JP2019016872A - 同期システム、通信装置、通信方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】同期パケットの遅延揺らぎが大きな劣悪なネットワーク環境においても、高い同期精度を保つ。
【解決手段】主クロックに基づいて生成された同期信号を、通信網を介して受信する受信部２０１と、通信網を介して受信した同期信号の、主クロックに基づいて生成された同期信号に対する遅延量と、所定の閾値とを比較し、遅延量が所定の閾値以内であるとき、通信網を介して受信した同期信号を採用するフィルタ部２０２と、通信網を介して受信した同期信号の受信回数が所定の回数に達したとき、所定の回数に対するフィルタ部が採用した通信網を介して受信した同期信号の採用率を算出する揺らぎ測定部２０３と、通信網を介して受信した同期信号の採用率に応じて、通信網を介して受信する同期信号の受信間隔を変化させる旨の要求信号を送信する同期信号間隔決定部２０４と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、同期システム、通信装置、通信方法およびプログラムに関するものである。

コンピュータネットワークには、主装置が、通信端末(以下、従装置ともいう)に向けてパケットデータを送信し、従装置の各々が、主装置との間のパケットデータの送受信間隔を決定するユニキャスト対応ネットワークが存在する。このユニチキャスト対応ネットワークを介して接続される主装置のマスタクロックと、従装置のクロックとを同期させるための標準プロトコルとして、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers：米国電気電子学会）１５８８等が規定されている。

そして、このＩＥＥＥ１５８８等のクロックを同期させるプロトコルを使用して、パケット網を構成する主装置の時刻と、複数の従装置の時刻とを同期させる同期システムが、一般的に構成されている。このような同期システムでは、マスタクロックを有する時刻主装置と時刻従装置との間で、定期的に同期パケットの送受信が行われる。これにより、時刻従装置側で、時刻の再生を行うことが一般的に行われている。

特許文献１には、以下のような技術が開示されている。その技術は、時刻従装置が、同期パケットの遅延量を測定し、当該遅延量が所定の閾値を超える同期パケットを廃棄するという技術である。そして、時刻従装置は、遅延揺らぎの影響を受けていない品質の良好な同期パケットのみを同期制御に採用している。これにより、時刻同期精度を維持することとしている。

特許文献２には、以下のような技術が開示されている。その技術は、遅延計測部とパケットフィルタとを有する時刻従装置が、パケットカウンタのカウンタ値に基づいて算出された遅延量と、予め設定された閾値とを比較するという技術である。そして、時刻従装置は、遅延量が小さいパケットのみを同期制御に採用している。これにより、同期精度を向上することとしている。

特許文献３には、以下のような技術が開示されている。その技術は、主装置と従装置との間で予め決定した同期信号の送信周期と、従装置が受信した同期情報の受信周期とが一致または両者の差が許容範囲内にあるとき、従装置が受信した同期情報を用いてクロック同期を行うという技術である。これにより、主装置と従装置との間のクロックを同期させることとしている。

特開２０１０−２１２９４５号公報 特開２０１０−０９３７０２号公報 特開２０１１−０２９９１８号公報

しかしながら、ＩＥＥＥ１５８８を一例とする時刻同期プロトコルを用いた場合、以下のような問題があった。その問題は、時刻同期パケットが、パケット網内を転送する際に、ルータやスイッチ等の中継装置において、キューイング遅延の影響を受けるという問題である。ここでキューイング遅延について簡単に説明する。ある回線に、その回線の帯域幅以上のパケットが到達した場合、ネットワーク上のルータ（またはスイッチ）は、帯域幅を超過した分のパケットをバッファ内に溜め込む。このとき、ルータ（またはスイッチ）が、データを転送するために、パケットをバッファ内に保持している時間をキューイング遅延という。したがって、特に遅延変動の大きなネットワーク環境においては、キューイング遅延の影響を受け、再生する時刻の精度が劣化するという問題があった。

この問題を解決するため、ＩＥＥＥ１５８８の改善版であるＩＥＥＥ１５８８ｖ（Version）２という時刻同期プロトコルが使用されている。ＩＥＥＥ１５８８ｖ２は、トランスペアレントクロック（以下、ＴＣともいう。）と呼ばれる時刻補正機能を有している。このＴＣ機能を用いることで、遅延揺らぎの影響を排除することとしている。しかしながら、時刻主装置と時刻従装置との間に存在するすべての中継装置に、ＴＣ機能を実装することは、コストの上昇を招くという問題がある。

特許文献１に開示された技術では、以下のような問題がある。この点について、図６を用いて説明する。図６は、ネットワーク環境が良好な場合と劣悪な場合とにおける同期パケットの遅延量と遅延が発生する確率（発生確率）との関係の一例を示す図である。
図６の左側に示すように、ネットワーク環境が良好な場合、同期パケットの遅延量が所定の閾値以下（閾値よりも左側の点線部分）となるパケットの発生確率が高くなる。換言すれば、遅延量が所定の閾値を超える同期パケットの発生確率が低くなる。その結果、廃棄の対象となるパケットが少なくなる。したがって、同期制御に採用するパケットをより多く確保することができる。これにより、同期精度を維持することが可能になる。
これに対して、図６の右側に示すように、ネットワーク環境が劣悪な場合、同期パケットの遅延量が所定の閾値以下（閾値よりも左側の点線部分）となるパケットの発生確率が低くなる。換言すれば、遅延量が所定の閾値を超える同期パケットの発生確率が高くなる。その結果、廃棄の対象となるパケットが多くなる。したがって、同期制御に採用するパケットを確保することが難しくなる。この場合、時刻従装置が、自身が保有する自走クロックを用いて自走する頻度が上昇する。これにより、同期精度が劣化してしまうという問題がある。

特許文献２に開示された技術では、以下のような問題がある。それは、図６の右側に示すように、ネットワーク環境が劣悪な場合、タイムスタンプ（以下、ＴＳともいう。）パケットの遅延量のばらつきが大きくなるという問題である。このため、遅延量が所定の閾値以下となるＴＳパケットの発生確率が低くなる。したがって、同期制御に採用するＴＳパケットを十分確保することができなくなる。この場合、時刻従装置が、自身が保有する自走クロックを用いて自走する頻度が上昇する。その結果、同期精度の劣化を回避することができないという問題がある。

特許文献３に開示された技術では、ネットワーク環境が劣悪で採用すべき同期情報が得られない場合、過去の同期情報を基に算出したクロック補正値を用いて、従装置が、自装置のクロックを補正し続けるホールドオーバ機能に遷移することとしている。この場合、従装置は、同期精度を保持するため自走制御で動作することになる。そのため、従装置は、同期精度を確保するため、高精度な発振器を具備することが求められる。その結果、装置のコスト上昇を招いてしまうという問題がある。
また、特許文献３では、従装置が主装置に対して、同期情報の送信周期を変更して欲しい旨の情報を送信することも行っている。しかしながら、従装置で採用された同期パケットの割合に応じて、主装置と従装置との間の同期パケットの送受信間隔を決定する手段は設けられていない。したがって、同期パケットの遅延揺らぎが大きな劣悪なネットワーク環境では、主装置と従装置との間で高い同期精度を得ることができないという問題がある。

本発明の目的は、同期パケットの遅延揺らぎが大きな劣悪なネットワーク環境においても、高い同期精度を保つことが可能な同期システム、通信装置、通信方法およびプログラムを提供することである。

本発明の通信装置は、主クロックに基づいて生成された同期信号を、通信網を介して受信する受信手段と、前記通信網を介して受信した同期信号の、前記主クロックに基づいて生成された同期信号に対する遅延量と、所定の閾値とを比較し、前記遅延量が前記所定の閾値以内であるとき、前記通信網を介して受信した同期信号を採用するフィルタ手段と、前記通信網を介して受信した同期信号の受信回数が所定の回数に達したとき、前記所定の回数に対する前記フィルタ手段が採用した前記通信網を介して受信した同期信号の採用率を算出する揺らぎ測定手段と、前記通信網を介して受信した同期信号の採用率に応じて、前記通信網を介して受信する同期信号の受信間隔を変化させる旨の要求信号を送信する同期信号間隔決定手段と、を備える。

また、本発明の通信方法は、主クロックに基づいて生成された同期信号を、通信網を介して受信する工程と、前記受信した同期信号の、前記主クロックに基づいて生成された同期信号に対する遅延量と、所定の閾値とを比較し、前記遅延量が前記所定の閾値以内であるとき、前記通信網を介して受信した同期信号を採用する工程と、前記通信網を介して受信した同期信号の受信回数が所定の回数に達したとき、前記所定の回数に対する前記採用した前記通信網を介して受信した同期信号の採用率を算出する工程と、前記通信網を介して受信した同期信号の採用率に応じて、前記通信網を介して受信する同期信号の受信間隔を変化させる旨の要求信号を送信する工程と、を備える。

さらに、本発明のプログラムは、通信装置のコンピュータに、主クロックに基づいて生成された同期信号を、通信網を介して受信する処理と、前記受信した同期信号の、前記主クロックに基づいて生成された同期信号に対する遅延量と、所定の閾値とを比較し、前記遅延量が前記所定の閾値以内であるとき、前記通信網を介して受信した同期信号を採用する処理と、前記通信網を介して受信した同期信号の受信回数が所定の回数に達したとき、前記所定の回数に対する前記採用した前記通信網を介して受信した同期信号の採用率を算出する処理と、前記通信網を介して受信した同期信号の採用率に応じて、前記通信網を介して受信する同期信号の受信間隔を変化させる旨の要求信号を送信する処理と、を実行させる。

また、本発明の同期システムは、主クロックに基づいて同期信号を生成する主装置と、前記主装置と通信網を介して接続され、前記主クロックに基づいて生成された同期信号を、前記通信網を介して受信する受信手段と、前記通信網を介して受信した同期信号の、前記主クロックに基づいて生成された同期信号に対する遅延量と、所定の閾値とを比較し、前記遅延量が前記所定の閾値以内であるとき、前記通信網を介して受信した同期信号を採用するフィルタ手段と、前記通信網を介して受信した同期信号の受信回数が所定の回数に達したとき、前記所定の回数に対する前記フィルタ手段が採用した前記通信網を介して受信した同期信号の採用率を算出する揺らぎ測定手段と、前記通信網を介して受信した同期信号の採用率に応じて、前記通信網を介して受信する同期信号の受信間隔を変化させる旨の要求信号を前記主装置に対して送信する同期信号間隔決定手段と、を有する従装置と、を備える。

本発明によれば、同期パケットの遅延揺らぎが大きな劣悪なネットワーク環境においても、高い同期精度を保つことが可能な、同期システム、通信装置、通信方法およびプログラムを提供できる。

本発明の第１実施形態の同期システムを構成する時刻主装置と時刻従装置との構成の一例を示す機能ブロック図である。 第１実施形態の同期システムを構成する時刻従装置の動作の一例を説明するフロー図である。 第１実施形態の同期システムを構成する時刻主装置と時刻従装置との間で送受信される信号の一例を説明するシーケンス図である。 本発明の第２実施形態の同期システムを構成する時刻主装置と時刻従装置との接続状態の一例を示す概略図である。 本発明の第３実施形態の時刻従装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 ネットワーク環境が良好な場合と劣悪な場合とにおける同期パケットの遅延量と遅延が発生する確率との関係の一例を示す図である。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態の同期システムを構成する時刻主装置と時刻従装置との構成の一例を示す機能ブロック図である。なお、以下説明する図における一方向性の矢印は、ある信号（データ）の流れを端的に示したもので、双方向性を排除するものではない。

本実施形態の同期システム１００は、時刻主装置１０ｂと時刻従装置１０ａとが、パケット網１１を一例とするネットワークを介して対向して接続されている。なお、図１では、パケット網１１を介して、時刻主装置１０ｂに対して時刻従装置１０ａが１台だけ接続されている例を示している。時刻主装置１０ｂに対して複数の時刻従装置１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、・・・、１０ｍが、パケット網１１を介して接続される同期システム１００であってもよい。この点については後述する。

時刻主装置１０ｂは、時刻情報を生成する。時刻主装置１０ｂが生成する時刻情報は、パケット網１１を介して時刻従装置１０ａのパケット受信部１０１ａで受信される。
時刻従装置１０ａは、パケット受信部１０１ａと、同期パケットフィルタ部１０２ａと、同期パケット揺らぎ測定部１０３ａと、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａと、時刻再生部１０５ａと、パケット送信部１０６ａと、を有する。

パケット受信部１０１ａは、パケット網１１を介して、時刻主装置１０ｂから受信パケットａ１００１を受信する。パケット受信部１０１ａは、時刻主装置１０ｂから受信した受信パケットａ１００１の中から、同期に必要となるパケットのみを抽出する。ここで、同期に必要なパケットとは、図３に示すＳｙｎｃメッセージＳ２１、ＤｅｌａｙＲｅｑｕｅｓｔメッセージＳ２２、ＤｅｌａｙＲｅｓｐｏｎｓｅメッセージＳ２３、同期許可パケットＳ３２を指す。この点については後述する。
パケット受信部１０１ａは、この同期に必要となるパケットを、受信同期パケット／同期許可パケットａ１０１１として同期パケットフィルタ部１０２ａに対して送信する。

同期パケットフィルタ部１０２ａは、パケット受信部１０１ａから受信同期パケット／同期許可パケットａ１０１１を受信する。同期パケットフィルタ部１０２ａは、受信同期パケット／同期許可パケットａ１０１１のうち、受信同期パケットについてフィルタリング処理を行う。そして、同期パケットフィルタ部１０２ａは、フィルタリング処理を行った同期制御に採用すべき同期パケットのみを、同期採用パケットａ１０２２として時刻再生部１０５ａに対して送信する。

また、同期パケットフィルタ部１０２ａは、受信同期パケット／同期許可パケットａ１０１１のうち、すべての同期パケットに対して、その同期パケットを、採用とするか不採用とするかの判定結果情報（以下、同期パケットの採用／不採用判定結果情報という。）ａ１０２１を、同期パケット揺らぎ測定部１０３ａに対して送信する。

さらに、同期パケットフィルタ部１０２ａは、受信同期パケット／同期許可パケットａ１０１１のうち、同期許可パケット（図３：Ｓ３２）を、無条件に時刻再生部１０５ａに対して送信する。この同期許可パケット（図３：Ｓ３２）とは、図３に示すように、時刻主装置１０ｂが、時刻従装置１０ａから同期要求パケットＳ３１を受理した後、時刻主装置１０ｂが、時刻従装置１０ａから要求された送受信間隔で同期パケットの送信を開始したことを示すパケットである。

同期パケット揺らぎ測定部１０３ａは、同期パケットフィルタ部１０２ａから受信した同期パケットの採用／不採用判定結果情報ａ１０２１を都度計上する。同期パケット揺らぎ測定部１０３ａは、計上した同期パケットの採用／不採用判定結果情報ａ１０２１のうち、所定の回数Ｎに基づいて、同期パケットの採用率ａ１０３１を算出する。同期パケット揺らぎ測定部１０３ａは、算出した同期パケットの採用率ａ１０３１を、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａに対して送信する。ここで、所定の回数Ｎは、後述するように、同期パケットを送受信する間隔を変更する必要があるか否かを判定するための周期である。

同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、同期パケット揺らぎ測定部１０３ａから受信した同期パケットの採用率ａ１０３１を、所定の閾値と比較する。そして、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、その比較した結果に基づいて、同期パケットを送受信する間隔を変更する必要があるか否かを決定する。同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、同期パケットを送受信する間隔を変更すると決定した場合、時刻同期要求信号ａ１０４１を時刻再生部１０５ａに対して送信する。

時刻再生部１０５ａは、同期パケットフィルタ部１０２ａから受信した同期採用パケットａ１０２２を終端する。そして、時刻再生部１０５ａは、時刻従装置１０ａの時刻を再生する。また、時刻再生部１０５ａは、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａから時刻同期要求信号ａ１０４１を受信した場合、同期要求パケットａ１０５１を生成する。そして、時刻再生部１０５ａは、生成した同期要求パケットａ１０５１を、パケット送信部１０６ａに対して送信する。さらに、時刻再生部１０５ａは、同期パケットフィルタ部１０２ａから同期許可パケット（図３：Ｓ３２）を受信した場合、これを終端する。

パケット送信部１０６ａは、時刻再生部１０５ａから受信した同期要求パケットａ１０５１を、送信パケットａ１０６１として時刻主装置１０ｂに対して送信する。

（第１実施形態の動作）
次に、本実施形態の同期システムを使用して、同期パケット揺らぎを測定する動作と同期パケットの送受信間隔を決定する動作について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態の同期システムを構成する時刻従装置の動作の一例を説明するフロー図である。

時刻従装置１０ａは、時刻主装置１０ｂから同期許可パケット（図３：Ｓ３２）を受信する。ステップＳ０２の処理において、時刻従装置１０ａは、同期許可パケット（図３：Ｓ３２）を受信したことをトリガとして、受信回数ｉを、初期値ｉ＝１として処理を開始する。
時刻従装置１０ａの同期パケットフィルタ部１０２ａは、上記したように、パケット受信部１０１ａから受信した受信同期パケット／同期許可パケットａ１０１１のうち、すべての同期パケットの採用／不採用判定結果情報ａ１０２１を、同期パケット揺らぎ測定部１０３ａに対して送信する。同期パケットの採用／不採用の判定は、次のように行う。

ステップＳ０３の処理において、同期パケットフィルタ部１０２ａは、受信したｉ回目の同期パケットの遅延量を測定する。そして、同期パケットフィルタ部１０２ａは、測定した同期パケットの遅延量と所定の閾値との比較を行う。この所定の閾値は、同期パケットフィルタ部１０２ａの図示しない記憶部に予め格納されている。また、この所定の閾値は、任意の値に設定することが可能である。

同期パケットフィルタ部１０２ａは、ｉ回目の同期パケットの遅延量が所定の閾値以内であれば、同期パケットの採用／不採用判定結果情報Ｄ（ｉ）を採用とする。同期パケットフィルタ部１０２ａは、ｉ回目の同期パケットの遅延量が所定の閾値を超過していれば、同期パケットの採用／不採用判定結果情報Ｄ（ｉ）を不採用とする。同期パケットフィルタ部１０２ａは、この同期パケットの採用／不採用判定結果情報Ｄ（ｉ）（ａ１０２１）（図１）を、同期パケット揺らぎ測定部１０３ａに対して送信する。

ステップＳ０４の処理では、同期パケット揺らぎ測定部１０３ａは、ステップＳ０３の処理における同期パケットの受信回数ｉが所定の回数Ｎ（例えば、Ｎ＝１０）以上になったか否かを判断する。この所定の回数Ｎは、同期パケット揺らぎ測定部１０３ａの図示しない記憶部に予め格納されている。また、この所定の回数Ｎは、任意の値に設定することが可能である。

ステップＳ０４の処理において、同期パケットの受信回数ｉが所定の回数Ｎ未満である（ステップＳ０４：Ｎｏ）場合、ステップＳ０５の処理へ移行する。ステップＳ０５の処理において、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、同期パケットの送受信間隔を維持する。ステップＳ０６の処理において、時刻従装置１０ａは、受信回数ｉを１だけインクリメントしてステップＳ０３の処理へ移行する。要するに、ステップＳ０４の処理において、時刻従装置１０ａは、同期パケットの受信回数ｉが所定の回数Ｎ以上（ステップＳ０４：Ｙｅｓ）になるまで、ステップＳ０５、Ｓ０６、Ｓ０３の処理を繰り返し実行する。同期パケットの受信回数ｉが所定の回数Ｎ以上になるまでの間、同期パケットの送受信間隔は変更されない。

ステップＳ０４の処理において、同期パケットの受信回数ｉが所定の回数Ｎ以上（ステップＳ０４：Ｙｅｓ）に到達すると、ステップＳ０７の処理へ移行する。ステップＳ０７の処理において、同期パケット揺らぎ測定部１０３ａは、同期パケットの採用率Ｐ（ａ１０３１）（図１）を算出する。具体的には、同期パケット揺らぎ測定部１０３ａは、同期パケットの受信回数の（ｉ−Ｎ＋１）回目からｉ回目までのうち、同期パケットとして採用すると判定した同期パケットの数に基づいて、同期パケットの採用率Ｐ（ａ１０３１）を算出する。同期パケットの採用率Ｐ（ａ１０３１）は、同期パケットの採用数をＮで除することで求められる。同期パケット揺らぎ測定部１０３ａは、同期パケットの採用率Ｐ（ａ１０３１）（図１）を、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａに対して送信する。

ステップＳ０８、Ｓ０９の処理において、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、同期パケット揺らぎ測定部１０３ａから受信した同期パケットの採用率Ｐ（ａ１０３１）（図１）と、高低２種類の閾値とを比較する。高（ＰＨ）低（ＰＬ）２種類の閾値として、例えば、ＰＨを８０％、ＰＬを６０％と仮定する。
ステップＳ０８の処理において、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、同期パケットの採用率Ｐが、ＰＨ（８０％）以上であるか否かを判断する。ステップＳ０８の処理において、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、Ｐ≧ＰＨ（８０％）である（ステップＳ０８：Ｙｅｓ）と判断すると、ステップＳ１０の処理へ移行する。

ステップＳ１０の処理において、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、同期パケットの送受信間隔を２倍にするよう時刻再生部１０５ａに対して時刻同期要求信号ａ１０４１を送信する。これは、品質の良好な同期パケットが得られていることを示す。
ステップＳ０８の処理において、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、Ｐ≧ＰＨ（８０％）でない（Ｐ＜ＰＨ（８０％）である）（ステップＳ０８：Ｎｏ）と判断すると、ステップＳ０９の処理へ移行する。

ステップＳ０９の処理において、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、同期パケットの採用率Ｐが、ＰＬ（６０％）未満であるか否かを判断する。ステップＳ０９の処理において、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、Ｐ＜ＰＬ（６０％）である（ステップＳ０９：Ｙｅｓ）と判断すると、ステップＳ１１の処理へ移行する。
ステップＳ１１の処理において、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、同期パケットの送受信間隔を１／２倍にするよう時刻再生部１０５ａに対して時刻同期要求信号ａ１０４１を送信する。これは、同期制御に採用可能な同期パケットが確保されていないことを示す。

同期パケット送受信間隔決定部１０４ａが、ステップＳ０８の処理においてＰ＜ＰＨ（８０％）（ステップＳ０８：Ｎｏ）であると判断し、ステップＳ０９の処理においてＰ≧ＰＬ（６０％）（ステップＳ０９：Ｎｏ）であると判断すると、ステップＳ０５の処理へ移行する。これは、同期パケットの送受信間隔をこのまま維持することを示す。

ステップＳ１２の処理において、時刻再生部１０５ａは、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａから時刻同期要求信号ａ１０４１を受信した場合、同期パケットの送受信間隔情報を搭載した同期要求パケットａ１０５１を生成する。時刻再生部１０５ａは、生成した同期要求パケットａ１０５１をパケット送信部１０６ａに対して送信する。

ステップＳ１３の処理において、同期パケットフィルタ部１０２ａは、パケット受信部１０１ａから受信同期パケット／同期許可パケットａ１０１１を受信したか否かを判断する。ステップＳ１３の処理において、同期パケットフィルタ部１０２ａが受信同期パケット／同期許可パケットａ１０１１を受信していない（ステップＳ１３：Ｎｏ）と判断すると、同期許可パケットａ１０１１を受信するまで待機する。同期パケットフィルタ部１０２ａが受信同期パケット／同期許可パケットａ１０１１を受信した（ステップＳ１３：Ｙｅｓと判断すると、ステップＳ０２の処理へ移行する。

ステップＳ０２の処理において、時刻従装置１０ａは、時刻主装置１０ｂから同期許可パケット（図３：Ｓ３２）を受信する。ステップＳ０２の処理において、時刻従装置１０ａは、同期許可パケット（図３：Ｓ３２）を受信したことをトリガとして、受信回数ｉを、初期値ｉ＝１として処理を開始する。そして、同期パケットの送受信間隔を変更した後の同期パケット送受信間隔に基づいて、同期パケット揺らぎ測定部１０３ａは同期パケット揺らぎの測定を行う。

次に、本実施形態の同期システムを構成する時刻主装置と時刻従装置との間で送受信される信号の一例について説明する。図３は、本実施形態の同期システムを構成する時刻主装置と時刻従装置との間で送受信される信号の一例を説明するシーケンス図である。

図２で説明した同期要求パケットａ１０５１と受信同期パケット／同期許可パケットａ１０１１とは、ＩＥＥＥ１５８８で規定されているＳｉｇｎａｌｉｎｇメッセージ（Ｒｅｑｕｅｓｔ／Ｇｒａｎｔ）を用いることとしている。図３は、時刻従装置１０ａと時刻主装置１０ｂと間における同期パケット（ＳｙｎｃメッセージＳ２１、ＤｅｌａｙＲｅｑｕｅｓｔメッセージＳ２２、ＤｅｌａｙＲｅｓｐｏｎｓｅメッセージＳ２３）と、同期要求／許可パケットＳ３１、Ｓ３２との送受信シーケンスの一例である。

時刻主装置１０ｂは、時刻従装置１０ａに対してＳｙｎｃ（同期）メッセージＳ２１を送信する。時刻主装置１０ｂは、送信時刻を記録する。時刻従装置１０ａは、時刻主装置１０ｂからＳｙｎｃ（同期）メッセージＳ２１を受信する。時刻従装置１０ａは、受信時刻を記録する。次に、時刻従装置１０ａは、時刻主装置１０ｂに対してＤｅｌａｙＲｅｑｕｅｓｔ（遅延要求）メッセージＳ２２を送信する。時刻従装置１０ａは、送信時刻を記録する。時刻主装置１０ｂは、時刻従装置１０ａからＤｅｌａｙＲｅｑｕｅｓｔ（遅延要求）メッセージＳ２２を受信する。時刻主装置１０ｂは、受信時刻を記録する。次に、時刻従装置１０ａは、時刻主装置１０ｂからＤｅｌａｙＲｅｓｐｏｎｓｅ（遅延応答）メッセージＳ２３を受信する。時刻従装置１０ａは、自クロックを時刻主装置１０ｂの主クロックの時刻に調整する。同期パケットの送受信間隔を維持する場合、時刻従装置１０ａと時刻主装置１０ｂとは、時刻従装置１０ａと時刻主装置１０ｂとの間で、ＳｙｎｃメッセージＳ２１からＤｅｌａｙＲｅｓｐｏｎｓｅメッセージＳ２３の送受信を繰り返し実行する。

同期パケットの送受信間隔を変更する場合、具体的には、同期パケットの送受信間隔を短くする場合または長くする場合、時刻従装置１０ａは時刻主装置１０ｂに対して同期要求パケットＳ３１を送信する。次に、時刻従装置１０ａは、時刻主装置１０ａから同期許可パケットＳ３２を受信する。時刻従装置１０ａは、時刻主装置１０ｂから同期許可パケットＳ３２を受信した後、同期パケットの送受信間隔を変更した後の送受信間隔を用いて、ＳｙｎｃメッセージＳ２１からＤｅｌａｙＲｅｓｐｏｎｓｅメッセージＳ２３に相当する同期パケット（Ｓ４１からＳ４３）の送受信を繰り返し実行する。

本実施形態では、時刻従装置１０ａは、同期制御に採用した同期パケットの採用率Ｐを測定している。そして、時刻従装置１０ａは、採用率Ｐが所定の閾値と比較して低いと判断した場合、同期パケットの採用率Ｐが所定の閾値の範囲内に入るよう、同期パケットの送受信間隔を短くすることとしている。具体的には、時刻従装置１０ａは、時刻主装置１０ｂとの間で同期パケットの送受信間隔を調整する同期パケット揺らぎ測定部１０３ａと同期パケット送受信間隔決定部１０４ａとを具備している。

すなわち、同期パケット揺らぎ測定部１０３ａが同期パケットの採用率Ｐを算出する。そして、この算出結果に基づいて、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａが同期パケットの採用率Ｐを高めることとしている。具体的には、品質の良好な同期パケットが得られている場合、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、同期パケットの送受信間隔を長くする。また、同期制御に採用可能な同期パケットが確保されていない場合、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａは、同期パケットの送受信間隔を短くする。これにより、同期パケットの遅延揺らぎが大きくなるような劣悪なネットワーク環境においても、高い同期精度を保つことが可能になる。

また、本実施形態では、時刻従装置１０ａが同期パケットの採用率を測定し、当該測定結果に基づいて同期パケットの採用率を高めることとしている。したがって、時刻従装置１０ａに、ＴＣ機能を有するＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコルや、高精度な発振器を実装する必要がない。このため、コストの上昇を抑えることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図４は、本発明の第２実施形態の同期システムを構成する時刻主装置と時刻従装置との接続状態の一例を示す概略図である。第１実施形態との違いは、１台の時刻主装置１０ｂに対して、Ｍ（Ｍは１を超える整数）台の時刻従装置１０ａを、パケット網１１を介して対向させた点である。この点以外は、第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
本実施形態の場合、時刻従装置１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、・・・、１０ｍ毎に、同期パケットの採用率Ｐを測定する。そして、時刻従装置１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、・・・、１０ｍ毎に、同期パケットを送受信する間隔を決定する。

本実施形態では、時刻従装置１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、・・・、１０ｍは、同期制御に採用した同期パケットの採用率Ｐを測定している。そして、時刻従装置１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、・・・、１０ｍは、採用率Ｐが所定の閾値と比較して低いと判断した場合、同期パケットの採用率Ｐが所定の閾値の範囲内に入るよう、同期パケットの送受信間隔を短くすることとしている。具体的には、時刻主装置１０ｂとの間で同期パケットの送受信間隔を調整する同期パケット揺らぎ測定部１０３ａ、１０３ｃ、１０３ｄ、・・・、１０３ｍと同期パケット送受信間隔決定部１０４ａ、１０４ｃ、１０４ｄ、・・・、１０４ｍとを具備している。

すなわち、同期パケット揺らぎ測定部１０３ａ、１０３ｃ、１０３ｄ、・・・、１０３ｍが同期パケットの採用率Ｐを算出する。そして、この算出結果に基づいて、同期パケット送受信間隔決定部１０４ａ、１０４ｃ、１０４ｄ、・・・、１０４ｍが同期パケットの採用率Ｐを高めることとしている。これにより、同期パケットの遅延揺らぎが大きくなるような劣悪なネットワーク環境においても、高い同期精度を保つことが可能になる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を説明する。図５は、本発明の第３実施形態の時刻従装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。本実施形態の時刻従装置２００は、受信部２０１と、フィルタ部２０２と、揺らぎ測定部２０３と、同期信号間隔決定部２０４とを有する。

受信部２０１は、主クロックに基づいて生成された同期信号を、通信網を介して受信する。フィルタ部２０２は、通信網を介して受信した同期信号の、主クロックに基づいて生成された同期信号に対する遅延量と、所定の閾値とを比較する。そして、フィルタ部２０２は、遅延量が所定の閾値以内であるとき、通信網を介して受信した同期信号を採用する。揺らぎ測定部２０３は、通信網を介して受信した同期信号の受信回数が所定の回数に達したとき、所定の回数に対するフィルタ部が採用した通信網を介して受信した同期信号の採用率を算出する。同期信号間隔決定部２０４は、通信網を介して受信した同期信号の採用率に応じて、通信網を介して受信する同期信号の受信間隔を変化させる旨の要求信号を送信する。

本実施形態では、受信部２０１が、主クロックに基づいて生成された同期信号を、通信網を介して受信する。また、フィルタ部２０２が、通信網を介して受信した同期信号の、主クロックに基づいて生成された同期信号に対する遅延量と、所定の閾値とを比較する。さらに、フィルタ部２０２が、遅延量が所定の閾値以内であるとき、通信網を介して受信した同期信号を採用する。また、揺らぎ測定部２０３が、通信網を介して受信した同期信号の受信回数が所定の回数に達したとき、所定の回数に対するフィルタ部が採用した通信網を介して受信した同期信号の採用率を算出する。そして、同期信号間隔決定部２０４が、通信網を介して受信した同期信号の採用率に応じて、通信網を介して受信する同期信号の受信間隔を変化させる旨の要求信号を送信する。これにより、同期パケットの遅延揺らぎが大きな劣悪なネットワーク環境においても、高い同期精度を保つことが可能になるのである。

なお、上記各実施形態では、同期パケットを用いてパケット網の遅延揺らぎの大小を測定する方法を説明した。遅延揺らぎの大小を測定する方法は、これ以外にも存在する。例えば、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）Ｙ．１７３１ ＥＴＨ−ＤＭ（Ethernet frame Delay Measurement：イーサネット（登録商標）フレーム遅延測定）などの遅延測定用の試験フレームを用いて遅延揺らぎを測定する方法でも、上記実施形態と同様の効果が得られる。

なお、時刻従装置１０ａの図示しない記憶部に格納されているコンピュータプログラムは、記録媒体で提供されてもよく、また、インターネット等のネットワークを介して提供されてもよい。記録媒体は、コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体であって、磁気、光、電子、電磁気、赤外線などを用いて情報の記録または読み取りが可能な媒体を含む。そのような媒体として、例えば、半導体メモリ、半導体または固体の記憶装置、磁気テープ、取外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ（Random Access Memory））、読出し専用メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory））、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどがある。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１０ａ、２００ 時刻従装置
１０ｂ 時刻主装置
１１ パケット網
１００ 同期システム
１０１ａ パケット受信部
１０２ａ 同期パケットフィルタ部
１０３ａ 同期パケット揺らぎ測定部
１０４ａ 同期パケット送受信間隔決定部
１０５ａ 時刻再生部
１０６ａ パケット送信部
２０１ 受信部
２０２ フィルタ部
２０３ 揺らぎ測定部
２０４ 同期信号間隔決定部
ａ１００１ 受信パケット
ａ１０１１ 受信同期パケット／同期許可パケット
ａ１０２１ 同期パケットの採用／不採用判定結果情報
ａ１０２２ 同期採用パケット
ａ１０３１ 同期パケットの採用率
ａ１０４１ 時刻同期要求信号
ａ１０５１ 同期要求パケット
ａ１０６１ 送信パケット

Claims (8)

1. 主クロックに基づいて生成された同期信号を、通信網を介して受信する受信手段と、
   前記通信網を介して受信した同期信号の、前記主クロックに基づいて生成された同期信号に対する遅延量と、所定の閾値とを比較し、前記遅延量が前記所定の閾値以内であるとき、前記通信網を介して受信した同期信号を採用するフィルタ手段と、
   前記通信網を介して受信した同期信号の受信回数が所定の回数に達したとき、前記所定の回数に対する前記フィルタ手段が採用した前記通信網を介して受信した同期信号の採用率を算出する揺らぎ測定手段と、
   前記通信網を介して受信した同期信号の採用率に応じて、前記通信網を介して受信する同期信号の受信間隔を変化させる旨の要求信号を送信する同期信号間隔決定手段と、を備えた通信装置。
2. 前記同期信号間隔決定手段は、前記採用率と予め定められた閾値とを比較し、前記採用率が前記予め定められた閾値以上であるとき、前記受信間隔を長く変化させる旨の要求信号を送信し、前記採用率が前記予め定められた閾値未満であるとき、前記受信間隔を短く変化させる旨の要求信号を送信する、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記予め定められた閾値は高低２種類の閾値からなり、前記同期信号間隔決定手段は、前記採用率と高い方の閾値とを比較し、前記採用率が前記高い方の閾値以上であるとき、前記受信間隔を長く変化させる旨の要求信号を送信し、前記採用率と低い方の閾値とを比較し、前記採用率が前記低い方の閾値未満であるとき、前記受信間隔を短く変化させる旨の要求信号を送信し、前記採用率が前記高い方の閾値未満であり、かつ、前記低い方の閾値以上であるとき、前記受信間隔を維持する旨の要求信号を送信する、請求項２に記載の通信装置。
4. 前記同期信号間隔決定手段は、前記通信網を介して受信した同期信号の受信回数が前記所定の回数に達するまで、前記受信間隔を変化させない、請求項１から３の何れか１項に記載の通信装置。
5. 前記通信網に対して前記主クロックに基づいて生成された同期信号の送信を要求する旨の要求信号を送信する送信手段と、前記通信網から前記同期信号の受信を許可する旨の許可信号を受信する受信手段と、をさらに含み、前記送信手段から前記通信網に対して前記要求信号を送信し、前記通信網から前記許可信号を受信した後、前記フィルタ手段は、前記通信網を介して受信した同期信号の、前記主クロックに基づいて生成された同期信号に対する遅延量と、所定の閾値とを比較する、請求項１から４の何れか１項に記載の通信装置。
6. 主クロックに基づいて生成された同期信号を、通信網を介して受信する工程と、
   前記受信した同期信号の、前記主クロックに基づいて生成された同期信号に対する遅延量と、所定の閾値とを比較し、前記遅延量が前記所定の閾値以内であるとき、前記通信網を介して受信した同期信号を採用する工程と、
   前記通信網を介して受信した同期信号の受信回数が所定の回数に達したとき、前記所定の回数に対する前記採用した前記通信網を介して受信した同期信号の採用率を算出する工程と、
   前記通信網を介して受信した同期信号の採用率に応じて、前記通信網を介して受信する同期信号の受信間隔を変化させる旨の要求信号を送信する工程と、を備えた通信方法。
7. 通信装置のコンピュータに、
   主クロックに基づいて生成された同期信号を、通信網を介して受信する処理と、
   前記受信した同期信号の、前記主クロックに基づいて生成された同期信号に対する遅延量と、所定の閾値とを比較し、前記遅延量が前記所定の閾値以内であるとき、前記通信網を介して受信した同期信号を採用する処理と、
   前記通信網を介して受信した同期信号の受信回数が所定の回数に達したとき、前記所定の回数に対する前記採用した前記通信網を介して受信した同期信号の採用率を算出する処理と、
   前記通信網を介して受信した同期信号の採用率に応じて、前記通信網を介して受信する同期信号の受信間隔を変化させる旨の要求信号を送信する処理と、を実行させるためのプログラム。
8. 主クロックに基づいて同期信号を生成する主装置と、
   前記主装置と通信網を介して接続され、前記主クロックに基づいて生成された同期信号を、前記通信網を介して受信する受信手段と、前記通信網を介して受信した同期信号の、前記主クロックに基づいて生成された同期信号に対する遅延量と、所定の閾値とを比較し、前記遅延量が前記所定の閾値以内であるとき、前記通信網を介して受信した同期信号を採用するフィルタ手段と、前記通信網を介して受信した同期信号の受信回数が所定の回数に達したとき、前記所定の回数に対する前記フィルタ手段が採用した前記通信網を介して受信した同期信号の採用率を算出する揺らぎ測定手段と、前記通信網を介して受信した同期信号の採用率に応じて、前記通信網を介して受信する同期信号の受信間隔を変化させる旨の要求信号を前記主装置に対して送信する同期信号間隔決定手段と、を有する従装置と、を備えた同期システム。

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