The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology (한국정보전자통신기술학회논문지)

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Fault Tolerance for IEEE 1588 Based on Network Bonding

네트워크 본딩 기술을 기반한 IEEE 1588의 고장 허용 기술 연구

  • Altaha, Mustafa (Department of Information and communication Myongji University) ;
  • Rhee, Jong Myung (Department of Information and Communication Technology at Myongji University)
  • Received : 2018.05.02
  • Accepted : 2018.07.17
  • Published : 2018.08.30
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Abstract

The IEEE 1588, commonly known as a precision time protocol (PTP), is a standard for precise clock synchronization that maintains networked measurements and control systems. The best master clock (BMC) algorithm is currently used to establish the master-slave hierarchy for PTP. The BMC allows a slave clock to automatically take over the duties of the master when the slave is disconnected due to a link failure and loses its synchronization; the slave clock depends on a timer to compensate for the failure of the master. However, the BMC algorithm does not provide a fast recovery mechanism in the case of a master failure. In this paper, we propose a technique that combines the IEEE 1588 with network bonding to provide a faster recovery mechanism in the case of a master failure. This technique is implemented by utilizing a pre-existing library PTP daemon (Ptpd) in Linux system, with a specific profile of the IEEE 1588 and it's controlled through bonding modes. Network bonding is a process of combining or joining two or more network interfaces together into a single interface. Network bonding offers performance improvements and redundancy. If one link fails, the other link will work immediately. It can be used in situations where fault tolerance, redundancy, or load balancing networks are needed. The results show combining IEEE 1588 with network bonding enables an incredible shorter recovery time than simply just relying on the IEEE 1588 recovery method alone.

IEEE 1588은 측정 및 제어 시스템에서 사용되는 네트워크의 정확한 시각 동기 표준(PTP, Precision Time Protocol)이다. Best Master Clock (BMC) 알고리즘은 PTP에서 최적의 마스터-슬레이브 계층을 선택하기 위해 사용한다. 슬레이브가 마스터와의 링크 장애 또는 현재의 시각 동기 에러가 발생하였을 때, BMC는 자동으로 다른 마스터 신호를 수신할 수 있도록 한다. 이때의 슬레이브 클럭은 마스터 신호의 장애 보상 시간 값에 따라 달라진다. 그러나 BMC 알고리즘에서는 마스터 클럭의 장애 발생에 따른 빠른 고장 복구 방안은 전혀 고려하지 않았다. 이에 본 논문에서는 네트워크 본딩 (Bonding) 기술을 적용하여 마스터 클럭의 장애에 따른 빠른 복구 방안을 제시하였다. 본 연구는 리눅스 시스템의 PTP livery 데몬(Ptpd)과 IEEE 1588의 특정 프로파일을 사용하였으며, 본딩 모드를 통해서 제어하도록 하였다. 네트워크 본딩 기술은 둘 이상의 네트워크 인터페이스 신호를 하나의 네트워크 인터페이스에 전송하기 위해 신호를 결합하는 과정에 대한 것으로, 네트워크의 이중화와 성능 향상을 제공한다. 본딩 기술은 만약 하나의 링크에서 장애가 발생하면, 본딩되어 있는 다른 링크를 통해서 즉각적으로 신호 전달이 가능하기에 네트워크의 이중화 또는 부하 분산 등에 사용한다. IEEE 1588만 적용한 것과 대비하여 IEEE 1588 기술과 네트워크 본딩 기술을 결합한 네트워크 복구 기술의 뛰어난 성능을 본 논문을 통하여 증명하였다.

Keywords

References

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