JP2021190849A - 情報通信システム及び情報通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同期時刻に基づいて、フレームを同期させることのできる情報通信システム及び情報通信装置を提供する。【解決手段】実施形態の情報通信システム１００は、マスター装置１ａとスレーブ装置１ｂとの間で情報の通信を行う情報通信システム１００であって、情報は、マスター装置１ａ及びスレーブ装置１ｂにおいて同期させた時刻である同期時刻と、一定長の複数のフレームが時系列で並び、各フレームに並び順を識別するインデックスが付与されたフレーム情報と、を含み、マスター装置１ａ及びスレーブ装置１ｂは、フレームの処理タイミングの同期を行うフレーム同期部９００を有し、フレーム同期部９００は、同期時刻及びフレーム長に基づいて、同期すべきフレームの先頭時刻であるフレームタイミングを求めるフレームタイミング算出部９１を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、複数の情報通信装置の間で通信により同期する情報通信システム及び情報通信装置に関する。

複数の情報通信装置間の一般的な時刻同期方法として、例えば、非特許文献１のＩＥＥＥ１５８８ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＰＴＰ）が知られている。非特許文献１では、基準時刻を持つマスター装置と、マスター装置の時刻に時刻同期するスレーブ装置とが定義され、マスター装置とスレーブ装置との間で定期的に時刻同期用パケットを交換することでスレーブ装置の時刻を補正する。

具体的には、マスター装置からスレーブ装置に送信されるパケットのマスター装置の送信時刻とスレーブ装置の受信時刻、並びにスレーブ装置からマスター装置に送信されるパケットのスレーブ装置の送信時刻とマスター装置の受信時刻を用いて、スレーブ装置においてマスター装置とスレーブ装置との時差である時刻オフセットを推定して補正する。

"ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ａ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｃｌｏｃｋ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ．"ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ １５８８−２００８．

マスター装置とスレーブ装置との間で送受信される情報は、有限長のフレームが時系列で連続した構成のフレーム情報となっている。各フレームは、並んだ順番に従って、それぞれの先頭時刻から処理される。しかし、マスター装置とスレーブ装置との間で時刻の同期を行ったとしても、同期された時刻に、各フレームが夫々の先頭時刻から正しく処理されることまでは保証されない。

つまり、少なくとも、同期させた時刻と処理すべきフレームの先頭時刻が一致しないと、フレーム間で干渉が発生して正常な処理ができない。例えば、情報が音声データの場合には、音声の再生ができなくなる。より好ましくは、各装置の間で、共通のフレームが同時刻に処理されることにより、各装置間での音のずれ等の発生が防止されることが好ましい。

これに対処するため、別途、外部の装置との間でフレームの同期信号を送受信して、この同期信号に基づいて、各装置間でフレームの処理タイミングを同期させることも考えられる。しかし、同期信号を送受信するために、帯域が圧迫されることになり、通信速度の低下を招くことになる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、同期時刻に基づいて、フレームを同期させることのできる情報通信システム及び情報通信装置を提供することにある。

本発明の情報通信システムは、マスター装置とスレーブ装置との間で情報の通信を行う情報通信システムであって、前記情報は、前記マスター装置及び前記スレーブ装置において同期させた時刻である同期時刻と、一定長の複数のフレームが時系列で並び、各フレームに並び順を識別するインデックスが付与されたフレーム情報と、を含み、前記マスター装置及び前記スレーブ装置は、前記フレームの処理タイミングの同期を行うフレーム同期部を有し、前記フレーム同期部は、前記同期時刻及びフレーム長に基づいて、同期すべきフレームの先頭時刻に対応するフレームタイミングを求めるフレームタイミング算出部を有する。

本発明の情報通信装置は、他の情報通信装置と情報の通信を行う情報通信装置であって、前記情報は、他の情報通信装置との間で同期させた時刻である同期時刻と、一定長の複数のフレームが時系列で並び、各フレームに並び順を識別するインデックスが付与されたフレーム情報と、を含み、前記フレームの処理タイミングの同期を行うフレーム同期部を有し、前記フレーム同期部は、前記同期時刻及びフレーム長に基づいて、同期すべきフレームの先頭時刻に対応するフレームタイミングを求めるフレームタイミング算出部を有する。

本発明によれば、同期時刻に基づいて、フレームを同期させることのできる情報通信システム及び情報通信装置を得ることができる。

実施形態に係る情報通信システムの模式図である。 実施形態に係る情報通信システムを構成する情報通信装置の機能ブロック図である。 実施形態に係る制御部の機能ブロック図である。 クロックのパルス数をカウントするための通信の態様を示す図である。 実施形態に係る情報通信システムの同期するための通信の態様を示す図である。 フレーム情報を示す図である。 フレームタイミングの同期の態様を示す図である。 実施形態に係る情報通信システムの同期するための別の通信の態様を示す図である。 フレームタイミングを求める態様を説明するための図である。 フレームインデックスを求める態様を説明するための図である。 周期タイミングと同期させるフレームタイミングを求める態様を説明するための図である。 時刻同期の動作フローチャートの一例である。 フレーム同期の動作フローチャートの一例である。

以下、実施形態に係る情報通信システム及び情報通信装置について、図面を参照して説明する。

［構成］
図１は、実施形態に係る情報通信システム１００の模式図である。図２は、実施形態に係る情報通信システム１００を構成する情報通信装置１の機能ブロック図である。図３は、図２の制御部７０の機能ブロック図である。

本実施形態に係る情報通信システム１００は、複数の情報通信装置１からなり、各情報通信装置１が情報通信により同期を図る。マスター装置となる情報通信装置１に対し、スレーブ装置となる情報通信装置１が同期する。マスター装置とは、情報通信システム１００において他の情報通信装置１と同期される対象となる情報通信装置１である。スレーブ装置とは、情報通信システム１００においてマスター装置である他の情報通信装置１に対して同期する情報通信装置１である。マスター装置からスレーブ装置への時刻同期を図るための情報である同期情報の送受信を介してスレーブ装置がマスター装置に同期する。

以下では、マスター装置となる情報通信装置１をマスター装置１ａとし、スレーブ装置となる情報通信装置１をスレーブ装置１ｂとする。マスター装置１ａに対するスレーブ装置１ｂは少なくとも１台であればよいが、図１に示すように、複数台のスレーブ装置１ｂを備えるシステムでもよい。

マスター装置１ａとスレーブ装置１ｂは、有線又は無線で情報を通信する。無線の通信としては、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離無線通信を用いることができる。ここでは、情報通信装置１は、有線で情報を送信及び受信することで同期を図る例を説明する。

（情報通信装置）
情報通信装置１は、コンピュータを含み構成されており、あらかじめＨＤＤやＳＳＤ等の記憶部に記憶されたプログラムを、ＣＰＵが実行することにより、後述する制御部において必要な演算を行う。

具体的には、図２に示すように、情報通信装置１は、通信部１０、クロック２０、時計３０、カウンタ４０、記憶部５０、外部インターフェイス６０、制御部７０を有する。例えば、各部１０〜７０は、ハードウェアとして構成される。制御部７０はプログラム及びデータを含むソフトウェアにより構成しても良い。制御部７０のどの部分をソフトウェアとして構成するかは適宜設計変更可能である。

通信部１０は、他の情報通信装置１との間で情報を送受信する。通信部１０は、送信器１１、受信器１２、送信タイミング検出部１３、受信タイミング検出部１４を有する。

送信器１１は、入力された情報を送信する機器である。具体的には、送信器１１は、情報を最小構成要素に時系列に分解の上、当該情報を外部へ送信する。情報のパケット長（通信情報量）は任意であり、通信毎に異なっていても良い。情報は、例えば、マイクから入力された音声信号を音声データに変換する入力部から入力される。なお、パケットは、後述するフレームとは異なるレイヤーでのデータ単位であり、１つ以上のパケットの集合が１フレームという関係にある。

受信器１２は、外部から情報を受信する機器である。具体的には、受信器１２は、情報通信装置１外部から受信した、最小構成要素に時系列に分解された情報を再構成し、情報通信装置１内の他の構成部へ出力する。例えば、音声データを音声信号に変換して、イヤーレシーバやスピーカに出力する再生部に出力する。ここで、情報通信装置１が通信する情報、つまり、送信器１１により送信される情報、受信器１２により受信される情報には、後述する同期情報、タイミング情報、フレーム情報が含まれる。

情報通信装置１は、送信器１１および受信器１２の双方を有している。なお、無線による通信を行う場合には、送信器１１及び受信器１２にそれぞれアンテナを設けても良いし、切り替えスイッチを設けて１本のアンテナを共有しても良い。

送信タイミング検出部１３は、送信器１１により送信される情報の所定の情報要素位置が、本情報通信装置１の外部へ送信されるタイミングである送信タイミングを検出する。情報要素位置は、時系列に分解された最小構成要素の時系列上の位置である。この送信タイミングは、後述のクロック２０のクロック周期（換言すれば、クロック２０の発振するパルスの周期）をベースとして検出される。つまり、送信タイミングは、クロック周期の整数倍に基づいて表現される。

また、送信タイミング検出部１３は、その検出結果を情報通信装置１内の他の構成へ出力する。ここにいう情報とは、例えばパケットであり、この場合、所定の情報要素位置（以下、所定情報要素位置とする）とは、ビット位置である。例えば、送信タイミング検出部１３は、情報が８個の最小構成要素に時系列に分解される場合、３番目の情報要素位置（ビット位置）が送信されるタイミングを検出し、３番目の情報要素位置（ビット位置）が送信されたタイミングを外部へ出力する。

受信タイミング検出部１４は、受信器１２により受信される情報の所定情報要素位置が、情報通信装置１の外部から受信されるタイミングである受信タイミングを検出する。この受信タイミングは、後述のクロック２０のクロック周期（換言すれば、クロック２０の発振するパルスの周期）をベースとして検出される。つまり、受信タイミングは、クロック周期の整数倍として表現される。

また、受信タイミング検出部１４は、その検出結果を情報通信装置１内の他の構成へ出力する。例えば、受信タイミング検出部１４は、情報が８個の最小構成要素に時系列に分解される場合、３番目の情報要素位置（ビット位置）が受信されるタイミングを検出し、３番目の情報要素位置（ビット位置）が受信されたタイミングを外部へ出力する。

なお、上記の送信タイミング及び受信タイミングの例では、何れも同じ最小構成要素の位置を検出することとしたが、例えば、送信機となる情報通信装置１の送信タイミング検出部１３は５番目の要素を検出し、受信機となる情報通信装置１の受信タイミング検出部１４は８番目の要素を検出するなど、送受信する情報通信装置１間において各タイミング検出で所定関係（例えば間隔（ここでは３つ））を保つのであれば、必ずしも同じ位置を検出しなくても良い。

また、送信タイミングは実際に送信されるタイミングから規定時間前後して検出されても良い。受信タイミングは実際に受信されるタイミングから規定時間前後して検出されても良い。 これらの既定値は通信部内にて固定的でも、外部から静的または動的に設定されても良い。

クロック２０は、所定の周波数を発振し、情報通信装置１各部の動作タイミングを与えるための信号を出力する。これにより、情報通信装置１内の各部は、クロック２０に同期して動作する。情報通信装置１の全体が単一のクロック２０に一斉に同期しても良いし、複数のクロック２０にて複数の機能部毎に独立して同期しても良い。このクロック２０は、固有の有限な発振周波数許容偏差を有する。つまり、クロック２０は、所定の発振周波数（例えば１０ＭＨｚ）に対する誤差（例えば２０ｐｐｍ）を有する。クロック２０としては、例えば、水晶振動子などの周波数固定の発振器を用いることができる。

クロック２０は、マスター装置１ａとスレーブ装置１ｂとで公称周波数が同じでも、実際には個体差が存在する。すなわち、マスター装置１ａとスレーブ装置１ｂのクロック２０の周波数間には周波数偏差が存在する。クロック２０は外部より周波数制御信号を入力し、同信号に対応して発振周波数を可変制御しても良い。

時計３０は、クロック２０の出力信号を源振として刻時し、情報通信装置１の起動からの相対的な時刻を出力する。刻時は入力されたクロック信号の分周波に同期しても良い。時刻は規定の単位にて参照されるが、この規定値は時計内にて固定的でも、外部から静的または動的に設定されても良い。時計３０の相対的な時刻の出力は、例えば外部からの参照要求に応じて行う。なお、時計３０は、後述する任意のエポックの時刻を出力することができる。カウンタ４０は、クロック２０が発振するパルスの数（以下、パルス数という。）をカウントする。

記憶部５０は、ＨＤＤ、ＳＳＤ、メモリ、レジスタなどの記録媒体である。記憶部５０は、制御部７０で演算を行うのに必要な情報を記憶する。後述の送信タイミング又は受信タイミングに対応する時計３０の時刻は、ＣＰＵ又はソフトウェアを介さず、ハードウェアのみのアクセスで保持できる記録媒体に保持すると良い。ソフトウェアに起因するジッターを排除できるからである。なお、送受信タイミングと時刻との対応付けにおいてソフトウェアのジッターを受けないことが重要であり、送受信タイミングと時刻とが対応付けられた後は、低速なアクセス領域に記憶されても良い。

記憶部５０としてのメモリは、任意の情報を入出力し、当該情報を指定された記憶領域へ記憶する。情報の記憶は、外部からの記憶要求により行われるが、その際に記憶する情報と記憶領域が入力される。情報の参照は、外部からの参照要求により行われるが、その際に参照情報の記憶領域が入力され、その入力により指定された記憶領域の情報を出力する。情報の記憶の保持は、本装置の動作中のみであっても、動作停止時も含めて永続的であっても良い。

外部インターフェイス６０（以下、外部Ｉ／Ｆ６０ともいう。）は、本情報通信装置１内部と外部を接続し、任意の情報を入出力する。情報としては、例えば、送受信データや時計３０の時刻である。外部Ｉ／Ｆ６０は、例えば、記憶部５０に記憶させる情報を外部から取得する。また、外部Ｉ／Ｆ６０は、受信タイミング検出部１４により検出した受信タイミングから送信タイミング検出部１３が検出する送信タイミングまでの時間を外部から取得し、当該時間を後述するスケジューラ７５で用いても良い。

なお、マスター装置１ａは、少なくとも同期情報を送信する外部Ｉ／Ｆ６０を有する。スレーブ装置１ｂは、少なくとも同期情報を受信する外部Ｉ／Ｆ６０を有する。但し、マスター装置１ａは、同期情報を受信する外部Ｉ／Ｆ６０を有してもよく、スレーブ装置１ｂは、同期情報を送信する外部Ｉ／Ｆ６０を有しても良い。さらに、情報通信装置１は、内部状態を制御および表示可能な表示装置等のユーザーインターフェイスを有しても良い。

制御部７０は、本情報通信装置１各部の動作全般を制御する。制御部７０は、マスター装置１ａとスレーブ装置１ｂとで共通する構成と異なる構成がある。マスター装置１ａにはスレーブ装置１ｂ特有の構成は不要であり、また、スレーブ装置１ｂには、マスター装置１ａ特有の構成は不要である。但し、１つの情報通信装置１でマスター装置１ａとしての機能とスレーブ装置１ｂとしての機能の両方を有していても良い。例えば、２つの情報通信装置１間でマスター装置１ａとしての立場、スレーブ装置１ｂとしての立場が逆転しても良い。また、１つの情報通信装置１が他の情報通信装置１との関係ではマスター装置１ａとして機能し、別の情報通信装置１（マスター装置１ａ）との関係ではスレーブ装置１ｂとして機能しても良い。このため、図３の制御部７０は、マスター装置１ａとしての機能と、スレーブ装置１ｂとしての機能の双方を有する情報通信装置１として示す。

（マスター装置の制御部）
マスター装置１ａの制御部７０は、主制御部７１、送受信データＩ／Ｆ７２、通信制御部７３、時刻記録部７４、スケジューラ７５、カウンタ制御部７６、カウント数送信制御部７７を有する。

主制御部７１は、制御部７０内の各部と連携されており、制御部７０内の各部の動作を統制する。送受信データＩ／Ｆ７２は、記憶部５０や外部Ｉ／Ｆ６０の情報を情報通信装置１外部へ送受信可能な形式にする。また、送受信データＩ／Ｆ７２は、情報通信装置１外部から受信した情報を制御部７０及び記憶部５０に適した形式にする。

通信制御部７３は、通信部１０の動作を統制する。通信制御部７３は、通信部１０と制御部７０との間で送受信情報の入出力をする。

時刻記録部７４は、送信タイミング検出部１３により送信された情報の所定情報要素位置の送信タイミングと、当該送信タイミングにおける時計３０の時刻とを対応付けて、記憶部５０のメモリに記憶させる。この対応付けは、例えば、時刻記録部７４が、送信タイミング検出部１３から、送信された情報の所定情報要素位置の送信タイミングが検出された旨の信号を受けて、時計３０の時刻を参照し、当該時刻と送信タイミングとを対応付ける。

また、時刻記録部７４は、送信タイミングに対応する時刻を、当該送信する情報に載せる時刻付加部でもある。時刻記録部７４は、送信と同様に、受信タイミング検出部１４により受信された情報の所定要素位置の受信タイミングと、当該受信タイミングにおける時計３０の時刻とを対応付けて、メモリに記憶させる。また、時刻記録部７４は、受信タイミングに対応する時刻を、情報に載せて送信器１１に送信させる。

このように、本実施形態において、「時刻」は、情報の所定情報要素位置の検出された送信タイミング又は受信タイミングに対応する時計３０の時刻をいい、「時間」は、当該時刻の差分をいう。

スケジューラ７５は、予め設定されたスケジュールで送信器１１に情報を送信させる。例えば、スケジューラ７５は、一定間隔で同期情報を送信器１１に送信させる。当該一定間隔は、例えば、１秒である。スケジューラ７５は、情報を受信してから送信するまでのスケジュールを管理する。すなわち、スケジューラ７５は、予め設定された受送信間隔で情報を送信する。スケジューラ７５は、外部Ｉ／Ｆ６０を介して、情報を送信してから次に送信するまでの間隔である送信間隔、又は情報を受信してから送信するまでの間隔である受送信間隔を変更しても良い。

カウンタ制御部７６は、カウンタ４０にクロック２０のパルス数をカウントさせる。具体的には、図４に示すように、マスター装置１ａは、送信間隔ΔＴ_ｍで同期情報をスレーブ装置１ｂに少なくとも２回送信する。その際、カウンタ４０は、カウンタ制御部７６により制御されて、マスター装置１ａからスレーブ装置１ｂへの同期情報の送信間隔ΔＴ_ｍにおけるクロック２０のパルス数をカウントする。この送信間隔ΔＴ_ｍは、例えば、１秒である。

カウント数送信制御部７７は、カウンタ４０及びカウンタ制御部７６によりカウントされたパルス数を送信器１１にスレーブ装置１ｂへ送信させる。カウント数送信制御部７７は、例えば、情報にパルス数を載せて送信器１１に送信させる。

（スレーブ装置の制御部）
スレーブ装置１ｂの制御部７０は、主制御部７１、送受信データＩ／Ｆ７２、通信制御部７３、時刻記録部７４、スケジューラ７５、時刻同期部８００を有する。時刻同期部８００は、マスター装置１ａとスレーブ装置１ｂとの時刻同期を行う。時刻同期部８００は、同期要求部８０、周波数取得部８２、送受信間隔演算部８３、受送信間隔演算部８４、伝搬時間算出部８５、時差算出部８６、同期制御部８７、タイミング情報出力部８８を有する。各部７１〜７５については、マスター装置１ａの各部７１〜７５と同じであるので、説明は省略する。

同期要求部８０は、マスター装置１ａに同期するための情報を要求する信号を、送信器１１に送信させる。マスター装置１ａに同期するための情報とは、送信間隔ΔＴ_ｍにおけるパルス数、送信間隔ΔＴ_ｍを演算するためのマスター装置１ａの同期情報の送信時刻、受送信間隔Δｔ_ｓを演算するためのマスター装置１ａの別の同期情報の受信時刻である。

なお、スレーブ装置１ｂは、マスター装置１ａと同様に、カウンタ制御部７６を有する。カウンタ４０は、カウンタ制御部７６により制御されて、マスター装置１ａからスレーブ装置１ｂに送信された同期情報の受信間隔ΔＴ_ｓにおけるクロック２０のパルス数をカウントする。この受信間隔ΔＴ_ｓは、送信間隔ΔＴ_ｍに対応する時間間隔である。

周波数取得部８２は、送信間隔ΔＴ_ｍにおけるクロック２０のパルス数と、受信間隔ΔＴ_ｓにおけるクロック２０のパルス数とから、周波数ｆ_ｍ、ｆ_ｓを取得する。送信間隔ΔＴ_ｍでのクロック２０のパルス数は、マスター装置１ａでの１秒におけるマスター装置１ａのクロック２０のパルス数とすると、当該パルス数はマスター装置１ａのクロック２０のクロック周波数ｆ_ｍそのものである。また、受信間隔ΔＴ_ｓは、送信間隔ΔＴ_ｍに対応する時間間隔であるので、受信間隔ΔＴ_ｓでのクロック２０のパルス数は、スレーブ装置１ｂのクロック２０のクロック周波数ｆ_ｓそのものである。

周波数取得部８２は、送信間隔ΔＴ_ｍが１秒以外であっても、１秒当たりのパルス数に換算しても良い。例えば、送信間隔ΔＴ_ｍが１０ｍ秒である場合、マスター装置１ａのクロック２０のパルス数を１００倍したものが周波数ｆ_ｍであり、スレーブ装置１ｂのクロック２０のパルス数を１００倍したものが周波数ｆ_ｓである。

図５は、実施形態に係る情報通信システムにおいて時刻同期するための通信の態様を示す図である。送受信間隔演算部８３は、マスター装置１ａが同期情報をスレーブ装置１ｂに送信してから、スレーブ装置１ｂから送信された同期情報を受信するまでの送受信間隔Δｔ_ｍを演算する。具体的には、送受信間隔演算部８３は、スレーブ装置１ｂから受信した同期情報の受信時刻と、マスター装置１ａがスレーブ装置１ｂに送信した同期情報の送信時刻との差分を演算する。当該送信時刻及び当該受信時刻は、マスター装置１ａから送信された情報に載せられている時刻である。なお、この送信時刻は、マスター装置１ａの時刻付加部として機能する時刻記録部７４が情報に付加したものである。

図５に示すように、受送信間隔演算部８４は、マスター装置１ａから同期情報を受信して、マスター装置１ａに同期情報を送信するまでの受送信間隔Δｔ_ｓを演算する。具体的には、受送信間隔演算部８４は、マスター装置１ａへの同期情報の送信時刻と、マスター装置１ａからの同期情報の受信時刻との差分により受送信間隔Δｔ_ｓを求める。受送信間隔演算部８４は、当該送信時刻及び当該受信時刻を、記憶部５０又は時刻記録部７４から取得する。

伝搬時間算出部８５は、マスター装置１ａとスレーブ装置１ｂとの間で伝送する情報の伝搬時間ｔ_ｄを算出する。時差算出部８６は、伝搬時間算出部８５により求めた伝搬時間ｔ_ｄに基づいて、マスター装置１ａとスレーブ装置１ｂとの間の時差を算出する。具体的には、時差算出部８６は、伝搬時間と受送信間隔Δｔ_ｓとを加算することで時差を算出する。ここでの時差は、図５に示すように、マスター装置１ａの送信タイミングからスレーブ装置１ｂの送信タイミングまでの間隔ｔ_０である。

同期制御部８７は、時差算出部８６により求めた時差に基づいて、時刻を同期させる。具体的には、同期制御部８７は、当該時差に基づいて、スレーブ装置１ｂの時計３０の刻時する値を補正する。例えば、同期制御部８７は、時計３０自体を制御して刻時を補正しても良い。或いは、同期制御部８７は、時計３０が時刻を出力する際に時差分を補正した時刻を出力するように時計３０を制御しても良い。このように同期制御部８７は、時差に基づいて時計３０の刻時、又は時計３０が出力する時刻を補正し、時差がマスター装置１ａとスレーブ装置１ｂの送信タイミングのズレで定義しているので、時差の制御は、送信タイミングの制御と同義である。

タイミング情報出力部８８は、タイミング情報を出力する。タイミング情報は、同期制御部８７によって同期された同期時刻に基づいて、周期的に発生するタイミング信号である周期タイミングを含む。周期タイミングの周期は、あらかじめ一定の値に設定されている。また、タイミング情報は、各周期タイミングに一意に対応する時刻情報を含む。時刻情報は、同期時刻に相当する。

（フレーム同期部）
さらに、情報通信装置１の制御部７０は、マスター装置１ａ及びスレーブ装置１ｂに共通の構成として、フレーム同期部９００を有する。フレーム同期部９００は、フレーム情報のフレームの処理タイミングの同期を行う。

フレーム情報は、図６に示すように、一定長の複数のフレームが時系列で並び、各フレームに並び順を識別するインデックスが付与された情報である。情報通信装置１は、フレーム情報をフレーム単位に分割して処理する。例えば、先頭のインデックスを示す１が付与されたフレームを、フレーム１と称する。フレーム１に続いて、フレーム２、フレーム３、…、が隙間なく又は固定的な空隙を挟んで、時間的に連続するように並ぶ。空隙の一例としては、イーサネット（登録商標）の伝送路の未使用状態を表示、検出することなどに用いられるフレーム間隔（ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ ｇａｐ）がある。また、チャネル切替の期間として用いられるＢＬＥのＩｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｉｎｇなども、空隙の一例である。

フレーム情報としては、例えば、音声データ、映像データとすることができる。各フレームは、一定長、つまり一定数のビットが並んだビット列である。このため、各フレームの処理時間は、装置の処理速度に依存する。但し、本実施形態では、フレーム長に対応するフレームの処理時間を一定のものとして、時間をフレーム長で除算することにより、フレーム同期のための各種演算を行う。つまり、以下の説明では、フレーム長とフレームの時間長とは、同義である。また、一連のフレームの時系列集合をストリームと称し、各情報通信装置１は、一つ以上のストリームを処理する。情報通信装置１内のストリームは、例えば、音声ストリーム、映像ストリームといったように、各々独立した情報が並んでいるものである。

フレーム情報は、フレームの集合の繰り返し構造であっても良い。フレームの集合の繰り返し構造とは、共通のインデックスが繰り返される構造である。例えば、繰り返し構造におけるフレームの数がＮならば、フレーム１、２、…Ｎの後に、フレーム１、２、…Ｎが連続する。

フレーム同期においては、フレーム情報におけるいずれかのフレームの先頭の時刻、つまりフレーム先頭時刻を、後述するタイミング情報に同期させる。フレームの先頭時刻は、フレームの処理の開始時刻である。フレーム先頭時刻をタイミング情報に同期させることにより、複数の情報通信装置１の間でフレーム先頭時刻を合わせるフレーム同期を実現できる。なお、以下の説明では、フレーム先頭時刻をフレームタイミングと称する場合がある。周期タイミングの間隔で、各フレームが順次処理されても良い。

フレーム同期部９００は、タイミング情報とフレーム情報に基づいて、情報通信装置１、つまりマスター装置１ａ及びスレーブ装置１ｂが、送受信、入出力等の処理を行うフレームの処理タイミングの同期を行う。

複数の装置において所望の処理がフレーム単位で処理される場合、当該フレームが装置間で同期していることが望ましい。フレームが同期しているとは、異なる情報通信装置１間で処理するフレーム情報において、任意の同一のタイミングを含むフレームの先頭時刻同士の差が、一定の範囲に収まる状態を言う。このような状態を確保することを、フレーム同期と称する。なお、フレームの先頭時刻同士の差をフレーム位相差と称する。図７では、最終的に、全スレーブ装置１ｂのフレームの先頭時刻が一致しているが、この状態はフレーム位相差０でフレーム同期している、と言える。但し、位相差は必ずしも０である必要はなく、一定の範囲に収まっていれば、僅かなズレは許容される。

フレーム同期部９００は、タイミング情報参照部９０、フレームタイミング算出部９１、インデックス算出部９２を有する。タイミング情報参照部９０は、時刻同期部８００のタイミング情報出力部８８からのタイミング情報を参照する。フレームタイミング算出部９１は、同期時刻及びフレーム長に基づいて、同期すべきフレームの先頭時刻、つまりフレームタイミングを求める。ここでは、同期時刻は、タイミング情報における時刻情報として得られる。インデックス算出部９２は、同期時刻、フレーム長及びフレームタイミングに基づいて、同期すべきフレームのインデックスを求める。フレームタイミング算出部９１及びインデックス算出部９２は、フレーム情報をフレーム単位で識別して、演算する処理を行う。

なお、制御部７０は、周波数偏差演算部を有してもよい。周波数偏差演算部は、二つの情報受信に伴う受信タイミング間隔時間と、対応する二つの情報送信に伴う送信タイミング間隔時間との差分から、送受信間のクロック同士の周波数偏差もしくはその周波数偏差に対応する時差を求める。時刻同期部８００は、この周波数偏差に対応する時差の補正も含めて、時刻同期を行うこととしてもよい。

［動作原理］
上記の構成を有する情報通信システム１００による時刻同期、フレーム同期の動作原理について、図５〜図１３を用いて説明する。

［時刻同期］
まず、時刻同期部８００による時刻同期について説明する。時刻同期は、情報通信装置１間のクロック２０の時差と、情報通信装置１間の情報の伝搬時間を計測し、この時差を補正することにより行う。

図５に示すように、マスター装置１ａがスレーブ装置１ｂに同期情報を送信し、伝搬時間を経て当該情報をスレーブ装置１ｂが受信し、当該受信をしてからマスター装置１ａに別の同期情報を送信し、同じ伝搬時間を経てマスター装置１ａで受信する状況を考え、伝搬時間と時差を定式化する。なお、ここでのマスター装置１ａが送信する同期情報、及び、スレーブ装置１ｂが送信する別の同期情報とは、同期するためにタイミングを計る目的のものであり、当該同期情報にはマスター装置１ａの当該同期情報の送信時刻が載せられていても良いが、当該同期情報及び当該別の同期情報の中身は任意である。

ここでは、情報通信システム１００においてクロックドメインが単一である場合、すなわち、マスター装置１ａのクロック２０のクロック周波数と、スレーブ装置１ｂのクロック２０のクロック周波数が同一の周波数ｆである場合で説明する。この場合、各情報通信装置１で観測された時刻、演算された時間は、他方の情報通信装置１でもそのまま用いることができる。

図５に示すように、マスター装置１ａからスレーブ装置１ｂへの伝搬時間ｔ_ｄと、スレーブ装置１ｂからマスター装置１ａへの伝搬時間ｔ_ｄとが同じであるとすると、伝搬時間ｔ_ｄは、式（１）の通り求める。

また、上記の通り、クロック２０間の時差ｔ_０は、マスター装置１ａの送信タイミングからスレーブ装置１ｂの送信タイミングまでの間隔である。この時差ｔ_０は、図５より、式（２）が成立する。

よって、クロック２０間の時差ｔ_０は、式（１）を用いて、式（３）の通り求める。

なお、図８に示すように、スレーブ装置１ｂがマスター装置１ａからの情報受信を待たずに、別の情報をマスター装置１ａへ送信する場合、スレーブ装置１ｂにおける受信から送信までの間隔Δｔ_ｓは負数となるが、スレーブ装置１ｂがマスター装置１ａからの情報受信を待って別の情報をマスター装置１ａへ送信する場合と同様に、式（１）及び式（３）が成立する。

スレーブ装置１ｂの時刻同期部８００の同期制御部８７は、ｔ_０が０となるようにクロック周波数や時刻を繰り返し調整することにより、マスター装置１ａに対して時刻同期することができる。

なお、送受信タイミング間にある、伝搬時間や内部遅延は、システムの要求条件などにより無視または補正可能である。また、マスター装置１ａから同期情報の送信を開始するのではなく、スレーブ装置１ｂから同期情報を送信するようにしてもよい。さらに、情報通信に必要なインターフェイス数は１で必要十分であるが、例えば、送信と受信のインターフェイスを独立して実装するなど、複数インターフェイスを同時に使用する構成としてもよい。

［フレーム同期］
次に、フレーム同期部９００によるフレーム同期について説明する。まず、各スレーブ装置１ｂにおいて、任意の時刻から同期を開始し、同期が完了した時点で、直後に同期すべきフレームの先頭時刻、つまりフレームタイミングｔ_ｋを一意に特定できなければ、フレーム同期が行えない。さらに、同期すべきフレームのフレームインデックスｋを一意に特定できることが好ましい場合もある。外部の装置から、フレームタイミングｔ_ｋ、フレームインデックスｋが入力されれば、フレーム同期を行うことができる。但し、本実施形態では、このような情報を外部から得ることなく、以下に説明する処理により、各情報通信装置１での時刻同期によって同期した時刻から、フレームタイミングｔ_ｋ、フレームインデックスｋを求めて、フレーム同期を行うことができる。

ここで、時刻ｔの取り扱いを考えるとき、時刻ｔ＝０とする任意のタイミングをエポックと称する。時刻は任意のエポックで表現して良いが、時刻同期システム内で統一したエポックを使用する。サブシステムで異なるエポックが使用されている場合は、事前に統一エポックと相互変換するものとする。

同様に、ストリーム上の起源となるフレームの先頭時刻であるフレームタイミングを、フレームエポックと称する。フレームエポックは、仮想的な概念であっても良いが、所望の時刻と一意に対応するものとし、そのフレームタイミングからストリームの先頭のフレームが開始されるものとする。

（関数の定義）
フレーム同期を行うにあたり、必要な関数を定義する。まず、与えられた値が正数の場合に１を、負数の場合に−１を返す関数ｓｇｎ（ｘ）が、式（４）である。

正負で対称的な床関数ｓｆｌ（ｘ）を式（５）に示す。式（５）において、［ｘ］は、ｘ以下の最大の整数を返す床関数である。つまり、ｓｆｌ（ｘ）は、元のｘが正負にかかわらず、ｘの絶対値以下の最大の整数を求め、元の正負を付けて返す関数である。

また、正負で対称的に剰余を求める関数ｓｍｄ（ｘ，ｙ）を式（６）に示す。この関数は、ｘをｙで除した商（整数）にｙを乗じた値を、ｘから引くことにより、余りを求める関数である。ただし、ｙは０より大きく、整数Ｎの集合の要素、つまりｙは正の整数である。

なお、演算の前提として、各装置における時刻は所定単位時間で統一的に参照される。そして、以降の演算で時刻として小数点以下の数が登場した場合には、その時刻は整数として参照されるように、単位時間変換が行われる。

（基本のフレーム同期）
任意のフレームエポックで同期を行う基本のフレーム同期について、図９を参照して説明する。
（フレームタイミングの算出）
まず、フレームタイミング算出部９１によるフレームタイミングの算出について説明する。フレームの時間長がｗ_Ｆで一定であるとして、情報通信システム１００内で統一してフレームエポックをｔ_ＦＥと取り決める。すると、ｔ_ＦＥ以降の時刻ｔにおけるストリーム上のフレームのフレームタイミングｔ_Ｆ（０）は、式（７）の通りとなる。つまり、図６に示すように、フレームエポックｔ_ＦＥから時刻ｔまでの時間を、時間長ｗ_Ｆで除した余りが、フレームタイミングｔ_Ｆ（０）から時刻ｔまでのオフセット時間になる。このオフセット時間を、時刻ｔから減じることにより、フレームタイミングｔ_Ｆ（０）の時刻を求める。

但し、フレームエポックｔ_ＦＥを取り決める必要がなく、任意のタイミングでフレーム同期を行ってもよい。その場合、ｔ_ＦＥ＝０とおいて、式（７）を簡略化することができる。

時刻ｔが、時刻同期が完了した時刻、つまり同期完了時刻である場合、フレーム同期が可能となるフレームは、時刻ｔからフレーム同期に必要な処理時間が経過した以降のフレームタイミングのフレームである。

時刻ｔにおけるストリーム上のフレームから、ｘフレーム後のフレームタイミングｔ_Ｆ（ｘ）は、式（８）の通り求めることができる。つまり、フレームの時間長ｗ_Ｆにｘを乗じた値を、フレームタイミングｔ_Ｆ（０）に加算することにより、フレームタイミングｔ_Ｆ（ｘ）を算出することができる。

ここで、フレーム同期に必要な処理時間をｄ_ｓｐとしたとき、フレーム同期可能となる後続のフレーム数ｘについては、式（９）の関係が成り立つ。つまり、フレームタイミングｔ_Ｆ（０）から時刻ｔまでのオフセット時間に、処理時間ｄ_ｓｐを加算した値は、ｘフレーム分の時間長、つまり時間長ｗ_Ｆにｘを乗じた値よりも小さい。これにより、フレームタイミングｔ_Ｆ（ｘ）は、時刻同期の同期完了時刻から、フレーム同期に必要な処理時間ｄ_ｓｐが経過した後のフレームの先頭時刻となる。

このｘの最小値ｘ_ＭＩＮ、つまり、時刻ｔにおけるフレームからのフレーム数ｘの最小値ｘ_ＭＩＮは、式（１０）の通り求める。つまり、フレームタイミングｔ_Ｆ（０）から時刻ｔまでの時間に、処理時間ｄ_ｓｐを加算した値を、フレームの時間長ｗ_Ｆで除した商（整数）に、１を加算することにより、最小値ｘ_ＭＩＮを算出する。１を加算しているのは、開始のインデックスが１であるためで、開始のインデックスが０であれば、加算は不要である。

フレーム同期に必要な処理時間をｄ_ｓｐとしたとき、フレーム同期可能となる後続のフレーム数の最小値ｘ_ＭＩＮについても、式（９）の関係が成り立つ。この最小値ｘ_ＭＩＮを、式（８）のｘに代入することにより、時刻ｔから最短でフレーム同期可能なフレームのフレームタイミングｔ_{Ｆ（ｘＭＩＮ）}を求める。

（フレームインデックスの算出）
続いて、フレームタイミング算出部９１により、同期すべきフレームのフレームインデックスを算出する処理を、図１０を参照して説明する。これは、フレーム同期において、フレームタイミングのみならず、フレームインデックスの特定が必要となる場合に行われる。まず、フレーム同期したストリームにおいて、フレームタイミングがフレームエポックｔ_ＦＥと一致するフレームのフレームインデックスをｉ_ＦＥとする。また、フレームｘの後続フレームが、フレームｘ＋ｇであるように、隣接フレーム間でフレームインデックスが順次ｇずつ増加するものとする。例えば、フレームインデックスが、１、２、３、…、のように、１ずつ増加する場合には、ｇは１となる。

ここで、時刻ｔにおいて存在するフレーム、つまり処理中のフレームのフレームインデックスｉ_Ｆを、式（１１）の通り求める。つまり、フレームエポックｔ_ＦＥから時刻ｔまでの時間を、フレームの時間長ｗ_Ｆで除した商（整数）にｇを乗じて、フレームインデックスｉ_ＦＥを加算する。

なお、フレームタイミングがフレームエポックｔ_ＦＥと一致するフレームのフレームインデックスを取り決める必要がないならば、ｉ_ＦＥ＝０とおいて、式（１１）を簡略化することができる。

また、ｉ_Ｆからｘフレーム後のフレームインデックスｉ_Ｆ（ｘ）は、式（１２）の通り求める。つまり、ｘに増分ｇを乗じた値を、ｉ_Ｆに加算する。

なお、時刻ｔから最短でフレーム同期可能なフレームのフレームタイミングｔ_{Ｆ（ｘＭＩＮ）}のフレームインデックスｉ_{Ｆ（ｘＭＩＮ）}は、最小値ｘ_ＭＩＮを、式（１２）のｘに代入することによって求める。

以上のように、時刻ｔにおいてフレーム同期可能なフレームのフレームタイミングとフレームインデックスを求めることにより、基本的なフレーム同期を行う。

（周期タイミングとフレームタイミングを一致させるフレーム同期）
上記のように同期時刻が、タイミング情報として周期タイミングとともに得られる場合、また、ＧＮＳＳの１ＰＰＳタイムパルスなどの周期的信号に基づいて、時刻同期を行う場合には、周期タイミングとフレームタイミングを一致させる必要が生じる。

ここで、周期的信号の周期とフレームの時間長が同じならば、常に周期タイミングとフレームタイミングは一致する。しかし、周期とフレームの時間長とが異なる場合には、少なくとも複数タイミングに１回の割合でしか、両タイミングが一致しない。このため、事前に周期タイミングとフレームタイミングとを一致させるタイミングを、取り決めておく必要がある。このような周期タイミングとフレームタイミングとを一致させるフレーム同期を、図１１を参照して説明する。

周期的信号の周期がｗ_ｃとする。さらに、フレームエポックｔ_ＦＥが、所望の周期タイミングと一致する時刻をｔ_ＣＥとする。つまり、ｔ_ＦＥ＝ｔ_ＣＥである。ここにおいて、周期ｗ_ｃとフレームの時間長ｗ_Ｆが同一でない場合、周期タイミングとフレームタイミングが一致するタイミングの隣接間隔ｗ_ｕを、式（１３）の通り求める。ただし、関数ｌｃｍ（ ， ）は、与えられた二数の最小公倍数を返す関数である。つまり、周期ｗ_ｃとフレームの時間長ｗ_Ｆの最小公倍数を求めることにより、両者の先頭時刻が一致する最小の周期を求める。

両タイミングが一致し、その後に再度一致するまでの期間を、隣接間隔ｗ_ｕとする。隣接間隔ｗ_ｕにおいて、両タイミングの時差の時系列は決まった構造を呈し、隣接間隔ｗ_ｕごとに共通の構造を繰り返す。

この繰り返し構造において、ストリーム上に出現するフレーム数Ｎ_ｕは、式（１４）の通り求める。なお、Ｎ_ｕは、式（１４）より、つまり、二数の一方で最小公倍数を除することにより求めるため、整数となる。

繰り返し構造において、ストリーム上に出現する各フレームのフレームタイミングと、その近傍の周期タイミングとの時差は、フレームごとに固有である。このような繰り返し構造内で、相対的にフレームを識別することが有用である。図１１では、各フレームを相対フレームとして表示している。これらの相対フレームの識別のために、式（１５）に示すように、１からＮ_ｕまでの相対フレームインデックスｉ_{Ｆｒ（０）}を割り当てることができる。つまり、フレームエポックｔ_ＦＥが、所望の周期タイミングと一致する時刻ｔ_ＣＥから時刻ｔまでの時間を、隣接間隔ｗ_ｕで除した余りを、フレームの時間長ｗ_Ｆで除した商（整数）に１を加算する。１を加算しているのは、両タイミングが一致する際のフレームインデックスを０ではなく、１としているためである。

よって、ｉ_{Ｆｒ（０）}からｘフレーム後のフレームインデックスｉ_{Ｆｒ（ｘ）}は式（１６）の通り求めることができる。なお、上記の基本のフレーム同期と同様に、隣接フレーム間でフレームインデックスが順次ｇずつ増加するものとする。つまり、ｉ_{Ｆｒ（０）}から１を減算してｘに増分ｇを乗じた値を加算した値を、Ｎ_ｕで除した余りに、１を加算する。

ゆえに、フレームｉ_{Ｆｒ（ｘ）}におけるフレームタイミングｔ_{Ｆｒ（ｘ）}は式（１７）の通り求めることができる。つまり、時刻ｔ_ＣＥから時刻ｔまでの時間を、隣接間隔ｗ_ｕで除した余りから、周期タイミングとフレームタイミングが一致した最近の時刻から時刻ｔまでのオフセット時間を求める。また、フレームインデックスｉ_{Ｆｒ（０）}から１を減算した値に、フレームの時間長ｗ_Ｆを乗ずることにより、周期タイミングとフレームタイミングが一致した最近の時刻から時刻ｔの直前のフレームの先頭時刻までのオフセット時間を求める。周期タイミングとフレームタイミングが一致した最近の時刻から時刻ｔまでのオフセット時間から、周期タイミングとフレームタイミングが一致した最近の時刻から時刻ｔの直前のフレームの先頭時刻までのオフセット時間を減算することにより、時刻ｔの直前のフレームの先頭時刻から時刻ｔまでのオフセット時間を求める。そして、時刻ｔから、時刻ｔの直前のフレームの先頭時刻から時刻ｔまでのオフセット時間を減算した値に、フレーム数ｘにフレームの時間長ｗ_Ｆを乗じた値を加算することにより、フレームタイミングｔ_{Ｆｒ（ｘ）}を求める。

なお、相対フレームインデックスを特定する必要がない場合には、フレームタイミングｔ_{Ｆｒ（ｘ）}を式（１８）の通り求めることもできる。

フレーム同期に必要な処理時間をｄ_ＳＰとしたとき、フレーム同期可能となる後続フレーム数ｘについては、式（１９）の関係が成り立つ。つまり、周期タイミングとフレームタイミングが一致した最近の時刻から時刻ｔまでのオフセット時間に、処理時間ｄ_ＳＰを加算した値は、ｘフレーム分の時間長Ｗ_Ｆｘよりも小さい。

処理時間ｄ_ｓｐについて、フレーム同期可能となる後続のフレーム数の最小値ｘ_ＭＩＮについても、式（１９）の関係が成り立つ。このｘの最小値ｘ_ＭＩＮ、つまり、時刻ｔにおけるフレームからのフレーム数ｘの最小値ｘ_ＭＩＮは、式（２０）の通り求める。すなわち、周期タイミングとフレームタイミングが一致した最近の時刻から時刻ｔまでのオフセット時間に、処理時間ｄ_ＳＰを加算した値を、フレームの時間長ｗ_Ｆで除した商（整数）に、１を加算することにより、最小値ｘ_ＭＩＮを算出する。１を加算しているのは、先頭のインデックスが１であるためで、先頭のインデックスが０であれば、加算は不要である。

この最小値ｘ_ＭＩＮを、式（１７）又は式（１８）のｘに代入することにより、時刻ｔから最短でフレーム同期可能なフレームのフレームタイミングを求める。また、最小値ｘ_ＭＩＮを、式（１６）に代入することにより、その際の相対フレームインデックスを求める。周期タイミングを特段に取り決める必要がなく任意である場合、ｔ_ＣＥ＝ｔ_ＦＥ＝０とおいて、式（１５）から式（２０）を簡略化することができる。

以上のように、式（１６）、式（１７）又は式（１８）、式（１９）を用いることにより、時刻ｔにおいて、フレーム同期可能なフレームのフレームタイミングと相対フレームインデックスを求めることができる。これにより、周期タイミングとフレームタイミングを一致させる必要のあるフレーム同期を行うことができる。

なお、上記の説明では、フレーム情報をインデックスの並びが共通の複数のフレームの繰り返し構造を前提として、フレームインデックスを有限としていた。但し、相対フレームインデックスｉ_{Ｆｒ（０）}をストリーム上で一意なフレームインデックスに変換することもできる。この場合、フレームタイミングがフレームエポックと一致するフレームのフレームインデックスをｉ_ＦＥとすれば、式（２１）の通り、一意なフレームインデックスｉ_Ｆを求めることができる。ここでも、隣接フレーム間でのフレームインデックの増分をｇとしている。つまり、時刻ｔ_ＣＥから時刻ｔまでの時間を隣接間隔ｗ_ｕで除した商（整数）に、フレーム数Ｎ_ｕを乗じた値に、相対フレームインデックスｉ_{Ｆｒ（０）}から１を減算した値を加算する。これに増分ｇを乗じて、さらにフレームインデックスｉ_ＦＥを加算することにより、一意のフレームインデックスｉ_Ｆが算出できる。

なお、ｉ_Ｆからｘフレーム後の一意なフレームインデックスｉ_Ｆ（ｘ）は、式（１２）のように求めることができる。このような一意のフレームインデックスは、例えば、リアルタイムで生成されるフレーム情報ではなく、録音済のデータのように、先頭位置が決まっていて、そこから一意に決められるフレームインデックスを同期させる必要がある場合に適している。

［動作］
本実施形態の情報通信システム１００の動作を、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、時刻同期の動作手順を示すフローチャートの一例であり、図１３は、フレーム同期の動作手順を示すフローチャートの一例である。

図１２に示すように、まず、スレーブ装置１ｂが、同期要求部８０により、マスター装置１ａとの同期を要求する信号（以下、同期要求信号ともいう。）をマスター装置１ａに送信する（ステップＳ１０１：同期要求）。

マスター装置１ａが同期要求信号を受信すると、マスター装置１ａは、スレーブ装置１ｂに２つの同期情報を送信し、カウンタ４０及びカウンタ制御部７６により、当該同期情報の送信間隔ΔＴ_ｍにおけるクロック２０のパルス数ｐ_ｍをカウントし、このパルス数ｐ_ｍを送信器１１を介してスレーブ装置１ｂに送信する（ステップＳ１０２：パルス数ｐ_ｍのカウント及び送信）。このパルス数ｐ_ｍは、スレーブ装置１ｂの周波数取得部８２が取得する。

スレーブ装置１ｂは、マスター装置１ａからの２つの同期情報を受信し、カウンタ４０及びカウンタ制御部７６により、当該同期情報の受信間隔ΔＴ_ｓにおけるクロック２０のパルス数ｐ_ｓをカウントする（ステップＳ１０３：パルス数ｐ_ｓのカウント）。このパルス数ｐ_ｓは、周波数取得部８２が取得する。なお、ここでは、送信間隔ΔＴ_ｍを１秒とする。すなわち、パルス数ｐ_ｍ、ｐ_ｓは、周波数ｆ_ｍ、ｆ_ｓであるため、周波数取得部８２は、パルス数ｐ_ｍ、ｐ_ｓの取得により周波数ｆ_ｍ、ｆ_ｓを得る。このように、二つの周波数ｆ_ｍ、ｆ_ｓが求まったので、スレーブ装置１ｂは、その周波数ｆ_ｓをマスター装置１ａの周波数ｆ_ｍに同期させる周波数同期機能を実行してもよい。

次に、マスター装置１ａとスレーブ装置１ｂとの間で同期情報の送受信を行い、送受信間隔Δｔ_ｍ及び受送信間隔Δｔ_ｓを演算する（ステップＳ１０４：送受信間隔Δｔ_ｍ、受送信間隔Δｔ_ｓの演算）。

具体的には、図５に示すように、マスター装置１ａは、同期情報をスレーブ装置１ｂに送信する。その際、時刻記録部７４により、同期情報の送信タイミングに対応する送信時刻ｔ_ｍ１を同期情報に載せておく。スレーブ装置１ｂは当該同期情報を受信し、当該同期情報に載せられた送信時刻ｔ_ｍ１を送受信間隔演算部８３が取得する。また、当該同期情報の受信時刻ｔ_ｓ１を受送信間隔演算部８４が取得する。

スレーブ装置１ｂは、同期情報の受信後、別の同期情報をマスター装置１ａに送信する。その際の送信時刻ｔ_ｓ２を受送信間隔演算部８４が取得する。マスター装置１ａは、当該別の同期情報を受信し、その受信時刻ｔ_ｍ２をスレーブ装置１ｂに送信する。これにより、送受信間隔演算部８３が当該受信時刻ｔ_ｍ２を取得する。

そして、送受信間隔演算部８３は、別の同期情報の受信時刻ｔ_ｍ２と、同期情報の送信時刻ｔ_ｍ１との差分を演算することで送受信間隔Δｔ_ｍを得る。受送信間隔演算部８４は、別の同期情報の送信時刻ｔ_ｓ２と、同期情報の受信時刻ｔ_ｓ１との差分を演算することで受送信間隔Δｔ_ｓを得る。伝搬時間算出部８５は、送受信間隔Δｔ_ｍと受送信間隔Δｔ_ｓに基づいて、伝搬時間ｔ_ｄを求める（ステップＳ１０５：伝搬時間ｔ_ｄの算出）。

時差算出部８６は、受送信間隔Δｔ_ｓと伝搬時間算出部８５により算出した伝搬時間ｔ_ｄｓとを加算することで時差ｔ_０ｓを算出する（ステップＳ１０６：時差の算出）。そして、同期制御部８７は、時差算出部８６により算出した時差ｔ_０ｓに基づいて、スレーブ装置１ｂの時計３０の時刻を補正し、マスター装置１ａと同期する（ステップＳ１０７：時刻同期）。例えば、時差ｔ_０ｓ＞０であれば、同期制御部８７は、スレーブ装置１ｂの時計３０が出力する時刻から時差ｔ_０ｓを差し引いた時刻をスレーブ装置１ｂの時刻とする。

（フレーム同期）
フレーム同期においては、フレームタイミング算出部９１が、同期すべきフレームの先頭時刻に対応するフレームタイミングｔＦ（ｘ）を求める。つまり、図１３に示すように、フレームタイミング算出部９１は、同期が完了した時刻である時刻ｔ及びフレーム長ｗ_Ｆに基づいて、時刻ｔにおけるストリーム上のフレームの先頭時刻であるフレームタイミングｔ_Ｆ（０）を求める（ステップ２０１：フレームタイミングｔ_Ｆ（０）の算出）。

そして、フレームタイミング算出部９１は、フレームタイミングｔ_Ｆ（０）に後続するフレーム数であって、フレーム同期可能な最小のフレーム数ｘ_ＭＩＮを求める（ステップ２０２：最小フレーム数ｘ_ＭＩＮの算出）。ここでいうフレーム同期可能とは、時刻ｔからフレーム同期に必要な処理時間ｄ_ＳＰが経過した後のフレームであることをいう。さらに、フレームタイミング算出部９１は、フレームタイミングｔ_Ｆ（０）から、最小フレーム数ｘ_ＭＩＮ後のフレームの先頭時刻であるフレームタイミングｔ_{Ｆ（ＸＭＩＮ）}を求める（ステップ２０３：フレームタイミングｔ_{Ｆ（ＸＭＩＮ）}の算出）

次に、インデックス算出部９２が、同期すべきフレームのインデックスを求める。つまり、インデックス算出部９２は、時刻ｔ及びフレーム長ｗ_Ｆに基づいて、時刻ｔにおけるフレームのフレームインデックスｉ_Ｆを求める（ステップ２０４：フレームインデックスｉ_Ｆ算出）。そして、インデックス算出部９２は、フレームインデックスｉ_Ｆから、最小フレーム数_ＸＭＩＮ後のフレームインデックスｉ_{Ｆ（ＸＭＩＮ）}を求める（ステップ２０５：フレームインデックスｉ_{Ｆ（ＸＭＩＮ）}算出）。スレーブ装置１ｂは、このように算出されたフレームタイミングｔ_{Ｆ（ＸＭＩＮ）}で、フレームインデックスｉ_{Ｆ（ＸＭＩＮ）}のフレームを処理することにより、フレーム処理を同期させる（ステップ２０６：フレーム同期）。

［効果］
（１）実施形態の情報通信システム１００は、マスター装置１ａとスレーブ装置１ｂとの間で情報の通信を行う情報通信システム１００であって、情報は、マスター装置１ａ及びスレーブ装置１ｂにおいて同期させた時刻である同期時刻と、一定長の複数のフレームが時系列で並び、各フレームに並び順を識別するインデックスが付与されたフレーム情報と、を含む。

マスター装置１ａ及びスレーブ装置１ｂは、フレームの処理タイミングの同期を行うフレーム同期部９００を有し、フレーム同期部９００は、同期時刻及びフレーム長に基づいて、同期すべきフレームの先頭時刻であるフレームタイミングを求めるフレームタイミング算出部９１を有する。

また、実施形態の情報通信装置１は、フレームの処理タイミングの同期を行うフレーム同期部９００を有し、フレーム同期部９００は、同期時刻及びフレーム長に基づいて、同期すべきフレームの先頭時刻に対応するフレームタイミングを求めるフレームタイミング算出部９１を有する。

このため、外部の装置からのフレームの同期信号がなくても、同期時刻に基づいて、フレームタイミングを同期させ、フレーム間での干渉を防止できる。従って、フレームの同期に必要な装置構成を簡略化することができる。また、フレームの同期信号を通信する必要がなく、不要な通信帯域を削減でき、通信速度の低下を抑制できる。

（２）フレーム同期部９００は、フレーム長及びフレームタイミングに基づいて、同期すべきフレームのインデックスを求めるインデックス算出部９２を有する。このため、各装置においてフレームのインデックスも同期させて、各装置の間で共通のフレームが同時刻に処理されることが保証される。従って、各装置間で、どのフレームを同期させるかについての情報を送受信して調整を図る場合のような、複雑なフレーム調整作業が不要となる。

（３）フレーム同期部９００は、同期すべきフレームを、同期時刻から、フレーム同期部９００による同期の処理時間よりも後のフレームとする。このため、同期可能なフレームで同期させることを保証できる。なお、上記のように最小値ｘ_ＭＩＮを用いることにより、短時間でのフレーム同期を実現できる。

（４）フレーム情報は、インデックスの並びが共通の複数のフレームが繰り返される繰り返し構造である。このため、リアルタイムに生成されるフレーム情報のように、有限のインデックスを繰り返し用いる情報を処理する場合に適している。

（５）フレーム同期部９００は、周期的に発生するタイミング信号である周期タイミングと、各周期タイミングに一意に対応する時刻情報とを含むタイミング情報に基づいて、周期タイミングとフレームタイミングを同期させる。このため、外部からタイミング情報を得ることにより、フレーム同期を行うことができる。なお、外部からのタイミング情報による場合には、時刻同期部８００を省略してもよい。

［他の実施形態］
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。

同期時刻が得られれば、フレーム同期を実行できるため、同期時刻を外部のクロックソースから取得することにして、時刻同期部８００を省略したり、タイミング情報を外部から取得することにして、タイミング情報出力部８８を省略してもよい。

１００ 情報通信システム
１ 情報通信装置
１ａ マスター装置
１ｂ スレーブ装置
１０ 通信部
１１ 送信器
１２ 受信器
１３ 送信タイミング検出部
１４ 受信タイミング検出部
２０ クロック
３０ 時計
４０ カウンタ
５０ 記憶部
６０ 外部インターフェイス
７０ 制御部
７１ 主制御部
７２ 送受信データＩ／Ｆ
７３ 通信制御部
７４ 時刻記録部
７５ スケジューラ
７６ カウンタ制御部
７７ カウント数送信制御部
８００ 同期制御部
８０ 同期要求部
８２ 周波数取得部
８３ 送受信間隔演算部
８４ 受送信間隔演算部
８５ 伝搬時間算出部
８６ 時差算出部
８７ 同期制御部
８８ タイミング情報出力部
９００ フレーム同期部
９０ タイミング情報参照部
９１ フレームタイミング算出部
９２ インデックス算出部

Claims (10)

1. マスター装置とスレーブ装置との間で情報の通信を行う情報通信システムであって、
   前記情報は、
   前記マスター装置及び前記スレーブ装置において同期させた時刻である同期時刻と、
   一定長の複数のフレームが時系列で並び、各フレームに並び順を識別するインデックスが付与されたフレーム情報と、
   を含み、
   前記マスター装置及び前記スレーブ装置は、
   前記フレームの処理タイミングの同期を行うフレーム同期部を有し、
   前記フレーム同期部は、前記同期時刻及びフレーム長に基づいて、同期すべきフレームの先頭時刻であるフレームタイミングを求めるフレームタイミング算出部を有することを特徴とする情報通信システム。
2. 前記フレーム同期部は、前記フレーム長及び前記フレームタイミングに基づいて、同期すべきフレームのインデックスを求めるインデックス算出部を有することを特徴とする請求項１記載の情報通信システム。
3. 前記フレーム同期部は、前記同期すべきフレームを、前記同期時刻から、前記フレーム同期部による同期の処理時間よりも後のフレームとすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の情報通信システム。
4. 前記フレーム情報は、前記インデックスの並びが共通の複数のフレームが繰り返される繰り返し構造であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の情報通信システム。
5. 前記フレーム同期部は、周期的に発生するタイミング信号である周期タイミングと、各周期タイミングに一意に対応する時刻情報とを含むタイミング情報に基づいて、前記周期タイミングと前記フレームタイミングを同期させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の情報通信システム。
6. 他の情報通信装置と情報の通信を行う情報通信装置であって、
   前記情報は、
   他の情報通信装置との間で同期させた時刻である同期時刻と、
   一定長の複数のフレームが時系列で並び、各フレームに並び順を識別するインデックスが付与されたフレーム情報と、
   を含み、
   前記フレームの処理タイミングの同期を行うフレーム同期部を有し、
   前記フレーム同期部は、前記同期時刻及びフレーム長に基づいて、同期すべきフレームの先頭時刻であるフレームタイミングを求めるフレームタイミング算出部を有することを特徴とする情報通信装置。
7. 前記フレーム同期部は、前記フレーム長及び前記フレームタイミングに基づいて、同期すべきフレームのインデックスを求めるインデックス算出部を有することを特徴とする請求項６記載の情報通信装置。
8. 前記フレーム同期部は、前記同期すべきフレームを、前記同期時刻から、前記フレーム同期部による同期の処理時間よりも後のフレームとすることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の情報通信装置。
9. 前記フレーム情報は、前記インデックスの並びが共通の複数のフレームが繰り返される繰り返し構造であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の情報通信装置。
10. 前記フレーム同期部は、周期的に発生するタイミング信号である周期タイミングと、各周期タイミングに一意に対応する時刻情報とを含むタイミング情報に基づいて、前記周期タイミングと前記フレームタイミングを同期させることを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の情報通信装置。

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