WO2023233588A1

WO2023233588A1 - 時刻同期装置、時刻同期方法及び時刻同期プログラム

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Publication number: WO2023233588A1
Application number: PCT/JP2022/022331
Authority: WO
Inventors: 佑介坂上; 幸子谷口; 俊明冨澤; 尚駿坂口
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2022-06-01
Filing date: 2022-06-01
Publication date: 2023-12-07

Abstract

転送装置（１０）は、マスター装置（４０）から送信された時刻情報を異なる転送装置（１０）を経由して受信する複数のポートそれぞれを対象のポートに設定する。転送装置（１０）は、対象のポートについてのマスター装置（４０）からの周波数偏差の累積値である累積周波数偏差を計算する。転送装置（１０）は、累積周波数偏差に基づき、複数のポートから時刻同期ポートを決定する。転送装置（１０）は、決定された時刻同期ポートで受信された時刻情報に基づき、ローカル時刻を更新する。

Description

時刻同期装置、時刻同期方法及び時刻同期プログラム

　本開示は、装置の時刻を同期する技術に関する。

　産業用イーサネット（登録商標）ネットワークでは、制御ネットワークと情報ネットワークとの統合が進んでいる。そして、制御データをリアルタイムに転送する方式として、ＴＳＮ技術の規格化が進んでいる。ＴＳＮは、Ｔｉｍｅ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇの略である。ＴＳＮ技術は、ネットワークスイッチ（以下、転送装置）を介して装置間を高精度に時刻同期させ、トラフィックをスケジューリングする技術である。

　ＴＳＮ技術の１つに、高精度なネットワーク時刻同期技術である非特許文献１及び非特許文献２に記載された時刻同期方式がある。
　非特許文献１に記載された時刻同期方式では、転送装置を含むネットワークに繋がる各機器が周期的に隣接装置間の伝搬遅延及び周波数偏差を測定する。そして、時刻源となるグランドマスタクロック装置（以下、ＧＭ）からネットワークを介して周期的に配信される時刻情報に対し、測定された伝搬遅延及び周波数偏差に基づき高精度に時刻同期する。

　非特許文献２に記載された時刻同期方式では、時刻同期システムの高信頼化を目的として、ネットワーク上に時刻源であるＧＭが複数配置される。各ＧＭは、クロックの精度及び信頼性といった時刻源情報を周期的に配信する。転送装置は、ＢＭＣＡにより、単一又は複数のポートから受信した時刻源情報から最良の時刻源情報を選択する。ＢＭＣＡは、Ｂｅｓｔ　Ｍａｓｔｅｒ　Ｃｌｏｃｋ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍの略である。選択された時刻原情報に対応するＧＭを起点に時刻を配信するクロックツリーと呼ばれる配信経路が構成される。

　より具体的には、非特許文献２では、ＧＭは周期的にＡｎｎｏｕｎｃｅメッセージを配信する。転送装置は、Ａｎｎｏｕｎｃｅメッセージを基に、ＢＭＣＡによって最も時刻同期品質のよいポートをスレーブポートとして選択する。これにより、ＧＭが周期的に配信するＳｙｎｃ／ＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージによる時刻情報の配信経路が決定される。
　この際、静的なパラメータで構成するＰｒｉｏｒｉｔｙ　Ｖｅｃｔｏｒに従ってスレーブポートが選択される。静的なパラメータは、ネットワーク設計に従ってＧＭに設定された優先度と、属性と、Ａｎｎｏｕｎｃｅメッセージの経由段数と、ＭＡＣアドレスと、ポート番号と等である。時刻配信経路上の伝送路及び転送装置の状態に依存して都度変化する可能性のあるネットワークの状態は、スレーブポートの選択には反映されない。そのため、スレーブポートが選択されることにより決定された時刻配信経路は、最良の経路になるとは限らない。

　特許文献１には、時刻配信経路上の伝送路及び転送装置の状態を考慮して、時刻配信経路に切り替える技術が記載されている。具体的には、特許文献１に記載された技術では、転送装置とＧＭとの間の複数の時刻配信経路それぞれについて遅延が測定される。そして、遅延測定結果に基づき、複数の時刻配信経路のうち、最も同期精度のよい時刻配信経路が特定される。

特開２０２０－２０２４９８号公報

ＩＥＥＥ　Ｓｔｄ　８０２．１ＡＳ－２０２０（Ｔｉｍｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｔｉｍｅ－Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）、Ａｐｐｒｏｖｅｄ　３０　Ｊａｎｕａｒｙ　２０２０，　Ｐ１６３，Ｐ１８６ＩＥＥＥ１５８８－２０１９　ＩＥＥＥ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｆｏｒ　ａ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｃｌｏｃｋ　Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｆｏｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｐ１６１，Ｐ２１７，Ｐ２２３，Ｐ３７８

　特許文献１に記載された技術では、複数の時刻配信経路それぞれについて遅延を考慮して時刻配信経路が決定される。しかし、特許文献１に記載された技術で決定された時刻配信経路は、非特許文献１に記載されたような伝搬遅延及び周波数偏差に基づき高精度に時刻同期する技術を用いた場合に、最良の経路になるとは限らない。
　本開示は、伝搬遅延及び周波数偏差に基づき高精度に時刻同期する技術を用いた場合にも、適切な時刻配信経路を特定可能にすることを目的とする。

　本開示に係る時刻同期装置は、
　マスター装置から送信された時刻情報を異なる転送装置を経由して受信する複数のポートそれぞれについての前記マスター装置からの周波数偏差の累積値である累積周波数偏差に基づき、前記複数のポートから時刻同期ポートを決定する同期ポート決定部と、
　前記同期ポート決定部によって決定された前記時刻同期ポートで受信された前記時刻情報に基づき、ローカル時刻を更新する時刻同期部と
を備える。

　本開示では、マスター装置からの累積周波数偏差に基づき、複数のポートから時刻同期ポートを決定する。これにより、伝搬遅延及び周波数偏差に基づき高精度に時刻同期する技術を用いた場合にも、適切な時刻配信経路を特定可能である。

実施の形態１に係る時刻同期システム１００の構成図。実施の形態１に係る転送装置１０のハードウェア構成図。実施の形態１に係る転送装置１０の機能構成図。実施の形態１に係る同期機能部２４の構成図。実施の形態１に係る転送装置１０の全体的な処理のフローチャート。実施の形態１に係る遅延計算部３５の説明図。実施の形態１に係るメッセージの中継処理の説明図。実施の形態１に係る時刻同期ポートの決定処理のフローチャート。実施の形態１に係る異常検出処理のフローチャート。実施の形態１に係る効果の説明図。実施の形態２に係る時刻同期システム１００の構成図。実施の形態２に係るＰｒｉｏｒｉｔｙ　Ｖｅｃｔｏｒの説明図。非特許文献２に記載されたＢＭＣＡのフローチャート。実施の形態２に係る時刻同期ポートの決定処理のフローチャート。

　実施の形態１．
　＊＊＊構成の説明＊＊＊
　図１を参照して、実施の形態１に係る時刻同期システム１００の構成を説明する。
　時刻同期システム１００は、複数の転送装置１０と、マスター装置４０とを備える。図１では、時刻同期システム１００は、転送装置１０Ａから転送装置１０Ｆの６台の転送装置１０を備えている。

　転送装置１０は、マスター装置４０によって配信された時刻情報に基づき時刻同期を行う時刻同期装置である。転送装置１０は、例えば、ｇＰＴＰ対応のレイヤ２スイッチである。ＰＴＰは、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｔｉｍｅ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌの略である。ｇＰＴＰは、ＩＥＥＥ　８０２．１ＡＳ－２０１１で定義されている。
　マスター装置４０は、グランドマスタクロック装置である。マスター装置４０は、ＧＰＳ４１に接続された装置である。ＧＰＳは、Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍの略である。マスター装置４０は、スレーブ装置となる各転送装置１０に対して、メッセージ４２（Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージ）を巡回させて時刻配信を行う。メッセージ４２は、マスター装置４０で発出され、マスター装置４０で終端する。

　図１では、転送装置１０とは別に、ＧＰＳ４１に接続されたマスター装置４０が設けられている。しかし、いずれかの転送装置１０をＧＰＳ４１に接続してマスター装置４０として動作させてもよい。例えば、図１における転送装置１０ＡをＧＰＳ４１に接続してマスター装置４０として動作させてもよい。

　図２を参照して、実施の形態１に係る転送装置１０のハードウェア構成を説明する。
　転送装置１０は、電子回路１１と、ＣＰＵ１２と、ＲＡＭ１３と、入出力インタフェース１４とを備える。ＣＰＵは、Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔの略である。ＲＡＭは、Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙの略である。

　電子回路１１は、独自の時刻同期機能を実装するためのネットワークプロセッサである。電子回路１１は、具体例としては、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣである。ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙの略である。ＡＳＩＣは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔの略である。

　ＣＰＵ１２は、転送装置１０のコンフィギュレーションと、各種制御と各種監視と各種管理と等を行うプロセッサである。ＲＡＭは、データを一時的に記憶する記憶装置である。入出力インタフェース１４は、外部とのデータの入出力を行うためのインタフェースである。入出力インタフェース１４は、具体例としては、光トランシーバと、ＲＪ４５（ＬＡＮケーブル）と、同軸コネクタとのポートである。ＬＡＮは、Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋの略である。

　図３を参照して、実施の形態１に係る転送装置１０の機能構成を説明する。
　転送装置１０は、機能構成要素として、複数のフレーム送受信部２１と、複数のフレーム振分部２２と、スイッチ機能部２３と、同期機能部２４とを備える。図３では、転送装置１０は、フレーム送受信部２１として、フレーム送受信部２１＃からフレーム送受信部２１＃Ｎを備えている。また、転送装置１０は、フレーム振分部２２として、フレーム振分部２２＃１からフレーム振分部２２＃Ｎを備えている。各フレーム送受信部２１には、フレーム振分部２２が対応付けられている。

　フレーム送受信部２１は、フレームの送信及び受信の機能を有する。フレーム送受信部２１は、フレームの送信において、レイヤ２からレイヤ１へのデータ変換を行う。フレーム送受信部２１は、フレームの受信において、レイヤ１からレイヤ２へのデータ変換を行う。レイヤ１は物理層である。レイヤ２はＭＡＣである。ＭＡＣは、Ｍｅｄｉｕｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌの略である。
　フレーム送受信部２１は、変換不能なデータ又は異常なデータについては廃棄する。フレーム送受信部２１は、正常なデータをフレーム振分部２２に伝達する。

　フレーム振分部２２は、フレーム内の情報抽出及び解析を行う。具体的には、フレーム振分部２２は、エラーフレームの廃棄と、各種制御フレームの抽出とを行う。
　フレーム振分部２２は、転送装置１０による転送を要するフレームについてはスイッチ機能部２３に伝達する。転送とは、スイッチングを意味する。転送を要するフレームは、後述する制御フレーム以外の一般フレームである。

　スイッチ機能部２３は、フレーム振分部２２から伝達されたフレームについての宛先出力ポートを決定する。スイッチ機能部２３は、フレーム内に格納されているＭＡＣアドレス及びＶＬＡＮの値に従って宛先出力ポートを決定する。ＶＬＡＮは、Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋの略である。スイッチ機能部２３は、決定された宛先出力ポート側へのフレームの転送処理を行う。
　スイッチ機能部２３は、フレームの転送処理の輻輳時等にフレームを一時的にＲＡＭ１３に保存する機能を有していてもよい。スイッチ機能部２３は、転送容量又は規模に応じてフレームを保存するか否かを決定する。

　同期機能部２４は、フレーム振分部２２で抽出された制御フレームのうち、時刻同期関連フレーム（以下、ＰＴＰフレーム）について処理を行う。同期機能部２４は、は、ＰＴＰフレームの１つであるＳＹＮＣメッセージ及びＦＯＬＬＯＷＵＰメッセージに格納されて配信されたＧＭの時刻情報に追従してローカル時刻を更新する。

　図４を参照して、実施の形態１に係る同期機能部２４の構成を説明する。
　同期機能部２４は、機能構成要素として、ＰＤｅｌａｙ受信部３１と、Ｓｙｎｃ／ＦｏｌｌｏｗＵｐ受信部３２と、Ａｎｎｏｕｃｅ受信部３３と、ＢＭＣＡ制御部３４とを備える。

　ＰＤｅｌａｙ受信部３１は、ＰＴＰフレームのうち、ＰＤｅｌａｙメッセージについて受信処理を行い、通信遅延測定のためのパラメータを抽出する。ＰＤｅｌａｙメッセージは、ＰＤｅｌａｙ要求メッセージと、ＰＤｅｌａｙ応答メッセージと、ＰＤｅｌａｙ応答Ｆｏｌｌｏｗｕｐメッセージとである。
　Ｓｙｎｃ／ＦｏｌｌｏｗＵｐ受信部３２は、ＰＴＰフレームのうち、Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージについて受信処理を行い、時刻同期を行うための時刻情報と、補正計算を行うためのパラメータとを抽出する。
　Ａｎｎｏｕｃｅ受信部３３は、ＰＴＰフレームのうち、Ａｎｎｏｕｃｅメッセージについて受信処理を行い、ＢＭＣＡ実行に必要なパラメータを抽出する。
　ＢＭＣＡ制御部３４は、ネットワーク上の時刻同期機能を有する機器からのＡｎｎｏｕｃｅメッセージを集計して時刻配信ツリーを自動構成するＢＭＣＡを実行する。

　また、同期機能部２４は、機能構成要素として、遅延計算部３５と、同期ポート決定部３６と、異常検出部３７と、時刻同期部３８と、ｇＰＴＰフレーム送信部３９とを備える。これらの機能構成要素に特徴がある。

　遅延計算部３５は、時刻配信時の装置遅延を計算する。
　同期ポート決定部３６は、複数ポートで受信されたＳＹＮＣメッセージ及びＦＯＬＬＯＷＵＰメッセージのうち、いずれのポートで受信されたＳＹＮＣメッセージ及びＦＯＬＬＯＷＵＰメッセージを基準として時刻同期するかを決定する。
　異常検出部３７は、隣接装置間及びネットワーク全体の品質劣化又は異常発生を検出する。
　時刻同期部３８は、マスター装置４０から配信された時刻情報に基づき、ローカル時刻を更新する。
　ｇＰＴＰフレーム送信部３９は、他の機能によって処理された結果に基づき、ＰＴＰフレームを生成し出力する。

　＊＊＊動作の説明＊＊＊
　図５から図９を参照して、実施の形態１に係る転送装置１０の動作を説明する。
　実施の形態１に係る転送装置１０の動作手順は、実施の形態１に係る時刻同期方法に相当する。また、実施の形態１に係る転送装置１０の動作を実現するプログラムは、実施の形態１に係る時刻同期プログラムに相当する。

　図５を参照して、実施の形態１に係る転送装置１０の全体的な処理を説明する。
　（ステップＳ１１：フレーム受信処理）
　転送装置１０に入力されたフレームは、入力されたポートに応じたフレーム送受信部２１によって処理が行われる。フレーム送受信部２１は、正常に受信したフレームを対応するフレーム振分部２２に伝達する。

　（ステップＳ１２：フレーム振分処理）
　フレーム振分部２２は、伝達されたフレームの中身を分析することでフレームの種別を判別する。フレームは大きく制御フレームと一般フレームとに分けられる。フレーム振分部２２は、制御フレームと判別したフレームについては制御に関わるパラメータを抽出し、制御フレームと共に各種制御を行う機能ブロックへ伝達する。フレーム振分部２２は、一般フレームと判別したフレームについては転送処理に関わるパラメータを抽出し、一般フレームと共にスイッチ機能部２３に伝達する。
　ここでは、時刻同期は、制御フレームを用いて行われる。フレーム振分部２２は、制御フレームの１つであるＰＴＰフレームが入力された場合、ＰＴＰフレームを同期機能部２４に伝達する。フレーム振分部２２は、フレームのイーサタイプ値からＰＴＰフレームであることを判別する。ＰＴＰフレームのイーサタイプ値は０ｘ８８Ｆ７と非特許文献２に規定されている。

　（ステップＳ１３：同期機能処理）
　同期機能部２４は、ＰＴＰフレームに格納されたメッセージに基づき、遅延測定と、時刻同期と、時刻同期対象ポートの決定と、ＢＭＣＡによる配信ツリーの決定と、ＰＴＰフレームの生成及び送信とを行う。同期機能部２４は、送信するＰＴＰフレームを、出力ポートに関する情報と合わせてスイッチ機能部２３に伝達する。

　（ステップＳ１４：スイッチ機能処理）
　スイッチ機能部２３は、フレーム振分部２２から伝達された一般フレームと、同期機能部２４から伝達されたＰＴＰフレームとについて転送処理を行う。
　一般フレームは、宛先ＭＡＣアドレスと送信元ＭＡＣアドレスとのほか、ＶＬＡＮが有効であればＶＬＡＮを示すパラメータを有している。スイッチ機能部２３は、これらパラメータを予め設定するか、あるいはフレーム転送時に学習することにより、フレームの転送ルートを決定するフォワーディングデータベース（以下、ＦＤＢ）を有している。そのため、スイッチ機能部２３は、一般フレームの宛先ＭＡＣアドレス及びＶＬＡＮの値を参照し、これをＦＤＢと照らし合わせることで出力ポートを決定する。スイッチ機能部２３は、出力ポートに該当するフレーム送受信部２１に一般フレームを伝達する。
　スイッチ機能部２３は、ＰＴＰフレームについても、一般フレームと同様にＭＡＣアドレス及びＶＬＡＮとＦＤＢとを使用した転送を行う。さらに、スイッチ機能部２３は、同期機能部２４からＰＴＰフレームと共に伝達された出力ポートに関する情報を用いて出力ポートを決定する場合もある。これはＰＴＰフレーム種類が、ユニキャスト送信（ＭＡＣアドレス参照）かリンクバイリンク送信（ＭＡＣアドレスは特殊アドレスで隣接デバイスにのみ送信）のいずれのものも含むためである。

　（ステップＳ１５：フレーム送信処理）
　フレーム送受信部２１は、スイッチ機能部２３から伝達されたフレームを、対応するポートから送信する。

　図６から図９を参照して、実施の形態１に係る同期機能処理（図５のステップＳ１３）を説明する。
　同期機能部２４に伝達されたＰＴＰフレームは、ＰＴＰフレーム内に格納されているメッセージの種類に応じて、ＰＤｅｌａｙ受信部３１とＳｙｎｃ／ＦｏｌｌｏｗＵｐ受信部３２とＡｎｎｏｕｃｅ受信部３３とに振分される。

　＜ＰＤｅｌａｙＲｅｑメッセージ受信時＞
　ＰＤｅｌａｙＲｅｑメッセージは、ＰＤｅｌａｙ受信部３１に振り分けられる。
　ＰＤｅｌａｙ受信部３１は、ＰＤｅｌａｙＲｅｑメッセージが振り分けられると、遅延測定要求を受けたと認識する。ＰＤｅｌａｙ受信部３１は、ｇＰＴＰフレーム送信部３９に対して、ＰＤｅｌａｙＲｅｓｐメッセージ及びＰＤｅｌａｙＲｅｓｐＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを応答するように伝達する（図４のＩ２７）。

　ｇＰＴＰフレーム送信部３９は、伝達を受けると、ＰＤｅｌａｙＲｅｓｐメッセージ及びＰＤｅｌａｙＲｅｓｐＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを生成する。ｇＰＴＰフレーム送信部３９は、時刻同期部３８によって補正されたローカル時刻を、生成したメッセージに打刻する。ｇＰＴＰフレーム送信部３９は、ローカル時刻を打刻したメッセージをスイッチ機能部２３に伝達して、遅延測定要求元の装置に対して送信する。

　＜ＰＤｅｌａｙＲｅｓｐ／ＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージ受信時＞
　ＰＤｅｌａｙＲｅｓｐメッセージ及びＰＤｅｌａｙＲｅｓｐＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージは、ＰＤｅｌａｙ受信部３１に振り分けられる。
　ＰＤｅｌａｙ受信部３１は、ＰＤｅｌａｙＲｅｓｐメッセージ及びＰＤｅｌａｙＲｅｓｐＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを受信したローカル時刻を取得し保持する。ＰＤｅｌａｙＲｅｓｐメッセージ及びＰＤｅｌａｙＲｅｓｐＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージには、送信元の装置の送信時に打刻された時刻情報が含まれている。ＰＤｅｌａｙ受信部３１は、遅延計算部３５に対して、ＰＤｅｌａｙＲｅｓｐメッセージ及びＰＤｅｌａｙＲｅｓｐＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージに含まれる時刻情報を伝達する。

　遅延計算部３５は、ＰＤｅｌａｙＲｅｓｐメッセージ及びＰＤｅｌａｙＲｅｓｐＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージに含まれる時刻情報を用いて、隣接装置との間の伝送遅延及び周波数偏差を計算する。隣接装置との間の伝送遅延（ｐｅｅｒＭｅａｎＰａｔｈＤｅｌａｙ）を隣接伝送遅延と呼ぶ。隣接装置との間の周波数偏差（ｎｅｉｇｈｂｏｒＲａｔｅＲａｔｉｏ）を隣接周波数偏差と呼ぶ。隣接伝送遅延は、非特許文献１に記載された通り、図６の式１によって計算される。隣接伝送遅延は、時刻同期部３８による時刻補正の際に用いられる。隣接周波数偏差は、非特許文献１に記載された通り、図６の式２によって計算される。隣接周波数偏差は、同期ポート決定部３６による時刻同期ポート決定と、異常検出部３７による異常検出と、時刻同期部３８による時刻補正とに用いられる。
　遅延計算部３５は、時刻同期部３８に、隣接伝送遅延及び隣接周波数偏差を伝達する（図４のＩ２１）。遅延計算部３５は、同期ポート決定部３６と異常検出部３７とに隣接周波数偏差を伝達する（図４のＩ２２）。遅延計算部３５は、ｇＰＴＰフレーム送信部３９に隣接伝送遅延及び隣接周波数偏差を伝達する（図４のＩ２５）。

　＜Ｓｙｎｃ／ＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージ受信時＞
　Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージは、Ｓｙｎｃ／ＦｏｌｌｏｗＵｐ受信部３２に振り分けられる。
　Ｓｙｎｃ／ＦｏｌｌｏｗＵｐ受信部３２は、Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを受信したローカル時刻を取得し保持する。Ｓｙｎｃ／ＦｏｌｌｏｗＵｐ受信部３２は、Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを時刻同期部３８に伝達する。

　時刻同期部３８は、図７に示すように、非特許文献２に規定された通り、Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージをスレーブ側の隣接装置に中継する。
　この際、時刻同期部３８は、ｇＰＴＰにおけるＳｙｎｃメッセージに格納されている、マスター装置４０からマスター側の隣接装置までの伝送遅延の累積値である累積伝送遅延を抽出する。累積伝送遅延は、マスター装置４０からマスター側の隣接装置までに経由した装置の隣接伝送遅延の累積値である。そして、時刻同期部３８は、累積伝送遅延に、マスター側の隣接装置から自装置までの隣接伝送遅延を加えて、マスター装置４０から自装置までの累積伝送遅延を計算する。
　また、時刻同期部３８は、ｇＰＴＰにおけるＳｙｎｃメッセージに格納されている、マスター装置４０からマスター側の隣接装置までの周波数偏差の累積値である累積周波数偏差を抽出する。累積周波数偏差は、マスター装置４０からマスター側の隣接装置までに経由した装置の隣接周波数偏差の累積値である。そして、時刻同期部３８は、累積周波数偏差に、マスター側の隣接装置から自装置までの隣接周波数偏差を加えて、マスター装置４０から自装置までの累積周波数偏差を計算する。

　時刻同期部３８は、ＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを受信したポートが、後述する処理によって同期ポート決定部３６で決定された時刻同期ポート（図４のＩ２４）と一致するか否か判定する。
　時刻同期部３８は、ＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを受信したポートが時刻同期ポートと一致する場合には、受信したＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージ内の時刻情報が示すマスター時刻を参照する。マスター時刻は、マスター装置４０における時刻である。そして、時刻同期部３８は、隣接伝送遅延と隣接周波数偏差と累積伝送遅延量と、累積装置処理遅延量とを用いて、マスター時刻から自装置のローカル時刻を再生する。これにより、時刻同期部３８は、ローカル時刻を更新する。
　時刻同期部３８は、同期ポート決定部３６及び異常検出部３７に累積周波数偏差（図４のＩ２３）を伝達する。

　＜時刻同期ポートの決定＞
　同期ポート決定部３６は、遅延計算部３５から隣接周波数偏差（図４のＩ２２）が伝達される。また、同期ポート決定部３６は、時刻同期部３８から累積周波数偏差（図４のＩ２３）が伝達される。同期ポート決定部３６は、隣接周波数偏差及び累積周波数偏差を用いて、時刻同期ポートを決定する。

　図８を参照して、実施の形態１に係る時刻同期ポートの決定処理を説明する。
　同期ポート決定部３６は、Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを受信した複数のポートから時刻同期ポートを決定する。言い換えると、同期ポート決定部３６は、時刻情報を受信した複数のポートから時刻同期ポートを決定する。ここで、複数のポートは、マスター装置４０から送信された時刻情報を異なる転送装置１０を経由して受信している。
　ここでは、同期ポート決定部３６は、現在時刻同期ポートとして選択されているポートと、新規比較対象となるポートとのどちらを時刻同期ポートにするかを決定する。現在時刻同期ポートとして選択されているポートは、前回の時刻同期ポートの決定処理で時刻同期ポートに決定されたポートである。新規比較対象となるポートは、新たにＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを受信したポートである。

　（ステップＳ２１：累積判定処理）
　同期ポート決定部３６は、複数のポートそれぞれについてのマスター装置４０からの周波数偏差の累積値である累積周波数偏差に基づき、複数のポートから時刻同期ポートを決定する。具体的には、同期ポート決定部３６は、マスター装置４０からの累積周波数偏差を参照し、最も結果が良好なＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを受信したポートを、時刻同期ポートに決定する。

　ここでは、同期ポート決定部３６は、現在時刻同期ポートとして選択されているポートと、新規比較対象となるポートとの間で、累積周波数偏差を比較する。
　この際、同期ポート決定部３６は、（１－累積周波数偏差）の絶対値を比較する。現在時刻同期ポートとして選択されているポートの（１－累積周波数偏差）の絶対値をＡとする。新規比較対象となるポートの（１－累積周波数偏差）の絶対値をＢとする。
　Ａ＞Ｂであれば、同期ポート決定部３６は、新規比較対象となるポートを新たに時刻同期ポートに決定する。一方、Ａ＜Ｂであれば、同期ポート決定部３６は、現在時刻同期ポートとして選択されているポートを時刻同期ポートに決定する。Ａ＝Ｂであれば、処理をステップＳ２２に進める。

　（ステップＳ２２：隣接判定処理）
　同期ポート決定部３６は、複数のポートそれぞれについての時刻情報の直接の転送元の転送装置である隣接装置からの周波数偏差である隣接周波数偏差に基づき、複数のポートから時刻同期ポートを決定する。具体的には、同期ポート決定部３６は、隣接装置からの隣接周波数偏差を参照し、最も結果が良好なＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを受信したポートを、時刻同期ポートに決定する。

　ここでは、同期ポート決定部３６は、現在時刻同期ポートとして選択されているポートと、新規比較対象となるポートとの間で、隣接周波数偏差を比較する。この際、同期ポート決定部３６は、（１－隣接周波数偏差）の絶対値を比較する。現在時刻同期ポートとして選択されているポートの（１－隣接周波数偏差）の絶対値をＡとする。新規比較対象となるポートの（１－隣接周波数偏差）の絶対値をＢとする。
　Ａ＞Ｂであれば、同期ポート決定部３６は、新規比較対象となるポートを新たに時刻同期ポートに決定する。一方、Ａ＜Ｂであれば、同期ポート決定部３６は、現在時刻同期ポートとして選択されているポートを時刻同期ポートに決定する。Ａ＝Ｂであれば、処理をステップＳ２３に進める。

　（ステップＳ２３：ＢＭＣＡ処理）
　同期ポート決定部３６は、複数のポートのうち、非特許文献２に記載されたＢＭＣＡによって決定されるポートを、時刻同期ポートに決定する。なお、ＢＭＣＡは、ＢＭＣＡ制御部３４によって実行される。ここでは、現在時刻同期ポートとして選択されているポートと、新規比較対象となるポートとから、ＢＭＣＡによって時刻同期ポートが決定される。

　＜異常検出処理＞
　異常検出部３７は、遅延計算部３５から隣接周波数偏差（図４のＩ２２）が伝達される。また、異常検出部３７は、時刻同期部３８から累積周波数偏差（図４のＩ２３）が伝達される。異常検出部３７は、隣接周波数偏差及び累積周波数偏差を用いて、複数のポートそれぞれに関して異常を検出する。ここでの複数のポートは、時刻同期ポートの決定処理と同様に、Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを受信したポートである。

　異常検出のための閾値Ｘ，Ｘ’及び閾値Ｙ，Ｙ’が管理者等によって予め設定されているものとする。閾値Ｘ，Ｘ’及び閾値Ｙ，Ｙ’は管理者が変更できない固定的な値であってもよい。閾値Ｘ，Ｘ’は、断線又は不通等を含む壊滅的な異常発生を検出するための閾値である。閾値Ｙ，Ｙ’は、装置不安定化又は配線劣化等による壊滅的異常の予兆を検出するための閾値である。

　異常検出部３７は、直近基準回の隣接周波数偏差から得られる隣接判断指標と、直近基準回の累積周波数偏差から得られる累積判断指標とを閾値Ｘ，Ｘ’及び閾値Ｙ，Ｙ’と比較して、異常を検出する。基準回は、管理者等によって設定される。
　隣接判断指標は、具体例としては、式３に示すように、直近基準回の隣接周波数偏差の平均値から、最新の隣接周波数偏差を減算した値の絶対値である。
　（式３）
　隣接判断指標＝｜（直近基準回分の隣接周波数偏差の和／基準回）－最新の隣接周波数偏差｜
　累積判断指標は、具体例としては、式４に示すように、直近基準回の累積周波数偏差の平均値から、最新の累積周波数偏差を減算した値の絶対値である。
　（式４）
　累積判断指標＝｜（直近基準回分の累積周波数偏差の和／基準回）－最新の累積周波数偏差｜

　図９を参照して、実施の形態１に係る異常検出処理を説明する。
　異常検出処理は、複数のポートそれぞれを対象として実行される。

　（ステップＳ３１：隣接異常検出処理）
　異常検出部３７は、隣接判断指標が閾値Ｘを超過しているか否かを判定する。
　異常検出部３７は、隣接判断指標が閾値Ｘを超過している場合には、対象のポートについての隣接装置との間に異常が発生していると判定する。そして、異常検出部３７は、隣接装置間の異常発生通知（Ｒ３１）を発出する。一方、異常検出部３７は、隣接判断指標が閾値Ｘを超過していない場合には、処理をステップＳ３２に進める。

　（ステップＳ３２：隣接劣化検出処理）
　異常検出部３７は、隣接判断指標が閾値Ｙを超過しているか否かを判定する。
　異常検出部３７は、隣接判断指標が閾値Ｙを超過している場合には、対象のポートについての隣接装置との間に劣化が発生していると判定する。そして、異常検出部３７は、隣接装置間の劣化発生通知（Ｒ３２）を発出する。一方、異常検出部３７は、隣接判断指標が閾値Ｙを超過していない場合には、処理をステップＳ３３に進める。

　（ステップＳ３３：累積異常検出処理）
　異常検出部３７は、累積判断指標が閾値Ｘ’を超過しているか否かを判定する。
　異常検出部３７は、累積判断指標が閾値Ｘ’を超過している場合には、対象のポートについてのマスター装置４０との間の経路に異常が発生していると判定する。そして、異常検出部３７は、ネットワークの異常発生通知（Ｒ３３）を発出する。一方、異常検出部３７は、累積判断指標が閾値Ｘ’を超過していない場合には、処理をステップＳ３４に進める。

　（ステップＳ３４：累積劣化検出処理）
　異常検出部３７は、累積判断指標が閾値Ｙ’を超過しているか否かを判定する。
　異常検出部３７は、累積判断指標が閾値Ｙ’を超過している場合には、対象のポートについてのマスター装置４０との間の経路に劣化が発生していると判定する。そして、異常検出部３７は、ネットワークの劣化発生通知（Ｒ３４）を発出する。一方、異常検出部３７は、累積判断指標が閾値Ｙ’を超過していない場合には、正常であるとして処理を終了する。

　隣接装置間の異常発生通知（Ｒ３１）と、隣接装置間の劣化発生通知（Ｒ３２）と、ネットワークの異常発生通知（Ｒ３３）と、ネットワークの劣化発生通知（Ｒ３４）とは、ＣＰＵ１２が吸い上げてアラートを発出する。例えば、ＣＰＵ１２は、管理者の端末へＳＮＭＰ送信によりアラートを発出する。ＳＮＭＰは、Ｓｉｍｐｌｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌの略である。あるいは、ＣＰＵ１２は、警報アプリケーション等を用いて、可視化したアラートを発出してもよい。

　＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
　以上のように、実施の形態１に係る転送装置１０は、マスター装置４０からの累積周波数偏差及び隣接装置からの隣接周波数偏差に基づき、複数のポートから時刻同期ポートを決定する。これにより、伝搬遅延及び周波数偏差に基づき高精度に時刻同期する技術を用いた場合にも、適切な時刻配信経路を特定可能である。

　実施の形態１に係る転送装置１０は、図１０に示すように、ＢＭＣＡによって決定されたマスターとスレーブとブロックとのポート種別を用いずにＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージが全配信経路にブロードキャストされる。これにより、転送装置１０に接続されたいずれの時刻配信経路候補から受信したＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージに対しても時刻同期することが可能になる。
　そして、前述したように時刻同期ポートを一意に決定する機能を持たせる。これにより、常に最も良い精度のＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージが選択される。その結果、常に最も良い精度でマスター装置４０との時刻同期を実現することが可能になる。

　配信経路上のいずれかの装置あるいは配線に問題が生じ通信が不安定化した際には、ＢＭＣＡによって構築する時刻配信ツリーではツリー再構築まで時間を要する。あるいは、ＢＭＣＡによって構築する時刻配信ツリーでは、通信自体は継続しているためツリー再構築はされずに悪化した時刻同期精度のまま動作し続けてしまう。
　実施の形態１に係る転送装置１０では、このような状態に陥ることがない。

　実施の形態１に係る転送装置１０は、マスター装置４０からの累積周波数偏差及び隣接装置からの隣接周波数偏差に基づき、異常又は劣化を検出する。これにより、異常又は劣化を早期に検出することが可能になる。

　＊＊＊他の構成＊＊＊
　＜変形例１＞
　実施の形態１では、時刻同期機能は、ネットワークプロセッサである電子回路１１によって実現されるとした。しかし、時刻同期機能は、ソフトウェアによって実現されてもよい。
　この場合には、ＲＡＭ１３には、時刻同期機能を実現するプログラムが記憶される。ＣＰＵ１２は、このプログラムを読み出して実行する。これにより、時刻同期機能が実現される。

　＜変形例２＞
　変形例２として、時刻同期機能のうち一部がハードウェアで実現され、残りがソフトウェアで実現されてもよい。

　電子回路１１とＣＰＵ１２とＲＡＭ１３を処理回路という。つまり、各機能構成要素の機能は、処理回路により実現される。

　実施の形態２．
　実施の形態２は、時刻同期システム１００上に複数のマスター装置４０が存在する点が実施の形態１と異なる。実施の形態２では、この異なる点を説明して、同一の点については説明を省略する。

　＊＊＊構成の説明＊＊＊
　図１１を参照して、実施の形態２に係る時刻同期システム１００の構成を説明する。
　時刻同期システム１００は、複数のマスター装置４０を備える点が図１に示す時刻同期システム１００と異なる。図１１では、時刻同期システム１００は、マスター装置４０Ａとマスター装置４０Ｂとを備えている。
　各マスター装置４０は、スレーブ装置となる各転送装置１０に対して、メッセージ４２（Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージ）を巡回させて時刻配信を行う。

　＊＊＊動作の説明＊＊＊
　図１２から図１４を参照して、実施の形態２に係る転送装置１０の動作を説明する。
　実施の形態２に係る転送装置１０の動作手順は、実施の形態２に係る時刻同期方法に相当する。また、実施の形態２に係る転送装置１０の動作を実現するプログラムは、実施の形態２に係る時刻同期プログラムに相当する。

　ＢＭＣＡでは、各転送装置１０は、各マスター装置４０に対して予め設定されたＰｒｉｏｒｉｔｙ　Ｖｅｃｔｏｒに従って、どのマスター装置４０に時刻と同期させるかを決定する。図１２に示すように、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ　Ｖｅｃｔｏｒは、優先度と、属性と、Ａｎｎｏｕｎｃｅメッセージの経由段数と、ＭＡＣアドレスと、ポート番号と等の静的なパラメータで構成される。

　実施の形態１では、時刻同期ポートの決定の際、その時点での周波数偏差のみを用いた。そして、ＢＭＣＡによる時刻配信ツリーについては考慮されていなかった。時刻同期システム１００が複数のマスター装置４０を備えるケースでは、実施の形態１の時刻同期ポートの決定処理では、マスター装置４０毎に設定された優先度設定等を無視することになる。
　そこで、実施の形態２では、転送装置１０は、ＢＭＣＡによるマスターとスレーブとブロックポートとの決定論理と組み合わせて、時刻同期ポートを決定する。

　＜時刻同期ポートの決定＞
　図１３及び図１４を参照して、実施の形態２に係る時刻同期ポートの決定処理を説明する。
　図１３は、比較のために示すフローチャートであり、非特許文献２に記載されたＢＭＣＡのフローチャートである。図１４は、実施の形態２に係る時刻同期ポートの決定処理のフローチャートである。ここでは、現在時刻同期ポートとして選択されているポート及び現在時刻同期ポートとして選択されているポート側の値をＡとする。新規比較対象となるポート及び新規比較対象となるポート側の値をＢとする。

　ステップＳ４１からステップＳ４６の処理と、ステップＳ４９からステップＳ５１の処理とは、ＢＭＣＡの処理と同じである。

　（ステップＳ４７：累積判定処理）
　図８のステップＳ２１と同様に、同期ポート決定部３６は、現在時刻同期ポートとして選択されているポートと、新規比較対象となるポートとの間で、累積周波数偏差を比較する。この際、同期ポート決定部３６は、（１－累積周波数偏差）の絶対値を比較する。
　Ａ＞Ｂであれば、同期ポート決定部３６は、新規比較対象となるポートを新たに時刻同期ポートに決定する。一方、Ａ＜Ｂであれば、同期ポート決定部３６は、現在時刻同期ポートとして選択されているポートを時刻同期ポートに決定する。Ａ＝Ｂであれば、処理をステップＳ４８に進める。

　（ステップＳ４８：隣接判定処理）
　図８のステップＳ２２と同様に、同期ポート決定部３６は、現在時刻同期ポートとして選択されているポートと、新規比較対象となるポートとの間で、隣接周波数偏差を比較する。この際、同期ポート決定部３６は、（１－隣接周波数偏差）の絶対値を比較する。
　Ａ＞Ｂであれば、同期ポート決定部３６は、新規比較対象となるポートを新たに時刻同期ポートに決定する。一方、Ａ＜Ｂであれば、同期ポート決定部３６は、現在時刻同期ポートとして選択されているポートを時刻同期ポートに決定する。Ａ＝Ｂであれば、処理をステップＳ４９に進める。

　なお、ステップＳ４７及びステップＳ４８の処理をＢＭＣＡに挿入した位置を一例である。ステップＳ４７及びステップＳ４８の処理をＢＭＣＡの異なる位置に挿入することも考えられる。

　＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
　以上のように、実施の形態２に係る転送装置１０は、時刻同期システム１００が複数のマスター装置４０を備えるケースにおいて、時刻同期システム１００の設計者の意図に沿ったマスター装置４０を選択でくる。さらに、実施の形態２に係る転送装置１０は、その時点で最も良い精度でマスター装置４０との時刻同期を実現することが可能である。

　なお、以上の説明における「部」を、「回路」、「工程」、「手順」、「処理」又は「処理回路」に読み替えてもよい。

　以上、本開示の実施の形態及び変形例について説明した。これらの実施の形態及び変形例のうち、いくつかを組み合わせて実施してもよい。また、いずれか１つ又はいくつかを部分的に実施してもよい。なお、本開示は、以上の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

　１００　時刻同期システム、１０　転送装置、１１　電子回路、１２　ＣＰＵ、１３　ＲＡＭ、１４　入出力インタフェース、２１　フレーム送受信部、２２　フレーム振分部、２３　スイッチ機能部、２４　同期機能部、３１　ＰＤｅｌａｙ受信部、３２　Ｓｙｎｃ／ＦｏｌｌｏｗＵｐ受信部、３３　Ａｎｎｏｕｃｅ受信部、３４　ＢＭＣＡ制御部、３５　遅延計算部、３６　同期ポート決定部、３７　異常検出部、３８　時刻同期部、３９　ｇＰＴＰフレーム送信部、４０　マスター装置、４１　ＧＰＳ、４２　メッセージ。

Claims

　マスター装置から送信された時刻情報を異なる転送装置を経由して受信する複数のポートそれぞれについての前記マスター装置からの周波数偏差の累積値である累積周波数偏差に基づき、前記複数のポートから時刻同期ポートを決定する同期ポート決定部と、
　前記同期ポート決定部によって決定された前記時刻同期ポートで受信された前記時刻情報に基づき、ローカル時刻を更新する時刻同期部と
を備える時刻同期装置。
　前記同期ポート決定部は、複数のポートそれぞれについての前記時刻情報の直接の転送元の転送装置である隣接装置からの前記周波数偏差である隣接周波数偏差に基づき、前記時刻同期ポートを決定する
請求項１に記載の時刻同期装置。
　前記同期ポート決定部は、２つ以上のポートについての前記累積周波数偏差が最良である場合に、前記隣接周波数偏差に基づき、前記２つ以上のポートから前記時刻同期ポートを決定する
請求項２に記載の時刻同期装置。
　前記累積周波数偏差は、周期的に計算され、
　前記時刻同期装置は、さらに、
　基準回の前記累積周波数偏差から得られる累積判断指標に基づき、前記マスター装置との間の異常を検出する異常検出部
を備える請求項１から３までのいずれか１項に記載の時刻同期装置。
　前記隣接周波数偏差は、周期的に計算され、
　前記時刻同期装置は、さらに、
　基準回の前記隣接周波数偏差から得られる隣接判断指標に基づき、前記隣接装置との間の異常を検出する異常検出部
を備える請求項２に記載の時刻同期装置。
　前記複数のポートは、複数のマスター装置のうちいずれかのマスター装置から送信された前記時刻情報を受信し、
　前記同期ポート決定部は、前記複数のマスター装置のうち優先するマスター装置を特定することにより、前記複数のポートから前記時刻同期ポートの候補となる候補ポートを決定し、複数の候補ポートが特定された場合に、前記複数の候補ポートそれぞれについての前記累積周波数偏差に基づき、前記複数の候補ポートから前記時刻同期ポートを決定する
請求項１から５までのいずれか１項に記載の時刻同期装置。
　コンピュータが、マスター装置から送信された時刻情報を異なる転送装置を経由して受信する複数のポートそれぞれについての前記マスター装置からの周波数偏差の累積値である累積周波数偏差に基づき、前記複数のポートから時刻同期ポートを決定し、
　コンピュータが、前記時刻同期ポートで受信された前記時刻情報に基づき、ローカル時刻を更新する時刻同期方法。
　マスター装置から送信された時刻情報を異なる転送装置を経由して受信する複数のポートそれぞれについての前記マスター装置からの周波数偏差の累積値である累積周波数偏差に基づき、前記複数のポートから時刻同期ポートを決定する同期ポート決定処理と、
　前記同期ポート決定処理によって決定された前記時刻同期ポートで受信された前記時刻情報に基づき、ローカル時刻を更新する時刻同期処理と
を行う時刻同期装置としてコンピュータを機能させる時刻同期プログラム。