KR20110094671A - 패킷 네트워크에서 네트워크 지연 보상장치 및 방법 - Google Patents

패킷 네트워크에서 네트워크 지연 보상장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패킷 네트워크에서 링크 속도 불일치로 인해 네트워크 상에서 발생하는 지연을 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 패킷 데이터를 송/수신하기 위한 통신 링크를 형성하는 서로 다른 전송 속도를 지원하는 복수의 이종 네트워크의 조합 별로의 시간 옵셋 값을 저장매체에 저장한다. 그리고 지연 보상부가 상대 통신장치와의 통신 링크를 형성하기 위해 사용된 이종 네트워크의 조합을 결정하고, 상기 결정된 이종 네트워크의 조합에 대응하여 상기 저장매체에 저장된 시간 옵셋 값에 의해 상기 상대 통신장치로부터 수신된 패킷 데이터의 네트워크 지연을 보상하도록 한다.

Description

패킷 네트워크에서 네트워크 지연 보상장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATING NETWORK DELAY IN A PACKET NETWORK}
본 발명은 패킷 네트워크에서의 패킷 데이터의 전송 지연을 보상하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 패킷 네트워크에서 링크 속도 불일치로 인해 네트워크 상에서 발생하는 지연을 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동 통신 네트워크에서 기지국의 동기방식은 위성항법시스템(GPS: Global Positioning System)에 종속된 동기방식이 사용되거나 E1/T1과 같은 유선망(일 예로 서킷 네트워크)을 이용하는 동기방식이 사용된다.
상기 GPS에 종속된 동기방식은 CDMA, OFDMA 등과 같은 기지국 간의 동기 유지가 필수적인 이동통신시스템에 주로 사용된다. 그리고 상기 유선망을 이용하는 동기방식은 W-CDMA 등과 같이 기지국 간의 동기 유지가 필수적이지 않는 비동기 방식을 지원하는 이동통신시스템에 주로 사용된다.
한편 일반적으로 이동통신시스템의 기지국은 광대역 서비스를 지원할 수 있는 대용량 위주로 개발되었다. 따라서 GPS 안테나를 기지국의 옥상부에 설치하여 운영하였다.
그러나 최근에는 피코 (Pico)나 펨토 (Femto) 등과 같이 소형 기지국을 보급하는 추세이다. 이는 옥외형 GPS 안테나를 설치하기에는 많은 문제가 있어, 기지국의 동기를 맞추는 새로운 기술이 요구되었다.
기존 GPS 기술에서는 수신 감도 (Sensitivity) 및 위성 추적 알고리즘 (Tracking algorithm)을 개선해 사용하는 실내 (Indoor) GPS 기술이 대표적이다. 하지만 실내 GPS 기술이 모든 통신 환경에서 적용 가능한 것은 아니다. 예컨대 건물 내부의 깊은 곳에서는 GPS 신호를 수신하는 것이 불가능하다.
따라서 GPS 기술에 사용한 동기 획득이 어려한 환경에서 기지국 간의 동기를 획득하도록 하는 유선 동기 방식에 대한 필요성이 증가되고 있다.
본 발명은 유선 동기 기술을 적용하여 패킷 네트워크에서 발생하는 네트워크 지연을 보상하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명은 기록매체에 의해 이종 네트워크 조합 별로 관리되고 있는 시간 옵셋 값을 이용하여 네트워크 지연을 보상하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명은 다양한 고속 네트워크와 저속 네트워크의 조합에 대한 네트워크 지연을 측정하고, 상기 측정한 네트워크 지연을 기반으로 하여 시간 옵셋 값을 예측하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명은 패킷 서비스를 위해 사용할 네트워크 조합을 통해 전송되는 패킷 데이터에 대한 네트워크 지연을 보상하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명은 IEEE1588 V2 기술을 접목시킬 수 있는 네트워크를 제안하고, 시험을 통해 검증된 가변 위상 변화의 원인을 분석하고 이를 극복하는 방안을 제안한다.
또한 본 발명은 패킷 네트워크에 동기되는 마스터 통신장치로부터 유선 네트워크를 통해 다수의 슬레이브 통신장치들이 동기 메시지를 주고 받음으로써, 주파수 및 위상 정렬을 유지하도록 하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명의 실시 예에 따른 패킷 네트워크에서 네트워크 지연을 보상하는 장치는, 패킷 데이터를 송/수신하기 위한 통신 링크를 형성하는 서로 다른 전송 속도를 지원하는 복수의 이종 네트워크의 조합 별로의 시간 옵셋 값을 저장하는 저장매체와, 상대 통신장치와의 통신 링크를 형성하기 위해 사용된 이종 네트워크의 조합을 결정하고, 상기 결정된 이종 네트워크의 조합에 대응하여 상기 저장매체에 저장된 시간 옵셋 값에 의해 상기 상대 통신장치로부터 수신된 패킷 데이터의 네트워크 지연을 보상하는 지연 보상부를 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 네트워크에서 네트워크 지연을 보상하는 방법은, 상대 통신장치와의 패킷 데이터를 송/수신하기 위한 통신 링크를 형성하는 서로 다른 전송 속도를 지원하는 이종 네트워크의 조합을 결정하는 과정과, 상기 통신 링크를 형성할 수 있는 복수의 이종 네트워크의 조합 별로 시간 옵셋 값이 저장된 저장매체로부터 상기 결정된 이종 네트워크의 조합에 대응하는 시간 옵셋 값을 선택하는 과정 및 상기 선택한 시간 옵셋 값에 의해 상기 상대 통신장치로부터 수신된 패킷 데이터의 네트워크 지연을 보상하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 지연을 보상하는 패킷 네트워크는, 패킷 데이터를 송신하는 마스터 통신장치와, 상기 마스터 통신장치로의 패킷 서비스를 제공하는 고속 네트워크와, 상기 패킷 데이터를 수신하고, 상기 수신한 패킷 데이터에 대한 네트워크 지연을 보상하는 슬레이브 통신장치 및 상기 고속 네트워크에 비해 상대적으로 낮은 전송 속도를 지원하며, 상기 고속 네트워크와의 연동에 의해 상기 슬레이브 통신장치로의 패킷 서비스를 제공하는 저속 네트워크를 포함하며,
여기서 상기 슬레이브 통신장치는,
상기 마스터 통신장치와 패킷 데이터를 송/수신할 통신 링크를 형성하는 서로 다른 전송 속도를 지원하는 이종 네트워크의 조합을 결정하고, 복수의 이종 네트워크의 조합 별 시간 옵셋 값이 저장된 저장매체로부터 상기 결정된 이종 네트워크의 조합에 대응하는 시간 옵셋 값을 독출하여 상기 수신한 패킷 데이터에 대한 네트워크 지연을 보상함을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, OFDM 방식을 사용하는 이동통신시스템에 의해 기업 내부 데이터 네트워크 (Enterprise network)를 구성할 때 각 액세스 포인트 (AP: Access Point) 마다 GPS 동기를 사용하지 않고도 정밀한 동기를 유지할 수 있어 안정된 유선 동기 네트워크 (Packet Network)를 구현할 수 있다.
뿐만 아니라 PTP 패킷이 전송되는 통로상에 놓여진 데이터 경로의 링크 속도비대칭 (Link Speed Asymmetry)에 대한 원인을 분석하고, 이에 대한 검증을 통해 비대칭 지연 (Asymmetry Delay) 보상 수치를 제안함으로써, 클럭 타이밍 정렬 (Clock timing alignment) 성능을 향상시킬 수 있다.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 지연 보상 기술을 적용하기 위한네트워크의 일 예를 보이고 있는 도면;
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슬레이브 통신장치의 구체적인 구성 예를 보이고 있는 도면;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 이종 네트워크 조합에 의한 패킷 네트워크에서 발생하는 네트워크 지연을 보상하기 위해 슬레이브 통신장치에서 수행하는 제어 흐름을 보이고 있는 도면;
도 4는 본 발명의 실시 예를 위해 네트워크 지연에 의한 시간 옵셋 값을 측정하는 일 예를 보이고 있는 도면.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
후술될 본 발명의 실시 예에서는 유선 동기방식의 일 예로써 IEEE 1588 V2 기술을 고려할 것이다. 상기 IEEE 1588 V2 기술은 패킷 네트워크 (Packet Network) 상에서 이더넷 패킷 (Ethernet Packet) 안에 타임 스템프 (Time stamp)를 넣어 클럭을 복원해 내는 기술이다.
하지만 상기 IEEE 1588 V2 기술의 경우는 동기 패킷 데이터를 전송하는 과정에서 종단 간 (End-to-End) 간에 너무 많은 위상 변화량을 가지기 때문에 공중 (Public) 망에서 까지 적용 가능한 기술은 아니였다.
이에 대해 본 발명의 실시 예를 제안함에 있어, 상기 IEEE1588 V2 기술을 적용하기 위한 선행 시험에서 제한된 완전한 패킷 네트워크(Enterprise Network)의 경우 종단 간의 큰 위상 변화가 발생하는 원인이 네트워크 상의 패킷 부하량의 변동과 패킷 통로 상의 노드 개수 및 링크 비대칭이 원인이 된다는 것을 확인하였다.
한편 최근 산업 기계나 의료 분야를 지원하는 네트워크를 위해 제안되었던 동기방식이 기술적 발전으로 인해 새로운 규격이 제안되었다. 그리고 상기 새로이 제안된 규격에 의한 동기방식은 이동 통신을 지원하는 네트워크에서도 사용이 가능한 유선 동기방식으로 인식되고 있다. 하지만 상기 새로이 제안된 규격에 의한 동기방식을 유선 동기방식으로 적용하기 위해서는 이로 인해 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위한 선행 연구가 요구된다.
따라서 후술될 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 유선 네트워크에 동기되는 마스터로부터 유선 네트워크를 통해 다수의 슬레이브들이 동기 메시지를 주고 받아 주파수 및 위상 정렬을 유지하도록 하는 방안에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 지연 보상 기술을 적용하기 위한네트워크의 일 예를 보이고 있다. 즉 고속 네트워크과 저속 네트워크의 결합에 의해 형성된 패킷 링크의 일 예를 보이고 있다.
도 1을 참조하면, 마스터 통신장치(110)는 고속 네트워크(120)와 접속하여 패킷 데이터의 송/수신을 수행하는 통신장치이다. 상기 마스터 통신장치(110)는 물리 계층, MAC 계층, 응용 계층으로 이루어진 계층 구조를 가지며, 전송할 패킷 데이터에 각 계층 별 헤더 정보를 부가하거나 수신한 패킷 데이터의 각 계층 별 헤더 정보를 디코딩한다.
한편 상기 마스터 통신장치(110)는 상대 통신장치에 의해 보다 정확한 네트워크 지연이 측정될 수있도록 동기 패킷 데이터 (Sync Packet Data)의 물리 계층 헤더에 타임 스템프 (Time Stamp) 정보를 기록한다. 이때 상기 동기 패킷 데이터는 상기 마스터 통신장치(110)가 네트워크 지연을 고려하여 상대 통신장치와 시간 동기를 맞추기 위해 전송하는 패킷 데이터를 의미한다. 그리고 상기 타임 스템프 정보는 상기 동기 패킷 데이터가 전송되는 시점을 나타내는 정보이다. 상기 물리 계층 헤더에 타임 스템프 정보를 기록하는 이유는 전송할 패킷 데이터가 물리 계층에 의해 최종 출력되므로, 각 계층에서 패킷 데이터를 처리하는데 소요된 시간이 네트워크 지연으로 측정되는 것을 최소화하기 위함이다.
또한 상기 마스터 통신장치(110)는 네트워크 지연을 측정하기 위해 상대 통신장치로부터 전송된 지연 요청 패킷 데이터 (Delay Request Packet Message)의 수신 시점을 확인하고, 상기 확인된 수신 시점을 별도의 제어 메시지를 통해 상기 네트워크 지연을 측정하는 상대 통신장치로 전달한다. 도 1에서 상기 네트워크 지연을 측정하는 상대 통신장치를 슬레이브 통신장치(150)로 가정하고 있다.
상기 고속 네트워크(120)는 상기 슬레이브 통신장치(150)가 접속된 저속 네트워크(140)에 비해 상대적으로 높은 전송 속도를 지원하는 네트워크를 의미한다. 상기 고속 네트워크(120)는 패킷 데이터의 전송이 가능한 모든 네트워크를 의미하며, 일 예로써 기가 바이트 (Giga Byte)의 전송 속도를 지원하는 이더넷(GE)이 될 수 있다.
중계 링크(130)는 상기 고속 네트워크(120)와 상기 저속 네트워크(140) 간의 패킷 데이터를 중계한다. 즉 상기 고속 네트워크(120)로부터의 패킷 데이터를 상기 저속 네트워크(140)로 전달하거나 상기 저속 네트워크(140)로부터의 패킷 데이터를 상기 고속 네트워크(120)로 전달한다. 이때 상기 중계 링크(130)에서는 패킷 데이터를 처리하는데 일정한 시간이 소요된다. 상기 패킷 데이터를 처리하기 위해 소요되는 시간은 네트워크 지연이 발생하는 하나의 요인이 된다. 상기 패킷 데이터를 처리하기 위해 소요되는 시간은 일 예로써 수신 패킷 데이터의 마지막 비트가 수신되는 시점에서 송신 패킷 데이터의 첫 번째 비트가 전송되는 시점까지의 시간이 될 수 있다.
상기 저속 네트워크(140)는 상기 고속 네트워크(120)에 비해 상대적으로 낮은 전송 속도에 의해 패킷 데이터의 전송이 가능한 모든 네트워크를 의미한다. 일 예로써 메가 바이트 (Mega Byte)의 전송 속도를 지원하는 이더넷(FE)이 될 수 있다.
상기 슬레이브 통신장치(150)는 상기 저속 네트워크(140)와 접속하여 패킷 데이터의 송/수신을 수행하는 통신장치이다. 상기 슬레이브 통신장치(150)는 물리 계층, MAC 계층, 응용 계층으로 이루어진 계층 구조를 가지며, 전송할 패킷 데이터에 각 계층 별 헤더 정보를 부가하거나 수신한 패킷 데이터의 각 계층 별 헤더 정보를 디코딩한다.
한편 상기 슬레이브 통신장치(150)는 보다 정확한 네트워크 지연을 측정하기 위해 동기 패킷 데이터 (Sync Packet Data)의 물리 계층 헤더를 수신한 시점을 도착 시점으로 간주한다. 따라서 상기 슬레이브 통신장치(150)는 하향링크 구간에서의 네트워크 지연을 상기 동기 패킷 데이터의 물리 계층 헤더에 기록된 타임 스템프 정보와 상기 도착 시점에 의해 측정할 수 있다. 즉 상기 하향링크 구간에서의 네트워크 지연은 상기 동기 패킷 데이터의 첫 번째 비트가 상기 마스터 통신장치(110)에서 전송된 시점에서 상기 중계링크(130)가 상기 동기 패킷 데이터의 마지막 비트를 수신한 시점까지의 시간 차와, 상기 중계링크(130)에 의한 패킷 데이터 처리 시간 및 상기 중계장치(130)에 의해 상기 동기 패킷 데이터의 첫 번째 비트가 전송된 시점에서 상기 슬레이브 통신장치(150)가 상기 동기 패킷 데이터의 첫 번째 비트를 수신한 시점까지의 시간 차의 합으로 측정된다.
상기 슬레이브 통신장치(150)는 상기 동기 패킷 데이터의 수신에 응답하여 지연 요청 패킷 데이터를 상기 마스터 통신장치(110)로 전송한다. 상기 슬레이브 통신장치(150)에 의해 전송된 지연 요청 패킷 데이터는 상기 동기 패킷 데이터가 전달된 경로 (GE -> FE)의 역 경로 (FE -> GE)를 통해 상기 마스터 장치(110)에 의해 수신될 것이다. 여기서 상기 지연 요청 패킷 데이터가 전송되는데 소요되는 네트워크 지연은 상기 동기 패킷 데이터에 의해 측정된 네트워크 지연과는 상이할 것이다. 이와 같이 하향링크에서 측정되는 네트워크 지연과 상향링크에서 측정되는 네트워크 지연이 상이한 것은 링크 간의 전송 속도 불일치로 인한 것이다.
따라서 상기 슬레이브 통신장치(150)는 이종 네트워크, 즉 서로 다른 전송 속도를 지원하는 복수의 네트워크를 통해 패킷 데이터가 전송되는 경우에는 상기 전송 속도 불일치로 인한 시간 옵셋 값을 고려하여 네트워크 지연에 대한 보상을 수행하여야 한다.
이를 위해 상기 슬레이브 통신장치(150)는 다양한 이종 네트워크의 결합에 의한 이종 네트워크 조합으로 인해 발생할 수 있는 시간 옵셋 값을 측정하고, 상기 이종 네트워크 조합 별로 측정된 시간 옵셋 값을 테이블화하여 내부 저장매체에 저장한다. 여기서 이종 네트워크 조합은 앞에서도 정의한 바와 같이 하향링크과 상향링크 각각이 고속 네트워크(120)와 저속 네트워크(140)와 같이 서로 다른 전송 속도를 지원하는 복수의 네트워크가 결합된 네트워크를 의미한다. 따라서 상기 이종 네트워크 조합은 상기 고속 네트워크(120)의 종류와 상기 저속 네트워크(140)의 종류에 의해 다양하게 제안될 수 있다.
상술한 바에 의해 형성될 수 있는 이종 네트워크 조합에서의 하향링크는 고속 네트워크(120)와 저속 네트워크(140)의 순서에 의해 패킷 데이터가 전송되는 경로가 될 것이다. 그리고 상기 이종 네트워크 조합에서의 상향링크는 저속 네트워크(140)와 고속 네트워크(120)의 순서에 의해 패킷 데이터가 전송되는 경로가 될 것이다.
한편 상기 슬레이브 통신장치(150)는 상기 마스터 통신장치(110)로부터 패킷 데이터를 수신하면, 상기 마스터 통신장치(110)와 형성된 이종 네트워크 조합에 대응하여 사전에 측정되어 저장된 시간 옵셋 값에 의해 상기 수신한 패킷 데이터에 대한 네트워크 지연을 보상한다.
상기 슬레이브 통신장치(150)에 의한 네트워크 지연의 보상은 내부에 구비된 위상 동기 루프 (PLL: Phase Locked Loop) 회로를 제어함으로써, 상기 PLL 회로에 의해 생성되는 타이밍 클럭을 조정하는 것에 의해 가능하다. 통상적으로 통신장치에서는 PLL 회로의 타이밍 클럭에 의해 내부 동기를 맞추는 것이 일반적이다. 따라서 네트워크 지연으로 인해 발생할 수 있는 상대 통신장치와의 시간 동기 불일치를 내부에 구비된 PLL 회로의 제어에 의해 상기 네트워크 지연을 보상함으로써, 상대 통신장치와의 시간 동기를 이룰 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슬레이브 통신장치의 구체적인 구성 예를 보이고 있다. 여기서 슬레이브 통신장치는 패킷 데이터를 수신하기 위한 통신장치로써, 바람직하게는 이종 네트워크 조합에서 저속 네트워크에 연결된 통신장치가 될 수 있다. 도 2에서는 슬레이브 통신장치에서 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 지연을 보상하기 위해 필요한 구성만을 도시하였으며, 그 외의 구성이 존재할 수 있음은 당연하다.
도 2를 참조하면, 패킷 처리부(210)는 패킷 네트워크를 통해 수신되는 패킷 데이터의 네트워크 지연에 따른 시간 옵셋 값을 측정한다. 또한 상기 패킷 처리부(210)는 미리 측정된 시간 지연 값에 의해 패킷 네트워크를 통해 수신되는 패킷 데이터에 대한 네트워크 지연을 보상하기 위한 동작을 수행한다. 이를 위해 상기 패킷 처리부(210)는 크게 지연 보상부(212)와 시간 옵셋 측정부(214)로 구성된다. 하지만 상기 지연 보상부(212)와 상기 시간 옵셋 측정부(214)는 하나의 구성이 아니라 별도의 구성으로도 구현이 가능할 것이다.
상기 시간 옵셋 측정부(214)는 상대 통신장치 각각과의 네트워크 지연을 측정하고, 상기 측정된 네트워크 지연에 따른 시간 옵셋 값을 저장매체(220)로 제공한다. 이때 상기 시간 옵셋 측정부(214)는 상기 네트워크 지연을 상대 통신장치와의 패킷 서비스를 위한 네트워크 구성에 대응하여 측정한다. 결과적으로 상기 시간 옵셋 측정부(214)는 상기 패킷 서비스를 위한 네트워크 조합 별로 시간 옵셋 값을 측정한다. 본 발명의 실시 예에서는 상기 네트워크 조합을 상대 통신장치가 고속 네트워크에 결합하고, 자신은 저속 네트워크에 결합된 고속 네트워크와 저속 네트워크의 조합을 가정한다.
상기 시간 옵셋 측정부(214)는 보다 정확한 네트워크 지연을 측정하기 위해 동기 패킷 데이터의 물리 계층 헤더가 수신된 시점을 도착 시점으로 간주한다. 따라서 하향링크 구간에서의 네트워크 지연에 따른 시간 옵셋 값은 상기 동기 패킷 데이터의 물리 계층 헤더에 기록된 타임 스템프 정보와 상기 도착 시점에 의해 측정될 수 있다.
또한 상기 시간 옵셋 측정부(214)는 상기 동기 패킷 데이터의 수신에 응답하여 전송된 지연 요청 패킷 데이터에 의해 상대 통신장치로부터 측정된 상향링크 구간에서의 네트워크 지연에 따른 시간 옵셋 값을 보고 받는다.
따라서 상기 시간 옵셋 측정부(214)는 자신이 측정한 하향링크 구간에서의 시간 옵셋 값과 상기 상대 통신장치로부터 보고 받은 상향링크 구간에서의 네트워크 지연에 따른 옵셋 값을 기반으로 하여 해당 이종 네트워크 조합에 대응한 시간 옵셋 값을 결정한다.
상기 시간 옵셋 측정부(214)는 상술한 동작에 의해 이종 네트워크 조합 별로의 시간 옵셋 값을 측정할 것이다. 그리고 상기 시간 옵셋 측정부(214)는 다양한 이종 네트워크 조합 별로 측정된 시간 옵셋 값을 상기 기록 매체(220)로 전달한다.
상기 저장매체(220)는 데이터의 기록이 가능한 모든 수단이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 전원이 차단되는 경우에도 데이터의 보존이 가능한 메모리가 될 수 있다. 상기 저장매체(220)는 상기 시간 옵셋 측정부(214)에 의해 전달되는 이종 네트워크 별로의 시간 옵셋 값을 테이블화하여 데이터베이스로 관리한다. 또한 상기 저장매체(220)는 지연 보상부(212)로부터의 요청에 의해 특정 이종 네트워크 조합에 대응하여 관리되고 있는 시간 옵셋 값을 상기 지연 보상부(212)로 제공한다. 이때 상기 특정 이동 네트워크 조합은 상기 슬레이브 통신장치가 패킷 서비스를 이용하기 위한 구성되는 네트워크에 상응한다.
상기 지연 보상부(210)는 패킷 서비스를 위한 상대 통신장치로부터 패킷 데이터를 수신하면, 상기 패킷 데이터의 전송이 이루어진 이종 네트워크 조합에 상응하는 시간 옵셋 값을 상기 저장매체(220)로 요청한다. 상기 지연 보상부(212)는 상기 패킷 데이터의 전송이 이루어질 이종 네트워크 조합을 패킷 서비스를 개시하기 위한 시그널링 절차에서 확인할 수 있다.
한편 상기 지연 보상부(212)는 상기 기록매체(220)로부터의 시간 옵셋 값이제공되면, 상기 제공된 시간 옵셋 값을 기반으로 상기 이종 네트워크를 통해 상대 통신장치로부터 전달되는 패킷 데이터에 대한 네트워크 지연을 보상한다.
상술한 슬레이브 통신장치의 구성에 따른 네트워크 보상으로 인해 이종 네트워크 조합을 이용한 패킷 데이터의 송/수신 시에 발생할 수 있는 네트워크 지연 비대칭의 문제를 해소할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 이종 네트워크 조합에 의한 패킷 네트워크에서 발생하는 네트워크 지연을 보상하기 위해 슬레이브 통신장치에서 수행하는 제어 흐름을 보이고 있다.
도 3을 참조하면, 슬레이브 통신장치는 310단계에서 이종 네트워크 조합 별 시간 옵셋 값을 측정한다. 즉 상기 슬레이브 통신장치는 다양한 이종 네트워크 조합 각각에 의해 패킷 서비스가 이루어질 수 있는 상대측 통신장치들 각각으로부터 전송되는 동기 패킷 데이터와 상기 동기 패킷 데이터에 대응하여 전송되는 지연 요청 패킷 데이터를 기반으로 하여 각 이종 네트워크 조합 별로의 시간 옵셋 값을 측정하는 것이 가능하다. 상기 이종 네트워크 조합에 대해 시간 옵셋 값을 측정하는 구체적인 예에 대해서는 후술할 것이다.
상기 슬레이브 통신장치는 이종 네트워크 조합 별로의 시간 옵셋 값 측정이 완료되면, 312단계에서 상기 측정된 이종 네트워크 조합 별 시간 옵셋 값을 관리하기 위한 데이터베이스를 생성한다. 이때 상기 슬레이브 통신장치는 상기 데이터베이스를 모든 이종 네트워크 조합에 대한 시간 옵셋 값 측정이 완료된 후에 생성할 수도 있으나 이종 네트워크 조합 별로 시간 옵셋 값이 측정될 때마다 기존의 데이터베이스를 갱신할 수도 있다.
상기 슬레이브 통신장치는 이종 네트워크 조합 별로 측정된 시간 옵셋 값에 의한 데이터베이스의 생성이 완료된 후에는 상기 데이터베이스에 저장된 시간 옵셋 값에 의해 수신한 패킷 데이터에 대한 네트워크 지연을 보상한다.
즉 상기 슬에이브 통신장치는 314단계에서 패킷 서비스에 대한 요청이 발생하는 지를 지속적으로 감시한다. 이때 상기 패킷 서비스에 대한 요청은 패킷 데이터의 송신 요청뿐만 아니라 패킷 데이터의 수신 요청도 포함된다.
상기 슬레이브 통신장치는 패킷 서비스의 요청이 발생하면, 316단계로 진행하여 상기 패킷 서비스를 제공할 네트워크의 조합을 결정한다. 이때 상기 패킷 서비스가 단일 전송 속도를 지원하는 네트워크인 경우에는 상향링크와 하향링크의 전송 속도 불일치로 인한 시간 옵셋 값을 고려할 필요가 없다. 따라서 이 경우에는 본 발명에서 제안하는 네트워크 지연 보상 기법이 적용될 이유가 없으므로, 후술될 설명에서는 이에 대해서는 고려하지 않을 것이다. 또한 패킷 서비스를 제공할 네트워크 조합이 동일한 전송 속도를 지원하는 네트워크의 결합인 경우에도 본 발명에서 제안하는 네트워크 지연 보상 기법이 적용될 이유가 없으므로, 후술될 설명에서는 이에 대해서는 고려하지 않을 것이다.
상기 슬레이브 통신장치는 상기 패킷 서비스를 제공할 이종 네트워크 조합이 결정되면, 318단계에서 상기 결정된 이종 네트워크 조합에 대응하여 미리 측정된 시간 옵셋 값을 저장매체로부터 획득한다. 그리고 상기 슬레이브 통신장치는 320단계에서 상기 획득한 시간 옵셋 값을 기반으로 상기 수신한 패킷 데이터에 대해 발생한 네트워크 지연을 보상한다.
상기 슬레이브 통신장치는 322단계에서 현재 진행되고 있는 패킷 서비스에 대한 종료가 요청되는 지를 감시하면, 상기 패킷 서비스에 대한 종료가 요청될 때까지 상기 320단계에서 수신되는 패킷 데이터에 대한 네트워크 지연을 지속적으로 보상한다.
한편 도 3에서는 고려하고 있지 않으나 패킷 서비스가 진행되고 있는 상황에서 이종 네트워크 조합이 변경되는 경우가 발생할 수도 있을 것이다. 이 경우에는 이종 네트워크 조합의 변경이 요청되는 시점에서 변경할 이종 네트워크 조합에 대해 미리 측정된 시간 옵셋 값을 선택하고, 상기 선택한 시간 옵셋 값에 의한 네트워크 지연 보상이 이루어질 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예를 위해 네트워크 지연에 의한 시간 옵셋 값을 측정하는 일 예를 보이고 있다. 도 4에서 보이고 있는 일 예는 마스터 통신장치가 고속 네트워크인 GE에 결합되고, 슬레이브 통신장치가 저속 네트워크인 FE에 결합된 경우를 가정하고 있다.
도 4를 참조하면, 마스터 통신장치는 90 바이트로 구성된 동기 패킷 데이터를 하향링크를 통해 슬레이브 통신장치로 전송한다. 이때 상기 마스터 통신장치는 상기 동기 패킷 데이터의 첫 번째 비트를 전송하는 시점에 상응하는 타임 스템프를 상기 동기 패킷 데이터의 물리 계층 헤더에 기록하여 전송한다.
상기 동기 패킷 데이터는 이종 네트워크 조합을 구성하는 GE와 FE 및 상기 이종 네트워크를 결합하는 중계 링크를 경유하여 슬레이브 통신장치로 전달된다.
상기 슬레이브 통신장치는 네트워크 지연을 측정하기 위해 상기 동기 패킷 데이터에 기록된 타임 스템프를 확인하여야 한다. 상기 타임 스템프를 확인하기 위해 상기 슬레이브 통신장치는 상기 동기 패킷 데이터의 물리 계층 헤더 정보를 반드시 수신하여야 한다. 따라서 상기 슬레이브 통신장치는 상기 물리 계층 헤더 정보 이후의 첫 번째 비트가 수신되는 시점을 네트워크 지연을 측정하기 위한 기준 시점으로 측정한다.
상술한 설명을 기반으로 할 때에, 하향링크에서의 네트워크 지연은 상기 동기 패킷 데이터의 물리 계층 헤더 정보에 기록된 타임 스템프와 상기 동기 패킷 데이터의 물리 계층 헤더 정보의 수신이 완료된 시점 간의 시간 차이 값에 의해 측정될 수 있다.
예컨대 90 바이트의 동기 패킷 데이터에 8 바이트의 물리계층 헤더 정보가 결합된 전송 패킷 데이터가 전송된 경우, GE에서 발생하는 0.72 us (90
Figure pat00001
8
Figure pat00002
1ns)의 네트워크 지연과, 중계 링크에서의 패킷 데이터 처리 시간 (
Figure pat00003
)과, FE에서 발생하는 0.64 us (8
Figure pat00004
8
Figure pat00005
10ns)의 네트워크 지연의 합 (1.36 us +
Figure pat00006
) 에 의해 하향링크 구간에서의 네트워크 지연이 계산될 수 있다.
여기서 상기 GE에서 발생하는 네트워크 지연은 마스터 통신장치에서 전송 패킷 데이터의 첫 번째 비트가 전송되는 시점과 상기 전송 패킷 데이터의 마지막 비트가 중계 링크에 수신되는 시점으로 계산된 값이다. 이때 1ns는 GE의 전송 속도에 상응하는 값이다. 그리고 중계 링크에서의 패킷 데이터 처리 시간 (
Figure pat00007
)은 처리할 패킷 데이터의 크가가 일정하다는 전제에서 항상 일정한 값을 가진다.
상기 FE에서 발생하는 네트워크 지연은 상기 중계 링크에서 전송 패킷 데이터의 첫 번째 비트가 전송되는 시점과 상기 전송 패킷 데이터의 물리계층 헤더정보가 슬레이브 통신장치에 수신되는 시점으로 계산된 값이다. 이때 10ns는 FE의 전송 속도에 상응하는 값이다.
한편 상기 동기 패킷 데이터를 수신한 슬레이브 통신장치는 100 바이트로 구성된 지연 요청 패킷 데이터를 상향링크를 통해 마스터 통신장치로 전송한다. 이때 상기 슬레이브 통신장치는 상기 지연 요청 패킷 데이터의 첫 번째 비트를 전송하는 시점에 상응하는 타임 스템프를 상기 지연 요청 패킷 데이터의 물리 계층 헤더에 기록하여 전송한다.
상기 지연 요청 패킷 데이터는 이종 네트워크 조합을 구성하는 FE와 중계 링크 및 GE를 경유하여 마스터 통신장치로 전달된다.
상기 마스터 통신장치는 네트워크 지연을 측정하기 위해 상기 지연 요청 패킷 데이터에 기록된 타임 스템프를 확인하여야 한다. 상기 타임 스템프를 확인하기 위해 상기 마스터 통신장치는 상기 지연 요청 패킷 데이터의 물리 계층 헤더 정보를 반드시 수신하여야 한다. 따라서 상기 마스터 통신장치는 상기 물리 계층 헤더 정보 이후의 첫 번째 비트가 수신되는 시점을 네트워크 지연을 측정하기 위한 기준 시점으로 측정한다.
상술한 설명을 기반으로 할 때에, 상향링크에서의 네트워크 지연은 상기 지연 요청 패킷 데이터의 물리 계층 헤더 정보에 기록된 타임 스템프와 상기 지연 요청 패킷 데이터의 물리 계층 헤더 정보의 수신이 완료된 시점 간의 시간 차이 값에 의해 측정될 수 있다.
예컨대 100 바이트의 동기 패킷 데이터에 8 바이트의 물리계층 헤더 정보가 결합된 전송 패킷 데이터가 전송된 경우, FE에서 발생하는 8.0 us (100
Figure pat00008
8
Figure pat00009
10ns)의 네트워크 지연과, 중계 링크에서의 패킷 데이터 처리 시간 (
Figure pat00010
)과, GE에서 발생하는 0.064 us (8
Figure pat00011
8
Figure pat00012
1ns)의 네트워크 지연의 합 (8.064 us +
Figure pat00013
)에 의해 상향링크 구간에서의 네트워크 지연이 계산될 수 있다.
여기서 상기 FE에서 발생하는 네트워크 지연은 슬레이브 통신장치에서 지연요청 패킷 데이터의 첫 번째 비트가 전송되는 시점과 상기 지연 요청 패킷 데이터의 마지막 비트가 중계 링크에 수신되는 시점으로 계산된 값이다. 이때 10ns는 FE의 전송 속도에 상응하는 값이다. 그리고 중계 링크에서의 패킷 데이터 처리 시간 (
Figure pat00014
)은 처리할 패킷 데이터의 크가가 일정하다는 전제에서 항상 일정한 값을 가진다.
상기 GE에서 발생하는 네트워크 지연은 상기 중계 링크에서 지연 요청 패킷 데이터의 첫 번째 비트가 전송되는 시점과 상기 지연 요청 패킷 데이터의 물리계층 헤더정보가 마스터 통신장치에 수신되는 시점으로 계산된 값이다. 이때 1ns는 GE의 전송 속도에 상응하는 값이다.
한편 상기 마스터 통신장치에 의해 측정된 상향링크에서의 네트워크 지연은 별도의 제어 메시지를 이용하여 상기 슬레이브 통신장치로 전달된다. 상기 슬레이브 통신장치는 자신이 측정한 시간 옵셋 값과 상기 마스터 통신장치에 의해 보고된 시간 옵셋 값을 기반으로 하여 네트워크 지연 보상을 위한 최종 시간 옵셋 값을 계산한다.
이를 위해 상기 슬레이브 통신장치는 상기 마스터 통신장치에 의해 보고된 시간 옵셋 값과 자신이 측정한 시간 옵셋 값의 차이 값을 계산한다. 예컨대 앞에서 계산된 시간 옵셋 값을 가정하면, (8.064 us +
Figure pat00015
) - (1.36 us +
Figure pat00016
)에 의해 6.704 us를 차이 값으로 계산한다.
상기 계산된 차이 값은 양 방향 네트워크 지연, 즉 하향링크에서의 네트워크 지연 및 상향링크에서의 네트워크 지연을 모두 고려하고 있으므로, 하향링크에서의 네트워크 지연만을 보상하기 위해서는 하향링크에서의 시간 옵셋 값을 산출하여야 한다.
따라서 상기 슬레이브 통신장치는 앞서 계산된 차이 값을 반으로 나누어 하향링크에서의 시간 옵셋 값으로 예측한다. 즉 앞에서의 예에서는 6.704 us의 차이 값이 계산되었으므로, 상기 슬레이브 통신장치는 3.352 us (6.704 us/2)를 하향링크에서의 시간 옵셋 값으로 예측한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
예컨대 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 지연 보상을 위해서는 도 4를 참조하여 살펴본 네트워크 지연을 측정하기 위한 방안 외에도 다양한 방안이 사용될 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에서는 이종 네트워크 조합의 예로 GE와 FE의 결합에 대해서만 살펴보았으나 그 외에 고속 네트워크와 저속 네트워크의 결합에 의한 이종 네트워크 조합에 대해서도 본 발명에서 제안하는 네트워크 지연 보상 방안이 그대로 적용될 수 있다. 단지 본 발명의 실시 예로서 살펴본 이종 네트워크 조합 외의 다른 이종 네트워크 조합을 적용할 시에는 시간 옵셋 값을 측정하기 위해 사용되는 네트워크의 전송 속도만이 상이할 뿐 그 측정 방식은 동일하다.

Claims (12)

  1. 패킷 네트워크에서 네트워크 지연을 보상하는 장치에 있어서,
    패킷 데이터를 송/수신하기 위한 통신 링크를 형성하는 서로 다른 전송 속도를 지원하는 복수의 이종 네트워크의 조합 별로의 시간 옵셋 값을 저장하는 저장매체; 및
    상대 통신장치와의 통신 링크를 형성하기 위해 사용된 이종 네트워크의 조합을 결정하고, 상기 결정된 이종 네트워크의 조합에 대응하여 상기 저장매체에 저장된 시간 옵셋 값에 의해 상기 상대 통신장치로부터 수신된 패킷 데이터의 네트워크 지연을 보상하는 지연 보상부를 포함하는 네트워크 지연 보상장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저장매체에 저장된 시간 옵셋 값은 상기 통신 링크를 구성하는 하향링크와 상향링크 간의 링크 속도 불일치로 인해 발생하는 네트워크 지연 오차를 고려하여 결정함을 특징으로 하는 네트워크 지연 보상장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 이종 네트워크의 조합 별로의 시간 옵셋 값을 추정하는 시간 옵셋 추정부를 더 포함하는 네트워크 지연 보상장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 시간 옵셋 추정부는,
    상기 통신 링크를 구성하는 하향링크와 상향링크 간의 링크 속도 불일치로 인해 발생하는 상기 하향링크에서의 물리 계층 헤더를 수신하는데 소요되는 시간과 상기 상향링크에서의 물리 계층 헤더를 수신하는데 소요되는 시간 간의 차이 값을 고려하여 상기 저장매체에 저장할 시간 옵셋 값을 추정함을 특징으로 하는 네트워크 지연 보상장치.
  5. 패킷 네트워크에서 네트워크 지연을 보상하는 방법에 있어서,
    상대 통신장치와의 패킷 데이터를 송/수신하기 위한 통신 링크를 형성하는 서로 다른 전송 속도를 지원하는 이종 네트워크의 조합을 결정하는 과정;
    상기 통신 링크를 형성할 수 있는 복수의 이종 네트워크의 조합 별로 시간 옵셋 값이 저장된 저장매체로부터 상기 결정된 이종 네트워크의 조합에 대응하는 시간 옵셋 값을 선택하는 과정; 및
    상기 선택한 시간 옵셋 값에 의해 상기 상대 통신장치로부터 수신된 패킷 데이터의 네트워크 지연을 보상하는 과정을 포함하는 네트워크 지연 보상방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 저장매체에 저장된 시간 옵셋 값은 상기 통신 링크를 구성하는 하향링크와 상향링크 간의 링크 속도 불일치로 인해 발생하는 네트워크 지연 오차를 고려하여 결정함을 특징으로 하는 네트워크 지연 보상방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 저장매체에 상기 복수의 이종 네트워크의 조합 별로 저장할 시간 옵셋 값을 추정하는 과정을 더 포함하는 네트워크 지연 보상방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 시간 옵셋 값을 추정하는 과정은,
    상기 통신 링크를 구성하는 하향링크와 상향링크 간의 링크 속도 불일치로 인해 발생하는 상기 하향링크에서의 물리 계층 헤더를 수신하는데 소요되는 시간과 상기 상향링크에서의 물리 계층 헤더를 수신하는데 소요되는 시간 간의 차이 값을 고려하여 상기 저장매체에 저장할 시간 옵셋 값을 추정하는 과정임을 특징으로 하는 네트워크 지연 보상방법.
  9. 네트워크 지연을 보상하는 패킷 네트워크에 있어서,
    패킷 데이터를 송신하는 마스터 통신장치;
    상기 마스터 통신장치로의 패킷 서비스를 제공하는 고속 네트워크;
    상기 패킷 데이터를 수신하고, 상기 수신한 패킷 데이터에 대한 네트워크 지연을 보상하는 슬레이브 통신장치; 및
    상기 고속 네트워크에 비해 상대적으로 낮은 전송 속도를 지원하며, 상기 고속 네트워크와의 연동에 의해 상기 슬레이브 통신장치로의 패킷 서비스를 제공하는 저속 네트워크를 포함하며,
    여기서 상기 슬레이브 통신장치는,
    상기 마스터 통신장치와 패킷 데이터를 송/수신할 통신 링크를 형성하는 서로 다른 전송 속도를 지원하는 이종 네트워크의 조합을 결정하고, 복수의 이종 네트워크의 조합 별 시간 옵셋 값이 저장된 저장매체로부터 상기 결정된 이종 네트워크의 조합에 대응하는 시간 옵셋 값을 독출하여 상기 수신한 패킷 데이터에 대한 네트워크 지연을 보상하는 패킷 네트워크.
  10. 제9항에 있어서, 상기 슬레이브 통신장치는,
    상기 통신 링크를 구성하는 하향링크와 상향링크 간의 링크 속도 불일치로 인해 발생하는 네트워크 지연 오차를 고려하여 상기 저장매체에 저장된 시간 옵셋 값을 결정함을 특징으로 하는 패킷 네트워크.
  11. 제9항에 있어서, 상기 슬레이브 통신장치는,
    상기 저장매체에 저장할 상기 복수의 이종 네트워크 조합 별로의 시간 옵셋 값을 추정함을 특징으로 하는 패킷 네트워크.
  12. 제11항에 있어서, 상기 슬레이브 통신장치는,
    상기 통신 링크를 구성하는 하향링크와 상향링크 간의 링크 속도 불일치로 인해 발생하는 상기 하향링크에서의 물리 계층 헤더를 수신하는데 소요되는 시간과 상기 상향링크에서의 물리 계층 헤더를 수신하는데 소요되는 시간 간의 차이 값을 고려하여 상기 저장매체에 저장할 시간 옵셋 값을 추정함을 특징으로 하는 패킷 네트워크.
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