JP2023104245A

JP2023104245A - 中継装置

Info

Publication number: JP2023104245A
Application number: JP2022005119A
Authority: JP
Inventors: 尚孝境; Naotaka Sakai; 幸子谷口; Sachiko Taniguchi; 竜真松下; Ryoma Matsushita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-01-17
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2023-07-28

Abstract

【課題】異常な時刻を検出すること。【解決手段】中継装置１００は、受信時刻を含むフレームを受信する通信部１１０、受信時刻と、中継装置１００で管理されている管理時刻とを用いて、飛び幅を算出する算出部１４０、管理部１８０、カウンタ部１５０、及び異常判定部１６０を有する。管理部１８０は、管理時刻と、複数のカウンタ値に対応する複数の飛び幅を示す情報であり、かつ複数のカウンタ値の合計値が予め設定された閾値以上である関係情報とを記憶する。カウンタ部１５０は、算出された飛び幅に対応するカウンタ値をインクリメントする。算出部１４０は、関係情報を用いて、算出された飛び幅と、カウンタ値が最大の飛び幅との差を算出する第１の算出処理、又は関係情報を用いた分散、分散の移動平均値、及び移動平均値の変化率の算出処理と含む第２の算出処理を行う。異常判定部１６０は、差又は変化率が閾値以上である場合、受信時刻を異常と判定する。【選択図】図４

Description

本開示は、中継装置に関する。

複数の装置が、ネットワークを介して通信している。複数の装置の間では、時刻の同期が行われている。時刻の同期を行うための通信プロトコルとして、ｇＰＴＰ（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＴｉｍｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）が知られている。また、ｇＰＴＰは、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ－２０２０で規定されている。ここで、時刻同期異常を検出する技術が提案されている（特許文献１を参照）。

特開２０１８－２０１１１０号公報

ところで、時刻の同期では、時刻源から受信した時刻（以下、受信時刻）に基づいて、同期が行われる。しかし、受信時刻を受信した装置は、受信時刻が異常な時刻であるか否か分からない。そのため、例えば、受信時刻が異常な時刻である場合、当該装置が受信時刻に基づいて同期を行うことは、問題である。よって、当該装置は、異常な時刻を検出する必要がある。しかし、異常な時刻をどのように検出するかが問題である。

本開示の目的は、異常な時刻を検出することである。

本開示の一態様に係る中継装置が提供される。中継装置は、時刻源が送信した、時刻を含むフレームを受信する通信部と、前記フレームに含まれている前記時刻である受信時刻と、前記中継装置で管理されている時刻である管理時刻とを用いて、前記受信時刻と前記管理時刻との間隔を示す飛び幅を算出する算出部と、管理部と、カウンタ部と、異常判定部と、を有する。前記管理部は、前記管理時刻と、複数のカウンタ値に対応する複数の前記飛び幅を示す情報であり、かつ前記複数のカウンタ値の合計値が予め設定された閾値以上である関係情報とを記憶する。前記カウンタ部は、前記受信時刻を用いて算出された前記飛び幅に対応するカウンタ値をインクリメントする。前記算出部は、前記関係情報を用いて、前記受信時刻を用いて算出された前記飛び幅と、カウンタ値が最大の飛び幅との差を算出する第１の算出処理、又は前記関係情報を用いた分散の算出処理と、前記分散の移動平均値の算出処理と、前記移動平均値の変化率の算出処理と含む第２の算出処理を行う。前記異常判定部は、前記差又は前記変化率が予め設定された閾値以上である場合、前記受信時刻を異常と判定する。

本開示によれば、異常な時刻を検出することができる。

実施の形態１の通信システムを示す図である。実施の形態１のｇＰＴＰに基づく時刻同期の例を示す図である。実施の形態１の中継装置が有するハードウェアを示す図である。実施の形態１の中継装置の機能を示すブロック図である。実施の形態１の中継装置が実行する処理の例を示すフローチャート（その１）である。実施の形態１の中継装置が実行する処理の例を示すフローチャート（その２）である。実施の形態１の異常の判定の例を示す図である。実施の形態１の飛び幅の変化の例を示す図である。実施の形態１の変化率のグラフの例を示す図である。（Ａ）～（Ｄ）は、実施の形態１の中継装置が実行する処理の具体例（その１）を示す図である。（Ａ）～（Ｃ）は、実施の形態１の中継装置が実行する処理の具体例（その２）を示す図である。実施の形態１の同期誤差の例を示す図である。実施の形態２の中継装置の機能を示すブロック図である。実施の形態２の中継装置が実行する処理の例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら実施の形態を説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、本開示の範囲内で種々の変更が可能である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の通信システムを示す図である。通信システムは、中継装置１００＿１～１００＿４、ＧＭ（ＧｒａｎｄＭａｓｔｅｒ）２００、及び終端装置３００＿１～３００＿４を含む。例えば、中継装置１００＿１～１００＿４は、Ｌ２ＳＷ（Ｌａｙｅｒ２ＳｗｉｔｃｈｉｎｇＨｕｂ）である。ＧＭ２００は、時刻源とも言う。
ここで、中継装置１００＿１～１００＿４の総称は、中継装置１００と呼ぶ。終端装置３００＿１～３００＿４の総称は、終端装置３００と呼ぶ。

次に、ｇＰＴＰに基づく時刻同期を説明する。
図２は、実施の形態１のｇＰＴＰに基づく時刻同期の例を示す図である。図２では、中継装置１００とＧＭ２００との間で行われる時刻同期が、主に描かれている。中継装置１００と終端装置３００との間で時刻同期が、同様に行われる。中継装置１００と終端装置３００との間で行われる時刻同期の詳細は、省略されている。

図２が示すように、ＧＭ２００は、中継装置１００からＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑを受信した場合、受信時刻ｔ_Ｇ２を含むＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓを中継装置１００に送信する。Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓが送信された後、ＧＭ２００は、送信時刻ｔ_Ｇ３を含むＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓ＿Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐを中継装置１００に送信する。これにより、中継装置１００は、受信時刻ｔ_Ｇ２と送信時刻ｔ_Ｇ３とを記憶することができる。また、中継装置１００は、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑを送信した時刻ｔ_Ｌ１と、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓを受信した時刻ｔ´_Ｌ４とを記憶する。

中継装置１００は、図２に記載されている記号を用いて、クロック比Ｒ_ＧＬを算出することができる。例えば、中継装置１００は、式（１）を用いて、クロック比Ｒ_ＧＬを算出することができる。

中継装置１００は、図２に記載されている記号を用いて、伝搬遅延時間Ｄ_ＧＬを算出することができる。例えば、中継装置１００は、式（２）を用いて、伝搬遅延時間Ｄ_ＧＬを算出することができる。

ＧＭ２００は、定期的にＳｙｎｃ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐを中継装置１００に送信する。また、中継装置１００は、装置内滞留時間Ｓ_Ｌを算出することができる。詳細には、中継装置１００は、式（３）を用いて、装置内滞留時間Ｓ_Ｌを算出することができる。式（３）のＴ_{ＬＳＮＣＴＸ}は、中継装置１００が終端装置３００にＳｙｎｃを送信する時刻である。式（３）のＴ_{ＬＳＮＣＲＸ}は、中継装置１００がＳｙｎｃを受信した時刻である。なお、装置内滞留時間Ｓ_Ｌは、Ｓｙｎｃ（すなわち、フレーム）を一時的に格納している時間である。

中継装置１００は、Ｓｙｎｃの送信時刻Ｔ_ＧＭに、伝搬遅延時間Ｄ_ＧＬと装置内滞留時間Ｓ_Ｌと加算する。中継装置１００は、加算により得られた時刻を、中継装置１００が管理する時刻に同期する。これにより、中継装置１００の時刻とＧＭ２００の時刻とが、同期する。
ｇＰＴＰに基づく時刻同期は、このように行われる。また、中継装置１００は、ｇＰＴＰに基づく時刻同期の方法と異なる方法で同期を行う。詳細は、後で説明する。

次に、中継装置１００が有するハードウェアを説明する。
図３は、実施の形態１の中継装置が有するハードウェアを示す図である。中継装置１００は、プロセッサ１０１、揮発性記憶装置１０２、及び不揮発性記憶装置１０３を有する。

プロセッサ１０１は、中継装置１００全体を制御する。例えば、プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）などである。プロセッサ１０１は、マルチプロセッサでもよい。また、中継装置１００は、処理回路を有してもよい。

揮発性記憶装置１０２は、中継装置１００の主記憶装置である。例えば、揮発性記憶装置１０２は、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）である。不揮発性記憶装置１０３は、中継装置１００の補助記憶装置である。例えば、不揮発性記憶装置１０３は、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、又はＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）である。

次に、中継装置１００が有する機能を説明する。
図４は、実施の形態１の中継装置の機能を示すブロック図である。中継装置１００は、通信部１１０＿１～１１０＿ｎ（ｎは、正の整数）、Ｌ２プロトコル処理部１２０、回数判定部１３０、算出部１４０、カウンタ部１５０、異常判定部１６０、同期判定部１７０、及び管理部１８０を有する。

管理部１８０の一部は、揮発性記憶装置１０２又は不揮発性記憶装置１０３に確保した記憶領域として実現してもよい。

通信部１１０＿１～１１０＿ｎ、Ｌ２プロトコル処理部１２０、回数判定部１３０、算出部１４０、カウンタ部１５０、異常判定部１６０、同期判定部１７０、及び管理部１８０の一部又は全部は、処理回路によって実現してもよい。また、通信部１１０＿１～１１０＿ｎ、Ｌ２プロトコル処理部１２０、回数判定部１３０、算出部１４０、カウンタ部１５０、異常判定部１６０、同期判定部１７０、及び管理部１８０の一部又は全部は、プロセッサ１０１が実行するプログラムのモジュールとして実現してもよい。

通信部１１０＿１～１１０＿ｎは、フレームの送受信を行う。例えば、フレームは、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓ、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓ＿Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐなどである。このように、通信部１１０＿１～１１０＿ｎは、ＧＭ２００が送信したフレームを受信する。また、通信部１１０＿１～１１０＿ｎは、ＧＭ２００にフレームを送信する。ここで、通信部１１０＿１～１１０＿ｎの総称は、通信部１１０と呼んでもよい。

Ｌ２プロトコル処理部１２０は、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓが受信された場合、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓから受信時刻を取得する。Ｌ２プロトコル処理部１２０は、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓ＿Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐが受信された場合、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓ＿Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐから送信時刻を取得する。

Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑが送信される場合、Ｌ２プロトコル処理部１２０は、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑの送信指示を通信部１１０＿１～１１０＿ｎに送信する。これにより、通信部１１０＿１～１１０＿ｎは、Ｐｄｅｌａｙ＿ＲｅｑをＧＭ２００に送信する。

回数判定部１３０、算出部１４０、カウンタ部１５０、異常判定部１６０、同期判定部１７０、及び管理部１８０の機能については、後で詳細に説明する。

次に、中継装置１００が実行する処理を、フローチャートを用いて、説明する。
図５は、実施の形態１の中継装置が実行する処理の例を示すフローチャート（その１）である。
（ステップＳ１１）回数判定部１３０は、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓに含まれている受信時刻と、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓ＿Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐに含まれている送信時刻とを受信する。
（ステップＳ１２）回数判定部１３０は、Ｐｄｅｌａｙ＿ＲｅｓとＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓ＿Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐとを初めて受信したか否かを判定する。初めての受信である場合、処理は、ステップＳ１３に進む。２回以上の受信である場合、処理は、ステップＳ１４に進む。

（ステップＳ１３）管理部１８０は、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓに含まれている受信時刻に、中継装置１００で管理されている時刻である管理時刻を同期する。なお、当該管理時刻は、管理部１８０が記憶している。そして、処理は、終了する。
（ステップＳ１４）算出部１４０は、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓに含まれている受信時刻と、管理時刻とを用いて、当該受信時刻と当該管理時刻との間隔を示す飛び幅を算出する。また、飛び幅は、当該管理時刻が当該受信時刻にどのくらいずれているのかを示す値と考えてもよい。具体的には、算出部１４０は、式（４）を用いて、飛び幅を算出する。

（ステップＳ１５）カウンタ部１５０は、算出された飛び幅に対応するカウンタ値をインクリメントする。
ここで、管理部１８０は、関係情報を記憶する。関係情報は、複数のカウンタ値に対応する複数の飛び幅を示す情報である。例えば、関係情報は、飛び幅“８ｎｓ”に対応するカウンタ値、飛び幅“０ｎｓ”に対応するカウンタ値、飛び幅“－８ｎｓ”に対応するカウンタ値などを示す。なお、カウンタ値の初期値は、０である。例えば、算出された飛び幅が８ｎｓである場合、カウンタ部１５０は、８ｎｓに対応するカウンタ値に１を加算する。このように、算出された飛び幅に対応するカウンタ値が、カウントアップされる。

（ステップＳ１６）算出部１４０は、関係情報を用いて、算出された飛び幅と、カウンタ値が最大の飛び幅との差を算出する。詳細には、算出部１４０は、関係情報を用いて、複数のカウンタ値の中からカウンタ値が最大の飛び幅を特定する。算出部１４０は、算出された飛び幅と、カウンタ値が最大の飛び幅との差を算出する。例えば、カウンタ値が最大の飛び幅が０ｎｓである場合、差は、式（５）のように算出される。なお、差は、絶対値で表される。

ここで、ステップＳ１６で行われる処理は、第１の算出処理とも言う。

（ステップＳ１７）算出部１４０は、関係情報を用いて、飛び幅の分散を算出する。詳細には、算出部１４０は、式（６）を用いて、飛び幅の分散を算出する。なお、Ｓ^２は、分散である。ｎは、データの総数である。ｘ_ｉは、カウンタ値である。μは、平均値である。

このように、算出部１４０は、関係情報を用いた分散の算出処理を行う。
算出部１４０は、式（７）を用いて、当該分散の移動平均値を算出する。なお、Ａ_ｎは、n回目の分散に基づいて算出された移動平均値である。Ｓ_ｎ＾２は、n回目にカウントアップした飛び幅の分散である。Ｓ_{ｎ+１００}＾２は、n＋１００回目にカウントアップした飛び幅の分散である。

このように、算出部１４０は、分散の移動平均値の算出処理を行う。
算出部１４０は、式（８）を用いて、移動平均値の変化率を算出する。

このように、算出部１４０は、移動平均値の変化率の算出処理を行う。
ここで、ステップＳ１７で行われる処理は、第２の算出処理とも言う。上記では、算出部１４０が第１の算出処理及び第２の算出処理を行う場合を説明した。算出部１４０は、第１の算出処理又は第２の算出処理を行ってもよい。

図６は、実施の形態１の中継装置が実行する処理の例を示すフローチャート（その２）である。
（ステップＳ２１）異常判定部１６０は、ステップＳ１６で算出された差又はステップＳ１７で算出された変化率が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。差又は変化率が閾値以上である場合、処理は、ステップＳ２２に進む。差及び変化率が閾値未満である場合、異常判定部１６０は、ステップＳ１１で受信した受信時刻を正常と判定する。そして、処理は、ステップＳ２４に進む。

（ステップＳ２２）異常判定部１６０は、関係情報が示す複数のカウンタ値の合計値が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。

合計値が閾値以上である場合、ステップＳ１１で受信された受信時刻を含むＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓよりも前に複数のＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓが受信されており、複数のＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓに含まれていた複数の受信時刻に基づいて複数の飛び幅が算出されており、複数の飛び幅に対応するカウンタ値がカウントアップされていることを意味する。簡単に言えば、ステップＳ１１で受信された受信時刻を含むＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓが受信される前に、図５，６のフローチャートが複数回行われていることを意味する。

当該合計値が閾値未満である場合、当該変化率の変動は、大きい。当該変化率の変動が大きい場合、異常の判定が誤判定になる。そのため、ステップＳ２２が行われる。また、ステップＳ２２の判定は、次のように表現してもよい。異常判定部１６０は、異常を検出するための十分な時間が経過したか否かを判定する。十分な時間が経過した場合とは、当該合計値が閾値以上の場合である。十分な時間が経過していない場合とは、当該合計値が閾値未満の場合である。

当該合計値が閾値以上である場合、処理は、ステップＳ２３に進む。当該合計値が閾値未満である場合、異常判定部１６０は、ステップＳ１１で受信した受信時刻を正常と判定する。そして、処理は、ステップＳ２４に進む。

（ステップＳ２３）異常判定部１６０は、ステップＳ１１で受信した受信時刻を異常と判定する。

ここで、異常の判定を、グラフを用いて説明する。
図７は、実施の形態１の異常の判定の例を示す図である。図７の縦軸は、カウンタ値を示している。図７の横軸は、飛び幅を示している。

図７は、今回算出された飛び幅を示している。すなわち、今回算出された飛び幅は、ステップＳ１４で算出された飛び幅である。また、図７は、カウンタ値が最大の飛び幅が０ｎｓであることを示している。式（５）を用いることで、差が算出される。差が閾値以上である場合、異常判定部１６０は、今回算出された飛び幅の基である受信時刻を異常と判定する。このように、異常判定部１６０は、図７のような場合、受信時刻を異常と判定する。なお、閾値には、異常とみなす飛び幅の時間が設定されてもよい。また、閾値には、正常とみなす飛び幅の確率が設定されてもよい。

次に、カウンタ値が最大の飛び幅が徐々に変化する場合を例示する。
図８は、実施の形態１の飛び幅の変化の例を示す図である。図８の縦軸は、カウンタ値を示している。図８の横軸は、飛び幅を示している。

グラフ４０１は、カウンタ値が最大の飛び幅が０ｎｓであることを示すグラフである。言い換えれば、グラフ４０１は、中央値が０ｎｓであることを示すグラフである。
グラフ４０２は、中央値が１００ｎｓであることを示すグラフである。グラフ４０２は、中央値が１００ｎｓずれた状態を示している。なお、グラフ４０１とグラフ４０２とのカウンタ値の総数は、異なる。
グラフ４０３は、グラフ４０２の中央値がさらに右方向にずれた状態を示している。なお、グラフ４０２とグラフ４０３とのカウンタ値の総数は、異なる。
グラフ４０４は、グラフ４０１～４０３を１つのグラフで表した状態を示している。

このように、中央値が、時間と共に徐々にずれてくる場合がある。言い換えれば、中継装置１００が受信する受信時刻に基づく飛び幅が、時間と共に変化する場合がある。グラフ４０１が正常なグラフである場合、グラフ４０１の中央値から離れた飛び幅に基づく受信時刻は、異常な受信時刻とも言える。ここで、グラフ４０１の中央値から、どのくらい離れた飛び幅に基づく受信時刻が異常な時刻であるかを判定するために変化率が算出される。

次に、変化率のグラフを例示する。
図９は、実施の形態１の変化率のグラフの例を示す図である。図９の左縦軸は、分散の移動平均値を示している。図９の右縦軸は、変化率を示している。図９の横軸は、時間を示している。
変化率が閾値以上である場合、異常判定部１６０は、今回算出された飛び幅の基である受信時刻を異常と判定する。

上記では、ステップＳ２２で、カウンタ値の合計値が閾値未満である場合、変化率の変動は、大きいと説明した。言い換えれば、十分な時間が経過していない場合、変化率の変動は、大きいと説明した。図９が示すように、十分な時間が経過していない場合、変化率の変動は、大きい。そのため、十分な時間が経過していない場合、変化率が閾値以上になることがある。変化率の変動が大きい場合、異常の判定が行われる。すなわち、誤判定が行われる。そのため、ステップＳ２２が行われる。

図６に戻って、フローチャートの説明を行う。
（ステップＳ２４）同期判定部１７０は、ステップＳ１５でカウントアップされたカウンタ値（すなわち、ステップＳ１４で算出された飛び幅に対応するカウンタ値）が、関係情報が示す複数のカウンタ値の中で最大であり、かつ正常が判定されているか否かを判定する。条件を満たした場合、処理は、ステップＳ２５に進む。条件を満たしていない場合、処理は、ステップＳ２７に進む。

詳細に処理を説明する。同期判定部１７０は、関係情報を用いて、複数のカウンタ値の中で最大値を特定する。同期判定部１７０は、最大値のカウンタ値に対応する飛び幅がステップＳ１４で算出された飛び幅と同じであるか否かを判定する。同期判定部１７０は、飛び幅が同じであり、かつ正常が判定されている場合、条件を満たしていると判定する。

（ステップＳ２５）管理部１８０は、ステップＳ１１で受信した受信時刻に、管理部１８０で管理している管理時刻を同期する。
（ステップＳ２６）管理部１８０は、ステップＳ１４で算出された飛び幅分、全カウンタ値を平行移動させる。詳細には、管理部１８０は、関係情報が示す複数の飛び幅に、ステップＳ１４で算出された飛び幅を加算又は減算する。例えば、ステップＳ１４で算出された飛び幅がマイナスの値である場合、管理部１８０は、関係情報が示す複数の飛び幅に、ステップＳ１４で算出された飛び幅を加算する。ステップＳ１４で算出された飛び幅がプラスの値である場合、管理部１８０は、関係情報が示す複数の飛び幅に、ステップＳ１４で算出された飛び幅を減算する。これにより、全カウンタ値が、平行移動される。
平行移動させた後、処理は、終了する。

（ステップＳ２７）管理部１８０は、ｇＰＴＰに基づく時刻同期で管理時刻を同期する。

次に、中継装置１００が実行する処理を、具体例を用いて説明する。
図１０（Ａ）～（Ｄ）は、実施の形態１の中継装置が実行する処理の具体例（その１）を示す図である。中継装置１００は、２回目のＰｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓを受信したものとする。

算出部１４０は、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓに含まれている受信時刻（以下、２回目の受信時刻）と、管理部１８０で管理している管理時刻とを用いて、飛び幅“８ｎｓ”を算出する（ステップＳ１４）。カウンタ部１５０は、飛び幅“８ｎｓ”に対応するカウンタ値をインクリメントする（ステップＳ１５）。図１０（Ａ）は、飛び幅“８ｎｓ”に対応するカウンタ値をインクリメントした状態を示している。

算出部１４０は、飛び幅“８ｎｓ”と、カウンタ値が最大の飛び幅“８ｎｓ”との差“０”を算出する（ステップＳ１６）。異常判定部１６０は、差“０”が閾値未満と判定する（ステップＳ２１でＮｏ）。同期判定部１７０は、飛び幅“８ｎｓ”に対応するカウンタ値が最大であり、かつ正常が判定されていると判定する（ステップＳ２４でＹｅｓ）。管理部１８０は、２回目の受信時刻に、管理時刻を同期する（ステップＳ２５）。管理部１８０は、飛び幅“８ｎｓ”分、全カウンタ値を平行移動させる（ステップＳ２６）。図１０（Ｂ）は、平行移動が行われた状態を示している。

回数判定部１３０は、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓに含まれている受信時刻（以下、３回目の受信時刻）を受信する（ステップＳ１１）。算出部１４０は、３回目の受信時刻と管理時刻とを用いて、飛び幅“－８ｎｓ”を算出する（ステップＳ１４）。カウンタ部１５０は、飛び幅“－８ｎｓ”に対応するカウンタ値をインクリメントする（ステップＳ１５）。図１０（Ｃ）は、飛び幅“－８ｎｓ”に対応するカウンタ値をインクリメントした状態を示している。

算出部１４０は、飛び幅“－８ｎｓ”と、カウンタ値が最大の飛び幅“－８ｎｓ”との差“０”を算出する（ステップＳ１６）。また、算出部１４０は、飛び幅“－８ｎｓ”と、カウンタ値が最大の飛び幅“０ｎｓ”との差を算出してもよい。異常判定部１６０は、差“０”が閾値未満と判定する（ステップＳ２１でＮｏ）。同期判定部１７０は、飛び幅“－８ｎｓ”に対応するカウンタ値が最大であり、かつ正常が判定されていると判定する（ステップＳ２４でＹｅｓ）。管理部１８０は、３回目の受信時刻に、管理時刻を同期する（ステップＳ２５）。管理部１８０は、飛び幅“８ｎｓ”分、全カウンタ値を平行移動させる（ステップＳ２６）。図１０（Ｄ）は、平行移動が行われた状態を示している。

図１１（Ａ）～（Ｃ）は、実施の形態１の中継装置が実行する処理の具体例（その２）を示す図である。
回数判定部１３０は、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓに含まれている受信時刻（以下、４回目の受信時刻）を受信する（ステップＳ１１）。算出部１４０は、４回目の受信時刻と管理時刻とを用いて、飛び幅“８ｎｓ”を算出する（ステップＳ１４）。カウンタ部１５０は、飛び幅“８ｎｓ”に対応するカウンタ値をインクリメントする（ステップＳ１５）。図１１（Ａ）は、飛び幅“８ｎｓ”に対応するカウンタ値をインクリメントした状態を示している。

算出部１４０は、飛び幅“８ｎｓ”と、カウンタ値が最大の飛び幅“８ｎｓ”との差“０”を算出する（ステップＳ１６）。異常判定部１６０は、差“０”が閾値未満と判定する（ステップＳ２１でＮｏ）。同期判定部１７０は、飛び幅“８ｎｓ”に対応するカウンタ値が最大であり、かつ正常が判定されていると判定する（ステップＳ２４でＹｅｓ）。管理部１８０は、４回目の受信時刻に、管理時刻を同期する（ステップＳ２５）。管理部１８０は、飛び幅“８ｎｓ”分、全カウンタ値を平行移動させる（ステップＳ２６）。図１１（Ｂ）は、平行移動が行われた状態を示している。

回数判定部１３０は、Ｐｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓに含まれている受信時刻（以下、５回目の受信時刻）を受信する（ステップＳ１１）。算出部１４０は、５回目の受信時刻と管理時刻とを用いて、飛び幅“－８ｎｓ”を算出する（ステップＳ１４）。カウンタ部１５０は、飛び幅“－８ｎｓ”に対応するカウンタ値をインクリメントする（ステップＳ１５）。図１１（Ｃ）は、飛び幅“－８ｎｓ”に対応するカウンタ値をインクリメントした状態を示している。

算出部１４０は、飛び幅“－８ｎｓ”と、カウンタ値が最大の飛び幅“０ｎｓ”との差“８”を算出する（ステップＳ１６）。異常判定部１６０は、差“８”が閾値未満と判定する（ステップＳ２１でＮｏ）。同期判定部１７０は、飛び幅“－８ｎｓ”に対応するカウンタ値が最大でないと判定する（ステップＳ２４でＮｏ）。管理部１８０は、ｇＰＴＰに基づく時刻同期で管理時刻を同期する（ステップＳ２７）。

実施の形態１によれば、中継装置１００は、ステップＳ１６で算出された差又はステップＳ１７で算出された変化率が閾値以上であり、かつ関係情報が示す複数のカウンタ値の合計値が閾値以上である場合、受信時刻を異常と判定する。このように、中継装置１００は、異常な受信時刻を検出することができる。

また、中継装置１００は、カウントアップされたカウンタ値が最大である場合、受信時刻を用いて同期を行う。中継装置１００がこのような処理を行う理由を説明する。

図１２は、実施の形態１の同期誤差の例を示す図である。図１２の縦軸は、確率を示す。図１２の横軸は、同期誤差を示す。

通信システムが正常である場合、同期誤差の確率分布は、一般的に正規分布となる。同期誤差で生じる誤差の要因は、測定誤差である。例えば、測定誤差の１つには、タイムスタンプの打刻誤差がある。打刻誤差が８ｎｓの装置では、最大７．９９９９・・・ｎｓの正方向の誤差が生じる。また、当該装置によって計測される伝搬遅延及びフレームの滞留時間は、負方向の誤差が生じる。打刻誤差、伝搬遅延、及びフレームの滞留時間を考慮することにより得られる同期誤差の確率分布は、正規分布となると考えられる。

以下の説明では、図１２を用いて、説明を行う。受信時刻と管理時刻との差は、同期誤差と同じである。すなわち、飛び幅と同期誤差とは、同じである。カウンタ値を確率と同様に扱えば、飛び幅とカウンタ値との関係は、図１２のように、正規分布になる場合がある。なお、当該正規分布を導くためには、関係情報が示す複数のカウンタ値の合計値が閾値以上であることが必要である。飛び幅とカウンタ値との関係が正規分布になる場合、通信システムは、正常であると言える。

図１２が示すように、最も小さい同期誤差（すなわち、０ｎｓのときの同期誤差）に対応する確率は、最も高い。図１２のように、飛び幅とカウンタ値との関係が正規分布になる場合、最も高いカウンタ値に対応する飛び幅は、同期誤差が最も小さいときの飛び幅であると考えることができる。この考えを利用する。カウントアップされたカウンタ値がカウンタ値の中で最大である場合、受信された受信時刻は、最も同期誤差の小さい時刻と言える。そこで、中継装置１００は、カウントアップされたカウンタ値が最大である場合、受信された受信時刻を用いて同期を行う。これにより、中継装置１００は、精度の高い同期を行うことができる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２を説明する。実施の形態２では、実施の形態１と相違する事項を主に説明する。そして、実施の形態２では、実施の形態１と共通する事項の説明を省略する。

図１３は、実施の形態２の中継装置の機能を示すブロック図である。図４に示される構成と同じ図１３の構成は、図４に示される符号と同じ符号を付している。中継装置１００ａは、同期判定部１７０ａを有する。同期判定部１７０ａの機能については、後で詳細に説明する。

次に、中継装置１００ａが実行する処理を、フローチャートを用いて説明する。
図１４は、実施の形態２の中継装置が実行する処理の例を示すフローチャートである。図１４の処理は、ステップＳ２３ａ，２４ａが実行される点が図６の処理と異なる。そのため、図１４では、ステップＳ２３ａ，２４ａを説明する。そして、ステップＳ２３ａ，２４ａ以外の処理の説明は、省略する。

（ステップＳ２３ａ）同期判定部１７０ａは、関係情報が示す複数のカウンタ値の合計値が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。当該合計値が閾値以上である場合、処理は、ステップＳ２４ａに進む。当該合計値が閾値未満である場合、処理は、終了する。

（ステップＳ２４ａ）同期判定部１７０ａは、ステップＳ１５でカウントアップされたカウンタ値に対応する飛び幅が、関係情報が示す複数のカウンタ値の中で最大値の飛び幅を中心に予め定められた範囲内に含まれており、かつ正常が判定されているか否かを判定する。

例えば、関係情報が示す複数のカウンタ値の中で最大値の飛び幅が０ｎｓである場合、同期判定部１７０ａは、カウントアップされたカウンタ値に対応する飛び幅が、０ｎｓを中心に±１０ｎｓの範囲内に含まれており、かつ正常が判定されているか否かを判定する。
条件を満たした場合、処理は、ステップＳ２５に進む。条件を満たした場合、処理は、ステップＳ２７に進む。

実施の形態１では、カウントアップされたカウンタ値が最大である場合、同期が行われた。すなわち、ステップＳ２５が行われた。実施の形態２では、実施の形態１に比べて、同期する条件が、緩和されている。しかし、カウントアップされたカウンタ値に対応する飛び幅が最大値の飛び幅を中心に当該範囲内に含まれているという条件が設けられている。そのため、当該条件を満たす場合に、同期が行われても、同期の精度は、それほど下がらない。よって、中継装置１００ａは、上記の処理を行うことで、精度の高い同期を行うことができる。

以上に説明した各実施の形態における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。

１００，１００＿１～１００＿４，１００ａ中継装置、１０１プロセッサ、１０２揮発性記憶装置、１０３不揮発性記憶装置、１１０＿１～１１０＿ｎ通信部、１２０Ｌ２プロトコル処理部、１３０回数判定部、１４０算出部、１５０カウンタ部、１６０異常判定部、１７０，１７０ａ同期判定部、１８０管理部、２００ＧＭ、３００，３００＿１～３００＿４終端装置、４０１グラフ、４０２グラフ、４０３グラフ、４０４グラフ。

Claims

中継装置であって、
時刻源が送信した、時刻を含むフレームを受信する通信部と、
前記フレームに含まれている前記時刻である受信時刻と、前記中継装置で管理されている時刻である管理時刻とを用いて、前記受信時刻と前記管理時刻との間隔を示す飛び幅を算出する算出部と、
管理部と、
カウンタ部と、
異常判定部と、
を有し、
前記管理部は、前記管理時刻と、複数のカウンタ値に対応する複数の前記飛び幅を示す情報であり、かつ前記複数のカウンタ値の合計値が予め設定された閾値以上である関係情報とを記憶し、
前記カウンタ部は、前記受信時刻を用いて算出された前記飛び幅に対応するカウンタ値をインクリメントし、
前記算出部は、前記関係情報を用いて、前記受信時刻を用いて算出された前記飛び幅と、カウンタ値が最大の飛び幅との差を算出する第１の算出処理、又は前記関係情報を用いた分散の算出処理と、前記分散の移動平均値の算出処理と、前記移動平均値の変化率の算出処理と含む第２の算出処理を行い、
前記異常判定部は、前記差又は前記変化率が予め設定された閾値以上である場合、前記受信時刻を異常と判定する、
中継装置。
前記管理部は、前記受信時刻を用いて算出された前記飛び幅に対応する前記カウンタ値が最大であり、かつ正常が判定された場合、前記受信時刻に前記管理時刻を同期する、
請求項１に記載の中継装置。
前記管理部は、前記受信時刻を用いて算出された前記飛び幅が、前記関係情報が示す複数のカウンタ値の中で最大値の飛び幅を中心に予め定められた範囲内に含まれており、かつ正常が判定された場合、前記受信時刻に前記管理時刻を同期する、
請求項１に記載の中継装置。
前記管理部は、前記管理時刻を同期させた場合、前記関係情報が示す複数の前記飛び幅に、前記受信時刻を用いて算出された前記飛び幅を加算又は減算する、
請求項２又は３に記載の中継装置。