JP2004282441A - 端末同期方法及び端末同期回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明はリアルタイムのストリーム通信のように端末同士の同期が必要な通信を、既存の非同期通信ネットワークで接続された端末同士の間で実現することが可能な端末同期方法及び端末同期回路を提供することを目的とする。
【解決手段】非同期パケット通信網を用いて転送元の端末装置と転送先の端末装置とを同期させるための端末同期方法であって各端末装置をマスター端末装置とスレーブ端末装置とに割り当て、マスター端末装置が、クロック信号からパケット番号を生成しそれが付与された時刻同期パケットをマスター端末装置からパケット通信網を介してスレーブ端末装置に転送し、スレーブ端末装置では内部クロック信号から生成された値と、受信した時刻同期パケットのパケット番号とを比較し、時刻同期パケットを受信する度に比較結果に基づいて内部クロック信号の発振周波数を調整する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非同期のパケット通信網を介して接続された複数の端末装置の間でパケットを転送する場合に、パケットの転送元の端末装置とパケットの転送先の端末装置とを同期させるために用いられる端末同期方法及び端末同期回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル信号を転送する通信網については、信号処理のタイミングを決定するクロック信号をネットワーク全体で同期させているか否かに応じて、同期通信ネットワークと非同期通信ネットワークとに大別することができる。
【0003】
同期通信ネットワークを用いた通信システムは例えば図7に示すように構成され、非同期通信ネットワークを用いた通信システムは例えば図8に示すように構成される。
同期通信ネットワークでは、これに接続された複数の端末装置同士も正確に同期させることができる。
【0004】
例えば、リアルタイムのストリーム伝送のような通信サービスを実施する場合には、送信側の端末装置におけるA/D(アナログ/ディジタル)変換の変換速度と、受信側の端末装置におけるD/A(ディジタル/アナログ)変換の変換速度とを一致させる必要がある。このような場合には、送信側の端末装置と受信側の端末装置とを同期させる必要がある。
【0005】
もしも、送信側のA/D変換速度と受信側のD/A変換速度とが一致していないと、リアルタイム信号の時間軸上の波形が歪むだけでなく、送信側で生成されるディジタル信号の情報レートと受信側で処理するディジタル信号の情報レートとが一致しなくなるため、ネットワーク内オーバーフローもしくはアンダーフローが発生し正常な通信ができなくなる。
【0006】
同期ネットワークの具体例としては、ISDN,SONET/SDH,ATM(非同期転送モード),IEEE1394が知られている。なお、ATMは非同期ではあるが、実際には下位の物理レイヤーでSONET/SDHのようにクロックが同期した同期ネットワークを使用している。つまり、ATMはセルの転送タイミングに関していえば下位の物理レイヤーに対して非同期であるが、下位の物理レイヤーのビットのクロックはネットワーク全体で同期している。
【0007】
一方、非同期通信ネットワークにおいては、端末間や中継点間で通信の同期を行わない。すなわち、ネットワーク内で通信を中継するパケットスイッチなどは、それぞれ個別に内部で決定したタイミングに従って動作を行う。
【0008】
従って、非同期通信ネットワークはリアルタイムのストリーム伝送のような通信サービスには適していないが、ネットワーク管理上の手数が簡素化されるという長所があるため、ローカルエリアネットワークから発展してきた。
非同期通信ネットワークの具体例としては、イーサネット(登録商標)やIP網が知られている。
【0009】
同期通信ネットワークを用いて通信する場合に、端末装置同士を同期させる技術としては、特許文献1及び特許文献2が知られている。これらの従来技術においては、SONET/SDHレイヤーで155.52MHzの同期したネットワーククロックが両端の端末装置で得られることを前提として機器間の同期を実現している。
【0010】
一方、非同期通信ネットワークを用いて通信する場合に、端末装置同士を同期させる技術としては、特許文献3が提案されている。この従来技術では、送信するパケットにタイムスタンプを付与し、このタイムスタンプにより受信側でパケットのジッタを補正することを提案している。
【特許文献1】
特開平8−340350号公報
【特許文献2】
特開平9−064874号公報
【特許文献3】
特開平11−112938号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献3の従来技術においては、送信器と受信器との同期のために、同期ネットワークが別途必要になる。従って、特許文献3の従来技術は、厳密な意味では非同期通信ネットワークにおいて端末装置同士を同期させる方法ではない。
【0012】
本発明は、リアルタイムのストリーム通信のように端末同士の同期が必要な通信を、既存の非同期通信ネットワークで接続された端末同士の間で実現することが可能な端末同期方法及び端末同期回路を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
請求項1は、非同期のパケット通信網を介して接続された複数の端末装置の間でパケットを転送する通信システムを用いて、パケットの転送元の端末装置とパケットの転送先の端末装置とを同期させるための端末同期方法であって、1つの端末装置をマスター端末装置に割り当て、他の端末装置をスレーブ端末装置に割り当て、前記マスター端末装置が、基準となるクロック信号に基づき所定の基準時刻に対する時間変化に比例する値をパケット番号として順次に生成するとともに、前記パケット番号が付与されたパケットを時刻同期パケットとして前記マスター端末装置から前記パケット通信網を介してスレーブ端末装置に転送し、スレーブ端末装置では、その内部で生成された内部クロック信号に基づいて生成された値と、受信した前記時刻同期パケットに含まれているパケット番号とを比較し、前記時刻同期パケットを受信する度に比較結果に基づいて前記内部クロック信号の発振周波数を調整し、前記内部クロック信号に同期して通信の処理を実行することを特徴とする。
【0014】
請求項1においては、同期させるべき端末装置間で時刻同期パケットを送受することにより同期を実現している。
通信が経由するネットワークが非同期パケットネットワークである場合、一般にネットワーク内のパケットスイッチのインタフェースから送信されるビットのクロックレート、すなわちネットワークから端末が受信する信号のビットレートは各端末装置毎に異なる。
【0015】
しかし、同期させるべき端末装置の1つをマスター端末装置とし、他の全ての端末装置をスレーブ端末装置とした場合に、マスター端末装置からスレーブ端末装置に対して時間的に等間隔で時刻同期パケットを転送すれば、スレーブ端末装置は時刻同期パケットを原理的にはマスター端末装置と同じ時間間隔で受信することができる。
【0016】
従って、時刻同期パケットの受信間隔に基づいて、マスター端末装置とスレーブ端末装置との間で同期を実現することが可能になる。但し、このような同期を実現しようとする場合には、次に示す2つの問題が存在する。
[ネットワークにおける時刻同期パケットの“大位相のジッタ”の問題]
非同期パケットネットワークでは、輻輳により、スレーブ側が受信する時刻同期パケットにはジッタが生じる。この対策としては、時刻同期パケットを非同期パケットネットワーク上で優先的に転送することが考えられる。但し、この対策を行っても完全にジッタを消滅させることはできない。
【0017】
例えば、非同期パケットネットワーク上に存在するパケットスイッチが予め優先指定された時刻同期パケットを転送する際に、先行する非優先パケットが送信中であるケースについて考えよう。
時刻同期パケットはすぐにも転送する必要があるが、時刻同期パケットは出力側のバッファメモリ上で先行する非優先パケットの送出完了を待たなければならないので、この待ち時間の変動がジッタとして現れる。
【0018】
従って、スレーブ側の端末装置においては、時刻同期パケットのジッタを吸収した上で、時刻同期パケットからクロック信号を再生する必要がある。スレーブ側の端末装置上に周波数安定度の高いクロック発生器を設け、受信した時刻同期パケットに基づいてクロックの位相を補正するのが望ましいと考えられる。但し、周波数安定度の高いクロック発生器として、一般的なPLL(Phase Locked Loop)回路は利用できない。
【0019】
一般的なPLL回路においては、発生したクロック信号と外部から入力されるクロック信号との間の位相差が、規格化されたクロック周期(2π)よりも十分に小さいことを前提としている。また、各クロック信号の立ち上がりなどを検出して発生するクロック信号の位相を補正するように構成されている。
【0020】
しかしながら、非同期パケットネットワークにおいては、外部から入力されるクロック信号に相当する時刻同期パケットに、規格化されたクロック周期(2π)よりも大きいジッタが発生する可能性が高い。そのため、一般的なPLL回路を用いると、時刻同期パケットのジッタが(−π〜+π)の範囲を外れた場合に動作が不正確になる。
【0021】
[ネットワークにおける時刻同期パケットのパケット廃棄の問題]
非同期パケットネットワークにおいては、輻輳が発生した場合にパケットが廃棄される。
スレーブ側の端末装置に時刻同期パケットが到着しない場合には、原因として(1)ネットワークでのジッタと(2)ネットワークではのパケット廃棄とが考えられる。(1),(2)の各ケースについて一般的なPLL回路の適応性を以下に検証する。
【0022】
一般的なPLL回路では、発振クロックと外部入力クロックとの位相を比較するトリガとして、発振クロック自身を用いている。
(1)のケースでは、ネットワークのジッタにより外部入力クロック、すなわち時刻同期パケットの到着が遅れている場合、これに合わせて徐々に発振クロックの位相が遅れる(周波数が低くなる)。その後、到着が遅れていた外部入力クロック(時刻同期パケット)が一度にPLL回路の入力に到着するはずであるから、この際に徐々にPLL回路の発振クロックも位相が進む(周波数が高くなる)。従って、このケースでは一般的なPLL回路を用いても原理的には問題は生じない。
【0023】
(2)のケースでは、ネットワークにおける時刻同期パケットの廃棄が生じ、外部クロック信号である時刻同期パケットがPLL回路に入力されなくなると、PLL回路が発振クロック信号をトリガとして発振クロックと外部入力クロック信号との位相比較を行う度に、外部入力クロックが位相遅れを起こしているものとみなされ、発振クロックの位相を遅らせる(周波数が低くなる)ことになる。この現象が発生すると、スレーブ側の端末装置は、マスター側の端末装置よりもクロックの発振周波数が低くなるという問題が発生する。
【0024】
このような問題に対処するために、請求項1の発明では、マスター端末装置が送信する時刻同期パケットに時間変化に比例するパケット番号を付与する。また、スレーブ端末装置では生成された内部クロック信号の計数により生成された値と、受信した時刻同期パケットのパケット番号とを比較し、比較結果に応じて内部クロック信号の発振周波数を調整する。
【0025】
すなわち、前述の「大位相のジッタ」によりスレーブ端末装置が受信した時刻同期パケットとスレーブ端末装置内部で生成したクロック信号との位相差がπ以上になった場合であっても、時刻同期パケットのパケット番号と内部クロック信号の計数値との比較結果からその位相差を検知することができ、正しくクロック周波数の補正を行うことができる。
【0026】
また、請求項1では時刻同期パケットを受信する度に比較結果に基づいて内部クロック信号の発振周波数を調整する。従って、ネットワーク上で時刻同期パケットの廃棄が生じた場合には、廃棄によってスレーブ端末装置で受信されなくなった時刻同期パケットが発振周波数に影響を及ぼすのを回避することができ、発振周波数の低下を防止できる。
【0027】
従って、請求項1の発明を用いることにより、既存の非同期ネットワークを介して接続された複数の端末装置の間で、正確な同期を実現することが可能になる。
請求項2は、請求項1の端末同期方法において、前記パケット通信網に含まれる中継装置は、前記時刻同期パケットの転送処理をそれ以外のパケットに比べて優先的に行うことを特徴とする。
【0028】
請求項2においては、非同期パケットネットワークを通過する際に時刻同期パケットに生じるジッタを減らすことができる。また、非同期パケットネットワークで時刻同期パケットが廃棄される確率を減らすこともできる。これにより、スレーブ端末装置内で生成されるクロック信号の周波数の変化が小さくなり、ジッタの少ない高品質なクロックを再生することが可能になる。
【0029】
請求項3は、非同期のパケット通信網を介して接続された複数の端末装置の間でパケットを転送する通信システムを用いて、パケットの転送元の端末装置とパケットの転送先の端末装置とを同期させるために所定のマスター端末装置に設けられる端末同期回路であって、基準となるクロック信号を生成する基準クロック生成器と、前記基準クロック生成器が出力するクロック信号を計数するカウンタと、前記カウンタの計数値に対応するパケット番号の情報を含むパケットを時刻同期パケットとして作成する時刻同期パケット生成器と、前記時刻同期パケットを前記クロック信号に同期して前記パケット通信網に送出する時刻同期パケット送信器とを設けたことを特徴とする。
【0030】
請求項3の端末同期回路をマスター端末装置に設けて通信システムを構成することにより、請求項1と同様に、スレーブ端末装置における位相差がπを超えた場合であっても再生するクロック信号の周波数制御を正確に行うことが可能になる。
請求項4は、非同期のパケット通信網を介して接続された複数の端末装置の間でパケットを転送する通信システムを用いて、パケットの転送元の端末装置とパケットの転送先の端末装置とを同期させるために所定のスレーブ端末装置に設けられる端末同期回路であって、周波数が可変の内部クロック信号を生成する内部クロック生成器と、前記内部クロック信号を計数するカウンタと、スレーブ端末装置がパケット通信網から時刻同期パケットとして定められたパケットを受信した場合に、前記時刻同期パケットの特定部分に含まれているパケット番号の情報を抽出するとともに所定のトリガ信号を出力する時刻同期パケット受信器と、前記カウンタの計数値に対応する値と、前記パケット番号とを比較する比較器と、前記比較器の比較結果及び前記トリガ信号に従って前記内部クロック生成器の発振周波数を調整する周波数調整器とを設けたことを特徴とする。
【0031】
請求項4の端末同期回路をスレーブ端末装置に設けて通信システムを構成することにより、請求項1と同様に、スレーブ端末装置における位相差がπを超えた場合であっても再生するクロック信号の周波数制御を正確に行うことが可能になる。
【0032】
【発明の実施の形態】
本発明の端末同期方法及び端末同期回路の1つの実施の形態について、図1〜図6を参照して説明する。この形態は全ての請求項に対応する。
【0033】
図1は通信システムの構成例(1)を示すブロック図である。図2はマスター端末装置の構成例を示すブロック図である。図3はスレーブ端末装置の構成例を示すブロック図である。図4は各パケットスイッチの優先制御例を示す模式図である。図5は通信システムの構成例(2)を示すブロック図である。図6はマスター端末装置の構成例を示すブロック図である。
【0034】
この形態では、請求項3のマスター端末装置,基準クロック生成器,カウンタ,時刻同期パケット生成器及び時刻同期パケット送信器は、それぞれマスター端末装置51,内部クロック発生器21(54),カウンタ22,時刻同期パケット生成器23及び送信器24に相当する。
また、請求項4のスレーブ端末装置,内部クロック生成器,カウンタ,時刻同期パケット受信器,比較器及び周波数調整器は、それぞれスレーブ端末装置52,電圧制御発振器42,カウンタ43,時刻同期パケット受信器41,比較器44及びループフィルタ46に相当する。
【0035】
本発明を実施する通信システムは、例えば図1又は図5に示すように構成される。図1の例では、非同期通信ネットワーク53に接続された2つの端末装置をマスター端末装置51及びスレーブ端末装置52として割り当ててある。
そして、マスター端末装置51とスレーブ端末装置52との間で一方が他方に対してリアルタイムのストリーム伝送のような通信サービスを提供するために、パケットP2,P3を非同期通信ネットワーク53を介して双方向に転送する場合を想定している。
【0036】
この例では、非同期通信ネットワーク53に3つのパケットスイッチ61,62,63が設けてある。これらのパケットスイッチ61,62,63は、それぞれに内蔵されたクロック発生器64,65,66が生成する内部クロック信号に同期してそれぞれ独立したタイミングで、すなわち非同期で動作する。
リアルタイムのストリーム伝送を実現するためには、送信側のA/D変換速度と受信側のD/A変換速度とを同期させる必要がある。しかし、非同期通信ネットワーク53を介してマスター端末装置51とスレーブ端末装置52との間でパケットP2,P1を転送するので、基準となるクロック信号を用いてマスター端末装置51とスレーブ端末装置52とを直接同期させることはできない。
【0037】
そこで、この例では図1に示すように特別な時刻同期パケットP1をマスター端末装置51で生成し、マスター端末装置51から非同期通信ネットワーク53を介して時刻同期パケットP1をスレーブ端末装置52に転送するとともに、この動作を定期的に繰り返し行う。そして、スレーブ端末装置52は受信した時刻同期パケットP1に基づいてクロックの再生を行い、再生されたクロック信号に同期したタイミングで動作する。
【0038】
これにより、非同期通信ネットワーク53を利用する場合であっても、マスター端末装置51とスレーブ端末装置52とを同期させることができ、リアルタイムのストリーム伝送サービスのように同期が必要な通信を実現できる。
なお、時刻同期パケットP1と他のパケットP2とは同じ伝送路の同じ通信チャネルを用いて伝送される。時刻同期パケットP1と他のパケットP2との種類の違いは、例えば各パケットのヘッダに記録された情報によって区別される。
【0039】
この形態では、マスター端末装置51は図2に示すようにリアルタイムストリーム信号送信器11,リアルタイムストリーム信号受信器12,同期制御回路13及びインタフェース14を備えている。
また、同期制御回路13には内部クロック発生器21,カウンタ22,時刻同期パケット生成器23,送信器24,スイッチ25及び輻輳検出器26が備わっている。
【0040】
リアルタイムストリーム信号送信器11は、A/D変換器を内蔵しており、アナログ信号として入力される送信信号をタイミングの基準となるクロック信号CLKに同期してA/D変換し、変換後のディジタル情報を含む送信パケットを順次に生成し、インタフェース14を介して送信する。
リアルタイムストリーム信号受信器12は、D/A変換器を内蔵しており、非同期通信ネットワーク53から順次に入力される各受信パケットのディジタル情報を前記クロック信号CLKに同期してD/A変換し、アナログ信号の受信信号を生成する。
【0041】
クロック信号CLKは、内部クロック発生器21によって生成される。クロック信号CLKの周波数は固定されている。カウンタ22は、クロック信号CLKのパルス数を計数し、数値情報を生成する。クロック信号CLKの周波数は一定なので、カウンタ22が出力する数値は、ある時点からの経過時間に比例して増大する。
【0042】
時刻同期パケット生成器23は、一定の時間間隔で時刻同期パケットP1を繰り返し生成する。各々の時刻同期パケットP1のペイロードには、時刻に相当するパケット番号が書き込まれる。このパケット番号には、カウンタ22が出力する数値情報が割り当てられる。
時刻同期パケット生成器23が生成した各時刻同期パケットP1は、送信器24,スイッチ25及びインタフェース14を介して非同期通信ネットワーク53に送出される。
【0043】
送信器24は、時刻同期パケットP1の送信タイミングを調整するために設けてある。送信器24にはバッファメモリが内蔵されている。時刻同期パケット生成器23から出力される各時刻同期パケットP1は、送信器24のバッファメモリに書き込まれた後、内部クロック発生器21が出力するクロック信号CLKのタイミングをトリガとして読み出されスイッチ25及びインタフェース14を介して非同期通信ネットワーク53に送出される。
【0044】
また、スイッチ25はリアルタイム・ストリーム信号に相当する送信に輻輳が生じた場合に、送信前の時刻同期パケットP1を破棄するために設けてある。輻輳検出器26は、インタフェース14を監視し、リアルタイム・ストリーム信号に相当する送信に輻輳が発生したことを検出すると、スイッチ25を制御して送信前の時刻同期パケットP1を破棄する。
【0045】
実際には、輻輳検出器26はインタフェース14が非同期通信ネットワーク53から受信した信号の中に、「IEEE802.3x」などで規定されたネットワーク輻輳通知信号が現れた場合に、マスター端末装置51からの送信がネットワーク内で輻輳状態であるものとみなし、時刻同期パケットP1を破棄するようにスイッチ25を制御する。
【0046】
この形態では、マスター端末装置51の送出する時刻同期パケットP1にパケット番号を付与してあるので、スレーブ端末装置52は全ての時刻同期パケットP1を受信しなくても、受信したパケット番号からクロック信号を正しく再生することができる。
輻輳が発生したような場合には、ネットワーク上でパケットが破棄されることになるが、一部のパケットの破棄をマスター端末装置51上で行っても原理的には問題はない。非同期通信ネットワーク53上で輻輳が生じた場合には、非同期通信ネットワーク53上で廃棄される可能性のある時刻同期パケットP1を事前にマスター端末装置51上で廃棄することにより、通信全体の品質を改善することが可能になる。
【0047】
一方、この形態のスレーブ端末装置52は、図3に示すようにリアルタイムストリーム信号送信器31,リアルタイムストリーム信号受信器32,クロック再生回路33及びインタフェース34を備えている。
また、クロック再生回路33には時刻同期パケット受信器41,電圧制御発振器42,カウンタ43,比較器44,ゲート回路45及びループフィルタ46が備わっている。
【0048】
クロック再生回路33は、非同期通信ネットワーク53を介して受信した時刻同期パケットP1に基づいて送信側(マスター端末装置51)に同期したクロック信号CLK2を再生する。
リアルタイムストリーム信号送信器31は、A/D変換器を内蔵しており、アナログ信号として入力される送信信号をタイミングの基準となるクロック信号CLK2に同期してA/D変換し、変換後のディジタル情報を含む送信パケットを順次に生成し、インタフェース34を介して送信する。
【0049】
リアルタイムストリーム信号受信器32は、D/A変換器を内蔵しており、非同期通信ネットワーク53から順次に入力される各受信パケットのディジタル情報を前記クロック信号CLK2に同期してD/A変換し、アナログ信号の受信信号を生成する。
次に、クロック再生回路33の動作の詳細について説明する。
【0050】
電圧制御発振器42は、スレーブ端末装置52の内部で利用されるクロック信号CLK2を生成する。このクロック信号CLK2の周波数は、電圧制御発振器42の入力レベル(電圧や電流)を制御することにより変更することができる。
電圧制御発振器42の制御入力には、ループフィルタ46が接続されている。すなわち、ループフィルタ46の出力信号が電圧制御発振器42の発振周波数を決定する。ループフィルタ46は積分回路の機能を有している。
【0051】
電圧制御発振器42の発振周波数を最適化し、クロック信号CLK2の周波数をマスター端末装置51のクロック信号CLKに同期させるために、時刻同期パケット受信器41,カウンタ43,比較器44及びゲート回路45が設けてある。
カウンタ43は、電圧制御発振器42が出力するクロック信号CLK2のパルス数を計数し、数値情報を生成する。従って、もしもクロック信号CLK2の周波数が一定であれば、カウンタ43が出力する数値は、ある時点からの経過時間に比例して増大する。
【0052】
時刻同期パケット受信器41は、非同期通信ネットワーク53から入力される前述の時刻同期パケットP1をインタフェース34を介して受信する。また、時刻同期パケット受信器41は受信した時刻同期パケットP1のペイロードからパケット番号の数値を読み出し、このパケット番号を比較器44の入力に与える。更に、時刻同期パケット受信器41は時刻同期パケットP1を受信するとその受信タイミングに同期したトリガ信号を生成し、トリガ信号をゲート回路45に与える。時刻同期パケットP1を受信しないときにはトリガ信号は発生しない。
【0053】
比較器44は、時刻同期パケット受信器41から出力されるパケット番号の数値とカウンタ43から出力される数値とを比較し、それらの差分を電圧として出力する。
比較器44から出力される電圧は、ゲート回路45を介してループフィルタ46の入力に印可される。ゲート回路45は、時刻同期パケット受信器41からのトリガ信号が現れた時だけ、すなわち時刻同期パケットを受信した時だけ比較器44の出力電圧をループフィルタ46の入力に印加する。
【0054】
ところで、カウンタ43から出力される数値は、電圧制御発振器42が出力するクロック信号CLK2を利用する場合に期待される時刻同期パケットP1のペイロードに含まれるパケット番号に相当する。
【0055】
一方、時刻同期パケット受信器41から比較器44に入力される数値は、実際にスレーブ端末装置52に到着した時刻同期パケットP1のペイロードに含まれているパケット番号である。但し、後者のパケット番号にはジッタが含まれている。
これらのパケット番号を比較器44で比較することにより、結果的に電圧制御発振器42から出力されるクロック信号CLK2の周波数とマスター端末装置51におけるクロック信号CLKの周波数とを比較することになる。すなわち、2つのクロック信号CLK,CLK2の間の周波数の違いや位相の進み/遅れを識別することができる。
【0056】
しかし、スレーブ端末装置52が受信する時刻同期パケットP1のパケット番号には、ネットワークにおけるパケット廃棄の影響や、パケットのジッタの影響が現れるので、その対策が必要になる。
パケット廃棄に対する対策として、この例ではゲート回路45を設けてある。即ち、比較器44の出力電圧はゲート回路45が開いている時だけループフィルタ46の入力に印加されるので、時刻同期パケットP1がネットワーク上で廃棄され受信されない時には、ループフィルタ46の入力レベルは変化しない。従って、パケット廃棄はクロック信号CLK2の周波数に影響を及ぼさない。
【0057】
また、パケットのジッタの影響を緩和するために、ループフィルタ46を用いている。即ち、比較器44から出力される電圧は、ループフィルタ46の積分処理によって時間的に平均化されてから電圧制御発振器42の入力に印加されるので、ジッタの影響は小さくなる。
なお、比較器44の出力電圧と電圧制御発振器42の発振周波数との関係については、次のように定めればよい。即ち、カウンタ43出力の数値情報が受信した時刻同期パケットP1のパケット番号に比べて大きい場合には、電圧制御発振器42の発振周波数を下げる方向に比較器44の出力電圧が変化し、カウンタ43出力の数値情報が受信した時刻同期パケットP1のパケット番号に比べて小さい場合には、電圧制御発振器42の発振周波数を上げる方向に比較器44の出力電圧が変化するように定める。
【0058】
ところで、マスター端末装置51から一定の時間間隔で時刻同期パケットP1を送出した場合でも、非同期通信ネットワーク53を通過するトラヒックが増大すると各パケットの伝送遅延時間が大きくなり、スレーブ端末装置52に到達する時刻同期パケットP1のジッタも大きくなる。
非同期通信ネットワーク53上で生じるジッタを減らすために、この形態では非同期通信ネットワーク53上の各パケットスイッチ61,62,63が図4に示すような優先制御を実施している。
【0059】
即ち、各パケットスイッチ61,62,63は、時刻同期パケットP1をそれ以外のパケットよりも優先的に処理する。従って、図4に示すように非優先のその他のパケットが先にパケットスイッチに入力され、その後で優先すべき時刻同期パケットP1が入力された場合であっても、非優先のその他のパケットの送信を開始する前に送信待ち状態の時刻同期パケットP1が検出された場合には、時刻同期パケットP1の送信を先に開始し、その送信の後で非優先のパケットを送信する。
【0060】
このように、各パケットスイッチが時刻同期パケットP1について優先制御を実施することにより、スレーブ端末装置52に到着する時刻同期パケットP1に現れるジッタを減らすことができる。
また、各パケットスイッチが時刻同期パケットP1について優先制御を実施する場合には、時刻同期パケットP1のジッタが小さくなるので、スレーブ端末装置52内のループフィルタ46における時定数を小さくできる。これにより、クロック再生回路33における同期引き込み時間を短くできるという利点が生じる。
【0061】
なお、電圧制御発振器42が出力するクロック信号CLK2の周波数については、初期状態(同期制御開始前)においてマスター端末装置51におけるクロック信号CLKに近い周波数に定めておくのが望ましい。
なお、マスター端末装置51における同期制御回路13については、図6に示すように構成することもできる。図6の例では、図2の送信器24,スイッチ25及び輻輳検出器26を省略してある。
【0062】
送信器24を省略することにより、時刻同期パケットP1は時刻同期パケット生成器23で生成された直後にインタフェース14から送出されるので、送信される時刻同期パケットP1には若干のジッタが含まれることになるが、多少のジッタについてはスレーブ端末装置52側のクロック再生回路33の処理で吸収することができる。これにより、回路の簡素化が可能になる。
【0063】
また、非同期通信ネットワーク53上でパケット送信の輻輳が生じる可能性が小さい場合には、スイッチ25及び輻輳検出器26を省略しても大きな問題は生じない。
図5に示す構成においては、マスター端末装置51は時刻同期パケットP1を送出する機能だけのために非同期通信ネットワーク53に接続してある。また、リアルタイムのストリーム信号を転送するための通信については、複数のスレーブ端末装置52(1),52(2)同士の間で行われる。
【0064】
マスター端末装置51が送出する時刻同期パケットP1は、非同期通信ネットワーク53を経由して複数のスレーブ端末装置52(1),52(2)のそれぞれに同時に配信される。
このようなネットワークトポロジーの場合であっても、スレーブ端末装置52(1)はマスター端末装置51に同期し、スレーブ端末装置52(2)もマスター端末装置51に同期するので、結果的にスレーブ端末装置52(1)とスレーブ端末装置52(2)とが同期することになる。従って、スレーブ端末装置52(1)とスレーブ端末装置52(2)との間でリアルタイムのストリーム信号を配信することが可能になる。
【0065】
図5に示すような通信システムを構成する場合には、マスター端末装置51にリアルタイムストリーム信号送信器11及びリアルタイムストリーム信号受信器12を設ける必要はない。
【0066】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複数の端末装置が非同期ネットワークを介して接続されている場合であっても、受信側の端末装置は同期用のクロック信号を再生することができるので、複数の端末装置同士を同期させることができる。
【0067】
これにより、リアルタイムのストリーム通信のように送信側と受信側との同期が不可欠なサービスを行う場合であっても、同期ネットワークを用いる必要がなく、既存の非同期ネットワークをそのまま用いて通信を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】通信システムの構成例(1)を示すブロック図である。
【図2】マスター端末装置の構成例を示すブロック図である。
【図3】スレーブ端末装置の構成例を示すブロック図である。
【図4】各パケットスイッチの優先制御例を示す模式図である。
【図5】通信システムの構成例(2)を示すブロック図である。
【図6】マスター端末装置の構成例を示すブロック図である。
【図7】一般的な同期通信システムの構成を示すブロック図である。
【図8】一般的な非同期通信システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
11 リアルタイムストリーム信号送信器
12 リアルタイムストリーム信号受信器
13 同期制御回路
14 インタフェース
21 内部クロック発生器
22 カウンタ
23 時刻同期パケット生成器
24 送信器
25 スイッチ
26 輻輳検出器
31 リアルタイムストリーム信号送信器
32 リアルタイムストリーム信号受信器
33 クロック再生回路
34 インタフェース
41 時刻同期パケット受信器
42 電圧制御発振器
43 カウンタ
44 比較器
45 ゲート回路
46 ループフィルタ
51 マスター端末装置
52 スレーブ端末装置
53 非同期通信ネットワーク
54 クロック発生器
61,62,63 パケットスイッチ
64,65,66 クロック発生器

Claims (4)

  1. 非同期のパケット通信網を介して接続された複数の端末装置の間でパケットを転送する通信システムを用いて、パケットの転送元の端末装置とパケットの転送先の端末装置とを同期させるための端末同期方法であって、
    1つの端末装置をマスター端末装置に割り当て、他の端末装置をスレーブ端末装置に割り当て、
    前記マスター端末装置が、基準となるクロック信号に基づき所定の基準時刻に対する時間変化に比例する値をパケット番号として順次に生成するとともに、前記パケット番号が付与されたパケットを時刻同期パケットとして前記マスター端末装置から前記パケット通信網を介してスレーブ端末装置に転送し、
    スレーブ端末装置では、その内部で生成された内部クロック信号に基づいて生成された値と、受信した前記時刻同期パケットに含まれているパケット番号とを比較し、前記時刻同期パケットを受信する度に比較結果に基づいて前記内部クロック信号の発振周波数を調整し、前記内部クロック信号に同期して通信の処理を実行する
    ことを特徴とする端末同期方法。
  2. 請求項1の端末同期方法において、前記パケット通信網に含まれる中継装置は、前記時刻同期パケットの転送処理をそれ以外のパケットに比べて優先的に行うことを特徴とする端末同期方法。
  3. 非同期のパケット通信網を介して接続された複数の端末装置の間でパケットを転送する通信システムを用いて、パケットの転送元の端末装置とパケットの転送先の端末装置とを同期させるために所定のマスター端末装置に設けられる端末同期回路であって、
    基準となるクロック信号を生成する基準クロック生成器と、
    前記基準クロック生成器が出力するクロック信号を計数するカウンタと、
    前記カウンタの計数値に対応するパケット番号の情報を含むパケットを時刻同期パケットとして作成する時刻同期パケット生成器と、
    前記時刻同期パケットを前記クロック信号に同期して前記パケット通信網に送出する時刻同期パケット送信器と
    を設けたことを特徴とする端末同期回路。
  4. 非同期のパケット通信網を介して接続された複数の端末装置の間でパケットを転送する通信システムを用いて、パケットの転送元の端末装置とパケットの転送先の端末装置とを同期させるために所定のスレーブ端末装置に設けられる端末同期回路であって、
    周波数が可変の内部クロック信号を生成する内部クロック生成器と、
    前記内部クロック信号を計数するカウンタと、
    スレーブ端末装置がパケット通信網から時刻同期パケットとして定められたパケットを受信した場合に、前記時刻同期パケットの特定部分に含まれているパケット番号の情報を抽出するとともに所定のトリガ信号を出力する時刻同期パケット受信器と、
    前記カウンタの計数値に対応する値と、前記パケット番号とを比較する比較器と、
    前記比較器の比較結果及び前記トリガ信号に従って前記内部クロック生成器の発振周波数を調整する周波数調整器と
    を設けたことを特徴とする端末同期回路。
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