KR20020095250A - 멀티-스테이션 네트워크에서 최악의 경우 갭_카운트 값을결정하기 위한 시스템, 방법 및 측정 노드 - Google Patents

Abstract

노드-대-노드 통신(node-to-node communications)을 시작하기 전에 통신 창설자(originator) 스테이션이 아이들 간격(idle interval)을 그 안에서 측정하기 위한 갭_카운트(gap_count) 절차를 실행하도록 하면서, 충돌-없는 방식으로 그 안에서 직렬 버스 상으로 상기 노드-대-노드 통신을 달성하기 위해 멀티-스테이션 네트워크(multi-station network)를 동작하기 위한 방법에 있어서, 제 1 노드 및 제 2 노드 사이의 다양한 경로 지연 값들을 측정하는 단계; 상기 경로 지연 값들 중 최악의 경우를 선택하는 단계; 상기 최악의 경우 지연 값에 갭_카운트를 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티-스테이션 네트워크에서 최악의 경우 갭_카운트 값을 결정하기 위한 시스템, 방법 및 측정 노드{System, method and mesuring node for determining a worst case gap-count value in a multi-station network}

다양한 개정들이 이 프로토콜에 제안되어 왔으며, 본 발명 또한 이 개정들에 적용 가능하다. IEEE 1394 표준은 다양한 가정용 전자 장치들과 사용하기 위한직렬버스를 정의한다. 특히, 본 발명의 방법은 사용자들과 기술자들이 그러한 버스 시스템에 기초하면서 가변 사이즈들을 갖는 홈 네트워크들을 설정하도록 허용해야 한다. 사실, 홈 네트워크는 오디오-비디오 세트들, 개인 컴퓨터들, 감시 카메라들, 가정 용구들 등과 같은 상당히 다양한 아이템들을 포함할 수 있으며, 따라서 이 스테이션들(stations) 중 하나의 부가 또는 제거를 통하는 것과 같은 잦은 변경들에 처해질 것이다. 본원의 발명적인 방법은 그 구현에 대하여 광대한 계산적 복잡성을요구하지 않고 최신 1394-표준화된 스테이션들의 사용을 허용해야 한다.

이제, 버스 표준은 엑세스들의 특정 규칙들을 고수할 때 충돌없는 방식으로된 케이블 연결을 통하여 보내질 수 있는데이터 패킷들에 영향을 받는 자신의 트래픽을 갖는다. 이 트래픽은 버스가 아이들(idle) 상태로 남아있어야 하는 동안의 시간 간격을 각각 정의하는 소위갭들을 제공하는 메커니즘을 통해 제어될 수 있다. 전송을 시작하기 전에, 문제의 의도된 원래 스테이션은 존재하는 버스 트래픽을 듣고, 적용 가능한 갭_카운트(gap_count)에 비하여 적합한 갭의 발생을 체크한다.

스테이션들은논리 트리형태(logical tree topology)에 따라 상호 연결된다. 이것은 다양한 스테이션들에 의해 측정된 바와 같은 특정 갭의 길이가 넓게 다른 값들을 가질 수 있다는 원인들 중 하나이다: 사실, 다양한 스테이션들 사이의 물리적 거리들은 상당히 비-균일할 수 있다. 스테이션에 의한 규정된 갭 길이에의 비-고수는 데이터 패킷 오버랩 또는 데이터 손실을 유발할 수 있으며, 이것은 때때로 비극적인 결론들과 관련될 수 있다.

위의 표준은, (테이블 1 참조) 다음 패킷이 전송될 수 있기 전에 반드시 가야할 시간 지연에 즉시 관련되는 최소 갭_카운트를 명세하는 것을 통하여 이들 및 다른 문제들을 회피하도록 허용한다. 실무에서 이 지연 파라미터의 실제 값을 정정하여, 청취 갭이 여전히 더 좋은 충돌들 회피를 위해 확장될 수 있거나, 활용 가능한 대역폭을 더 효율적으로 사용하기 위해 다소 짧아질 수 있다. 테이블 1에 명세된 바와 같이 갭의 최적 값은, 스테이션들 사이의 즉각적인 물리적 상호연결들인소위 홉(hop)들 각각에 대한 내부-스테이션 연결의 특정 물리적 구성과 공통된 단위를 갖는다. 특히, 4.5 메타 길이의 상호 연결 케이블은 홉을 구현하는데 폭넓게 표준이 되어 왔다.

그러나, 발명자는 더욱더 유동적일 필요가 있음을 인식해왔다. 이것은 홉들에 대해 다른 적합한 상호 연결 미디어(media)를 사용하는데 먼저 적용될 것이다. 또한 홉들은 더작은 길이를 선택하는 것을 통해서 더 빠르게 만들어 질 수 있다. 반면에, 더 긴 케이블은 4.5 메타와 수십 메타 사이에 떨어져 있는 것과 같은 멀리 떨어진 스테이션에 상호 연결을 허용한다. 유동성을 획득하기 위한 특별한 이유는 네트워크의 재구성을 효과 적으로 허용하는 것이다.

이제, 본원의 발명자는 그러한 네트워크의 실시간 실예에서 지연들이 원리적으로 넓고 동적으로 가변될 수 있는 값들을 가질 수 있어서, 어떤 이미 명세한 절차가 실제 발생하는 지연들의 발견적인 결정보다 열등할 것이라는 것을 인식한다.

본 발명은 버스 시스템에 대해, 특히 1394 또는 IEEE 1394-1995 버스에 대해, 단축을 위한 동적인 갭 최적화(dynamic gap optimization)를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명의 이들 및 부가적인 양상들 및 장점들은 양호한 실시예들의 개시를 참조하고 특히 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 더욱 상세히 논의될 것이다.

도 1은 본 발명과 사용하기 위한 일반 2진 트리 네트워크;

도 2는 본 발명과 사용하기 위한 전형적인 네트워크;

도 3은 라운드 트립 지연(RTD ; Round Trip Delay) 값을 결정하기 위한 하부동작 처리;

도 4는 동작의 흐름도;

테이블 1은 정적인 갭 카운트 최적화 값들(Static Gap Count Optimization Values).

(발명의 요약)

결론적으로, 다른 것들 중에서도, 본 원의 목적은 네트워크의 최적으로 경제적인 여전히 신뢰할 만한 동작을 얻기 위한 다음의 갭 카운트 측정의 리타이로링(retayloring)을 허용하기 위해 그러한 네트워크에서 간단한 지연 측정 절차를 제공하는 것이다.

그러므로, 그 양상들 중 하나에 따라, 본 발명은 청구항 1의 특징부에 따라특징된다. 본 발명의 최적 실시예에서, 단일 루트 노드에서 모든 리프 노드(leaf node)들까지의 반환 트립(return trip) 지연의 측정, 빠르고 믿을만한 절차가 얻어지고, 이것은 최적 트레벌 시간 값(optimum travel time value)을 대략 산출할 것이다.

또한, 본 발명은 청구항 1에 청구된 바와 같은 방법을 구현하기 위해 배열된 멀티-스테이션 시스템과, 청구항 1에 청구된 바와 같은 방법에서 측정 노드로서 동작하기 위해 배열된 장치에 관한 것이다. 본 발명의 부가적인 유리한 양상들이 독립항들에 열거된다.

(양호한 실시예들의 상세한 설명)

이제, 본 발명의 동적 갭 카운트 최적화가 2단계 알고리즘으로 구현된다: 먼저, 라운드-트립 지연(round-trip delay)의 최대 값이 결정되고, 다음으로, 이 갭 카운트가 라운드 트립 지연의 측정된 최대 값의 측정된 값으로부터 계산된다.

주어진 네트워크에서 라운드 트립 지연의 최대 값을 측정하는 것은 문제의 네트워크의 개시 단계가 이미 시작된 후에, 어드-혹 절차(ad-hoc procedure)에 따라 이루어져야 한다. 트리 형태 네트워크에서, 그러한 라운드-트립 지연의 가장 긴 값은 트리의 두 리프-노드들을 직접 또는 간접적으로 상호 연결하는 경로로부터 일반적으로 온다. 그러므로, 이 실시예는 측정된 지연 값들을 체계적으로 평가하고 비교하기 위한 일부 절차가 필요할 것이다. 어드-혹 절차는 루트 노드에 포함된 네트워크의 논리적 맵(map)을 가질 수 있다. 그후 또한 측정 절차는 이 루트 노드에 의해 일반적으로 실행될 수 있을 것이다. 또한, 하드웨어 시각에서부터, 그러면 두 레지스터들이 버스 매니저에 활용 가능할 수 있다: 첫 번째 하나는 라운드 트립 지연에 대한 실제적으로 가장 높은 값을 로딩(load)하기 위한 것과, 두 번째 하나는 이 가장 높은 값을 유효화하기 위한 것이다.

버스 리셋 후에, 네트워크의 형태 및 속도 맵들은 버스 매니저에서 활용 가능할 것이다. 도 1은 본 발명과 사용하기 위한 일반적인 2진 트리 네트워크를 도시한다. 실시예에서, 루트 노드(20)는 논리 네트워크의 맵을 갖는다. 도시된 바와 같이, 다른 노드들(22 내지 40)은 각각의 노드가 더 높은 네트워크 레이어에 0, 1 또는 2 개의 연결된 노드들을 갖는 방식으로 상호 연결된다.

노드들(24,26,34,36 및 40)은 이들이 더 높은 레이어 레벨에 연결되는 노드가 없다는 점에서 리프 노드들이다. 원리적으로, 상호 연결 다양성에 대한 더 높은 수들이 실현 가능하다. 당업자들은 정확히 동일한 네트워크가 루트 노드와 같은 다른 노드로부터 시작하는 것에 의한 것과 같이 다른 방식으로 표현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 개시 단계 후에, 리프 노드들 및 루트 노드가 식별될 것이다. 버스 매니저 노드는 메모리의 견지에서 요구된 설비들을 갖는 네트워크의 어떤 노드가 될 수 있다. 형태 맵으로부터, 루트 노드는 리프 노드들의 동일성을 읽을 수 있을 것이고 연속적인 모드로 모든 리프에 데이터 없는 비동기 데이터 패킷을 보내기 위해 진행할 것이다.

도 2는 소비자 전자제품 환경에서 본 발명과 사용하기 위한 전형적인 네트워크를 도시한다. 노드들은 다음 기능들을 수용한다. 루트 노드(50)는 셋탑박스(STB) 기능을 갖는다. 리프 노드들(52,54,58)은 개인 컴퓨터(PC), 텔레비전(TV) 세트 및 디지털 VHS(D-VHS) 기능들을 각각 갖는다. 유사하게 비-리프 노드(56)는 기능적으로 텔레비전 세트를 갖는다. 다양한 다른 특성의 노드들이 도 2의 네트워크 내에서 포함될 수 있다.

도 3은 라운드 트립 지연(RTD) 값을 결정하기 위한 하부 동작 처리를 도시한다. 이 경우에, STB(루트 노드)는 비동기 패킷을 리프 노드들 중 하나인 D-VHS에 보낸다. 하부 동작 처리가, 요구된 승인 갭 후에 수신 리프 노드에 의해 되돌려 보내질 기본적인 요소로서자동 승인(automatic acknowledge)을 포함할 것이다는 것을 주목하라. 더욱이, 중재, 데이터 접두사, 데이터 끝에 각각 관련된 부가적인 1394 오버헤드 시간이 있다. 도면에서, A는 중재 시간(Arbitration time), P는 데이터 접두사 시간(Data Prefix time), 및 E는 데이터 끝 시간(Data End time)이다. 이제, 도 3에 도시된 바와 같이 d_j를 루트 노드에서 j로 인덱싱된 리프 노드까지 경로 내의 라운드-트립 지연이라 하면: d_j= 2* 한방향 지연 (1)이다. 유사한 시간값은, 데이터 끝, 승인 갭, 및 데이터 접두사로 부터의 기여들을 배제하면서, 승인 도달 시간과 패킷 분배 시간 사이의 차이를 결정하여 추정될 수 있다. 실제로 오버헤드 값들은 위의 계산들 동안 다음 순으로 사용될 수 있고 루트 노드 내로 국부적으로 로딩될 수 있는 1394 표준에 의해 주어진 상수들이다.

루트 노드는 모든 리프 노드에 대해 측정된 라운드 트립 지연을 회귀적으로 등록한다. 도 2의 예에서, 3개의 값들이 등록될 것이다. 일단 모든 리프 노드들이 처리되면, 네트워크의 최대 RTD가 다음과 같이 추정된다:

RTD_max= max_s{d_i+ d_j; ∀i≠j} (2)

여기서, S는 리프 노드들의 세트이다. 결정이 이루어졌음을 나타내기 위해 얻어진 값은 버스 매니저의 주어진 레지스터 내에 로딩되고 유효 레지스터가 설정된다. 루트 노드에서 모든 절차들은 활용 가능한 '1394 스택에 기초하여 C 코드로 구현될 수 있다.

네트워크에서 결정된 최대 RTD로부터 갭 카운트의 계산

유효 레지스터가 아직 설정되지 않은 동안, 버스 매니저는 측정된 최대 RTD를 기다리기를 계속한다. 유효 레지스터가 설정될 때, 버스 매니저는 RTD의 값을 읽고 갭 카운트를 다음식을 사용하여 계산한다.

(3)

여기서, BR_max= 98.314 Mbit/s 및 BR_min= 98.294 Mbit/s 들은 각각 버스 내의 최대 및 최소 베이스 레이트이고, AT는 리프 노드들 내의 내부 지연에 기인하는 부가적인 타이밍이고 308 ns로 추정될 수 있으며, 상한(ceiling)()은 무한대로 향한 가장 가까운 정수로 인자(argument)를 라운딩(round)한다. 이 버스 매니저에서, 그러한 방정식은 테이블 1을 대체하기 위해 사용된 응용의 C-언어 코드로 포함될 수 있다.

버스 매니저는 계산된 값을 갖는 갭 카운트를 포함하고 필요한 경우 이 계산된 값을 모든 노드로 보낼 것이다.

응용성

동적인 갭 카운트 최적화는 활용 가능한 스택, 형태 맵, 하부 동작 처리, 버스 매니저 등을 사용하여 현재 1394 호환 제품들에 적용될 수 있다. 이것은 최종 사용자에게 더 큰 유동성을 허용하여 가변 사이즈 네트워크의 문제를 해결한다.

첨부 : 방정식(3)의 유도

'1394 네트워크의 충분한 동작을 위해, 가장 제한적인 요구는 최악의 경우의조건하에 중재 리셋 갭(arb_res_gap)이 하부 동작 갭(subact_gap)보다 커야한다는 것이다. 수학적으로, 이것은 다음과 같이 표현된다:

Subact_gap_max< arb_res_gap_min(4)

여기서, 하부-인덱스들은 각각 최대 및 최소 값을 나타낸다. (4)의 우측 요소들은 '1394 표준에 따라 갭 카운트 값(상기 gap_count)의 견지에서 표현될 수 있다:

(5)

여기서, BR_max= 98.314 Mbit/s 는 버스에서 최대 베이스 레이트이다. 리프-대-리프 경로에서, 하나의 리프 노드(A)로 보여지는 arb_res_gap는 다른 리프 노드(B)로 보여지는 하부 동작 갭보다 항상 더 커야 한다. 최악의 경우의 조건하에, B 리프 노드는 하부 동작 갭을 4개의 기간들 즉 리프 노드들 내의 내부 지연에 기인하는 최대 하부 동작 지연, 최대 중재 지연, 최대 RTD 및 부가적인 타이밍의 합으로 본다. 앞에서부터 2개의 기간들은 갭 카운트 값에 의존하고, 3번째는 직접 측정으로부터 얻어지고, 마지막 것은 1394 상수들을 사용하여 추정된다. 그러므로, 다시 '1394 표준에 따라:

subact_gap_max= subact_delay_max+ arb_delay_max+ RTD_max+ AT (6)

여기서,

(7)

(8)

AT = 2*최대_중재_응답_지연 + 데이터_끝_지연(AT = 2*MAX_ARB_RESPONSE_DELAY + DATA_END_DELAY) (9)

최대_중재_응답_지연 및 데이터_끝_지연은 다시 '1394 표준에 따라 각각 144 및 20 ns로 추정될 수 있다. 여기서, BRmin = 98.294 Mbits/s 는 버스에서 최소 베이스 레이트이다. (4)에서 (5)-(9)를 대체하여, 다음과 같은 최종 결과를 얻는다:

도 4는 동작의 흐름도를 도시한다. 블록(60)에서, 동작이 시작하고, 모든 필요한 하드웨어 및 소프트웨어 설비들이 할당된다. 블록(62)에서, 논리 트리 상의 물리적 노드들의 맵핑이 실행되고 이 절차로부터 루트 노드와 다양한 리프 노드들이 식별될 것이다. 이것 혼자로, 이것은 종래 기술의 절차이다. 블록(64)에서, 루트가 활성화되고; 일반적으로 이것은 루트 노드 자신에 의해 이루어진다. 블록(66)에서, 루트 노드는 데이터 패킷을 다음-뒤따르는 리프 노드로 보낸다. 블록(68)에서 루트 노드는 가장 최근 데이터 패킷이 보내진 노드로부터 수신된 승인 패킷을 검출한다; 더욱이, 루트 노드는 반환 시간을 계산해 낸다. 효과에서, 이 블록은 명료함을 위해 도시되지 않은 대리 루프를 포함한다. 블록(70)에서, 루트 노드는 그렇게 측정된 반환 시간이 저장된 두 값들의 최저값보다 큰지의 여부를 검출한다. 긍정적이면, 루트 노드는 가장 최근 리프 노드가 리프 노드들의 세트 중 마지막 하나인지의 여부를 검출한다. 부정적이면, 이 절차는 블록(66)으로 되돌아간다. 긍정적이면, 이 절차는 블록(76)으로 가고, 여기서 두 가장 높은 반환 시간들이 유효화되고 갭_카운트가 위에서 주어진 표현에 따라 결정된다.

테이블 1은 정적인 갭 카운트 최적화 값들을 도시한다. 이들 혼자로, 이들 값들은 당업자에게 알려져 있다.

Claims (8)

1. 노드-대-노드 통신(node-to-node communications)을 시작하기 전에 통신 창설자(originator) 스테이션이아이들간격(idle interval)을 측정하기 위한 갭_카운트(gap_count) 절차를 실행하도록 하면서, 충돌-없는 방식으로 그 안에서 직렬 버스 상으로 상기 노드-대-노드 통신을 달성하기 위해 멀티-스테이션 네트워크(multi-station network)를 동작하기 위한 방법에 있어서,

   제 1 노드 및 제 2 노드 사이의 다양한 경로 지연 값들을 측정하는 단계;

   상기 경로 지연 값들 중 최악의 경우를 선택하는 단계;

   상기 최악의 경우 지연 값에 갭_카운트를 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 경로 지연 값들 각각은 승인 패킷(acknowledge packet)을 반환하기 위한 간격을 포함하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 측정은 단일 루트 노드(single root node)에 의해 실행되는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 노드는 리프 노드(leaf node)가 되는 것으로 제한되고, 모든 활용 가능한 리프 노드들을 상기 제 2 노드로 사용하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 측정은 모든 활용 가능한 리프 노드들에 대해 라운드 트립 지연 값들(round trip delay values)을 측정하여 단일 루트 노드에 의해 영향을 받는 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   두 개의 가장 높은 기록된 라운드 트립 지연 값들은 이들로부터 전체 갭_카운트 지시를 결정하기 위해 합해지는 방법.
7. 제 1 항에 청구된 바와 같은 방법을 구현하기 위해 배열되고 노드-대-노드 통신을 그 위에서 충돌-없는 방식으로 달성하기 위한 직렬 버스 네트워크를 포함하며, 또한 이러한 통신을 시작하기 전에 상기 버스 상의 아이들 간격을 측정하기 위해 갭_카운트 절차를 실행하기 위해 통신 창설자 스테이션내에 갭_카운트 설정 수단을 포함하는 멀티-스테이션 시스템에 있어서,

   제 1 노드 및 제 2 노드 사이의 다양한 경로 지연 값들을 측정하기 위한 측정 수단;

   상기 측정된 경로 지연 값들 중 최악의 경우를 선택하기 위한 선택 수단;

   상기 최악의 경우 지연 값에 갭_카운트를 할당하기 위한 할당 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-스테이션 시스템.
8. 제 7 항에 청구된 바와 같은 시스템 내의 측정 노드로서 동작하기 위해 배열되는 장치.