KR20100048124A - Time synchronization method in bridged local area network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 근거리 통신망에서의 시간 동기화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 근거리 통신망에서 다기능 시간동기 메시지를 이용하여 데이터링크 계층과 네트워크 계층 사이에 위치하는 시간동기 계층에서 타임스탬프 정보를 획득함으로써, 근거리 통신망에 과부하를 발생시키지 않고 일반적인 네트워크 장치의 물리 계층과 호환성을 유지하기 위한, 근거리 통신망에서의 시간 동기화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a time synchronization method in a local area network, and more particularly, to obtain time stamp information in a time synchronization layer located between a data link layer and a network layer using a multi-function time synchronization message in a local area network. The present invention relates to a time synchronization method in a local area network for maintaining compatibility with a physical layer of a general network device without overloading the network.
또한, 본 발명은 근거리 통신망에서 실시간성을 보장해 주어야 하는 통신 장치들 사이에 기준시간을 제공하는 통신 장치를 그랜드마스터로 정하고, 상기 통신 장치들 사이의 평균전송지연시간을 계산한 후 각자 동작하는 시간을 그랜드마스터의 시간에 동기화하여 실시간성 데이터를 처리하는 기술에 관한 것이다.In addition, in the present invention, a communication device that provides a reference time between communication devices that should guarantee real-time in a local area network is set as a grandmaster, and time for each operation after calculating an average transmission delay time between the communication devices. The present invention relates to a technology for processing real-time data by synchronizing with the time of the grandmaster.
현재, 근거리 통신망에서의 시간 동기화 기술은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.1 AVB의 세부 그룹인 IEEE 802.1 AS에서 표준화가 진행중인 기술로서, 이러한 IEEE 802.1 AS는 산업 네트워크 환경에서 시간 동기를 위한 표준인 IEEE 1588 PTP(Precision Time Protocol) 기술을 기반으로 한다.Currently, time synchronization technology in a local area network is a standardization process in IEEE 802.1 AS, a detailed group of the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.1 AVB, which is a standard for time synchronization in an industrial network environment. It is based on IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP) technology.
여기서, IEEE 1588 PTP는 네트워크 측정과 제어 시스템을 위한 정밀 시간 동기화 프로토콜에 대한 표준(Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems)으로서, 상호 연결된 장치 간의 시간정보를 동일화시키기 위한 프로토콜이다.Here, IEEE 1588 PTP is a standard for a precision clock synchronization protocol for networked measurement and control systems, and is a protocol for equalizing time information between interconnected devices.
산업 네트워크 환경에서의 이더넷 도입을 통한 동기화 처리 과정은 나노초 단위까지의 정밀한 시간 동기를 보장한다. 이렇게 정밀한 시간 동기를 보장하는 산업 네트워크 환경은 일반적으로 이용되는 근거리 통신망 환경에 적합하지 않은 기술 요소들을 포함하고 있다.The synchronization process through the introduction of Ethernet in industrial network environments ensures precise time synchronization down to nanoseconds. Industrial network environments that ensure precise time synchronization include technical elements that are not suitable for commonly used local area network environments.
따라서 현재의 근거리 통신망은 VLAN(Virtual Local Area Network) 기술에 기반하고 있으며, 향후 IEEE에서 이더넷을 발전시키는 방향으로 VLAN을 포함시킨 기술을 표준으로 제정할 것으로 보인다.Therefore, the current local area network is based on virtual local area network (VLAN) technology, and it is expected that the IEEE will establish a technology including VLAN as a standard for developing Ethernet.
결국, IEEE 1588 PTP가 IEEE 802.x 계열의 표준으로 넘어오면서 새로운 표준이 필요하였고, 이를 위한 표준으로 IEEE 802.1AS가 부각되고 있다.As a result, a new standard was required as IEEE 1588 PTP was transferred to the IEEE 802.x series of standards, and IEEE 802.1AS is emerging as a standard for this.
IEEE 802.1 AS는 프레임의 동기와 관련하여 이더넷의 물리 계층에서 타임스탬프를 이용하여 송신측과 수신측의 동기를 맞춘다. 즉, IEEE 802.1 AS는 물리 계층에서 동기를 맞춘 타임스탬프를 전송 계층 이상의 상위 계층에서 처리될 수 있도 록 물리 계층에서 받아들인 타임스탬프를 기준 시간으로 이용하고, 송신측 기준 시간과 수신측 기준 시간의 차이와 전송지연시간을 고려하여 새로운 시간을 모든 장치에 적용시킴으로써, 보다 정확한 시간으로 장치들을 동기화할 수 있는 차세대 망 동기화 기술이다.IEEE 802.1 AS synchronizes the transmitting side and the receiving side using time stamps in the physical layer of Ethernet in relation to frame synchronization. That is, the IEEE 802.1 AS uses the time stamps synchronized at the physical layer as the reference time, so that the time stamps received at the physical layer can be processed at a higher layer than the transport layer. It is the next generation network synchronization technology that can synchronize devices with more accurate time by applying new time to all devices in consideration of difference and transmission delay time.
근거리 통신망에서의 시간 동기화 기술은 영상/음성과 같이 지터(jitter)가 거의 없어야 하는 멀티미디어 데이터에 대해 정확히 동기화된 시간을 보장해 주는 것이 특징이다. 즉, 근거리 통신망에서의 시간 동기화를 위해 망 내의 장치들 중에 기준 시간을 제공하는 그랜드마스터를 각 장치의 우선순위에 따라 선정하고, 같은 망 내의 다른 장치들에게 기준 시간을 제공한다.Time-synchronization technology in local area networks ensures precisely synchronized time for multimedia data such as video / audio that should be virtually free of jitter. That is, a grandmaster providing a reference time among the devices in the network for time synchronization in the local area network is selected according to the priority of each device, and the reference time is provided to other devices in the same network.
일반적으로, 이더넷의 동기화 방법은 GPS(Global Positioning System)나 자체 시간 발생 장치를 포함하고 있는 하나의 장치를 기준으로 하여 망 전체에 시간 동기를 제공한다. 이러한 이더넷의 동기화 방법은 패킷이 전송되는 동안 망에 영향을 주는 지터나 원더(wander)에 대한 고려가 전혀 없기 때문에 전송 패킷에 지연이 발생할 경우 이를 간과한다.In general, the Ethernet synchronization method provides time synchronization to the entire network based on a single device including a global positioning system (GPS) or a self-time generator. This synchronization method of Ethernet overlooks any delay in the transmission packet because there is no consideration of jitter or wonder affecting the network while the packet is being transmitted.
여기서, 지터란 이상적인 시간으로부터 누적되지 않은 짧은 기간 동안의 펄스 신호의 변화량을 의미한다. 그리고 원더란 지터보다 긴 기간 동안의 변화량을 의미한다. 지터와 원더는 전송중의 각 장치를 거칠 때 또는 전송 선로상에서 원하지 않는 펄스 신호의 위상 변화가 발생할 때 그 크기가 증가한다.Here, jitter refers to the amount of change in the pulse signal for a short period of time not accumulated from the ideal time. And wonder is the amount of change over a period longer than jitter. Jitter and wonder increase in magnitude as they pass through each device in transit or when unwanted phase changes in the pulse signal occur on the transmission line.
이더넷의 동기화 방법은 1초 이하의 지연이 발생하므로, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network)과 같은 소규모 사무실의 망 내에서 사용이 가능하다는 장점이 있다.Since the Ethernet synchronization method generates a delay of 1 second or less, it can be used in a small office network such as a local area network (LAN).
그러나 이러한 이더넷의 동기화 방법으로는 인터넷 환경에 적용시키기에 한계가 있다. 인터넷 환경은 여러 랜(LAN)들의 집합으로서, 초단위의 지연이 아니라 그 이상의 지연이 발생하게 되고, 망 상태에 따라 비정규적인(불규칙적인) 지연(delay)의 발생 확률이 증가하기 때문이다.However, this Ethernet synchronization method has a limit to be applied to the Internet environment. The Internet environment is a collection of several LANs. It is not a delay of a second but more delay, and the probability of occurrence of irregular (irregular) delay increases according to network conditions.
인터넷 환경에 적합한 시간 동기화를 위해 IAB(Internet Architecture Board)의 STD 12와 IETF(Internet Engineering Task Force)가 발표한 RFC(Request For Comments) 1305에서 표준으로 규정하고 있는 NTP(Network Time Protocol) version 3을 이용한다.For time synchronization in the Internet environment, Network Time Protocol (NTP)
NTP version 3에 대해 살펴보면, 각 개별 장치는 인터넷을 통하여 다른 장치에 패킷을 전송하기 전에 먼저 각 개별 장치의 시간을 동기화시키기 위해 세계 타임서버에 접속한다. 이때, 세계 타임서버는 GMT(Greenwich Mean Time)를 기준으로 하여 동작하며 세계 각국에 타임서버가 나누어져서 골고루 분포한다.Looking at
세계 타임서버로부터 기준 시간을 전송받으면 우선 각 개별 장치가 속한 서브넷 상에서 시간 동기를 형성한 다음 개별 장치의 로컬 시간을 조정하고 밀리초까지의 정확한 동기를 보장한다. NTP는 인터넷을 위한 시간 동기화 절차이므로, LAN에서 요구하는 좀 더 정확한 동기를 맞추는데 한계가 있다.When a reference time is received from a world time server, it first establishes time synchronization on the subnet to which each individual device belongs, then adjusts the local time of the individual device and ensures accurate synchronization up to milliseconds. Since NTP is a time synchronization procedure for the Internet, there is a limit to more precise synchronization required by LAN.
따라서 LAN과 같은 좁은 망에서 좀 더 정확한 시간 동기를 위해 NTP의 하위 개념인 SNTP(Simple NTP) 절차를 이용한다.Therefore, SNTP (Simple NTP) procedure, a sub-concept of NTP, is used for more accurate time synchronization in narrow networks such as LAN.
하지만, SNTP의 문제점은 하기의 [수학식 1]과 같이 정의될 수 있다.However, the problem of SNTP may be defined as in
여기서, t는 타임클라이언트에서 패킷을 발생시켰을 때의 시간을 의미하고, T는 타임클라이언트에서 패킷을 보내어 타임서버가 패킷을 물리계층에서 전송받았을 때의 시간을 의미한다.Here, t means time when the packet is generated by the time client, and T means time when the time server receives the packet from the physical layer by sending the packet from the time client.
또한, a는 타임클라이언트 내의 발진소자에 대한 주파수 변화의 영향을 나타낸다. 이 값은 발진소자 자체적인 정확도, 온도 등의 영향으로 인해 중심 주파수의 변동, 및 시간이 경과함에 따라 발진소자 주파수 자체의 특성 변화 등에 의한 영향을 나타낸다.A represents the influence of the frequency change on the oscillation element in the time client. This value indicates the influence of fluctuations in the center frequency due to the accuracy of the oscillator itself, temperature, etc., and the characteristic change of the oscillator frequency itself over time.
또한, B는 두 장치 간 전송중에 발생하는 지터나 원더의 영향으로, 중간 노드의 처리 과정 및 전송 선로상에서 발생하는 지터나 원더를 나타낸다. 즉, 종래의 이더넷이나 SNTP의 경우 이러한 시간 차이에 대한 보상이 전혀 없으므로, 산업 네트워크 환경에서는 사용할 수가 없다.In addition, B represents the jitter or wonder that occurs on the transmission line and the processing of the intermediate node due to the influence of jitter or wonder that occurs during the transmission between the two devices. That is, in the case of the conventional Ethernet or SNTP, there is no compensation for such a time difference, and thus it cannot be used in an industrial network environment.
앞서 언급한 IEEE 1588 PTP는 이러한 SNTP의 문제점을 해결하기 위해 'Sync', 'Follow_Up', 'Pdelay_Req', 'Pdelay_Resp', 'Pdelay_Follow_Up' 메시지를 이용하였다. 즉, 'Sync' 메시지와 'Follow_Up' 메시지는 서로 다르게 동작하는 시간을 동기화할 수 있는 시간정보를 전달하고, 'Pdelay_Req' 메시지, 'Pdelay_Resp' 메시지 및 'Pdelay_Resp_Follow_Up' 메시지는 이웃하는 장치와의 평균전달지연시간을 측정하기 위해 전달된다.The aforementioned IEEE 1588 PTP used 'Sync', 'Follow_Up', 'Pdelay_Req', 'Pdelay_Resp', and 'Pdelay_Follow_Up' messages to solve the SNTP problem. That is, the 'Sync' message and the 'Follow_Up' message deliver time information for synchronizing different operating times, and the 'Pdelay_Req' message, 'Pdelay_Resp' message, and 'Pdelay_Resp_Follow_Up' message transmit the average with neighboring devices. It is delivered to measure the delay time.
결국, 'Sync' 메시지와 'Follow_Up' 메시지를 주기적으로 전송하여, 이전에 전송된 'Sync' 메시지 및 'Follow_Up' 메시지와 현재 전송된 'Sync' 메시지 및 'Follow_Up' 메시지 사이에 경과된 시간의 비율을 이용하여 SNPT의 문제를 해결하였고, 아울러 'Pdelay_Req' 메시지, 'Pelay_Resp' 메시지 및 'Pdelay_Resp_Follow_Up' 메시지를 이용하여 두 장치간의 평균전달지연시간을 계산하여 B를 해결하였다.Eventually, the 'Sync' and 'Follow_Up' messages are sent periodically, so that the ratio of elapsed time between previously transmitted 'Sync' and 'Follow_Up' messages and currently transmitted 'Sync' and 'Follow_Up' messages We solved the problem of SNPT by using, and solved B by calculating average propagation delay time between two devices using 'Pdelay_Req', 'Pelay_Resp' and 'Pdelay_Resp_Follow_Up'.
한편, IEEE 1588 PTP 기술에 기반한 근거리 통신망에서의 시간 동기 절차는 IEEE 802.1 AS에서 개발되고 있다. 이하, 도 1을 참조하여 종래의 IEEE 802.1 AS에서의 시간 동기 과정에 대해 살펴보기로 한다.Meanwhile, a time synchronization procedure in a local area network based on IEEE 1588 PTP technology is being developed in IEEE 802.1 AS. Hereinafter, a time synchronization process in a conventional IEEE 802.1 AS will be described with reference to FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, IEEE 802.1 AS의 기술이 적용되는 근거리 통신망은, 일예로 제 1 단말 장치(11), 제 1 중간 브리지(12), 제 2 중간 브리지(13), 및 제 2 단말 장치(14)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a local area network to which the technology of IEEE 802.1 AS is applied may include, for example, a first
먼저, IEEE 802.1 AS를 지원하는 네트워크가 맨 처음 세팅되면, 각 장치(단말 장치 및 중간 브리지)들은 알림(Announce) 메시지(101)의 해당 필드에 자신의 시간정보를 기록한 후 이웃 장치로 전달한다.First, when a network supporting IEEE 802.1 AS is first established, each device (terminal device and intermediate bridge) records its time information in the corresponding field of the
즉, 제 1 단말 장치(11)는 알림 메시지에 자신의 시간정보를 기록한 후 제 1 중간 브리지(12)로 전송하고, 제 1 중간 브리지는 알림 메시지에 자신의 시간정보를 기록한 후 제 1 단말 장치(11) 및 제 2 중간 브리지(13)로 전송하고, 제 2 중간 브리지는 알림 메시지에 자신의 시간정보를 기록한 후 제 1 중간 브리지(12) 및 제 2 단말 장치(14)로 전송하며, 제 2 단말 장치(14)는 알림 메시지에 자신의 시간정보를 기록한 후 제 2 중간 브리지(13)로 전송한다.That is, the first
물론, 각 장치들은 전송받은 알림 메시지를 타 장치들로 전달하여 각 장치들이 모든 이웃 장치의 시간정보를 획득할 수 있도록 한다.Of course, each device delivers the received notification message to other devices so that each device can obtain time information of all neighboring devices.
이후, 각 단말 장치 및 각 중간 브리지는 자신의 시간정보와 상기 전송받은 알림 메시지(101)에 기록되어 있는 시간정보를 비교하여, 더 정확한 시간정보로 자신의 시간정보를 업데이트한다. 이때, 비교되는 시간정보는 시간정보의 우선순위, 시간정보의 범주, 시간범주의 정확도, 시간정보의 안정성, 및 시간정보에 해당하는 장치의 MAC 주소를 포함한다.Thereafter, each terminal device and each intermediate bridge compare their own time information with the time information recorded in the received
여기서, 이웃 장치(단말 장치 또는 중간 브리지)보다 더 정확한 시간정보를 가진 장치를 그랜드마스터라고 하며, 도 1의 일실시예에서는 제 1 중간 브리지(12)가 그랜드마스터로 결정된 것으로 예를 든다. 또한, 그랜드마스터 이외의 장치들은 슬레이브로 결정된다.Here, a device having more accurate time information than a neighboring device (terminal device or intermediate bridge) is called a grandmaster. In the exemplary embodiment of FIG. 1, the first
이후, 그랜드마스터가 결정되면 각 이웃하는 장치들 사이에서 평균전달지연시간을 계산하기 위해 지연요청(Pdelay_Req) 메시지(102)를 전달한다.Then, when the grandmaster is determined, a delay request (Pdelay_Req)
즉, 제 1 단말 장치(11)는 제 1 중간 브리지(12)로 지연요청 메시지(102)를 전송한 후 그 시점의 타임스탬프(t1)를 물리 계층에서 기록하여 저장한다. 그러면, 제 1 중간 브리지(12)는 제 1 단말 장치(11)로부터 지연요청 메시지(102)를 전송받 은 시점의 타임스탬프(t2)를 지연요청 응답(Pdelay_Resp) 메시지(103)에 기록한 후 제 1 단말 장치(11)로 전송한다.That is, after transmitting the
이때, 제 1 중간 브리지(12)는 제 1 단말 장치(11)로 지연요청 응답 메시지(102)를 전송한 시점의 타임스탬프(t3)를 물리 계층에서 기록하여 저장한다. 여기서, t3는 제 1 중간 브리지(12)에서의 처리 지연시간을 감안한 시간을 의미한다.At this time, the first
이후, 제 1 중간 브리지(12)는 지연요청 재응답(Pdelay_Resp_Follow_Up) 메시지(104)에 타임스탬프(t3)을 기록한 후 제 1 단말 장치(11)로 전송한다.Thereafter, the first
이러한 과정을 통해, 제 1 단말 장치(11)는 타임스탬프(t1, t2, t3, t4)를 모두 획득할 수 있고, 하기의 [수학식 2]를 통해 두 장치간의 평균전달지연시간을 계산할 수 있다.Through this process, the first
여기서, r은 하기의 [수학식 3]과 같다.Here, r is the same as the following [Equation 3].
근거리 통신망내 모든 장치들은 지연요청 응답(Pdelay_Resp) 메시지(103) 내 그랜드마스터의 시간정보를 이용하여 그랜드마스터의 시간을 알고 있으며, 지연요청 응답(Pdelay_Resp) 메시지(103)를 연속하여 두 번 받으면서 각각 받은 시간차를 계산할 수 있다.All devices in the local area network know the time of the grandmaster by using the time information of the grandmaster in the
따라서 평균전달지연시간의 계산에 이용되는 r 값을 계산할 수 있고, 이 r 값은 그랜드마스터로부터 현재 각 장치의 시간이 얼마만큼 차이가 나는지에 대한 비율을 나타낸다.Therefore, the r value used to calculate the average propagation delay time can be calculated, and this r value represents the ratio of the time difference between each device from the grandmaster.
상기 과정을 모든 장치들이 거치면, 각 이웃하는 장치들 간의 평균전달지연시간을 계산할 수 있다.When all the devices go through the above process, the average propagation delay time between each neighboring device can be calculated.
이후, 그랜드마스터는 슬레이브 장치와의 시간 동기화를 위해, 동기화(Sync) 메시지(105, 107)와 통보(Follow_Up) 메시지(106, 108)를 전달한다.The grandmaster then forwards a
즉, 제 2 중간 브리지(13)는 제 1 중간 브리지(12)로부터 동기화 메시지(105)가 도착한 시점의 타임스탬프(t5) 값에서 평균전달지연시간을 뺀 값(OldrxTime)을 기록한다.That is, the second
또한, 제 2 중간 브리지(13)는 제 1 중간 브리지(12)로부터 동기화 메시지(107)가 도착한 시점의 타임스탬프(t6) 값에서 평균전달지연시간을 뺀 값(rxTime)을 기록한다.In addition, the second
그리고 통보 메시지(106)에 기록된 이전 그랜드마스터의 시간정보와, 통보 메시지(108)에 기록된 현재 그랜드마스터의 시간정보를 기록한 후, 하기의 [수학식 4]를 통해 그랜드마스터인 제 1 중간 브리지(12)와 제 2 중간 브리지(13) 사이의 시간변화비율을 구한다.After recording the time information of the previous grandmaster recorded in the
이후, 제 2 중간 브리지(13)는 자신의 시간정보에 시간변화비율을 곱하여 시간을 동기화한다.Thereafter, the second
한편, 제 2 중간 브리지(13)를 거쳐서 제 2 단말 장치(11)로 동기화 메시지(105, 107) 및 통보 메시지(106, 108)를 전달할 경우, 제 2 중간 브리지(13)에서 중간에 메시지를 처리하는 동안의 시간이 발생하기 때문에, 이 시간을 보정해 주어야 한다.Meanwhile, when the
제 1 중간 브리지(12)는 제 2 중간 브리지(13)로 동기화 메시지(105)를 전송 하고, 제 2 중간 브리지(13)는 상기 동기화 메시지(105)를 전송받은 시점의 타임스탬프(t5)를 기록한다.The first
그리고 제 2 중간 브리지(13)는 제 1 중간 브리지(12)로부터 통보 메시지(106)가 도착할 때까지 제 2 단말 장치(11)로 동기화 메시지(105)를 전송하지 않고 대기한다.The second
이후, 제 2 중간 브리지(13)가 제 1 중간 브리지(12)로부터 통보 메시지(106)를 전송받으면, 제 2 단말 장치(11)로 동기화 메시지(105)를 전송하고 그때의 타임스탬프(t7)를 저장한다. 이때, 제 1 중간 브리지(12)는 통보 메시지(106)를 동기화 메시지(105)에 이어 연속하여 제 2 중간 브리지(13)로 전송한다.Thereafter, when the second
이후, 제 2 중간 브리지(13)는 시간 기록정보(t5, t7)를 이용하여 중간 처리 시간을 하기의 [수학식 5]를 통해 산출할 수 있다.Thereafter, the second
이후, 제 2 중간 브리지(13)를 통해 전송되는 통보 메시지(106)의 그랜드마스터 시간 값에는 중간 처리시간을 더한 값이 기록되어 전송된다.After that, the value obtained by adding the intermediate processing time is recorded and transmitted to the grandmaster time value of the
이러한 종래의 IEEE 802.1 AS는 그랜드마스터를 결정, 평균전달지연시간을 계산하고 시간을 동기화하는데 다수의 컨트롤 메시지를 이용함으로써, 네트워크 전체에 과부하를 발생시키는 문제점이 있다.The conventional IEEE 802.1 AS uses a plurality of control messages to determine the grandmaster, calculate the average propagation delay time, and synchronize the time, thereby causing an overload of the entire network.
또한, 종래의 IEEE 802.1 AS는 각 동기 절차에서 이용되는 타임스탬프는 네트워크 계층의 물리 계층에서 얻어와 정확한 시간을 보장해 주지만, 근거리 통신망에 이용되는 애플리케이션에서 요구되는 시간 정확도는 IEEE 1588 PTP와 같은 산업 네트워크 환경에서 요구되는 시간 정확도까지 요구되지 않으므로, 불필요한 복잡도를 유발하는 문제점이 있다.In addition, the conventional IEEE 802.1 AS guarantees the correct time stamps obtained from the physical layer of the network layer while the time stamps used in each synchronization procedure guarantee the accurate time. Since the time accuracy required in the environment is not required, there is a problem that causes unnecessary complexity.
또한, 종래의 IEEE 802.1 AS는 물리 계층에서 타임스탬프를 기록하여 시간 동기화 계층까지 타임스탬프를 전달하기 때문에, 일반적인 네트워크 장치의 물리 계층과 호환성을 잃어버리게 되는 문제점이 있다.In addition, the conventional IEEE 802.1 AS records a timestamp at the physical layer and transmits the timestamp to the time synchronization layer, thereby losing compatibility with the physical layer of a general network device.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.It is a problem of the present invention to solve the problems of the prior art as described above.
따라서 본 발명은 근거리 통신망에서 다기능 시간동기 메시지를 이용하여 데이터링크 계층과 네트워크 계층 사이에 위치하는 시간동기 계층에서 타임스탬프 정보를 획득함으로써, 근거리 통신망에 과부하를 발생시키지 않고 일반적인 네트워크 장치의 물리 계층과 호환성을 유지하기 위한, 근거리 통신망에서의 시간 동기화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention obtains the time stamp information in the time synchronization layer located between the data link layer and the network layer by using the multi-function time synchronization message in the local area network, so as not to overload the local area network with the physical layer of the general network device. The purpose is to provide a time synchronization method in a local area network to maintain compatibility.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 시간 동기화 방법에 있어서, 제 1 다기능 시간동기 메시지의 송수신을 통해 이웃 장치와의 제 1 전달지연시간을 획득하는 제 1 전달지연시간 획득 단계; 상기 제 1 다기능 시간동기 메시지의 로컬시간정보를 이용하여 그랜드마스터를 결정하는 단계; 제 2 다기능 시간동기 메시지의 송수신을 통해 상기 이웃 장치와의 제 2 전달지연시간을 획득하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 다기능 시간동기 메시지와 상기 제 1 및 제 2 전달지연시간을 이용하여 시간을 동기화하는 시간 동기화 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of synchronizing time, comprising: a first propagation delay time obtaining step of acquiring a first propagation delay time with a neighboring device by transmitting and receiving a first multifunction time synchronization message; Determining a grandmaster using local time information of the first multi-function time synchronization message; Obtaining a second propagation delay time with the neighboring device by transmitting and receiving a second multifunction time synchronization message; And a time synchronization step of synchronizing time by using the first and second multifunction time synchronization messages and the first and second transfer delay times.
또한, 본 발명은 그랜드마스터 결정, 평균전달지연시간 계산 및 시간 동기화에 모두 이용될 수 있는 다기능 시간동기 메시지를 정의하고, 다기능 시간 동기 메시지를 이용하여 근거리 통신망에서 연결되어 있는 장치들의 시간을 동기화하는데 기준 시간을 제공하는 그랜드마스터를 결정하는 과정; 그랜드마스터를 결정한 후 이때 생성된 타임스탬프와 동 메시지의 응답 형태의 다기능 시간동기 메시지의 타임스탬프를 이용하여 이웃하는 두 장치 사이에 평균전송지연시간을 계산하는 과정; 및 그랜드마스터를 결정하고 평균전송지연시간을 계산하면서 생성된 타임스탬프를 이용하여 시간을 동기화하는 과정을 수행한다.In addition, the present invention defines a multi-function time synchronization message that can be used for grandmaster determination, average propagation delay time calculation, and time synchronization, and synchronizes the times of devices connected in the local area network using the multi-function time synchronization message. Determining a grandmaster that provides a reference time; Determining a grandmaster and calculating an average transmission delay time between two neighboring devices by using the generated time stamp and the time stamp of the multi-function time synchronization message in response to the message; And synchronizing the time using the generated time stamp while determining the grand master and calculating the average transmission delay time.
또한, 본 발명은 근거리 통신망에서 다기능 시간동기 메시지를 사용하여 장치간의 시간동기 절차를 간결하게 처리함으로써, 그랜드마스터의 결정 및 각 장치간의 평균전달지연시간 계산과 시간 동기화를 제공한다.In addition, the present invention succinctly processes the time synchronization procedure between devices using a multi-function time synchronization message in a local area network, thereby providing the grandmaster's determination and average transfer delay time calculation and time synchronization between devices.
또한, 본 발명은 IEEE 1588 PTP 및 IEEE 802.1 AS에서 이용되는 다수의 메시지를 다기능 시간동기 메시지를 이용하여 대체한다.In addition, the present invention replaces a plurality of messages used in IEEE 1588 PTP and IEEE 802.1 AS using a multi-function time synchronization message.
또한, 본 발명은 물리 계층에서 얻어지는 타임스탬프가 산업 네트워크 환경에서 정확한 시간을 보장하는데 유용하지만, 근거리 통신망에서 이 기술을 그대로 접목시키기에는 무리가 따르므로, 시간 동기 계층(데이터링크 계층과 네트워크 계층 사이에 위치)에서 타임스탬프 정보를 획득하여 일반적인 네트워크 장비에 적용된 물리 계층과의 호환성을 유지한다.In addition, the present invention is useful for ensuring accurate time in an industrial network environment, although the timestamp obtained at the physical layer is difficult to apply the technology as it is in a local area network, so that the time synchronization layer (between the datalink layer and the network layer) Location stamp) to obtain the timestamp information and maintain compatibility with the physical layer applied to general network equipment.
또한, 본 발명은 그랜드마스터 결정, 평균전달지연시간의 계산 및 시간 동기화 과정에서 사용되는 타임스탬프의 재사용으로 간결한 처리 절차로 정확한 시간을 보장해 줄 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that it is possible to ensure accurate time by a simple processing procedure by the reuse of the time stamp used in the grandmaster determination, the average transfer delay time calculation and time synchronization process.
상기와 같은 본 발명은, 근거리 통신망에서 다기능 시간동기 메시지를 이용하여 데이터링크 계층과 네트워크 계층 사이에 위치하는 시간동기 계층에서 타임스탬프 정보를 획득함으로써, 근거리 통신망에 과부하를 발생시키지 않고 일반적인 네트워크 장치의 물리 계층과 호환성을 유지할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above, by using the multi-function time synchronization message in the local area network to obtain the time stamp information in the time synchronization layer located between the data link layer and the network layer, without overloading the local area network of the general network device It is effective to maintain compatibility with the physical layer.
또한, 본 발명은 근거리 통신망에서 다기능 시간동기 메시지를 이용하여 간결하게 장치간 시간동기 절차를 수행함으로써, IEEE 1588 PTP 및 IEEE 802.1AS에서 이용되는 다수의 메시지와 복잡한 시간 동기 방법을 대체할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention, by performing a simple device-to-device time synchronization procedure using a multi-function time synchronization message in a local area network, it is possible to replace a large number of messages and complex time synchronization method used in IEEE 1588 PTP and IEEE 802.1AS There is.
또한, 종래의 기술이 산업 네트워크 환경에서 적합한 시간 정확도를 보장해 주기 위해 물리 계층에서 얻어지는 타임스탬프를 이용한 반면, 본 발명은 IEEE 802.1 AVB 계층(데이터링크 계층과 네트워크 계층 사이)에서 타임스탬프를 획득함으로써, 근거리 통신망의 응용에 적합한 시간 동기의 정확도를 보장하고, 처리 절차를 간결하게 할 수 있으며, 종래의 데이터링크 계층을 수정할 필요가 없도록 하는 효과가 있다.In addition, while the conventional technique uses a time stamp obtained at the physical layer to ensure proper time accuracy in an industrial network environment, the present invention obtains a time stamp at the IEEE 802.1 AVB layer (between the data link layer and the network layer). It is possible to ensure the accuracy of time synchronization suitable for the application of the local area network, to simplify the processing procedure, and to eliminate the need to modify the conventional data link layer.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It can be easily carried out. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 는 본 발명이 적용되는 근거리 통신망의 일실시예 구성도이다.2 is a block diagram of an embodiment of a local area network to which the present invention is applied.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 근거리 통신망은, 실시간성 데이터 및 다기능 시간동기 메시지를 발생시키거나, 타 단말 장치로부터 전송받은 실시간성 데이터 및 다기능 시간동기 메시지를 처리하기 위한 단말 장치(21)(본 발명의 실시예에서는 25개의 단말 장치), 각 단말 장치로부터 실시간성 데이터 및 다기능 시간동기 메시지를 전송받아 타 단말 장치 및 타 중간 브리지로 전달하기 위한 중간 브리지(22)(본 발명의 실시예에서는 11개의 중간 브리지), 각 단말 장치와 중간 브리지를 연결 및 중간 브리지와 중간 브리지를 연결하기 위한 이더넷 통신 매체(23)(본 발명의 실시예에서는 매체의 전송 속도가 100Mbps, 1Gbps), 근거리 통신망 전체에 백그라운드 트래픽을 전송하기 위한 단말 장치(24), 근거리 통신망 전체에 기준 동기 시간을 제공하는 그랜드마스터(25)(본 발명의 실시예에서는 중간 브리지가 그랜드마스터)를 포함한다.As shown in FIG. 2, a local area network to which the present invention is applied is a terminal device for generating real-time data and a multi-function time synchronization message or processing real-time data and a multi-function time synchronization message received from another terminal device. (21) (25 terminal devices in the embodiment of the present invention), the
여기서, 다기능 시간동기 메시지는 근거리 통신망에서 그랜드마스터 결정, 평균전달지연시간 계산 및 시간 동기화를 위한 시간정보를 포함한다.Here, the multi-function time synchronization message includes time information for grandmaster determination, average propagation delay time calculation, and time synchronization in a local area network.
또한, 중간 브리지(22)는 다수의 포트로 구성되고 각 포트별로 평균전달지연시간을 계산하고 다기능 시간동기 메시지를 전달한다.In addition, the
또한, 근거리 통신망 내 장치들이 비실시간 데이터를 주고받고 있는 상태에서, 타임싱크 프레임을 서로 전송하여 하나의 장치는 그랜드마스터가 되고 다른 모든 장치는 슬레이브가 되어, 슬레이브 장치는 자신의 시간 동기값을 그랜드마스터와 일치시킨다.Also, in a state where devices in a local area network are transmitting and receiving non-real-time data, one device becomes a grandmaster and all other devices become slaves by transmitting time-sink frames to each other, and the slave devices set their own time synchronization values. Match the master.
본 발명에 적용되는 구성도는 최대 7홉을 이룬다. 따라서 IEEE 802.1 AVB에서 규정하고 있는 최대 홉을 이루는 범위 내에서 근거리 통신망을 이룬다. 하지만, 확장 가능하다.The configuration diagram applied to the present invention is up to seven hops. Therefore, a local area network is formed within the range of the maximum hop specified by IEEE 802.1 AVB. However, it is extensible.
도 3 은 본 발명에 따른 근거리 통신망 내 장치의 통신 계층별 구조에 대한 일예시도이다.3 is an exemplary view illustrating a structure for each communication layer of a device in a local area network according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 근거리 통신망 내 모든 장치들은 시간 동기화 계층(304)에서 그랜드마스터 결정부(305), 시간 동기화부(306), 및 평균전달지연시간 측정부(307)를 포함한다.As shown in FIG. 3, all devices in the local area network according to the present invention are the
여기서, 그랜드마스터 결정부(305)는 자신의 로컬시간(308)의 시간정보를 이용하여 다른 장치들의 로컬시간과 비교한다. 비교 결과, 자신의 로컬시간(308)이 더 정확한 시간정보를 가진다면 자신을 그랜드마스터로 결정하고, 그렇지 않을 경우는 자신의 로컬시간(308)의 데이터 집합을 그랜드마스터의 데이터 집합으로 업데이트시킨다.Here, the
또한, 시간 동기화부(306)는 그랜드마스터로 동작하는 경우 자신의 시간정보를 다기능 시간동기 메시지에 기록하여 이웃 장치들로 전달하는 역할을 수행한다. 이때, 슬레이브로 동작하는 경우 그랜드마스터로부터 전달받은 다기능 시간동기 메시지의 내용을 기반으로 자신의 로컬시간(308)을 조정하여 시간(Timing)을 동기화시킨다.In addition, when operating as a grandmaster, the
또한, 평균전달지연시간 측정부(307)는 이웃하는 장치와의 평균전달지연시간 을 측정하기 위해 다기능 시간동기 메시지를 이용한다. 이웃하는 장치와의 평균전달지연시간을 측정하면 이 정보를 시간 동기화부(306)에서 시간을 동기화할 때 이용한다.In addition, the average propagation delay
또한, 시간 동기화 계층(304)은 물리 계층(310)을 통해 데이터링크 계층(309)으로 전달된 다기능 시간동기 메시지를 전달받는다.In addition, the
본 발명은 IEEE 802.1 AS와는 달리 물리 계층에서 타임스탬프를 기록하지 않고, 시간 동기화 계층(304)에 다기능 시간동기 메시지가 도착했을 때 타임스탬프를 기록한다. 이때, 다기능 시간동기 메시지가 아닌 다른 메시지 및 데이터 패킷들이 도착할 경우, 네트워크 계층(303)으로 메시지 및 패킷들이 전달되고, 이어서 전송 계층(302)으로 전달된다.Unlike the IEEE 802.1 AS, the present invention records the time stamp when the multi-function time synchronization message arrives at the
도 4 는 본 발명에 따른 다기능 시간동기 메시지의 일실시예 구조도이다.4 is a diagram illustrating an embodiment of a multi-function time synchronization message according to the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다기능 시간동기 메시지는, IEEE 802.1 AS의 'Announce' 메시지, 'Sync' 메시지, 'Follow_Up' 메시지, 'Pdelay_Req' 메시지, 'Pdelay_Resp' 메시지, 및 'Pdelay_Resp_Follow_Up' 메시지의 형태를 따르면서 간결한 처리 절차의 응용에 적합하게 설계되었다.As shown in FIG. 4, the multi-function time synchronization message according to the present invention includes an 'Announce' message, a 'Sync' message, a 'Follow_Up' message, a 'Pdelay_Req' message, a 'Pdelay_Resp' message, and a 'Pdelay_Resp_Follow_Up' of the IEEE 802.1 AS. Following the format of the message, it is designed for the application of concise processing procedures.
즉, 다기능 시간동기 메시지는 총 94 바이트의 크기로 이루어져 있고, 일반적인 이더넷 프레임에 쌓여지게 되므로, 앞뒤로 이더넷 헤더인 수신지 주소(401), 송신지 주소(402), FCS(프레임검사)(428)가 위치한다.That is, since the multi-function time synchronization message has a total size of 94 bytes and is stacked in a general Ethernet frame, the forward and backward Ethernet headers of the
또한, 송신지 주소(402) 뒤에 따라오게 되는 이더타입(403)은 IEEE 802.1 AVB의 이더타입을 따르고, 메시지타입(404)은 IEEE 802.1 AS의 메시지 타입 이외의 다기능 시간동기 메시지 타입의 고유값을 가진다. 특히, IEEE 802.1 AS의 'Announce' 메시지 기능을 수행하는 다기능 시간동기 메시지의 경우, 그 메시지 타입(404)을 'Announce' 메시지와 동일하게 한다. 이때, 'Announce' 메시지와 동일한 메시지 타입이 아닐 경우, 예약비트(417) 필드부터 그랜드마스터우선순위2(425) 필드까지는 반영하지 않는다.In addition, the
또한, IEEE 802.1 AS의 메시지 형태를 따르기 위해 예약비트(405, 409, 412, 417, 419)를 둔다.In addition, the reserved bits (405, 409, 412, 417, 419) are placed to follow the message format of the IEEE 802.1 AS.
또한, 현재 다기능 시간동기 메시지의 버전(406) 필드를 두어 다기능 시간동기 메시지가 업데이트될 경우, 그 버전을 알게 함으로써 버전 간의 호환성을 가질 수 있게 한다.In addition, the
또한, 메시지길이(407) 필드는 다기능 시간동기 메시지의 전체 길이를 나타내고, 도메인번호(408)는 IEEE 802.1 AVB를 지원하는 근거리 통신망의 고유 도메인 번호를 기록한다.In addition, the
또한, 로컬시간속성(410) 필드는 각 장치가 가지고 있는 로컬 시간정보를 기록한다. 이때, 'twoStepFlag', 'leap61', 'leap59', 'currentUtcOffsetValid', 'ptpTimescale', 'timeTraceable', 'frequencyTraceable'과 같은 정보가 플래그 값으로 설정되는데, 로컬 시간이 근거리 통신망에서 사용될 수 있는 시간정보인지, 또는 세계 표준에서 정하고 있는 시간정보를 따르는지 등에 대한 정보를 기록한다. 아울러, 각 플래그 값에 등급을 두어 그랜드마스터를 결정하는데 이용되도록 한다.In addition, the
또한, 그랜드마스터의 나노초(411)는 그랜드마스터의 시간정보 중에서 초단위 이하의 시간을 기록한다. 이러한 그랜드마스터의 나노초(411)는 근거리 통신망에서 시간의 차이를 계산하고 전송 지연시간을 계산하는데 이용된다.In addition, the
또한, 송신지포트ID(413)는 단말 장치인 경우 하나의 값을 가지지만, 중간 브리지 장치인 경우 여러 포트가 존재할 수 있고, 각 포트마다 서로 다른 평균전달지연시간을 가질 수 있으므로, 포트를 고유하게 구분해 주는 역할을 한다.In addition, the transmission
또한, 메시지순차번호(414)는 다기능 시간동기 메시지의 순차적인 순번을 나타낸다. 이러한 메시지순차번호(414)에 따라 평균전달지연시간을 계산할 때 메시지 쌍을 알아낼 수 있다.In addition, the
또한, 메시지관리(415)는 IEEE에서 표준으로 정한 메시지들을 통합 관리하기 위해 필요한 필드이다.In addition, the
또한, 메시지전달주기(416)는 다기능 시간동기 메시지의 전달 주기를 나타내는데, 본 발명에서는 일예로 10ms를 주기로 한다. 하지만, 상기 주기는 근거리 통신망의 응용에 따라 네트워크 관리자에 의해 설정될 수 있도록 한다.In addition, the
또한, 현재UTC차이값(418) 필드는 TAI(Temps Atomique International)와 UTC(Universal Time Coordinated)의 차이를 나타낸다. 현재 두 시간의 차이가 33초이므로, 다기능 시간동기 메시지 역시 33초로 설정한다. 이때, 다기능 시간동기 메시지의 버전에 따라 상기 값은 세계 표준에 맞게 조정되어야 한다.In addition, the current
또한, 클럭소스원(420)은 각 로컬 시간의 클럭이 어디로부터 얻어졌는지를 나타낸다. 이때, 클럭소스원(420)이 될 수 있는 값들은 원자시계, GPS(Global Positioning System), RADIO 수신, IEEE 1588 PTP의 시계, NTP, 사용자의 설정값이다.In addition, the
또한, 홉카운트(421)는 중간 브리지에서 중복되는 메시지를 수신할 경우, 홉카운트가 작은 메시지를 이용하기 위해 사용된다.In addition, the
또한, 그랜드마스터ID(422)는 현재 그랜드마스터로 정해진 장치의 MAC 주소를 기록하여, 그랜드마스터가 유일하게 구분될 수 있도록 한다.In addition, the
또한, 그랜드마스터시간속성(423)은 장치간의 그랜드마스터를 결정할 때, 어떤 장치가 더 정확한 시간을 가지고 있는지에 대한 속성을 나타내기 위해 사용된다. 이때, 속성은 'clockClass', 'clockAccuracy'로 나타낼 수 있는데, 'clockClass'는 세계 표준으로부터 정해진 시간에 동기를 맞춰왔는지에 대한 여부에 따라 여러 클래스로 나뉘고, 'clockAccuracy'는 몇 초내의 정확도를 가지고 있는지에 따라 여러 단계를 두어 그랜드마스터 결정에 이용된다.In addition, the
또한, 그랜드마스터우선순위1(424)은 네트워크 관리자가 다른 시간 속성의 조건들보다 최상위로 우선순위를 두어 그랜드마스터를 결정할 때 이용된다.
또한, 그랜드마스터우선순위2(425)는 다른 시간 속성의 조건들로도 그랜드마스터를 결정할 수 없을 때, 마지막으로 우선순위를 두어 최종 결정할 수 있게 하기 위해 이용된다.In addition,
또한, 그랜드마스터의 초(426)는 그랜드마스터의 초 단위로 기록한다. 따라서 그랜드마스터의 초(426)와 그랜드마스터의 나노초(411) 필드를 더하면 그랜드마스터의 시간을 모두 나타낼 수 있게 된다.Also, the
또한, 이전 메시지 타임스탬프(427)와 현재 메시지 타임스탬프(428)는 평균전달지연시간을 계산하기 위해 사용된다. 즉, 이전 메시지 타임스탬프(427)에는 이전 다기능 시간동기 메시지를 받았을 때의 타임스탬프를 기록하고, 현재 메시지 타임스탬프(428)는 현재 다기능 시간동기 메시지를 전달할 때의 타임스탬프를 기록한다. 두 타임스탬프(427, 428)는 평균전달지연시간을 계산하기 위해, 이웃 장치로 다기능 시간동기 메시지를 보낸 장치에서 전달받아 사용된다.In addition, the
도 5 는 본 발명에 따른 다기능 시간동기 메시지를 이용한 근거리 통신망에서의 시간 동기화 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a time synchronization method in a local area network using a multi-function time synchronization message according to the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다기능 시간동기 메시지를 이용한 근거리 통신망은, 일예로 제 1 단말 장치(51), 제 1 중간 브리지(52), 제 2 중간 브리지(53), 및 제 2 단말 장치(54)를 포함한다.As shown in FIG. 5, the local area network using the multi-function time synchronization message according to the present invention includes, for example, a first
먼저, 네트워크가 맨 처음 세팅되면, 각 장치(단말 장치 및 중간 브리지)들은 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)의 전송 시점에 대한 타임스탬프(S1t1, B1t1, B2t1, S2t1)를 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)의 타임스탬프(428) 필드에 기록한 후 이웃 장치로 전송한다.First, when the network is first set up, each device (terminal device and intermediate bridge) receives a timestamp S1t1, B1t1, B2t1, S2t1 for the time of transmission of the first multifunction
즉, 제 1 단말 장치(51)는 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)의 타임스탬프 필드에 타임스탬프(S1t1)를 기록한 후 제 1 중간 브리지(52)로 전송한다.That is, the first
또한, 제 1 중간 브리지(52)는 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)의 타임스탬프 필드에 타임스탬프(B1t1)를 기록한 후 제 1 단말 장치(51) 및 제 2 중간 브리 지(53)로 전송한다.In addition, the first
또한, 제 2 중간 브리지(53)는 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)의 타임스탬프 필드에 타임스탬프(B2t1)를 기록한 후 제 1 중간 브리지(52) 및 제 2 단말 장치(54)로 전송한다.In addition, the second
또한, 제 2 단말 장치(54)는 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)의 타임스탬프 필드에 타임스탬프(S2t1)를 기록한 후 제 2 중간 브리지(53)로 전송한다.In addition, the second
이후, 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)를 전송받은 각 이웃 장치들은 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)가 도착했을 때의 타임스탬프(S1t2, B1t2, B2t2, S2t2)를 기록한다.Subsequently, each neighboring device receiving the first multifunction
즉, 제 1 단말 장치(51)는 제 1 중간 브리지(52)로부터 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)가 도착한 시점의 타임스탬프(S1t2)를 기록한다.That is, the first
또한, 제 1 중간 브리지(52)는 제 1 단말 장치(51) 및 제 2 중간 브리지(53)로부터 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)가 도착한 시점의 타임스탬프(B1t2)를 기록한다.In addition, the first
또한, 제 2 중간 브리지(53)는 제 1 중간 브리지(52) 및 제 2 단말 장치(54)로부터 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)가 도착한 시점의 타임스탬프(B2t2)를 기록한다.The second
또한, 제 2 단말 장치(54)는 제 2 중간 브리지(53)로부터 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)가 도착한 시점의 타임스탬프(S2t2)를 기록한다.In addition, the second
이때, 각 장치(단말 장치 및 중간 브리지)들은 자신이 전송받은 제 1 다기능 시간동기 메시지(501) 내 로컬시간정보와 자신의 로컬시간정보를 비교하여, 자신의 로컬시간정보보다 더 정확한(등급이 높은) 로컬시간정보이면 전송받은 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)를 타 장치로 전달하고(502), 그렇지 않으면 전달하지 않을 수도 있다.At this time, each device (terminal device and intermediate bridge) is compared to the local time information of the local time information in the first multi-function
일예로, 제 2 중간 브리지(53)가 제 2 단말 장치(54)로부터 전송받은 제 1 다기능 시간동기 메시지(501) 내 로컬시간정보와 자신의 로컬시간정보를 비교한 결과, 자신의 로컬시간정보가 더 정확한 로컬시간정보이면 제 2 단말 장치(54)로부터 전송받은 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)를 제 1 중간 브리지(52)로 전달하지 않을 수도 있다.For example, as a result of comparing the local time information in the first multifunction
다른 예로, 제 2 중간 브리지(53)가 제 1 중간 브리지(52)로부터 전송받은 제 1 다기능 시간동기 메시지(501) 내 로컬시간정보와 자신의 로컬시간정보를 비교한 결과, 자신의 로컬시간정보가 더 정확한 로컬시간정보이면 제 1 중간 브리지(52)로부터 전송받은 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)를 제 2 단말 장치(54)로 전달하지 않을 수도 있다.As another example, as a result of comparing the local time information in the first multifunction
이후, 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)내의 로컬시간정보를 이용하여 그랜드마스터를 결정한다.Thereafter, the grandmaster is determined using the local time information in the first multi-function
도 5에서는 제 1 중간 브리지(52)가 그랜드마스터로 결정된 경우를 예를 들고 있다. 이때, 그랜드마스터가 결정되면 나머지 단말 장치 및 중간 브리지는 슬레이브로 동작한다.5 illustrates an example in which the first
이후, LAN 환경에서 그랜드마스터를 유일하게 결정하고 나면, 각 장치간의 평균전달지연시간을 계산하기 위해, 각 장치들은 제 2 다기능 시간동기 메시지(503)를 이웃 장치로 전송한다.Then, after determining the grandmaster uniquely in the LAN environment, each device sends a second multifunction
이후, 각 장치들은 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)를 송수신시 기록한 그랜드마스터의 로컬시간정보, 타임스탬프(S1t1, B1t1, B2t1, S2t1, S1t2, B1t2, B2t2, S2t2) 및 제 2 다기능 시간동기 메시지(503)를 송수신시 획득한 타임스탬프(S1t3, B1t3, B2t3, S2t3, S1t4, B1t4, B2t4, S2t4)를 이용하여 이웃하는 각 장치간의 평균전달지연시간을 하기의 [수학식 6]을 통해 계산한다.Subsequently, each device transmits the first multi-function
이때, 하기의 [수학식 6]은 이웃하는 제 1 단말 장치(51)와 그랜드마스터인 제 1 중간 브리지(52) 사이의 평균전달지연시간을 계산하는 예이고, 나머지 각 장치들도 동일한 방법으로 평균전달지연시간을 구할 수 있다.In this case,
이때, 여기서, S1t4는 상기 그랜드마스터로부터 제 2 다기능 시간동기 메시지를 수신한 시점의 타임스탬프, S1t1은 상기 그랜드마스터로 제 1 다기능 시간동기 메시지를 송신한 시점의 타임스탬프, B1t3는 상기 그랜드마스터가 제 2 다기능 시간동기 메시지를 송신한 시점의 타임스탬프, B1t2는 상기 그랜드마스터가 제 1 다기능 시간동기 메시지를 수신한 시점의 타임스탬프를 의미한다.In this case, S1t4 is a timestamp of when the second multifunction time synchronization message is received from the grandmaster, S1t1 is a timestamp of when the first multifunction time synchronization message is transmitted to the grandmaster, and B1t3 is a timestamp of the grandmaster. A timestamp at the time when the second multifunction time synchronization message is transmitted, B1t2 means a timestamp at the time when the grandmaster receives the first multifunction time synchronization message.
여기서, r은 하기의 [수학식 7]과 같다.Here, r is as shown in
이때, S1t2는 상기 그랜드마스터로부터 제 1 다기능 시간동기 메시지를 수신한 시점의 타임스탬프를 의미한다.In this case, S1t2 means a timestamp of when the first multifunction time synchronization message is received from the grandmaster.
또한, '현재 그랜드마스터 시간'은 제 2 다기능 시간동기 메시지(503)를 통해 획득할 수 있고, '이전 그랜드마스터 시간'은 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)를 통해 획득할 수 있다.In addition, the 'current grandmaster time' may be obtained through the second multi-function
이러한 본 발명은, IEEE 802.1 AS에서처럼 평균전달지연시간을 계산하기 위해 별도의 메시지를 발생시킬 필요가 없으며, 이전에 저장해 둔 타임스탬프를 이용하여 평균전달지연시간을 계산할 수 있다.The present invention does not need to generate a separate message to calculate the average propagation delay time as in the IEEE 802.1 AS, and can calculate the average propagation delay time using a previously stored timestamp.
따라서 각 장치의 처리 과정이 간단해 질뿐만 아니라, 컨트롤 메시지의 수를 감소시킬 수 있다.This not only simplifies the processing of each device, but also reduces the number of control messages.
또한, 각 장치간의 평균전달지연시간을 계산한 후 시간을 동기화하는 과정도 이전에 기록해 둔 그랜드마스터의 로컬시간정보와 타임스탬프를 이용하여 별도의 메시지를 운영하지 않고도 시간을 동기화할 수 있다.In addition, the process of synchronizing the time after calculating the average propagation delay time between the devices can also synchronize the time without operating a separate message by using the local time information and timestamp of the previously recorded grandmaster.
즉, 제 1 중간 브리지(52)가 그랜드마스터이므로, S1t4시점에서 제 1 단말 장치(51)의 '이전 그랜드마스터 시간'은 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)를 수신한 시점의 그랜드마스터 시간이고, '현재 그랜드 마스터 시간'은 제 2 다기능 시간동기 메시지(503)를 수신한 시점의 그랜드마스터 시간이 된다.That is, since the first
또한, 이미 제 2 다기능 시간동기 메시지(503)을 받았을 때 제 1 단말 장치(51)는 평균전달지연시간을 계산해 두었으므로, 이 값에 제 2 다기능 시간동기 메시지(503)를 전달받았을 때의 타임스탬프(S1t4, B1t4, B2t4, S2t4)를 뺀 값으로 'rxTime'을 구한다.In addition, since the first
또한, 제 1 다기능 시간동기 메시지(501)를 전달받았을때 타임스탬프(S1t2, B1t2, B2t2, S2t2)를 평균전달지연시간으로 뺀 값으로 'rxTimeOld'을 구한다.In addition, when receiving the first multi-function
따라서 시간 동기화시 시간변화비율은 하기의 [수학식 8]과 같이 계산된다.Therefore, the time change rate in time synchronization is calculated as in
상기 [수학식 8]을 통해 시간변화비율을 구한 후, 제 1 단말 장치(51)는 자신의 시간정보에 시간변화비율을 곱하여 시간을 동기화한다.After obtaining the time change rate through
또한, 제 2 중간 브리지(53) 및 다른 단말 장치들 역시 같은 방법으로 시간을 동기화한다.In addition, the second
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.On the other hand, the method of the present invention as described above can be written in a computer program. And the code and code segments constituting the program can be easily inferred by a computer programmer in the art. In addition, the written program is stored in a computer-readable recording medium (information storage medium), and read and executed by a computer to implement the method of the present invention. The recording medium may include any type of computer readable recording medium.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.
본 발명은 근거리 통신망 등에 이용될 수 있다.The present invention can be used in a local area network or the like.
도 1 은 종래의 IEEE 802.1 AS에서의 시간 동기 방법에 대한 일실시예 흐름도,1 is a flowchart illustrating an embodiment of a time synchronization method in a conventional IEEE 802.1 AS;
도 2 는 본 발명이 적용되는 근거리 통신망의 일실시예 구성도,2 is a configuration diagram of an embodiment of a local area network to which the present invention is applied;
도 3 은 본 발명에 따른 근거리 통신망 내 장치의 통신 계층별 구조에 대한 일예시도,3 is an example of a structure for each communication layer of a device in a local area network according to the present invention;
도 4 는 본 발명에 따른 다기능 시간동기 메시지의 일실시예 구조도,4 is a structural diagram of an embodiment of a multi-function time synchronization message according to the present invention;
도 5 는 본 발명에 따른 다기능 시간동기 메시지를 이용한 근거리 통신망에서의 시간 동기화 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a time synchronization method in a local area network using a multi-function time synchronization message according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
51 : 제 1 단말 장치 52 : 제 1 중간 브리지51: first terminal device 52: first intermediate bridge
53 : 제 2 중간 브리지 54 : 제 2 단말 장치53: second intermediate bridge 54: second terminal device
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KR1020080107146A KR20100048124A (en) | 2008-10-30 | 2008-10-30 | Time synchronization method in bridged local area network |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2008
- 2008-10-30 KR KR1020080107146A patent/KR20100048124A/en not_active Application Discontinuation
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