JP6036179B2 - 通信装置及び同期方法 - Google Patents

Description

本明細書で論じられる実施態様は、ネットワーク上の装置の同期に関する。

ネットワーク上にある各装置の時刻をマイクロ秒未満の精度で同期する技術として、ＩＥＥＥ１５８８が提案されている。例えば、ＩＥＥＥ１５８８による同期方法は、グランドマスタモード（Grand Master Mode）装置と、バウンダリクロックモード（Boundary Clock Mode）装置と、オーディナリクロックモード（Ordinary Clock Mode）装置とによって実現される。グランドマスタモード装置は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星や標準電波や原子時計等の正確な時刻源に直接接続される。バウンダリクロックモード装置は、グランドマスタモード装置から送信される時刻情報を中継する。オーディナリクロックモード装置は、グランドマスタモード装置から送信される時刻情報を終端する。

グランドマスタモード装置は、ＧＰＳ衛星等の正確な時刻源から、ＴＯＤ（Time Of Day）及びＰＰＳ（Pulse Per Second）を受信し、自装置の時刻を同期させる。一方、バウンダリクロックモード装置及びオーディナリクロックモード装置は、ＰＴＰ（Precision Time Protocol）を用いて、任意のタイミングでグランドマスタモード装置に時間の問い合わせ用のＰＴＰパケットを送出する。

グランドマスタモード装置は、問い合わせ用のＰＴＰパケットを受信する。グランドマスタモード装置は、バウンダリクロックモード装置及びオーディナリクロックモード装置に対して、ＴＯＤ及びＰＰＳを含む時刻通知用のＰＴＰパケットを、当該時刻通知用のＰＴＰパケットの送信時刻をタイムスタンプした上で送信する。

バウンダリクロックモード装置及びオーディナリクロックモード装置は、問い合わせ用のＰＴＰパケットを送信した時点のタイムスタンプ及び時刻通知用のＰＴＰパケットのタイムスタンプを使用して伝送路における遅延時間を算出する。バウンダリクロックモード装置及びオーディナリクロックモード装置は、グランドマスタモード装置から送信された時刻通知用のＰＴＰパケットの時刻に対して時刻補正を行うことで、自装置の時刻を同期させる。

「IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems」 IEEE Std 1588-2008

時刻同期ネットワークでは、時刻情報を供給するマスタ装置を冗長化することによって信頼性を向上することができる。しかしながら、現用系マスタ装置の切り替え時に瞬間的に時刻が変動することにより時刻同期ネットワークにおける同期品質が低下する。本明細書に開示される装置又は方法は、現用系マスタ装置の切り替え時における同期品質の低下を軽減することを目的とする。

装置の一観点によればパケット伝送装置が与えられる。パケット伝送装置は、第１の時計及び第２の時計と、外部時刻源装置との間で同期用パケットを送受信する通信部と、同期用パケットの時刻情報に応じて第１の時計を外部時刻源装置に同期させる第１同期処理部と、第２の時計を第１の時計に同期させる第２同期処理部を備える。

本明細書に開示される装置又は方法によれば、現用系マスタ装置の切り替え時における同期品質の低下が軽減される。

通信システムの構成例の説明図である。 パケット伝送装置の一例のハードウエア構成図である。 パケット伝送装置の第１例の機能構成図である。 ＰＰＳ位相監視部の第１例の機能構成図である。 相互位相監視部の一例の機能構成図である。 パケット伝送装置の動作の一例の説明図である。 監視制御盤の動作の一例の説明図である。 パケット伝送装置の第２例の機能構成図である。 ＰＰＳ位相監視部の第２例の機能構成図である。

＜１．第１実施例＞
以下、添付する図面を参照して好ましい実施例について説明する。図１は、通信システムの構成例の説明図である。通信システム１は、ネットワーク２と、マスタ装置３と、パケット伝送装置４を含む。パケット伝送装置４は、所定の時刻同期プロトコルに従って、時刻情報を格納したパケットをマスタ装置３とやりとりすることにより、パケット伝送装置４が備える時計の時刻をマスタ装置３の時計の時刻に同期させる。マスタ装置３は、外部時刻源装置の一例である。

以下の説明では、ＩＥＥＥ１５８８で提案されるＰＴＰ（Precision Time Protocol）が時刻同期プロトコルとして使用される例示を使用する。但しこの例示は、本明細書に記載される装置、方法及び通信システムが、ＰＴＰを使用するものに限定して適用されることを意図するものではない。本明細書に記載される装置、方法及び通信システムは、例えばＮＴＰ（Network Time Protocol）やＳＮＴＰ（Simple Network Time Protocol）を使用してもよい。本明細書に記載される装置、方法及び通信システムは、所定の時刻同期プロトコルに従って、時刻情報を格納したパケットをやりとりすることにより装置間の時刻を同期させるものに広く適用可能である。

図２は、パケット伝送装置４の一例のハードウエア構成図である。パケット伝送装置４は、インタフェース盤１０−１〜１０−ｎと、スイッチ盤１１−１及び１１−２と、監視制御盤１２−１及び１２−２を備える。以下の説明及び添付する図面においてインタフェース盤を「ＩＦ盤」と表記することがある。ＩＦ盤１０−１〜１０−ｎは、通信部の一例である。

なお、図２に示すハードウエア構成は実施例の説明のための例示にすぎない。以下の動作を実行するものであれば、本明細書に記載されるパケット伝送装置４は他のどのようなハードウエア構成を採用してもよい。

ＩＦ盤１０−１〜１０−ｎは回線インタフェースを収容する。ＩＦ盤１０−１は、ＰＨＹ（Physical）回路２０−１と、ＮＰＵ（Network Processor Unit）２１−１と、トラヒック管理回路２２−１、ＩＦ盤監視制御回路２３−１を備える。以下の説明及び添付する図面においてトラヒック管理回路（ＴＭ（Traffic Management）回路）を「ＴＭ回路」と表記することがある。

ＰＨＹ回路２０−１は、物理信号処理を行う。ＮＰＵ２１−１は、パケット・フォワーディング処理を行う。また、ＮＰＵ２１−１は、ＰＴＰパケットに受信時刻、及び送信時刻のタイムスタンプを付することができる。ＮＰＵ２１−１は、タイムスタンプ処理のためのＲＴＣ（Real Time Clock）と呼ばれる時計を有する。ＮＰＵ２１−１は、ＲＴＣ２４−１が示す時刻のタイムスタンプをＰＴＰパケットに付する。ＲＴＣ２４−１は、第３の時計の一例である。

ＴＭ回路２２−１は、パケット・トラフィック制御処理を行う。ＴＭ回路２２−１で処理されたパケットは、スイッチ盤１１−１又は１１−２に送られ、行き先のインタフェース盤へスイッチングされる。パケット伝送装置４は、スイッチ盤１１−１及び１１−２のいずれか一方を現用系スイッチ盤として使用し、他方を予備系スイッチ盤として待機させる冗長構成を持つ。

ＩＦ盤監視制御回路２３−１は、ＩＦ盤１０−１内の各種監視制御処理を行う。ＰＴＰ通信でやり取りされるパケットは、ＮＰＵ２１−１でタイムスタンピングされ、ＩＦ盤監視制御回路２３−１にて終端される。ＩＦ盤監視制御回路２３−１は、ＰＴＰパケットの送受信処理を行ない、マスタ装置３との間のＰＴＰ通信にて取得したタイムスタンプ情報を監視制御盤１２−１及び１２−２へ送信する。なお、図２において、破線は主信号が格納されたパケットの流れを示し、一点鎖線はＰＴＰパケットの流れを示し、二点鎖線はタイムスタンプ情報の流れを示す。

他のＩＦ盤１０−ｎも、ＩＦ盤１０−１と同様の構成を備えており、ＰＨＹ回路２０−ｎと、ＮＰＵ２１−ｎと、トラヒック管理回路２２−ｎ、ＩＦ盤監視制御回路２３−ｎ、ＲＴＣ２４−ｎを備える。

監視制御盤１２−１及び１２−２は、パケット伝送装置の状態監視及び制御を行う。パケット伝送装置４は、監視制御盤１２−１及び１２−２のいずれか一方を現用系監視制御盤として使用し、他方を予備系監視制御盤として待機させる冗長構成を持つ。以下の説明では、監視制御盤１２−１が現用系監視制御盤として動作し、監視制御盤１２−２が予備系監視制御盤として待機中であると想定する。

現用系監視制御盤１２−１は、ＲＴＣ２５−１を備える。現用系監視制御盤１２−１は、ＩＦ盤監視制御回路２３−１から受信したタイムスタンプ情報に応じて、ＰＴＰソフト・アルゴリズム処理を実行することにより、ＲＴＣ２５−１の時刻をマスタ装置３の時刻に同期させる。予備系監視制御盤１２−２も同様にＲＴＣを備え、ＩＦ盤監視制御回路２３−１から受信したタイムスタンプ情報に従ってＲＴＣの時刻をマスタ装置３の時刻に同期させる。

現用系監視制御盤１２−１は、ＲＴＣ２５−１の時刻を示すＴＯＤ情報及びＰＰＳ信号をＩＦ盤１０−１に出力する。ＴＯＤ情報は日時情報である。ＰＰＳ信号は、各秒の位相を示す信号であり、立ち上がりエッジにて秒の変化タイミングを示す。ＩＦ盤監視制御回路２３−１は、ＩＦ盤１０−１のＲＴＣ２４−１を、現用系監視制御盤１２−１のＲＴＣ２５−１に同期させる。このため、ＩＦ盤１０−１のＲＴＣ２４−１の時刻は、現用系監視制御盤１２−１のＲＴＣ２５−１に従属する。他のＩＦ盤１０−ｎにも同様にＴＯＤ情報及びＰＰＳ信号が出力され、他のＩＦ盤１０−ｎのＲＴＣ２４−ｎはＲＴＣ２５−１に同期させられる。

図３は、パケット伝送装置４の第１例の機能構成図である。ＩＦ盤１０−ｉは、ＲＴＣ２４−ｉと、ＭＡＣ（Media Access Control）処理部３０−ｉと、タイムスタンプ処理部３１−ｉと、終端部３２−ｉと、タイムスタンプメモリ３３−ｉと、制御部３４−ｉと、ＰＰＳ選択部３５−ｉを備える。なお、図３の機能構成図は、本明細書において説明されるパケット伝送装置４の機能に関係する構成を中心に示している。パケット伝送装置４は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。図８の機能構成図も同様である。

ＲＴＣ２４−ｉ、ＭＡＣ処理部３０−ｉ及びタイムスタンプ処理部３１−ｉの動作は、ＮＰＵ２１−ｉによって実行されてよい。終端部３２−ｉ、制御部３４−ｉ及びＰＰＳ選択部３５−ｉの動作は、ＩＦ盤監視制御回路２３−ｉによって実現されてよい。ＩＦ盤監視制御回路２３−ｉは、制御部３４−ｉの動作を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えてもよい。図３は、ＩＦ盤１０−１〜１０−ｎのうちＩＦ盤１０−ｉの機能構成を示すが、ＩＦ盤１０−１〜１０−ｎは同様の機能構成を有していてよい。

現用系監視制御盤１２−１は、ＲＴＣ２５−１と、制御部４０−１と、ＰＰＳ位相監視部４１−１を備える。予備系監視制御盤１２−２は、ＲＴＣ２５−２と、制御部４０−２と、ＰＰＳ位相監視部４１−２を備える。現用系監視制御盤１２−１及び予備系監視制御盤１２−２は、それぞれ制御部４０−１及び４０−２の動作を実行するＣＰＵを備えてもよい。

ＲＴＣ２５−１及び２５−２は、第１の時計及び第２の時計の一例である。監視制御盤１２−１及び１２−２は、第１同期処理部及び第２同期処理部の一例である。ＲＴＣ２５−１の時刻を示すＰＰＳ信号は第１基準タイミング信号の一例であり、ＲＴＣ２５−１の時刻を示すＰＰＳ信号は第２基準タイミング信号の一例である。制御部４０−２は、補正部の一例である。

ＭＡＣ処理部３０−ｉは、パケット送受信のための媒体アクセス制御層におけるプロトコル処理を実行する。タイムスタンプ処理部３１−ｉは、ＰＴＰパケットにタイムスタンプを付加する。終端部３２−ｉは、ＰＴＰパケットの送受信処理を行い、タイムスタンプメモリ３３−ｉにタイムスタンプ情報を格納する。タイムスタンプ情報は、ＰＴＰパケットの送信時刻及び受信時刻を示す情報である。

制御部３４−ｉは、タイムスタンプメモリ３３−ｉからタイムスタンプ情報を読み出して、現用系監視制御盤１２−１及び予備系監視制御盤１２−２に送信する。

現用系監視制御盤１２−１の制御部４０−１は、ＩＦ盤監視制御回路２３−ｉから受信したタイムスタンプ情報に従って、ＰＴＰソフト・アルゴリズム処理を実行することにより、ＲＴＣ２５−１の時刻及び周波数を調整する。同様に、予備系監視制御盤１２−２の制御部４０−２は、ＩＦ盤監視制御回路２３−ｉから受信したタイムスタンプ情報に従って、ＰＴＰソフト・アルゴリズム処理を実行することにより、ＲＴＣ２５−２の時刻及び周波数を調整する。

制御部３４−ｉは、現用系監視制御盤１２−１の制御部４０−１から、ＲＴＣ２５−１のＴＯＤ情報を受信して、ＲＴＣ２４−ｉの時刻を調整する。ＰＰＳ選択部３５−ｉは、ＲＴＣ２５−１及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号のうち、現用系監視制御盤１２−１のＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号を選択してＲＴＣ２４−ｉに入力する。ＲＴＣ２４−ｉは、選択されたＰＰＳ信号に基づいて時刻を調整する。

現用系監視制御盤１２−１及び予備系監視制御盤１２−２には、同じタイムスタンプ情報が与えられ、同じＰＴＰソフト・アルゴリズム処理を実行している。また、制御部４０−１及び４０−２は同じハードウエア性能を有する。このため、ＲＴＣ２５−１及びＲＴＣ２５−２のＴＯＤ情報、ＰＰＳ信号の位相は同じになる。

しかし、ＲＴＣの個体差や、現用系監視制御盤１２−１と予備系監視制御盤１２−２との間の不可の偏りに起因して、ＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号の位相及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の位相の間のずれが生じる恐れがある。

ＲＴＣ２５−１及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の位相の間にずれがあると、現用系監視制御盤が監視制御盤１２−２に切り替わった時に瞬間的にパケット伝送装置４の時刻の変動を招き、パケット伝送装置４の時刻同期性能、品質が低下する。例えば、パケット伝送装置４の時刻をパケットの伝送遅延の測定に使用していた場合には、パケット伝送装置４の変動により測定誤差が発生する。

そこで、パケット伝送装置４は、ＰＰＳ位相監視部４１−２によりＲＴＣ２５−１及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の位相差を監視し、位相差に応じてＲＴＣ２５−２の時刻及び周波数を調整する。監視制御盤１２−１が予備系監視制御盤として待機する場合には、パケット伝送装置４は、ＰＰＳ位相監視部４１−１によりＲＴＣ２５−１及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の位相差を監視し、ＲＴＣ２５−１の時刻及び周波数を調整する。

図４は、ＰＰＳ位相監視部４１−２の第１例の機能構成図である。ＰＰＳ位相監視部４１−２は、フリップフロップ５０−１及び５０−２と、自己位相監視部５１−１及び５１−２と、相互位相監視部５２を備える。ＰＰＳ位相監視部４１−１も同様の構成を有する。以下の説明及び添付する図面においてフリップフロップを「ＦＦ」と表記することがある。自己位相監視部５１−１及び５１−２は、第１監視部及び第２監視部の一例である。相互位相監視部５２は、位相差検出部の一例である。

フリップフロップ５０−１は、与えられたクロック信号でＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号をサンプリングする。例えば、クロック信号の周波数が１００ＭＨｚである時は、ＰＰＳ信号の立ち上がりエッジ周期は１０⁶個のクロックに相当する。自己位相監視部５１−１は、前回のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジから期待される次の立ち上がりエッジの位相に対して、実際の立ち上がりエッジの位相が何クロックずれているかを検出する。

自己位相監視部５１−１は、エッジ周期が長くなる方向である正方向の位相ずれ量、及びエッジ周期が短くなる方向の負方向の位相ずれ量の各々について最大値を記憶する。フリップフロップ５０−２も同様にＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号をサンプリングし、自己位相監視部５１−２は、ＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の位相の変動を検出し正方向及び負方向の位相ずれ量の最大値を記憶する。

自己位相監視部５１−１及び５１−２は、それぞれ、ＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号の位相ずれ量の最大値及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の位相ずれ量の最大値を、制御部４０−２へ出力する。制御部４０−２は、例えば、これらの位相ずれ量の最大値の値に基づいて、ＲＴＣ２５−１及び２５−２の異常を検出してよい。

図５は、相互位相監視部５２の一例の機能構成図である。相互位相監視部５２は、ＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の間の位相差を監視する。相互位相監視部５２は、カウンタ回路６０−１及び６０−２と、ラッチ回路６１−１及び６１−２と、論理和（ＯＲ）回路６３と、比較回路６４及び６５と、最大位相差格納部６６−１及び６６−２と、リセット部６７を備える。最大位相差格納部６６−１及び６６−２は格納部の一例である。

カウンタ回路６０−１は、クロック信号のパルスをカウントし、ＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジでカウント値がリセットされる。ラッチ回路６１−１は、カウンタ回路６０−１のカウント値をＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジが生じたタイミングでラッチする。したがって、ラッチ回路６１−１の出力値として、ＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジからＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジまでの期間のクロック信号のパルス数が得られる。このパルス数は、ＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジからＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジまで位相差Δ１を示す。

カウンタ回路６０−２は、クロック信号のパルスをカウントし、ＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジでカウント値がリセットされる。ラッチ回路６１−２は、カウンタ回路６０−２のカウント値をＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジが生じたタイミングでラッチする。したがって、ラッチ回路６１−２の出力値として、ＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジからＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジまで位相差Δ２が得られる。

ＯＲ回路６３は、ＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の各々の立ち上がりエッジのタイミングでトリガを発生する。比較回路６４は、ＯＲ回路６３によるトリガの発生タイミングで、ラッチ回路６１−１及び６１−２の出力をラッチする。

比較回路６４は、位相差Δ１及びΔ２のうち小さい方を現在のＰＰＳ信号間の位相差として選択する。比較回路６４は、選択した位相差を示す位相差信号を制御部４０−２へ出力する。また、比較回路６４は、位相差Δ１及びΔ２のいずれを選択したかを示す識別信号を制御部４０−２へ出力する。

比較回路６５は、比較回路６４が出力する位相差信号及び識別信号を入力する。比較回路６５は、位相差Δ１を入力した場合に、最大位相差格納部６６−１に格納されている位相差と位相差Δ１とを比較する。最大位相差格納部６６−１には、以前に比較回路６４から出力された、ＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジからＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジまで位相差の最大値が格納される。

比較回路６５は、比較回路６４から入力した位相差Δ１が最大位相差格納部６６−１に格納されている位相差よりも大きい場合には、最大位相差格納部６６−１に格納される位相差を位相差Δ１に更新する。比較回路６５は、比較回路６４から入力した位相差Δ１が最大位相差格納部６６−１に格納されている位相差以下の場合には、最大位相差格納部６６−１に格納される位相差を更新しない。

比較回路６５は、位相差Δ２を入力した場合に、最大位相差格納部６６−２に格納されている位相差と位相差Δ２とを比較する。最大位相差格納部６６−２には、以前に比較回路６４から出力された、ＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジからＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号の立ち上がりエッジまで位相差の最大値が格納される。

比較回路６５は、比較回路６４から入力した位相差Δ２が最大位相差格納部６６−２に格納されている位相差よりも大きい場合には、最大位相差格納部６６−２に格納される位相差を位相差Δ２に更新する。比較回路６５は、比較回路６４から入力した位相差Δ２が最大位相差格納部６６−２に格納されている位相差以下の場合には、最大位相差格納部６６−２に格納される位相差を更新しない。

最大位相差格納部６６−１及び６６−２に格納されている位相差の最大値は、制御部４０−２により読み出される。リセット部６７は、監視制御盤１２−２の動作開始時や所定のタイミングで最大位相差格納部６６−１及び６６−２に格納されている情報をリセットする。

制御部４０−２は、比較回路６４から出力された位相差信号に従ってＲＴＣ２５−２の周波数を調整することにより、ＲＴＣ２５−２の時刻をＲＴＣ２５−１の時刻に同期させる。制御部４０−２は、例えば以下の算出式（１）に従ってＲＴＣ２５−２の周波数を調整してよい。

ｒ（ｎ）＝ｒ（ｎ−１）＋ｒ（ｎ−１）×α×（Δｔ１−Δｔ０） … （１）

ｒ（ｎ−１）及びｒ（ｎ）は、ＲＴＣ２５−２の調整前及び調整後の周波数であり、Δｔ１は、現時刻ｔ１における位相差であり、Δｔ０は時刻ｔ１より以前の時刻ｔ０における位相差であり、αは補正の応答速度を定める係数である。

制御部４０−２は、最大位相差格納部６６−１及び６６−２に格納されている位相差の最大値が所定閾値よりも大きい場合には、上式（１）による周波数の補正が適正でないと判断する。この場合、制御部４０−２は係数αの調整処理を開始してもよい。

制御部４０−２は、自己位相監視部５１−１及び５１−２から出力されるＲＴＣ２５−１及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の位相ずれ量の最大値に基づきＲＴＣ２５−１及び２５−２の異常を検出したとき、上式（１）による周波数の補正を停止してもよい。

＜２．動作説明＞
次に、パケット伝送装置４がバウンダリクロックモード装置として動作する場合の例示を用いてパケット伝送装置４の動作例を説明する。図６は、パケット伝送装置４の動作の一例の説明図である。

定常状態としてＰＴＰ同期状態である間、ＩＦ盤１０−ｉ及び１０−ｊは、ＰＴＰ Ｓｌａｖｅ Ｐｅｅｒ動作によりそれぞれグランドマスタモード装置７０−１及び７０−２とＰＴＰパケット通信を行ない、タイムスタンプ情報を取得する。ＩＦ盤１０−ｉ及び１０−ｊは、取得したタイムスタンプ情報を現用系監視制御盤１２−１及び予備系監視制御盤１２−２に伝達する。図６の一点鎖線はタイムスタンプ情報の流れを示す。

現用系監視制御盤１２−１及び予備系監視制御盤１２−２は、ＰＴＰソフト・アルゴリズム処理を実行し、それぞれＲＴＣ２５−１及び２５−２をグランドマスタモード装置の時刻に同期させる。本例では、ＩＦ盤１０−ｉ及び１０−ｊが、それぞれグランドマスタモード装置７０−１及び７０−２とＰＴＰ通信を行うことで、同期時刻ソースが冗長化されている。

現用系監視制御盤１２−１及び予備系監視制御盤１２−２は、グランドマスタモード装置７０−１及び７０−２のうち現用系グランドマスタモード装置７０−１から送信されたタイムスタンプ情報を選択する。現用系監視制御盤１２−１及び予備系監視制御盤１２−２は、選択したタイムスタンプ情報を用いてＲＴＣ２５−１及び２５−２をグランドマスタモード装置７０−１の時刻に同期させる。

グランドマスタモード装置７０−１及び７０−２の何れか一方を同期時刻ソースとして選択する冗長構成により、グランドマスタモード装置７０−１及び７０−２の何れか一方との間の通信障害が発生しても他方を利用して同期状態を維持する。

現用系監視制御盤１２−１のＲＴＣ２５−１からは、ＩＦ盤１０−ｉ、１０−ｊ、１０−ｋ、１０−ｍにＴＯＤ情報及びＰＰＳ信号が分配される。これにより、ＩＦ盤１０−ｉ、１０−ｊ、１０−ｋ、１０−ｍのＲＴＣ２４−ｉ、２４−ｊ、２４−ｋ、２４−ｍは、ＲＴＣ２５−１に同期する。図６の一点鎖線はＴＯＤ情報及びＰＰＳ信号の流れを示す。

ＩＦ盤１０−ｋ及び１０−ｍは、ＰＴＰ Ｍａｓｔｅｒ Ｐｅｅｒ動作によりそれぞれオーディナリクロックモード装置７０−３及び７０−４とＰＴＰパケット通信を行ない、時刻同期のネットワーク分配を行う。

このようなＰＴＰ同期状態である場合、現用系監視制御盤１２−１の故障により監視制御盤１２−２が現用系監視制御盤に切り替わる場合の同期状態の品質劣化を抑えるために、ＲＴＣ２５−２がＲＴＣ２５−１に高精度で同期していることが望ましい。このため、予備系監視制御盤１２−２のＰＰＳ監視制御部４１−２は、ＲＴＣ２５−１及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の位相差を監視する。制御部４０−２は、ＰＰＳ信号の位相差に基づいてＲＴＣ２５−２の時刻及び周波数を調整する。

図７は、タイムスタンプ情報を取得した場合の監視制御盤１２−２の動作の一例の説明図である。監視制御盤１２−１の動作も同様である。図７を参照して説明する一連の動作は複数の手順を含む方法と解釈してもよい。この場合に「オペレーション」を「ステップ」と読み替えてもよい。

オペレーションＡＡにおいて制御部４０−２は、タイムスタンプ情報をＩＦ盤１０−ｉ及び１０−ｊから取得する。オペレーションＡＢにおいて制御部４０−２は、取得したタイムスタンプ情報が、同期相手として選択された現用系グランドマスタモード装置７０−１からのタイムスタンプ情報であるか否かを判断する。取得したタイムスタンプ情報が現用系グランドマスタモード装置７０−１からのタイムスタンプ情報である場合（オペレーションＡＢ：Ｙ）に動作はオペレーションＡＤへ進む。

取得したタイムスタンプ情報が現用系グランドマスタモード装置７０−１からのタイムスタンプ情報でない場合（オペレーションＡＢ：Ｎ）に動作はオペレーションＡＣへ進む。オペレーションＡＣにおいて制御部４０−２は、取得したタイムスタンプ情報を廃棄する。その後に動作は終了する。

オペレーションＡＤにおいて制御部４０−２は、監視制御盤１２−２が現用系監視制御盤として動作しているか否かを判断する。監視制御盤１２−２が現用系監視制御盤として動作している場合（オペレーションＡＤ：Ｙ）に動作はオペレーションＡＥへ進む。監視制御盤１２−２が予備系監視制御盤として動作している場合（オペレーションＡＤ：Ｎ）に動作はオペレーションＡＧへ進む。

オペレーションＡＥにおいて制御部４０−２は、取得したタイムスタンプ情報に応じてＰＴＰソフト・アルゴリズム処理を実行する。オペレーションＡＦにおいて制御部４０−２は、ＰＴＰソフト・アルゴリズム処理の結果に応じてＲＴＣ２５−２の時刻を調整する。その後に処理は終了する。

オペレーションＡＧにおいて制御部４０−２は、取得したタイムスタンプ情報に応じてＰＴＰソフト・アルゴリズム処理を実行し、ＲＴＣ２５−２の時刻を調整する。オペレーションＡＨにおいてＰＰＳ位相監視部４１−１は、現用系監視制御盤１２−１のＲＴＣ２５−１とＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号間の位相差を検出する。制御部４０−２は、ＰＰＳ信号間の位相差に基づき、ＲＴＣ２５−２の周波数の補正量を決定する。オペレーションＡＩにおいて制御部４０−１は、決定した補正量に基づいてＲＴＣ２５−２の周波数を調整する。その後に処理は終了する。

＜３．実施例の効果＞
本実施例によれば、パケット伝送装置４はＰＴＰによる同期処理を各々行う複数の監視制御盤による冗長構成を備える。このため、パケット伝送装置４内で同期処理を行う監視制御盤のいずれかに障害が発生してもパケット伝送装置４内の他の監視制御盤により同期処理を継続することができる。この結果、現用系と予備系との切り替え等の障害救済動作をパケット伝送装置４内で行うことで、障害救済動作の影響を局所的な範囲に留めることができる。

本実施例によれば、予備系監視制御盤のＲＴＣを現用系監視制御盤のＲＴＣに高精度に同期させることが可能になる。このため現用系と予備系との切り替え時に生じうる同期品質の低下が軽減される。

＜４．第２実施例＞
図８は、パケット伝送装置４の第２例の機能構成図である。図３の構成要素と同様の構成要素に図３で使用した参照符号と同じ参照符号を付し、同一の機能については説明を省略する。

ＩＦ盤１０−ｉは、ＰＰＳ位相監視部３６−ｉを備える。ＰＰＳ位相監視部３６−ｉは、図３に示すＰＰＳ位相監視部４１−２と同様に下記の値を検出する。
（１）ＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号の位相ずれ量の最大値
（２）ＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の位相ずれ量の最大値
（３）ＲＴＣ２５−１及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の位相差
（４）ＲＴＣ２５−１及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の位相差の最大値

ＰＰＳ位相監視部３６−ｉは、上記（１）〜（４）の値を制御部３４−ｉに出力する。制御部３４−ｉは（１）〜（４）の値を予備系監視制御盤１２−２の制御部４０−２に出力する。制御部４０−２は（１）〜（４）の値に基づいてＲＴＣ２５−２の時刻及び周波数を調整する。制御部４０−２によるＲＴＣ２５−２の時刻及び周波数の調整は、上記第１実施例と同様であってよい。

また、ＰＰＳ位相監視部３６−ｉは、ＲＴＣ２５−１及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号のうち、現用系監視制御盤１２−１のＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号を選択してＲＴＣ２４−ｉに入力する。

図９は、ＰＰＳ位相監視部３６−ｉの第２例の機能構成図である。図４の構成要素と同様の構成要素に図４で使用した参照符号と同じ参照符号を付し、同一の機能については説明を省略する。ＰＰＳ位相監視部３６−ｉは、ＰＰＳ選択部５３を備える。ＰＰＳ選択部５３は、ＲＴＣ２５−１及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号のうち、現用系監視制御盤１２−１のＲＴＣ２５−１のＰＰＳ信号を選択してＲＴＣ２４−ｉに入力する。

本実施例によれば、タイムスタンプ処理を行うＮＰＵ２１−ｉに近い位置で検出したＲＴＣ２５−１及びＲＴＣ２５−２のＰＰＳ信号の位相差に基づいて、ＲＴＣ２５−２の調整を行うことができる。このため、ＲＴＣ２５−１及びＲＴＣ２５−２からＮＰＵ２１−ｉのＲＴＣ２４−ｉに与えられるＰＰＳ信号の同期精度が向上する。

以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
第１の時計及び第２の時計と、
外部時刻源装置との間で同期用パケットを送受信する通信部と、
前記同期用パケットの時刻情報に応じて前記第１の時計を前記外部時刻源装置に同期させる第１同期処理部と、
前記第２の時計を前記第１の時計に同期させる第２同期処理部と、
を備えることを特徴とするパケット伝送装置。
（付記２）
第２同期処理部は、
前記第１の時計の所定の時間間隔を示す第１基準タイミング信号と、前記第２の時計の前記所定の時間間隔を示す第２基準タイミング信号の位相差を検出する位相差検出部と、
前記位相差に応じて前記第２の時計を調整する補正部と、
を備えることを特徴とする付記１に記載のパケット伝送装置。
（付記３）
前記通信部は、
前記第１の時計に同期する第３の時計と、
前記第３の時計の時刻に基づいて前記同期用パケットのタイムスタンプ処理を行うタイムスタンプ処理部と、
前記第１の時計の所定の時間間隔を示す第１基準タイミング信号と、前記第２の時計の前記所定の時間間隔を示す第２基準タイミング信号の位相差を検出する位相差検出部と、
を備え、
第２同期処理部は、前記位相差に応じて前記第２の時計を調整する補正部を備えることを特徴とする付記１に記載のパケット伝送装置。
（付記４）
前記位相差検出部は前記位相差の最大値を格納する格納部を備え、前記補正部は前記最大値に応じて前記第２の時計を調整することを特徴とする付記１〜３のいずれか一項に記載のパケット伝送装置。
（付記５）
第１基準タイミング信号の位相変動量を監視する第１監視部と、
第２基準タイミング信号の位相変動量を監視する第２監視部と、
を備え、
前記補正部は、第１基準タイミング信号の位相変動量及び第２基準タイミング信号の位相変動量に応じて、前記第２の時計の調整を停止することを特徴とする付記１〜４のいずれか一項に記載のパケット伝送装置。
（付記６）
外部時刻源装置とパケット伝送装置との間で同期用パケットを送受信し、
前記同期用パケットの時刻情報に応じて前記パケット伝送装置の第１の時計を前記外部時刻源装置に同期させ、
前記パケット伝送装置の第２の時計を第１の時計に同期させる、
ことを特徴とする同期方法。

１ 通信システム
４ パケット伝送装置
１０−１〜１０−ｎ、１０−ｉ ＩＦ盤
１２−１、１２−２ 監視制御盤
２４−１〜２４−ｎ、２４−ｉ、２５−１、２５−２ ＲＴＣ
３４−ｉ、４０−１、４０−２ 制御部
４１−１、４１−２、３６−ｉ ＰＰＳ位相監視部

Claims (4)

1. 冗長構成をなす第１の時計及び第２の時計と、
   外部時刻源装置との間で同期用パケットを送受信する通信部と、
   冗長構成の一方をなす同期処理部であって前記同期用パケットの時刻情報に応じて前記第１の時計を前記外部時刻源装置に同期させる第１同期処理部と、
   冗長構成の他方をなす同期処理部であって前記第２の時計を前記第１の時計に同期させる第２同期処理部と、
   を備えることを特徴とするパケット伝送装置。
2. 前記第２同期処理部は、
   前記第１の時計の所定の時間間隔を示す第１基準タイミング信号と、前記第２の時計の前記所定の時間間隔を示す第２基準タイミング信号の位相差を検出する位相差検出部と、
   前記位相差に応じて前記第２の時計を調整する補正部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送装置。
3. 前記通信部は、
   前記第１の時計に同期する第３の時計と、
   前記第３の時計の時刻に基づいて前記同期用パケットのタイムスタンプ処理を行うタイムスタンプ処理部と、
   前記第１の時計の所定の時間間隔を示す第１基準タイミング信号と、前記第２の時計の前記所定の時間間隔を示す第２基準タイミング信号の位相差を検出する位相差検出部と、
   を備え、
   前記第２同期処理部は、前記位相差に応じて前記第２の時計を調整する補正部を備えることを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送装置。
4. 外部時刻源装置とパケット伝送装置との間で、前記パケット伝送装置の通信部にて、同期用パケットを送受信し、
   前記パケット伝送装置において、冗長構成の一方をなす第１同期処理部にて、前記同期用パケットの時刻情報に応じて、冗長構成をなす第１の時計及び第２の時計のうちの一方の第１の時計を前記外部時刻源装置に同期させ、
   前記パケット伝送装置において、冗長構成の他方をなす第２同期処理部にて、冗長構成の他方をなす前記第２の時計を前記第１の時計に同期させる、
   ことを特徴とする同期方法。

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