JP2020079717A - 遅延時間検出回路、打刻情報生成装置および遅延時間検出方法 - Google Patents

遅延時間検出回路、打刻情報生成装置および遅延時間検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】シンプルなロジック回路により高い精度の時刻情報を生成する装置を提供する。【解決手段】遅延時間検出回路は、クロック生成部11とカウント部12と副尺信号生成部13と遅延時間算出部14とを有する。クロック生成部11は、システムクロック信号に基づいて副尺クロック信号を生成する。カウント部12は、副尺クロック信号に基づいて予め設定されたカウント数を順次繰り返しインクリメントしながらカウント信号を生成する。副尺信号生成部13は、カウント信号を受け取り、カウント数に1回の割合で第2周期に対応する期間分の矩形波を有し第2周期に従ってタイミングがずれている副尺信号をカウント数と同じ数生成する。遅延時間算出部14は、入力クロック信号を受け取り、入力クロック信号と一致するタイミングを有する一の副尺信号に基づいて、システムクロック信号に対する入力クロック信号の第1周期の範囲内における遅延時間を算出する。【選択図】図1

Description

本発明は遅延時間検出回路、打刻情報生成装置および遅延時間検出方法に関する。
時刻同期プロトコルを実行する時刻同期装置には、PTP(Precision Time Protocol)と呼ばれる技術が広く採用されている。PTPは、米国電気電子技術者協会(IEEE:The Institute of Electrical and Electronics Engineers)によって勧告されている標準規格(IEEE1588v2)である。イーサネット(登録商標)などのネットワーク環境に置かれた複数の装置は、PTPを採用することにより、高精度で時刻同期ができる。
また、上述のネットワーク環境において、上り回線の伝送遅延と下り回線の伝送遅延時間に差が生じてしまうことがある。このような事象による精度の悪化を抑制するための手法として、IEEE1588v2ではTC(Transparent Clock)機能が勧告されている。
一方、TC機能を用いた場合においても、各装置に生じる打刻精度の更なる向上を図ることが期待されている。打刻精度を向上させるための技術として、主尺に相当する第1の周期に加えて、副尺に相当する第2の周期を利用する回路が知られている。
例えば特許文献1に記載の回路装置は、第1のクロック周期を有する第1のクロック信号と、第1のクロック周期とは異なる第2のクロック周期を有する第2のクロック信号とが入力される時間デジタル変換回路を有する。また、回路装置は、第1、第2のクロック信号の位相同期を行うPLL(Phase-Locked Loop)回路を含む。
また、特許文献2のタイムトゥデジタルコンバータは、低解像度タイムトゥデジタルコンバータと高解像度タイムトゥデジタルコンバータとを含む。低解像度タイムトゥデジタルコンバータは、第1信号と第2信号との時間差を第1量子化間隔で測定する。高解像度タイムトゥデジタルコンバータは、第1信号と第2信号との時間差を第1量子化間隔より更に小さい第2量子化間隔で測定する。
特開2018−054352号公報 特開2008−131659号公報
しかしながら、特許文献1に記載の回路装置は、位相同期を行う必要があり打刻情報を伝送する回路としては好ましくない。また、特許文献2に記載の技術は、高解像度のタイムスタンプ機能を有する必要があり、回路規模やコストの増大に繋がる。
本開示の目的は、上述した課題を鑑み、シンプルなロジック回路により高い精度の時刻情報を生成する回路等を提供することにある。
一実施形態にかかる遅延時間検出回路は、クロック生成部と、カウント部と、副尺信号生成部と、遅延時間算出部とを有する。クロック生成部は、上記システムクロック信号に基づいて副尺クロック信号を生成する。カウント部と、上記副尺クロック信号に基づいて予め設定されたカウント数を順次繰り返しインクリメントしながらカウント信号を生成する。副尺信号生成部は、上記カウント信号を受け取り、上記カウント数に1回の割合で上記第2周期に対応する期間分の矩形波を有し上記第2周期に従ってタイミングがずれている副尺信号を上記カウント数と同じ数生成する。遅延時間算出部は、上記入力クロック信号を受け取り、複数の上記副尺信号の内、上記入力クロック信号と一致するタイミングを有する一の上記副尺信号に基づいて、上記システムクロック信号に対する上記入力クロック信号の上記第1周期の範囲内における遅延時間を算出する。また、遅延時間算出部は、矩形波の第2周期に対応する期間内に入力クロック信号の立上りエッジが2回以上含まれる場合、または、矩形波の第2周期に対応する期間内に入力クロック信号の立下りエッジが2回以上含まれる場合、のいずれか一の場合を入力クロック信号と一致するタイミングであると処理する。
また、一実施形態にかかる副尺時間算出方法は、クロック生成ステップと、カウントステップと、副尺信号生成ステップと、遅延時間算出ステップとを有する。クロック生成ステップは、上記システムクロック信号に基づいて副尺クロック信号を生成する。カウントステップは、上記副尺クロック信号に基づいて予め設定されたカウント数を順次繰り返しインクリメントしながらカウント信号を生成する。副尺信号生成ステップは、上記カウント信号を受け取り、上記カウント数に1回の割合で上記第2周期に対応する期間分の矩形波を有し上記第2周期に従ってタイミングがずれている副尺信号を上記カウント数と同じ数生成する。遅延時間算出ステップは、入力クロック信号を受け取り、複数の上記副尺信号の内、上記入力クロック信号と一致するタイミングを有する一の上記副尺信号に基づいて、上記システムクロック信号に対する上記入力クロック信号の上記第1周期の範囲内における遅延時間を算出する。また、遅延時間算出ステップは、矩形波の第2周期に対応する期間内に入力クロック信号の立上りエッジが2回以上含まれる場合、または、矩形波の第2周期に対応する期間内に入力クロック信号の立下りエッジが2回以上含まれる場合、のいずれか一の場合を入力クロック信号と一致するタイミングであると処理する。
本開示によれば、シンプルなロジック回路により高い精度の時刻情報を生成する装置を提供することができる。
実施の形態1にかかる遅延時間検出回路の概略構成図である。 実施の形態2にかかる遅延時間検出回路の概略構成図である。 実施の形態2にかかるカウント信号と副尺信号の例を示す図である。 実施の形態2にかかる差分信号生成部における信号の例を示す図である。 主尺と副尺の関係を説明するための図である。 実施の形態3にかかるPTPシステムの概略構成図である。 実施の形態3にかかるPTPシステムの信号の流れを示した図である。 実施の形態3にかかるPTPシステムの動作を示したシーケンス図である。 実施の形態3にかかるPTPシステムの動作を示したシーケンス図である。 実施の形態3にかかる打刻情報生成装置の概略構成図である。 実施の形態4にかかる打刻情報生成装置の概略構成図である。 実施の形態4にかかる打刻情報生成装置におけるカウント数設定処理のフローチャートである。
説明の明確化のため、以下の記載および図面は、適宜、省略、および簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
<実施の形態1>
以下、図面を参照して実施の形態1について説明する。
実施の形態1にかかる遅延時間検出回路は、主尺に相当し、第1周期を有するシステムクロック信号と、第2周期を有する副尺クロック信号と、を用いて第1周期を有する入力クロック信号のシステムクロック信号に対する遅延時間を検出する回路である。ここで、主尺に相当するシステムクロック信号の周期(第1周期)は、副尺に相当する副尺クロック信号の周期(第2周期)とは異なる。遅延時間検出回路は、時刻情報を利用して情報をやりとりする装置等に組み込まれることにより上記機能を発揮する。
図1は、実施の形態1にかかる遅延時間検出回路の概略構成図である。図に示す遅延時間検出回路10は主な構成として、クロック生成部11、カウント部12、副尺信号生成部13および遅延時間算出部14を有している。
クロック生成部11は、システムクロック信号を取得し、取得したシステムクロック信号から副尺に相当する副尺クロック信号を生成する。クロック生成部11は、システムクロック信号から副尺クロック信号を生成するPLL回路を含む。クロック生成部11は、副尺クロック信号をカウント部12に供給する。
カウント部12は、クロック生成部11から副尺クロック信号を受け取り、受け取った副尺クロック信号からカウント信号を生成する。カウント部12は、予め設定されたカウント数を順次繰り返しインクリメントし、予め設定されたカウント数に達した場合には、再び最初の値から順次カウント数をインクリメントすることによりカウント信号を生成する。カウント部12は、生成したカウント信号を副尺信号生成部13に供給する。
副尺信号生成部13は、カウント部12からカウント信号を受け取り、受け取ったカウント信号からカウント信号に対応した副尺信号を生成する。副尺信号は、カウント信号のカウント数に1回の割合で第2周期に対応する期間分の矩形波を有し、第2周期に従ってタイミングが互いにずれている複数の信号である。副尺信号生成部13は、副尺信号をカウント数と同じ数生成し、生成した副尺信号を遅延時間算出部14に供給する。
遅延時間算出部14は、入力クロック信号を受け取り、複数の副尺信号の内、入力クロック信号と一致するタイミングを有する一の副尺信号を検出し、検出した副尺信号からシステムクロック信号に対する入力クロック信号の遅延時間を算出する。遅延時間算出部14が算出する遅延時間は、システムクロック信号の周期である第1周期の範囲内の時間となる。遅延時間算出部14は、生成した遅延時間を出力する。また、遅延時間算出部14は、矩形波の第2周期に対応する期間内に入力クロック信号の立上りエッジが2回以上含まれる場合、または、矩形波の第2周期に対応する期間内に入力クロック信号の立下りエッジが2回以上含まれる場合、のいずれか一の場合を入力クロック信号と一致するタイミングであると処理する。
実施の形態1にかかる遅延時間検出回路10は、このような構成により、主尺に相当するシステムクロックの周期より短い時間である入力クロック信号の遅延時間を検出する。したがって、実施の形態1によれば、シンプルなロジック回路により高い精度の時刻情報を生成する装置を提供することができる。
<実施の形態2>
以下、図面を参照して実施の形態2について説明する。実施の形態2にかかる遅延時間検出回路は、時刻情報を利用する装置において主尺であるシステムクロックの周期よりも短い時間尺度である副尺を用いて時刻情報を取得するための回路である。遅延時間検出回路は、時刻情報を利用して情報をやりとりする装置等に組み込まれることにより上記機能を発揮する。
図2は、実施の形態2にかかる遅延時間検出回路の概略構成図である。図に示す遅延時間検出回路20は主な構成として、クロック生成部22、カウント部23、副尺信号生成部24、差分信号生成部25および遅延時間算出部26を有している。また、遅延時間検出回路20に接続するシステムクロック発振器21は、システムクロックを生成する。
クロック生成部22は、予め設定された周期を有するシステムクロック信号を受け取り、受け取ったシステムクロック信号からシステムクロックの周期と異なる周期のクロック信号を生成する回路である。クロック生成部22は、より具体的にはPLLまたは位相同期回路と呼ばれる回路を含むものである。なお、システムクロック信号の周期を第1周期と称する。また、クロック生成部22が生成するクロック信号を副尺クロック信号と称し、副尺クロック信号の周期を第2周期と称する。クロック生成部22は、システムクロック発振器21から第1周期のシステムクロック信号を受け取り、システムクロック信号から第2周期を有する副尺クロック信号を生成する。本実施の形態に示す例の場合、第2周期は、第1周期と異なる周期であって、第1周期より長く第1周期の2倍の周期より短い。
本実施の形態においては、第1周期は例えば8ナノ秒(8ns)であり、第2周期は例えば8.75ナノ秒(8.75ns)である。これをクロック信号の周波数として言い換えると、システムクロック信号の周波数は125MHzであり、副尺クロック信号の周波数はシステムクロック信号の周波数より低い114.286MHzである。クロック生成部22は生成した副尺クロック信号をカウント部23および副尺信号生成部24にそれぞれ供給する。
カウント部23は、副尺クロック信号を受け取り、第2周期毎に予め設定されたカウント数を順次繰り返しインクリメントするカウンタ回路である。カウント数は後述の副尺信号を生成するために、システムクロック信号の第1周期の値と副尺クロック信号の第2周期の値とから決定される値である。より具体的には、カウント部23は、第1周期の値に任意の自然数を乗じた値に、第2周期と第1周期との差を除して得られた値の余りがゼロになる場合の最小値をカウント数として設定する。換言すると、カウント部23は、Dt=mod(副尺の遅延時間、主尺周期)がゼロとなる周期の最小の値をカウント数として設定する。ここで、Dtは、主尺と副尺とのずれを示している。
本実施の形態における具体例とともに説明する。本実施の形態において、第1周期は8ナノ秒であり、第2周期は8.75ナノ秒である。したがって、本実施の形態におけるカウント数は、n×8/(8.75−8)(nは任意の自然数)の余りがゼロになる最小の値であり、32となる。なお、この場合のnは3である。あるいは、上記カウント数は、Dt=mod(n×0.75、8)がゼロとなる周期ということもできる。カウント部23は、このようにして決定したカウント数に従い、例えば0から31までの32個の値をインクリメントしながら生成し、副尺信号生成部24に供給する。
副尺信号生成部24は、カウント部23からカウント信号を受け取るとともに、クロック生成部22から副尺クロック信号を受け取る。そして、副尺信号生成部24は、受け取ったこれらの信号から、上記カウント数に応じた副尺信号を生成する。副尺信号生成部24は、上述の信号を生成するシフトレジスタを含む回路である。
図3を参照しながら副尺信号生成部24の機能についてさらに説明する。図3は、実施の形態2にかかるカウント信号と副尺信号の例を示す図である。図において、横軸は時間を示しており、t=0から順にプロットされている時刻は第2周期(8.75ナノ秒)ずつプロットされている。すなわちt=0とt=1との間隔およびt=1とt=2との間隔はそれぞれ8.75ナノ秒である。
図の最上段において左から右に向けて一列に配置された矩形のブロックはカウント信号を示している。カウント部23から受け取るカウント信号は、第2周期である8.75ナノ秒毎に0から31まで順次インクリメントされる。そして、t=31においてカウント数が31に達した後は、t=32において再び0に戻り、順次インクリメントを繰り返す。
図においてカウント信号の下方に複数示した矩形波は副尺信号生成部24が生成する副尺信号である。副尺信号生成部24は、上記カウント数に1回の割合で上記第2周期に対応する期間分の矩形波を有する副尺信号を、上記第2周期に従ってタイミングをずらしながら上記カウント数と同じ数を生成する。すなわち、副尺信号生成部24は、32個の副尺信号を生成する。この副尺信号は、それぞれが32カウントに1回の割合で第2周期(8.75ナノ秒)の間、Hiになる矩形波を有し、かつ、これらの矩形波は第2周期ずつずれており、互いに重なることがないように構成されている。副尺信号生成部24は、このように副尺信号を生成し、生成した複数の副尺信号を差分信号生成部25に供給する。なお、以降の説明において、カウント数0から31に対応した副尺信号を、副尺信号0〜副尺信号31と称する。
図2に示すように、副尺信号生成部24は、クロック生成部22から副尺クロック信号を受け取るクロック受付部と、カウント部23からカウント信号を受け取るカウント信号受付部と、差分信号生成部25に対して副尺信号を供給するためのカウント数分の副尺信号出力部と、を有している。このような構成により、遅延時間検出回路20は、PLL回路を複数有することなく複数の副尺信号を生成することができる。
次に、差分信号生成部25について説明する。差分信号生成部25は、副尺信号生成部24から供給された複数の副尺信号を受け取るとともに、主尺であるシステムクロック信号と同じ第1周期を有する入力クロック信号を受け取る。
入力クロック信号は、遅延時間検出回路20が時刻情報を取得する際に受け取るトリガ信号に同期したクロック信号である。差分信号生成部25は、複数の副尺信号の内、入力クロック信号と一致するタイミングを有する1個の副尺信号を検出することにより、システムクロック信号と入力クロック信号との差分時間を検出する。ここで、複数の副尺信号の内、入力クロック信号と一致するタイミングを有する信号に応じて生成される信号を、差分信号と称する。
差分信号は、システムクロック信号と入力クロック信号との差分時間を示す信号である。差分時間は、副尺信号のカウント数に応じて複数の副尺信号のそれぞれに設定される値であり、第2周期と第1周期との時間差にカウント数を乗じたものと等しい値となる。本実施の形態の場合、副尺信号0に対応する差分時間は0.75×0=0ナノ秒である。また、副尺信号1に対応する差分時間は0.75×1=0.75ナノ秒であり、副尺信号2に対応する差分時間は0.75×2=1.5ナノ秒である。同様に副尺信号31に対応する差分時間は0.75×31=23.25ナノ秒となる。差分信号生成部25は、上述のように設定されている差分信号のうち、後述する具体例のように、入力クロック信号と一致する1個の差分信号をアクティブにする。
なお、以降の説明において、副尺信号0から31に対応した差分信号を、差分信号0〜差分信号31と称する。つまり、任意のカウント番号xに対応する副尺信号は副尺信号xであり、任意のカウント番号xに対応する差分信号は差分信号xである。
図4に示す具体例とともに、差分信号生成部が行う処理についてさらに説明する。図4は、実施の形態2にかかる差分信号生成部における信号の例を示す図である。図の最下部に示す横軸は時刻tである。また、時刻を示す横軸の上に示す信号は差分信号である。差分信号の上に示す信号は入力クロック信号である。入力クロック信号の上に示す信号は、32個存在する副尺信号の内のカウント数29に対応する信号である副尺信号29である。また、図に示す入力クロック信号および副尺信号29は、タイミングが一致している状態である。
入力クロック信号および副尺信号29のタイミングが一致している状態について具体的に説明する。図において、時刻t=a1に、副尺信号29はLoからHiに変化している。また、時刻t=a1の直後の時刻t=a2に、入力クロック信号はLoからHiに変化している。その後、入力クロック信号は4ナノ秒後にHiからLoに変化し、時刻t=a2から第1周期(8ナノ秒)経過後の時刻t=a3に、再びLoからHiに変化している。また、時刻t=a1から第2周期(8.75ナノ秒)経過後であって、時刻t=a3の直後の時刻t=a4に、副尺信号29はHiからLoに変化している。すなわち、副尺信号29がHiの期間内に、入力クロック信号の立ち上がりエッジが2回含まれる。この状態を、入力クロック信号および副尺信号29のタイミングが一致している状態という。このようにタイミングが一致した場合に、差分信号生成部25は、一致した副尺信号29に対応した差分信号29を生成する。差分信号29の値は21.75である。したがって、差分信号生成部25は、差分信号29の値21.75を遅延時間算出部26に供給する。
このように、差分信号生成部25は、副尺信号がHiの期間内に、入力クロック信号の立ち上がりエッジが2回含まれる場合の2回目の立ち上がりエッジに同期して、対応する差分信号をアクティブにする。つまり、差分信号生成部25は、入力クロック信号とタイミングが一致した副尺信号に対応した1個の差分信号を生成し、生成した差分信号を遅延時間算出部26に供給する。
次に、遅延時間算出部26について説明する。遅延時間算出部26は、差分信号生成部25から1個の差分信号を受け取り、受け取った差分信号から、上記差分信号に対応する遅延時間を算出する。
図5を参照しながら、遅延時間算出部26が行う処理の原理について説明する。図5は、主尺と副尺の関係を説明するための図である。なお、ここで示す例は、主尺と副尺を利用した時刻情報の算出方法の原理を説明するために示すものであって、本実施の形態の構成と同一ではない。
図において、左側の縦軸は第1周期を有するカウンタの主尺部500を示している。縦軸は時刻が上から下に向かって「25:0」、「25:8」、「25:16」、と時刻がプロットされている。ここで、「25:0」は25秒と0ナノ秒を意味し、「25:8」は25秒と8ナノ秒を意味し、「25:16」は25秒と16ナノ秒をそれぞれ意味しており、それ以外の時刻表示も同様の意味を成している。すなわち、主尺部500のカウンタは第1周期(8ナノ秒)毎に時刻をプロットしている。
ここで、図に示すカウンタに対して、時刻TSに所定のタイムスタンプ信号が入力されたものとする。時刻TSは、時刻「25:32」と「25:40」の間の時刻である。そのため、第1周期で動作するカウンタの主尺部500は、時刻TSの直前の時刻「25:32」か、あるいは時刻TSの直後の時刻「25:40」にタイムスタンプがされたものとして処理をすることになる。そこで、より高精度に時刻を検出するために、カウンタは副尺を利用する。副尺を利用することにより、時刻TSの直前の時刻「25:32」から時刻TSまでの期間であるΔtを検出する。
図において、右側の縦軸はカウンタの副尺部501を示している。副尺部501は、タイムスタンプ信号が入力された時刻TSにカウントアップを開始する。すなわち、カウンタの副尺部501は、時刻TSにN=0をプロットし、その後、第2周期(8.75ナノ秒)毎にN=1、N=2とカウントをプロットする。
ここでは、時刻「25:64」の時点で、主尺と副尺とのタイミングが一致している。時刻「25:64」の時点における副尺のカウントはN=3である。また、時刻「25:64」の時点における主尺のカウントは、時刻TSの直前の時刻「25:32」から数えるとM=4である。Δtは、以下に示す式(1)のとおり、主尺のカウントM=0からM=4までの時間と、副尺のカウントN=0からN=3までの時間との差を算出することにより求められる。
Figure 2020079717
ここで、tmは第1周期であり、Mは主尺がカウントアップを開始してから副尺と一致するまでのカウント数である。また、tvは第2周期であり、Nは副尺がカウントアップを開始してから主尺と一致するまでのカウント数である。式(1)に対して図の値を入力すると、Δt=8*4−8.75*3=32−26.25=5.75ナノ秒となる。
また、時刻TSにおけるカウンタの時刻は、以下に示す式(2)によって求めることができる。
Figure 2020079717
したがって、図の例の場合、TS=25:32+5.75=25:37.75すなわち25秒と37.75ナノ秒となる。このように、主尺と副尺を利用することにより、主尺の周期より短い時間を検出することができる。
以上、図5に示す原理について説明した。図5に示す原理では、タイムスタンプの時点から副尺のカウントを開始した。一方、本実施の形態においては、複数の副尺信号の内からタイムスタンプに同期している入力クロック信号と一致する副尺信号を検出することにより、検出した副尺信号に応じて、主尺の周期(第1周期)より短い期間の遅延時間Δtを算出する。
本実施の形態の場合、差分信号を受け取った遅延時間算出部26は、以下の式(3)に示す演算を行うことにより、差分信号から遅延時間Δtを算出する。
Figure 2020079717
ここで、Ds(c)は、カウント値cにおける差分信号の値である。
図4に示した具体例の場合、差分信号生成部25は、副尺信号29に対応した差分信号29を生成し、遅延時間算出部26に供給している。そこで、遅延時間算出部26は、式(3)を用いてΔt=mod(21.75、8)=5.75と算出する。すなわち、差分信号29に対応する遅延時間は5.75ナノ秒である。
遅延時間算出部26は、このようにして算出した遅延時間に関する信号である遅延時間信号を出力する。遅延時間算出部26が出力する遅延時間を利用することにより、システムクロック信号に対する入力クロック信号の遅延時間を第1周期より短い時間の精度で検出することができる。
なお、遅延時間算出部26は、差分信号生成部25を含む構成であってもよい。すなわち、差分信号生成部25と遅延時間算出部26とを併せて遅延時間算出部26と称してもよい。その場合、遅延時間算出部26は、上述の差分信号生成部25の機能を含む。
以上、実施の形態2について説明した。が、実施の形態2の構成は上述の内容に限られない。例えば、システムクロック信号の第1周期は当然ながら8ナノ秒に限られない。また、同様に、副尺クロック信号の第2周期も、8.75ナノ秒に限られない。同様に、カウント数も、32に限られない。また、上述の例において、差分信号生成部25は、入力クロック信号の立ち上がりエッジが2回含まれる場合の2回目の立ち上がりエッジに同期して、対応する差分信号をアクティブにするが、本実施の形態はこれに限られない。すなわち、差分信号生成部25は、入力クロック信号の立ち上がりエッジが3回含まれる場合の3回目の立ち上がりエッジに同期して、対応する差分信号をアクティブにしてもよい。その場合、上記第2周期は、第1周期の1.5倍より長く第1周期の2倍の周期より短い。同様に、差分信号生成部25が差分信号をアクティブにする場合は、入力クロック信号の立ち上がりエッジが4回以上と設定してもよい。その場合、上記第2周期は、立ち上がりエッジの回数に応じて設定される。
上述のように、遅延時間検出回路20は、基準となるシステムクロック信号から生成された副尺用の副尺クロック信号から互いに重ならない波形を有する複数の副尺信号を生成する。そのため、本実施の形態にかかる遅延時間検出回路は多数のPLL回路を構成として有する必要がない。また、遅延時間検出回路20は、生成した複数の副尺信号と、入力クロック信号とが一致する1個の副尺信号を検出することにより遅延時間を算出する。したがって、実施の形態2によれば、シンプルなロジック回路により高い精度の時刻情報を生成する回路等を提供することができる。
<実施の形態3>
次に、実施の形態3について説明する。図6は、実施の形態3にかかるPTPシステムの概略構成図である。PTPシステム1は、IEEE1558v2に規定されているプロトコルに従いイーサネットで接続されている機器の時刻を同期する。PTPシステム1は主な構成として、基準発振源100、PTPマスタ200およびPTPスレーブ300を有している。
基準発振源100は、基準となる時刻情報を外部に供給する装置であって、例えばGNSS(Global Navigation Satellite System)や、無線通信システムの基地局である。基準発振源100は、TOD(Time of Day)信号、10メガヘルツ信号および1PPS(Pulse Per Second)信号をPTPマスタ200に供給する。
PTPマスタ200は、PTPのプロトコルに従い、PTPスレーブ300に対して同期パケット、フォローアップパケットを送信する。また、PTPマスタ200は、PTPスレーブ300からディレイリクエストを受け取るとともに、受け取ったディレイリクエストに応じたディレイレスポンスを送信する。
PTPマスタ200は、基準発振源100から上記信号を受け取り、受け取った上記信号から時刻情報を生成し、生成した基準時刻情報から時刻T1、時刻T4を含むメッセージをPTPスレーブ300に供給する。PTPマスタ200は、主な構成として、逓倍部201、時刻生成部202、PTPレイヤ部203、UDP(User Datagram Protocol)レイヤ部204、IPレイヤ部205、L2レイヤ部206、L2スイッチ207、L1レイヤ部208を有している。
逓倍部201は、基準発振源100から受け取った10メガヘルツ信号を逓倍する。本実施の形態の場合、逓倍部201は、125メガヘルツの信号を生成し、生成した信号を時刻生成部202に供給する。
時刻生成部202は、TOD信号、125メガヘルツ信号および1PPS信号を受け取り、受け取った信号から時刻情報を生成する。時刻生成部202は、生成した時刻情報から生成した同期パケットおよびフォローアップパケットをPTPレイヤ部203に供給する。なお、同期パケットおよびフォローアップパケットは、IEEE1558v2において規定されている信号である。同期パケットは、PTPマスタからPTPスレーブ300に送信する信号であり、SyncパケットまたはSyncメッセージとも称される。また、フォローアップパケットとは、同期パケットが時刻生成部202から出力された時刻T1を含む信号であり、Follow upパケットまたはFollow upメッセージとも称される。
PTPレイヤ部203は、OSI(Open Systems Interconnection)参照モデルにおける第5層(L5)に相当するセッション層として時刻T1を含むパケット情報の送信、フォローアップパケットの生成、PTPスレーブ300から送信された時刻T3を含むT3パケットの受信および時刻T4を含むT4パケットの送信を行う。
UDPレイヤ部204は、OSI参照モデルにおける第4層(L4)に相当するトランスポート層のプロトコルに従って、送信先に信号を届けるための送信制御を行う。IPレイヤ部205は、OSI参照モデルにおける第3層(L3)に相当するネットワーク層のプロトコルに従って、ネットワークにおける通信経路の選択を行う。L2レイヤ部206は、OSI参照モデルにおける第2層(L2)に相当するデータリンク層のプロトコルに従って、物理的な通信経路の確立を行う。L2スイッチ207は、パケットに含まれる相手先の情報に応じて中継先を決定し、決定した中継先に対する通信の中継を行う。
L1レイヤ部208は、OSI参照モデルにおける第1層(L1)に相当する物理層のプロトコルに従って、電気信号の変換等を行う。図に示す例では、L1レイヤ部208が扱う接続先は4チャネルのGbE(Gigabit Ethernet)またはギガビットイーサネットと呼ばれるネットワーク400である。PTPマスタ200は、4チャネルを有するネットワーク400の内の1チャネルを介してPTPスレーブ300に接続している。
PTPスレーブ300は、PTPマスタ200から時刻情報を受け取り、PTPのプロトコルにしたがってPTPマスタ200と時刻を同期させる機能を有する装置である。PTPスレーブ300は、PTPのプロトコルに従い、PTPマスタ200から同期パケット、フォローアップパケットを受信する。また、PTPスレーブ300は、PTPマスタ200に対してディレイリクエストを送信するとともに、送信したディレイリクエストに応じたディレイレスポンスをPTPマスタ200から受信する。
PTPスレーブ300は、PTPマスタ200と同様の通信プロトコルに従って動作するように構成されている。すなわち、L1レイヤ部301はOSI参照モデルにおける第1層、L2レイヤ部302は第2層、IPレイヤ部303は第3層、UDPレイヤ部304は第4層そしてPTPレイヤ部305は第5層のプロトコルに従って動作をする。そのため、ここでの説明は省略する。
PTPスレーブ300は、スレーブ時刻生成部306、オフセット時刻生成部307およびサーボ制御部308をさらに有している。スレーブ時刻生成部306、オフセット時刻生成部307およびサーボ制御部308は、協働してマスタ時刻を生成する。マスタ時刻の生成に関する機能は、IEEE1558v2において勧告されている内容である。そのためここでの詳細な説明は省略する。サーボ制御部308の構成はIEEE1558v2の勧告上はユーザに委ねられている。本実施の形態において、サーボ制御部308は、PTPマスタやその他ネットワーク不可変動に伴う時刻跳躍があった場合に、フィードバック制御を行うことにより時刻跳躍という事象を抑える機能を有している。
なお、上述のように、本実施の形態ではPTPマスタ200から同期パケットおよびフォローアップパケットをPTPスレーブ300に送信する2ステップ方式を例示している。しかし、当然ながら、PTPマスタ200は、フォローアップパケットを送信しない1ステップ方式を採用してもよい。なお、上述のPTPシステム1において、PTPマスタ200およびPTPスレーブ300は、打刻情報生成装置とも称される。
次に、図7、図8Aおよび図8Bを参照しながら、PTPシステム1が有するTC機能について説明する。TC機能は、PTPシステムにおいて、伝送時間の方向性を補正するための機能である。ここで、伝送時間の方向性とは、一方から他方への通信の伝送時間が、逆方向の通信の伝送時間と異なることを意味している。PTPシステムにおいて、このような伝送時間の方向性が存在する場合、これが時刻同期の誤差となる。そのため、IEEE1558v2では、これを補正するためのTC機能が勧告されている。なおTC機能自体は公知の技術である。そのため、本開示においてTC機能の詳細については、当業者が理解できる内容については適宜省略する。
図7は、実施の形態3にかかるPTPシステムの信号の流れを示した図である。図7は、説明の便宜上、PTPシステムの構成をPTPマスタ700、L2スイッチ710およびPTPスレーブ720として示している。また、図において、これらの主な構成および信号のやりとりを模式的に示している。
まず、PTPマスタ700からPTPスレーブ720に向かう方向(以降、下り方向とも称する)における遅延時間をPTPスレーブ720が取得する処理について説明する。PTPマスタ700はマスタ時刻生成部701においてマスタ時刻を生成し、パケット生成機能702を介して同期パケット703をL2スイッチ710に供給する。L2スイッチ710は、同期パケット703を受け取ると、L2スイッチ機能713において同期パケット703に対して所定の処理を行う。そして、L2スイッチ710は、PTPスレーブ720に対して同期パケット716を供給する。このときL2スイッチ710は、同期パケット703を受信した時刻を、カウンタ711を利用して記録する。同様にL2スイッチ710は、同期パケット716を送信した時刻を、カウンタ711を利用して打刻ポイント記憶領域712に記憶する。
L2スイッチ710は、打刻ポイント記憶領域712に記憶した時刻から、同期パケット703を受信した時刻と同期パケット716を送信した時刻の差を算出することにより、下り遅延を算出する。L2スイッチ710はPTPマスタ700からフォローアップパケット704を受け取った後に、受け取った信号と、算出した下り遅延の情報とを、フォローアップパケット717としてPTPスレーブ720に供給する。
次に、PTPスレーブ720からPTPマスタ700に向かう方向(以降、上り方向とも称する)における遅延時間をPTPスレーブ720が取得する処理について説明する。PTPスレーブ720はスレーブ時刻生成部721においてスレーブ時刻を生成し、パケット生成機能722を介して、ディレイリクエスト718をL2スイッチ710に供給する。L2スイッチ710は、ディレイリクエスト718を受け取ると、L2スイッチ機能713においてディレイリクエスト718に対して所定の処理を行う。そして、L2スイッチ710は、PTPマスタ700に対してディレイリクエスト705を供給する。このときL2スイッチ710は、ディレイリクエスト718を受信した時刻を、カウンタ711を利用して記録する。同様にL2スイッチ710は、ディレイリクエスト705を送信した時刻を、カウンタ711を利用して打刻ポイント記憶領域712に記憶する。
L2スイッチ710は、打刻ポイント記憶領域712に記憶した時刻から、ディレイリクエスト718を受信した時刻とディレイリクエスト705を送信した時刻の差を算出することにより、上り遅延を算出する。L2スイッチ710はPTPマスタ700からディレイレスポンス706を受け取った後に、受け取った信号と、算出した上り遅延の情報とを、ディレイレスポンス719としてPTPスレーブ720に供給する。
このように、L2スイッチ710は、同期パケット703を受信した時刻および同期パケット716を送信した時刻を記憶するとともに、記憶したこれらの時刻の情報を、フォローアップパケット717に格納する。また、L2スイッチ710は、ディレイリクエスト718を受信した時刻およびディレイリクエスト705を送信した時刻を記憶するとともに、記憶したこれらの時刻の情報を、ディレイレスポンス719に格納する。
上述の処理により、PTPスレーブ720は、下り遅延の情報および上り遅延の情報を取得する。PTPスレーブ720は、このようにして取得した下り遅延の情報および上り遅延の情報を反映させた時刻を生成、これを用いてスレーブ時刻を補正する。
図8Aおよび図8Bは、図7において説明したTC機能の詳細を示したシーケンス図である。図において、PTPマスタ800は、PTPスレーブ900とイーサネットにより通信可能に接続されている。PTPマスタ800は、PTPスタック810とL2スイッチ内に遅延補正部820とを有している。また、PTPスレーブ900は、L2スイッチ内遅延補正部910とPTPスタック920とを有している。なお、図7ではL2スイッチがPTPマスタ700とPTPスレーブ730との間に1個介在する構成であった。しかし、実際の例では、図8Aおよび図8Bに示すように、PTPマスタ800およびPTPスレーブ900のそれぞれがL2スイッチを有している。
以下に、図8Aを参照しながら同期パケットおよびフォローアップパケットを処理する場合について説明する。まず、PTPマスタ800側の処理について説明する。PTPマスタ800は、同期パケットをPTPスレーブ900に送信する。このとき、PTPスタック810で生成した信号は、遅延補正部820を介してPTPスレーブ900に出力される。PTPマスタ800側の遅延補正部820は、図7で説明したように、遅延補正部820内において生じる遅延の情報を記憶しておく。
次に、PTPマスタ800はフォローアップパケットを生成する。PTPスタック810は、打刻情報である時刻T1を取得する(ステップS811)。次に、PTPスタック810は、時刻T1に含まれる値に整数部と小数部とが含まれる場合は、これらを整数部と小数部とに分離し(ステップS812)、整数部をフォローアップパケットに含まれる時刻情報としてレジスタに格納する(ステップS813)。また、PTPスタック810は、分離した少数部を遅延補正部820に供給する(ステップS812)。
遅延補正部820は、PTPスタック810から受け取った小数部を、フォローアップパケットのコレクションフィールドに格納する(ステップS821)。次に、遅延補正部820は、同期パケットを送信した際に記憶した遅延の情報を用いて、コレクションフィールドに格納した小数部の値を補正する(ステップS822)。
次に、PTPマスタ800は、上述の整数部および補正した小数部をフォローアップパケットとしてPTPスレーブ900に送信する(ステップS814)。
次に、PTPスレーブ900側の処理にすいて説明する。PTPスレーブ900は、PTPマスタ800から送られる同期パケットを受信する。このとき、遅延補正部910は、受け取った同期パケットを中継して、PTPスタック920に送信する。遅延補正部910は、ここで遅延補正部910内に生じる遅延の情報を記憶しておく。
PTPスタック920は、遅延補正部910から受け取った同期パケットを受け取るとともに、同期パケットを受け取った時刻T2を打刻し、打刻時刻を取得する(ステップS921)。
次に、PTPスタック920は、時刻T2に含まれる値を整数部と小数部とに分離し(ステップS922)、整数部をフォローアップパケットに含まれる時刻情報としてレジスタに格納する(ステップS923)。また、PTPスタック920は、分離した少数部を遅延補正部910に供給する(ステップS922)。
次に遅延補正部910は、PTPスタック920から受け取った小数部を、フォローアップパケットのコレクションフィールドに格納する(ステップS911)。次に、遅延補正部910は、同期パケットを受信した際に記憶した遅延の情報を用いて、コレクションフィールドに格納した小数部の値を補正する(ステップS912)。
次に、PTPスレーブ900は、PTPマスタ800からフォローアップパケットを受け取る(ステップS924)。この際、フォローアップパケットと、上述の補正した小数部とをPTPスタック920に格納する。
次に、図8Bを参照しながら、ディレイリクエストとディレイレスポンスのそれぞれの信号を送受信する際の処理について説明する。ただし、同期パケットおよびフォローアップパケットを送受信する際に行った処理と同様の処理については、適宜説明を省略する。
まず、PTPスレーブ900が有するPTPスタック920は、ディレイリクエストを生成する(ステップS925)。ここで、PTPスタック920は、ディレイリクエストを送信する時刻T3を打刻して取得する(ステップS926)。PTPスタック920は生成したディレイリクエストを遅延補正部910に供給する。遅延補正部910は受け取ったディレイリクエストを中継してPTPマスタ800に送信する。この際、遅延補正部910はL2スイッチ内の処理により生じる遅延の情報を記憶する。
次に、PTPスタック920は、取得した時刻T3の情報を整数部と小数部に分離し(ステップS927)、整数部をレジスタに格納する(ステップS928)。また、遅延補正部910は、PTPスタック920から受け取った小数部をコレクションフィールドに格納するとともに、記憶しておいた遅延の情報を用いて小数部の補正を行う(ステップS914)。
次に、PTPマスタ800の処理について説明する。PTPマスタ800は、ディレイリクエストを受信すると、遅延補正部820において、遅延の情報を記憶する。また、PTPスタック810は、ディレイリクエストを受信した時刻T4を打刻する(ステップS815)。その後、PTPスタック810は、図8Aを参照しながら説明した処理と同様の処理を行うことにより、PTPスタック810が生成した時刻T4の情報を整数部と小数部とに分離する(ステップS817)。そして、PTPマスタ800は、PTPスタック810がレジスタに格納した時刻T4の整数部と、遅延補正部820が生成する遅延の情報および小数部の補正情報とを、ディレイレスポンスとしてPTPスレーブ900に送信する(ステップS819)。
次に、PTPスレーブ900は、PTPマスタ800からディレイレスポンスを受け取る(ステップS929)。この際、ディレイレスポンスと、上述の補正した小数部とをPTPスタック920に格納する。
上述の処理により、PTPスレーブ900は、時刻T1〜T4と、TC機能による遅延情報とを取得する。したがって、PTPスレーブ900は、伝送時間の差による誤差を補正して、PTPマスタ800と時刻情報の同期を行う。
次に、図9を参照しながらPTPマスタおよびPTPスレーブの打刻情報生成機能について説明する。図9は、実施の形態3にかかる打刻情報生成装置の概略構成図である。ここで、打刻情報生成装置とは、PTPマスタおよびPTPスレーブのいずれか一方または両方を示している。図に示す回路は、打刻情報生成装置2が有している回路の概略構成図である。
打刻情報生成装置2は、外部から受け取るパケット信号の入力タイミング(パケット入力タイミング信号)をトリガとして打刻情報を生成する。打刻情報とは、トリガ信号を受け取った時刻を含む情報である。打刻情報生成装置2は、主な構成として、遅延時間検出回路20、タイマ602、加算器603、時刻生成部604、小数部保持レジスタ605、打刻情報出力部606およびフリップフロップ607を有している。
遅延時間検出回路20は、実施の形態2において説明した構成を有している。そのため、ここでの詳細な説明は省略し、以下に概略を説明する。遅延時間検出回路20は、イーサネットクロックを受け取ることにより遅延時間を生成する。イーサネットクロックはパケット入力タイミング信号と同期したクロック信号である。したがって、遅延時間検出回路20が生成する遅延時間は、パケット入力タイミング信号を受け取った時の遅延時間に相当する。
遅延時間検出回路20が有するクロック生成部22は、システムクロックに接続し、システムクロックの周波数125メガヘルツから、主尺クロックとして第1周期(8ナノ秒)のシステムクロック信号と、副尺クロックとしての第2周期(8.75ナノ秒)の副尺クロック信号とを生成している。遅延時間検出回路20は、副尺クロック信号を利用して複数の副尺信号を生成するとともに、イーサネットクロックと一致する副尺信号を検出するように構成されている。そして、遅延時間検出回路20は、主尺クロックとイーサネットクロックとの遅延時間を算出し、算出した遅延時間の情報を、加算器603に供給する。
タイマ602は、クロック生成部22から受け取ったシステムクロック信号を用いて、タイマ情報を生成する。タイマ602は、タイマ602が起動するとともに第1周期に従ってカウントアップを開始するタイマ情報生成装置である。タイマ602は、生成したタイマ情報を加算器603に供給する。
加算器603は、遅延時間検出回路20から遅延時間の情報を受け取るとともに、タイマ602からタイマ情報を受け取る。そして、加算器603は、受け取ったこれらの情報を加算する。なお、遅延時間の情報には、整数部および少数部が含まれている。また、タイマ情報には、第1周期毎に8ナノ秒が加算される整数部のみが含まれている。なお、図9の説明において、「整数部」とは1ナノ秒単位の値を意味する。また、「小数部」とは1ナノ秒より小さい値を意味する。例えば、遅延時間の情報が「5.75」ナノ秒の場合、遅延時間の整数部は「5」であり、遅延時間の小数部は「0.75」である。また、例えばカウント数の情報が「8」ナノ秒の場合、加算器603は、5.75+8=13.75を算出し、算出した値を整数部の「13」と小数部の「0.75」とに分離する。加算器603は、上述のように、遅延時間の情報とカウント数の情報とを加算した後に、加算した値から整数部と小数部とを分離する。そして加算器603は、整数部を時刻生成部604に供給するとともに、小数部を小数部保持レジスタ605に供給する。
時刻生成部604は、所定のカウント数からPTPエポック時刻を生成する機能を有している。時刻生成部604は、加算器603から整数部を受け取るとともに、イーサネットクロックのクロック信号(125メガヘルツ)を受け取る。また、時刻生成部604は、打刻情報出力部606に接続しており、打刻情報出力部606に対して生成した時刻情報を供給する。すなわち、時刻生成部604は、加算器603から受け取った整数部からPTPエポック時刻である時刻情報を生成し、イーサネットクロックのタイミングに従って、生成した時刻情報を打刻情報出力部606に供給する。
小数部保持レジスタ605は、加算器603から受け取った小数部の値を保持する機能を有している。小数部保持レジスタ605は、加算器603から新たな小数部の値が供給された場合は、古い値を消去する。あるいは、小数部保持レジスタ605は、加算器603から新たな小数部の値が供給された場合は、古い値に上書きする。小数部保持レジスタ605は、イーサネットクロックのクロック信号(125メガヘルツ)を受け取る。したがって、小数部保持レジスタ605は、イーサネットクロックのタイミングに従って、保持している小数部の値を打刻情報出力部606に供給する。
打刻情報出力部606は、時刻生成部604から時刻情報を受け取るとともに、小数部保持レジスタ605から小数部の値を受け取る。打刻情報出力部606は、時刻情報および小数部の値を加算して、打刻情報を生成する。また、打刻情報出力部606は、フリップフロップ607に接続し、フリップフロップ607を介して、パケット入力タイミング信号を受け取る。打刻情報出力部606において、パケット入力タイミング信号は、ラッチ信号の役割を担っている。したがって、打刻情報出力部606は、受け取ったパケット入力タイミング信号をトリガとして、生成した打刻情報を保持する。
パケット入力タイミング信号とは、時刻情報を打刻することを指示するトリガとなる信号である。例えば、図に示した打刻情報生成装置2が、PTPスレーブだった場合において、かかるPTPスレーブが受け取る同期パケットが、パケット入力タイミング信号に相当する。この場合、打刻情報生成装置2は、PTPシステムにおける時刻T2を出力する。
また、打刻情報出力部606は、イーサネットクロックのクロック信号を受け取る。なお、フリップフロップ607は、イーサネットクロックのクロック信号を受け取り動作している。そのため、パケット入力タイミング信号は、イーサネットクロックと同じタイミングで打刻情報生成装置2に供給される。
このような構成により、打刻情報出力部606は、生成した打刻情報を、パケット入力タイミング信号を受け取ったタイミングで保持し、保持した打刻情報を、外部に出力する。打刻情報は、副尺が検出した遅延時間が含まれている。そのため、打刻情報生成装置2は、主尺である第1周期(8ナノ秒)より細かい精度で打刻情報を生成することができる。
PTPマスタおよびPTPスレーブのいずれもが上述の打刻情報生成機能を有することにより、主尺であるシステムクロックないしイーサネットクロックの周期より細かい時間の打刻情報を生成することができる。すなわち、打刻情報生成装置は、副尺により遅延時間を検出することにより、シンプルなロジック回路により高い精度の時刻情報を生成する装置を提供することができる。また、PTPシステムがTC機能を採用するとともに、打刻情報生成機能を有することにより、PTPシステムは、高い精度の時刻情報を提供することができる。
以上、実施の形態3について説明した。実施の形態4によれば、シンプルなロジック回路により高い精度の時刻情報を用いて時刻を同期する打刻情報生成装置等を提供することができる。
<実施の形態4>
次に、図10を参照しながら実施の形態4について説明する。実施の形態4にかかる打刻情報生成装置は、副尺クロック信号の周期を設定できる点が、実施の形態3と異なる。図10は、実施の形態4にかかる打刻情報生成装置の概略構成図である。以下に、実施の形態4にかかる打刻情報生成装置3において実施の形態3と異なる点について説明する。
打刻情報生成装置3が有する遅延時間検出回路20は、カウント数算出部28を有している。カウント数算出部28は、外部から設定値を受け取り、受け取った設定値に応じてカウント数を決定する。ここで、設定値とは、第2周期の値に相当する。設定値は、第1周期より大きく、第1周期の2倍の値より小さい範囲において任意に設定可能である。カウント数算出部28は、受け取った設定値を用いて後述の演算を行うことによりカウント数を算出し、算出したカウント数をカウント部23に供給する。また、カウント数算出部28は、クロック生成部22に接続し、クロック生成部22が設定値を第2周期とするクロック信号を発振するよう指示する。
次に、図11を参照しながら、カウント数算出部28を有する遅延時間検出回路の処理について説明する。カウント数算出部28は、副尺に利用する副尺クロック信号の周期からカウント数を自動算出する機能を有している。図11は、実施の形態4にかかる遅延時間検出回路におけるカウント数設定処理のフローチャートである。
まず、遅延時間検出回路20は、自動Δt算出ルーチンを開始する(ステップS660)。次に、カウント数算出部28は、副尺の周期となる設定値を外部から受け付ける(ステップS661)。副尺の周期は、ユーザが設定してもよいし、別の装置ないしシステムが設定するものであってもよい。
次に、カウント数算出部28は、以下の式(4)に示すように、設定値から主尺である第1周期の値を除した余りを算出する式を実行する(ステップS662)。
Figure 2020079717
ここで、Aは、余りを示している。また、「Sub Scale」は、設定値(例えば8.75)を示し、nはカウンタ数を示している。また、「Main Scale」は、主尺の周期(例えば8)を示している。
次に、カウント数算出部28は、余りAがゼロになるカウント数nを検出する(ステップS663)。例えば、カウント数算出部28は、n=1から1ずつ値をインクリメントしながら、式(4)の演算を行い、余りAがゼロになるカウント数nが出現するまでnのインクリメントを繰り返す。例えば副尺の周期が8.75ナノ秒の場合、余りAが0になるカウント数は32である。すなわち、カウント数32の場合に式(4)は、8.75×32/8=280となり、これを8で割ると280/8=35で、余りが0である。同様の計算によれば、例えば副尺の周期が8.5ナノ秒の場合は、カウント数は16となる。
このように、カウント数算出部28は、A=0になると判定しない場合(ステップS663:No)は、式(4)のnをインクリメントして再び演算を行い余りAの値が0か否かを判定する。そして、カウント数算出部28は、A=0になると判定した場合(ステップS663:Yes)は、副尺のカウント数をA=0となった時の値に設定する(ステップS664)。
遅延時間検出回路20は、カウント数算出部28が設定したカウント数を利用して複数の副尺信号を生成する。さらに、遅延時間検出回路20は、生成した複数の副尺信号のうち第1周期を有する参照信号とタイミングが一致するものを検出する。具体的には、遅延時間検出回路20は、副尺信号が有する第2周期の期間内に入力クロック信号の立上りエッジが2回含まれる場合、を入力クロック信号と一致するタイミングであると処理する(ステップS665)。
次に、遅延時間検出回路20は、入力クロック信号とタイミングが一致した副尺信号から差分信号を生成する。具体的には、遅延時間検出回路20が有する差分信号生成部25は、入力クロック信号とタイミングが一致した副尺信号に対応するカウント数と、第2周期と第1周期との差を乗じることにより差分信号を生成する(ステップS666)。
次に、遅延時間検出回路20は、差分信号から遅延時間Δtを算出する(ステップS667)。具体的には遅延時間検出回路20は、上述の式(3)を用いて遅延時間Δtを算出する。
以上、遅延時間検出回路20が有する機能について説明した。遅延時間検出回路20は、上述の機能を有することにより、予め設定された範囲における任意の周期の副尺を設定することができる。
以上、実施の形態4について説明した。実施の形態4によれば、シンプルなロジック回路により高い精度の時刻情報を用いて時刻を同期する打刻情報生成装置等を提供するとともに、副尺の周期を設定可能な打刻情報生成装置等を提供することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態2〜3に記載した入力クロック信号と一致するタイミングは、副尺信号が有する第2周期の期間内に入力クロック信号の立下りエッジが2回含まれる場合と設定されてもよい。また、実施の形態4において示したカウント数算出部は、打刻情報生成装置内に含まれ、且つ、遅延時間検出回路に含まれない構成であってもよい。
1 PTPシステム
2、3 打刻情報生成装置
10、20 遅延時間検出回路
11、22 クロック生成部
12、23 カウント部
13、24 副尺信号生成部
14、26 遅延時間算出部
21 システムクロック発振器
25 差分信号生成部
28 カウント数算出部
100 基準発振源
200 PTPマスタ
202 時刻生成部
203、305 PTPレイヤ部
204、304 UDPレイヤ部
205、303 IPレイヤ部
206、302 L2レイヤ部
207 L2スイッチ
208、301 L1レイヤ部
300 PTPスレーブ
306 スレーブ時刻生成部
308 サーボ制御部
400 ネットワーク
602 タイマ
603 加算器
604 時刻生成部
605 小数部保持レジスタ
606 打刻情報出力部
607 フリップフロップ
700 PTPマスタ
701 マスタ時刻生成部
702 パケット生成機能
710 L2スイッチ
711 カウンタ
720 PTPスレーブ
721 スレーブ時刻生成部
730 PTPスレーブ
800 PTPマスタ
810、920 PTPスタック
820、910 遅延補正部
900 PTPスレーブ

Claims (10)

  1. 主尺に相当し、第1周期を有するシステムクロック信号と、副尺に相当し、前記第1周期とは異なる第2周期を有する副尺クロック信号と、を用いて前記第1周期を有する入力クロック信号の前記システムクロック信号に対する遅延時間を検出する遅延時間検出回路であって、
    前記システムクロック信号に基づいて副尺クロック信号を生成するクロック生成部と、
    前記副尺クロック信号に基づいて予め設定されたカウント数を順次繰り返しインクリメントしながらカウント信号を生成するカウント部と、
    前記カウント信号を受け取り、前記カウント数に1回の割合で前記第2周期に対応する期間分の矩形波を有し前記第2周期に従ってタイミングがずれている副尺信号を前記カウント数と同じ数生成する副尺信号生成部と、
    前記入力クロック信号を受け取り、複数の前記副尺信号の内、前記入力クロック信号と一致するタイミングを有する一の前記副尺信号に基づいて、前記システムクロック信号に対する前記入力クロック信号の前記第1周期の範囲内における遅延時間を算出する遅延時間算出部と
    を備え、
    前記遅延時間算出部は、
    前記矩形波の前記第2周期に対応する期間内に前記入力クロック信号の立上りエッジが2回以上含まれる場合、または
    前記矩形波の前記第2周期に対応する期間内に前記入力クロック信号の立下りエッジが2回以上含まれる場合、
    のいずれか一の場合を前記入力クロック信号と一致するタイミングであると処理する
    遅延時間検出回路。
  2. 前記副尺信号生成部は、前記第2周期に対応する期間として前記第2周期と一致する期間の前記矩形波を有する前記副尺信号を生成する
    請求項1に記載の遅延時間検出回路。
  3. 前記副尺信号生成部は、
    前記クロック生成部から前記副尺クロック信号を受け取るクロック受付部と、
    前記カウント部から前記カウント信号を受け取るカウント信号受付部と、
    前記遅延時間算出部に対して前記副尺信号を供給するための前記カウント数と同じ数の副尺信号出力部と、を有する
    請求項1または2に記載の遅延時間検出回路。
  4. 前記遅延時間算出部は、
    前記矩形波の前記第2周期に対応する期間内に前記入力クロック信号の立上りエッジが2回含まれる場合、または
    前記矩形波の前記第2周期に対応する期間内に前記入力クロック信号の立下りエッジが2回含まれる場合、
    のいずれか一の場合を前記入力クロック信号と一致するタイミングであると処理する
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の遅延時間検出回路。
  5. 前記クロック生成部が生成する前記副尺クロック信号は、前記第1周期より長く前記第1周期の2倍の周期より短い前記第2周期を有する
    請求項4に記載の遅延時間検出回路。
  6. 前記第2周期の値を設定値として受け付け、受け付けた前記設定値と前記第1周期に基づいて、前記カウント数を決定するカウント数算出部と、をさらに有する
    請求項1〜5のいずれか一項に記載の遅延時間検出回路。
  7. 前記カウント数算出部は、前記第1周期の値に任意の自然数を乗じた値に、前記設定値と前記第1周期の値との差を除して得られた値の余りがゼロになる場合の最小値を前記カウント数として設定する
    請求項6に記載の遅延時間検出回路。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の遅延時間検出回路と、
    前記システムクロック信号に基づいてタイマ情報を生成するタイマと、
    前記遅延時間と前記タイマ情報とを合算して合算値を算出し、前記合算値を上位桁部と下位桁部とに分割してそれぞれ出力する演算部と、を有する
    打刻情報生成装置。
  9. 前記上位桁部を受け取るとともに受け取った前記上位桁部に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
    前記下位桁部を受け取るとともに前記下位桁部の値を保持する下位桁保持部と、をさらに有し、
    前記入力クロック信号と同期した入力信号に基づいて、前記時刻情報と前記下位桁部の値とを合算した打刻情報を出力する
    請求項8に記載の打刻情報生成装置。
  10. 主尺に相当する第1周期を有するシステムクロック信号に基づいて前記第1周期と異なる第2周期を有する副尺クロック信号を生成するクロック生成ステップと、
    前記副尺クロック信号に基づいて予め設定されたカウント数を順次繰り返しインクリメントしながらカウント信号を生成するカウントステップと、
    前記カウント信号を受け取り、前記カウント数に1回の割合で前記第2周期に対応する期間分の矩形波を有し、前記第2周期に従ってタイミングがずれている副尺信号を前記カウント数と同じ数生成する副尺信号生成ステップと、
    前記第1周期を有する入力クロック信号を受け取り、複数の前記副尺信号の内、前記入力クロック信号と一致するタイミングを有する一の前記副尺信号に基づいて、前記システムクロック信号に対する前記入力クロック信号の前記第1周期の範囲内における遅延時間を算出する遅延時間算出ステップと
    を備え
    前記遅延時間算出ステップは、
    前記矩形波の前記第2周期に対応する期間内に前記入力クロック信号の立上りエッジが2回以上含まれる場合、または
    前記矩形波の前記第2周期に対応する期間内に前記入力クロック信号の立下りエッジが2回以上含まれる場合、
    のいずれか一の場合を前記入力クロック信号と一致するタイミングであると処理する
    遅延時間検出方法。
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