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이더넷 네트워크의 시간 동기화 검증을 위한 IEEE 1588v2 PTP 구현
Implementation of IEEE 1588v2 PTP for Time Synchronization Verification of Ethernet Network 원문보기

정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part A. Part A, v.19A no.4, 2012년, pp.181 - 186  

김성진 (상지대학교 컴퓨터공학과) ,  고광만 (상지대학교 컴퓨터정보공학부)

초록
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분산 환경의 계측 및 제어 시스템에서 분산된 디바이스들의 복잡한 동기화 구조를 해결하기 위한 기술의 필요성이 요구되며 그러한 분산시스템 환경에서 시간 동기화를 위해 IEEE 표준인 정밀 클럭 동기화 프로토콜(Precision Clock Synchronization Protocol)을 사용함으로써 문제를 해결 할 수 있다. 본 논문에서는 정확한 시간 동기화를 계측하기 위해 지연 요청-응답(Delay Request-Response) 메커니즘을 이용하여 IEEE 1588v2 PTP를 계측하고 제어 할 수 있는 기능을 BlueScope BL6000A에 구현하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The distributed measurement and control system require technology to solve complex synchronization problem among distributed devices. It can be solved by using IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems to synchronize real-time clocks i...

주제어

#정밀 시간 프로토콜   #시간 동기화   #지연 요청-응답 메커니즘  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 PTP를 사용하는 패킷 기반 네크워크의 정확한 클럭 동기화를 측정하기 위해 지연 요청-응답 메커니즘을 이용하여 IEEE 1588v2 PTP를 계측하고 제어할 수 있는 기능을 BLT 계측장비에 구현하였다. 또한 Master와 Slave 및 PTP 패킷을 검증하기 위해서 BLT 계측장비 3대로 환경을 구성하고 지연 요청-응답 메커니즘의 클럭 동기화 실험을 하였다.
  • 본 논문에서는 PTP를 사용하는 패킷 기반 네크워크의 정확한 클럭 동기화를 측정하기 위해 지연 요청-응답 메커니즘을 이용하여 IEEE 1588v2 PTP를 계측하고 제어할 수 있는 기능을 구현하였다. 이를 위해, Master(Requester)와 Slave(Responder)로 나누고 시간 동기화를 위한 PTP 메시지들을 세부적으로 구성하고 전송할 수 있는 기능과 수신되는 PTP 메시지들에 대한 상태 정보 및 통계치를 제공하는 기능을 Bluelight Technology 계측장비인 BlueScope BL6000A에 구현하였다.
  • 본 논문에서는 Precision Time Protocol(PTP)을 사용하는 패킷 기반 네크워크의 정확한 클럭 동기화를 측정하기 위해 지연 요청-응답(Delay Request-Response) 메커니즘을 이용하여 IEEE 1588v2 PTP[5]를 계측하고 제어할 수 있는 기능을 구현하였다. 이를 위해, Master(Requester)와 Slave(Responder)로 나누고 시간 동기화를 위한 PTP 메시지들을 세부적으로 구성하고 전송할 수 있는 기능과 수신되는 PTP 메시지들에 대한 상태 정보 및 통계치를 제공하는 기능을 Bluelight Technology(BLT) 계측장비인 BlueScope BL6000A[6]에 구현하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
계측 및 제어 시스템을 이용하는 기술 분야에서 네트워크 기반의 제어 시스템이 필수적인 이유는? 계측장비, 산업 자동화, 통신, 전력, 제어 시스템은 분산 시스템 분야에서 활용되고 있는 기술을 응용하고 있다. 특히, 계측 및 제어 시스템을 이용하는 기술 분야에서는 중앙 집중적 구조가 아닌 분산 환경이 많기 때문에 네트워크 기반의 제어 시스템이 필수적이며 분산된 디바이스들의 동기화 문제가 매우 중요한 이슈이다[1]. 분산 시스템 환경에서 네트워크 통신을 이용하여 시스템을 관리하고 제어하기 위한 동기화는 일반적으로 NTP(Network Time Protocol)[2]과 SNTP(Simple Network Time Protocol)[3]를 이용한 클럭 동기화 기술이 가장 많이 적용되고 있다.
NTP과 SNTP를 이용한 클럭 동기화 기술의 단점은 무엇인가? 분산 시스템 환경에서 네트워크 통신을 이용하여 시스템을 관리하고 제어하기 위한 동기화는 일반적으로 NTP(Network Time Protocol)[2]과 SNTP(Simple Network Time Protocol)[3]를 이용한 클럭 동기화 기술이 가장 많이 적용되고 있다. 이러한 방법들은 LAN(Local Area Network)과 이더넷 네트워크(Ethernet network)에서 가장 폭넓게 이용되지만 밀리세컨드(millisecond) 범위 오차로 인해 동기화의 정확성이 많이 떨어지는 단점이 있다. NTP와 SNTP 같은 네트워크 기반 동기화 방식과 다르게 GPS(Global Positioning System) 위성을 이용한 신호 및 위치 기반 클럭 동기화 방법은 네트워크 기반 동기화 방식 보다 정확한 클럭 동기화를 할 수 있지만 GPS 신호를 수신하기 위한 수신기와 안테나 같은 장비의 필요성 때문에 높은 비용이 요구된다는 단점이 있다[4].
IEEE 1588v2 PTP는 어떤 특징이 있나? IEEE 1588v2 표준안은 네트워크 통신, 로컬 컴퓨팅, 분산 시스템과 같은 환경에서 사용되는 계측 및 제어 시스템의 정확한 클럭 동기화를 가능하게 하는 PTP를 정의하고 있다. IEEE 1588v2 PTP는 메시지 기반 프로토콜이며 이더넷 환경과 더불어 패킷 기반 네트워크에서 동작한다는 특징이 있다. 이러한 특징은 오직 LAN 내에서만 동작했던 IEEE 1588v1[7]과는 다르게 Unicast를 지원하여 스위치와 라우터를 통해 시간 동기화 정보가 담긴 패킷을 전송할 수 있게 하고 UDP/IPv4(User Datagram Protocol over Internet Protocol version 4), IPv6(Internet Protocol version 6), Layer-2 Ethernet, DeviceNet[8], ControlNet[9] 등 다양한 프로토콜과 필드 버스를 통해서 정확한 클럭 동기화를 할 수 있는 기능을 제공하고 있다.
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참고문헌 (9)

  1. J. C. Eidson, "Measurement, Control, and Communication Using IEEE1588," New York: Springer-Verlag, 2006. 

  2. D. Mills, J. Martin, J. Burbank, and W. Kasch, "Network Time Protocol Version 4: Protocol and Algorithms Specification," RFC 5905, June, 2010. 

  3. Mills, D., "Simple Network Time Protocol(SNTP) Version 4 for IPv4, IPv6 and OSI," RFC 2030, October, 1996. 

  4. Belden, White Papers : Precision Clock Synchronization The Standard IEEE 1588 [Internet], http://www.belden.com/resourcecenter/documents/white-papers.cfm 

  5. "IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems," IEEE Std 1588-2008, pp.c1-269, 2008. 

  6. Bluelight Technology, BL6000A [Internet], http://www.bluelighttec.com/bluelight/product/product06.htm 

  7. John C. Eidson et. al. "IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems," IEEE Std 1588-2002, pp.1-144, 2002. 

  8. ODVA, DeviceNet Technology Overview [Internet], http://www.odva.org/Home/ODVATECHNOLOGIES/DeviceNet/DeviceNetTechnologyOverview/tabid/72/lng/en-US/Default.aspx 

  9. ODVA, ContolNet Technology Overview [Internet], http://www.odva.org/Home/ODVATECHNOLOGIES/ControlNet/ControlNetTechnologyOverview/tabid/245/lng/en-US/Default.aspx 

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