KR101099782B1 - Establishing method for network synchronization and time synchronization in Ethernet system - Google Patents
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Abstract
개시된 내용은 이더넷 시스템에서의 망 동기 및 시간 동기 설정방법에 관한 것으로서, 상위 게이트웨이의 파이 디바이스를 마스터로 설정하고, 마스터로 설정된 상위 게이트웨이의 파이 디바이스와 연결되는 하위 게이트웨이의 파이 디바이스를 슬레이브로 설정하며, 하위 게이트웨이의 클럭 분배기에서 하위 게이트웨이에서 사용하는 슬레이브 클럭을 상위 게이트웨이에서 사용하는 기준 클럭과 동기를 이루는 수신 클럭으로 절체, 분배하여 마스터로 설정된 상위 게이트웨이에서 사용되는 기준 클럭을 토대로 상위 게이트웨이와 하위 게이트웨이 간의 클럭 망 동기를 형성하는 단계와, 클럭 망 동기 설정 이후, 상위 게이트웨이에서 트래픽 지연 측정의 대상이 되는 메시지와 상위 게이트웨이에서 사용되는 기준 클럭을 사용하여 리얼 타임 패킷을 생성하고, 생성된 리얼 타임 패킷을 이더넷을 구성하는 각 게이트웨이에서 송수신하면서 각 게이트웨이의 지연 시간을 판단, 비교하여 이더넷 상에 위치한 각 게이트웨이의 시간 동기를 설정하는 단계를 포함한다. 따라서, 본 발명은 이더넷에서 교환기 및 게이트웨이, 단말기 간 송수신 정보가 유실되거나 변형되지 않으며, 정보의 정확한 처리와 보다 나은 서비스 품질을 보장할 수 있다.Disclosed is a method for setting network synchronization and time synchronization in an Ethernet system, wherein a pi device of an upper gateway is set as a master, and a pi device of a lower gateway connected to a pi device of an upper gateway set as a master is set as a slave. In the clock divider of the lower gateway, the slave clock used by the lower gateway is transferred to the receiving clock that is synchronized with the reference clock used by the upper gateway, and distributed based on the reference clock used by the upper gateway set as the master. After the clock network synchronization is set, the real time packet is generated by using the message that is the target of traffic delay measurement in the upper gateway and the reference clock used in the upper gateway. And determining and comparing the delay time of each gateway while transmitting and receiving the generated real-time packet to and from each gateway constituting Ethernet, and setting time synchronization of each gateway located on the Ethernet. Accordingly, the present invention does not lose or modify information between the exchange, the gateway, and the terminal in Ethernet, and can guarantee accurate processing of the information and better service quality.
이더넷, 망 동기, 시간 동기, 스위치, 게이트웨이, IEEE 802.3, 1588v2 Ethernet, Network Sync, Time Sync, Switch, Gateway, IEEE 802.3, 1588v2
Description
본 발명은 이더넷 시스템에서의 망 동기 및 시간 동기 설정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a network synchronization and time synchronization setting method in an Ethernet system.
일반적으로 비동기인 이더넷(Ethernet)은 가장 광범위하게 설치된 근거리통신망 기술로서, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3에 표준으로 정의되어 있고, 제록스에 의해 개발되었으며, 제록스 이외에 DEC, 인텔 등에 의해 발전되었다.Generally, asynchronous Ethernet is the most widely installed local area network technology, defined as a standard in the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.3, developed by Xerox, and developed by DEC, Intel, etc. in addition to Xerox. .
가장 보편적으로 설치된 이더넷 시스템은 10BASE-T 이라고 불리며, 10 Mbps의 전송속도를 제공한다. 모든 장치들은 케이블에 접속되며, IEEE 802.3에서 규정된 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) 프로토콜을 이용하여 경쟁적으로 액세스한다. 고속 이더넷이나 100BASE-T 등은 전송속도가 최고 100 Mbps까지 제공되며, 일반적으로 10BASE-T 카드가 장착된 워크스테이션들을 지원하 기 위한 근거리통신망의 백본으로 많이 사용된다. 기가비트 이더넷은 1,000 Mbps 정도로 보다 높은 수준의 백본 속도를 지원한다.The most commonly installed Ethernet system is called 10BASE-T and provides a transmission rate of 10 Mbps. All devices are connected by cable and competitively accessed using the Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect (CSMA / CD) protocol specified in IEEE 802.3. Fast Ethernet and 100BASE-T provide up to 100 Mbps and are commonly used as the backbone of local area networks to support workstations with 10BASE-T cards. Gigabit Ethernet supports higher backbone speeds as high as 1,000 Mbps.
종래의 이더넷은 IEEE 802.3에서 규정된 CSMA/CD 프로토콜을 이용하여 경쟁적으로 액세스하기 때문에 IFG(Inter Frame Gap) 간격을 유지하면서 상위 계층의 서비스 프레임을 이더넷 프레임으로 생성하여 전송한다. 이때, 상위 서비스 프레임의 종류에 상관없이 발생 순서대로 전송을 한다. 즉, 이더넷은 서로 다른 여러 단말 사이에 또는 여러 사용자 사이에 데이터를 전송하고자 할 때 가장 보편적으로 익숙하게 접할 수 있는 기술 중 하나다.Since the conventional Ethernet is competitively accessed using the CSMA / CD protocol defined in IEEE 802.3, an upper layer service frame is generated and transmitted as an Ethernet frame while maintaining an Inter Frame Gap (IFG) interval. At this time, regardless of the type of higher service frame, transmission is performed in the order of occurrence. In other words, Ethernet is one of the most commonly used technologies to transfer data between different terminals or between different users.
이러한 이더넷은 모든 이더넷 프레임에 대해 동일한 우선권을 부여하고, 경쟁을 통해 전송하는 CSMA/CD 방식의 전송을 하기 때문에 전송 시간 지연에 민감한 동영상이나 음성전달에 적합하지 않은 기술로 알려져 있다.Ethernet is known as a technology that is not suitable for video or voice transmission that is sensitive to transmission time delay because the same priority is given to all Ethernet frames and CSMA / CD transmission is transmitted through competition.
그러나 최근 들어 전송 시간 지연에 민감한 동영상이나 음성전달이 점차 늘어가고 데이터 전송에 있어서 그 비중이 커짐에 따라 이더넷 방식을 유지한 상태로 이러한 전송 지연에 따른 문제점을 제거하기 위한 방안들이 제안되고 있다.Recently, however, as video and voice transmissions sensitive to transmission time delays increase and the proportion of data transmission increases, methods for eliminating the problems caused by such transmission delays have been proposed while maintaining the Ethernet method.
종래의 이더넷에서는 게이트웨이 간에 송수신되는 정보가 유실되어 음성통신이나 영상통신과 같이 송수신하는 정보량이 시시각각 변동하는 미디어 통신과 실시간 통신에서는 정보가 유실되거나 변형되지 않고 정확한 처리와 시간을 보장하기 위해 시간, 클럭 망 동기가 필요하다.In the conventional Ethernet, the information transmitted and received between the gateways is lost, and in media and real-time communications where the amount of information transmitted / received, such as voice communication or video communication, fluctuates every time, the information is not lost or modified, so that time and clocks are guaranteed. Network motivation is needed.
하지만, 기존의 이더넷을 형성하는 게이트웨이 보드에서는 1588v2와 802.1AS 표준만을 사용하여 상호간 시간 및 망 동기를 형성하기에는 각각의 이더넷 게이트 웨이 간의 클럭 위상값이 달라 보드상의 딜레이 오차값을 판단하지 못하여 정밀하고 정확한 처리와 시간을 보장할 수 없었으며, 이에 따라 클럭 망 동기와 시간 동기를 동시에 수행하는 디바이스가 필요한 실정이다.However, in the existing Ethernet boards forming the Ethernet, only 1588v2 and 802.1AS standards use only the clock phase value of each Ethernet gateway to form mutual time and network synchronization. Processing and time could not be guaranteed. Therefore, a device that simultaneously performs clock network synchronization and time synchronization is needed.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, 비동기인 이더넷에서 링크가 형성된 각 게이트웨이 간의 망 동기 및 시간 동기를 맞추도록 하는 이더넷 시스템에서의 망 동기 및 시간 동기 설정방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a network synchronization and time synchronization setting method in an Ethernet system to synchronize network synchronization and time synchronization between each gateway having a link in asynchronous Ethernet.
본 발명의 다른 목적은, 게이트웨이에 망 동기 및 시간 동기 기능을 포함한 클럭 분배기를 추가로 구성하여, 기존 방식에서와 같이 스위치 디바이스 중간에 망 동기 디바이스를 구성할 필요없이 게이트웨이에서 IEEE 802.3 표준에 따른 마스터, 슬레이브의 인터페이스 특성과 1588v2 표준 패킷 통신을 이용하여 망 동기와 시간 동기를 맞출 수 있도록 하는 이더넷 시스템에서의 망 동기 및 시간 동기 설정방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to further configure a clock divider including a network synchronization and time synchronization function in the gateway, so that the master according to the IEEE 802.3 standard at the gateway without having to configure the network synchronization device in the middle of the switch device as in the conventional method. In addition, the present invention provides a method for configuring network synchronization and time synchronization in an Ethernet system that can synchronize network synchronization and time synchronization using slave interface characteristics and 1588v2 standard packet communication.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이더넷 시스템에서의 망 동기 및 시간 동기 설정방법은, 비동기인 이더넷 시스템을 구성하는 각 게이트웨이 간의 동기를 설정하는 방법에 있어서, (1) 이더넷을 구성하는 게이트웨이 중 상위 게이 트웨이의 파이(PHY) 디바이스를 마스터로 설정하고, 마스터로 설정된 상위 게이트웨이의 파이 디바이스와 연결되는 하위 게이트웨이의 파이 디바이스를 슬레이브로 설정하며, 하위 게이트웨이의 클럭 분배기에서 하위 게이트웨이에서 사용하는 슬레이브 클럭을 상위 게이트웨이에서 사용하는 기준 클럭과 동기를 이루는 수신 클럭으로 절체, 분배하여 마스터로 설정된 상위 게이트웨이에서 사용되는 기준 클럭을 토대로 상위 게이트웨이와 하위 게이트웨이 간의 클럭 망 동기를 형성하는 단계, 그리고 (2) (1) 단계를 통한 클럭 망 동기 설정 이후, 상위 게이트웨이에서 트래픽 지연 측정의 대상이 되는 메시지와 상위 게이트웨이에서 사용되는 기준 클럭을 사용하여 리얼 타임 패킷을 생성하고, 생성된 리얼 타임 패킷을 이더넷을 구성하는 각 게이트웨이에서 송수신하면서 각 게이트웨이의 지연 시간을 판단, 비교하여 이더넷 상에 위치한 각 게이트웨이의 시간 동기를 설정하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a network synchronization and time synchronization setting method in an Ethernet system according to the present invention is a method for setting synchronization between each gateway constituting an asynchronous Ethernet system, which includes: (1) a gateway constituting Ethernet; Set the PHY device of the upper gateway as the master, set the slave device's pi device connected to the pi device of the upper gateway set as the master as slave, and the slave clock used by the lower gateway in the clock divider of the lower gateway. (B) switching and distributing the signal to a reception clock synchronized with a reference clock used in the upper gateway to form a clock network synchronization between the upper gateway and the lower gateway based on the reference clock used in the upper gateway configured as the master;
이때 상술한 (1) 단계는, (1-1) 이더넷을 구성하는 게이트웨이 중 상위 게이트웨이에서 하위 게이트웨이와 연결되는 파이 디바이스의 상태를 마스터로 설정하는 단계와, (1-2) 상위 게이트웨이와 연결된 하위 게이트웨이에서 마스터로 설정된 상위 게이트웨이의 파이 디바이스와 연결된 파이 디바이스의 상태를 슬레이브로 설정하는 단계와, (1-3) 하위 게이트웨이에서 마스터로 설정된 상위 게이트웨이와 슬레이브로 설정된 하위 게이트웨이 사이에 링크가 형성되었는지를 확인하는 단계와, (1-4) 상위 게이트웨이와 하위 게이트웨이 간의 링크가 형성되면, 하위 게이트웨이의 클럭 분배기는 슬레이브로 설정된 파이 디바이스의 상태를 확인하여, 하위 게이트웨이에서 사용되는 슬레이브 클럭을 마스터로 설정된 상위 게이트웨이로부터 인 가되는 수신 클럭으로 절체하는 단계, 그리고 (1-5) 하위 게이트웨이의 클럭 분배기에서 (1-4) 단계를 통해 절체한 상위 게이트웨이로부터 인가된 수신 클럭을 스위치 디바이스와 파이 디바이스로 분배하여 마스터로 설정된 상위 게이트웨이에서 사용되는 기준 클럭을 토대로 상위 게이트웨이와 하위 게이트웨이 간의 클럭 망 동기를 형성하는 단계를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.In this case, step (1) described above includes (1-1) setting a state of the pi device connected to the lower gateway in the upper gateway among the gateways constituting the Ethernet as a master, and (1-2) lower level connected to the upper gateway. Setting the status of the pi device connected to the pi device of the upper gateway set as the master at the gateway as a slave, and (1-3) whether a link is formed between the upper gateway set as the master at the lower gateway and the lower gateway set as the slave. (1-4) When a link is established between the upper gateway and the lower gateway, the clock divider of the lower gateway checks the status of the pi device set as the slave, and sets the slave clock used in the lower gateway as the master. Receive Clock Accepted from Gateway To the switch device and the pi device to distribute the received clock from the upper gateway transferred through the step (1-4) in the clock divider of the lower gateway (1-5) and use it in the upper gateway set as the master. And forming a clock network synchronization between the upper gateway and the lower gateway based on the reference clock.
그리고 상술한 (2) 단계는, (2-1) (1) 단계를 통한 클럭 망 동기 설정 이후, 상위 게이트웨이의 중앙처리부에서 트래픽 지연 측정의 대상이 되는 메시지와 상위 게이트웨이에서 사용되는 기준 클럭을 사용하여 리얼 타임 패킷을 생성하여 출력하는 단계와, (2-2) (2-1) 단계에서 생성된 리얼 타임 패킷을 중앙처리부로부터 입력받은 상위 게이트웨이의 클럭 분배기 또는 상위 게이트웨이로부터 송신된 패킷을 파이 디바이스를 통해 입력받은 하위 게이트웨이의 클럭 분배기에서 패킷의 포맷 중 SFD(Start Frame Delimiter) 시점에서의 수신 시간 시점(Rx time stamp)을 저장부에 저장하는 단계와, (2-3) 패킷의 포맷 중 SFD 시점에서의 수신 시간 시점을 저장부에 저장한 이후, 클럭 분배기에서 패킷의 포맷 중 Length/Type 정보를 확인하여 입력된 패킷이 1588v2, 802.1AS 표준에 따른 싱크(sync) 패킷, 팔로우업(folloup) 패킷, 패킷딜레이 요구/응답(pdelay req/resp) 패킷인지를 판단하는 단계와, (2-4) 판단결과 입력된 패킷이 1588v2, 802.1AS 표준에 따른 싱크 패킷, 팔로우업 패킷, 패킷딜레이 요구/응답 패킷이 아니면, 클럭 분배기는 해당 패킷을 스위치 디바이스로 출력하여 게이트웨이에서 수행하는 기본적인 패킷 처리를 수행하도록 하는 단계와, (2-5) (2-3) 단계의 판단결과 입력된 패킷이 1588v2, 802.1AS 표준에 따른 싱크 패킷, 팔로우업 패킷, 패킷딜레이 요구/응답 패킷이면, 클럭 분배기는 출력되는 패킷의 SFD 시점에서의 송신 시간 시점(Tx time stamp)을 저장부에 저장하거나, 또는 저장부에 기저장되어 있는 수신 시간 시점과 송신 시간 시점을 UDP(User Datagram Protocol) 필드에 삽입하거나, 또는 중앙처리부를 통해 패킷딜레이 값을 계산하고 계산된 패킷딜레이 값을 UDP 필드에 삽입한 후, 해당 패킷을 파이 디바이스를 통해 상위 게이트웨이 또는 하위 게이트웨이로 출력하는 단계, 그리고 (2-6) (2-5) 단계를 통해 패킷을 전송받은 상위 게이트웨이 또는 하위 게이트웨이의 클럭 분배기에서 시간 메시지가 포함된 해당 패킷을 토대로 하위 게이트웨이의 시간을 상위 게이트웨이의 시간으로 변경하는 보정을 수행하여 시간 동기를 설정하도록 하는 단계를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.In the above-described step (2), after setting the clock network synchronization through the steps (2-1) and (1), the central processing unit of the upper gateway uses a message that is the target of traffic delay measurement and the reference clock used in the upper gateway. Generating and outputting a real time packet, and a packet transmitted from a clock divider or an upper gateway of an upper gateway, which receives the real time packet generated in (2-2) and (2-1) from the central processing unit. Storing a Rx time stamp at a start frame delimiter (SFD) time point in a format of a packet in a clock divider of a lower gateway received through the storage unit; and (2-3) SFD in a format of a packet. After storing the time at the time of reception, the clock divider checks the length / type information of the packet format and inputs the packet according to the 1588v2, 802.1AS standard. Determining whether it is a sync packet, a follow-up packet, a packet delay request / response packet, and (2-4) the inputted packet according to the 1588v2 or 802.1AS standard. If it is not a sync packet, follow-up packet, or packet delay request / response packet, the clock divider outputs the packet to the switch device to perform basic packet processing performed by the gateway, and (2-5) (2-3) If the inputted packet is the 1588v2, the sync packet according to the 802.1AS standard, the follow-up packet, and the packet delay request / response packet, the clock divider transmits a transmission time point (Tx time stamp) at the SFD time point of the output packet. Is stored in the storage, or the reception time point and the transmission time point previously stored in the storage part are inserted into the User Datagram Protocol (UDP) field, or the packet delay value is calculated and calculated by the central processing unit. After inserting the delay value into the UDP field, outputting the packet to the upper gateway or lower gateway through the pi device, and the upper gateway or lower gateway receiving the packet through the steps (2-6) and (2-5). And setting the time synchronization by performing a correction to change the time of the lower gateway to the time of the upper gateway based on the corresponding packet including the time message in the clock divider.
이상에서와 같이 본 발명의 이더넷 시스템에서의 망 동기 및 시간 동기 설정방법에 따르면, 비동기인 이더넷에서 기존 방식에서와 같이 스위치 디바이스 중간에 망 동기 디바이스를 구성할 필요없이, 망 동기 및 시간 동기 기능을 포함한 클럭 분배기를 추가로 구성한 게이트웨이에서 IEEE 802.3 표준에 따른 파이 특성을 토대로 링크가 형성된 각 게이트웨이를 마스터 또는 슬레이브로 설정하여 클럭 망 동기를 맞추고, 트래픽 지연 측정의 대상이 되는 1588v2 메시지와 최상위 게이트웨이에서 사용되는 기준 클럭을 사용해서 만든 타이머를 이용하여 시간 동기를 맞추기 때문에 교환기 및 게이트웨이, 단말기 간 송수신 정보( 동영상, 데이터 등 )가 유실되거나 변형되지 않으며, 이를 토대로 정보의 정확한 처리와 보다 나은 서비스 품질을 보장할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the network synchronization and time synchronization setting method of the Ethernet system of the present invention, the network synchronization and time synchronization functions are not required in the asynchronous Ethernet as in the conventional method, without having to configure the network synchronization device in the middle of the switch device. Based on the pi characteristics according to the IEEE 802.3 standard, each gateway that has a link is configured as a master or slave to synchronize the clock network in the gateway that additionally configured the clock divider including the clock divider, and is used in the 1588v2 message and the top gateway that are the targets of the traffic delay measurement. Time synchronization is performed using a timer made using a reference clock that does not lose or change information (video, data, etc.) between exchanges, gateways, and terminals, thereby ensuring accurate processing and better quality of service. Filial piety There is.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 이더넷 시스템에서의 망 동기 및 시간 동기 설정방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of setting network synchronization and time synchronization in an Ethernet system of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 방법이 적용된 이더넷 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 방법에 따른 망 동기 설정을 위한 상위 게이트웨이와 하위 게이트웨이의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 방법에 따른 시간 동기 설정을 위한 게이트웨이의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of an Ethernet system to which the method of the present invention is applied, and FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of an upper gateway and a lower gateway for network synchronization setting according to the method of the present invention. Is a diagram schematically illustrating a configuration of a gateway for setting time synchronization according to the method of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 네트워크 서버(100)로부터 전송되는 음성, 영상 등을 포함한 대용량, 실시간의 미디어 데이터를 정보의 유실이나 변형없이 망 동기 및 시간 동기를 맞추어 송수신 처리하는 다수의 게이트웨이(200)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the present invention provides a plurality of processes for transmitting / receiving large-capacity, real-time media data including voice and video transmitted from the
게이트웨이(200)는 IEEE 802.3 표준에 따른 파이(PHY) 특성(MII management Configuration)을 이용하여 파이 디바이스의 상태를 마스터로 설정하는 상위 게이트웨이(210)와, 마스터로 설정된 상위 게이트웨이(210)에 계층적으로 연결되고 IEEE 802.3 표준에 따른 파이 특성을 이용하여 파이 디바이스의 상태를 슬레이브로 설정하는 하위 게이트웨이(220)로 구분된다. 이때, 각 게이트웨이(200)를 마스터와 슬레이브로 구분하여 상위 게이트웨이(210)와 하위 게이트웨이(220)로 지정하는 이유는 각 게이트웨이(200)에서 사용되는 클럭 위상이 서로 틀리기 때문에 마스터로 설정된 상위 게이트웨이(210)에서 사용하는 기준 클럭을 하나의 공통된 클럭으로 하위 게이트웨이(220)에서 사용하기 위해서이다.The
각 게이트웨이(200) 간의 망 동기 설정을 위한 구성을 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면, 상위 게이트웨이(210)는 기준 클럭 'a'를 이용하여 입력되는 패킷 처리를 수행하는 스위치 디바이스(211)와, 기준 클럭 'a'를 이용하여 링크가 형성된 하위 게이트웨이(220)와 데이터를 송수신하는 마스터 파이 디바이스(212)를 포함한다. 하위 게이트웨이(220)는 링크가 형성된 상위 게이트웨이(210)의 마스터 파이 디바이스(212)로부터 수신되는 수신 클럭 'b'를 클럭 분배기(222)로 인가하는 슬레이브 파이 디바이스(221)와, 슬레이브 파이 디바이스(221)로부터 수신 클럭 'b'가 인가되면 상위 게이트웨이(210)와 링크가 형성되기 전에 사용하던 슬레이브 클럭을 수신 클럭 'b'로 절체하여 하위 게이트웨이(220)의 각 구성 부분으로 분배하여 공급하는 클럭 분배기(222)와, 상위 게이트웨이(210)와 데이터의 송수신을 처리하는 스위치 디바이스(223)와, 하위 게이트웨이(220)와 계층적으로 또 다른 하위 게이트웨이가 연결된 경우 IEEE 802.3 표준에 따른 파이 특성을 이용하여 상태를 마스터로 설정하는 마스터 파이 디바이스(224)를 포함한다.The configuration for setting network synchronization between the
이때 상위 게이트웨이(210)의 기준 클럭 'a'와 링크가 형성된 하위 게이트웨이(220)에서 수신되는 수신 클럭 'b'는 동기를 이룬다. 그리고 계층적인 동기를 이룬 상태에서 마스터로 설정된 상위 게이트웨이(210)와 슬레이브로 설정된 하위 게이트웨이(220)의 송수신 동기를 위해서는 하위 게이트웨이(220)의 클럭 분배 기(222)의 역할이 필요하다. 즉 클럭 분배기(222)는 상위 게이트웨이(2210)와의 링크가 형성되지 않을 경우에는 슬레이브 클럭을 파이 디바이스(221)와 스위치 디바이스(223)로 분배하여 제공하며, 상위 게이트웨이(210)와 하위 게이트웨이(220) 간에 링크가 형성되면 슬레이브 파이 디바이스(221)의 상태를 읽어 슬레이브 클럭을 상위 게이트웨이(210)의 기준 클럭 'a'와 동기가 맞는 수신 클럭 'b'로 절체하여 슬레이브 클럭의 역할을 수행하도록 하는 것이다. 이에 따라 하위 게이트웨이(220)의 스위치 디바이스(223)에서 상위 게이트웨이(210)로 송신하는 데이터 역시 동기를 이루는 클럭 값이 되기 때문에 상위 게이트웨이(210)와 하위 게이트웨이(220) 간의 클럭 동기가 맞게 된다.At this time, the reference clock 'a' of the
한편, 상술한 구성에서와 같이 상위 게이트웨이(210)와 계층적으로 연결된 하위 게이트웨이(220) 간에 클럭 위상 값이 맞추어져도 음성, 영상통신과 같이 송수신하는 정보량이 시시각각 변동하는 미디어 통신에서는 시간 동기를 맞추어야 한다.On the other hand, even if the clock phase value is adjusted between the
시간 동기를 맞추기 위해서는 상위 게이트웨이(210)와 하위 게이트웨이(220) 간의 1588v2, 802.1AS 표준에 따른 메시지 처리할 수 있는 클럭 분배기(214)가 필요하다. 즉 기존의 게이트웨이에 구성된 스위치 디바이스로는 이와 같은 기능을 수행할 수 없으므로 클럭 분배기(214)에 리얼 타임 패킷을 처리할 수 있는 기능을 구성하여, 상술한 망 동기 설정을 위한 클럭의 절체와 리얼 타임 패킷 처리를 수행하도록 한다.In order to achieve time synchronization, a
각 게이트웨이(200) 간의 시간 동기 설정을 위한 구성을 도 3을 참조하여 상 세하게 설명( 여기에서는, 상위 게이트웨이(210)에서의 시간 동기 설정을 기준으로 설명함 )하면, 하위 게이트웨이(220)와 송수신되는 데이터의 처리를 수행하는 스위치 디바이스(211)와, 링크가 형성된 하위 게이트웨이(220)와 데이터를 송수신하는 마스터 파이 디바이스(212)와, 싱크(Sync), 팔로우업(Folloup), 패킷딜레이 응답/요구(Pdeley req/resp) 패킷을 생성하여 출력하는 중앙 처리부(213)와, 중앙 처리부(213)로부터 입력되는 패킷의 포맷을 분류하는 MAC(Media Access Control) 처리부(214a), 게이트웨이 내의 시간정보를 카운트하고, 슬레이브 상태에서는 마스터 정보를 이용하여 게이트웨이 내의 시간 정보를 업데이트(즉 하위 게이트웨이인 경우)하는 타이머(214b), 룩업테이블(LUT)(214c)을 포함하며, 중앙 처리부(213)로부터 입력된 패킷이 1588v2, 802.1AS 표준에 따른 싱크 패킷, 팔로우업 패킷, 패킷딜레이 요구/응답 패킷이면 출력되는 패킷의 SFD 시점에서의 송신 시간 시점(Tx time stamp)을 저장부(215)에 저장하거나, 또는 저장부(215)에 기저장되어 있는 수신 시간 시점과 송신 시간 시점을 UDP(User Datagram Protocol) 필드에 삽입하거나, 또는 중앙처리부(213)를 통해 패킷딜레이 값을 계산하고 계산된 패킷딜레이 값을 UDP 필드에 삽입한 후, 해당 패킷을 파이 디바이스(212)를 통해 하위 게이트웨이(220)로 출력하는 클럭 분배기(214)와, 패킷의 입력되는 시간 시점과 출력되는 시간 시점을 저장하는 저장부(215)로 구성된다.The configuration for setting the time synchronization between the
이때 클럭 분배기(214)는 중앙 처리부(213)로부터 입력된 패킷이 1588v2, 802.1AS 표준에 따른 싱크 패킷, 팔로우업 패킷, 패킷딜레이 요구/응답 패킷이 아니면, 해당 패킷을 스위치 디바이스(211)로 출력하여 게이트웨이에서 수행하는 기 본적인 패킷 처리를 수행하도록 한다. 또한, 상술한 설명과는 다르게 하위 게이트웨이(220)에서는 1588v2, 802.1AS 표준에 따른 싱크 패킷, 팔로우업 패킷, 패킷딜레이 요구/응답 패킷을 중앙 처리부(213)가 아닌 파이 디바이스(221)를 통해 상위 게이트웨이(210) 또는 또 다른 하위 게이트웨이로부터 수신받을 수 있는데, 이 경우에도 상술한 바와 같은 동작을 수행한다. 즉 상위 게이트웨이(210)는 물론 계층적으로 연결된 하위 게이트웨이(220)에서 각 게이트웨이 간의 시간 동기를 위한 패킷 정보를 수신받아 처리할 수 있도록 하는 것이다.At this time, the
이와 같이 클럭 분배기(214)는 하위 게이트웨이(220)와 시간 메시지를 주고 받으면서 계층적으로 연결된 하위 게이트웨이(220)에서 상위 게이트웨이(210)의 시간 값으로 변경하여 결과적으로 각 게이트웨이(200)는 전체적으로 시간 동기를 이루게 된다.As such, the
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이더넷 시스템에서의 망 동기 및 시간 동기 설정방법의 일 실시예를 도 4 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, an embodiment of a network synchronization and time synchronization setting method in the Ethernet system according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 7.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 이더넷 시스템에서의 망 동기 및 시간 동기 설정방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이며, 도 7은 도 6의 시간 동기 설정에 사용되는 패킷의 포맷 일부를 나타낸 도면이다.4 to 6 are flowcharts showing in detail the operation of the network synchronization and time synchronization setting method in the Ethernet system according to the present invention, and FIG. 7 is a view showing a part of a format of a packet used for the time synchronization setting of FIG. to be.
우선, 이더넷을 구성하는 게이트웨이(200) 중 상위 게이트웨이(210)에서 파이 디바이스(212)를 마스터로 설정하고, 마스터로 설정된 상위 게이트웨이(210)의 파이 디바이스(212)와 연결되는 하위 게이트웨이(220)의 파이 디바이스(221)를 슬레이브로 설정하며, 하위 게이트웨이(220)의 클럭 분배기(222)에서 하위 게이트웨이(220)에서 사용하는 슬레이브 클럭을 상위 게이트웨이(210)에서 사용하는 기준 클럭과 동기를 이루는 수신 클럭으로 절체, 분배하여 마스터로 설정된 상위 게이트웨이(210)에서 사용되는 기준 클럭을 토대로 상위 게이트웨이(210)와 하위 게이트웨이(220) 간의 클럭 망 동기를 형성한다(S100).First, the
상술한 S100 단계를 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 이더넷을 구성하는 게이트웨이(200) 중 상위 게이트웨이(210)는 IEEE 802.3 표준에 따른 파이 특성을 토대로 하위 게이트웨이(220)와 연결되는 파이 디바이스(212)의 상태를 마스터로 설정한다(S110).The above-described step S100 will be described in more detail with reference to FIG. 5. Among the
그리고 상위 게이트웨이(210)와 연결된 하위 게이트웨이(220)는 마스터로 설정된 상위 게이트웨이(210)의 파이 디바이스(212)와 연결된 파이 디바이스(221)의 상태를 슬레이브로 설정한다(S120).The
이때 S110 단계에서 상위 게이트웨이(210)의 파이 디바이스(212) 상태를 마스터로 설정된 경우, 상위 게이트웨이(210)의 스위치 디바이스(211)나 파이 디바이스(212)로 공급되는 기준 클럭을 하나의 동일한 클럭으로 사용하면, 파이 디바이스(212)에서 생성되는 송신 클럭은 기준 클럭과 동기를 이룬다.In this case, when the state of the
또한, S120 단계에서 하위 게이트웨이(220)에서 파이 디바이스(221)의 상태를 슬레이브로 설정하는 것은 상위 게이트웨이(210)와 하위 게이트웨이(220)의 클럭 위상값이 틀리기 때문에 마스터로 설정된 상위 게이트웨이(210)에서 사용하는 기준 클럭만을 하나의 공통된 클럭으로 사용하기 위해서이다.In addition, setting the state of the
S110 단계와 S120 단계를 통해 상위 게이트웨이(210)와 하위 게이트웨이(220)를 마스터와 슬레이브로 설정한 이후, 하위 게이트웨이(220)는 마스터로 설정된 상위 게이트웨이(210)와 슬레이브로 설정된 하위 게이트웨이(220) 사이에 링크가 형성되었는지를 판단한다(S130).After setting the
판단결과 상위 게이트웨이(210)와 하위 게이트웨이(220) 간의 링크가 형성되지 않으면, 하위 게이트웨이(220)의 클럭 분배기(222)는 하위 게이트웨이(220)에서 사용하는 슬레이브 클럭을 스위치 디바이스(223)와 파이 디바이스(224)로 분배하여 공급한다.If the link between the
그러나 S130 단계의 판단결과 상위 게이트웨이(210)와 하위 게이트웨이(220) 간의 링크가 형성되면, 하위 게이트웨이(220)의 클럭 분배기(222)는 슬레이브로 설정된 파이 디바이스(221)의 상태를 확인하여, 하위 게이트웨이(220)에서 사용되는 슬레이브 클럭을 마스터로 설정된 상위 게이트웨이(210)로부터 인가되는 수신 클럭으로 절체한다(S150).However, if a link between the
이때 S130 단계의 판단결과 상위 게이트웨이(210)와 하위 게이트웨이(220) 간의 링크가 형성되면, 마스터로 설정된 상위 게이트웨이(210)에서 사용되는 기준 클럭과, 슬레이브로 설정된 하위 게이트웨이(220)의 파이 디바이스(221)로 인가되는 수신 클럭은 동기를 이룬다.In this case, when a link between the
S150 단계를 통해 내부의 슬레이브 클럭을 상위 게이트웨이(210)로부터 인가되는 수신 클럭으로 절체한 하위 게이트웨이(220)의 클럭 분배기(222)는 상위 게이 트웨이(210)로부터 인가된 수신 클럭을 스위치 디바이스(223)와 파이 디바이스(224)로 분배, 공급한다(S160).The
그러면 마스터로 설정된 상위 게이트웨이(210)에서 사용되는 기준 클럭을 토대로 상위 게이트웨이(210)와 하위 게이트웨이(220)는 클럭 망 동기를 형성하게 된다(S170). 즉 S170 단계를 통해 스위치 디바이스(223)에서 상위 게이트웨이(210)로 출력되는 데이터 값은 동기를 이루는 클럭 값이기 때문에 상위 게이트웨이(210)와 하위 게이트(220) 간의 동기는 맞게 되는 것이다.Then, based on the reference clock used in the
한편, 상술한 S100 단계의 망 동기 설정에 있어서, 하위 게이트웨이에 계층적으로 또 다른 하위 게이트웨이가 연결될 수 있는 데, 이 경우 도 2에서와 같이 슬레이브로 설정된 하위 게이트웨이(220)에서 또 다른 하위 게이트웨이에 연결될 파이 디바이스(224)를 마스터로 설정하고, 마스터로 설정된 하위 게이트웨이(220)의 파이 디바이스(224)와 연결되는 또 다른 하위 게이트웨이의 파이 디바이스를 슬레이브로 설정하며, 또 다른 하위 게이트웨이의 클럭 분배기에서 또 다른 하위 게이트웨이에서 사용하는 슬레이브 클럭을 하위 게이트웨이(220)에서 사용하는 기준 클럭(즉 마스터로 설정된 상위 게이트웨이(210)로부터 인가되는 수신 클럭)과 동기를 이루는 수신 클럭으로 절체, 분배하여 마스터로 설정된 하위 게이트웨이(220)에서 사용되는 기준 클럭을 토대로 하위 게이트웨이(220)와 또 다른 하위 게이트웨이 간의 클럭 망 동기를 형성하도록 한다.Meanwhile, in the above-described network synchronization setting in step S100, another lower gateway may be connected hierarchically to the lower gateway. In this case, as shown in FIG. 2, the
이제, S100 단계를 통해 게이트웨이 간의 망 동기를 설정한 이후, 상위 게이트웨이(210)와 계층적으로 연결된 하위 게이트웨이(220) 간에 클럭 위상 값이 맞추 어져도 음성, 영상통신과 같이 송수신하는 정보량이 시시각각 변동하는 미디어 통신에서는 시간 동기를 맞추어야 할 필요가 있다.Now, after setting the network synchronization between the gateway through the step S100, even if the clock phase value is matched between the
즉 S100 단계를 통한 클럭 망 동기 설정 이후, 상위 게이트웨이(210)는 트래픽 지연 측정의 대상이 되는 메시지와 상위 게이트웨이(210)에서 사용되는 기준 클럭을 사용하여 리얼 타임 패킷을 생성하고, 생성된 리얼 타임 패킷을 이더넷을 구성하는 각 게이트웨이(200) 간에 송수신하면서 각 게이트웨이(200)의 지연 시간을 판단, 비교하여 이더넷 상에 위치한 각 게이트웨이(200)의 시간 동기를 설정한다(S200).That is, after the clock network synchronization is set through the step S100, the
상술한 S200 단계를 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, S100 단계를 통한 클럭 망 동기 설정 이후, 상위 게이트웨이(210)의 중앙처리부(213)에서는 트래픽 지연 측정의 대상이 되는 메시지와 상위 게이트웨이(210)에서 사용되는 기준 클럭을 사용하여 리얼 타임 패킷(도 7 참조)을 생성하고, 생성된 리얼 타임 패킷을 클럭 분배기(214)로 출력한다(S205).The above-described step S200 will be described in more detail with reference to FIG. 6. After setting the clock network synchronization through the step S100, the
S205 단계를 통해 리얼 타임 패킷을 중앙처리부(213)로부터 입력받은 상위 게이트웨이(210)의 클럭 분배기(214)는 내장된 MAC 처리부(214a)를 통해 입력된 패킷의 포맷을 분류하여 SFD 정보를 확인하고, 해당 SFD 시점에서의 수신 시간 시점을 저장부(215)에 저장한다(S210).In step S205, the
패킷의 포맷 중 SFD 시점에서의 수신 시간 시점을 저장부(215)에 저장한 이후, 클럭 분배기(214)는 패킷의 포맷 중 Length/Type 정보를 확인하여 입력된 패킷이 1588v2, 802.1AS 표준에 따른 싱크 패킷, 팔로우업 패킷, 패킷딜레이 요구/응답 패킷인지를 판단한다(S215).After storing the reception time point at the SFD time point in the format of the packet in the
판단결과 입력된 패킷이 1588v2, 802.1AS 표준에 따른 싱크 패킷, 팔로우업 패킷, 패킷딜레이 요구/응답 패킷이 아니면, 클럭 분배기(214)는 해당 패킷을 스위치 디바이스(211)로 출력하여 게이트웨이에서 수행하는 기본적인 패킷 처리를 수행하도록 한다(S220).If it is determined that the input packet is not a 1588v2, a sync packet according to the 802.1AS standard, a follow-up packet, or a packet delay request / response packet, the
그리고 S215 단계의 판단결과 입력된 패킷이 1588v2, 802.1AS 표준에 따른 싱크 패킷, 팔로우업 패킷, 패킷딜레이 요구/응답 패킷이면, 클럭 분배기(214)는 입력된 패킷이 1588v2, 802.1AS 표준에 따른 싱크 패킷인지를 판단한다(S225).In operation S215, if the input packet is a sync packet, a follow-up packet, or a packet delay request / response packet according to the 1588v2 or 802.1AS standard, the
판단결과 싱크 패킷이면, 클럭 분배기(214)는 출력되는 패킷의 SFD 시점에서의 송신 시간 시점을 저장부(215)에 저장하고(S230), 해당 패킷을 파이 디바이스(212)를 통해 다른 게이트웨이(200)로 출력하는 S250 단계를 수행한다.If the determination result is a sync packet, the
그러나 S225 단계의 판단결과 싱크 패킷이 아니면, 클럭 분배기(214)는 입력된 패킷이 팔로우업 패킷인지, 아니면 패킷딜레이 요구/응답 패킷인지를 판단한다(S235).However, if the determination result of step S225 is not the sync packet, the
판단결과 입력된 패킷이 팔로우업 패킷이면, 클럭 분배기(214)는 S210 단계와 S230 단계를 통해 저장부(215)에 기저장되어 있는 수신 시간 시점과 송신 시간 시점을 UDP 필드에 삽입하고(S240), 해당 패킷을 파이 디바이스(212)를 통해 다른 게이트웨이(200)로 출력하는 S250 단계를 수행한다.If the inputted packet is the follow-up packet, the
그러나 S235 단계의 판단결과 입력된 패킷이 패킷딜레이 요구/응답 패킷이면, 클럭 분배기(214)는 중앙처리부(213)를 통해 각 게이트웨이(200) 간의 레이턴 시(latency)를 보정하는 패킷딜레이 값을 계산한 후, 중앙처리부(213)에서 계산된 패킷딜레이 값을 UDP 필드에 삽입하고(S245), 해당 패킷을 파이 디바이스(212)를 통해 다른 게이트웨이(200)로 출력하는 S250 단계를 수행한다.However, if the inputted packet is a packet delay request / response packet as a result of the determination in step S235, the
그러면 S250 단계를 통해 패킷을 전송받은 상위 게이트웨이(210) 또는 하위 게이트웨이(220)의 클럭 분배기에서는 시간 메시지가 포함된 해당 패킷을 토대로 하위 게이트웨이의 시간을 상위 게이트웨이의 시간으로 변경하는 보정을 수행하여 시간 동기를 설정하게 된다. 즉 각 게이트웨이(200)에서는 상술한 바와 같은 싱크 패킷, 팔로우업 패킷, 패킷딜레이 요구/응답 패킷에 대한 송수신을 반복하여, 각 게이트웨이(200)에 필요한 시간 정보(x년 x월 x일)를 주고 받으면서 패킷딜레이를 계산하여 시간 동기를 만드는 것이다.Then, the clock divider of the
이때 상술한 S225 단계의 싱크 패킷과 S235 단계의 팔로우업 패킷의 처리는 클럭 분배기(214)에서 중앙 처리부(213)를 거치지 않고 바로 처리하며, S245 단계의 패킷딜레이 요구/응답 패킷의 처리는 클럭 분배기(214)에서 직접 수행하지 못하므로 중앙 처리부(213)를 통해 계산 작업을 수행하게 된다. 즉, 본 발명은 파이 디바이스(212)를 통해 송수신되는 모든 데이터를 스위치 디바이스(211)나 중앙 처리부(213)를 통하지 않고 클럭 분배기(214) 자체에서 처리할 수 있는 것은 클럭 분배기(214) 내에서 처리하기 때문에 게이트웨이 내의 부하를 줄일 수 있으며, 이에 따라 보다 빠르고 정확한 시간 동기 설정이 가능해 진다.At this time, the above-described processing of the sync packet of step S225 and the follow-up packet of step S235 are immediately processed without passing through the
한편, 상술한 설명과는 다르게 시간 동기 설정과정에서 각 하위 게이트웨이(220)에서도 1588v2, 802.1AS 표준에 따른 싱크 패킷, 팔로우업 패킷, 패킷딜레 이 요구/응답 패킷을 파이 디바이스(221)를 통해 상위 게이트웨이(210) 또는 계층적으로 연결된 또 다른 하위 게이트웨이로부터 수신받을 수 있으며, 이 경우에도 상술한 바와 마찬가지로 동일한 동작을 수행하여 각 게이트웨이 간의 시간 동기를 설정하게 된다. 즉 상위 게이트웨이(210)는 물론 계층적으로 연결된 하위 게이트웨이(220)에서 각 게이트웨이 간의 시간 동기를 위한 패킷 정보를 수신받아 처리할 수 있도록 하는 것이다.On the other hand, unlike the above description, each of the
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Herein, while the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art will variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. And can be changed.
도 1은 본 발명의 방법이 적용된 이더넷 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,1 is a view schematically showing the configuration of an Ethernet system to which the method of the present invention is applied;
도 2는 본 발명의 방법에 따른 망 동기 설정을 위한 상위 게이트웨이와 하위 게이트웨이의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,2 is a diagram schematically showing the configuration of an upper gateway and a lower gateway for network synchronization setting according to the method of the present invention;
도 3은 본 발명의 방법에 따른 시간 동기 설정을 위한 게이트웨이의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a gateway for setting time synchronization according to the method of the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 이더넷 시스템에서의 망 동기 및 시간 동기 설정방법의 동작과정을 나타낸 순서도,4 is a flowchart illustrating an operation process of a network synchronization and time synchronization setting method in an Ethernet system according to the present invention;
도 5는 도 4의 망 동기 설정에 대한 과정을 상세하게 나타낸 순서도,5 is a flowchart illustrating a process for setting network synchronization of FIG. 4 in detail;
도 6은 도 4의 시간 동기 설정에 대한 과정을 상세하게 나타낸 순서도,6 is a flowchart illustrating a process for setting time synchronization of FIG. 4 in detail;
도 7은 도 6의 시간 동기 설정에 사용되는 패킷의 포맷 일부를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a part of a format of a packet used for setting time synchronization of FIG. 6.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 네트워크 서버 200 : 게이트웨이100: network server 200: gateway
210 : 상위 게이트웨이 211 : 스위치 디바이스210: upper gateway 211: switch device
212 : 마스터 파이 디바이스 213 : 중앙 처리부212: master pie device 213: central processing unit
214 : 클럭 분배기 214a : MAC 처리부214:
214b : 타이머 214c : 룩업테이블(LUT)214b:
215 : 저장부 220 : 하위 게이트웨이215: storage 220: lower gateway
221 : 슬레이브 파이 디바이스 222 : 클럭 분배기221: slave pi device 222: clock divider
223 : 스위치 디바이스 224 : 마스터 파이 디바이스223: switch device 224: master pi device
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Enhancements to the time synchronization standard IEEE-1588 for a system of cascaded bridges,Communication Systems, Proceedings 2004 IEEE International Workshop, pp.239-244, Sept. 2004 |
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