KR20200053620A - 네트워크 및 통신 네트워크를 구성하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 복수의 송신기들이 다수의 수신기들에 데이터를 주기적으로 송신하는 통신 네트워크를 제공한다. 데이터는 대기된 송신 방식에 의해 송신될 수 있다. 통신 네트워크의 신뢰성을 평가하기 위하여, 대기된 송신의 지연에 대한 최악의 경우의 가정이 수행된다. 지연되는 대기된 송신이 미리 결정된 최대치를 초과하면, 데이터는 폐기될 수 있다. 초과 지연에 기인하여 폐기된 데이터의 수가 추가 임계치 미만이면, 네트워크는 수용가능한 것으로 간주될 수 있다.

Description

네트워크 및 통신 네트워크를 구성하기 위한 방법 및 장치

본 발명은, 네트워크를 구성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 추가로, 통신 네트워크에 관한 것이다.

임의의 통신 네트워크에 원리적으로 적용가능하지만, 본 발명 및 본 발명의 근본적인 문제는, 산업 환경에서 마스터(master) 제어기와 주변 디바이스(peripheral device)들 사이의 업데이트(update)를 필요로 하는 애플리케이션(application)들을 이용하는 자동화된 시스템(system)과 관련하여 이하에 설명될 것이다.

자동화된 시스템들, 특히, 산업 애플리케이션의 자동화된 시스템들은, 마스터 제어기와 여러 주변 디바이스들 사이의 주기적인 업데이트를 필요로 하는 제어기-중심 애플리케이션들을 이용할 수 있다. 이 목적을 위해, 주변 디바이스들 각각으로부터 대응하는 마스터 제어기로 데이터(data)가 주기적으로 전송된다. 주변 디바이스들과 제어기 사이에 데이터를 전송하기 위해 산업 이더넷(Ethernet) 또는 산업 버스(bus) 시스템들과 같은 다양한 기술들이 사용될 수 있다. 예컨대, 로봇 팔(robot arm)과 같은 디바이스는 자신의 상태, 예컨대, 로봇 팔의 포지션(position)을 제어기에 주기적으로 보고할 수 있고, 제어기는 수신된 데이터에 기반하여 추가 제어 명령들을 컴퓨팅(compute)할 수 있다.

그러한 애플리케이션들의 신뢰성 있는 제어를 가능하게 하기 위하여, 제어기는, 정기적으로 그리고 과도한 지연 없이, 주변 디바이스들로부터 데이터를 수신해야 한다.

따라서, 새로운 시스템을 설계할 때 또는 기존 시스템을 확장할 때, 주변 디바이스들과 제어기 사이의 데이터의 신뢰성 있는 적시 송신을 위한 요건들이 보증된다는 것이 보장되어야 한다.

이러한 배경에 대하여, 본 발명에 의해 해결되는 문제는, 데이터가 주기적으로 송신되는 네트워크에서 데이터의 신뢰성 있는 적시 송신을 가능하게 하는 네트워크용 구성을 제공하는 것이다.

본 발명은 청구항 제1항의 특징들을 갖는, 네트워크를 구성하기 위한 방법, 청구항 제9항의 특징들을 갖는, 네트워크를 구성하기 위한 장치, 및 청구항 제14항의 특징들을 갖는 통신 네트워크를 제공한다.

제1 양상에 따르면, 본 발명은 네트워크를 구성하기 위한 방법을 제공한다. 네트워크는 제1 개수의 송신기들 및 제2 개수의 수신기들을 포함한다. 제1 개수의 송신기들의 각각의 송신기는 제2 개수의 수신기들 중 연관 수신기에 미리 결정된 양(amount)의 데이터를 주기적으로 송신한다. 특히, 송신기들 각각에 의해 송신되는 미리 결정된 양의 데이터는 상이할 수 있다. 주기적인 송신은, 송신기들 각각에 대한 개별적인 미리 결정된 송신 기간을 이용하여 수행된다. 송신기들 각각과 개개의 연관 수신기 사이에 미리 결정된 송신 경로가 사용된다. 방법은, 미리 결정된 시험 기간 내의 송신기들의 각각의 송신에 대해, 송신기에 의한 데이터의 송신과 개개의 연관 수신기에 의한 이 데이터의 수신 사이의 최대 지연량을 컴퓨팅(computing)하는 단계를 포함한다. 방법은, 미리 결정된 시험 기간 내의 송신기들의 각각의 송신에 대해, 컴퓨팅된(computed) 지연량이 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다. 추가로, 방법은, 미리 결정된 시험 기간 내에 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는 컴퓨팅된 지연량들의 수가 미리 결정된 제2 임계 값 이하이면, 미리 결정된 송신 경로를 적용하는 단계를 포함한다.

제2 양상에 따르면, 본 발명은 네트워크를 구성하기 위한 네트워크 제어 장치를 제공한다. 네트워크는 제1 개수의 송신기들 및 제2 개수의 수신기들을 포함한다. 제1 개수의 송신기들의 각각의 송신기는 제2 개수의 수신기들 중 연관 수신기에 미리 결정된 양의 데이터를 주기적으로 송신한다. 주기적인 송신은, 송신기들 각각에 대한 개별적인 미리 결정된 송신 기간을 이용하여 수행된다. 송신기들 각각과 개개의 연관 수신기 사이에 미리 결정된 송신 경로가 사용된다. 장치는 지연 계산기, 비교기 및 네트워크 구성기를 포함한다. 지연 계산기는, 미리 결정된 시험 기간 내의 송신기들의 각각의 송신에 대해, 송신기에 의한 데이터의 송신과 연관 수신기에 의한 이 데이터의 수신 사이의 최대 지연량을 컴퓨팅하도록 구성된다. 비교기는, 미리 결정된 시험 기간 내의 송신기들의 각각의 송신에 대해, 컴퓨팅된 지연량이 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는지 여부를 결정하도록 구성된다. 네트워크 구성기는, 미리 결정된 시험 기간 내에 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는 컴퓨팅된 지연량들의 수가 미리 결정된 제2 임계 값 이하이면, 미리 결정된 송신 경로를 적용하도록 구성된다.

제3 양상에 따르면, 통신 네트워크가 제공된다. 통신 네트워크는, 제1 개수의 송신기들, 제2 개수의 수신기들, 네트워크 인프라스트럭처(infrastructure) 및 네트워크 제어 장치를 포함한다. 네트워크 인프라스트럭처는 제1 개수의 송신기들 및 제2 개수의 수신기들에 통신가능하게 연결되도록 구성된다. 제1 개수의 송신기들의 각각의 송신기는 제2 개수의 수신기들 중 연관 수신기에 미리 결정된 양의 데이터를 주기적으로 송신한다. 주기적인 송신은, 송신기들 각각에 대한 개별적인 미리 결정된 송신 기간을 이용하여 수행된다. 송신기들 각각과 개개의 연관 수신기 사이에 네트워크 인프라스트럭처를 통하는 미리 결정된 송신 경로가 사용된다. 네트워크 제어 장치는 네트워크를 환경설정하도록 구성된다. 네트워크 제어 장치는 지연 계산기, 비교기 및 네트워크 구성기를 포함한다. 지연 계산기는, 미리 결정된 시험 기간 내의 송신기들의 각각의 송신에 대해, 송신기에 의한 데이터의 송신과 연관 수신기에 의한 이 데이터의 수신 사이의 최대 지연량을 컴퓨팅하도록 구성된다. 비교기는, 미리 결정된 시험 기간 내의 송신기들의 각각의 송신에 대해, 컴퓨팅된 지연량이 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는지 여부를 결정하도록 구성된다. 네트워크 구성기는, 미리 결정된 시험 기간 내에 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는 컴퓨팅된 지연량들의 수가 미리 결정된 제2 임계 값 이하이면, 미리 결정된 송신 경로를 적용하도록 구성된다.

본 발명은, 다수의 데이터 패킷(packet)들이 동일한 시점에 네트워크를 통해 송신될 것이라면, 데이터의 송신이 지연될 수 있다는 사실에 기반한다. 그러한 경우, 개별적인 데이터 패킷들은 연속적으로 송신되어야 한다. 따라서, 대기되는(queued) 데이터 패킷들은 나중에 있을 수 있다. 데이터 패킷들의 그러한 지연은, 애플리케이션의 제어가 지연된 수신 데이터에 기반할 때 일부 이슈(issue)들을 일으킬 수 있다. 애플리케이션에 따라, 수신 데이터를 사용하기 위해, 미리 결정된 임계 값 미만의 작은 지연이 수용가능할 수 있다. 그러나, 수신 데이터의 지연이 수용가능한 임계 값을 초과하면, 그러한 데이터는 폐기되어야 한다.

애플리케이션에 따라, 수신 데이터가 한 번 폐기되거나, 또는 미리 결정된 횟수 미만으로 폐기되더라도, 제어를 수행하는 것이 수용가능할 수 있다. 그러나, 더 긴 시간 기간 동안 신뢰성 있는 데이터가 이용가능하지 않으면, 신뢰성 있는 제어를 수행하는 것은 가능하지 않을 것이며, 결과적으로, 제어 시스템은 불안정성들 또는 위험한 상태를 겪을 수 있다.

이에 따라서, 본 발명의 아이디어(idea)는, 그러한 시스템의 구성을 사전에 분석하고, 원하는 데이터 송신 개념에 기반하여 신뢰성 있는 제어가 수행될 수 있는지 여부를 결정하는 것이다. 지연 및 폐기된 데이터 패킷들의 개수가 요건들에 대한 최악의 경우의 고려사항 미만임이 보장될 수 있는 경우에만, 개개의 구성이 적용된다. 그렇지 않으면, 대안적인 해결책이 검색되어야 한다. 이에 따라서, 본 발명은, 애플리케이션을 제어하기 위해 신뢰성 있는 주기적인 데이터 송신을 실현하기 위한 해결책을 제공한다.

송신기들은 미리 결정된 양의 데이터를 주기적으로 송신하는 임의의 종류의 송신기들일 수 있다. 예컨대, 송신기들은 측정 값, 예컨대, 포지션(position), 각도, 속도, 온도, 압력, 전압, 전류 등을 주기적으로 측정하는 센서(sensor)들을 포함할 수 있다. 그러나, 임의의 다른 측정도 또한 감지될 수 있다. 감지된 측정 값들은 디지털(digital) 값으로서 직접적으로 측정될 수 있거나, 또는 아날로그(analogue) 측정 값이 아날로그-디지털 변환기(analogue to digital converter)에 의하여 디지털 값으로 변환될 수 있다. 이에 따라서, 감지된 측정에 대응하는 디지털 데이터는 송신기로부터 연관 수신기로 주기적으로 송신될 수 있다. 시스템의 복잡성에 따라, 임의의 수, 즉, 하나의 또는 하나보다 더 많은 개수의 송신기들 및 수신기들이 가능할 수 있다. 특히, 송신기들의 수는 수신기들의 수와는 상이할 수 있다.

다수의 측정 값들조차도 공통 공간 포지션들에서, 또는 적어도 공통 하드웨어(hardware)에 의해 획득될 수 있는 것으로 이해된다. 이 경우, 공통 하드웨어는 획득된 모든 측정 값들의 데이터를 송신할 수 있다. 예컨대, 획득된 모든 측정 값들의 데이터는 공통 데이터 패킷으로 결합될 수 있고, 결합된 데이터 패킷은 연관 수신기에 송신될 수 있다. 그러나, 개별적인 측정들에 대해 개별적인 데이터 패킷들이 생성될 수 있는 것이 또한 가능할 수 있다. 이 경우, 별개의 데이터 패킷들이 송신기로부터 하나의 또는 하나보다 더 많은 개수의 수신기들로 송신될 수 있다. 특히, 상이한 종류들의 측정들에 대해 상이한 송신 간격들을 적용하는 것이 가능할 수 있다. 이에 따라서, 데이터가 공통 하드웨어 디바이스에 의해 송신되더라도, 상이한 데이터의 송신은 개별적인 송신기들에 의해 송신된 데이터의 송신으로서 간주될 수 있는데, 그 이유는 송신 기간 및/또는 연관 수신기 데이터가 상이할 수 있기 때문이다.

송신기들로부터 수신기들로의 데이터의 송신은 임의의 적절한 통신 네트워크에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 송신은 스위치(switch)들, 라우터(router)들 등과 같은 복수의 홉(hop)들을 포함하는 통신 네트워크에 의해 수행될 수 있다. 이에 따라서, 송신기로부터 수신기로의 각각의 통신에 대해, 개별적인 송신 경로가 선택될 수 있다. 이 송신 경로는 예컨대 송신기로부터 미리 결정된 순서로 다수의 홉들을 통해 수신기로의 루트(route)를 특정할 수 있다. 특히, 송신기로부터 연관 수신기로의 각각의 송신에 대해 동일한 송신 경로가 사용된다. 이에 따라서, 송신기로부터 수신기로의 송신 경로가 명확하게 특정될 수 있다. 특히, 송신기의 출력 포트(port), 수신기의 입력 포트 및 중간 디바이스들의 입력/출력 포트들은 잘 알려져 있다.

송신 경로 및 관련 하드웨어 디바이스들이 잘 알려져 있기 때문에, 송신기로부터 미리 결정된 송신 경로를 통해 수신기로 데이터를 송신하기 위한 시간이 또한 잘 알려져 있다. 특히, 송신기로부터 연관 수신기로 송신될 미리 결정된 데이터의 양이 잘 알려져 있기 때문에, 그리고 추가적인 관련 디바이스들이 또한 잘 알려져 있기 때문에, 송신기로부터 수신기로 데이터를 송신하기 위한 시간은 매우 정확하게 결정될 수 있다.

이미 위에서 설명된 바와 같이, 복수의 송신기들로부터의 데이터는 하나 이상의 수신기들에 주기적으로 송신될 수 있다. 각각의 송신기가 자신의 데이터를 주기적으로 송신하기 위해 상이한 시간 기간을 가질 수 있기 때문에, 개개의 송신기들에 의해 데이터를 송신하기 위한 개별적인 시점들이 고려되어야 한다. 예컨대, 단일 송신기만이 데이터를 송신하고 있는 일부 시점들이 있을 수 있다. 그러나, 하나보다 더 많은 개수의 송신기가 동시에 데이터를 송신하길 원하는 일부 시점들이 또한 있을 수 있다. 특히, 그러한 상황에서, 송신 경로의 적어도 일부 부분들은 공통으로 사용될 수 있다.

네트워크의 각각의 세그먼트(segment)를 통해 단일 데이터 송신만이 가능하기 때문에, 데이터 송신의 일부를 연기, 즉, 대기(queue)시킬 필요가 있을 수 있다. 이에 따라서, 대기된 데이터 송신은 시간상 지연된 상태로 수신될 수 있다.

최악의 경우의 시나리오(scenario)를 평가하기 위하여, 데이터 송신을 연기할 때, 원하는 데이터 송신이 송신 큐(queue) 내의 마지막 송신일 수 있다고 가정될 수 있다. 이에 따라서, 데이터의 그러한 지연된 수신이 여전히 수용가능할 수 있는지 여부, 또는 데이터 송신의 지연이 미리 결정된 임계 값을 초과하는지 여부가 평가될 수 있고, 따라서, 지연된 수신 데이터는 더 이상 고려되지 않을 수 있다.

지연된 데이터가 더 이상 고려되지 않고, 이에 따라, 지연된 데이터가 폐기되면, 데이터의 그러한 폐기가 수용가능한지 여부가 평가되어야 한다. 예컨대, (미리 결정된 시간 기간에 대응하는) 미리 결정된 횟수에 대해 특정 송신기로부터의 데이터를 폐기하는 것이 허용가능할 수 있다. 이에 따라서, 수신 데이터가 폐기되면, 데이터의 그러한 폐기가 수용가능할 수 있는지 여부가 평가되어야 한다. 데이터가 수용가능한 횟수를 초과하여 폐기되면, 즉, 수용가능한 시간 기간을 초과하여 지연되는 데이터의 수가 미리 결정된 수를 초과하면, 시스템의 원하는 구성이 일부 이슈들을 유발할 수 있다. 따라서, 원하는 시스템의 그러한 구성은 수용가능하지 않을 수 있고, 이에 따라서, 대안적인 구성이 검색되어야 한다.

그러나, 데이터의 지연이 수용가능한 임계 값 미만이거나, 또는 적어도, 송신 동안 긴 지연에 기인하여 데이터가 폐기되어야 하는 횟수가 원하는 임계치 미만이면, 송신기들 및 수신기들을 갖는 네트워크의 원하는 구성은 수용가능하다. 따라서, 그러한 구성은 시스템에 적용될 수 있다.

송신된 데이터의 최대 지연 및 폐기된 데이터의 수를 평가하기 위하여, 특정 시험 기간 동안 데이터 송신의 분석이 고려되어야 한다. 이 시험 기간은 다수의 송신기들에 의해 데이터를 송신하기 위한 개별적인 시간 기간들에 따라 좌우된다. 특히, 시험 기간은 적어도, 개별적인 송신기들에 의한 데이터 송신들의 모든 조합들을 고려할 수 있는 기간이어야 한다.

실시예에 따르면, 시험 기간은 다수의 송신기들의 송신 기간들의 최소 공배수에 기반하여 컴퓨팅된다(computed).

모든 관련 송신기들의 개별적인 송신 기간들의 최소 공배수를 고려할 때, 관련 시험 기간은 관련 송신기들에 의한 데이터 송신들의 모든 조합들을 커버(cover)한다. 예컨대, 개별적인 송신기들은 미리 결정된 시간 간격들을 갖는 미리 결정된 시간 그리드(grid)에 기반하여 데이터를 송신할 수 있다. 이에 따라서, 데이터를 송신하기 위한 시간 기간은 미리 결정된 그리드의 시간 간격들의 배수에 의해 결정될 수 있다. 이 경우, 시험 기간은 개별적인 송신기들의 시간 간격들의 최소 공배수의 시간 기간으로서 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 관련 송신기들에 의해 데이터를 송신하는 모든 조합들이 고려될 수 있다.

가능한 실시예에서, 적어도 2개의 송신기들에 의한 데이터의 송신이 겹칠 때, 각각의 시간 슬롯(slot), 즉, 각각의 시점에 대해 최대 지연량이 컴퓨팅된다.

특정 시점에 단일 송신기만이 데이터를 송신하고 있을 때, 개개의 데이터는 어떠한 지연도 없이 즉시 송신될 수 있다. 특히, 부가 데이터가 송신되지 않을 때, 데이터의 송신을 연기/대기시킬 필요가 없다. 그러나, 하나보다 더 많은 개수의 송신기가 특정 시점에 데이터를 송신하려고 의도할 때, 송신될 데이터 중 일부를 대기시킬 필요가 있을 수 있다. 이러한 방식으로, 데이터의 일부는 지연된 상태로 개개의 수신기에 의해 수신될 수 있다. 결과적으로, 이러한 지연은, 개개의 시스템에 대해 그러한 지연이 수용가능한지 여부를 결정하기 위하여 평가되어야 한다.

가능한 실시예에서, 최대 지연량은 개개의 시간 슬롯, 즉, 개개의 시점에 송신되는 데이터량(amount of data)의 합에 기반하여 컴퓨팅된다.

송신될 데이터량이 알려지면, 이 데이터량을 송신하기 위해 필요한 시간을 컴퓨팅(compute)하는 것이 가능하다. 특히, 관련 네트워크의 송신 레이트(rate)가 알려질 때, 이 송신 레이트에 기반하여, 데이터를 송신하기 위한 시간이 결정될 수 있다. 필요하면, 개개의 데이터를 송신하기 위한 시간을 결정할 때, 제어 데이터 또는 다른 관련 데이터에 기인한 오버헤드(overhead)가 데이터에 부가될 수 있다.

가능한 실시예에서, 미리 결정된 시험 기간 내에 미리 결정된 제1 임계치를 초과하는 컴퓨팅된 지연량의 수가 미리 결정된 제2 임계 값을 초과하면, 적어도 하나의 송신 경로가 조정된다.

이에 따라서, 원하는 구성이 수용불가능한 지연 및/또는 수용불가능한 양의 폐기 데이터에 기인한 이슈를 유발할 것으로 검출되면, 데이터 송신을 최적화하기 위하여 구성을 수정할 필요가 있을 것이다. 이에 따라서, 그러한 최적화는, 송신기와 수신기 사이의 적어도 하나의 송신 경로를 수정함으로써 달성될 수 있다. 예컨대, 다른 홉들(스위치들, 라우터들 등)을 사용하는 송신 경로가 선택될 수 있다. 이에 따라서, 네트워크에서의 부하가 균형을 이룰 수 있다. 예컨대, 대안적인 홉들을 통해 데이터의 일부를 라우팅(route)하는 것이 가능할 수 있어서, 과부하된(over-loaded) 홉의 부담이 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 그러한 과부하된 홉에서의 최대 지연이 감소될 수 있고, 결과적으로, 개개의 데이터는 감소된 최대 지연으로 송신될 수 있다.

가능한 실시예에서, 미리 결정된 시험 기간 내에 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는 컴퓨팅된 지연량의 수가 미리 결정된 제2 임계 값을 초과하면, 적어도 하나의 송신기와 연관 수신기 사이에 시분할 다중(time division multiplex) 송신이 적용된다.

시분할 다중 송신은 네트워크를 통해 데이터를 송신하기 위한 신뢰성 있는 잘 알려진 송신 시간을 허용할 수 있다. 이에 따라서, 네트워크에서 수용불가능한 큰 지연 또는 수용불가능한 많은 양의 폐기 데이터를 회피하기 위하여, TDM 송신이 적용될 수 있다. 그러한 TDM 송신을 특정 경우들로만 제한함으로써, 복잡하고 값비싼 그러한 송신 방식을 계획하고 실현하기 위한 노력이 최소화될 수 있다.

가능한 실시예에서, 적어도 2개의 송신기들로부터의 데이터는, 송신기들 각각과 연관 수신기들 사이의 송신 경로에 있는 네트워크 디바이스의 공통 포트에 의해 처리된다.

네트워크를 통하는 송신을 특정하는 것은 대개, 스위치들 및 라우터들과 같은 관련 홉들과 링크(link)들, 즉, 개개의 홉들 사이의 케이블(cable)들을 연관시킨다. 이에 따라서, 2개의 홉들 사이의 각각의 링크는, 네트워크 디바이스의 개개의 포트에 할당될 수 있다. 이에 따라서, 복수의 송신기들로부터 공통 송신 라인(line)(케이블)을 통해 데이터를 송신할 때, 개개의 네트워크 디바이스의 공통 포트가 사용될 수 있다.

가능한 실시예에서, 방법은, 네트워크에 추가 송신기를 부가하는 단계를 더 포함한다. 추가 송신기는, 미리 결정된 양의 데이터를 네트워크의 연관 수신기에 주기적으로 송신하도록 구성될 수 있다.

이에 따라서, 방법은 이미 존재하는 네트워크를 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 특히, 방법은, 개개의 데이터 송신의 지연에 기인한 어떠한 이슈들도 일으키지 않고, 이미 존재하는 네트워크에 임의의 추가 송신기들을 부가하는 것이 가능한지 여부를 분석할 수 있다. 따라서, 방법이, 추가 송신 디바이스가 어떠한 이슈들도 없이 부가될 수 있다는 결론에 이르면, 향상된 구성은 수용될 수 있다. 그렇지 않고, 송신 지연에서의 이슈가 검출되면, 추가 송신기가 거부될 수 있거나, 또는 대안적으로, 추가 송신기를 부가하기 전에 송신 시스템의 재구성이 요구될 것이다.

가능한 실시예에서, 네트워크, 특히, 네트워크 인프라스트럭처는 패킷 교환 네트워크를 포함한다.

패킷 교환 네트워크들은 예컨대 이더넷(Ethernet) 네트워크들, 특히, 산업 이더넷 네트워크들, 또는 임의의 다른 패킷 교환 산업 버스(bus) 네트워크일 수 있다. 이에 따라서, 송신기들로부터 수신기들로의 데이터의 주기적인 보고가 간단하고 저렴한 방식으로 적용될 수 있다.

그러므로, 본 발명을 이용하면, 다수의 송신기들로부터 다수의 수신기들로 데이터를 주기적으로 보고할 때 네트워크 구성을 입증하는 것이 이제 가능하다. 특히, 동일한 네트워크를 통해 다수의 송신기들에 의한 데이터의 동시 송신에 의해 유발되는, 데이터 송신에서의 지연에 기인한 이슈들을 식별하는 것이 가능하다. 최대 허용가능 지연에 대한 임계치, 및 수용불가능한 매우 지연된 데이터에 기인한, 허용가능 폐기 데이터의 최대 수에 대한 추가 임계치를 고려함으로써, 원하는 구성에서 데이터의 신뢰성 있는 송신을 위한 최소 요건들이 달성될 수 있는지 여부를 식별하는 것이 가능하다. 특히, 원하는 구성이 적절한지 여부를 자동으로 결정하는 것이 가능할 수 있다. 따라서, 부적절한 구성은 자동으로 거부될 수 있고, 그렇지 않고, 원하는 구성이 입증될 수 있으면, 이러한 원하는 구성은 자동으로 적용될 수 있다.

본 발명 및 본 발명의 장점들의 더욱 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면들과 함께 취해지는 다음의 설명이 이제 참조된다. 본 발명은 도면(drawing)들의 개략적인 도면(figure)들에서 특정되는 예시적인 실시예들을 사용하여 아래에서 더욱 상세히 설명되고, 이 도면들에서:
도 1은 본 발명에 따른 통신 네트워크의 실시예의 블록 다이어그램(block diagram)을 도시하고;
도 2는 본 발명에 따른 네트워크 제어 장치의 실시예의 블록 다이어그램을 도시하고;
도 3은 다수의 송신기들에 의한 주기적인 송신을 예시하는 다이어그램을 도시하며; 그리고
도 4는 본 발명에 따른 방법의 실시예의 흐름 다이어그램을 도시한다.
첨부된 도면들은 본 발명의 실시예들에 대한 추가 이해를 제공하는 것으로 의도된다. 설명과 함께 예시적인 실시예들은 본 발명의 원리들 및 개념들을 설명하는 것을 돕는다. 또한, 언급된 실시예들 및 많은 장점들이 도면들을 고려하여 자명해졌다.
도면들에서, 달리 진술되지 않는 한, 같은 기능적 등가 및 동일한 동작 요소들, 특징들 및 구성요소들에는 각각의 경우 같은 참조 부호들이 제공된다.

도 1은 통신 네트워크(10)의 실시예의 블록 다이어그램을 도시한다. 통신 네트워크는 다수의 송신기들(1-i) 및 다수의 수신기들(2-i)을 포함한다. 3개의 송신기들(1-i) 및 2개의 수신기들(2-i)이 도 1에서 도시되더라도, 통신 네트워크는 임의의 수, 즉, 하나 이상의 송신기들(1-i) 및 임의의 개수의 수신기들(2-i)을 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 송신기들(1-i) 및 수신기들(2-i)은 다수의 홉들(3-i)을 포함하는 네트워크 인프라스트럭처에 의해 통신가능하게 커플링된다(coupled). 송신기들(1-i), 홉들(3-i) 및 수신기들(2-i)은 링크들에 의해, 예컨대 케이블들에 의해, 특히 광섬유들 또는 구리 케이블들에 의해 커플링될 수 있다. 예컨대, 각각의 송신기(1-i)는 출력 포트를 포함할 수 있고, 이 출력 포트는 개개의 링크에 의해 홉(3-i)의 포트와 커플링된다. 또한, 개별적인 홉들(3-i)은, 개별적인 홉들(3-i)을 서로 연결하기 위한 또는 홉들(3-i)을 수신기들(2-i)의 입력 포트들과 연결하기 위한 포트들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 송신기(1-i)는 미리 결정된 송신 경로를 통해 수신기(2-i)에 네트워크 인프라스트럭처를 통해 데이터를 전송할 수 있다. 예컨대, 관련 홉들(3-i)을 특정함으로써, 송신 경로가 결정될 수 있다. 특히, 송신기(1-i)로부터 관련 홉들(3-i)을 통해 원하는 수신기(2-i)로 데이터를 송신하기 위한 순서를 특정하는 것이 가능할 수 있다.

각각의 송신기(1-i)는 네트워크 인프라스트럭처를 통해 연관 수신기(2-i)에 데이터를 주기적으로 전송할 수 있다. 2개의 연속적인 데이터 송신들 사이의 주기(periodic time)는 송신기들(1-i) 각각에 대해 개별적으로 설정될 수 있다. 이에 따라서, 각각의 송신기(1-i)는 개개의 주기에 기반하여 잘 알려진 시점들에 데이터를 송신한다. 2개의 연속적인 데이터 송신들 사이의 간격은 원하는 애플리케이션에 따라 좌우될 수 있다. 예컨대, 2개의 연속적인 송신들 사이의 간격은 밀리초(millisecond), 초, 분 또는 그 초과의 범위일 수 있다.

예컨대, 송신기들(1-i)은 산업 애플리케이션의 부분들일 수 있다. 특히, 각각의 송신기(1-i)는 상태 정보, 측정 값, 감지된 매개변수 또는 임의의 다른 종류의 정보를 보고할 수 있다. 예컨대, 획득 디바이스(미도시)에 의해 결정되는 환경 매개변수, 측정 값, 상태 정보, 예컨대, 온도, 압력, 습도, 전압, 전류, 속도, 포지션, 각도 등을 결정하는 것이 가능할 수 있다. 획득된 데이터는 디지털 형태로 획득될 수 있거나, 또는 아날로그 값으로서 획득될 수 있고 아날로그-디지털 변환기에 의해 디지털 값으로 변환될 수 있다. 이에 따라서, 디지털 값은 네트워크 인프라스트럭처를 통해 송신기(1-i)에 의해 네트워크 인프라스트럭처를 통해 연관 수신기(2-i)에 송신될 수 있다.

수신기(2-i)는 송신기들(1-i)에 의해 전송된 데이터를 수신하고, 수신 데이터를 분석하며, 프로세싱(processing), 특히, 수신 데이터에 기반한 시스템의 제어를 수행할 수 있다.

예컨대, 산업 시스템에서, 복수의 센서들이 센서 데이터를 획득할 수 있고, 획득된 센서 데이터는 송신기들(1-i)로부터 네트워크 인프라스트럭처를 통해 수신기들(2-i)로 주기적으로 보고될 수 있다. 수신 데이터에 기반하여, 산업 시스템이 제어될 수 있다. 그러나, 본 발명이 산업 시스템의 그러한 애플리케이션으로 제한되지 않는 것으로 이해된다. 게다가, 송신기들(1-i)로부터 수신기들(2-i)로 임의의 종류의 데이터를 주기적으로 보고하고, 수신 데이터에 기반한 프로세싱을 수행하는 것이 또한 가능할 수 있다.

수신기들(2-i)에 의해 수신되는 데이터에 기반한 신뢰성 있는 프로세싱을 수행하기 위하여, 주기적으로 송신되는 데이터를 적시에 수신할 필요가 있다. 이에 따라서, 수신기들(2-i)은 데이터가 송신기(1-i)에 의해 송신되는 시점과 개개의 데이터가 수신기(2-i)에 의해 수신되는 시점 사이의 지연을 평가할 수 있다. 예컨대, 송신기(1-i)에 의해 데이터를 송신할 때, 타임 스탬프(time stamp)가 데이터에 포함될 수 있다. 이 타임 스탬프에 기반하여, 수신기(2-i)는 개개의 타임 스탬프를 수신기(2-i)의 현재 시스템 시간과 비교함으로써 지연을 결정할 수 있다. 결정된 지연이 최대 수용가능 지연 미만이면, 수신 데이터는 수용되어 추가 프로세싱, 예컨대, 기술 시스템을 제어하는 것을 위해 사용될 수 있다. 그러나, 송신된 데이터가 수용가능한 임계 값을 초과하여 지연되면, 수신 데이터는 폐기될 수 있다. 수신 데이터가 수용가능한 임계치를 초과하여 지연되면, 수신 데이터는 관찰되는 시스템의 현재 상태를 표현하지 않을 수 있고, 이에 따라, 그러한 데이터는 시스템을 제어하기 위해 사용되지 않을 수 있다.

원하는 애플리케이션에 따라, 일부 데이터가 수신되지 않거나 또는 초과 지연에 기인하여 폐기되더라도, 프로세싱, 예컨대, 시스템의 제어를 수행하는 것이 가능할 수 있다. 이에 따라서, 각각의 종류의 데이터에 대해 또는 각각의 송신기(1-i)에 대해, 데이터를 폐기하는 것이 수용가능한 미리 결정된 횟수가 특정될 수 있다. 대안적으로, 유효한 데이터를 수신하지 않고, 프로세싱, 특히, 시스템의 제어를 수행하는 것이 수용가능할 수 있는 최대 시간 기간이 특정될 수 있다. 그러한 시간 기간은 예컨대 "유예 시간(grace time)"으로서 표시될 수 있다.

다수의 송신기들(1-i)이 공통 네트워크 인프라스트럭처를 통해 하나 이상의 수신기들(2-i)에 데이터를 주기적으로 송신하고 있을 때, 하나보다 더 많은 개수의 송신기(1-i)가 동일한 시점에 데이터를 송신하려고 의도하는 것이 가능할 수 있다. 하나보다 더 많은 개수의 송신기(1-i)가 동일한 시점에 데이터를 송신하려고 의도하고, 다수의 송신기들(1-i)에 의해 연관 수신기들(2-i)에 데이터를 송신하기 위한 개개의 송신 경로가 적어도 부분적으로 공통 네트워크 인프라스트럭처를 사용하면, 데이터 송신 동작들 중 일부는 대기되어야 한다. 도 1을 참조하면, 예컨대, 송신기들(1-1 및 1-2)이 동일한 시점에 데이터를 수신기(2-1)에 송신하려고 의도한다. 이 경우, 송신기들(1-1, 1-2) 둘 모두는 동일한 홉들(3-1 및 3-2) 및 홉들(3-1 및 3-2) 사이의 통신 링크들 뿐만 아니라, 홉(3-2)과 수신기(2-1) 사이의 링크를 사용한다. 이에 따라서, 하나의 송신기(1-i 또는 1-ii)의 데이터는, 다른 송신기(1-2 또는 1-1)의 데이터가 송신될 때까지 대기되어야 한다. 송신이 완료된 후에, 대기된 데이터는 나중 시점에 송신될 수 있다. 이에 따라서, 대기된 데이터는 부가 지연과 함께 수신기(2-1)에 의해 수신될 것이다. 이 경우, 수신기(1-2)는, 부가 지연이 개개의 데이터에 대한 수용가능한 임계치를 초과하는지 여부를 결정할 수 있다. 지연이 미리 결정된 임계치 미만이면, 지연된 데이터는 수용될 것이다. 그렇지 않으면, 지연된 데이터는 폐기될 것이다.

송신기들(1-i) 전부가 데이터를 송신하기 위해 동일한 주기를 갖는 경우, 데이터를 송신할 때마다, 다수의 송신기들(1-i)로부터 동시에 데이터를 전송하기 위한 충돌이 발생할 수 있다. 그러나, 위에서 이미 언급된 바와 같이, 모든 송신기들(1-i)이 데이터를 주기적으로 송신하기 위해 동일한 주기를 갖는 것이 필수는 아니다. 특히, 송신기들(1-i)의 데이터를 주기적으로 송신하기 위한 주기가 상이할 때, 송신기들(1-i) 중 단 하나만이 또는 단지 일부만이 데이터를 송신하려고 의도하는 일부 경우들이 있을 수 있지만, 다수의 또는 심지어 모든 송신기들(1-i)이 동일한 시점에 데이터를 송신하려고 의도하는 일부 시점들이 또한 있을 수 있다. 이에 따라서, 복수의 송신기들로부터의 데이터의 동시 송신에 기인한 지연이 통신 네트워크(10)에서 일부 문제들을 유발할 수 있는지 여부를 검출하기 위하여, 송신 방식을 분석할 필요가 있을 것이다.

이에 따라서, 새로운 시스템을 설계하거나 또는 기존 시스템에 추가 송신기(1-i)를 부가하거나, 또는 네트워크 인프라스트럭처를 수정할 때, 주기적으로 송신되는 데이터의 최대 지연에 대한 요건들이 충족될 수 있는지 여부를 평가할 필요가 있을 것이다. 예컨대, 원하는 구성을 분석하는 네트워크 제어 장치(4)가 확립될 수 있다. 네트워크 제어 장치(4)는, 미리 결정된 송신 경로에 기반하여, 송신기들(1-i)로부터 네트워크 인프라스트럭처를 통해 수신기들(2-i)로 데이터를 주기적으로 송신하기 위한 주기들을 고려할 수 있다. 네트워크 제어 장치(4)는 별개의 디바이스로서 또는 네트워크 인프라스트럭처에 포함되는 디바이스로서 이용될 수 있다. 네트워크 제어 장치(4)를 이용하기 위한 임의의 종류의 구성도 또한 가능할 수 있는 것으로 이해된다.

도 2는 실시예에 따른, 네트워크 제어 장치(4)의 블록 다이어그램을 도시한다.

네트워크 제어 장치(4)는 예컨대 프로세싱 유닛(unit)과 같은 하드웨어(hardware) 요소들을 포함할 수 있다. 그러나, 네트워크 제어 장치(4)는 또한, 적어도 부분적으로 소프트웨어(software)로 구현될 수 있다. 그러므로, 예컨대, 명령들은 예컨대 메모리(memory) 버스를 통해 범용 프로세서(processor)에 커플링되는 메모리에 저장될 수 있다. 프로세서는 추가로, 명령들을 로딩(load)하고 실행하는 운영체제를 실행할 수 있다. 프로세서는, 예컨대, 명령들을 로딩하고 실행하는 윈도우즈(Windows) 또는 리눅스(Linux) 운영체제와 같은 운영체제를 실행하는 인텔(Intel) 프로세서일 수 있다. 대안적으로, 프로세서는, 예컨대, 명령들을 로딩하고 실행하는 내장형 운영체제를 실행하는, 디바이스의 프로세서일 수 있다.

네트워크 제어 장치(4)는 지연 계산기(41), 비교기(42) 및 네트워크 구성기(43)를 포함할 수 있다. 지연 계산기(41)는, 미리 결정된 시험 기간 내의 송신기들(1-i)의 각각의 송신에 대해, 데이터가 송신기(1-i)에 의해 송신되는 시점과 개개의 데이터가 연관 수신기(2-i)에 의해 수신되는 시점 사이의 최대 지연량을 컴퓨팅할 수 있다. 이 지연은, 송신될 데이터량과 함께 네트워크 인프라스트럭처의 송신 레이트와 같은 이론적 가정들에 기반하여 컴퓨팅될 수 있다. 또한, 송신기(1-i)와 수신기(2-i) 사이의 송신 경로에서 개별적인 홉들에서의 데이터의 프로세싱에 의해 유발되는 부가 지연들이 또한 고려될 수 있다. 또한, 송신기(1-i)로부터 수신기(2-i)로의 송신에 대한 최대 지연을 컴퓨팅할 때, 복수의 송신기들에 의한 데이터의 동시 송신에 기인한 부가 지연이 또한 고려될 수 있다. 이미 위에서 설명된 바와 같이, 하나보다 더 많은 개수의 송신기(1-i)가 동일한 시점에 데이터를 송신하려고 의도하면, 단지 단일 송신기의 데이터만이 즉시 송신될 수 있으며, 다른 송신기들(1-i)의 데이터는 대기되어야 한다. 이에 따라서, 개개의 송신기들(1-i)의 데이터는 연속적으로 송신된다. 이 경우, 고려될 데이터는, 동시에 송신될, 복수의 송신기들로부터의 데이터를 대기시킬 때 송신되는 마지막 데이터로서 스케줄링되는(scheduled) 것으로 가정될 수 있다. 특히, 대기된 데이터의 지연에 대한 그러한 고려는, 네트워크 인프라스트럭처의 송신 경로에 있는 각각의 관련 홉(3-1)에 대해 고려되어야 한다. 이 평가의 결과로서, 송신될 데이터의 최대 지연에 대한 최악의 경우의 가정이 획득된다. 이 최대 지연은 미리 결정된 시험 기간 내의 데이터의 각각의 송신에 대해 결정되어야 한다. 관련 시험 기간의 결정은 아래에서 더욱 상세히 설명될 것이다.

추가로, 송신된 데이터의 결정된 최대 지연에 기반하여, 최대 지연이 미리 결정된 임계 값을 초과하는지 여부가 결정될 수 있다. 이 미리 결정된 임계 값은, 송신 동안 데이터의 최대 수용가능 지연에 대한 시간 제한치를 특정한다. 데이터가 미리 결정된 임계 값을 초과하여 지연되면, 개개의 데이터는 폐기되고, 추가 프로세싱을 위해 고려되지 않을 것이다. 그렇지 않고, 송신된 데이터의 지연이 미리 결정된 임계 값 미만이면, 수신 데이터는 수용되어 추가 프로세싱을 위해 사용될 것이다. 이 목적을 위해, 비교기(42)는 컴퓨팅된 최대 지연량이 미리 결정된 임계 값을 초과하는지 여부를 결정할 수 있다. 이 결정은, 미리 결정된 시험 기간 내의 송신기 각각에 의한 데이터의 각각의 송신에 대해 수행된다.

다음으로, 미리 결정된 임계 값을 초과하는 지연에 기인하여 데이터가 몇 번 폐기되는지가 결정된다. 특히, 각각의 송신기(1-i)에 대해, 고려된 시험 기간 내에 초과 지연에 기인하여 얼마나 많은 데이터 송신들이 폐기되는지가 결정된다. 이러한 폐기된 데이터 송신의 수가 (유예 시간에 대응하는) 추가 임계치를 초과하면, 나머지 수신 데이터에 기반한 신뢰성 있는 프로세싱은 수행될 수 없다고 가정된다. 그렇지 않고, 초과 지연에 기인하여 폐기된 데이터의 수가 추가 임계치 미만이면, 수신 데이터에 기반한 신뢰성 있는 프로세싱이 수행될 수 있다고 가정된다. 후자의 경우, 송신기들(1-i)로부터 연관 수신기들(2-i)로 데이터를 주기적으로 송신하기 위한 송신 방식과 함께 네트워크 인프라스트럭처의 원하는 구성이 적용될 수 있다. 특히, 네트워크 구성기(43)는, 위에서 언급된 조건이 충족되면, 즉, 폐기된 데이터 송신의 수가 필요한 임계 값 미만일 경우, 원하는 구성을 적용할 수 있다. 그렇지 않으면, 위에서 설명된 바와 같이, 대안적인 구성이 컴퓨팅되어 시험되어야 한다. 이 목적을 위해, 송신기들(1-i)과 연관 수신기들(2-i) 사이의 미리 결정된 송신 경로들 중 적어도 일부가 변화될 수 있다. 또한, 송신기들 중 적어도 일부를 다른 홉들(3-i) 또는 홉(3-i)의 다른 포트들에 연결하여, 데이터를 주기적으로 송신하기 위한 주기들을 수정하는 것, 또는 원하는 구성의 다른 수정들을 수행하는 것이 또한 가능할 수 있다. 구성을 수정한 후에, 새로 결정된 구성은 위에서 설명된 바와 같이 시험될 수 있다.

시험된 구성이 위에서 언급된 요건들을 충족시키면, 송신기들(1-i)을 위한, 수신기들(2-i)로의 데이터 송신은 네트워크 인프라스트럭처를 통해 데이터의 대기된 송신에 기반하여 수행될 수 있다. 그러나, 데이터의 대기된 송신에 기반하여 데이터 송신을 위한 적절한 해결책이 발견될 수 없으면, 데이터의 적어도 일부는 시분할 다중 송신(TDM(time division multiplex) 송신)에 기반하여 송신될 수 있으며, 이는 송신기로부터 수신기로의 데이터의 적시 송신을 보장한다.

도 3은 3개의 송신기들(1-i, 2-i, 3-i)에 의해 데이터를 주기적으로 송신하기 위한 송신 방식을 개략적으로 예시한다. 이미 위에서 언급된 바와 같이, 본 발명이 3개의 송신기들로 제한되지 않는 것으로 이해된다. 게다가, 임의의 다른 개수의 송신기들도 또한 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은, 도 3에서 예시된 송신 방식으로 또한 제한되지 않는다. 임의의 다른 송신 방식, 특히, 데이터를 주기적으로 송신하기 위한 임의의 다른 간격들이 또한 가능할 수 있다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 송신기(1-i)는 제1 시간 기간을 이용하여 데이터를 주기적으로 송신할 수 있다. 이 경우, 제1 송신기(1-i)는 시점들(1, 2, 3, 4, 5, 6...)에 데이터를 송신한다. 제2 송신기(1-2)는 상이한 주기를 이용하여 데이터를 송신한다. 이 경우, 제2 송신기(1-2)의 주기는 제1 송신기(1-1)의 주기의 2 배이다. 또한, 제3 송신기(1-3)는 제3 주기를 이용하여 데이터를 주기적으로 송신한다. 이 경우, 제3 주기는 제1 송신기(1-i)의 주기의 3 배이다. 이에 따라서, 제1 시점(1)에, 제1 송신기만이 데이터를 송신한다. 제2 시점(2)에, 제1 송신기(1-1) 및 제2 송신기(1-2)는 동시에 데이터를 송신하려고 의도한다. 따라서, 하나의 송신기(예컨대, 1-2)의 데이터는, 다른 송신기(예컨대, 1-1)의 데이터가 송신될 때까지 대기된다. 제3 시점(3)에, 제1 송신기(1-1) 및 제3 송신기(1-3)는 동시에 데이터를 송신하려고 의도한다. 이에 따라서, 하나의 송신기(예컨대, 1-3)의 데이터는, 다른 송신기(예컨대, 1-1)의 데이터가 성공적으로 송신될 때까지 대기된다. 이러한 도 3에서 추가로 알 수 있는 바와 같이, 제6 시점(6)에, 3개의 송신기들(1-1, 1-2 및 1-3) 전부가 동시에 데이터를 송신하려고 의도한다. 따라서, 2개의 송신기들(예컨대, 1-2, 1-3)의 데이터는 대기되어야 한다. 이에 따라서, 하나의 송신기(예컨대, 1-1)의 데이터만이 즉시 전송될 수 있는 한편, 다른 2개의 송신기들(예컨대, 1-2, 1-3)의 나머지 데이터는 대기되어야 한다. 제1 데이터가 성공적으로 송신된 후에, 다른 송신기들 중 하나의 송신기(예컨대, 1-2)의 데이터가 전송될 수 있지만, 나머지 데이터는 계속 대기된다. 이에 따라서, 이 시점(6)에 대해, 관련 데이터는 공통 네트워크 인프라스트럭처를 통해 송신될 마지막 데이터임을 고려함으로써, 최대 지연이 컴퓨팅될 수 있다. 이러한 방식으로, 최악의 경우의 가정이 대기(queuing)의 모든 가능한 순열(permutation)들에 고려될 수 있다.

이러한 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 송신 패턴(pattern)은 각각의 제6 시점 후에 반복될 것이다. 따라서, 모든 가능한 지연들을 고려하기 위한 최소 시험 기간은 적어도 그러한 시간 기간을 평가할 수 있다. 이 시간 기간은 모든 관련 주기들의 최소 공배수에 의해 쉽게 컴퓨팅될 수 있다. 이 예에서, 제1 송신기(1-1)는 1의 시간 기간을 갖고, 제2 송신기(1-2)는 2의 시간 기간을 가지며, 그리고 제3 송신기(1-3)는 3의 주기를 갖는다. 이에 따라서, 1, 2 및 3의 최소 공배수는 6이고, 결과적으로, 최대 지연들을 고려하기 위한 시험 기간은 1, 2 및 3의 최소 공배수, 즉, 6으로서 간주될 수 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 송신기(1-i)로부터 네트워크 인프라스트럭처를 통해 수신기(2-i)로 송신되는 데이터 중 일부가 최대 수용가능 지연을 초과하는 지연으로 수신될 수 있는지 여부를 식별하는 것이 가능하다. 위에서 또한 언급된 바와 같이, 지연이 최대 수용가능 임계치를 초과하면, 데이터는 폐기될 것이다. 이 경우, 심지어, 지연을 유발할 데이터의 송신을 방지하는 송신 방식을 적용하는 것이 가능할 수 있다. 따라서, 미리 결정된 수용가능한 임계치를 초과하는 지연으로 수신될 데이터의 송신, 또는 동시에 송신될 다른 데이터의 지연을 유발하는 데이터의 송신을 방지함으로써, 네트워크의 부하가 추가로 감소될 수 있다.

이에 따라서, 다른 데이터의 적시 수신을 가능하게 하기 위하여, 특정 데이터의 송신을 드롭(drop)하는 것이 가능할 수 있다. 예컨대, 특정 송신기(1-i)로부터 연관 수신기(2-i)로의 데이터가, 다른 송신기(1-i)에 의한 데이터의 송신에 기인하여 초과 지연으로 수신될 것으로 결정되면, 다른 송신기(1-i)의 송신은 유보되어(suspended), 그렇지 않으면 지연되어 수신될 데이터의 적시 수신을 가능하게 할 수 있다.

도 4는 네트워크를 구성하기 위한 방법의 흐름 다이어그램을 예시한다. 명확성을 위해, 설명에서 위에서 사용된 참조 부호들은, 도 4에 기반한 방법의 다음 설명에서 유지될 것이다.

네트워크를 구성하기 위한 방법은, 이미 위에서 설명된 통신 네트워크(10)에 적용될 수 있다. 이에 따라서, 위에서 설명된 요소들의 동작들은 다음에서 설명된 방법에 적용될 것이다. 이에 따라서, 다음에서 설명된, 네트워크를 구성하기 위한 방법의 모든 단계들은 또한, 앞서 설명된 네트워크 제어기(4)에 적용될 것이다.

네트워크(10)를 구성하기 위한 방법은, 제1 개수의 송신기들(1-i) 및 제2 개수의 수신기들(2-i)을 포함하는 네트워크에 적용될 수 있다. 각각의 송신기(1-i)는 미리 결정된 양의 데이터를 연관 수신기(2-i)에 주기적으로 송신한다. 주기적인 송신은, 송신기들(1-i) 각각에 대한 개별적인 미리 결정된 송신 기간을 이용하여 수행된다. 또한, 송신기들(1-i) 각각과 연관 수신기(2-i) 사이에 미리 결정된 송신 경로가 사용된다. 방법은, 송신기(1-i)에 의한 데이터의 송신과 연관 수신기(2-i)에 의한 이 데이터의 수신 사이의 최대 지연량을 컴퓨팅하는 단계(S1)를 포함한다. 컴퓨팅하는 단계(S1)는, 미리 결정된 시험 기간 내의 송신기들(1-i)의 각각의 송신에 대해 수행된다.

방법은, 컴퓨팅된 지연량이 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는지 여부를 결정하기 위한 단계(S2)를 더 포함한다. 이 결정은, 미리 결정된 시험 기간 내에서와 같이 송신기들(1-i)의 각각의 송신에 대해 수행된다. 추가로, 방법은, 미리 결정된 시험 기간 내에 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는 컴퓨팅된 지연량들의 수가 적어도 미리 결정된 제2 임계 값 이하이면, 미리 결정된 송신 경로를 적용하는 단계(S3)를 포함한다.

시험 기간은 송신기들(1-i)의 송신 기간들의 최소 공배수에 기반하여 컴퓨팅될 수 있다.

적어도 2개의 송신기들(1-i)에 의한 데이터의 송신이 겹칠 때, 각각의 시간 슬롯, 즉, 각각의 시점에 대해 최대 지연량이 컴퓨팅될 수 있다.

최대 지연량은, 개개의 시간 슬롯에 송신된 데이터량의 합에 기반하여 컴퓨팅될 수 있다.

방법은, 미리 결정된 시험 기간 내에 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는 컴퓨팅된 지연량들의 수가 미리 결정된 제2 임계 값을 초과하면, 적어도 하나의 송신 경로를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

방법은, 미리 결정된 시험 기간 내에 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는 컴퓨팅된 지연량들의 수가 미리 결정된 제2 임계 값을 초과하면, 적어도 하나의 송신기(1-i)와 연관 수신기(2-i) 사이에 시분할 다중 송신을 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.

적어도 2개의 송신기들로부터의 데이터는, 송신기들(1-i) 각각과 연관 수신기들(2-i) 사이의 송신 경로에 있는 네트워크 디바이스(3-i)의 공통 포트에 의해 처리될 수 있다.

방법은, 네트워크에 추가 송신기(1-i)를 부가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 추가 송신기(1-i)는, 미리 결정된 양의 데이터를 네트워크의 연관 수신기(2-i)에 주기적으로 송신하도록 구성될 수 있다.

특히, 네트워크(10)는 패킷 교환 네트워크, 예컨대, 이더넷, 이를테면, 산업 이더넷, 또는 산업 버스 시스템을 포함하는 네트워크 인프라스트럭처를 포함할 수 있다.

요약하면, 본 발명은, 복수의 송신기들이 다수의 수신기들에 데이터를 주기적으로 송신하는 통신 네트워크에 관한 것이다. 데이터는 대기된 송신 방식에 의해 송신될 수 있다. 통신 네트워크의 신뢰성을 평가하기 위하여, 대기된 송신의 지연에 대한 최악의 경우의 가정이 수행된다. 지연되는 대기된 송신이 미리 결정된 최대치를 초과하면, 데이터는 폐기될 수 있다. 초과 지연에 기인하여 폐기된 데이터의 수가 추가 임계치 미만이면, 네트워크는 수용가능한 것으로 간주될 수 있다.

Claims (15)

1. 네트워크(10)를 구성하기 위한 방법으로서,
   상기 네트워크(10)는 제1 개수의 송신기들(1-i) 및 제2 개수의 수신기들(2-i)을 포함하고,
   상기 제1 개수의 송신기들(1-i)의 각각의 송신기(1-i)는 상기 제2 개수의 수신기들(2-i) 중 연관 수신기(2-i)에 미리 결정된 양(amount)의 데이터를 주기적으로 송신하고, 상기 주기적인 송신은 상기 송신기들(1-i) 각각에 대한 개별적인 미리 결정된 송신 기간으로 수행되며, 그리고 상기 송신기들(1-i) 각각과 상기 연관 수신기(2-i) 사이에 미리 결정된 송신 경로가 사용되고,
   상기 방법은,
   미리 결정된 시험 기간 내의 상기 송신기들(1-i)의 각각의 송신에 대해, 송신기(1-i)에 의한 데이터의 송신과 연관 수신기(2-i)에 의한 상기 데이터의 수신 사이의 최대 지연량을 컴퓨팅하는 단계(S1);
   상기 미리 결정된 시험 기간 내의 상기 송신기들(1-i)의 각각의 송신에 대해, 상기 컴퓨팅된 지연량이 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계(S2); 및
   상기 미리 결정된 시험 기간 내에 상기 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는 컴퓨팅된 지연량들의 수가 미리 결정된 제2 임계 값 이하이면, 상기 미리 결정된 송신 경로를 적용하는 단계(S3)
   를 포함하는,
   방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 시험 기간은 상기 송신기들(1-i)의 송신 기간들의 최소 공배수에 기반하여 컴퓨팅되는,
   방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 최대 지연량은, 적어도 2개의 송신기들(1-i)에 의한 데이터의 송신이 겹칠 때의 각각의 시간 슬롯(slot)에 대해 컴퓨팅되는,
   방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 최대 지연량은, 개개의 시간 슬롯에 송신된 데이터량(amount of data)의 합에 기반하여 컴퓨팅되는,
   방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 미리 결정된 시험 기간 내에 상기 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는 컴퓨팅된 지연량들의 수가 상기 미리 결정된 제2 임계 값을 초과하면, 적어도 하나의 송신 경로를 조정하는 단계
   를 포함하는,
   방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 미리 결정된 시험 기간 내에 상기 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는 컴퓨팅된 지연량들의 수가 상기 미리 결정된 제2 임계 값을 초과하면, 적어도 하나의 송신기(1-i)와 연관 수신기(2-i) 사이에 시분할 다중 송신을 적용하는 단계
   를 포함하는,
   방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 2개의 송신기들(1-i)로부터의 데이터는, 상기 송신기들(1-i) 각각과 연관 수신기들(2-i) 사이의 송신 경로들에 있는 네트워크 디바이스(3-i)의 공통 포트에 의해 처리되는,
   방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 네트워크(10)에 추가 송신기(1-i)를 부가하는 단계를 포함하고,
   상기 추가 송신기(1-i)는 상기 네트워크(10)의 연관 수신기(2-i)에 미리 결정된 양의 데이터를 주기적으로 송신하도록 구성되는,
   방법.
9. 네트워크(10)를 구성하기 위한 네트워크 제어 장치(4)로서,
   상기 네트워크(10)는 제1 개수의 송신기들(1-i) 및 제2 개수의 수신기들(2-i)을 포함하고,
   상기 제1 개수의 송신기들(1-i)의 각각의 송신기(1-i)는 상기 제2 개수의 수신기들(2-i) 중 연관 수신기(2-i)에 미리 결정된 양의 데이터를 주기적으로 송신하고,
   상기 주기적인 송신은 상기 송신기들(1-i) 각각에 대한 개별적인 미리 결정된 송신 기간으로 수행되며, 그리고
   상기 송신기들(1-i) 각각과 상기 연관 수신기(2-i) 사이에 미리 결정된 송신 경로가 사용되고,
   상기 장치(4)는,
   미리 결정된 시험 기간 내의 상기 송신기들(1-i)의 각각의 송신에 대해, 송신기(1-i)에 의한 데이터의 송신과 연관 수신기(2-i)에 의한 상기 데이터의 수신 사이의 최대 지연량을 컴퓨팅하도록 구성된 지연 계산기(41);
   상기 미리 결정된 시험 기간 내의 상기 송신기들(1-i)의 각각의 송신에 대해, 상기 컴퓨팅된 지연량이 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는지 여부를 결정하도록 구성된 비교기(42); 및
   상기 미리 결정된 시험 기간 내에 상기 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는 컴퓨팅된 지연량들의 수가 미리 결정된 제2 임계 값 이하이면, 상기 미리 결정된 송신 경로를 적용하도록 구성된 네트워크 구성기(43)
   를 포함하는,
   네트워크 제어 장치(4).
10. 제9항에 있어서,
    상기 지연 계산기는 상기 송신기들의 송신 기간들의 최소 공배수에 기반하여 상기 시험 기간을 컴퓨팅하도록 구성되는,
    네트워크 제어 장치(4).
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 네트워크 구성기(43)는 상기 미리 결정된 시험 기간 내에 상기 미리 결정된 제1 임계 값을 초과하는 컴퓨팅된 지연량들의 수가 상기 미리 결정된 제2 임계 값을 초과하면, 적어도 하나의 송신기(1-i)와 연관 수신기(2-i) 사이에 시분할 다중 송신을 적용하도록 구성되는,
    네트워크 제어 장치(4).
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개의 송신기들(1-i)로부터의 데이터는, 상기 송신기들(1-i) 각각과 연관 수신기들(2-i) 사이의 송신 경로들에 있는 네트워크 디바이스(3-i)의 공통 포트에 의해 처리되는,
    네트워크 제어 장치(4).
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 네트워크 구성기(43)는 상기 네트워크(10)에 추가 송신기(1-i)를 부가하도록 구성되고, 상기 추가 송신기(1-i)는 상기 네트워크(10)의 연관 수신기(2-i)에 미리 결정된 양의 데이터를 주기적으로 송신하도록 구성되는,
    네트워크 제어 장치(4).
14. 통신 네트워크(10)로서,
    제1 개수의 송신기들(1-i);
    제2 개수의 수신기들(2-i);
    상기 제1 개수의 송신기들(1-i) 및 상기 제2 개수의 수신기들(2-i)에 통신가능하게 연결되도록 구성된 네트워크 인프라스트럭처(infrastructure); 및
    제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 네트워크 제어 장치(4)
    를 포함하고,
    상기 제1 개수의 송신기들(1-i)의 각각의 송신기(1-i)는 상기 제2 개수의 수신기들(2-i) 중 연관 수신기에 미리 결정된 양의 데이터를 주기적으로 송신하도록 구성되고, 상기 주기적인 송신은 상기 송신기들(1-i) 각각에 대한 개별적인 미리 결정된 송신 기간으로 수행되며, 그리고 상기 송신기들(1-i) 각각과 상기 연관 수신기(2-i) 사이에 상기 네트워크 인프라스트럭처를 통하는 미리 결정된 송신 경로가 사용되는,
    통신 네트워크(10).
15. 제14항에 있어서,
    상기 네트워크 인프라스트럭처는 패킷 교환 네트워크를 포함하는,
    통신 네트워크(10).

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