KR101489402B1 - 네트워크에서 효율적인 시간 동기화 방법 - Google Patents

네트워크에서 효율적인 시간 동기화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이더넷 네트워크에 관한 것으로, 보다 상세히는 보다 효율적인 시간 동기화 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 장치가 네트워크 내에서 시간을 동기화하는 방법은, 상기 장치의 포트 수, 상기 장치의 주소, 시간 소스 정보를 포함하는 고속 방송(Fast Announce) 메시지를 상기 장치의 모든 포트를 통해 전송하는 단계; 다른 장치로부터 고속 방송 메시지를 수신하는 단계; 상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 시간 소스 정보와 상기 장치의 시간 소스 정보를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과, 각 시간 소스 정보가 동일한 경우 상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 주소 값 및 상기 장치의 주소 값을 비교하여 상기 장치의 각 포트의 역할을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

네트워크에서 효율적인 시간 동기화 방법{METHOD OF EFFICIENT SYNCHROZING TIME IN A NETWORK AND APPRATUS FOR IMPLEMENTING THE SAME}
본 발명은 이더넷 네트워크에 관한 것으로, 보다 상세히는 보다 효율적인 시간 동기화 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
일반적인 이더넷은 다수의 랜(Local Area Network)과, 랜 간 연결을 위한 다수의 브릿지(bridge)들로 구성된다.
이더넷은 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) 프로토콜을 이용하여 공유 매체에 경쟁적으로 접근한다. 그러나 모든 트래픽에 대해 동일한 우선권을 부여하고 경쟁을 통해 전송하는 CSMA/CD 방식을 따르므로 전송 시간 지연에 민감한 동영상 및 음성데이터와 같은 멀티미디어 데이터의 전송에는 적합하지 않다. 따라서, 전송 시간 지연에 민감한 멀티미디어 데이터 전송을 위해 네트워크 상의 모든 노드들의 시간을 동기화하는 기술을 사용한다. 그 대표적 예로, IEEE 1588 PTP (Precision Time Protocol)는 OSI 계층 전반에서 동작이 가능한 표준이며, IEEE 802.1AS는 IEEE 1588를 근간으로 OSI 2계층의 프로파일만을 지원하는 시간 동기화 표준이다. 브릿지와 스위치 등의 2계층 장치에 IEEE 802.1AS 표준을 적용할 경우, 2계층 시간 동기화 네트워크를 구성할 수 있다.
보다 상세히, IEEE 802.1AS 표준에 정의된 각 장치 간 시간 동기화 방법은 시간 동기화 정보를 포함하는 타임 스탬프를 이용하여 송신측과 수신측의 동기를 맞추는 방식이다. 이를 위하여 망 내의 장치들 중에 기준 시간을 제공하는 장치인 그랜드마스터가 선정되고, 그랜드 마스터의 시간을 다른 장치들에게 기준 시간으로 제공한다. 또한, 송신단의 시간과 수신단의 시간과의 차이는 지연 메시지 송수신을 통해 지연 시간을 측정하여 수신단의 시간을 보정한다.
그러나, IEEE 802.1AS는 그랜드마스터 클럭을 결정, 평균 전송 지연시간을 계산하고 시간을 동기화하는데 다수의 컨트롤 메시지를 이용하므로 네트워크의 트래픽을 증가시키고, 장치 구현의 복잡도가 증가하며, 시간 동기화 컨버전스 시간이 길어지는 문제점이 있다. 이에 본 발명에서는 동일 시간 소스를 사용하는 브릿지 장치 및 단말들 간의 시간 동기화를 최소한의 메시지만을 이용하여 네트워크에 흐르는 데이터의 트래픽을 감소시키고 브릿지 장치 구현의 복잡도를 낮추는 시간 동기화 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 이더넷 네트워크에서 보다 효율적으로 브릿지 장치 및 단말들 간의 시간 동기화를 방법을 제공하기 위한 것이다.
특히, 본 발명은 동일 시간 소스를 사용하는 브릿지 장치 및 단말들 간의 시간 동기화를 위해 최소한의 절차로 신속히 그랜드 마스터 결정 및 각 브릿지 포트의 역할을 할당하기 위한 시간 동기화 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 장치가 네트워크 내에서 시간을 동기화하는 방법은, 상기 장치의 포트 수, 상기 장치의 주소, 시간 소스 정보를 포함하는 고속 방송(Fast Announce) 메시지를 상기 장치의 모든 포트를 통해 전송하는 단계; 다른 장치로부터 고속 방송 메시지를 수신하는 단계; 상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 시간 소스 정보와 상기 장치의 시간 소스 정보를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과, 각 시간 소스 정보가 동일한 경우 상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 주소 값 및 상기 장치의 주소 값을 비교하여 상기 장치의 각 포트의 역할을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 내에서 시간을 동기화를 수행하는 네트워크 장치는 시간 소스; 적어도 하나의 포트; 및 제어부를 포함할 수 있다. 여기서 상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 포트 수, 상기 네트워크 장치의 주소, 상기 시간 소스의 정보를 포함하는 고속 방송(Fast Announce) 메시지를 상기 적어도 하나의 포트 각각을 통해 전송하고, 다른 장치로부터 고속 방송 메시지가 수신되면, 상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 시간 소스의 정보와 상기 네트워크 장치의 시간 소스의 정보를 비교하여, 상기 각 시간 소스의 정보가 동일한 경우 상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 주소 값 및 상기 네트워크 장치의 주소 값을 비교하여 상기 적어도 하나의 포트 각각의 역할을 결정할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 시간 동기화 방법을 통해 보다 효율적으로 동일 시간 소스를 사용하는 브릿지 장치 및 단말들 간의 시간 동기화가 수행될 수 있다.
특히, 최소한의 메시지 교환을 통해 시간 동기화 과정에서 네트워크의 데이터 트래픽을 감소시키고 브릿지 장치 구현의 복잡도를 낮출 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 IEEE 802.1AS 표준의 메시지 헤더에 구조의 일례를 나타낸다.
도 2는 IEEE 802.1AS 표준의 방송 메시지 구조의 일례를 나타낸다.
도 3은 IEEE 802.1AS 표준에 따른 그랜드 마스터를 결정하기 위한 알고리즘의 일례를 나타내는 순서 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 방송 메시지 포맷의 일례를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 방송 실패 메시지 포맷의 일례를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 프레임 구조의 일례를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 방송 메시지 전송 절차의 일례를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 방송 실패 메시지의 수신에 따른 동작 절차의 일례를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기화 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기화를 수행할 수 있는 장치 구조의 일례를 나타내는 블럭 구성도이다.
이하, 본 발명과 관련된 시간 동기화 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 이더넷 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
먼저, 일반적인 네트워크 시간 동기화 방법을 보다 상세히 설명한다. IEEE 802.1AS 표준의 경우, 메시지 헤더와 방송(Announce) 메시지, 기준 시간 정보를 제공하는 그랜드마스터의 선정 및 브릿지 각 포트 역할 할당 등이 정의된다.
그 일례로 도 1 및 도 2를 참조하여 메시지 헤더 및 방송 메시지의 포맷을 간략히 설명한다.
도 1은 IEEE 802.1AS 표준의 메시지 헤더에 구조의 일례를 나타낸다.
시간 동기화 메시지 전달 시 도 1에 도시된 바와 같은 헤더가 기본적으로 사용된다. 시간 동기화를 위한 방송 메시지로 사용되는 경우, 메시지 타입(message type) 필드는 0xB로 설정될 수 있다.
도 2는 IEEE 802.1AS 표준의 방송 메시지 구조의 일례를 나타낸다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 방송 메시지에는 CurrentUtcOffset, Priority, ClockQuality, grandmasterIdentity 등의 구체적인 기준 시간 정보들이 포함될 수 있다.
IEEE 802.1AS 표준에서는 네트워크 상에서 가장 정확한 기준 시간 정보를 가진 장치를 그랜드 마스터로 선정하기 위해, 각 장치에서는 자신의 시간 정보를 전술한 바와 같은 구조의 방송 메시지에 포함시켜 후 다른 장치들로 전송한다. 이를 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 IEEE 802.1AS 표준에 따른 그랜드 마스터를 결정하기 위한 알고리즘의 일례를 나타내는 순서 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 방송 메시지를 수신한 각 장치는 수신한 기준 시간 정보와 자신의 시간 정보를 비교하여 식별자(identity), 우선순위(priority), 클럭 등급(Clock class)이나 정확도(clock accuracy) 등이 더 우수한 장치를 그랜드마스터로 선정한다. 이러한 절차의 대표적인 예로 Best Master Clock Algorithm (BMCA) 절차를 들 수 있는데, 그랜드 마스터의 결정을 위해 비교되는 각 파라미터를 상세히 설명하면 아래와 같다.
-Priority1: 0~255값을 가지며 사용자 설정이 가능하다. 일반적으로 낮은 값으로 설정될 수록 높은 우선순위를 갖는다.
-ClockClass: 그랜드 마스터 클럭으로부터 시간 또는 주파수의 추적 가능성(traceability)을 정의한다. 그랜드 마스터가 될 수 있는 경우 로컬 클럭과 클럭 소스 값의 조합이 되며, 모르는 값일 경우 248로 설정된다. 그랜드 마스터가 될 수 없는 경우에는 255로 설정된다.
-ClockAccuracy: 클럭의 정확도를 나타낸다. 낮은 값일수록 정확하다.
-OffsetScaledLogVariance: 클럭의 안정성(stability)을 나타낸다.
-Priority2: 0~255값을 가지며 사용자 설정이 가능하다. 일반적으로 낮은 값으로 설정될 수록 높은 우선순위를 갖는다.
-ClockIdentity: 8바이트 크기로 클럭을 식별하는 고유 정보이다.
이러한 절차를 거쳐 그랜드 마스터로 선정된 장치의 모든 포트는 다른 장치들로 기준시간을 전달하는 역할을 하며, 이러한 포트를 마스터 포트라 정의할 수 있다. 그랜드 마스터의 마스터 포트와 연결되는 다른 장치의 포트는 그랜드 마스터로부터 기준 시간 정보를 전달받으며 이러한 포트를 슬레이브 포트라 한다. 물론, 마스터 포트와 슬레이브 포트의 개념은 상대적인 개념이므로, 하나의 장치에 마스터 포트와 슬레이브 포트가 공존할 수도 있다(예를 들어, 그랜드 마스터로부터 기준 시간 정보를 전달받은 후 다른 장치로 기준 시간을 다시 전달하는 경우).
도 3과 같은 알고리즘을 다시 도 2의 메시지 구조에 적용시켜보면 각 필드의 값은 아래와 같다.
- CurrentUtcOffset = 방송 메시지를 전송하는 장치의 오프셋 값
- Priority 1, 2 = 방송 메시지를 전송하는 장치의 gmPriorityVector의 rootSystemIdentity의 priority1, 2 구성 요소의 값
- ClockQuality = 방송 메시지를 전송하는 장치의 gmPriorityVector의 rootSystemIdentity의 clockClass, clockAccuracy 그리고 offsetScaledLogVariance 에 의해 생성된 clockQuality
- grandmasterIdentity = 방송 메시지를 전송하는 장치의 gmPriorityVector에 rootSystemIdentity의 clockIdentity 구성 요소의 값
- StepRemoved = 방송 메시지를 전송하는 장치의 masterStepsRemoved 값
결국, IEEE 802.1AS 표준에서 그랜드마스터 결정을 위해서는 CurrentUtcOffset, Priority1, Priority2, ClockQuality, grandmasterIdentity, StepRemoved 등의 기준 시간 관련 정보를 모두 비교해야 하며, 각 비교된 결과와 ClockClass 크기를 다시 한번 비교하여 각 장치의 포트 역할을 결정하는 알고리즘이 사용된다.
다시 정리하면, 전술한 그랜드 마스터 결정 알고리즘을 수행하기 위해 각 장치는 다수의 메시지 필드에 대한 기준 시간 정보를 이용하여 방송 메시지를 생성하고, 이를 연결된 모든 포트로 전송한다. 이러한 방송 메시지를 수신한 각 장치는 수신한 메시지에서 기준 시간 정보를 포함하는 필드의 값들과 자신의 시간 정보를 비교하여 더 정확한 기준 시간을 제공하는 장치를 그랜드마스터로 결정하고, 그에 따라 각 포트의 역할을 할당해야 한다.
그런데, 소규모 네트워크나 차량 내부 네트워크 등과 같은 제한된 범위의 계획된 통신 환경을 구성할 경우, 시간 동기화를 수행함에 있어가 필요에 따라 단지 하나의 시간 동기화 소스를 사용할 수 있다. 이러한 환경에서는 모든 장치는 단일 시간 소스를 사용하므로, 방송 메시지의 필드 생성 및 그랜드마스터 결정을 위한 정보 비교 등의 불필요한 절차를 수행하게 되어 메시지 전송에 필요한 데이터 트래픽 및 프로세스 수행에 필요한 지연 시간이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 동일 시간 소스를 사용하는 브릿지 장치 및 단말들 간의 시간 동기화를 최소한의 메시지만을 이용하여 네트워크에 흐르는 데이터의 트래픽을 감소시키고 브릿지 장치 구현의 복잡도를 낮추는 시간 동기화 방법을 제안한다.
이를 위하여, 본 발명은 동일 시간 소스를 사용하는 브릿지 및 장치들 사이에서 빠른 시간 동기화를 위한 고속 방송(Fast Announce) 메시지 및 고속 방송 실패(Fast Announce Failed) 메시지를 제안한다. 이러한 메시지를 일반적인 방송 메시지와 구분하기 위하여, 메시지가 포함되는 헤더의 메시지 타입 필드 값이 새로이 정의될 수 있다. 예를 들어, 고속 방송 메시지의 경우 메시지 타입 필드 값으로 0xD를, 고속 방송 실패 메시지의 경우 0xE의 값이 사용될 수 있다. 또한 컨트롤 필드 값은 0x5으로 두 메시지 모두 동일하게 사용될 수 있다. 물론, 이러한 값들은 본 발명이 구현되는 네트워크에서 사용되지 않는(reserved) 값의 범위 내에서 변경될 수 있음은 당업자에 자명하다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 적용되는 메시지 구조 및 이더넷 프레임 구조를 설명한다.
본 실시예에 따른 고속 방송 메시지에는 일반적인 방송 메시지의 헤더와 동일한 헤더(즉, 도 1에 도시된 헤더 구조)가 사용될 수 있으나, 메시지 자체의 경우 포트 역할의 할당에 반드시 필요한 필드만을 포함시켜 그 크기를 축소시킬 수 있다. 이를 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 방송 메시지 포맷의 일례를 나타낸다.
도 4의 (a)를 참조하면, 고속 방송 메시지는 포트 수(portNumbers) 필드, 시간 소스(timeSource) 필드, 유보(reserved) 필드만을 포함하는 24비트 크기로 구성될 수 있다. 시간 소스 필드는 도 4의 (b)와 같이 정의되어 해당 메시지를 전송하는 장치의 시간 소스의 종류(예를 들어, 원자 시계, 위성정보, 지상파 라디오, 내부 진동자 등)에 대응되도록 설정될 수 있다.
다음으로, 고속 방송 실패 메시지를 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 방송 실패 메시지 포맷의 일례를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 고속 방송 실패 메시지는 최소 크기를 갖도록 유보(reserved) 필드만을 포함하는 8비트 크기로 구성될 수 있다.
상술한 두 메시지를 이더넷 상으로 전달하기 위한 이더넷 프레임 구조를 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 프레임 구조의 일례를 나타낸다.
전술한 고속 방송 메시지 또는 고속 방송 실패 메시지는 도 6과 같은 구조의 이더넷 프레임에서 페이로드 부분에 헤더와 함께 포함되어 네트워크 상의 다른 장치로 전달될 수 있다.
다음으로, 도 7 및 도 8을 참조하여 고속 방송 메시지 및 고속 방송 실패 메시지의 전송 과정을 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 방송 메시지의 전송 절차의 일례를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 고속 방송 메시지의 전송 절차는 먼저 해당 장치에서 사용하는 포트 수가 카운트되어 메시지의 포트 수(portNumbers) 필드에 입력될 수 있다(S710). 여기서 포트 수는 단말(terminal) 장치의 경우 1로, 브릿지 장치의 경우 활성화된 포트의 수로 설정될 수 있다. 다음으로, 해당 장치가 사용하는 시간 소스 정보 값이 메시지의 시간 소스(timeSource) 필드에 입력될 수 있다(S720). 마지막으로 고속 방송 메시지를 전달하기 위한 송신지의 MAC 주소가 이더넷 프레임의 송신지 주소 필드에 입력될 수 있다(S730). 이후 각 포트에서 상기 메시지가 다른 장치로 전송될 수 있다(S740).
한편, 다른 장치로부터 고속 방송 메시지를 수신한 장치는 수신한 방송 메시지의 시간 소스 정보가 자신의 시간 소스 정보와 일치하는지 여부를 판단하고, 일치하지 않을 경우 장치의 모든 포트로 고속 방송 실패 메시지를 전송한다. 다른 장치로부터 고속 방송 실패 메시지를 수신한 장치의 동작 절차는 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 방송 실패 메시지의 수신에 따른 동작 절차의 일례를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 먼저 다른 장치로부터 고속 방송 실패 메시지가 수신될 수 있다(S810). 이러한 경우, 해당 장치는 네트워크 상의 장치들의 시간 소스가 동일하지 않음을 인식하여 고속 방송 메시지 전송을 중지한다(S820). 다음으로, 모든 장치 사이의 시간 소스 정보를 동기화하기 위해, IEEE 802.1AS 표준에서 정의하는 방송 메시지를 생성하여 모든 포트로 해당 메시지를 전달한다.
다음으로, 다른 장치로부터 고속 방송 메시지가 수신된 경우 동작 절차를 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 방송 메시지를 수신한 경우 시간 동기화 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 먼저 장치의 각 포트에서 고속 방송 메시지가 수신될 수 있다(S910). 장치는 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 시간 소스 정보와 자신의 시간 소스 정보를 비교하고(S920), 비교 결과 시간 소스 정보가 서로 다른 것으로 판단되면 네트워크 상의 장치들이 동일한 시간 소스를 사용하고 있지 않음을 인식하여 자신의 모든 포트로 고속 방송 실패 메시지를 전송한다(S921). 이러한 경우 전술된 바와 같이 일반적인 방송 메시지를 이용하여 도 3과 같은 절차를 통해 그랜드 마스터 결정 절차를 수행하여 네트워크 내 장치들간의 시간 동기화가 수행될 수 있다.
시간 소스가 일치하는 경우 장치는 자신이 그랜드 마스터가 될 수 있는 여부를 결정하기 위해 자신의 각 포트에서 수신한 고속 방송 메시지의 MAC 주소 값과 자신의 MAC 주소 값을 비교하여(S930), 자신의 주소 값이 클 경우 자신이 그랜드마스터임을 인식하고, 자신의 모든 포트에 마스터 포트 역할을 할당한다(S931).
반대로, 자신의 주소 값이 수신한 값보다 작을 경우 장치는 다른 장치가 그랜드 마스터(또는 그랜드 마스터 후보)임을 인식하고, 포트 수(portNumber) 필드의 값을 확인한다(S940). 한편, 하나 이상의 고속 방송 메시지가 수신된 이후 다른 고속 방송 메시지가 수신된 경우, 해당 고속 방송 메시지의 MAC 값이 이전에 수신된 고속 방송 메시지의 MAC 값보다 작거나 같은 경우에는 해당 고속 방송 메시지는 삭제될(filterd) 수 있다.
확인 결과(S950), 수신된 고속 방송 메시지의 포트 수 필드 값이 1보다 작을 경우, 장치는 해당 고속 방송 메시지를 전송한 장치가 한 개의 포트만을 갖는 그랜드 마스터 장치로 인식할 수 있다(S951). 반대로, 수신된 고속 방송 메시지의 포트 수 필드 값이 1보다 클 경우, 그랜드 마스터 장치가 1개 이상의 포트를 이용하여 고속 방송 메시지를 전송하는 장치로 인식할 수 있다. 다수의 포트 수 값을 갖는 그랜드 마스터로부터 수신된 Fast Announce 메시지가 1개일 경우, 장치는 해당 포트에 슬레이브 포트 역할을 할당하고, 나머지 포트에는 마스터 역할을 할당한다(960). 만약 상술한 과정을 통해 마스터 역할이 할당된 포트에서 동일한 고속 방송 메시지가 추가로 수신될 경우(S970), 장치는 해당 포트를 마스터 역할에서 패시브(Passive) 역할로 변경하여 메시지 루프를 방지할 수 있다(S980).
한편, 본 실시예의 다른 양상에 의하면, 전술한 절차에서 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 포트 수 정보가 2 이상이고, MAC 주소가 장치의 MAC 주소보다 큰 경우, 장치는 클럭 클래스를 비교하여 해당 메지시가 수신된 포트의 역할을 결정할 수도 있다. 예를 들어, 클럭 클래스가 128보다 크거나 같은 경우 해당 메시지가 수신된 포트를 슬레이브 포트로 설정하고, 그 반대인 경우 해당 포트를 패시브 포트로 설정할 수도 있다.
도 9를 참조하여 상술한 포트 할당 방법의 구체적인 예시가 아래 표 1을 참조하여 설명한다. 표 1은 브리지 장치에서 수신된 고속 방송 메시지의 MAC 주소, 수신된 포트, 포트 수 및 그들에 따라 결정된 포트 역할을 메시지 수신 순서에 따라 순차적으로 나타낸 것이다.
Figure 112013119413197-pat00001
표 1에서 해당 브리지 장치의 MAC 주소가 00-00-00-00-00-01이라 가정하면, 포트 4를 통해 처음 수신된 메시지의 MAC 주소 값(7)이 장치의 MAC 주소값(1)보다 크기 때문에 해당 메시지를 송신한 장치가 그랜드 마스터(후보)로 인식될 수 있다. 그에 따라 4번 포트는 슬레이브 포트 역할이 부여되고, 나머지 포트는 마스터 포트 역할이 부여될 수 있다. 또한, 포트 수가 복수이므로, 장치는 해당 그랜드 마스터가 복수의 포트를 통해 고속 방송 메시지를 전송함을 인식할 수 있다. 이후 1번 포트 및 2번 포트를 통해 수신되는 고속 방송 메시지 각각은 처음 수신된 고속 방송 메시지보다 MAC 값이 작아 해당 메시지는 삭제(또는 무시, filtered)된다. 한편, 1번 포트 및 2번 포트에 마스터 역할이 할당된 이후 재차 처음 수신된 메시지의 MAC 주소 값과 동일한 MAC 주소 값을 갖는 고속 방송 메시지가 수신된 경우, 메시지 루프를 방지하기 위하여 1번 및 3번 포트는 패시브 포트로 설정된다.
다음으로, 도 10을 참조하여 상술한 시간 동기화 방법을 수행할 수 있는 장치 구조를 설명한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기화를 수행할 수 있는 장치 구조의 일례를 나타내는 블럭 구성도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 장치(1000)는 시간 소스(1010), 제어부(1020) 및 포트(1030)를 포함할 수 있다. 물론, 이는 예시적인 것으로 네트워크 장치는 필요에 따라 도 10에 도시된 것보다 많은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 보다 상세히, 시간 소스(1010)는 해당 장치에 시간 정보를 제공하는 역할을 수행하며, 다른 장치(예를 들어, 그랜드 마스터)로부터 수신된 기준 시간 정보에 따라 동작할 수도 있다. 포트(1030)는 네트워크의 다른 장치와 연결의 통로가 되며, 제어부(180)의 제어에 따라 마스터 포트, 슬레이브 포트 또는 패시브 포트의 역할을 수행할 수 있다. 장치 구성에 따라 포트(1030)는 하나만 구비될 수도 있고, 복수개가 구비될 수도 있다. 제어부(180)는 시간 소스(1010)의 종류 및 포트(1030)의 개수를 판단하여 본 실시예에 따른 고속 방송 메시지를 생성하고, 생성된 메시지가 각 포트를 통하여 네트워크의 다른 장치로 전송되도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부는 다른 장치로부터 고속 방송 메시지가 수신되는 경우, 자신의 시간 소스(1010)와 수신된 메시지의 시간 소스의 동일 여부를 비교하고, 그 결과에 따라 고속 방송 실패 메시지를 전송하거나 MAC 값을 비교하여 그랜드 마스터가 될지 여부 및 각 포트의 역할을 결정할 수 있다. 각 경우 별 구체적인 제어부(180)의 판단 및 동작 순서는 전술된 바와 유사하므로 명세서의 간명함을 위하여 중복되는 기재는 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 동일 시간 소스를 사용하는 브릿지 장치 및 단말들 간의 시간 동기화를 위한 최소한의 메시지만을 포함하는 고속 방송 메시지를 이용하여 그랜드 마스터 결정 및 각 브릿지 포트의 역할을 신속히 할당하도록 함으로써, 네트워크의 데이터 트래픽을 감소시키고 브릿지 장치 구현의 복잡도를 낮추는 효과가 있다. 또한, 그로 인하여 단일 시간으로 모든 노드의 시간 동기화에 소요되는 컨버전스 시간을 줄이는 효과가 있다.
상기와 같이 설명된 시간 동기화 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (20)

  1. 네트워크 장치가 네트워크 내에서 시간을 동기화하는 방법에 있어서,
    상기 네트워크 장치의 포트 수, 상기 네트워크 장치의 주소, 시간 소스 정보를 포함하는 고속 방송(Fast Announce) 메시지를 상기 네트워크 장치의 모든 포트를 통해 전송하는 단계;
    다른 장치로부터 고속 방송 메시지를 수신하는 단계;
    상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 시간 소스 정보와 상기 네트워크 장치의 시간 소스 정보를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과, 각 시간 소스 정보가 동일한 경우 상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 주소 값 및 상기 네트워크 장치의 주소 값을 비교하여 상기 네트워크 장치의 각 포트의 역할을 결정하는 단계를 포함하는, 시간 동기화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 비교 결과, 각 시간 소스 정보가 상이한 경우,
    상기 네트워크 장치의 모든 포트를 통해 고속 방송 실패(Fast Announce Failed) 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는, 시간 동기화 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 고속 방송 실패 메시지는, 유보 필드만을 포함하는, 시간 동기화 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 주소 값이 상기 네트워크 장치의 주소 값보다 작은 경우, 상기 네트워크 장치의 모든 포트에 마스터 포트 역할을 할당하는 단계를 포함하는, 시간 동기화 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 주소 값이 상기 네트워크 장치의 주소 값보다 큰 경우, 상기 고속 방송 메시지가 수신된 포트에 슬레이브 포트 역할을 할당하고, 나머지 포트에 마스터 포트 역할을 할당하는 단계를 포함하는, 시간 동기화 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 수신된 고속 방송 메시지와 동일한 고속 방송 메시지가 상기 마스터 포트 역할이 할당된 포트 중 어느 하나를 통해 수신된 경우, 상기 동일한 고속 방송 메시지가 수신된 포트를 패시브 포트로 전환하는 단계를 더 포함하는, 시간 동기화 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 네트워크 장치의 주소는 이더넷 프레임의 송신지 주소 필드에 포함되고, 상기 네트워크 장치의 포트 수 및 시간 소스 정보는 상기 이더넷 프레임에 페이로드 형태로 포함되는, 시간 동기화 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 네트워크 장치의 주소는 MAC 주소를 포함하는, 시간 동기화 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 고속 방송 메시지는,
    상기 네트워크 장치의 포트 수, 상기 네트워크 장치의 주소, 시간 소스 정보 및 유보 필드만을 포함하는, 시간 동기화 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 주소 값보다 작은 주소 값을 갖는 다른 고속 방송 메시지가 수신되는 경우, 상기 다른 고속 방송 메시지를 필터링하는 단계를 더 포함하는, 시간 동기화 방법.
  11. 네트워크 내에서 시간을 동기화를 수행하는 네트워크 장치에 있어서,
    시간 소스;
    적어도 하나의 포트; 및
    제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 적어도 하나의 포트 수, 상기 네트워크 장치의 주소, 상기 시간 소스의 정보를 포함하는 고속 방송(Fast Announce) 메시지를 상기 적어도 하나의 포트 각각을 통해 전송하고, 다른 장치로부터 고속 방송 메시지가 수신되면, 상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 시간 소스의 정보와 상기 네트워크 장치의 시간 소스의 정보를 비교하여, 상기 각 시간 소스의 정보가 동일한 경우 상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 주소 값 및 상기 네트워크 장치의 주소 값을 비교하여 상기 적어도 하나의 포트 각각의 역할을 결정하는, 네트워크 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 비교 결과 각 시간 소스 정보가 상이한 경우, 상기 적어도 하나의 포트 각각을 통해 고속 방송 실패(Fast Announce Failed) 메시지가 전송되도록 제어하는, 네트워크 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 고속 방송 실패 메시지는 유보 필드만을 포함하는, 네트워크 장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 주소 값이 상기 네트워크 장치의 주소 값보다 작은 경우, 상기 적어도 하나의 포트 모두에 마스터 포트 역할을 할당하는, 네트워크 장치.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 주소 값이 상기 네트워크 장치의 주소 값보다 큰 경우, 상기 고속 방송 메시지가 수신된 포트에 슬레이브 포트 역할을 할당하고, 나머지 포트에 마스터 포트 역할을 할달하는, 네트워크 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신된 고속 방송 메시지와 동일한 고속 방송 메시지가 상기 마스터 포트 역할이 할당된 포트 중 어느 하나를 통해 수신된 경우, 상기 동일한 고속 방송 메시지가 수신된 포트를 패시브 포트로 전환하는, 네트워크 장치.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 네트워크 장치의 주소는 이더넷 프레임의 송신지 주소 필드에 포함되고, 상기 네트워크 장치의 포트 수 및 시간 소스 정보는 상기 이더넷 프레임에 페이로드 형태로 포함되는, 네트워크 장치.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 네트워크 장치의 주소는 MAC 주소를 포함하는, 네트워크 장치.
  19. 제 11항에 있어서,
    상기 고속 방송 메시지는,
    상기 네트워크 장치의 포트 수, 상기 네트워크 장치의 주소, 시간 소스 정보 및 유보 필드만을 포함하는, 네트워크 장치.
  20. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신된 고속 방송 메시지에 포함된 주소 값보다 작은 주소 값을 갖는 다른 고속 방송 메시지가 수신되는 경우, 상기 다른 고속 방송 메시지를 필터링하는, 네트워크 장치.
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