JP6490971B2 - 時刻同期システム - Google Patents

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Description

本発明は、装置間で時刻を同期させる時刻同期システムに関する。
近年、ネットワークに接続された各装置間で時刻を正確に同期することが求められる。このようなネットワークにおける時刻同期の代表例として、携帯電話網の基地局装置(端末装置)間の時刻同期がある。
携帯端末がエリア間を移動すると、一方のエリアの基地局装置から他方のエリアの基地局装置へのハンドオーバ(基地局装置の切り替え)が発生する。ハンドオーバ時にシームレスな通信を可能とするため、基地局装置間において周波数及び時刻を同期しなければならない。一般的に、基地局装置は、時刻を同期するための基準時刻にGPS(Global Positioning System)衛星から受信したGPS時刻を用いる。しかし、基地局装置は、GPS衛星から電波を受信できない場所(例えば、地下街及び山奥等)に設置される場合がある。GPS衛星からの電波を受信できない場所に配置された基地局装置も、時刻を同期しなければならない。
GPS衛星から電波を受信できない場所に配置された基地局装置の時刻同期には、ネットワーク経由で時刻同期する方法(例えば、NTP(Network Time Protocol))が利用される。NTPでは、原子時計又はGPS衛星の時刻が最上位の時刻源として用いられ、階層構造状に接続されたサーバは伝送路遅延を補正して時刻を同期する。これによって、NTPではミリ秒単位で時刻を同期できる。しかし、NTPによる時刻同期の精度は、各サーバまでのネットワークの物理的な距離による伝送時間に依存するという問題がある。
携帯電話網の基地局装置は、搬送波の周波数の同期、及び、ハンドオーバ時の基地局間の同期のために、マイクロ秒単位で時刻を同期しなければならない。このため、NTPによる時刻同期では、時刻同期の精度が充分ではない。
IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers)は、パケットネットワークで時刻を同期する標準化技術であるIEEE1588を定めている。IEEE1588では、マスタノードとスレーブノードとの間で時刻を同期するためにPTP(Precision Time Protocol)プロトコルを規定している。マスタノードは、マスタノードが管理する時刻を含む時刻同期情報(PTPフレーム)をスレーブノードに送信する。スレーブノードは、マスタノードから送信された時刻同期情報に基づいて、自身が管理する時刻をマスタノードが管理する時刻に同期する。
IEEE1588では、PTPフレームの交換手順、フレームフォーマット、及びマスタノードとスレーブノードとの間の伝送路遅延による誤差の修正方法等が規定される。IEEE1588によれば、サブマイクロ秒単位で時刻を同期できる。
IEEE1588に規定されたプロトコルでは、マスタクロックとスレーブクロックとの間でPTPフレームが送受信され、マスタクロックとスレーブクロックとの間の遅延時間を補正することによって時刻同期が実現される。また、PTPフレームの通信間隔を短縮することによって、時刻源となるグランドマスタクロックとの物理的な距離(伝送時間)に依存せず、時刻同期の精度を高めることができる。
時刻同期の技術分野の背景技術として、特開2013−153400号公報(特許文献1)がある。
特許文献1の公報には、「時刻配信マスターである基準装置は、基準時刻の情報を周囲に送信する手段と、無線通信装置から時刻の情報を取得し、各無線通信装置が管理しているそれぞれの時刻が基準時刻と同期状態にあるかどうかを判定する手段と、無線通信装置が通知する同期状態判定結果を取得し無線通信システム中の同期状態を管理する手段と、を備え、時刻配信スレーブである無線通信装置は、基準装置または他の無線通信装置である同期先装置が管理している時刻の情報を取得し、自身が管理している時刻を同期先装置が管理している時刻に同期させる手段と、自身が管理している時刻の情報を周囲に送信する手段と、同期先装置とは異なる他の無線装置が管理している時刻が同期状態にあるかどうかを判定するとともに、判定結果を基準装置へ通知する手段と、を備える。」と記載されている(要約参照)。
特開2013−153400号公報
近年、ユーザ側に近いネットワークでも時刻を同期させる要望がある。ユーザ側に近いネットワークの時刻を同期させるネットワーク構成は、基地局、基地局に接続される端末装置、及び端末装置に接続されるユーザ機器によって構成される。例えば、基地局は通信キャリアのビルに配置され、端末装置はユーザビルに配置され、ユーザ機器はユーザが使用する端末又はユーザが使用する端末が接続される機器である。
このようなネットワーク構成において、通信キャリアが時刻同期サービスをユーザに提供する場合、端末装置とユーザ機器との間がサービス提供の分界点となる。この分界点は障害発生時には責任の分界点となる。このため、端末装置からユーザ機器に送信される時刻同期情報の正常性を確認して、時刻同期情報の送信時の端末装置が管理する時刻の正常性を確認する必要がある。しかしながら、端末装置はユーザ機器側に配置されるため、端末装置からユーザ機器に送信される時刻と比較するGPS等から送信される時刻情報を必ずしも受信できるとは限らない。
特許文献1ではブロードキャストで時刻配信メッセージが送信されるため、時刻配信マスターは、時刻配信メッセージ送信時の時刻配信スレーブ#Aの時刻同期状態を確認できる。しかしながら、ブロードキャストで時刻配信メッセージが送信された場合のネットワーク帯域の消費量は、ユニキャストで時刻配信メッセージが送信された場合のネットワーク帯域の消費量より大きい。また、時刻配信メッセージのブロードキャスト送信は、ブロードキャストネットワーク帯域の消費量が大きいので、時刻配信メッセージの送信間隔を短くすることができず、時刻同期の精度の低下を招く。
本発明は、時刻同期のために通信される情報のネットワーク帯域の消費量をできるだけ小さくし、かつ時刻同期の精度を高めて、端末装置のユーザ機器への時刻同期情報の送信時の時刻の正常性を確認する時刻同期システムを提供することを目的とする。
本発明の代表的な一例を示せば、局装置と端末装置とユーザ機器とを備える時刻同期システムであって、前記局装置は、前記端末装置に接続され、前記端末装置が管理する時刻を自身が管理する時刻に同期させ、前記端末装置は、前記ユーザ機器に接続され、前記ユーザ機器が管理する時刻を自身が管理する時刻に同期させ、前記局装置は、自身が管理する時刻を含む時刻同期情報を前記端末装置に送信し、前記端末装置は、前記時刻同期情報に含まれる時刻に基づいて、自身が管理する時刻を前記局装置が管理する時刻に同期し、自身が管理する時刻を含む時刻同期情報を前記ユーザ機器に送信し、前記ユーザ機器に送信する時刻同期情報を複製し、前記複製した時刻同期情報を監視用時刻同期情報として前記局装置に送信し、前記ユーザ機器は、前記端末装置から送信された時刻同期情報に含まれる時刻に基づいて、自身が管理する時刻を前記端末装置が管理する時刻に同期し、前記局装置は、前記端末装置から送信された監視用時刻同期情報に含まれる時刻に基づいて、前記端末装置が管理する時刻が自身が管理する時刻と同期しているか否かを判定することを特徴とする。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡潔に説明すれば、下記の通りである。すなわち、時刻同期のために通信される情報のネットワーク帯域の消費量をできるだけ小さくし、かつ時刻同期の精度を高めて、端末装置のユーザ機器への時刻同期情報の送信時の時刻の正常性を確認する時刻同期システムを提供できる。
上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
実施例の時刻同期システムの説明図である。 実施例の局装置のブロック図である。 実施例の端末装置のブロック図である。 実施例の装置内監視部のブロック図である。 実施例の遅延時間テーブルの説明図である。 実施例の時刻情報調整部が時刻調整のために用いる式の説明図である。 実施例の時刻同期システムにおける監視用PTPフレームの転送処理のシーケンス図である。 実施例のPTPフレーム送信トリガ生成部によって実行されるPTPフレーム送信トリガ生成処理のフローチャートである。
本実施例では、端末装置5がユーザ機器6に送信するPTPフレーム(時刻同期情報)が複製され、複製されたPTPフレームが監視用PTPフレーム(監視用時刻同期情報)として局装置4に送信され、局装置4が監視用PTPフレームに含まれる時刻と自身が管理する時刻とを比較する時刻同期システムの例について説明する。
図1は、実施例の時刻同期システムの説明図である。
時刻同期システムは、局装置4、端末装置5、及びユーザ機器6を備える。局装置4は、時刻源1、監視ネットワーク2、上位ネットワーク3、及び端末装置5に接続される。時刻源1は、局装置4、端末装置5、及びユーザ機器6の基準となる時刻を局装置4に供給する。監視ネットワーク2は、監視者が操作する端末に接続されており、異常があった旨を示すフレーム等が通信される。上位ネットワーク3は、ユーザ機器6に送信されるフレーム、及びユーザ機器6から送信されたフレーム等が通信される。
局装置4は、時刻源1から時刻を取得して、自身の時刻を取得した時刻に同期する。また、局装置4は、自身の時刻を含む時刻同期フレーム(PTPフレーム)を端末装置5に送信し、端末装置5の時刻を局装置4の時刻に同期させる。PTPフレームは、IEEE1588に規定されたプロトコルのフレームである。例えば、局装置4は通信キャリアのビルに配置される。
また、局装置4は、自身及び端末装置5の状態を監視ネットワーク2に送信する。また、局装置4は、上位ネットワーク3とユーザ機器6との間でフレームを双方向に転送する。
端末装置5は、例えばユーザビルに配置される基地局装置であり、局装置4及びユーザ機器6に接続される。なお、局装置4と端末装置5とは、例えば光回線を介して接続されるが、無線で接続されてもよい。また、端末装置5とユーザ機器6とは、無線で接続されるが、光回線等の有線で接続されてもよい。
端末装置5は、局装置4からPTPフレームを受信し、自身の時刻を受信したPTPフレームに含まれる時刻に同期する。また、端末装置5は、自身の時刻を含むPTPフレームをユーザ機器6に送信し、ユーザ機器6の時刻を端末装置5の時刻に同期させる。また、端末装置5は、上位ネットワーク3とユーザ機器6との間でフレームを双方向に転送する。
ユーザ機器6は、端末装置5からPTPフレームを受信し、自身の時刻を受信したPTPフレームに含まれる時刻に同期する。例えば、ユーザ機器はユーザが使用する端末又はユーザが使用する端末が接続される機器である。
次に、時刻同期システムのマスタクロック及びスレーブクロックの配置について説明する。
IEEE1588に規定されたプロトコルを用いた時刻同期は、マスタクロックとスレーブクロックとの間でPTPフレームを送受信することによって実現される。
局装置4は、端末装置5の時刻を局装置4の時刻に同期させるためにPTPフレームを送信する局装置マスタクロック11を有する。
端末装置5は、局装置マスタクロック11から送信されたPTPフレームに基づいて、端末装置5の時刻を局装置4の時刻に同期する端末装置スレーブクロック12を有する。また、端末装置5は、ユーザ機器6の時刻を端末装置5の時刻に同期させるためにPTPフレームを送信する端末装置マスタクロック13を有する。
ユーザ機器6は、端末装置マスタクロック13から送信されたPTPフレームに基づいて、ユーザ機器6の時刻を端末装置5の時刻に同期するユーザ機器スレーブクロック14を有する。
図2は、実施例の局装置4のブロック図である。
局装置4は、局装置内部時計21、局装置マスタクロック11、PTPフレーム送信部
22、PTPフレーム受信部23、装置内監視部24、監視用PTPフレーム終端部25、下りフレーム受信部26、下りユーザフレームバッファ27、上りフレーム送信部28、下りフレーム優先制御部29、下りフレーム送信部30、上りフレーム振分制御部31、及び上りフレーム受信部32を有する。
時刻同期に関する機能ブロックは、局装置内部時計21、局装置マスタクロック11、装置内監視部24、及び監視用PTPフレーム終端部25である。上位ネットワーク3との間でフレームを送受信する機能ブロックは、下りフレーム受信部26、及び上りフレーム送信部28である。端末装置5との間でフレームを送受信する機能ブロックは、PTPフレーム送信部22、PTPフレーム受信部23、下りユーザフレームバッファ27、下りフレーム優先制御部29、下りフレーム送信部30、上りフレーム振分制御部31、及び上りフレーム受信部32である。
局装置内部時計21の時刻は、局装置4の基準となる時刻であり、時刻源1から配信された時刻と同期する。局装置マスタクロック11は、IEEE1588に規定されたプロトコルを用いて端末装置5と時刻を同期するために、端末装置スレーブクロック12との間でPTPフレームを送受信する。
局装置マスタクロック11は、PTPフレーム送信部22、PTPフレーム受信部23、及び装置内監視部24に接続される。局装置マスタクロック11は、端末装置スレーブクロック12に送信するPTPフレームをPTPフレーム送信部22に出力する。PTPフレームは、PTPフレーム送信部22に出力される際の時刻を含む。PTPフレーム送信部22は、入力されたPTPフレームを下りフレーム優先制御部29に出力し、下りフレーム送信部30から端末装置5に送信する。PTPフレーム受信部23には、端末装置スレーブクロック12から送信されたPTPフレームが上りフレーム振分制御部31から入力される。局装置マスタクロック11は、IEEE1588に規定されたプロトコルを用いて、局装置マスタクロック11と端末装置スレーブクロック12との間の経路遅延を計測する。そして、局装置マスタクロック11は、計測した経路遅延に関する情報を装置内監視部24に出力する。
下りフレーム受信部26は、上位ネットワーク3からユーザ機器6宛てのフレームを受信し、受信したフレームを下りユーザフレームバッファ27に出力する。下りユーザフレームバッファ27は、フレームが一時的に記憶される記憶領域であり、下りフレーム受信部26から入力されたフレームを一時的に記憶する。
下りフレーム優先制御部29は、PTPフレーム送信部22、下りユーザフレームバッファ27、及び下りフレーム送信部30に接続される。下りフレーム優先制御部29は、PTPフレーム送信部22から入力されたPTPフレーム、及び下りユーザフレームバッファ27から入力されたユーザフレームのいずれかを優先して下りフレーム送信部30に出力して、端末装置5に送信する。通常、下りフレーム優先制御部29は、PTPフレームを優先して下りフレーム送信部30に出力するように設定されるが、ユーザフレームを優先して下りフレーム送信部30に出力するように設定されていてもよい。
下りフレーム送信部30は、下りフレーム優先制御部29に接続され、下りフレーム優先制御部29から入力されたフレームを端末装置5に送信する。
上りフレーム受信部32は、上りフレーム振分制御部31に接続され、端末装置5からフレームを受信し、受信したフレームを上りフレーム振分制御部31に出力する。端末装置5から送信されるフレームには、PTPフレーム、監視用PTPフレーム、及びユーザフレームがある。当該PTPフレームは端末装置スレーブクロック12から送信されるものであって、局装置マスタクロック11から送信されたPTPフレームに対する応答である。監視用PTPフレームは、端末装置マスタクロック13がユーザ機器スレーブクロック14に送信するPTPフレームが複製されたフレームである。
上りフレーム振分制御部31は、PTPフレーム受信部23、監視用PTPフレーム終端部25、及び上りフレーム送信部28に接続される。上りフレーム振分制御部31は、上りフレーム受信部32から入力されたフレームを対応する出力先に振り分ける。具体的には、上りフレーム振分制御部31は、上りフレーム受信部32から入力されたフレームがPTPフレームである場合、当該PTPフレームをPTPフレーム受信部23に出力し、上りフレーム受信部32から入力されたフレームが監視用PTPフレームである場合、当該監視用PTPフレームを監視用PTPフレーム終端部25に出力し、上りフレーム受信部32から出力されたフレームがユーザフレームである場合、上りフレーム送信部28に出力する。なお、上りフレーム振分制御部31は、端末装置5から送信されたフレームのTYPEを参照することによって、ユーザフレームか否かを判定できるが、PTPフレームか監視用PTPフレームかを判定できない。監視用PTPフレームは、ユーザ機器6に送信されるPTPフレームが複製されたものであるので、宛先がユーザ機器6のアドレスとなる。一方、PTPフレームの宛先は端末装置5のアドレスである。このため、上りフレーム振分制御部31は、PTPフレーム及び監視用PTPフレームの宛先に基づいて、PTPフレームか監視用PTPフレームかを判定できる。
監視用PTPフレーム終端部25は、上りフレーム振分制御部31から入力された監視用PTPフレームに終端処理を実行し、監視用PTPフレームを装置内監視部24に出力する。装置内監視部24は、監視用PTPフレームに含まれる時刻に基づいて、端末装置5が有する端末装置内部時計58(図3参照)の時刻が局装置内部時計21の時刻と同期しているか否かを判定する。なお、装置内監視部24の詳細は図4で説明する。
図3は、実施例の端末装置5のブロック図である。
端末装置5は、端末装置スレーブクロック12、端末装置マスタクロック13、下りフレーム受信部51、上りフレーム送信部52、下りフレーム振分制御部53、上りフレーム優先制御部54、PTPフレーム受信部55及び60、PTPフレーム送信部56及び59、下りユーザフレームバッファ57、端末装置内部時計58、PTPフレームコピー部61、下りフレーム優先制御部62、上りフレーム振分制御部63、下りフレーム送信部64、上りフレーム受信部65、上りユーザフレームバッファ66、上りフレーム優先制御監視部67、並びにPTPフレーム送信トリガ生成部87を有する。
時刻同期に関する機能ブロックは、端末装置内部時計58、端末装置スレーブクロック12、端末装置マスタクロック13、PTPフレームコピー部61、上りフレーム優先制御監視部67、及びPTPフレーム送信トリガ生成部87である。局装置4との間でフレームを送受信する機能ブロックは、下りフレーム受信部51、上りフレーム送信部52、下りフレーム振分制御部53、上りフレーム優先制御部54、PTPフレーム受信部55、PTPフレーム送信部56、及び上りユーザフレームバッファ66である。ユーザ機器6との間でフレームを送受信する機能ブロックは、下りユーザフレームバッファ57、PTPフレーム送信部59、PTPフレーム受信部60、下りフレーム優先制御部62、上りフレーム振分制御部63、下りフレーム送信部64、及び上りフレーム受信部65である。
端末装置内部時計58の時刻は、端末装置5の基準となる時刻であり、局装置4の局装置内部時計21の時刻と同期する。
端末装置スレーブクロック12は、IEEE1588に規定されたプロトコルを用いて端末装置5の時刻に端末装置内部時計58の時計を同期するために、局装置マスタクロック11との間でPTPフレームを送受信する。
端末装置スレーブクロック12は、PTPフレーム受信部55、PTPフレーム送信部56、及び端末装置内部時計58に接続される。端末装置スレーブクロック12は、局装置マスタクロック11から送信されたPTPフレームがPTPフレーム受信部55から入力されることによって、局装置マスタクロック11から送信されたPTPフレームを受信する。また、端末装置スレーブクロック12は、受信したPTPフレームの応答であるPTPフレームをPTPフレーム送信部56に出力することによって、局装置4に送信する。また、端末装置スレーブクロック12は、局装置マスタクロック11から送信されたPTPフレームを受信した場合、受信したPTPフレームに含まれる時刻に端末装置内部時計58の時刻を同期する。
端末装置マスタクロック13は、IEEE1588に規定されたプロトコルを用いてユーザ機器6と時刻を同期するために、ユーザ機器スレーブクロック14との間でPTPフレームを送受信する。
端末装置マスタクロック13は、PTPフレーム送信部59、PTPフレーム受信部60、端末装置内部時計58、及びPTPフレーム送信トリガ生成部87に接続される。端末装置マスタクロック13は、ユーザ機器スレーブクロック14に送信するPTPフレームをPTPフレーム送信部59に出力する。PTPフレーム送信部59は、入力されたPTPフレームをPTPフレームコピー部61に出力して、PTPフレームをユーザ機器6に送信し、PTPフレームコピー部61によって複製されたPTPフレームを監視用PTPフレームとして局装置4に送信する。また、端末装置マスタクロック13は、PTPフレーム受信部60に入力されたユーザ機器6から送信されたPTPフレームを受信する。また、端末装置マスタクロック13は、PTPフレーム送信トリガ生成部87からトリガ信号が入力されたタイミングで、PTPフレームをPTPフレーム送信部59に出力する。
PTPフレームコピー部61は、PTPフレーム送信部59、下りフレーム優先制御部62、及び上りフレーム優先制御部54に接続される。PTPフレームコピー部61は、PTPフレーム送信部59から入力されたPTPフレームを複製して、複製したPTPフレームを監視用PTPフレームとして上りフレーム優先制御部54に出力する。また、PTPフレームコピー部61は、PTPフレーム送信部59から入力されたPTPフレームを下りフレーム優先制御部62に出力する。
下りフレーム振分制御部53は、下りフレーム受信部51、PTPフレーム受信部55、及び下りユーザフレームバッファ57に接続される。下りフレーム振分制御部53には、下りフレーム受信部51が局装置4から受信したフレームが入力される。局装置4から送信されるフレームには、PTPフレームとユーザフレームとがある。下りフレーム振分制御部53は、下りフレーム受信部51から入力されたフレームがPTPフレームである場合、当該PTPフレームをPTPフレーム受信部55に出力する。PTPフレーム受信部55は、入力されたPTPフレームを端末装置スレーブクロック12に出力する。
下りフレーム振分制御部53は、下りフレーム受信部51から入力されたフレームがユーザフレームである場合、当該ユーザフレームを下りユーザフレームバッファ57に出力する。下りユーザフレームバッファ57は、フレームが一時的に記憶される記憶領域であり、下りフレーム振分制御部53から入力されたフレームを一時的に記憶する。
上りフレーム優先制御部54は、上りフレーム送信部52、PTPフレーム送信部56、上りユーザフレームバッファ66、及びPTPフレームコピー部61に接続される。上りフレーム優先制御部54は、PTPフレーム送信部56から入力されたPTPフレーム、上りユーザフレームバッファ66から入力されたユーザフレーム、及びPTPフレームコピー部61から入力された監視用PTPフレームのいずれかを優先して上りフレーム送信部52に出力して、局装置4に送信する。通常、上りフレーム優先制御部54には、優先順序が、監視用PTPフレーム、PTPフレーム、及びユーザフレームの順で設定されるが、この順序に限定されない。
上りフレーム優先制御監視部67は、上りフレーム優先制御部54及びPTPフレーム送信トリガ生成部87に接続される。上りフレーム優先制御監視部67は、上りフレーム優先制御部54から局装置4に送信されるフレームの送信状態を監視する。具体的には、上りフレーム優先制御監視部67は、局装置4に送信されるフレームの送信が完了するタイミングを監視し、当該フレームの送信が完了すると、その旨を示す完了通知をPTPフレーム送信トリガ生成部87に出力する。
上りフレーム優先制御監視部67は、完了通知が入力された場合、PTPフレーム送信トリガを端末装置マスタクロック13に出力する。端末装置マスタクロック13は、PTPフレーム送信トリガが入力された場合、PTPフレームをPTPフレーム送信部59に出力する。
下りフレーム優先制御部62は、下りユーザフレームバッファ57、PTPフレームコピー部61、及び下りフレーム送信部64に接続される。下りフレーム優先制御部62は、下りユーザフレームバッファ57から入力されたユーザフレーム、及びPTPフレームコピー部61から入力されたPTPフレームのいずれかを優先した下りフレーム送信部64に出力して、ユーザ機器6に送信する。通常、下りフレーム優先制御部62は、PTPフレームを優先して下りフレーム送信部64に出力するように設定されるが、ユーザフレームを優先して下りフレーム送信部64に出力するように設定されていてもよい。
上りフレーム振分制御部63は、上りユーザフレームバッファ66、PTPフレーム受信部60、及び上りフレーム受信部65に接続される。上りフレーム振分制御部63は、上りフレーム受信部65から入力されたフレームを対応する出力先に振り分ける。具体的には、上りフレーム振分制御部63は、上りフレーム受信部65から入力されたフレームがPTPフレームである場合、当該PTPフレームをPTPフレーム受信部60に出力し、上りフレーム受信部65から入力されたフレームがユーザフレームである場合、上りユーザフレームバッファ66に出力する。なお、上りフレーム振分制御部63はフレームのTYPEを参照することによって、ユーザフレームかPTPフレームかを判定できる。
図4は、実施例の装置内監視部24のブロック図である。
装置内監視部24は、端末装置5の端末装置内部時計58の時刻が局装置4の局装置内部時計21の時刻と同期しているか否かを監視する。換言すれば、装置内監視部24は、端末装置5がユーザ機器6に配信する時刻が正常か否かを監視する。
装置内監視部24は、遅延時間テーブル101、時刻情報調整部102、時刻情報比較部103、及び時刻情報比較結果出力部104を有し、監視用PTPフレーム終端部25、局装置マスタクロック11、及び局装置内部時計21に接続される。
遅延時間テーブル101には、端末装置5によって送信された監視用PTPフレームを局装置4が受信するまでの遅延時間が登録される。遅延時間テーブル101の詳細について図5を用いて説明する。
図5は、実施例の遅延時間テーブル101の説明図である。
局装置4は、局装置4に接続される端末装置の数の分だけ遅延時間テーブル101を有する。遅延時間テーブル101には、局装置−端末装置間伝送路遅延時間、局装置固定時間、及び端末装置固定遅延時間が登録される。
局装置−端末装置間伝送路遅延時間は、局装置マスタクロック11と端末装置スレーブクロック12との間で時刻を同期するために用いるIEEE1588に規定されたプロトコルによって計測された遅延時間である。なお、当該遅延時間は、局装置マスタクロック11によって遅延時間テーブル101に登録される。
局装置固定時間は、局装置4の上りフレーム受信部32が監視用PTPフレームを受信してから、当該監視用PTPフレームの時刻が時刻情報調整部102に入力されるまでの時間である。なお、局装置固定時間は、局装置4の設計時に確定する固定時間である。
端末装置固定遅延時間は、端末装置マスタクロック13が監視用PTPフレームとなるPTPフレームを出力してから上りフレーム送信部52が当該監視用PTPフレームを出力するまでの時間である。なお、端末装置固定遅延時間は、端末装置5の設計時に確定する固定時間である。
なお、局装置固定遅延時間及び端末装置固定遅延間は予め遅延時間テーブル101に登録される。また、局装置−端末装置間伝送路遅延時間は、局装置マスタクロック11が端末装置5から最初にPTPフレームを受信した場合、当該PTPフレームの端末装置5の送信時刻及び当該PTPフレームの局装置4の受信時刻に基づいて、当該端末装置5の局装置−端末装置間伝送路遅延時間を算出し、算出した局装置−端末装置間伝送路遅延時間を当該端末装置5に対応する遅延時間テーブル101に登録する。
図5に戻り、装置内監視部24の説明を続ける。
時刻情報調整部102は、監視用PTPフレーム終端部25に接続される。時刻情報調整部102は、遅延時間テーブル101を参照して、監視用PTPフレーム終端部25が終端させた監視用PTPフレームに含まれる時刻を現在時刻に調整する。監視用PTPフレームは、端末装置マスタクロック13が監視用PTPフレームとなるPTPフレームを出力した時点での端末装置内部時計58の時刻(送信時刻)を含む。具体的には、時刻情報調整部102は、図6に示す式に基づいて、監視用PTPフレームとなるPTPフレームの出力時点での端末装置内部時計58の時刻を現在時刻に調整する。
図6は、実施例の時刻情報調整部102が時刻調整のために用いる式の説明図である。時刻情報調整部102は、監視用PTPフレームに含まれる時刻と、監視用PTPフレームに対応する遅延時間テーブル101の局装置−端末装置間伝送路遅延時間と、局装置固定遅延時間と、端末装置固定遅延時間とを加算し、端末装置内部時計58の現在時刻を算出する。そして、時刻情報調整部102は、算出した端末装置内部時計58の現在時刻を時刻情報比較部103に出力する。
時刻情報比較部103は、時刻情報調整部102が算出した端末装置内部時計58の現在時刻と局装置内部時計21の現在時刻とを比較し、比較結果を時刻情報比較結果出力部104に出力する。例えば、時刻情報比較部103は、端末装置内部時計58の現在時刻が局装置内部時計21の現在時刻と同期しているか否かを判定する。時刻情報比較部103は、端末装置内部時計58の現在時刻が局装置内部時計21の現在時刻と同期していないと判定された場合、その旨を示す比較結果を時刻情報比較結果出力部104に出力する。
時刻情報比較結果出力部104は、入力された比較結果を監視ネットワーク2に送信する。例えば、時刻情報比較結果出力部104は、SNMPプロトコルを用いて比較結果を送信してもよいし、専用のコマンドラインを用いて比較結果を送信してもよい。
図7は、実施例の時刻同期システムにおける監視用PTPフレームの転送処理のシーケンス図である。
監視用PTPフレームは、端末装置マスタクロック13がユーザ機器スレーブクロック14に送信するPTPフレームを複製したものである。端末装置マスタクロック13は、ユーザ機器スレーブクロック14との間で時刻を同期するためにPTPフレーム411を生成し(401)、生成したPTPフレーム411をPTPフレームコピー部61に出力する。
PTPフレームコピー部61は、入力されたPTPフレーム411を下りフレーム優先制御部62に出力するととともに、入力されたPTPフレーム411を複製し(402)、複製したPTPフレーム411を監視用PTPフレーム412として上りフレーム優先制御部54に出力する。上りフレーム優先制御部54は、入力された監視用PTPフレーム412を上りフレーム送信部52に出力して、局装置4に転送する(403)。
局装置4に転送された監視用PTPフレーム412は、上りフレーム受信部32によって受信される。上りフレーム受信部32は、受信した監視用PTPフレーム412を上りフレーム振分制御部31に出力する。上りフレーム振分制御部31は、入力された監視用PTPフレーム412を監視用PTPフレーム終端部25に振り分ける(404)。監視用PTPフレーム終端部25は、監視用PTPフレーム412に含まれる時刻413を抽出し、抽出した時刻情報を装置内監視部24に出力する。
装置内監視部24は、入力された時刻から端末装置内部時計58の現在時刻を算出し、算出した端末装置内部時計58の現在時刻と局装置内部時計21の現在時刻とを比較し(406)、比較結果を監視ネットワーク2に送信する。
端末装置5の上りフレーム優先制御部54では、局装置4に送信されるユーザフレームと監視用PTPフレーム412との待ち合わせが発生する可能性がある。待ち合わせが発生した場合、監視用PTPフレーム412となるPTPフレーム411が端末装置マスタクロック13から出力されてから、局装置4の監視用PTPフレーム終端部25に到着するまでの時間にゆらぎが生じてしまう。これによって、装置内監視部24が、監視用PTPフレーム412に含まれる時刻413から端末装置内部時計58の現在時刻を正確に算出できないという問題が生じる。
このため、本実施例では、上りフレーム優先制御監視部67は、上りフレーム優先制御部54が送信中のフレームの残り送信バイト数を監視し、当該残り送信バイト数をPTPフレーム送信トリガ生成部87に出力する。PTPフレーム送信トリガ生成部87は、残り送信バイト数が0となった場合に、トリガ信号を端末装置マスタクロック13に出力し、端末装置マスタクロック13にPTPフレームを生成させる。
これによって、上りフレーム優先制御部54で待ち合わせが発生することを防止でき、装置内監視部24が端末装置内部時計58の現在時刻を正確に算出できる。
図8は、実施例のPTPフレーム送信トリガ生成部87によって実行されるPTPフレーム送信トリガ生成処理のフローチャートである。
PTPフレーム送信トリガ生成処理は、所定のタイミングで実行される。例えば、前回PTPフレーム送信トリガ生成処理が実行されてから所定時間が経過した場合等に実行される。
PTPフレーム送信トリガ生成部87は、PTPフレーム送信要求があるか否かを判定する(501)。PTPフレーム送信要求は、例えば、所定時間周期でPTPフレーム送信トリガ生成部87に入力されるものとする。
ステップ501の処理でPTPフレーム送信要求がないと判定された場合、PTPフレーム送信トリガ生成部87は、PTPフレーム送信トリガ生成処理を終了する。
一方、ステップ501の処理でPTPフレーム送信要求があると判定された場合、PTPフレーム送信トリガ生成部87は、上りフレーム優先制御部54が送信中のフレームの残り送信バイト数が0であるか否かを判定する(502)。
ステップ502の処理で、上りフレーム優先制御部54が送信中のフレームの残り送信バイト数が0でないと判定された場合、PTPフレーム送信トリガ生成部87は、PTPフレーム送信トリガ生成処理を終了する。
一方、ステップ502の処理で、上りフレーム優先制御部54が送信中のフレームの残り送信バイト数が0であると判定された場合、PTPフレーム送信トリガ生成部87は、PTPフレーム送信トリガを端末装置マスタクロック13に出力し(503)、PTPフレーム送信トリガ生成処理を終了する。
これによって、上りフレーム優先制御部54で待ち合わせが発生することを防止でき、装置内監視部24が端末装置内部時計58の現在時刻を正確に算出できる。
以上によって、局装置4と端末装置5とユーザ機器6とを備える時刻同期システムであって、前記局装置4は、前記端末装置5に接続され、前記端末装置5が管理する時刻を自身が管理する時刻に同期させ、前記端末装置5は、前記ユーザ機器6に接続され、前記ユーザ機器6が管理する時刻を自身が管理する時刻に同期させ、前記局装置4は、自身が管理する時刻を含む時刻同期情報(PTPフレーム)を前記端末装置5に送信し、前記端末装置5は、前記局装置4から送信された時刻同期情報に含まれる時刻に基づいて、自身が管理する時刻を前記局装置4が管理する時刻に同期し、自身が管理する時刻を含む時刻同期情報を前記ユーザ機器6に送信し、前記ユーザ機器6に送信する時刻同期情報を複製し、前記複製した時刻同期情報を監視用時刻同期情報(監視用PTPフレーム)として前記局装置4に送信し、前記ユーザ機器6は、前記端末装置5から送信された時刻同期情報に含まれる時刻に基づいて、自身が管理する時刻を前記端末装置5が管理する時刻に同期し、前記局装置4は、前記端末装置5から受信した監視用時刻同期情報に含まれる時刻に基づいて、前記端末装置5が管理する時刻と自身が管理する時刻とが同期しているか否かを判定することを特徴とする。
これによって、端末装置5は、時刻同期情報をブロードキャストで送信せずに、ユーザ機器6に送信する時刻同期情報を複製した監視用時刻同期情報を局装置4に送信する。このため、時刻同期情報のネットワーク帯域の消費量を最小限に抑えて、局装置4は、端末装置5の時刻同期情報のユーザ機器6への送信時の時刻が局装置4の時刻と同期しているか否かを確認できる。また、時刻同期情報をブロードキャストで送信しないので、時刻同期情報の送信間隔を短くすることができ、時刻同期の精度も向上できる。
また、端末装置5に、局装置4に時刻同期情報を送信するためのマスタクロックを設ける必要がなく、局装置4にも、当該マスタクロックに対応するスレーブクロックを設ける必要がない。このため、端末装置5及び局装置4を簡易かつ安価な構成とすることができる。
また、前記端末装置5は、前記局装置4に送信する情報が存在しない場合に前記時刻同期情報を前記ユーザ機器6に送信し、当該時刻同期情報を複製し、前記複製した時刻同期情報を前記監視用時刻同期情報として前記局装置に送信することを特徴とする。これによって、端末装置5で時刻同期情報の送信と他の情報の送信との待ち合わせが発生することを防止でき、時刻同期の精度を向上させることができる。
また、前記監視用時刻同期情報に含まれる時刻は当該監視用時刻同期情報の送信時刻であり、前記局装置4は、前記端末装置5から前記局装置4までデータが到達するまでの遅延時間が登録された遅延時間情報(遅延時間テーブル101)を保持し、前記遅延時間情報に登録された遅延時間に基づいて、前記端末装置5から送信された監視用時刻同期情報に含まれる時刻を現在時刻に修正し、前記修正した現在時刻と自身が管理する現在時刻とが一致するか否かを判定することによって、前記端末装置5が管理する時刻と自身が管理する時刻とが同期しているか否かを判定することを特徴とする。また、前記遅延時間情報には、前記遅延時間として、前記端末装置と前記局装置との間の伝送遅延時間と、前記端末装置で時刻同期情報に対する処理にかかる処理時間と、前記局装置で時刻同期情報に対する処理にかかる処理時間とが登録されることを特徴とする。
これによって、端末装置5から局装置4までの遅延時間を考慮して、監視用時刻同期情報に含まれる時刻を現在時刻に修正するので、時刻同期の精度を向上させることができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。
また、前記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)などの記録装置、または、IC(Integrated Circuit)カード、SDカード、DVD(Digital Versatile Disc)などの記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
1 時刻源
2 監視ネットワーク
3 上位ネットワーク
4 局装置
5 端末装置
6 ユーザ機器
11 局装置マスタクロック
12 端末装置スレーブクロック
13 端末装置マスタクロック
14 ユーザ機器スレーブクロック
21 局装置内部時計
22 PTPフレーム送信部
23 PTPフレーム受信部
24 装置内監視部
25 監視用PTPフレーム終端部
26 下りフレーム受信部
27 下りユーザフレームバッファ
28 上りフレーム送信部
29 下りフレーム優先制御部
30 下りフレーム送信部
31 上りフレーム振分制御部
32 上りフレーム受信部
51 下りフレーム受信部
52 上りフレーム送信部
53 下りフレーム振分制御部
54 上りフレーム優先制御部
55 PTPフレーム受信部
56 PTPフレーム送信部
57 下りユーザフレームバッファ
58 端末装置内部時計
59 PTPフレーム送信部
60 PTPフレーム受信部
61 PTPフレームコピー部
62 下りフレーム優先制御部
63 上りフレーム振分制御部
64 下りフレーム送信部
65 上りフレーム受信部
66 上りユーザフレームバッファ
67 上りフレーム優先制御監視部
87 PTPフレーム送信トリガ生成部
101 遅延時間テーブル
102 時刻情報調整部
103 時刻情報比較部
104 時刻情報比較結果出力部
411 PTPフレーム
412 監視用PTPフレーム
413 時刻

Claims (3)

  1. 局装置と端末装置とユーザ機器とを備える時刻同期システムであって、
    前記局装置は、前記端末装置に接続され、前記端末装置が管理する時刻を自身が管理する時刻に同期させ、
    前記端末装置は、前記ユーザ機器に接続され、前記ユーザ機器が管理する時刻を自身が管理する時刻に同期させ、
    前記局装置は、自身が管理する時刻を含む時刻同期情報を前記端末装置に送信し、
    前記端末装置は、
    前記時刻同期情報に含まれる時刻に基づいて、自身が管理する時刻を前記局装置が管理する時刻に同期し、
    自身が管理する時刻を含む時刻同期情報を前記ユーザ機器に送信し、
    前記ユーザ機器に送信する時刻同期情報を複製し、前記複製した時刻同期情報を監視用時刻同期情報として前記局装置に送信し、
    前記ユーザ機器は、前記端末装置から送信された時刻同期情報に含まれる時刻に基づいて、自身が管理する時刻を前記端末装置が管理する時刻に同期し、
    前記局装置は、前記端末装置から送信された監視用時刻同期情報に含まれる時刻に基づいて、前記端末装置が管理する時刻と自身が管理する時刻とが同期しているか否かを判定し、
    前記端末装置は、前記局装置に送信する情報が存在しない場合に前記時刻同期情報を前記ユーザ機器に送信し、
    当該時刻同期情報を複製し、前記複製した時刻同期情報を前記監視用時刻同期情報として前記局装置に送信することを特徴とする時刻同期システム。
  2. 局装置と端末装置とユーザ機器とを備える時刻同期システムであって、
    前記局装置は、前記端末装置に接続され、前記端末装置が管理する時刻を自身が管理する時刻に同期させ、
    前記端末装置は、前記ユーザ機器に接続され、前記ユーザ機器が管理する時刻を自身が管理する時刻に同期させ、
    前記局装置は、自身が管理する時刻を含む時刻同期情報を前記端末装置に送信し、
    前記端末装置は、
    前記時刻同期情報に含まれる時刻に基づいて、自身が管理する時刻を前記局装置が管理する時刻に同期し、
    自身が管理する時刻を含む時刻同期情報を前記ユーザ機器に送信し、
    前記ユーザ機器に送信する時刻同期情報を複製し、前記複製した時刻同期情報を監視用時刻同期情報として前記局装置に送信し、
    前記ユーザ機器は、前記端末装置から送信された時刻同期情報に含まれる時刻に基づいて、自身が管理する時刻を前記端末装置が管理する時刻に同期し、
    前記局装置は、前記端末装置から送信された監視用時刻同期情報に含まれる時刻に基づいて、前記端末装置が管理する時刻と自身が管理する時刻とが同期しているか否かを判定し、
    前記監視用時刻同期情報に含まれる時刻は当該監視用時刻同期情報の送信時刻であり、
    前記局装置は、
    前記端末装置から前記局装置までデータが到達するまでの遅延時間が登録された遅延時間情報を保持し、
    前記遅延時間情報に登録された遅延時間に基づいて、前記端末装置から送信された監視用時刻同期情報に含まれる時刻を現在時刻に修正し、
    前記修正した現在時刻と自身が管理する現在時刻とが一致するか否かを判定することによって、前記端末装置が管理する時刻と自身が管理する時刻とが同期しているか否かを判定することを特徴とする時刻同期システム。
  3. 請求項2に記載の時刻同期システムであって、
    前記遅延時間情報には、前記遅延時間として、前記端末装置と前記局装置との間の伝送遅延時間と、前記端末装置で時刻同期情報に対する処理にかかる処理時間と、前記局装置で時刻同期情報に対する処理にかかる処理時間とが登録されることを特徴とする時刻同期システム。
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