An Imbedded System for Time Synchronization in Distributed Environment based on the Internet

인터넷 기반 분산 환경에서 시각 동기를 위한 임베디드 시스템

  • 황소영 (부산대학교 전자계산학과) ;
  • 유동희 (부산카톨릭대학교 컴퓨터정보공학부) ;
  • 이기준 (부산대학교 정보컴퓨터공학부)
  • Published : 2005.06.01

Abstract

A computer clock has limits in accuracy and precision affected by its inherent instability, the environment elements, the modification of users, and errors of the system. So the computer clock needs to be synchronized with a standard clock if the computer system requires the precise time processing. The purpose of synchronizing clocks is to provide a global time base throughout a distributed system. Once this time base exists, transactions among members of distributed system can be controlled based on time. This paper discusses the integrated approach to clock synchronization. An embedded system is considered for time synchronization based on the GPS(Global Positioning System) referenced time distribution model. The system uses GPS as standard reference time source and offers UTC(Universal Time Coordinated) through NTP(Network Time Protocol). A clock model is designed and adapted to keep stable time and to provide accurate standard time with precise resolution. Private MIB(Management Information Base) is defined for network management. Implementation results and performance analysis are also presented.

컴퓨터 클럭은 자체의 불안정한 요소, 물리적 특성, 외부 환경의 요인, 사용자의 개입 및 시스템의 오류 요소로 인해 정확도와 안정도에 한계를 갖는다. 따라서 정밀한 시각 관련 처리가 필요한 시스템의 경우 표준 시각에의 동기화가 요구된다. 시각 동기의 목적은 분산 처리 시스템 상에 전역 시각 기저를 제공하는데 있다. 일단 이러한 시각 기저가 존재하게 되면, 분산 시스템 상에서 처리되는 일련의 작업들은 시각을 바탕으로 제어가 가능하기 때문이다. 본 논문은 인터넷 기반 분산 환경에서 시각 동기를 위한 임베디드 시스템의 설계 및 구현에 대해 제시한다. 시스템은 참조 시각원으로 GPS(Global Positioning System)를 사용하고, NTP(Network Time Protocol)를 통해 표준시(UTC: Universal Time Coordinated)를 제공함으로써 분산 시스템의 시각 동기를 이룬다. 이를 위해 안정적인 시각 유지 및 정확하고 정밀한 표준 시각 제공 요건을 만족하는 클럭 모델을 설계, 적용하였다. 네트워크 관리를 위해SNMP(Simple Network Management Protocol) 기반 private MIB(Management Information Base)를 정의하였고, 전체 시스템의 구현 및 성능 평가 결과도 제시하였다.

Keywords

References

  1. P.K. Sinha, 'Distributed Operating Systems: Concepts and Design,' IEEE Computer Society, pp. 282-292, 1997
  2. S.M. Jun, D.H. Yu, S.Y. Seong, and Y.H. Kim, 'A time synchronization method for NTP,' 6th IEEE International Conference on Real-Time Computing Systems and Applications, pp. 466- 473, 1999 https://doi.org/10.1109/RTCSA.1999.811300
  3. P. Skoog, 'The Importance of Network Time Synchronization,' TrueTime, Inc.
  4. H.C. Berns, R.J. Wilkes, 'GPS time synchronization system for K2K,' IEEE Transactions on Nuclear Science, Volume: 47, Issue: 2, Part: 1, pp. 340-343, 2000 https://doi.org/10.1109/23.846177
  5. W. Lewandowski, J. Azoubib, W.J. Klepczynski, 'GPS: primary tool for time transfer,' Proceedings of the IEEE,Volume: 87, Issue: 1, pp. 163-172, 1999 https://doi.org/10.1109/5.736348
  6. David L. Mills, 'A brief history of NTP time: memoirs of an Internet timekeeper,' ACM SIGCOMM Computer Communication Review, Volume: 33, Issue: 2, pp. 9-21, April 2003 https://doi.org/10.1145/956981.956983
  7. J. Levine, 'Efficient time transfer using the Internet,' Proceedings of Frequency Control Symposium and PDA Exhibition, pp. 522-529, 2002 https://doi.org/10.1109/FREQ.2002.1075939
  8. N. Minar, 'A survey of the NTP network,' MIT Media Lab., 1999
  9. 유동희, 황소영, 성순용, 김영호, 'Network Time Server 오류 요소 분석,' 제7차 GNSS 워크샵 논문집, pp. 159-162, 2000
  10. 황소영, 유동희, 김영호, '네트웍 임베디드 시스템을 위한 MIB 정의 방안,' 한국정보과학회 2000년 가을학술발표논문집(III), 제27권, 제2호, pp. 186-188, 2000
  11. W. Stallings, 'SNMP, SNMPv2, SNMPv3, and RMONI and 2,' 3rd Edition, Addison Wesley, 1999
  12. W. Stallings, 'SNMP and sNMPv2: The Infrastructure for Network Management,' IEEE Communications Magazine, March 1998 https://doi.org/10.1109/35.663326
  13. J. Li, B. J. Leon, 'A Formal Approach to Model SNMP Network Management Systems,' 4th International Conference on Computer Communications and Networks Proceedings, 1995 https://doi.org/10.1109/ICCCN.1995.540131
  14. SAMSUNG KS32C50100 Microcontroller User's Manual, 1999
  15. NTPv4.1.72 User Manuals
  16. D. Mills, 'Network Time Protocol (Version 3) Specification, Implementation and Analysis,' RFC1305, 1992
  17. HP 58503B and HP 59551A GPS Receivers Operating and Programming Guide, 58503-90013, Hewlett Packard
  18. HP 53131A/132A 225MHz Universal Counter Operating Guide, 53131-90055, Hewlett Packard
  19. J. Elson, D. Estrin, 'Time synchronization for wireless sensor networks,' Proceedings of the International Parallel and Distributed Processing Symposium, pp. 1965-1970, 2001