본 발명은 전이중 패스트 이더넷 방식과 토큰 링 매체 제어 방식을 링형의 통신망에 적용하여 설계하는 방법에 관한 것으로, 특히 패스트 이더넷 모듈을 사용하여 유지, 보수 비용이 절감되고 토큰 링 방식으로 이루어져 신뢰성 및 데이터 처리속도를 향상시킬 수 있도록 된 전이중 패스트 이더넷 방식과 토큰 링 매체 제어 방식을 링형의 통신망에 적용하여 설계하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of applying a full-duplex fast Ethernet method and a token ring media control method to a ring-type communication network. More particularly, the present invention relates to a method of designing a fast Ethernet module, To a method of applying a full duplex fast Ethernet method and a token ring media control method that can improve speed to a ring communication network.
일반적으로 분산제어시스템은 공장, 발전소 등의 산업 현장에서 많이 사용되는 중요한 설비로서, 분산제어시스템을 구성하는 요소 중에는 각각의 개별적인 시스템을 연결하는 디지털 통신망이 필요하며 그 중요도 역시 매우 크다.In general, a distributed control system is an important facility widely used in industrial sites such as factories and power plants. Among the elements constituting the distributed control system, a digital communication network connecting each individual system is required and its importance is also very high.
한편 IEEE802.3u 표준에 따르는 일명 패스트 이더넷 기술은 현재 사무용 네트워크에서 폭넓게 사용되고 있다. 하지만 이더넷 기술은 기본적으로 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) 방식을 사용하기 때문에 정해진 시간 내에 데이터를 전송할 필요가 있는 분산 제어 시스템에는 적합하지 않은 문제점이 있었다. 또한 이더넷은 기본적으로 버스 형태를 가지게 되어 허브나 스위치 등에 의존하게 되는데, 이 경우 허브나 스위치 하나가 제대로 동작하지 않으면 네트워크 전체에 문제가 생기게 된다.Meanwhile, the so-called Fast Ethernet technology conforming to the IEEE802.3u standard is now widely used in office networks. However, since Ethernet technology basically uses CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect) method, there is a problem that it is not suitable for a distributed control system that needs to transmit data within a predetermined time. Ethernet is basically a bus type, so it depends on a hub or a switch. In this case, if a hub or a switch does not work properly, the whole network becomes a problem.
그리고 산업현장의 특성상 매우 넓은 범위에 걸쳐 통신망이 설치되어야 하는데, 이더넷과 같이 허브나 스위치에 묶이는 버스 방식의 통신망에서는 선로의 길이가 길어지고 배선이 복잡해지는 등 편의성의 측면에서도 불리하다. 이에 반해, IEEE802.5 토큰 링 방식은 네트워크를 링형으로 구성하고 각 노드마다 토큰을 가졌을 때 전송하는 방식으로, 이 방식은 결정적 데이터 전송 성능을 얻을 수 있지만 구현과 유지에 많은 비용이 소모되는 단점이 있었다.In addition, due to the nature of the industrial field, communication networks must be installed over a very wide range. In a bus-type communication network such as Ethernet, a bus is long and the wiring becomes complicated. On the other hand, the IEEE 802.5 Token Ring method is a method in which a network is configured in a ring shape and each node has a token. This method can achieve deterministic data transmission performance, but requires a large cost for implementation and maintenance there was.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 물리매체로 전이중 패스트 이더넷을 사용하여 구현 및 유지 보수 비용을 줄이는 한편, 매체 접근 제어 방식으로 간략한 토큰 링 방식을 사용하여 산업 현장의 데이터가 가지는 시간적 특성과 안정성을 만족시키도록 된 전이중 패스트 이더넷 방식과 토큰 링 매체 제어 방식을 링형의 통신망에 적용하여 설계하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to reduce the cost of implementation and maintenance using full-duplex fast Ethernet as a physical medium, And to provide a method of applying a full duplex fast Ethernet method and a token ring media control method which are designed to satisfy temporal characteristics and stability of a ring network.
도 1은 본 발명에 따라 이더넷 프레임을 수정하여 토큰 프레임을 나타내는 방법도,1 is a method for modifying an Ethernet frame to represent a token frame according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따라 데이터를 전달하는 개념도,2 is a conceptual diagram illustrating data transmission according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 전체 통신망에서의 데이터 전달 구조도이다.3 is a data transmission structure diagram of an entire communication network according to the present invention.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 물리계층으로 패스트 이더넷을 사용하고, 링형 토폴로지를 만들기 위해 각 노드를 전이중 방식의 패스트 이더넷으로 연결시키되, 이 패스트 이더넷 프레임을 수정하여 토큰을 나타내는 단계와, 상기 각 노드마다 송수신이 가능하도록 프레임 전송부 및 수신부를 형성하여 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a fast Ethernet, the method comprising: connecting Fast Ethernet to each node in a full-duplex manner to create a ring topology using fast Ethernet as a physical layer, And transmitting data by forming a frame transmission unit and a reception unit so that transmission and reception can be performed for each node.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따라 이더넷 프레임을 수정하여 토큰 프레임을 나타내는 방법도이고, 도 2는 본 발명에 따라 데이터를 전달하는 개념도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전체 통신망에서의 데이터 전달 구조도이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a method of representing a token frame by modifying an Ethernet frame according to the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram of transmitting data according to the present invention, and FIG. 3 is a structure diagram of data transmission in the entire communication network according to the present invention.
본 발명에 따르면, 통신망의 유지 보수 비용을 줄이기 위해 물리계층에 패스트 이더넷을 사용하고, 링형 토폴로지(Topology)를 만들기 위해 각 노드를 전이중 방식(Full-Duplex)의 패스트 이더넷으로 연결시키는데, 도 1에서 보는 바와 같이 패스트 이더넷 프레임을 수정하여 토큰을 나타낼 수 있도록 한다.According to the present invention, in order to reduce the maintenance cost of the communication network, fast Ethernet is used in the physical layer, and each node is connected to a Fast Ethernet of Full-Duplex in order to make a ring topology. You can modify the Fast Ethernet frame to show the token as shown.
그리고 각 노드마다 토큰 처리 시간을 줄이기 위해 도 2에서 보는 바와 같이 송수신이 되도록 프레임 전송부 및 수신부를 구성한다.In order to reduce the token processing time for each node, a frame transmitting unit and a receiving unit are configured to transmit and receive as shown in FIG.
또한 토큰을 받았을 때, 각 노드가 전송하고자 하는 데이터를 전송할 수 있도록 하며, 이때 전이중 이더넷을 사용한 통신이 이루어지는 구성은 도 3에서 보는 바와 같다.In addition, when a token is received, each node can transmit data to be transmitted, and the configuration in which full duplex Ethernet communication is performed is shown in FIG.
각 노드는 통신을 위해 전이중 방식의 이더넷을 사용하고 도 1에서 보는 바와 같이 이더넷 프레임의 유형(Type)/길이(Length) 필드를 이용하여 토큰 프레임인지 아닌지를 표시한다. 각 노드는 미리 정해진 순서대로 전송권한, 즉 토큰을 갖게 되며, 토큰을 가졌을 때 데이터를 전송하게 되는데, 전송되는 데이터는 통신망 전체로 전송(Broadcast)되며 이에 따라 각 노드는 전체 통신망의 정보를 모두 가지고 있게 된다.Each node uses full duplex Ethernet for communication and indicates whether or not it is a token frame using the Type / Length field of the Ethernet frame as shown in FIG. Each node has a token in a predetermined order, that is, a token. When the token is received, the data is transmitted. The transmitted data is transmitted to the entire communication network. Thus, each node has all the information of the entire communication network .
그러므로 각 노드는 항상 수신 상태에 있다가 자신이 전송권한, 즉 토큰을 가졌을 때만 송신 상태가 된다.Therefore, each node is always in the receiving state, but only when it has the transmission right, that is, the token.
토큰을 전송하는 방식은 노드가 전송하고자하는 데이터를 모두 보낸 이후에 맨 마지막 데이터 프레임의 유형/길이 필드에 토큰임을 적어서 다음 노드로 보내는 방식으로 토큰을 전송하게 된다.The method of transmitting the token is to transmit the token in such a way that the node writes the token in the type / length field of the last data frame after sending the data to be transmitted, and sends the token to the next node.
각 노드의 수신부는 통신망의 속도를 빠르게 하기 위해 수신된 데이터를 중앙처리장치로 가져감과 동시에 송신부로 보내어 다시 다음 노드로 전송하는 메커니즘을 가지는데, 토큰 방식 매체 제어기는 데이터를 내보내지 않는 동안에는 수신하고 있는 데이터를 바로 패스트 이더넷 송신 장치로 보내어 다음 노드로 전송한다. 이에 따라 토큰을 받아 전송권한을 가지게 되고 전송할 데이터가 있는 경우, 토큰 방식 매체 제어기는 수신된 데이터를 바로 송신하는 동작을 하지 않고, 보내고자 하는 데이터를 패스트 이더넷 송신장치로 내보내게 된다.In order to speed up the communication network, the receiving unit of each node has a mechanism to transmit the received data to the central processing unit and to transmit the data to the transmitting unit and then to the next node. The token type media controller receives the data while not transmitting the data To the Fast Ethernet transmitting device, and transmits the data to the next node. Accordingly, when the token type media controller receives the token and has the transmission right and there is data to be transmitted, the token type media controller does not directly transmit the received data but sends the data to be sent to the Fast Ethernet transmitting device.
즉 본 발명에 따르면 전이중 이더넷의 경우 일대일 연결만이 가능하나, 상기와 같은 메카니즘을 적용함으로써 링 구조의 통신망을 구성할 수 있게 된다.That is, according to the present invention, a full-duplex Ethernet can be connected only by a one-to-one connection, but the ring network can be configured by applying the above-described mechanism.
도 3에서 보는 바와 같이 전송권한을 가진 노드가 데이터를 전송할 때는 보내고자 하는 데이터가 전송되게 되며, 이 데이터를 보낸 노드는 수신부를 통해 자신이 보낸 데이터를 받아보게 된다.As shown in FIG. 3, when a node having a transmission right transmits data, data to be transmitted is transmitted, and the node that receives the data receives the data transmitted through the receiver.
본 발명에 따른 통신망에서는 수신된 데이터가 노드의 특정한 메모리 영역에 저장되며, 계속해서 통신이 이루어짐에 따라 업데이트된다. 또한 토큰을 이용하여 데이터들이 각각 정해진 시간 내에 목적지에 도착할 수 있도록 되어, 각 노드는 모든 데이터를 공유하게 되며, 모든 데이터는 각 노드마다 일정한 시간 이내에 업데이트된다.In the communication network according to the present invention, the received data is stored in a specific memory area of the node and is updated as the communication continues. In addition, the tokens allow data to arrive at the destination within a predetermined time, so that each node shares all data, and all data is updated within a certain time for each node.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광범위하게 사용되는 패스트 이더넷 모듈을 사용한 통신망을 사용함으로써 유지, 보수비용을 절감하고, 패스트 이더넷 물리매체를 사용한 토큰 링 방식의 통신망을 사용함으로써 패스트 이더넷 보다 신뢰성을 향상시킬 수 있음은 물론, 산업 현장에서 발생하는 데이터의 특성에 맞추어 설계되었기 때문에 산업용 데이터를 처리하는 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, maintenance and repair costs are reduced by using a communication network using a widely used Fast Ethernet module, and reliability is improved by using a token ring communication network using Fast Ethernet physical medium In addition, it is designed to match the characteristics of data generated in the industrial field, so that the speed of processing industrial data can be improved.
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