KR102261975B1 - 모바일 tsn에서의 시간동기화 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 TSN에서의 시간동기화 방법은, 제어기는 통신단말과 통신하는 AP 변경 전후로 통신 링크간 네크워트 구성 노드들의 클록 오프셋 차이값을 계산하는 단계; 상기 제어기는 상기 클록 오프셋 차이값을 포함한 오프셋 차이값 보정 메시지를 변경되는 새로운 AP로 전송하는 단계; 상기 새로운 AP는 상기 오프셋 차이값 보정 메시지와, 로컬 동기화 메시지를 시간 동기화가 필요한 상기 통신단말에 전송하는 단계; 상기 통신단말은 상기 로컬 동기화 메시지가 신뢰할 수 있는 경우, 로컬 클록의 동기화를 수행하는 단계; 상기 로컬 동기화 메시지가 신뢰할 수 없는 경우, 클록 오프셋 차이값을 반영하여 시간 동기화를 수행하는 단계; 를 포함한다.

Description

모바일 TSN에서의 시간동기화 방법 및 시스템{Time synchronization method and system in Mobile time-sensitive network}
본 발명은 통신 환경의 시간동기화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모바일 TSN에서의 시간동기화 방법에 관한 것이다.
무선 네트워크는 비용의 절약, 설계의 용이함, 유연한 설치 등의 장점으로 기존 일반 소비자 시장 위주로 사용되던 것을 넘어 스마트팩토리, 의료, 로봇 등 다양한 산업에 도입되고 있는 추세이다.
기존의 무선 네트워크가 산업용 네트워크로 활용되기 위해서는 제어 데이터와 같은 시간에 민감한 데이터(TIME-SENSITIVE 패킷 또는 프레임)들의 전송을 지원할 수 있어야 한다.
이를 위해 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers), AVNU alliance 등의 표준화 단체들은 TIME-SENSITIVE NETWORKING(이하 'TSN'이라 함) 기술을 무선 네트워크 영역으로 확장하는 것을 고려하고 있다.
이더넷 기반의 고신뢰 초저지연 통신을 지원하는 TSN 기술을 무선 네트워크의 특성에 맞게 적용한다면 무선 환경에서도 산업에서 요구하는 높은 수준의 통신 요구사항을 만족시킬 수 있을 것으로 예상된다.
산업 시장에서 무선/모바일 TSN을 적용하기 위해서는 무선/모바일 네트워크를 구성하는 노드 사이에 정확한 시간 동기를 유지하는 것이 중요하다.
네트워크 구성 노드들은 시간 동기화를 위해 신뢰할 수 있는 노드의 시간으로 동기화를 하는데, 가장 우수한 로컬 클록(오실레이터) 성능을 갖는 노드 혹은 사용자가 지정한 노드의 클록을 마스터 클록(MASTER CLOCK)으로 선정하여 마스터 클록과 로컬 클록 간 차이(클록 오프셋)을 보정하여 각 노드의 로컬 클록을 마스터 클록에 동기화한다.
모바일 TSN에서 말단에 위치한 통신단말(END STATION)은 기존 유선 TSN에서의 고정된 통신단말과 다르게 재설치, 이동 등이 가능하며 이로 인해 TIME-SENSITIVE 통신 연결을 위한 AP(ACCESS POINT)가 동적으로 변경될 수 있다. 통신단말이 통신하는 AP가 변경되면 제어기와 통신단말 사이의 통신 경로가 변경된다.
경로의 변경은 통신단말과 이전 AP, 새로운 AP 통신 경로 사이의 클록 오프셋 차이 및 제어기로부터 이전 AP까지의 누적 클록 오프셋과 제어기로부터 새로운 AP까지의 누적 클록 오프셋 차이로 인해 AP가 변경되면 통신단말이 새로운 AP를 통해 기존의 클록 오프셋 값을 기준으로 동기화를 수행할 경우, 통신단말의 로컬 클록과 제어기 사이의 시간 동기가 어긋나게 된다.
재설치/이동 이후 통신단말은 이전 AP와의 클록 오프셋을 기준으로 동기화된 로컬 클록을 새로운 AP와의 클록 오프셋을 통해 다시 동기화해야 한다. 새로운 경로를 기반으로 시간 동기화 절차(NTP, PTP 등)에 따라 새로운 AP를 통해 마스터 클록에 동기화하는 작업이 수행된다.
그러나 무선 링크에 간섭이 발생하여 통신 신호가 왜곡된 경로를 거쳐 들어오거나 신호가 에러로 처리될 경우 정밀한 시간 동기화 작업을 수행할 수 없으며, 시간 동기가 정밀하게 유지되지 않으면 TIME-SENSITIVE 통신에 악영향을 끼친다.
따라서, 새로운 AP의 재설치/이동 이후에 새로운 AP로부터 정밀한 시간 동기화 메시지를 받기 어려운 상황에서도 정확한 시간 동기를 유지하기 위한 새로운 방법이 필요한 실정이다.
한국등록특허 제10-1685467호(2016년12월06일 등록)
본 발명의 목적은 모바일 TSN에서 물리적인 통신 경로의 변경으로 시간 동기화 에러가 발생하는 문제를 보완하여, 통신단말(통신단말)의 통신 경로가 변경될 시 유무선 링크의 클록 오프셋 차이를 미리 계산하고, AP의 재설치/이동 후 수신한 시간 동기화 메시지가 충분히 신뢰할 수 없으면 재설치/이동 전에 계산한 클록 오프셋의 차이를 이용해 로컬 클록을 보정하여, 재설치/이동 후 시간 동기화를 원활하게 수행하기 어려운 상황에서도 TSN의 성능을 유지할 수 있도록 하는 모바일 TSN에서의 시간동기화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 TSN에서의 시간동기화 방법은, 제어기는 통신단말과 통신하는 AP 변경 전후로 통신 링크간 네크워트 구성 노드들의 클록 오프셋 차이값을 계산하는 단계; 상기 제어기는 상기 클록 오프셋 차이값을 포함한 오프셋 차이값 보정 메시지를 변경되는 새로운 AP로 전송하는 단계; 상기 새로운 AP는 상기 오프셋 차이값 보정 메시지와, 타임 스탬프 정보를 포함한 로컬 동기화 메시지를, 상기 새로운 AP에 연결된 통신단말에 전송하는 단계; 상기 통신단말은 상기 로컬 동기화 메시지가 신뢰할 수 있는 경우, 로컬 클록의 동기화를 수행하는 단계; 상기 로컬 동기화 메시지가 신뢰할 수 없는 경우, 클록 오프셋 차이값을 반영하여 시간 동기화를 수행하는 단계; 를 포함한다.
상기 통신단말은 새로운 AP와 통신단말간 통신 링크의 신뢰도가 설정된 신뢰도 기준값을 초과하는 경우 신뢰할 수 있는 경우로 판단하고, 상기 신뢰도를 평가하는 기준은 RSSI, CRC, SNR 정보 중 적어도 어느 하나를 활용하는 것을 특징으로 한다.
상기 시간 동기화 방법은 상기 통신단말은 상기 제어기로 상기 시간동기화 수행 결과를 전송하는 단계;상기 제어기는 상기 통신단말의 로컬 클록의 시간 동기화를 완료하는 단계;를 더 포함한다.
상기 시간 동기화 방법은, 상기 통신 링크 간 클록 오프셋을 계산하는 단계는 상기 통신단말의 이전 통신 경로에서 유선 링크의 전체 클록 오프셋을 계산하는 단계; 새로운 AP에서 통신단말까지의 예상되는 무선 링크 클록 오프셋을 계산하는 단계; 상기 통신단말의 핸드오버시 이전 AP 통신 경로에 따른 경로 전체 클록 오프셋과 새로운 AP로 연결된 이후에 계산된 경로 전체 클록 오프셋 간 오프셋 차이값을 계산하는 단계를 더 포함한다.
상기 클록 오프셋 차이값을 반영하여 시간 동기화를 수행하는 단계는, 상기 제어기에서 통신단말의 통신할 새로운 AP로의 재설치 또는 이동 여부를 확인하는 단계; 상기 계산된 클록 오프셋 차이값을 시간 동기화 수행에 반영하기 위해, 상기 제어기는 오프셋 차이 보정 메시지를 생성하여 새로운 AP를 거쳐 시간동기화를 수행할 통신단말로 전송하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 TSN에서의 시간동기화 시스템은, 스위치, AP 및 통신단말로부터 유무선 링크 사이의 클록 오프셋 정보를 받아 저장하고 있으며, 통신단말이 AP 재설치 또는 이동에 따라 링크가 변경될 경우, 해당 정보를 활용하여 이전 AP와 새로운 AP 간 클록 오프셋의 오프셋 차이값을 계산하고, 새로운 AP를 통해 시간 보정을 위한 오프셋 차이 보정 메시지를 통신단말에 전송하는 제어기; 복수의 스위치를 포함하며, AP와 통신단말 간 통신 및 시간동기화를 수행할 수 있도록 제어하기 위해 제어기와의 통신 경로를 제공하며, 시간 동기화를 위해 클록 오프셋을 갖고, 유선 링크를 수행하는 스위치; 이전 AP와 통신 경로를 변경할 새로운 AP를 포함하며, 상기 제어기의 제어에 의해 통신 경로가 설정된 스위치을 통하여 새로운 AP와 통신단말 연결시 시간 동기화를 수행하는 AP; 시간 보정을 위한 해당 오프셋 차이 보정 메시지를 받아 클록 오프셋을 미리 보정하여 빠르고 정확하게 시간 동기화를 수행하는 통신단말을 포함한다.
상기 제어기는 레퍼런스 클록을 저장하고, 레퍼런스 클록을 참조하여 AP 변경 전후로 통신 링크 경로상에서 계산된 오프셋 차이값을 기반으로 상기 통신단말이 시간 동기화를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 모바일 TSN에서의 시간동기화 방법은 기존의 TSN이 통신단말의 재설치/이동을 고려하지 않아 발생할 수 있는 시간 동기화 에러 문제를 해결할 수 있다.
또한 재설치/이동 후 수신한 시간 동기화 메시지가 충분히 신뢰할 수 없으면 재설치/이동 전에 계산한 클록 오프셋의 차이를 이용해 로컬 클록을 보정하여, 재설치/이동 후 시간 동기화를 원활하게 수행하기 어려운 상황에서도 TSN의 통신 성능을 유지할 수 있다.
또한, 통신단말의 위치 변경에 따른 유무선의 물리적인 통신 링크(시간 동기화 메시지를 위한 통신 경로)들의 클록 오프셋 변화를 미리 계산하여 무선 링크에서 동기화 메시지에 왜곡이 발생하여 새로운 AP와 통신단말 사이에 시간 동기화 메시지 교환이 이루어지지 않더라도 미리 계산한 클록 오프셋을 로컬 클록에 반영할 수 있다.
또한, 본 발명은 시간 동기화 에러를 미리 보정하여 통신단말이 새로운 AP 통신 커버리지(COVERAGE)로 재설치/이동 후 TIME-SENSITIVE 통신을 위한 빠르고 정확한 시간 동기화를 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 TSN 에서의 시간동기화 시스템의 통신단말의 통신 경로 변경 전 통신 개념을 전체적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 TSN 에서의 시간동기화 시스템의 통신단말의 통신 경로 변경 후 통신 개념을 전체적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 모바일 TSN 에서의 시간동기화 시스템의 제어기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 모바일 TSN 에서의 시간동기화 시스템의 AP의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 모바일 TSN 에서의 시간동기화 시스템의 스위치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 모바일 TSN 에서의 시간동기화 시스템의 통신단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 TSN 에서의 시간동기화 방법의 시간 동기화 과정을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기에서의 통신 경로 변경에 따른 시간 동기화 과정을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 새로운 AP에서의 시간 동기화 과정을 나타낸 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신단말(통신단말)에서의 통신 경로 변경에 따른 시간 동기화 과정을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 모바일 TSN에서의 시간 동기화를 위한 방법은, 시간 동기화를 수행하는 단계, 통신 경로의 변경에 따른 시간 동기화를 수행하는 단계를 포함하며, 본 발명에서 AP(200) 및 통신단말(400)이 사용하는 무선 통신 방식(모바일 TSN의 무선 통신 방식)은 Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, LTE, 5G 등이 있으며, 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 한정하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 TSN 에서의 시간동기화 시스템의 통신단말의 통신 경로 변경 전 통신 개념을 전체적으로 설명하기 위한 블록도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 TSN 에서의 시간동기화 시스템의 통신단말의 통신 경로 변경 후 통신 개념을 전체적으로 설명하기 위한 블록도이며, 도 3은 본 발명의 모바일 TSN 에서의 시간동기화 시스템의 제어기의 구성을 나타낸 블록도이며, 도 4는 본 발명의 모바일 TSN 에서의 시간동기화 시스템의 AP의 구성을 나타낸 블록도이며, 도 5는 본 발명의 모바일 TSN 에서의 시간동기화 시스템의 스위치의 구성을 나타낸 블록도이며, 도 6은 본 발명의 모바일 TSN 에서의 시간동기화 시스템의 통신단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 제어기(100)는 시간 동기화 처리를 수행하는 컨트톨러 역할을 수행하는 것으로서, 이를 위해 별도의 레퍼런스 클록(또는 GRAND MASTER CLOCK)을 저장하며, 제어기(100)의 레퍼런스 클록을 중심으로 네트워크 구성 노드들이 로컬 클록(로컬 클록)의 시간 동기화를 수행할 수 있도록 한다.
이때, 레퍼런스 클록은 제어기(100)의 클록이 아닌 별도의 클록일 수 있으며, 다시 말하면, 제어기(100)는 레퍼런스 클록을 중심으로 네트워크 구성 노드들의 로컬 클록의 시간 동기화 처리를 수행하는 컨트롤러 역할을 수행하는 것이다.
또한 도 1에서 통신단말(400)은 이전 AP(200)와 시간 동기화를 수행하고 이를 바탕으로 TIME-SENSITIVE 통신 서비스를 제공 받는다.
즉, 통신단말(400)은 AP 재설치 또는 이동에 의해 새로운 AP(202)로 물리적 통신 링크가 변경되었을 때, TIME-SENSITIVE 통신 서비스를 제공받기 위해 새롭게 시간 동기화를 수행해야 한다.
먼저 이전 AP와 연결된 통신단말의 로컬 클록을 동기화 하는데 사용되는 클록 오프셋은 제어기로부터 이전 AP까지의 유선 링크에서의 누적 클록 오프셋과 통신단말과 AP 사이의 무선 링크의 클록 오프셋의 합으로 구할 수 있다. 즉, 도 1을 참조하면, 통신단말의 로컬 클록은 레퍼런스 클록(REFERENCE CLOCK)을 기준으로
Figure 112020131385760-pat00001
의 클록 오프셋을 갖는다.
또한 도 2를 참조하면, 통신단말은 재설치/이동 과정을 거친 뒤 새로운 AP와 통신하고 있으며, 제어기와의 통신 경로가 변경됨에 따라, 클록 오프셋이
Figure 112021050039903-pat00015
로 변경된다.
결과적으로 이전 AP(201)에서 새로운 AP(202)로 통신 경로 변경시, 이전 AP(201)를 통해 연결된 시간 동기화를 위한 통신 경로 클록 오프셋(
Figure 112021050039903-pat00003
)과 새로운 AP(202)를 통해 연결될 시간 동기화를 위한 통신 경로 오프셋(
Figure 112021050039903-pat00016
)은 경로 변경에 따른 클록 오프셋 차이가 존재하며, 정확하고 빠른 원활한 통신을 수행하기 위해서는 이 클록 오프셋 차이를 계산하여 미리 시간 동기화시 보정할 필요가 있다.
이때의 시간 동기화 방법은 기존의 시간 동기화 절차를 활용할 수 있으며, 예컨대 PTP(Precision Time Protocol), NTP, 비콘 등에 따라 시간 동기화를 수행할 수 있으며, 본 발명이 특정 시간 동기화 절차에 한정되지 않는다.
제어기(100)는 각각의 네트워크 구성 노드들(도 1 및 도 2의 스위치(300), AP(200), 통신단말(400)을 포함)로부터 유무선 링크 사이의 클록 오프셋 정보를 받아 저장하고 있다.
통신단말(400)이 재설치 또는 AP(200) 이동에 따라 링크가 변경될 경우, 해당 정보를 활용하여 이전 AP(201)와 새로운 AP(202) 간 클록 오프셋의 오프셋 차이값을 계산하고, 새로운 AP(202)를 통해 오프셋 차이값을 반영한 시간 동기화를 위한 오프셋 차이 보정 메시지를 새로운 AP(202)를 거쳐 통신단말(400)에 전송한다.
통신단말(400)은 새로운 AP(202)의 로컬 클록을 신뢰할 수 없는 경우, 시간 동기화를 위한 해당 오프셋 차이 보정 메시지를 받아 클록 오프셋을 미리 보정하여 빠르고 정확하게 시간 동기화를 수행할 수 있다.
여기서 새로운 AP(202)의 로컬 클록을 신뢰할 수 없는 경우는 새로운 AP(202)와 통신단말(400) 간 무선 링크가 간섭(예 ; 장애물에 의한 쉐도잉(SHADOWING) 혹은 회절, 산란 등)에 의해 왜곡된 경우로서, 이와 같은 왜곡된 로컬 동기화 메시지를 받을 경우, 통신단말의 로컬 클록을 정확하게 동기화할 수 없게 된다.
왜곡된 상태로 시간 동기화를 수행하여 시간 동기가 어긋나면 TIME-SENSITIVE 통신이 불가능하거나, 시스템의 성능이 저하되는 원인이 되기 때문에 정확한 시간 동기화가 필요한 것이다.
상기한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는, 재설치/이동 후 새로운 AP로부터 수신한 로컬 동기화 메시지를 신뢰할 수 없는 경우에도 정확한 시간 동기화를 수행할 수 있도록 오프셋 차이 보정 메시지를 전송하는 방법을 제공한다.
제어기(100)는 상술한 기능들을 수행하기 위한 세부 구성들을 포함할 수 있으며, 도 3을 참조하면, 제어부(110), 측정부(120), 처리부(130), 시간동기부(140), 계산부(150), 저장부(160), 송수신부(170)를 더 포함한다.
제어부(110)는 AP(200), 스위치(300) 및 통신단말(400)과 연계하여 상술한 기능을 수행하거나, 각 내부 구성을 제어하기 위한 제반 제어 기능을 수행할 수 있으며, 특히 통신단말(400)이 AP(200) 재설치 또는 이동에 따라 링크가 변경될 경우, 해당 정보를 활용하여 클록 오프셋 차이값을 계산, 새로운 AP(202)를 통해 시간 보정을 위한 오프셋 차이 보정 메시지를 통신단말(400)에 전송할 수 있다.
측정부(120)는 통신단말(400)이 핸드오버를 수행하는 경우, 핸드오버 시점을 판단하기 위해 무선 신호를 측정하고 그 값에 따라 AP(200)에 핸드오버를 요청하고, AP 변경시 해당 시점에 따라 시간동기화를 수행할 수 있도록 측정된 무선 신호를 시간동기부(140)에 제공할 수 있다.
처리부(130)는 제어부(110)의 요청에 따라 적시에 시간동기부(140)를 통해 시간동기화 절차를 수행할 수 있다.
시간동기부(140)는 제어기(100)의 클록을 중심으로 네트워크 구성 노드들에 대한 시간 동기화를 수행한다.
계산부(150)는 AP 재설치 또는 이동시 새로운 AP(202)를 통해 연결될 시간 동기화를 위한 통신 경로를 계산하고, 경로에 따라, 시간동기화를 수행하도록 해당 통신 경로에 대한 데이터를 제공하고, 저장부(160)는 시간동기화를 위한 레퍼런스 클록을 저장하며, 각각의 네트워크 구성 요소들로부터 유무선 링크 사이의 클록 오프셋 정보를 받아 저장할 수 있다.
송수신부(160)는 각각의 네트워크 구성 노드들과 시간 동기화에 필요한 데이터를 통신하기 위해 마련된다.
또한 AP(200) 및 스위치(300)는 각각 세부적으로 제어부(210, 310), 처리부(220, 330), 시간동기부(230, 330), 계산부(240, 340), 저장부(250, 350), 송수신부(260, 360)를 더 포함한다.
AP(200)는 이전 AP(200)와 통신 경로를 변경할 새로운 AP(202)를 포함하며, 제어기(100)의 제어에 의해 통신 경로가 설정된 스위치(300)를 통하여 새로운 AP(202)와 통신단말(400) 연결시 시간 동기화를 수행할 수 있도록 제어하는 제어부를 포함하며, AP(200)의 위치에서 상술한 제어기(100)의 각 처리부(130), 시간동기부(140), 계산부(150), 저장부(160), 송수신부(170)의 기능과 동일한 기능을 수행할 수 있는 처리부(130), 시간동기부(140), 계산부(150), 저장부(160), 송수신부(170)를 더 포함한다.
스위치(300)는 제어기(100)와 AP(200) 간에 통신 경로를 제공하기 위해 복수의 스위치(300)를 포함할 수 있다.
스위치(300) 또한 AP(200)와 통신단말(400)간 통신 및 시간 동기화를 수행할 수 있도록 제어하기 위해 제어기(100)와의 통신 경로를 제공하며, 시간 동기화를 위해 클록 오프셋을 갖고, 유선 링크를 수행할 수 있도록 제어하는 제어부를 포함하며, 스위치(300)의 위치에서 상술한 제어기(100)의 각 처리부(130), 시간동기부(140), 계산부(150), 저장부(160), 송수신부(170)의 기능과 동일한 기능을 수행할 수 있는 처리부(320), 시간동기부(330), 계산부(340), 저장부(350), 송수신부(360)를 더 포함한다.
통신단말(400)은 AP(200)의 재설치 또는 핸드오버 등으로 인한 새로운 AP(202)로의 이동시, 변경된 통신경로로 인한 시간차를 보정하기 위해 시간 동기화를 수행하도록 제어기(100)에 의해 제어되고, 시간 동기화가 이루어진 상태에서 새로운 AP(202)와 통신을 수행할 수 있는 제어부(410)를 포함하며, 통신단말(400)의 위치에서 상술한 제어기(100)의 각 처리부(130), 시간동기부(140), 계산부(150), 저장부(160), 송수신부(170)의 기능과 동일한 기능을 수행할 수 있는 처리부(420), 시간동기부(450), 저장부(440), 송수신부(430)를 더 포함한다.
본 발명의 모바일 TSN 에서의 시간동기화 시스템은 통신단말(400)의 이동에 따라 변경되는 유선 링크와 무선 링크의 클록 오프셋들을 바탕으로 통신단말(400)의 위치가 재설치 또는 핸드오버(AP(200) 이동) 등과 같은 동작에 의해, 새로운 AP(202)의 통신 커버리지 내로 변경되기 전에 미리 시간 보정을 수행할 수 있다.
구체적으로 예를 들면 TSN의 IEEE 802.1AS-rev 표준을 활용하면, GRANDMASTER CLOCK(레퍼런스 클록)을 기준으로 통신 네트워크 구성 노드들이 시간 동기화를 수행할 수 있다.
유선의 TSN에서는 물리적인 통신 링크가 변경되지 않으므로, 각 통신 링크 사이의 오프셋을 계산하여 지속적인 시간 보정을 수행한다면 큰 문제없이 시간 동기화가 이루어질 수 있다.
그러나 무선/모바일 TSN에서는 통신단말(400)인 통신단말(400)의 물리적 위치가 변경될 수 있다.
이에 따라 레퍼런스 클록에서 통신단말(400)까지 오프셋 차이 보정 메시지가 전송되는 물리적인 링크는 유선 및 무선 링크 모두 변경된다.
TSN에서 TIME-SENSITIVE 통신 서비스의 기반은 네트워크 내 통신 요소들(스위치(300), AP(200), 통신단말(400) 등)의 시간 동기화가 필수적이며, 무선 TSN도 마찬가지다.
즉, 통신단말(400)의 위치가 변경되기 전에 시간 동기화 경로에 따른 클록 오프셋(유/무선 링크에서의 클록 오프셋) 변화(차이)를 미리 제어기(100)가 계산하여 위치 변경 후에 바로 보정한다면 빠른 시간 동기화를 수행할 수 있어 궁극적으로 모바일 환경에서도 TIME-SENSITIVE 통신 서비스를 제공할 수 있게 된다.
통신단말(400)의 위치 변경에 따른 유무선의 물리적인 통신 링크(시간 동기화를 위한 통신 경로)들의 클록 오프셋 변화를 미리 계산 및 반영할 수 있어 빠르고 정확한 시간동기화를 수행할 수 있는 장점이 있는 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 TSN 에서의 시간동기화 방법의 시간 동기화 과정을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 모바일 TSN 에서의 시간 동기화 방법은 새로운 AP(202) 재설치 또는 이동시 시간차를 보정하기 위한 시간 동기화를 수행하며, 구체적으로 다음 단계를 포함한다.
제어기(100)는 통신 링크간 클록 오프셋을 계산하고, 계산된 클록 오프셋을 기반으로 레퍼런스 클록(GRAND MASTER CLOCK)과 시간 동기화를 수행하고, 유무선 링크 간 클록 오프셋 정보를, 네트워크 구성 노드들(이전 AP, 스위치, 통신단말 등)로부터 전송받아 저장하는 단계를 포함한다(S10, S12, S14).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기에서의 통신 경로 변경에 따른 시간 동기화 과정을 나타낸 순서도이다.
먼저, 통신단말의 이전 통신 경로에서 유선 링크의 전체 클록 오프셋을 계산한다(S20).
다음, 새로운 AP(202)에서 통신단말 까지의 예상되는 무선 링크 클록 오프셋을 계산한다(S22).
통신단말의 핸드오버시 이전 AP(200) 통신 경로에 따른 경로 전체 클록 오프셋과 새로운 AP(202)로 연결된 이후에 계산된 경로 전체 클록 오프셋 간 오프셋 차이값을 계산한다(S24).
상기 S24 단계에서 계산된 클록 오프셋 차이값을 시간 동기화 수행에 반영하기 위해 제어기(100)는 클록 오프셋 정보 메시지를 생성하여 시간동기화를 수행할 새로운 AP(202)를 거쳐 통신단말(400)로 전송할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 새로운 AP에서의 시간 동기화 과정을 나타낸 순서도이다.
새로운 AP(202)는 통신단말(400)이 새로운 AP(202)로 재설치 또는 이동 여부를 확인한다(S30).
새로운 AP(202)는 통신단말(400)이 새로운 AP(202)로 재설치 또는 이동을 확인 후 해당 통신단말(400)의 시간 동기화를 위한 클록 오프셋 계산 정보를 제어기(100)에 요청한다(S32).
새로운 AP(202)는 상기 요청한 클록 오프셋 계산 정보(오프셋 차이값)가 포함된 오프셋 차이 보정 메시지와 새로운 AP의 현재 로컬 클록(로컬 클록)에 해당하는 타임 스탬프(TIME STAMP) 정보를 포함하는 로컬 동기화 메시지를 재설치 또는 이동된 해당 통신단말(400)로 전송한다(S34).
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신단말에서의 통신 경로 변경에 따른 시간 동기화 과정을 나타낸 순서도이다.
통신단말(400)은 재설치 또는 이동된 새로운 AP(202)에서의 시간 동기화를 수행하기 위해 제어기(100)기로부터 새로운 AP(202)가 수신한 상기 메시지를 재전송받을 수 있다.
즉, 통신단말(400)은 새로운 AP(202)로부터 오프셋 차이 보정 메시지와 로컬 동기화 메시지를 수신하는지 판단한다(S40).
또한 통신단말(400)은 기설정된 신뢰도 기준값을 이용하여, 새로운 시간 동기화를 위한 로컬 동기화 메시지의 신뢰도가 기준값을 초과하는지 여부를 판단한다(S42). 여기서 로컬 동기화 메시지의 신뢰도를 평가하는 기준은 RSSI(received signal strength indicator), CRC(Cyclic Redundancy Checking), SNR(signal to noise ratio) 정보를 활용할 수 있으며, 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 한정하지 않는다.
통신단말(400)은 로컬 동기화 메시지의 신뢰도가 기준값을 초과하는 경우, 해당 메시지에 포함된 타임 스탬프 정보를 이용하여 로컬 클록의 시간 동기화를 수행한다(S44).
또한, 통신단말(400)은 로컬 동기화 메시지의 신뢰도가 기준값 이하인 경우, 오프셋 차이 보정 메시지에 포함된 클록 오프셋 계산정보(오프셋 차이값)를 이용하여 새로운 AP의 경로에 따른 시간 동기화를 수행한다(S46).
100 ; 제어기
200, 201, 202 ; AP
300 ; 스위치
400 ; 통신단말
110, 210, 310, 410 ; 제어부
120 ; 측정부
130, 220, 320, 420 ; 처리부
140, 230, 330, 450 ; 시간동기부
150, 240, 340 ; 계산부
160, 250, 350, 440 ; 저장부
170, 260, 360, 430 ; 송수신부

Claims (7)

  1. 모바일 TSN에서의 네트워크 구성 노드의 시간 동기화 방법에 있어서,
    상기 네트워크 구성 노드의 시간 동기화를 수행하기 위한 제어기는 복수의 스위치와 유선 링크되고, 복수의 AP 및 통신단말과 무선 통신 링크되어 통신 경로를 제공하며, AP의 재설치 또는 이동에 따라 AP 링크가 이전 AP에서 새로운 AP로 변경될 경우, 레퍼런스 클록을 기준으로 상기 이전 AP의 통신 경로에서 링크된 스위치와 제어기 경로에 따른 이전 AP 통신 경로 상의 전체 클록 오프셋을 계산하는 단계;
    상기 새로운 AP의 변경으로 인한 새로운 AP의 통신 경로에서 링크된 스위치와 제어기 경로에 따른 새로운 AP 통신 경로 상의 전체 클록 오프셋을 계산하는 단계;
    상기 통신단말의 새로운 AP로 핸드오버시, 상기 이전 AP 통신 경로 상의 전체 클록 오프셋과, 새로운 AP 통신 경로 상의 전체 클록 오프셋 간 클록 오프셋 차이값을 계산하는 단계;
    상기 제어기는 상기 클록 오프셋 차이값을 포함한 오프셋 차이값 보정 메시지를 생성하여 상기 새로운 AP로 전송하는 단계;
    상기 새로운 AP는 상기 오프셋 차이값 보정 메시지를 상기 새로운 AP에 연결된 통신단말에 전송함과 아울러, 타임 스탬프 정보를 포함한 로컬 동기화 메시지를 상기 새로운 AP에 연결된 통신단말에 전송하는 단계;
    상기 통신단말은 상기 로컬 동기화 메시지가 신뢰할 수 있는 경우, 상기 타임 스탬프 정보에 포함된 새로운 AP의 로컬 클록으로 시간 동기화를 수행하는 단계;
    상기 통신단말은 로컬 동기화 메시지가 신뢰할 수 없는 경우, 상기 오프셋 차이값 보정 메시지에 포함된 클록 오프셋 차이값을 반영하여 로컬 클록의 시간 동기화를 수행하는 단계를 포함하되,
    새로운 AP와 통신단말 간 통신 링크의 신뢰도가 기설정된 신뢰도 기준값을 초과하는 경우, 상기 신뢰할 수 있는 경우로 판단하고,
    상기 신뢰도를 평가하는 기준은 RSSI, CRC, SNR 정보 중 적어도 어느 하나를 활용하는 것을 특징으로 하는 모바일 TSN에서의 시간동기화 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통신단말은 상기 제어기로 상기 시간동기화 수행 결과를 전송하는 단계;
    상기 제어기는 상기 통신단말의 로컬 클록의 시간 동기화를 완료하는 단계;
    를 더 포함하는 모바일 TSN에서의 시간동기화 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 모바일 TSN에서의 네트워크 구성 노드의 시간 동기화 시스템에 있어서,
    상기 네트워크 구성 노드의 시간 동기화를 수행하기 위해 복수의 스위치와 유선 링크되고, 복수의 AP 및 통신단말과 무선 통신 링크되어 통신 경로를 제공하며, 레퍼런스 클록을 기준으로 계산되는 상기 스위치, AP 및 통신단말로부터 전체 경로상의 클록 오프셋을 저장하며, 상기 통신단말이 AP 재설치 또는 이동에 따라 이전 AP에서 새로운 AP로 AP 링크가 변경될 경우, 상기 저장된 클록 오프셋을 활용하여 이전 AP와 새로운 AP 통신 경로 상의 전체 클록 오프셋의 차이에 따른 클록 오프셋 차이값을 계산하고, 상기 클록 오프셋 차이값을 포함하는 오프셋 차이값 보정 메시지를 생성하여 상기 통신단말에 전송하는 제어기;
    복수의 스위치를 포함하며, AP와 통신단말 간 통신 및 시간동기화를 수행할 수 있도록 제어하기 위해 상기 제어기와 유선 링크되는 통신 경로를 제공하며, 시간 동기화를 위해 자신의 클록 오프셋을 상기 제어기에 제공하는 스위치;
    이전 AP와 통신 경로를 변경할 새로운 AP를 포함하며, 상기 제어기의 제어에 의해 통신 경로가 설정된 스위치를 통하여 새로운 AP와 통신단말 연결시 시간 동기화를 수행하는 AP;
    상기 제어기로부터 상기 클록 오프셋을 포함한 오프셋 차이값 보정 메시지를 받아 해당 클록 오프셋을 반영하여 시간 동기화를 수행하는 통신단말을 포함하되,
    상기 새로운 AP는 상기 오프셋 차이값 보정 메시지를 상기 새로운 AP에 연결된 통신단말에 전송함과 아울러, 타임 스탬프 정보를 포함한 로컬 동기화 메시지를 상기 새로운 AP에 연결된 통신단말에 전송하고,
    상기 통신단말은 상기 로컬 동기화 메시지가 신뢰할 수 있는 경우, 상기 타임 스탬프 정보에 포함된 새로운 AP의 로컬 클록으로 시간 동기화를 수행하며,
    상기 로컬 동기화 메시지가 신뢰할 수 없는 경우, 상기 오프셋 차이값 보정 메시지에 포함된 클록 오프셋 차이값을 반영하여 로컬 클록의 시간 동기화를 수행하며,
    새로운 AP와 통신단말 간 통신 링크의 신뢰도가 기설정된 신뢰도 기준값을 초과하는 경우, 상기 신뢰할 수 있는 경우로 판단하고,
    상기 신뢰도를 평가하는 기준은 RSSI, CRC, SNR 정보 중 적어도 어느 하나를 활용하는 것을 특징으로 하는 모바일 TSN에서의 시간동기화 시스템.
  7. 삭제
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