JP2021087027A - Communication device and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のグランドマスターを運用するIP(Internet Protocol)ネットワークを利用した同期通信システムにおいて、安定動作するグランドマスターを選出し、PTP(Precision Time Protocol)に基づく時刻同期で通信を行う通信装置及びプログラムに関する。 The present invention is a communication device that selects a ground master that operates stably in a synchronous communication system using an IP (Internet Protocol) network that operates a plurality of grand masters, and communicates with time synchronization based on PTP (Precision Time Protocol). And about the program.
従来は、映像用のインターフェースであるSDI(例えば、非特許文献1参照)や音声用のインターフェースであるMADIによる信号伝送方式によって、映像・音声・同期情報を伝送する同期通信システムが構成されていた。SDI・MADI信号形式の同期通信システムの典型例として、例えば番組制作に係る設備としては、図5に示すように構成することができる。 Conventionally, a synchronous communication system for transmitting video / audio / synchronization information has been configured by a signal transmission method using SDI (for example, see Non-Patent Document 1) which is an interface for video and MADI which is an interface for audio. .. As a typical example of a synchronous communication system in the SDI / MADI signal format, for example, equipment related to program production can be configured as shown in FIG.
図5は、従来のSDI・MADI信号形式の同期通信システムの典型例を示すブロック図である。カメラ131等の映像を送信するデバイスは、当該映像をSDI形式の信号(SDI信号)でSDIルータ121に送信し、SDIルータ121からディスプレイ133やビデオスイッチャ134等の指定のデバイスに振り分けて伝送する。また、マイクロホン132等の音声を送信するデバイスは、当該音声をMADI形式の信号(MADI信号)で音声ルータ122を経由してSDIルータ121に送信し、SDIルータ121からディスプレイ133や音声ミキサ135等の指定のデバイスへと振り分けて伝送する。これらのカメラ131、マイクロホン132、ディスプレイ133、ビデオスイッチャ134、音声ミキサ135、SDIルータ121、及び音声ルータ122は、同期信号発生器110からの同期信号によって同期がとれるようになっている。
FIG. 5 is a block diagram showing a typical example of a conventional SDI / MADI signal format synchronous communication system. A device that transmits an image such as a
一方、近年では、Ethernet(登録商標)フレーム(以下、本願明細書中、「Eフレーム」とも称する。)やIPパケット(本願明細書中、Eフレーム及びIPパケットを総括して「IPベースのパケット」と称する。)に映像・音声・同期情報を格納して伝送するよう同期通信システムを構築することが検討されている。IPベースのパケットを用いるIPネットワークで構築された同期通信システムの典型例として、例えば番組制作に係る設備としては、図6に示すように構成することができる。 On the other hand, in recent years, Ethernet (registered trademark) frames (hereinafter, also referred to as "E frames" in the present specification) and IP packets (in the present specification, E frames and IP packets are collectively referred to as "IP-based packets". It is being studied to construct a synchronous communication system so as to store and transmit video, audio, and synchronization information in). As a typical example of a synchronous communication system constructed by an IP network using IP-based packets, for example, equipment related to program production can be configured as shown in FIG.
図6は、従来のIPネットワークで構築された同期通信システムの典型例を示すブロック図である。カメラ13‐1等の映像を送信するデバイスは、当該映像をIPベースのパケットに格納して、あるネットワークスイッチ12に送信し、当該ネットワークスイッチ12から別のネットワークスイッチ12を経由して(図示せず)、或いは直接的に、パケット内のヘッダ情報に基づきディスプレイ13‐3やビデオスイッチャ13‐4等の指定のデバイスへと経路選択して、カメラ13‐1等の映像を伝送する。また、マイクロホン13‐2等の音声を送信するデバイスは、当該音声をIPベースのパケットに格納して、あるネットワークスイッチ12に送信し、当該ネットワークスイッチ12から別のネットワークスイッチ12を経由して(図示せず)、或いは直接的に、パケット内のヘッダ情報に基づきディスプレイ13‐3や音声ミキサ13‐5等の指定のデバイスへと経路選択して、マイクロホン13‐2等の音声を伝送する。
FIG. 6 is a block diagram showing a typical example of a synchronous communication system constructed by a conventional IP network. A device that transmits an image such as a camera 13-1 stores the image in an IP-based packet, transmits the image to a
ネットワークスイッチ12は、他のネットワークスイッチ12(図示せず)、或いはカメラ13‐1、マイクロホン13‐2、ディスプレイ13‐3、ビデオスイッチャ13‐4、音声ミキサ13‐5等の各デバイスに対して、例えば、有線又は無線のLAN(Local Area Network)で通信接続されており、それぞれのデバイスとのパケット通信を行う送受信ポートを有している。また、グランドマスター装置10とネットワークスイッチ12は、PTPに従うマスター/スレーブの時刻同期で通信接続される。即ち、グランドマスター装置10は、ネットワークスイッチ12を時刻同期させるためのPTPのグランドマスター(GM)クロックをPTPメッセージ(「PTP同期メッセージ」、又は「アナウンスメッセージ」とも称される。)としてパケット送信する。そして、ネットワークスイッチ12は、PTPメッセージに従って、グランドマスター装置10をマスターとするスレーブ動作で、GMクロックに同期して動作する。同様に、ネットワークスイッチ12と、カメラ13‐1、マイクロホン13‐2、ディスプレイ13‐3、ビデオスイッチャ13‐4、音声ミキサ13‐5等の各デバイスは、PTPに従うマスター/スレーブの時刻同期で通信接続される。即ち、ネットワークスイッチ12は、カメラ13‐1等の各デバイスを時刻同期させるためのPTPメッセージをパケット送信する。そして、カメラ13‐1等の各デバイスは、PTPメッセージに従って、ネットワークスイッチ12をマスターとするスレーブ動作で、GMクロックに同期して動作する。
The
このように、ネットワークスイッチ12は、グランドマスター装置10のGMクロックに対してPTPの時刻同期で動作するバウンダリークロック(Boundary Clock)デバイスとして機能する通信装置15として構成され、カメラ13‐1等の各デバイスは、GMクロックに対してPTPの時刻同期で動作するオーディナリークロック(Ordinary Clock)デバイスとして機能する通信装置15として構成される。即ち、図6に示す同期通信システムは、GMクロックと、バウンダリークロックと、オーディナリークロックの3階層でPTPに基づく時刻同期を行う。これにより、図6に示す同期通信システムは、各通信装置15のクロック同士の同期をGMクロックで維持することができる。
As described above, the
このように、近年、SDIやMADIによって構成されていた同期通信システムを、一般的なIPベースのパケットを用いるIPネットワークに置き換えて構築することが検討されている。IPネットワークに基づく同期通信システムは、安価で伝送容量を大きくすることができることから、設備コストを下げることが期待される。また、図5に示すような同期通信システムにおける各デバイスの同期は、同軸ケーブルを用いてBlack Burst信号(例えば、非特許文献2参照)や3値Sync信号(例えば、非特許文献3参照)を伝送して同期を維持していた。一方、従来の通信システムをIPネットワークに置き換えた図6に示すような同期通信システムでは、IPネットワークを用いて各通信装置15をPTPに基づく時刻同期で維持させることができる。このため、図6に示すような同期通信システムでは、複数のローカル同期通信システムを通信装置15経由で接続して1つの同期通信システムを構成し、各ローカル同期通信システム間で、複数のグランドマスターから選出した1つのグランドマスターに基づきPTPの時刻同期を維持させることもできる(例えば、非特許文献4参照)。
As described above, in recent years, it has been studied to replace the synchronous communication system composed of SDI and MADI with an IP network using a general IP-based packet. Synchronous communication systems based on IP networks are expected to reduce equipment costs because they are inexpensive and can increase transmission capacity. Further, for synchronization of each device in the synchronization communication system as shown in FIG. 5, a Black Burst signal (see, for example, Non-Patent Document 2) or a ternary Sync signal (see, for example, Non-Patent Document 3) is used by using a coaxial cable. It was transmitted and kept in sync. On the other hand, in a synchronous communication system as shown in FIG. 6 in which a conventional communication system is replaced with an IP network, each
尚、特許文献1には、複数のグランドマスター候補のうちの1つグランドマスター候補を選出する動作を行う通信装置として、他の通信装置からグランドマスター候補とその優先度を示すメッセージを取得して、取得した優先度を示すメッセージと自通信装置のグランドマスターの優先度とを比較し、他の通信装置から得られるグランドマスター候補の優先度がより高い時に、他の通信装置の時刻と自通信装置の時刻との差分を算出し、その差分が閾値より小さい場合に、当該他の通信装置を自通信装置のグランドマスターに切り替えるように制御する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
In
ところで、例えば番組制作に係る設備として、図6に示すようなIPネットワーク化した同期通信システムを利用する際に、放送局外の中継現場における現場設備と放送局設備とでそれぞれPTPに基づくローカル同期通信システムを構築し、各ローカル同期通信システムを通信接続して全体としてPTPに基づく1つの同期通信システムを構成することができる。この場合、各ローカル同期通信システム間で、複数のグランドマスターから選出した1つのグランドマスターに基づきPTPの時刻同期を維持させることができ、放送局設備から現場設備の番組制作(或いは現場設備から放送局設備の番組制作)を行うリモートプロダクションを実現することができる。 By the way, for example, when using an IP networked synchronous communication system as shown in FIG. 6, local synchronization based on PTP is performed between the on-site equipment and the broadcasting station equipment at the relay site outside the broadcasting station. A communication system can be constructed, and each local synchronous communication system can be communicated and connected to form one synchronous communication system based on PTP as a whole. In this case, the time synchronization of PTP can be maintained between each local synchronization communication system based on one grand master selected from a plurality of grand masters, and the program production of the on-site equipment from the broadcasting station equipment (or broadcasting from the on-site equipment) can be maintained. It is possible to realize remote production that performs program production of station equipment).
例えば、図7は、従来技術から想定されるPTPに基づく同期通信システム1として、放送局設備と現場設備との間での接続が無く個別に動作するときの典型的な動作例を示すブロック図である。
For example, FIG. 7 is a block diagram showing a typical operation example when the
図7に示す同期通信システム1において、放送局設備では、グランドマスター装置10Aと、グランドマスター装置10AにおけるPTPのグランドマスター(GM)クロック(クロックA)に対してPTPの時刻同期で動作するネットワークスイッチ等のバウンダリークロックデバイス12Aと、GMクロック(クロックA)に対してPTPの時刻同期で動作するカメラ等のオーディナリークロックデバイス13Aとが、IPベースのパケットを用いるIPネットワークで接続される。ここで、グランドマスター装置10Aは、通信アンテナ11Aを介してGPS(Global Positioning System)衛星20のGPS時刻と同期するために、PTPで規定される時刻同期源(timeSource)として0x20が設定され、これにより、GPS衛星20のGPS時刻と同期したGMクロック(クロックA)を発生する。グランドマスター装置10A、並びに、バウンダリークロックデバイス12A及びオーディナリークロックデバイス13Aを構成する各通信装置15Aのクロック同士の同期は、各デバイス間のマスター/スレーブの時刻同期で、グランドマスター装置10AにおけるPTPのGMクロック(クロックA)に基づいて3階層でPTPの時刻同期を行うことができる。
In the
また、図7に示す同期通信システム1において、現場設備では、グランドマスター装置10Bと、グランドマスター装置10BにおけるPTPのGMクロック(クロックB)に対してPTPの時刻同期で動作するネットワークスイッチ等のバウンダリークロックデバイス12Bと、GMクロック(クロックB)に対してPTPの時刻同期で動作するカメラ等のオーディナリークロックデバイス13Bとが、IPベースのパケットを用いるIPネットワークで接続される。ここで、グランドマスター装置10Bは、通信アンテナ11Bを介してGPS衛星20のGPS時刻と同期するために、PTPで規定される時刻同期源(timeSource)として0x20が設定され、これにより、GPS衛星20のGPS時刻と同期したGMクロック(クロックB)を発生する。グランドマスター装置10B、並びに、バウンダリークロックデバイス12B及びオーディナリークロックデバイス13Bを構成する各通信装置15Bのクロック同士の同期は、各デバイス間のマスター/スレーブの時刻同期で、グランドマスター装置10BにおけるPTPのGMクロック(クロックB)に基づいて3階層でPTPの時刻同期を行うことができる。
Further, in the
ところで、図7に示す同期通信システム1では、現場設備と放送局設備のそれぞれにGPS時刻に同期したGMクロックを発生するグランドマスター装置10A,10Bを設置して運用することになるが、一方のグランドマスター装置のGPS同期に障害が発生した場合には、他方のグランドマスター装置からのGMクロックを利用してバックアップ動作できる構成とすることが望ましい。
By the way, in the
そこで、図8に示すように、バウンダリークロックデバイス12A,12B間をPTPの時刻同期を行うように接続することができる。図8は、従来技術から想定されるPTPに基づく同期通信システム1として、放送局設備と現場設備との間で放送番組のリモートプロダクションを可能とするよう接続状態にあるときの典型的な動作例を示すブロック図である。
Therefore, as shown in FIG. 8, the
図8に示す例では、バウンダリークロックデバイス12Aをマスター、バウンダリークロックデバイス12Bをスレーブとして、放送局設備内のデバイスをクロックAでPTPに基づく時刻同期を行い、このクロックAを用いて現場設備内のデバイスを時刻同期させる例を示している。この場合、現場設備では、グランドマスター装置10Bは、クロックAでパッシブ動作するマスターとなり、バウンダリークロックデバイス12B及びオーディナリークロックデバイス13Bも、各デバイス間のマスター/スレーブの時刻同期としてクロックAで動作する。つまり、図8に示す例では、放送局設備から現場設備の番組制作を行うリモートプロダクションを実現することができる。
In the example shown in FIG. 8, the
また、図5に示すようなSDI・MADI信号形式の同期通信システムでは、現場設備からの映像や音声は、放送局設備内のデバイスとは同期していないため、放送局設備で現場設備からの映像や音声を受信する際に再同期処理が必要となり、放送番組のリモートプロダクションを行う際に同期ずれが生じうる問題があった。このような場合には、図8に示すように同期通信システム1を構築することで、同期ずれを解消することもできる。
Further, in the SDI / MADI signal format synchronous communication system as shown in FIG. 5, since the video and audio from the on-site equipment are not synchronized with the devices in the broadcasting station equipment, the broadcasting station equipment is used from the on-site equipment. Resynchronization processing is required when receiving video and audio, and there is a problem that synchronization shift may occur when performing remote production of broadcast programs. In such a case, the synchronization deviation can be eliminated by constructing the
つまり、図6に例示する各デバイスについて、図7及び図8に示すように同期通信システム1を構築し、現場設備と放送局設備とでそれぞれGPS時刻に同期したPTPのGMクロックを利用することで、現場設備からの映像や音声を放送局設備のデバイスに同期した信号とすることができるため、再同期処理が不要になるという利点がある。
That is, for each device illustrated in FIG. 6, a
ところで、複数のPTPの複数のグランドマスター候補から一つを選出するアルゴリズムとして、BMCA(Best Master Clock Algorithm)が標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されている(例えば、非特許文献4参照)。 By the way, BMCA (Best Master Clock Algorithm) is defined in the standard SMPTE ST 2059-2 as an algorithm for selecting one from a plurality of grand master candidates of a plurality of PTPs (see, for example, Non-Patent Document 4).
図9は、複数のPTPの複数のグランドマスター候補(即ち、GMクロック候補)から一つを選出するアルゴリズムとして、PTPの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるBMCAを示すフローチャートである。まず、標準規格SMPTE ST 2059-2では、複数のPTPの複数のグランドマスター候補から一つを選出するために、以下に示すパラメータがデータセットとしてPTPメッセージに含まれるとして規定されている。
「GMクロック識別子(Identity)」は、GMクロック固有の識別子である。
「第1の優先度(priority1)」は、同期通信システムの管理者が設定するGMクロック毎の第1の優先度である。
「GMクラス(class)」は、GMクロック毎のトレーサビリティを示す値である。
「GMクロック精度(accuracy)」は、GMクロック毎の精度を示す値である。
「GMクロック安定度(offsetScaledLogVariance)」は、GMクロック毎の安定度を示す値である。
「第2の優先度(priority2)」は、同期通信システムの管理者が設定するGMクロック毎の第2の優先度である。
「時刻同期源(timeSource)」は、GMクロック毎の同期源を示す設定値であり、本例では、0x20が設定されることで、GPS時刻同期を示すものとなる。
「バウンダリークロック数(stepsRemoved)」は、各グランドマスター装置からバウンダリークロックデバイスまでの経路中にあるバウンダリークロックの数(即ち、バウンダリークロックデバイスの数)を示す値である。
FIG. 9 is a flowchart showing BMCA defined by the PTP standard SMPTE ST 2059-2 as an algorithm for selecting one from a plurality of grand master candidates (that is, GM clock candidates) of a plurality of PTPs. First, the standard SMPTE ST 2059-2 stipulates that the following parameters are included in the PTP message as a data set in order to select one from a plurality of grandmaster candidates of a plurality of PTPs.
The "GM clock identifier (Identity)" is an identifier unique to the GM clock.
The "first priority (priority1)" is the first priority for each GM clock set by the administrator of the synchronous communication system.
The "GM class" is a value indicating the traceability for each GM clock.
The "GM clock accuracy" is a value indicating the accuracy of each GM clock.
The "GM clock stability (offsetScaledLogVariance)" is a value indicating the stability of each GM clock.
The "second priority (priority2)" is a second priority for each GM clock set by the administrator of the synchronous communication system.
The "time source" is a set value indicating a synchronization source for each GM clock, and in this example, 0x20 is set to indicate GPS time synchronization.
The "number of boundary clocks (stepsRemoved)" is a value indicating the number of boundary clocks (that is, the number of boundary clock devices) in the path from each grandmaster device to the boundary clock device.
図8に示すバウンダリークロックデバイス12A,12Bが接続される同期通信システム1において、各通信装置15A,15Bが、グランドマスター装置10AにおけるPTPのGMクロック(クロックA)と、グランドマスター装置10BにおけるPTPのGMクロック(クロックB)の複数のGMクロック候補から一つを選出する際に、図9に示すBMCAのアルゴリズムを適用するときは、以下のようになる。
In the
各通信装置15A,15Bは、クロックAのデータセットを含むPTPメッセージと、クロックBのデータセットを含むPTPメッセージとをそれぞれ取得して各データセットを比較するにあたり、まず、クロックAとクロックBの二つのGMクロック候補のGMクロック識別子(Identity)が同一か否かを判定する(ステップS1)。 When the communication devices 15A and 15B acquire the PTP message including the data set of the clock A and the PTP message including the data set of the clock B, respectively, and compare each data set, first, the clock A and the clock B are compared. It is determined whether or not the GM clock identifiers (Identities) of the two GM clock candidates are the same (step S1).
二つのGMクロック候補のGMクロック識別子(Identity)が同一の場合(ステップS1:Yes)、各通信装置15A,15Bは、詳細な説明は省略するが、同期ループの形成(図8に示すGPS衛星20,グランドマスター装置10A,バウンダリークロックデバイス12A,バウンダリークロックデバイス12B,グランドマスター装置10Bのループ形成)を避けるため、バウンダリークロック数(stepsRemoved)の大小に基づいたループ回避処理を実行する(ステップS2)。
When the GM clock identifiers (Identities) of the two GM clock candidates are the same (step S1: Yes), the communication devices 15A and 15B form a synchronous loop (GPS satellites shown in FIG. 8), although detailed description is omitted. 20. In order to avoid (loop formation of the
二つのGMクロック候補のGMクロック識別子(Identity)が異なる場合(ステップS1:No)、各通信装置15A,15Bは、二つのGMクロック候補の第1の優先度(priority1)について比較し(ステップS3)、第1の優先度(priority1)の値が小さいGMクロック候補を選出する。例えばクロックAのpriority1がクロックBのpriority1より高い優先度を示すときは(ステップS3:“A>B”)、ステップS9に移行してクロックBを選出する。また、クロックAのpriority1がクロックBのpriority1より低い優先度を示すときは(ステップS3:“A<B”)、ステップS10に移行してクロックAを選出する。
When the GM clock identifiers (Identities) of the two GM clock candidates are different (step S1: No), the communication devices 15A and 15B compare the first priority (priority1) of the two GM clock candidates (step S3). ), The GM clock candidate having a small value of the first priority (priority1) is selected. For example, when the
一方、二つのGMクロック候補のpriority1が同一の場合(ステップS3:“A=B”)、各通信装置15A,15Bは、次にGMクラス(class)の比較を行い(ステップS4)、GMクラス(class)の値が小さいGMクロック候補を選出する。例えばクロックAのclassがクロックBのclassより大きい値を示すときは(ステップS4:“A>B”)、ステップS9に移行してクロックBを選出する。また、クロックAのclassがクロックBのclassより低い小さい値を示すときは(ステップS4:“A<B”)、ステップS10に移行してクロックAを選出する。
On the other hand, when the
一方、二つのGMクロック候補のGMクラス(class)も同一の場合(ステップS4:“A=B”)、各通信装置15A,15Bは、次にGMクロック精度(accuracy)の比較を行い(ステップS5)、GMクロック精度(accuracy)の値が小さいGMクロック候補を選出する。例えばクロックAのaccuracyがクロックBのaccuracyより大きい値を示すときは(ステップS5:“A>B”)、ステップS9に移行してクロックBを選出する。また、クロックAのaccuracyがクロックBのaccuracyより低い小さい値を示すときは(ステップS5:“A<B”)、ステップS10に移行してクロックAを選出する。 On the other hand, when the GM classes of the two GM clock candidates are also the same (step S4: “A = B”), the communication devices 15A and 15B then compare the GM clock accuracy (step). S5), GM clock candidates having a small GM clock accuracy value are selected. For example, when the accuracy of the clock A is larger than the accuracy of the clock B (step S5: “A> B”), the process proceeds to step S9 and the clock B is selected. When the accuracy of the clock A is lower than the accuracy of the clock B (step S5: “A <B”), the process proceeds to step S10 and the clock A is selected.
一方、二つのGMクロック候補のGMクロック精度(accuracy)も同一の場合、各通信装置15A,15Bは、次にGMクロック安定度(offsetScaledLogVariance)の比較を行い(ステップS6)、GMクロック安定度(offsetScaledLogVariance)の値が小さいGMクロック候補を選出する。例えばクロックAのoffsetScaledLogVarianceがクロックBのoffsetScaledLogVarianceより大きい値を示すときは(ステップS6:“A>B”)、ステップS9に移行してクロックBを選出する。また、クロックAのoffsetScaledLogVarianceがクロックBのoffsetScaledLogVarianceより低い小さい値を示すときは(ステップS6:“A<B”)、ステップS10に移行してクロックAを選出する。 On the other hand, when the GM clock accuracy of the two GM clock candidates is also the same, the communication devices 15A and 15B then compare the GM clock stability (offsetScaledLogVariance) (step S6) and perform the GM clock stability (step S6). Select GM clock candidates with a small offsetScaledLogVariance) value. For example, when the offsetScaledLogVariance of the clock A shows a value larger than the offsetScaledLogVariance of the clock B (step S6: “A> B”), the process proceeds to step S9 and the clock B is selected. When the offsetScaledLogVariance of the clock A shows a smaller value lower than the offsetScaledLogVariance of the clock B (step S6: “A <B”), the process proceeds to step S10 and the clock A is selected.
一方、二つのGMクロック候補のGMクロック安定度(offsetScaledLogVariance)も同一の場合、各通信装置15A,15Bは、次に二つのGMクロック候補の第2の優先度(priority2)について比較し(ステップS7)、第2の優先度(priority2)の値が小さいGMクロック候補を選出する。例えばクロックAのpriority2がクロックBのpriority2より高い優先度を示すときは(ステップS7:“A>B”)、ステップS9に移行してクロックBを選出する。また、クロックAのpriority2がクロックBのpriority2より低い優先度を示すときは(ステップS7:“A<B”)、ステップS10に移行してクロックAを選出する。 On the other hand, when the GM clock stability (offsetScaledLogVariance) of the two GM clock candidates is also the same, the communication devices 15A and 15B then compare the second priority (priority2) of the two GM clock candidates (step S7). ), The GM clock candidate having a small value of the second priority (priority2) is selected. For example, when the priority 2 of the clock A shows a higher priority than the priority 2 of the clock B (step S7: “A> B”), the process proceeds to step S9 and the clock B is selected. When the priority 2 of the clock A shows a lower priority than the priority 2 of the clock B (step S7: “A <B”), the process proceeds to step S10 and the clock A is selected.
一方、二つのGMクロック候補の第2の優先度(priority2)も同一の場合、各通信装置15A,15Bは、次にGMクロック識別子(Identity)の比較を行い(ステップS8)、GMクロック識別子(Identity)の値が小さいGMクロック候補を選出する。例えばクロックAのIdentityがクロックBのIdentityより大きい値を示すときは(ステップS8:“A>B”)、ステップS9に移行してクロックBを選出する。また、クロックAのIdentityがクロックBのIdentityより低い優先度を示すときは(ステップS8:“A<B”)、ステップS10に移行してクロックAを選出する。 On the other hand, when the second priority (priority2) of the two GM clock candidates is also the same, the communication devices 15A and 15B then compare the GM clock identifiers (Identities) (step S8) and perform the GM clock identifiers (step S8). Select GM clock candidates with a small Identity) value. For example, when the Identity of the clock A indicates a value larger than the Identity of the clock B (step S8: “A> B”), the process proceeds to step S9 and the clock B is selected. When the identity of the clock A shows a lower priority than the identity of the clock B (step S8: “A <B”), the process proceeds to step S10 and the clock A is selected.
これにより、複数のグランドマスター装置を含む同期通信システムにおいて、複数のグランドマスター装置のうちBMCAのアルゴリズムによって決められる一台のグランドマスター装置が供給するGMクロックのみが時刻同期に用いられる。このため、図8に示す同期通信システム1のように、現場設備と放送局設備でお互いにPTPで同期ができるように接続すると、現場設備と放送局設備のどちらかのグランドマスター装置に全てのデバイスが時刻同期することになる。
As a result, in a synchronous communication system including a plurality of grand master devices, only the GM clock supplied by one grand master device determined by the BMCA algorithm among the plurality of grand master devices is used for time synchronization. Therefore, as in the
しかしながら、リモートプロダクションによる中継番組の制作期間中では、現場設備と放送局設備間の回線の接続(図8)・切断(図7)の切り替えが頻繁に行われることが想定されるが、図8に示す同期通信システム1において、各通信装置15A,15Bが、図9に示すBMCAのアルゴリズムを適用して動作する形態では、現場設備と放送局設備間の回線の接続・切断の切り替えが行われる度に時刻同期先となるグランドマスターが切り替わることになり、安定動作の観点からは改善の余地がある。
However, during the production period of the relay program by remote production, it is assumed that the connection (Fig. 8) and disconnection (Fig. 7) of the line between the on-site equipment and the broadcasting station equipment are frequently switched. In the
尚、特許文献1に示された技術は、新たなグランドマスター候補が接続されたときに、その提供時刻の品質が閾値を満たさない場合はBMCAで選択されたとしてもグランドマスターを変更しないものとなる。このため、閾値の設定によってその挙動が変わるため、様々な環境で用いることが想定される図8に示す同期通信システム1への適用は困難である。
The technique shown in
そこで、本発明の目的は、上述の問題に鑑みて、複数のグランドマスターを運用するIPネットワークを利用した同期通信システムにおいて、複数のグランドマスターの中から安定動作するグランドマスターを選出し、PTPの時刻同期で通信を行う通信装置及びプログラムを提供することにある。 Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to select a grandmaster that operates stably from a plurality of grandmasters in a synchronous communication system using an IP network that operates a plurality of grandmasters, and to use PTP. It is an object of the present invention to provide a communication device and a program for communicating in time synchronization.
本発明の通信装置は、複数のグランドマスターを備えるIPネットワークを利用した同期通信システムにて、当該複数のグランドマスターの中から安定動作するグランドマスターを選出し、PTP(Precision Time Protocol)に基づく時刻同期で通信を行う通信装置であって、通信確立した複数台の他のデバイスの各々に対してIPベースのパケットを用いてPTPメッセージを送受信するための複数個の送受信ポート内にそれぞれ設けられるPTPメッセージ送受信部及びグランドマスター候補選出部と、前記複数のグランドマスターのうち一つを選出するグランドマスター選出部と、を備え、前記PTPメッセージ送受信部の各々は、通信接続した他のデバイスからPTPメッセージを取得し、それぞれ対応する前記グランドマスター候補選出部に出力する手段と、前記グランドマスター選出部から、選出したグランドマスターのパラメータの通知を受けて、当該選出したグランドマスターのパラメータを含むPTPメッセージを通信接続した他のデバイスに向けて送信する手段と、を有し、前記グランドマスター候補選出部の各々は、それぞれ対応する前記PTPメッセージ送受信部から取得したPTPメッセージを解読しグランドマスター候補を選出する動作を行い、PTPの複数のグランドマスター候補から一つを選出するためのパラメータとしてPTPの標準規格で規定されるIdentity、priority1、class、accuracy、offsetScaledLogVariance、priority2、timeSource、及びstepsRemovedを抽出して、前記グランドマスター選出部に出力する手段を有し、前記グランドマスター選出部は、前記パラメータを基に、所定のアルゴリズムに従ってグランドマスター候補を二つずつ比較し、最終的に一つのグランドマスターを選出して時刻同期させ、選出したグランドマスターのパラメータを前記PTPメッセージ送受信部の各々に通知する手段を有することを特徴とする。 The communication device of the present invention is a synchronous communication system using an IP network including a plurality of grand masters, selects a ground master that operates stably from the plurality of grand masters, and uses a time based on PTP (Precision Time Protocol). A communication device that communicates synchronously, and is provided in each of a plurality of transmission / reception ports for transmitting / receiving PTP messages using IP-based packets to each of a plurality of other devices for which communication has been established. A message transmission / reception unit, a grand master candidate selection unit, and a grand master selection unit that selects one of the plurality of grand masters are provided, and each of the PTP message transmission / reception units is a PTP message from another device connected by communication. And output to the corresponding grandmaster candidate selection unit, and the grandmaster selection unit notifies the parameters of the selected grandmaster, and sends a PTP message containing the parameters of the selected grandmaster. Each of the grand master candidate selection units has a means for transmitting to other devices connected by communication, and each of the grand master candidate selection units decodes a PTP message acquired from the corresponding PTP message transmission / reception unit and selects a grand master candidate. Extract Identity, priority1, class, accuracy, offsetScaledLogVariance, priority2, timeSource, and stepsRemoved specified in the PTP standard as parameters for performing operation and selecting one from multiple Grand Master candidates of PTP. It has a means to output to the grand master selection unit, and the grand master selection unit compares two grand master candidates according to a predetermined algorithm based on the parameters, and finally selects one grand master. It is characterized in that it has means for notifying each of the PTP message transmission / reception units of the parameters of the selected grand master by synchronizing the time.
また、本発明の通信装置において、前記グランドマスター選出部は、前記所定のアルゴリズムとして、二つのグランドマスター候補のパラメータの比較として、Identityに差異があり、priority1、class、accuracy、offsetScaledLogVariance、priority2が同一である時に、timeSourceの同一性比較を行い、timeSourceが同一のときにstepsRemovedの各々の大小比較を行ってstepsRemovedが小さいグランドマスター候補を選出し、timeSourceに差異があるか、又はstepsRemovedの大小比較で差異が無いときに、Identityの大小比較で一つのグランドマスター候補を選出することを特徴とする。 Further, in the communication device of the present invention, the grand master selection unit has a difference in identity as a comparison of parameters of two grand master candidates as the predetermined algorithm, and priority1, class, accuracy, offsetScaledLogVariance, and priority2 are the same. When the timeSource is, the identity comparison of timeSource is performed, and when the timeSource is the same, the magnitude of each stepsRemoved is compared to select the grand master candidate with small stepsRemoved, and there is a difference in timeSource, or the magnitude of stepsRemoved is compared. When there is no difference, one grand master candidate is selected by comparing the size of Identity.
また、本発明の通信装置において、前記複数のグランドマスターの各々は、前記timeSourceとして、GPS時刻同期を示す値が設定され、前記所定のアルゴリズムにより、GPS時刻同期で異なるグランドマスターを基に動作する他のデバイスに対して回線の接続・切断を任意時刻で可能とするように構成されていることを特徴とする。 Further, in the communication device of the present invention, each of the plurality of grandmasters is set with a value indicating GPS time synchronization as the timeSource, and operates based on different grandmasters in GPS time synchronization by the predetermined algorithm. It is characterized in that it is configured to enable connection / disconnection of a line to another device at an arbitrary time.
更に、本発明のプログラムは、コンピュータを、本発明の通信装置として機能させるためのプログラムとして構成する。 Further, the program of the present invention is configured as a program for causing the computer to function as the communication device of the present invention.
本発明によれば、複数のグランドマスターを運用するIPネットワークを利用した同期通信システムにて、各通信装置は、GPS時刻同期としてより安定動作するグランドマスターを選出することができ、同期通信システム内の回線の接続・切断の切り替えが頻繁に行われる場合でも安定動作するようになる。 According to the present invention, in a synchronous communication system using an IP network that operates a plurality of grand masters, each communication device can select a grand master that operates more stably as GPS time synchronization, and is in the synchronous communication system. Stable operation will be achieved even when the connection / disconnection of the line is frequently switched.
以下、図1乃至図4を参照しながら、本発明による一実施例のPTPに基づく通信装置15、及び同期通信システム1を順に説明する。尚、図1乃至図4に関して、図6乃至図9に示すものと同様な構成要素には、同一の参照番号を付している。
Hereinafter, the PTP-based
(通信装置)
図1は、本発明による一実施例のPTPに基づく通信装置15の概略構成を示すブロック図である。通信装置15は、図6に示した通信装置15として利用し、図7及び図8に示した同期通信システム1の通信装置15A,15Bとして応用できるものであり、この時の動作例については、図3及び図4を参照して説明する。
(Communication device)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a
図1に示すように、本実施例の通信装置15は、IPネットワークで構築された同期通信システム1に含まれるPTPの時刻同期で動作するバウンダリークロックデバイス又はオーディナリークロックデバイスであって、通信装置やグランドマスター装置等のN(N≧2)台の他のデバイスとそれぞれ通信確立し、通信確立したN台の他のデバイスの各々に対してIPベースのパケットを用いてPTPメッセージを送受信するためのN個の送受信ポートP1,P2,…,Pnを有し、N個の送受信ポートP1,P2,…,Pn内にそれぞれ設けられるPTPメッセージ送受信部151及びグランドマスター候補選出部152と、グランドマスター選出部153と、を備える。尚、図1に示す通信装置15は、ネットワークスイッチ等のバウンダリークロックデバイスや、カメラ等のオーディナリークロックデバイスに適用することができるPTPに基づく時刻同期の制御に関する機能部のみを図示しており、映像又は音声等のパケットの生成、伝送、或いは受信等に関する機能部については本発明の主旨でないため、図示を省略している。
As shown in FIG. 1, the
各PTPメッセージ送受信部151は、通信接続した他のデバイスからPTPメッセージを取得して、それぞれ対応するグランドマスター候補選出部152に出力する機能、及び、グランドマスター選出部153から、選出したグランドマスターのパラメータの通知を受けて、当該選出したグランドマスターのパラメータを含むPTPメッセージを通信接続した他のデバイスに向けて送信する機能を有する。尚、各送受信ポートPn上でのPTPメッセージの送受信動作は、PTPの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるPTPの時刻同期を行う従来技術と同様であり、その説明は省略する。
Each PTP message transmission /
各グランドマスター候補選出部152は、それぞれ対応するPTPメッセージ送受信部151から取得したPTPメッセージを解読しグランドマスター候補を選出する動作を行い、PTPの複数のグランドマスター候補から一つを選出するためのパラメータとしてPTPの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるGMクロック識別子(Identity)、第1の優先度(priority1)、GMクラス(class)、GMクロック精度(accuracy)、GMクロック安定度(offsetScaledLogVariance)、第2の優先度(priority2)、時刻同期源(timeSource)、及びバウンダリークロック数(stepsRemoved)を抽出して、グランドマスター選出部153に出力する。尚、各送受信ポートPn上でのPTPメッセージからグランドマスター候補を選出する動作は、PTPの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるPTPの時刻同期を行う従来技術と同様であり、その説明は省略する。
Each grand master
上述したが、標準規格SMPTE ST 2059-2では、PTPの複数のグランドマスター候補から一つを選出するための以下に示すパラメータがデータセットとしてPTPメッセージに含まれるとして規定されている。
「GMクロック識別子(Identity)」は、GMクロック固有の識別子である。
「第1の優先度(priority1)」は、同期通信システムの管理者が設定するGMクロック毎の第1の優先度である。
「GMクラス(class)」は、GMクロック毎のトレーサビリティを示す値である。
「GMクロック精度(accuracy)」は、GMクロック毎の精度を示す値である。
「GMクロック安定度(offsetScaledLogVariance)」は、GMクロック毎の安定度を示す値である。
「第2の優先度(priority2)」は、同期通信システムの管理者が設定するGMクロック毎の第2の優先度である。
「時刻同期源(timeSource)」は、GMクロック毎の同期源を示す設定値であり、本例では、0x20が設定されることで、GPS時刻同期を示すものとなる。
「バウンダリークロック数(stepsRemoved)」は、各グランドマスター装置からバウンダリークロックデバイスまでの経路中にあるバウンダリークロックの数(即ち、バウンダリークロックデバイスの数)を示す値である。
As described above, the standard SMPTE ST 2059-2 stipulates that the following parameters for selecting one from a plurality of grandmaster candidates of PTP are included in the PTP message as a data set.
The "GM clock identifier (Identity)" is an identifier unique to the GM clock.
The "first priority (priority1)" is the first priority for each GM clock set by the administrator of the synchronous communication system.
The "GM class" is a value indicating the traceability for each GM clock.
The "GM clock accuracy" is a value indicating the accuracy of each GM clock.
The "GM clock stability (offsetScaledLogVariance)" is a value indicating the stability of each GM clock.
The "second priority (priority2)" is a second priority for each GM clock set by the administrator of the synchronous communication system.
The "time source" is a set value indicating a synchronization source for each GM clock, and in this example, 0x20 is set to indicate GPS time synchronization.
The "number of boundary clocks (stepsRemoved)" is a value indicating the number of boundary clocks (that is, the number of boundary clock devices) in the path from each grandmaster device to the boundary clock device.
グランドマスター選出部153は、各PTPメッセージ送受信部151から得られる複数のグランドマスター候補について、上記のパラメータを基に、PTPの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるBMCAを改良したアルゴリズムに従ってグランドマスター候補を二つずつ比較し、最終的に一つのグランドマスター候補を選出する。そして、グランドマスター選出部153は、選出した一つのグランドマスター候補をグランドマスターとして、そのグランドマスターに時刻同期させ、選出したグランドマスターのパラメータを各PTPメッセージ送受信部151に通知する。この通知を受けた各PTPメッセージ送受信部151は、選出したグランドマスターのパラメータを含むPTPメッセージを通信接続した他のデバイスに向けて送信する。
The grand
ここで、グランドマスター選出部153は、PTPの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるBMCAを改良したアルゴリズムとして、図2を参照して後述するが、二つのグランドマスター候補のパラメータの比較として、GMクロック識別子(Identity)に差異があり、第1の優先度(priority1)、GMクラス(class)、GMクロック精度(accuracy)、GMクロック安定度(offsetScaledLogVariance)、第2の優先度(priority2)が同一である時に、時刻同期源(timeSource)の同一性比較を行い、時刻同期源(timeSource)が同一のときにバウンダリークロック数(stepsRemoved)の各々の大小比較を行ってバウンダリークロック数(stepsRemoved)が小さいグランドマスター候補を選出し、時刻同期源(timeSource)に差異があるか、又はバウンダリークロック数(stepsRemoved)の大小比較で差異が無いときに、GMクロック識別子(Identity)の大小比較で一つのグランドマスター候補を選出する。
Here, the grand
(通信装置の動作)
図2は、本発明による一実施例のPTPに基づく通信装置15における複数のPTPの複数のグランドマスター候補(即ち、GMクロック候補)から一つを選出するアルゴリズムとして、PTPの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるBMCAを改良したアルゴリズムを示すフローチャートである。
(Operation of communication device)
FIG. 2 shows the PTP standard SMPTE ST 2059 as an algorithm for selecting one from a plurality of grand master candidates (that is, GM clock candidates) of a plurality of PTPs in the
図2におけるステップS1〜S7までの処理は、図9に示すBMCAと同様である。 The processing of steps S1 to S7 in FIG. 2 is the same as that of BMCA shown in FIG.
即ち、本実施例の通信装置15は、クロックAのデータセットを含むPTPメッセージと、クロックBのデータセットを含むPTPメッセージとをそれぞれ取得して各データセットを比較するにあたり、まず、クロックAとクロックBの二つのGMクロック候補のGMクロック識別子(Identity)が同一か否かを判定する(ステップS1)。
That is, when the
二つのGMクロック候補のGMクロック識別子(Identity)が同一の場合(ステップS1:Yes)、本実施例の通信装置15は、詳細な説明は省略するが、同期ループの形成(図8に示すGPS衛星20,グランドマスター装置10A,バウンダリークロックデバイス12A,バウンダリークロックデバイス12B,グランドマスター装置10Bのループ形成)を避けるため、バウンダリークロック数(stepsRemoved)の大小に基づいたループ回避処理を実行する(ステップS2)。
When the GM clock identifiers (Identities) of the two GM clock candidates are the same (step S1: Yes), the
二つのGMクロック候補のGMクロック識別子(Identity)が異なる場合(ステップS1:No)、本実施例の通信装置15は、二つのGMクロック候補の第1の優先度(priority1)について比較し(ステップS3)、第1の優先度(priority1)の値が小さいGMクロック候補を選出する。
When the GM clock identifiers (Identities) of the two GM clock candidates are different (step S1: No), the
一方、二つのGMクロック候補のpriority1が同一の場合(ステップS3:“A=B”)、本実施例の通信装置15は、次にGMクラス(class)の比較を行い(ステップS4)、GMクラス(class)の値が小さいGMクロック候補を選出する。
On the other hand, when the
一方、二つのGMクロック候補のGMクラス(class)も同一の場合(ステップS4:“A=B”)、本実施例の通信装置15は、次にGMクロック精度(accuracy)の比較を行い(ステップS5)、GMクロック精度(accuracy)の値が小さいGMクロック候補を選出する。
On the other hand, when the GM classes of the two GM clock candidates are also the same (step S4: “A = B”), the
一方、二つのGMクロック候補のGMクロック精度(accuracy)も同一の場合、本実施例の通信装置15は、次にGMクロック安定度(offsetScaledLogVariance)の比較を行い(ステップS6)、GMクロック安定度(offsetScaledLogVariance)の値が小さいGMクロック候補を選出する。
On the other hand, when the GM clock accuracy of the two GM clock candidates is also the same, the
一方、二つのGMクロック候補のGMクロック安定度(offsetScaledLogVariance)も同一の場合、本実施例の通信装置15は、次に二つのGMクロック候補の第2の優先度(priority2)について比較し(ステップS7)、第2の優先度(priority2)の値が小さいGMクロック候補を選出する。
On the other hand, when the GM clock stability (offsetScaledLogVariance) of the two GM clock candidates is also the same, the
続く処理は、本実施例の通信装置15において特有の処理であり、二つのGMクロック候補の第2の優先度(priority2)も同一の場合、本実施例の通信装置15は、次に二つのGMクロック候補の時刻同期源(timeSource)が双方とも0x20(GPS時刻同期)であるか否かを判定する(ステップS7A)。
The subsequent processing is a processing peculiar to the
二つのGMクロック候補の時刻同期源(timeSource)が双方とも0x20(GPS時刻同期)である場合(ステップS7A:Yes)、本実施例の通信装置15は、次に二つのGMクロック候補のバウンダリークロック数(stepsRemoved)の比較を行い(ステップS7B)、バウンダリークロック数(stepsRemoved)の値が小さいGMクロック候補を選出する。例えば二つのGMクロック候補のうち一方のクロックAのstepsRemovedが一方のクロックBのstepsRemovedより高い優先度を示すときは(ステップS7B:“A>B”)、ステップS9に移行してクロックBを選出する。また、クロックAのstepsRemovedがクロックBのstepsRemovedより低い優先度を示すときは(ステップS7B:“A<B”)、ステップS10に移行してクロックAを選出する。
When the time sources (timeSources) of the two GM clock candidates are both 0x20 (GPS time synchronization) (step S7A: Yes), the
一方、二つのGMクロック候補の時刻同期源(timeSource)のうち少なくとも一方が0x20(GPS時刻同期)でない場合(ステップS7A:No)、ステップS8に移行する。また、二つのGMクロック候補のバウンダリークロック数(stepsRemoved)が同一の場合(ステップS7B:“A=B”)も、ステップS8に移行する。 On the other hand, when at least one of the two GM clock candidate time synchronization sources (timeSource) is not 0x20 (GPS time synchronization) (step S7A: No), the process proceeds to step S8. Further, even when the number of boundary clocks (stepsRemoved) of the two GM clock candidates is the same (step S7B: “A = B”), the process proceeds to step S8.
ステップS8では、本実施例の通信装置15は、図9に示すBMCAと同様に、GMクロック識別子(Identity)の比較を行い、GMクロック識別子(Identity)の値が小さいGMクロック候補を選出する。
In step S8, the
以上のように本実施例の通信装置15を構成し、バウンダリークロックデバイスとして適用することで(オーディナリークロックデバイスとして適用してもよい。)、同期通信システム1上に複数のグランドマスター候補が存在し、そのGMクロック識別子(Identity)及びバウンダリークロック数(stepsRemoved)以外の他のパラメータが同一の場合に、バウンダリークロック数(stepsRemoved)の値が小さいグランドマスター候補を選択することができる。また、一方のグランドマスター装置のGPS同期に障害が発生した場合にも、GMクラス(class)の比較等で、他方のグランドマスター装置のGPS同期時刻で同期を維持することができる。
By configuring the
(同期通信システム)
図3は、本発明による一実施例のPTPに基づく同期通信システム1として、放送局設備と現場設備との間で一方がGPS同期障害状態にある場合でも放送番組のリモートプロダクションを可能とする典型的な動作例を示すブロック図である。
(Synchronous communication system)
FIG. 3 shows a typical example of the PTP-based
図3に示す同期通信システム1のデバイス配置に関する構成自体は、図8に示す同期通信システム1と同様であるが、図3に示す同期通信システム1における通信装置15A,15Bとして、図1に示す本実施例の通信装置15が適用されている点で相違する。即ち、図3に示す同期通信システム1において、バウンダリークロックデバイス12A及びオーディナリークロックデバイス13A、並びに、バウンダリークロックデバイス12B及びオーディナリークロックデバイス13Bは、いずれも、図2に示すBMCAを改良したアルゴリズムに従って、複数のPTPのグランドマスターから一つを選出するように動作する。
The configuration itself regarding the device arrangement of the
図3に示す例では、放送局設備と現場設備との間でIPネットワークによる接続があり、バウンダリークロックデバイス12Aをマスター、バウンダリークロックデバイス12Bをスレーブとして、放送局設備内のデバイスをクロックAでPTPの時刻同期を行い、このクロックAを用いて現場設備内のデバイスをPTPに基づいて時刻同期させる例を示しており、グランドマスター装置10BのGPS同期に障害が発生している様子を示している。この場合、通信装置15A,15Bは、GMクラス(class)の比較等で、他方のグランドマスター装置のGPS同期時刻で同期を維持することができる。このため、現場設備では、グランドマスター装置10Bは、クロックAでパッシブ動作するマスターとなり、バウンダリークロックデバイス12B及びオーディナリークロックデバイス13Bも、各デバイス間のマスター/スレーブの時刻同期としてクロックAで動作する。つまり、図3に示す例では、図8に示す例と同様に、放送局設備から現場設備の番組制作を行うリモートプロダクションを実現することができる。
In the example shown in FIG. 3, there is an IP network connection between the broadcasting station equipment and the field equipment, the
図4は、本発明による一実施例のPTPに基づく同期通信システム1として、放送局設備と現場設備との間で双方がGPS同期状態にあり放送局設備と現場設備との間の回線の時刻同期を行いの切り替えが頻繁に行われる場合でも安定動作するようにして、放送番組のリモートプロダクションを可能とする典型的な動作例を示すブロック図である。
FIG. 4 shows the time of the line between the broadcasting station equipment and the field equipment in the GPS synchronized state between the broadcasting station equipment and the field equipment as the
図4に示す同期通信システム1は、図3に示すような放送局設備と現場設備との間で一方がGPS同期障害状態にないときの例であり、即ち、図4に示す同期通信システム1のデバイス配置に関する構成自体は、図8に示す同期通信システム1と同様であるが、図4に示す同期通信システム1における通信装置15A,15Bとして、図1に示す本実施例の通信装置15が適用されている点で相違する。即ち、図4に示す同期通信システム1において、バウンダリークロックデバイス12A及びオーディナリークロックデバイス13A、並びに、バウンダリークロックデバイス12B及びオーディナリークロックデバイス13Bは、いずれも、図2に示すBMCAを改良したアルゴリズムに従って、複数のPTPのグランドマスターから一つを選出するように動作する。
The
図4に示す例では、放送局設備と現場設備との間でIPネットワークによる接続があり、バウンダリークロックデバイス12Aをマスター、バウンダリークロックデバイス12Bをパッシブ動作するマスターとしてPTPの時刻同期を行い、放送局設備内のデバイスをクロックAでPTPに基づいて時刻同期させる一方で、現場設備内のデバイスをクロックBでPTPに基づいて時刻同期させる例を示している。この場合、同期通信システム1上に複数のグランドマスター候補(GMクロックとしてクロックA、クロックB)が存在し、通信装置15A,15Bは、図2に示すBMCAを改良したアルゴリズムに従って、GMクロック識別子(Identity)及びバウンダリークロック数(stepsRemoved)以外の他のパラメータが同一の場合に、バウンダリークロック数(stepsRemoved)の値が小さいグランドマスター候補(即ち、GMクロック)を選択する動作を行っている。
In the example shown in FIG. 4, there is an IP network connection between the broadcasting station equipment and the field equipment, and PTP time synchronization is performed with the
つまり、図4に示す例では、バウンダリークロックデバイス12Aは、クロックA,Bの利用の比較判定に用いるバウンダリークロック数(stepsRemoved)の値として、クロックAについては、グランドマスター装置10Aからバウンダリークロックデバイス12Aまでの経路中にあるバウンダリークロックの数(即ち、バウンダリークロックデバイスの数)は“0”であり、クロックBについては、グランドマスター装置10Bからバウンダリークロックデバイス12Aまでの経路中にあるバウンダリークロックの数(即ち、バウンダリークロックデバイスの数)はバウンダリークロックデバイス12Bを介在するため “1”であるから、クロックAを選択する。バウンダリークロックデバイス12AがクロックAを選択すると、オーディナリークロックデバイス13Aは、本例ではクロックAを選択する経路しかないので、クロックAを選択する。
That is, in the example shown in FIG. 4, the
また、図4に示す例では、バウンダリークロックデバイス12Bは、クロックA,Bの利用の比較判定に用いるバウンダリークロック数(stepsRemoved)の値として、クロックAについては、グランドマスター装置10Bからバウンダリークロックデバイス12Bまでの経路中にあるバウンダリークロックの数(即ち、バウンダリークロックデバイスの数)は“0”であり、クロックAについては、グランドマスター装置10Aからバウンダリークロックデバイス12Bまでの経路中にあるバウンダリークロックの数(即ち、バウンダリークロックデバイスの数)はバウンダリークロックデバイス12Aを介在するため “1”であるから、クロックBを選択する。バウンダリークロックデバイス12BがクロックBを選択すると、オーディナリークロックデバイス13Bは、本例ではクロックBを選択する経路しかないので、クロックBを選択する。
Further, in the example shown in FIG. 4, the boundary clock device 12B has the boundary clock number (stepsRemoved) value used for the comparison determination of the use of the clocks A and B, and the clock A is boundary from the ground master device 10B. The number of boundary clocks (that is, the number of boundary clock devices) in the path to the clock device 12B is "0", and the clock A is in the path from the
バウンダリークロックデバイス12Aをマスター、バウンダリークロックデバイス12Bをパッシブ動作するマスターとしてクロックAでPTPの時刻同期させるのは、クロックAのGMクロック識別子(Identity)を、クロックBのGMクロック識別子(Identity)より小さい値が予め設定されているためである。従って、クロックBのGMクロック識別子(Identity)を、クロックAのGMクロック識別子(Identity)より小さい値を予め設定されているときは、バウンダリークロックデバイス12Bをマスター、バウンダリークロックデバイス12Aをパッシブ動作するマスターとしてクロックBでPTPの時刻同期させることもできる。
The GM clock identifier (Identity) of the clock A and the GM clock identifier (Identity) of the clock B are used to synchronize the PTP time with the clock A by using the
さらに、図4に示す例では、放送局設備内のデバイスはクロックAで、現場設備内のデバイスはクロックBで動作し、尚且つ放送局設備と現場設備との間の回線では一方がパッシブ動作することになるため、放送局設備と現場設備との間の回線の接続・切断の切り替えが頻繁に行われる場合でも放送局設備と現場設備は独立して時刻同期が維持され安定動作するようになり、安定した放送番組のリモートプロダクションが可能となる。 Further, in the example shown in FIG. 4, the device in the broadcasting station equipment operates with the clock A, the device in the field equipment operates with the clock B, and one of the devices in the broadcasting station equipment and the field equipment operates passively. Therefore, even if the connection / disconnection of the line between the broadcasting station equipment and the field equipment is frequently switched, the broadcasting station equipment and the field equipment should be independently maintained in time synchronization and operate stably. As a result, stable remote production of broadcast programs becomes possible.
換言すれば、複数のグランドマスターの各々(クロックA及びクロックB)は、時刻同期源(timeSource)として、GPS時刻同期を示す値(0x20)が設定されているため、図1に示す通信装置15は、図2に示すアルゴリズムに従いつつ、放送局設備内のデバイスはクロックAで、現場設備内のデバイスはクロックBとして時刻同期させることができ、現場設備及び放送局設備間の回線の接続・切断を任意時刻で可能としている。
In other words, each of the plurality of grand masters (clock A and clock B) has a value (0x20) indicating GPS time synchronization set as a time synchronization source (timeSource), so that the
尚、図3及び図4に示す一実施例の同期通信システム1においては、ネットワークスイッチ等のバウンダリークロックデバイス12A,12Bのみ、図2に示すBMCAを改良したアルゴリズムに従って複数のPTPのグランドマスターから一つを選出する通信装置で構成しておけば、カメラ等のオーディナリークロックデバイス13A,13Bについては、従来技術と同様に図9に示すBMCAで動作する通信装置としても同様に動作する。
In the
このため、図1に示す通信装置15は、複数のグランドマスター候補から一つを選択するネットワークスイッチ等のバウンダリークロックデバイスに置換適用することで、複数の通信設備間の接続・切断の回線状態に関わらず、各通信設備内の時刻同期を安定化させることができる。特に、図1に示す通信装置15は、PTPの標準規格で規定されるIdentity、priority1、class、accuracy、offsetScaledLogVariance、priority2、timeSource、及びstepsRemovedのパラメータをそのまま用いて、BMCAのアルゴリズムを改良したアルゴリズムに従ってグランドマスターの選出動作を行うため、PTPを用いる既存の同期通信システムに対して容易に置換適用することができ、親和性も高いものとなる。
Therefore, the
上述した実施例に関して、コンピュータを、通信装置15として機能させるように構成することができる。具体的には、通信装置15の各機能は、コンピュータ内の中央演算処理装置(CPU)によって当該コンピュータの内部又は外部の記憶部に格納されるプログラムを読み出して実行することにより実現させることができる。更に、通信装置15の機能を実現させるためのプログラムは、コンピュータで利用されるOS上のソフトウェアの一部として構成することもできる。更に、通信装置15の機能を実現させるためのプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録し可搬させることができる。また、通信装置15の各機能は、ハードウェア又はソフトウェアの一部として構成させ、各々を組み合わせて実現させることもできる。
With respect to the above-described embodiment, the computer can be configured to function as the
以上、特定の実施形態の例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前述の実施形態の例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、上述した実施例では主として、2つのグランドマスター候補から1つを選出する例を説明したが、2つのグランドマスター候補から1つを選出することを繰り返すことで、3つ以上のグランドマスター候補から1つを選出する構成とすることもできる。従って、本発明は、上述した実施形態の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。 Although the present invention has been described above with reference to examples of specific embodiments, the present invention is not limited to the examples of the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the technical idea. For example, in the above-described embodiment, an example in which one is selected from two grandmaster candidates is mainly described, but by repeating the selection of one from two grandmaster candidates, three or more grandmaster candidates are selected. It is also possible to select one from the above. Therefore, the present invention is not limited to the examples of the above-described embodiments, but is limited only by the scope of claims.
本発明によれば、IPネットワークを利用した同期通信システムにて複数のグランドマスターを運用するときに、同期通信システム内の回線の接続・切断の切り替えが頻繁に行われる場合でも各通信装置は、GPS時刻同期としてより安定動作するグランドマスターを選出することができるので、複数のグランドマスターを運用する同期通信システムに用いる通信装置の用途に有用である。 According to the present invention, when operating a plurality of grand masters in a synchronous communication system using an IP network, each communication device can be used even when the connection / disconnection of lines in the synchronous communication system is frequently switched. Since a grand master that operates more stably can be selected for GPS time synchronization, it is useful for applications of communication devices used in a synchronous communication system that operates a plurality of grand masters.
1 同期通信システム
10,10A,10B グランドマスター装置
10a 同期信号発生器
11A,11B 通信アンテナ
12 ネットワークスイッチ(バウンダリークロックデバイス)
12A,12B バウンダリークロックデバイス
13A,13B オーディナリークロックデバイス
13‐1 カメラ(オーディナリークロックデバイス)
13‐2 マイクロホン(オーディナリークロックデバイス)
13‐3 ディスプレイ(オーディナリークロックデバイス)
13‐4 ビデオスイッチャ(オーディナリークロックデバイス)
13‐5 音声ミキサ(オーディナリークロックデバイス)
15,15A,15B 通信装置
151 PTPメッセージ送受信部
152 グランドマスター候補選出部
153 グランドマスター選出部
P1,P2,…,Pn 送受信ポート
20 GPS衛星
110 同期信号発生器
121 SDIルータ
122 音声ルータ
131 カメラ
132 マイクロホン
133 ディスプレイ
134 ビデオスイッチャ
135 音声ミキサ
1
12A, 12B
13-2 Microphone (Ordinary clock device)
13-3 display (ordinary clock device)
13-4 Video Switcher (Ordinary Clock Device)
13-5 Audio Mixer (Ordinary Clock Device)
15, 15A,
Claims (4)
通信確立した複数台の他のデバイスの各々に対してIPベースのパケットを用いてPTPメッセージを送受信するための複数個の送受信ポート内にそれぞれ設けられるPTPメッセージ送受信部及びグランドマスター候補選出部と、
前記複数のグランドマスターのうち一つを選出するグランドマスター選出部と、を備え、
前記PTPメッセージ送受信部の各々は、通信接続した他のデバイスからPTPメッセージを取得し、それぞれ対応する前記グランドマスター候補選出部に出力する手段と、前記グランドマスター選出部から、選出したグランドマスターのパラメータの通知を受けて、当該選出したグランドマスターのパラメータを含むPTPメッセージを通信接続した他のデバイスに向けて送信する手段と、を有し、
前記グランドマスター候補選出部の各々は、それぞれ対応する前記PTPメッセージ送受信部から取得したPTPメッセージを解読しグランドマスター候補を選出する動作を行い、PTPの複数のグランドマスター候補から一つを選出するためのパラメータとしてPTPの標準規格で規定されるIdentity、priority1、class、accuracy、offsetScaledLogVariance、priority2、timeSource、及びstepsRemovedを抽出して、前記グランドマスター選出部に出力する手段を有し、
前記グランドマスター選出部は、前記パラメータを基に、所定のアルゴリズムに従ってグランドマスター候補を二つずつ比較し、最終的に一つのグランドマスターを選出して時刻同期させ、選出したグランドマスターのパラメータを前記PTPメッセージ送受信部の各々に通知する手段を有することを特徴とする通信装置。 In a synchronous communication system using an IP network equipped with multiple grand masters, a communication device that selects a grand master that operates stably from the multiple grand masters and communicates with time synchronization based on PTP (Precision Time Protocol). And
A PTP message transmission / reception unit and a grandmaster candidate selection unit provided in each of the plurality of transmission / reception ports for transmitting / receiving PTP messages using IP-based packets to each of the plurality of other devices for which communication has been established.
It is equipped with a grand master selection section that selects one of the plurality of grand masters.
Each of the PTP message transmission / reception units acquires a PTP message from another device connected by communication and outputs the PTP message to the corresponding grandmaster candidate selection unit, and the parameters of the grandmaster selected from the grandmaster selection unit. Receiving the notification of, having a means of transmitting a PTP message including the parameters of the selected grandmaster to another device connected by communication.
Each of the grand master candidate selection units performs an operation of decoding a PTP message acquired from the corresponding PTP message transmission / reception unit and selecting a grand master candidate, and selects one from a plurality of PTP grand master candidates. It has a means for extracting Identity, priority1, class, accuracy, offsetScaledLogVariance, priority2, timeSource, and stepsRemoved defined by the PTP standard as parameters of, and outputting them to the grandmaster selection unit.
Based on the parameters, the grandmaster selection unit compares two grandmaster candidates one by one according to a predetermined algorithm, finally selects one grandmaster and synchronizes the time, and sets the parameters of the selected grandmaster. A communication device having a means for notifying each of the PTP message transmission / reception units.
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