KR20130033059A - 동적 레인 운용을 위한 다중 레인 기반 이더넷 장치 및 이더넷 장치의 운용 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 다수의 레인을 갖는 이더넷 장치는, 데이터 전송순서와 물리적 전송레인의 대응관계를 식별하는 전송레인 식별부; 운용 가능한 레인 수 정보에 따라 물리적 전송레인을 조절하는 전송레인 조절부; 및 상기 식별된 대응관계를 이용하여 상기 물리적 전송레인의 조절에 따른 비활성 레인에 대응하는 데이터 위치에 아이들(idle) 블록을 삽입하는 전송률 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

동적 레인 운용을 위한 다중 레인 기반 이더넷 장치 및 이더넷 장치의 운용 방법{Multi-lane based ethernet apparatus and lane operating method for dynamic lane operation}

본 발명은 다중 레인 기반의 이더넷에서 레인을 동적으로 운용하기 위한 이더넷 장치 및 이더넷 장치의 레인 운용 방법에 관한 것이다.

최근 서버 및 데이터 증가량이 증가함에 따라 전력소비도 급격하게 증가하고 있다. 이로 인하여 에너지 절감 및 저전력을 구현할 수 있는 기술에 대한 관심이 높아지고 있으며 다양한 분야에서 연구개발 및 표준화가 진행되고 있다. 이더넷(Ethernet)의 경우 2010년 IEEE 802.3az에서 copper 기반 10G 이더넷에 대한 EEE(Energy Efficient Ethernet) 기술 표준이 완료되었으며, 현재 802.3az 표준이 반영된 에너지 절감형 이더넷 스위치 상용 제품들을 출시되고 있다.

이에 비하여, 40G/100G 고속 이더넷은 IEEE 802.3ba에서 표준이 완료되긴 하였으나, 에너지 절감기술은 이에 포함되지 않고 있다. 망이 고속화될수록 통신장치의 전력 소모량이 급격히 증가하는 것을 감안할 때, 고속 이더넷을 위한 에너지 절감기술이 필수적으로 요구된다. IEEE 802.3ba에서는 40G/100G 고속 이더넷을 위하여 다중 레인(multi lane) 구조를 채택하고 있다. 다중 레인 구조는 낮은 전송률을 갖는 다수 개의 레인으로 단일의 고속 전송링크를 구성하는 구조이다.

다중 레인 기반의 이더넷의 경우 트래픽 상황에 따라 레인을 동적으로 운용하여 사용하지 않는 물리적 레인 또는 송수신기를 비활성화시킴으로써 전력 절감 효과를 기대할 수 있다.

망 상황에 따라 레인을 동적으로 운용하기 위해서는 송신측과 수신측 간 레인 조절이 필요하며 사용하는 레인으로 트래픽이 전송되도록 전송률 조절 및 트래픽 분배 기능이 제공될 필요가 있다. 또한 사용하는 레인 수의 변화에 따라 데이터 손실 없이 송수신이 가능하도록 물리 계층의 지원이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 다중 레인 기반의 이더넷에서 레인을 동적으로 운용하면서 데이터를 효율적으로 송수신하기 위한 이더넷 장치 및 이더넷 장치의 레인 운용 방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 양상에 따른 다수의 레인을 갖는 이더넷 장치는, 데이터 전송순서와 물리적 전송레인의 대응관계를 식별하는 전송레인 식별부; 운용 가능한 레인 수 정보에 따라 물리적 전송레인을 조절하는 전송레인 조절부; 및 상기 식별된 대응관계를 이용하여 상기 물리적 전송레인의 조절에 따른 비활성 레인에 대응하는 데이터 위치에 아이들(idle) 블록을 삽입하는 전송률 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전송레인 식별부, 상기 전송레인 조절부 및 상기 아이들 블록 삽입부는 정합 부계층(RS) 내에 형성될 수 있다.

상기 이더넷 장치는, 상기 아이들 블록이 포함된 데이터를 코딩하여 데이터 블록을 생성하는 코딩부; 상기 생성된 데이터 블록을 다수의 레인에 분배하는 블록 분배부; 및 상기 데이터 블록이 분배된 다수의 레인을 정렬하는 레인 정렬부를 더 포함할 수 있다.

상기 코딩부, 상기 블록 분배부, 상기 레인 정렬부는 물리 코딩 부계층(PCS) 내에 형성될 수 있다.

상기 이더넷 장치는, 상기 물리적 전송레인의 조절에 따른 비활성 레인에 대응하는 소자 및 포트를 오프시키는 소자 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 양상에 따른 다수의 레인을 갖는 이더넷 장치는, 물리적 전송레인 중 비활성 레인을 인식하는 비활성 레인 인식부; 및 다수의 레인을 정렬하되 비활성화된 레인에 아이들 블록을 삽입하여 정렬하는 레인 정렬부; 및 상기 정렬된 레인을 통한 데이터 블록과 아이들 블록을 디코딩하는 디코딩부를 포함할 수 있다.

상기 비활성 레인 인식부, 상기 레인 정렬부, 상기 디코딩부는 물리 코딩 부계층(PCS) 내에 형성될 수 있다.

상기 이더넷 장치는, 상기 디코딩부로부터 수신되는 데이터에 포함된 아이들 블록을 삭제하는 전송률 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 이더넷 장치는, 변경된 레인정보를 획득하여 수신레인의 수를 변경하는 수신레인 조절부를 더 포함할 수 있다.

상기 전송률 제어부, 상기 수신레인 조절부는 정합 부계층(RS) 내에 형성될 수 있다.

상기 이더넷 장치는, 상기 비활성 레인에 대응하는 소자 및 포트를 오프시키는 소자 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 양상에 따른 다수의 레인을 갖는 이더넷 장치의 레인 운용 방법은, 데이터 전송순서와 물리적 전송레인의 대응관계를 식별하는 단계; 운용 가능한 레인 수 정보에 따라 물리적 전송레인을 조절하는 단계; 및 상기 식별된 대응관계를 이용하여 상기 물리적 전송레인의 조절에 따른 비활성 레인에 대응하는 데이터 위치에 아이들(idle) 블록을 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 이더넷 장치의 레인 운용 방법은, 상기 아이들 블록이 포함된 데이터를 코딩하여 데이터 블록을 생성하는 단계; 상기 생성된 데이터 블록을 다수의 레인에 분배하는 단계; 및 상기 데이터 블록이 분배된 다수의 레인을 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 양상에 따른 다수의 레인을 갖는 이더넷 장치의 레인 운용 방법은, 물리적 전송레인 중 비활성 레인을 인식하는 단계; 및 다수의 레인을 정렬하되 비활성화된 레인에 아이들 블록을 삽입하여 정렬하는 단계; 및 상기 정렬된 레인을 통한 데이터 블록과 아이들 블록을 디코딩하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 이더넷 장치의 레인 운용 방법은, 상기 디코딩된 데이터에 포함된 아이들 블록을 삭제하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 이더넷 장치의 레인 운용 방법은, 변경된 레인정보를 획득하여 수신레인의 수를 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기된 본 발명에 의하면 다중 레인 기반의 이더넷에서 레인을 동적으로 운용하면서 데이터를 효율적으로 송수신하고, 데이터 손실 없이 전송률을 효과적으로 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 레인 기반 이더넷 장치의 계층구조를 도시한 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신측 이더넷 장치의 RS 계층(10)의 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측 이더넷 장치의 RS 계층(80)의 구성을 나타낸다.
도 4는 전송률 제어부(13)의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신측 이더넷 장치의 PCS 계층(20)의 구성을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측 이더넷 장치의 PMA 계층(60)의 구성을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측 이더넷 장치의 PCS 계층(70)의 구성을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신측 이더넷 장치의 PMD 계층(40, 50)의 구성을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신측 이더넷 장치의 레인 운용 방법의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측 이더넷 장치의 레인 운용 방법의 흐름도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 레인 기반 이더넷 장치의 계층구조를 도시한 구조도이다.

도 1을 참조하면, 이더넷 장치의 계층구조는 RS 계층(Reconciliation Sublayer, 정합 부계층)(10, 80), PCS 계층(Physical Coding Sublayer, 물리 코딩 부계층)(20, 70), PMA 계층(Physical Medium Attachment Sublayer, 물리매체 접속 부계층)(30, 60) 및 PMD 계층(Physical Medium Dependent Sublayer, 물리매체 종속 부계층)(40, 50)을 포함한다.

RS 계층(10, 80)의 상위에는 MAC 계층이 존재할 수 있다. RS 계층(10, 80)은 MAC 계층이 물리계층의 종류에 관계없이 통신을 수행할 수 있도록 신호를 변환한다. 예를 들면, RS 계층(10, 80)은 수신된 데이터를 MAC 계층이 인식할 수 있도록 PLS primitive로 변환하거나, MAC 계층에서 내려온 데이터를 링크의 종류에 따라 전송 가능한 형태로 변환한다. PCS 계층(20, 70)은 데이터 전송을 위한 코드 블록을 생성하거나 수신된 코드 블록을 디코딩한다. 예를 들면, PCS 계층(20, 70)은 64B/66B 블록 코딩 방식에 따라 코드 블록을 생성하거나 수신된 코드 블록을 디코딩한다. PMA 계층(30, 60)은 PCS 계층(20)으로부터 수신된 코드 블록을 물리매체로 전달하거나 링크로부터 수신된 데이터를 PCS 계층(70)으로 전달한다. PMD 계층(40, 50)은 PMA 계층(30, 60)과 함께 물리매체를 PCS 계층(20, 70)과 연결한다. 이 계층은 다양한 물리매체를 위한 물리계층 시그널링을 정의한다.

본 발명의 이더넷 장치는 데이터 고속전송을 위해 다수의 레인(Lane)을 갖는 다. 도 1을 참조하면, 다중 레인 기반 이더넷 장치는 각 계층에 따라 m개의 PCS 레인, n개의 PMA 레인 및 n개의 옵티컬 레인(optical lane)을 갖는다. 여기서 PCS 레인은 가상레인(virtual lane)이고, PMA 레인은 전기적인 레인(electrical lane)이다. 송신측의 RS 계층(10)에서 전송된 데이터 및 제어 블록들은 PCS 계층(20)에서 다수 개의 PCS 레인으로 분배되어 PMA 계층(30)에게 전달된다. PMA 계층(30)은 m개의 가상 레인을 입력으로 받아 n개의 전기적인 레인으로 출력한다. 이때 m과 n은 동일한 값을 가지거나 다른 값을 가질 수 있다. 일 예로, 40G 이더넷의 경우 m과 n은 4로 동일하나 100G 이더넷에서는 m=20, n=10 또는 n=4로 명시하고 있다.

PMA(30)로부터 출력된 n개의 데이터 블록들은 PMD(40)로 입력되어 송신기(Tx_1, Tx_2, ..., Tx_n)의 전광변환을 거쳐 n개의 옵티컬 레인으로 구성된 광링크를 통해 수신측의 수신기(Rx_1, Rx_2, ..., Rx_n)로 전송된다. 다른 예로서, 전송링크를 위해 광(optic)이 아닌 다른 전송매체를 사용할 수 있으며, 전송매체 내에 병렬로 구현되는 채널을 옵티컬 레인과 동일하게 이해할 수 있다. PCS 가상레인과 PMA 전기적인 레인 및 PMD 옵티컬 레인은 구현 방법에 따라 서로 대응 관계를 가지며, 데이터 블록이 전달되는 레인들 간 경로는 일정하다. 즉, 임의의 PCS 가상레인 x번으로 분배된 데이터 블록은 항상 정해진 PMD 옵티컬 레인 y번을 통해 전달된다. 전송된 데이터 블록은 PMD 계층(50)에서 전기적 신호로 변환되어 PMA 계층(60)으로 입력된다. PMA 계층(60)은 n개의 전기적인 레인을 입력으로 받아 m개의 가상 레인으로 출력한다. PCS 계층(70)은 PMA 계층(60)으로부터 입력되는 신호에 대하여 디스크램블링 및 디코딩을 수행하여 RS 계층(80)으로 전달한다.

본 발명의 실시예에서는 트래픽 및 망 상황에 따라 레인을 동적으로 운용하기 위한 RS 계층(10, 80) 및 PHY 계층의 기능을 제시한다. RS 계층(10, 80)은 상위 계층에서 결정된 운용 가능한 레인 수 정보를 기반으로 데이터가 실제로 전송되는 물리적 레인(전기적인 레인 또는 옵티컬 레인 또는 송수신기)을 조절하고 이에 맞게 전송 데이터의 전송률을 제어하는 기능을 수행한다. RS 계층(10, 80)은 전송할 데이터가 활성화된 레인으로 정확히 전송될 수 있도록 RS 계층(10, 80)에서의 데이터 전송 순서와 데이터가 실제로 전송되는 물리적 레인의 대응 관계를 알고 있어야 한다. 또한 상위 계층의 요구에 따라 전송을 위한 물리적 레인의 수를 동적으로 조절해야 한다. 이를 위하여 송신측의 RS 계층(10)은 수신측의 RS 계층(80)과 메시지 교환을 통하여 물리적 레인의 식별 및 동적 레인 조절을 수행할 수 있다. RS 계층(10, 80) 및 PHY 계층의 모든 부계층(PCS 계층, PMA 계층, PMD 계층)은 저전력 모드를 옵션으로 제공하며, 일부 레인을 사용하는 경우 저전력 모드로 동작하게 된다. RS 계층(10, 80) 및 PHY 계층의 부계층은 비활성화된 옵티컬 레인에 대응되는 전기적 레인, 비활성화된 레인의 송수신 경로상에 존재하는 입출력 포트 및 광소자 등의 소자를 오프시키는 기능을 제공한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신측 이더넷 장치의 RS 계층(10)의 구성을 나타낸다. RS 계층(10)은 전송레인 식별부(11), 전송레인 조절부(12), 아이들 블록 삽입부(13)를 포함한다.

전송레인 조절부(12)는 운용 가능한 레인 수 정보에 따라 실제 물리적 전송레인을 조절하고, 전송률 제어부(13)는 조절된 전송레인을 통해 전송 데이터의 전송률을 제어한다. 이를 위해 전송레인 식별부(11)는 전송 데이터가 활성화된 레인으로 정확히 전송되도록 데이터 전송순서에 대응되는 실제로 전송되는 물리적 경로인 송신기와 옵티컬 레인 경로를 알고 있어야 한다.

일 실시예에 따르면, 데이터 블록이 전달되는 레인들 간 경로가 일정하므로 전송레인 식별부(11)는 다수의 송신기들 중에서 하나의 송신기를 활성화한다. 즉, 하나의 옵티컬 레인만을 활성화하여 데이터 블록을 수신측에 전송하고, 수신측으로부터 레인식별 응답메시지를 확인하여 전송순서에 대응되는 물리적 레인 또는 물리적 경로를 식별한다. 이때 전송레인 식별부(110)는 데이터가 분배되어 전송되는 순서를 나타내는 레인 식별정보를 포함한 레인식별 요청메시지를 가상레인 수 이상으로 생성하여 활성화된 송신기를 통해 수신기에 전송할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전송레인 조절부(12)는 상위계층으로부터 변경된 레인 수 정보를 수신하면 레인 변경을 위한 레인 정보를 포함하는 레인조절 요청메시지를 현재 사용 가능한 물리적 전송레인을 통해 수신측에 전송한다. 그리고 수신측으로부터 레인조절 응답메시지를 수신하면 데이터 전송에 사용할 물리적 전송레인 수를 변경한다. 전송레인 조절부(12)는 레인의 송수신 경로상에 존재하는 입출력 포트 및 광소자 등의 소자를 온 또는 오프시키기 위한 제어 신호를 PHY 계층으로 전송한다.

전송률 제어부(13)는 레인 수가 변경된 물리적 전송레인을 통해 데이터 손실 없이 데이터를 전송한다. 전송률 제어부(13)의 구체적인 동작은 후술하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측 이더넷 장치의 RS 계층(80)의 구성을 나타낸다. RS 계층(80)은 전송레인 식별 응답부(81), 수신레인 조절부(82), 전송률 제어부(83)를 포함한다.

전송레인 식별 응답부(81)는 다수의 수신기를 통해 수신한 레인식별 정보를 추출 또는 가공하여 레인식별 응답메시지를 통해 송신측으로 전송한다. 일 실시예에 따르면, 전송레인 식별 응답부(81)는 데이터가 분배되어 전송되는 순서를 나타내는 레인 식별정보를 포함한 레인식별 요청메시지를 다수의 수신기를 통해 수신한다. 그리고 수신된 레인식별 요청메시지로부터 레인 식별정보를 추출 또는 가공하여, 레인 식별정보가 포함된 레인식별 응답메시지를 송신측에 전송한다.

수신레인 조절부(82)는 변경된 레인 정보를 획득하여 수신레인의 수를 변경한다. 일 실시예에 따르면, 수신레인 조절부(82)는 송신측으로부터 변경된 레인 수 정보를 포함하는 레인조절 요청메시지를 수신하여 데이터 수신에 사용할 레인 수를 변경한다. 그리고, 레인 수 변경이 완료되었음을 알리는 레인조절 응답메시지를 송신측에 전송한다.

전송률 제어부(83)는 레인 수가 변경된 수신레인을 통해 수신되는 데이터의 전송률을 제어하여, 데이터 손실 없이 데이터를 수신한다. 전송률 제어부(83)의 구체적인 동작은 후술하기로 한다.

다시 도 2를 참조하면, 전송률 제어부(13)는 전송레인 식별부(11)에서 식별된 대응관계를 이용하여, 비활성화된 레인에 대응하는 데이터 위치에 아이들(idle) 블록을 삽입하고, 아이들 블록이 삽입된 데이터를 PCS 계층(20)으로 전달한다. 여기서 아이들 블록은 미리 약속된 형식의 비-기능 블록일 수 있다.

도 4는 전송률 제어부(13)의 동작을 설명하기 위한 참고도이다. 예컨대 물리적 전송레인이 4개인 경우 데이터 전송순서와 물리적 전송레인의 대응관계가 도 4 (a)에 도시된 바와 같다고 하자. 즉, 데이터가 전송되는 순서대로 송신기 Tx_1, Tx_2, Tx_3, Tx_4에 해당하는 레인으로 전송되는 경우이다. 이 경우 운용 가능한 레인 수 정보가 3이고 전송레인 조절 결과 송신기 Tx_3에 해당하는 레인이 비활성화된다면, 도 4 (b)와 같이 전송률 제어부(13)는 Tx_3에 대응되는 데이터 위치에 아이들 블록을 삽입한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신측 이더넷 장치의 PCS 계층(20)의 구성을 나타낸다. PCS 계층(20)은 코딩부(21), 블록 분배부(22), 레인 정렬부(23)를 포함한다.

코딩부(21)는 RS 계층(10)으로부터 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 블록 코딩을 수행하여 데이터 블록을 생성한다. 예컨대, 코딩부(21)는 64비트를 66비트의 코드 블록으로 만드는 인코더(encoder) 및 비트열들의 전압 인지 오류를 줄이기 위해 직교성을 갖도록 스크램블링 처리를 하는 스크램블러(scrambler) 등으로 구성될 수 있다. RS 계층(10)으로부터 수신되는 데이터에는 전술한 바와 같은 아이들 블록이 포함되는 바, 아이들 블록 역시 코드 블록으로 만들어지고 스크램블링 처리가 된다.

블록 분배부(22)는 코딩부(21)로부터 데이터 블록을 수신한다. 그리고 수신된 데이터 블록을 각각의 PCS 레인에 분배한다. 예컨대 블록 분배부(22)는 라운드 로빈 방식으로 각 PCS 레인에 데이터 블록을 분배할 수 있다.

레인 정렬부(23)는 데이터 블록이 분배된 다수의 PCS 레인을 정렬하고 데이터 블록을 PMA 계층(30)으로 전달한다. 이를 위해 레인 정렬부(23)는 각 레인에 일정 주기마다 얼라인먼트 마커를 삽입할 수 있다.

전술한 바와 같이, RS 계층(10)의 전송률 제어부(13)가 데이터 전송순서와 물리적 전송레인의 대응관계에 따라 비활성 레인에 대응하는 데이터 위치에 아이들 블록을 삽입하므로, 데이터 블록은 활성화된 레인으로 전달되고 아이들 블록은 비활성화된 레인으로 전달된다. 따라서 데이터 블록은 활성화된 송신기를 통하여 수신측으로 전송되고 아이들 블록은 수신측으로 전달되지 않는다. 따라서 데이터 손실 없이 모든 데이터가 손실 없이 전송된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측 이더넷 장치의 PMA 계층(60)의 구성을 나타낸다. PMA 계층(60)은 비활성 레인 인식부(61), 패턴 삽입부(62)를 포함한다.

비활성 레인 인식부(61)는 레인의 비활성 상태를 인식한다. 일 실시예에 따르면, 비활성 레인 인식부(61)는 PCS 계층(70) 또는 PMD 계층(50)으로부터의 비활성 레인 정보를 수신함으로써 일부 레인의 비활성 상태를 인식할 수 있다. 패턴 삽입부(62)는 비활성화된 레인에 대응되는 PMA 레인에 특정 패턴을 삽입한다. 일 실시예에 따르면, 패턴 삽입부(62)는 얼라인먼트 주기에는 얼라인먼트 마커를 삽입하고 그 외에는 아이들 블록을 나타내는 패턴을 삽입하거나, 얼라인먼트 주기와 관계 없이 비활성 레인 상태를 나타내는 특정 패턴을 삽입할 수 있다. 특정 패턴은 미리 정의될 수 있다. PMA 계층(60)은 수신 데이터와 삽입된 특정 패턴을 비트 역다중화를 수행하여 PCS 레인을 통해 PCS 계층(70)으로 전송한다.

다른 실시예로서, PMD 계층(50)이 비활성화된 레인에 대응되는 PMA 레인에 비활성 레인 상태를 나타내는 특정 패턴을 삽입할 수도 있다. 이 경우에는 PMA 계층(60)은 패턴을 삽입하지 않고 수신 데이터를 역다중화하여 PCS 레인을 통해 PCS 계층(70)으로 전송할 수 있다. 비활성화된 레인에 해당하는 입출력 포트와 광소자가 오프되어 신호가 입력되지 않는 경우 역시 패턴이 삽입되지 않고 수신 데이터가 역다중화될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측 이더넷 장치의 PCS 계층(70)의 구성을 나타낸다. PCS 계층(70)은 비활성 레인 인식부(71), 레인 정렬부(72), 디코딩부(73)를 포함한다. PCS 계층(70)은 일부 레인을 사용하는 저전력 모드에서 수신레인의 수와 조절된 전송률을 고려하여 얼라인먼트, 디스크램블링 및 디코딩 등의 기능을 제공해야 한다.

비활성 레인 인식부(71)는 레인의 비활성 상태를 인식한다. 비활성 레인 인식부(71)는 RS 계층(80)으로부터 수신한 비활성 레인 정보를 통해 비활성화된 레인을 인식하거나, 전술한 바와 같이 PMA 계층(60)으로부터 수신한 특정 패턴을 통해 비활성화된 레인을 인식할 수 있다.

레인 정렬부(72)는 PMA 계층(60)으로부터 다수의 레인을 통해 데이터 블록을 수신한다. 그리고 레인 정렬부(72)는 각각의 레인을 정렬한다. 이때 레인 정렬부(72)는 활성화된 레인에 대응되는 PCS 레인에 대해서는 얼라인먼트 마커를 이용하여 정렬한 다음, 얼라인먼트 마커를 제거한다. 실시예에 따라, PMA 계층(60)이 비활성화된 레인에 대응하는 PMA 레인에 얼라인먼트 마커를 삽입한 경우, 레인 정렬부(72)는 비활성화된 레인에 대응하는 PCS 레인에 아이들 블록을 삽입하고 얼라인먼트 마커를 이용하여 레인을 정렬한 다음, 얼라인먼트 마커를 제거한다. 실시예에 따라, PMA 계층(60)이 얼라인먼트 주기와 관계 없이 PMA 레인에 비활성 레인 상태를 나타내는 특정 패턴을 삽입한 경우, 레인 정렬부(72)는 비활성화된 레인에 대응하는 PCS 레인에 아이들 블록을 삽입하고 레인을 정렬한다.

디코딩부(73)는 정렬된 레인을 통한 데이터 블록을 디스크램블링하고 디코딩한다. 다만 디코딩부(73)는 디스크램블링 시에 레인 정렬부(72)에서 삽입된 아이들 블록에 대하여는 디스크림블링을 수행하지 않을 수 있다. 디코딩된 데이터는 MII(Media Independent Interface)를 통하여 RS 계층(80)으로 전송된다.

다시 도 3을 참조하면, 전송률 제어부(83)는 PCS 계층(70)으로부터 디코딩된 데이터를 수신한다. PCS 계층(70)으로부터 수신된 데이터에는 디코딩된 아이들 블록이 포함되어 있다. 전송률 제어부(83)는 아이들 블록 이외의 데이터는 큐에 저장하고 아이들 블록은 삭제한다. 이와 같이 PCS 계층(70)으로부터 아이들 블록이 삽입된 데이터를 수신하고 아이들 블록을 제거함으로써 수신되는 데이터의 전송률이 제어된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신측 이더넷 장치의 PMD 계층(40, 50)의 구성을 나타낸다. PMD 계층(40, 50)은 데이터 송수신부(42)와 소자 제어부(42)를 포함한다. PMD 계층(40, 50)은 전기적 레인과 옵티컬 레인을 포함하는 각 물리적 레인에 대응하는 소자 및 포트를 개별적으로 온시키거나 오프시키는 기능을 제공한다.

데이터 송수신부(41)는 도 1의 송신기(Tx_1, Tx_2, ..., Tx_n) 또는 수신기(Rx_1, Rx_2, ..., Rx_n)에 해당한다. 소자 제어부(42)는 각 레인에 대응하는 포트, 송수신기, 광소자 등의 소자를 온 시키거나 오프 시키는 기능을 한다.

PMD 계층(40, 50)은 초기에 전체 레인 또는 설정된 수의 레인을 통하여 데이터 송수신을 수행한다. PMD 계층(40, 50)이 상위 계층의 신호 또는 명령에 의하여 저전력 모드로 전환하면, 활성화된 일부 레인을 통하여 데이터 송수신을 수행한다. 이를 위하여 소자 제어부(42)는 활성화 레인에 대응하는 포트, 송수신기, 광소자 등의 소자를 온 시키고 비활성화 레인에 대응하는 포트, 송수신기, 광소자 등의 소자를 오프 시킨다.

또한, PMD 계층(40, 50)은 저전력 모드 상에서 일부 레인을 통하여 데이터 송수신이 이루어질 때 이를 레인 또는 링크의 장애로 판단하지 않도록 하기 위해서, 저전력 모드 상에서의 별도의 장애 감지 기능을 제공할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신측 이더넷 장치의 레인 운용 방법의 흐름도이다. 본 실시예에 따른 레인 운용 방법은 상술한 송신측 이더넷 장치에서 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서 이하 생략된 내용이라 하더라도 송신측 이더넷 장치에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 레인 운용 방법에도 적용된다.

910단계에서 RS 계층(10)은 송신기를 활성화시켜 활성화된 송신기를 통해 전송되는 데이터를 확인하여 데이터 전송순서에 따른 물리적 전송레인의 대응관계를 식별한다.

920단계에서 RS 계층(10)은 상위 계층으로부터 운용 가능한 레인 수 정보를 수신하면 레인 수 정보에 따라 물리적 전송레인을 조절한다.

930단계에서 RS 계층(10)은, 전송률 조절을 위하여, 물리적 전송레인의 조절에 따른 비활성 레인에 대응하는 데이터 위치에 아이들 블록을 삽입한다. 그리고 RS 계층(10)은 아이들 블록이 포함된 데이터를 PCS 계층(20)으로 전송한다.

940단계에서 PCS 계층(10)은 RS 계층(20)으로부터 수신한, 아이들 블록이 포함된 데이터를 블록 코딩을 수행하여 데이터 블록을 생성한다.

950단계에서 PCS 계층(10)은 생성된 데이터 블록을 각각의 PCS 레인에 분배한다.

960단계에서 PCS 계층(10)은 데이트 블록이 분배된 다수의 PCS 레인을 정렬한다.

970단계에서 PCS 계층(10)은 다수의 PCS 레인을 통하여 데이터 블록을 PMA 계층(30)으로 전송한다.

980단계에서 PMA 계층(30)은 PCS 계층(10)으로부터 수신한 데이터 블록을 비트 다중화를 수행하여 다수의 PMA 레인을 통하여 PMD 계층(40)으로 전송한다. 상기 930단계에서의 RS 계층(10)의 아이들 블록 삽입으로 인해, 일부 비활성화된 레인에 대하여는 아이들 블록이 할당되므로, 실제 데이터는 손실 없이 PMD 계층(40)으로 전송된다.

990단계에서 PMD 계층(40)은 PMA 계층(30)으로부터 수신한 데이터 블록을 다수의 송신기로 옵티컬 레인을 통해 수신측으로 전송하나. 상기 930단계에서의 RS 계층(10)의 아이들 블록 삽입으로 인해, 역시 일부 비활성화된 송신기 또는 레인에 대하여는 아이들 블록이 할당되므로, 실제 데이터는 손실 없이 수신측으로 전송된다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측 이더넷 장치의 레인 운용 방법의 흐름도이다. 본 실시예에 따른 레인 운용 방법은 상술한 수신측 이더넷 장치에서 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서 이하 생략된 내용이라 하더라도 수신측 이더넷 장치에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 레인 운용 방법에도 적용된다.

1010단계에서 RS 계층(80)은 다수의 수신기를 통해 수신한 레인식별 정보를 추출 또는 가공하여 레인식별 응답메시지를 통해 송신측으로 전송한다.

1020단계에서 RS 계층(80)은 변경된 레인정보에 따라 수신레인의 수를 변경한다.

1030단계에서 PMD 계층(50)은 변경된 수신레인을 통하여 데이트 블록을 수신한다. 이 과정에서, 활성화된 옵티컬 레인 또는 수신기를 통하여 데이터 블록이 수신되고, 비활성화된 옵티컬 레인 또는 수신기를 통하여는 데이터 블록이 수신되지 않는다.

1040단계에서, PMD 계층(50)은 수신된 데이터 블록을 광전 변환하여 PMA 계층(60)으로 전송한다.

1050단계에서, PMA 계층(60)은 PMD 계층(50)으로부터 수신한 데이터 블록을 비트 역다중화하여 PCS 계층(70)으로 전송한다. 이 과정에서, 실시예에 따라, PMA 계층(60)은 레인의 비활성 상태를 인식하여 비활성화된 레인에 대응되는 PMA 레인에 특정 패턴을 삽입하고, 수신한 데이터 블록과 특정 패턴을 비트 역다중화하를 수행하여 PCS 레인을 통해 PCS 계층(70)으로 전송한다.

1060단계에서, PCS 계층(70)은 레인의 비활성 상태를 인식한다.

1070단계에서, PCS 계층(70)은 다수의 레인을 통해 데이터 블록을 수신하고 각각의 레인을 정렬한다. 이 과정에서 PCS 계층(70)은 비활성화된 레인에 대해서는 아이들 블록을 삽입하여 정렬한다.

1080단계에서, PCS 계층(70)은 정렬된 레인을 통한 데이터 블록을 디코딩한다. 이 과정에서 아이들 블록 역시 디코딩된다. 그리고 PCS 계층(70)은 디코딩된 데이터 블록과 아이들 블록을 RS 계층(80)으로 전송한다.

1090단계에서, RS 계층(80)은 PCS 계층(70)으로부터 수신한 디코딩된 데이터에서 아이들 블록 이외의 데이터는 큐에 저장하고 아이들 블록은 삭제한다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

1. 다수의 레인을 갖는 이더넷 장치에 있어서,
   데이터 전송순서와 물리적 전송레인의 대응관계를 식별하는 전송레인 식별부;
   운용 가능한 레인 수 정보에 따라 물리적 전송레인을 조절하는 전송레인 조절부; 및
   상기 식별된 대응관계를 이용하여 상기 물리적 전송레인의 조절에 따른 비활성 레인에 대응하는 데이터 위치에 아이들(idle) 블록을 삽입하는 전송률 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전송레인 식별부, 상기 전송레인 조절부 및 상기 아이들 블록 삽입부는 정합 부계층(RS) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 아이들 블록이 포함된 데이터를 코딩하여 데이터 블록을 생성하는 코딩부;
   상기 생성된 데이터 블록을 다수의 레인에 분배하는 블록 분배부; 및
   상기 데이터 블록이 분배된 다수의 레인을 정렬하는 레인 정렬부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 코딩부, 상기 블록 분배부, 상기 레인 정렬부는 물리 코딩 부계층(PCS) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 물리적 전송레인의 조절에 따른 비활성 레인에 대응하는 소자 및 포트를 오프시키는 소자 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치.
6. 다수의 레인을 갖는 이더넷 장치에 있어서,
   물리적 전송레인 중 비활성 레인을 인식하는 비활성 레인 인식부; 및
   다수의 레인을 정렬하되 비활성화된 레인에 아이들 블록을 삽입하여 정렬하는 레인 정렬부; 및
   상기 정렬된 레인을 통한 데이터 블록과 아이들 블록을 디코딩하는 디코딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 비활성 레인 인식부, 상기 레인 정렬부, 상기 디코딩부는 물리 코딩 부계층(PCS) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 디코딩부로부터 수신되는 데이터에 포함된 아이들 블록을 삭제하는 전송률 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치.
9. 제8항에 있어서,
   변경된 레인정보를 획득하여 수신레인의 수를 변경하는 수신레인 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 전송률 제어부, 상기 수신레인 조절부는 정합 부계층(RS) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치.
11. 제6항에 있어서,
    상기 비활성 레인에 대응하는 소자 및 포트를 오프시키는 소자 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치.
12. 다수의 레인을 갖는 이더넷 장치의 레인 운용 방법에 있어서,
    데이터 전송순서와 물리적 전송레인의 대응관계를 식별하는 단계;
    운용 가능한 레인 수 정보에 따라 물리적 전송레인을 조절하는 단계; 및
    상기 식별된 대응관계를 이용하여 상기 물리적 전송레인의 조절에 따른 비활성 레인에 대응하는 데이터 위치에 아이들(idle) 블록을 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레인 운용 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 아이들 블록이 포함된 데이터를 코딩하여 데이터 블록을 생성하는 단계;
    상기 생성된 데이터 블록을 다수의 레인에 분배하는 단계; 및
    상기 데이터 블록이 분배된 다수의 레인을 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치의 레인 운용 방법.
14. 다수의 레인을 갖는 이더넷 장치의 레인 운용 방법에 있어서,
    물리적 전송레인 중 비활성 레인을 인식하는 단계; 및
    다수의 레인을 정렬하되 비활성화된 레인에 아이들 블록을 삽입하여 정렬하는 단계; 및
    상기 정렬된 레인을 통한 데이터 블록과 아이들 블록을 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치의 레인 운용 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 디코딩된 데이터에 포함된 아이들 블록을 삭제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치의 레인 운용 방법.
16. 제14항에 있어서,
    변경된 레인정보를 획득하여 수신레인의 수를 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 장치의 레인 운용 방법.
    

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