KR101301933B1

KR101301933B1 - 패킷-교환 네트워크의 노드를 위한 클럭 및 연관된 동기화 방법

Info

Publication number: KR101301933B1
Application number: KR1020117013016A
Authority: KR
Inventors: 팔렉 미쉘 르; 딘 타이 부이
Original assignee: 알까뗄 루슨트
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2013-09-16
Also published as: CN102246443B; FR2939587A1; US8964722B2; JP2012511849A; FR2939587B1; WO2010066664A1; EP2377256A1; KR20110084982A; EP2377256B1; US20110255546A1; CN102246443A

Abstract

패킷-교환 네트워크의 복수의 노드들(11, 15, 16, 17, 18) 내에 배치된 복수의 클럭들(1, 5, 6, 7, 8)을 동기화하는 방법은 상기 클럭들간 마스터-슬레이브 관계들을 결정하기 위해서 클럭들에 관계된 파라미터들을 비교하는 단계, 및 슬레이브 클럭을 마스터 클럭에 종속하게 하기 위해서 마스터 클럭(5) 및 연관된 슬레이브 클럭(6) 간에 패킷-교환 네트워크를 통해 시간-스탬프 메시지들을 매번 교환하는 단계를 포함한다. 상기 네트워크의 노드(15)는 동기 물리층 기술에 의해 제어되는 주파수 소스를 포함한다. 상기 노드의 클럭(5)에 관계된 파라미터들은 동기 물리층 기술에 의해 제어되는 상기 주파수 소스의 일 특성에 기초하여 상기 마스터-슬레이브 관계들을 결정하기 위해서, 상기 주파수 소스에 관계된 파라미터를 포함한다.

Description

패킷-교환 네트워크의 노드를 위한 클럭 및 연관된 동기화 방법{CLOCK FOR A NODE OF A PACKET-SWITCHED NETWORK AND ASSOCIATED SYNCHRONISATION METHOD}

본 발명은 패킷-교환 네트워크들에서 클럭 동기화 분야에 관한 것이다.

요망되는 동기화 제약들이 있는 다양한 응용들, 예를 들면 모바일 네트워크의 기지국들의 동기화에 있어서, 패킷-교환 네트워크들을 통해 기준 시간 및/또는 기준 주파수를 분배하기 위한 방법들이 개발되고 있다. 예를 들면, IETF의 네트워크 시간 프로토콜(NTP) 작업 그룹은 초기에 RFC 1305에 명시되었던 NTP 프로토콜에 대한 업그레이드를 개발하고 있다. 이를 위해 최근에 IEEE의 정밀 시간 프로토콜(PTP)이 개정되었다. ITU-T는, 동기 이더넷이라 하며 명세 G.8261, G.8262 및 G.8264에 기술된, 이더넷 네트워크를 통해 기준 주파수의 분배를 위한 물리층 기술을 정의하였다.

"2007 International IEEE Symposium on Precision clock Synchronization for Measurement, Control and Commnunication" pp138-142에서 문서 "IEEE-1588 and Synchronous Ethernet in Telecom"은 동기화가 동기 이더넷에 의해 네트워크 에지에 분배되는 코어 네트워크와, 디바이스들에 액세스하기 위해 네트워크 에지로부터 동기화 체인을 지연시키기 위해 IEEE-1588 버전 2 프로토콜을 사용하는 액세스 네트워크로 네트워크를 기술한다. 에지에서, 유형 1588 마스터 클럭은 동기 이더넷 코어 네트워크에 의해 분배된 주파수를 취한다.

본 발명의 한 목적은 패킷-교환 네트워크를 통한 동기화의 분배를 개선하는 것이다.

이를 행하기 위해서, 본 발명은 패킷-교환 네트워크의 복수의 노드들에 배치된 복수의 클럭들을 동기화하는 방법을 제공하는 것으로, 상기 방법은:

상기 클럭들간 마스터-슬레이브 유형의 관계들을 결정하기 위해서 상기 클럭들에 관계된 파라미터들을 비교하는 단계; 및

슬레이브 클럭을 마스터 클럭에 종속하게 하기 위해서 마스터 클럭과 연관된 슬레이브 클럭 간에 시간-스탬프 메시지들을 패킷-교환 네트워크를 통해 매번 교환하는 단계를 포함하고,

상기 패킷-교환 네트워크의 적어도 하나의 노드는 동기 물리층 기술에 의해 제어되는 적어도 하나의 주파수 소스를 포함하며, 상기 적어도 하나의 노드에 배치된 하나 또는 각각의 클럭에 관계된 상기 파라미터들은 동기 물리층 기술에 의해 제어되는 적어도 하나의 주파수 소스의 하나 이상의 특성들에 기초하여 상기 마스터-슬레이브 유형 관계들을 결정하기 위해서, 상기 주파수 소스에 관계된 파라미터를 포함한다.

그러므로, 클럭들간 마스터-슬레이브 유형의 관계들의 결정에서, 이러한 소스들의 단순한 존재를 포함한, 주파수 소스(들)의 다양한 특성들이 고려될 수 있다. 일 실시예에서, 하나의 노드에서 물리층에 의해 동기화된 주파수 소스의 존재 또는 이용가능성, 및 또 다른 노드에서 그의 부재 또는 이용불가의 단순 포함은 패킷 네트워크를 통한 동기화를 위한 분배 체인의 구축을 개선할 수 있다. 사실, 동기 물리층의 사용은 패킷 네트워크를 통한 주파수의 분배에 의해 얻어질 수 있는 것보다 더 나은 품질의 기준 주파수를 생성할 수 있다. 다른 실시예들은 예를 들면 주파수 소스의 품질에 관계된 다른 특성들을 고려한다. 주파수 소스에 관계된 파라미터는 로직 인디케이터, 임의의 유형의 변수 또는 구조화된 객체를 포함한, 이러한 특성들을 나타낼 수 있는 임의의 형태의 정보로 구성될 수 있다.

일 특정의 실시예에 따라, 주파수 소스에 관계된 파라미터는, 예를 들면 주파수 소스의 정량화된 주파수 편이 및/또는 주파수 소스의 정량화된 주파수 안정성에 대응하는 주파수 소스 품질 디스크립터를 포함한다.

이롭게는, 상기 주파수 소스에 관계된 상기 파라미터는; 예를 들면 권고 G.811에 의해 명시된 PRC 레벨, 권고 G.812에 의해 명시된 레벨 유형 I, 유형 II 및 유형 III, 및 권고 G.813에 의해 명시된 레벨 선택 I 및 선택 II을 포함하는 그룹에서 선택된, 예를 들면 상기 권고 G.811, G.812 및 G.813에서 ITU-T에 의해 표준화된 클럭 레벨을 포함하거나 그에 대응한다. 이러한 파라미터의 사용은 주파수 소스들의 품질, 특히 이들의 정확성 및 이들의 장기간 안정성에 관계된 표준화된 정밀 명세들을 고려하는 간단한 방법이다.

한 특정의 실시예에 따라, 동기 물리층 기술은 동기 이더넷이다. 이외 동기 물리층 기술들, 예를 들면 SONET/SDH이 유사한 방식으로 사용될 수도 있다.

특정의 실시예들에 따라, 시간-스탬프 메시지들은 네트워크 시간 프로토콜에 따라, 즉 IETF의 RFC 1305의 권고에 준하여, 또는 정밀 시간 프로토콜에 따라, 즉 IEEE 1588 버전 2 명세, 또는 이들 프로토콜들의 후속 업데이트들에 준하여 교환될 수 있다.

일 특정의 실시예에 따라,
파라미터들의 우선 순위 순서에 따라 제 1 클럭에 관계된 파라미터들이 제 2 클럭에 관계된 대응 파라미터들에 비교되는 식으로(31, 32, 33), 상기 클럭들에 관계된 상기 파라미터들이 클럭들의 쌍들로 비교되고,
상기 주파수 소스에 관계된 상기 파라미터보다 더 높은 순위에 있는 대응 파라미터(들)의 값들이 동일하다면, 상기 주파수 소스에 관계된 상기 파라미터의 값들이 비교되며,
상기 제 1 및 제 2 클럭들 중, 파라미터가 동기 물리층 기술에 의해 제어되는 주파수 소스의 존재 또는 이용가능성을 나타내는 하나의 클럭은, 파라미터 또는 파라미터의 부재가 동기 물리층 기술에 의해 제어되는 주파수 소스의 부재 또는 이용불가를 나타내는 다른 하나의 클럭의 마스터로 간주되고; 및/또는

상기 제 1 및 제 2 클럭들 중, 파라미터가 더 높은 품질의 주파수 소스를 나타내는 하나의 클럭은, 파라미터가 더 낮은 품질의 주파수 소스를 나타내는 다른 하나의 클럭의 마스터로 간주된다.

삭제

이러한 방법은 IEEE에 의해 정의된 최상의 마스터 클럭 알고리즘을 적응시킴으로써 구현될 수 있다. 그러나, 중앙집중 또는 분산 방식으로, 클럭들을 계층화하기 위해, 예를 들면 각 클럭에 대한 전체 스코어의 계산 및 이 전체 스코어에 기초한 계층화와 같은 다른 방법들이 사용될 수도 있다.

본 발명은 상기 네트워크의 다른 노드들에 배치된 외부 클럭들에 각각 관계된 파라미터들의 세트들을 패킷-교환 네트워크를 통해 수신할 수 있는 동기화 관리 모듈로서, 상기 외부 클럭들 중에서 마스터 클럭을 선택하기 위해 상기 파라미터들의 세트들을 비교하고, 상기 클럭을 상기 마스터 클럭에 종속하게 하기 위해서 상기 패킷-교환 네트워크를 통해 시간-스탬프 메시지들을 상기 마스터 클럭과 교환하기 위한, 상기 동기화 관리 모듈을 포함하는, 패킷-교환 네트워크의 노드를 위한 클럭을 제공하는 것으로,

적어도 하나의 소위 외부 클럭에 관계된 상기 파라미터들의 세트는 동기 물리층 기술에 의해 제어되고 상기 외부 클럭과 공존하는 주파수 소스에 관계된 파라미터를 포함하고, 상기 동기화 관리 모듈은 상기 파라미터에 기초하거나 동기 물리층 기술에 의해 제어되는 주파수 소스에 관계된 각각의 파라미터에 기초하여 상기 마스터 클럭을 선택할 수 있다.

본 발명은 패킷-교환 네트워크 노드를 위한 클럭에 있어서,

상기 클럭에 관계된 파라미터들의 세트를 패킷-교환 네트워크를 통해 상기 네트워크의 또 다른 노드에 배치된 외부 클럭에 보낼 수 있는 동기화 관리 모듈을 포함하며,

상기 파라미터들의 세트는 동기 물리층 기술에 의해 제어되고 노드 내 배치된 주파수 소스에 관계된 파라미터를 포함하는, 상기 클럭을 제공한다.

이러한 파라미터들의 세트는 다양한 방법들, 예를 들면 네트워크 관리 시스템을 통해 정적으로 구성될 수 있다. 바람직하게, 자동 구성 수단은 파라미터들의 세트, 또는 주파수 소스에 관계된 적어도 파라미터를 예를 들면 동기 물리층 프로토콜의 데이터를 사용하여 자동으로 그리고 동적으로 구성하기 위해 노드에서 구현된다. 이를 행하기 위해서, 일 실시예에 따라, 클럭은 또한 동기 물리층 기술에 의해 제어되고 상기 노드에 배치된 상기 주파수 소스의 하나 이상의 특성들을 검출하고, 검출된 상기 특성들에 기초하여 주파수 소스에 관계된 상기 파라미터를 구성할 수 있는 구성 모듈을 포함한다. 예를 들면, 검출되어 고려되는 특성들은 존재 및/또는 이용가능성 및/또는 품질을 포함한다.

바람직한 실시예에 따라, 구성 모듈은 상기 주파수 소스에 속한 ITU-T에 의해 표준화된 클럭 레벨을 검출할 수 있다.

본 발명의 사상은 네트워크의 적어도 일부 노드들 내에 동기 물리층의 존재에 의해 상기 클럭들의 적어도 일부에 제공될 수 있는 지원을 고려하여, 패킷-교환 네트워크의 클럭들, 예를 들면 정밀 시간 프로토콜을 구현하는 클럭들간에 동기화 계층을 구축하는 것이다. 이 사상은 시간 클럭들에, 즉 패킷-교환 네트워크에서 기준 시간의 분배 계층에 및/또는 주파수 클럭들에, 즉 패킷-교환 네트워크에서 기준 주파수의 분배 계층에 적용될 수 있다. 동기화 계층은 마스터-슬레이브 유형 관계에 의해 연관된 적어도 2개의 클럭들을 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명은 첨부된 도면들에 관련하여 단지 예시로 그리고 비제한한 예들로서 주어진 본 발명의 복수의 특정한 실시예들에 대한 다음의 설명을 검토하였을 때 더 잘 이해될 것이고, 다른 목적들, 상세들, 특징들, 및 이들의 잇점들이 더 명확하게 명백해질 것이다.

본 발명은 네트워크의 적어도 일부 노드들 내에 동기 물리층의 존재에 의해 클럭들의 적어도 일부에 제공될 수 있는 지원을 고려하여, 패킷-교환 네트워크의 클럭들, 예를 들면 정밀 시간 프로토콜을 구현하는 클럭들간에 동기화 계층을 구축하는 방법을 제공한다. 이는 시간 클럭들에, 즉 패킷-교환 네트워크에서 기준 시간의 분배 계층에 및/또는 주파수 클럭들에, 즉 패킷-교환 네트워크에서 기준 주파수의 분배 계층에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 네트워크의 개략적 기능도.
도 2은 도 1의 네트워크에서 사용될 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 노드의 개략적 기능도.
도 3은 도 2의 노드에 의해 구현될 수 있는 클럭들에 관계된 파라미터들을 비교하는 방법을 나타낸 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 또 다른 네트워크의 개략적 기능도들.

도 1을 참조하면, 패킷-교환 네트워크(10)은 실선으로 도시된 링크들에 의해 연결되는 복수의 노드들(11 내지 19)을 포함한다. 네트워크의 토폴로지와 노드들 및 링크들의 수는 전적으로 예시적인 것이다. 네트워크의 어떤 노드들, 즉 노드들(11, 15, 16, 17, 18)은 동기될 필요가 있는 클럭들을 포함한다. 이를 행하기 위해서, 노드들은 클럭들의 주파수 및/또는 시간을 동기화하기 위해 사용되는 동기화 프로토콜을 구현한다. 주파수의 동기화는 기준 주파수의 폴링(polling)을 의미한다. 시간의 동기화는 기준 위상(phase)의 폴링을 의미한다. 도 1에서 숫자 1, 5, 6, 7, 8로 손목시계들로서 기호적으로 도시된, 시간적으로 동기화될 필요가 있는 시간 클럭들의 경우를 이하 기술한다.

네트워크(10) 상에 동기화 프로토콜은 다음과 같이 동작한다. 클럭들을 공통 기준으로서 작용하는 클럭들 중 하나에 종속하게 하기 위해서 동기화를 위한 계층적(hierarchical) 분배 체인이 결정된다. 바람직하게, 이 계층적 체인은 각각의 클럭의 본연의 품질 및/또는 클럭들이 액세스할 수 있는, 예를 들면 GPS 유형 위성 시스템, 원자 클럭, 동기 물리층, 등인 임의의 외부 기준 소스들의 품질을 고려하여 결정된다. 그러므로, 클럭들의 이들 특성들과 네트워크 내에서 이들 각각의 위치들을 고려하여, 계층적 체인은 체인의 끝에 누적되는 부정확성들 및 오류들을 제한시키는 방법으로 결정된다. 이 계층적 체인은 클럭들 간에 상호 종속 관계들을 통해 구현된다. 클럭들은 마스터 클럭과 이의 슬레이브 클럭(들) 간에 매번 시간-스탬프 메시지들의 교환을 통해 동기화된다. 그러므로, 체인의 중간 레벨에 위치된 클럭은 제 1 클럭에 대해 슬레이브이면서도 적어도 제 2 클럭에 대해선 마스터이기도 하다.

도 1에 도시된 실시예에서, 네트워크(10)의 적어도 하나의 노드, 즉 이 경우엔 노드(15)는 또한 동기 물리층 기술에 의해 제어되는 주파수 소스를 포함한다. 이 동기 물리층 기술, 예를 들면 동기 이더넷 기술은 점선들로 도시된 네트워크 요소들(21 내지 24)의 세트와 연대하여 구현된다. 물리층이 네트워크 부하와는 무관하게 바이너리 흐름으로부터 직접 클럭 신호를 발생시키기 때문에, 엄격한 정확성 제약들을 충족하는 동기 물리 네트워크(20)는 기준 주파수를 분배하기 위해 사용된다. 노드(15)에서, 시간 클럭(5)은 동기 물리층에 의해 제어되는 주파수 소스를 활용하는 방법을 통해 기준 시간을 계산한다. 그러므로, 동기 물리층에 의해 제어되는 주파수 소스의 정확성은 노드(15) 내 공존된 시간 클럭의 정확성에 분명히 영향을 미친다.

네트워크(10) 상에서 동기화를 위한 계층적 분배 체인을 결정하는 하나의 가능한 방법은 네트워크 토폴로지를 또한 고려하여, 매번 최선의 가능한 클럭에 마스터의 기능을 할당하기 위해서, 클럭들(1, 5, 6, 7, 8)의 디스크립터 파라미터들을 비교하는 단계를 포함한다. 이러한 방법에서 사용될 수 있는 디스크립터(descriptor) 파라미터들의 예들이 표 1에 첫번째 열에 주어져 있다. 다른 열들은 예시적 예에 기초하여 클럭들(1, 5, 6, 7, 8)에 대한 이들 파라미터들의 값들을 제공한다. "우선도" 파라미터 및 "클래스" 파라미터는 예를 들면 PTP 프로토콜에서와 마찬가지로 사용된다. "품질 레벨" 파라미터는 동기 물리층에 의해 제어되고 클럭 -존재하다면- 과 공존하는 주파수 소스의 품질을 반영한다. 여기에서는 엠프티 값(empty value)인 특정한 값은 이러한 주파수 소스의 부재를 나타내기 위해 사용된다. 표 1에 대응하는 실시예에서, "품질 레벨" 파라미터의 허용가능한 값들은 ITU-T에 의해 표준화된 클럭 레벨들이다. 도 1에서, 동기 물리 네트워크(20)의 각각의 네트워크 요소에 속하는 클럭 레벨은 네트워크 요소 밑에 기재되어 있다.

표 1: 도 1의 클럭들의 디스크립터 파라미터들

표 2는 ITU-T에 의해 표준화된 클럭 레벨들 및 연관된 양적 명세들의 예들을 기술한 것이다. 레벨들은 최상의 품질 레벨부터 최하의 품질 레벨까지 분류된다.

도 3은 클럭들의 디스크립터 파라미터들을 소정의 우선 순위의 순서에 기초하여 비교하는 방법의 실시예를 나타낸다. 단계(30)에서, 비교할 2개의 클럭들이 선택된다. 단계(31)에서, 랭크 1 파라미터, 예를 들면 "우선도"의 각각의 값들이 비교된다. 랭크 1 파라미터에 대해 최상의 값을 가진 클럭이 최상의 클럭으로서 선택되고 그 방법은 단계(40)에서 종료한다. 랭크 1 파라미터가 서로 같다면, 단계(32)에서 랭크 2 파라미터, 예를 들면 "클래스"의 각각의 값들이 비교된다. 랭크 2 파라미터에 대해 최상의 값을 가진 클럭이 최상의 클럭으로서 선택되고 방법은 단계(40)에서 종료한다. 랭크 2 파라미터가 서로 같다면, 단계(33)에서 랭크 3 파라미터, 예를 들면 "품질 레벨"의 각각의 값들이 비교되는 등이다. 관례적으로, "품질 레벨" 파라미터에 대해서 엠프티 값은 비교들에 있어 가장 낮은 값인 것으로 간주된다.

표 2의 파라미터들에 적용되었을 때, 이 알고리즘은 특히 다음의 결과들이 나오게 한다: 클럭(1)은 모든 다른 것들보다 더 나은 것으로 여겨지고 따라서 공통 기준으로서 선택된다. 그러므로, 이것은 클럭(8) 및 클럭(5)의 마스터로서 선택된다. 클럭(5)은 클럭(8)보다 더 나은 것으로 간주되고 따라서 클럭(6)의 마스터로서 선택된다. 클럭(6)은 클럭 7의 마스터로서 선택된다. 도 1에서, 노드들의 포트들에 기재한 문자들 M, S 및 P은 이와 같이 하여 얻어진 종속 관계들을 나타낸다. M은 마스터 포트를, S는 대응하는 슬레이브 포트를, P는 수동 포트를 나타낸다.

계층적 체인을 결정하기 위한 클럭들의 비교는 예를 들면 도시되지 않은 네트워크 관리 시스템에 의해 중앙집중 방식으로 수행될 수 있다. 바람직하게는, 이 비교는 PTP 프로토콜(최선의 마스터 클럭 알고리즘)에 설정된 원리들에 따라, 분산방식으로 클럭들 자신들 내에서 수행된다.

후자의 경우에, 각각의 클럭은 자신의 디스크립터 파라미터들의 세트를 시그널링 메시지들로 이웃 클럭들에 보낸다. 이러한 시그널링 메시지를 수신하였을 때, 클럭은 자신의 디스크립터 파라미터들을, 어느 것이 마스터로서 기능해야 하는지를 결정하기 위해 메시지를 보냈던 외부 클럭의 파라미터들과 비교한다. 마스터로서 기능할 가능성이 큰 몇개의 외부 클럭들로부터 시그널링 메시지들을 수신한다면, 클럭은 자신의 마스터를 선택하기 위해 외부 클럭들을 비교한다. 그러므로, 도 1에 대응하는 실시예에서, 클럭(6)은 클럭(5) 및 클럭(8)의 디스크립터 파라미터들을 수신하고, 클럭(5)이 마스터로서 기능해야 할 것으로 결정한다. 그러므로, 동기화는 클럭(1)에서 클럭(5) 및 클럭(8)로 그리고 클럭(8)에서 클럭(6)으로가 아니라 클럭(5)에서 클럭(6)으로 분배된다.

그러므로, "품질 레벨" 파라미터는 동기 물리층에 의해 제어되는 주파수 소스로부터 국부적으로 이득을 얻는 클럭들에 우선권을 주기 위해 사용된다. 각각의 노드 내 클럭 디스크립터 파라미터들은 다양한 방법들로 구성될 수 있다. 도 2를 참조하여, 동기 물리층 프로토콜과 협동하여 자동으로 이러한 구성을 얻기 위해 사용되는 노드(15)의 실시예를 기술한다.

도 2는 노드(15)의 기능을 나타낸 것이다. 동기화를 이해하는데 도움이 되는 구성성분들만이 도시되었다. 2개의 주요 기능 블록들이 도시되었는데, 블록(50)은 동기 물리층 클럭, 보다 구체적으로 도시된 예에서 동기 이더넷 모듈에 해당한다. 블록(60)은 패킷 유형 프로토콜 스택 상에서 동기화 프로토콜, 특히 본 발명의 실시예에 따라 수정된 PTP 유형 동기화 프로토콜을 구현하는 클럭에 대응한다.

동기 이더넷 모듈(50)은 통상의 방식으로 구성된다. 주파수 획득 모듈(51)은 기준 주파수에서 동기화 신호를 검색하기 위해서 이더넷 인터페이스(55)를 통해 수신된 바이너리 트레인(54)을 처리한다. 이 동기화 신호를 사용하여 어떤 품질 레벨에 도달하기 위해 국부 발진기(52)를 제어한다. 시그널링 모듈(53)은 IEEE 슬로우 프로토콜 유형 프레임들(명세 IEEE 802.3의 어펜딕스 57)(56)로 수송되는 동기 이더넷 시그널링을 관리한다. 특히, 동기 이더넷 시그널링은 물리 네트워크(20)의 요소들이 이들의 로컬 주파수 소스의 품질 레벨을 선언하는 품질 레벨 필드를 포함하는, 동기화 상태 메시지들(SSM)을 포함한다. 소정의 노드에 있어서, 이 품질 레벨은 국부 발진기, 예를 들면 노드(15)를 위한 발진기(52)의 하드웨어 품질과, 동기화 신호가 얻어지는 소스의 품질, 예를 들면 노드(15)를 위한 업스트림 네트워크 요소(22)의 로컬 주파수 소스의 품질 둘 다에 좌우된다. 그러므로, 물리 네트워크(20)의 각각의 요소는 이의 이웃들에 품질 레벨 필드를 포함하는 하위 계층 SSM 메시지들(26)을 보낸다. 도 1의 예에서, 이 필드는 요소(21)에 대해선 값 G.811을, 요소들(22, 15/50 및 23)에 대해선 G.812 유형 I를, 요소(24)에 대해선 G.813 선택 I를 취한다. 물리 네트워크(20)의 다른 요소들은 노드(15)를 기준으로 하여 기술된 모듈(50)과 동일한 방식으로 구성되는 동기 이더넷 모듈을 각 상황에 따라 포함한다.

클럭(60)은 패킷 유형 프로토콜 스택(62), 예를 들면 UDP/IP/이더넷 스택 또는 그외 스택을 통해 동기화 프로토콜에 준하는 메시지들(63)의 수신 및 송신을 처리하는 프로토콜 관리 모듈(61)을 포함한다. 예를 들어, PTP 프로토콜에 따라, 교환되는 메시지들은 시간-스탬핑 정보를 가진 Sync, Follow_up, Delay_req 및 Delay_resp 유형의 메시지들을 포함한다. 시간 획득 모듈(64)은 이와 같이 하여 수신된 시간-스탬프 데이터(65) 및 국부 발진기(52)에 의해 발생된 주파수 신호 둘 모두를 사용하여 기준 시간을 결정한다. 일 실시예에서, 국부 발진기(52)는 디지털 주파수 합성기를 포함한다. PTP 프로토콜에 따라, 교환되는 메시지들은 어나운스 유형 메시지들도 포함하는데 이를 통해 클럭들은 이들의 디스크립터 파라미터들을 통신한다. 포트들에 대한 구성 모듈(66)은 에지 클럭에 연결된 노드의 각각의 포트의 상태를 결정하기 위해서, 예를 들면 최선의 마스터 클럭 알고리즘에 따라, 이들 디스크립터 파라미터들을 비교한다. 이를 행하기 위해서, 프로토콜 관리 모듈(61)은 예를 들면 데이터 저장 모듈(67)에 저장된 표 1의 파라미터들을 포함하는, 클럭(60)에 특정한 디스크립터 파라미터들의 세트에 액세스한다.

이들이 개별적으로 도시되었을지라도, 패킷 유형 프로토콜 스택(62) 및 이더넷 인터페이스(65)는 반드시 완전히 개별적인 것은 아니다. 즉 프로토콜 스택(62)은 이더넷층을 포함할 수도 있다. 또한, 동기 물리층 프로토콜 및 패킷 수송 프로토콜은 동일 물리 포트들 및 동일 링크들 상에 공존할 수도 있다. 도 1에서, 동기 물리 네트워크(20)의 토폴로지는 단지 예시적인 것이며 한정하려는 것이 아니다. 특히, 네트워크(10) 및 네트워크(20)는 노드(15)와 유사하게, 공통으로 몇개의 노드들을 가질 수 있고, 또는 심지어는 부분적으로 또는 완전히 겹칠 수도 있다.

프로토콜간 구성 모듈(70)은 노드의 물리층 클럭(50)의 특성들에 기초하여 클럭(60)의 "품질 레벨" 파라미터의 값을 자동으로 그리고 동적으로 고정시킨다. 일 실시예에 따라, 프로토콜간 구성 모듈(70)은 노드 내에 동기 물리층의 유무를 검출하고 이 검출에 기초하여 클럭(60)의 "품질 레벨" 파라미터의 값을 고정시킨다. 예를 들어, 동기 물리층이 있다면, 모듈(70)은 시그널링 모듈(53)에 의해 나타낸 품질 레벨에 액세스하고 이 필드에 기초하여 클럭(60)의 "품질 레벨" 파라미터의 값을 고정시킨다. 이렇게 하여, 클럭(60)은 물리층에 의해 제어되는 자신의 로컬 주파수 소스의 품질를 반영하는 한 세트의 디스크립터 파라미터들을 통신할 수 있다.

네트워크(10)의 노드들의 다른 클럭들은 노드(15)에 관련하여 기술된 클럭(60)과 유사한 방식으로 생성될 수 있다. 그러나, 노드에 물리층이 없다면, 시간 획득 모듈(64)은 품질이 반드시 보장되는 것은 아닌 또 다른 주파수 기준에 의해 공급된다. 클럭 비교 방법은 바람직하게는 모든 클럭들에서 동일한 방식으로 이행된다.

일 실시예에서, 동기 물리층은 검출된 동기화 오류들에 기초하여 물리 네트워크의 동적 재구성을 할 수 있게 하기 위해서, 동기화 오류들의 검출 기능 및 통보 기능을 포함한다. 이러한 기능들은 특히 동기 이더넷 프로토콜들 및 SONET/SDH에서 사용될 수 있다. 프로토콜간 구성 모듈(70) 덕택으로, 이들 동적 재구성 기능들을 네트워크(10) 상에 시간 분배 체인에 확장하는 것이 가능하다. 이제 이 점에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 예시될 것이다.

도 4에서, 도 1에 요소들과 동일 또는 유사한 요소들에 100을 더한 참조부호를 사용한다. 여기에서는 2개의 노드들(115, 118)이 PTP형 시간 클럭 및 동기 이더넷 물리 클럭 둘 다를 포함하는 패킷-교환 네트워크(110)를 고찰한다. 노드들(115, 118)은 앞에서 기술된 노드(15)와 유사하게 구성된다. 2개의 노드들 내 물리적 클럭들은 초기에는 예를 들면 G.812 유형 I으로 품질이 동일한 것으로 가정된다. 표 3은 도 4의 PTP 클럭들의 디스크립터 파라미터들을 요약한 것이다.

노드(116)의 클럭(106)은 마스터 클럭을 선택하기 위해서 최선의 마스터 클럭 알고리즘을 이행한다. 클럭들(105, 108)에 의해 공지된 디스크립터 파라미터들의 동일한 값들 때문에, 알고리즘은 공통의 기준(101)까지의 최단의 분배 경로를 나타내는 클럭, 즉 클럭(108)을 선택한다. 도 4에 포트들의 상태들이 나타내는 바와 같이, 시간 동기화는 네트워크(110)를 통해 클럭(101)에서 클럭들(105, 108)로, 클럭(108)에서 클럭(106)으로, 클럭(106)에서 클럭(107)으로 분배된다. 여기에서 노드들(112, 113, 114, 119)은 PTP 프로토콜의 빈 클럭들을 나타낸다.

도 5에서, 동기 이더넷 네트워크(120)의 네트워크 요소(123)에서 고장이 발생한 것으로 가정한다. 그 결과, 네트워크 요소(123)는 어떤 타임아웃 후에, 로컬 클럭의 이용불가 상태, 즉 동기 이더넷 프로토콜 내 유보되어 있는 "Do Not Use" 값을 반영하는 품질 레벨을 선언하기 위해 동기화 상태 메시지(180)를 노드(118)에 보냈다. 그 결과, 노드(118)의 물리 클럭(50)은 신뢰성있는 기준에 의해 더 이상 동기되지 않음을 검출하고 결국 자신을 구성가능 타임아웃 후에 동기화 상태 메시지(181)에 이용불가를 선언한다.

결국, 노드(118)의 프로토콜간 구성 모듈(70)은 동기 이더넷층에 의해 제어되는 주파수 소스의 이용불가를 반영하기 위해 클럭(108)의 "품질 레벨" 파라미터를 수정한다. 예를 들면, 표 4에 나타낸 바와 같이, 새로운 값은 엠프티 값인데, 즉 동기 이더넷층에 의해 제어되는 주파수 소스의 부재와 동등하다. 또 다른 변형예에 따라서, 이용불가의 경우들과 부재의 경우들을 구별하기 위해서, "품질 레벨" 파라미터의 특정한 값, 예를 들면 DNU 값을 도입하는 것이 가능하다. 이 변형예에서, DNU 값은 클럭 비교에 대해 엠프티 값보다 큰 것으로 간주된다.

동기 이더넷 시그널링에 실린 품질 레벨 필드의 값들을 패킷 네트워크 상에 동기화 프로토콜, 예를 들면 PTP 프로토콜에 실린 "품질 레벨" 파라미터의 대응하는 값들과 매칭하는 몇가지 방법들이 사용될 수 있다. 프로토콜간 구성 모듈(70)에 의해 구현될 수 있는 간단한 방법은 동기 이더넷 프로토콜의 품질 레벨 필드에 그리고 패킷 네트워크 상에 동기화 프로토콜에 실리는 "품질 레벨" 파라미터에 동일한 값들을 사용하는 것을 포함한다. 그러나, 예를 들어 두 프로토콜들에서 가용한 서로 다른 비트 수에 관계된 제약에 따르기 위해서 소정의 대응 표에 준한 서로 다른 값들의 사용도 또한 생각해 볼 수 있다.

클럭(108)의 새로운 한 세트의 파라미터들을 포함하는 어나운스 유형 메시지 를 수신한 후에, 클럭(106)은 클럭(108) 및 클럭(105)의 비교를 반복하는데, 이것은 도 5에서 포트들의 상태들에 의해 나타낸 바와 같이, 이 시간을 마스터로서 선택되는 클럭(105)에 이어지게 한다. 그러므로, 네트워크 내 물리적 클럭들의 상태에 기초하여 시간 분배 체인의 동적 재구성이 얻어진다.

유사한 결과들이 다른 동기 물리층 프로토콜들, 예를 들면 SONET/SDH 및 패킷-교환 네트워크들 상에서 다른 시간 분배 프로토콜들, 예를 들면 NTP에 의해 얻어질 수 있다.

패킷 네트워크의 노드들이 NTP 프로토콜을 사용하는 일 실시예에 따라, "품질 레벨" 파라미터를 캐리하기(carry) 위해 NTP 헤더의 Stratum 필드의 일부가 사용될 수 있다. 실제로, 이 필드의 8비트들은 예를 들면 4비트를 넘어 표준에서 의도되는 Stratum 파라미터와, 예를 들면 4비트를 넘어 동기 물리층에 의해 제어되는 공존하는 주파수 소스의 품질를 나타내는 "품질 레벨" 파라미터 둘 다를 인코딩하기에 충분한 것으로 보인다. 또 다른 변형예는 NTP TLV 필드에 "품질 레벨" 파라미터의 값을 캐리하는 것을 포함하는데, 이것은 이 파라미터에 포함될 수 있는 정보량에 관하여 더 큰 융통성을 생기게 한다.

도시된 일부 요소들, 특히 여러 모듈들은 다양한 형태들, 즉 하드웨어 및/또는 소프트웨어 성분들을 사용하여 독자형으로 또는 분산 방식으로 구성될 수도 있다. 사용될 수 있는 하드웨어 성분들은 응용특정의 집적회로들, 필드-프로그램가능 게이트 어레이들, 또는 마이크로프로세서들이다. 소프트웨어 성분들은 C, C++, Java, 또는 VHDL과 같은 다양한 프로그래밍 언어들로 작성될 수 있다. 이 목록은 모든 것을 나열한 것이 아니다.

네트워크 관리 시스템은 이를테면 마이크로컴퓨터, 워크스테이션, 인터넷에 연결된 디바이스, 또는 이외 어떤 다른 전용 또는 범용 통신 디바이스와 같은 하드웨어 디바이스일 수 있다. 이 시스템에 의해 실행되는 소프트웨어 프로그램들은 네트워크 요소들을 제어하기 위한 네트워크 관리 기능들을 실행한다.

본 발명이 복수의 특정한 실시예들에 관련하여 기술되었을지라도, 당연히 이들을 어떠한 식으로든 제한되는 것은 아니며 기술된 수단의 모든 기술적 등가물들과, 이들의 조합들이 발명의 범위 내에 포함된다면, 이들도 포함한다.

"포함하다"라는 단어의 사용은 청구항에 설정된 것들 이외의 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하는 것이 아니다. 요소 또는 단계에 대한 단수표현의 사용은 달리 언급되지 않는 한, 복수의 이러한 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 복수의 수단 또는 모듈들은 단일 하드웨어 요소에 의해 도시될 수도 있다.

청구항들에서, 괄호 내 참조부호는 청구항을 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

표 2: ITU-T에 의해 표준화된 클럭 레벨들

표 3: 도 4의 PTP 클럭들의 디스크립터 파라미터들

표 4: 도 5의 PTP 클럭들의 디스크립터 파라미터들

Claims

패킷-교환 네트워크의 복수의 노드들(11, 15, 16, 17, 18)에 배치된 복수의 클럭들(1, 5, 6, 7, 8)을 동기화하는 방법에 있어서,
상기 클럭들 간 마스터-슬레이브 유형의 관계들을 결정하기 위해서 상기 클럭들에 관계된 파라미터들을 비교하는 단계(31, 32, 33);
슬레이브 클럭을 마스터 클럭에 종속(subservient)하게 하기 위해서 마스터 클럭(5)과 연관된 슬레이브 클럭(6) 간에 시간-스탬프 메시지들을 상기 패킷-교환 네트워크를 통해 매번 교환하는 단계를 포함하고,
상기 패킷-교환 네트워크의 적어도 하나의 노드(15)는 동기 물리층 기술에 의해 제어되는 적어도 하나의 주파수 소스(50)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 노드에 배치된 클럭(5)에 관계된 상기 파라미터들은 동기 물리층 기술에 의해 제어되는 상기 적어도 하나의 주파수 소스의 특성에 기초하여 상기 마스터-슬레이브 유형 관계들을 결정하기 위해, 상기 주파수 소스에 관계된 파라미터를 포함하는, 클럭 동기화 방법.
제 1 항에 있어서,
주파수 소스에 관계된 상기 파라미터는 상기 주파수 소스의 품질 디스크립터를 포함하는, 클럭 동기화 방법.
제 2 항에 있어서,
주파수 소스의 상기 품질 디스크립터는 주파수 소스의 정량화된 주파수 편이에 대응하는, 클럭 동기화 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
주파수 소스의 상기 품질 디스크립터는 주파수 소스의 정량화된 주파수 안정성에 대응하는, 클럭 동기화 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주파수 소스에 관계된 상기 파라미터는 권고 G.811, G.812 및 G.813에서 ITU-T에 의해 표준화된 클럭 레벨에 대응하는, 클럭 동기화 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동기 물리층 기술은 동기 이더넷 또는 SONET/SDH인, 클럭 동기화 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시간-스탬프 메시지들은 IETF 네트워크 시간 프로토콜 또는 IEEE 정밀 시간 프로토콜에 따라 교환되는, 클럭 동기화 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
파라미터들의 우선 순위 순서에 따라 제 1 클럭에 관계된 파라미터들이 제 2 클럭에 관계된 대응 파라미터들에 비교되는 식으로(31, 32, 33), 상기 클럭들에 관계된 상기 파라미터들이 클럭들의 쌍들로 비교되고,
상기 주파수 소스에 관계된 상기 파라미터보다 더 높은 순위에 있는 대응 파라미터(들)의 값들이 동일하다면, 상기 주파수 소스에 관계된 상기 파라미터의 값들이 비교되며,
상기 제 1 및 제 2 클럭들 중, 파라미터가 동기 물리층 기술에 의해 제어되는 주파수 소스의 존재 또는 이용가능성을 나타내는 하나의 클럭은, 파라미터 또는 파라미터의 부재가 동기 물리층 기술에 의해 제어되는 주파수 소스의 부재 또는 이용불가를 나타내는 다른 하나의 클럭의 마스터로 간주되고,
상기 제 1 및 제 2 클럭들 중, 파라미터가 더 높은 품질의 주파수 소스를 나타내는 하나의 클럭은, 파라미터가 더 낮은 품질의 주파수 소스를 나타내는 다른 하나의 클럭의 마스터로 간주되는, 클럭 동기화 방법.
패킷-교환 네트워크의 노드를 위한 클럭(60)에 있어서,
상기 네트워크의 다른 노드들에 배치된 외부 클럭들에 각각 관계된 파라미터들의 세트들을 상기 패킷-교환 네트워크를 통해 수신할 수 있는 동기화 관리 모듈(61, 66)로서, 상기 외부 클럭들 중에서 마스터 클럭을 선택하기 위해 상기 파라미터들의 세트들을 비교하고, 상기 클럭을 상기 마스터 클럭에 종속하게 하기 위해서 상기 패킷-교환 네트워크 상에서 시간-스탬프 메시지들을 상기 마스터 클럭과 교환하기 위한, 상기 동기화 관리 모듈(61, 66)을 포함하며,
적어도 하나의 외부 클럭에 관계된 상기 파라미터들의 세트는 동기 물리층 기술에 의해 제어되고 상기 외부 클럭과 공존하는 주파수 소스에 관계된 파라미터를 포함하고, 상기 동기화 관리 모듈은 상기 파라미터에 기초하거나 동기 물리층 기술에 제어되는 주파수 소스에 관계된 각각의 파라미터에 기초하여 상기 마스터 클럭을 선택할 수 있는, 클럭(60).
패킷-교환 네트워크 노드를 위한 클럭(5, 105, 108)에 있어서,
상기 네트워크의 또 다른 노드에 배치된 외부 클럭(6, 106)에 사용할 상기 클럭에 관계된 파라미터들의 세트를 상기 패킷-교환 네트워크를 통해 보낼 수 있고, 상기 클럭(5) 및 상기 외부 클럭(6) 중에서 선택된 슬레이브 클럭을 상기 클럭(5) 및 상기 외부 클럭(6) 중에서 선택된 마스터 클럭에 종속하게 하기 위해 상기 패킷-교환 네트워크를 통해 시간-스탬프 메시지들을 상기 외부 클럭과 교환할 수 있는 동기화 관리 모듈(61)을 포함하며,
상기 파라미터들의 세트는 동기 물리층 기술에 의해 제어되고 상기 노드에 배치된 주파수 소스(50)에 관계된 파라미터를 포함하는, 클럭(5, 105, 108).
제 10 항에 있어서,
동기 물리층 기술에 의해 제어되고 상기 노드에 배치된 상기 주파수 소스(50)의 하나 이상의 특성들을 검출하고, 상기 검출된 특성들에 기초하여 주파수 소스에 관계된 상기 파라미터를 구성할 수 있는 구성 모듈(70)을 더 포함하는, 클럭(5, 105, 108).
제 11 항에 있어서,
상기 구성 모듈(70)은 상기 주파수 소스에 속한 ITU-T에 의해 표준화된 클럭 레벨을 검출할 수 있는, 클럭(5, 105, 108).
제 11 항에 있어서,
상기 구성 모듈(70)은 상기 주파수 소스의 이용불가 상태를 검출할 수 있는, 클럭(5, 105, 108).
제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동기 물리층 기술은 동기 이더넷 또는 SONET/SDH인, 클럭(5, 105, 108).
제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시간-스탬프 메시지들은 IETF 네트워크 시간 프로토콜 또는 IEEE 정밀 시간 프로토콜에 따라 교환되는, 클럭(5, 105, 108).