# Time-Aware S

## 개요

**Time-A Scheduling**(시간 인식 스케줄, 이하 TAS)은 **시간 민감 네트워크**(Timeensitive Networking, TSN)의 핵심 기술 중 하나로, 네트워크 내 특정 시간 창(window)에만 데이터 전송이 허용되도록 제어하는 스케줄링 메커니즘입니다. TAS는 실시간 제어 시스템, 자동화 공장, 자율주행차, 산업 인터넷(IoT) 등에서 엄격한 지연 및 지터(jitter) 제한이 요구되는 환경에서 사용됩니다. 이 기술은 IEEE 802.1Qbv 표준에 정의되어 있으며, 예측 가능한 통신 환경을 제공함으로써 **하드 리얼타임**(hard real-time) 요구사항을 충족시킵니다.

TAS는 기존의 비선점형 스케줄링과 달리, **시간 기반의 포트 게이트 제어**(time-based gate control)를 통해 특정 시간대에만 특정 트래픽이 전송되도록 허용합니다. 이를 통해 고우선순위 실시간 트래픽이 네트워크 자원을 독점하거나 간섭받지 않고 안정적으로 전송될 수 있습니다.

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## 작동 원리

### 1. 시간 기반 게이트 제어 (Time-Based Gate Control)

TAS는 네트워크 스위치의 각 포트에 **게이트**(gate)를 설정하여, 특정 시간에만 특정 트래픽 클래스의 프레임이 전송될 수 제어합니다. 이 게이트는 주기적인 **제어 리스트**(Gate Control List, GCL)에 의해 관리되며, 각 항목은 다음과 같은 정보를 포함합니다:

- **게이트 상태**(open/close)
- **지속 시간**(duration in time slots)
- **적용되는 트래픽 클래스**(traffic class)

예를 들어, 특정 포트에서 1ms 주기의 제어 리스트가 설정되면, 각 주기 내에서 실시간 제어 메시지(예: 클래스 A)는 0~200μs 동안만 전송이 허용되고, 그 이후에는 일반 데이터 트래픽(클래스 B)이 허용됩니다.

### 2. 시간 동기화 (Time Synchronization)

TAS는 네트워크 내 모든 장치가 **정밀한 시간 동기화**를 유지해야 정상적으로 작동합니다. 이를 위해 **IEEE 1588 Precision Time Protocol**(PTP)이 일반적으로 사용되며, 모든 스위치와 엔드포인트가 동일한 시간 축(time base)을 공유합니다. 시간 오차가 발생하면 스케줄이 어긋나고, 실시간 트래픽의 지연이나 충돌이 발생할 수 있습니다.

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## 주요 특징

### ✅ 예측 가능한 지연
TAS는 전송 시점을 정확히 제어함으로써, **최대 전송 지연**(worst-case latency)을 사전에 계산하고 보장할 수 있습니다. 이는 실시간 제어 시스템에서 매우 중요한 요소입니다.

### ✅ 간섭 최소화
고우선순위 트래픽이 전송되는 동안 저우선순위 트래픽은 완전히 차단되므로, **간섭**(interference)이 발생하지 않습니다. 이는 기존의 우선순위 기반 큐잉(QoS) 방식과의 주요 차이점입니다.

### ✅ 주기적 스케줄
TAS는 주기적인 제어 리스트를 기반으로 하며, 이 리스트는 네트워크 설계 단계에서 미리 계획되어 장치에 다운로드됩니다. 따라서 **오프라인 스케줄링 설계**가 필수적입니다.

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## 적용 사례

| 분야 | 설명 |
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| **산업 자동화** | PLC(프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러)와 로봇 간의 동기화된 통신을 위해 사용. 예: PROFINET over TSN |
| **자동차 네트워크** | 자율주행 시스템에서 센서 데이터(예: 레이더, 카메라)의 실시간 전송 보장 |
| **전력 시스템** | 지능형 전력망(IED 간 통신)에서 보호 계전기의 동작 타이밍 정확성 확보 |
| **AV/방송** | 고화질 영상 스트리밍 시 지터 제어를 위한 동기화 전송 |

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## 장점과 한계

### 장점
- **정밀한 타이밍 제어**: 마이크로초 수준의 정밀한 전송 스케줄링 가능
- **신뢰성 확보**: 실시간 트래픽의 전송 실패 가능성 극소화
- **표준 기반**: IEEE 표준으로 글로벌 호환성 보장

### 한계
- **유연성 부족**: 동적 트래픽 변화에 대응하기 어려움 (정적 스케줄 기반)
- **복잡한 설계**: 네트워크 전체의 스케줄을 통합적으로 설계해야 하며, 변경 시 재설계 필요
- **시간 동기화 의존성**: PTP 동기화 실패 시 전체 시스템 신뢰성 저하

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## 관련 표준 및 기술

- **IEEE 802.1Qbv**: Time-Aware Scheduling의 공식 표준
- **IEEE 802.1AS**: TSN 네트워크의 시간 동기화를 위한 PTP 확장
- **IEEE 802.1Qci**: 트래픽 입구 필터링 및 진입 제어 (TAS와 결합 시 보안성 향상)
- **IEEE 802.1Qch**: 순차적 제어 리스트 구성 방식 개선

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## 참고 자료

- IEEE 802.1Qbv-2015, "IEEE Standard for Local and metropolitan area networks—Bridges and Bridged Networks—Amendment 25: Enhancements for Scheduled Traffic"
- "Time-Sensitive Networking (TSN) Tutorial", IEEE 802.1, 2020.
- TSN Task Group 공식 문서: [https://1.ieee802.org/tsn/](https://1.ieee802.org/tsn/)

> TAS는 미래의 실시간 네트워크 인프라의 핵심 기술로, 5G, IIoT, 자율주행 등 첨단 시스템에서 필수적인 역할을 수행할 것으로 기대됩니다.