KR20120051632A - Method for clock synchronization in distributed system having ring topology and apparatus for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이더넷 기반 분산 시스템의 네트워크에서 동기화하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 링형 토폴로지를 갖고 일 방향으로만 데이터를 전송하는 이더넷 기반 분산 시스템에서 슬레이브를 마스터에 동기화시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for synchronizing in a network of an Ethernet-based distributed system. The present invention relates in particular to a method and apparatus for synchronizing a slave to a master in an Ethernet based distributed system having a ring topology and transmitting data in only one direction.
Ethernet 통신을 기반으로 하는 모션 제어 네트워크는 동기 모션 제어와 같은 고속의 실시간 데이터를 전송하는데 주로 사용된다. 이 시스템에서는 동기화를 위해 클럭 동기화 표준인 IEEE 1588을 제정하여 널리 사용되고 있다. IEEE 1588은 EtherCAT, PowerLINK 등에서 사용되고 있다.Motion control networks based on Ethernet communication are mainly used to transmit high speed real time data such as synchronous motion control. In this system, IEEE 1588, a clock synchronization standard, is widely used for synchronization. IEEE 1588 is used in EtherCAT, PowerLINK, etc.
종래의 IEEE 1588 동기화 기법은 마스터로부터 슬레이브에 데이터가 전송될 때 발생하는 시간 지연 및 슬레이브로부터 마스터에 데이터가 전송될 때 발생하는 시간 지연을 모두 고려하여 동기화를 수행하였다.The conventional IEEE 1588 synchronization scheme performs synchronization in consideration of both the time delay occurring when data is transmitted from the master to the slave and the time delay occurring when data is transmitted from the slave to the master.
그러나 시스템의 요구에 따라 마스터에서부터 슬레이브 방향(일 방향)으로만 데이터가 전송되는 시스템에서도 IEEE 1588 동기화 기법을 사용하면 슬레이브로부터 데이터가 전송되는 것을 고려할 필요 없음에도 불필요한 과정을 거쳐 동기화에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.However, even in a system where data is transmitted only from the master to the slave (one direction) according to the system's requirements, if the IEEE 1588 synchronization technique is used, it takes a lot of time to synchronize through unnecessary processes even though it is not necessary to consider data transmission from the slave. There was a problem.
특히 링형 토폴로지는 갖는 시스템에서 일 방향으로만 데이터가 전송되는 경우 필요 없는 메시지 송출 및 연산과정을 거치게 되므로, 전체적인 시스템의 성능을 떨어뜨리는 문제점이 있다.In particular, the ring-type topology has a problem of degrading the performance of the overall system because the system is subjected to unnecessary message transmission and operation when data is transmitted only in one direction.
본 발명에 따른 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법 및 장치는 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.A clock synchronization method and apparatus in a distributed system having a ring topology according to the present invention aims to solve the following problems.
첫째, 링형 토폴로지 네트워크에서의 동기화 과정을 단순화하여 데이터 전송 속도를 증가시키고자 한다.First, we intend to increase the data transmission speed by simplifying the synchronization process in a ring topology network.
둘째, 오프셋 계산이 필요 없는 동기화를 수행하여 동기화의 효율을 증가시키고자 한다.Second, it is to increase the efficiency of the synchronization by performing synchronization that does not require offset calculation.
셋째, 링형 토폴로지 네트워크에서 한쪽 방향으로만 동기화를 수행하여 시스템에 최적인 동기화 방법을 제공하고자 한다.Third, in a ring topology network, synchronization is performed only in one direction to provide an optimal synchronization method for a system.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The solution to the problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명에 따른 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법은 복수의 슬레이브들에 링형 토폴로지로 연결된 그랜드 마스터가 일 방향으로 싱크 메시지를 송신하고 송신 시점인 최초 송신 시간(Tm)을 저장하는 S1 단계; 상기 송신된 싱크 메시지가 복수의 슬레이브들을 링형 토폴로지에 연결된 차례대로 통과하여 전달된 후에, 상기 그랜드 마스터가 최후에 상기 싱크 메시지를 수신한 슬레이브로부터 상기 싱크 메시지를 수신하는 S2 단계; 상기 복수의 슬레이브들 중 최후에 상기 싱크 메시지를 수신한 슬레이브가 상기 S1 단계의 최초 송신 시간(Tm)을 포함하는 팔로우업(Follow up) 메시지를 상기 링형 토폴로지에 연결된 차례대로 상기 복수의 슬레이브들을 통과하여 수신하는 S3 단계; 및 상기 팔로우업 메시지를 이용하여 복수의 슬레이브가 차례대로 상기 그랜드 마스터에 동기화되는 S4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In a distributed synchronization system having a ring topology according to the present invention, a clock synchronization method of a grand master connected to a plurality of slaves in a ring topology transmits a sync message in one direction and stores an initial transmission time T m which is a transmission time point. step; In step S2, after the transmitted sink message passes through a plurality of slaves in a ring topology, the grand master receives the sink message from the slave that last received the sink message; The slave receiving the sync message last among the plurality of slaves sends the follow up message including the initial transmission time T m of the step S1 to the plurality of slaves in order connected to the ring topology. S3 step of passing and receiving; And a step S4 in which a plurality of slaves are sequentially synchronized to the grand master using the follow-up message.
본 발명에 따른 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법에 있어서, 상기 S2 단계 및 S3 단계에서 복수의 슬레이브들을 통과하는 상기 싱크 메시지 또는 상기 팔로우업 메시지의 전달 순서는, 상기 그랜드 마스터의 메시지를 최초로 수신한 슬레이브에서부터 상기 그랜드 마스터의 메시지가 최후에 수신되는 슬레이브까지 링형 토폴로지에 연결된 차례대로 전달되는 것을 특징으로 한다.In the method of synchronizing clocks in a distributed system having a ring topology according to the present invention, the transmission sequence of the sync message or the follow-up message passing through a plurality of slaves in steps S2 and S3 may include a message of the grand master. The message of the grand master from the first received slave to the last received slave is characterized in that it is delivered in order connected to the ring topology.
본 발명에 따른 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법에 있어서, 상기 S2 단계에서 슬레이브는 상기 수신한 싱크 메시지를 다른 슬레이브 또는 상기 그랜드 마스터에 송신하는 시점인 슬레이브 송신 시간(TS)을 저장하는 것을 특징으로 한다.In the distributed clock having a ring topology according to the present invention, in the clock synchronization method, in step S2, the slave stores the slave transmission time T S which is a time point for transmitting the received sync message to another slave or the grand master. Characterized in that.
본 발명에 따른 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법에 있어서, 상기 S4 단계는 상기 슬레이브가 상기 슬레이브 송신 시간(TS)에서 상기 S3 단계의 팔로우업 메시지에 포함된 최초 전송 시간(Tm)을 감산(減算)하여 지연시간을 산출하고, 상기 산출된 지연 시간을 기준으로 상기 그랜드 마스터에 동기화되는 것을 특징으로 한다.In the method for synchronizing clocks in a distributed system having a ring topology according to the present invention, in step S4, the slave may include an initial transmission time T m included in the follow-up message of step S3 at the slave transmission time T S. ) To calculate the delay time, and to be synchronized with the grand master based on the calculated delay time.
본 발명에 따른 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법에 있어서, 상기 S1 단계 내지 S4 단계가 주기적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.In the clock synchronization method in a distributed system having a ring topology according to the present invention, the steps S1 to S4 are performed periodically.
본 발명에 따른 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법은 링형 토폴로지 네트워크를 갖는 분산 시스템에서 IEEE 1588 동기화 방법에 의한 동기화가 수행되는 제 1모드; 또는 상기 제1항 내지 제5항의 어느 하나의 방법으로 링형 토폴로지 네트워크의 동기화가 수행되는 제 2모드를 상호 변환 가능하게 포함하되, 슬레이브에서 그랜드 마스터 방향으로도 데이터가 전송되는 경우에는 제1 모드가 수행되고, 그랜드 마스터에서 슬레이브 방향으로만 데이터가 전송되는 경우에는 제2 모드가 수행되는 것을 특징으로 한다.A clock synchronization method in a distributed system having a ring topology according to the present invention includes a first mode in which synchronization by the IEEE 1588 synchronization method is performed in a distributed system having a ring topology network; Or a second mode in which the synchronization of the ring topology network is performed by the method of any one of claims 1 to 5, wherein the first mode is changed when data is transmitted from the slave to the grand master direction. When the data is transmitted only from the grand master to the slave, the second mode is performed.
본 발명에 따른 이더넷 기반 네트워크에서의 클럭 동기화 방법은 데이터가 그랜드 마스터에서 슬레이브로 방향으로만 송신되는 선형(Linear) 토폴로지 네트워크에서, 데이터를 수신받는 최후의 슬레이브로부터 그랜드 마스터까지 네트워크 경로가 설정되는 단계; 및 상기 제1항 내지 제5항의 어느 하나의 방법으로 동기화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In a method of synchronizing clocks in an Ethernet-based network according to the present invention, in a linear topology network in which data is transmitted only from a grand master to a slave, a network path is established from a last slave to a grand master receiving data. ; And performing synchronization by any one of claims 1 to 5.
본 발명에 따른 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 장치는 링형 토폴로지의 일 방향으로만 데이터를 송신하는 그랜드 마스터; 상기 그랜드 마스터로부터 송신된 싱크 메시지 및 팔로우업 메시지를 차례로 전달하고 상기 싱크 메시지 및 팔로우업 메시지의 송신 시간들에 기초하여 상기 그랜드 마스터에 동기화되는 복수의 슬레이브; 상기 그랜드 마스터와 상기 복수의 슬레이브가 링형 토폴로지를 형성하도록 연결된 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 한다.Clock synchronization apparatus in a distributed system having a ring topology according to the present invention includes a grand master for transmitting data in only one direction of the ring topology; A plurality of slaves sequentially transmitting a sync message and a follow-up message transmitted from the grand master and synchronized to the grand master based on transmission times of the sync message and follow-up message; And wherein said grand master and said plurality of slaves comprise a network coupled to form a ring topology.
본 발명에 따른 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 장치에 있어서, 상기 그랜드 마스터는 상기 싱크 메시지를 상기 슬레이브에 송신하는 싱크 메시지 송신 모듈; 상기 싱크 메시지가 링형 토폴로지를 거쳐 상기 그랜드 마스터로 돌아온 후에, 상기 싱크 메시지 송신부에서 싱크 메시지가 송신된 시점인 최초 전송 시간(Tm)을 팔로우업 메시지를 통해 송신하는 팔로우업 송신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.CLAIMS 1. A clock synchronization apparatus in a distributed system having a ring topology according to the present invention, said grand master comprising: a sink message transmission module for transmitting said sink message to said slave; And a follow-up transmitting module configured to transmit, via a follow-up message, an initial transmission time T m , which is a time point at which the sink message is transmitted, by the sink message transmitter after returning to the grand master through a ring topology. It features.
본 발명에 따른 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 장치에 있어서, 상기 슬레이브는 상기 그랜드 마스터의 싱크 메시지 및 팔로우업 메시지를 수신하는 메시지 수신모듈; 상기 싱크 메시지를 수신받은 후에, 다른 슬레이브 또는 그랜드 마스터에 싱크 메시지를 송신하는 시점(Ts)을 저장하는 시간 저장 모듈; 상기 시간 저장부에 저장된 시간(Ts)에서 상기 팔로우업 메시지에 포함된 최초 전송 시간(Tm)을 감산(減算)하여 지연 시간을 산출하는 지연 시간 연산 모듈; 및 상기 시간 지연 연산부에서 산출된 지연 시간을 기준으로 슬레이브 자신을 동기화시키는 동기화 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.A clock synchronization device in a distributed system having a ring topology according to the present invention, the slave comprising: a message receiving module configured to receive a sync message and a follow-up message of the grand master; A time storage module for storing a time point T s of transmitting a sync message to another slave or grand master after receiving the sync message; A delay time calculation module configured to calculate a delay time by subtracting the initial transmission time T m included in the follow-up message from the time T s stored in the time storage unit; And a synchronization module for synchronizing the slave itself based on the delay time calculated by the time delay calculator.
본 발명은 그랜드 마스터에서 한쪽 방향으로만 싱크 메시지 및 팔로우업(Follow up) 메시지를 전송하여 오프셋 계산이 필요 없는 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법 및 장치를 제공한다. The present invention provides a method and apparatus for synchronizing clocks in a distributed system having a ring topology that transmits a sync message and a follow up message only in one direction from a grand master.
본 발명은 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화에 있어서 동기화를 위해 송출되는 메시지 종류의 수를 줄이고 단순화한 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides a clock synchronization method and apparatus in a distributed system having a simplified ring topology and reducing the number of message types sent for synchronization in clock synchronization in a distributed system having a ring topology.
본 발명은 링형 토폴로지에서 슬레이브 노드들 간의 시간 지연을 고려할 필요 없는 효율적인 클럭 동기화 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides an efficient clock synchronization method and apparatus that does not need to consider the time delay between slave nodes in a ring topology.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 종래의 IEEE 1588 동기화 기법을 개략적으로 설명한 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 동기화 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 동기화 방법 및 장치가 이용되는 링형 토폴로지를 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명에 동기화 기법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 장치 구성을 개략적으로 도시한 블록 다이어그램이다.1 is a flowchart schematically illustrating a conventional IEEE 1588 synchronization technique.
2 is a flow chart schematically showing a synchronization method according to the present invention.
3 is an exemplary view illustrating a ring topology in which a synchronization method and apparatus according to the present invention are used.
4 is a flow diagram schematically illustrating a synchronization technique in the present invention.
5 is a block diagram schematically showing the device configuration of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법 및 장치에 관하여 구체적으로 설명하겠다.Hereinafter, a clock synchronization method and apparatus in a distributed system having a ring topology according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 IEEE 1588 동기화 기법을 도시한다. 종래의 기법과 본 발명의 방법을 차이점을 명확하게 대비하기 위하여, 종래 기법을 간략하게 살펴본다.1 illustrates a conventional IEEE 1588 synchronization technique. In order to clearly contrast the difference between the conventional technique and the method of the present invention, the conventional technique is briefly described.
마스터는 슬레이브에 싱크 신호를 주기적으로 송신하는데 마스터가 싱크 신호를 송신한 시간을 T1이라고 하고, 싱크 신호가 슬레이브에 수신된 시간을 T2라고 한다. The master periodically transmits a sink signal to the slave. The time when the master transmits the sink signal is called T1, and the time when the sink signal is received by the slave is called T2.
마스터가 이후 송신하는 팔로우업(Follow up) 신호에는 T1 시간이 포함된 메시지를 보낸다. 마스터에서 슬레이브까지 메시지가 도달하는데 걸리는 시간(Dm2s)은 T2-T1로 계산할 수 있다. The follow up signal, which the master then sends, sends a message containing the time T1. The time (Dm2s) it takes for a message to arrive from master to slave can be calculated as T2-T1.
T3 시간에 슬레이브에서 마스터로 딜레이 리퀘스트(Delay request)를 보내면, T4 시간에 마스터에 도착하게 되고, 마스터는 딜레인 리스펀스(Delay response)에 T4 시간이 포함된 메시지를 보낸다. 마지막으로 슬레이브에서 마스터까지 메시지가 도달하는데 걸리는 시간(Ds2m)은 T4-T3로 계산할 수 있다. When a delay request is sent from the slave to the master at T3 time, it arrives at the master at T4 time, and the master sends a message including the T4 time in the delay response. Finally, the time it takes for a message to arrive from slave to master (Ds2m) can be calculated as T4-T3.
계산된 두 개의 지연 시간으로 단방향 지연(Dw) 시간과 슬레이브 클럭의 오프셋(θ)을 아래 식과 같이 구할 수 있다.As the calculated delay times, the unidirectional delay (Dw) time and the offset (θ) of the slave clock can be obtained as shown below.
종래의 방법은 살펴본 바와 같이 딜레이 리퀘스트 및 딜레이 리스펀스라는 과정이 필요하고 산출된 오프셋 값을 기준으로 동기화가 수행되었다.
The conventional method requires a process called delay request and delay response as described above, and synchronization is performed based on the calculated offset value.
이하 본 발명에 따른 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법에 대하여 살펴본다. 도 2는 본 발명에 따른 동기화 방법을 개략적으로 도시한다.Hereinafter, a clock synchronization method in a distributed system having a ring topology according to the present invention will be described. 2 schematically illustrates a synchronization method according to the invention.
링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법은 그랜드 마스터가 일 방향으로 싱크 메시지를 송신하고 송신 시점인 최초 송신 시간(Tm)을 저장하는 S1 단계, 송신된 싱크 메시지가 네트워크에 연결된 차례대로 복수의 슬레이브에 수신되고, 최종적으로 그랜드 마스터로 돌아오는 S2 단계, S1 단계의 최초 송신 시간(Tm)을 포함하는 팔로우업(Follow up) 메시지가 네트워크에 연결된 차례대로 복수의 슬레이브에 수신되는 S3 단계 및 팔로우업 메시지를 기준으로 복수의 슬레이브가 차례대로 그랜드 마스터에 동기화되는 S4 단계를 포함한다.In a distributed system having a ring topology, a clock synchronization method includes a step S1 in which a grand master transmits a sink message in one direction and stores an initial transmission time T m , which is a transmission time point, and a plurality of transmitted sink messages are sequentially connected to a network. Step S3, which is received by a slave of S1 and finally returns to the grand master, a follow up message including an initial transmission time T m of step S1 is received by a plurality of slaves in order connected to the network. And a step S4 in which a plurality of slaves are sequentially synchronized to the grand master based on the follow-up message.
S1 단계 내지 S4 단계의 동기화 과정은 주기적으로 수행되는 것이 바람직하다.The synchronization process of steps S1 to S4 is preferably performed periodically.
본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 이더넷 기반의 다양한 토폴로지 네트워크 중에서 링(Ring)형 토폴로지 네트워크에 이용되는 것이 바람직하다. 그랜드 마스터에서 슬레이브 방향으로만 데이터가 전송되는 경우에 활용되기 때문이다.As shown in FIG. 2, the present invention is preferably used in a ring-type topology network among various Ethernet-based topology networks. This is because it is used when data is transmitted only from the grand master to the slave direction.
본 발명은 그랜드 마스터에서 싱크 메시지 및 팔로우업 메시지만을 송신하는 것으로 복수의 슬레이브가 그랜드 마스터에 동기화될 수 있다. According to the present invention, a plurality of slaves may be synchronized to a grand master by transmitting only a sync message and a follow-up message from the grand master.
S2 단계 및 S3 단계의 슬레이브에 대한 메시지 전달 순서는 그랜드 마스터의 메시지를 최초로 수신한 슬레이브에서부터 그랜드 마스터의 메시지가 최후에 수신되는 슬레이브까지 네트워크에 연결된 차례대로 전달된다. 즉 메시지는 링형 토폴로지 네트워크를 따라 그랜드 마스터에서 슬레이브를 거쳐 다시 그랜드 마스터로 돌아오는 순서를 갖는다.The message delivery sequence for the slaves of the S2 and S3 stages is transmitted in the order of being connected to the network from the slave that first received the message of the grand master to the slave that received the message of the grand master last. In other words, the messages have a sequence of returning from the grand master through the slave to the grand master along the ring topology network.
S2 단계에서 슬레이브는 수신한 싱크 메시지를 다른 슬레이브 또는 그랜드 마스터에 송신하는 시점인 슬레이브 송신 시간(TS)을 저장한다.In step S2, the slave stores the slave transmission time T S , which is a time point for transmitting the received sync message to another slave or grand master.
복수의 슬레이브 중 네트워크에 연결된 다음 슬레이브가 있는 경우, 일 측에 있는 슬레이브에 송신하는 시점을 저장하고, 최후의 슬레이브 경우 그랜드 마스터에 송신하는 시점을 저장한다.If there is a next slave connected to the network among the plurality of slaves, the time point to transmit to the slave on one side is stored, and the time point to transmit to the grand master for the last slave.
슬레이브에서 동기화를 위해 수행되는 연산과정을 살펴보면, S4 단계는 슬레이브가 슬레이브 송신 시간(TS)에서 S3 단계의 팔로우업 메시지에 포함된 최초 전송 시간(Tm)을 감산(減算)하여 지연 시간(Time Delay, TD)을 산출한다. 즉 지연 시간 TD = TS - Tm이다.Looking at the operation performed for synchronization in the slave, in step S4, the slave subtracts the initial transmission time (T m ) included in the follow-up message of the S3 step from the slave transmission time (T S ) to delay time ( Calculate Time Delay (TD). Delay time TD = T S -T m .
그랜드 마스터에서 슬레이브로 동시에 데이터가 송신되는 것이 아니라 차례대로 전달이 되기 때문에, 산출된 지연시간은 슬레이브마다 다른 값을 갖게 된다.Since the data is transmitted in order instead of simultaneously being transmitted from the grand master to the slave, the calculated delay time has a different value for each slave.
산출된 지연시간을 기준으로 슬레이브는 자신의 클럭을 조정하여 그랜드 마스터의 클럭에 동기화된다.Based on the calculated delay time, the slave adjusts its clock to synchronize with the clock of the grand master.
도 4는 본 발명에 따른 동기화 기법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도 4를 예로 들어 동기화 기법을 설명한다.4 is a flow diagram schematically illustrating a synchronization technique in accordance with the present invention. The synchronization scheme will be described with reference to FIG. 4 as an example.
그랜드 마스터(30)는 먼저 싱크 메시지를 네트워크상 직접 연결된 슬레이브(41)에 송신한다. 이때 최초 전송 시간(Tm)은 T1이 된다. 싱크 메시지를 수신한 슬레이브(41)는 수신 받은 싱크 메시지를 네트워크로 직접 연결된 인접 슬레이브(42)에 송신한다. 이때 슬레이브(41)의 슬레이브 송신 시간(TS)은 T2가 된다. 마찬가지로 슬레이브(42)의 슬레이브 송신 시간(TS)은 T3가 된다.The
싱크 메시지가 링형 토폴로지 네트워크를 돌아 그랜드 마스터로 돌아오게 되면, 그랜드 마스터는 자신은 최초 전송 시간 T1을 팔로우업 메시지를 통해 슬레이브에 송신한다.When the sink message returns to the grand master from the ring topology network, the grand master sends its first transmission time T1 to the slave through a follow-up message.
팔로우업 메시지를 수신한 슬레이브들은 지연 시간을 산출하여 그랜드 마스터에 동기화 된다. 구체적으로 슬레이브(41)의 지연 시간 TD = T2-T1 이고, 슬레이브(42)의 지연 시간 TD = T3 - T1 이다. 산출된 지연 시간을 기준으로 슬레이브의 클럭을 조정하여 그랜드 마스터에 동기화된다.The slaves receiving the follow-up message calculate the delay time and are synchronized to the grand master. Specifically, the delay time TD = T2-T1 of the
결국 본 발명에 따른 동기화 방법에서는 단지 2개의 메시지 송수신에 의해 동기화가 수행되며 IEEE 1588에서 요구되는 오프셋 값을 계산할 필요도 없다. 또한 노드 간 지연 시간은 노드 자체의 지연 시간을 포함하기 때문에 전체 슬레이브가 투명하게 동작한다고 볼 수 있다.As a result, in the synchronization method according to the present invention, synchronization is performed by only transmitting and receiving two messages, and there is no need to calculate an offset value required by IEEE 1588. In addition, because the delay time between nodes includes the delay time of the node itself, the entire slave operates transparently.
본 발명의 다른 실시예로서, 링형 토폴로지 네트워크에서 데이터가 전송되는 유형에 따라, 본원 발명의 방법 또는 종래의 IEEE 1588 동기화 기법 중 하나가 선택되는 다음과 같은 동기화 기법이 가능하다.As another embodiment of the present invention, depending on the type of data being transmitted in the ring topology network, the following synchronization scheme is possible, in which one of the method of the present invention or the conventional IEEE 1588 synchronization scheme is selected.
링형 토폴로지 네트워크를 갖는 분산 시스템에서 IEEE 1588 동기화 방법에 의한 동기화가 수행되는 제 1모드, 본 발명에 따른 방법으로 링형 토폴로지 네트워크의 동기화가 수행되는 제 2모드를 상호 변환 가능하게 포함하되,In a distributed system having a ring topology network, a first mode in which synchronization by an IEEE 1588 synchronization method is performed, and a second mode in which synchronization of a ring topology network is performed by the method according to the present invention may be mutually converted.
그랜드 마스터에서 양방향으로 데이터가 전송되는 경우에는 제1 모드가 수행되고, 그랜드 마스터에서 일 방향으로만 데이터가 전송되는 경우에는 제2 모드가 수행될 수 있다.The first mode may be performed when data is transmitted in both directions from the grand master, and the second mode may be performed when data is transmitted only in one direction from the grand master.
즉, 그랜드 마스터와 슬레이브 상호 간에 데이터 전송이 이루어지는 경우 종래의 IEEE 1588 기법을 활용하고, 시스템의 종류나 요구에 따라 그랜드 마스터에서 슬레이브 방향으로만 데이터 전송이 이루어지는 경우, 본 발명에 따른 동기화 기법을 수행하여 시스템에 최적인 동기화를 수행하는 것이다.That is, when data is transmitted between the grand master and the slave, the conventional IEEE 1588 technique is used, and when the data is transmitted only from the grand master to the slave according to the type or request of the system, the synchronization method according to the present invention is performed. To achieve the best possible synchronization for your system.
또 다른 실시예로서, 그랜드 마스터에서 슬레이브 방향으로만 데이터 전송이 이루어지는 다른 유형의 토폴로지에서도 본 발명의 방법이 적용될 수 있다.As another embodiment, the method of the present invention may be applied to other types of topologies in which data transmission is performed only from the grand master to the slave direction.
예컨대, 데이터가 그랜드 마스터에서 슬레이브로 방향으로만 송신되는 선형(Linear) 토폴로지 네트워크 경우라도, 데이터가 최후에 수신된 슬레이브로부터 그랜드 마스터에 이르는 네트워크 경로만 확보된다면 본 발명의 동기화 기법이 가능하다. 결국 링형 토폴로지를 갖는 형태가 되므로 본 발명의 방법이 적용 가능한 것이다.For example, even in a linear topology network in which data is transmitted only from the grand master to the slave, the synchronization scheme of the present invention is possible as long as the data only secures the network path from the last received slave to the grand master. As a result, the method of the present invention is applicable since the shape has a ring topology.
또한 반드시 선형이 아니더라도 그랜드 마스터에서 슬레이브 방향으로만 데이터가 전송되는 네트워크가 링형의 경로만 설정할 수 있다면 본 발명이 적용될 수도 있다.In addition, the present invention may be applied to a network in which data is transmitted only from the grand master to the slave even if it is not necessarily linear.
이하 본 발명에 따른 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 장치에 대해 상세히 설명하고자 한다. 다만, 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법과 공통되는 설명은 생략하고 장치에 있어 핵심적인 구성을 중심으로 설명한다.Hereinafter, a clock synchronization device in a distributed system having a ring topology according to the present invention will be described in detail. However, descriptions common to clock synchronization methods in a distributed system having a ring topology are omitted, and descriptions will be given based on the core configuration of the apparatus.
도 5는 본 발명의 장치 구성을 개략적으로 도시한다. 본 발명에 따른 장치는 일 방향으로만 데이터를 송신하는 그랜드 마스터(100), 그랜드 마스터로부터 송신된 싱크 메시지 및 팔로우업 메시지만을 수신하여 동기화되는 복수의 슬레이브(200), 그랜드 마스터와 복수의 슬레이브가 링형 토폴로지를 형성하도록 연결된 네트워크(300)를 포함한다.5 schematically shows the device configuration of the present invention. The device according to the present invention includes a grand master 100 for transmitting data in only one direction, a plurality of slaves 200, a grand master and a plurality of slaves synchronized with receiving only sync messages and follow-up messages transmitted from the grand master. And a network 300 connected to form a ring topology.
그랜드 마스터(100)는 싱크 메시지를 상기 슬레이브에 송신하는 싱크 메시지 송신 모듈(110), 싱크 메시지가 링형 토폴로지를 거쳐 그랜드 마스터로 돌아온 후에, 싱크 메시지 송신부에서 싱크 메시지가 송신된 시점인 최초 전송 시간(Tm)을 팔로우업 메시지를 통해 송신하는 팔로우업 송신 모듈(120)을 포함한다.The grand master 100 transmits a sink message to the slave by transmitting the sink message to the slave, and after the sink message returns to the grand master through a ring topology, the sink master transmits an initial transmission time (that is, a time point at which the sink message is transmitted). T m ) includes a follow-up transmission module 120 for transmitting through a follow-up message.
슬레이브(200)는 그랜드 마스터의 싱크 메시지 및 팔로우업 메시지를 수신하는 메시지 수신모듈(210), 싱크 메시지를 수신받은 후에, 다른 슬레이브 또는 그랜드 마스터에 싱크 메시지를 송신하는 시점(Ts)을 저장하는 시간 저장 모듈(220), 시간 저장부에 저장된 시간(Ts)에서 팔로우업 메시지에 포함된 최초 전송 시간(Tm)을 감산(減算)하여 지연 시간을 산출하는 지연 시간 연산 모듈(230) 및 시간 지연 연산부에서 산출된 지연 시간을 기준으로 슬레이브 자신을 동기화시키는 동기화 모듈(240)을 포함한다.The slave 200 stores a message receiving module 210 for receiving the sync message and the follow-up message of the grand master, and a time point T s for transmitting the sync message to another slave or the grand master after receiving the sync message. A time storage module 220, a delay time calculation module 230 for calculating a delay time by subtracting the initial transmission time T m included in the follow-up message from the time T s stored in the time storage unit; And a
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.The embodiments and drawings attached to this specification are merely to clearly show some of the technical ideas included in the present invention, and those skilled in the art can easily infer within the scope of the technical ideas included in the specification and drawings of the present invention. Modifications that can be made and specific embodiments will be apparent that both are included in the scope of the invention.
30, 100: 그랜드 마스터 41,42,200: 슬레이브
110: 싱크 송신 모듈 120: 팔로우업 송신 모듈
210: 메시지 수신 모듈 220: 시간 저장 모듈
230: 지연시간 연산 모듈 240: 동기화 모듈30, 100:
110: sink transmission module 120: follow-up transmission module
210: message receiving module 220: time storage module
230: delay time calculation module 240: synchronization module
Claims (10)
상기 송신된 싱크 메시지가 복수의 슬레이브들을 링형 토폴로지에 연결된 차례대로 통과하여 전달된 후에, 상기 그랜드 마스터가 최후에 상기 싱크 메시지를 수신한 슬레이브로부터 상기 싱크 메시지를 수신하는 S2 단계;
상기 복수의 슬레이브들 중 최후에 상기 싱크 메시지를 수신한 슬레이브가 상기 S1 단계의 최초 송신 시간(Tm)을 포함하는 팔로우업(Follow up) 메시지를 상기 링형 토폴로지에 연결된 차례대로 상기 복수의 슬레이브들을 통과하여 수신하는 S3 단계; 및
상기 팔로우업 메시지를 이용하여 복수의 슬레이브가 차례대로 상기 그랜드 마스터에 동기화되는 S4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법.Step S1, in which the grand master connected to the plurality of slaves in a ring topology transmits a sync message in one direction and stores an initial transmission time T m which is a transmission time;
In step S2, after the transmitted sink message passes through a plurality of slaves in a ring topology, the grand master receives the sink message from the slave that last received the sink message;
The slave receiving the sync message last among the plurality of slaves sends the follow up message including the initial transmission time T m of the step S1 to the plurality of slaves in order connected to the ring topology. S3 step of passing and receiving; And
And a step S4 in which a plurality of slaves are sequentially synchronized to the grand master by using the follow-up message.
상기 S2 단계 및 S3 단계에서 복수의 슬레이브들을 통과하는 상기 싱크 메시지 또는 상기 팔로우업 메시지의 전달 순서는,
상기 그랜드 마스터의 메시지를 최초로 수신한 슬레이브에서부터 상기 그랜드 마스터의 메시지가 최후에 수신되는 슬레이브까지 링형 토폴로지에 연결된 차례대로 전달되는 것을 특징으로 하는 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법.The method of claim 1,
In the steps S2 and S3, the transmission sequence of the sync message or the follow-up message passing through a plurality of slaves is:
And the grand master message is sequentially transmitted from the slave that first receives the grand master message to the slave that is received last, connected in a ring topology.
상기 S2 단계에서 슬레이브는
상기 수신한 싱크 메시지를 다른 슬레이브 또는 상기 그랜드 마스터에 송신하는 시점인 슬레이브 송신 시간(TS)을 저장하는 것을 특징으로 하는 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법.The method of claim 1,
In step S2, the slave
And storing a slave transmission time (T S ) which is a time point at which the received sink message is transmitted to another slave or the grand master.
상기 S4 단계는
상기 슬레이브가 상기 슬레이브 송신 시간(TS)에서 상기 S3 단계의 팔로우업 메시지에 포함된 최초 전송 시간(Tm)을 감산(減算)하여 지연시간을 산출하고,
상기 산출된 지연 시간을 기준으로 상기 그랜드 마스터에 동기화되는 것을 특징으로 하는 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법.The method of claim 3,
The step S4
The slave calculates a delay time by subtracting the initial transmission time T m included in the follow-up message of step S3 from the slave transmission time T S ,
The clock synchronization method of the distributed system having a ring topology, characterized in that the synchronization to the grand master based on the calculated delay time.
상기 S1 단계 내지 S4 단계가 주기적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법.The method of claim 4, wherein
The steps S1 to S4 are performed periodically, the clock synchronization method in a distributed system having a ring topology.
상기 제1항 내지 제5항의 어느 하나의 방법으로 링형 토폴로지 네트워크의 동기화가 수행되는 제 2모드를 상호 변환 가능하게 포함하되,
슬레이브에서 그랜드 마스터 방향으로도 데이터가 전송되는 경우에는 제1 모드가 수행되고, 그랜드 마스터에서 슬레이브 방향으로만 데이터가 전송되는 경우에는 제2 모드가 수행되는 것을 특징으로 하는 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 방법.A first mode in which synchronization by the IEEE 1588 synchronization method is performed in a distributed system having a ring topology network; or
The method of any one of claims 1 to 5 includes a second mode in which synchronization of the ring topology network is performed to be mutually convertible,
In a distributed system having a ring topology, a first mode is performed when data is transmitted from a slave to a grand master, and a second mode is performed when data is transmitted only from a grand master to a slave. Clock synchronization method.
상기 제1항 내지 제5항의 어느 하나의 방법으로 동기화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 네트워크에서의 클럭 동기화 방법.In a linear topology network in which data is transmitted only from the grand master to the slave, establishing a network path from the last slave receiving the data to the grand master; And
A method for synchronizing clocks in an Ethernet-based network, comprising the step of performing synchronization in any one of claims 1 to 5.
상기 그랜드 마스터로부터 송신된 싱크 메시지 및 팔로우업 메시지를 차례로 전달하고 상기 싱크 메시지 및 팔로우업 메시지의 송신 시간들에 기초하여 상기 그랜드 마스터에 동기화되는 복수의 슬레이브;
상기 그랜드 마스터와 상기 복수의 슬레이브가 링형 토폴로지를 형성하도록 연결된 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 장치.A grand master for transmitting data only in one direction of the ring topology;
A plurality of slaves sequentially transmitting a sync message and a follow-up message transmitted from the grand master and synchronized to the grand master based on transmission times of the sync message and follow-up message;
And a network in which the grand master and the plurality of slaves are connected to form a ring topology.
상기 그랜드 마스터는
상기 싱크 메시지를 상기 슬레이브에 송신하는 싱크 메시지 송신 모듈;
상기 싱크 메시지가 링형 토폴로지를 거쳐 상기 그랜드 마스터로 돌아온 후에, 상기 싱크 메시지 송신부에서 싱크 메시지가 송신된 시점인 최초 전송 시간(Tm)을 팔로우업 메시지를 통해 송신하는 팔로우업 송신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 장치.The method of claim 8,
The grand master
A sink message sending module for sending the sink message to the slave;
And a follow-up transmitting module configured to transmit, via a follow-up message, an initial transmission time T m , which is a time point at which the sink message is transmitted, by the sink message transmitter after returning to the grand master through a ring topology. Clock synchronization device in a distributed system having a ring topology.
상기 슬레이브는
상기 그랜드 마스터의 싱크 메시지 및 팔로우업 메시지를 수신하는 메시지 수신모듈;
상기 싱크 메시지를 수신받은 후에, 다른 슬레이브 또는 그랜드 마스터에 싱크 메시지를 송신하는 시점(Ts)을 저장하는 시간 저장 모듈;
상기 시간 저장부에 저장된 시간(Ts)에서 상기 팔로우업 메시지에 포함된 최초 전송 시간(Tm)을 감산(減算)하여 지연 시간을 산출하는 지연 시간 연산 모듈; 및
상기 시간 지연 연산부에서 산출된 지연 시간을 기준으로 슬레이브 자신을 동기화시키는 동기화 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 링형 토폴로지를 갖는 분산 시스템에서의 클럭 동기화 장치.The method of claim 8,
The slave
A message receiving module for receiving the sync message and the follow-up message of the grand master;
A time storage module for storing a time point T s of transmitting a sync message to another slave or grand master after receiving the sync message;
A delay time calculation module configured to calculate a delay time by subtracting the initial transmission time T m included in the follow-up message from the time T s stored in the time storage unit; And
And a synchronization module for synchronizing the slave itself with respect to the delay time calculated by the time delay calculator.
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|---|---|---|---|---|
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