KR100655625B1 - 무선 네트워크 - Google Patents

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KR100655625B1
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 복수의 네트워크 노드를 포함하는 무선 네트워크에 관한 것으로서, 네트워크 노드 각각은 각각의 무선 클록 공급부를 갖는 무선 장치를 포함하고 무선 매체를 통해 데이터를 교환하도록 배열되며, 상기 네트워크 노드 각각은 또한 연관된 무선 장치와 적어도 하나의 사용자 간에 데이터를 교환하기 위한 사용자 인터페이스를 포함한다. 네트워크 노드의 적어도 하나의 사용자는 관련 네트워크 노드의 사용자 클록 공급부로부터 무선 클록과 무관한 사용자 클록을 수신한다. 네트워크 노드 각각은 중앙 네트워크 노드에 의해 지정된 이벤트들에 응답해서, 관련 애플리케이션 클록에 관련된 시간값을 결정하도록 배열된다. 중앙 네트워크 노드는 선택된 네트워크 노드에 의해 형성된 최종 시간값을 적어도 전송한다. 네트워크 노드 각각은 결정된 최종 두 개의 시간값 간의 차를 형성하고, 그 결정된 최종 두 개의 시간값과 선택된 네트워크 노드의 최종 두 개의 시간값 간의 차에 따라 그 사용자 클록 공급부의 주파수를 동기화한다.
무선 네트워크, 무선 장치, 무선 클록 공급부, 사용자 인터페이스,

Description

무선 네트워크{Wireless network with user clock synchronization}
도 1은 복수의 네트워크 노드를 갖는 무선 네트워크를 도시한 도면.
도 2는 외부 인터페이스와 외부 인터페이스에 접속된 버스 시스템을 갖는 네트워크 노드의 블록도.
도 3은 도 2에 도시된 네트워크 노드에 사용될 무선 장치의 실시예를 도시한 도면.
도 4는 무선 장치의 기능과 사용자 클록 공급부의 동기화를 설명하는 두 개의 기능 블록도.
도 5는 시간 데이터에 대한 전송 흐름을 설명하는 MAC 프레임을 도시한 도면.
도 6은 숨은 네트워크 노드(hidden network node)를 갖는 무선 네트워크를 도시한 도면.
도 7은 두 개의 서브-네트워크를 갖는 무선 네트워크를 도시한 도면.
* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명
1 내지 4 : 네트워크 노드 7 내지 10 : 전기 장치
6 : 무선 장치 11 : 버스 시스템
12 : 외부 인터페이스 회로 13 : 프로토콜 장치
14 : 모뎀 15 : 고주파 회로
본 발명은 복수의 네트워크 노드를 구비한 무선 네트워크로서, 네트워크 노드 각각은 각각의 무선 클록 공급부를 갖는 무선 장치를 포함하고 무선 매체를 통해 데이터를 교환하도록 배열되며, 상기 네트워크 노드 각각은 또한, 연관된 무선 장치와 적어도 하나의 사용자 간의 데이터 교환을 위한 사용자 인터페이스를 포함하는, 상기 무선 네트워크에 관한 것이다.
이러한 종류의 무선 네트워크는 1998년, 엘마르 퇴뢰크, 푼크샤우가 저술한 문헌 "Technologie drahtloser Netze"의 20 내지 25쪽에 공지되어 있으며, 상기 문헌에는, 복수의 네트워크 노드를 갖는 무선 네트워크의 구성에 대해 기재되어 있다. 복수의 전기 장치(예를 들어 모니터들, 컴퓨터들 등)는 사용자 인터페이스를 통해, 네트워크 노드의 무선 장치에 접속된다. 네트워크 노드 각각의 무선 장치를 통해, 다른 무선 장치들과 데이터가 교환된다. 상기 인용 문헌은 네트워크 노드들에서 실행되는 애플리케이션들의 클록 동기화에 대해서는 다루지 않고 있다.
본 발명의 목적은 개별의 네트워크 노드들의 사용자 클록들을 서로 동기시키는 무선 네트워크를 제공하는 것이다.
상기 목적은,
상기 네트워크 노드의 적어도 하나의 사용자는 관련 네트워크 노드의 사용자 클록 공급부로부터 사용자 클록을 수신하며, 상기 사용자 클록은 상기 무선 장치의 클록과 무관하고,
상기 네트워크 노드 각각은 중앙 네트워크 노드에 의해 지정된 이벤트들에 응답해서, 관련 사용자 클록에 관련된 시간값들을 결정하도록 배열되고,
상기 중앙 네트워크 노드는 선택된 네트워크 노드에 의해 형성된 최종 시간값을 적어도 전송하도록 배열되고,
상기 네트워크 노드 각각은 상기 결정된 최종 두 개의 시간값 간의 차를 형성하여, 상기 결정된 최종 두 개의 시간값 간의 차와 상기 선택된 네트워크 노드의 최종 두 개의 시간값 간의 차의 비교에 기초해서, 상기 사용자 클록 공급부의 주파수 동기화를 실현하도록 배열된 종류의 무선 네트워크에 의해 달성된다.
본 문헌에서 무선 전송이란, 무선, 적외선, 초음파 등을 의미하는 것으로 이해한다. 무선 네트워크에서, 네트워크 노드에서 사용자 클록 공급부의 동기화는 무선으로 실현된다. 무선 동기화는 사용자 클록 공급부의 동기화와 무관하다. 이를 달성하기 위해, 중앙 네트워크 노드는, 하나의 네트워크 노드에서 사용자 클록을 수신하는 사용자 시간 카운터로부터 시간값이 판독되는 것을 보장하는 이벤트들을 개시한다. 중앙 네트워크 노드의 제어하에 이벤트의 초기화에 부가해서, 선택된 네트워크 노드(사용자 마스터 네트워크 노드라 칭함)는 형성된 최종 시간값, 또는 중앙 네트워크 노드로부터 형성된 최종 두 개의 시간값 간의 차를 분배한다. 후속적으로, 네트워크 노드에서, 상기 차는 판독된 최종 두 개의 시간값 사이에서 형성되며, 그 로컬 차 결과(local difference result)는, 중앙 네트워크 노드로부터 수신되며 사용자 마스터 네트워크 노드로부터 발생하는 차 결과와 비교된다. 차 결과가 무선 클록과 관련 없기 때문에, 사용자 클록 공급부의 시간 및 주파수 동기화에 대한 네트워크 노드의 무선 클록 변동들의 영향이 제거된다.
청구항 제2항은 사용자 시간 카운터를 사용하면서 네트워크 노드에서의 차의 형성에 관한 것이다. 선택된 네트워크 노드는 통상적으로 중앙 네트워크 노드와는 다른 네트워크 노드이어야 한다. 이 경우, 사용자 마스터 네트워크 노드(선택된 네트워크 노드)는 청구항 제3항에 개시된 사용자 마스터 네트워크 노드의 차 결과를 포함하는 시간 데이터를 제공한다.
청구항 제4항 및 제5항은, 예를 들어 PLL(위상 고정 루프) 회로를 포함하는 사용자 클록 공급부에 정정값을 제공하는 것에 관한 것이다. 이때 시간 데이터의 전송 시에 교란(disturbance)을 감소시키도록 평균값이 형성될 수 있다.
청구항 제6항에는, 중앙 네트워크 노드에 의해 중간 네트워크 노드에 도달될 수 없을 때 중간 네트워크 노드에 의해 네트워크 노드(숨은 네트워크 노드; hidden network node)의 사용자 클록 공급부를 동기화하는 단계에 대해 기재되어 있다. 숨은 네트워크 노드는 특정 이벤트의 발생에 응답해서 사용자 클록에 관련된 시간값을 결정한다. 특정 이벤트는, 예를 들어 무선 동기화 신호를 통해, 중간 노드에 의해 전송된다. 청구항 제7항 및 제8항에는 숨은 네트워크 노드의 사용자 클록 공급부에 대한 정정값에 대해 기재되어 있다.
청구항 제9항은 두 개의 서브-네트워크가 있을 때 취해지는 단계들을 다루고 있으며, 서브-네트워크 각각은 중앙 네트워크 노드를 포함하고 하나의 서브-네트워크는 사용자 마스터 네트워크 노드를 포함한다. 두 개의 서브-네트워크는 두 개의 서브-네트워크와 연관된 브리지 네트워크 노드를 통해 상호접속된다. 제 2 서브-네트워크의 네트워크 노드는, 소정의 이벤트가 발생하면, 사용자 클록과 관련되는 시간값을 결정한다. 이벤트는 예를 들어, 제 2 서브-네트워크의 중앙 네트워크 노드에 의해, 무선 동기 신호 방식으로 전송된다. 청구항 제10항 및 제11항에는 제 2 서브-네트워크의 네트워크 노드의 사용자 클록 공급부에 대한 정정값에 대해 기재되어 있다.
청구항 제12항, 제13항 및 제14항은 단일 또는 제 1 서브-네트워크의 네트워크 노드, 숨은 네트워크 노드 및 제 2 서브-네트워크의 네트워크 노드에서, 사용자 클록에 대한 절대 시간(absolute time)의 형성에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들은 도면들을 참조해서 이후에 상세히 설명된다.
도 1은 복수의 네트워크(1 내지 4)를 갖는 무선 네트워크를 도시한다. 무선 링크들을 통해, 네트워크 노드(1 내지 4)는 무선 장치에 의해 데이터를 교환한다. 무선 네트워크의 기지국의 역할을 하는 네트워크 노드(1)를 중앙 네트워크 노드라 칭하며, 이것은 무선 네트워크에서 무선 동기화를 제어한다. 네트워크 노드(2 내지 4)는 정상 네트워크 노드라 칭한다. 중앙 네트워크 노드(1)가 다른 네트워크 노드(2 내지 4)와 데이터를 교환할 수 있는 범위는 도 1에 타원(5)으로 표시되어 있다.
상기 네트워크 노드(1 내지 4)는 다른 네트워크 노드들과 각각의 무선 링크를 설정하고 있는 무선 장치를 포함하며, 무선 장치는 또한 내부 또는 외부 사용자 인터페이스를 포함하고 있어서 이를 통해 사용자 데이터가 각각 제공되고 판독된다. 내부 사용자 인터페이스의 경우, 네트워크 노드에 있는 전기 회로 소자에 의해 사용자 데이터가 발생된다. 그러한 전기 회로 소자로는, 예를 들어, 네트워크 노드에 포함되어 있는 비디오 코덱을 들 수 있으며, 사용자의 경우처럼, 외부 사용자 인터페이스를 통해 무선 장치와 데이터를 교환한다. 외부 사용자 인터페이스의 경우, 사용자 데이터가 외부 사용자 인터페이스를 통해 다른 전기 장치에 제공된다. 사용자로는, 예를 들어, 전기 회로 소자, 전기 장치, 하나 이상의 전기 회로 소자 및/또는 하나 이상의 전기 장치 등에 의해 실행되는 프로그램 패키지가 될 수 있다. 사용자는 무선 장치의 외부에 위치하고 무선 장치를 활용해서 사용자 데이터를 다른 사용자들과 교환한다.
도 2는 외부 사용자 인터페이스를 버스 시스템(11)의 형태로 도시하고 있으며, 이 인터페이스를 통해 복수의 전기 장치(7 내지 10)는 유용한 데이터, 제어 데이터 및 버스 동기화 데이터를 네트워크 노드(34)의 무선 장치(6)와 교환한다. 그러한 전기 장치(7 내지 10)로는 비디오 레코더, 모니터, 튜너, CD 플레이어 등이 될 수 있다.
실시간 애플리케이션을 효과적으로 지원하기 위해, 네트워크 노드(1 내지 4)는 각각의 로컬 사용자 클록 공급부(35; 도 2 참조)를 포함한다. 그러한 로컬 사용자 클록 공급부(35)는 전기 회로 성분들 및 장치(7 내지 10)의 전체 시간 및 주파수 동기화를 필요로 하며, 그래서 다양한 네트워크 노드(1 내지 4)의 사용자들에게, 이후로 사용자 클록이라 칭하게 될 클록을 제공하는 역할을 한다.
무선 장치(6)는 또한 사용자 클록과 무관한 무선 클록을 발생하는 무선 클록 공급부(도시되지 않음)를 포함한다. 무선 네트워크에서 네트워크 노드의 무선 클록 공급부는 통상적으로 중앙 네트워크 노드의 무선 클록과 동기화된다. 무선 클록 공급부의 동기화에 대해서는 이후로 상세히 설명하지 않는다. 무선 클록 공급부의 주파수 동기화는 이미 발생한 것으로 가정한다.
하나의 네트워크 노드에서 로컬 사용자 클록 공급부는 사용자 네트워크 노드라 칭해지는 소정의 네트워크 노드의 로컬 사용자 클록 공급부와 동기화되어야 한다. 예를 들어, 네트워크 노드(2)는 사용자의 클록도 또한 마스터 사용자 클록이라 칭해지는 그러한 사용자 네트워크 노드이다. 중앙 네트워크 노드는 사용자 마스터 네트워크 노드, 즉 사용자 마스터 네트워크 노드로서의 동작을 하지 않으며, 중앙 네트워크 노드는 두 개의 상이한 네트워크 노드이다. 이 분리는 이치에 맞는데, 왜냐하면 중앙 네트워크 노드가 주로 무선 동기화에 책임이 있으나 관련 사용자 클록을 발생하는 로컬 사용자 클록 공급부에는 책임이 없기 때문이다. 그렇지만, 소정의 경우에 있어서 중앙 네트워크 노드도 또한 사용자 마스터 네트워크 노드를 구성하는 것을 배제할 수는 없다.
상기 중앙 네트워크 노드(1)에 의해 전송된 무선 동기화 신호들을 이용해서 네트워크 노드(2)에서 발생된 마스터 사용자 클록에 대한 네트워크 노드들(1, 3 및 4)의 로컬 사용자 클록 공급부의 동기화에 대해 이후에 상세히 서술한다. 그러한 무선 동기화 신호는 예를 들어, 일련의 직렬 비트로 구성될 수 있다. 마스터 사용자 클록은 그 자체가 전송될 필요가 없기 때문에, 무선 동기화 신호의 시작 시간과 사용자 마스터 네트워크 노드(2)의 사용자 클록 공급 간에 고정된 시간 관계가 존재할 필요는 없다. 예를 들어, 일련의 무선 동기화 신호들은 불규칙적인 시간에 발생할 수 있다. 그렇지만, 두 개의 연속하는 무선 동기화 신호간의 시간적 거리는 최대값을 초과하지 못하는데, 왜냐하면 초과하게 된다면 로컬 사용자 클록 공급부들에 의해 발생된 관련 사용자 클록들의 편차들이 너무 크게 되기 때문이다. 또한, 사용자 마스터 네트워크 노드(2) 그 자체가 무선 동기화 신호들을 발생할 필요가 없는 것도 달성된다. 사용자 마스터 네트워크(2)는 일반적으로 무선 동기화 신호들과 관련해서 비동기적으로, 마스터 사용자 클록에 관한 정보를 나타내는 시간 데이터를 전송한다. 이 시간 데이터는 초기에 중앙 네트워크 노드(1)에 의해 정상적인 유용한 데이터로서 수신되며 계속해서 모든 네트워크 노드(2 내지 4)에 분배된다. 사용자 마스터 네트워크 노드(2)의 시간 데이터의 분배는 중앙 네트워크 노드(1)에 의해 수행되는데, 왜냐하면 일반적으로 사용자 마스터 네트워크 노드(2)가 모든 다른 네트워크 노드(3 및 4)에 직접 도달될 수 없을 뿐만 아니라 중앙 네트워크 노드(1)에도 도달될 수 없기 때문이다.
그렇지만, 사용자 마스터 네트워크 노드(2)의 로컬 사용자 클록 공급부에 대한 네트워크 노드(1, 3 및 4)의 로컬 사용자 클록 공급부의 일시적인 정확한 동기화는, 네트워크 노드(1 내지 4)의 이후에 서술할 회로 소자들(예를 들어, 카운터)에 의해 발생된 시간값들이 동일한 시간에 발생될 수 있다는 조건을 만족해야만 이루어질 수 있다. 그것은, 사용자 마스터 네트워크 노드(20)의 시간값들과 중앙 네트워크 노드(1)와 정상 네트워크 노드(3 또는 4)의 시간값들과의 비교가 평가될 수 있는 결과를 유도할 수 있는 경우뿐이다. 네트워크 노드(1 내지 4)에서, 무선 동기화 신호들은, 예를 들어 필터(예를 들어, 정합된 필터)에 의해 평가될 수 있다. 그러한 정합된 필터는 무선 동기화 펄스를 공급하고, 그 무선 동기화 펄스의 최대값은 관련 로컬 사용자 클록에 관련된 시간값들을 결정하는데 사용된다.
상기 로컬 사용자 클록 공급부의 주파수 동기화에 대한 이후에 설명될 방법에 있어서, 모든 네트워크 노드(2 내지 4)는 중앙 네트워크 노드(1)로부터 무선 동기화 신호들을 수신할 수 있으며 네트워크 노드(1, 3 및 4)는 마스터 사용자 클록에 관련된 시간 데이터를 사용자 마스터 네트워크 노드(2)로부터 수신할 수 있다는 것이 필요할 뿐이다. 그러한 사용자 클록 공급부는 예를 들어 PLL 회로(PLL=위상 고정 루프)에 의해 조정된다. 중앙 네트워크 노드(1)는 이 시간 데이터를 사용자 마스터 네트워크 노드(2)로부터 직접 수신하고 정상 네트워크 노드(3 및 4)는 시간 데이터를 사용자 마스터 네트워크 노드(2)로부터 중앙 네트워크 노드(1)를 통해 간접적으로 수신한다. 네트워크 노드(1 내지 4)의 무선 장치들(6)은 중앙 네트워크 노드(1)로부터 무선 동기화 신호들의 전송을 가능하게 하며, 사용자 마스터 네트워크 노드(2)의 시간 데이터의 전송, 분배 및 처리를 가능하게 한다.
도 3은 무선 장치(6)의 실시예를 도시한다. 무선 장치(6)의 외부 인터페이스 회로(12)는 버스 시스템(11)에 접속되어 버스 시스템(11)으로부터 무선 장치(6)로 향하게 되어 있는 사용자 데이터를 수신하고 이 데이터를 가능한 애플리케이션 포맷 후 무선 장치(6)의 프로토콜 장치(6)에 제공한다. 인터페이스 회로(12)는 또한 프로토콜 장치(13)에 의해 전달된 사용자 데이터를 버스 시스템(11)에 제공한다. 인터페이스 회로(12) 및 프로토콜 장치(13)에 부가하여, 무선 장치(6)는 또한 모뎀(14), 고주파 회로(15) 및 안테나(16)를 포함한다. 고주파 회로(15)는 안테나(16)에서 수신한 데이터를 모뎀(24)을 거쳐 프로토콜 장치(13)로 전송한다. 게다가, 안테나(16)는, 프로토콜 장치(13)로부터 발생하여 모뎀(14) 및 고주파 회로(15)에 의해 전송되는 데이터를 전송한다.
예를 들어 프로세서 시스템으로서 구성된 프로토콜 장치(13)는 인터페이스 회로(12)에 의해 전달된 데이터로부터 패킷 유닛을 형성하거나, 모뎀(14)에 의해 제공된 패킷 유닛으로부터 인터페이스 회로(12)를 위한 프로그램 가능한 데이터를 형성한다. 패킷 유닛에는 수신된 데이터뿐만 아니라 프로토콜 장치(13)에 의해 형성된 추가의 제어 정보가 포함되어 있다. 프로토콜 장치(13)는 LLC 층(LLC = 논리 링크 제어) 및 MAC 층(MAC = 매체 액세스 제어)용 프로토콜을 사용한다. MAC 층은 무선 장치(6)에 의해 무선 전송 매체에 대한 멀티플렉스 액세스를 제어하고, LLC 층은 흐름 및 에러 체크를 수행한다.
도 1에 도시된 무선 네트워크에서, TDMA, FDMA 또는 CDMA 방식(TDMA = 시분할 다중 액세스, FDMA = 주파수 분할 다중 액세스, CDMA = 코드 분할 다중 액세스)에 따라 네트워크 노드(1 및 4)간에 데이터가 교환될 수 있다. 이들 방법들은 또한 조합되어 사용될 수 있다. 소정의 할당된 채널에 데이터가 전송된다. 채널은 주파수 범위, 시간 범위 및 CDMA 방식의 경우 예를 들어 확산 코드에 의해 규정된다.
무선 네트워크에서 정상 네트워크 노드(2 내지 4)는 중앙 네트워크 노드(1)에 의해 제어된다. 그러므로, 사용자 마스터 네트워크 노드(2)는 정상 네트워크 노드에 속하게 되는데, 왜냐하면, 네트워크의 무선 동기화에 대해서는 책임이 없기 때문이다. 이것은 중앙 네트워크 노드만이 무선 동기화, 매체 액세스 제어(MAC), 링크 설정 등을 중앙 제어 무선 네트워크에서 제어한다는 것을 의미한다. 그렇지만, 사용자 마스터 네트워크 노드(2)는 무선 네트워크의 분배 방식에서 애플리케이션을 실시간으로 작동시키기 위한 동기화를 제어한다. 이벤트는 소정 기준의 무선 신호 발생을 의미한다.
네트워크 노드 각각(1 내지 4)은 관련 로컬 사용자 클록 공급부로부터 클록 펄스를 수신하는 사용자 시간 카운터를 포함한다. 사용자 시간 카운터는 네트워크 각각(1 내지 4)에 있는 로컬 사용자 클록 공급부가 사용자 마스터 네트워크 노드(2)의 사용자 클록 공급부의 주파수 및 가능한 절대 시간에 동기될 수 있도록 한다. 이를 위해, 시간값들이라 칭해지는, 네트워크 노드(1 내지 4)의 연관된 사용자 시간 카운터들의 시간값들이 모든 네트워크 노드(1 내지 4)에 공지된 소정의 이벤트들에서 판독되며, 그 후, 시간값들은 비교된다. 비교는 비동기적으로 발생할 수 있으며, 즉 상기 이벤트에 다음 소정의 시간에서 비교가 즉시 수행될 필요는 없다.
네트워크 노드(1 내지 4)간에 데이터를 무선 전송하는데 있어서, MAC 층은 또한 적어도 프레임 동기화 신호를 활용한다. 이 프레임은 무선 동기화 데이터, 제어 데이터 및 유용한 데이터를 위한 상이한 시간 슬롯들을 가지며 또한 MAC 프레임이라 칭해지기도 한다. MAC 프레임의 소정의 주기 동안(예를 들어, 각각의 MAC 프레임의 시작에서), 중앙 네트워크 노드(1)는 다른 네트워크 노드(2 내지 4)에 의해 명백하게 검출될 수 있는 무선 동기화 신호를 전송한다. 무선 동기화 신호는 예를 들어 q MAC(q≥1, q∈N)마다 중앙 네트워크 노드(1)에 의해 전송된다. 연속하는 MAC 프레임은 고정 길이를 갖거나 시간마다 상이한 길이를 가질 수 있다. 그렇지만, 후자의 경우, MAC 프레임의 길이는 소정의 최대값을 초과할 수 없으며, 최대값은 PLL 회로의 품질 인자(quality factor)에 의해 부과되는 로컬 사용자 클록 공급부의 허용가능한 최대 편차에 의존한다. 게다가, 값 q는, 마스터 사용자 클록에 대한 사용자 클록 공급부의 동기화가 보장될 수 있도록 선택되어야 한다.
로컬 사용자 클록 공급부의 주파수 동기화에 있어서, 네트워크 노드 각각(1 내지 4)는 시간값들을 저장하기 위해 두 개의 레지스터를 구비한다. 제 1 레지스터는, 사용자 클록과 관련해서, 최종 무선 동기화 신호의 수신되는 시간에 대응하고 1의 값을 갖는 제 1 시간값 R1(Ni)을 저장하고, 제 2 레지스터는 최종 무선 동기화 신호의 수신되는 시간에 대응하는 시간값 R2(Ni)를 저장한다. 제 1 시간값 R1(Ni)과 제 2 시간값 R2(Ni)은, 무선 동기화 신호로부터 형성된 무선 동기화 펄스의 최대값 발생 후 일정한 지연 시간 τ을 사용자 시간 카운터로부터 판독될 수 있는 것이 보장되어야만 한다. 그래서, R1(Ni) 및 R2(Ni)는 일정한 지연 시간만큼 시프트된 시간에, 모든 네트워크 노드(1 내지 4)에 의해 관련 레지스터들로부터 판독되는 것이 달성된다. 위에서 언급한 바와 같이, 최대값은 예를 들어, 정합된 필터에 연속하는 검출 회로에 의해 검출된다. Ni는 레지스터들에서 시간의 저장을 수행하는 네트워크 노드 i(i = 1,2, ...)를 나타낸다. 정상 네트워크 노드(2 내지 4)에서 형성되는 차 R2(Ni) - R1(Ni)(단 i=2 내지 4)는 사용자 클록과 관련해서, 중앙 네트워크 노드(1)로부터 수신되는 최종 두 개의 무선 동기화 신호의 수신되는 시간간의 차를 나타낸다. 중앙 네트워크 노드(1)는 또한 차 δ1 = R2(Ni) - R1(Ni)를 형성하며, 이것은 정상 네트워크 노드에서 무선 동기화 신호의 수신되는 시간에 대응하는 무선 동기화 신호의 시작 후의 소정의 시간 주기를 나타낸다. 차의 결과, 일정한 지연 시간 τ은 동기화 동작에 영향을 미치지 않는다. 로컬 사용자 클록 공급부, 및 네트워크 노드 i(i = 1, ... , 4)의 사용자 클록 공급부를 갖는 사용자 시간 카운터가 사용자 마스터 네트워크 노드(2)의 사용자 시간 카운터에 동기화되었다면, 사용자 마스터 네트워크 노드(2)에서 형성된 차 R2(N2) - R1(N2)는 정상 네트워크 노드(1, 3 및 4)에서 형성된 차 R2(Ni) - R1(Ni)(단 i = 1,3 및 4)로부터 편차되지 않는다.
무선 네트워크에서 로컬 사용자 클록 공급부들은 다음과 같이 동기화된다. 네트워크 노드(2,3, 및 4)는 중앙 네트워크 노드로부터 무선 동기화 신호가 수신될 때, 사용자 클록과 관련해서, 그 각각의 제 2 레지스터에서, 무선 동기화 신호의 수신 시간을 시간 R2(Ni)로서 저장한다. 이 시간은 연관된 사용자 시간 카운터로부터의 카운트로서 제 2 레지스터에 기록된다. 제 2 레지스터 R2(Ni)의 콘텐츠 또는 시간은 이전에 제 1 레지스터로 시프트되었으며 시간 R1(Ni)으로 칭해진다. 네트워크 노드(1)는 그 사용자 클록과 관련해서, 시간 R2(N1)을 계산할 수 있는데, 왜냐하면, 무선 동기화 신호의 시작과 무선 동기화 시간으로부터 형성된 무선 동기화 펄스의 최대값 간의 시간상의 차가 정합된 필터에 의해 공지되어 있기 때문이다.
두 개의 블록(36 및 37)을 도시하는 도 4의 기능적 블록도에 기초해서 이들 동작을 설명한다. 제 1 블록(36)은 네트워크 노드(1 내지 4)에 있는 무선 장치(6)에 관한 것이고, 제 2 블록(37)은 사용자 시간 카운터의 카운트의 평가에 관한 것이다. 블록(36)은 두 개의 블록(38 및 39)을 포함한다. 무선 클록 공급부의 기능을 나타내는 블록(38)은 무선 클록 FT를 제공하고, 블록(39)은 무선 링크를 통해 수신된 무선 동기화 신호를 평가한다. 무선 동기화 신호의 수신 시간은 무선 동기화 신호로부터 형성된 무선 동기화 펄스의 최대값으로서 블록(37)에 제공된다. 블록(37)은 5개의 블록(40 내지 44)을 더 포함한다. 블록(40)은 사용자 클록 공급부를 나타내며 사용자 클록을 블록(41)으로 제공한다. 블록(41)은 각각의 사용자 클록에 응답해서 카운트를 증가시키는 사용자 시간 카운터이다. 블록(42)은, 블록(39)이 무선 동기화 신호의 도착에 의해 초기화되는 인에이블 펄스를 제공할 때, 사용자 시간 카운터(블록 41)로부터 카운트를 판독한다. 인에이블 펄스는, 정합된 필터에 의해 형성된 무선 동기화 펄스의 최대값이 도달될 때마다 검출 회로에 의해 형성된다. 판독된 카운트는 블록(42)에 의해 카운트 R2(Ni)로서 제 2 레지스터에 기록된다. 블록은 먼저 이전의 카운트를 제 1 레지스터에 카운트 R1(Ni)으로서 기록하고 있다. 블록(36 및 37)에서 상이한 신호들의 처리에 따라, 사용자 카운터의 판독 시간과 무선 동기화 펄스의 최대값의 수신 시간간의 네트워크 노드-특정한 지연 τ를 생성한다. 이 시간 지연은 블록(39 및 42)간에 배열된 블록(44)으로서 심벌화되어 있다.
상기 중앙 네트워크 노드(1)로부터 무선 동기화 신호를 수신한 후, 차 δ2 = R2(N2) - R1(N2)는 사용자 마스터 네트워크 노드(2)에서 형성되며, 그 차 결과는 단일의 무선 링크를 통해, 시간 데이터로서 중앙 네트워크 노드(1)에 제공된다. 무선 동기화 신호로부터 생기는 무선 동기화 펄스의 시작과 무선 동기화 펄스의 최대값 간의 시간상의 거리를 고려해야 하는데, 왜냐하면, 중앙 네트워크 노드(1)가 일반적으로 동시에 송수신을 할 수 없기 때문이다. MAC 프레임의 소정의 시간 슬록이 차 결과 δ2를 전송하는데 사용될 수 있다. 중앙 네트워크 노드(1)는 차 결과 δ2와 그 자기 소유의 차 결과 δ1 = R2(N1) - R1(N1)를 비교한다. δ2 〉δ1 이면, 중앙 네트워크 노드(1)는 값 (δ2-δ1)/δ2만큼 그 로컬 사용자 클록 공급부의 클록을 증가시켜야 한다. 중앙 네트워크 노드(1)의 사용자 클록 공급부의 클록은, 중앙 네트워크 노드(1)가 δ2〈 δ1를 검출하면, 값 (δ1-δ2)/δ2 만큼 감소된다. 로컬 사용자 클록 공급부의 사용자 클록은, 차 값 δ2 및 δ1이 같으면 변경될 필요 없다.
상기 중앙 네트워크 노드(1)는, 정상 네트워크 노드(3 또는 4)의 로컬 사용자 클록 공급부를 동기화시키기 위해, MAC 프레임 동안 차 값 δ2를 시간 데이터로서 전송한다. 예를 들어, 시간 데이터는 MAC 프레임의 소정의 시간 슬롯 동안, 무선 배분 링크를 통해 전송되며, 즉 그러한 시간 데이터는 각각의 정상 네트워크 노드(2 내지 4)를 목적지로 하는 것이다. 사용자 마스터 네트워크 노드를 제외하여, 각각의 정상 네트워크 노드(3 및 4)는, 차 값 δ2를 수신한 후, 그리고 각각의 자기 자신의 레지스터에 저장된 시간들 R1(Ni) 및 R2(Ni)(단, i = 3 또는 4)의 차를 형성한 후, 수신된 차 값 δ2와 계산된 차 값 δ3 또는 δ4를 비교한다. δ2〉δ3 또는 δ2〈δ4 이면, 정상 네트워크 노드(3 또는 4)는 그 사용자 클록 공급부의 로컬 클록을 값 (δ2 - δ1)/δ2 (단, i = 3 또는 4)만큼 증가시킨다. 다른 경우, δ2〈δ1 이면, 정상 네트워크 노드(3 또는 4)는 로컬 사용자 클록을 값 (δ1-δ2)/δ2 (단, i = 3 또는 4) 만큼 감소시킨다. 차 값 δ2 및 δ3 또는 δ4 이 같을 때, 정상 네트워크 노드(3 또는 4)의 로컬 사용자 클록은 사용자 마스터 네트워크 노드(2)의 로컬 사용자 클록 공급부의 주파수를 정확하게 갖는다.
로컬 네트워크에서 시간 데이터의 전송에 대해서는, MAC 프레임을 도시하는 도 5를 이용해서 더 상세히 도시되어 있다. MAC 프레임의 제 1 시간 슬롯 k(k∈N) 동안, 사용자 마스터 네트워크 노드(2)는, 사용자 마스터 네트워크 노드(2)에서 형성된 차 값 δ2, MAC 프레임을 특징짓는 프레임 식별자 f, 및 가능한 사용자 마스터 네트워크 노드(2)의 사용자 시간 카운터로부터 최종 판독되고 지연 시간 τ에 의해 정정된 시간값 R2'(N2) = R2(N2)-τ을 시간 데이터로서 중앙 네트워크 노드(1)에 전송한다. 정정된 시간값 R2'(N2)은 이후에 서술되는 바와 같이 무선 네트워크에서 절대 시간의 계산에 필요하다. 도 5에서, 사용자 마스터 네트워크 노드(2)의 전송 모드는 기준 AM-S로 표시되어 있고, 중앙 네트워크 노드의 수신 모드는 기준 CC-R로 표시되어 있다. 중앙 네트워크 노드(1)에 의해 수신되는 시간 데이터는 MAC 프레임의 연속하는 슬롯 p(p〉k, p∈N) 동안, 다른 정상 네트워크 노드(3 및 4) 사이에 분배된다. MAC 프레임 동안 중앙 네트워크 노드(1)의 전송 모드는 CC-S라 칭해지며, 정상 네트워크 노드(3 및 4)의 수신 모드는 기준 NN-R로 표시되어 있다.
네트워크 노드(1 내지 4)에서 차를 형성하기 때문에, 일정한 지연 시간 τ도 네트워크 (1 내지 4)(전파 지연)간의 거리도 동기화에 대해 영향을 미치지 않는다. 무선 동기화 신호가 MAC 프레임의 시작에서 전송될 필요는 없다. 게다가, 중앙 네트워크 노드가 각각의 MAC 프레임에 대해 무선 동기화 신호를 발생할 필요는 없다.
상기 사용자 시간 카운터와 제 1 및 제 2 레지스터는 이산 성분들(discrete components)이 될 수 있으며, 예를 들어, 다른 차 값들과의 미분 및 비교를 위한 다른 회로 소자를 또한 포함하는 자체 회로의 일부를 형성할 수 있다. 그렇지만, 현재의 회로 소자를 활용하는 것이 이롭다. 예를 들어, 프로세서 시스템으로서 구성될 수 있는 각각의 무선 장치(6)의 인터페이스 회로(6)는 사용자 시간 카운터의 기능, 제 1 및 제 2 레지스터의 기능 및 계산의 기능을 수행할 수 있다. 차 값을 계산한 후, 인터페이스 회로(12)는 주파수 정정값을 관련 사용자 클록 공급부에 제공한다. 정합된 필터 및 검출 회로는 예를 들어, 모뎀(14)의 일부를 형성할 수 있다. 도 4와 관련해서, 사용자 시간 카운터의 기능, 제 1 및 제 2 레지스터의 기능 및 계산의 기능은 블록(37)의 일부를 형성한다. 정합된 필터와 검출 회로의 기능들은 블록(36)의 일부를 형성한다.
상기 로컬 사용자 클록의 동기화는 또한 몇 개의 시간값들의 평균값을 형성함으로써, 시간 데이터를 전송하는 동안 변동의 영향을 감소시킬 수 있다. 다음의 식은 네트워크 노드(1 내지 4)에서 계산되어야 한다:
Figure 112000005317066-pat00001
여기서, Δi는 네트워크 노드 i(단, i = 1,3 또는 4)의 차 값들의 합이며, Δ2는 사용자 마스터 네트워크 노드 2의 차 값들의 합이며, δi,j는 순간 j에서 네트워크 노드 i의 차 값이며, δ2,j는 순간 j에서 사용자 마스터 네트워크 노드 2의 차 값이며, N은 평균값을 형성하기 위해 고려되는 차 값들의 수(예를 들어, N=500)이다. 지표(인덱스) n은 형성된 최종 차 값 δi,n 또는 δ2,n에 대한 지표이다. 그러한 평균값의 형성은 시간 데이터를 전송하는 동안 동기화가 간섭에 민감하지 않게 하며, 연관된 사용자 시간 카운터로부터의 판독 중에도 지터의 영향에 민감하지 않게 한다. 예를 들어, 그러한 평균값을 형성할 목적으로, 추가의 레지스터나 메모리가 각각의 무선 장치(6)의 인터페이스 회로(12)에 포함될 수 있다.
차 값 δ2를 시간 데이터로서 전송하는 대신에, 사용자 마스터 네트워크 노드의 시간값 R2(N2)만을 전송할 수도 있다. 중앙 네트워크 노드(1) 및 정상 네트워크 노드(3 및 4)는 사용자 마스터 네트워크 노드(2) 대신에, 수신된 최종 두 개의 시간값 R2(N2)로부터 차 값 δ2를 계산할 수 있다. 예를 들어, 이 차를 형성하기 위해, 각각의 무선 장치(6)의 인터페이스 회로(12)에 추가의 레지스터들을 제공할 수 있다.
정상 네트워크 노드의 사용자 클록 공급부의 동기화는, 정상 네트워크 노드가 중앙 네트워크 노드로부터 직접 수신될 때 실행될 수 있다. 이 상황이 도 6에 도시되어 있다. 점선의 타원(17) 내에 위치한 네트워크 노드(18 내지 21)는 무선 링크를 통해 데이터를 교환할 수 있다. 도 6에서의 네트워크 노드(18)는 중앙 네트워크 노드이며, 네트워크 노드(19)는 사용자 마스터 네트워크 노드이며(또한 동시에 정상 네트워크 노드라고도 칭함), 네트워크 노드(20 및 21)는 정상 네트워크 노드이다. 타원(17)의 외부에는 중앙 네트워크 노드(18)로부터 데이터를 수신할 수 없는 다른 정상 네트워크 노드(22)가 위치해 있다. 전체적인 무선 네트워크는 도 6에서 굵은 실선으로 도시된 타원(23)에 의해 표시되어 있다.
상기 정상 네트워크 노드(22)는 또한 숨은 네트워크 노드라고도 칭해지는데, 왜냐하면, 네트워크 노드는 중앙 네트워크 노드(18)로부터 데이터를 수신할 수 없기 때문이다; 그렇지만, 무선 링크를 통해 정상 네트워크 노드(21)로부터 데이터를 수신할 수는 있다. 정상 네트워크 노드(21)는 또한 중간 네트워크 노드라고도 칭해지는데, 왜냐하면 노드는 중앙 네트워크 노드(18)에서 숨은 네트워크 노드(22)로 데이터를 전송할 수 있기 때문이다.
상기 사용자 마스터 네트워크 노드(19)의 사용자 클록에 대한 숨은 네트워크 노드(22)의 로컬 사용자 클록 공급부의 동기화는 다음과 같이 수행된다. 중간 네트워크 노드(21)의 사용자 클록이, 위에서 언급한 다이어그램에 일치하여, 사용자 마스터 네트워크 노드(19)의 마스터 사용자 클록에 동기화되었을 때, 중간 네트워크 노드는 중앙 네트워크 노드(1)가 발생하는 무선 동기화 신호들과 유사한 무선 동기화 신호들(특정 무선 동기화 신호들)을 발생한다. 그러한 특정 무선 동기화 신호는 또한 MAC 프레임의 소정의 시간 슬롯 동안 전송되는 일련의 몇 개의 비트로 구성된다. 이 특정한 동기화 신호는 예를 들어, q MAC 프레임(q≥1, q∈N)마다, 중간 네트워크 노드(21)에 의해 전송된다. 값 q 는, 마스터 사용자 클록에 대한 숨은 네트워크 노드(22)의 사용자 클록 공급부의 동기화가 PLL에 의해 보장되도록 선택되어야 한다.
상기 숨은 네트워크 노드(22)가 중간 네트워크 노드(21)로부터 특정 무선 동기화 신호를 수신하면, 네트워크 노드(22)는, 제 2 시프트 레지스터에 저장되어 있고 사용자 클록과 관련되어 있는 시간값 R1(N22)을 제 1 레지스터로 시프트시키고, 특정 무선 동기화 신호의 동작에 대한, 즉 사용자 시간 카운터에 의해 전달된 시간값 R2(N22)(상기 특정 무선 동기화 신호로부터 형성된 특정 무선 동기화 펄스의 최대값)을 제 2 레지스터에 저장한다. 계속해서, 숨은 네트워크 노드(22)는 차 δ22 = R2(N22)-R1(N22)를 계산한다. 특정 무선 동기화 신호를 전송한 후, 특정 중간 네트워크 노드(21)는 차 δ21 = R2(N21)-R1(N21)를 계산한다. 그런 다음, 무선 동기화 신호의 시작과 특정 무선 동기화 신호로부터 생기는 특정 무선 동기화 펄스의 최대값 사이의 시간상의 거리를 고려하게 되는데, 왜냐하면, 중간 네트워크 노드(21)는 일반적으로 동일한 시간에 송수신을 할 수 없기 때문이다. 중간 네트워크 노드(21)는 무선 동기화 신호보다 늦은 시간에 시간 데이터 δ21를 전송한다. 이 시간은 예를 들어, 두 개의 특정 무선 동기화 신호의 전송 시간 사이에 놓이게 된다. 시간 데이터 δ21를 수신한 후, 숨은 네트워크 노드(22)는 차 값 δ21 및 δ22를 비교한다. δ21〉δ22일 때, 숨은 네트워크 노드(22)의 로컬 사용자 클록 공급부는 (δ21-δ22)/δ21만큼 증가되어야 한다. δ21 〈δ22일 때, 로컬 사용자 클록 공급부는 (δ22-δ21)/δ21만큼 증가되어야 한다. 두 개의 차 값 δ21및δ22 이 동일하면, 숨은 네트워크 노드(22)의 로컬 사용자 클록 공급부는 중간 네트워크 노드(21)의 사용자 클록에 대해 동기화되고, 그래서, 사용자 마스터 네트워크 노드(19)의 마스터 사용자 클록에 대해 간접적으로 동기화된다.
숨은 네트워크 노드에 대한 평균값은 또한 다음의 식을 사용하여 형성될 수 있다:
Figure 112000005317066-pat00002
여기에서, Δ21는 네트워크 노드 21의 차 값들의 합이며, Δ22는 네트워크 노드 22의 차 값들의 합이며, δ21,j는 순간 j에서 네트워크 노드 21의 차 값이며, δ22,j는 순간 j에서 네트워크 노드 22의 차 값이다. N은 평균값을 형성하기 위해 고려된 차 값들의 수를 나타낸다.
상기 무선 네트워크가 복수의 서브-네트워크를 포함하며, 사용자 마스터 네트워크를 포함하지 않는 서브-네트워크의 네트워크 노드들은 브리지 네트워크 노드에 의해 마스터 사용자 클록에 대해 동기화될 수 있으며, 브리지 네트워크 노드는 무선 링크들을 통해, 서브-네트워크들의 네트워크 노드들과 데이터를 교환할 수 있다. 도 7은 브리지 네트워크 노드를 통해 상호접속된 두 개의 서브-네트워크를 갖는 무선 네트워크를 도시한다. 브리지 네트워크 노드(24)에 부가하여, 제 1 서브-네트워크는 중앙 네트워크 노드(25), 사용자 네트워크 노드(26) 및 정상 네트워크 노드(27 및 28)를 포함한다. 중앙 네트워크 노드(25)가 다른 네트워크 노드(24, 26, 27 및 28)와 데이터를 교환할 수 있는 범위가 도 7에 타원(29)으로 도시되어 있다. 도 7에 도시된 제 2 서브-네트워크는 브리지 네트워크 노드(27) 외에, 중앙 네트워크 노드(30) 및 두 개의 정상 네트워크 노드(31 및 32)를 포함한다. 도 7에서 타원(33)은 중앙 네트워크 노드(30)가 다른 네트워크 노드들과 데이터를 교환할 수 있는 범위를 나타낸다.
상기 두 개의 서브-네트워크의 중앙 네트워크 노드(25 및 30)에 등록되어 있는 브리지 네트워크 노드(24)는 하나 또는 두 개의 무선 브랜치(radio branch)를 갖는 무선 장치를 포함한다. 그러한 무선 브랜치는 도 3에 도시된 회로 소자들로 구성된다. 브리지 네트워크 노드의 무선 장치가 두 개의 무선 브랜치를 포함하는 경우, 두 개의 서브-네트워크(29 및 33) 사이에는 영구 접속이 존재하게 된다. 브리지 네트워크 노드(24()의 무선 장치가 하나의 무선 브랜치를 포함하는 경우는, 제 1 서브-네트워크나 제 2 서브-네트워크에 접속이 존재하게 된다. 브리지 네트워크 노드(24)가 서브-네트워크에 접속되는 동안의 시간은 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 무선 장치가 브리지 네트워크 노드(24)에서 단지 하나의 무선 브랜치를 사용하면 더 적은 수의 회로 수단을 필요로 한다는 이점이 있다.
상기 브리지 네트워크 노드의 사용자 클록 공급부는 위에서 언급한 바와 같이 마스터 사용자 클록에 이미 동기화되어 있는 것으로 가정한다. 중앙 네트워크 노드(30)를 갖는 제 2 서브-네트워크에 있어서, 브리지 네트워크 노드(24)는 마스터 사용자 클록을 공급하는 네트워크 노드를 모방한다. 먼저, 중앙 네트워크 노드의 사용자 클록 공급부는 위에서 언급한 바와 같이 브리지 네트워크 노드(24)의 사용자 클록에 동기화된다. 이를 위해, 브리지 네트워크 노드(24)는 중앙 네트워크 노드(30)의 무선 동기화 신호를, 차 δ24 = R2(N24) - R1(N24)를 형성하기 위한 이벤트로서 활용하고, 차 δ24 = R2(N24) - R1(N24)를 중앙 네트워크 노드(30)에 다른 시간 데이터로서 전송하며, 동시에, MAC 프레임 동안 중앙 네트워크 노드(30)에 접속된다. 그런 다음 중앙 네트워크 노드(30)는 다른 시간 데이터를 서브-네트워크(33)에 있는 모든 다른 네트워크 노드(31 및 32)에 분배한다. 이와 관련해서, 서브-네트워크에 있는 모든 다른 네트워크(30 내지 32)는 브리지 네트워크 노드에서와 같은 이벤트의 발생에 응답해서 연관된 사용자 시간 카운터로부터 시간값 R1(Ni) 또는 R2(Ni)을 판독하고 차 δi = R2(Ni) - R1(Ni)(단, i=30, 31 및 32)를 형성한다. 무선 동기화 신호의 시작과 무선 동기화 신호로부터 생기는 무선 동기화 펄스의 최대값 간의 시간상의 차를 중앙 네트워크 노드(30)에서 고려하게 되는데, 왜냐하면, 중앙 네트워크 노드(30)는 일반적으로 동시에 송수신을 할 수 없기 때문이다. 위에서 언급한 바와 같이, 네트워크 노드(30 내지 32)의 시간값들의 차와 브리지 네트워크 노드(24)의 시간값들의 차와의 비교는 서브-네트워크(33)에서 네트워크 노드 각각(30 내지 32)의 사용자 클록의 동기화를 가능하게 한다.
상기 브리지 네트워크 노드의 무선 장치에서 하나의 무선 브랜치를 활용하는 경우, 서브-네트워크에 대한 접속 시간은 소정의 시간을 초과해서는 안되며, 만일 초과하게 되면 다른 서브-네트워크에 있어서 적절하게 정확한 동기화를 보장할 수 없게 된다. 예를 들어, 두 개의 MAC 프레임 각각에 대한 시간만큼 관련 서브-네트워크에 대한 일정한 접속 시간을 사용하는 것이 이롭다.
위에서 언급한 바와 같이, 두 개의 서브-네트워크를 포함하는 경우, 사용자 마스터 네트워크 노드를 포함하지 않는 서브-네트워크에서 사용자 클록 공급부의 시간 및 주파수 동기화를 위한 방법은 무선 네트워크에 포함된 다른 서브-네트워크까지 확장될 수 있다. 이들 서브-네트워크 각각은 중앙 네트워크 노드에 의해 제어되며, 다른 서브-네트워크로부터 브리지 네트워크 노드를 통해 필요한 데이터를 수신한다. 그래서, 다른 서브-네트워크는 위에서 언급한 알고리즘에 일치하여, 사용자 마스터 네트워크의 시간 데이터를 연속적으로 수신할 수 있다.
상기 서브-네트워크의 네트워크 노드(30 내지 32)에 대한 평균값은 형성될 수 있다. 제 2 서브-네트워크의 네트워크 노드 i(i=30, 31, 32) 각각에 대해 다음의 식이 성립한다:
Figure 112000005317066-pat00003
Δ24는 브리지 네트워크 노드 24의 차 값들의 합이며, Δi (i = 30,31,32)는 네트워크 노드 i의 차 값들의 합이며, δ24,j는 순간 j에서 브리지 네트워크 노드 24의 차 값이며, δi,j는 순간 j에서 네트워크 노드 i의 차 값이다. N은 평균값을 형성하기 위해 고려된 차 값들의 수를 나타낸다.
이후에 서술되는 방법은 사용자 마스터 네트워크 노드의 절대 시간에 대한 네트워크 노드의 동기화를 가능하게 한다. 그러한 절대 시간은 종종 필요한데, 왜냐하면 동작들이 절대 시간과 관련되어 있는 소정의 시간에서 실행되어야 하기 때문이다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 무선 네트워크에서 사용자 마스터 네트워크 노드(2)가 차 값 δ2를 단일의 링크를 통해 중앙 네트워크 노드(1)에 전송할 필요가 있을 뿐만 아니라, 제 2 레지스터에 저장된 값 R2(N2)가, 지연 시간 τ로 정정된 후, 절대 시간값 R2'(N2) = R2(N2)-τ로서 전송되어야 할 필요가 있다. 이 값 R2'(N2)이 중앙 네트워크 노드(1)에 의해 정상 네트워크 노드(3 및 4)에 분배된다. 이 절대 시간 데이터 R2'(N2)를 수신한 후, 중앙 네트워크 노드(1) 및 정상 네트워크 노드(3 및 4)는 자신들의 각각의 레지스터에 저장된 시간값 R2'(Ni)(단, i = 1,3, 또는 4)를 사용자 마스터 네트워크 노드(2)에서 발생하는 수신된 시간 R2'(N2)와 비교한다. R2'(N2) ≠ R2'(Ni) (단, i = 1,3, 또는 4) 이면, 연관된 사용자 시간 카운터의 값 TC는 정정되어야 한다. 이것은 사용자 시간 카운터의 정정된 값 TCnew 가 예를 들어, 다음의 식에 일치하여 인터페이스 회로(12)에 의해 계산되는 것을 의미한다:
TCnew = TCold + R2'(N2) - R2'(Ni),
여기서, TCold 는 네트워크 노드 i 및 i=1,3 또는 4에서 정정 이전의 사용자 시간 카운터의 현재의 값이다. 사용자 네트워크 노드(2)의 절대 시간에 대한 정상 네트워크 노드(3 또는 4)에서 동기화는, 관련 사용자 클록 공급부와 사용자 마스터 네트워크 노드(2)의 사용자 클록 공급부에 대한 주파수 동기화를 수행한 후 수행되어야 한다.
숨은 네트워크 노드는, 주파수 및 시간 동기화된 중간 네트워크 노드(도 6 참조)를 이용해서 사용자 마스터 네트워크 노드(2)의 절대 시간에 대해 동기화될 수 있으며, 제 2 서브-네트워크에서의 네트워크 노드는, 절대 시간에 대한 관련 네트워크 노드의 주파수 동기화를 수행한 후, 브리지 네트워크 노드(도 7 참조)를 이용해서 동일한 방식으로 동기화될 수 있다. 이때 다음의 식이 유지된다:
TCnew = TCold + R2'(Nr) - R2'(Ni),
여기서, R2'(Nr)는 네트워크 노드-특정 정정값에 의해 변경된 주파수 동기화된 브리지 네트워크 노드의 최종 전송된 시간값이다.
네트워크 노드 간의 거리가 오히려 큰 경우에는, 네트워크 노드 간의 전파 지연이 절대 시간을 반드시 고려해야만 한다. 이 전파 지연은 예를 들어, 네트크 노드 간의 테스트 신호들의 전이 시간(transit time)을 측정함으로써 결정될 수 있다.
본 발명은 네트워크 노드 각각가 무선 클록 공급부를 갖는 무선 장치를 포함하고 무선 매체를 통해 데이터를 교환하도록 배열되는 무선 네트워크에 적용가능하다.

Claims (14)

  1. 복수의 네트워크 노드를 갖는 무선 네크워로서, 네트워크 노드 각각은 각각의 무선 클록 공급부를 갖는 무선 장치를 포함하고 무선 매체를 통해 데이터를 교환하도록 배열되며, 상기 네트워크 노드 각각은 또한, 연관된 무선 장치와 적어도 하나의 사용자 간의 데이터 교환을 위한 사용자 인터페이스를 포함하는, 상기 무선 네트워크에 있어서,
    상기 네트워크 노드의 적어도 하나의 사용자는 관련 네트워크 노드의 사용자 클록 공급부로부터 사용자 클록을 수신하며, 상기 사용자 클록은 상기 무선 장치의 클록과 무관하고,
    상기 네트워크 노드 각각은 중앙 네트워크 노드에 의해 지정된 이벤트들에 응답해서, 관련 사용자 클록에 관련된 시간값들을 결정하도록 배열되고,
    상기 중앙 네트워크 노드는 선택된 네트워크 노드에 의해 형성된 최종 시간값을 적어도 전송하도록 배열되고,
    상기 네트워크 노드 각각은 상기 결정된 최종 두 개의 시간값 간의 차를 형성하여, 상기 결정된 최종 두 개의 시간값 간의 차와 상기 선택된 네트워크 노드의 최종 두 개의 시간값 간의 차의 비교에 기초해서, 상기 사용자 클록 공급부의 주파수 동기화를 실현하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 네트워크 노드는,
    - 주어진 순간에 무선 동기화 신호들을 전송하고,
    - 이전의 무선 동기화 신호를 제 2 레지스터에서 제 1 레지스터로 전송한 후 판독된 시간값을 시프트하고,
    - 다른 네트워크 노드의 무선 동기화 신호로부터 형성된 무선 동기화 펄스의 최대값에 대응하는 순간에, 연관된 사용자 시간 카운터로부터 상기 시간값을 판독해서 상기 제 2 레지스터에 연속으로 버퍼링하도록 배열되며,
    상기 다른 네트워크 노드는,
    - 무선 동기화 펄스를 형성하고, 상기 무선 동기화 펄스의 최대값은 상기 수신된 무선 동기화 신호로부터의 상기 지정된 이벤트를 나타내고,
    - 상기 무선 동기화 펄스의 최대값 발생 후, 연관된 사용자 시간 카운터로부터 시간값을 판독하고,
    - 이전의 무선 동기화 신호에서 판독된 시간값을 제 2 레지스터에서 제 1 레지스터로 시프트하고,
    - 상기 사용자 시간 카운터에서 판독된 최종 시간값을 상기 제 2 레지스터에 버퍼링하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 네트워크 노드는,
    - 사용자 마스터 네트워크 노드라 칭하는 상기 선택된 네트워크 노드의 기능을 갖지 않고,
    - 상기 사용자 마스터 네트워크 노드에서 최종 형성된 시간값 간의 차 결과를 포함하는 시간 데이터를 전송하도록 배열되고,
    - 네트워크 노드 각각은 상기 시간 데이터의 전송 후, 자신의 차 결과와 애플리케이션 마스터 네트워크 노드의 차 결과의 비교를 수행하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 네트워크 노드는 상기 차 결과 간에 편차가 있는 경우, 상기 사용자 클록 공급부의 주파수를 값 (δi-δr)/δr에 의해 정정하도록 배열되며, 여기서 δi는 네트워크 노드 i의 차 결과이며, δr는 상기 사용자 마스터 네트워크 노드 r(i≠r)의 차 결과인 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 네트워크 노드는 상기 차 결과 간에 편차가 있는 경우, 값 (Δi-Δr)/Δr에 의한 상기 사용자 클록 공급부의 주파수 정정을 수행하도록 배열되며, 여기서
    Figure 112005014661131-pat00004
    이고, δi,j는 네트워크 노드 i의 순간 j에서의 차 결과이고, δr,j는 사용자 마스터 네트워크 노드 r(i≠r)의 순간 j에서의 차 결과이고, N은 상기 차 결과들의 수인 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
  6. 제1항에 있어서,
    숨은 네트워크 노드(hidden network node)라 칭해지고 상기 중앙 네트워크 노드로부터 데이터를 수신하지 않는 네트워크 노드 또한 사용자 클록 공급부를 포함하고,
    상기 숨은 네트워크 노드는 중간 네트워크 노드라 칭해지는 주파수 동기 네트워크 노드에 의해 지정된 특정 이벤트들에 응답해서, 관련 사용자 클록에 관련된 시간값을 결정하도록 배열되고,
    상기 중간 네트워크 노드는 상기 특정 이벤트에 응답해서 형성된 자신의 최종 시간값을 적어도 전송하도록 배열되고,
    상기 숨은 네트워크 노드는 상기 결정된 최종 두 개의 시간값 간의 차를 형성해서, 상기 결정된 최종 두 개의 시간값 간의 차와 상기 중간 네트워크 노드의 최종 두 개의 시간값 간의 차의 비교에 기초해서 상기 사용자 클록 공급부의 주파수 동기화를 수행하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 숨은 네트워크 노드는 상기 차 결과 간에 편차가 있는 경우, 상기 사용자 클록 공급부의 주파수를 값 (δi-δr)/δr에 의해 정정하도록 배열되며, 여기서 δi는 상기 숨은 네트워크 노드 i의 차 결과이며, δr는 상기 주파수 동기 중간 네트워크 노드 r(i≠r)의 차 결과인 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 숨은 네트워크 노드는 상기 차 결과 간에 편차가 있는 경우, (Δi-Δr)/Δr에 의한 상기 사용자 클록 공급부의 주파수 정정을 수행하도록 배열되며, 여기서
    Figure 112005014661131-pat00005
    이고, δi,j는 상기 숨은 네트워크 노드 i의 순간 j에서의 차 결과이고, δr,j는 상기 주파수 동기 중간 네트워크 노드 r(i≠r)의 순간 j에서의 차 결과이고, N은 상기 차 결과들의 수인 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 네트워크 노드에 의해 직접 도달될 수 없는 소정 네트워크 노드들은 상기 중앙 네트워크 노드와 함께 제 1 서브-네트워크를 형성하고, 다른 네트워크 노드들은 다른 중앙 네트워크 노드와 함께 제 2 서브-네트워크를 형성하고,
    상기 두 서브-네트워크와 연관되고 브리지 네트워크 노드라 칭해지는 네트워크 노드는 상기 두 서브-네트워크와 데이터를 교환하도록 배열되고,
    상기 제 2 서브-네트워크의 상기 네트워크 노드들은 또한 각각의 사용자 클록 공급부를 포함하고,
    상기 제 2 서브-네트워크의 네트워크 노드 각각은 상기 다른 중앙 네트워크 노드에 의해 지정된 이벤트들에 응답해서, 상기 관련 사용자 클록에 관련된 시간값을 결정하도록 배열되고,
    상기 다른 중앙 네트워크 노드는, 상기 다른 중앙 네트워크 노드에 의해 지정된 이벤트에 응답해서 형성된 상기 주파수 동기 브리지 네트워크 노드의 최종 시간값을 적어도 전송하도록 배열되고,
    상기 제 2 서브-네트워크의 네트워크 노드 각각은 상기 결정된 최종 두 개의 시간값 간의 차를 형성하고, 상기 결정된 최종 두 개의 시간값 간의 차와 상기 브리지 네트워크 노드의 최종 두 개의 시간값 간의 차의 비교에 기초해서 상기 사용자 클록 공급부의 주파수 동기화를 수행하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제 2 서브-네트워크의 네트워크 노드는 상기 차 결과 간에 편차가 있는 경우, 상기 사용자 클록 공급부의 주파수를 값 (δi-δr)/δr에 의해 정정하도록 배열되며, 여기서 δi는 상기 제 2 서브-네트워크의 네트워크 노드 i의 차 결과이고, δr는 상기 주파수 동기 브리지 네트워크 노드 r(i≠r)의 차 결과인 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제 2 서브-네트워크의 네트워크 노드는 상기 차 결과 간에 편차가 있는 경우, (Δi-Δr)/Δr에 의한 상기 사용자 클록 공급부의 주파수 정정을 수행하도록 배열되며, 여기서
    Figure 112005014661131-pat00006
    이고, δi,j는 상기 제 2 서브-네트워크의 네트워크 노드 i의 순간 j에서의 차 결과이고, δr,j는 상기 주파수 동기 브리지 네트워크 노드 r(i≠r)의 순간 j에서의 차 결과이고, N은 상기 차 결과들의 수인 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 노드의 절대 시간(absolute time)을 정정하기 위해, 상기 네트워크 노드는 시간값들을 다음 값에 전달하는 사용자 시간 카운터를 조정하도록 배열되고,
    TCnew = TCold + R2'(Nr) - R2'(Ni),
    여기서, TCold는 정정 전의 상기 사용자 시간 카운터의 현재값이고, TCnew는 상기 사용자 시간 카운터의 정정된 값이고, R2'(Nr)은 네트워크 노드-특정 정정값에 의해 변경된 상기 선택된 네트워크 노드의 최종 전송된 시간값이고, R2'(Ni)은 네트워크 노드-특정 정정값에 의해 변경된 네트워크 노드i(i≠r)의 시간값이고,
    상기 관련 네트워크 노드-특정 정정값은, 상기 사용자 시간 카운터의 판독 순간과 상기 관련 네트워크 노드에서의 무선 동기 신호로부터 형성된 상기 무선 동기 펄스의 최대값 간의 처리-부가 지연(processing-imposed delay)을 고려하는 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 네트워크 노드의 절대 시간을 정정하기 위해, 상기 숨은 네트워크 노드는 시간값들을 다음 값에 전달하는 사용자 시간 카운터를 조정하도록 배열되고,
    TCnew = TCold + R2'(Nr) - R2'(Ni),
    여기서, TCold는 정정 전의 상기 사용자 시간 카운터의 현재값이고, TCnew는 상기 사용자 시간 카운터의 정정된 값이고, R2'(Nr)은 네트워크 노드-특정 정정값에 의해 변경된 상기 주파수 동기 중간 네트워크 노드의 최종 시간값이고, R2'(Ni)은 네트워크 노드-특정 정정값에 의해 변경된 상기 숨은 네트워크 노드i(i≠r)의 시간값이며,
    상기 관련 네트워크 노드-특정 정정값은, 상기 사용자 시간 카운터의 판독 순간과 상기 관련 네트워크 노드에서의 무선 동기 신호로부터 형성된 상기 무선 동기 펄스의 최대값 간의 처리-부과 지연을 고려하는 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 사용자 시간의 절대 시간을 정정하기 위해, 상기 제 2 서브-네트워크의 네트워크 노드는 다음 값에 시간값들을 전달하는 사용자 시간 카운터를 조정하도록 배열되고,
    TCnew = TCold + R2'(Nr) - R2'(Ni),
    여기서, TCold는 정정 전의 상기 사용자 시간 카운터의 현재값이고, TCnew는 상기 사용자 시간 카운터의 정정된 값이고, R2'(Nr)은 네트워크 노드-특정 정정값에 의해 변경된 상기 주파수 동기 브리지 네트워크 노드의 최종 전송된 시간값이고, R2'(Ni)은 네트워크 노드-특정 정정값에 의해 변경된 상기 제 2 서브-네트워크의 네트워크 노드i(i≠r)의 시간값이며,
    상기 관련 네트워크 노드-특정 정정값은, 상기 사용자 시간 카운터의 판독이 행해지는 시간값과 상기 관련 네트워크 노드에서의 무선 동기 신호로부터 형성된 상기 무선 동기 펄스의 최대값 간의 처리-부과 지연을 고려하는 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크.
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