JP2015216438A - 時刻同期システム、マスタ装置およびスレーブ装置、並びに時刻同期方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来、スレーブ装置は、マスタ装置に問題が発生した後に送信される時刻同期メッセージを使用して時刻同期を行う場合が生じ、時刻同期の精度が劣化するという問題があった。
【解決手段】
マスタクロックを有するマスタ装置と、自装置のクロックをマスタ装置のマスタクロックに同期させる時刻同期処理を行うスレーブ装置とを有する時刻同期システムにおいて、マスタ装置は、マスタクロックの時刻情報を含む時刻同期メッセージと、自装置の状態を示す回線品質情報を含む回線品質メッセージとを統合した統合メッセージを時刻同期メッセージの代わりにスレーブ装置に送信することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、時刻同期システム、マスタ装置およびスレーブ装置、並びに時刻同期方法に関する。

近年、複数の装置を有する通信システムにおいて、システム全体の時刻をより高い精度で同期させることがシステム構築の要件になってきている。隣接するＮ：Ｍ（Ｎ，Ｍは正の整数）の装置を有する通信システムは、例えばＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers）１５８８規格に基づいて、装置間の時刻同期を実現している。ＩＥＥＥ１５８８規格は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を用いる装置間の時刻を同期させる時刻同期プロトコル（ＰＴＰ：Precision Time Protocol）を規定している（例えば、非特許文献１参照）。

ＩＥＥＥ１５８８ Ｓｔｄ １５８８−２００８

時刻のマスタとなる装置（マスタ装置）と時刻のスレーブとなる装置（スレーブ装置）は、時刻の同期を取るために、ＩＥＥＥ１５８８規格で規定されている時刻同期メッセージを送受信する。一方、ＩＥＥＥ１５８８規格は、マスタ装置の状態をスレーブ装置へ通知する回線品質メッセージをマスタ装置とスレーブ装置との間で送受信することを規定している。

ところが、時刻同期メッセージと回線品質メッセージは、別々の独立したメッセージとして規定されており、それぞれのメッセージの送信周期は異なっている。このため、スレーブ装置は、マスタ装置に問題が発生した後に送信される時刻同期メッセージを使用して時刻同期を行う場合が生じ、時刻同期の精度が劣化するという問題が生じる。

本件開示の時刻同期システム、マスタ装置およびスレーブ装置、並びに時刻同期方法は、時刻情報と回線品質情報とを統合した統合メッセージを用いることにより、上位側装置の状態に応じて下位側装置が時刻同期を実行するか否かを制御する技術を提供することを目的とする。

一つの観点によれば、マスタクロックを有するマスタ装置と、自装置のクロックをマスタ装置のマスタクロックに同期させる時刻同期処理を行うスレーブ装置とを有する時刻同期システムにおいて、マスタ装置は、マスタクロックの時刻情報を含む時刻同期メッセージと、自装置の状態を示す回線品質情報を含む回線品質メッセージとを統合した統合メッセージを時刻同期メッセージの代わりにスレーブ装置に送信することを特徴とする。

一つの観点によれば、マスタ装置は、マスタクロックと、マスタクロックの時刻情報を含む時刻同期メッセージと、自装置の状態を示す回線品質情報を含む回線品質メッセージとを統合した統合メッセージを生成する統合メッセージ生成部と、統合メッセージを送信する送信部と、統合メッセージを統合メッセージ生成部に生成させて送信部から送信するタイミングを出力するタイマと、タイマが出力するタイミングでマスタクロックから時刻情報を取得し、時刻情報と自装置の状態を示す回線品質情報とを含む統合メッセージを統合メッセージ生成部に生成させる制御部とを有することを特徴とする。

一つの観点によれば、マスタ装置のマスタクロックに同期させる時刻同期処理を行うスレーブ装置において、マスタ装置のマスタクロックの時刻情報を含む時刻同期メッセージと、自装置の状態を示す回線品質情報を含む回線品質メッセージとを統合した統合メッセージを時刻同期メッセージの代わりにマスタ装置から受信する受信部と、マスタ装置から受信する統合メッセージに含まれる回線品質情報がマスタ装置の障害を通知している場合、当該統合メッセージに含まれる時刻情報を用いて自装置のマスタクロックの時刻同期処理を行わないように制御する制御部とを有することを特徴とする。

一つの観点によれば、マスタクロックを有するマスタ装置と、自装置のクロックをマスタ装置のマスタクロックに同期させる時刻同期処理を行うスレーブ装置とを有する時刻同期システムにおける時刻同期方法であって、マスタ装置は、マスタクロックの時刻情報を含む時刻同期メッセージと、自装置の状態を示す回線品質情報を含む回線品質メッセージとを統合した統合メッセージを時刻同期メッセージの代わりにスレーブ装置に送信し、スレーブ装置は、マスタ装置から受信する統合メッセージに含まれる回線品質情報がマスタ装置の障害を通知している場合、当該統合メッセージに含まれる時刻情報を用いて自装置のマスタクロックの時刻同期処理を行わないように制御することを特徴とする。

本件開示の時刻同期システム、マスタ装置およびスレーブ装置、並びに時刻同期方法は、時刻情報と回線品質情報とを統合した統合メッセージを用いることにより、上位側装置の状態に応じて下位側装置が時刻同期を実行するか否かを制御することができる。

時刻同期システムの一例を示す図である。 比較例の時刻同期システムの一例を示す図である。 本実施形態のマスタ装置の一例を示す図である。 比較例のマスタ装置の一例を示す図である。 本実施形態の中継スレーブ装置の一例を示す図である。 比較例の中継スレーブ装置の一例を示す図である。 本実施形態の末端スレーブ装置の一例を示す図である。 ＰＴＰの時刻同期処理の一例を示す図である。 ＰＴＰメッセージの一例を示す図である。 本実施形態に係る時刻同期システムで用いる各種のメッセージの一例を示す図である。 比較例の時刻同期システムにおけるメッセージの流れを示す図である。 上位側装置に障害が発生した場合の比較例の時刻同期システムにおけるメッセージの流れを示す図である。 上位側装置に障害が発生した場合の本実施形態に係る時刻同期システムにおけるメッセージの流れを示す図である。

以下、図面を用いて実施形態を説明する。

図１は、時刻同期システム１００の一例を示す。図１において、時刻同期システム１００は、マスタ装置１０１＿１と、マスタ装置１０１＿２と、中継スレーブ装置１０２と、末端スレーブ装置１０３＿１と、末端スレーブ装置１０３＿２と、末端スレーブ装置１０３＿３とを有する。ここで、マスタ装置１０１＿１およびマスタ装置１０１＿２のうち、いずれか一方の装置を指す場合は、符号末尾に（＿数字）を付加して、例えばマスタ装置１０１＿１のように表記する。また、マスタ装置１０１＿１およびマスタ装置１０１＿２に共通する内容を説明する場合は、符号末尾の（＿数字）を省略して、マスタ装置１０１と表記する。同様に、末端スレーブ装置１０３＿１、末端スレーブ装置１０３＿２および末端スレーブ装置１０３＿３についても、特定の装置を指す場合は、符号末尾に（＿数字）を付加して、例えば末端スレーブ装置１０３＿１のように表記する。また、末端スレーブ装置１０３＿１、末端スレーブ装置１０３＿２および末端スレーブ装置１０３＿３に共通する内容を説明する場合は、符号末尾の（＿数字）を省略して末端スレーブ装置１０３と表記する。

尚、図１の例では、マスタ装置１０１と末端スレーブ装置１０３との間に１台の中継スレーブ装置１０２を配置したが、中継スレーブ装置１０２を多段接続して、末端スレーブ装置１０３を接続するようにしてもよい。

図１において、本実施形態に係る時刻同期システム１００は、２台のマスタ装置１０１と、１台の中継スレーブ装置１０２と、３台の末端スレーブ装置１０３とが階層的に接続され、各種の制御用のメッセージを送受信する。本実施形態に係る時刻同期システム１００では、マスタ装置１０１は、中継スレーブ装置１０２に時刻情報と回線品質情報とを含む統合メッセージを送信する。ここで、時刻情報は、下位側装置が上位側装置の時刻に同期するための情報であり、回線品質情報は、上位側装置が正常に動作しているか否かを示す情報である。マスタ装置１０１から統合メッセージを受信した中継スレーブ装置１０２は、マスタ装置１０１の動作状態を確認すると共にマスタ装置１０１との時刻同期処理を行う。さらに、中継スレーブ装置１０２は、末端スレーブ装置１０３に統合メッセージを送信し、末端スレーブ装置１０３は、中継スレーブ装置１０２の動作状態を確認すると共に中継スレーブ装置１０２との時刻同期処理を行う。これにより、下位側装置は、上位側装置から受信する時刻情報が信頼できる情報であるか否かを判断することができる。例えば図１において、中継スレーブ装置１０２は、マスタ装置１０１＿１に障害が発生している場合、マスタ装置１０１＿１の時刻情報を利用せずに、マスタ装置１０１＿２の時刻情報を利用して時刻同期を図る。これにより、中継スレーブ装置１０２は、障害が発生しているマスタ装置１０１＿１よりも精度が高いマスタ装置１０１＿２の時刻情報を利用して時刻同期を図ることができる。

図１において、マスタ装置１０１＿１およびマスタ装置１０１＿２は、時刻同期システム１００の中の他の装置と比較して精度が高いクロックに基づいて動作し、下位側の中継スレーブ装置１０２にクロックを出力する。尚、図１の例では、マスタ装置１０１は、マスタ装置１０１＿１とマスタ装置１０１＿２とに冗長化されており、中継スレーブ装置１０２は、いずれか一方のマスタ装置１０１を運用系、他方を予備系とする。そして、運用系のマスタ装置１０１が故障してクロックを出力しなくなった場合、中継スレーブ装置１０２は、予備系のマスタ装置１０１が出力するクロックを利用する。

図２は、比較例の時刻同期システム７００の一例を示す。図２において、時刻同期システム７００は、マスタ装置７０１＿１と、マスタ装置７０１＿２と、中継スレーブ装置７０２と、末端スレーブ装置７０３＿１と、末端スレーブ装置７０３＿２と、末端スレーブ装置７０３＿３とを有する。ここで、図１と同様に、マスタ装置７０１＿１およびマスタ装置７０１＿２のうち、いずれか一方の装置を指す場合は、符号末尾に（＿数字）を付加して、例えばマスタ装置７０１＿１のように表記する。また、マスタ装置７０１＿１およびマスタ装置７０１＿２に共通する内容を説明する場合は、符号末尾の（＿数字）を省略して、マスタ装置７０１と表記する。また、末端スレーブ装置７０３＿１、末端スレーブ装置７０３＿２および末端スレーブ装置７０３＿３についても、マスタ装置７０１と同様に表記する。

図２において、比較例の時刻同期システム７００は、２台のマスタ装置７０１と、１台の中継スレーブ装置７０２と、３台の末端スレーブ装置７０３とが階層的に接続され、ＩＥＥＥ１５３８規格に基づいて、各種のメッセージを送受信する。比較例の時刻同期システム７００において、マスタ装置７０１は、中継スレーブ装置７０２に時刻同期メッセージを送信し、中継スレーブ装置７０２は、マスタ装置７０１と時刻同期を行う。そして、中継スレーブ装置７０２は、末端スレーブ装置７０３に時刻同期メッセージを送信し、末端スレーブ装置７０３は、中継スレーブ装置７０２と時刻同期を行う。また、マスタ装置７０１は、時刻同期メッセージとは独立した異なる周期で、中継スレーブ装置７０２に回線品質メッセージを送信し、マスタ装置７０１の状態を中継スレーブ装置７０２に通知する。さらに、中継スレーブ装置７０２は、末端スレーブ装置７０３に回線品質メッセージを送信し、中継スレーブ装置７０２の状態を末端スレーブ装置７０３に通知する。

このようにして、比較例の時刻同期システム７００は、システム全体の時刻を同期させる。ところが、比較例の時刻同期システム７００では、時刻同期メッセージは、回線品質メッセージと異なる周期で独立して送受信される。このため、下位側装置は、回線品質メッセージで上位側装置に障害が発生していることを知る前に受信した時刻同期メッセージにより、精度に問題がある上位側装置の時刻に同期するという問題が生じる。

そこで、図１で説明した本実施形態に係る時刻同期システム１００は、時刻同期メッセージと回線品質メッセージとを統合した統合メッセージを上位側装置と下位側装置との間で送受信する。これにより、下位側装置は、障害が発生している上位側装置に時刻同期してしまうことを防止できる。例えば図１において、マスタ装置１０１は、下位側に接続されている中継スレーブ装置１０２に時刻同期メッセージと回線品質メッセージとの両方の情報を含む統合メッセージを予め設定された周期で送信する。そして、中継スレーブ装置１０２は、マスタ装置１０１から受信する統合メッセージの時刻情報により、自装置のクロックをマスタ装置１０１の時刻に同期させる。ここで、中継スレーブ装置１０２は、統合メッセージの回線品質情報を確認し、マスタ装置１０１に障害が発生している場合は時刻同期を行わない。

さらに、中継スレーブ装置１０２は、下位側に接続されている末端スレーブ装置１０３に時刻同期メッセージと回線品質メッセージとの情報を含む統合メッセージを送信する。そして、末端スレーブ装置１０３は、中継スレーブ装置１０２から受信する統合メッセージの時刻情報により、自装置のクロックを中継スレーブ装置１０２の時刻に同期させる。ここで、末端スレーブ装置１０３は、統合メッセージの回線品質情報を確認し、中継スレーブ装置１０２に障害が発生している場合は時刻同期を行わない。

このようにして、本実施形態に係る時刻同期システム１００は、障害が発生している装置の時刻情報を用いることなく、システム全体の時刻を同期させることができる。

図３は、本実施形態のマスタ装置１０１の一例を示す。図３において、マスタ装置１０１は、マスタクロック２０１と、タイマ２０２と、マスタ制御部２０３と、統合メッセージ生成部２０４と、送信部２０５と、受信部２０６とを有する。

マスタクロック２０１は、時刻同期システム１００の中で他の装置に比較して最も精度の高いクロックを出力する。

タイマ２０２は、予め設定された周期で後述するマスタ制御部２０３に起動をかける。

マスタ制御部２０３は、タイマ２０２により周期的に起動され、マスタクロック２０１から取得した時刻情報を統合メッセージ生成部２０４に出力する。また、マスタ制御部２０３は、自装置の動作状態（障害の発生の有無など）を示す情報を統合メッセージ生成部２０４に出力したり、下位側装置から受信するメッセージにより、伝送時間の計測などを行う。尚、ＰＴＰにおける時刻同期処理については、後で詳しく説明する。

統合メッセージ生成部２０４は、マスタ制御部２０３が出力する時刻情報と回線品質情報とを統合した統合メッセージを生成し、後述する送信部２０５に出力する。

送信部２０５は、統合メッセージ生成部２０４が出力する統合メッセージを下位側装置に送信する。例えば図１のマスタ装置１０１＿１およびマスタ装置１０１＿２の送信部２０５は、統合メッセージを中継スレーブ装置１０２に送信する。

受信部２０６は、下位側装置（図１の例では、中継スレーブ装置１０２）から受信するメッセージをマスタ制御部２０３に出力する。

このようにして、本実施形態に係るマスタ装置１０１は、時刻情報と回線品質情報とを含む統合メッセージを下位側装置（図１の例では、中継スレーブ装置１０２）に送信することができる。

図４は、比較例のマスタ装置７０１の一例を示す。図４に示したマスタ装置７０１は、図３で説明したマスタ装置１０１に対応する。マスタ装置７０１は、マスタ装置１０１と異なり、時刻同期メッセージと回線品質メッセージとを異なる周期で下位側装置に送信する。

図４において、マスタ装置７０１は、マスタクロック８０１と、タイマ８０２ａと、タイマ８０２ｂと、マスタ制御部８０３と、時刻同期メッセージ生成部８０４ａと、回線品質メッセージ生成部８０４ｂと、送信部８０５と、受信部８０６とを有する。

マスタクロック８０１は、図３に示したマスタクロック２０１と同様に、システム内の他の装置に比較して最も精度の高いクロックを出力する。

タイマ８０２ａは、予め設定された第１周期で後述するマスタ制御部８０３に起動をかける。

タイマ８０２ｂは、タイマ８０２ａの第１周期とは異なる予め設定された第２周期で後述するマスタ制御部８０３に起動をかける。

マスタ制御部８０３は、タイマ８０２ａおよびタイマ８０２ｂにより異なる周期で別々に独立して起動される。例えば、マスタ制御部８０３は、タイマ８０２ａにより起動された場合、マスタクロック８０１から取得した時刻情報を後述する時刻同期メッセージ生成部８０４ａに出力する。一方、マスタ制御部８０３は、タイマ８０２ｂにより起動された場合、自装置の動作状態（障害の発生の有無など）を示す回線品質情報を後述する回線品質メッセージ生成部８０４ｂに出力する。また、マスタ制御部８０３は、下位側装置から受信するメッセージにより、伝送時間の計測などのＰＴＰにおける時刻同期処理を行う。

時刻同期メッセージ生成部８０４ａは、マスタ制御部８０３が出力する時刻情報を含む時刻同期メッセージを生成し、後述する送信部８０５に出力する。

回線品質メッセージ生成部８０４ｂは、マスタ制御部８０３が出力する回線品質情報を含む回線品質メッセージを生成し、後述する送信部８０５に出力する。

送信部８０５は、時刻同期メッセージ生成部８０４ａおよび回線品質メッセージ生成部８０４ｂが出力する時刻同期メッセージおよび回線品質メッセージを下位側装置に送信する。例えば図２のマスタ装置７０１＿１およびマスタ装置７０１＿２の送信部８０５は、時刻同期メッセージおよび回線品質メッセージを中継スレーブ装置７０２に送信する。

受信部８０６は、下位側装置（図２の例では、中継スレーブ装置７０２）から受信するメッセージをマスタ制御部８０３に出力する。

このようにして、比較例のマスタ装置７０１は、時刻同期メッセージおよび回線品質メッセージを異なる周期で別々に下位側装置（図２の例では、中継スレーブ装置７０２）に送信する。このため、下位側装置は、回線品質メッセージで上位側装置に障害が発生していることを知る前に受信した時刻同期メッセージにより、精度に問題がある上位側装置の時刻に同期するという問題が生じる。

図５は、本実施形態の中継スレーブ装置１０２の一例を示す。図５において、中継スレーブ装置１０２は、受信部３０１と、スレーブ制御部３０２と、送信部３０３と、マスタクロック３０４と、タイマ３０５と、マスタ制御部３０６と、統合メッセージ生成部３０７と、送信部３０８と、受信部３０９とを有する。

受信部３０１は、上位側装置（図１の例では、マスタ装置１０１）から受信するメッセージを後述するスレーブ制御部３０２に出力する。尚、受信部３０１は、マスタ装置１０１＿１およびマスタ装置１０１＿２の両方からメッセージを受信する。

スレーブ制御部３０２は、受信部３０１が上位側装置から受信したメッセージを受け取る。例えば、スレーブ制御部３０２は、マスタ装置１０１から受信する統合メッセージの時刻情報に基づいて、後述するマスタクロック３０４をマスタ装置１０１に同期させる。またスレーブ制御部３０２は、伝送時間の計測などのＰＴＰにおける時刻同期処理を行い、計測結果を含む応答メッセージを上位側装置に送信する。

送信部３０３は、スレーブ制御部３０２が出力する応答メッセージを上位側装置（図１の例では、マスタ装置１０１）に送信する。

マスタクロック３０４は、スレーブ制御部３０２が実行する時刻同期処理により、上位側装置に同期したクロックを出力する。尚、図５において、マスタクロック３０４は、中継スレーブ装置１０２の内部や中継スレーブ装置１０２に接続される通信装置などにクロックを供給する。

タイマ３０５は、予め設定された周期で後述するマスタ制御部３０６に起動をかける。

マスタ制御部３０６は、タイマ３０５により周期的に起動され、マスタクロック３０４から取得した時刻情報を後述する統合メッセージ生成部３０７に出力する。また、マスタ制御部３０６は、自装置の動作状態（障害の発生の有無など）を示す情報を統合メッセージ生成部３０７に出力したり、下位側装置から受信するメッセージにより、伝送時間の計測などのＰＴＰにおける時刻同期処理を行う。

統合メッセージ生成部３０７は、マスタ制御部３０６が出力する時刻情報と回線品質情報とを統合した統合メッセージを生成し、後述する送信部３０８に出力する。

送信部３０８は、統合メッセージ生成部３０７が出力する統合メッセージを下位側装置に送信する。例えば図１の中継スレーブ装置１０２の送信部３０８は、統合メッセージを末端スレーブ装置１０３に送信する。

受信部３０９は、下位側装置（図１の例では、末端スレーブ装置１０３）から受信するメッセージをマスタ制御部３０６に出力する。

このようにして、本実施形態に係る中継スレーブ装置１０２は、時刻情報と回線品質情報とを含む統合メッセージを上位側装置（図１の例では、マスタ装置１０１）から受信して時刻同期を図ることができる。そして、中継スレーブ装置１０２は、自装置のマスタクロック３０４に同期した時刻情報と回線品質情報とを含む統合メッセージを下位側装置（図１の例では、末端スレーブ装置１０３）に送信することができる。特に、中継スレーブ装置１０２は、統合メッセージの回線品質情報により、上位側装置に障害が発生している場合、当該統合メッセージの時刻情報を用いた時刻同期を行わないので、時刻同期の精度の低下を防ぐことができる。

図６は、比較例の中継スレーブ装置７０２の一例を示す。図６に示した中継スレーブ装置７０２は、図５で説明した中継スレーブ装置１０２の比較例である。中継スレーブ装置７０２が中継スレーブ装置１０２と異なるのは、時刻同期メッセージと回線品質メッセージとを異なる周期で下位側装置に送信することである。

図６において、中継スレーブ装置７０２は、受信部９０１と、スレーブ制御部９０２と、送信部９０３と、マスタクロック９０４と、タイマ９０５ａと、タイマ９０５ｂと、マスタ制御部９０６と、時刻同期メッセージ生成部９０７ａと、回線品質メッセージ生成部９０７ｂと、送信部９０８と、受信部９０９とを有する。

受信部９０１は、図５に示した受信部３０１と異なり、マスタ装置７０１から時刻同期メッセージと回線品質メッセージとを異なる周期で別々に受信する。

スレーブ制御部９０２は、受信部９０１が上位側装置から受信したメッセージを受け取る。例えば、スレーブ制御部９０２は、マスタ装置７０１から受信する時刻同期メッセージの時刻情報に基づいて、後述するマスタクロック９０４をマスタ装置７０１に同期させる。またスレーブ制御部９０２は、伝送時間の計測などのＰＴＰにおける時刻同期処理を行い、計測結果を含む応答メッセージを上位側装置に送信する。

送信部９０３は、スレーブ制御部９０２が出力する応答メッセージを上位側装置（図２の例では、マスタ装置７０１）に送信する。ここで、応答メッセージは、後述するDelay_Reqメッセージなどである。

マスタクロック９０４は、図５に示したマスタクロック３０４と同様に、スレーブ制御部９０２が実行する時刻同期処理により、上位側装置に同期したクロックを出力する。尚、図６において、マスタクロック９０４は、中継スレーブ装置７０２の内部回路や中継スレーブ装置７０２に接続される通信装置などにクロックを供給する。

タイマ９０５ａは、図４に示したタイマ８０２ａと同様に、予め設定された第１周期で後述するマスタ制御部９０６に起動をかける。

タイマ９０５ｂは、図４に示したタイマ８０２ｂと同様に、タイマ９０５ａの第１周期とは異なる予め設定された第２周期で後述するマスタ制御部９０６に起動をかける。

マスタ制御部９０６は、図４に示したマスタ制御部８０３と同様に、タイマ９０５ａおよびタイマ９０５ｂにより異なる周期で別々に独立して起動される。例えば、マスタ制御部９０６は、タイマ９０５ａにより起動された場合、マスタクロック９０４から取得した時刻情報を後述する時刻同期メッセージ生成部９０７ａに出力する。一方、マスタ制御部９０６は、タイマ９０５ｂにより起動された場合、自装置の動作状態（障害の発生の有無など）を示す回線品質情報を後述する回線品質メッセージ生成部９０７ｂに出力する。また、マスタ制御部９０６は、下位側装置から受信するメッセージにより、伝送時間の計測などのＰＴＰにおける時刻同期処理を行う。

時刻同期メッセージ生成部９０７ａは、マスタ制御部９０６が出力する時刻情報を含む時刻同期メッセージを生成し、後述する送信部９０８に出力する。

回線品質メッセージ生成部９０７ｂは、マスタ制御部９０６が出力する回線品質情報を含む回線品質メッセージを生成し、後述する送信部９０８に出力する。

送信部９０８は、図４に示した送信部８０５と同様に、時刻同期メッセージ生成部９０７ａおよび回線品質メッセージ生成部９０７ｂが出力する時刻同期メッセージおよび回線品質メッセージを下位側装置に送信する。例えば図２の中継スレーブ装置７０２の送信部９０８は、時刻同期メッセージおよび回線品質メッセージを末端スレーブ装置７０３に送信する。

受信部９０９は、図４に示した送信部８０６と同様に、下位側装置（図２の例では、末端スレーブ装置７０３）から受信するメッセージをマスタ制御部９０６に出力する。

このようにして、比較例の中継スレーブ装置７０２は、時刻同期メッセージおよび回線品質メッセージを異なる周期で別々に下位側装置（図２の例では、末端スレーブ装置７０３）に送信する。このため、下位側装置は、回線品質メッセージで上位側装置に障害が発生していることを知る前に受信した時刻同期メッセージにより、精度に問題がある上位側装置の時刻に同期するという問題が生じる。

図７は、本実施形態の末端スレーブ装置１０３の一例を示す。図７において、末端スレーブ装置１０３は、受信部４０１と、スレーブ制御部４０２と、送信部４０３と、マスタクロック４０４とを有する。

受信部４０１は、上位側装置（図１の例では、中継スレーブ装置１０２）から受信するメッセージを後述するスレーブ制御部４０２に出力する。

スレーブ制御部４０２は、受信部４０１が上位側装置から受信したメッセージを受け取る。例えば、スレーブ制御部４０２は、中継スレーブ装置１０２から受信する統合メッセージの時刻情報に基づいて、後述するマスタクロック４０４を中継スレーブ装置１０２に同期させる。またスレーブ制御部４０２は、伝送時間の計測などのＰＴＰにおける時刻同期処理を行い、応答メッセージを上位側装置に送信する。ここで、応答メッセージは、後述するDelay_Reqメッセージなどである。

送信部４０３は、スレーブ制御部４０２が出力する応答メッセージを上位側装置（図１の例では、中継スレーブ装置１０２）に送信する。

マスタクロック４０４は、スレーブ制御部４０２が実行する時刻同期処理により、上位側装置に同期したクロックを出力する。尚、図７において、マスタクロック４０４は、末端スレーブ装置１０３の内部回路や末端スレーブ装置１０３に接続される通信装置（不図示）などにクロックを供給する。

このようにして、本実施形態に係る末端スレーブ装置１０３は、時刻情報と回線品質情報とを含む統合メッセージを上位側装置（図１の例では、中継スレーブ装置１０２）から受信して、時刻同期を図ることができる。特に、末端スレーブ装置１０３は、統合メッセージの回線品質情報により、上位側装置に障害が発生している場合、当該統合メッセージの時刻情報を用いた時刻同期を行わないので、時刻同期の精度の低下を防ぐことができる。

図８は、ＰＴＰの時刻同期処理の一例を示す。図８において、上位側装置と下位側装置とは、伝送時間を計測するためのメッセージを送受信する。例えば図１において、上位側装置がマスタ装置１０１の場合、下位側装置は中継スレーブ装置１０２となり、上位側装置が中継スレーブ装置１０２の場合、下位側装置は末端スレーブ装置１０３となる。

ステップＳ１０１において、上位側装置は、時刻ｔａにSyncメッセージを下位側装置に送信する。そして、下位側装置は、Syncメッセージを受信した時刻ｔｂを計測する。

ステップＳ１０２において、上位側装置は、Syncメッセージを送信した時刻ｔａの情報を含むFollow_Upメッセージを下位側装置に送信する。そして、下位側装置は、Syncメッセージを送信した時刻ｔａを取得する。これにより、下位側装置は、上位側装置が時刻ｔａにSyncメッセージを送信して、時刻ｔｂにSyncメッセージを受信したので、Syncメッセージの伝送遅延は、Ｔａであることを知る。ここで、伝送遅延は、伝送路での通信時間だけでなく、Syncメッセージの作成処理や送信処理、受信処理などの処理時間を含む。

ステップＳ１０３において、下位側装置は、時刻ｃにDelay_Reqメッセージを上位側装置に送信する。そして、上位側装置は、Delay_Reqメッセージを受信した時刻ｔｄを計測する。

ステップＳ１０４において、上位側装置は、Delay_Reqメッセージを受信した時刻ｔｄを計測し、Delay_Respメッセージにより下位側装置に送信する。そして、下位側装置は、Delay_Reqメッセージの伝送遅延は、Ｔｂであることを知る。ここで、伝送遅延は、上述したように、Delay_Reqメッセージの作成処理や送信処理、受信処理などの処理時間を含む。

このようにして、上位側装置と下位側装置との伝送遅延を計測することができる。ここで、例えば、伝送遅延の平均値Ｔｄは、Ｔｄ＝（Ｔａ＋Ｔｂ）／２のように求めることができる。そして、下位側装置は、SyncメッセージやFollow_Upメッセージで取得した時刻ｔａと遅延時間Ｔｄとを用いて、マスタ装置１０１と自装置との時刻のずれを調整する。

図９は、ＰＴＰメッセージ５０１の一例を示す。ＰＴＰメッセージ５０１は、先に説明したSyncメッセージ、Follow_Upメッセージ、Delay_ReqメッセージおよびDelay_Respメッセージなど、複数の種類のメッセージを有する。

図９において、ＰＴＰメッセージ５０１は、イーサネットフレーム５００のユーザデータ５１１部分に格納される。イーサネットフレーム５００は、例えば、Ethernet_Header５１０と、ユーザデータ５１１と、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）５１２とを有する。そして、ＰＴＰメッセージ５０１は、ユーザデータ５１１部分に格納される。尚、図９の例では、説明を簡略化して、ＰＴＰメッセージ５０１が直接、イーサネットフレーム５００のユーザデータ５１１部分に格納される図を示した。実際には、ＰＴＰメッセージ５０１は、ＩＰ（Internet Protocol）やＵＤＰ（User Datagram Protocol）などのパケットに格納されてからイーサネットフレーム５００に格納されてもよい。

Ethernet Header５１０は、イーサネットフレーム５００の送信先アドレス、送信元アドレス、パケット長などの情報を有する。

ユーザデータ５１１は、コンテンツなどのユーザデータが格納されるが、本実施形態では、ＰＴＰメッセージ５０１が格納される。

ＦＣＳ５１２は、イーサネットフレーム５００の誤り検出用の情報が格納される。

一方、ＰＴＰメッセージ５０１は、例えば３４ＢｙｔｅのPTP_Header５２０と、可変長のＢｏｄｙ５２１と、オプションのSuffix５２２とが格納される。尚、以降の説明において、本実施形態に係る時刻同期システム１００の動作に関係しないPTP_Header５２０の情報やメッセージなどについての説明は省略する。

図１０は、本実施形態に係る時刻同期システム１００で用いる各種のメッセージの一例を示す。図１０（ａ）は、Syncメッセージ５０２を示す。Syncメッセージ５０２は、PTP_Header５２０にメッセージの種類を示すMessageType５３０を格納し、Ｂｏｄｙ５２１に時刻情報を示すoriginTimestanp５３１を格納する。ここで、PTP_Header５２０は、MessageType５３０以外にもTransportSpecific、MessageLength、VersionおよびSeaquenceIDなどの情報が格納されるが、本実施形態では詳しい説明を省略する。MessageType５３０は、例えば”０”がSyncメッセージ、”８”がFollow_Upメッセージ、”１”がDelay_Reqメッセージ、”９”がDelay_Respメッセージのように予め割り当てられている。また、Syncメッセージなどの時刻同期用のメッセージだけでなく、図１０（ｂ）に示すAnnounceメッセージ５０３が上位側装置と下位側装置との間で送受信される。Announceメッセージ５０３は、上位側装置の動作状態を下位側装置に通知する回線品質メッセージである。図１０（ｂ）において、Announceメッセージ５０３は、MessageType５３０が”Ｂ”である。また、Announceメッセージ５０３は、Syncメッセージ５０２と同様に、時刻情報を示すoriginTimestanp５３１を有する。さらに、Announceメッセージ５０３は、上位側装置の状態（障害の発生の有無など）を示すAnnounce data５３２を有する。Announce data５３２は、上位側装置の動作状態（例えば、クロック品質（自走状態など））を示す情報を有する。

ここで、本実施形態に係る時刻同期システム１００は、メッセージタイプの未使用の値”Ｅ”を統合メッセージ用として使用する。統合メッセージは、図１０（ｃ）に示すように、SyncメッセージとAnnounceメッセージとを統合した統合メッセージ５０４である。統合メッセージ５０４は、MessageType５３０が”Ｅ”であることを除いて、基本的な構成は図１０（ｂ）のAnnounceメッセージ５０３と同じである。そして、本実施形態に係る時刻同期システム１００は、Syncメッセージ５０２と、Syncメッセージ５０２とは異なる周期で独立して送信されるAnnounceメッセージ５０３を廃止する。その代わりに、本実施形態に係る時刻同期システム１００は、図１０（ａ）のSyncメッセージ５０２を送受信するタイミングで、図１０（ｃ）の統合メッセージ５０４を送受信する。これにより、下位側装置は、上位側装置の時刻情報を受信する同じタイミングで上位側装置の回線品質情報を取得することができる。そして、下位側装置は、上位側装置から受信する統合メッセージ５０４の回線品質情報を確認して、上位側装置に問題がある場合、当該統合メッセージ５０４に含まれる時刻情報を使用しないので、時刻同期の精度を維持することができる。特に、下位側にスレーブ装置が多段接続されている場合、時刻精度の劣化が下位側に広く波及するという問題が生じるが、本実施形態に係る時刻同期システム１００は、時刻精度が劣化しないように維持することができる。

図１１は、比較例の時刻同期システム７００におけるメッセージの流れを示す。尚、図１１は、図２で説明した時刻同期システム７００に対応する。時刻同期システム７００は、SyncメッセージとAnnounceメッセージとを異なる周期で別々に送受信する。図１１の例では、Syncメッセージは、周期Ｔ１の間隔で送信され、Announceメッセージは、周期Ｔ２の間隔で送信される。尚、図１１は、説明がわかり易いように、周期Ｔ２が周期Ｔ１の２倍の周期の例を示しているが、周期Ｔ１と周期Ｔ２とが異なっていれば、以下で説明する場合と同様の問題が生じる。

ここで、上位側装置に障害が発生していない場合は、時刻同期処理のためのSyncメッセージと、回線品質情報を含むAnnounceメッセージとが異なる周期で別々に送受信されていても問題は生じない。尚、中継スレーブ装置７０２が下位側装置の場合、上位側装置はマスタ装置７０１である。また、中継スレーブ装置７０２が上位側装置の場合、下位側装置は末端スレーブ装置７０３である。

図１２は、上位側装置に障害が発生した場合の比較例の時刻同期システム７００におけるメッセージの流れを示す。尚、図１２は、図１１に対応する。図１２が図１１と異なる点は、マスタ装置７０１＿１が時刻ｔ０でAnnounceメッセージを送信後の時刻ｔ１にマスタ装置７０１＿１に障害が発生することである。尚、障害の内容は、マスタ装置７０１＿１のクロックの精度に関連する障害（例えば、自走状態など）であり、マスタ装置７０１＿１は、メッセージの送受信を行うことができる。このため、マスタ装置７０１＿１は、時刻ｔ１以降のSyncメッセージおよびFollow_Upメッセージの送信やDelay_Reqメッセージの受信およびDelay_Respメッセージの送信などを実行し、これらのメッセージに基づいて、中継スレーブ装置７０２は、時刻同期処理を実行する。

一方、マスタ装置７０１＿１は、時刻ｔ１で発生した障害を時刻ｔ２で送信されるAnnounceメッセージで中継スレーブ装置７０２に通知する。そして、中継スレーブ装置７０２は、時刻ｔ３でマスタ装置７０１＿１の障害を認識し、以降のマスタ装置７０１＿１の時刻情報を使用しない。例えば図２において、中継スレーブ装置７０２は、マスタ装置７０１＿１の障害を認識した場合、マスタ装置７０１＿１の時刻情報を使用せずにマスタ装置７０１＿２の時刻情報を使用して時刻同期処理を実行する。

ところが、図１２において、時刻ｔ１でマスタ装置７０１＿１に障害が発生して、時刻ｔ３で中継スレーブ装置７０２がマスタ装置７０１＿１の障害を認識するまでの間、中継スレーブ装置７０２は、マスタ装置７０１＿１の時刻に同期させる処理を２回行う。このため、中継スレーブ装置７０２は、時刻精度が劣化したマスタ装置７０１＿１の時刻に同期することになり、同期しない場合よりも中継スレーブ装置７０２の時刻精度が劣化する。さらに、中継スレーブ装置７０２の下位側の末端スレーブ装置７０３は、時刻精度が劣化した中継スレーブ装置７０２に時刻を同期させる処理を行うため、下位側装置への時刻精度の劣化が末端スレーブ装置７０３にも波及するという問題が生じる。

このように、比較例の時刻同期システム７００は、SyncメッセージとAnnounceメッセージとが異なる周期で別々に送受信される点に問題がある。そこで、本実施形態に係る時刻同期システム１００は、SyncメッセージとAnnounceメッセージとを統合した統合メッセージをSyncメッセージの代わりに送受信する。これにより、下位側装置は、上位側装置から受信する統合メッセージに含まれる時刻情報が信頼できるか否かを同じ統合メッセージに含まれる回線品質情報により知ることができる。そして、下位側装置は、統合メッセージに含まれる時刻情報が信頼できない場合は、当該時刻情報を使用しない。これにより、本実施形態に係る時刻同期システム１００は、階層的に接続される下位側装置の時刻精度が劣化するのを防止できる。

図１３は、上位側装置に障害が発生した場合の本実施形態に係る時刻同期システム１００におけるメッセージの流れを示す。尚、図１３は、図１２の比較例と異なる点は、SyncメッセージとAnnounceメッセージとを統合した統合メッセージ（図１３では、(Sync＋Announce)メッセージと表記する）を送受信することである。

図１３において、マスタ装置１０１＿１は、時刻ｔ１０に障害が発生する。尚、障害の内容は、マスタ装置１０１＿１のクロックの精度に関連する障害であり、マスタ装置１０１＿１は、メッセージの送受信を行うことができる。このため、マスタ装置１０１＿１は、時刻ｔ１０以降の(Sync＋Announce)メッセージおよびFollow_Upメッセージの送信やDelay_Reqメッセージの受信およびDelay_Respメッセージの送信を実行する。ここで、マスタ装置１０１＿１が時刻ｔ１１に送信する(Sync＋Announce)メッセージには、時刻情報と共に障害が発生したことを示す回線品質情報とが含まれている。このため、時刻ｔ１２に中継スレーブ装置１０２は、マスタ装置１０１＿１に障害が発生したことを認識し、以降のマスタ装置１０１＿１の時刻情報を使用しない。そして、中継スレーブ装置１０２は、マスタ装置１０１＿１の時刻情報を使用せずにマスタ装置１０１＿２の時刻情報を使用して時刻同期処理を実行する。

このように、中継スレーブ装置１０２は、マスタ装置１０１から受信する統合メッセージに含まれる時刻情報が信頼できるか否かを同じ統合メッセージに含まれる回線品質情報により知ることができる。そして、中継スレーブ装置１０２は、統合メッセージに含まれる時刻情報が信頼できない場合は、当該マスタ装置１０１の時刻情報を使用しないので、さらに下位側の末端スレーブ装置１０３への時刻精度の劣化の波及を防止することができる。

以上、実施形態で説明したように、本実施形態に係る時刻同期システム１００は、時刻同期メッセージ（Syncメッセージ）と回線品質メッセージ（Announceメッセージ）とを統合した統合メッセージ（(Sync＋Announce)メッセージ）を使用する。そして、本実施形態に係る時刻同期システム１００は、上位側装置の時刻情報と回線品質情報とを同じ統合メッセージで送受信するので、回線品質に問題がある場合の時刻情報を使用しないようにすることができる。これにより、下位側装置は、時刻精度の劣化を防止することができる。尚、図３に示したように、マスタ装置１０１は、比較例のマスタ装置７０１の２つのタイマ（タイマ８０２ａおよびタイマ８０２ｂ）を１つのタイマ２０２で済ませることができ、マスタ装置７０１に比べて回路規模を少なくすることができる。同様に、中継スレーブ装置１０２は、比較例の中継スレーブ装置７０２のタイマ（タイマ９０５ａおよびタイマ９０５ｂ）を１つのタイマ３０５で済ませることができる。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。

１００，７００・・・時刻同期システム；１０１，７０１・・・マスタ装置；１０２，７０２・・・中継スレーブ装置；１０３，７０３・・・末端スレーブ装置；２０１，８０１，３０４，９０４，４０４・・・マスタクロック；２０２，３０５，８０２ａ，８０２ｂ，９０５ａ，９０５ｂ・・・タイマ；２０３，３０６，８０３，９０６・・・マスタ制御部；２０４，３０７・・・統合メッセージ生成部；２０５，３０３，３０８，４０３，８０５，９０３，９０８・・・送信部；２０６，３０１，３０９，４０１，８０６，９０１，９０９・・・受信部；３０２，４０２，９０２・・・スレーブ制御部；８０４ａ，９０７ａ・・・時刻同期メッセージ生成部；８０４ｂ，９０７ｂ・・・回線品質メッセージ生成部

Claims (8)

1. マスタクロックを有するマスタ装置と、自装置のクロックを前記マスタ装置の前記マスタクロックに同期させる時刻同期処理を行うスレーブ装置とを有する時刻同期システムにおいて、
   前記マスタ装置は、前記マスタクロックの時刻情報を含む時刻同期メッセージと、自装置の状態を示す回線品質情報を含む回線品質メッセージとを統合した統合メッセージを前記時刻同期メッセージの代わりに前記スレーブ装置に送信する
   ことを特徴とする時刻同期システム。
2. 請求項１に記載の時刻同期システムにおいて、
   前記スレーブ装置は、前記マスタ装置から受信する前記統合メッセージに含まれる前記回線品質情報により、前記マスタ装置の障害を検出した場合、当該統合メッセージに含まれる前記時刻情報を時刻同期処理に使用しない
   ことを特徴とする時刻同期システム。
3. 請求項１または２に記載の時刻同期システムにおいて、
   前記スレーブ装置は、下位側に他のスレーブ装置が接続される場合、自装置のクロックに基づく時刻情報を含む時刻同期メッセージと、自装置の回線品質情報を含む回線品質メッセージとを統合した統合メッセージを前記時刻同期メッセージの代わりに下位側の前記他のスレーブ装置に送信する
   ことを特徴とする時刻同期システム。
4. マスタクロックと、
   前記マスタクロックの時刻情報を含む時刻同期メッセージと、自装置の状態を示す回線品質情報を含む回線品質メッセージとを統合した統合メッセージを生成する統合メッセージ生成部と、
   前記統合メッセージを送信する送信部と、
   前記統合メッセージを前記統合メッセージ生成部に生成させて前記送信部から送信するタイミングを出力するタイマと、
   前記タイマが出力するタイミングで前記マスタクロックから時刻情報を取得し、前記時刻情報と自装置の状態を示す回線品質情報とを含む統合メッセージを前記統合メッセージ生成部に生成させる制御部と
   を有することを特徴とするマスタ装置。
5. マスタ装置のマスタクロックに同期させる時刻同期処理を行うスレーブ装置において、
   前記マスタ装置の前記マスタクロックの時刻情報を含む時刻同期メッセージと、自装置の状態を示す回線品質情報を含む回線品質メッセージとを統合した統合メッセージを前記時刻同期メッセージの代わりに前記マスタ装置から受信する受信部と、
   前記マスタ装置から受信する前記統合メッセージに含まれる前記回線品質情報が前記マスタ装置の障害を通知している場合、当該統合メッセージに含まれる前記時刻情報を用いて自装置のマスタクロックの時刻同期処理を行わないように制御する制御部と
   を有することを特徴とするスレーブ装置。
6. 請求項５に記載のスレーブ装置において、
   下位側に他のスレーブ装置が接続される場合、
   自装置のマスタクロックの時刻情報を含む時刻同期メッセージと、自装置の状態を示す回線品質情報を含む回線品質メッセージとを統合した統合メッセージを生成する統合メッセージ生成部と、
   前記統合メッセージを送信する送信部と、
   前記統合メッセージを前記統合メッセージ生成部に生成させて前記送信部から送信するタイミングを出力するタイマと、
   前記タイマが出力するタイミングで前記マスタクロックから時刻情報を取得し、前記時刻情報と自装置の状態を示す回線品質情報とを含む統合メッセージを前記統合メッセージ生成部に生成させる制御部と
   をさらに有することを特徴とするスレーブ装置。
7. マスタクロックを有するマスタ装置と、自装置のクロックを前記マスタ装置の前記マスタクロックに同期させる時刻同期処理を行うスレーブ装置とを有する時刻同期システムにおける時刻同期方法であって、
   前記マスタ装置は、前記マスタクロックの時刻情報を含む時刻同期メッセージと、自装置の状態を示す回線品質情報を含む回線品質メッセージとを統合した統合メッセージを前記時刻同期メッセージの代わりに前記スレーブ装置に送信し、
   前記スレーブ装置は、前記マスタ装置から受信する前記統合メッセージに含まれる前記回線品質情報が前記マスタ装置の障害を通知している場合、当該統合メッセージに含まれる前記時刻情報を用いて自装置のマスタクロックの時刻同期処理を行わないように制御する
   ことを特徴とする時刻同期方法。
8. 請求項７に記載の時刻同期方法において、
   前記スレーブ装置は、下位側に他のスレーブ装置が接続される場合、自装置のクロックに基づく時刻情報を含む時刻同期メッセージと、自装置の回線品質情報を含む回線品質メッセージとを統合した統合メッセージを前記時刻同期メッセージの代わりに下位側の前記他のスレーブ装置に送信する
   ことを特徴とする時刻同期方法。

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