JP4931108B2 - 高精度時刻同期処理装置およびそのプログラム,ならびにネットワーク混雑度警告装置およびそのプログラム - Google Patents
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Description
x(ti)=Rti+O (1)
ここで,定数Rはクロックレート,定数Oは時刻のオフセットである。また,簡便のために,以下,時刻x(ti)を時刻xiと記述する。なお,通常の温度補償されていない水晶発振器によって駆動されているコンピュータにおいて,線形関係が保持されるのは数十秒以下である。
yi=xi+di (2)
また,遅延時間diは,式(3)に示す成分により構成されている。
yi=Rti+O+ξ+ηi+ψi (4)
したがって,時刻同期処理では,ノイズ成分ηiおよびψiの存在がある場合に,毎正秒にブロードキャストされる時刻同期パケットの到着時刻を観測値yiとして,スレーブ1のクロックレートRおよびオフセットOを推定する処理を行う。
マスタ2は,正確に1秒ごとに時刻同期パケットを送出するため,送出間隔は,
ti−ti−1=1 (5)
となる。
δi=yi−yi−1
=R(ti−ti−1)+(ηi−ηi−1)+(ψi−ψi−1)
=R+(ηi−ηi−1)+(ψi−ψi−1) (6)
図5に,到着間隔δiの例を示す。なお,図5に示す到着間隔δiは,図4の場合と同じデータによるものである。
クロックレート推定処理で得られたクロックレートRの推定値を用いて,ドリフトを補償する。
D:キューイング遅延ηiの平均
E:クロックレートRの推定誤差の平均
さらに,接続機器の通過遅延は自然分布となるため,最小値から標準偏差の所定の範囲のデータに対してメディアンフィルタを施すことによって,接続機器の通過遅延ノイズを取り除き,オフセットOを推定する。
network_delay:ケーブルの伝搬遅延と接続機器の通過遅延,
buffering_time:スレーブ1においてネットワークポートに同期時刻パケットのフレーム先頭が到着してから末尾までの時間,
s_incoming:スレーブ1においてネットワークポートに同期時刻パケットのフレーム末尾が到着してから割り込みハンドラが呼び出されるまでの時間,
s_interaction:スレーブ1において入出力命令が発呼されてから実際の外界との入出力までの時間,
なお,遅延固定成分の各成分は,実測によって求めてもよく,または機器のベンダなどから提供された情報を利用してもよい。
次に,時刻同期処理装置10の処理の流れを示す。
CPU:Intel Xeon 2.4GHz
ネットワークコントローラ:ADMtek AN983(B) drv tulip−0.9.14
OS:linux 2.4.18
図9に,図8に示す構成において,クロストラフィックの量を変化させて,同期精度を計測した結果を示す。
2 マスタ(コンピュータ)
3 パケット中継装置(スイッチングハブ)
4 ケーブル
10 時刻同期処理装置
11 同期パケット受信部
12 パケット到着時刻記録部
13 パケット到着時刻記憶部
14 クロックレート推定部
15 オフセット推定部
16 遅延固定成分情報記憶部
17 時刻同期処理部
18 遅延固定成分設定部
20 ネットワーク遅延判定・警告装置
Claims (10)
- パケット交換ネットワークにおいて,時刻同期パケットを用いて時刻同期処理を行う処理装置であって,
マスタコンピュータから一定の間隔で送出された時刻同期パケットを受信するパケット受信手段と,
前記受信された時刻同期パケットの到着時刻をパケット到着時刻記憶手段に記録するパケット到着時刻記録手段と,
前記パケット到着時刻記憶手段に記憶された時刻同期パケットの到着時刻から,所定の間隔で送出された時刻同期パケットの到着時刻を抽出し,前記抽出された到着時刻による到着間隔の二乗誤差最小基準による最適値を求め,前記最適値を用いて時刻同期パケットのクロックレートの推定値を算出するクロックレート推定手段と,
前記クロックレートの推定値を用いて,前記パケット到着時刻記憶手段に記憶された前記到着時刻の遅延に含まれるドリフト成分を補償し,前記ドリフト成分を補償した値の最小値から所定の範囲に含まれる到着時刻の平均値を用いてオフセット推定値を算出するオフセット推定手段とを備える
高精度時刻同期処理装置。 - 前記パケット交換ネットワークにおいて,前記時刻同期パケットが前記マスタコンピュータから自処理装置まで送信される経路によって生じる遅延時間の固定成分を示す遅延固定成分を記憶する遅延固定成分情報記憶手段を備え,
前記オフセット推定手段は,遅延固定成分情報記憶手段に記憶された前記遅延固定成分を用いて前記ドリフト成分を補償する
請求項1記載の高精度時刻同期処理装置。 - 前記クロックレート推定手段は,前記抽出された到着間隔の平均値をビットシフト演算処理によって求め,さらに前記求めた平均値をメディアンフィルタによるフィルタリング処理を行ってクロックレートの推定値を算出する
請求項1または請求項2のいずれか一項に記載の高精度時刻同期処理装置。 - 前記パケット交換ネットワークにおいて,前記時刻同期パケットが前記マスタコンピュータから自処理装置まで送信される経路によって生じる遅延時間のキューイング遅延が存在しない場合の標準偏差を記憶する標準偏差情報記憶手段を備え,
前記オフセット推定手段は,前記標準偏差情報記憶手段に記憶された前記標準偏差を用いて前記所定の範囲を設定する
請求項1または請求項2のいずれか一項に記載の高精度時刻同期処理装置。 - パケット交換ネットワークにおいて,時刻同期パケットを用いて時刻同期処理を行う処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって,
マスタコンピュータから一定の間隔で送出された時刻同期パケットを受信するパケット受信処理と,
前記受信された時刻同期パケットの到着時刻をパケット到着時刻記憶手段に記録するパケット到着時刻記録処理と,
前記パケット到着時刻記憶手段に記憶された時刻同期パケットの到着時刻から,所定の間隔で送出された時刻同期パケットの到着時刻を抽出し,前記抽出された到着時刻による到着間隔の二乗誤差最小基準による最適値を求め,前記最適値を用いて時刻同期パケットのクロックレートの推定値を算出するクロックレート推定処理と,
前記クロックレートの推定値を用いて前記パケット到着時刻記憶手段に記憶された前記到着時刻の遅延に含まれるドリフト成分を補償し,前記ドリフト成分を補償した値の最小値から所定の範囲に含まれる到着時刻の平均値を用いてオフセット推定値を算出するオフセット推定処理とを,
前記コンピュータに実行させるための高精度時刻同期処理プログラム。 - 前記オフセット推定処理では,遅延固定成分情報記憶手段に予め記憶された前記パケット交換ネットワークにおいて前記時刻同期パケットが前記マスタコンピュータから自処理装置まで送信される経路によって生じる遅延時間の固定成分を示す遅延固定成分を用いて,前記ドリフト成分を補償する処理を,
前記コンピュータに実行させるための請求項5記載の高精度時刻同期処理プログラム。 - 前記クロックレート推定処理では,前記抽出された到着間隔の平均値をビットシフト演算処理によって求め,さらに前記求めた平均値をメディアンフィルタによるフィルタリング処理を行ってクロックレートの推定値を算出する処理を,
前記コンピュータに実行させるための請求項5または請求項6のいずれか一項に記載の高精度時刻同期処理プログラム。 - 前記オフセット推定処理では,標準偏差情報記憶手段に予め記憶された前記パケット交換ネットワークにおいて,前記時刻同期パケットが前記マスタコンピュータから自処理装置まで送信される経路によって生じる遅延時間のキューイング遅延が存在しない場合の標準偏差を用いて前記所定の範囲を設定する処理を,
前記コンピュータに実行させるための請求項5または請求項6のいずれか一項に記載の高精度時刻同期処理プログラム。 - パケット交換ネットワークにおいて,時刻同期パケットを用いてネットワークの混雑度を推定する処理装置であって,
マスタコンピュータから一定の間隔で送出された時刻同期パケットを受信するパケット受信手段と,
前記受信された時刻同期パケットの到着時刻をパケット到着時刻記憶手段に記録するパケット到着時刻記録手段と,
前記パケット到着時刻記憶手段に記憶された時刻同期パケットの到着時刻から,所定の間隔で送出された時刻同期パケットの到着時刻を抽出し,前記抽出された到着時刻による到着間隔の二乗誤差最小基準による最適値を求め,前記最適値を用いて時刻同期パケットのクロックレートの推定値を算出するクロックレート推定手段と,
前記クロックレートの推定値を用いて前記パケット到着時刻記憶手段に記憶された前記到着時刻の遅延に含まれるドリフト成分を補償し,前記ドリフト成分を補償した値の最小値から所定の範囲に含まれる到着時刻の平均値を用いてオフセット推定値を算出するオフセット推定手段と,
前記オフセット推定値をもとに前記パケット交換ネットワークの混雑度を推定し,前記オフセット推定値が所定値を超過した場合に,ネットワーク混雑を示す所定の警告を送出する混雑度警告手段とを備える
ネットワーク混雑度警告装置。 - パケット交換ネットワークにおいて,時刻同期パケットを用いてネットワークの混雑度を推定する処理を,コンピュータに実行させるためのプログラムであって,
マスタコンピュータから一定の間隔で送出された時刻同期パケットを受信するパケット受信処理と,
前記受信された時刻同期パケットの到着時刻をパケット到着時刻記憶手段に記録するパケット到着時刻記録処理と,
前記パケット到着時刻記憶手段に記憶された時刻同期パケットの到着時刻から,所定の間隔で送出された時刻同期パケットの到着時刻を抽出し,前記抽出された到着時刻による到着間隔の二乗誤差最小基準による最適値を求め,前記最適値を用いて時刻同期パケットのクロックレートの推定値を算出するクロックレート推定処理と,
前記クロックレートの推定値を用いて前記パケット到着時刻記憶手段に記憶された前記到着時刻の遅延に含まれるドリフト成分を補償し,前記ドリフト成分を補償した値の最小値から所定の範囲に含まれる到着時刻の平均値を用いてオフセット推定値を算出するオフセット推定処理と,
前記オフセット推定値をもとに前記パケット交換ネットワークの混雑度を推定し,前記オフセット推定値が所定値を超過した場合に,ネットワーク混雑を示す所定の警告を送出する混雑度警告処理とを,
前記コンピュータに実行させるためのネットワーク混雑度警告プログラム。
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