KR20100062786A - Time synchronized system and time synchronization method in the next generation convergence network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유무선 통합 네트워크에서의 시각 동기화 시스템 및 시각 동기 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동기 메시지 (Sync) 또는 일반 데이터 메시지와 그에 대한 ACK 메시지만을 이용하여 ToD (Time of Day) 게이트웨이와 단말간에 시각 정보 및 지연 시간 정보를 송수신함으로써 보다 빠르고 간편하게 시각 동기화를 수행할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a time synchronization system and a time synchronization method in a wired / wireless converged network. More particularly, the present invention relates to a time between day gateway and a terminal using only a synchronization message or a general data message and an ACK message thereof. The present invention relates to a technique for performing time synchronization more quickly and simply by transmitting and receiving time information and delay time information.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-S-012-02, 과제명: 멀티미디어 컨버전스 네트워크 온칩 기술 개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and the Ministry of Information and Communication Research and Development. [Task management number: 2007-S-012-02, Title: Development of multimedia convergence network on-chip technology] .
시각 정보를 동기화시키는 것은 여러 분야에서 필요로 하며, 이에 따라 시각 정보를 동기화시키는 방법이 표준으로 제공되고 있다. 유무선 통합 네트워크에서 사용할 수 있는 대표적인 시각 동기 프로토콜로서 IEEE에서 표준화한 PTP (Precision Time Protocol)를 들 수 있다.Synchronizing visual information is required in various fields, and thus a method of synchronizing visual information has been provided as a standard. A representative time synchronization protocol that can be used in a wired / wireless converged network is the PTP (Precision Time Protocol) standardized by the IEEE.
도 1은 IEEE 1588 PTP에 따른 시각 동기화 과정을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a time synchronization process according to IEEE 1588 PTP.
PTP에 따르면, 마스터와 슬레이브가 시각 정보 및 이와 관련된 메시지를 교환하여 마스터의 클럭과 슬레이브의 클럭 사이의 옵셋(offset) 및 전파 지연 시간(propagation delay time)을 결정하고, 슬레이브의 클럭을 마스터의 클럭에 동기시킨다.According to the PTP, the master and the slave exchange time information and related messages to determine the offset and propagation delay time between the master's clock and the slave's clock, and the slave's clock is converted to the master's clock. Motivate to
구체적으로, 옵셋을 결정하기 위해서, 마스터는 주기적으로 동기 메시지(SYNC(t1))를 슬레이브로 송신한다(S11). 이때, 마스터는 동기 메시지를 송신하는 시점의 시각(t1)을 측정하고 측정한 시각 정보(t1)를 동기 메시지에 포함하여 슬레이브로 전송한다. Specifically, in order to determine the offset, the master periodically transmits a synchronization message SYNC (t1) to the slave (S11). At this time, the master measures the time t1 at the time of transmitting the sync message and transmits the measured time information t1 to the slave by including the measured time information t1 in the sync message.
슬레이브는 동기 메시지를 수신한 시점의 시각(t2)을 측정하고, 마스터로부터 수신한 동기 메시지(SYNC(t1))에 포함된 시각 정보(t1)와 동기 메시지를 수신한 시점의 시각(t2)을 이용하여 옵셋을 계산할 수 있다.The slave measures the time t2 at the time when the synchronization message is received, and the time information t1 included in the synchronization message SYNC (t1) received from the master and the time t2 at the time when the synchronization message is received. To calculate the offset.
그런데, 동기 메시지가 마스터에서 슬레이브로 전달되는 동안 지연 시간이 생기므로 이를 고려해 주어야 한다.However, the delay time occurs while the synchronization message is transferred from the master to the slave.
네트워크상의 전파 지연 시간을 측정하기 위해, 슬레이브는 마스터로 지연 시간 요구 메시지(DELAY_REQ)를 송신하고(S12), 송신하는 시점의 시각 (t3)을 측정한다. 마스터는 지연 시간 요구 메시지를 수신한 시점의 시각(t4)을 측정하여 상기 측정한 시각 정보(t4)를 포함한 지연 시간 응답 메시지 (DELAY_RESP(t4))를 슬레이브로 송신한다(S13).In order to measure the propagation delay time on the network, the slave transmits a delay time request message DELAY_REQ to the master (S12), and measures the time t3 at the time of transmission. The master measures the time t4 at the time when the delay time request message is received and transmits a delay time response message DELAY_RESP (t4) including the measured time information t4 to the slave (S13).
따라서, 슬레이브는 동기 메시지, 지연 시간 요구 메시지 및 지연 시간 응답 메시지를 통해 얻은 4개의 시각 정보(t1, t2, t3, t4)를 이용하여 다음의 수학식 1 내지 4에 의해 옵셋(O)과 전파 지연 시간(D)을 결정할 수 있다. 이때, 마스터에서 슬레이브로 메시지를 전달하는 전파 지연 시간과 슬레이브에서 마스터로 메시지를 전달하는 전파 지연 시간은 서로 대칭적으로 동일하다고 가정한다.Accordingly, the slave uses the four time information t1, t2, t3, and t4 obtained through the synchronization message, the delay time request message, and the delay time response message to propagate with the offset O by the following equations (1) to (4). The delay time D can be determined. At this time, it is assumed that the propagation delay time for transferring the message from the master to the slave and the propagation delay time for transferring the message from the slave to the master are symmetrically identical to each other.
도 2는 도 1에 도시된 시각 동기화 과정이 무선 네트워크에 적용된 경우의 메시지 흐름을 나타내는 도면이다. 무선 네트워크에서는 일반적으로 데이터 재전송을 방지하고 데이터 전송률을 높이기 위해, 데이터 송신 장치가 데이터 수신 장치 로 데이터 프레임을 전송하면 데이터 수신 장치는 수신한 데이터 프레임에 대한 ACK 메시지를 자동으로 생성하여 데이터 송신 장치로 전송한다.FIG. 2 is a diagram illustrating a message flow when the time synchronization process illustrated in FIG. 1 is applied to a wireless network. In a wireless network, in order to prevent data retransmission and to increase data transmission rate, when a data transmitting apparatus transmits a data frame to the data receiving apparatus, the data receiving apparatus automatically generates an ACK message for the received data frame to the data transmitting apparatus. send.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 지연 요청 장치가 데이터 프레임 형식의 요청 메시지(Request)를 지연 응답 장치로 송신하면(S21), 지연 응답 장치의 2계층에서는 제어 프레임 형식의 ACK 메시지를 자동으로 생성하여 지연 요청 장치로 전송한다(S22). 이후, 지연 응답 장치가 상기 요청 메시지에 대해 시각 정보(t3-t2)를 포함하는 데이터 프레임 형식의 응답 메시지(Response(t3-t2))를 지연 요청 장치로 전송하면(S23), 지연 요청 장치는 제어 프레임 형식의 ACK 메시지를 자동으로 생성하여 지연 응답 장치로 전송한다(S24). 이후, 지연 요청 장치는 응답 메시지에 포함된 시각 정보(t3-t2)와 요청 메시지 송신 시점의 시각 정보(t1) 및 응답 메시지 수신 시점의 시각 정보(t4)를 이용하여 상기 수학식 3에 의해 전파 지연 시간(D1)을 결정할 수 있다. 이후, 지연 응답 장치와 지연 요청 장치의 시각 동기화를 위해, 지연 요청 장치가 상기와 같이 결정된 전파 지연 시간(D1)을 포함하는 동기 메시지(Sync(t5+D1))를 지연 응답 장치로 송신하거나(S25), 또는 지연 응답 장치가 송신 시점의 시각 정보(t6)를 포함하는 동기 메시지(Sync(t6))를 지연 요청 장치로 송신함으로써(S27) 지연 요청 장치가 전파 지연 시간(D1) 및 수신한 동기 메시지에 포함된 시각 정보(t6)를 이용하여 시각 동기화를 수행할 수 있도록 한다.Therefore, as shown in FIG. 2, when the delay request device transmits a request message in the form of a data frame to the delay response device (S21), the second layer of the delay response device automatically transmits an ACK message in the form of a control frame. It generates and transmits to the delay request device (S22). Thereafter, when the delay response device transmits a response message (Response (t3-t2)) having a data frame format including time information t3-t2 to the delay request device (S23). An ACK message in a control frame format is automatically generated and transmitted to the delay response device (S24). Subsequently, the delay request apparatus propagates by using Equation 3 using time information t3-t2 included in the response message, time information t1 at the time of transmitting the request message, and time information t4 at the time of receiving the response message. The delay time D1 may be determined. Then, for time synchronization between the delay response device and the delay request device, the delay request device transmits a synchronization message Sync (t5 + D1) including the propagation delay time D1 determined as described above to the delay response device ( S25), or the delay response device transmits a synchronization message Sync (t6) including the time information t6 at the time of transmission to the delay request device (S27) so that the delay request device receives the propagation delay time D1 and received. By using the time information t6 included in the synchronization message, time synchronization can be performed.
상술한 바와 같이, 시각 동기화를 위한 종래 기술에 따르면, 지연 시간을 측정하기 위해 동기 메시지, 지연 시간 요구 메시지 및 응답 메시지 등과 같은 다수의 메시지 송수신을 필요로 하며, 이에 따라 시각 동기화를 위한 전력 소모가 크 다.As described above, according to the related art for time synchronization, a plurality of messages need to be transmitted and received, such as a synchronization message, a delay time request message, and a response message, in order to measure a delay time. Big.
또한, 시각 정보 전송을 위해 데이터 프레임 형식의 메시지에 대한 처리가 필요하므로, 지연 시간 측정에 소요되는 시간이 길어지게 되고, 특히 무선 네트워크에서 필요로 하는 지연 시간 측정의 오차가 커지는 문제점이 있다.In addition, since the processing of the message in the data frame format is required for transmission of time information, the time required for measuring the delay time becomes long, and in particular, there is a problem in that an error in measuring the delay time required in the wireless network becomes large.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 동기 메시지 (Sync) 또는 일반 데이터 메시지와 그에 대한 ACK 메시지 만을 이용하여 ToD(Time of Day) 게이트웨이와 단말간에 시각 정보 및 지연 시간 정보를 송수신함으로써 보다 빠르고 간편하게 시각 동기화를 수행할 수 있는 유무선 통합 네트워크에서의 시각 동기화 시스템 및 시각 동기 방법을 제공하기 위한 것이다. Accordingly, the present invention is to solve the above problems of the prior art, time information and delay time information between the ToD (Time of Day) gateway and the terminal using only a synchronization message (Sync) or a general data message and the ACK message thereof. The present invention provides a time synchronization system and a time synchronization method in a wired / wireless integrated network that can perform time synchronization more quickly and simply by transmitting and receiving.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 시각 동기화 시스템은, 타임서버와 ToD 게이트웨이가 유선 네트워크를 통해 연결되고, 상기 ToD 게이트웨이와 단말이 무선 네트워크를 통해 연결된 유무선 통합 네트워크에서의 시각 동기화 시스템으로, GPS 수신기로부터 표준시각 정보를 제공받아 표준시각을 유지하고 상기 ToD 게이트웨이를 통해 상기 단말로 시각 동기화를 위한 시각 정보를 제공하는 타임서버; 및 상기 단말로 지연 시간 측정을 위한 요청 메시지를 송신하고, 상기 단말로부터 시각 정보를 포함하는 ACK 메시지를 수신하여 상기 ACK 메시지에 포함된 시각 정보로부터 상기 단말과의 지연 시간을 계산하며, 계산된 지연 시간 및 송신하는 시점의 시각 정보를 포함하는 동기 메시지를 상기 단말로 송신하는 ToD 게이트웨이를 포함한다. In a time synchronization system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the time server and the ToD gateway is connected through a wired network, the time in the wired / wireless integrated network where the ToD gateway and the terminal is connected through a wireless network A synchronization system, comprising: a time server receiving standard time information from a GPS receiver to maintain a standard time and providing time information for time synchronization to the terminal through the ToD gateway; And transmitting a request message for measuring a delay time to the terminal, receiving an ACK message including time information from the terminal, calculating a delay time with the terminal from the time information included in the ACK message, and calculating the delay. And a ToD gateway for transmitting a synchronization message including time and time information of a transmission time point to the terminal.
또한, 상기 시각 동기화 시스템은, 상기 ToD 게이트웨이로부터 수신한 지연 시간 측정을 위한 요청 메시지에 대해 시각 정보를 포함하는 ACK 메시지를 상기 ToD 게이트웨이로 송신하고, 상기 ToD 게이트웨이로부터 수신한 동기 메시지에 포함된 지연 시간 및 시각 정보를 이용하여 상기 ToD게이트웨이와의 시각 동기화를 수행하는 단말을 더 포함할 수도 있다.The time synchronization system transmits an ACK message including time information to the ToD gateway with respect to the request message for delay time measurement received from the ToD gateway, and includes a delay included in the synchronization message received from the ToD gateway. The apparatus may further include a terminal for performing time synchronization with the ToD gateway using time and time information.
상기 ACK 메시지에 포함된 시각 정보는, 상기 단말이 상기 요청 메시지를 수신한 시점의 제 1 시각 정보와 상기 단말이 상기 ACK 메시지를 송신하는 시점의 제2 시각 정보, 또는 상기 제2 시각 정보에서 상기 제1 시각 정보를 뺀 값에 해당하는 시각 정보를 포함한다.The time information included in the ACK message may include the first time information when the terminal receives the request message, the second time information when the terminal transmits the ACK message, or the second time information. Time information corresponding to a value obtained by subtracting the first time information is included.
또한, 상기 지연 시간 측정을 위한 요청 메시지는, 동기 메시지 또는 일반 데이터 프레임으로 구성될 수 있다.In addition, the request message for measuring the delay time may be composed of a synchronization message or a general data frame.
또한, 상기 ToD 게이트웨이는 유선 네트워크와 무선 네트워크 사이에서 전달되는 메시지의 프레임 형식을 변환하고, 상기 타임 서버와 상기 ToD 게이트웨이 사이의 유선 네트워크 경로에서 발생하는 지연 시간 측정 오차, 상기 ToD 게이트웨이에서 시각 동기를 처리하는데 소요되는 지연 시간 측정 오차 및 상기 ToD 게이트웨이와 상기 단말 사이의 무선 네트워크 경로에서 발생하는 지연 시간 측정 오차를 보정하는 기능을 수행한다.In addition, the ToD gateway converts a frame format of a message transmitted between a wired network and a wireless network, delays measurement error occurring in a wired network path between the time server and the ToD gateway, and synchronizes time at the ToD gateway. A function of correcting a delay measurement error required for processing and a delay measurement error occurring in a wireless network path between the ToD gateway and the terminal is performed.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 시각 동기 방법은, 유무선 통합 네트워크에서 지연 요청 장치와 지연 응답 장치 사이의 시각 동기를 수행하기 위해, 상기 지연 요청 장치 측에서, 상기 지연 응답 장치로 지 연 시간 측정을 위한 요청 메시지를 송신하는 단계; 상기 지연 응답 장치로부터 시각 정보를 포함하는 ACK 메시지를 수신하는 단계; 상기 ACK 메시지에 포함된 시각 정보를 이용하여 상기 지연 요청 장치와 상기 지연 응답 장치 사이의 지연 시간을 계산하는 단계; 및 계산된 지연 시간 및 송신하는 시점의 시각 정보를 포함하는 동기 메시지를 상기 지연 응답 장치로 송신하는 단계를 포함하며, 상기 지연 응답 장치로부터 송신하는 시점의 시각 정보를 포함하는 동기 메시지를 수신하는 단계; 및 수신한 동기 메시지에 포함된 시각 정보 및 상기 계산된 지연 시간 정보를 이용하여 상기 지연 응답 장치와의 시각 동기화를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the time synchronization method according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, in order to perform the time synchronization between the delay request device and the delay response device in a wired / wireless integrated network, at the delay request device side, Transmitting a request message for delay time measurement to a delay response device; Receiving an ACK message including time information from the delay response device; Calculating a delay time between the delay request device and the delay response device by using the time information included in the ACK message; And transmitting a synchronization message including a calculated delay time and time information of a transmission time point to the delay response device, and receiving a synchronization message including time information of a time point of transmission from the delay response device. ; And performing time synchronization with the delay response device by using the time information included in the received synchronization message and the calculated delay time information.
또한, 유무선 통합 네트워크에서 지연 요청 장치와 지연 응답 장치 사이의 시각 동기를 수행하기 위해, 상기 지연 응답 장치 측에서, 상기 지연 요청 장치로부터 수신한 지연 시간 측정을 위한 요청 메시지에 대해 시각 정보를 포함하는 ACK 메시지를 상기 지연 요청 장치로 송신하는 단계; 상기 지연 요청 장치로부터 송신하는 시점의 시각 정보 및 상기 지연 요청 장치와 상기 지연 응답 장치 사이의 지연 시간 정보를 포함하는 동기 메시지를 수신하는 단계; 및 수신한 동기 메시지에 포함된 시각 정보 및 지연 시간 정보를 이용하여 상기 지연 요청 장치와의 시각 동기화를 수행하는 단계를 포함하며, 송신하는 시점의 시각 정보를 포함하는 동기 메시지를 상기 지연 요청 장치로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.Also, in order to perform time synchronization between the delay request device and the delay response device in the wired / wireless integrated network, the delay response device includes time information on a request message for measuring delay time received from the delay request device. Transmitting an ACK message to the delay requesting device; Receiving a synchronization message including time information at the time of transmission from the delay request device and delay time information between the delay request device and the delay response device; And performing time synchronization with the delay request device by using the time information and delay time information included in the received sync message, and transmitting the sync message including time information at the time of transmission to the delay request device. The method may further include transmitting.
상기 ACK 메시지에 포함된 시각 정보는, 상기 지연 응답 장치가 상기 요청 메시지를 수신한 시점의 제 1 시각 정보와 상기 지연 응답 장치가 상기 ACK 메시지를 송신하는 시점의 제2 시각 정보, 또는 상기 제2 시각 정보에서 상기 제1 시각 정보를 뺀 값에 해당하는 시각 정보를 포함한다.The time information included in the ACK message may include first time information when the delay response device receives the request message, second time information when the delay response device transmits the ACK message, or the second time information. Time information corresponding to a value obtained by subtracting the first time information from time information is included.
또한, 상기 지연 시간 측정을 위한 요청 메시지는, 동기 메시지 또는 일반 데이터 프레임으로 구성될 수 있다.In addition, the request message for measuring the delay time may be composed of a synchronization message or a general data frame.
본 발명에 의하면, ToD 게이트웨이와 단말간에 지연 시간을 측정하기 위해 송수신되는 메시지의 개수가 줄어들고, 이에 따라 시각 동기화를 위해 소모되는 전력이 줄어들게 된다.According to the present invention, the number of messages transmitted and received to measure the delay time between the ToD gateway and the terminal is reduced, thereby reducing the power consumed for time synchronization.
또한, 계산된 지연 시간 정보를 시간 정보와 함께 동기 메시지에 실어 전송함으로써 동기화 과정을 단순화시킬 수 있다.In addition, the synchronization process may be simplified by transmitting the calculated delay time information along with the time information in a synchronization message.
또한, 응답 메시지를 사용하여 시각 정보를 전송함에 따라 응답 시간이 줄게 되어 동기화 과정에 소요되는 시간을 단축시키고 지연 시간 측정의 오차를 줄일 수 있다.In addition, as the time information is transmitted using the response message, the response time is reduced, thereby reducing the time required for the synchronization process and reducing the error of the delay time measurement.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. However, in describing the preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. In addition, throughout the specification, when a part is 'connected' to another part, it is not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element in between. Include. In addition, the term 'comprising' of an element means that the element may further include other elements, not to exclude other elements unless specifically stated otherwise.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 시각 동기 과정을 나타내는 도면이다.3A and 3B illustrate a time synchronization process according to the present invention.
도 3a를 참조하면, 지연 요청 장치가 데이터 프레임 형식의 지연 요청 메시지를 지연 응답 장치로 송신하면(S31), 지연 응답 장치는 지연 요청 메시지에 대한 ACK 메시지를 생성하여 지연 요청 장치로 송신한다(S32). 이때, ACK 메시지는 지연 응답 장치가 지연 요청 메시지를 수신한 시점의 시각 정보(t2) 및 ACK 메시지를 송신하는 시점의 시각 정보(t3)를 포함하거나, 상기 시각 정보들의 차이 값(t3-t2)을 포함한다.Referring to FIG. 3A, when the delay request apparatus transmits a delay request message having a data frame format to the delay response apparatus (S31), the delay response apparatus generates an ACK message for the delay request message and transmits the delay request apparatus to the delay request apparatus (S32). ). In this case, the ACK message includes the time information t2 at the time when the delay response device receives the delay request message and the time information t3 at the time when the ACK message is transmitted, or the difference value t3-t2 of the time information. It includes.
다시 말해, 지연 요청 장치는 지연 응답 장치로부터 데이터 프레임 형식의 응답 메시지를 별도로 수신할 필요 없이 지연 요청 메시지에 대한 ACK 메시지를 수신하는 것만으로, 지연 시간 결정을 위해 필요한 시각 정보((t2,t3) 또는 t3-t2)를 알 수 있게 된다. 따라서, 지연 요청 장치는 ACK 메시지에 포함된 시각 정보 및 지연 요청 장치 내부에서 알 수 있는 시각 정보, 즉 지연 요청 장치가 지연 요청 메시지를 송신한 시점의 시각 정보(t1)와 지연 응답 장치로부터 ACK 메시지를 수신한 시점의 시각 정보(t4)를 이용하여 지연 시간(D2)을 계산할 수 있다.In other words, the delay request apparatus merely receives an ACK message for the delay request message without separately receiving a response message in the form of a data frame from the delay response apparatus, thereby providing time information ((t2, t3) necessary for determining the delay time. Or t3-t2). Accordingly, the delay request apparatus includes time information included in the ACK message and time information known inside the delay request apparatus, that is, time information t1 at the time when the delay request apparatus transmits the delay request message and the ACK message from the delay response apparatus. The delay time D2 may be calculated using the time information t4 at the time point of receiving the signal.
이후, 지연 요청 장치는 상기와 같이 계산된 지연 시간(D2)을 이용하여 지연 응답 장치와 시각 동기화를 수행한다. 이를 위해, 지연 요청 장치는 계산된 지연 시간(D2) 및 동기 메시지를 송신하는 시점의 시각 정보(t5)를 포함하는 동기 메시지(Sync(t5+D2))를 지연 응답 장치로 송신한다(S33). 지연 응답 장치는 수신한 동기 메시지에 포함된 지연 시간(D2) 및 시각 정보(t5)를 이용하여 자신의 시각을 t5+D2로 조정함으로써 지연 요청 장치와의 시각 동기화를 수행한다. 또한, 지연 응답 장치가 동기 메시지(Sync(t5+D2))에 대한 ACK 메시지(ACK(t7-t6))를 지연 요청 장치로 송신할 경우(S34), 지연 요청 장치는 상술한 바와 마찬가지로 지연 시간(D3)을 계산할 수 있다. 이에 따라, 지연 요청 장치는 계산한 지연 시간(D3) 및 동기 메시지를 송신하는 시점의 시각 정보(t9)를 포함하는 동기 메시지(Sync(t9+D3))를 지연 응답 장치로 송신함으로써(S35) 지연 응답 장치가 지연 요청 장치와의 시각 동기화를 수행하도록 할 수 있다.Thereafter, the delay request apparatus performs time synchronization with the delay response apparatus by using the delay time D2 calculated as described above. To this end, the delay request apparatus transmits a synchronization message Sync (t5 + D2) including the calculated delay time D2 and time information t5 at the time of transmitting the synchronization message to the delay response apparatus (S33). . The delay response device performs time synchronization with the delay request device by adjusting its time to t5 + D2 using the delay time D2 and the time information t5 included in the received synchronization message. In addition, when the delay response device transmits an ACK message (ACK (t7-t6)) for the synchronization message Sync (t5 + D2) to the delay request device (S34), the delay request device is delayed as described above. (D3) can be calculated. Accordingly, the delay request device transmits the synchronization message Sync (t9 + D3) including the calculated delay time D3 and time information t9 at the time of transmitting the synchronization message to the delay response device (S35). The delay response device may be configured to perform time synchronization with the delay request device.
한편, 지연 응답 장치가 지연 요청 장치로 동기 메시지를 송신함으로써 시각 동기화를 수행하고자 하는 경우, 지연 응답 장치는 동기 메시지를 송신하는 시점의 시각 정보(t10)를 포함하는 동기 메시지(Sync(t10))를 지연 요청 장치로 송신하면(S36), 지연 요청 장치는 기 계산한 지연 시간(D3)과 수신한 동기 메시지에 포함된 시각 정보(t10)를 이용하여 자신의 시각을 t10+D3으로 조정함으로써 지연 응답 장치와 시각 동기화를 수행한다.On the other hand, when the delay response device intends to perform time synchronization by transmitting a synchronization message to the delay request device, the delay response device includes a time information t10 at the time of transmitting the sync message (Sync (t10)). Is transmitted to the delay request device (S36), the delay request device delays by adjusting its time to t10 + D3 using the calculated delay time D3 and the time information t10 included in the received synchronization message. Perform time synchronization with the response device.
한편, 본 발명에 의하면, 시각 동기화를 수행하기 위한 특정 동기 메시지가 아니라 일반적인 데이터를 송신함으로써 지연 요청 장치와 지연 응답 장치간에 시각 동기화가 수행되도록 할 수도 있다.Meanwhile, according to the present invention, time synchronization may be performed between the delay request device and the delay response device by transmitting general data instead of a specific synchronization message for performing time synchronization.
도 3b를 참조하면, 지연 요청 장치가 동기 메시지 또는 일반적인 데이터(Data)를 지연 응답 장치로 송신하는 경우에도(S41), 지연 응답 장치의 2 계층에서는 수신한 데이터에 대한 ACK 메시지를 자동으로 생성하여 지연 요청 장치로 전송한다(S42). 따라서, 이와 같은 ACK 메시지가 도 3a를 참조하여 상술한 바와 같은 시각 정보를 포함하도록 한다면, 일반적인 데이터를 전송하는 경우에도 본 발명에 의한 시각 동기 과정을 적용할 수 있다.Referring to FIG. 3B, even when the delay request device transmits a synchronization message or general data to the delay response device (S41), the second layer of the delay response device automatically generates an ACK message for the received data. The delay is transmitted to the device (S42). Therefore, if such an ACK message includes the time information as described above with reference to FIG. 3A, the time synchronization process according to the present invention can be applied to transmission of general data.
구체적으로, 지연 요청 장치는 일반적인 데이터를 지연 응답 장치로 송신하는 시점의 시각 정보 및 상기 데이터에 대한 ACK 메시지를 수신한 시점의 시각 정보를 측정하여 저장해 둔다. 한편, 지연 응답 장치는 지연 요청 장치로부터 수신한 데이터에 대한 ACK 메시지를 송신하는 시점의 시각에서 지연 요청 장치로부터 데이터를 수신한 시점의 시각을 뺀 시각 정보(Δt)를 포함하는 ACK 메시지를 지연 요청 장치로 송신한다.Specifically, the delay request apparatus measures and stores time information at the time of transmitting general data to the delay response device and time information at the time of receiving the ACK message for the data. Meanwhile, the delay response device requests a delay of an ACK message including time information (Δt) obtained by subtracting the time of receiving data from the delay request device from the time of transmitting the ACK message for the data received from the delay request device. Send to the device.
따라서, 지연 요청 장치는 ACK 메시지에 포함된 시각 정보(Δt) 및 지연 요청 장치 내부에 저장된 시각 정보를 이용하여 지연 시간을 계산할 수 있게 되고, 계산된 지연 시간을 이용하여 지연 응답 장치와의 시각 동기화를 수행할 수 있게 된다(S43).Therefore, the delay request device can calculate the delay time using the time information Δt included in the ACK message and the time information stored inside the delay request device, and time synchronization with the delay response device using the calculated delay time. It becomes possible to perform (S43).
이처럼, 지연 요청 장치는 시각 동기화를 수행하기 위해 필요한 지연 시간을 일반적인 데이터를 송신함으로써 측정할 수 있게 된다. 이러한 방식은 동기 메시지 또는 지연 요청 메시지와 같이 동기화를 위한 프로토콜에 따른 메시지가 아닌 일반 데이터를 전송하는 경우에도 지연 시간을 측정할 수 있기 때문에, 무선 네트워크에서 단말의 이동에 따라 지속적으로 가변되는 지연 시간을 측정하는데 유용하게 이용될 수 있다.As such, the delay request apparatus can measure the delay time required to perform time synchronization by transmitting general data. This method can measure the delay time even when transmitting general data rather than a message according to a protocol for synchronization, such as a synchronization message or a delay request message, so that the delay time continuously varies according to the movement of the terminal in the wireless network. It can be usefully used to measure.
도 4는 ACK 메시지의 프레임 구성을 나타내는 도면으로, 도 4의 (a)는 IEEE에서 표준으로 정한 ACK 메시지의 프레임 구성을 나타내고, 도 4의 (b)는 본 발명에 따른 시각 동기화를 수행하기 위해 변형된 ACK 메시지의 프레임 구성을 나타낸다.4 is a diagram illustrating a frame structure of an ACK message. FIG. 4A illustrates a frame structure of an ACK message determined by the IEEE standard. FIG. 4B is a view illustrating a frame synchronization of the present invention. It shows the frame configuration of the modified ACK message.
도 4의 (a)에 도시된 ACK 메시지는 제어 프레임의 형식을 따른다. 즉, IEEE 표준에 따른 ACK 메시지는 2 바이트의 프레임 제어(Frame Control) 필드, 2 바이트의 듀레이션(Duration) 필드, 6바이트의 RA(Receiver Address) 필드 및 4 바이트의 FCS(Frame Check Sequence) 필드로 구성된다. 이처럼, 일반적인 ACK 메시지는 데이터 필드는 포함하지 않으므로, 본 발명에 따라 ACK 메시지를 이용하여 시각 정보를 전송하기 위해서는 ACK 메시지의 프레임 구성을 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 변형하여야 한다.The ACK message shown in (a) of FIG. 4 follows the format of a control frame. That is, the ACK message according to the IEEE standard is composed of a frame control field of 2 bytes, a duration field of 2 bytes, a receiver address field of 6 bytes, and a frame check sequence (FCS) field of 4 bytes. It is composed. As such, since the general ACK message does not include a data field, in order to transmit time information using the ACK message, the frame structure of the ACK message must be modified as shown in FIG.
즉, 본 발명에서 사용되는 ACK 메시지는, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 일반적인ACK 메시지가 갖는 프레임 제어 필드, 듀레이션 필드, RA 필드 및 FCS 필드 이외에도, 시각 정보를 포함하기 위한 ToD 값 필드를 추가로 포함하여 구성된다.That is, the ACK message used in the present invention includes a ToD value field for including time information in addition to the frame control field, duration field, RA field, and FCS field of the general ACK message as shown in FIG. It is configured to further include.
ToD 값 필드는, 지연 시간을 측정하기 위해 필요한 시각 정보, 즉, 지연 응답 장치가 동기 메시지 또는 데이터를 수신한 시점의 시각 정보(t2) 및 ACK 메시지를 송신하는 시점의 시각 정보(t3)를 각각 포함하거나, 상기 시각 정보들의 차이 값(t3-t2)을 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 ToD 값 필드는 임의의 크기(N 바이트)로 구성될 수 있으며, ToD 값 필드에 실리는 시각 정보 값은 ToD 값 필드의 크기에 따라 적절한 형태로 구성할 수 있다.The ToD value field includes time information necessary for measuring the delay time, that is, time information t2 at the time when the delay response device receives the synchronization message or data, and time information t3 at the time when the ACK message is transmitted. Or may include a difference value t3-t2 of the visual information. The ToD value field may be configured in any size (N bytes), and the time information value carried in the ToD value field may be configured in an appropriate form according to the size of the ToD value field.
도 5는 본 발명에 의한 시각 동기 과정이 적용될 수 있는 유무선 통합 네트워크의 구성도이다. 유무선 통합 네트워크에서의 시각 동기화 시스템은 타임 서버(10), ToD 게이트웨이(20) 및 단말(30)을 포함하여 구성된다. 이때, 타임 서버(10)와 ToD 게이트웨이(20)는 예를 들어, 유선 이더넷과 같은 유선 네트워크를 통해 연결되고, ToD 게이트웨이(20)와 단말(30)은 무선 네트워크를 통해 연결된다.5 is a block diagram of a wired / wireless integrated network to which a time synchronization process according to the present invention can be applied. The time synchronization system in the wired / wireless integrated network includes a
시각 동기화를 수행하기 위해, 타임 서버(10)와 ToD 게이트웨이(20), 그리고 ToD 게이트웨이(20)와 단말(30)은 마스터와 슬레이브 또는 지연 요청 장치와 지연 응답 장치의 계층적 구조를 갖도록 설정된다.In order to perform time synchronization, the
타임 서버(10)는 GPS 수신기 등으로부터 표준시각 정보를 제공받아 표준 시각을 유지하며, ToD 게이트웨이(20)를 통해 단말(30)로 시각 동기화를 위한 시각 정보를 제공한다.The
ToD 게이트웨이(20)는 유선 네트워크와 무선 네트워크를 연결하는 역할을 수행한다. 구체적으로, ToD 게이트웨이(20)는 유선 네트워크를 통해 전달되는 데이터 의 프레임 형식을 무선 네트워크 및 단말(30)에 적합한 프레임 형식으로 변환해 준다. 또한, ToD 게이트웨이(20)는 타임 서버(10)와 ToD 게이트웨이(20) 사이의 유선 네트워크 경로에서 발생하는 지연 시간 측정 오차, ToD 게이트웨이(20)에서 시각 동기를 처리하는데 소요되는 지연 시간 측정 오차 및 ToD 게이트웨이(20)와 단말(30) 사이의 무선 네트워크 경로에서 발생하는 지연 시간 측정 오차 등을 보정하는 기능을 갖는다.
도 5에 도시된 유무선 통합 네트워크에서, 타임 서버(10)와 ToD 게이트웨이(20)는 NTP(Network Time Protocol) 또는 PTP 등과 같은 시각 동기화 프로토콜을 이용하여 시각 동기화를 수행하며, ToD 게이트웨이(20)와 단말(30)은 도 3a 또는 3b에 도시된 본 발명에 의한 시각 동기 과정에 따라 시각 동기화를 수행한다.In the wired / wireless integrated network shown in FIG. 5, the
도 6은 본 발명의 시각 동기 과정이 도 5에 도시된 유무선 통합 네트워크에 적용된 경우의 일 실시예를 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an embodiment in which the time synchronization process of the present invention is applied to the wired / wireless integrated network shown in FIG. 5.
우선, 타임 서버(10)와 ToD 게이트웨이(20)는 PTP에 따라 시각 동기화를 수행한다. 구체적으로, 타임서버(10)가 ToD 게이트웨이(20)로 메시지를 송신하는 시점의 시각 정보(t1)를 포함하는 동기 메시지(Sync(t1))를 송신하면(S61), ToD 게이트웨이(20)는 동기 메시지에 포함된 시각 정보(t1)를 추출한 후(S62), 주파수 스케일 팩터를 갱신한다(S63). First, the
이후, ToD 게이트웨이(20)가 타임서버(10)로 지연 시간 요구 메시지 (Delay_Req)를 송신하면(S64), 타임서버(10)는 지연 시간 요구 메시지를 수신한 시 점의 시각 정보(t4)를 포함하는 지연 시간 응답 메시지(Delay_Resp(t4))를 ToD 게이트웨이(20)로 송신한다(S65).Thereafter, when the
ToD 게이트웨이(20)는 수신한 지연 시간 응답 메시지에 포함된 시각 정보 (t4)를 추출한 후(S66), 상기 동기 메시지 및 지연 시간 요구 메시지의 송수신 시점의 시각 정보를 이용하여 타임서버(10)와 ToD 게이트웨이(20) 사이의 지연 시간(D1) 및 옵셋(O1)을 계산하고(S67), 타임서버(10)와 ToD 게이트웨이(20)의 시각 동기화를 수행한다.The
한편, ToD 게이트웨이(20)와 단말(30)은 본 발명에 의한 시각 동기 과정에 따라 시각 동기화를 수행한다. 구체적으로, ToD 게이트웨이(20)가 단말 (30)로 동기 메시지(Sync(t5))를 송신하면(S68), 단말(30)은 상기 동기 메시지를 수신한 시점의 시각 정보(t6) 및 ACK 메시지를 송신하는 시점의 시각 정보(t7)를 포함하거나, 상기 시각 정보들의 차이 값(t7-t6)을 포함하는 ACK 메시지를 ToD 게이트웨이(20)로 송신한다(S69).Meanwhile, the
이후, ToD 게이트웨이(20)는 단말(30)로부터 수신한 ACK 메시지에 포함된 시각 정보((t6, t7) 또는 t7-t6)를 추출한 후(S70), ToD 게이트웨이(20)와 단말(30) 사이의 지연 시간(D2)을 계산한다(S71). Thereafter, the
이후, ToD 게이트웨이(20)는 계산된 지연 시간(D2) 및 동기 메시지를 송신하는 시점의 시각 정보(t9)를 포함하는 동기 메시지(Sync(t9, D2))를 단말(30)로 송신하고(S72), 단말(30)은 수신한 동기 메시지를 이용하여 ToD 게이트웨이(20)와의 시각 동기화를 수행한다. 또한, 단말(30)은 수신한 동기 메시지에 대해 상술한 바 와 마찬가지로 시각 정보를 포함하는 ACK 메시지를 ToD 게이트웨이(20)로 송신한다.Thereafter, the
따라서, ToD 게이트웨이(20)는 단말(30)로부터 수신한 ACK 메시지에 포함된 시각 정보를 이용하여 ToD 게이트웨이(20)와 단말(30) 사이의 지연 시간을 지속적으로 계산할 수 있으며, 이로써 필요에 따라 계산된 지연 시간 정보를 포함하는 동기 메시지를 단말(30)로 송신함으로써 ToD 게이트웨이(20)와 단말(30)의 시각 동기화를 수행할 수 있다.Therefore, the
이처럼, 본 실시예에서는, 타임서버(10)와의 시각 동기화 과정은 ToD 게이트웨이(20)에서 종단되고, 단말(30)은 타임서버(10)와 직접 시각 동기화를 수행하는 것이 아니라, 타임서버(10)에 동기된 ToD 게이트웨이(20)와 본 발명에 따른 시각 동기 과정에 따라 시각 동기화를 수행하게 된다.As such, in this embodiment, the time synchronization process with the
도 7은 본 발명의 시각 동기 과정이 도 5에 도시된 유무선 통합 네트워크에 적용된 경우의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating another embodiment in which the time synchronization process of the present invention is applied to the wired / wireless integrated network shown in FIG. 5.
본 실시예에서는, 도 6을 참조하여 상술한 실시예와 달리, 타임서버 (10)와의 시각 동기화 과정이 ToD 게이트웨이(20)에서 종단되지 않고 단말 (30)까지 전달된다.In the present embodiment, unlike the embodiment described above with reference to FIG. 6, the time synchronization process with the
타임서버(10)와 ToD 게이트웨이(20)는 PTP에 따라 시각 동기화를 수행하는데, ToD 게이트웨이(20)는 PTP에 따른 시각 동기화 과정을 모두 수행하는 것이 아니라 PTP에 따른 동기화 과정에서 송수신되는 메시지를 단말(30)로 전달함으로써 타임서버(10)와 단말(30) 사이에 시각 동기화가 수행될 수 있도록 한다. 한편, ToD 게이트웨이(20)와 단말(30) 사이의 지연 시간은 본 발명에 따른 시각 동기 과정에 의해 계산될 수 있다.The
구체적으로, 타임서버(10)가 ToD 게이트웨이(20)로 메시지를 송신하는 시점의 시각 정보(t1)를 포함하는 동기 메시지(Sync(t1))를 송신하면(S81), ToD 게이트웨이(20)는 수신한 동기 메시지를 단말(30)로 전달한다(S82). Specifically, when the
이에 대해, 단말(30)은 상기 동기 메시지를 수신한 시점의 시각 정보(t2) 및 ACK 메시지를 송신하는 시점의 시각 정보(t3)를 포함하거나, 상기 시각 정보들의 차이 값(t3-t2)을 포함하는 ACK 메시지를 ToD 게이트웨이(20)로 송신한다(S83).On the other hand, the terminal 30 includes time information t2 at the time of receiving the synchronization message and time information t3 at the time of transmitting the ACK message, or provides a difference value t3-t2 of the time information. An ACK message is transmitted to the ToD gateway 20 (S83).
ToD 게이트웨이(20)는 단말(30)로부터 수신한 ACK 메시지에 포함된 시각 정보((t2, t3) 또는 t3-t2)를 추출한 후(S84), ToD 게이트웨이(20)와 단말(30) 사이의 지연 시간(D1)을 계산한다(S85). The
이후, 단말(30)이 ToD 게이트웨이(20)로 지연 시간 요구 메시지 (Delay_Req)를 송신하면(S86), ToD 게이트웨이(20)는 수신한 지연 시간 요구 메시지를 타임서버(10)로 전달한다(S87).Thereafter, when the terminal 30 transmits the delay time request message Delay_Req to the ToD gateway 20 (S86), the
이후, 타임서버(10)는 지연 시간 요구 메시지를 수신한 시점의 시각 정보(t6)를 포함하는 지연 시간 응답 메시지(Delay_Resp(t6))를 ToD 게이트웨이 (20)로 송신하고(S88), ToD 게이트웨이(20)는 수신한 지연 시간 응답 메시지를 단말(30)로 전달한다(S89).Thereafter, the
단말(30)은 수신한 지연 시간 응답 메시지에 포함된 시각 정보를 이용하여 타임서버(10)와 단말(30) 사이의 지연 시간(D2) 및 옵셋(O2)을 계산할 수 있다(S90).The terminal 30 may calculate the delay time D2 and the offset O2 between the
이후, 타임서버(10)가 ToD 게이트웨이(20)로 동기 메시지를 송신하는 시점의 시각 정보(tn)를 포함하는 동기 메시지를 송신하면(S91), ToD 게이트웨이 (20)는 기 계산된 지연 시간(D1)를 동기 메시지에 더 포함시켜 단말(30)로 전달한다(S92). 이에 따라, 단말(30)은 타임서버(10)와의 시각 동기화를 수행한다.Thereafter, when the
상술한 과정에서, ToD 게이트웨이(20)는 이종의 네트워크를 연결하는 역할을 수행해야 한다. 구체적으로, ToD 게이트웨이(20)는 전달하는 메시지의 프레임 형식을 적절하게 변환해 주어야 한다. 또한, 타임 서버(10)와 ToD 게이트웨이(20) 사이의 유선 네트워크 경로에서 발생하는 지연 시간 측정 오차, ToD 게이트웨이(20)에서 시각 동기를 처리하는데 소요되는 지연 시간 측정 오차 및 ToD 게이트웨이(20)와 단말(30) 사이의 무선 네트워크 경로에서 발생하는 지연 시간 측정 오차를 계산하고, 타임서버(10)에 의해 제공되는 시각 정보에 상기 오차 값들을 반영하여야 한다.In the above-described process, the
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be substituted, modified, and changed in accordance with the present invention without departing from the spirit of the present invention.
도 1은 IEEE 1588 PTP에 따른 시각 동기화 과정을 나타내는 도면,1 is a view showing a time synchronization process according to IEEE 1588 PTP;
도 2는 도 1에 도시된 시각 동기화 과정이 무선 네트워크에 적용된 경우의 메시지 흐름을 나타내는 도면,2 is a diagram illustrating a message flow when the time synchronization process illustrated in FIG. 1 is applied to a wireless network.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 시각 동기 과정을 나타내는 도면,3A and 3B illustrate a time synchronization process according to the present invention;
도 4는 ACK 메시지의 프레임 구성을 나타내는 도면,4 is a diagram illustrating a frame structure of an ACK message;
도 5는 본 발명에 의한 시각 동기 과정이 적용될 수 있는 유무선 통합 네트워크의 구성도,5 is a configuration diagram of a wired / wireless integrated network to which a time synchronization process according to the present invention can be applied;
도 6은 본 발명의 시각 동기 과정이 도 5에 도시된 유무선 통합 네트워크에 적용된 경우의 일 실시예를 나타내는 도면, 그리고6 is a view showing an embodiment when the time synchronization process of the present invention is applied to the wired and wireless integrated network shown in FIG.
도 7은 본 발명의 시각 동기 과정이 도 5에 도시된 유무선 통합 네트워크에 적용된 경우의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating another embodiment in which the time synchronization process of the present invention is applied to the wired / wireless integrated network shown in FIG. 5.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* * Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10: 타임서버10: time server
20: ToD 게이트웨이20: ToD Gateway
30: 단말30: terminal
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