JP2010135880A - Clock synchronization system and clock synchronization method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クロック同期システムおよびクロック同期方法に係わり、特に中継網をIP網とするクロック同期システムおよびクロック同期方法に関する。 The present invention relates to a clock synchronization system and a clock synchronization method, and more particularly to a clock synchronization system and a clock synchronization method in which a relay network is an IP network.
大容量回線の低価格化や通信業界の規制緩和などにより、安価に電話を行うことのできるVoIP(Voice over Internet Protocol)技術を基盤としたIP(Internet Protocol)電話が普及し、その利用者が増加傾向にある。一方、従来の通信ネットワークは、電話網、移動網、専用線網、放送網などサービス毎に垂直統合された独立したネットワークである。 IP (Internet Protocol) telephones based on VoIP (Voice over Internet Protocol) technology, which can make calls at low cost, have become widespread due to lower prices for large capacity lines and relaxation of regulations in the communications industry. It is increasing. On the other hand, the conventional communication network is an independent network vertically integrated for each service, such as a telephone network, a mobile network, a leased line network, and a broadcast network.
近年、複数存在していたネットワークを一つに統合してオペレーションコストを低減させる動きがある。統合後のネットワークは、IP網で構成されると考えられる。したがって、公衆回線電話網(PSTN:Public Switching Telephone Network)もSONET(Synchronous Optical Network)/SDH(Synchronous Digital Hierarchy)で構成されたネットワークからIPで構成されたネットワークへ移行することが想定される。 In recent years, there has been a movement to reduce operation costs by integrating multiple existing networks into one. The integrated network is considered to be composed of an IP network. Accordingly, it is assumed that the public line telephone network (PSTN) also shifts from a network constituted by SONET (Synchronous Optical Network) / SDH (Synchronous Digital Hierarchy) to a network constituted by IP.
IPネットワークへ中継網が変更となることで、SONET/SDHのネットワークで実現していた網同期ができなくなる。ここで、網同期は、公衆回線電話網の各装置の同期を取るためのクロック供給装置とのクロック同期である。SONET/SDHのネットワークでは、クロック供給装置を直接収容していない装置においても、クロック供給装置を直接収容している装置とSONET/SDHのネットワークで接続することで、伝送路からクロックを抽出することで網同期が可能である。 When the relay network is changed to the IP network, the network synchronization realized in the SONET / SDH network cannot be performed. Here, the network synchronization is clock synchronization with a clock supply device for synchronizing each device of the public line telephone network. In a SONET / SDH network, a device that does not directly accommodate a clock supply device can extract a clock from a transmission line by connecting the device that directly accommodates the clock supply device with a SONET / SDH network. Network synchronization is possible.
しかし、IP網では、一般的に各装置間でクロック同期が行なわれていない。また、IP網は、各装置でクロックが独立しているために、非同期で動作するネットワークである。各装置が自装置内の基準クロックで独立して動作するため、各装置の基準クロックの精度の差異によりデータロスが発生することがある。データロスが発生すると、音声データの場合、通話中の音声にノイズが重畳して通話品質の劣化が発生する。また、FAXやモデムなどのデータ通信の場合、送信先に正しいデータが送信されず、送信先で誤ったデータを再生してしまう現象が発生する。 However, in an IP network, clock synchronization is generally not performed between devices. The IP network is a network that operates asynchronously because the clocks of each device are independent. Since each device operates independently with the reference clock in its own device, data loss may occur due to a difference in accuracy of the reference clock of each device. When data loss occurs, in the case of voice data, noise is superimposed on the voice during a call, resulting in a deterioration in call quality. Further, in the case of data communication such as FAX or modem, there is a phenomenon that correct data is not transmitted to the transmission destination and erroneous data is reproduced at the transmission destination.
中継網をIPとした電話サービスは、重要なライフラインとなりつつある。したがって、IPを使用した電話サービスの品質を確保する必要が生じている。
IP網におけるデータロスの要因の一つとして、各装置間のクロック精度の差異が挙げられる。IP網で網同期を行なう技術として、非特許文献1に記載されたIEEE1588、非特許文献2に記載されたNTP(Network Time Protocol)の時間同期プロトコルが提案されている。
Telephone service using IP as a relay network is becoming an important lifeline. Therefore, it is necessary to ensure the quality of telephone service using IP.
One factor of data loss in the IP network is a difference in clock accuracy between devices. As a technique for performing network synchronization in an IP network, IEEE 1588 described in Non-Patent
非特許文献1および非特許文献2に示す時刻同期方法は、GPS(Global Positioning System)、標準電波、原子時計などの正確な時刻源に直接接結されたマスター装置と時刻源と接続していないスレーブ装置から構成される。スレーブ装置は、任意のタイミングでマスター装置に対して時間の問い合わせのパケットを送出する。マスター装置は、時間問い合わせのパケットを受信すると、時間問い合わせパケットを送信したスレーブ装置に対して現在の時間を挿入したパケットを返信する。スレーブ装置は、マスター装置から返信された時間パケットと、時間問い合わせパケット送出時と時間パケット受信時のタイムスタンプを使用して伝送路における遅延時間を算出して、マスター装置から受信した時間パケットの時刻に対して時刻補正を行って網同期を行なう方法である。
The time synchronization methods shown in
先に述べたようなIEEE1588(非特許文献1)またはNTP(非特許文献2)における時間同期方式を用いて、クロック同期を行った場合、マスター装置のIP網インタフェースの送信バッファのデータ量により、IPパケットの送信が遅れ、スレーブ装置へ正しい同期情報が遅れないことがある。例えば、マスター装置とスレーブ装置を1対n接続した際に、スレーブ装置からの時間問い合わせパケットのアクセス集中により、マスター装置が輻輳することがある。このとき、マスター装置は、IP網インタフェースの送信バッファの送信データの積み込み数が増加する。この結果、マスター装置は、意図したタイミングで時間同期用パケットの送信ができず、マスター装置でパケット生成時に挿入するタイムスタンプとは異なったタイミングでスレーブ装置にパケットを送出することになる。 When clock synchronization is performed using the time synchronization method in IEEE 1588 (Non-Patent Document 1) or NTP (Non-Patent Document 2) as described above, depending on the data amount of the transmission buffer of the IP network interface of the master device, Transmission of IP packets is delayed, and correct synchronization information may not be delayed to the slave device. For example, when the master device and the slave device are connected in a 1: n connection, the master device may be congested due to concentration of access of time inquiry packets from the slave device. At this time, the master device increases the number of transmission data loaded in the transmission buffer of the IP network interface. As a result, the master device cannot transmit the time synchronization packet at the intended timing, and transmits the packet to the slave device at a timing different from the time stamp inserted when the master device generates the packet.
また、IEEE1588、NTPをサポートしたマスターとなる装置が、IEEE1588またはNTP専用の装置ではなく、PSTNとIP網間に配備するVoIPゲートウェイと一体化した装置の場合、音声パケットや呼制御パケットの送信処理と重複することがある。このとき、マスター装置は、スレーブ装置からの時間問い合わせパケットに対する応答について、意図したタイミングで送信できない。 If the master device that supports IEEE 1588 or NTP is not a device dedicated to IEEE 1588 or NTP, but is a device integrated with a VoIP gateway deployed between the PSTN and the IP network, transmission processing of voice packets and call control packets And may overlap. At this time, the master device cannot transmit a response to the time inquiry packet from the slave device at an intended timing.
スレーブ装置は、マスター装置から受信した時間同期用パケットに同期して動作する。マスター装置が意図したタイミングとは異なるタイミングでマスター装置内から出力するとき、スレーブ装置は、実際の時間とは異なる情報を受信して同期を行なうことになる。 The slave device operates in synchronization with the time synchronization packet received from the master device. When outputting from the master device at a timing different from the timing intended by the master device, the slave device receives information different from the actual time and performs synchronization.
したがって、中継網をIPとした電話サービスにおいて、マスター装置内のIP網インタフェースの送信バッファの状態によって、マスター装置内でのパケット出力遅延が原因でスレーブ装置となる電話交換機間でクロック同期が出来ない場合がある。 Therefore, in a telephone service using IP as a relay network, clock synchronization cannot be performed between telephone exchanges serving as slave devices due to packet output delays in the master device due to the state of the transmission buffer of the IP network interface in the master device. There is a case.
本発明は、上記の点に鑑み、中継網をIPとした電話サービスにおいて、マスター装置内でのパケット出力遅延によるスレーブ装置間のクロック精度の差異によるデータロスを発生させないクロック同期システムおよびクロック同期方法を提供する。 In view of the above points, the present invention provides a clock synchronization system and a clock synchronization method that do not cause data loss due to a difference in clock accuracy between slave devices due to packet output delay in the master device in a telephone service using IP as a relay network. I will provide a.
上述の課題は、IP網で接続されたクロック分配装置とクロック抽出装置とからなり、クロック分配装置は、予め定めた周期ごとに周期同期用パケットを生成し、この周期同期用パケットに、送信バッファの蓄積量に依存する第1の遅延時間と周期同期用パタンとを記録して、IP網を介してクロック抽出装置に送信し、クロック抽出装置は、周期同期用パケットを受信すると、周期同期用パタンから予め定めた周期のタイミングを取得し、第1の遅延時間とIP網における第2の遅延時間とから、タイミングを調整するクロック分配システムにより、達成できる。 The above-described problem includes a clock distribution device and a clock extraction device connected by an IP network, and the clock distribution device generates a periodic synchronization packet for each predetermined period, and transmits a transmission buffer to the periodic synchronization packet. The first delay time and the period synchronization pattern depending on the accumulated amount are recorded and transmitted to the clock extraction apparatus via the IP network. When the clock extraction apparatus receives the period synchronization packet, This can be achieved by a clock distribution system that acquires the timing of a predetermined period from the pattern and adjusts the timing from the first delay time and the second delay time in the IP network.
また、予め定めた周期ごとに周期同期用パケットを生成するステップと、周期同期用パケットに、送信バッファの蓄積量に依存する第1の遅延時間と周期同期用パタンとを記録して、IP網を介して送信するステップと、周期同期用パケットを受信するステップと、周期同期用パタンから予め定めた周期のタイミングを取得するステップと、第1の遅延時間とIP網における第2の遅延時間とから、タイミングを調整するステップとからなるクロック分配方法により、達成できる。 A step of generating a periodic synchronization packet for each predetermined period; and a first delay time and a periodic synchronization pattern depending on an accumulation amount of a transmission buffer are recorded in the periodic synchronization packet, and the IP network A step of transmitting the packet, a step of receiving a periodic synchronization packet, a step of obtaining a timing of a predetermined period from the periodic synchronization pattern, a first delay time, and a second delay time in the IP network And a clock distribution method comprising the steps of adjusting the timing.
中継網をIPとしたシステムにおいて、クロック供給装置などの正確な時刻源に直接接結していないクロック再生装置のクロック同期が可能であり、クロック精度の差異によるデータロスを無くすことができる。 In a system in which the relay network is IP, clock synchronization of a clock recovery device that is not directly connected to an accurate time source such as a clock supply device is possible, and data loss due to a difference in clock accuracy can be eliminated.
以下本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings using examples. The same reference numerals are assigned to substantially the same parts, and the description will not be repeated.
図1は、電話交換機300−1と電話交換機300−2の中継網をIP網100とした電話システム500のブロック図である。IP網100には、2台の電話交換機300、クロック分配装置200、CA(Call Agent)140が接続されている。CA140は、IP網100内における電話端末130−1と、電話端末130−2との呼接続制御を行なう。電話交換機300−1は、電話端末130−1を接続する。電話交換機300−2は、電話端末130−2を接続する。クロック供給装置110は、電話システム500のクロック源であり、電話交換機300−2、クロック分配装置200と直接接続する。クロック分配装置200は、IP網100を介して電話交換機300−1と接続し、電話交換機300−1のクロック源となる。
FIG. 1 is a block diagram of a
図2は、IP網でクロック同期を実現するクロック分配装置のブロック図である。図2において、クロック分配装置200は、クロックインタフェース部215と、クロック抽出部220と、送信データ量情報管理部245と、出力遅延情報生成部240と、8kHz周期同期用パケット生成部235と、パケット送出部225とIP網インタフェース部230と、送信先情報格納部250と、8kHz監視部205と、制御部210とを具備する。
FIG. 2 is a block diagram of a clock distribution device that realizes clock synchronization in an IP network. In FIG. 2, the
クロックインタフェース部215は、クロック供給装置110と接続し、電話システム500の源振となる複合クロック(64kHz+8kHz)を受信する。クロック抽出部220は、クロックインタフェース部215で受信した電話システムの源振となる複合クロックから8kHz周期の8kパルスを抽出する。送信データ量情報管理部245は、パケット送出部225に積み込まれている送信パケットのデータ量を格納する。送信先情報格納部250は、8kHz周期同期用パケットの送信先の情報を格納する。
The
出力遅延情報生成部240は、送信データ量情報管理部245に格納されているデータ量と伝送媒体の周波数から8kHz周期同期用パケットが出力されるまでの遅延時間を算出する。8kHz周期同期用パケット生成部235は、クロック抽出部220で抽出した8kHzを基準として、8kHz周期で8kHz周期情報を示す8kHz周期情報識別パタン445と出力遅延情報440をパケット化してパケット送出部225の送信バッファにパケットを積み込む。8kHz周期同期用パケット生成部235は、同時に、送信データ量情報管理部245に積み込んだパケットのデータ量を通知する。パケット送出部225は、制御部210より積み込まれたIPパケットまたは8kHz周期同期用パケット生成部235で生成されたIPパケットを順次出力する。IP網インタフェース部230は、IP網100と接続し、8kHz周期同期用パケットまたは制御部210で生成されたパケットを送信する。8kHz監視部205は、抽出された8kHzクロックが正常か監視する。制御部210は、上記各ブロックを制御する。
The output delay
図3は、IP網でクロック同期を実現する電話交換機のブロック図である。図3において、電話交換機300は、IP網インタフェース315と、TDM−IP変換部320と、TDM信号送受信部325と、電話端末インタフェース330と、ネットワーク遅延監視部335と、クロック情報抽出部340と、遅延情報再生部345と、PLL部350と、クロックインタフェース部355と、クロック抽出部360と、制御部310とを具備する。
FIG. 3 is a block diagram of a telephone exchange that realizes clock synchronization in an IP network. In FIG. 3, the
クロックインタフェース部355は、クロック供給装置110と接続し、電話システム500の源振となるクロックを受信する。なお、図1の構成では電話交換機300−2のみクロックインタフェース部355を使用する。クロック抽出部360は、クロックインタフェース部355で受信した源振となるクロックから8kHz周期の8kパルスを抽出して、PLL部350のリファレンスクロックとして使用する。IP網インタフェース部315は、IP網100と接続し、クロック分配装置200が出力する8kHz周期同期用パケットの受信と、IP電話サービスで使用する音声パケットおよび呼制御パケットの送受信を行なう。
The
クロック情報抽出部340は、クロック分配装置200が出力する8kHz周期同期用パケットに含まれる8kHz周期情報識別パタン445を常に監視して、8kHz周期のタイミングを抽出する。クロック情報抽出部340は、また、クロック分配装置200から8kHz周期同期用パケットを出力するまでの出力遅延時間情報440の情報を抽出する。クロック情報抽出部340は、8kHz周期同期用パケットから抽出した情報を遅延情報再生部345に出力する。
The clock
遅延情報再生部345は、クロック情報抽出部340が出力した8kHz周期タイミングと出力遅延時間情報440から、出力遅延時間分を遅延させて8kHzパルスを再生する。遅延情報再生部345は、更に、ネットワーク遅延監視部335で算出したネットワーク遅延量分も遅延させる。
The delay
ネットワーク遅延監視部335は、遅延情報再生部345で生成した8kHzパルスのサイクルについて、PLL部350の現在の出力クロックで監視する。ネットワーク遅延監視部335は、ネットワークの遅延時間501を算出する。ネットワーク遅延監視部335は、さらにネットワークの遅延の統計情報502を演算する。なお、遅延時間501と統計情報502は、図5を参照して後述する。
The network
PLL部350は、遅延情報再生部345で生成した8kHzパルスまたはクロック抽出部360で抽出した8kHzパルスの何れかを入力信号とする位相同期ループ回路である。PLL部350は、生成したクロックを装置内の基準クロックとして使用する。
The
電話端末インタフェース部330は、電話端末130を接続する。TDM信号送受信部325は、PLL部350で生成した装置内基準クロックでデータの送受信を行う。TDM−IP変換部320では、TDMデータとIPパケットの相互変換を行う。制御部310は、上記各ブロックを制御するブロックである。
The telephone
図4は、クロック分配装置の8kHz周期同期用パケット生成部で生成する8kHz周期同期用パケットのフォーマットである。8kHz周期同期用パケット400のフォーマットは、プリアンブル401と、フレーム開始405と、送信先アドレス410と、送信元アドレス415、タイプ420とデータ領域425とFCS(Frame Check Sequence)430で構成する。
FIG. 4 shows the format of an 8 kHz period synchronization packet generated by the 8 kHz period synchronization packet generation unit of the clock distribution apparatus. The format of the 8 kHz
データ領域425には、UDPヘッダ455と、8kHz周期同期用パケット400のシーケンスを示すシーケンス番号450と、8kHz周期同期用パケットであることを示す8kHz周期情報識別パタン445と、クロック分配装置200から8kHz周期同期用パケットを出力するまでの時間を示す出力遅延時間情報440と、クロック分配装置200内での8kHz周期異常を示す8kHz周期異常フラグ435で構成する。
The
なお、図4では、通常のIPパケットによる8kHz周期同期情報を示している。しかし、1対n接続時に複数の装置に8kHz周期同期用パケットを送出する場合、マルチキャストパケットまたはブロードキャストパケットを使用しても良い。
FIG. 4
図5を参照して、2台の電話交換機のネットワーク遅延監視部が保持するデータベース構成を説明する。データベース500は、遅延時間501と、統計情報502とで構成される。データベース500は、8kHz周期で新しいレコードを追加するように更新される。ネットワーク遅延監視部335は、遅延情報再生部345で生成した8kHzパルスのサイクルをPLL部350の出力クロックで監視する。ネットワーク遅延監視部335は、8kHz周期(125μs周期)ごとに、両者の差分(すなわちネットワークの遅延時間)を算出して、データベース500の遅延情報501に、順次格納する。
With reference to FIG. 5, the database configuration held by the network delay monitoring units of the two telephone exchanges will be described. The
エントリ503−1は、1回目の125μs周期に対して6μsの遅延時間501があったことを示している。一方、統計情報502の6μsの補正値は、遅延時間再生部345への出力である。また、エントリ503−nには、n回目の125μs周期に対して1μsの遅延時間501があったことを示している。さらに、n回目までの統計情報502には3μsの補正値を格納している。ここで統計情報は、統計情報=過去に受信した遅延量の合計/サンプル数=累積移動平均で算出している。しかし、累積移動平均以外の統計情報(過去5回の移動平均等)でもIP網の遅延量の補正は可能である。また、統計情報502の初期値を予め登録しておいても良い。
The entry 503-1 indicates that there was a
ここで、補正値として、遅延時間501ではなく、統計情報502を用いる理由を説明する。遅延時間501は、ある時刻に受信した8kHz周期同期用パケットがネットワーク上で遅延した時間である。ある時刻のネットワーク上にIPパケットが瞬間的に集中した場合、ルータ/HUBの輻輳などにより、ネットワーク上の遅延量が極端に増加する。その後、IPパケットが減ると、ネットワーク上の遅延量が減り、元の遅延量に戻る。このような遅延時間501を補正に使用すると、瞬間的な遅延量の増加により、遅延時間501の値が極端に大きくなり、その値にPLLが追従しようと、PLLが出力するクロックの周波数が極端に低く(遅く)なる。また、遅延量の減少により、PLLが追従し、PLLが出力するクロックの周波数が極端に高く(速く)なる。
Here, the reason for using the
ネットワークの遅延量の変化が、増加→減少→増加→減少→…と連続で発生した場合、PLLが出力するクロックが、遅い→速い→遅い→速い→…を繰り返し、PLLがLockせず、PLLが出力するクロックのフラツキ(不安定状態)状態となる。PLLは、遅延情報再生部345で再生した遅延量でクロックを同期させるので、瞬間的なネットワーク遅延の増加/減少によるクロックのフラツキ(不安定状態)を無くすために、過去に受信した遅延時間の累積移動平均値である統計情報502を使用する。
When a change in network delay occurs continuously in the order of increase → decrease → increase → decrease →…, the clock output by the PLL repeats slow → fast → slow → fast →…, the PLL does not lock and the PLL Becomes a fluttering (unstable) state of the output clock. Since the PLL synchronizes the clock with the delay amount reproduced by the delay
過去に受信した遅延時間の累積移動平均値である統計情報502を使用した場合、瞬間的な遅延量の増加により、遅延時間501と同じようにPLLが追従する。しかし、ネットワークの遅延時間が平均値であるため、PLLの周波数の変化もわずかである。また、逆に遅延時間が減少した場合も、ネットワークの遅延時間が平均値であるため、PLLの周波数の変化も微量となり、PLLの不安定期間を短くすることができる。
When
クロック分配装置200から8kHz周期同期用パケットを送出し、電話交換機300−1でクロック同期する場合の動作について、以下、図6ないし図8を参照して、説明する。ここで、図6はクロック分配装置の動作フローチャートである。図7はクロック分配装置と接続された電話交換機の動作フローチャートである。図8はクロック分配装置と電話交換機とのクロック補正のタイミングチャートである。
The operation in the case where an 8 kHz period synchronization packet is transmitted from the
図6を参照して、クロック分配装置の8kHz周期同期用パケット送出動作を説明する。図6において、クロック分配装置200は、クロック供給装置110からクロックの源振となるクロックを受信する。具体的には、クロック分配装置200は、クロックインタフェース部215を介して、電話交換機300−1に対する分配に必要な8kHz周期のクロックをクロック抽出部220で抽出する(S700)。8kHz監視部205は、抽出した8kHzのクロックが正常か確認を行う(S705)。8kパルスが異常であった場合(S705:NO)、クロック分配装置200は、クロック分配装置200に同期する各装置、ここでは電話交換機300−1に対して異常を通知するために8kHz周期異常フラグ435を異常とする(S710)。8kパルスが正常であった場合(S705:YES)、クロック分配装置200は、8kHz周期異常フラグ435を正常とする(S713)。
With reference to FIG. 6, description will be given of the 8 kHz period synchronization packet transmission operation of the clock distribution device. In FIG. 6, the
制御部210は、8k周期単位で8kHz周期同期用パケットを生成する(S715〜S725)。具体的には、制御部210は、8k周期単位で出力遅延情報生成部240から8kHz周期同期用パケットが出力されるまでの遅延時間の情報を取得する(S715)。ここでは、出力遅延情報生成部240は、送信データ量情報管理部245に格納されているデータ量と伝送媒体の周波数から8kHz周期同期用パケットが出力されるまでの遅延時間を事前に算出しておき、制御部210からの問い合わせにより、出力遅延時間情報を通知する。
The
制御部210は、8kHz周期同期用パケットの送信先情報を、送信先情報格納部250から取得する(S720)。なお、送信先情報は事前に登録されている情報である。制御部210は、送信先情報と、出力遅延時間情報440と、8kHz周期異常フラグ435から図4に示す8kHz周期同期用パケットの生成を行う(S725)。なお、8kHz周期同期用パケットに含まれる8kHz周期情報識別パタンは、数桁の任意の識別パタンである。
The
制御部210は、8kHz周期同期用パケット生成後、パケット送出部225の送信バッファに送信パケットの積み込みを行う(S730)。また、同時に制御部210は、送信データ量情報管理245にパケット送出部225の送信バッファに積み込んだデータ量を通知する(S735)。この情報は、次の周期の8kHz周期同期用パケットの生成のために使用する。
After generating the 8 kHz periodic synchronization packet, the
クロック分配装置200は、逐次、送信バッファに積み込まれたIPパケットをIP網インタフェース230から送出し、8kHz周期同期用パケットの積み込み前に格納した情報を全て送信した後に8kHz周期同期用パケットをIP網100に送信する(S740)。クロック分配装置200は、ステップ700に戻って、以上の動作を8kHz周期に行なう。
The
なお、ここでは通常のIPパケットによる8kHz周期同期情報を送信している。しかし、マルチキャストまたはブロードキャストを使用して複数の装置に同時に8kHz周期同期用パケットを送信しても良い。 Here, 8 kHz periodic synchronization information is transmitted by a normal IP packet. However, the 8 kHz periodic synchronization packet may be transmitted simultaneously to a plurality of devices using multicast or broadcast.
図7を参照して、電話交換機の8kHz周期同期用パケット受信動作を説明する。図7において、電話交換機300−1は、IP網インタフェース315から受信するパケットを監視し、クロック分配装置200から送信された8kHz周期情報識別パタン445の監視を行なう(S800)。8kHz周期情報識別パタン445を受信した場合(S800:YES)、電話交換機300−1は、クロック情報の抽出を行なう(S803)。具体的には、電話交換機300−1は、出力遅延時間情報440と8kHz周期同期用パケットのシーケンス番号450と、8kHz周期異常フラグ435の情報を8kHz周期同期用パケットから抽出する。
With reference to FIG. 7, the operation of receiving a packet for 8 kHz period synchronization of the telephone exchange will be described. In FIG. 7, the telephone exchange 300-1 monitors packets received from the
制御部310は、抽出したクロック情報から8kHz周期異常フラグ435の正常性の判断と、シーケンス番号が1つ前に受信した8kHz周期同期用パケットのシーケンス番号450から連続しているかの確認を行なう(S805)。8kHz周期異常フラグ435が異常を示していた場合またはシーケンスが異常な場合(S805:NO)、抽出したクロック情報を廃棄して次の8kHz周期同期用パケットの検出を行う。前者は、クロック分配装置200内の異常により、抽出したクロック情報が異常な可能性があるためである。後者は、受信した8kHz周期同期用パケットのシーケンス番号450が異常だった場合、伝送路でのパケットロスが考えられるためである。
The
8kHz周期異常フラグ435とシーケンス番号450が正常だった場合(S805:YES)、クロック情報抽出部340は、8kHz周期情報識別パタン445を使用して8kHz周期のタイミング情報を生成する(S810)。遅延情報再生部345は、クロック情報抽出部340で取得したクロック分配装置200内での出力遅延時間情報440から遅延時間分と、電話交換機300−1内のネットワーク遅延監視部335で算出したネットワーク遅延量の統計情報502を取得し、出力遅延時間情報440と統計情報502を基に、クロック情報抽出部340で生成した8kHz周期タイミングを1周期遅延させてタイミング調整を行う(S815)。
When the 8 kHz
次に、制御部310は、8kHz周期のタイミング補正を行った8kHzのパルス信号をネットワーク監視部335とPLL部350へ出力する。ネットワーク遅延監視部335は、タイミング補正を行った8kHzのパルス信号のサイクルが125μs周期であるかをPLL部350の出力クロックで監視し、ネットワークによる伝送路の遅延時間を算出して、結果をネットワーク遅延監視部335のデータベースの遅延時間501に格納する(S835)。なお、データの格納は、125μs周期に503−1から503−2、503−3と順に503−nまで情報を格納する。503−nは統計情報の情報量によるため、任意な値とする。また、制御部310は、ネットワーク遅延監視部335のデータベースに遅延時間501を格納されると、過去の遅延情報からネットワーク内の遅延量の統計情報を算出してデータベースの統計情報502に格納する(S840)。ここでは、統計情報の算出は、統計情報=過去に受信した遅延量の合計/サンプル数で算出している。しかし、この他の統計情報の算出方法においても、タイミング補正は可能である。なお、統計情報502の初期値を予め登録しておいても良い。
Next, the
また、PLL部350は、8kHz周期のタイミング補正を行った8kHzのパルス信号をレファレンスクロックとして、PLL部出力クロックのフィードバッククロックと位相比較を行うことでクロックの同期を行なう(S845)。
Further, the
以上の動作について、8kHz周期情報識別パタン445を検出する都度に行うことでクロック同期状態を継続させる。なお、ステップ845は、ステップ835およびステップ840とパラレルに実行しても良いし、先行して実行しても良い。
The clock synchronization state is continued by performing the above operation every time the 8 kHz period
図8を参照して、クロック分配装置とクロックの分配を受ける電話交換機間のクロックタイミングを説明する。図8において、図8(a)は、クロック分配装置105のクロック抽出部220のタイミングである。図8(b)はクロック分配装置105が8kHz周期同期用パケット400に乗せる出力遅延時間情報440の遅延時間である。図8(c)は電話交換機300−1が算出したネットワーク遅延統計情報502の遅延値である。図8(d)はクロック情報抽出部340が生成した8kHz周期のタイミングである。図8(e)は遅延情報再生部345が調整したクロックタイミングである。
Referring to FIG. 8, the clock timing between the clock distribution device and the telephone exchange receiving the clock distribution will be described. In FIG. 8, FIG. 8A is the timing of the
ここで、クロック状態が900の場合、出力遅延時間情報440は0μsであり、クロック分配装置200内では8kHz周期同期用パケットを出力するまでに遅延していない。電話交換機300−1のネットワーク遅延統計情報502は、エントリ503−1の統計情報502が使用され、IP網100内で6μsの遅延がある。電話交換機300−1内の遅延情報再生部345は、出力遅延時間情報440と統計情報502の情報から、次の8kタイミングの周期補正を行なう。クロック状態が900の場合は、合計で6μsの遅延が発生していたため、125μs−6μs=119μs後に8kタイミングのパルスが立ち上がるようにタイミング補正を行なう。
Here, when the clock state is 900, the output
クロック状態が901の場合、上述と同様に遅延情報再生部345は、出力遅延時間情報440と統計情報502の情報から、次の8kHz周期のタイミングの周期補正を行う。クロック状態が901の場合は、4μsのネットワーク遅延が発生していたため、125μs−4μs=121μs後に8kタイミングのパルスが立ち上がるように8kHz周期のタイミング補正を行なう。
When the clock state is 901, the delay
クロック状態が902の場合、出力遅延時間情報440は5μsであり、クロック分配装置200内では8kHz周期同期用パケットを出力するまでに5μs間の時間が掛かっている。電話交換機300−1内のネットワーク遅延統計情報502は、2クロック後のエントリ503−3の統計情報502が使用され、IP網100内で3.67μsの遅延がある。電話交換機300−1内の遅延情報再生部345は、出力遅延時間情報440と統計情報502の情報から、次の8kHz周期のタイミングの周期補正を行う。クロック状態が902の場合は、合計で8.67μsの遅延が発生していたため、125μs−8.67μs=116.33μs後に8kタイミングのパルスが立ち上がるように8kHz周期のタイミング補正を行なう。
When the clock state is 902, the output
なお、上述した実施例では、ネットワークの遅延時間501を、生成した8kHzと現在のクロックとの位相差から求めた。しかし、求め方はこれに限らず、交換機300からクロック分配装置200にpingを送り、クロック分配装置200からの応答が戻るまでの期間のから求めても良い。
In the above-described embodiment, the
100…IP網、110…クロック供給装置、130…電話端末、140…CA(Call Agent)、200…クロック分配装置、205…8kHz監視部、210…制御部、215…クロックインタフェース部、220…クロック抽出部、225…パケット送出部、230…IP網インタフェース部、235…8kHz周期同期用パケット生成部、240…出力遅延情報生成部、245…送信データ量情報管理部、250…送信先情報格納部、300…電話交換機、310…制御部、315…IP網インタフェース部、320…TDM−IP変換部、325…TDM信号送受信部、330…電話端末インタフェース部、335…ネットワーク遅延部、340…クロック情報抽出部、345…遅延情報再生部、350…PLL(Phase Locked Loop)部、355…クロックインタフェース部、360…クロック抽出部、500…電話システム。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記クロック分配装置は、予め定めた周期ごとに周期同期用パケットを生成し、この周期同期用パケットに、送信バッファの蓄積量に依存する第1の遅延時間と周期同期用パタンとを記録して、前記IP網を介して前記クロック抽出装置に送信し、
前記クロック抽出装置は、前記周期同期用パケットを受信すると、前記周期同期用パタンから前記予め定めた周期のタイミングを取得し、前記第1の遅延時間と前記IP網における第2の遅延時間とから、前記タイミングを調整することを特徴とするクロック分配システム。 In a clock distribution system comprising a clock distribution device and a clock extraction device connected by an IP network,
The clock distribution device generates a period synchronization packet for each predetermined period, and records a first delay time and a period synchronization pattern depending on the accumulated amount of the transmission buffer in the period synchronization packet. , Transmitted to the clock extraction device via the IP network,
When the clock extracting device receives the periodic synchronization packet, the clock extracting device acquires the timing of the predetermined period from the periodic synchronization pattern, and based on the first delay time and the second delay time in the IP network. A clock distribution system that adjusts the timing.
前記クロック抽出装置は、前記タイミングと現在のクロックとの位相差から、前記第2の遅延時間を求めることを特徴とするクロック分配システム。 The clock distribution system of claim 1,
The clock distribution system, wherein the clock extracting device obtains the second delay time from a phase difference between the timing and a current clock.
前記クロック抽出装置は、前記クロック分配装置へのコマンド送信時刻と、前記クロック分配装置からの応答受信時刻とに基づいて、前記第2の遅延時間を求めることを特徴とするクロック分配システム。 The clock distribution system of claim 1,
The clock distribution system, wherein the clock extraction device obtains the second delay time based on a command transmission time to the clock distribution device and a response reception time from the clock distribution device.
前記クロック抽出装置は、前記第1の遅延時間と前記第2の遅延時間の移動平均との和に基づいて、前記タイミングを調整することを特徴とするクロック分配システム。 A clock distribution system according to any one of claims 1 to 3,
The clock distribution system, wherein the clock extraction device adjusts the timing based on a sum of a moving average of the first delay time and the second delay time.
前記周期同期用パケットに、送信バッファの蓄積量に依存する第1の遅延時間と周期同期用パタンとを記録して、IP網を介して送信するステップと、
前記周期同期用パケットを受信するステップと、
前記周期同期用パタンから前記予め定めた周期のタイミングを取得するステップと、
前記第1の遅延時間と前記IP網における第2の遅延時間とから、前記タイミングを調整するステップとからなるクロック分配方法。 Generating a period synchronization packet for each predetermined period;
Recording the first delay time depending on the accumulated amount of the transmission buffer and the period synchronization pattern in the period synchronization packet, and transmitting the packet via the IP network;
Receiving the periodic synchronization packet;
Obtaining the timing of the predetermined cycle from the cycle synchronization pattern;
A clock distribution method comprising: adjusting the timing from the first delay time and a second delay time in the IP network.
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