JP4497821B2 - クロックの周波数同期 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロックの周波数同期に関する。本発明の具体例は、非同期交換網上の周波数同期に関する。
【０００２】
【従来の技術】
送信元側で基準クロックに同期して生成したデータを、非同期交換網を介して配信することが提案されている。データは、互いに独立してデータを処理する多くの受信機に配信することができる。しかしながら、受信したデータは、受信機の局所クロックに同期して処理する必要があり、局所クロックは基準クロックに同期している必要がある。この種のデータの具体例としては、ビデオデータがある。この種のデータの具体例としては、他のものもある。この種のネットワークの具体例としては、イーサネット（Ethernet：登録商標）ネットワークがある。この種のネットワークの具体例としては、他のものもある。
【０００３】
NAB 2001で示された従来の提案は、ネットワークを介してビデオデータを配信することであった。局所クロックを基準クロックに連動させるタイミングデータは、もう１つの別のネットワークを介して配信されていた。
【０００４】
ネットワークを介して同期を取ることが望まれる。
【０００５】
ITU-T Rec H222.0（1995E）は、ITU-T Rec H222.01 ISO/IEC 13818-1のシステムデータストリーム（すなわちＭＰＥＧ）内に、システム時刻基準参照値（System Clock References：以下、ＳＣＲという）と呼ばれる時間基準のタイムスタンプ（clock reference time stamp）を設けることを開示している。ＳＣＲは、システムタイムクロック（System Time Clock：以下、ＳＴＣという）のサンプルである。ＳＣＲは１／２７ＭＨｚの分解能を有し、トランスポートストリーム（Transport Streams）において最大１００ｍｓ間隔、プログラムストリーム（Program Streams）において最大７００ｍｓ間隔で発生する。各プログラムストリームは、異なるＳＴＣを持つことができる。ＳＣＲフィールドは、ＳＣＲを対応する復号器で受信した時刻における符号器のＳＴＣの正しい値を表している。符号器と復号器のクロック周波数を一致させることにより、適正なＳＣＲ値を用いて復号器のＳＴＣの瞬時値を設定することができる。この条件は、例えばプログラムの終端のようなタイミングの不連続がない場合には成り立つ。実際には、クロックの自走周波数は一致しない。したがって、位相ロックループ（Phase Locked Loop：以下、ＰＬＬという）を用いて、復号器のクロックを符号器のクロックに従属させる必要がある。各ＳＣＲが復号器に到着した時点でそれを復号器のＳＴＣと比較する。この差（ＳＣＲ−ＳＴＣ）は誤差（error）であり、これをローパスフィルタでフィルタリングするとともに、増幅して、復号器のクロックを発生する電圧制御発振器に対する制御値を生成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のシステムは、同期網を使用して、復号器クロックの絶対時間を基準クロックにロックするものである。
【０００７】
本発明は、非同期パケット交換網によってリンクされたデータプロセッサのクロック周波数を、ネットワークに新たな設備（infrastructure）を追加することなく、同期させることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面では、非同期パケット交換網に接続された局所データプロセッサの周波数を、同じく非同期パケット交換網に接続された送信元データプロセッサの基準クロックの周波数に同期させる周波数同期方法が提供される。この周波数同期方法は、送信元データプロセッサから非同期パケット交換網を介して局所データプロセッサに、局所データプロセッサの宛先アドレスを含むフィールドと、パケットを非同期パケット交換網に送信した時刻を表す基準クロックデータを含むフィールドとを有するタイミングパケットを送信するステップと、基準クロックデータ及びパケットの到着時刻に基づいて局所クロックの周波数を制御するステップを有する。
【０００９】
非同期パケット交換網を介してタイミングパケットを送信することにより、非同期パケット交換網に新たな設備を追加することなく、クロックの同期を取ることができる。基準クロックデータとして、パケットを送信（非同期パケット交換網に発信）した時点の基準クロックの現在値を用いることにより、送信元データプロセッサにおける処理の遅延やジッタの影響を低減できる。例えば、タイミングパケット発生器は、空（empty）のタイムスタンプデータフィールドを有するタイミングパケットを生成する。パケットを非同期パケット交換網に送信する時点で（又はその直前に）、基準時刻がサンプリングされ、その時刻がタイムスタンプデータフィールドに挿入される。
【００１０】
タイミングパケットは、送信元データプロセッサと局所データプロセッサにより処理されるデータのパケットから独立したものであってもよい。これにより、非同期パケット交換網上の全てのプロセッサが有するクロックを同期させることができるとともに、選択されたプロセッサ間でデータを送ることができる。
【００１１】
代わりに、パケットは、タイミングデータと、基準クロックに同期して生成された記データとの両方を含んでもよい。
【００１２】
送信元データプロセッサは、非同期パケット交換網を介して局所データプロセッサに、少なくとも局所データプロセッサのアドレスと、基準クロックに同期して生成されたデータとを含むデータパケットを送信してよく、タイミングパケットはデータパケットとは独立して送信される。特に好ましくは、送信元データプロセッサは、非同期パケット交換網にタイミングデータパケットを伝送する容量があるときを検出し、容量があるときにパケットを送信する。
【００１３】
好ましくは、局所クロックは、ａ）連続して受信されるタイミングパケットにおける基準クロックデータ間の差と、ｂ）タイミングパケットが受信された時刻における局所クロック時刻を表す局所クロックデータ間の差との差に依存した誤差信号に基づいて制御される。誤差信号はタイミングパケットが受信される毎に更新される。誤差信号をこのように算出することにより、タイミングパケットに不連続（例えばパケットが送信されない又は受信されない不連続）が生じても、誤差信号に長時間に亘る影響は生じない（誤差信号が長時間更新されない場合を除いて）。また、これにより、非同期パケット交換網によるタイミングパケットの処理に関する一定の遅延を、完全になくすことができないとしても、低減することができる。更に、非同期パケット交換網の遅延が変化しても、誤差信号に対する影響は変化時のみで、その後は影響はない。
【００１４】
本発明の具体例において、基準クロックのチックと局所クロックのチックを基準カウンタと局所カウンタでそれぞれ計数する。基準計数値と局所計数値間の差は、誤差信号に影響を与えない。これらの利点は後で詳述する。
【００１５】
更に、この周波数同期方法は、誤差信号をローパスフィルタリングするステップを有していてもよい。これにより、誤差信号に対するジッタの影響を低減できる。また、更に、周波数同期方法は、好ましくは、フィルタリングした誤差信号を累算し、累算した誤差信号に基づき局所クロックを制御するステップを有してよい。これにより、誤差信号がゼロになると（すなわち局所クロックの周波数が等しくなると）、その後は制御信号がゼロとなるので、局所クロックの周波数は変化しない。これらの利点は後で詳述する。
【００１６】
本発明の他の側面では、非同期交換網で使用されるタイミングパケットが提供され、このタイミングパケットは、少なくとも、局所クロックを有するプロセッサの宛先アドレスと、パケットを非同期交換網に送信した時刻を表す基準クロックデータを含むフィールドとを有する。
【００１７】
本発明の更なる側面では、データプロセッサが提供され、このデータプロセッサは、基準クロックと、基準クロックに同期して処理されるデータの信号源と、基準クロックデータとパケットの宛先を表すアドレスデータを含むアドレスフィールドとを有するタイミングパケットの発生器と、非同期交換網を介してタイミングパケットを送信するインタフェースとを備える。基準クロックデータは、タイミングパケットを非同期交換網に送信した時刻を表す。
【００１８】
本発明の更に別の側面では、データプロセッサが提供され、このデータプロセッサは、局所クロックと、パケットを非同期交換網に送信した時刻における基準クロック時刻を表すタイミングデータとデータプロセッサのアドレスを表すアドレスデータとを有するタイミングパケットを非同期交換網から受信するとともに、基準クロックデータ及びデータプロセッサにタイミングパケットが到着した時刻に基づいて局所クロックの周波数を制御する制御器に、タイミングデータを供給するインタフェースとを備える。
【００１９】
本発明の上述した及びその他の特徴は、本発明に係る特許請求の範囲に記載されている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、本発明の具体例では、ビデオを、非同期パケット交換網６の１つのノードにある送信機２から非同期パケット交換網６を介して、他のノードにある１つ以上の受信機４（なお、図１では１つ受信機のみを示している）に送信する。送信機２及び受信機４は、例えばネットワークカード又はその一部で構成される。この具体例では、非同期パケット交換網６は、イーサネットネットワークであるが、任意の他の非同期パケット交換網、例えばトークンリング（TokenRing）ネットワークであってもよい。非同期パケット交換網６は、送信機２から供給されるビデオ（及び以下に説明するタイミングパケット）を複製して、複数の受信機４に配信する交換機６１を備える。ビデオデータは、基準クロック発生器１０からの基準クロックに同期して信号源８で生成される。この具体例では、ビデオデータは複数のＳＤＩフレームからなり、１フレームは６２５ラインからなり、１ラインは、２７ＭＨｚのサンプリングクロックに同期して生成された１４４０個のビデオサンプルからなる。受信機４でビデオを復号するために、２７ＭＨｚ（＋／−小さな許容誤差）で動作する局所クロック発生器３０が必要である。したがって、局所クロック発生器３０を基準クロック発生器１０に同期させる必要がある。
【００２１】
図１に示す具体例において、ビデオデータは、パケットとして非同期パケット交換網６を介し、通常の方法で伝送される。本発明の具体例に基づくタイミングパケットも、図３の具体例に示すように、ビデオデータとは別に生成され、非同期パケット交換網６を介して伝送される。ビデオパケットとタイミングパケットは、別のチャンネルで送信されるが、同一の送信元アドレス及び宛先アドレスを持つことにより互いに関連付けられる。
【００２２】
また、図１に示すように、送信機２は、ビデオパケットの信号源８と、基準クロック発生器１０を備える。ビデオパケットは、マルチプレクサ／インタフェース１６に供給され、マルチプレクサ／インタフェース１６は、パケットをネットワークインタフェース１５に供給する。ネットワークインタフェース１５は、ビデオパケットを非同期パケット交換網６を介して通常の方法で送信する。カウンタ１２は、基準クロック発生器１０のクロックチック（clock tick）を計数する。タイムパケット発生器１４は、マルチプレクサ／インタフェース１６の制御の下に動作し、非同期パケット交換網６にタイミングパケットを伝送する余裕の容量が生じ次第、カウンタ１２の基準計数値（reference count）を取り込み、それをタイミングパケットのタイムスタンプデータフィールド（図３に示す）に挿入し、そして、タイミングパケットは、非同期パケット交換網６を介して伝送される。タイムデータ（time data）は、パケットの送信時点において基準クロックで示される時刻（time）である。タイミングパケットは、基準計数値を含む形式で生成され、受信機４に間隔は一致でないが、頻繁に送信される。
【００２３】
受信機４は、ネットワークインタフェース１５に対応するネットワークインタフェース１７と、マルチプレクサ／インタフェース１６に対応するデマルチプレクサ／インタフェース１８を備え、デマルチプレクサ／インタフェース１８は、ビデオパケットをビデオプロセッサ２２に、タイミングパケットをセレクタ２０に供給する。セレクタ２０は、タイミングパケットからタイミングデータを抽出するとともに、パケットがセレクタ２０に供給された時刻を表すサンプリング信号も出力する。タイミングデータ及びサンプリング信号は、周波数ロックループ（Frequency Locked Loop：以下、ＦＬＬという）２４に供給され、ＦＬＬ２４は、局所クロック発生器３０を備え、これを制御する。ＦＬＬ２４は、サンプルデータ制御システムである。ＦＬＬ２４を通じたサンプルのクロッキングの詳細については、本発明を理解する上では関係なく、ＦＬＬ設計者の通常の技術範囲内のものであるので、説明を省略する。
【００２４】
ビデオプロセッサ２２は、ビデオデータを適正に処理するために、基準クロック発生器１０と同一の周波数２７ＭＨｚで動作する局所クロック発生器３０を必要とする。図１及び図４に示すように、ＦＬＬ２４は、局所クロック発生器３０のチックを計数して局所計数値を生成するカウンタ３２と、図５に示すクロック弁別回路２６を備える。クロック弁別回路２６は、第１の差と第２の差との差を生成する。第１の差は、連続する（successive）タイミングパケットの基準計数値の差である。第２の差は、基準計数値の受信時点で生成された、対応する局所計数値の差である。クロック弁別回路２６については、図５を参照して後で詳細に説明する。
【００２５】
説明の便宜上、図２を参照する。基準クロック発生器１０及び局所クロック発生器３０は、理想的には正確に２７ＭＨｚで動作する。しかしながら、実際には、一方又は両方とも（小さな）周波数誤差を含んで動作する。局所クロック発生器３０は、基準クロック発生器１０と同一の周波数（＋／−ごく小さな許容誤差）で動作しなければならない。仮に例えば、局所クロック発生器３０が基準クロック発生器１０より若干高い周波数で動作しているものとする。送信機２は、タイミングパケットＰ１〜Ｐ４を不規則な間隔で送信する。少なくとも１つ、好ましくは複数のパケットが、カウンタ１２の一巡周期（wrap interval）毎に送信される。例えば、クロックが２７ＭＨｚで、カウンタ１２が３２ビットカウンタの場合、一巡周期は１５９秒であり、少なくとも１つのパケットが１５９秒毎に送信される。好ましくは、パケットはこれより頻繁に、例えば毎秒１０個ずつ送信される。タイミングパケットについては後で詳述する。図２の具体例において、パケットＰ１とパケットＰ２は、基準クロック発生器１０の５クロックチック分隔てた時刻で送信されている。パケットＰ２とパケットＰ３は、８チック離れており、パケットＰ３とパケットＰ４は６チック隔たっている。これらのパケットは、非同期パケット交換網６で遅延された後、受信機４で受信され、この遅延を一定の遅延Ｄと仮定する。パケットＰ１〜Ｐ４の受信時点における局所計数値はＬ１〜Ｌ４である。局所計数値Ｌ１と局所計数値Ｌ２は、６局所クロックチックだけ離れており、局所計数値Ｌ２と局所計数値Ｌ３は９局所クロックチック、局所計数値Ｌ３と局所計数値Ｌ４は７局所クロックチック離れている。したがって、第１の差は５、８、６であり、第２の差は６、９、７であり、局所クロック発生器３０が基準クロック発生器１０より高い周波数で動作していることを表している。第１の差と第２の差との差は誤差（error）であり、局所クロック発生器３０の周波数を制御するためにＦＬＬ２４によって使用される。
１３−２
第１の差と第２の差から誤差を生成することは以下の利点がある。（一定の）遅延Ｄは、誤差に何ら影響を与えない。基準計数値及び局所計数値の絶対値も重要でない。更に、タイミングパケットが受信されなくても影響はほとんどない。例えば、仮にパケットＰ２が受信されなかったとすると、局所計数値Ｌ２は生成されない。しかしながら、図２の具体例において、差（Ｐ３−Ｐ１）＝（Ｐ２−Ｐ１）＋（Ｐ３−Ｐ２）及び差（Ｌ３−Ｌ１）＝（Ｌ２−Ｌ１）＋（Ｌ３−Ｌ２）から差（Ｌ３−Ｌ１）−（Ｐ３−Ｐ１）＝２となるが、これは、全てのパケットを受信したときの累積誤差と同じである。
【００２６】
上述の説明では、遅延Ｄを一定とした。遅延Ｄは、ネットワークの処理遅延である。例えば、交換機６１における遅延は、それによって交換されるパケットの平均サイズに依存する。したがって、遅延Ｄは、例えばタイミングパケットのサイズが変化すると変化し、これにより、ネットワークにおける処理遅延にも変化が生じる。遅延Ｄが変化し、その後、変化後の値に留まるならば、その変化は、それが変化した時点の１回だけしか第１の差と第２の差との差に影響を与えない。
【００２７】
上述の説明では、受信機４におけるタイミングパケットの受信タイミングに影響を与え、ひいては対応する局所計数値Ｌに影響を与えるジッタδｔについても無視している。ジッタδｔは、受信機４におけるパケットの到着時刻の差に変動を生じさせる。ジッタδｔは、雑音とみなされる。図４に示すＦＬＬ２４は、ジッタδｔを低減するために、クロック弁別回路２６で生成した誤差をローパスフィルタリングするローパスフィルタ３４を備える。このローパスフィルタ３４は、例えばＮタップのデジタルフィルタからなる。
【００２８】
ローパスフィルタ３４の後段には、累算器（accumulator）３６が接続されている。図６は、累算器３６の具体的な構成を示すブロック図であり、以下、より詳細に説明する。累算器３６は、ローパスフィルタリングされた誤差を連続して累算する。累算器３６は、一旦周波数がロックされて誤差がゼロになったら、「ハンチング（hunting）」を防止するために、電圧制御発振器からなる局所クロック発生器３０が安定、すなわち非ゼロの制御値が局所クロック発生器３０に入力されることを保証するために、必要である。説明の便宜上、局所クロック発生器３０は、制御入力値がゼロのときに、２７ＭＨｚ＋ＸＨｚで動作するものとする。累算器３６がないと、２７ＭＨｚでロックしたときに、誤差、すなわち制御入力値はゼロとなり、局所クロック発生器３０は、２７ＭＨｚ＋ＸＨｚでの動作に移ろうとする。累算器３６を設けることにより、累算された誤差信号によって局所クロック発生器３０はロック周波数で動作し、ロック状態が得られたときに、累算器３６に入力される誤差はゼロとなり、したがって、累算された誤差値は一定だが非ゼロを維持する。
【００２９】
累算器３６の後段には除算器（divider）３８が接続されており、除算器３８は、累算器３６の出力の小さな変動（例えば雑音）に対する局所クロック発生器３０の感度を低減する。
【００３０】
除算器３８の後段にはデジタル／アナログ変換器４０が接続されており、電圧制御発振器である局所クロック発生器３０に対するアナログ制御値を生成する。デジタル／アナログ変換器４０は、好ましくは１ビットデジタル／アナログ変換器からなり、その後段にはＲＣフィルタ４２が接続されており、ＲＣフィルタ４２は、デジタル／アナログ変換器４０で生じた高調波（high order harmonics）を除去する。
【００３１】
ローパスフィルタ３４、ＲＣフィルタ４２、累算器３６及び除算器３８は、協調してＦＬＬ２４の時定数及びループ利得を定める。時定数は、ＦＬＬ２４がロックを達成するのに要する時間を定める。この時間を最小化するため、ローパスフィルタ３４とループ除算器３８を変化させる既存の技術を用いて、先ず高速の粗いロックを達成してから、細かい低速のロックを達成することが好ましい。
【００３２】
図３に示すタイミングパケット
この具体例において、タイミングパケットは、データとしてタイムデータのみを含む。図３のイーサネットパケットは、順に、イーサネットフレームヘッダと、ＩＰデータグラムヘッダと、ＵＤＰヘッダと、上述した基準計数値であるタイムスタンプデータと、ＣＲＣとから構成される。イーサネットパケットは、アドレスデータとして少なくとも受信機４の宛先アドレスを含んでいる。イーサネットパケットは、送信機２の送信元アドレスと、送信機２の送信先である受信機４の宛先アドレスとの両方を含んでいてもよい。イーサネットパケットは、それをタイミングパケットとして識別するデータを含んでいる。このデータは、既知の方法で１つ以上のヘッダに含まれる。
【００３３】
様々な種類のアドレスデータが異なる動作モードに応じて供給される。
【００３４】
１つの送信機が１つの選択した受信機にデータを送信するポイントツーポイント動作モードでは、宛先アドレスは、選択した受信機のアドレスのみである。
【００３５】
１つの送信機が多数の受信機のグループにデータを送信する１対多数（one to many）動作モードでは、全ての受信機の宛先アドレスが含まれる（あるいは受信機がグループアドレスを有するときは、グループアドレスが含まれる）。
【００３６】
送信機からネットワーク上の全ての受信機にデータを報知（broadcast）する１対全部（one to all）動作モードでは、アドレスデータは、全ての受信機に適用されるものとして認識される報知アドレスである。
【００３７】
非同期パケット交換網の交換機６１は、アドレスデータをデコードする。報知及びグループの動作モードでは、交換機６１は、送信機２から１つのパケットを受信し、そのアドレスデータで指定される全ての受信機４に送信するために、そのパケットを複製する。
【００３８】
図５に示すクロック弁別回路２６
図５は、クロック弁別回路２６の具体的は回路構成を示すブロック図であり、クロック弁別回路２６は、データをラッチする４つのラッチ回路４４、４６、５０、５２を備える。セレクタ２０にパケットが供給された時刻を表すサンプリング信号によって、タイミングパケットから抽出された基準計数値がラッチ回路４４にラッチされる。更に、サンプリング信号により、ラッチ回路５０は、ＦＬＬ２４のカウンタ３２の局所計数値をラッチする。ラッチ回路４４、５０の前回の内容は、サンプリング信号によって後段のラッチ回路４６、５２にラッチされる。したがって、図２に示すように、例えば、ラッチ回路４４には基準計数値Ｐ２が記憶され、ラッチ回路４６には基準計数値Ｐ１が記憶され、ラッチ回路５０、５２には対応する局所計数値Ｌ２、Ｌ１がそれぞれ記憶される。減算器４８は、ラッチ回路４４、４６の基準計数値の差（すなわち上述した第１の差）、例えばＰ２−Ｐ１を生成する。減算器５４は、ラッチ回路５０、５２の局所計数値の差（すなわち上述した第２の差）、例えばＬ２−Ｌ１を生成する。減算器５６は、第１の差と第２の差との差を生成する。減算器５６の出力は、局所クロック発生器３０を制御する誤差である。
【００３９】
図６に示す累算器３６
図６は、累算器３６の具体的な回路構成を示すブロック図であり、累算器３６は、加算器５８と、記憶部６０を備える。加算器５８は、（ローパスフィルタ３４によって処理された）誤差の現在値を記憶部６０の内容に加算する。記憶部６０は、図２に示す累積誤差を記憶する。
【００４０】
好ましくは（かつ、実用的には）、累算器３６に記憶可能な最大値には限度があるが、その最大値は、ＦＬＬ２４の通常動作範囲よりも大きな値とされる。
【００４１】
図４に示す１ビットＤ／Ａ変換器４０
これは、簡単なパルス幅変調器又はランダムディザモジュール（random dither module）である。ランダムディザモジュールは、その範囲の中心で動作する場合、より短いＲＣ時定数が必要である。
【００４２】
ビデオパケット
この具体例において、ビデオパケットは、非同期パケット交換網６を介して、タイミングパケットとは別に伝送される。ビデオパケットは、受信機４のビデオプロセッサ２２によって適正に再生されるように、それが表すビデオシーケンスを可能にするタイミングデータを含んでいる。ビデオパケットは、図７に示すように、タインミングパケットと同一の基本構造を有する。ビデオパケットは、それをビデオパケットとして識別するデータを含んでいる。このデータは、既知の方法で１つ以上のヘッダに含まれる。
【００４３】
図１に示すビデオプロセッサ２２
ビデオプロセッサ２２は、例えばモニタ受像機、編集装置、特殊効果装置（special effects machine）及び／又はＶＴＲを含む任意のビデオプロセッサからなる。タイミングパケットをビデオパケットとは別に伝送することにより、タイミングパケットを報知することができ、ネットワーク上の全プロセッサが基準クロックに同期した局所クロック周波数を有するとともに、ビデオをポイントツーポイントで送信することができる。
【００４４】
この具体例では、タイミングパケットは、ビデオパケットとは別に伝送されている。
【００４５】
なお、タイムデータとビデオデータを、図８に示すように、共通のアドレスデータを有する１つのパケットに纏めるようにしてもよい。このパケットは、図３又は図７を用いて説明したヘッダを有する。また、このパケットは、タイミングパケットとビデオパケットを合成したパケットとして識別するデータを含む。このデータは、既知の方法で１つ以上のヘッダに含まれる。少量のデータを含むタイムスタンプデータフィールドは、大量のデータを含むビデオデータフィールドに先行する。ビデオシーケンスは多数のパケットを使用して伝送される。タイムデータは、全てのパケットでなく、一部のパケットのみに含めるようにしてもよい。タイムデータは、ネットワークに上述した余裕の容量があるときに、間隔は一致でないが、頻繁にビデオパケットに含めるようにしてもよい。
【００４６】
図１に示すように、ビデオデータとタイムデータの合成パケットは、信号源８により生成されるが、タイムスタンプデータフィールドは空である。このパケットは、破線で示す接続Ｅ２を介してタイムパケット発生器１４に供給される。タイムスタンプ発生器１４は、マルチプレクサ／インタフェース１６の制御の下に、合成パケットを非同期パケット交換網６に送信した時点で、タイムスタンプデータフィールドにタイムスタンプデータを挿入する。
【００４７】
変形例
上述では、インサーネットネットワークに関連して本発明の具体例を説明したが、本発明は、任意の非同期交換網、例えばトークンリングネットワークに使用することができる。非同期パケット交換網６は、有線ネットワーク又は無線ネットワーク、あるいは有線ネットワークと無線ネットワークを組み合わせたものであってよい。
【００４８】
上述では、ビデオに関連して本発明の具体例を説明したが、本発明は、非同期網を介して伝送され、送信機と受信機の間でクロックの同期を取る必要のある任意のデータに適用することができる。
【００４９】
送信機２及び受信機４は、ハードウェアとして実現することができる。この代わりに、これらを、適当なデータプロセッサのソフトウェアにより、あるいはソフトウェアとハードウェアの組合せとして実現することができる。好ましい実装形態では、プログラム可能なゲートアレイを使用する。本発明は、本発明を実施する適当なデータプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムを含むと解される。
【００５０】
上述した本発明の具体例は、クロックの周波数同期に関するものである。クロックの位相同期は、具体例では説明しなかったが、クロックの周波数同期は、クロックの位相同期とともに用いることができる。
【００５１】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明してきたが、本発明は、これらの特定の実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に定める本発明の範囲と趣旨から逸脱することなく種々の変更、変形形態が当業者には可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した送信機及び受信機の具体的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す非同期パケット交換網のタイミングパケットに対する動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明に基づいたタイミングパケットの具体的な構造を示す図である。
【図４】図１に示す受信機の周波数ロックループ（ＦＬＬ）の具体的な構成を示すブロック図である。
【図５】図４のＦＬＬに用いられているクロック弁別回路の具体的な構成を示すブロック図である。
【図６】図４のＦＬＬに用いられている累算器の具体的な構成を示すブロック図である。
【図７】ビデオパケットの具体的な構造を示す図である。
【図８】本発明に基づいて、タイミングパケットとビデオパケットを合成したパケットの具体的な構造を示す図である。

Claims (20)

1. 非同期パケット交換網と通信を行う局所データプロセッサの局所クロックの周波数を、上記非同期パケット交換網に接続された送信元データプロセッサの基準クロックの周波数に同期させる周波数同期方法において、
   上記送信元データプロセッサから上記非同期パケット交換網を介して、上記局所データプロセッサに、上記局所データプロセッサの宛先アドレスを含むフィールドと、パケットを上記非同期パケット交換網に送信した時刻を表す基準クロックデータを含むフィールドとを有するタイミングパケットを送信するステップと、
   上記送信元データプロセッサから上記非同期パケット交換網を介して、上記局所データプロセッサに、少なくとも上記局所データプロセッサのアドレスと、上記基準クロックに同期して生成されたデータとを含むデータパケットを、上記タイミングパケットとは独立して送信するステップと、
   上記基準クロックデータ及び上記タイミングパケットの到着時刻に基づいて上記局所クロックの周波数を制御するステップとを有し、
   上記局所クロックは、ａ）連続して受信されるタイミングパケットにおける上記基準クロックデータ間の差と、ｂ）上記タイミングパケットが受信された時刻における上記局所クロック時刻を表す局所クロックデータ間の差との差に依存した誤差信号に基づいて制御され、
   上記誤差信号は、上記送信元データプロセッサにおいて正しく送信されなかったか、又は上記局所データプロセッサにおいて正しく受信されなかったタイミングパケットが存在する場合、ａ）第１のタイミングパケットの基準クロックデータと、上記送信又は受信されなかったタイミングパケットの後に受信された第２のタイミングパケットの基準クロックデータとの差と、ｂ）上記第１のタイミングパケット及び上記第２のタイミングパケットが受信された時刻における局所クロックデータ間の差との差に基づいて生成される
   ことを特徴とする周波数同期方法。
2. 上記データパケットは、ビデオデータを含むことを特徴とする請求項１記載の周波数同期方法。
3. 上記送信元データプロセッサは、上記非同期パケット交換網に上記タイミングデータを伝送する容量があるときを検出し、該容量があるときに上記タイミングデータを送信することを特徴とする請求項１記載の周波数同期方法。
4. 上記送信元データプロセッサは、上記基準クロックのチックを計数する基準カウンタを備え、
   上記基準クロックデータは、該基準クロックデータを含むパケットを上記非同期パケット交換網を介して送信した時刻における上記基準カウンタの計数値であることを特徴とする請求項１記載の周波数同期方法。
5. 上記局所クロックは、ａ）連続して受信されるタイミングパケットにおける上記基準クロックデータ間の差と、ｂ）上記タイミングパケットが受信された時刻における上記局所クロック時刻を表す局所クロックデータ間の差との差に依存した誤差信号に基づいて制御され、
   上記局所データプロセッサは、上記局所クロックのチックを計数する局所カウンタを備え、
   上記局所クロックデータは、上記基準クロックデータを含むタイミングパケットが受信された時刻における上記局所データプロセッサの局所カウンタの局所計数値であることを特徴とする請求項１記載の周波数同期方法。
6. 上記誤差信号をローパスフィルタリングするステップを有する請求項１記載の周波数同期方法。
7. 上記フィルタリングした誤差信号を累算し、該累算した誤差信号に基づき上記局所クロックを制御することを特徴とする請求項６記載の周波数同期方法。
8. 上記非同期パケット交換網は、個々のアドレスを有する複数の局所データプロセッサを有し、
   当該周波数同期方法は、上記タイミングパケットを２つ以上の局所データプロセッサに送信するステップを有する請求項１記載の周波数同期方法。
9. 上記タイミングパケットはグループアドレスを含むフィールド及び上記基準クロックデータを含むフィールドを有し、
   当該周波数同期方法は、上記グループアドレスを有する上記局所データプロセッサのグループに、上記タイミングパケットを送信するステップを有する請求項８記載の周波数同期方法。
10. 上記タイミングパケットは報知アドレスを含むフィールド及び上記基準クロックデータを含むフィールドを有し、
    当該周波数同期方法は、上記非同期パケット交換網の上記報知アドレスを有する全ての局所データプロセッサに上記タイミングパケットを送信するステップを有する請求項８記載の周波数同期方法。
11. 局所クロックと、
    パケットを非同期交換網に送信した時刻における基準クロック時刻を表すタイミングデータと、データプロセッサのアドレスを表すアドレスデータを含むアドレスフィールドとを有するタイミングパケットを上記非同期交換網から受信するとともに、上記基準クロックデータ及び上記タイミングパケットが当該データプロセッサに到着した時刻に基づいて上記局所クロックの周波数を制御する制御器に、上記タイミングデータを供給するインタフェースと、
    上記局所クロックに同期して生成されたデータを処理するデータ処理器とを備え、
    上記インタフェースは、上記タイミングパケットとデータパケットとを別々に受信して、上記タイミングデータを上記制御器に、上記データを上記データ処理器に供給し、
    上記制御器は、上記局所クロックを、ａ）連続して受信されるタイミングパケットにおける上記基準クロックデータ間の差と、ｂ）上記タイミングパケットが受信された時刻における上記局所クロック時刻を表す局所クロックデータ間の差との差に依存した誤差信号に基づいて制御し、
    上記誤差信号は、上記送信元データプロセッサにおいて正しく送信されなかったか、又は上記局所データプロセッサにおいて正しく受信されなかったタイミングパケットが存在する場合、ａ）第１のタイミングパケットの基準クロックデータと、上記送信又は受信されなかったタイミングパケットの後に受信された第２のタイミングパケットの基準クロックデータとの差と、ｂ）上記第１のタイミングパケット及び上記第２のタイミングパケットが受信された時刻における局所クロックデータ間の差との差に基づいて生成される
    ことを特徴とするデータプロセッサ。
12. 上記制御器は、上記局所クロックのチックを計数するカウンタを備え、
    上記局所クロックデータは、上記基準クロックデータを含むタイミングパケットを受信した時刻における上記カウンタの計数値であることを特徴とする請求項１１記載のデータプロセッサ。
13. 更に、上記誤差信号をフィルタリングするローパスフィルタを備える請求項１１記載のデータプロセッサ。
14. 更に、上記フィルタリングした誤差信号を累算し、該累算した誤差信号に基づき上記局所クロックを制御する累算器を備える請求項１３記載のデータプロセッサ。
15. 上記データ処理器は、ビデオ処理器であることを特徴とする請求項１１記載のデータプロセッサ。
16. 少なくとも１つのノードが、
    基準クロックと、上記基準クロックに同期して処理されるデータの信号源と、基準クロックデータとパケットの宛先を表すアドレスデータを含むアドレスフィールドとを有するタイミングパケットの発生器と、非同期交換網を介して上記タイミングパケットを送信するインタフェースとを備え、上記基準クロックデータは、上記タイミングパケットを上記非同期交換網に送信した時刻を表し、上記データの信号源は、少なくとも上記基準クロックに同期して処理されたデータ及び少なくともデータパケットの宛先アドレスを表すアドレスデータを有するデータパケットを生成し、上記インタフェースは、上記タイミングパケットと上記データパケットとを上記非同期交換網を介して別々に送信することを特徴とする送信元データプロセッサに接続され、
    少なくとも他の１つのノードが請求項１１記載の局所データプロセッサに接続された複数のノードを備え、
    上記送信元データプロセッサと上記局所データプロセッサとをリンクすることを特徴とする非同期交換網システム。
17. それぞれのノードに接続された請求項１１記載の複数の局所データプロセッサを備え、
    上記送信元データプロセッサは、２つ以上の上記局所データプロセッサにタイミングパケットを送信することを特徴とする請求項１６記載の非同期交換網システム。
18. グループの局所データプロセッサはグループアドレスを有し、
    上記送信元データプロセッサは、上記グループの局所データプロセッサに、上記グループアドレスを含むフィールド及び上記基準クロックデータを含むフィールドを有するタイミングパケットを送信することを特徴とする請求項１７記載の非同期交換網システム。
19. 上記送信元データプロセッサは、上記非同期交換網に接続された全ての局所データプロセッサに、報知アドレスを含む上記フィールド及び基準クロックデータを含む上記フィールドを有するタイミングパケットを送信することを特徴とする請求項１７記載の非同期交換網システム。
20. 請求項１１記載のデータプロセッサを備えるネットワークカード。

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