KR20000019373A

KR20000019373A - 동기 직렬 통신 시스템에서 데이타 변환장치

Info

Publication number: KR20000019373A
Application number: KR1019980037426A
Authority: KR
Inventors: 정재훈; 정연수; 정영조
Original assignee: 김광택; 주식회사 퓨쳐시스템
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2000-04-06
Also published as: KR100293865B1

Abstract

본 발명은 데이타 통신 시스템에 있어서, DTE (Data Terminal Equipment)와 DCE (Data Circuit-terminating Equipment 또는 Data Communication Equipment) 사이에 설치되어 데이타를 변환 및 복원하는 데이타 변환 장치에 관한 것으로, 특히 동기 직렬 통신을 할 때 데이타 변환 장치에 입출력 되는 데이타의 흐름이 끊어지지 않고 원활하게 데이타가 전송될 수 있도록 하기 위한 데이타 변환 장치에 관한 것이다.

본 발명의 제1특징은 데이타를 처리할 수 있는 데이타 프로세서를 가지고 있으며, 데이타를 송신할 때에는 전송할 데이타를 데이타 링크 계층의 연산을 먼저 수행하여 데이타 프레임을 구성한 후 데이타 변환을 나중에 수행하여 데이타를 전송하고, 데이타를 수신할 때는 수신되는 데이타를 받아서 먼저 복원한 후 데이타 링크 계층 연산을 통해 데이타 프레임 구성을 나중에 수행하는 것을 특징으로 하는 데이타 변환 장치이고,

제2특징은 데이타 변환을 수행하지 않을 때에는 데이타 경로를 제어하여 데이타가 데이타 변환기 및 데이타 복원기를 통하지 않고 송수신될 수 있도록 하며 타종의 데이타 변환기와 호환성을 가질 수 있도록 데이타 변환기처럼 동작하도록 선택할 수 있는 구조를 특징으로 하는 데이타 변환 장치이다

Description

동기 직렬 통신 시스템에서 데이타 변환 장치

일반적으로 데이타 통신 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 터미널에 해당하는 DTE, 모뎀에 해당하는 DCE, 및 데이타 통신 링크로 이루어진다. 이와 같이 이루어진 데이타 통신 시스템에서 DTE간에 전송되는 데이타를 특정한 목적을 위해 자동으로 변환 및 복원하여 송수신하기 위해서는 데이타 변환 장치를 설치하게 된다. DTE에서 발생된 데이타를 다른 DTE에 전송하는 경우, 송신측 DTE에서 발생된 데이타는 데이타 변환 장치를 통해서 변환되고 DCE에서 변조된 후 데이타 통신 링크를 통해 원하는 수신측DTE의 DCE로 전송된다. 수신측 DCE에서는 데이타 통신 링크를 통해 전송된 데이타를 복조하고 데이타 변환 장치에서는 DCE에서 복조 된 데이타를 복원한 후, 복원된 데이타는 수신측 DTE로 전송되게 된다.

일반적으로 데이타 변환 장치는 도 2에 도시한 바와 같은 내부 구조를 갖는다. 물리계층 처리기는 데이타 변환 장치의 외부에서 사용하는 신호와 장치 내부에서 사용하는 신호 상호간에 전기적, 기계적, 기능적 변환을 해 주는 처리 장치이다. 데이타 링크 제어기는 전송되는 데이타가 일정한 형식을 가지고 전송되면서 동기, 에러제어, 흐름제어 등을 통하여 신뢰성이 있는 데이타 전송이 이루어질 수 있도록 하기 위한 데이타 링크 계층 처리 장치이다. 데이타 프로세서는 수신 데이타 링크 제어기로부터 입력되는 데이타를 받아서 데이타 변환기를 통하여 데이타를 변환한 후 송신 데이타 링크 제어기를 통하여 데이타를 송신하는 주 프로세서의 역할을 한다.

이와 같은 데이타 변환 장치의 동작을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 물리계층 처리기를 통하여 외부로부터 입력되는 데이타 신호는 수신용 데이타 링크 제어기로 입력되어 데이타 프레임의 형식을 갖추게 된다. 데이타 링크 제어기는 입력되는 데이타를 해독하여 데이터 프레임의 각 필드를 복원하고 이 중 데이타 변환장치 내에서 처리할 순수한 데이타를 데이타 프로세서로 전달한다. 데이타 처리기는 이 데이타를 받아서 데이타 변환기로 전달하면 데이타 변환기는 받은 데이타를 변환하여 다시 데이타 처리기로 전달한다. 데이타 프로세서는 이와 같이 변환된 데이타를 데이타 링크 제어기로 전달하여 송신이 이루어지도록 한다. 송신용 데이타 링크 제어기는 데이타 프로세서로부터 받은 데이타를 데이타 프레임으로 구성하여 물리계층 처리기를 통하여 외부로 전송한다.

이 때 수신용 데이타 링크 제어기로부터 받은 데이타를 송신용 데이타 링크 제어기로 전송하는 방법을 데이타 흐름 측면에서 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫번째 방법은, 하나의 데이타 프레임이 완전히 도착한 다음 이를 처리하여 전송을 시작하는 방법으로써, 전송을 시작하기 전에 완전한 데이타 프레임이 데이타 변환 장치 내부에 저장되어 있는 경우이고, 두 번째 방법은 데이타 프레임을 수신하는 도중에 수신되고 있는 데이타를 변환처리 하여 미리 전송을 시작하는 방법으로써 송신할 데이타 프레임이 완전히 준비되기 전에 미리 앞서서 데이타의 전송을 시작하는 방법이다. 첫번째 방법은 통신선로가 여러 장치간에 공유될 때 사용효율을 높일 수 있으며 두 번째 방법은 데이타 전송 지연시간을 줄일 수 있는 장점이 있다. 첫번째 방법을 "저장후 전송 스위칭"(Store-and-Forward Switching) 방법이라고 하며 두 번째 방법을 "가상 컷 쓰루 스위칭"(Virtual Cut-Through Switching) 방식이라고 한다 [P. Kermani and L. Kleinrock, "Virtual Cut-Through: A New Computer Communication Switching Technique, "Computer Networks, Vol.3, pp.267-286, 1979]. 본 발명에서 다루는 DTE와 DCE간의 데이타 통신 시스템에서는 데이타 변환장치가 기존의 통신에 영향을 미치지 않기 위해 데이타 변환장치의 설치로 인한 데이타 전송지연이 최대한 적게 발생하도록 하는 것이 매우 중요하며 이를 위하여 데이타 변환 장치에 수신된 데이타 프레임을 변환하여 전송할 때 상기한 두 번째 방법을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 이와 같이 이루어지는 데이타 변환 장치에서 데이타 링크 제어기가 비트 지향 동기 통신 프로토콜 (Bit-Oriented Synchronous Communication Protocol) 을 사용하는 경우의 데이타 변환 장치에 관하여 다룬다. 비트 지향 동기 통신 프로토콜로는 (1) 국제표준화기구 (International Organization for Standardization에서 표준으로 제정한 High-level Data Link Control (HDLC) - 표준번호 ISO IS-3309, IS-4335, IS-7809; (2) 미국립표준국 (American National Standards Institute)에서 제정한 Advanced Data Communication Control Procedures (ADCCP) -표준번호 ANSI X3.66; (3) 국제전기통신연합 (International Telecommunications Union)에서 제정한 Link Access Procedure in a Balanced System (LAP-B) - 표준번호 ITU-T X.25; (4) 국제전기통신연합 (International Telecommunications Union)에서 제정한 Link Access Procedure for ISDN D-Channel (LAP-D) - 표준번호 ITU-T Q.920, Q.921; (5) IBM에 의해 개발되어 널리 사용되고 있는 Synchronous Data Link Control (SDLC); 그리고 (6) 인터넷의 표준 프로토콜로 널리 사용되고 있는 Point-to-Point Protocol (PPP) - 표준번호 IETF RFC 1134 등이 대표적인 프로토콜이다.

상기한 비트 지향 동기 통신 프로토콜 중 대표적인 프로토콜인 HDLC를 위주로 하여 이하 내용을 기술한다. HDLC 프로토콜에서 전송되는 데이타는 프레임 단위로 이루어지는데 이러한 프레임은 다음과 같은 필드를 갖는다.

Flag : 8 비트

Address : 8 비트 혹은 16 비트

Control : 8 비트 혹은 16 비트

Information : 임의의 길이

Frame Check Sequence (FCS) : 16비트 혹은 32 비트

Flag : 8 비트

여기에서 Flag 필드는 프레임의 양단에 위치하여 프레임의 한계를 정하는 특정 패턴으로써 01111110 (16진수로 7E) 값을 갖는다. HDLC 제어기는 01111110 패턴을 수신함으로써 데이타 프레임이 시작되었음을 알 수 있으며 데이타를 수신하면서 데이타 패턴을 계속 관찰하여 다시 01111110 패턴 값을 수신하였을 때 데이타 프레임이 끝났음을 알게 된다. 이 때 프레임 중간에 01111110이라는 패턴이 나타나지 않도록 하기 위하여 HDLC 프로토콜에서는 데이타 프레임을 전송할 때 Flag가 아닌 필드에 1이 연속해서 5개가 나타나면 6번째에 '0'을 추가하여 삽입한다. HDLC 제어기가 데이타 프레임을 수신할 때에는 시작 Flag를 수신한 후 수신되는 비트 스트림을 관찰하다가 1이 연속해서 5개가 나오면 6번째 비트를 조사하여 '0'이면 이 비트를 삭제한다. 6번째 비트가 1이고 7번째 비트가 0이면 종료 Flag를 받은 것으로 인식하며 6번째 비트가 1이었는데 7번째 비트가 1이면 그 동안 수신한 데이타 프레임을 폐기하게 된다. 이와 같이 Flag가 아닌 필드에 1이 연속해서 5개가 나타나면 6번째에 '0'을 추가하여 삽입하는 것을 "비트 채워넣기 (bit stuffing)"라고 한다.

HDLC 프로토콜과 같은 비트 지향 동기 통신 프로토콜을 사용하는 데이타 변환 장치에서는 이와 같은 비트 채워넣기 때문에 수신하는 데이타와 전송하는 데이타의 크기가 달라질 수 있다. 즉 수신한 원래 데이타와 이 데이타를 변환한 후의 변환된 데이타의 내용 중 1이 연속해서 6번 이상 나타나는 경우의 수가 서로 다르게 되므로 수신하는 데이타에 삽입된 '0'의 개수보다 전송하는 데이타에 삽입되는 '0'의 개수가 더 많다면 데이타의 크기가 커지게 되며 그 반대의 경우에는 데이타의 크기가 작아지게 된다.

데이타 변환 알고리즘의 특성에 따라서 데이타의 크기가 증감하는 정도에 차이가 있겠지만 데이타의 크기가 연속적으로 증가하여 그 차이가 누적되어 수신 버퍼의 용량을 초과하면 폐기되는 데이타 프레임이 발생하여 추후에 다시 이 데이타 프레임을 재전송하여야 하므로 통신효율이 감소하게 된다.

반면에 데이타 프레임의 크기가 작아지는 경우에 가상 컷 쓰루 스위칭 방식으로 전송할 경우에는 수신버퍼가 채워지는 속도보다 전송버퍼가 비워지는 속도가 더 빨라지게 되어 데이타의 전송 흐름이 끊어지는 경우가 발생한다. 즉 데이타의 크기가 연속적으로 감소하여 그 차이가 누적되어 전송버퍼가 어떤 데이타 프레임의 전송도중에 더 이상 보낼 데이타가 준비되지 않을 경우 전송 중인 데이타 프레임을 폐기하게 되어 추후에 이 데이타 프레임을 재전송하여야 하므로 역시 통신 효율이 감소하게 된다.

이와 같은 문제는 송신측 DTE에서 수신측 DTE로 데이타를 전송할 때 양측의 데이타 변환장치에서 동시에 발생하게 된다. 즉 송신측의 데이타 변환장치에서 데이타 프레임의 크기가 커져서 전송될 경우에는 수신측의 데이타 변환장치에서는 데이타 프레임의 크기가 다시 원래대로 작게 복원되어 DTE로 전달되고, 송신측의 데이타 변환장치에서 데이타 프레임의 크기가 작아져서 전송될 경우에는 수신측의 데이타 변환장치에서는 데이타 프레임의 크기가 다시 원래대로 크게 복원되어 DTE로 전달된다. 따라서 두 번의 데이타 변환장치를 거치는 동안 상기한 바와 같은 데이타 프레임이 폐기될 가능성은 더욱 커지게 된다.

따라서 본 발명은 비트 지향 동기 통신 프로토콜을 사용하는 데이타 변환 장치에서, 수신되는 데이타와 전송되는 데이타의 크기가 달라지게 되는 데서 발생하는 통신효율의 감소 요인을 없애기 위하여 송수신되는 데이타의 크기를 일정하게 유지시킬 수 있는 구조의 데이타 변환장치를 제공함에 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 도 3에 도시한 바와 같은 구조의 데이타 변환 장치를 제공한다.

도 1 은 일반적인 데이타 통신망의 구성도

도 2 는 기존 데이타 변환 장치의 구성도

도 3 은 본 발명에 의한 데이타 변환 장치의 구성도

도 4 는 통과모드와 호환모드를 지원하는 데이타 변환 장치의 구성도

본 발명에서 제공하는 데이타 변환 장치를 도 3에 도시하였다. 데이타를 송신하는 DTE(송신 DTE)측에 연결된 데이타 변환장치는 송신DTE로부터 수신한 데이타를 가지고 먼저 데이타 링크 계층 프로토콜의 데이타 프레임을 구성한다. 그 다음 그 구성된 데이타 프레임에 대한 데이타 변환을 수행하여 변환된 데이타 프레임을 DCE로 전송한다. 이는 기존의 데이타 변환 장치가 데이타 변환을 먼저 수행한 후 변환된 데이타를 가지고 데이타 링크 계층 프로토콜의 데이타 프레임을 구성하는 것과 비교하여 차이가 있다.

한편, 데이타를 수신하는 DTE (수신DTE)측에 연결된 데이타 변환 장치는 DCE로부터 수신한 데이타를 먼저 데이타 복원기를 통하여 복원한 후 데이타 링크 제어기를 통하여 데이타 프레임을 구성하게 된다.

이와 같이 데이타 변환 장치를 구성하면 하나의 데이타 변환 장치 내에서 송수신 양단의 두 데이타 링크 제어기가 처리하는 데이타는 동일한 형태의 데이타가 되고 데이타 프레임에 적용되는 비트 채워넣기도 양측에 동일하게 적용되므로 수신되는 데이타 프레임의 크기와 전송되는 데이타 프레임의 크기가 동일하게 되어 데이타 프레임의 크기가 서로 달라질 때 발생하는 통신 효율의 저하 요인이 사라지게 된다.

본 발명은, DTE와 데이타 변환 장치 사이에는 표준 통신 프로토콜에 따라 통신이 이루어져야 하지만 데이타 변환 장치간의 통신에 있어서는 사전에 정의한 프로토콜에 의해서 통신을 하는 것이 가능하다는데 착안하여, 데이타 변환 장치간에 통신을 할 때 데이타 링크 계층과 물리 계층 사이에 데이타 변환/복원 연산을 하는 계층을 정의한 것이다.

도 3에서 데이타 프로세서는 데이타 변환장치 자체적으로 필요로 하는 관리정보를 주고 받으며 이를 처리하는 역할을 한다.

도 4에는 데이타 프로세서에 의해 송수신되는 데이타의 경로를 제어할 수 있는 데이타 변환장치의 구조를 도시하였다. 데이타 변환을 수행하지 않는 통과(bypass)모드의 경우에는 송수신되는 데이타가 데이타 변환기 및 데이타 복원기를 거치지 않도록 제어 신호를 발생시켜서 데이타의 경로를 변경한다. 또한 다른 모델의 데이타 변환기와 호환성을 갖는 호환모드에서는 표준 프로토콜에 따라 데이타의 전송이 이루어져야 하는데 이 경우에는 데이타 프로세서가 데이타 변환기 및 데이타 복원기와 데이타를 주고 받을 수 있도록 하여 도 2의 데이타 변환 장치처럼 동작할 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 데이타 변환 장치에서는 비트 지향 동기 통신 프로토콜의 비트 채워넣기(bit stuffing)로 인한 데이타 프레임의 폐기가 발생하지 않으므로 통신 지연시간을 줄이고 통신 효율을 높일 수 있다.

Claims

데이타를 처리할 수 있는 데이타 프로세서를 가지고 있으며, 데이타를 송신할 때에는 전송할 데이타를 데이타 링크 계층의 연산을 먼저 수행하여 데이타 프레임을 구성한 후 데이타 변환을 나중에 수행하여 데이타를 전송하고, 데이타를 수신할 때는 수신되는 데이타를 받아서 먼저 복원한 후 데이타 링크 계층 연산을 통해 데이타 프레임 구성을 나중에 수행하는 것을 특징으로 하는 데이타 변환 장치
데이타 변환을 수행하지 않을 때에는 데이타 경로를 제어하여 데이타가 데이타 변환기 및 데이타 복원기를 통하지 않고 송수신될 수 있도록 하며 타종의 데이타 변환기와 호환성을 가질 수 있도록 도 2의 데이타 변환기처럼 동작하도록 선택할 수 있는 구조를 특징으로 하는 데이타 변환 장치.
제 1항에 있어서, 송신할 때 데이타 링크 계층의 연산을 먼저 수행한 후 데이타 변환을 나중에 수행하는 수단으로 송신용 데이타 링크 제어기에서 출력되는 데이타를 입력으로 받아서 내부에서 데이타 변환을 수행하여 물리계층 처리기로 전달하는 구조를 특징으로 하는 데이타 변환 장치.
제 1항에 있어서 수신할 때 수신되는 데이타를 받아서 먼저 복원한 후 데이타 링크 계층 연산을 나중에 수행하는 수단으로 물리계층 처리기로부터 수신되는 데이타 스트림을 입력으로 하고 이 데이타를 복원하여 수신용 데이타 링크 제어기로 전달하는 구조를 특징으로 하는 데이타 변환 장치.