JP5805775B2 - パケット交換ネットワークのマスタークロックとスレーブクロックを同期させるための非侵入型の方法および関連同期化デバイス - Google Patents

Description

本発明は、パケット交換ネットワークに関し、より詳細には、パケット交換ネットワークに属するマスタークロックとスレーブクロックの同期化に関する。

本明細書において、「パケット交換ネットワーク」という用語は、デジタルメッセージが交換または経路指定の動作によってソースアドレスから受領者アドレスにデータパケットの形で送信される通信ネットワークを指す。通信媒体は、有線でも、または無線でもよいことに留意されたい。

マスタークロックとスレーブクロックの間の基準時間または周波数の分配は、パケット交換ネットワークのノードを介して行われる。

本明細書で、「ノード」という用語は、交換点または経路指定点を表す、任意のタイプのネットワーク機器（または要素）を指す。したがって、それは、たとえば、スイッチでも、またはルータでもよい。

さらに、「マスタークロック」という用語は、本明細書において、タイムスタンプされた同期化メッセージ／パケットを送信する能力のある要素を指す。そのような要素は、たとえば、ＩＥＥＥ１５８８Ｖ２サーバでもよい。マスタークロックは、ネットワーク機器または要素（たとえば、スイッチまたはルータなど）に統合またはそれと同じ場所に配置することができる。

加えて、「マスタークロック」という用語は、基準周波数または時間を提供するローカルクロックを制御するために、タイムスタンプされたメッセージ／パケットを受信および処理する能力のある要素を指す。そのような要素は、たとえば、（無線ネットワーク内の場合）基地局に統合またはそれと同じ場所に配置することができる。

マスタークロックへのスレーブクロックの同期化を可能にするために、マスターおよびスレーブのクロックは、パケット交換ネットワークの中間ノードを介して同期化メッセージを交換する必要がある。非限定的例として、これらの同期化メッセージは、マスタークロックからスレーブクロックへ（「ＳＹＮＣ」メッセージ）およびスレーブクロックからマスタークロックへ（「ＤＥＬＡＹ＿ＲＥＱ」メッセージ）を意味する両方向の通信でのＩＥＥＥプロトコル１５８８Ｖ２（またはＰＴＰＶ２「Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｒｅｌｅａｓｅ ２」）のメッセージとすることができる。これらの同期化メッセージは、スレーブクロックのマスタークロックへの時間同期化を可能にするタイムスタンプ情報を含み、それに基づいて周波数同期化（または整合）が導出され得る。注意として、周波数は時間から導出され得るが、その逆は不可能である。

当業者には知られているように、マスタークロックと比べたスレーブクロックの時間同期化の精度は、第１のフロー（マスタークロックからスレーブクロックへ）および第２のフロー（スレーブクロックからマスタークロックへ）に属する同期化メッセージのパケット（以下、同期化パケットとして知られる）の送信時間の非対称と、これらの同期化パケットのパケットジッタの両方に依存する。注意として、パケットジッタは主に、それがネットワーク要素を介してそのパケットを送信するのに要する時間の変動に依存する。

残念ながら、ネットワーク要素を経由するパケットの通過時間は、予測可能ではないトラフィックのレベルに大きく依存する。結果として、モバイルネットワーク（基地局）の使用に特に必要とされる、約１マイクロ秒またはそれ未満の時間同期化の精度は、この依存が原因で制御することが難しくなる。

これらの依存を克服するために、ＩＥＥＥ標準１５８８Ｖ２は、第１のまたは第２のフローの各同期化メッセージの同期化パケットのローカル通過時間を（それらのローカル出発時間とそれらのローカル到着時間の差を見つけることによって）決定することと、問題になっている同期化メッセージのいわゆる訂正フィールドの現在の値にその決定されたローカル通過時間を加えることとを課された、透過クロックを各中間ノードと関連付けることを提案する。

前述の追加動作は、ネットワークノードを介して通過中のパケットの訂正フィールドに書き込むことを含む。この侵入型のアクションは、ネットワーク層分離の原則の違反であり、送信される情報とのセキュリティおよび／または完全性の問題を潜在的にもたらし得る。加えて、透過クロックによって実行される、各ノード内の訂正フィールドの更新は、同期化パケットをサポートする大量のプロトコル層での複雑な動作を表し得る。例として、同期化パケットが疑似ワイヤイーサネット（登録商標）技術（規則ＲＦＣ４４４８によって定義される）によって移送されるときは必ず、プロトコル層スタックは、トランスポート層上のＭＰＬＳ（「マルチプロトコルラベルスイッチング」）上のＰＷ（「疑似ワイヤ」）上のイーサネット上のＩＰ上のＵＤＰ上のＩＥＥＥ１５８８Ｖ２である可能性がある。結果として、そのようなスタックは、パケット内で訂正フィールドを捜し出すこと、ならびに、それを更新すること、問題になっているパケットの１つまたは複数の「チェックサム」フィールドの値を新たに計算することを必要とする動作の問題をもたらす。

前述のプロトコル層を侵害することを避けるために、各中間ノードが、場合によっては管理機器を介して、それがローカルに受信した各同期化メッセージの通過時間をスレーブクロックに送信することが提案された。残念ながら、その解決法は、スケーリングに関する本質的な問題を抱える。

したがって、本発明の目的は、非侵入型の方法（訂正フィールドへの書込みを回避する）で、すなわちプロトコル層が侵害されることなしに、パケット交換ネットワークのマスタークロックとスレーブクロックの同期化を可能にすることである。

第１の態様によれば、本発明は、パケット交換ネットワークのマスタークロックとスレーブクロックを同期化するための方法を提案し、マスタークロックおよびスレーブクロックは、互いに接続されたそのネットワークの中間機器（またはノード）を介して互いに同期化パケットフローを交換することができる。

本方法は、同期化フローをパケットの２つの明確なグループに分けることに依存することに留意されたい。フローの第１のグループのパケットは、中間機器（またはノード）内で測定されるそれらの瞬間的通過時間が、その同じフローの第２のグループのパケットの瞬間的通過時間に相当する（または近づく）ように選択され、それにより、最大通過時間（または基準時間）を超える第２のグループのパケットの瞬間的通過時間の整合が可能になる。

本方法は、より具体的には、以下のステップ、
ｉ）各中間機器内で同期化パケットの少なくとも１つの選択されたフローのパケットの第１のグループに属するパケットの瞬間的通過時間を決定し、次いで、各中間機器内のそれらの瞬間的通過時間が対応する最大通過時間とそれぞれほぼ等しくなるように、その選択されたフローのパケットの第２のグループからのパケットに作用するステップと、
ｉｉ）少なくともスレーブクロック内で選択されたフローのパケットをフィルタ処理して、第２のグループの処理されたパケットを用いてスレーブクロックをマスタークロックに同期させるステップと
を含む。

本方法は、別個にまたは組み合わせて選ぶことができる他の特徴を含むことでき、具体的には、
− ステップ（ｉ）の間に、選択されたフローの第２のグループのパケットの最大通過時間が、選択されたフローの第１のグループのパケットの瞬間的通過時間に基づいて各中間機器内で決定可能である。
ステップ（ｉ）の間に、第２のグループのパケットの瞬間的通過時間を代表する１つの瞬間的通過時間を決定するために使用されることになる選択されたフローの第１のグループの連続的パケットの数Ｋｉｊと、最大通過時間を提示するために処理されることになる選択されたフローの第２のグループのパケットの数Ｎｉｊとを、選択されたフローの第１のおよび第２のグループのパケット間の瞬間的通過時間の相関の関数として各中間機器内で決定することができる。
− ステップ（ｉｉｉ）を提供することができ、ステップ（ｉｉｉ）は、各中間機器についておよび各選択されたフローについて、第１のグループの連続的パケットの精密化された（最適）数Ｋ’ｉｊ、第２のグループのパケットの精密化された（最適）数Ｎ’ｉｊ、ならびに精密化された最大パケット通過時間を、問題の中間機器内の選択されたフローの第１のおよび第２のグループのパケット間の瞬間的通過時間の相関を分析することによって決定し、次いでこれらの精密化された（最適）数Ｋ’ｉｊおよびＮ’ｉｊならびに各精密化された最大パケット通過時間を対応する中間機器内で使用することから成る。
ステップ（ｉ）の間に、各選択されたフローのパケット間の通過時間の各相関付けが、各中間機器内でなされ得る。
ステップ（ｉｉｉ）の間に、マスタークロックからスレーブクロックへの第１の選択されたフロー内の第１のタイプの同期化メッセージの送信の第１の周波数、スレーブクロックからマスタークロックへの第２の選択されたフロー内の第２のタイプの同期化メッセージの第２の送信周波数、ならびに各中間機器について、第１のグループの連続的パケットの精密化された数Ｋ’ｉｊ、第２のグループのパケットの精密化された数Ｎ’ｉｊ、および最大の精密化されたパケット通過時間を、それらの中間機器の各々について、ならびに第１のおよび第２のフローの各々についての第１のおよび第２のグループのパケット間の瞬間的通過時間の相関の関数として決定することができる。
ステップ（ｉｉｉ）の間に、選択された第１のおよび第２のフローの各々について、対応する合計通過時間を、それらのそれぞれの最大パケット通過時間を合計することによってそれらの中間機器のすべてについて計算して、マスタークロックおよび／またはスレーブクロックが第１のおよび第２のフローの同期化パケットの送信時間の非対称を補正することができるようにマスタークロックおよび／またはスレーブクロックにこれらの２つの合計の通過時間を送信することができる。
− ステップ（ｉｉ）の間に、マスタークロック内の選択されたフローのパケットをフィルタ処理して、その選択されたフローの第２のグループの処理されたパケットを用いてスレーブクロックをマスタークロックに同期させることもできる。
− ステップ（ｉｉ）の間に、選択された間隔内に含まれる送信時間の変動を特徴付ける同期化パケットをマスタークロックおよびスレーブクロックのうちの少なくとも１つの中で決定することができる。

第２の態様によれば、本発明は、パケット交換ネットワークのマスタークロックとスレーブクロックを同期させるための第１のデバイスを提案し、マスタークロックおよびスレーブクロックは、互いに接続されたそのネットワークの中間機器を介して互いに同期化パケットフローを交換することができる。この第１のデバイスは、それらの中間機器のうちの１つについて、同期化パケットの少なくとも１つの選択されたフローのパケットの第１のグループに属するパケットの瞬間的通過時間を決定し、次いで、中間機器内のそれらの瞬間的通過時間が対応する最大通過時間とほぼ等しくなるようにそのフローのパケットの第２のグループのパケットに作用するように動作する。

この第１のデバイスはまた、選択されたフローの第２のグループのパケットの最大通過時間を、選択されたフローの第１のグループのパケットの瞬間的通過時間に基づいてその中間機器内で決定するように構成され得る。

さらには、この第１のデバイスはまた、第２のグループのパケットの瞬間的通過時間を代表する１つの瞬間的通過時間を決定するために使用されることになる、選択されたフローの第１のグループの連続的パケットの数Ｋｉｊと、処理されることになる選択されたフローの第２のグループのパケットの数Ｎｉｊとを、その中間機器について、選択されたフローの第１のおよび第２のグループのパケット間の瞬間的通過時間の相関の関数として決定するように動作することもできる。この状況で、第１のデバイスはまた、その中間機器について、各選択されたフローの第１のおよび第２のグループのパケット間の瞬間的通過時間の各相関を決定するように動作することができる。

第３の態様によれば、本発明は、パケット交換ネットワークのスレーブクロックをその同じネットワークのマスタークロックに同期させるための第２のデバイスを提案し、マスタークロックおよびスレーブクロックは、互いに接続されたネットワークの中間機器を介して互いに同期化パケットフローを交換することができる。この第２のデバイスは、少なくともスレーブクロックによって受信され、各中間機器内のそれらの瞬間的通過時間が最大通過時間とほぼ等しくなるように各中間機器によって処理された、選択されたフローのパケットの第２のグループに属するパケットをフィルタ処理して、第２のグループのこれらのパケットを用いてマスタークロックへのスレーブクロックの同期化を可能にするように動作する。

この第２のデバイスは、スレーブクロックについて、選択された間隔内に含まれる送信時間の変動を特徴付ける同期化パケットを決定するように動作することもできる。

第４の態様によれば、本発明は、パケット交換ネットワークのマスタークロックとスレーブクロックを同期させるための第３のデバイスを提案し、マスタークロックおよびスレーブクロックは、互いに接続されたそのネットワークの中間機器（またはノード）を介して互いに同期化パケットフローを交換することができる。この第３のデバイスは、各中間機器についておよび各選択されたフローについて、第１のグループの連続的パケットの精密化された（最適）数Ｋ’ｉｊ、第２のグループのパケットの精密化された（最適）数Ｎ’ｉｊ、ならびにパケットの最大の精密化された通過時間を、問題の中間機器内の選択されたフローの第１のおよび第２のグループのパケットの間の瞬間的通過時間の相関を分析することによって決定して、これらの精密化された（最適）数Ｋ’ｉｊおよびＮ’ｉｊならびにパケットの各々の精密化された最大通過時間が、対応する中間機器内で使用されるように動作する。

この第３のデバイスはまた、マスタークロックからスレーブクロックへの第１の選択されたフロー内の第１のタイプの同期化メッセージの第１の送信周波数、スレーブクロックからマスタークロックへの第２の選択されたフロー内の第２のタイプの同期化メッセージの第２の送信周波数、ならびに各中間機器について、第１のグループの連続的パケットの精密化された数Ｋ’ｉｊ、第２のグループのパケットの精密化された数Ｎ’ｉｊ、および精密化された最大パケット通過時間を、中間機器の各々についてならびに第１のおよび第２のフローの各々についての選択されたフローの第１のグループのパケット間の瞬間的通過時間の相関の分析に基づいて決定するように動作することもできる。

この第３のデバイスはまた、選択された第１のおよび第２のフローの各々について、それらのすべての中間機器についての対応する合計通過時間を、それらの最大のそれぞれのパケット通過時間を合計することによって計算して、マスタークロックおよび／またはスレーブクロックが第１のおよび第２のフローの同期化パケットの送信時間の非対称を補正することができるようにマスタークロックおよび／またはスレーブクロックにこれらの合計通過時間を送信するように動作することもできる。

第５の態様によれば、本発明は、パケット交換ネットワークのマスタークロックとスレーブクロックを同期させるためのシステムを提案し、マスタークロックおよびスレーブクロックは、互いに接続されたそのネットワークの中間機器を介して互いに同期化パケットフローを交換することができる。このシステムは、前述の同タイプの、中間機器にそれぞれ関連付け可能な第１のデバイス、前述の同タイプの、マスターおよびスレーブのクロックにそれぞれ関連付け可能な第２のデバイス、ならびに前述の同タイプの、中間機器とマスタークロックおよびスレーブクロックに連結可能な第３のデバイスを備える。

本発明の他の特徴および利点が、以下の詳細な説明および添付の図面を検討することで明らかとなろう。

本発明の同期化システムの例示的実施形態を構成する同期化デバイスがインストールされた、互いに接続されたパケット交換ネットワークの中間ノードとマスタークロックおよびスレーブクロックを概略的にかつ機能的に示す図である。 パケットの送信時間変動（ＶＤ）の関数として、対数尺上に、確率密度関数（ＰＤＦ）の例示的経過を線図の形で示すグラフである。グラフＣ１は同期化パケットの第１のグループのパケットに関し、グラフＣ２は同期化パケットの第２のグループのパケットに関し、グラフＣ３は同期化パケットの第１のおよび第２のグループのパケットの論理積に関する。

添付の図面は、本発明の説明の一部を成し、必要に応じて、本発明の定義に寄与する。

本発明の目的は、パケット交換ネットワークのスレーブクロック（ＨＥ）をその同じパケット交換ネットワークのマスタークロック（ＨＭ）と比べて非侵入的に同期化することを可能にすることである。

以下では、説明のための例として、スレーブクロック（ＨＥ）は、ＬＴＥ（「ロングタームエボリューション」）ネットワークの基地局（ＳＢ）に統合されると仮定される。しかし、本発明は、このタイプのシナリオに限定されない。

本発明は、その中で着信および発信パケットがローカルクロックに関するそれらの出発および到着時間を報告することを意図されたタイムスタンプを割り当てられ得る、中間機器（またはノード）（Ｅｉ）を備える、有線でも無線でも、任意のタイプのパケット交換ネットワークに関することに留意されたい。本発明は、中間送信段階での侵入が困難な、ＩＰＳｅｃ暗号化を使用するＬＴＥネットワークに、限定的な形ではないが、特によく適合することに留意されたい。

図１に非限定的な形で示すように、（パケット交換）ネットワークは、パケットの、特に同期化メッセージを定義する同期化パケットの、送信を可能にするために互いに接続された、非常に多数の通信機器（またはノード）Ｅｉ、ＨＭ、およびＨＥを備える。

さらに具体的には、そのようなネットワークは、少なくとも１つのマスタークロックＨＭ、少なくとも２つの中間機器Ｅｉ（本明細書では、純粋に説明のための例として、ｉ＝１から９）、および少なくとも１つのスレーブクロックＨＥ（本明細書では、基地局ＳＢ内にインストールされた）を含む。中間機器Ｅｉは、マスタークロックＨＭに由来し、スレーブクロックＨＥに向けられた、またはその逆の、パケットフローによって横切られる、ノードであることに留意されたい。

以下では、説明のための例として、同期化メッセージは、ＩＥＥＥ標準１５８８Ｖ２（またはＰＴＰＶ２）に従うと仮定する。その結果として、マスタークロックＨＭからスレーブクロックＨＥに送信される同期化メッセージは、タイプ「ＳＹＮＣ」でもよく、スレーブクロックＨＥからマスタークロックＨＭに送信される同期化メッセージは、タイプ「ＤＥＬＡＹ＿ＲＥＱ」でもよい。

一態様によれば、本発明は、前述のタイプのネットワークのマスタークロックＨＭとスレーブクロックＨＥを同期させる方法を実施することを提案する。

本方法は、少なくとも２つの主要なステップ（ｉ）および（ｉｉ）を含む。

本方法の第１の主要なステップ（ｉ）は、第１に、同期化パケットの少なくとも選択されたフローＦｊのパケットの第１のグループＧ１に属するパケットの瞬間的通過時間をネットワークの各々の中間機器Ｅｉ内で決定することから成る。

それを行うために、第１のグループＧ１の各パケットについて、ローカルクロックによって提示されるものとしてのその出発時間（出力タイムスタンプによって定義される）とその同ローカルクロックによって提示されるものとしてのその到着時間（到着タイムスタンプによって定義される）の間の差が見出される。

本方法の第１の主要なステップ（ｉ）は、各中間機器Ｅｉ内のそれらの瞬間的通過時間を、対応する最大通過時間Ｔｉｊ_ｒｅｆとほぼ等しくすることを意図した、選択された各フローＦｊのパケットの第２のグループＧ２のパケットに対するアクションを介して、継続する。他の表現では、次の機器（Ｅｉ’（但し、ｉ’≠ｉ）またはＨＥもしくはＨＭ）への各第２のグループＧ２の各パケットの中間機器Ｅｉによる再送信は、その中間機器Ｅｉ内のその通過時間が対応する最大通過時間Ｔｉｊ_ｒｅｆとほぼ等しくなるように遅らされる。それを行うために、たとえば、追加のメモリを使用することができる。

同期化フローＦｊは、第１のグループＧ１のパケット（最大通過時間Ｔｉｊ_ｒｅｆを決定するために使用される）および第２のグループＧ２のパケット（それらのローカル瞬間的通過時間が前記最大通過時間Ｔｉｊ_ｒｅｆとほぼ整合されるように処理される）の交代列に各中間機器Ｅｉ内でセグメント化されることが理解されよう。

各最大通過時間Ｔｉｊ_ｒｅｆは、事前定義されかつ静的な、または事前定義されかつ精密化可能な、のいずれかでもよく、あるいは、少なくとも第１の主要なステップ（ｉ）中に学習することによって決定されかつ潜在的に精密化可能であり得ることに留意することが重要である。

この後者の状況では、各中間機器Ｅｉ内で、その選択された同じフローの第１のグループのパケットの瞬間的通過時間に基づいて、選択されたフローの第２のグループのパケットの最大通過時間Ｔｉｊ_ｒｅｆを決定することができる。好ましくは、ネットワークの各中間機器Ｅｉについて、第１の最大通過時間Ｔｉ１_ｒｅｆが、マスタークロックＨＭからスレーブクロックＨＥに進む（たとえば、ＳＹＮＣメッセージ専用の）選択された第１のフローＦ１のパケットの第１のグループＧ１に属するパケットの問題のその中間機器Ｅｉ内での瞬間的通過時間に基づいて決定され、第２の最大通過時間Ｔｉ２_ｒｅｆが、スレーブクロックＨＥからマスタークロックＨＭに進む（たとえば、ＤＥＬＡＹ＿ＲＥＱメッセージ専用の）選択された第２のフローＦ２のパケットの第１のグループＧ１に属するパケットの問題のその中間機器Ｅｉ内での瞬間的通過時間に基づいて決定される。

ステップ（ｉ）では、第１に、その選択されたフローＦｊの第２のグループＧ２のパケットの瞬間的通過時間を代表する１つの瞬間的通過時間を決定して、それらをローカル最大通過時間Ｔｉｊ_ｒｅｆに時間的にほぼ整合させるために使用される必要がある選択されたフローＦｊの第１のグループＧ１の連続的パケットの数Ｋｉｊ、第２に、最大通過時間Ｔｉｊ_ｒｅｆを提示するために処理される（または整合される）必要があるその同じ選択されたフローＦｊの第２のグループＧ２のパケットの数Ｎｉｊを、その選択されたフローＦｊの第１のグループＧ１および第２のグループＧ２のパケット間の瞬間的通過時間の相関の関数として各中間機器Ｅｉ内で決定することが有利であることに留意されたい。

ここで、「パケット間の瞬間的通過時間の相関」という表現は、所与のフローＦｊの第１のグループＧ１のパケット間の瞬間的通過時間とその同じ所与のフローＦｊの第２のグループＧ２のパケット間の瞬間的通過時間の間の直接の類似点を指す。選択されたフローＦｊの第１のグループＧ１の連続的パケットが第１の縮小された時間間隔に亘る同じローカル瞬間的通過時間をほぼ有する場合、そのときその選択されたフローＦｊの第２のグループＧ２の連続的パケットは第２の縮小された時間間隔に亘る同じローカル瞬間的通過時間をほぼ有するはずであることがここで仮定されることを理解されたい。

数ＫｉｊおよびＮｉｊは、１よりも大きいまたは同等である必要があることに留意されたい。そこで、学習フェーズ中に中間機器Ｅｉ内で潜在的に決定（または推定）することができる速度が、問題のフロー（これらのメッセージがマスタークロックＨＭまたはスレーブクロックＨＥによって送信される）の同期化メッセージ／パケットの送信速度の関数として選択される。さらに、数Ｎｉｊは、好ましくは、所与の時間間隔に亘る振舞いおよび中間機器Ｅｉ内の第１のグループＧ１のパケットの異なる瞬間的通過時間での変動の関数として選択される。数Ｋｉｊはまた、好ましくは、数Ｎｉｊと比べて小さくなるように選択される。

各中間機器Ｅｉ内の選択された各フローＦｊのパケット間の通過時間相関の分析を実行することが現在好ましいことにもまた留意されたい。これは、比較的大きな負荷をもたらすことになる、各中間機器Ｅｉ内の選択された各フローＦｊのパケット間の通過時間の各相関を推定するために必要とされるすべてのローカル情報を、ネットワークを介して集中化した分析エンティティに送信しないことを可能にする。

この初期の第１のステップ（ｉ）は、それぞれに中間機器Ｅｉと関連付けられた第１の（同期化）デバイスＤ１を用いて実施され得ることにもまた留意されたい。

ここで、「関連付け」という用語は、中間機器Ｅｉの不可欠な部分を形成すること（図示するように）または中間機器Ｅｉに直接的にまたは間接的に連結されることの両方を意味する。その結果として、第２の（同期化）デバイスＤ１は、ソフトウェア（もしくはコンピュータ）モジュール、または電子回路の形で、あるいは電子回路およびソフトウェアモジュールの組合せで構築され得る。

本方法の第２の主要なステップ（ｉｉ）は、少なくともスレーブクロックＨＥ内でその選択されたフローのパケットをフィルタ処理して、異なる中間機器Ｅｉと関連付けられた第１のデバイスＤ１によって第１の主要なステップ（ｉ）中に処理された（時間的に整合された）第２のグループＧ２のパケットを用いてマスタークロックＨＭにスレーブクロックＨＥを同期させることから成る。

その同期化の精度を改善するかつ／または同期化の速度を上げるために、マスタークロックＨＭ内で（第２の）選択されたフローＦ２のパケットにもステップ（ｉｉ）の間にフィルタ処理することが有利になり得る。

図２に概略的に示すように、フィルタ処理を実行するために、たとえば、マスターＨＭおよびスレーブクロックＨＥのうちの少なくとも１つの中で、好ましくは後者（ＨＥ）内で、選択された時間間隔内に含まれる送信時間の変動を特徴付ける同期化パケットを決定することができる。

図２の線図に示すように、点線Ｃ３として示す、選択されたフローＦｊのすべてのパケットの確率密度関数（ＰＤＦ）（ここでは対数尺上の最小値と比べたパケット送信時間変動ＶＤの関数としての）は、２つの寄与分、すなわち、実線Ｃ１によって示される、その選択されたフローＦｊの第１のグループＧ１からの未処理のパケットの寄与分（非常に幅広い、平均的最大強度値を有する）と、実線Ｃ２によって示される、その選択されたフローＦｊの第２のグループＧ２の処理された（整合された）パケットの寄与分（非常に幅の狭い、高い最大強度値を有する）を合わせた結果として生じる。これは、第１の主要なステップ（ｉ）からの整合が、最大通過時間Ｔｉｊ_ｒｅｆをほぼ超えて行われる事実に起因する。典型的には、第１のグループＧ１のパケットの標準偏差（Ｃ１の幅）よりもずっと少ない第２のグループＧ２のパケットの標準偏差（またはＣ２の幅）、典型的には幅Ｃ２について１０μｓ未満が得られ得る。

選択されたフローＦｊのパケットのそのような振舞いの存在下では、第２のグループＧ２のパケットをフィルタ処理することが比較的容易であることを理解されたい。必要とされるのは、そのそれぞれの通過時間が、最大パケット送信時間ＶＤの変動（最小値と比較した）にセットされた選択された間隔内に含まれるパケットを選択することだけである。フィルタ処理されたパケットによって運ばれるタイムスタンプ情報は、次いで、マスタークロックＨＭの周波数に向けて急速に収束することと、それによって、そのネットワークのリンクを介する伝搬時間が知られている場合に、マスタークロックＨＭの現在の時間をそこから非常に正確に推定することとを可能にする、位相ロックループ（ＰＬＬ）を与えることができる。

この第２の主要なステップ（ｉｉ）は、スレーブＨＥおよびマスタークロックＨＭ（ならびに、少なくともスレーブクロックＨＥ単体）とそれぞれ関連付けられた第２の（同期化）デバイスＤ２を用いて実装され得ることに留意されたい。

ここで、「関連付け」という用語は、スレーブクロックＨＥまたはマスタークロックＨＭの不可欠な部分を形成すること（図示するように）と、スレーブクロックＨＥまたはマスタークロックＨＭに直接的にまたは間接的に連結されることとの両方を指す。その結果として、第２の（同期化）デバイスＤ２は、ソフトウェア（もしくはコンピュータ）モジュール、または電子回路の形で、あるいは電子回路およびソフトウェアモジュールの組合せで構築され得る。

各中間機器Ｅｉについてならびに選択された各フローＦｊ（および少なくとも第１のＦ１）について、第１のグループの連続的パケットの精密化された（最適）数Ｋ’ｉｊ、第２のグループのパケットの精密化された（最適）数Ｎ’ｉｊ、および最大の精密化されたパケット通過時間を、中間機器Ｅｉ、マスタークロックＨＭおよびスレーブクロックＨＥに接続された管理機器ＥＧ内で集中化された形で決定することから先ず成る第３の主要なステップ（ｉｉｉ）を含むことが本方法に有利であることにもまた留意されたい。この決定は、問題のその中間機器Ｅｉ内の選択されたフローの第１のグループＧ１および第２のグループＧ２のパケット間の瞬間的通過時間の相関を分析することによって行われる。

第３の主要なステップ（ｉｉｉ）は次いで、さまざまな中間機器Ｅｉについて決定された精密化された数Ｋ’ｉｊおよびＮ’ｉｊならびに各最大の精密化されたパケット通過時間Ｔｉｊ’_ｒｅｆを、関連付けられた第１のデバイスＤ１によってそれらが使用されることを考慮して中間機器Ｅｉに送信することによって継続する。

注意として、その瞬間的通過時間相関は、好ましくは、それらの関連付けられた第１のデバイスＤ１によって中間機器Ｅｉの各々で決定される。しかし、一変形形態では、それらは、関連付けられた中間機器Ｅｉを介して第１のデバイスＤ１によって送信される情報に基づいて、管理機器ＥＧ内で決定することができる。

第３の主要なステップ（ｉｉｉ）の間に、第１に、（マスタークロックＨＭからスレーブクロックＨＥへの）第１の選択されたフローＦ１内の第１の同期化メッセージタイプ（たとえば、ＳＹＮＣメッセージ）の第１の送信周波数ＦＲ１、第２に、（スレーブクロックＨＥからマスタークロックＨＭへの）第２の選択されたフローＦ２内の第２のタイプの同期化メッセージ（たとえば、ＤＥＬＡＹ＿ＲＥＱメッセージ）の第２の送信周波数ＦＲ２、第３に、各中間機器Ｅｉについて、第１のグループＧ１の連続的パケットの精密化された数Ｋ’ｉｊ、第２のグループのパケットの精密化された数Ｎ’ｉｊ、および最大の精密化されたパケット通過時間Ｔｉｊ’_ｒｅｆを、それらの中間機器Ｅｉの各々についてならびに第１のフローＦ１および第２のフローＦ２の各々について決定された、第１のグループＧ１および第２のグループＧ２のパケット間の瞬間的通過時間の相関の関数として決定することが有利であることに留意されたい。

第１の送信周波数ＦＲ１は、第１のタイプの（たとえば、ＳＹＮＣタイプの）その同期化メッセージを送信するために、マスタークロックＨＭによる使用を意図される。したがって、この周波数は、ネットワークを介して、管理機器ＥＧによってマスタークロックＨＭに送信される。この使用は、場合によっては、マスタークロックＨＭの事前承認に依存することがある（たとえば、通常は数百のスレーブクロックに供する、ＩＥＥＥ１５８８Ｖ２サーバが負荷をかけられ過ぎた場合）ことに留意されたい。例として、先行技術のネットワークで、ＳＹＮＣ同期化メッセージの第１の送信周波数ＦＲ１は、概して、毎秒１６から６４のメッセージを含む。

第２の送信周波数ＦＲ２は、第２のタイプのその同期化メッセージ（たとえば、ＤＥＬＡＹ＿ＲＥＱメッセージ）を送信するために、スレーブクロックＨＥによる使用を意図される。したがって、この周波数は、ネットワークを介して、管理機器ＥＧによってスレーブクロックＨＥに送信される。この使用は、場合によっては、スレーブクロックＨＥの事前承認の対象となることがあることに留意されたい。

第１の選択されたフローＦ１または第２の選択されたフローＦ２の中間機器Ｅｉについて決定された精密化された数Ｋ’ｉｊおよびＮ’ｉｊは、第１の主要なステップ（ｉ）中にこの中間機器Ｅｉについて決定（その第１のデバイスＤ１によって）された対応する数ＫｉｊおよびＮｉｊに置き換わることによって、その中間機器Ｅｉ内で使用されることを意図される。

同様に、第１の選択されたフローＦ１または第２の選択されたフローＦ２の中間機器Ｅｉについて決定された各精密化された最大パケット通過時間Ｔｉｊ’_ｒｅｆは、第１の主要なステップ（ｉ）中に（その第１のデバイスＤ１によって）この中間機器Ｅｉについて決定された対応する最大パケット通過時間Ｔｉｊ_ｒｅｆに置き換わることによって、その中間機器Ｅｉ内で使用されることを意図される。

精密化された数Ｋ’ｉｊおよびＮ’ｉｊならびに精密化された最大パケット通過時間Ｔｉｊ’_ｒｅｆはまた、第１の送信周波数ＦＲ１および／または第２の送信周波数ＦＲ２の関数として有利には決定されることに留意されたい。この状況では、それらは、マスタークロックＨＭ、および潜在的にはスレーブクロックＨＥが、その第１の送信周波数ＦＲ１およびおそらくはその第２の送信周波数ＦＲ２の使用に関してそれらの承認を与えた場合に、中間機器Ｅｉに送信されるのみである。

第３の主要なステップ（ｉｉｉ）の間に、第１の選択されたフローＦ１および第２の選択されたフローＦ２の各々について、（それらのそれぞれの最大パケット通過時間Ｔｉｊ_ｒｅｆを合計することによって）すべての中間機器Ｅｉの対応する合計通過時間を計算し、次いで、マスタークロックＨＭおよび／またはスレーブクロックＨＥが、第１のフローＦ１および第２のフローＦ２の、ネットワーク要素によって引き起こされる同期化パケット送信時間の非対称を補正することができるように、マスタークロックＨＭおよび／またはスレーブクロックＨＥに、一緒になったこれらの２つの通過時間を送信することができることにもまた留意されたい。これは、特に、時間同期化（または「時間配信」）および単純ではない同調（周波数同期化）との関連で有用である。

この第３の主要なステップ（ｉｉｉ）は、管理機器ＥＧと関連付けられた第３の（同期化）デバイスＤ３を用いて実施され得ることにも留意されたい。

ここで、「関連付け」という用語は、管理機器ＥＧの不可欠な部分を形成すること（図示するように）、および、管理機器ＥＧに直接的にまたは間接的に連結されることの両方を指す。その結果として、第３の（同期化）デバイスＤ３は、ソフトウェア（もしくはコンピュータ）モジュール、または電子回路の形で、あるいは、電子回路およびソフトウェアモジュールの組合せで構築され得る。

第１の同期化デバイスＤ１、第２の同期化デバイスＤ２、および第３の同期化デバイスＤ３は、中間機器Ｅｉ、少なくとも１つのマスタークロックＨＭ、少なくとも１つのスレーブクロックＨＥ、および少なくとも１つの管理デバイスＥＧ「内で」分散されることを意図された同期化システムＳを集合的に構成し得ることにもまた留意されたい。

本発明は、実施例としてのみ与えられる前述の同期化方法の実施形態と、第１の、第２の、および第３の同期化デバイスと、同期化システムとに限定されず、そうではなくて、以下の特許請求の範囲の枠組み内で当業者が想像することができるすべての変形形態を包含する。

Claims (16)

1. パケット交換ネットワークのマスタークロック（ＨＭ）とスレーブクロック（ＨＥ）を同期させるための方法であって、前記マスタークロック（ＨＭ）および前記スレーブクロック（ＨＥ）が、互いに接続されたそのネットワークの中間機器（Ｅｉ）を介して互いに同期化パケットフローを交換することができ、前記方法が、
   ｉ）同期化パケットの少なくとも１つの選択されたフローのパケットの第１のグループに属するパケットの瞬間的通過時間を各中間機器（Ｅｉ）内で決定し、前記瞬間的通過時間に基づいてパケットの最大通過時間を決定し、次いで、各中間機器（Ｅｉ）内のそれらの瞬間的通過時間が前記対応する最大通過時間とほぼ等しくなるように、前記選択されたフローの第２のグループのパケットに作用するステップと、
   ｉｉ）少なくとも前記スレーブクロック（ＨＥ）内で前記選択されたフローのパケットをフィルタ処理して、その選択されたフローの前記第２のグループの処理されたパケットを用いて前記マスタークロック（ＨＭ）に前記スレーブクロック（ＨＥ）を同期させるステップと
   を含む、方法。
2. ステップ（ｉ）の間に、前記第２のグループのパケットの瞬間的通過時間を代表する１つの瞬間的通過時間を決定するために使用されることになる選択されたフローの前記第１のグループの連続的パケットの数Ｋｉｊ、および最大通過時間を提示するために処理されることになる前記選択されたフローの第２のグループのパケットの数Ｎｉｊを、前記選択されたフローの前記第１のおよび第２のグループのパケット間の時間のインスタンスの相関に応じて各中間機器（Ｅｉ）内で決定することができる、請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｉｉｉ）が提供され、このステップ（ｉｉｉ）は、各中間機器についておよび各選択されたフローについて、前記第１のグループの連続的パケットの精密化された数Ｋ’ｉｊ、および前記第２のグループのパケットの精密化された数Ｎ’ｉｊ、ならびに精密化された最大パケット通過時間を、問題の中間機器（Ｅｉ）内の選択されたフローの第１のおよび第２のグループのパケット間の瞬間的通過時間の相関を分析することによって決定し、次いで、これらの精密化された数Ｋ’ｉｊおよびＮ’ｉｊならびに各精密化された最大パケット通過時間を前記対応する中間機器（Ｅｉ）内で使用することから成る、請求項１または２に記載の方法。
4. ステップ（ｉ）の間に、各選択されたフローのパケット間の通過時間の各相関付けが各中間機器（Ｅｉ）内で行われる、請求項３に記載の方法。
5. ステップ（ｉｉｉ）の間に、第１のタイプの同期化メッセージの第１の送信周波数が、前記マスタークロック（ＨＭ）から前記スレーブクロック（ＨＥ）への第１の選択されたフロー内で決定され、第２のタイプの同期化メッセージの第２の送信周波数が、前記スレーブクロック（ＨＥ）から前記マスタークロック（ＨＭ）への第２の選択されたフロー内で決定され、各中間機器（Ｅｉ）について、第１のグループの連続的パケットの精密化された数Ｋ’ｉｊ、前記第２のグループのパケットの精密化された数Ｎ’ｉｊ、および最大の精密化されたパケット通過時間が、前記中間機器（Ｅｉ）の各々についてならびに前記第１のおよび第２のフローの各々についての前記第１のおよび第２のグループのパケット間の瞬間的通過時間の前記相関に応じて決定される、請求項３または４に記載の方法。
6. 前記ステップ（ｉｉｉ）内で、前記選択された第１のおよび第２のフローの各々について、対応する合計通過時間を、それらのそれぞれの最大パケット通過時間を合計することによってすべての前記中間機器（Ｅｉ）について計算して、前記マスタークロック（ＨＭ）および／または前記スレーブクロック（ＨＥ）が前記第１のおよび第２のフローの同期化パケットの送信時間における非対称を補正することができるようにこれらの２つの合計の通過時間を前記マスタークロック（ＨＭ）および／または前記スレーブクロック（ＨＥ）に送信する、請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記ステップ（ｉｉ）内で、前記マスタークロック（ＨＭ）内の選択されたフローのパケットをフィルタ処理して、その選択されたフローの第２のグループの処理されたパケットを用いて前記スレーブクロック（ＨＥ）を前記マスタークロック（ＨＭ）に同期させる、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記ステップ（ｉｉ）内で、前記マスタークロック（ＨＭ）およびスレーブクロック（ＨＥ）のうちの少なくとも１つにおいて、選択された間隔内に含まれる送信時間の変動を特徴付ける同期化パケットが決定される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. パケット交換ネットワークのマスタークロック（ＨＭ）とスレーブクロック（ＨＥ）を同期させるためのデバイス（Ｄ１）であって、前記マスタークロック（ＨＭ）および前記スレーブクロック（ＨＥ）が、互いに接続された前記ネットワーク中間機器（Ｅｉ）を介して互いに同期化パケットフローを交換することができ、前記デバイス（Ｄ１）が、前記中間機器（Ｅｉ）のうちの１つと関連付けられ、同期化パケットの少なくとも１つの選択されたフローのパケットの第１のグループに属するパケットの瞬間的通過時間を決定し、次いで、前記中間機器（Ｅｉ）内のそれらの瞬間的通過時間が前記対応する最大通過時間とほぼ等しくなるように、そのフローのパケットの第２のグループのパケットに作用するように動作する、デバイス（Ｄ１）。
10. その中間機器（Ｅｉ）について、前記選択されたフローの前記第２のグループのパケットの瞬間的通過時間を代表する１つの瞬間的通過時間を決定するために使用されることになる、前記選択されたフローの前記第１のグループの連続的パケットの数Ｋｉｊ、および処理されることになる、前記選択されたフローの前記第２のグループのパケットの数Ｎｉｊを、選択されたフローの第１のおよび第２のグループのパケット間の瞬間的通過時間の相関に応じて決定するように動作する、請求項９に記載のデバイス。
11. その中間機器（Ｅｉ）についての各選択されたフローのパケット間の瞬間的通過時間の各相関を決定するように動作する、請求項１０に記載のデバイス。
12. パケット交換ネットワークのスレーブクロック（ＨＥ）を前記パケット交換ネットワークのマスタークロック（ＨＭ）に同期させるための第２のデバイス（Ｄ２）であって、前記マスタークロック（ＨＭ）および前記スレーブクロック（ＨＥ）が、互いに接続された前記ネットワークの中間機器（Ｅｉ）を介して互いに同期化パケットフローを交換することができ、各中間ネットワーク機器（Ｅｉ）内で同期化パケットの少なくとも１つの選択されたフローのパケットの第１のグループに属するパケットの瞬間的通過時間が決定され、前記瞬間的通過時間に基づいてパケットの最大通過時間が決定され、前記デバイス（Ｄ２）が、スレーブクロック（ＨＥ）と関連付けられ、少なくとも前記スレーブクロック（ＨＥ）によって受信され、各中間ネットワーク機器（Ｅｉ）内のそれらの瞬間的通過時間が最大通過時間とほぼ等しくなるように各中間機器（Ｅｉ）によって処理された、選択されたフローのパケットの第２のグループに属するパケットをフィルタ処理して、前記第２のグループの前記パケットを用いて前記マスタークロック（ＨＭ）への前記スレーブクロック（ＨＥ）の同期化を可能にするように動作する、デバイス（Ｄ２）。
13. 選択された間隔内に含まれる送信時間の変動を特徴付ける同期化パケットを前記スレーブクロック（ＨＥ）について決定するように動作する、請求項１２に記載のデバイス。
14. パケット交換ネットワークのマスタークロック（ＨＭ）とスレーブクロック（ＨＥ）を同期させるためのデバイス（Ｄ３）であって、前記マスタークロック（ＨＭ）および前記スレーブクロック（ＨＥ）が、互いに接続された前記ネットワークの中間機器（Ｅｉ）を介して互いに同期化パケットフローを交換することができ、前記デバイス（Ｄ３）が、中間機器に接続された管理機器（ＥＧ）と関連付けられ、各中間機器についておよび各選択されたフローについて、前記第１のグループの連続的パケットの精密化された数Ｋ’ｉｊ、前記第２のグループのパケットの精密化された数Ｎ’ｉｊ、および最大の精密化されたパケット通過時間を、問題の中間機器内の選択されたフローの前記第１のおよび第２のグループのパケット間の瞬間的通過時間における相関を分析することによって決定して、これらの精密化された数Ｋ’ｉｊおよびＮ’ｉｊならびに各精密化された最大パケット通過時間が前記対応する中間機器（Ｅｉ）内で使用されるように動作する、デバイス（Ｄ３）。
15. 前記マスタークロック（ＨＭ）から前記スレーブクロック（ＨＥ）への第１の選択されたフロー内の第１のタイプの同期化メッセージの第１の送信周波数、前記スレーブクロック（ＨＥ）から前記マスタークロック（ＨＭ）への第２の選択されたフロー内の第２のタイプの同期化メッセージの第２の送信周波数、ならびに各中間機器（Ｅｉ）について、第１のグループの連続的パケットの精密化された数Ｋ’ｉｊ、前記第２のグループのパケットの精密化された数Ｎ’ｉｊ、および最大の精密化されたパケット通過時間を、前記中間機器（Ｅｉ）の各々についてならびに前記第１のおよび第２のフローの各々についての前記第１のおよび第２のグループのパケット間の瞬間的通過時間の前記相関の関数として決定するように動作する、請求項１４に記載のデバイス。
16. パケット交換ネットワークのマスタークロック（ＨＭ）とスレーブクロック（ＨＥ）を同期させるためのシステム（Ｓ）であって、前記マスタークロック（ＨＭ）および前記スレーブクロック（ＨＥ）が、互いに接続された前記ネットワークの中間機器（Ｅｉ）を介して互いに同期化パケットフローを交換することができ、前記システム（Ｓ）が、前記中間機器（Ｅｉ）にそれぞれ関連付け可能な請求項９から１１のいずれか一項に記載の第１のデバイス（Ｄ１）、前記マスタークロック（ＨＭ）およびスレーブクロック（ＨＥ）にそれぞれ関連付け可能な請求項１２または１３に記載の第２のデバイス、ならびに前記中間機器（Ｅｉ）と前記マスタークロック（ＨＭ）および前記スレーブクロック（ＨＥ）に連結可能な請求項１４または１５に記載の第３のデバイス（Ｄ３）を備える、システム（Ｓ）。

Images