JP2024044349A - 時刻同期装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のマスター装置から時刻同期装置までのネットワーク経路の品質が考慮されていないこと。【解決手段】基準時刻を有する複数のマスター装置との間で冗長化された複数のネットワーク経路を通じてＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットを送受信して時刻を同期させる時刻同期装置は、検出手段と選択手段を備える。検出手段は、複数のネットワーク経路それぞれの品質を検出する。選択手段は、検出されたネットワーク経路それぞれの品質に基づいて、複数のマスター装置の中から時刻を同期させる１つのマスター装置を選択する。【選択図】図５

Description

本発明は、ＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に基づく時刻同期を行う時刻同期装置、時刻同期方法、および、プログラムに関する。

各産業分野でＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を使ったシステム構築が積極的に行われており、ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）よりも高精度な時刻同期プロトコルであるＰＴＰを使用したシステムの構築が近年導入され始めている。ＰＴＰはＮＴＰよりも同期精度が高いため、従来ＮＴＰでは実現できなかったような、社会インフラストラクチャー系や専門的な業種で求められる高精度な同期処理にも適用可能である。

ＰＴＰに基づく時刻同期を行う時刻同期装置として、基準時刻を有する複数のマスター装置と冗長化された複数のネットワーク経路を通じてＰＴＰパケットを送受信して時刻を同期させる時刻同期装置がある（例えば特許文献１参照）。この種の時刻同期装置では、複数のマスター装置から受信した複数の時刻情報の中から最も適切な時刻情報を選択して自身の時刻を同期させる。複数の時刻情報の中から最も適切な時刻情報を選択するアルゴリズムとしてＢＭＣＡ（Ｂｅｓｔ Ｍａｓｔｅｒ Ｃｌｏｃｋ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）が開示されている。

一方、特許文献２には、ネットワーク品質の監視をノード単位に行い、その結果をもとに中央局にて集中監視でネットワークのフローを変更する技術が記載されている。但し、特許文献２には、ＰＴＰに基づく時刻同期についての記載はない。

特開２０２１－１６４１２１号公報 特開２０１１－８２８５８号公報

しかしながら、ＢＭＣＡは、複数のマスター装置の複数の時刻情報の優劣を事前に定められた幾つかのパラメータに基づいて判定するものであり、それぞれのマスター装置から時刻同期装置までのネットワーク経路の品質が考慮されていない。

本発明の目的は、上述した課題を解決する時刻同期装置を提供することにある。

本発明の一形態に係る時刻同期装置は、
基準時刻を有する複数のマスター装置との間で冗長化された複数のネットワーク経路を通じてＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットを送受信して時刻を同期させる時刻同期装置であって、
前記複数のネットワーク経路それぞれの品質を検出する検出手段と、
前記検出された前記ネットワーク経路それぞれの品質に基づいて、前記複数のマスター装置の中から時刻を同期させる１つのマスター装置を選択する選択手段と、
を備えるように構成されている。

また、本発明の他の形態に係る時刻同期方法は、
基準時刻を有する複数のマスター装置との間で冗長化された複数のネットワーク経路を通じてＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットを送受信して時刻を同期させる時刻同期装置における時刻同期方法であって、
前記複数のネットワーク経路それぞれの品質を検出し、
前記検出された前記ネットワーク経路それぞれの品質に基づいて、前記複数のマスター装置の中から時刻を同期させる１つのマスター装置を選択する、
ように構成されている。

また、本発明の他の形態に係るプログラムは、
基準時刻を有する複数のマスター装置との間で冗長化された複数のネットワーク経路を通じてＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットを送受信して時刻を同期させるコンピュータに、
前記複数のネットワーク経路それぞれの品質を検出する処理と、
前記検出された前記ネットワーク経路それぞれの品質に基づいて、前記複数のマスター装置の中から時刻を同期させる１つのマスター装置を選択する処理と、
を行わせるように構成されている。

本発明は上述したような構成を有することにより、複数のマスター装置から時刻同期装置までのネットワーク経路の品質を考慮して、時刻を同期させる１つのマスター装置を選択することができる。

本発明の第１の実施の形態の構成例を示す図である。 本発明を適用した映像ＩＰ配信システムの構成例を示す図である。 従来のＩＰゲートウェイ（Ｒｅｃｉｅｖｅｒ）の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における時刻制御のＰＴＰステートマシンの例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態のブロック図である。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
まず本発明の第１の実施の形態について、理解を容易にするため、本発明の第１の実施の形態が想定する課題について詳細に説明する。本発明の第１の実施の形態が想定する課題は２つある。

まず、第１の課題について説明する。放送事業者向けの映像配信システムは、近年ＩＰ化が加速しており、特に、ＳＭＰＴＥ ＳＴ２１１０規格に準じた映像ＩＰ配信システムではＰＴＰ信号による時刻同期が用いられている。この方式ではＩＰストリーム自体に時刻情報が重畳され、その時刻情報を用いて、映像の同期を確立するような利用方法である。また、ＰＴＰ信号はパケット伝送が用いられているが、冗長構成をとる場合が多い。この映像ＩＰ配信システムの一構成例は図２に示すように、ＰＴＰグランドマスター＃１ １、ＰＴＰグランドマスター＃２ ２、ネットワークスイッチ＃１ ３、ネットワークスイッチ＃２ ４、ＩＰゲートウェイ（Ｓｅｎｄｅｒ）５、およびＩＰゲートウェイ（Ｒｅｃｉｅｖｅｒ）６から構成される。

この構成例の場合、ＰＴＰグランドマスターおよびネットワークスイッチから配信されるＰＴＰクロックは、ＳＭＰＴＥ ＳＴ２０５９－１／２で規格化されているＢＭＣＡの規則にのっとり、最良のクロック情報を取得するためのクロック源の選択を行っている。このクロック選択機能はＩＰゲートウェイ（Ｒｅｃｉｅｖｅｒ）６の内部に具備されている。

図３は従来のＩＰゲートウェイ（Ｒｅｃｉｅｖｅｒ）６の構成を表す。図３を参照すると、ＩＰゲートウェイ（Ｒｅｃｉｅｖｅｒ）６は、パケットフィルタ＃１ ７、パケットフィルタ＃２ ８、ＰＴＰ処理部１０、およびデパケッタイズ部２０から構成される。また、ＰＴＰ処理部１０は、ＰＴＰスレーブ回路＃１ １１、ＰＴＰスレーブ回路＃２ １２、ＰＴＰ経路切替回路１３、ＰＴＰ時刻生成部１４、およびＢＭＣＡ回路１５から構成される。ＰＴＰ処理部１０では、最良のクロック情報を取得するためのクロック源の選択が行われ、前記クロック源はＰＴＰ時刻生成部１４で時刻情報を生成すると共に、映像出力タイミング信号Ａをデパケッタイズ部２０に伝達する。

デパケッタイズ部２０には、パケットフィルタ＃１ ７およびパケットフィルタ＃２ ８において抽出された映像信号パケットが入力され、Ｈｉｔｌｅｓｓ回路＃１ ２１、Ｈｉｔｌｅｓｓ回路＃２ ２２、Ｈｉｔｌｅｓｓ切替回路２３、デパケッタイズ回路２４を経由し、映像信号パケットからベースバンド映像信号が抽出され、出力バッファ２５にて、映像出力タイミング信号Ａに合わせて映像出力信号Ｂが出力される。この映像出力タイミング信号Ａは、ＰＴＰ信号から生成される時刻情報による位相合わせ、例えば、指定された時刻に合わせた映像タイミングで映像を出力するのが目的である。

図３の構成例においては、ＰＴＰスレーブ回路＃１ １１およびＰＴＰスレーブ回路＃２ １２において、ＰＴＰグランドマスター＃１ １～ネットワークスイッチ＃１ ３～パケットフィルタ＃１ ７の経路＃１による遅延時間、或いはＰＴＰグランドマスター＃２ ２～ネットワークスイッチ＃２ ４～パケットフィルタ＃２ ８の経路＃２による遅延時間は、ＳＭＰＴＥ ＳＴ２０５９－１／２にて定義される遅延時間算出方法から、ＰＴＰ時刻補正を行い、さらに、ＢＭＣＡ方式に従ったクロック源の選択をＰＴＰ経路切替回路１３にて行うものであり、経路＃１或いは経路＃２のネットワークで発生する揺らぎの量の多寡について反映したクロック源が選択されるものではない。

一方、デパケッタイズ部２０におけるＨｉｔｌｅｓｓ回路＃１ ２１およびＨｉｔｌｅｓｓ回路＃２ ２２は、経路＃１或いは経路＃２で発生したパケットロスや重複、順番入れ替えなどのネットワーク擾乱をＨｉｔｌｅｓｓ切替回路２３でリカバリーするために具備されるものであり、経路＃１或いは経路＃２のネットワークで発生する揺らぎの量は、Ｈｉｔｌｅｓｓ回路＃１ ２１或いはＨｉｔｌｅｓｓ回路＃２ ２２のバッファ内で吸収されるような作用を行うものである。

このような構成例にあっては、例えば、経路＃１側のネットワーク揺らぎが経路＃２よりも大きかった場合においても、ＢＭＣＡ回路１５にて判定されたクロック源がＰＴＰグランドマスター＃１ １の場合は、ＰＴＰ経路切替回路１３では、経路＃１を選択する動作となり、必ずしも、ネットワーク揺らぎが小さい経路を選択するとは限らないという課題がある。一方、経路＃１におけるネットワーク揺らぎ量が、Ｈｉｔｌｅｓｓ回路＃１ ２１のバッファメモリ量を上回った場合には、映像破綻が発生することとなり、それを防止するためにＨｉｔｌｅｓｓ切替回路２３ではＨｉｔｌｅｓｓ回路＃２ ２２を選択する動作となり、その結果、出力バッファ２５での遅延変動が発生し、ＰＴＰ時刻生成部１４で指定された遅延時間まで、同バッファで滞留を余儀なくされることで映像遅延が発生し、最悪の場合は映像が破綻する結果を招きかねないという問題がある。

以上が、本発明の第１の実施の形態が解決しようとする第１の課題である。続いて、本発明の第１の実施の形態が解決しようとする第２の課題について説明する。

放送事業者向けの映像配信システムは、ＩＰ化の場合であっても、放送局内で使用される映像信号の同期が不可欠である。同期信号の欠落や乱れは、すぐさま映像の破綻（瞬断や他の映像信号との位相が合わないことによる画面合成時の位相ずれなど）に直結するものである。そのため、ＰＴＰ時刻生成部１４は、図１に示すように時刻制御回路３１と内部時計３２とを備え、ＰＴＰ時刻生成部１４に入力されたＰＴＰ時刻情報信号Ｅから、内部時計３２の時刻をＰＴＰ時刻に一致させる動作を行っている。この構成は、いわゆるＰＬＬ回路に相当するものである。

時刻制御回路３１の動作は、ＰＴＰ時刻情報信号Ｅが無入力の場合（初期状態）では、ＰＴＰ時刻情報信号Ｅと内部時計３２の時刻は一致していない、いわゆるＵｎｌｏｃｋ状態で開始され、ＰＴＰ時刻情報信号Ｅが入力され、ＰＬＬ動作が行われると、ＰＴＰ時刻情報信号Ｅと内部時計３２の時刻は一致する、いわゆるＬｏｃｋ状態となる。このＬｏｃｋ状態の後に、ＰＴＰ時刻情報信号Ｅが断になったり、不安定な動作になると内部時計３２は自身の持つクロック精度で時計動作を継続させる、いわゆるＨｏｌｄＯｖｅｒ動作となり、内部時計の精度を保つようなＰＬＬ動作を行うものである。このＨｏｌｄＯｖｅｒ動作により、ＰＴＰ時刻情報信号Ｅが破綻した場合でも、ＰＴＰ時刻生成部１４から出力される映像出力タイミング信号Ａは維持されることで、映像出力信号Ｂは継続して安定な出力が得られることになる。しかしながら、ＰＴＰ時刻情報信号ＥとＨｏｌｄＯｖｅｒ状態の内部時計３２はわずかながらもクロック周波数のずれが発生しうるものであり、その周波数偏差が、長時間後には時刻差分として蓄積されることになる。それ故、前記ＰＴＰ時刻情報信号Ｅの断あるいは不安定な動作が解消されたときの時刻がずれている場合があり、ＨｏｌｄＯｖｅｒ状態からＬｏｃｋ状態へ戻る時点、いわゆる通常動作への切り戻しは時刻飛び（位相のずれ）が生じることになり、結果として映像出力タイミング信号Ａが不連続となり、最終的には映像出力信号Ｂの瞬断或いは位相ずれが発生しうる事象となる。前記通常動作への切り戻しは、一般的なＰＬＬ動作として自動で実施され、その際に前記事象が放送中の映像信号において出現した場合には、放送事故とも呼べるような深刻な事態を招く可能性がある。

以上が、本発明の第１の実施の形態が解決しようとする第２の課題である。

続いて、本発明の第１の実施の形態の構成および動作について詳細に説明する。なお、本実施の形態におけるＩＰゲートウェイ（Ｒｅｃｉｅｖｅｒ）６は、本発明の時刻同期装置の一形態である。ＩＰゲートウェイ（Ｒｅｃｉｅｖｅｒ）６の構成要素であるパケットフィルタ＃１ ７、パケットフィルタ＃２ ８、ＰＴＰ処理部１０、およびデパケッタイズ部２０は、ハードウェアで実現してもよいし、ＩＰゲートウェイ（Ｒｅｃｉｅｖｅｒ）６においてコンピュータプログラムを実行することによって実現されてもよい。

図１は本発明の第１の実施の形態の構成例を示す図である。図１を参照すると、本実施の形態は、第１の課題を解決するために、ＩＰゲートウェイ（Ｒｅｃｉｅｖｅｒ）６のデパケッタイズ部２０に滞留量モニタ回路＃１ ２６、滞留量モニタ回路＃２ ２７および揺らぎ検知判定回路２８を備え、ＩＰゲートウェイ（Ｒｅｃｉｅｖｅｒ）６のＰＴＰ処理部１０に切替判定回路１６を備える。また、切替判定回路１６は、ＢＭＣＡ回路１５から出力されるクロック源選択信号Ｄと揺らぎ検知判定回路２８から出力される揺らぎ検知判定結果信号Ｃに基づいて、ＰＴＰグランドマスター♯１ １およびＰＴＰグランドマスター♯２ ２の中から同期するクロック源を選択するように構成されている。以下、この点について詳述する。

図１に示されるように、ＩＰゲートウェイ（Ｓｅｎｄｅｒ）５から出力される２系統の映像ＩＰストリームが、それぞれ経路＃１および経路＃２、さらにパケットフィルタ＃１ ７およびパケットフィルタ＃２ ８を経由して、Ｈｉｔｌｅｓｓ回路＃１ ２１およびＨｉｔｌｅｓｓ回路＃２ ２２に入力される。このＨｉｔｌｅｓｓ回路は、前述した通り、経路＃１或いは経路＃２で発生したパケットロスや重複、順番入れ替えなどのネットワーク擾乱をＨｉｔｌｅｓｓ切替回路２３でリカバリーするために具備されるものであり、ネットワーク遅延量などを元にバッファサイズが決定されている。滞留量モニタ回路＃１ ２６および滞留量モニタ回路＃２ ２７は、このバッファの滞留量を観測することにより、経路＃１や経路＃２で発生しているネットワーク揺らぎ量を等価的に観測する。揺らぎ検知判定回路２８は、この観測された経路＃１および経路＃２で発生しているネットワーク揺らぎ量に基づいて、揺らぎ量が小さい方の経路を選択する。そして、揺らぎ検知判定回路２８は、選択した経路を指定した揺らぎ検出判定結果信号Ｃを切替判定回路１６へ出力する。

滞留量モニタ回路＃１ ２６、滞留量モニタ回路＃２ ２７、および、揺らぎ検知判定回路２８についてより具体的に説明する。滞留量モニタ回路＃１ ２６および滞留量モニタ回路＃２ ２７は、以下の式により、Ｈｉｔｌｅｓｓ回路＃１ ２１およびＨｉｔｌｅｓｓ回路＃２ ２２のバッファの滞留量をそれぞれ算出する。
バッファの滞留量＝事前に用意されたバッファの最大容量－現在のバッファ内のパケット容量 ・・・（１）
揺らぎ検知判定回路２８は、それぞれのバッファの滞留量の時間的な変化度合いを算出することによって、経路＃１および経路＃２で発生しているネットワーク揺らぎ量を求め、ネットワーク揺らぎ量の少ない方の経路を選択して検出判定結果信号Ｃを出力する。

切替判定回路１６は、揺らぎ検知判定回路２８から出力される揺らぎ検出判定結果信号ＣとＢＭＣＡ回路１５から出力されるクロック源選択信号Ｄに基づいて、経路♯１および経路♯２のうちの何れを選択するか、即ちＰＴＰグランドマスター♯１ １およびＰＴＰグランドマスター♯２の何れを選択するかを決定する。そして、ＰＴＰ経路切替回路１３は、切替判定回路１６の決定に従って経路の選択を行う。この結果、経路♯１が選択された場合はＰＴＰグランドマスター♯１ １が選択され、経路♯２が選択された場合はＰＴＰグランドマスター♯２ ２が選択されることになる。

切替判定回路１６の判定ロジックについて説明する。切替判定回路１６は、ＢＭＣＡ回路１５で経路＃１および経路＃２の両系が受信出来ている場合には、揺らぎ検知判定回路２８の出力である揺らぎ検出判定結果信号Ｃを選択する。即ち、切替判定回路１６は、経路♯１および経路♯２のうちネットワーク揺らぎ量のより少ない方の経路を選択する。また切替判定回路１６は、ＢＭＣＡ回路１５で経路＃１および経路＃２のうちの何れか一方のみしか受信出来ていない場合には、受信出来ている経路を選択する。すなわち、切替判定回路１６は、クロック源選択信号Ｄを選択する。

以上のように本実施の形態によれば、例えば、ＢＭＣＡ回路１５にて判定されたクロック源がＰＴＰグランドマスター＃１ １の場合であっても、経路＃１側のネットワーク揺らぎが経路＃２よりも大きかった場合においては、ＰＴＰ経路切替回路１３では、経路＃１を選択する動作となり、ネットワーク揺らぎ量が小さい経路を選択することが可能となる。このことにより、Ｈｉｔｌｅｓｓ切替回路２３で選択されたネットワーク揺らぎ量が小さい経路を選択することが可能となり、ＰＴＰ時刻生成部１４で指定された遅延時間まで、同バッファで滞留を余儀なくされることでの映像遅延の発生を防止し、しいては、経路揺らぎ量とクロック源不一致に伴う映像破綻を防止できる効果を有することとなる。

一方、本実施の形態は、第２の課題を解決するために、図１に示されるようにＰＴＰ時刻生成部１４に、時刻制御回路３１と内部時計３２、および自動／手動切替設定回路３３を備えるように構成されている。以下、この点について詳述する。

本実施の形態では、図１に示されるように自動／手動切替設定回路３３を備え、通常動作への切り戻し行為が、自動か手動かを選択することを可能としている。ここで、自動／手動切替設定回路３３で制御される時刻制御回路３１の動作について、図４を用いて説明する。

ＰＴＰステートマシン４０は時刻制御回路３１内の制御を示しており、ＰＴＰ時刻情報信号Ｅを受け、ＰＬＬ動作を行った後、映像出力タイミング信号Ａを生成する役割を持つ。ＰＴＰステートマシン４０は、ＰＴＰ時刻情報信号Ｅが無入力の場合（初期状態）では、Ｕｎｌｏｃｋ状態４２から開始される。ＰＬＬ動作が行われると、ＰＴＰ時刻情報信号Ｅと内部時計３２の時刻は一致する、いわゆるＬｏｃｋ状態４３となる。このＬｏｃｋ状態の後に、ＰＴＰ時刻情報信号Ｅが断になったり、不安定な動作になると内部時計３２は自身の持つクロック精度で時計動作を継続させる、いわゆるＨｏｌｄＯｖｅｒ状態４４となり、内部時計の精度を保つようなＰＬＬ動作を行うものである。このＨｏｌｄＯｖｅｒ動作により、ＰＴＰ時刻情報信号Ｅが破綻した場合でも、ＰＴＰ時刻生成部１４から出力される映像出力タイミング信号Ａは維持されることで、映像出力信号Ｂは継続して安定な出力が得られることになる。

しかしながら、ＰＴＰ時刻情報信号ＥとＨｏｌｄＯｖｅｒ状態の内部時計３２はわずかながらもクロック周波数のずれが発生しうるものであり、その周波数偏差が、長時間後には時刻差分として蓄積されることになる。それ故、前記ＰＴＰ時刻情報信号Ｅの断あるいは不安定な動作が解消されたときの時刻がずれている場合がある。そこで、本実施の形態では、ＨｏｌｄＯｖｅｒ状態４４からＬｏｃｋ状態４３へ戻る時点、いわゆる通常動作への切り戻しは、自動／手動切替部４５（自動／手動切替設定回路３３）を経由することで実行されるように構成される。

すなわち、自動／手動切替設定回路３３が「自動」に設定されているときには、通常動作としてＬｏｃｋ状態４３に戻るように作用するが、自動／手動切替設定回路３３が「手動」に設定されているときには、Ｌｏｃｋ状態４３への切り戻しを行わずにＨｏｌｄＯｖｅｒの状態４４を維持し続け、自動／手動切替設定回路３３が解除、すなわち「自動」に設定されたときにはじめてＬｏｃｋ状態４３に遷移する動作を行うものである。

このように、本実施の形態によれば、ＰＴＰステートマシン４０に自動／手動切替部４５（自動／手動切替設定回路３３）を備えることにより、放送中の映像信号に影響がある映像信号ラインにおいては、ＨｏｌｄＯｖｅｒ状態４４からの復帰を手動でタイミングを計ることができることによって、放送時の映像破綻を防止し、しいては、放送事故とも呼べるような深刻な事態を回避することを可能とするものである。

［第２の実施の形態］
図５は本発明の第２の実施の形態のブロック図である。本実施の形態では、本発明の概要を説明する。図５を参照すると、時刻同期装置１００は、基準時刻を有する複数のマスター装置２００との間で冗長化された複数のネットワーク経路３００を通じてＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットを送受信して時刻を同期させる。時刻同期装置１００は、検出手段１１０および選択手段１２０を備える。

検出手段１１０は、複数のネットワーク経路３００それぞれの品質を検出するように構成されている。検出手段１１０は、例えば、複数のネットワーク経路３００それぞれの品質としてネットワーク揺らぎ量を検出する。検出手段１１０は、例えば、複数のネットワーク経路３００それぞれに対応して設けられ、対応するネットワーク経路から受信するパケットのネットワーク揺らぎを吸収するためのバッファと、当該バッファの最大容量から現在蓄積されているパケット量を減じた値である滞留量の時間的な変化からネットワーク揺らぎ量を検出する揺らぎ検知判定手段とを含んで構成される。例えば、時刻同期装置１００は、ＩＰネットワーク上でレシーバとして動作するＩＰゲートウェイ装置である。時刻同期装置１００がＩＰゲートウェイ装置である場合、そのデパケッタイズ部に検出手段１１０を備えるように構成してよい。

選択手段１２０は、検出手段１１０によって検出されたネットワーク経路３００それぞれの品質に基づいて、複数のマスター装置２００の中から時刻を同期させる１つのマスター装置を選択するように構成されている。選択手段１２０は、例えば、複数のマスター装置２００からＰＴＰ信号を受信できている場合、ＰＴＰ信号を受信できている複数のマスター装置２００のうち、検出されたネットワーク揺らぎ量のより小さいマスター装置２００を選択する。

また、時刻同期装置１００は、内部時計（図示せず）と、選択手段１２０によって選択されたマスター装置２００からのＰＴＰ時刻に内部時計の時刻を一致させるＰＴＰ時刻生成手段（図示せず）と、内部時計の時刻がＰＴＰ時刻に一致するＬｏｃｋ状態からＨｏｌｄＯｖｅｒ状態に移行した内部時計を再びＬｏｃｋ状態に戻すタイミングを自動で行うか手動で行うかを設定する自動／手動切替設定手段（図示せず）とを、更に備えるように構成されていてよい。

以上のように構成された時刻同期装置１００は、以下のように機能する。すなわち、検出手段１１０は、複数のネットワーク経路３００それぞれの品質を検出する。次に選択手段１２０は、検出手段１１０によって検出されたネットワーク経路３００それぞれの品質に基づいて、複数のマスター装置２００の中から時刻を同期させる１つのマスター装置を選択する。

以上のように構成され動作する時刻同期装置１００によれば、複数のマスター装置から時刻同期装置までのネットワーク経路の品質を考慮して、時刻を同期させる１つのマスター装置を選択することができる。その理由は、検出手段１１０は、複数のネットワーク経路３００それぞれの品質を検出する検出手段１１０と、検出されたネットワーク経路３００それぞれの品質に基づいて、複数のマスター装置２００の中から時刻を同期させる１つのマスター装置を選択する選択手段１２０を備えているためである。

［その他の実施の形態］
第１の実施の形態では、切替判定回路１６は、ＢＭＣＡ回路１５で経路＃１および経路＃２の両系が受信出来ている場合には、経路♯１および経路♯２のうちネットワーク揺らぎ量のより少ない方の経路を選択し、ＢＭＣＡ回路１５で経路＃１および経路＃２のうちの何れか一方のみしか受信出来ていない場合には、受信出来ている経路を選択した。しかし、本発明においてネットワーク揺らぎ量に基づいて冗長化された複数の経路（複数のＰＴＰグランドマスター）の何れかを選択する方法は上記に限定されない。例えば、経路＃１や経路＃２で大きな遅延差が発生しうる場合や、ＰＴＰグランドマスター機器あるいはネットワークスイッチの精度や信頼度が＃１と＃２で異なる場合などの非対称冗長構成の場合にあっては、切替判定回路１６のロジックにおいて、揺らぎ検出判定結果信号Ｃとクロック源選択信号Ｄの優先順位を付与するなどの工夫を行うようにしてもよい。

例えば、以下のような非対象冗長構成を考える。
１．経路＃１や経路＃２で大きな遅延差が発生しうる場合。
２．ＰＴＰグランドマスター機器あるいはネットワークスイッチの精度や信頼度が経路＃１と経路＃２で異なる場合。
このような場合、切替判定回路１６は、揺らぎ検出判定結果信号Ｃとクロック源選択信号Ｄに以下のような優先順位を付与する。付与については以下となる。
揺らぎ検出判定結果信号：
１．の「経路＃１や経路＃２で大きな遅延差が発生しうる場合。」に優先順位を付与する。「遅延差」の基準にはＳＴ２０２２－７によるクラスＡ～Ｄを用いる。
クラスＡ：低スキュー ：１０ＭＳ
クラスＢ：中程度スキュー：５０ＭＳ
クラスＣ：高スキュー ：１５０ＭＳ
クラスＤ：超低スキュー ：１５０ＵＳ
同じクラス同士にある場合は優先順位を付与しない。クラスが異なる場合は、より低スキューである経路の優先順位を高く設定する。
クロック源選択信号：
２．の「ＰＴＰグランドマスター機器あるいはネットワークスイッチの精度や信頼度が＃１と＃２で異なる場合。」に優先順位を付与する。
「ＰＴＰグランドマスター機器」「ネットワークスイッチ」「精度や信頼度」の基準にはＢＭＣＡで送信されるアナウンスメッセージを用いる。これにより通知されるグランドマスターのクロック品質、安定性、優先度が判明するので、優秀なクロック源選択信号の優先順位を高く設定する。
優先順位を付与するにあたり、同時に矛盾する条件が発生した場合、どちらを優先させるべきかについて説明する。非対象冗長構成となる場合に考えられる条件は、上記と同じ以下の二つとする。
１．経路＃１や経路＃２で大きな遅延差が発生しうる場合。
２．ＰＴＰグランドマスター機器あるいはネットワークスイッチの精度や信頼度が＃１と＃２で異なる場合。
上記の１．及び２．においてそれぞれ優先順位を付与した時、以下の様な結果となった場合を考察する。
ケース１：経路＃１において１．及び２．が共に高優先度と判断された場合。
ケース２：経路＃１において１．及び２．が共に低優先度と判断された場合。
ケース３：経路＃１において１．が高優先度、２．が低優先度と判断された場合。
ケース４：経路＃１において１．が低優先度、２．が高優先度と判断された場合。
各ケースに関する振る舞い
１．ケース１の場合、経路＃１を高優先と設定し動作する。
２．ケース２の場合、経路＃２を高優先と設定し動作する。
３．ケース３の場合、経路＃２を高優先と設定し動作する。
４．ケース４の場合、経路＃１を高優先と設定し動作する。
上記のように振る舞う理由は以下の通りである。
振る舞い１に関しては両条件共に高優先度と判断されている為、高優先と設定する事ができる。
振る舞い２に関しては両条件共に低優先度と判断されている為、低優先と設定する事ができる。
振る舞い３に関しては条件２が低優先と判断されている為、低優先と設定する。これは条件２の判断材料の中にネットワークの遅延量を含む為である。条件２で判断材料に使用するアナウンスメッセージではネットワーク遅延量を含む、種々の要素が構成されている。ＢＭＣＡでは本アナウンスメッセージを元に最適なＧＭをプライマリとしていることでも優位性のある選択となる。
振る舞い４に関しては条件２が高優先と判断されている為、高優先と設定する事ができる。振る舞い３での理由と同様に条件２には条件１の要素を含む為である。
なお、ネットワーク遅延量が極端に大きく（例えばｘｘｍｓｅｃ以上などに）なるといったケースがあった場合には、振る舞い３と４が逆転するケースが想定される。その場合には特例としてケース３であってもルートＡを高優先と設定し動作させる。このような条件については、適用されるシステム設計時に本特例を用いて設定するか否かを判断することになる。

また、第１の実施の形態は、映像ＩＰ配信システムの例を示しているが、ＰＴＰの時刻同期のみを目的としたシステム、例えば、汎用サーバに搭載するＰＴＰ時計機能の場合などで、ＩＰゲートウェイ機能が搭載されておらずとも、ＰＴＰ処理部１０の部分にデパケッタイズ部２０に搭載しているＨｉｔｌｅｓｓ回路２１、２２に相当するパケットバッファや滞留量モニタ回路２６、２７、および、揺らぎ検知判定回路２８を具備することで、ＰＴＰパケット揺らぎ検知によるＰＴＰ受信回路切替を実現できることは類推容易である。

また、第１の実施の形態は、滞留量モニタ回路＃１ ２６と滞留量モニタ回路＃２ ２７、および揺らぎ検知判定回路２８を具備することで、ＰＴＰパケット揺らぎ検知によるＰＴＰ受信回路切替を実現できることを特徴としているが、揺らぎ以外にネットワークで生じるパケットロスや重複、順番入れ替えなどの擾乱が生じた場合に対しても、これらの状態を滞留量モニタ回路で観測し検知判定回路を具備しておくことで、より擾乱が少ない経路を選択することを可能とすることは実現可能である。

また、第１の実施の形態は、ＨｏｌｄＯｖｅｒ状態４４からの復帰制御について、自動／手動切替部４５を設けて、自動／手動切替を選択できるものとしたが、手動については、事前に時刻指定の切り戻し設定する、例えば、放送休止の２６時～２８時に切り戻し設定する、といった操作などは類推容易である。

また、上述した第１の課題を解決するが、第２の課題は解決しないような構成を有する実施の形態、即ち、図１の構成から自動／手動切替設定回路３３を取り除いた構成を有する実施の形態も本発明に含まれる。或いは、上述した第２の課題を解決するが、第１の課題は解決しないような構成を有する実施の形態、即ち、図１の構成から滞留量モニタ回路２６、２７、揺らぎ検知判定回路２８、および、切替判定回路１６を取り除いた構成を有する実施の形態も本発明に含まれる。

以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

映像信号のＩＰ伝送における分野で、特に同期方式としてＰＴＰを使用しているシステム、あるいはそれら機能を搭載している装置、あるいは回路に適用される。

１ ＰＴＰグランドマスター＃１
２ ＰＴＰグランドマスター＃２
３ ネットワークスイッチ＃１
４ ネットワークスイッチ＃２
５ ＩＰゲートウェイ（Ｓｅｎｄｅｒ）
６ ＩＰゲートウェイ（Ｒｅｃｉｅｖｅｒ）
７ パケットフィルタ＃１
８ パケットフィルタ＃２
１０ ＰＴＰ処理部
１１ ＰＴＰスレーブ回路＃１
１２ ＰＴＰスレーブ回路＃２
１３ ＰＴＰ経路切替回路
１４ ＰＴＰ時刻生成部
１５ ＢＭＣＡ回路
１６ 切替判定回路
２０ デパケッタイズ部
２１ Ｈｉｔｌｅｓｓ回路＃１
２２ Ｈｉｔｌｅｓｓ回路＃２
２３ Ｈｉｔｌｅｓｓ切替回路
２４ デパケッタイズ回路
２５ 出力バッファ
２６ 滞留量モニタ回路＃１
２７ 滞留量モニタ回路＃２
２８ 揺らぎ検知判定回路
３１ 時刻制御回路
３２ 内部時計
３３ 自動／手動切替設定回路
４０ ＰＴＰステートマシン
４２ Ｕｎｌｏｃｋ状態
４３ Ｌｏｃｋ状態
４４ ＨｏｌｄＯｖｅｒ状態
４５ 自動／手動切替部
１００ 時刻同期装置
１１０ 検出手段
１２０ 選択手段
２００ マスター装置
Ａ 映像出力タイミング信号
Ｂ 映像出力信号
Ｃ 揺らぎ検出判定結果信号
Ｄ クロック源選択信号
Ｅ ＰＴＰ時刻情報信号

Claims (8)

1. 基準時刻を有する複数のマスター装置との間で冗長化された複数のネットワーク経路を通じてＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットを送受信して時刻を同期させる時刻同期装置であって、
   前記複数のネットワーク経路それぞれの品質を検出する検出手段と、
   前記検出された前記ネットワーク経路それぞれの品質に基づいて、前記複数のマスター装置の中から時刻を同期させる１つのマスター装置を選択する選択手段と、
   を備える時刻同期装置。
2. 前記検出手段は、前記複数のネットワーク経路それぞれの品質としてネットワーク揺らぎ量を検出する、
   請求項１に記載の時刻同期装置。
3. 前記検出手段は、前記複数のネットワーク経路それぞれに対応して設けられ、対応するネットワーク経路から受信するパケットのネットワーク揺らぎを吸収するためのバッファと、前記バッファの最大容量から現在蓄積されているパケット量を減じた値である滞留量の時間的な変化からネットワーク揺らぎ量を検出する揺らぎ検知判定手段とを含む、
   請求項２に記載の時刻同期装置。
4. 前記時刻同期装置は、ＩＰネットワーク上でレシーバとして動作するＩＰゲートウェイ装置であり、前記ＩＰゲートウェイ装置のデパケッタイズ部に前記検出手段を備える、
   請求項３に記載の時刻同期装置。
5. 前記選択手段は、前記複数のマスター装置からＰＴＰ信号を受信できている場合、前記ＰＴＰ信号を受信できている複数のマスター装置のうち、前記検出されたネットワーク揺らぎ量のより小さいマスター装置を選択する、
   請求項４に記載の時刻同期装置。
6. 内部時計と、前記選択手段によって選択されたマスター装置からのＰＴＰ時刻に前記内部時計の時刻を一致させるＰＴＰ時刻生成手段と、前記内部時計の時刻が前記ＰＴＰ時刻に一致するＬｏｃｋ状態からＨｏｌｄＯｖｅｒ状態に移行した前記内部時計を再びＬｏｃｋ状態に戻すタイミングを自動で行うか手動で行うかを設定する自動／手動切替設定手段とを、更に備える、
   請求項１乃至５の何れかに記載の時刻同期装置。
7. 基準時刻を有する複数のマスター装置との間で冗長化された複数のネットワーク経路を通じてＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットを送受信して時刻を同期させる時刻同期装置における時刻同期方法であって、
   前記複数のネットワーク経路それぞれの品質を検出し、
   前記検出された前記ネットワーク経路それぞれの品質に基づいて、前記複数のマスター装置の中から時刻を同期させる１つのマスター装置を選択する、
   時刻同期方法。
8. 基準時刻を有する複数のマスター装置との間で冗長化された複数のネットワーク経路を通じてＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットを送受信して時刻を同期させるコンピュータに、
   前記複数のネットワーク経路それぞれの品質を検出する処理と、
   前記検出された前記ネットワーク経路それぞれの品質に基づいて、前記複数のマスター装置の中から時刻を同期させる１つのマスター装置を選択する処理と、
   を行わせるためのプログラム。

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