JP2002517132A - 予約ベースtdmaプロトコルのタイムスタンプ同期方法 - Google Patents

予約ベースtdmaプロトコルのタイムスタンプ同期方法

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Abstract

(57)【要約】 媒体アクセス制御サブシステム(例えば予約ベースTDMAプロトコルを用いるもの)によって媒介される共通チャネルを通じて相互に通信する制御ノードと複数の他のノードとを含むネットワーク(例えば無線ATMネットワーク)内でタイムスタンプを同期させる方法である。方法は、第1の時間において制御ノードから第1の命令を送信する段階と、第1の命令に応じて、制御ノード及び各他のノードの中のレジスタの中に開始タイムスタンプを記憶する段階と、第1の時間よりも遅い第2の時間において制御ノードから第2の命令を送信する段階とを含む。各他のノードは開始タイムスタンプ値と現在タイムスタンプ値との間の差を計算し、計算された差を現在タイムスタンプ値に加算する。他の実施例では、制御ノードはプリセット命令を送信し、各他のノードは上記プリセット命令に応じて夫々のタイムスタンプの値を指示された初期タイムスタンプ値にプリセットする。各他のノードは現在のタイムスタンプカウンタ値を指示されたリセット値と周期的に比較し、一致が検出されると、次のプリセット値に応じて次のタイムスタンプ値補正が行われるべきであることを示す同期フラグラッチを設定する。上述の方法を実施するネットワークもまた開示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は概してネットワーク内で同一チャネルの多重アクセスを可能とするシ
ステム及び方法に関連し、更に特定的には、予約ベースTDMAプロトコルを使
用するネットワーク内のタイムスタンプ同期のシステム及び方法に関連する。
【0002】 概して、特に無線ネットワークといった通信ネットワークは典型的には、同一
チャネルを使用するネットワーク内の多数の送信器によるデータパケットの同時
伝送によるデータパケットの衝突を防止するよう設計される多重アクセスプロト
コルを使用する。広く用いられるようになったプロトコルの1つには、時分割多
重アクセス(TDMA)として知られるものがある。この技術の詳細な説明は、
参考文献「Telecommunications Networks: Protocols, Modeling and Analysis,
Addision-Wesley, 1997」に記載されている。概して、TDMAプロトコルによ
れば、チャネル時間は小さな時間スロットへ分割され、各時間スロットは異なる
ノード(ユーザ)へ割り当てられる。この時間スロット割当ては、固定であって
もよく(従来のTDMA)、又は可変であってもよい(予約ベースTDMA)。
いずれの場合も、ノード(ユーザ)数は限られているため、データは通常はTD
MA「フレーム」の中で伝送され、これは異なるユーザが受ける遅延が有限であ
ることを確実とする。
【0003】 例えば、固定割当てTDMAでは、TDMAフレームは全てのユーザに割り当
てられたスロットの総数を含み、その後にTDMAフレームが繰り返される。予
約ベースTDMAの場合、自然なフレーム割当てはTDMAフレームの異なる「
フェーズ」に関して行われ、これらのフェーズは典型的には、予約が要求され割
り当てられる「制御」フェーズ、異なるユーザによって夫々に割り当てられたタ
イムスロットの中でデータが伝送される「データ」フェーズとを含む。
【0004】 TDMAネットワーク内の全ての送信器及び受信器はTDMAフレームに関し
て同期されることが必要である。誤って同期された送受信器は、最も良い場合で
も通信できず、最悪の場合はプロトコルの中に適当なセーフガードが構築されて
いなければTDMAネットワーク全体を崩壊させうる。TDMAフレーム同期は
、物理層の機能であるモデムのクロック同期と同じでないことが認識されねばな
らない。通常、フレーム同期は中央制御器(CC)によって実施される中央集中
制御方式によって達成されうる。しかしながら、フレーム同期は分散された方式
でも実施されうる。
【0005】 殆どのTDMAネットワークでは、伝送用の資源を正しく割り当てるために普
遍的な時間基準が必要とされる。この普遍的な時間基準は通常は例えば午後2時
といった現在時間を特定する「タイムスタンプ」の形式で与えられる。タイムス
タンプは、中央制御器によって周期的にブロードキャストされ、最終端末(ET
)においてそれらの「タイムスタンプ」レジスタを同期させるために使用される
【0006】 可変長のTDMAフレームでは、タイムスタンプを使用することによって達成
される同期は、典型的には各ET中の位相ロックループ(PLL)の使用を必要
とし、これはかなり複雑である。更に、このために使用されるPLLはタイムス
タンプスキームのパラメータが変更されるたびに、例えばタイムスタンプ伝送の
周波数が変化されるたびに再設計されねばならない。これに関して、ETが多く
の異なるネットワークにおいて互換可能に使用されることを可能とするため、包
括的な同期スキームが必要とされる。
【0007】 現在公知のフレーム同期技術では、タイムスタンプ値は共通のクロックから発
生される。例えば、IEEE1394標準によれば、ローカル1394シリアル
バスの中でのクロック分布は、現在のbus_time(即ちタイムスタンプ)
を含むcycle_start(サイクル開始)パケットを周期的に送信するサ
イクルマスター(即ち中央制御器)によって達成される。この「再同期」は理想
的には125ms毎に行われる。しかしながら、cycle_startパケッ
トの伝送は、cycle_startパケットが送信される必要があるときにロ
ーカル1394シリアルバスが他のノードによって使用されており、それにより
cycle_startパケットを送信する前にノードがその伝送を終了するま
でサイクルマスターが待つことを要求するため、僅かに遅延されうる。
【0008】 ここで図1を参照するに、1394サイクルマスターにおいてcycle_s
tartパケットを発生する方法を説明する。更に特定的には、24.576M
Hzのマスタクロックレートで動作する水晶発振器20の出力は、サイクルカウ
ンタ22へ入力される。フレーム同期は、ローカル1394シリアルバスによっ
て相互接続される全ての1394ノードの中のサイクルカウンタを同期させるこ
とによって達成される。サイクルカウンタ22の出力はそれに応じて125ms
毎に状態機械26へトリガ信号を送信するモジュロ125msブロック24へ渡
される。
【0009】 状態機械26は、モジュロ125msブロック24によって送信されるトリガ
信号に応じて1394物理(PHY)層28へチャネル要求信号を送信する。チ
ャネルが使用可能になったとたんに、1394PHY層28は状態機械26へチ
ャネル使用可能信号を送信する。チャネル使用可能信号に応じて、状態機械26
はcycle_startパケット用のパケットヘッダを準備し、現在のbus
_time(タイムスタンプ値)を発生するよう正しい時点においてサイクルカ
ウンタ22の内容をラッチするためレジスタ30へイネーブル信号を送信する。
処理における全ての遅延は、レジスタ30へのイネーブル信号を処理遅延の量に
よって正しく遅延させることによって容易に考慮に入れられ得る。
【0010】 受信器(即ちcycle_startパケットを受信する各ノード)において
、そのノードの中のサイクルカウンタはcycle_startパケットを介し
て受信された適当なbus_timeに設定されねばならない。このタスクを達
成するための方法を、図2を参照して説明する。更に特定的には、受信器ノード
のPHY層33は、cycle_startパケットを受信し、これをcycl
e_startパケットが実際にcycle_startパケットであることを
確認するために復号化するcycle_startヘッダ復号化ブロック35を
含むリンク層へ送信する。同時に、bus_time値はcycle_star
tパケットから抽出され、レジスタ37へロードされる。処理遅延ブロック39
は、(復号化動作及び/又はbus_time値をレジスタ37へロードするた
めの)任意の処理遅延を、レジスタ37の出力へ、又はcycle_start
ヘッダ復号化ブロック35によって出力されるロード信号へ加える。ロード信号
は、レジスタ37の内容の和をロードすること及びサイクルカウンタ41の中へ
遅延を処理することを可能とする受信器ノードのサイクルカウンタ41のロード
端子へ印加される。
【0011】 サイクルカウンタ41をリセットする間にサイクルが正確であることが非常に
重要であることが認識されるべきであり、即ち、サイクルマスターによって伝送
されるbus_timeがcycle_startパケットが送信される正確な
時間に対応せねばならず、各受信器ノードにおける処理遅延が非常に精密に決定
されねばならないことを意味する。
【0012】 125ms毎にサイクルカウンタ41をリセットすることは、異なる水晶発振
器から得られるクロックが相互に大きくドリフトしないことを確実とする。殆ど
のプロトコルは、その間にタイムスタンプ更新が送信されねばならない間隔を有
する。そうでなければ、タイミングジッタは特定の適用、例えばMPEG復号化
器によって扱われうるものよりも大きくなる。
【0013】 IEEE802.11は同様のプロトコルを有する。更に特定的には、IEE
E802.11標準によれば、IEEE1934標準によるcycle_sta
rtパケットのブロードキャストと同様に、「ビーコン」が周期的にブロードキ
ャストされる。ビーコンは、他のフィールドと共に、タイムスタンプ値及びタイ
ムスタンプ間隔を含む。タイムスタンプ間隔は、IEEE1394標準では12
5msサイクル時間に固定されているのに対して、IEEE802.11標準で
は可変である。IEEE1394標準と同様、チャネルがすぐに使用可能でなけ
れば、ビーコンの伝送は遅延されうる。IEEE1394と同様、タイムスタン
プ値がビーコンパケットの伝送の正確な時間に対応せねばならないことが主な要
件である。
【0014】 IEEE1394及びIEEE802.11は共に予約ベースプロトコルでな
いことが認識されうるべきである。両方の場合、まず特定の受信器ノードのため
のアクセスを決定するためにアービトレーションフェーズが開始される。cyc
le_start及びビーコンパケットでさえ、まず伝送の前にチャネルの使用
のアービトレーションを行わねばならない。
【0015】 予約ベースTDMAプロトコルでは、タイムスタンプベースアプローチについ
て多くの問題がある。第1の問題は、タイムスタンプ値の伝送もまた予約されね
ばならず、続いて、他のデータもまた伝送のためにキューに入れられねばならな
いことである。(多くの他の機能を管理するために使用されねばならない)プロ
セッサ資源の有効な使用を確実とするため、このキュー動作は通常は予めスケジ
ューリングされる。しかしながら、タイムスタンプ値は伝送の正確な時間まで得
られない。更に、タイムスタンプ値の後のデータパケット値をキューに入れるこ
とは、タイムスタンプ値が獲得される前には行われ得ない。もちろん、データス
トリームを2つの別個のキュー、即ち一方はタイムスタンプ値を保持するキュー
、他方はデータを保持するキュー、の間で切り換えることが可能である。しかし
ながら、この解法はかなり複雑であり、正確な同期を必要とする。
【0016】 この問題のより詳細な理解は、予約ベース媒体アクセス制御(MAC)プロト
コルを使用する無線非同期転送モード(ATM)ネットワークの場合を考慮する
ことによって得られる。MACプロトコル実施は、C.Y.Ngo及びS.N.Hulyalkarに
よる「A Detailed MAC Sub-System Description for BS-Oriented WATM LAN@, W
P3, D3.1, Aug. 15, 1996」に記載されるように、周期的制御データフレーム(
CDF)に依存する。各CDFは、多くのフェーズを含み、この間に制御及びデ
ータ情報の両方は基地局(BS)から無線端末(WT)へ送信される。図3は、
かかる一般的な構造を実施するための4つのフェーズ、即ちBS_SIG;DN
_DATA;UP_DATA;及びE_BURSTを含む。これらのフェーズの
夫々の簡単な説明は以下の通りである。
【0017】 BS_SIG:このフェーズ中、BSはダウンリンク用の制御情報を送信する
。タイムスタンプパケットはこのフェーズ中に送信されると想定される。BSに
おいて、プロセッサはBSからパケットの伝送を開始する。WTにおいて、WT
はBSからのパケットの受信のプロセスを開始する。
【0018】 DN_DATA:このフェーズ中、BSはWT用のデータパケットを送信する
。BSにおいて、プロセッサはUP_DATAフェーズ中にWTによって送信さ
れたパケットを解釈している。WTにおいて、プロセッサはUP_DATAフェ
ーズ中の伝送の次のバーストのためのPHY FIFOを記憶している。
【0019】 UP_DATA:このフェーズ中、WTはBS用のデータ及びシグナリングパ
ケットを送信する。シグナリングは、スーパースロットを用いて送信される。B
Sにおいて、プロセッサはBS_SIG及びDN_DATAフェーズ中の伝送の
次のバーストのためのPHY FIFOを記憶している。WTにおいて、プロセ
ッサはBS_SIG及びDN_DATAフェーズ中にBSによって送信されるパ
ケットを解釈している。
【0020】 E_BURST:このフェーズ中、UP_DATAフェーズ中の伝送用に空間
を現在割り当てられていないWTは、WATMネットワークに入りたいか否かを
示す。WT及びBSのプロセッサは共に、E_BURSTフェーズを実施してい
る。
【0021】 ハードウエア設計は、CDFの4つのフェーズを計算するための基礎としての
同一のタイムスタンプ値を維持するBS及び各WTに基づく。パケットを効率的
に通信し転送するために、全ては同じ時間期間を維持せねばならない。全ては、
基地局の値を複製することによってそれらのタイムスタンプ値を周期的に同期さ
せねばならず、全てはBSから開始時間命令を得なければならない。
【0022】 MACプロセッサは、WT及びBSの両方のために割込駆動されることが想定
される。BSはシステム全体のタイミングを決定する。タイムスタンプ値を基準
として使用して、各フェーズが動作するときの正確な時間を決定する。このタイ
ミング情報は、BS_SIGN_nフェーズ中に送信される。全てのフェーズは
夫々に連続するため、WT及びBSはタイミング情報に基づいて次のフェーズの
ためのカウンタを設定し、これは次にカウンタがあふれたときにプロセッサに対
する割込みをトリガする。プロセッサは割り当てられた時間中の夫々のフェーズ
のフェーズの間にその機能を終了し、次のフェーズのために準備ができていなく
てはならない。
【0023】 タイムスタンプ同期のために、BSはBS_SIGフェーズ中にタイムスタン
プ値を送信することが想定されうる。しかしながら、BSは、PHY_FIFO
に、BS_SIG及びDB_DATAフェーズ中の伝送用のパケットを記憶して
いることに注意すべきである。しかしながら、タイムスタンプ値はBS_SIG
フェーズ中に決定されねばならず、UP_DATAフェーズ中は獲得されえない
。従って、通常の伝送ストリームは、タイムスタンプ値が伝送時間中にタイムス
タンプレジスタからロードされることを可能とするために停止されねばならない
。この解法は、直接データパスと競合するため望ましくない。
【0024】 上述の問題は考慮される特定のプロトコルによるものでなく、概してプロトコ
ルの予約ベース特性によるものであり、それにより特定の時間において何が伝送
されるべきかに関する決定はこれらの時間より前もって行われねばならないこと
が認識されるべきである。
【0025】 この問題に対する1つの解法は、BS_SIGフェーズ中にタイムスタンプパ
ケットのみを送信することである。しかし、53バイトセルを用いる無線ATM
では、タイムスタンプ値はたった4バイトでありうるため、これは資源の無駄で
ある。更に一般的には、タイムスタンプ情報のみの伝送のために固定スロットを
使用することはネットワーク資源の無駄をもたらす。これに関して、「最小の」
スロット割当てなしではチャネル時間を予約することが可能でないため、この固
定スロットは全ての予約ベースプロトコルの本質的な面であることが認識される
べきである。最小の時間スロットがタイムスタンプ値のみを送信するのに要求さ
れる時間よりもまだかなり大きいことにより、問題が生ずる。
【0026】 上述のことより、予約ベースTDMAプロトコルネットワークにおけるタイム
スタンプ同期の方法のために、上述の欠点及び現在利用可能な技術の短所を克服
する技術が必要とされることが認められ得る。本発明はこの技術におけるこの必
要性を満たす。
【0027】 本発明は、媒体アクセス制御サブシステム(例えば予約ベースTDMAプロト
コルを用いたもの)によって媒介される共通のチャネルを通じて相互に通信する
制御ノード及び複数の他のノードを含むネットワーク(例えば無線ATMネット
ワーク)内でタイムスタンプを同期させる方法に関する。方法は、第1の時間に
おいて制御ノードから第1の命令を送信する段階と、第1の命令に応じて、制御
ノード及び各他のノードの中のレジスタの中に開始タイムスタンプを記憶する段
階と、第1の時間よりも遅い第2の時間において制御ノードから第2の命令を送
信する段階を含む。各他のノードは、開始タイムスタンプ値と現在タイムスタン
プ値との間の差を計算し、計算された差を現在タイムスタンプ値に加算する。他
の実施例では、制御ノードはプリセット命令を送信し、各他のノードは上記プリ
セット命令に応じて夫々のタイムスタンプの値を指示された初期タイムスタンプ
値にプリセットする。各他のノードは現在のタイムスタンプカウンタ値を指示さ
れたリセット値と周期的に比較し、夫々の現在のタイムスタンプカウンタ値と指
示されるリセット値との間の一致が検出されると、次のプリセット値に応じて次
のタイムスタンプ値補正が行われるべきであることを示す同期フラグラッチを設
定する。
【0028】 本発明はまた上述の方法を実施するネットワークに関する。 本発明の上述及び他の特徴、目的、及び利点は、以下の説明を添付の図面と共
に読むことによってより明らかに理解されよう。
【0029】 ここで図4を参照するに、無線ATMネットワーク内のフレーム同期のために
本発明の典型的な実施において使用される媒体アクセス制御(MAC)サブシス
テム51のハードウエアブロック図が示されている。概して、このハードウエア
は、MACプロトコルにおける変形及び改善を入れるためにかなりプログラム可
能である。これは、MAC層のスケジューリング及び管理機能が最小量の遅延又
はパケット損失で実行されることを可能とするためATM及び物理(PHY)層
の間にバッファリングされたデータ路を与える。
【0030】 ダウンロードデータ路は、第2のパイプへのスイッチが必要であればパケット
損失なしにこれを実行することができ、同時にUTOPIAデータレートといっ
た高いデータレートを順応させることができるようATMデータフローを緩和す
るための入力FIFO53と、スケジューリングが行われる2つのSARAM又
は優先順位が付けられたバッファ55と、PHY層データレートを順応させるた
めの出力FIFO57とを含む。アップロードデータ路は、パケットを収集する
SARAM又はアップロードバッファ59を含み、MAC層データへのRAMア
クセスを可能とし、ATM層への順次アクセスを続ける。メールボックス61(
例えばデュアルポートRAM即ちDPRAM)は、例えばパラメータ及びステー
タス情報の交換を可能とするMAC及びATM層の間のメールボックス機能のた
めに設けられる。一対のプログラム可能論理装置(PLD)62及び63は、イ
ンターフェース、データ路、及びタイムキーピング機能を制御するために使用さ
れる。プロセッサ又はマイクロプロセッサユニット(MPU)65は、全てのス
ケジューリング及び管理機能を実行するために符号化される(プログラムされる
)。
【0031】 実際の典型的な実施では、2つのプログラム可能装置62、63は、Alte
raFPLDであり、AAltera_1@及びAAltera_2と称され、
MPU65はR3000クラスのIDT79R3041 MIPS RISCプ
ロセッサである。Altera_1は、プロセッサ対話用のメモリマップ、命令
及びステータスレジスタを実施するアドレスラッチ及びチップ選択復号化器と、
UTOPIAを通じてATM層とインタフェース接続されるよう設定される信号
とを含む。Altera_2はタイムスタンプカウンタ及び6つの比較器、即ち
CDFのフェーズに対する4つの比較器、ビーコン又はタイムスタンプの再複製
間隔のための1つの比較器、及び関連づけのためのもう1つの比較器と共にプロ
セッサを補完する。更に、Altera_2は、物理層インタフェース信号セッ
ト、及びプロセッサと対話するための命令及び状態レジスタを含む。
【0032】 最大の柔軟性及び効率のため、無線ATM(WATM)ネットワーク内の基地
局(BS)及び各無線端末(WT)の両方における使用のために共通のハードウ
エア設計が使用される。これは、必要に応じてハードウエアをBS又はWTのい
ずれかの使用のために適合させるために、EEPROM69(又は他の適当なメ
モリ装置)の中に二組の操作コードを与え、二組の操作コードのうちの選択され
た方をパワーアップ時にSRAM71(又は他の適当なメモリ)の中へ呼び出す
ためにスイッチ選択又は他の適当な技術を用いることによって達成される。
【0033】 実際の典型的な実施例では、ブートコード及び二組の操作コード(BS及びW
T)を保持するためにAM29F010128K EEPROM装置が用いられ
、動的パラメータ及び一般的なワークスペースの記憶のためにIDT71256
128KSRAMが用いられる。スケジューリング及びMAC管理機能が実行さ
れる実際のバッファは、一つのポートを通じてランダムアクセスが行われ、他の
ポートを通じて順次アクセスが行われる、IDT70825デュアルポートRA
M(DPRAM)である。これらは、順次ポートを通じて入力されるデータがラ
ンダムアクセスポートを通じてMPUによって操作され、やはり順次ポートを通
じて次の層へ渡されることを可能とする。
【0034】 概して、基本的な概念は、タイムスタンプ情報を、タイムスタンプ値の伝送の
正確な決定論的なスケジューリングを(予め)可能とするよう送信し、所与の(
固定の)タイムスロット中にタイムスタンプ値のみを送信する必要性を除去する
ことである。
【0035】 本発明の第1の実施例によれば、「timestamp_preset(タイ
ムスタンププリセット)」命令はBSによってネットワーク内の全てのWTへ送
信される。timestamp_preset命令を受信すると、全てのWTは
それらのタイムスタンプをゼロ(又は物理層によって生ずる遅延に等しい値)に
プリセットする。これは(第二の実施例に対して)1つのステップを除去し、大
局的な時間情報の損失をもたらす。
【0036】 本発明の第二の実施例によれば、タイムスタンプ情報は2つのステップで送信
される。まず、BSによって「timestamp_get(タイムスタンプ獲
得)」命令が送信され、これに応じて現在のタイムスタンプ値はBSを含む全て
の端末においてレジスタの中に記憶される。次に、後の時間に、「timest
amp_load(タイムスタンプロード)」命令が送信され、これは最後のt
imestamp_get命令の間にBSレジスタ内に記憶されたタイムスタン
プ値を送信する。次に、受信器はBSレジスタの中に記憶されたタイムスタンプ
値とそれらの受信器の中の記憶されたタイムスタンプ値との差を計算し、この差
をそれらの受信器の現在のタイムスタンプ値に加える。
【0037】 第1の実施例の基本的な手順は以下の通りである。BS及び全てのWTは夫々
、補正が行われるであろうことを示す同期フラグラッチをいつ設定するかを決定
するために、それらのタイムスタンプカウンタの現在値を(全ての端末に対して
同じである)固定値と比較する。例えば、値は、補正が命令される前に10μs
毎にネットワーク内で全てのタイムスタンプ間に1μsのスキューが生ずること
を可能とするよう選択されうる。全てのプロセッサは、CDFのダウンリンクフ
ェーズ中にこれらの同期フラグについてポーリングし、設定されていれば、この
イベントを同時に検出する。すると次のCDFのBS_SIGフェーズ中にタイ
ムスタンプ値補正が行われる。タイムスタンプ値補正は、単に全てのWTに対す
る適当なヘッダバイトでありうるtimestamp_preset命令を送信
するBSによって開始される。
【0038】 全てのWT及びBSは、全ての端末が時間的にできる限り近くヘッダバイトに
対して作用することを確実にするためにそれらのPHY層インタフェースにおい
てこのヘッダバイトを探す。それらの間の遅延は、一定である物理路の遅延のみ
である。タイムスタンプ値補正は、プロセス全体が決定論的であるよう、プロセ
ッサの介在無しに完全にハードウエアによって行われることが望ましい。
【0039】 ここで図5を参照するに、BSのtimestamp_presetブロック
80及びPHY層インタフェース82が示されている。PHY層インタフェース
82は、指定されたBS_SIGフェーズが開始したときにtimestamp
_presetバイトを送信されるべき最初のバイトとして保持するPHY F
IFO84を含む。timestamp_presetバイトは、timest
amp_presetブロック80の中でPHY層86及びバイトレジスタ88
の両方へ同時に送信される。比較器89は、レジスタ88によって捕捉されたt
imestamp_preset値を固定のタイムスタンプ(TS)ヘッダ値9
0と比較し、一致が検出されると、状態機械92を始動させる。
【0040】 状態機械92は、始動された後、タイムスタンプカウンタ94の中に記憶され
た現在のタイムスタンプ値を読み出し、読み出された現在のタイムスタンプ値を
タイムスタンプレジスタ96の中へロードする。状態機械92は次に、タイムス
タンプカウンタ94を物理層を通じた遅延に対応する一定のオフセット(プリセ
ット)値95でプリセットする(BSでは、ゼロからこの遅延を差し引く)。次
に、状態機械92は、続くデータに対する誤った比較を防止するために、バイト
レジスタ比較器89を使用不可とする。比較器98は、タイムスタンプカウンタ
94によって出力される現在のタイムスタンプ値を固定値100と比較し、一致
が検出されると、補正が行われるであろうことを示す同期フラグラッチ102を
設定する。上述のように、この固定値は、補正が命令される前に10μs毎にネ
ットワーク内で全てのタイムスタンプ間に1μsのスキューが生ずることを可能
とするよう選択されうる。
【0041】 ここで図6を参照するに、WTのtimestamp_presetブロック
110及びPHY層インタフェース112が示される。WTのtimestam
p_presetブロック110はBSのtimestamp_presetブ
ロックと同一であり、従って、二つのブロック中の同様の要素は同じ参照番号で
示され、但し、timestamp_presetブロック110中の要素を示
す参照番号にはプライム(’)が付されている。また、各WTのハードウエアは
同一となることが認められよう。WTにおいて、ヘッダバイトはパケットの最初
のバイトとして受信される。これは同時にバイトレジスタ88’及びアップロー
ドバッファ112の中に記憶される。比較器89’は、バイトレジスタ88’に
よって捕捉されたtimestamp_preset値を固定タイムスタンプ(
TS)ヘッダ値90’と比較し、一致が検出されると、状態機械92’を始動さ
せる。
【0042】 状態機械92’は、始動された後、タイムスタンプカウンタ94’の中に記憶
された現在のタイムスタンプ値を読み出し、読み出された現在のタイムスタンプ
値をタイムスタンプレジスタ96’の中へロードする。状態機械92’は次に、
タイムスタンプカウンタ94’を物理層を通じた遅延に対応する一定のオフセッ
ト(プリセット)値95’でプリセットする。次に、状態機械92’は、続くデ
ータに対する誤った比較を防止するために、バイトレジスタ比較器89’を使用
不可とする。比較器98’は、タイムスタンプカウンタ94’によって出力され
る現在のタイムスタンプ値を固定値100’と比較し、一致が検出されると補正
が行われるであろうことを示す同期フラグラッチ102’を設定する。
【0043】 タイムスタンプ値補正プロセスは両端で同一のハードウエアによって行われる
ため、近い同期が達成される。BSと各WTとの間の遅延の量は、単に信号の伝
搬遅延である。
【0044】 保持レジスタ96及び96’の中に記憶されるタイムスタンプ値は、必要に応
じて同一送受信器内でMAC層とインタフェース接続されうる他のプロトコル層
に対するする補正を計算するために使用されうる。この動作を容易とするため、
BSはそのTSレジスタ値を典型的には次のGS_SIGフェーズにおいて(A
/Dバスを通じて)別個のメッセージの中で送信せねばならない。すると、各W
Tは、BSのTSレジスタ値とそのWTのTSレジスタ値との間の差を決定し、
従ってBSからの時間オフセットの量を決定する。他のプロトコル層はこのオフ
セットを所望であればそれらのタイムスタンプ値を補正するために使用しうる。
従って、この場合、MAC層は大局的な時間基準を失うが、それでもなおフレー
ム同期を達成することが可能である。
【0045】 ここで図7を参照するに、本発明の第二の実施例によって設計され、BS及び
WTの両方に共通なtimestamp_loadブロック121のブロック図
が示されている。容易にわかるように、timestamp_loadブロック
121は図5及び6に夫々示されるtimestamp_presetブロック
80及び110の簡単な変更を構成する。従って、同様の要素は同じ参照番号で
示され、但し、timestamp_loadブロック121の要素を示す参照
番号にはダブルプライム(”)が付されている。
【0046】 以下明らかとなるように、本実施例では、大局的な時間基準はMAC層の中に
維持されうる。この実施例では、タイムスタンプ情報は2つのステップで送信さ
れる。まず、上述のtimestamp_preset命令と同様の「time
stamp_get」命令が送信される。この命令はパラメータを有さず、1バ
イト中で符号化されうる。BS及び全てのWTは、このtimestamp_g
et命令が検出されたときに、夫々のタイムスタンプ(TS)レジスタ96”を
ロードする。第二に、BSは、最後のtimestamp_get命令が送信さ
れたときにそのTSレジスタ96”の中に保持されるタイムスタンプ値をパラメ
ータとする「timestamp_load」を発行する。各WTはすると、受
信されたBSのタイムスタンプ値とそのWTのTSレジスタ96”の中に保持さ
れたタイムスタンプ値との間の差を計算し、次にこの差(オフセット)値をオフ
セットレジスタ123の中に記憶する。次に、WTにおけるプロセッサはALO
AD@命令を送信し、これは加算器125にオフセットレジスタ123からのオ
フセット値をタイムスタンプカウンタ94”の現在値へ加算させ、次に和をタイ
ムスタンプカウンタ94”の中へ再びロードさせる。この操作は時間によって重
大な影響を受けるものではないことが認識されるべきである。
【0047】 この実施例は、最大で32ビットでありうる加算器125の追加的な複雑さを
導入する。しかしながら、この操作は時間によって重大な影響を受けないため、
32ビット全加算器を実施する必要はない。例えば、多数のクロックサイクルに
亘って加算を行うことにより4ビット加算器を使用し、この時間期間中はタイム
スタンプカウンタ94”を使用不可とすることが可能である。このクロックサイ
クルの損失は、プロセッサソフトウエアによってオフセットレジスタ123の中
で順応されるべきである。
【0048】 Timestamp_load命令が送信される前に、多数のtimesta
mp_get命令が送信されうることが可能である。この場合、BSは各tim
estamp_get命令の後にTSレジスタ96”の値を複製し、全ての係る
値の合計と等しいパラメータと共にtimestamp_load命令を送信し
うる。WTは各timestamp_get命令の後にTSレジスタ96”の中
の全ての値の和を計算し、次にtimestamp_load命令を通じて受信
されたパラメータ値とこの計算された和との差を計算し、オフセットレジスタ1
23をこの差の値で設定する。
【0049】 タイムスタンプ値の伝送を2つのステップへ分けることにより、データ及びタ
イムスタンプパケットは実際の伝送時間の前に伝送のためにスケジューリングさ
れえ、従ってMACプロトコルのためのソフトウエアの設計における大きな柔軟
性を可能とする。
【0050】 本発明は上述において詳細に説明されたが、当業者によって明らかとなるであ
ろう本発明の概念の多くの変形及び/又は変更は添付の請求項に記載される本発
明の精神及び範囲を逸脱しないことが理解されるべきである。
【0051】 例えば、timestamp_get及びtimestamp_load命令
の両方はBSといった同一の端末(ノード)によって始動される必要は無いこと
が理解されるべきである。むしろ、従来技術より公知であるように、ネットワー
ク内の全てのノードがネットワーク制御ノード又はBSとして作用するよう任意
の時間において動的に再割当てされうるネットワークを使用することが可能であ
る。かかるネットワークは従って、分散された同期の可能性を与える。従って、
現在は制御ノードとして割り当てられているノードは当該の命令、例えばtim
estamp_get又はtimestamp_load命令を発生するために
使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 IEEE1394シリアルバスのサイクルマスターのcycle_start
パケット発生部を示すブロック図である。
【図2】 IEEE1394シリアルバスに接続された受信器ノードのbus_time
リセット部を示すブロック図である。
【図3】 無線ATMネットワーク用の予約ベースMACプロトコルにおいて使用される
周期的制御データフレーム(CDF)の構造を示す図である。
【図4】 本発明の典型的な実施例において使用されるMACサブシステムを示すブロッ
ク図である。
【図5】 本発明の第1の実施例によって実施される基地局のタイムスタンププリセット
ブロックを示すブロック図である。
【図6】 本発明の第1の実施例によって実施される無線端末のタイムスタンププリセッ
トブロックを示すブロック図である。
【図7】 本発明の第2の実施例によって実施される基地局及び無線端末のタイムスタン
プロードブロックを示すブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 Groenewoudseweg 1, 5621 BA Eindhoven, Th e Netherlands (72)発明者 スタイナー,レオン オランダ国,5656 アーアー アインドー フェン,プロフ・ホルストラーン 6 Fターム(参考) 5K028 HH02 HH03 MM08 MM12 NN01 NN31 NN57 SS24 SS28 5K047 AA18 CC06 GG11 GG16 HH43 HH55 MM24 MM28 MM56 【要約の続き】 正が行われるべきであることを示す同期フラグラッチを 設定する。上述の方法を実施するネットワークもまた開 示される。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 媒体アクセス制御サブシステムによって媒介される共通チャ
    ネルを通じて相互に通信する制御ノードと複数の他のノードとを含むネットワー
    ク内でタイムスタンプを同期させる方法であって、 第1の時間において制御ノードから第1の命令を送信する段階と、 第1の命令に応じて、制御ノード及び各他のノードの中のレジスタの中に開始
    タイムスタンプを記憶する段階と、 第1の時間よりも遅い第2の時間において制御ノードから第2の命令を送信す
    る段階と、 各他のノードが開始タイムスタンプ値と現在タイムスタンプ値との間の差を計
    算し、計算された差を現在タイムスタンプ値に加算する段階とを含む方法。
  2. 【請求項2】 媒体アクセス制御システムは予約ベースTDMAプロトコル
    を使用する、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 第1の命令はタイムスタンプ獲得命令を含み、第2の命令は
    タイムスタンプロード命令を含む、請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 ネットワーク内のノードのうち任意の選択された1つのノー
    ドは、異なる時間において制御ノードとして動作するよう割り当てられ得る、請
    求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 媒体アクセス制御サブシステムによって媒介される共通チャ
    ネルを通じて相互に通信する制御ノードと複数の他のノードとを含むネットワー
    ク内でタイムスタンプを同期させる方法であって、 制御ノードからプリセット命令を送信する段階と、 各他のノードが上記プリセット命令に応じて夫々のタイムスタンプの値を指示
    された初期タイムスタンプ値にプリセットする段階と、 各他のノードが現在のタイムスタンプカウンタ値を指示されたリセット値と周
    期的に比較し、夫々の現在のタイムスタンプカウンタ値と指示されるリセット値
    との間の一致が検出されると、次のプリセット値に応じて次のタイムスタンプ値
    補正が行われるべきであることを示す同期フラグラッチを設定する段階とを含む
    方法。
  6. 【請求項6】 媒体アクセス制御サブシステムは予約ベースTDMAプロト
    コルを使用する、請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 ネットワーク内のノードのうち任意の選択された1つのノー
    ドは、異なる時間において制御ノードとして動作するよう割り当てられ得る、請
    求項5記載の方法。
  8. 【請求項8】 制御ノードと、 複数の他のノードと、 制御ノード及び複数の他のノードによって共通に使用される通信チャネルへの
    アクセスを媒介する媒体アクセス制御サブシステムとを含むネットワークであっ
    て、 制御ノード及び複数の他のノードは夫々、 指定された伝送時間において制御ノードによって伝送される制御パケットのプ
    リセット命令バイトを記憶する比較器レジスタと、 プリセット命令バイトの値と指示されたヘッダ値とを比較し、一致が検出され
    るとトリガ信号を出力する第1の比較器と、 タイムスタンプカウンタと、 タイムスタンプレジスタと、 同期フラグラッチと、 トリガ信号に応じて、タイムスタンプカウンタの中に記憶されたタイムスタン
    プ値を読出し、読み出されたタイムスタンプ値をタイムスタンプレジスタの中へ
    ロードし、タイムスタンプカウンタを指示されたプリセット値でプリセットする
    状態機械と、 タイムスタンプによって記憶された現在のタイムスタンプ値を指示されたリセ
    ット値と比較し、一致が検出されると、次のプリセット命令バイトに応じて次の
    タイムスタンプ値補正が行われることを示すため同期フラグラッチを設定する第
    2の比較器とを含むネットワーク。
  9. 【請求項9】 制御ノードのための指示されたプリセット値はゼロである、
    請求項8記載のネットワーク。
  10. 【請求項10】 各他のノードのための指示されたプリセット値は物理層を
    通じた遅延に対応する、請求項8又は9記載のネットワーク。
  11. 【請求項11】 媒体アクセス制御サブシステムは予約ベースTDMAプロ
    トコルを使用する、請求項8記載のネットワーク。
  12. 【請求項12】 指定された伝送時間は制御データフレームのBS_SIG
    フェーズに対応する、請求項8記載のネットワーク。
  13. 【請求項13】 ネットワーク内のノードのうち任意の選択された1つのノ
    ードは、異なる時間において制御ノードとして動作するよう割り当てられ得る、
    請求項8記載のネットワーク。
  14. 【請求項14】 制御ノードと、 複数の他のノードと、 制御ノード及び複数の他のノードによって共通に使用される通信チャネルへの
    アクセスを媒介する媒体アクセス制御サブシステムとを含むネットワークであっ
    て、 制御ノード及び複数の他のノードは夫々、 制御ノードによって伝送される制御パケットの命令バイトを記憶する比較器レ
    ジスタと、 プリセット命令バイトの値と指示されたヘッダ値とを比較し、一致が検出され
    るとトリガ信号を出力する第1の比較器と、 タイムスタンプカウンタと、 タイムスタンプレジスタと、 同期フラグラッチと、 オフセットレジスタと、 トリガ信号に応じて、タイムスタンプカウンタの中に記憶されたタイムスタン
    プ値を読出し、読み出されたタイムスタンプ値をタイムスタンプレジスタの中へ
    ロードする状態機械と、 第1の時間よりも遅い第2の時間において制御ノードによって伝送された最後
    のタイムスタンプ値とタイムスタンプレジスタの中に記憶される現在のタイムス
    タンプ値との間の差を計算し、この差をオフセット値としてオフセットレジスタ
    の中へ記憶するプロセッサ回路と、 オフセットレジスタの中に記憶されたオフセット値をタイムスタンプカウンタ
    の現在値へ加算し、その和をタイムスタンプカウンタの中へ再ロードする、加算
    器と、 タイムスタンプによって記憶された現在のタイムスタンプ値を指示されたリセ
    ット値と比較し、一致が検出されると、次のプリセット命令バイトに応じて次の
    タイムスタンプ値補正が行われることを示すため同期フラグラッチを設定する第
    2の比較器とを含むネットワーク。
  15. 【請求項15】 制御ノードによって伝送された最後のタイムスタンプ値は
    、前の命令バイトが伝送された時間において制御ノードのタイムスタンプレジス
    タの中に記憶されるタイムスタンプ値に対応する、請求項14記載のネットワー
    ク。
  16. 【請求項16】 媒体アクセス制御サブシステムは、予約ベースTDMAプ
    ロトコルを使用する、請求項14記載のネットワーク。
  17. 【請求項17】 ネットワーク内のノードのうち任意の選択された1つのノ
    ードは、異なる時間において制御ノードとして動作するよう割り当てられ得る、
    請求項14記載のネットワーク。
JP2000551514A 1998-05-28 1999-05-20 予約ベースtdmaプロトコルのタイムスタンプ同期方法 Withdrawn JP2002517132A (ja)

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US09/086,270 1998-05-28
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