KR20090067151A - 클러스터 커플러, 네트워크 및 네트워크 통신 방법 - Google Patents

클러스터 커플러, 네트워크 및 네트워크 통신 방법 Download PDF

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KR20090067151A
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clusters
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KR1020097007018A
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안드리에스 바게닌겐
요에른 운게르만
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엔엑스피 비 브이
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Abstract

본 발명은 동일한 프로토콜에서 동작하는 클러스터를 접속시키기 위한 타임 트리거 기반 네트워크 내의 클러스터 커플러에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 클러스터 커플러를 통해 연결되는 다수의 클러스터를 갖는 트리거 기반 네트워크에 관한 것이다. 또한, 상이한 클러스터들 사이의 통신 방법에 관한 것이다. 동일한 트리거 기반 프로토콜에서 동작하는 다수의 클러스터를 연결하여 메시지 버퍼링 또는 프레임 지연 없이 데이터의 선택적인 전달을 달성할 수 있는 클러스터들 사이의 클러스터 커플링 수단, 통신 방법 및 네트워크를 제공하기 위해, 타임 슬롯을 이용하여 타임 트리거 기반 프로토콜에서 동작하는 네트워크의 클러스터 커플러(10)가 제안되며, 이 때 클러스터 커플러(10)는 적어도 2개의 클러스터(A, B, X)에 연결되고, 클러스터는 적어도 하나의 노드(11)를 포함하며, 동일한 프로토콜이 클러스터 내에서 사용되고, 클러스터 커플러91)는 프로토콜 엔진(12), 스위치(20) 및 스위치 제어 유닛(21)을 포함하되, 스위치 제어 유닛(21)은 사전 결정된 타임 슬롯에 스위치(20)의 어떤 입력포트가 스위치(20)의 어떤 출력포트에 접속되는지를 나타내는 상호 접속 스케줄을 포함한다.

Description

클러스터 커플러, 네트워크 및 네트워크 통신 방법{CLUSTER COUPLER IN A TIME TRIGGERED NETWORK}
본 발명은 동일한 프로토콜 상에서 동작하는 클러스터를 접속시키는 타임 트리거 기반 네트워크의 클러스터 커플러에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 클러스터 커플러를 통해 결합된 다수의 커플러를 갖는 트리거 기반 네트워크에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상이한 클러스터들 사이의 통신 방법에 관한 것이다.
신뢰할 수 있는 자동차 통신 네트워크는, 사전 결정된 TDMA 방식에 따른 브로드캐스트 방법에 기초한 TTP/C 또는 플렉스레이(FlexRay)와 같은 타임 트리거 기반 통신 프로토콜에 의존한다. 타임 트리거 기반 프로토콜은, 예를 들어, 자동차 산업에서 사용되는 실시간 통신 시스템을 분산시키기 위해 제안된다. 이러한 종류의 통신 프로토콜은 "FlexRay - A Communication System for advanced automotive Control Systems" SEA World Congress 2001에서 설명된다. 이들 시스템에서, 매체 액세스 프로토콜은 시스템 설계 중에 미리 정의된 고정 통신 스케줄을 이용한 TDMA(Time Divisional Multiplex Access)와 같은 타임 트리거 기반 멀티플렉스 방 법에 기초한다. 이 통신 스케줄은 각 통신 노드마다 통신 사이클 내에서 데이터를 전송할 수 있는 시각을 정의한다.
그러한 네트워크는 다수의 상이한 통신 클러스터를 포함할 수 있다. 각각의 클러스터는 적어도 하나의 노드를 포함한다. 하나의 클러스터 내의 다수의 노드는 다양한 토폴로지에 의해 상호 접속될 수 있다. 스타 커플러는 일반적으로 클러스터 내에 노드의 수를 증가시키도록 적용되는데, 이 때 게이트웨이는 클러스터를 상호 접속시키는 데 사용된다. 노드를 클러스터 또는 도메인으로 분할하는 것은 상이한 애플리케이션 도메인을 동시에 처리하기 위한 잘 알려진 솔루션이다. 그것은, 동일한 클러스터 내의 노드 또는 애플리케이션이 통신할 수 있으되, 다른 클러스터 내의 노드에서 동작하는 다른 애플리케이션이 동시에 통신할 수 있다는 것을 의미한다. 그러나, 상이한 클러스터 내의 상이한 노드 상에서 동작하는 애플리케이션들 사이의 데이터 교환이 필요한 경우, 클러스터들 사이의 추가적인 데이터 교환이 필수적일 것이다. 기존 도메인은 정확한 상호 작용의 필요성이 없이 시간에 따라 개별적으로 전개되었기 때문에, 그들은 국부적으로 최적화되고, 대체로 상이한 통신 프로토콜과 함께 서비스된다. 따라서, 현재 네트워크는 매우 이질적이며, 상이한 프로토콜 스택을 서비스하는 게이트웨이의 사용에 의해서만 접속될 수 있다. 네트워크의 이질적 특성은 지연, 지터 및 고장 허용 범위에 관하여 상호 도메인 통신의 엄격한 제한을 가져올 것이다.
지연, 지터 및 고정 하용 범위로 인한 이러한 제한을 극복하기 위한 첫 번째 솔루션은, 상이한 클러스터가 보다 이질적인 네트워크에 적용되어 클러스터를 보다 정확하게 상호 접속시키고 지연, 지터 및 고장 허용 범위에 대해 보다 양호한 종단 성능(a better end-to-end performance)을 제공할 수 있는 단일 프로토콜, 바람직하게는, 보다 높은 수준의 요건을 충족시키는 하나의 프로토콜, 즉, 플렉스레이 프로토콜을 사용하는 것일 수 있다. 이것은, 반드시 상이한 노드에서 동작하는 밀접히 관련된 기능이 동일한 클러스터에 할당된 노드에 맵핑되어야 하기 때문에, 시스템 설계자가 시스템 구획에 더 많은 탄력성을 제공할 것이다. 이것은 클러스터 내의 노드의 수를 증가시켜 클러스터 당 필요한 대역폭 및 고장 가능성을 감소시키고, 그에 의해 보다 적은 수의 애플리케이션을 보다 많은 클러스터로 분할함으로써 고장 보호를 개선한다.
통상적으로, 게이트웨이는 클러스터를 접속시키는 데 사용된다. 일반적으로, 게이트웨이는, 그것이 각각의 접속된 클러스터마다 통신 프로토콜 스택을 포함하기 때문에, 종단 데이터 경로에 상당한 지연 및 지터를 증가시킬 수 있다. 그것은 또한 종단 경로에 대한 고장 가능성에 공헌한다.
따라서, 본 발명의 목적은 클러스터 커플링 수단, 네트워크, 및 동일한 타임 트리거 기반 프로토콜에서 동작하는 다수의 클러스터를 결합시켜 메시지 버퍼링 또는 프레임 지연 없이 데이터의 선택적인 전달을 달성할 수 있는 클러스터들 사이의 통신 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 독립항의 특징에 의해 달성된다.
본 발명의 클러스터 커플러는 다수의 입력포트 및 출력포트를 갖는 스위치를 포함한다. 또한, 클러스터 커플러는 프로토콜 엔진을 포함한다. 스위치는 클러스터 커플러 내의 클러스터 포트 및 프로토콜 엔진에 접속된다. 또한, 프로토콜 엔진으로부터 데이터를 동기화시키고 스위치를 제어하는 스위치 제어 유닛이 존재한다. 스위치 제어 유닛은 사전 결정된 타임 슬롯에서 스위치의 어떤 입력포트가 스위치의 어떤 출력포트에 접속되는지를 정의한 스위치용 상호 접속 스케줄을 포함한다. 프로토콜 엔진은 시동 시에 또한 동작 중에 클러스터를 동기화시킨다. 본 발명의 클러스터 커플러의 필요 조건은 접속된 클러스터가 타임 슬롯을 이용하는 동일한 타임 트리거 기반 프로토콜 상에서 동작한다는 것이다. 다른 필요 조건은 사이클 길이, 타임 슬롯 길이 및 프레임 길이가 서로 호환될 수 있도록 클러스터를 구성해야 한다는 것이다.
본 발명은 클러스터 커플러의 사용에 의해 클러스터를 상호 접속시키되, 클러스터가 다른 클러스터에 접속되게 하는 상호 접속이 스위치 제어 유닛에 포함된 상호 접속 스케줄에 기초한다는 착상에 기반을 두고 있다. 스위치의 구성은 타임 슬롯 단위로 제어된다. 따라서, 프로토콜 엔진 및/또는 상호 접속 스케줄에 의해 제공된 동기화 정보에 따라 스위치를 제어함으로써, 클러스터 커플러 내의 임의의 버퍼 수단을 제공하지 않고, 클러스터들 사이의 데이트 흐름 및 프로토콜 엔진과 클러스터 사이의 데이터 흐름을 지능 접속시키는 것이 가능하다. 스위치 구성은 각 타임 슬롯마다 변경될 수 있다. 본 발명은 스위치 제어 유닛에 포함된 상호 접속 스케줄에 의해 제어되는 클러스터를 상호 접속시키는 무버퍼 스위치(a buffer-less switch)를 적용한다. 상호 접속 스케줄은 단 하나의 프로토콜 엔진 또는 그것의 단순한 버전에 의해 클러스터의 타이밍에 동기화되며, 이 때 프로토콜 엔진은 클러스터의 트래픽을 감시함으로써 그 타이밍을 도출한다. 각각의 클러스터는 어떤 시간에 어떤 노드가 전송할 수 있는지를 정의한 자체의 클러스터 스케줄을 포함한다. 시동 시에 또한 동작 중에 프로토콜 엔진에 의해 클러스터를 서로 동기화시킴으로써, 접속된 클러스터의 클러스터 스케줄을 스위치 제어 유닛의 상호 접속 스케줄에 동기화시키는 것이 가능하다. 스위치는 시동 중에 또한 시동 후에 클러스터를 프로토콜 엔진에 동기화시키는 데 사용된다.
또한, 본 발명의 유리한 구현 및 실시예가 각각의 종속항에서 설명된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 프로토콜 엔진이 스위치 제어 유닛에서 통합된다.
본 발명의 다른 양상은 클러스터의 동기화에 관한 것이다. 타임 트리거 기반 네트워크에서, 시동 중에 또한 정상 동작 중에 클러스터들 사이의 신뢰할 수 있는 동기화를 갖는 것은 매우 중요하다. 시동 중에 이러한 동기화를 제공하기 위해, 클러스터 커플러 내의 프로토콜 엔진은 먼저 동기화를 리드할 것이다. 프로토콜 엔진은 클러스터 커플러 또는 접속된 호스트 애플리케이션 또는 통신 제어기로부터 시동 신호 또는 자극을 수신한다. 그 후, 프로토콜 엔진은 동기화 정보를 스위치 제어용 스위치 제어 유닛에 제공함으로써, 접속된 클러스터의 동기화된 시동을 초기화하여, 프로토콜 엔진에 의해 생성된 시동 및 동기화 데이터와 클러스터 내의 노드의 응답이 모든 클러스터에 분산시킨다. 그것은, 처음에 프로토콜 엔진으로부터의 동기화 데이터가 모든 클러스터에 동시에 제공되는 방법으로 스위치 제어 유닛이 스위치 제어 유닛의 상호 접속 스케줄을 채택하고 있음을 의미한다. 각각의 클러스터에는 그러한 동기화 데이터에 응답하는 사전 결정된 노드가 존재한다. 스위치는 또한 클러스터 내의 노드로부터의 응답 데이터가 어떠한 충돌 없이 모든 클러스터에 동시에 배분되게 하는 스위치 제어 유닛에 의해 구성된다. 동기화 정보는 프로토콜 엔진이 프레임 정보의 형태로 시동 또는 동기화 데이터를 클러스터로 전송하기 원한다는 정보를 스위치 제어 유닛에게 통지하기 위해서만 스위치 제어 유닛에 제공된다. 스위치 제어 유닛이 그러한 동기화 정보를 수신한다면, 그것은 스위치가 먼저 프로토콜 엔진으로부터의 동기화 데이터를 모든 클러스터로 동시에 제공하는 방법 및 그 다음에 클러스터 내의 노드의 응답 데이터를 모든 클러스터에 배분하기 위한 스위치를 접속시키는 방법을 알고 있다.
또한, 스위치 제어 유닛이 사이클 카운터에 기초하여 사이클 내의 동일한 사이클에 대해 상이한 스위치 구성물을 포함할 수 있다는 것도 가능하다.
본 발명에 따르면, 스위치는 접속된 클러스터들과 프로토콜 엔진 사이에 데이터를 전송하고, 스위치 제어 유닛 내에 저장된 상호 접속 스케줄에 기초하여 클러스터들 사이에 데이터를 전송하고 있다. 따라서, 스위치 제어 유닛은 상이한 클러스터 내의 노드에 의해 전송된 데이터 사이의 충돌을 회피시키는 스위치를 감시 및 구성할 수 있다. 따라서, 스위치 제어 유닛은 교란 노드에 대한 보호를 제공하고 고장 전달을 회피시키는 버스 가디언과 같이 동작하고 있다. 노드가 이 노드에 대해 허용되지 않은 타임 슬롯 내에서 전송하고 있는 경우, 스위치 제어 유닛은 오직 그것의 상호 접속 스케줄 및 프로토콜 엔진으로부터 수신된 동기화 정보에 따라서만이 스위치의 입력 및 출력을 접속시킬 것이다.
입력 및 출력포트의 적절한 스위칭을 제공하기 위해, 포트는 매트릭스 형태로 구성되며, 이 때 구성 레지스터는 출력포트가 접속된 입력포트를 판정하기 위해 각각의 출력포트에 할당된다. 구성 레지스터를 변경함으로써, 입력포트와 출력포트 사이의 접속이 변경된다. 구성 레지스터는 스위치 제어 유닛에 의해 변경되며, 이 때 클러스터들 사이의 동기화를 허용하기 위해, 스위치 구성의 변경이 스위치 제어 유닛 또는 프로토콜 엔진으로부터의 동기화 신호에 따라 실시된다.
본 발명의 추가 실시예에 있어서, 클러스터 커플러는 클러스터 내의 다수의 채널을 처리하도록 마련된다. 클러스터가 다수의 채널을 포함하면, 본 발명의 클러스터 커플러도 다수의 스위치를 포함하며, 이 때 하나의 스위치는 각각 하나의 채널에 접속된다. 따라서, 상이한 클러스터가 동일한 방법으로 채널마다 접속되는 것이 달성된다. 다수의 스위치는 동일한 스위치 제어 유닛 및 단 하나의 프로토콜 엔진에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 목적은 또한 다수의 클러스터를 갖는 네트워크에 의해서도 해결되며, 이 때 각각의 클러스터는 다수의 노드를 포함하고, 클러스터는 동일한 타임 트리거 기반 프로토콜 상에서 동작하고 전술한 바와 같은 클러스터 커플러를 통해 접속된다. 그러한 네트워크 내에서는 중복을 위해 다수의 클러스터 커플러를 갖는 것이 유리하다. 따라서, 클러스터 커플러의 단일 고장 지점이 회피될 수 있다. 고장의 경우에 클러스터 커플러의 성능을 유지시키기 위해, 리던던트 클러스터 커플러는 동일한 채널에 접속되어야 한다. 이 리던던트 솔루션은 전술한 바와 같은 다수의 채널 솔루션과 조합될 수 있다. 따라서, 소정 채널에 대한 다수의 클러스터 커플러의 각 스위치는 각각의 접속된 클러스터 내의 소정 채널에 연결된다.
이 목적은 타임 슬롯 단위로 타임 트리거 기반 프로토콜을 이용하여 상이한 클러스터 사이의 네트워크에서 통신하는 방법에 의해 해결되며, 이 때 네트워크는 적어도 2개의 클러스터에 접속되는 클러스터 커플러를 포함하고, 클러스터 커플러는 스위치, 스위치 제어 유닛 및 프로토콜 엔진을 포함한다. 이 방법은 클러스터 커플러 내의 프로토콜 엔진에 의해 시동 시에 또한 동작 중에 접속된 클러스터들 사이의 동기화를 제공하는 단계와, 글로벌 타임 슬롯 단위로 스위치를 구성하기 위한 스위치 제어 유닛에 동기화 정보를 제공하는 단계를 포함하되, 스위치 제어 유닛은 각각의 타임 슬롯마다 스위치 상호 접속 구성을 포함하는 스위치 상호 접속 스케줄을 활용한다.
본 발명은 클러스터들을 상호 접속시키고 클러스터간 통신을 허용하는 데 단 하나의 프로토콜이 필요하다는 이점을 제공한다. 또한, 이 프로토콜 엔진에 대해 사전 구성된 IP 블록을 이용함으로써, 노고가 줄어든다. 또한, 클러스터의 동기화된 시동이 달성된다. 스위치 제어 유닛의 상호 접속 스케줄로 인해, 클러스터 커플러에서 단일 노드를 접속시키는 것이 가능하다. 따라서, 클러스터 커플러는 필요한 보호를 제공하는 가디언처럼 동작하고, 또한 단일 노드를 다른 클러스터에 접속시키는 스타 커플러처럼 동작한다.
본 발명은 첨부한 개략도를 참조하여 이하에서 상세히 설명된다.
도 1a는 다수의 클러스터를 포함하는 네트워크를 도시한 도면,
도 1b는 노드의 개략적인 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 클러스터 커플러의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 교차점 매트릭스를 도시한 도면,
도 4a는 시동에 대한 구성 스케줄을 도시한 도면,
도 4b는 도 4a에 따른 클러스터 커플러의 구성 매트릭스를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 클러스터 커플러를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 클러스터 커플러의 추가 실시예를 도시한 도면,
도 7은 도 6에 도시한 클러스터 커플러를 접속시킨 실시예를 도시한 도면,
도 8은 도 6에 도시한 클러스터 커플러를 접속시킨 추가 실시예를 도시한 도면,
도 9는 도 7에 도시한 클러스터 커플러를 접속시킨 추가 실시예를 도시한 도면,
도 10은 도 8에 도시한 클러스터 커플러를 접속시킨 추가 실시예를 도시한 도면,
도 11은 도 7에 도시한 클러스터 커플러를 접속시킨 추가 실시예를 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 네트워크를 예시한다. 클러스터 커플러(10)는 다수의 클러스터 A, B, X에 접속된다. 클러스터는 다양한 토폴로지를 갖는다. 클러스터 A는 능동 버스 구조를 갖는다. 클러스터 B에서, 노드(예시하지 않음)는 능동 스타 커플러를 통해 연결되며, 이 때 노드는 스타 커플러에 직접 접속된다. 클러스터 X에서도 능동 스타 커플러가 노드를 연결하는 데 사용되지만, 클러스터 X의 구조에서는 능동 버스를 통해 연결된 노드의 서브네트가 스타 커플러에 연결된다. 클러스터에서 노드를 접속시키는 능동 스타 커플러는, 노드가 능동 버스를 통해 접속된 상황에 비해, 통신 선로 상의 신호 품질을 개선하는 역할을 한다. 능동 스타 커플러는 수동 버스보다 단일 클러스터 내에 더 많은 노드를 접속시킨다. 또한, 클러스터로부터의 고장 노드를 접속 해제시켜서 클러스터를 통해 고장의 전달을 제한할 가능성을 제공한다. 통상적인 스타 커플러는 하나의 선택된 입력포트로부터 모든 출력포트로 데이터를 동시에 전달하는 물리 레벨에서 작동한다. 프로토콜 레벨 상에서, 그것은 버스와 스타 토폴로지 사이의 차이를 보이지 않는다.
일반적으로, 클러스터 내의 토폴로지와 관련하여 어떠한 제한도 이루어지지 않는다. 유일한 제한 또는 필요 조건은 동일한 타임 트리거 기반 프로토콜이 클러스터 A, B, X 내에서 사용되어야 한다는 것이다. 또한, 사이클 길이, 타임 슬롯 길이 및 프레임 길이가 서로 호환 가능해야 한다. 필요 조건에 기초하여, 클러스터들 사이의 동기화가 구현될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 그러한 클러스터에서 사용되는 노드(11)가 보다 상세히 설명된다. 전형적인 고장-허용 타임 트리거 기반 네트워크는 노드(11)가 접속된 2개의 통신 채널 ChA, ChB로 이루어진다. 그러한 노드(11) 각각은 버스 드라이버(17), 통신 제어기(15), 마침내 각각의 버스 드라이버(17)용 버스 가디언 디바이스(14) 및 애플리케이션 호스트(13)를 포함한다. 통신 제어기(15)는 프로토콜 엔진(12)을 포함하며, 호스트(13)가 접속된다면, 제어기 호스트 인터페이스(예시하지 않음)를 포함한다. 버스 드라이버(17)는 통신 제어기(15)가 그것의 접속된 채널 사에 제공하는 비트 및 바이트를 전송하며, 이들은 그것이 채널 ChA, ChB로부터 수신한 정보를 통신 제어기(15)에 제공한다. 통신 제어기(15)는 양 채널에 접속되고, 호스트 애플리케이션(13)에 관련 데이터를 전달하며, 그것으로부터 데이터를 수신하여, 프레임으로 어셈블리하고 버스 드라이버(17)에 전달한다. 이 발명의 경우, 통신 제어기(15)에 의해 포함되는 프로토콜 엔진이 관련된다. 버스 드라이버(17), 버스 가디언(14) 및 호스트 애플리케이션(13)은 문맥 상 본 발명이 사용될 수 있는 보다 양호한 개관을 제공하도록 기본적으로 나열된 것이다. 본 발명은 그러한 디바이스의 존재 또는 부재에 의해 제한 또는 한정되지 않는다.
통신 제어기(15)는 소위 프로토콜 엔진(12)을 포함하여, 노드(11)에 계층-2 액세스 프로토콜에 대한 용이성을 제공한다. 본 발명의 경우, 사전 결정된 TDMA 방식 또는 통신 방식을 이용하여 매체를 액세스하는 설비가 가장 관련이 있다. 각각의 클러스터는 어떤 노드가 어떤 타임 슬롯 내에서 전송할 수 있는지를 정의하는 자체의 클러스터 스케줄을 갖는다. 또한, 각각의 프로토콜 엔진은 프로토콜 엔진 스케줄을 포함한다. 클러스터 내부에서 각 노드(11)에 대한 프로토콜 엔진 스케줄 은 네트워크 상에서 데이터를 전송할 때 노드(11) 사이에 어떠한 충돌도 발생하지 않도록 구성되어야 한다. 버스 가디언(14)은 오로지 그러한 타임 슬롯 동안에만 버스 상의 전송을 인에이블링시키는 독립적인 구성 데이터 세트이며, 그러한 타임 슬롯은 버스 가디언의 구성 세트에서 클러스터 스케줄에 의해 특정된다. 애플리케이션 호스트(13)는 데이터 소스 및 싱크(the data source and sink)를 포함하여, 일반적으로는 프로토콜 활동도에 관한 것은 아니다. 통신 제어기(15)가 단독으로 할 수 없는 결정만이 애플리케이션 호스트(13)에 의해 이루어진다.
노드(11) 사이의 동기화는 네트워크로의 타임 트리거 기반 TDMA 기반 액세스를 인에이블링하는 사전 필수 조건이다. 각 노드(11)는, 본래 온도 및 전압 변동과 제품 고장 허용 범위에 의해 야기되어 서로 동일하도록 의되었지만, 다른 노드(11)와는 시간 단위로 상이할 수 있는 자체의 클록을 갖는다.
통신 제어기(15)는 동기화 메커니즘을 포함하되, 노드(11)는 그들의 연결된 채널을 청취하고, 공통 클록 속도 및 오프셋에 적응하거나 영향을 끼칠 수 있다.
단일 클러스터에서 네트워크 시동은 소위 콜드스타트 노드에 의해 처리되며, 이 때 하나의 콜드스타트 노드는 클러스터 내에서 통신 사이클을 초기화하고 다른 콜드스타트 노드는 응답한다. 이 노드는 여러 개의 포텐셜 노드 중에서 시동을 수행하는 노드를 판정하는 구성 또는 몇몇 알고리즘에 의해 선택된다. 이 알고리즘은 일반적으로 어떠한 기존 스케줄도 검출될 수 없다면, 연결된 채널 전반에 프레임 또는 유사한 구조를 전송하는 것으로 이루어진다. 그에 의해, 콜드스타트 노드의 통신 제어기(15)는 연결된 모든 채널을 청취해야 하고, 동시에 연결된 모든 잠 재적 리던던트 채널 상에 그것의 시동 데이터를 전송해야 한다. 연결된 모든 채널용 통신 제어기(15) 내부에는 시동을 위한 단 하나의 제어 로직이 존재한다. 각각의 노드는 그것의 연결된 채널을 청취한다. 그것이 시동을 나타내는 특정 프레임 또는 유사한 구조를 수신한다면, 그것은 관측된 통신으로부터의 타이밍 방식을 채택하고 시스템 내에 통합할 것이다.
클러스터 당 하나의 버스 가디언(예시하지 않음)이 그러한 클러스터 커플러에 추가될 수 있다. 클러스터의 단일 노드 또는 서브네트는 버스 가디언에 접속된다. 이 버스 가디언은 통신 스케줄의 어떤 타임 슬롯 동안에 그것의 노드 중의 어떤 노드가 다른 노드에 데이터를 전송할 수 있는지를 포함하는 그것의 클러스터 스케줄에 관한 정보를 이용하여 사전 구성된다. 버스 가디언은 또한 그것의 노드로부터 수신된 정보로부터 클러스터 스케줄을 판정하는 로직을 포함할 수 있다. 이것은 일반적으로 몇 가지 면에서는 기능이 감소하고 상이한 유형의 고장에 대비한 보호(예를 들어, 고장으로부터 보호할 수 없는 브랜치로부터의 부정 시동 시도에 대비한 보호, 가능한 한 합법적인 것보다 긴 전송에 대비한 보호 등) 면에서는 기능이 추가된 프로토콜이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 클러스터 커플러(100이 예시된다. 클러스터 커플러(10)가 여러 통신 클러스터 A, B, X에 접속된 방법이 예시된다. 클러스터 커플러(10)는 다음 PE에서 단 하나의 프로토콜 엔진(12)을 포함한다. 이 PE(12)는 상이한 목적, 예를 들어 애플리케이션 호스트 또는 라우터(예시하지 않음)를 상이한 네트워크 클러스터에 접속시키는 데 사용될 수 있다. PE(12) 및 클 러스터 A, B, X는 크로스 접속부 또는 매트릭스 스위치(20)라 알려져 있기도 한 무버퍼 스위치(20)에 접속된다. PE(12)는 시동, 프로토콜 엔진 스케줄, 매체 액세스 등에 관한 일반적인 프로토콜 지식을 포함한다. 프로토콜 엔진 스케줄은 동기화 정보를 스위치 제어 유닛에 전송할 시기, 동기화 또는 시동 데이터/프레임을 전송할 시기를 포함한다. 또한, 그것은, 호스트 애플리케이션(호스트가 접속되어 있다면) 및 하나 이상의 클러스터로부터/로 데이터를 수신/전송할 시기를 포함할 수 있다. PE(12)는 다수의 입력 및 출력을 가지되, 도면에는 단 2개만이 도시되어 있다. RxD 핀은 수신 경로를 나타내고, TxD 핀은 송신 경로를 나타낸다. 배타적인 것이 아니라 일반적으로, 양쪽 핀은 '0' 상태와 '1' 상태 사이를 토글링하는 직렬 인터페이스이다. 플렉스레이 프로토콜의 경우, 송신 경로는 3상 물리 계층(three-state physical layers)을 연결시키는 데 필요한 추가 '인에이블' 핀을 갖는다. 스위치(20)는 주로 PE(12)와 클러스터 A, B, X 사이 및 클러스터A, B, X 사이에 데이터를 선택적으로 전달하도록 의도되지만, 또한 클러스터 A, B, X 사이에서 필수적인 동기화를 달성하도록 활용될 수 있다. 스위치(20)는 PE(12)와 클러스터 A, B, X 사이에 배치되고, PE(12)를 클러스터에 접속시키고 2차로 클러스터를 서로 접속시키도록 제공된다.
스위치 제어 유닛(21)은 내부 상호 접속 스케줄 및 PE(12)로부터 수신된 시동/동기화 정보에 기초하여 스위치(20)를 구성한다. 스위치 제어 유닛(21)은 스위치(20)가 필요에 따라 데이터를 이송할 것을 보증한다. 스위치 제어 유닛(21)은 스위치(20)의 구성을 담당하여 스위치(20)의 어떤 입력포트가 어떤 시점에 스위 치(20)의 어떤 출력포트에 접속되는지를 판정한다.
스위치(20)는 클러스터들 사이에 데이터를 교환하도록 구성될 수 있다. 그것의 작업을 수행하기 위해, 스위치 제어 유닛(21)은 PE(12)로부터 동기화 정보를 수신하며, 이 때 동기화 정보는 슬롯 타이밍 및/또는 사전 구성된 수의 슬롯을 포함하는 사이클 타이밍을 포함한다. 이러한 타이밍 정보 및 그것의 상호 접속 스케줄에 기초하여, 스위치 제어 유닛은 스위치를 구성한다.
스위치 제어 유닛(21)은 스위치를 구성할 뿐 아니라, 추가로 송신 경로 내의 각 버스 드라이버(예시하지 않음)를 클러스터로 안내한다. 따라서, 보호는 용이하게 달성된다. 특히, 스위치 제어 유닛(11)은 클러스터 커플러가 시동 상태에 있는지 아니면 정상 동작 상태에 있는지에 따라 PE로부터 클러스터 또는 클러스터들 사이에 전송되는 데이터의 종류를 제어할 수 있다. 시동 상태 동안, 스위치 제어 유닛(21)은 스위치를 통한 시동 및 동기화 프레임의 통과만을 허용한다. 다른 데이터는 차단된다. 정상 모드 동안, 시동 프레임을 차단하는 것은 필수적일 수 있다. 그러나, 동기화 프레임은 스위치를 통과해야 한다.
스위치(20)의 구성은 데이터를 전달할 필요성에 따른 동작 동안에 변경된다. 도 2는 상이한 클러스터 A-X를 접속시키는 클러스터 커플러(10)를 도시한다. 상호 접속 스케줄은 모든 통신 타임 슬롯 동안의 스위치 구성을 판정하는 스위치 제어 유닛(21)에 저장된다. 상호 접속 스케줄은 어떤 데이터가 클러스터 A, B, X 사이 또는 프로토콜 엔진(12)과 클러스터 A, B, X 사이에 전달되는지를 판정한다. 프로토콜 엔진(12)은, 예를 들어 호스트를 서비스하는 데 사용될 수 있지만, 주로 클러 스터간 동기화 과정을 구현하고 타이밍 정보를 스위치 제어 유닛(21)에 제공하여 그것의 상호 접속 스케줄이 클러스터에 맞추어질 것을 보증하게 한다는 것을 나타낼 것이다. 프로토콜 엔진(21)은 단일 클러스터에 할당되지 않지만, 상호 접속 스케줄에 따라 다수의 클러스터 A, B, X와 통신할 수 있다. PE(12)는 스위치 제어 유닛(21)의 필수 부분으로서 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명에서 사용되는 교차점 매트릭스 스위치(20)를 예시한다. 교차점 매트릭스는 매트릭스의 하위 가장자리에 도시된 출력포트마다 구성된다. 각각의 출력포트마다, 구성 레지스터(31)는 어떤 입력포트가 접속되는지를 판정한다. 새로운 입력포트 번호를 구성 레지스터(31)에 기입하면, 타이밍이 동기화 신호에 의해 판정되는 다음 타임 슬롯에서 해당 출력포트에 대한 커넥션이 변경된다. 동기화 신호는 TDMA 프로토콜의 2개의 타임 슬롯 사이에서 동기화된 클러스터 A, B, X의 휴지 시간 동안에 스위치(20)의 새로운 구성을 달성해야 한다.
교차점 매트릭스의 입력포트 및 출력포트는 적절한 프로토콜 엔진 PE 및 클러스터 포트 CL-A, CL-B, CL-X에 접속된다. 구성 인터페이스(32)는 스위치 제어 유닛(21)에 접속된다. 동기화 인터페이스 Sync는 스위치 제어 유닛(21) 에 또는 직접적으로 프로토콜 엔진(12)에 접속될 수 있는데, 후자는 주로 스위치 제어 유닛(21)에 타이밍을 제공한다.
교차점 매트릭스의 구성은 모든 타임 슬롯마다 변경될 수 있다. 도 4b에 도시한 구성 매트릭스의 사용에 의해, 타임 슬롯에 대한 교차점 매트릭스의 구성이 정의된다. 도 4a는 사이클의 시작부에 4개의 타임 슬롯을 갖고 종단부에 최종 하 나의 타임 슬롯을 갖는 상호 접속 스케줄을 예시한다. 입력포트로부터 동일한 수를 갖는 출력포트로 데이터를 전송하는 것은 가능하지 않다. 따라서, 대각선의 접속 필드가 제각각 해치된다. 보다 작은 직사각형을 갖는 접속 필드는 도 4a의 교차점 매트릭스의 각 로우의 입력포트와 각 컬럼의 출력포트 사이의 접속을 나타낸다. 제 1 타임 슬롯에서 입력 3은 출력 0에 접속되고, 입력 1은 출력 2에 접속되는 것을 용이하게 알 수 있다. 제 2 타임 슬롯에서는 입력 2와 출력 1 사이 및 입력 0과 출력 3 사이에 접속이 설정된다. 제 3 타임 슬롯에서는 입력 1이 출력 0과 접속되고 입력 3이 출력 2와 접속된다. 제 4 타임 슬롯에서는 입력 0이 출력 1과 접속된다. 사이클의 최종 타임 슬롯은 입력 2와 출력 0 사이 및 입력 1과 출력 3 사이의 접속을 갖는다.
스위치(20)에서의 프레임 버퍼링을 회피하기 위한 사전 필요 조건은 클러스터가 시작부로부터 밀접하게 동기화되어야 한다는 것이다. 이 동기화를 위한 설비는 스위치된 클러스터 커플러(10)에 의해서도 공급된다. 시작부로부터 동기화를 구현하기 위해, 클러스터 커플러(10) 내의 프로토콜 엔진(12)은 시동 중에 리드하고, 정확한 스타트 순간을 스위치 제어 유닛(21)에게 나타낸다. 스타트를 초기화하기 위해, 프로토콜 엔진(12)은, 예를 들어 호스트 애플리케이션(예시하지 않음) 또는 통신 제어기로부터 자극을 수신한다. 스위치 제어 유닛(21)은 클러스터 커플러(10)의 프로토콜 엔진(12)의 스타트에 의해 트리거되며, 프로토콜 엔진(12)에 의해 생성된 시동 및 동기화 데이터와 클러스터 A, B, X 내의 노드(11)의 응답이 모든 클러스터에 배분되도록 상호 접속 스케줄을 구성한다.
클러스터 A, B, X 내의 선택된 노드(11) 세트는 클러스터 커플러(10)의 프로토콜 엔진(12)의 시작에 응답하도록 구성된다. 개시 상태에 참여하는 각각의 노드(11)는 그것이 그것의 응답을 위해 사전 할당된 타임 슬롯에서 클러스터 커플러(11)의 프로토콜 엔진(12)의 시작에 반응하도록 구성되어야 한다. 상이한 노드(11)에 의해 제공되는 시동 및 동기화 정보의 할당은 이 데이터를 전달할 때 충돌을 회피하도록 상이한 타임 슬롯에서 발생한다. 스위치 제어 유닛(21)의 상호 접속 스케줄은 각각의 개별 노드(11)의 그러한 사전 할당된 타임 슬롯에 적응되어, 선택된 노드(11)의 응답을 클러스터 커플러(11) 내의 프로토콜 엔진(12) 및 다른 클러스터 B, X에 전달하게 한다. 관련 시동 및 동기화 데이터가 스타트로부터 모든 클러스터 A, B, X에 배분되므로, 다른 모든 노드(11)는 그들의 타이밍을 시동 시작으로 조절할 수 있다. 동기화와 관련되지 않은 임의의 다른 데이터는 시동 중에는 클러스터 A, B, X 사이에 전달되지 않는다. 클러스터 A, B, X의 미조정 시동(an uncoordinated startup)을 방지하기 위해, 클러스터 커플러(10) 이외의 어떠한 노드(11)도 시동 절차에 대한 시작을 선도해서는 안 된다.
도 4b는 2개의 타임 슬롯에 대한 스위치 구성의 실례를 나타낸다. 하나의 타임 슬롯에서, 시동 정보는 클러스터 커플러 내의 프로토콜 엔진으로부터 모든 클러스터 A, B, X에 분산된다. 다른 타임 슬롯에서는, 클러스터 A 내의 노드(11)로부터의 응답이 클러스터 커플러(10) 내의 프로토콜 엔진(12) 및 다른 클러스터 B, X에 전달된다.
다음으로, 클러스터 커플러(10)의 정상 동작이 보다 상세히 설명될 것이다. 정상 동작 동안, 스위치 제어 유닛(21)은 그것의 상호 접속 스케줄에 따라 스위치(20)를 구성하며, 동기화 데이터 이외에 정구 데이터의 통신을 허용한다. 클러스터 A, B, X 내부의 상이한 노드(11)에 의한 일반 데이터 전송의 클러스터 스케줄에서의 타임 슬롯 할당은 주로 매체 액세스에서의 임의의 충돌을 회피시키고 있다. 이것은 공유된 매체에서 TDMA에 대한 기본 가정이다. 또한, 상호 접속 스케줄에서의 타임 슬롯 할당은 하나의 클러스터 A로부터 다른 클러스터 B로 전달된 데이터에서의 충돌을 회피시키고 있다. 이것은 스위치 제어 유닛(21)의 상호 접속 스케줄이 소정 타임 슬롯 사의 데이터를 다수의 클러스터 B, X에 전달한다면 이들 클러스터 B, X 내의 어떠한 다른 노드(11)도 이 타임 슬롯에서 전송하지 않는다는 것을 의미한다.
본 발명의 클러스터 커플러(11)는 클러스터 A, B, X 내에서 발생하는 임의의 고장으로부터 트래픽을 보호하는 데에도 사용될 수 있다. 도 5를 참조하면, 보호가 보다 상세히 설명될 것이다. 스위치(20)만이 상호 접속 스케줄에 따라 데이터를 전달하므로, 그것은 자동으로 고장 전달 보호(a fault propagation protection)를 제공한다. 클러스터 A, B, X 내의 노드(11)가 이 클러스터에 데이터를 전달하도록 할당된 타임 슬롯 외부를 의미하는 잘못된 타임 슬롯에서 매체를 액세스하고자 한다면, 스위치(20)는 각각의 데이터를 차단할 것이다. 클러스터 커플러(11)의 프로토콜 엔진(12)을 보호하기 위해, 스위치 제어 유닛(21)에는 추가로 자체의 타이밍 소스(버스에 대해 점선으로 표시함)가 제공되어, 클러스터 A, B, X로부터 수신된 데이터에 자신을 동기화시킬 수 있다. 그러나, 시동 중에, 프로토콜 엔 진(12)의 타이밍은 그것의 시동 및 동기화 데이터를 올바르게 전달하게 한다.
이전 도면에서, 클러스터 커플러(10)는 각각의 클러스터 A, B, X에 대한 단일 채널에 접속된다. 그러나, 본 발명은 단일 채널 시스템으로 제한되지 않는다. 클러스터 A, B, X당 다수의 채널 ChA, ChB가 지원될 수 있다. 클러스터 커플러(10)가 다수의 채널 ChA, ChB에 접속되고 클러스터 A, B, X의 각 채널 ChA, ChB가 인덱스(예를 들어, 채널 1, 2, ..., x)에 의해 열거되면, 클러스터 커플러(11) 내부의 개별 스위치(20)가 동일한 인덱스를 갖는 채널 ChA, ChB의 각 세트를 서로에게 또한 클러스터 커플러 내부의 프로토콜 엔진(12)에 접속시킨다. 이러한 구현은 클러스터 A-X를 이중 채널 ChA, ChB에 접속시키는 클러스터 커플러(10)의 실례를 도시한 도 6에 도시된다.
또한, 본 발명의 클러스터 커플러(10)는 또한 네트워크의 리던던시를 증가시키는 데 사용될 수 있다. 클러스터 커플러(11)의 단일 고장 지점을 방지하기 위해서는, 다수의 클러스터 커플러(10)가 클러스터 A, X, B를 접속시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 이들 클러스터 커플러(10)는 클러스터 중 하나의 클러스터에서 적어도 하나의 채널 ChA, ChB를 공유하여 서로 동기화시킬 수 있다. 클러스터 커플러(10)는 다수의 채널 ChA, ChB를 공유하여 리던던트 클러스터간 동기화를 제공하는 것이 바람직하다.
2개 이상의 클러스터 커플러(10)가 과도하게 존재한다면, 클러스터 내의 다른 노드(11)는 시동 절차에 필요하지 않다. 이 경우, 심지어, 다른 노드가 시동 절차에 참여하여 시동 절차의 불연속성을 방지하는 것은 바람직하지 않다. 다수의 클러스터 커플러(10)의 각 스위치 제어 유닛(21)은 시동 및 동기화 데이터를 로컬 프로토콜 엔진(12)과 다른 클러스터 커플러 사이에 전달하게 하도록 스위치(20)를 구성한다. 이것은, 예를 들어 모든 클러스터 커플러에 의해 공유된 하나의 클러스터에서 시동 및 동기화 정보를 교환함으로써 구현될 수 있다. 이 경우, 각 스위치 제어 유닛(21)은 모든 클러스터에 그것의 시동 시작을 배분하고 나서 공유된 클러스터 상에서 참여하도록 허용된 다른 노드로부터 공유된 클러스터에 대한 응답을 청취하도록 스위치(20)를 구성한다. 하나보다 많은 클러스터 커플러가 주도권을 쥐고자 한다면, 표준 충돌 해결 프로토콜이 적용되어 어떤 클러스터 커플러가 리드하고 동기화를 위해 수행되어야 하는지를 결정할 수 있다.
정상 동작 시, 2개 이상의 클러스터 커플러의 TDMA 상호 접속 스케줄은 데이터의 전달과는 상이할 것이다. 한 가지 가능성은 클러스터 커플러 중 하나의 클러스터 커플러가 전달할 필요가 있는 모든 데이터를 전달하게 하고 다른 클러스터 커플러는 상시 대기(hot standby) 상태에 있게 하는 것이다. 다른 가능성은 각각의 클러스터 커플러가 수신된 데이터의 일부만을 전달하게 하는 것이다. 이에 의해, 통상적인 노드(11)는 다수의 채널 ChA, ChB 상에서 전송하는 방법 및/또는 동일한 채널에서 다수의 타임 슬롯으로 전송하는 방법에 의해 리던던트 데이터를 전송할 수 있음이 추정된다.
클러스터 X, Y 및 Z를 접속시키는 리던던트 클러스터 커플러의 실례가 도 7 및 도 8에 도시된다. 2개의 리던던트 클러스터 커플러, 즉 클러스터 커플러(1) 및 클러스터 커플러(2)는 클러스터 X, Y 및 Z를 접속시키되, 이들은 각각 2개의 채널 ChA, ChB를 갖는다. 채널 ChA, ChB에서 노드(11)의 접속은 도 7에 도시한 수동 버스 또는 도 8에 예시한 능동 스타(an active star)로 구현된다. 본래, 클러스터 X, Y 및 Z는 상이한 토폴로지를 이용하여 구현될 수 있다. 심지어, 하나의 클러스터 내의 채널 ChA 및 ChB는 동일한 토폴로지를 가질 필요가 없는데, 이는 채널 ChA가 수동 서브 버스로서 구현될 수 있지만, 채널 ChB는 능동 스타를 갖는다. 하이브리드 기술도 가능하다. 본 발명은 기초 프로토콜의 사용 가능한 토폴로지를 제한하지 않는다.
한 가지 옵션은 클러스터 커플러(1)가 클러스터 X의 채널 A와 클러스터 Y의 채널 ChA 사이에서 데이터를 전달하며, 클러스터 X 및 클러스터 Y의 채널 ChB에 대해서도 마찬가지라는 것이다. 커플러(2)는 상시 대기 상태이며, 클러스터 커플러(1)와 동일하게 구성된다.
제 2 옵션은 클러스터 커플러(1)가 클러스터 X의 채널 ChA와 클러스터 Y의 채널 ChA 사이에서 데이터의 일부를 전달하고, 클러스터 커플러(2)가 클러스터 X의 채널 ChA와 클러스터 Y의 채널 ChA 사이에서 데이터의 다른 부분을 전달하며, 클러스터 X 및 Y의 채널 ChB에 대해서도 마찬가지라는 것이다.
제 3 옵션은 클러스터 커플러91)가 클러스터 X의 채널 ChA와 클러스터 Y의 채널 ChA 사이에서 데이터를 전달하고, 클러스터 커플러(2)가 클러스터 X의 채널 ChB와 클러스터 Y의 채널 ChB 사이에서 데이터를 전달한다는 것이다.
제 3 옵션은 네트워크 토폴로지의 최적화 및 비용 감소를 허용한다. 클러스터 커플러(1)는 클러스터 X 및 클러스터 Y의 채널 ChB에 접속될 필요가 없다. 또 한, 클러스터 커플러(2)는 클러스터 X 및 클러스터 Y의 채널 ChA에 접속될 필요가 없다. 그러나, 양 클러스터 커플러(1, 2)가 서로 동기화되어야 하기 때문에, 그들은 공통 채널을 가져야 한다. 도 9 및 도 10은 도 7 및 도 8에 도시한 네트워크의 최적화를 각각 도시한 것으로, 이 때 양 클러스터 커플러(1, 2)는 클러스터 X를 통해 서로 동기화된다. 각 클러스터 커플러(1, 2) 내의 프로토콜 엔진(12)이 동기화를 위해 클러스터 X에 직접 접속되기 때문에, 클러스터 커플러 내의 단일 교차 매트릭스 스위치(20)는 충분할 것이다. 클러스터 커플러(1)의 프로토콜 엔진(12)은 채널 ChB에 직접 접속될 수 있는데, 이는 채널 A를 서비스하는 단일 스위치(20)가 충분함을 의미하며, 클러스터 커플러(2)의 프로토콜 엔진(12)이 채널 ChA에 직접 접속될 수 있는데, 이는 채널 B를 서비스하는 단일 스위치(20)가 충분함을 의미한다.
클러스터 커플러는 또한 개별 노드(11)를 직접 접속시키는 데 사용될 수 있다. 이에 의해, 그것은 클러스터 내의 통상적인 스타 커플러를 남아돌게 할 수 있다. 도 11은 도 10에 비해 통상적인 스타 커플러를 사용하지 않지만 여전히 모든 노드(11)에 포인트-투-포인트 접속(point-to-point connection)을 제공하는 최적화된 네트워크 토폴로지를 도시한다. 도 11의 클러스터 커플러는 클러스터간 통신 및 클러스터내 통신 모두에 사용된다. 그러나, 양 클러스터 커플러(1, 2)가 서로 동기화해야 하기 때문에, 그들은 채널을 고유해야 하며, 그에 따라 2개의 리던던트 채널이 클러스터 커플러를 접속시킨다.
접속된 클러스터에 대한 단 하나의 프로토콜 엔진으로부터 수신된 상호 접속 스케줄 및 동기화 정보에 기초하여 제어되는 스위치를 갖는 클러스터 커플러를 제공함으로써, 데이터를 저장하는 어떠한 버퍼도 필요 없이, 접속된 클러스터 사이 및 클러스터 커플러의 프로토콜 엔진 사이에서 데이터를 타임 슬롯 단위로 전달할 수 있다. 또한, 클러스터들 사이의 고장 방지가 증가하고, 클러스터의 동기화는 데이터를 전달하는 동안에 어떠한 지연 없이, 지능 스위치의 사용에 의해 매우 용이하게 구현될 수 있다.

Claims (13)

  1. 타임 슬롯을 이용하여 타임 트리거 기반 프로토콜에서 동작하는 클러스터 커플로서,
    상기 클러스터 커플러(10)는 적어도 2개의 클러스터(A, B, X)에 연결되고,
    하나의 클러스터는 적어도 하나의 노드(11)를 포함하며,
    동일한 프로토콜이 상기 클러스터 내에서 사용되고,
    상기 클러스터 커플러(10)는 프로토콜 엔진(12), 스위치(20) 및 스위치 제어 유닛(21)을 포함하되,
    상기 스위치 제어 유닛(21)은 사전 결정된 타임 슬롯에서 상기 스위치(20)의 어떤 입력포트가 상기 스위치(20)의 어떤 출력포트에 접속되는지를 나타내는 상호 접속 스케줄(an interconnection schedule)을 포함하는
    클러스터 커플러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로토콜 엔진(12)은 상기 스위치(20)의 상기 상호 접속 스케줄에 따라 상기 접속된 클러스터(A, B, X)와 통신하는
    클러스터 커플러.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프로토콜 엔진(12)은 상기 스위치 제어 유닛(21)에서 통합되는
    클러스터 커플러.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로토콜 엔진(12)은 상기 스위치(20)를 제어하는 상기 스위치 제어 유닛(21)에 시동 정보(startup information)를 제공하여 상기 클러스터(A, B, X)의 상기 노드(11)의 응답 및 상기 프로토콜 엔진(12)에 의해 생성된 시동/동기화 데이터가 모든 클러스터(A, B, X)에 분산되게 함으로써 상기 접속된 클러스터(A, B, X)의 동기화된 시동을 개시하는
    클러스터 커플러.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로토콜 엔진(12)은 상기 스위치(20)를 제어하는 상기 스위치 제어 유닛(21)의 동기화 정보를 제공하여 상기 클러스터(A, B, X)의 상기 노드(11) 및 상기 프로토콜 엔진(12)에 의해 생성된 동기화 데이터가 모든 클러스터(A, B, X)에 분산되게 함으로써 시동 후에 접속된 클러스터(A, B, X)의 동기화를 유지시키는
    클러스터 커플러.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치(20)는 클러스터(A, B, X)와 상기 프로토콜 엔진(12) 사이에서 데이터를 전달하고, 상기 클러스터(A, B, X) 사이에서 데이터를 전달하는
    클러스터 커플러.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치(20)는 매트릭스 형태의 다수의 입력포트 및 출력포트를 포함하며,
    구성 레지스터(a configuration register)(31)는 각각의 출력포트에 할당되어 상기 출력포트가 접속된 입력포트를 판정하는
    클러스터 커플러.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로토콜 엔진(12)은 동기화 데이터가 어떤 타임 슬롯에서 상기 클러스터(A-X)에 전송될 것인지 또한 상기 스위치(20)의 상기 입력포트 및 출력포트가 모 든 클러스터(A-X)에 상기 동기화 데이터를 동시에 분산시키도록 접속되어야 할 시기를 상기 스위치 제어 유닛(21)에게 나타내는 동기화 정보를 상기 프로토콜 엔진(12)이 어떤 타임 슬롯에서 상기 스위치 제어 유닛(21)으로 출력하고 있는지를 정의하는 프로토콜 엔진 스케줄을 포함하는
    클러스터 커플러.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치 제어 유닛(21)은 그것의 상호 접속 스케줄에 따라 상기 스위치의 상기 입력포트 및 출력포트를 접속시킴으로써 상기 클러스터 커플러(10)에 접속된 상기 접속된 클러스터, 상기 프로토콜 엔진 및 단일 노드(11)를 보호하는
    클러스터 커플러.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    클러스터가 다수의 채널을 포함할 때, 상기 클러스터 커플러(10)는 다수의 스위치(20)를 포함하고,
    하나의 스위치(20)는 하나의 채널에 각각 접속되는
    클러스터 커플러.
  11. 다수의 클러스터를 갖는 네트워크로서,
    각각의 클러스터(A-X)는 다수의 노드(11)를 포함하고,
    상기 클러스터(A-X)는 동일한 타임 트리거 기반 프로토콜에서 동작하며, 청구항 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 따른 클러스터 커플러(10)를 통해 접속되는
    네트워크.
  12. 제 11 항에 있어서,
    다수의 클러스터 커플러가 제공되고,
    상기 클러스터 커플러(10 각각은 상기 네트워크의 각 클러스터에 접속될 수 있는
    네트워크.
  13. 타임 슬롯 단위로 타임 트리거 기반 프로토콜을 이용하여 상이한 클러스터들 사이의 네트워크에서 통신하는 방법으로서,
    상기 네트워크는,
    적어도 2개의 클러스터(A, B, X)에 접속된 클러스터 커플러(10)를 포함하고,
    상기 클러스터 커플러는 스위치(20)를 포함하되,
    상기 방법은,
    시동 시 및 상기 클러스터 커플러(10) 내의 프로토콜 엔진(12)에 의한 동작 동안, 접속된 클러스터들 사이에 동기화를 제공하는 단계와,
    글로벌 타임 슬롯 단위로 상기 스위치(20)를 구성하기 위한 동기화 정보를 상기 스위치 제어 유닛(21)에 제공하되, 상기 스위치 제어 유닛(21)은 각 타임 슬롯마다 상기 스위치(20)에서 입력포트를 출력포트에 접속시키는 스위치 상호 접속 구성을 포함하는 스위치 상호 접속 스케줄을 활용하는
    네트워크 통신 방법.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007010187A1 (de) * 2007-03-02 2008-09-04 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Anschluss eines externen Gerätes an einen seriellen FlexRay-Datenbus
DE102008004854B4 (de) * 2008-01-17 2015-06-18 Audi Ag Verfahren zum Übermitteln von Botschaften in einem Bussystem, Busgerät und Bussystem
DE102010005990B4 (de) * 2009-05-18 2017-10-26 Volkswagen Ag Verfahren zur Datenübertragung in zeitgesteuerten Kommunikationssystemen und zeitgesteuertes Kommunikationssystem
DE102009030204A1 (de) * 2009-06-24 2010-12-30 Audi Ag Sternkoppler für ein Bussystem, Bussystem mit einem solchen Sternkoppler sowie Verfahren zum Austauschen von Signalen in einem Bussystem
DE102010005989B4 (de) * 2010-01-28 2024-03-21 Volkswagen Ag Verfahren zur Datenübertragung in zeitgesteuerten Kommunikationssystemen und zeitgesteuertes Kommunikationssystem
DE102010005988B4 (de) * 2010-01-28 2017-10-26 Volkswagen Ag Verfahren zur Datenübertragung in zeitgesteuerten Kommunikationssystemen und zeitgesteuertes Kommunikationssystem
US8743705B2 (en) * 2010-08-10 2014-06-03 Digi International Inc. Wireless mesh network node test array
WO2012130246A1 (en) * 2011-03-30 2012-10-04 Vestas Wind Systems A/S Distributed fault-tolerant control and protection system
US9769075B2 (en) 2015-04-01 2017-09-19 Honeywell International Inc. Interference cognizant network scheduling
US9762501B2 (en) 2015-04-01 2017-09-12 Honeywell International Inc. Systematic hybrid network scheduling for multiple traffic classes with host timing and phase constraints
US9769082B2 (en) 2015-04-01 2017-09-19 Honeywell International Inc. System and method for network bandwidth, buffers and timing management using hybrid scheduling of traffic with different priorities and guarantees
CN104820649A (zh) * 2015-04-17 2015-08-05 苏州中晟宏芯信息科技有限公司 一种高速串行异构链路的动态管理方法
CN106302062B (zh) * 2016-08-10 2019-05-17 北京空间飞行器总体设计部 一种基于时间触发总线的通信时隙排布方法
CN109982339B (zh) * 2017-12-28 2022-02-25 中国电信股份有限公司 室内分布系统
WO2020021714A1 (ja) * 2018-07-27 2020-01-30 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ 不正防止方法およびセキュアスターカプラ
DE102018129601B4 (de) * 2018-11-23 2020-06-04 Schuler Pressen Gmbh Bearbeitungssystem mit mehreren über ein Kommunikationssystem kommunizierenden Systemeinheiten
US11133957B2 (en) 2019-05-29 2021-09-28 Trane International Inc. HVAC controller area network hybrid network topology

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4868783A (en) * 1987-06-15 1989-09-19 International Business Machines Corporation Dynamic port reconfiguration
US5073982A (en) * 1989-09-01 1991-12-17 General Electric Company Apparatus for connecting multiple passive stars in a fiber optic network
US5161156A (en) * 1990-02-02 1992-11-03 International Business Machines Corporation Multiprocessing packet switching connection system having provision for error correction and recovery
EP1052813A1 (en) 1995-07-07 2000-11-15 Nortel Networks Limited Telecommunications apparatus and method
US6034960A (en) * 1997-12-04 2000-03-07 Nortel Networks Corporation ATM service scheduler using reverse-binary scattering and time-space mapping
DE10080127D2 (de) 1999-01-20 2001-04-12 Fts Computertechnik Gmbh Optimierung der Nutzdatenrate in einem verteilten zeitgesteuerten Multicluster-Echtzeitsystem
US6778536B1 (en) * 1999-11-09 2004-08-17 Synchrodyne Networks, Inc. Combined wavelength division multiplexing, time division multiplexing, and asynchronous packet switching with common time reference
US6665495B1 (en) * 2000-10-27 2003-12-16 Yotta Networks, Inc. Non-blocking, scalable optical router architecture and method for routing optical traffic
DE10117788A1 (de) * 2001-04-10 2002-10-17 Philips Corp Intellectual Pty Paketvermittlungsvorrichtung mehrstufiger Netzwerke mit einer verteilten Vermittlung und pufferloser Koppelmatrix
US20040019777A1 (en) * 2002-06-14 2004-01-29 Wygant Laurance F. Sharing data using a configuration register
DE502004004291D1 (de) * 2003-02-27 2007-08-23 Smsc Europe Gmbh Synchrone multi-cluster netzwerkarchitektur
GB2404121A (en) 2003-07-18 2005-01-19 Motorola Inc Inter-network synchronisation
US20050122508A1 (en) * 2003-10-31 2005-06-09 Sachio Uto Method and apparatus for reviewing defects
WO2005053240A2 (en) * 2003-11-19 2005-06-09 Honeywell International Inc. Relaying data in unsynchronous mode of braided ring networks
WO2005122508A1 (en) 2004-06-10 2005-12-22 University Of Limerick A network gateway
WO2006115673A1 (en) * 2005-04-22 2006-11-02 Olympus Communication Technology Of America, Inc. Defragmentation of communication channel allocations
US7733841B2 (en) * 2005-05-10 2010-06-08 Continental Automotive Systems, Inc. Vehicle network with time slotted access and method
JP4376862B2 (ja) * 2005-12-20 2009-12-02 富士通テン株式会社 通信メッセージ変換装置及び通信メッセージ変換方法
WO2008029322A2 (en) * 2006-09-06 2008-03-13 Nxp B.V. Cluster coupler unit and method for synchronizing a plurality of clusters in a time-triggered network
WO2008029317A2 (en) * 2006-09-06 2008-03-13 Nxp B.V. Cluster coupler in a time triggered network

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Publication number Publication date
US9137042B2 (en) 2015-09-15
WO2008029318A2 (en) 2008-03-13
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US20100034210A1 (en) 2010-02-11
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