JP2015052560A - 子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび時刻同期方法 - Google Patents

Abstract

【課題】時刻同期サービスを低コストで実現可能な子局装置を得ること。
【解決手段】本発明は、１台以上の子局装置を収容可能な親局装置に収容された子局装置であって、時刻源から時刻情報を取得するＧＰＳ受信機３１７と、時刻情報に基づいてローカル時刻を調整し、時刻源に対して時刻同期するための情報である時刻関連情報を時刻情報に基づいて生成するＣＰＵ４０４と、時刻関連情報を親局装置へ送信するＭＰＣＰ処理部４０８と、を備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、時刻同期サービスを実現する子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび時刻同期方法に関する。

クロック同期および時刻同期の双方、または一方を供給することで、システムを構成する装置全体または同期が必要な部分を有線・無線回線により同期させる要求は、近代における情報の電子化と、自動化・精密化に伴い、同期精度を問わず産業分類上の全てにおいて幅広く利用されている。

一例として、電子カルテ、会計文書、知的財産保護が必要な電子データに対する、作成日時証明、非改ざん性保証への利用が挙げられる（非特許文献１）。

また、他の例として、ＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナを接続可能とした屋外無線アクセスポイント製品や、フェムト基地局によるモバイルサービスが展開されている（非特許文献２、非特許文献３）。

また、テレコム分野においては、通信回線を介して行う同期手法も存在する。例えば、クロック同期については非特許文献４に記載されており、時刻同期については非特許文献５に記載されている。非特許文献６〜８にはクロック・時刻同期に関して記載されている。

「電子署名・認証・タイムスタンプ その役割と活用（リーフレット）」 総務省 ２００９年３月 "Cisco Aironet 1550 Series GPS Hardware Mounting Guide"，Cisco， Feb． 2013. "Verizon Wireless Network Extender for Business User Manual"，Samsung ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ．Ｇ．８２６４／Ｙ．１３６４，"Distribution of timing information through packet networks"， 2008. ＩＥＴＦ ＲＦＣ５９０５，"Network Time Protocol Version 4:Protocol and Algorithms Specification"， 2010. ＩＥＥＥ Ｓｔｄ．１５８８−２００８，"IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems" ＩＥＥＥ Ｓｔｄ．８０２．１ＡＳ−２０１１，"Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications in Bridged Local Area Networks" ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ．Ｇ．８２６５．１／Ｙ．１３６５．１，"Precision time protocol telecom profile for frequency synchronization"， 2010.

従来の時刻同期サービスでは、ネットワークを構成する例えばＬ２ＳＷ（レイヤ２スイッチ）またはＬ３ＳＷ（レイヤ３スイッチ）において、時刻伝達階層上の上位にあるマスタ装置とスレーブ装置が、時刻同期を目的として規定されたフレームのやり取り（プロトコル処理）を行うことに時刻同期を実現している。すなわち、マスタ装置とスレーブ装置間で同期フレームを送受信し、マスタ装置はスレーブ装置へ時刻情報通知を行う。また、必要であればマスタ装置とスレーブ装置間における伝送遅延測定を行う。スレーブ装置は、マスタ装置から通知された時刻情報から伝送遅延分の補正を行うことで、時刻同期を実現している。

しかしながら、前述の時刻同期を実現するためには、マスタ装置やスレーブ装置以外の他の装置（マスタ装置とスレーブ装置の間に位置している装置）も同期機能に対応している必要があり、同期機能に未対応の装置が存在する場合には、時刻同期を実現できない。

上記問題に対し、全ての未対応装置を同期対応装置（同期機能に対応している装置）へ変更するソリューションを選択した場合、同期対応装置導入のコストを通信事業者が支払わなければならず、得てしてサービスを享受するユーザー側への利用料に転嫁されてしまう別の課題が生じる。

さらに、ネットワークのスケーラビリティが災いし、時刻同期サービスを実現するために構築するネットワークに対しても、自社ネットワークだけでなく、経由する他ネットワークに対しても同様の対応が必要となってしまうため、同期機能導入に対する協調対応が必要となる場合もある。

また、従来のモバイル基地局による時刻同期方式では、各基地局がＧＰＳ受信機を具備することで、モバイル基地局間のクロック同期および時刻同期を実現していた。この方式によれば、コアネットワーク網とモバイル基地局への回線経路に同期機能未対応装置が介在していたとしても、モバイル基地局間でクロック同期および時刻同期が実現できる。しかし、ＧＰＳ受信アンテナが天空に対して見通しが効く場合には、陸空海問わず定常的に有効に機能するが、ＧＰＳ受信アンテナの設置位置（見通しが効かない場合）・天候・太陽フレア・ＧＰＳ衛星の位置といった要因により同期精度が阻害され、システムに必要な同期精度を満足させられない場合もあり、その阻害期間を高価だがクロック安定度の高いＯＣＸＯ（Oven Controlled Crystal Oscillators）にて補わざるを得ないため、ＯＣＸＯ内蔵ＧＰＳ受信機の設置によるコスト高が生じる課題がある。

以上のように、従来の時刻同期ソリューションは、ネットワーク側で機能を実施しようとした場合、同期プロトコルが経由する全装置が同期機能に対応する必要があり、全装置に対して同期機能対応コストが要求される。一方、基地局などの終端装置側のみで同期機能を実施しようとした場合、全終端装置に対して同期機能対応コストが要求される。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、時刻同期サービスを低コストで実現可能な子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび時刻同期方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１台以上の子局装置を収容可能な親局装置に収容された子局装置であって、時刻源から時刻情報を取得する情報取得部と、前記時刻情報に基づいてローカル時刻を調整する時刻調整部と、前記時刻源に対して時刻同期するための情報である時刻関連情報を前記時刻情報に基づいて生成する情報生成部と、前記時刻関連情報を前記親局装置へ送信する送信部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、時刻同期サービスを低コストで実現できる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１の時刻同期システムの構成例を示す図である。 図２は、ＯＬＴの内部構成例を示す図である。 図３は、ＯＬＴ制御部の構成例を示す図である。 図４は、ＯＮＵの内部構成例を示す図である。 図５は、ＯＮＵ制御部の構成例を示す図である。 図６−１は、ＰＯＮシステムにおけるレンジング処理の概要を示す図である。 図６−２は、ＭＰＣＰフレームのフォーマットを示す図である。 図７−１は、ＴＩＭＥＳＹＮＣフレームの送信動作を示す図である。 図７−２は、ＴＩＭＥＳＹＮＣフレームのフォーマットを示す図である。 図７−３は、経過時間とクロック数の関係を示す図である。 図８は、ＯＮＵの動作例を示すフローチャートである。 図９は、ＯＬＴの動作例を示すフローチャートである。 図１０は、ＰＴＰメッセージをカプセル化したフレームのフォーマットを示す図である。 図１１は、ＰＴＰメッセージの送受信動作の一例を示す図である。 図１２は、ＥＳＭＣ ＰＤＵフレームのフォーマットを示す図である。 図１３は、ＥＳＭＣ ＰＤＵフレームの送受信動作の一例を示す図である。 図１４は、実施の形態３の時刻同期システムの構成例を示す図である。 図１５は、時刻同期サービスを実現する従来のシステムを示す図である。

以下に、本発明にかかる子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび時刻同期方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

各実施の形態では、一例として、クロック同期および時刻同期の双方を実現するシステムについて説明するが、時刻同期のみを実現するシステムとしても構わない。クロック同期も実現する構成の場合、より高精度な時刻同期サービスを実現できる。

また、各実施の形態では、一例として、光ネットワークのＰＯＮ（Passive Optical Network）において、時刻情報伝達プロトコルとしてＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ−２０１１を使用して時刻同期を実現する場合について説明するが、発明が前提とするネットワークや使用プロトコルをこれらに限定するものではない。

実施の形態１．
まず、時刻同期サービスを実現する従来のシステムとその問題点について、具体例を示しながら説明する。

図１５は、時刻同期サービスを実現する従来のシステムを示す図である。図示したように、従来のシステムは、ＧＰＳ衛星８０から供給される時刻情報を基にして、時刻情報をネットワーク中継装置、または終端装置へ出力するＧＰＳ受信機１と、時刻同期機能に対応した第１の中継装置１１、２１および３１と、時刻同期機能に未対応の第２の中継装置１２、２２、３２および３３と、終端装置４１、４２、４３および４４と、を含んでいる。終端装置４１、４２、４３および４４には、オシロスコープ６１、６２、６３および６４がそれぞれ接続されている。終端装置４１、４２、４３および４４は、時刻同期機能に対応している。ここで、時刻同期機能に対応した装置は、所定の時刻同期プロトコルに従って送信された時刻情報を受信すると、受信した時刻情報に従い自身が管理している時刻（ローカル時刻）を補正する。また、時刻情報の伝送遅延が発生する場合にはそれを補正する。

ＧＰＳ受信機１から出力される時刻情報は、時刻供給経路５１または５２を経由して終端装置４１および４２へ伝送される。すなわち、終端装置４１は、時刻供給経路５１を構成している第１の中継装置１１→第１の中継装置２１→第１の中継装置３１を介して時刻情報を受信する。終端装置４２は、時刻供給経路５２を構成している第１の中継装置１１→第１の中継装置２１→第２の中継装置３２を介して時刻情報を受信する。終端装置４３および４４には、ＧＰＳ受信機１と同様のＧＰＳ受信機２および３がそれぞれ接続されている。終端装置４３および４４は、時刻供給経路５３から時刻情報を受信する。

このように、従来のシステムにおいては、ネットワークが階層構造となっており、最上位層の時刻源（ＧＰＳ受信機１に相当）から時刻情報を必要とする各終端装置（終端装置４１および４２に相当）へ伝達する方式Ａ（図１５の時刻供給経路５１または５２で伝達する方式）、もしくは、各終端装置の対向装置に時刻源を設置する方式Ｂ（図１５の時刻供給経路５３で伝達する方式）のいずれかが取られてきた。

しかし、上記の階層構造方式（方式Ａ）では、時刻源装置を集約することによるコスト低減効果が見込まれるが、階層構造を構成する中継装置の一部において時刻同期プロトコルに対応できない中継装置がある場合、すなわち、図１５の時刻供給経路５２のような構成の場合、例えば、中継装置で時刻情報を滞留した分の遅延時間が補正されずに終端装置へ到達するため、各終端装置で再生された時刻をオシロスコープで観測すると、図１５のオシロスコープ６２に示すように、他の終端装置で再生された時刻に比べてバラつきが大きくでてしまう。このため、例えば高精度時刻同期を行うためにエージング時間を長時間必要とする運用制約が生じる。そのような状況を回避するための対策として、時刻源から終端装置に至る経路において、時刻同期プロトコルに未対応の中継装置を時刻同期プロトコル対応の中継装置に置き換える方法が考えられる。しかし、この方法を適用する場合、中継装置置き換えコストが必要となる。さらに外部ネットワークを経由する場合には、外部ネットワーク運用者との間で時刻情報精度を維持するための運用規定を設ける必要に迫られてしまう。また、終端装置に時刻源を直接接続する方式（方式Ｂ）は、終端装置数と同数の時刻源が必要となり、コスト増につながる。

そこで、本実施の形態にかかるシステム（時刻同期サービスを実現するシステム、以下、時刻同期システムと称する）においては、終端装置の内一台が時刻源と同期できた場合に、時刻情報を上位ネットワークの装置である上位装置へ集約し、上位装置が各終端装置へ再分配することで、上位装置および各終端装置の間の高精度な時刻同期を低コストで実現する。

本実施の形態にかかる時刻同期システムにおける、時刻源親局の概念について説明する。時刻源親局とは、時刻源から基準となる時刻情報を取得し、時刻同期が必要な装置に対して送信する装置（時刻情報の送信元装置）である。本実施の形態の時刻同期システムでは、時刻源と同期できている終端装置が時刻源親局となる。なお、本実施の形態では光回線で接続されたツリー構成のＰＯＮシステムを例として説明するが、本発明がツリー構成のＰＯＮシステムだけに限定されるものではない。また、時刻情報の伝送経路には無線回線や光回線以外の有線回線が含まれていてもよく、回線伝送速度に限定される訳ではない。さらに、時刻同期インターフェイスについては、後述するＰＰＳ（Pulse Per Second）信号＋ＴＯＤ（Time Of Day）シリアル信号形式だけではなく、ＩＲＩＧ（Inter Range Instrumentation Group）信号などでもよい。

次に、本実施の形態にかかる時刻同期システムの構成について説明する。

図１は、実施の形態１の時刻同期システムの構成例を示す図である。本実施の形態の時刻同期システムは、上位ネットワークに接続され、ＰＯＮシステムの親局装置として動作する局側終端装置（"Optical Line Terminal"とも言い、以降「ＯＬＴ」と称する）１１０と、光ファイバ１１１およびスプリッタ１２１を介してＯＬＴ１１０に接続され、子局装置として動作する光回線終端装置（"Optical Network Unit"とも言い、以降「ＯＮＵ」と称する）１４１および１４２と、光ファイバ１１２およびスプリッタ１２２を介してＯＬＴ１１０に接続されているＯＮＵ１４３および１４４と、を含んで構成されている。

ＯＮＵ１４１には、ＧＰＳ衛星１８が送信する時刻情報をＧＰＳアンテナ１０３で受信するフェムト基地局１７１がＬＡＮ回線１５１を介して接続されている。このフェムト基地局１７１には、無線アンテナ１８１を介してノートＰＣ１６１が接続している。フェムト基地局１７１は、例えば非特許文献３に記載された基地局である。ＯＮＵ１４２は、ＰＣ１６２とＬＡＮ回線１５２を介して接続しており、ＯＮＵ１４３は、ＰＣ１６３とＬＡＮ回線１６３を介して接続している。ＯＮＵ１４４には、ＧＰＳアンテナ１０４が接続されており、ＧＰＳ衛星１８が送信する時刻情報をＧＰＳアンテナ１０４経由で取得する。また、このＯＮＵ１４４は、ＰＣ１６４とＬＡＮ回線１５４を介して接続している。また、ＯＬＴ１１０は、複数のインターフェイスカードであるインターフェイスカード群１００および複数の同期カードである同期カード群１０１で構成されている。なお、ＯＬＴ１１０と、ＯＮＵ１４１、１４２、１４３および１４４とを接続する伝送規格は実装に依存するものであり、適用する伝送規格により本実施の形態が制限されることはない。図１に示したシステム構成の場合、ＧＰＳ衛星１８から送信された時刻情報を受信可能なＯＮＵ１４１および１４４が、時刻源親局として動作可能である。

図２は、ＯＬＴ１１０の内部構成例を示す図である。図示したように、ＯＬＴ１１０は、複数のインターフェイスカード２０１であるインターフェイスカード群１００および複数の同期カード２０２である同期カード群１０１により構成されている。各インターフェイスカード２０１と各同期カード２０２は、バックボード２３０を介して接続されており、バックボード２３０経由で各種信号（トラフィック、クロック信号、Timestamp信号）を送受信する。バックボード２３０は、同期カード２０２と各インターフェイスカード２０１との間のそれぞれのクロック信号線およびタイムスタンプ（Timestamp）信号線が同じ長さとなるように設計されている。

各インターフェイスカード２０１は同じ内部構成となっている。各インターフェイスカード２０１は、ＯＮＵと接続される光モジュール２１４と、トラフィック処理を行うＯＬＴ制御部２１３と、同期カード２０２からのクロック信号を受信し、信号レベルを増幅後にＯＬＴ制御部２１３へクロック信号を供給する受信部２１２と、同期カード２０２からのタイムスタンプ信号を受信し、信号レベルを増幅後にＯＬＴ制御部２１３へ供給する受信部２１１と、フレーム信号をバックボード２３０経由で他のインターフェイスカード２０１と送受信する送受信部２１５と、を含んで構成されている。

複数の同期カード２０２は同じ内部構成となっている。各同期カード２０２は、外部クロック源からクロック信号を受信するク局側ロックＩ／Ｆ２２８と、内蔵高精度クロック２２９と、外部クロック源から受信したクロック信号および内蔵高精度クロック２２９が生成したクロック信号のいずれか一方を選択し後段へ伝送するセレクタ２２７と、セレクタ２２７から入力されたクロック信号から、タイムスタンプ情報を生成するために必要な周波数を逓倍する逓倍回路２２５と、逓倍回路２２５で逓倍された後のクロック信号を使用して３２ビット幅のカウンタ値であるタイムスタンプ信号を生成するタイムスタンプ生成部２２３と、タイムスタンプ生成部２２３で生成されたタイムスタンプ信号を多分岐するとともに、多分岐による振幅減少分を増幅する送信部２２１と、セレクタ２２７から入力されたクロック信号の周波数を、低周波数に変換してバックボード２３０経由で各インターフェイスカード２０１へ分配する逓倍回路２２６と、逓倍回路２２６のクロック信号を多分岐しつつ、多分岐による振幅減少分を増幅する送信部２２２と、を含んで構成されている。逓倍回路２２６は、入力されたクロック信号の周波数を低周波数に変換して各インターフェイスへ分配することによりノイズ耐性と配線長による位相差による影響を軽減している。セレクタ２２７およびタイムスタンプ生成部２２３は、ＣＰＵ２２４により制御される。

図２に示した構成のＯＬＴ１１０においては、複数の同期カード２０２の内、運用で定められた規定（優先度、クロック状況など）に従って定められた任意の同期カード２０２が、ＯＬＴ１１０に実装された全てのインターフェイスカード２０１に対してクロック信号およびタイムスタンプ情報（３２ビット）を供給する。各インターフェイスカード２０１においては、受信部２１１がタイムスタンプ情報を受信し、受信部２１２がクロック信号を受信する。受信部２１１は、受信したタイムスタンプ情報をＯＬＴ制御部２１３へ出力し、受信部２１２は、受信したクロック信号を光モジュール２１４およびＯＬＴ制御部２１３へ出力する。各インターフェイスカード２０１は、同期カード２０２から入力されたクロック信号およびタイムスタンプ情報に基づいて動作することにより、同じタイミングで同じタイムスタンプ値を刻むことになる。

図３は、図２に示したＯＬＴ制御部２１３の構成例を示す図である。ＯＬＴ制御部２１３は、同期カード２０２から入力されるタイムスタンプおよびクロック信号に基づいて動作するタイムスタンプカウンタ５０１、を含んだＭＰＣＰ処理部５０８と、タイムスタンプ値を取得する命令がＣＰＵ５０４から発行されると、タイムスタンプカウンタ５０１から命令発行時のタイムスタンプ値（インターフェイスカード２０１のローカル時刻を示す３２ビット値）を取得してＣＰＵ５０４へ返信するタイムスタンプ取得部５０２と、ＣＰＵ５０４と、各ＯＮＵへ送信するフレームが格納される下りキュー５０５と、ＣＰＵ５０４への入力フレームが格納されるＣＰＵキュー５０６と、送受信部２１５またはＭＰＣＰ処理部５０８から入力されるフレームの宛先を判定するブリッジ回路５０７と、他のインターフェイスカード２０１宛てのフレームが格納される上りキュー５０９と、を含んで構成されている。

図４は、ＯＮＵの内部構成例を示す図であり、一例としてＯＮＵ１４４の内部構成例を示している。なお、図１に示したＯＮＵ１４１、１４２、１４３および１４４の内部構成は同一である。

図示したように、ＯＮＵ１４４は、ＯＬＴ１１０と接続される光モジュール３１４と、ＯＬＴ１１０からの下り光信号からクロック信号を抽出し、抽出したクロック信号をＯＮＵ制御部３１３、クロック信号送受信部３１８、クロック偏差算出部３２０およびＰＨＹ部３１６へ供給するＣＤＲ（Clock Data Recovery）部３１５と、トラフィック処理と時刻同期処理を行うＯＮＵ制御部３１３と、ＰＣ等の対向装置とのインターフェイスであるＰＨＹ部３１６と、外部ＧＰＳアンテナ経由でＧＰＳ衛星からの信号を受信し、時刻情報とクロック信号を生成するＧＰＳ受信機３１７と、外部クロック源としての対向装置から外部クロック信号Ｉ／Ｆ３２２経由でクロック信号を受信するクロック受信処理、または、ＣＤＲ部３１５から入力されたクロック信号を外部クロック信号Ｉ／Ｆ３２２経由で対向装置へ送信するクロック送信処理を選択実行するクロック信号送受信部３１８と、外部時刻源としての対向装置から外部時刻信号Ｉ／Ｆ３２１経由で時刻情報（時刻信号）を受信する時刻信号受信処理、または、ＯＮＵ制御部３１３から受け取った時刻情報を外部時刻信号Ｉ／Ｆ３２１経由で対向装置へ送信する時刻信号送信処理を選択実行する時刻信号送受信部３１２と、ＧＰＳ受信機３１７から出力されたクロック信号、クロック信号送受信部３１８から出力されたクロック信号、および、ＰＨＹ部３１６が対向装置から受信したクロック信号の内、いずれか一つを選択してクロック偏差算出部３２０へ出力するセレクタ３１９と、ＣＤＲ部３１５から入力されるクロック信号およびセレクタ３１９から入力されるクロック信号のクロック偏差を算出し、算出したクロック偏差値をＯＮＵ制御部３１３へ通知するクロック偏差算出部３２０と、を含んで構成されている。

図５は、図４に示したＯＮＵ制御部３１３の構成例を示す図である。ＯＮＵ制御部３１３は、ＣＤＲ部３１５から出力された６２．５ＭＨｚクロックに基づいてカウンタを１６ナノ秒（＝１ＴＱ）毎に刻むタイムスタンプカウンタ４０１、を含んだＭＰＣＰ処理部４０８と、ＧＰＳ受信機３１７から入力されるＰＰＳ信号３３０をトリガとしてタイムスタンプカウンタ４０１が示している値（ＯＮＵ１４４のローカル時刻）をラッチし、３２ビットのタイムスタンプ情報としてＣＰＵ４０４へ通知するタイムスタンプ取得部４０２と、ＧＰＳ受信機３１７から入力されるＰＰＳ信号３３０をトリガとしてＧＰＳ受信機３１７より通知されるシリアル信号３３１（時刻源であるＧＰＳの時刻を示す信号）をラッチし、８０ビットの時刻情報としてＣＰＵ４０４へ通知する処理、または、ＣＰＵ４０４から時刻同期フレームによって通知される時刻情報を基に時刻を刻み、特定時刻をトリガとしてタイムスタンプ取得部４０２へタイムスタンプの取得を指示する処理、を実行する時刻情報管理部４０３と、ＣＰＵ４０４と、対向装置へ送信するフレームが格納される下りキュー４０５と、ＣＰＵ４０４宛てのフレームが格納されるＣＰＵキュー４０６と、ＰＨＹ部３１６またはＭＰＣＰ処理部４０８から入力されるフレームの宛先を判定するブリッジ回路４０７と、ＯＬＴ１１０へ送信するフレームが格納される上りキュー４０９と、を備えている。なお、本実施の形態では、ＣＤＲ部３１５から出力されるクロック信号の周波数を６２．５ＭＨｚとしたが、この周波数に限定されない。例えば、ＣＤＲ部３１５から１２５ＭＨｚのクロック信号が出力される場合、タイムスタンプカウンタ４０１のビット幅を３３ビットとし、下位１ビットを無視することで上記と同様の３２ビット値を出力する３２ビットカウンタとしてもよい。また、各構成要素の一部やＣＰＵ４０４はＯＮＵ制御部３１３に内蔵されていなくてもよく、例えば、外部のＦＰＧＡ等の別デバイスで同等の機能を実現してもよい。

次に、本実施の形態にかかる時刻同期システムの全体動作について、ＯＮＵの動作とＯＬＴの動作に分けて詳しく説明する。一例として、図１に示したＧＰＳ衛星８０を時刻源とし、この時刻源に対してＯＮＵ１４４が同期し、その後、ＯＮＵ１４４が時刻源親局として動作する動作（ＯＮＵ１４４のローカル時刻にＯＬＴ１１０および他のＯＮＵが同期する動作）を説明する。ＯＮＵ１４４の動作を説明するが、他のＯＮＵが時刻源親局として動作する場合も同様である。なお、ＯＮＵ１４４は、ＧＰＳ受信機３１７がＧＰＳ衛星８０から受信したＧＰＳ信号を時刻源とする場合と、ＰＨＹ部３１６が対向装置から受信した同期フレームを時刻源とする場合（対向装置を時刻源とする場合）の２方式に対応しているが、後者については実施の形態２で説明する。

なお、以下の説明で使用するクロック同期・時刻同期を制御するプロトコルについてはＩＴＵ−Ｔ、ＩＥＥＥ、ＲＦＣ、産業・工業団体などによる様々な規定の標準があるが、各々の標準への準拠は実装に依存するものであり、これにより発明が制限されるものではない。また、以下の説明では、時刻源とＯＮＵとの同期フレームを制御するプロトコルについてＩＥＥＥ１５８８−２００８、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ.８２６４規定の用語を用いて説明するが、クロック同期を制御するプロトコルおよび時刻同期を制御するプロトコルについて各々の標準への準拠は実装に依存するものであり、これにより発明が限定されるものではない。

＜ＯＮＵの動作＞
ＯＮＵ１４４（図４参照）は、ＧＰＳアンテナ１０４を介して、ＧＰＳ衛星８０からの信号を、情報取得部であるＧＰＳ受信機３１７で受信する。ＧＰＳ受信機３１７は、ＧＰＳ衛星８０からの受信信号よりＰＰＳ信号３３０、シリアル信号３３１およびクロック信号３３２を抽出し、ＰＰＳ信号３３０およびシリアル信号３３１をＯＮＵ制御部３１３へ出力し、クロック信号をセレクタ３１９へ出力する。なお、ＧＰＳ受信機３１７からの信号が時刻を通知する方式は、ＰＰＳ信号３３０とシリアル信号３３１の組み合わせによって通知する方式に限定されない。他の方式（他の信号）で時刻通知を行うようにしても構わない。

ＧＰＳ受信機３１７からＰＰＳ信号３３０およびシリアル信号３３１を受け取ったＯＮＵ制御部３１３（図５参照）において、タイムスタンプ取得部４０２は、ＰＰＳ信号３３０をトリガとして、ＭＰＣＰ処理部４０８のタイムスタンプカウンタ４０１よりタイムスタンプ（MPCP Timestamp）値を取得する。時刻情報管理部４０３は、ＰＰＳ信号３３０をトリガとして、シリアル信号３３１で通知される時刻情報（年月日時分秒を示す情報）を取り込み、ＥＰＯＣＨと呼ばれる基準時間（例えば、ＰＴＰ ＥＰＯＣＨは１９７０年１月１日の０時０分０秒）からの経過時間を示すＴＩＭＥに変換し、時刻調整部および情報生成部としての機能を有するＣＰＵ４０４へ通知する。ＴＩＭＥは８０ビットの情報であり、４８ビット幅で秒を示し、３２ビット幅でナノ秒を示す。

なお、本実施の形態のＯＬＴと各ＯＮＵは、図６−１に示したようなレンジングを実行することにより、それぞれが有しているタイムスタンプカウンタ（タイムスタンプカウンタ４０１，５０１）が同期している。すなわち、ＰＯＮシステムを形成しているＯＬＴ１１０は、一般的なＰＯＮシステムのＯＬＴと同様に、所定のタイミングで各ＯＮＵ（ＯＮＵ１４１〜１４４）との間でレンジング処理を行い、自装置と各ＯＮＵとの間の距離に依存するＲＴＴを測定する。レンジング動作について以下に説明する。

図６−１は、ＰＯＮシステムにおけるレンジング処理の概要を示す図であり、一例として、ＯＬＴ１１０とＯＮＵ１４４の間でＲＴＴを測定する場合のレンジング処理を示している。ＯＬＴ１１０がＯＮＵ１４４以外のＯＮＵとの間でＲＴＴを測定するレンジング処理も同様である。図６−２は、図６−１に示したＰＯＮシステムで使用するＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）フレームのフォーマットを示す図である。

図６−１に示したように、レンジング処理においては、まず、ＯＬＴ１１０が、ＧＡＴＥフレーム６００を送信する（ステップＳ１）。ＧＡＴＥフレームはＭＰＣＰフレームの一つであり、具体的には、ＭＰＣＰフレームのＯｐｃｏｄｅ６１０（図６−２参照）に０ｘ０００２が設定されたＭＰＣＰフレームである。ＧＡＴＥフレームは、タイムスタンプ情報としてのＴｉｍｅｓｔａｍｐ６１１を含んでいる。ＯＬＴ１１０は、ＧＡＴＥフレームのＴｉｍｅｓｔａｍｐ６１１にフレーム送信時刻（ｔ０）を設定する。なお、ＯＬＴ１１０においては、ＯＬＴ制御部２１３のＭＰＣＰ処理部５０８（図３参照）が、ＧＡＴＥフレームを含む各種ＭＰＣＰフレームを送受信する。ＯＮＵ１４４においては、ＯＮＵ制御部３１３のＭＰＣＰ処理部４０８（図５参照）が、ＧＡＴＥフレームを含む各種ＭＰＣＰフレームを送受信する。

ＯＮＵ１４４は、ＯＬＴ１１０から送信されたＧＡＴＥフレーム６００を受信すると、ＧＡＴＥフレーム６００内のタイムスタンプ（Ｔｉｍｅｓｔａｍｐ）６１１に設定されている時刻ｔ０を、ＭＰＣＰ処理部４０８内のタイムスタンプカウンタ４０１（図５参照）へ取り込む。図６−２では記載を省略しているが、ＧＡＴＥフレーム６００には、送信開始を許可する時間である上り発光許可時間の情報が含まれており、上り発光許可時間に達すると、ＯＮＵ１４４のＭＰＣＰ処理部４０８は、上りキュー４０９のキュー毎のフレーム滞留情報を記録したＲｅｐｏｒｔフレーム６０１をＯＬＴ１１０へ送信する（ステップＳ２）。このとき、ＭＰＣＰ処理部４０８は、Ｒｅｐｏｒｔフレームを送信する時点の時刻（フレーム送信時刻）であるタイムスタンプカウンタ４０１の値（ｔ１）をＲｅｐｏｒｔフレーム６０１のタイムスタンプ６１１に設定する。なお、Ｒｅｐｏｒｔフレームは、Ｏｐｃｏｄｅに０ｘ０００３が設定されたＭＰＣＰフレームである。

ＯＬＴ１１０は、ＯＮＵ１４４から送信されたＲｅｐｏｒｔフレーム６０１を受信すると、自身が送信したＧＡＴＥフレーム６００に書き込んだタイムスタンプ値（ｔ０）およびＲｅｐｏｒｔフレーム６０１に書き込まれているタイムスタンプ値（ｔ１）に基づいて、ＯＬＴ１１０からＯＮＵ１４４までの光区間距離をＲＴＴとして算出する。具体的には、ＯＬＴ１１０がＲｅｐｏｒｔフレーム６０１を受信した時刻をｔ２とすると、ＲＴＴは以下のように算出できる。なお、Ｔ_resは、ＯＬＴ１１０がＧＡＴＥフレーム６００を送信してからＲｅｐｏｒｔフレーム６０１を受信するまでの所要時間、Ｔ_waitは、ＯＮＵ１４４がＧＡＴＥフレーム６００を受信してからＲｅｐｏｒｔフレーム６０１を送信するまでの所要時間である。
ＲＴＴ＝Ｔ_res−Ｔ_wait＝（ｔ２−ｔ０）−（ｔ１−ｔ０）＝ｔ２−ｔ１

ＯＬＴ１１０とＯＮＵ１４４の間のレンジング動作を説明したが、他のＯＮＵとの間のレンジング動作も同様である。

時刻源であるＧＰＳ衛星８０に対してＯＮＵ１４４が同期する動作の説明に戻り、ＯＮＵ制御部３１３（図５参照）のＣＰＵ４０４は、時刻同期を実現するために必要なタイムスタンプ（３２ビット）およびＴＩＭＥ（８０ビット）を受け取ると、セレクタ３１９に対してＧＰＳ受信機３１７からのクロック信号３３２を選択するように指示する。この結果、ＧＰＳ受信機３１７からのクロック信号３３２がクロック偏差算出部３２０に入力され、クロック偏差算出部３２０は、ＣＤＲ部３１５から入力されたクロック信号とクロック信号３３２のクロック偏差（ＯＬＴ１１０のインターフェイスカード２０１から供給されたクロック信号とＧＰＳ衛星８０から供給されたクロック信号の偏差）を算出する。クロック偏差算出部３２０は、算出したクロック偏差をＣＰＵ４０４へ通知する。

ここで、クロック偏差算出部３２０がクロック偏差を算出する理由を説明する。従来の時刻同期システムにおいては、図７−１に示したように、ＯＬＴが、時刻同期フレームであるＴＩＭＥＳＹＮＣ７００をＯＮＵへ送信する。図７−２にＴＩＭＥＳＹＮＣ７００のフォーマットを示す。図７−２に示したように、ＴＩＭＥＳＹＮＣフレームは、Ｍｅｓｓａｇｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒが０ｘ０００１のフレームであり、ＭＰＣＰ Ｔｉｍｅｓｔａｍｐ（フレーム送信時刻）を設定するフィールドであるＸ７０１と、時刻情報を設定するフィールドであるＴｏＤ_x,i７０２と、クロック偏差を設定するフィールドであるｒａｔｅＲａｔｉｏ７０３とを含んでいる。ＴＩＭＥＳＹＮＣ７００を受信したＯＮＵは、受信信号（クロックマスタであるＯＬＴからの下り光信号）からクロック抽出を行うため、図７−３（ａ）に示したように、観測経過時間に比例してクロック数は加算され、傾きが等しく、切片が０の一次関数の直線となる。これに対して、本実施の形態で想定している、ＯＮＵが時刻源親局として動作するシステム構成の場合、時刻源のクロック数は、（クロック数）＝（単位時間当たりのクロック数）×（経過時間）となるが、ＯＬＴとはクロック偏差分だけ乖離が生じるため、図７−３（ｂ）に示したように、観測経過時間とともに、時刻源のクロック数（ここではＧＰＳ衛星８０における一定時間あたりのクロックカウント数）とＯＬＴのクロック数（ＯＬＴにおける一定時間あたりのクロックカウント数）にズレが生じる。

そのため、本実施の形態の時刻同期システムにおいては、上記のクロック偏差をＯＮＵ１４４のクロック偏差算出部３２０が計測し、ＯＮＵ１４４は、計測したクロック偏差をＯＬＴ１１０のインターフェイスカード２０１（ＯＮＵ１４４を収容しているインターフェイスカード２０１）に向けて送信する。具体的には、ＯＮＵ１４４において、ＯＮＵ制御部３１３のＣＰＵ４０４が、タイムスタンプ、ＴＩＭＥ、および、クロック偏差であるｒａｔｅＲａｔｉｏ（６４ビット）を記載した時刻同期（ＴＩＭＥＳＹＮＣ）フレーム（図７−２参照）を生成し、上りキュー４０９の高優先キューへキューイングし、送信部としての機能を有するＭＰＣＰ処理部４０８が、光モジュール３１４を介してＯＬＴ１１０のインターフェイスカード２０１へ時刻同期フレームを送信する。タイムスタンプはＴＩＭＥＳＹＮＣフレームのＸ７０１フィールドに格納し、ＴＩＭＥはＴＩＭＥＳＹＮＣフレームのＴｏＤ_x,i７０２フィールドに格納し、クロック偏差はＴＩＭＥＳＹＮＣフレームのｒａｔｅＲａｔｉｏ７０３フィールドに格納する。なお、本実施の形態では、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ−２０１１でＯＬＴからＯＮＵに向けて送信するフレームとして規定されているＴＩＭＥＳＹＮＣのフォーマットを利用してＯＮＵからＯＬＴへクロック偏差を通知することとしたが、別フォーマットのフレームを利用して上記情報を送信してもよい。クロック偏差をＯＬＴ１１０へ通知することにより、ＯＬＴ１１０はクロック偏差を考慮した時刻同期処理が可能となり、同期精度が劣化するのを防止できる。

図８は、ＯＮＵ１４４の動作例を示すフローチャートであり、ＯＮＵ１４４が時刻源親局として動作する場合のフローを示している。

ＯＮＵ１４４は、時刻源との時刻同期が可能かどうか、すなわち、時刻源（例えばＧＰＳ衛星８０）から時刻関連情報（ＰＰＳ信号、シリアル信号、クロック信号など）の取得が可能かどうかを確認し（ステップＳ１２０１）、取得可能な場合（ステップＳ１２０１：Ｙｅｓ）、時刻関連情報を取得可能な時刻源の種類（同期する時刻源）を確認する（ステップＳ１２０２）。時刻源がＧＰＳ衛星の場合、すなわち、ＧＰＳ受信機３１７から時刻関連情報を取得した場合、取得した時刻関連情報に基づいて、ローカル時刻を時刻源に同期させる（タイムスタンプカウンタ４０１の値を調整してＧＰＳ衛星８０の時刻に合わせる）。また、セレクタ３１９がＧＰＳ受信機３１７からのクロック信号３３２を選択・出力するように制御し、クロック偏差算出部３２０が、クロック信号３３２とＣＤＲ部３１５から入力されたクロック信号（ＯＬＴからの受信信号より抽出したクロック信号）の偏差を算出する（ステップＳ１２１３）。時刻情報管理部４０３は、ＰＰＳ信号３３０をトリガにして、シリアル信号３３１が示す時刻情報を取得し、取得した時刻情報をＴＩＭＥ情報に変換してＣＰＵ４０４へ出力する（ステップＳ１２０６）。タイムスタンプ取得部４０２は、ＰＰＳ信号３３０をトリガにしてタイムスタンプカウンタ４０１からタイムスタンプ値を取得し、ＣＰＵ４０４へ出力する（ステップＳ１２０７）。ＣＰＵ４０４は、時刻情報管理部４０３が生成したＴＩＭＥおよびタイムスタンプ取得部４０２が取得したタイムスタンプを同時に受信できた場合（ステップＳ１２０８：Ｙｅｓ）、クロック偏差情報、ＴＩＭＥおよびタイムスタンプを含んだＴＩＭＥＳＹＮＣフレーム（図７−２参照）を生成し、上りキュー４０９へ出力する（ステップＳ１２０９）。この結果、クロック偏差情報、ＴＩＭＥおよびタイムスタンプを含んだＴＩＭＥＳＹＮＣフレームがＯＬＴ１１０（インターフェイスカード２０１）へ送信される。なお、ＣＰＵ４０４がＴＩＭＥおよびタイムスタンプを同時に受信できなかった場合（ステップＳ１２０８：Ｎｏ）、ステップＳ１２０１に戻って動作を継続する。

また、時刻源が同期フレームの場合（時刻関連情報を同期フレームにより対向装置から受信した場合）、ステップＳ１２０２に続いてステップＳ１２０３〜Ｓ１２０５を実行してからステップＳ１２０６以降を実行する。この場合（時刻源がＧＰＳ衛星以外の場合）の動作については実施の形態２で説明する。

＜ＯＬＴの動作＞
ＯＮＵ１４４が送信した時刻同期（ＴＩＭＥＳＹＮＣ）フレームは、ＯＬＴ１１０のインターフェイスカード２０１のうち、ＯＮＵ１４４を収容しているインターフェイスカード２０１により受信される。

ＯＮＵ１４４が送信した時刻同期フレーム（以下、ＴＩＭＥＳＹＮＣ）はインターフェイスカード２０１の光モジュール２１４により受信され、ＯＬＴ制御部２１３へ送られる（図２，図３参照）。

ＯＬＴ制御部２１３が受信したＴＩＭＥＳＹＮＣは、情報取得部および送信部としての機能を有するＭＰＣＰ処理部５０８、ブリッジ回路５０７およびＣＰＵキュー５０６を経由してＣＰＵ５０４に渡される。時刻調整部および情報生成部としての機能を有するＣＰＵ５０４は、図９に示したフローチャートに従った処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ５０４は、ＴＩＭＥＳＹＮＣを受信した場合（ステップＳ１３０１：Ｙｅｓ）、その送信元を確認する（ステップＳ１３０２）。送信元がＯＮＵの場合はステップＳ１３０３〜Ｓ１３０７を実行し、送信元が他のインターフェイスカード２０１の場合にはステップＳ１３１３〜Ｓ１３１４を実行する。ここでは、送信元がＯＮＵのため、ステップＳ１３０３〜Ｓ１３０７を実行する。なお、ＴＩＭＥＳＹＮＣの送信元がＯＮＵの場合、ＯＮＵが時刻源親局となり、ＯＬＴが時刻源子局となる。また、送信元が他のインターフェイスカードの場合、インターフェイスカードは、配下のＯＮＵへ時刻情報を配信する。

ＴＩＭＥＳＹＮＣの送信元がＯＮＵと判断したＣＰＵ５０４は、まず、ＴＩＭＥＳＹＮＣのＳｏｕｒｃｅ Ａｄｄｒｅｓｓ（送信元アドレス）７０４（図７−２参照）を確認してＴＩＭＥＳＹＮＣを送信したＯＮＵを特定し、該当するＯＮＵのＲＴＴをＭＰＣＰ処理部５０８から取得する（ステップＳ１３０３）。次に、取得したＲＴＴに基づいて、上り光ファイバにおける伝送遅延を算出し、算出した伝送遅延をＴＩＭＥＳＹＮＣのＴｏＤ_x,i７０２（時刻情報）から減算して時刻情報を補正する（ステップＳ１３０４）。例えば、次式（１）に従って時刻情報を補正する。他の方法で伝送遅延の算出および時刻情報の補正を行っても構わない。

式（１）において、ＴＯＤ_correctは補正後の時刻情報、ｎ_upは上り光信号波長による光ファイバ屈折率を示し、ｎ_downは下り光信号波長による光ファイバ屈折率を示し、ＴＯＤはＴＩＭＥＳＹＮＣ内のＴＯＤ_x,i７０２を示している。

ＣＰＵ５０４は、次に、タイムスタンプ取得部５０２を介してタイムスタンプカウンタ５０１の値（タイムスタンプ値）を取得し（ステップＳ１３０５）、取得したタイムスタンプ値と、ＴＩＭＥＳＹＮＣに設定されていたタイムスタンプ値（Ｘ７０１）およびクロック偏差情報（ｒａｔｅＲａｔｉｏ７０３）とを用いて、次式（２）に従って現在時刻（ＴＯＤ_current）を算出する（ステップＳ１３０６）。式（２）において、“Ｓ”はステップＳ１３０５で取得したタイムスタンプ値を示している。なお、他の算出式を使用しても構わない。現在時刻の算出が完了すると、タイムスタンプカウンタ５０１を調整して自インターフェイスカード２０１の時刻を時刻源（ＯＮＵ１４４）の時刻と同期させる。

ＣＰＵ５０４は、次に、ＯＮＵ１４４から受信したＴＩＭＥＳＹＮＣのＴｏＤ_x,i７０２に対して上記算出した現在時刻ＴＯＤ_currentを上書きし、送信元アドレス７０４を自インターフェイスカード２０１に割り当てられたアドレスに書き換え、上りキュー５０９および送受信部２１５を経由して他のインターフェイスカード２０１へブロードキャストする（ステップＳ１３０７）。なお、ＴＩＭＥＳＹＮＣの宛先アドレス（Destination Address）にはブロードキャスト用のアドレスを設定する。ＴＩＭＥＳＹＮＣはバックボード２３０経由で他のインターフェイスカード２０１へ送信される。

ＯＮＵ１４４から送信され、その上位のインターフェイスカード２０１（以下、時刻源収容カードと称する）によって時刻情報ＴｏＤ_x,i７０２が更新されてから転送されたＴＩＭＥＳＹＮＣを受信した各インターフェイスカード２０１（以下、非時刻源収容カードと称する）は、以下のように動作する。

非時刻源収容カードの各々において、時刻源収容カードから受信したＴＩＭＥＳＹＮＣは、送受信部２１５、ブリッジ回路５０７およびＣＰＵキュー５０６を経由してＣＰＵ５０４に渡される。ＣＰＵ５０４は、図９に示したフローチャートに従った処理を実行する。

すなわち、ＣＰＵ５０４は、ＴＩＭＥＳＹＮＣの送信元が他のインターフェイスカード２０１と判断し、タイムスタンプ取得部５０２を介してタイムスタンプカウンタ５０１の値（タイムスタンプ値）を取得する（ステップＳ１３１３）。次に、取得したタイムスタンプ値と、受信したＴＩＭＥＳＹＮＣに設定されていたタイムスタンプ値（Ｘ７０１）およびクロック偏差情報（ｒａｔｅＲａｔｉｏ７０３）とを用いて、上記の式（２）に従って現在時刻（ＴＯＤ_current）を算出する（ステップＳ１３１４）。なお、このステップＳ１３１４では、ＴＩＭＥＳＹＮＣに設定されていた時刻情報ＴｏＤ_x,i７０２を式（２）のＴＯＤ_correctとして計算を行う。

ステップＳ１３１４を実行して現在時刻を算出した非時刻源収容カード（インターフェイスカード２０１）は、時刻源と同期していない配下の各ＯＮＵに対して、時刻同期プロトコルを使用して時刻情報（現在時刻ＴＯＤ_current）を配信する。例えば、時刻同期プロトコルとしては、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ-２０１１や、ＩＥＥＥ１５８８−２００８等があるが、いずれを使用しても構わない。時刻情報は、下りキュー５０５、ＭＰＣＰ処理部５０８および光モジュール２１４を介して各ＯＮＵへ送信される。上位のインターフェイスカード２０１から時刻情報を受信した各ＯＮＵは、時刻情報に基づいて自身のローカル時刻をインターフェイスカード２０１のローカル時刻に合わせる。

なお、時刻源収容カードも同様に、上記のステップＳ１３０７を実行した後、時刻源と同期していない配下の各ＯＮＵに対して、時刻同期プロトコルを使用して時刻情報（現在時刻ＴＯＤ_current）を配信する。

ＯＮＵが上位のインターフェイスカード２０１に対して同期する（ローカル時刻を合わせる）処理については従来と同様であるため、説明を省略する。

以上の手順を各ＯＮＵおよびＯＬＴ（各インターフェイスカード）が実行することにより、時刻同期を実現できる。

本実施の形態では、ＯＮＵ１１０が複数のインターフェイスカード２０１を備えている場合の動作を説明したが、インターフェイスカード２０１が単一の場合の動作は、上記の非時刻源収容カードが時刻源収容カードに同期する動作を除いたものとなる。

このように、本実施の形態において、時刻源に接続されたＯＮＵは、時刻源に同期するとともに、時刻情報（時刻関連情報）をＯＬＴへ送信し、配下のＯＮＵから時刻情報を受信したＯＬＴのインターフェイスカードは遅延時間補正をおこない、時刻情報の送信元ＯＮＵに同期するとともに、遅延時間補正後の時刻情報を直接または他のインターフェイスカードを介して、時刻同期処理が済んでいないＯＮＵへ配信することとした。これにより、時刻同期サービスを低コストで実現することができる。

実施の形態２．
上述した実施の形態１では、ＧＰＳ受信機から時刻関連情報を取得したＯＮＵが時刻源親局として動作する場合について説明したが、本実施の形態では、他の装置（対向装置）から時刻関連情報を取得したＯＮＵが時刻源親局として動作する場合について説明する。なお、時刻同期システムの全体構成は実施の形態１と同様とする（図１）。ＯＬＴおよびＯＮＵの構成も実施の形態１と同様とする（図２〜図５参照）。

実施の形態１との違いは、ＯＮＵへの時刻源が同期フレームであり、クロック供給Ｉ／ＦがＰＨＹ部３１６または外部クロック信号Ｉ／Ｆ３２２であることである。ＯＬＴの動作は実施の形態１と同様であるため、ＯＬＴの動作説明は省略する。

図１に示したＯＮＵ１４１を時刻源親局とした場合の動作を説明する。ＯＮＵ１４１は、時刻関連情報を対向装置であるフェムト基地局１７１から取得するものとする。また、フェムト基地局１７１は、ＧＰＳアンテナ１０３を介してＧＰＳ衛星８０からＧＰＳ信号を受信しており、ＧＰＳ衛星８０と時刻同期状態にあるものとする。

ＯＮＵ１４１は、ＬＡＮ回線１５１を介してフェムト基地局１７１から時刻情報を取得する。フェムト基地局１７１は、例えば、ＩＥＥＥ１５８８−２０１１で規定された時刻同期プロトコルにより時刻情報をＯＮＵ１４１へ送信する。この場合、フェムト基地局１７１は、図１０に示した構成のフレームを用いて、ＰＴＰ（Precision Time Protocol）メッセージ８１０をＯＮＵ１４１との間で送受信する。

図１０は、ＰＴＰメッセージをカプセル化したフレームのフォーマットを示す図である。ＰＴＰメッセージ８１０は、ヘッダ（Common message header）８１１およびメッセージフィールド（message fields）８１２により構成されている。メッセージフィールド８１２には、Ａｎｎｏｕｎｃｅ／Ｓｙｎｃ／Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ／Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ／Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ／Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ／Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ／Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ＿Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ／Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ／Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔが格納される。図１０では、（ａ）ＰＴＰ ｏｖｅｒ ＩＰｖ４／ｖ６ ＵＤＰで送受信する場合のフレームフォーマット、（ｂ）ＰＴＰ ｏｖｅｒ ＩＥＥＥ８０２．３／Ｅｔｈｅｒｎｅｔで送受信する場合のフレームフォーマットを示している。

図１１は、フェムト基地局１７１とＯＮＵ１４１がＰＴＰメッセージを送受信する動作の一例を示す図である。フェムト基地局１７１は、ＬＡＮ回線１５１を介して、Ａｎｎｏｕｎｃｅ ｍｅｓｓａｇｅ９０１およびＳｙｎｃ ｍｅｓｓａｇｅ９０２をＯＮＵ１４１へ送信する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。なお、これらのメッセージは一定周期で繰り返し送信される。ＯＮＵ１４１は、フェムト基地局１７１に対して所定のタイミングでＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑ ｍｅｓｓａｇｅ９０３を送信し（ステップＳ１３）、これを受信したフェムト基地局１７１は、応答メッセージとしてのＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ ｍｅｓｓａｇｅ９０４をＯＮＵ１４１へ送信する（ステップＳ１４）。フェムト基地局１７１は、ステップＳ１２を実行して同期フレームであるＳｙｎｃ ｍｅｓｓａｇｅ９０２を送信することにより、時刻情報をＯＮＵ１４１へ通知する。

また、フェムト基地局１７１は、ＯＮＵ１４１へ向けてＩＴＵ−ＴＧ.８２６１，Ｇ.８２６２，Ｇ.８２６３，Ｇ.８２６４で規定されたＳｙｎｃＥ（Synchronous Ethernet(登録商標)）により、クロック供給状態をＯＮＵ１４１へ通知する。図１２は、クロック供給状態を通知する際に使用するＥＳＭＣ（Ethernet(登録商標） Synchronization Messaging Channel） ＰＤＵ（Protocol Data Unit）フレームのフォーマットを示す図である。ＥＳＭＣ ＰＤＵフレームは、Ｅｖｅｎｔ ｆｌａｇ１００８、ＳＳＭ（Synchronous Status Message） ｃｏｄｅ１０２４などの情報を含んでいる。なお、ＥＳＭＣ ＰＤＵフレームは、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．８２６４で規定されている。

フェムト基地局１７１は、図１３に示したシーケンスでＥＳＭＣ ＰＤＵフレームを送信することにより、クロック供給状態をＯＮＵ１４１へ通知する。すなわち、クロック信号マスタ装置であるフェムト基地局１７１は、Ｅｖｅｎｔ ｆｌａｇ１００８（図１２参照）に“ｂ０”を設定したＥＳＭＣ ＰＤＵ１１００（Information PDU）を１秒毎に送信する（ステップＳ２１）。また、ＳＳＭ ｃｏｄｅ１０２４（図１２参照）が変化した場合には、Ｅｖｅｎｔ ｆｌａｇ１００８に“ｂ１”を設定したＥＳＭＣ ＰＤＵ１１０１（Event PDU）を送信する（ステップＳ２２）。

クロック信号スレーブ装置であるＯＮＵ１４１は、ＥＳＭＣ ＰＤＵフレームの受信状態と、受信したＥＳＭＣ ＰＤＵフレームのＳＳＭ ｃｏｄｅ１０２４の値と、クロック信号マスタ装置であるフェムト基地局１７１と接続しているＬＡＮ回線１５１からのクロック抽出状態とに基づいて、フェムト基地局１７１からのクロック供給状態を判定する。

次に、ＯＮＵ１４１の動作を、実施の形態１の説明でも使用した図８を参照しながら説明する。本実施の形態のＯＮＵ１４１は、ステップＳ１２０３およびこれに続く各ステップの処理を実行する。

フェムト基地局１７１は、ＯＮＵ１４１に対して、同期フレームであるＳｙｎｃ ｍｅｓｓａｇｅ（図１０）およびＥＳＭＣ ＰＤＵ（図１２）を送信する（図１１，図１３参照）。

フェムト基地局１７１が送信した同期フレームはＯＮＵ１４１のＰＨＹ部３１６を介してＯＮＵ制御部３１３により受信される。ＯＮＵ制御部３１３が受信した同期フレームは、ブリッジ回路４０７およびＣＰＵキュー４０６を介してＣＰＵ４０４に渡される。ＥＳＭＣ ＰＤＵも同様の経路でフェムト基地局１７１からＣＰＵ４０４へ到達する。

ＣＰＵ４０４は、同期フレームおよびＥＳＭＣ ＰＤＵを受信すると、まず、ＥＳＭＣ ＰＤＵの内容を精査し、クロック信号が対向装置より供給されているかどうか確認する（ステップＳ１２０３）。クロック信号が供給されていない場合（ステップＳ１２０３：Ｎｏ）、一定期間にわたって同期フレームを受信し、得られた複数の時刻情報に基づいて現在時刻を算出するとともに、クロック偏差を算出する（ステップＳ１２０４，Ｓ１２０５）。例えば、各時刻情報が示す時刻の差分に基づいてクロック偏差を算出する。ＣＰＵ４０４は、フェムト基地局１７１から通知された時刻同士の差分とタイムスタンプカウンタ４０１から取得したタイムスタンプ値を用いてクロック偏差を算出できる。

クロック信号が対向装置より供給されている場合（ステップＳ１２０３：Ｙｅｓ）、クロック供給源を確認する（ステップＳ１２２３）。クロック信号がＰＨＹ部３１６を介して供給されている場合、ＰＨＹ部３１６経由で供給されたクロック信号がクロック偏差算出部３２０へ入力されるようにセレクタ３１９を設定し、クロック偏差算出部３２０がクロック偏差を算出する（ステップＳ１２２４）。クロック信号が外部クロック信号Ｉ／Ｆ３２２を介して供給されている場合、外部クロック信号Ｉ／Ｆ３２２を介してクロック信号送受信部３１８により受信されたクロック信号がクロック偏差算出部３２０へ入力されるようにセレクタ３１９を設定し、クロック偏差算出部３２０がクロック偏差を算出する（ステップＳ１２３４）。

クロック偏差の算出が完了すると、同期フレームで通知された時刻情報に基づいて、自ＯＮＵ１４１のローカル時刻を示す時刻情報を算出する（ステップＳ１２２５）。

算出したクロック偏差および時刻情報は、実施の形態１と同様に、例えば、ＴＩＭＥＳＹＮＣフレームにてＯＬＴ１１０へ通知する。

このように、ＯＮＵが対向装置（フェムト基地局１７１）を時刻源として時刻情報を取得可能な構成においても、取得した時刻情報をＯＬＴへ転送し、ＯＬＴが実施の形態１と同様の処理を実行することにより、時刻同期サービスを低コストで実現することができる。

実施の形態３．
実施の形態１，２の時刻同期システムは、１台のインターフェイスカード２０１に対して複数のＯＮＵが収容された構成（スター構成）としていたが、図１４に示したような構成とすることも可能である。すなわち、１台のインターフェイスカード２０１に対して１台のＯＮＵが収容された構成とすることも可能である。

図１４に示した時刻同期システムにおいては、ＯＮＵ１４１、１４２、１４３および１４４が、それぞれ、光ファイバ１４１１、１４１２、１４１３および１４１４を介して、それぞれ異なるインターフェイスカードに収容されている。

また、ＯＮＵ１４１にはＧＰＳアンテナ２およびフェムト基地局１４３１が接続され、ＯＮＵ１４２にはフェムト基地局１４３２が接続され、ＯＮＵ１４３にはフェムト基地局１４３３が接続され、ＯＮＵ１４４にはＧＰＳアンテナ３およびフェムト基地局１４３４が接続されている。ＯＮＵ１４１は、ＧＰＳ衛星８０より時刻情報を受信しているＧＰＳ受信機２から、例えば、ＩＲＩＧ信号を受信する。ＯＮＵ１４４は、ＧＰＳ衛星８０より時刻情報を受信しているＧＰＳ受信機２から、例えば、ＰＰＳ信号とシリアル文字列（シリアル信号）を受信する。

各ＯＮＵおよびＯＬＴの動作は実施の形態１，２と同様であるため、動作説明は省略する。

なお、各実施の形態では、装置構成の説明を簡単化するため、各ＯＮＵがＧＰＳ受信機３１７を備えていることとしたが、システム内の一部のＯＮＵがＧＰＳ受信機３１７を備えた構成としても構わない。

以上のように、本発明にかかる子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび時刻同期方法は、時刻同期サービスが必要なシステムを実現する場合に有用である。

１，２，３，３１７ ＧＰＳ受信機、１１，２１，３１ 第１の中継装置、１２，２２，３２，３３ 第２の中継装置、４１，４２，４３，４４ 終端装置、５１，５２，５３ 時刻供給経路、６１，６２，６３，６４ オシロスコープ、８０ ＧＰＳ衛星、１００ インターフェイスカード群、１０１ 同期カード群、１０３，１０４ ＧＰＳアンテナ、１１０ ＯＬＴ、１１１，１１２，１４１１，１４１２，１４１３，１４１４ 光ファイバ、１２１，１２２ スプリッタ、１４１，１４２，１４３，１４４ 光回線終端装置（ＯＮＵ）、１５１，１５２，１５３，１５４ ＬＡＮ回線、１６１ ノートＰＣ、１６２，１６３，１６４ ＰＣ、１７１，１４３１，１４３２，１４３３，１４３４ フェムト基地局、１８１ 無線アンテナ、２０１ インターフェイスカード、２０２ 同期カード、２１１，２１２ 受信部、２１３ ＯＬＴ制御部、２１４，３１４ 光モジュール、２１５ 送受信部、２２１，２２２ 送信部、２２３ タイムスタンプ生成部、２２４，４０４，５０４ ＣＰＵ、２２５，２２６ 逓倍回路、２２７ セレクタ、２２８ 局側クロックＩ／Ｆ、２２９ 内蔵高精度クロック、３１２ 時刻信号送受信部、３１３ ＯＮＵ制御部、３１５ ＣＤＲ部、３１６ ＰＨＹ部、３１８ クロック信号送受信部、３１９ セレクタ、３２０ クロック偏差算出部、３２１ 外部時刻信号Ｉ／Ｆ、３２２ 外部クロック信号Ｉ／Ｆ、３３０ ＰＰＳ信号、３３１ シリアル信号、３３２ クロック信号、４０１，５０１ タイムスタンプカウンタ、４０２，５０２ タイムスタンプ取得部、４０３ 時刻情報管理部、４０５，５０５ 下りキュー、４０６，５０６ ＣＰＵキュー、４０７，５０７ ブリッジ回路、４０８，５０８ ＭＰＣＰ処理部、４０９，５０９ 上りキュー。

Claims (12)

1. １台以上の子局装置を収容可能な親局装置に収容された子局装置であって、
   時刻源から時刻情報を取得する情報取得部と、
   前記時刻情報に基づいてローカル時刻を調整する時刻調整部と、
   前記時刻源に対して時刻同期するための情報である時刻関連情報を前記時刻情報に基づいて生成する情報生成部と、
   前記時刻関連情報を前記親局装置へ送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする子局装置。
2. 前記時刻源で使用されている第１クロックと前記親局装置で使用されている第２クロックのクロック偏差を算出するクロック偏差算出部、
   を備え、
   前記送信部は、前記時刻関連情報および前記クロック偏差を前記親局装置へ送信することを特徴とする請求項１に記載の子局装置。
3. 前記時刻源をＧＰＳ衛星とすることを特徴とする請求項１または２に記載の子局装置。
4. 前記時刻源をＧＰＳ衛星と時刻同期状態にある他の装置とすることを特徴とする請求項１または２に記載の子局装置。
5. 前記情報取得部は、ＩＥＥＥ１５８８で規定されている時刻同期プロトコルを使用して前記時刻情報を取得することを特徴とする請求項４に記載の子局装置。
6. 前記送信部は、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳで規定されているＴＩＭＥＳＹＮＣフレームにより前記時刻関連情報を送信することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の子局装置。
7. １台以上の子局装置を収容可能な親局装置であって、
   収容している子局装置のうち、時刻源と時刻同期状態にある子局装置から、当該子局装置に対して時刻同期するための情報である時刻関連情報を取得する情報取得部と、
   前記時刻関連情報に基づいてローカル時刻を調整する時刻調整部と、
   前記時刻調整部により調整された後のローカル時刻に関する情報であるローカル時刻関連情報を生成する情報生成部と、
   前記ローカル時刻関連情報を前記時刻関連情報の取得元子局装置を除いた各子局装置へ送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする親局装置。
8. １台以上の子局装置を収容可能なインターフェイスカードを複数備えて構成された親局装置であって、
   前記インターフェイスカードのうち、時刻源と時刻同期状態にある子局装置を収容している第１インターフェイスカードは、
   時刻源と時刻同期状態にある子局装置から、当該子局装置に対して時刻同期するための情報である時刻関連情報を取得する第１情報取得部と、
   前記時刻関連情報に基づいて自身のローカル時刻を調整する第１時刻調整部と、
   前記第１時刻調整部により調整された後のローカル時刻に関する情報である第１ローカル時刻関連情報を生成する第１情報生成部と、
   前記第１ローカル時刻関連情報を前記時刻関連情報の取得元子局装置を除いた各子局装置へ送信する第１送信部と、
   を備え、
   前記第１インターフェイスカード以外の第２インターフェイスカードは、
   前記第１ローカル時刻関連情報を取得する第２情報取得部と、
   前記第１ローカル時刻関連情報に基づいて自身のローカル時刻を調整する第２時刻調整部と、
   前記第２時刻調整部により調整された後のローカル時刻に関する情報である第２ローカル時刻関連情報を生成する第２情報生成部と、
   前記第２ローカル時刻関連情報を配下の各子局装置へ送信する第２送信部と、
   を備えることを特徴とする親局装置。
9. １台以上の子局装置を収容可能な親局装置に収容された子局装置における制御装置であって、
   時刻源から時刻情報を取得する情報取得部と、
   前記時刻情報に基づいてローカル時刻を調整する時刻調整部と、
   前記時刻源に対して時刻同期するための情報である時刻関連情報を前記時刻情報に基づいて生成する情報生成部と、
   前記時刻関連情報を前記親局装置へ送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする制御装置。
10. １台以上の子局装置を収容可能な親局装置における制御装置であって、
    収容している子局装置のうち、時刻源と時刻同期状態にある子局装置から、当該子局装置に対して時刻同期するための情報である時刻関連情報を取得する情報取得部と、
    前記時刻関連情報に基づいてローカル時刻を調整する時刻調整部と、
    前記時刻調整部により調整された後のローカル時刻に関する情報であるローカル時刻関連情報を生成する情報生成部と、
    前記ローカル時刻関連情報を前記時刻関連情報の取得元子局装置を除いた各子局装置へ送信する送信部と、
    を備えることを特徴とする制御装置。
11. 時刻源に接続された第１子局装置と、時刻源に接続されていない第２子局装置と、前記第１子局装置および前記第２子局装置を収容する親局装置と、を備えた通信システムであって、
    前記第１子局装置は、前記時刻源に対して自身のローカル時刻を同期させるとともに、自身のローカル時刻に関する情報である第１時刻関連情報を生成して前記親局装置へ送信し、
    前記親局装置は、前記第１時刻関連情報を受信すると、受信した第１時刻関連情報に基づいて自身のローカル時刻を調整するとともに、調整後のローカル時刻に関する情報である第２時刻関連情報を生成して前記第２子局装置へ送信し、
    前記第２子局装置は、前記第２時刻関連情報を受信すると、受信した第２時刻関連情報に基づいて自身のローカル時刻を調整する、
    ことを特徴とする通信システム。
12. 親局装置および親局装置に収容された１台以上の子局装置を備えた通信システムにおいて、親局装置および各子局装置が時刻を同期させる場合の時刻同期方法であって、
    前記子局装置のうち、時刻源に接続された第１子局装置が、当該時刻源に対して自身のローカル時刻を同期させるとともに、自身のローカル時刻に関する情報である第１時刻関連情報を生成して前記親局装置へ送信するステップと、
    前記親局装置が、前記第１時刻関連情報に基づいて自身のローカル時刻を調整するとともに、調整後のローカル時刻に関する情報である第２の時刻関連情報を生成して前記第１子局装置以外の第２子局装置へ送信するステップと、
    前記第２子局装置が、前記第２時刻関連情報に基づいて自身のローカル時刻を調整するステップと、
    を含むことを特徴とする時刻同期方法。

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