JP5978861B2 - 通信装置及び通信方法 - Google Patents

Description

本件は、通信装置及び通信方法に関する。

時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式のネットワークにおいて、複数の伝送装置は、連続して伝送されるデータ信号からクロックを再生することにより、互いに時刻同期や周波数同期を行う。時分割多重方式による同期伝送方式の標準規格としては、例えばＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）、及びＳＯＮＥＴ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｏｐｔｉｃａｌ ＮＥＴｗｏｒｋ）が挙げられる。

インターネットの普及に伴い、時分割多重方式に代えて、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に対応するネットワークが普及している。ＩＰにおいて、データ信号は、時分割多重方式とは異なり、パケット単位で非同期に伝送されるため、異なる方式によって時刻同期や周波数同期が行われる。

ＩＰに基づく時刻同期及び周波数同期の方式の標準規格としては、ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）やＩＥＥＥ１５８８−２００８（ＩＥＥＥ：Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ， Ｉｎｃ．）などが挙げられる。ＩＥＥＥ１５８８−２００８に規定された技術は、マイクロ秒単位の精度による時刻同期が可能とされ、無線ネットワーク内の基地局間における同期処理などへの適用が期待される。

ＩＰの場合、同期処理は、サーバ装置と複数のクライアント装置との間において、タイムスタンプ（時刻情報）を含む同期メッセージを交換することによって両者間の伝送遅延時間を測定し、周波数及び時刻のオフセット量を推定ことにより行われる。同期メッセージは、ネットワーク内に設けられた１以上の中継装置、つまり、Ｌ２スイッチやルータなどを介して交換される。

各中継装置は、同期メッセージだけではなく、他のトラヒックのパケットも同様に中継する。このため、中継装置の転送処理において、同期メッセージは、同一ポートから送信される他のパケットと競合を生ずることがある。競合が発生した場合、同期メッセージは、優先的な送信対象として選択されても、競合する他のパケットの送信処理（キューからの読み出し）が既に開始されていれば、該送信処理の完了するまで待機させられる。

したがって、同期メッセージのネットワーク内の伝送遅延時間は、他のトラヒックからの影響によって変動する。この遅延変動は、ＰＤＶ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄｅｌａｙ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）などと称され、時刻同期及び周波数同期の精度を劣化させる要因となり得る。

ＰＤＶに関し、例えば特許文献１には、パケットスケジューリング装置において、低優先パケットの送信がプレミアムパケットの送信に影響する場合、低優先パケットを分割することにより、プレミアムパケットの送信間隔を維持する技術が開示されている。また、特許文献２には、クロック同期のため、同期メッセージ送信装置から複数のＣＰＵボードに同期メッセージを送信するマルチプロセッサシステムが開示されている。このシステムにおいて、同期メッセージ送信装置と各ＣＰＵボードは、同期メッセージのスキューが低減されるように、同数のスイッチを介して接続されている。

特開２００２−１６６３７号公報 特開２００３−２１６５９５号公報

特許文献１に開示された技術によると、送信装置がパケットの分割機能（フラグメンテーションなど）を備える必要があるだけでなく、受信装置も、分割したパケットを単一のパケットに合成する合成機能を備える必要がある。このため、装置に高い処理能力が必要され、構成も複雑化するため、コストが増加するという問題がある。また、分割により得られた各パケットには、宛先などを含むヘッダ情報をそれぞれ付与する必要があるため、ヘッダ情報分のデータ量が増加することにより、通信帯域が圧迫されるという問題もある。

また、特許文献２に開示された技術によると、ネットワークに設置可能なスイッチ数が制限されるため、柔軟なネットワーク設計が行えないという問題がある。なお、このような問題は、時刻同期及び周波数同期のための通信に限られず、例えば動画配信サービスなどのように、低い遅延変動が要求される他の通信に関しても、同様に存在する。

そこで本件は上記の課題に鑑みてなされたものであり、伝送するパケットの遅延変動を効果的に低減する通信装置及び通信方法を提供することを目的とする。

本明細書に記載の通信装置は、複数の他装置の間で時刻同期または周波数同期を行うための同期メッセージを中継する通信装置において、受信したパケットをそれぞれ格納する第１及び第２キューと、前記受信したパケットのうち、前記同期メッセージを含む第１パケットを前記第１キューに書き込み、前記同期メッセージを含まない第２パケットを前記第２キューに書き込む書込部と、送信対象として前記第１パケットを前記第２パケットより優先的に選択し、選択した送信対象パケットを前記第１キュー、または前記第２キューから読み出す読出部と、前記読出部が前記第２キューから前記第２パケットを読み出している途中に前記第１キューに格納された前記第１パケットを検出する検出部と、前記第２キューに格納された前記第２パケット、または、前記読出部が読み出し中の前記第２パケットの読み出し済みの部分を複製して得られた複製データを保持する保持部とを有し、前記読出部は、前記検出部が前記第１パケットを検出したとき、読み出し中の前記第２パケットを、自装置の内部または外部において廃棄させ、前記第１キューに格納された前記第１パケットを読み出し、該読み出しの完了後、前記保持部から前記複製データを読み出す。

本明細書に記載の通信方法は、複数の他装置の間で時刻同期または周波数同期を行うための同期メッセージを中継する通信方法において、受信したパケットを第１及び第２キューにそれぞれ格納し、前記受信したパケットのうち、前記同期メッセージを含む第１パケットを前記第１キューに書き込み、前記受信したパケットのうち、前記同期メッセージを含まない第２パケットを前記第２キューに書き込み、送信対象として前記第１パケットを前記第２パケットより優先的に選択し、選択した送信対象パケットを前記第１キュー、または前記第２キューから読み出し、前記第２キューに格納された前記第２パケット、または、読み出し中の前記第２パケットの読み出し済みの部分を複製して、複製データとして保持し、前記第２キューから前記第２パケットを読み出している途中に前記第１パケットが前記第１キューに格納されたとき、読み出し中の前記第２パケットを、自装置の内部または外部において廃棄させ、前記第１キューに格納された前記第１パケットを読み出し、該読み出しの完了後、保持された前記複製データを読み出す。

本明細書に記載の通信装置及び通信方法は、伝送するパケットの遅延変動を効果的に低減するという効果を奏する。

同期メッセージを中継する複数の通信装置を含むネットワークの一例を示す構成図である。 サーバ装置及びクライアント装置の間における同期メッセージの送受信シーケンスの一例を示すラダーチャートである。 図２に示されたシーケンスにおいて用いられる同期メッセージの構成例を示す構成図である。 同期メッセージのメッセージ種別の一例を示す一覧表である。 通信装置において生ずる遅延時間を示すラダーチャートである。 競合する他のパケットのトラヒック量が少ない場合における伝送遅延時間の分布の例を示すグラフである。 競合する他のパケットのトラヒック量が多い場合における伝送遅延時間の分布の例を示すグラフである。 比較例に係る通信装置の機能構成の一例を示す構成図である。 比較例に係る通信装置のＴｘ側処理部の機能構成を示す構成図である。 同期メッセージを含むレイヤ３のパケットの構成の一例を示す構成図である。 同期メッセージを含むレイヤ２のフレームの構成の一例を示す構成図である。 比較例に係る通信装置におけるパケットの送信タイミングの例を示すタイムチャートである。 実施例に係る通信装置におけるパケットの送信タイミングの例を示すタイムチャートである。 第１実施例の通信装置の構成を示す構成図である。 検出部の動作を示すフローチャートである。 第１実施例における廃棄判定部の動作を示すフローチャートである。 第２実施例の通信装置の構成を示す構成図である。 第２実施例における廃棄判定部の動作を示すフローチャートである。 第３実施例における廃棄判定部の動作を示すフローチャートである。 第４実施例の通信装置の構成を示す構成図である。 第５実施例におけるクライアント装置の構成を示す構成図である。 クライアント装置の変更要求部の動作例を示すフローチャートである。 第５実施例の通信装置の構成を示す構成図である。

図１には、同期メッセージを中継する複数の中継装置を含むネットワークの一例が示されている。このネットワークは、スマートフォンや携帯電話機などの無線通信端末の通信に用いられる無線ネットワークである。

中継ネットワークＮＷは、複数の通信装置１を含み、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２、及び複数の無線基地局装置（ＢＴＳ：Ｂａｓｅ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）４間の通信を中継する。無線ネットワーク制御装置２は、複数の無線基地局装置４を制御することによって、発着信接続制御、終話制御、及びハンドオーバ制御などを行う。

通信装置１は、ある装置から受信したパケットを、その宛先に従って他装置に中継する中継装置であり、例えば、ルータ（レイヤ３スイッチ）やレイヤ２スイッチなどである。なお、本明細書において、パケットとは、伝送されるデータ（情報）の伝送単位を表すものとする。したがって、パケットには、ＩＰパケットに限られず、例えばイーサネット（登録商標、以下同様）フレームやＡＴＭ（ＡＴＭ：Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）セルなどの他のＰＤＵ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）も含まれる。

また、中継ネットワークＮＷは、サーバ装置３、及び複数のクライアント装置５間の通信も中継する。したがって、サーバ装置３及びクライアント装置５間の通信（符号Ｐ１参照）と、無線ネットワーク制御装置２及び無線基地局装置４間の通信（符号Ｐ２参照）とは、共通の中継ネットワークＮＷを介して行われる。

サーバ装置３は、ネットワーク内の装置の動作タイミングの基準となるマスタークロックを有する。各クライアント装置５は、サーバ装置３と同期メッセージを交換することによって、周波数同期及び時刻同期の少なくとも一方を行う。そして、各クライアント装置５は、マスタークロックに同期するクロックまたは時刻を、無線基地局装置４に供給する。これにより、複数のクライアント装置５は、互いに同期し、上記のハンドオーバ制御などを高精度に行うことができる。

図２には、サーバ装置３及びクライアント装置５の間における同期メッセージの送受信シーケンスの一例が示されている。図２は、ＩＥＥＥ１５８８−２００８に規定された高精度時間プロトコル（ＰＴＰ：Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に基づくシーケンスを例示するが、これに限定されず、他のシーケンスを採用してもよい。

また、図３には、図２に示されたシーケンスにおいて用いられる同期メッセージの構成例が示されている。同期メッセージは、ＰＴＰヘッダ及びメッセージフィールドを含む。ＰＴＰヘッダには、メッセージ種別を示す「ｍｅｓｓａｇｅＴｙｐｅ」情報が格納されている。「ｍｅｓｓａｇｅＴｙｐｅ」情報の内容は、図４に例示された一覧表に従う。例えば、「ｍｅｓｓａｇｅＴｙｐｅ」情報が「０」の値を示す場合、当該同期メッセージは「Ｓｙｎｃ」である。

本例のシーケンスでは、「Ｓｙｎｃ」、「Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ」、「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ」、及び「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ」の４種類の同期メッセージが用いられる。クライアント装置５は、各同期メッセージをサーバ装置３と交換することにより、タイムスタンプなどと称される時刻情報ｔ１〜ｔ４を取得する。時刻情報ｔ１〜ｔ４は、図３に示されたメッセージフィールド内に格納される（「ＯｒｉｇｉｎＴｉｍｅＳｔａｍｐ」情報を参照）。なお、図２の紙面右側には、クライアント装置５が取得する時刻情報ｔ１〜ｔ４が段階的に示されている。

まず、サーバ装置３は、送信時刻の予測値を示す時刻情報ｔ１を含む「Ｓｙｎｃ」をクライアント装置５に送信する。そして、クライアント装置５は、「Ｓｙｎｃ」を受信し、該受信時刻を示す時刻情報ｔ２を取得する。さらに、サーバ装置３は、予測値の誤差を修正した時刻情報ｔ１を含む「Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ」をクライアント装置５に送信する。これにより、クライアント装置５は、「Ｓｙｎｃ」の送信時刻ｔ１及び受信時刻ｔ２を取得する。

次に、クライアント装置５は、送信時刻を示す時刻情報ｔ３を含む「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ」をサーバ装置３に送信する。そして、サーバ装置３は、「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ」を受信し、該受信時刻を示す時刻情報ｔ４を含む「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ」をクライアント装置５に送信する。これにより、クライアント装置５は、「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ」の送信時刻ｔ３及び受信時刻ｔ４を取得する。

したがって、クライアント装置５は、ｔ２−ｔ１を算出することによって、サーバ装置３からクライアント装置５に向かう伝送方向における伝送遅延時間ｔ−ｍｓを得ることができる。また、クライアント装置５は、ｔ４−ｔ３を算出することによって、クライアント装置５からサーバ装置３に向かう伝送方向における伝送遅延時間ｔ−ｓｍを得ることができる。ここで、各伝送方向の伝送遅延時間が等しいと仮定すると、サーバ装置３及びクライアント装置５間の時刻のオフセット値は、｛（ｔ−ｍｓ）＋（ｔ−ｓｍ）｝／２を算出することにより取得される。

上記の伝送遅延時間ｔ−ｍｓ，ｔ−ｓｍは、通信装置１において生ずる遅延時間が含まれる。図５には、上記の「Ｓｙｎｃ」を送信した場合を例として、通信装置１において生ずる遅延時間が示されている。なお、図５は、「Ｓｙｎｃ」が１台の通信装置１のみを介して送信される場合を示しているが、以降の説明は、複数の通信装置１を介した場合も同様である。

通信装置１における遅延時間Ｔ＿ｄｅｌａｙは、所定の内部処理により定常的に生ずる一定の固定遅延時間Ｔ＿ｆｉｘと、「Ｓｙｎｃ」の転送処理が他のパケットと競合することにより生ずる競合遅延時間Ｔ＿ｃｍｐとを含む。後者に関し、通信装置１は、上述したように、サーバ装置３及びクライアント装置５間において送受信されるパケット（同期メッセージ）だけでなく、無線ネットワーク制御装置２及び無線基地局装置４間において送受信される他のパケットも中継する。このため、同期メッセージを含むパケットは、転送時、同一ポートから送信される他のパケットと競合し、送信待ち状態とされる場合があり、この場合に競合遅延時間Ｔ＿ｃｍｐが生ずる。

競合遅延時間Ｔ＿ｃｍｐは、ネットワーク内を伝送される他のパケットのトラヒック状況に応じて変化する。例えば、符号Ｅ２で示される例の競合遅延時間Ｔ＿ｃｍｐは、符号Ｅ１で示される例の競合遅延時間Ｔ＿ｃｍｐより大きく、これに伴い、伝送遅延時間ｔ−ｍｓも、符号Ｅ２で示される例の方が符号Ｅ１で示される例より大きくなる。

図６及び図７には、競合する他のパケットのトラヒック量が少ない場合、及び多い場合における伝送遅延時間ｔ−ｍｓの分布の例（シミュレーション結果）を示すグラフが示されている。図６及び図７において、横軸は経過時間を示し、縦軸は伝送遅延時間ｔ−ｍｓを示す。また、符号Ｔ０及びＴ１で示される点線により挟まれる数値範囲は、上記の競合遅延時間Ｔ＿ｃｍｐが生じていないとみなせる伝送遅延時間の範囲を示す。なお、以降の説明において、この数値範囲を、「最小伝送遅延時間」と表記する。

図６及び図７のグラフを比較すると理解されるように、競合する他のパケットのトラヒック量が多いほど、伝送遅延時間ｔ−ｍｓのばらつきの程度（離散度合）が大きい。これは、競合する他のパケットのトラヒック量が多いほど、競合の発生率が高くなり、競合遅延時間Ｔ＿ｃｍｐが大きくなる傾向が強まるためである。

伝送遅延時間ｔ−ｍｓのばらつきは、パケットの遅延変動として、クライアント装置５の同期精度に影響を与える。したがって、同期精度を高めるためには、より多くのパケットの伝送遅延時間ｔ−ｍｓが、最小伝送遅延時間になることが好ましい。例えば、所定の単位時間内において、パケット総数の１％程度の伝送遅延時間ｔ−ｍｓが、上記の最小伝送遅延時間になるとよい。なお、これまで、一方の伝送方向における伝送遅延時間ｔ−ｍｓを例に挙げて説明したが、他方の伝送方向における伝送遅延時間ｔ−ｓｍについても同様に、ばらつきが生ずる。

次に、競合が発生するメカニズムに関して説明する。図８には、比較例に係る通信装置１の機能構成の一例が示されている。通信装置１は、制御部１０と、スイッチ部１１と、複数のポート（１）〜（ｎ）１２と、複数の伝送処理部１３とを含む。複数の伝送処理部１３は、それぞれ、ポート（１）〜（ｎ）１２ごとに対応して設けられ、Ｒｘ側処理部１３１と、Ｔｘ側処理部１３２とを含む。

ポート（１）〜（ｎ）１２は、それぞれ、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）ケーブルなどを介して外部装置と接続され、該装置との間でパケットが送受信される。Ｒｘ側処理部１３１は、ポート（１）〜（ｎ）１２を介して受信したパケットを処理する。Ｒｘ側処理部１３１は、例えば、パケットに含まれる宛先情報に基づいて転送先のポート（１）〜（ｎ）１２を判別し、該転送先ポート番号とともに、パケットをスイッチ部１１に出力する。

スイッチ部１１は、転送先ポート番号に従って、パケットを、他のポート（１）〜（ｎ）１２に対応するＴｘ側処理部１３２に出力する。Ｔｘ側処理部１３２は、ポート（１）〜（ｎ）１２を介して送信するパケットを処理する。Ｔｘ側処理部１３２は、送信対象となるパケットを順次にポート（１）〜（ｎ）１２に出力する。

制御部１０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算処理手段であり、装置全体を制御する。制御部１０は、例えば、コンピュータなどの外部の端末装置からの操作に応じて、伝送処理部１３及びスイッチ部１１に対する設定処理をし、また、伝送処理部１３及びスイッチ部１１から情報を読み出す。

図９は、比較例に係る通信装置１のＴｘ側処理部１３２の機能構成を示す構成図である。Ｔｘ側処理部１３２は、ＭＵＸ部６１と、書込部６２と、書込制御部６３と、優先キュー６４１と、非優先キュー６４２と、読出部６５と、読出制御部６６とを含む。

ＭＵＸ部６１は、各ポート（１）〜（ｎ）１２からスイッチ部１１を介して入力されたパケットを、順次に書込部６２に出力する。書込部６２は、書込制御部６３からの通知に従って、パケットを優先キュー６４１、または非優先キュー６４２に分けて書き込む。書込制御部６３は、ＭＵＸ部６１から書込部６２に出力されるパケットを監視し、パケットごとに、優先キュー６４１及び非優先キュー６４２の何れに書き込むかを判定する。書込制御部６３は、書き込み対象として判定したキュー６４１，６４２を、書込部６２及び読出制御部６６に通知する。

優先キュー６４１及び非優先キュー６４２は、ポート１２を介して受信した優先パケット７１及び非優先パケット７２をそれぞれ格納するバッファである。優先キュー６４１及び非優先キュー６４２は、メモリなどの記憶手段により構成される。優先パケット７１は、非優先パケット７２より優先的に送信対象となるパケットであり、例えば、上記の同期メッセージを含むパケットである。一方、非優先パケット７２は、例えば、上記の無線ネットワーク制御装置２及び無線基地局装置４間において送受信されるパケットである。なお、優先パケット７１は、同期メッセージを含むパケット以外のパケットを含んでもよい。

図１０には、同期メッセージを含むレイヤ３のパケットの構成の一例が示されている。パケット７１は、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダと、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダと、同期メッセージとを含む。なお、同期メッセージの構成例については、図３を参照して述べたとおりである。

ＩＰヘッダは、バージョン、ヘッダ長、サービス種別、全長、生存時間（ＴＴＬ：Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）、識別子、フラグ、断片位置、プロトコル、チェックサム、送信元アドレス、及び宛先アドレスの各情報を含む。ＵＤＰヘッダは、送信元ポート番号、宛先ポート番号、長さ、及びチェックサムの各情報を含む。書込部６２は、例えば、ＩＰヘッダ内のサービス種別情報を参照することにより、パケットの優先度を判断してもよい。なお、ＩＰヘッダ内の識別子、フラグ、及び断片位置は、パケットが複数に分割された場合におけるフラグメント処理に用いられる。

また、同期メッセージは、レイヤ３のパケットに限定されず、レイヤ２のフレームとして転送されてもよい。図１１には、同期メッセージを含むレイヤ２のフレームの構成の一例が示されている。

フレーム（パケット７１）は、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）ヘッダと、同期メッセージと、ＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）とを含む。ＭＡＣヘッダは、宛先アドレスであるＤＡ（Ｄｉｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ａｄｄｒｅｓｓ）、送信元アドレスであるＳＡ（Ｓｏｕｒｃｅ Ａｄｄｒｅｓｓ）、及び、プロトコルを示すＴｙｐｅを含む。ＦＣＳは、フレーム内のデータの正常性を検査するための検査符号である。

書込部６２は、例えば、ＭＡＣヘッダ内の「Ｔｙｐｅ」情報を参照することにより、パケットの優先度を判断してもよい。また、フレームにＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）タグが付与されている場合、優先度は、ＶＬＡＮタグ内のプライオリティ情報に基づいて判断されてもよい。なお、イーサネットフレームには、分割時のフラグメント処理に対応するフィールドが設けられていない。このため、上記の特許文献１に開示された技術は、イーサネットフレームに適用できない。

再び図９を参照すると、読出部６５は、送信対象として優先パケット７１を非優先パケット７２より優先的に選択し、選択した送信対象パケット７１，７２を優先キュー６４１、または非優先キュー６４２から読み出す。読み出されたパケット７１，７２は、スイッチ部１１及びＴｘ側処理部１３２を介し、ポート（１）〜（ｎ）１２から外部装置に送信される。

読出制御部６６は、書込制御部６３からの通知に基づいて、各キュー６４１，６４２のパケット７１，７２の格納状態を管理する。そして、読出制御部６６は、該格納状態に基づいて、送信対象パケット７１，７２（つまりキュー６４１，６４２）を読出部６５に指示する。

図１２は、比較例に係る通信装置１におけるパケット７１，７２の送信タイミングの例を示すタイムチャートである。図１２において、「優先キュー」は、優先キュー６４１に優先パケット７１が格納されるタイミングを示し、他方、「非優先キュー」は、非優先キュー６４２に非優先パケット７２が格納されるタイミングを示す。また、「読出部」は、読出部６５がパケット７１，７２を読み出すタイミングを示す。なお、時間軸方向におけるパケット７１，７２の幅は、各パケット７１，７２の長さ、つまりデータ量を示す。ここで、非優先パケット７２は、例えばイーサネットフレームのような可変長パケットであるものとする。

符号Ｅ３で示される例は、優先パケット７１及び非優先パケット７２が優先キュー６４１及び非優先キュー６４２に、それぞれ、同時刻ｔａに格納された場合を示す。この場合、読出部６５は、優先キュー６４１から優先パケット７１を優先的に読み出し、その後、非優先キュー６４２から非優先パケット７２を読み出すから、上記の競合遅延時間Ｔ＿ｃｍｐは生じない。

符号Ｅ４で示される例は、時刻ｔａに、非優先パケット７２が非優先キュー６４２に格納され、その後の時刻ｔａ＋Δｔ０に、優先パケット７１が優先キュー６４１に格納された場合を示す。すなわち、本例は、読出部６５が非優先キュー６４２から非優先パケット７２を読み出している途中に、優先パケット７１が優先キュー６４１に格納された場合を示す。この場合、読出部６５は、まず、先着の非優先パケット７２を非優先キュー６４２から読み出して、その後、後着の優先パケット７１を優先キュー６４１から読み出すから、優先パケット７１の待機時間Δｔ１に相当する競合遅延時間Ｔ＿ｃｍｐが生ずる。

また、符号Ｅ５で示される例は、非優先パケット７２のパケット長が、符号Ｅ４で示される例より長い場合を示す。この場合、優先パケット７１の待機時間Δｔ２は、先の例の待機時間Δｔ１より大きくなるため、競合遅延時間Ｔ＿ｃｍｐも大きくなる。このように、競合遅延時間Ｔ＿ｃｍｐは、同期メッセージを含むパケット７１と競合する他のトラヒックの量だけでなく、パケット長や格納のタイミングによっても変動する。

これに対し、実施例に係る通信装置１は、非優先キュー６４２から非優先パケット７２を読み出している途中に優先パケット７１が優先キュー６４１に格納されたとき、読み出し中の非優先パケット７２を廃棄して、優先パケット７１を読み出す。図１３には、実施例に係る通信装置１におけるパケットの送信タイミングの例が示されている。

符号Ｅ６〜Ｅ８で示される例は、図１２における符号Ｅ３〜Ｅ５で示される例にそれぞれ対応する。まず、符号Ｅ６で示される例において、読出部６５は、比較例と同様に、優先キュー６４１から優先パケット７１を優先的に読み出し、その後、非優先キュー６４２から非優先パケット７２を読み出す。

また、符号Ｅ７，Ｅ８で示される例において、読出部６５は、比較例とは異なり、読み出し中の非優先パケット７２を廃棄して、優先パケット７１を読み出す。すなわち、読出部６５は、非優先パケット７２の読み出し済みのデータ７２ａを廃棄して、優先パケット７１を読み出す。これにより、優先パケット７１は、非優先パケット７２より後に優先キュー６４１に格納されたのにも関わらず、待機することなく読み出されるから、競合遅延時間Ｔ＿ｃｍｐは生じない。したがって、通信装置１において生ずる遅延Ｔ＿ｄｅｌａｙは、固定遅延Ｔ＿ｆｉｘ（図５参照）のみであるから、一定となる。

優先パケット７１の読み出しの完了後、読出部６５は、非優先パケット７２の複製パケット７３を読み出す。複製パケット７３は、非優先パケット７２の全体の複製データであってもよいし、非優先パケット７２の読み出し済みのデータ７２ａの複製データに、非優先キュー６４２内に残された未読み出しのデータを付加したものであってもよい。したがって、非優先パケット７２の損失が生ずることなく、優先パケット７１の遅延変動が低減される。

次に、実施例に係る通信装置１の詳細を説明する。

（第１実施例）
図１４には、第１実施例の通信装置１の構成が示されている。より具体的には、図１４は、図８に示されたＴｘ側処理部１３２の構成を示しており、通信装置１の全体構成は、図８に示されるとおりである。なお、図１４において、比較例に係る通信装置１と共通する部分に関しては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

通信装置１は、ＭＵＸ部６１と、書込部６２と、書込制御部６３と、優先キュー（第１キュー）６４１と、非優先キュー（第２キュー）６４２と、予備キュー６４３と、読出部６５と、読出制御部６６とを有する。通信装置１は、さらに、パケット識別部６７と、競合検出部（検出部）６８と、廃棄判定部６９と、廃棄処理部８９とを有する。なお、図１４には、書込部６２から書き込み可能なキューとして、２つのキュー６４１，６４２が示されているが、３つ以上のキューが設けられてもよい。

予備キュー６４３は、読出部６５が読み出し中の非優先パケット７２の読み出し済みの部分７２ａを複製して得られた複製データ７４を保持する保持部として機能し、メモリなどの記憶手段により構成される。予備キュー６４３の入力端は、非優先キュー６４２及び読出部６５間の出力ラインから分岐したラインと接続されている。これにより、読出部６５が非優先キュー６４２から非優先パケット７２を読み出すとき、読み出したデータの複製データ７４が予備キュー６４３に格納される。予備キュー６４３に格納された複製データ７４は、他のパケット７１，７２と同様に、読出制御部６の制御に応じて、読出部６５により読み出される。

また、パケット識別部６７は、書込部６２から優先キュー６４１に書き込まれる優先パケット７１を検査して、優先パケット７１に含まれる同期メッセージを識別する。識別は、例えば、図３に示された「ｍｅｓｓａｇｅＴｙｐｅ」情報を参照して行ってもよい。そして、パケット識別部６７は、同期メッセージを識別した場合、識別信号を競合検出部６８に出力する。また、読出制御部６６は、読出部６５が非優先キュー６４２から非優先パケット７２を読み出し中であることを通知する通知信号を、競合検出部６８に出力する。

競合検出部６８は、読出部６５が非優先キュー６４２から非優先パケット７２を読み出している途中に優先キュー６４１に格納された優先パケット７１を検出する。より具体的には、競合検出部６８は、同期メッセージを含む優先パケット７１と、他の非優先パケット７２との競合が発生したことを検出する。

図１５は、競合検出部６８の動作を示すフローチャートである。競合検出部６８は、パケット識別部６７から入力された識別信号に基づいて、優先キュー６４１に、同期メッセージを含む優先パケット７１が格納されたか否かを判定する（ステップＳｔ１）。優先パケット７１が格納されたと判定した場合（ステップＳｔ１のＹＥＳ）、競合検出部６８は、読出制御部６６から入力された通知信号に基づいて、読出部６５が非優先キュー６７２から非優先パケット７２を読み出し中であるか否かを判定する（ステップＳｔ２）。他方、優先パケット７１が格納されていないと判定した場合（ステップＳｔ１のＮＯ）、競合検出部６８は、再びステップＳｔ１の処理を行う。

競合検出部６８は、非優先キュー６７２から非優先パケット７２を読み出し中であると判定した場合（ステップＳｔ２のＹＥＳ）、検出信号を出力することにより、競合の発生を廃棄判定部６９に通知する（ステップＳｔ３）。他方、非優先キュー６７２から非優先パケット７２を読み出し中ではないと判定した場合（ステップＳｔ２のＮＯ）、競合検出部６８は、再びステップＳｔ１の処理を行う。競合検出部６８は、処理を継続する場合（ステップＳｔ４のＮＯ）も、再びステップＳｔ１の処理を行う。このようにして、競合検出部６８は、競合の発生の検出処理を行う。

廃棄判定部６９は、競合検出部６８からの検出信号に基づいて、非優先パケット７２の読み出し済みのデータ７２ａの廃棄可否、つまり、非優先パケット７２の読み出しを中止するか否かを判定する。図１６は、第１実施例における廃棄判定部６９の動作を示すフローチャートである。

廃棄判定部６９は、競合検出部６８から競合の発生の通知を受けると（ステップＳｔ１１のＹＥＳ）、読出制御部６６に対して、非優先パケット７２の読み出しの中止を指示する指示信号を出力する（ステップＳｔ１２）。他方、通知がない場合（ステップＳｔ１１のＮＯ）、廃棄判定部６９は、再びステップＳｔ１１の処理を行う。廃棄判定部６９は、処理を継続する場合（ステップＳｔ１３のＮＯ）も、再びステップＳｔ１１の処理を行う。このようにして、廃棄判定部６９は、読み出し中止に関する判定処理を行う。

読出制御部６６は、廃棄判定部６９から指示信号が入力されると、読出部６５に対して、該読み出しの停止制御を行い、非優先キュー６４２に残された非優先パケット７２のデータを消去する。読出部６５は、読出制御部６６からの停止制御に従って、非優先パケット７２の読み出しを中止した場合、非優先パケット７２の読み出し済みのデータ７２ａを廃棄処理部８９に出力する。廃棄処理部８９は、読出部６５から入力されたデータ７２ａを廃棄する。すなわち、読出部６５は、競合検出部６８が、非優先パケット７２の読み出し中に優先キュー６４１に格納された優先パケット７１を検出したとき、読み出し中の非優先パケット７２を、自装置の内部において廃棄させる。

そして、読出部６５は、優先キュー６４１から優先パケット７１を読み出し、該読み出しの完了後、予備キュー６４３に保持された複製データ７４を読み出す。読出部６５は、複製データ７４の読み出しに続けて、非優先キュー６４２内に残された非優先パケット７２の未読み出しの部分を読み出す。これにより、複製データ７４、及び該未読み出しの部分は、合成されて、上記の複製パケット７３として読み出される。

なお、複製データ７４は、非優先キュー６４２に格納された非優先パケット７２を複製して得てもよい。この場合、予備キュー６４３の入力端は、例えば、書込部６２及び非優先キュー６４２間の出力ラインから分岐したラインと接続される。これにより、書込部６２が非優先キュー６４２に非優先パケット７２を書き込むたびに、その複製データ７４が予備キュー６４３に格納される。したがって、読出部６５は、複製データ７４を、上述したような合成処理を施すことなく、そのまま複製パケット７３として読み出すことができる。このように、非優先パケット７２の複製パケット７３の取得方法は、限定されない。

また、読出制御部６６は、競合が発生していない場合、つまり廃棄判定部６９から指示信号が入力されない場合、予備キュー６４３に不要な複製データ７４が蓄積しないように、読出部６５が非優先パケット７２を読み出すたびに、複製データ７４を消去する。

この構成によると、読出部６５は、非優先パケット７２の読み出し中であっても、非優先パケット７２を廃棄することによって、該読み出し中に優先キュー６４１に格納された優先パケット７１を、待機させることなく、読み出すことができる。また、読出部６５は、読み出し中の非優先パケット７２の少なくとも一部を複製して得られた複製データ７４を予備キュー７３に保持するから、優先パケット７１の読み出しの完了後、廃棄した非優先パケット７２の代わりに、複製データ７４を読み出すことができる。

したがって、本実施例に係る通信装置１は、非優先パケット７２を損失することなく、優先パケット７１の遅延変動を低減する。また、通信装置１は、上記の特許文献１とは異なり、パケットの分割を行わないから、複雑な構成を必要とせず、分割したパケットによって帯域を圧迫することもない。さらに、通信装置１は、上記の特許文献２とは異なり、ネットワーク構成に制約を課すこともない。

また、実施例に係る通信方法によると、受信した優先パケット７１及び非優先パケット７２を優先キュー６４１及び非優先キュー６４２にそれぞれ格納し、送信対象として優先パケット７１を非優先パケット７２より優先的に選択する。そして、選択した送信対象パケットを優先キュー６４１、または非優先キュー６４２から読み出し、非優先キュー６４２に格納された非優先パケット７２ト、または、読み出し中の前記第２パケットの読み出し済みの部分を複製して、複製データ７４として保持する。

ここで、非優先キュー６４２から非優先パケット７２を読み出している途中に優先パケット７１が優先キュー６４１に格納されたとき、読み出し中の非優先パケット７２を、自装置の内部、つまり廃棄処理部８９において廃棄させる。そして、優先キュー６４１に格納された優先パケット７１を読み出し、該読み出しの完了後、保持された複製データ７４を読み出す。

したがって、実施例に係る通信方法によると、上記の通信装置１と同様の構成を備えるため、既に述べた作用効果が得られる。

（第２実施例）
図６及び図７を参照して述べたように、同期精度の確保のためには、伝送遅延時間ｔ−ｍｓ，ｔ−ｓｍが最小伝送遅延時間となるパケット７１（つまり、通信装置１において待機時間なく転送される同期メッセージ）が、単位時間内に一定数だけ確保されればよい。したがって、同期メッセージを含む全てのパケット７１に対して、上述した読み出しの優先制御を行わなくともよい。この観点に基づき、第２実施例の通信装置１は、優先パケット７１の競合発生率に応じて、上述した読み出しの優先制御の可否を判定する。

図１７には、第２実施例の通信装置１の構成が示されている。図１７において、第１実施例の通信装置１と共通する部分に関しては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

通信装置１は、ＭＵＸ部６１と、書込部６２と、書込制御部６３と、優先キュー（第１キュー）６４１と、非優先キュー（第２キュー）６４２と、予備キュー６４３と、読出部６５と、読出制御部６６とを有する。通信装置１は、さらに、パケット識別部６７と、競合検出部６８と、廃棄判定部６９と、廃棄処理部８９と、競合発生率算出部（第１算出部）６０とを有する。

競合検出部６８は、同期メッセージを含む優先パケット７１、及び非優先パケットの競合の発生を検出すると、検出信号を、競合発生率算出部６０及び廃棄判定部６９に出力する。パケット識別部６７は、同期メッセージを識別した場合、識別信号を、競合検出部６８及び競合発生率算出部６０に出力する。

競合発生率算出部６０は、競合検出部６８からの検出信号、及び読出部６５からの通知信号に基づいて、競合発生率を算出する。競合発生率は、読出部６５により読み出された優先パケット７１の数に対する、競合検出部６８により検出された優先パケット７１の数の比を算出することにより得られる。つまり、競合発生率は、競合した優先パケット７１の数を、送信（中継）した優先パケット７１の総数により除算することにより得られる。

競合した優先パケット７１の数は、競合検出部６８からの検出信号に基づいて計数され、送信した優先パケット７１の総数は、読出部６５からの通知信号により計数される。なお、送信した優先パケット７１の総数は、パケット識別部６７らの識別信号により計数されてもよい。競合発生率算出部６０は、廃棄判定部６９の要求に応じて、算出した競合発生率を廃棄判定部６９に出力する。

廃棄判定部６９は、競合検出部６８からの検出信号、及び、競合発生率算出部６０から入力された競合発生率に基づいて、非優先パケット７２の読み出しを中止するか否かを判定する。図１８は、第２実施例における廃棄判定部６９の動作を示すフローチャートである。

廃棄判定部６９は、競合検出部６８から競合の発生の通知を受けると（ステップＳｔ２１のＹＥＳ）、競合発生率が閾値α以上であるか否かを判定する（ステップＳｔ２２）。競合発生率が閾値α以上である場合（ステップＳｔ２２のＹＥＳ）、廃棄判定部６９は、読出制御部６６に対して、非優先パケット７２の読み出しの中止を指示する指示信号を出力する（ステップＳｔ２３）。

次に、廃棄判定部６９は、競合発生率算出部６０に対して、競合発生率の更新を指示する（ステップＳｔ２４）。競合発生率算出部６０は、更新の指示を受けると、競合した優先パケット７１の数を１つ減らし、競合発生率を再計算する。つまり、非優先パケット７２の読み出しを中止した後に送信された優先パケット７１は、競合発生率の算出において、競合がないものとして取り扱われる。これにより、非優先パケット７２の読み出しの中止が過剰に行われることが防止される。

他方、競合発生率が閾値αより小さい場合（ステップＳｔ２２のＮＯ）、廃棄判定部６９は、再びステップＳｔ２１の処理を行う。廃棄判定部６９は、処理を継続する場合（ステップＳｔ２５のＮＯ）も、再びステップＳｔ２１の処理を行う。このようにして、廃棄判定部６９は、読み出し中止に関する判定処理を行う。

このように、読出部６５は、競合発生率が閾値α以上である場合、競合検出部６８が競合の発生を検出したとき、読み出し中の非優先パケット７２を、廃棄処理部８９に廃棄させ、優先キュー６４１に格納された優先パケット７１を読み出す。そして、読出部６５は、該優先パケット７１の読み出しの完了後、保持部６４３から複製データ７４を読み出す。

本実施例の通信装置１によれば、競合発生率が閾値αより小さい場合、競合が発生しても、非優先パケット７２の読み出しを中止せずに、読み出しを完了させる。したがって、上記の閾値αを適当に定める（例えば５０（％））ことによって、非優先パケット７２の通信帯域の使用効率の低下が回避される。

また、図６及び図７を参照して述べたように、競合発生率は、競合する他のトラヒック量（非優先パケット７２の数）により影響される。このため、本例のように、競合発生率が閾値α以上となった場合に上記の読み出し制御を行うことにより、競合するトラヒック量が大きくなっても、遅延時間が最小遅延時間となる優先パケット７１を一定数確保することができる。したがって、競合するトラヒック量の変化により生ずるパケット７１の遅延変動の影響が排除され、周波数同期や時刻同期の同期精度が維持される。

（第３実施例）
第２実施例では、競合発生率に基づいて、非優先パケット７２の読み出しの中止可否を決定したが、競合発生率に加え、非優先パケット７２の読み出し済みのデータ量に基づいて決定してもよい。第３実施例の通信装置１において、読出部６５は、競合検出部６８が競合の発生を検出した場合、読み出し中の非優先パケット７２のデータ全体のうち、読み出し済みのデータ量が一定値以下であるとき、読み出し中の非優先パケット７２を、廃棄処理部８９に廃棄させる。そして、読出部６５は、優先キュー６４１に格納された優先パケット７１を読み出し、該優先パケット７１の読み出しの完了後、保持部６４３から複製データ７４を読み出す。

第３実施例の通信装置１は、図１７と同一の構成を有する。図１７の構成において、読出制御部６６は、廃棄判定部６９からの要求に応じて、非優先パケット７２の読み出し済みのデータ量を廃棄判定部６９に通知する。廃棄判定部６９は、該データ量、及び、上記の競合発生率に基づいて、非優先パケット７２の読み出しの中止可否を判定する。

図１９には、第３実施例における廃棄判定部６９の動作が示されている。廃棄判定部６９は、競合検出部６８から競合の発生の通知を受けると（ステップＳｔ３１のＹＥＳ）、競合発生率が第１閾値α１（例えば４０（％））以上であるか否かを判定する（ステップＳｔ３２）。他方、競合の発生の通知がない場合（ステップＳｔ３１のＮＯ）、廃棄判定部６９は、再びステップＳｔ３１の処理を行う。

競合発生率が第１閾値α１以上である場合（ステップＳｔ３２のＹＥＳ）、廃棄判定部６９は、非優先パケット７２の読み出し済みのデータ量が閾値β（例えば１０００（Ｂｙｔｅ））以下であるか否かを判定する（ステップＳｔ３３）。他方、競合発生率が第１閾値α１より小さい場合（ステップＳｔ３２のＮＯ）、廃棄判定部６９は、再びステップＳｔ３１の処理を行う。

非優先パケット７２の読み出し済みのデータ量が閾値β以下である場合（ステップＳｔ３３のＹＥＳ）、廃棄判定部６９は、読出制御部６６に対して、非優先パケット７２の読み出しの中止を指示する指示信号を出力する（ステップＳｔ３５）。次に、廃棄判定部６９は、第２実施例と同様に、競合発生率算出部６０に対して、競合発生率の更新を指示する（ステップＳｔ３６）。そして、廃棄判定部６９は、処理を継続する場合（ステップＳｔ３７のＮＯ）、再びステップＳｔ３１の処理を行う。

また、非優先パケット７２の読み出し済みのデータ量が閾値βより大きい場合（ステップＳｔ３３のＮＯ）、廃棄判定部６９は、競合発生率が第２閾値α２（５０（％））以上であるか否かを判定する（ステップＳｔ３４）。ここで、第２閾値α２は、第１閾値α１より大きい。競合発生率が第２閾値α２以上である場合（ステップＳｔ３４のＹＥＳ）、廃棄判定部６９は、ステップＳｔ３５の処理を行う。他方、競合発生率が第２閾値α２より小さい場合（ステップＳｔ３４のＮＯ）、廃棄判定部６９は、再びステップＳｔ３１の処理を行う。このようにして、廃棄判定部６９は、読み出し中止に関する判定処理を行う。

このように、本実施例の通信装置１は、読み出し中の非優先パケット７２のデータ全体のうち、読み出し済みのデータ量が閾値βより大きい場合、競合の発生が検出されても、当該読み出しを中止しない。例えば、閾値βが１０００（Ｂｙｔｅ）である場合、１５００（Ｂｙｔｅ）のパケット長を有する非優先パケット７２が、１１００（Ｂｙｔｅ）のデータを読み出された時点において競合が発生しても、読み出しは中止されない。このため、データ量として見た場合の非優先パケット７２の損失が低減されるから、非優先パケット７２の通信帯域の使用効率の低下が回避される。

また、図１９に示されるように、競合発生率が第２閾値α２以上である場合、読み出し済みのデータ量とは関係なく、非優先パケット７２の読み出しが中止される。これにより、非優先パケット７２のデータ量に依存して、優先パケット７１の伝送遅延時間が増加することが回避される。例えば、比較的に長いパケット長（例えば１５００（Ｂｙｔｅ））を有する複数の非優先パケット７２が、連続して非優先キュー６４２に格納された場合、連続する読み出しの中止を回避することにより、優先パケット７１の伝送遅延が増加することが回避される。なお、廃棄判定部６９は、競合発生率、及び、読み出し済みのデータ量の両方ではなく、読み出し済みのデータ量のみに基づいて判定を行ってもよい。

（第４実施例）
競合発生率の閾値α，α１，α２は、一定値であってもよいが、動的に変化する値としてもよい。第４実施例の通信装置１は、同期メッセージを含む優先パケット７１のトラヒック量に応じて、競合発生率の閾値α，α１，α２を決定する。

図２０には、第４実施例の通信装置１の構成が示されている。図２０において、第１〜第３実施例の通信装置１と共通する部分に関しては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

通信装置１は、ＭＵＸ部６１と、書込部６２と、書込制御部６３と、優先キュー（第１キュー）６４１と、非優先キュー（第２キュー）６４２と、予備キュー６４３と、読出部６５と、読出制御部６６とを有する。通信装置１は、さらに、パケット識別部６７と、競合検出部６８と、廃棄判定部６９と、廃棄処理部８９と、競合発生率算出部６０と、測定部８１と、閾値算出部（第２算出部）８２とを有する。

パケット識別部６７は、同期メッセージを識別し、識別信号を競合検出部６８及び測定部８１に出力する。測定部８１は、識別信号に基づいて、同期メッセージを含む優先パケット７１の単位時間当たりの受信数（すなわち、通信レート）を測定する。閾値算出部８２は、測定部８１から、同期メッセージを含む優先パケット７１の単位時間当たりの受信数を取得し、受信数に応じて閾値α，α１，α２を算出する。

閾値算出部８２は、算出した閾値α，α１，α２を、廃棄判定部６９に通知する。廃棄判定部６９は、通知された閾値α，α１，α２を用いて、上述した判定処理を行う（図１８及び図１９参照）。

閾値算出部８２は、優先パケット７１の通信レートが低いほど、閾値α，α１，α２を低下させ、逆に、優先パケット７１の通信レートが高いほど、閾値α，α１，α２を増加させる。閾値算出部８２は、例えば、優先パケット７１の通信レートが１６（ｐｐｓ）である場合、閾値α，α１，α２を４０（％）とし、優先パケット７１の通信レートが１２８（ｐｐｓ）である場合、閾値α，α１，α２を５０（％）と算出する。

このように、優先パケット７１の通信レートに応じて閾値α，α１，α２を決定することによって、競合遅延時間Ｔ＿ｃｏｍｐが生ずることなく転送される優先パケット７１（同期メッセージ）を、その通信レートによらずに、一定数確保することができる。すなわち、伝送遅延時間ｔ−ｍｓが最小伝送遅延時間となる優先パケット７１の数を、その通信レートによらずに、同期精度が確保されるように維持することができる。

同期メッセージを含む優先パケット７１の通信レートは、例えば、ネットワーク管理装置などからサーバ装置３に対して設定される。したがって、閾値算出部８２は、測定部８１により測定された実測値に代え、該ネットワーク管理装置などから制御部１０を介して取得した通信レートの設定値を用いてもよい。この場合、閾値算出部８２は、通信レートが設定されるたびに、閾値α，α１，α２を算出してもよい。なお、算出処理は、所定の数式に基づいて計算する手法に限られず、通信レートごとに対応する複数の閾値α，α１，α２が予め記録されたテーブルから、該当する値を読み出す手法を用いて行われてもよい。

（第５実施例）
競合発生率の閾値α，α１，α２は、外部装置であるクライアント装置５からの要求に応じて決定されてもよい。この場合、クライアント装置５は、通信装置１から送信された優先パケット７１（同期メッセージ）を受信し、測定した優先パケット７１の伝送遅延時間に基づいて、上記の要求を行う。

図２１には、本実施例におけるクライアント装置５の構成が示されている。クライアント装置５は、Ｒｘ側時刻付与部５１と、メッセージ終端部５２と、Ｔｘ側時刻付与部５３と、メッセージ生成部５４と、変更要求部５５と、計時部５６と、調整値算出部５７とを有する。クライアント装置５は、例えば、図２に示されたシーケンスに基づいて、サーバ装置３との間で周波数同期及び時刻同期の少なくとも一方を行う。

計時部５６は、Ｒｘ側時刻付与部５１、及びＴｘ側時刻付与部５３からの要求に応じて、該要求時の時刻を示す時刻情報を出力する。Ｒｘ側時刻付与部５１は、サーバ装置３から通信装置１を介して、同期メッセージ「Ｓｙｎｃ」、「Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ」、「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ」を含む優先パケット７１を受信し、同期メッセージ「Ｓｙｎｃ」の場合、該同期メッセージに時刻情報ｔ２を付与する。このとき、時刻情報ｔ２は、計時部５６から取得される。Ｒｘ側時刻付与部５１は、時刻情報ｔ１，ｔ２，ｔ４を含む同期メッセージ「Ｓｙｎｃ」、「Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ」、「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ」を、メッセージ終端部５２に出力する。

メッセージ終端部５２は、Ｒｘ側時刻付与部５１から入力された同期メッセージ「Ｓｙｎｃ」、「Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ」、「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ」の終端処理を行う。メッセージ終端部５２は、該同期メッセージから時刻情報ｔ１，ｔ２，ｔ４を抽出して、変更要求部５５及び調整値算出部５７に出力する。

また、メッセージ生成部５４は、同期メッセージ「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ」を生成して、Ｔｘ側時刻付与部５３に出力する。Ｔｘ側時刻付与部５３は、該同期メッセージに時刻情報ｔ３を付与する。時刻情報ｔ３は、計時部５６から取得される。メッセージ生成部５４は、時刻情報ｔ３が付与された同期メッセージ「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ」を、通信装置１を介してサーバ装置３に送信する。

さらに、Ｔｘ側時刻付与部５３は、時刻情報ｔ３を、変更要求部５５及び調整値算出部５７に出力する。調整値算出部５７は、時刻情報ｔ１〜ｔ４に基づいて、サーバ装置３及びクライアント装置５間の時刻のオフセット値を算出し、該オフセット値に基づいて算出した周波数調整値、または時刻調整値を計時部５６に出力する。計時部５６は、調整値算出部５７から入力された周波数調整値、または時刻調整値に従って、周波数、または時刻を調整する。これにより、サーバ装置３及びクライアント装置５間において周波数同期、または時刻同期が確立する。

また、変更要求部５５は、時刻情報ｔ１〜ｔ４に基づいて、伝送遅延時間ｔ−ｍｓ（＝ｔ２−ｔ１），ｔ−ｓｍ（＝ｔ４−ｔ３）を算出し、伝送遅延時間ｔ−ｍｓ，ｔ−ｓｍに応じて、通信装置１において用いられる閾値α，α１，α２の値を決定する。閾値α，α１，α２の値は、各伝送方向について個別に決定される。すなわち、サーバ装置３からクライアント装置５に向かう伝送方向については、伝送遅延時間ｔ−ｍｓに応じて閾値α，α１，α２の値が決定され、他方、クライアント装置５からサーバ装置３に向かう伝送方向については、伝送遅延時間ｔ−ｓｍに応じて閾値α，α１，α２の値が決定される。

図２２には、クライアント装置５の変更要求部５５の動作例が示されている。なお、図２２に示された動作は、上記の各伝送方向について個別に行われる。

変更要求部５５は、一定時間、Ｒｘ側時刻付与部５１及びメッセージ終端部５２から時刻情報ｔ１〜ｔ４を取得し、時刻情報ｔ１〜ｔ４に基づいて、伝送遅延時間ｔ−ｍｓ，ｔ−ｓｍを算出することを繰り返す（ステップＳｔ４１）。これにより、変更要求部５５は、同期メッセージごとに伝送遅延時間ｔ−ｍｓ，ｔ−ｓｍを取得する。なお、伝送遅延時間ｔ−ｍｓ，ｔ−ｓｍの算出を繰り返す時間は、例えば、パケット７２の通信レートなどに基づいて決定されるとよい。

次に、変更要求部５５は、算出した伝送遅延時間ｔ−ｍｓ，ｔ−ｓｍから最小伝送遅延率を求める（ステップＳｔ４３）。最小伝送遅延率は、最小伝送遅延時間のパケット７１の数を、受信したパケット７１の総数により除算することにより得られる。ここで、最小伝送遅延時間のパケット７１の数は、ステップＳｔ４１の処理において算出した伝送遅延時間ｔ−ｍｓ，ｔ−ｓｍ（例えば図６及び図７参照）から抽出することにより得られる。

次に、変更要求部５５は、最小伝送遅延率が閾値γ以下であるか否かを判定する（ステップＳｔ４３）。ここで、閾値γは、同期メッセージを含むパケット７１の通信レート、及び、同期精度を確保するために十分な最小伝送遅延時間のパケット７１の数などを考慮して設定される。

変更要求部５５は、最小伝送遅延率が閾値γ以下である場合（ステップＳｔ４３のＹＥＳ）、通信装置１に対して、競合発生率の閾値α，α１，α２の変更を要求する（ステップ４４）。要求手段としては、例えば、メッセージ生成部５４が生成する同期メッセージ「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ」を用いてもよい。

この場合、変更要求部５５は、メッセージ生成部５４に要求依頼情報を出力する。要求依頼情報は、例えば、閾値α，α１，α２の変更有無を示すフラグ、及び当該変更量を示す値（または閾値α，α１，α２自体の値）などが含まれる。なお、要求依頼情報は、各伝送方向について個別に生成される。

メッセージ生成部５４は、入力された要求依頼情報を、例えば、生成する同期メッセージ「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ」に含め、通信装置１に送信する。この同期メッセージにおいて、要求依頼情報を格納するフィールドとしては、例えば、図３に示された「ｒｅｓｅｒｖｅｄ」（機能拡張用の予約フィールド）を用いてもよい。なお、要求依頼情報は、このような形式に限定されず、他形式のメッセージとして送信されてもよい。

メッセージ生成部５４は、要求依頼情報を含む同期メッセージの１回の送信によって最小伝送遅延率の改善がなされない場合に備えて、一定時間、送信を続けるとよい。メッセージ生成部５４は、例えば、複数の同期メッセージを、時間間隔をおき、複数回に分けて送信し、これにより連続的に閾値の変更を行うとよい。

要求依頼情報を含む同期メッセージ「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ」（パケット７１）は、通信装置１において受信される。図２３には、第５実施例の通信装置１の構成が示されている。

通信装置１は、上述したように、制御部１０と、スイッチ部１１と、複数のポート（１）〜（ｎ）１２と、Ｒｘ側処理部１３１と、Ｔｘ側処理部１３２とを含む。ここで、ポート（１）及び（２）１２は、クライアント装置５及びサーバ装置３にそれぞれ接続されている。したがって、同期メッセージ「Ｓｙｎｃ」、「Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐ」、「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ」は、ポート（２）１２からポート（１）１２に転送され、同期メッセージ「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ」は、ポート（１）１２からポート（２）１２に転送される。

要求依頼情報を含む同期メッセージ「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ」は、ポート（１）１２を介してＴｘ側処理部１３２に入力される。このＴｘ側処理部１３２は、出力ポート選択部１３１１と、メッセージ検出部１３１２とを含む。

出力ポート選択部１３１１は、パケット７１，７２の転送先のポート（１）〜（ｎ）１２を判別し、該転送先ポート番号とともに、パケット７１，７２をスイッチ部１１に出力する。同期メッセージ「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ」を含むパケット７２は、ポート（２）１２に転送される。

一方、メッセージ検出部１３１２は、同期メッセージ「Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ」を識別して、該同期メッセージから要求依頼情報を抽出して制御部１０に出力する。制御部１０は、要求依頼情報を、伝送方向ごとに分けて、各伝送方向、つまり、ポート（１）及び（２）に対応するＴｘ側処理部１３２の廃棄判定部６９に出力する。なお、図２３において、Ｔｘ側処理部１３２は、廃棄判定部６９以外の構成の表示が省略されているが、その構成は、図１７に示されるとおりである。

廃棄判定部６９は、要求依頼情報が入力されると、要求依頼情報に含まれる閾値α，α１，α２の変更量の値に従って、閾値α，α１，α２を変更する。なお、廃棄判定部６９の判定処理は、図１８及び図１９を参照して述べたとおりである。

再び図２２を参照すると、変更要求部５５は、最小伝送遅延率が閾値γより大きい場合（ステップＳｔ４３のＮＯ）、競合発生率の閾値α，α１，α２の変更を要求することなく、再びステップＳｔ４１の処理を行う（ステップ４４）。変更要求部５５は、処理を継続する場合（ステップＳｔ４５のＮＯ）も、再びステップＳｔ４１の処理を行う。このようにして、変更要求部５５は、競合発生率の閾値α，α１，α２の変更処理を行う。

本実施例の通信装置１において、競合発生率の閾値α，α１，α２は、読出部６５により読み出されて送信された優先パケット７１（同期メッセージ）を受信する、クライアント装置５からの要求に応じて決定される。そして、この要求は、クライアント装置５において測定された優先パケット７１の伝送遅延時間に基づく。

したがって、本実施例の通信装置１によると、競合するトラヒックの量が増加することによって、最小伝送遅延時間の同期メッセージが減少しても、これを、受信先のクライアント装置５が検出して、閾値α，α１，α２を低下させることができる。これにより、クライアント装置５が受信する最小伝送遅延時間の同期メッセージの数を増加させることができる。なお、クライアント装置５は、逆に、閾値α，α１，α２を増加させることにより、あえて競合発生率を増加させ、非優先パケット７２の通信帯域の利用効率を高めることも可能である。

これまで述べた実施例において、読出部６５は、非優先パケット７２の読み出し済みのデータ７２ａを、自装置の内部、つまり廃棄処理部８９において廃棄させるが、これに限定されず、自装置の外部において廃棄させてもよい。例えば、読出部６５は、パケット７１，７２がイーサネットフレーム（図１０参照）である場合、データ７２ａに、誤った値のＦＣＳフィールドを付与して、該イーサネットフレームを受信する外部装置を用いて廃棄させてもよい。このとき、ＦＣＳの生成が、ポート１２に設けられたＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能により行われるとすると、読出部６５は、ポート１２に対して、誤ったＦＣＳを付与させるための指示を与える。

この廃棄方法は、例えば、通信装置１が、カットスルー方式のパケット転送を採用している場合、有効である。なお、パケット７１，７２が他の形式である場合については、例えば、ＧＦＰ（Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｆｒａｍｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）のＨＥＣ（Ｈｅａｄｄｅｒ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｔｒｏｌ）が利用可能である。また、ＰＰＰ（Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のＦＣＳやＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）も利用可能である。

また、これまで述べた実施例の通信装置１は、優先パケット７１に含まれる時刻情報を交換することにより互いに同期するサーバ装置３及びクライアント装置５間において、優先パケット７１を中継するものであったが、これに限定されない。例えば、動画を配信するサーバ装置と、動画を受信するクライアント装置との通信においても、通信品質を確保するために、他のトラヒック量に影響されず、一定数のパケットの伝送遅延時間が最小伝送遅延時間となることが好ましい。したがって、通信装置１は、周波数同期及び時刻同期だけでなく、他の通信を行う外部装置間において、パケットを中継するものであってもよい。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１） 受信した第１及び第２パケットをそれぞれ格納する第１及び第２キューと、
送信対象として前記第１パケットを前記第２パケットより優先的に選択し、選択した送信対象パケットを前記第１キュー、または前記第２キューから読み出す読出部と、
前記読出部が前記第２キューから前記第２パケットを読み出している途中に前記第１キューに格納された前記第１パケットを検出する検出部と、
前記第２キューに格納された前記第２パケット、または、前記読出部が読み出し中の前記第２パケットの読み出し済みの部分を複製して得られた複製データを保持する保持部とを有し、
前記読出部は、前記検出部が前記第１パケットを検出したとき、読み出し中の前記第２パケットを、自装置の内部または外部において廃棄させ、前記第１キューに格納された前記第１パケットを読み出し、該読み出しの完了後、前記保持部から前記複製データを読み出すことを特徴とする通信装置。
（付記２） 前記読出部により読み出された前記第１パケットの数に対する、前記検出部により検出された前記第１パケットの数の比を算出する第１算出部を、さらに有し、
前記読出部は、前記比が閾値以上である場合、前記検出部が前記第１パケットを検出したとき、読み出し中の前記第２パケットを、自装置の内部または外部において廃棄させ、前記第１キューに格納された前記第１パケットを読み出し、該読み出しの完了後、前記保持部から前記複製データを読み出すことを特徴とする付記１に記載の通信装置。
（付記３） 前記第１パケットの単位時間当たりの受信数を取得し、前記受信数に応じて前記閾値を算出する第２算出部を、さらに有することを特徴とする付記２に記載の通信装置。
（付記４） 前記閾値は、前記読出部により読み出されて送信された前記第１パケットを受信する、外部装置からの要求に応じて決定され、
前記要求は、前記外部装置において測定された前記第１パケットの伝送遅延時間に基づくことを特徴とする付記２に記載の通信装置。
（付記５） 前記読出部は、前記検出部が前記第１パケットを検出した場合、読み出し中の前記第２パケットのデータ全体のうち、読み出し済みのデータ量が一定値以下であるとき、読み出し中の前記第２パケットを、自装置の内部または外部において廃棄させ、前記第１キューに格納された前記第１パケットを読み出し、該読み出しの完了後、前記保持部から前記複製データを読み出すことを特徴とする付記１乃至４の何れかに記載の通信装置。
（付記６） 前記第１パケットに含まれる時刻情報を交換することにより互いに同期する複数の外部装置間において、前記第１パケットを中継することを特徴とする付記１乃至５の何れかに記載の通信装置。
（付記７） 受信した第１及び第２パケットを第１及び第２キューにそれぞれ格納し、
送信対象として前記第１パケットを前記第２パケットより優先的に選択し、
選択した送信対象パケットを前記第１キュー、または前記第２キューから読み出し、
前記第２キューに格納された前記第２パケット、または、読み出し中の前記第２パケットの読み出し済みの部分を複製して、複製データとして保持し、
前記第２キューから前記第２パケットを読み出している途中に前記第１パケットが前記第１キューに格納されたとき、読み出し中の前記第２パケットを、自装置の内部または外部において廃棄させ、前記第１キューに格納された前記第１パケットを読み出し、該読み出しの完了後、保持された前記複製データを読み出すことを特徴とする通信方法。
（付記８） 読み出された前記第１パケットの数に対する、前記第２キューから前記第２パケットを読み出している途中に前記第１パケットが前記第１キューに格納された前記第１パケットの数の比が閾値以上である場合、前記第２キューから前記第２パケットを読み出している途中に前記第１パケットが前記第１キューに格納されたとき、読み出し中の前記第２パケットを、自装置の内部または外部において廃棄させ、前記第１キューに格納された前記第１パケットを読み出し、該読み出しの完了後、保持された前記複製データを読み出すことを特徴とする付記７に記載の通信方法。
（付記９） 前記第１パケットの単位時間当たりの受信数を取得し、前記受信数に応じて前記閾値を算出することを特徴とする付記８に記載の通信方法。
（付記１０） 前記閾値は、読み出されて送信された前記第１パケットを受信する、外部装置からの要求に応じて決定され、
前記要求は、前記外部装置において測定された前記第１パケットの伝送遅延時間に基づくことを特徴とする付記８に記載の通信方法。
（付記１１） 前記第２キューから前記第２パケットを読み出している途中に前記第１パケットが前記第１キューに格納された場合、読み出し中の前記第２パケットのデータ全体のうち、読み出し済みのデータ量が一定値以下であるとき、読み出し中の前記第２パケットを、自装置の内部または外部において廃棄させ、前記第１キューに格納された前記第１パケットを読み出し、該読み出しの完了後、前記保持部から前記複製データを読み出すことを特徴とする付記７乃至１０の何れかに記載の通信方法。
（付記１２） 前記第１パケットは、前記第１パケットに含まれる時刻情報を交換することにより互いに同期する複数の外部装置間において中継されることを特徴とする付記７乃至１１の何れかに記載の通信方法。

１ 通信装置
３ サーバ装置（外部装置）
５ クライアント装置（外部装置）
６０ 競合発生率算出部（第１算出部）
６４１ 優先キュー（第１キュー）
６４２ 非優先キュー（第２キュー）
６４３ 予備キュー（保持部）
６５ 読出部
６８ 競合検出部（検出部）
７１ 優先パケット（第１パケット）
７２ 非優先パケット（第２パケット）
７３ 複製パケット
７４ 複製データ
８２ 閾値算出部（第２算出部）
α、α１、α２ 閾値

Claims (7)

1. 複数の他装置の間で時刻同期または周波数同期を行うための同期メッセージを中継する通信装置において、
   受信したパケットをそれぞれ格納する第１及び第２キューと、
   前記受信したパケットのうち、前記同期メッセージを含む第１パケットを前記第１キューに書き込み、前記同期メッセージを含まない第２パケットを前記第２キューに書き込む書込部と、
   送信対象として前記第１パケットを前記第２パケットより優先的に選択し、選択した送信対象パケットを前記第１キュー、または前記第２キューから読み出す読出部と、
   前記読出部が前記第２キューから前記第２パケットを読み出している途中に前記第１キューに格納された前記第１パケットを検出する検出部と、
   前記第２キューに格納された前記第２パケット、または、前記読出部が読み出し中の前記第２パケットの読み出し済みの部分を複製して得られた複製データを保持する保持部とを有し、
   前記読出部は、前記検出部が前記第１パケットを検出したとき、読み出し中の前記第２パケットを、自装置の内部または外部において廃棄させ、前記第１キューに格納された前記第１パケットを読み出し、該読み出しの完了後、前記保持部から前記複製データを読み出すことを特徴とする通信装置。
2. 前記読出部により読み出された前記第１パケットの数に対する、前記検出部により検出された前記第１パケットの数の比を算出する第１算出部を、さらに有し、
   前記読出部は、前記比が閾値以上である場合、前記検出部が前記第１パケットを検出したとき、読み出し中の前記第２パケットを、自装置の内部または外部において廃棄させ、前記第１キューに格納された前記第１パケットを読み出し、該読み出しの完了後、前記保持部から前記複製データを読み出すことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記第１パケットの単位時間当たりの受信数を取得し、前記受信数に応じて前記閾値を算出する第２算出部を、さらに有することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
4. 前記閾値は、前記読出部により読み出されて送信された前記第１パケットを受信する、外部装置からの要求に応じて決定され、
   前記要求は、前記外部装置において測定された前記第１パケットの伝送遅延時間に基づくことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
5. 前記読出部は、前記検出部が前記第１パケットを検出した場合、読み出し中の前記第２パケットのデータ全体のうち、読み出し済みのデータ量が一定値以下であるとき、読み出し中の前記第２パケットを、自装置の内部または外部において廃棄させ、前記第１キューに格納された前記第１パケットを読み出し、該読み出しの完了後、前記保持部から前記複製データを読み出すことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の通信装置。
6. 前記同期メッセージに含まれる時刻情報を交換することにより互いに同期する前記複数の他装置の間において、前記第１パケットを中継することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の通信装置。
7. 複数の装置の間で時刻同期または周波数同期を行うための同期メッセージを中継する通信方法において、
   受信したパケットを第１及び第２キューにそれぞれ格納し、
   前記受信したパケットのうち、前記同期メッセージを含む第１パケットを前記第１キューに書き込み、
   前記受信したパケットのうち、前記同期メッセージを含まない第２パケットを前記第２キューに書き込み、
   送信対象として前記第１パケットを前記第２パケットより優先的に選択し、
   選択した送信対象パケットを前記第１キュー、または前記第２キューから読み出し、
   前記第２キューに格納された前記第２パケット、または、読み出し中の前記第２パケットの読み出し済みの部分を複製して、複製データとして保持し、
   前記第２キューから前記第２パケットを読み出している途中に前記第１パケットが前記第１キューに格納されたとき、読み出し中の前記第２パケットを、自装置の内部または外部において廃棄させ、前記第１キューに格納された前記第１パケットを読み出し、該読み出しの完了後、保持された前記複製データを読み出すことを特徴とする通信方法。

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