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WIZnet TOE(TCP/IP Offload Ethernet)

TOE(TCP/IP Offload Ethernet)는 TCP/IP 네트워크 통신을 빠르고 효율적으로 처리하도록 하드웨어로 구현된 WIZnet Ethernet 솔루션의 핵심 기술입니다. TOE 내부는 네트워크 프로토콜 처리 가속을 위한 TCP/IP 하드웨어 스택과 동작설정 및 상태확인을 위한 컨트롤 시스템으로 구성되어 있으며 처리된 데이터는 할당된 메모리에 자동으로 저장합니다. TOE의 핵심은 임베디드 시스템에서 별도의 리소스 할당 및 성능의 부하없이 빠르고 안정적인 네트워크 통신을 지원하는데 있습니다.

WIZnet Ethernet Chip 주요 특징

• TCP/IPv4v6 스택지원: 하드웨어 기반의 TCP/IPv4v6(only W6100) 스택을 통해 빠른 100/10 이더넷 통신을 지원합니다.
• 저비용 IoT 어플리케이션 구축: TCP/IPv4v6 Stack을 포함한 MACPHY 를 내장하고 있어 저사양 임베디드 시스템과 함께 저비용의 IoT 솔루션등의 구축이 가능합니다.
• 다양한 하드웨어 플랫폼 호환: Arduino 및 ARM mbed 플랫폼등 많은 오픈소스 플랫폼 보드와의 호환이 가능하여 편리한 개발을 지원합니다.

TOE와 소프트웨어 TCP/IP 스택 비교

소프트웨어 기반 TCP/IP 스택을 사용하는 경우, 네트워크 통신에 사용되는 모든 리소스는 임베디드 시스템에서 제공합니다. 사용자 어플리케이션과 독립적으로 모든 패킷을 처리을 임베디드 시스템에서 수행하기 때문에 시스템의 성능이 곧 네트워크 성능이며 동작 어플리케이션에 따라 네트워크 퍼포먼스가 큰 영향을 받습니다.

그러나 TOE의 경우 별도의 리소스를 통해 패킷의 TCP/IP 스택을 자체 처리하여 시스템에서는 처리가 완료된 데이터만 수신하여 어플리케이션에서 처리하면 되므로 네트워크 사용에 대한 부하 및 어플리케이션의 복잡성을 줄일 수 있습니다. 또한 하드웨어 TCP/IP 스택은 네트워크 환경의 변화에도 큰 영향을 받지 않고 꾸준한 전송속도를 보장해줍니다.

Software TCP/IP vs Hardware TCP/IP

네트워크 성능측정 프로그램인 iperf를 사용한 100M 대역과 10M 네트워크 대역에서의 TOE 와 SW TCP/IP 퍼포먼스 테스트 결과는 아래와 같이 TOE를 사용할때 월등한 퍼포먼스 향상을 보여주었습니다.
(이더넷 솔루션으로 많이 활용되는 저사양 임베디드 시스템 플랫폼 보드 선정)

결론

WIZnet TOE를 사용한 임베디드 플랫폼 보드에서 높은 네트워크 성능을 보여주었으며 Software TCP/IP에 비해서 상당한 시스템 부하를 줄여줍니다. Software TCP/IP는 open library이기 때문에 사용자에 의한 다양한 개발이 가능하다는 장점이 있지만 빠르고 간편하게 이더넷 솔루션을 구축하기 위한 솔루션에는 적합하지 않을 수 있습니다.

WIZnet TOE 솔루션은 하드웨어 기반으로 설정 및 제어가 간편하며 ST Nucleo, 아두이노 및 라즈베리파이 Pico 등의 오픈소스 플랫폼 보드기반의 다양한 예제를 제공하고 있습니다.

종합적으로, WIZnet TOE 를 활용하면 더 높은 네트워크 성능과 부하 감소를 제공하며, 빠른 개발 및 편의성을 제공합니다. SW TCP/IP는 개발자가 소프트웨어로 더 많은 제어를 원할 때 사용될 수 있으나, 높은 성능과 부하 감소를 위해서는 더 강력한 임베디드 시스템이 필요합니다.