KR20020061230A

KR20020061230A - 1000베이스-ｔ 표준을 이용하는 기가비트 이더넷에서의고속 링크를 위한 자동-교섭 방법 및 이를 수행하기 위한장치

Info

Publication number: KR20020061230A
Application number: KR1020010002169A
Authority: KR
Inventors: 윤여선
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2002-07-24
Also published as: US7054947B2; JP2002271445A; JP3913552B2; US20020133631A1; KR100389922B1; TWI223523B

Abstract

1000베이스-T 표준을 이용하는 기가비트 이더넷에서의 고속 링크를 위한 자동-교섭 방법 및 이를 수행하기 위한 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 1000베이스-T 표준을 이용하는 기가비트 이더넷에서의 고속 링크를 위한 자동-교섭 방법은, 제1전송 디바이스와 제2전송 디바이스 간에 링크를 결성하기 위해 미리 소정의 정보들을 교환하는 자동-교섭(Auto-Negotiation) 방법에 있어서, (a)~(g)단계를 구비한다. (a)단계는 제1전송 디바이스와 제2전송 디바이스의 송신 상태 머신과 수신 상태 머신을 초기화한다. (b)단계는 제1전송 디바이스와 제2전송 디바이스 간에 통신 능력을 나타내는 베이스 페이지를 송신 및 수신한다. (c)단계는 베이스 페이지 송신 및 수신 후에, 제1,제2전송 디바이스들에 대한 1000Mbps 통신 능력 및 특정 상태의 메시지 상태를 나타내는 메시지 페이지를 송신 및 수신한다. (d)단계는 동작 속도, 동작 모드 및 전송 디바이스들의 포트 형태를 나타내는 제1비형식 페이지를 송신 및 수신한다. (e)단계는 제1비형식 페이지로부터 전송 디바이스들의 마스터와 슬래이브를 결정할 수 있는지를 판단한다. (f)단계는 마스터와 슬래이브를 결정할 수 있는 것으로 판단되면, 제1비형식 페이지 이후에 널 페이지를 송신 및 수신한다. (g)단계는 널 페이지 송수신 후에 전송 디바이스들 간의 링크를 결성하고, 자동-교섭(AN)을 종료한다.

Description

1000베이스-Ｔ 표준을 이용하는 기가비트 이더넷에서의 고속 링크를 위한 자동-교섭 방법 및 이를 수행하기 위한 장치{Auto-negotiation method for high speed link in gigabit ethernet using 1000base-t standard and apparatus thereof}

본 발명은 고속 이더넷(Ethernet)에 관한 것으로서, 특히, 1000베이스(BASE)-T 표준을 이용하는 기가비트 이더넷에서의 고속 링크를 위한 자동-교섭 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 이더넷(Ethernet)은 특정 구역 내에 설치된 정보 통신망인 LAN(Local Area Network)에 사용되는 네트워크의 모델로서, IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)에서 채택한 동축케이블 네트워크를 말한다. 현재에는 이더넷이 고속화됨에 따라 기가비트(gigabit) 이더넷이 널리 이용되고 있다. 기가 비트 이더넷은 IEEE802.3에서 정의되고, 특히 1000Base-T 표준은 동축 케이블을 이용한 표준 프로토콜 중 하나로서, IEEE802.3ab 사양을 정의한다. 기가비트 이더넷의 기능 중에서 전송 디바이스들 즉, 상대국(remote)과 본국(local) 간의 링크를 위해, 자동-교섭(auto-negotiation :이하, AN이라 함) 기능이 필수적으로 추가되어 사용된다. 즉, AN 기능은 상대국과 본국 사이에 링크가 결성되기 전에, 상대국과 본국 사이의 통신 속도와 동작 모드를 결정하고, 이를 기반으로 통신을 수행할 수 있는 기능을 말한다. 기가비트 이더넷 즉, 1000Mbps가 아닌 10/100Mbps 이더넷에서는 본국이 AN 기능을 갖지 않더라도, 병렬 검출(parallel detection) 기능에 의해 통신 속도나 모드를 결정할 수 있었다. 여기에서, 병렬 검출 기능은 AN기능을 사용하지 않는 디바이스와 AN기능을 사용하는 디바이스가 서로 연결되어 있을 때, AN기능을 사용하지 않는 디바이스에 의해 노말(Normal) 전송 모드임이 감지되어 노말 모드로 자동 전환되는 기능을 말한다. 그러나, 1000Mbps 속도의 이더넷의 경우에는 반드시 AN 기능에 의해, 전송 디바이스들 간의 통신 속도와 모드가 결정되어야 한다. 또한, 기가비트 이더넷에서는 마스터/슬래이브 기능이 추가되어 있다. 즉, 서로 연결되는 디바이스 중 하나는 마스터의 역할을 수행해야 하고, 다른 하나는 슬래이브의 역할을 수행해야 하기 때문에, AN 기능이 필수적으로 사용된다.

도 1은 종래의 1000베이스-T 표준을 이용하는 고속 이더넷에서의 AN 방법 중 송신 과정을 설명하기 위한 플로우차트이다. 도 1을 참조하면 종래에는 1000베이스-T 표준에서 AN기능을 수행하기 위해서, 전송 디바이스들 간에 5단계의 페이지 전송 단계를 거쳐야 한다. 구체적으로, 전송 디바이스는 초기 리셋 후에 통신 규격 및 기본적인 통신 속도를 나타내는 베이스 페이지(Base Page:이하, BP라 함)를 송신한다(제110단계). 제110단계 후에 1000Mbps의 전송이 가능하다는 것과, 두 개의 비형식 페이지(unformatted message:이하, UP라 함)가 이후에 전송될 것임을 알리는 메시지 페이지(Message Page:이하, MP라 함)가 전송된다 (제120단계). 이 때, 메시지 페이지(MP)에서 표현되는 메시지(Message)는 소정 수, 예를 들어, "8"을 나타내는 것이 일반적이다. 즉, "8"의 메시지는 이후에 두 개의 비형식 페이지들이 전송될 것임을 나타낸다. 이후에, 전송 디바이스는 제1비형식 페이지(UP1)와 제2비형식 페이지(UP2)를 송신하고(제130 및 140단계), 널 페이지를 송신한다(제150단계). 여기에서, 제1비형식 페이지(UP1)는 동작 속도, 동작 모드, 디바이스의 형태 및 듀플렉스(duplex) 모드 등을 포함한 정보이다. 또한, 제2비형식 페이지(UP2)는 랜덤 시드(SEED) 값을 포함하는 정보이다. 이러한 과정을 거쳐서 두 전송 디바이스들 간의 링크가 결성되며 AN 기능이 종료된다(제160단계).

도 2는 종래의 1000베이스-T 표준을 이용하는 고속 이더넷에서의 AN 방법 중 수신 과정을 설명하기 위한 플로우차트이다. 도 2를 참조하면, 송신 과정에서와 마찬가지로, 수신 과정에서도 5개의 페이지 정보들을 수신한 후에 링크가 결성되어 AN이 종료된다. 또한, 메시지 페이지는 송신 시와 마찬가지로 동일한 정수"8"을 나타낸다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 현재 제안되어 있는 IEEE802.3ab표준 에서는 송수신되는 메시지 페이지를 분석하여 1000M 전송이 가능하다고 판단되면, 2개의 비형식 페이지(UP1, UP2)와 널(null) 페이지를 전송한 후에 디바이스들 간에 정상적인 링크가 결성되도록 정해져 있다. 그러나, 전송 디바이스들 간의 포트 형태가 서로 다른 경우에는, 제1비형식 페이지(UP1) 만으로 동작 모드와 동작 속도가 결정될 수 있다. 즉, 종래에는 제2비형식 페이지(UP2)가 불필요한 경우에도, UP2가 전송되어야 AN이 완료되도록 구현되어 있으므로, UP2의 전송에 따른 AN의 링크 결성 시간이 증가될 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 1000 BASE-T표준에서 사용되지 않는 특정 상태의 메시지 페이지를 이용하여 자동-교섭 기능 시에 링크 속도를 빠르게 할 수 있는, 기가비트 이더넷에서의 고속 링크를 위한 자동-교섭(AN) 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는, 상기 기가비트 이더넷에서의 고속 링크를 수행하기 위한 위한 자동-교섭 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 1000베이스-T 표준을 이용하는 고속 이더넷에서의 자동-교섭(AN) 방법 중 송신 과정을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 2는 종래의 1000베이스-T 표준을 이용하는 고속 이더넷에서의 자동-교섭 방법 중 수신 과정을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 3은 본 발명에 따른 1000베이스-T 표준을 이용하는 고속 이더넷에서의 자동-교섭 방법을 수행하기 위한 장치를 나타낸다.

도 4(a)~도 4(c)는 도 3에 도시된 장치에서 자동-교섭 기능을 위해 송수신되는 페이지 정보들을 설명하기 위한 도면들이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 1000베이스-T 표준을 이용하는 고속 이더넷에서의 자동-교섭 방법 중 송신 과정을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 6(a) 및 도 6(b)는 자동-교섭이 이루어질 때 전송되는 메시지 페이지들을 설명하기 위한 도면들이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 1000베이스-T 표준을 이용하는 고속 이더넷에서의 자동-교섭 방법 중 수신 과정을 설명하기 위한 플로우차트이다.

상기 과제를 이루기위해, 본 발명에 따른 1000베이스-T 표준을 이용하는 기가비트 이더넷에서의 고속 링크를 위한 자동-교섭 방법은, 데이타 전송이 이루어지는 제1전송 디바이스와 제2전송 디바이스 간에 링크를 결성하기 위해 미리 소정의 정보들을 교환하는 자동-교섭(Auto-Negotiation) 방법에 있어서, (a)~(g)단계를 구비한다. (a)단계는 제1전송 디바이스와 제2전송 디바이스의 송신 상태 머신과 수신 상태 머신을 초기화한다. (b)단계는 제1전송 디바이스와 제2전송 디바이스 간에 통신 능력을 나타내는 베이스 페이지를 송신 및 수신한다. (c)단계는 베이스 페이지 송신 및 수신 후에, 제1,제2전송 디바이스들에 대한 1000Mbps 통신 능력 및 특정 상태의 메시지 상태를 나타내는 메시지 페이지를 송신 및 수신한다. (d)단계는 동작 속도, 동작 모드 및 전송 디바이스들의 포트 형태를 나타내는 제1비형식 페이지를 송신 및 수신한다. (e)단계는 제1비형식 페이지로부터 전송 디바이스들의 마스터와 슬래이브를 결정할 수 있는지를 판단한다. (f)단계는 마스터와 슬래이브를 결정할 수 있는 것으로 판단되면, 제1비형식 페이지 이후에 널 페이지를 송신 및 수신한다. (g)단계는 널 페이지 송수신 후에 전송 디바이스들 간의 링크를 결성하고, 자동-교섭(AN)을 종료한다.

상기 다른 과제를 이루기위해, 본 발명에 따른 1000베이스-T 표준을 이용하는 기가비트 이더넷에서의 고속 링크를 위한 자동-교섭 장치는, 데이타 전송이 이루어지는 제1전송 디바이스와 제2전송 디바이스 간에 링크를 결성하기 위해 미리 소정의 정보들을 교환하는 자동-교섭 장치에 있어서, 아비터부, 상태 제어부, 마스터/슬래이브 결정부 및 레지스터부를 구비한다. 아비터부는, 제1, 제2전송 디바이스에 구비되고, 제1, 제2전송 디바이스 간에 전송되는 페이지 정보들을 이용하여 전송 디바이스들을 링크시킨다. 상태 제어부는 아비터부를 통하여 송신되는, 자동-교섭에 요구되는 페이지 정보들의 송신 상태를 제어하는 송신 상태 머신과, 상대방 전송 디바이스로부터 수신되는 페이지 정보들의 수신 상태를 제어하는 수신 상태 머신을 구비하고, 1000Mbps 속도로 전송을 수행하고자 할 때 특정 상태의 메시지 페이지를 송수신하도록 제어한다. 마스터/슬래이브 결정부는, 제1전송 디바이스와 제2전송 디바이스 사이에 전송되는 페이지 정보들로부터 마스터/슬래이브를 결정한다. 제1전송 디바이스와 제2전송 디바이스 간에 송신 및 수신되는 페이지 정보들을 저장한다.

이하, 본 발명에 따른 1000베이스-T 표준을 이용하는 기가비트 이더넷에서의 고속 링크를 위한 자동-교섭(AN) 방법 및 이를 수행하는 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기가비트 이더넷에서의 고속 링크를 위한 AN 방법이 적용되는 장치를 나타낸다. 도 3의 AN 장치는 이더넷에서 전송 디바이스들 내부에 구비되는 물리 계층(physical layer) 칩이라 할 수 있으며, 아비터부(300), 마스터/슬래이브(Master/Slave:이하, M/S라 함) 결정부(310) 및 레지스터부(390)를 포함한다.

도 3에 도시된 AN장치를 갖는 전송 디바이스는 각 개인용 컴퓨터(personal computer:이하, PC라 함)가 될 수 있고, 각 PC들의 속도에 따라서 스위칭하는 허브 스위치(hub switch) 또는 백본 스위치(backbone switch)가 될 수도 있다.

아비터부(300)는 상대국인 전송 디바이스와의 통신 속도 및 모드에 따라서 회선 스위칭을 중재하는 역할을 한다. 즉, 아비터부(300)는 본국인 전송 디바이스 및 상대국의 전송 디바이스들에 모두 구비되고, 전송 디바이스들 간에 송수신되는 페이지 정보들을 이용하여 전송 디바이스를 링크시킨다. 또한, 아비터부(300)는 1000Mbps 속도를 지원하는 이더넷에서 전송 디바이스들간의 링크를 위해 자동-교섭(AN) 기능을 수행한다.

레지스터부(390)는 전송 디바이스에서 송신하는 페이지 정보들, 즉, 베이스 페이지(BP), 메시지 페이지(MP), 제1, 제2비형식 페이지(UP1,UP2) 등의 각 정보들을 저장하고, 상대국인 전송 디바이스에서 수신되는 페이지 정보들을 저장한다. 레지스터부(390)는 레지스터들(391~39n)로 구성되고, 상기 페이지 정보들은 레지스터부(390)의 해당 레지스터들(391~39n)에 적절히 저장된다. 또한, 상기 페이지 정보들은, 1000Mbps속도의 전송이 가능한 두 전송 디바이스들 간의 링크를 위해 송수신되는 고속 링크 펄스들(Fast Link Pulse:이하, FLP라 함)을 말한다. 구체적으로는, FLP 중에서 클럭 신호를 제외한 16비트의 데이타를 나타낸다. 여기에서, FLP는 다수 개의 노말 링크 펄스들(Normal Link Pulse:이하, NLP)로 이루어지며, 각 디바이스들의 통신 능력을 나타낸다. 각 페이지 정보들에 대해서는 도 4를 참조하여 상세히 설명될 것이다.

마스터/슬래이브 결정부(310)는 전송 디바이스들의 동작 모드가 마스터의 역할인지 슬래이브의 역할인지를 결정한다. 즉, 마스터 슬래이브 결정부(310)는 제1비형식 페이지(UP1) 또는 제2비형식 페이지(UP2)에 의해 전송 디바이스의 우선 순위(priority)를 결정한다. 이러한 기능을 수행하기 위해, 마스터/슬래이브 결정부(310)는 제1마스터/슬래이브(M/S) 시드(SEED)(320), 제2M/S슬래이브 시드(330), 마스터/슬래이브 판단부(340)로 구성된다. 제1M/S 시드(320)는 상기 제2비형식 페이지(UP1)를 통하여 외부 전송 디바이스로 송신하는 랜덤 시드 값을 저장한다. 제2마스터/슬래이브 시드(330)는 상대국 디바이스로부터 수신되는 랜덤 시드 값을 저장한다. 여기에서, 랜덤 시드 값은 각 디바이스들 간의 마스터와 슬래이브를 판단하기 위한 임의의 값으로서, 제2비형식 페이지(UP2)에 의해 송수신된다. 마스터/슬래이브 판단부(340)는 제1비형식 페이지(UP1)에 의해서, 또는 제2비형식 페이지(UP2)에 의해 송수신되는 랜덤 시드 값에 의해서 전송 디바이스들 간의 마스터와 슬래이브를 판단한다. 예를 들어, 두 전송 디바이스들의 포트 형태가 동일한 경우에는, 제1M/S 시드(320)에 저장된 랜덤 시드(seed) 값과 제2M/S 시드(330)에 저장된 랜덤 시드 값을 비교하여 마스터와 슬래이브를 결정한다. 또한, 두 전송 디바이스들의 포트 형태가 서로 다른 경우에, 마스터/슬래이브 판단부(340)는 제1비형식 페이지(UP1)에 의해 마스터/슬래이브를 결정한다.

상태 제어부(350)는 아비터부(300)를 통하여 송신되는, AN에 요구되는 페이지 정보들의 송신 상태를 제어하는 송신 상태 머신(TX state machine)(360)과, 상대방 전송 디바이스로부터 수신되는 페이지 정보들의 수신 상태를 제어하는 수신 상태 머신(RX state machine)(370)을 구비한다. 특히, 상태 제어부(350)는 1000Mbps 속도로 전송을 수행하고자 할 때 특정 상태의 메시지 페이지를 송수신하도록 제어한다. 상기 페이지 정보들은 베이스 페이지(BP), 메시지 페이지(MP), 비형식 페이지(UP) 및 널(NULL) 페이지(NP) 등이라 할 수 있다. 본 발명에 적용될 때, 도 3의 UP는 UP1과 UP2를 포함할 수도 있고, UP1이 될 수도 있다. 송신(TX)상태 머신(360)은 레지스터부(390)에 저장된 페이지 정보들을 아비터부(300)를 통하여 상대국 전송 디바이스로 전송하고, 이후에 송신할 페이지 정보를 레지스터부(390)로부터 로드하여 전송한다. 수신 상태 머신(370)은 외부에서 아비터부(300)를 통하여 수신되는 페이지 정보들을 레지스터부(390)에 저장한다. 여기에서, 송신 상태 머신(360)은 시스템 설계 방식에 따라서 각 레지스터에 세팅되어진 값들, 즉, 해당 페이지 정보에 대한 각 정보 비트들을 독출할 뿐 아니라, 소프트웨어적으로 각 레지스터에 세팅되는 값을 변화시킬 수도 있다.

도 4(a)~도 4(c)는 본 발명에 따른 AN 방법에서 송수신되는 페이지 정보들의 구성을 설명하기 위한 도면들로서, 도 4(a)는 베이스 페이지(BP)를 나타내고, 도 4(b)는 메시지 페이지(MP)를 나타내고, 도 4(c)는 비형식 페이지(UP1, UP2)를 나타낸다.

도 4(a)를 참조하면, 베이스 페이지(BP)는 기본적인 통신 속도 정보, 예를 들어, 10M/100M전송을 수행할 것인지를 나타내는 통신 능력 및 1000M 전송을 수행할 수 있는지를 나타내는 정보를 포함한다. 구체적으로, 도 4(a)의 D0~D4에 포함된S0~S4는 셀렉터 영역(selector field)을 나타내며, 어떠한 프로토콜을 사용하는지를 선택하기 위한 영역이다. 예를 들어, 셀렉터 영역이 00001로 표현될 때 IEEE802.3표준에 의한 프로토콜을 사용한다는 것을 나타낼 수 있다. 또한, A0~A7은 정보 영역으로서 디바이스의 통신 능력을 나타낸다. 즉, A0~A7은 디바이스들 간에 10M 또는 100M의 속도로 데이타를 전송할 것임을 나타낸다. D13~D15는 페이지 상태 영역을 나타낸다. 즉, D13에 저장되는 RF 비트는 수신측의 디바이스에서 에러가 있을 경우에 이를 표시하기 위한 비트이고, ACK(Acknowledge)는 수신된 정보에 대한 승인 결과를 나타낸다. 또한, D15의 NPB(next page bit)는 이후에 전송할 페이지?? 즉, 넥스트 페이지(Next Page)가 있는지의 여부를 나타내며, 1000M 전송이 가능한지 불가능한지를 판단하는데 이용된다. 예를 들어, 전송할 넥스트 페이지가 있다면, 1000M전송이 가능하다고 판단될 수 있다.

이러한 넥스트 페이지는 1000M 동작에서는 필수적인 기능이며, 전송이 이루어지는 두 디바이스들이 모두 넥스트 페이지 전송 기능을 가질 때에만 유효하다. 여기에서, 넥스트 페이지는 부가적인 정보를 전송하기 위한 페이지를 나타내며, 메시지 페이지와 비형식 페이지의 두 종류가 있다. 또한, 넥스트 페이지는 1000M로 동작하는 이더넷에서 전송 디바이스들 간의 마스터/슬래이브를 결정하기 위해 부가된다.

도 4(b)를 참조하면, 메시지 페이지(MP)는 D0~D11에 저장된 M0~M10까지 11비트의 메시지 영역과, D11~D15의 페이지 상태 영역으로 구성된다. 메시지 페이지(MP)는 IEEE802.3ab의 표준에서 정의되며, 메시지 영역에는 전송 디바이스가1000M로 동작할 수 있다는 통신 능력 정보와 두 개의 비형식 페이지가 전송될 것이라는 정보가 포함된다. 도 4(b)의 D11은 해당 페이지 내에서 각 비트 정보들이 변화되는 상태, 즉, 토글 상태(TOGGLE)를 나타내고, D12와 D14는 수신된 메시지에 대한 승인 정보를 나타낸다. 예를 들어, ACK는 베이스 페이지에 대한 승인 정보를 나타내고, ACK2는 넥스트 페이지에 대한 승인 정보를 나타낼 수 있다. D13의 MPB는 현재 전송되는 페이지가 메시지 페이지인지를 나타내는 것으로서, 1이면 메시지 페이지임을 나타내고, 0이면 메시지 페이지가 아니라는 것을 나타낸다. D15의 넥스트 페이지 비트(NPB)는 이후에 전송될 넥스트 페이지가 있으면 1로 설정되고, 없으면 0로 설정된다. 본 발명에서는 메시지 페이지(MP)의 메시지 영역 중에서 현재 1EEE 802.3ab 표준에 사용되지 않는 특정 상태를 이용함으로써 제2비형식 페이지(UP2)를 전송하지 않고도 링크를 결성할 수 있다. 보다 구체적인 메시지 페이지의 상태는 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명될 것이다.

도 4(c)를 참조하면, 비형식 페이지(UP1, UP2)의 구성은 D0~D10에 저장된 U0~U10의 정보 영역과 D11~D15의 페이지 상태 영역으로 구성된다. 제1비형식 페이지(UP1)의 경우에, 정보 영역에는 전송 디바이스들의 동작 속도, 동작 모드, 디바이스 형태 및 이중 통신 방식 등이 포함된다. 예를 들어, 동작 속도는 1000M로 동작할 수 있는지를 나타내고, 동작 모드는 마스터 역할을 하는지 또는 슬래이브 역할을 하는지를 나타낸다. 또한, 디바이스 형태는 멀티 포트인지 싱글 포트인지를 나타낸다. 이중 통신 방식은 반이중 전송(HALF DUPLEX)인지 전이중 전송(FULL DUPLEX)인지를 나타낸다. 반면, 제2비형식 페이지(UP2)의 경우에, 정보 영역에는랜덤 시드(SEED) 값이 저장된다. 제1, 제2비형식 페이지(UP1, UP2)의 경우에, 페이지 상태 영역(D11~D15)은 메시지 페이지(MP)의 상태 영역과 동일한 정보를 나타낸다.

도 5는 본 발명에 따른 1000베이스-T 표준을 이용하는 이더넷에서의 고속 링크를 위한 AN 방법 중 송신 과정을 설명하기 위한 플로우차트이다. 즉, 도 5에 도시된 과정은, 도 3에 도시된 송신 상태 머신(TX state machine)에서 이루어진다. 설명의 편의를 위해 도 3의 AN 장치를 참조하여 AN 방법이 설명된다. 초기에 개인용 컴퓨터 또는 허브 스위치와 같은 전송 디바이스에 전원이 공급되거나 새로운 링크를 결정할 때, 송신 상태 머신(360)은 리셋된다(제500단계). 일반적으로, AN 기능은 개인용 컴퓨터의 부팅(BOOTING)시에 운영 체제(OPERATING SYSTEM:이하, OS라 함)가 실행되기 전에 종료된다. 제500단계에서, 송신 상태 머신(360)이 리셋되면 AN 기능을 수행하기 위해, 송신 상태 머신(360)은 도 5(a)의 베이스 페이지(BP)를 송신한다(제510단계, TX(1)). 이 때, 베이스 페이지(BP)의 넥스트 페이지 비트(NPB)가 1이면, 전송 능력(ABL)은 1000M 속도로 전송 가능함을 나타낸다. 그러나, 이 때, 상대국 전송 디바이스로부터 수신된 베이스 페이지에 넥스트 페이지 비트(NPB)가 0로 설정되어 있다면, 송신 상태 머신(360)은 상대국의 전송 능력을 1000M가 아닌 10M 또는 100M로 판단하여 더 이상의 페이지 전송없이 상대국과 링크를 결성하게 된다.

전술한 바와 같이, 송신 상태 머신(360)은 도 5(a)의 베이스 페이지(BP)를 전송하고, 상대국으로부터 넥스트 페이지 비트(NPB)가 1인 베이스 페이지(BP)를 수신하면 메시지 페이지(MP)를 전송한다(제520단계, TX(2)). 본 발명에서는 메시지 페이지(MP)의 메시지 영역(M0~M10)에 특정 상태의 메시지를 포함시켜 전송한다. 구체적인 예가 도 6에 나타나 있다.

도 6에 있어서, 도 6(a)는 일반적인 IEEE802.3ab 표준에서 사용되는 메시지 페이지를 나타내고, 도 6(b)는 본 발명에서 사용하는 메시지 페이지를 나타낸다. 즉, 도 6(a)를 참조하면, 메시지 영역(M0~M10)은 정수"8"을 나타내고, 이진수로 0000001000로 표현됨을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 IEEE802.3ab 표준에 사용되지 않던 상태, 즉, 정수"16"을 나타내는 메시지를 이용한다. 도 6(b)의 메시지영역(M0~M10)은 0000010000으로 표현된다. 이 때, 도 6(b)는 메시지 페이지이므로, 상태 영역 중에서 메시지 페이지 비트(MPB)는 1로 설정된다. 이후에 제1비형식 페이지(UP1)가 넥스트 페이지로서 전송될 것이므로, 메시지 페이지(MP)의 넥스트 페이지 비트(NPB)는 1로 설정된다. 만일, 상대국 전송 디바이스로부터 수신된 메시지 페이지의 상태가 8을 나타낸다면, 도 1에 도시된 종래의 송신 과정과 동일하게 AN이 이루어진다.

제520단계에서, 16을 나타내는 메시지 페이지(MP)가 전송되고 16을 나타내는 메시지 페이지(MP)가 수신되면, 송신 상태 머신(360)은 제1비형식 페이지(UP1)를 전송한다(제530단계, TX(3)). 즉, 전송한 메시지와 동일한 메시지를 갖는 메시지 페이지(MP)가 수신되면, 송신 상태 머신(360)은 UP1 이후에 UP2가 전송되지 않을 수 있음을 판단한다. 이 때, 제1비형식 페이지(UP1)의 넥스트 페이지 비트(NPB)는 1로 설정되고, 정보 영역에 나타나는 전송 능력(ABL)은 1000M전송이 가능하다는 것을 나타낸다. 또한, 제1비형식 페이지(UP1)는 메시지 페이지가 아니므로 메시지 페이지 비트(MPB)는 0로 설정된다. 이 때, 도 3의 마스터/슬래이브 판단부(340)는 전송된 제1비형식 페이지(UP1)와, 상대국으로부터 수신된 제1비형식 페이지(UP1)로부터 마스터/슬래이브가 결정될 수 있는지 판단한다(제540단계). 만일, 제540단계에서 마스터/슬래이브를 결정할 수 있는 것으로 판단되면, 송신 상태 머신(360)은 널 페이지(NP)를 송신한다(제560단계, TX(5)). 여기에서, UP1에 의해 마스터/슬래이브를 결정할 수 있는지를 판단하는 것은, UP1의 정보 영역에 저장된 정보들 중에서 디바이스의 타입을 판단함으로써 이루어진다. 즉, 데이타 전송이 이루어지는 두 전송 디바이스들이 모두 멀티 포트이거나, 모두 단일 포트인 경우는 UP1으로부터 마스터와 슬래이브가 결정될 수 없다. 다음 표 1은 마스터와 슬래이브를 결정할 수 있는 기준을 나타낸다.

상기 표 1을 참조하면, 전송 디바이스들 중에서 본국(local)의 포트 형태가 싱글 포트이고, 상대국(remote)의 포트 형태가 멀티 포트이면 본국의 동작 모드는 슬래이브가 되고 상대국의 동작 모드는 마스터가 된다. 또한, 본국의 포트 형태가 싱글 포트이고, 상대국의 포트 형태가 매뉴얼-마스터(manual-master)라면, 본국은 슬래이브가 되고 상대국은 마스터가 된다. 즉, 매뉴얼-마스터는 전송 디바이스가 임의로 마스터의 역할을 하도록 설정해 둔 상태를 말한다. 또한, 매뉴얼-슬래이브(manual-slave)는 전송 디바이스가 임의로 슬래이브의 역할을 하도록 설정해 둔 상태를 말한다. 표 1에 나타난 바와 같이, 상대국과 본국의 포트 타입이 서로 다른 경우에는, 제1비형식 페이지(UP1)로부터 마스터와 슬래이브가 결정될 수 있다. 나머지 다른 경우에 대해서는, 표 1에 상세히 나타나 있으므로 구체적인 설명은 생략된다. 다만, 상대국과 본국의 포트 타입이 동일한 경우, 예를 들어 둘 다 멀티포트이거나 둘 다 싱글 포트인 경우에는, UP1에 의해 마스터와 슬래이브가 결정될 수 없다. 또한, 상대국과 본국의 포트 형태가 동일하게 매뉴얼-슬래이브 또는 매뉴얼-마스터로 설정되어 있다면, 이는 구성상의 결함(FAULT)으로 간주되어 AN이 이루어질 수 없다.

즉, UP1에 의해 마스터/슬래이브가 결정되면, 마스터/슬래이브 판단부(340)는 판단 결과를 송신 상태 머신(360)과 수신 상태 머신(370)에 전송하여 다음 전송하게 될 페이지는 UP2가 아닌 널(NULL) 페이지임을 알린다. 따라서, 송신 상태 머신(360)은 제1비형식 페이지(UP1)를 전송한 후에 제2비형식 페이지(UP2)를 전송하지 않고, 널 페이지(NP)를 전송한다(제560단계, TX(5)). 널 페이지(NP)의 경우에, 더 이상 전송될 넥스트 페이지는 없으므로 넥스트 페이지 비트(NP)는 0로 설정된다. 또한, 널 페이지(NP)의 구체적인 구성이 도시되지는 않았으나, 널 페이지는 메시지 페이지이므로, 메시지 페이지 비트(MPB)는 1로 설정된다. 이러한 과정을 거쳐서 링크가 결성되고 AN이 종료된다(제570단계).

반면, 제540단계에서, 제1비형식 페이지(UP1)로부터 마스터/슬래이브가 결정되지 않는다면, 송신 상태 머신(360)은 UP1 이후에 UP2를 전송한다(제550단계). 이 때, 송신되는 제2비형식 페이지(UP2)의 랜덤 시드 값은 제1마스터/슬래이브(M/S) 시드(310)에 저장된다. 또한, 상대국으로부터 제2비형식 페이지(UP2)에 의해 수신되는 랜덤 시드 값은 제2마스터/슬래이브(M/S) 시드(320)에 저장된다. 따라서, 마스터/슬래이브 판단부(340)는 제1M/S 시드(310)에 저장된 랜덤 시드 값과, 제2M/S시드(320)에 저장된 랜덤 시드 값을 비교하여 더 큰 값을 갖는 디바이스가 마스터가 되도록 결정한다. 따라서, 작은 랜덤 시드 값을 갖는 디바이스는 슬래이브의 역할을 하게 된다. 제2비형식 페이지(UP2)에서, 이후에 전송할 넥스트 페이지가 있으므로, 넥스트 페이지 비트(NPB)는 1로 설정되고, 페이지의 능력(ABL)은 랜덤 시드 값에 의해 판단되므로, "RANDOM"으로 설정된다. 또한, UP2도 메시지 페이지가 아니므로 메시지 페이지 비트(MP)는 0로 설정된다. 송신 상태 머신(360)은 UP2후에 널 페이지를 전송하고(제560단계), 상대국으로부터 널 페이지를 수신하면 링크를 결성하고 AN을 종료한다(제570단계).

또한, 제520단계에서 16을 나타내는 메시지 페이지(MP)를 상대국으로 송신한후, 상대국으로부터 8을 나타내는 메시지 페이지를 수신하면, 송신 상태 머신(360)은 UP1과 UP2를 정상적으로 송신하여 AN을 수행한다.

도 7은 본 발명에 따른 1000베이스-T 표준을 이용하는 이더넷에서의 고속 링크를 위한 AN 방법 중 수신 과정을 설명하기 위한 플로우차트로서, 도 3의 수신 상태 머신(370)에서 수행된다. 초기에 수신 상태 머신(370)은 아이들(IDLE) 상태에 있다(제700단계). 도 7의 수신 과정도 송신 과정과 연계하여 이루어지는 것이므로, 대부분 유사한 과정으로 이루어진다. 즉, 수신 상태 머신(370)은 상대국으로부터 베이스 페이지(BP)를 수신하고(제710단계, RX(1)), 이후에 16의 상태를 나타내는 메시지 페이지를 수신한다(제720단계, RX(2)). 제720단계에서 16의 메시지를 갖는 메시지 페이지를 수신하면, 수신 상태 머신(370)은 UP2가 수신되지 않을 수 있음을 인식한다. 제720단계 후에, 수신 상태 머신(370)은 제1비형식 페이지(UP1)를 수신한다(제730단계, RX(3)). 또한, 제730단계 후에 UP1으로부터 마스터/슬래이브가 결정되는지가 판단된다(제740단계). 제740단계에서, 마스터/슬래이브가 결정될 수 있다면, 수신 상태 머신(370)은 다음 수신되는 페이지를 널 페이지(NP)인 것으로 판단하고(제760단계, RX(5)) 링크를 결성한다(제770단계). 또한, 제740단계에서 UP1으로부터 마스터/슬래이브가 결정되지 않는다면, 정상적으로 UP2를 수신하고(제750단계, RX(4)), 이후에 널 페이지를 수신한다(제760단계). 이후에 링크가 결성되고 AN이 종료된다(제770단계).

도 5 및 도 7에서 설명된 바와 같이, 본 발명에서는 특정 상태의 메시지 페이지를 사용함으로써, AN 시에 UP2를 전송하는데 따른 시간(TX(4), RX(4))을 줄일수 있다.

이상, 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따르면, 기가비트 이더넷에서 AN 기능 수행 시, IEEE802.3ab 표준에서 사용하지 않는 특정 상태, 즉, 16의 메시지를 갖는 메시지 페이지를 송수신함으로써 UP2를 전송하는데 따른 시간(TX(4), RX(4))을 줄일 수 있다. 따라서, AN 수행 시에 각 페이지 전송에 요구되는 전체 시간의 1/5을 줄일 수 있으므로 링크 결성 속도가 빨라진다는 효과가 있다.

Claims

데이타 전송이 이루어지는 제1전송 디바이스와 제2전송 디바이스 간에 링크를 결성하기 위한 자동-교섭(Auto-Negotiation) 방법에 있어서,

(a)상기 제1전송 디바이스와 제2전송 디바이스의 송신 상태 머신과 수신 상태 머신을 초기화하는 단계;

(b)상기 송신 및 수신 상태 머신이 초기화되면, 상기 제1전송 디바이스와 상기 제2전송 디바이스 간에 통신 능력을 나타내는 베이스 페이지를 송신 및 수신하는 단계;

(c)상기 베이스 페이지 송신 및 수신 후에, 상기 제1,제2전송 디바이스들에 대한 1000Mbps 통신 능력 및 특정 상태의 메시지 상태를 나타내는 메시지 페이지를 송신 및 수신하는 단계;

(d)상기 메시지 페이지 송수신 이후에, 동작 속도, 동작 모드 및 상기 전송 디바이스들의 포트 형태를 나타내는 제1비형식 페이지를 송신 및 수신하는 단계;

(e)상기 송신 및 수신된 상기 제1비형식 페이지로부터 상기 전송 디바이스들의 마스터와 슬래이브를 결정할 수 있는지를 판단하는 단계;

(f)상기 (e)단계에서 상기 마스터와 슬래이브를 결정할 수 있는 것으로 판단되면, 상기 제1비형식 페이지 이후에 널 페이지를 송신 및 수신하는 단계; 및

(g)상기 널 페이지 송수신 후에 상기 전송 디바이스들 간의 링크를 결성하고, 자동-교섭(AN)을 종료하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 고속 링크를 위한 자동-교섭 방법.
제1항에 있어서, 상기 (c)단계는,

상기 특정 상태의 메시지 페이지는 정수 "16"을 나타내는 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 링크를 위한 자동-교섭 방법.
제1항에 있어서, 상기 (c)단계는,

(c1)상기 전송 디바이스들 중 어느 하나의 전송 디바이스에서 상기 1000Mbps의 통신 능력 및 상기 특정 상태의 메시지 페이지를 송신한 후에, 상기 다른 하나의 전송 디바이스로부터 상기 동일한 특정 상태의 메시지 페이지를 수신하는가를 판단하는 단계; 및

(c2)상기 (c1) 단계에서 동일한 특정 상태의 메시지 페이지를 수신하는 것으로 판단되면, 상기 (d)~(g)단계를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동-교섭 방법.
제1항에 있어서, 상기 (e) 단계는,

상기 제1, 제2전송 디바이스들의 포트 형태가 서로 다른지를 판단하여 서로 다르면, 상기 마스터/슬래이브를 결정할 수 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고속 링크를 위한 자동-교섭 방법.
제1항에 있어서, 상기 자동-교섭 방법은,

(h) 상기 (e) 단계에서 상기 마스터/슬래이브를 결정할 수 없는 것으로 판단되면, 상기 제1, 제2전송 디바이스들이 상기 제1비형식 페이지 송수신 이후에 제2비형식 페이지를 송신 및 수신하는 단계;

(i) 상기 (h)단계 후에 상기 널 페이지를 송신 및 수신하여 링크를 결성하고, 상기 자동 교섭을 종료하는 단계를 더 구비하고,

상기 제2비형식 페이지는 랜덤 시드(seed) 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 링크를 위한 자동-교섭 방법.
제5항에 있어서, 상기 자동-교섭 방법은,

상기 제1, 제2전송 디바이스들이 송수신하는 상기 제2비형식 페이지들에 포함된 랜덤 시드 값들을 비교하여 그 값이 더 큰 전송 디바이스를 마스터로 결정하는 것을 특징으로 하는 고속 링크를 위한 자동-교섭 방법.
제1항에 있어서, 상기 자동-교섭 방법은,

상기 특정 상태의 메시지 페이지를 수신하는 전송 디바이스는, 상기 제1비형식 페이지 이후에 수신되는 페이지를 상기 널 페이지로 인식하는 것을 특징으로 하는 고속 링크를 위한 자동-교섭 방법.
데이타 전송이 이루어지는 제1전송 디바이스와 제2전송 디바이스 간에 링크를 결성하기 위한 자동-교섭 장치에 있어서,

상기 제1, 제2전송 디바이스에 구비되고, 상기 제1, 제2전송 디바이스 간에 전송되는 페이지 정보들을 이용하여 상기 전송 디바이스들을 링크시키는 아비터부;

상기 아비터부를 통하여 송신되는, 상기 자동-교섭에 요구되는 페이지 정보들의 송신 상태를 제어하는 송신 상태 머신과, 상대방 전송 디바이스로부터 수신되는 상기 페이지 정보들의 수신 상태를 제어하는 수신 상태 머신을 구비하고,1000Mbps 속도로 전송을 수행하고자 할 때 특정 상태의 메시지 페이지를 송수신하도록 제어하는 상태 제어부;

상기 제1전송 디바이스와 상기 제2전송 디바이스 사이에 전송되는 상기 페이지 정보들로부터 마스터/슬래이브를 결정하는 마스터/슬래이브 결정부; 및

상기 제1전송 디바이스와 상기 제2전송 디바이스 간에 송신 및 수신되는 상기 페이지 정보들을 저장하기 위한 레지스터부를 구비하고,

상기 페이지 정보들은,

베이스 페이지, 메시지 페이지, 제1, 제2비형식 페이지 및 널 페이지 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고속 링크를 위한 자동-교섭 장치.
제8항에 있어서, 상기 송신 및 수신 상태 머신은,

상기 제1, 제2전송 디바이스 간의 데이타 전송 속도를 1000Mbps로 수행할 때, 정수 "16"을 나타내는 상기 특정 메시지 페이지를 송신 및 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고속 링크를 위한 자동-교섭 장치.
제9항에 있어서, 상기 송신 및 수신 상태 머신은,

상기 특정 메시지 페이지를 송수신한 후에 상기 제1비형식 페이지와 상기 널 페이지를 송수신하는 것을 특징으로 하는 고속 링크를 위한 자동-교섭 장치.
제9항에 있어서, 상기 송신 및 수신 상태 머신은,

상기 제1 또는 제2전송 디바이스로부터 수신된 상기 메시지 페이지가 16 이외의 다른 값을 나타낼 때, 상기 제1비형식 페이지, 상기 제2비형식 페이지 및 상기 널 페이지를 순차적으로 송수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고속 링크를 위한 자동-교섭 장치.
제8항에 있어서, 상기 제1, 제2전송 디바이스들은,

개인용 컴퓨터, 허브 스위치 및 백본 스위치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고속 링크를 위한 자동-교섭 장치.