WO2014084465A1 - 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법 - Google Patents

전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법 Download PDF

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WO2014084465A1
WO2014084465A1 PCT/KR2013/003585 KR2013003585W WO2014084465A1 WO 2014084465 A1 WO2014084465 A1 WO 2014084465A1 KR 2013003585 W KR2013003585 W KR 2013003585W WO 2014084465 A1 WO2014084465 A1 WO 2014084465A1
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WO
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node
time
propagation delay
transmission
packet
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PCT/KR2013/003585
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Inventor
임재성
백호기
오일혁
Original Assignee
아주대학교 산학협력단
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0682—Clock or time synchronisation in a network by delay compensation, e.g. by compensation of propagation delay or variations thereof, by ranging

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling guard time by measuring propagation delay and acquiring time synchronization. More particularly, the present invention provides a method for acquiring propagation delay measurement and time synchronization between neighboring time slot owning nodes in a single hop distributed TDMA environment. The present invention relates to a guard time control method through propagation delay measurement and time synchronization acquisition for controlling time.
  • time slots In order to prevent or mitigate data collisions caused by long propagation delays between nodes in a TDMA network, time slots always include guard time. This guard time is a wasteful factor to prevent data collisions regardless of data packet transmission. Therefore, as the guard time of each time slot becomes longer, the throughput of the entire system can be reduced. Therefore, there is a need to reduce guard time that is not related to data transmission.
  • Application number CA1975-219732 relates to an invention that can operate a network without measuring propagation delay by setting the guard time to at least twice the propagation delay.
  • the present invention was created to solve the above problems, and acquires propagation delay measurement and time synchronization between adjacent time slot owning nodes in a single-hop distributed TDMA environment where time synchronization is not matched, and through this, guard time is achieved. Its purpose is to provide an invention that can be controlled.
  • the transmission order of each node is determined, and each node transmits the packet according to the transmission order from the previous node and the previous node in the environment in which the time synchronization of each node is not synchronized.
  • Initialization mode step of calculating propagation delay value between each node by transmitting received time information that received packet, and next time slot calculated in its transmission time information and initialization mode step when each node transmits packet according to transmission order A normal mode step of applying a guard time value corresponding to the propagation delay value by transmitting the propagation delay value with the owning node can be achieved by providing a guard time control method through the propagation delay measurement and time synchronization acquisition. Can be.
  • the packet transmitted in the normal mode step further includes the reception time information received from the previous node to update the propagation delay value.
  • synchronization between nodes is calculated by using transmission time information of a node that owns a previous time slot and a propagation delay value of a next time slot owning node calculated in an initialization mode step.
  • the node having the first time slot transmits its own transmission time information through broadcasting according to the transmission order, and the node having the next time slot has its own transmission time information and the previous one.
  • Sequentially transmitting the reception time information that received the packet from the node in broadcasting order, and receiving time information that the node that owns the previous time slot received the packet from the node that owns the next time slot Computing a propagation delay value between nodes owning adjacent time slots by using.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a frame structure according to an embodiment of the present invention.
  • the guard time control method through the propagation delay measurement and time synchronization acquisition according to the present invention comprises an initialization mode step and a normal mode step.
  • the initialization mode step the propagation delay value between neighboring time slot owning nodes is measured using the length of the fixed time slot.
  • the normal mode step the guard time value is determined according to the propagation delay value measured in the initialization mode step.
  • the length is set adaptively.
  • a transmission order of each node is determined in a single hop distributed TDMA network environment having a long propagation delay, and a network composed of a plurality of nodes is not synchronized.
  • the transmission sequence is in the order of Node 1-> Node 3-> Node 2-> Node 4.
  • the initialization mode step (1st frame in FIG. 1)
  • time slots between nodes are not synchronized with each other, time slot lengths are the same, and time slot collisions are performed in an unsynchronized environment.
  • the length of the guard time is set to the maximum round trip time.
  • node 1 transmits a packet including its transmission time information (t s, 1 ) to each node through broadcasting in the first time slot.
  • its own transmission time information means the time when the node 1 transmits the packet.
  • the packet in the initialization mode phase includes its own transmission time information and reception time information that received the packet from the previous time slot owning node, and the length of the packet is considered to be the same.
  • the node 2 to the node 4 receives the packet from the node 1 and simultaneously adjusts its local clock by considering the start of the frame. Therefore, as illustrated in FIG. 1, nodes 2 to 4 have their local clocks set at the packet reception time from node 1.
  • nodes 2 to 4 record the time of receiving the packet from the node 1. That is, node 2 records t r, 1,3 , node 3 records t r, 1,2 , and node 4 records t r, 1,4 .
  • the first subscript is the time slot in which the packet is transmitted, and the second subscript is the time slot in which the packet is received.
  • Node 3 the second transmission sequence, transmits a packet in the second time slot.
  • the transmitted packet is different from the contents of the packet sent by Node1, which is the first transmission sequence. That is, since node 1 transmits the packet in the first time slot, there is no time for transmitting the packet from the node owning the previous time slot. However, a packet transmitted in a time slot other than the first time slot is included in the packet at the time of transmission because the time information receiving the packet from the previous time slot owning node is recorded. Therefore, the packet transmitted by the node 3 includes its own transmission time information (t s, 2 ) and time information (t r, 1, 2 ) of receiving the packet transmitted by the node 1 owned by the previous time slot.
  • the packet transmitted from node 3 is transmitted to node 1 through broadcasting.
  • Node 1 records the reception time information t r, 2, 1 of the packet transmitted from node 3. Therefore, the propagation delay value between node 1 and node 3 Can be calculated by
  • node 2 transmits a packet to each node in the third time slot according to the transmission order.
  • Node 2 is the reception time information of the packet transmitted from Node 3 (t r, 2,3 Packet is transmitted, so the transmission time information of node 2 (t s, 3 ) And reception time information (t of the packet transmitted from the previous time slot owning node 3) r, 2,3 ), And node 2 goes to each node Send via broadcast.
  • the node 3 that has received the packet from the node 2 is received time information (t) r, 3,2 ). Therefore, the propagation delay value between node 3 and node 2 Can be calculated by
  • Node 4 which is the next transmission sequence, transmits a packet, and according to the concept described above, node 2 calculates a propagation delay value between node 2 and node 4. Can be calculated by
  • the propagation delay value between nodes possessing the aforementioned adjacent time slots can be generalized by the following equation.
  • t r, i, i + 1 is a packet transmitted by the i th time slot owning node
  • the time at which the i + 1th time slot owning node started receiving, t s, i is the time at which the i-th time slot owning node started transmitting packets, and t s, i + 1 is the i + 1th time slot owning node. Is the time that the packet began to send
  • the propagation delay value between nodes having adjacent time slots is calculated by Equation 1 described above.
  • node 1 can know the propagation delay value between node 1 and node 3 in the initialization mode step, and node 1 is included in the packet in the normal mode step to describe the propagation delay value calculated in the initialization mode step.
  • guard time can be substantially reduced compared to the initialization mode step.
  • the normal mode step will be described.
  • node 1 transmits a packet first in the transmission order.
  • the packet transmitted by node 1 includes its own transmission time information (t s, 1 ), a propagation delay value (p 1,2 ) calculated in the initialization mode step, and packet reception time information of node 4. (t r, 4,1 ) is included and transmitted. Since the packet reception time information of the node 4 is transmitted to the node 4, the propagation delay value between the node 4 and the node 1 is calculated by the node 4 by Equation 1 above.
  • node 3 receiving the propagation delay value (p 1,2 ) can calculate its own transmission time by the following equation (2), it can be seen that the guard time is reduced compared to the time slot in the initialization mode step. .
  • the maximum round trip time is set as the guard time, but according to Equation 2, only the guard time corresponding to the propagation delay between the node 1 and the node 3 needs to be considered.
  • Node 3 also records the reception time information of the packet from node 1. The recording of the reception time information in this normal mode step is the same as in the initialization mode step described above. Therefore, even in the normal mode step, it is possible to continuously update the propagation delay value between the neighboring time slot owning nodes (node 1).
  • i is the i-th time slot
  • T s i is the same as the following equation (3).
  • the clock is synchronized between node 3 and node 1 by the transmission time of node 3, which is the second time slot owning node calculated by Equation 2.
  • T s, i is the length of the i-th time slot
  • T P is the packet length
  • T G is the guard time length of the i-th time slot
  • T MS is the length of the mini slot.
  • e max is an additional time for correcting the maximum error that may occur from time synchronization and propagation delay measurements.
  • the max range may be measured by experiments when developing a communication terminal.
  • node 3 which is the transmission order, receives its transmission time information (t s, 2 ), propagation delay value (p 2 , 3 ) between node 3 and node 2 calculated in the initialization mode step, and packet from node 1 in the packet.
  • One reception time information t r, 2,1 is transmitted.
  • the propagation delay value can be continuously updated even in the normal mode step to maintain strict synchronization. do.
  • the propagation delay value between neighboring time slot owning nodes is transmitted so that its own transmission time is calculated to achieve clock synchronization with the neighboring time slot owning node.
  • node 3 is synchronized with node 1 and t s, 2
  • node 3 and node 2 are synchronized with t s, 3
  • node 2 and node 4 are t. Motivation occurs at s, 4 .
  • nodes 2 and 4 which are the next transmission order, transmit packets in the same concept as node 3 described above, and a description thereof will be omitted.
  • calculation means of each node may be implemented by the calculation means of each node, and the calculation means may be embodied by a digital logic circuit and an analog logic circuit which are microprocessors and peripheral circuits thereof.
  • each of the nodes described above may be an aircraft moving in the air where long propagation delay is to be considered, for example, an aircraft such as a fighter jet.

Abstract

본 발명은 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 단일홉 분산 TDMA 환경에서 각 노드간의 시간 동기를 획득하고 인접 타임 슬롯 소유 노드간의 전파지연을 측정함으로써 가드타임을 줄이기 위한 시간동기 획득 및 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법에 관한 발명이다. 이를 위해 각 노드의 전송순서가 기 결정되어 있고, 각 노드의 시간 동기가 맞추어지지 않은 환경에서 전송순서에 따라 각 노드가 패킷을 전송 시 자신의 전송 시간정보와 이전 노드로부터 패킷을 수신한 수신 시간정보를 전송함으로써 각 노드간의 전파지연 값을 계산하는 초기화 모드 단계, 및 전송순서에 따라 각 노드가 패킷을 전송 시 자신의 전송 시간정보와 초기화 모드 단계에서 계산된 다음 타임 슬롯 소유 노드와의 전파지연 값을 전송함으로써 전파지연 값에 상응하는 가드타임 값이 적용되는 노멀 모드 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법이 개시된다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 20.05.2013]　전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법
본 발명은 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 단일홉 분산 TDMA 환경에서 인접 타임 슬롯 소유 노드간의 전파지연 측정 및 시간동기를 획득하고, 이를 통해 가드타임을 제어하기 위한 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법에 관한 발명이다.
TDMA 네트워크 망에서 각 노드 간 긴 전파지연으로 인한 데이터 충돌을 방지 또는 완화시키기 위해 타임 슬롯에는 반드시 가드타임이 포함된다. 이러한 가드타임은 데이터 패킷 전송과는 무관하게 데이터 충돌을 방지하기 위한 낭비적인 요소에 불과하다. 따라서 각 타임 슬롯의 가드타임이 길어질수록 전체 시스템의 처리량을 감소시킬 수 있다. 따라서 데이터 전송과는 무관한 가드타임을 줄일 필요성이 제기된다.
출원번호 CA1975-219732에서는 보호시간(guard time)을 전파지연의 적어도 두 배로 설정함으로써 전파지연을 측정하지 않고도 네트워크를 운영할 수 있는 발명에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 시간동기가 맞지 않은 단일홉 분산 TDMA 환경에서 인접 타임 슬롯 소유 노드 간의 전파지연 측정 및 시간동기를 획득하고, 이를 통해 가드타임을 제어할 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 목적은, 각 노드의 전송순서가 기 결정되어 있고, 각 노드의 시간 동기가 맞추어지지 않은 환경에서 전송순서에 따라 각 노드가 패킷을 전송 시 자신의 전송 시간정보와 이전 노드로부터 패킷을 수신한 수신 시간정보를 전송함으로써 각 노드간의 전파지연 값을 계산하는 초기화 모드 단계, 및 전송순서에 따라 각 노드가 패킷을 전송 시 자신의 전송 시간정보와 초기화 모드 단계에서 계산된 다음 타임 슬롯 소유 노드와의 전파지연 값을 전송함으로써 전파지연 값에 상응하는 가드타임 값이 적용되는 노멀 모드 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 노멀 모드 단계에서 전송되는 패킷은 이전 노드로부터 수신한 수신 시간정보를 더 포함하여 전송함으로써 전파지연 값을 업데이트 한다.
또한, 노멀 모드 단계는 각 노드의 전송 시작 시간 계산 및 각 노드간의 동기가 획득된다.
또한, 각 노드간의 동기는 이전 타임 슬롯을 소유한 노드의 전송 시간정보와 초기화 모드 단계에서 계산된 다음 타임 슬롯 소유 노드와의 전파지연 값을 이용하여 계산된다.
또한, 초기화 모드 단계는 전송순서에 따라 최초의 타임 슬롯을 소유한 노드가 자신의 전송 시간정보를 브로드캐스팅을 통해 전송하는 단계, 다음 차순의 타임 슬롯을 소유한 노드가 자신의 전송 시간정보와 이전 노드로부터 패킷을 수신한 수신 시간정보를 브로드캐스팅을 통해 전송순서에 따라 순차적으로 전송하는 단계, 및 이전 타임 슬롯을 소유한 노드가 다음 차순의 타임 슬롯을 소유한 노드로부터 패킷을 수신한 수신 시간정보를 이용하여 인접 타임 슬롯을 소유한 노드간의 전파지연 값을 계산하는 단계가 포함된다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 각 노드의 타임 슬롯 간 시간 동기를 획득하고 가드타임을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 프레임 구조를 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
<전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법>
본 발명에 따른 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법은 초기화 모드 단계와 노멀 모드 단계로 이루어진다. 초기화 모드 단계에서는 고정 타임 슬롯의 길이를 이용하여 인접 타임 슬롯 소유 노드간의 전파지연 값을 측정하게 되며, 노멀 모드 단계에서는 초기화 모드 단계에서 측정된 전파지연 값에 따라 가드타임 값이 결정되어 타임 슬롯의 길이가 적응적으로 설정된다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에서는 긴 전파지연을 가진 단일홉 분산 TDMA 네트워크 환경에서 각 노드의 전송순서가 기 결정되어 있고, 복수의 노드로 구성된 네트워크가 동기 되어 있지 않다고 가정한다.
도 1에서는 전송순서가 노드1->노드3->노드2->노드4 순서로 되어 있다고 가정하고 이하 초기화 모드 단계를 먼저 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이 초기화 모드 단계(도 1에서는 1st frame)에서는 각 노드간의 타임 슬롯은 서로 동기가 되어 있지 않으며, 타임 슬롯 길이는 서로 동일하고, 동기화가 이루어지지 않은 환경에서 타임 슬롯 간 충돌을 방지하기 위해 가드 타임의 길이는 최대 왕복시간(maximum round trip time)으로 설정된다.
전송순서에 따라 노드1이 자신의 송신 시간정보(ts,1)가 포함된 패킷을 첫 번째 타임 슬롯에서 브로드캐스팅을 통해 각 노드로 전송한다. 이때 자신의 송신 시간정보는 노드1이 패킷을 전송하는 시각을 의미한다. 초기화 모드 단계에서의 패킷은 자신의 전송시간정보 및 이전 타임 슬롯 소유 노드로부터 패킷을 수신한 수신 시간정보를 포함하며, 패킷의 길이는 동일한 것으로 간주한다. 노드1의 패킷 전송에 따라 노드2 내지 노드4는 노드1로부터 패킷을 수신함과 동시에 프레임의 시작으로 간주하여 자신의 로컬 클럭을 조정한다. 따라서 도 1에 도시된 바와 같이 노드2 내지 노드 4는 노드1로부터의 패킷 수신 시간에 로컬 클럭이 세팅된다. 또한, 노드2 내지 노드4는 노드1로부터 패킷을 수신한 시간을 기록한다. 즉, 노드2는 tr,1,3으로 기록하고 노드3은 tr,1,2로 기록하고, 노드4는 tr,1,4로 기록한다. 여기서 첫 번째 첨자는 패킷을 송신한 타임 슬롯이고, 두 번째 첨자는 패킷을 수신한 타임 슬롯이다.
두 번째 전송순서인 노드3은 두 번째 타임 슬롯에서 패킷을 전송한다. 이때 전송되는 패킷은 첫 번째 전송순서인 노드1이 보낸 패킷의 내용과는 다르다. 즉, 노드1은 최초의 타임 슬롯에서 전송한 것이므로 이전 타임 슬롯 소유 노드로부터 패킷을 전송한 시간이 존재하지 않으므로 자신의 전송 시간정보만 패킷에 담아 전송한다. 그러나 첫 번째 타임 슬롯 이외의 타임 슬롯에서 전송되는 패킷은 이전 타임 슬롯 소유 노드로부터 패킷을 수신한 시간정보가 기록되기 때문에 전송 시 패킷에 포함되어 전송된다. 따라서 노드3이 전송하는 패킷은 자신의 전송 시간정보(ts,2)와 이전 타임 슬롯 소유 노드1이 전송했던 패킷을 수신한 시간정보(tr,1,2)가 포함된다.
노드3으로부터 전송된 패킷은 브로드캐스팅을 통해 노드1로 전송된다. 노드1은 노드3으로부터 전송된 패킷의 수신 시간정보(tr,2,1)를 기록한다. 따라서, 노드1과 노드3간의 전파지연 값을 노드1은
Figure PCTKR2013003585-appb-I000001
에 의해 계산할 수 있다.
다음으로, 전송순서에 따라 노드2가 세 번째 타임 슬롯에서 패킷을 각 노드로 전송한다. 노드2는 노드3으로부터 전송된 패킷의 수신 시간정보(tr,2,3)를 기록하고 있으므로 전송되는 패킷은 노드2의 전송 시간정보(ts,3)와 이전 타임 슬롯 소유 노드3에서 전송된 패킷의 수신 시간정보(tr,2,3)가 포함되어 있으며, 노드2는 각 노드로 브로드캐스팅을 통해 전송한다. 이때, 노드2로부터 패킷을 수신받은 노드3은 노드2로부터 패킷을 수신받은 수신 시간정보(tr,3,2)를 기록한다. 따라서, 노드3과 노드2간의 전파지연 값을 노드3은
Figure PCTKR2013003585-appb-I000002
에 의해 계산할 수 있다.
다음 전송순서인 노드4가 패킷을 전송하게 되며 상술한 바와 같은 개념에 의해 노드2와 노드4간의 전파지연 값을 노드2는
Figure PCTKR2013003585-appb-I000003
에 의해 계산할 수 있다.
상술한 인접 타임 슬롯을 소유한 노드간의 전파지연 값은 다음의 수학식1에 의해 일반화될 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2013003585-appb-M000001
이때, pi,i+1은 i번째 타임 슬롯 소유 노드로부터 i+1번째 타임 슬롯 소유 노드까지의 전파 지연이고, tr,i,i+1은 i번째 타임 슬롯 소유 노드가 전송한 패킷을 i+1번째 타임 슬롯 소유 노드가 수신하기 시작한 시간이고, ts,i는 i번째 타임 슬롯 소유 노드가 패킷을 송신하기 시작한 시간이고, ts,i+1는 i+1번째 타임 슬롯 소유 노드가 패킷을 송신하기 시작한 시간이고
상술한 수학식 1에 의해 초기화 모드 단계에서는 인접 타임 슬롯을 소유한 노드간의 전파지연 값이 계산된다. 다만, 예를 들어 초기화 모드 단계에서는 노드1과 노드3간의 전파지연 값을 노드1만이 알 수 있으며, 초기화 모드 단계에서 계산된 전파지연 값을 후술하는 노멀 모드 단계에서 노드1이 패킷에 포함하여 노드3으로 전송함으로써 가드타임을 실질적으로 초기화 모드 단계에 비해 줄일 수 있다. 이하에서는 노멀 모드 단계를 설명하기로 한다.
노멀 모드 단계(도 1에서는 2nd frame)는 전송순서에 따라 노드1이 먼저 패킷을 전송한다. 도 1에 도시된 바와 같이 노드1이 전송하는 패킷은 자신의 전송 시간정보(ts,1), 초기화 모드 단계에서 계산된 전파지연 값(p1,2), 및 노드4의 패킷 수신 시간정보(tr,4,1)가 포함되어 전송된다. 노드4의 패킷 수신 시간정보가 노드4로 전송됨으로써 앞서 수학식1에 의해 노드4와 노드1간의 전파지연 값이 노드4에 의해 계산된다.
한편, 전파지연 값(p1,2)을 전송받은 노드3은 다음의 수학식2에 의해 자신의 전송시간을 계산할 수 있으며 초기화 모드 단계에서의 타임 슬롯에 비해 가드타임이 감소함을 알 수 있다. 왜냐면 초기화 모드 단계에서는 최고 왕복시간을 가드타임으로 설정했으나 수학식2에 의하면 노드1과 노드3간의 전파지연에 상응하는 가드타임만 고려되면 되기 때문이다. 또한, 노드3은 노드1로부터 패킷의 수신 시간정보를 기록한다. 이러한 노멀 모드 단계에서의 수신 시간정보의 기록은 상술한 초기화 모드 단계에서와 동일하다. 따라서 노멀 모드 단계에서도 계속적으로 인접 타임 슬롯 소유 노드 간(노드1)의 전파지연 값을 업데이트 할 수 있게 된다.
수학식 2
Figure PCTKR2013003585-appb-M000002
여기서, i는 i번째 타임 슬롯이고, Ts,i는 다음의 수학식 3과 같다.
수학식 2에 의해 계산된 두 번째 타임 슬롯 소유 노드인 노드3의 전송시간에 의해 노드3과 노드1은 비로소 클럭이 동기된다.
수학식 3
Figure PCTKR2013003585-appb-M000003
여기서, Ts,i는 i번째 타임 슬롯의 길이, TP는 패킷 길이, TG,i는 i번째 타임슬롯의 가드타임 길이, TMS는 미니 슬롯의 길이이다. 타임 슬롯에는 복수의 미니 슬롯이 존재한다.
이때, TG,i는 다음의 수학식 4에 의해 정의되며 도 1에서는 emax=0이라고 가정하면, 전파지연 값이 가드타임 값과 동일하다고 할 수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2013003585-appb-M000004
여기서, emax는 시간 동기와 전파 지연 측정으로 부터 발생할 수 있는 최대오차를 보정하기 위한 추가시간이다. 일반적으로 emax는 통신 단말기 개발 시 실험에 의해 오차범위가 측정될 수 있다.
다음, 전송순서인 노드3은 패킷에 자신의 전송 시간정보(ts,2), 초기화 모드 단계에서 계산된 노드3과 노드2간의 전파지연 값(p2,3), 노드1로부터 패킷을 수신한 수신 시간정보(tr,2,1)를 전송한다.
상술한 노멀 모드 단계에서 전송되는 패킷 중 자신의 전송 시간정보와 이전 타임 슬롯 소유 노드에서의 패킷 수신 시간정보를 이용하면 노멀 모드 단계에서도 지속적으로 전파지연 값을 업데이트 시킬 수 있게 되어 엄격한 동기를 유지하게 된다. 또한, 인접 타임 슬롯 소유 노드간의 전파지연 값이 전송됨으로써 자신의 전송시간이 계산되어 인접 타임 슬롯 소유 노드와 클럭 동기가 이루어진다.
즉, 도 1에 도시된 노멀 모드 단계에서 노드3은 노드1과 ts,2에서 동기가 이루어지며, 노드3과 노드2는 ts,3에서 동기가 이루어지며, 노드2와 노드4는 ts,4에서 동기가 이루어진다.
순차적으로 다음 전송순서인 노드2와 노드4는 상술한 노드3과 동일한 개념으로 패킷을 전송하며 이하 설명을 생략하기로 한다.
상술한 노멀 모드 단계에서는 초기화 모드 단계에서 계산된 전파지연 값을 이용하여 자신의 전송 시간을 수학식2에 의해 계산할 수 있어 각 노드의 타임 슬롯간 동기가 이루어짐과 동시에 가드타임을 줄일 수 있다. 또한, 지속적으로 자신의 전송 시간정보와 수신 시간정보를 기록하여 전송함으로써 인접 노드간의 전파지연 값을 업데이트 시킬 수 있다.
상술한 수학식 또는 계산식은 각 노드의 계산수단에 의해 구현될 수 있으며, 계산수단은 마이크로 프로세서와 그 주변회로인 디지털 논리회로 및 아날로그 논리회로에 의해 구체화될 수 있다.
또한, 상술한 전송순서는 각 노드를 제어하는 지상에 위치한 코디네이터에 의해 계산되어 각 노드로 브로드캐스팅을 통해 전송될 수 있으며, 필요에 따라 네트워크 망에 접속된 복수의 노드 중 어느 한 노드가 코디네이터로서 역할을 수행할 수 도 있다. 상술한 각 노드는 긴 전파지연이 고려되어야 하는 공중을 이동하는 이동체 예를 들어 전투기 등의 항공기가 될 수 있다.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 각 노드의 타임 슬롯 간 시간 동기를 획득하고 가드타임을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 각 노드의 전송순서가 기 결정되어 있고, 각 노드의 시간 동기가 맞추어지지 않은 환경에서 상기 전송순서에 따라 각 노드가 패킷을 전송 시 자신의 전송 시간정보와 이전 노드로부터 패킷을 수신한 수신 시간정보를 전송함으로써 각 노드간의 전파지연 값을 계산하는 초기화 모드 단계, 및
    상기 전송순서에 따라 각 노드가 패킷을 전송 시 자신의 전송 시간정보와 상기 초기화 모드 단계에서 계산된 다음 타임 슬롯 소유 노드와의 전파지연 값을 전송함으로써 상기 전파지연 값에 상응하는 가드타임 값이 적용되는 노멀 모드 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노멀 모드 단계에서 전송되는 패킷은,
    이전 노드로부터 수신한 수신 시간정보를 더 포함하여 전송함으로써 전파지연 값을 업데이트 할 수 있는 것을 특징으로 하는 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노멀 모드 단계는,
    각 노드의 전송 시작 시간 계산 및 각 노드간의 동기가 획득되는 것을 특징으로 하는 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 각 노드간의 동기는
    이전 타임 슬롯을 소유한 노드의 전송 시간정보와 상기 초기화 모드 단계에서 계산된 다음 타임 슬롯 소유 노드와의 전파지연 값을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 초기화 모드 단계는,
    상기 전송순서에 따라 최초의 타임 슬롯을 소유한 노드가 자신의 전송 시간정보를 브로드캐스팅을 통해 전송하는 단계,
    다음 차순의 타임 슬롯을 소유한 노드가 자신의 전송 시간정보와 이전 노드로부터 패킷을 수신한 수신 시간정보를 브로드캐스팅을 통해 상기 전송순서에 따라 순차적으로 전송하는 단계, 및
    이전 타임 슬롯을 소유한 노드가 다음 차순의 타임 슬롯을 소유한 노드로부터 패킷을 수신한 수신 시간정보를 이용하여 인접 타임 슬롯을 소유한 노드간의 전파지연 값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파지연 측정과 시간동기 획득을 통한 가드타임 제어 방법.
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