정에서의 상호 네트워킹이 필요로 하게 된다. 일반 사무실의 경우 랜(LAN, Local Area Network)을 통한 컴퓨터 자원의 공유와 상호 통신이 가능하다. 최근 들어 일반 가정에서도 컴퓨터의 보급의 증대로 2 대 이상의 컴퓨터를 갖는 가정이 증가하고 있으며 아울러 Home Office의 형태의 사무실도 급증하고 있다.
기존의 랜(LAN)은 Ethernet LAN, Token ring, FDDI등의 방식을 이용하여 10Mbps이상의 속도의 데이터를 전송할 수 있다. 그러나 이들 랜(LAN) 통신은 전송매체를 동축 케이블을 사용하거나 4 선식의 매체를 사용하므로 일반가정에서 별도의 배선 없이는 설치가 용이하지 못하여 옥내 배선 형태로는 적합하지 못하다.
한편 현재 보급되어 있는 컴퓨터의 경우 외부와의 통신을 위한 방법으로 시리얼 통신을 위한 RS232 나 프린터 포트등에 활용할 수 있는 패러럴 포트 등이 사용되어 왔다. 최근 들어 이를 고속화할 수 있는 방법으로 USB 방식을 이용한 인터페이스가 상품화 되고 있으며, IEEE1394와 같은 고속의 인터페이스가 논의되고 있다. 그러나 이들 통신 방식은 모두 상호 네트워킹에 적합하지 못하다.
따라서 기존의 가정 옥내나 소규모 사무실의 배선을 고려한 2선의 구리선을 통한 네트워킹의 필요성이 대두되고 있으나 기존의 네트워크 기술로 해결하기는 적합하지 못하다. 일반 가정의 댁내나 소규모 사무실의 경우 전화회선이 2 쌍의 4 선으로 구성되어 있으며, 이중 한쌍의 2 선은 전화 사용이 필수적이므로 이 한쌍의 2 선을 기존의 전화사용을 위한 회선으로 사용하고, 다른 한쌍의 2 선을 이용하여 컴퓨터나 프린터 그리고 기타 네트웍크 장치를 상호 연결할 수 있도록 전화회선를 이용한 소규모 네트워크 구성 방법 및 장치의 개발이 필요하다.
본 발명은 댁내 또는 소규모 사무실에서 네트워크를 구성하기 위하여 새로운 케이블 배선과 케이블링을 하지 않고 이미 구축되어 있는 유휴의 전화회선을 이용하여 여러대의 컴퓨터와 프린터 그리고 기타 네트워크 장비를 연결하는 중저속 네트워크를 반이중방식의 2 선식 버스형 네트워크으로 구축할 수 있도록 한다.
이러한 본 발명은 유휴의 전화회선을 이용하여 반이중방식의 2 선식 버스형 네트워크의 통신방식(프로토콜)과, 2 선식 버스형 네트워크에서의 송신 또는 수신되는 데이터 프레임 구성 방법과, 컴퓨터 또는 프린터 그리고 기타 네트워크 장치와 연결되어 송신과 수신을 하는 PC 인터페이스 통신부 블록과, 2 선식 버스형 네트워크를 구성하고 제어하는 LAN 기능부 블록과, 2 선식 버스형 네트워크의 전화회선과 연결되는 물리적 수단과, 전화회선에 중저속으로 데이터를 송신과 수신을 할 수 있는 RS485 통신부 블록을 구비 시킴으로서 이루어진다.
도 1 은 기존 랜(LAN)의 통신 선로 구성을 나타낸 구조도
도 2 은 기존 랜(LAN)의 케이블과 컨넥터을 나타낸 구조도
도 3 은 본 발명에 사용되는 유휴 전화회선을 이용한 네트워크의 구조도
도 4 은 본 발명 장치인 2 선식 전화회선을 이용하여 네트워크 구성을 하기 위한 기능 블록도
도 5 은 본 발명 장치의 PC 인터페이스 통신부 실시 예의 기능 블록도
도 6 은 본 발명 장치의 RS485 인터페이스 기능부 실시 예의 기능 블록도
도 7 은 본 발명 장치의 LAN 기능부 실시 예의 기능 블록도
도 8 은 본 발명의 네트워크에서의 프레임의 구조도
도 9 은 본 발명의 네트워크에서의 네트워크 통신 과정도
도 1 0 은 본 발명의 네트워크에서의 마스터에 의한 슬레이브의 등록 및 삭제 통신과정도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
3-1 : 전화콘센트
3-2 : 전화로 사용되는 한쌍의 2 선식 전화회선
3-3 : 유휴의 한쌍의 2 선식 전화회선
8-2 : Destination Address (DA, 목적지 주소)
8-3 : Source Address (SA, 송신측 주소)
8-6 : Frame Check Sequence (FCS)
본 발명에서는 일반 컴퓨터나 노트북 특히 컴퓨터를 이용하는 사용자를 위하여 컴퓨터와 접속하는 수단 (예를들어 컴퓨터에서 가장 일반적으로 제공하는 RS232 통신포트)에 접속되어 가정 내 또는 소규모 사무실에서 이미 배선된 유휴의 전화회선인 한쌍의 2 선을 이용하여 네트워크을 실현할 수 있는 반이중방식의 2 선식 버스형 랜(LAN)구성의 방식과 기존의 시리얼 포트, 페러럴 포트, USB 또는 IEEE1394와 같은 컴퓨터의 외장형 인터페이스 포트나 컴퓨터 내부의 슬롯(ISA, PCI)에 의한 인터페이스 포트를 이용하여 데이터를 송수신하는 네트워크 장치에 관한 것이다.
이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
기존의 네트웍 구성은 일반적으로 [도 1]과 같이 버스형(1-1), 스타형(1-2), 링형(1-3)등으로 구성되어 지고 있다. 이러한 구성에서는 통신 미디어로 동축 케이블 또는 UTP을 이용하고 있다. 그러나 [도 2]와 같은 동축게이블(2-1)을 사용하는 경우 상기한 바와 같이 댁내 배선으로 적용하기는 쉽지 않으며, 최근 들어 유지보수와 케이블링(2-2)이 문제시 되어 사무실에서도 잘 사용되지 않고 있다. 대신 4 선식을 이용하여 2 선을 송신용으로, 다른 2 선을 수신용으로 사용하고 있는 UTP 케이블(2-3)을 이용한 통신 방식이 많이 사용되고 있지만 이 또한 기존의 댁내나 소규모 사무실에서 이용하기에는 새롭게 다시 배선해야하고 케이블링(2-4)의 문제점으로 인하여 적합하지 않다.
따라서 본 발명은 이러한 문제점 즉, 새로운 케이블의 배선문제를 기존의 댁내나 소규모 사무실에 구성된 유휴의 전화회선을 이용하여 해결하고 케이블링 문제를 컴퓨터에서 일반적으로 지원되는 외부의 인터페이스 포트(RS-232, USB, IEEE1394 등)나 내부의 슬롯(ISA, PCI)을 이용한 인터페이스 포트를 통하여 해결 할 수 있다.
일반적으로 가까운 거리 내에서는 전송 방식을 2 개의 신호를 차동 신호를 사용함으로써, 전송능력을 개선하고 잡음 등의 외부 간섭 요인에 면역성이 강한 전송 기술로서 공장등의 잡음이 많은 경우에 사용되고 있다.
본 발명에서도 이와 같은 차동 신호를 이용한 전송 기술을 활용하고, 송수신을 반이중방식(half duplex)방식을 이용하여 동일한 전송 매체에 송수신을 시간적으로 분리하여 전송하는 중저속 LAN(약 500kbps - 10Mbps 속도)을 구성할 수 있다.
[도 3]은 본 발명으로 이루어질 수 있는 유휴의 전화회선을 이용한 소규모 네트워크의 구성도이다. 2 쌍의 4 선으로 구성된 댁내 또는 소규모 사무실의 전화회선(콘센트)(3-1)에서 한쌍의 2 선은 기존의 전화(3-4)를 사용하는 전화회선(3-2)으로 사용하고 여분의 한쌍의 2 선의 전화회선(3-3)을 이용하여 소규모 중저속 네트워크을 구성하여 컴퓨터(3-6)나 프린터(3-5) 기타 네트워크 장치들을 본 발명 장치로 연결할 수 있다.
[도 4]은 전술한 내용을 이용하여 한쌍의 2 선의 전화선(4-1)을 이용한 LAN을 구성을 가능게 해주는 본 발명 장치의 기능 블록도를 도시한 것이다. [도 4]에서 기능블록은 3 부분으로 구성될 수 있는 데, 즉 PC 인터페이스 통신부(4-4)블록과, 유휴전화 회선인 2 선에 물리적으로 접속되는 RS-485 통신부(4-2) 블록과, 실제로 네트워크을 관할하여 네트워크 망을 구성 할 수 있는 LAN 기능부(4-3) 블록으로 구성되며 본 발명 장치는 이미 위에서 전술한 컴퓨터의 외부 포트 또는 내부의 슬롯인 컴퓨터 인터페이스부(4-5)와 접속하게 된다.
다음은 각각의 기능부에 대한 보다 상세한 설명과 실시 예를 보여준다.
[도 5]은 PC 인터페이스 통신부 블록의 실시 예로서 RS-232 통신을 이용한 시리얼 통신의 기능 구성도이다. 이러한 PC 인터페이스 통신부는 [도 5]와 같은 RS-232를 사용할 수도 있으며 그외 USB 나 IEEE1394 등과 같은 외부 인터페이스 포트나 내부의 슬롯(ISA, PCI)을 이용하는 인터페이스 포트 등을 사용할 수 있다. 여기서는 RS232 통신 방식을 이용한 실시 예를 보여준다.
[도 5]에서 PC 인터페이스 (5-6)로부터 수신되는 데이터는 UART 프레임이라고 하는 일정 형태의 프레임으로 수신 된다. 시리얼 통신은 비동기식 전송 방식을 사용함으로 데이터 신호 및 제어 신호만 사용될 뿐 이와 별도의 클럭 신호를 동반하여 전송하지 않는다. 따라서 수신되는 데이터로부터 신호와 클럭 신호를 복원할 수 있어야 하는데, 이때 클럭의 속도를 찾아 낼 수 있어야 한다. 즉 PC 인터페이스 통신부에서는 컴퓨터로부터 수신되는 데이터를 이용하여 자동적으로 전송되는 클럭의 속도를 내부 디지털 PLL(5-5)을 이용하여 원래의 신호로 추출할 수 있는 기능을 갖는다. 다만 처음 송신시 몇 개의 프레임이 이 속도를 추출하기 위하여 필요하다. 그러나 이는 실제 운용상에서 사용자가 알지 못하는 상태에서 초기화 과정에서 이루어 지도록 된다. 수신된 데이터는 디지털PLL(5-5)에 의해 추출된 클럭의 속도에 의하여 내부 분주 클럭에 의하여 동작한다.
PC 인터페이스 통신부(5-6)로부터 수신된 데이터는 라인드라이버(5-4)를 통하여 일반적인 TTL 레벨의 신호로 바뀌고 다시 데이터 직렬/병렬 변환기(5-3)를 통하여 병렬화 되어 UART 송수신부(5-2)를 거쳐 임시적으로 LAN기능부에 있는 메모리에 저장되며, LAN 기능부(5-1)에서는 이 저장된 정보를 LAN프로토콜에 의하여 자신이 송신할 수 있는 선로에 대한 엑세스 권한을 가질 때 RS485 통신부(4-2)를 통하여 전화회선에 데이터를 전송한다.
LAN 기능부(5-1)로부터 수신된 데이터는 UART 송수신부(5-2)에서 UART 프레임으로 만들어져 데이터 직렬/병렬 변환기(5-3)를 통하여 직렬화되어 라인드라이버(5-4)를 거쳐 PC 인터페이스(5-6)로 송신 된다.
[도 6]은 RS-485 인터페이스 통신부에 대한 기능도를 도시한 것이다.
[도 6]와 같이 RS-485 인터페이스 통신부는 2 선의 전화선(6-1)과 접속을 위한 물리적 인터페이스(6-2)와 차동신호를 만들어 주는 차동증폭기(6-3) 및 차동 증폭기에 송수신시 신호의 전압을 변화시켜주는 라인 드라이버(6-4)와 송신 클럭을 추출해내는 디지털PLL(6-5)로 구성된다. 수신되는 데이터 열로부터 디지털PLL(6-5)은 송신클럭을 추출하여 LAN 기능부로 클럭을 제공하게 된다. 수신되는 데이터열은 LAN 기능부로 전달된다. RS-485 통신부는 LAN 기능부(6-6)와 접속하여 비트열의 데이터 프레임을 받아 네트워크에 송신하게 된다.
[도 7]은 LAN 기능부를 도시한 것이다. [도 7]에서 PC 인터페이스 통신부(7-8)로터 수신된 데이터는 LAN 기능부로 전송되면서 임시 메모리(7-7)에 저장되었다가 전송되는데 이를 위하여 SRAM 또는 DRAM, FIFO 등의 메모리를 사용할 수 있으며, 이 메모리는 메모리 제어기(7-4)에 의해서 제어된다. 이 메모리(7-7)는 버퍼 구조로 관리되며 메모리를 몇 개의 버퍼 설명자에 의하여 정의되는 형태로 저장된다. 메모리는 몇 개의 버퍼 형태로 관리되며, 이 버퍼는 버퍼 관리 기능을 갖는 메모리 제어기(7-4)에서 포인터로 관리한다. 프레임이 정상적으로 수신되면 버퍼 설명자에 이를 기록하여 두고 포인터를 증가 시킨다. LAN 프레임 제어기(7-3)에서는 실제로 메모리에 저장된 데이터를 프레임으로 구성하여 데이터 병렬/직렬 변환기(7-2)를 통하여 직렬화 시켜 RS-485 통신부(7-1)로 전송한다. 또한 RS-485 통신부(7-1)로부터 수신된 데이터는 메모리(7-7)에 저장되고 메모리 제어기(7-4)에 의해 PC 인터페이스 통신부(7-8)로 전송되어 진다. RS-485 통신부(7-1)로부터 수신된 데이터는 데이터 병렬/직렬 변화기(7-2)를 통하여 병렬화되어 LAN 프레임 제어기(7-3)를 통하여 프레임이 해석되어 메모리(7-7)에 저장되며 메모리 제어기(7-4)는 PC 인터페이스 통신부(7-8)로 이 데이타를 전송하게 된다. 클럭 속도 제어기(7-5)은 네트워크의 전송속도를 제어한다. 마스터 제어기(7-6)는 현재의 본 발명 장치가 마스터 기능을 수행 할 것인지를 결정하게 된다.
다수의 컴퓨터(PC)와 네트워크 장치에 의한 데이터의 전송은 멀티 접속이 가능하도록 하여야 한다. 이렇게 멀티 포트의 접속을 실현하는 방식으로 기존의 랜(LAN)에서 사용하는 기술로서 CSMA/CD 방식과 Token Ring 방식과 가장 보편적인 방법으로 마스터 스테이션에서 폴링(polling)하는 방법을 고려할 수 있다.
본 발명에서는 반이중방식의 전송 특성을 고려하여 동시에 여러 스테이션들이 미디어에 액세스하는 경우를 방지하기 위하여 마스터측으로부터 버스 액세스 권리를 양도 받은 경우에 반전송 할 수 있도록 하는 폴링(polling)방식을 사용한다. 이때 사용하는 프레임의 형태는 [도 8]와 같다.
이 프레임은 송수신측의 송수신 속도를 일치시키고 동기클럭을 복원하기 위한 비트 동기열과 유효한 프레임의 시작을 알리는 프레임 동기 신호로 구성되는 동기패턴(8-1)의 8 바이트 데이터로 시작된다. 또한 이 프레임의 수신지 주소의 정보를 갖는 DA(8-2) 와 프레임의 송신지 주소를 알리는 SA(8-3)가 각각 1 바이트식 구성되어 진다. 또한 프레임의 종류 및 네트워크 제어를 위한 1 바이트 크기의 제어(8-4)영역과 최대 2048 바이트의 정보를 포함하는 정보영역(8-5)과 프레임 오류등의 검사를 위한 FCS(8-6)가 2 바이트로 구성되어 진다. 이 FCS는 CRC16를 사용되어 구현된다.
본 발명으로 이루어지는 네트워크에서 효율적으로 연결되어 사용할 수 있는 스테이션 수는 32 개 정도이지만 프레임의 어드레스정보가 1 바이트이므로 256 개의 스테이션 연결이 가능하다. 이때 스테이션 어드레스가 0 인 스테이션는 마스터로 지정되며 다른 스테이션은 나머지 255 개의 어드레스중 각각은 고유의 단일 어드레스만 사용이 허용된다.
[도 9]은 스테이션 어드레스 0 로 지정된 마스터(9-1)와 여러 슬레이브(9-2)간의 통신 방식을 보여주고 있다. 마스터(9-1)는 등록되어 있는 슬레이브들을 차례로 폴링(polling)하여 슬레이브가 보낼 프레임이 있는지를 조사한다. 슬레이브(9-2)는 이 폴링에 대한 응답을 하게된다. 일정 시간 응답이 없는 슬레이브는 등록을 취소하여 일정시간동안 폴링을 하지 않는다. 폴링을 받은 슬레이브만이 데이터 프레임을 전송할 수 있다.
우선 마스터(9-1)는 슬레이브(9-2)들을 순차적으로 폴링(9-3)한다. 폴링된 슬레이브는 현재 전송할 프레임이 있는지 없는지를 보고 한다. 전송할 프레임이 있을 경우 프레임 크기 정보와 함께 데이터를 모든 스테이션에 전송(9-4)한다. 전송되는 프레임속의 길이 정보(9-4)에 의해 마스터는 슬레이브의 전송 시간을 알아내고 시간이 지난후에 마스터는 다음 슬레이브를 폴링(9-5)하게 된다. 또한 폴링받은 슬레이브가 전송할 프레임이 없다는 응답(9-6)을 할 경우 마스터는 곧 바로 다음 슬레이브를 폴링(9-7)하면 된다. 만약 폴링받은 슬레이브가 일정 시간동안 응답(9-8)을 하지 않을 경우 마스터는 일정시간동안 이 슬레이브를 삭제하고 일정시간동안 폴링하지 않는다. 다시 마스터는 다음 슬레이브를 폴링(9-9)한다.
[도 10]는 마스터(10-1)가 슬레이브(10-2)를 등록 및 삭제시키는 것을 보여주고 있다. 일정시간마다 마스터는 슬레이브을 순차적으로 폴링(polling)하여 슬레이브를 찾게된다. 폴링을 받고 일정시간 동안 응답이 없는 슬레이브는 등록을 취소 하게 되며 응답이 있는 슬레이브는 다시 마스터에 의해 등록된다. 이렇게 함으로서 유연하게 슬레이브를 등록 및 삭제 시킴으로서 네트웍의 트레픽을 줄일 수 있다. 이러한 슬레이브의 등록 및 삭제는 주기적으로 이루어 진다.
[도 10]과 같이 주기적으로 마스터(10-1)은 슬레이브(10-2)들의 상태를 확인하기 위해 순차적으로 슬레이브들을 폴링(10-3)을 하게된다. 폴링을 받은 슬레이브은 상태보고(10-4)를 하게 되고 마스터는 상태 보고를 받은 슬레이브을 등록 한 후 다음 슬레이브를 폴링(10-5)하게 된다. 폴링된 다음 슬레이브의 상태 보고(10-6)가 이루어지면 이 슬레이브을 등록 후 다음 슬레이브를 폴링(10-7)한다. 슬레이브을 폴링한 후 응답이 없으면 (10-8) 이 슬레이브의 등록을 삭제(10-9)한다. 모든 슬레이브의 상태 점검이 끝나면 마스터는 네트워크 동작을 위한 폴링(10-9)을 시작하게 된다.
이상과 같이 본 발명은 댁내나 소규모 사무실과 같은 곳에서 기존에 이미 구축되어 있는 유휴의 전화회선인 한쌍의 2 선을 가지고 추가의 배선이나 케이블링 등의 작업이 필요하지 않으면서 사용자가 간편하게 중저속 네트웍을 효율적으로 구성할 수 있는 효과적인 발명인 것이다.

Claims (6)

  1. 댁내나 소규모 사무실에서의 유휴의 전화회선을 이용한 2 선식 버스형 네트워크 구성 방법
  2. 제 1 항에서, 2 선식 버스형 네트워크에서 사용되는 데이터 프레임의 구성 방식
  3. 유휴 전화회선을 이용하는 2 선식 버스형 네트워크에 연결되는 RS485 통신부 블록과, LAN 기능부 블록과, PC 인터페이스 통신부 블록을 구비시켜 된 것을 특징으로하는 네트워크 어덥터 장치
  4. 제 3 항에서 PC 인터페이스 통신부는 컴퓨터의 외부 인터페이스 포트(RS232, 페러럴포트, USB, IEEE1394 등)나 내부 슬롯(ISA, PCI등)을 이용하는 인터페이스 포트와 연결이 구성되는 네트워크 어덥터 장치
  5. 제 3 항에서 LAN 기능부는 메모리와 메모리제어기, 마스터제어기, 클럭 속도 제어기, LAN 프레임 제어기, 데이터 병렬/직렬 변환기를 갖도록 구성되는 네트워크 어덥터 장치
  6. 2 선식 버스형 네트워크을 제어하는 방법으로서 폴링을 사용하고 데이터 프레임속의 비트열을 이용하여 송수신 클럭을 복원하는 마스터와 슬레이브간의 통신 절차(프로토콜)와 슬레이브 등록 및 삭제 절차(프로토콜)
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