JP2015180001A - 送信装置及び受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同期装置に正確な時刻情報を生成させる送信装置を提供する。【解決手段】送信装置は、受信するパケットが、時刻同期のための同期パケットであるか、データを含むデータパケットであるかを判定し、同期パケットを第１バッファに格納し、データパケットを第２バッファに格納する格納手段と、周期的なフレーム構成を有する送信信号を生成する生成手段と、フレームに格納するパケットを前記１バッファ及び前記第２バッファから読み出す読出手段と、を備えており、前記同期パケットが格納される前記フレーム内の位置は予め決められている。【選択図】図３

Description

本開示は、時刻同期情報の伝送技術に関する。

通信ネットワークにおいて、端末や基地局が必要とする精度の高い時刻情報を、当該端末や当該基地局が設置されている局舎において生成させるため、非特許文献１は、時刻基準を持つ通信装置（以下、マスタ装置）が、同期パケットを同期装置（以下、スレーブ装置とも呼ぶ。）と送受信する構成を開示している。簡単に説明すると、マスタ装置は、自装置が有する、精度の高い時刻情報に基づく送信時間を含む同期パケットをスレーブ装置に送信する。スレーブ装置は、マスタ装置から受信する同期パケットに含まれる、当該同期パケットの送信時間と、予め求めておくマスタ装置とスレーブ装置間の伝送遅延時間から、自装置の時刻を補正して精度の高い時刻情報を求める。

しかしながら、パケット交換網においてパケットの伝送遅延は変動する。このため非特許文献１は、伝送遅延の変動が発生する装置において、同期パケットの伝送遅延変動量を測定し、その測定値をスレーブ装置に通知し、スレーブ装置は通知された測定値を用いて自装置の時刻情報の補正量を求める構成を開示している。また、特許文献２は、スレーブ装置において、補正量を求めるために使用する同期パケットを選択したり、補正量を時定数の長いフィルタで平滑化したりする構成を開示している。

特開２０１３−１０４４８５号公報 特開２０１３−１１８５０２号公報

"ＩＥＥＥ １５８８ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ａ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｃｌｏｃｋ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ"、２００８年

特許文献１に記載されている様に、通信ネットワークは、伝送路の障害に備えて予備伝送路を設け、現用伝送路に障害が発生すると、予備伝送路を介してパケットを伝送する様に切り替えを行う。なお、障害復旧後、現用伝送路に切り戻すシステムと、切り戻しを行わないシステムが存在する。この様なシステムにおいて、パケットが送受信される区間内の各切替区間において伝送路の切り替えが発生すると、その度に伝送遅延時間がステップ状に大きく変動する。このようなステップ状の大きな変動が発生すると、伝送路の切り替えによりパケットの疎通自体が復旧したとしても、スレーブ装置の時刻情報が、マスタ装置に対して大きく変動し、この時刻情報を使用するスレーブ装置が正常に動作できないことが生じ得る。

なお、この様な大きな伝送遅延の変動は、特許文献２に記載の構成では補正できない。また、非特許文献１に記載の様に、通信ネットワーク内の総ての装置において伝送遅延変動量を測定して総てのスレーブ装置に通知する構成とすることは現実的ではない。

本発明は、同期装置に正確な時刻情報を生成させる送信装置及び受信装置を提供するものである。

本発明の一側面によると、送信装置は、受信するパケットが、時刻同期のための同期パケットであるか、データを含むデータパケットであるかを判定し、同期パケットを第１バッファに格納し、データパケットを第２バッファに格納する格納手段と、周期的なフレーム構成を有する送信信号を生成する生成手段と、フレームに格納するパケットを前記１バッファ及び前記第２バッファから読み出す読出手段と、を備えており、前記同期パケットが格納される前記フレーム内の位置は予め決められていることを特徴とする。

本発明の一側面によると、受信装置は、周期的なフレーム構成を有し、同期パケットが格納されるフレーム内の位置が予め決められている受信信号のフレームのタイミングの変動を検出する検出手段と、前記フレームに格納された同期パケットと、前記検出手段が検出した変動を、時刻情報を生成する同期装置に出力する出力手段と、を備えていることを特徴とする。

同期装置に正確な時刻情報を生成させることができる。

一実施形態による通信システムの構成図。 一実施形態による送信装置の概略的な構成図。 一実施形態による送信装置が送信する信号のフレーム構成を示す図。 一実施形態による受信装置の概略的な構成図。 一実施形態による送信装置が送信する信号のフレーム構成を示す図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。また、以下の実施形態は例示であり本発明を実施形態の内容に限定するものではない。

図１は、一実施形態による通信システムの構成図である。図１において、局側光終端装置（ＯＬＴ）３は、加入者側光終端装置（ＯＮＵ）４と通信する。図１の例においては、ＯＬＴ３とＯＮＵ４とを接続する光伝送路を３つの区間（区間＃１〜＃３）に分割し、各区間の光伝送路の障害時、障害区間を無線伝送路で復旧させるための送信切替装置（ＳＴ）１と受信切替装置（ＳＲ）２が各区間に設けられている。なお、本例では区間数は３であるが、この数は例示である。なお、ＯＬＴ３は、ＱＡＭや、ＯＦＤＭ等の所定の変調方式により連続光を変調して送信する送信装置である。また、ＯＮＵ４は、ＯＬＴ３からの変調信号を復調する受信装置である。

図１の構成において、ＯＬＴ３は、ネットワーク６と接続している。また、ネットワーク６には基準時刻を有するマスタ装置５も接続している。また、ＯＮＵ４は、移動通信網における基地局７と、同期装置８に接続している。本実施形態において、マスタ装置５は、ＯＬＴ３及びＯＮＵ４経由で同期装置８に対して同期パケットを送信する。同期装置８は同期パケットに基づき、自装置が有する時刻情報を、マスタ装置５が有する基準時刻に同期させる。これにより、同期装置８は、基地局７に高精度の時刻情報を供給する。なお、同期装置８は、既に説明した様に、高精度な時刻情報を生成するため、ＯＬＴ３とＯＮＵ４との間の伝送遅延の変動量を必要とする。

図１に示す構成において、正常時、つまり、障害が発生していない場合、ＯＬＴ３が送信する光信号は、単に、各送信切替装置１及び各受信切替装置２を通過してＯＮＵ４が受信する。その後、図１の区間＃２で障害が発生すると、ＳＴ＃２は、受信する光信号を無線信号に変換して送信し、ＳＲ＃２は、受信する無線信号を光信号に変換して送信する。この経路切替により、ＯＬＴ３からＯＮＵ４への伝送遅延はステップ状に変化する。また、その後、区間＃２の障害が復旧すると、ＳＴ＃２及びＳＲ＃２は、信号の経路を無線から光に切り戻す。これにより、ＯＬＴ３からＯＮＵ４への伝送遅延はステップ状に変化する。なお、区間＃２の障害が復旧する前に、例えば、区間＃４の障害が発生すると、ＳＴ＃４及びＳＲ＃４は、信号の経路を光から無線に切り替える。これにより、ＯＬＴ３からＯＮＵ４への伝送遅延は、区間＃２の障害が先に復旧したときとは異なる様にステップ状に変化する。

この様に、各区間における障害の発生タイミングと復旧タイミングにより、ＯＬＴ３からＯＮＵ４への伝送遅延はステップ状に変化してゆく。したがって、同期装置８に高精度な時刻情報を生成させるためには、この遅延の変動量を同期装置８に正しく検出させる必要がある。

図２は、ＯＬＴ３の送信装置の構成図である。受信部３１は、ネットワーク６から、基地局７に送信するパケット（データパケット）と、マスタ装置５が同期装置８に送信した同期パケットを受信する。そして、受信部３１は、データパケットをデータパケット用バッファ３３に格納し、同期パケットを同期パケット用バッファ３２に格納する。フレーム生成部３４は、フレームを生成し、データパケット用バッファ３３に格納されたデータパケットと、同期パケット用バッファ３２に格納された同期パケットを、生成したフレームの所定の位置に格納する。フレーム生成タイミング、つまり、フレームの先頭のタイミングは、フレーム生成部３４が決定する。したがって、フレーム生成部３４が生成するフレームの所定位置にデータパケット及び同期パケットを格納するために、フレーム生成部３４は、フレーム生成タイミングをタイミング情報として読出制御部３７に通知する。読出制御部３７は、このタイミング情報に基づき、適切なタイミングでデータパケット用バッファ３３に格納されたデータパケットと、同期パケット用バッファ３２に格納された同期パケットを読み出してフレーム生成部３４に出力する。

図３は、フレーム生成部３４が出力するフレーム構成を示す図である。プリアンブルは、ＯＮＵ４において既知のデータパターンを含む。制御情報フィールドは、ＯＮＵ４に通知する制御情報を含む。ペイロードには、データパケット及び同期パケットが格納される。なお、本実施形態において、同期パケットは、ペイロード内の所定の位置、図３の例では、ペイロードの先頭位置に格納される。なお、データパケットは、ペイロード内の任意の位置に格納され得る。なお、図３では、２つのフレームのペイロードの先頭位置にはいずれも同期パケットが格納されているが、同期パケットの送信間隔は、一般的に、フレームの期間よりも長く、総てのフレームに同期パケットが格納されるわけではない。なお、同期パケットが格納されない場合、ペイロードの先頭位置にデータパケットを格納することもできる。

フレーム生成部３４は、生成したフレームを時系列順のデータとして光変調部３５に出力する。光変調部３５は、入力されるデータ系列に対して、例えば、誤り訂正処理や、インタリーブ処理等を行い、処理後のデータ系列で連続光を変調してＯＮＵ４に向けて送信する送信信号を生成する。本実施形態では、同期パケットの格納位置をフレーム内の所定位置に固定するため、ＯＬＴ３での遅延変動量は、同期パケットが同期パケット用バッファ３２に格納されている時間の変化のみに依存する。このため、測定部３６は、各同期パケットについて、同期パケット用バッファ３２に格納されていた時間を、滞留時間情報としてフレーム生成部３４に通知する。フレーム生成部３４は、この滞留時間情報を、対応する同期パケットが格納されたフレームの制御情報フィールドに設定する。

図４は、ＯＮＵ４の受信装置の構成図である。光復調部４１は、ＯＬＴ３から受信する受信信号を光復調してデータ系列をフレーム終端部４２に出力する。フレーム終端部４２は、データ系列のプリアンブルを探索してフレーム同期を取る。つまり、フレームを認識する。同期パケット取得部４５は、フレームのペイロードに格納された同期パケットを同期装置８に出力し、データパケット取得部４６は、フレームのペイロードに格納されたデータパケットを基地局７に出力する。また、滞留時間情報取得部は、フレームの制御情報フィールドに格納された、当該フレームに格納されている同期パケットについての、滞留時間情報を同期装置８に出力する。

この様に、ＯＮＵ４は、同期装置８に対して同期パケットと、当該同期パケットが、ＯＬＴ３の同期パケット用バッファ３２に格納されていた時間を取得するため、ＯＬＴ３からＯＮＵ４までの状態が変動しない場合、つまり、新たに障害が発生したり、発生している障害が復旧したりしない限りにおいて、ＯＬＴ３からＯＮＵ４で発生する遅延変動量を正しく検出することができ、よって、基地局７に高精度な時刻情報を供給することができる。

一方、障害の発生や発生していた障害が復旧する等により経路の切り替えが行われると、遅延量が変動する。このため、変動検出部４４は、受信するフレームの先頭のタイミングを監視する。具体的には、フレームのプリアンブルの検出タイミングを監視する。このとき、ある状態において監視したプリアンブルの検出タイミングを基準タイミングとしておく。例えば、図１のいずれも区間においても障害が発生していないときに監視したプリアンブルの検出タイミングを基準タイミングとしたものとする。なお、各フレームの長さは同じであるためプリアンブルは周期的に検出される。その後、区間＃２で障害が発生し、区間＃２が無線に切り替えられると、それまでとはプリアンブルを検出するタイミングが、基準タイミングに対して所定量だけずれる。変動検出部４４は、基準タイミングに対するこのずれ量を変動時間情報として同期装置８に通知する。変動時間情報は、切り替えにより変動した遅延量を示すため、同期装置８は、切り替えによる同期パケットの遅延変動量を正しく検出でき、よって、基地局７に高精度な時刻情報を供給することができる。

なお、図３の構成において、例えば、切り替えによりフレーム期間以上の遅延変動が発生すると、変動検出部４４は、正しい変動時間を取得できない。したがって、切り替えによる変動量がフレーム期間以上となる場合には、図５に示す様にマルチフレーム構成とすることができる。図５においては、３フレームでマルチフレームを構成する。例えば、マルチフレームを構成する３つのフレームうちの少なくとも１つのプリアンブルを他の２つとは異なるパターンとすることで、フレーム終端部４２はマルチフレームを検出できる。変動検出部４４は、ある状態におけるマルチフレームの先頭の検出タイミングを基準タイミングとすることで、切り替えによる遅延変動量が３フレーム以内であれば、正しく変動時間情報を取得することができる。

なお、上述した実施形態では、ＯＬＴ３とＯＮＵ４との間で行われる光伝送路を、各区間に設けた無線伝送路で救済する形態としたが、無線伝送路を無線伝送路で救済する構成であっても、光伝送路を光伝送路で救済する構成であっても良い。また、本実施形態ではプリアンブルを含むフレームを生成した後、変調を行って送信信号を生成していた。したがって、フレームタイミングは、受信信号の復調を行った後、プリアンブルを検出して初めて行うことができる。しかしながら、例えば、フレームを変調した後、当該フレームにＯＮＵ４で既知の波形を付加することでフレーム構成を含む送信信号を生成することができる。この場合、ＯＮＵ４は、既知波形との相関によりフレームタイミングを認識できる。

また、上記実施形態において、同期装置８は、時刻情報を使用する装置、図１の例では基地局、とは異なる装置としたが、同期装置８は、時刻情報を使用する装置内に設けることができる。さらに、マスタ装置５は、ＯＬＴ３と同じ局舎に設けることができ、さらには、ＯＬＴ３内に設けることもできる。

Claims (5)

1. 受信するパケットが、時刻同期のための同期パケットであるか、データを含むデータパケットであるかを判定し、同期パケットを第１バッファに格納し、データパケットを第２バッファに格納する格納手段と、
   周期的なフレーム構成を有する送信信号を生成する生成手段と、
   フレームに格納するパケットを前記１バッファ及び前記第２バッファから読み出す読出手段と、
   を備えており、
   前記同期パケットが格納される前記フレーム内の位置は予め決められていることを特徴とする送信装置。
2. 前記同期パケットが前記第１バッファに格納されていた時間を示す情報を前記フレームに設定する設定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
3. 前記送信信号は、複数の前記フレームで構成されるマルチフレーム構成を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の送信装置。
4. 周期的なフレーム構成を有し、同期パケットが格納されるフレーム内の位置が予め決められている受信信号のフレームのタイミングの変動を検出する検出手段と、
   前記フレームに格納された同期パケットと、前記検出手段が検出した変動を、時刻情報を生成する同期装置に出力する出力手段と、
   を備えていることを特徴とする受信装置。
5. 前記フレームは、前記フレームに格納された同期パケットが、送信装置においてバッファされていた期間を示す情報を含み、
   前記出力手段は、前記送信装置においてバッファされていた期間を示す情報を前記同期装置に出力することを特徴とする請求項４に記載の受信装置。

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