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KR101392558B1 - 확장형 이더넷 링 네트워크 - Google Patents

확장형 이더넷 링 네트워크 Download PDF

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KR101392558B1
KR101392558B1 KR1020120123326A KR20120123326A KR101392558B1 KR 101392558 B1 KR101392558 B1 KR 101392558B1 KR 1020120123326 A KR1020120123326 A KR 1020120123326A KR 20120123326 A KR20120123326 A KR 20120123326A KR 101392558 B1 KR101392558 B1 KR 101392558B1
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KR
South Korea
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node
network
port
ring network
ring
Prior art date
Application number
KR1020120123326A
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English (en)
Inventor
윤건
오준석
Original Assignee
엘에스산전 주식회사
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Publication date
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Priority to US14/012,493 priority patent/US9306767B2/en
Priority to EP13182376.7A priority patent/EP2728806A1/en
Priority to JP2013199804A priority patent/JP5824016B2/ja
Priority to CN201310535906.9A priority patent/CN103812735A/zh
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Abstract

본 발명은 링형 이더넷 네트워크를 다양한 형태의 타 네트워크와 연결시킨다. 이를 위하여, 링(Ring) 형태로 연결되는 제1 링형 네트워크는 확장 노드(3개 이상의 이더넷 포트를 구비하는 노드)를 하나 이상 구비하도록 구성되고, 확장 노드의 이더넷 포트들 중 제1 링형 네트워크의 형성에 사용되지 않는 이더넷 포트를 통해 타 네트워크를 연결한다. 이에 따라, 기 구축되어 있는 링형 네트워크를 변경하지 않고도 장비를 증설할 수 있으며, 여러 형태의 네트워크를 단일 네트워크로 통합하여 관리할 수 있게 된다.

Description

확장형 이더넷 링 네트워크{ Expanded Ethernet Ring Topology Network }
본 발명은 이더넷 포트를 통해 연결되는 링형 네트워크에 관한 것으로서, 특히 링형 네트워크가 본래의 링(Ring) 구조를 유지하면서 다양한 토폴로지(Topology)의 타 네트워크와 연동할 수 있도록 한다.
근래 산업용 네트워크는 산업의 고도화, 정보의 대용량화, 높은 복잡도 등으로 인해 확장성이 중요한 요소로 부각되고 있으며, 분산되어 있는 현장을 통합 관리하기 위하여 다양한 형태의 토폴로지를 지원할 필요가 있다.
특히, 링 토폴로지 네트워크는 국제 규격(예: IEC 62439)에서도 링 토폴로지 기반 산업용 네트워크에 대한 규격을 제정할 만큼 산업용 네트워크에서 중요한 축으로 자리 매김하고 있다.
링형 네트워크는 중간 노드에 이상이 발생하더라도 타 경로로 통신할 수 있기 때문에 네트워크의 신뢰성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
일반적으로 산업 현장에서는 2개의 이더넷 포트를 갖는 여러 통신 기기(노드)들을 이더넷을 통해 서로 연결하여 링형 네트워크를 형성함으로써 네트워크 성능을 향상시키고 있다.
도 1은 2개의 이더넷 포트를 갖는 노드(10)를 보인 것으로서, 제1포트(Port #1)와 제2포트(Port #2)는 링형 네트워크를 구성하기 위하여 사용된다.
도 2는 2개의 이더넷 포트를 갖는 여러 노드를 이용하여 링형 네트워크를 구성한 예를 보인 것으로서, 노드 #11의 제2포트(P11)와 노드 #12의 제1포트(P12), 노드 #12의 제2포트(P13)와 노드 #13의 제1포트(P14), 노드 #13의 제2포트(P15)와 노드 #14의 제1포트(P16), 노드 #14의 제2포트(P17)와 노드 #15의 제1포트(P18), 노드 #15의 제2포트(P19)와 노드 #11의 제1포트(P20)가 차례대로 연결되어 링형 네트워크가 형성된다.
그런데, 이와 같은 종래의 링형 네트워크 구성 방법은 단지 각 노드들을 링형으로 연결하는 것에만 관심을 가지기 때문에 네트워크의 확장성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.
예컨대 링형 네트워크를 지원하는 노드의 이더넷 포트가 2개로 제한되어 있어서 다양한 형태의 네트워크 구성이 불가능 하다.
또한, 일단 링형 네트워크를 구성하면 해당 링형 네트워크와 다른 네트워크와의 연동은 고려되지 못하며, 기 구축된 여러 네트워크들을 하나의 단일 네트워크로 통합하여 관리할 수 없다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 링형 네트워크가 그 형태를 유지한 채 타 네트워크와 연결되어, 링형 네트워크 시스템을 유연하게 확장하고 통합 관리할 수 있도록 해 주는 확장형 이더넷 링 네트워크를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 확장형 이더넷 링 네트워크는, 복수의 노드가 이더넷 포트를 통해 링(Ring) 형태로 연결되는 제1 링형 네트워크 및 다수의 타 링형 네트워크를 형성하고, 상기 제1 링형 네트워크는 하나 이상의 확장 노드 -상기 확장 노드는 3개 이상의 이더넷 포트를 구비하는 노드임-를 포함하며, 상기 하나 이상의 확장 노드 중 하나의 확장 노드의 이더넷 포트는 4개이고, 상기 하나의 확장 노드의 이더넷 포트 중 2개가 상기 제1 링형 네트워크의 형성에 사용되며, 해당 확장 노드의 이더넷 포트 중 다른 2개가 상기 다수의 타 링형 네트워크 중 하나의 타 링형 네트워크의 형성에 사용되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 하나 이상의 확장 노드 중 다른 하나의 확장 노드의 이더넷 포트는 3개이고, 상기 다수의 타 링형 네트워크 중 다른 하나의 타 링형 네트워크는 하나 이상의 확장 노드를 포함하고, 상기 다른 하나의 확장 노드의 이더넷 포트 중 2개가 상기 제1 링형 네트워크의 형성에 사용되고, 해당 확장 노드의 이더넷 포트 중 다른 1개가 상기 다른 하나의 타 링형 네트워크의 형성에 사용되지 않는 하나의 이더넷 포트에 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 확장형 이더넷 링 네트워크는, 복수의 노드가 이더넷 포트를 통해 링(Ring) 형태로 연결되어 제1 링형 네트워크를 형성하고, 상기 제1 링형 네트워크는 하나 이상의 확장 노드 -상기 확장 노드는 3개 이상의 이더넷 포트를 구비하는 노드임-를 포함하며, 상기 하나 이상의 확장 노드 중 하나의 확장 노드의 이더넷 포트는 4개 이상이고, 상기 하나의 확장 노드의 이더넷 포트 중 2개가 상기 제1 링형 네트워크의 형성에 사용되고, 해당 확장 노드의 이더넷 포트 중 나머지 이더넷 포트가 각각 선형으로 구성된 타 네트워크의 노드에 연결되는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따르면, 기 구축되어 있는 링형 네트워크를 변경하지 않고도 장비를 증설할 수 있다. 링형 네트워크가 다양한 토폴로지의 타 네트워크와 통신할 수 있게 되므로, 여러 네트워크를 단일 네트워크로 통합하여 관리할 수 있게 된다.
도 1은 2개의 이더넷 포트를 갖는 노드의 예,
도 2는 이더넷 링형 네트워크에 관한 예,
도 3은 본 발명에 따른 확장형 이더넷 링 네트워크의 일 실시예,
도 4는 3개 이상의 이더넷 포트를 갖는 노드의 예,
도 5는 링형 네트워크가 선형 네트워크와 연결되는 실시예,
도 6은 서로 다른 링형 네트워크가 연결되는 실시예,
도 7은 서로 다른 링형 네트워크가 연결되는 또 다른 실시예,
도 8은 3개 이상의 링형 네트워크가 연결되는 실시예,
도 9는 확장 노드의 동작을 설명하는 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하자면, 본 발명에 따른 확장형 이더넷 링 네트워크는 기본적으로 복수의 노드가 링형으로 구성된 네트워크(N1: 이하, 제1 링형 네트워크라 한다)를 포함하여 이루어진다.
노드란 일정 개수의 이더넷 포트를 구비하여 이더넷 통신을 수행할 수 있도록 해주는 통신 기기를 말한다. 각 노드는 필요에 따라 얼마든지 다양하게 구성될 수 있으며, 네트워크 구성에 참여하고, 자신과 연결되어 있는 인접 노드로 통신 프레임을 전달한다.
도 3에서 제1 링형 네트워크(N1)는 노드 #21의 제2포트(P31-2)와 노드 #22의 제1포트(P32-1), 노드 #22의 제2포트(P32-2)와 노드 #23의 제1포트(P33-1), 노드 #23의 제2포트(P32-2)와 노드 #24의 제1포트(P34-1), 노드 #24의 제2포트(P34-2)와 노드 #25의 제1포트(P35-1), 노드 #25의 제2포트(P35-2)와 노드 #21의 제1포트(P31-1)가 차례대로 연결되어 링형 네트워크를 형성하고 있다.
설명의 편의를 위하여 5개의 노드로 이루어지는 예로 설명하지만, 링형 네트워크를 구성하는 노드의 수는 다양하게 구성될 수 있다.
특히, 제1 링형 네트워크(N1)를 구성하는 노드들 중 하나 이상의 노드는 확장 노드이어야 하며, 제1 링형 네트워크(N1)는 확장 노드를 통해 타 네트워크(N2)와 연결된다.
확장 노드란 3개 이상의 이더넷 포트를 구비하는 노드를 말하며, 도 3의 제1 링형 네트워크(N1)에서는 노드 #23이 확장 노드이다.
확장 노드 이외의 일반 노드(노드 #21, 노드 #22, 노드 #24, 노드 #25)는 링형 네트워크 형성을 위하여 2개의 이더넷 포트만을 구비할 수 있다.
노드 #23의 이더넷 포트들 중 2개의 이더넷 포트(P33-1,P33-2)는 제1 링형 네트워크(N1)의 형성에 사용되고, 제1 링형 네트워크(N1)의 형성에 사용되지 않는 이더넷 포트(P33-3)는 타 네트워크(N2)와 연결되는 포트로 사용된다.
즉, 제1 링형 네트워크(N1)는 확장 노드를 통해 타 네트워크(N2)와 연결된다. 도 3에는 확장 노드인 노드 #23의 제3포트(P33-3)를 통해 타 네트워크(N2)와 연결되는 상태가 나타나 있지만, 타 네트워크(N2)와 연결되는 방법은 확장 노드의 이더넷 포트 수에 따라 다양하며, 제1 링형 네트워크(N1)와 연결되는 타 네트워크(N2)도 얼마든지 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 4a는 3개의 이더넷 포트를 갖는 확장 노드(41)의 예를 보인 것으로서, 제1포트(Port #1)와 제2포트(Port #2)는 제1 링형 네트워크(N1)를 구성하기 위하여 사용되고, 제3포트(Port #3)는 타 네트워크와 연결하기 위해 사용된다.
도 4b는 4개의 이더넷 포트를 갖는 확장 노드(42)의 예를 보인 것으로서, 4개의 이더넷 포트 중 제1포트(Port #1)와 제2포트(Port #2)는 제1 링형 네트워크(N1)를 구성하기 위하여 사용되고, 제3포트(Port #3)와 제4포트(Port #4)는 타 네트워크와 연결하기 위해 사용된다.
제1 링형 네트워크(N1)와 타 네트워크(N2)를 연결하는 방식은 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들자면, 제1 링형 네트워크(N1)의 확장 노드와 타 네트워크(N2)의 노드를 단순히 연결하거나, 또는 제1 링형 네트워크(N1)의 확장 노드가 타 링형 네트워크의 형성에 함께 참여하도록 구성할 수 있다.
제1 링형 네트워크(N1)와 타 네트워크(N2)를 연결하는 방식은 고정되어 있을 수도 있지만, 설정 가능하도록 구성할 수도 있다.
이와 관련하여, 확장 노드는 타 네트워크(N2)와 연결하는 방식을 설정할 수 있도록 해 주는 설정수단(43)을 포함하여 구성될 수 있다.
설정수단(43)은 다양하게 구성될 수 있는 것으로서, 예컨대 스위치의 형태로 구성할 수 있다. 이 경우 사용자는 스위치를 설정하여 제3포트(Port #3)와 제4포트(Port #4)를 타 링형 네트워크의 형성에 사용할 것인지, 아니면 타 네트워크(N2)의 노드와 단순히 연결하기 위하여 사용할 것인지를 결정할 수 있다.
이제 본 발명에 따라 구성될 수 있는 다양한 형태의 네트워크에 관한 각 실시예를 설명하기로 한다.
도 5를 참조하자면, 제1 링형 네트워크(N1)의 확장 노드는 데이지 체인 방식으로 연결된 선형의 타 네트워크(N2-1,N2-2)에 연결될 수 있다.
제1 링형 네트워크(N1)의 노드들 중 노드 #26이 확장 노드이고, 노드 #26은 4개의 이더넷 포트(P36-1~P36-4)를 가지고 있으며, 제1포트(P36-1)와 제2포트(P36-2)를 통해 제1 링형 네트워크(N1)를 형성한다.
또한, 타 네트워크와 연결하는 이더넷 포트인 제3포트(P36-3)는 하나의 선형 네트워크(N2-1)와 연결되고, 제4포트(P36-4)는 또 다른 선형 네트워크(N2-2)와 연결되어 있다.
만일 제1 링형 네트워크(N1)를 형성하는 확장 노드가 3개의 이더넷 포트를 가진다면 하나의 선형 네트워크와 연결될 수 있다.
한편, 제1 링형 네트워크(N1)를 형성하는 확장 노드는 타 링형 네트워크와 연결될 수도 있다.
도 6은 제1 링형 네트워크(N1)를 형성하는 확장 노드(노드 #23)의 이더넷 포트 중 제1 링형 네트워크(N1)의 형성에 사용되지 않는 이더넷 포트(P33-3)를 통해 타 링형 네트워크(N2-61)와 연결되는 예를 보이고 있다.
타 링형 네트워크(N2-61)는 노드 #61의 제2포트(P61-2)와 노드 #62의 제1포트(P62-1), 노드 #62의 제2포트(P62-2)와 노드 #63의 제1포트(P63-1), 노드 #63의 제2포트(P63-2)와 노드 #64의 제1포트(P64-1), 노드 #64의 제2포트(P64-2)와 노드 #65의 제1포트(P65-1), 노드 #65의 제2포트(P65-2)와 노드 #61의 제1포트(P61-1)가 차례대로 연결되어 링형 네트워크를 형성하고 있다.
타 링형 네트워크(N2-61)에서 확장 노드는 노드 #65이며, 제1 링형 네트워크(N1)를 형성하는 확장 노드(노드 #23)의 제3포트(P33-3)와, 타 링형 네트워크(N2-61)를 형성하는 확장 노드(노드 #65)의 이더넷 포트 중 링형 네트워크의 형성에 사용되지 않는 이더넷 포트(P65-3)가 서로 연결된다.
이때 제1 링형 네트워크(N1)를 형성하는 확장 노드와, 타 링형 네트워크(N2-61)를 형성하는 확장 노드는 3개 이상의 이더넷 포트를 가지면 된다.
도 7을 참조하자면, 제1 링형 네트워크(N1)를 형성하는 확장 노드의 이더넷 포트 중 2개를 제1 링형 네트워크(N1)의 형성에 사용하고, 해당 확장 노드의 이더넷 포트 중 나머지 2개를 타 링형 네트워크(N2-62)의 형성에 사용할 수 있다.
즉, 제1 링형 네트워크(N1)의 확장 노드인 노드 #26의 이더넷 포트들 중 제1포트(P36-1)와 제2포트(P36-2)는 제1 링형 네트워크(N1)를 형성하기 위하여 사용되고 있고, 제3포트(P36-3)와 제4포트(P36-4)는 또 다른 링형 네트워크(N2-62)를 형성하기 위하여 사용되고 있다.
이와 같이 하나의 확장 노드를 통해 두 개의 링형 네트워크가 형성될 수 있으며, 이 경우 확장 노드의 이더넷 포트는 4개 이상이어야 한다.
도 8은 제1 링형 네트워크(N1)에 2개의 서로 다른 링형 네트워크(N2-61, N2-63)가 연결되는 실시예를 보인 것으로서, 제1 링형 네트워크(N1)에는 2개의 확장 노드(노드 #23, 노드#26)가 포함되어 있다.
링형 네트워크 N2-61은 노드 #61, 노드 #62, 노드 #63, 노드 #64, 및 노드 #65를 포함하고 있으며, 확장 노드인 노드 #65의 이더넷 포트들 중 링형 네트워크 형성에 참여하지 않는 제3포트(P65-3)가 제1 링형 네트워크(N1)의 확장 노드인 노드 #23의 제3포트(P33-3)와 연결된다.
링형 네트워크 N2-63은 노드 #71의 제2포트(P71-2)와 노드 #72의 제1포트(P72-1), 노드 #72의 제2포트(P72-2)와 노드 #73의 제1포트(P73-1), 노드 #73의 제2포트(P73-2)와 노드 #74의 제1포트(P74-1), 노드 #74의 제2포트(P74-2)와 노드 #26의 제4포트(P36-4), 노드 #26의 제3포트(P36-3)와 노드 #71의 제1포트(P71-1)가 차례대로 연결되어 링형 네트워크를 형성하고 있다.
링형 네트워크 N2-61의 확장 노드는 단일 포트(P65-3)를 통해 제1 링형 네트워크(N1)와 연결되므로, 제1 링형 네트워크(N1)의 해당 확장 노드(노드 #23)는 3개의 이더넷 포트를 구비하면 된다.
그러나, 링형 네트워크 N2-63은 제1 링형 네트워크(N1)의 확장 노드(노드 #26)를 통해 링을 구성하므로, 제1 링형 네트워크(N1)의 노드 #26은 적어도 4개의 이더넷 포트를 구비해야 한다. 즉, 노드 #26의 제1포트(P36-1)와 제2포트(P36-2)는 제1 링형 네트워크(N1)를 형성하고, 제3포트(P36-3)와 제4포트(P36-2)는 링형 네트워크 N2-63을 형성한다.
여러 개의 링 네트워크를 연결할 때는 확장 노드의 경로가 루프를 이루지 않도록 처리하는 것이 바람직하다.
도 9는 제1 링형 네트워크를 형성하는 확장 노드의 통신 처리 과정에 관한 예를 도시한 것으로서, 확장 노드는 타 노드로 전달할 데이터 패킷이 수신되면(S91), 해당 데이터 패킷을 제1 링형 네트워크를 형성하는 자신의 인접 노드로 전달한다(S92).
또한, 확장 노드는 자신이 제1 링형 네트워크 이외의 타 네트워크와도 연결되어 있는지를 확인하고(S93), 타 네트워크와 연결되어 있는 경우에는 해당 노드에도 데이터 패킷을 전달한다(S94).
본 발명의 설명에서 제1 링형 네트워크란 임의의 링형 네트워크를 설명하기 위하여 정의된 용어일 뿐이다.
그러므로, 링형 네트워크는 모두 타 네트워크와 관련하여 제1 링형 네트워크로 이해될 수 있으며, 3개 이상의 네트워크가 연쇄적으로 연결되도록 네트워크를 구성할 수도 있다.
또한, 각 링형 네트워크는 2개 이상의 확장 노드를 포함할 수 있고, 확장 노드를 통해 서로 연결되는 타 네트워크의 토폴로지에도 제약이 없으므로, 본 발명에 따른 네트워크는 적어도 하나의 링형 네트워크를 포함하는 한 필요에 따라 얼마든지 다양하게 구성될 수 있다.
상술한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.
10,41,42: 노드 43: 설정수단
N1: 제1 링형 네트워크
N2,N2-1,N2-2,N2-61~N2-63: 타 네트워크
P33-1~P33-3,P36-1~P36-4,P65-1~P65-3: 확장 노드의 이더넷 포트

Claims (6)

  1. 복수의 노드가 이더넷 포트를 통해 링(Ring) 형태로 연결되는 제1 링형 네트워크 및 다수의 타 링형 네트워크를 형성하고,
    상기 제1 링형 네트워크는 하나 이상의 확장 노드 -상기 확장 노드는 3개 이상의 이더넷 포트를 구비하는 노드임-를 포함하며,
    상기 하나 이상의 확장 노드 중 하나의 확장 노드의 이더넷 포트는 4개이고,
    상기 하나의 확장 노드의 이더넷 포트 중 2개가 상기 제1 링형 네트워크의 형성에 사용되며, 해당 확장 노드의 이더넷 포트 중 다른 2개가 상기 다수의 타 링형 네트워크 중 하나의 타 링형 네트워크의 형성에 사용되는 것을 특징으로 하는 확장형 이더넷 링 네트워크.
  2. 복수의 노드가 이더넷 포트를 통해 링(Ring) 형태로 연결되어 제1 링형 네트워크를 형성하고,
    상기 제1 링형 네트워크는 하나 이상의 확장 노드 -상기 확장 노드는 3개 이상의 이더넷 포트를 구비하는 노드임-를 포함하며,
    상기 하나 이상의 확장 노드 중 하나의 확장 노드의 이더넷 포트는 4개 이상이고,
    상기 하나의 확장 노드의 이더넷 포트 중 2개가 상기 제1 링형 네트워크의 형성에 사용되고, 해당 확장 노드의 이더넷 포트 중 나머지 이더넷 포트가 각각 선형으로 구성된 타 네트워크의 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는 확장형 이더넷 링 네트워크.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 확장 노드 중 다른 하나의 확장 노드의 이더넷 포트는 3개이고,
    상기 다수의 타 링형 네트워크 중 다른 하나의 타 링형 네트워크는 하나 이상의 확장 노드를 포함하고,
    상기 다른 하나의 확장 노드의 이더넷 포트 중 2개가 상기 제1 링형 네트워크의 형성에 사용되고, 해당 확장 노드의 이더넷 포트 중 다른 1개가 상기 다른 하나의 타 링형 네트워크의 형성에 사용되지 않는 하나의 이더넷 포트에 연결되는 확장형 이더넷 링 네크워크.

KR1020120123326A 2012-11-02 2012-11-02 확장형 이더넷 링 네트워크 KR101392558B1 (ko)

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