JP7039125B2 - 時刻同期方法、時刻同期プログラム、および時刻同期装置、並びに、時刻同期システム - Google Patents
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Description
IP系伝送方式を利用した保護リレー情報(具体的には、PCM電流差動方式の保護リレーシステムにおいて利用される、保護区間端子における電流瞬時値や遮断器状態などの、線路保護に必要とされる系統情報)の伝送にも適用可能なマイクロ波無線装置(単に「無線装置」とも表記する)に関し、本実施形態では以下の1)乃至5)を前提とする。
Ethernetフレームからマイクロ波無線回線によって伝送される無線フレームへの形式変換は、無線装置がPDHインタフェース若しくはSDHインタフェースを備えると共に無線装置外部において有線回線に接続されたEC(即ち、Ethernet Converter)が前記PDH/SDHインタフェースへと接続されて当該ECによってEthernetフレームがPDHフレーム若しくはSDHフレームへと変換された上で無線装置が備えるPDH/SDHインタフェースによって無線装置内部でPDH/SDHフレームが無線フレームへと変換されることによって行われたり、或いは、無線装置がEthernetインタフェースを備えて無線装置内部でEthernetフレームが無線フレームへと変換されることによって行われたりする。
上記1)も踏まえ、無線装置1A,1Bの有線回線側のインタフェースは、Ethernet方式のインタフェース(符号1c)であるとし、具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、IP系通信方式で標準的に利用されている1 Gbps のEthernet方式のインタフェースである1000BASE-Xであるとする。
無線装置1A,1Bの有線回線側のインタフェースであるEthernetインタフェース1cに収容される情報として、保護リレー情報と時刻同期情報(具体的には、例えばIEEE1588に基づくPTPにおいて利用される、通信フレームが経由するネットワーク経路に沿う伝送時間などの、時刻同期に必要とされる時間情報)とを取り上げる。
保護リレー情報と時刻同期情報とは、例えば、無線装置1A,1Bが受信するEthernetフレームの中の、長さを示すフィールド(IEEE802.3フレーム(「IEEE仕様」とも呼ばれる)の場合)やタイプを示すフィールド(Ethernet2フレーム(「DIX仕様」とも呼ばれる)の場合)にそれぞれを識別するための情報が記載されることによって識別される。
対向して送受信を行う無線装置1Aと無線装置1Bとの間において、一方をマスタ,他方をスレーブと予め定め、スレーブはマスタからの信号よりクロックを抽出することによって周波数同期を維持する。
対向する一対の無線装置1A,1B間における通信の所要時間をPTPに従う時刻同期に関するTC方式における経由時間/滞留時間として捉えることにより、有線区間と無線区間とが混在している通信ネットワークにおける伝送遅延時間の変動への対策を行うことを可能にする。
本発明を実施するための機能ブロック構成の例を、保護情報フレーム及び同期フレームの処理を例に挙げて説明する。
「PHY」:Physical Layer(即ち、物理層)に纏わる処理を行う物理インタフェース部
「FCS」:Frame Check Sequence(Ethernetフレームのフィールドの一つ)
「CRC」:Cyclic Redundancy Check(即ち、巡回冗長検査)
「GFP」:Generic Framing Procedure(ジェネリックフレーミングプロシジャ)
「BB」:Base Band(即ち、ベースバンド/基底帯域)
「SEL」:Selector(セレクタ)
「HEC」:Header Error Check/Control(ヘッダ誤り検査/制御)
「RTC」:Real Time Clock(リアルタイムクロック)
(1)PHY(入力)
PHY(入力)は、Ethernetフレームの受信機能を担う機能ブロックであり、有線回線を介して接続する他の装置/ノードから送信されたEthernetフレームを受信する。
BUF1は、信号入力のバーストを吸収するバッファメモリとしての機能ブロックである。入力された情報はこのバッファに一旦蓄積される。この処理において、情報のサイズに応じた遅延時間が発生する。
FCSチェックは、BUF1から読み込んだEthernetフレームの中のFCSフィールドの情報とフレームの対象領域のCRCの結果とを照合し、不良フレームである場合には当該のフレームを廃棄し、不良フレームでない場合には当該のフレームをSEL1の機能ブロック(符号(4))に対して出力する機能ブロックである。
SEL1は、FCSチェックの機能ブロック(符号(3))から送られてきたEthernetフレームに含まれているTYPEコードに基づいて保護情報フレームと同期フレームとを識別して振り分ける機能ブロックである。
同期フレーム書換えは、PHY(入力)の機能ブロック(符号(1))を介して受信してSEL1の機能ブロック(符号(4))から送出された同期フレームへと、当該同期フレームを受信した時刻(具体的には、当該同期フレームがPHY(入力)へと入力された時刻:TS1)を書き込む機能ブロックである。この処理は同期フレームのみへの操作であり、保護情報フレームへの遅延は発生しない。
BUF2は、無線フレームに変換する前に待機するためのバッファメモリとしての機能ブロックである。このバッファメモリから、無線速度のクロックで読み出しが行われる。
GFPカプセル化は、GFPに関するITU-T勧告であるG.7041/Y.1303に準拠し、GFPフレームを生成してカプセル転送する機能ブロックである。信号を一度終端し、HEC演算を行なった後で無線フレームのペイロードへと挿入する。この処理において、ペイロードへと挿入するタイミングによって遅延変動が発生する。
BBフレーム1は、無線装置1A,1Bの変調部に接続するインタフェースとしての機能ブロックである。この処理において、電気信号の伝搬速度に応じた遅延時間が発生する。BBフレーム1の機能ブロック(符号(8))から出力された信号は、当該信号を無線信号として無線送信する側のMUX部(即ち、マルチプレクサ部)へと入力される。
(9)BBフレーム2
BBフレーム2は、無線装置1A,1Bの変調部に接続するインタフェースとしての機能ブロックである。対向する他方の無線装置1A又は1Bから無線送信された無線信号を受信する側のDMUX部(即ち、デマルチプレクサ部)から出力された信号がBBフレーム2の機能ブロック(符号(9))へと入力される。
BUF3は、無線回線を介して受信した無線フレーム(別言すると、無線信号)を一旦蓄積するバッファメモリとしての機能ブロックである。この処理において、情報のサイズに応じた遅延時間が発生する。
HEC判定は、BUF3から読み込んだ無線フレーム(GFPフレーム)のHEC判定を行い、不良フレームである場合には当該のフレームを廃棄し、不良フレームでない場合には当該のフレームをパケット分離の機能ブロック(符号(12))に対して出力する機能ブロックである
パケット分離は、GFPフレームからEthernetフレーム(具体的には、保護情報フレーム,同期フレーム)を分離する機能ブロックである。
SEL2は、パケット分離の機能ブロック(符号(12))から送られてきたEthernetフレームに含まれているTYPEコードに基づいて保護情報フレームと同期フレームとを識別して振り分ける機能ブロックである。
同期フレーム処理は、対向する他方の無線装置1A又は1Bの同期フレーム書換えの機能ブロック(符号(5))によって同期フレームへと書き込まれた、前記対向する他方の無線装置1A又は1Bが前記同期フレームを受信した際の受信に関する時刻(具体的には、「TS1」である)を補正演算処理の機能ブロック(符号d)へと出力し、また、correctionフィールド書込の機能ブロック(符号f)による処理が行われた後の同期フレームを後段のBUF4の機能ブロック(符号(15))へと送って書き込む機能ブロックである。この処理は同期フレームのみへの操作であり、保護情報フレームへの遅延は発生しない。
BUF4は、有線回線へと出力する前に待機するためのバッファメモリとしての機能ブロックである。
PHY(出力)は、Ethernetフレームの送信機能を担う機能ブロックであり、有線回線を介して接続する他の装置/ノードへとEthernetフレームを送信する。
以下に、時刻同期の具体的な処理に特に関係する機能ブロックついて説明する。
TimeStamp1は、EthernetフレームがPHY(入力)の機能ブロック(符号(1))へと入力されたタイミング(言い換えると、無線装置1A,1BがEthernetフレームを受信したタイミング)で、時計部の機能ブロック(符号b)によって提供される時刻情報(「TS1」とする)を同期フレーム書換えの機能ブロック(符号(5))へと与える機能ブロックである。
時計部は、時刻情報を提供する機能ブロックであり、対向する他方の無線装置1A又は1Bの時計部と同期して時刻を刻む。時計部の機能ブロック(符号b)は、具体的には例えば、RTCやオシレータが用いられて構成され得る。
補正演算処理は、伝送遅延時間の補正情報に関する計算を行い、計算の結果得られた値をcorrectionフィールド書込の機能ブロック(符号f)に対して出力する機能ブロックである。
(数1) Ti = TD +(TS2 - TS1)
TimeStamp2は、同期フレーム処理の機能ブロック(符号(14))から受信に関する時刻TS1が補正演算処理の機能ブロック(符号d)へと出力されたタイミングで、時計部の機能ブロック(符号b)によって提供される時刻情報(「TS2」とする)を補正演算処理の機能ブロック(符号d)へと与える機能ブロックである。
correctionフィールド書込は、補正演算処理の機能ブロック(符号d)によって算出されて出力された伝送遅延時間の補正情報Tiの値を、BBフレーム2の機能ブロック(符号(9))を介して受信してSEL2の機能ブロック(符号(13))から送出された同期フレームの中のcorrectionフィールドへと書き込む(別言すると、correctionフィールドを書き換える)機能ブロックである。
時計同期処理は、当該の無線装置1A(又は1B)の時計部の機能ブロック(符号b)の時刻を対向する他方の無線装置1B(又は1A)の時計部の機能ブロックの時刻と同期させる処理を行う機能ブロックである。同期の方式としては、具体的には例えば、IEEE1588,NTP,SNTPなどが用いられ得る。
(数2) Tis = TD +(TS2 - TS1)
(数3) TS2’= TS2 + Δt
(数2’) Tis = TD +(TS2’- TS1)
(数4) Tsr = t2 - Tis
(数5) Tmr = t4 - Tim
(数6) Td =(Tsr - t1 + Tmr - t3)/ 2
(数7) Tof = Tsr - t1 - Td
(数8) Ts = Ts - Tof
マイクロ波無線回線では、送信時に100 Mbpsや1 Gbps といった高速の有線回線(別言すると、Ethernet回線)から無線回線の基本単位である1.5 Mbps または6.3 Mbps といった低速の回線速度(言い換えると、低速の無線回線のフレーム)に変換する際と、受信時に低速の無線回線からフレームを取り込む際とに大きな遅延が発生する。
1B マイクロ波無線装置
1c Ethernetインタフェース
2 マスタノード
3 スレーブノード
4A ネットワークブリッジ
4B ネットワークブリッジ
Claims (7)
- 同期フレームを送受信して時刻同期を行うノード同士の間で前記同期フレームが伝送される通信ネットワークに含まれる無線回線の両端に設置された一対の無線装置の各時計部同士を時刻同期させ、かつ無線装置のうちの一方が、自装置側の前記ノードから送信された前記同期フレームを受信した際の受信に関する時刻を前記同期フレームへと付加した上で当該同期フレームを前記一対の無線装置のうちの他方へと無線送信し、前記一対の無線装置のうちの他方が、前記無線送信された前記同期フレームを受信し、当該同期フレームを自装置側の前記ノード側へと送信する際の送信に関する時刻と前記同期フレームに付加されている前記受信に関する時刻との差に基づく前記無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報を前記同期フレームに書き込んで当該同期フレームを自装置側の前記ノード側へと送信することを特徴とする時刻同期方法。
- 前記一対の無線装置のうちの他方が、前記送信に関する時刻と前記受信に関する時刻との差を前記同期フレームに既に記載されている遅延時間に加算した結果を、前記無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報として前記同期フレームに書き込むことを特徴とする請求項1記載の時刻同期方法。
- 請求項1または請求項2に記載の時刻同期方法を前記無線装置に実行させるための時刻同期プログラム。
- 同期フレームを送受信して時刻同期を行うノード同士の間で前記同期フレームが伝送される通信ネットワークに含まれる無線回線の両端に設置され時計部同士を時刻同期させた一対の無線装置の一方が、前記無線回線の他端に設置された無線装置から無線送信された前記同期フレームを受信する手段と、前記無線送信された前記同期フレームを自装置側の前記ノード側へと送信する際の送信に関する時刻と前記他端に設置された無線装置によって前記同期フレームに付加された時刻であって前記他端に設置された無線装置が自装置側の前記ノードから送信された同期フレームを受信した際の受信に関する時刻との差に基づく前記無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報を前記同期フレームに書き込む手段と、前記同期フレームを自装置側の前記ノード側へと送信する手段とを有することを特徴とする時刻同期装置。
- 前記送信に関する時刻と前記受信に関する時刻との差を前記同期フレームに既に記載されている遅延時間に加算した結果を、前記無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報として前記同期フレームに書き込むことを特徴とする請求項4記載の時刻同期装置。
- 同期フレームを送受信して時刻同期を行うノード同士の間で前記同期フレームが伝送される通信ネットワークに含まれる無線回線の両端に設置され各時計部同士を時刻同期させた一対の無線装置を有し、これら一対の無線装置のうちの一方が、自装置側の前記ノードから送信された前記同期フレームを受信した際の受信に関する時刻を前記同期フレームへと付加する機能と、前記同期フレームを前記一対の無線装置のうちの他方へと無線送信する機能とを備え、前記一対の無線装置のうちの他方が、前記無線送信された前記同期フレームを受信する機能と、前記同期フレームを自装置側の前記ノード側へと送信する際の送信に関する時刻と前記同期フレームに付加されている前記受信に関する時刻との差に基づく前記無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報を前記同期フレームに書き込む機能と、前記同期フレームを自装置側の前記ノード側へと送信する機能とを備えることを特徴とする時刻同期システム。
- 前記一対の無線装置のうちの他方により、前記送信に関する時刻と前記受信に関する時刻との差を前記同期フレームに既に記載されている遅延時間に加算した結果が、前記無線回線の区間に纏わる通信遅延に関する情報として前記同期フレームに書き込まれることを特徴とする請求項6記載の時刻同期システム。
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JP2017241602A JP7039125B2 (ja) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 時刻同期方法、時刻同期プログラム、および時刻同期装置、並びに、時刻同期システム |
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WO2016072038A1 (ja) | 2014-11-05 | 2016-05-12 | 日本電気株式会社 | 通信システム、時刻同期方法及び無線中継装置 |
US20170195110A1 (en) | 2015-10-02 | 2017-07-06 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Synchronizing Clocks in a Communications Network |
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2017
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