JP5930685B2 - Time synchronization apparatus, radio terminal and time synchronization system - Google Patents
Time synchronization apparatus, radio terminal and time synchronization system Download PDFInfo
- Publication number
- JP5930685B2 JP5930685B2 JP2011264943A JP2011264943A JP5930685B2 JP 5930685 B2 JP5930685 B2 JP 5930685B2 JP 2011264943 A JP2011264943 A JP 2011264943A JP 2011264943 A JP2011264943 A JP 2011264943A JP 5930685 B2 JP5930685 B2 JP 5930685B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- time
- internal
- time information
- synchronization
- managed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 22
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electric Clocks (AREA)
- Telephonic Communication Services (AREA)
Description
本発明は、システムの時刻マスターとなる装置がネットワークを介して時刻同期を行い、無線通信を介した中継によりシステム全体の時刻同期を取る時刻同期装置に関する。 The present invention relates to a time synchronization apparatus in which an apparatus serving as a time master of a system performs time synchronization via a network, and performs time synchronization of the entire system by relay via wireless communication.
分散配置による無線センサーネットワークを活用し、地震や火山活動の環境モニタリングに使用される事例が報告されている。この無線センサーネットワークでは時刻精度として1ms程度が必要とされている(例えば、非特許文献1参照)。 Cases of using wireless sensor networks with distributed arrangements for environmental monitoring of earthquakes and volcanic activity have been reported. In this wireless sensor network, a time accuracy of about 1 ms is required (for example, see Non-Patent Document 1).
また、近年、デジタルサイネージの市場が急速に拡大しており、低価格化とディスプレイの大型化を実現するために、安価なディスプレイを複数枚組み合わせる手法が取られてきている。視認によるずれを検知させないためには、誤差が10ms程度以下の時刻同期が必要とされている。 In recent years, the market for digital signage has been rapidly expanding, and in order to realize a reduction in price and an increase in the size of the display, a method of combining a plurality of inexpensive displays has been taken. In order not to detect a shift due to visual recognition, time synchronization with an error of about 10 ms or less is required.
高精度に時刻同期を行う方法としては、GPS(Global Positioning System)電波を利用したものが知られており、広く実用化されている。また、特許文献1には、NTP(Network Time Protocol)サーバーと接続されたゲートウェイが時刻情報を無線の中継機能を利用し、低コストでネットワーク全体の時刻更新を行う方法が示されている。 As a method of performing time synchronization with high accuracy, a method using a GPS (Global Positioning System) radio wave is known and widely used. Patent Document 1 discloses a method in which a gateway connected to an NTP (Network Time Protocol) server uses a wireless relay function to update time information of the entire network at low cost.
NTPサーバーを利用するシステムについて説明する。このシステムは、広域ネットワーク等を介してNTPサーバーに接続され、無線時刻マスターとして動作するNTPクライアントと、無線時刻スレーブとして動作する複数の無線端末とを含んでいるものとする。また、NTPクライアントと無線端末は、NTPクライアントを頂点としたツリー型のネットワークを形成しているものとする。この場合、NTPクライアントが時刻のマスターとなり、無線通信を介して、各無線端末に時刻を配信する事を行う。NTPクライアントとしては汎用のPC、または代替するものでよく、ネットワークを通じてNTPサーバーと時刻調整を行っているものとする。例えば、Windows(登録商標)XPでは、インターネット時刻サーバーを使用して、1週間に1度時刻の調整を自動的に行うことができる。各無線端末がツリー状に接続された無線区間における時刻配信の仕組みとしては、無線センサーネットワークにおける時刻同期を取るプロトコルとして知られているFTSP(Flooding Time Synchronization Protocol)のようなものが用いられているものを仮定する(非特許文献2参照)。 A system using an NTP server will be described. This system is assumed to include an NTP client connected to an NTP server via a wide area network or the like and operating as a wireless time master and a plurality of wireless terminals operating as wireless time slaves. Further, it is assumed that the NTP client and the wireless terminal form a tree-type network with the NTP client as a vertex. In this case, the NTP client serves as a time master and distributes the time to each wireless terminal via wireless communication. The NTP client may be a general-purpose PC or an alternative, and it is assumed that the time is adjusted with the NTP server through the network. For example, in Windows (registered trademark) XP, the time can be automatically adjusted once a week by using an Internet time server. As a time distribution mechanism in a wireless section in which each wireless terminal is connected in a tree shape, an FTSP (Flooding Time Synchronization Protocol) known as a protocol for time synchronization in a wireless sensor network is used. A thing is assumed (refer nonpatent literature 2).
非特許文献2に記載された時刻同期の仕組みとしては、まず、無線時刻マスターが定期的に自分の時刻を配信し、配信された時刻情報を受信した無線端末は自身が管理している時刻を無線時刻マスターの時刻に合わせるとともに、無線時刻マスターと同様に時刻を配信する。
As a time synchronization mechanism described in
特許文献1においては、無線通信による不到達を避けるために、時刻情報の配信を一定期間(たとえば、数日)受ける事が出来ない端末(ユニット電力計)は、個別に時刻情報の配信を要求し、場合によっては通信経路を切り替える事により、無線時刻マスター(NTPサーバーと接続したゲートウェイ)の持つ時刻と同期させる。 In Patent Document 1, in order to avoid non-delivery by wireless communication, a terminal (unit power meter) that cannot receive time information distribution for a certain period (for example, several days) individually requests time information distribution. In some cases, the time is synchronized with the time of the wireless time master (gateway connected to the NTP server) by switching the communication path.
GPS電波を利用した時刻同期システムは高コストであり、また屋内においてはGPSの電波を利用出来ない問題がある。一方、特許文献1に記載の技術は、数秒から数十秒程度の誤差が含まれても構わない用途を想定しており、NTPの時刻とびや、無線の伝搬エラー、中継にかかる遅延などが考慮されていない。すなわち、簡易に実現が出来、低コストではある反面、高精度な時刻同期を必要とする用途には適用出来ないという問題がある。例えば、各装置(無線時刻スレーブ)が持つクロック源が例えば、100ppmの周波数偏差を持つ場合、ある時刻にて時刻同期を取った場合であっても、24時間後には、8.6秒のずれとなり、10msの精度を満足することができない。また、想定するシステム構成における無線時刻マスターはNTPサーバーなどに同期して、1日または1週間に1度時刻を補正する事を想定するため、その補正の際に数秒から数十秒程度の時刻跳びが生じ、中継で時刻を伝える場合には、補正する時刻のムラが生じる問題がある。 A time synchronization system using GPS radio waves is expensive, and there is a problem that GPS radio waves cannot be used indoors. On the other hand, the technique described in Patent Document 1 assumes an application in which an error of several seconds to several tens of seconds may be included, and there is an NTP time skip, a radio propagation error, a delay in relaying, and the like. Not considered. That is, there is a problem that it can be easily realized and is low in cost, but cannot be applied to an application that requires highly accurate time synchronization. For example, if the clock source of each device (wireless time slave) has a frequency deviation of 100 ppm, for example, even if the time synchronization is taken at a certain time, a shift of 8.6 seconds will occur after 24 hours. Therefore, the accuracy of 10 ms cannot be satisfied. In addition, since it is assumed that the wireless time master in the assumed system configuration corrects the time once a day or a week in synchronization with an NTP server or the like, a time of about several seconds to several tens of seconds is required for the correction. When the jump occurs and the time is transmitted via relay, there is a problem that the time to be corrected becomes uneven.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、無線センサーネットワークやデジタルサイネージ分野で要求される高精度な時刻同期を簡易な構成で実現可能な時刻同期装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a time synchronization apparatus capable of realizing highly accurate time synchronization required in the wireless sensor network and digital signage fields with a simple configuration.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基準時刻を管理する第1の装置と、管理している内部時刻を前記基準時刻に同期させて動作する複数の第2の装置とを備え、第1の装置と第2の装置、および第2の装置同士は無線により接続されている時刻同期システムの各第2の装置において、内部時刻を前記基準時刻に同期させる処理を行う時刻同期装置であって、前記第1の装置または上位の他の第2の装置である上位装置から、当該上位装置が管理している時刻を示す時刻情報を受信した場合に、当該時刻情報である第1の時刻情報および当該第1の時刻情報を受信した時刻を示す第2の時刻情報からジッタやパケットロスによる影響を除去し、影響を除去した後の第1の時刻情報および第2の時刻情報に基づいて、前記上位装置の内部クロックと自装置の内部クロックの周波数ずれを推定し、推定結果を用いて内部時刻を補正して前記基準時刻に同期させる内部時刻補正手段と、前記内部時刻補正手段が補正を実施した後の内部時刻を示す内部時刻情報を下位の他の時刻同期装置へ配信する時刻情報配信手段と、を備え、前記内部時刻補正手段は、前記第1の時刻情報を所定時間にわたって取得できない場合、過去に推定した周波数ずれの値を用いて内部時刻の補正を行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a first device that manages a reference time and a plurality of second devices that operate in synchronization with the managed internal time. And a second device of the time synchronization system in which the first device, the second device, and the second device are wirelessly connected to each other, and a process of synchronizing the internal time with the reference time A time synchronization apparatus that performs time information indicating time managed by the host apparatus from the host apparatus, which is the first apparatus or another second apparatus of the host. The first time information and the second time information after the influence is removed from the first time information and the second time information indicating the time when the first time information is received. Based on the time information of The internal time correction means that estimates the frequency difference between the internal clock of the position device and the internal clock of the local apparatus, corrects the internal time using the estimation result, and synchronizes with the reference time, and the internal time correction means performs the correction. A time information distribution unit that distributes the internal time information indicating the internal time to the other lower time synchronization apparatus, and the internal time correction unit cannot acquire the first time information over a predetermined time. The internal time is corrected using the frequency deviation value estimated in the past.
本発明によれば、高精度な時刻同期を簡易な構成で実現することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to achieve highly accurate time synchronization with a simple configuration.
以下に、本発明にかかる時刻同期装置、無線端末および時刻同期システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a time synchronization apparatus, a wireless terminal, and a time synchronization system according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(時刻同期システムの概要)
図1は、本発明にかかる時刻同期装置を含む時刻同期システムの構成例を示す図である。この時刻同期システムは、広域ネットワークを介してNTPサーバー1に接続されたNTPクライアント2と、NTPクライアント2を頂点としたツリー型のネットワークを形成する無線端末3〜14とを備えている。NTPクライアント2が無線時刻マスターとして動作し、無線端末3〜14が無線時刻スレーブとして動作する。NTPクライアント2と無線端末、および無線端末同士は無線接続されている。無線端末は時刻同期装置を備えている。
(Overview of time synchronization system)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a time synchronization system including a time synchronization apparatus according to the present invention. This time synchronization system includes an
無線時刻マスター(NTPクライアント)は、自身が管理している時刻(基準時刻)を無線通信機能により配信し、無線時刻マスターに近いスレーブ(無線端末である無線時刻スレーブ)から順に、無線時刻マスターの時計に合わせる動作を行う。ここで、全てのスレーブは、十分な時定数を持ったフィルターを通す事で、無線によるフレーム誤りやジッタによる影響を排除する。 The wireless time master (NTP client) distributes the time (reference time) managed by the wireless time master by the wireless communication function, and in order from the slave (wireless time slave that is a wireless terminal) close to the wireless time master, Perform the operation to match the clock. Here, all the slaves pass through a filter having a sufficient time constant to eliminate the influence of radio frame errors and jitter.
また、各スレーブは、無線時刻マスターとのクロック周波数のずれを推定して内部で補正する事により、無線環境の劣化により一定期間時刻同期用のフレームが受信出来ない場合においても無線時刻マスターの持つ時刻に同期した状態を維持する。 In addition, each slave estimates the clock frequency deviation from the radio time master and corrects it internally, so that even if the time synchronization frame cannot be received for a certain period due to deterioration of the radio environment, the slave has the radio time master. Stay synchronized with the time.
また、無線時刻マスターは、NTPサーバーとネットワークを介して時刻同期を行う事により、長期的で安価な運用を可能にする。無線時刻マスターは、スレーブが前記構成を取っている事を考慮して、NTPサーバーから得た時刻が直前までに保持している値から時刻跳びをしている場合に、十分な時定数を持ったフィルターを通して平滑化された時刻を配信する。この構成により、無線によるエラーや、ジッタ、中継による遅延が起きる環境においても、システム全体を高精度に時刻同期させる事ができる。 The wireless time master enables long-term and inexpensive operation by performing time synchronization with the NTP server via the network. The radio time master has a sufficient time constant when the time obtained from the NTP server jumps from the value held immediately before, considering that the slave has the above configuration. Deliver the smoothed time through the filter. With this configuration, the entire system can be time-synchronized with high accuracy even in an environment where errors due to radio, jitter, and delay due to relaying occur.
また、無線時刻マスターは、NTPサーバーとの時刻同期により時刻跳びをする場合に、十分な時定数を持ったフィルターを通して平滑化された時刻を配信する手段に代え、全てのスレーブに対して、事前に時刻跳びの通知を行う。一方、全てのスレーブでは、時刻管理を2面管理し、時刻跳びが生じる前後で、独立して動作を行い、時刻跳び後に十分時間が経過した後、またはマスターからの通知により、時刻跳び後の時刻に合わせる事により、無線によるエラーや、ジッタ、中継による遅延が起きる環境においても、システム全体を高精度に時刻同期させる事ができる。 In addition, the radio time master replaces the means for distributing the smoothed time through a filter having a sufficient time constant when the time is skipped by synchronizing the time with the NTP server, in advance for all slaves. Notify the time jump. On the other hand, in all slaves, time management is managed in two ways, and it operates independently before and after the time jump. After a sufficient time has passed after the time jump, or after notification from the master, By adjusting to the time, the entire system can be time-synchronized with high precision even in an environment in which errors, jitters, and delays due to radio occur.
以上のような構成とすることにより、簡易に実現が出来、かつ、高精度な時刻同期を提供可能な時刻同期システムを実現できる。 With the above configuration, it is possible to realize a time synchronization system that can be easily realized and can provide highly accurate time synchronization.
実施の形態1.
次に、実施の形態1について説明する。なお、時刻同期システムの構成は図1に示したものとする。
Embodiment 1 FIG.
Next, the first embodiment will be described. The configuration of the time synchronization system is as shown in FIG.
本実施の形態の時刻同期システムにおいて、NTPサーバー1は、無線時刻マスター(であるNTPクライアント2に対して時刻情報を配信する。NTPクライアント2は、広域ネットワークを通じてNTPサーバー1から配信されてくる時刻情報に基づいて一定周期で時刻同期を行うと共に、無線時刻スレーブである無線端末3〜14に対して自身が管理している時刻を示す時刻情報を配信する。無線端末3〜14は、NTPクライアント2と直接通信が可能な場合は、NTPクライアント2の時刻に同期を行うとともに、NTPクライアント2から配信された時刻情報を他の無線端末(NTPクライアントと直接通信ができない無線端末)へ中継する。無線端末3〜14は、NTPクライアント2と直接通信が出来ない場合は、他の無線端末によって中継された時刻に同期を行う事により、NTPクライアント2の時刻に同期を行う。また、必要に応じて時刻情報を他の無線端末へ中継する。
In the time synchronization system according to the present embodiment, the NTP server 1 distributes time information to the
本実施の形態における、無線端末3〜14の時刻同期処理を以下に示す。図2は、無線端末3(スレーブ)がNTPクライアント2(マスター)に同期する処理のイメージを示す図である。図2では、横軸が無線端末3の内部で管理している時間を示しており、縦軸にフレーム内に記載されたNTPクライアント2の内部時刻を示している。●は、NTPクライアント2から得られた時刻情報の入ったフレームを表している。
The time synchronization processing of the
ここで、NTPクライアント2と無線端末3の持つ内部クロック周波数が等しい場合には、管理している時刻と到来する時刻が常に等しいため、45度の方向(矢印100)を示す。また、○は、無線誤りにより時刻情報の入ったフレームを受信出来ない場合を示している。●や○が直線200上に乗らないのは通信処理等のジッタを表している。
Here, when the internal clock frequencies of the
無線端末3における処理として適切な方法は、多数のデータから矢印200を推定して補正する事にあり、矢印100と矢印200の傾きの違いが、NTPクライアント2と無線端末3の持つ内部クロック周波数の違いを意味している。
A suitable method for processing in the
図3は、無線端末3が図2に示した矢印200(NTPクライアント2が有しているクロックと自身が有している内部クロックの周波数の違い、以下、周波数偏差とする)を求めるための機能ブロック構成である時刻同期装置の一例を示す図である。図示したように無線端末3は、NTPクライアント2との間の周波数偏差を求める時刻同期装置として、復調・復号処理部31と、アドレス処理部32、受信時刻生成部33、時刻情報抽出部34、送信者フィルター35、雑音抑圧フィルター36および時刻補正演算部37からなる時刻演算処理部とを備えている。
FIG. 3 is a diagram for the
上記構成の無線端末3は、無線フレームを受信し、復調・復号処理部31で復調・復号処理を行い、その結果得られた受信フレームと受信タイミング信号を時刻演算処理部に入力する。時刻演算処理部では、受信タイミング信号に基づいて受信時刻生成部33が受信時刻情報を生成し、時刻情報抽出部34が受信フレームから、このフレームが送信された時刻を示している時刻情報(以下、送信時刻情報)を抽出する。時刻情報抽出部34は、また、受信時刻生成部33で生成された受信時刻情報を受け取り、送信時刻情報とともに送信者フィルター35へ出力する。アドレス処理部32は、受信フレームから送信者識別情報を抽出して送信者フィルター35へ出力する。送信者フィルター35は、入力された送信者識別情報が所望の相手(ここではNTPクライアント2)を示しているかどうか、すなわち、送信時刻情報が所望の相手から受信した情報かどうかを確認し、所望の相手から受信したものであれば、時刻情報抽出部34から入力された送信時刻情報および受信時刻情報を雑音抑圧フィルター36へ出力する。所望の相手から受信したものでなければ、入力された送信時刻情報および受信時刻情報を破棄する。雑音抑圧フィルター36は、ジッタやパケットロスによる影響を送信時刻情報および受信時刻情報から除去し、周波数ずれを推定する。時刻補正演算部37は、無線端末内部の時刻に対して補正するべき補正量を算出し、管理している内部時刻に反映させて補正し、補正後の時刻情報を出力する。また、補正後の時刻情報を下位の無線端末へ送信する。
The
また、無線端末3は、上記時刻演算処理部が推定した周波数ずれにより、例えば、一定期間時刻情報を受信できない場合においても、無線時刻マスター(NTPクライアント2)の内部時刻を推定する事が出来る。推定したマスターの時刻をアプリケーションや下位に接続する端末に通知を行う。
Further, the
無線端末5〜7は、NTPクライアント2の時刻を推定して時刻情報を定期的に配信する無線端末3から受信した時刻情報に基づいてNTPクライアント2の内部時刻を推定する。無線端末5〜7が、NTPクライアント2の内部時刻を推定する動作は、上述した無線端末3の動作と同様である。無線端末6は、無線端末3と同様に時刻情報を定期的に配信し、これを受信した無線端末11は、受信した時刻情報に基づき、無線端末3、および無線端末5〜7と同様の方法で、NTPクライアント2の内部時刻を推定する。図4は、図1に示したNTPクライアント2と無線端末3、5〜7および11との間の時刻同期制御動作の概要を示す図である。無線時刻マスターであるNTPクライアント2は、時刻情報を格納したパケットを定期的に配信し、パケットの中継処理が必要な無線時刻スレーブである無線端末3は、時刻情報が配信されてくると、これに基づいて、管理している内部時刻を調整する。また、時刻情報を格納したパケットを下位の無線端末5〜7へ定期的に配信する。無線端末5〜7は、無線端末3と同様に、内部時刻の調整と時刻情報を格納したパケットの配信を行う。なお、無線端末3、5〜7は、下位に他の無線端末が存在しているか否かを認識可能な場合、他の無線端末が存在している場合にのみ時刻情報を格納したパケットを配信するようにしてもよい。
The wireless terminals 5 to 7 estimate the time of the
無線端末3およびこれの下位に位置している無線端末5〜7および11の動作について示したが、その他の無線端末4、8〜10および12〜14の動作も同様である。
Although the operations of the
次に、本実施の形態における、NTPクライアント2における時刻同期処理を説明する。
Next, time synchronization processing in the
図5は、1日または1週間に1度、NTPクライアント2が定期的にNTPサーバー1の時刻に合わせて時刻修正を行う場合における、一般的な広域ネットワークを介したNTPクライアント2とNTPサーバー1の時刻同期動作のイメージを示す図である。この時刻跳びに相当する箇所に対して、NTPクライアント2が内部の時刻をそのまま配信する場合の様子を図6に示す。図6の場合、NTPクライアント2の持つ時刻情報をt1〜t10まで一定周期で送信しているが、NTPによる時刻補正タイミングで急激に値が跳ぶ事が生じる。このような配信を行う場合、上述した無線端末3における時刻同期処理フロー(図3に示した時刻演算処理部の動作)を実施すると、雑音抑圧フィルターの影響と、t6が伝搬されるのに伝わる遅延差とにより、システム内で大きな時刻ずれを引き起こすことになる。そこで、NTPクライアント2は、図6のt1〜t10のようにNTPサーバーから時刻同期した値をそのまま送出するのではなく、無線端末のフィルターの時定数を考慮した時定数のフィルターを通して時刻を配信する(図7)。これにより、時刻跳びが無く、緩やかな変化を起こすことが出来るため、無線によるエラーや、ジッタ、中継による遅延が発生する環境においても、システムを構成している各装置(無線時刻マスターと各無線時刻スレーブ)を高精度に時刻同期させる事ができる。
FIG. 5 shows the
このように、本実施の形態の時刻同期システムにおいて、無線時刻スレーブである無線端末は、上位装置(無線時刻マスター(NTPクライアント)または他の無線端末)から定期的に配信される、上位装置が管理している内部時刻の情報が格納されたパケットを受信した場合、備えている時刻同期装置において、受信した内部時刻の情報とパケットの受信時刻とに基づき、上位装置の内部クロックと自装置の内部クロックの周波数ずれを推定するとともに、内部時刻を補正して上位装置の内部時刻に同期させる。また、補正後の内部時刻情報を格納したパケットを生成して下位の他の無線端末へ配信することとした。さらに、上位装置の内部クロックと自装置の内部クロックの周波数ずれを推定する際には、ジッタやパケットロスによる影響を各時刻情報(上位装置の内部時刻の情報,パケットの受信時刻情報)から除去してから、これらの時刻情報を用いて周波数ずれを推定することとした。これにより、高精度な時刻同期を簡易な構成で実現することができる。 As described above, in the time synchronization system according to the present embodiment, a wireless terminal that is a wireless time slave is periodically distributed from an upper apparatus (a wireless time master (NTP client) or another wireless terminal). When receiving a packet in which information on the managed internal time is stored, the time synchronization device provided is based on the received internal time information and the received time of the packet, While estimating the frequency shift of the internal clock, the internal time is corrected and synchronized with the internal time of the host device. In addition, a packet storing the corrected internal time information is generated and distributed to other lower wireless terminals. Furthermore, when estimating the frequency difference between the internal clock of the host device and the internal clock of its own device, the effects of jitter and packet loss are removed from each time information (the host device's internal time information and packet reception time information). Then, it was decided to estimate the frequency shift using these time information. Thereby, highly accurate time synchronization can be realized with a simple configuration.
実施の形態2.
つづいて、実施の形態2を説明する。なお、システムの構成は実施の形態1と同様であるものとする。また、本実施の形態では実施形態1と異なる点に関して説明を行う。
Next, the second embodiment will be described. It is assumed that the system configuration is the same as in the first embodiment. In the present embodiment, points different from the first embodiment will be described.
本実施の形態の時刻同期システムにおいて、無線端末は時刻演算処理として独立した2面を管理する。それぞれ時刻演算処理A,時刻演算処理Bとする。 In the time synchronization system of this embodiment, the wireless terminal manages two independent planes as time calculation processing. These are time calculation process A and time calculation process B, respectively.
NTPクライアント2は時刻跳びが生じた事(時刻変動量が一定値を超えた事)を、新しい時刻配信を行う前(図7においてはt6以降の配信前)に、無線端末に通知を行う。無線端末は以降のデータを一部使う事でシステムにばらつきが生じる事が想定できるため、時刻演算処理Aでは、以降は入力される時刻情報(NTPクライアント2から配信された時刻情報)を一定時間、内部に取り込まずに、過去のデータから推定する時刻で自走を行う。平行して、時刻演算処理Bでは、内部の時刻データをリセットして、t6以降のデータを取り込む動作を行う。システム全体に更新が行きわたると考えられる十分な時間が経過した後、時刻演算処理Aの結果にx(t)、時刻演算処理Bの結果に1−x(t)の重み平均をかける。x(t)は単調に減少する時間の関数で0以上1以下の値を取るようにして、なめらかに接続する事で、システム全体のばらつきを防ぐ事を行う。
The
本実施の形態により、無線によるエラーや、ジッタ、中継による遅延が起きる環境においても、システム全体を高精度に時刻同期させる事が可能となる。 According to the present embodiment, it is possible to time-synchronize the entire system with high accuracy even in an environment where errors due to radio, jitter, and delay due to relay occur.
以上のように、本発明によれば、簡易に実現が出来、かつ、無線センサーネットワークやデジタルサイネージ分野で要求される高精度な時刻同期を提供する事を可能にする効果が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to achieve an effect that can be easily realized and can provide highly accurate time synchronization required in the field of wireless sensor networks and digital signage.
本発明にかかる時刻同期装置は、基準時刻を管理するマスター装置と基準時刻に内部時刻を同期させるスレーブ装置とが無線接続された構成の時刻同期システムを実現する場合に有用である。 The time synchronization apparatus according to the present invention is useful when realizing a time synchronization system in which a master apparatus that manages a reference time and a slave apparatus that synchronizes the internal time with the reference time are wirelessly connected.
1 NTPサーバー
2 NTPクライアント(無線時刻マスター)
3〜14 無線端末(無線時刻スレーブ)
31 復調・復号処理部
32 アドレス処理部
33 受信時刻生成部
34 時刻情報抽出部
35 送信者フィルター
36 雑音抑圧フィルター
37 時刻補正演算部
1
3-14 Wireless terminal (wireless time slave)
31 Demodulation /
Claims (4)
前記第1の装置または上位の他の第2の装置である上位装置から、当該上位装置が管理している時刻を示す時刻情報を受信した場合に、当該時刻情報である第1の時刻情報および当該第1の時刻情報を受信した時刻を示す第2の時刻情報からジッタやパケットロスによる影響を除去し、影響を除去した後の第1の時刻情報および第2の時刻情報に基づいて、前記上位装置の内部クロックと自装置の内部クロックの周波数ずれを推定し、推定結果を用いて内部時刻を補正して前記基準時刻に同期させる内部時刻補正手段と、
前記内部時刻補正手段が補正を実施した後の内部時刻を示す内部時刻情報を下位の他の時刻同期装置へ配信する時刻情報配信手段と、
を備え、
前記内部時刻補正手段は、前記影響を除去した後の第1の時刻情報および第2の時刻情報に基づいて前記上位装置の内部クロックと自装置の内部クロックの周波数ずれを推定して第1の推定値を得るとともに、過去に推定した周波数ずれの値に基づいて、前記上位装置の内部クロックと自装置の内部クロックの周波数ずれを第2の推定値として算出し、前記第1の装置から、前記第1の装置の時刻同期先の装置で管理されている時刻と前記基準時刻との差である時刻変動量が一定値を超えたことが通知されてきた場合には、所定時間が経過するまで、第2の推定値を用いて内部時刻の補正を行う
ことを特徴とする時刻同期装置。 A first device that manages a reference time; and a plurality of second devices that operate in synchronization with the managed internal time in synchronization with the reference time. The first device, the second device, and the second device In each second device of the time synchronization system connected by radio, the time synchronization device performs processing for synchronizing the internal time with the reference time,
When time information indicating the time managed by the host device is received from the host device, which is the first device or another second device, the first time information as the time information and Based on the first time information and the second time information after removing the influence due to jitter and packet loss from the second time information indicating the time when the first time information is received, An internal time correction unit that estimates a frequency shift between the internal clock of the host device and the internal clock of the host device, corrects the internal time using the estimation result, and synchronizes with the reference time;
Time information distribution means for distributing internal time information indicating the internal time after the internal time correction means performs correction to other lower time synchronization devices;
With
The internal time correction means estimates the frequency shift between the internal clock of the host device and the internal clock of the host device based on the first time information and the second time information after removing the influence, While obtaining the estimated value, based on the value of the frequency deviation estimated in the past, calculating the frequency deviation between the internal clock of the host device and the internal clock of its own device as a second estimated value, from the first device, When it is notified that the amount of time variation, which is the difference between the time managed by the time synchronization destination device of the first device and the reference time, exceeds a certain value, a predetermined time elapses. Until this time, the internal time is corrected using the second estimated value.
前記無線端末の各々は、内部時刻を前記管理装置で管理されている基準時刻に同期させることを特徴とする時刻同期システム。 A management device for managing the reference time is provided, and a plurality of wireless terminals according to claim 2 are provided,
Each of the wireless terminals synchronizes an internal time with a reference time managed by the management device.
前記上位装置が管理している時刻を示す時刻情報を受信した場合に、当該時刻情報である第1の時刻情報および当該第1の時刻情報を受信した時刻を示す第2の時刻情報から大きな時刻跳びの影響を除去した後の前記基準時刻に内部時刻を同期させる内部時刻補正手段と、
前記内部時刻補正手段が補正を実施した後の内部時刻を示す内部時刻情報を前記複数の第2の装置が備えている他の時刻同期装置へ配信する時刻情報配信手段と、
を備え、
前記時刻情報配信手段は、前記上位装置で管理されている時刻と内部時刻との差である時刻変動量が一定値を超えた場合、前記時刻変動量が一定値を超えたことを前記複数の第2の装置が備えている他の時刻同期装置に通知し、過去に配信した内部時刻情報の受信時刻および当該過去に配信した内部時刻情報が示す内部時刻に基づいて前記複数の第2の装置の内部時刻を補正させる、
ことを特徴とする時刻同期装置。 A first device that manages a reference time; and a plurality of second devices that operate in synchronization with the managed internal time in synchronization with the reference time. The first device, the second device, and the second device In the first device of the time synchronization system that is wirelessly connected, the time synchronization device that synchronizes the internal time with the host device and distributes the internal time to the second device,
When time information indicating the time managed by the host device is received, the time is larger than the first time information as the time information and the second time information indicating the time when the first time information is received. Internal time correction means for synchronizing the internal time with the reference time after removing the effect of jump;
Time information distribution means for distributing internal time information indicating the internal time after the internal time correction means performs correction to another time synchronization apparatus provided in the plurality of second devices;
With
The time information distribution means determines that when the amount of time fluctuation, which is the difference between the time managed by the host device and the internal time, exceeds a certain value, the time variation exceeds a certain value. The plurality of second devices based on the reception time of the internal time information distributed in the past and the internal time indicated by the internal time information distributed in the past , notified to other time synchronization devices included in the second device To correct the internal time of
A time synchronizer characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011264943A JP5930685B2 (en) | 2011-12-02 | 2011-12-02 | Time synchronization apparatus, radio terminal and time synchronization system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011264943A JP5930685B2 (en) | 2011-12-02 | 2011-12-02 | Time synchronization apparatus, radio terminal and time synchronization system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013118502A JP2013118502A (en) | 2013-06-13 |
JP5930685B2 true JP5930685B2 (en) | 2016-06-08 |
Family
ID=48712776
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011264943A Active JP5930685B2 (en) | 2011-12-02 | 2011-12-02 | Time synchronization apparatus, radio terminal and time synchronization system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5930685B2 (en) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014096853A (en) * | 2014-02-13 | 2014-05-22 | Mitsubishi Electric Corp | Time synchronization device |
CN104166343B (en) * | 2014-09-03 | 2017-08-29 | 上海无线电设备研究所 | Precise synchronization system and its synchronous method for Distributed positioning system |
CN104219759B (en) * | 2014-09-15 | 2018-02-27 | 厦门大学 | Wireless-sensor network distribution type time synchronized accelerated method |
JP6605863B2 (en) * | 2015-07-09 | 2019-11-13 | 株式会社東芝 | Electronic device, method, program, and protection system |
CN106647235B (en) * | 2016-12-29 | 2019-02-15 | 福建奥通迈胜电力科技有限公司 | A kind of punctual method wireless for recording type fault detector |
JP6823701B1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-02-03 | セイコーソリューションズ株式会社 | Clock regulators, methods, and programs |
JP6823700B1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-02-03 | セイコーソリューションズ株式会社 | Clock adjuster, program, and clock adjustment method |
JP2023003969A (en) * | 2021-06-25 | 2023-01-17 | Necプラットフォームズ株式会社 | Slave device, time synchronization method, and time synchronization program |
CN113904749A (en) * | 2021-09-29 | 2022-01-07 | 北京图菱视频科技有限公司 | Robot time synchronization method and system based on network time protocol |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3538374B2 (en) * | 2000-09-11 | 2004-06-14 | エヌ・ティ・ティ・コミュニケーションズ株式会社 | Time supply system and time supply device |
JP2002152273A (en) * | 2000-11-13 | 2002-05-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Delay fluctuation absorbing method and packet arrangement adjustment device |
JP2005337990A (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Seiko Precision Inc | Wireless system, wireless device, and computer program |
JP4827866B2 (en) * | 2008-02-19 | 2011-11-30 | セイコープレシジョン株式会社 | Packet monitoring device |
-
2011
- 2011-12-02 JP JP2011264943A patent/JP5930685B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013118502A (en) | 2013-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5930685B2 (en) | Time synchronization apparatus, radio terminal and time synchronization system | |
US9722718B2 (en) | System for establishing and maintaining a clock reference indicating one-way latency in a data network | |
KR101426325B1 (en) | Network element for a packet-switched network | |
JP5377663B2 (en) | COMMUNICATION SYSTEM, COMMUNICATION DEVICE, AND TIME SYNCHRONIZATION METHOD | |
KR102031268B1 (en) | Method and apparatus for communicating time information between time-aware devices | |
JP2004186877A (en) | Wireless access network system, wireless communication method, synchronous server, and node unit | |
JP5080202B2 (en) | Time synchronization processing system, time information distribution device, time synchronization processing device, time information distribution program, and time synchronization processing program | |
US20110035511A1 (en) | Remote Hardware Timestamp-Based Clock Synchronization | |
US20160330012A1 (en) | Network clock skew estimation and calibration | |
JP6192995B2 (en) | COMMUNICATION DEVICE, COMMUNICATION SYSTEM, COMMUNICATION METHOD, AND COMPUTER PROGRAM | |
EP2448168A1 (en) | Method and system for bearing time synchronization protocol in optical transport network | |
JP2016123009A (en) | Semiconductor device, electronic device module, and network system | |
KR20090032306A (en) | Time synchronization system and method on the network | |
US10834768B2 (en) | Wireless apparats and wireless apparatus processing method to enhance time synchronization accuracy between a plurality of wireless apparatuses in a wireless network | |
WO2015122175A1 (en) | Time synchronization device, time synchronization system, and time synchronization method | |
CN103580846A (en) | Method and system for transmitting precision clock message by spanning non-1588 network | |
JP4467478B2 (en) | Transmission apparatus and time synchronization method | |
JP2015019189A (en) | Synchronization system, reference device, synchronization method, and synchronization program | |
JP6254028B2 (en) | Slave node and time synchronization method | |
WO2018041108A1 (en) | Method, apparatus, and device for determining clock time of time synchronization packet | |
CN113424466B (en) | Method and device for clock synchronization | |
CN101420281B (en) | Method and arrangement for transferring a time of day value between network elements | |
EP3868043B1 (en) | Wireless audio synchronization | |
US20170117980A1 (en) | Time synchronization for network device | |
JP2011071869A (en) | Clock synchronizing method and packet communication system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141010 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150717 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150728 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150916 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151104 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151218 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160329 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160426 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5930685 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |