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이동체간 전파지연을 고려한 무선 TDD 시각 동기화 기법
Wireless TDD Time Synchronization Technique Considering the Propagation Delay Between Mobile Vehicles 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.23 no.5, 2019년, pp.392 - 399  

부정일 (단암시스템즈 기술연구소) ,  하정완 (단암시스템즈 기술연구소) ,  김강산 (단암시스템즈 기술연구소) ,  김복기 (단암시스템즈 기술연구소)

초록
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본 논문에서는 이동체간 전파지연을 고려한 무선 TDD(time division duplex) 시각 동기화 기법에 대하여 연구하였다. 기존 IEEE 1588 PTP 알고리즘을 응용하였으며, 무선 TDD 통신 시 마스터/슬레이브 노드간 계산된 전파지연 및 클럭 오프셋 시각 보정을 통해 두 노드간의 시각 동기화를 이루게 하였다. IEEE 1588 PTP 알고리즘의 시각 동기화 과정 및 절차를 최적화하였으며, 이를 통해 실시간으로 이동하는 이동체에 대한 전파지연 오차 민감도를 감소시켰다. 시각 보정을 통해 생성된 sync flag 신호는 시험 및 측정값을 통해 1-symbol (1.74 M symbol/sec, ${\pm}287.35ns$) 이내의 최대 +252.5 ns 시각 동기화 정밀도를 갖는 것을 확인하였으며, GPS(global positioning system) 교란 시 생성된 sync flag 신호를 통해 마스터/슬레이브 노드간 시각 동기화를 이룰 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we have studied wireless time division duplex(TDD) time synchronization technique considering the propagation delay between mobile vehicles. The existing IEEE 1588 precision time protocol(IEEE 1588 PTP) algorithm was applied and the time synchronization between the two nodes was achie...

주제어

#Time division duplex   #IEEE 1588 PTP   #Time synchronization   #Propagation delay   #Clock_offset   #Global positioning system  

표/그림 (12)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서 제시하는 이동체간 전파지연을 고려한 무선 TDD 시각 동기화 기법은 IEEE 1588 PTP 프로토콜 방식을 응 용한 형태로, 실시간으로 위치가 변화하는 이동체에 대해 지 속적인 무선 TDD 시각 동기화를 이루게 한다. 시분할 이중통신(TDD) 및 시분할 다중접속(TDMA)의 경우 마스터/슬레이 브 노드는 약속된 타임 슬롯 기준으로 서로 간 통신을 하게 되며, 마스터 노드에서는 마스터/슬레이브 노드간 별도의 타 임스탬프값 없이도 마스터 노드의 송신시점 및 슬레이브 노드로 부터의 수신시점을 예측할 수 있다.
  • 본 논문에서는 GPS 교란을 대비한 in-band 방식의 이동체 간 전파지연을 고려한 무선 TDD 시각 동기화 기법에 대하여 기술 한다. 그림 1은 본 논문에서 제시하는 이동체간 전파지 연을 고려한 in-band 방식의 무선 TDD 시각 동기화 기법 개념도를 보여준다.
  • 본 논문에서는 실시간으로 이동하는 이동체간 무선 TDD 시각 동기화 기법에 대하여 연구하였다. 무선 TDD 통신을 통 해 마스터/슬레이브 노드간 전파지연 및 클럭 오프셋을 계산 하고 이를 통해 생성된 슬레이브 노드의 시각 보정된 sync flag 신호를 마스터 노드의 sync flag 신호와 비교함으로써 두 노드간의 시각 동기화 정밀도를 확인하였다.
  • 본 논문에서는 이동체간 전파지연을 고려한 무선 TDD 동 기화 기법에 대해 실제 구현함으로써 마스터/슬레이브 노드 간 시각 동기화를 검증하였다. 마스터/슬레이브 노드의 sync flag 신호를 통하여 두 노드간 시각 동기화 정밀도를 비교하 였으며, 이에 대한 자세한 시험 및 측정은 다음 제 3장에서 논 한다.
  • 본 장에서는 이동체간 전파지연을 고려한 무선 TDD 시각 동기화 기법에 대한 시험 및 측정결과를 보여준다. 당사에서 자 체개발한 C-대역 데이터링크장치 및 SPIRENT 사의 VR5 채널 에뮬레이터를 사용하여 실제 측정하였으며, 그림 7은 자세한 시각동기화 시험 구성을 보여준다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Out-band 방식이란 무엇인가? 시각 동기화 방법으로는 크게 GPS(global positioning system) 수신기와 같은 외부장치를 이용하는 out-band 방식과 별도의 외부장치 없이 통신채널 내에서 자체적으로 해결하는 in-band 방식으로 나눌 수 있다. Out-band 방식은 GPS 수신기와 같은 외부 장치를 이용하여 위성으로부터 수신한 GPS 신 호를 통해 각 시스템들 간의 시각 동기화를 얻는 방식이다. In-band 방식은 다시 pairwise와 one-way 방식으로 구분할 수 있으며, pairwise 동기방식은 동기를 맞추려는 단말과 기준 단말 간에 동기 패킷을 교환한 후, 동기 패킷에 포함된 타임스탬프를 사용하여 오차를 계산하여 보정하는 방식이다.
시각 동기화 방법에는 무엇이 있는가? 시각 동기화 방법으로는 크게 GPS(global positioning system) 수신기와 같은 외부장치를 이용하는 out-band 방식과 별도의 외부장치 없이 통신채널 내에서 자체적으로 해결하는 in-band 방식으로 나눌 수 있다. Out-band 방식은 GPS 수신기와 같은 외부 장치를 이용하여 위성으로부터 수신한 GPS 신 호를 통해 각 시스템들 간의 시각 동기화를 얻는 방식이다.
pairwise 동기방식의 장점은 무엇인가? In-band 방식은 다시 pairwise와 one-way 방식으로 구분할 수 있으며, pairwise 동기방식은 동기를 맞추려는 단말과 기준 단말 간에 동기 패킷을 교환한 후, 동기 패킷에 포함된 타임스탬프를 사용하여 오차를 계산하여 보정하는 방식이다. 이 방식은 전송 지연으로 발생하는 오차를 보정할 수 있다. One-way 동기방식은 송신 단말이 동기 패킷에 타임스탬프를 실어 보내고 수신 단말이 자신의 시간에 타임스탬프를 적용 하는 방식으로, 패킷을 한 번만 전송해도 되지만 단방향에 대한 경로지연(path delay) 오차가 발생한다.
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참고문헌 (8)

  1. J. Elson, L. Girod and D. Estrin, "Fine-grained network time synchronization using reference broadcasts," in Proceeding of the fifth Symposium on Operating Systems Design and Implementation, Boston: MA, pp.147-163, Dec. 2002. 

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  3. M. Maroti, B. Kusy, G. Simon and A. Ledeczi, "The flooding time synchronization protocol," in Proceeding of the 2nd International Conference on Embedded Networked Sensor Systems, Baltimore: MD, pp.39-49, Nov. 2004. 

  4. D. Koutsonikolas, T. Salonidis, H. Lundgren, P. Leguyadec, Y. C. Hu and I. Sheriff, "TDM MAC protocol design and implementation for wireless mesh networks," in Proceeding of the 2008 ACM Conference on Emerging Networking Experiment and Technologies, Conext 2008, Madrid: Spain, pp. 325-336, Dec. 2008. 

  5. P. Djukic and P. Mohapatra, “Soft-TDMAC: A software-based 802.11 overlay TDMA MAC with microsecond synchronization,” IEEE Transactions on Mobile Computing, Vol. 11, No. 3, pp. 478-491, Mar. 2012. 

    상세보기 crossref

  6. M. H. Seo, J. S. Kim, H. W. Cho, S. H. Jung, J. H. Park and T. J. Lee, “A study on cross-layer network synchronization architecture for TDMA-based mobile Ad-Hoc networks,” The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, Vol. 37, No. 8, pp. 647-656, 2012. 

    원문보기 상세보기 crossref

  7. S. K. Jeong, T. H. Kim, C. S. Sin and S. U. Lee, “Technical trends of smart jamming for GPS signal,” Electronics and telecommunications trends, Vol. 27, No. 6, pp. 75-82, 2012. 

  8. K. C. Kwon, C. K. Yang and D. S. Shim, “Anti-spoofing method using double peak detection in the two-dimensional C/A code search space,” The journal of Korea Navigation Institute, Vol. 17, No. 2, pp. 157-164, 2013. 

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