JP6198075B2 - 時刻同期装置、時刻同期方法及び時刻同期プログラム - Google Patents
時刻同期装置、時刻同期方法及び時刻同期プログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6198075B2 JP6198075B2 JP2015111503A JP2015111503A JP6198075B2 JP 6198075 B2 JP6198075 B2 JP 6198075B2 JP 2015111503 A JP2015111503 A JP 2015111503A JP 2015111503 A JP2015111503 A JP 2015111503A JP 6198075 B2 JP6198075 B2 JP 6198075B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- time
- packet
- clock
- master device
- stamped
- 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
Images
Landscapes
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Description
本発明は、特定のプロトコル（例えばIEEE1588v2）に好適な時刻同期装置等に関する。この種の技術は、例えば特許文献１〜３に開示されている。
図６に、関連技術１の時刻同期装置５０を示す。時刻同期装置５０はIEEE1588v2プロトコルを使用する。IEEE1588v2は、一般的に「ＰＴＰ（Precision Time Protocol）」と称されることから、本明細書では「ＰＴＰ」で統一する。
時刻同期装置５０は、ｔ１パケット受信部１、フォローアップパケット受信部２、ｔ３パケット送信部３、ｔ４パケット受信部４、ＸＯ（Crystal Oscillator）１０、時計１１、ｔ２打刻部２０、ｔ２−ｔ１算出部２１、加算器２２、ｔ３打刻部３０、ｔ４−ｔ３算出部３１、補数化部３２、ＰＩ（Proportional/Integrator）制御器４０などを備えている。
ｔ１パケット受信部１は「t1(Sync. Message) Packet only」、フォローアップパケット受信部２は「Follow-up Message Packet only」、ｔ３パケット送信部３は「t3(Delay Request) Packet only」、ｔ４パケット受信部４は「t4(Delay Response) Packet only」、時計１１は「Servo PTP Epoch Counter」、ｔ２打刻部２０は「t2 Time to stamp (for T/Servo)」、ｔ２−ｔ１算出部２１は「ｔ２−ｔ１ cal. (MTSD)」、加算器２２は「ADDER」、ｔ３打刻部３０は「t3 Time to stamp (for T/Servo)」、ｔ４−ｔ３算出部３１は「t4-t3 cal. (STMD)」、補数化部３２は「2's Complement」、ＰＩ制御器４０は「PI Controller」と、それぞれ表記することもできる。
時刻同期装置５０による時刻同期の動作は次のとおりである。まず、装置内の基準発振源であるＸＯ１０を元にして、装置内の時計１１を構築する。そして、ｔ１パケット受信時の時刻を時計１１によってｔ２打刻部２０で打刻（受信パケット到着時間を計測）し、その時刻をｔ２時刻とする。同様に、ｔ１パケット受信後、ｔ３パケット送信時の時刻をｔ３打刻部３０で打刻し、ｔ３パケット内にその時刻を挿入し、ｔ３パケット送信部３から時刻マスタ機器へ送信する。ここで、時刻同期するためには、ｔ２−ｔ１（以下「ＭＴＳＤ（Master to Slave Delay）」ということもある。）及びｔ４−ｔ３（以下「ＳＴＭＤ（Slave to Master Delay）」ということもある。）をそれぞれ算出し、各々の値が同じになるようにＰＬＬ制御すれば良い。そのためには、ＳＴＭＤの２の補数（−ＳＴＭＤ）を補数化部３２で算出し、ＭＴＳＤと−ＳＴＭＤとを加算器２２で加算し、その結果をＰＩ制御器４０で比例・積分処理し、ＰＩ制御器４０で生成された位相（時刻）データを元に時計１１内のディジタル発振器（ＤＣＯ：Digitally Controlled Oscillator）を制御する。その制御信号は「Actuate to Digital Oscillator」と表記することもできる。この一連の処理は、ＰＴＰでは時刻サーボ処理として知られている。ｔ２パケット及びｔ４パケットについても周知技術のとおりである。
ＰＴＰでは、ＭＴＳＤ方向（下り）とＳＴＭＤ方向（上り）との遅延が必ずしも同一になるとは限らないため、マスタ・スレーブ間で時刻差が発生する。これを回避するためには、ＭＴＳＤ方向（下り）とＳＴＭＤ方向（上り）の遅延を常時同一にすればよいが、パケットネットワークで上り・下りの遅延が同一になることは皆無に等しい。このように、ＰＴＰは、上り・下りの遅延が同一という条件でのプロトコルであるため、その遅延の条件が崩れると、時刻精度がそのまま悪化する。この点がＰＴＰの最大の課題である。
この課題を解決するためには、イーサネット（登録商標）をSyncE（Synchronous Ethernet：同期イーサネット）とし、マスタ・スレーブ間の周波数同期は行わず、時刻同期のみ行う技術が挙げられる。ただし、この場合は、SyncEが必須となるため、新規ネットワークでは適用できても、既存ネットワークでは導入メリットが全く出ない。
また、パケットフィルタを用いて遅延時間の大きいパケットを廃棄することにより、時刻精度を向上させようとする技術も知られている（例えば特許文献２参照）。しかし、関連技術１にパケットフィルタ機能を実装しても、時刻サーボ処理されたクロックをパケットの良否判定に用いることになるため、ネットワークの負荷変動によってパケットの良否判定が正常に行われないことがある。その理由は、時刻サーボでは、ネットワーク負荷変動に同期したクロックしか抽出できないことにより、パケットの良否判定に使われるクロックに揺らぎ成分が加わるので、正確な時刻が打刻できないためである。
そこで、本発明の目的は、特定のプロトコルによる通信において時刻精度を向上し得る時刻同期装置等を提供することにある。
本発明に係る時刻同期装置は、
第一の時計を有するとともに、時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期部と、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ部と、
第二の時計を有するとともに、前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期部と、
を備えたものである。
第一の時計を有するとともに、時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期部と、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ部と、
第二の時計を有するとともに、前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期部と、
を備えたものである。
本発明に係る時刻同期方法は、
時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期ステップと、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタステップと、
前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期ステップと、
を含むものである。
時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期ステップと、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタステップと、
前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期ステップと、
を含むものである。
本発明に係る時刻同期プログラムは、
時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期手段と、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ手段と、
前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期手段と、
をコンピュータに機能させるためのものである。
時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期手段と、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ手段と、
前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期手段と、
をコンピュータに機能させるためのものである。
本発明によれば、時刻同期用の時計ではなくSyncE相当の周波数同期用の時計を用いてパケットフィルタを動作させることにより、パケット送信時刻及びパケット受信時刻を正確に補正できるので、特定のプロトコルによる通信において時刻精度を向上できる。
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。まず、本実施形態１の概要を説明する。
関連技術１にパケットフィルタ機能を実装した場合の前述の課題を解決するには、時刻サーボとは独立した周波数サーボを設け、周波数サーボでSyncE相当のクロックを生成し、そのクロックをパケット良否判定に使えば良い。ただし、周波数サーボを独立化しても、ITU-T G.8261で定義されているテストケース１３や１４の場合は、負荷変動が一定ではなく、過負荷のときもあれば負荷がないときもある。この場合に、周波数サーボでは、平均化フィルタの時定数を大きくすれば、安定したクロックがいずれ生成可能であるが、基地局装置特有の規格である電源立ち上げ後３０分以内の時刻同期引き込みを満足しにくくなる。本実施形態１は、この場合でも、ある区間の平均値を基準とし、その後の周波数偏差を算出・補正することで、短時間でも高精度な時刻同期を可能とするものである。
本実施形態１では、ITU-T G.8261で定義されているパケットネットワーク上の負荷モデルであるテストケース１３（トラフィックモデル２）が印加された場合、時刻精度を±２００ｎｓ以内にすることを可能とするものである。なお、本実施形態１は、IEEE1588v2プロトコル自体の変更は不要であり、かつ、時刻精度安定化のための外部ソフトウェアアルゴリズムも不要であることから、非常にシンプルな回路構成で実現することができる。更に、本実施形態１では、SyncEを使わなくとも、高精度な時刻同期が可能である。
本実施形態１は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）など、無線基地局間同期をIEEE1588v2で実現した場合の時刻同期安定化のためのスレーブシステムあり、具体的には、理想的な時刻パケットのみを使い、高精度な時刻同期が可能であることを特徴としている。
次に、本実施形態１の詳細について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態１の時刻同期装置を示すブロック図である。図２は、本実施形態１の時刻同期装置におけるＩＩＲフィルタを示すブロック図である。
本実施形態１の時刻同期装置４００は、パケットフィルタ処理部１００、ＰＴＰ周波数同期部２００及びＰＴＰ時刻同期部３００を備えている。ＰＴＰ周波数同期部２００は「PTP Frequency Servo」、ＰＴＰ時刻同期部３００は「PTP Time Servo」と、それぞれ表記することもできる。
パケットフィルタ処理部１００は、ｔ１パケット受信部１１１、フォローアップパケット受信部１１２、ｔ３パケット送信部１１３、ｔ４パケット受信部１１４、ｔ２’打刻部１３０、ｔ２’−ｔ１算出部１３１、ｔ２’−ｔ１最小時間選択部１３２、ｔ２’−ｔ１補正部１３３、ｔ１補正値更新部１３４、ｔ３’打刻部１４０、ｔ４−ｔ３’算出部１４１、ｔ４−ｔ３’最小時間選択部１４２、ｔ４−ｔ３’補正部１４３、ｔ４補正値更新部１４４などを備えている。ｔ２’打刻部１３０は「t2' Time to stamp (for Packet Filter)」、ｔ２’−ｔ１最小時間選択部１３２は「t2'-t1 min. PDV(Packet Delay Variation) Search & Keephold」、ｔ２’−ｔ１補正部１３３は「t2'-t1 Correction」、ｔ１補正値更新部１３４は「Update to PTP t1 Correction Field」、ｔ３’打刻部１４０は「t3' Time to stamp (for Packet Filter)」、ｔ４−ｔ３’最小時間選択部１４２は「t4-t3' min. PDV Search & Keephold」、ｔ４−ｔ３’補正部１４３は「t4-t3' Correction」、ｔ４補正値更新部１４４は「Update to PTP t4 Correction Field」と、それぞれ表記することもできる。
ＰＴＰ周波数同期部２００は、ｔ２’打刻部２１０、位相比較器２２０、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタ２３０、ＰＩ制御器２４０、第一の時計２５０などを備えている。ｔ２’打刻部２１０は「t2' Time to stamp (for F/Servo)」、位相比較器２２０は「PD(Phase Detector) (for F/Servo)」、ＩＩＲフィルタ２３０は「IIR Filter W/ Smoothing Algorithm」、第一の時計２５０は「Servo t1 Epoch Counter」と、それぞれ表記することもできる。第一の時計２５０からｔ２’打刻部２１０へ出力されるローカルタイムは、「t1 time (recovered)」と表記することもできる。
ＩＩＲフィルタ２３０は、フィルタ部５１０及びディザリング部５２０を備えている。フィルタ部５１０は、加算器５１１、分周器５１２、加算器５１３及び積分器５１４を備えている。ディザリング部５２０は、最大時間選択部５２１、データ出力部５２２、ディザリング処理部５２３及び加算器５２４を備えている。分周器５１２は「Divider (1/N) N-Average」、積分器５１４は「Integrator (Z^-1)」、最大時間選択部５２１は「MAX Time Search & Keephold」、データ出力部５２２は「=N Count Filter data Keephold, >N Count Filter data」、ディザリング処理部５２３は「Dithering (x-∞)/abs (MAX Time)」と、それぞれ表記することもできる。
ＰＴＰ時刻同期部３００は、ＯＣＸＯ（Oven Controlled Crystal Oscillator）３１０、第二の時計３１１、ｔ２打刻部３２０、ｔ２−ｔ１算出部３２１、加算器３２２、ｔ３打刻部３３０、ｔ４−ｔ３算出部３３１、補数化部３３２、ＰＩ制御器３４０などを備えている。
ＰＴＰ時刻同期部３００、並びに、パケットフィルタ処理部１００のｔ１パケット受信部１１１、フォローアップパケット受信部１１２、ｔ３パケット送信部１１３及びｔ４パケット受信部１１４は、図６に示す関連技術１の時刻同期装置５０の構成に準ずる。時刻マスタ機器６００は一般的な構成である。
次に、本実施形態１の時刻同期装置４００の特徴について説明する。前述したように、時刻同期装置４００は、パケットフィルタ処理部１００、ＰＴＰ周波数同期部２００及びＰＴＰ時刻同期部３００を備えている。
ＰＴＰ周波数同期部２００は、第一の時計２５０を有するとともに、時刻マスタ機器６００からのパケット送信時刻（ｔ１）と第一の時計２５０によって打刻したパケット受信時刻（ｔ２’）との時刻差（ｔ２’−ｔ１）が一定になるように、第一の時計２５０の動作を制御する。つまり、ＰＴＰ周波数同期部２００は、時刻マスタ機器６００の出力信号（時刻）の周波数に、第一の時計２５０の出力信号（時刻）の周波数を同期させる。
パケットフィルタ処理部１００は、時刻マスタ機器６００からのパケット送信時刻（ｔ１）と第一の時計２５０によって打刻したパケット受信時刻（ｔ２’）との時刻差（ｔ２’−ｔ１）の最小値（最小ＰＤＶ）に基づき、パケット送信時刻（ｔ１）を補正するとともに、第一の時計２５０によって打刻したパケット送信時刻（ｔ３’）と時刻マスタ機器６００でのパケット受信時刻（ｔ４）との時刻差（ｔ４−ｔ３’）の最小値（最小ＰＤＶ）に基づき、パケット受信時刻（ｔ４）を補正する。ここで「補正する」には、各パケットの補正フィールド（Correction Field）に補正値を加算することも含まれる。
ＰＴＰ時刻同期部３００は、第二の時計３１１を有するとともに、パケットフィルタ処理部１００で補正されたパケット送信時刻（ｔ１）と、第二の時計３１１によって打刻したパケット受信時刻（ｔ２）とから下り方向遅延時間（ｔ２−ｔ１）を算出し、第二の時計３１１によって打刻したパケット送信時刻（ｔ３）と、パケットフィルタ処理部１００で補正されたパケット受信時刻（ｔ４）とから上り方向遅延時間（ｔ４−ｔ３）を算出し、下り方向遅延時間（ｔ４−ｔ３）と上り方向遅延時間（ｔ２−ｔ１）とが等しくなるように第二の時計３１１の動作を制御する。つまり、ＰＴＰ時刻同期部３００は、時刻マスタ機器６００の出力信号（時刻）に、第二の時計３１１の出力信号（時刻）を同期させる。
パケット送信時刻（ｔ１）は受信パケット（フォローアップパケット）に含まれ、パケット受信時刻（ｔ２’）は受信パケット（ｔ１パケット）に対応し、パケット送信時刻（ｔ３’）は送信パケット（ｔ３パケット）に対応し、パケット受信時刻（ｔ４）は受信パケット（ｔ４パケット）に含まれる。
本実施形態１によれば、時刻同期用の時計３１１ではなくSyncE相当の周波数同期用の時計２５０を用いてパケットフィルタ処理部１００を動作させることにより、パケット送信時刻（ｔ１）及びパケット受信時刻（ｔ４）を正確に補正できるので、特定のプロトコルによる通信において時刻精度を向上できる。
また、本実施形態１の時刻同期装置４００は、次のように言い換えることも可能である。
時刻同期装置４００は、ＩＥＥＥ１５８８プレシジョンタイムプロトコルを用いた時刻同期装置であって、パケットフィルタ処理部１００、ＰＴＰ周波数同期部２００及びＰＴＰ時刻同期部３００を備える。
ＰＴＰ周波数同期部２００は、第一の時計２５０を有するとともに、時刻マスタ機器６００からのパケット送信時刻ｔ１と第一の時計２５０によって打刻したパケット受信時刻ｔ２’との時刻差ｔ２’−ｔ１が一定になるように、第一の時計２５０に対してＰＬＬ制御を実行する。
パケットフィルタ処理部１００は、パケット送信時刻ｔ１とパケット受信時刻ｔ２’との時刻差ｔ２’−ｔ１の最小値に基づき、パケット送信時刻ｔ１に対する補正フィールドに補正値を加算するとともに、第一の時計２５０によって打刻したパケット送信時刻ｔ３’と時刻マスタ機器６００でのパケット受信時刻ｔ４との時刻差ｔ４−ｔ３’の最小値に基づき、パケット受信時刻ｔ４に対する補正フィールドに補正値を加算する。
ＰＴＰ時刻同期部３００は、第二の時計３１１を有するとともに、パケットフィルタ処理部１００で補正フィールドに補正値が加算されたパケット送信時刻ｔ１と第二の時計３１１によって打刻したパケット受信時刻ｔ２とから下り方向遅延時間ｔ２−ｔ１を算出し、第二の時計３１１で打刻したパケット送信時刻ｔ３とパケットフィルタ処理部１００で補正フィールドに補正値が加算されたパケット受信時刻ｔ４とから上り方向遅延時間ｔ４−ｔ３を算出し、下り方向遅延時間ｔ２−ｔ１と上り方向遅延時間ｔ４−ｔ３とが等しくなるように第二の時計３１１に対してＰＬＬ制御を実行する。
詳しく言えば、関連技術１では、時刻サーボ部が周波数サーボ相当の機能を担うことにより、ネットワークの負荷変動に同期したクロックしか抽出できないので、この揺らぎ成分が加わったクロックをパケットの良否判定に使おうとすると、正確な時刻を打刻できない。これに対し、本実施形態１によれば、時刻サーボ部（ＰＴＰ時刻同期部３００）とは独立した周波数サーボ部（ＰＴＰ周波数同期部２００）を設けることにより、ネットワークの負荷変動に影響されない正確なクロックを抽出できるので、このクロックをパケットの良否判定に使うことによって正確な時刻を打刻できる。
また、ＰＴＰ周波数同期部２００は、時刻マスタ機器６００からのパケット送信時刻（ｔ１）と、第一の時計２５０によって打刻したパケット受信時刻（ｔ２’）との時刻差（ｔ２’−ｔ１）について、Ｎを２以上の自然数かつ定数、Ｍを自然数かつ１から１ずつ増加する変数としたとき、１番目からＮ番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを基準値とし、Ｍ番目からＮ＋Ｍ番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを検出値とし、基準値に検出値が等しくなるように、第一の時計２５０へ制御信号を出力する、ようにしてもよい。この場合は、ある区間の平均値を基準とし、その後の周波数偏差を算出・補正することにより、短時間でも高精度な時刻同期が可能である。
更に、ＰＴＰ周波数同期部２００は、時刻マスタ機器６００からのパケット送信時刻（ｔ１）と、第一の時計２５０によって打刻したパケット受信時刻（ｔ２’）との時刻差（ｔ２’−ｔ１）の最大値を検出し、その最大値が大きいほど第一の時計２５０の周波数の変化が少なくなるよう制御信号を補正する、としてもよい。この場合は、時刻差（ｔ２’−ｔ１）の大きな変動に対しても、第一の時計２５０の周波数を安定化できる。
次に、本実施形態１の時刻同期装置４００について、更に詳細に説明する。
ＰＴＰ周波数同期部２００及びＰＴＰ時刻同期部３００は、それぞれ独立した第一及び第二の時計（PTP Epoch Counter）２５０，３１１を配備している。それぞれが独立した時計を持つ理由は、各時計の用途が異なるからである。ＰＴＰ周波数同期部２００の第一の時計２５０は、前述したように受信パケットの良否判定用の時計であり、ＯＣＸＯ３１０から出力されたジッタ・ワンダフリーのクリーンなクロックを元に生成されている。ＰＴＰ時刻同期部３００の第二の時計３１１は、その名の通りマスタ時刻と同一時刻にするための時計である。この第二の時計３１１が、いわゆる時刻同期用の時計であり、装置内の時計となる。
パケットフィルタ処理部１００は、時刻同期用の４種類のメッセージを送受信する。まず、ｔ１パケット受信部１１１は、時刻マスタ機器６００からｔ１（Sync message）パケットを受信する。ｔ２’打刻部１３０は、その受信時刻をｔ２’時刻として、ＰＴＰ周波数同期部２００で生成された第一の時計２５０のローカルタイムによって打刻する。ｔ２’−ｔ１算出部１３１は、ｔ２’時刻とｔ１時刻との差を算出する。
本実施形態１では、IEEE1588v2で一般的な２ＳＴＥＰ方式で説明しているため、フォローアップパケット受信部１１２で得たｔ２（Follow-up Message）パケットに含まれる値をｔ１時刻としている。なお、本実施形態１は、１ＳＴＥＰ方式・２ＳＴＥＰ方式のどちらでも採用できる。１ＳＴＥＰ方式は、ｔ１時刻の情報がｔ１パケットに入っている点を除き、２ＳＴＥＰ方式に準ずる。
ｔ２’−ｔ１最小時間選択部１３２は、ｔ２’−ｔ１算出部１３１で算出された時刻差から最小時間を探し、それを保持する。つまり、ｔ２’−ｔ１最小時間選択部１３２は、その最小時間を保持する機能と、最小時間以外を分離する機能とを有する。ｔ２’−ｔ１補正部１３３は、ｔ２’−ｔ１最小時間選択部１３２の結果に基づいて、下り方向時刻の補正値を生成する。ｔ１補正値更新部１３４は、その補正値をｔ１パケットのCorrection Fieldに加算する。
例えば、最小ＰＤＶ（min.PDV）が「２」であるとする。これが基準となるので、「３」以上のＰＤＶは他のＰＤＶ（other min.PDV）として扱う。つまり、他のＰＤＶ（other min.PDV）が「３」の場合は、「３−２＝１」を補正フィールドに加算することになる。ただし、減算はあり得ない。なぜなら、最小ＰＤＶ（min.PDV）が「１」になった場合は、それ以前の最小ＰＤＶである「２」は他のＰＤＶ（other min.PDV）になるからである。
上り方向では、ＰＴＰ時刻同期部３００から送信されるｔ３パケットについて、下り方向と同様に、ＰＴＰ周波数同期部２００で生成された第一の時計２５０のローカルタイムを用いて、ｔ３’打刻部１４０がその送信時刻を打刻する。打刻されたｔ３’時刻は、パケットフィルタ処理部１００のみで使用し、元のｔ３パケット内のｔ３時刻の上書きには用いない。よって、ｔ３パケット送信部１１３は、ｔ３（Delay Request Message）パケットをそのまま時刻マスタ機器６００へ送信する。ｔ４パケット受信部１１４は、時刻マスタ機器６００から送信されたｔ４（Delay Response Message）パケットを受信する。ｔ４−ｔ３’算出部１４１は、そのｔ４時刻とｔ３’時刻との時刻差を算出する。
ｔ４−ｔ３’最小時間選択部１４２は、ｔ４−ｔ３’算出部１４１で算出された時刻差から最小時間を探し、それを保持する。つまり、ｔ４−ｔ３’最小時間選択部１４２は、その最小時間を保持する機能と、最小時間以外を分離する機能とを有する。ｔ４−ｔ３’補正部１４３は、ｔ４−ｔ３’最小時間選択部１４２の結果に基づいて、上り方向時刻の補正値を生成する。ｔ４補正値更新部１４４は、その補正値をｔ４パケットのCorrection Fieldに加算する。
以上説明したように、最小時間パケットを取得し、そのパケットを元に時刻を補正することで、上り・下りの遅延差を最小限に抑えることができ、結果、高精度な時刻精度を得ることが可能となる。更に、最小時間パケットは常時更新されるため、時刻精度が前回から悪くなるということがなく、本実施形態１では、必ず、精度が良くなる方向にしかならない。ここで、最小時間パケットを取得すると、上り・下りの遅延差が最小になる理由は、最小時間パケットには正確なネットワーク伝搬遅延が反映されているからである。
以上の説明から、パケットフィルタ処理部１００のｔ２’打刻部１３０及びｔ３’打刻部１４０では、時刻マスタ機器６００に周波数同期し、かつジッタ・ワンダフリーなクロックが必要である。その理由は、周波数同期していない場合は毎回の打刻時刻に誤差が発生することにより、また、ジッタ・ワンダがある場合は周波数同期していても誤った時刻を打刻してしまうことにより、最小時刻パケットを正確に得られないので、パケットフィルタとして正常に機能しないからである。
そのような問題は、SyncEを使えば解決するが、全ネットワークをSyncEに張り替える必要があるため、実現性が低い。したがって、本実施形態１では、SyncEではなく、Asyncイーサネットをベースした周波数同期方式を採用する。
具体的には、ＰＴＰ周波数同期部２００を実装することで、時刻マスタ機器６００との周波数同期と、ジッタ・ワンダフリーなクロック再生とを実現する。詳細を説明すると、まず、ｔ２’打刻部２１０は、ｔ１パケット受信部１１１でｔ１パケットを受信した時刻を時計２５０によって打刻し、これをｔ２’時刻とする。続いて、位相比較器２２０は、フォローアップパケット受信部１１２で受信したフォローアップメッセージからｔ１時刻を取り出し、ｔ１時刻とｔ２’時刻とを比較（すなわち位相比較）する。その比較結果である差分信号は、ＩＩＲフィルタ２３０でフィルタ処理されることにより、ジッタやノイズが除去され平滑化された差分信号となる。そして、その平滑化された差分信号は、ＰＩ制御器２４０で比例・積分処理されることにより、その差分信号を最終的に一定に収束させる制御信号として、時計２５０内のＤＣＯへ出力される。これにより、周波数同期が行われる。
なお、時計２５０内のＤＣＯで使用するクロックＣＬＫは、外部のＯＣＸＯ３１０とする。ＯＣＸＯにした理由は、ＤＣＯの周波数ドリフトを限りなく小さくすることにより、ＰＴＰ周波数同期部２００の直流ループゲインを下げられるので、高精度なクロックを再生できるためである。ここで、なぜ、ＤＣＯを使うのか、なぜ、ＰＩ制御が必要なのか、更にＤＣＯに対するＰＩ制御方法などについては、通常のディジタルＰＬＬと同様である。本実施形態１の特徴は、ＰＴＰ周波数同期部２００そのものではなく、パケットフィルタ処理部１００の基準クロック用としてＰＴＰ周波数同期部２００が必須であること、更に次項に述べることである。
ＩＩＲフィルタ２３０の詳細ブロック図を図２に示す。ＩＩＲフィルタ２３０内は、大きく分けてフィルタ部５１０とディザリング部５２０で構成されている。フィルタ部５１０は分周器５１２を除き一般的なＩＩＲフィルタであるので、分周器５１２についてのみ説明する。分周器５１２に設定される分母Ｎは、User Settableであるため外部制御によって変えられる。このＮ値が、ＰＴＰ周波数同期部２００の学習時間となる。パケットネットワークの遅延分布が正規分布の場合は、分母Ｎを小さくしてもよい。しかし、その分布が一定でない場合は、周波数の正確な平均化処理のために、Ｎ値を大きくする必要がある。Ｎ値は、実際にパケットネットワーク運用者が、そのパケットネットワークに適した値にすることが望ましい。また、パケットネットワークによっては、急激に負荷変動が発生する場合や段階的に負荷が増減する場合があり、それらの場合はＮ値を大きくすれば解決する。しかし、基地局などでは、運用上、電源起動後３０分以内に時刻同期している必要があるので、Ｎ値をあまり大きくできない。そのような場合に、ディザリング部５２０が有効である。
ディザリング部５２０では、ＰＴＰ周波数同期部２００内の位相比較器２２０から出力された比較結果の最大値を検出し、その最大値を保持し（最大時間選択部５２１）、フィルタ部５１０でＮカウントした結果を基準とするために保持しておく（データ出力ブロック５２２）。Ｎ＜カウントした結果は、フィルタ部５１０のサンプリング周期単位で、「Ｎカウント値（基準値）−Ｎ＜カウント値」を算出し、その結果を最大時間選択部５２１で保持しておいた最大時刻差で除算する（ディザリング処理部５２３）。
基本的に「Ｎカウント値（基準値）−Ｎ＜カウント値」のみで動作させても良い。しかし、そのようにすると、時刻マスタ機器６００で時刻が変化した場合（第一の問題）や、ＰＴＰ周波数同期部２００が不感帯動作した場合（第二の問題）に、正常な周波数同期ができなくなるおそれがある。そこで、加算器５２４では、フィルタ部５１０からのＮカウント結果に、「（Ｎカウント値（基準値）−Ｎ＜カウント値）／最大時刻差」の補数を加算することで、前記二つの問題を解決している。
次に、ディザリング部５２０の有効性について、図３乃至図５に基づき説明する。図３乃至図５は、ディザリング部５２０の有無について、ITU-T G.8261に示されるテストケースTC13_TM2を印加した場合のシミュレーション結果である。
図３は、ディザリング部５２０を実装しない場合（比較例１）における時刻オフセット量の変動グラフである。比較例１では、フィルタ部５１０は実装しており、Ｎ＝３００ｓとしている。図３からわかるように、ほぼ、時刻オフセットの生データ（黒色点）に従って、移動平均データ（灰色点）が遷移している。この状態では、ＰＴＰ周波数同期部２００からのローカルタイムを、パケットフィルタ処理部１００の基準クロックに使うことは難しくなる。なぜなら、時刻オフセットの変動が約±１０μｓになると、パケットフィルタ処理部１００が誤動作しがちになるからである。
図４は、ディザリング部５２０を実装した場合（本実施形態１）の時刻オフセット結果である。この結果を見ると、時刻オフセットはほぼ４μｓに収束していることがわかる。図４を拡大した図５からわかるように、厳密には、時刻オフセットの変動が、約±２００ｎｓ以下であり、LTE-A規格である±５００ｎｓ以下を満たす。このように、ディザリング部５２０の効果は、十分にあると考えられる。
以上説明したように、本実施形態１によれば、ITU-T G.8261で定義されているパケットネットワーク上の負荷モデルであるテストケース13（トラフィックモデル２）が印加された場合、時刻精度を±２００ｎｓ以内にできる。なお、本実施形態１は、IEEE1588v2プロトコル自体の変更は不要であり、かつ、時刻精度安定化のための外部ソフトウェアアルゴリズムも不要であることから、非常にシンプルな回路構成で実現することができる。更にSyncEも不要である。
次に、本実施形態１の時刻同期方法及び時刻同期プログラムについて説明する。
本実施形態１の時刻同期方法は、本実施形態１の時刻同期装置４００の動作を方法の発明として捉えたものである。すなわち本実施形態１の時刻同期方法は、パケットフィルタ処理ステップ、ＰＴＰ周波数同期ステップ及びＰＴＰ時刻同期ステップを含む。
ＰＴＰ周波数同期ステップでは、時刻マスタ機器６００からのパケット送信時刻（ｔ１）と第一の時計２５０によって打刻したパケット受信時刻（ｔ２’）との時刻差（ｔ２’−ｔ１）が一定になるように、第一の時計２５０の動作を制御する。
パケットフィルタ処理ステップでは、時刻マスタ機器６００からのパケット送信時刻（ｔ１）と第一の時計２５０によって打刻したパケット受信時刻（ｔ２’）との時刻差（ｔ２’−ｔ１）の最小値（最小ＰＤＶ）に基づき、パケット送信時刻（ｔ１）を補正するとともに、第一の時計２５０によって打刻したパケット送信時刻（ｔ３’）と時刻マスタ機器６００でのパケット受信時刻（ｔ４）との時刻差（ｔ４−ｔ３’）の最小値（最小ＰＤＶ）に基づき、パケット受信時刻（ｔ４）を補正する。
ＰＴＰ時刻同期ステップでは、パケットフィルタ処理ステップで補正されたパケット送信時刻（ｔ１）と第二の時計３１１によって打刻したパケット受信時刻（ｔ２）とから下り方向時刻差（ｔ２−ｔ１）を算出し、第二の時計３１１によって打刻したパケット送信時刻（ｔ３）とパケットフィルタ処理ステップで補正されたパケット受信時刻（ｔ４）とから上り方向時刻差（ｔ４−ｔ３）を算出し、下り方向時刻差（ｔ４−ｔ３）と上り方向時刻差（ｔ２−ｔ１）とが等しくなるように第二の時計３１１の動作を制御する。
本実施形態１の時刻同期プログラムは、本実施形態１の時刻同期装置４００の各手段（各部）をコンピュータに機能させるためのものである。すなわち本実施形態１の時刻同期方法は、パケットフィルタ処理部手段（１００）、ＰＴＰ周波数同期手段（２００）及びＰＴＰ時刻同期手段（３００）を含む。
ＰＴＰ周波数同期手段（２００）は、時刻マスタ機器６００からのパケット送信時刻（ｔ１）と第一の時計２５０によって打刻したパケット受信時刻（ｔ２’）との時刻差（ｔ２’−ｔ１）が一定になるように、第一の時計２５０の動作を制御する。
パケットフィルタ処理手段（１００）は、時刻マスタ機器６００からのパケット送信時刻（ｔ１）と第一の時計２５０によって打刻したパケット受信時刻（ｔ２’）との時刻差（ｔ２’−ｔ１）の最小値（最小ＰＤＶ）に基づき、パケット送信時刻（ｔ１）を補正するとともに、第一の時計２５０によって打刻したパケット送信時刻（ｔ３’）と時刻マスタ機器６００でのパケット受信時刻（ｔ４）との時刻差（ｔ４−ｔ３’）の最小値（最小ＰＤＶ）に基づき、パケット受信時刻（ｔ４）を補正する。
ＰＴＰ時刻同期手段（３００）は、パケットフィルタ手段（１００）で補正されたパケット送信時刻（ｔ１）と第二の時計３１１によって打刻したパケット受信時刻（ｔ２）とから下り方向遅延時間（ｔ２−ｔ１）を算出し、第二の時計３１１によって打刻したパケット送信時刻（ｔ３）とパケットフィルタ手段（１００）で補正されたパケット受信時刻（ｔ４）とから上り方向遅延時間（ｔ４−ｔ３）を算出し、下り方向遅延時間（ｔ４−ｔ３）と上り方向遅延時間（ｔ２−ｔ１）とが等しくなるように第二の時計３１１の動作を制御する。
本プログラムは、非一時的な記録媒体（non-transitory storage medium）、例えば光ディスク、半導体メモリなどに記録されてもよい。その場合、本プログラムは、記録媒体からコンピュータによって読み出され、実行される。
本実施形態１の時刻同期方法及び時刻同期プログラムのその他の構成、作用及び効果は、本実施形態１の時刻同期装置４００のそれらと同様である。
以上、上記実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。
［付記１］第一の時計を有するとともに、時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期部と、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ部と、
第二の時計を有するとともに、前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期部と、
を備えた時刻同期装置。
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ部と、
第二の時計を有するとともに、前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期部と、
を備えた時刻同期装置。
［付記２］前記周波数同期部は、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と、前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差について、
Ｎを２以上の自然数かつ定数、Ｍを自然数かつ１から１ずつ増加する変数としたとき、
１番目からＮ番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを基準値とし、Ｍ番目からＮ＋Ｍ番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを検出値とし、
前記基準値に前記検出値が等しくなるように、前記第一の時計へ制御信号を出力する、
付記１記載の時刻同期装置。
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と、前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差について、
Ｎを２以上の自然数かつ定数、Ｍを自然数かつ１から１ずつ増加する変数としたとき、
１番目からＮ番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを基準値とし、Ｍ番目からＮ＋Ｍ番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを検出値とし、
前記基準値に前記検出値が等しくなるように、前記第一の時計へ制御信号を出力する、
付記１記載の時刻同期装置。
［付記３］前記周波数同期部は、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と、前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最大値を検出し、
当該最大値が大きいほど前記第一の時計の周波数の変化が少なくなるように、前記制御信号を補正する、
付記２記載の時刻同期装置。
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と、前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最大値を検出し、
当該最大値が大きいほど前記第一の時計の周波数の変化が少なくなるように、前記制御信号を補正する、
付記２記載の時刻同期装置。
［付記４］ＩＥＥＥ１５８８プレシジョンタイムプロトコルを用いた時刻同期装置であって、
第一の時計を有するとともに、時刻マスタ機器からのパケット送信時刻ｔ１と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻ｔ２’との時刻差ｔ２’−ｔ１が一定になるように、前記第一の時計に対してＰＬＬ制御を実行する周波数同期部と、
前記パケット送信時刻ｔ１と前記パケット受信時刻ｔ２’との時刻差ｔ２’−ｔ１の最小値に基づき、前記パケット送信時刻ｔ１に対する補正フィールドに補正値を加算するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻ｔ３’と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻ｔ４との時刻差ｔ４−ｔ３’の最小値に基づき、前記パケット受信時刻ｔ４に対する補正フィールドに補正値を加算するパケットフィルタ部と、
第二の時計を有するとともに、前記パケットフィルタ部で前記補正フィールドに前記補正値が加算された前記パケット送信時刻ｔ１と前記第二の時計によって打刻したパケット受信時刻ｔ２とから下り方向遅延時間ｔ２−ｔ１を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻ｔ３と前記パケットフィルタ部で前記補正フィールドに前記補正値が加算されたパケット受信時刻ｔ４とから上り方向遅延時間ｔ４−ｔ３を算出し、前記下り方向遅延時間ｔ２−ｔ１と前記上り方向遅延時間ｔ４−ｔ３とが等しくなるように前記第二の時計に対してＰＬＬ制御を実行する時刻同期部と、
を備えた時刻同期装置。
第一の時計を有するとともに、時刻マスタ機器からのパケット送信時刻ｔ１と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻ｔ２’との時刻差ｔ２’−ｔ１が一定になるように、前記第一の時計に対してＰＬＬ制御を実行する周波数同期部と、
前記パケット送信時刻ｔ１と前記パケット受信時刻ｔ２’との時刻差ｔ２’−ｔ１の最小値に基づき、前記パケット送信時刻ｔ１に対する補正フィールドに補正値を加算するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻ｔ３’と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻ｔ４との時刻差ｔ４−ｔ３’の最小値に基づき、前記パケット受信時刻ｔ４に対する補正フィールドに補正値を加算するパケットフィルタ部と、
第二の時計を有するとともに、前記パケットフィルタ部で前記補正フィールドに前記補正値が加算された前記パケット送信時刻ｔ１と前記第二の時計によって打刻したパケット受信時刻ｔ２とから下り方向遅延時間ｔ２−ｔ１を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻ｔ３と前記パケットフィルタ部で前記補正フィールドに前記補正値が加算されたパケット受信時刻ｔ４とから上り方向遅延時間ｔ４−ｔ３を算出し、前記下り方向遅延時間ｔ２−ｔ１と前記上り方向遅延時間ｔ４−ｔ３とが等しくなるように前記第二の時計に対してＰＬＬ制御を実行する時刻同期部と、
を備えた時刻同期装置。
［付記５］時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期ステップと、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタステップと、
前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期ステップと、
を含む時刻同期方法。
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタステップと、
前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期ステップと、
を含む時刻同期方法。
［付記６］時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期手段と、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ手段と、
前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期手段と、
をコンピュータに機能させるための時刻同期プログラム。
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ手段と、
前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期手段と、
をコンピュータに機能させるための時刻同期プログラム。
本発明は、例えば無線基地局間のためのスレーブシステム等に利用可能である。
＜実施形態１＞
４００ 時刻同期装置
１００ パケットフィルタ処理部（パケットフィルタ部）
１１１ ｔ１パケット受信部
１１２ フォローアップパケット受信部
１１３ ｔ３パケット送信部
１１４ ｔ４パケット受信部
１３０ ｔ２’打刻部
１３１ ｔ２’−ｔ１算出部
１３２ ｔ２’−ｔ１最小時間選択部
１３３ ｔ２’−ｔ１補正部
１３４ ｔ１補正値更新部
１４０ ｔ３’打刻部
１４１ ｔ４−ｔ３’算出部
１４２ ｔ４−ｔ３’最小時間選択部
１４３ ｔ４−ｔ３’補正部
１４４ ｔ４補正値更新部
２００ ＰＴＰ周波数同期部（周波数同期部）
２１０ ｔ２’打刻部
２２０ 位相比較器
２３０ ＩＩＲフィルタ
５１０ フィルタ部
５１１ 加算器
５１２ 分周器
５１３ 加算器
５１４ 積分器
５２０ ディザリング部
５２１ 最大時間選択部
５２２ データ出力部
５２３ ディザリング処理部
５２４ 加算器
２４０ ＰＩ制御器
２５０ 第一の時計
３００ ＰＴＰ時刻同期部（時刻同期部）
３１０ ＯＣＸＯ
３１１ 第二の時計
３２０ ｔ２打刻部
３２１ ｔ２−ｔ１算出部
３２２ 加算器
３３０ ｔ３打刻部
３３１ ｔ４−ｔ３算出部
３３２ 補数化部
３４０ ＰＩ制御器
６００ 時刻マスタ機器
４００ 時刻同期装置
１００ パケットフィルタ処理部（パケットフィルタ部）
１１１ ｔ１パケット受信部
１１２ フォローアップパケット受信部
１１３ ｔ３パケット送信部
１１４ ｔ４パケット受信部
１３０ ｔ２’打刻部
１３１ ｔ２’−ｔ１算出部
１３２ ｔ２’−ｔ１最小時間選択部
１３３ ｔ２’−ｔ１補正部
１３４ ｔ１補正値更新部
１４０ ｔ３’打刻部
１４１ ｔ４−ｔ３’算出部
１４２ ｔ４−ｔ３’最小時間選択部
１４３ ｔ４−ｔ３’補正部
１４４ ｔ４補正値更新部
２００ ＰＴＰ周波数同期部（周波数同期部）
２１０ ｔ２’打刻部
２２０ 位相比較器
２３０ ＩＩＲフィルタ
５１０ フィルタ部
５１１ 加算器
５１２ 分周器
５１３ 加算器
５１４ 積分器
５２０ ディザリング部
５２１ 最大時間選択部
５２２ データ出力部
５２３ ディザリング処理部
５２４ 加算器
２４０ ＰＩ制御器
２５０ 第一の時計
３００ ＰＴＰ時刻同期部（時刻同期部）
３１０ ＯＣＸＯ
３１１ 第二の時計
３２０ ｔ２打刻部
３２１ ｔ２−ｔ１算出部
３２２ 加算器
３３０ ｔ３打刻部
３３１ ｔ４−ｔ３算出部
３３２ 補数化部
３４０ ＰＩ制御器
６００ 時刻マスタ機器
＜関連技術１＞
５０ 時刻同期装置
１ ｔ１パケット受信部
２ フォローアップパケット受信部
３ ｔ３パケット送信部
４ ｔ４パケット受信部
１０ ＸＯ
１１ 時計
２０ ｔ２打刻部
２１ ｔ２−ｔ１算出部
２２ 加算器
３０ ｔ３打刻部
３１ ｔ４−ｔ３算出部
３２ 補数化部
４０ ＰＩ制御器
５０ 時刻同期装置
１ ｔ１パケット受信部
２ フォローアップパケット受信部
３ ｔ３パケット送信部
４ ｔ４パケット受信部
１０ ＸＯ
１１ 時計
２０ ｔ２打刻部
２１ ｔ２−ｔ１算出部
２２ 加算器
３０ ｔ３打刻部
３１ ｔ４−ｔ３算出部
３２ 補数化部
４０ ＰＩ制御器
Claims (6)
- 第一の時計を有するとともに、時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期部と、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ部と、
第二の時計を有するとともに、前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ部で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期部と、
を備えた時刻同期装置。 - 前記周波数同期部は、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と、前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差について、
Ｎを２以上の自然数かつ定数、Ｍを自然数かつ１から１ずつ増加する変数としたとき、
１番目からＮ番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを基準値とし、Ｍ番目からＮ＋Ｍ番目までのサンプリングデータの平均値に基づくデータを検出値とし、
前記基準値に前記検出値が等しくなるように、前記第一の時計へ制御信号を出力する、
請求項１記載の時刻同期装置。 - 前記周波数同期部は、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と、前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最大値を検出し、
当該最大値が大きいほど前記第一の時計の周波数の変化が少なくなるように、前記制御信号を補正する、
請求項２記載の時刻同期装置。 - ＩＥＥＥ１５８８プレシジョンタイムプロトコルを用いた時刻同期装置であって、
第一の時計を有するとともに、時刻マスタ機器からのパケット送信時刻ｔ１と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻ｔ２’との時刻差ｔ２’−ｔ１が一定になるように、前記第一の時計に対してＰＬＬ制御を実行する周波数同期部と、
前記パケット送信時刻ｔ１と前記パケット受信時刻ｔ２’との時刻差ｔ２’−ｔ１の最小値に基づき、前記パケット送信時刻ｔ１に対する補正フィールドに補正値を加算するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻ｔ３’と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻ｔ４との時刻差ｔ４−ｔ３’の最小値に基づき、前記パケット受信時刻ｔ４に対する補正フィールドに補正値を加算するパケットフィルタ部と、
第二の時計を有するとともに、前記パケットフィルタ部で前記補正フィールドに前記補正値が加算された前記パケット送信時刻ｔ１と前記第二の時計によって打刻したパケット受信時刻ｔ２とから下り方向遅延時間ｔ２−ｔ１を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻ｔ３と前記パケットフィルタ部で前記補正フィールドに前記補正値が加算されたパケット受信時刻ｔ４とから上り方向遅延時間ｔ４−ｔ３を算出し、前記下り方向遅延時間ｔ２−ｔ１と前記上り方向遅延時間ｔ４−ｔ３とが等しくなるように前記第二の時計に対してＰＬＬ制御を実行する時刻同期部と、
を備えた時刻同期装置。 - 時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期ステップと、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタステップと、
前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタステップで補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期ステップと、
を含む時刻同期方法。 - 時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差が一定になるように、前記第一の時計の動作を制御する周波数同期手段と、
前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と前記第一の時計によって打刻したパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻を補正するとともに、前記第一の時計によって打刻したパケット送信時刻と前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻との時刻差の最小値に基づき、前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻を補正するパケットフィルタ手段と、
前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器からのパケット送信時刻と第二の時計によって打刻したパケット受信時刻とから下り方向遅延時間を算出し、前記第二の時計で打刻したパケット送信時刻と前記パケットフィルタ手段で補正された前記時刻マスタ機器でのパケット受信時刻とから上り方向遅延時間を算出し、前記下り方向遅延時間と前記上り方向遅延時間とが等しくなるように前記第二の時計の動作を制御する時刻同期手段と、
をコンピュータに機能させるための時刻同期プログラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015111503A JP6198075B2 (ja) | 2015-06-01 | 2015-06-01 | 時刻同期装置、時刻同期方法及び時刻同期プログラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015111503A JP6198075B2 (ja) | 2015-06-01 | 2015-06-01 | 時刻同期装置、時刻同期方法及び時刻同期プログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016225880A JP2016225880A (ja) | 2016-12-28 |
| JP6198075B2 true JP6198075B2 (ja) | 2017-09-20 |
Family
ID=57748096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015111503A Active JP6198075B2 (ja) | 2015-06-01 | 2015-06-01 | 時刻同期装置、時刻同期方法及び時刻同期プログラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6198075B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10220302B2 (en) | 2002-07-27 | 2019-03-05 | Sony Interactive Entertainment Inc. | Method and apparatus for tracking three-dimensional movements of an object using a depth sensing camera |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7004392B2 (ja) | 2020-02-05 | 2022-01-21 | Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 | 時刻同期装置、時刻同期システム及び時刻同期方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8473638B2 (en) * | 2008-05-02 | 2013-06-25 | James Aweya | Method and apparatus for time and frequency transfer in communication networks |
| JP2010028684A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | クライアント装置およびプログラム |
| JP2013083451A (ja) * | 2011-10-06 | 2013-05-09 | Sony Corp | 時刻制御装置、時刻制御方法、およびプログラム |
| WO2013163793A1 (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-07 | Qualcomm Incorporated | Automatic time and frequency synchronization over an asynchronous network |
-
2015
- 2015-06-01 JP JP2015111503A patent/JP6198075B2/ja active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10220302B2 (en) | 2002-07-27 | 2019-03-05 | Sony Interactive Entertainment Inc. | Method and apparatus for tracking three-dimensional movements of an object using a depth sensing camera |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016225880A (ja) | 2016-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9843439B2 (en) | System and method for managing holdover | |
| US10608647B1 (en) | Delay adjustment using frequency estimation | |
| US20180097610A1 (en) | Synchronization apparatus, synchronization system, radio communication apparatus and synchronization method | |
| US20070260906A1 (en) | Clock synchronization method and apparatus | |
| US9548831B2 (en) | Synchronizing system, synchronizing method, first synchronizing device, second synchronizing device, and computer program | |
| US9178637B2 (en) | Method and devices for synchronization using linear programming | |
| WO2013190602A1 (ja) | 時刻同期システム、時刻同期方法及び時刻同期プログラムが格納された記憶媒体 | |
| JP6092727B2 (ja) | 受信装置 | |
| JP2006217203A (ja) | デジタルｐｌｌ回路 | |
| WO2012165115A1 (ja) | 同期装置及び同期方法 | |
| WO2013051447A1 (ja) | 時刻制御装置、時刻制御方法、およびプログラム | |
| EP2749968A1 (en) | Time control device, time control method, and program | |
| US9641269B2 (en) | Apparatus and method for synchronizing clocks among communication devices | |
| JP2012222833A (ja) | 揺らぎの蓄積を克服して大きなネットワーク上で精密なクロック分配を達成するシステムおよび方法 | |
| US10483987B1 (en) | Failsafe clock product using frequency estimation | |
| JP2013092515A (ja) | 周波数差検出装置、周波数差検出方法、およびプログラム | |
| JP6198075B2 (ja) | 時刻同期装置、時刻同期方法及び時刻同期プログラム | |
| JP5556412B2 (ja) | タイミング同期装置、タイミング同期方法 | |
| EP3080933B1 (en) | Method and devices for synchronization using linear programming | |
| JP2014165582A (ja) | 時刻同期システム、時刻同期方法、スレーブノード及びコンピュータプログラム | |
| KR101176798B1 (ko) | 슬레이브 장치와 마스터 장치 간의 클락 동기화 방법 | |
| JP6085864B2 (ja) | 時刻同期システム、時刻同期方法、スレーブノード及びコンピュータプログラム | |
| JP6052877B2 (ja) | 位相同期回路、時刻同期装置、位相同期方法、および位相同期プログラム | |
| US20240171295A1 (en) | Communication apparatus, control method for communication apparatus, and storage medium | |
| US20230077120A1 (en) | Time synchronization device, time synchronization system, and time synchronizationmethod |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161013 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20170707 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170714 |
|
| 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: 20170725 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170809 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6198075 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |