KR200379901Y1 - 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 ntp 서버용표준시각 공급장치 - Google Patents

이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 ntp 서버용표준시각 공급장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 시각정보 공급장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 이동통신 시스템의 기지국으로부터 고주파 신호를 수신하고 상기 고주파 신호에 포함된 GPS 기준시각으로부터 NTP 서버용 표준시각 정보를 생성하여 공급하는 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치에 관한 것이다.
이를위해 본 고안은 이동통신 시스템의 기지국으로부터 고주파 신호를 수신하여 소정의 주파수 대역만을 통과시키고 저잡음 증폭하는 고주파 신호 처리장치;와, 상기 저잡음 증폭된 고주파 신호를 중간주파수 신호로 하향 변환한 후 디지털신호로 변환하는 중간주파수 신호 처리장치;와, 상기 변환된 디지털 신호로부터 기준시각을 추출하여 NTP 서버용 표준시각을 생성하여 공급하는 디지털 신호 처리장치;를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 구성에 의해 본 고안에 따른 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치는 고가의 원자시계나 별도의 GPS 수신기를 이용하지 않고도 NTP 서버에 정확한 시각정보를 제공할 수 있으므로 저비용으로 기존 서버의 활용을 높일 수 있고, 또한 임의의 네트워크를 구성하여 사용하는 경우에도 안정적인 시스템 운영을 할 수 있는 효과가 있다.

Description

이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치{UTC device of NTP server by using Sync signal of mobile communication system}
본 고안은 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 시각정보 공급장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 이동통신 시스템의 기지국으로부터 고주파 신호를 수신하고 상기 고주파 신호에 포함된 GPS 기준시각으로부터 NTP(Network Time Protocol) 서버용 표준시각 정보를 생성하여 공급하는 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치에 관한 것이다.
NTP는 IP 네트워크상에 접속된 2개 이상의 클라이언트들 사이에 동일한 시각을 갖게 하는 프로토콜로서, IP 네트워크상에서 장비간에 데이터를 주고받는 경우 특히 전자상거래가 활발해지면서 인터넷상의 보안과 인증 문제에 있어서 예를 들면, time-stamping transaction 방식과 같은 인증 서비스 등이 유효하도록 하는 기능을 한다. 따라서, NTP는 인터넷상에 위치한 특정의 클럭 소스를 참조하여 정확한 자체 시각을 보장할 수 있는 TCP/IP의 상위에 상주하는 프로토콜이고 수 ms 오차 내로 시간을 제공한다.
도 1은 종래 기술에 따른 NTP 서버의 전체 구조를 나타내는 도면으로서, 통상 3개 이상의 서버를 가지도록 하는데 이와같이 함으로써 3개의 서버를 이용해서 시각 정보를 담고 있는 NTP 메세지를 주고받으면서 동기화를 위한 원천 정보를 얻게 된다. 즉, 3개 이상의 서버를 가지도록 하여 신뢰할 수 없는 인터넷 환경에서 여러 요인에 의해 특정 서버와 시각 정보를 주고받지 못하더라도 계속해서 일정한 동기를 이룰 수 있도록 설계되었다.
이러한 서버들로부터 받은 시각 정보를 각 서버마다 8개의 클럭 오프셋을 가지도록 하여 이중에서 가장 좋은 시각 정보를 선택하도록 하는 클럭 필터링을 거친 다음, 각 서버로부터의 시각 정보들은 다시 Intersection 및 Clustering 알고리즘에 의해 각각의 시각 정보를 비교해서 잘못된 것을 가려내고 남은 나머지 값들을 정렬해서 가장 좋은 시각 정보를 얻는다. 이러한 값을 가지고 루프 필터와 로컬 클럭 발진기(LCO;Local Clock Oscillator)를 통해 시각을 보정하며, 상기의 전체적인 과정을 반복하면서 동기화를 지속하게 된다.
도 2는 일반적인 NTP 서버의 계층 레벨을 나타내는 도면이다. 네트워크상의 클라이언트 단말들의 시각 동기는 국제적으로 표준화된 UTC(Universal Time Coordinated)를 사용하는데, 이러한 UTC는 세계 여러 나라에서 사용하는 표준 시간척도(Standard Time Scale)이고 일반 전화망, 무선 항법 시스템, 위성 항법 시스템 및 위성 통신 시스템 등과 같은 다양한 채널을 통해 공급된다. 이때, NTP는 상기 UTC time scale 소스에 연결되어 시각 정보를 전송하는 장비들의 경로에 의해 도 2와 같이 시간의 정확도에 따라 15 레벨의 계층구조를 갖는데, 최상위 계층인 레벨 0은 UTC time scale을 나타내고 무선, 위성 등에 연결된 클럭을 레벨 1(Stratum1)로 정의한다.
그러나, 항상 계층구조 레벨이 높은 서버가 더욱 정확한 시각을 제공해주는 것은 아니다. 상기 서버의 배치상으로는 계층구조 레벨의 순서대로 시각의 정확도를 유지하겠지만, 서버로부터 시각을 받는 클라이언트 단말들은 당해 시각의 네트워크 부하로 인해 응답이 지연될 경우 계층구조 레벨이 낮은 다른 서버로부터 오히려 낮은 정확도의 시각 정보를 제공받을 수 있게 된다.
따라서, 상기와 같이 종래의 기술은 그 구현을 위해 별도의 GPS 수신기를 사용하거나 최상위 계층구조 레벨의 서버와의 접속이 필수적이어서 상당한 비용이 소요될 뿐만 아니라 정확한 시각 정보를 획득하기 위해 복잡한 알고리즘을 유지해야만 하고, 네트워크 환경에 따라 시각 정보의 오차가 발생할 수 있다고 하는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이동통신 시스템의 기지국과 무선으로 접속되어 고주파 신호를 수신하고 상기 고주파 신호에 포함된 GPS 기준시각으로부터 NTP 서버용 시각정보를 생성하여 공급함으로써 고가의 원자시계나 별도의 GPS 수신기를 이용하지 않고도 NTP 서버에 정확한 시각정보를 제공하여 네트워크를 동기시키는 시스템 운영에 있어서 저가의 비용으로 안정적인 네트워크를 구성할 수 있는 표준시각 공급장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 고안에 따른 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치는, 이동통신 시스템의 기지국으로부터 고주파 신호를 수신하여 소정의 주파수 대역만을 통과시키고 저잡음 증폭하는 고주파신호 처리장치(210);와, 상기 저잡음 증폭된 고주파 신호를 중간주파수 신호로 하향변환한 후 디지털 신호로 변환하는 중간주파수 신호 처리장치(220);와, 상기 변환된 디지털 신호로부터 기준시각을 추출하여 NTP 서버용 표준시각을 생성하여 공급하는 디지털 신호 처리장치(230);를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 디지털 신호 처리장치는, 상기 중간주파수 신호 처리장치(220)의 A/D 변환기(222)로부터 입력되는 디지털 신호를 기저대역 디지털 신호로 변환하는 디지털 믹서(501)와, 상기 기저대역화된 I, Q 신호를 각각 소정의 통신 표준을 따르는 당해 통신 시스템의 대역폭만 출력되도록 필터링하는 디지털 필터(502)와, 상기 디지털 필터로부터 필터링된 I, Q 신호를 받아 파일럿 또는 미리 알려진 신호를 검출한 후 시각 정보를 추출하는 파일럿 검출기(503)와, 상기 파일럿 검출기로부터 시각 정보를 받아 동기 채널을 복조하는 동기 채널 복조기(505)와, 상기 파일럿 검출기로부터 시각 정보를 받아 클럭 신호를 발생시키는 VCXO 제어기(504)로 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도 3은 본 고안에 따른 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치와 네트워크 동기화 시스템을 전체적으로 도시한 개략도로서, 상술한 바와 같이 이동통신 시스템의 기지국으로부터 고주파 신호를 수신하여 소정의 주파수 대역만을 통과시키고 저잡음 증폭하는 고주파 신호 처리장치(210), 상기 저잡음 증폭된 고주파 신호를 중간주파수 신호로 하향 변환한 후 디지털 신호로 변환하는 중간주파수 신호 처리장치(220) 및 상기 변환된 디지털 신호로부터 기준시각을 추출하고 NTP 서버용 표준시각을 생성하여 공급하는 디지털 신호 처리장치(230)로 구성되어 있다.
상기 고주파 신호 처리장치(210)는, 수신 안테나(200)에 의해 기지국(100)으로부터 고주파 신호를 수신하여 대역통과 필터(211)에 의해 소정 주파수 대역만을 통과시킨 후 저잡음 증폭기(212)로 증폭하는 기능을 한다. 이때, 상기 수신 안테나(200)와 대역통과 필터(211)와 저잡음 증폭기(212)는 당해 통신 시스템의 주파수만을 수신하고 필터링하며 증폭하도록 구성됨은 자명한 것이다.
또한, 상기 중간주파수 신호 처리장치(220)는, 상기 저잡음 증폭된 고주파 신호를 혼합기(221)에 의해 중간주파수 신호로 하향 변환하고 이를 다시 A/D 변환기(222)에 의해 디지털 신호로 변환한다. 이때, 상기 혼합기(221)로 입력되는 클럭 정보는 후술하는 전압제어 수정 발진기(VCXO;Voltage Controlled Crystal Oscillator)로부터 클럭부(223)가 기준 클럭을 받아 사용하게 된다.
그리고, 상기 디지털 신호 처리장치(230)는, 크게 DSP 처리부(231)와 발진기(232)로 구성되어 상기 변환된 디지털 신호로부터 기준시각을 추출하여 NTP 서버용 표준시각을 생성하고 이를 NTP 서버(300)에 공급하며, 상기 표준시각 정보가 인트라넷(400)을 통해 NTP 클라이언트(401, 402)들에 공급된다.
도 4는 본 고안에 따른 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치의 디지털 신호처리 장치를 나타내는 블록도이다. 도시된 바와같이, 상기 A/D 변환기(222)로부터 입력되는 디지털 신호를 디지털 믹서(501)에 의해 기저대역 디지털 신호로 변환하고, 상기 기저대역화된 I, Q 신호를 각각 소정의 통신 표준을 따르는 당해 통신 시스템의 대역폭만 출력되도록 디지털 필터(502)에 의해 필터링한다.
상기 디지털 필터로부터 필터링된 I, Q 신호는 각각 그 후단에 접속된 파일럿 검출기(503)와 동기 채널 복조기(Sync Channel Demodulator)(505)에 입력되어 파일럿 검출기(503)에서 상기 시디엠에이 신호의 파일럿 또는 미리 알려진 신호를 검출한 후 시각 정보(td)를 추출한다. 상기 추출된 시각 정보는 각각 동기 채널 복조기(505)와 VCXO 제어기(504)로 입력되어 동기 채널 복조기(505)에서 상기 I, Q 신호를 기준으로 동기 채널을 복조하고, VCXO 제어기(504)는 파일럿 검출기(503)로부터 제어신호를 받아 발진기(232)를 제어한다.
상기와 같은 동작은 기본적으로 구성 요소들의 시각이 동기를 이루도록 형성된 이동통신 시스템의 구성을 근간으로 이루어진다. 특히, IS-95나 WCDMA 등과 같은 동기식 시디엠에이 방식의 시스템은 모든 기지국 클럭의 정밀성, 정확성을 높이기 위해 GPS로부터 수신한 참조 시각을 이용하며, 이동 단말기들의 시각은 이 기지국들에 동기되어 있다. 상기 GPS로부터 획득할 수 있는 시각 정보는 크게 UTC와 1PPS(Pulse Per Second)로 나누어진다. 통상 GPS는 시각 정보를 위해 1PPS신호를 발생시키며, 상기 두 가지 시각 정보를 이용하여 기지국은 정확한 시각 소스를 확보하고 공급할 수 있게 된다. 따라서, 본 고안에 따른 장치에 의해 동기 채널 복조기(505)의 출력단에는 정확한 시각 정보(TOD, Even)가 얻어지며, 각 NTP 서버와 그에 접속된 클라이언트 단말들은 이를 이용하여 용이하게 클럭 동기를 이룰 수 있다.
도 5는 본 고안에 따른 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치의 사용예를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 표준시각 공급장치(301)는 수신 안테나(200)를 포함하여 하나의 모듈로 제작될 수 잇으며, 상기 모듈화된 표준시각 공급장치(301)를 기존의 NTP 서버(300)에 직접 접속함으로써 설치와 사용이 매우 용이해진다. 더욱이, 별도로 도시되지는 않았으나 상기 표준시각 공급장치(301)는 NTP 서버(300)의 소정 공간에 내장될 수도 있으며, 상기 NTP 서버도 계층구조 레벨 1 서버뿐만 아니라 임의로 구성된 네트워크용 서버인 경우에도 동일하게 사용할 수 있다.
이상에서 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 고안은 상기 실시예만으로 한정되는 것은 아니며, 후술하는 청구범위에서 정의하고 있는 본 고안의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 고안의 권리범위에 속하는 것이다.
상기와 같은 구성에 의해 본 고안에 따른 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치는 고가의 원자시계나 별도의 GPS 수신기를 이용하지 않고도 NTP 서버에 정확한 시각정보를 제공할 수 있으므로 저비용으로 기존 서버의 활용을 높일 수 있고, 또한 임의의 네트워크를 구성하여 사용하는 경우에도 안정적인 시스템 운영을 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 NTP 서버의 전체 구조를 나타내는 도면.
도 2는 일반적인 NTP 서버의 계층 레벨을 나타내는 도면.
도 3은 본 고안에 따른 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치와 네트워크 동기화 시스템을 전체적으로 도시한 개략도.
도 4는 본 고안에 따른 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치의 디지털 신호처리 장치를 나타내는 블록도.
도 5는 본 고안에 따른 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치의 사용예를 나타내는 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100. 기지국 200. 수신 안테나
210. 고주파 신호 처리장치 211. 대역통과 필터
212. 저잡음 증폭기 220. 중간주파수 신호 처리장치
221. 혼합기 222. A/D 변환기
223. 클럭부 230. 디지털 신호 처리장치
231. DSP 처리부 232. 발진기
300. NTP 서버 301. 표준시각 공급장치
400. 인트라넷 401, 402. NTP 클라이언트
501. 디지털 믹서 502. 디지털 필터
503. 파일럿 검출기 504. VCXO 제어기
505. 동기 채널 복조기

Claims (7)

  1. NTP 서버에 시각 정보를 제공하는 장치에 있어서,
    이동통신 시스템의 기지국으로부터 고주파 신호를 수신하여 소정의 주파수 대역만을 통과시키고 저잡음 증폭하는 고주파 신호 처리장치;
    상기 저잡음 증폭된 고주파 신호를 중간주파수 신호로 하향 변환한 후 디지털 신호로 변환하는 중간주파수 신호 처리장치; 및
    상기 변환된 디지털 신호로부터 기준시각을 추출하여 NTP 서버용 표준시각을 생성하여 공급하는 디지털 신호 처리장치;를 포함하는 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치.
  2. 이동통신 시스템의 기지국으로부터 고주파 신호를 수신하고 상기 고주파 신호를 중간주파수 신호로 하향 변환하여 이를 디지털 신호로 변환한 후, 디지털 신호 처리장치에 의해 상기 고주파 신호에 포함된 기준시각을 추출하고 NTP 서버용 표준시각을 생성하여 공급하는 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리장치는,
    상기 중간주파수 신호 처리장치의 A/D 변환기로부터 입력되는 디지털 신호를 기저대역 디지털 신호로 변환하는 디지털 믹서;와
    상기 기저대역화된 I, Q 신호를 각각 소정의 통신 표준을 따르는 당해 통신 시스템의 대역폭만 출력되도록 필터링하는 디지털 필터;와
    상기 디지털 필터로부터 필터링된 I, Q 신호를 받아 파일럿 또는 미리 알려진 신호를 검출한 후 시각 정보를 추출하는 파일럿 검출기;와
    상기 파일럿 검출기로부터 시각 정보를 받아 동기 채널을 복조하는 동기 채널 복조기; 및
    상기 파일럿 검출기로부터 시각 정보를 받아 클럭 신호를 발생시키는 VCXO 제어기;로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 NTP 서버는 NTP 계층구조 레벨 1 서버인 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 NTP 서버는 임의로 구성된 네트워크용 서버인 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동통신 시스템은 GPS 기준시각을 수신하고 그 구성 요소들의 시각이 동기를 이루도록 형성된 시스템인 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표준시각 공급장치는 NTP 서버에 내장되는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 동기신호를 이용한 NTP 서버용 표준시각 공급장치.
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