KR20150025677A - 이더캣 네트워크를 확장하는 방법 및 게이트웨이 - Google Patents

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Abstract

네트워크를 확장하는 방법 및 게이트웨이가 제공된다. 본 발명의 게이트웨이가 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 방법은 (a) 이더캣 네트워크로부터 제 1 데이터를 수신하고, 상기 수신된 제 1 데이터를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 제 2 데이터로 변환하는 단계 및 (b) 상기 변환된 제 2 데이터를 상기 무선 네트워크로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 (b) 단계는 내부 버퍼(internal buffer)를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킨다.

Description

이더캣 네트워크를 확장하는 방법 및 게이트웨이{METHOD AND GATEWAY FOR EXTENDING ETHERCAT NEWORK}
본 발명은 네트워크를 확장하는 방법 및 게이트웨이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 방법 및 게이트웨이에 관한 것이다.
독일의 Beckoff사에서 개발된 이더캣(EtherCAT)은 이더넷(EtherNet) 기반의 필드버스(fieldbus) 시스템으로서, 국제전기기술위원회(International Electro-technical Commission;IEC) 61158에서 정의하고 있다.
기존의 필드버스는 I/O 레벨까지 확장하기 어려웠고, 각각의 필드버스마다 통신 속도, 물리 계층, 하드웨어가 다르기 때문에 기존 시스템의 확장성과 유지 보수 비용이 요구되는 문제가 있었다.
이를 극복하기 위해 제안된 EtherCAT은 기존의 필드버스와 유사하게 마스터-슬레이브 기반으로 운영되며, EtherNet용 케이블을 그대로 사용하기 때문에 기존 필드버스 보다 쉽고 저렴하게 상위 시스템에서 하위 시스템까지 통합 할 수 있고, 매우 빠른 속도(256 Digital I/O Input : 11uS, 200 Analog I/O(16bit) : 50uS)를 제공할 뿐 아니라 다양한 토폴로지 지원이 가능한 장점이 있다.
그러나, 전술한 바와 같은 EtherCAT 필드버스 기술의 유선 환경에서의 성능은 뛰어나지만, 케이블로 인한 공간 문제 및 장치 제어기의 단순화 곤란 등의 문제가 있어, EtherCAT 네트워크를 무선 네트워크로 확장하기 위한 방안이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 방안을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트웨이가 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 방법은 (a) 이더캣 네트워크로부터 제 1 데이터를 수신하고, 상기 수신된 제 1 데이터를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 제 2 데이터로 변환하는 단계 및 (b) 상기 변환된 제 2 데이터를 상기 무선 네트워크로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 (b) 단계는 내부 버퍼(internal buffer)를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킨다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 (a) 단계는 상기 제 1 데이터를 단편화하여 상기 제 2 데이터로 변환한다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 네트워크 확장 방법은 (c) 상기 무선 네트워크로부터 제 2 데이터를 수신하고, 상기 수신된 제 2 데이터를 프로토콜 변환을 통해 이더캣 네트워크에 적합한 제 1 데이터로 변환하는 단계 및 (d) 상기 변환된 제 1 데이터를 상기 이더캣 네트워크로 전송하는 단계를 더 포함하되, 상기 (d) 단계는 상기 내부 버퍼를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킨다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 게이트웨이는, 이더캣 네트워크로부터 수신된 제 1 데이터를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 제 2 데이터로 변환하는 프로토콜 변환부 및 상기 변환된 제 2 데이터를 상기 무선 네트워크로 전송하는 데이터 전송부를 포함하되, 상기 데이터 전송부는 내부 버퍼(internal buffer)를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킨다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 프로토콜 변환부는 상기 제 1 데이터를 단편화하여 상기 제 2 데이터로 변환환다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 프로토콜 변환부는 상기 무선 네트워크로부터 수신된 제 2 데이터를 프로토콜 변환을 통해 이더캣 네트워크에 적합한 제 1 데이터로 변환하고, 상기 데이터 전송부는 상기 변환된 제 1 데이터를 상기 이더캣 네트워크로 전송한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장할 수 있다.
또한, EtherCAT 필드버스 기술의 유선 환경에서의 문제점, 즉, 케이블로 인한 공간 문제 및 장치 제어기의 단순화 곤란 등의 문제를 해소할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣 네트워크 확장 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣 네트워크 확장 프로토콜 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 게이트웨이의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣 네트워크 확장 과정을 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣 네트워크 확장 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 게이트웨이(100, 200)는 기존의 유선 필드버스 네트워크에 추가되어 유·무선 네트워크로 확장될 수 있다.
본 발명의 게이트웨이(100, 200) 도 1에 도시된 바와 같이 커플링 기기로 작동될 수 있으며, 서로 다른 OSI계층을 사용하는 유·무선 네트워크를 연결할 수 있다.
여기서, 이더캣 네트워크는 IEEE 802.3 방식을 사용하며, 무선 네트워크는 IEEE 802.15.4 방식을 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣 네트워크 확장 프로토콜 흐름도이다.
이더캣 네트워크는 마스터와 슬레이브로 구성될 수 있으며, 본 발명의 게이트웨이(100, 200)는 이더캣 네트워크의 슬레이브 간 또는 마스터와 슬레이브 간의 무선 확장을 위해, 이더캣 네트워크의 프로토콜을 무선 네트워크의 프로토콜로 변환하거나, 무선 네트워크의 프로토콜을 이더캣 네트워크의 프로토콜로 변환할 수 있다.
즉, 게이트웨이(100, 200)는 이더캣 네트워크의 데이터 링크 계층으로부터 전송되는 데이터를 알맞게 변환하여 애플리케이션 계층으로 전송하는 역할과, 프로토콜 변환을 통해 애플리케이션 계층으로부터 전송되는 데이터를 각 네트워크에 적합하게 변환하여 데이터 링크 계층으로 전송하는 역할을 수행함으로써, 네트워크에서 커플링 디바이스의 위치와 역할을 수행할 수 있다.
이때, 게이트웨이(100, 200)는 이더캣 네트워크의 데이터를 단편화하여 서로 다른 네트워크의 데이터 프레임 사이즈로 인한 문제를 해소할 수 있으며, 내부 버퍼를 이용하여 이더캣 네트워크의 전송 방식인 IEEE 802.3과 무선 네트워크의 전송 방식인 IEEE 802.15.4의 통신 속도 차이를 극복할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 게이트웨이의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 게이트웨이(100)는 제 1 프로토콜 변환부(110), 제 1 내부 버퍼(120) 및 제 1 데이터 전송부(130)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 설명하면, 제 1 프로토콜 변환부(110)는 이더캣 네트워크로부터 수신된 데이터(이하, '제 1 데이터'라 칭함)를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 데이터(이하, '제 2 데이터'라 칭함)로 변환할 수 있다.
이때, 제 1 프로토콜 변환부(110)는 이더캣 네트워크의 데이터를 단편화하여 서로 다른 네트워크의 데이터 프레임 사이즈로 인한 문제를 해소할 수 있다.
한편, 제 1 내부 버퍼(120)는 상기 제 1 데이터 또는 제 2 데이터를 일시적으로 저장함으로써, 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시키는 역할을 할 수 있다.
한편, 제 1 데이터 전송부(130)는 제 1 프로토콜 변환부(110)에서 변환된 제 2 데이터를 무선 네트워크로 전송할 수 있으며, 이때, 제 1 내부 버퍼(120)를 이용하여 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 2 게이트웨이(200)는 제 2 프로토콜 변환부(210), 내부 버퍼(220) 및 제 2 데이터 전송부(230)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 설명하면, 제 2 프로토콜 변환부(210)는 무선 네트워크로부터 수신된 제 2 데이터를 이더캣 네트워크에 적합한 제 1 데이터로 변환할 수 있다.
이때, 제 2 프로토콜 변환부(210)는 무선 네트워크의 데이터를 단편화하여 서로 다른 네트워크의 데이터 프레임 사이즈로 인한 문제를 해소할 수 있다.
한편, 제 2 내부 버퍼(220)는 상기 제 1 데이터 또는 제 2 데이터를 일시적으로 저장함으로써, 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시키는 역할을 할 수 있다.
한편, 제 2 데이터 전송부(230)는 제 2 프로토콜 변환부(210)에서 변환된 제 1 데이터를 무선 네트워크로 전송할 수 있으며, 이때, 제 2 내부 버퍼(220)를 이용하여 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킬 수 있다.
참고로 설명의 편의 상, 본 발명의 게이트웨이(100, 200)가 제 1 게이트 웨이(100)와 제 2 게이트웨이(200)를 포함하고, 제 1 게이트웨이(100)는 제 1 데이터를 제 2 데이터로 변환하여 무선 네트워크로 전송하며, 제 2 게이트웨이(200)는 제 2 데이터를 제 1 데이터로 변환하여 이더캣 네트워크로 전송함으로써, 제 1 게이트 웨이(100)와 제 2 게이트웨이(200)가 네트워크에서 커플링 디바이스의 위치와 역할을 각각 수행하는 것으로 설명하였다.
그러나 이는 하나의 실시예일 뿐이며, 제 1 게이트 웨이(100)와 제 2 게이트웨이(200)의 동작을 모두 수행할 수 있는 게이트웨이(300)가 네트워크에서 커플링 디바이스의 위치와 역할을 수행할 수도 있다.
즉, 본 발명의 게이트웨이(300)는 프로토콜 변환부(310), 내부 버퍼(320) 및 데이터 전송부(330)를 포함할 수 있으며, 프로토콜 변환부(310)는 상기 제 1 프로토콜 변환부(110) 및 제 2 프로토콜 변환부(120)의 동작을, 데이터 전송부(330)는 상기 제 1 데이터 전송부(130) 및 제 2 데이터 전송부(230)의 동작을 모두 수행함으로써, 복수의 게이트웨이(300)가 네트워크에서 커플링 디바이스의 위치와 역할을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더캣 네트워크 확장 과정을 도시한 흐름도이다.
참고로, 도 3의 게이트웨이(300)가 도 4의 과정을 수행하는 경우를 설명하도록 한다.
게이트웨이(300)는 이더캣 네트워크로부터 제 1 데이터를 수신한다(S401).
S401 후, 게이트웨이(300)는 수신된 제 1 데이터를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 제 2 데이터로 변환한다(S402).
이때, 게이트웨이(300)는 제 1 데이터를 단편화하여 서로 다른 네트워크의 데이터 프레임 사이즈로 인한 문제를 해소할 수 있다.
S402 후, 게이트웨이(300)는 변환된 제 2 데이터를 무선 네트워크로 전송한다(S403).
이때, 게이트웨이(300)는 내부 버퍼(internal buffer)를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 200, 300 : 게이트웨이
110, 210, 310 : 프로토콜 변환부
120, 220, 320 : 내부 버퍼
130, 230, 330 : 데이터 전송부

Claims (6)

  1. 게이트웨이가 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 방법에 있어서,
    (a) 이더캣 네트워크로부터 제 1 데이터를 수신하고, 상기 수신된 제 1 데이터를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 제 2 데이터로 변환하는 단계; 및
    (b) 상기 변환된 제 2 데이터를 상기 무선 네트워크로 전송하는 단계;
    를 포함하되, 상기 (b) 단계는 내부 버퍼(internal buffer)를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시키는 이더캣 네트워크 확장 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는
    상기 제 1 데이터를 단편화하여 상기 제 2 데이터로 변환하는 이더캣 네트워크 확장 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    (c) 상기 무선 네트워크로부터 제 2 데이터를 수신하고, 상기 수신된 제 2 데이터를 프로토콜 변환을 통해 이더캣 네트워크에 적합한 제 1 데이터로 변환하는 단계; 및
    (d) 상기 변환된 제 1 데이터를 상기 이더캣 네트워크로 전송하는 단계;
    를 더 포함하되, 상기 (d) 단계는 상기 내부 버퍼를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시키는 이더캣 네트워크 확장 방법.
  4. 이더캣(EtherCAT) 네트워크를 무선 네트워크로 확장하는 게이트웨이에 있어서,
    이더캣 네트워크로부터 수신된 제 1 데이터를 프로토콜 변환을 통해 무선 네트워크에 적합한 제 2 데이터로 변환하는 프로토콜 변환부; 및
    상기 변환된 제 2 데이터를 상기 무선 네트워크로 전송하는 데이터 전송부;
    를 포함하되, 상기 데이터 전송부는 내부 버퍼(internal buffer)를 이용하여 상기 이더캣 네트워크 및 무선 네트워크간 통신 속도 차이를 감소시키는 게이트웨이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로토콜 변환부는
    상기 제 1 데이터를 단편화하여 상기 제 2 데이터로 변환하는 게이트웨이.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로토콜 변환부는
    상기 무선 네트워크로부터 수신된 제 2 데이터를 프로토콜 변환을 통해 이더캣 네트워크에 적합한 제 1 데이터로 변환하고,
    상기 데이터 전송부는
    상기 변환된 제 1 데이터를 상기 이더캣 네트워크로 전송하는 게이트웨이.
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