Abstract
With the proliferation of wireless network and the advances of the embedded systems, the traditional distributed systems begin to include the wireless embedded systems. Clock synchronization in the distributed systems is one of the major issues that should be considered for diverse Purposes including synchronization, ordering, and consistency. Many clock synchronization algorithms have been proposed over the years. Since clock synchronization in wireless embedded systems should consider the low bandwidth of a network and the poor resources of a system, most traditional algorithms cannot be applied directly. We propose a clock synchronization algorithm in wireless embedded systems, extending IEEE 802.11 standard. The proposed algorithm can not only achieve high precision by loosening constraints and utilizing the characteristics of wireless broadcast but also provide continuous time synchronization by tolerating the message losses. In master/slave structure the master broadcasts the time information and the stave computes the clock skew and the drift to estimate the synchronized time of the master. The experiment results show that the achieved standard deviation by the Proposed scheme is within the bound of about 200 microseconds.
최근 무선 통신의 발달과 함께 임베디드 시스템의 성능 향상 및 보급률 증가로 기존의 분산 시스템 환경에 무선 임베디드 시스템들이 포함되기 시작하였다. 분산 시스템을 구성하늘 요소들 간의 동기화, 순서화, 그리고 일관성 유지를 위하여 시간 동기화는 반드시 필요하고, 지난 20여 년간 분산 시스템에서의 시간 동기화에 관한 많은 연구가 이루어져 왔다. 하지만 무선 임베디드 시스템에서의 시간 동기화는 메시지 지연과 손실이 많다는 점과 풍부하지 않은 시스템 자원을 고려해야 하므로, 기존 유선 환경에서 사용되었던 시간 동기화 알고리즘을 그대로 적용하기에는 어려운 점이 많다. 이에 본 논문에서는 IEEE 802.11 표준을 확장하여 무선 임베디드 환경에 적합한 시간 동기화 방법을 제안한다. 제안된 방법은 브로드캐스트 통신의 특성을 활용하여 무선 임베디드 환경에서의 제약 조건을 완화함으로써 높은 정확성을 제공하면서 메시지 손실을 감내하여 연속적인 시간 동기화를 제공할 수 있다. 이를 위해 마스터/슬레이브 방식의 구조에서 마스터는 시간 동기화를 위한 시간 정보를 브로드캐스트하고, 슬레이브는 편차와 편차율을 계산하여 마스터의 시간을 추정하고 동기화된 시간인 가상 시간을 계산하였다. 실험을 통해 제안된 시간 동기화 알고리즘을 사용하는 경우 200${\mu}s$ 정도의 표준 편차 범위로 동기화할 수 있음을 보였다.
