KR101623063B1 - 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법, 이를 위한 노드 및 제어 프레임 전송 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업용 네트워크를 구성하는 각각의 노드들 데이터 전송 경로 상에 인접 노드와 연결되는 제1 포트와, 적어도 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드와 연결되는 제2 포트를 구비하며, 제1 포트를 통해 인접 노드로 제어 프레임 전송 시 장애가 발생된 경우, 제2 포트를 이용하여 다른 노드로 제어 프레임을 전송할 수 있는 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법, 이를 위한 노드 및 제어 프레임 전송 시스템에 관한 것이다.

Description

우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법, 이를 위한 노드 및 제어 프레임 전송 시스템{METHOD FOR TRANSMITTING OF CONTROL FRAME USING DETOUR LINK, NODE APPARATUS AND SYSTEM FOR THE SAME}

본 발명은 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업용 네트워크를 구성하는 각각의 노드들 연결 시 주 통신 라인과 별도의 통신 라인을 구비함으로써, 장애 발생에 보다 유연하게 대처할 수 있는 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법, 이를 위한 노드 및 제어 프레임 전송 시스템에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시 예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

자동차 산업이나 로봇 산업 등에 이용되는 산업용 네트워크 시스템은 산업현장에서 필요로 하는 다양한 요구 사항을 만족하기 위하여 끊임없는 발전을 거듭하고 있다. 1970년대 G사에 의해 개발되어 생산 자동화 네트워크의 발전을 이끌었던 MAP에서부터 PLC공정에 적합한 CC-Link, CAN 기반의 Device Net과 CAN Open, 모션제어 어플리케이션을 위한 통신 인터페이스인 SERCOS 등 다양한 산업용 네트워크들이 개발 및 발전해 왔다.

그리고, 최근 들어 생산기술이 급속도로 발전함에 따라 보다 효율적이고 신뢰성 높은 결과를 얻기 위한 산업용 네트워크의 요구사항은 계속해서 증가하고 있다. 또한, 산업용 네트워크를 이용한 공장자동화 시스템에서의 액추에이터(Actuation) 레벨, 센서 레벨이 점차 디지털 신호 전송형태로 교체됨에 따라 다양한 마이크로프로세서를 이용한 지능형 스마트 액추에이터로의 통합의 필요성이 증가하고 있다.

이와 같은 흐름에 발맞추어 최근 공장설비, 공정제어 설비, 빌딩자동화, 인프라 부문에서 사용되는 산업용 통신 네트워크에 이더넷(Ethernet)을 기반으로 하는 통신 프로토콜 시스템 적용이 주류로 부상하고 있다.

특히, 자동화 영역의 필요에 의해 탄생한 산업용 Ethernet 기술 즉 이더캣 기술은 공정 자동화, 전력 IT, 모션 분야 등 전산업 분야로 적용이 확산되고 있다. 이와 더불어 국외에서는 산업용 이더넷 시장의 선점을 위하여 Ethernet/IP, Profinet, 이더캣 등의 표준화 작업이 IEC에서 진행 중에 있다. 이러한 이더캣 통신은 성능이 뛰어나고 시스템의 구축비용이 기존의 산업용 이더넷 통신 시스템보다 저렴하며, 사용자들의 접근성이 뛰어나기 때문에 향후 산업용 이더넷의 대표적인 통신방식으로 대두되고 있으며 그에 따른 산업용 이더넷 통신 시스템 구축에 필요한 하드웨어의 개발이 이루어지고 있는 실정이다.

이러한 이더캣 기반 프레임 전송 방법 중 일례를 들면, 마스터 노드가 데이터 전송 경로 상에 연결된 각각의 슬레이브 노드로 전송하기 위한 제어 프레임을 생성하여 상기 슬레이브 노드로 전달하되, 이때의 생성된 제어 프레임은 슬레이브 노드 각각에 해당하는 제어 정보를 기록한 복수의 데이터 그램을 포함하여 구성한 후 슬레이브 노드로 전달하는 방식이 있다.

그러나, 이 경우 마스터 노드 및 슬레이브 노드는 인접된 노드 간의 통신 라인을 형성함으로써, 연결된 인접 노드 또는 특정 통신 라인에 문제가 발생된 경우, 해당 노드 이후부터는 정보의 송수신이 불가능하게 된다. 또한, 특정 노드 또는 특정 통신 라인에 문제가 발생되더라도, 마스터 노드에서 이를 인지하기 까지 상당한 시간이 소요되며, 장애가 발생된 노드 또는 통신 라인을 복구하는 데까지 상당한 시간이 소요된다는 문제점이 있다.

일반적으로 산업용 이더넷 통신 시스템이 적용되는 분야는 산업 자동화, 로봇 시스템 등 고속 및 안전이 중요시 되는데 상술한 바와 같이 종래 산업용 이더넷 통신 시스템은 장애에 대한 즉시 검출이 불가능하여, 결과적으로 시스템의 안정성을 보장하지 못하는 문제점이 있다.

한국공개특허 제2014-0021305호, 2014년 2월 20일 공개 (명칭: 통신 네트워크 시스템)

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 산업용 네트워크를 구성하는 각각의 노드들 연결 시 주 통신 라인과 별도의 통신 라인을 구비함으로써, 장애 발생에 보다 유연하게 대처할 수 있는 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법, 이를 위한 노드 및 제어 프레임 전송 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.

특히, 본 발명은 데이터 전송 경로 상에 인접 노드와 연결되는 제1 포트와, 적어도 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드와 연결되는 제2 포트를 구비하며, 제1 포트를 통해 인접 노드로 제어 프레임 전송 시 장애가 발생된 경우, 제2 포트를 이용하여 다른 노드로 제어 프레임을 전송할 수 있는 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법, 이를 위한 노드 및 제어 프레임 전송 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

그러나, 이러한 본 발명의 목적은 상기의 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 제어 프레임 전송 시스템은 데이터 전송 경로에 위치하는 각 슬레이브 노드의 동작 제어를 위한 제어 정보를 포함하는 제어 프레임을 생성하고, 생성된 상기 제어 프레임을 상기 데이터 전송 경로 후단에 연결된 인접 슬레이브 노드로 전달하는 마스터 노드; 및 상기 제어 프레임을 상기 데이터 전송 경로 전단에 위치한 상기 마스터 노드 또는 인접 슬레이브 노드로부터 수신하여, 상기 제어 프레임에서 자신에 해당하는 동작 제어를 위한 제어 정보를 확인하고, 상기 제어 프레임을 상기 데이터 전송 경로 후단에 위치한 상기 마스터 노드 또는 다른 인접 슬레이브 노드로 전달하는 복수의 슬레이브 노드;를 포함하며, 상기 마스터 노드 및 슬레이브 노드는 인접 노드 간의 연결을 지원하는 제1 포트와, 적어도 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드와의 연결을 지원하는 제2 포트를 포함하여 구성되며, 상기 제1 포트를 이용하여 상기 제어 프레임 전달 시 상기 인접 노드 또는 상기 인접 노드와 연결된 특정 라인에 장애가 발생한 경우, 상기 제2 포트를 이용하여 상기 제어 프레임을 전달할 수 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 노드는 데이터 전송 경로에 위치하는 복수의 슬레이브 노드로 순차적으로 전달될 수 있는 제어 프레임을 전송하는 마스터 통신부; 및 상기 데이터 전송 경로에 위치하는 각 슬레이브 노드의 동작 제어를 위한 제어 정보를 포함하는 제어 프레임을 생성하고, 생성된 상기 제어 프레임을 상기 마스터 통신부를 통해 상기 데이터 전송 경로 후단에 연결된 인접 슬레이브 노드로 전달하는 마스터 제어부;를 포함하며, 상기 마스터 통신부는 상기 인접 슬레이브 노드와의 연결을 지원하는 제1 포트와, 상기 인접 슬레이브 노드를 사이에 둔 다른 슬레이브 노드와의 연결을 지원하는 제2 포트를 포함하여 구성되며, 상기 마스터 제어부는 상기 제1 포트를 이용하여 상기 인접 슬레이브 노드로 상기 제어 프레임 전달 시 상기 인접 슬레이브 노드 또는 상기 인접 슬레이브 노드와 연결된 통신 라인에 장애가 발생한 경우, 상기 제2 포트를 통해 상기 다른 슬레이브 노드로 상기 제2 제어 프레임을 전달할 수 있다.

이때, 상기 마스터 제어부는 상기 통신 라인의 전압을 감지하여, 감지된 전압이 기 설정된 값 이하인 경우, 상기 통신 라인에 장애가 발생한 것으로 판단하거나, 상기 인접 슬레이브 노드로 상기 제어 프레임을 전달한 후 기 설정된 시간 이내 상기 인접 슬레이브 노드로부터 응답 정보 또는 상기 응답 정보를 포함하는 제어 프레임이 수신되지 않거나, 상기 데이터 전송 경로에 위치하는 모든 슬레이브 노드를 거쳐 전달된 제어 프레임에 상기 인접 슬레이브 노드에 대응하는 응답 정보가 포함되어 있지 않을 경우, 상기 인접 슬레이브 노드에 장애가 발생한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 각각의 슬레이브 노드별 포트 연결 정보를 저장하는 마스터 저장부;를 더 포함하며, 상기 마스터 제어부는 상기 제1 포트를 통해 연결된 인접 슬레이브 노드와 상기 제2 포트를 통해 연결된 다른 슬레이브 노드 모두 장애가 발생된 것으로 판단되면, 상기 마스터 저장부에 기 저장된 상기 슬레이브 노드별 포트 연결 정보를 확인하여, 확인된 포트 연결 정보에 따라 해당하는 슬레이브 노드로 무선 통신 방식으로 상기 제어 프레임을 전달할 수 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 슬레이브 노드는 데이터 전송 경로 전단에 위치한 마스터 노드 또는 다른 슬레이브 노드로부터 상기 마스터 노드가 전달한 제어 프레임을 수신하여 데이터 처리부로 전달하고, 상기 데이터 처리부의 제어에 따라 제어 프레임을 상기 데이터 전송 경로 후단에 위치한 인접 노드로 전달하는 슬레이브 통신부; 상기 통신부를 통해 상기 제어 프레임이 전달되면, 상기 제어 프레임에서 해당하는 데이터 그램의 제어 정보를 확인하는 데이터 처리부; 및 상기 데이터 처리부에서 확인된 제어 정보에 대응하는 동작을 수행하는 동작 수행부;를 포함하며, 상기 슬레이브 통신부는 인접 노드 간의 연결을 지원하는 제1 포트와, 적어도 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드와의 연결을 지원하는 제2 포트를 포함하여 구성되며, 상기 데이터 처리부는 상기 제1 포트를 이용하여 상기 제어 프레임 전달 시 상기 인접 노드 또는 상기 인접 노드와 연결된 특정 라인에 장애가 발생한 경우, 상기 제2 포트를 이용하여 상기 제어 프레임을 전달할 수 있다.

이때, 상기 데이터 처리부는 상기 제1 포트를 통해 연결된 통신 라인의 전압을 감지하여, 감지된 전압이 기 설정된 값 이하인 경우, 상기 통신 라인에 장애가 발생한 것으로 판단하거나, 상기 인접 노드로 상기 제어 프레임을 전달한 후 기 설정된 시간 이내 상기 인접 노드로부터 응답 정보가 수신되지 않을 경우, 상기 인접 노드에 장애가 발생한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 데이터 처리부는 상기 인접 노드 및 상기 다른 노드 모두 장애가 발생된 것으로 판단되면, 상기 마스터 노드로 장애 발생을 보고하고, 상기 마스터 노드로부터 연결 가능한 또 다른 노드에 대한 정보가 수신되면, 상기 또 다른 노드로 무선 통신 방식으로 상기 제어 프레임을 전달할 수 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법은 마스터 노드 및 복수의 슬레이브 노드를 포함하는 제어 프레임 전송 시스템에 있어서, 어느 하나의 노드가 제1 포트를 통해 연결된 인접 노드로 제어 프레임을 전달하는 단계; 상기 어느 하나의 노드가 상기 인접 노드 또는 인접 노드 간 연결된 통신 라인의 장애를 감지하는 단계; 및 상기 어느 하나의 노드가 장애가 발생된 것으로 감지하면, 제2 포트를 통해 연결되며, 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드로 상기 제어 프레임을 전달하는 단계;를 포함하여 이뤄질 수 있다.

이때, 상기 감지하는 단계는 상기 통신 라인의 전압을 감지하여, 감지된 전압이 기 설정된 값 이하인 경우, 상기 통신 라인에 장애가 발생한 것으로 판단하거나, 상기 인접 노드로 상기 제어 프레임을 전달한 후 기 설정된 시간 이내 상기 인접 노드로부터 응답 정보 또는 상기 응답 정보를 포함하는 제어 프레임이 수신되지 않거나, 상기 어느 하나의 노드가 상기 마스터 노드인 경우 상기 데이터 전송 경로에 위치하는 모든 슬레이브 노드를 거쳐 전달된 제어 프레임에 상기 인접 슬레이브 노드에 대응하는 응답 정보가 포함되어 있지 않을 경우, 상기 인접 노드에 장애가 발생한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 다른 노드로 상기 제어 프레임을 전달하는 단계 이후에, 상기 인접 노드 및 상기 다른 노드 모두 장애가 발생된 것으로 판단되면, 상기 마스터 노드에 기 저장된 슬레이브 노드별 포트 연결 정보를 확인하여, 확인된 포트 연결 정보에 따라 해당하는 슬레이브 노드로 무선 통신 방식으로 상기 제어 프레임을 전달할 수 있다.

추가로 본 발명은 상술한 바와 같인 실시 예에 따른 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.

본 발명의 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법, 이를 위한 노드 및 제어 프레임 전송 시스템에 의하면, 데이터 전송 경로 상에 인접 노드와 연결되는 제1 포트와, 적어도 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드와 연결되는 제2 포트를 구비하며, 제1 포트를 통해 인접 노드로 제어 프레임 전송 시 장애가 발생된 경우, 제2 포트를 이용하여 다른 노드로 제어 프레임을 전송함으로써, 특정 노드 또는 특정 통신 라인에 장애가 발생된 경우, 우회 경로를 이용하여 제어 프레임을 정상적으로 전송할 수 있으며, 장애의 즉각 검출 및 수리가 가능하여 보다 안정한 데이터 전송이 가능하게 된다.

아울러, 상술한 효과 이외의 다양한 효과들이 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 프레임 전송 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 노드의 주요 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 프레임의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 슬레이브 노드의 주요 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법을 개략적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법을 보다 더 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. 또한 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 하나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태로 한정하려는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

더하여, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급할 경우, 이는 논리적 또는 물리적으로 연결되거나, 접속될 수 있음을 의미한다. 다시 말해, 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속되어 있을 수 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있으며, 간접적으로 연결되거나 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법, 이를 위한 노드 및 제어 프레임 전송 시스템에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 이때, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 본 발명의 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법이 적용된 제어 프레임 전송 시스템에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 프레임 전송 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.

도 1을 참조하여 설명하기에 앞서, 설명의 편의를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 제어 프레임 전송 시스템(1000)은 마스터 노드(100)와 제1 슬레이브 노드(200a), 제2 슬레이브 노드(200b), 제3 슬레이브 노드(200c)로 이루어진 데이터 전송 경로를 형성하는 것을 예로 들어 설명하도록 한다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 데이터 전송 경로를 형성하는 슬레이브 노드(200, 별도의 구분이 필요하지 않은 경우 200으로 통칭함)는 복수 개 존재할 수 있으며, 마스터 노드(100) 또한 일정의 슬레이브 노드(200)를 제어하는 서브 마스터 노드와 서비스 마스터 노드를 제어하는 마스터 노드로 구성되는 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 노드는 마스터 노드(100)와 복수의 슬레이브 노드(200) 모두를 포함하는 개념이며, 인접 노드 또는 다른 노드와 같이, 마스터 노드(100)와 복수의 슬레이브 노드(200)를 구분하지 않는 경우, 상기 노드는 마스터 노드(100) 또는 슬레이브 노드 중 어느 하나가 될 수 있다.

도 1a를 먼저 참조하면, 마스터 노드(100)는 복수의 슬레이브 노드(200)를 제어할 수 있는 제어 시스템을 의미하는 것으로, 중앙 처리 장치, 메모리, NIC, OS 및 스택 등을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 노드(100)는 온 더 플라이(on the fly) 방식으로 연결된 복수의 슬레이브 노드(200)별로 서로 다른 데이터 그램을 구성하고, 각각의 슬레이브 노드(200)에 매칭되는 데이터 그램을 상기 슬레이브 노드(200)를 제어할 수 있는 제어 메시지에 실어 전송할 수 있다. 여기서, 제어 메시지는 제어 프레임 형태로 생성될 수 있다.

복수의 슬레이브 노드(200)는 마스터 노드(100)에 연결되어 작동하는 것으로, 산업 현장에 설치된 대량의 노드, 예를 들어, 전력 공급 설비, 구동 장치 및 제조 설비 등이 이에 해당될 수 있다. 특히 본 발명의 실시 예에 따른 슬레이브 노드(200)는 전달되는 제어 프레임에서 자신에 해당하는 제어 정보를 취하고, 이에 대한 응답 정보를 상기 해당하는 제어 정보가 기록된 영역에 기록한 후 다시 제어 프레임을 상기 마스터 노드(100) 또는 다른 슬레이브 노드로 전달할 수 있다. 또 다른 실시 예에서는 제어 프레임이 수신되면, 이에 대한 응답 정보를 제어 프레임에 기록하지 않고 바로 마스터 노드(100)로 전달할 수도 있다.

이러한 마스터 노드(100)와, 슬레이브 노드(200)는 도 1a에 도시된 바와 같이, 마스터 노드(100)와, 복수의 슬레이브 노드(200)는 통신 케이블을 통해 순차적으로 연결될 수 있다.

이러한, 마스터 노드(100)와 복수의 슬레이브 노드(200)는 통신 케이블, 예컨대, RJ45 포트를 통해 물리적으로 연결될 수 있다. 마스터 노드(100)는 먼저 각 슬레이브 노드(200)로 전달하기 위한 각 슬레이브 노드(200)별 대응하는 제어 정보를 기록한 제어 프레임을 생성하고, 생성된 제어 프레임을 제1 포트(A)를 통해 연결된 제1 슬레이브 노드(200a)로 전달한다. 이를 수신한 제1 슬레이브 노드(200a)는 상기 제어 프레임에서 자신에 해당하는 제어 정보가 기록된 데이터 그램을 확인하고, 제어 정보에 의해 지정된 처리를 수행하며 이에 대한 응답 정보를 양방향 통신을 지원하는 제1 포트(A)를 통해 마스터 노드(100)로 전달함과 동시에, 제1 포트(A)와 연결된 데이터 전송 경로 후단에 위치한 제2 슬레이브 노드(200b)로 전달한다. 제2 슬레이브 노드(200b)는 제1 슬레이브 노드(200a)와 마찬가지로, 전달된 제어 프레임에서 자신에 해당하는 제어 정보를 취하고, 이에 대한 응답 정보를 제1 슬레이브 노드(200a)를 거쳐 마스터 노드(100)로 전달한다. 이와 동시에 제2 슬레이브 노드(200b)는 전달된 제어 프레임을 제3 슬레이브 노드(200c)로 전달하고, 제3 슬레이브 노드(200c)는 이에 대한 응답 정보를 제2 슬레이브 노드(200b) 및 제1 슬레이브 노드(200a)를 거쳐 마스터 노드(100)로 전달할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 프레임 전송 시스템(1000)을 구성하는 각각의 노드는 인접 노드 간의 연결을 지원하는 제1 포트(A)와, 적어도 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드와의 연결을 지원하는 제2 포트(B)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 마스터 노드(100)는 제1 포트(A)를 통해 연결된 제1 슬레이브 노드(200a)로 제어 프레임 전달 시, 제1 슬레이브 노드(200a) 또는 제1 슬레이브 노드(200a)와 연결되는 통신 라인에 장애 여부를 감지하고, 장애가 발생된 것으로 판단되면, 제2 포트(B)를 통해 연결된 제2 슬레이브 노드(200b)로 제어 프레임을 전달할 수 있다.

본 발명의 마스터 노드(100)와, 슬레이브 노드(200)는 도 1a에 도시된 바와 같이, 양방향 통신 방식의 토폴로지 형태로 연결될 수 있으나, 도 1b에 도시된 바와 같이, 단방향 링 통신 방식의 토폴로지 형태로 연결될 수도 있다. 이때, 마스터 노드(100)는 데이터 전송 경로 상에 위치한 복수의 슬레이브 노드(200)로 데이터 그램(제어 데이터)를 포함하여 구성된 제어 프레임을 전송할 수 있다. 여기서, 제어 프레임은 전술한 바와 같이, 마스터 노드(100)에서 생성되며, 복수의 슬레이브 노드(200)로 전송되고, 각각 순차적으로 연결된 모든 슬레이브 노드(200)를 통과하여 다시 마스터 노드(100)로 되돌아 올 수 있다. 이때, 마스터 노드(100)로 되돌아온 제어 프레임은 각 슬레이브 노드에 대한 정상 동작 여부를 확인할 수 있는 응답 정보를 포함한다.

그리고 마스터 노드(100)는 링 구조의 경로 상 위치한 복수의 슬레이브 노드(200)로 순차적으로 전송한 제어 프레임이 되돌아 오면, 각 슬레이브 노드(200)에서 제어 프레임에 포함한 응답 정보 등을 확인하여, 제어 결과 및 각 슬레이브 노드(200)의 상태를 확인할 수 있다.

이러한 제어 프레임 전송 시스템에 있어서, 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 각각의 노드는 전술한 바와 같이, 인접 노드 간의 연결을 지원하는 제1 포트(A)와, 적어도 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드와의 연결을 지원하는 제2 포트(B)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 마스터 노드(100)는 제1 포트(A)를 통해 연결된 제1 슬레이브 노드(200a)로 제어 프레임 전달 시, 제1 슬레이브 노드(200a) 또는 제1 슬레이브 노드(200a)와 연결되는 통신 라인에 장애 여부를 감지하고, 장애가 발생된 것으로 판단되면, 제2 포트(B)를 통해 연결된 제2 슬레이브 노드(200b)로 제어 프레임을 전달할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 노드(100)의 주요 구성 및 동작 방법에 대해 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 노드의 주요 구성을 도시한 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 노드(100)는 마스터 통신부(110), 마스터 제어부(120) 및 마스터 저장부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.

각 구성 요소에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 마스터 통신부(110)는 마스터 제어부(120)에서 생성된 제어 프레임을 슬레이브 노드(200)로 전송하는 역할을 수행한다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 통신부(110)는 인접 노드 간의 연결을 지원하는 제1 포트(110a)와, 적어도 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드와의 연결을 지원하는 제2 포트(110b)를 포함하여 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 포트(110a)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 슬레이브 노드(200a)와 연결될 수 있으며, 제2 포트(110b)는 제1 포트(110a)를 통해 연결된 제1 슬레이브 노드(200a)를 사이에 둔 다른 슬레이브 노드인 제2 슬레이브 노드(200b)와 연결될 수 있다. 여기서, 제2 포트(110b)는 제1 포트(110a)를 통해 연결된 제1 슬레이브 노드(200a)를 사이에 둔 어떠한 다른 슬레이브 노드와도 연결될 수 있다. 즉, 제3 슬레이브 노드(200c)와 연결될 수 있으며, 이는 시스템 구현에 따라 달라질 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시 예에 제어 프레임 전송 시스템이 양방향 통신 방식을 지원하는 라인 형태로 구현되는 경우, 제1 포트(110a) 및 제2 포트(110b)은 입출력 포트의 역할을 모두 수행할 수 있다. 반면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 단방향 통신 방식의 링 형태로 구현되는 경우, 제1 포트(110a) 및 제2 포트(110b)은 입력 포트 및 출력 포트와 같이 물리적으로 분리된 투 포트 모두를 포함하는 개념이 될 수 있다. 이때, 마스터 노드(100)의 제1 포트(110a)의 출력 포트는 다음 노드, 예컨대, 제1 슬레이브 노드(100a)의 제1 포트(110a)의 입력 포트와 연결될 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 통신부(110)는 마스터 제어부(120)에서 생성된 제어 프레임을 제1 포트(110a)를 통해 연결된 제1 슬레이브 노드(200a)로 전달하고, 제1 슬레이브 노드(200a)로부터 응답 정보 또는 응답 정보를 포함하는 제어 프레임을 수신할 수 있다. 또한 제1 포트(110a)를 통해 제1 슬레이브 노드(200a)로 제어 프레임을 수신하고, 데이터 전송 경로 상에 위치하는 모든 슬레이브 노드의 응답 정보를 포함하는 제어 프레임을 데이터 전송 경로의 마지막 슬레이브 노드인 제3 슬레이브 노드(200c)로부터 수신할 수 있다. 또한, 마스터 통신부(110)는 마스터 제어부(120)의 제어에 따라, 제1 포트(110a)를 통해 연결된 제1 슬레이브 노드(200a)에 장애가 발생된 경우, 제2 포트(110b)를 통해 연결된 제2 슬레이브 노드(200b)로 제어 프레임을 다시 전송할 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 통신부(110)는 도면에는 도시하지 않았으나, 무선 통신 모듈을 더 포함할 수 있으며, 제1 포트(110a) 및 제2 포트(110b)를 통해 연결된 노드 모두에 장애가 발생된 것으로 판단되면, 마스터 제어부(120)의 제어에 따라 무선 통신 방식으로 지정된 슬레이브 노드로 제어 프레임을 전송할 수도 있다.

마스터 제어부(120)는 마스터 노드(100)의 전반적인 제어를 수행하는 것으로, 하드웨어적으로 CPU(Central Processing Unit)/MPU(Micro Processing Unit)를 포함하는 적어도 하나 이상의 프로세서와 적어도 하나 이상의 메모리 로딩 데이터가 로딩되는 실행 메모리(예컨대, 레지스터 및/또는 RAM(Random Access Memory)) 및 상기 프로세서와 메모리로 적어도 하나 이상의 데이터들을 입출력하는 버스(BUS)를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 소프트웨어적으로 마스터 노드(100)에 정의된 기능(예컨대, 제어 프레임 생성)을 수행하기 위해 소정의 기록매체로부터 상기 실행 메모리로 로딩되어 상기 프로세서에 의해 연산 처리되는 소정의 프로그램 루틴(Routine) 또는 프로그램 데이터를 포함하여 이루어질 수 있다.

특히, 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 제어부(120)는 복수의 슬레이브 노드(200)를 제어하기 위하여 제어 프레임 내 제어 데이터에 데이터 그램을 생성하고, 제어 프레임을 복수의 슬레이브 노드(200)로 순차적으로 전송한다. 이를 위해, 마스터 제어부(120)는 프레임 생성 모듈(120a) 및 이상 검출 모듈(120b)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 프레임 생성 모듈(120a)는 데이터 전송 경로 상에 위치하는 각 슬레이브 노드(200)에 해당하는 데이터 그램을 구성하여 상기 데이터 그램에 제어 정보를 작성하고, 제어 정보가 작성된 데이터 그램을 포함하여 제어 프레임을 생성하게 된다.

프레임 생성 모듈(120a)이 생성하는 제어 프레임의 구조에 대해 도 3을 참조하여 간략히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 프레임의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제어 프레임은 헤더 영역, 데이터 영역, 오류 체크(CRC) 및 Interframe Gap 영역을 포함하는 테일 영역으로 구성될 수 있다. 여기서, 헤더 영역은 8바이트(byte)의 크기를 가질 수 있으며, 오류 체크 영역은 4바이트, Interframe Gap 영역은 12바이트의 크기를 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 크기로 변경하여 구성할 수 있다.

이 중, 헤더 영역은 복수의 슬레이브 노드(200)로 전송할 제어 프레임과 관련된 기본 정보를 포함하여 구성된다. 데이터 영역은 각 슬레이브 노드(200)별로 해당하는 제어 정보가 기록되는 영역을 의미한다. 데이터 영역은 복수의 데이터 그램으로 구성된다. 데이터 그램은 각 슬레이브 노드(200)에 대응한 제어 정보를 포함하는 것으로, 하나의 슬레이브 노드(200)에 대응하여 하나의 데이터 그램이 존재할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 프레임 생성 모듈(120a)은 상술한 바와 같은 구조의 제어 프레임을 생성하고, 생성된 제어 프레임을 마스터 통신부(110)로 전달하여 먼저 제1 포트(110a)를 통해 연결된 인접 노드, 예컨대 제1 슬레이브 노드(200a)로 전달되도록 제어한다.

반면, 이상 검출 모듈(120b)은 특정 노드 또는 특정 통신 라인의 장애 발생 여부를 검출하고, 우회 경로를 통해 제어 프레임이 전송되도록 제어하는 역할을 수행할 수 있다.

다시 말해, 이상 검출 모듈(120b)은 마스터 통신부(110)의 제1 포트(110a)를 통해 연결된 제1 슬레이브 노드(220a) 사이의 통신 라인에 대한 전압을 확인하여, 확인된 전압이 기 설정된 값 이하인 경우, 통신 라인에 장애가 발생한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 이상 검출 모듈(120b)은 제1 포트(110a)를 통해 연결된 제1 슬레이브 노드(220a)로 제어 프레임을 전달한 후 기 설정된 시간 이내, 응답 정보 또는 상기 응답 정보를 포함하는 제어 프레임이 수신되지 않을 경우, 상기 제1 슬레이브 노드(220b)이 장애가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 장애가 발생한 것으로 검출되면, 이상 검출 모듈(120b)은 제2 포트(110b)를 통해 연결된 제2 슬레이브 노드(220b)로 제어 프레임을 다시 전달할 수 있다.

또한, 이상 검출 모듈(120b)은 도 1b에 도시된 바와 같이 링 형태의 시스템으로 구현되는 경우, 데이터 전송 경로에 위치하는 모든 슬레이브 노드를 거쳐 전달된 제어 프레임에 특정 슬레이브 노드에 대응하는 응답 정보가 포함되어 있지 않을 경우, 해당 특정 슬레이브 노드에 장애가 발생한 것으로 판단하고, 다음 주기에서의 제어 프레임 전송 시 상기 특정 슬레이브 노드로 제어 프레임이 전달되지 않도록, 장애가 발생된 슬레이브 노드에 대한 정보를 포함하여 제어 프레임을 구성하고 전달할 수 있다.

또한, 본 발명의 이상 검출 모듈(120b)은 특정 라인 또는 특정 노드에 이상이 발생되면, 이를 관리자에게 통보할 수도 있다.

또한, 본 발명의 이상 검출 모듈(120b)은 제1 포트(110a)를 통해 연결된 노드와 제2 포트(110b)를 통해 연결된 노드 모두 장애가 발생된 것으로 판단되면, 마스터 통신부(110)의 무선 통신 모듈을 동작시켜, 무선 통신 방식으로 제어 프레임을 전송할 수 있다. 이때, 데이터 전송 경로에 위치하는 슬레이브 노드별 포트 연결 정보를 확인하고, 확인된 포트 연결 정보에 따라 해당하는 슬레이브 노드로 무선 통신 방식으로 제어 프레임을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 마스터 노드(100)는 제1 슬레이브 노드(200a)는 제2 슬레이브 노드(200b)와 제1 포트를 통해 인접되어 연결되며, 제3 슬레이브 노드(200c)와 제2 포트를 통해 연결되는 것과 같이, 제1 슬레이브 노드(200a)에 대한 포트 연결 정보를 확인하고, 제1 포트(110a)를 통해 연결된 제1 슬레이브 노드(200a)와 제2 포트(110b)와 연결된 제2 슬레이브 노드(200b) 모두 장애가 발생된 경우, 제1 슬레이브 노드(200a)와 연결된 제3 슬레이브 노드(200c)로 무선 통신 방식으로 제어 프레임을 바로 전송할 수도 있다.

이때, 포트 연결 정보에 따라 확인된 슬레이브 노드 중 무선 통신 모듈을 포함하는 슬레이브 노드를 확인하고, 확인된 슬레이브 노드로 제어 프레임을 우선하여 전송할 수 있다. 예를 들어, 100개의 슬레이브 노드로 구성된 시스템인 경우, 마스터 노드(100)는 자신의 제1 포트(110a)를 통해 연결된 제1 슬레이브 노드(200a)와 제2 포트(110b)를 통해 연결된 제2 슬레이브 노드(200b) 모두 장애가 발생되었을 경우, 다음 슬레이브 노드로 제어 프레임을 전송하기 위해, 무선 통신 모듈을 동작시키고, 슬레이브 노드별 포트 연결 정보를 확인하여, 자신과 가장 가까운 곳에 위치한 슬레이브 노드 중 무선 통신 모듈을 포함하여 자신이 전송한 제어 프레임을 수신할 수 있는 슬레이브 노드에 우선하여 제어 프레임을 전송할 수 있다.

일반적으로 산업용 네트워크를 구성하는 슬레이브 노드 전부 무선 통신 모듈을 구비하기 어려우므로, 인접된 모든 노드에서 장애가 발생된 경우, 무선 통신 모듈을 구비하고 있는 슬레이브 노드에 우선하여 제어 프레임을 전송함으로써, 제1 포트 및 제2 포트를 통해 연결된 노드 모두 이상이 발생되더라도, 무선 통신 방식으로 제어 프레임의 안정적인 전송이 가능하게 된다.

마스터 저장부(130)는 마스터 노드(100)의 동작에 필요한 정보들을 저장하며, 특히, 생성된 제어 정보, 제어 프레임에 대한 정보, 슬레이브 노드별 포트 연결 정보 등을 저장할 수 있다. 이러한 마스터 저장부(130)는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media) 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리를 포함한다.

다음으로, 슬레이브 노드(200)의 구체적인 구성을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 슬레이브 노드의 주요 구성을 도시한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 복수의 슬레이브 노드(200)는 슬레이브 통신부(210), 데이터 처리부(230) 및 동작 수행부(220)를 포함하여 구성될 수 있다.

슬레이브 통신부(210)는 마스터 노드(100)로부터 순차적으로 전송된 제어 프레임을 수신하고, 수신된 제어 프레임을 데이터 처리부(220)로 전달하는 역할을 수행한다. 또한, 데이터 처리부(220)를 통해 전달되는 제어 정보에 따라 동작을 수행한 후, 동작 결과, 현재 상태 또는 요청된 정보 등에 대한 응답 정보가 추가된 새로운 데이터를 포함하는 제어 프레임을 데이터 처리부(220)로부터 전달받아 데이터 전송 경로 상에 위치한 다음 노드, 즉 다음 슬레이브 노드 또는 마스터 노드(100)로 전달할 수 있다.

이러한 슬레이브 통신부(210)는 인접 노드 간의 연결을 지원하는 제1 포트(210a)와, 적어도 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드와의 연결을 지원하는 제2 포트(210b)를 포함하여 구성될 수 있다.

데이터 처리부(220)는 슬레이브 통신부(210)로부터 제어 프레임이 전달되면, 상기 제어 프레임의 데이터 영역에 기재된 데이터 그램 중 자신에 해당하는 데이터 그램을 확인하고, 상기 데이터 그램에 기재된 제어 정보를 확인하게 된다.

그리고, 데이터 처리부(220)는 확인된 제어 정보를 동작 수행부(220)로 전달할 수 있으며, 동작 수행부(220)에서 상기 제어 정보에 대응하여 동작을 수행한 결과 정보, 마스터 노드(100)에서 요청한 응답 정보, 현재 상태 정보 중 하나 이상을 포함하는 새로운 데이터를 자신에 해당하는 데이터 그램에 기재되도록 작성할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 처리부(220)는 제1 포트(210a)를 통해 연결된 노드로 제어 프레임 전달 시 인접 노드 또는 인접 노드와 연결된 특정 라인에 장애가 발생한 경우, 제2 포트(210b)를 이용하여 제어 프레임을 전달할 수 있다. 이때, 제1 포트(210a)를 통해 인접 노드, 예컨대 마스터 노드(100) 또는 다른 슬레이브 노드가 연결될 수 있으며, 제2 포트(210b)를 통해 다른 노드, 예컨대 상기 마스터 노드 또는 상기 슬레이브 노드를 사이에 둔 또 다른 슬레이브 노드가 연결될 수 있다.

또한, 데이터 처리부(230)는 제1 포트(210a)를 통해 연결된 인접 노드 또는 다른 노드 모두 장애가 발생된 것으로 판단되면, 상기 마스터 노드(100)로 장애 발생을 보고하고, 상기 마스터 노드(100)로부터 연결 가능한 또 다른 노드, 즉 또 다른 슬레이브 노드에 대한 정보가 수신되면, 상기 또 다른 슬레이브 노드로 무선 통신 방식으로 제어 프레임을 전달할 수도 있다.

동작 수행부(220)는 데이터 처리부(220)로부터 전달된 제어 정보에 따라 동작을 수행하고 동작 수행에 따른 결과를 데이터 처리부(220)를 전달할 수 있다.

이상으로, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 프레임 전송 시스템을 구성하는 각 노드의 주요 구성 및 동작 방법에 대해 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하였다.

그러나, 도 2 내지 도 4에 도시된 구성에 의해 본 발명의 각 노드가 한정되는 것은 아니며, 도시된 구성 요소보다 더 많은 구성 요소에 의해 각 노드가 구현될 수도 있다. 또한, 도 2 내지 도 4를 통해 도시된 각 노드의 주요 구성 요소의 위치는 얼마든지 편의상 또는 다른 이유로 바뀔 수 있음이 물론이다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 각 노드에 탑재되는 프로세서는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 프로그램 명령을 처리할 수 있다. 일 구현 예에서, 이 프로세서는 싱글 쓰레드(Single-threaded) 프로세서일 수 있으며, 다른 구현 예에서 본 프로세서는 멀티 쓰레드(Multithreaded) 프로세서일 수 있다. 나아가 본 프로세서는 메모리 혹은 저장 장치 상에 저장된 명령을 처리하는 것이 가능하다.

아울러, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 '~모듈'이라는 용어는 소프트웨어 구성요소를 의미하며, '~모듈'은 어떤 역할들을 수행한다. 일 예로서 '~모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 또한, 구성요소들과 '~모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~모듈'들로 더 분리될 수 있다.

비록 본 명세서와 도면에서는 예시적인 장치 구성을 기술하고 있지만, 본 명세서에서 설명하는 기능적인 동작과 주제의 구현물들은 다른 유형의 디지털 전자 회로로 구현되거나, 본 명세서에서 개시하는 구조 및 그 구조적인 등가물들을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 혹은 하드웨어로 구현되거나, 이들 중 하나 이상의 결합으로 구현 가능하다. 본 명세서에서 설명하는 주제의 구현물들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 본 발명에 따른 장치의 동작을 제어하기 위하여 혹은 이것에 의한 실행을 위하여 유형의 프로그램 저장매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장 장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조성물 혹은 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법에 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법을 개략적으로 설명하기 위한 흐름도로, 데이터 전송 경로 상에 위치하는 복수의 슬레이브 중 어느 하나의 슬레이브 노드에서의 동작 과정을 설명한 도면이다.

도 5를 참조하면, 일 슬레이브 노드는 제1 포트를 통해 연결된 데이터 전송 경로 전단에 위치한 노드, 예컨대 마스터 노드(100) 또는 다른 슬레이브 노드로부터 제어 프레임이 수신되면(S101), 상기 제어 프레임에서 자신에 해당하는 데이터 그램을 확인하고, 해당 데이터 그램에 기재된 제어 정보를 확인한다. 그리고, 확인된 제어 정보에 대응하는 동작을 수행하고, 이에 대한 응답 정보를 마스터 노드(100)로 전달하거나, 상기 제어 프레임에 자신에 해당하는 데이터 그램에 기재할 수 있다. 그리고, 일 슬레이브 노드는 제2 포트를 통해 연결된 데이터 전송 경로 상 후단에 위치한 다음 슬레이브 노드로 제어 프레임을 전달하며, 이때, 상기 다음 슬레이브 노드에서 장애가 발생된 지 여부를 판단하여(S103) 장애가 발생되면, 제2 포트를 통해 연결된 상기 다음 슬레이브 노드를 사이에 둔 또 다른 슬레이브 노드로 상기 제어 프레임을 전송할 수 있다.

반면, S103 단계에서, 장애가 발생되지 않은 것으로 판단되면, 제1 포트를 통해 순차적으로 연결된 슬레이브 노드로 해당 제어 프레임을 전송할 수 있다(S107).

이에 대해 도 6을 참조하여 보다 더 구체적으로 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법을 보다 더 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6을 참조하여 설명하기에 앞서, 설명의 편의를 위해, 본 발명의 제어 프레임 전송 시스템은 마스터 노드(100)와 제1 슬레이브 노드(200a), 제2 슬레이브 노드(200b), 제3 슬레이브 노드(200c)를 포함하여 구성되며, 마스터 노드(100)는 자신의 제1 포트를 통해 제1 슬레이브 노드(200a)와 연결되며, 자신의 제2 포트를 통해 제2 슬레이브 노드(200b)와 연결되고, 제1 슬레이브 노드(200a)는 자신의 제1 포트를 통해 제2 슬레이브 노드(200b)와 연결되며, 자신의 제2 포트를 통해 제3 슬레이브 노드(200c)와 연결되는 것을 예로 들어 설명하도록 한다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 더 많은 슬레이브 노드를 포함하여 시스템이 구현될 수 있다. 또한 각 노드의 제2 포트를 통해 연결되는 노드는 제1 포트를 통해 연결된 노드를 사이에 둔 노드라면 그 어떠한 노드와 연결될 수도 있다. 또한, 제2 슬레이브 노드(200b)에 장애가 발생된 경우를 가정하여 설명한다.

먼저, 마스터 노드(100)는 제어 프레임을 생성하고(S301), 생성된 제어 프레임을 자신의 제1 포트를 통해 연결된 인접 슬레이브 노드인, 제1 슬레이브 노드(200a)로 전달한다(S303).

이를 수신한 제1 슬레이브 노드(200a)는 상기 제어 프레임에서 자신에게 해당하는 데이터 그램의 제어 정보를 확인하고(S305), 확인된 제어 정보에 대응하는 동작을 수행한 후 이에 대한 응답 정보를 작성한다(S307).

이후, 제1 슬레이브 노드(200a)는 작성된 응답 정보를 마스터 노드(100)로 직접 전달할 수 있으며, 제어 프레임에 포함한 후 자신과 제1 포트를 통해 연결된 제2 슬레이브 노드(200b)로 제어 프레임을 전달한다(S309).

이때, 제2 슬레이브 노드(200b)로부터 기 설정된 시간 이내 응답 정보 또는 응답 정보를 포함하는 제어 프레임이 수신되지 않을 경우, 또는 상기 통신 라인의 전압을 감지하여 감지된 전압이 기 설정된 값 이하인 경우, 제1 슬레이브 노드(200a)는 제2 슬레이브 노드(200b)에서 장애가 발생된 것으로 검출하고(S311), 제1 슬레이브 노드(200a)의 제2 포트를 통해 연결된 제3 슬레이브 노드(200c)로 제어 프레임을 전달한다(S313).

제3 슬레이브 노드(200c)는 제1 슬레이브 노드(200a)로부터 전달된 제어 프레임에서 자신에 해당하는 데이터 그램의 제어 정보를 확인하고(S315), 상기 제어 정보에 대응하는 동작을 수행한 후, 이에 대응하는 응답 정보를 작성하고(S317), 응답 정보만을 마스터 노드(100)로 전달하거나 이를 포함하는 제어 프레임을 자신과 제1 포트를 통해 연결된 마스터 노드(100)로 전달한다(S319).

마스터 노드(100)는 데이터 전송 경로 상에 위치하는 마지막 슬레이브 노드로부터 응답 정보 또는 응답 정보를 포함하는 제어 프레임이 수신되면, 응답 정보를 확인하거나, 제어 프레임에 포함된 응답 정보를 확인한다(S321).

확인 결과, 마스터 노드(100)는 제2 슬레이브 노드(200b)로부터 응답 정보가 수신되지 않음을 확인할 수 있다. 마지막 슬레이브 노드인 제3 슬레이브 노드(200c)를 거쳐 전달된 제어 프레임에 제2 슬레이브 노드(200b)에 대한 응답 정보가 포함되어 있지 않으므로, 마스터 노드(100)는 이를 이용하여 장애 발생된 슬레이브 노드를 확인하고(S323), 이를 관리자에게 통지할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시 예에 따른 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법에 대해 설명하였다.

상술한 바와 같은 본 발명의 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법은 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체의 형태로 제공될 수도 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법은 마스터 노드 및 복수의 슬레이브 노드를 포함하는 제어 프레임 전송 시스템에 있어서, 어느 하나의 노드가 제1 포트를 통해 연결된 인접 노드로 제어 프레임을 전달하는 단계, 상기 어느 하나의 노드가 상기 인접 노드 또는 인접 노드 간 연결된 통신 라인의 장애를 감지하는 단계, 상기 어느 하나의 노드가 장애가 발생된 것으로 감지하면, 제2 포트를 통해 연결되며, 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드로 상기 제어 프레임을 전달하는 단계 등을 실행할 수 있다.

이때, 기록매체에 기록된 프로그램은 컴퓨터에서 읽히어 설치되고 실행됨으로써 전술한 기능들을 실행할 수 있다.

여기서, 컴퓨터가 기록매체에 기록된 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 기능들을 실행시키기 위하여, 전술한 프로그램은 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 컴퓨터의 장치 인터페이스(Interface)를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다.

이러한 코드는 전술한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Function Code)를 포함할 수 있고, 전술한 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수도 있다. 또한, 이러한 코드는 전술한 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조 되어야 하는지에 대한 메모리 참조 관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터의 프로세서가 전술한 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 컴퓨터의 프로세서가 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야만 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수도 있다.

이러한, 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체는, 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)과 같은 반도체 메모리를 포함한다. 프로세서와 메모리는 특수 목적의 논리 회로에 의해 보충되거나, 그것에 통합될 수 있다.

또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램과 이와 관련된 코드 및 코드 세그먼트 등은, 기록매체를 읽어서 프로그램을 실행시키는 컴퓨터의 시스템 환경 등을 고려하여, 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론되거나 변경될 수도 있다.

본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.

본 발명은 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업용 네트워크를 구성하는 각각의 노드들 연결 시 주 통신 라인과 별도의 통신 라인을 구비함으로써, 장애 발생에 보다 유연하게 대처할 수 있는 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법, 이를 위한 노드 및 제어 프레임 전송 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 산업용 이더넷 산업 발전에 이바지할 수 있으며, 더불어, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있다.

100: 마스터 노드 110: 마스터 통신부
110a: 제1 포트 110b: 제2 포트
120: 마스터 제어부 120a: 프레임 생성 모듈
120b: 이상 검출 모듈 130: 마스터 저장부
200: 슬레이브 노드 210: 슬레이브 통신부
220: 동작 수행부 230: 데이터 처리부

Claims (11)

1. 데이터 전송 경로에 위치하는 각 슬레이브 노드의 동작 제어를 위한 제어 정보를 포함하는 제어 프레임을 생성하고, 생성된 상기 제어 프레임을 상기 데이터 전송 경로 후단에 연결된 인접 슬레이브 노드로 전달하는 마스터 노드; 및
   상기 제어 프레임을 상기 데이터 전송 경로 전단에 위치한 상기 마스터 노드 또는 인접 슬레이브 노드로부터 수신하여, 상기 제어 프레임에서 자신에 해당하는 동작 제어를 위한 제어 정보를 확인하고, 상기 제어 프레임을 상기 데이터 전송 경로 후단에 위치한 상기 마스터 노드 또는 다른 인접 슬레이브 노드로 전달하는 복수의 슬레이브 노드;
   를 포함하며,
   상기 마스터 노드 및 슬레이브 노드는
   인접 노드 간의 연결을 지원하는 제1 포트와, 적어도 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드와의 연결을 지원하는 제2 포트를 포함하여 구성되며,
   상기 제1 포트를 이용하여 상기 제어 프레임 전달 시 상기 인접 노드 또는 상기 인접 노드와 연결된 특정 라인에 장애가 발생한 경우, 상기 제2 포트를 이용하여 상기 제어 프레임을 전달하는 것을 특징으로 하는 제어 프레임 전송 시스템.
2. 데이터 전송 경로에 위치하는 복수의 슬레이브 노드로 순차적으로 전달될 수 있는 제어 프레임을 전송하는 마스터 통신부; 및
   상기 데이터 전송 경로에 위치하는 각 슬레이브 노드의 동작 제어를 위한 제어 정보를 포함하는 제어 프레임을 생성하고, 생성된 상기 제어 프레임을 상기 마스터 통신부를 통해 상기 데이터 전송 경로 후단에 연결된 인접 슬레이브 노드로 전달하는 마스터 제어부;
   를 포함하며,
   상기 마스터 통신부는
   상기 인접 슬레이브 노드와의 연결을 지원하는 제1 포트와, 상기 인접 슬레이브 노드를 사이에 둔 다른 슬레이브 노드와의 연결을 지원하는 제2 포트를 포함하여 구성되며,
   상기 마스터 제어부는
   상기 제1 포트를 이용하여 상기 인접 슬레이브 노드로 상기 제어 프레임 전달 시 상기 인접 슬레이브 노드 또는 상기 인접 슬레이브 노드와 연결된 통신 라인에 장애가 발생한 경우, 상기 제2 포트를 통해 상기 다른 슬레이브 노드로 상기 제어 프레임을 전달하는 것을 특징으로 하는 마스터 노드.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 마스터 제어부는
   상기 통신 라인의 전압을 감지하여, 감지된 전압이 기 설정된 값 이하인 경우, 상기 통신 라인에 장애가 발생한 것으로 판단하거나,
   상기 인접 슬레이브 노드로 상기 제어 프레임을 전달한 후 기 설정된 시간 이내 상기 인접 슬레이브 노드로부터 응답 정보 또는 상기 응답 정보를 포함하는 제어 프레임이 수신되지 않거나, 상기 데이터 전송 경로에 위치하는 모든 슬레이브 노드를 거쳐 전달된 제어 프레임에 상기 인접 슬레이브 노드에 대응하는 응답 정보가 포함되어 있지 않을 경우, 상기 인접 슬레이브 노드에 장애가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 마스터 노드.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 각각의 슬레이브 노드별 포트 연결 정보를 저장하는 마스터 저장부;
   를 더 포함하며,
   상기 마스터 제어부는
   상기 제1 포트를 통해 연결된 인접 슬레이브 노드와 상기 제2 포트를 통해 연결된 다른 슬레이브 노드 모두 장애가 발생된 것으로 판단되면, 상기 마스터 저장부에 기 저장된 상기 슬레이브 노드별 포트 연결 정보를 확인하여, 확인된 포트 연결 정보에 따라 해당하는 슬레이브 노드로 무선 통신 방식으로 상기 제어 프레임을 전달하는 것을 특징으로 하는 마스터 노드.
5. 데이터 전송 경로 전단에 위치한 마스터 노드 또는 다른 슬레이브 노드로부터 상기 마스터 노드가 전달한 제어 프레임을 수신하여 데이터 처리부로 전달하고, 상기 데이터 처리부의 제어에 따라 제어 프레임을 상기 데이터 전송 경로 후단에 위치한 인접 노드로 전달하는 슬레이브 통신부;
   상기 통신부를 통해 상기 제어 프레임이 전달되면, 상기 제어 프레임에서 해당하는 데이터 그램의 제어 정보를 확인하는 데이터 처리부; 및
   상기 데이터 처리부에서 확인된 제어 정보에 대응하는 동작을 수행하는 동작 수행부;
   를 포함하며,
   상기 슬레이브 통신부는
   인접 노드 간의 연결을 지원하는 제1 포트와, 적어도 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드와의 연결을 지원하는 제2 포트를 포함하여 구성되며,
   상기 데이터 처리부는
   상기 제1 포트를 이용하여 상기 제어 프레임 전달 시 상기 인접 노드 또는 상기 인접 노드와 연결된 특정 라인에 장애가 발생한 경우, 상기 제2 포트를 이용하여 상기 제어 프레임을 전달하는 것을 특징으로 하는 슬레이브 노드.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 데이터 처리부는
   상기 제1 포트를 통해 연결된 통신 라인의 전압을 감지하여, 감지된 전압이 기 설정된 값 이하인 경우, 상기 통신 라인에 장애가 발생한 것으로 판단하거나,
   상기 인접 노드로 상기 제어 프레임을 전달한 후 기 설정된 시간 이내 상기 인접 노드로부터 응답 정보가 수신되지 않을 경우, 상기 인접 노드에 장애가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 슬레이브 노드.
7. 제5 항에 있어서,
   상기 데이터 처리부는
   상기 인접 노드 및 상기 다른 노드 모두 장애가 발생된 것으로 판단되면, 상기 마스터 노드로 장애 발생을 보고하고, 상기 마스터 노드로부터 연결 가능한 또 다른 노드에 대한 정보가 수신되면, 상기 또 다른 노드로 무선 통신 방식으로 상기 제어 프레임을 전달하는 것을 특징으로 하는 슬레이브 노드.
8. 마스터 노드 및 복수의 슬레이브 노드를 포함하는 제어 프레임 전송 시스템에 있어서,
   어느 하나의 노드가 제1 포트를 통해 연결된 인접 노드로 제어 프레임을 전달하는 단계;
   상기 어느 하나의 노드가 상기 인접 노드 또는 인접 노드 간 연결된 통신 라인의 장애를 감지하는 단계; 및
   상기 어느 하나의 노드가 장애가 발생된 것으로 감지하면, 제2 포트를 통해 연결되며, 상기 인접 노드를 사이에 둔 다른 노드로 상기 제어 프레임을 전달하는 단계;를 포함하며,
   상기 감지하는 단계는,
   상기 통신 라인의 전압을 감지하여, 감지된 전압이 기 설정된 값 이하인 경우, 상기 통신 라인에 장애가 발생한 것으로 판단하거나,
   상기 인접 노드로 상기 제어 프레임을 전달한 후, 기 설정된 시간 이내 상기 인접 노드로부터 응답 정보 또는 상기 응답 정보를 포함하는 제어 프레임이 수신되지 않거나,
   수신된 제어 프레임에 응답 정보가 포함되어 있지 않은 경우,
   상기 인접 노드에 장애가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법.
9. 삭제
10. 제8 항에 있어서,
    상기 다른 노드로 상기 제어 프레임을 전달하는 단계 이후에,
    상기 인접 노드 및 상기 다른 노드 모두 장애가 발생된 것으로 판단되면, 상기 마스터 노드에 기 저장된 슬레이브 노드별 포트 연결 정보를 확인하여, 확인된 포트 연결 정보에 따라 해당하는 슬레이브 노드로 무선 통신 방식으로 상기 제어 프레임을 전달하는 것을 특징으로 하는 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법.
11. 제8 항 및 제10항 중 어느 하나의 항에 기재된 우회 경로를 이용한 제어 프레임 전송 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
    
    
    

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