JP2014216669A - 通信システム、同期システム、通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度なクロック同期を行うために伝送遅延の揺らぎ及び非対称性によるクロックの同期精度の劣化によるマスタ−スレーブ間における伝送遅延を等しくかつ一定とする。【解決手段】通信装置間に接続される複数の通信データ転送装置を備える通信システムであって、複数の通信データ転送装置のうちの通信データの送信元の通信装置側に接続されている第一の通信データ転送装置は、通信装置から通信データを受信すると、当該通信データの受信時刻を当該通信データに挿入する時刻情報挿入部を備え、複数の通信データ転送装置のうちの第一の通信データ転送装置から受信する第二の通信データ転送装置は、時刻情報挿入部が通信データに挿入した第一の通信データ転送装置の受信時刻を用いて通信データの滞留時間を算出する滞留時間算出部と、滞留時間算出部が算出した滞留時間にわたり通信データを滞留させる通信データ滞留部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、広域網を介してマスタとスレーブの間で内部クロックの同期を行う通信システム、同期システム、通信データ転送装置及び通信データ転送方法に関する。

基準となるマスタとそれに従属させるスレーブとの間で通信されるパケットを用いて、スレーブの内部クロックを、マスタの内部クロックに同期するには、例えば公知のＰｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＰＴＰ）を用いる方法がある。

ＰＴＰにおいては、マスタとスレーブの内部にそれぞれカウンタを持つ。各装置の各カウンタの値を、各装置でタイムスタンプとして打刻し、タイムスタンプを含んだパケット（以下メッセージと呼ぶ）をマスタとスレーブの間でやりとりし、制御を行う。

図７及び図８はマスタ７０とスレーブ８０の間のクロックの周波数および時刻の同期を行うための、公知のＰＴＰの一般的なシーケンス図を表す。図７は周波数同期を、図８は時刻同期を行うためのシーケンスを示す（例えば、非特許文献１。）。

周波数同期においては図７に示すように、マスタ７０からスレーブ８０へとタイムスタンプｔ_１およびｔ_３を通知する。スレーブ８０ではｔ_１およびｔ_３を受け取った際のスレーブ８０におけるカウンタ値をそれぞれ、ｔ_２およびｔ_４として保持する。そして、メッセージ送信間隔（ｔ_３−ｔ_１）とメッセージ受信間隔（ｔ_４−ｔ_２）が等しくなるように、スレーブ８０の内部クロックの周波数を調整する。

時刻同期においては図８に示すように、マスタ７０からスレーブ８０へタイムスタンプＴ_１を通知する。スレーブ８０においては、Ｔ_１を受け取った際のスレーブ８０におけるカウンタ値をＴ_２として保持する。その後、スレーブ８０はマスタ７０へタイムスタンプＴ_３を送り、それをマスタ７０が受け取った際の、マスタ７０におけるカウンタ値をＴ_４として送付するようリクエストする。

マスタ７０においては、Ｔ_３を受け取った際のマスタ７０におけるカウンタ値をＴ_４としてスレーブ８０に通知する。スレーブ８０は、Ｔ_１，Ｔ_２，Ｔ_３，Ｔ_４からマスタ７０−スレーブ８０間の遅延をＤｅｌａｙ［（Ｔ_２−Ｔ_１）＋（Ｔ_４−Ｔ_３）］／２、初期のマスタ７０とスレーブ８０の初期の時刻のずれをＯｆｆｓｅｔ［（Ｔ_２−Ｔ_１）−（Ｔ_４−Ｔ_３）］／２として算出し、マスタ７０とスレーブ８０の時刻差を修正する。

ＰＴＰのタイムスタンプのやりとりにおいては、遅延は常に一定である仮定のもと調整するため、マスタ７０とスレーブ８０の間の伝送遅延に揺らぎが生じると、周波数同期および時刻同期の精度が劣化する懸念がある。

また、時刻同期においては、マスタ７０からスレーブ８０への伝送遅延と、スレーブ８０からマスタ７０への伝送遅延の値が等しいと仮定し調整を行う。しかし、マスタ７０からスレーブ８０への伝送遅延と、スレーブ８０からマスタ７０への伝送遅延の値が異なる。すなわちネットワークの遅延が非対称な場合、時刻同期精度が劣化する懸念がある。

図９及び図１０はマスタ７０からスレーブ８０への向きの伝送遅延がδ大きくなる場合のシーケンス図を示している。周波数同期の場合、図９に示しているように、ｔ_１のカウンタ値をスレーブ８０で受け取る時刻がｔ_２’となり本来のｔ_２からδだけずれる。このため、ｔ_４−ｔ_２’の値が本来のＭｅｓｓａｇｅ受信間隔よりδ小さい値となり、スレーブ８０の周波数が（ｔ_３−ｔ_１）／［（ｔ_３−ｔ_１）−δ］の割合だけマスタ７０の周波数からずれてしまい、精確な周波数同期が行えない。

また、時刻同期の場合、図１０に示しているように、Ｔ_２のカウンタ値をスレーブ８０で受け取る時刻がＴ_２’となり、本来のＴ_２からδだけずれる。このため［（Ｔ_２−Ｔ_１）−（Ｔ_４−Ｔ_３）］／２の値が本来のオフセットからδ／２大きくなるため、時刻がδ／２だけずれてしまい、精確な時刻同期が行えない。

これらの同期精度の劣化を改善する方法として、ＰＴＰのバウンダリクロック或いはトランスペアレントクロックを用いる方法がある。バウンダリクロック或いはトランスペアレントクロックは、グランドマスタとスレーブの間に接続される通信装置として動作する。ここでグランドマスタは、クロックの同期を行うドメインの中で、最も基本となるクロックを有するマスタである。

バウンダリクロックは、グランドマスタとスレーブとの間でやりとりされるメッセージを終端し、上位のマスタに対しては従属同期し、下位のスレーブに対してはマスタとして動作する。ここで上位はグランドマスタ９０からのホップ数が少ない方を表し、下位はグランドマスタ９０からのホップ数が多い方を表す。

マスタとスレーブの間の全ての通信装置をバウンダリクロックとすることで、各伝送区間でメッセージを終端することができ、これにより伝送遅延の揺らぎの主な原因である、各通信装置内のメッセージの滞留時間の揺らぎを抑えることができる。また、伝送遅延が非対称になる主な原因である、各通信装置内のメッセージの滞留時間の非対称性も抑えることができる。

トランスペアレントクロックは、マスタとスレーブの間でやりとりされる各メッセージ内に、自ら通信装置内の滞留時間を書き込む。マスタおよびスレーブはこの滞留時間をもとに、時刻に補正をかける。

トランスペアレントクロック内の滞留時間は、自ら通信装置１０の入りと出においてタイムスタンプを打刻し、それらの差から算出する。なおここでは例として特にＥｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄのトランスペアレントクロックの場合について述べた。

マスタとスレーブの間の全ての通信装置をトランスペアレントクロックとすることで、各通信装置内での滞留時間を補正でき、これによりバウンダリクロックと同様に、伝送遅延の揺らぎの主な原因である、各通信装置内のメッセージの滞留時間の揺らぎを抑えることができる。

また、伝送遅延が非対称になる主な原因である各通信装置内のメッセージの滞留時間の非対称性も抑えることができる。これらの導入によりＰＴＰを用いて、より正確な周波数および時刻同期を行うことができる。

ＩＥＥＥ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｏｃｉｅｔｙ， "ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ａ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｃｌｏｃｋ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ" ， ＩＥＥＥ Ｓｔｄ １５８８−２００８， ２００８．

ここで、グラウンドマスタ９０およびスレーブ８０を含んだ事業者Ａの複数の網７５の間を広域網で接続する図１１に示すようなネットワークの運用を想定した場合、事業者Ａのスレーブ８０のクロックを、広域網を通じて、事業者Ａの別の網７５に属するグランドマスタ９０のクロックに同期させることが求められる。

しかしながら、バウンダリクロックを用いる場合には、グランドマスタ９０とスレーブ８０の間の広域網に属する各通信装置は上位のマスタに対して同期させる必要がある。そのため、広域網を介してグランドマスタ９０とスレーブ８０の間で同期を行う図１１のネットワークでは、広域網に属する各通信装置をバウンダリクロックとしてグランドマスタ９０に同期させる必要がある。

現状の広域網に属する各通信装置は、バウンダリクロックの機能を具備していないことが多く、装置を大量に交換する必要があり、高コストになるという問題があった。

また、トランスペアレントクロックを用いる場合には、広域網に属する各通信装置はグランドマスタ９０に対して同期していることは必須ではないが、滞留時間の算出の精度を高めるため、グランドマスタ９０に対して同期することが推奨とされている。そのため、高精度の同期が必要な場合にバウンダリクロックと同様に高コストになるという問題があった。

一方、複数の事業者が広域網を共用しながら、それぞれが独自に基準クロックを運用する図１２のようなネットワークの運用を想定した場合、各事業者が持つスレーブ８０のクロックを、各事業者の持つグランドマスタ９０のクロックへ同期させることが求められる。ここでクロックドメインとは、共通のクロックに同期した論理的な通信装置１０のグループを指す。

しかしながらバウンダリクロック或いは高精度なトランスペアレントクロックを用いる場合には、広域網に属する各通信装置１０のクロックをそれぞれのクロックドメインに応じたグランドマスタ９０に同期させる必要があり、広域網に属する各通信装置１０のクロックがどのグランドマスタ９０に同期しているかを常に把握しなければならず、クロックの管理が煩雑になるという課題もあった。

前記課題を解決するために、本発明は、マスタ−スレーブ間の伝送遅延の遅延ゆらぎおよび非対称性によるクロックの同期精度の劣化を小さくすることで、高精度なクロック伝送を低コストに実現することを目的とする。

本発明は、網を介して対向して接続される通信装置の間で、双方向で伝送されるパケットについて、送出時刻を取得する手段と、滞留すべき時間を算出する手段と、前記パケットを滞留する手段とを、有することを特徴とする通信方式を用いて、マスタ−スレーブ間の双方向の伝送遅延を等しくかつ一定とする。

具体的には、本発明の通信システムは、
通信装置間に接続される複数の通信データ転送装置を備える通信システムであって、
前記複数の通信データ転送装置のうちの前記通信データの送信元の前記通信装置側に接続されている第一の通信データ転送装置は、
前記通信装置から通信データを受信すると、当該通信データの受信時刻を当該通信データに挿入する時刻情報挿入部を備え、
前記複数の通信データ転送装置のうちの前記第一の通信データ転送装置から前記通信データを受信する第二の通信データ転送装置は、
前記時刻情報挿入部が通信データに挿入した前記第一の通信データ転送装置の受信時刻を用いて前記通信データの滞留時間を算出する滞留時間算出部と、
前記滞留時間算出部が算出した滞留時間にわたり前記通信データを滞留させる通信データ滞留部とを備える。

本発明の通信システムでは、
前記第二の通信データ転送装置は、
通信データを受信すると、当該通信データに挿入されている前記第一の通信データ転送装置の受信時刻を読み出す時刻情報読取部をさらに備え、
前記滞留時間算出部は、前記時刻情報読取部の読み出した受信時刻と前記第二の通信データ転送装置が前記通信データを受信した受信時刻とを差分した第一の時間を算出し、予め記憶している一定時間と前記第一の時間とを差分した第二の時間を算出することによって、前記通信データの滞留時間を算出してもよい。

本発明の通信システムでは、
前記第一の通信データ転送装置及び前記第二の通信データ転送装置は、
当該通信データ転送装置の時刻同期部と、他の通信データ転送装置の時刻同期部との間で時刻同期を行い、時刻供給部へと時刻同期した時刻を供給する時刻同期部をさらに備え、
前記第一の通信データ転送装置の前記時刻情報挿入部は、前記時刻同期部の時刻同期した前記時刻情報供給部から供給された時刻を用いて前記通信データの受信時刻を挿入し、
前記第二の通信データ転送装置の滞留時間算出部は、前記時刻同期部の時刻同期した前記時刻情報供給部から供給された時刻を用いて前記第二の通信データ転送装置が受信した前記通信データの受信時刻を取得してもよい。

本発明の同期システムは、
通信データを、第一の通信データ転送装置へ送信する送信側通信装置と、
第二の通信データ転送装置の転送した通信データを受信して前記送信側通信装置と時刻又は周波数を同期させる受信側通信装置とを備える。

本発明の通信方法は、
通信装置間に接続される複数の通信データ転送装置を用いた通信方法であって、
前記複数の通信データ転送装置のうちの前記通信データの送信元の前記通信装置側に接続されている第一の通信データ転送装置が、前記通信装置からの通信データを受信すると、当該通信データの受信時刻を当該通信データに挿入する時刻情報挿入手順と、
前記複数の通信データ転送装置のうちの前記第一の通信データ転送装置から前記通信データを受信する第二の通信データ転送装置が、前記時刻情報挿入部が通信データに挿入した前記第一の通信データ転送装置の受信時刻を用いて前記通信データの滞留時間を算出する滞留時間算出手順と、
前記第二の通信データ転送装置が、前記滞留時間算出手順で算出した滞留時間にわたり前記通信データを滞留させる通信データ滞留手順とを順に有する。

本発明の通信方法では、
前記滞留時間算出手順において、通信データを受信すると、当該通信データに挿入されている前記第一の通信データ転送装置の受信時刻を読み出し、
読み出した前記第一の通信データ転送装置の受信時刻と前記第二の通信データ転送装置が前記通信データを受信した受信時刻とを差分した第一の時間を算出し、予め記憶している一定時間と前記第一の時間とを差分した第二の時間を算出することによって、前記通信データの滞留時間を算出してもよい。

本発明の通信方法では、
前記第一の通信データ転送装置及び前記第二の通信データ転送装置が、他の通信データ転送装置の時刻同期部との間で時刻同期を行う時刻同期手順を、前記時刻情報挿入手順の前にさらに有し、
前記時刻情報挿入手順において、前記第一の通信データ転送装置は、前記時刻同期手順で時刻同期した時刻を用いて前記通信データの受信時刻を挿入し、
前記滞留時間算出手順において、前記第二の通信データ転送装置は、前記時刻同期手順で時刻同期した時刻を用いて前記第二の通信データ転送装置が受信した前記通信データの受信時刻を取得してもよい。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明は、マスタ及びスレーブの通信装置間の双方向の伝送遅延が等しくなるためマスタ−スレーブ間の伝送遅延の遅延ゆらぎおよび非対称性によるクロックの同期精度の劣化を小さくなり、高精度なクロック伝送を実現することができる。

本実施形態１に係る通信システムの一例を示す構成図である。 本実施形態１に係る通信アダプタ１１Ａの一例を示すブロック図である。 本実施形態１に係る通信アダプタ１１Ｂの一例を示すブロック図である。 本実施形態１に係る通信システムに対応する通信方式の一例を示すシーケンス図である。 本実施形態２に係る通信システムの一例を示す構成図である。 本実施形態２に係る通信アダプタ１１Ｃ１の一例を示す構成図である。 関連技術に係るクロックの周波数同期の一例を示すシーケンス図である。 関連技術に係るクロックの時刻同期の一例を示すシーケンス図である。 関連技術に係る周波数同期における伝送遅延が変動した場合のシーケンス図である。 関連技術に係る時刻同期における伝送遅延が変動した場合のシーケンス図である。 関連技術に係る広域網を介してグランドマスタとスレーブ間で周波数同期を行うネットワークの一例を示す概要図である。 関連技術に係る複数の事業者が共用する広域網を介してグランドマスタとスレーブ間で時刻同期を行うネットワークの一例を示す概要図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

本実施形態に係る通信システム及び同期システムは、通信装置である送信側通信装置と、通信データ転送装置と、通信装置である受信側通信装置を備え、送信側通信装置と受信側通信装置間で通信データを送受信して時刻又は周波数を同期させる通信システム及び同期システムである。通信装置は、例えば送出時刻を挿入した通信データを送信する送信側通信装置として機能するマスタ７０又は通信データ転送装置が転送した通信データを受信して送信側通信装置と時刻又は周波数を同期させる受信側通信装置として機能するスレーブ８０である。マスタ７０は、グランドマスタ９０であってもよい。

本実施形態に係る通信装置の通信方法は、通信装置間に接続されかつ前記通信装置からの送出時刻が挿入された通信データを転送する複数の通信データ転送装置を用いた通信方法であって、時刻情報挿入手順と、滞留時間算出手順と、通信データ滞留手順と、を順に有する。

時刻情報挿入手順では、複数の通信データ転送装置のうちの通信データの送信元の通信装置側に接続されている第一の通信データ転送装置が、通信装置からの通信データを受信すると、当該通信データの受信時刻を当該通信データに挿入する。滞留時間算出手順では、複数の通信データ転送装置のうちの第一の通信データ転送装置から通信データを受信する第二の通信データ転送装置が、時刻情報挿入部が通信データに挿入した第一の通信データ転送装置の受信時刻を用いて通信データの滞留時間を算出する。通信データ滞留手順では、滞留時間算出手順で算出した滞留時間にわたり通信データを滞留させる。また、通信データは、パケットとして通信装置間で送受信されてもよい。

（実施形態１）
図１は本実施形態にかかる通信システムの一例である。本実施形態に係る通信システムは、図１に示すように対向する通信装置１０ａ及び通信装置１０ｂの間に対向する通信アダプタ１１Ａおよび通信アダプタ１１Ｂ、そしてその間に網７５を有する構成である。網７５は、ここでは、図１において通信装置１０ａの間の通信データであるパケットの伝送は、左側に位置する通信装置１０ａから右側に位置する通信装置１０ｂへの伝送方向に限定されている例を想定する。通信装置１０ａはマスタ７０として機能し、通信装置１０ｂはスレーブ８０として機能する。通信アダプタ１１Ｂは、本実施形態に係る通信データ転送装置として機能する。

通信アダプタ１１Ａは、通信装置１０ａから送出される通信データであるパケットの送出時刻を取得する機能を有する。また、通信アダプタ１１Ｂは前記送出時刻と一定時間とからパケットの滞留すべき時間を算出する機能と、算出された前記滞留すべき時間にわたり当該パケットを滞留する機能とを有する。具体的な通信アダプタ１１Ａおよび通信アダプタ１１Ｂの構成例を図２および図３にそれぞれ示す。一定時間は、通信装置１０ａ及び通信装置１０ｂ間の伝送遅延時間によって定められる。

図２において、通信アダプタ１１Ａは、通信装置１０ａへのインターフェース、網７５へのインターフェース、時刻同期インターフェース、受信器（以下Ｒｘ２０）、送信器（以下Ｔｘ２４）、時刻情報供給部２３、時刻情報挿入部２１、時刻同期部２２からなり、パケットの送出時間取得は、時刻情報供給部２３、時刻情報挿入部２１、時刻同期部２２からなる送出時間取得部２５で行われる。

通信アダプタ１１Ａでは、通信装置１０ａへのインターフェースを通じて入力されたパケット（以下パケットＡとする）を、Ｒｘ２０にて受信する。このときＲｘ２０は、時刻情報供給部２３に対してパケットＡが受信されたことを伝えるトリガを出力する。時刻情報供給部２３ではこのトリガをもとに、時刻情報挿入部２１にパケットＡの受信された時刻を時刻情報として供給する。

時刻情報挿入部２１では、時刻情報供給部２３より得られた時刻情報をパケットＡに挿入する。その後、時刻情報が挿入されたパケットＡをＴｘ２４と網７５内へのインターフェースを通じて網７５へと伝送する。ここで、時刻情報とは例えばタイムスタンプの形態が考えられる。

また、図３において、通信データ転送装置として機能する通信アダプタ１１Ｂは、網７５へのインターフェース、通信装置１０ｂへのインターフェース、時刻同期インターフェース、送信器（以下Ｔｘ３７）、受信器（以下Ｒｘ３０）、通信データ滞留部として機能するパケット滞留部３６、時刻情報読取部３１、遅延量通知部３４、滞留時間計算部３５、時刻情報供給部３３、時刻同期部３２からなる。通信データであるパケットの滞留時間の算出は、時刻情報読取部３１、遅延量通知部３４、滞留時間計算部３５、時刻情報供給部３３、時刻同期部３２からなる滞留時間算出部３８によって行われる。

通信アダプタ１１Ｂでは、網７５へのインターフェースを通じて入力されたパケット（以下パケットＢとする）を、Ｒｘ３０にて受信する。その後、時刻情報読取部３１において、他の通信アダプタ１１よりパケットＢに挿入された時刻情報を読み出す。読み出した時刻情報ａを滞留時間計算部３５へと送ると同時に、時刻情報が読み出されたことを伝えるトリガを時刻情報供給部３３へと伝える。

時刻情報供給部３３ではこのトリガをもとに、滞留時間計算部３５へ時刻情報が読み出された時刻を時刻情報ｂとして供給する。また、遅延量通知部３４は、通信装置１０ａ及び通信装置１０ｂ間で望まれる遅延量ｃを、滞留時間算出部３８へ送る。滞留時間算出部３８では、得られた時刻情報ａ，ｂおよび遅延量ｃより通信装置１０ｂ内でパケットを滞留すべき時間ｄを算出し、パケット滞留部３６へと伝える。パケット滞留部３６ではパケットＢを時間ｄだけ滞留させ、その後Ｔｘ３７へと送付する。Ｔｘ３７はパケットを通信装置１０ｂへのインターフェースを通じて伝送する。

ここで２つの通信装置１０ａ及び通信装置１０ｂの間の遅延時間は特に遅延を制御しなければ（ｂ−ａ）である。ただし、ここでは通信装置１０ａと通信アダプタ１１Ａ及び通信装置１０ｂと通信アダプタ１１Ｂの間の遅延時間は、（ｂ−ａ）と比べて無視できるほど小さいものとした。ここで、２つの通信装置１０ａ及び通信装置１０ｂの間の遅延時間で定められる一定時間をｃとする。２つの通信装置１０ａ及び通信装置１０ｂの間の遅延時間を一定とするためには、通信装置１０ｂ内で残りの（ｃ−（ｂ−ａ））の時間、通信装置１０ｂ内でパケットを滞留させる必要がある。式で記せば以下の様になる。
（数１）
ｄ＝ｃ−（ｂ−ａ）

ここではｃ≧（ｂ−ａ）に設定することが望ましい。ｃ＜（ｂ−ａ）、すなわち所望の遅延量より、特に制御しない場合の遅延時間が長い場合には、パケットの滞留による遅延量の制御が正確に行えず、遅延時間の所定値からのずれが大きくなる。

遅延量ｃは予め通信アダプタ１１Ｂのメモリに格納しておき、動作中固定で動作させることもできる。また、網７５へのインターフェース、他の通信装置へのインターフェース、時刻同期インターフェース等を通じて他の通信装置との間での相互のやりとりにより、決定することもできる。例えば、やりとりの中で最大の遅延時間がｃになるようにｃを更新する。或いは遅延量制御のための独立な通信アダプタ１１外部へのインターフェースを具備し、他の通信アダプタ１１との間での相互のやりとりにより決定することもできる。

ここでは通信アダプタ１１Ａ及び通信アダプタ１１Ｂ間の遅延、パケットの滞留時間と比べて通信アダプタ１１Ａと通信装置１０ａ、通信装置１０ｂと通信アダプタ１１Ｂの間の遅延時間は小さく無視できる場合について述べた。しかしながら、通信アダプタ１１Ａと通信装置１０ａ、通信装置１０ｂと通信アダプタ１１Ｂの間の遅延が大きい場合には、予め遅延時間を測定しておき、その遅延時間分パケットの滞留時間を短くして、パケットを送信先とする他の通信装置へ出力することができる。

また、時刻同期部２２及び時刻同期部３２は時刻同期インターフェースを通じて対向する通信装置１０ａ及び通信装置１０ｂとの間で時刻同期したクロックを生成し、時刻情報供給部２３及び時刻情報供給部３３へと出力する。時刻同期は対向する通信装置１０ａ又は通信装置１０ｂの一方をマスタ７０に、一方をスレーブ８０としてＰＴＰなどのプロトコルを用いて、パケットの通信によって行ってもよい。また、Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＰＳ）などの共通のクロック源に対して対向する通信装置１０ａ又は通信装置１０ｂのそれぞれが受信することで行ってもよい。

時刻同期部２２及び時刻同期部３２は基準周波数信号（例えば１０ＭＨｚクロック）と基準時刻信号（例えば１ Ｐａｒｔｓ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ（ＰＰＳ））を時刻情報供給部２３及び時刻情報供給部３３へと送ることで、時刻情報供給部２３及び時刻情報供給部３３の出力する時刻情報の精確性を高める。

ここでは時刻同期を行う場合を例として説明を行った。遅延量の制御の精確性を高めるために時刻同期を行うことが好ましい。

また、ここでは通信装置１０と通信アダプタ１１とが別々の装置の場合を例として述べたが、通信装置１０ａに通信アダプタ１１Ａの機能を具備して運用してもよいし、また通信装置１０ｂに通信アダプタ１１Ｂの機能を具備して運用してもよい。

図４は図１の通信システムに対応する通信方法の一例を示すシーケンス図である。通信アダプタ１１Ａでは、通信装置１０ａより伝送されたパケットの通信アダプタ１１Ａでの受信時刻を取得し（Ｓ１００）、得られた時刻を時刻情報としてアダプタＢへ送出する（Ｓ１１０）。

通信アダプタ１１Ｂでは、得られた時刻情報と、通信装置１０ａ及び通信装置１０ｂ間の所定の遅延時間からパケットの滞留すべき時間ｄを算出し（Ｓ１２０）、この時間ｄだけパケットを滞留させたのち、パケットを送信先とする他の通信装置１０ｂへと出力する（Ｓ１３０）。通信装置１０ｂは図８及び図１０で説明した遅延時間にわたり通信データを滞留することにより、通信装置１０ａとの通信データの時刻同期を行うことができる。なお、本実施形態では時刻同期について説明したが図７及び図９で説明した方法と同様の方法を用いて周波数同期を行うことができる。

本実施形態に係る発明によれば、グランドマスタ９０とスレーブ８０として機能する少なくとも２つの通信装置の間に広域網といったグランドマスタ９０とは非同期な網７５が接続されている場合においても、グランドマスタ９０とスレーブ８０の間で双方向にやりとりされるパケットの伝送遅延を等しくかつ一定とする。また、双方向での遅延時間が等しくなるため、伝送遅延を対称とすることが可能である。したがって、広域網に属する通信装置をバウンダリクロックやトランスペアレントクロックに対応した装置に変える必要がなくなり、コスト増大を防ぐことができる。

また、複数の事業者が広域網を共用しながら、それぞれが独自に基準クロックを運用する場合においても、広域網の各通信装置のクロックを、それぞれの事業者のグランドマスタのクロックに同期させる必要がなくなり、広域網に属する各通信装置のクロックの管理が煩雑になるという課題を克服することができる。

（実施形態２）
図５は通信システムの実施形態２である。図５と図１との違いは伝送の方向を双方向とするか、一方向とするかである。双方向とする場合には、通信アダプタ１１Ｃ１及びＣ２において、通信装置１０ａ又は通信装置１０ｂから送出されるパケットの送出時刻を取得する手段と、送出時刻と定められた通信装置１０ａ及び通信装置１０ｂ間の伝送遅延時間からパケットの滞留すべき時間を算出する手段と、算出された前記滞留すべき時間にわたり当該パケットを滞留する手段とを有する。

具体的な通信アダプタ１１Ｃ１の構成を図６に示す。図２及び図３と異なり、一つの通信アダプタ１１に通信アダプタ１１Ａおよび通信アダプタ１１Ｂの機能が含まれている。

上述の実施形態では、それぞれの通信アダプタ１１に対して、通信装置１０ａ又は通信装置１０ｂおよび網７５が一つずつ接続される場合の実施形態を述べてきたが、必ずしも一つである必要はない。

また、ここでは通信アダプタ１１が一対で運用される場合の実施形態を述べてきたが、一対である必要はなく、例えば一つの通信アダプタ１１と、複数の通信アダプタ１１が通信することも考えられる。

これらの場合はどの通信装置から伝送されたパケットかを判別して処理を行えばよい。判別は例えばパケットに付与されている送信元、送信先のＩＰアドレスによって行うことができる。

なお、前述の実施形態では、通信データに通信装置１０ａからの送出時刻が含まれている時刻同期システムについて説明したが、本発明はこれに限らず一般的な通信データを送受信する通信システムに適用することができる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１０、１０ａ、１０ｂ：通信装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ１：通信アダプタ
２０、３０、４０、４５：Ｒｘ
２１、４１：時刻情報挿入部
２２、３２、４２：時刻同期部
２３、３３、４３：時刻情報供給部
２４、３７、４４、５０：Ｔｘ
２５：送出時間取得部
３１、４６：時刻情報読取部
３４、４７：遅延量通知部
３５、４８：滞留時間計算部
３６、４９：パケット滞留部
３８：滞留時間算出部
７０：マスタ
７５：網
８０：スレーブ
９０：グランドマスタ

Claims (7)

1. 通信装置間に接続される複数の通信データ転送装置を備える通信システムであって、
   前記複数の通信データ転送装置のうちの前記通信データの送信元の前記通信装置側に接続されている第一の通信データ転送装置は、
   前記通信装置から通信データを受信すると、当該通信データの受信時刻を当該通信データに挿入する時刻情報挿入部を備え、
   前記複数の通信データ転送装置のうちの前記第一の通信データ転送装置から前記通信データを受信する第二の通信データ転送装置は、
   前記時刻情報挿入部が通信データに挿入した前記第一の通信データ転送装置の受信時刻を用いて前記通信データの滞留時間を算出する滞留時間算出部と、
   前記滞留時間算出部が算出した滞留時間にわたり前記通信データを滞留させる通信データ滞留部と、
   を備える通信システム。
2. 前記第二の通信データ転送装置は、
   通信データを受信すると、当該通信データに挿入されている前記第一の通信データ転送装置の受信時刻を読み出す時刻情報読取部をさらに備え、
   前記滞留時間算出部は、前記時刻情報読取部の読み出した受信時刻と前記第二の通信データ転送装置が前記通信データを受信した受信時刻とを差分した第一の時間を算出し、予め記憶している一定時間と前記第一の時間とを差分した第二の時間を算出することによって、前記通信データの滞留時間を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第一の通信データ転送装置及び前記第二の通信データ転送装置は、
   当該通信データ転送装置の時刻同期部と、他の通信データ転送装置の時刻同期部との間で時刻同期を行い、時刻供給部へと時刻同期した時刻を供給する時刻同期部をさらに備え、
   前記第一の通信データ転送装置の前記時刻情報挿入部は、前記時刻同期部の時刻同期した前記時刻情報供給部から供給された時刻を用いて前記通信データの受信時刻を挿入し、
   前記第二の通信データ転送装置の滞留時間算出部は、前記時刻同期部の時刻同期した前記時刻情報供給部から供給された時刻を用いて前記第二の通信データ転送装置が受信した前記通信データの受信時刻を取得する
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 通信データを、請求項１から３のいずれかに記載の前記第一の通信データ転送装置へ送信する送信側通信装置と、
   請求項１から３のいずれかに記載の前記第二の通信データ転送装置の転送した通信データを受信して前記送信側通信装置と時刻又は周波数を同期させる受信側通信装置と、を
   備える同期システム。
5. 通信装置間に接続される複数の通信データ転送装置を用いた通信方法であって、
   前記複数の通信データ転送装置のうちの前記通信データの送信元の前記通信装置側に接続されている第一の通信データ転送装置が、前記通信装置からの通信データを受信すると、当該通信データの受信時刻を当該通信データに挿入する時刻情報挿入手順と、
   前記複数の通信データ転送装置のうちの前記第一の通信データ転送装置から前記通信データを受信する第二の通信データ転送装置が、前記時刻情報挿入部が通信データに挿入した前記第一の通信データ転送装置の受信時刻を用いて前記通信データの滞留時間を算出する滞留時間算出手順と、
   前記第二の通信データ転送装置が、前記滞留時間算出手順で算出した滞留時間にわたり前記通信データを滞留させる通信データ滞留手順と、
   を順に有する通信方法。
6. 前記滞留時間算出手順において、通信データを受信すると、当該通信データに挿入されている前記第一の通信データ転送装置の受信時刻を読み出し、
   読み出した前記第一の通信データ転送装置の受信時刻と前記第二の通信データ転送装置が前記通信データを受信した受信時刻とを差分した第一の時間を算出し、予め記憶している一定時間と前記第一の時間とを差分した第二の時間を算出することによって、前記通信データの滞留時間を算出する
   ことを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
7. 前記第一の通信データ転送装置及び前記第二の通信データ転送装置が、他の通信データ転送装置の時刻同期部との間で時刻同期を行う時刻同期手順を、前記時刻情報挿入手順の前にさらに有し、
   前記時刻情報挿入手順において、前記第一の通信データ転送装置は、前記時刻同期手順で時刻同期した時刻を用いて前記通信データの受信時刻を挿入し、
   前記滞留時間算出手順において、前記第二の通信データ転送装置は、前記時刻同期手順で時刻同期した時刻を用いて前記第二の通信データ転送装置が受信した前記通信データの受信時刻を取得する、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の通信方法。

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