JP7010170B2 - 時刻同期システム及び時刻同期方法 - Google Patents
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Description
本発明は、移動通信システムの上位制御装置と遠隔地に点在する無線基地局間等において高精度に時刻を同期する時刻同期システム及び時刻同期方法に関する。
現在、光ファイバを伝送する光パルスの到達タイミングを用いた時刻伝送方式としてOTT(Optical Time Transfer)がある。OTTを用いた時刻同期システムでは、温度変化による光ファイバの長さや屈折率の変化に起因する光パルスの到達タイミング(伝搬遅延)の時間変動を送受信パルスで相殺して補償することで、時刻誤差が数十ps程度の非常に高精度な時刻同期を実現している。
図11は従来の時刻同期システムの構成を示すブロック図である。図11に示す時刻同期システム10は、ローカル装置20とリモート装置40とを光ファイバ60で接続して構成されている。
ローカル装置20は、10MHzの搬送信号C0を、1秒毎にパルスを刻む1PPS(One Pulse Per Second:1秒パルス)信号で変調し、光ファイバ60を介してリモート装置40へ送信する。なお、搬送信号C0及び1PPS信号P0は、図示せぬ発振機から送信されてくる。
ローカル装置20は、PPS変調部21と、位相検出部22と、PPS復調部(復調部)23と、可変遅延部24,25と、E/O(電気/光)変換部26と、O/E(光/電気)変換部27と、サーキュレータ28とを備えて構成されている。
リモート装置40は、サーキュレータ41と、O/E変換部42と、E/O変換部43と、PPS復調部44とを備えて構成されている。
ローカル装置20において、PPS変調部21は、10MHzの搬送信号C0を1PPS信号P0で変調し、この変調されたパルス信号P1を可変遅延部24へ出力する。可変遅延部24は、後述のようにパルス信号P1を遅延し、E/O変換部26へ出力する。E/O変換部26は、遅延後のパルス信号P1を光パルス信号P2に変換する。この変換された光パルス信号P2は、サーキュレータ28を介して光ファイバ60へ送信される。
リモート装置40において、サーキュレータ41は、光ファイバ60を伝送してきた光パルス信号P2aをO/E変換部42へ出力する。O/E変換部42は、光パルス信号P2aを電気のパルス信号P1aに変換し、PPS復調部44とE/O変換部43へ出力する。PPS復調部44は、パルス信号P1aを復調して1PPS信号P0aと搬送信号C0aを後段の図示せぬ通信装置へ出力する。E/O変換部43は、パルス信号P1aを光パルス信号P2bに変換する。この変換された光パルス信号P2bは、サーキュレータ41を介して光ファイバ60へ送信される。
つまり、ローカル装置20から光ファイバ60を介してリモート装置40へ送信された光パルス信号P2が、リモート装置40から光ファイバ60を介してローカル装置20へ返信される。この返信される光パルス信号P2bは、サーキュレータ28を介してO/E変換部27で電気のパルス信号P1bに変換され、可変遅延部25で後述のように遅延後、PPS復調部23で1PPS信号と搬送信号C0bに復調され、搬送信号C0bのみが位相検出部22へ出力される。
ここで、搬送信号C0bは、光ファイバ60を往復しているので、光ファイバ60での往復伝搬遅延が生じている。
位相検出部22は、光ファイバ60へ送信される搬送信号C0と、光ファイバ60から返信されてきた搬送信号C0bとの位相差φ1を検出し、送受信側の可変遅延部24,25へ出力する。送信側の可変遅延部24は、その位相差φ1が0(又は一定)となるように、光ファイバ60へ送信される変調パルス信号P1を遅延し、受信側の可変遅延部25は、位相差φ1が0となるように、光ファイバ60から返信されてきた変調パルス信号P1bを遅延する。なお、0とは略0も含む。
この遅延によって、ローカル装置20から送信され、リモート装置40で返信される光ファイバ60を往復する光パルス信号P2の位相差が0となるので、ローカル装置20とリモート装置40間での時刻伝送において時刻同期を取ることができる。この種の時刻同期システムとして非特許文献1に記載の技術がある。
L.Sliwczynski,et al.,"Fiber-Optic Time Transfer for UTC-Traceable Synchronization for Telecom Networks"IEEE Comm. Standards Mag.,vol.1,no.1,pp. 66-73,2017.
しかし、上述した時刻同期システム10においては、ローカル装置20から複数地点のリモート装置40へ時刻伝送を行う場合、図12に示すように、複数地点のリモート装置40に1対1でローカル装置20を光ファイバ60で接続し、分配装置62で1PPS信号及び搬送信号の組を各ローカル装置20へ分配し、光ファイバ60を介して複数のリモート装置40へ送信する必要がある。このため、ローカル装置20がリモート装置40と同数必要となるので、時刻同期システム10全体の設備コストが大幅に高くなる問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、全体の設備コストを低くすることができる時刻同期システム及び時刻同期方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための手段として、請求項1に係る発明は、搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が0又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムであって、前記ローカル装置は、複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を予め定められた巡回順序で順次切り替える経路切替部と、前記復調部で復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するカウンタ部と、前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力する位相差メモリ部と、前記カウント値の入力時に、前記巡回順序の次の経路に切り替える経路切替信号を前記経路切替部へ出力するスイッチングテーブル部とを備えることを特徴とする時刻同期システムである。
請求項4に係る発明は、所定周波数の搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が0又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムの時刻同期方法であって、前記ローカル装置は、複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を予め定められた巡回順序で順次切り替えるステップと、前記復調部で復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するステップと、前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力するステップと、前記カウント値の入力時に、前記巡回順序の次の経路に切り替えるステップとを実行することを特徴とする時刻同期方法である。
請求項1の構成及び請求項4の方法によれば、例えば第1経路で返信されたパルス信号のカウント値を経路情報として、位相差に対応付けて記憶する。この際、そのカウント値により、巡回順序の次の第2経路に切り替える経路切替信号が経路切替部へ出力され、経路切替部で第2経路に切り替えられる。このような経路切り替えが順次行われ、再度、第1経路に切り替わった際に、前回記憶された第1経路の位相差に応じて、送信パルス信が遅延され、今回検出された位相差が0又は一定値に近づく。この処理を複数回実行することにより、位相検出部で検出される位相差が0又は一定となり、ローカル装置と全リモート装置間の時刻同期を取ることができる。
この時刻同期を、1つのローカル装置に、個別の経路で複数のリモート装置を接続して行えるので、従来のように複数のリモート装置と同数のローカル装置を用いることが不要となる。このため、時刻同期システム全体の設備コストを低くすることができる。
請求項2に係る発明は、搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が0又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムであって、前記ローカル装置は、複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を介して全てのリモート装置へ、前記光パルス信号を分配して送信する分配部と、前記経路からの光パルス信号が電気変換されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するカウンタ部と、前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力する位相差メモリ部とを備え、前記リモート装置は、前記経路から光パルス信号を受信後に電気変換したパルス信号を復調して前記搬送信号を得る第2復調部と、前記復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力する第2カウンタ部と、自リモート装置が受信するパルス信号の配列順番であるパルス番号を記憶し、記憶されたパルス番号と同じ数のカウント値が前記第2カウンタ部から入力された際に、開指示信号を出力するスイッチングテーブル部と、通常閉状態であり、前記開指示信号が入力された際に一定時間開状態となって前記電気変換後のパルス信号を通過させる開閉スイッチとを備え、前記開閉スイッチを通過したパルス信号を、前記ローカル装置からの送信時と同経路を介して当該ローカル装置へ返信することを特徴とする時刻同期システムである。
請求項5に係る発明は、搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が0又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムの時刻同期方法であって、前記ローカル装置は、複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を介して全てのリモート装置へ、前記光パルス信号を同時に送信するステップと、前記復調部で復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するステップと、前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力するステップとを実行し、前記リモート装置は、前記経路から光パルス信号を受信後に電気変換したパルス信号を復調して前記搬送信号を得るステップと、前記経路からの光パルス信号が電気変換されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するステップと、自リモート装置が受信するパルス信号の配列順番であるパルス番号を記憶し、記憶されたパルス番号と同じ数のカウント値が入力された際に、開指示信号を出力するステップと、通常閉状態であり、前記開指示信号が入力された際に一定時間開状態となって前記電気変換後のパルス信号を開閉スイッチを通過させるステップと、前記通過したパルス信号を、前記ローカル装置からの送信時と同経路を介して当該ローカル装置へ返信するステップとを実行することを特徴とすることを特徴とする時刻同期方法である。
請求項2の構成及び請求項5の方法によれば、リモート装置において、受信パルス信号のカウント値がテーブル部に記憶されたパルス番号と同じ場合にのみ、開指示信号で開となった開閉スイッチを受信パルス信号が通過してローカル装置へ返信される。この際、他のリモート装置では上記カウント値と同じパルス番号がテーブル部に記憶されていないので上記返信は行われない。つまり、1つのパルス信号の全リモート装置への送信時に、そのパルス信号に対応したリモート装置のみでパルス信号の返信が行われる。
ローカル装置では次の動作が行われる。例えば全経路へパルス信号が送信され、第1リモート装置のみからパルス信号が第1経路を介してローカル装置へ返信されたとする。ローカル装置は、返信されたパルス信号のカウント値を経路情報として、位相差に対応付けて位相差メモリ部に記憶する。この後、再度、第1リモート装置から第1経路を介してパルス信号が返信された場合、前回記憶された第1経路の位相差に応じて、送信パルス信号が遅延され、今回検出された位相差が0又は一定値に近づく。この処理を複数回実行することにより、位相検出部で検出される位相差が0又は一定となり、ローカル装置と全リモート装置間の時刻同期を取ることができる。
この時刻同期を、1つのローカル装置に、個別の経路で複数のリモート装置を接続して行えるので、従来のように複数のリモート装置と同数のローカル装置を用いることが不要となる。このため、時刻同期システム全体の設備コストを低くすることができる。
請求項3に係る発明は、前記搬送信号を変調する前記パルス信号の周波数を逓倍する逓倍部を、前記ローカル装置に更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の時刻同期システムである。
この構成によれば、パルス信号を遅延するタイミングは、遅延のための位相差を求めた今回の次の経路切替において反映される。ここで経路である光ファイバの温度変化による長さや屈折率の変動は、時間経過で変わる。このため、パルス信号の周波数が低ければ、経路を切り替えて次に自経路となるまでに時間が掛かり、光ファイバの長さや屈折率の変動が前回と変わってしまう。そこで、本発明のように、パルス信号の周波数を逓倍して高くすれば、各経路の切り替え時間が短くなるので、短時間で自経路に切り替わるようになる。これによって、送信されるパルス信号を位相差が0又は一定となるように遅延する際の効果をより適正に反映させることができる。
本発明によれば、全体の設備コストを低くする時刻同期システム及び時刻同期方法を提供することができる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書の全図において機能が対応する構成部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略する。
<第1実施形態の構成>
図1は、本発明の第1実施形態に係る時刻同期システムの構成を示すブロック図である。
図1に示す時刻同期システム10Aが、従来の時刻同期システム10(図11)と異なる点は、1つのローカル装置20Aに複数のリモート装置40A1~40Anを光ファイバ60a~60nで接続して送受信間で時刻同期可能としたことにある。ローカル装置20Aは、従来のローカル装置20(図11)の構成要素に加え、逓倍部29と、位相差メモリ部30と、パルスカウンタ部31と、スイッチングテーブル部32と、経路切替部33とを備えている。
<第1実施形態の構成>
図1は、本発明の第1実施形態に係る時刻同期システムの構成を示すブロック図である。
図1に示す時刻同期システム10Aが、従来の時刻同期システム10(図11)と異なる点は、1つのローカル装置20Aに複数のリモート装置40A1~40Anを光ファイバ60a~60nで接続して送受信間で時刻同期可能としたことにある。ローカル装置20Aは、従来のローカル装置20(図11)の構成要素に加え、逓倍部29と、位相差メモリ部30と、パルスカウンタ部31と、スイッチングテーブル部32と、経路切替部33とを備えている。
ローカル装置20Aのサーキュレータ28に接続された経路切替部33には、個別の光ファイバ60a~60nを介して同一構成の複数のリモート装置40A1~A1nが接続されている。各リモート装置40A1~40Anは、前述したリモート装置40(図11)と同一構成である。
経路切替部33は、経路としての光ファイバ60a~60nを順次切り替えて、ローカル装置20Aを順次異なるリモート装置40A1~40Anに接続する。この際、経路切替部33は、後述のスイッチングテーブル部(テーブル部ともいう)32から出力される経路切替信号Kに応じて経路を切り替える。また、経路切替部33は、光ファイバ60a~60nから光パルス信号P2bが返信されてきた際は、サーキュレータ28へ出力するようになっている。
逓倍部29は、入力される1PPS信号P0の周波数を逓倍し、この逓倍パルス信号P1cをPPS変調部21へ出力する。例えば、逓倍部29は、1PPS信号P0の1Hzの周波数を10Hz秒に逓倍する。
パルスカウンタ部(カウンタ部ともいう)31は、PPS復調部23で復調された10MHzの搬送信号C0bに応じてカウント動作を行い、同復調されたパルス信号P1dをカウントし、このカウント値T1を位相差メモリ部30及びテーブル部32へ出力する。つまり、カウンタ部31は、経路切替部33で切り替えられる経路毎(光ファイバ60a~60n毎)に返信されてくるパルス信号P1dをカウントし、経路毎にカウント値T1を得る。
位相差メモリ部30は、経路毎のカウント値T1と、経路毎に位相検出部22で検出された位相差φ1とを対応付けて記憶する。例えば、図2に示すように、3つのリモート装置40A1,40A2,40A3に繋がった3つの経路としての光ファイバ60a~60cがあるとする。
この場合、カウント値T1=「1」は第1光ファイバ60aを示し、「2」は第2光ファイバ60b、「3」は第3光ファイバ60cを示し、この次の「4」は第1光ファイバ60a、「5」は第2光ファイバ60b、「6」は第3光ファイバ60cのように、3カウント毎に同じ経路を示す。つまり、カウント値T1が、経路固有の経路情報となる。例えば、第1光ファイバ60aのカウント値T1は、「1」、「4」、「7」のように、「1」から3ずつ増える数値(第1経路60aの経路情報)となり、この各数値に、このカウント時に検知される位相差φ1が対応付けられる。
位相差メモリ部30は、経路切替部33で経路(例えば第1光ファイバ60a)が切り替えられた際に、切替経路と同じ前回記憶された第1光ファイバ60aを示すカウント値T1に対応付けられた位相差φ1を、送受信側及び可変遅延部24,25へ出力する。これによって、第1光ファイバ60aへ送信されるパルス信号P1が、送信側の可変遅延部24で位相差φ1に応じて遅延される。これによってパルス信号P1の送信タイミングが調整される。一方、第1光ファイバ60aから返信されてきたパルス信号P1bが、受信側の可変遅延部25で位相差φ1に応じて遅延される。
この遅延は、位相検出部22から出力される位相差φ1が0(又は一定)となるように、3カウント毎に順次繰り返して行われる。例えば、第1光ファイバ60aに係るパルス信号P1の遅延であれば、カウント値T1が「1」、「4」、「7」のように3カウント毎に行われる。
但し、送信側の可変遅延部24のみで位相差φ1に応じて、第1光ファイバ60aへ送信されるパルス信号P1を遅延して送信タイミングを調整してもよい。
上記遅延の結果、ローカル装置20Aから第1光ファイバ60aを介して送信され、リモート装置40A1で受信される光パルス信号P2の位相差が0(又は一定)となるので、ローカル装置20Aとリモート装置40A1間で時刻同期を取ることが可能となる。
テーブル部32は、経路毎のカウント値T1に経路切替信号Kが対応付けられている。例えば上述した3経路の場合、第1光ファイバ60aを示すカウント値「1」、「4」、「7」、…には、第2光ファイバ60bへの切替を示す経路切替信号K2が対応付けられており、カウント値T1が例えば「1」となった際に経路切替信号K2が経路切替部33へ出力される。これにより経路切替部33が第2光ファイバ60bに切り替えを行うようになっている。
同様に、テーブル部32において、第2光ファイバ60bを示すカウント値「2」、「5」、「8」、…に、第3光ファイバ60cへの切替を示す経路切替信号K3が対応付けられており、カウント値T1が例えば「2」となった際に経路切替信号K3が経路切替部33へ出力され、第3光ファイバ60cに切り替えが行われるようになっている。
テーブル部32において、第3光ファイバ60cを示すカウント値「3」、「6」、「9」、…に、第1光ファイバ60aへの切替を示す経路切替信号K1が対応付けられており、カウント値T1が例えば「3」となった際に経路切替信号K1が経路切替部33へ出力され、第1光ファイバ60aに切り替えが行われるようになっている。
この他の例として、テーブル部32に、カウンタ部31からカウント値T1が入力される度に、予め定められた切替順番において次の経路に切り替える経路切替信号Kを送信するようにしてもよい。
<第1実施形態の動作>
次に、第1実施形態に係る時刻同期システム10Aの動作を、図3のタイミングチャートを参照して説明する。但し、図2に示すローカル装置20Aと各リモート装置40A1~40A3間の送受信に係るパルス信号を、単にパルスと称す。ローカル装置20Aからは、パルスが第1光ファイバ60a、第2光ファイバ60b、第3光ファイバ60cの巡回順序で送信されるとする。
次に、第1実施形態に係る時刻同期システム10Aの動作を、図3のタイミングチャートを参照して説明する。但し、図2に示すローカル装置20Aと各リモート装置40A1~40A3間の送受信に係るパルス信号を、単にパルスと称す。ローカル装置20Aからは、パルスが第1光ファイバ60a、第2光ファイバ60b、第3光ファイバ60cの巡回順序で送信されるとする。
図3(b)に示すパルス波形の立ち上り時刻t1,t3,t5,t7の間隔は、位相検出部22の位相差検出を行う際のリファレンス時刻の間隔taである。この時間間隔taは、1PPS信号P0のパルス間隔と同じ1秒間隔であるとする。但し、時間間隔taは、逓倍部29(図1)での1PPS信号P0の逓倍動作により可変できるようになっている。
図3(a)に示す時刻t1において、ローカル装置20Aが1つ目のパルス1を第1光ファイバ60aを介して第1リモート装置40A1へ送信したとする。この1つ目の送信パルス1が第1リモート装置40A1で受信(図2参照)後に返信され、第1光ファイバ60aを介してローカル装置20Aにおいて図3(c)に示す時刻t2で受信されたとする。この受信時刻t2は、送信時刻t1から第1光ファイバ60aの往復伝搬遅延時間tb1だけ遅延した時刻となっている。
但し、往復伝搬遅延時間tb1は、一定でなく、第1光ファイバ60aの光ファイバの温度変化による長さや屈折率の変化に起因する伝搬遅延時間に応じて変化する。また、往復伝搬遅延時間tb1は、第1光ファイバ60aの長さが10kmの場合、1×10-4秒程度となる。
返信パルス1を受信後に、位相検出部22(図1)で検出される、リファレンス時刻の搬送信号C0と、返信パルス1から復調された搬送信号C0bとの位相差φ1は、往復伝搬遅延時間tb1に応じて変化している。
この変化が0(又は一定)となるように、位相差φ1に応じて、送信側の可変遅延部24で送信パルス1を遅延させると共に、受信側の可変遅延部25で返信パルス1を遅延させる。この遅延は、例えば第1光ファイバ60aに係るパルス1であれば、2つ目のパルス1の送信及び返信時に次のようになる。即ち、図3(c)に示す時刻t7からt8間の時間tcが、送受信側の可変遅延部24,25による遅延時間となる。但し、送信側の可変遅延部24のみで、位相差φ1に応じてパルス1を遅延時間tc遅延してもよい。
1つ目のパルス1の送信で得られる位相差φ1は、カウンタ部31での1つ目のカウント値T1=「1」に対応付けられて位相差メモリ部30に記憶される。そのカウント値「1」は、テーブル部32にも入力される。この入力時にテーブル部32が、予め定められた巡回順序の次の第2光ファイバ60bに切り替える経路切替信号K2を経路切替部33に送信する。これによって、経路切替部33が第2光ファイバ60bに切り替えを行い、ローカル装置20Aが第2光ファイバ60bを介して第2リモート装置40A2に接続される。
この切替後、ローカル装置20Aは、時刻t3において、2つ目のパルス2を第2光ファイバ60bへ送信する。第2光ファイバ60bに係る1つ目の送信パルス2は、第2リモート装置40A2で受信(図2参照)後に第2光ファイバ60bを介して返信され、ローカル装置20Aにおいて時刻t4で受信される。この受信時刻t4は、送信時刻t3から第2光ファイバ60bの往復伝搬遅延時間tb2分、遅延した時刻となっている。
また、時刻t4で受信された返信パルス2が復調後にカウンタ部31でカウントされて得られるカウント値T1=「2」は、位相差メモリ部30及びテーブル部32へ入力される。位相差メモリ部30は、そのカウント値「2」と、位相検出部22からの位相差φ1とを対応付けて記憶する。テーブル部32は、カウント値「2」の入力に応じて、巡回順序の次の順番の第3光ファイバ60cに切り替える経路切替信号K3を経路切替部33に送信する。これによって、経路切替部33が、ローカル装置20Aを第3光ファイバ60cを介して第3リモート装置40A3に接続する。
この切替後、ローカル装置20Aは、時刻t5において、3つ目のパルス3を第3光ファイバ60cへ送信する。第3光ファイバ60cに係る1つ目の送信パルス3は、第3リモート装置40A3で受信(図2参照)後に第3光ファイバ60cを介して返信され、ローカル装置20Aにおいて時刻t6で受信される。この受信時刻t6は、送信時刻t5から第3光ファイバ60cの往復伝搬遅延時間tb3分、遅延した時刻となっている。
また、時刻t6で受信された返信パルス3が復調後にカウントされて得られるカウント値T1=「3」は、位相差メモリ部30及びテーブル部32へ入力される。位相差メモリ部30は、そのカウント値「3」と位相差φ1とを対応付けて記憶する。テーブル部32は、カウント値「3」の入力に応じて、巡回順序の次の順番の第1光ファイバ60aに切り替える経路切替信号K1を経路切替部33に送信する。これによって、経路切替部33が、ローカル装置20Aを第1光ファイバ60aを介して第1リモート装置40A1に接続する。
次に、ローカル装置20Aは、時刻t8において、4つ目のパルス4を第1光ファイバ60aを介して第1リモート装置40A1へ、次のように送信する。即ち、4つ目の送信では、テーブル部32に記憶された1つ目のカウント値「1」に対応付けられた位相差φ1が、送受信側の可変遅延部24,25へ出力される。送信側の可変遅延部24は、送信パルス4を位相差φ1に応じて、本来の送信時刻であるリファレンス時刻t7から時間tcだけ遅延させる。この遅延により調整された時刻t8において、送信パルス4が第1光ファイバ60aへ送信される。
なお、本来の送信時刻t7を時刻t8に調整する送信タイミングの調整範囲は、第1光ファイバ60aの長さが10kmの場合、1×10-8秒程度となる。
第1光ファイバ60aに係る4つ目の送信パルス4は、第1リモート装置40A1で受信(図2参照)後に第1光ファイバ60aを介して返信され、ローカル装置20Aにおいて、その返信パルス4が時刻t9で受信される。この受信時刻t9は、本来の送信時刻t7から、第1光ファイバ60aの往復伝搬遅延時間tb1を上記送信時遅延時間tcで調整した時間tdだけ遅延した時刻となっている。この調整が継続して行われることで上記位相差φ1が0又は一定となり、ローカル装置20Aと第1リモート装置40A1とが時刻同期する。これは、他のリモート装置40A2,40A3においても同様である。
また、時刻t9で受信された返信パルス2が復調後にカウントされて得られるカウント値T1=「4」は、位相差メモリ部30及びテーブル部32へ入力される。位相差メモリ部30は、第1光ファイバ60aを示すカウント値「4」と位相差φ1とを対応付けて記憶する。テーブル部32は、カウント値「4」の入力に応じて、巡回順序の次の順番の第2経路60bに切り替える経路切替信号K2を出力し、これに応じて、経路切替部33が第2光ファイバ60bに切り替える。以降同様の動作が行われる。
<第1実施形態の効果>
第1実施形態に係る時刻同期システム10Aの効果について説明する。この時刻同期システム10Aは、所定周波数の搬送信号C0を1PPS信号P0で変調後に光パルス信号P2に変換して光ファイバ60へ送信するローカル装置20Aと、光ファイバ60から光パルス信号P2を受信後に同光ファイバ60を介してローカル装置20Aへ返信するリモート装置40Aとを有する。ローカル装置20Aは、返信された光パルス信号P2を電気変換後にPPS復調部23で復調した搬送信号C0bと、変調前の搬送信号C0との位相差φ1を位相検出部22で検出した位相差φ1が0又は一定となるように、送信するパルス信号P1を可変遅延部で遅延させてローカル装置20Aとリモート装置40A1~40An間の時刻同期を取る。時刻同期システム10Aを次の特徴構成とした。
第1実施形態に係る時刻同期システム10Aの効果について説明する。この時刻同期システム10Aは、所定周波数の搬送信号C0を1PPS信号P0で変調後に光パルス信号P2に変換して光ファイバ60へ送信するローカル装置20Aと、光ファイバ60から光パルス信号P2を受信後に同光ファイバ60を介してローカル装置20Aへ返信するリモート装置40Aとを有する。ローカル装置20Aは、返信された光パルス信号P2を電気変換後にPPS復調部23で復調した搬送信号C0bと、変調前の搬送信号C0との位相差φ1を位相検出部22で検出した位相差φ1が0又は一定となるように、送信するパルス信号P1を可変遅延部で遅延させてローカル装置20Aとリモート装置40A1~40An間の時刻同期を取る。時刻同期システム10Aを次の特徴構成とした。
(1)ローカル装置20Aは、複数のリモート装置40A1~40Anを個別の光ファイバ60a~60nで接続し、この接続された各光ファイバ60a~60nを予め定められた巡回順序で順次切り替える経路切替部33を備え、更に、カウンタ部31と、位相差メモリ部30と、テーブル部32とを備える構成とした。
カウンタ部31は、PPS復調部23で復調されたパルス信号P1dをカウントしてカウント値T1を出力する。位相差メモリ部30は、カウント値T1を経路情報として、位相検出部22で検出した位相差φ1に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差φ1を、同じ経路情報を示すカウント値T1の入力時に可変遅延部24へ出力する。テーブル部32は、カウント値T1の入力時に、巡回順序の次の光ファイバ(例えば光ファイバ60b)に切り替える経路切替信号Kを経路切替部33へ出力する。経路切替部33は、その経路切替信号Kに応じて光ファイバ60bに切り替える。
この構成によれば、例えば第1光ファイバ60aで返信されたパルス信号P1dのカウント値T1を経路情報として、位相差φ1に対応付けて位相差メモリ部30に記憶する。この際、そのカウント値T1により、巡回順序の次の第2光ファイバ60に切り替える経路切替信号Kが経路切替部33へ出力され、経路切替部33で第2光ファイバ60bに切り替えられる。このような経路切り替えが順次行われ、再度、第1光ファイバ60aに切り替わった際に、前回記憶された第1光ファイバ60の位相差φ1に応じて、送信パルス信号P1が遅延され、今回検出された位相差φ1が0又は一定値に近づく。この処理を複数回実行することにより、位相検出部22で検出される位相差φ1が0又は一定となり、ローカル装置20Aとリモート装置40A1,40A2,40A3間の時刻同期を取ることができる。
この時刻同期を、1つのローカル装置20Aに、個別の光ファイバ60で複数のリモート装置40A1,40A2,40A3を接続して行えるので、従来のように複数のリモート装置40A1,40A2,40A3と同数のローカル装置20Aを用いることが不要となる。このため、時刻同期システム全体の設備コストを低くすることができる。
(2)搬送信号C0を変調する1PPS信号P0の周波数を逓倍する逓倍部29を更に備える構成とした。
この構成によれば、パルス信号P1を遅延するタイミングは、遅延のための位相差φ1を求めた今回の次の経路切替において反映される。ここで経路である光ファイバ60の温度変化による長さや屈折率の変動は、時間経過で変わる。このため、パルス信号P1の周波数が低ければ、光ファイバ60を切り替えて次に自経路である光ファイバ60となるまでに時間が掛かり、光ファイバ60の長さや屈折率の変動が前回と変わってしまう。そこで、本実施形態のように、1PPS信号P0の周波数を逓倍して高くすれば、各光ファイバ60a~60nの切り替え時間が短くなるので、短時間で自経路に切り替わるようになる。これによって、送信されるパルス信号を位相差φ1が0又は一定となるように遅延する際の効果をより適正に反映させることができる。
<第2実施形態の構成>
図4は、本発明の第2実施形態に係る時刻同期システムの構成を示すブロック図である。
図4に示す時刻同期システム10Bは、第1実施形態の時刻同期システム10A(図1)と同様に、1つのローカル装置20Bに複数のリモート装置40B1~40Bnを、光ファイバ60a~60nで接続して送受信間で時刻同期可能となっている。
図4は、本発明の第2実施形態に係る時刻同期システムの構成を示すブロック図である。
図4に示す時刻同期システム10Bは、第1実施形態の時刻同期システム10A(図1)と同様に、1つのローカル装置20Bに複数のリモート装置40B1~40Bnを、光ファイバ60a~60nで接続して送受信間で時刻同期可能となっている。
時刻同期システム10Bは、従来のローカル装置20(図11)の構成要素に加え、逓倍部29と、位相差メモリ部30と、パルスカウンタ部31と、分配部34とを備える。また、リモート装置40B1~40Bnは、従来のローカル装置20(図11)の構成要素に加え、パルスカウンタ部45と、スイッチングテーブル部46と、開閉スイッチ47とを備える。
ローカル装置20Bのサーキュレータ28に接続された分配部34には、個別の光ファイバ60a~60nを介して同一構成の複数のリモート装置40B1~40B1nが接続されている。分配部34は、光パルス信号P2を、全ての光ファイバ60a~60nを介して全てのリモート装置40A1~40Anへ次のように送信する。即ち、光パルス信号P2としての1秒間隔のパルス1が同時に全リモート装置40A1~40Anへ送信され、次にパルス2が同時に、次にパルス3が同時に全リモート装置40A1~40Anへ送信されるといったように、順次パルスが同時に送信される。
各リモート装置40B1~40B1nは同一構成なのでリモート装置40B1を代表して構成を説明する。
PPS復調部44は、O/E変換部42で電気変換されたパルス信号P1aを復調して、1PPS信号P0aと10MHzの搬送信号C0aを後段の通信装置(図示せず)へ送信し、また、搬送信号C0aをカウンタ部45へ出力する。
カウンタ部45は、上記復調された搬送信号C0aに応じてカウント動作を行い、O/E変換部42で電気信号に変換されたパルス信号P1aをカウントし、このカウント値T2をテーブル部46へ出力する。
テーブル部46は、自リモート装置40B1が受信するパルス信号の配列順番である番号(パルス番号という)を記憶しており、この記憶されたパルス番号と同じ数のカウント値T2が入力された際に、開指示信号Jを開閉スイッチ47に出力する。
例えば、図5に示すように、ローカル装置20Bに第1~第3リモート装置40B1~40B3が光ファイバ60a~60cで接続されているとする。この場合、第1リモート装置40B1のテーブル部46は、自リモート装置40B1が受信するパルス信号の配列順番である例えば「1」から3ずつ増加するパルス番号「1」、「4」、「7」、…を記憶する。
第2リモート装置40B2のテーブル部46は、自リモート装置40B2が受信するパルス信号の配列順番である例えば「2」から3ずつ増加するパルス番号「2」、「5」、「8」、…を記憶する。第3リモート装置40B3のテーブル部46は、自リモート装置40B3が受信するパルス信号の配列順番である例えば「3」から3ずつ増加するパルス番号「3」、「6」、「9」、…を記憶する。なお、このパルス番号の記憶は初期番号のみを記憶し、初期番号のカウント値T2が入力される都度、パルス番号を3増加して記憶する等のようにしてもよい。
開閉スイッチ47は、通常閉状態となっており、開指示信号Jが入力された際に、一定時間開状態となってパルス信号P1aをE/O変換部43へ通過させて出力する。つまり、開閉スイッチ47が開となった際に、ローカル装置20Bから受信されたパルス信号P1aが、E/O変換部43で光信号に変換後、光ファイバ60aを介してローカル装置20Bへ返信される。この返信された光パルス信号P2bは、分配部34からサーキュレータ28へ出力されるようになっている。
<第2実施形態の動作>
次に、第2実施形態に係る時刻同期システム10Bの動作を、図6のタイミングチャートを参照して説明する。但し、図5に示すローカル装置20Bと各リモート装置40B1~40B3間の送受信に係るパルス信号を、単にパルスと称す。
次に、第2実施形態に係る時刻同期システム10Bの動作を、図6のタイミングチャートを参照して説明する。但し、図5に示すローカル装置20Bと各リモート装置40B1~40B3間の送受信に係るパルス信号を、単にパルスと称す。
図6(b)に示すパルス波形の立ち上り時刻t1,t3,t5,t7の間隔は、位相検出部22(図4)の位相差検出を行う際のリファレンス時刻の間隔taである。この時間間隔taは、1PPS信号P0のパルス間隔と同じ1秒間隔であるとする。但し、時間間隔taは、逓倍部29(図1)での1PPS信号P0の逓倍動作により可変できるようになっている。
図6(a)に示す時刻t1において、ローカル装置20Bが1つ目のパルス1を全ての光ファイバ60a~60cを介して、第1、第2、第3の全リモート装置40B1~40B3へ送信したとする。
この1つ目の送信パルス1が全リモート装置40B1~40B3で受信されて、次の処理が行われる。即ち、第1リモート装置40B1では、受信されたパルス1(図5参照)が電気信号に変換後、カウンタ部45でカウントされる。このカウント値T2=「1」が入力されたテーブル部46は、自リモート装置40B1が受信するパルス番号「1」と同じなので、開指示信号Jを開閉スイッチ47に出力する。
この出力によって、閉状態となった開閉スイッチ47が一定時間開状態となってパルス信号P1aを通過させてE/O変換部43へ出力する。E/O変換部43ではパルス1を光信号に変換後、光ファイバ60aを介してローカル装置20Bへ返信する。
一方、他のリモート装置40B2,40B3では、パルス1のカウント値「1」と同じパルス番号がテーブル部46に記憶されていないので、パルス1は開閉スイッチ47を通過できず、パルス1の返信が行われない。
第1リモート装置40B1から第1光ファイバ60aを介して返信されたパルス1が、ローカル装置20Bにおいて図6(c)に示す時刻t2で受信されたとする。この受信時刻t2は、送信時刻t1から第1光ファイバ60aの往復伝搬遅延時間tb1だけ遅延した時刻となっている。このため、返信パルス1の受信後に位相検出部22(図4)で検出された位相差φ1は、往復伝搬遅延時間tb1に応じて変化している。
1つ目のパルス1の送信で得られる位相差φ1は、カウンタ部31での1つ目のカウント値T1=「1」に対応付けられて位相差メモリ部30に記憶される。
次に、図6(a)に示す時刻t3において、ローカル装置20Bから2つ目のパルス2が全光ファイバ60a~60cを介して全リモート装置40B1~40B3へ送信されたとする。
この2つ目のパルス2を受信した第1及び第3リモート装置40B1,40B3では、パルス1のカウント値「2」と同じパルス番号がテーブル部46に記憶されていないので、パルス2の返信は行われない。
一方、第2リモート装置40B2では、受信されたパルス2(図5参照)のカウント値「2」が、テーブル部46に記憶されたパルス番号「2」と同じなので、開指示信号Jが開閉スイッチ47へ出力される。この出力によって、パルス2が、開閉スイッチ47を通過してE/O変換部43で光信号に変換後、光ファイバ60bを介してローカル装置20Bへ返信される。
この返信されたパルス2が、ローカル装置20Bで図6(c)に示す時刻t4で受信される。この受信時刻t4は、送信時刻t3から第2光ファイバ60bの往復伝搬遅延時間tb2だけ遅延した時刻となっている。このため、返信パルス2の受信後に位相検出部22で検出された位相差φ1は、往復伝搬遅延時間tb2に応じて変化している。
2つ目のパルス2の送信後に得られる位相差φ1は、カウンタ部31での2つ目のカウント値「2」に対応付けられて位相差メモリ部30に記憶される。
次に、図6(a)に示す時刻t5において、ローカル装置20Bから3つ目のパルス3が全光ファイバ60a~60cを介して全リモート装置40B1~40B3へ送信されたとする。
この3つ目のパルス3を受信した第1及び第2リモート装置40B1,40B2では、パルス3のカウント値「3」と同じパルス番号がテーブル部46に記憶されていないので、パルス3の返信は行われない。
一方、第3リモート装置40B3では、受信されたパルス3(図5参照)のカウント値「3」が、テーブル部46のパルス番号「3」と同じなので、開指示信号Jにより開状態となった開閉スイッチ47を、パルス2が通過してE/O変換部43で光信号に変換後、光ファイバ60bを介してローカル装置20Bへ返信される。
この返信されたパルス3が、ローカル装置20Bで図6(c)に示す時刻t6で受信される。この受信時刻t6は、送信時刻t5から第3光ファイバ60Cの往復伝搬遅延時間tb3だけ遅延した時刻となっている。このため、返信パルス3の受信後に位相検出部22で検出された位相差φ1は、往復伝搬遅延時間tb3に応じて変化している。
3つ目のパルス3の送信後に得られる位相差φ1は、カウンタ部31での3つ目のカウント値T1「3」に対応付けられて位相差メモリ部30に記憶される。
次に、ローカル装置20Bは、時刻t8において、4つ目のパルス4を全光ファイバ60a~60cを介して全リモート装置40B1~40B3へ送信する。この4つ目のパルス4の送信では、テーブル部32に記憶された1つ目のカウント値「1」に対応付けられた位相差φ1が、送受信側の可変遅延部24,25へ出力される。送信側の可変遅延部24は、送信パルス4を位相差φ1に応じて、本来の送信時刻であるリファレンス時刻t7から時間tcだけ遅延させる。この遅延により調整された時刻t8において、送信パルス4が全ての光ファイバ60a~60nへ送信される。
上記4つ目のパルス4を受信した第2及び第3リモート装置40B1,40B3では、パルス4のカウント値「4」と同じパルス番号がテーブル部46に記憶されていないので、パルス4の返信は行われない。
一方、第1リモート装置40B1では、受信されたパルス4のカウント値「4」が、テーブル部46のパルス番号「4」と同じなので、開指示信号Jにより開状態となった開閉スイッチ47を、パルス4が通過して光信号に変換後、光ファイバ60bを介してローカル装置20Bへ返信される。
この返信されたパルス4が、ローカル装置20Bにおいて図6(c)に示す時刻t9で受信されたとする。この受信時刻t9は、本来の送信時刻t7から、第1光ファイバ60aの往復伝搬遅延時間tb1を上記送信時遅延時間tcで調整した時間tdだけ遅延した時刻となっている。この調整が継続して行われることで上記位相差φ1が0又は一定となり、ローカル装置20Bと第1リモート装置40B1とが時刻同期する。これは、他のリモート装置40B2,40B3においても同様である。
また、時刻t9で受信された返信パルス2が復調後にカウントされて得られるカウント値T1=「4」は、位相差メモリ部30へ入力される。位相差メモリ部30は、第1光ファイバ60aを示すカウント値「4」と位相差φ1とを対応付けて記憶する。以降同様の動作が行われる。
<第2実施形態の効果>
第2実施形態に係る時刻同期システム10Bの効果について説明する。この時刻同期システム10Bは、所定周波数の搬送信号C0を1PPS信号P0で変調後に光パルス信号P2に変換して光ファイバ60へ送信するローカル装置20Bと、光ファイバ60から光パルス信号P2を受信後に同光ファイバ60を介してローカル装置20Bへ返信するリモート装置40Bとを有する。ローカル装置20Bは、返信された光パルス信号P2を電気変換後にPPS復調部23で復調した搬送信号C0bと、変調前の搬送信号C0との位相差φ1を位相検出部22で検出した位相差φ1が0又は一定となるように、送信するパルス信号P1を可変遅延部で遅延させてローカル装置20Bとリモート装置40B1,40B2,40B3間の時刻同期を取る。時刻同期システム10Bを次の特徴構成とした。
第2実施形態に係る時刻同期システム10Bの効果について説明する。この時刻同期システム10Bは、所定周波数の搬送信号C0を1PPS信号P0で変調後に光パルス信号P2に変換して光ファイバ60へ送信するローカル装置20Bと、光ファイバ60から光パルス信号P2を受信後に同光ファイバ60を介してローカル装置20Bへ返信するリモート装置40Bとを有する。ローカル装置20Bは、返信された光パルス信号P2を電気変換後にPPS復調部23で復調した搬送信号C0bと、変調前の搬送信号C0との位相差φ1を位相検出部22で検出した位相差φ1が0又は一定となるように、送信するパルス信号P1を可変遅延部で遅延させてローカル装置20Bとリモート装置40B1,40B2,40B3間の時刻同期を取る。時刻同期システム10Bを次の特徴構成とした。
ローカル装置20Bは、分配部34と、カウンタ部31と、位相差メモリ部30と、開閉スイッチ47とを備える構成とした。
分配部34は、複数のリモート装置40B1~40Bnを個別の光ファイバ60a~60nで接続し、この接続された各光ファイバ60a~60nを介して全てのリモート装置40B1~40Bnへ、光パルス信号を同時に送信する。
カウンタ部31は、PPS復調部23で復調されたパルス信号P1dをカウントしてカウント値T1を出力する。
位相差メモリ部30は、カウント値T1を光ファイバ60a~60n情報として、位相検出部22で検出された位相差φ1に対応付けて記憶し、この記憶された光ファイバ60a~60n情報に対応付けられた位相差φ1を、同じ光ファイバ60a~60n情報を示すカウント値T1の入力時に可変遅延部へ出力する。
位相差メモリ部30は、カウント値T1を光ファイバ60a~60n情報として、位相検出部22で検出された位相差φ1に対応付けて記憶し、この記憶された光ファイバ60a~60n情報に対応付けられた位相差φ1を、同じ光ファイバ60a~60n情報を示すカウント値T1の入力時に可変遅延部へ出力する。
リモート装置40B1~40Bnは、光ファイバ60a~60nから光パルス信号P2を受信後に電気変換したパルス信号P1aを復調して搬送信号C0aを得る。
カウンタ部45は、電気変換されたパルス信号P1aをカウントしてカウント値を出力する。
カウンタ部45は、電気変換されたパルス信号P1aをカウントしてカウント値を出力する。
スイッチングテーブル部46は、自リモート装置(例えば第1リモート装置40B1)が受信するパルス信号の配列順番であるパルス番号(例えば「1」)を記憶し、記憶されたパルス番号「1」と同じ数のカウント値「1」がカウンタ部45から入力された際に、開指示信号Jを出力する。
開閉スイッチ47は、通常閉状態であり、開指示信号Jが入力された際に一定時間開状態となって電気変換後のパルス信号P1aを通過させる。この通過したパルス信号P1aが、ローカル装置20Bからの送信時と同光ファイバ60aを介してローカル装置20Bへ返信される。
開閉スイッチ47は、通常閉状態であり、開指示信号Jが入力された際に一定時間開状態となって電気変換後のパルス信号P1aを通過させる。この通過したパルス信号P1aが、ローカル装置20Bからの送信時と同光ファイバ60aを介してローカル装置20Bへ返信される。
この構成によれば、リモート装置(例えばリモート装置40B1)において、受信パルス信号P1aのカウント値「1」がテーブル部46に記憶されたパルス番号「1」と同じ場合にのみ、開指示信号Jで開となった開閉スイッチ47を受信パルス信号P1aが通過してローカル装置20Bへ返信される。この際、他のリモート装置40B1~40Bnでは上記カウント値「1」と同じパルス番号がテーブル部46に記憶されていないので上記返信は行われない。つまり、1つのパルス信号P1の全リモート装置40B1~40Bnへの送信時に、そのパルス信号P1に対応したリモート装置40B1~40Bnのみでパルス信号P1aの返信が行われる。
ローカル装置20Bでは次の動作が行われる。例えば全光ファイバ60a~60nへパルス信号P1が送信され、第1リモート装置40B1のみからパルス信号P1aが第1光ファイバ60aを介してローカル装置20Bへ返信されたとする。ローカル装置20Bは、返信されたパルス信号P1aのカウント値「1」を光ファイバ60a~60n情報として、位相差φ1に対応付けて位相差メモリ部30に記憶する。
この後、再度、第1リモート装置40B1~40Bnから第1光ファイバ60a~60nを介してパルス信号P1aが返信された場合、前回記憶された第1光ファイバ60aの位相差φ1に応じて、送信パルス信号P1が遅延され、今回検出された位相差φ1が0又は一定値に近づく。この処理を複数回実行することにより、位相検出部22で検出される位相差φ1が0又は一定となり、ローカル装置20Bと第1リモート装置40B1間の時刻同期を取ることができる。これと同様に全リモート装置40B1~40Bn間の時刻同期を取ることができる。
この時刻同期を、1つのローカル装置20Bに、個別の光ファイバ60a~60nで複数のリモート装置40B1~40Bnを接続して行えるので、従来のように複数のリモート装置40B1~40Bnと同数のローカル装置20Bを用いることが不要となる。このため、時刻同期システム全体の設備コストを低くすることができる。
<適用例>
次に、上述した第1実施形態の時刻同期システム10A又は第2実施形態の時刻同期システム10Bを、移動通信システムに適用した例について説明する。但し、本適用例では、時刻同期システム10Aを移動通信システムに適用した例について説明する。
次に、上述した第1実施形態の時刻同期システム10A又は第2実施形態の時刻同期システム10Bを、移動通信システムに適用した例について説明する。但し、本適用例では、時刻同期システム10Aを移動通信システムに適用した例について説明する。
図7は時刻同期システム10Aを適用した移動通信システム70の構成を示す図である。
移動通信システム70は、1つの制御基地局80に、複数の無線基地局90a,90b,90c,90d,…,90nが、個別の光ファイバ60a~60nを介して接続されている。
移動通信システム70は、1つの制御基地局80に、複数の無線基地局90a,90b,90c,90d,…,90nが、個別の光ファイバ60a~60nを介して接続されている。
制御基地局80は、時刻同期システム10Aのローカル装置20A(図1)を備える。各無線基地局90a~90nは、リモート装置40A1~40An(図1)を備える。例えば、無線基地局90aがリモート装置40A1を備え、無線基地局90bがリモート装置40A2、…、無線基地局90nがリモート装置40Anを備えているとする。
制御基地局80は、GPS(Global Positioning System)から電波を受信して時刻情報を抽出する時刻源としてのGPSレシーバ81を備える。このGPSレシーバ81から制御基地局80に搭載されたローカル装置20Aへ、1PPS信号P0(図1)及び搬送信号C0が出力されている。
制御基地局80からパルス信号が光ファイバ60a~60nを介して送信され、各無線基地局90a~90nで受信後に同一光ファイバ60a~60nを介して制御基地局80へ返信されることで、上述したように制御基地局80と各無線基地局90a~90n間の時刻同期が取られる。
図8に示すように、上記の無線基地局90a~90nと、携帯電話機やスマートフォン等のモバイルの端末機92とが、上り下りの無線通信を行っている。この無線通信として現状では、上りの電波と下りの電波が干渉しないように別々の周波数を使用して無線通信を行う時分割複信方式が適用されている。時刻同期システム10Aの適用により、上り(UP)下り(DOWN)に同周波数を使い、上りを第1時間、下りを第2時間とする時分割で通信を行うことができる。
図9は、端末機92が、無線基地局90aと無線基地局90nとの電波によるセルが重複する部分(セル重複部分)94に存在する状態を示す図である。この場合、セル重複部分94では、電波干渉等で端末機92のスループットが低下する。そこで、基地局間協調制御によって、無線基地局90a,90n同士で送信タイミングを協調することにより、端末機92の受信パワーが高まるようにする。無線基地局90a,90n間は、制御基地局80の時刻同期制御によって時刻同期が取られている。このため、各無線基地局90a,90nは、セル重複部分94で電波が強くなるような送信タイミングで電波を送信することが可能となる。
図10は、複数の無線基地局90a~90cからの電波受信により、端末機92が自端末機92の位置96を測位する際の構成を示す図である。
上位の制御基地局80で同期された複数の無線基地局90a~90cから同タイミングで信号を無線送信し、端末機92で各信号の到達時間を検出して当該端末機92の位置を測定する。例えば、端末機92は、無線基地局90aからの信号を受信し、また、無線基地局90bからの信号を受信し、更に、無線基地局90cからの信号を受信することで、3つの時間関係から距離の関係が分かるので、自端末機92の位置が計測できる。なお、2つの時間関係からでも距離の関係が分かるので、自端末機92の位置が計測できる。
上位の制御基地局80で同期された複数の無線基地局90a~90cから同タイミングで信号を無線送信し、端末機92で各信号の到達時間を検出して当該端末機92の位置を測定する。例えば、端末機92は、無線基地局90aからの信号を受信し、また、無線基地局90bからの信号を受信し、更に、無線基地局90cからの信号を受信することで、3つの時間関係から距離の関係が分かるので、自端末機92の位置が計測できる。なお、2つの時間関係からでも距離の関係が分かるので、自端末機92の位置が計測できる。
その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
10A,10B 時刻同期システム
20A,20B ローカル装置
21 PPS変調部
22 位相検出部
23,44 PPS復調部(復調部)
24,25 可変遅延部
26,43 E/O変換部
27,42 O/E変換部
28,41 サーキュレータ
29 逓倍部
30 位相差メモリ部
31,45 パルスカウンタ部
32,46 スイッチングテーブル部
33 経路切替部
34 分配部
40A1~40An,40B1~40Bn リモート装置
47 開閉スイッチ
60a~60n 光ファイバ
20A,20B ローカル装置
21 PPS変調部
22 位相検出部
23,44 PPS復調部(復調部)
24,25 可変遅延部
26,43 E/O変換部
27,42 O/E変換部
28,41 サーキュレータ
29 逓倍部
30 位相差メモリ部
31,45 パルスカウンタ部
32,46 スイッチングテーブル部
33 経路切替部
34 分配部
40A1~40An,40B1~40Bn リモート装置
47 開閉スイッチ
60a~60n 光ファイバ
Claims (5)
- 搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が0又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムであって、
前記ローカル装置は、
複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を予め定められた巡回順序で順次切り替える経路切替部と、
前記復調部で復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するカウンタ部と、
前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力する位相差メモリ部と、
前記カウント値の入力時に、前記巡回順序の次の経路に切り替える経路切替信号を前記経路切替部へ出力するスイッチングテーブル部と
を備えることを特徴とする時刻同期システム。 - 搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が0又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムであって、
前記ローカル装置は、
複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を介して全てのリモート装置へ、前記光パルス信号を分配して送信する分配部と、
前記経路からの光パルス信号が電気変換されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するカウンタ部と、
前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力する位相差メモリ部と
を備え、
前記リモート装置は、
前記経路から光パルス信号を受信後に電気変換したパルス信号を復調して前記搬送信号を得る第2復調部と、
前記復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力する第2カウンタ部と、
自リモート装置が受信するパルス信号の配列順番であるパルス番号を記憶し、記憶されたパルス番号と同じ数のカウント値が前記第2カウンタ部から入力された際に、開指示信号を出力するスイッチングテーブル部と、
通常閉状態であり、前記開指示信号が入力された際に一定時間開状態となって前記電気変換後のパルス信号を通過させる開閉スイッチと
を備え、
前記開閉スイッチを通過したパルス信号を、前記ローカル装置からの送信時と同経路を介して当該ローカル装置へ返信する
ことを特徴とする時刻同期システム。 - 前記搬送信号を変調する前記パルス信号の周波数を逓倍する逓倍部を、前記ローカル装置に更に備える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の時刻同期システム。 - 所定周波数の搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が0又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムの時刻同期方法であって、
前記ローカル装置は、
複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を予め定められた巡回順序で順次切り替えるステップと、
前記復調部で復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するステップと、
前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力するステップと、
前記カウント値の入力時に、前記巡回順序の次の経路に切り替えるステップと
を実行することを特徴とする時刻同期方法。 - 搬送信号を一定間隔のパルス信号で変調後に光パルス信号に変換して光ファイバによる経路へ送信するローカル装置と、当該経路から光パルス信号を受信後に同経路を介して前記ローカル装置へ返信するリモート装置とを有し、前記ローカル装置は、前記返信された光パルス信号を電気変換後に復調部で復調した搬送信号と、前記変調前の搬送信号との位相差を位相検出部で検出した位相差が0又は一定となるように、送信するパルス信号を可変遅延部で遅延させてローカル装置とリモート装置間の時刻同期を取る時刻同期システムの時刻同期方法であって、
前記ローカル装置は、
複数の前記リモート装置を個別の光ファイバによる経路で接続し、この接続された各経路を介して全てのリモート装置へ、前記光パルス信号を同時に送信するステップと、
前記復調部で復調されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するステップと、
前記カウント値を経路情報として、前記位相検出部で検出された位相差に対応付けて記憶し、この記憶された経路情報に対応付けられた位相差を、同じ経路情報を示す前記カウント値の入力時に前記可変遅延部へ出力するステップとを実行し、
前記リモート装置は、
前記経路から光パルス信号を受信後に電気変換したパルス信号を復調して前記搬送信号を得るステップと、
前記経路からの光パルス信号が電気変換されたパルス信号をカウントしてカウント値を出力するステップと、
自リモート装置が受信するパルス信号の配列順番であるパルス番号を記憶し、記憶されたパルス番号と同じ数のカウント値が入力された際に、開指示信号を出力するステップと、
通常閉状態であり、前記開指示信号が入力された際に一定時間開状態となって前記電気変換後のパルス信号を開閉スイッチを通過させるステップと、
前記通過したパルス信号を、前記ローカル装置からの送信時と同経路を介して当該ローカル装置へ返信するステップとを実行する
ことを特徴とすることを特徴とする時刻同期方法。
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