JP2016034065A - 制御装置及びネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 送信時刻情報を利用して非同期パケットインタフェースでも時刻同期の精度を保ち、遅延時間を一定に制御すること。【解決手段】 遅延時間や遅延時間の変動に制限があるインタフェースの信号を非同期パケットインタフェースに変換する場合に遅延時間を一定に制御する。信号の多重数に応じて多重後のフレームサイズを調整すると同時に送信時刻情報を利用して遅延時間を常時監視し、送信側と受信側の時計ずれによる見かけの遅延時間変動を補正して遅延時間を一定に制御する。【選択図】 図１

Description

本発明は、制御装置及びネットワークシステムに係り、一例として、非同期インタフェースの遅延制御技術に関する。

従来、遅延時間や遅延時間の変動に制限があるインタフェースの信号を伝送する場合には送信側と受信側のクロックを同期させて遅延時間を一定とする方法が用いられてきた。同期インタフェースが用いられる理由はＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）に代表される非同期パケットインタフェースを用いると、通信量が変動する場合に空いた帯域を効率的に使用できるという利点がある半面、他の信号と多重して伝送する場合に遅延時間の変動が避けられない場合が想定されるためである。この課題に対し特許文献１のような技術を用い、送信時に送信時刻情報を付与することと送信側と受信側の時刻を同期させる方法が提案されている。

特開２０１３−０９８７８８号公報

遅延時間や遅延時間の変動に制限があるインタフェースの信号を伝送する場合に送信側と受信側のクロックを同期させる方法を用いると、遅延時間を一定に維持することは容易であるが、通信量が変動する場合にも信号の周波数が変化しないため帯域が無駄となる場合がある。
例としてＢＢＥ（Ｂａｓｅｂａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）とＲＥ（Ｒａｄｉｏ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）間の通信に用いられるＣＰＲＩインタフェース（Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｕｂｌｉｃ Ｒａｄｉｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）をＴＤ−ＬＴＥ等のＣＰＲＩ信号で伝送する情報量が変動する状況に適用する場合を考える。

図１０は、ＴＤ−ＬＴＥの信号をＣＰＲＩで伝送した場合と、Ｅｔｈｅｒｎｅｔに変換した場合の模式図である。
この場合図１０上部に示す通り、単一の無線周波数帯域を上りと下りで共有するため、上りと下りにそれぞれ最大の帯域を持つＣＰＲＩ回線を用意すると、全帯域の半分はｓｔｕｆｆｉｎｇ ｂｉｔの通信に使用され無駄になることが想定される。ＣＰＲＩ信号をＥｔｈｅｒｎｅｔのような非同期ネットワークで伝送すると、図１０下部に示す通り、ＣＰＲＩ信号以外のＥｔｈｅｒｎｅｔ信号も送信することができ、帯域を有効に活用することができるが、ＣＰＲＩ信号の遅延時間に対する規定を守るために公知技術（特許文献１等）のような仕組みでＩＥＥＥ１５８８に代表される時刻同期プロトコルを用いて遅延時間を一定に保つ必要がある。しかしこの場合でも、以下のような２点の課題がある。
（１）信号を多重する場合、各信号から変換後のフレームに格納するデータ量を一定とすると多重後のフレームサイズが多重数に比例し遅延時間も増加するため、遅延時間最大値の規定を守ることが困難な場合がある。例えばＣＰＲＩ規定では装置内遅延を往復で５μｓ以内にする必要があり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームに変換して伝送した場合、フレームサイズは多重数が増加しても１５６２ｂｙｔｅ以下にする必要がある。
（２）多重前の帯域が多重後の帯域とほぼ等しくなると、時刻同期の頻度が低下し、遅延時間が変動する場合がある。例えば、ＣＰＲＩ規定では各フレームの遅延時間は、変動しても８．１３８ｎｓ以内の変動幅にする必要があり、この範囲を超えて変動することは許されない。
例えば、ＣＰＲＩの６１４．４Ｍｂｐｓ信号を１６多重して１０Ｇｂｉｔ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔのフレームに変換して伝送し、ＩＥＥＥ１５８８で規定されるプロトコルで送受の時刻を同期する場合、
６１４．４＊１６＝９８３０Ｍｂｐｓを１０Ｇｂｐｓに変換するため帯域の９８．３％を使用している。残りの帯域で時刻同期のフレームを送信しなければならないが、ＣＰＲＩの遅延規定である５μｓを満足するためにＥｔｈｅｒｎｅｔフレームサイズを１５６２ｂｙｔｅ以内とすると、
１５６２＊０．９８３＝１５３５ｂｙｔｅのＣＰＲＩ信号データを格納する必要がある。変換時に許容されるオーバーヘッドは最大１５６２−１５３５＝２７ｂｙｔｅとなりＩＥＥＥ１５８８の時刻同期に必要なｓｙｎｃ パケット４４ｂｙｔｅを送信できないため、同期頻度が低下する。時刻同期が成立しない期間は時計の誤差が大きくなるため遅延時間が変動する。ＣＰＲＩ規格では遅延時間の変動は８．１３８ｎｓを超えないよう規定されているため、同期頻度が低下し時計の誤差が大きくなると、この規定に違反する可能性がある。

本発明は、以上の点に鑑み、送信時刻情報を利用して非同期パケットインタフェースでも時刻同期の精度を保ち、遅延時間を一定に制御することを目的とする。

本発明の第１の解決手段によると、
伝送路を経て受信した時刻同期フレームから抽出された時刻同期受信情報により、予め定められたプロトコルに従った時刻同期シーケンスで装置内時刻を修正し、時刻同期完了通知を出力する装置内時刻管理部と、
伝送路を経て受信した信号フレームから抽出した送信時刻情報と、前記信号フレームの受信時刻情報とを出力する遅延時間測定部と、
遅延時間変動監視部と、
を備え、
前記遅延時間変動監視部は、前記装置内時刻管理部から入力した前記時刻同期完了通知による時刻同期が成立した時点からの経過時間と、前記遅延時間測定部から入力した送信時刻情報と受信時刻との差分である遅延時間に基づき送信側と受信側の時計ずれを表す時計ずれ推定値を求め前記時計ずれ推定値が、予め定められた時刻修正しきい値を超えたとき、前記時計ずれ推定値を前記装置内時刻管理部に通知し、
前記装置内時刻管理部は、前記遅延時間変動監視部から通知された前記時計ずれ推定値に従い前記装置内時刻を修正し、前記時刻同期シーケンスを初期化又は再開する
ことを特徴とする制御装置が提供される。

本発明の第２の解決手段によると、
ネットワークシステムであって
送信側装置と、
受信側装置と
を備え、

前記送信側装置は
送信時刻情報を含む信号フレームを伝送路に送信し、
前記信号フレームを送信していない期間に時刻同期フレームを伝送路に送信し、

前記受信側装置は、
伝送路を経て受信した時刻同期フレームから抽出された時刻同期受信情報により、予め定められたプロトコルに従った時刻同期シーケンスで装置内時刻を修正し、時刻同期完了通知を出力する装置内時刻管理部と、
伝送路を経て受信した信号フレームから抽出した送信時刻情報と、前記信号フレームの受信時刻情報とを出力する遅延時間測定部と、
遅延時間変動監視部と、
を備え、
前記遅延時間変動監視部は、前記装置内時刻管理部から入力した前記時刻同期完了通知による時刻同期が成立した時点からの経過時間と、前記遅延時間測定部から入力した送信時刻情報と受信時刻との差分である遅延時間に基づき送信側と受信側の時計ずれを表す時計ずれ推定値を求め前記時計ずれ推定値が、予め定められた時刻修正しきい値を超えたとき、前記時計ずれ推定値を前記装置内時刻管理部に通知し、
前記装置内時刻管理部は、前記遅延時間変動監視部から通知された前記時計ずれ推定値に従い前記装置内時刻を修正し、前記時刻同期シーケンスを初期化又は再開する
ことを特徴とするネットワークシステムが提供される。

本発明によると、送信時刻情報を利用して非同期パケットインタフェースでも時刻同期の精度を保ち、遅延時間を一定に制御することができる。

ＣＰＲＩ信号をＥｔｈｅｒｎｅｔ信号に変換する装置で構成された伝送システムの例である。 ＣＰＲＩ信号をＥｔｈｅｒｎｅｔ信号に変換する親局側装置構成図の例である。 ＣＰＲＩ信号をＥｔｈｅｒｎｅｔ信号に変換する子局側装置構成図の例である。 ＣＰＲＩ信号と送信時刻情報を格納したＥｔｈｅｒｎｅｔフレームの構造を示した図である。 遅延変動監視部の情報管理テーブルの例である。 時刻同期補正フローの例である。 時刻同期補正の模式図である。 時刻同期補正シーケンスの例である。 Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム変換部の詳細ブロック図である。 ＴＤ−ＬＴＥの信号をＣＰＲＩで伝送した場合と、Ｅｔｈｅｒｎｅｔに変換した場合の模式図である。

以下、実施例を図面を用いて説明する。
Ａ．概要

（１）多重数が増加すると遅延時間も増加するという課題に対しては、本実施例では、信号の多重数に応じて多重後のフレームサイズを調整する。
例としてＣＰＲＩ信号を多重して１０Ｇｂｉｔ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームに格納して送信する場合、１チャンネルあたりのＣＰＲＩ信号を１５３５ｂｙｔｅ／多重数で計算したデータ量ごとに分割してＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを生成する。
（２）時刻同期の頻度が低下し、遅延時間が変動するという課題に対しては、本実施例では、特許文献１等の従来技術で遅延の等化、対称化に使用している送信時刻情報を利用して遅延時間を常時監視し、送信側と受信側の時計ずれによる見かけの遅延時間変動を補正するとともに時刻同期の精度を維持する。
多重後のフレームに付与された送信時刻情報と受信時刻の差は、
真の遅延時間＋送信側と受信側の時計ずれ
であり、時計のずれは短いスパンでは送信側と受信側の周波数偏差により経過時間に比例して増加すると考えられる。本実施例では、送信時刻情報と受信時刻のずれを継続して監視することで、周波数偏差を推定しながらこの時計のずれを自動修正し、時刻同期の精度を維持する。

本発明及び／又は本実施例によると、例えば、信号を多重して非同期インタフェースに変換する伝送装置で、信号の多重数に応じて変換後のフレームに格納する多重前の信号サイズを動的に変化させることができ、変換後のフレームサイズを一定に維持することが可能な可変容量バッファを具備することができる。
本発明及び／又は本実施例によると、例えば、時刻同期機能を具備する伝送装置で、送信時に送信時刻情報を付与する機能を具備し、受信時刻との比較で伝送遅延時間の変動を記憶する機能を具備することができる。
また、本発明及び／又は本実施例によると、例えば、時刻同期機能を具備する伝送装置で、伝送遅延時間の変動を記憶し、時刻同期が実施できない状況で遅延時間の変動から時刻のずれを推定し時刻を修正することができる。

Ｂ．ネットワークシステム

図１は、本実施例のＣＰＲＩ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ変換装置を使用した伝送システム構成図の例である。
本実施例では、ＣＰＲＩ信号を１０Ｇｂｉｔ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔ信号に変換する装置（ＣＰＲＩ／Ｅｔｈｅｒ変換装置）１００と装置（ＣＰＲＩ／Ｅｔｈｅｒ変換装置）１１９を備えたネットワークシステムの例を説明する。装置１００には外部の時刻配信装置１１５が接続されており時刻同期の親局として動作する。装置１１９は時刻同期の子局として動作する。装置１００と装置１１９は１対１で接続されており装置間の遅延は変動しないとみなせる。本実施例は装置同士が１対１で接続されている場合のみではなく、装置間の中継装置が遅延変動を吸収する機能を具備しており、装置間の遅延が一定のネットワークにも適用可能である。また、本実施例はＣＰＲＩ信号とＥｔｈｅｒｎｅｔ信号のみでなく、遅延時間規定のあるインタフェースから非同期のパケットインタフェースへの変換にそのまま適用可能である。また、時刻同期のプロトコルもＩＥＥＥ１５８８に限定されない。

ＣＰＲＩ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ変換／送信時刻付与部１０４は、ＢＢＥ（Ｂａｓｅｂａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１０１、１０２、１０３から受信したＣＰＲＩ信号１０００，１００１，１００２を多重信号数に応じて、例えば１５３５ｂｙｔｅ／多重数のサイズにＣＰＲＩ信号を分割し、送信時刻を付与してＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム１０１２，１０１３，１０１４に変換しＥｔｈｅｒフレーム制御部１０５に送信する。図１に示す信号多重数は３であるが、実際は３に限定されない。

Ｅｔｈｅｒｎｅｔポート１１１からＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部１０５に送信されたＥｔｈｅｒｎｅｔフレームはＣＰＲＩ／Ｅｔｈｅｒ変換装置１１９に送信され、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部１０６からＥｔｈｅｒｎｅｔポート１１２に送信される。Ｅｔｈｅｒｎｅｔポート１１２からＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部１０６に送信されたＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム１０１１はＣＰＲＩ／Ｅｔｈｅｒ変換装置１００に送信され、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部１０５からＥｔｈｅｒｎｅｔポート１１１に送信される。
Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部１０５は、ＣＰＲＩ信号を格納したＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを最優先で送信し、帯域に余裕があればＥｔｈｅｒｎｅｔポート１１１からのフレーム１００３、時刻同期部１１５からの時刻同期フレーム１００５を伝送路に送信する。

ＲＥ（Ｒａｄｉｏ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）側では、ＣＰＲＩ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ変換／送信時刻付与部１０７が格納されたＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム１００６、１００７、１００８からＣＰＲＩ信号１０１５，１０１６，１０１７を復元しＲＥに送信するとともに、時刻同期部１１４がＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部１０６から受信した時刻同期フレーム１００９によって時刻同期プロトコルに規定された時刻同期シーケンスを実行する。また、時刻同期部１１４は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム付与された送信時刻情報１０１０をＣＰＲＩ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ変換／送信時刻付与部１０７から受信して、フレーム受信時刻との差を継続して監視し、時刻の修正を実施する。

図７に時刻修正の模式図を示す。
送信時刻情報と受信時刻の差１１６は、
真の遅延時間１１７＋親局と子局の時計ずれ ・・・（１）
であり、時計のずれは短いスパンでは親局側と子局側の周波数偏差により経過時間に比例して増加すると考えられる。時計のずれはＢＢＥ−ＲＥ間の遅延変動として見えるため、このずれが規定値（例えば８．１３８ｎｓ）を超えることはＣＰＲＩ規定上許容されない。このずれを補正するため、送信時刻情報と受信時刻の差１１６の時間変動を直線で近似し前回時刻同期が確立した時点に外挿した送信時刻情報と受信時刻の差１１６を真の遅延時間１１７として親局側と子局側の時計ずれを計算しこのずれが規定値８．１３８ｎｓより小さい予め定められた時刻修正しきい値１１８（例えば５ｎｓ）を超えたときにずれが０になるように時刻を修正する。図７の下部に示す通り親局側と子局側の時計のずれがしきい値１１８を超える前に時刻同期が成立した場合は時刻の修正は実施されない。また、時刻同期シーケンスの途中で時刻の修正が実施された場合は時刻同期のシーケンスをリセットする。親局と子局の周波数偏差は使用する非同期パケットインタフェースの規格によって規定されており、変換前のインタフェースと変換後のインタフェースの帯域差から時刻同期シーケンスが成立する頻度には下限が規定できる。この下限値を故障検出規定値として記憶しておくことで、親局または子局の故障により周波数偏差が規定を超えた場合には故障を検出することができる。親局側と子局側の時計のずれが時刻修正しきい値１１８を超えて補正を実施する頻度が高く時刻同期シーケンスが成立しない期間が故障検出規定値を超えた場合は親局または子局のマスタクロックに異常が発生したと判断し、上位に警報を通知する。

以下に、ＣＰＲＩ信号をＥｔｈｅｒｎｅｔ信号に変換する親局側装置１００の動作の詳細を説明する。
図２は、ＣＰＲＩ信号をＥｔｈｅｒｎｅｔ信号に変換する親局側装置１００の構成図の例である。

（送信側）
ＣＰＲＩ信号受信／多重数検出部２０１は、複数のＣＰＲＩ信号（１０００，１００１，１００２）を受信し、多重信号数情報をＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム生成部２０５に通知し、ＣＰＲＩ信号（１００１，１００１，１００２）をＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム生成部２０５に送信する。
Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム生成部２０５は、ＣＰＲＩ信号受信／多重数検出部２０１から受信したＣＰＲＩ信号（１０００，１００１，１００２）を多重信号数情報２０００に応じて、例えば「１５３５ｂｙｔｅ／多重数」のサイズに分割し、ＣＰＲＩ信号（１０００，１００１，１００２）を１５６２ｂｙｔｅのＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム２００１に格納して送信時刻付与部２０６に送信する。
送信時刻付与部２０６は装置内時刻管理部２１７から受信した現在時刻情報２００２をもとにＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム２００１に送信時刻情報を付与する。
送信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部２０７は、送信時刻付与部２０６から受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム２００１を遅延なしで伝送路２００５に送信する。一般Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム受信部２０８、時刻同期フレーム生成部２１４のそれぞれから送信されたＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム（２００３，２００４）は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム２００１を送信していない期間に伝送路２００５に送信する。
一般Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム受信部２０８は受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム２００４を送信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部２０７に送信する。

（受信側）
受信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部２１２は伝送路から受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム２００６を遅延時間測定部２１１、一般Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム送信部２１３、時刻同期フレーム終端部２１８に振り分けて送信する。
遅延時間測定部２１１は受信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部２１２から受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム２００６から送信時刻情報を抽出し、送信時刻情報２００７をＣＰＲＩ信号送出時間調整部２０９に送信し、受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム２００６をＣＰＲＩ信号抽出部２１０に送信する。
ＣＰＲＩ信号抽出部２１０は遅延時間測定部２１１から受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム２００６に格納されたＣＰＲＩ多重信号（２００８，２００９，２０１０）をＣＰＲＩ信号送出時間調整部２０９に送信する。
ＣＰＲＩ信号送出時間調整部２０９は、遅延時間測定部２１１から受信した送信時刻情報２００７に規定の遅延時間（例えば５μｓ）を加え、その時刻にＣＰＲＩ信号（２００８，２００９，２０１０）を送出する。
一般Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム送信部２１５は受信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部２１２から受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム２００６を送信する。

時刻受信部２１６は外部時刻配信装置からの信号２０１１を受信し時刻情報抽出部２１５に送信する。
時刻情報抽出部２１５は外部時刻配信装置からの信号２０１１から時刻情報２０１２を抽出し装置内時刻管理部２１７に送信する。
時刻同期フレーム終端部２１８は受信Ｅｔｈｅｒフレーム制御部２１２から受信した時刻同期フレーム２０１５から時刻同期受信情報２０１３を装置内時刻管理部２１７に送信する。
時刻同期フレーム生成部２１４は、ＩＥＥＥ１５８８の時刻同期フレーム２００４を装置内時刻管理部２１７から受信した時刻同期送信情報２０１４から生成し、送信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部２０７に送信する。
装置内時刻管理部２１７は時刻情報抽出部２１５が抽出した時刻情報２０１２を、現在時刻情報２００２として遅延時間測定部２１１、送信時刻付与部２０６に送信する。また、装置内時刻管理部２１７は時刻同期フレーム終端部２１８からの時刻同期受信情報２０１３を受信して、時刻同期送信情報２０１４を時刻同期フレーム生成部２１４に送信する。

以下に、ＣＰＲＩ信号をＥｔｈｅｒｎｅｔ信号に変換する子局側装置１１９の動作の詳細を説明する。
図３は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ信号に変換する子局側装置１１９の構成図の例である。

（送信側）
ＣＰＲＩ信号受信／多重数検出部３１２は、複数のＣＰＲＩ信号（３０００，３００１，３００２）を受信し、多重信号数情報３００３をＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム生成部３０８に通知する。
Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム生成部３０８は、ＣＰＲＩ信号（３０００，３００１，３００２）を多重信号数情報３００３に応じて、例えば「１５３５ｂｙｔｅ／多重数」のサイズにＣＰＲＩ信号（３０００，３００１，３００２）を分割し、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム３００４に格納して送信時刻付与部３０７に送信する。
送信時刻付与部３０７は装置内時刻管理部３１６からの現在時刻情報３００５をもとにＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム３００４に送信時刻情報を付与する。
送信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部３０６は、送信時刻付与部３０７から受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム３００４を遅延なしで伝送路に送信する。一般Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム受信部３１３、時刻同期フレーム生成部３１４のそれぞれから送信されたＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム３００６，時刻同期フレーム３００７は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム３００４を送信していない期間に伝送路３００８に送信する。
一般Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム受信部３１３は受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム３００６を送信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部３０６に送信する。

（受信側）
受信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部３０１は伝送路から受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム３００９を遅延時間測定部３０２、一般Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム送信部３０５、時刻同期フレーム終端部３１５に振り分けて送信する。
遅延時間測定部３０２は受信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部３０１から受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム３００９から送信時刻情報を抽出し、フレーム３００９の受信時刻情報３０２０を求め、送信時刻情報３０１０をＣＰＲＩ信号送出時間調整部３０４と装置内時刻管理部３１６に送信する。また、遅延時間測定部３０２は、受信時刻情報３０２０を装置内時刻管理部３１６に送信する。遅延時間測定部３０２は受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム３００９をＣＰＲＩ信号抽出部３０３に送信する。
ＣＰＲＩ信号抽出部３０３は遅延時間測定部３０２から受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム３００９に格納されたＣＰＲＩ多重信号をＣＰＲＩ信号送出時間調整部３０４に送信する。
ＣＰＲＩ信号送出時間調整部３０４は、遅延時間測定部３０２から受信した送信時刻情報３０１０に規定の遅延時間（例えば５ｎｓ）を加え、その時刻にＣＰＲＩ信号（１００６，１００７，１００８）を送出する。
一般Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム送信部３０５は受信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部３０１から受信したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム３０１４を送信する。

装置内時刻管理部３１６では、時刻同期フレーム終端部３１５から受信した時刻同期受信情報３０１６からＩＥＥＥ１５８８のプロトコルに従って時刻修正部３１７が時刻を修正する。装置内時刻管理部３１６は時刻同期シーケンスが完了すると遅延時間変動監視部３１８に時刻同期完了通知３０１９を送信する。時刻修正部３１７は遅延時間変動監視部３１８から時刻修正情報３０１７が通知された場合も時刻を修正する。時刻修正情報３０１７による時刻修正を実施した場合にはＩＥＥＥ１５８８のプロトコルに従った時刻同期シーケンスをリセットする。遅延時間変動監視部３１８によって監視されている時計のずれがＩＥＥＥ１５８８による時刻同期の成立よりも頻繁に時刻修正しきい値１１８を超えるような場合は、時刻同期シーケンスが完了しない。このような状況は親局または子局の時計が規格よりも精度が悪くなっている可能性があるため、装置内時刻管理部３１６は警報として上位に通知する。また、装置内時刻管理部３１６は時刻同期フレーム生成部３１４に時刻同期送信情報３０１８を送信し、また、送信時刻付与部３０７に現在時刻情報３００５を送信する。また、装置内時刻管理部３１６は遅延時間測定部３０２から送信時刻情報３０１０とクレームの受信時刻情報３０２０を受信し遅延時間変動監視部３１８に格納する。

時刻同期フレーム生成部３１４は、ＩＥＥＥ１５８８の時刻同期フレーム３００７を装置内時刻管理部３１６の時刻情報から受信した時刻同期送信情報３０１８から生成し、送信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御３０６に送信する。
時刻同期フレーム終端部３１５は受信Ｅｔｈｅｒフレーム制御部３０１から受信した時刻同期フレーム３０１５から時刻同期受信情報３０１６を抽出し装置内時刻管理部３１６に送信する。

ここで、遅延時間変動監視部３１８については、図５及び図７を用いて説明する。
図５は、遅延変動監視部３１８内部の情報管理テーブルを示した図である。
遅延時間５０１は遅延時間測定部３０２から受信した各フレームに格納された送信時間情報と各フレームの受信時刻情報との差分により計算した遅延時間ｎ（ｎは自然数）が格納されたものである。
経過時間５０２は前回時刻同期が成立した時点から各フレームを受信するまでの経過時間ｎ（ｎは自然数）が格納されたものである。
遅延時間推定値５０３は最小二乗法を用いて遅延時間５０１を経過時間５０２の１次関数で近似し、時刻同期成立時点に外挿（設定）した値が遅延時間推定値として格納されたものである。
時計のずれ推定値５０４は遅延時間５０１と遅延時間推定値５０３との差分を親局側と子局側の時計のずれ推定値５０４が格納されたものである。
なお、遅延変動監視部３１８は、遅延時間測定部３０２が計算した遅延時間を受けるようにしてもよい。また、フレーム受信時刻は他の適宜の部から受けてもよい。

遅延時間変動監視部３１８は、前回ＩＥＥＥ１５８８による時刻同期が成立した時点からの遅延時間５０１と経過時間５０２（フレーム受信時刻 − フレーム送信時刻）を記憶し、図７のように、時刻同期成立時点から今回のフレーム受信での各経過時間５０２に対する各遅延時間５０１のプロットに従い最小二乗法を用いて遅延時間変動を前回ＩＥＥＥ１５８８による時刻同期が成立した時点から経過時間５０２の１次関数で近似する。そして、遅延時間変動監視部３１８は、近似した遅延時間変動を、時刻同期成立時点に外挿した値を真の遅延時間１１７と仮定して遅延時間推定値５０３として順次更新して記憶する。ここで、外挿した値とは、求めた１次関数に基づくｔ＝０の遅延時間である。遅延時間変動監視部３１８は、例えば経過時間３では経過時間１及び２及び３に対する遅延時間１及び２及び３の３つのプロットに基づいて１次関数に近似して時刻同期成立時点（ｔ＝０）における遅延時間を求め、遅延時間推定値５０３として情報管理テーブルに記憶する。また、遅延時間変動監視部３１８は、遅延時間測定部３０２が測定した送信時刻情報３０１０と受信時刻情報３０２０との差により遅延時間５０１を計算し、遅延時間５０１と遅延時間推定値５０３との差分を親局側と子局側の時計のずれ５０４として記憶する。遅延時間５０１が増加した場合は子局側の時計が遅れていることを意味するので、この時計のずれが時刻修正しきい値１１８（例５ｎｓ）を超えた場合には時刻修正部３１７に時計のずれの推定値の符号を逆転させて時刻修正情報３０１７として通知する。

図４は、ＣＰＲＩ信号と送信時刻情報を格納したＥｔｈｅｒｎｅｔフレームの構造を示した図である。
領域４０１には、例えばＩＥＥＥ８０２．３で規定されているＥｔｈｅｒｎｅｔフレームのプリアンブル、送信元、受信元のＭＡＣアドレス、フレーム長が格納される。
領域４０２にはユーザデータが格納される。
領域４０３にはエラー訂正のためのＦＣＳデータが格納される。
領域４０４、４０５、４０６はユーザデータ領域内部の詳細を示している。
領域４０４は多重されたＣＰＲＩ信号のデータが格納される。
領域４０５はＣＰＲＩ信号の多重数が格納されている。４０４の領域を４０５に格納された値で分割することで多重されたＣＰＲＩ信号を復元する。
領域４０６にはＥｔｈｅｒフレームの送信時刻が格納される。送信時刻情報に必要な精度は遅延を制御する精度に依存する。ＣＰＲＩ信号は遅延変動を８．１３８ｎｓ以内に抑える必要があるため本実施例では１ｎｓ以内の精度で送信速度情報を記憶する。送信時刻を１ｓ単位のオーダーで１ｎｓの精度で保存するために必要なデータ量は、
ｌｏｇ_２（１０＾１０）≒４．２ｂｙｔｅ
であるため、本実施例では領域４０６に５ｂｙｔｅの領域を確保することを想定している。例としてＣＰＲＩの６１４．４Ｍｂｐｓ信号を１６多重して１０Ｇｂｉｔ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔのフレームに変換して伝送した場合のオーバーヘッドの最大値２７ｂｙｔｅからＩＦＧ（Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｇａｐ）として必要な１２ｂｙｔｅを差し引いてもこの領域は確保可能である。

図６は本実施例を適用した場合の時刻同期補正のフローを示した図である。
図７を参照して、時間同期部１１４（遅延時間変動監視部３１８）が実行する各処理の詳細を示す。
処理６０１：時刻同期の頻度を監視するタイマをリセットする。
処理６０２：親局と子局の時刻同期部１１３と１１４が時刻同期のシーケンスを開始する。
処理６０３：親局がＥｔｈｅｒｎｅｔフレームに付与した送信時刻情報と子局でのフレーム受信時刻の差１１６を計算して子局の遅延時間変動監視部３１８に記録する。
処理６０４：遅延時間変動監視部３１８に記録された送信時刻情報とフレーム受信時刻の差１１６の変化を経過時間の１次関数で近似し真の遅延時間１１７を推定する。
処理６０５：処理６０２で開始した時刻同期シーケンスが完了しているかを判定し、一度でも完了している場合は処理６０１に戻り、一度も完了していない場合は処理６０６に移行する。
処理６０６：送信時刻情報と受信時刻の差１１６の最新値と処理６０４で推定した真の遅延時間の差が時刻修正しきい値１１８を超えているか判定し、超えている場合は処理６０９に移行する。超えていない場合は処理６０７に移行する。
処理６０７：処理６０１で開始した時刻同期の頻度を監視するタイマが故障検出規定値を超えていないか判定し、超えている場合は処理６０８に移行し、超えていない場合は処理６０３に移行する。
処理６０８：親局または子局のマスタクロックに異常があると判定して警報を上位に通知する。
処理６０９： 送信時刻情報と受信時刻の差１１６の最新値と処理６０４で推定した真の遅延時間の差を０にするよう子局の時計に加算又は減算する。
処理６１０：時刻同期シーケンスをリセットする。

図８は、本実施例を適用した場合の時刻同期シーケンスの例を示した図である。
親局の装置内時刻管理部２１７が送信時刻ｔ１を格納したｓｙｎｃパケットを子局の装置内時刻管理部３１６に送信して時刻同期シーケンスを開始する。子局の装置内時刻管理部３１６はｓｙｎｃパケットの受信時刻ｔ２と送信時刻ｔ３を格納したｄｅｌａｙ＿ｒｅｑパケットを親局の装置内時刻管理部２１７に返信する。親局の装置内時刻管理部２１７は、ｄｅｌａｙ＿ｒｅｑパケットの受信時刻ｔ４から、
（（ｔ２−ｔ１）＋（ｔ４−ｔ３））／２
で親局と子局間の遅延時間を計算し、この遅延時間と送信時間ｔ５をｄｅｌａｙ＿ｒｅｓパケットに格納して子局に送信する。子局の装置内時刻管理３１６は、ｄｅｌａｙ＿ｒｅｓパケットの受信時刻ｔ６から遅延時間を引いた時刻に時刻を修正して、時刻同期完了通知３０１９を遅延時間変動監視部３１８に送信する。遅延時間変動監視部３１８は、装置内時刻管理部３１６からの時刻同期完了通知３０１９を受信した時点をｔ＝０とし、その同期完了時点から、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームを受信するたびに、図５に示す通り、各フレーム受信時刻の時刻同期完了時点（ｔ＝０）からの経過時間５０２と遅延時間５０１を記憶し、最小二乗法を用いて遅延時間変動を前回ＩＥＥＥ１５８８による時刻同期が成立した時点（ｔ＝０）から経過時間５０２の１次関数で近似する。遅延時間変動監視部３１８は、近似した遅延時間変動を、時刻同期成立時点に外挿した値を真の遅延時間と仮定して遅延時間推定値５０３として記憶する。また、遅延時間変動監視部３１８は、遅延時間測定部３０２が測定した送信時刻情報３０１０と受信時刻情報３０２０の差により遅延時間５０１を計算し、遅延時間５０１と遅延時間推定値５０３との差分を親局側と子局側の時計のずれ５０４として記憶する。

例として１０個のＥｔｈｅｒフレームを受信した時刻が、時刻同期完了通知３０１９を受信した時点（ｔ＝０）から測定して２．０ｎｓ→３．１ｎｓ→４．０ｎｓ→４．９ｎｓ→・・・→１１．０ｎｓと変化し、そのフレームの遅延時間が１００ｎｓ→１００．５ｎｓ→１０１．１ｎｓ→１０１．５１ｎｓ→・・・→１０４．４９ｎｓと変化したとする。２個目のフレームの受信以降にｔ＝０での遅延時間推定値５０３を最小二乗法によって推定でき、その遅延時間推定値５０３は９９．０９ｎｓ→９８．８８ｎｓ→９８．９１ｎｓ→・・・→９９．０１ｎｓと変化する。遅延時間推定値との差分は１．４１ｎｓ→２．２２ｎｓ→２．６０ｎｓ→・・・５．４８ｎｓと増加する。時刻修正を実施するしきい値が５ｎｓに設定されていたとすると、１０個目の遅延時間１０５．６ｎｓのＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを受信した時点で遅延時間の変動がしきい値を超えるので、遅延時間変動監視部３１８は装置内時刻管理部３１６内の時刻修正部３１７に−５．４８ｎｓを時刻修正情報として送信する。時刻修正部３１７は現在時刻−５．４８ｎｓを新しい時刻として時刻を修正し、既に親局の装置内時刻管理部２１７からのｓｙｎｃパケットを受信していた装置内時刻管理部３１６は時刻同期シーケンス中に時刻修正が実施されたため、時刻同期シーケンスを初期化するｉｎｉｔパケットを親局の装置内時刻管理部２１７に送信する。親局の装置内時刻管理部２１７はｔ８から時刻同期シーケンスを再開し、子局の装置内時刻管理部３１６は修正後の時刻で時刻同期シーケンスを開始する。

図９は、親局装置１０４内の、ＣＰＲＩ信号を多重数に応じて固定サイズのＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを生成する変換装置の詳細ブロックを示した図である。ｎ個（ｎは自然数）の物理ポートを有するＣＰＲＩ信号受信部／多重数検出部に入力されたＣＰＲＩ信号１０００，１００１，１００２は信号検出部９０１，９０２，９０３で信号検出される。信号を検出した信号検出部９０１，９０２，９０３は多重数検出部９０５に信号検出情報信号９００１，９００２，９００３を送信する。信号検出部９０１，９０２，９０３・・・９０４に接続された多重数検出部９０５は信号検出情報９００１，９００２，９００３から多重数を３と判定し、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム生成部２０５に多重信号数情報２０００送信する。Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム生成部２０５は各物理ポートに接続されたＣＰＲＩ信号バッファ９０６，９０７，９０８の容量を
１５３５／３≒５１１ｂｙｔｅ
に調整する。
ヘッダ付与部９０９は、各ＣＰＲＩ信号バッファ９０６，９０７，９０８に蓄積されたＣＰＲＩ信号データにヘッダを付与し、送信時刻付与部２０６に送信する。

Ｃ．実施例の効果

本実施の形態によると、遅延時間に規定のあるインタフェースを多重し非同期パケットインタフェースに変換して伝送するとき、以下のような格別な効果を奏する。
・多重数が変動しても遅延規定を守ることができる
・変換前の帯域が変換後の帯域とほぼ等しくなり、時刻同期の頻度が低下しても遅延時間の変動を抑制するとともに時刻同期の精度を維持できる。
・規定された周波数偏差の上限から時刻修正の頻度が推定できるため、時刻修正の頻度を監視することで送信側または受信側の時刻の基準となっているマスタクロック異常を検出できる。

Ｄ．付記

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１００ ＣＰＲＩ信号をＥｔｈｅｒｎｅｔ信号に変換する親局側装置
１０１、１０２、１０３ ＢＢＥ（Ｂａｓｅｂａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）
１０４、１０７ ＣＰＲＩ／Ｅｔｈｅｒ変換／送信時刻付与部
１０５、１０６ Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部
１０８、１０９、１１０ ＲＥ（Ｒａｄｉｏ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）
１１１、１１２ Ｅｔｈｅｒｎｅｔポート
１１３、１１４ 時刻同期部
１１５ 時刻配信装置
１１６ 送信時刻情報と受信時刻の差
１１７ 真の遅延時間
１１８ 時刻修正しきい値
１１９ ＣＰＲＩ信号をＥｔｈｅｒｎｅｔ信号に変換する子局側装置
１０００、１００１、１００２、１０１５、１０１６、１０１７、２００８、２００９、２０１０、３０００、３００１、３００２、３０１１、３０１２、３０１３ ＣＰＲＩ信号
１００３、１００６、１００７、１００８、１０１１、１０１２、１０１３、１０１４、２００３、２００６、３００４、３００６、３００９、３０１４ Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム
１００５、１００９、２００４、２０１５、３００７、３０１５ 時刻同期フレーム
１０１０ 送信時刻情報
２０１、３１２ ＣＰＲＩ信号受信／多重数検出部
２０５、３０８ Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム生成部
２０６、３０７ 送信時刻付与部
２０７、３０６ 送信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部
２０８、３１３ 一般Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム受信部
２０９、３０４ ＣＰＲＩ信号送出時間調整部
２１０、３０３ ＣＰＲＩ信号抽出部
２１１、３０２ 遅延時間測定部
２１２、３０１ 受信Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム制御部
２１３、３０５ 一般Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム送信部
２１４、３１４ 時刻同期フレーム生成部
２１５ 時刻情報抽出部
２１６ 時刻受信部
２１７、３１６ 装置内時刻管理部
２１８、３１５ 時刻同期フレーム終端部
２０００、３００３ 多重信号数情報
２００１ ＣＰＲＩ信号を格納したＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム
２００２、３００５ 現在時刻情報
２００５、３００８ 伝送路
２００７、３０１０ 送信時刻情報
３０２０、 受信時刻情報
２０１１ 外部時刻配信装置からの時刻信号
２０１２ 時刻情報
２０１３、３０１６ 時刻同期受信情報
２０１４、３０１８ 時刻同期送信情報
３１７ 時刻修正部
３１８ 遅延時間変動監視部
３０１７ 時刻修正情報
４０１ プリアンブル＋ＭＡＣアドレス＋フレーム長
４０２ ユーザデータ領域
４０３ ＦＣＳ格納部
４０４ ＣＰＲＩ多重信号データ
４０５ 多重数情報
４０６ 送信時刻情報
５０１ 遅延時間
５０２ 前回時刻同期成立からフレーム受信までの経過時間
５０３ 遅延時間推定値
５０４ 時計ずれ推定値
９０１、９０２、９０３、９０４ 信号検出部
９０５ 多重数検出部
９０６、９０７、９０８ ＣＰＲＩ信号バッファ
９０９ ヘッダ付与部

Claims (5)

1. 伝送路を経て受信した時刻同期フレームから抽出された時刻同期受信情報により、予め定められたプロトコルに従った時刻同期シーケンスで装置内時刻を修正し、時刻同期完了通知を出力する装置内時刻管理部と、
   伝送路を経て受信した信号フレームから抽出した送信時刻情報と、前記信号フレームの受信時刻情報とを出力する遅延時間測定部と、
   遅延時間変動監視部と、
   を備え、
   前記遅延時間変動監視部は、前記装置内時刻管理部から入力した前記時刻同期完了通知による時刻同期が成立した時点からの経過時間と、前記遅延時間測定部から入力した送信時刻情報と受信時刻との差分である遅延時間に基づき送信側と受信側の時計ずれを表す時計ずれ推定値を求め前記時計ずれ推定値が、予め定められた時刻修正しきい値を超えたとき、前記時計ずれ推定値を前記装置内時刻管理部に通知し、
   前記装置内時刻管理部は、前記遅延時間変動監視部から通知された前記時計ずれ推定値に従い前記装置内時刻を修正し、前記時刻同期シーケンスを初期化又は再開する
   ことを特徴とする制御装置。
   
2. 請求項１に記載の制御装置において、
   前記装置内時刻管理部の前記装置内時刻を、信号フレームに送信時刻情報として付与する送信時刻付与部と、
   時刻同期フレームを前記装置内時刻管理部の前記装置内時刻により生成する時刻同期フレーム生成部と、
   前記送信時刻付与部から受信した信号フレームを、遅延なしで伝送路に送信し、前記時刻同期フレーム生成部から送信された時刻同期フレームを、信号フレームを送信していない期間に前記伝送路に送信する送信信号フレーム制御部と、
   を備えたことを特徴とする制御装置。
   
3. 請求項１又は２に記載の制御装置において、
   前記遅延変動監視部は、前記時計ずれ推定値が前記時刻同期の成立よりも頻繁に前記時刻修正しきい値を超える場合は、警報を通知することを特徴とする制御装置。
   
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の制御装置において、
   前記遅延時間変動監視部は、前記装置内時刻管理部からの時刻同期完了通知を受信した時点から、信号フレームを受信した時点まで、複数の信号フレームについての、時刻同期完了時点からの経過時間に対する遅延時間を１次関数で近似し、前記１次関数に基づき前記時刻同期完了通知を受信した時点での遅延時間推定値を計算し、前記遅延時間と前記遅延時間推定値との差により前記時計ずれ推定値を求め、前記時計ずれ推定値が前記時刻修正しきい値を超えると、前記装置内時刻管理部に前記時計ずれ推定値を出力し、
   前記装置内時刻管理部は前記時計ずれ推定値により前記装置内時刻を修正し、時刻同期シーケンスを初期化又は再開するための時刻同期フレームを送信することで、前記時刻同期シーケンスを初期化又は再開する
   ことを特徴とする制御装置。
   
5. ネットワークシステムであって
   送信側装置と、
   受信側装置と
   を備え、
   
   前記送信側装置は
   送信時刻情報を含む信号フレームを伝送路に送信し、
   前記信号フレームを送信していない期間に時刻同期フレームを伝送路に送信し、
   
   前記受信側装置は、
   伝送路を経て受信した時刻同期フレームから抽出された時刻同期受信情報により、予め定められたプロトコルに従った時刻同期シーケンスで装置内時刻を修正し、時刻同期完了通知を出力する装置内時刻管理部と、
   伝送路を経て受信した信号フレームから抽出した送信時刻情報と、前記信号フレームの受信時刻情報とを出力する遅延時間測定部と、
   遅延時間変動監視部と、
   を備え、
   前記遅延時間変動監視部は、前記装置内時刻管理部から入力した前記時刻同期完了通知による時刻同期が成立した時点からの経過時間と、前記遅延時間測定部から入力した送信時刻情報と受信時刻との差分である遅延時間に基づき送信側と受信側の時計ずれを表す時計ずれ推定値を求め前記時計ずれ推定値が、予め定められた時刻修正しきい値を超えたとき、前記時計ずれ推定値を前記装置内時刻管理部に通知し、
   前記装置内時刻管理部は、前記遅延時間変動監視部から通知された前記時計ずれ推定値に従い前記装置内時刻を修正し、前記時刻同期シーケンスを初期化又は再開する
   ことを特徴とするネットワークシステム。
   
   
   

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