KR20040100824A

KR20040100824A - 통신제어방법

Info

Publication number: KR20040100824A
Application number: KR1020030081329A
Authority: KR
Inventors: 히로사와타카시
Original assignee: 가부시끼가이샤 르네사스 테크놀로지
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2004-12-02
Also published as: US20040233927A1; JP2004350086A

Abstract

복수의 단말이 1개의 통신로를 공유하는 네트워크에서, 신호의 충돌을 회피하는 동시에 소정의 신호를 우선하여 송신한다. 네트워크 상의 각 노드(단말 및 중계기를 포함한다)가 송신하는 모든 패킷에 공통되는 우선도를 정의한다. 우선도마다, 패킷을 송신하는 타이밍을 규정하는 슬롯을 할당한다. 각 슬롯은, 통신로 상에서 행해지고 있는 패킷의 전송이 종료한 타이밍을 기준으로 정해진다. 우선도의 슬롯에의 할당은, 우선도가 높은 패킷일수록(우선적으로 송신하고 싶은 패킷일수록), 빠른 타이밍의 슬롯에 할당되도록 한다.

Description

통신제어방법{METHOD OF CONTROLLING COMMUNICATIONS}

본 발명은, 복수의 단말이 통신로를 공유하는 네트워크의 통신제어방법에 관한 것이다.

예를 들면, LAN(Local Area Network) 등의 네트워크 상에 있는 복수의 통신단말이 1개의 통신로를 공유하는 경우, 해당 통신로에 대해 복수의 단말이 동시에 신호(패킷)를 송신하려고 하였을 때 신호의 충돌(collision)이 발생한다. 이 충돌을 방지하기 위해서, 복수의 단말 사이에서 신호의 송신 타이밍을 조정하여 송신채널을 확보하는 것을 송신권의 조정이라 한다.

종래의 조정의 기술로서는, CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access withCollision Detection) 방식이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 이 CSMA/CD 방식에서는, 각 단말은 송신을 행하기 전에 전송로가 사용가능한지 어떤지를 조사하여, 사용가능하다고 판단하였을 때에만 신호를 송신한다. 또한, 개개의 단말은 신호의 충돌의 발생을 검출하는 기능을 갖는다. 그리고, 충돌이 발생한 경우에는 충돌의 원인이 된 모든 단말이 송신을 정지하고, 난수에 의해 결정되는 대기시간 만큼 송신을 중단한 후, 재전송을 시도한다.

그러나, 예를 들면 무선 LAN과 같이, 개개의 단말이 통신로 상의 충돌의 발생을 검출할 수 없는 네트워크에서는, 상기한 CSMA/CD 방식을 적용하는 것은 곤란하다. 그와 같은 네트워크에 적용가능한 조정의 기술로서는, CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 방식이 알려져 있다. 이 방식에서는, 각 단말은 신호의 송신을 개시하기 전에 통신로를 모니터하여, 해당 통신로 상에서 다른 단말에 의해 신호전송이 행해지고 있지 않은지 어떤지를 확인한다. 그리고, 소정의 대기시간 이상 계속하여 통신로 상에 신호가 전송되고 있지 않으면, 신호의 송신을 개시한다. 이 대기시간은, 일정한 시간에 랜덤한 길이의 시간을 더한 것으로, 직전의 신호전송의 종료시로부터 일정시간 경과한 후에, 복수의 단말이 일제히 송신을 개시하여 충돌이 발생하는 사태를 방지하고 있다.

더구나, 송신된 신호가 수신측의 단말에 수신되면, 수신측의 단말은 신호를 정확하게 수신한 것을 표시하는 확인응답인 ACK(Acknowledge) 신호를 회신한다. 송신측의 단말은, 그 ACK 신호의 유무에 의해 송신신호가 정상으로 송신되었는지 아닌지를 판단하여, ACK 신호에 의한 응답이 없으면 충돌이나 혼신 등의 통신장해에의해 송신이 실패한 것으로 간주하여, 신호의 재전송을 행한다.

[특허문헌 1]

특허공개 2001-251332호 공보

상기한 CSMA/CD 방식에서는, 각 단말이 송신하는 신호(패킷)에 우선순위는 없고, 모든 신호가 평등하게 취급된다. 그러나, 실제로는, 송신되는 패킷의 내용에 따라서는, 우선적으로 송신시키고 싶은 패킷이 존재하는 경우가 있다. 예를 들면, 동화상이나 음성의 리얼타임 분배 등, 신호의 지연이나 정지가 허용되지 않은 통신에 있어서의 QoS(Quality of Service)의 실현을 위해서는, 데이터통신의 등시성(Isochronous)이 요구되고, 그와 같은 통신에 관한 패킷은 우선적으로 송신/재전송되어야만 한다.

또한, 통신로를 모든 노드가 공유하는 소위 쉐어드 미디어인 네트워크에 있어서는, 기본적으로 해당 네트워크 상의 각 노드에도 우선순위는 없고 평등하다. 예를 들면, 네트워크에 있어서 통신거리를 연장시킬 목적으로 단말 사이의 통신을 중계하는 중계기를 도입한 경우, 중계기도 다른 단말과 동등한 노드와 간주된다. 따라서, 중계기가 중계를 행하기 위해 송신한 패킷과, 다른 단말이 송신한 패킷의 충돌이 발생하는 일도 있어, 중계가 성공하기 어렵다. 그 때문에, 중계기의 도입이 곤란하여, 통신거리가 제한되어 버리는 결점도 있었다.

본 발명은 이상과 같은 문제를 해결하기 위해 행해진 것으로, 복수의 단말이1개의 통신로를 공유하는 네트워크에 있어서, 신호의 충돌을 회피하는 동시에, 소정의 신호를 우선하여 송신하는 것이 가능하며, 더구나 네트워크에의 중계기의 도입이 용이하게 가능한 통신제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 실시예 1에 있어서의 패킷의 우선도와 슬롯의 관계를 나타낸 도면이다.

도 2는 실시예 1에 관한 슬롯 내의 요소슬롯을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 실시예 1에 있어서의 ACK 신호의 슬롯을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 PLC에 의한 LAN의 구성예를 나타낸 도면이다.

도 5는 실시예 1에 관한 통신제어방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 실시예 1에 관한 단말에서의 패킷 송신동작을 나타낸 흐름도이다.

도 7은 실시예 1에 관한 통신제어방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 실시예 1에 관한 통신제어방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 실시예 1에 관한 통신제어방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 10은 실시예 2에 있어서의 중계기용의 슬롯을 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 실시예 2에 관한 통신제어방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 12는 실시예 2에 관한 단말에서의 패킷 송신동작을 나타낸 흐름도이다.

도 13은 실시예 2에 관한 중계기의 동작을 나타낸 흐름도이다.

도 14는 실시예 2에 관한 통신제어방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 15는 실시예 2에 관한 통신제어방법을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

W₀: ACK 신호용 슬롯의 백오프시간

W₁: 우선도 1의 패킷용의 슬롯

W₂: 우선도 2의 패킷용의 슬롯

W_A: ACK 신호용의 슬롯

W_R: 중계기용의 슬롯

본 발명에 관한 통신제어방법은, 복수의 단말이 공유의 통신로를 통해 접속된 네트워크의 통신제어방법에 있어서, 상기 복수의 단말의 각각에 있어서, (a) 상기 통신로를 통해 다른 단말에 송신하고자 하는 제 1 신호에 대해, 상기 네트워크에서 규정되어 있는 우선도를 부여하는 단계와, (b) 상기 우선도에 대응되는 길이의 제 1 대기시간을 결정하는 단계와, (c) 상기 통신로를 모니터하여, 상기 통신로 상에서의 신호전송의 유무를 확인하는 단계와, (d) 상기 단계 (c)에서 상기 제 1 대기시간의 사이에 상기 신호전송이 검출되지 않은 경우에, 상기 제 1 신호를 송신하는 단계와, (e) 상기 단계 (c)에서 제 1 대기시간의 사이에 상기 신호전송이 검출된 경우에, 상기 단계 (b)로 되돌아가는 단계가 실행된다.

[실시예]

<실시예 1>

실시예 1에 관한 통신제어방법을 설명한다. 여기서는, 예를 들면 무선 LAN이나 PLC(Power Line Communication)에 의한 LAN 환경과 같이, 1개의 통신로를 모든 노드가 공유하는 쉐어드 미디어의 네트워크를 상정한다.

우선, 네트워크 상의 각 노드(단말 및 중계기를 포함한다)가 송신하는 모든 신호(패킷)에 할당되어야 하는 우선도를 네트워크 상에서 공통으로 정의한다. 이 우선도는, 각 단말마다 주어지는 것(즉, 1개의 단말이 송신하는 패킷은 항상 같은 우선도이다)이어도 되고, 각각의 패킷마다 어댑티브로(adaptively) 주어지는 것(즉, 1개의 단말이 모든 우선도의 패킷을 송신한다)이어도 된다.

그리고, 상기 우선도마다, 패킷을 송신하는 타이밍을 규정하는 타임슬롯(이하, 「슬롯」)을 할당한다. 각 슬롯은, 통신로 상에서 행해지고 있는 패킷의 전송이 종료한 타이밍을 기준으로 정해진다. 우선도의 슬롯에의 할당은, 우선도가 높은 패킷일수록(우선적으로 송신하고 싶은 패킷일수록), 빠른 타이밍의 슬롯에 할당되도록 한다.

요컨대, 도 1과 같이, 가장 우선도가 높은 "우선도 1"의 패킷은, 통신로 상에서의 앞의 패킷전송이 종료한 타이밍을 기점으로 하여 가장 빠른 슬롯에 할당된다, 그후 이어지는 각 슬롯에는, 우선도가 높은 순서로 "우선도 2", "우선도 3" …의 패킷이 할당된다. 더구나, 도 1에 나타낸 각 슬롯은, 도 2와 같이, 같은 우선도를 갖는 n개의 요소슬롯으로 이루어진다. 이때, 이하의 설명에 있어서, 통신로 상의 앞의 패킷전송이 종료한 타이밍을 기점으로 하여, 다음의 패킷이 송신될 때까지의 소정의 대기시간(도 1 중의 시간 T_B1, T_B2, T_B3, …)을, 「백오프(Backoff)시간」으로 칭한다.

또한, 상기 CSMA/CA 방식과 마찬가지로, 수신측의 단말은 자기에게 향하는 패킷을 수신하면, 해당 패킷의 신호를 정확하게 수신한 것을 표시하는 확인응답인ACK(Acknowledge) 신호의 패킷을 회신한다. 송신측의 단말은, 그 ACK 신호에 의한 응답의 유무에 의해, 송신된 패킷이 수신측의 단말로 정상으로 송신되었는지 아닌지를 판단한다. 그리고, ACK 신호에 의한 응답이 없으면 송신이 실패한 것으로 간주하여, 신호의 재전송을 행한다. 본 실시예에 있어서는, ACK 신호는, 가장 우선도가 높은 패킷으로서 취급된다. 따라서, 도 3에 나타낸 바와 같이, ACK 신호용의 슬롯은 가장 빠른 타이밍의 슬롯으로 할당된다. 즉, ACK 신호용의 슬롯에 대응한 백오프시간은, 다른 패킷의 슬롯의 것보다도 짧게 설정된다.

이하, 구체적인 예를 사용하여, 본 실시예에 관한 네트워크의 통신제어방법을 설명한다. 1개의 통신로를 모든 노드가 공유하는 쉐어드 미디어의 네트워크로서는, PLC(Power Line Communication)에 의한 LAN 환경이 있다. 도 4는, PLC에 의한 LAN의 구성예를 나타낸 도면이다. PLC에서는, 일반주택이나 오피스 등에 전원을 공급하기 위해 배선된 전력선을 통신로로서 이용한다. 도 4에 나타낸 바와 같이 PC(퍼스널 컴퓨터), FAX, 텔레비젼, 조명장치 등의 스위치, 인터폰의 모니터 등은, PLC 모뎀을 접속(또는 내장)함으로써, 통신단말로서 기능한다. 각각의 단말은, 통신로인 전력선을 통해 서로 접속되어 있어, 서로 제어신호 등의 정보를 송수신 가능하다. 예를 들면, PC를 사용하여, 그 이외의 장치의 동작을 제어하는 것도 가능하게 된다.

PLC에 따르면 일반의 전원콘센트를 네트워크에의 접속커넥터로서 사용하게 되기 때문에, 정보통신 네트워크를 가정이나 오피스에 침투시키는 기술로서 주목받고 있다. 예를 들면, 가정 내에서, 전원콘센트는 거의 모든 방에 갖추어져 있기 때문에, 그것들을 LAN에의 접속커넥터로서 이용할 수 잇게 되면 대단히 편리하다.

본 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 도 5a에 나타낸 바와 같이 3개의 단말 A, B, C가 공유의 통신로(PLC에서는 전력선에 상당)에 접속된 네트워크를 상정한다. 단말 A, B, C는, 중계기를 개재하지 않고 서로 통신가능한 거리에 있다. 해당 네트워크는 쉐어드 미디어이기 때문에, 어떤 단말이 패킷의 전송을 행하고 있는 사이에, 그 이외의 단말은 패킷의 송신을 행할 수 없다. 예를 들면, 단말 A와 단말 C가 동시에 패킷 송신을 행하고자 하면 도 5b와 같이 충돌이 발생해버려, 정상적인 데이터 통신을 행할 수 없다. 또한, 단말 A, B, C는, 다른 단말로부터의 패킷을 정상으로 수신하면, 그것의 확인응답으로서 ACK 신호의 패킷을 회신한다.

도 6은 본 실시예에 관한 단말에서의 패킷 송신동작을 나타낸 흐름도이다. 단말이 송신의 대상인 제 1 신호로서의 패킷을, 통신로를 통해 다른 단말에 송신하는 경우, 우선 해당 패킷을 준비하고(ST1), 그 패킷에 대해, 해당 네트워크에서 규정되고 있는 우선도를 부여한다(ST2). 여기서, 우선도가 단말마다 주어지는 경우에는, 우선도를 표시하는 데이터가 미리 각 단말 내부의 ROM에 기억되어 있어, 이 기억 데이터를 단말 자신이 참조함으로써, 스텝 ST2의 처리가 행해진다. 또한, 우선도가 패킷마다 어댑티브로 주어지는 경우는, 예를 들면 송신되는 패킷을 취급하는 애플리케이션(소프트웨어)을 특정함으로써, 스텝 ST2의 처리가 행해진다. 요컨대, 패킷이 어떤 애플리케이션에 의해 취급되는 것인가에 의해, 그 패킷의 리얼타임성 등의 중요성을 알 수 있기 때문에, 미리 각 애플리케이션마다 우선도를 정해 놓고, 송신되는 패킷에 대해서는 그것을 취급하는 애플리케이션에 따른 우선도를 할당한다.

이어서, 통신로를 모니터하여 해당 통신로 상의 패킷전송의 유무를 확인한다(ST3). 이때, 통신로 상에서 패킷전송이 검출되지 않은 경우(즉, 통신로가 아이들 상태인 경우), 단말은 곧바로 패킷의 송신을 행한다(ST8)

한편, 스텝 ST3에서, 통신로 상에서 패킷전송이 검출된 경우(즉, 통신로가 사용상태인 경우)에는, 그것이 종료하기를 기다린다(ST4). 그리고, 해당 패킷을 송신하기 위한 슬롯 및 요소슬롯을 할당한다(ST5). 이때, 먼저 해당 패킷의 우선도에 대응한 슬롯을 할당하고, 다시 그 슬롯 내에서, 난수에 근거하여(랜덤하게) 선택된 요소슬롯을 할당한다.

그후, 단말은, 자기가 송신하는 패킷에 할당한 요소슬롯(이하,「자기의 송신슬롯」)이 될 때까지 통신로 상의 모니터를 계속하여(ST6, ST7), 해당 자기의 송신슬롯까지 다른 단말에 의한 패킷전송이 검출되지 않으면, 해당 패킷 송신을 행한다(ST8). 즉, 앞의 패킷전송의 종료시점에서 자기의 송신슬롯까지의 사이(즉, 자기의 송신슬롯의 백오프시간)는, 제 1 대기시간에 해당한다.

자기의 송신슬롯까지 다른 단말에 의한 패킷전송이 검출된 경우에는, 그것이 종료할 때까지 패킷 송신은 불가능하기 때문에(패킷 송신을 행하면 충돌이 발생한다), 패킷송신은 행하지 않고 상기 스텝 ST4로 되돌아간다. 그리고, 패킷을 송신할 수 있을 때까지 상기 스텝 ST4∼ST7을 반복한다.

제 1 대기시간인 자기의 송신슬롯의 백오프시간은, 우선도마다 정해진 슬롯의 일정한 백오프시간(제 1 요소시간)과, 그 슬롯에 들어가 소정의 요소슬롯에 이르기까지의 시간(제 2 요소시간)의 합이다. 슬롯 내의 요소슬롯은 난수에 근거하여 선택되기 때문에, 제 2 요소시간의 길이는 난수에 근거하여 결정된다.

각 단말에서의 패킷의 송신 타이밍은, 우선도가 높은 것으로부터 순차적으로 빠른 타이밍의 슬롯에 할당되고 있기 때문에, 우선도가 높은 패킷으로부터 순서대로 전송되게 된다. 또한, 같은 우선도의 패킷이 복수개 있는 경우에도, 각 패킷은 랜덤하게 결정된 요소슬롯에 할당되기 때문에, 충돌의 발생은 억제된다.

패킷을 송신한 단말은, 수신측 단말로부터의 ACK 신호에 의한 응답을, 소정의 ACK 신호 대기시간(제 2 대기시간) 만큼 기다린다(ST9, ST1O). ACK 신호 대기시간은, 정상으로 패킷 송신이 행해진 경우에 ACK 신호가 수신되어야 하는 타이밍을 포함하는 기간으로 한다. 본 실시예에 있어서 ACK 신호 대기시간은, 패킷송신후의 우선도 1의 슬롯의 백오프시간으로 한다.

ACK 신호 대기시간에 ACK 신호가 수신되면 패킷송신에 관한 동작을 종료한다. 반대로, ACK 신호가 수신되지 않으면, 이전의 송신은 실패한 것으로 간주하고, 스텝 ST4로 되돌아가 패킷의 재전송을 시도한다. 이때, 해당 패킷에 대해 재전송시의 우선도를 부여한다(ST11). 재전송시의 우선도는 전회의 송신시의 우선도와 같은 것으로 한다.

이와 같이, 각 단말은, 통신로가 다른 단말에 의해 사용되고 있는 경우에는, 그 통신(패킷전송)이 종료하여 해당 통신로가 사용가능한 상태가 될 때까지 대기하고, 그 후에 패킷의 송신을 행한다. 많은 경우, 이 동작에 의해 충돌은 피할 수 있다. 그러나, 통신로가 폭주상태인 경우에는, 복수의 단말이 서로 같은 타이밍에서패킷의 송신을 개시하여 충돌이 발생하는 경우가 있다. 예를 들면, 복수의 단말이 같은 타이밍으로 스텝 ST3의 판단을 행한 경우나, 복수의 단말이 자기의 송신슬롯으로서 우연히 같은 요소슬롯을 할당하여 버린 경우에는 충돌이 발생한다.

본 실시예에 관한 단말은, 그와 같은 충돌이 발생한 경우에도, 재전송에 의해 충돌을 회피할 수 있다. 예를 들면, 도 5a에 나타낸 네트워크에 있어서, 도 7과 같이 타이밍 t₀에서, 단말 A에 의한 단말 B에의 패킷(우선도 1)의 송신과, 단말 C에 의한 단말 B에의 패킷(우선도 2)의 송신이 동시에 행해져, 충돌이 발생하였다고 가정한다. 이 충돌에 의해, 단말 B는, 단말 A에서의 패킷도, 단말 C에서의 패킷도 정상으로 수신할 수 없다. 따라서, 단말 B는 ACK 신호의 송신을 행하지 않는다. 여기서, 동일 도면에 있어서, 기간 W_A는 ACK 신호용의 슬롯, 기간 W₀는 해당 슬롯 W_A의 백오프시간을 표시하고 있고, 기간 W₁은 우선도 1의 패킷용의 슬롯, 기간 W₂는 우선도 2의 패킷용의 슬롯을 표시하고 있다.

단말 A 및 단말 C의 각각은, 패킷을 송신한 후 ACK 신호 대기시간(슬롯 W₁의 백오프시간)의 사이에, ACK 신호를 기다린다(ST9, ST10). 그러나, ACK 신호 대기시간 내의 ACK 신호용의 슬롯 W_A가 되어도 단말 B에서의 ACK 신호가 수신되지 않기 때문에, 단말 A 및 단말 C는, 재전송을 위한 처리를 행한다. 그 때, 재전송되는 패킷에 대해, 이전의 송신시와 같은 우선도가 주어진다(ST11).

단말은 재전송을 하기 위해, 상기 스텝 ST4의 동작으로 되돌아간다. 도 7에나타낸 바와 같이, 단말 A, C의 송신이 종료한 타이밍 t₁후에는 통신로가 아이들 상태이기 때문에, 단말 A, C의 각각은, 재전송을 위한 슬롯 및 요소슬롯을 결정한다(ST5). 재전송시에도 전회의 송신과 같은 우선도가 주어지고 있기 때문에, 단말 A는 우선도 1의 슬롯 W₁을 할당하고, 단말 C는 우선도 2의 슬롯 W₂를 할당한다. 이때, 슬롯 W₁, W₂내의 요소슬롯은 난수에 근거하여 결정되지만, 설명의 편의를 위해 생략한다.

예를 들면, 슬롯 W_A의 길이를 0.8 ms, 그것의 백오프시간 W₀을 1.0ms, 슬롯 W₁및 W₂의 길이를 각각 1.6 ms로 가정한다. 이 경우, 단말 A는 자기의 송신슬롯의 백오프시간을 1.8 ms로 정하고, 마찬가지로 단말 C는 3.4 ms로 정한다.

그후, 단말 A, C는, 자기의 송신슬롯이 될 때까지 통신로 상의 모니터를 계속한다(ST6, ST7). 단말 A는, 자기의 송신슬롯 W₁의 백오프시간에 다른 단말에 의한 패킷 전송이 검출되지 않기 때문에, 패킷의 재전송을 행한다(ST8). 한편, 단말 C는, 단말 A의 재전송에 의한 패킷전송을 검출하기 때문에 스텝 ST4로 되돌아간다.

단말 A로부터의 패킷을 수신한 단말 B는, 그 패킷의 전송이 끝난 t₂후의 슬롯 W_A에서 ACK 신호의 패킷을 송신한다. 이때, ACK 신호는 다른 신호보다도 우선도가 높기 때문에, 다른 신호의 슬롯보다도 일찍 송신된다. 그 때문에, ACK 신호의 송신시에는 충돌은 발생하지 않고, ACK 신호는 확실히 단말 A에 수신된다. 단말 A는, 단말 B로부터의 ACK 신호를 받고, 패킷 송신에 관한 동작을 종료한다. 이때,단말 C는, 타이밍 t2에서 일단 통신로가 아이들 상태로 되기 때문에, 스텝 ST5∼ST7의 동작에 들어간다. 그러나, 슬롯 W₂가 되기 전의 슬롯 W_A의 기간에, ACK 신호의 패킷전송이 검출되기 때문에(ST6), 다시 스텝 ST4로 되돌아가, 통신로가 아이들 상태가 될 때까지 대기한다.

그리고, 단말 B가 ACK 신호의 송신을 종료한 타이밍 t₃의 후에, 단말 C는 자기의 슬롯 W₂의 백오프시간의 사이에, 통신로를 모니터하고(ST5∼ST7), 패킷 송신이 검출되지 않기 때문에 슬롯 W₂에 패킷을 재전송한다(ST8).

단말 C에서의 패킷을 수신한 단말 B는, 그것의 패킷의 전송이 끝난 타이밍 t₄의 후에, 슬롯 W_A에서 ACK 신호의 패킷을 송신한다. 단말 C는, 단말 B로부터의 ACK 신호를 받고, 패킷 송신에 관한 동작을 종료한다. 이상과 같이, 일단 충돌이 발생하더라도 그 후의 재전송시에 있어서 충돌을 피할 수 있기 때문에, 각 단말 사이에서 확실하게 패킷통신을 행할 수 있다.

다음에, 도 8과 같이 타이밍 t₀에서, 모두 우선도가 1인 패킷끼리에 의해, 충돌이 발생하였다고 가정한다. 이때도, 단말 A 및 단말 C의 각각은, 패킷송신이 종료된 타이밍 t₁의 후에, ACK 신호용의 슬롯 W_A가 되어도 단말로부터의 ACK 신호가 수신되지 않기 때문에, 재전송처리를 행한다. 여기서도, 재전송하는 패킷에 대해, 전회의 송신과 동일한 우선도가 주어진다.

단말 A, C가 송신하는 패킷은 모두 우선도 1이기 때문에, 재전송시에, 단말A, C는 모두 슬롯 W₁을 자기의 슬롯에 할당한다. 더구나, 단말 A, C는, 슬롯 W₁내의 요소슬롯을 각각 난수에 근거하여 할당한다.

예를 들면, 슬롯 W_A의 길이를 0.8 ms, 그것의 백오프시간 W₀를 1.0 ms, 슬롯 W₁의 길이를 1.6 ms로 가정한다. 그리고, 슬롯 W₁내에는 0.4 ms마다 구분된 4개의 요소슬롯이 존재한다고 가정한다. 단말 A, C는, 그것들의 우선도 1의 슬롯 W₁내의 4개의 요소슬롯 중에서 랜덤하게 1개를 선택하기 때문에, 각 요소슬롯의 백오프시간은, 1.8 ms+O.4 ms×N에 의해 주어진다(N은 O∼3의 정수). N은 난수이지만, 여기서는 단말 A에서는 N=1, 단말 B에서는 N=2에 대응한 요소슬롯이 각각 선택된 것으로 한다.

단말 A, C는, 자기의 송신슬롯이 될 때까지 통신로를 모니터한다(ST6, ST7). 단말 A는 타이밍 t₁의 후에, 자기의 송신슬롯의 백오프시간(1.8 ms+ 0.4 ms)의 사이에 통신로 상의 패킷전송이 검출되지 않기 때문에, 재전송을 행한다(ST8). 한편, 단말 C는, 단말 A의 재전송에 의한 패킷전송을 검출하여 스텝 ST4로 되돌아간다.

단말 A에서의 패킷을 수신한 단말 B는, 그것의 패킷의 전송이 끝난 타이밍 t₂의 후에, 슬롯 W_A에서 ACK 신호를 송신한다. 단말 A는, 단말 B로부터의 ACK 신호를 받고, 패킷 송신에 관한 동작을 종료한다. 이때, 단말 C는, 타이밍 t₂에서 일단 통신로가 아이들 상태가 되기 때문에, 스텝 ST5∼ST7의 동작에 들어간다. 그러나, 자기의 송신슬롯이 되기 전에 통신로 상에서 ACK 신호의 패킷전송이 검출되기 때문에, 다시 스텝 ST4로 되돌아가, 통신로가 아이들 상태가 될 때까지 대기한다.

그리고, 단말 C는, 단말 B가 ACK 신호의 송신을 종료한 타이밍 t₃로부터, 자기의 송신슬롯의 백오프시간(1.8 ms+0.8 ms)의 사이에 통신로 상의 패킷 송신이 검출되지 않기 때문에 재전송을 행한다.

단말 C로부터의 패킷을 수신한 단말 B는, 그 패킷의 전송이 끝난 타이밍 t₄로부터, 백오프시간 W₀만큼 대기한 후, 슬롯 W_A에서 ACK 신호를 송신한다. 단말 C는, 단말 B로부터의 ACK 신호를 받고, 패킷 송신에 관한 동작을 종료한다.

이와 같이, 동일한 우선도의 패킷끼리가 충돌을 일으킨 경우에도, 1개의 우선도에 대응한 슬롯 내에 복수의 요소슬롯을 구비하고, 그 요소슬롯을 난수에 근거하여 선택하는 것에 의해, 재전송시의 충돌의 발생은 억제된다. 이 각 슬롯 내의 요소슬롯의 수는, 많을수록 충돌의 확률은 낮아진다. 따라서, 예를 들면 재전송시에는, 단말이 선택할 수 있는 요소슬롯의 수를 늘리도록 하면, 패킷의 재전송시에 있어서의 충돌의 발생이 억제되어, 총 재전송 회수를 저감할 수 있다.

그런데, 본 실시예에 있어서 통신선의 폭주상태가 길게 이어지면, 우선도가 낮은 패킷이 언제까지 경과하여도 송신되지 않는다고 하는 상태가 생기는 것도 생각할 수 있다. 그것의 회피하기 위해, 예를 들면 도 9와 같이 다른 우선도의 슬롯의 일부가 서로 중복하도록 하여, 우선도가 높은 슬롯기간 중에, 그것보다 우선도가 낮은 패킷에도 송신가능한 기회를 주도록 하여도 된다.

도 9의 예에서는, 우선도 2의 슬롯은, 우선도 1의 슬롯과 일부의 기간에, 타이밍이 중복되어 있다. 요컨대, 그 중복된 기간인 타이밍 t_a1∼t_a2의 사이에, 우선도 1의 요소슬롯 i₁∼요소슬롯 n은, 우선도 2의 요소슬롯 1∼요소슬롯 (n-i₁+1)과 각각 중복된다. 마찬가지로, 우선도 3의 슬롯은, 우선도 2의 슬롯과 타이밍 t_b1∼t_b2의 사이에서 중복된다. 요컨대, 그 기간은, 우선도 2의 요소슬롯 i₂∼요소슬롯 n은, 우선도 3의 요소슬롯 1∼요소슬롯(n-i₂+1)과 각각 중복된다.

그것에 의해, 우선도 1의 슬롯의 기간 내에도 우선도 2의 패킷을 송신하는 기회가 주어지고, 또한, 우선도 2의 슬롯의 기간 내에도 우선도 3의 패킷을 송신하는 기회가 주어진다. 따라서, 우선도가 낮은 패킷이 언제까지 경고하여도 송신되지 않는다고 하는 상태의 발생은 억제된다. 이때, 이와 같이 구성한 경우, 서로 우선도가 다른 패킷끼리의 충돌이 발생하는 케이스를 생각할 수 있지만, 도 6의 흐름도에서 설명한 본 실시예에 관한 통신제어방법에 따르면, 그 케이스에도 재전송에 의해 충돌은 회피된다. 요컨대, 서로 우선도가 다른 패킷끼리가 충돌한 경우도, 그들 패킷을 송신한 단말에는, 스텝 ST9에서 ACK 신호는 되돌아오지 않기 때문에, 스텝 ST11로 이행하여 재전송처리가 행해진다.

이상과 같이 본 실시예에 따르면, 패킷 송신시에 있어서의 충돌이 발생하더라도 재전송에 의해 그것을 회피할 수 있는 동시에, 우선도가 높은 패킷을 우선하여 송신하는 것이 가능하다. 또한, 통신로에서의 신호의 충돌을 검출하는 기능을 갖지 않은 단말에도 적용가능하다. 더구나, 각 단말 사이의 데이터 전송의 조정을 담당하는 기지국이나 서버 등의 기기를 네트워크에 설치할 필요도 없다.

또한, ACK 신호의 우선도를 다른 신호보다도 높게 함으로써, ACK 신호의 송수신을 확실하게 행할 수 있어, 통신의 신뢰성이 향상된다. 예를 들면, PLC에 의한 LAN은, 큰 노이즈가 발생하기 쉽기 때문에 비교적 통신품질은 낮지만(에러가 많다), 본 발명을 적용함으로써, 통신품질이 높은 이더네트(등록상표) 등과 동일하게 취급하는 것도 가능하다. 예를 들면, OSI(Open Systems Interconnection) 기본참조 모델에 있어서, 레이어 2 이하(예를 들면, PLC 모뎀 등)에서 ACK 신호가 확실히 송수신되어 통신의 신뢰성을 높게 할 수 있으면, 레이어 3 이상에서 확인응답을 보낼 필요가 없어진다.

<실시예 2>

실시예 1에서는, 네트워크 상의 각 단말이, 중계기를 개재하지 않고 서로 통신가능한 거리에 있는 경우에 관해 설명하였다. 본 실시예에서는, 본 발명에 관한 네트워크에 중계기가 도입되는 케이스를 생각한다. PLC에 의한 LAN과 같은 쉐어드 미디어의 네트워크에서는, 중계기도 단말과 동등한 노드로 간주된다. 요컨대, 중계기가 패킷을 중계하기 위해서는, 통상의 단말과 같이 일단 패킷을 완전히 받아들이고 나서, 그것을 송신할 필요가 있다.

본 실시예에서는, 실시예 1에서 설명한 통신제어방법에 대해, 중계기가 송신하는 패킷용의 일정한 우선도(중계기용 우선도)를 더 설치한다. 중계기용 우선도는, ACK 신호의 다음에 높은 우선도로 한다. 요컨대, 중계기가 송신하는 패킷은, ACK 신호의 패킷의 다음에 우선도가 높은 패킷으로서 취급된다. 요컨대, 도 10에나타낸 것과 같이, 중계기가 패킷을 송신하는 슬롯은, ACK 신호용의 슬롯의 다음에 빠른 타이밍의 슬롯에 할당된다. 즉, 중계기용의 슬롯에 대응한 백오프시간은, ACK 신호를 제외한 다른 패킷의 슬롯의 것보다도 짧게 설정된다.

본 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 도 11a에 나타낸 바와 같이 단말 A, B, C 및 중계기 D가 공유의 통신로에 접속된 네트워크를 상정한다. 단말 A, B는, 중계기 D를 개재하지 않고 서로 통신가능한 거리에 있지만, 단말 C와의 통신에는 중계기 D에 의한 중계가 필요하다. 또한, 중계기 D가 중계를 위해 송신한 패킷은 다른 단말이 송신하는 패킷과의 구별은 없어, 다른 단말과 같은 타이밍으로 송신되면 도 11b와 같이 충돌이 발생한다.

도 12 및 도 13은 각각, 본 실시예에 관한 단말 및 중계기의 동작을 나타낸 흐름도이다. 도 12에서, 도 6과 동일한 스텝에는 동일부호를 붙이고 있다. 도 12로부터 알 수 있는 것과 같이, 스텝 ST1∼ST8까지의 동작은, 실시예 1과 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략하며, 스텝 ST8에 의해 패킷을 송신한 후의 동작에 관해 설명한다.

예를 들면, 도 11a에 나타낸 네트워크에 있어서, 도 14와 같이 타이밍 t₀에서, 단말 A에 의한 단말 C로 패킷의 송신이 행하여졌다고 한다. 동일 도면에서, 기간 W_A는 ACK 신호용의 슬롯, 기간 W₀은 해당 슬롯 W_A의 백오프시간을 나타내고 있고, 기간 W_R은 중계기용의 슬롯, 기간 W₁은 우선도 1의 패킷용의 슬롯, 기간 W₂는 우선도 2의 패킷용의 슬롯을 표시하고 있다.

단말 A에서 송신된 패킷은, 단말 C에는 도달하지 않지만, 중계기 D에서 수신된다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 중계기 D는, 패킷을 수신하면(ST21), 패킷전송이 종료한 타이밍 t₁후에, 중계기용의 슬롯 W_R의 백오프시간의 사이(제 3 대기시간)에, 통신로를 모니터하여 ACK 신호의 유무를 검출한다(ST22). 단말 A의 송신패킷은 단말 C에는 도달하지 않기 때문에, 수신측의 단말 C는 ACK 신호를 송신하지 않는다. 따라서, 중계기 D는 ACK 신호를 검출하지 않아, 중계기용의 슬롯이 되면 앞서 수신된 패킷을 송신한다(ST23, ST24).

한편, 단말 A는, 패킷을 송신한 후, 소정의 ACK 신호 대기시간(제 4 대기시간) 만큼 ACK 신호를 기다린다. 이 시점에서는, 단말 A는 ACK 신호 대기시간을, 패킷 송신후의 우선도 1의 슬롯의 백오프시간으로 한다. 단말 A에는, ACK 신호 대기시간 내의 ACK 신호용 슬롯 W_A가 되어도 ACK 신호는 수신되지 않고, 그 대신에 중계기용의 슬롯 W_R에, 중계기가 송신한 패킷(즉, 앞서 자기가 송신한 패킷)이 수신된다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 단말 A는 ACK 신호 대기시간의 사이에 자기가 송신한 패킷을 수신하면(ST12), 해당 ACK 신호 대기시간을 소정의 시간 만큼 연장하고(ST13), 다시 ACK 신호를 기다린다. 이때, ACK 신호 대기시간은, 적어도, 중계기를 개재한 패킷 송신의 응답으로서의 ACK 신호가 송신측 단말에 수신되어야 하는 타이밍까지 연장된다.

중계기 D가 송신한 패킷은 단말 C에 의해 수신되고, 단말 C는 슬롯 W_A에서 ACK 신호의 패킷을 송신한다. 단말 C로부터의 ACK 신호의 패킷은 중계기 D에 수신되고, 중계기 D는 해당 ACK 신호의 패킷을 중계기용의 슬롯 W_R에서 송신한다. 요컨대, 단말 A는 전술한 스텝 ST13에서, 적어도 타이밍 t₃후의 중계기용의 슬롯 W_R의 타이밍까지 ACK 신호 대기시간을 연장해 놓을 필요가 있다. 중계기 D로부터의 ACK 신호를 수신한 단말 A는, 앞서 송신한 패킷이 단말 C에 의해 정상으로 수신되었다고 판단하여, 패킷 송신에 관한 동작을 종료한다.

다음에, 중계기가, 중계의 필요가 없는 패킷을 수신한 경우의 동작을 설명한다. 예를 들면 도 11a에 나타낸 네트워크에 있어서, 도 15와 같이, 단말 A에 의한 단말 B로의 패킷의 송신이 행해진 것으로 한다. 단말 A에서 송신된 패킷은, 중계기를 개재하지 않고 단말 B에서 수신된다. 한편, 해당 패킷은 중계기 D에도 수신된다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 중계기 D는, 패킷을 수신하면(ST21), 패킷전송이 종료한 타이밍 t₁후에, 중계기용의 슬롯 W_R의 백오프시간의 사이에, 통신로를 모니터하여 ACK 신호의 유무를 검출한다(ST22). 도 15의 예의 경우, 단말 B는 패킷을 수신하면 ACK 신호를 송신한다. 따라서, 중계기 D는 스텝 ST22에서 ACK 신호를 검출하고, 앞서 수신한 패킷에는 중계가 불필요하다고 판단하여, 해당 패킷을 송신하지 않고 동작을 종료한다.

이상과 같이, 본 실시예에 따르면, 중계기를 도입한 케이스에 있어서도, 실시예와 같이, 재전송에서의 충돌을 회피하는 동시에, 우선도가 높은 패킷을 우선하고 송신가능하다. 요컨대, 중계기를 도입함으로써, 용이하게 통신거리를 늘리는 것이 가능하다. 또한, 중계기는 패킷의 송신전에, ACK 신호를 수신하면 중계가 불필요하다고 판단하여 패킷의 송신을 행하지 않기 때문에, 불필요한 중계동작에 의해 신호의 충돌이 발생하거나, 통신로가 폭주상태로 되는 것을 억제할 수 있다.

이때, 이상의 실시예에 있어서는, 네트워크로서 PLC에 의한 LAN을 예로 들었지만, 본 발명은 그 이외의 종류의 네트워크(예를 들면, 무선 LAN 등)에도 적용가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 통신제어방법에 따르면, 신호송신시에 있어서 충돌이 발생하더라도 재전송에 의해 그것을 회피할 수 있는 동시에, 우선도가 높은 신호를 우선하여 송신하는 것이 가능하다. 또한, 통신로에서의 신호의 충돌을 검출하는 기능을 갖지 않은 단말에도 적용가능하다. 더구나, 각 단말 사이의 데이터 전송의 조정을 담당하는 기지국이나 서버 등의 기기를 네트워크에 설치할 필요도 없다. 또한, ACK 신호의 우선도를 다른 신호보다도 높게 함으로써, ACK 신호의 송수신을 확실히 행할 수 있어, 통신의 신뢰성이 향상된다.

Claims

복수의 단말이 공유의 통신로를 통해 접속된 네트워크의 통신제어방법에 있어서,

상기 복수의 단말의 각각에서,

(a) 상기 통신로를 통해 다른 단말에 송신하고자 하는 제 1 신호에 대해, 상기 네트워크에서 규정되어 있는 우선도를 부여하는 단계와,

(b) 상기 우선도에 대응되는 길이의 제 1 대기시간을 결정하는 단계와,

(c) 상기 통신로를 모니터하여, 상기 통신로 상에서의 신호전송의 유무를 확인하는 단계와,

(d) 상기 단계 (c)에서 상기 제 1 대기시간 사이에 상기 신호전송이 검출되지 않은 경우에, 상기 제 1 신호를 송신하는 단계와,

(e) 상기 단계 (c)에서 제 1 대기시간 사이에 상기 신호전송이 검출된 경우에, 상기 단계 (b)로 되돌아가는 단계가 실행되는 것을 특징으로 하는 통신제어방법.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 대기시간은, 상기 우선도마다 정해진 일정한 제 1 요소시간과, 난수에 근거하여 결정되는 제 2 요소시간의 합인 것을 특징으로 하는 통신제어방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 단말은, 다른 단말로부터의 신호를 수신한 것을 표시하는 확인응답인 ACK(Acknowledge) 신호를, 상기 제 1 신호로서 송신가능하며,

상기 ACK 신호의 상기 우선도에 대응하는 상기 제 1 대기시간은, 다른 신호의 우선도의 것보다도 짧은 것을 특징으로 하는 통신제어방법.
제 3항에 있어서,

상기 단말에서,

(f) 상기 단계 (d)에서 상기 제 1 신호(ACK 신호를 제외한다)를 송신한 후, 소정의 제 2 대기시간 만큼 경과하여도 다른 단말로부터의 ACK 신호가 수신되지 않은 경우, 상기 단계 (a) 또는 상기 단계 (b)로 되돌아가는 단계가 더 실행되는 것을 특징으로 하는 통신제어방법.
제 3항에 있어서,

상기 통신로에는, 1개의 단말로부터 수신한 신호를 다른 단말로 송신하는 중계기가 더 접속되고,

상기 중계기에서,

(g) 상기 1개의 단말로부터의 제 2 신호를 수신한 후, 상기 통신로를 모니터하여, 상기 통신로 상에서의 ACK 신호의 유무를 확인하는 단계와,

(h) 상기 단계 (g)에서 소정의 제 3 대기시간 사이에 ACK 신호가 검출되지 않은 경우에 상기 제 2 신호를 상기 다른 단말에 송신하는 단계가 실행되고,

상기 제 3 대기시간은, ACK 신호를 제외한 다른 신호의 우선도에 대응하는 상기 제 1 대기시간보다도 짧은 것을 특징으로 하는 통신제어방법.
제 5항에 있어서,

상기 단말에서,

(i) 상기 단계 (d)에서 상기 제 1 신호(ACK 신호를 제외한다)를 송신한 후, 소정의 제 4 대기시간 만큼 경과하여도 다른 단말로부터의 ACK 신호가 수신되지 않은 경우, 상기 단계 (a) 또는 상기 단계 (b)로 되돌아가는 단계와,

(j) 상기 제 4 대기시간의 사이에 상기 단계 (d)에서 자기가 송신한 신호를 수신한 경우, 상기 제 4 대기시간을 소정의 시간 만큼 연장하는 단계가 더 실행되는 것을 특징으로 하는 통신제어방법.