JP6503271B2 - 時刻同期システム - Google Patents

Description

本発明は、時刻同期システムに関するものである。

近年、クラウドサービスにおける複数データセンタによる分散処理や、次世代モバイルネットワークにおける基地局間の協調など、通信システムを構成する通信装置（及び通信端末）に対し、時刻同期の必要とされるケースが増加している。現在、通信装置同士が時刻同期を行うための手段として無線では、各通信装置が人工衛星から配信される時刻同期用の電波を受信することで時刻同期を実現するGPS（Global Positioning System）方式が主流である。

また、有線ネットワークを経由して高精度な時刻同期を行うための通信プロトコルとしては、IEEE1588のPTP（Precision Time Protocol）（例えば特許文献１の背景技術）が存在する。これらの時刻同期において、規格などに規定された時刻同期の原理的な精度は重要であるが、実際の動作における時刻同期の精度も重要である。

これに対し特許文献２では、上位装置から複数段に接続される下位装置に対し時刻を配信する通信システムにおいて、下位装置がさらに下位の装置へ時刻情報を配信する際に、自身のマスタである装置を含めてブロードキャストすることで、多段に構成された各マスタ/スレーブ間の同期状態をマスタ側の装置が判定し、判定結果を上位装置に通知する技術が開示されている。

特開２０１４−２１６６６９号公報 特開２０１３−１５３４００号公報

特許文献２で開示されている技術では、正常に動作している場合の同期状態を判定できるものの、プロトコルの正常性などの正常に動作しているか否かまでは判定できない。また、下位装置が並列に多数接続されたり、下位装置が直列多段に接続されたりした場合の判定に多くの時間が必要となる。

そこで本発明は、プロトコルなども含めて時刻同期の正常性を判定することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る代表的な時刻同期システムは、上位装置と下位装置を有する時刻同期システムにおいて、前記上位装置は、基準となる時刻に基づき時刻の情報を前記下位装置へ送信する上位装置マスタと、時刻の情報の受信を判定し、時刻の情報を前記下位装置から受信した場合、受信した時刻の情報に基づき時刻を同期する上位装置スレーブと、前記上位装置マスタの基準となる時刻と前記上位装置スレーブの同期した時刻を比較して結果を記録し、前記上位装置スレーブが時刻の情報を前記下位装置から受信しない場合に結果を記録する時刻比較部とを含み、前記下位装置は、時刻の情報を前記上位装置マスタから受信し、受信した時刻の情報に基づき時刻を同期する下位装置スレーブと、前記下位装置スレーブの同期した時刻に基づき時刻の情報を送信する下位装置マスタとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、プロトコルなども含めて時刻同期の正常性を判定することが可能になる。

時刻同期システムの例を示す図である。 上位装置の構成の例を示す図である。 下位装置の構成の例を示す図である。 PTP時刻マスタが使用するパラメータテーブルの例を示す図である。 PTP時刻スレーブが使用するパラメータテーブルの例を示す図である。 試験スケジュールテーブルの例を示す図である。 試験結果テーブルの例を示す図である。 通常時の時刻同期のシーケンスの例を示す図である。 試験時の時刻同期のシーケンスの例を示す図である。 複数の下位装置に対する試験時の時刻同期のシーケンスの例を示す図である。 PTP試験管理部の処理のフローチャートの例を示す図である。

以下、図面を用いて実施例を説明する。

以下の説明では、IEEE1588の時刻同期部を具備する装置間において、時刻マスタから時刻スレーブへの時刻配信動作を試験し、時刻マスタの時刻配信動作と配信する時刻の正常性を判定する例を説明する。尚、使用するプロトコルは、IEEE1588プロトコルに限定されるものではなく、他の時刻同期のプロトコルが用いられても構わない。
図１は、時刻同期システムの例を示す図である。図１に示した矢印はIEEE1588で規定されたPTPフレームの流れを示しており、PTPフレーム以外の主信号の流れについては省略している。上位装置２００と下位装置（L1）３００、端末（T1）４００は、それぞれIEEE1588の時刻同期を実現する処理部を具備している。上位装置２００は、例えばGPSなどの時刻源１００から時刻が配信され、配信された時刻を基準の時刻としてPTP時刻マスタH２０１で保持する。PTP時刻マスタH２０１は下位装置（L1）３００が具備するPTP時刻スレーブL３０１へ時刻を配信する。

PTP時刻スレーブL３０１は、IEEE1588で規定されている手順で、オフセット（時刻マスタと時刻スレーブの時刻差）と伝送遅延時間を算出し、PTP時刻マスタH２０１から配信された時刻を補正する。補正された時刻はPTP時刻スレーブL３０１からPTP時刻マスタL３０２へ転写される。PTP時刻マスタL３０２は、端末（T1）４００が具備するPTP時刻スレーブT４０１へ時刻を配信する。

PTP時刻スレーブT４０１は、PTP時刻スレーブL３０１と同様に、PTP時刻マスタL３０２から配信された時刻の補正を実施し、保存する。このような動作が正常に実施されている場合は、時刻源１００から取得した時刻に、上位装置２００、下位装置（L1）３００、端末（T1）４００が同期していることとなる。

このような時刻同期システムにおいて、端末（T1）４００のPTP時刻スレーブT４０１に配信された時刻が、上位装置２００のPTP時刻マスタH２０１が配信した時刻と同等であることを確認する構成を以下に説明する。

上位装置２００は、下位装置（L1）３００のPTP時刻マスタL３０２が配信する時刻と時刻配信動作の正常性を確認するために、PTP時刻スレーブH（試験用）２０３を具備する。PTP時刻スレーブH（試験用）２０３は、PTP時刻マスタL３０２から配信される時刻に単に同期させるためのものではなく、PTP時刻マスタL３０２から配信された時刻の正常性を確認するための構成である。

PTP時刻マスタL３０２は、PTP時刻スレーブH(試験用)２０３へも時刻を配信する。PTP時刻スレーブH（試験用）２０３は、PTP時刻スレーブT４０１と同様に、PTP時刻マスタL３０２から配信される時刻の補正を実施する。そして、この補正された時刻とPTP時刻マスタH２０１が保持する時刻とが同等であるかを、時刻比較（PTP時刻比較部H）２０２が判定する。これにより、PTP時刻マスタH２０１が配信した時刻とPTP時刻スレーブTに配信された時刻が同等であるか、またPTP時刻マスタL３０２の時刻配信動作が正常であるかの確認をすることが可能となる。

下位装置は複数であってもよい。例えば下位装置（Lm）３５０が、下位装置（L1）３００と並列に上位装置２００へ接続されてもよく、下位装置（Lm）３５０に端末（Tm）４５０が接続されてもよい。上位装置２００と下位装置（Lm）３５０との動作は、上位装置２００と下位装置（L1）３００との動作と同じであってもよい。

さらに下位装置（Ln）３６０が上位装置２００に接続され、下位装置（Lp）３７０に端末（Tn）４６０が接続されて、下位装置（Ln）３６０と下位装置（Lp）３７０とが接続される、あるいは下位装置（Ln）３６０と下位装置（Lp）３７０とが図示を省略した１つ以上の下位装置を介して直列に接続されてもよい。この構成においては、端末（Tn）４６０に接続される下位装置（Lp）３７０と上位装置２００との動作が、下位装置（L1）３００と上位装置２００との動作と同じであり、下位装置（Ln）３６０および下位装置（Ln）３６０と下位装置（Lp）３７０の間の図示を省略した下位装置は、PTPフレームを通過させる動作であってもよい。

図２を使用して、上位装置２００の時刻情報と、PTPフレームを処理する構成の例について説明する。主信号の処理については図示を省略し、時刻の処理についてのみ図示している。上位装置２００は、時刻情報、PTPフレーム情報を処理する構成として時刻源側インタフェース部２０４、時刻処理部H２０５、下位側インタフェース部２０６を備える。

時刻源側インタフェース部２０４は、時刻源１００からの時刻を受信し、時刻情報を時刻処理部H２０５へ転送する時刻受信部H２０７を備える。下位側インタフェース部２０６は、時刻処理部H２０５からのPTPフレームを下位装置（L1）３００へ転送するための下りフレーム送信部HL２１８と、下位装置（L1）３００から受信したPTPフレームを時刻処理部H２０５へ転送する上りフレーム受信部HL２１９を備える。尚、下位側インタフェース部２０６は１つであってもよいし、複数であってもよく、１つの下位側インタフェース部２０６に１つの下位装置（L1）３００が接続されてもよいし、図示を省略した複数の下位装置が接続されてもよい。また、下位側インタフェース部２０６は主信号のインタフェースと共用であってもよいし、PTPフレームの専用であってもよい。

時刻処理部H２０５は、IEEE1588による本来の時刻同期を実現するためのPTP時刻同期処理部H２１４と、下位装置（L1）３００に対して時刻同期動作を試験するために、PTP時刻同期処理部H２１４の時刻と下位装置（L1）３００の時刻を比較するPTP時刻同期処理監視部２１５と、PTP時刻同期処理部H２１４とPTP時刻同期処理監視部２１５から転送されたPTPフレームのそれぞれを１つ以上の下位側インタフェース部２０６へ転送するPTP時刻フレーム振分部H２１６と、下位側インタフェース部２０６から受信したPTPフレームを識別してPTP時刻同期処理部H２１４とPTP時刻同期処理監視部２１５へ転送するPTP時刻フレーム識別部H２１７を備える。

PTP時刻同期処理部H２１４は、PTP時刻マスタH２０１と、PTP時刻マスタH２０１の使用する情報が記録されたパラメータテーブルHM２０８を備える。パラメータテーブルHM２０８については、後で図４を使用して説明する。

PTP時刻同期処理監視部２１５は、PTP時刻スレーブH(試験用)２０３と、PTP時刻スレーブH(試験用)２０３が得た情報などを記録するパラメータテーブルHS２１１と、下位装置（L1）３００との時刻同期動作試験の実施を指示するPTP試験管理部H２１２と、PTP試験管理部H２１２が時刻同期機能試験の実施指示を出すスケジュールを管理する試験スケジュールテーブルH２１３と、PTP時刻スレーブH(試験用)２０３が試験で取得した時刻とPTP時刻マスタH２０１が保持する時刻を比較し時刻の正常性を判定するPTP時刻比較部H２０２と、PTP時刻比較部H２０２が比較して得た判定結果を記録する試験結果テーブルH２１０を備える。

パラメータテーブルHS２１１、試験スケジュールテーブルH２１３、試験結果テーブルH２１０については、後で図５、６、７をそれぞれ使用して説明する。

次に、図３を使用して下位装置（L1）３００のPTPフレームを処理する構成の例について説明する。主信号の処理については図示を省略し、時刻の処理についてのみ図示している。また、下位装置（L1）３００を例に説明するが、下位装置（Lm）３５０と下位装置（Lp）３７０を含めて他の下位装置も同じ構成であってもよい。下位装置（L1）３００は、PTPフレーム情報を処理する構成として上位側インタフェース部３０３、時刻処理部L３０４、端末側インタフェース部３０５を備える。

上位側インタフェース部３０３は、上位装置２００からのPTPフレームを受信し、時刻処理部L３０４へ転送する下りフレーム受信部HL３０６と、時刻処理部L３０４から受信したPTPフレームを上位装置２００へ転送する上りフレーム送信部LH３０７を備える。

端末側インタフェース部３０５は、時刻処理部L３０４から受信したPTPフレームを端末（T1）４００へ送信する下りフレーム送信部LT３１４と、端末（T1）４００から受信したPTPフレームを時刻処理部L３０４へ転送する上りフレーム受信部LT３１５を備える。尚、上位側インタフェース部３０３と端末側インタフェース部３０５は、主信号のインタフェースと共用であってもよいし、PTPフレームの専用であってもよい。また、端末側インタフェース部３０５は１つであってもよいし、複数であってもよい。

IEEE1588の時刻同期を実現するために、時刻処理部L３０４にPTP時刻同期処理部L３１１と、上位側インタフェース部３０３と端末側インタフェース部３０５から転送されたそれぞれのPTPフレームを識別してPTP時刻スレーブL３０１とPTP時刻マスタL３０２へ転送するPTP時刻フレーム識別部L３０８と、PTP時刻マスタLから受信したPTPフレームを振分けて端末側インタフェース部３０５とPTP時刻フレーム多重部３０９へ転送するPTP時刻フレーム振分部L３１０と、PTP時刻フレーム振分部L３１０とPTP時刻スレーブL３０１からのPTPフレームを受信し、１つの通信路に多重化して上位側インタフェース部３０３へ転送するPTP時刻フレーム多重部３０９を備える。

PTP時刻同期処理部L３１１は、PTP時刻スレーブL３０１と、PTP時刻スレーブL３０１が得た情報などを記録するパラメータテーブルLS３１２と、PTP時刻マスタL３０２と、PTP時刻マスタL３０２の使用する情報が記録されたパラメータテーブルMS３１３を備える。

以下、上位装置２００と下位装置（L1）３００で使用するテーブルについて説明する。

図４を使用して上位装置２００が保持するパラメータテーブルHM２０８の例について説明する。PTP時刻マスタが使用するパラメータテーブルは、時刻の情報を送信する際の送信先となるPTP時刻スレーブを特定する情報と送信間隔の情報を含む。図４では、PTP時刻マスタが使用するパラメータテーブルの例としてPTP時刻マスタH２０１が使用するパラメータテーブルHM２０８について記載するが、保持する情報の種類としてはPTP時刻マスタL３０２が使用するパラメータテーブルMS３１３においても同様である。

パラメータテーブルHM２０８は、マスタとスレーブの関係を確立させたいスレーブ装置、例えば下位装置（L1）３００のスレーブ装置名、スレーブIPアドレス、スレーブMACアドレス、Announce送信周期、Sync送信周期の各情報をスレーブ装置に対応付けて記録している。スレーブ装置名は、スレーブとなった装置の名称であり、この例では「下位装置（L1）」などとしているが、スレーブを識別できる名称であれば、他の形式の情報であってもよい。また、下位装置（L1）３００の保持するパラメータテーブルMS３１３は、スレーブ装置名として端末（T1）４００の装置名や上位装置２００の装置名を含んでもよい。

スレーブIPアドレスは、スレーブとなった装置のIPアドレスであり、この例ではIPアドレスの値を「IP(L1)」などと表現している。スレーブMACアドレスは、スレーブとなった装置のMACアドレスであり、この例ではMACアドレスの値を「MAC(L1)」などと表現している。

Announce送信周期は、スレーブとなった装置へAnnounceを送信する周期であり、この例では周期が何秒であるかの値を「AS(L1)」と表現している。Announceの送信は、IEEE1588プロトコルで規定されたものであり、後で図８などを使用して説明する。「AS(L1)」と「AS(L2)」と「AS(L3)」とはスレーブが異なるために異なる表現としているが、値としては同じであってもよいし、異なってもよい。

Sync送信周期は、スレーブとなった装置へSyncを送信する周期であり、この例では周期が何秒であるかの値を「SS(L1)」と表現している。Syncの送信は、IEEE1588プロトコルで規定されたものであり、後で図８などを使用して説明する。「SS(L1)」と「SS(L2)」と「SS(L3)」とはスレーブが異なるために異なる表現としているが、値としては同じであってもよいし、異なってもよい。また、「AS(L1)」と「SS(L1)」とは送信するものが異なるために異なる表現としているが、値としては同じあってもよいし、異なってもよい。

これらの情報は全て、図示を省略した入力装置あるいはネットワークを経由して、保守者により入力される情報である。

次に、図５を使用して下位装置（L1）３００が保持するパラメータテーブルLS３１２について説明する。PTP時刻スレーブが使用するパラメータテーブルは、時刻同期のためにPTP時刻スレーブからPTP時刻マスタへ情報を送信する際の送信先となるPTP時刻マスタを特定する情報と時刻同期のための情報を含む。PTP時刻スレーブが使用するパラメータテーブルの例としては、PTP時刻スレーブL３０１が使用するパラメータテーブルLS３１２を記載するが、保持する情報の種類としては、PTP時刻スレーブH(試験用)２０３が使用するパラメータテーブルHS２１１においても同様である。

パラメータテーブルLS３１２は、マスタとスレーブの関係を確立させたマスタ装置、例えば上位装置２００のマスタ装置名、マスタIPアドレス、マスタMACアドレス、タイムスタンプ情報の各情報をマスタ装置に対応付けて記録している。マスタ装置名は、マスタとなった装置の名称であり、この例では「上位装置」としているが、マスタを識別できる名称であれば、他の形式の情報であってもよい。また、上位装置２００の保持するパラメータテーブルHS２１１は、マスタ装置名として「上位装置(L1)」などを含んでもよい。

マスタIPアドレスは、マスタとなった装置のIPアドレスであり、この例ではIPアドレスの値を「IP(H1)」などと表現している。マスタMACアドレスは、マスタとなった装置のMACアドレスであり、この例ではMACアドレスの値を「MAC(H1)」などと表現している。マスタに関するこれらの情報は、受信したAnnounceに含まれるPTP時刻マスタに関する情報に基づいて記録されてもよいし、図示を省略した入力装置あるいはネットワークを経由して、保守者により入力されてもよい。

タイムスタンプ情報は、この例では上位装置２００であるマスタから送信されてきた情報である時刻Ta、Tdと、この例ではPTP時刻スレーブL３０１であるスレーブがPTPフレームを送受信するときに記録した時刻Tb、Tcの情報である。パラメータテーブルLS312のタイムスタンプ情報は、PTP時刻スレーブL３０１により記録されてもよい。時刻Ta、Tb、Tc、Tdについては、後で図８などを使用して説明する。

次に、図６を使用して試験スケジュールテーブルH２１３の例について説明する。試験スケジュールテーブルH２１３は、試験を開始するための情報を含み、マスタとスレーブの関係を確立させたマスタ装置、例えば下位装置（L1）３００などのマスタ装置名、時刻Taと時刻Tbの両方の情報が既に存在するか否かを示すTa、Tb情報の有無、実質的な試験開始の時刻となるマスタへのDelay_Req送信時刻の各情報をマスタ装置に対応付けて保持する。

Ta、Tb情報の有無は、時刻Taと時刻Tbの両方の情報が既に存在する場合は「有」となり、時刻Taと時刻Tbのどちらか一方あるいは両方の情報が存在しない場合は「無」となる。ここで、「有」と「無」は、有無を表す情報であれば、他の形式の情報であってもよい。また、Ta、Tb情報は、マスタ装置名で特定される装置が試験においてSyncを送信する際の情報であり、後で図９を使用して説明する「Ta’’」、「Tb’’」、「Ta’’’」、「Tb’’’」である。

マスタへのDelay_Req送信時刻は、マスタ装置名で特定される装置へ試験においてDelay_Reqを送信する時刻であって、後で図９、１０を使用して説明するように実質的な試験開始の時刻となり、後で図９を使用して説明する「Tc’’」、「Tc’’’」である。「Tc’’’」については図示を省略している。

マスタ装置名とマスタへのDelay_Req送信時刻は、図示を省略した入力装置あるいはネットワークを経由して、予め保守者により入力される情報である。Ta、Tb情報の有無は、「無」と初期化され、パラメータテーブルHS211のタイムスタンプ情報に時刻Taと時刻Tbの両方が格納された時点で、PTP試験管理部H２１２により「有」が記録される。

次に、図７を使用して試験結果テーブルH２１０の例について説明する。試験結果テーブルH２１０は、試験の結果の情報を含み、マスタとスレーブの関係を確立させたマスタ装置、例えば下位装置（L1）３００などのマスタ装置名、試験の結果が良好であったか不良であったか等を示す試験結果／時刻誤差の各情報をマスタ装置に対応付けて保持する。

試験結果／時刻誤差は、試験の結果が良好であると判定された場合に「OK」となり、試験の結果が不良であると判定された場合に「NG」となる。試験の結果は、PTP時刻スレーブH(試験用)２０３が保持する時刻と、PTP時刻マスタH２０１が保持する時刻をPTP時刻比較部H２０２で比較し、比較の結果の差分が予め設定された閾値以下であれば良好と判定され、閾値より大きい場合は不良と判定されてもよい。また、その差分は、時刻誤差として「et(L1)」などとして記録されてもよい。尚、この例では時刻誤差が何秒であるかの値を「et(L1)」などと表現している。

試験結果テーブルH２１０の情報は、PTP時刻比較部H２０２により記録される。そして、試験結果テーブルH２１０の情報は、図示を省略した出力装置やネットワーク経由で監視装置へ出力されてもよい。試験結果の「NG」が検出されて、警報が発せられてもよい。

図８を使用して、上位装置２００、下位装置（L1）３００、端末（T1）４００の時刻同期のためのシーケンスの例について説明する。図８のシーケンスの例は試験ではなく、通常時の上位装置２００から端末（T1）４００へ時刻を同期する動作である。このため、PTP時刻スレーブH（試験用）２０３を含むPTP時刻同期処理監視部２１５は使用されない。ここで使用するメッセージ（PTPフレーム）は、IEEE1588において規定されているものである。

まず、上位装置２００のPTP時刻マスタH２０１は、時刻源１００から時刻受信部H２０７を経由して、時刻の情報を予め受信し、時刻を保持している。以下のシーケンスでは、最初に、上位装置２００のPTP時刻マスタH２０１が、パラメータテーブルHM２０８のAnnounce送信周期を参照し、「AS(L1)」の周期となったことを検出して、スレーブ装置名の「下位装置(L1)」である下位装置（L1）３００のPTP時刻スレーブL３０１に対して、PTP時刻マスタ情報及び時刻品質情報をAnnounce(H１)６００として送信する。

この送信のために、上位装置２００と下位装置（L1）３００との間の通信プロトコルに応じて、スレーブIPアドレスの「IP(L1)」やスレーブMACアドレスの「MAC(L1)」がAnnounce(H1)６００に送信先アドレスとして含められ、PTP時刻フレーム振分部H２１６と下りフレーム送信部HL２１８を経由して送信される。PTP時刻フレーム振分部H２１６は、Announce(H1)６００などのPTPフレームに含まれる送信先アドレスに基づいて、PTPフレームの振分けを行ってもよい。

下位装置（L1）３００において、PTP時刻スレーブL３０１は、下りフレーム受信部LH３０６とPTP時刻フレーム識別部３０８を介してAnnounce(H1)６００を受信し、マスタ・スレーブ関係確立６０１を実行し、マスタとスレーブの関係を確立する。Announceはマスタがスレーブへ送信するPTPフレームであるので、PTP時刻フレーム識別部３０８は、Announceであることを識別してPTP時刻スレーブL３０１へ転送してもよい。

続いて、PTP時刻マスタH２０１は、パラメータテーブルHM２０８のSync送信周期を参照し、「SS(L1)」の周期となったことを検出して、Announce(H1)６００の送信と同様に、スレーブ装置名の「下位装置(L1)」である下位装置（L1）３００のPTP時刻スレーブL３０１に対して、Sync(H1)６０２を送信し、この送信時刻TaをFollow_Up(H1)[t1]６０３に含めて送信する。

これに対して、Announce(H1)６００の受信と同様に、PTP時刻スレーブL３０１は、Sync(H1)６０２を受信して、その受信時刻TbをパラメータテーブルLS３１２のタイムスタンプ情報に記録し、Follow_Up(H1)[Ta]６０３を受信して、そのFollow_Up(H1)[Ta]６０３に含まれる送信時刻TaをパラメータテーブルLS３１２のタイムスタンプ情報に記録する。そして、PTP時刻マスタH２０１に対し、PTP時刻フレーム多重部L３０９と上りフレーム送信部LH３０７を介して、Delay_Req(L1)６０４を送信し、その送信時刻TcをパラメータテーブルLS３１２のタイムスタンプ情報に記録する。

PTP時刻マスタH２０１は、上りフレーム受信部HL２１９とPTP時刻フレーム識別部H２１７を介して、Delay_Req（L１）を受信し、この受信時刻TdをDelay_Resp(H1)[Td]６０５に含めて、PTP時刻スレーブL３０１へ送信する。PTP時刻スレーブL３０１は、Delay_Resp(H1)[Td]６０５を受信して、Delay_Resp(H1)[Td]６０５に含まれる受信時刻TdをパラメータテーブルLS３１２のタイムスタンプ情報に記録する。

IEEE1588のプロトコルにしたがい、PTP時刻スレーブL３０１は、パラメータテーブルLS３１２のタイムスタンプ情報に記録されたTa、Tb、Tc、Tdの時刻情報を使用して、上位装置マスタと時刻同期６０６を実行し、PTP時刻スレーブL３０１の時刻を補正する。この補正の処理は、マスタ・スレーブ間の伝送遅延時間が対象であるという前提で、以下の式に基づきOffsetとDelayを算出し、補正する。
Delay+Offset=Tb-Ta
Delay-Offset=Td-Tc
Delay=((Tb-Ta)+(Td-Tc))/2
Offset=((Tb-Ta)-(Td-Tc))/2
以上で説明したように、PTP時刻スレーブL３０１は、PTP時刻マスタH２０１との時刻同期がされたこととなる。PTP時刻スレーブL３０１はPTP時刻マスタL３０２に対して時刻転写６０７を実行し、PTP時刻マスタL３０２は転写された時刻を端末（T1）４００のPTP時刻スレーブT４０１へ配信する。なお、パラメータテーブルHM２０８のAnnounce送信周期とSync送信周期からも明らかなように、周期的に時刻同期のための通信は実行されるため、時刻転写６０７も周期的あるいは予め設定された条件に基づいて繰り返し実行されてもよい。

PTP時刻マスタL３０２は、パラメータテーブルMS３１３に記録された情報に基づき、時刻同期のための通信を実行する。PTP時刻マスタH２０１の代わりにPTP時刻マスタL３０２であり、PTP時刻スレーブL３０１の代わりにPTP時刻スレーブT４０１であることと、時刻Ta、Tb、Tc、Tdの代わりに時刻Ta’、Tb’、Tc’、Td’であることを除き、
Announce(L1)６１０、マスタ・スレーブ関係確立６１１、Sync(L1)６１２、Follow_Up(L1)[Ta’]６１３、Delay_Req(T1)６１４、Delay_Resp(L1)[Td’]６１５、上位装置マスタと時刻同期６１６のそれぞれは、Announce(H1)６００、マスタ・スレーブ関係確立６０１、Sync(H1)６０２、Follow_Up(H1)[Ta]６０３、Delay_Req(L1)６０４、Delay_Resp(H1)[Td]６０５、上位装置マスタと時刻同期６０６のそれぞれと同様であるので、詳しい説明を省略する。

図９を使用して、下位装置（L1）３００と下位装置（L2）３３０から上位装置２００のPTP時刻スレーブH（試験用）２０３へ時刻を送信するシーケンスの例を説明する。図９のシーケンスの例は試験のための動作であり、試験でない場合は端末（T1）４００へ送信されるはずの時刻の情報を、PTP時刻スレーブH（試験用）２０３が端末（T1）４００の代わりに受信し、時刻の正常性を判定する試験である。このため、PTP時刻スレーブT４０１を含む端末（T1）４００は使用されない。

下位装置（L1）３００のPTP時刻マスタL３０２は、パラメータテーブルMS３１３を参照し、上位装置２００に対応付けられたAnnounce送信周期に基づく時刻に、IEEE1588のプロトコルにしたがって、PTP時刻スレーブH(試験用)２０３に対しAnnounce(L1)６２０を送信する。ここで、PTP時刻マスタL３０２は、パラメータテーブルMS３１３のスレーブIPアドレスやスレーブMACアドレスを参照し、Announce(L1)６２０にIPアドレスやMACアドレスの送信先アドレスを含めて、PTP時刻フレーム振分部L３１０、PTP時刻フレーム多重部L３０９、上りフレーム送信部LH３０７を介して送信する。

PTP時刻フレーム振分部L３１０は、Announce(L1)６１０やAnnounce(L1)６２０などのPTPフレームに含まれる送信先アドレスに応じて、下りフレーム送信部LT３１４かPTP時刻フレーム多重部L３０９かのいずれに送信するかを振り分ける。また、端末（T1）４００が複数の下りフレーム送信部LT３１４を備える場合は、PTPフレームに含まれる送信先アドレスに応じて、その複数の下りフレーム送信部LT３１４の中で振り分けてもよい。

上位装置２００において、Announce(L1)６２０は、上りフレーム受信部HL２１９とPTP時刻フレーム識別部H２１７を介して、PTP時刻スレーブH（試験用）２０３により受信される。PTP時刻フレーム識別部H２１７は、PTP時刻フレーム識別部L３０８と同様に、Announceであることを識別してPTP時刻スレーブH（試験用）２０３へ転送してもよい。尚、Sync、Follow_Up、Delay_Respであることを識別してPTP時刻スレーブH（試験用）２０３へ転送し、Delay_Reqであることを識別してPTP時刻マスタH２０１へ転送してもよい。Announce(L1)６２０を受信したPTP時刻スレーブH（試験用）２０３は、マスタ・スレーブ関係確立６２１を実行する。

PTP時刻マスタL３０２は、パラメータテーブルMS３１３を参照し、Sync送信周期に基づく時刻に、IEEE1588のプロトコルにしたがって、PTP時刻スレーブH（試験用）２０３に対してSync(L1)６２２を送信し、この送信時刻Ta’’をFollow_Up(L1)[Ta’’]６２３に含めて送信する。尚、Sync(L1)６２２とFollow_Up(L1)[Ta’’]６２３の送信ルートはAnnounce(L1)６２０と同じである。

Sync(L1)６２２を時刻Tb’’に受信し、Follow_Up(L1)[Ta’’]を受信したPTP時刻スレーブH(試験用)２０３は、Ta’’とTb’’を記録する。また、PTP試験管理部H２１２により、試験スケジュールテーブルH２１３のTa、Tb情報の有無を「有」に更新させる。そして、PTP時刻マスタL３０２へDelay_Req(H1)６２４を送信し、その送信時刻Tc’’をパラメータテーブルHS２１１のタイムスタンプ情報に記録する。

このDelay_Req(H1)６２４の送信で、PTP試験管理部H２１２は、試験スケジュールテーブルH２１３のTa、Tb情報の有無が「有」であり、マスタへのDelay_Req送信時刻の「Tc’’」の時刻になると「下位装置(L1)」へDelay_Reqを送信するように、PTP時刻スレーブH（試験用）２０３へ指示する。PTP時刻スレーブH（試験用）２０３は、PTP時刻フレーム振分部H２１６と下りフレーム送信部HL２１８を介して、下位装置（L1）３００へDelay_Req(H1)６２４を送信する。

ここで、「下位装置(L1)」へDelay_Reqを送信するように指示されたPTP時刻スレーブH（試験用）２０３は、パラメータテーブルHS２１１を参照して、マスタIPアドレスやマスタMACアドレスを取得し、Delay_Req(H1)６２４に送信先アドレスとして含めてもよい。PTP時刻フレーム振分部H２１６は、Delay_Req(H1)６２４などのPTPフレームに含まれる送信先アドレスに基づいて振り分けを行ってもよい。

また、対応関係が理解しやすいように、試験スケジュールテーブルH２１３のマスタへのDelay_Req送信時刻を「Tc’’」などとして、図９の表記と一致させたが、必ずしもマスタへのDelay_Req送信時刻の「Tc’’」が実際の送信時刻と一致する必要はない。例えば、マスタへのDelay_Req送信時刻に記録された時刻以後に、予め設定された条件を満たすと判定されると、Delay_Reqを送信してもよい。予め設定された条件としては、PTP時刻スレーブH（試験用）２０３からPTP時刻マスタL３０２までの通信のルートが空いており、PTPフレームが送信可能な状態であるなどが含まれてもよい。PTP時刻スレーブH（試験用）２０３は、Delay_Req(H1)６２４を送信した実際の時刻、この例では図９に示したTc’’をパラメータテーブルHS２１１のタイムスタンプ情報に記録する。

下位装置（L1）３００において、Delay_Req(H1)６２４は、下りフレーム受信部LH３０６とPTP時刻フレーム識別部３０８を介して、PTP時刻マスタL３０２により受信される。Delay_Reqはスレーブがマスタへ送信するPTPフレームであるので、PTP時刻フレーム識別部３０８は、Delay_Reqであることを識別して、PTP時刻マスタL３０２へ転送してもよい。PTP時刻マスタL３０２は、Delay_Req(H1)６２４を受信した時刻Td’’の時刻情報をDelay_Resp(L1)[Td’’]６２５に含め、IEEE1588のプロトコルにしたがって、PTP時刻スレーブH（試験用）２０３に対して送信する。Delay_Resp(L1)[Td’’]６２５の送信ルートはAnnounce(L1)６２０と同じである。

Delay_Resp(L1)[Td’’]６２５を受信したPTP時刻スレーブH(試験用)２０３は、Td’’の情報をパラメータテーブルHS２１１のタイムスタンプ情報に記録すると、下位装置マスタの時刻情報取得６２６を実行し、パラメータテーブルHS２１１のタイムスタンプ情報に記録されたTa’’、Tb’’、Tc’’、Td’’の情報を使用してPTP時刻スレーブH（試験用）２０３の時刻情報を補正する。この補正の動作は図８を用いて説明した動作と同じである。この補正により、PTP時刻スレーブH（試験用）２０３の時刻はPTP時刻マスタL３０２の時刻に同期し、PTP時刻マスタL３０２の時刻を取得したことになる。

PTP時刻比較部H２０２は、PTP時刻マスタH２０１とPTP時刻スレーブH（試験用）２０３から時刻情報を取得し、比較する。この比較の結果として、２つの時刻情報の差分が、予め設定された閾値以下であれば、試験結果テーブルH２１０の試験結果に「OK」を記録し、２つの時刻情報の差分が、予め設定された閾値より大きければ、試験結果テーブルH２１０の試験結果に「NG」を記録する。また、差分の値を時刻誤差として記録してもよい。

下位装置（L2）３３０とPTP時刻スレーブH（試験用）２０３とのシーケンスも、下位装置（L1）３００の代わりに下位装置（L2）３３０であり、時刻Ta’’、Tb’’、Tc’’、Td’’の代わりに時刻Ta’’’、Tb’’’、Tc’’’、Td’’’であることを除き、Announce(L2)６３０、マスタ・スレーブ関係確立６３１、Sync(L2)６３２、Follow_Up(L2)[Ta’’’]６３３、Delay_Req(H1)６３４、Delay_Resp(L2)[Td’’’]６３５のそれぞれは、Announce(L1)６２０、マスタ・スレーブ関係確立６２１、Sync(L1)６２２、Follow_Up(L1)[Ta’’]６２３、Delay_Req(H1)６２４、Delay_Resp(L1)[Td’’]６２５のそれぞれと同様である。尚、下位装置（L2）３３０も下位装置（L1）３００と同じ構成である。

図９に示したシーケンスにおいて、PTP時刻スレーブH（試験用）２０３がDelay_Resp(L1)[Td’’]６２５を受信できない状態すなわち下位装置（L1）３００との試験が継続した状態で、下位装置（L2）３３０との試験の例えばDelay_Req(H1)６３４を送信する時刻Tc’’’となったり、Delay_Resp(L2)[Td’’’]を受信したりすると、複数の下位装置で共用されるPTP時刻スレーブH（試験用）２０３では管理できない可能性がある。また、何らかの正常でない状態によりDelay_Resp(L1)[Td’’]６２５を受信できない可能性もある。

そこで、PTP時刻スレーブH（試験用）２０３が、Delay_Reqを送信するとタイマ監視を開始し、予め設定された時間までにDelay_Respの受信を検出しないとタイムアウトを検出して、タイムアウト検出の対象の下位装置との試験を終了し、PTP時刻比較用H２０２を経由して試験結果テーブルH２１０の試験結果に「NG」を記録してもよい。

これにより、PTP時刻マスタL３０２がDelay_Respを送信するための動作をしたとしても、PTP時刻マスタL３０２から信号が送信されない、あるいは信号が送信されても、その送信された信号がPTP時刻フレーム識別部H２１７やPTP時刻スレーブH（試験用）２０３に到達しない、あるいは到達した時点で、例えばIEEE1588のプロトコルに準拠した信号となっておらず、正常なDelay_Respと認識されない場合も、試験結果に「NG」を記録できる。

以上で説明したように、端末（T1）４００のPTP時刻スレーブT４０１へ転送されるPTPフレームと、PTP時刻スレーブH（試験用）２０３へ転送されるPTPフレームは、同様のルートを通り転送されることとなるので、PTP時刻スレーブT４０１に対する時刻同期処理と同等の処理を、PTP時刻スレーブH（試験用）２０３に対する処理で試験することにより検証することができる。また、PTP時刻マスタL３０２が配信している時刻が正常であるか否かを確認することができる。さらに、複数の下位装置に対しても順番に検証、確認することができる。

図９に示したように複数の下位装置に対してそれぞれにシーケンスを実行することにより検証、確認することもできるが、各下位装置に対するシーケンスを完全に分ける必要はない。図１０は、複数の下位装置に対する時刻同期試験のシーケンスの例を示す図である。下位装置（L2）３３０と下位装置（L3）３４０は、図３を用いて説明した下位装置（L1）３００と同じ構成である。

図６を用いて説明した通り、試験スケジュールテーブル２１３にはマスタ、スレーブの関係になったマスタ装置名と、Ta、Tb情報の有無、マスタへのDelay_Req送信時刻の各情報がマスタ装置に対応付けられて記録されており、図６の例では、マスタ装置名の「下位装置(L1)」、「下位装置(L2)」、「下位装置(L3)」のそれぞれに対応付けられたTa、Tb情報の有無が「有」であり、マスタへのDelay_Req送信時刻が「Tc’’」、「Tc’’’」、「Tc’’’’」である。すなわち、下位装置（L1）３００、下位装置（L2）３３０、下位装置（L3）３４０のそれぞれと、上位装置２００はAnnounce、Sync、Follow_Upの送受信を既に終了しており、時刻Ta’’、Tb’’などがパラメータテーブルHS２１３のタイムスタンプ情報に記録済みである。

このため、上位装置２００は、試験スケジュールテーブル２１３に記録されている情報にしたがい、時刻Tc’’になるとDelay_Reqを下位装置（L1）３００へ送信し、下位装置（L1）３００からDelay_Respを受信して、下位装置マスタの時刻情報を取得し、判定による試験結果を試験結果テーブルH２１０に記録する。

また、上位装置２００は、試験スケジュールテーブル２１３に記録されている情報にしたがい、下位装置（L1）試験期間５００の後の時刻Tc’’’になるとDelay_Reqを下位装置（L2）３３０へ送信し、下位装置（L2）３３０からDelay_Respを受信して、下位装置マスタの時刻情報を取得し、判定による試験結果を試験結果テーブルH２１０に記録する。

さらに、上位装置２００は、試験スケジュールテーブル２１３に記録されている情報にしたがい、下位装置（L2）試験期間５０１の後の時刻Tc’’’’になるとDelay_Reqを下位装置（L3）３４０へ送信し、下位装置（L3）３４０からDelay_Respを受信して、下位装置マスタの時刻情報を取得し、判定による試験結果を試験結果テーブルH２１０に記録する。

そして、試験スケジュールテーブル２１３のマスタへのDelay_Req送信時刻が周期的な時刻の情報となっており、その周期的な時刻の情報に基づいて、下位装置（L3）試験期間５０２の後、下位装置（L1）に対する試験に戻り、下位装置（L1）試験期間５０３となって、各下位装置に対する試験を繰り返してもよい。

尚、図６の例で、マスタ装置名の「下位装置(L4)」は、Ta、Tb情報の有無が「無」であるので、マスタへのDelay_Req送信時刻の「Tc’’’’’」となっても、試験が実行されることはない。このため、「下位装置(L4)」をマスタ装置名とする装置の記載を図１０では省略した。

図１１を使用してPTP試験管理部H２１２の試験時間に関する処理の例をフローチャートで説明する。PTP試験管理部H２１２は、起動されると、先ず、試験スケジュールテーブル２１３を参照し、マスタへのDelay_Req送信時刻の中に現在の時刻と一致する時刻のマスタ装置があるか否かを判定する（ステップ７００）。図１０を用いて説明したように、マスタへのDelay_Req送信時刻は実質的な試験の開始時刻である。

時刻が一致すると判定され、試験開始時刻となっているマスタ装置が存在する場合、現在の時刻に一致する時刻に対応付けられて対象となるマスタ装置のTa、Tb情報の有無を判定する（ステップ７０１）。「有」と判定された場合、対象となるマスタ装置のマスタ装置名を取得し、PTP時刻スレーブH(試験用)２０３に対して、取得したマスタ装置名を送信先とするDelay_Req送信の指示を出す（ステップ７０３）。この指示を受けたPTP時刻スレーブH(試験用)２０３は、送信先のマスタ装置名に基づきIPアドレスやMACアドレスを取得してDelay_Reqを送信するが、PTP試験管理部H２１２の動作ではないので詳しい説明を省略する。

ステップ７０１で「無」と判定された場合は、Delay_Reqの送信をスキップする（ステップ７０２）。そして、対象となるマスタ装置に対応付けられたマスタへのDelay_Req送信時刻の更新を行い（ステップ７０４）、他の試験開始時刻をチェックするためにステップ７０１へ戻る。ここで、Delay_Req送信時刻の更新は、マスタへのDelay_Req送信時刻の例えば「T’’」に予め設定された周期を加算して、新たな「T’’」としてもよい。予め設定された周期は、パラメータテーブルHS２１１のAnnounce送信周期あるいはSync送信周期の値であってもよい。また、例えば「T’’」の情報自体が更新する情報も含み、その含まれる情報に基づいて更新してもよい。

ステップ７００で時刻が一致しないと判定され、試験開始時刻となっているマスタ装置が存在しない場合には、次の試験開始時刻までスリープし、ステップ７０１へ戻る。

尚、ステップ７０２において、マスタ装置毎にスキップの回数をカウントし、カウントした回数が予め設定された閾値を超えたと判定した場合は、試験結果テーブルH２１０のマスタ装置名が閾値を超えたと判定されたマスタ装置であるところの試験結果に「NG」を記録するようにPTP時刻比較部H２０２を制御してもよい。ステップ７０３において、対象となるマスタ装置のカウントをリセットしてもよい。これにより、PTP時刻スレーブL３０１のSyncの送信とFollow_Upの送信に関してもプロトコルなどの正常性を判定できる。

以上で説明したように、複数の下位装置に対して試験する場合であっても、各下位装置に対する試験時間を制御することが可能であり、複数の試験時間が重ならないように制御することにより、１つのPTP時刻スレーブH（試験用）２０３で試験が可能となる。また、下位装置の時刻情報に依存することなく、上位装置２００の送信するDelay_Req送信時刻に基づいて試験時間を決めるため、例えば下位装置（L2）３３０の時刻情報の異常により、下位装置（L2）３３０の試験時間と下位装置（L1）３００の試験時間とが重なる状態となることを防ぐことができる。

１００ 時刻源
２００ 上位装置
２０１ PTP時刻マスタH
２０２ PTP時刻比較部H
２０３ PTP時刻スレーブH(試験用)
２１２ PTP試験管理部H
３００ 下位装置（L1）
３０１ PTP時刻スレーブL
３０２ PTP時刻マスタL

Claims (8)

1. 上位装置と下位装置を有する時刻同期システムにおいて、
   前記上位装置は、
   基準となる時刻に基づき時刻の情報を前記下位装置へ送信する上位装置マスタと、
   時刻の情報の受信を判定し、時刻の情報を前記下位装置から受信した場合、受信した時刻の情報に基づき時刻を同期する上位装置スレーブと、
   前記上位装置マスタの基準となる時刻と前記上位装置スレーブの同期した時刻を比較する時刻比較部と
   を含み、
   前記下位装置は、
   時刻の情報を前記上位装置マスタから受信し、受信した時刻の情報に基づき時刻を同期する下位装置スレーブと、
   前記下位装置スレーブの同期した時刻に基づき時刻の情報を送信する下位装置マスタとを含み、
   前記上位装置の前記時刻比較部は、前記上位装置マスタの基準となる時刻と前記上位装置スレーブの同期した時刻の差分が予め定められた閾値以下の場合には、前記下位装置マスタの時刻情報が良好と記録し、前記時刻の差分が前記閾値より大きい場合は不良とすること
   を特徴とする時刻同期システム。
2. 請求項１に記載の時刻同期システムにおいて、
   前記上位装置マスタは、
   IEEE1588プロトコルに基づいて時刻の情報を送信し、
   予め設定されたSync送信周期に基づいてSyncを送信すること
   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において、
   前記上位装置スレーブは、
   IEEE1588プロトコルに基づいて時刻を同期し、
   Delay_Reqを送信して、予め設定された時間内にDelay_Respを受信するか否かを判定することにより、時刻の情報の受信を判定すること
   を特徴とする時刻同期システム。
4. 請求項３に記載の時刻同期システムにおいて、
   前記上位装置は、管理部をさらに含み、
   前記管理部は、予め設定されたDelay_Req送信時刻に基づいて、前記上位装置スレーブがDelay_Reqを送信するように制御すること
   を特徴とする時刻同期システム。
5. 請求項４に記載の時刻同期システムにおいて、
   前記時刻同期システムは、下位装置スレーブと下位装置マスタを含む下位装置を有し、
   前記管理部は、
   前記下位装置のそれぞれに予め設定されたDelay_Req送信時刻に基づいて、前記上位装置スレーブがDelay_Reqを送信するように制御すること
   を特徴とする時刻同期システム。
6. 請求項５に記載の時刻同期システムにおいて、
   前記管理部は、
   前記下位装置のそれぞれからのSyncおよびFollow_Upの受信を記録し、予め設定されたDelay_Req送信時刻に、SyncおよびFollow_Upの受信が記録されていると判定すると、前記上位装置スレーブがDelay_Reqを送信するように制御すること
   を特徴とする時刻同期システム。
7. 請求項６に記載の時刻同期システムにおいて、
   前記管理部は、
   Delay_Req送信時刻に、SyncおよびFollow_Upの受信が記録されていない場合、受信されていない回数をカウントし、Delay_Req送信時刻を更新し、前記カウントが予め設定された閾値を超えると、前記比較部が、前記上位装置と前記下位装置の時刻同期が不良であると記録するように制御すること
   を特徴とする時刻同期システム。
8. 請求項７に記載の時刻同期システムにおいて、
   前記時刻同期システムは、
   前記下位装置に接続され、
   前記下位装置の下位装置マスタから時刻の情報を受信し、受信した時刻の情報に基づき時刻を同期する端末スレーブを含む端末を有すること
   を特徴とする時刻同期システム。

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