JP2016225880A - Time synchronization device, time synchronization method, and time synchronization program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特定のプロトコル(例えばIEEE1588v2)に好適な時刻同期装置等に関する。この種の技術は、例えば特許文献1〜3に開示されている。
The present invention relates to a time synchronization apparatus suitable for a specific protocol (for example, IEEE1588v2). This type of technology is disclosed in
図6に、関連技術1の時刻同期装置50を示す。時刻同期装置50はIEEE1588v2プロトコルを使用する。IEEE1588v2は、一般的に「PTP(Precision Time Protocol)」と称されることから、本明細書では「PTP」で統一する。
FIG. 6 shows a
時刻同期装置50は、t1パケット受信部1、フォローアップパケット受信部2、t3パケット送信部3、t4パケット受信部4、XO(Crystal Oscillator)10、時計11、t2打刻部20、t2−t1算出部21、加算器22、t3打刻部30、t4−t3算出部31、補数化部32、PI(Proportional/Integrator)制御器40などを備えている。
The
t1パケット受信部1は「t1(Sync. Message) Packet only」、フォローアップパケット受信部2は「Follow-up Message Packet only」、t3パケット送信部3は「t3(Delay Request) Packet only」、t4パケット受信部4は「t4(Delay Response) Packet only」、時計11は「Servo PTP Epoch Counter」、t2打刻部20は「t2 Time to stamp (for T/Servo)」、t2−t1算出部21は「t2−t1 cal. (MTSD)」、加算器22は「ADDER」、t3打刻部30は「t3 Time to stamp (for T/Servo)」、t4−t3算出部31は「t4-t3 cal. (STMD)」、補数化部32は「2's Complement」、PI制御器40は「PI Controller」と、それぞれ表記することもできる。
The
時刻同期装置50による時刻同期の動作は次のとおりである。まず、装置内の基準発振源であるXO10を元にして、装置内の時計11を構築する。そして、t1パケット受信時の時刻を時計11によってt2打刻部20で打刻(受信パケット到着時間を計測)し、その時刻をt2時刻とする。同様に、t1パケット受信後、t3パケット送信時の時刻をt3打刻部30で打刻し、t3パケット内にその時刻を挿入し、t3パケット送信部3から時刻マスタ機器へ送信する。ここで、時刻同期するためには、t2−t1(以下「MTSD(Master to Slave Delay)」ということもある。)及びt4−t3(以下「STMD(Slave to Master Delay)」ということもある。)をそれぞれ算出し、各々の値が同じになるようにPLL制御すれば良い。そのためには、STMDの2の補数(−STMD)を補数化部32で算出し、MTSDと−STMDとを加算器22で加算し、その結果をPI制御器40で比例・積分処理し、PI制御器40で生成された位相(時刻)データを元に時計11内のディジタル発振器(DCO:Digitally Controlled Oscillator)を制御する。その制御信号は「Actuate to Digital Oscillator」と表記することもできる。この一連の処理は、PTPでは時刻サーボ処理として知られている。t2パケット及びt4パケットについても周知技術のとおりである。
The operation of time synchronization by the
PTPでは、MTSD方向(下り)とSTMD方向(上り)との遅延が必ずしも同一になるとは限らないため、マスタ・スレーブ間で時刻差が発生する。これを回避するためには、MTSD方向(下り)とSTMD方向(上り)の遅延を常時同一にすればよいが、パケットネットワークで上り・下りの遅延が同一になることは皆無に等しい。このように、PTPは、上り・下りの遅延が同一という条件でのプロトコルであるため、その遅延の条件が崩れると、時刻精度がそのまま悪化する。この点がPTPの最大の課題である。 In PTP, the delay between the MTSD direction (downstream) and the STMD direction (upstream) is not always the same, so a time difference occurs between the master and the slave. In order to avoid this, the delay in the MTSD direction (downlink) and the STMD direction (uplink) need only be always the same, but in the packet network, the uplink and downlink delays are never the same. Thus, since PTP is a protocol under the condition that the upstream and downstream delays are the same, if the delay condition is broken, the time accuracy deteriorates as it is. This is the biggest problem with PTP.
この課題を解決するためには、イーサネット(登録商標)をSyncE(Synchronous Ethernet:同期イーサネット)とし、マスタ・スレーブ間の周波数同期は行わず、時刻同期のみ行う技術が挙げられる。ただし、この場合は、SyncEが必須となるため、新規ネットワークでは適用できても、既存ネットワークでは導入メリットが全く出ない。 In order to solve this problem, there is a technology in which Ethernet (registered trademark) is SyncE (Synchronous Ethernet), and frequency synchronization between master and slave is not performed, and only time synchronization is performed. However, in this case, since SyncE is essential, even if it can be applied in a new network, there is no merit in introducing it in an existing network.
また、パケットフィルタを用いて遅延時間の大きいパケットを廃棄することにより、時刻精度を向上させようとする技術も知られている(例えば特許文献2参照)。しかし、関連技術1にパケットフィルタ機能を実装しても、時刻サーボ処理されたクロックをパケットの良否判定に用いることになるため、ネットワークの負荷変動によってパケットの良否判定が正常に行われないことがある。その理由は、時刻サーボでは、ネットワーク負荷変動に同期したクロックしか抽出できないことにより、パケットの良否判定に使われるクロックに揺らぎ成分が加わるので、正確な時刻が打刻できないためである。
In addition, a technique for improving time accuracy by discarding a packet having a large delay time using a packet filter is also known (see, for example, Patent Document 2). However, even if the packet filter function is implemented in the
そこで、本発明の目的は、特定のプロトコルによる通信において時刻精度を向上し得る時刻同期装置等を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a time synchronization apparatus and the like that can improve time accuracy in communication using a specific protocol.
本発明に係る時刻同期装置は、
第一の時計を有するとともに、時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期部と、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ部と、
第二の時計を有するとともに、前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期部と、
を備えたものである。
The time synchronization apparatus according to the present invention is
In addition to having a first clock, the operation of the first clock is controlled so that the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock is constant. A frequency synchronization unit;
Based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock, the packet transmission time from the time master device is corrected, and the first A packet filter unit that corrects the packet reception time at the time master device based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time stamped by the clock and the packet reception time at the time master device;
Having a second clock, calculating a downstream delay time from a packet transmission time from the time master device corrected by the packet filter unit and a packet reception time stamped by the second clock, Calculating an upstream delay time from a packet transmission time stamped by a second clock and a packet reception time at the time master device corrected by the packet filter unit, and the downstream delay time and the upstream delay time, A time synchronizer that controls the operation of the second timepiece so that
It is equipped with.
本発明に係る時刻同期方法は、
時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期ステップと、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタステップと、
前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期ステップと、
を含むものである。
The time synchronization method according to the present invention includes:
A frequency synchronization step for controlling the operation of the first clock so that the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock is constant;
Based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock, the packet transmission time from the time master device is corrected, and the first A packet filter step for correcting the packet reception time at the time master device based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time stamped by the clock and the packet reception time at the time master device;
Calculates a downstream delay time from the packet transmission time from the time master device corrected in the packet filter step and the packet reception time stamped by a second clock, and packet transmission stamped by the second clock An uplink delay time is calculated from the time and the packet reception time at the time master device corrected in the packet filter step, and the second delay time and the second delay time are made equal to each other. A time synchronization step for controlling the operation of the clock;
Is included.
本発明に係る時刻同期プログラムは、
時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期手段と、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ手段と、
前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期手段と、
をコンピュータに機能させるためのものである。
The time synchronization program according to the present invention is:
Frequency synchronization means for controlling the operation of the first clock so that the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock is constant;
Based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock, the packet transmission time from the time master device is corrected, and the first Packet filter means for correcting the packet reception time at the time master device based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time stamped by the clock and the packet reception time at the time master device;
Calculates a downstream delay time from the packet transmission time from the time master device corrected by the packet filter means and the packet reception time stamped by a second clock, and packet transmission stamped by the second clock An upstream delay time is calculated from the time and the packet reception time at the time master device corrected by the packet filter means, and the second delay time and the upstream delay time are made equal to each other. Time synchronization means for controlling the operation of the watch;
Is to make the computer function.
本発明によれば、時刻同期用の時計ではなくSyncE相当の周波数同期用の時計を用いてパケットフィルタを動作させることにより、パケット送信時刻及びパケット受信時刻を正確に補正できるので、特定のプロトコルによる通信において時刻精度を向上できる。 According to the present invention, the packet transmission time and the packet reception time can be accurately corrected by operating the packet filter using a frequency synchronization clock equivalent to SyncE instead of a time synchronization clock. Time accuracy can be improved in communication.
以下、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という。)について説明する。まず、本実施形態1の概要を説明する。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described. First, the outline | summary of this
関連技術1にパケットフィルタ機能を実装した場合の前述の課題を解決するには、時刻サーボとは独立した周波数サーボを設け、周波数サーボでSyncE相当のクロックを生成し、そのクロックをパケット良否判定に使えば良い。ただし、周波数サーボを独立化しても、ITU-T G.8261で定義されているテストケース13や14の場合は、負荷変動が一定ではなく、過負荷のときもあれば負荷がないときもある。この場合に、周波数サーボでは、平均化フィルタの時定数を大きくすれば、安定したクロックがいずれ生成可能であるが、基地局装置特有の規格である電源立ち上げ後30分以内の時刻同期引き込みを満足しにくくなる。本実施形態1は、この場合でも、ある区間の平均値を基準とし、その後の周波数偏差を算出・補正することで、短時間でも高精度な時刻同期を可能とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem when the packet filter function is implemented in
本実施形態1では、ITU-T G.8261で定義されているパケットネットワーク上の負荷モデルであるテストケース13(トラフィックモデル2)が印加された場合、時刻精度を±200ns以内にすることを可能とするものである。なお、本実施形態1は、IEEE1588v2プロトコル自体の変更は不要であり、かつ、時刻精度安定化のための外部ソフトウェアアルゴリズムも不要であることから、非常にシンプルな回路構成で実現することができる。更に、本実施形態1では、SyncEを使わなくとも、高精度な時刻同期が可能である。 In the first embodiment, when the test case 13 (traffic model 2), which is a load model on the packet network defined in ITU-T G.8261, is applied, the time accuracy can be within ± 200 ns. It is what. The first embodiment can be realized with a very simple circuit configuration because the IEEE1588v2 protocol itself does not need to be changed and an external software algorithm for stabilizing the time accuracy is also unnecessary. Furthermore, in the first embodiment, highly accurate time synchronization is possible without using SyncE.
本実施形態1は、LTE(Long Term Evolution)など、無線基地局間同期をIEEE1588v2で実現した場合の時刻同期安定化のためのスレーブシステムあり、具体的には、理想的な時刻パケットのみを使い、高精度な時刻同期が可能であることを特徴としている。 The first embodiment is a slave system for stabilizing time synchronization when synchronization between wireless base stations is realized by IEEE 1588v2, such as LTE (Long Term Evolution). Specifically, only an ideal time packet is used. It is characterized by being capable of highly accurate time synchronization.
次に、本実施形態1の詳細について、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態1の時刻同期装置を示すブロック図である。図2は、本実施形態1の時刻同期装置におけるIIRフィルタを示すブロック図である。 Next, details of the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a time synchronization apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing an IIR filter in the time synchronization apparatus of the first embodiment.
本実施形態1の時刻同期装置400は、パケットフィルタ処理部100、PTP周波数同期部200及びPTP時刻同期部300を備えている。PTP周波数同期部200は「PTP Frequency Servo」、PTP時刻同期部300は「PTP Time Servo」と、それぞれ表記することもできる。
The
パケットフィルタ処理部100は、t1パケット受信部111、フォローアップパケット受信部112、t3パケット送信部113、t4パケット受信部114、t2’打刻部130、t2’−t1算出部131、t2’−t1最小時間選択部132、t2’−t1補正部133、t1補正値更新部134、t3’打刻部140、t4−t3’算出部141、t4−t3’最小時間選択部142、t4−t3’補正部143、t4補正値更新部144などを備えている。t2’打刻部130は「t2' Time to stamp (for Packet Filter)」、t2’−t1最小時間選択部132は「t2'-t1 min. PDV(Packet Delay Variation) Search & Keephold」、t2’−t1補正部133は「t2'-t1 Correction」、t1補正値更新部134は「Update to PTP t1 Correction Field」、t3’打刻部140は「t3' Time to stamp (for Packet Filter)」、t4−t3’最小時間選択部142は「t4-t3' min. PDV Search & Keephold」、t4−t3’補正部143は「t4-t3' Correction」、t4補正値更新部144は「Update to PTP t4 Correction Field」と、それぞれ表記することもできる。
The packet filter processing unit 100 includes a t1
PTP周波数同期部200は、t2’打刻部210、位相比較器220、IIR(Infinite Impulse Response)フィルタ230、PI制御器240、第一の時計250などを備えている。t2’打刻部210は「t2' Time to stamp (for F/Servo)」、位相比較器220は「PD(Phase Detector) (for F/Servo)」、IIRフィルタ230は「IIR Filter W/ Smoothing Algorithm」、第一の時計250は「Servo t1 Epoch Counter」と、それぞれ表記することもできる。第一の時計250からt2’打刻部210へ出力されるローカルタイムは、「t1 time (recovered)」と表記することもできる。
The PTP frequency synchronization unit 200 includes a t2 ′ stamping
IIRフィルタ230は、フィルタ部510及びディザリング部520を備えている。フィルタ部510は、加算器511、分周器512、加算器513及び積分器514を備えている。ディザリング部520は、最大時間選択部521、データ出力部522、ディザリング処理部523及び加算器524を備えている。分周器512は「Divider (1/N) N-Average」、積分器514は「Integrator (Z^-1)」、最大時間選択部521は「MAX Time Search & Keephold」、データ出力部522は「=N Count Filter data Keephold, >N Count Filter data」、ディザリング処理部523は「Dithering (x-∞)/abs (MAX Time)」と、それぞれ表記することもできる。
The
PTP時刻同期部300は、OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator)310、第二の時計311、t2打刻部320、t2−t1算出部321、加算器322、t3打刻部330、t4−t3算出部331、補数化部332、PI制御器340などを備えている。
The PTP time synchronization unit 300 includes an OCXO (Oven Controlled Crystal Oscillator) 310, a
PTP時刻同期部300、並びに、パケットフィルタ処理部100のt1パケット受信部111、フォローアップパケット受信部112、t3パケット送信部113及びt4パケット受信部114は、図6に示す関連技術1の時刻同期装置50の構成に準ずる。時刻マスタ機器600は一般的な構成である。
The PTP time synchronization unit 300, and the t1
次に、本実施形態1の時刻同期装置400の特徴について説明する。前述したように、時刻同期装置400は、パケットフィルタ処理部100、PTP周波数同期部200及びPTP時刻同期部300を備えている。
Next, features of the
PTP周波数同期部200は、第一の時計250を有するとともに、時刻マスタ機器600からのパケット送信時刻(t1)と第一の時計250によって打刻したパケット受信時刻(t2’)との時刻差(t2’−t1)が一定になるように、第一の時計250の動作を制御する。つまり、PTP周波数同期部200は、時刻マスタ機器600の出力信号(時刻)の周波数に、第一の時計250の出力信号(時刻)の周波数を同期させる。
The PTP frequency synchronization unit 200 includes a first clock 250 and a time difference between the packet transmission time (t1) from the
パケットフィルタ処理部100は、時刻マスタ機器600からのパケット送信時刻(t1)と第一の時計250によって打刻したパケット受信時刻(t2’)との時刻差(t2’−t1)の最小値(最小PDV)に基づき、パケット送信時刻(t1)を補正するとともに、第一の時計250によって打刻したパケット送信時刻(t3’)と時刻マスタ機器600でのパケット受信時刻(t4)との時刻差(t4−t3’)の最小値(最小PDV)に基づき、パケット受信時刻(t4)を補正する。ここで「補正する」には、各パケットの補正フィールド(Correction Field)に補正値を加算することも含まれる。
The packet filter processing unit 100 determines the minimum value (t2′−t1) of the time difference (t2′−t1) between the packet transmission time (t1) from the
PTP時刻同期部300は、第二の時計311を有するとともに、パケットフィルタ処理部100で補正されたパケット送信時刻(t1)と、第二の時計311によって打刻したパケット受信時刻(t2)とから下り方向遅延時間(t2−t1)を算出し、第二の時計311によって打刻したパケット送信時刻(t3)と、パケットフィルタ処理部100で補正されたパケット受信時刻(t4)とから上り方向遅延時間(t4−t3)を算出し、下り方向遅延時間(t4−t3)と上り方向遅延時間(t2−t1)とが等しくなるように第二の時計311の動作を制御する。つまり、PTP時刻同期部300は、時刻マスタ機器600の出力信号(時刻)に、第二の時計311の出力信号(時刻)を同期させる。
The PTP time synchronization unit 300 includes a
パケット送信時刻(t1)は受信パケット(フォローアップパケット)に含まれ、パケット受信時刻(t2’)は受信パケット(t1パケット)に対応し、パケット送信時刻(t3’)は送信パケット(t3パケット)に対応し、パケット受信時刻(t4)は受信パケット(t4パケット)に含まれる。 The packet transmission time (t1) is included in the reception packet (follow-up packet), the packet reception time (t2 ′) corresponds to the reception packet (t1 packet), and the packet transmission time (t3 ′) is the transmission packet (t3 packet). And the packet reception time (t4) is included in the received packet (t4 packet).
本実施形態1によれば、時刻同期用の時計311ではなくSyncE相当の周波数同期用の時計250を用いてパケットフィルタ処理部100を動作させることにより、パケット送信時刻(t1)及びパケット受信時刻(t4)を正確に補正できるので、特定のプロトコルによる通信において時刻精度を向上できる。
According to the first embodiment, the packet transmission processing unit 100 is operated by using the frequency synchronization clock 250 equivalent to SyncE instead of the
また、本実施形態1の時刻同期装置400は、次のように言い換えることも可能である。
In addition, the
時刻同期装置400は、IEEE1588プレシジョンタイムプロトコルを用いた時刻同期装置であって、パケットフィルタ処理部100、PTP周波数同期部200及びPTP時刻同期部300を備える。
The
PTP周波数同期部200は、第一の時計250を有するとともに、時刻マスタ機器600からのパケット送信時刻t1と第一の時計250によって打刻したパケット受信時刻t2’との時刻差t2’−t1が一定になるように、第一の時計250に対してPLL制御を実行する。
The PTP frequency synchronization unit 200 includes the first clock 250, and the time difference t2′−t1 between the packet transmission time t1 from the
パケットフィルタ処理部100は、パケット送信時刻t1とパケット受信時刻t2’との時刻差t2’−t1の最小値に基づき、パケット送信時刻t1に対する補正フィールドに補正値を加算するとともに、第一の時計250によって打刻したパケット送信時刻t3’と時刻マスタ機器600でのパケット受信時刻t4との時刻差t4−t3’の最小値に基づき、パケット受信時刻t4に対する補正フィールドに補正値を加算する。
The packet filter processing unit 100 adds the correction value to the correction field for the packet transmission time t1 based on the minimum value of the time difference t2′−t1 between the packet transmission time t1 and the packet reception time t2 ′, and the first clock Based on the minimum value of the time difference t4-t3 ′ between the packet transmission time t3 ′ stamped by 250 and the packet reception time t4 at the
PTP時刻同期部300は、第二の時計311を有するとともに、パケットフィルタ処理部100で補正フィールドに補正値が加算されたパケット送信時刻t1と第二の時計311によって打刻したパケット受信時刻t2とから下り方向遅延時間t2−t1を算出し、第二の時計311で打刻したパケット送信時刻t3とパケットフィルタ処理部100で補正フィールドに補正値が加算されたパケット受信時刻t4とから上り方向遅延時間t4−t3を算出し、下り方向遅延時間t2−t1と上り方向遅延時間t4−t3とが等しくなるように第二の時計311に対してPLL制御を実行する。
The PTP time synchronization unit 300 includes a
詳しく言えば、関連技術1では、時刻サーボ部が周波数サーボ相当の機能を担うことにより、ネットワークの負荷変動に同期したクロックしか抽出できないので、この揺らぎ成分が加わったクロックをパケットの良否判定に使おうとすると、正確な時刻を打刻できない。これに対し、本実施形態1によれば、時刻サーボ部(PTP時刻同期部300)とは独立した周波数サーボ部(PTP周波数同期部200)を設けることにより、ネットワークの負荷変動に影響されない正確なクロックを抽出できるので、このクロックをパケットの良否判定に使うことによって正確な時刻を打刻できる。
More specifically, in
また、PTP周波数同期部200は、時刻マスタ機器600からのパケット送信時刻(t1)と、第一の時計250によって打刻したパケット受信時刻(t2’)との時刻差(t2’−t1)について、Nを2以上の自然数かつ定数、Mを自然数かつ1から1ずつ増加する変数としたとき、1番目からN番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを基準値とし、M番目からN+M番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを検出値とし、基準値に検出値が等しくなるように、第一の時計250へ制御信号を出力する、ようにしてもよい。この場合は、ある区間の平均値を基準とし、その後の周波数偏差を算出・補正することにより、短時間でも高精度な時刻同期が可能である。
In addition, the PTP frequency synchronization unit 200 determines the time difference (t2′−t1) between the packet transmission time (t1) from the
更に、PTP周波数同期部200は、時刻マスタ機器600からのパケット送信時刻(t1)と、第一の時計250によって打刻したパケット受信時刻(t2’)との時刻差(t2’−t1)の最大値を検出し、その最大値が大きいほど第一の時計250の周波数の変化が少なくなるよう制御信号を補正する、としてもよい。この場合は、時刻差(t2’−t1)の大きな変動に対しても、第一の時計250の周波数を安定化できる。
Further, the PTP frequency synchronization unit 200 determines the time difference (t2′−t1) between the packet transmission time (t1) from the
次に、本実施形態1の時刻同期装置400について、更に詳細に説明する。
Next, the
PTP周波数同期部200及びPTP時刻同期部300は、それぞれ独立した第一及び第二の時計(PTP Epoch Counter)250,311を配備している。それぞれが独立した時計を持つ理由は、各時計の用途が異なるからである。PTP周波数同期部200の第一の時計250は、前述したように受信パケットの良否判定用の時計であり、OCXO310から出力されたジッタ・ワンダフリーのクリーンなクロックを元に生成されている。PTP時刻同期部300の第二の時計311は、その名の通りマスタ時刻と同一時刻にするための時計である。この第二の時計311が、いわゆる時刻同期用の時計であり、装置内の時計となる。
The PTP frequency synchronization unit 200 and the PTP time synchronization unit 300 are provided with independent first and second clocks (PTP Epoch Counters) 250 and 311, respectively. The reason why each has an independent clock is that the usage of each clock is different. As described above, the first clock 250 of the PTP frequency synchronization unit 200 is a clock for determining the quality of a received packet, and is generated based on a jitter / wander-free clean clock output from the
パケットフィルタ処理部100は、時刻同期用の4種類のメッセージを送受信する。まず、t1パケット受信部111は、時刻マスタ機器600からt1(Sync message)パケットを受信する。t2’打刻部130は、その受信時刻をt2’時刻として、PTP周波数同期部200で生成された第一の時計250のローカルタイムによって打刻する。t2’−t1算出部131は、t2’時刻とt1時刻との差を算出する。
The packet filter processing unit 100 transmits and receives four types of messages for time synchronization. First, the t1
本実施形態1では、IEEE1588v2で一般的な2STEP方式で説明しているため、フォローアップパケット受信部112で得たt2(Follow-up Message)パケットに含まれる値をt1時刻としている。なお、本実施形態1は、1STEP方式・2STEP方式のどちらでも採用できる。1STEP方式は、t1時刻の情報がt1パケットに入っている点を除き、2STEP方式に準ずる。
In the first embodiment, IEEE 1588v2 describes a general 2STEP method, and therefore, a value included in a t2 (Follow-up Message) packet obtained by the follow-up
t2’−t1最小時間選択部132は、t2’−t1算出部131で算出された時刻差から最小時間を探し、それを保持する。つまり、t2’−t1最小時間選択部132は、その最小時間を保持する機能と、最小時間以外を分離する機能とを有する。t2’−t1補正部133は、t2’−t1最小時間選択部132の結果に基づいて、下り方向時刻の補正値を生成する。t1補正値更新部134は、その補正値をt1パケットのCorrection Fieldに加算する。
The t2'-t1 minimum
例えば、最小PDV(min.PDV)が「2」であるとする。これが基準となるので、「3」以上のPDVは他のPDV(other min.PDV)として扱う。つまり、他のPDV(other min.PDV)が「3」の場合は、「3−2=1」を補正フィールドに加算することになる。ただし、減算はあり得ない。なぜなら、最小PDV(min.PDV)が「1」になった場合は、それ以前の最小PDVである「2」は他のPDV(other min.PDV)になるからである。 For example, it is assumed that the minimum PDV (min. PDV) is “2”. Since this is the standard, PDVs of “3” or more are handled as other PDVs (other min.PDV). That is, when the other PDV (other min. PDV) is “3”, “3-2 = 1” is added to the correction field. However, subtraction is not possible. This is because, when the minimum PDV (min. PDV) becomes “1”, the previous minimum PDV “2” becomes another PDV (other min. PDV).
上り方向では、PTP時刻同期部300から送信されるt3パケットについて、下り方向と同様に、PTP周波数同期部200で生成された第一の時計250のローカルタイムを用いて、t3’打刻部140がその送信時刻を打刻する。打刻されたt3’時刻は、パケットフィルタ処理部100のみで使用し、元のt3パケット内のt3時刻の上書きには用いない。よって、t3パケット送信部113は、t3(Delay Request Message)パケットをそのまま時刻マスタ機器600へ送信する。t4パケット受信部114は、時刻マスタ機器600から送信されたt4(Delay Response Message)パケットを受信する。t4−t3’算出部141は、そのt4時刻とt3’時刻との時刻差を算出する。
In the upstream direction, with respect to the t3 packet transmitted from the PTP time synchronization unit 300, the t3 ′ stamping unit 140 uses the local time of the first clock 250 generated by the PTP frequency synchronization unit 200 in the same manner as in the downstream direction. Stamps the transmission time. The stamped t3 'time is used only by the packet filter processing unit 100, and is not used for overwriting the t3 time in the original t3 packet. Therefore, the t3
t4−t3’最小時間選択部142は、t4−t3’算出部141で算出された時刻差から最小時間を探し、それを保持する。つまり、t4−t3’最小時間選択部142は、その最小時間を保持する機能と、最小時間以外を分離する機能とを有する。t4−t3’補正部143は、t4−t3’最小時間選択部142の結果に基づいて、上り方向時刻の補正値を生成する。t4補正値更新部144は、その補正値をt4パケットのCorrection Fieldに加算する。
The t4-t3 ′ minimum
以上説明したように、最小時間パケットを取得し、そのパケットを元に時刻を補正することで、上り・下りの遅延差を最小限に抑えることができ、結果、高精度な時刻精度を得ることが可能となる。更に、最小時間パケットは常時更新されるため、時刻精度が前回から悪くなるということがなく、本実施形態1では、必ず、精度が良くなる方向にしかならない。ここで、最小時間パケットを取得すると、上り・下りの遅延差が最小になる理由は、最小時間パケットには正確なネットワーク伝搬遅延が反映されているからである。 As described above, by acquiring the minimum time packet and correcting the time based on the packet, the difference in upstream and downstream delays can be minimized, and as a result, high time accuracy can be obtained. Is possible. Furthermore, since the minimum time packet is constantly updated, the time accuracy does not deteriorate from the previous time, and in the first embodiment, the accuracy is always in the direction of improving the accuracy. Here, when the minimum time packet is acquired, the reason why the uplink / downlink delay difference is minimized is that an accurate network propagation delay is reflected in the minimum time packet.
以上の説明から、パケットフィルタ処理部100のt2’打刻部130及びt3’打刻部140では、時刻マスタ機器600に周波数同期し、かつジッタ・ワンダフリーなクロックが必要である。その理由は、周波数同期していない場合は毎回の打刻時刻に誤差が発生することにより、また、ジッタ・ワンダがある場合は周波数同期していても誤った時刻を打刻してしまうことにより、最小時刻パケットを正確に得られないので、パケットフィルタとして正常に機能しないからである。
From the above description, the t2 'stamping
そのような問題は、SyncEを使えば解決するが、全ネットワークをSyncEに張り替える必要があるため、実現性が低い。したがって、本実施形態1では、SyncEではなく、Asyncイーサネットをベースした周波数同期方式を採用する。 Such a problem can be solved by using SyncE, but it is not feasible because the entire network needs to be replaced with SyncE. Therefore, the first embodiment employs a frequency synchronization method based on Async Ethernet instead of SyncE.
具体的には、PTP周波数同期部200を実装することで、時刻マスタ機器600との周波数同期と、ジッタ・ワンダフリーなクロック再生とを実現する。詳細を説明すると、まず、t2’打刻部210は、t1パケット受信部111でt1パケットを受信した時刻を時計250によって打刻し、これをt2’時刻とする。続いて、位相比較器220は、フォローアップパケット受信部112で受信したフォローアップメッセージからt1時刻を取り出し、t1時刻とt2’時刻とを比較(すなわち位相比較)する。その比較結果である差分信号は、IIRフィルタ230でフィルタ処理されることにより、ジッタやノイズが除去され平滑化された差分信号となる。そして、その平滑化された差分信号は、PI制御器240で比例・積分処理されることにより、その差分信号を最終的に一定に収束させる制御信号として、時計250内のDCOへ出力される。これにより、周波数同期が行われる。
Specifically, by implementing the PTP frequency synchronization unit 200, frequency synchronization with the
なお、時計250内のDCOで使用するクロックCLKは、外部のOCXO310とする。OCXOにした理由は、DCOの周波数ドリフトを限りなく小さくすることにより、PTP周波数同期部200の直流ループゲインを下げられるので、高精度なクロックを再生できるためである。ここで、なぜ、DCOを使うのか、なぜ、PI制御が必要なのか、更にDCOに対するPI制御方法などについては、通常のディジタルPLLと同様である。本実施形態1の特徴は、PTP周波数同期部200そのものではなく、パケットフィルタ処理部100の基準クロック用としてPTP周波数同期部200が必須であること、更に次項に述べることである。
Note that the clock CLK used by the DCO in the watch 250 is the
IIRフィルタ230の詳細ブロック図を図2に示す。IIRフィルタ230内は、大きく分けてフィルタ部510とディザリング部520で構成されている。フィルタ部510は分周器512を除き一般的なIIRフィルタであるので、分周器512についてのみ説明する。分周器512に設定される分母Nは、User Settableであるため外部制御によって変えられる。このN値が、PTP周波数同期部200の学習時間となる。パケットネットワークの遅延分布が正規分布の場合は、分母Nを小さくしてもよい。しかし、その分布が一定でない場合は、周波数の正確な平均化処理のために、N値を大きくする必要がある。N値は、実際にパケットネットワーク運用者が、そのパケットネットワークに適した値にすることが望ましい。また、パケットネットワークによっては、急激に負荷変動が発生する場合や段階的に負荷が増減する場合があり、それらの場合はN値を大きくすれば解決する。しかし、基地局などでは、運用上、電源起動後30分以内に時刻同期している必要があるので、N値をあまり大きくできない。そのような場合に、ディザリング部520が有効である。
A detailed block diagram of the
ディザリング部520では、PTP周波数同期部200内の位相比較器220から出力された比較結果の最大値を検出し、その最大値を保持し(最大時間選択部521)、フィルタ部510でNカウントした結果を基準とするために保持しておく(データ出力ブロック522)。N<カウントした結果は、フィルタ部510のサンプリング周期単位で、「Nカウント値(基準値)−N<カウント値」を算出し、その結果を最大時間選択部521で保持しておいた最大時刻差で除算する(ディザリング処理部523)。
The dithering unit 520 detects the maximum value of the comparison result output from the
基本的に「Nカウント値(基準値)−N<カウント値」のみで動作させても良い。しかし、そのようにすると、時刻マスタ機器600で時刻が変化した場合(第一の問題)や、PTP周波数同期部200が不感帯動作した場合(第二の問題)に、正常な周波数同期ができなくなるおそれがある。そこで、加算器524では、フィルタ部510からのNカウント結果に、「(Nカウント値(基準値)−N<カウント値)/最大時刻差」の補数を加算することで、前記二つの問題を解決している。
Basically, the operation may be performed only by “N count value (reference value) −N <count value”. However, in such a case, normal frequency synchronization cannot be performed when the time changes in the time master device 600 (first problem) or when the PTP frequency synchronization unit 200 operates in the dead zone (second problem). There is a fear. Therefore, the
次に、ディザリング部520の有効性について、図3乃至図5に基づき説明する。図3乃至図5は、ディザリング部520の有無について、ITU-T G.8261に示されるテストケースTC13_TM2を印加した場合のシミュレーション結果である。 Next, the effectiveness of the dithering unit 520 will be described with reference to FIGS. 3 to 5 show simulation results when the test case TC13_TM2 shown in ITU-T G.8261 is applied with respect to the presence or absence of the dithering unit 520. FIG.
図3は、ディザリング部520を実装しない場合(比較例1)における時刻オフセット量の変動グラフである。比較例1では、フィルタ部510は実装しており、N=300sとしている。図3からわかるように、ほぼ、時刻オフセットの生データ(黒色点)に従って、移動平均データ(灰色点)が遷移している。この状態では、PTP周波数同期部200からのローカルタイムを、パケットフィルタ処理部100の基準クロックに使うことは難しくなる。なぜなら、時刻オフセットの変動が約±10μsになると、パケットフィルタ処理部100が誤動作しがちになるからである。
FIG. 3 is a fluctuation graph of the time offset amount when the dithering unit 520 is not mounted (Comparative Example 1). In the first comparative example, the
図4は、ディザリング部520を実装した場合(本実施形態1)の時刻オフセット結果である。この結果を見ると、時刻オフセットはほぼ4μsに収束していることがわかる。図4を拡大した図5からわかるように、厳密には、時刻オフセットの変動が、約±200ns以下であり、LTE-A規格である±500ns以下を満たす。このように、ディザリング部520の効果は、十分にあると考えられる。 FIG. 4 shows a time offset result when the dithering unit 520 is mounted (the first embodiment). From this result, it can be seen that the time offset converges to approximately 4 μs. As can be seen from FIG. 5 in which FIG. 4 is enlarged, strictly speaking, the fluctuation of the time offset is about ± 200 ns or less and satisfies the LTE-A standard of ± 500 ns or less. Thus, it is considered that the effect of the dithering unit 520 is sufficient.
以上説明したように、本実施形態1によれば、ITU-T G.8261で定義されているパケットネットワーク上の負荷モデルであるテストケース13(トラフィックモデル2)が印加された場合、時刻精度を±200ns以内にできる。なお、本実施形態1は、IEEE1588v2プロトコル自体の変更は不要であり、かつ、時刻精度安定化のための外部ソフトウェアアルゴリズムも不要であることから、非常にシンプルな回路構成で実現することができる。更にSyncEも不要である。 As described above, according to the first embodiment, when test case 13 (traffic model 2), which is a load model on the packet network defined in ITU-T G.8261, is applied, time accuracy is improved. Can be done within ± 200ns. The first embodiment can be realized with a very simple circuit configuration because the IEEE1588v2 protocol itself does not need to be changed and an external software algorithm for stabilizing the time accuracy is also unnecessary. There is also no need for SyncE.
次に、本実施形態1の時刻同期方法及び時刻同期プログラムについて説明する。 Next, a time synchronization method and a time synchronization program according to the first embodiment will be described.
本実施形態1の時刻同期方法は、本実施形態1の時刻同期装置400の動作を方法の発明として捉えたものである。すなわち本実施形態1の時刻同期方法は、パケットフィルタ処理ステップ、PTP周波数同期ステップ及びPTP時刻同期ステップを含む。
The time synchronization method according to the first embodiment captures the operation of the
PTP周波数同期ステップでは、時刻マスタ機器600からのパケット送信時刻(t1)と第一の時計250によって打刻したパケット受信時刻(t2’)との時刻差(t2’−t1)が一定になるように、第一の時計250の動作を制御する。
In the PTP frequency synchronization step, the time difference (t2′−t1) between the packet transmission time (t1) from the
パケットフィルタ処理ステップでは、時刻マスタ機器600からのパケット送信時刻(t1)と第一の時計250によって打刻したパケット受信時刻(t2’)との時刻差(t2’−t1)の最小値(最小PDV)に基づき、パケット送信時刻(t1)を補正するとともに、第一の時計250によって打刻したパケット送信時刻(t3’)と時刻マスタ機器600でのパケット受信時刻(t4)との時刻差(t4−t3’)の最小値(最小PDV)に基づき、パケット受信時刻(t4)を補正する。
In the packet filter processing step, the minimum value (minimum) of the time difference (t2′−t1) between the packet transmission time (t1) from the
PTP時刻同期ステップでは、パケットフィルタ処理ステップで補正されたパケット送信時刻(t1)と第二の時計311によって打刻したパケット受信時刻(t2)とから下り方向時刻差(t2−t1)を算出し、第二の時計311によって打刻したパケット送信時刻(t3)とパケットフィルタ処理ステップで補正されたパケット受信時刻(t4)とから上り方向時刻差(t4−t3)を算出し、下り方向時刻差(t4−t3)と上り方向時刻差(t2−t1)とが等しくなるように第二の時計311の動作を制御する。
In the PTP time synchronization step, a downstream time difference (t2−t1) is calculated from the packet transmission time (t1) corrected in the packet filter processing step and the packet reception time (t2) stamped by the
本実施形態1の時刻同期プログラムは、本実施形態1の時刻同期装置400の各手段(各部)をコンピュータに機能させるためのものである。すなわち本実施形態1の時刻同期方法は、パケットフィルタ処理部手段(100)、PTP周波数同期手段(200)及びPTP時刻同期手段(300)を含む。
The time synchronization program of the first embodiment is for causing a computer to function each unit (each unit) of the
PTP周波数同期手段(200)は、時刻マスタ機器600からのパケット送信時刻(t1)と第一の時計250によって打刻したパケット受信時刻(t2’)との時刻差(t2’−t1)が一定になるように、第一の時計250の動作を制御する。
The PTP frequency synchronization means (200) has a constant time difference (t2′−t1) between the packet transmission time (t1) from the
パケットフィルタ処理手段(100)は、時刻マスタ機器600からのパケット送信時刻(t1)と第一の時計250によって打刻したパケット受信時刻(t2’)との時刻差(t2’−t1)の最小値(最小PDV)に基づき、パケット送信時刻(t1)を補正するとともに、第一の時計250によって打刻したパケット送信時刻(t3’)と時刻マスタ機器600でのパケット受信時刻(t4)との時刻差(t4−t3’)の最小値(最小PDV)に基づき、パケット受信時刻(t4)を補正する。
The packet filter processing means (100) determines the minimum time difference (t2′−t1) between the packet transmission time (t1) from the
PTP時刻同期手段(300)は、パケットフィルタ手段(100)で補正されたパケット送信時刻(t1)と第二の時計311によって打刻したパケット受信時刻(t2)とから下り方向遅延時間(t2−t1)を算出し、第二の時計311によって打刻したパケット送信時刻(t3)とパケットフィルタ手段(100)で補正されたパケット受信時刻(t4)とから上り方向遅延時間(t4−t3)を算出し、下り方向遅延時間(t4−t3)と上り方向遅延時間(t2−t1)とが等しくなるように第二の時計311の動作を制御する。
The PTP time synchronization means (300) calculates the downstream delay time (t2−) from the packet transmission time (t1) corrected by the packet filter means (100) and the packet reception time (t2) stamped by the
本プログラムは、非一時的な記録媒体(non-transitory storage medium)、例えば光ディスク、半導体メモリなどに記録されてもよい。その場合、本プログラムは、記録媒体からコンピュータによって読み出され、実行される。 The program may be recorded on a non-transitory storage medium, such as an optical disk or a semiconductor memory. In this case, the program is read from the recording medium by a computer and executed.
本実施形態1の時刻同期方法及び時刻同期プログラムのその他の構成、作用及び効果は、本実施形態1の時刻同期装置400のそれらと同様である。
Other configurations, operations, and effects of the time synchronization method and the time synchronization program of the first embodiment are the same as those of the
以上、上記実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。 The present invention has been described above with reference to the above embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention. Moreover, although part or all of said embodiment may be described also as the following additional remarks, this invention is not limited to the following structures.
[付記1]第一の時計を有するとともに、時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期部と、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ部と、
第二の時計を有するとともに、前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期部と、
を備えた時刻同期装置。
[Supplementary Note 1] The first clock has a first clock, and the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock is constant. A frequency synchronization unit for controlling the operation;
Based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock, the packet transmission time from the time master device is corrected, and the first A packet filter unit that corrects the packet reception time at the time master device based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time stamped by the clock and the packet reception time at the time master device;
Having a second clock, calculating a downstream delay time from a packet transmission time from the time master device corrected by the packet filter unit and a packet reception time stamped by the second clock, Calculating an upstream delay time from a packet transmission time stamped by a second clock and a packet reception time at the time master device corrected by the packet filter unit, and the downstream delay time and the upstream delay time, A time synchronizer that controls the operation of the second timepiece so that
A time synchronizer comprising:
[付記2]前記周波数同期部は、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と、前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差について、
Nを2以上の自然数かつ定数、Mを自然数かつ1から1ずつ増加する変数としたとき、
1番目からN番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを基準値とし、M番目からN+M番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを検出値とし、
前記基準値に前記検出値が等しくなるように、前記第一の時計へ制御信号を出力する、
付記1記載の時刻同期装置。
[Supplementary Note 2] The frequency synchronization unit includes:
About the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock,
When N is a natural number of 2 or more and a constant, and M is a natural number and a variable increasing from 1 to 1,
The data based on the average value of the first to Nth sampling data is used as a reference value, and the data based on the average value of the Mth to N + Mth sampling data is used as a detection value.
Outputting a control signal to the first timepiece so that the detected value is equal to the reference value;
The time synchronizer according to
[付記3]前記周波数同期部は、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と、前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最大値を検出し、
当該最大値が大きいほど前記第一の時計の周波数の変化が少なくなるように、前記制御信号を補正する、
付記2記載の時刻同期装置。
[Supplementary Note 3] The frequency synchronization unit includes:
Detecting the maximum value of the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock,
The control signal is corrected so that the change in the frequency of the first watch decreases as the maximum value increases.
The time synchronizer according to
[付記4]IEEE1588プレシジョンタイムプロトコルを用いた時刻同期装置であって、
第一の時計を有するとともに、時刻マスタ機器からのパケット送信時刻t1と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻t2’との時刻差t2’−t1が一定になるように、前記第一の時計に対してPLL制御を実行する周波数同期部と、
前記パケット送信時刻t1と前記パケット受信時刻t2’との時刻差t2’−t1の最小値に基づき、前記パケット送信時刻t1に対する補正フィールドに補正値を加算するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻t3’と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻t4との時刻差t4−t3’の最小値に基づき、前記パケット受信時刻t4に対する補正フィールドに補正値を加算するパケットフィルタ部と、
第二の時計を有するとともに、前記パケットフィルタ部で前記補正フィールドに前記補正値が加算された前記パケット送信時刻t1と前記第二の時計によって打刻したパケット受信時刻t2とから下り方向遅延時間t2−t1を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻t3と前記パケットフィルタ部で前記補正フィールドに前記補正値が加算されたパケット受信時刻t4とから上り方向遅延時間t4−t3を算出し、前記下り方向遅延時間t2−t1と前記上り方向遅延時間t4−t3とが等しくなるように前記第二の時計に対してPLL制御を実行する時刻同期部と、
を備えた時刻同期装置。
[Supplementary Note 4] A time synchronization device using the IEEE 1588 Precision Time Protocol,
The first clock is provided, and the time difference t2′−t1 between the packet transmission time t1 from the time master device and the packet reception time t2 ′ stamped by the first clock is constant. A frequency synchronization unit that performs PLL control on the clock of
Based on the minimum value of the time difference t2′−t1 between the packet transmission time t1 and the packet reception time t2 ′, a correction value is added to the correction field for the packet transmission time t1, and the first clock watches the time stamp. A packet filter unit that adds a correction value to the correction field for the packet reception time t4 based on the minimum value of the time difference t4-t3 ′ between the packet transmission time t3 ′ and the packet reception time t4 at the time master device;
A second delay time t2 from a packet transmission time t1 when the correction value is added to the correction field by the packet filter unit and a packet reception time t2 stamped by the second clock. -T1 is calculated, and the upstream delay time t4-t3 is calculated from the packet transmission time t3 stamped by the second clock and the packet reception time t4 obtained by adding the correction value to the correction field by the packet filter unit. A time synchronization unit that calculates and executes PLL control on the second clock so that the downstream delay time t2-t1 and the upstream delay time t4-t3 are equal to each other;
A time synchronizer comprising:
[付記5]時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期ステップと、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタステップと、
前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期ステップと、
を含む時刻同期方法。
[Supplementary Note 5] A frequency synchronization step for controlling the operation of the first clock so that the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock is constant;
Based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock, the packet transmission time from the time master device is corrected, and the first A packet filter step for correcting the packet reception time at the time master device based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time stamped by the clock and the packet reception time at the time master device;
Calculates a downstream delay time from the packet transmission time from the time master device corrected in the packet filter step and the packet reception time stamped by a second clock, and packet transmission stamped by the second clock An uplink delay time is calculated from the time and the packet reception time at the time master device corrected in the packet filter step, and the second delay time and the second delay time are made equal to each other. A time synchronization step for controlling the operation of the clock;
Time synchronization method including
[付記6]時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期手段と、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ手段と、
前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期手段と、
をコンピュータに機能させるための時刻同期プログラム。
[Appendix 6] Frequency synchronization means for controlling the operation of the first clock so that the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock is constant;
Based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock, the packet transmission time from the time master device is corrected, and the first Packet filter means for correcting the packet reception time at the time master device based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time stamped by the clock and the packet reception time at the time master device;
Calculates a downstream delay time from the packet transmission time from the time master device corrected by the packet filter means and the packet reception time stamped by a second clock, and packet transmission stamped by the second clock An upstream delay time is calculated from the time and the packet reception time at the time master device corrected by the packet filter means, and the second delay time and the upstream delay time are made equal to each other. Time synchronization means for controlling the operation of the watch;
Time synchronization program to make the computer function.
本発明は、例えば無線基地局間のためのスレーブシステム等に利用可能である。 The present invention can be used, for example, in a slave system between wireless base stations.
<実施形態1>
400 時刻同期装置
100 パケットフィルタ処理部(パケットフィルタ部)
111 t1パケット受信部
112 フォローアップパケット受信部
113 t3パケット送信部
114 t4パケット受信部
130 t2’打刻部
131 t2’−t1算出部
132 t2’−t1最小時間選択部
133 t2’−t1補正部
134 t1補正値更新部
140 t3’打刻部
141 t4−t3’算出部
142 t4−t3’最小時間選択部
143 t4−t3’補正部
144 t4補正値更新部
200 PTP周波数同期部(周波数同期部)
210 t2’打刻部
220 位相比較器
230 IIRフィルタ
510 フィルタ部
511 加算器
512 分周器
513 加算器
514 積分器
520 ディザリング部
521 最大時間選択部
522 データ出力部
523 ディザリング処理部
524 加算器
240 PI制御器
250 第一の時計
300 PTP時刻同期部(時刻同期部)
310 OCXO
311 第二の時計
320 t2打刻部
321 t2−t1算出部
322 加算器
330 t3打刻部
331 t4−t3算出部
332 補数化部
340 PI制御器
600 時刻マスタ機器
<
400 Time synchronization device 100 Packet filter processing unit (packet filter unit)
111 t1
210 t2 ′ stamping
511 Adder
512 divider
513 Adder
514 Integrator 520 Dithering section
521 Maximum time selector
522 Data output part
523 Dithering processing part
524
310 OCXO
311
<関連技術1>
50 時刻同期装置
1 t1パケット受信部
2 フォローアップパケット受信部
3 t3パケット送信部
4 t4パケット受信部
10 XO
11 時計
20 t2打刻部
21 t2−t1算出部
22 加算器
30 t3打刻部
31 t4−t3算出部
32 補数化部
40 PI制御器
<
50
11
Claims (6)
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ部と、
第二の時計を有するとともに、前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期部と、
を備えた時刻同期装置。 In addition to having a first clock, the operation of the first clock is controlled so that the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock is constant. A frequency synchronization unit;
Based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock, the packet transmission time from the time master device is corrected, and the first A packet filter unit that corrects the packet reception time at the time master device based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time stamped by the clock and the packet reception time at the time master device;
Having a second clock, calculating a downstream delay time from a packet transmission time from the time master device corrected by the packet filter unit and a packet reception time stamped by the second clock, Calculating an upstream delay time from a packet transmission time stamped by a second clock and a packet reception time at the time master device corrected by the packet filter unit, and the downstream delay time and the upstream delay time, A time synchronizer that controls the operation of the second timepiece so that
A time synchronizer comprising:
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と、前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差について、
Nを2以上の自然数かつ定数、Mを自然数かつ1から1ずつ増加する変数としたとき、
1番目からN番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを基準値とし、M番目からN+M番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを検出値とし、
前記基準値に前記検出値が等しくなるように、前記第一の時計へ制御信号を出力する、
請求項1記載の時刻同期装置。 The frequency synchronization unit is
About the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock,
When N is a natural number of 2 or more and a constant, and M is a natural number and a variable increasing from 1 to 1,
The data based on the average value of the first to Nth sampling data is used as a reference value, and the data based on the average value of the Mth to N + Mth sampling data is used as a detection value.
Outputting a control signal to the first timepiece so that the detected value is equal to the reference value;
The time synchronization apparatus according to claim 1.
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と、前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最大値を検出し、
当該最大値が大きいほど前記第一の時計の周波数の変化が少なくなるように、前記制御信号を補正する、
請求項2記載の時刻同期装置。 The frequency synchronization unit is
Detecting the maximum value of the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock,
The control signal is corrected so that the change in the frequency of the first watch decreases as the maximum value increases.
The time synchronizer of Claim 2.
第一の時計を有するとともに、時刻マスタ機器からのパケット送信時刻t1と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻t2’との時刻差t2’−t1が一定になるように、前記第一の時計に対してPLL制御を実行する周波数同期部と、
前記パケット送信時刻t1と前記パケット受信時刻t2’との時刻差t2’−t1の最小値に基づき、前記パケット送信時刻t1に対する補正フィールドに補正値を加算するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻t3’と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻t4との時刻差t4−t3’の最小値に基づき、前記パケット受信時刻t4に対する補正フィールドに補正値を加算するパケットフィルタ部と、
第二の時計を有するとともに、前記パケットフィルタ部で前記補正フィールドに前記補正値が加算された前記パケット送信時刻t1と前記第二の時計によって打刻したパケット受信時刻t2とから下り方向遅延時間t2−t1を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻t3と前記パケットフィルタ部で前記補正フィールドに前記補正値が加算されたパケット受信時刻t4とから上り方向遅延時間t4−t3を算出し、前記下り方向遅延時間t2−t1と前記上り方向遅延時間t4−t3とが等しくなるように前記第二の時計に対してPLL制御を実行する時刻同期部と、
を備えた時刻同期装置。 A time synchronization device using an IEEE 1588 precision time protocol,
The first clock is provided, and the time difference t2′−t1 between the packet transmission time t1 from the time master device and the packet reception time t2 ′ stamped by the first clock is constant. A frequency synchronization unit that performs PLL control on the clock of
Based on the minimum value of the time difference t2′−t1 between the packet transmission time t1 and the packet reception time t2 ′, a correction value is added to the correction field for the packet transmission time t1, and the first clock watches the time stamp. A packet filter unit that adds a correction value to the correction field for the packet reception time t4 based on the minimum value of the time difference t4-t3 ′ between the packet transmission time t3 ′ and the packet reception time t4 at the time master device;
A second delay time t2 from a packet transmission time t1 when the correction value is added to the correction field by the packet filter unit and a packet reception time t2 stamped by the second clock. -T1 is calculated, and the upstream delay time t4-t3 is calculated from the packet transmission time t3 stamped by the second clock and the packet reception time t4 obtained by adding the correction value to the correction field by the packet filter unit. A time synchronization unit that calculates and executes PLL control on the second clock so that the downstream delay time t2-t1 and the upstream delay time t4-t3 are equal to each other;
A time synchronizer comprising:
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタステップと、
前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期ステップと、
を含む時刻同期方法。 A frequency synchronization step for controlling the operation of the first clock so that the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock is constant;
Based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock, the packet transmission time from the time master device is corrected, and the first A packet filter step for correcting the packet reception time at the time master device based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time stamped by the clock and the packet reception time at the time master device;
Calculates a downstream delay time from the packet transmission time from the time master device corrected in the packet filter step and the packet reception time stamped by a second clock, and packet transmission stamped by the second clock An uplink delay time is calculated from the time and the packet reception time at the time master device corrected in the packet filter step, and the second delay time and the second delay time are made equal to each other. A time synchronization step for controlling the operation of the clock;
Time synchronization method including
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ手段と、
前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期手段と、
をコンピュータに機能させるための時刻同期プログラム。 Frequency synchronization means for controlling the operation of the first clock so that the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock is constant;
Based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time from the time master device and the packet reception time stamped by the first clock, the packet transmission time from the time master device is corrected, and the first Packet filter means for correcting the packet reception time at the time master device based on the minimum value of the time difference between the packet transmission time stamped by the clock and the packet reception time at the time master device;
Calculates a downstream delay time from the packet transmission time from the time master device corrected by the packet filter means and the packet reception time stamped by a second clock, and packet transmission stamped by the second clock An upstream delay time is calculated from the time and the packet reception time at the time master device corrected by the packet filter means, and the second delay time and the upstream delay time are made equal to each other. Time synchronization means for controlling the operation of the watch;
Time synchronization program to make the computer function.
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