JP2021106328A - Synchronization control device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の装置を同期させるための同期制御装置および方法に関する。 The present invention relates to a synchronization control device and a method for synchronizing a plurality of devices.
昨今、複数のカメラを異なる位置に設置して多視点で同期撮影し、当該撮影により得られた複数視点画像を用いて仮想視点コンテンツを生成する技術が注目されている。仮想視点コンテンツを用いることにより、例えばサッカーやバスケットボールのハイライトシーンを様々な角度から視聴することが出来るため、通常の画像と比較してユーザに高臨場感を与えることが出来る。このような仮想視点コンテンツの生成には、複数のカメラによる高精度な同期撮影を実現するための時刻同期システムが要求される。そのほか、金融取引、携帯電話などの正確なタイミングを必要とするネットワークにおいても、ネットワーク内の時刻同期は重要な技術の一つとなっている。 Recently, a technique of installing a plurality of cameras at different positions to perform synchronous shooting from multiple viewpoints and generating virtual viewpoint contents using the multiple viewpoint images obtained by the shooting has attracted attention. By using the virtual viewpoint content, for example, the highlight scenes of soccer and basketball can be viewed from various angles, so that the user can be given a high sense of presence as compared with a normal image. In order to generate such virtual viewpoint contents, a time synchronization system for realizing highly accurate synchronized shooting by a plurality of cameras is required. In addition, time synchronization within the network is one of the important technologies even in networks that require accurate timing such as financial transactions and mobile phones.
特許文献1には、複数の同期マスター装置からなる時刻同期システムにおいて、どのマスター装置と同期するかを選択する方法について記載している。特許文献1では、IEEE1588記載のBMCA(Best Master Clock Algorism)を拡張することを提案している。具体的には、特許文献1は、マスター装置と、マスター装置と同期を行う装置の間のネットワークの品質をBMCAに盛り込むことにより最適なマスター装置を選択する方法について記載している。
PTP(Precision Time Protocol)に対応したバウンダリクロック(以下BC)を利用した同期ネットワークシステムにおいて、BCは以下の2つの同期処理を実施する。1つ目は、BCとタイムサーバ(同期マスター)の間の同期処理である。BCは時刻同期処理においてタイムサーバに対してスレーブとして動作し、タイムサーバの持つ時刻に同期化するための同期処理を行う。2つ目は、BCとスレーブ機器の間の同期処理である。この場合、スレーブ機器に対してBCはマスターとして動作し、具体的にはPTPのSync/Delay Requestの送信処理を行う。 In a synchronous network system using a boundary clock (hereinafter referred to as BC) corresponding to PTP (Precision Time Protocol), BC performs the following two synchronous processes. The first is the synchronization process between the BC and the time server (synchronization master). BC operates as a slave to the time server in the time synchronization process, and performs the synchronization process for synchronizing with the time of the time server. The second is the synchronization process between the BC and the slave device. In this case, the BC operates as a master for the slave device, and specifically, performs a PTP Sync / Delay Request transmission process.
タイムサーバが複数あるシステムにおいては、BCは適当なタイムサーバを選択して、該タイムサーバとの間で同期処理を行い、それをもとに配下のスレーブ機器を同期させる。すでに稼働中のBCにおいて、選択していたタイムサーバと同期処理ができなくなった場合に、即座にタイムサーバの切り替えを実施すると以下の問題が発生する。すなわち、タイムサーバとBCの間の同期処理により定期的にBC側にて適用される時刻補正量が収束していない場合、精度の高い時刻情報を持つSync/Delay Requestフレームをスレーブ機器群に送信することができなくなる。このことはスレーブ機器群の同期精度に関して劣化要因となりうる。 In a system having a plurality of time servers, BC selects an appropriate time server, performs synchronization processing with the time server, and synchronizes subordinate slave devices based on the synchronization process. In a BC that is already in operation, if the time server cannot be synchronized with the selected time server and the time server is switched immediately, the following problems will occur. That is, when the time correction amount applied on the BC side is not converged by the synchronous processing between the time server and BC, the Sync / Delay Request frame having highly accurate time information is transmitted to the slave device group. You will not be able to. This can be a deterioration factor regarding the synchronization accuracy of the slave device group.
本発明は、時刻同期システムにおいて、高精度な同期を維持するための技術を提供する。 The present invention provides a technique for maintaining highly accurate synchronization in a time synchronization system.
本発明の一態様による同期制御装置は以下の構成を備える。すなわち、
複数の時刻源と同期処理を行い、前記同期処理により同期化された複数の第一の時刻を取得する取得手段と、
前記同期処理による、前記複数の時刻源のそれぞれとの同期の状態が、所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により同期の状態が前記所定の条件を満たすと判定された第一の時刻の中から一つを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された前記第一の時刻に基づいて、スレーブ機器に配信される第二の時刻を補正する補正手段と、を備える。
The synchronous control device according to one aspect of the present invention has the following configuration. That is,
An acquisition means that performs synchronization processing with a plurality of time sources and acquires a plurality of first times synchronized by the synchronization processing.
A determination means for determining whether or not the state of synchronization with each of the plurality of time sources by the synchronization process satisfies a predetermined condition.
A selection means for selecting one from the first time when the synchronization state is determined by the determination means to satisfy the predetermined condition.
A correction means for correcting a second time delivered to the slave device based on the first time selected by the selection means is provided.
本発明によれば、高精度な時刻同期を維持する時刻同期システムが提供される。 According to the present invention, a time synchronization system that maintains highly accurate time synchronization is provided.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments do not limit the invention according to the claims. Although a plurality of features are described in the embodiment, not all of the plurality of features are essential to the invention, and the plurality of features may be arbitrarily combined. Further, in the attached drawings, the same or similar configurations are designated by the same reference numbers, and duplicate explanations are omitted.
図1は、実施形態における時刻同期システムの構成例を示すブロック図である。本実施形態では、競技場(スタジアム)やコンサートホールにおいて仮想視点画像を生成する画像処理システム100を例示する。画像処理システム100では、複数のカメラによる同期撮影を実現するために高精度な時刻同期が要求される。画像処理システム100は、同期制御装置101、タイムサーバ102a、タイムサーバ102b、ハブ103、ユーザ端末104、制御端末105、画像コンピューティングサーバ106、センサシステム(110a−z)を有する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a time synchronization system according to the embodiment. In this embodiment, an
制御端末105は画像処理システム100を構成するそれぞれのブロックに対してネットワークを通じて動作状態の管理及びパラメータ設定制御などを行う。ここで、ネットワークは、Ethernet(登録商標、以下省略)であるIEEE標準準拠のGbE(ギガビットイーサーネット)や10GbEでもよいし、インターコネクトInfiniband、産業用イーサーネット等を組合せて構成されてもよい。また、これらに限定されず、他の種別のネットワークであってもよい。
The
まず、26セットのセンサシステム110a−zから画像コンピューティングサーバ106へ撮像データを送信する動作について説明する。本実施形態において、特別な説明がない場合は、センサシステム110aからセンサシステム110zまでの26セットのシステムを区別せずセンサシステム110と記載する。各々のセンサシステム110内の装置についても同様に、特別な説明がない場合は区別せず、カメラ112及びカメラアダプタ111と記載する。なお、センサシステムの台数として26セットと記載しているが、あくまでも一例であり、台数をこれに限定するものではない。また、複数のセンサシステム110は同一の構成でなくてもよく、例えばそれぞれが異なる機種の装置で構成されていてもよい。なお、本実施形態では、特に断りがない限り、画像という文言が、動画と静止画の概念を含むものとして説明する。すなわち、本実施形態の画像処理システム100は、静止画及び動画の何れについても処理可能であるものとする。
First, an operation of transmitting image pickup data from the 26 sets of sensor systems 110az to the
センサシステム110は、それぞれ1台ずつのカメラ112を有する。即ち、画像処理システム100は、被写体108を複数の方向から撮影するための複数のカメラを有する。なお、カメラ112は同一なものとして説明するが、性能や機種が異なっていてもよい。複数のセンサシステム110同士はデイジーチェーンにより接続される。この接続形態により、撮影画像の4Kや8Kなどへの高解像度化及び高フレームレート化に伴う画像データの大容量化において、接続ケーブル数の削減や配線作業の省力化ができる効果があることをここに明記しておく。ただしデイジーチェーン接続に限らず、接続形態として、各々のセンサシステム110がハブ103に接続されて、ハブ103を経由して画像コンピューティングサーバ106に対して撮像データの送信を行うスター型のネットワーク構成としてもよい。
The sensor system 110 has one camera 112 each. That is, the
また、図1では、センサシステム110の全てがデイジーチェーン接続されている構成を示したがこれに限定するものではない。例えば、複数のセンサシステム110をいくつかのグループに分割して、分割したグループ単位でセンサシステム110間をデイジーチェーン接続してもよい。このような構成は、スタジアムにおいてとくに有効である。例えば、スタジアムが複数階で構成され、フロア毎にセンサシステム110を配備する場合が考えられる。この場合、フロア毎、またはスタジアムの半周毎に画像コンピューティングサーバ106への入力を行うことができ、全てのセンサシステム110を1つのデイジーチェーンで接続する配線が困難な場所でも設置の簡便化及びシステムの柔軟化を図ることができる。
Further, FIG. 1 shows a configuration in which all of the sensor systems 110 are daisy-chained, but the present invention is not limited to this. For example, a plurality of sensor systems 110 may be divided into several groups, and the sensor systems 110 may be daisy-chained in the divided group units. Such a configuration is particularly effective in a stadium. For example, a stadium may be composed of a plurality of floors, and a sensor system 110 may be installed on each floor. In this case, the input to the
本実施形態では、センサシステム110は、カメラ112及びカメラアダプタ111を有する。なお、この構成に限定するものではなく、例えば、マイクといった音声デバイスや、カメラの向きを制御する雲台等を含んでも良い。また例えば、センサシステム110は1台のカメラアダプタと、複数のカメラで構成されてもよいし、1台のカメラと複数のカメラアダプタで構成されてもよい。カメラ112にて撮影された撮像データは、カメラアダプタ111において後述の画像処理が施された後、デイジーチェーン接続を経由してハブ103に伝わり、画像コンピューティングサーバ106へ伝送される。
In this embodiment, the sensor system 110 has a camera 112 and a camera adapter 111. The configuration is not limited to this, and may include, for example, a voice device such as a microphone, a pan head that controls the orientation of the camera, and the like. Further, for example, the sensor system 110 may be composed of one camera adapter and a plurality of cameras, or may be composed of one camera and a plurality of camera adapters. The imaged data captured by the camera 112 is subjected to image processing described later by the camera adapter 111, then transmitted to the
画像コンピューティングサーバ106は、センサシステム110から取得したデータの処理を行う。まず、センサシステム110から取得した撮像データを再構成してデータ形式を変換した後に、カメラの識別子やデータ種別、フレーム番号に応じて記憶する。そして、制御端末105から視点の指定を受け付け、受け付けられた視点に基づいて記憶された情報から対応する撮像データを読み出し、レンダリング処理を行って仮想視点画像を生成する。なお、画像コンピューティングサーバ106の機能の少なくとも一部を制御端末105やセンサシステム110やユーザ端末104が有していてもよい。
The
レンダリング処理された画像は、画像コンピューティングサーバ106からユーザ端末104に送信され、ユーザ端末104を操作するユーザは指定に応じた視点の画像閲覧が出来る。すなわち、画像コンピューティングサーバ106は、複数のカメラ112により撮影された撮影画像(複数視点画像)と視点情報とに基づく仮想視点コンテンツを生成する。なお、本実施形態において仮想視点コンテンツは画像コンピューティングサーバ106により生成されるものとしたが、これに限定されない。すなわち、制御端末105やユーザ端末104により生成されてもよい。
The rendered image is transmitted from the
時刻源としてのタイムサーバ102a、および、タイムサーバ102bは、時刻を配信する機能を有し、GPS107に同期した時刻を同期制御装置101に配信する。1台のタイムサーバに故障等の不測の事態が発生した場合に備え、システムに2台のタイムサーバを配置する構成となっている。以後、これらのタイムサーバを総称する場合には、タイムサーバ102と表記する。同期制御装置101はタイムサーバ102に同期化された時刻を用いてセンサシステム110に同期パケットを送信する。同期パケットを受信したセンサシステム110内のカメラアダプタ111は、時刻情報をもとにカメラ112をGenlockさせ画像フレーム同期を行う。即ち、同期制御装置101は、複数のカメラ112の撮影タイミングを同期させる。これにより、画像処理システム100は同じタイミングで撮影された複数の撮影画像に基づいて仮想視点画像を生成できるため、撮影タイミングのずれによる仮想視点画像の品質低下を抑制できる。
The
次に、同期制御装置101の機能ブロックについて図2を利用して説明する。同期制御装置101は、主制御部210、メモリ201、システムバス202、通信制御部220を備える。
Next, the functional block of the
主制御部210は、同期制御装置101全体を制御する。同期処理部211aは、タイムサーバ102aとPrecision Time Protocol(以下、PTP)を利用した同期処理を行い、同期化された時刻(時刻情報223a)を得る。具体的には、タイムサーバ102aが送信したPTPパケットにおけるAnnounceフレーム、Syncフレーム、Follow Upフレーム、Delay Responseフレームを受信する。また、タイムサーバ102aに対してDelay Requestフレームを送信する。同期制御装置101とタイムサーバ102aの間のこれらPTPパケットの送受信は、ポート221a、パケット転送部225、パケットインターフェース203を介して、メモリ201を使用して行われる。同期処理部211aは、タイムサーバ102aとPTPパケットの送受信を通して、タイムサーバ102aと同期制御装置101の間のネットワークにおける遅延量や、タイムサーバ102aの持つ時刻と後述の時刻情報223aの間のオフセット量を算出する。そして、同期処理部211aは、この算出結果を元に、時刻情報223aの補正処理、時刻情報223aの進み量の制御値の修正を実施する。これらは、制御インターフェース204を介して行われる。
The
タイマー212aは、タイムサーバ102aが定期的に送信するSyncフレームのタイムアウトを検知する目的で使用される。タイマー212aにあらかじめセットされたタイムアウト値が経過するより前にSyncフレームが受信されることにより、タイムサーバ102aの生存確認をすることができる。どのような値をタイマー212aにセットするかついては、タイムサーバ102aから送信されるPTPパケットに含まれるSyncフレームの送信頻度情報を示す情報を参照してセットする方法が良い。具体的にはSyncフレームに含まれるlogSyncIntervalフィールドが利用可能である。同期処理部211b、タイマー212bは、タイムサーバ102bに関して同様の機能を有する。
The
時刻補正部213は、選択部216により選択された時刻情報(時刻情報223a、または、時刻情報223b)をもとに、スレーブ機器へ配信される時刻情報224を補正する処理を担う。この補正処理の動作については図8を参照して後述する。なお補正する頻度は、タイムサーバ102から送信されるSyncフレームの頻度と同等であることが望ましい。これにより、タイムサーバ102のSyncフレームの頻度に応じて、時刻情報224の精度向上が期待できる。また補正処理は、制御インターフェース204を利用して時刻情報224にアクセスすることにより実行される。
The
同期処理部214は、センサシステム110に対して、PTPのマスターとしての処理を担う。具体的には、Announceフレーム、Syncフレーム、Follow Upフレームをセンサシステム110に送信する。さらに、センサシステム110からDelay Requestフレームが送られた場合には、Delay Responseフレームを該当するセンサシステム110に送信する。
The
タイマー215は、同期制御装置101が、センサシステム110に対して、送信するAnnounce/Syncフレームの送信間隔を制御するために利用される。タイマー215にセットする値は、あらかじめシステム設計者が決定してもよい。例えば、ネットワーク経由で、Telnet/SSHを利用して同期制御装置101にログインしてタイマー215に値をセットする方法がある。また、同期制御装置101に設定用のユーザーインターフェース、具体的には、キーボードやモニタを設け、ユーザがそれを使用してタイマー215を設定できるようにしてもよい。なお、タイマー215の値を外部からセットする方法以外に、タイムサーバ102のSyncフレームに含まれるlogSyncIntervalフィールドの値を元に、同期制御装置101が自動的にセットするようにしてもよい。以上が、主制御部210の詳細動作になる。
The
次に通信制御部220について説明する。通信制御部220は、ポート221a、ポート221b、ポート222、時刻情報生成部2230a、時刻情報生成部2230b、時刻情報生成部2240、パケット転送部225を備える。ポート221aは、タイムサーバ102aとの接続ポートである。タイムサーバ102aからのパケットは、ポート221aで受信され、同期制御装置101からタイムサーバ102aへのパケットは、ポート221aより送信される。ポート221bは、タイムサーバ102bとの接続ポートであり、タイムサーバ102bに対してポート221aと同様の機能を提供する。ポート222は、センサシステム110aとの接続ポートである。センサシステム110aからのパケットは、ポート222で受信され、同期制御装置101からセンサシステム110aへのパケットは、ポート222より送信される。時刻情報223aおよび時刻情報223bは、通信制御部220が持つ時刻情報である。
Next, the
時刻情報生成部2230aは、進み量制御器2231aと、RTC2232aを備え、同期処理部211aの制御下で時刻情報223aを生成する。RTC2232aはリアルタイムクロック部であり、例えば所定の基準クロックパルスに基づいて時刻情報223aを生成する。タイムサーバ102aから受信したパケットがPTPパケットである場合、同期処理部211aは、RTC2232aが生成した時刻情報223aをPTPパケットの受信時刻として得ることができる。また、パケット転送部225よりタイムサーバ102aへ送信されるパケットがPTPパケットである場合に、同期処理部211aは、RTC2232aが生成した時刻情報223aをPTPパケットの送信時刻として得ることができる。また、進み量制御器2231aは、RTC2232aが生成する時刻情報223aの進み量のゲイン調整を行う機能を有している。この機能についても、同期処理部211aより使用される。例えば、同期処理部211aは、同期処理において、進み量制御器2231aのゲイン(進み量)を、後述の補正量に基づいて調節することができる。進み量の調整により、時刻情報生成部2230aから(RTC2232aから)、同期化された時刻情報223aが得られる。時刻情報生成部2230b、進み量制御器2231b、RTC2232bは、時刻情報生成部2230a、進み量制御器2231a、RTC2232aと同様の構成である。以下、添え字のa、bを省略した場合は(時刻情報生成部2230、進み量制御器2231、RTC2232、時刻情報223)、それらを総称したものとする。
The time
ここで、RTC2232、および、進み量制御器2231の動作について、図3を用いて説明する。図3のグラフは、横軸にある時刻からの経過時間、縦軸に各装置/要素が実際に示す時刻を示している。タイムサーバ102は理想的に動いているものとして図示している。すなわち、実際の経過時刻とタイムサーバ102の経過時刻301は、傾き「1」の比例関係にあるものとする。RTC2232が生成する時刻情報223の経過時間302は、進み量制御器2231の制御量に基づいた傾き303で経過する。タイムサーバ102と、RTC2232の時刻のずれ、すなわち経過時間301と経過時間302のオフセット値305が、PTPを元にした時刻同期処理を同期処理部211が実行するタイミングで計算される。RTC2232は、その計算された値を補正値として用いて時刻情報223を即座に補正する。また、上述したように、同期処理部211は、計算された値(補正値)に基づいて進み量制御器2231のパラメータ(進み量のゲイン)を補正する。これにより、傾き303は同期処理の回数に応じて、タイムサーバのそれに近づいていく。以上がRTC2232、および、進み量制御器2231の動作である。
Here, the operation of the RTC2232 and the lead amount controller 2231 will be described with reference to FIG. In the graph of FIG. 3, the horizontal axis shows the elapsed time from the time, and the vertical axis shows the time actually indicated by each device / element. The
図2の説明に戻る。時刻情報生成部2240は、通信制御部220が持つ、もう一つの時刻情報生成部であり、構成は、時刻情報生成部2230a、2230bと同様である。例えば、同期処理部214は、センサシステム110aから受信したパケットがPTPパケットである場合に、RTC2242が生成した時刻情報223をPTPパケットの受信時刻として取得する。また、パケット転送部225よりセンサシステム110aへ送信されるパケットがPTPパケットである場合に、同期処理部214は、RTC2242が生成した時刻(時刻情報224)をPTPパケットの送信時刻として取得する。進み量制御器2241は、RTC2242が生成する時刻情報224の進み量のゲイン調整を行う機能を有しており、この機能は時刻補正部213により使用される。
Returning to the description of FIG. The time
パケット転送部225は、主制御部210がメモリ201に作成したパケットを主制御部210の指示の元、ポート221a、221bまたはポート222を介して外部へ送信する機能を担う。また、ポート221a、221bまたはポート222より受信したパケットを、メモリ201へ転送する機能も担う。以上が通信制御部220、および、同期制御装置101の構成である。
The
次に、各装置の同期処理のシーケンスについて、図4Aを用いて説明する。タイムサーバ102aと同期制御装置101は、所定の周期420でPTPパケットを用いた同期制御通信410を行う。この周期420は、タイムサーバ102aにセットされている情報を元に決定される。また、同期制御装置101は、タイムサーバ102bと、所定の周期490でPTPパケットを用いた同期制御通信470を行う。この周期490は、タイムサーバ102bにセットされている情報を元に決定される。
Next, the sequence of synchronization processing of each device will be described with reference to FIG. 4A. The
ここで、同期制御通信410および同期制御通信470においてやり取りされるPTPパケットの詳細について図4Bを用いて説明する。同期制御通信において、タイムサーバ102は最初にSyncフレーム411を送信する。さらにタイムサーバ102の同期処理が2Stepで動作している場合には、タイムサーバ102はFollow Upフレーム412を送信する。Sync/Follow Upフレームを受信した同期制御装置101は、同期処理を実行する際に、Delay Requestフレーム413をタイムサーバ102に送信する。Delay Requestフレーム413を受信したタイムサーバ102は、同期制御装置101にDelay Responseフレーム414を送信する。
Here, the details of the PTP packets exchanged in the
以上の一連のPTPパケットの送受信により、同期制御装置101は、タイムサーバ102側で管理されている時刻T1,T4と、同期制御装置101の時刻情報223が示すT2、T3の時刻を得ることができる。この4つの時刻情報より、タイムサーバ102と同期制御装置101の間の平均伝送路遅延と、タイムサーバ102と同期制御装置101の間の時刻差、つまり時刻補正量を以下のように求めることができる。
平均伝送路遅延 = ((T4−T1)−(T3−T2))/2
時刻補正量 = ((T2−T1)−(T4−T3))/2
以上が、同期制御通信410,470における、タイムサーバ102と、同期制御装置101のPTPパケットのやり取りである。
By transmitting and receiving the above series of PTP packets, the
Average transmission line delay = ((T4-T1)-(T3-T2)) / 2
Time correction amount = ((T2-T1)-(T4-T3)) / 2
The above is the exchange of PTP packets between the
図4Aの説明に戻る。同期制御装置101は、タイムサーバ102との同期制御通信410、470の実行後、それぞれ時刻情報223の補正処理415、471を行う。選択部216がタイムサーバ102aを選択している場合、時刻情報223aの補正処理415の後に、スレーブ機器(カメラアダプタ111)の時刻同期に用いられる時刻情報224の補正処理416が時刻補正部213により実行される。
Returning to the description of FIG. 4A. After executing the
次に、同期制御装置101と各々のカメラアダプタ111との間の処理について説明する。同期制御装置101と各々のカメラアダプタ111の間では、タイマー215で管理される周期460で、PTPパケットのやり取りが発生する。タイマー215より所定の時間経過を検知した同期処理部214は、各々のカメラアダプタ111に対してSyncフレームの送信を行う。これをトリガーとして、PTPパケットの送受信430〜450が開始する。同期制御装置101とカメラアダプタ111aの間で送受信されるPTPパケットは、図4Bと同様である。ただし、PTPパケットの送受信430〜450では、同期制御装置101がSync/Follow Up/Delay Responseを送信し、カメラアダプタ111aが、Delay Requestを送信する。
Next, the processing between the
次に、同期制御装置101とカメラアダプタ111bの間のPTPパケットのやり取りについて、図4Cを用いて説明する。同期制御装置101が、カメラアダプタ111aにSyncフレーム441、Follow Upフレーム443、Delay Responseフレーム447を送信することは、図4Bと同様である。
Next, the exchange of PTP packets between the
カメラアダプタ111aは、同期制御装置101から受信したSyncフレーム441をSyncフレーム442としてカメラアダプタ111bに送信する。カメラアダプタ111aは、受信したSyncフレーム441に関してカメラアダプタ111a内で発生した滞留時間S1を、Follow Upフレーム443のCorrectionフィールドに加算し、Follow Upフレーム444としてカメラアダプタ111bに送信する。またカメラアダプタ111aは、カメラアダプタ111bより受信したDelay Requestフレーム445を同期制御装置101に送信する際に、カメラアダプタ111aでの滞留時間S2をDelay Requestフレーム446のCorrectionフィールドに加算して送信する。
The
これにより、同期制御装置101とカメラアダプタ111bの間の平均伝送路遅延と、時刻補正量(時刻差)は以下のように求めることができる。
平均伝送路遅延 = ((T2−T3)+(T4−T1)−S1−S2)/2
時刻補正量 = (T2−T1)−平均伝送路遅延−S1
As a result, the average transmission line delay between the
Average transmission line delay = ((T2-T3) + (T4-T1) -S1-S2) / 2
Time correction amount = (T2-T1) -Average transmission line delay-S1
上記はカメラアダプタ111aが、同期制御装置101とカメラアダプタ111bの間の同期処理において、トランスペアレントクロックのEnd to End(E2E)モードで動作した場合の例である。説明は割愛するが、トランスペアレントクロックのPeer to Peer(P2P)モードでカメラアダプタ111aが動作しても、同期制御装置101とカメラアダプタ111bとの間の同期処理を実現できる。ただし、全てのカメラアダプタ111で、E2Eか、P2Pにモードを統一する必要がある。それにより、カメラアダプタ111c〜zに対しても、中継するカメラアダプタ111b〜yがトランスペアレントクロックで動作することにより、同期制御装置101と同期処理を実現できる。以上が各装置におけるPTPパケットのやり取りに関する説明である。
The above is an example in which the
次に同期制御装置101によるタイムサーバ102との同期処理に関して、図5を用いて説明する。なお、タイムサーバ102aおよびタイムサーバ102bのいずれであっても同期制御装置101の同期処理は同一なので、ここではタイムサーバ102との同期処理として説明する。なお、これらの処理は同期処理部211が担う。
Next, the synchronization process with the
まず、同期処理部211は、タイムサーバ102からSyncフレーム、および、Follow Upフレームを受信した場合(S501でYES)、タイムサーバ102に対して、Delay Requestフレームを送信する(S502)。そして、同期処理部211は、タイムサーバ102から、Delay Responseフレームを受信するまで待機する(S503)。一定時間が経過してもDelay Responseフレームを受信しない場合(504でYES)は、同期処理部211は、再びタイムサーバ102からのSyncフレームの受信待機となる(S501に戻る)。 First, when the synchronization processing unit 211 receives the Sync frame and the Follow Up frame from the time server 102 (YES in S501), the synchronization processing unit 211 transmits the Delay Request frame to the time server 102 (S502). Then, the synchronization processing unit 211 waits until the Delay Response frame is received from the time server 102 (S503). If the Delay Response frame is not received even after a certain period of time has elapsed (YES in 504), the synchronization processing unit 211 again waits for the reception of the Sync frame from the time server 102 (returns to S501).
タイムサーバ102からDelay Responseフレームを受信すると(S503でYES)、同期処理部211は、タイムサーバ102と同期制御装置101の間の平均伝送路遅延と時刻補正量を計算する(S505)。そして、同期処理部211は、時刻補正量に基づいて時刻情報223の補正処理を行う(S506)。ここで、同期処理部211は、時刻情報223を補正するだけではなく、進み量制御器2231の制御値を適切に補正することにより、同期処理の実行のたびに発生する時刻補正量を小さくすることができる。この時刻補正量を十分小さくできれば、一時的にタイムサーバ102から同期制御装置101へのPTPパケットが途切れた状態(ホールドオーバ状態)が発生した際にメリットがある。同期制御装置101の時刻情報223の進み量が、タイムサーバ102の進み量と近い状態であるので、時刻同期なしでも、時刻情報223がタイムサーバ102と近い時刻を保持することができるからである。
Upon receiving the Delay Response frame from the time server 102 (YES in S503), the synchronization processing unit 211 calculates the average transmission line delay and the time correction amount between the
同期処理部211は、時刻情報223の補正後、補正完了通知を時刻補正部213と選択部216に送信する(S507)。また、同期処理部211は、その時の補正結果を選択部216に送信する(S508)。システムが稼働している限り(S509でYES)、周期的に時刻情報223の補正が実行される(S501に戻る)。以上が、同期制御装置101のタイムサーバ102に対する同期処理に関する説明である。
After correcting the time information 223, the synchronization processing unit 211 transmits a correction completion notification to the
次に選択部216のタイムサーバ102の選択方法について説明するが、それに先立ち、同期制御装置101とタイムサーバ102間の同期処理が安定している/していないに関する評価方法について図7を用いて説明する。
Next, the selection method of the
まず、選択部216は、タイムサーバ102との同期処理に関して、同期処理が安定したと判断するための時刻補正量の閾値を設定する(S701)。例えば、毎回の同期処理における時刻情報の時刻補正量が200ns以下になったら同期処理が安定したと判断したい場合、閾値を200nsに設定する。この設定値はシステムに求められる同期精度により設定すればよい。また、設定方法は、ユーザが同期制御装置101の起動時に設定してもよいし、設計値として静的に組み込まれても良い。またこの値は、全てのタイムサーバについて同じ値であってもよいし、タイムサーバ毎に変えてもよいし、タイムサーバに応じて変更してもよい。
First, the
タイムサーバX(102aまたは102b)と同期制御装置101の間の同期処理の完了通知を同期処理部X(211aまたは211b)より受信したタイミング(S702でYES)で、次の処理に移行する。選択部216は、完了通知を受信した後、時刻補正量の確認を行う(S703)。そして、時刻補正量とS701で設定された閾値との大小関係で処理が分岐する。時刻補正量が閾値より小さい場合、選択部216は、同期精度が良いと判断し(S704でYES)、タイムサーバXに関して同期処理が良好であると連続して判定された回数(以下、判定回数)をインクリメントする(S705)。そして、タイムサーバXにおける同期処理の判定回数が所定回数に到達した場合(S706でYES)、選択部216は、タイムサーバXとの同期が安定していると判定する(707)。判定回数が所定回数に達していない場合(S706でNO)は、選択部216は、この時点ではタイムサーバXとの同期が安定していると判定はしない(S708)。ここで用いられる所定回数は、時刻補正量の閾値(S701)と同様に、ユーザによりセットされても良いし、同期制御装置101の設計値として組み込まれていても良い。
At the timing (YES in S702) when the completion notification of the synchronization processing between the time server X (102a or 102b) and the
一方、時刻補正量が閾値よりも大きい場合、選択部216は、タイムサーバXとの同期精度が悪いと判断し(S704でNO)、タイムサーバXにおける同期処理の判定回数を0にクリアする(S709)。そして、選択部216は、この時点で、タイムサーバXとの同期処理については、今までの判定結果によらず、「安定していない」と判定する(S708)。システム稼働を継続する場合(710でYES)、S702に処理が戻る。以上が、本実施形態による、同期制御装置101とタイムサーバ102の間の同期処理が「安定している/していない」に関する評価方法である。
On the other hand, when the time correction amount is larger than the threshold value, the
この他にも、同期制御装置101とタイムサーバ102間の同期処理をカウントしカウント値が所定回数になったことで同期が安定していると評価する方法を用いても良い。また、同期制御装置101とタイムサーバ102が最初に同期処理を行ってから所定時間の経過後に同期処理が安定したと評価する方法が用いられても良い。これらの方法は、図7で説明した評価方法に比べて厳密さでは劣るが、実装が簡易になり処理が軽くなるといったメリットがある。また、システムに求められる同期精度に応じて判定方法を切り替えるように構成しても良い。また、タイムサーバを選択しない時間が一定時間経過した場合は、判定の閾値を下げてタイムサーバを選択しやすいように実装してもよい。このような構成によれば、同期制御装置101の時刻とタイムサーバの時刻が際限なくずれていくことを防止することができる。
In addition to this, a method of counting the synchronization processing between the
選択部216は、タイムサーバXと同期制御装置101間の同期処理が「安定している/していない」の評価結果を踏まえて選択を行うが、その選択の手順について、図6を用いて説明する。
The
まず、選択部216は、いずれのタイムサーバとも同期制御装置101との間で同期処理が安定していない場合(S601でYES)は、いずれのタイムサーバも選択しない(S602)。他方、いずれかのタイムサーバと同期が安定した場合は、最初に同期が安定したタイムサーバを選択する(S603)。タイムサーバが選択されると、処理はS604以降へ進む。
First, the
選択部216は、選択中のタイムサーバから、何らかの理由により特定のフレームが所定の期間にわたって受信できないという事態が生じたかどうかを判定する。より具体的には、選択部216は、Announceフレーム、または、Syncフレームを、所定回数連続して受信できないという事態が生じたかどうかを判定する。このような事態が生じた場合(S604でYES)は、処理はS613に進む。このような事態は、例えば、回線のLinkが切断された場合、タイムサーバの故障や電源が切れたに場合などで発生する。また、タイムサーバと同期制御装置101の間におけるPTPパケット以外のトラフィック量の増加や回線品質の低下などにより、PTPパケットのロスが頻発した場合にも発生する。
The
Announceフレーム、または、Syncフレームを受信できた場合(S604でNO)、処理はS605へ進む。選択部216は、選択中のタイムサーバとの同期の安定に関する判定結果が不安定になったかどうかを判定する。同期が不安定になったと判定された場合(S605でYES)、処理はS613に進む。たとえば、上記と同等の理由や、回線遅延のUp/DownLinkで非対称な変化が発生した場合、さらにはタイムサーバのGPS捕捉状況に変化があった場合等に発生しうる。
If the Answer frame or Sync frame can be received (NO in S604), the process proceeds to S605. The
S613〜S616において、選択部216は、選択中のタイムサーバから、所定の条件を満足している別のタイムサーバへの切り替えを行う。すなわち、同期の状態が所定の条件を満たすと判定されたタイムサーバに対応する時刻情報の中から一つが選択され、選択された時刻情報に基づいて、スレーブ機器に配信される時刻情報の補正が行われる。ここで、所定の条件を満足するタイムサーバが他に存在しない場合は、いずれのタイムサーバも選択されない状態となる。具体的には、選択部216は、非選択のタイムサーバのAnnounceフレームを受信しており(S613でYES)、さらに、そのタイムサーバとの同期が安定している(S614でYES)場合、当該非選択のタイムサーバを選択する(S615)。こうして、選択部216は、所定の条件を満足する時刻情報(タイムサーバ)の中から使用する時刻情報(タイムサーバ)を選択し、切り替える。上記以外の場合(S613でNO、またはS614でNO)は、いずれのタイムサーバも選択しないことに決定する(S616)。この場合、同期処理部214は直前まで選択されていたタイムサーバに対応する時刻情報を引き続き用いて時刻情報224を補正する。選択されているタイムサーバが存在しないので、システムを継続する場合(S617でYES)には、処理はS601に戻る。
In S613 to S616, the
一方、選択中のタイムサーバとの同期が安定していると判定された場合(S605でNO)、処理はS606に進む。S606〜S611では、選択可能なタイムサーバが複数存在する場合に、それらタイムサーバから適切なタイムサーバを選択することで、時刻同期をより高精度に実行する。まず、選択部216は、非選択中である他のタイムサーバからAnnounceを受信しているかどうかを判定する(S606)。他のタイムサーバからのAnnounceを受信している場合(S606でYES)、選択部216は、当該他のタイムサーバとの同期が安定しているかどうかを判定する(S607)。
On the other hand, when it is determined that the synchronization with the selected time server is stable (NO in S605), the process proceeds to S606. In S606 to S611, when there are a plurality of selectable time servers, time synchronization is executed with higher accuracy by selecting an appropriate time server from those time servers. First, the
S607で他のタイムサーバとの同期が安定していると判定された場合(607でYES)、選択部216は、BMCA処理を実行し(S608)、その結果に応じてタイムサーバを選択する(S609、S610、S611)。時刻補正部213は、選択された他のタイムサーバに対応した時刻情報を用いて時刻情報224を補正する。他方、他のタイムサーバからのAnnounceが受信されていない場合(S606でNO)または他のタイムサーバとの同期が安定していない場合(S607でN0)場合、選択部216は、現在選択中のタイムサーバを継続して選択し続ける(S611)。
When it is determined in S607 that the synchronization with another time server is stable (YES in 607), the
BMCAに関しては、既存の技術であるため、説明は割愛する。いずれかのタイムサーバを選択している状態でシステムを継続する場合(S612でYES)は、処理はS604に戻る。また、いずれのタイムサーバも選択していない状態でシステムを継続する場合(S617でYES)、処理はS601に戻る。以上が、選択部216によるタイムサーバの選択処理である。
Since BMCA is an existing technology, the explanation is omitted. When the system is continued with any of the time servers selected (YES in S612), the process returns to S604. If the system is continued without selecting any time server (YES in S617), the process returns to S601. The above is the time server selection process by the
次に、時刻補正部213における時刻情報224の補正処理に関して図8を用いて説明する。時刻補正部213による時刻補正処理は、選択部216がタイムサーバを選択している状態で(S801でYES)、選択されているタイムサーバとの同期完了通知を受信したこと(S802でYES)をトリガーとして実行される。すなわち、時刻補正部213は、選択されたタイムサーバとの同期によって同期化された時刻情報X(X=223aまたは223b)を元に、スレーブ機器へ配信する時刻情報224を補正する(S803)。システム稼働を継続する場合(S804でYES)、処理はS801に戻る。以上が時刻補正部213の処理である。
Next, the correction process of the time information 224 in the
次に、同期制御装置101が各々のカメラアダプタ111を同期させるために必要な処理について図9を用いて説明する。まず、同期制御装置101がSyncフレームを送信する時間が来るまで待機をする。Syncフレームの送信周期は、タイマー215により管理される。送信タイミングになると(S901でYES)、同期制御装置101は、Syncフレームをそれぞれのカメラアダプタ111に宛てて送信する(S902)。それに続き、同期制御装置101は、follow Upフレームをカメラアダプタ111に宛てて送信する(S903)。
Next, the process required for the
その後、次のSyncフレームの送信タイミングが発生するまで、同期制御装置101は、カメラアダプタ111からの応答を待つ(S904、S905)。カメラアダプタ111から、Delay Requestフレームを受信した場合(S905でYES)、同期制御装置101は、該当するカメラアダプタ111にDelay Responseフレームを送信する(S906)。その後、次のSyncフレームの送信タイミングが発生した場合(S904でYES)、システム稼働を中止するイベントが発生しない(S907でYES)限り、処理を継続する(S902に戻る)。ここまでのすべての処理は、同期処理部214により実行される。以上が、同期制御装置101が各々のカメラアダプタ111を同期させるために必要な処理に関する説明である。
After that, the
なお、上記実施形態では、タイムサーバを2台として説明したが、タイムサーバが3台以上あってもよい。この場合、タイムサーバの台数だけ時刻情報および同期処理部を同期制御装置101が具備すればよい。また、ポートは、タイムサーバの台数だけ用意しても良いし、タイムサーバと同期制御装置の間にトランスペアレントクロックに対応したHUBを入れて、一つのポートにタイムサーバとのポートを集約しても良い。また、上記実施形態では、複数のカメラによる同期撮影を実現する同期制御装置について説明したがこれに限られるものではない。実施形態で説明した同期制御は、金融取引、携帯電話などの正確なタイミングを必要とする他のネットワークに適用可能である。
In the above embodiment, the number of time servers has been described as two, but there may be three or more time servers. In this case, the
以上のように、上記実施形態によれば、同期制御装置101において、タイムサーバ102の切り替えが必要になった場合に、同期制御装置101に同期しているスレーブ機器に発生しうる時刻同期の精度劣化を軽減した切り替えを実行することができる。
As described above, according to the above embodiment, when the
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, a claim is attached to make the scope of the invention public.
101:同期制御装置、210:主制御部、211a、211b、214:同期処理部、212a、212b、215:タイマー、213:時刻補正部、216:選択部 101: Synchronous control device, 210: Main control unit, 211a, 211b, 214: Synchronous processing unit, 212a, 212b, 215: Timer, 213: Time correction unit, 216: Selection unit
Claims (15)
前記同期処理による、前記複数の時刻源のそれぞれとの同期の状態が、所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により同期の状態が前記所定の条件を満たすと判定された第一の時刻の中から一つを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された前記第一の時刻に基づいて、スレーブ機器に配信される第二の時刻を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする同期制御装置。 An acquisition means that performs synchronization processing with a plurality of time sources and acquires a plurality of first times synchronized by the synchronization processing.
A determination means for determining whether or not the state of synchronization with each of the plurality of time sources by the synchronization process satisfies a predetermined condition.
A selection means for selecting one from the first time when the synchronization state is determined by the determination means to satisfy the predetermined condition.
A synchronous control device comprising: a correction means for correcting a second time delivered to a slave device based on the first time selected by the selection means.
前記同期処理による、前記複数の時刻源のそれぞれとの同期の状態が、所定の条件を満たすか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程により同期の状態が前記所定の条件を満たすと判定された第一の時刻の中から一つを選択する選択工程と、
前記選択工程により選択された前記第一の時刻に基づいて、スレーブ機器に配信される第二の時刻を補正する補正工程と、を備えることを特徴とする同期制御方法。 An acquisition process in which synchronization processing is performed with a plurality of time sources and a plurality of first times synchronized by the synchronization processing are acquired.
A determination step of determining whether or not the state of synchronization with each of the plurality of time sources by the synchronization process satisfies a predetermined condition.
A selection step of selecting one from the first time determined by the determination step that the synchronization state satisfies the predetermined condition, and
A synchronous control method comprising: a correction step of correcting a second time delivered to a slave device based on the first time selected by the selection step.
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