KR20070022706A - 분배된 동기화 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

분배된 동기화 방법 및 시스템

스테이션들 사이에서 메시지들을 교환하는 복수의 스테이션들을 포함하는 통신 네트워크에서 분배된 동기화 방법은,

발신자의 클록 레퍼런스의 동기화 패턴 특성을 발신자에 의해서 전송된 각각의 메시지에 삽입하는 단계,

수신된 시간이 클록 레퍼런스를 앞선다면, 스테이션이 네트워크의 다른 스테이션으로부터 수신한 클록 레퍼런스로 각각의 스테이션의 클록 레퍼런스를 업데이트하는 단계를 포함하며,

상기 업데이트하는 단계는 스테이션 A에 의해서 수신된 메시지의 송신 시간 T'a와 스테이션 B에 의해서 동일한 메시지의 수신 시간 Ta 사이의 차이 △X=T'a-Ta를 계산하는 단계, 및

수신된 송신 시간이 적어도 τ(△X>τ>0) 만큼의 크기 만큼 앞선다면 교정 0<△Y<=△X 을 적용하는 단계를 포함한다.

동기화, 클록, 송신 시간, 수신 시간

Description

분배된 동기화 방법 및 시스템{DISTRIBUTED SYNCHRONIZATION METHOD AND SYSTEM}

본 발명은 분배된 동기화 방법 및 시스템에 관한 것이다.

본 발명은, 예를 들어, 애드 혹 네트워크 (ad hoc network) 에 적용된다. 발명은 또한 글로벌 동기화를 요구하는 전송 또는 액세스를 가진 대규모 무선 네트워크 (Large Scale Wireless Network) 타입의 무선 네트워크에 사용된다.

본 발명은 무선 네트워크에 적용된다.

무선 네트워크에서의 많은 동기화 과정들은 네트워크의 각각의 노드에서 공통적이고 정확한 시간 레퍼런스 (time reference) 를 요구한다. 본 명세서에서, 용어 노드 또는 "스테이션 (station)" 은, 하드웨어 또는 소프트웨어 형태로 구현되는, 네트워크의 임의의 존재를 나타내는데 사용되고, 그것은 스테이션들 사이에서 정보의 전송 또는 교환의 도입 지점 또는 인출 (종결) 지점일 수 있다.

전송 시간이 보장되므로, 드러나지 않는 터미널들이 존재하는 다중 채널 네트워크에서의 방송 서비스의 가능성은 여러 스테이션들의 액세스를 조화시키고 시간 및 주파수들의 블록들의 형태로 리소스의 사전 할당의 방식을 가지도록 한다. 다른 것들 중에서, 비배타적 방법으로, 본 발명은 동적 TDMA (Time Division Multiple Access) 방법에 적용되고, TDMA의 일예는 IEEE 802.16A 표준의 메쉬 모드 (mesh mode) 이다.

동일한 라인들을 따라서, 애드 혹 네트워크에서 지향성 안테나들의 사용은 종종 전송들을 조화시켜서 공통 시간 레퍼런스를 사용하도록 한다. 또한, 네트워크들은 시간 의존적인 트랜세크 법칙 (transec law) (주파수 변화를 의사 난수 (pseudorandom) 로 만들며 전송을 보호하는 법칙) 에 의한 주파수-호핑 (frequency-hopping) 타입 전송 기술을 사용할 수 있다. 여기에서도, 공통 클록 레퍼런스가 요구된다.

이 공통 클록 레퍼런스는 시스템에 의존해서 거의 정확하다. 정확성의 부족은 전송 지연 또는 용량의 측면에서 네트워크 성능에 대하여 과도한 가드 (guard) 또는 동기화 시간을 추가시키는 것을 의미한다.

"애드 혹 네트워크에서의 분배된 동기화"를 위한 다양한 과정들이 종래 기술로부터 현재 공지되어 있다.

GPS (Global Positioning System) 와 같은 공통 외부 레퍼런스를 사용하지만, 후자의 가능성에 의존하는 해결 방법과 다르게, 가장 자주 사용되는 방법은 동기화 트리 방법 (Synchronization Tree Method) 이다. 예를 들어 일 스테이션이 동기화 마스터 또는 클록 레퍼런스로써 선택된다. 분산화 방식으로 동기화 트리를 구성하는 것에 의해서 다른 스테이션들은 상기 레퍼런스 스테이션에 점차적으로 동기화된다. 레퍼런스 스테이션에 이웃한 스테이션들은 레퍼런스 스테이션에 동기화되고, 그 후 모체로써 1 홉 (hop) 만큼 떨어진 스테이션을 선택하는 것에 의해서 동기화되는 2 홉만큼 떨어진 스테이션들에 동기화된다.

이 방법은 이동 네트워크에 사용될 때 많은 결점을 드러낸다. 실제로, 네트워크가 분할되면, 레퍼런스 스테이션을 포함하지 않는 부분에서는, 다른 레퍼런스 스테이션을 선택하는 것이 필요하다. 네트워크가 다시 병합되면, 두 개의 레퍼런스 스테이션들을 유지될 수 없다. 또한, 네트워크가 연결된 것으로 유지되더라도, 스테이션들의 위치가 변하기 때문에, 국지적 루프를 만들지 않고서, 동기화 트리가 수정되어야만 한다. 레퍼런스 스테이션이 파괴되는 경우에, 이 현상은 검출되어야만 하고 (따라서 카운트-투-인퍼니티 (count-to-infinity) 타입의 루프에 민감하지 않은 스테이션의 존재를 유지시키는 과정이 있어야만 한다), 이것은 새로운 스테이션의 분산되어진 선택이 뒤따라야만 한다. 이것은 매우 어렵고 비반응적 과정을 포함한다.

종래 기술에서 연구된 다른 방법들은 인접 스테이션들의 시간들의 가중치에 기초한다. 가중치 매트릭스로부터 선택된 특정 조건에서, 시스템은 컨버전스된다. 이러한 컨버전스는, 하지만, 이동 네트워크에 적합하지 않으며, 느리다.

동기화 방법 및 시스템은 주로 무선 링크들로 연결된 스테이션들 사이에서의 전송들 (상호 교환들) 을 사용한다. 동기화가 (마스터의 부재하에서) 임의의 시간에 나타날 수 있기 때문에, 방법은 레퍼런스 스테이션이나 통상의 작동 조건에서의 외부 레퍼런스 어느 것도 사용하지 않는다.

본 발명은 스테이션들 사이에서 메시지들을 교환하는 복수의 스테이션들을 포함하는 통신 네트워크에서의 분배된 동기화 방법에 특히 관계가 있다. 발명은 적어도 다음의 단계들을 포함하는 것으로 특징지어진다:

○ 발신자의 클록 레퍼런스의 동기화 패턴 특성을 발신자에 의해서 송신된 각각의 메시지에 삽입시키거나, 송신 시간을 명확하게 표시하는 단계,

○ 수신된 레퍼런스가 클록 레퍼런스보다 앞선다면, 각각의 스테이션이 네트워크의 다른 스테이션으로부터 수신한 클록 레퍼런스로 각각의 스테이션의 클록 레퍼런스를 업데이트하는 단계를 포함하며, 상기 업데이트하는 단계는:

○ 스테이션 A에서 수신된 메시지의 송신 시간 T'a 와 스테이션 B에 의해서 동일한 메시지의 수신 시간 Ta 사이의 차이 △X=T'a-Ta를 계산하는 단계,

○ 수신된 송신 시간이 적어도 τ (△X>τ>0)의 크기만큼 앞선다면, 교정 0<△Y<=△X를 적용하는 단계를 포함한다.

본 발명은 특히 다음의 장점을 제공한다:

○ 방법은 하나 이상의 레퍼런스 스테이션들을 명시적으로 나타낼 것을 강요하지 않으며, 즉, 그것은, 즉, 국지적 정보에 기초하여 전체적으로 분배되고,

○ 방법은 링크들의 붕괴 또는 생성 및 이동 네트워크를 자동적으로 지원하며 따라서 이러한 측면에서 매우 어려우며,

○ 방법은 전파 시간의 교정을 고려할 수도 무시할 수도 있도록 하며,

○ 방법은 GPS 수신기와 같은 외부 레퍼런스 시간이 제공되는 스테이션들처럼 정확한 외부 레퍼런스를 가진 스테이션들을 포함하는 것이 가능하고, 이 경우에, 외부 레퍼런스 시간에 네트워크를 정렬시키며,

○ 방법은 스테이션들 사이에서의 연결의 부족때문에 생길 수 있는 하부 네트워크들의 병합 및 분열을 지원하며, 이 경우에, 방법은, 기능에 따라서, 외부 레퍼런스 시간을 가진 스테이션이 있는 부분을 선호한다.

본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 설명을 위한 예시적 실시형태의 설명에서 명확해지며, 수반된 도면들에 국한되지는 않는다.

도 1 은 본 발명에 따른 시스템의 예시적 구조를 나타내는 도면,

도 2 는 애드 혹 네트워크에서 거친 동기화 (rough synchronization) 의 예를 도시하는 도면,

도 3 은 애드 혹 네트워크에서 정교한 동기화 (fine synchronization) 의 예를 도시하는 도면,

도 4 는 클러스터로 조직된 시스템의 도면.

본 발명에 의해서 구현된 원리를 보다 잘 이해하기 위해서, 다음의 설명은 무선 전송 수단에 의해서 상호 연결된, 이동식 (mobile) 또는 그밖의 것들, 스테이션들 또는 노드들의 세트를 포함하는 네트워크의 배경에서 주어진다. 노드들의 세트는 통상 연결된 네트워크를 형성한다. 각각의 노드는 내부 클록을 가지며 클록들은 초기에 반드시 동기화되지는 않으며 시간에 따라 드리프트하는 것으로 가정된다.

도 1 은 본 발명에 따른 동기화 시스템을 도식적으로 도시한다. 시스템은 스테이션 또는 노드 Ni 상에 위치된다. 시스템은 예를 들어 다음의 성분들을 포함한다:

○ 시간의 드리프트가 항상 네거티브가 되도록 (예를 들어 구동기 펄스들을 삭제하는) 구동기 및 선택적 래깅 (lag) 제어 장치에 의해서 제어되는 시간인, 내부 클록 H,

○ 메시지를 수신하며 메시지의 송신 시간을 제어하고 수신 시간을 측정하는 특정 기능을 가지는 장치 C_E/R. 이 장치는 또한 내부 클록으로부터 정보를 수신한다.

○ 메시지의 송신 시간 및 도착 시간의 측정에 의존해서, 시간 H를 교정하는 장치 Co. 이 장치는 메시지들에 의해서 전송된 클록 정보 (T, △T) 를 수신하며 전송될 동기화 데이터를 계산한다.

○ 선택적 외부 레퍼런스 클록.

시스템이 동작하는 방법은 방법이 적용되는 네트워크의 조직에 따라서 다르며, 그러한 예시적 애플리케이션은 이하에서 설명된다.

본 명세서는 다음의 표기를 사용한다: 인덱스된 값 Z'는 이론적으로 원격국에서 만들어진 계산 및 측정을 나타내고, Z는 국지적 스테이션에서의 값을 나타낸다.

도 2 는 예시적 애드 혹 네트워크를 도식적으로 나타낸다. 네트워크는 균일 또는 비균일한 통신 링크에 의해서 상호 링크되고, 각각 실선 또는 점선으로 도면에 표시된, 많은 노드들 또는 스테이션들을 포함한다. 노드들은 이동식 일수도 있고 아닐 수도 있으며 각각은 내부 클록을 가진다. 클록들은 초기에 반드시 동기화될 필요가 없고 시간에 따라 드리프트하는 것으로 가정된다. 통신 링크들은, 예를 들면, 무선 링크들이다. 이러한 연결들의 세트는 통상 연결된 네트워크를 형성한다.

이 방법은 연결된 인접 스테이션들과 스테이션 (노드) 사이에서의 교환들을 통하여 모든 노드들의 클록들을 동기화한다.

이 방법은 스테이션들 사이에서의 메시지 교환이 다음과 같이 수행된다고 미리 가정된다:

스테이션 B로부터 전송을 수신하는 스테이션 A는 클록 (클록 A) 내의 메시지의 수신 시간과 (클록 B에서 측정된) B로부터의 송신 시간을 판단한다. 이것은, 예를 들면, B에 의해서 송신된 메시지가 메시지 자신의 송신 시간 또는 다른 지표 (indicator) 를 포함하고 있을 때, 명시적으로 수행된다. 이것은 또한, 프레임 또는 동의된 시간에 따른 동기화 방법으로 메시지가 송신될 때, 함축적으로 수행될 수 있다. 스테이션 A에서 메시지의 도착 시간은 (A) 스스로 측정될 수 있다. 송신 시간과 수신 시간 사이의 차이는, 특히, 송신 기간의 드리프트, 송신 순간의 클록의 시간들과 전파 시간 사이의 차이로 인한 것이다. 도 2 의 예에서, 전파 시간 사이에서는, 오직 클록들의 동기화만이 고려된다. 이것은 통상 "거친 동기화 (rough synchronization)" 라는 표현으로 주어진다. 시스템이 초기에 동기화되더라도, 재정렬이 없는 경우, 각각의 스테이션의 시간은 드리프트하고 네트워크는 비동기화될 것이다.

제 1 방식은 각각의 수신된 메시지상으로 재정렬될 것을 강제한다. 많은 상호 교환들이 있다면, 네트워크는 동기화로 유지되지만, 시스템은 불안정하다. 송신을 지연시키는 전파 시간때문에, 이 네트워크의 시간은 상당히 그리고 제어되지 않는 방법으로 지연될 것이다. 이 과정의 제 2 효과는 두 개의 스테이션들이 국지적으로 많은 메시지들을 교환한다면, 여기에서도, 빠른, 제어되지 않는 국 지적 드리프트가 발생할 것이고 스테이션들의 그룹이 다른 스테이션들에 대해 비동기화될 것이다. 클록들이 동기화되고 드리프트되지 않는 경우에는, 과정은 전파 시간때문에 클록이 수정되는 것을 초래할 것이다.

문제를 해결하기 위해서, 예를 들어, 수신된 송신이 앞선다면, 네트워크의 각각의 스테이션은 스테이션 B로부터의 송신으로 동기화되고; 즉, 스테이션 B에서 메시지가 T₀ (B의 클록) 에서 송신된다면, 그것은 A의 클록에서 T₀-X (X≥0) 에서 수신된다. 이것은, 전파 시간만이 메시지를 지연시킬 수 있다는 사실에서, B의 클록이 앞선다는 것을 의미한다. 예를 들면, 동기화는, 앞선 정도가 측정 오차를 고려하기 위해서 소정의 값보다 더 큰 경우에, 달성될 것이다.

이 동기화를 달성하기 위해서, 방법은, 예를 들면, 다음의 단계들을 수행한다:

○ 장치 Co 는 수신된 메시지의 송신 시간 T'a와 동일한 메시지의 수신 시간 Ta 사이의 차이 △X=T'a-Ta 를 계산하며,

○ 수신된 송신 시간이 예를 들면 △Y=△X-τ, △X>τ>0 의 현저한 크기 τ 만큼 앞선다면 방법은 교정 0<△Y≤△X를 적용한다.

스테이션들 A 및 B 는 대칭적 역할을 가진다.

각각의 스테이션이 이웃 스테이션들에 메시지를 규칙적으로 송신한다고 가정하면, 네트워크는 각각의 스테이션으로부터의 송신의 비율에만 의존하는 정확성 (송신들 사이에서 클록들의 드리프트), 전파 시간내에서 동기화된 것으로 유지된 다. 특히, (네트워크가 글로벌하게 연결되는 것으로 유지되는 한) 네트워크는 링크의 안정성 및 메시지가 교환되는 순서에 조금 또는 전혀 의존하지 않는다.

이 방법에 따르면, 네트워크의 스테이션의 시간은 네트워크의 가장 빠른 클록보다 빠르게 드리프트하거나 가장 느린 클록보다 느리게 드리프트할 수 없다. 즉, 클록들이 분리된 때 +D 와 -D 사이의 드리프트를 가진다면, 네트워크 스테이션의 시간의 드리프트는 +/-D 로 유지될 것이다. 전술한 예로 돌아가서, 클록들이 동기화되고 드리프트되지 않는다면, 제시된 시간 설정 과정은 클록들을 드리프트하게 하지 않을 것이다. 가능한 빨리 클록들을 다시 동기화시킬 수 있도록, 네트워크의 분리된 부분들 또는 분리된 스테이션들 사이에서 최대 드리프트를 평가하는 것이 필요하기 때문에, 제시된 방법의 이러한 특성은 중요하다. 따라서, 지속적으로 통신하는 두 개의 스테이션들이 X분 이하 동안 분리된 상태로 남아있는 경우에, 시스템이 스테이션의 동기화없이 X분의 드리프트를 견딘다면, 스테이션들은 자연스럽게 어떠한 특별 과정없이 네트워크로 돌아갈 것이다.

본 발명의 구조로부터 벗어나지 않고, 스테이션 레벨에서 전술한 단계들은 스테이션 그룹 레벨에 적용된다. 네트워크의 세트가 있다면, 이 네트워크의 동기화는, 네트워크 B가 앞선다면, 네트워크 B 상으로 네트워크 A를 정렬하는 것으로 획득될 것이다.

일상 생활에서의 예시적 애플리케이션을 통해서 발명의 원리를 설명하기 위해서, 참가자가 자신의 시간을 가지고 당신은 각각의 참가자가 동일한 시간을 가지기를 원한다고 상상한다. 각각의 참가자는 이동중이며 그의 시간을 비교하며 앞선 시간을 채택한다. 명확하게, 각각의 참가자는 결국 동일한 시간을 가질 것이다. 예를 들면, 클록이 드리프트하지 않더라도, 래깅 시간 (지연 시간) 을 채택하는 것은 전파 시간이 무시되지 않는다면, 컨버전스를 허용하지 않을 것이다.

정교한 동기화

이 방법은 또한 전파 시간을 교정할 기능을 제공한다. 도 3 에서 표시된 "정교한 동기화"를 나타내는 이러한 표현은 주로 두 개의 스테이션들 사이에서 전파 시간들을 교정하기 위해서 왕복 측정을 사용한다. 정교한 동기화 링크들은 파선으로 도면에서 나타난다.

이것을 위해서, 방법은 통상 다음의 일반적 단계를 포함한다:

스테이션 A는 전술한 바와 같이 B를 가진 메시지의 도착 시간 차이 T₁을 측정하고 B는 A로부터의 메시지들을 가진 도착 시간 차이 T₂를 측정하는 것에 의해서 동일한 동작을 수행한다. 스테이션들은 이런 차이들을 교환한다.

T₁=△H+δ

T₂=-△H+δ

여기에서 △H 는 스테이션들에서의 클록들의 오차에 대응하고 δ은 두 개의 스테이션들 사이에서 전파 시간에 대응한다.

제공된 방법은 다음의 두가지 특성을 가진다:

○ (희망된 드리프트 및 정확성으로 호환될 정도로 빠른 레이트로부터 떨어져) 스테이션들 사이에서의 교환들에서 동기화를 요구하지 않는다

○ 이러한 동기화 차트상에 엄격한 패턴을 가하는 방법 없이, 스테이션이 정교하게 동기화되어야만 하는 이웃 스테이션들의 수를 제한하는 것이 가능하며, 그것은 네트워크 연결을 단순히 유지해야한다.

이것을 위해서, 각각의 스테이션은 스테이션에서 만들어진 동기화의 경향 (교정 테이블) 을 기억시키는 것을 가진 테이블을 포함한다.

정교한 동기화 모드에서, 스테이션 A의 장치 Co는 B에 의한 송신 시간과

에서 A에 의해 수신되고 B에 의해

에서 송신된 제 1 메시지의 수신 시간과의 차이인

를 계산한다. T₁은

= T₁ - 교정 을 얻기 위해서, A에서 B로의 새로운 메시지의 송신 시간 T'a 및 수신 시간

로부터 스테이션 A에 만들어진 클록의 교정에 의해 (교정 테이블을 이용해서) 교정된다. 새로운 메시지의 송신 시간 T'a 및 차이

는 관련된 원격국에 (

를 가지고) 송신된다.

시간 Ta (새로운 메시지의 수신 시간) 에서 원격국 A로부터의 값

,

및 Ta를 수신하는 스테이션 B의 장치 Co는, △T₃를 획득하기 위해서,

와 Ta 사이에서 만들어진 교정들에 의해

를 교정하고, T'a와 Ta 사이의 차이인

를 측정한다. △T₂-△T₃ 가 τ' 값보다 더 크고, τ'가 예를 들어 0으로 향하는 경향이 있다면, 장치 Co는, 전파 시간에 의해서 교정된 원격 국의 앞선 정도를 두 번 측정한 △T₂-△T₃ 를 가지고, 교정에 적용한다.

따라서 사용된 원리는 이러한 의미에서 전술한 거친 동기화와 유사하고, 각각의 스테이션은 스테이션 자신과 이웃 스테이션 사이에서 가장 앞선 시간을 채택한다. 여기에서, 하지만, 이웃 스테이션의 시간의 정보는 전파 시간의 교정 때문에 더욱 정확하다.

거친 동기화 모드에 있는 스테이션은 정교한 동기화 모드에서 스테이션들을 혼란시키지 않는다는 의미에서, 제시된 정교한 동기화 방법은 따라서 거친 동기화와 호환가능하다. 실제로, 거친 동기화는 클록이 앞서고 따라서 정교한 동기화와 같은 방향으로 행동한다면 수정을 유발할 수 있다.

스테이션들 사이에서 동기화가 달성되기 때문에, 모든 링크들 사이에서 과정을 적용하거나, 동기화 트리같은 고정된 구조를 사용할 필요가 없다. 정교한 동기화를 위해 보유된 모든 링크들이 도 3 에서 주어진 예시적 구조처럼 연결된 방법으로 네트워크의 모든 노드들을 통과할 정도로 충분하다.

도 4 는 계층적으로 구성된 구조에 적용되는 정교한 동기화의 예를 도식적으로 나타낸다. 정교한 동기화 (도면에서 파선으로 도시된 링크들) 는 클러스터 리더 CCi와 클러스터 멤버 스테이션 SMi 사이, 및 이중 게이트웨이 GDi를 또한 포함하는 것에 의해서 클러스터 리더들 사이에 적용될 수 있다.

두 개의 네트워크 부분은 초기에 상호 연결되지 않으며, 표시된 바와 같이 정교한 동기화를 적용하는 것은, 현존하는 동기화 차트를 수정할 필요없이, 네트워 크 부분들 사이에서 단독 동기화 링크를 설정하는 것에 의해서 동기화 차트를 자동적으로 재구성할 것이다.

네트워크의 드리프트는 오직 클록의 드리프트에만 의존하기 때문에, 네트워크 클록들 사이의 차이에 보통 의존하는, 재구성 시간들은 이러한 드리프트들에 묶여있는다. 연결의 브레이크다운 (breakdown) 의 단계들은 어떠한 제어되지 않은 드리프트도 유발하지 않으며 따라서 덜 심각해진다.

무선 침묵 ( silence ) 모드에서 스테이션의 확인

이 방법은 또한 무선 침묵 모드에서의 스테이션들, 즉 송신이 아니라 수신할 수 있는 스테이션들을 포함하는 네트워크에 적용된다.

무선 침묵 모드에서의 스테이션은 스테이션이 앞서거나 래깅한다는 사실을 고려하지 않고 인접 스테이션으로부터 수신된 시간을 채택한다.

네트워크의 분열이 있고 따라서 네트워크의 연결된 부분들의 상대적 드리프트가 있는 때에는, 방법은, 수신된 시간이 국지적 시간보다 너무 멀리 래깅하지 않는다면, 동기화를 제한한다. 이것은 스테이션이 가장 앞선 네트워크 상으로의 동기화를 유지하는 것을 가능하게 만든다. 임계값은, 예를 들면, 시스템의 전파 시간 및 클록의 드리프트에 따라서, 선택된다.

외부 레퍼런스 클록 레퍼런스들로 제공된 스테이션의 확인

상호 연결된 스테이션들 중 일부가 외부 레퍼런스를 가지는, 상호 연결된 스테이션들의 세트, 예를 들어, GPS 상에서 동기화되는 스테이션들이, 이 레퍼런스 시간으로 동기화되도록 유지하고 모든 스테이션들 또한 이 시간으로 동기화되도록 하는 것이 바람직하다. 특정한 스테이션들에 존재하는 레퍼런스 시간을 별도로 하고, 예를 들어, 모든 스테이션들은 규칙적 간격으로 펄스를 송신하는 구동기에 의해서 유지되는 클록 카운터 (내부 시간) 로 제공된다.

이 방법은 그 후 다음의 단계를 포함한다:

상술한 바와 같이, 스테이션들은 내부 시간을 가진다. 구동기는 +/-A의 일정 정확도로 이 클록을 유지한다. 이 클록은, 정교한 또는 거친 동기화를 위해서 전에 나타난 바와 같이, 때때로 전파 시간을 교정하기 위해서 왕복 측정에 의해서 및 앞선 (in advance) 메시지에 의해서 메시지가 수신될 때마다 재정렬된다. 스테이션의 외부 레퍼런스 시간은 특정한 재정렬 메시지로 나타나고 이웃 스테이션으로부터의 메시지로써 동일한 표준을 따른다.

이 외부 시간으로 재정렬을 강제하기 위해서, 내부 구동기는 내부 클록의 자연적 래깅을 가져오도록 설계된다. 이러한 조건에서, 레퍼런스 시간을 가지는 스테이션들은 자연스럽게 동일한 시간을 가지지 않는 스테이션들을 앞서고 레퍼런스 시간은 어떠한 신호도 필요없이 자연스럽게 네트워크에서 전파될 것이다.

내부 시간이 내부 구동기로부터의 펄스 상에서 유지된다면, 방법은 드리프트가, 예를 들어, +A/-A 대신에 0/-2A 가 되도록 때때로 1 펄스를 통상적으로 제거한다. 펄스의 송신이 수정되는 방법은, 예를 들면, 구동기의 구조에 의존한다.

이 방법은 정교한 동기화 및 거친 동기화 모두에 똑같이 적용된다.

네트워크 병합

다른 실시형태에 따라서, 발명에 따른 방법은 네트워크의 부분들에서의 동기 화의 문제를 해결하기 위해서 사용될 수 있다.

방법은 네트워크 토폴리지의 변화에도 불구하고 공통 시간을 자동적으로 유지하는 것이 가능하게 만든다. 외부 레퍼런스 시간, 예를 들어, GPS 시간을 가지는 네트워크의 부분들이 자연적으로 이 시간으로 동기화되는 방법이 전술되었다.

본 발명에 따른 방법은 스테이션들을 링크하는 통신 수단의 특성과 관련 어떠한 가정도 하지 않는다. 그것들은 주파수 범위내의 균일한 링크들, 또는 다른 수단일 수 있고, 방법은 정확한 공통 시간을 획득하는 것이 가능하게 한다.

유일한 가정은 스테이션들이 상호 통신할 수 있다는 것이다. 하지만, 이러한 시간 설정은 스테이션들이 소정의 통신 수단으로 종종 통신하는 것을 가능하도록 사용된다: 예를 들면, 통신 수단은 EVF 또는 주파수 회피를 가진 TDMA (시분할 다중 접속 : Time Division Multiple Access) 네트워크일 수 있다.

사실, 이 통신 시스템들은 충분한 정확성으로 동기화되지 않는 스테이션들을 검출하는 내부 과정들을 가지며 따라서 지시된 방법의 애플리케이션이 초기화되도록 가능하게 한다. 하지만, 이 방법으로 비동기화된 인접 부분을 검색하는 스테이션은 자신의 리소스의 일부를 유용한 교환에 사용될 수 없는 리소스에 사용해야만 한다. 본 발명의 부분이 아닌, 이러한 과정들은 다루어져야 할 트래픽의 손실에 대한 시스템 성능의 소비를 포함한다. 그러한 검출을 위해서 더 적은 용량이 사용될 수록, 재동기화 시간은 더 길어진다.

명백하게, 각각의 부분이 외부 레퍼런스 시간을 가진다고 가정하면, 모든 교환이 이러한 부분들 사이에서 중지되더라도, 상호 네트워크의 다른 부분들은 서로 동기화된 채 유지될 것이다. 하지만, 네트워크의 연결된 부분이 이러한 외부 시간을 가진 스테이션을 가지지 않는다면, 이러한 부분의 네트워크 시간은 다른 부분들에 관해 드리프트할 것이다.

본 발명에 따른 방법은 외부 시간 레퍼런스를 가진 네트워크에서 용량의 손실을 제한하고, 어떠한 시간 레퍼런스도 가지지 않은 것들에 컨버전스되는 것을 가능하게 한다.

실제로, 사전 동기화 및 제시된 방법의 원리에 따라서, 외부 레퍼런스 시간을 가진 네트워크는 동기화될 필요가 없을 것이다. 따라서 인접 네트워크에 대한 검색을 이 레퍼런스를 가지지 않는 네트워크로 제한하는 것이 가능하다. 이 기능에 대한 리소스 소비는 낮춰진 것으로 고려되는 상황으로, 또는 초기화 단계로 제한될 것이다. 하지만, 이 기능을 구현하기 위해서, 네트워크의 스테이션들은 스테이션들이 네트워크에서 어떠한 외부 레퍼런스도 가지지 않는다는 것을 인지하는 것이 필요하다. 이것은 최소의 신호를 요구하며 사소하지 않은 지연을 초래할 수 있지만, 이 신호의 전파 시간은 제시된 방법에 의해서 제공된 동기화에 관계가 없기 때문에, 이 신호의 전파 시간이 중요하지 않다. 상황은 손실이 동기화의 손실로 빠르게 검출되어야 하는 마스터 스테이션과 매우 다르다.

다른 태양은 방법이 동기화 재생에 대한 일정한 면역을 자연적으로 제공한다는 것이다. 본질적으로, 재생은 래깅하며 따라서 방법이 주어진다면, 재송신되는 네트워크를 붕괴시킬 수 없다. 인접 네트워크상에서, 후자가 앞선다면, 어떠한 효과도 없다. 후자가 래깅한다면, 재생은 래깅을 유발할 것이지만, 사실 방법이 앞선 네트워크를 검색하기 때문에 시스템의 동기화에 또한 공헌할 것이다.

본 발명의 체계에서 벗어나지 않는다면, 방법은 또한 주 네트워크를 동기화시키는 데 사용되는 보조 네트워크상에서 또한 구현될 수 있다. 스테이션들이 유사한 역할을 하는 네트워크에 주로 적용 가능할지라도, 그것은 자연적으로 비균일한 네트워크 또는 네트워크의 세트에 확장될 수 있다.

전송 수단은 교환을 수행하기 위해서 스테이션들이 동기화되는 것을 요구할 수도 요구하지 않을 수도 있다. 이 경우에서, 본 발명에 따른 방법은 이러한 동기화를 유지하는 것을 가능하게 한다.

방법은 또한 초기 동기화 획득 단계, 사용된 전송 수단에 특정한 과정에서 또한 적용된다.

Claims (10)

1. 스테이션들 사이에서 메시지들을 교환하는 복수의 스테이션들을 포함하는 통신 네트워크에서 분배된 동기화 방법으로서,

   발신자의 클록 레퍼런스의 동기화 패턴 특성을 상기 발신자에 의해서 송신된 각각의 메시지로 삽입하는 단계; 및

   수신된 시간이 상기 클록 레퍼런스에 앞선다면, 각각의 스테이션이 네트워크의 다른 스테이션으로부터 수신하는 상기 클록 레퍼런스로 각각의 스테이션의 상기 클록 레퍼런스를 업데이트하는 단계를 포함하며, 상기 업데이트하는 단계는,

   스테이션 A에 의해서 수신된 메시지의 송신 시간 T'a와 스테이션 B에 의해서 상기 동일한 메시지의 수신 시간 Ta 사이의 차이 △X=T'a-Ta를 계산하는 단계, 및

   상기 수신된 송신 시간이 적어도 τ (△X>τ>0) 의 크기 만큼 앞선다면 교정 0<△Y<=△X를 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분배된 동기화 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   두 개의 스테이션들 사이에서의 오차 교정은,

   네트워크의 다른 스테이션들 사이에서 설정된 동기화 링크들 상에서, 스테이션 B에서의 송신 시간과

   

   에서 A에 의해서 수신되고

   

   에서 B에 의해서 송신된 메시지의 수신 시간의 차이인

   

   가 계산되며,

   

   =T₁ - 교정 을 획득하기 위해서, 새로운 메시지의 A에 의한 송신 시간 T'a 및

   

   이후에 생성된 중간 교정에 의해서 A는 T₁을 교정하며, A는 메시지내에서 T'a,

   

   및

   

   를 B에 관계된 원격국에 송신하며,

   B는 △T₃를 획득하기 위해서

   

   와 Ta 사이에서 생성된 클록 교정들에 의해서

   

   를 교정하며,

   B 는

   

   를 결정하며,

   △T₂-△T₃ 가 0 보다 크다면, 그 후 B가 전파 시간에 의해서 교정된 원격국 A의 앞서는 정도를 두 번 측정하면서 스테이션의 클록을 △T₂-△T₃으로 교정하도록 수행되는 것을 특징으로 하는, 분배된 동기화 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   스테이션은 드리프트 +/-A를 가진 내부 클록을 포함하며, 구동기를 가진 상기 네트워크는 펄스를 송신하는 것에 의해서 상기 클록을 유지하며, 상기 펄스의 송신은 소정의 범위, [-B;-B-2A] 내에서 내부 클록의 드리프트를 유지하도록 구성되는, 분배된 동기화 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 범위는 [0;2A] 인 것을 특징으로 하는, 분배된 동기화 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 네트워크는 무선 네트워크인 것을 특징으로 하는, 분배된 동기화 방법.
6. 무선 침묵 (silence) 모드에서 하나 이상의 스테이션들을 포함하는 네트워크에 대한 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 방법의 애플리케이션.
7. 하나 이상의 스테이션들 상에서 GPS를 가지는 네트워크에 대한 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 방법의 애플리케이션으로서,

   상기 GPS 클록 메시지는 수신된 시간 메시지들로 취급되는, 애플리케이션.
8. 스테이션들 사이에서 메시지들을 교환하는 복수의 스테이션들을 포함하는 네트워크에서 분배된 동기화 시스템으로서,

   상기 스테이션은,

   시간의 드리프트가 항상 네거티브가 되도록, 구동기 및 선택적 지연 제어 장치에 의해서 제어되는 시간인, 내부 클록 H,

   메시지를 수신하고, 주기능이 수신 시간을 측정하고 상기 메시지의 송신 시간을 제어하는 장치 C_E/R, 및

   상기 시간 H를 교정하고, 상기 메시지들에 의해서 전송된 상기 클록 정보 (T,△T) 를 수신하고 전송된 동기화 데이터를 계산하는 장치 Co를 포함하며,

   상기 장치 Co는,

   스테이션 A에 의해서 수신된 상기 메시지의 송신 시간 T'a와 상기 스테이션 B에 의해서 수신된 상기 동일한 메시지의 수신 시간 Ta 사이의 차이 △X=T'a-Ta 를 계산하며,

   상기 수신된 송신 시간이 적어도 τ (△X>τ>0) 의 크기만큼 앞선다면 교정 0<△Y<=△X를 적용하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 분배된 동기화 시스템.
9. 제 1 항에 기재된 방법을 수행하는 분배된 동기화 시스템으로서,

   외부 클록 레퍼런스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분배된 동기화 시스템.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

    상기 네트워크는 무선 네트워크인 것을 특징으로 하는, 분배된 동기화 시스템.

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