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KR101544592B1 - Dynamic Queue Allocation Scheme Method and Apparatus for High Availability Distributed Embedded Network Transmission - Google Patents

Dynamic Queue Allocation Scheme Method and Apparatus for High Availability Distributed Embedded Network Transmission Download PDF

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KR101544592B1
KR101544592B1 KR1020130152963A KR20130152963A KR101544592B1 KR 101544592 B1 KR101544592 B1 KR 101544592B1 KR 1020130152963 A KR1020130152963 A KR 1020130152963A KR 20130152963 A KR20130152963 A KR 20130152963A KR 101544592 B1 KR101544592 B1 KR 101544592B1
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Abstract

본 발명은 우선순위 이더넷 프레임에 따른 제어기능을 효과적으로 제공하기 위하여 통신 데이터 전송 우선순위 별로 통신 네트워크 장치 내 전송 데이터에 대한 저장 및 관리제어를 위한 능동적 큐(Queue) 할당 방법을 제공할 수 있는 고가용성 이중화 분산임베디드 네트워크 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.In order to effectively provide a control function according to a priority Ethernet frame, the present invention provides a method and apparatus for efficiently allocating a high-availability Ethernet frame, which can provide an active queue allocation method for storing and managing transmission data in a communication network apparatus, To a method and apparatus for transmitting and receiving redundant distributed embedded networks.

Figure R1020130152963
Figure R1020130152963

Description

능동적 큐 할당 방식의 고가용성 분산임베디드 네트워크 송수신 방법 및 장치 {Dynamic Queue Allocation Scheme Method and Apparatus for High Availability Distributed Embedded Network Transmission}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high-availability distributed embedded network transmission / reception method and apparatus using an active queue allocation method,

본 발명은 산업용 통신 네트워크 송수신 방법 및 장치에 관한 것으로서 미션형 시간 임계형 중요 설비 및 시스템 대상 스마트 자동화 보호제어 서비스를 위한 고가용성 이중화 분산임베디드 네트워크 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for transmitting and receiving an industrial communication network, and more particularly, to a method and an apparatus for transmitting and receiving a high availability redundant distributed embedded network for a mission automated time critical type equipment and system.

현존하는 이더넷 기반의 통신시스템들 중에서 본 발명이 속하는 기술은 미션 중심의 시간 임계형 산업용 통신, 예를 들어, 전력망 송변전, 전기설비 보호 및 제어 시스템에서의 통신망 분야, 군사용 통신네트워크 분야, 핵융합 발전시설용 자동화 통신 네트워크 분야 등으로 주어진 시스템의 보안과 안정성을 최대한 보장하기 위하여 이중화 통신 시스템 설 계 및 구축에 관한 일반적인 이더넷 기반의 통신시스템 보다 특별한 구조를 요구하고 있다. 이를 통하여 해당 산업 환경에 부합한 최적의 자동화 보호, 제어 시스템의 기반을 조성하고, 개발품에 대한 신뢰성 검증을 통해 안정적인 시스템 구축을 도모하고 있다.Among the existing Ethernet-based communication systems, the technology to which the present invention pertains includes mission-oriented, time-critical industrial communications, such as power grid transmission and switching, networking in electrical equipment protection and control systems, military communications networks, In order to maximize the security and stability of a given system, for example, in the field of the facility automation communication network, a specific structure is required rather than a general Ethernet-based communication system for designing and constructing a redundant communication system. In this way, the basis of the optimal automation protection and control system that meets the relevant industrial environment is established, and the reliability of the developed product is verified to establish a stable system.

예를 들어, 산업용 통신 네트워크는 응용 서비스 목적에 맞게 유니캐스트(Unicast), 멀티캐스트(Multi-cast), 브로드캐스트(Broadcast) 형태의 데이터 통신방식의 데이터들을 매우 빠른 속도로 각 송수신 장치인 노드들, 일명 분산 임베디드 네트워크 장치들에게 안정적으로 전달할 수 있는 고가용성 이중화 송수신 기능을 가지고 있다. For example, the industrial communication network can transmit data in a unicast, multicast, and broadcast data communication manner at a very high speed to each of the transceiver apparatuses , And a high availability redundant transmission / reception function that can be stably transmitted to a distributed embedded network device.

일례로, 전기설비 디지털 변전소 자동화 (Substation Automation) 분야의 경우, IEC61850 국제표준에서 정하는 데이터 전송시간은 최소 3ms이내이고 예기치 못한 사고에 의한 네트워크 고장에 대응할 수 있도록 네트워크는 이중화 구조를 가지고 있어야 한다. 네트워크 고장복구시간은 수 개의 프레임 정도의 정보 손실도 허용하지 않을 정도로 매우 짧아야만 하고, 특히, 송전 모선 보호와 같은 경우, 통신 송수신단에서 단 하나의 데이터 손실도 허용치 않는 등 해당 응용서비스 처리에 있어서 끊김이 없어야 한다. For example, in the field of Substation Automation for electrical equipment, the network must have a redundant structure so that the data transfer time defined by the IEC61850 international standard is at least 3 ms and can cope with a network failure due to an unexpected accident. The network failure recovery time must be very short such that information loss of several frames is not allowed. In particular, in the case of transmission bus protection, only a single data loss at the communication transmitting / There should be no breaks.

관련 선행 문헌으로서, 대한민국공개특허번호 제 10-1999-0058410호 (1999.07.15. 공개) 등이 참조될 수 있다.As a related prior art, Korean Patent Publication No. 10-1999-0058410 (published on July 15, 1999) and the like can be referred to.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 산업용 통신 네트워크는 응용 서비스 목적에 맞게 유니캐스트(Unicast), 멀티캐스트(Multi-cast) 형태의 데이터 통신방식을 지원해야 하고, 각 송수신 장치인 통신 인터페이스 노드들, 일명 분산 임베디드 네트워크 장치들 간의 통신은 매우 빠른 속도로 안정적으로 이루어져야 한다. 또한 각 노드들이 네트워크 상에 데이터를 송수신할 때 노드간 신호 전송지연 시간과 데이터처리 시간을 계산하여 데이터 송수신하는 시각을 정밀 조정 가능하게 하여 모든 분산 임베디드 네트워크 장치들간 시각을 네트워크 상에서 동일하게 맞출 수 있도록 지원해야 한다. 본 발명의 목적은 이를 위하여 고정밀 시각동기지원형 고가용성 이중화 송수신 기능을 제공하는 분산임베디드형 네트워크 송수신 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an industrial communication network in which a data communication method of a unicast and a multi- Communication between communication interface nodes, aka distributed embedded network devices, must be stable at very high speeds. In addition, when each node transmits and receives data on the network, it calculates the delay time and the data processing time between the nodes so as to precisely adjust the time of data transmission and reception so that the time between all the distributed embedded network devices can be equally adjusted on the network Should support. It is an object of the present invention to provide a distributed embedded network transmission / reception apparatus and method which provide a high-precision time synchronization supporting type high availability redundant transmission / reception function.

또한, 산업용 통신 네트워크에는 응용 서비스에 따른 혼재된 데이터들이 송수신 되는데 이들을 우선순위 정도에 따라 데이터를 구분하여 긴급한 데이터를 우선 처리하는 구체적인 방법이 요구되므로, 본 발명의 목적은, 데이터를 수신할 때 우선순위 이더넷 프레임에 따른 전송 우선순위 별로 유연하게 수신 데이터를 저장 및 관리하고 중요 데이터부터 송신 가능하도록 하는 능동적 큐(Queue) 할당 제어 방법을 적용하는 분산임베디드형 네트워크 송수신 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.In addition, in the industrial communication network, mixed data according to an application service is transmitted and received. A specific method of preferentially processing urgent data by classifying the data according to the degree of priority is required. Therefore, The present invention provides a distributed embedded network transmission and reception apparatus and method that apply an active queue allocation control method that allows flexible reception data to be stored and managed according to transmission priority according to a ranking Ethernet frame and enabling transmission of important data.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 고가용성 이중화 송수신 기능을 제공하는 분산 임베디드 네트워크 장치를 포함한 이중화 시스템에서, 상기 분산 임베디드 네트워크 장치는, N개(자연수)의 포트로 각각 대응되는 유무선 통신용 송수신 인터페이스부, 수신 처리부 및 출력 처리부; N개의 단위 블록의 저장 공간을 갖는 메모리; N개의 큐를 갖는 능동형 큐; 시스템 클락의 신호를 기초로 동기 신호를 생성하여 상기 유무선 통신용 송수신 인터페이스부, 상기 수신 처리부 및 상기 출력 처리부가 상기 동기 신호에 동기되어 데이터 프레임을 송신 또는 수신하도록 제어하는 시각 동기화 처리부; 및 외부의 장치로부터 데이터 프레임이 수신되는 상기 유무선 통신용 송수신 인터페이스부의 해당 포트를 식별하여 상기 메모리의 어느 단위 블록에 수신 데이터 프레임을 저장하고, 상기 수신 데이터 프레임이 저장되는 단위 블록의 위치 정보를 상기 능동형 큐 중 해당 큐에 저장하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 수신 데이터 프레임의 목적지 주소에 따라 상기 수신 처리부를 통해 수신하도록 제어하거나, 상기 능동형 큐와 상기 메모리의 정보를 이용하여 상기 유무선 통신용 송수신 인터페이스부를 통해 외부에서 수신되는 데이터 프레임의 우선 순위에 따라 다른 외부 장치로 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In the redundant system including the distributed embedded network device for providing the high-availability redundant transmission / reception function according to an aspect of the present invention for achieving the object of the present invention as described above, the distributed embedded network device A communication processing unit, a reception processing unit, and an output processing unit, which correspond to N (natural number) ports, respectively; A memory having a storage space of N unit blocks; An active queue having N queues; A time synchronization processing unit for generating a synchronization signal based on a signal of a system clock and controlling the transmission / reception interface unit for wired / wireless communication, the reception processing unit and the output processing unit to transmit or receive a data frame in synchronization with the synchronization signal; And a control unit for identifying a corresponding port of the transmission / reception interface unit for wired / wireless communication in which a data frame is received from an external device, storing a received data frame in any unit block of the memory, Wherein the control unit controls the reception unit to receive the received data frame through the reception processing unit according to a destination address of the received data frame or to control the reception unit to receive the active queue and the memory, And controls the transmission / reception interface unit to transmit the data frame to another external device according to the priority of the data frame received from the outside.

상기 제어부는, 상기 수신 데이터 프레임의 목적지 주소가 상기 분산 임베디드 네트워크 장치의 주소와 일치하면 상기 수신 처리부를 통해 수신하여 상위 계층에서 처리하도록 제어하며, 상기 능동형 큐의 상기 우선 순위에 따른 순차적인 큐를 선택하여 각 큐에서 선입선출 방식으로 해당 단위 블록의 위치 정보에 대한 상기 메모리의 데이터 프레임이 해당 출력 처리부를 통해 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit controls the upper layer to process the destination address of the received data frame through the reception processing unit when the destination address of the received data frame coincides with the address of the distributed embedded network device and controls the upper layer to process a sequential queue according to the priority of the active queue And controls to transmit data frames of the memory with respect to the position information of the corresponding unit block through the corresponding output processing unit in a first-in first-out manner in each queue.

상기 제어부는, 저장 후 미리 지정된 시간이 지난 상기 메모리의 해당 데이터 프레임과 상기 능동형 큐의 해당 위치 정보를 폐기할 수 있다.The controller may discard the corresponding data frame of the memory and corresponding position information of the active queue after a predetermined time has elapsed after the storage.

상기 제어부는, 외부 장치로 전송된 데이터 프레임이 다시 되돌아 올 경우에는 상기 메모리의 해당 데이터 프레임과 상기 능동형 큐의 해당 위치 정보를 폐기할 수도 있다.The control unit may discard the corresponding data frame of the memory and the corresponding position information of the active queue when the data frame transmitted to the external device returns.

상기 제어부는, 상기 수신 데이터 프레임의 목적지 주소가 상기 분산 임베디드 네트워크 장치의 주소와 일치하여 수신 처리된 경우에, 외부 장치로부터 동일한 데이터 프레임이 중복 수신되면, 상기 메모리의 해당 데이터 프레임과 상기 능동형 큐의 해당 위치 정보를 폐기할 수도 있다.When the same data frame is repeatedly received from an external device when the destination address of the received data frame matches the address of the distributed embedded network device and the received data frame is received and processed, The location information may be discarded.

그리고 본 발명의 다른 일면에 따른 고가용성 이중화 송수신 기능을 제공하는 분산 임베디드 네트워크 장치에서의 데이터 이중화 송수신 방법에서, N개(자연수)의 포트로 각각 대응되는 유무선 통신용 송수신 인터페이스부, 수신 처리부 및 출력 처리부; N개의 단위 블록의 저장 공간을 갖는 메모리; N개의 큐를 갖는 능동형 큐; 시스템 클락의 신호를 기초로 동기 신호를 생성하여 상기 유무선 통신용 송수신 인터페이스부, 상기 수신 처리부 및 상기 출력 처리부가 상기 동기 신호에 동기되어 데이터 프레임을 송신 또는 수신하도록 제어하는 시각 동기화 처리부를 포함하는 상기 분산 임베디드 네트워크 장치에서, 외부의 장치로부터 데이터 프레임이 수신되는 상기 유무선 통신용 송수신 인터페이스부의 해당 포트를 식별하여 미리 지정한 우선 순위에 따라 상기 메모리의 어느 단위 블록에 수신 데이터 프레임을 저장하고, 상기 수신 데이터 프레임이 저장되는 단위 블록의 위치 정보를 상기 우선 순위에 대응되는 상기 능동형 큐 중 해당 큐에 저장하도록 제어하는 단계; 및 상기 수신 데이터 프레임의 목적지 주소에 따라 상기 수신 처리부를 통해 수신하도록 제어하거나, 상기 능동형 큐와 상기 메모리의 정보를 이용하여 상기 유무선 통신용 송수신 인터페이스부를 통해 외부에서 수신되는 데이터 프레임의 우선 순위에 따라 다른 외부 장치로 전송하도록 제어하는 단계를 포함한다.In a data duplication transmitting / receiving method in a distributed embedded network device providing a high-availability duplexing transmission / reception function according to another aspect of the present invention, there is provided a data transmission / reception method in a data transmission / ; A memory having a storage space of N unit blocks; An active queue having N queues; And a time synchronization processing unit for generating a synchronization signal based on a signal of a system clock and controlling the transmission / reception interface unit for wired / wireless communication, the reception processing unit and the output processing unit to transmit or receive a data frame in synchronization with the synchronization signal, In the embedded network device, a corresponding port of the transmission / reception interface unit for wired / wireless communication in which a data frame is received from an external device is identified, a received data frame is stored in any unit block of the memory according to a predetermined priority, Storing position information of a stored unit block in a corresponding one of the active queues corresponding to the priority; And a control unit for controlling the receiving unit to receive the received data frame through the reception processing unit according to a destination address of the received data frame or using the information of the active queue and the memory, To the external device.

본 발명에 따른 분산임베디드형 네트워크 송수신 장치 및 방법에 따르면, 종래의 상위계층에서 시각동기화를 수행하던 것에 반하여 이더넷 통신 물리계층에서 직접 신호를 계측하는 순간을 인식하여 시스템 클럭의 시각을 미세 조정할 수 있는 고정밀 시각동기를 지원할 뿐만 아니라, 해당 송수신 포트별로 시각동기화 신호처리와 관련된 시각 정보들과 함께 협업계산을 수행함으로써 취득된 데이터의 신뢰성을 보장할 수 있다. 이는 특정 단위 장치뿐만 아니라 네트워크에 접속된 전체 장치 시스템의 운전 신뢰성을 크게 높일 수 있는 효과를 갖는다. According to the distributed embedded network transmission and reception apparatus and method according to the present invention, while the time synchronization is performed in the conventional upper layer, the Ethernet communication physical layer recognizes the moment when the signal is directly measured and finely adjusts the time of the system clock It is possible to guarantee the reliability of the acquired data by performing the collaboration calculation together with the time information related to the time synchronization signal processing for each transmission / reception port as well as supporting the high-precision time synchronization. This has the effect of greatly increasing the operational reliability of not only the specific unit device but also the entire device system connected to the network.

또한, 종래의 이중화 통신에 필요로 하는 단순 병렬형 토폴로지를 구성하기 위한 복수개의 통신스위치 및 통신선을 획기적으로 줄일 수 있으며, 데이터를 수신할 때 우선순위 이더넷 프레임에 따른 전송 우선순위 별로 유연하게 수신 데이터를 저장 및 관리하고 중요 데이터부터 송신 가능하도록 하는 능동적 큐(Queue) 할당 제어 방법을 제공하여 낮은 메모리 저장공간으로도 효과적으로 데이터를 처리할 수 있고, 긴급하고 중요한 데이터를 우선 선별하여 전송할 수 있게 해 준다. 이에 따라 궁극적으로 미션 중심의 산업용 통신의 새로운 응용 서비스 요구조건들을 충족시킬 수 있게 해준다.In addition, it is possible to drastically reduce a plurality of communication switches and communication lines for constituting a simple parallel topology required for conventional redundant communication, and to flexibly receive data according to transmission priority according to a priority Ethernet frame when receiving data, And an active queue allocation control method that enables the transmission of important data from a storage device can be efficiently performed even in a low memory storage space and enables urgent and important data to be selectively transmitted . Thereby ultimately meeting new application service requirements for mission-critical industrial communications.

또한, 종래의 고가용성을 위해 동일한 전송 신호를 반복하여 전달하는 방식에서 네트워크 트래픽을 절반정도로 획기적으로 줄일 수 있다. 이는 시간 변화 추이에 따른 네트워크 응용 서비스 운영 측면에서 해당 장치들의 메모리 및 효과적인 네트워크 트래픽 처리를 가능케 하는 효과를 갖는다. 이에 따라 궁극적으로 미션 중심의 산업용 통신의 새로운 응용 서비스 요구조건들을 충족시킬 수 있게 해준다.Also, in the conventional method for repeatedly transmitting the same transmission signal for high availability, network traffic can be dramatically reduced by about half. This has the effect of enabling the memory of the devices and effective network traffic processing in terms of operation of the network application service according to the change of time. Thereby ultimately meeting new application service requirements for mission-critical industrial communications.

도 1은 이중화 시스템의 제1예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 이중화 시스템의 제2예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 이중화 시스템의 제3예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이중화 시스템에 적용을 위한, 고가용성 이중화 송수신 기능을 제공하는 분산 임베디드 네트워크 송수신 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 메모리를 이용한 우선순위 정보에 따른 능동적 큐 할당제어 방법을 설명하기 위한, 메모리, 메모리 제어부, 및 능동형 큐(Queue)의 좀 더 구체적인 도면이다.
1 is a diagram for explaining a first example of a duplication system.
2 is a diagram for explaining a second example of the duplication system.
3 is a diagram for explaining a third example of the duplication system.
4 is a diagram for explaining a distributed embedded network transmission / reception apparatus for providing a high availability redundant transmission / reception function for application to a redundant system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a more detailed view of a memory, a memory controller, and an active queue for explaining an active queue allocation control method according to priority information using the memory of FIG.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

고가용성 이중화 송수신 기능을 제공하는 분산임베디드 네트워크 (송수신) 장치를 포함한 이중화 시스템의 네트워크 토폴로지 방식에 따른 다양한 형태를 설명한다. 이중화 시스템에서는 도 1 내지 도 3과 같이 보내고자 하는 데이터가 어느 순간에도 두 개이상 존재하게 되어 네트워크 링크에 예기치 못한 사고나 문제가 발생될 때에도 정보의 손실없이 항상 데이터를 송수신할 수 있게 됨을 보여준다.High Availability This section describes various types of redundant systems based on network topology, including distributed embedded network (transmitting and receiving) devices that provide redundant transmission and reception functions. In the redundant system, as shown in FIGS. 1 to 3, more than one data exists at any moment, and thus it is possible to always transmit and receive data without loss of information even when an unexpected accident or trouble occurs in the network link.

도 1은 이중화 시스템의 제1예를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a diagram for explaining a first example of a duplication system.

도 1의 이중화 시스템은, 이더넷 기반 TCP/IP 네트워크를 위한 이더넷 스위치와 같은 기존 레거시(legacy) 장비와 상호운용 가능한 고가용성(high availability) 이중화 분산 임베디드 네트워크 장치(예, A)를 연결하고, 버스를 병렬로 공유하여 연결되는 이중화 분산 임베디드 네트워크 장치들(예, A, B, C) 간에 동일한 데이터를 다른 버스 라인을 통해 이중으로 전송하고 각 포트를 구분하여 수신함으로써 정보의 손실없이 데이터를 송수신할 수 있는 구조를 나타낸다. 예를 들어, 응용 서비스 장비나 계층의 데이터 처리와 연관되어 있는 각 분산 임베디드 네트워크장치들(A, B, C)의 통신 입출력 인터페이스 포트들은 최소 2개 이상으로 구성되며 포트 수에 비례해서 독립된 통신 매체(통신연결수단)을 두어 이중화 데이터를 처리할 수 있다. The redundancy system of Figure 1 connects a high availability redundant distributed embedded network device (e.g., A) interoperable with existing legacy equipment, such as an Ethernet switch for Ethernet based TCP / IP networks, (Eg, A, B, and C) that are connected in parallel to each other and are connected to each other through a different bus line, and receive and receive data without loss of information by separately receiving each port . For example, the communication input / output interface ports of each of the distributed embedded network devices (A, B, C) associated with the data processing of the application service equipment or the layer are composed of at least two communication ports, (Communication connection means) may be provided to process the redundant data.

도 2는 이중화 시스템의 제2예를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a diagram for explaining a second example of the duplication system.

도 2의 이중화 시스템은, 이더넷 기반 기존 레거시 장비와 상호운용 가능한 고가용성 이중화 분산 임베디드 네트워크 장치(예, B)를 연결하고, 링(ring) 구조로 연결되는 이중화 분산 임베디드 네트워크 장치들(예, A, B, C) 간에 동일한 데이터를 양방향으로 전송하고 각 태그 등을 통해 구분하여 수신함으로써 정보의 손실없이 데이터를 송수신할 수 있는 구조를 나타낸다. 예를 들어, 링 토폴로지로 각 분산 임베디드 네트워크 장치(A, B, C)의 통신 입출력 인터페이스 포트들은 2개로 구성되어 각각의 단일 통신 매체 (통신연결수단)을 두고, 각 포트에서 송출되는 데이터는 응용서비스 장비 또는 계층에서 만들어진 이더넷 데이터를 복사하여 서로 다른 방향으로 동일한 데이터를 전송한다. 이때 본 네트워크에 참여하는 분산 임베디드 네트워크 장치(A, B, C) 간 데이터 송수신을 위한 프로토콜을 정의하기 위해 전송 프레임 내 별도의 전송 태그를 둘 수 있다. The redundancy system of FIG. 2 includes redundant distributed embedded network devices (e.g., A) connected to a high availability redundant distributed embedded network device (e.g., B) interoperable with existing Ethernet based legacy equipment and connected in a ring structure , B, and C) in both directions, and receive and receive data separately without loss of information. For example, in the ring topology, the communication input / output interface ports of each of the distributed embedded network devices A, B, and C are composed of two single communication media (communication connection means) It copies the Ethernet data created by the service equipment or layer and transmits the same data in different directions. At this time, in order to define a protocol for data transmission / reception between the distributed embedded network devices (A, B, C) participating in the network, a separate transmission tag may be placed in the transmission frame.

도 3은 이중화 시스템의 제3예를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram for explaining a third example of the duplication system.

도 3의 이중화 시스템은, 이더넷 기반 기존 레거시 장비와 상호운용 가능한 고가용성 이중화 분산 임베디드 네트워크 장치(예, A)를 연결하고, 링(ring) 구조로 연결되는 이중화 분산 임베디드 네트워크 장치들의 서브 네트워크(예, (A,..B), (B,..C)) 구조를 나타낸다. 예를 들어, 두 개 이상의 독립된 링 토폴로지 형태의 여러 개의 서브 네트워크로 확장 가능한 구성으로, 서브 네트워크 안에서 동일한 데이터를 양방향으로 전송하고 각 태그 등을 통해 구분하여 수신함으로써 정보의 손실없이 데이터를 송수신할 수 있는 구조를 나타낸다. The redundancy system of FIG. 3 is a sub-network of redundant distributed embedded network devices connected to a high-availability redundant distributed embedded network device (for example, A) interoperable with existing Ethernet-based existing legacy equipment and connected in a ring structure , (A, .. B), (B, .. C)). For example, it is possible to extend to several subnetworks in the form of two or more independent ring topologies, transmit the same data bidirectionally in the subnetwork, receive differentiated data through each tag, etc., and transmit / receive data without loss of information Lt; / RTI >

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이중화 시스템에 적용을 위한, 고가용성 이중화 송수신 기능을 제공하는 분산 임베디드 네트워크 송수신 장치(100)를 설명하기 위한 도면이다. 이와 같은 분산 임베디드 네트워크 송수신 장치(100)는 도 1의 병렬 버스형, 도 2의 링 구조, 또는 도 3의 링 구조 서브 네트워크 구조를 갖는 이중화 시스템의 분산 임베디드 네트워크 (송수신) 장치에 적용될 수 있다. 분산 임베디드 네트워크 송수신 장치(100)는 상위 계층, 즉, 응용 서비스 장비나 계층의 데이터 처리와 연관되어 다른 네트워크 장치로 데이터 프레임을 이중화 송신하거나 다른 네트워크 장치로부터 이중화되어 전송되는 데이터 프레임을 수신 처리한다. FIG. 4 is a diagram for explaining a distributed embedded network transmission / reception apparatus 100 for providing a high availability redundant transmission / reception function for application to a redundancy system according to an embodiment of the present invention. Such a distributed embedded network transceiver apparatus 100 may be applied to a distributed embedded network (transceiver) apparatus of a redundant system having a parallel bus type of FIG. 1, a ring structure of FIG. 2, or a ring structure subnetwork structure of FIG. The distributed embedded network transceiver 100 receives and processes data frames transmitted in an upper layer, that is, a data frame transmitted to another network device in association with data processing of an application service equipment or a layer, or duplicated from another network device.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 분산 임베디드 네트워크 송수신 장치(100)는, 고가용성 이중화 프로세서 엔진(110), 유무선 통신용 송수신 인터페이스부(120), 및 분산 임베디드 네트워크 장치 제어부(130)를 포함한다. 4, a distributed embedded network transceiver 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a high availability redundant processor engine 110, a wired / wireless communication transmission / reception interface 120, and a distributed embedded network controller 130 ).

분산임베디드 네트워크 장치 제어부(130)는 분산 임베디드 네트워크 송수신 장치(100)의 네트워크 토폴리지 구성을 가능케 해 주기 위하여 분산 임베디드 네트워크 송수신 장치(100)의 각 구성 요소들의 전반적인 제어를 수행하는 프로세서이다. The distributed embedded network device control unit 130 is a processor that performs overall control of each component of the distributed embedded network transmission / reception device 100 to enable network topology configuration of the distributed embedded network transmission /

유무선 통신용 송수신 인터페이스부(120)는 시리얼 통신 등 유선 통신 또는 근거리 무선 통신(지그비, 블루투스, NFC 등), 이동통신(WCDMA, LTE, WiBro 등) 등 무선 통신을 위한 모뎀(modem) 등을 구비한 통신 인터페이스로서 도 1내지 도 3과 같은 이중화 데이터 프레임을 송수신하기 위하여 2개 이상의 복수개 포트, 즉 N개(자연수)의 인터페이스들(121)로 이루어진다. The wired / wireless communication transmission / reception interface unit 120 is provided with a modem for wireless communication such as wired communication or short range wireless communication (ZigBee, Bluetooth, NFC), mobile communication (WCDMA, LTE or WiBro) As the communication interface, it is composed of two or more ports, that is, N (natural number) interfaces 121 for transmitting and receiving the redundant data frame as shown in FIG. 1 to FIG.

고가용성 이중화 프로세서 엔진(110)은 인터페이스부(120)의 N개의 인터페이스들(121)과 각각 대응되도록 병렬로 연결되어 데이터 프레임을 송수신 처리하는 포트, 즉, N개의 수신 처리부(111)와 출력 처리부(112)를 포함하고, 시스템 클락(113)을 포함하며, 시스템 클락(113)의 신호에 따라 소정의 동기 신호를 생성하는 시각 동기화 처리부(114)를 포함한다. 시각 동기화 처리부(114)가 생성하는 소정의 동기 신호에 따라 N개의 각 인터페이스(121)와 그에 대응되는 N개의 각 수신 처리부(111)와 출력 처리부(112)가 동기되어, 해당 인터페이스를 통해 각 수신 처리부가 데이터 프레임을 수신하거나 각 출력 처리부가 해당 인터페이스를 통해 데이터 프레임을 전송할 수 있다. 이외에도 고가용성 이중화 프로세서 엔진(110)은 이와 같은 데이터 프레임의 송수신에 있어서, 데이터 프레임을 생성, 추출, 저장 등을 수행하기 위하여 메모리(115), 메모리(115)에 대한 데이터 입출력에 관한 전반적인 제어를 위한 메모리 제어부(116), 및 능동형 큐(Queue)(117)을 더 포함한다.The high availability redundant processor engine 110 is connected to the N interfaces 121 of the interface unit 120 in parallel so as to be connected to ports for transmitting and receiving data frames, i.e., N reception processing units 111, And a time synchronization processing unit 114 that includes a system clock 113 and generates a predetermined synchronization signal in accordance with a signal of the system clock 113. [ Each of the N interfaces 121 and the corresponding N reception processing units 111 and output processing units 112 are synchronized with each other according to a predetermined synchronization signal generated by the time synchronization processing unit 114, The processing unit may receive the data frame or each output processing unit may transmit the data frame through the corresponding interface. In addition, the high availability redundant processor engine 110 performs overall control of data input / output with respect to the memory 115 and the memory 115 in order to generate, extract, and store data frames in the transmission and reception of such data frames A memory control unit 116, and an active queue 117. [

분산 임베디드 네트워크 장치 제어부(130)는, 유무선 통신용 송수신 인터페이스(120)의 각 포트(121)가 수신하는 데이터 프레임들에 대하여, 목적지 주소(IP 주소, MAC 주소 등)가 동일한 경우에는(데이터 프레임의 목적지 주소와 포트의 주소 일치), 해당 포트(111)를 거쳐 장치(100)에 연결된 상위 응용서비스 장비 또는 계층으로 데이터 프레임을 전달할 수 있도록 제어할 수 있다. When the destination addresses (IP address, MAC address, etc.) of the data frames received by the respective ports 121 of the transmission / reception interface 120 for wired / wireless communication are the same, the distributed embedded network device control unit 130 The address of the destination address and the port address of the device 100), and to transmit the data frame to the higher application service equipment or layer connected to the device 100 via the corresponding port 111.

그러나, 만약 유무선 통신용 송수신 인터페이스(120)의 각 포트(121)를 통하여 수신되는 데이터 프레임의 해당 목적지 주소와 동일하지 않은 경우는, 링 구조와 같은 이중화 시스템에서 수신된 데이터 프레임을 출력 처리부(112)를 통하여 이웃하는 다른 분산 임베디드 네트워크 장치로 그대로 전달하게 된다. However, if the destination address of the data frame received through each port 121 of the wire / wireless communication transmission / reception interface 120 is not identical to the destination address of the data frame received from the output processing unit 112, To other neighboring distributed embedded network devices.

이때 데이터가 수신 처리되는 경우를 포함하여 장치(100)를 거쳐가는 데이터들의 데이터 프레임, 즉, 소스(Source) 주소지(S)(데이터를 생성하여 출발하는 분산 임베디드 네트워크 장치의 IP 주소, MAC 주소 등), 목적지 주소지)(D), 기본적인 데이터 프레임의 속성 정보(해당 장치에서 데이터가 만들어진 순서 정보(Ni), 데이터 길이 정보 등) 및 페이로드 정보 등도 함께, 제어부(130)의 제어에 따라 메모리(115) 내 관리 테이블에 저장 될 수 있으며, 제어부(130)는 매번 새로운 데이터 프레임들이 수신 될 때 마다 이들에 대하여 관리 테이블에 저장된 데이터 프레임을 기초로 주소지 비교와 새 주소지를 갖는 데이터 프레임에 대한 등록을 수행 할 수 있으며, 일정 시간이 지난 후에는 자동적으로 폐기하여 장치 내 메모리(115) 저장공간에 대한 효율성을 높일 수 있다. A data frame of data going through the device 100 including a case where data is received and processed, that is, a source address S (an IP address of a distributed embedded network device that generates and starts data, a MAC address, ), A destination address (D), attribute information of a basic data frame (order information Ni of data in the device, data length information, etc.), and payload information are also stored in the memory 115). Each time new data frames are received, the control unit 130 compares the data frames stored in the management table with each other based on the data frames stored in the management table, and registers the data frames having the new address And may be automatically discarded after a predetermined period of time, thereby increasing the efficiency of the storage space in the memory 115 of the apparatus.

어느 한 분산 임베디드 네트워크 장치에서 생성된 데이터 프레임이 네트워크 링크를 통하여 다시 자신으로 되돌아 올 경우에는 더 이상 장치 내 포트를 통하여 데이터를 내보내지 않고 폐기한다. 그리고, 장치(100) 목적지로 데이터 프레임이 한번 잘 전달되었을 경우에도, 이중화 망을 통하여 또 다른 채널로부터 다른 포트(121)를 통해 동일한 데이터 프레임이 수신되는 경우에도, 더 이상 장치(100) 내 포트를 통하여 데이터를 내보내지 않고 폐기되도록 하여 다시 자신으로 되돌아 오는 중복 수신 가능성을 방지한다.When a data frame generated in a distributed embedded network device is returned to itself via the network link, the data is no longer transmitted through the in-device port and discarded. Even when the data frame is well transmitted to the destination of the device 100 and the same data frame is received from another channel through another port 121 through the redundant network, The data is discarded without being discarded, thereby preventing the possibility of receiving duplicates coming back to itself.

다만, 본 발명에서 산업용 네트워크 응용서비스에 따른 다양한 우선순위 데이터들이 존재할 수 있으며, 이들 우선순위 데이터를 효율적으로 처리하기 위해서는 능동형 큐(117)를 이용한 데이터 프레임의 메모리(115)로 저장과 메모리 제어부(116)를 통한 큐 관리를 할 수 있다. However, in the present invention, there may exist various priority data according to the industrial network application service. In order to efficiently process the priority data, the data is stored in the memory 115 of the active frame 117 using the active queue 117, 116). ≪ / RTI >

특히, 고가용성 분산 임베디드 네트워크 장치(100) 내 고가용성 이중화 프로세서 엔진(110)은 수신 정보 프레임에 대한 방향성 전달 프레임의 전달 유무를 분별할 수 있는 기능을 탑재하고 있어서 네트워크 토폴로지에서 발생할 수 있는 과도한 네트워크 트래픽 문제와 이로 인한 네트워크 전송율의 급격한 하락과 중요 데이터 손실문제를 해결할 수 있도록 하였다. 또한, 본 발명에서는 데이터의 신뢰성을 높이고 시간 임계형의 산업용 통신 서비스에 응용하기 위해서 데이터를 계측, 송신, 수신할 때 시스템 클락(113)에 맞추어 해당 데이터의 송수신 시점을 읽거나 쓸 수 있다. 장치(100) 각 구성 요소에서 동작을 위한 시스템 클락(113)의 시간 분해능은 송수신 데이터 프레임 영역에 수 나노초 단위로 마크(mark)하여 첨가할 수 있다. 이 때 시각의 마크 시점을 보다 정밀하게 하여 동기화 처리를 위해서 상위 계층인 고가용성 이중화 프로세서 엔진(110)뿐만 아니라, 유무선 통신용 송수신 인터페이스부(120)의 시스템 물리계층에서 송수신 신호를 직접 감지하고, 이를 시각동기화 처리부(114)에서 시각(Time Synchronization) 보정을 위한 계산에 이용하여 동기 신호 생성하거나 감지 신호를 기초로 장치 내 시스템 클락(113)을 새로운 수정된 값으로 업데이트할 수도 있다. 이는 분산 임베디드 네트워크 장치들 간 정밀한 시각 동기화를 가능케 해 줄 수 있다.In particular, the high availability redundant processor engine 110 in the high availability distributed embedded network device 100 has a function of discriminating the delivery of a directional delivery frame to a reception information frame, so that excessive network traffic To solve the problems and the resulting drop in the network transmission rate and the important data loss problem. In addition, in the present invention, when data is measured, transmitted, and received in order to enhance reliability of data and to apply it to a time-critical industrial communication service, the transmission / reception timing of the data can be read or written in accordance with the system clock 113. The time resolution of the system clock 113 for operation in each component of the apparatus 100 may be added in a number of nanoseconds by marking the transmission / reception data frame region. At this time, in order to synchronize the time mark of the time, the system physical layer of the wired / wireless communication transmission / reception interface unit 120 directly detects not only the high-availability redundant processor engine 110 but also the transmission / The time synchronization processing unit 114 may generate a synchronization signal for use in calculation for time synchronization correction or update the in-device system clock 113 to a new modified value based on the detection signal. This enables precise time synchronization between distributed embedded network devices.

도 5는 도 4의 메모리(115)를 이용한 우선순위 정보에 따른 능동적 큐 할당제어 방법을 설명하기 위한, 메모리(115), 메모리 제어부(116), 및 능동형 큐(Queue)(117)의 좀 더 구체적인 도면이다. 5 is a block diagram illustrating a method of controlling an active queue allocation according to priority information using the memory 115 of FIG. 4 according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of a memory 115, a memory control unit 116, Fig.

능동형 큐(117)는 위에서 기술한 바와 같은 N개의 각 인터페이스(121)와 그에 대응되는 N개의 각 수신 처리부(111)와 출력 처리부(112)와 같은, N개의 각 포트에 대응되도록 N개의 큐로 구성될 수 있다. The active queue 117 is composed of N queues so as to correspond to N ports such as the N interfaces 121 and the corresponding N reception processing units 111 and output processing units 112 as described above .

먼저, 제어부(130)의 우선 순위 검출부(131)는 유무선 통신용 송수신 인터페이스(121)의 각 포트를 통하여 수신되는 데이터 프레임들에 대하여 목적지 주소 비교나 메모리(115)의 관리 테이블을 기초로 거쳐간 데이터 프레임지 여부를 판단하기 전에 해당 수신되는 데이터 프레임에 대한 우선순위를 판별할 수 있다. N개의 유무선 통신용 송수신 인터페이스(121)에 대하여 각각에 대한 1,2,3,,,N과 같은 우선 순위가 미리 지정되어 있을 수 있다. First, the priority detector 131 of the controller 130 searches for data frames received through the respective ports of the wired / wireless communication transmitting / receiving interface 121 based on a destination address comparison or a management table of the memory 115, The priority of the received data frame can be determined. N, 1, 2, 3, ..., N for each of the N wired / wireless communication transmission / reception interfaces 121 may be predetermined.

우선 순위 검출부(131)가 유무선 통신용 송수신 인터페이스(121) N개 중 어느 포트로부터 수신하는 지 여부에 따라 우선 순위를 판단하면, 제어부(130)의 제어기(132)는 수신되는 실질적인 데이터 프레임(소스 주소, 목적지 주소, 속성정보, 페이로드 정보 등)를 메모리(115)의 관리 테이블에 저장하고, 데이터 프레임이 저장되는 해당 단위 블록의 위치정보를 능동형 큐(117)에 적절히 저장한다. 예를 들어, 제어기(132)는 메모리(115)를 구성하는 N개의 대응되는 단위 블록들 중 폐기되고 남아있는 단위 블록을 소정의 방법으로 지정하고, 해당 지정된 단위 블록에 대한 위치정보를 해당 우선 순위에 따라 능동형 큐(117)의 N개의 큐 중 어느 하나를 지정하여 해당 큐에 저장할 수 있다. The control unit 132 of the control unit 130 determines whether or not the priority detection unit 131 receives the actual data frame to be received (source address The destination address, the attribute information, the payload information, etc.) in the management table of the memory 115, and appropriately stores the position information of the corresponding unit block in which the data frame is stored in the active queue 117. For example, the controller 132 designates the discarded and remaining unit blocks of the N corresponding unit blocks constituting the memory 115 by a predetermined method, and updates the position information of the specified unit block to a corresponding priority One of the N queues of the active queue 117 can be designated and stored in the corresponding queue.

예를 들어, 유무선 통신용 송수신 인터페이스(121) N개 중 제1포트(#1)으로부터 우선순위 1인 데이터 프레임을 수신하는 경우에, 제어기(132)는 메모리(115) 중 해당 단위 블록을 지정하여 실질적인 데이터 프레임(소스 주소, 목적지 주소, 속성정보, 페이로드 정보 등)를 저장하고, 능동형 큐(117) N개 중 제1큐(#1)에 해당 지정된 단위 블록의 위치정보를 저장할 수 있다. 이와 같은 방법으로 우선순위 1인 데이터 프레임으로 순차적으로 수신될 때마다 실질적인 데이터 프레임이 메모리(115)의 해당 단위 블록에 저장되고 제1큐(#1)에 시간 순서로 하나씩 해당 지정된 단위 블록의 위치정보가 저장된다. For example, in the case of receiving a data frame of priority 1 from the first port (# 1) among the N transmission / reception interfaces 121 for wired / wireless communication, the controller 132 designates a corresponding unit block in the memory 115 It is possible to store actual data frames (source address, destination address, attribute information, payload information, etc.) and to store the position information of the designated unit block in the first queue # 1 of N active queues 117. In this way, every time data frames of priority 1 are sequentially received, actual data frames are stored in corresponding unit blocks of the memory 115, and the positions of the designated unit blocks in the first queue (# 1) Information is stored.

마찬가지로, 유무선 통신용 송수신 인터페이스(121) N개 중 다른 포트들 N-1개로부터 수신하는 데이터 프레임에 대하여도, 실질적인 데이터 프레임이 메모리(115)의 지정된 단위 블록에 저장되고 해당 우선 순위에 따라 다른 N-1큐들에 각각 시간 순서로 하나씩 해당 지정된 단위 블록의 위치정보가 저장된다.Likewise, even for data frames received from other ports N-1 among the N transmitting / receiving interfaces 121 for wired / wireless communication, a substantial data frame is stored in a specified unit block of the memory 115, and another N -1 cues are stored with the position information of the specified unit block in each time order.

이에 따라, 제어부(130)의 제어기(132)는 메모리(115)의 관리 테이블을 기초로 자신의 주소와 수신되는 데이터 프레임의 해당 목적지 주소와 동일하지 않은 경우이고, 이미 거쳐간(이전에 저장되어 있는) 데이터 프레임이 아니라면, 우선 순위에 따라 순서대로 중요 데이터부터 수신된 데이터 프레임을 해당 출력 처리부(112)를 통하여 이웃하는 다른 분산 임베디드 네트워크 장치로 그대로 전달하게 된다. 이는 제어기(132)는 능동형 큐(117)에 남아 있는 단위 블록의 위치정보 중 우선 순위가 높은 1~N 큐 순서로 단위 블록의 위치정보를 추출하고, 해당 위치 정보의 데이터 프레임을 메모리(115)에서 읽어들여 제어부(116)의 출력부(150)가 출력 처리부(112)로 전달하도록 함으로써 이루어질 수 있다. 우선 순위가 높은 큐에서는 단위 블록의 위치정보가 선입선출(FIFO) 방식으로 하나씩 추출되고 추출 된 것은 삭제되며, 해당 큐에서 모두 위치정보가 추출되고 삭제 되면 다음의 우선 순위의 큐에서 같은 방식으로 추출될 수 있다.Accordingly, the controller 132 of the control unit 130 may not be identical to the destination address of the received data frame based on the management table of the memory 115, ), The data frame received from the important data is transmitted to the neighboring distributed embedded network device through the corresponding output processing unit 112 as it is, according to the priority order. The controller 132 extracts the position information of the unit block from the position information of the unit block remaining in the active queue 117 in the order of 1 to N with the highest priority and stores the data frame of the position information in the memory 115. [ And the output unit 150 of the control unit 116 is transferred to the output processing unit 112. In the high-priority queue, the position information of the unit block is extracted and extracted one by one in the first-in first-out (FIFO) manner. When the position information is extracted and deleted in the corresponding queue, .

제어기(132)는 매번 새로운 데이터 프레임들이 수신 될 때 마다 이들에 대하여 관리 테이블에 저장된 데이터 프레임을 기초로 주소지 비교와 새 주소지를 갖는 데이터 프레임에 대한 등록을 수행 할 수 있으며, 저장 후 미리 지정된 시간이 지난 메모리(115)의 데이터 프레임과 능동형 큐(117)의 각 큐에 저장된 해당 위치 정보를 폐기(삭제)하여 저장공간에 대한 효율성을 높일 수 있다. Each time new data frames are received, the controller 132 can perform address comparison and registration of data frames having a new address based on the data frames stored in the management table for each time they are received. The efficiency of the storage space can be increased by discarding the data frame of the last memory 115 and the corresponding position information stored in each queue of the active queue 117. [

또한, 어느 한 분산 임베디드 네트워크 장치에서 생성된 데이터 프레임이 네트워크 링크를 통하여 다시 자신으로 되돌아 올 경우에는 더 이상 장치 내 포트를 통하여 데이터를 내보내지 않고 메모리(115)의 해당 데이터 프레임과 능동형 큐(117)의 각 큐에 저장된 해당 위치 정보를 폐기한다. 그리고, 장치(100) 목적지와 일치하는 목적지 주소를 갖는 데이터 프레임이 한번 잘 수신되었을 경우에도, 이중화 망을 통하여 또 다른 채널로부터 다른 포트(121)를 통해 동일한 데이터 프레임이 중복 수신되는 경우에, 더 이상 장치(100) 내 포트를 통하여 데이터를 내보내지 않고 메모리(115)의 해당 데이터 프레임과 능동형 큐(117)의 각 큐에 저장된 해당 위치 정보를 폐기되도록 하여 다시 자신으로 되돌아 오는 중복 수신 가능성을 방지한다.In addition, when a data frame generated in a distributed embedded network device is returned to itself via the network link, the corresponding data frame in the memory 115 and the active queue 117 ) Is discarded. When a data frame having a destination address coinciding with a destination of the device 100 is received well and the same data frame is received redundantly from another channel through another port 121 through a redundant network, The corresponding data frame in the memory 115 and corresponding location information stored in each queue of the active queue 117 are discarded without sending data through the port in the fault device 100, do.

이와 같은 방식에 따라, 종래의 이중화 통신에 필요로 하는 단순 병렬형 토폴로지를 구성하기 위한 복수개의 통신스위치 및 통신선을 획기적으로 줄일 수 있으며, 데이터를 수신할 때 우선순위 이더넷 프레임에 따른 전송 우선순위 별로 유연하게 수신 데이터를 저장 및 관리하고 중요 데이터부터 송신 가능하도록 하는 능동적 큐(Queue) 할당 제어 방법을 제공하여 낮은 메모리 저장공간으로도 효과적으로 데이터를 처리할 수 있고, 긴급하고 중요한 데이터를 우선 선별하여 전송할 수 있게 해 준다. 이에 따라 궁극적으로 미션 중심의 산업용 통신의 새로운 응용 서비스 요구조건들을 충족시킬 수 있게 해준다.According to this method, it is possible to drastically reduce a plurality of communication switches and communication lines for constituting the simple parallel type topology required for the conventional redundant communication, It is possible to efficiently process data even in a low memory storage space by providing an active queue allocation control method of storing and managing reception data flexibly and enabling transmission from important data, I can do it. Thereby ultimately meeting new application service requirements for mission-critical industrial communications.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

Claims (6)

고가용성 이중화 송수신 기능을 제공하는 분산 임베디드 네트워크 장치를 포함한 이중화 시스템에서,
상기 분산 임베디드 네트워크 장치는, N개(자연수)의 포트로 각각 대응되는 유무선 통신용 송수신 인터페이스부, 수신 처리부 및 출력 처리부; N개의 단위 블록의 저장 공간을 갖는 메모리; N개의 큐를 갖는 능동형 큐; 시스템 클락의 신호를 기초로 동기 신호를 생성하여 상기 유무선 통신용 송수신 인터페이스부, 상기 수신 처리부 및 상기 출력 처리부가 상기 동기 신호에 동기되어 데이터 프레임을 송신 또는 수신하도록 제어하는 시각 동기화 처리부; 및
외부의 장치로부터 데이터 프레임이 수신되는 상기 유무선 통신용 송수신 인터페이스부의 해당 포트를 식별하여 상기 메모리의 어느 단위 블록에 수신 데이터 프레임을 저장하고, 상기 수신 데이터 프레임이 저장되는 단위 블록의 위치 정보를 상기 데이터 프레임의 우선 순위를 고려하여 상기 능동형 큐 중 해당 큐에 저장하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 N개의 포트는 각각 N개의 독립된 통신 매체(통신연결수단)로 연결되며,
상기 제어부는 상기 수신 데이터 프레임의 목적지 주소가 상기 분산 임베디드 네트워크 장치의 주소와 일치하면 상기 수신 처리부를 통해 수신하도록 제어하며, 상기 능동형 큐의 우선 순위에 따라 순차적으로 큐를 선택하고 각 큐에 저장된 데이터 프레임에 대한 단위 블록의 위치 정보를 고려하여 상기 메모리에 저장된 데이터 프레임이 해당 출력 처리부를 통해 다른 외부 장치로 전송되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이중화 시스템.
High Availability In a redundant system that includes distributed embedded network devices that provide redundant transmit and receive functionality,
The distributed embedded network device includes a transmission / reception interface unit for wired / wireless communication corresponding to N (natural number) ports, a reception processing unit and an output processing unit; A memory having a storage space of N unit blocks; An active queue having N queues; A time synchronization processing unit for generating a synchronization signal based on a signal of a system clock and controlling the transmission / reception interface unit for wired / wireless communication, the reception processing unit and the output processing unit to transmit or receive a data frame in synchronization with the synchronization signal; And
Receiving interface unit for receiving a data frame from an external device, storing a received data frame in a unit block of the memory, and storing position information of a unit block in which the received data frame is stored in the data frame And a control unit for controlling the active queues to be stored in corresponding queues in consideration of the priority of the active queues,
The N ports are respectively connected to N independent communication media (communication connection means)
Wherein the control unit controls the reception processing unit to receive the destination address of the received data frame when the destination address of the received data frame coincides with the address of the distributed embedded network device and sequentially selects the queue according to the priority of the active queue, Wherein the control unit controls the data frame stored in the memory to be transmitted to another external device through the corresponding output processor in consideration of the position information of the unit block with respect to the frame.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 수신 데이터 프레임의 목적지 주소가 상기 분산 임베디드 네트워크 장치의 주소와 일치하면 상기 수신 처리부를 통해 수신하여 상위 계층에서 처리하도록 제어하며, 상기 능동형 큐의 상기 우선 순위에 따른 순차적인 큐를 선택하여 각 큐에서 선입선출 방식으로 해당 단위 블록의 위치 정보에 대한 상기 메모리의 데이터 프레임이 해당 출력 처리부를 통해 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이중화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein,
And if the destination address of the received data frame coincides with the address of the distributed embedded network device, the control unit controls the upper layer to process the received data frame through the reception processor and select a sequential queue according to the priority of the active queue, Wherein the control unit controls the data output unit to transmit the data frame of the memory with respect to the position information of the corresponding unit block in a first-in first-out manner.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
저장 후 미리 지정된 시간이 지난 상기 메모리의 해당 데이터 프레임과 상기 능동형 큐의 해당 위치 정보를 폐기하는 것을 특징으로 하는 이중화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein,
And discards the corresponding data frame of the memory and corresponding position information of the active queue after a predetermined time has elapsed after the storage.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
외부 장치로 전송된 데이터 프레임이 다시 되돌아 올 경우에는 상기 메모리의 해당 데이터 프레임과 상기 능동형 큐의 해당 위치 정보를 폐기하는 것을 특징으로 하는 이중화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein,
And when the data frame transmitted to the external device returns, the corresponding data frame of the memory and the corresponding position information of the active queue are discarded.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 수신 데이터 프레임의 목적지 주소가 상기 분산 임베디드 네트워크 장치의 주소와 일치하여 수신 처리된 경우에, 외부 장치로부터 동일한 데이터 프레임이 중복 수신되면, 상기 메모리의 해당 데이터 프레임과 상기 능동형 큐의 해당 위치 정보를 폐기하는 것을 특징으로 하는 이중화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein,
If the same data frame is repeatedly received from an external device when the destination address of the received data frame is received and processed in accordance with the address of the distributed embedded network device, the corresponding data frame of the memory and corresponding location information of the active queue Wherein the redundant system is a redundant system.
고가용성 이중화 송수신 기능을 제공하는 분산 임베디드 네트워크 장치에서의 데이터 이중화 송수신 방법에서,
N개(자연수)의 포트로 각각 대응되는 유무선 통신용 송수신 인터페이스부, 수신 처리부 및 출력 처리부; N개의 단위 블록의 저장 공간을 갖는 메모리; N개의 큐를 갖는 능동형 큐; 시스템 클락의 신호를 기초로 동기 신호를 생성하여 상기 유무선 통신용 송수신 인터페이스부, 상기 수신 처리부 및 상기 출력 처리부가 상기 동기 신호에 동기되어 데이터 프레임을 송신 또는 수신하도록 제어하는 시각 동기화 처리부를 포함하는 상기 분산 임베디드 네트워크 장치에서,
외부의 장치로부터 데이터 프레임이 수신되는 상기 유무선 통신용 송수신 인터페이스부의 해당 포트를 식별하여 미리 지정한 우선 순위에 따라 상기 메모리의 어느 단위 블록에 수신 데이터 프레임을 저장하고, 상기 수신 데이터 프레임이 저장되는 단위 블록의 위치 정보를 상기 우선 순위에 대응되는 상기 능동형 큐 중 해당 큐에 저장하도록 제어하는 단계; 및
상기 수신 데이터 프레임의 목적지 주소가 상기 분산 임베디드 네트워크 장치의 주소와 일치하면 상기 수신 처리부를 통해 수신하도록 제어하며, 상기 능동형 큐의 우선 순위에 따라 순차적으로 큐를 선택하고 각 큐에 저장된 데이터 프레임에 대한 단위 블록의 위치 정보를 고려하여 상기 메모리에 저장된 데이터 프레임이 해당 출력 처리부를 통해 다른 외부 장치로 전송되도록 제어하는 단계를 포함하며,
상기 N개의 포트는 각각 N개의 독립된 통신 매체(통신연결수단)로 연결되는 것을 특징으로 하는 데이터 이중화 송수신 방법.
In a data duplication transmission / reception method in a distributed embedded network device providing a high availability redundant transmission / reception function,
A transmission / reception interface unit for wired / wireless communication corresponding to N (natural number) ports, a reception processing unit and an output processing unit; A memory having a storage space of N unit blocks; An active queue having N queues; And a time synchronization processing unit for generating a synchronization signal based on a signal of a system clock and controlling the transmission / reception interface unit for wired / wireless communication, the reception processing unit and the output processing unit to transmit or receive a data frame in synchronization with the synchronization signal, In an embedded network device,
A communication unit for identifying a corresponding port of the transmission / reception interface unit for wired / wireless communication in which a data frame is received from an external device, storing a received data frame in a unit block of the memory according to a predetermined priority, Controlling the position information to be stored in a corresponding one of the active queues corresponding to the priority; And
Wherein the control unit controls to receive the destination address of the received data frame through the reception processing unit when the destination address of the received data frame coincides with the address of the distributed embedded network device and to sequentially select a queue according to the priority of the active queue, And controlling the data frame stored in the memory to be transferred to another external device through the output processor in consideration of the position information of the unit block,
Wherein the N ports are connected to N independent communication media (communication connection means), respectively.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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