KR101344596B1 - Clock synchronization method of single ring network based on hsr(high-availability seamless redundancy) protocol - Google Patents

Clock synchronization method of single ring network based on hsr(high-availability seamless redundancy) protocol Download PDF

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이준구
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Abstract

Disclosed is an HRS protocol based single ring network clock synchronization method for synchronizing with a master node and a client node using the local clock information of a client node. The disclosed HRS protocol based single ring network clock synchronization method comprises a step of calculating the reception time difference of synchronization frames received from the master node; a step of calculating RTT based on the reception time of Delay_req frames returned from the master node to both directions as the response for the received synchronization frames; and a step of synchronizing the reception time difference of the calculated synchronization frames with the client node. [Reference numerals] (AA) START;(BB) NO;(CC) YES;(DD) END;(S110) Calculating a reception time difference of Sync frames received from a master node through two ways;(S120) Transmitting a Delay_Req frame to a master node through two ways;(S130) Transmitting the transmission time of a Delay_Req frame transmitted through two ways;(S140) Storing the reception time of Delay_Req received from a master node through two ways;(S150) Calculating RTT based on the reception time and transmission time of a Delay_Req frame;(S160) Main path error?;(S170) Executing time synchronization using reception time difference between the calculated RTT and the Sync frame;(S180) Executing time synchronization using reception time difference between the Sync frames

Description

ＨＲＳ 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법{CLOCK SYNCHRONIZATION METHOD OF SINGLE RING NETWORK BASED ON HSR(HIGH-AVAILABILITY SEAMLESS REDUNDANCY) PROTOCOL}CLOCK SYNCHRONIZATION METHOD OF SINGLE RING NETWORK BASED ON HSR (HIGH-AVAILABILITY SEAMLESS REDUNDANCY) PROTOCOL}

본 발명은 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 IEC 62439-3 표준의 HSR 프로토콜을 기반으로 운영되는 싱글 링 네트워크에서 하나의 클럭 마스터 노드와 여러 클럭 클라이언트 노드 간의 시간을 동기화하는 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a single ring network clock synchronization method based on the HSR protocol, and more particularly, to time between one clock master node and multiple clock client nodes in a single ring network operated based on the HSR protocol of the IEC 62439-3 standard. A method of synchronizing single ring network clocks based on the HSR protocol.

최근에 IEC 61850 기반의 변전소 자동화 시스템에는 IEC 62439 프로토콜이 각광받고 있다. IEC 62439 프로토콜은 리던던시(redundancy)를 이용하여 패킷 무손실 네트워크(Packet Lossless Network)를 구현할 수 있는 장점이 있다.Recently, IEC 61850-based substation automation systems have received the IEC 62439 protocol. The IEC 62439 protocol has an advantage in that a packet loss network can be implemented using redundancy.

기존의 네트워크 동기화를 위한 표준 기술로는 IEEE 1588(IEEE Standard for aPrecision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems)과 IETF RFC 1305(Network Time Protocol (Version 3) - Specification, Implementation, and Analysis)가 있다.Conventional standards for network synchronization include IEEE 1588 (IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems) and IETF RFC 1305 (Network Time Protocol (Version 3)-Specification, Implementation, and Analysis).

이 두 기술은 마스터 노드가 시간 동기화 정보를 가지고 있는 프레임을 클라이언트 노드로 전송하고, 이를 받은 클라이언트 노드가 마스터 노드로 지연 측정을 위한 요청 프레임을 전송한다. 이어서 이를 받은 마스터 노드가 응답 프레임을 전송함으로써 시간 동기화를 달성한다. 실제로 이 방식의 문제점은 마스터 노드에서 클라이언트 노드 사이의 경로와 클라이언트 노드에서 마스터 노드 사이의 경로가 지연, 경로 길이, 트래픽 조건, 등에 있어 양 방향에서 동일한 조건을 가져야 한다는 것이다.Both of these techniques transmit a frame having time synchronization information to the client node, and the client node receives the request frame for delay measurement to the master node. The master node which receives it then sends a response frame to achieve time synchronization. In practice, the problem with this approach is that the path between the master node and the client node and the path between the client node and the master node must have the same condition in both directions in terms of delay, path length, traffic condition, and so on.

이처럼 양방향 경로가 거의 동일한 조건을 유지하는 경우, 클럭 동기화는 양 방향의 지연(Round Trip Time(RTT))의 절반을 이용해 마스터 노드와 클라이언트 노드 사이의 클럭을 동기화시키고 있다.When these bidirectional paths remain nearly identical, clock synchronization uses half of the round trip time (RTT) to synchronize the clock between the master and client nodes.

기존에 사용하고 있는 방식의 가장 큰 단점은 양 방향 경로가 경로 길이, 트래픽 조건, 등의 부분에 있어 거의 동일한 조건을 유지해야한다는 점이다. 실제로 마스터 노드에서 클라이언트 노드로 전송되는 경로와 클라이언트 노드에서 마스터 노드로 전송되는 경로가 서로 다를 수도 있으며, 경로는 같더라도 양 방향으로 전송되는 트래픽의 양이 다를 경우에는 양 방향의 지연 값에 큰 차이가 있을 수 있다. 이러한 경우 기존의 IEEE 1588과 IETF RFC 1305 표준에서는 문제가 발생하며 실제로 마스터 노드와의 동기화가 이루어지지 않는다.The main drawback of the existing approach is that the two-way paths must maintain nearly identical conditions in terms of path length, traffic conditions, and so on. In fact, the path sent from the master node to the client node and the path from the client node to the master node may be different. If the amount of traffic sent in both directions is different even though the path is the same, there is a big difference in the delay values in both directions. There can be. In this case, there is a problem in the existing IEEE 1588 and IETF RFC 1305 standards, and there is no synchronization with the master node.

한편, HSR 프로토콜을 기반으로 하는 싱글 링의 경우, 트래픽이 흘러가는 경로는 항상 동일하게 고정되어 있더라도 마스터 노드와 클라이언트 노드 사이의 두 경로에서 앞서 기술한 두 가지 문제가 역시 발생한다.On the other hand, in the case of a single ring based on the HSR protocol, the two problems described above also occur in the two paths between the master node and the client node even though the traffic flow path is always the same.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 마스터 노드와 클라이언트 노드 간의 지연시간을 측정하지 않고 클라이언트 노드의 로컬 클럭 정보만을 이용하여 클라이언트 노드를 마스터 노드와 클럭 동기화하도록 한 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 본 발명은 마스터 노드로부터 양방향으로 전송되는 Sync 프레임의 수신시간들과, 클라이언트 노드에서 Sync 프레임의 응답으로 양방향 전송되는 Delay_Req 프레임의 전송시간 및 수신시간을 클라이언트 노드의 클럭을 기준으로 측정하고, Sync 프레임의 수신시간들 및 Delay_Req 프레임의 전송시간 및 수신시간을 이용하여 클라이언트 노드를 마스터 노드에 클럭 동기화하도록 한 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above-described problems, and based on the HSR protocol for clock synchronization of a client node with a master node using only local clock information of the client node without measuring a delay time between the master node and the client node. An object of the present invention is to provide a single ring network clock synchronization method. That is, the present invention measures the reception time of the Sync frame transmitted in both directions from the master node, and the transmission time and reception time of the Delay_Req frame transmitted in both directions in response to the Sync frame from the client node based on the clock of the client node, It is an object of the present invention to provide a HSR protocol based single ring network clock synchronization method for clock synchronization of a client node to a master node using the reception time of a Sync frame and the transmission time and reception time of a Delay_Req frame.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법은, 클라이언트 노드에 의해, 마스터 노드로부터 양방향으로 수신되는 Sync 프레임들의 수신시간 차이를 산출하는 단계; 클라이언트 노드에 의해, 수신되는 Sync 프레임들에 대한 응답으로 마스터 노드에게로 양방향 전송되는 Delay_req 프레임들의 전송시간 및 마스터 노드로부터 양방향으로 리턴되는 Delay_req 프레임들의 수신시간을 근거로 RTT를 산출하는 단계; 및 클라이언트 노드에 의해, 산출한 Sync 프레임들의 수신시간 차이 및 산출한 RTT를 근거로 마스터 노드에 클럭 동기화하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, an HSR protocol-based single ring network clock synchronization method according to an embodiment of the present invention includes: calculating, by a client node, a reception time difference of Sync frames received from a master node in both directions; Calculating, by the client node, an RTT based on a transmission time of Delay_req frames bidirectionally transmitted to the master node in response to the received Sync frames and a reception time of Delay_req frames returned bidirectionally from the master node; And clock synchronizing, by the client node, to the master node based on the received time difference of the calculated Sync frames and the calculated RTT.

Sync 프레임들의 수신시간 차이를 산출하는 단계는, 클라이언트 노드에 의해, 시계방향에서 수신된 Sync 프레임의 수신시간을 측정하는 단계; 클라이언트 노드에 의해, 반시계방향에서 수신된 Sync 프레임의 수신시간을 측정하는 단계; 및 클라이언트 노드에 의해, 반시계방향에서 수신된 Sync 프레임 및 시계방향에서 수신된 Sync 프레임의 수신시간 차이를 산출하는 단계를 포함한다.The step of calculating the reception time difference of the Sync frames includes: measuring, by the client node, the reception time of the Sync frame received in the clockwise direction; Measuring, by the client node, the reception time of the Sync frame received in the counterclockwise direction; And calculating, by the client node, a reception time difference between the Sync frame received in the counterclockwise direction and the Sync frame received in the clockwise direction.

Sync 프레임들의 수신시간 차이를 산출하는 단계에서는, 클라이언트 노드의 로컬 클럭을 근거로 Sync 프레임들의 수신시간을 측정한다.In the step of calculating the reception time difference of the sync frames, the reception time of the sync frames is measured based on the local clock of the client node.

RTT를 산출하는 단계는, 클라이언트 노드에 의해, 마스터 노드에게로 Delay_req 프레임들을 양방향으로 전송하는 단계; 클라이언트 노드에 의해, 양방향으로 전송된 Delay_req 프레임들의 전송시간을 측정하여 저장하는 단계; 및 클라이언트 노드에 의해, 마스터 노드로부터 양방향으로 수신되는 Delay_req 프레임들의 수신시간을 측정하여 저장하는 단계를 포함한다.The calculating of the RTT includes: transmitting, by the client node, Delay_req frames in both directions to the master node; Measuring and storing, by the client node, a transmission time of Delay_req frames transmitted in both directions; And measuring and storing, by the client node, reception times of Delay_req frames received in both directions from the master node.

RTT를 산출하는 단계에서는, 클라이언트 노드의 로컬 클럭을 근거로 양방향 전송되는 Delay_req 프레임들의 전송시간 및 리턴되는 Delay_req 프레임들의 수신시간을 측정한다.In calculating the RTT, the transmission time of Delay_req frames transmitted in both directions and the reception time of Delay_req frames returned are measured based on the local clock of the client node.

마스터 노드에 클럭 동기화하는 단계에서는, 클라이언트 노드에 의해, 산출한 RTT의 반과 Sync 프레임들의 수신시간 차이의 반을 합산하여 양방향의 지연값을 산출하는 단계; 및 클라이언트 노드에 의해, 산출한 지연값을 근거로 마스터 노드에 클럭 동기화하는 단계를 포함한다.In the step of clock synchronizing to the master node, the client node calculates a bidirectional delay value by summing half of the calculated RTT and half of the difference in the reception time of the Sync frames; And clock synchronizing, by the client node, to the master node based on the calculated delay value.

본 발명에 의하면, HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법은 동기화가 이루어지지 않은 마스터 노드와 클라이언트 노드 사이의 지연 값을 측정할 필요 없이 단순히 클라이언트 노드의 로컬 클럭 정보만을 이용해 동기화가 가능한 효과가 있다.According to the present invention, the HSR protocol-based single ring network clock synchronization method has an effect that can be synchronized using only local clock information of the client node without measuring the delay value between the master node and the client node which are not synchronized.

또한, 종래의 동기화 방법의 경우 주 경로(짧은 경로, 시계방향)에서 링크 장애 발생 시, 다른 경로(긴 경로, 반시계방향)를 이용해 동기화를 달성하기 전까지는 어느 정도 동기화 에러 발생이 불가피했으나, HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법은 양방향으로 들어온 정보를 모두 이용해 양방향의 동기화 정보를 유지함으로써 링크 장애 발생 시에도 어떠한 에러도 없이 항상 동기화를 유지할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the conventional synchronization method, when a link failure occurs in the main path (short path and clockwise), synchronization error occurs to some extent until synchronization is achieved using another path (long path and counterclockwise). The HSR protocol-based single ring network clock synchronization method maintains bidirectional synchronization information by using all information coming in both directions, thereby maintaining synchronization without any error even in the event of a link failure.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 2 내지 도 4는 도 1의 Sync 프레임들의 수신시간 차이를 산출하는 단계를 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 1의 Delay_Req 프레임을 양방향으로 전송하는 단계를 설명하기 위한 도면.1 is a flowchart illustrating a HSR protocol based single ring network clock synchronization method according to an embodiment of the present invention.
2 to 4 are diagrams for explaining the step of calculating the receiving time difference of the Sync frames of FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a step of bidirectionally transmitting a Delay_Req frame of FIG. 1; FIG.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention. . In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

먼저, 본 발명의 실시예의 기반이 되는 HSR 프로토콜 기반 링 네트워크의 특징을 설명하면 아래와 같다.First, the characteristics of the HSR protocol-based ring network that is the basis of the embodiment of the present invention will be described below.

HSR 프로토콜을 기반으로 하는 링 네트워크는 복수의 노드로 구성된다. 이때, 동기화를 위한 프레임을 전송하는 노드를 마스터 노드, 마스터 노드와의 동기화 대상 노드를 클라이언트 노드로 가정한다.A ring network based on the HSR protocol consists of a plurality of nodes. In this case, it is assumed that a node transmitting a frame for synchronization is a master node and a node to be synchronized with the master node is a client node.

마스터 노드는 클라이언트 노드의 동기화를 위해 Sync 프레임을 클라이언트 노드에게로 전송한다. 이때, 마스터 노드는 동기화를 위한 Sync 프레임을 클라이언트 노드로 전송하기 위해 복사한다. 마스터 노드는 복수한 Sync 프레임을 양방향으로 동시에 전송한다. 즉, 마스터 노드는 시계방향 및 반시계방향으로 각각 Sync 프레임을 동시에 전송한다.The master node sends a Sync frame to the client node for synchronization of the client node. At this time, the master node copies the Sync frame for synchronization to the client node. The master node simultaneously transmits a plurality of Sync frames in both directions. That is, the master node transmits Sync frames simultaneously in clockwise and counterclockwise directions, respectively.

클라이언트 노드는 수신한 Sync 프레임에 대한 응답으로 Delay_Req 프레임을 마스터 노드에게로 전송한다. 이때, 클라이언트 노드는 Delay_Req 프레임을 복사하여 양방향으로 동시에 전송한다. 즉, 클라이언트 노드는 시계방향 및 반시계방향으로 각각 Delay_Req 프레임을 동시에 전송한다.The client node sends a Delay_Req frame to the master node in response to the received Sync frame. At this time, the client node copies Delay_Req frame and simultaneously transmits it in both directions. That is, the client node simultaneously transmits Delay_Req frames in clockwise and counterclockwise directions, respectively.

마스터 노드는 클라이언트 노드로부터 수신한 Delay_Req 프레임을 역시 양 방향으로 클라이언트 노드를 향해서 전송한다. 클라이언트 노드는 마스터 노드로부터 수신한 Delay_Req 프레임을 폐기한다.
The master node transmits the Delay_Req frame received from the client node toward the client node in both directions as well. The client node discards the Delay_Req frame received from the master node.

이러한 HSR 프로토콜 기반 링 네트워크의 특징을 이용해 본 발명에서는 하기의 단계를 통해 클라이언트 노드를 마스터 노드의 클럭에 동기화한다.Using the features of the HSR protocol based ring network, the present invention synchronizes the client node with the clock of the master node through the following steps.

1) 클라이언트 노드는 마스터 노드가 양 방향으로 전송한 Sync 프레임을 수신하면, 클라이언트 노드가 가지고 있는 클럭 정보를 이용 양방향으로 들어온 Sync 프레임의 시간 차이를 기록한다.1) When the client node receives the sync frame transmitted in both directions, the client node records the time difference of the sync frame in both directions using the clock information of the client node.

2) 클라이언트 노드는 마스터 노드로 Delay_Req 프레임을 전송하고, 마스터 노드로부터 되돌아온 Delay_Req 프레임의 RTT만을 검사한다.2) The client node sends a Delay_Req frame to the master node and checks only the RTT of the Delay_Req frame returned from the master node.

3) 클라이언트 노드는 Delay_Req 프레임의 RTT의 반과 Sync 프레임 간의 시간 차이의 반을 이용해 양 방향의 지연 값을 계산한 후 이를 이용해 마스터 노드의 클럭과 동기화시킨다.
3) The client node calculates the delay value in both directions by using half of the time difference between the RTT of the Delay_Req frame and the Sync frame, and then synchronizes it with the clock of the master node.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 2 내지 도 4는 도 1의 Sync 프레임들의 수신시간 차이를 산출하는 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 1의 Delay_Req 프레임을 양방향으로 전송하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
Hereinafter, an HSR protocol based single ring network clock synchronization method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a flowchart illustrating a HSR protocol based single ring network clock synchronization method according to an embodiment of the present invention. 2 to 4 are diagrams for explaining the step of calculating the difference in the reception time of the Sync frame of FIG. 1, Figure 5 is a diagram for explaining the step of transmitting the Delay_Req frame of FIG.

먼저, 마스터 노드는 클라이언트 노드 2의 클럭 동기화를 위해 Sync 프레임을 생성한 후 생성한 Sync 프레임을 복사한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 마스터 노드(100)는 Sync 프레임을 클라이언트 노드 2(200)로 전송하기 위해 양방향(즉, 시계방향 및 반시계방향)으로 전송한다. 그에 따라, 시계방향으로 전송된 Sync 프레임은 클라이언트 노드 2(200)로 바로 전송되고, 반시계방향으로 전송된 Sync 프레임은 클라이언트 노드 1(300)을 거쳐 클라이언트 노드 2(200)에게로 전송된다.First, the master node generates a Sync frame for clock synchronization of Client Node 2 and copies the generated Sync frame. As shown in FIG. 2, the master node 100 transmits a Sync frame in both directions (ie, clockwise and counterclockwise) to transmit to the client node 2 200. Accordingly, the sync frame transmitted in the clockwise direction is transmitted directly to the client node 2 (200), and the sync frame transmitted in the counterclockwise direction is transmitted to the client node 2 (200) via the client node 1 (300).

클라이언트 노드 2(200)는 마스터 노드(100)에서 양방향으로 전송된 Sync 프레임들의 수신시간 차이를 산출한다(S110). Sync 프레임들의 수신시간 차이를 산출하는 단계를 첨부된 도 3을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다.Client node 2 (200) calculates the difference in the reception time of the Sync frames transmitted in both directions from the master node (100) (S110). The step of calculating the reception time difference of the sync frames will be described in detail with reference to FIG. 3.

클라이언트 노드 2(200)는 시계방향에서 수신되는 Sync 프레임의 수신시간(tc)을 측정한다(S112). 이때, 클라이언트 노드 2(200)는 내장된 클럭을 이용하여 시계방향에서 수신되는 Sync 프레임(도 2의 'A')의 수신시간(tc)을 측정한다. 여기서, 수신시간(tc)은 시계방향으로 전송된 Sync 프레임이 클라이언트 노드 2(200)가 가지고 있는 클럭 시간으로 tc에 도착한 것을 의미한다.Client node 2 (200) measures the reception time (t c ) of the Sync frame received in the clockwise direction (S112). In this case, the client node 2 200 measures the reception time t c of the Sync frame ('A' of FIG. 2) received in the clockwise direction by using the built-in clock. Here, the reception time t c means that the Sync frame transmitted in the clockwise direction arrives at t c as the clock time of the client node 2 200.

클라이언트 노드 2(200)는 반시계방향에서 수신되는 Sync 프레임의 수신시간(tcc)을 측정한다(S114). 이때, 클라이언트 노드 2(200)는 내장된 클럭을 이용하여 반시계방향에서 수신되는 Sync 프레임(도 2의 'B')의 수신시간(tcc)을 측정한다. 여기서, 수신시간(tcc)은 반시계방향으로 전송된 Sync 프레임이 클라이언트 노드 2(200)의 클럭 시간으로 tcc에 도착한 것을 의미한다.Client node 2 (200) measures the reception time (t cc ) of the Sync frame received in the counterclockwise direction (S114). At this time, the client node 2 (200) measures the reception time (t cc ) of the Sync frame ('B' of FIG. 2) received in the counterclockwise direction using the built-in clock. Here, the reception time t cc means that the Sync frame transmitted in the counterclockwise direction arrives at t cc as the clock time of the client node 2 200.

클라이언트 노드 2(200)는 양방향에서 수신된 Sync 프레임들의 수신시간 차이(ts diff)를 산출한다(S116). 이때, 클라이언트 노드 2(200)는 하기의 수학식 1을 이용해 양방향에서 수신된 Sync 프레임들의 수신시간 차이(ts diff)를 산출한다. 즉, 마스터 노드(100)와 클라이언트 노드 2(200)와의 단방향 지연값을 측정할 필요 없이 클라이언트 노드 2(200)가 가지고 있는 로컬 클럭 정보만을 이용해 각 방향으로 입력된 Sync 프레임의 수신시간 정보만을 이용해 두 Sync 프레임 간의 입력 시간 차이를 산출한다.Client node 2 (200) calculates the reception time difference (t s diff ) of the Sync frames received in both directions (S116). At this time, the client node 2 (200) calculates the difference in the reception time (t s diff ) of the Sync frames received in both directions using Equation 1 below. That is, without using the one-way delay value between the master node 100 and the client node 2 (200), only the reception time information of the Sync frame input in each direction using only the local clock information of the client node 2 (200) Calculate the input time difference between two Sync frames.

Figure 112012076048923-pat00001
Figure 112012076048923-pat00001

이후, 도 4에 도시된 바와 같이, 클라이언트 노드 2(200)는 마스터 노드(100)로부터 수신한 Sync 프레임들을 양방향으로 전송하여 마스터 노드(100)에게로 리턴한다. 마스터 노드(100)는 클라이언트 노드 2(200)로부터 수신한 Sync 프레임들을 폐기한다.
Then, as shown in FIG. 4, the client node 2 200 transmits the Sync frames received from the master node 100 in both directions and returns them to the master node 100. The master node 100 discards the Sync frames received from the client node 2 (200).

클라이언트 노드 2(200)는 마스터 노드(100)에게로 Delay_Req 프레임을 양방향으로 전송한다(S120). 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 클라이언트 노드 2(200)는 Sync 프레임에 대한 응답을 마스터 노드(100)에게로 전송하기 위해 Delay_Req 프레임들(도 5의 'C')을 시계방향 및 반시계방향으로 전송한다.
Client node 2 (200) transmits the Delay_Req frame in both directions to the master node (100) (S120). That is, as shown in FIG. 5, client node 2 200 clocks and counterclockwise Delay_Req frames ('C' in FIG. 5) to transmit a response to the Sync frame to the master node 100. To the direction.

이와 함께, 클라이언트 노드 2(200)는 양방향으로 전송한 Delay_Req 프레임의 전송시간을 저장한다(S130). 즉, 클라이언트 노드 2(200)는 시계방향으로 전송된 Delay_Req 프레임의 전송시간(tc s) 및 반시계방향으로 전송된 Delay_Req 프레임의 전송시간(tcc s)을 저장한다.
In addition, the client node 2 (200) stores the transmission time of the Delay_Req frame transmitted in both directions (S130). That is, the client node 2 200 stores the transmission time t c s of the Delay_Req frame transmitted in the clockwise direction and the transmission time t cc s of the Delay_Req frame transmitted in the counterclockwise direction.

마스터 노드(100)는 클라이언트 노드 2(200)에서 양방향으로 전송된 Delay_Req 프레임을 수신하면, Delay_Req 프레임들을 양방향으로 전송하여 클라이언트 노드 2(200)에게로 리턴한다. 그에 따라, 클라이언트 노드 2(200)는 양방향에서 수신되는 Delay_Req 프레임의 수신시간들을 측정하여 저장한다(S140). 이때, 클라이언트 노드 2(200)는 내장된 클럭을 이용하여 시계방향에서 수신되는 Delay_Req 프레임의 수신시간(tc r)을 측정하여 저장한다. 클라이언트 노드 2(200)는 내장된 클럭을 이용하여 반시계방향에서 수신되는 Delay_Req 프레임의 수신시간(tcc r)을 측정하여 저장한다. 여기서, 수신시간(tc r)은 시계방향으로 전송된 Delay_Req 프레임이 클라이언트 노드 2(200)의 클럭 시간으로 tc r에 도착한 것을 의미한다. 수신시간(tcc r)은 반시계방향으로 전송된 Delay_Req 프레임이 클라이언트 노드 2(200)의 클럭 시간으로 tcc r에 도착한 것을 의미한다.
When the master node 100 receives the Delay_Req frame transmitted in both directions from the client node 2 (200), the master node 100 transmits the Delay_Req frames in both directions to return to the client node 2 (200). Accordingly, the client node 2 (200) measures and stores the reception times of the Delay_Req frame received in both directions (S140). In this case, the client node 2 200 measures and stores the reception time t c r of the Delay_Req frame received in the clockwise direction by using the built-in clock. Client node 2 (200) measures and stores the reception time (t cc r ) of the Delay_Req frame received in the counterclockwise direction using the built-in clock. Here, the reception time t c r means that the Delay_Req frame transmitted in the clockwise direction arrives at t c r as the clock time of the client node 2 200. The reception time t cc r means that the Delay_Req frame transmitted in the counterclockwise direction arrives at t cc r as the clock time of the client node 2 200.

클라이언트 노드 2(200)는 기저장한 Delay_Req 프레임의 전송시간 및 수신시간을 근거로 RTT(Round Trip Time, 즉, Delay_Req 프레임의 왕복 시간)를 산출한다(S150). 이때, RTT는 클라이언트 노드 2(200)를 시작으로 해서 측정한 링 네트워크 전체의 RTT가 된다.
The client node 2 200 calculates a round trip time (RTT), that is, a round trip time of the Delay_Req frame, based on the transmission time and the reception time of the pre-stored Delay_Req frame (S150). At this time, the RTT is the RTT of the entire ring network measured starting from the client node 2 (200).

주경로(즉, 링 네트워크의 시계방향)가 정상이면(S160; 아니오), 클라이언트 노드 2(200)는 기산출한 RTT 및 Sync 프레임들의 수신시간 차이(ts diff)를 이용하여 마스터 노드(100)와의 클럭 동기화를 수행한다(S170). 이때, 클라이언트 노드 2(200)는 하기의 수학식 2를 이용하여 마스터 노드(100)와의 클럭 동기화를 수행한다. 여기서, 수학식 2는 긴 쪽 경로(즉, 반시계방향)를 통한 클럭 동기화를 나타내는 식이다.Main path back (that is, clockwise in the ring network), normal (S160; NO), the client node 2 200 to the group using the received time difference (t s diff) of the RTT and Sync Frame calculating the master node (100 In step S170, clock synchronization is performed. In this case, the client node 2 200 performs clock synchronization with the master node 100 using Equation 2 below. Here, Equation 2 is an expression representing the clock synchronization through the long path (that is, counterclockwise).

Figure 112012076048923-pat00002
Figure 112012076048923-pat00002

클라이언트 노드 2(200)는 주경로에 장애가 발생하면 Sync 프레임들의 수신시간 차이(ts diff)를 이용하여 마스터 노드(100)와의 클럭 동기화를 수행한다(S180). 이때, 클라이언트 노드 2(200)는 하기의 수학식 3을 이용하여 마스터 노드(100)와의 클럭 동기화를 수행한다. 여기서, 수학식 3은 짧은 쪽 경로(즉, 시계방향)를 통한 클럭 동기화를 나타내는 식이다.If a failure occurs in the main path, the client node 2 200 performs clock synchronization with the master node 100 using a difference in reception time (t s diff ) of sync frames (S180). In this case, the client node 2 200 performs clock synchronization with the master node 100 using Equation 3 below. Here, Equation 3 represents the clock synchronization through the short path (that is, clockwise).

Figure 112012076048923-pat00003
Figure 112012076048923-pat00003

상술한 바와 같이, HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법은 동기화가 이루어지지 않은 마스터 노드와 클라이언트 노드 사이의 지연 값을 측정할 필요 없이 단순히 클라이언트 노드의 로컬 클럭 정보만을 이용해 동기화가 가능한 효과가 있다.As described above, the HSR protocol-based single ring network clock synchronization method has an effect that the synchronization can be achieved using only the local clock information of the client node without measuring the delay value between the master node and the client node which are not synchronized.

또한, 종래의 동기화 방법의 경우 주 경로(짧은 경로, 시계방향)에서 링크 장애 발생 시, 다른 경로(긴 경로, 반시계방향)를 이용해 동기화를 달성하기 전까지는 어느 정도 동기화 에러 발생이 불가피했으나, HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법은 양방향으로 들어온 정보를 모두 이용해 양방향의 동기화 정보를 유지함으로써 링크 장애 발생 시에도 어떠한 에러도 없이 항상 동기화를 유지할 수 있는 효과가 있다.
In addition, in the conventional synchronization method, when a link failure occurs in the main path (short path and clockwise), synchronization error occurs to some extent until synchronization is achieved using another path (long path and counterclockwise). The HSR protocol-based single ring network clock synchronization method maintains bidirectional synchronization information by using all information coming in both directions, thereby maintaining synchronization without any error even in the event of a link failure.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It will be understood that the invention may be practiced.

100: 마스터 노드 200: 클라이언트 노드 2
300: 클라이언트 노드 1100: master node 200: client node 2
300: client node 1

Claims (6)

클라이언트 노드에 의해, 마스터 노드로부터 양방향으로 수신되는 Sync 프레임들의 수신시간 차이를 산출하는 단계;
상기 클라이언트 노드에 의해, 상기 수신되는 Sync 프레임들에 대한 응답으로 상기 마스터 노드에게로 양방향 전송되는 Delay_req 프레임들의 전송시간 및 상기 마스터 노드로부터 양방향으로 리턴되는 Delay_req 프레임들의 수신시간을 근거로 RTT를 산출하는 단계; 및
상기 클라이언트 노드에 의해, 상기 산출한 Sync 프레임들의 수신시간 차이 및 상기 산출한 RTT를 근거로 상기 마스터 노드에 클럭 동기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법.Calculating, by the client node, a reception time difference of Sync frames received in both directions from the master node;
The RTT is calculated by the client node based on a transmission time of Delay_req frames bidirectionally transmitted to the master node in response to the received Sync frames and a reception time of Delay_req frames returned bidirectionally from the master node. step; And
And synchronizing, by the client node, with the master node based on the calculated time difference between the calculated sync frames and the calculated RTT. 청구항 1에 있어서,
상기 Sync 프레임들의 수신시간 차이를 산출하는 단계는,
상기 클라이언트 노드에 의해, 시계방향에서 수신된 Sync 프레임의 수신시간을 측정하는 단계;
상기 클라이언트 노드에 의해, 반시계방향에서 수신된 Sync 프레임의 수신시간을 측정하는 단계; 및
상기 클라이언트 노드에 의해, 상기 반시계방향에서 수신된 Sync 프레임 및 상기 시계방향에서 수신된 Sync 프레임의 수신시간 차이를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법.The method according to claim 1,
The step of calculating the reception time difference of the Sync frames,
Measuring, by the client node, a reception time of a Sync frame received in a clockwise direction;
Measuring, by the client node, a reception time of a Sync frame received in a counterclockwise direction; And
And calculating, by the client node, a reception time difference between the Sync frame received in the counterclockwise direction and the Sync frame received in the clockwise direction. 청구항 1에 있어서,
상기 Sync 프레임들의 수신시간 차이를 산출하는 단계에서는,
상기 클라이언트 노드의 로컬 클럭을 근거로 상기 Sync 프레임들의 수신시간을 측정하는 것을 특징으로 하는 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법.The method according to claim 1,
In the step of calculating the reception time difference of the Sync frames,
HSR protocol-based single ring network clock synchronization method, characterized in that for measuring the reception time of the Sync frames based on the local clock of the client node. 청구항 1에 있어서,
상기 RTT를 산출하는 단계는,
상기 클라이언트 노드에 의해, 상기 마스터 노드에게로 Delay_req 프레임들을 양방향으로 전송하는 단계;
상기 클라이언트 노드에 의해, 상기 양방향으로 전송된 Delay_req 프레임들의 전송시간을 측정하여 저장하는 단계; 및
상기 클라이언트 노드에 의해, 상기 마스터 노드로부터 양방향으로 수신되는 Delay_req 프레임들의 수신시간을 측정하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법.The method according to claim 1,
Computing the RTT,
Sending, by the client node, Delay_req frames in both directions to the master node;
Measuring and storing, by the client node, a transmission time of Delay_req frames transmitted in both directions; And
And measuring and storing a reception time of Delay_req frames received in both directions from the master node by the client node. 청구항 1에 있어서,
상기 RTT를 산출하는 단계에서는,
상기 클라이언트 노드의 로컬 클럭을 근거로 상기 양방향 전송되는 Delay_req 프레임들의 전송시간 및 상기 리턴되는 Delay_req 프레임들의 수신시간을 측정하는 것을 특징으로 하는 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법.The method according to claim 1,
In calculating the RTT,
The HSR protocol-based single ring network clock synchronization method of claim 2, wherein the transmission time of the Delay_req frames and the reception time of the returned Delay_req frames are measured based on the local clock of the client node. 청구항 1에 있어서,
상기 마스터 노드에 클럭 동기화하는 단계에서는,
상기 클라이언트 노드에 의해, 상기 산출한 RTT의 반과 상기 Sync 프레임들의 수신시간 차이의 반을 합산하여 양방향의 지연값을 산출하는 단계; 및
상기 클라이언트 노드에 의해, 상기 산출한 지연값을 근거로 상기 마스터 노드에 클럭 동기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 HSR 프로토콜 기반 싱글 링 네트워크 클럭 동기화 방법.The method according to claim 1,
In the step of clock synchronization to the master node,
Calculating, by the client node, a half-way delay value by summing half of the calculated RTT and half of a difference in reception time of the Sync frames; And
And clock synchronizing, by the client node, to the master node based on the calculated delay value.
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