JP7394804B2 - 情報通信システム及び情報通信装置 - Google Patents
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- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
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Description
(a)マスター装置とスレーブ装置の時刻の相違(ズレ)である同期位相が過大となる
(b)マスター装置が切り替わる
(c)マスター装置から同期情報を受信できなくなる
(d)マスター装置の状態及び設定が変化する
(e)同期情報を通信する外部インターフェイス又は通信路に異常が発生する
図1は、実施形態に係る情報通信システム100の模式図である。図2は、実施形態に係る情報通信システム100を構成する情報通信装置1の機能ブロック図である。図3は、図2の制御部70の機能ブロック図である。
情報通信装置1は、コンピュータを含み構成されており、あらかじめHDDやSSD等の記憶部に記憶されたプログラムを、CPUなどを含むプロセッサが実行することにより、後述する制御部において必要な演算を行う。
上記の構成を有する情報通信システム100の動作を説明する。本実施形態の情報通信システム100は、情報通信を用いて、情報通信装置1間のクロックの時差と、情報通信装置1間の情報通信の伝搬時間を計測し、この時差を補正することにより、情報通信装置1間の時刻同期を実現する。
まず、周波数偏差演算部78、同期制御部79による時刻同期の一例について説明する。この時刻同期は、情報通信装置1間のクロック20の時差と、情報通信装置1間の情報の伝搬時間を計測し、この時差を補正することにより行う。
なお、伝搬時間tdは、情報通信の方向において、対照的であることを前提としている。
(慣性同期)
サブシステムが連携して行う同期について、図5の状態遷移図を参照して説明する。この同期には、慣性同期状態を含む。なお、準同期状態については後述する。サブシステムは、情報通信システム100の一部であって、時刻同期と情報出力を行うハードウェアとアプリケーションプログラムにより構成されるシステムである。本実施形態では、情報通信装置1において、時刻同期を行って音声を伝送するシステムが、サブシステムに相当する。
本実施形態では、準同期処理部82が、非同期状態から同期状態に遷移する前に、準同期状態へ遷移させて、タイミング情報を参照するサブシステムの同期精度要求を満足する程度に同期位相が安定した場合に、同期状態へ遷移させる。例えば、誤った伝搬時間が求まって、これに同期位相をゼロとするように同期制御を行った場合、誤った伝搬時間や同期位相によって同期しても、同期連続性が維持できなくなる。
同期の状態遷移に関する原理を導入して同期連続性を確保したとしても、同期位相の大きさによっては、タイミング情報を参照するサブシステムから、非連続に同期位相が変化したと見えてしまうケースもある。これは、同期位相の変動速度、変動加速度が、急激に変化してしまうことによる。
例えば、当初マスター装置1aであった装置が失われて、スレーブ装置1bであった他の装置がマスター装置1aとなる場合に、マスター装置1aとスレーブ装置1bとの切り替えが行われる。いずれかのスレーブ装置1bのうちの条件の良いものがマスター装置1aとなり、その他は再びスレーブ装置1bとなって、マスター装置1aと同期する。つまり、全体の同期がリセットされてから、新たなマスター装置1a及びスレーブ装置1bが決まる。
役割を切り替え可能な各装置において同期連続性を確保するための、時刻同期制御のステートマシンを、図7に示す。図7は、上位階層であるスレーブ装置1bがタイミング情報参照状態であって、その下位階層であるマスター装置1aのステートマシンを示しているが、タイミング情報非参照状態の場合も、同様であるため省略する。また、図7において、非同期状態、準同期状態、同期状態、慣性同期状態については、上記と同様である。
単一の同期ネットワークにおいて、マスター装置1aが同期ネットワークから離脱した場合、またはマスター装置1aがスレーブ装置1bへ役割を転じる場合、再選出部87が、マスター装置1aを選出し直し、いずれかのスレーブ装置1bがマスター装置1aへ役割を切り替え、他のスレーブ装置1bは新たなマスター装置1aに対して同期を取り直す必要がある。この場合の状態遷移についても、図7のステートマシンに従って説明する。
PTPのシステムにおけるバウンダリークロックのように、一つの装置でマスター装置1aとスレーブ装置1bの二つの役割を同時に機能させる同期中継装置においては、同期系統間において、特有の同期連続性を確保するのが望ましい。
上記のように、時刻同期制御を継続して行う中で、同期位相に突発的なノイズが加わり、同期連続性を維持できなくなる場合がある。本実施形態は、このような同期位相のノイズを、ノイズ除去部75によって除去する。
同期情報の送受信タイミングより、伝搬時間は、上記の式(3)で求めることができる。しかし、各装置内部の同期情報の送受信間隔を用いているため、送受信タイミングのランダム性はキャンセルされず、式(2)の各項ごとに、時系列にフィルタリングすることができない。
上記のように、ノイズ除去部75は、フィルタリングにより、周波数偏差の変動特性よりも高周波のノイズ成分を除去する。但し、フィルターに入力するのが望ましくないほどに過大なノイズが突発的に加わるケースもある。本実施形態のノイズ除去部75は、送受信タイミング差が規定の許容範囲外である場合に、直前の送受信タイミングをフィルタリングした値に基づいて同期位相を求めることにより、過大なノイズを除去する。
過大ノイズを規定期間連続してバースト的に検出してしまうケースにおいては、フィルタリングされた送受信タイミング差の信頼性も低下し、求められた同期位相が実際と乖離してしまう可能性がある。
上記のような同期位相のノイズ除去、つまり送受信タイミング差のフィルタリング、過大ノイズの除去、周波数制御の停留は、図5又は図7の時刻同期状態遷移と連携して行う。
(1)本実施形態は、複数の情報通信装置1がマスター装置1a又はスレーブ装置1bとして情報の通信を行う情報通信システム100であって、情報は、マスター装置1aとスレーブ装置1bとの間で時刻を同期させるために通信する情報である同期情報を含む。
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。
1a マスター装置
1b スレーブ装置
10 通信部
11 送信器
12 受信器
13 送信タイミング検出部
14 受信タイミング検出部
20 クロック
30 時計
50 記憶部
60 外部インターフェイス
70 制御部
71 主制御部
72 送受信データI/F
73 通信制御部
74 時刻記録部
75 ノイズ除去部
76 周波数制御停留部
77 スケジューラ
78 周波数偏差演算部
79 同期制御部
80 タイミング情報参照部
81 慣性同期処理部
82 準同期処理部
83 変動制御部
84 クロック品質情報出力部
85 選出部
86 抑制部
87 再選出部
100 情報通信システム
Claims (5)
- マスター装置又はスレーブ装置として他の情報通信装置と情報の通信を行う情報通信装置であって、
前記情報は、他の情報通信装置との間で時刻を同期させるための同期情報を含み、
前記同期情報の送受信タイミング差に基づいて、マスター装置とスレーブ装置との同期位相を制御することにより同期状態とする同期制御部と、
前記送受信タイミング差をフィルタリングすることによりフィルタリングされた送受信タイミング差を求め、当該フィルタリングされた送受信タイミング差に基づいて同期位相のノイズを除去するノイズ除去部と、
前記同期制御部から出力される同期したタイミングを示すタイミング情報を参照し、前記タイミング情報に同期した処理を行うタイミング情報参照部と、
同期を失わせる要因が発生した場合に、前記タイミング情報参照部が前記タイミング情報に同期した処理を行っている間、前記同期位相に基づいて、前記同期状態から同期を失う非同期状態への遷移を保留して、連続した同期を維持する慣性同期状態に遷移させる慣性同期処理部と、
を有し、
前記ノイズ除去部は、前記送受信タイミング差が規定の許容領域外である場合に、既定の許容範囲外であった送受信タイミング差となった送受信タイミングの直近のタイミングで送受信された送受信タイミングの差分で且つ既定の許容範囲内の送受信タイミング差をフィルタリングすることを特徴とする情報通信装置。 - 前記同期制御部はマスター装置とスレーブ装置とのクロック周波数の偏差を調整するために周波数制御を行い、
前記ノイズ除去部によりノイズが解消するまで、同期制御部による周波数制御を停留する周波数制御停留部を有することを特徴とする請求項1記載の情報通信装置。 - 前記非同期状態において、前記同期制御部による同期制御を開始してから、所定の同期位相となるまで、前記同期状態への遷移を保留する準同期状態とする準同期処理部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の情報通信装置。
- 同期のための同期位相変化の速度を所定の範囲内に制限するとともに、前記同期位相変化の加速度が連続関数に従って変動するように制御する変動制御部を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の情報通信装置。
- 請求項1~4のいずれかに記載の情報通信装置が複数設けられ、前記マスター装置となる情報通信装置に対して前記スレーブ装置となる情報通信装置が同期するよう構成された情報通信システム。
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