JP6518593B2 - パケットタイミングプロトコルのための一般的な非対称修正 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、概して、通信ネットワーク上で動作する時間および周波数整合システムに関し、より具体的には、ネットワークで引き起こされる固有の非対称誤差が推定されて補償される高精度時間転送のための方法および装置に関する。

通信ネットワークのネットワーク要素を高精度レベルに同期化することにより、高度なサービスの提供が可能になると認識されてきた。実際には、時間および周波数整合は、あるタイプのシステムには不可欠である。例えば、正確な時間整合は、セルラーネットワーク、ネットワーク上でリアルタイムで提供されるサービス、ならびに、多重化、伝送およびスイッチングのためのパケットベースのシグナルフォーマットを使用するネットワーク要素で必要とされる。同様に、周波数整合は、複数のクライアントにわたって固定ビデオまたはオーディオサンプルレートを必要とする時間分割多重化（ＴＤＭ）およびメディアストリーミングシステムで必要とされる。現代のモビリティサービスは、ますます増大させた帯域幅や、ますます低下させたレイテンシを要求し、ワイヤレストランスポート（無線アクセスネットワーク）における厳しい時間調整に対する要求を突きつける。別の例は、高速金融取引におけるトランザクションのはるかに高度な時間調整に対する要求である。精度に対する要求の増加への何らかの視点を得るため、より厳しい方の従来の時間分布対象は、サブミリ秒程度のものであるが、新たなアプリケーションおよびサービス対象は、ここでは、サブマイクロ秒程度のものである。

パケットネットワーク上の時間の分布は、ここでは遍在する。主要な方法は、一般的な演算アプリケーションにおける一般的なタイミングアプリケーションをサポートするためのネットワークタイミングプロトコル（ＮＴＰ）の使用である。しかし、既存の規格および協定に基づくこれらの実装形態は、（数）ミリ秒程度の時間整合に適している。過去１０年間で、業界標準にサポートされ、新しいプロトコルである高精度タイミングプロトコル（ＰＴＰ）が出現した（ＩＥＥＥ １５８８ｖ２、ＩＴＵ Ｇ．８２７ｘシリーズ）。ＮＴＰとＰＴＰとの主要な区別要因は、ＰＴＰで得ることができる新しい精度レベルが様々な新しいアプリケーションおよびサービスの必要性をサポートすることである。ＮＴＰとＰＴＰは両方とも、指定されたパケットの到着時間および出発時間と関連付けられたタイムスタンプを交換するためのプロトコルであり、したがって、実際上ではなく原理上、同様の性能レベルが可能である。

どちらの場合も、単一の主要な時間誤差の原因（プロトコルで修正できない誤差）は、非対称である。ここで考慮される非対称は、通信クロック間の２つの方向における指定された事象パケットの遷移遅延の差である。パケット遅延変動は、パケットネットワークで予想される現象であり、非対称に貢献するが、ネットワーク負荷から完全に独立し、クロック間のパスにのみ本質的に依存する、基本的な非対称構成要素がある。ここで考慮されるパスは、通信クロック間の、すべての伝送リンク（マルチプレクサ、シグナルフォーマットコンバータおよび伝送媒体を含む）および中間ネットワーク要素（スイッチおよびルータなど）を含む。

時間整合と周波数整合の両方を提供する当技術分野で知られている一手法は、グローバルクロック基準で高精度の整合で保持される全地球ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）衛星タイミングシグナルなど、一次基準クロックからマスタータイミングシグナルに基づいて整合された時間シグナルを演算するステップを伴う。使用中の最も一般的なＧＮＳＳは、全地球測位衛星（ＧＰＳ）システムである。これは、図１で描写される。クロック１ １１０およびクロック２ １２０の２つのクロックは両方とも、ＧＮＳＳシステム１５０からタイミングシグナル１３０を受信する。２つのクロック自体をＧＮＳＳのタイムスケールと整合させることにより、２つのクロックは、間接的ではあるが、互いに整合される。時間または周波数整合を実現するために各ネットワーク要素でＧＰＳシグナルまたは他のマスタータイミングシグナルを使用するには、各ネットワーク要素は、ＧＰＳ衛星から衛星時間シグナルを受信できる必要がある。ＧＰＳ衛星の可視性が損なわれるか、妨害されるかまたは遮断され得る多くの状況がある。ＧＰＳは信頼できる堅牢なシステムではあるが、多くの設置において、十分な数の衛星の同時の可視性は連続的には可能ではない場合があることが一般的に受け入れられている。

次に、ＰＴＰやＮＴＰなどのパケットベースのスキームについて論考する。時間を転送するためのそのようなスキームの主要な欠点の１つは、２つのクロック間の遷移遅延の潜在的非対称である。そのような非対称は、ＰＴＰ／ＮＴＰ自体を使用して判定することも推定することもできない。そのようなネットワーク障害の悪影響は、ＰＴＰ／ＮＴＰパケットベースの方法を他の相補性ＧＮＳＳベースのスキーム（例えば、ＧＰＳ）と組み合わせることによって緩和することができる。

高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）およびネットワーク時間プロトコル（ＮＴＰ）などのパケットベースのネットワーク同期方法は、パケットの出発／到着の時間を特定するタイムスタンプを含むパケットを使用して、時間および周波数基準を転送する。これらのプロトコルは、上記で説明されるような、ＴＤＭネットワークが周波数整合を分配する方法と同様のポイントツーポイント形式で、ネットワーク全体を通じてタイミングおよび周波数整合を分配するために使用することができる。具体的に示すため、ここでの論考は、本質的には同一の言明がＮＴＰおよび他のすべてのパケットベースの時間転送方法の場合に適用されるが、ＰＴＰについて考慮する。

ＰＴＰ「グランドマスター」は、グランドマスターと結合されたネットワーク要素に時間を転送することができ、そのネットワーク要素上でインスタンス化された「スレーブ」は、時間を再編成することができ、次いで、同じネットワーク要素のスレーブに接続された「マスター」は、このポイントバイポイント形式で後続のネットワーク要素に時間を転送することができる。また、ＰＴＰおよびＮＴＰは、ネットワーク要素の「スレーブ」クロックがタイミング目的で「マスター」クロックシステムと直接通信できるモードで動作することもできる。すべての事例では、二方向時間転送プロトコルの正確は、物理的な媒体における非対称、ネットワーク要素の順方向および逆方向パスの構築における非対称ならびに他のソースを含む、２つのネットワーク要素を接続する通信ネットワークによってもたらされる非対称による悪影響を受ける。ＰＴＰおよびＮＴＰは、マスタークロックとスレーブクロックとの間の遷移遅延は対称である、すなわち、マスタークロックからスレーブクロックへの転送パケット遅延はスレーブクロックからマスタークロックへの転送パケット遅延に等しいと仮定する。しかし、物理的な順方向および逆方向パスは、結合されたネットワーク要素において異なる場合が多いため、それらは、通常、対称ではない。パケットベースの方法の目標は、スレーブの「マスターからのオフセット」（ＯＦＭ）を確立することである。すなわち、マスター時間をＴ_Mで示し、スレーブ時間をＴ_Sで示した場合、目標は、εを確立することであり、Ｔ_S＝Ｔ_M＋εである。

ＰＴＰ（およびＮＴＰも同様に）で使用されるようなタイムスタンプされたパケット交換の前提が図２（先行技術）に示される。従来のパケットベースの二方向時間転送方法は、図２に示される事象図に従う。ここで使用される用語は、ＰＴＰからのものだが、同じ原理がすべての方法およびプロトコルに適用される。図２を参照すると、マスター２１０とスレーブ２２０との間のパケットの交換と関連付けられた事象の順番および重要な情報アイテムは以下の通りである。

事象Ａ２３０：マスターによってパケットが伝送され、出発時間はｔ₁である。

事象Ｂ２３２：パケットがスレーブに到着し、スレーブはτ₂として到着時間を測定する。スレーブ時間のマスターからのオフセットはεであると仮定すると、マスターのタイムスケールに対する実際の到着時間はｔ₂＝τ₂−εである。

事象Ｃ２３４：スレーブによってパケットが伝送され、スレーブは出発時間をτ₃と記述する。スレーブ時間のマスターからのオフセットはεであると仮定すると、マスターのタイムスケールに対する実際の出発時間はｔ₃＝τ₃−εである。

事象Ｄ２３６：パケットがマスターに到着し、マスターはｔ₄として到着時間を測定する。

そのようなパケットの二方向交換は、スレーブがマスターと時間的に整合できるようにするのに適した情報を提供することができる（両者ともタイムスタンプの知識を有すると仮定する）。マスターとスレーブとの間で伝達できる測定値は４つある（すなわち、ｔ₁、τ₂、τ₃、ｔ₄）。マスターとスレーブとの間およびスレーブとマスターとの間の遷移遅延をΔ_MSおよびΔ_SMで示すと、以下の方程式を確立することができる。

ｔ₄＝τ₃−ε＋Δ_SM（ＳからＭへのパケットから）
ｔ₁＝τ₂−ε−Δ_MS（ＭからＳへのパケットから） （方程式１）

往復遅延（ＲＴＤ）は、以下の通り簡単に推定される。

ＲＴＤ＝（ｔ₄−τ₃）＋（τ₂−ｔ₁） （方程式２）

（方程式２）の右側の括弧内の２つの数量は、逆方向および順方向オフセット測定値のそれぞれを含む。

３つの未知数（ε、Δ_MS、Δ_SM）を有する２つの方程式があり、従来のＰＴＰ方法では２つの装置間の遷移遅延の相互関係を仮定することは一般的であり、それにより、未知数の数を２つに低減し、したがって、スレーブ時間のマスターからのオフセットεを演算することに留意されたい。この仮定は、２つの方向における遷移遅延の非対称に関連する時間転送において固有の誤差があることを含意する。具体的には、時間転送における誤差は、名目上、以下のような誤差を有する。

スレーブとマスターとの間のタイミングパケットの遷移遅延における非対称は、保証できる時間転送の正確に対する統計的限界を設ける。例えば、ＰＴＰおよびＮＴＰのようなパケットベースの方法は、２つの方向（ＳからＭへおよびＭからＳへ）にシグナルを運ぶために別々のファイバーストランドまたはファイバー波長を使用する。結果的に、各方向におけるファイバーストランドの長さの差は、遷移遅延における非対称をもたらす。ファイバーにおける光の速度は波長に依存するため、２つの方向において異なる波長を使用することにより、遷移遅延における非対称がもたらされる。それに加えて、介在するネットワーク要素の挙動から生じ得る非対称がある。たった今引用したファイバートランスポートの例は、プロトコルスタックの効果的な物理層によってサポートされる多くの異なるトランスポートオプションのうちの１つである。ネットワークパスは、様々な物理層トランスポートを含むネットワークトランスポート上にあり得、これらに限定されないが、以下を含む。
１．ネイティブ物理層イーサネット
２．ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ（同期光ネットワーク）
３．光トランスポートネットワーク（ＯＴＮ）
４．マイクロ波無線
５．ミリ波無線
６．見通し外無線
７．ｘＰＯＮ（異なる特色のパッシブ光ネットワーク）
８．ＤＯＣＳＩＳ（ケーブルテレビネットワーク上の伝送に適用可能な規格）
９．Ｉｎｆｉｎｉｂａｎｄ（イントラコンピュータシステム通信に対する規格）

トランスポート技術は、遅延変動の形態で何らかの遷移遅延障害をもたらす。それに加えて、伝送パスは２つの方向において異なるため、遷移遅延非対称をもたらし得る。非対称に対処するための先行技術の方法は、２つの方向における遷移遅延の校正を含む。校正工程は、一般に、設備配備段階の間、保守目的でネットワークが運用停止される時間の間、または、情報伝達が存在しない状態で伝送媒体がタイミングへの専念を目的とする場合など、情報伝達がない時に実行される。先行技術の他の方法は、「Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｖｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ」と称する米国特許第８，５９４，１３４号明細書で説明されるような２つの方向において同じリンクを使用するバースト伝送の使用、および、「Ｐｒｅｃｉｓｅ Ｃｌｏｃｋ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｖｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ」と称する米国特許第８，６００，２３９号明細書で説明されるような複数の波長の使用を含む。

トランスポート層によってもたらされる非対称については、図３で描写される。分かり易いように、非対称は、逆方向パス（スレーブからマスターへ）におけるより大きな遅延で示される。

したがって、パケットネットワークのネットワーク要素間で時間を正確に転送するというＰＴＰおよびＮＴＰの能力は制限される。具体的には、スレーブクロックとマスタークロックとの間のタイミングパケットの遷移遅延における非対称は、時間転送の正確に対する限界を設ける。

「ＰＴＰを意識した」パスの概念は、非対称影響を低減するための、現在提案されている一手法である。完全にＰＴＰを意識したパスでは、あらゆるスイッチングまたはルーティングノードにおける境界クロックや透過クロックなどのオンパスサポートメカニズムの概念がある。しかし、オンパスサポート方法は、ネットワーク要素内部でもたらされた時間転送誤差のみに対処し、例えば、２つの伝送方向に対するファイバーストランドなどの伝送媒体における非対称は、オンパスサポートメカニズムによって補償することはできない。その上、異なる実体によって管理される異なる動作ドメインを横断し得る実際の動作ネットワークでは、完全なオンパスサポートは難しい課題である。しかし、ある管理されたネットワークシナリオでは、完全なオンパスサポートを企図することができる。それにもかかわらず、本明細書で説明される一般的な非対称補償方法は、透過クロックや境界クロックなどのオンパスサポートメカニズムを必要とすることなく、ネットワークパスにおける非対称を緩和する。

また、本明細書で開示される一般的な非対称補償方法は、完全なオンパスサポートがある場合、オンパスサポートがない場合または部分的なオンパスサポートがある（パスにおけるネットワーク要素の一部のみが境界クロックまたは透過クロック機能性を実装する）場合も適用される。一般的な非対称補償方法は、ＰＴＰが成長する過程で配備手法ならびに資本および運用コストを調整する柔軟性を有するＰＴＰ時間転送の現採用を可能にするため、新たなオンパスサポートメカニズムと共に相乗的に機能するように設計することができる。方法における主要な構成要素は、図４に示される。

本発明の実施形態は、第１のネットワーク要素のクロックが第２のネットワーク要素のクロックと時間整合される際に同期の正確を向上するための方法を提供する。第１および第２のネットワーク要素は、ネットワーク要素と伝送リンクとを備えるネットワーク上で接続される。タイムスタンプされたパケットフローを含むタイミングシグナルは、ＰＴＰなどのパケットベースの方法プロトコルに従って、２つのネットワーク要素間で交換され、スレーブと指定される第２のネットワーク要素のクロックは、パケット流に含まれるタイミング情報を使用して、マスターと見なされる第１のネットワーク要素のクロックと整合される。ＰＴＰおよびＮＴＰのような方法でもたらされる時間整合誤差は、物理トランスポート層における伝播の非対称によって下方から制限される。本発明は、ネットワークの非対称を校正し、それにより、時間整合の正確を向上するための方法を特定する。本明細書で説明される実施形態は、ネットワークがライブ伝達を実行する場合も、ネットワークがライブ伝達を実行しない場合もある、通常のネットワーク動作モードで動作することができる。

本発明の実施形態は、各々をＧＮＳＳシステム（例えば、ＧＰＳ）によって提供されるものなどの共通のソースと整合させることによって、第１および第２のネットワーク要素のクロックを同期化する際に同期を改善するための方法を提供する。本発明は、ＧＮＳＳ同期を支援し、それにより、時間整合の質を向上するための方法を特定する。

本発明の上記で列挙された特徴を詳細に理解できるように、上記で簡潔に要約される本発明のより具体的な説明は、実施形態を参照して得ることができ、それらのいくつかは、添付の図面に示されている。しかし、添付の図面は、この発明の単なる典型的な実施形態を示し、したがって、その範囲を限定するものと見なしてはならず、本発明に対し、他の等しい有効な実施形態を認めることができることに留意されたい。

図１は、各々をＧＮＳＳ（全地球ナビゲーション衛星システム）などの共通の基準と整合させることによって、２つのクロックを整合するための従来の方法について描写する。 図２は、パケットがマスターとスレーブとの間で転送される過程で二方向タイミングシグナルを構成するパケットの出発時間および到着時間と関連付けられたタイムスタンプを示す事象図を提供する。 図３は、マスターとスレーブとの間の伝送の２つの方向に対する遷移遅延における非対称について描写する。便宜上、逆方向（スレーブからマスターへ）は、より長いものとして示されている。 図４は、実施形態による配備シナリオについて描写する。マスターおよびスレーブクロックは、ネットワーク上で接続され、各々は、ＧＮＳＳ補助（相補性）システムを有する。ネットワークは、スイッチ／ルータや、ＰＴＰオンパスサポートを提供しても提供しなくともよい他のネットワーク要素を備える。 図５は、一実施形態による、非対称の推定および条件と関連付けられた状態機械について描写する。 図６は、スレーブ装置の実施形態のブロック図を提供する。同じハードウェアユニットを使用して、マスター装置を実装することができる。 図７は、実施形態で使用されるデータベース構造について描写する。 図８は、実施形態による、非対称校正状態のプロセスのフロー図を提供する。

明確にするため、妥当な場合、図面の間で共通の同一の要素を指定するために同一の参照番号が使用されている。ある実施形態の特徴は、さらに列挙することなく、他の実施形態に組み込むことができることが企図される。

図４を参照すると、一般的な非対称メカニズムの一実施形態が論理的に分割されている。
ａ）スレーブＧＮＳＳ相補性非対称補償機能４２２。
ｂ）任意選択のマスターＧＮＳＳ相補性非対称補償機能４１２。
ｃ）任意選択の非対称メッセージングチャネル４６５。

スレーブＧＮＳＳ相補性機能４２２は、スレーブクロック装置４２０のＰＴＰスレーブ機能４２１と関連付けられる。同様に、マスターＧＮＳＳ相補性機能４１２は、マスタークロック装置４１０のＰＴＰマスター機能４１１と関連付けられる。任意選択のメッセージングチャネル４６５は、論理的なものであり、マスター４１０とスレーブ４２０を接続するネットワーク４４０上のＩＰパケット流の形態で実装することができる。

本発明の一目的は、ＧＮＳＳサービスの相補性サポートを利用することによって、ネットワークパスにおける遅延非対称を推定することである。ネットワークが進化する過程で、ＰＴＰを意識したノードがパスに存在するようになる。この事例では、依然として、方法によって推定される残留遅延非対称が存在する。本発明のさらなる目的は、意図的なまたは非意図的な、ＧＮＳＳジャミングの影響を緩和する方法で支持ＧＮＳＳサービスを利用することである。方法のさらなる目的は、都市の谷間や屋内への応用などの劣化したＧＮＳＳ受信環境での動作を許可することである。この方法のさらなる目的は、ＰＴＰサービスパス上のスプーフィングを検出することである。

２つの異なる動作モードがある。
ａ）直接的なＧＮＳＳサポート。
ｂ）間接的なＧＮＳＳサポート。

直接的な方法は、マスターＧＮＳＳ機能性４１２もメッセージングパス４６５も必要としない。方法は、ＧＮＳＳサービスの協定世界時（ＵＴＣ）追跡性を利用して、スレーブ位置で同じレベルの追跡性を提供する。すなわち、スレーブクロック４２０は、ＧＮＳＳ受信機を使用して、ＧＮＳＳのタイムスケールにリンクされるかまたはその代替としてＵＴＣまで追跡可能である（ＧＰＳを用いる場合など）その時間を確立する。ＰＴＰスレーブ４２１は、メッセージ（パケット）交換を使用するパケットベースの方法であるＰＴＰを使用して、それ自体をマスター４１１と整合させる。ＧＮＳＳ受信機４１２を使用するかまたは他の何らかの手段で、概念上でマスターをＵＴＣと整合させるため、スレーブ装置４２０は、ＵＴＣへの２つの追跡性パスを有し、２つを組み合わせることによって堅牢性が実現される。すなわち、方法は、スレーブ位置への超堅牢なＧＮＳＳ時間転送を提供するものと見なすことができる。

間接的な方法は、マスターＧＮＳＳ機能性４１２およびメッセージパス４６５をまさに必要とする。様々なメッセージパスオプションが存在する。一実施形態は、ＩＥＥＥ１５８８−２００８第１５節で説明されるＰＴＰ管理メッセージを利用する、デフォルトオプションを利用する。方法は、ＧＮＳＳコモンビューおよびオールインビュー方法によってサポートされる超高精度の時間比較の利点を活用する。コモンビューまたはオールインビュー方法の根底にある原理は、特定の衛星（または同様の衛星グループ）の受信を、時間差を同時に観測する機会と見なすことである。マスターは、衛星グループに対するマスターのタイムスケールの差または誤差を測定するが、それと同時にスレーブは、スレーブ時間に対して同じ測定を実行する。マスターは、メッセージチャネルを介してスレーブに測定値を伝達し、スレーブは、両方の測定値を代数的に結合して、共通の衛星グループへの参照を帳消しにすることができる。良好な衛星受信状態の間は、スレーブは、マスターに対する時間誤差の２つの独立した推定、すなわち、たった今説明したコモンビューまたはオールインビューベースの推定およびＰＴＰパス上の時間誤差推定を有する。その差は、マスターとスレーブとの間のＰＴＰ事象メッセージの伝達に使用されているネットワーク上の現在のパスにおける遅延非対称の推定である。

本発明の主要部は、スレーブＧＮＳＳ相補性非対称補償方法である。この方法は、数種のＧＮＳＳサポートによって動作することができる。

上記では、直接的なＧＮＳＳサポートモードについて論考している。直接的なＧＮＳＳ動作では、非対称の緩和は、ＧＮＳＳシステムの時間追跡性を介して、ＵＴＣまで直接追跡可能である。直接的なモードでは、ＧＮＳＳシステムは、標準の見通し内構成で動作することができ、衛星の可視性を遮るであろう建物や屋根などの介在障害物のないはっきりとした空の眺望がＧＮＳＳアンテナに提供されることを含意する。方法の重要な特徴は、これらに限定されないが、部分的な空の眺望、間欠ジャミング状態および都市の谷間など反射の多い環境におけるマルチパスを含む、厳しいＧＮＳＳ受信環境のサポートもできることである。それに加えて、高感度の受信技術を使用することで、方法は、屋内受信環境もサポートする。これらのより厳しい現実世界の環境をサポートする主要な設計構成要素は、方法が、マスターとスレーブとの間の所定のネットワークパス構成に対する非対称を推定するためにＧＮＳＳ情報のみを使用することである。パス状態は、実際のネットワークでは比較的静的である（頻度の低いパス再構成）ため、方法は、拡張された時間窓を活用して、不十分なＧＮＳＳ受信状態に対する保護を最大限にする。

直接的なＧＮＳＳサポートモードの拡張は、動作の間接的なモードである。間接的な動作モードでは、非対称の緩和は、発信元のＰＴＰグランドマスターのタイムスケールまで追跡可能である。この動作モードをサポートするため、ＧＮＳＳサブシステムは、コモンビューまたはオールインビューモードで動作する。間接的なモードは、スレーブＧＮＳＳ相補性非対称補償方法の拡張である。要約すると、
ａ）直接的なＧＮＳＳサポートモードは、以下を利用する。
ｉ）スレーブＧＮＳＳ相補性非対称補償（直接的なモードで）。
ｂ）間接的な（またはコモンビュー）ＧＮＳＳサポートモードは、以下を利用する。
ｉ）マスターＧＮＳＳ相補性ＧＮＳＳ非対称補償。
ｉｉ）任意選択の非対称メッセージングチャネル
ｉｉｉ）スレーブＧＮＳＳ相補性ＧＮＳＳ非対称補償（間接的なモードで）。

スレーブＧＮＳＳ相補性非対称補償：
ここでは、状態機械形式を使用して、スレーブＧＮＳＳ相補性非対称補償アルゴリズムについて説明する。図５は、高レベルの状態機械を示す。開始点５００は、起動時またはリセットがアサートされた時である。初期設定段階５０５は、帯域幅およびタイムアウトパラメータなどのすべてのプロビジョニング可能なアイテムを設定するために実装され、ＧＮＳＳ受信機などの異なる要素は、ウォームアップ状態から出てくることが認められる。

初期設定後、システムは、「ＡＳＹＭＭ＿ＵＮＫＮＯＷＮ」５１０状態である。この状態では、ＰＴＰメッセージ交換は、マスターとスレーブとの間で起こり、ＧＮＳＳ受信機は、時間情報の提供も行うが、非対称は未だ推定されていないか、または、後に示されるように、現在の推定は間違ったものと見なされる。非対称の初期の推定が判定され、次いで、システムは、次の状態「ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ」５２０に進む。この状態では、非対称は推定されており、マスターとスレーブとの間のＰＴＰメッセージ交換が行われるネットワーク４４０における非対称を説明してスレーブクロックを調整するために使用される。

図６は、スレーブ装置４２０（６００）の適切な実施形態について描写する。当技術分野では、ハードウェアの観点から、マスターおよびスレーブ装置は、同様のハードウェアを使用することができるが、マスターは、スレーブより高い性能の発振器を利用する場合が多く、さらに、スレーブは、マスターと一致するようにそのタイムスケールを変更することができるが、マスターは、スレーブと一致するようにそのタイムスケールを変更することはないことがよく知られている。マスターは、一般に、ＧＮＳＳタイミング基準に基づいて、または、「高次」マスター（ここでは図示せず）に合わせて、そのタイムスケールを設定する。

非対称アルゴリズムデータ定義：
非対称アルゴリズムは、図７に示されるような表形式で組織化されている構造にそのデータを格納する。サポートされる各ＰＴＰマスターまたはグランドマスターと関連付けられたテーブルがある。典型的な電気通信プロファイルクライアントでは、グランドマスターおよび代替のグランドマスターのサポートのための２つのテーブルがある。より一般的な事例では、各グランドマスターへの各パスと関連付けられた非対称テーブルがある。本発明は、グランドマスターとＰＴＰスレーブとの間での複数のパスの同時使用を予想する。好ましい実施形態は、２つ以上のＰＴＰサービスフローパスのサポートであり、１つまたは複数のＰＴＰサービスフローパスは、オンパスサポートなしでプロビジョニングが行われ、１つまたは複数のＰＴＰサービスフローパスは、オンパスサポートによってプロビジョニングが行われる。一般に、検証機能とアンサンブル機能の両方に対して、複数の独立したパスが使用される。重要な使用事例は、オンパスサポートＰＴＰフローが、オンパスサポートなしのＰＴＰサービスフローと同じ物的資産（リンク、スイッチ、ルータ…）上で動作する際である。この重要な使用事例では、オンパスサポートなしのパスは、パス上のオンパスサポート構成要素の正しい動作を検証するために使用される。

図７で描写されるデータベース７００は、図５に示される高レベルの状態機械をサポートする一般的な非対称アルゴリズムデータセクション７０１を含む。データ構造７００の好ましい実施形態は、一般的な非対称アルゴリズムデータ７０１セクションの以下のデータ要素を含む。
ａ）ＧＭ＿ＩＤ：どのグランドマスター（ＧＭ）関連性がテーブルでサポートされるかを示す識別子。
ｂ）Ｉｎｄｅｘ：どのテーブルのエントリーが現在アクティブかを示すインジケータ。各エントリーは独特のＰＴＰサービスパスと関連付けられるため、これは、どのパスが現在使用されているかを示す。
ｃ）Ａｓｔａｔｅ：高レベルの非対称状態機械の状態。３つの状態（ＡＳＹＭＭ＿ＵＮＫＮＯＷＮ、ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥおよびＡＳＹＭＭ＿ＣＡＬＩＢＲＡＴＥ）がサポートされる。
ｄ）Ａｓｙｍｍ＿Ｃａｌｉｂｒａｔｅ：適用される予定の非対称補償値。
ｅ）Ｔｉｍｅ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｂａｓｅｌｉｎｅ：ＰＴＰスレーブの時間誤差の最後に知られている良い推定。Ｔｉｍｅ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｂａｓｅｌｉｎｅは、ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ状態の間に更新される。
ｆ）Ｔｉｍｅ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｂａｓｅｌｉｎｅ＿Ａｇｅ：Ｔｉｍｅ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｂａｓｅｌｉｎｅが最後に更新されてから経過した時間（秒単位）。
ｇ）Ｓｋｉｐ：次の実際の動作の前に状態機械が待機状態でとどまる時間（秒単位）。これは、必要に応じて推定に適切な収束時間をサポートするために使用される。

後続のセクション７１０、７２０、．．．、７４０は、１つのパス当たりのデータエントリーに対して使用される。アルゴリズムは、最大Ｎ個の校正パスのキャッシュをサポートすることができる。データエントリーは、以下を含む。
ａ）Ｃａｌ＿ｃａｔｅｇｏｒｙ：以下の状態を表し得る、より高いレベルの校正状態の間に更新される二次状態表示
ｉ）ＡＳＹＭＭ＿ＵＮＣＡＬＩＢＲＡＴＥＤ：エントリーは、校正情報を有さない。
ｉｉ）ＡＳＹＭＭ＿ＣＡＬＩＢＲＡＴＥＤ＿ＬＥＶＥＬ＿［Ａ−Ｅ］：校正状態プロセスは、最大５つの校正評価窓を可能にする。複数の窓は、校正の全体的な堅牢性を向上するためにクラスタリングプロセスで使用することができる。
ｉｉｉ）ＡＳＹＭＭ＿ＰＲＥＣＡＬＩＢＲＡＴＥＤ：この校正状態は、校正プロセスがユーザオーバーライドで実現されている際に示される。
ｉｖ）ＡＳＹＭＭ＿ＣＡＬＩＢＲＡＴＥＤ＿ＣＯＭＰＬＥＴＥ：これは、このテーブルエントリーに対して自動校正が完了して検証されたことを示す通常の最終的な校正状態である。
ｂ）Ｃａｌ＿ｃｏｕｎｔ：校正で含む校正窓の計数を示す。校正改善はＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ状態の間続くことに留意されたい。
ｃ）Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ：このテーブルエントリーに適用される予定の非対称遅延修正値。
ｄ）Ｔｉｍｅ＿ｂｉａｓ＿ｍｅａｓ：現在の非対称時間バイアス測定のフィルタ推定。
ｅ）Ｔｉｍｅ＿ｂｉａｓ＿ｍｅａｓ［Ａ−Ｅ］：クラスタリングプロセスをサポートするために使用される最大５つの時間バイアス推定のセット。
ｆ）Ｂｉａｓ＿ａｓｙｍｍ＿ｆａｃｔｏｒ：ＰＴＰサービスフローの順方向と逆方向との間に負荷不均衡がある際に、残留負荷偏り誤差に対応するための任意選択の二次補償項。
ｇ）Ｒｅｓｉｄｕａｌ ｎｏｉｓｅ：校正値の不確実性の推定。
ｈ）Ｐｈｙｓｉｃａｌ＿Ｎｏｉｓｅ：：現在のパスの物理ノイズレベルの任意選択の推定。正確なパス一致を確保するために検証プロセスで使用することができる。
ｉ）Ｔｉｍｅ＿ｌａｓｔ＿ｕｓｅｄ：このパスエントリーがＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥと最後に関連付けられた時を反映するタイムスタンプ。
ｊ）ＲＴＤ［Ｍｉｎ，Ｍｅａｎ，Ｍａｘ］：これらの３つの数値指標は、この校正データと関連付けられた往復遅延窓について説明する。

ＡＳＹＭＭ＿ＵＮＫＮＯＷＮ状態５１０についての説明：
ＡＳＹＭＭ＿ＵＮＫＮＯＷＮ状態は、アルゴリズムの再初期化の後にのみ入力される。この状態の間、非対称補償は、スレーブクロックによる利用は可能ではない。この時間の間にスレーブクロックがタイミングサービスを提供する場合、タイミングサービスは、厳密には、直接的なモードによるＧＮＳＳまたは間接的なモードによるＰＴＰマスターまでの追跡は可能ではない。このより低い性能レベルは、ＰＴＰスレーブによってサポートされるいかなるサービスでも示されるべきである。

未知の状態は、現在の非対称校正が判定された時点でしか出ることができない。以下の工程は、有効な校正を判定するために実行される。

工程０：非対称テーブルを初期化する：
まもなく詳細に説明されるように、アルゴリズムは、システムでサポートされる各マスターまたはグランドマスターのための遅延補償テーブルを維持する。好ましい実施形態では、アルゴリズムは、不揮発性メモリにおけるＧＭの最後の有効なテーブルの格納および回収をサポートする。サービスを提供する現在のＰＴＰマスターとの一致があれば、このマスターのためのテーブルが回収される。一致がなければ、有効な非対称データがないことを示すため、テーブルが初期化される。好ましい実施形態では、このことは、ＡＳＹＭＭ＿ＣＡＬＩＢＲＡＴＥ状態と関連付けられた、より低いレベルの状態機械の状態表示を利用して実現される。示された状態は、校正カテゴリと呼ばれ、テーブルのすべてのエントリーに対してＡＳＹＭＭ＿ＵＮＣＡＬＩＢＲＡＴＥＤに初期化される。説明されるように、非対称テーブルは、独特のＰＴＰパスの署名を示すかまたは提供するＰＴＰパス数値指標と関連付けられたエントリーをサポートする。一実施形態では、パスと関連付けられた署名は、往復遅延であり得る。別の実施形態では、署名は、オンパスサポートによっておよびオンパスサポートなしで判定された時間遅延推定を含み得る。そのような事例では、２つの別々のＰＴＰストリームを実行することができ、その一方は、境界クロックによって認識され、その他方は、境界クロックによって認識されない生のネットワークであり、これらの２つのストリームを一緒に使用して、署名を判定することができる。

背景技術で説明されるように、スレーブで利用可能な基本的なＰＴＰタイムスタンプは、往復遅延の推定を演算するために使用することができる。しかし、好ましい実施形態では、オフセットは片側遅延ノイズプロセスを含むため、往復遅延は、統計的な推定として扱われる。このノイズを緩和するための方法は複数あり、好ましい手法については、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｌｏｃｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ Ｐａｃｋｅｔ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」と称する米国特許第８，０６４，４８４号明細書で説明されている。非対称補償アルゴリズムは、選択された手法と共に機能することができる。同様の形式では、背景技術で論考される時間誤差（Ｔ_err）計算は、実際には、パケット遅延変動を緩和するための、好ましい実施形態での統計的な推定である。

アルゴリズムは、有効な往復遅延推定が現在のＰＴＰパスに対して利用可能になるまで待つ。この通常小さな（数分間の）待ち時間の後の次の工程は、現在の往復遅延と関連付けられた非対称テーブルエントリーを更新することである。

工程１．現在の非対称テーブルエントリーを更新する：
第１の工程は、現在の往復遅延推定がテーブルの既存の窓と一致するかどうかを判定することである。後に説明されるように、アルゴリズムは、所定のパスの予想される最小および最大往復遅延を推定する。現在の往復遅延が例えばテーブルのｉ番目のエントリーの往復遅延窓と一致する場合、このインデックスは、候補一致と見なされる。

工程２Ａ．候補一致が判定された場合：
候補一致が見つかれば、次の工程は、一致を検証することである。この一致を実行するため、ＧＮＳＳサービスは、正しく動作していなければならない。直接的なモードアプリケーションでは、好ましい実施形態は、以下を必要とする。
ａ）ＧＮＳＳサービスは、位置固定または調査済み（ｓｕｒｖｅｙｅｄ−ｉｎ）状態を実現している。
ｂ）ＧＮＳＳ装置は、最小数の衛星を追跡している。
ｃ）位置スコアの希釈は、許容レベルである。
ｄ）疑似距離残差分散は、許容レベル内である。
ｅ）タイミングサービスは、現在のＵＴＣ状態修正推定で動作している。

間接的なモードに対する通常操作の条件については、後に、発明の詳細な説明の拡張部分で論考する。

アルゴリズムは、通常、進む前にこれらの条件を通過するのを待つ。任意選択により、好ましい実施形態では、ユーザは、これらの要件をオーバーライドすることができる。このオーバーライド校正カテゴリ状態は、ＡＳＹＭＭ＿ＰＲＥＣＡＬＩＢＲＡＴＥＤと呼ばれる。このモードでは、ユーザは、正しい非対称補償値を入力する責任を有する。次いで、この事前校正状態では、アルゴリズムは、ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ状態に進む。ユーザオーバーライドがなければ、アルゴリズムは、本明細書で説明されるように続行する。

ＧＮＳＳサービスが通常の状態で動作していれば、アルゴリズムは、現在のＰＴＰ測定とＧＮＳＳ測定の両方に基づいて、スレーブクロックの時間誤差推定間の差を比較する。ＰＴＰサービスが通常通り動作していない（混雑状態、高い損失または誤差率）場合は、アルゴリズムは、通常のＰＴＰサービスに戻るまで待つ。正しい差の測定が得られた時点で、ベイズ仮説テスト状態手法を使用して、テスト事例の統計的性質に対処する。テストの結論が、一致が有効であるというものであれば、アルゴリズムは、ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ状態に進む。そうでなければ、アルゴリズムは、候補一致が判定されなかったサブ状態に進む。

工程２Ｂ：候補一致が判定されなかった場合：
アルゴリズムは、進む前に、通常のＧＮＳＳサービス状態を待つ。ＧＮＳＳサービスが利用可能であれば、ＧＮＳＳ測定から時間誤差推定が得られる。同じ時間帯の間、ＰＴＰサービスフローに対しても時間誤差推定が得られる。非対称時間誤差推定は、ＰＴＰサービスフロー推定からＧＮＳＳ時間誤差推定を差し引くことによって得られる。この工程は、共通モード項として現在のスレーブクロック誤差を取り除き、必要な校正時間誤差推定を生成する。後に論考されるように、ＧＮＳＳ時間誤差推定プロセスは、直接的なまたは間接的なモードに対して異なる。アルゴリズムは、この新しいエントリーを作成するためのインデックスを判定しなければならない。以前の往復遅延一致インデックスがあった場合は、エントリーは、テーブルのこのスロットに上書きされる。以前の一致がなければ、アルゴリズムは、使用または再使用のための新しいスロットエントリーを選択するため、利用可能なスロット選択関数を呼び出す。この時間誤差推定は、このスロットに対する校正エントリーとして使用される。往復遅延推定は、新しい窓に対する平均エントリーとして使用される。窓の最大および最小は、標本平均を上回るおよび下回る固定遅延距離として最初に確立される。選択されたテーブルスロットのエントリーが更新された時点で、アルゴリズムは、ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ状態に進む。次いで、アルゴリズムがＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ状態にある間に、これらの統計的な推定（非対称校正、往復平均、往復最小および往復最大）がさらに改善される。

ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ状態５２０についての説明：
ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ状態は、アルゴリズムの通常の動作状態である。動作状態の間、ＰＴＰスレーブの時間制御はアクティブであり、パス非対称を補償するために一般的な非対称校正値が積極的に使用される。ＰＴＰサービスサービスフローが通常通り動作していない場合は、ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ状態は、値の更新も、ＡＳＹＭＭ＿ＣＡＬＩＢＲＡＴＥ状態への遷移も実行しない。ＰＴＰサービスサービスフローが通常通り動作している場合は、選択された現在のパスに対する往復遅延数値指標に基づいて、次の動作が判定される。現在のパスインデックスは、非対称テーブルの一般セクションで維持される。現在の往復遅延推定が予想される窓内にあれば、現在のパス非対称補償は、適切であると見なされる。往復遅延窓の限度は、テーブルの一般セクションで維持される最小および最大の往復遅延限度によって定義される。

非対称補償が適切であれば、追加のＧＮＳＳ観測を利用して非対称推定を改善するため、非対称推定改善プロセスが呼び出される。改善された推定は、アクティブなテーブルエントリーと一般セクション非対称推定の両方に対して更新される。それに加えて、全体的なｔｉｍｅ＿ｅｒｒｏｒ＿ｂａｓｅｌｉｎｅのフィルタリングされた推定が更新される。ｔｉｍｅ＿ｅｒｒｏｒ＿ｂａｓｅｌｉｎｅは、マスタークロックのタイムスケールと整合するようにローカルのクロックのタイムスケールを調整するために必要とされる現在の時間誤差修正である。この値は、校正プロセスの間の一致の検証を支援するために使用される。最後に、Ｔｉｍｅ＿ｌａｓｔ＿ｕｓｅｄタイムスタンプが更新され、アルゴリズムがたった今このパス非対称エントリーを使用したことを示す。

非対称補償が窓の外にあれば、補償は不確かなものと見なされる。この状況では、パス再構成事象があった可能性が高い。この事例では、アルゴリズムは、ＡＳＹＭＭ＿ＣＡＬＩＢＲＡＴＥ状態に遷移する。

ＡＳＹＭＭ＿ＣＡＬＩＢＲＡＴＥ状態５３０についての説明：
図８は、アルゴリズムのこの部分について説明するＡＳＹＭＭ＿ＣＡＬＩＢＲＡＴＩＯＮフロー図を示す。

図８で説明されるように、ＡＳＹＭＭ＿ＣＡＬＩＢＲＡＴＥ ５３０へのエントリーは、ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ ５２０状態の間に、現在の校正が不確かなものである（５２５）と判定された際に起こる。この遷移は、大概は、ＰＴＰフローにおける不通によって引き起こされる。結果的に、校正プロセスの間、ＰＴＰスレーブの時間制御が中断される。推定プロセスは、新しいパスに対する推定を安定させるため、沈降時間を必要とする。これは、校正プロセスフロー図に示される第１の待機機能ブロック８１０の目的である。

次の工程は、ＰＴＰサービスフローのグランドマスターＩＤと関連付けられた非対称テーブルにおける現在の候補一致があるかどうかに基づくフロー判定８２０である。現在の往復遅延推定が例えばテーブルのｉ番目のエントリーの往復遅延窓と一致する場合、このインデックスｉは、候補一致と見なされ、アルゴリズムフローは、候補検証関数８４０に進む。一致が見つからなければ、フローは、利用可能なスロット選択関数８３０に移動する。

候補一致が見つかれば、次の工程は、一致を検証することである。この検証は、後に説明される校正検証関数８４０で実行される。検証に続いて、次の工程は、校正検証関数から返されたブール検証フラグに基づく判定である。有効＝はい（真）であれば、次の工程は、機能８７０であり、機能８７０では、動作校正状態情報が更新され、状態機械は、動作状態ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ状態５２０に戻る。無効（有効＝いいえ）であれば、次の工程は、まるで候補一致が判定されなかったかのように、同じパスにマージし直し、利用可能なスロット選択関数８３０に進むことである。

候補一致が判定できず、検証できない場合は、次の工程８３０は、１つのパス当たりの非対称テーブルのスロットを、ＰＴＰサービスフローのグランドマスターＩＤと関連付けられた非対称に割り当てることである。これは、後に説明される利用可能なスロット選択関数８３０で実行される。関数は、後に説明されるクラスタリング非対称補償推定関数８６０で使用するためのスロットインデックスを返す。クラスタリング非対称推定関数は、適切な校正データを、要求されたスロットインデックスに投入する。

校正プロセスの最終工程８７０は、動作状態情報を更新し、動作状態ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ状態５２０に戻ることである。データ更新は、以下の一般的な非対称アルゴリズムデータアイテムと関連付けられる。
ａ）Ｉｎｄｅｘ：どのテーブルのエントリーが現在アクティブかを示すインジケータ。これは、利用可能なスロット選択からのスロットインデックスまたは候補一致パスからのインデックスのいずれかである。
ｂ）Ａｓｔａｔｅ：Ａｓｔａｔｅは、動作状態へ戻すことをトリガするため、ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥに更新される。この更新は、正しい挙動を確保するための最後の更新動作である。
ｃ）Ａｓｙｍｍ＿Ｃａｌｉｂｒａｔｅ：上記の（ａ）でたった今説明された動作スロットインデックスの校正値のコピーである動作非対称校正値

次に、校正検証関数８４０について説明する。

往復遅延一致は、必要ではあるが、どの非対称遅延補償を適用したらよいかを判定するには完全に十分ではない。分かり易い例は、リングネットワーク構造であり、リングネットワーク構造では、最初に順方向が時計回りの方向にリングを横断し、逆方向が反時計回りの方向にリングを横断する。往復遅延は、リング全体の周りの単なる遅延である。ここでは、フロー方向が逆方向であり、非対称差があまりない場合、往復遅延は、依然として、本質的に同じである。

アルゴリズムは、提案された補償を受け入れる前に、検証関数を含む。検証時間の間、ＰＴＰスレーブの時間制御は中断される。この時間の間の性能は、周波数制御の性質によって判定される。複数の手法を使用することができる。好ましい実施形態は、進行中の周波数制御を維持することである。このことは、周波数誤差の測定として順方向および逆方向のオフセットＰＴＰ測定の変化率を利用することによって行うことができる。主要な認識は、ＰＴＰサービスフローからの周波数測定は、非対称の知識がない場合でさえも依然として役立つことである。「Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｌｏｃｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ Ｐａｃｋｅｔ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」と称する米国特許第８，０６４，４８４号明細書で開示されるような、同期イーサネットまたはＧＮＳＳなどの他の容易に利用可能な基準を利用し、複数の入力モードでＰＴＰスレーブを動作させるための他の実行可能な代替形態。あるいは、周波数制御を中断することができ、スレーブクロックは、ローカルの発振器の位相、周波数およびドリフト性能に基づいて動作する。

検証はいくつかのテスト条件を含む。：
ａ）ＧＮＳＳ不一致：通常の状況では、これが必要とされる唯一の検証テスト事例である。ＧＮＳＳサービスが通常の状態で動作していれば、アルゴリズムは、現在のＰＴＰ測定とＧＮＳＳ測定の両方に基づいて、スレーブクロックの時間誤差推定間の差を比較する。ＰＴＰサービスが通常通り動作していない（混雑状態、高い損失または誤差率）場合は、アルゴリズムは、通常のＰＴＰサービスに戻るまで待つ。正しい差の測定が得られた時点で、ベイズ仮説テスト状態手法を使用して、テスト事例の統計的性質に対処する。ＧＮＳＳサービスが合理的な待ち時間の間に利用可能でない場合は、アルゴリズムは、以下で説明される自律的なテスト条件に進む。
ｂ）自律反転：アルゴリズムは、校正状態への遷移の直前の時間誤差の基礎推定を維持する。提案された非対称は、時間誤差の現在の推定を補償するために使用される。この新しい目標時間誤差が未補償の時間誤差よりさらに遠くにある場合は、一致しない条件がアサートされる。ベイズ仮説テスト状態手法を使用して、テスト事例の統計的性質に対処する。
ｃ）任意選択の物理ノイズカテゴリ不一致：ＰＴＰサービスパスにおける遅延変動は、負荷依存要素（伝送リンクへのアクセスのための出口バッファなどの共有リソースを待つバッファ遅延）および物理的パスと関連付けられた負荷非依存遅延変動を含む。適度の負荷状態の下、よく設計されたＰＴＰスレーブクロックアルゴリズムは、順方向と逆方向の両方における物理的な遅延ノイズのレベルを推定する数値指標をサポートすることができる。これらの数値指標は、現在使用されている物理的なリンクの署名として機能し得、署名が以前に記録された署名から過度に外れる場合は、一致しないテスト条件をアサートすることができる。この任意選択のテスト事例の詳細は、アルゴリズムの主要部の範囲外である。

校正検証関数８４０は、仮説テストの結果を返す。有効性アサーションがサポートされると判定された場合は、関数は、有効（有効＝はい）を返し、そうでなければ、関数は、無効（有効＝いいえ）を返す。

次に、利用可能なスロット選択関数８３０について説明する。

この関数は、特定のパス校正要素に使用されるテーブルエントリーへのそのインデックスを選択する。基本的な動作は、未使用状態にある第１のエントリーを見つけるため、選択された非対称テーブルのＮ個の可能な要素を順番に検索することである。テーブルは、使用されたスロットがＡＳＹＭＭ＿ＰＲＥＣＡＬＩＢＲＡＴＥＤまたはＡＳＹＭＭ＿ＣＡＬＩＢＲＡＴＥＤ＿ＣＯＭＰＬＥＴＥのＣａｌ＿ｃａｔｅｇｏｒｙ状態を有するように、管理される。

検索は、第１の未使用スロット検出時に中断され、この利用可能なスロットに対するインデックスが返される。テーブルに未使用スロットがない場合は、簡単なエイジングプロトコルに従って、テーブルのあるエントリーは退かされる。テーブルの古いエントリーは、低値のＴｉｍｅ＿ｌａｓｔ＿ｕｓｅｄタイムスタンプによって示される。次いで、エントリーのブロック（サイズＢ）がテーブルから排除される。Ｂの値は、テーブルのサイズより１少ないもの、すなわち、（Ｎ−１）を超えることはできず、いかなるＰｒｅ＿Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ状態エントリーも保存しなければならない。最も古いＢエントリーは、再初期化される予定のブロックに含められる。示された状態は、校正カテゴリと呼ばれ、Ｂエントリーのこのブロックのすべてのエントリーに対してＡＳＹＭＭ＿ＵＮＣＡＬＩＢＲＡＴＥＤに初期化される。

次に、クラスタリング非対称補償推定関数８６０について説明する。

クラスタリング非対称補償推定関数８６０は、現在のパスに利用すべき非対称校正推定を、関連パス数値指標と共に、判定する。一次パス数値指標は、往復遅延推定である。アルゴリズムの好ましい実施形態は、堅牢な校正を確保するために５つのクラスタリング窓をサポートする。好ましい実施形態では、クラスタリング窓は、非対称校正値の推定を最適化するために利用される。往復推定プロセスは、校正プロセス全体の間、窓なしエスティメータとして動作する。

往復遅延推定プロセスは、新しい窓の平均エントリーを使用することによって開始される。窓の最大および最小は、標本平均を上回るおよび下回る固定遅延距離として最初に確立される。これらの値は、ＰＴＰサービスフローと関連付けられたトランスポートクラスに対して予想される最悪のノイズに対応できるほど十分に大きくなるように選択される。トランスポートクラスは、好ましい実施形態では、実際の動作ネットワークにおける遅延ジッターの大きなダイナミックレンジに対処するために使用される。例えば、専用物理的パス上のＰＴＰサービスは、低いジッターレベルを有し、他のトランスポートは、より大きなジッター限界を有する（例えば、ギガビット以上のイーサネット、マイクロ波．．．）。トランスポートクラスがユーザによってＰＴＰスレーブに提供される際、トランスポートクラスは、推定プロセスの収束時間および正確を強化する。好ましい実施形態では、往復遅延平均推定は、ストリーム指向プロセスと見なされる。このフィルタに対する時定数は、商業的に実行可能な発振器の制御をサポートできるほどレイテンシが短い有効なオフセットデータを得る必要性によって制約されるものと見なされる。ローカルの発振器の有効周波数を維持するための追加の外部サポートがある場合は、時定数を拡張することができる。周波数支援メカニズムの例は、同期イーサネットである。外部の周波数サポートはないものと仮定すると、以下の制約が適用される。ＰＴＰスレーブクロックの制約は、下位のクオーツに対して時定数を数分範囲に限定し、原子ベースの発振器技術に対してシリコンＭＥＭ技術をサブ時間限度に限定する。

フィルタリングされた平均往復遅延ストリームプロセスは、往復窓推定の改善とパス途絶の検出の両方を行うために使用される。パス途絶評価は、クラスタリングプロセス全体を通じて実行される。現在の往復遅延推定値がパス途絶検出タイムアウトに対する窓（ＰＡＴＨ＿ＤＩＳＲＵＰＴＩＯＮ＿ＴＩＭＥＯＵＴ）から外れる場合は、クラスタリングプロセスが終了し、アルゴリズムは、ＡＳＹＭＭ＿ＣＡＬＩＢＲＡＴＩＯＮ状態の開始に戻る。

往復遅延窓改善プロセスは、往復遅延推定のストリームに対する標本標準偏差を更新する。往復遅延窓改善プロセスは、このノイズ推定および関連信頼区間を使用して、現在の往復遅延窓の最大および最小閾値を改善する。好ましい実施形態では、これらの限度は、トランスポートクラスに基づく分布関数の形状の仮定に基づく。本発明は、モーメント法などの統計的な方法を使用する分配プロセスの発見に基づく、より高度な手法を予想する。

非対称校正推定プロセスのための一般的なアルゴリズム手法は、Ｎ個の非重複時間窓を利用して、Ｎ個の非対称校正推定を抽出する。好ましい実施形態では、窓のセットは、Ｎ＝５に設定される。各窓に対し、以下の通り、校正推定が得られる。
ａ）ＧＮＳＳサービスが通常の状態で動作していれば、アルゴリズムは、現在のＰＴＰ測定とＧＮＳＳ測定の両方に基づいて、スレーブクロックの時間誤差推定間の差を比較する。後に論考されるように、ＧＮＳＳ時間誤差推定プロセスは、直接的なまたは間接的なモードに対して異なる。ＰＴＰサービスが通常通り動作していない（混雑状態、高い損失または誤差率）場合は、アルゴリズムは、通常のＰＴＰサービスに戻るまで待つ。
ｂ）ｉ番目の窓校正の間にＧＮＳＳサービスが通常通り動作していない場合は、校正は、この特定の窓に対して無効と見なされる。好ましい実施形態では、少なくとも３つの窓が、有効な校正推定を有さなければならない。この条件が満たされない場合、アルゴリズムは、校正状態の開始に戻り、プロセスを再開する。

Ｎ個の窓測定プロセスが完了した後、アルゴリズムは、クラスタリングアルゴリズムを利用して、現在のパスに対する非対称校正値の全体的な推定を得る。クラスタリングアルゴリズムの主要な構成要素は、クラスタを生成して外れ値を適切に取り除くために使用される閾値推定である。そのようなアルゴリズムの例は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｆｉｎｄｉｎｇ ｌａｔｅｎｃｙ ｆｌｏｏｒ ｉｎ ｐａｃｋｅｔ ｎｅｔｗｏｒｋｓ」と称する米国特許第８，３８５，２１２号明細書および「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ａｎｄ ｑｕａｌｉｆｙｉｎｇ ｒｏｕｔｅｓ ｉｎ ｐａｃｋｅｔ ｎｅｔｗｏｒｋｓ」と称する米国特許第８，４２７，９６３号明細書で説明されている。この閾値と関連付けられたノイズまたは不確実性は、校正の間のＧＮＳＳサービス性能レベルにおける不確実性とＰＴＰサービスフローの不確実性の両方に関連する。たった今説明された往復遅延推定プロセスにおける不確実性は、ＰＴＰ時間推定における不確実性に直接関連する。好ましい実施形態では、往復遅延不確実性は、推定されたＰＴＰ時間に対する不確実性バンドを確立するために利用される。ＧＮＳＳ時間不確実性は、ＧＮＳＳサブシステムから利用可能な疑似距離残差などの数値指標から得られる。不確実性レベルが許容可能であり、クラスタに少なくとも３つの窓推定があれば、クラスタ平均は、全体的な非対称校正推定として利用される。この事例では、非対称テーブルの一般セクションが更新され、アルゴリズムは、ＡＳＹＭＭ＿ＯＰＥＲＡＴＥ状態に戻る。クラスタが許容可能でないと判定されれば、ＡＳＹＭＭ＿ＣＡＬＩＢＲＡＴＥプロセスが再開される。

前述は本発明の実施形態を対象とするが、その基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のおよびさらなる実施形態を考案することができる。例えば、本発明の態様は、ハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェアとソフトウェアの組合せで実装することができる。本発明の一実施形態は、コンピュータシステムで使用するためのプログラム製品として実装することができる。プログラム製品のプログラムは、実施形態の機能（本明細書で説明される方法を含む）を定義し、様々なコンピュータ可読記憶媒体上に含めることができる。例示されるコンピュータ可読記憶媒体は、これらに限定されないが、（ｉ）情報が永久的に格納される書き込み不可能な記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブによって読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭディスク、フラッシュメモリ、ＲＯＭチップまたは任意のタイプのソリッドステート不揮発性半導体メモリなど、コンピュータ内の読み取り専用メモリデバイス）、および、（ｉｉ）可変情報が格納される書き込み可能な記憶媒体（例えば、ディスケットドライブ内のフロッピーディスク、ハードディスクドライブまたは任意のタイプのソリッドステートランダムアクセス半導体メモリ）を含む。本発明の機能を指示するコンピュータ可読命令を運ぶ際、そのようなコンピュータ可読記憶媒体は、本発明の実施形態である。

Claims (12)

1. クロックを修正する方法であって、
   １つまたは複数のネットワークパスに対する非対称補償推定を格納するテーブルが所定のネットワークパスと関連付けられたエントリーを含むかどうかを判定するステップであって、前記テーブルに格納された前記非対称補償推定の各々は、全地球ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）サポートによって得られ、前記所定のネットワークパスと関連付けられた前記エントリーは、少なくとも受信されたタイミングパケットを使用して判定された署名に基づいて特定され、前記署名は、オンパスサポートによっておよびオンパスサポートなしで前記所定のネットワークパスを使用して判定された往復遅延推定または遷移遅延推定についての少なくとも１つを含む、ステップと、
   前記テーブルが前記所定のネットワークパスと関連付けられた前記エントリーを含む場合、少なくとも前記エントリーに対する非対称補償推定に基づいて、前記所定のネットワークパス上で受信されたタイミングパケットを使用して推定された時間遅延を修正するステップと、
   少なくとも前記修正された時間遅延推定および前記タイミングパケットに含まれる時間に基づいて、前記クロックを修正するステップと
   を含む、
   方法。
2. 前記署名が前記往復遅延推定を含む場合、前記所定のネットワークパスと関連付けられた前記エントリーを特定するステップは、
   前記テーブルが、前記受信されたタイミングパケットから推定された前記往復遅延と一致する往復遅延窓に対する候補エントリーを含むかどうかを判定するステップと、
   前記テーブルが前記候補エントリーを含む場合、仮説テストを使用して前記候補エントリーを検証するステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記テーブルに格納された前記非対称補償推定の各々は、ＧＮＳＳタイミングシグナルを使用して推定された時間誤差とそれぞれのネットワークパス上で伝送されたタイミングパケットを使用して推定された時間誤差との差を判定することによって得られる、請求項１に記載の方法。
4. 各非対称補償推定に対し、前記時間誤差の差は、Ｎ個の非重複時間窓で推定され、前記非対称補償推定を得るため、クラスタリングアルゴリズムは、前記Ｎ個の非重複時間窓における前記時間誤差の差を使用して適用される、請求項３に記載の方法。
5. 前記ＧＮＳＳサポートは、非対称の緩和がＧＮＳＳシステムの時間追跡性を介して協定世界時（ＵＴＣ）まで直接追跡可能である直接的なサポート動作モード、または、非対称の緩和が発信元のグランドマスター装置のタイムスケールまで追跡可能である間接的なサポート動作モードのうちの１つで提供される、請求項１に記載の方法。
6. 堅牢性を実現するため、ＧＮＳＳタイミングシグナルを使用して決定される時間整合および前記タイミングパケットを使用して決定される時間整合を組み合わせるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 非対称補償推定を格納する前記テーブルは、タイミングパケットが受信される単一のマスターまたはグランドマスター装置に対して維持される、請求項１に記載の方法。
8. １つまたは複数のネットワークパスに対する非対称補償推定を含むテーブルを格納するように構成されたメモリであって、前記非対称補償推定の各々は、全地球ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）サポートによって得られる、メモリと、
   処理装置であって、
   前記テーブルが所定のネットワークパスと関連付けられたエントリーを含むかどうかを判定するステップであって、前記所定のネットワークパスと関連付けられた前記エントリーは、少なくとも受信されたタイミングパケットを使用して判定された署名に基づいて特定され、前記署名は、オンパスサポートによっておよびオンパスサポートなしで前記所定のネットワークパスを使用して判定された往復遅延推定または遷移遅延推定についての少なくとも１つを含む、ステップと、
   前記テーブルが前記所定のネットワークパスと関連付けられた前記エントリーを含む場合、少なくとも前記エントリーに対する非対称補償推定に基づいて、前記所定のネットワークパス上で受信されたタイミングパケットを使用して推定された時間遅延を修正するステップと、
   少なくとも前記修正された時間遅延推定および前記タイミングパケットに含まれる時間に基づいて、クロックを修正するステップと、
   を含む工程を実行することによって前記クロックを修正するようにプログラムされた処理装置と
   を備えるクロック装置。
9. 前記署名が前記往復遅延推定を含む場合、前記所定のネットワークパスと関連付けられた前記エントリーを特定するステップは、
   前記テーブルが、前記受信されたタイミングパケットから推定された前記往復遅延と一致する往復遅延窓に対する候補エントリーを含むかどうかを判定するステップと、
   前記テーブルが前記候補エントリーを含む場合、仮説テストを使用して前記候補エントリーを検証するステップと
   を含む、請求項８に記載の装置。
10. 前記テーブルに格納された前記非対称補償推定の各々は、ＧＮＳＳタイミングシグナルを使用して推定された時間誤差とそれぞれのネットワークパス上で伝送されたタイミングパケットを使用して推定された時間誤差との差を判定することによって得られる、請求項８に記載の装置。
11. 各非対称補償推定に対し、前記時間誤差の差はＮ個の非重複時間窓で推定され、前記非対称補償推定を得るため、クラスタリングアルゴリズムは前記Ｎ個の非重複時間窓における前記時間誤差の差を使用して適用される、請求項１０に記載の装置。
12. 前記工程は、堅牢性を実現するため、ＧＮＳＳタイミングシグナルを使用して決定される時間整合および前記タイミングパケットを使用して決定される時間整合を組み合わせるステップをさらに含む、請求項８に記載の装置。
    

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