In this paper, we describe the design and implementation of IEEE 802.1AS high-precision time synchronization capable MAC for TSN(Time-Sensitive Network), which is being actively studied as a next generation network technology for controlling and monitoring industrial IoT devices. The proposed MAC supporting IEEE 802.1AS Time Synchronization is composed of Ethernet MAC and Time-of-Day module based on ALTERA SoC FPGA and is implemented to control corresponding hardware block with the ARM processor embedded in SoC FPGA. In addition, we implemented IEEE 802.1AS time synchronization capable MAC device driver on Linux OS (ubuntu 16.04 LTS) to evaluate time synchronization accuracy performance using LinuxPTP, an open source program for PTP(Precision Time Protocol). The experiment results show that the time synchronization offset of the proposed MAC is rms 125ns at range from 1982ns to -2991ns.
본 논문에서는 산업용 사물인터넷 장치를 제어하고 모니터링하기 위한 차세대 네트워크 기술로써 최근 활발히연구되고 있는 TSN(Time-Sensitive Network)의 IEEE 802.1AS 고정밀 시각동기 기능을 지원하는 MAC 설계 및구현에 관한 내용을 기술한다. 본 논문에서 기술하는 IEEE 802.1AS 시각동기 지원 MAC은 ALTERA SoC FPGA기반으로 이더넷 MAC과 Time-of-Day 모듈로 구성되며, SoC FPGA에 내장된 ARM 프로세서에서 해당하드웨어 블록을 제어할 수 있도록 설계하였다. 또한, Linux OS(ubuntu 16.04 LTS)에서 IEEE 802.1AS 시각동기지원 MAC 디바이스 드라이버 소프트웨어를 구현하였으며, PTP(Precision Time Protocol)에 대한 오픈소스 프로그램인 LinuxPTP를 통해 시각동기 정확도 성능을 측정하였다. 본 논문에서 구현한 MAC의 시각동기 성능은 최대1982ns, 최소 –2991ns 시각오차 범위에서 rms 기준 125ns으로 측정되었다.