KR100949120B1 - 아이피-유에스엔의 다중 홉 글로벌 시각 동기화 방법 및 시스템 및 그 기록 매체 - Google Patents

아이피-유에스엔의 다중 홉 글로벌 시각 동기화 방법 및 시스템 및 그 기록 매체 Download PDF

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Abstract

적어도 하나의 센서 노드를 포함하는 IP-USN(Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network)의 시각 동기화를 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 시각 동기화 방법은, NTP 또는 SNTP(Simple Network Time Protocol) 알고리즘에 따라 게이트웨이와 NTP 또는 SNTP 서버 간 광역 네트워크에서 시각을 동기화하는 게이트웨이 시각 동기화 단계, 게이트웨이 및 센서 노드들 간 근거리 네트워크에서 시각을 동기화하는 PAN 시각 동기화 단계를 포함한다. PAN 시각 동기화 단계는 게이트웨이로부터 센서 노드로 시각 정보가 브로드캐스트되는 동안에 발생하는 브로드캐스트 시간 지연을 연산하는 단계, 센서 노드로부터 게이트웨이로 시각 동기화 요청 메시지가 전송되는 동안에 발생되는 요청 시간 지연을 연산하는 단계 및 브로드캐스트 시간 지연 및 요청 시간 지연을 이용하여 센서 노드가 자신의 로컬 시각을 수정하는 단계를 포함한다.
NTP, SNTP, 다중 홉 글로벌 시각 동기화, MNTP, end-to-end, 누적된 Root Delay, 경량 메시지 형식

Description

아이피-유에스엔의 다중 홉 글로벌 시각 동기화 방법 및 시스템 및 그 기록 매체{Method and system for multi-hop global time synchronization in IP-USN and recording method thereof}
본 발명은 IP(Internet Protocol)를 사용하는 센서 네트워크인 IP-USN에 관한 것으로서, 특히, IP-USN을 위한 NTP/SNTP기반의 다중 홉 글로벌 시각 동기화기법(Multi-hop and global Network Time Protocol, MNTP)에 관한 것이다.
SNTP는 인터넷 표준 시간 프로토콜인 NTP를 단순화한 것으로 SNTP와 NTP는 상호 호환되는 표준이다. 이를 활용함으로써 IP-USN 게이트웨이는 전(全) 지구적인 글로벌 시각을 유지하게 되고 모든 IP-USN 센서네트워크는 응용계층 시각 동기화 기술이며 end-to-end 시각 동기화 방식으로 게이트웨이와 시각 동기화를 함으로써 NTP 및 SNTP가 보장하는 오차 범위 안에서 글로벌 시각 동기화를 이루게 된다. 따라서 지역에 관계없이 인터넷과 연결된 모든 IP-USN은 동일한 시각을 유지하게 된다.
기존의 센서네트워크 시각 동기화 기술들은 매체 접근 제어 계층인 MAC 계층에서의 시각 동기화를 지원한다. 따라서 단일 홉 시각 동기화를 기본으로 하고 있 으며, 이로 인하여 센서 네트워크 전체의 시각 동기화를 위해서는 단일 홉 시각 동기화를 반복적으로 수행해야 한다. 대표적인 센서네트워크 시각 동기화 기술에는 RBS, TPSN, FTSP, TSync, LTS 등이 있다. RBS(Residential Broadband Service)와 FTSP(Flooding Time Synchronization Protocol)는 브로드캐스트 메시지를 이용하여 시각 동기화를 이루는 기술이다. RBS는 수신 노드들이 기준 노드로부터 시각 정보를 받은 시간을 상호 확인하는 기술로 정확도를 높이기 위해서 다수의 인접 노드로부터 수신 시각정보를 수신해야 하고, 기준 노드가 여러 개 있을 수 있기 때문에 글로벌 시각을 유지할 수 없고, 통신 비용이 증가한다. FTSP는 송신 노드가 시각 동기화 메시지를 송신하는 동안 여러 번의 시각소인(timestamp)을 하여, 바이트가 전송되는 시간의 비트 오프셋을 구하여 그 평균값을 송신한다. 수신하는 노드도 같은 방법으로 메시지 수신시 바이트 단위로 수신되는 시각을 소인하여 수신 시간의 비트 오프셋을 구하여 그 평균값을 구한다. 송신측 평균과 수신측의 평균을 이용하여 시각을 수정한다.
다중 홉 시각 동기화를 하는 경우에는 시각 동기화 기준노드를 선출한다. 기준노드가 바뀌기 때문에 다른 네트워크와 동일한 시각을 유지할 수 있는 글로벌 시각 동기화를 하기 위해서는 모든 센서 노드들이 GPS 수신기를 장착하거나 인터넷과 연결되어 있어야 하는 등의 문제점이 있고 정확도를 높이기 위해서는 다수의 메시지를 수신해서 시각오차를 얻어야 한다. 따라서, 브로드캐스트 메시지를 수신하기 위해 대기하는 대기 전력이 증가한다.
TPSN(Timing-sync Protocol for Sensor Network)은 송신노드와 수신노드가 메시지 교환을 통하여 송신노드가 수신노드에 시각을 맞추는 시각 동기화 기술이다. 기준 노드로부터 레벨을 구성하여 계층적으로 이루어지고 메시지 교환 방식이라는 점에서 NTP 및 SNTP와 유사하다. 그러나 센서 네트워크 전체의 시각 동기화를 위한 다중 홉 시각 동기화를 할 경우에 문제가 발생한다. 이벤트가 발생한 센서 노드에서 이벤트 정보를 전송할 때 이벤트 정보를 수신하는 센서 노드들이 이벤트를 송신하는 노드에 시각을 맞추기 때문에 일시적으로 기준 노드가 바뀌게 된다. 따라서 최초 선출된 기준 노드가 글로벌 시각을 유지하고 있다고 하더라도 이벤트 전송할 때 그 시각은 글로벌 시각과는 무관하게 동기가 이루어진다.
TSync는 컨트롤 채널과 클록 채널을 사용한다. 기준 노드가 주기적으로 컨트롤 채널을 이용하여 시각 동기화를 시작하게 하는 비콘 메시지를 송신하면 이를 수신한 센서 노드들과 동일한 클록 채널을 설정하여 메시지 교환 방식으로 시각을 맞춘다. 이 기술 또한 기준 노드가 여러 개 있을 수 있고 MAC 계층 시각 동기화일 뿐 아니라 push 방식과 pull 방식 두 가지 방법으로 사용되는 기술이기 때문에 글로벌 시각을 유지하기 힘들다.
이와 같이 종래 기술에 의한 센서 네트워크 시각 동기화 기술은 다중 홉 시각 동기화를 함에 있어서 문제점을 지니고 있으며, 진정한 의미의 글로벌 시각 동기화를 유지하고 상호 호환성을 유지하는데 비효율적이다. 따라서, 글로벌 센서네트워크인 IP-USN에서 효율적인 시각 동기화 기술이 절실히 요구된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술들의 문제점을 해결하고 인터넷 기술을 IP-USN에 적용하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 NTP/SNTP를 기반으로 하여 33 바이트의 경량메시지 형식과 UDP를 전송계층으로 사용하고, 응용 계층에서의 시각 동기화를 통하여 모든 센서 노드들이 인터넷의 시각과 동일하게 유지하고 PAN(Personal Area Network)내에서는 게이트웨이로부터 센서 노드가 마이크로초 단위의 정확도를 가지면서 end-to-end 방식의 다중 홉 시각 동기화를 이루는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 PHY 계층에서 시각 소인을 한 후 이를 메시지에 삽입하는 Cross-Layer 기술을 이용함으로써, 공기 중에서의 전송 지연시간인 전파 지연(Propagation Delay)을 제외한 모든 지연시간을 제거하는 것이다.
뿐만 아니라, 본 발명의 목적은 최소 48바이트 크기를 요구하는 NTP/SNTP 메시지의 형식을 33바이트의 경량 메시지 형식으로 변형함으로써 분해/재조립 없이도 시각 동기화 메시지의 전송이 가능하도록 하는 것이다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일면은, 적어도 하나의 센서 노드를 포함하는 IP-USN(Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network)의 시각 동기화 기술에 관한 것으로서, NTP 및 SNTP(Simple Network Time Protocol) 중 어느 하나의 알고리즘에 따라 게이트웨이 및 서버 간 광역 네트워크에서 시각을 동기화하는 게이트웨이 시각 동기화 단계 및 게이트웨이 및 센서 노드들 간에 시각을 동 기화하는 PAN 시각 동기화 단계를 포함한다. PAN 시각 동기화 단계는, 게이트웨이로부터 센서 노드로 시각 정보가 브로드캐스트되는 동안에 발생하는 브로드캐스트 시간 지연을 연산하는 브로드캐스트 시간 지연 연산 단계; 센서 노드로부터 게이트웨이로 시각 동기화 요청 메시지가 전송되는 동안에 발생되는 요청 시간 지연을 연산하는 요청 시간 지연 연산 단계; 및 브로드캐스트 시간 지연 및 요청 시간 지연을 이용하여 센서 노드가 자신의 로컬 시각을 수정하는 시각 수정 단계를 포함한다. 게이트웨이 시각 동기화 단계는, 게이트웨이가 시각 동기화 요청 메시지를 서버로 송신하는 단계; 서버로부터 송신된 시각 동기화 응답 메시지를 게이트웨이가 수신하는 단계; 및 게이트웨이가 시각 동기화 응답 메시지를 이용하여 자신의 로컬 시각을 수정하는 단계를 포함한다. 특히, PAN 시각동기화 단계에서 사용되는 시각 동기화 요청 메시지 및 시각 동기화 응답 메시지는 33바이트의 크기를 가지며, 모드 (Mode) 필드, 일련 번호(sequence number) 필드, 루트 지연(Root Delay) 필드, 원본 소인(Originate Timestamp) 필드, 송신 소인(Transmit Timestamp) 필드 및 수신 소인(Receive Timestamp) 필드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 더 나아가, 브로드캐스트 시간 지연 연산 단계는 게이트웨이가 센서 노드들로 시각 정보를 브로드캐스트하는 단계; 센서 노드들이 각자의 처리 지연 시간을 반영하여 시각 정보를 변경시키는 단계; 센서 노드들이 변경된 시각 정보를 말단 센서 노드까지 순차적으로 전달하는 단계; 및 센서 노드에 도달된 처리 지연 시각들의 합을 브로드캐스트 시간 지연으로서 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 요청 시간 지연 연산 단계는 주기적으로 센서 노드들이 게이트웨이에 시각 동기화 요청 메시지를 송신하는 단계; 센서 노드들이 각자의 처리 지연 시간을 반영하여 시각 동기화 요청 메시지를 변경시키는 단계; 센서 노드들이 변경된 시각 동기화 요청 메시지를 게이트웨이까지 순차적으로 전달하는 단계; 및 시각 동기화 요청 메시지가 수신되면, 게이트웨이가 시각 동기화 요청 메시지에 반영된 총 처리 지연 시간을 요청 시간 지연으로서 결정하는 단계를 포함한다. 특히, 요청 시간 지연 연산 단계는 게이트웨이가 시각 동기화 응답 메시지를 센서 노드로 송신하는 단계; 및 센서 노드들이 시각 동기화 응답 메시지를 변경시키지 않고 말단 센서 노드까지 순차적으로 전달하는 단계를 더 포함한다. 바람직하게는, 각 센서 노드에서의 처리 지연 시간은 IEEE 802.15.4 표준에서 규정한 헤더의 소정 필드의 마지막 비트가 송수신되는 시점에 인가된 시각 소인(Timestamp)을 이용하여 연산된다. 더 나아가, 시각 수정 단계는 센서 노드들은 브로드캐스트 시간 지연 및 요청 시간 지연의 평균값을 이용하여 자신의 로컬 시각을 수정하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 면은 본 발명의 일면에 의한 시각 동기화 방법을 구현하기 위한 데이터를 저장하고 전송하는 메시지 패킷의 형태에 관한 것이다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 면은, 게이트웨이를 통하여 광역 네트워크에 연결되는 적어도 하나의 센서 노드를 포함하는 IP-USN(Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network)을 위한 시각 동기화 시스템에 관한 것이다. 게이트웨이는 NTP(Network Time Protocol) 및 SNTP(Simple Network Time Protocol) 중 어느 하나의 알고리즘에 따라 서버와 시각을 동기화하고, 센서 노드들은 게이트웨이로부터 센서 노드로 시각 정보가 브로드캐스트되는 동안에 발생하는 브로드캐스트 시간 지연을 연산하고, 센서 노드로부터 게이트웨이로 시각 동기화 요청 메시지가 전송되는 동안에 발생되는 요청 시간 지연을 연산하며, 및 브로드캐스트 시간 지연 및 요청 시간 지연을 이용하여 자신의 로컬 시각을 수정하도록 구성된다. 또한, 게이트웨이는 시각 동기화 요청 메시지를 서버로 송신하고, 서버로부터 송신된 시각 동기화 응답 메시지를 수신하며, 및 시각 동기화 응답 메시지를 이용하여 자신의 로컬 시각을 수정하도록 구성된다. 특히, 센서 노드는 게이트웨이에 의하여 센서 노드들로 브로드캐스트된 시각 정보를 각자의 처리 지연 시간을 반영하여 변경시키고, 변경된 시각 정보를 말단 센서 노드까지 순차적으로 전달하며, 및 센서 노드에 도달된 처리 지연 시각들의 합을 브로드캐스트 시간 지연으로서 결정하도록 구성된다. 더 나아가, 센서 노드는 주기적으로 게이트웨이에 시각 동기화 요청 메시지를 송신하고, 각자의 처리 지연 시간을 반영하여 시각 동기화 요청 메시지를 변경시키며, 및 변경된 시각 동기화 요청 메시지를 게이트웨이까지 순차적으로 전달하도록 더욱 구성되고, 게이트웨이는 시각 동기화 요청 메시지가 수신되면, 시각 동기화 요청 메시지에 반영된 총 처리 지연 시간을 요청 시간 지연으로서 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 게이트웨이는 시각 동기화 응답 메시지를 센서 노드로 송신하도록 더욱 구성되고, 센서 노드들은 시각 동기화 응답 메시지를 변경시키지 않고 말단 센서 노드까지 순차적으로 전달하도록 더욱 구성된다. 특히, 센서 노드들은 브로드캐스트 시간 지연 및 요청 시간 지연의 평균값을 이용하여 자신의 로컬 시각을 수정하도록 더욱 구성된다.
본 발명에 의한 시각 동기화 기법은 경량 메시지를 사용하기 때문에 조립/분해로 인한 통신 부하를 줄일 수 있으며, 마이크로 초 단위의 정확도는 시각 동기화 주기를 길게 할 수 있게 함으로써 에너지 소비 및 통신부하를 줄일 수 있다. 따라서 센서 노드의 적은 에너지 자원으로 인한 문제를 해결할 수 있으며, GPS 수신기나 수신 신호 세기를 이용하지 않고 시각 정보를 이용하는 위치인식 기술의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 스케줄링을 위한 정확도 또한 높일 수 있다. 본 발명은 인터넷에 연결되어 있는 게이트웨이가 기준 시각을 제공함으로써 추가적인 장치나 모든 노드가 인터넷 등에 연결되어야 하는 불편함을 없앨 수 있다. 즉, 하드웨어인 센서 노드 제작에 있어서의 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 NTP 혹은 SNTP를 이용한 IP-USN 게이트웨이의 시각 동기화를 개념적으로 설명하는 블록도이다.
게이트웨이(200)는 인터넷망(100)과 같은 광대역 네트워크를 통하여 NTP 서버(10, 15) 및 SNTP 서버(20)에 접속할 수 있다. 복수 개의 센서 노드(300, 330, 360)들이 게이트웨이(200)를 통하여 인터넷망(100)에 연결된다. 게이트웨이(200)는 NTP 또는 SNTP 클라이언트 모듈(210) 및 MNTP 서버 모듈(220)을 포함한다. 센서 노드(300, 330, 360)들은 MNTP 클라이언트 모듈(310, 340, 370) 및 클록(320, 350, 380)을 포함한다.
인터넷망(100)과 IP-USN의 중간에서 물리적인 연결을 담당해주는 게이트웨이(200)가 NTP 또는 SNTP의 클라이언트로서 인터넷의 NTP 또는 SNTP 서버(20)에 시각 동기화를 요청하면 서버(20)가 그에 대해 응답 메시지를 송신한다. 응답 메시지를 수신한 게이트웨이(200)는 SNTP 서버(20)와 자신의 시각 오차를 계산하여 계산을 완료한 시점에서 오차만큼 자신의 시각을 수정한다. 이 과정은 SNTP 알고리즘을 그대로 사용한다.
자신의 시간을 SNTP 서버(20)에 맞춘 게이트웨이(200)는 자신의 시각 정보를 브로드캐스트한다. 브로드캐스트된 메시지를 수신한 센서 노드(300, 330, 360)는 자신과 게이트웨이(200) 사이의 시각오차를 계산하여 메모리에 저장하고 전 단계까지의 Root Delay를 계산하여 다음 단계의 센서 노드로 다시 브로드캐스트한다. 브로드캐스트 메시지를 통하여 시각 오차를 구한 센서 노드는 임의의 주기로 시각 동기화 요청 메시지를 게이트웨이(200)로 전송하고 요청메시지를 받은 게이트웨이(200)는 중간 단계의 모든 센서 노드들의 누적된 Root Delay를 계산하고, 자신의 수신 시각을 응답메시지에 실어서 청한 센서 노드에게 전송한다. 메시지의 모드(도 3의 510 참조)가 응답 모드일 경우에는 중간 단계의 노드들은 다른 계산 절차 없이 메시지를 다음 단계로 전달한다. 응답 메시지를 받은 요청 센서 노드는 누적된 Root Delay 값과 게이트웨이의 요청메시지 수신시각, 자신의 요청메시지 전송시각을 이용하여 시각 오차를 계산하고, 브로드캐스트 메시지로부터 얻은 시각 오차와 연산한 시각 오차의 평균값을 이용하여 자신의 시각을 수정한다.
브로드캐스트 메시지와 요청메시지를 통하여 얻은 시각 오차를 각각 θBroadcast, θRequest라 하면 그 평균 시각오차 θ는 다음 수학식 1과 같다.
θ=(θBroadcast + θRequest)/2
도 2는 본 발명의 일면에 따른 시각 동기화 방법을 나타내는 흐름도이다.
우선, NTP 또는 SNTP 알고리즘에 따라서, 게이트웨이가 자신의 시각을 NTP 또는 SNTP 서버의 시각으로 동기화한다(S110). 이 과정은 인터넷 등의 광대역 네트 워크를 이용하여 수행된다. 따라서, 광대역 네트워크에 연결된 모든 게이트웨이들의 시각이 글로벌 시각인 NTP 또는 SNTP 서버의 시각으로 동기화될 수 있다. 게이트웨이 시각 동기화를 위하여, 게이트웨이는 시각 동기화 요청 메시지를 NTP 또는 SNTP 서버로 송신하고 이에 대한 시각 동기화 응답 메시지를 수신한다. 그러면, 게이트웨이가 시각 동기화 응답 메시지를 이용하여 자신의 로컬 시각을 수정한다.
게이트웨이의 시각이 동기화되면, 동일한 게이트웨이를 통하여 광대역 네트워크에 연결되는 복수 개의 센서 노드들의 시각을 동기화하는 근거리 네트워크인 PAN 네트워크 시각 동기화 작업이 수행된다. 이를 위하여, 우선, 게이트웨이로부터 센서 노드로 시각 정보가 브로드캐스트되는 동안에 발생하는 브로드캐스트 시간 지연을 연산한다(S130). 브로드캐스트 시간 지연을 연산하기 위하여, 게이트웨이가 센서 노드들로 시각 정보를 브로드캐스트하면, 센서 노드들이 각자의 처리 지연 시간을 반영하여 시각 정보를 변경시킨다. 이 과정에서 센서 노드들은 각자의 처리 지연 시간을 누적시켜 시각 정보를 변경시킨다. 그러면, 처리 지연 시각들의 합이 브로드캐스트 시간 지연으로서 결정된다.
브로드캐스트 시간 지연이 연산되면, 센서 노드로부터 게이트웨이로 시각 동기화 요청 메시지가 전송되는 동안에 발생되는 요청 시간 지연이 연산된다(S150). 요청 시간 지연을 연산하기 위하여, 센서 노드들은 주기적으로 게이트웨이에 시각 동기화 요청 메시지를 송신한다. 그러면, 센서 노드들이 각자의 처리 지연 시간을 반영하여 시각 동기화 요청 메시지를 변경시킨다. 이 때, 센서 노드들은 각자의 처리 지연 시간을 누적시켜 시각 동기화 요청 메시지를 변경시키면서 변경된 시각 동 기화 요청 메시지를 게이트웨이까지 순차적으로 전달한다. 시각 동기화 요청 메시지가 수신되면, 게이트웨이는 시각 동기화 요청 메시지에 반영된 총 처리 지연 시간을 요청 시간 지연으로서 결정한다. 센서 노드들은 시각 동기화 응답 메시지는 변경시키지 않고 단순히 전달한다. 각 센서 노드에서의 처리 지연 시간은 시간은 IEEE 802.15.4 표준에서 규정한 헤더의 특정 필드의 마지막 비트의 송수신이 종료되는 시점에 인가된 시각 소인(Timestamp)을 이용하여 연산된다. IEEE 802.15.4 표준에서 규정한 헤더의 특정 필드는 시작 프레임 구분자(Start Frame Delimiter, SFD)일 수 있다.
그러면, 센서 노드들은 연산된 브로드캐스트 시간 지연 및 요청 시간 지연을 이용하여 센서 노드가 자신의 로컬 시각을 수정한다(S170). 이 때, 센서 노드들은 브로드캐스트 시간 지연 및 요청 시간 지연의 평균값을 이용하여 자신의 로컬 시각을 수정한다.
도 3은 게이트웨이 시각 동기화 단계 및 PAN 네트워크 시각 동기화 단계에서 전송되는 NTP 및 MNTP 메시지의 포맷을 예시하는 도면이다. NTP/SNTP 메시지는 옵션 필드를 제외한 기본 포맷의 크기가 48바이트이며, MNTP는 NTP/SNTP 메시지를 간소화하여 메시지의 크기를 33바이트로 경량화 하였다. IP-USN에서 헤더 압축 기술을 전혀 사용하지 않을 경우 UDP 계층에서 사용할 수 있는 데이터의 크기는 33바이트뿐이다. 따라서 48바이트 크기의 메시지를 사용하기 위해서는 메시지의 분해/재조립 과정을 거쳐야 한다. 이는 네트워크에서의 통신비용의 증가를 가져오며 분해/재조립은 패킷 손실의 위험성이 증가하게 되어 시각 동기화의 정확성을 떨어뜨린 다.
도 3의 500을 참조하면, Mode(510)는 3 가지 상태를 나타내며, 이는 방송(broadcast), 요청(request), 응답(reply)이다. 일련 번호(520)는 중복 메시지를 피하기 위한 것이며, Root Delay(530)는 게이트웨이와 시각동기를 하는 센서노드 사이에 있는 모든 노드들의 지연 시간을 누적한 것이며, 게이트웨이의 처리 시간은 포함되지 않는다. Originate Timestamp(540)는 방송(broadcast) 모드에서는 게이트웨이의 송신시각을, 요청(request) 및 응답(reply) 모드에서는 시각 동기를 요청한 센서노드의 시각을 의미한다. Transmit Timestamp(560)와 Receive Timestamp(550)는 중간 노드의 송수신 시각으로 중간 노드의 처리 시간을 계산하는데 사용되고, 응답 모드에서는 게이트웨이가 요청 메시지를 수신한 시각이며, 응답 메시지의 전달 과정에서 바뀌지 않는다. 시각소인(Timestamp)은 정확도를 향상시키기 위해서 PHY 계층 헤더가 시작하는 부분에서, 즉 SFD(Start of Frame Delimiter) 필드의 전송이 끝나는 시점에서, 시각 소인을 하는 지그비 네트워크에서의 시각 동기화 기술이 이용될 수 있다.
도 4는 PAN 시각 동기화 단계에서 브로드캐스트되는 시각 정보를 예시하는 도면이다. 시각 정보는 게이트웨이(200)로부터 센서 노드(300)로 브로드캐스트된다. 시각 정보들(570, 572, 574, 576, 568)은 센서 노드들을 거치면서 변경된다.
NTP 혹은 SNTP를 이용하여 시각정보를 수정한 게이트웨이는 PAN 시각 동기화 메시지를 이용하여 자신의 시각을 전송한다. 시각 동기화 브로드캐스트 메시지 전송이 시작된 후 SFD 필드의 끝 지점에서 시각소인(Timestamp)을 얻어 메시지의 Transmit Timestamp 필드에 삽입한다. 이 브로드캐스트 메시지를 받은 센서 노드들은 마찬가지로 SFD 필드 끝 지점에서 시각소인을 하고 게이트웨이로부터 n 홉 거리에 있는 센서 노드들은 1 내지 (n-1) 홉 거리의 모든 노드들이 사용한 처리시간(Pt) 즉, Root Delay를 누적하여 계산한다. n-1 홉까지의 Root Delay를 계산한 n 홉의 노드는 자신이 메시지를 수신한 시각(Receive Time)에서 게이트웨이의 송신시각(Originate Time) 및 Root Delay를 뺌으로써 브로드캐스트 오프셋을 계산하여 메모리에 저장한다. 즉, 브로드캐스트 오프셋은 θBroadcast = Receive Timestamp - Originate Timestamp - Root Delay 이다.
도 5는 시각 동기화 요청 메시지(630, 632, 634) 및 시각 동기화 응답 메시지(640, 642, 644, 646)의 전달 과정을 상세히 설명하기 위한 도면이다. 브로드캐스트된 시각 정보와 다른 것은 Originate Timestamp는 시각 동기화를 처음 요청한 센서 노드의 메시지 전송 시각이며, 응답 메시지에서의 Receive Timestamp 및 Transmit Timestamp는 게이트웨이의 시각이라는 것이다. Root Delay의 계산 과정은 브로드캐스트 메시지의 경우와 동일하다. 응답메시지를 전달하는 중간 단계의 센서 노드들은 받은 메시지를 그대로 다음 단계로 전달하여 처음 시각 동기화를 요청한 센서 노드에게 전달한다.
T1에서 T6으로 진행되는 과정에서 게이트웨이와 센서 노드의 시각오차를 θ, 메시지가 전달될 때의 지연 시간을 d라 하면, 지연시간 d는 전송시간(propagation delay)과 중간노드들의 처리 시간(Pt)의 합이므로, 다음 수학식 2를 얻을 수 있다.
T6 = T1 + θ1 + d1
T12 = T7 - θ2 + d2
수학식 2를 θ에 대해서 변환하면 수학식 3을 얻는다.
θ1 = T6 - T1 - d1
θ2 = T7 - T12 + d2
시각 동기화 요청 및 응답 메시지를 한 번 송수신하는 과정에서 시각오차 θ1과 θ2가 동일하다고 가정하면 다음 수학식 4를 얻는다.
θ1+θ2 = (T6 - T1) + (T7 - T12) - (d1 - d2)
수학식 2를 지연 시간 d에 대해서 다시 작성하면 다음 수학식 5를 얻는다.
d1 = T6 - T1 - θ1
d2 = T12 - T7 + θ2
요청 및 응답메시지를 한번 송수신하는 과정에서는 θ1과 θ2가 동일하므로, d1 및 d2를 합하면 다음 수학식 6을 얻는다.
d1 + d2 = (T6 - T1) + (T12 - T7)
따라서,
d2 = (T6 - T1) + (T12 - T7) - d1
수학식 7을 수학식 4에 대입하면 다음 수학식 8을 얻는다.
θ1+θ2 = 2(T6 - T1) - 2d1
θavg = T6 - T1 - d1
결국 시각오차는 수학식 2와 동일하다. 여기서 중간 노드로 인해 발생하는 모든 지연시간을 빼면 단일 홉에서의 시각 오차 θ를 얻을 수 있다. 이러한 방법으로 시각 오차 θ를 구할 경우, 네트워크의 상태에 따라서 달라질 수 있는 d1과 d2의 차이에 따른 오차도 극복할 수 있으며, 단지 무선 구간의 전파시간(propagation time)의 오차만 발생하게 된다. 무선 구간의 전파시간은 300m 이내 에서는 1us 미만이므로 오차 계산에 영향을 주지 않는다고 가정하고, 모든 중간노드들에 의해 발생한 지연 시간의 총 합을 제거하면, 다중 홉에서의 시각오차 θ는 단일 홉에서의 시각 오차 θ와 같다고 할 수 있다. 따라서 중간노드들의 지연시간의 총 합을 dt라 하면, 시각오차 θ는 다음 수학식 9를 이용하여 구할 수 있다.
θ = T6 - T1 - dt
도 6은 본 발명에 따른 시각 동기화 방법에 포함되는 게이트웨이 및 PAN 시각 동기화 단계들이 수행되는 네트워크 구성을 예시하는 도면이다.
도 6에서, 게이트웨이 시각 동기화와 PAN 시각 동기화를 통하여 IP-USN이 시 각 동기화를 이루고 있다. 또한, 도 6에는 게이트웨이 시각 동기화 및 PAN 시각 동기화 각각의 시각오차를 나타내고 있다. 본 명세서에서 광대역 네트워크 동기화는 게이트웨이 시각 동기화라는 용어로, 근거리 네트워크 시각 동기화는 PAN 시각 동기화라고도 불릴 수 있다.
IP-USN이 센서 네트워크의 일종이기 때문에 PAN내 시각오차는 게이트웨이와 센서 노드 간에는 마이크로초 단위의 오차를 가지며 센서 노드와 NTP 또는 SNTP 서버와의 시각 오차는 밀리 초 단위이다. 이는 NTP 또는 SNTP 서버가 있는 인터넷 상에서의 네트워크 상태 및 거리 등에 의해서 NTP 또는 SNTP가 호스트에 지원할 수 있는 정확도가 밀리초 단위이기 때문이다.
도 6에 도시된 IP-USN은 에너지 소비의 감소를 통한 센서 노드 및 센서 네트워크의 수명이 연장되며, 네트워크와 네트워크 간 글로벌하게 동기를 맞춘 시각을 이용하고 국제 표준을 기반으로 하기 때문에 서로 다른 네트워크에 있는 센서 노드간 데이터 교환시 정보처리에 있어서의 오류를 방지할 수 있다. 이는 정확하고 글로벌한 시각 동기화는 헬스 케어, 홈 네트워킹, 환경 모니터링, 국방 등 다양한 분야에서 데이터를 수집하여 정보를 재생산해 내는 과정에서의 오류를 최소화할 수 있는 기초 기술이라 할 수 있다.
즉, 센서 노드의 시스템 시각을 NTP 또는 SNTP를 이용하여 UTC로 유지할 수 있다. 이는 세계 공통시간을 사용함으로써 네트워크 관리자 및 정보 사용자가 장소에 대한 제한 없이 센서 노드의 직접적인 접속 및 통제를 가능하도록 한다. 또한, 도 6에 도시된 IP-USN은 정확한 위치 인식을 위한 시스템에 사용할 수 있다. TDoA, ToA 등 메시지의 시각정보를 이용하여 센서 노드의 위치를 추적하는 시스템에 사용하여 GPS 수신기 등 별도의 장치를 이용하면서 생기는 비용을 감소시킬 수 있다. 그러한 예로 국방 분야의 감시정찰 센서 네트워크에 사용함으로써 적의 침입 탐지에 있어 시간 및 위치 정보를 판단하는 기초적이면서도 중요한 정보를 제공할 수 있다. 또한 헬스케어를 위한 센서 네트워크에 사용되어 환자의 각 부위에서 발생한 이벤트를 정확한 순서로 배열하여 정보를 생산하여 환자 진단의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 IP-USN은 시스템 스케줄링에 사용하여 Duty Cycle을 보다 정확하게 하고 시각 동기화를 위한 통신 횟수를 감소시켜 센서네트워크의 에너지 소비를 최소화함으로써 센서 노드 및 네트워크의 효율성과 수명을 극대화할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 각각 broadcaster, requester, 및 receiver 알고리즘의 유사코드이다. broadcaster는 게이트웨이에서 운용되고, requester는 센서 노드에서 운용되며, receiver는 게이트웨이 및 센서 노드 모두에서 운용된다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, IP-USN 게이트웨이에서 동작하는 broadcaster 알고리즘에서, SNTP 알고리즘에 의해서 SNTP 서버와 게이트웨이 간에 글로벌 시각 동기화를 마친 후에 라인 6의 함수를 호출하면 PAN 내의 시각 동기화를 시작할 수 있다. 만약 flagSync가 true이면 라인 8 내지 10과 같이 '방송' 모드의 시각 동기화 메시지를 PAN내의 센서 노드들에게 브로드캐스트한다. 브로드캐스트 메시지를 받은 센서 노드는 도 8의 receiver 알고리즘의 라인 8 내지 16과 같이 Sequence Number를 통해 메시지의 중복 여부를 확인하고, 게이트웨이의 메시지 송신 시각(originTime), 자신의 메시지 수신 시각 (myRecvTime),그리고 중간 노드들의 지연 시간(procTime)을 이용하여 게이트웨이와 자신의 평균 시각오차(avgBroadOffset)를 계산하고 메모리에 저장한다. 시각 오차를 저장한 센서 노드는 라인 17처럼 다음 단계로 브로드캐스트 메시지를 전달한다. 여기서 지연시간의 계산은 도 5를 참조할 때, Node1의 경우에 게이트웨이의 지연 시간을 계산하는 것이므로 '0'이 되고, Node 2의 경우에는 게이트웨이와 Node1의 지연시간을 모두 구하는 것이므로, 도 8의 라인 11의 'modifyrecvMsg()'에 의하여 Node1로부터 받은 메시지 내의 Transmit Timestamp, Receive Timestamp, 그리고 Root Delay 값을 이용하여 누적된 Root Delay값을 계산한다. 즉, 게이트웨이로부터 n홉만큼 떨어진 노드가 n-1홉 노드까지의 모든 지연시간을 계산하는 것이다. 이러한 과정은 경로상 마지막 단계의 노드까지 반복적으로 수행된다.
도 9의 센서 노드 시각 동기화 요청 알고리즘은 브로드캐스트 메시지를 수신한 각각의 노드가 requester 알고리즘과 같이 자신의 시각 동기화 주기인 pollingInterval에 따라 요청 메시지를 생성하여 전송한다. 중간 노드의 처리 과정은 도 8의 라인 18 내지 23에 의해 진행되며, 이는 broadcaster에 의한 방송메시지 receiver 알고리즘과 유사하다. 단, 센서 노드가 게이트웨이와 시각을 맞추기 위한 것이므로 목적지 IP를 확인하는 과정이 필요하다. 요청 메시지를 수신한 게이트웨이는 도 8의 라인 11과 동일한 'modifyrecvMsg()'에 의해서 모든 중간 노드에서 걸린 지연 시간을 계산하여 그 값과 자신의 수신 시간을 메시지에 넣고, 목적지 IP와 출발지 IP를 수정하여 응답메시지를 송신한다. 응답 메시지를 받은 중간 노드들은 도 8의 라인 26과 같이 다른 처리과정 없이 메시지를 재전송한다. 응답 메시지를 수신한 시각 동기화 요청노드는 도 8의 라인 27 내지 32와 같이 자신의 최초 메시지 송신 시각(originTime), 게이트웨이의 메시지 수신 시각(myRecvTime), 그리고 중간 노드들의 지연 시간(procTime)을 이용하여 시각오차 θRequest 를 구하고, 방송메시지로부터 얻은 시각 오차 θBroadcast와 평균 시각 오차 θavg를 구하여 자신의 시각을 조정한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명의 IP를 이용한 USN의 시각 동기화 분야에 적용될 수 있다.
도 1은 NTP 혹은 SNTP를 이용한 IP-USN 게이트웨이의 시각 동기화를 개념적으로 설명하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일면에 따른 시각 동기화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 PAN 시각 동기화 단계에서 전송되는 NTP 및 MNTP 메시지의 포맷을 예시하는 도면이다.
도 4는 PAN 시각 동기화 단계에서 브로드캐스트되는 시각 정보를 예시하는 도면이다.
도 5는 시각 동기화 요청 메시지 및 시각 동기화 응답 메시지의 전달 과정을 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 시각 동기화 방법에 포함되는 게이트웨이 및 PAN 시각 동기화 단계들이 수행되는 네트워크 구성을 예시하는 도면이다.
도 7은 게이트웨이에서 수행되는 broadcaster 알고리즘의 유사코드이다.
도 8은 센서 노드에서 수행되는 requester 알고리즘의 유사코드이다.
도 9는 게이트웨이 및 센서 노드에서 수행되는 receiver 알고리즘의 유사코드이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 15: NTP 서버
20: SNTP 서버
100: 인터넷 망
200: 게이트웨이
210: NTP 또는 SNTP 클라이언트 모듈
220: MNTP 서버 모듈
300, 330, 360: 센서 노드
310, 340, 370: 센서 노드의 MNTP 클라이언트 모듈
320, 350, 380: 센서노드의 클록(real time clock, RTC)
400: NTP 및 SNTP 메시지 포맷
500: MNTP 메시지 포맷
510: 메시지의 모드(2비트)
520: 메시지의 일련 번호(6비트)
530: 중간 센서노드들에서 사용되는 시간들의 합(64비트)
540: Broadcast 및 Request 메시지를 만드는 게이트웨이 및 센서노드의 메시지 송신 시각(64비트)
550: 게이트웨이 및 센서노드들의 시각동기 메시지 수신 시각(64비트)
560: 센서노드들이 시각동기 메시지를 송신하는 시각(64비트)
570: 게이트웨이에 의한 Broadcast 메시지
600: 시각 동기화 요청 메시지 및 응답 메시지의 전달 순서
610: 중간 단계의 센서 노드들이 메시지를 처리하는데 사용한 시간
620: 센서 노드로부터 게이트웨이까지 전송에 걸린 전체 지연시간
630: 센서 노드에 의한 Request 메시지
640: 게이트웨이에 의한 Reply 메시지

Claims (17)

  1. 적어도 하나의 센서 노드를 포함하는 IP-USN(Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network)의 시각 동기화 방법에 있어서,
    NTP(Network Time Protocol) 및 SNTP(Simple Network Time Protocol) 중 어느 하나의 알고리즘에 따라 게이트웨이 및 서버 간 광역 네트워크에서 시각을 동기화하는 게이트웨이 시각 동기화 단계; 및
    상기 게이트웨이 및 상기 센서 노드들 간 근거리 네트워크에서 시각을 동기화하는 PAN(Personal Area Network) 시각 동기화 단계를 포함하며, 상기 PAN 시각 동기화 단계는,
    상기 게이트웨이로부터 상기 센서 노드로 시각 정보가 브로드캐스트되는 동안에 발생하는 브로드캐스트 시간 지연을 연산하는 브로드캐스트 시간 지연 연산 단계;
    상기 센서 노드로부터 상기 게이트웨이로 시각 동기화 요청 메시지가 전송되는 동안에 발생되는 요청 시간 지연을 연산하는 요청 시간 지연 연산 단계; 및
    상기 브로드캐스트 시간 지연 및 상기 요청 시간 지연을 이용하여 센서 노드가 자신의 로컬 시각을 수정하는 시각 수정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 게이트웨이 시각 동기화 단계는,
    상기 게이트웨이가 시각 동기화 요청 메시지를 상기 서버로 송신하는 단계;
    상기 서버로부터 송신된 시각 동기화 응답 메시지를 상기 게이트웨이가 수신하는 단계; 및
    상기 게이트웨이가 시각 동기화 응답 메시지를 이용하여 자신의 로컬 시각을 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시각 동기화 요청 메시지 및 상기 시각 동기화 응답 메시지는 33바이트의 크기를 가지며, 모드 (Mode) 필드, 일련 번호(sequence number) 필드, 루트 지연(Root Delay) 필드, 원본 소인(Originate Timestamp) 필드, 송신 소인(Transmit Timestamp) 필드 및 수신 소인(Receive Timestamp) 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 PAN 시각 동기화 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 브로드캐스트 시간 지연 연산 단계는,
    상기 게이트웨이가 상기 센서 노드들로 시각 정보를 브로드캐스트하는 단계;
    상기 센서 노드들이 각자의 처리 지연 시간을 반영하여 시각 정보를 변경시키는 단계;
    상기 센서 노드들이 변경된 시각 정보를 말단 센서 노드까지 순차적으로 전달하는 단계; 및
    상기 센서 노드에 도달된 처리 지연 시각들의 합을 브로드캐스트 시간 지연 으로서 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 요청 시간 지연 연산 단계는,
    주기적으로 상기 센서 노드들이 게이트웨이에 시각 동기화 요청 메시지를 송신하는 단계;
    상기 센서 노드들이 각자의 처리 지연 시간을 반영하여 시각 동기화 요청 메시지를 변경시키는 단계;
    상기 센서 노드들이 변경된 시각 동기화 요청 메시지를 상기 게이트웨이까지 순차적으로 전달하는 단계; 및
    상기 시각 동기화 요청 메시지가 수신되면, 상기 게이트웨이가 시각 동기화 요청 메시지에 반영된 총 처리 지연 시간을 요청 시간 지연으로서 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 요청 시간 지연 연산 단계는,
    상기 게이트웨이가 시각 동기화 응답 메시지를 상기 센서 노드로 송신하는 단계; 및
    상기 센서 노드들이 시각 동기화 응답 메시지를 변경시키지 않고 말단 센서 노드까지 순차적으로 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    각 센서 노드에서의 처리 지연 시간은 IEEE 802.15.4 표준에서 규정한 헤더의 소정 필드의 마지막 비트의 송수신이 종료되는 시점에 인가된 시각 소인(Timestamp)을 이용하여 연산되는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 시각 수정 단계는,
    센서 노드들이 브로드캐스트 시간 지연 및 요청 시간 지연의 평균값을 이용하여 자신의 로컬 시각을 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 방법.
  9. 제1항 내지 제6항, 제8항 중 어느 한 항에 따르는 시각 동기화 방법을 구현하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 기록 매체.
  10. 게이트웨이를 통하여 광역 네트워크에 연결되는 적어도 하나의 센서 노드를 포함하는 IP-USN(Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network)을 위한 시각 동기화 시스템으로서,
    상기 게이트웨이는 NTP(Network Time Protocol) 및 SNTP(Simple Network Time Protocol) 중 어느 하나의 알고리즘에 따라 서버와 시각을 동기화하고, 상기 센서 노드들은,
    상기 게이트웨이로부터 센서 노드로 시각 정보가 브로드캐스트되는 동안에 발생하는 브로드캐스트 시간 지연을 연산하고,
    상기 센서 노드로부터 상기 게이트웨이로 시각 동기화 요청 메시지가 전송되는 동안에 발생되는 요청 시간 지연을 연산하며, 및
    상기 브로드캐스트 시간 지연 및 상기 요청 시간 지연을 이용하여 자신의 로컬 시각을 수정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 게이트웨이는,
    시각 동기화 요청 메시지를 상기 서버로 송신하고,
    상기 서버로부터 송신된 시각 동기화 응답 메시지를 수신하며, 및
    상기 시각 동기화 응답 메시지를 이용하여 자신의 로컬 시각을 수정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 센서 노드는,
    상기 게이트웨이에 의하여 센서 노드들로 브로드캐스트된 시각 정보를 각자의 처리 지연 시간을 반영하여 변경시키고,
    변경된 시각 정보를 말단 센서 노드까지 순차적으로 전달하며, 및
    센서 노드에 도달된 처리 지연 시각들의 합을 브로드캐스트 시간 지연으로서 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 센서 노드는,
    주기적으로 게이트웨이에 시각 동기화 요청 메시지를 송신하고,
    각자의 처리 지연 시간을 반영하여 시각 동기화 요청 메시지를 변경시키며, 및
    변경된 시각 동기화 요청 메시지를 상기 게이트웨이까지 순차적으로 전달하도록 더욱 구성되는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 게이트웨이는,
    시각 동기화 요청 메시지가 수신되면, 시각 동기화 요청 메시지에 반영된 총 처리 지연 시간을 요청 시간 지연으로서 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 게이트웨이는,
    시각 동기화 응답 메시지를 센서 노드로 송신하도록 더욱 구성되고,
    상기 센서 노드들은 시각 동기화 응답 메시지를 변경시키지 않고 말단 센서 노드까지 순차적으로 전달하도록 더욱 구성되는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 시스템.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    각 센서 노드에서의 처리 지연 시간은 시간은 IEEE 802.15.4 표준에서 규정한 헤더의 소정 필드의 마지막 비트의 송수신이 종료되는 시점에 인가된 시각 소 인(Timestamp)을 이용하여 연산되는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 시스템.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 센서 노드들은 브로드캐스트 시간 지연 및 요청 시간 지연의 평균값을 이용하여 자신의 로컬 시각을 수정하도록 더욱 구성되는 것을 특징으로 하는 시각 동기화 시스템.
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