JP5389593B2 - Ｉｐネットワークにおけるネットワークの同期化 - Google Patents

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Description

本発明は、通信機器と、プロトコルと、タイミングの維持の技術に関し、特にＩＰネットワークの様々な構成要素であるメンバを同期させることとその管理に関する。
従来のポートネットワーク（ＰＮ）は、Center Stage Switch(CSS)からのファイバー接続を介して、タイミングをとっている。インターネット・プロトコル（ＩＰ）を介して接続されたポートネットワークとメディア・ゲートウエイ（Media Gateway（ＭＧ））は、ローカルな規準ボード（Local reference board）を介して、タイミングをとっている。メディア・ゲートウエイは、ＣＳＳにはインターフェースすることはできない。
Network Timing Protocol(ＮＴＰ)とSimple Network Timing Protocol(ＳＮＴＰ)とを使用すると、ＳＮＴＰサーバ又はＮＴＰサーバへの接続を設定する必要がある。これ等の接続は或る環境下、例えばプライベートなＬＡＮでは、常に可能という訳ではない。
ＧＰＳ受信器は、同期化を維持するもう一つの方法である。しかしＧＰＳは、特殊な受信器を必要とする。この受信器は、ゲートウエイとインターフェイスしなければならない。それ故に、このＧＰＳを利用する解決方法は、ある種のハードウエアとソフトウエアの開発を必要とする。
ＩＥＥＥ５８８は、専用のハードウエアに基づいた高度な解決方法を提供する。この専用のハードウエアが、タイムスタンプユニット内で高精度のリアルタイムのクロック（信号）を提供する。ソフトウエアモジュールを専用のハードウエアと共に用いて、プロトコルとタイミングを処理（維持）する。
本発明の一態様によれば、タイミングは、ＰＳＴＮ（電話回線）から取得し、ネットワークを介してゲートウエイに分配する。このゲートウエイは、来入したＵＤＰストリームからタイミング信号を取り出す。この取り出されたタイミング信号は、音声電話に対し正確な周波数を与えることができる。しかもこれは、外部のタイミングソース或いは外的なハードウエア構成要素を使用することなく、行うことができる。
例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）は、タイミングをとったＴＤＭバスからタイミング信号（或いはタイミング情報）を取り出し、メッセージ（例えばＩＰメッセージ）を他のゲートウエイ又はポートネットワークに分配することができる。他のゲートウエイとポートネットワークは、この来入ストリームを用いてタイミング信号を抽出する。このタイミング信号を、その後用いてそのＴＤＭバスのタイミングをとる。ポートネットワークとゲートウエイは、他のストリームを他のゲートウエイにファンアウト（fan-out type）型の構成で、分配することもできる。この内部で生成されたタイミング信号を、Circuit Emulated Srevice（ＣＥＳ）用に用いることができる。
Clock Synchronization Over Internet Protokol（ＣＳＯＩＰ）は、ＩＰストリームを用いて、システム・クロッキングを提供する１つの方法である。Inter-gateway connection（ＩＧＣ：ゲートウエイ間の接続）を作り出して、ＩＰストリームを或るメンバから他のメンバに搬送する。議論を容易にするため且つＩＰ接続されたネットワーク内の様々な種類のハードウエアへの適用性を容易にするために、様々なゲートウエイ、ポートネットワーク等は、「メンバ」と称する。このカテゴリに入る構成要素の一例は、Ｇ６５０とＧ４５０である。これ等はクロスファイヤ「登録商標」として知られたＧ６５０ハウジングを有する「ゲートウエイ」と見なされる。このＧ６５０ハウジングには、ＶｏＩＰ処理用のＤＳＰが搭載され、Ｇ４５０にも同様なボードが搭載され、ＭＰ８０は同様な目的を実行する。
ＤＳ１、ＢＲＩ又は他のボードを使用して、ＰＳＴＮから分配されたシステム基準（system reference）を提供することは、好ましいことであるが、それは必ずしも必要ない。その理由は、あらゆるメンバ上のローカル・クロックを使用できるからである。あらゆる数のＤＳ１，ＢＲＩ又は他の基準ボードを基準ソースとして使用する。これは、ＰＳＴＮから抽出されたあらゆるタイミング信号は、最終的により高いレベルのクロック（higher level stratus clock )にとって追跡可能だからである。本発明の一実施例によれば、第１ソース（primary source）の選択は、ユーザにかかっている。
ＩＰ電話の出現前は、ポートネットワークは、ＤＳ１のような規準ボード（reference board）を用いていた。この規準ボードは、複数のポートネットワークの１つに搭載されて、ＰＳＴＮに接続された線からタイミング信号を抽出している。このタイミング信号を用いて、ポートネットワーク上のＴＤＭバスのタイミングをとっている。全てのポートネットワークは、センター・ステージ・スイッチ（ＣＳＳ）に接続することができるために、タイミング信号は、他の全てのポートネットワークに、ＣＳＳへのインターフェイスボードにより分配されていた。この為、全てのポートネットワーク内のＴＤＭバスは、同期していた。
ＩＰ電話の出現と共に、ポートネットワークとメディア・ゲートウエイは、ＣＳＳへの接続のないスタンドアローンとなることができる。一般的にポートネットワークは、ＣＳＳに接続することができ、ＴＤＭバスのタイミングは、ローカルクロックから、ポートネットワーク又はメディア・ゲートウエイに搭載された規準ボード（reference board）から得られる。しかしシステムワイドに同期を達成する唯一の方法は、全てのポートネットワーク又はメディア・ゲートウエイに、規準ボードを有することである。しかし、これは高価な構成方法である。
本発明の一実施例によれば、ＩＰのクロック同期（clock Synchronization）は、同期化ドメイン（synchronization domain）の考えに基づく。ドメインとは、クロック同期規準（clock-sync reference）を有する１つのメンバで定義される。このメンバは、タイミングストリームを他のメンバの送信する。この他のメンバは、同期ドメインメンバ（sync domain member）(スレーブ（slave)メンバ）と称する。クロック／同期規準は、ＤＳＩ／ＢＲＩトランク、又は受領したＩＧＣストリームでもある。メンバは、クロッキングＩＧＣストリームを受領し、複数のＩＧＣストリームを送信できなければならない。メンバは、この為、ＶｏＩＰリソースを用いているので、このようなストリームの数を制限して、ＤＳＰボードの機能を搬送する呼びに不当に影響を与えるのを排除しなければならない。この制限又は制限値は、メンバのファンアウト（fan-out）と称する。１個のクロック・ソースは、システム内の最大数のメンバへストリームを供給するソースとはなれないことがある。それ故に、あるクロック受信器はクロック信号を発生するクロッキング・ソースとなる。これはタンデム・クロック・ソースと称する。このタンデム・クロック・ソースは、ストリーム（ＩＧＣストリーム）を他のメンバへ流すソースとなる。
マスタ・ドメインは、ＤＳ１又はＢＲＩから得られたクロック／同期規準を有するメンバを有する。その後この規準をＤＳＰが用いて、ＩＧＣストリームを他のメンバ（スレーブメンバと称する）に提供する。スレーブメンバは、クロック・ソースの１つ下のホップレベル（hop level）である。
タンデム・ドメインは、来入したＩＧＣストリームから得られたクロック／同期規準を持つメンバを有する。このＩＧＣストリームをその後用いて、他のメンバ（スレーブ）へ出て行くＩＧＣストリームのクロック同期をとる。
スレーブメンバが、クロッキング信号を複数のタンデム・クロックから受領する時は、各タンデム・クロックは「レベル」又は「ホップ」を指定する。このホップカウントは、スレーブメンバとそのマスタ・クロック・メンバとの間のタンデム・クロックの数である。ホップの最大数は、チェーンのエンドにおけるスレーブクロック用のコンバージェンスタイミング要求（convergence time requirement）に依存する。
本発明の一実施例によれば、同期分配（sync distribution）は、以下のステップで行われる。第１メンバ（ＩＧＣソース）がサービスに入ると、第１メンバは、デフォルトで、システムクロック・ソースとなる。その後、他の全てのメンバ（ＩＧＣソース）が、ファンナウトリミット（fan-out limit）に到達するまで、スレーブとなる。これは、デフォルトで、マスタ・ドメインを形成する。このファンナウトリミットは、ＤＳＰリソースと、メンバの機能と、通信マネージャからのインストラクションの内の１つ或いは複数に基づく。更なるメンバが、サービスに入ると、スレーブは、タンデム・クロック・ソースに「昇格」する。後続のメンバ（ＩＧＣソース）が、その後ファンナウトリミット（fan-out limit）に到達するまで、このタンデム・ソースからクロック同期される。これはタンデム・ドメインを形成する。その後、最低ホップレベルにある同期ドメインからの別のスレーブがタンデム・クロック・ソースに昇格する。あるホップレベルにいる全てのクロックスレーブが昇格すると、次のそれより下のホップレベルにいるスレーブが昇格する。
ＤＳ１／ＢＲＩ規準を有するメンバがサービスに入ると、そのメンバを用いてマスタ・クロックドメインを形成する。デフォルトのシステムクロックがある場合には、それは、その役から降格する。デフォルトのシステムクロックが、タンデム・クロック／同期規準を有するメンバ又はスレーブメンバになる。これは、再割り当て原理による。全ての既存のドメインメンバは再割り当てされる。マスタ・クロックドメインの数は、管理されるクロック／同期規準と同数である。
クロック／同期規準を有するメンバが、サービスに入ったり出たりすると、ドメインを、削除したり、形成したり、或いは修正する必要がある。タンデム・クロック／同期規準を有するメンバがサービスから外れると、そのメンバからタイミング信号を得ていた他の全てのドメインは、他のドメインに割り当てられる。この原則は、マスタ・ドメイン（ＤＳ１／ＢＲＩクロック−同期規準を有するメンバのいるドメイン）にも拡張される。
議論を容易にするため、以下に用語を定義し、それも使用する。
クロック／同期規準は、ＤＳ１／ＢＲＩトランク、或いは受信したＩＧＣストリームとも称する。
メンバは、ポートネットワーク又はメディア・ゲートウエイとも称する。
クロック・ソースは、クロック／同期規準を有するメンバである。
マスタ・ソースは、ＤＳ１／ＢＲＩクロック／同期基準を有するメンバである。
タンデム・ソースは、ＩＧＣを抽出したクロック／同期規準を有するメンバである。 ドメインは、ＩＧＣストリームを他のメンバに送信するクロック／同期規準を有するメンバを含む。
マスタ・ドメインは、ＩＧＣストリームを他のメンバに送信するＤＳ１／ＢＲＩクロック／同期規準を有するメンバのいるドメインである。
タンデム・ドメインは、ＩＧＣストリームを他のメンバに送信するＩＧＣ抽出クロック／同期規準を有するメンバのいるドメインである。
スレーブは、ＩＧＣ抽出のクロック／同期規準を有するドメインメンバである。
従って本発明の態様は、ネットワークタイミングに関する。
より具体的には、本発明の態様は、インターネットプロトコルにかかるクロック同期化に関する。
更に本発明の態様は、Circuit Emulated Srevice用の内部タイミングを生成する方法に関する。
本発明の更なる態様は、ＰＳＴＮからタイミング信号を取り出し、このタイミング信号を、来入ＵＤＰストリームからタイミングを抽出できるネットワークメンバを介して分配する方法／装置に関する。この抽出したタイミング信号は、音声電話用の正確な周波数を有し、これは外部タイミングソース或いは追加的なハードウエア構成要素を用いずに実現できる。
本発明の更なる態様は、ＩＰ接続されたネットワーク内でのドメインの管理に関する。
本発明の更なる態様は、タイミング同期用に、ＩＰ接続されたネットワーク内でのメンバの昇進と降格に関する。
本発明の更なる態様は、ＩＰ接続されたネットワーク内でゲートウエイ間接続とマスタ・とタンデム・クロック・ソースとスレーブを使用してタイミングを維持することに関する。
本発明の更なる態様は、メンバの利用性に基づいて、ドメインを管理することに関する。
本発明によるＩＰ接続されたネットワークを表す図。 本発明によるドメイン管理の一実施例を表す図。 本発明によるドメイン管理の他の実施例を表す図。 本発明によるＩＰ拡張周辺ノードへの同期信号の分配を表す図。 本発明の一実施例によりＩＰメディア・ゲートウエイの同期信号の分配を表す図。 本発明の一実施例によるＣＳＳ／ＡＴＭへの同期信号の分配図。 本発明の一実施例によるＰＳＴＮ Ｔ１からのクロック規準の抽出を表す図。 本発明の一実施例によるＩＧＣ ＩＰストリームへのクロック規準の決定を表す図。 本発明の一実施例によるＩＰ同期信号の分配の一実施例を表す図。 ＩＰ同期再分配の一実施例を表す図。 ＩＰ同期再分配の他の実施例を表す図。 本発明の一実施例におけるドメイン管理の方法を表す図。 本発明の一実施例によるマスタ・ソースを確立する方法を表す図。 本発明によるメンバの再割り当ての方法を表す図。
図１は、本発明のＩＰ接続ネットワーク１００を示す。ＩＰ接続ネットワーク１００は、通信マネージャ１１０と様々なメンバを含む。一般的に各メンバは、ＤＳＰを有する。各メンバは、マスタ・ソース（例、メンバ１２０）として、又はタンデム・ソース（例、メンバ１３０）として、又はスレーブ（例、メンバ１４０）として示される。
この実施例においては、メンバ１２０は、ＤＳ１／ＢＲＩクロック／同期規準を受領する。この同期規準を、その後ゲートウェイ間のファンナウト接続（inter-gateway fan-out connection）を介して、複数のメンバ（この図では４つのメンバ）に分配する。これ等のメンバは、タイミング情報をゲートウェイ間接続（ＩＧＣ）を介して、チェーンの下側の従属メンバに転送する。
ＩＰ接続されたネットワークの階層は、通信マネージャ１１０により管理され、通信マネージャ１１０により確立し再割り当てされた様々なメンバの間をリンクでつなぐ。
より具体的には、通信マネージャ１１０は、ドメイン管理モジュール１０２とリンク管理モジュール１０４とを有する。ドメイン管理モジュール１０２は、通信マネージャ１１０をアシストして、ドメインを確立し、メンバをドメインに割り当て、ドメイン内のメンバの状態を監視する。リンク管理モジュール１０４は、通信マネージャ１１０をアシストして、ＩＰ接続ネットワーク１００内の様々なメンバを相互に接続する様々な通信リンクを確立する。
通信マネージャ１１０とドメイン管理モジュール１０２とリンク管理モジュール１０４の何れかが処理する情報は、各メンバの機能と、より具体的にはメンバに関連するＤＳＰ装置の機能と、複数のメンバ間の送信遅延と、ＩＰ接続ネットワーク１００の階層と、ホップレベル情報と、ファンナウト情報と、規準クロック情報と、ＩＰ接続ネットワーク１００内のメンバの動作状態と、ＱｏＳ情報と、一般的にネットワークアーキテクチャ内のクロック同期でアシストする情報である。
図２，３は、ドメインの創設、修正、削除を示す。上記したように、ドメインの管理は、ドメイン管理モジュール１０２とリンク管理モジュール１０４とが一体になって、取り扱う。より具体的には、図２において、その左側は最初のドメイン構造を示し、右側は、マスタ・ドメインソースＭ１の喪失に際し、修正されたドメイン構造を示す。
具体的には、図２の左側部分においては、ドメイン１（Ｄ１）は、３つのメンバＭ１，Ｍ２、Ｍ３を有する。ドメイン２（Ｄ２）は、Ｍ２，Ｍ４，Ｍ５を有する。ドメイン３（Ｄ３）は、Ｍ３，Ｍ６，Ｍ７を有する。メンバ１（Ｍ１）は、全てのドメインのマスタである。このメンバ１（Ｍ１）は、クロック信号を全てのメンバに供給しているからである。メンバＭ２，Ｍ３は、タンデム・クロック・ソースである。このタンデム・クロック・ソースは、タイミング情報をメンバＭ１から受領し、このタイミング情報を他のメンバ（スレーブメンバ）に分配する。
メンバＭ１が外れると、タンデムの１つであるメンバＭ２がマスタに昇格する。その後ドメイン３（Ｄ３）のメンバは、メンバＭ４，Ｍ５が割り当てられて、新たなドメインＤ２を創設する。斯くして図２の右側部分は、修正されたドメインを示す。ここでは、ドメインＤ５はＭ４，Ｍ３，Ｍ６を含み、ドメインＤ４はＭ５，Ｍ７を含む。
図３はタンデム・クロック・ソースが動作不能になった時の、ドメインの管理方法を示す。この実施例においては、最初のドメインは左側に、修正されてドメインは右側に示す。同図において、タンデム・クロック・ソースＭ３が動作不能となり、スレーブメンバをタンデム・クロック・ソースに昇格させて、メンバをそれに割り当てる事により再度割り当てられ、新たなドメインＤ４を形成する。斯くして修正されたドメインはドメインＤ２，Ｄ５，Ｄ４を含み、Ｄ５はメンバＭ２，Ｍ４，Ｍ５を含み、Ｄ４はメンバＭ６，Ｍ７を含み、Ｍ６はタンデム・クロック・ソースに昇格した。上記したようにドメイン管理モジュール１０２とリンク管理モジュール１０４は、このドメインの再構築を管理し、追跡し、通信マネージャ１１０内のそれに関連する情報を記憶する。
他のファクタに加えて、通信マネージャ１１０とドメイン管理モジュール１０２とリンク管理モジュール１０４は、ドメインを修正し再構築した時のメンバの間のリンクのバンド幅を考慮に入れることができる。
本発明の更なる態様は、従来のポートネットワーク同期との適合性を解決する。例えばタイミング情報を同期したリンク（例、拡張インターフェイス（ＩＥboard）ＮＡＣＳＳ）を介して受領するメンバに対して、必要なことは、ポートネットワーク（ＰＮ）グループに、規準情報（例、標準規準ボード或いはＩＧＣ）を具備させることである。これにより、本発明の技術はこのような環境にまで拡張できる。このことは少なくとも２つの利点がある。即ち１つのボード（例えばCrossfire（登録商標）ボード）のみが、規準ストリームを得る必要があり、すると、ポートネットワーク内の全てのボード（例、Crossfire）は、タンデム・クロック・ソースとしてサービスすることができることである。
更にタイミングを発するＩＧＣは常に動作しており、様々なＤＳＰボードは、来入するＩＰストリームの品質を測定し報告しているので、ＩＰネットワークは常に監視されている。この情報は、ネットワークの全体的な健全性と頑強性を評価している間は、ネットワーク管理者にとって重要なものとなる。
更にタイミング・パケットの実際の数は無関係である。関心のあるパラメータは、パケットの到着時間だからである。ストリームが、呼びの情報を搬送しない特別な理由はない。これは、ＤＳＰボードの呼びのキャパシティから何も取り出さない利点があり、小さな設備即ちバンド幅が問題とならないようなＬＡＮにおいては、最大のファンナウトが可能となり、ホップレベルを減らしより速い収束（convergence）が可能となる。
図４は、ＩＰ拡張周辺ノード（IP expansion peripheral node: EPN）用の同期分配の実施例を示す。より具体的には、ＥＰＮ（expansion peripheral node）は、クロック／同期規準を受領し、それ故にマスタ・ソース４００である。メディア・ゲートウエイ・リソースボード（例えばCrossfireＸFireTM402）は、上記したようにＤＳＰを有する。それ故にＩＧＣを介して他のメンバに転送されるクロック同期信号を決定する。この他のメンバには例えば、ＥＰＮ４０４，メディア・ゲートウエイ４０６、ＥＰＮ４０８が含まれる。
これ等の各メンバ（４０４，４０６，４０８）はスレーブである。その理由は、これ等のメンバは別のソースからタイミング情報を受領し、ＩＧＣから得たクロック／同期規準に頼って、タイミング信号を得るからである。同期信号と同期情報、クロック信号とクロック情報は、ほぼ同意に使用する。
図５は、ＩＰメディア・ゲートウエイ用のタイミング同期信号の分配を示す実施例である。具体的には、メディア・ゲートウエイ５００はマスタ・ソースである。メディア・ゲートウエイ５００は、Ｔ１から発生したＤＳ１／ＢＲＩクロック／同期規準を有するメンバだからである。メディア・ゲートウエイ５００は、図示された全てのドメインのマスタである。メディア・ゲートウエイ５００は、クロック信号を全てのメンバ、特にＥＰＮ５１０，メディア・ゲートウエイ５２０，ＥＰＮ５３０に、ＩＧＣを介して、提供するからである。
図６は、ＣＳＳ／ＡＴＭ環境におけるタイミング同期分配の他の実施例を示す。特にこの実施例においては、同期したリンクが、ＥＰＮ６００，ＣＳＳ／ＡＴＭ１６，ＥＰＮ６２０の間に存在する。ＥＰＮ６２０は、メンバ６３０，６４０，６５０に対しマスタ・ソースであるが、ＥＰＮ６２０は、ＥＰＮ６００から同期化されたリンクを介してタイミング情報を取り出すからである。
図７は、第１のタイミングソースの相互作用を示す。この場合タイミングソースは、ポートネットワーク又はメディア・ゲートウエイ内のローカルクロックを具備したＤＳ１である。ＤＳ１スパンは、ＰＳＴＮとＤＳ１ボードとの間のリンクとして定義される。このリンク上のデータは、通常１．５４Ｍｐｓのレートで送信される。ＤＳ１ボードは、８ＫＨｚの規準レートを抽出し、ＳＹＳＦＲＭ信号を提供する（供給源となる）。このローカルクロックは、その発信器をその信号で同期化し、様々なチェックを実行して、信号の有効性を決定する。信号は発信器の周波数からあまり離れてはならない。それが良好な信号（５ｐｐｍ内）の場合には、クロックは、ＳＹＳＳＹＮＣ信号を供給する（供給源となる）。このＳＹＳＳＹＮＣ信号を用いて、キャビネット内の他の回路パックの全てのタイミングをとる。良好の信号でない場合には、ローカル発信器を用いて、ＳＹＳＳＹＮＣの信号を送信する（供給源となる）。
図８は、来入するＩＧＣとローカルクロックとの間の相互作用を示す。図７のＤＳ１は、ファームウエアモジュールで置換されている。このファームウエアモジュールが、バッファレベルを監視し、上記したアルゴリズムを用いてフレーミング信号を決定する。ローカルクロックは、図７で記述したよう動作してＳＹＳＳＹＮＣの供給源となる。
図９は、３個のドメインＤ１，Ｄ２，Ｄ３を有する環境下におけるＩＰ同期分配の他の実施例を示す。マスタ・ソースＭ１は、タイミング情報をタンデム・クロック・ソースＴ２，Ｔ３に提供する。タンデム・クロック・ソースＴ２，Ｔ３は、タイミング情報をスレーブＳ４，Ｓ５，スレーブＳ６，Ｓ７にそれぞれ提供する。ドメインＤ１はマスタ・ドメインである。ドメインＤ１は、ＤＳ１／ＢＲＩクロック／同期規準を有するメンバ（Ｍ１）を有するからである。このメンバＭ１が、ＩＧＣストリームを他のドメインの他のメンバに発送する。
図１０は、マスタ・クロック・ソースＭ１が故障した場合、ドメインを再構築する実施例を示す。この実施例では、タンデム・クロック・ソース（図示せず）は、マスタ・クロック・ソースＭ２に昇格している。更にスレーブ４はタンデム・クロック・ソースＴ４に昇格し、スレーブ５はタンデム・クロック・ソースＴ５に昇格している。タンデム・クロック・ソースＴ３はスレーブ３に降格し、スレーブ６はスレーブ６のままであるが、ドメインＤ３からドメインＤ２に移動する。スレーブＳ７は、タイミング情報を、ＩＧＣ接続を介してタンデム・クロック・ソースＴ５から受領する。図１０は、図９の構成は、マスタ・クロック・ソースＭ１が故障したことを仮定して、再構築されたことを示したものである。
図１１に、ＩＰ同期再分配の実施例を図９をベースに示す。これは、タンデム・クロック・ソースＴ３が故障したときのシナリオである。この実施例において、スレーブ６はタンデム・クロック・ソースＴ６に昇格するが、残りの構成はそのままである。斯くしてマスタ・ドメイン（Ｄ１）内にはメンバＭ１，Ｔ２，Ｔ６がいる。ドメインＤ２内にはメンバＴ２，Ｓ４，Ｓ５がいる。ドメインＤ３内にはメンバＴ６，Ｓ７がいる。
図１２は、第１メンバ（ＩＧＣソース）がサービスに入ったときのタイミング同期分配の方法を示す。具体的には、プロセスはステップＳ１２００で開始し、ステップＳ１２１０に移行する。
ステップＳ１２１０上において、マスタ・ドメインが利用可能か否かが決定される。マスタ・ドメインが利用可能でない場合には、プロセスはステップＳ１２２０に移る。ここで、メンバはデフォルトのマスタ・クロック・ソースとして選択される。その後プロセスはステップＳ１２３０に移る。
マスタ・ドメインが利用可能な場合には、プロセスはステップＳ１２３０にジャンプする。ステップＳ１２３０において、マスタ・ドメインを創設する。次にステップＳ１２４０において、メンバがそれらサービス中となると、マスタ・ドメインに追加される。その後ステップＳ１２５０において、ファンナウトに到達したか否かの決定が行われる。ファンナウトに到達しない場合には、プロセスはステップＳ１２４０に戻り、それ以外はステップＳ１２６０に移る。
ステップＳ１２６０において、メンバはタンデム・クロック・ソースとなるよう選択される。如何なるメンバ（例えば機能を有するスレーブ）でも、タンデム・クロック・ソースに昇格することができる。次にステップＳ１２７０において、メンバは、サービスに入ると、追加される。斯くして、ステップＳ１２８０において、ファンナウトに到達したか否かの決定がなされる。ファンナウトに到達しない場合には、プロセスは更なるメンバのためにステップＳ１２６０に戻る。それ以外プロセスは、ステップＳ１２９０にジャンプして、そこで後続のメンバ例えばスレーブは、タンデム・ドメインを形成するタンデム・ソースからクロック制御される。その後プロセスは、ステップＳ１２９５に移り、終了する。
図１３は、ＤＳ１／ＢＲＩ規準を有するメンバがサービスに入ったときの同期分配の方法を示す。より具体的には、プロセスはステップＳ１３００で開始し、ステップＳ１３１０に移る。ステップＳ１３１０において、ＤＳ１／ＢＲＩ規準を有するメンバがサービスに入ると、マスタ・ドメインのクロックが生成される。次にステップＳ１３２０においてデフォルトのクロックシステムは降格する。次にステップＳ１３３０において、デフォルトのクロックシステムは、タンデム・クロック・ソース又はスレーブに割り当てられる。その後プロセスはステップＳ１３４０に移る。
ステップＳ１３４０において、予め存在するドメインメンバは、必要に応じて再割り当てされる。その後プロセスは、ステップＳ１３５０に移り、終了する。
図１４は、本発明のドメイン管理の方法を示す。具体的にはプロセスは、ステップＳ１４００で開始し、ステップＳ１４１０に移る。ステップＳ１４１０において、ドメインのメンバがモニタされる。次にステップＳ１４２０において、ドメインを削除する、創設する又は修正するか否かの決定が行われる。例えば、タンデム・クロック・ソースがステップＳ１４３０でサービスから外れると、サービスから外れたソースからタイミング信号を抽出していた全てのメンバを、ステップＳ１４４０で他のドメインに割り当てる。プロセスはステップＳ１４５０に移り、終了する。
しかしマスタ・クロック・ソースがステップＳ１４６０でサービスから外れると、ステップＳ１４７０で、サービスから外れたソースからタイミング信号を取り出していた全てのメンバは、他のドメインに割り当てられる。プロセスはステップＳ１４８０に移り、終了する。
別の構成として、どのＤＳ１／ＢＲＩ規準ソースも利用可能でない場合には、メンバ自身の内部信号が、マスタ・ソースとして使用される。ＤＳ１／ＢＲＩ規準がサービス中に戻ると、タイミングはそのクロック信号に同期化される。
ＩＰクロック同期化決定は、どのドメイン内のどのメンバでも実行することができる。同期化情報を他のメンバに転送しているメンバは、ＩＰクロック同期化情報を決定できる機能を有する。それ故に各メンバは、この機能を実行するモジュールを有する。このモジュールは、一実施例ではファームウエアで実行される。一般的に、決定は、受領パケットの到着時間と信号がウインドウ内のＦＰＧＡに出力される時間との間の計算に集中して行われる。例えば一実施例においては、１０ｍＳの信号をＦＰＧＡにパルス出力する方式が用いられる。このモジュールは、１０ｍＳの到着時間を用いて、中断タイマーの初期値をプログラムし、中断を可能とする。このモジュールは、（ウインドウサイズの）サンプルを生成するのにかかる時間を決定し、この時間を（ウインドウサイズの）サンプルを受領するのにかかる時間と比較する。この差（delta）が累積される。この累積値を用いて中断タイマーを調節する。目標は、累積した値をゼロに近づけることである。
例えばモジュールは、ＤＳＰフリーランニングタイマー（ローカルクロックとも称する）をベースラインクロックとして用いて、クロック同期を実行する。様々なＤＳＰプラットホームが様々な入力クロックを用いることができる。コードプラットホームを独立に維持するために、モジュールは、第１の計算において１０ｍＳ（ＴＤＭバスのミリ秒）内のクロックサイクルの数を予め計算し、必要に応じ、それを用いて測定値の残りを校正する。フリーランニングクロックにアクセスするために、モジュールは、例えば３２ビットの結果に戻ることのできるゲット・サイクルカウント（）ルーチンを実行する。来入パケットはローカルクロックでタイムスタンプが押される。別のプロセスでは、クロック同期手順を要求し、ＩＧＣの呼びを処理する。クロック同期化手順は、中断用のタイマーを決定し、それをタイマーの値として記憶する。中断タイマーは、中断タイマーはウインドウサイズのサンプルを生成する前に、タイマーの値をタイマー比較レジスターに記憶する。
初期化の間、第１のウインドウインターバル（ウインドウ当たりのサイクル数）を決定する前に、モジュールは、ウインドウ深さ時間とウインドウサイズの積のサンプルを待つ。モジュールは、ウインドウ深さ時間の間集められた各ウインドウ・サイズのウインドウの平均値を取り、それをサンプルのサイズで割って、１０ｍＳのタイマーを得る。大きなサンプルサイズは、より良好なクロック精度を与え、これにより収束のスピードアップが図れる。モジュールは、中断タイマーを得られた値でプログラムし、中断を実行する。
次にモジュールは、次の受領期間（ウインドウ当たりのサイクル数）を決定し、それを出力期間（ＩＭＴ当たりのサイクル数）と比較する。この差を累積値として蓄積する。この正の累積値のデルタが、出力レートは来入レートよりも速いことを示す。モジュールは中断用のタイマーの調整値を増加する必要がある。負の累積値は、出力レートは入力レートよりも遅いことを示す。それ故にモジュールは中断用のタイマーの調整値を低くする。
モジュールは、累積値デルタを換算することもできる。予め換算した結果を用いて、タイマーの調整値を決定することができる。この調整は控えめに行い、急激な変化が出力パルスに導入されるのを回避し、中心周波数のオーバーシュートを引き起こすのを回避する（即ち周波数外れを回避する）。この予め換算した累積値デルタを用いて、モジュールが素早く反応して瞬間的なジッターが生成されるのを回避する。
再生プロセスの別の例は、ソースとのＩＧＣ接続を失っていないメンバへの同期信号の動揺を最小にすることである。宛先（メンバ）へのＩＧＣが失われた場合には、新たなＩＧＣが、ソース（メンバ）から確立される。このソース（メンバ）は、故障した宛先（メンバ）への有効な接続を有している。１個のＩＧＣのみを移動する（或いは再度確立）する。故障したメンバのクロックは、ある種のヒステリシス（残留）機能を有しているので、故障したメンバから発信されたＩＧＣストリームと、故障したメンバへのスレーブであるメンバの同期信号は、障害があっても最小となる。
用語「自動的」とは、文字通り解釈すれば、人間が介在しないプロセスを意味するが、プロセスが人による入力を必要とする場合でも、自動的と称することもある。人による入力がプロセスに影響を及ぼすような場合には自動的とは称さないが、プロセスの実行に同意するような人による入力は自動的と称する。
用語「コンピュータで読み取り可能な媒体」とは、コンピュータが実行するプロセスを記憶する媒体或いは伝送媒体を意味する。媒体とは、非揮発性媒体、揮発性媒体、伝送媒体を意味する。非揮発性の媒体とは、ＮＶＲＡＭ、磁気ディスク又は光学ディスクである。揮発性媒体とは、ＤＲＡＭ、メインメモリを意味する。このコンピュータで読み取り可能な媒体の一般的なものとしては、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気ディスク、他の磁気媒体、磁気光学媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、パンチカード、ペーパーテープ等、更にＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、メモリカード、メモリチップ、或いはカートリッジ等がある。ｅ−ｍａｉｌ或いは他の自己保存型の情報アーカイブに付属したデジタルファイルは、記憶媒体に等価な分配型の記憶媒体であり、本発明でいう記憶媒体と見なすことができる。コンピュータで読み取り可能な媒体がデータベースとして構築された場合には、このデータベースは、あらゆる種類のデータベース、例えば関連型、階層型、オブジェクト志向型のいずれをも含む。
回路交換又はパケット交換型の通信の概念は、他のプロトコルにも適用可能である。従って本発明では、接触型の記憶媒体、分散型の記憶媒体、従来技術の記憶媒体とアクセス可能媒体も含み、その中には本発明で使用されるソフトウエアが記憶される。
用語「決定する」、「計算する」、「判定する」等は、同意で使用し、プロセスでの計算の操作等を含む。
用語「モジュール」とは、現在公知な或いはこれから開発されるハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、人工知能、ファジーロジック等を意味する。更に或る要素に関連する機能を実行することのできるハードウエアとソフトウエアの組合せも含む。
本発明は、インターネット・プロトコルで接続されたネットワーク環境を例に説明する。しかし、タイミングの同期(timing synchronization)に影響するあらゆるシステムやアプリケーションにも応用可能である。本発明のシステムと方法は、ソフトウエアとモジュールとそれらに関連するハードウエアとネットワークを例に説明するが、公知の構造、構成要素、装置は、ブラックボックスの形態で示し単に概要を示すに留める。本発明は、実施例以外に様々な方法で実現できる。
本発明のシステムと方法は、ネットワークのタイミングについて説明したものであるが、冗長な説明を回避するために公知の構造については省略した、或いはブラックボックスの形態で示している。この省略は本発明の範囲を制限するものではない。ここに開示した実施例は、発明を理解するためのものであり、本発明は個々に述べた特定の実施例以外の様々な方法で実現できる。
上記の実施例では、システムの様々な構成要素或いはシステムのある構成要素は、遠隔地に即ち分散型ネットワーク（ＬＡＮ、ケーブルネットワーク、インターネット）のノードに、又は専用のシステム内の離れた点に配置されている。しかしシステムのこれ等の構成要素は、１つの装置例えばゲートウエイに組み込むこともできる。或いは分散型ネットワーク（例えばアナログ又はデジタルの通信ネットワーク、パケット交換ネットワーク、回路交換ネットワーク、ケーブルネットワーク）の特定のノード上に、集めることもできる。
計算効率を上げるために、システムの構成要素は、分散型ネットワーク内のあらゆる点に配置することができ、これによりシステムの操作に影響を及ぼすことはない。例えば本発明の様々な構成要素は、交換器、ＰＢＸ、メディアサーバ、ゲートウエイ、ケーブルプロバイダ、企業内のシステム或いは通信システムに、そしてユーザーの構内で或いはそれらの組合せた構成内に配置することができる。同様にシステムの機能の一部は、通信装置とそれに関連する計算装置の間で分配することもできる。
要素間をつなぐ様々なリンクは、有線又は無線或いはそれらの組合せ、更には又将来開発される通信データを接続された要素間で供給できる伝達要素でもよい。有線リンク又は無線リンクは、安全確保したリンクであり、暗号化された情報を通信できる。リンクとして使用される伝送媒体は、電気信号を搬送できる媒体（同軸ケーブル、銅線ワイヤ、光ファイバー）、音波或い光波を搬送できる媒体、或いは無線やインフラレッド（赤外線）の通信媒体も含む。
ここで議論したフローチャートは、特定のイベントのシーケンスを例に説明するが、本発明の操作に影響を及ぼすことなく、これ等のシーケンスの変更、追加、一部省略も可能である。本発明のシステムと方法は、特殊コンピュータ、プログラムされたマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ、他の集積回路ＤＳＰ、ハードワイヤド電子素子、論理素子、例えばディスクリートな要素回路、プログラム可能な論理回路、ゲートアレイ、例えばＰＬＤ、ＰＬＡ、ＦＰＧＡ、ＰＡＬ、特殊目的コンピュータ或いは他の手段で実現できる。
本発明を実施するのに用いられるハードウエアは、コンピュータ、携帯用装置、電話器（携帯電話、インターネット電話、デジタル、アナログそれ等の組合せの電話）や他の公知のハードウエアである。これ等の装置のあるものは、プロセッサ（例；シングル又はマルチプルのマイクロプロセッサ）、メモリ、非揮発性記憶媒体、入力装置、出力装置等を含む。更に別の形態のソフトウエアの実行は、分散型の処理、要素／目的型の分散型処理、並列処理或いは仮想機械処理で実行される。
他の実施例に於いては、ここに開示された方法は、オブジェクト指向のソフトウエア開発環境を用いたソフトウエアと組み合わせて実現できる。このソフトウエア環境は、様々なコンピュータ又はワークステーションで使用されるポータブルなソースコードを提供する。別の構成として、開示されたシステムは、標準の論理回路又はＶＬＳＩデザインを用いて一部又は全部のハードウエアで実現できる。本発明のシステムを実行するのにハードウエア又はソフトウエアを用いるかは、システムに要求される速度と効率に依存する。特に使用される特定のソフトウエア、ハードウエアのシステム、マイクロプロセッサ又はマイクロコンピュータシステムに依存する。
他の実施例に於いては、開示された方法は、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されたソフトウエアで実行され、コントローラとメモリとを有するプログラムされた汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータ、マイクロプロセッサ等で実施される。これ等の実施例に於いては、本発明のシステムと方法は、パソコンに組み込まれたプログラムで実行できる。例えばアプレット、ＪＡＶＡ（登録商標）、ＣＧＩスクプリト、サーバ或いはコンピュータ、ワークステーションに記録された資源或いは専用の測定システムに組み込まれたルーチン等で実施できる。
本発明のシステムは、本発明のシステムと方法をソフトウエア又はハードウエアのシステムに物理的に組み込むことにより実施することもできる。 本発明は、特定の標準及びプロトコルを例に説明したが、本発明はこのような標準とプロトコルに制限されるものではない。他の類似の標準とプロトコルも本発明で用いることができる。これ等の標準とプロトコルは、今後開発されるより効率的な標準とプロトコルで置換されるかも知れないが、このような置換も本発明の一態様（一実施例）と考えられる。
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。用語「又は」に関して、例えば「Ａ又はＢ」は、「Ａのみ」、「Ｂのみ」ならず、「ＡとＢの両方」を選択することも含む。特に記載のない限り、装置又は手段の数は、単数か複数かを問わない。
１００ ＩＰ接続ネットワーク
１１０ 通信マネージャ
１２０ メンバ
１３０ メンバ
１４０ メンバ
１０２ ドメイン管理モジュール
１０４ リンク管理モジュール
４００ マスタ・ソース
４０２ クロスファイア
４０４ ＥＰＮ
４０６ メディア・ゲートウエイ
４０８ ＥＰＮ
５００ メディア・ゲートウエイ
５２０ メディア・ゲートウエイ
５１０，５３０ ＥＰＮ

図１：
Ｍ＝マスタ
ＴＣＳ＝タンデム・クロック・ソース
Ｓ＝スレーブ
Member＝ポートネットワークとメディア・ゲートウエイの内の少なくとも一方
Inter-Gateway Connection =ゲートウエイ間接続

図２，３
ドメインの変更

図４
同期分配 ＩＰ ＥＰＮ

図５
同期分配 ＩＰ ＭＧ

図６
同期分配 ＣＳＳ／ＡＴＭ
同期化されたリンク

図７
規準クロック ＰＳＴＮ Ｔ１
Ｔ１フレームレートから抽出された

図８
規準クロック ＩＧＣ ＩＰストリーム
ＢＵＦＦＥＲ＝バッファ
Sync Ref Algorithm＝同期規準アルゴリズム
規準制御
１．規準レベル減少−スローＳＹＳＳＹＮＣ
２．規準レベル増加−スピードＳＹＳＳＹＮＣ

図９
ＩＰ 同期分配
Ｍ＝マスタ・ソース
Ｔ＝タンデム・ソース
Ｓ＝スレーブ
Ｄ＝ドメイン

図１０，１１
ＩＰ 同期再分配
Ｍ＝マスタ・ソース
Ｔ＝タンデム・ソース
Ｓ＝スレーブ
Ｄ＝ドメイン

図１２
Ｓ１２００＝開始−ＩＧＣ
Ｓ１２１０＝マスタ・ドメインは利用可能か？
Ｓ１２２０＝メンバをデフォルトのマスタ・ドメイン・ソースとして選択する
Ｓ１２３０＝マスタ・ドメインを創設する
Ｓ１２４０＝サービスに入ったメンバを追加する
Ｓ１２５０＝ファンナウトに達したか？
Ｓ１２６０＝タンデム・ソースになるようにメンバを選択する。例えば機能を有するスレ ーブをタンデム・ソースに昇格させる
Ｓ１２７０＝サービスに入ったメンバを追加する
Ｓ１２８０＝ファンナウトに達したか？
Ｓ１２９０＝後続のメンバ例えばスレーブが、このタンデム・ドメインを形成するタンデ ム・ソースからクロックされる
Ｓ１２９５＝終了

図１３
Ｓ１３００＝開始−規準
Ｓ１３１０＝ＤＳ１／ＢＲＩ規準がサービスに入った時に、マスタ・クロック・ドメイン を創設する
Ｓ１３２０＝デフォルトのクロック・システムを降格させる
Ｓ１３３０＝デフォルトのクロック・システムをタンデム・クロック・ソース又はスレー ブに割り当てる
Ｓ１３４０＝前に存在したドメイン・メンバを再割り当てする
Ｓ１３５０＝終了

図１４
Ｓ１４００＝開始
Ｓ１４１０＝メンバをモニタする
Ｓ１４２０＝ドメインを削除、創設又は修正する
Ｓ１４３０＝タンデム・クロック・ソースをサービス外になる
Ｓ１４４０＝サービス外のソースからタイミングを抽出している全てのメンバを他のドメ インに割り当てる
Ｓ１４５０＝終了
Ｓ１４６０＝マスタ・クロック・ソースがサービス外になる
Ｓ１４７０＝サービス外のソースからタイミングを抽出している全てのメンバを他のドメ インに割り当てる
Ｓ１４８０＝終了

Claims (9)

  1. Ａ）プロセッサにより、複数サンプルの信号を生成する時間と、複数サンプルの信号を受領する時間を決定し、前記複数サンプルの数はウィンドウのウィンドウサイズとするステップと、
    Ｂ）ウインドウ内で、プロセッサにより、複数サンプルの信号の前記受領時間と、複数サ ンプルの信号を生成する時間との間の差分を決定するステップと、
    Ｃ）前記プロセッサにより、生成された複数サンプルの信号と、受信された複数サンプ ルの信号に基づいて、デルタを累積するステップと、
    前記デルタは、少なくとも１つのメンバー内においてクロックを同期させるため、中断タイマーの中断時間を調整するために用いられ、
    クロック同期情報が、インターゲイトウエイ接続（ＩＧＣ）を介して、ＩＰ接続されたネ ットワーク内でタンデム・ソースに送信するステップと、
    前記タンデム・ソースは、一つのドメイン内のＩＧＣ抽出クロック又は同期規準を具備し たメンバであり、
    スレーブ・メンバは、ＩＧＣ抽出クロック又は同期規準を有し、
    タンデムドメインは、ＩＧＣ抽出クロック又は同期規準を有し、ＩＧＣストリームを他の メンバに送出する複数のメンバを有し、
    マスタードメインは、ＤＳ１，ＢＲＩ、又はクロック同期規準を有し、ＩＧＣストリーム を他のメンバに送出する複数メンバ
    を有する
    ことを特徴とするドメイン内に複数のメンバを含むＩＰ接続されたネットワーク内のクロック同期を決定する方法。
  2. 正の累積値デルタは、パケットの出発レートが到着レートよりも速いことを表し、モジュールが、中断用のタイマーの値を増加させる
    ことを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 負の累積値デルタは、パケットの出発レートが到着レートよりも遅いことを表し、モジュールが、中断用のタイマーの値を減少させる
    ことを特徴とする請求項２記載の方法。
  4. 前記中断タイマーの調整は、前記累積差分がゼロになるまで継続し、
    前記累積した値の差を換算し、
    予め換算した累積値の差分を用いて、ジッタになる瞬間的な反応を阻止する
    ことを特徴とする請求項１記載の方法。
  5. 請求項１の各ステップを実施するコンピュータインストラクションを記憶するコンピュータで読みとり可能な記憶媒体。
  6. プロセッサを有し、前記プロセッサが、
    A)前記プロセッサにより、複数サンプルの信号を生成する時間と、複数サンプルの信号を受領する時間を決定し、前記複数のサンプル数は前記ウィンドウのウィンドウサイズであり、
    B)ウインドウ内で、プロセッサにより、複数サンプルの信号の前記受領時間と、複数サ ンプルの信号を生成する時間との間の差分を決定し、
    C）生成された複数サンプルの信号と、受信された複数サンプルの信号に基づいて、デル タを累積し、
    前記デルタは、少なくとも１つのメンバー内においてクロックを同期させるため、中断タイマーの中断時間を調整するために用いられ、
    クロック同期情報を、インターゲイトウエイ接続（ＩＧＣ）を介して、ＩＰ接続されたネ ットワーク内でタンデムソースに送信し、
    前記タンデム・ソースは、一つのドメイン内のＩＧＣ抽出クロック又は同期規準を具備し たメンバであり、
    スレーブ・メンバは、ＩＧＣ抽出クロック又は同期規準を有し、
    タンデムドメインは、ＩＧＣ抽出クロック又は同期規準を有し、ＩＧＣストリームを他の メンバに送出する複数のメンバを有し、
    マスタードメインは、ＤＳ１，ＢＲＩ、又はクロック同期規準を有し、ＩＧＣストリーム を他のメンバに送出する
    ことを特徴とするドメイン内に複数のメンバを含むＩＰ接続されたネットワーク内のクロック同期を採るシステム。
  7. 累積値デルタが正のとき、パケットの出発レートが到着レートよりも速いことを表し、コ ントローラが、中断用のタイマーの値を増加させる
    ことを特徴とする請求項６記載のシステム。
  8. 累積値デルタが負のとき、パケットの出発レートが到着レートよりも遅いことを表し、コ ントローラが、中断用のタイマーの値を減少させる
    ことを特徴とする請求項６記載のシステム。
  9. 前記中断タイマーの調整は、前記差分の累積値がゼロになるまで継続し、
    前記累積した値の差を換算し、
    予め換算した累積値の差分を用いて、ジッタになる瞬間的な反応を阻止する
    ことを特徴とする請求項６記載のシステム。

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