JP2019110417A - 時刻同期方法、時刻同期プログラム、および時刻同期装置、並びに、時刻同期システム - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロ波無線装置へと高精度の同期機能を搭載することによって時刻同期精度を向上させる。【解決手段】一対の無線装置１Ａ，１Ｂのうちの一方、例えば１Ａが、自装置側のノード２から送信された同期フレームを受信した際の受信に関する時刻ＴＳ１を同期フレームへと付加した上で当該同期フレームを他方の１Ｂへ無線送信する。次に一対の無線装置１Ａ，１Ｂのうちの他方１Ｂが、無線送信された同期フレームを受信し、当該同期フレームを自装置側のノード３側へと送信する際の送信に関する時刻ＴＳ２と同期フレームに付加されている受信に関する時刻ＴＳ１との差（ＴＳ２−ＴＳ１）に基づく無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報を同期フレームに含めた上で当該同期フレームを自装置側のノード３側へと送信することで時刻同期を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、時刻同期方法、時刻同期プログラム、および時刻同期装置、並びに、時刻同期システムに関する。さらに詳述すると、本発明は、例えば、マイクロ波無線装置を両端ノードとするマイクロ波無線回線を含む通信ネットワークを利用して行われる時刻同期に用いて好適な技術に関する。

監視制御用通信ネットワークの伝送方式については、ＰＤＨ（即ち、Ｐｌｅｓｉｏｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）やＳＤＨ（即ち、Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）などの同期伝送方式が用いられてきた一方で、インターネットの普及によってＥｔｈｅｒｎｅｔやＩＰ（即ち、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）といったＩＰ系技術を用いた伝送方式（「ＩＰ系伝送方式」と呼ぶ）の導入が進みつつある。ただし、ＩＰ系技術を用いた伝送では、複数のアプリケーションが帯域を共有するため、スイッチやルータといった伝送機器においてパケットが競合した場合に伝送遅延が発生し、その遅延時間は通信ネットワークの状態によって変動する。

電力系統の緊急時運用に関わる系統監視・保護制御システムは、公衆保安の確保や電力系統の安定且つ効率的な運用に欠かせない役割を担う仕組みの一つである。電力系統において発生した事故が送電線保護区間の内部であるか外部であるかを的確に判断したり送電線を保護したりするためには、送電線の両端子に設けられた計測用変成器による送電線保護情報を送受信して監視するリレー方式が適している。特に、我が国で標準的に導入されているＰＣＭ(Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ の略)電流差動方式の保護リレーシステムの場合は、図６に示すように、送電線の両端子に分散設置された機器によって送電線の電流瞬時値ｉをサンプリングして差動演算を行うことで、差電流を瞬時に判別して遮断動作する。なお、図中の「リレー装置」は、電気所に分散配置された系統保護リレー装置のことであり、通信網によって接続され、保護区間端子における電流瞬時値ｉや遮断器状態などの線路保護に必要な系統情報（言い換えると、保護リレー情報）を授受することで系統事故を検出し、系統設備を保護する。また、「ＣＲ−ＭＵＸ」（尚、Ｃａｒｒｉｅｒ Ｒｅｌａｙ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ の略）は、キャリアリレー多重端局装置（「キャリアリレー多重変換装置」とも呼ばれる）であり、送電線保護リレー間のデータ通信に用いられる専用の通信設備である。

上記の方法は、送電線の亘長に制約されず、多端子の送電線においても事故の内部・外部判定を行うことができる。一方で、送電線の両端子に分散設置された機器間でのサンプリング同期（言い換えると、分散設置された機器間での時刻同期）の性能がリレー動作の品質に大きく影響するため、システム全体に厳しい目標値が定められている。

このため、ＰＣＭ電流差動方式の保護リレー情報などのように伝送遅延時間や伝送遅延時間変動に厳しい制約を持つアプリケーションの通信についてはＰＤＨ方式による伝送が主流になっている。

一方で、伝送遅延時間や伝送遅延時間変動に厳しい制約を持つ保護リレー情報の伝送に対しても光通信網の有効活用と共にＩＰ系伝送方式の適用が検討されつつある（非特許文献１）。

福島将太ほか「Ｅｔｈｅｒｎｅｔ通信を適用した環線保護リレーシステム」，東芝レビュー，Ｖｏｌ．７１ Ｎｏ．２ ｐｐ４０−４３，２０１６年

保護リレー情報の伝送に対するＩＰ系伝送方式の適用に関連し、保護リレー情報の伝送のための通信回線として、例えば光回線などの有線回線による独立な冗長経路を確保することが困難である場合や山間部などのように有線回線の敷設が困難である条件・環境においてはマイクロ波無線回線を利用することが考えられる。このため、ＩＰ系伝送方式を利用した保護リレー情報をマイクロ波無線回線に収容することが可能になれば、例えば有線回線確保の困難性を克服したり山間部などでの伝送路として利用したりすることができ、また、汎用のＩＰ系伝送装置に各種の情報を統合することが可能になることから、効率性やコストなどの種々の面で大きなメリットが期待できる。

そこで、本発明は、マイクロ波無線装置へと高精度の同期機能を搭載することによって時刻同期精度を向上させることができる時刻同期方法、時刻同期プログラム、および時刻同期装置、並びに、時刻同期システムを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明の時刻同期方法は、同期フレームを送受信して時刻同期を行うノード同士の間で同期フレームが伝送される通信ネットワークに含まれる無線回線の両端に設置された一対の無線装置のうちの一方が、自装置側のノードから送信された同期フレームを受信した際の受信に関する時刻を同期フレームへと付加した上で当該同期フレームを一対の無線装置のうちの他方へと無線送信し、一対の無線装置のうちの他方が、無線送信された同期フレームを受信し、当該同期フレームを自装置側のノード側へと送信する際の送信に関する時刻と同期フレームに付加されている受信に関する時刻との差に基づく無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報を同期フレームに含めた上で当該同期フレームを自装置側のノード側へと送信するようにしている。

また、本発明の時刻同期プログラムは、上記の時刻同期方法を無線装置に実行させるようにしている。

さらに、本発明の時刻同期装置は、同期フレームを送受信して時刻同期を行うノード同士の間で同期フレームが伝送される通信ネットワークに含まれる無線回線の一端に設置され、無線回線の他端に設置された無線装置から無線送信された同期フレームを受信する手段と、無線送信された同期フレームを自装置側のノード側へと送信する際の送信に関する時刻と他端に設置された無線装置によって同期フレームに付加された時刻であって他端に設置された無線装置が自装置側のノードから送信された同期フレームを受信した際の受信に関する時刻との差に基づく無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報を同期フレームに含める手段と、同期フレームを自装置側のノード側へと送信する手段とを有するようにしている。

またさらに、本発明の時刻同期システムは、同期フレームを送受信して時刻同期を行うノード同士の間で同期フレームが伝送される通信ネットワークに含まれる無線回線の両端に設置された一対の無線装置を有し、これら一対の無線装置のうちの一方が、自装置側のノードから送信された同期フレームを受信した際の受信に関する時刻を同期フレームへと付加する機能と、同期フレームを一対の無線装置のうちの他方へと無線送信する機能とを備え、一対の無線装置のうちの他方が、無線送信された同期フレームを受信する機能と、同期フレームを自装置側のノード側へと送信する際の送信に関する時刻と同期フレームに付加されている受信に関する時刻との差に基づく無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報を同期フレームに含める機能と、同期フレームを自装置側のノード側へと送信する機能とを備えるようにしている。

したがって、これらの時刻同期方法、時刻同期プログラム、および時刻同期装置、並びに、時刻同期システムによると、時刻同期を行うノードが利用する通信ネットワークが有線回線と無線回線とが混在するものとして構成される場合でも、無線回線区間に纏わる通信遅延も適切に把握された上で時刻同期を行うノード間の全区間に亙る伝送遅延時間が補正されるようになるので、ノード同士の時刻同期が適切に行われて同期精度が向上する。

また、本発明の時刻同期方法、時刻同期プログラム、および時刻同期装置、並びに、時刻同期システムは、送信に関する時刻と受信に関する時刻との差を同期フレームに既に記載されている遅延時間に加算した結果を、無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報として同期フレームに含めるようにしても良い。この場合には、ＩＥＥＥ１５８８に基づくＰＴＰ（即ち、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に従う時刻同期に対して、さらに言えばＴＣ（即ち、Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｌｏｃｋ）方式に準じた伝送遅延時間の補正に対して、時刻同期や伝送遅延時間の補正の精度を向上させるために特に有用な情報が提供される。

本発明の時刻同期方法、時刻同期プログラム、および時刻同期装置、並びに、時刻同期システムによれば、有線回線と無線回線とが混在する場合でも、無線回線区間に纏わる通信遅延も適切に把握した上で時刻同期を行うノード間の全区間に亙る伝送遅延時間を補正することができ、ノード同士の時刻同期を適切に行って同期精度を向上させることができるので、時刻同期手法の有用性及び信頼性を向上させることが可能になる。

本発明の時刻同期方法、時刻同期プログラム、および時刻同期装置、並びに、時刻同期システムは、送信時刻と受信時刻との差を従前の遅延時間に加算した結果を同期フレームに含めるようにした場合には、所定の規格や方式に準じた時刻同期に対して同期精度を向上させるために特に有用な情報を提供することができるので、時刻同期手法の有用性及び信頼性を一層向上させることが可能になる。

本発明の実施形態の一例を説明するための通信ネットワークの構成を示す図である。 本発明における伝送遅延時間変動への対策の考え方を説明する図である。 実施形態の機能ブロック図である。 実施形態の動作図である。 保護情報フレームの優先伝送を行う場合の、図３に示す機能ブロックのうちの変更部分を示す図である。（Ａ）は送信側処理のうちの変更部分である。（Ｂ）は受信側処理のうちの変更部分である。 ＰＣＭ電流差動方式の保護リレーシステムを説明する図である。

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

図１乃至図５に、本発明に係る時刻同期方法，時刻同期プログラム，及び時刻同期装置、並びに時刻同期システムの実施形態の一例を示す。

本実施形態では、図１に示す通信ネットワーク構成に本発明が適用される場合を例に挙げて説明する。

図１に例として示す通信ネットワーク構成では、マスタノード２とスレーブノード３とが有線回線（具体的には例えば、光回線）及びマイクロ波無線回線によって接続されて通信が行われる。具体的には、マスタノード２が有線回線に接続されていると共にスレーブノード３が有線回線に接続されており、これらマスタノード２側の有線回線とスレーブノード３側の有線回線との間にネットワークブリッジ４Ａ，４Ｂを経由した上でマイクロ波無線回線が介在している。そして、マイクロ波無線回線を挟むようにマイクロ波無線回線の両端のそれぞれにマイクロ波無線装置１Ａ，１Ｂが設けられる。なお、図１に示す通信ネットワーク構成はあくまでも一例であり、本発明が適用される通信ネットワークの構成は図１に例として示すものに限定されるものではなく、例えばネットワークブリッジ４Ａ，４Ｂは本発明が適用される通信ネットワーク構成において必須の要素ではない。

図１に示す通信ネットワークのうちの有線回線では、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームが伝送される。Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームは、具体的には、ＩＰヘッダを含むＩＰパケットにＥｔｈｅｒｎｅｔヘッダ（尚、プリアンブル／物理ヘッダを含む）が付与されている（言い換えると、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームのデータ部にＩＰパケットを含む）ものである。

マスタノード２と当該マスタノード２側の無線装置１Ａとの間及びスレーブノード３と当該スレーブノード３側の無線装置１Ｂとの間のそれぞれに設けられるネットワークブリッジ４Ａ，４Ｂとしては、具体的には例えば、ネットワークスイッチやルータなどが挙げられる。

有線回線及び無線回線によって接続されるマスタノード２とスレーブノード３との間では、通信ネットワーク（特に、ＩＰパケットを伝送するネットワーク）によって接続されている装置間で時刻同期を行う技術に関する規格であるＩＥＥＥ１５８８に基づくＰＴＰ（即ち、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に従って時刻同期が行われる。

ＰＴＰでは、Ｓｙｎｃメッセージ，Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージ，Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージ，及びＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージといったパケット（これらは、ＩＥＥＥ１５８８において「同期パケット」として規定されている）をマスタノード２とスレーブノード３との間で送受信することによって時刻同期を行う。

マスタノード２とスレーブノード３との間におけるＰＴＰに従う時刻同期では、ＴＣ（即ち、Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｌｏｃｋ）方式に準じた（別言すると、ＴＣ方式と同様の）伝送遅延時間の補正が行われる。

ＴＣ方式は、パケットが経由するネットワーク中継装置での経由時間（別言すると、ネットワーク中継装置を滞留する時間）を計測し、計測された経由時間／滞留時間を伝送遅延時間の補正情報として、時刻同期処理の際に用いられる同期パケットへと書き込んで時刻同期の演算に用いることにより、パケットが経由するネットワーク中継装置での遅延時間変動の影響を低減させる方式である。

そして、ＩＥＥＥ１５８８のＰＴＰで規定されている同期パケットには、伝送遅延時間の補正情報を書き込むための「ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールド」が設けられている。そして、受信側の装置は、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドに書き込まれた伝送遅延時間の補正情報を利用して送受信装置間の経由時間を推定し、自装置内部の時計の時刻を送信側の装置が備える時計の時刻と同期させる。

そして、本実施形態の時刻同期方法は、同期フレームを送受信して時刻同期を行うマスタノード２とスレーブノード３との間で同期フレームが伝送される通信ネットワークに含まれる無線回線の両端に設置された一対の無線装置１Ａ，１Ｂのうちの一方である無線装置１Ａ（又は１Ｂ）が、自装置側のノード２（又は３）から送信された同期フレームを受信した際の受信に関する時刻ＴＳ１を同期フレームへと付加した上で当該同期フレームを一対の無線装置１Ａ，１Ｂのうちの他方へと無線送信し、一対の無線装置１Ａ，１Ｂのうちの他方である無線装置１Ｂ（又は１Ａ）が、無線送信された同期フレームを受信し、当該同期フレームを自装置側のノード３（又は２）側へと送信する際の送信に関する時刻ＴＳ２と同期フレームに付加されている受信に関する時刻ＴＳ１との差（即ち、ＴＳ２−ＴＳ１）に基づく無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報を同期フレームに含めた上で当該同期フレームを自装置側のノード３（又は２）側へと送信するようにしている。

本実施形態の時刻同期方法は、さらに、一対の無線装置のうちの他方である無線装置１Ｂ（又は１Ａ）が、送信に関する時刻ＴＳ２と受信に関する時刻ＴＳ１との差（即ち、ＴＳ２−ＴＳ１）を同期フレームに既に記載されている遅延時間ＴＤに加算した結果を、無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報として同期フレームに含めるようにしている。

また、本実施形態の時刻同期プログラムは、上記の時刻同期方法を無線装置に実行させるようにしている。

また、本実施形態の時刻同期装置は、同期フレームを送受信して時刻同期を行うマスタノード２とスレーブノード３との間で同期フレームが伝送される通信ネットワークに含まれる無線回線の一端に無線装置１Ｂ（又は１Ａ）として設置され、無線回線の他端に設置された無線装置１Ａ（又は１Ｂ）から無線送信された同期フレームを受信する手段と、無線送信された同期フレームを自装置側のノード３（又は２）側へと送信する際の送信に関する時刻ＴＳ２と他端に設置された無線装置１Ａ（又は１Ｂ）によって同期フレームに付加された時刻であって他端に設置された無線装置１Ａ（又は１Ｂ）が自装置側のノード２（又は３）から送信された同期フレームを受信した際の受信に関する時刻ＴＳ１との差（即ち、ＴＳ２−ＴＳ１）に基づく無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報を同期フレームに含める手段と、同期フレームを自装置側のノード３（又は２）側へと送信する手段とを有するようにしている。

本実施形態の時刻同期装置は、さらに、送信に関する時刻ＴＳ２と受信に関する時刻ＴＳ１との差（即ち、ＴＳ２−ＴＳ１）を同期フレームに既に記載されている遅延時間ＴＤに加算した結果を、無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報として同期フレームに含めるようにしている。

また、本実施形態の時刻同期システムは、同期フレームを送受信して時刻同期を行うマスタノード２とスレーブノード３との間で同期フレームが伝送される通信ネットワークに含まれる無線回線の両端に設置された一対の無線装置１Ａ，１Ｂを有し、これら一対の無線装置１Ａ，１Ｂのうちの一方である無線装置１Ａ（又は１Ｂ）が、自装置側のノード２（又は３）から送信された同期フレームを受信した際の受信に関する時刻ＴＳ１を同期フレームへと付加する機能と、同期フレームを一対の無線装置１Ａ，１Ｂのうちの他方へと無線送信する機能とを備え、一対の無線装置のうちの他方である無線装置１Ｂ（又は１Ａ）が、無線送信された同期フレームを受信する機能と、同期フレームを自装置側のノード３（又は２）側へと送信する際の送信に関する時刻ＴＳ２と同期フレームに付加されている受信に関する時刻ＴＳ１との差（即ち、ＴＳ２−ＴＳ１）に基づく無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報を同期フレームに含める機能と、同期フレームを自装置側のノード３（又は２）側へと送信する機能とを備えるようにしている。

本実施形態の時刻同期システムは、さらに、一対の無線装置のうちの他方である無線装置１Ｂ（又は１Ａ）により、送信に関する時刻ＴＳ２と受信に関する時刻ＴＳ１との差（即ち、ＴＳ２−ＴＳ１）を同期フレームに既に記載されている遅延時間ＴＤに加算した結果が、無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報として同期フレームに含められるようにしている。

＜前提＞
ＩＰ系伝送方式を利用した保護リレー情報（具体的には、ＰＣＭ電流差動方式の保護リレーシステムにおいて利用される、保護区間端子における電流瞬時値や遮断器状態などの、線路保護に必要とされる系統情報）の伝送にも適用可能なマイクロ波無線装置（単に「無線装置」とも表記する）に関し、本実施形態では以下の１）乃至５）を前提とする。

１）Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームと無線フレームとの形式変換
Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームからマイクロ波無線回線によって伝送される無線フレームへの形式変換は、無線装置がＰＤＨインタフェース若しくはＳＤＨインタフェースを備えると共に無線装置外部において有線回線に接続されたＥＣ（即ち、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）が前記ＰＤＨ／ＳＤＨインタフェースへと接続されて当該ＥＣによってＥｔｈｅｒｎｅｔフレームがＰＤＨフレーム若しくはＳＤＨフレームへと変換された上で無線装置が備えるＰＤＨ／ＳＤＨインタフェースによって無線装置内部でＰＤＨ／ＳＤＨフレームが無線フレームへと変換されることによって行われたり、或いは、無線装置がＥｔｈｅｒｎｅｔインタフェースを備えて無線装置内部でＥｔｈｅｒｎｅｔフレームが無線フレームへと変換されることによって行われたりする。

本実施形態では、無線装置１Ａ，１ＢがＥｔｈｅｒｎｅｔインタフェース１ｃ（即ち、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームが伝送される有線回線との通信機能、別言すると、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームの送受信機能を備えた送受信部／接続部）を備えて無線装置１Ａ，１Ｂ内部でＥｔｈｅｒｎｅｔフレームから無線フレームへと変換されるようにしている。

２）無線装置の有線回線側のインタフェース
上記１）も踏まえ、無線装置１Ａ，１Ｂの有線回線側のインタフェースは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ方式のインタフェース（符号１ｃ）であるとし、具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、ＩＰ系通信方式で標準的に利用されている１ Ｇｂｐｓ のＥｔｈｅｒｎｅｔ方式のインタフェースである１０００ＢＡＳＥ−Ｘであるとする。

３）無線装置の有線回線側のインタフェースに収容される情報
無線装置１Ａ，１Ｂの有線回線側のインタフェースであるＥｔｈｅｒｎｅｔインタフェース１ｃに収容される情報として、保護リレー情報と時刻同期情報（具体的には、例えばＩＥＥＥ１５８８に基づくＰＴＰにおいて利用される、通信フレームが経由するネットワーク経路に沿う伝送時間などの、時刻同期に必要とされる時間情報）とを取り上げる。

４）保護リレー情報と時刻同期情報との識別
保護リレー情報と時刻同期情報とは、例えば、無線装置１Ａ，１Ｂが受信するＥｔｈｅｒｎｅｔフレームの中の、長さを示すフィールド（ＩＥＥＥ８０２．３フレーム（「ＩＥＥＥ仕様」とも呼ばれる）の場合）やタイプを示すフィールド（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ2フレーム（「ＤＩＸ仕様」とも呼ばれる）の場合）にそれぞれを識別するための情報が記載されることによって識別される。

以下では、保護リレー情報に関するＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム（言い換えると、保護リレー情報を内容とするフレーム）のことを「保護情報フレーム」と呼び、時刻同期情報に関するＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム（言い換えると、時刻同期に用いられるフレーム）のことを「同期フレーム」と呼ぶ。また、保護リレー情報（言い換えると、保護情報フレーム）と時刻同期情報（言い換えると、同期フレーム）とを識別するための情報（即ち、例えば長さを示すフィールドやタイプを示すフィールドに記載される情報）のことを「ＴＹＰＥコード」と呼ぶ。

保護情報フレームは、ＩＰヘッダを含むＩＰパケットにＥｔｈｅｒｎｅｔヘッダ（尚、プリアンブル／物理ヘッダを含む）が付与されている（言い換えると、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームのデータ部にＩＰパケットを含む）ものであり、且つ、ＰＣＭ電流差動方式の保護リレーシステムにおいて利用される保護リレー情報をＩＰパケットが含む（言い換えると、ＩＰパケットのデータ部に保護リレー情報が記載されている）ものである。

同期フレームは、ＩＰヘッダを含むＩＰパケットにＥｔｈｅｒｎｅｔヘッダ（尚、プリアンブル／物理ヘッダを含む）が付与されている（言い換えると、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームのデータ部にＩＰパケットを含む）ものであり、且つ、ＩＰパケット部分がＰＴＰで規定されている同期パケット（言い換えると、ＩＰパケットのデータ部（具体的には、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールド）に伝送遅延時間の補正情報が記載されているパケット）であるものである。

５）対向する無線装置間の周波数同期
対向して送受信を行う無線装置１Ａと無線装置１Ｂとの間において、一方をマスタ，他方をスレーブと予め定め、スレーブはマスタからの信号よりクロックを抽出することによって周波数同期を維持する。

＜伝送遅延時間変動への対策の考え方＞
対向する一対の無線装置１Ａ，１Ｂ間における通信の所要時間をＰＴＰに従う時刻同期に関するＴＣ方式における経由時間／滞留時間として捉えることにより、有線区間と無線区間とが混在している通信ネットワークにおける伝送遅延時間の変動への対策を行うことを可能にする。

具体的には、対向して送受信を行う一対の無線装置１Ａ，１Ｂ間で時刻を同期させ、これら無線装置１Ａ，１Ｂそれぞれの有線回線側のインタフェース間（即ち、図２の丸１から丸４までの間）での経由時間／滞留時間を計測し、ＰＴＰに従う時刻同期に関するＴＣ方式におけるネットワーク中継装置での経由時間／滞留時間として同期フレームの中のｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドに書き込む。

経由時間計測のため、有線回線によって伝送されてきたＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム（同期フレーム）を送信側の無線装置１Ａの有線回線側インタフェース部分（即ち、図２の丸１）にて受信した時刻（或いは、受信に関係する時刻や相当する時刻）を同期フレーム（尚、ＰＴＰで規定されている同期パケットを含む）に付与し、また、受信側の無線装置１Ｂの有線回線側インタフェース部分（即ち、図２の丸４）から有線回線へと前記同期フレームを送出（送信）する時刻（或いは、送信に関係する時刻や相当する時刻）を観測する。なお、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム（同期フレーム）を無線フレーム（無線信号）として送信する無線装置を「送信側の無線装置」と呼び、前記無線フレーム（無線信号）を受信する無線装置を「受信側の無線装置」と呼ぶ。

そして、受信側の無線装置１Ｂにおける有線回線へのＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム（同期フレーム）の送信時刻と送信側の無線装置１Ａにおける有線回線からのＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム（同期フレーム）の受信時刻との差（即ち、無線回線区間の経由時間／滞留時間であり、無線回線区間に纏わる通信遅延時間である）を計算して同期フレームの中のｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドに書き込む（具体的には、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドに既に記載されている遅延時間に、計測・計算された遅延時間を加算し、書き込む／書き換える）。

本発明では、各無線装置１Ａ，１Ｂの時計部同士（即ち、図２のＣｌｏｃｋ１とＣｌｏｃｋ２）は、経由時間を測定するために時刻が同期している。

各無線装置１Ａ，１Ｂの時計部同士を時刻同期させるための方法は、特定の方式に限定されるものではなく、従来または新規の種々の方式が適宜選択される。なお、少なくとも対向区間のみが時刻同期されれば良く、隣接する二装置間の同期が確保されれば良い。具体的には例えば、通信ネットワークを介した時刻同期の方式であるＩＥＥＥ１５８８，ＮＴＰ（即ち、Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ），ＳＮＴＰ（即ち、Ｓｉｍｐｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などによって対向する二装置間の時刻を同期させることが考えられる。対向する一対の無線装置１Ａ，１Ｂは、前記通信ネットワークとして無線回線を用いてお互いの時計部の時刻を同期させるようにしても良い。

また、対向する一対の無線装置１Ａ，１Ｂそれぞれの時計部（即ち、図２のＣｌｏｃｋ１とＣｌｏｃｋ２）は、これら対向する無線装置１Ａ，１Ｂからみて外部の、実時刻（標準時）を刻むマスタクロック／グランドマスタクロックと同期している必要はない。つまり、対向する一対の無線装置１Ａ，１Ｂそれぞれの時計部の時刻は、実時刻（標準時）である必要はない。

なお、対向する一対の無線装置１Ａ，１Ｂそれぞれの時計部同士（即ち、図２のＣｌｏｃｋ１とＣｌｏｃｋ２）は十分な精度でｓｙｎｔｏｎｉｚｅしていることを前提にする。「ｓｙｎｔｏｎｉｚｅ」は、或る時間の長さ（例えば１秒）を測定したとき、測定結果が同一になるように時間の進み方を揃えることを言う。一方、「Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅ」は、時刻（即ち、年／月／日／分／秒）を揃えることを言う。

＜伝送遅延時間変動対策の機能ブロック構成＞
本発明を実施するための機能ブロック構成の例を、保護情報フレーム及び同期フレームの処理を例に挙げて説明する。

以下の説明における、「(１)」乃至「(１６)」は図３中の符号としての「丸数字の１」乃至「丸数字の１６」にそれぞれ対応し、また、「ａ」乃至「ｇ」は同図中の符号としての「ａ」乃至「ｇ」にそれぞれ対応する。

また、略語はそれぞれ以下の機能や処理を表す。
「ＰＨＹ」：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（即ち、物理層）に纏わる処理を行う物理インタフェース部
「ＦＣＳ」：Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームのフィールドの一つ）
「ＣＲＣ」：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ（即ち、巡回冗長検査）
「ＧＦＰ」：Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｆｒａｍｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ（ジェネリックフレーミングプロシジャ）
「ＢＢ」：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ（即ち、ベースバンド／基底帯域）
「ＳＥＬ」：Ｓｅｌｅｃｔｏｒ（セレクタ）
「ＨＥＣ」：Ｈｅａｄｅｒ Ｅｒｒｏｒ Ｃｈｅｃｋ／Ｃｏｎｔｒｏｌ（ヘッダ誤り検査／制御）
「ＲＴＣ」：Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ（リアルタイムクロック）

《送信側処理》
(１)ＰＨＹ(入力)
ＰＨＹ(入力)は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームの受信機能を担う機能ブロックであり、有線回線を介して接続する他の装置／ノードから送信されたＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを受信する。

ＰＨＹ(入力)は、具体的には、Ｅｔｈｅｒｎｅｔインタフェース（具体的には、１０００ＢＡＳＥ−Ｘ）のＰＨＹブロックで光入力を電気信号へと変換し、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム（具体的には、保護情報フレーム及び同期フレームである）を後段のＢＵＦ１の機能ブロック（符号(２)）へと送って書き込む。

(２)ＢＵＦ１
ＢＵＦ１は、信号入力のバーストを吸収するバッファメモリとしての機能ブロックである。入力された情報はこのバッファに一旦蓄積される。この処理において、情報のサイズに応じた遅延時間が発生する。

(３)ＦＣＳチェック
ＦＣＳチェックは、ＢＵＦ１から読み込んだＥｔｈｅｒｎｅｔフレームの中のＦＣＳフィールドの情報とフレームの対象領域のＣＲＣの結果とを照合し、不良フレームである場合には当該のフレームを廃棄し、不良フレームでない場合には当該のフレームをＳＥＬ１の機能ブロック（符号(４)）に対して出力する機能ブロックである。

(４)ＳＥＬ１
ＳＥＬ１は、ＦＣＳチェックの機能ブロック（符号(３)）から送られてきたＥｔｈｅｒｎｅｔフレームに含まれているＴＹＰＥコードに基づいて保護情報フレームと同期フレームとを識別して振り分ける機能ブロックである。

具体的には、保護情報フレームはＢＵＦ２の機能ブロック（符号(６)）へと送られて書き込まれ、同期フレームは同期フレーム書換えの機能ブロック（符号(５)）へと送られる。この処理において、フレームの種別をＴＹＰＥコードで判断するため、ＴＹＰＥコードまでの待ち時間が発生する。

(５)同期フレーム書換え
同期フレーム書換えは、ＰＨＹ(入力)の機能ブロック（符号(１)）を介して受信してＳＥＬ１の機能ブロック（符号(４)）から送出された同期フレームへと、当該同期フレームを受信した時刻（具体的には、当該同期フレームがＰＨＹ(入力)へと入力された時刻：ＴＳ１）を書き込む機能ブロックである。この処理は同期フレームのみへの操作であり、保護情報フレームへの遅延は発生しない。

なお、同期フレーム書換えの機能ブロック（符号(５)）によって同期フレームへと書き込まれる時刻は、当該同期フレームがＰＨＹ(入力)へと入力された時刻に限られるものではなく、当該同期フレームが有線回線から無線装置へと入力された処理に関係する時刻や入力された時刻に相当する時刻（言い換えると、無線装置による同期フレームの受信に関する時刻）が適宜選択されて設定される。

(６)ＢＵＦ２
ＢＵＦ２は、無線フレームに変換する前に待機するためのバッファメモリとしての機能ブロックである。このバッファメモリから、無線速度のクロックで読み出しが行われる。

(７)ＧＦＰカプセル化
ＧＦＰカプセル化は、ＧＦＰに関するＩＴＵ−Ｔ勧告であるＧ．７０４１／Ｙ．１３０３に準拠し、ＧＦＰフレームを生成してカプセル転送する機能ブロックである。信号を一度終端し、ＨＥＣ演算を行なった後で無線フレームのペイロードへと挿入する。この処理において、ペイロードへと挿入するタイミングによって遅延変動が発生する。

(８)ＢＢフレーム１
ＢＢフレーム１は、無線装置１Ａ，１Ｂの変調部に接続するインタフェースとしての機能ブロックである。この処理において、電気信号の伝搬速度に応じた遅延時間が発生する。ＢＢフレーム１の機能ブロック（符号(８)）から出力された信号は、当該信号を無線信号として無線送信する側のＭＵＸ部（即ち、マルチプレクサ部）へと入力される。

《受信側処理》
(９)ＢＢフレーム２
ＢＢフレーム２は、無線装置１Ａ，１Ｂの変調部に接続するインタフェースとしての機能ブロックである。対向する他方の無線装置１Ａ又は１Ｂから無線送信された無線信号を受信する側のＤＭＵＸ部（即ち、デマルチプレクサ部）から出力された信号がＢＢフレーム２の機能ブロック（符号(９)）へと入力される。

(１０)ＢＵＦ３
ＢＵＦ３は、無線回線を介して受信した無線フレーム（別言すると、無線信号）を一旦蓄積するバッファメモリとしての機能ブロックである。この処理において、情報のサイズに応じた遅延時間が発生する。

(１１)ＨＥＣ判定
ＨＥＣ判定は、ＢＵＦ３から読み込んだ無線フレーム（ＧＦＰフレーム）のＨＥＣ判定を行い、不良フレームである場合には当該のフレームを廃棄し、不良フレームでない場合には当該のフレームをパケット分離の機能ブロック（符号(１２)）に対して出力する機能ブロックである

(１２)パケット分離
パケット分離は、ＧＦＰフレームからＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム（具体的には、保護情報フレーム，同期フレーム）を分離する機能ブロックである。

(１３)ＳＥＬ２
ＳＥＬ２は、パケット分離の機能ブロック（符号(１２)）から送られてきたＥｔｈｅｒｎｅｔフレームに含まれているＴＹＰＥコードに基づいて保護情報フレームと同期フレームとを識別して振り分ける機能ブロックである。

具体的には、保護情報フレームはＢＵＦ４の機能ブロック（符号(１５)）へと送られて書き込まれ、同期フレームは同期フレーム処理の機能ブロック（符号(１４)）へと送られる。この処理において、フレームの種別をＴＹＰＥコードで判断するため、ＴＹＰＥコードまでの待ち時間が発生する。

(１４)同期フレーム処理
同期フレーム処理は、対向する他方の無線装置１Ａ又は１Ｂの同期フレーム書換えの機能ブロック（符号(５)）によって同期フレームへと書き込まれた、前記対向する他方の無線装置１Ａ又は１Ｂが前記同期フレームを受信した際の受信に関する時刻（具体的には、「ＴＳ１」である）を補正演算処理の機能ブロック（符号ｄ）へと出力し、また、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールド書込の機能ブロック（符号ｆ）による処理が行われた後の同期フレームを後段のＢＵＦ４の機能ブロック（符号(１５)）へと送って書き込む機能ブロックである。この処理は同期フレームのみへの操作であり、保護情報フレームへの遅延は発生しない。

(１５)ＢＵＦ４
ＢＵＦ４は、有線回線へと出力する前に待機するためのバッファメモリとしての機能ブロックである。

(１６)ＰＨＹ(出力)
ＰＨＹ(出力)は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームの送信機能を担う機能ブロックであり、有線回線を介して接続する他の装置／ノードへとＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを送信する。

ＰＨＹ(出力)は、具体的には、Ｅｔｈｅｒｎｅｔインタフェース（具体的には、１０００ＢＡＳＥ−Ｘ）のＰＨＹブロックで電気信号を光出力へと変換し、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム（具体的には、保護情報フレーム及び同期フレームである）を、接続している有線回線へと出力する。

＜時刻同期処理＞
以下に、時刻同期の具体的な処理に特に関係する機能ブロックついて説明する。

ａ）ＴｉｍｅＳｔａｍｐ１
ＴｉｍｅＳｔａｍｐ１は、ＥｔｈｅｒｎｅｔフレームがＰＨＹ(入力)の機能ブロック（符号(１)）へと入力されたタイミング（言い換えると、無線装置１Ａ，１ＢがＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを受信したタイミング）で、時計部の機能ブロック（符号ｂ）によって提供される時刻情報（「ＴＳ１」とする）を同期フレーム書換えの機能ブロック（符号(５)）へと与える機能ブロックである。

なお、ＴｉｍｅＳｔａｍｐ１の機能ブロックが動作するタイミングは、ＥｔｈｅｒｎｅｔフレームがＰＨＹ(入力)の機能ブロック（符号(１)）へと入力されたタイミングに限定されるものではなく、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームが有線回線から無線装置へと入力された処理に関係するタイミングや入力された時刻に相当するタイミング（言い換えると、無線装置によるＥｔｈｅｒｎｅｔフレームの受信に関する時刻）が適宜選択されて設定される。

上述のことも踏まえ、同期フレーム書換えの機能ブロック（符号(５)）へと与えられる時刻情報ＴＳ１として、ＴｉｍｅＳｔａｍｐ１の機能ブロック（符号ａ）によって取得される時刻情報に基づく時刻であり、無線装置１Ａ，１Ｂによる、有線回線によって伝送されてきたＥｔｈｅｒｎｅｔフレームの受信に関係する時刻や相当する時刻が設定されるようにしても良い。

ｂ）時計部（図２中のＣｌｏｃｋ１やＣｌｏｃｋ２に相当する）
時計部は、時刻情報を提供する機能ブロックであり、対向する他方の無線装置１Ａ又は１Ｂの時計部と同期して時刻を刻む。時計部の機能ブロック（符号ｂ）は、具体的には例えば、ＲＴＣやオシレータが用いられて構成され得る。

時計部の機能ブロック（符号ｂ）が刻む時刻は、対向する一対の無線装置１Ａ，１Ｂ間における通信フレームの経由時間／滞留時間を計測することができれば良いので、少なくとも各無線装置１Ａ，１Ｂの時計部同士が時刻同期していれば良く、これら無線装置１Ａ，１Ｂからみて外部の、実時刻（標準時）を刻むマスタクロック／グランドマスタクロックと同期している必要はない。つまり、時計部の機能ブロック（符号ｂ）が刻む時刻は、実時刻（標準時）である必要はなく、独自の時刻でも構わない。

ｄ）補正演算処理
補正演算処理は、伝送遅延時間の補正情報に関する計算を行い、計算の結果得られた値をｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールド書込の機能ブロック（符号ｆ）に対して出力する機能ブロックである。

補正演算処理の機能ブロック（符号ｄ）は、具体的には、ＢＢフレーム２の機能ブロック（符号(９)）を介して受信してＳＥＬ２の機能ブロック（符号(１３)）から送出された同期フレームの中のｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドに既に記載されている遅延時間（ＴＤ），前記同期フレームに付加されている受信に関する時刻（ＴＳ１），及びＴｉｍｅＳｔａｍｐ２の機能ブロック（符号ｅ）から与えられた時刻情報に基づく送信に関する時刻（ＴＳ２）を用いて、以下の数式１によって伝送遅延時間の補正情報Ｔiの値を算出する。
（数１） Ｔi ＝ ＴＤ ＋（ＴＳ２ − ＴＳ１）

そして、補正演算処理の機能ブロック（符号ｄ）は、算出した伝送遅延時間の補正情報Ｔiの値をｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールド書込の機能ブロック（符号ｆ）に対して出力する。

なお、送信に関する時刻ＴＳ２から受信に関する時刻ＴＳ１を減算した値（即ち、「ＴＳ２−ＴＳ１」の値）は、対向する一対の無線装置１Ａ，１Ｂを両端ノードとする無線回線区間の経由時間／滞留時間であり、無線回線区間に纏わる通信遅延時間である。

ｅ）ＴｉｍｅＳｔａｍｐ２
ＴｉｍｅＳｔａｍｐ２は、同期フレーム処理の機能ブロック（符号(１４)）から受信に関する時刻ＴＳ１が補正演算処理の機能ブロック（符号ｄ）へと出力されたタイミングで、時計部の機能ブロック（符号ｂ）によって提供される時刻情報（「ＴＳ２」とする）を補正演算処理の機能ブロック（符号ｄ）へと与える機能ブロックである。

ここで、補正演算処理の機能ブロック（符号ｄ）は、例えば、ＴｉｍｅＳｔａｍｐ２の機能ブロック（符号ｅ）から時刻情報（即ち、ＴＳ２）を受け取った後の、補正演算処理の機能ブロック（符号ｄ）における伝送遅延時間の補正情報Ｔiの計算処理，ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールド書込の機能ブロック（符号ｆ）におけるフレームへの書込み処理，ＢＵＦ４の機能ブロック（符号(１５)）におけるフレームの書込み及び読出し処理，ＰＨＹ(出力)の機能ブロック（符号(１６)）におけるフレームの送信処理のうちの一部若しくは全部に必要とされる時間として見込まれる時間（別言すると、予め設定された遅延時間）を時刻情報ＴＳ２に加算するようにしても良い。

上述のことも踏まえ、補正演算処理の機能ブロック（符号ｄ）において用いられる時刻情報ＴＳ２として、ＴｉｍｅＳｔａｍｐ２の機能ブロック（符号ｅ）によって取得される時刻情報に基づく時刻であり、無線装置１Ａ，１Ｂによる、有線回線へのＥｔｈｅｒｎｅｔフレームの送信に関係する時刻や相当する時刻が設定されるようにしても良い。

ｆ）ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールド書込
ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールド書込は、補正演算処理の機能ブロック（符号ｄ）によって算出されて出力された伝送遅延時間の補正情報Ｔiの値を、ＢＢフレーム２の機能ブロック（符号(９)）を介して受信してＳＥＬ２の機能ブロック（符号(１３)）から送出された同期フレームの中のｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドへと書き込む（別言すると、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドを書き換える）機能ブロックである。

ｇ）時計同期処理
時計同期処理は、当該の無線装置１Ａ（又は１Ｂ）の時計部の機能ブロック（符号ｂ）の時刻を対向する他方の無線装置１Ｂ（又は１Ａ）の時計部の機能ブロックの時刻と同期させる処理を行う機能ブロックである。同期の方式としては、具体的には例えば、ＩＥＥＥ１５８８，ＮＴＰ，ＳＮＴＰなどが用いられ得る。

上述の各機能を実現したり各処理を実行したりするために必要な構成が各無線装置１Ａ，１Ｂに実装される。具体的には例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を含むものとしてカスタマイズされた演算部が構築されるようにしても良く、或いは、ＦＰＧＡ（即ち、Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）においてプログラムされた論理機能が構築されるようにしても良い。また、上述の各機能を連動・協働させて一連の処理として実行するための処理手順等が規定されたプログラムが、各無線装置１Ａ，１Ｂに備えられる不揮発性の記憶媒体に格納される。

以下に、図１に例として示す通信ネットワーク構成におけるマスタノード２とスレーブノード３との間での時刻同期の手順の例を説明する。

マスタノード２とスレーブノード３との間で時刻同期が行われる際の前提として、これらノード２，３間の通信に利用される対向する一対の無線装置（即ち、マスタノード２側の無線装置１Ａ及びスレーブノード３側の無線装置１Ｂ）それぞれの時計部同士では時刻同期が図られているものとする。ここでの説明では、マスタノード２側の無線装置１Ａのことを「マスタ側無線装置１Ａ」と呼び、スレーブノード３側の無線装置１Ｂのことを「スレーブ側無線装置１Ｂ」と呼ぶ。

図４は、図１に例として示す通信ネットワーク構成のマスタノード２とスレーブノード３との時刻同期における、伝送遅延時間の補正の概念を説明する図である。

図４に示す例では、ＩＥＥＥ１５８８において規定されている同期パケットのうちＳｙｎｃメッセージ及びＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを送受信することによって時刻同期を行う場合を説明する。

まず、マスタノード２からＳｙｎｃメッセージ（尚、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム形式である）が送信される。マスタノード２がＳｙｎｃメッセージを送信した時刻をｔ1とする。マスタノード２が送信したＳｙｎｃメッセージは有線回線を介してマスタ側無線装置１Ａへと伝送される。

マスタ側無線装置１Ａが、有線回線によって伝送されてきたＳｙｎｃメッセージを受信し、また、当該Ｓｙｎｃメッセージをスレーブ側無線装置１Ｂへと送信する。マスタ側無線装置１ＡにおけるＳｙｎｃメッセージの受信に関する時刻をＴＳ１とする。

具体的には、マスタ側無線装置１Ａ内部において、ＴｉｍｅＳｔａｍｐ１の機能ブロックにより、ＰＨＹ(入力)の機能ブロックへとＳｙｎｃメッセージが入力されたタイミングで時計部の機能ブロックによって提供される時刻情報（即ち、ＴＳ１）が取得されると共に、取得された時刻情報が同期フレーム書換えの機能ブロックへと与えられる。

そして、同期フレーム書換えの機能ブロックにより、ＳＥＬ１の機能ブロックによって識別されて振り分けられた同期フレームとしてのＳｙｎｃメッセージへと上記時刻情報ＴＳ１（別言すると、受信に関する時刻ＴＳ１）が書き込まれる。

受信に関する時刻ＴＳ１の同期フレーム（ここでは、Ｓｙｎｃメッセージ，Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージ）への書き込みの態様は、特定の方式に限定されるものではなく、例えば同期フレームの種別や形式（データフォーマット）が考慮されるなどした上で適当な方式が適宜選択される。

受信に関する時刻ＴＳ１は、具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、同期フレームの末尾に付加されることが考えられる。この場合には、例えばＦＣＳチェックの機能ブロックやＳＥＬ１の機能ブロックによって同期フレームの全長サイズを含む全体構造が把握された上で、受信に関する時刻ＴＳ１が、当該の同期フレームの末尾に付加されることが考えられる。

受信に関する時刻ＴＳ１は、或いは、同期フレームの先頭に付加されたり、同期フレームの中のいずれかのフィールド（言い換えると、同期フレームの中の任意の位置）に含められたりするようにしても良い。

受信に関する時刻ＴＳ１の同期フレームへの書き込みの態様（言い換えると、フレーム中の位置）は、対向する一対の無線装置（即ち、マスタ側無線装置１Ａとスレーブ側無線装置１Ｂ）で共有される。

次に、マスタ側無線装置１ＡからＳｙｎｃメッセージ（尚、受信に関する時刻ＴＳ１が付加されている）が無線送信され、マスタ側無線装置１Ａが無線送信したＳｙｎｃメッセージは無線信号としてスレーブ側無線装置１Ｂへと伝送される。

スレーブ側無線装置１Ｂが、無線信号として伝送されてきたＳｙｎｃメッセージを受信し、また、当該Ｓｙｎｃメッセージをスレーブノード３へと送信する。スレーブ側無線装置１ＢにおけるＳｙｎｃメッセージの送信に関する時刻をＴＳ２とする。

具体的には、スレーブ側無線装置１Ｂ内部において、同期フレーム処理の機能ブロックにより、ＳＥＬ２の機能ブロックによって識別されて振り分けられた同期フレームとしてのＳｙｎｃメッセージの中のｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドに記載されている遅延時間（ＴＤ）が取り出されると共にマスタ側無線装置１Ａの同期フレーム書換えの機能ブロックによって前記Ｓｙｎｃメッセージへと付加された時刻情報ＴＳ１（別言すると、受信に関する時刻ＴＳ１）が取り出され、取り出された遅延時間ＴＤ及び受信に関する時刻ＴＳ１が補正演算処理の機能ブロックへと与えられる。

ここで、Ｓｙｎｃメッセージの中のｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドに記載されている遅延時間ＴＤは、ＩＥＥＥ１５８８に基づくＰＴＰに従う時刻同期において利用される伝送遅延時間の補正情報であり、Ｓｙｎｃメッセージのマスタ側無線装置１Ａまでの伝送における遅延時間である。マスタノード２からマスタ側無線装置１Ａまでの区間にネットワーク中継装置がない場合などには、遅延時間ＴＤの値は０(ゼロ)である。

また、ＴｉｍｅＳｔａｍｐ２の機能ブロックにより、同期フレーム処理の機能ブロックへと同期フレームとしてのＳｙｎｃメッセージが入力されたタイミングで時計部の機能ブロックによって提供される時刻情報（即ち、ＴＳ２）が取得されると共に、取得された時刻情報が補正演算処理の機能ブロックへと与えられる。

そして、補正演算処理の機能ブロックにより、以下の数式２が用いられて伝送遅延時間の補正情報Ｔisの値が計算される。
（数２） Ｔis ＝ ＴＤ ＋（ＴＳ２ − ＴＳ１）

ここで、補正演算処理の機能ブロックが時刻情報ＴＳ２を受け取ってからＰＨＹ(出力)の機能ブロックがＳｙｎｃメッセージを送信するまでの時間Δｔ（言い換えると、スレーブ側無線装置１Ｂにおける、補正演算処理以降の遅延時間）が予め設定され、当該Δｔが加算された値を時刻情報ＴＳ２’（別言すると、送信に関する時刻ＴＳ２’）とした上で（以下の数式３）、伝送遅延時間の補正情報Ｔisの値が以下の数式２’によって計算されるようにしても良い。
（数３） ＴＳ２’＝ ＴＳ２ ＋ Δｔ
（数２’） Ｔis ＝ ＴＤ ＋（ＴＳ２’− ＴＳ１）

さらに、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールド書込の機能ブロックにより、同期フレーム処理の機能ブロックへと入力されたＳｙｎｃメッセージに付加されている時刻情報（即ち、ＴＳ１）が削除されると共に、前記Ｓｙｎｃメッセージのｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドへと伝送遅延時間の補正情報Ｔisの値が書き込まれる（言い換えると、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドが書き換えられる）。

次に、スレーブ側無線装置１ＢからＳｙｎｃメッセージ（尚、伝送遅延時間の補正情報Ｔiが含められている）が送信され、スレーブ側無線装置１Ｂが送信したＳｙｎｃメッセージは有線回線を介してスレーブノード３へと伝送される。

スレーブノード３が、有線回線によって伝送されてきたＳｙｎｃメッセージを受信する。スレーブノード３がＳｙｎｃメッセージを受信した時刻をｔ2とする。

次に、スレーブノード３からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージ（尚、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム形式である）が送信される。スレーブノード３がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを送信した時刻をｔ3とする。スレーブノード３が送信したＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージは有線回線を介してスレーブ側無線装置１Ｂへと伝送される。

Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージの伝送に纏わる以降の処理は、上述のマスタノード２からスレーブノード３へとＳｙｎｃメッセージが伝送される場合の説明における「マスタ側無線装置１Ａ」が「スレーブ側無線装置１Ｂ」であると共に「Ｓｙｎｃメッセージ」が「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージ」であるとした場合と同様の手順である。

そして、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージの伝送としては、最終的に、マスタノード２によってＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージが受信される。マスタ側無線装置１ＡによってＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージのｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドへと書き込まれる伝送遅延時間の補正情報の値をＴimとし、また、マスタノード２がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信した時刻をｔ4とする。

その上で、スレーブノード３は、自装置内部の時計の時刻をマスタノード２内部の時計の時刻と同期させるための処理を行う。

具体的には、スレーブノード３は、無線回線区間に纏わる通信遅延時間分を除外した場合の、当該スレーブノード３によるＳｙｎｃメッセージの受信時刻Ｔsrを数式４によって計算する。なお、数式４中のｔ2はスレーブノード３がＳｙｎｃメッセージを受信した時刻であり、Ｔisはスレーブ側無線装置１ＢによってＳｙｎｃメッセージのｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドへと書き込まれた伝送遅延時間の補正情報の値である。
（数４） Ｔsr ＝ ｔ2 − Ｔis

スレーブノード３は、また、無線回線区間に纏わる通信遅延時間分を除外した場合の、マスタノード２によるＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージの受信時刻Ｔmrを数式５によって計算する。なお、数式５中のｔ4はマスタノード２がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信した時刻であり、Ｔimはマスタ側無線装置１ＡによってＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージのｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドへと書き込まれた伝送遅延時間の補正情報の値である。
（数５） Ｔmr ＝ ｔ4 − Ｔim

そして、スレーブノード３は、マスタ側無線装置１Ａとスレーブ側無線装置１Ｂとの間の伝送路遅延Ｔdを数式６によって計算する。なお、数式６中のｔ1はマスタノード２がＳｙｎｃメッセージを送信した時刻であり、ｔ3はスレーブノード３がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを送信した時刻である。
（数６） Ｔd ＝（Ｔsr − ｔ1 ＋ Ｔmr − ｔ3）／ ２

なお、スレーブノード３は、あくまで一例としては、マスタノード２がＳｙｎｃメッセージを送信した時刻ｔ1の値をＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージによってマスタノード２から取得し、また、マスタ側無線装置１ＡによってＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージのｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドへと書き込まれた伝送遅延時間の補正情報Ｔimの値及びマスタノード２がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信した時刻ｔ4の値をＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓメッセージによってマスタノード２から取得する。

続いて、スレーブノード３は、マスタノード２内部の時計の時刻に対する自装置内部の時計の時刻のずれＴofを数式７によって計算すると共に、自装置内部の時計の時刻Ｔｓを数式８によって補正して自装置内部の時計の時刻をマスタノード２内部の時計の時刻と同期させる。
（数７） Ｔof ＝ Ｔsr − ｔ1 − Ｔd
（数８） Ｔｓ ＝ Ｔｓ − Ｔof

＜遅延時間への対策の考え方＞
マイクロ波無線回線では、送信時に１００ Ｍｂｐｓや１ Ｇｂｐｓ といった高速の有線回線（別言すると、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ回線）から無線回線の基本単位である１．５ Ｍｂｐｓ または６．３ Ｍｂｐｓ といった低速の回線速度（言い換えると、低速の無線回線のフレーム）に変換する際と、受信時に低速の無線回線からフレームを取り込む際とに大きな遅延が発生する。

保護情報フレームに先行して他の情報のＥｔｈｅｒｎｅｔフレームが存在する場合は、そのフレームの変換が完了するまで保護情報フレームの伝送を行うことができず、先行フレームの変換時間が加算されることになる。このような現象はＥｔｈｅｒｎｅｔインタフェースにバースト的にフレームが到着した際に発生する。基本的にはこのようなバーストが発生しないようにトラヒックの設定が行われるものの、経路の途中で何らかの理由（具体的には例えば、各伝送装置での変動の積み重ねや経路切替え時のトラヒックの急激な変動など）で発生することも考えられる。

このため、保護情報フレームを他の情報のＥｔｈｅｒｎｅｔフレームに対して優先して伝送することができれば、遅延時間増加の抑制に有効である。

そこで、あらかじめ送信待ちとなっているフレームの中に保護情報フレーム以外のフレーム（ここでは、同期フレーム）がある場合にはその順序を変更し、保護情報フレームを優先して伝送するようにしても良い。

保護情報フレームを他のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム（ここでは、同期フレーム）に対して優先して伝送するためには保護情報フレームと同期フレームとを識別して分離することが必要とされるところ、これら保護情報フレームと同期フレームとの識別は上述した通りＥｔｈｅｒｎｅｔフレームの中の長さを示すフィールド／タイプを示すフィールドに記載されているＴＹＰＥコードに基づいて行う。識別・分離を１０００ Ｍｂｐｓ ベースの速度で行うことにより、識別するフィールドまでの読み込みに必要な時間を短縮することができる。

識別した情報（即ち、ＴＹＰＥコード）に基づき、保護情報フレームと同期フレームとをそれぞれ別のバッファに蓄積する。

図５に示す例では、図３に例として示す機能ブロック構成におけるＳＥＬ１の機能ブロック（符号(４)）の後段に保護情報フレームを一旦蓄積するためのバッファメモリとしての機能ブロック（ＢＵＦ(Ｒｙ)）と同期フレームを一旦蓄積するためのバッファメモリとしての機能ブロック（ＢＵＦ(ＰＴＰ)）とが設けられ、保護情報フレームと同期フレームとが分離される。

図５に示す例では、また、図３に例として示す機能ブロック構成におけるＢＵＦ２の機能ブロック（符号(６)）の代わりに、バッファ機能を併せ持つセレクターとしての機能ブロック（ＳＥＬ３）が設けられる。

そして、分離した情報を伝送する際、保護情報フレームと同期フレームとで帯域を共有して優先制御を行って伝送する。

具体的には、ＳＥＬ１によって保護情報フレームと同期フレームとの識別が行われ、保護情報フレームは、ＢＵＦ(Ｒｙ)へと送られて一旦蓄積され、ＳＥＬ３によって読み込まれるまで待機する。

一方、同期フレームは、ＢＵＦ(ＰＴＰ)へと送られて書き込まれた上で同期フレーム書換えの機能ブロック（図３中の符号(５)）によって読み込まれると共に受信に関する時刻ＴＳ１が書き込まれる（別言すると、付加される）。

そして、ＳＥＬ３は、保護情報フレーム用のバッファであるＢＵＦ(Ｒｙ)が空(から)の場合のみ同期フレームを伝送する。これにより、保護情報フレームが優先して伝送されるようになる。

受信側においても送信側と同様の処理を行うことにより、保護情報フレームが優先して伝送される。

上述の構成により、処理待ちとなっているフレームの中に保護情報フレーム以外のフレームがある場合には、処理の順序が変更され、保護情報フレームが優先して伝送される。

以上のように構成された時刻同期方法、時刻同期プログラム、および時刻同期装置、並びに、時刻同期システムによれば、時刻同期を行うマスタノード２及びスレーブノード３が利用する通信ネットワークが有線回線と無線回線とが混在するものとして構成される場合でも、無線回線区間に纏わる通信遅延も適切に把握された上で時刻同期を行うマスタノード２とスレーブノード３との間の全区間に亙る伝送遅延時間が補正されるようになるので、マスタノード２とスレーブノード３との時刻同期を適切に行って同期精度を向上させることができる。このため、時刻同期手法の有用性及び信頼性を向上させることが可能になる。

なお、上述の実施形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本発明の実施の形態が上述のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において本発明は種々変形実施可能である。

例えば、上述の実施形態ではＩＥＥＥ１５８８のＰＴＰやＴＣに準じた時刻同期の処理を例に挙げて説明したが、本発明の適用範囲はＰＴＰやＴＣを全体の枠組みとした時刻同期の処理には限定されない。すなわち、本発明の要点は、時刻同期を図るべきノード間（即ち、上述の実施形態におけるマスタノード２とスレーブノード３との間）の通信で利用されるネットワークにマイクロ波無線回線が含まれている場合に、当該無線回線の両端に設置された（別言すると、接続されている）マイクロ波無線装置において受信時間や送信時間を観測し、当該無線回線の経由時間／滞留時間を計算して同期フレームに書き込むことである。したがって、例えば、時刻同期を図るべきノード間の通信ネットワークの構成（即ち、本発明が適用される無線回線を挟む側としての両側の通信ネットワークの構成），マスタノード２とスレーブノード３との間で送受信されるデータや情報の内容，及びマスタノード２とスレーブノード３との時刻同期を図るために用いられる具体的な時刻同期プロトコルやプロシジャなどは上述の実施形態におけるものには限定されるものではなく、前記の本発明の要点が利用され得る態様であれば、他の通信ネットワーク構成，他のデータや情報の内容，他の時刻同期プロトコル等であっても本発明は適用可能である。

また、上述の実施形態ではマスタノード２とスレーブノード３との間の無線回線区間は一つのみであるが、マスタノード２とスレーブノード３との間の無線回線区間の数は一つに限られるものではなく、マスタノード２とスレーブノード３との間に複数の無線回線区間が存在している場合でも本発明は適用可能である。この場合は、或る無線回線区間での処理において無線装置によって伝送遅延時間の補正情報Ｔiの値が算出されて同期フレームの中のｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドへと書き込まれると、他の無線回線区間での処理においては前記Ｔiの値がｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドに既に記載されている遅延時間ＴＤとして取り扱われる。

また、上述の実施形態では伝送遅延時間の補正情報Ｔiの値が同期フレームの中のｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドへと書き込まれるようにしているが、伝送遅延時間の補正情報Ｔiの値が書き込まれるフィールドはｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドに限られるものではなく、伝送遅延時間の補正情報Ｔiの値は同期フレームの中の他のフィールドに書き込まれるようにしても良い。さらに言えば、上述の実施形態では送信に関する時刻ＴＳ２と受信に関する時刻ＴＳ１との差を同期フレームの中のｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドに既に記載されている遅延時間ＴＤに加算した結果を伝送遅延時間の補正情報Ｔiの値としてｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドへと書き込む（別言すると、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎフィールドを書き換える）ようにしているが、同期フレームに含められる情報は前記のような伝送遅延時間の補正情報Ｔiの値に限られるものではなく、送信に関する時刻ＴＳ２と受信に関する時刻ＴＳ１との差そのものなどでも良い。すなわち、同期フレームに含められる情報は、送信に関する時刻ＴＳ２と受信に関する時刻ＴＳ１との差に基づく無線回線区間に纏わる通信遅延に関する情報であればどのような情報でも良い。

１Ａ マイクロ波無線装置
１Ｂ マイクロ波無線装置
１ｃ Ｅｔｈｅｒｎｅｔインタフェース
２ マスタノード
３ スレーブノード
４Ａ ネットワークブリッジ
４Ｂ ネットワークブリッジ

Claims (7)

1. 同期フレームを送受信して時刻同期を行うノード同士の間で前記同期フレームが伝送される通信ネットワークに含まれる無線回線の両端に設置された一対の無線装置のうちの一方が、自装置側の前記ノードから送信された前記同期フレームを受信した際の受信に関する時刻を前記同期フレームへと付加した上で当該同期フレームを前記一対の無線装置のうちの他方へと無線送信し、前記一対の無線装置のうちの他方が、前記無線送信された前記同期フレームを受信し、当該同期フレームを自装置側の前記ノード側へと送信する際の送信に関する時刻と前記同期フレームに付加されている前記受信に関する時刻との差に基づく前記無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報を前記同期フレームに含めた上で当該同期フレームを自装置側の前記ノード側へと送信することを特徴とする時刻同期方法。
2. 前記一対の無線装置のうちの他方が、前記送信に関する時刻と前記受信に関する時刻との差を前記同期フレームに既に記載されている遅延時間に加算した結果を、前記無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報として前記同期フレームに含めることを特徴とする請求項１記載の時刻同期方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の時刻同期方法を前記無線装置に実行させるための時刻同期プログラム。
4. 同期フレームを送受信して時刻同期を行うノード同士の間で前記同期フレームが伝送される通信ネットワークに含まれる無線回線の一端に設置され、前記無線回線の他端に設置された無線装置から無線送信された前記同期フレームを受信する手段と、前記無線送信された前記同期フレームを自装置側の前記ノード側へと送信する際の送信に関する時刻と前記他端に設置された無線装置によって前記同期フレームに付加された時刻であって前記他端に設置された無線装置が自装置側の前記ノードから送信された同期フレームを受信した際の受信に関する時刻との差に基づく前記無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報を前記同期フレームに含める手段と、前記同期フレームを自装置側の前記ノード側へと送信する手段とを有することを特徴とする時刻同期装置。
5. 前記送信に関する時刻と前記受信に関する時刻との差を前記同期フレームに既に記載されている遅延時間に加算した結果を、前記無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報として前記同期フレームに含めることを特徴とする請求項４記載の時刻同期装置。
6. 同期フレームを送受信して時刻同期を行うノード同士の間で前記同期フレームが伝送される通信ネットワークに含まれる無線回線の両端に設置された一対の無線装置を有し、これら一対の無線装置のうちの一方が、自装置側の前記ノードから送信された前記同期フレームを受信した際の受信に関する時刻を前記同期フレームへと付加する機能と、前記同期フレームを前記一対の無線装置のうちの他方へと無線送信する機能とを備え、前記一対の無線装置のうちの他方が、前記無線送信された前記同期フレームを受信する機能と、前記同期フレームを自装置側の前記ノード側へと送信する際の送信に関する時刻と前記同期フレームに付加されている前記受信に関する時刻との差に基づく前記無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報を前記同期フレームに含める機能と、前記同期フレームを自装置側の前記ノード側へと送信する機能とを備えることを特徴とする時刻同期システム。
7. 前記一対の無線装置のうちの他方により、前記送信に関する時刻と前記受信に関する時刻との差を前記同期フレームに既に記載されている遅延時間に加算した結果が、前記無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報として前記同期フレームに含められることを特徴とする請求項６記載の時刻同期システム。

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