JP7327633B2 - 信号転送管理装置、信号転送管理方法および信号転送管理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、Ｅｔｈｅｒ（登録商標）フレームなどのパケット網を用いて時刻同期メッセージを送受信して時刻同期を行うシステムの信号転送技術に関する。

Ｅｔｈｅｒ（登録商標）フレームを用いた時刻同期方式としてＰＴＰ（Precision Time Protocol）が標準化されている。ＰＴＰでは、クロックのマスタ装置とスレーブ装置との間で専用の時刻同期メッセージを送受信し、送受信した時刻に基づいてマスタ装置とスレーブ装置との間の時刻同期を行う(非特許文献１参照）。

"Time-Sensitive Networking for Fronthaul",IEEE Std P802.1CM,May 7,2018

ところが、時刻同期メッセージの伝送経路にパケット網を構成するネットワークスイッチ（信号転送装置と称する）において、他のトラヒックとの輻輳により時刻同期メッセージの遅延時間に揺らぎが生じるという問題がある。このため、従来技術では、信号転送装置に時刻同期メッセージの伝送のための専用のタイムゲートを用意し、輻輳時においてもＰＴＰ専用の時刻同期メッセージを優先的に伝送する方法が提案されている。しかし、タイムゲートにより時刻同期メッセージ以外の他のトラヒックからの影響は受けなくなるものの、マスタ装置が複数のスレーブ装置を従属させている場合、複数のスレーブ装置からマスタ装置への上りの複数の時刻同期メッセージが合流する信号転送装置において、時刻同期メッセージの衝突が発生して上りの時刻同期メッセージが遅れるため、上りと下りとで遅延時間にずれが生じ、時刻同期精度が劣化するという課題がある。

本発明では、信号転送装置における上りの時刻同期メッセージの衝突を回避するとともに、上りと下りの時刻同期メッセージの遅延時間のずれを無くして、時刻同期の精度を向上することができる信号転送管理装置、信号転送管理方法および信号転送管理プログラムを提供することを目的とする。

本発明は、基準時刻を有するマスタ装置と複数のスレーブ装置との間で時刻情報を含む時刻同期メッセージをパケット網を構成する複数の信号転送装置により送受信するシステムの前記信号転送装置の動作を管理する信号転送管理装置において、複数の前記信号転送装置の上りのタイムゲートのゲート開始時間および下りのタイムゲートのゲート開始時間を計算してそれぞれのタイムゲートを開放するゲート計算部と、複数の前記スレーブ装置から前記マスタ装置への上りの時刻同期メッセージを比較して上りの時刻同期メッセージの衝突を検出する比較部と、前記比較部が前記信号転送装置の上りの時刻同期メッセージの衝突を検出した場合に、当該信号転送装置の上りのタイムゲートのゲート開始時間および下りのタイムゲートのゲート開始時間を調整して当該信号転送装置に設定するオフセット部とを有することを特徴とする。

本発明は、基準時刻を有するマスタ装置と複数のスレーブ装置との間で時刻情報を含む時刻同期メッセージをパケット網を構成する複数の信号転送装置により送受信するシステムの前記信号転送装置の動作を管理する信号転送管理方法であって、複数の前記信号転送装置の上りのタイムゲートのゲート開始時間および下りのタイムゲートのゲート開始時間を計算してそれぞれのタイムゲートを開放するゲート計算処理と、複数の前記スレーブ装置から前記マスタ装置への上りの時刻同期メッセージを比較して上りの時刻同期メッセージの衝突を検出する比較処理と、前記比較処理で前記信号転送装置の上りの時刻同期メッセージの衝突を検出した場合に、当該信号転送装置の上りのタイムゲートのゲート開始時間および下りのタイムゲートのゲート開始時間を調整して当該信号転送装置に設定するオフセット処理とを実行することを特徴とする。

本発明の信号転送管理プログラムは、前記信号転送管理方法で実行する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明に係る信号転送管理装置、信号転送管理方法および信号転送管理プログラムは、信号転送装置における上りの時刻同期メッセージの衝突を回避するとともに、上りと下りの時刻同期メッセージの遅延時間のずれを無くして、時刻同期の精度を向上することができる。

時刻同期システムの一例を示す図である。 マスタ装置とスレーブ装置との間で時刻同期を行う場合の時刻同期シーケンスを示す図である。 信号転送装置の構成例を示す図である。 第１実施形態に係る信号転送管理装置の構成例を示す図である。 第１実施形態に係る信号転送管理装置の効果を示す図である。 従来の信号転送管理装置の構成例を示す図である。 第２実施形態に係る信号転送管理装置の構成例を示す図である。 第２実施形態に係る信号転送管理装置の効果を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る信号転送管理装置、信号転送管理方法および信号転送管理プログラムの実施形態について説明する。

図１は、時刻同期システム１００の一例を示す。図１において、時刻同期システム１００は、信号転送管理装置１０１、マスタ装置１０２、信号転送装置１０３（０）、信号転送装置１０３（１）、信号転送装置１０３（２）、スレーブ装置１０４（１）およびスレーブ装置１０４（２）を有する。ここで、信号転送装置１０３（０）、信号転送装置１０３（１）および信号転送装置１０３（２）、または、スレーブ装置１０４（１）およびスレーブ装置１０４（２）のように、複数の同様の機能を有するブロックは、符号末尾に（番号）を付加して記載されているが、複数のブロックに共通の説明を行う場合は、符号末尾の（番号）を省略して、信号転送装置１０３、スレーブ装置１０４のように記載する。

図１において、マスタ装置１０２は、時刻同期システム１００の基準時刻となるクロックを有し、スレーブ装置１０４（１）およびスレーブ装置１０４（２）は、それぞれ自装置のクロックの時刻をマスタ装置１０２のクロックの時刻に同期させる。時刻同期システム１００では、時刻同期を図るために、マスタ装置１０２と複数のスレーブ装置１０４との間で時刻同期メッセージを送受信する。下りの時刻同期メッセージは、マスタ装置１０２から信号転送装置１０３（０）に出力され、信号転送装置１０３（０）から信号転送装置１０３（１）および信号転送装置１０３（２）に出力される。そして、信号転送装置１０３（１）からスレーブ装置１０４（１）に、信号転送装置１０３（１）からスレーブ装置１０４（２）に下りの時刻同期メッセージがそれぞれ出力される。

一方、スレーブ装置１０４（１）からマスタ装置１０２への上りの時刻同期メッセージは、信号転送装置１０３（１）を経由して信号転送装置１０３（０）に出力される。同様に、スレーブ装置１０４（２）からマスタ装置１０２への上りの時刻同期メッセージは、信号転送装置１０３（２）を経由して信号転送装置１０３（０）に出力される。

ここで、信号転送装置１０３（０）、信号転送装置１０３（１）および信号転送装置１０３（２）は、Ｅｔｈｅｒ（登録商標）フレームなどのパケット網を構成するネットワークスイッチである。

このようにして、時刻同期システム１００では、時刻同期メッセージをマスタ装置１０２とスレーブ装置１０４との間で送受信して時刻同期を図ることができる。

図２は、マスタ装置１０２とスレーブ装置１０４との間で時刻同期を行う場合の時刻同期シーケンスを示す。図２では、Syncメッセージ、Follow Upメッセージ、Delay Requestメッセージ、Delay Responseメッセージの４種類のタイムスタンプ（T1、T2、T3、T4）がマスタ装置１０２とスレーブ装置１０４との間で送受信される。ここで、時刻T1はマスタ装置１０２がスレーブ装置１０４にSyncメッセージを送信した時刻、時刻T2はスレーブ装置１０４がマスタ装置１０２からSyncメッセージを受信した時刻をそれぞれ示す。また、時刻T3はスレーブ装置１０４がマスタ装置１０２にでDelay Requestメッセージを送信した時刻、時刻T4はマスタ装置１０２がスレーブ装置１０４からDelay Requestメッセージを受信した時刻をそれぞれ示す。

図２において、マスタ装置１０２からスレーブ装置１０４へメッセージを送信するときの遅延時間を求める場合、マスタ装置１０２はSyncメッセージを送信し、スレーブ装置１０４はSyncメッセージの受信時刻T2を記録する。その後、マスタ装置１０２はSyncメッセージの送信時刻T1をFollow upメッセージに設定してスレーブ装置１０４へ送信する。そして、スレーブ装置１０４は、Follow Upメッセージに設定された送信時刻T1と先に記録した受信時刻T2とを用いて、マスタ装置１０２からスレーブ装置１０４へSyncメッセージを送信したときの遅延時間(T2-T1)を求めることができる。

次に、スレーブ装置１０４からマスタ装置１０２へメッセージを送信するときの遅延時間を求める場合、スレーブ装置１０４はマスタ装置１０２へDelay Requestメッセージを送信し、送信した時刻T3を記録する。一方、マスタ装置１０２は、Delay Requestを受信した時刻T4を取得し、Delay Responseメッセージに時刻T4を設定してスレーブ装置１０４へ返信する。ここで、Delay Requestメッセージは、Syncメッセージを受信した直後にマスタ装置１０２へ送信するようにしてもよい。スレーブ装置１０４は、Delay Responseメッセージを受信し、Delay Responseメッセージに設定された受信時刻T4と先に記録した送信時刻T3とを用いて、スレーブ装置１０４からマスタ装置１０２へDelay Requestメッセージを送信したときの遅延時間(T4-T3)を求めることができる。

このようにして取得した４つの時刻情報（T1、T2、T3、T4）を用いて、式（１）によりオフセット時間Offset（送受信時の遅延時間の平均）を計算する。
Offset = ((T2 - T1) + (T4 - T3)) / 2 ・・・（１）
ここで、時刻同期シーケンスは定期的或いは予め設定された特定期間にマスタ装置１０２とスレーブ装置１０４との間で行われるシーケンスで、以降にマスタ装置１０２から受信したタイムスタンプ情報に式（１）で求めたオフセット時間Offsetを加算することで、マスタ装置１０２とスレーブ装置１０４との間の時刻のずれを補正して時刻同期を行うことができる。例えば、マスタ装置１０２から受信したメッセージに含まれる送信時刻に式（１）で求めたオフセット時間Offsetを加算した時刻をスレーブ装置１０４の装置内時計に設定する。

このようにして、マスタ装置１０２とスレーブ装置１０４との間の時刻のずれを補正することにより、マスタ装置１０２とスレーブ装置１０４は時刻同期を図ることができる。

ここで、以降の説明において、Syncメッセージ、Follow upメッセージ、Delay RequestメッセージおよびDelay Responseメッセージに共通する動作や説明は、これらのメッセージをまとめて時刻同期メッセージと称する。また、マスタ装置１０２からスレーブ装置１０４へ下り方向に送信されるSyncメッセージ、Follow upメッセージおよびDelay Responseメッセージに共通する動作や説明は下り時刻同期メッセージと称し、スレーブ装置１０４からマスタ装置１０２へ上り方向に送信されるDelay Requestメッセージは、上り時刻同期メッセージと称する。

図３は、信号転送装置１０３の構成例を示す。図３において、信号転送装置１０３は、信号振分部２０１、バッファ部２０２、タイムゲート部２０３、信号転送部２０４およびスケジューラ部２０５を有する。

信号振分部２０１は、信号転送装置１０３の入力信号を優先度別に振り分けて、バッファ部２０２の優先度別のバッファに出力する。なお、図３では、上り信号および下り信号を区別していないが、上り信号および下り信号のそれぞれについて優先度別に振り分けて、バッファ部２０２の優先度別のバッファに出力する。

バッファ部２０２は、信号振分部２０１が出力する優先度別の信号を一時的に保持するメモリである。バッファ部２０２は、優先度別に信号を保持する複数のバッファを有する。図３では、例えばバッファ部２０２（１）が最も優先度の高いバッファ、バッファ部２０２（２）が２番目の優先度のバッファ、・・・、バッファ部２０２（ｎ）（ｎは正の整数）が最も優先度の低いバッファのように複数のバッファを有し、本実施形態では、時刻同期メッセージは最も優先度の高いバッファ部２０２（１）に保持される。なお、上り信号および下り信号のそれぞれについて同様の処理が行われる。

タイムゲート部２０３は、バッファ部２０２の複数のバッファ毎に後述のスケジューラ部２０５の指示に基づいて送信可否を制御するタイムゲートである。タイムゲート部２０３は、優先度別の複数のバッファ部２０２に対応する複数のタイムゲート部２０３を有する。図３では、例えばタイムゲート部２０３（１）が最も優先度の高いバッファ部２０２（１）の送信の可否、タイムゲート部２０３（２）が２番目の優先度のバッファ部２０２（２）の送信の可否、タイムゲート部２０３（ｎ）が最も優先度の低いバッファ部２０２（ｎ）の送信の可否、をそれぞれ制御する。

信号転送部２０４は、優先度別の複数のバッファ部２０２に対応する複数のタイムゲート部２０３毎に出力される信号を指定された出力先に転送する。

スケジューラ部２０５は、信号転送管理装置１０１から通知されるスケジュール情報に基づいて、複数のタイムゲート部２０３毎の送信可否を制御する。ここで、スケジュール情報は、タイムゲート部２０３を開放するために必要なパラメータ（ゲート開始時間、ゲート開放時間、ゲート開放周期など）である。例えばスケジューラ部２０５は、信号転送管理装置１０１から通知されるスケジュール情報に記載された最も優先度の高いバッファ部２０２（１）のタイムゲート部２０３（１）のゲート開始時間に、バッファ部２０２（１）から信号転送部２０４への出力を開始する。そして、タイムゲート部２０３は、指定されたゲート開放時間だけバッファ部２０２（１）の信号を信号転送部２０４に出力し、信号転送部２０４から転送先に送信する。

このようにして、信号転送装置１０３は、信号転送管理装置１０１から通知されるスケジュール情報に基づいて、優先度別にタイムゲート部２０３の送信可否を制御し、時刻同期メッセージを最優先に転送することができる。

［第１実施形態］
図４は、第１実施形態に係る信号転送管理装置１０１の構成例を示す。図４において、信号転送管理装置１０１は、ゲート計算部３０１、オフセット部３０２および上りゲート比較部３０３を有する。

ゲート計算部３０１は、下りゲート計算部３１１（１）、下りゲート計算部３１１（２）、上りゲート計算部３１２（１）および上りゲート計算部３１２（２）を有し、信号転送装置１０３のタイムゲート部２０３の上りのゲート開始時間および下りのゲート開始時間を計算してそれぞれのタイムゲートを開放するゲート計算処理を行う。ここで、下りゲート計算部３１１（１）および下りゲート計算部３１１（２）に共通する説明を行う場合は、符号末尾の（番号）を省略して下りゲート計算部３１１と記載する。上りゲート計算部３１２についても同様に記載する。下りゲート計算部３１１は、下り時刻同期メッセージの信号転送装置１０３への入力時間および入力周期などの情報に基づいて、信号転送装置１０３が下り時刻同期メッセージ用のタイムゲートを開けるために必要なパラメータを計算する。上りゲート計算部３１２は、上り時刻同期メッセージの信号転送装置１０３への入力時間および入力周期などの情報に基づいて、信号転送装置１０３が上り時刻同期メッセージ用のタイムゲートを開けるために必要なパラメータを計算する。

オフセット部３０２は、下りオフセット部３２１（１）、下りオフセット部３２１（２）、上りオフセット部３２２（１）および上りオフセット部３２２（２）を有し、信号転送装置１０３のタイムゲート部２０３の上りのゲート開始時間および下りのゲート開始時間を調整して、信号転送装置１０３に設定するオフセット処理を行う。ここで、下りオフセット部３２１（１）および下りオフセット部３２１（２）に共通する説明を行う場合は、符号末尾の（番号）を省略して下りオフセット部３２１と記載する。上りオフセット部３２２についても同様に記載する。下りオフセット部３２１は、後述の上りゲート比較部３０３からオーバーラップ時間が入力された場合、下りゲート計算部３１１から入力されるゲート開始時間をオーバーラップ時間分遅らせたゲート開始時間を設定したスケジュール情報を信号転送装置１０３に通知する。上りオフセット部３２２は、後述の上りゲート比較部３０３からオーバーラップ時間が入力された場合、上りゲート計算部３１２から入力されるゲート開始時間をオーバーラップ時間分遅らせたゲート開始時間を設定したスケジュール情報を信号転送装置１０３に通知する。

上りゲート比較部３０３は、上りゲート計算部３１２（１）および上りゲート計算部３１２（２）で開放するゲート開放時間を比較して、双方のゲート開放時間が重なるオーバーラップ時間を検出（衝突の検出）し、ゲート開始時間が遅い方の信号転送装置１０３にスケジュール情報を通知する下りオフセット部３２１および上りオフセット部３２２にオーバーラップ時間を出力する（比較処理に対応）。例えば、ゲート開始時間が遅い方の信号転送装置１０３が信号転送装置１０３（１）である場合、信号転送装置１０３（１）にスケジュール情報を通知する下りオフセット部３２１（１）および上りオフセット部３２２（１）にオーバーラップ時間を出力する。これを受けた下りオフセット部３２１（１）および上りオフセット部３２２（１）は、下りゲート計算部３１１（１）および上りゲート計算部３１２（１）から入力されるゲート開始時間をオーバーラップ時間分遅らせたゲート開始時間を設定したスケジュール情報を信号転送装置１０３（１）に通知する。

このようにして、第１実施形態に係る信号転送管理装置１０１は、図１に示した信号転送装置１０３（０）において、スレーブ装置１０４（１）から送信される上り時刻同期メッセージとスレーブ装置１０４（２）から送信される上り時刻同期メッセージとの衝突を回避できるとともに、下り時刻同期メッセージと上り時刻同期メッセージの遅延時間が同じになるため、上りのゲート開始時間のオフセット量をスレーブ装置１０４へ通知することなく、マスタ装置１０２とスレーブ装置１０４との間の時刻同期が可能となる。

図５は、第１実施形態に係る信号転送管理装置１０１の効果を示す。図５において、矢印は信号が流れる方向を示す時間軸である。（ａ）は、ゲート開始時間を調整する処理を行わない場合の信号転送装置１０３（１）および信号転送装置１０３（２）のそれぞれの上り方向のゲート開放時間と、信号転送装置１０３（１）の下り方向のゲート開放時間とを示す。（ａ）において、信号転送装置１０３（１）と信号転送装置１０３（２）のゲート開放時間はオーバーラップ時間Ｔｏだけ重なっており、信号転送装置１０３（０）の上り方向において衝突が発生する。一方、（ｂ）は、ゲート開始時間を調整する処理を行う場合の信号転送装置１０３（１）および信号転送装置１０３（２）のそれぞれの上り方向のゲート開放時間と、信号転送装置１０３（１）の下り方向のゲート開放時間とを示す。

（ｂ）において、本実施形態に係る信号転送管理装置１０１は、信号転送装置１０３（１）と信号転送装置１０３（２）の上りゲート開始時間のうち遅い方の信号転送装置１０３（１）の上りゲート開始時間をオーバーラップ時間Ｔｏだけ遅らせたゲート開始時間を設定したスケジュール情報を信号転送装置１０３（１）に通知する。これにより、（ｂ）において、信号転送装置１０３（１）と信号転送装置１０３（２）のゲート開放時間は重ならないので、信号転送装置１０３（０）の上り方向における衝突は回避される。また、（ｂ）において、本実施形態に係る信号転送管理装置１０１は、信号転送装置１０３（１）の下り方向のゲート開放時間もオーバーラップ時間Ｔｏだけ遅らせたゲート開始時間を設定したスケジュール情報を信号転送装置１０３（１）に通知する。これにより、信号転送装置１０３（１）における上り方向と下り方向の信号の遅延時間が同じになるので、上りのゲート開始時間のオフセット量をスレーブ装置１０４へ通知することなく、マスタ装置１０２とスレーブ装置１０４との間の時刻同期が可能となる。

図６は、従来の信号転送管理装置８０１の構成例を示す。図６において、信号転送管理装置８０１は、ゲート計算部８０２を有する。信号転送管理装置８０１は、本実施形態に係る信号転送管理装置１０１と同様に、信号転送装置に設けたタイムゲートを制御するが、ゲート開始時間を調整することは行わない。

ゲート計算部８０２は、下りゲート計算部８１１（１）、下りゲート計算部８１１（２）、上りゲート計算部８１２（１）および上りゲート計算部８１２（２）を有する。ここで、下りゲート計算部８１１（１）、下りゲート計算部８１１（２）、上りゲート計算部８１２（１）および上りゲート計算部８１２（２）は、図４で説明した本実施形態に係る信号転送管理装置１０１のゲート計算部３０１の下りゲート計算部３１１（１）、下りゲート計算部３１１（２）、上りゲート計算部３１２（１）および上りゲート計算部３１２（２）とそれぞれ同様に機能する。例えば、下りゲート計算部８１１は、下り時刻同期メッセージの信号転送装置１０３への入力時間および入力周期などの情報に基づいて、信号転送装置１０３が下り時刻同期メッセージ用のタイムゲートを開けるために必要なパラメータを計算し、信号転送装置に出力する。上りゲート計算部３１２は、上り時刻同期メッセージの信号転送装置１０３への入力時間および入力周期などの情報に基づいて、信号転送装置１０３が上り時刻同期メッセージ用のタイムゲートを開けるために必要なパラメータを計算し、信号転送装置に出力する。

ここで、図１の本実施形態に係る時刻同期システム１００のように、マスタ装置１０２が複数のスレーブ装置１０４を従属させている場合に、スレーブ装置１０４からマスタ装置１０２への上り方向の時刻同期メッセージが合流する信号転送装置１０３において、時刻同期メッセージの衝突が起こる可能性がある。このような場合に、図４に示した信号転送管理装置１０１の代わりに図６に示した従来の信号転送管理装置８０１を適用すると、時刻同期メッセージ以外のトラヒックからの輻輳による遅延揺らぎは回避できるが、時刻同期メッセージ同士の輻輳による遅延揺らぎは回避できず、高精度な時刻同期が実現できないという問題が生じる。また、上り方向のみに時刻同期メッセージ同士の衝突による遅延揺らぎが発生するため、上り時刻同期メッセージと下り時刻同期メッセージとの遅延時間にずれが生じてしまい、上り方向と下り方向の遅延時間が同じであることを前提とするＰＴＰ方式では時刻同期の精度が劣化するという問題が生じる。

これに対して、本実施形態に係る信号転送管理装置１０１は、上り時刻同期メッセージと下り時刻同期メッセージとのオーバーラップ時間を算出して、上り方向および下り方向のゲート開始時間をオーバーラップ時間分遅らせたゲート開始時間に設定するので、上り時刻同期メッセージの衝突を回避できるとともに、下り時刻同期メッセージと上り時刻同期メッセージの遅延時間が同じになるため、上りのゲート開始時間のオフセット量をスレーブ装置１０４へ通知することなく、マスタ装置１０２とスレーブ装置１０４との間の時刻同期を行うことができる。

［第２実施形態］
図７は、第２実施形態に係る信号転送管理装置１０１ａの構成例を示す。図７において、信号転送管理装置１０１ａは、ゲート計算部３０１、オフセット部３０２、上りゲート比較部３０３およびオフセット量分配部３０４を有する。ここで、図７において、図４と同符号のゲート計算部３０１、オフセット部３０２および上りゲート比較部３０３の基本的な動作は、第１実施形態に係る信号転送管理装置１０１と同じなので、重複する説明は省略し、第１実施形態と異なる部分について説明する。なお、第２実施形態では、先に説明した図２において、スレーブ装置１０４は、マスタ装置１０２からSyncメッセージを受信した直後にDelay Requestメッセージを送信するものとする。

図７において、上りゲート比較部３０３は、上りゲート計算部３１２（１）および上りゲート計算部３１２（２）で開放するゲート開放時間のオーバーラップ時間を検出し、後述のオフセット量分配部３０４（オフセット量分配部３０４（１）およびオフセット量分配部３０４（２））にオーバーラップ時間を出力する。

オフセット量分配部３０４は、オフセット量分配部３０４（１）およびオフセット量分配部３０４（２）を有し、上りゲート比較部３０３から入力されるオーバーラップ時間を半分にしたオーバーラップ時間の１／２の時間を下りオフセット部３２１（１）、下りオフセット部３２１（２）、上りオフセット部３２２（１）および上りオフセット部３２２（２）へ出力するオフセット量分配処理を行う。

下りオフセット部３２１（１）は、オフセット量分配部３０４（１）からオーバーラップ時間の１／２の時間が入力された場合、下りゲート計算部３１１（１）から入力されるゲート開始時間をオーバーラップ時間の１／２の時間だけ遅らせたスケジュール情報を対応する信号転送装置１０３（１）に出力する。

下りオフセット部３２１（２）は、下りオフセット部３２１（１）と同様に、オフセット量分配部３０４（２）からオーバーラップ時間の１／２の時間が入力された場合、下りゲート計算部３１１（２）から入力されるゲート開始時間をオーバーラップ時間の１／２の時間だけ遅らせたスケジュール情報を対応する信号転送装置１０３（２）に出力する。

上りオフセット部３２２（１）は、オフセット量分配部３０４（１）からオーバーラップ時間の１／２の時間が入力された場合、上りゲート計算部３１２（１）から入力されるゲート開始時間をオーバーラップ時間の１／２の時間だけ遅らせたスケジュール情報を対応する信号転送装置１０３（１）に出力する。

上りオフセット部３２２（２）は、上りオフセット部３２２（１）と同様に、オフセット量分配部３０４（２）からオーバーラップ時間の１／２の時間が入力された場合、上りゲート計算部３１２（２）から入力されるゲート開始時間をオーバーラップ時間の１／２の時間だけ遅らせたスケジュール情報を対応する信号転送装置１０３（２）に出力する。

このようにして、第２実施形態に係る信号転送管理装置１０１ａは、図１に示した信号転送装置１０３（０）において、スレーブ装置１０４（１）から送信される上り時刻同期メッセージとスレーブ装置１０４（２）から送信される上り時刻同期メッセージとの衝突を回避できるとともに、下り時刻同期メッセージと上り時刻同期メッセージの遅延時間が同じになるため、上りのゲート開始時間のオフセット量をスレーブ装置１０４へ通知することなく、マスタ装置１０２とスレーブ装置１０４との間の時刻同期が可能となる。

ここで、第２実施形態では、スレーブ装置１０４は、マスタ装置１０２からSyncメッセージを受信した直後にDelay Requestメッセージを送信するので、Syncメッセージの受信が遅くなった場合、Delay Requestメッセージの送信も遅くなることを前提としている。この場合、信号転送装置１０３（１）において、下り時刻同期メッセージであるSyncメッセージがオーバーラップ時間の１／２の時間だけ遅れるので、スレーブ装置１０４がSyncメッセージを受信した直後に送信するDelay Requestメッセージもオーバーラップ時間の１／２の時間だけ遅れることになる。さらに、上り時刻同期メッセージであるDelay Requestメッセージは、信号転送装置１０３（１）においてオーバーラップ時間の１／２の時間だけ遅れるので、Delay Requestメッセージは当初のゲート開始時間からオーバーラップ時間だけ遅くなり、信号転送装置１０３（２）の上りの時刻同期メッセージとの衝突を回避できる。また、信号転送装置１０３（１）において、上りのゲート開始時間と下りのゲート開始時間とがそれぞれオーバーラップ時間の１／２の時間だけ遅れるので、上りの時刻同期メッセージと下りの時刻同期メッセージの信号転送装置１０３（１）での遅延時間が同じになり、上りのゲート開始時間のオフセット量をスレーブ装置１０４へ通知することなく、マスタ装置１０２とスレーブ装置１０４との間の時刻同期が可能となる。

図８は、第２実施形態に係る信号転送管理装置１０１ａの効果を示す。図８において、矢印は信号が流れる方向を示す時間軸であり、信号転送装置１０３（１）および信号転送装置１０３（２）のそれぞれの上り方向のゲート開放時間と、信号転送装置１０３（１）の下り方向のゲート開放時間とを示す。ここで、図５の（ａ）で説明したように、信号転送装置１０３（１）と信号転送装置１０３（２）の上り方向のゲート開放時間が重なって衝突が発生する状態にあるものとする。

図８において、第２実施形態に係る信号転送管理装置１０１ａは、信号転送装置１０３（１）と信号転送装置１０３（２）の上りゲート開始時間のうち遅い方の信号転送装置１０３（１）の上りゲート開始時間をオーバーラップ時間Ｔｏの１／２の時間Ｔｂだけ遅らせたゲート開始時間を設定したスケジュール情報を信号転送装置１０３（１）に通知するとともに、信号転送装置１０３（１）の下りゲート開始時間をオーバーラップ時間Ｔｏの１／２の時間Ｔａだけ遅らせたゲート開始時間を設定したスケジュール情報を信号転送装置１０３（１）に通知する。

これにより、信号転送装置１０３（１）の下り方向の信号はオーバーラップ時間Ｔｏの１／２の時間Ｔａだけ遅れるので、例えば図１において、スレーブ装置１０４は、Syncメッセージを時間Ｔａだけ遅れて受信する。そして、スレーブ装置１０４がSyncメッセージを受信した直後にDelay Requestメッセージをマスタ装置１０２に送信する場合、上り方向の信号（Delay Requestメッセージ）は、信号転送装置１０３（１）において時間Ｔｂだけ送れる。これにより、信号転送装置１０３（１）の上りゲート開始時間は、信号転送装置１０３（２）の上りゲート開始時間に対して（Ｔａ＋Ｔｂ）＝Ｔｏの時間だけ遅れることになり、信号転送装置１０３（１）のゲート開放時間と信号転送装置１０３（２）のゲート開放時間との衝突が回避される。

また、図８において、本実施形態に係る信号転送管理装置１０１ａは、信号転送装置１０３（１）の下り方向のゲート開放時間をオーバーラップ時間Ｔｏの１／２の時間Ｔａ、信号転送装置１０３（１）の上り方向のゲート開放時間もオーバーラップ時間Ｔｏの１／２の時間Ｔｂだけそれぞれ遅らせたゲート開始時間を設定したスケジュール情報を信号転送装置１０３（１）に通知する。これにより、信号転送装置１０３（１）における上り方向と下り方向の信号の遅延時間が同じになるので、上りのゲート開始時間のオフセット量をスレーブ装置１０４へ通知することなく、マスタ装置１０２とスレーブ装置１０４との間の時刻同期が可能となる。

ここで、図４に示した第１実施形態に係る信号転送管理装置１０１、または、図７に示した第２実施形態に係る信号転送管理装置１０１ａの各ブロックが行う処理に対応するプログラムをコンピュータで実行するようにしてもよい。また、プログラムは、記録媒体に記録して提供されてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。

以上、各実施形態で説明したように、本発明に係る信号転送管理装置、信号転送管理方法および信号転送管理プログラムは、信号転送装置における上りの時刻同期メッセージの衝突を回避するとともに、上りと下りの時刻同期メッセージの遅延時間のずれを無くして、時刻同期の精度を向上することができる。

１０１，１０１ａ，８０１・・・信号転送管理装置；１０２・・・マスタ装置；１０３・・・信号転送装置；１０４・・・スレーブ装置；２０１・・・信号振分部；２０２・・・バッファ部；２０３・・・タイムゲート部２０３；２０４・・・信号転送部；２０５・・・スケジューラ部；３０１，８０２・・・ゲート計算部；３０２・・・オフセット部；３０３・・・上りゲート比較部；３０４・・・オフセット量分配部；３１１，８１１・・・下りゲート計算部；３１２，８１２・・・上りゲート計算部；３２１・・・下りオフセット部；３２２・・・上りオフセット部

Claims (7)

1. 基準時刻を有するマスタ装置と複数のスレーブ装置との間で時刻情報を含む時刻同期メッセージをパケット網を構成する複数の信号転送装置により送受信するシステムの前記信号転送装置の動作を管理する信号転送管理装置において、
   複数の前記信号転送装置の上りのタイムゲートのゲート開始時間および下りのタイムゲートのゲート開始時間を計算してそれぞれのタイムゲートを開放するゲート計算部と、
   複数の前記スレーブ装置から前記マスタ装置への上りの時刻同期メッセージを比較して上りの時刻同期メッセージの衝突を検出する比較部と、
   前記比較部が前記信号転送装置の上りの時刻同期メッセージの衝突を検出した場合に、当該信号転送装置の上りのタイムゲートのゲート開始時間および下りのタイムゲートのゲート開始時間を調整して当該信号転送装置に設定するオフセット部と
   を有することを特徴とする信号転送管理装置。
2. 請求項１に記載の信号転送管理装置において、
   前記比較部は、比較した複数の前記信号転送装置からの上りの複数の時刻同期メッセージが重なるオーバーラップ時間を検出し、上りのタイムゲートのゲート開始時間が遅い方の前記信号転送装置のオフセットとして前記オーバーラップ時間を前記オフセット部に出力し、
   前記オフセット部は、上りのタイムゲートのゲート開始時間が遅い方の前記信号転送装置の上りのタイムゲートのゲート開始時間および下りのタイムゲートのゲート開始時間をそれぞれ前記オーバーラップ時間だけ遅らせたゲート開始時間を当該信号転送装置に設定する
   ことを特徴とする信号転送管理装置。
3. 請求項２に記載の信号転送管理装置において、
   上りのタイムゲートのゲート開始時間が遅い方の前記信号転送装置の上りのゲート開始時間のオフセットと下りのゲート開始時間のオフセットとしてそれぞれ前記オーバーラップ時間の１／２を前記オフセット部に出力するオフセット量分配部をさらに設け、
   前記オフセット部は、上りのタイムゲートのゲート開始時間が遅い方の前記信号転送装置の上りのタイムゲートのゲート開始時間および下りのタイムゲートのゲート開始時間をそれぞれ前記オーバーラップ時間の１／２だけ遅らせたゲート開始時間を当該信号転送装置に設定する
   ことを特徴とする信号転送管理装置。
4. 基準時刻を有するマスタ装置と複数のスレーブ装置との間で時刻情報を含む時刻同期メッセージをパケット網を構成する複数の信号転送装置により送受信するシステムの前記信号転送装置の動作を管理する信号転送管理方法であって、
   複数の前記信号転送装置の上りのタイムゲートのゲート開始時間および下りのタイムゲートのゲート開始時間を計算してそれぞれのタイムゲートを開放するゲート計算処理と、
   複数の前記スレーブ装置から前記マスタ装置への上りの時刻同期メッセージを比較して上りの時刻同期メッセージの衝突を検出する比較処理と、
   前記比較処理で前記信号転送装置の上りの時刻同期メッセージの衝突を検出した場合に、当該信号転送装置の上りのタイムゲートのゲート開始時間および下りのタイムゲートのゲート開始時間を調整して当該信号転送装置に設定するオフセット処理と
   を実行することを特徴とする信号転送管理方法。
5. 請求項４に記載の信号転送管理方法において、
   前記比較処理では、比較した複数の前記信号転送装置からの上りの複数の時刻同期メッセージが重なるオーバーラップ時間を検出し、上りのタイムゲートのゲート開始時間が遅い方の前記信号転送装置のオフセットとして前記オーバーラップ時間を前記オフセット処理に出力し、
   前記オフセット処理では、上りのタイムゲートのゲート開始時間が遅い方の前記信号転送装置の上りのタイムゲートのゲート開始時間および下りのタイムゲートのゲート開始時間をそれぞれ前記オーバーラップ時間だけ遅らせたゲート開始時間を当該信号転送装置に設定する
   ことを特徴とする信号転送管理方法。
6. 請求項５に記載の信号転送管理方法において、
   上りのタイムゲートのゲート開始時間が遅い方の前記信号転送装置の上りのゲート開始時間のオフセットと下りのゲート開始時間のオフセットとしてそれぞれ前記オーバーラップ時間の１／２を前記オフセット処理に出力するオフセット量分配処理をさらに実行し、
   前記オフセット処理では、上りのタイムゲートのゲート開始時間が遅い方の前記信号転送装置の上りのタイムゲートのゲート開始時間および下りのタイムゲートのゲート開始時間をそれぞれ前記オーバーラップ時間の１／２だけ遅らせたゲート開始時間を当該信号転送装置に設定する
   ことを特徴とする信号転送管理方法。
7. 請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の信号転送管理方法で実行する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする信号転送管理プログラム。

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