KR100994128B1 - 고정밀 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 방법 및 장치 - Google Patents

고정밀 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고정밀 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 방법 및 장치를 개시한다.
본 발명은 송신단과 수신단이 분리된 비동기 변복조의 경우 또는 베이스밴드(baseband) 통신 네트워크의 경우, 네트워크로 연결된 마스터 동기 수단과 슬레이브 동기 수단이 타임 동기를 이루는데 있어서, 수신단에 도착한 수신 데이터로부터 복원 클럭을 추출하고, 이에 동기된 도착 시점을 나타내는 천이 시점을 수신단의 국부 클럭보다 빠른, 체배한 클럭을 이용하여 측정함으로써, 고정밀의 타임 동기를 이룰 수 있다.

Description

고정밀 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 방법 및 장치{Timestamping method and Apparatus for precise network synchronization}
본 발명은 네트워크에서의 타임 동기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 송신단과 수신단이 분리된 비동기 변복조의 경우 또는 베이스밴드(baseband) 통신 네트워크의 송수신 단에서, 주파수 동기 및 시각(Time of Day, TOD) 동기의 정확도를 높이기 위해 동기 신호의 송신 및 수신 시간 값의 정확한 타임 스탬핑 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제번호: 2007-S-012-02, 과제명: 멀티미디어 컨버전스 네트워크 온 칩 기술 개발].
일반적으로, 패킷 교환 방식의 네트워크에서 분산되어 있는 시스템들의 타임 동기를 이루기 위해서는 타임 동기를 위한 프로토콜이 필요하다. 타임 동기화를 위해 기준 시간을 제공하는 시스템을 마스터로 설정하고 마스터에 타임 동기를 이루고자 하는 시스템을 슬레이브로 설정한 후, 마스터와 슬레이브가 타임 정보가 포함된 메시지 또는 동기 신호를 서로 교환함으로써 슬레이브는 마스터와 타임 동기를 이룬다.
종래의 네트워크로 연결된 마스터와 슬레이브의 타임 동기를 위한 프로토콜 중에서 NTP(Network Time Protocol)는 오래 전부터 사용된 인터넷 프로토콜 중에 하나로서 현재도 LAN과 WAN의 영역 등에서 많이 사용되고 있는 타임 동기 방법이다. NTP는 네트워크로 연결된 컴퓨터들끼리 국제 표준시인 UTC(Coordinated Universal Time)를 사용하여 동기를 이루고, 별도의 하드웨어가 필요 없어서 가격이 저렴하고 정밀도는 보통의 인터넷 상황에서 수 ~ 수십 msec의 정밀도를 갖는다.
하지만, 정밀한 타임 동기를 필요로 하는 응용 분야, 예를 들면, 패킷 교환 망에서의 멀티미디어 스트리밍 서비스와 같은 분야에서는 NTP가 갖는 정밀도에는 한계가 있기 때문에, 보다 높은 정밀도를 갖는 타임 동기 프로토콜이 필요하게 되었다. 이를 위해 IEEE 에서는 정밀도를 높인 프로토콜인 PTP(Precision Time Protocol)을 개발하여 표준화하였다.
도 1은 PTP에서 마스터와 슬레이브가 타임 동기를 이루는 방법 중 하나를 도시한 것이다. PTP는 NTP와 유사하게 마스터와 슬레이브가 타임 정보 및 이와 관련된 메시지 또는 동기 신호를 교환하여 타임 동기를 이룬다. 도 1에 도시한 바와 같이, 마스터와 슬레이브가 메시지 또는 동기 신호를 주고 받아서, 마스터의 클럭과 슬레이브의 클럭 사이의 옵셋(offset) 및 네트워크를 통해 메시지가 전송된 전파 지연 시간(propagation delay time)을 결정하여 슬레이브의 클럭을 마스터의 클럭에 동기시킨다.
마스터와 슬레이브는 동기 신호들(SYNC, REQ, RESP 등)를 주고 받아서 신호 의 출발 또는 도착한 시점을 측정한 후 옵셋과 전파 지연 시간을 계산한다. 도 1에서 도시한 바와 같이, 최종적인 타임 동기의 절차를 거치면 슬레이브에는 t1, t2, t3, t4의 타임 정보를 갖게 되고, 이를 이용하여 옵셋(O)과 전파 지연 시간(D)을 다음과 같은 수식(1) ~ (4)을 이용하여 계산한다.
D + O = t2 - t1 ....................(1)
D - O = t4 - t3 ....................(2)
D = {(t2 - t1) + (t4 - t3)}/2 ......(3)
O = {(t2 - t1) - (t4 - t3)}/2 ......(4)
이때, 위의 식을 만족하기 위한 조건으로, 마스터에서 슬레이브로 신호를 전달하는 전파 지연 시간(DMS)과 슬레이브에서 마스터로 신호를 전달하는 전파 지연 시간(DSM)은 서로 대칭적으로 동일(D=DMS=DSM)하다고 가정한다.
PTP는 NTP와 달리, 보조적인 하드웨어를 사용하여 동기 신호의 송신 및 수신 시점에 해당하는 시간 값을 측정하여 옵셋과 지연 시간 계산에 사용하기 때문에 타임 동기의 정밀도를 μsec 이하 수준으로 낮출 수 있다.
상기와 같은 종래의 기술을 높은 타임 동기의 정밀도를 요구하는 응용에서 사용하기 위해서는 다음과 같은 문제점을 해결하여야 한다.
우선, 종래의 기술은 마스터와 슬레이브가 서로 동기 신호를 주고 받을 때, 동기 신호를 송신하는 송신단으로부터 동기 신호가 출발한 시점을 측정하거나, 동기 신호를 수신하는 수신단에서 동기 신호가 도착한 시점을 측정하는데 있어서, 송 신단과 수신단의 각각의 국부 클럭을 이용하여 타임 스탬프(time stamp) 값을 측정한 시간 값으로 사용한다. 이때, 동기 신호가 도착하는 시점을 측정하기 위한 국부 클럭은 송신단과 수신단의 주파수가 서로 다르기 때문에 정확한 도착 시점과 실제 측정한 시간값 간에는 오차가 발생한다. 따라서, 송신단에서 측정한 동기 신호의 출발 시점에 대한 타임 스탬프 값과 수신단에서 측정한 동기 신호의 도착 시점에 대한 타임 스탬프 값의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다. 만약, 동기 신호의 출발 또는 도착 시점의 측정 오차가 발생하면, 슬레이브에서 계산하는 옵셋 및 전파 지연 시간에 대한 오차가 발생하고 이 결과로 타임 동기에 대한 정밀도의 성능을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
본 발명은 종래의 네트워크로 연결된 마스터와 슬레이브의 타임 동기 방법에 있어서, 네트워크 동기의 정밀도를 높이기 위해 동기 신호의 정확한 시간을 측정하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 동기 신호를 송신하는 송신단에서 동기 신호의 출발 시점의 정확한 타임 스탬프 값을 측정하고, 동기 신호를 수신하는 수신단에서 동기 신호의 도착 시점의 정확한 타임 스탬프 값을 측정하여 타임 정보를 기록하고 저장하여 타임 동기의 정밀도를 높이는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 동기 신호의 송신단에서 국부 클럭(local clock)을 이용하여 동기 신호의 출발 시점에 해당하는 타임 스탬프 값을 측정하고, 동기 신호의 수신단에서는 수신 데이터의 복구 클럭으로부터 복구된 데이터의 도착 시점에 해당하는 타임 스탬프 값을 국부 클럭에서 체배한 클럭을 생성하여 정확하게 측정하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 장치는, 송신단으로부터 수신 한 동기 신호에서 상기 송신단의 동작 주파수로 동작하는 복원 클럭을 추출하는 복원부; 및 상기 복원 클럭과 수신단의 국부 클럭의 위상차를 측정하여 상기 동기 신호의 도착 시점의 타임스탬프 값을 측정하는 타임스탬핑부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 방법은, 송신단으로부터 수신한 동기 신호에서 송신단의 동작 주파수로 동작하는 복원 클럭을 추출하는 단계; 및 상기 복원 클럭과 수신단의 국부 클럭의 위상차를 측정하여 상기 동기 신호의 도착 시점의 타임스탬프 값을 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 방법은, 송신단 동작 주파수로 동작하는 국부 클럭을 이용하여 측정된 동기 신호의 출발 시점의 타임스탬프 값을 상기 동기 신호에 포함하여 전송하는 단계; 상기 송신단으로부터 수신한 동기 신호에서 상기 송신단의 동작 주파수로 동작하는 복원 클럭을 추출하는 단계; 및 상기 복원 클럭과 수신단의 국부 클럭의 위상차를 측정하여 상기 동기 신호의 도착 시점의 타임스탬프 값을 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 네트워크 동기 방법은, 네트워크로 연결된 마스터 동기 수단과 슬레이브 동기 수단이 타임 동기를 이루는데 있어서, 타임 스탬프 시간 값의 정밀도를 높이기 위해서, 수신단에 도착한 수신 데이터로부터 복원 클럭을 추출하고, 이에 동기된 도착 시점을 나타내는 천이 시점을 수신단의 국부 클럭보다 빠른, 체배한 클럭을 이용하여 측정함으로써, 고정밀의 타임 동기를 이룰 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
또한 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. 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. 또한 본 발명을 구현하기 위한 컴퓨터 소프트웨어 명령으로 프로그램된 프로세서/컨트롤러 대신 또는 그 결합에 의한 하드웨어가 사용될 수 있다. 따라서 본 발명은 하드웨어 및 소프트웨어의 특정 결합에 제한되지 않는다.
본 발명의 타임스탬핑 방법은, 송신단에서 동기 신호를 송신할 때, 송신 시점(tM)에 해당하는 시각 값은 동기 신호를 구동시키는 국부 클럭을 이용하여 송신한 시점의 타임 스탬핑 값(TOD(M))을 측정하여 획득하고, 수신단에서 동기 신호를 수신할 때, 수신 시점(tS)에 해당하는 시각 값은 동기 신호를 구동시키는 복구 클럭과 국부 클럭의 위상 차가 고려된 국부 클럭을 이용하여 타임 스탬핑 값(TOD(S))을 측 정하여 획득함으로써 두 통신 노드 간에 동기를 구현하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 신호는 디바이스에서 디바이스로 전송되는 정보 단위 및/또는 데이터 블록을 나타내며, 패킷, 프레임, 메시지 등의 용어를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 구성도를 도시한다.
도 2를 참조하면, 마스터 노드(Master Node)는 브리지를 통해 슬레이브 노드(Slave Node)와 연결되고, 다수의 포트가 달린 브리지(Bridge)인 스위치(Switch)의 각 연결 포트에는 다시 마스터와 슬레이브의 관계가 설정된다. 또한, 슬레이브 노드는 브리지의 연결 포트를 마스터로 하는 관계가 설정된다. 따라서, 네트워크로 연결된 마스터와 슬레이브의 관계는 기본적인 구성의 최소 단위가 될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 마스터와 슬레이브는 동기 신호를 송신 또는 수신하는 동기 수단으로 설명할 수 있다. 따라서, 각 마스터와 슬레이브는 동기 신호를 송수신하는 송신부와 수신부를 각각 구비하며, 이하 설명되는 송신단 및 수신단은 마스터와 슬레이브 간의 관계로서 서술한다.
도 3은 마스터(또는 슬레이브)인 송신단(10)과 슬레이브(또는 마스터)인 수신단(20) 간에 동기 신호의 송수신을 도시한다.
송신단(10)이 동기 신호(SYNC)를 송신하고, 수신단(20)이 동기 신호(SYNC)를 수신하는 경우를 고려한다.
우선 송신단(10)은 동기 신호(SYNC)를 송신할 때, 동기 신호가 출발한 시점(tM)에 해당하는 타임 스탬프 값을 동기 신호에 포함한다. 경우에 따라서는 다음 동기 신호 또는 이와 연관성이 있는 신호에 포함하여 전송하기도 한다. 타임 스탬프 값은 송신단(10)의 동작 주파수(fM)로 동작하는 국부 클럭(SysClkM)을 사용하여 표현하는데, 이에 의해 송신단(10)과 수신단(20)이 같은 형식의 시간 단위를 갖고 표현할 수 있도록 한다. 이때, 송신단(10)에서 동기 신호를 송신할 때, 송신 클럭으로 국부 클럭을 사용하기 때문에, 동기 신호의 출발 시점(tM)이 국부 클럭을 사용하여 측정되고, 출발 시점에 해당하는 타임 스탬프 값(TOD(M))은 국부 클럭에 의해 동작하는 카운터 값으로 표현할 수 있다.
동기 신호는 타임 스탬프 값(TOD(M))을 포함하여 수신단(20)에 전송되는데, 경우에 따라서는 다음 동기 신호 또는 그와 관련 있는 또 다른 신호에 포함되어 전송될 수 있다.
동기 신호를 수신한 수신단(20)은 도착 시점(tS)에 해당하는 타임 스탬프 값을 측정하여야 하며, 이때 수신단(20)의 동작 주파수(fS)를 갖는 국부 클럭(SysClkS)을 사용하게 된다.
그러나, 서로 동기가 맞지 않는 송신단(10)과 수신단(20)은 각각의 동작 주파수가 서로 일치하지 않는다(fM ≠ fS). 따라서, 수신단(20)의 국부 클럭을 사용하여 동기 신호의 도착 시점을 측정할 경우, 도착 시점에 해당하는 타임 값을 추출하여야 하는데, 수신단의 국부 클럭은 도착 시점과 정확히 일치하지 않고 위상 차이를 갖게 된다.
도 4는 수신한 동기 신호와 수신부의 국부 클럭의 위상 차이를 설명하는 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 동기 신호가 송신단으로부터 출발하여 수신단에 도착한 동기 신호는 수신 데이터(RxData)로 표현할 수 있다. 동기 신호의 도착 시점을 알기 위해 동기 신호에 포함된 일정한 형식의 데이터 값 또는 데이터의 조합을 통해 얻은 신호(TRIG 신호)를 추출한다. TRIG 신호의 천이 시점은 동기 신호의 도착 시점이다. 그런데, 동기 신호의 도착 시점을 송신단의 주파수와 다른 주파수를 갖는 수신단의 국부 클럭(SysClkS)을 이용하여 타임 스탬프 값을 기초로 측정하면 서로 위상 차이(PD)가 발생한다. 이러한 위상 차이로부터 측정된 시간 값은 국부 클럭에 의해 동작하는 카운터 값을 타임 스탬프 값(TOD(S))으로 환산하여 도착 시점의 타임 정보를 획득하게 되기 때문에 시간 오차를 갖게 되어 동기의 정밀도를 떨어뜨린다.
도 5는 수신단(20)에서 수신 데이터의 복원 클럭으로부터 도착 시점을 측정하여 타임 스탬프 값의 정밀도를 높이는 과정을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 복원 블록(30)은 수신 데이터(RxData)에 대한 클럭 복원 기능을 통해 송신단의 주파수 성분을 갖는 수신 데이터로부터 동일한 주파수 성분의 복원 클럭(RecClk)을 추출할 수 있다. 타임스탬핑 블록(40)은 복원 클럭(RecClk)에 동기된 복원 데이터(RecData)의 도착 시점(ts)을 타임 스탬프 값(TOD(S))으로 측정한다. 이때, 복원 클럭에 동기된 트리거 신호(TRIG)는 임의의 시점에 도착하는 수신 데이터와 동기되어 있지만, 이는 송신단의 주파수 특성과 일치한다. 따라서, TRIG는 수신단에서 도착 시점을 측정하기 위해 사용하는 국부 클럭(SysClkS)과는 서로 위상 차이를 갖게 된다. 이를 수신단의 주파수(fs)보다 높은 주파수 성분을 갖는 클럭으로 변환하여 측정함으로써, 고정밀의 타임 스탬프 값을 갖도록 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단의 고주파 클럭을 이용하여 측정한 동기 신호의 정확한 도착 시점을 타임 스탬프 값(또는 타임 값)으로 변환하는 타이밍도를 도시한 것이다.
송신단은 동기 신호를 수신단으로 송신한다. 이때 송신단은 송신 시점(tM)에 해당하는 동기 신호를 구동시키는 송신단의 국부 클럭을 이용하여 송신 시점의 타임 스탬프 값(TOD(M))을 측정한다. 송신단의 국부 클럭은 송신단 동작 주파수로 동작한다.
수신단은 동기 신호를 수신 데이터(RxData)와 같은 형태로 수신하며, 이 데이터로부터 복원 클럭(RecClk)을 추출할 수 있다. 복원 클럭(RecClk)은 송신단의 주파수 성분을 갖고, 수신 데이터와 동기된 상태이다. 동기 신호의 도착 시점과 일치하는 트리거 신호(TRIG)의 천이 시점은 복원 클럭과 동기된 상태이며, 수신단의 국부 클럭(SysClkS)의 천이 시점과 위상 차이(PD)를 갖고, 이는 수신단의 국부 클럭(SysClkS)에 의해 동작하는 카운터(Counter)로부터 생성된 타임 스탬프 값(TOD(CNT))의 정확도에 오차를 발생시키는 결과를 가져온다.
이러한 시간 오차를 없애기 위해서, 수신단의 국부 클럭의 주파수를 체배한 클럭을 사용하여 도착 시점을 측정한다. 이때, 체배 클럭(SysClkS')은 송신단의 클럭 주파수 및 수신단의 클럭 주파수보다 빠른 주파수를 갖는다. 체배 클럭으로 TRIG와 수신단의 국부 클럭(SysClkS)의 위상 차이(PD)에 해당하는 타임 값을 측정하여 타임 값(TOD(PD))으로 변환하는데, 이는 체배 클럭(SysClkS')으로 동작하는 카운터 값에서 타임 값을 생성한다. 최종적으로, 동기 신호의 도착 시점에 해당하는 타임 값(TOD(S))은 국부 클럭(SysClkS)에 의해 측정한 타임 값(TOD(CNT))과 체배 클럭(SysClkS')에 의해 측정한 타임 값(TOD(PD))의 합{TOD(CNT)+TOD(PD)}으로 표현할 수 있다.
타임 값(TOD(S))으로서, 수신단의 국부 클럭(SysClkS) 및 체배 클럭(SysClkS')으로부터 추출하여 얻은 타임 값{TOD(CNT)+TOD(PD)}은 송신단과 어떠한 동기도 이뤄지지 않은 상태의 타임 값이다. 즉, 송신단과 수신단은 동일한 클럭을 사용하지 않고, 각자 독립된 국부 클럭을 사용하기 때문에, 각각의 클럭은 주파수 옵셋을 갖고 동작하게 된다. 이러한 주파수 옵셋을 없애기 위해, 수신단에 도착한 시점의 타임 스탬프 값은 송신단과 주파수 동기 또는 위상 동기가 이뤄진 상태의 타임 스탬프 값으로 변환될 필요가 있다.
본 발명에서는 송신단과 수신단의 주파수 옵셋을 없애기 위해서, 다음과 같은 추가적인 주파수 변환 값을 계산한다. 우선, 수신단의 동작 주파수(fS)보다 높은 주파수로 동작하는 클럭(SysClkS')으로 측정한 시간 값(TS)을 추출하고, 송신단에서 동기 신호의 출발 시점과 수신단에서 도착 시점의 비율을 계산한 주파수 변환 값(α)을 구한다. 하나의 송신단과 하나의 수신단이 연결되어 있으며, 하나 이상의 또 다른 수신단이 상기 수신단에 추가적으로 연결될 때, 수신단은 송신단이 되어 연결된 다음 수신단에 타임 값{TOD(CNT)+TOD(PD)}과 함께, 주파수 변환값(α)을 동기 패킷(또는 신호) 내에 포함하여 전달한다.
상기 주파수 변환 값(α)은, 송신단에서 수신단으로 송신한 동기 패킷에 포함된 출발 시점의 타임 값(TOD(tA1), TOD(tA2))과 수신단의 수신 시점의 타임값(TOD(tB1), TOD(tB2))으로부터 α= [{TOD(tB1) - TOD(tB2)}/{TOD(tA1) - TOD(tA2)}]를 이용하여 계산된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신단으로부터 전송된 동기 신호를 수신하여 수신 시점의 타임 스탬프 값(TOD(S))을 측정하는 타임스탬핑 장치의 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 타임스탬핑 장치(700)는 복원부(701), TRIG 생성부(702), 위상동기회로(PLL)(703), TOD 생성부(704) 및 TOD 검출부(707)를 포함하는 타임스탬핑부(710)를 구비한다.
복원부(701)는 수신 데이터(RxData)로부터 복원 클럭(RecClk)를 추출하고, 복원 데이터(RecData)를 출력한다. 이 복원 클럭(RecClk)은 송신단의 송신 클럭의 주파수 성분을 갖고 있으며, 복원 데이터(RecData)와 함께 TRIG 생성부(702)에 입력된다.
TRIG 생성부(702)는 복원 데이터(RecData)와 복원 클럭(RecClk)을 수신하여 복원 클럭에 동기된 트리거 신호(TRIG)를 생성한다. 상기 실시예에서는 트리거 신호를 이용하여 수신 시점을 검출하는 예를 기술하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 공지의 다양한 방법에 의해 수신 시점을 검출하여 나타낼 수 있다.
위상동기회로(PLL)(703)는 fs의 주파수를 갖는 수신단의 국부 클럭(SysClkS)을 수신하여 체배된 클럭인 체배 클럭(SysClkS')을 생성한다.
TOD 생성부(704)는 국부 클럭(SysClkS)과 체배 클럭(SysClkS')에 의한 카운터 값을 생성한다. 제1TOD 생성부(705)는 국부 클럭(SysClkS)을 기초로 카운터 값 TOD(SysClkS)을 생성하고, 제2TOD 생성부(706)는 체배 클럭(SysClkS')을 기초로 카운터 값 TOD(SysClkS')를 생성하여 TOD 검출부(707)로 입력한다.
TOD 검출부(707)는 TRIG 생성부(702)로부터의 TRIG를 클럭으로 입력받고, TOD(SysClkS) 값과 TOD(SysClkS') 값의 데이터를 입력받아, TRIG가 천이한 시점에서 TOD(SysClkS) 값과 TOD(SysClkS') 값을 타임 스탬프 값으로 추출하게 된다. 제1TOD 검출부(708)는 수신단의 국부 클럭(SysClkS)인 느린 주파수의 클럭으로 얻은 타임 스탬프 값인 TOD(CNT)를 출력하고, 제2TOD 검출부(709)는 체배 클럭(SysClkS')인 빠른 주파수의 클럭으로 얻은 타임 스탬프 값인 TOD(PD)를 각각 출력한다.
최종적으로, 동기 신호의 도착 시점에 해당하는 타임 스탬프 값(TOD(S))은 국부 클럭(SysClkS)에 의해 측정한 타임 스탬프 값(TOD(CNT))과 체배 클럭(SysClkS')에 의해 측정한 타임 스탬프 값(TOD(PD))의 합{TOD(CNT)+TOD(PD)}으로 표현된다.
두 개의 동기 신호 각각에 포함된 출발 시점의 타임 값(TOD(tA1), TOD(tA2))과 수신단에서 측정된 수신 시점의 타임값(TOD(tB1), TOD(tB2))으로부터 α= [{TOD(tB1)-TOD(tB2)}/{TOD(tA1)-TOD(tA2)}]를 이용하여 주파수 변환값(α)을 계산한다. 상기 주파수 변환값(α)은 TOD(S) 및/또는 동기 신호에 포함되어 수신단에서 추출된 출발시점의 타임스탬프 값과 분리되어 함께 캐스캐이드된(cascaded) 형태로 연결된 다음 수신단으로 전달된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신단으로부터 전송된 동기 신호를 수신하여 수신 시점의 타임 스탬프 값(TOD(S))을 측정하는 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
송신단은 송신단 동작 주파수로 동작하는 국부 클럭을 이용하여 측정된 동기 신호의 출발 시점의 타임스탬프 값을 상기 동기 신호에 포함하여 전송한다.
상기 송신단으로부터 수신되어 입력된 동기 신호로부터 송신단의 동작 주파수와 동일한 주파수로 동작하는 복원 클럭을 생성한다(S801).
복원 클럭으로 동기시켜 상기 동기 신호의 도착 시점을 천이 시점으로 하는 트리거 신호를 생성한다(S803).
상기 복원 클럭과 수신단의 국부 클럭의 위상차를 최소화하기 위해 상기 수신단의 국부 클럭을 체배한 체배 클럭을 이용하여 상기 동기 신호의 도착 시점의 타임스탬프 값을 측정한다.
수신단의 국부 클럭과 수신단의 국부 클럭을 체배하여 수신단의 동작 주파수보다 빠른 체배 클럭을 이용하여 각 카운터값을 생성한다(S805). 또한 상기 체배 클럭은 송신단의 동작 주파수보다 높은 주파수로 동작한다.
국부 클럭과 체배 클럭의 카운터값을 이용하여 상기 트리거 신호의 천이 시점에서의 타임스탬프 값을 측정한다(S807).
동기 신호에서 추출한 출발 시점의 타임스탬프 값과 측정된 동기 신호의 도착 시점의 타임스탬프 값 비율에 의한 주파수 변환값을 계산한다(S809). 동기 신호의 출발 시점의 타임 스탬프 값은 송신단에 의해 송신단의 동작 주파수로 동작하는 국부 클럭을 이용하여 측정된 값이다. 계산된 주파수 변환값 및 동기 신호의 출발 시점 또는 도착 시점의 타임스탬프 값을 분리하여 다음 수신단으로 전송한다.
본 발명에 의해 송신단과 수신단이 분리된 비동기 변복조 시에 또는 기저대역(baseband) 통신 네트워크의 송수신단에서 주파수 동기 및 시각 동기의 정확도를 높일 수 있게 된다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
그러므로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 PTP에서 마스터와 슬레이브가 타임 동기를 이루는 방법 중 하나를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 구성도를 도시한다.
도 3은 마스터(또는 슬레이브)인 송신단과 슬레이브(또는 마스터)인 수신단 간에 동기 신호의 송수신을 도시한다.
도 4는 수신한 동기 신호와 수신부의 국부 클럭의 위상 차이를 설명하는 도면이다.
도 5는 수신단에서 수신 데이터의 복원 클럭으로부터 도착 시점을 측정하여 타임 스탬프 값의 정밀도를 높이는 과정을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단의 고주파 클럭을 이용하여 측정한 동기 신호의 정확한 도착 시점을 타임 스탬프 값(또는 타임 값)으로 변환하는 타이밍도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신단으로부터 전송된 동기 신호를 수신하여 수신 시점의 타임 스탬프 값을 측정하는 타임스탬핑 장치의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신단으로부터 전송된 동기 신호를 수신하여 수신 시점의 타임 스탬프 값을 측정하는 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.

Claims (15)

  1. 송신단으로부터 수신한 동기 신호에서 상기 송신단의 동작 주파수로 동작하는 복원 클럭을 추출하는 복원부; 및
    상기 복원 클럭과 수신단의 국부 클럭의 위상차를 측정하여 상기 동기 신호의 도착 시점의 타임스탬프 값을 측정하는 타임스탬핑부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 타임 스탬핑부는,
    수신단의 국부 클럭과 상기 위상차 측정을 위해 생성한 국부 클럭의 동작 주파수보다 높은 주파수로 동작하는 체배 클럭을 이용하여 카운터값을 생성하는 타임값생성부; 및
    상기 국부 클럭과 체배 클럭의 카운터값을 기초로 생성된 각 타임스탬프 값의 합을 이용하여 상기 동기 신호의 도착 시점에서의 타임스탬프 값을 측정하는 타임값검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 체배 클럭은 송신단의 동작 주파수보다 높은 주파수를 갖는 클럭인 것을 특징으로 하는 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복원 클럭으로 동기시켜 상기 동기 신호의 도착 시점을 천이 시점으로 하는 트리거 신호를 생성하는 트리거생성부;를 더 포함하고,
    상기 타임스탬핑부는 상기 트리거 신호의 천이 시점에서의 타임스탬프 값을 측정하는 것을 특징으로 하는 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 동기 신호에서 추출한 출발 시점의 타임스탬프 값과 상기 측정된 도착 시점의 타임스탬프 값의 비에 의해 계산된 주파수 변환값은 상기 동기 신호의 출발 시점 및 도착 시점과 분리하여 다음 수신단으로 전송되는 것을 특징으로 하는 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동기 신호의 출발 시점의 타임스탬프 값은 송신단에 의해 송신단의 동작 주파수로 동작하는 국부 클럭을 이용하여 측정된 타임 값인 것을 특징으로 하는 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 장치.
  7. 송신단으로부터 수신한 동기 신호에서 송신단의 동작 주파수로 동작하는 복원 클럭을 추출하는 단계; 및
    상기 복원 클럭과 수신단의 국부 클럭의 위상차를 측정하여 상기 동기 신호의 도착 시점의 타임스탬프 값을 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 타임스탬프 값 측정 단계는,
    수신단의 국부 클럭과 상기 위상차 측정을 위해 생성한 국부 클럭의 동작 주파수보다 높은 주파수로 동작하는 체배 클럭을 이용하여 카운터값을 생성하는 단계; 및
    상기 국부 클럭과 체배 클럭의 카운터값을 기초로 생성된 각 타임스탬프 값의 합을 이용하여 상기 동기 신호의 도착 시점에서의 타임스탬프 값을 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 송신단 동작 주파수로 동작하는 국부 클럭을 이용하여 측정된 동기 신호의 출발 시점의 타임스탬프 값을 상기 동기 신호에 포함하여 전송하는 단계;
    상기 송신단으로부터 수신한 동기 신호에서 상기 송신단의 동작 주파수로 동작하는 복원 클럭을 추출하는 단계; 및
    상기 복원 클럭과 수신단의 국부 클럭의 위상차를 측정하여 상기 동기 신호의 도착 시점의 타임스탬프 값을 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 위상차를 측정하기 위해 상기 수신단의 국부 클럭을 체배하고 송신단의 동작 주파수보다 높은 주파수를 갖는 체배 클럭을 이용하는 것을 특징으로 하는 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 동기 신호에서 추출한 출발 시점의 타임스탬프 값과 상기 측정된 도착 시점의 타임스탬프 값의 비에 의해 주파수 변환값을 계산하는 단계; 및
    상기 주파수 변환값을 상기 동기 신호의 출발 시점 및 도착 시점과 분리하여 다음 수신단으로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 방법.
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