KR20040015166A - 네트워크 버스에서 적합한 종결 및 에러-프리 통신을유지하는 시스템 및 방법과 버스 보호 소자 - Google Patents

네트워크 버스에서 적합한 종결 및 에러-프리 통신을유지하는 시스템 및 방법과 버스 보호 소자 Download PDF

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Abstract

전력 버스를 포함하는 네트워크 버스에서 적합한 종결 및 에러프리 통신을 유지하는 시스템으로서 적어도 하나의 네트워크 장치와, 네트워크 제어기와, 적어도 하나의 버스 보호 소자를 포함하는 시스템이 제공된다. 네트워크 장치는 네트워크 버스에 전기적으로 연결되고 네트워크 버스를 통하여 통신하도록 구성된다. 네트워크 제어기는 또한 네트워크 버스의 전력 버스를 통하여 네트워크 장치에 전력 신호를 제공하도록 구성된다. 네트워크 제어기 및/또는 버스 보호 소자는 네트워크 버스 상에서 신호를 모니터할 수 있다. 네트워크 제어기 및/또는 버스 보호 소자가 미리 정해진 수의 부적합 신호를 식별함에 따라, 버스 보호 소자는 각 네트워크 장치를 네트워크로 선택적으로 연결하고 그 네트워크로부터 선택적으로 차단할 수 있다.

Description

네트워크 버스에서 적합한 종결 및 에러-프리 통신을 유지하는 시스템 및 방법과 버스 보호 소자{A SYSTEM AND METHOD FOR MAINTAINING PROPER TERMINATION AND ERROR-FREE COMMUNICATION IN A NETWORK BUS}
자동차 산업과 항공 우주 산업에서 이용되는 시스템, 예컨대, 멀티미디어 엔터테인먼트, 통신, 프로세스 제어 시스템 및 진단 시스템 등이 점점 더 복잡해져 감에 따라, 서로 간의 통신이나 중앙 제어기 등과 통신을 위한 부가적 장치에 대한 필요성이 증가하고 있다. 역사적으로, 이들 시스템은 여러 장치들간 통신을 지원하기 위하여 이들 사이에 설치된 전용 배선(dedicated wiring)을 포함하였다. 시스템이 보다 집적되어 가고 통신 요청이 증가되어감에 따라, 배선에 필요한 공간과그 배선 및 부수 설비 비용 양자 모두의 측면에서, 필요한 전용 배선의 양이 급속하게 매우 커질 수 있다. 또한, 전용 배선의 양이 증가함에 따라, 일반적으로 시스템의 전체 복잡도가 증가하고, 설치 동안 또는 설치 이후 배선의 일부분이 손상되거나 파손될 가능성이 증가하였다.
따라서, 여러 장치들간에 공통 통신 경로를 제공하는 방향으로 네트워크 버스가 발전해왔다. 자동차 산업 및 항공 우주 산업에서는, 하나의 네트워크 버스를 이용하여 여러 소자들을 모니터링하고 진단 정보 및 상태 정보를 수집할 수 있다. 이와 같이, 다양한 소자들에 대한 응력, 가속도, 압력, 및/또는 온도에 관한 진단 및 상태 정보가 수집되고 분석될 수 있다. 또 다른 예에 의하면, 자동차, 미니밴, 스포츠용 차량, 항공기, 보트 등과 같은 운송 수단 사용자에 대하여 통신과 멀티미디어 정보 전송뿐만 아니라 프로세스 제어 애플리케이션을 지원하도록 현재 네트워크 버스가 개발되고 있다. 유익하게, 이러한 네트워크 버스는, 라디오, 카세트 테입 플레이어, 콤팩트디스크 플레이어 등 가운데 하나 이상의 장치에 의하여 생성된, 스트림 오디오 신호 등의 오디오 신호를, 차량 중의 선택된 스피커나 헤드폰 잭으로 전송할 것이다. 마찬가지로, 이러한 네트워크 버스는, 랩탑 컴퓨터, 핸드헬드(handheld) 계산 장치 등을 위한 통신뿐만 아니라 차량 운전자가 가지고 다니는 셀룰러 전화에 의한 음성 및 데이터 통신을 지원할 수 있다. 또한, 네트워크 버스는, 스트리밍 비디오 신호 등의 비디오 신호를, 텔레비전 수상기, 비디오카세트 리코더, 기타 비디오 소스로부터, 하나 이상의 비디오 모니터로 송신할 수 있다. 아울러, 네트워크 버스는, 드라이브트레인(drivetrain) 장치, 수동 제어장치(passive restraint devices), 충돌 방지 장치, 드라이브-바이-와이어 장치(drive-by-wire devices) 등의 장치들 간에 감지 신호 및 구동 신호를 송신할 수 있다.
네트워크 버스에 연결된 그 다양한 장치들에 더하여, 일반적으로, 하나 이상의 제어기가 네트워크 버스에 연결되어 그 다양한 장치들로부터 데이터를 수신하고 그러한 장치들로 명령을 전송한다. 무엇보다도, 이들 명령은 네트워크 버스를 통하여 정보를 송신하는 방식 등 그 다양한 장치들이 기능하는 방법을 지정한다. 또한, 제어기는, 조작자, 예컨대 차량 운전자 등이 입력한 정보를 수신할 수 있다. 이러한 입력 정보는, 예컨대, 신호의 목적지뿐만 아니라 네트워크 버스를 통하여 송신되는 신호의 소스에 대한 표시를 포함할 수 있다.
전통적으로, 전술한 유형의 네트워크는 아날로그 포맷으로 데이터를 송신하여 왔다. 불행히도, 아날로그 신호는 데이터 송신 동안 그 신호에 개입하는 잡음에 민감하다. 송신되는 신호 중 많은 것들이, 낮은 진폭으로 시작된다면, 잡음이 신호를 훼손하여 신호의 해석이 불가능할 정도로 신호 대 잡음 비율을 감소시킬 수 있다. 또한, 이들 네트워크 장치 중 많은 장치들이 제어기로부터 어느 정도 거리만큼 떨어져 분포되어 있으므로, 네트워크 장치들을 제어기로 연결하는 전선이 너무 길어 배선에서의 DC 저항으로 인한 신호 열화를 야기할 수 있다.
이러한 결점을 고려할 때, 디지털 네트워크를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나. 많은 통상적 디지털 네트워크도 다양한 문제들로 인하여 어려움을 겪고 있다. 예컨대, 기존의 많은 디지털 네트워크는, 각 네트워크 장치가 비교적 고수준의 프로세서를 갖도록 요구하는 복잡한 프로토콜에 따라 운영되어, 네트워크 장치 비용을 증가시킨다. 또한, 복잡한 프로토콜은, 버스 상에 있는 메시지에 대해, 데이터 획득 및 제어를 위하여 불필요한 오버헤드를 가져온다. 이러한 오버헤드는 버스를 통하여 송신될 수 있는 데이터 샘플의 수를 크게 제한할 수 있다. 또한, 이들 네트워크는 또 다른 문제점들을 가지고 있다. 예컨대, 이들 네트워크는 일반적으로 획득과 제어를 모두 지원하지는 않으며, 대개 비교적 짧은 길이만 이어져있는 네트워크를 지원한다. 나아가, 이들 네트워크는 대개 대규모의 네트워크 장치 인터페이스를 가지며, 네트워크 데이터 속도가 느리고, 그리고/또는 적은 수의 네트워크 장치를 포함한다. 아울러, 디지털 네트워크를 포함하는 많은 컴퓨터 시스템들은 시간-결정적(time-deterministic) 방식으로 동작하지 않는다. 그러므로, 이들 컴퓨터 시스템은, 일반적으로, 소정의 정확한 타이밍에 의하여 반복하거나 해독 및 실행되는, 네트워크 소자에 대한 트리거 명령을 계획할 수 있는 능력이 부족하다.
네트워크가 디지털 특성을 갖는지 아니면 아날로그 특성을 갖는지에 무관하게, 네트워크 버스는 설치 동안이나 설치 이후 손상을 입을 수 있다. 이러한 점에서, 네트워크 버스는 다양한 제어기 및 네트워크 장치들 사이에서 매우 멀리까지 펼쳐질 수 있는 복수의 도전체나 와이어로 구성된다. 사고나 기타 예기치 못한 상황으로 인하여, 하나 이상의 와이어가 파괴되어 개회로가 형성될 수 있다. 그런 경우, 개회로의 한쪽에 있는 소자들은, 파괴된 도전체를 통하여, 그 개회로 반대쪽에 있는 소자들과 통신할 수 없을 것이다. 또한, 그 파괴된 도전체를 통하여 송신된 신호는, 특성 임피던스 부정합(characteristic impedance mismatch)으로 인하여, 그 파괴된 도전체의 끝에서 반사될 것이다. 반사된 신호는 도전체를 따라 되돌아가서, 구조적이면서도 파괴적으로, 그 도전체를 통하여 송신 중인 다른 신호를 방해할 것이다. 개회로의 한쪽 끝에 있는 소자는 비교적 느린 데이터 속도, 예컨대, 초당 10킬로바이트 정도로 통신할 수 있음에 비하여, 반사 신호는 일반적으로 높은 데이터 속도, 예컨대, 초당 10메가바이트 정도로 소자간 유효한 통신을 방해할 것이다. 개회로에 의하여 야기된 반사 신호로 인한 파괴적 방해는 그 파괴된 도전체 상의 신호를 잡음에 더욱 민감하게 만들고 유효한 통신을 더욱 제한하게 될 것이다.
네트워크 버스에서 하나 이상의 도전체가 파괴된 경우, 두 가지 다른 방법 가운데 하나를 취할 수 있다. 그 중 한가지 방법에 의하면, 적어도 일정한 시간 주기 동안 네트워크 버스는 수선되지 않은 채 남겨지고, 반사 신호로 인하여 오염되지 않을 정도로 선택된 비교적 느린 데이터 전송 속도에 의한 것일지라도, 네트워크 버스를 통한 통신이 계속된다. 많은 애플리케이션이 네트워크 버스를 통하여 비교적 높은 데이터 전송 속도로 통신이 이루어질 것을 요구하므로, 네트워크 버스를 통과하는 데이터를 의도적으로 늦추는 것은 그다지 효과적이지 않으며, 완전히 무효로 하지는 않더라도, 반사 신호의 해로운 효과가 부적합한 영향을 미칠 수 있다. 이와 달리, 네트워크 버스를 통한 통신이 중단되고, 전문가나 수선공이 네트워크 버스 고장을 수리하여 네트워크 버스 파괴를 인식하고 그 절단된 도전체를 물리적으로 수리할 수 있다. 수리가 완료되면, 네트워크 버스를 통한 통신이 재개될수 있다. 그러나, 네트워크 버스의 물리적 수리는 종종 소정의 시간 주기 동안 그 네트워크 버스에 대하여 서비스가 이루어지지 않을 것을 요구하므로, 이러한 동작은, 시간-민감성 애플리케이션 또는 기타 연속적 모니터링이나 피드백을 요구하는 애플리케이션 등 일부 애플리케이션에 대하여 부적합할 수 있다.
네트워크 버스에는 개회로로 인한 고장뿐만 아니라 기타 여러 유형의 고장이 일어날 수 있다. 예컨대, 네트워크 버스를 이루는 하나 이상의 도전체 쌍이 단락될 수 있다. 이러한 경우, 네트워크 제어기와 네트워크 장치들은 단락된 도전체 쌍을 통하여 더 이상 통신할 수 없을 것이다. 그러므로, 네트워크 버스에서 서비스가 이루어질 수 없고, 네트워크 버스를 통한 통신이 재개되기에 앞서, 단락 위치가 식별되고 네트워크 버스가 수선되어야 할 것이다.
네트워크 버스 상에서 발생하는 단락 및 개회로 상태에 더하여, 네트워크 버스에 전기적으로 연결된 네트워크 장치가 고장날 수 있고, 그에 따라 그 네트워크 버스 및 그 네트워크 버스에 연결된 다른 네트워크 장치들에 문제가 발생할 수 있다. 이러한 점에서, 네트워크 장치에서 발생하는 일부 고장 모드는 자기 제한적(self-limiting)이고, 그 네트워크 장치의 고장은 네트워크 버스를 통한 다른 네트워크 장치들의 연속적 통신에 역효과를 발생시키지 않는다. 그러나, 이와 다른 유형의 네트워크 장치 고장 모드는 네트워크 버스 상에 문제를 발생시키고 다른 네트워크 장치들이 네트워크 버스를 통하여 통신할 수 없게 만들 수 있다. 네트워크 버스 상에 문제를 발생시키는 네트워크 장치의 고장 모드 중 일예로서 고장이 발생한 네트워크 장치가 그 네트워크 버스 상에 무의미한 데이터 스트림을 내어놓는 경우가 있다. 이러한 경우에, 일반적으로 그 네트워크 장치는 "배블링(babbling)" 상태라고 일컬어진다.
배블링 상태의 네트워크 장치는 네트워크 버스에 대한 제어를 독점하고 네트워크 제어기 및 다른 네트워크 장치들이 그 네트워크 버스를 통하여 통신할 수 없도록 할 수 있다. 이러한 경우에, 다른 네트워크 장치들 및 네트워크 제어기가 네트워크 버스를 통하여 통신할 수 있도록 배블링 상태의 네트워크 장치가 식별되어 네트워크 버스로부터 제거되어야만 한다. 주지하듯이, 배블링 상태의 네트워크 장치를 식별하고 그 다음 그 배블링 상태의 네트워크 장치를 네트워크 버스에서 제거하는 절차는 시간 소모적이며, 그 시간 동안 네트워크 버스는 다른 네트워크 장치들 및 네트워크 제어기 간 통신을 위하여 이용될 수 없을 것이다.
또한 전체 네트워크에 고장이 발생하도록 할 수 있는 또 다른 유형의 네트워크 장치 고장은 네트워크 장치 내부의 단락 상태 고장으로서 그 장치에 너무 많은 전류가 흐르도록 하는 고장이다. 네트워크 제어기의 전원과 네트워크 버스의 전력 도전체에 의하여 적합하게 공급될 수 있는 양을 넘는 전류가 네트워크 장치에 흐르게 되면, 작동이 불가능할 수준까지 다른 네트워크 장치에 공급되는 전압이 떨어진다. 주지하듯이, 단락된 네트워크 장치를 식별하고 그 후 그 단락된 네트워크 장치를 네트워크 버스에서 제거하는 절차는 시간 소모적이며, 그 시간 동안 네트워크 버스를 다른 네트워크 장치들 및 네트워크 제어기 사이에서 통신을 위하여 이용될 수 없을 것이다.
개회로 상태의 네트워크 버스 수리와 관련하여 앞서 설명된 것과 같이, 단락상태를 수선하고 네트워크 버스에서 배블링 상태의 네트워크 장치를 제거하기 위하여 네트워크 버스에서 서비스를 중단하는 경우, 일정 시간 동안 그 네트워크 버스가 서비스되지 않으므로 시간-민감성 애플리케이션 또는 기타 연속적 모니터링이나 피드백을 요구하는 애플리케이션 등 일부 애플리케이션에 대하여 부적합할 수 있다.
따라서, 개회로 상태나 단락 상태에 의하여 야기되는 버스 고장 및 배블링을 시작한 네트워크 장치로 인하여 야기되는 버스 고장을 수용할 수 있는 개선된 네트워크 버스를 개발하는 것이 바람직하게 되었다. 또한, 데이터 속도를 저하시키지 않으며 아울러 네트워크 버스를 물리적으로 수리하는 동안 그 네트워크 버스에서 서비스가 중단되지 않도록 하면서 네트워크 버스에 연결된 장치간에 연속적 통신을 지원할 수 있는 개선된 네트워크 버스가 바람직하다.
본 발명은 일반적으로 네트워크 버스를 통하여 신뢰할 만한 통신을 할 수 있도록 하는 시스템 및 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 단락 상태(short circuit condition), 개회로 상태(open circuit condition), 또는 네트워크 장치가 무의미한 데이터로 부적합하게 네트워크 버스를 차지하는 상태 등의 여러 다양한 유형의 버스 고장(bus failure)) 발생시 적합한 종결(proper termination)을 수행하고 네트워크 버스에서 에러-프리(error-free) 통신을 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일특징에 의하여 제공되는 네트워크 버스 보호에 의하여 이익을 얻는 네트워크 시스템을 도시하는 개략적 블록도,
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따르는 버스 보호 시스템의 다양한 소자를 도시하는 개략적 분해 블록도,
도 2b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 버스 보호 시스템의 다양한 소자를 도시하는 개략적 분해 블록도,
도 3a는, 본 발명의 일실시예에 따라, 네트워크 버스를 통하여 전달되는 통신을 보호하는 방법을 설명하는 흐름도,
도 3b는 본 발명의 일실예에 따르는 부적합 신호 식별 단계를 설명하는 흐름도,
도 3c는, 본 발명의 일실시예에 따라, 네트워크 버스를 통한 통신을 보호하는 방법에 있어서 진단 단계를 설명하는 흐름도,
도 4a는 송신기 및 수신기를 위하여 별도의 도전체 쌍을 갖는 네트워크로 작동하는 또 다른 실시예에 있어서의 버스 보호 소자의 다양한 소자를 도시하는 개략적 분해 블록도,
도 4b는 송신기 및 수신기를 위하여 별도의 도전체 쌍을 갖는 네트워크로 작동하는 또 다른 실시예에 있어서의 버스 보호 소자의 다양한 소자를 도시하는 개략적 분해 블록도,
도 5는 네트워크 버스의 반대쪽 양끝에 연결된 한 쌍의 네트워크 제어기를 포함하는 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 시스템을 개략적으로 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따르는 제 1 및 제 2 네트워크 제어기의 송신 및 수신부를 개략적으로 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따르는 버스 보호 소자를 개략적으로 도시하는 도면,
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따르는 버스 보호 소자의 전력 검출기에 관한 두 가지 실시예를 개략적으로 도시하는 도면,
도 9는 버스 고장이 일어난 이후 도 5의 시스템을 개략적으로 도시하는 도면.
본 발명은 네트워크 버스의 적합한 종결을 유지하는 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명에 따르는 시스템 및 방법에 의하면, 개회로 상태나 단락 상태로 인한 버스 고장 및 배블링 상태이거나 단락된 네트워크 장치로 인한 버스 고장을 식별할 수 있고, 그 네트워크 버스를 자동으로 재구성하여 데이터 전송 속도를 저하시키지 않으면서 아울러 그 네트워크 버스를 물리적으로 수리하기 위하여 임의의 연장된 시간 주기 동안 네트워크 버스에서 서비스가 중단되어야 하는 일 없이 계속하여 통신을 지원할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 의한 시스템 및 방법은, 개회로 상태나 단락 상태로 인한 버스 고장 또는 배블링 상태의 네트워크 장치로 인한버스 고장이 발생한 경우에도 그 네트워크 장치를 통한 연속적 고속 데이터 통신을 지원한다.
본 발명의 일특징에 따르면, 적어도 하나의 네트워크 장치가 네트워크 버스에 전기적으로 연결되고 그 네트워크 버스를 통하여 통신하도록 적응되어 있다. 네트워크 버스가 전력 버스(power bus)를 포함하는 경우, 이러한 네트워크 장치는 그 네트워크 버스로 신호를 송신하고 그로부터 신호를 수신할 수 있다. 본 시스템은 또한 네트워크 버스에 전기적으로 연결되고 그 네트워크 버스를 통하여 네트워크 장치들과 직접 통신하도록 적응된 네트워크 제어기를 포함한다. 네트워크 제어기는 또한 네트워크 버스의 전력 버스를 통해서 네트워크 장치로 전력 신호를 제공하도록 적응되어 있다.
전력 버스를 포함해서, 네트워크 버스 상의 신호를 보호하기 위하여, 시스템은 각각의 네트워크 장치 및 네트워크 버스 사이에 배치된 적어도 하나의 버스 보호 소자(bus protection element)를 포함한다. 네트워크 제어기 및/또는 버스 보호 소자는 네트워크 장치에 의하여 송신된 신호와 수신된 신호 등 네트워크 버스 상의 신호를 모니터하여 부적합 신호를 식별할 수 있다. 그리고 네트워크 제어기 및/또는 버스 보호 소자가 미리 정해진 수의 부적합 신호를 식별함에 따라, 버스 보호 소자는 각각의 네트워크 장치로/로부터의 연결을 유지하거나 차단할 수 있다. 예컨대, 버스 보호 소자가 각각의 네트워크 장치에 의하여 송신된 신호와 수신된 신호를 모니터하여 부적합 신호를 식별할 수 있다. 부적합 신호가 미리 정해진 수만큼 식별되면, 버스 보호 소자는 각각의 네트워크 장치로부터 네트워크 버스로의신호 송신을 통제적으로 중지시킬 수 있다.
각 버스 보호 소자는 네트워크 장치로부터 네트워크 버스로 신호를 송신하는 송신기와 네트워크 장치를 대신하여 네트워크 장치로부터 신호를 수신하는 수신기를 구비한 통신 인터페이스(communication interface)를 포함할 수 있다. 네트워크 장치로부터 네트워크 버스로의 신호 송신을 제어하기 위하여, 버스 보호 소자는 온 모드이거나 오프 모드일 수 있고 통신 인터페이스와 네트워크 버스 사이에 배치된 적어도 하나의 격리 스위치를 포함한다. 또한, 버스 보호 소자는 격리 스위치와 통신 인터페이스에 전기적으로 연결된 논리 소자를 포함한다. 논리 소자는 송신기에 의하여 송신된 신호를 모니터하고 부적합 신호를 식별할 수 있다. 부적합 신호가 미리 정해진 수만큼 식별되면, 논리 소자는 격리 스위치를 통제적으로 작동시켜, 격리 스위치를 오프 모드로 만드는 등의 동작에 의하여 네트워크 장치로부터의 신호 송신을 중지시킨다.
버스 보호 소자는 미리 정해진 수만큼의 부적합 신호 식별 여부를 진단 체크하도록 하는 진단 스위치를 더 포함할 수 있다. 진단 스위치는 송신기와 네트워크 장치 사이에 배치되어 네트워크 장치로부터 송신기로의 신호 송신을 통제적으로 중지시킬 수 있다. 이러한 점에서, 미리 정해진 수만큼 부적합 송신 신호가 식별된 경우 논리 소자는 진단 스위치를 통제적으로 작동시킬 수 있다. 또한, 송신기 및 수신기가 전기적으로 연결되어, 논리 소자는 네트워크 장치로부터 송신기로의 신호 송신 및 수신기로부터 네트워크 버스로의 신호 송신을 중지시킨 다음, 송신기를 통하여 진단 신호를 송신하고 수신기로부터 대응 복귀 신호를 수신할 수 있다. 논리소자는 진단 신호를 인식하고 복귀 신호를 수신한 다음 진단 신호와 복귀 신호를 비교할 수 있고, 그것이 실제적으로 동일하다면, 그 네트워크 장치가 실제 적합하게 작동하고 있다고 판정할 것이며 네트워크 버스로 재연결될 수 있다. 그러므로, 온 모드 상태에서 격리 및 진단 스위치를 작동시키는 등, 논리 소자는 격리 및 진단 스위치를 통제적으로 작동시켜, 송신기를 통하여 네트워크 장치로부터 버스로의 신호 송신이 이루어 질 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 각 버스 보호 소자는 전력 버스로의 전력 인가시 폐쇄되는 네트워크 버스와 직렬 연결된 제 1 스위치 세트를 포함한다. 제 1 스위치 세트를 폐쇄시킴으로써, 버스 보호 소자와 관련된 네트워크 장치가 네트워크 버스로 연결될 수 있다. 각 버스 보호 소자는 또한 전력 버스로의 전력 인가가 이루어진 이후 아울러 네트워크 제어기로부터의 명령에 응답하여 폐쇄되는 네트워크 버스와 직렬 연결된 제 2 스위치 세트를 포함한다. 제 2 스위치 세트를 폐쇄시킴으로써, 네트워크 제어기는, 그 버스 보호 소자 다음에 있는, 각각의 버스 보호 소자에 관련된 네트워크 장치뿐만 아니라 네트워크 버스로 연결된 다른 네트워크 장치와 통신할 수 있다. 또한, 각 버스 보호 소자는 전력 버스로의 전력 인가시 개폐 가능한 방식으로 네트워크 버스에 연결되고 네트워크 제어기로부터의 명령에 응답하여 개폐 가능한 방식으로 네트워크 버스로부터 차단되도록 구성된 종결 소자(termination element)를 포함한다. 제 1 스위치 세트는 폐쇄되었으나 제 2 스위치 세트는 폐쇄되기 이전에 종결 소자를 네트워크 버스로 연결함으로써, 일부 네트워크 버스의 무결성이 유지될 수 있다. 네트워크 제어기로부터 명령을 수신하면 종결 소자를 차단하고 네트워크 버스의 다음 세그먼트로 스위치를 폐쇄시킴으로써, 네트워크 제어기는 그 버스 보호 소자 다음에 있는 다른 네트워크 장치와 통신할 수 있다. 일반적으로, 네트워크 제어기에 의하여 발행된 동일한 명령으로 종결 소자를 차단시키고 제 2 스위치 세트를 폐쇄시킬 수 있다. 네트워크 장치 모두가 네트워크 버스로 연결되기까지, 한번에 하나씩, 네트워크 장치를 네트워크로 연결하는 절차가 바람직하게 지속된다. 이와 같은 본 발명의 특징에 따르는 각 버스 보호 소자는 전력 버스를 통하여 인가된 전력을 검출하기 위하여 전력 버스로의 전력 인가를 검출하는 제 1 전력 검출기를 포함할 수 있다. 전력이 검출되면, 제 1 전력 검출기는 제 1 스위치 세트가 폐쇄되도록 신호를 보내고 종결 소자가 네트워크 버스로 연결되도록 할 수 있다. 또한 각 버스 보호 소자는 전력 버스와 직렬 연결되고 네트워크 제어기에 의하여 발생된 명령에 응답하여 폐쇄되도록 구성된 전력 스위치를 포함하여 버스 보호 소자의 흐름에 따라 다른 네트워크 장치로 전력을 공급할 수 있다. 바람직하게, 이와 같은 본 발명의 특징에 따른 각각의 버스 보호 소자는 전력 버스로의 전력 인가를 검출하고 전력이 전력 버스로 인가된 경우 제 2 스위치 세트에 대하여 폐쇄 신호를 보내는 전력 스위치를 포함하는 제 2 전력 검출기를 포함한다. 제 2 전력 검출기를 포함함으로써, 버스 보호 소자가 대칭이 될 수 있어 전력 및 통신 신호가 어느 한쪽 방향으로부터 버스 보호 소자로 제공될 수 있다.
제 1 스위치 세트는 폐쇄되어 있고 제 2 스위치 세트는 폐쇄되기 이전에 네트워크 버스를 적합하게 종결시키기 위하여, 종결 소자는 바람직하게 제 1 스위치세트 및 제 2 스위치 세트 사이에서 개폐 가능한 방식으로 네트워크 버스에 연결되어 있다. 이러한 점에서, 각 버스 보호 소자는 바람직하게 네트워크 버스에서 도전체의 통신 쌍의 수와 동일한 수의 종결 소자를 포함한다. 그러므로, 각 종결 소자는 각 도전체 쌍을 가로질러 개폐 가능한 방식으로 연결되도록 구성되어 있다. 또한, 유익하게, 각 종결 소자는 네트워크 버스를 적합하게 종결시키기 위하여 네트워크 버스의 특성 임피던스를 정합시키는 저항을 갖는 저항기를 포함한다.
본 발명의 이러한 특징에 따른 일실시예에 있어서, 시스템은, 네트워크 버스의 반대쪽 끝에 연결된 제 1 및 제 2 네트워크 제어기를 포함한다. 그러므로, 버스 고장이 발생하면, 네트워크 버스가 더 이상 연결되어 있지 않은 경우라도 각 네트워크 제어기가 네트워크 버스의 각 부분과 계속 통신할 수 있다.
일실시예에서, 각 네트워크 장치는 네트워크 장치 인터페이스와 관련되어 있다. 네트워크 장치 인터페이스는 네트워크 버스로 연결되어 있고 데이터 채널을 통하여 네트워크 장치와 개별적으로 연결되어 있다. 이러한 실시예에 있어서, 네트워크 장치 인터페이스는 버스 보호 소자를 포함할 수 있다.
또한, 적합한 종결과 적어도 하나의 네트워크 장치에 대해 전기적으로 연결되어 있는 네트워크 버스를 통하여 전달되는 에러-프리 통신을 유지할 수 있도록 하는 네트워크 보호 소자 및 방법이 제공된다. 그러므로, 본 발명은, 버스 고장을 식별하고 네트워크 버스가 자동으로 재구성되도록 하여 네트워크 버스의 기능이 유지될 수 있도록 하는 시스템, 네트워크 보호 소자, 그리고 그러한 방법을 제공한다. 따라서, 개회로 상태나 단락 상태 또는 네트워크 장치가 배블링 상태이거나단락 상태인 경우 등의 버스 고장으로 야기되는 바람직하지 않은 반사 기타 잡음의 개입 없이 높은 전송 속도로 네트워크 버스를 통해서 통신이 지속될 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 시스템 및 방법은, 물리적으로 네트워크 버스를 수리하기 위하여 네트워크 버스에서 서비스를 중단할 필요없이 네트워크 버스를 통한 지속적 통신이 이루어질 수 있도록 한다. 그러므로, 통신은 계속될 수 있고, 네트워크 버스는 보다 편리한 시간, 예컨대 네트워크 버스가 한가한 시간 주기 동안 수리되도록 스케줄될 수 있다.
일반적 용어에 의하여 본 발명을 설명할 것이며, 첨부 도면을 참조할 것이다. 첨부도면이 반드시 축척에 의하여 도시된 것은 아니다.
이하 본 발명은 첨부도면을 참조하여 상세히 설명될 것이며, 본 발명에 관한바람직한 실시예들이 예시될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 명세서에서 설명된 실시예로 제한되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예들은 본 명세서를 보다 철저하고 완전하게 하기 위한 것이며, 당업자가 본 발명의 범위를 잘 이해할 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의하여 제공되는 보호의 이익을 얻는 시스템(10)이 도시된다. 여러 실시예의 시스템이 도시되고 이하 예시적 목적으로 설명될 것이나, 그 다른 유형의 시스템들도 본 발명에 의하여 제공되는 보호를 용이하게 채용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 시스템 및 방법은, 주로 자동차 및 항공 우주 애플리케이션, 예컨대 차량 운전자에 대한 통신 및 멀티미디어 정보의 전달을 지원하고, 그리고/또는 여러 부품들을 모니터하여 진단 및 상태 정보를 수집하고 감지기와 작동기로 프로세스 제어 정보를 제공하도록 설계된 자동차 및 항공 우주 애플리케이션과 관련하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명의 시스템 및 방법은, 자동차 및 항공 우주 산업분야 뿐만 아니라 그 외의 다른 산업 분야에서도 여러 다양한 유형의 다른 애플리케이션들에 관련하여 이용될 수 있다.
도 1에 도시된 바에 따르면, 시스템(10)은 네트워크 제어기(14)에 전기적으로 연결된 네트워크 버스(12)를 포함한다. 도시된 시스템은 단일의 네트워크 제어기만을 포함하고 있으나, 고장 방지 목적 등을 위하여 하나 이상의 제어기가 본 발명의 사상과 영역을 벗어나지 않고서 이용될 수 있음을 알아야 한다. 도 1에 도시된 시스템은 또한 네트워크 버스에 전기적으로 연결되고, 네트워크 버스를 따라 서로 다른 지점에서 차례로 네트워크 제어기에 전기적으로 연결된 다수의 네트워크장치(18)를 포함한다. 그러므로, 네트워크 버스는 네트워크 장치간의 통신뿐만 아니라 네트워크 제어기와 네트워크 장치간의 통신을 지원한다.
네트워크 제어기(14)는 각 네트워크 장치(18)로 명령을 발행하고, 적어도 일부 경우에는, 네트워크 장치로부터 데이터를 수신하도록 설계되어 있다. 예컨대, 명령은 네트워크 장치가 특정 유형의 데이터, 예컨대 상태 또는 기타 진단 데이터를 제공하도록 지시할 수 있다. 이와 달리, 네트워크 제어기에 의하여 발행된 명령은 하나 이상의 네트워크 장치에 대하여 미리 정해진 유형의 신호, 예컨대 오디오 신호, 비디오 신호등을 제공하도록 하고 하나 이상의 다른 네트워크 장치가 그 신호를 수신하도록 지시할 수 있다. 다양한 유형의 네트워크 제어기가 이용될 지라도, 바람직한 유형의 네트워크 제어기의 일유형이, 2000년 12월 14일에Network Controller for Digitally Controlling Network Devices Via a Common Bus라는 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제 09/736,878호에 개시되어 있으며, 상기 출원의 내용은 본 명세서에서 참조로써 인용된다. 미국 특허 출원 제 09/736,878호에 개시된 내용과 도 1에 도시된 바에 따르면, 네트워크 제어기는 또한 일반적으로 그 네트워크 제어기의 동작을 지시하고 그 네트워크 제어기가 네트워크 장치로부터 수신한 데이터를 분석하는 호스트 컴퓨터(host computer)(20)와 전기적 통신을 하도록 설계되어 있다.
다양한 유형의 네트워크 버스(12)가 이용될 수 있다. 일반적으로, 네트워크 버스는 명령, 데이터 기타 신호를 송신하기 위한 하나, 둘, 셋 또는 그 이상의 와어어 쌍, 예컨대 서로 구별되는 구리 와이어 트위스티드 쌍(differential twistedpair cooper wires)으로 구성된다. 따라서, 네트워크 버스는 표준 반이중 구성(half duplex configuration)이나 전이중 구성(full duplex configuration)중 하나를 지원하도록 설계되어 있다. 동기적 통신을 요하는 일부 실시예에 있어서, 와이어 쌍 중 하나는 일반적으로 네트워크 제어기로부터 네트워크 장치(18)로 클록 신호(clock signal)를 송신하는데 이용될 수 있다. 또한, 네트워크 버스는 전력과 공통 그라운드(common ground)를 원격 장치로 공급하는 한 쌍의 전력선, 예컨대 전력 와이어를 포함할 수 있다.
네트워크 장치(18)는 각각의 원격 장치들을 포함하고 그에 연관되어 있으며, 원격 장치로는 광범위한 다양한 장치들이 포함될 수 있다. 네트워크 장치 모두는 아니라도, 대부분이 네트워크 제어기(14)로부터 원격으로 배치된다. 예컨대, 원격 장치는 데이터, 예를 들어 상태나 진단 데이터를 네트워크 제어기로 제공하는 센서를 포함하여 센서가 감지하는 것이 무엇이거나 그 건강 및/또는 동작을 모니터할 수 있다. 예컨대, 자동차 애플리케이션에 있어서, 원격 장치는, 스로틀 위치(throttle position), 유압(oil pressure), 수온(water temperature), 변속기 유체 압력(transmission fluid pressure), 좌석 위치(seat position), 안티로크 브레이크 시스템(antilock brake system), 서스펜션(suspension), 수동 제어 시스템(passive restraint system) 그리고 스티어링 시스템(steering system) 등을 모니터하는 센서를 포함할 수 있다. 이와 달리, 원격 장치는 네트워크 제어기로부터의 명령에 응답하여 특정 기능을 수행하는 작동기를 포함할 수 있다. 예컨대, 자동차 애플리케이션에 있어서, 원격 장치는 스로틀 위치, 안티로크 브레이크 시스템, 서스펜션, 수동 제어 시스템 및 활성 서스펜션 시스템 등을 제어하는 작동기를 포함할 수 있다. 또한, 원격 장치는 오디오 또는 비디오 소스를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 원격 장치는, 경우에 따라서 스트리밍 오디오 신호를 포함하는 오디오 신호를 네트워크 버스로 제공하는 무선 수신기, 테입 카세트 플레이어, 컴팩트 디스크 플레이어, 셀롤러 전화 수신기를 포함할 수 있다. 대응하여, 원격 장치는, 네트워크 버스로부터 오디오 신호를 수신하고 대응 오디오 출력을 제공하기 위한 스피커, 헤드폰 잭 등을 포함할 수 있다. 유사하게, 원격 장치는 네트워크 버스로 비디오 신호를 제공하는 텔레비전 수신기 또는 비디오 카세트 플레이어를 포함할 수 있다. 따라서, 원격 장치는 비디오 신호를 수신하고 그 비디오 신호에 따른 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 모니터 등을 포함할 수 있다.
각 네트워크 장치(18)의 원격 장치들(19)은 네트워크 버스(12)에 직접 연결될 수도 있지만, 바람직한 일실시예에 있어서의 네트워크 장치(18)는, 본 명세서에서 전체적으로 참조로써 인용하고 있는, 2000년 12월 12일에Network Device Interface for Digitally Interfacing Data Channels to a Controller Via a Network라는 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제 09/735,146호에 개시된 각 네트워크 장치 인터페이스(16)를 포함할 수 있다. 이러한 바람직한 실시예에서, 네트워크 장치 인터페이스는 네트워크 버스로 신호를 송신하고 네트워크 버스로부터 신호를 수신하기 위하여 네트워크 버스와 전기적 통신을 하도록 구성되어 있다. 각 네트워크 장치 인터페이스는 또한 각 데이터 채널을 통하여 하나 이상의 원격 장치와 통신하고 있다. 도 1에서 각 네트워크 장치 인터페이스는 단일의 원격 장치와 연결된 것으로 도시되어 있지만, 필요에 따라, 네트워크 장치 인터페이스는 둘 이상의 원격 장치로 연결될 수 있다.
미국 특허 출원 제 09/735,146호에 개시된 바에 따르면, 네트워크 장치 인터페이스(16)는 네트워크 버스(12)를 통하여 원격 장치(19)에 의한 통신이 이루어지도록 하는 다양한 기능을 수행한다. 예컨대, 네트워크 장치 인터페이스는 관련된 원격 장치에 의하여 수집된 데이터를 저장할 수 있으며 그 저장된 데이터는 요청에 따라 네트워크 버스를 통하여 네트워크 제어기(14)로 제공될 수 있다. 원격 장치가 아날로그 장치인 경우, 네트워크 장치 인터페이스는 또한 네트워크 버스에 의하여 지원되는 디지털 포맷과 원격 장치에 의하여 지원되는 아날로그 포맷간에 신호를 변환할 수 있다. 그러나, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라 설명을 하기 위하여, 이하에서는 네트워크 장치의 관점에서 본 발명을 설명할 것이며, 네트워크 장치는 각각의 원격 장치를 포함하고 추가적으로 관련 네트워크 장치 인터페이스를 포함할 수 있다.
네트워크를 초기화할 때, 네트워크 제어기(14)가 네트워크 버스(12)에 연결된 네트워크 장치(18)를 목록에 기록하고 각 네트워크 장치에 대하여 고유의 논리 어드레스를 할당하여 그 네트워크 제어기는 특정 네트워크 장치나 특정 네트워크 장치 그룹과 통신할 수 있다. 네트워크 버스에 연결된 네트워크 장치를 목록에 기록하고 네트워크 장치에 대하여 고유의 논리 어드레스를 할당하는데 광범위한 기법이 이용될 수 있다. 네트워크 장치를 목록에 기록하고 고유의 논리 어드레스를 할당하는 한 가지 유익한 기법은, 본 명세서에서 참조로써 인용되고 있는, 미국 특허출원 제 09/736,878호와, 2001년 4월 26일에Systems and Methods for Assigning an Address to a Network Device Added to an Existing Network라는 명칭으로 출원된 미국 가특허 출원 제 60/286,793호 및 그와 동시에Systems and Methods for Assigning an Address to a Network Device Added to an Existing Network라는 명칭으로 출원된 PCT 특허 출원 제_____________호에 개시된 비트 경쟁 기법(bit competition technique)이다.
작동시, 네트워크 제어기(14)는 다양한 명령을 발행하고 각 네트워크 장치(18)는 명령에 따라 응답한다. 네트워크 제어기와 네트워크 장치는 많은 다양한 프로토콜 중 하나에 따라 통신할 수 있다. 미국 특허 출원 제 09/736,878호에 개시된 바에 따르면, 예컨대, 네트워크 제어기 및 네트워크 장치는 맨체스터-인코드형(Manchester-encoded) 2위상 센서 및 시스템(bi-phase sensor and system : BiSenSys) 프로토콜에 따라서 통신할 수 있다. 이와 달리, 네트워크 제어기 및 네트워크 장치는 범용 비동기 송수신기(universal asynchronous receiver transmitter : UART) 물리층과 호환 가능한 프로토콜에 따라 통신할 수 있다. 그러나, 프로토콜은 오버헤드를 최소화하고 대응하여 데이터 전송 능력을 최대화하도록 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 프로토콜은 비교적 간단한 것으로 선택되어 네트워크 장치도 네트워크 장치 인터페이스(18)도 고수준의 프로세서를 필요로 하지 않도록 선택되는 것이 바람직하다. 대신에, 네트워크 제어기 및 관련된 호스트 컴퓨터(20)가 대부분의 처리 능력(processing power)을 갖고 네트워크 장치 인터페이스는 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 용이하게 구현되는 논리를 포함할 수있다. 시스템(10)에 의하여 지원되는 통신은 또한 동기식이거나 비동기식일 수 있으며 다양한 유형의 메시지 송신에 관련될 수 있다. 예컨대, 미국 특허 출원 제 09/736,878호에 개시된 바에 따르면, 유익한 통신 기법 중 하나는 미리 정해진 길이나 사이즈를 갖는 명령 프레임 및 데이터 프레임을 포함하는 메시지 프레임의 송신에 근거한다. 프로토콜에 따라서, 시스템은 다양한 명령 세트를 지원할 수 있다. 프로토콜과 더불어, 명령 세트는 네트워크 버스를 통하여 송신되어야 하는 오버헤드를 최소화하고 비교적 간단한 것으로 선택되는 것이 바람직하다. 적합한 명령 세트의 일예는 미국 특허 출원 제09/735,146호에 개시되어 있다.
시스템(10)에 의하여 구현되는 프로토콜과 무관하게, 네트워크 제어기(14)는 네트워크 버스(12)를 통하여 명령을 발행하고 그런 다음 네트워크 장치(18)로부터의 응답을 기다릴 수 있다. 예로써, 다음의 표는, 네트워크 장치에 의하여 수집된 데이터를 위하여 특정 네트워크 장치를 폴링(polling)하는 제 1 네트워크 제어기에 의하여 발행된 트리거로 지정된 명령(command designated Trigger)을 보여주고 있다. 초기 트리거 명령은 S1, S2 및 S5로 지정된 네트워크 장치를 폴링할 수 있으나, 후속 트리거 명령은 S1, S3, S4, S6, S7 및 S8로 지정된 네트워크 장치를 폴링할 수 있다(네트워크 제어기 두 개를 포함하여, 본 발명의 일특징에 따르는 도 5에 도시되어 있음). 지적된 바와 같이, S1로 지정된 네트워크 장치를 보다 자주 폴링함으로써 증명되는 것처럼, 네트워크 장치를 서로 다른 간격으로 폴링될 수 있다.
제 1 네트워크 제어기 제 2 네트워크 제어기
트리거
S1 폴링
S2 폴링
S3 폴링
트리거
S1 폴링
S3 폴링
S4 폴링
S6 폴링
S7 폴링
S8 폴링
이전에 언급된 바와 같이, 모든 네트워크 장치는 일정 지점에서 고장이 날 것임을 예상할 수 있다. 그러므로, 도 2a를 참조하면, 시스템(10)은 기능 장애를 일으키고 있는 네트워크 장치(예컨대, 배블링 상태의 장치)로부터 네트워크 버스( 및 그 시스템)를 보호하기 위한 적어도 하나의 버스 보호 소자를 포함한다. 각각의 네트워크 장치는 각 네트워크 장치(18)로부터의 신호를 송신하는 송신기(22)와, 네트워크 장치를 대신하여 네트워크 버스로부터의 신호를 수신하는 수신기(24)를 구비한 통신 인터페이스를 포함한다. 송신기 및 수신기는 공지된 바와 같이, 많은 다양한 소자들 중 일부로 구성될 수 있다. 또한, 송신기 및 수신기는, 도시된 바와 같이, 별도의 소자일 수도 있고, 단일 송수신기가 이용되어 송신기 및 수신기 양자 모두의 기능을 수행할 수 있다.
일반적으로, 각각, 송신기(22) 및 수신기(24)를 통하여 네트워크 장치(18)는 네트워크 버스(12)로 신호를 송신하고 네트워크 버스로부터 신호를 수신한다. 네트워크 장치로부터 네트워크 버스(12)로의 신호 송신 및 네트워크 버스로부터 네트워크 장치로의 신호 수신을 제어하기 위하여, 버스 보호 소자는 송신기 및 수신기와 네트워크 버스사이에 배치된 적어도 하나의 격리 스위치(26)를 포함한다. 나아가, 네트워크 장치에 대한 신호의 수신은 제어하지 않고 네트워크 장치로부터 네트워크 버스로의 신호 송신만을 제어하기 위하여, 버스 보호 소자는 네트워크 장치로부터 네트워크 버스로의 신호 송신 및 네트워크 버스로부터 네트워크 장치로의 신호 수신을 통제적으로 중단시키도록 동작한다. 또한 격리 스위치 및/또는 분리 스위치는, 네트워크 장치가 네트워크 버스로부터 리셋 명령(Reset command) 등과 같은 신호를 수신하지 못하도록 네트워크 장치로부터 네트워크 버스로의 신호 송신을 통제적으로 중단시킬 수 있다. 격리 스위치 및/또는 분리 스위치는 많은 다양한 소자들 중 일부로 구성될 수 있지만, 바람직한 실시예에서 격리 스위치는 전계 효과 트랜지스터(field effect transistors : FETs)로 구성된다. 일반적으로, 격리 스위치 및 분리 스위치는 둘 중 어느 하나가 온 모드(on mode)에서 동작하여 네트워크 장치가 버스로 신호를 송신할 수 있도록 할 수 있다. 반면, 격리 스위치 및 분리 스위치는 오프 모드(off mode)에서 동작할 수 있고, 둘 중 어느 하나가 오프 모드에서 동작하는 경우라면, 각 스위치는 네트워크 장치가 버스로 신호를 송신하지 못하도록 한다. 또한, 격리 스위치가 오프 모드에서 동작하는 경우, 격리 스위치는 네트워크 장치가 버스로부터 신호를 수신하지 못하도록 한다. 이와 관련하여, FETs는 오프 모드에 있는 경우 매우 높은 임피던스를 제공하여 신호 송신을 중단시키고, 온 모드에 있는 경우 매우 낮은 임피던스를 제공하여 신호 송신을 가능하게 할 수 있다. 버스 보호 소자에 관한 또 다른 실시예는 도 2b를 참조하기 바란다.
버스 보호 소자는 또한 격리 스위치(26), 송신기(22), 그리고 수신기(24)에전기적으로 연결된 논리 소자(28)를 포함한다. 논리 소자는 임의의 수의 다양한 소자들로 구성될 수 있으며, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성될 수 있으나, 일반적으로 ASIC(application specific integrated circuit)이나 FPGA(field programmable gate array)로 구현된 상태 기계(state machine)로 구성된다. 논리 소자는 바람직하게 네트워크 장치(18)에 관련된 네트워크 장치 인터페이스(16) 내부에 포함되지만, 별도의 소자일 수도 있다. 논리 소자가 네트워크 장치 소자내부에 포함되는지 별도의 소자인지에 관계없이, 예컨대, 네트워크 장치 인터페이스의 격리형 섹션이거나 네트워크 장치 인터페이스 및 네트워크 장치로부터 격리된 별도 소자이거나에 관계없이, 논리 소자는 네트워크 장치 인터페이스의 구성 요소로부터 그리고 네트워크 장치로부터 전기적으로 격리될 수 있다. 이와 관련하여, 논리 소자는 네트워크 장치 인터페이스나 네트워크 장치에서 일어날 수 있는 임의의 고장에 의하여 영향을 받지 않을 것이다.
논리 소자(28)는 네트워크 장치(18)에 의하여 송신된 신호를 모니터하고 부적합 신호를 식별할 수 있다. 논리 소자는 많은 다양한 부적합 신호들 중 임의의 신호를 식별할 수 있으나, 이하 설명되는 바와 같이, 바람직한 실시예에서, 버스 보호 소자는 송신된 신호가, 네트워크 장치에 수신된 신호와 독립적으로 송신된 부적합 신호(예컨대, 네트워크 제어기(14)로부터의 명령에 응답한 것이 아닌 송신 신호), 네트워크 장치에 의하여 송신된 부적합하게 포매팅된 신호, 네트워크 장치에 의하여 수신된 신호에 응답하여 송신된 부적합 신호, 및/또는 네트워크 장치에 의하여 송신된 부적합하게 긴 단일-상태 신호(예컨대, 부적합하게 긴 논리 1 상태나논리 0 상태)로 구성된 경우 그 신호가 부적합 것이라고 식별한다.
논리 소자(28)가 부적합 신호를 미리 정해진 수만큼 식별한 경우, 일반적으로 격리 스위치 및/또는 분리 스위치를 오프 모드로 설정함으로써, 격리 스위치(26) 및/또는 분리 스위치를 통제적으로 작동시켜 네트워크 장치(18)에 의하여 송신된 신호를 중단시킬 수 있다. 어느 정도 고장 방지 능력을 갖추기 위하여, 논리 소자는, 각 네트워크 장치를 네트워크 버스로부터 격리하기 이전에, 부적합 신호가 미리 정해진 수만큼 네트워크 버스를 통과하도록 허용할 수 있는데, 예컨대, 격리 스위치를 오프 모드로 설정하기 이전에 3개의 부적합 신호를 허용할 수 있다. 부적합 신호를 미리 정해진 수만큼 허용함으로써 부적합 신호가 네트워크 장치로부터 드물게 송신되는 경우 논리 소자가 각 네트워크 장치를 불필요하게 격리하지 않도록 한다. 아울러, 또는 이와 달리, 그 미리 정해진 수의 부적합 신호는 네트워크 장치에 의하여 송신된 미리 정해진 수의 신호에 의존할 수 있다. 예컨대, 논리 소자는 네트워크 장치가 네트워크 버스로 송신된 매 100개의 신호마다 3개의 부적합 신호를 송신하도록 허용할 수 있다.
시스템(10)에 있어서 네트워크 버스(12)를 통하여 전달되는 통신을 보호하는데 필요하지는 않더라도, 버스 보호 소자는 논리 소자(28)가 미리 정해진 수만큼 부적합 신호가 식별되었는지 진단 체크를 수행하도록 하는, 송신기(22)와 네트워크 장치(18) 사이에 배치된 진단 스위치(30)를 더 포함할 수 있다. 진단 스위치는 네트워크 장치로부터 송신기로의 신호 송신을 통제적으로 중단시킬 수 있으며, 일반적으로, 시스템이 정상적으로 동작하는 동안은 각각의 네트워크 장치가 송신기로신호를 송신할 수 있도록 허용하는 온 모드에서 동작하거나, 각각의 네트워크 장치가 송신기로 신호를 송신하지 못하도록 하는 오프 모드에서 동작한다. 진단 스위치는 많은 소자들 중 임의의 소자들로 구성될 수 있으나, 바람직한 실시예에서는, FETs로 구성된다.
논리 소자(28)가 부적합 신호를 미리 정해진 수만큼 식별하였으면, 그 논리 소자는, 일반적으로 진단 스위치 및 격리 스위치를 오프 모드로 설정함으로써, 격리 스위치(26)를 작동시킬 뿐만 아니라 진단 스위치(30)를 작동시킨다. 논리 소자는 다양한 부적합 신호들 중 임의의 신호를 미리 정해진 수만큼 식별한 다음 진단 스위치가 진단 체크를 수행하도록 작동시킬 수 있으나, 바람직한 실시예에서는, 버스 보호 소자가 네트워크 장치(18)에 의하여 송신된 부적합하게 긴 단일 상태 신호를 미리 정해진 수만큼 식별한 다음 진단 스위치가 진단 체크를 수행하도록 작동시킨다.
이하에서 설명되는 바와 같이, 논리 소자가 진단 스위치 및 격리 스위치를 작동시킨 다음, 논리 소자는 각 네트워크 장치나 각 송신기가 기능 장애를 일으키고 있지는 않은지 또는 네트워크 상의 다른 네트워크 장치나 송신기가 기능 장애를 일으키고 있지는 않은지 판정하는 진단 체크를 수행할 수 있다. 즉, 진단 체크는, 네트워크 버스로부터 격리된 네트워크 장치나 송신기가 기능 장애를 일으키고 있는지, 또는 네트워크 버스에서 한번 제거되면 각 네트워크 장치는 정상적으로 기능하므로 각 네트워크 장치에 의하여 송신된 부적합 신호가 실제로는 다른 네트워크 장치의 산물인지 판정한다. 그리고, 다른 네트워크 장치나 송신기가 기능 장애를 일으키고 있다면, 시스템(10)은 바람직하게 버스 보호 소자가 각 네트워크 장치와 관련될 것이라고 예상하므로 각 버스 보호 소자는 각각의 부적합 신호로부터 네트워크 버스(12)를 보호하도록 동작해야 한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 시스템(10)이 초기화될 때, 격리 스위치(26), 분리 스위치(27) 및 진단 스위치(30)는 네트워크 장치(18)가 송신기(22)로 신호를 송신할 수 있도록 동작하고, 송신기가 네트워크 버스(12)로 신호를 송신하도록 허용한다(블록(40)). 송신기가 네트워크 버스로 신호를 송신하면, 논리 소자는 신호를 모니터하고 부적합 신호를 식별한다(블록(42,44)). 네트워크 장치에 의하여 수신된 신호와 독립적으로 송신된 부적합 신호를 식별하기 위하여, 논리 소자(28)는 수신기(24) 및 송신기(22)를 모니터하여 송신 신호가 수신기에 의하여 수신된 신호를 뒤따른 것임을 보증한다(블록(50)). 이와 관련하여, 네트워크 장치는 예컨대, 네트워크 제어기(14)로부터, 명령 신호를 수신한 뒤에만 신호를 송신하도록 구성된다. 그러므로, 논리 소자는 신호를 위하여 수신기를 모니터하고, 일단 신호가 수신되면, 그 신호가 네트워크 장치로부터 응답을 기다리는 명령 신호인지 판정한다(블록(52,54)). 수신 신호가 응답을 기다리는 명령 신호가 아니라면, 원격 장치에 의하여 송신된 어떠한 신호라도 부적합 신호이다(블록(56)).
네트워크 장치(18)에 의하여 송신된 부적합하게 포매팅된 신호를 식별하기 위하여, 논리 회로(28)는 송신 신호를 식별하고 해석(interpret)하여 송신 신호의 포맷을 네트워크 제어기(14) 및 네트워크 장치에 의하여 통신에 이용되는 프로토콜, 예컨대 미국 특허 출원 제 09/736,878호에 개시된 UART 호환 가능 프로토콜이나 BiSenSys 프로토콜 등의 포맷과 비교한다(블록(58)). 예컨대, BiSenSys 프로토콜은 명령 싱크 펄스(1과 1/2 비트 길이 동안 높고 그 다음 1과 1/2 비트 길이 동안 낮은 상태를 가짐)나 데이터 싱크 펄스(1과 1/2 비트 길이 동안 낮고 그 다음 1과 1/2 비트 길이 동안 높은 상태를 가짐) 중 하나와, 17개의 이위상 비트 인자 및 하나의 이위상 패리티 비트로 구성된다.
논리 소자(28)는 수신기(24)가 수신한 신호를 모니터함으로써 네트워크 장치(18)가 수신한 명령 신호에 응답하여 송신된 부적합 신호를 식별한다. 논리 소자는 적합한 프로토콜에 따라서 그 수신 신호를 식별하고 해석한 다음, 수신기가 수신하여 해석한 신호에 근거하고 또한 적당한 프로토콜 표준에 근거하여 그 송신 신호가 적합한지 판정한다.
적당한 프로토콜 표준에 근거하여 적합한 신호를 식별하기 위하여, 논리 소자(28)는 다양한 정교화(sophistication)의 진단 논리를 포함할 수 있다. 이와 관하여, 미국 특허 출원 제 09/736,878호에 개시된 방법에 따라 논리 소자는 들어오는 명령 신호를 모니터할 수 있다. 미국 특허 출원 제 09/736,878호에 개시된 방법은 소형 재장 논리 시스템(miniature embedded logic system)에 특히 적합한 소규모 명령 세트를 포함한다. 이와 같이 소규모 명령 세트를 포함함으로써, 특정 명령에 대하여 적합한 응답을 하기 위한 모니터링에 필요한 진단 논리가 소규모가 된다. 전술한 바에 따라, 논리 소자는 첨부 수신 신호(accompanying received signal)없이 송신된 부적합 신호를 검출함으로써 부적합 신호를 식별할 수 있다(블록(52,54)). 아울러, 또는 이와 달리, 송신된 신호내에서 패리티 비트의 부적합사용을 검출(블록(62))하거나 적합한 명령 신호에 응답하여 네트워크 장치로부터의 신호로써 부적합하게 포맷된 신호를 검출(블록(60))함으로써 논리 소자가 부적합 신호를 식별할 수 있다.
또한, 논리 소자(28)는 송신 신호가 적합한 수의 데이터 워드를 포함하는지 판정(블록(64,66))하거나, 응답 신호의 송신이 완료된 때 송신 인에이블 라인(transmission enable line)이 해제되었는지 판정(블록(68))함으로써 부적합 신호를 식별할 수 있다. 예컨대, 네트워크 장치(18)가 Read In-Data Word 명령 신호를 수신했다면, 논리 소자는 네트워크 장치가 하나의 일워드(one word) 신호를 송신할 것을 예상할 것이다. 논리 소자가 네트워크 장치의 어드레스를 알기에 충분히 정교화되지 않을 수도 있으므로, 논리 소자가 모니터링하고 있는 네트워크 장치가 응답 신호를 송신할 것인지 논리 소자는 모를 것이다. 그러나 네트워크 장치가 응답 신호를 송신한다면, 네트워크 장치는 적합한 포맷의 일워드 응답 신호에만 응답해야 한다.
논리 소자(28)가 식별한 또 다른 부적합 신호, 네트워크 장치(18)에 의하여 송신된 부적합하게 긴 단일-상태 신호(예컨대, 네트워크 버스(12)상에서 식별된 지나치게 긴 휴지 상태나 침체 상태)는 송신기(22)는 네트워크 장치(또는, 보다 구체적으로 네트워크 인터페이스(16))로부터 돌출된 인에이블 라인이나 송신기에서의 기능 장애로 인하여 휴지 상태에 갇혀있을 수 있음을 나타낸다. 네트워크 장치에 의하여 송신된 부적합하게 긴 단일-상태 신호를 식별하기 위하여, 논리 소자는 논리 소자에 의하여 허용되는 것보다 더 긴 단일 상태 신호에 대비하여 수신기(24)가수신한 신호를 모니터한다. 이와 관련하여, 일부 실시예에서의 네트워크는 활성 종결형 네트워크(actively terminated network)이고 네트워크 버스 상에 어떠한 신호도 존재하지 않는 경우 네트워크 버스가 바이어스 상태, 즉 논리 소자에 의하여 수신기가 수신한 지나치게 긴 단일-상태 신호로서 해석될 수 있는 3-상태가 될 수 있다. 그러므로, 네트워크 버스 상에서 단순한 신호의 부재와 달리 부적합 것으로서 단일-상태 신호를 식별하기 위하여, 네트워크 제어기(14)는 네트워크 버스 상에 트래픽을 유지하기 위하여 연속적 신호 스트림을 발행하도록 구성되어야 할 수 있다. 그러므로, 돌출형 인에이블 라인이나 기능 장애를 일으키는 송신기는 네트워크 버스 상에서 신호의 부재로써 식별될 수 있다.
송신 신호가 부적합하다고 식별한 다음, 논리 소자(28)는 미리 정해진 수의 부적합 신호가 식별되었는지 판정하고, 그렇다면, 논리 소자는, 일반적으로 격리 스위치를 오프 모드로 설정함으로써, 격리 스위치(26)를 작동시켜 송신기(22)에 의하여 네트워크 버스로 송신되는 추가적 부적합 신호로부터 네트워크 버스를 보호할 것이다(도 3a, 블록(46,48)). 논리 소자가 격리 스위치를 오프 모드로 설정한 다음, 이하 설명하는 바와 같이, 논리 소자는 송신기 및 수신기(24)의 진단 체크를 수행할 수 있다. 그러나, 어떠한 진단 체크도 수행되지 않는다면, 격리 스위치가 오프 모드에서 작동하는 대신에, 각 네트워크 장치의 수신기(24)가 여전히 신호를 수신할 수 있는 동안 논리 소자는 일반적으로 분리 스위치를 작동시켜 각 네트워크 장치의 송신기를 네트워크 버스로부터 격리할 것이다. 각 네트워크 장치의 송신기는 일반적으로, 네트워크 제어기(14)로부터 전송된 Reset 명령이나 네트워크 장치완료 파워 사이클 등의 재설정 조건이 네트워크에서 실행되기까지 네트워크 버스로 신호를 송신할 수 없는채로 남아있을 것이다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 네트워크 장치가 네트워크 버스로 신호를 송신하도록 하는 재설정 조건에 더하여, 진단 체크를 수행하고 각각의 네트워크 장치가 실제로 적합하게 기능하는 것으로 판정한 다음, 논리 소자는 격리 스위치를 작동시켜 네트워크 장치로부터 신호의 송신이 가능하도록 할 수 있다.
도 2a 및 도 3c를 참조하면, 요청에 따라, 논리 소자(28)는 부적합 송신 신호를 미리 정해진 수만큼 식별한 다음, 그리고 대개는, 네트워크 장치(18)가 송신한 신호로써 부적합하게 긴 단일-상태의 신호를 미리 정해진 수만큼 식별한 이후, 진단 스위치(30)를 작동시켜 송신기(22) 및 수신기(24)의 진단 체크를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 논리 소자는 격리 스위치(26)를 작동시킨 다음, 오프 모드로 설정하는 등 진단 스위치를 작동시켜 각각의 네트워크 장치가 송신기(22)로 신호를 송신하지 못하도록 할 것이다(블록(70)).
논리 소자(28)가 네트워크 장치(18)로부터 송신기를 격리시킨 다음, 논리 소자는, 예컨대 공지된 패턴의 신호로써, 진단 신호 세트를 송신기(22)로 송신한다(블록(72)). 일단 진단 신호가 송신기로 송신되면, 논리 소자는 수신기(24)로부터 대응하는 복귀 신호를 수신한다(블록(74)). 이와 관련하여, 송신기와 수신기는 전기적 통신을 유지하고 있으며, 예컨대 네트워크 버스(12)의 경우 반이중 모드로써 작동하고 있다.
도 4a를 참조하면, 예컨대 네트워크 버스가 전이중 모드로 동작하는 경우,일부 네트워크 버스(12) 구성은 송신기(22) 및 수신기(24)를 위하여 별도의 도전체 쌍을 포함한다. 네트워크 버스가 별도의 도전체 쌍을 포함하는 실시예에서, 분리 스위치(27)는 송신기에 연결된 도전체 쌍에 연결되어 부적합 신호가 미리 정해진 수만큼 식별되면 각각의 네트워크 장치가 네트워크 버스로 신호 송신을 중단한다. 그러나 신호 송신을 중단한 다음 진단 체크를 수행하기 위하여, 버스 보호 소자는 또한 수신기에 연결된 격리 스위치(26)를 포함하여 네트워크 버스로부터 수신기를 격리하고, 그에 따라, 네트워크 버스 상 신호에 의한 간섭없이 진단 체크를 수행하는 동안 수신기가 송신기로부터 신호를 수신하도록 한다. 또한, 정상 동작 동안 송신기 및 수신기가 전기적 통신을 하고 있지 않으므로, 이러한 실시예의 버스 보호 소자는 진단 체크 동안 송신기와 수신기가 전기적 통신을 하도록 하는 한 쌍의 연결 스위치(32)를 포함한다. 연결 스위치는 다양한 유형의 서로 다른 스위치로 구성될 수 있으나, 바람직하게는 FET들로 구성된다.
버스 보호 소자의 구성에 관계없이, 논리 소자(28)가 대응하는 복귀 신호를 수신하였다면, 논리 소자는 그 복귀 신호를 이미 알려진 진단 신호와 비교할 수 있다(블록(76)). 복귀 신호가 실질적으로 진단 신호와 다른 경우, 진단 스위치(30)를 오프 모드에서 계속하여 작동시키면서, 논리 소자는 분리 스위치(27)를 오프 모드로 작동시키고 격리 스위치(26)를 온 모드로 작동시킬 수 있다. 따라서, 논리 소자는, 수신기(24)가 재설정 신호 등의 신호를 네트워크 버스로부터 수신하도록 하는 동시에 송신기(22)가 네트워크 버스(12)로 신호를 송신하지 못하도록 할 수 있다. 이와 관련하여, 신호의 차이는 네트워크 장치(18) 및/또는 송신기(22)에서의 기능 장애를 나타낸다. 따라서, 논리 소자는 진단 체크를 수행하여 각각의 네트워크 장치(18)나 송신기(22)가 기능 장애를 일으키고 있는지, 또는 네트워크 장치 상 또 다른 장치나 송신기가 기능 장애를 일으켜서 각 네트워크 장치가 외관상 부적합 신호를 발생하게 하는지 판정한다. 각각의 네트워크 장치 및 송신기가 기능 장애를 일으키고 있지 않다면, 복귀 신호와 진단 신호는 실질적으로 동일할 것이며, 논리 소자는, 예컨대 격리 스위치와 진단 스위치를 온 모드로 설정하는 등으로써 격리 스위치와 진단 스위치를 작동시켜 각각의 네트워크 장치가 네트워크 버스(12)로 신호를 송신할 수 있게 할 것이다(블록(78)). 이와 관련하여, 기능 장애를 일으키는 네트워크 장치나 송신기에 관련된 버스 보호 소자는 네트워크 버스를 부적합 신호로부터 보호하도록 동작할 것이다. 네트워크 버스가 별도의 도전체 쌍을 포함하는 버스 보호 소자의 또 다른 실시예로써 도 4b를 참조할 수 있다.
도 5에 도시된 본 발명의 일특징에 따르면, 시스템(10)은 한 쌍의 네트워크 제어기 간에 이어지는 네트워크 버스(12)를 포함한다. 그러므로, 제 1 네트워크 제어기(14a)는 네트워크 버스의 제 1 말단에 전기적으로 연결되어 있고, 제 2 네트워크 제어기(14b)는 네트워크 버스의 제 2 말단에 전기적으로 연결되어 있다. 도시된 실시예에서, 제 1 및 제 2 네트워크 제어기는 네트워크 버스가 그 한 쌍의 네트워크 제어기 간에 루프를 형성하도록 함께 배치된다. 두 개의 네트워크 제어기(14a,14b)가 설명을 위하여 별도의 장치로써 도시되어 있으나, 그 두 네트워크 제어기가 단일 장치로써 구현될 수 있음을 알아야 한다. 또한, 분명하게, 네트워크 제어기가 네트워크 버스의 말단에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 요청에 따라, 네트워크 제어기는 서로로부터 각기 다른 위치에 배치될 수 있다. 네트워크 제어기가 단일 장치로 구현되었는지 그리고 네트워크 제어기가 네트워크 버스의 양 말단에 배치되었는지 불문하고, 두 네트워크 제어기는 바람직하게 서로 전용 통신 링크를 갖도록 서로 간에 연결된다. 호스트 컴퓨터(20)를 통한 링크(79)나 네트워크 제어기간 별도의 링크(81) 등 많은 수의 서로 다른 공지된 방법 중 임의의 방법에 따라 네트워크 제어기가 서로 연결될 수 있다.
도 5에 도시된 시스템(10)에 관한 실시예의 통상적 동작 동안, 제 1 네트워크 제어기(14a)는 대개 마스터 제어기로 기능하고 네트워크 버스(12)를 통하여 명령을 발행하는 책임을 진다. 반면, 제 2 네트워크 제어기(14b)는 일반적으로 슬래이브 제어기로 기능하여 제 1 네트워크 제어기에 의하여 발행된 다양한 명령 및 네트워크 장치(18)에 의하여 제공된 응답을 검출하기 위해서 네트워크 버스를 모니터한다. 제 2 네트워크 제어기는 바람직하게 명령을 발생할 수 있고, 이하에서 설명하는 바와 같이, 버스 고장 발생시, 제 2 네트워크 제어기가 네트워크 버스 일부에 대한 제어를 책임지도록 실제적으로 요청될 수 있다.
네트워크 버스(12)를 통하여 송신된 신호의 바람직하지 않은 반사를 피하기 위하여, 바람직하게 네트워크 버스의 양 말단이 적합하게 종결된다. 이와 관련하여, 바람직하게 네트워크 버스의 말단은 네트워크 버스의 특성 임피던스를 정합시키는 임피던스를 갖는 종결 소자에 의하여 종결된다. 네트워크 버스가 다양한 와이어 쌍으로 구성된 실시예에서, 각각의 종결 소자는 네트워크 버스의 양 말단 각각에서 각 와이어 쌍을 가로질러 배치된다. 네트워크 버스의 특성 임피던스는 대개 저항성이고, 종결 소자는 또한 저항기이다. 예로써, 네트워크 버스는 일반적으로 대략 100 내지 120 옴(ohm)의 특성 임피던스를 가지며, 예컨대 100 옴의 특성 임피던스를 가지는 카테고리 5 이더넷 버스(Category 5 Ethernet bus)일 수 있다. 이로써, 네트워크 버스를 적합하게 종결시키고 바람직하지 않은 반사를 방지하기 위하여 한 쌍의 와이어를 가로질러 배치된 각각의 저항기는 동일한 저항을 갖는다.
네트워크 제어기(14a,14b)가 네트워크 버스(12)의 양 말단에 연결된 경우, 네트워크 제어기는 바람직하게 종결 소자를 포함한다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 네트워크 제어기는 전력 버스(전력 + 및 전력 -로 지칭됨)와 세 쌍의 도전체(제 1, 제 2 및 제 3 쌍이라고 지칭됨)를 포함하여 네트워크 버스와 통신하도록 설계될 수 있다. 이로써, 예시된 실시예의 네트워크 버스는 제 1 및 제 2 도전체 쌍을 통하여 전이중 통신을 하도록 설계된다. 또한, 필요에 따라, 제 3 도전체 쌍을 통하여, 클록 신호가 제공될 수 있다. 시스템(10)은 본 발명의 사상과 영역을 벗어나지 않는 범위에서 여러 다양한 방식으로 구성될 수 있으나, 제 1 네트워크 제어기는 일실시예와 같이 마스터 제어기로 기능하므로 제 1 도전체 쌍을 통하여 명령을 송신하기 위하여 제 1 도전체 쌍에 연결된 송신기(82)를 포함한다. 네트워크 장치(18)로부터 응답 신호를 수신하기 위하여, 제 1 네트워크 제어기는 또한 제 2 도전체 쌍으로 연결된 수신기(84)를 포함한다. 또한, 본 실시예에서 제 1 네트워크 제어기는 필요에 따라 클록 신호를 송신하기 위하여 제 3 도전체 쌍에 연결된 송신기(86)를 포함한다. 본 실시예에서, 제 2 네트워크 제어기는 슬래이브 제어기로써 주로 제 1 네트워크 제어기 및 네트워크 장치에 의하여 송신된 신호를수신하도록 설계된다. 그러므로, 제 2 네트워크 제어기는 제 3 도전체 쌍 각각에 연결된 수신기(88)를 포함한다. 그러나, 이하에서 설명되는 바와 같이 제 2 네트워크 제어기가 버스 고장시 적어도 일부의 네트워크 버스를 제어하도록 설계되어 있으므로, 본 실시예에서의 제 2 네트워크 제어기는 또한 제 1 도전체 쌍을 통하여 명령을 송신하기 위하여 제 1 도전체 쌍으로 연결된 송신기(90)와, 필요에 따라 클록 신호를 송신하기 위하여 제 3 도전체 쌍으로 연결된 송신기(92)를 포함한다. 각각의 도전체 쌍을 적합하게 종결시키기 위하여, 종결 소자(80), 예컨대 네트워크 버스의 특성 저항에 정합하는 저항을 갖는 저항기가 도 6에 도시된 바와 같이 도전체 쌍을 가로질러 연결된다. 그러므로 종결 소자는 바람직하지 않는 반사를 방지한다.
본 발명의 일특징에 따르면, 버스 보호 소자(94)는 바람직하게 각각의 네트워크 장치(18)와 관련된다. 예컨대, 버스 보호 소자는 각각의 네트워크 장치의 일부분일 수 있다. 그러나, 바람직한 일실시예에서, 네트워크 장치 인터페이스(22)가 각 네트워크 장치와 관련되고 버스 보호 소자를 포함한다. 그러나, 필요에 따라 버스 보호 소자는 네트워크 장치 인터페이스와 독립적일 수 있음을 알아야 한다. 그 구현과 무관하게, 각 버스 보호 소자는 적어도 하나의 네트워크 장치를 네트워크 버스에 선택적으로 연결하도록 설계되어 있다. 버스 보호 소자가 많은 다양한 방식으로 구성될 수 있을지라도, 버스 보호 소자에 관한 한가지 유용한 실시예가 도 7에 도시되어 있으며 이하에서 상세히 설명된다. 일실시예에서, 버스 보호 소자는 네트워크 버스와 전기적 통신을 하도록 설계되어 있다. 특히, 버스 보호 소자는 전력 버스 및 네트워크 버스의 각 도전체 쌍과 전기적 통신을 하도록 설계되어 있다.
이하 설명하는 바와 같이, 본 발명의 이와 같은 특징에 따른 각각의 버스 보호 소자(94)는 관련된 네트워크 장치(18)를 네트워크 버스(12)로 연결하기 위한 많은 스위치를 포함한다. 전력이 시스템(10)에 인가되기 이전에, 버스 보호 소자의 각 스위치의 공칭 포지션(nominal position)은 개방 포지션이다. 이로써, 버스 보호 소자가 관련된 네트워크 장치는 네트워크 버스로 연결되지 않을 것이다. 시스템(10) 초기화 시에, 네트워크 제어기(14a,14b)는 전력 버스를 통하여 전력을 인가한다. 시스템이 제 1 및 제 2 네트워크 제어기를 포함하는 도 5에 도시된 실시예에서, 바람직하게 네트워크 버스의 양 말단으로부터 제 1 및 제 2 네트워크 제어기 양자에 의하여 전력이 인가된다.
각각의 버스 보호 소자(94)는 전력이 전력 버스에 인가되었는지 검출하기 위하여 전력 검출기(96)를 포함한다. 다양한 전력 검출기가 이용될 수 있으나, 전력 검출기에 관한 일실시예가 도 8a에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 전력 검출기는 통상 개방되어 있는 기계 계전기(mechanical relay)를 포함한다. 전력 버스로 전력이 인가된 경우, 기계 계전기가 폐쇄될 것이며, 이로써 버스 보호 소자에 관련된 네트워크 장치(18)로 전력을 인가할 것이다. 그러나, 버스 보호 소자는 다른 유형의 전력 검출기 및 스위치를 포함할 수 있음을 알아야 한다. 예컨대, 전력 검출기는 도 8b에 도시된 바와 같이, n채널 MOSFET 등의 전하 펌프(charge pump) 및 고체 스위치(solid state switch)를 포함하도록 설계될 수 있다. 전력 검출기의 유형에관계없이, 버스 보호 소자는 일반적으로 전력 버스와 직렬로 연결되고 전력 검출기에 의하여 전력이 검출되었을 때 폐쇄되도록 제 1 검출기에 의하여 제어되는 전력 스위치(110)를 포함한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 또한 버스 보호 소자(94)가 전력 버스가 아니라 네트워크 버스의 각 도전체에 직렬로 연결된 제 1 스위치 세트(98)를 포함한다. 제 1 스위치 세트는 또한 통상적으로 개방되어 있다. 그러나, 제 1 스위치 세트는 전력 검출기가 전력 버스에 전력이 인가되었으며 그 전달이 시작되었음을 검출한 경우 폐쇄되도록 전력 검출기(96)에 의하여 제어된다. 버스 보호 소자에 관련된 네트워크 장치(18)가 제 1 스위치 세트의 네트워크 버스 다운스트림으로 연결되어 있으므로, 제 1 스위치 세트 폐쇄는 네트워크 장치가 네트워크 제어기로부터 명령 및 클록 신호를 수신하고 그에 대한 응답이나 응답 데이터를 송신할 수 있도록 한다. 예컨대, 도 7에 도시된 전이중 구성에 있어서, 네트워크 장치는 각각 명령 및 클록 신호를 수신하기 위한 제 1 및 제 2 수신기(100)에 의하여 제 1 및 제 3 도전체 쌍에 연결되어 있다. 마찬가지로, 네트워크 장치는 제 2 도전체 쌍을 통하여 네트워크 제어기나 기타 네트워크 장치로 응답이나 데이터를 송신하기 위하여 송신기(102)에 의하여 제 2 도전체 쌍으로 연결되어 있다.
네트워크 장치(18)는 네트워크 버스(12)로 직접 연결될 수 있는 반면, 도시된 실시예에서 버스 보호 소자(94)는 이하 설명하는 바와 같이 버스 보호 소자의 다양한 기능을 수행하기 위한 논리 소자(103)를 포함한다. 또한, 도시된 장치의 버스 보호 소자의 논리 소자는 이하에서 설명되는 바와 같에 네트워크 버스로부터신호를 수신하고 네트워크 버스로 신호를 송신하도록 설계된다. 그러므로, 수신기(100) 및 송신기(102)는 논리 소자로 연결되고 이들은 차례로 네트워크 장치로 연결된다. 또한, 본 실시예에서의 논리 소자는 또한 네트워크 장치를 전력 버스로 연결하도록 기능할 수 있다. 도 7이 하드웨어 블록도로써 논리 소자를 도시하고 있지만, 논리 소자는 또한 소프트웨어나 펌웨어 로써 구성될 수도 있음을 알아야 한다.
이러한 본 발명의 특징에 따르면, 각각의 버스 보호 소자(94)는 또한 전력 버스가 아니라 네트워크 버스(12), 특히 네트워크 버스의 각 도전체 쌍을 가로질러 교환적으로 연결된 종결 소자(104)를 포함한다. 이로써, 버스 보호 소자는 바람직하게 도전체 쌍의 수와 동일한 수의 종결 소자를 포함한다. 예컨대, 도 7에 도시된 실시예에서, 바람직하게 버스 보호 소자는 제 1, 제 2 및 제 3 도전체 쌍 각각을 가로질러 교환적으로 연결될 수 있는 종결 소자를 포함한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 바람직하게 각각의 종결 소자(104)는 종결 소자가 통상적으로 네트워크 버스를 가로질러 연결되지 않도록 통상 개방되어 있는 스위치(106)와 직렬로 연결된 도전체 쌍을 가로질러 이어진다. 그러나, 전력 버스로 전력이 인가되고 전력 검출기(96)에 의하여 전력이 검출되었을 때, 전력 검출기는 종결 소자 각각에 관련된 스위치에 폐쇄하도록 지시하고, 이로써 종결 소자를 각각의 도전체 쌍을 가로질러 배치할 것이다. 전력 검출기가 종결 소자에 관련된 스위치를 직접적으로 제어할 수 있는 반면, 도시된 실시예의 버스 보호 소자는 전력 검출기의 출력을 논리 소자(103)로 전달하고 그 논리 소자가 차례로 각각의 종결 소자에 관련된 스위치를 폐쇄하도록 하는 신호를 발행한다. 종결 소자에 관련된 스위치가 특정 전력 검출기로 직접 연결되지는 않으므로, 이하 설명되는 바와 같이, 스위치는, 논리 소자를 통하여, 전력 검출기중 하나에 응답하여 버스 보호 소자의 대칭적 동작(symmetrical operation)을 가능하게 할 수 있다. 전술된 바와 같이, 각각의 종결 소자는 바람직하게 반사를 방지하기 위하여 네트워크 버스(12)의 특성 임피던스를 정합시키는 임피던스를 갖는다. 네트워크 버스의 특성 임피던스는 일반적으로 저항성이므로, 종결 소자는 일반적으로 도 7에 도시된 바와 같은 저항기이다. 각각의 종결 소자는 통상적으로 도 7에 도시된 바와 같이 각각의 도전체 쌍을 가로질러 배치되므로, 필요에 따라 종결 소자는 당업자라면 알고있을 활성 종결 소자일 수 있다.
네트워크 버스의 각 도전체 쌍을 가로질러 종결 소자(104)의 교환가능한 연결과 함께 버스 보호 소자(94)에 관련된 네트워크 장치(18)를 네트워크 버스(12)로 연결하기 위한 제 1 스위치 세트(98)의 폐쇄에 의하여, 본 발명의 시스템(10), 보다 구체적으로 버스 보호 소자는, 완전히 제거하지는 못하더라도 바람직하지 않은 반사를 줄이면서, 관련된 네트워크 장치가 네트워크 버스를 통하여 통신할 수 있도록 한다.
통신 동작 이전에 파워업 시퀀스(power-up sequence) 동안, 마스터 제어기는 전력이 인가되는 각각의 네트워크 장치(18)가 그 자신을 식별하는 응답을 제공하도록 요청하는 명령(대개 "식별(Identify)"라고 불림)을 발행할 것이다. 버스 보호 소자(94)의 전력 검출기(96)가 전력이 전력 버스에 인가되었으며 제 1 스위치세트(98)를 폐쇄하였고 각각의 도전체 쌍으로 종결 소자(104)를 교환적으로 연결하였음을 검출한 경우, 네트워크 장치, 보다 일반적으로, 네트워크 장치 인터페이스(22)나 네트워크 장치 인터페이스를 포함하지 않는 본 실시예의 버스 보호 소자의 논리 소자(103)가 각각의 네트워크 장치를 식별하는 네트워크 제어기에 대하여 응답을 송신할 것이다.
네트워크 장치(18)를 식별하는 응답을 수신한 경우, 마스터 제어기는 일반적으로, 현재의 네트워크 장치에 관련된 버스 보호 소자(94)에 대하여 시스템(10)이 네트워크 버스(12) 상 다음 네트워크 장치로의 연결을 시도할 것임을 알리는 "연결(Connect)"라는 명령을 발행할 것이다. 연결 명령에 응답하여, 버스 보호 소자는 전력 버스가 아니라 네트워크 버스의 각 도전체와 직렬로 연결된 제 2 스위치 세트를 폐쇄할 것이다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 스위치 세트는 종결 소자(104)의 반대쪽 그리고 네트워크 장치가 네트워크 버스에 연결된 지점의 반대쪽에 바람직하게 배치된다. 따라서, 제 1 및 제 2 스위치 쌍은 관련된 네트워크 장치 및 종결 소자의 네트워크 버스에 대한 연결을 제어한다. 연결 명령에 응답하여, 버스 보호 소자는 또한 바람직하게, 다음 네트워크 장치, 특히 네트워크 버스를 따라 다음 네트워크 장치와 관련된 버스 보호 소자에 전력이 인가될 수 있게 하기 위하여 전력 버스와 직렬로 연결된 전력 스위치(110)를 폐쇄할 것이다.
버스 보호 소자(94)는 전력 버스에 직렬로 연결된 비교적 간단한 전력 스위치(110)를 포함할 수 있지만, 버스 보호 소자는 종종 전력 스위치를 제어하는 제 2전력 검출기(96)를 포함한다. 이러한 경우, 제 2 전력 검출기는 바람직하게 제 1 전력 검출기와 동일하다. 그러나, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 아직 전력을 수신하지 못한 지점에 제 2 전력 검출기가 전력 스위치의 전력 버스 다운스트림으로 연결되어 전력 버스 상에서 전력을 검출함으로 인한 것이 아니라 논리 소자(103)에 의하여 제공된 제어 신호로 인하여, 통상은 개방되어 있는 제 2 전력 검출기의 스위치가 폐쇄됨에 유의해야 한다. 버스 보호 소자가 양방향 중 어느 한쪽으로부터, 즉 어느 한쪽 네트워크 제어기로부터 전력을 수신할 수 있도록 도 5에 도시된 바와 같이 구성된 시스템(10)에 있어서 제 2 전력 검출기를 포함하는 것은 바람직하다. 그러므로, 버스 보호 소자는 바람직하게 네트워크 버스를 따라 양방향 중 어느 한쪽으로부터 공급된 전력 및 기타 신호 예컨대, 명령 및 클록 신호 등에 응답하여 균등하게 동작하도록 대칭적으로 구성된다. 전력 스위치(110)와 제 2 스위치 세트를 폐쇄함에 더하여, 논리 소자(103)는 도전체 쌍을 더 이상 종결시키지 않도록 연결 명령(Connect command)에 응답하여 종결 소자(104)가 각 도전체 쌍으로부터 선택적으로 차단되도록 한다. 따라서, 네트워크 제어기는 네트워크 버스(12)를 따라 다음의 다운스트림에 위치한 네트워크 장치와 통신할 수 있다. 전력 버스에 전력을 인가하고 각 버스 보호 소자(98)를 통하여 각 네트워크 장치(18)를 네트워크 버스(12)에 개별적으로 연결하는 절차는 바람직하게 각 네트워크 장치가 네트워크 버스로 연결되기까지 계속된다. 네트워크 제어기와 네트워크 장치는 일반적으로 전술한 바와 같이 통신한다.
초기화 이전, 초기화 동안, 그리고 그 다음, 네트워크 버스(12)는 개회로,단락, 배블링을 일으키는 어느 네트워크 장치(18)에 의한 독점 등의 버스 고장을 일으킬 수 있다. 다양한 유형의 네트워크 고장이 이들 각 상황을 야기할 수 있음을 이해해야 한다. 네트워크 제어기(14a,14b) 및/또는 그 네트워크 제어기에 관련된 호스트 컴퓨터(20)가 버스 고장을 검출하도록 구성된다. 그러나, 실제로는 네트워크 제어기와 독립적으로 또는 그와 결합하여 관련 호스트 컴퓨터에 의하여 버스 고장 검출이 이루어지는 경우라도, 설명을 위하여, 네트워크 제어기가 버스 고장을 검출하는 것으로 설명할 것이다. 이와 관련하여, 제 2 네트워크 제어기가 제 1 네트워크 제어기에 의하여 송신된 신호를 수신하지 않는 경우 네트워크 제어기는 제 1 또는 제 3 전체 쌍 상에서 단락 회로나 개회로를 검출할 수 있다. 또한, 네트워크 장치가 송신한 신호를 네트워크 제어기 중 하나만이 검출되는 경우 네트워크 제어기는 제 2 도전체 쌍 상에서 개회로를 검출할 수 있다. 마찬가지로, 네트워크 장치가 송신한 신호를 네트워크 제어기 중 어느 하나만이 수신하는 경우 네트워크 제어기는 제 2 도전체 쌍에서 단락 회로를 검출할 수 있다. 또한, 초기에 네트워크 버스에 전력을 인가하는 절차 동안 개회로의 한쪽에 있는 어느 네트워크 장치로부터 그 개회로의 반대쪽에 있는 인접 네트워크 장로 전력이 전달되지 않을 것이고, 따라서 전력을 얻지 못하는 그 네트워크 장치가 네트워크에 응답할 수 없을 것이므로 네트워크 제어기는 전력 버스에서 개회로를 검출할 수 있다.
본 발명의 일특징에 따른 다양한 유형의 버스 고장을 검출하는 기법이 전이중 구성을 갖춘 네트워크 버스(12)와 더불어 설명되지만, 유사한 기법이 반이중 구성을 갖춘 네트워크 버스와 더불어 사용될 수 있다. 또한, 다양한 유형의 버스 고장을 식별하는 기법이 한 쌍의 네트워크 제어기를 구비한 시스템과 함께 설명되지만, 유사한 시법이 다른 유형의 시스템, 예컨대 단일 네트워크 제어기를 구비한 시스템 등에서 이용될 수 있다. 이러한 점에서, 전력 버스 및 제 2 도전체 쌍에서의 고장이 전술한 바와 동일한 방법으로 검출되지만, 통상적 동작 동안 네트워크 제어기가 네트워크 버스를 통하여 송신한 신호가 그 네트워크 제어기로 복귀되지 않을 것이므로 송신한 신호와 동일한 신호를 수신해야 하는 네트워크 제어기의 고장에 의하여 제 1 및 제 3 도전체 쌍에서의 고장이 검출된다.
네트워크 제어기(14a,14b)가 버스 고장을 검출한 경우, 네트워크 제어기는 네트워크 버스(12)로부터 전력을 제거한다. 따라서, 각 버스 보호 소자(94)의 전력 검출기(96)는 전력이 제거되었음을 검출하고 관련된 스위치가 그 통상적 개방 상태로 돌아가도록 한다. 마찬가지로, 전력 검출기는 버스 보호 소자의 다른 스위치들에 대하여, 이들 각 스위치(106), 즉 제 1 및 제 2 스위치(98,108)와 종결 소자(104)에 관련된 스위치(106)가 그 통상적 개방 상태로 돌아가도록, 전력이 제거되었음을 신호한다.
시스템(10)이 네트워크 버스(12)의 양 끝에 연결된 한 쌍의 네트워크 제어기(14a,14b)를 포함하는 실시예에서 설명된 바와 같이, 각각의 버스 보호 소자(94)를 통하여 네트워크 장치(18)가 네트워크 버스에 연결되어 있으므로 제 1 네트워크 제어기는 전력 버스에 전력을 인가하고 네트워크 버스를 통하여 송신된 신호를 모니터한다. 초기에 각 네트워크 장치는 네트워크 버스에 연결되고 네트워크 버스는 종결 소자(104)에 의하여 적합하게 종결되었으므로, 제 1 네트워크 제어기는 개회로 또는 단락 회로상 반대편에 위치한 다른 네트워크 장치에 연결을 시도하기까지 또는 배블링 상태이거나 단락된 네트워크 장치에 연결을 시도하기까지 각 네트워크 장치와 통신할 수 있을 것이다. 이점과 관련하여, 제 1 네트워크 제어기와 같이 버스 고장이 발생한 쪽에서 버스 고장 지점에 가장 가까운 위치의 네트워크 장치는 네트워크 버스로 적합하게 연결되고 제 1 네트워크 제어기와 통신할 것이나, 다음 네트워크 장치로의 어떠한 시도도 실패할 것이며 그리고/또는 네트워크 버스를 훼손할 것이다.
네트워크 장치가 네트워크 버스(12)에 연결된 순서대로 한번에 하나의 네트워크 장치(18)를 연결함으로써, 제 1 네트워크 제어기(14a)는 버스 고장 위치를 식별할 수 있다. 도 9에 도시된 바에 따르면, 예컨대, 버스 고장은 일반적으로 버스 고장이 일어난 위치와 반대쪽에서 네트워크 버스를 제 1 부분과 제 2 부분(12a,12 b)으로 분할한다. 그 제 1 및 제 2 부분은 더 이상 서로 직접 통신하지 않지만, 네트워크 버스의 제 1 부분은 여전히 제 1 네트워크 제어기(14a)와 통신하고, 네트워크 버스의 제 2 부분은 제 2 네트워크 제어기(14b)와 통신한다. 도 9는 네트워크 버스에서, 예컨대, 개회로로부터 야기된 균열을 도시하고 있지만, 고장은 전술된 바와 같이 네트워크 버스 상 하나 이상의 도전체에서의 단락 회로나 배블링 상태에 들어가기 시작한 네트워크 장치일 수 있다. 이들 고장 유형 각각은 네트워크 버스를 제 1 및 제 2 부분으로 분할한다.
제 1 네트워크 제어기(14a)가 버스 고장 위치를 식별하면, 제 2 네트워크 제어기(14b)는 요청에 따라 명령을 발행하고 클록 신호를 송신하기 위한 마스터 제어기로 기능하기 시작한다. 네트워크 버스(12)의 제 2 부분(12b)에 연결된 네트워크 장치라 할지라도, 제 2 네트워크 제어기는 앞서 제 1 네트워크 제어기에 의하여 이루어진 절차를 반복한다. 네트워크 버스의 제 1 및 제 2 부분에 연결된 네트워크 장치를 차례로 찾는 절차가 제 1 네트워크 제어기에 의하여 먼저 이루어진 다음 제 2 네트워크 제어기에 의하여 이루어지는 것으로 설명되고 있지만, 그와 달리 양 네트워크 제어기가 동시에 처리할 수도 있음을 알아야 한다.
제 1 및 제 2 네트워크 제어기(14a,14b)가 버스 고장 위치를 식별하면, 그 제 1 및 제 2 네트워크 제어기는 전력 버스로부터 다시 전력을 제거하고 각 네트워크 장치(18)를 그 각각의 버스 보호 소자를 통하여 네트워크 버스(12)에 순차적으로 연결한다. 이러한 점에서, 제 1 및 제 2 네트워크 제어기는 각 네트워크 제어기와 가장 가까이 배치된 네트워크 장치로 시작하여 그 다음 이어지는 네트워크 장치가 네트워크 버스를 따라 배치되는 순서에 따라 네트워크 장치를 네트워크 버스로 연결한다. 전력이 인가되고 버스 고장 지점과 가장 가까이 배치되어 있으나 여전히 네트워크 버스에 적합하게 연결될 수 있는 네트워크 장치와 통신을 개시하면, 각 네트워크 제어기는 또 다른 연결 명령 발행에 실패하는 경우 연결 절차를 중단한다. 그러므로, 네트워크 제어기는 버스 고장시 추가적 연결 시도가 무익하다고 이미 판정하였으므로 다음 네트워크 장치로의 연결을 시도하지 않는다.
버스 고장 지점에서 가장 가까운 위치의 네트워크 장치(18)를 네트워크 버스(12)로 연결한 다음 네트워크 제어기(14a,14b)가 또 다른 연결 명령을 발행하지 않으므로, 그 버스 고장 지점에서 가장 가까운 위치의 네트워크 장치(18)에 관련된 버스 보호 소자(94)의 종결 소자(104)는 여전히 네트워크 버스의 여러 도전체 쌍을 가로질러, 네트워크 버스를 유효하게 종결시킨다. 버스 고장 위치에 가까운 네트워크 버스의 제 1 및 제 2 부분의 종결로, 제 1 네트워크 제어기(14a)는 바람직하지 않은 반사없이 네트워크 버스의 제 1 부분(12a)에 연결된 네트워크 장치(18)와 확실하게 통신할 수 있고, 제 2 네트워크 제어기(14b)는 바람직하지 않은 반사없이 네트워크 버스의 제 2 부분(12b)에 연결된 네트워크 장치와 확실하게 통신할 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 제어기는 이제 네트워크 버스의 각 부분 상에 명령을 발행해야 그 네트워크 장치에 의하여 제공된 결과 응답을 모니터해야 한다. 이점에서, 앞서 표 1에서 설명한 바와 같은 동일한 절차로 네트워크 장치를 폴링하기 위하여, 제 1 및 제 2 네트워크 제어기는 다음 표에서 설명되는 바와 같이 네트워크 버스의 각 부분에 대하여 명령을 발행해야 한다.
제 1 네트워크 제어기 제 2 네트워크 제어기
트리거 트리거
S1 폴링 S5 폴링
S2 폴링
트리거 트리거
S1 폴링 S6 폴링
S3 폴링 S7 폴링
S4 폴링 S8 폴링
표 2에서 설명된 바와 같이 네트워크 제어기 간에 명령이 분할될 필요는 없음을 알아야 한다. 이러한 점에서, 각 네트워크 제어기는 네트워크 버스의 각 부분에 대하여 전체 명령 세트를 발행할 수 있으나, 반대로 네트워크 버스의 제 1 부분에 연결된 네트워크 장치는 제 2 네트워크 제어기에 의하여 발행된 명령에 응답하지 않을 것이다.
표 2에 도시된 바에 따르면, 각 네트워크 제어기는 네트워크 버스(12)의 각 부분에 대하여 트리거 명령을 발생한다, 제 1 네트워크 제어기(14a)로부터의 최초 트리거 명령에 응답하여, S1 및 S2로 표시된 네트워크 장치가 저장된 데이터에 대하여 폴링되고, 제 2 네트워크 제어기(14b)로부터의 최초 트리거 명령에 응답하여, S5로 표시된 네트워크 장치가 저장된 데이터에 대하여 폴링된다. 제 1 네트워크 제어기로부터의 두 번째 트리거 명령에 응답하여, S1, S3, 및 S4로 표시된 네트워크 장치가 저장된 데이터에 대하여 폴링되고, 제 2 네트워크 제어기로부터의 두 번째 트리거 명령에 응답하여, S6 내지 S8로 표시된 네트워크 장치가 저장된 데이터에 대하여 폴링된다. 그러므로, 네트워크 버스가 고장난 경우에도 시스템(10)은 전체 기능을 유지할 수 있다.
한 쌍의 네트워크 제어기(14a,14b)간에 이어지는 네트워크 버스(12)를 포함하는 시스템(10)이 도시되고 설명되지만, 본 발명의 시스템 및 방법은 기타 다양한 많은 유형의 네트워크 버스 구조에 적합한다. 예컨대, 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이 네트워크 버스를 따라 임의의 지점이나 또는 네트워크 버스 한쪽 끝에서 네트워크 버스에 연결된 단일 네트워크 제어기를 구비한 네트워크 버스를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 네트워크 버스를 따라 고장이 발생하는 경우 네트워크 제어기는 그 버스 고장 지점을 기준으로 네트워크 제어기로부터 반대쪽 즉 멀리 있는 쪽의 네트워크 버스상 부분에 연결된 네트워크 장치(18)와 더 이상 통신하지 않게 된다. 그러나, 네트워크 제어기는 그 네트워크 제어기가 연결된 네트워크 버스상 같은 부분에 연결된 네트워크 장치와 여전히 통신할 수 있다.
비교적 높은 데이터 전송율로 네트워크 장치(18)와 계속하여 통신하기 위하여, 네트워크 제어기(14a)는 네트워크 버스의 나머지 부분에 연결된 네트워크 장치를 다시 차례로 조사하고 네트워크 버스의 나머지 부분에 연결되어있고 버스 고장 위치에 가장 가까운 위치의 네트워크 장치를 식별할 것이다. 전술한 바에 따르면, 각 네트워크 장치는 관련된 종결 소자(104)를 구비한 버스 보호 소자(94)와 관련된다. 따라서, 네트워크 제어기는 네트워크 버스의 나머지 부분에 연결되고 버스 고장 지점과 가장 가까운 위치의 네트워크 장치와 관련된 버스 보호 소자에 대하여 그 종결 소자가 각각의 도전체 쌍을 가로질러 배치되도록 명령한다. 따라서, 네트워크 제어기는 버스 고장으로 인한 반사나 기타 잡음을 일이키지 않고서 비교적 높은 데이터 전용율로 네트워크 버스의 나머지 부분에 연결된 네트워크 장치와 계속하여 통신할 수 있다.
본 발명이 속하는 분야의 당업자라면 앞서의 상세한 설명 및 첨부 도면으로 제시된 원리를 이해한 후 본 발명에 관한 많은 변형 및 기타 실시예들이 이루어질 수 있음을 알 것이다. 그러므로, 본 발명은 개시된 특정 실시예로 제한되지 않으며, 다음의 청구범위 영역내에 많은 변형 및 기타 실시예들이 포함될 수 있다. 본 명세서에서 특정 용어가 사용되었더라도, 이는 일반적인 의미에서 이용된 것이며 본 발명을 제한하고자 이용된 것은 아니다.

Claims (33)

  1. 전력 버스(power bus)를 포함하는 네트워크 버스에서 적합한 종결(proper termination) 및 에러-프리 통신(error-free communication)을 유지하는 시스템으로서,
    상기 네트워크 버스에 전기적으로 연결되고 상기 네트워크 버스를 통하여 통신하도록 구성되어, 상기 네트워크 버스로 신호를 송신할 수 있고 상기 네트워크 버스로부터 신호를 수신할 수 있는 적어도 하나의 네트워크 장치;
    상기 네트워크 버스에 전기적으로 연결되어, 상기 네트워크 버스를 통하여 상기 적어도 하나의 네트워크 장치와 통신하도록 구성되고 상기 네트워크 버스의 상기 전력 버스를 통하여 상기 적어도 하나의 네트워크 장치에 전력 신호를 제공하도록 구성된 네트워크 제어기(network controller); 및
    상기 적어도 하나의 네트워크 장치와 상기 네트워크 버스 사이에 배치된 버스 보호 소자(bus protection element)로서, 상기 버스 보호 소자와 상기 네트워크 제어기는 상기 네트워크 버스 상에서 신호를 모니터하여 상기 네트워크 버스 상 부적합 신호를 식별할 수 있고, 상기 버스 보호 소자와 상기 네트워크 제어기가 상기 네트워크 버스 상에서 미리 정해진 수의 부적합 신호를 식별하였는지에 따라 상기 버스 보호 소자는 상기 네트워크 버스와의 접속을 선택적으로 연결하거나 차단할 수 있는 적어도 하나의 버스 보호 소자
    를 포함하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스 보호 소자는 상기 적어도 하나의 네트워크 장치가 송신한 신호 및 상기 적어도 하나의 네트워크 장치가 수신한 신호를 모니터할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 버스 보호 소자는 상기 적어도 하나의 네트워크 장치가 송신한 부적합 신호를 식별하고 미리 정해진 수의 부적합 신호가 식별된 경우 각각의 네트워크 장치로부터 상기 네트워크 버스로의 신호 송신을 통제적으로 중단시킬 수 있는 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스 보호 소자 각각은
    상기 적어도 하나의 네트워크 장치와 상기 네트워크 버스 사이에 배치되고 상기 적어도 하나의 네트워크 장치로부터 상기 네트워크 버스로의 신호 송신을 통제적으로 중단시킬 수 있는 적어도 하나의 격리 스위치(isolation switch); 및
    상기 적어도 하나의 격리 스위치와 상기 적어도 하나의 네트워크 장치에 전기적으로 연결되고 상기 적어도 하나의 네트워크 장치가 송신한 신호 및 상기 적어도 하나의 네트워크 장치가 수신한 신호를 모니터할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 네트워크 장치가 송신한 부적합 신호를 식별하고 미리 정해진 수의 부적합 송신 신호를 식별한 경우 상기 적어도 하나의 격리 스위치를 통제적으로 작동시킬 수 있는 적어도 하나의 논리 소자(logic element)
    를 포함하는 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 네트워크 장치 각각은 상기 네트워크 장치로부터 상기 네트워크 버스로 신호를 송신하기 위한 송신기(transmitter)와 상기 네트워크 장치를 대신하여 상기 네트워크 버스로부터 신호를 수신하기 위한 수신기(receiver)를 포함하는 통신 인터페이스(communication interface)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 버스 보호 소자는 상기 송신기가 송신한 신호 및 상기 수신기가 수신한 신호를 모니터할 수 있는 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 송신기 및 상기 적어도 하나의 네트워크 장치에 전기적으로 연결되고 그 사이에 배치되며, 상기 적어도 하나의 버스 보호 소자에 전기적으로 연결되고, 상기 네트워크 장치 각각으로부터 상기 송신기 각각으로의 신호 송신을 통제적으로 중단시킬 수 있는 적어도 하나의 진단 스위치(diagnostic switch)를 더 포함하고,
    상기 버스 보호 소자 각각은 미리 정해진 수의 부적합 송신 신호를 식별한 경우 상기 진단 스위치 각각을 통제적으로 작동시킬 수 있고, 상기 네트워크 장치 각각에 연관된 상기 송신기 및 상기 수신기가 전기적으로 연결되어 상기 버스 보호 소자가 상기 네트워크 장치 각각으로부터의 신호 송신을 중단하도록 상기 진단 스위치 각각을 통제적으로 작동시킨 다음 상기 버스 보호 소자가 진단 신호를 송신하고 대응 복귀 신호(corresponding return signal)을 수신할 수 있고, 상기 버스 보호 소자가 상기 진단 신호와 상기 복귀 신호를 비교하여 상기 진단 신호와 상기 복귀 신호가 실제적으로 동일한 경우 상기 네트워크 장치 각각으로부터의 신호 송신이 가능하도록 상기 적어도 하나의 격리 스위치 각각 및 상기 진단 스위치 각각을 통제적으로 작동시킬 수 있는 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 버스에 전력이 인가되면 폐쇄되는 상기 네트워크 버스와 직렬로 연결(in-line)된 제 1 스위치 세트;
    상기 전력 버스에 전력이 인가된 다음 상기 네트워크 제어기로부터의 명령에 응답하여 폐쇄되는 상기 네트워크 버스와 직렬로 연결된 제 2 스위치 세트; 및
    상기 전력 버스에 전력이 인가될 때 상기 네트워크 버스에 교환적으로 연결되고 상기 네트워크 제어기로부터의 명령에 응답하여 상기 네트워크 버스로부터 교환적으로 차단되도록 구성된 종결 소자
    를 포함하는 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 버스 보호 소자는 상기 전력 버스에 전력이 인가되었는지 검출하고, 전력이 상기 전력 버스에 인가된 경우 상기 제 1 스위치 세트에게 폐쇄하도록 신호하고 상기 종결 소자에게 상기 네트워크 버스로 연결되도록 신호하는 제 1 전력 검출기(power detector)를 더 포함하는 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치 세트가 폐쇄되고 상기 종결 소자가 상기 네트워크 버스에 교환적으로 연결되면 상기 버스 보호 소자 각각이 상기 네트워크 제어기로 응답을 송신하는 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    제 2 네트워크 제어기를 더 포함하고, 상기 네트워크 제어기들이 상기 네트워크 버스 반대쪽 양끝에 연결된 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 네트워크 장치 각각은 또한 상기 네트워크 버스에 연결된 네트워크 장치 인터페이스와 연관되고 데이터 채널(data channel)을 통하여 상기 네트워크 장치로 연결되며, 상기 네트워크 장치 인터페이스가 선택적 연결 장치(selective connection device)를 포함하는 시스템.
  11. 적어도 하나의 네트워크 장치에 전기적으로 연결되고 전력 버스를 포함하는 네트워크 버스를 통하여 이루어지는 적합한 종결 및 에러-프리 통신을 유지하는 방법으로서,
    상기 네트워크 버스 상에서 신호를 모니터하는 단계;
    상기 네트워크 버스 상 신호중에서 미리 정해진 수의 부적합 신호를 식별하는 단계; 및
    미리 정해진 수의 부적합 신호를 식별한 다음 상기 적어도 하나의 네트워크 장치를 교환적으로 차단하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 모니터 단계는 상기 적어도 하나의 네트워크 장치가 상기 네트워크 버스로 송신한 신호 및 상기 적어도 하나의 네트워크 장치가 상기 네트워크 버스로부터 수신한 신호를 모니터하는 단계를 포함하고, 상기 식별 단계는 상기 적어도 하나의 장치가 상기 네트워크 버스로 송신한 신호에서 미리 정해진 수의 부적합 신호를 식별하는 단계를 포함하고, 상기 교환적 차단 단계는 상기 미리 정해진 수의 부적합 신호 식별 단계 이후 상기 적어도 하나의 네트워크 장치로부터의 신호 송신을 중단시키는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 네트워크 장치 각각은 상기 네트워크 장치로부터 상기 네트워크 버스로 신호를 송신하는 송신기와 상기 네트워크 장치를 대신하여 상기 네트워크 버스로부터 신호를 수신하는 수신기를 포함하고, 상기 송신기 및 수신기 각각은 전기적으로 연결되어 있으며,
    상기 송신기 각각을 통하여 진단 신호를 송신하고 그 후 상기 네트워크 장치 각각으로부터의 신호 송신을 중단시킨 다음 상기 수신기 각각으로부터 대응 복귀 신호를 수신하는 단계;
    상기 진단 신호와 상기 복귀 신호를 비교하는 단계; 및
    상기 진단 신호와 상기 복귀 신호가 실질적으로 동일한 경우 상기 네트워크 장치 각각으로부터 상기 네트워크 버스로의 신호 송신을 허용하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 네트워크 버스 상에서 신호를 모니터하기 이전에,
    상기 전력 버스로부터 전력 신호의 인가를 검출하는 단계;
    상기 전력 버스로의 전력 인가를 검출한 때 제 1 네트워크 장치가 상기 네트워크 버스를 통하여 네트워크 제어기와 통신할 수 있도록 상기 네트워크 버스에 직렬로 연결된 제 1 스위치 세트를 폐쇄하는 단계;
    상기 전력 버스로의 전력 인가를 검출한 때 상기 네트워크 버스의 적합한 종결을 유지하기 위하여 종결 소자를 상기 네트워크 버스에 교환적으로 연결하는 단계;
    상기 네트워크 버스를 통하여 상기 네트워크 제어기로부터의 명령을 수신한때 상기 네트워크 버스에 직렬로 연결된 제 2 스위치 세트를 폐쇄하는 단계; 및
    상기 네트워크 버스를 통하여 상기 네트워크 제어기로부터 명령을 수신한 때 상기 네트워크 제어기가 또 다른 네트워크 장치와 통신할 수 있도록 상기 종결 소자를 상기 네트워크 버스로부터 교환적으로 차단하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 네트워크 제어기로부터 명령을 수신한 때 상기 전력 버스에 직렬로 연결된 전력 스위치를 폐쇄하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 스위치 세트를 폐쇄하는 단계 및 상기 종결 소자를 상기 네트워크 버스로부터 교환적으로 차단하는 단계가 상기 네트워크 제어기로부터의 상기 명령에 응답하여 이루어지는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치 세트가 폐쇄되고 상기 종결 소자가 상기 네트워크 버스에 교환적으로 연결되면 상기 네트워크 버스로 응답을 송신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 종결 소자를 교환적으로 연결하는 단계는 상기 종결 소자를 상기 네트워크 버스에 대하여 상기 제 1 및 제 2 스위치 세트 사이에서 교환적으로 연결하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 네트워크 버스는 상기 전력 버스와 적어도 하나의 도전체 쌍을 포함하고, 상기 종결 소자를 교환적으로 연결하는 단계는 상기 도전체 쌍 각각을 가로질러 상기 종결 소자 각각을 교환적으로 연결하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 버스에 전기적으로 연결되고 상기 버스를 통하여 통신하도록 구성된 네트워크 장치로서 상기 네트워크 장치로부터 버스로 신호를 송신하는 송신기와 상기 네트워트 장치를 대신하여 상기 버스로부터 신호를 수신하는 수신기를 포함하는 통신 인터페이스를 구비한 네트워크 장치와 함께 동작하는 버스 보호 소자로서,
    상기 네트워크 장치로부터 상기 버스로의 신호 송신을 통제적으로 중단시킬 수 있고, 상기 통신 인터페이스와 상기 버스 사이에 배치된 적어도 하나의 격리 스위치; 및
    상기 적어도 하나의 격리 스위치 및 상기 통신 인터페이스에 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 송신기가 송신한 신호 및 상기 수신기가 수신한 신호를 모니터할 수 있고, 상기 송신기가 송신한 부적합 신호를 식별하며 미리 정해진 수의 부적합 신호가 식별되면 상기 적어도 하나의 격리 스위치를 통제적으로 작동시켜 상기 네트워크 장치로부터의 신호 송신을 중단시킬 수 있는 논리 소자
    를 포함하는 버스 보호 소자.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 수의 부적합 신호는 상기 송신기가 송신한 미리 정해진 수의 신호에 의존하고, 상기 논리 소자는 상기 송신기가 송신한 상기 미리 정해진 수의 신호를 식별할 수 있고 상기 미리 정해진 수의 부적합 송신 신호를 식별한 경우 상기 적어도 하나의 격리 스위치를 통제적으로 작동시켜 상기 네트워크 장치로부터의 신호 송신을 중단시킬 수 있는 버스 보호 소자.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 송신기와 상기 네트워크 장치 사이에 배치된 하나의 진단 스위치와 상기 수신기와 상기 네트워크 장치 사이에 배치된 다른 하나의 진단 스위치로서, 상기 네트워크 장치로부터 상기 송신기로의 신호 송신 및 상기 네트워크 장치에 의한 상기 수신기로부터의 신호 수신을 통제적으로 중단시킬 수 있는 두 개의 진단 스위치를 더 포함하고,
    상기 논리 소자는 미리 정해진 수의 부적합 송신 신호를 식별한 경우 상기 진단 스위치를 통제적으로 작동시킬 수 있으며, 상기 송신기와 상기 수신기가 전기적으로 연결되어 상기 논리 소자가 상기 진단 스위치를 통제적으로 작동시켜 상기네트워크 장치로부터의 신호 송신 및 상기 네트워크 장치에 의한 신호의 수신을 중단시킨 다음 상기 송신기를 통하여 진단 신호를 송신하고 상기 수신기로부터 대응 복귀 신호를 수신할 수 있고, 상기 논리 소자는 상기 진단 신호와 상기 복귀 신호를 비교하여 상기 진단 신호와 상기 복귀 신호가 실제적으로 동일한 경우 상기 버스를 통하여 상기 네트워크 버스로부터 상기 버스로의 신호 송신이 가능하도록 상기 격리 스위치와 상기 진단 스위치를 통제적으로 작동시킬 수 있는 버스 보호 소자.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 격리 스위치는 상기 네트워크 장치가 상기 버스로 신호를 송신할 수 있게 하는 온 모드(on mode)와 상기 네트워크 장치가 상기 버스로 신호를 송신할 수 없게 하는 오프 모드(off mode) 중 적어도 하나의 모드로써 동작하며, 상기 논리 소자는 상기 적어도 하나의 격리 스위치의 모드를 통제적으로 제어할 수 있는 버스 보호 소자.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 논리 소자는 상기 미리 정해진 수의 부적합 신호를 식별하기 전에 상기 적어도 하나의 격리 스위치를 온 모드에서 작동시킬 수 있고 상기 미리 정해진 수의 부적합 신호를 식별한 다음 상기 적어도 하나의 격리 스위치를 오프 모드로 설정할 수 있는 버스 보호 소자.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 송신기와 상기 네트워크 장치 사이에 배치된 진단 스위치로서, 상기 네트워크 장치가 상기 송신기로 신호를 송신할 수 있게 하는 온 모드와 상기 네트워크 장치가 상기 송신기로 신호를 송신할 수 없게 하는 오프 모드 중 적어도 하나의 모드로써 동작하는 진단 스위치를 더 포함하고,
    상기 논리 소자는 상기 미리 정해진 수의 부적합 신호를 식별하기 이전에 온 모드에서 상기 진단 스위치를 통제적으로 작동시킬 수 있고 상기 미리 정해진 수의 부적합 송신 신호를 식별한 다음 상기 진단 스위치를 오프 모드로 설정할 수 있으며, 상기 송신기와 상기 수신기가 전기적으로 연결되어 상기 논리 소자가 상기 진단 스위치를 통제적으로 오프 모드로 설정한 다음 상기 송신기를 통하여 진단 신호를 송신하고 상기 수신기로부터 대응 복귀 신호를 수신할 수 있고, 상기 논리 소자는 상기 진단 신호와 상기 복귀 신호를 비교하여 상기 진단 신호와 상기 복귀 신호가 실제적으로 동일한 경우 상기 적어도 하나의 격리 스위치와 상기 진단 스위치를 온 모드로 설정할 수 있는 버스 보호 소자.
  26. 전력 버스를 포함하는 네트워크 버스에서 적합한 종결 및 에러프리 통신을 유지하기 위한 버스 보호 소자로서, 적어도 하나의 네트워크 장치와 연관되고 각각의 연관된 네트워크 장치를 상기 네트워크 버스에 선택적으로 연결하도록 구성되며 상기 네트워크 버스를 통하여 네트워크 제어기와 통신하며,
    상기 전력 버스로 전력이 인가될 때 폐쇄되는 상기 네트워크 버스와 직렬로 연결된 제 1 스위치 세트;
    상기 전력 버스로 전력이 인가된 다음 상기 네트워크 제어기로부터의 명령에 응답하여 폐쇄되는 상기 네트워크 버스와 직렬로 연결된 제 2 스위치 세트; 및
    상기 전력 버스에 전력이 인가된 때 상기 네트워크 버스에 교환적으로 연결되고 상기 네트워크 제어기로부터의 명령에 응답하여 상기 네트워크 버스로부터 교환적으로 차단되도록 구성된 종결 소자
    를 포함하는 버스 보호 소자.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 전력 버스에 전력이 인가되었는지 검출하는 제 1 전력 검출기를 더 포함하고, 상기 전력 버스에 전력이 인가된 경우 상기 제 1 스위치 세트에 대하여 폐쇄하도록 신호하고 상기 종결 소자에 대하여 상기 네트워크 버스로 연결되도록 신호하는 버스 보호 소자.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 네트워크 제어기로부터의 명령에 응답하여 폐쇄되고 상기 전력 버스와 직렬로 연결된 전력 스위치를 더 포함하는 버스 보호 소자.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 전력 버스에 전력이 인가되었는지 검출하기 위한 전력 스위치를 포함하는 제 2 전력 검출기를 더 포함하고, 상기 전력 버스에 전력이 인가된 경우 상기 제 2 스위치 세트에 대하여 폐쇄하도록 신호하는 버스 보호 소자.
  30. 제 26 항에 있어서,
    상기 네트워크 제어기로부터의 상기 명령에 응답하여 상기 제 2 스위치 세트가 폐쇄되고 상기 종결 소자가 상기 네트워크 버스로부터 차단되는 버스 보호 소자.
  31. 제 26 항에 있어서,
    상기 종결 소자는 상기 제 1 스위치 세트와 상기 제 2 스위치 세트 사이에서 상기 네트워크 버스에 교환적으로 연결되는 버스 보호 소자.
  32. 제 26 항에 있어서,
    상기 네트워크 버스는 상기 전력 버스 및 적어도 하나의 도전체 쌍을 포함하고, 상기 버스 보호 소자는 상기 도전체 쌍의 수와 동일한 수의 종결 소자를 포함하고, 상기 종결 소자 각각은 상기 도전체 쌍 각각을 가로질러 교환적으로 연결되도록 구성된 버스 보호 소자.
  33. 제 26 항에 있어서,
    상기 종결 소자는 상기 네트워크 버스의 특성 임피던스(characteristic impedence)에 정합하는 저항을 갖는 저항기(resistor)를 포함하는 버스 보호 소자.
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