실시간 동기화 및 계측정보 예측하는 TSN
국제적 표준화 움직임 부지런해

데이터를 실시간으로 분석 처리하고 네트워킹 시간까지 제어하는 ‘실시간 네트워킹’이 차세대 네트워크로 주목받으면서 표준화 진행에도 관심이 모아지고 있다.

네트워크가 데이터를 빠르게 많이 올릴 수 있게 발전했다면, 실시간 네트워킹은 정보를 실시간으로 전송하고 계측 정보까지 예상할 수 있는 TSN(Time Sensitive Networking, 시간 민감형 네트워크)으로 진화하고 있다.
TSN관련 협회 워킹그룹과 테스트베드 구축해 연구 진행중

TSN은 두 협회 IETF(Internet Engineering Task Force)와 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)를 중심으로 표준화가 진행 중이다.

IETF는 2014년부터 IP/MPLS 기반의 DetNet(Deterministic Networking) 기술로 시간 제어 네트워크 기술을 L3 네트워크 계층으로 확장하기 위해 워킹 그룹을 만들어 현재 표준화를 진행 중이다.

시간 민감형 기술은 SDN(Software Defined Networking) 구조를 사용한 통합 제어 방법을 사용한다. SDN은 도메인 내 최종 송·수신단을 설정하고, 확장된 PCE(Path Computation Element)를 기반으로 DetNet 플로우의 최대 패킷 크기와 전송률, 지연 정도를 만족하는 경로를 계산한 뒤, SDN 컨트롤러를 통해 각 노드로 시간에 민감한 스트림 자원을 예약할 수 있다. 전체 L3 계층에 시간 민감형 기술을 도입하기에는 고려할 사항이 많아 DetNet의 범위를 기업망으로 한정했다.

ETRI의 초저지연 인프라기술 동향분석 보고서에 따르면, IETF는 시간 제어 네트워크 기술을 인터넷 전체로 확장하는 DLNEx(Latency Characteristic Exposure for ‘Deterministic’ Latency Network)에 대한 움직임이 있다.
IEEE는 오디오와 비디오 전송 기술인 AVB(Audio Video Bridging) 기반 기술을 이더넷으로 적용하는 TSN 기술의 표준화 작업을 진행 중이다.

스트림을 저지연에 손실 없이 전달하기 위해 시간에 민감한 무손실 보호절체기술을 사용한다. 스트림을 분할해 TSN도메인 내 다중 경로로 전달하고 복수 경로로 수신된 트래픽은 병합해 장애가 발생해도 높은 리던던시를 제공한다.

동일한 우선순위에는 ID와 VLAN(Virtual Local Area Network) ID, 목적 주소, 스트림 내 최대 프레임 사이즈와 프레임 수, 우선순위, 최대 지연 값을 전달하고 준비됐다는 메시지를 받은 후 릴레이 노드 간 TSN을 할당한다.

이에 따라 TSN 관련 기술 개발도 국내외적으로 활발하게 이뤄지고 있다. 국내에서는 전자부품연구원, 한국항공대 등 AVB관련 칩셋 및 시스템 개발을 진행 중이며 ETRI에서 무인 이동체 사업 기반 인프라 기술로 TSN기술을 연구하고 있다.

국제적으로는 시스코(Cisco), 내셔널 인스트루먼츠(National Instruments), 인텔(Intel), 쿠카(KUKA), 슈나이더일렉트로닉(Schneider Electronic), 티텍(TTTech), 보쉬그룹의 렉스로스(Rexroth)가 컨소시움 IIC(Industrial Internet Consortium)를 구성해 TSN 테스트베드를 구축하고 TSN 802.1을 지원하는 관련 제품들을 개발하고 있다.

TSN, OPC-UA프로토콜처럼 ‘통용된 언어’ 사용하지 않으면 관련 산업에서 도태될 수 있어

내셔널인스트루먼츠(NI)의 측정임베디드 마케팅의 김종우 과장은 “OPC-UA 프로토콜이나 TSN을 사용하지 않으면 살아남기 어려울 때가 올 겁니다”라고 말했다. 김 과장은 NI측정포럼에서 “그간 데이터를 올렸으면, 내려야 한다”며 일방성에 그치는 모니터링이 아닌 상호운용 가능한 제어를 강조했다.
올해 시스코와 NI는 TSN을 적용한 네트워크 스위치(IE4000Switch)와 컨트롤러(cDAQ-9185 및 cDAQ-9189)를 각각 출시했다.

TSN은 네트워크뿐만 아니라 전력 스위치로도 활용된다. 김 과장은 “TSN은 스마트 그리드 사업에 전력 분배 효율성을 높인다. 외국의 스마트 그리드 사업에는 이미 도입되었고 국내에서도 이를 도입하려는 움직임이 있을 것”이라고 말했다.