KR20070071473A - 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한네트워크 연결 유지 관리 시스템과 네트워크 연결 유지관리 방법 및 이를 기록한 기록매체 - Google Patents
모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한네트워크 연결 유지 관리 시스템과 네트워크 연결 유지관리 방법 및 이를 기록한 기록매체 Download PDFInfo
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Abstract
예측 불가능한 네트워크(Network) 오류의 감지, 오류 보고, 네트워크 재연결 등의 폴트 톨러런트(Fault Tolerant)를 지원하기 위한 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템과 네트워크 연결 유지 관리 방법 및 이를 기록한 기록매체에 관한 것으로, 다수의 개방형 네트워크 인터페이스를 지원하며 스트리밍 계층(SL), 네트워크 적응 계층(NAL), 및 네트워크 인터페이스 계층(NIL)으로 구성된 미들웨어(10)를 포함하는 모듈 기반 퍼스널 로봇 시스템에 있어서, 상기 네트워크 적응 계층(NAL)은 네이밍 서비스와 메시지 라우팅 서비스를 제공하며 네트워크 연결 관리수단(NCM)을 관리하는 NAL 관리수단, 로컬 미들웨어의 정보를 저장하는 로컬 미들웨어 정보 테이블, 라우팅 정보를 저장하는 라우팅 테이블을 구비하고, 상기 네트워크 인터페이스 계층(NIL)은 다수의 네트워크 장치를 수용하는 연결모듈로 구성된 컴포넌트들을 구비하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템과 네트워크 연결 유지 관리 방법 및 이를 기록한 기록매체를 이용하는 것에 의해, 네트워크 연결에 관한 오류 감지, 오류 보고, 모듈 격리, 및 모듈 재사용을 가능하게 하여 모듈 간의 연결에 관한 폴트 톨러런트가 가능하다.
모듈 기반 이종 네트워크 시스템, 폴트 톨러런트, 네트워크 연결 관리, 킵-얼라이브, 모듈 기반 퍼스널 로봇
Description
도 1은 종래의 모듈 기반 퍼스널 로봇을 위한 미들웨어의 구조를 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법을 설명하는 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇을 위한 미들웨어의 상태를 도시한 흐름도,
도 4는 본 발명에 따른 미들웨어(10)의 각 상태의 순서도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 미들웨어 100: 스트리밍 계층(SL)
200: 네트워크 적응 계층(NAL) 210: NAL 관리수단
220: 네이밍 서비스 230: 메시지 라우팅 서비스
240: 네트워크 연결 관리수단(NCM) 241: 오류감지수단
242: 응답수단 243: 연결확인 타이밍수단
244: 브로드캐스트 타이밍수단 250: 로컬 미들웨어 정보 테이블
260: 라우팅 테이블 300: 네트워크 인터페이스 계층(NIL)
310~350: 네트워크 컴포넌트
본 발명은 모듈(Module) 기반 퍼스널 로봇(Personal Robot)에 관한 것으로, 특히 예측 불가능한 네트워크(Network) 오류의 감지, 오류 보고, 네트워크 재연결 등의 폴트 톨러런트(Fault Tolerant)를 지원하기 위한 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템과 네트워크 연결 유지 관리 방법 및 이를 기록한 기록매체에 관한 것이다.
일반적으로 로봇(Robot)은 인간의 손발과 같은 동작을 하는 기계로서, 초창기에는 제조업용 로봇이 다수를 이루었다. 그러나 최근에는 다양한 기술의 개발과 사용자들의 요구에 의해 인간의 생활에 더욱 밀접해진 퍼스널 로봇이 등장하고 있다. 퍼스널 로봇(Personal Robot)이란 인간의 생활에 편리를 주기 위해 지능을 가지는 대인지원용 로봇이다. 편리한 서비스(Service)를 제공하기 위해 퍼스널 로봇은 인간과의 상호작용을 해야 하며, 이를 위해 자유로운 이동, 상황 인식, 통신 등의 기능을 갖추어야 한다. 퍼스널 로봇은 다양한 형태로 개발되고 있으며, 그 예로는 청소용, 애완용, 교육용, 또는 장애인 안내용 등이 있다.
퍼스널 로봇은 지속적으로 서비스를 제공해야 하기 때문에, 폴트 톨러런트 기능에 대한 요구가 점차 증가하고 있다. 폴트 톨러런트(Fault Tolerant) 기능은 폴트 톨러런스(Fault tolerance)라 하며, 컴퓨터 시스템(Computer System)을 구성하는 요소에 고장이 발생해도 시스템은 계속 그 기능을 실행하는 내고장성을 갖춘 신뢰성이 높은 컴퓨터를 말한다. 따라서 사용자가 전혀 모르게 고장난 모듈을 온라인(On-Line) 상태에서 교환할 수 있으며, 어떠한 고장이 발생하더라도 데이터(Data)의 손실 없이 시스템이 정상동작을 계속한다. 예비 자원이 있고 고가이므로, 처리가 정지되면 영향이 큰 은행, 항공사, 전화국 등의 온라인 시스템 등에 사용된다.
폴트 톨러런스는 크게 고장 발견(Fault Detection), 고장 진단(Fault Diagnosis), 고장 복구(Fault Recovery)의 3가지 단계를 통해 이루어지며, 이러한 단계들은 동작중인 응용 소프트웨어에 아무런 영향을 주지 않는다. 3가지 단계에 대하여 설명하면 다음과 같다.
첫 번째 단계인 고장 발견(Fault Detection)은 주로 하드웨어(Hardware)로 구성된 비교기(Compare Logic)를 통하여 이루어지는데, 시스템 내에서 고장이 발생되면 해당 모듈 또는 시스템이 고장 상태로 들어간다. 고장이 발생되면 운영체제는 각 하드웨어 모듈들의 상태를 분석하여 어느 모듈이 고장을 유발시켰는가를 분석하여 알아낸다.
두 번째 단계인 고장 진단(Fault Diagnosis)은 고장이 일시적(transient)인 것인지 영구적(hard)인 것인지 진단한다. 만약, 고장이 영구적이라면 그 모듈을 시 스템 구성에서 제거한다. 만약, 고장이 발생하여 자가 진단을 수행한 결과 아무런 문제가 없다고 판단되면, 시스템은 일단 그 고장을 일시인 것으로 인식하고 모든 동작을 계속 수행한다. 그러나 일시 고장이 일정시간 동안 정해진 수를 넘게 되면 운영체제는 이 또한 시스템 구성에서 제거한다.
세 번째 단계인 고장 복구(Fault Recovery)는 고장을 유발한 모듈을 시스템에서 제거하여 시스템을 재구성하면서 이루어진다.
이러한 폴트 톨러런스를 유지할 수 있는 중요한 기능 중 하나는 데이터를 항상 두 개 복사하도록 해놓음으로써 폴트 톨러런스를 유지시킨다는 점이다. 즉, CPU(Central Processing Unit, 중앙처리장치)가 데이터 쓰기를 할 경우 항상 두 개의 메모리(Memory)에 저장시켜 놓는 메모리 섀도잉(Memory Shadowing)을 수행한다. 어느 한 CPU 또는 CPU 모듈이 메모리에 있는 프로세스(Process)를 수행하는 과정에서 이상이 생기더라도 또 다른 메모리에 있는 데이터를 다른 CPU 또는 CPU 모듈이 수행하게 함으로써 시스템에 영향을 전혀 주지 않고 폴트 톨러런스를 유지할 수 있다.
이와 같이 퍼스널 로봇 기술의 일례가 대한민국 특허 공개공보 2000-0067377호(15퍼스널 로봇 및 그 제어 방법)에 개시되어 있다.
상기 공보에 개시된 기술은 퍼스널 컴퓨터에 로봇 구성을 부가하여 퍼스널 로봇 스스로가 움직임 등을 수행하고, 또는 근거리 또는 원격지에서 무선 제어기 및 인터넷망을 이용하여 사용자가 직접 움직임을 제어할 수 있도록, 퍼스널 컴퓨터 에 움직일 수 있는 장치와 외부 환경을 인식할 수 있는 장치를 일체로 구성한 퍼스널 로봇의 구조와, 상기 퍼스널 로봇의 움직임을 무선 제어기를 통한 근거리 제어 방법과 인터넷을 통한 원격 제어 방법이 제시된다. 본 발명은 종래의 퍼스널 컴퓨터부와, 퍼스널 로봇의 움직임의 자유도를 확보하기 위해 자체에서 전원을 공급하는 밧데리부와, 근거리 및 원격지의 무선 통신을 접속하기 위한 통신부와, 외부 환경을 인식할 수 있는 센서부와, 스스로의 제어 능력에 의해 또는 사용자의 움직임 제어 명령에 따라 움직일 수 있는 구동부를 포함하는 퍼스널 로봇의 구조를 포함하는 퍼스널 로봇 및 그 제어 방법에 대해 개시되어 있다.
또, 다기능 홈 퍼스널 로봇 기술의 일례가 대한민국 특허 공개공보 2001-0016048호(다기능 홈 퍼스널 로봇)에 개시되어 있다.
상기 공보에 개시된 기술은 홈 퍼스널 로봇의 얼굴부분에 설치된 영상감지센서로부터 입력되는 화상정보를 화상처리기법을 사용하여 판단에 필요한 간단한 정보로 변형시켜 출력하는 영상처리부와, 상기 홈 퍼스널 로봇의 귀부분에 설치된 음성감지센서로부터 들어온 소리를 음성인식 알고리즘을 이용하여 특징을 추출 및 비교하여 음성으로 내려진 명령을 인식하고, 명령에 대한 답을 스피커를 통해 출력하는 음성처리부와, 초음파로서 전방의 장애물을 검출하여 장애물 신호를 출력하는 장애물 검출모듈과, 상기 장애물 검출모듈로부터 출력되는 신호를 인식하여 로봇의 이동방향의 제어신호를 출력하고, 영상감지센서로부터 들어온 화상정보를 인식하여 확립되어 있는 정보를 바탕으로 화자의 정체를 인식하고, 음성감지센서로부터 들어온 소리를 음성을 인식하여 화자(話者)를 인식하여 소정의 제어신호를 출력하는 주 제어부와, 상기 주제어부의 제어신호에 의해 로봇의 이동시키기 위한 모터 어레이를 구동하기 위한 모션처리부와, 상기 주제어부의 제어신호에 의해 모든 상황 및 화상정보를 표시하는 디스플레이 모듈과, 상기 주제어부와 송수신하며 음성 및 화상정보, 각종 데이터가 저장되는 저장부와, 상기 홈 퍼스널 로봇의 각종 제어를 위해 조작하는 조작부와, 상기 주제어부의 제어신호를 홈 퍼스널 컴퓨터 및 의료감지센서와 무선통신을 수행하는 무선통신모듈을 포함하는 다기능 홈 퍼스널 로봇에 대해 개시되어 있다.
그러나, 상기 공보에 개시된 기술들을 비롯하여 종래의 모듈 기반 퍼스널 로봇에 있어서는 로봇 전체 서비스에 영향을 미치는 비정상적인 네트워크 연결 종료에 대한 오류를 감지하지 못하는 문제가 있었다.
또, 로봇의 네트워크 연결에서 발생하는 오류를 감지하지 못함으로써 정상적인 서비스를 지속적으로 제공할 수 없는 문제가 있었다.
또, 연결 해지된 모듈의 재연결시 해당 모듈의 재연결에 대한 상태 보고가 이루어지지 않아 기존의 서비스를 재개할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 네트워크 연결에 관한 오류 감지 및 오류 보고를 가능하게 하여 모듈 간의 연결에 관한 폴트 톨러런트가 가능한 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템과 네트워크 연결 유지 관리 방법 및 이를 기록한 기록매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 연결 해지된 모듈의 재연결시 해당 모듈의 재연결 상태를 보고하여 기존의 서비스를 재개함으로써 정상적인 서비스를 제공하는 서비스 회복 기능을 가진 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템과 네트워크 연결 유지 관리 방법 및 이를 기록한 기록매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 각 네트워크 장치가 가지고 있는 특성을 고려하여 오류를 검출하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템과 네트워크 연결 유지 관리 방법 및 이를 기록한 기록매체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템은 다수의 개방형 네트워크 인터페이스를 지원하며 스트리밍 계층(SL), 네트워크 적응 계층(NAL), 및 네트워크 인터페이스 계층(NIL)으로 구성된 미들웨어(10)를 포함하는 모듈 기반 퍼스널 로봇 시스템에 있어서, 상기 네트워크 적응 계층(NAL)은 네이밍 서비스와 메시지 라우팅 서비스를 제공하며 네트워크 연결 관리수단(NCM)을 관리하는 NAL 관리수단, 로컬 미들웨어의 정보를 저장하는 로컬 미들웨어 정보 테이블, 라우팅 정보를 저장하는 라우팅 테이블을 구비하고, 상기 네트워크 인터페이스 계층(NIL)은 다수의 네트워크 장치를 수용하는 연결모듈로 구성된 컴포넌트들을 구비하며, 상기 네트워크 연결 관리수단(NCM)이 상기 연결모듈로부터 네트워크 연결 오류를 감지하면, 상기 미 들웨어의 상위 계층으로 감지된 오류를 보고하여 사용자에게 서비스 사용불가를 알리고, 오류가 발생된 모듈은 종료시켜 서비스 가능한 모듈과 격리시키는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템에 있어서, 상기 네트워크 연결 관리수단(NCM)은 상기 네트워크 장치에서 발생한 연결오류를 감지하는 오류감지수단, 상기 연결모듈로부터 수신되는 메시지에 응답하는 응답수단, 상기 연결모듈에게 연결확인 요청메시지를 전송한 후 연결확인 응답메시지를 수신할 때까지의 제한시간을 카운트하는 연결확인 타이밍수단, 상기 연결모듈들에게 브로드캐스트 요청메시지를 전송한 후 브로드캐스트 응답메시지를 수신할 때까지의 제한시간을 카운트하는 브로드캐스트 타이밍수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템에 있어서, 상기 오류감지수단은 최초에 활성화 상태이며, 상기 연결모듈들로부터 수신되는 메시지에 따라 활성화 상태(Active), 청취 상태(Listen), 연결해지 상태(Disconnect), 브로드캐스트 상태(Broadcast) 중 하나의 상태로 전환하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템에 있어서, 상기 응답수단수단은 최초에 청취 상태이며, 상기 연결모듈들로부터 메시지를 수신하면 상기 메시지에 대한 응답을 전송한 후 다시 청취 상태로 전환하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템에 있어서, 상기 네트워크 인터페이스 계층(NIL)에 수용된 네트워크 장치가 이더넷 또는 RS-232C일 경우, 상기 네트워크 연결 관리수단(NCM)이 담당 연결모듈에게 전송한 연결확인 요청메시지에 대해 연결확인 응답메시지를 3회 이상 수신하지 못하면 연결 오류로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템에 있어서, 상기 네트워크 인터페이스 계층(NIL)에 수용된 네트워크 장치가 IEEE1394, USB, 또는 CAN일 경우, 상기 네트워크 연결 관리수단(NCM)이 담당 연결모듈로부터 연결 이상 이벤트를 수신할 경우 연결 오류로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템에 있어서, 상기 네트워크 연결 관리수단(NCM)이 연결모듈들에게 전송한 브로드캐스트 요청메시지에 대한 브로드캐스트 응답메시지를 3회 이상 수신하지 못하면 오류로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템에 있어서, 상기 네트워크 연결 관리수단(NCM)이 연결모듈들로부터 브로드캐스트 응답메시지를 수신할 경우, 상기 브로드캐스트 응답메시지에 저장된 정보와 상기 라우팅 테이블의 정보를 비교하여 새로운 연결인지 재연결인지의 여부를 확인하여 상기 라우팅 테이블의 정보를 갱신하고, 재연결일 경우 상기 미들웨어의 상위 계층으로 재연결에 대한 상태를 보고하여 중단된 기존 의 서비스를 재개하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법은 다수의 개방형 네트워크 인터페이스를 지원하며 스트리밍 계층(SL), 네트워크 적응 계층(NAL), 및 다수의 네트워크 장치를 수용하는 연결모듈로 구성된 컴포넌트들을 구비한 네트워크 인터페이스 계층(NIL)으로 구성된 미들웨어를 포함하는 모듈 기반 퍼스널 로봇 시스템으로서, 상기 네트워크 적응 계층(NAL)은 네이밍 서비스와 메시지 라우팅 서비스를 제공하며 네트워크 연결 관리수단(NCM)을 관리하는 NAL 관리수단, 로컬 미들웨어의 정보를 저장하는 로컬 미들웨어 정보 테이블, 라우팅 정보를 저장하는 라우팅 테이블을 구비하고, 상기 네트워크 연결 관리수단(NCM)은 상기 네트워크 장치에서 발생한 연결오류를 감지하는 오류감지수단, 상기 연결모듈들로부터 수신되는 메시지에 응답하는 응답수단, 상기 연결모듈에게 연결확인 요청메시지를 전송한 후 연결확인 응답메시지를 수신할 때까지의 제한시간을 카운트하는 연결확인 타이밍수단, 상기 연결모듈들에게 브로드캐스트 요청메시지를 전송한 후 브로드캐스트 응답메시지를 수신할 때까지의 제한시간을 카운트하는 브로드캐스트 타이밍수단을 구비하여 네트워크 연결 유지를 관리하는 방법에 있어서, (a) 상기 오류감지수단은 활성화 상태로 전환하고 상기 응답수단은 청취 상태로 전환하는 단계, (b) 상기 오류감지수단이 상기 연결모듈로부터 네트워크 연결 오류 이벤트가 수신되는지 확인하는 단계, (c) 상기 오류감지수단이 네트워크 연결 오류를 감지하는 단계, (d) 상기 응답수단이 상기 연결모듈로부터 메시지를 수신하는 단계, (e) 상기 응답수단이 상기 수신 된 메시지에 응답하는 단계를 포함하고, 상기 단계 (b) 또는 단계 (c)에서 연결 오류를 감지하면, 상기 미들웨어의 상위 계층으로 감지된 오류를 보고하여 사용자에게 서비스 사용불가를 알리고, 오류가 발생된 모듈은 종료시켜 서비스 가능한 모듈과 격리시키는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법에 있어서, 상기 단계 (c)는 (c1) 연결확인 메시지를 이용하여 오류를 감지하는 단계, (c2) 상기 단계 (c1)에서 오류가 감지될 경우 연결 해지 상태로 전환하여 상기 미들웨어의 상위 계층으로 연결불가 메시지를 전송하는 단계, (c3) 브로드캐스트 상태로 전환하는 단계, (c4) 브로드캐스트 메시지를 이용하여 오류를 감지하는 단계, (c5) 상기 단계 (c4)에서 오류가 감지될 경우 단계 (c2)로 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법에 있어서, 상기 단계 (c1)는 (c11) 상기 연결모듈에게 연결확인 요청메시지를 전송하는 단계, (c12) 상기 연결확인 타이밍수단을 작동시키는 단계, (c13) 청취 상태로 전환하는 단계, (c14) 상기 연결확인 타이밍수단이 완료할 때까지 연결확인 응답메시지를 수신하는지 확인하는 단계, (c15) 상기 단계 (c14)에서 수신하지 못할 경우 타임아웃 값을 하나 증가시켜 3회 이상이면 오류로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법에 있어서, 상기 단계 (c14)에서 수신할 경우, 상기 오 류감지수단이 상기 연결확인 타이밍수단을 초기화하고 활성화 상태로 전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법에 있어서, 상기 단계 (c4)는 (c41) 상기 네트워크 인터페이스 계층(NIL) 내의 모든 연결모듈에게 브로드캐스트 요청메시지를 전송하는 단계, (c42) 상기 브로드캐스트 타이밍수단을 작동시키는 단계, (c43) 청취 상태로 전환하는 단계, (c44) 상기 브로드캐스트 타이밍수단이 완료할 때까지 브로드캐스트 응답메시지를 수신하는지 확인하는 단계, (c45) 상기 단계 (c44)에서 수신하지 못할 경우 타임아웃 값을 하나 증가시켜 3회 이상이면 오류로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법에 있어서, 상기 단계 (c44)에서 수신할 경우, 상기 오류감지수단이 상기 브로드캐스트 타이밍수단을 초기화하고 상기 브로드캐스트 응답메시지에 포함된 원격지 정보를 수신한 후, 상기 라우팅 테이블의 정보와 비교하여 새로운 연결인지 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법에 있어서, 상기 확인결과 새로운 연결일 경우 상기 라우팅 테이블에 새로운 원격지 정보를 저장하고, 상기 확인결과 재연결일 경우 상기 라우팅 테이블의 해당 원격지 정보를 '연결'로 변경한 후 중단된 기존의 서비스를 재개하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법에 있어서, 상기 단계 (e)에서 상기 수신된 메시지가 연결확인 요청메시지일 경우, 연결확인 응답메시지를 송신측으로 전송한 후 청취 상태로 전환하고, 상기 단계 (e)에서 상기 수신된 메시지가 브로드캐스트 요청메시지일 경우, 로컬 정보를 원격지 모듈로 전송한 후 청취 상태로 전환하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 다수의 개방형 네트워크 인터페이스를 지원하며 스트리밍 계층(SL), 네트워크 적응 계층(NAL), 및 다수의 네트워크 장치를 수용하는 연결모듈로 구성된 컴포넌트들을 구비한 네트워크 인터페이스 계층(NIL)으로 구성된 미들웨어를 포함하는 모듈 기반 퍼스널 로봇 시스템에서, 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 단계를 실행하는 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서, (a) 오류감지수단이 활성화 상태로 전환하고 응답수단이 청취 상태로 전환하는 단계, (b) 상기 오류감지수단이 연결모듈로부터 네트워크 연결 오류 이벤트가 수신되는지 확인하는 단계, (c) 상기 오류감지수단이 네트워크 연결 오류를 감지하는 단계, (d) 상기 응답수단이 상기 연결모듈로부터 메시지를 수신하는 단계, (e) 상기 응답수단이 상기 수신된 메시지에 응답하는 단계를 실행시키고, 상기 단계 (b) 또는 단계 (c)에서 연결 오류를 감지하면, 상기 미들웨어의 상위 계층으로 감지된 오류를 보고하여 사용자에게 서비스 사용불 가를 알리고, 오류가 발생된 모듈은 종료시켜 서비스 가능한 모듈과 격리시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 모듈 기반 퍼스널 로봇에서 예측 불가능한 네트워크 오류에 대하여 감지, 보고, 네트워크 재연결 등을 가능하게 하는 폴트 톨러런트를 지원한다. 네트워크 오류는 각 네트워크 장치가 가지고 있는 특성을 고려하여 검출된다. 모듈 기반 퍼스널 로봇에서 사용하는 네트워크 인터페이스(Network Interface)로는 IEEE1394(Institute of Electrical and Electronics Engineers 1394, 국제전기전자공학회 규격 1394), USB(Universal Serial Bus, 범용직렬버스), CAN(Controller Area Network, 제어 계측기 통신망), 이더넷(Ethernet), RS-232C(Recommended Standard-232C, 데이터 통신의 표준규격 202C) 등이 있다.
본 발명에 대한 상세한 설명에 앞서, 비정상적인 네트워크 연결에 대하여 네트워크 장치에서 이벤트(Event)를 발생하는 IEEE1394, USB, CAN에 대한 특징에 대해 설명한다. 이더넷과 RS-232C에는 비정상적인 종료에 관한 이벤트 발생 메커니즘(Mechanism)이 따로 존재하지 않으므로 부가 설명은 하지 않는다.
IEEE1394는 물리 계층에 정의된 CONNECT_TIMEOUT 상수(스펙: Min 330ms, Max 350ms) 이내에 연결 확인 응답이 발생하지 않으면, PH_EVEN.indication(INTERRUPT)를 발생한다. 이벤트 발생에 의한 연결 상태는 로컬 모듈의 IEEE1394 네트워크 물리층 레지스터(Physical Layer Register, PHY Register)의 page0 어드레스(Address) 0x10002의 6번째 비트인 연결 필드(Connected Field)에 저장된다. 해당 필드의 값이 '0'이면 '연결해지(disconnect)' 상태이고, '1'이면 '연결(connect)' 상태이다. 또한, 원격지의 활성화 포트(Active port)가 '접근불가(disable)'인 경우, 물리층 레지스터(PHY Register)의 page0 어드레스 0x10002의 8번째 비트인 접근불가 필드(Disabled Field)를 '1'로 세팅(setting)한다. 해당 필드가 '1'인 경우는 원격지 모듈의 IEEE1394 네트워크의 활성화 포트가 '접근불가(disable)'인 경우를 말한다. 상기에 기술된 레지스터 상의 두 필드의 변화에 대한 이벤트는 사용자 측으로 발생한다.
USB는 물리적 연결이 해제되면 포트로부터 들어오는 전압 강하 또는 전압상승에 의해 감지된 값을 제어기 운용 레지스터(Host Controller Operational Register)의 HcControl의 RemoteWakeupConnected 필드에 기록한다. 필드 값이 '0'인 USB 초기상태 또는 '연결해지(disconnected)' 상태를 나타내고, 레지스터에 저장된 값에 의해 사용자 측에 이벤트를 발생한다.
CAN은 에러 처리(Error Handling) 기법 및 오류 제한(Fault Confinement)을 통해서 연결 오류를 감지할 수 있다. 에러 처리에서 송신기(Transmitter)가 ACL SLOT 동안 '열성 비트(dominant bit)'를 모니터할 수 없을 경우 확인 에러(Acknowledgement Error)를 발생시킨다. 오류 제한에서는 다음과 같은 경우 연결 오류에 대한 이벤트를 발생하며, 이벤트는 LLC(Logical Link Control, 논리적 연결 제어)로부터 상위계층으로 발생한다.
1. '에러 카운트 전송(Transmit Error Count)' 값의 변화(전송자 측에서 감지하는 연결 오류)
① 원격지로 데이터 전송이 안되는 경우
② 버스(Bus) 상의 다른 노드들(Nodes)로부터 활성화 에러 플래그(Active Error Flag) 값을 받은 경우로서, 활성화 에러 플래그는 오류가 발생한 노드의 정보를 포함하고 있으므로, 간접적으로 노드에 오류가 있음을 감지하게 된다.
2. '에러 카운트 수신(Receive Error Count)' 값의 변화(수신자 측에서 감지하는 연결 오류)
① 원격지로부터 데이터 수신이 안되는 경우
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 설명에 있어서는 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
퍼스널 로봇은 다양한 기능 수행을 위하여 이동성을 보장받아야 한다. 이를 위해 로봇의 내부와 외부 간의 여러 종류의 네트워크를 사용한다. 이러한 서로 다른 기종의 네트워크 인터페이스들은 전송 속도, 대역폭 등 각기 다른 특징이 있다. 따라서, 다양한 네트워크 간의 프로토콜(Protocol) 변환과 패킷(Packet) 전달 수단이 필요하다. 이를 위해 퍼스널 로봇 내부를 모듈 기반의 구조로 개발하고, 각 모듈 간 호환성 및 광범위한 사용성을 지원하기 위한 하나의 인터페이스를 제공한다. 만약, 네트워크 인터페이스의 종류마다 특정 애플리케이션(Application)을 개발할 경우에는 개발 비용과 시간의 낭비를 초래하기 때문에, 하나 이상의 개방형 인터페이스를 지원하기 위한 효과적인 미들웨어(10)(Middleware, MW) 구조를 사용한다. 이 구조를 모듈 기반 퍼스널 로봇을 위한 미들웨어(10)(Middleware for Module-based Personal Robot, MMPR)라 한다.
다음에 MMPR에 대해 도 1에 따라 설명한다.
도 1은 종래의 모듈 기반 퍼스널 로봇을 위한 미들웨어의 구조를 도시한 블록도이다.
도 1a에서 도시하는 바와 같이, MMPR(10)은 응용계층에 미들웨어(10)의 서비스를 제공하는 스트리밍 계층(Streaming, SL)(100), 종류가 다른 여러 네트워크를 수용하는 네트워크 적응 계층(Network Adaptation Layer, NAL)(200), 네트워크 의존적인 기능을 담당하는 네트워크 인터페이스 계층(Network Interface Layer, NIL)(300)의 세 계층으로 구성되어 있다.
우선, 스트리밍 계층(Streaming, SL)(100)은 미들웨어(10)의 서비스를 사용하는 애플리케이션에 관한 요소로 이루어져 있다. 주요 기능은 네트워크 적응 계층(NAL)(200)을 이용하여 애플리케이션이 네트워크의 종류에 상관없이 원격 모듈에 존재하는 애플리케이션에 접근하기 위한 메커니즘을 제공하는 것이다. 즉, 원격 모듈에 존재하는 변수를 읽거나 쓰기 또는 원격 함수를 호출하는 등의 서비스를 스트리밍 계층(SL)(100)에서 제공하며, 이와 관련된 애플리케이션 관리, 트랜잭션 관리 등도 병행하여 실행한다.
다음으로, 네트워크 적응 계층(Network Adaptation Layer, NAL)(200)은 네트 워크 인터페이스 계층(NIL)(300)에 추가된 여러 종류 네트워크 컴포넌트들(Components)(310~350)을 통합하는 계층으로서, 실질적인 미들웨어(10)의 핵심 기능을 담당하는 계층이다. 이 계층은 메시지 라우팅(Message Routing), 이종 네트워크 간 모듈 어드레싱(Module Addressing), 네이밍 서비스(Naming Service) 등의 기능을 수행하며, 네트워크 인터페이스 계층(NIL)(300)의 여러 네트워크 컴포넌트들(310~350)을 통합한다. 본 발명에 따른 폴트 톨러런트는 바로 이 네트워크 적응 계층(NAL)(200) 내의 네트워크 연결 관리수단(Network Connection Manager, NCM)(240)를 통해 지원한다.
마지막으로, 네트워크 인터페이스 계층(Network Interface Layer, NIL)(300)은 네트워크 장치를 수용하는 계층으로, 여러 종류의 네트워크 컴포넌트(310~350)가 존재한다. 즉, 네트워크 적응 계층(NAL)(200)에서 관리 가능한 모듈의 종류를 지원해주는 계층이다. 또한, 네트워크 종류에 따라 하드웨어 또는 소프트웨어에 의존적인 부분을 수행하는 컴포넌트(310~350)로 구성되어 있다. 이러한 네트워크 인터페이스 계층(NIL)(300)은 미들웨어(10)에서 새로운 네트워크가 추가되거나 삭제될 때마다 미들웨어(10)를 수정하는 일이 없도록 하기 위해서이다. 만약 미들웨어(10) 구조가 정적으로 특정 네트워크들만을 지원하도록 되어 있다면 미들웨어(10)는 개방형 구조를 갖추지 못하게 된다. 따라서 네트워크 인터페이스 계층(NIL)(300)은 반드시 필요하며, 각 네트워크의 의존적인 부분을 담당 및 관리할 수 있는 구조이다.
본 발명에 따른 폴트 톨러런트는 네트워크 적응 계층(NAL)(200) 내의 네트워크 연결 관리수단(Network Connection Manager, NCM)(240)에 의해 수행되며, 도 1a에 도시된 네트워크 적응 계층(NAL)(200)은 네이밍 서비스(220)와 메시지 라우팅 서비스(230)를 제공하며 네트워크 연결 관리수단(NCM)(240)을 관리하는 NAL 관리수단(210), 로컬 미들웨어의 정보를 저장하는 로컬 미들웨어 정보 테이블(Local MW Information Table)(250), 라우팅 정보를 저장하는 라우팅 테이블(Routing Table)(260)을 구비한다. 이때, 로컬은 자신모듈이고, 원격지는 로컬의 입장에서 볼 때 네트워크로 연결된 네트워크 장치 측의 모듈이다.
또, 도 1b에 도시된 네트워크 연결 관리수단(NCM)(240)은 네트워크 장치에서 발생한 연결오류를 감지하는 오류감지수단(241), 네트워크 인터페이스 계층(NIL)(300)의 컴포넌트들(310~350)에 포함된 연결모듈로부터 수신되는 메시지에 응답하는 응답수단(242), 연결모듈에게 연결확인 요청메시지(Req_Msg)를 전송한 후 연결확인 응답메시지(Ack_Msg)를 수신할 때까지의 제한시간을 카운트(Count)하는 연결확인 타이밍수단(Module_Katimer)(243), 연결모듈들에게 브로드캐스트 요청메시지(BroadReq_Msg)를 전송한 후 브로드캐스트 응답메시지(BroadAck_Msg)를 수신할 때까지의 제한시간을 카운트하는 브로드캐스트 타이밍수단(Module_Katimer)(244)을 구비한다.
또, 오류감지수단(241)은 최초에 활성화 상태(Active)이며, 연결모듈들로부터 수신되는 메시지에 따라 활성화 상태(Active), 청취 상태(Listen), 연결해지 상태(Disconnect), 브로드캐스트 상태(Broadcast) 중 하나의 상태로 전환하고, 응답 수단(242)은 최초에 청취 상태(Listen)이며, 연결모듈들로부터 메시지를 수신하면 상기 메시지에 대한 응답을 전송한 후 다시 청취 상태(Listen)로 전환한다.
네트워크 연결 오류를 감지하는 방법은 네트워크 인터페이스 계층(NIL)(300)에 수용된 네트워크 장치에 따라 다르다. 네트워크 장치가 이더넷 또는 RS-232C일 경우, 네트워크 연결 관리수단(NCM)(240)이 담당 연결모듈에게 연결확인 요청메시지(Req_Msg)를 전송하여 이에 대한 연결확인 응답메시지(Ack_Msg)를 3회 이상 수신하지 못하면 연결 오류로 판단한다. 또한, 네트워크 장치가 IEEE1394, USB, 또는 CAN일 경우, 네트워크 연결 관리수단(NCM)이 담당 연결모듈로부터 연결 이상 이벤트를 수신하면 연결 오류로 판단한다.
이외에도 네트워크 연결 관리수단(NCM)(240)이 연결모듈들에게 브로드캐스트 요청메시지(BroadReq_Msg)를 전송하여 이에 대한 브로드캐스트 응답메시지(BroadAck_Msg)를 3회 이상 수신하지 못하면 역시 오류로 판단한다.
브로드캐스트 메시지의 경우, 네트워크 연결 관리수단(NCM)(240)이 연결모듈들로부터 브로드캐스트 응답메시지(BroadAck_Msg)를 수신하면 저장된 정보와 라우팅 테이블(260)의 정보를 비교하여 새로운 연결인지 재연결인지의 여부를 확인하여 라우팅 테이블(260)의 정보를 갱신한다. 확인결과 재연결일 경우, 미들웨어(10)의 상위 계층으로 재연결에 대한 상태를 보고하여 중단된 기존의 서비스를 재개한다.
다음에 본 발명의 실시예에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법에 대해 도 2 내지 도 4에 따라 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2에서 도시하는 바와 같이, 네트워크 연결 관리수단(NCM)(240)의 초기 상태는 유휴 상태(IDLE)이다(ST 2000). 퍼스널 로봇을 동작시키면 오류감지수단(241)이 활성화 상태(Active)로 전환하고(ST 2100), 응답수단(242)이 청취 상태(Listen)로 전환한다(ST 3100).
우선, 오류감지수단(241)의 동작 흐름은 다음과 같다.
활성화 상태(Active)인 오류감지수단(241)은 네트워크 인터페이스 계층(NIL)(300)의 각 컴포넌트들에 포함된 연결모듈로부터 네트워크 연결 오류 이벤트가 수신되는지 확인한다(ST 2110). 연결 오류 이벤트는 네트워크 장치가 IEEE1394, USB, 또는 CAN일 경우에 발생된다. 만약, 연결 오류 이벤트가 수신되면 연결 해지 상태로 전환하여(ST 2300) 미들웨어(10)의 상위 계층으로 감지된 오류를 보고한다(ST 2310). 오류 보고를 통해 사용자에게 서비스 사용불가를 알리고, 오류가 발생된 모듈은 종료시켜 서비스 가능한 모듈과 격리시킨다.
이후, 오류감지수단(241)은 브로드캐스트 상태(Broadcast)로 전환하고(ST 2400), 브로드캐스트 메시지를 이용하여 오류를 감지한다. 먼저, 오류감지수단(241)이 네트워크 인터페이스 계층(NIL)(300) 내의 모든 연결모듈에게 브로드캐스트 요청메시지(BroadReq_Msg)를 전송한다(ST 2410). 다음으로, 브로드캐스트 타이밍수단(Module_Katimer)(244)을 작동시키고(ST 2420), 청취 상태(Listen)로 전환한다(ST 2500). 오류감지수단(241)은 브로드캐스트 타이밍수단(Module_Katimer)(244) 이 완료할 때까지(ST 2510) 브로드캐스트 응답메시지(BroadAck_Msg)를 수신하는지 확인한다(ST 2520). 상기 단계 (ST 2520)에서 브로드캐스트 응답메시지(BroadAck_Msg)를 수신하지 못할 경우, 타임아웃(timeout) 값을 하나 증가시킨다(ST 2530). 만약, 타임아웃 값이 3회 이상이면(ST 2531), 오류로 판단하여 연결 해지 상태로 전환하여(ST 2300) 미들웨어(10)의 상위 계층으로 감지된 오류를 보고한다(ST 2310). 오류 보고를 통해 사용자에게 서비스 사용불가를 알리고, 오류가 발생된 모듈은 종료시켜 서비스 가능한 모듈과 격리시킨다. 이후, 단계 (ST 2400)를 실행하며 이후 단계는 상기의 설명과 동일하므로 구체적 설시는 생략한다.
상기 단계 (ST 2520)에서 브로드캐스트 응답메시지(BroadAck_Msg)를 수신할 경우, 오류감지수단(241)이 브로드캐스트 타이밍수단(Module_Katimer)(244)을 초기화하고(ST 2521), 브로드캐스트 응답메시지(BroadAck_Msg)에 포함된 원격지 정보를 수신한다(ST 2522). 다음으로, 수신된 정보를 라우팅 테이블(260)의 정보와 비교하여 새로운 연결인지 확인한다(ST 2540).
상기 단계 (ST 2540)의 확인결과 새로운 연결일 경우, 라우팅 테이블(260)에 새로운 원격지 정보를 저장하고(ST 2541) 오류감지수단(241)은 활성화 상태(Active)로 전환한다(ST 2100). 반면, 확인결과 재연결일 경우, 라우팅 테이블(260)의 해당 원격지 정보를 '연결'로 변경한 후 중단된 기존의 서비스를 재개하고(ST 2551), 오류감지수단(241)은 활성화 상태(Active)로 전환한다(ST 2100). 상기 단계 (ST 2100)의 이후 단계는 상기의 설명과 동일하므로 구체적 설시는 생략한다.
상기 단계 (ST 2110)에서 네트워크 연결 오류 이벤트가 수신되지 않는다면, 오류감지수단(241)은 연결확인 메시지를 이용하여 오류를 감지한다. 이는 연결 오류 이벤트를 발생하지 않는 이더넷 또는 RS-232C의 오류를 감지할 수 있다. 먼저, 오류감지수단(241)이 연결모듈에게 연결확인 요청메시지(Req_Msg)를 전송한다(ST 2120). 다음으로, 연결확인 타이밍수단(Module_Katimer)(243)을 작동시키고(ST 2130), 청취 상태(Listen)로 전환한다(ST 2200). 오류감지수단(241)은 연결확인 타이밍수단(Module_Katimer)(243)이 완료할 때까지(ST 2210) 연결확인 응답메시지(Ack_Msg)를 수신하는지 확인한다(ST 2220). 상기 단계 (ST 2220)에서 연결확인 응답메시지(Ack_Msg)를 수신하지 못할 경우, 타임아웃 값을 하나 증가시킨다(ST 2230). 만약, 타임아웃 값이 3회 이상이면(ST 2231), 오류로 판단하여 연결 해지 상태로 전환하여(ST 2300) 미들웨어(10)의 상위 계층으로 감지된 오류를 보고한다(ST 2310). 오류 보고를 통해 사용자에게 서비스 사용불가를 알리고, 오류가 발생된 모듈은 종료시켜 서비스 가능한 모듈과 격리시킨다. 이후, 단계 (ST 2400)를 실행하며 이후 단계는 상기의 설명과 동일하므로 구체적 설시는 생략한다.
상기 단계 (ST 2220)에서 연결확인 응답메시지(Ack_Msg)를 수신할 경우, 오류감지수단(241)이 연결확인 타이밍수단(Module_Katimer)(243)을 초기화하고(ST 2221), 활성화 상태(Active)로 전환한다(ST 2100). 상기 단계 (ST 2100)의 이후 단계는 상기의 설명과 동일하므로 구체적 설시는 생략한다.
다음으로, 응답수단(242)의 동작 흐름은 다음과 같다.
상기 단계 (3100)에서 메시지가 수신되면 응답수단은 수신된 메시지에 응답한 후 다시 청취 상태(Listen)로 전환한다. 각 메시지에 대한 응답은 다음과 같다.
수신된 메시지가 연결확인 요청메시지(Req_Msg)라면(ST 3110), 연결확인 응답메시지(Ack_Msg)를 송신측으로 전송한다(ST 3111). 반면, 수신된 메시지가 브로드캐스트 요청메시지(BroadReq_Msg)라면(ST 3120), 로컬 정보를 원격지 모듈로 전송한다(ST 3121).
다음에 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇을 위한 미들웨어의 상태를 도 3 내지 도 4에 따라 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇을 위한 미들웨어의 상태를 도시한 흐름도이고, 도 4는 본 발명에 따른 미들웨어의 각 상태의 순서도이다.
도 3에서 도시하는 바와 같이, 네트워크 연결 관리수단(NCM)(240)은 다음의 4가지 상태로 전환한다.
첫 번째, 활성화 상태(Active)는 도 4a와 같은 순서도에 의하여 전환된다. 이더넷과 RS232C 네트워크의 경우 원격지의 모듈로 주기적인 연결확인 요청메시지인 Req_Msg를 생성해서 전송한다. Req_Msg에 대하여 연결확인 타이머인 Module.delaytime이 3회 이상 타임아웃(timeout)을 발생하면 네트워크 연결 해지를 감지하고 연결불가 이벤트인 Module.DisconnEvent를 발생시켜 연결 해지 상태(Disconnect)로 전환한다. IEEE1394에서는 CONNECT_TIMEOUT, USB에서는 DeviceHandle.TransferStatus, CAN에서는 ACKNOWLEDGEMENT_ERROR 이벤트가 연결 오류 이벤트이므로 이를 감지한다. 연결 오류 이벤트 수신시 Module.DisconnEvent를 발생시켜 연결모듈에 대한 연결 해지 및 원격지 모듈의 서비스 불가 이벤트를 미들 웨어(10)의 상위 계층으로 송신하고 연결 해지 상태로 전환한다.
두 번째, 청취 상태(Listen)는 도 4b와 같은 순서도에 의하여 전환된다. 청취 상태는 크게 3가지 유형에 따라 나누어진다. 원격지로부터 메시지를 수신하는 경우, 네트워크 장치로부터 이벤트는 받아들이는 경우, 타이머 만료에 의한 타임아웃이 발생하는 경우이다. 먼저, 외부로부터 메시지를 수신하는 경우는 4가지 유형의 메시지를 수신할 수 있다. ① 연결확인 요청메시지인 Req_Msg를 수신하는 경우는 이에 대한 연결확인 응답메시지인 Ack_Msg를 송신측으로 전송 후 다시 청취 상태(Listen)로 전환된다. ② Ack_Msg를 수신하는 경우는 로컬 모듈에서 Req_Msg에 대한 응답 메시지로 연결확인 타이머의 카운터값인 Module.counter 값을 초기화하고 활성화상태(Active)로 전환한다. ③ 브로드캐스트 요청메시지인 BroadReq_Msg를 수신하는 경우는 원격지로부터 새로운 연결 또는 재연결된 것이므로, 로컬 정보를 원격지 모듈로 전송 후 청취 상태(Listen)로 전환한다. ④ 브로드캐스트 응답메시지인 BroadAck_Msg를 수신하는 경우는 로컬 모듈에서 요청한 BroadReq_Msg의 확인 응답이므로 BroadAck_Msg의 수신 후 원격지로부터 모듈 정보를 수신한다. 수신한 원격지 정보를 통해 새로운 연결인 경우 NAL 관리수단의 네이밍 서비스와 라우팅 서비스를 통해 원격지 모듈의 정보를 저장한다. 원격지 모듈이 재연결인 경우 라우팅 테이블(260)에서 해당 모듈의 정보를 연결 해지(Disconnected)에서 연결(Connected)로 변경한 후 활성화 상태(Active)로 전환한다.
이 외에도, 네트워크 연결 오류 이벤트를 수신한다. 네트워크 장치로부터 네트워크 연결 오류 이벤트인 DisconnectEvent를 수신하는 경우에는 해당 모듈 정보 를 연결(Connected)에서 연결 해지(Disconnected)로 변경한 후 브로드캐스트 상태(Broadcast)로 전환한다.
또한, 2가지 타이머에 의해 오류를 감지한다. 연결확인 타이머인 Module_Katimer는 원격지 모듈이 지속적으로 연결되어 있는지를 확인하기 위한 Req_Msg를 송신한 후 Ack_Msg를 수신하기까지 걸리는 시간의 상한 제한 값을 갖는다. 만약, Req_Msg를 송신한 후 Ack_Msg를 수신하기 전에 Module_Katimer가 만료되면, Req_Msg를 재전송하기 위해 활성화 상태(Active)로 전환한다. 다른 타이머인 브로드캐스트 타이머인 Module_delaytimer는 원격지로 연결되지 않는 네트워크를 통해 새로운 연결인지 기존 모듈의 재연결인지를 지속적으로 확인하기 위한 BroadReq_Msg를 송신한 후 BroadAck_Msg를 수신하기까지 걸리는 시간의 상한 제한 값을 갖는다. 만약, BroadReq_Msg를 송신한 후 BroadAck_Msg를 수신하기 전에 Module_delaytimer가 만료되면, BroadReq_Msg를 재전송하기 위해 브로드캐스트 상태(Broadcast)로 전환한다.
세 번째, 연결 해지 상태는 도 4c와 같이 전환된다. 활성화 상태(Active)에서 연결 오류 이벤트인 Diconnect_Event의 발생으로 인하여 전환된 상태이며, 원격지 모듈에 대한 연결 불가 메시지를 사용자에게 알려주고, 브로드캐스트 상태(Broadcast)로 전환한다.
네 번째, 브로드캐스트 상태(Broadcast)는 도 4d와 같이 전환된다. 해당 모듈이 네트워크 연결이 되지 않은 상태에 있을 때 새로운 연결 및 재연결을 위하여 원격지의 모듈로 주기적 메시지를 보내 네트워크 연결시 원격지의 모듈에 대한 정 보를 요구하는 메시지를 보내는 상태이다.
상기 4가지 상태에 의하여 미들웨어는 원격지 모듈이 비정상적인 연결 해지에 대하여 오류(Fault)를 감지하고, 원격지 모듈에 대한 정보를 사용자에게 이벤트로 발생하여 모듈 에러로 인한 서비스 불가를 사용자에게 알린다. 연결 종료된 모듈은 서비스 가능한 모듈과 격리시켜 정상적인 서비스에 영향을 미치지 않도록 한다. 또한, BroadReq_Msg 응답에 의해 수신된 원격지 모듈 정보를 NAL 라우팅 테이블 정보와 비교하여 새로운 모듈이 추가되는 경우와, 기존의 모듈이 재연결되는 경우에 대하여 NAL 관리수단의 네이밍 서비스와 라우팅 서비스 기능에서 라우팅 테이블을 갱신하여 새로운 모듈의 연결 또는 재연결에 대한 모듈 연결 관리가 가능하다.
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템과 네트워크 연결 유지 관리 방법 및 이를 기록한 기록매체에 의하면, 네트워크 연결에 관한 오류 감지, 오류 보고, 모듈 격리, 및 모듈 재사용을 가능하게 하여 모듈 간의 연결에 관한 폴트 톨러런트가 가능하다는 효과가 얻어진다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네 트워크 연결 유지 관리 시스템과 네트워크 연결 유지 관리 방법 및 이를 기록한 기록매체에 의하면, 연결 해지된 모듈의 재연결시 해당 모듈의 재연결 상태를 보고하여 기존의 서비스를 재개함으로써 정상적인 서비스를 제공할 수 있다는 효과도 얻어진다.
또, 본 발명에 따른 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템과 네트워크 연결 유지 관리 방법 및 이를 기록한 기록매체에 의하면, 각 네트워크 장치가 가지고 있는 특성을 고려하여 오류를 검출할 수 있다는 효과도 얻어진다.
Claims (17)
- 다수의 개방형 네트워크 인터페이스를 지원하며 스트리밍 계층(SL), 네트워크 적응 계층(NAL), 및 네트워크 인터페이스 계층(NIL)으로 구성된 미들웨어(10)를 포함하는 모듈 기반 퍼스널 로봇 시스템에 있어서,상기 네트워크 적응 계층(NAL)은네이밍 서비스와 메시지 라우팅 서비스를 제공하며 네트워크 연결 관리수단(NCM)을 관리하는 NAL 관리수단,로컬 미들웨어의 정보를 저장하는 로컬 미들웨어 정보 테이블,라우팅 정보를 저장하는 라우팅 테이블을 구비하고,상기 네트워크 인터페이스 계층(NIL)은다수의 네트워크 장치를 수용하는 연결모듈로 구성된 컴포넌트들을 구비하며,상기 네트워크 연결 관리수단(NCM)이 상기 연결모듈로부터 네트워크 연결 오류를 감지하면, 상기 미들웨어의 상위 계층으로 감지된 오류를 보고하여 사용자에게 서비스 사용불가를 알리고, 오류가 발생된 모듈은 종료시켜 서비스 가능한 모듈과 격리시키는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템.
- 제 1항에 있어서,상기 네트워크 연결 관리수단(NCM)은상기 네트워크 장치에서 발생한 연결오류를 감지하는 오류감지수단,상기 연결모듈로부터 수신되는 메시지에 응답하는 응답수단,상기 연결모듈에게 연결확인 요청메시지를 전송한 후 연결확인 응답메시지를 수신할 때까지의 제한시간을 카운트하는 연결확인 타이밍수단,상기 연결모듈들에게 브로드캐스트 요청메시지를 전송한 후 브로드캐스트 응답메시지를 수신할 때까지의 제한시간을 카운트하는 브로드캐스트 타이밍수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템.
- 제 2항에 있어서,상기 오류감지수단은 최초에 활성화 상태이며, 상기 연결모듈들로부터 수신되는 메시지에 따라 활성화 상태(Active), 청취 상태(Listen), 연결해지 상태(Disconnect), 브로드캐스트 상태(Broadcast) 중 하나의 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템.
- 제 2항에 있어서,상기 응답수단수단은 최초에 청취 상태이며, 상기 연결모듈들로부터 메시지를 수신하면 상기 메시지에 대한 응답을 전송한 후 다시 청취 상태로 전환하는 것 을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 네트워크 인터페이스 계층(NIL)에 수용된 네트워크 장치가 이더넷 또는 RS-232C일 경우,상기 네트워크 연결 관리수단(NCM)이 담당 연결모듈에게 전송한 연결확인 요청메시지에 대해 연결확인 응답메시지를 3회 이상 수신하지 못하면 연결 오류로 판단하는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 네트워크 인터페이스 계층(NIL)에 수용된 네트워크 장치가 IEEE1394, USB, 또는 CAN일 경우,상기 네트워크 연결 관리수단(NCM)이 담당 연결모듈로부터 연결 이상 이벤트를 수신할 경우 연결 오류로 판단하는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 네트워크 연결 관리수단(NCM)이 연결모듈들에게 전송한 브로드캐스트 요청메시지에 대한 브로드캐스트 응답메시지를 3회 이상 수신하지 못하면 오류로 판단하는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 네트워크 연결 관리수단(NCM)이 연결모듈들로부터 브로드캐스트 응답메시지를 수신할 경우,상기 브로드캐스트 응답메시지에 저장된 정보와 상기 라우팅 테이블의 정보를 비교하여 새로운 연결인지 재연결인지의 여부를 확인하여 상기 라우팅 테이블의 정보를 갱신하고, 재연결일 경우 상기 미들웨어의 상위 계층으로 재연결에 대한 상태를 보고하여 중단된 기존의 서비스를 재개하는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 시스템.
- 다수의 개방형 네트워크 인터페이스를 지원하며 스트리밍 계층(SL), 네트워크 적응 계층(NAL), 및 다수의 네트워크 장치를 수용하는 연결모듈로 구성된 컴포넌트들을 구비한 네트워크 인터페이스 계층(NIL)으로 구성된 미들웨어를 포함하는 모듈 기반 퍼스널 로봇 시스템으로서, 상기 네트워크 적응 계층(NAL)은 네이밍 서비스와 메시지 라우팅 서비스를 제공하며 네트워크 연결 관리수단(NCM)을 관리하는 NAL 관리수단, 로컬 미들웨어의 정보를 저장하는 로컬 미들웨어 정보 테이블, 라우팅 정보를 저장하는 라우팅 테이블을 구비하고, 상기 네트워크 연결 관리수단(NCM) 은 상기 네트워크 장치에서 발생한 연결오류를 감지하는 오류감지수단, 상기 연결모듈들로부터 수신되는 메시지에 응답하는 응답수단, 상기 연결모듈에게 연결확인 요청메시지를 전송한 후 연결확인 응답메시지를 수신할 때까지의 제한시간을 카운트하는 연결확인 타이밍수단, 상기 연결모듈들에게 브로드캐스트 요청메시지를 전송한 후 브로드캐스트 응답메시지를 수신할 때까지의 제한시간을 카운트하는 브로드캐스트 타이밍수단을 구비하여 네트워크 연결 유지를 관리하는 방법에 있어서,(a) 상기 오류감지수단은 활성화 상태로 전환하고 상기 응답수단은 청취 상태로 전환하는 단계,(b) 상기 오류감지수단이 상기 연결모듈로부터 네트워크 연결 오류 이벤트가 수신되는지 확인하는 단계,(c) 상기 오류감지수단이 네트워크 연결 오류를 감지하는 단계,(d) 상기 응답수단이 상기 연결모듈로부터 메시지를 수신하는 단계,(e) 상기 응답수단이 상기 수신된 메시지에 응답하는 단계를 포함하고,상기 단계 (b) 또는 단계 (c)에서 연결 오류를 감지하면, 상기 미들웨어의 상위 계층으로 감지된 오류를 보고하여 사용자에게 서비스 사용불가를 알리고, 오류가 발생된 모듈은 종료시켜 서비스 가능한 모듈과 격리시키는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법.
- 제 9항에 있어서,상기 단계 (c)는(c1) 연결확인 메시지를 이용하여 오류를 감지하는 단계,(c2) 상기 단계 (c1)에서 오류가 감지될 경우 연결 해지 상태로 전환하여 상기 미들웨어의 상위 계층으로 연결불가 메시지를 전송하는 단계,(c3) 브로드캐스트 상태로 전환하는 단계,(c4) 브로드캐스트 메시지를 이용하여 오류를 감지하는 단계,(c5) 상기 단계 (c4)에서 오류가 감지될 경우 단계 (c2)로 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 단계 (c1)는(c11) 상기 연결모듈에게 연결확인 요청메시지를 전송하는 단계,(c12) 상기 연결확인 타이밍수단을 작동시키는 단계,(c13) 청취 상태로 전환하는 단계,(c14) 상기 연결확인 타이밍수단이 완료할 때까지 연결확인 응답메시지를 수신하는지 확인하는 단계,(c15) 상기 단계 (c14)에서 수신하지 못할 경우 타임아웃 값을 하나 증가시켜 3회 이상이면 오류로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법.
- 제 11항에 있어서,상기 단계 (c14)에서 수신할 경우, 상기 오류감지수단이 상기 연결확인 타이밍수단을 초기화하고 활성화 상태로 전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 단계 (c4)는(c41) 상기 네트워크 인터페이스 계층(NIL) 내의 모든 연결모듈에게 브로드캐스트 요청메시지를 전송하는 단계,(c42) 상기 브로드캐스트 타이밍수단을 작동시키는 단계,(c43) 청취 상태로 전환하는 단계,(c44) 상기 브로드캐스트 타이밍수단이 완료할 때까지 브로드캐스트 응답메시지를 수신하는지 확인하는 단계,(c45) 상기 단계 (c44)에서 수신하지 못할 경우 타임아웃 값을 하나 증가시켜 3회 이상이면 오류로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법.
- 제 13항에 있어서,상기 단계 (c44)에서 수신할 경우, 상기 오류감지수단이 상기 브로드캐스트 타이밍수단을 초기화하고 상기 브로드캐스트 응답메시지에 포함된 원격지 정보를 수신한 후, 상기 라우팅 테이블의 정보와 비교하여 새로운 연결인지 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 확인결과 새로운 연결일 경우 상기 라우팅 테이블에 새로운 원격지 정보를 저장하고, 상기 확인결과 재연결일 경우 상기 라우팅 테이블의 해당 원격지 정보를 '연결'로 변경한 후 중단된 기존의 서비스를 재개하는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법.
- 제 9항에 있어서,상기 단계 (e)에서 상기 수신된 메시지가 연결확인 요청메시지일 경우, 연결확인 응답메시지를 송신측으로 전송한 후 청취 상태로 전환하고,상기 단계 (e)에서 상기 수신된 메시지가 브로드캐스트 요청메시지일 경우, 로컬 정보를 원격지 모듈로 전송한 후 청취 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 방법.
- 다수의 개방형 네트워크 인터페이스를 지원하며 스트리밍 계층(SL), 네트워크 적응 계층(NAL), 및 다수의 네트워크 장치를 수용하는 연결모듈로 구성된 컴포넌트들을 구비한 네트워크 인터페이스 계층(NIL)으로 구성된 미들웨어를 포함하는 모듈 기반 퍼스널 로봇 시스템에서, 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한 네트워크 연결 유지 관리 단계를 실행하는 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서,(a) 오류감지수단이 활성화 상태로 전환하고 응답수단이 청취 상태로 전환하는 단계,(b) 상기 오류감지수단이 연결모듈로부터 네트워크 연결 오류 이벤트가 수신되는지 확인하는 단계,(c) 상기 오류감지수단이 네트워크 연결 오류를 감지하는 단계,(d) 상기 응답수단이 상기 연결모듈로부터 메시지를 수신하는 단계,(e) 상기 응답수단이 상기 수신된 메시지에 응답하는 단계를 실행시키고,상기 단계 (b) 또는 단계 (c)에서 연결 오류를 감지하면, 상기 미들웨어의 상위 계층으로 감지된 오류를 보고하여 사용자에게 서비스 사용불가를 알리고, 오류가 발생된 모듈은 종료시켜 서비스 가능한 모듈과 격리시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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| KR1020050134963A KR100753054B1 (ko) | 2005-12-30 | 2005-12-30 | 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한네트워크 연결 유지 관리 시스템과 네트워크 연결 유지관리 방법 및 이를 기록한 기록매체 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020050134963A KR100753054B1 (ko) | 2005-12-30 | 2005-12-30 | 모듈 기반 퍼스널 로봇의 폴트 톨러런트 지원을 위한네트워크 연결 유지 관리 시스템과 네트워크 연결 유지관리 방법 및 이를 기록한 기록매체 |
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