(57)【要約】【課題】時刻同期装置間のリンク非対称性の影響を低減するような時刻同期機構を提供すること。【解決手段】第２伝送装置２は、複数波長分の遅延算出用パケットを同時に対向の時刻伝送装置に送信する送信部１６と、対向の時刻伝送装置から受信した複数波長分の遅延算出用パケットの到着した時刻の差をもとに、対向の時刻伝送装置から自装置までの伝搬遅延Dmsを求め、対向の時刻伝送装置が求めた自装置から対向の時刻伝送装置までの伝搬遅延Dsmの通知を受け、伝搬遅延Dmsおよび伝搬遅延Dsmよりも大きな伝搬遅延Dmaxを求める受信部１７とを有する。受信部１７は、受信したPTPパケットに対して、伝搬遅延Dmsから伝搬遅延Dmaxまでの待ちあわせ遅延Wmsを発生させた後に、スレーブノード４に送信する。【選択図】図６
2020134203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１時刻同期装置側に接続される第１伝送装置と、前記第１伝送装置に対向し第２時刻同期装置側に接続される第２伝送装置を経由して、前記第１時刻同期装置と前記第２時刻同期装置との間で時刻同期用パケットを送受信し、その送受信の時刻情報をもとに前記第２時刻同期装置の時刻を同期する時刻伝送システムに用いられる伝送装置であって、
前記第１伝送装置および前記第２伝送装置としてそれぞれ動作する伝送装置は、
複数波長分の遅延算出用パケットを同時に対向の伝送装置に送信する送信部と、
前記対向の伝送装置から受信した複数波長分の前記遅延算出用パケットの到着した時刻の差をもとに、前記対向の伝送装置から自装置までの第１伝搬遅延を求め、前記対向の伝送装置が求めた自装置から前記対向の伝送装置までの第２伝搬遅延の通知を受け、前記第１伝搬遅延および前記第２伝搬遅延よりも大きな設定遅延を求める受信部とを有し、
前記受信部は、
前記対向の伝送装置から複数波長分の前記時刻同期用パケットを受信すると、それらの前記時刻同期用パケットの到着した時刻の差をもとに、前記対向の伝送装置から自装置までの第３伝搬遅延を求め、
受信した前記時刻同期用パケットに対して、前記第３伝搬遅延から前記設定遅延までの待ちあわせ遅延を発生させた後に、自装置側に接続される時刻同期装置に送信することを特徴とする
伝送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の伝送装置と、前記第１時刻同期装置と、前記第２時刻同期装置とを含めて構成される時刻伝送システムであって、
前記第２時刻同期装置は、前記時刻同期用パケットの前記時刻同期装置間における発時刻および着時刻を用いて前記第２時刻同期装置の時計のずれであるオフセット値を計算することを特徴とする
時刻伝送システム。
【請求項３】
第１時刻同期装置側に接続される第１伝送装置と、前記第１伝送装置に対向し第２時刻同期装置側に接続される第２伝送装置を経由して、前記第１時刻同期装置と前記第２時刻同期装置との間で時刻同期用パケットを送受信し、その送受信の時刻情報をもとに前記第２時刻同期装置の時刻を同期する時刻伝送システムが実行する遅延補正方法であって、
前記第１伝送装置および前記第２伝送装置としてそれぞれ動作する伝送装置は、
複数波長分の遅延算出用パケットを同時に対向の伝送装置に送信する送信部と、
前記対向の伝送装置から受信した複数波長分の前記遅延算出用パケットの到着した時刻の差をもとに、前記対向の伝送装置から自装置までの第１伝搬遅延を求め、前記対向の伝送装置が求めた自装置から前記対向の伝送装置までの第２伝搬遅延の通知を受け、前記第１伝搬遅延および前記第２伝搬遅延よりも大きな設定遅延を求める受信部とを有し、
前記受信部は、
前記対向の伝送装置から複数波長分の前記時刻同期用パケットを受信すると、それらの前記時刻同期用パケットの到着した時刻の差をもとに、前記対向の伝送装置から自装置までの第３伝搬遅延を求め、
受信した前記時刻同期用パケットに対して、前記第３伝搬遅延から前記設定遅延までの待ちあわせ遅延を発生させた後に、自装置側に接続される時刻同期装置に送信することを特徴とする
遅延補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送装置、時刻伝送システム、および、遅延補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
時刻同期技術は、モバイルにおける基地局間連携において次世代移動通信5G（Generation）などで今後必要とされている。時刻同期システムは、例えば、時刻基準装置であるGM（Grand Master）を各地点に分散配置させる構成により実現される。各地点のGMは、GNSS（Global Navigation Satellite System）衛星からの信号を直接受信するGNSSレシーバとして機能し、受信した信号を直接エンドアプリケーションに配信する。
しかし、高性能であるGNSSレシーバの台数を増やすと、その分コストも高くなってしまう。また、悪天候により衛星からの信号を受信できない時間帯は、時刻の精度が悪化してしまう。
【０００３】
そこで、GMからの情報をパケットネットワークによって配信する（つまり、GNSS信号を間接的に受信する）形態として、例えば、パケットのタイムスタンプを利用して時刻同期を行うPTP（Precision Time Protocol）が用いられる（非特許文献１）。PTPでは、通信事業者の高信頼なネットワークを介して時刻同期が行われる。
これにより、時刻基準となるGNSSアンテナの受信地点および設置数を集約でき、集約したGNSSレシーバ（GM）へ監視機能を具備することでGNSS受信の信頼性を向上することができる。また、パケットネットワークの経路二重化により、信頼性も向上できる。さらに、GMはPTPパケットを主信号に重畳することで、経済的かつ高精度に時刻情報を伝達することができる。
【０００４】
図１７は、時刻同期技術が適用された時刻伝送システムの構成図である。
時刻伝送システムは、ＰＴＰに対応したＰＴＰノードであるＧＭノード８２ｚと、ＢＣ（Boundary Clock）ノード８３ｚ，８４ｚと、ＯＣ（Ordinary Clock）ノード８５ｚとがネットワークで接続されて構成される。
以下、時刻同期を直接行うＰＴＰノード間で、時刻情報を提供する側をマスタノード９１ｚ（図１８）とし、マスタノード９１ｚから時刻情報を受ける被同期装置の側をスレーブノード９２ｚ（図１８）とする。以下、時刻情報の伝搬の順序を図１７の太線矢印で記載する。太線矢印の矢印元側が上り側であり、太線矢印の矢印先側が下り側である。つまり、ＧＭノード８２ｚ→ＢＣノード８３ｚ→ＢＣノード８４ｚ→ＯＣノード８５ｚの順に正確な時刻情報が下りに伝搬される。
【０００５】
ＧＭノード８２ｚは、GPS衛星８１ｚからの信号を直接受信するアンテナ８２ａを備える。
ＢＣノード８３ｚは、マスタノード９１ｚであるＧＭノード８２ｚから時刻情報を受けるスレーブノード９２ｚであり、その後にＢＣノード８４ｚに時刻情報を提供するマスタノード９１ｚとして機能する。
ＢＣノード８４ｚは、ＢＣノード８３ｚから時刻情報を受けるスレーブノード９２ｚであり、その後にＯＣノード８５ｚに時刻情報を提供するマスタノード９１ｚとして機能する。
ＯＣノード８５ｚは、ＢＣノード８４ｚから時刻情報を受けるスレーブノード９２ｚであり、その後にエンド端末８６ｚに時刻情報を提供する。
なお、ＢＣノード８３ｚ，８４ｚとＯＣノード８５ｚとの呼び方の違いは、他ＰＴＰノードへの接続ポートがＢＣノード８３ｚ，８４ｚには複数本存在し、ＯＣノード８５ｚには１本だけ存在することによる。
【０００６】
図１８は、ＰＴＰの仕組みを示すシーケンス図である。
時刻情報（タイムスタンプ）を付与したPTPパケットは、マスタノード９１ｚ〜スレーブノード９２ｚ間で送受信される。PTPパケットとして、下りのSyncメッセージ（Ｓ１１ｚ）と、下りのFollow-upメッセージ（Ｓ１２ｚ）と、上りのDelay_Requestメッセージ（Ｓ１３ｚ）と、下りのDelay_Responseメッセージ（Ｓ１４ｚ）とが順番に送受信される。
発時刻t1は、Syncメッセージ（Ｓ１１ｚ）がマスタノード９１ｚから送信された時刻である。なお、Syncメッセージの発時刻t1をSyncメッセージそのものに含ませることは困難であるので、Syncメッセージの発時刻t1は後続のFollow-upメッセージにて、スレーブノード９２ｚに通知される。
着時刻t2は、Syncメッセージがスレーブノード９２ｚに到着した時刻である。
発時刻t3は、Delay_Requestメッセージがスレーブノード９２ｚから送信された時刻である。
着時刻t4は、Delay_Requestメッセージがマスタノード９１ｚに到着した時刻である。着時刻t4は、Delay_Requestメッセージに対するDelay_Responseメッセージに含めて、スレーブノード９２ｚに通知される。
これにより、スレーブノード９２ｚは、４つのタイムスタンプ（発時刻t1〜着時刻t4）をすべて把握できる。
【０００７】
PTPパケットの送受信には、以下の伝搬遅延が発生する。
・下り遅延Dmsは、マスタノード９１ｚ→スレーブノード９２ｚの下り方向のSyncメッセージの伝搬遅延である。マスタノード９１ｚ側の時計に対するスレーブノード９２ｚ側の時計のずれをオフセット値とすると、下り遅延Dms＝（着時刻t2−オフセット値）−発時刻t1で求まる。
・上り遅延Dsmは、スレーブノード９２ｚ→マスタノード９１ｚの上り方向のDelay_Requestメッセージの伝搬遅延である。上り遅延Dsm＝着時刻t4−（発時刻t3−オフセット値）で求まる。
下り遅延Dms＝上り遅延Dsmと仮定すると、スレーブノード９２ｚは、以下の数式１でオフセット値を求める。
オフセット値＝（（着時刻t2−発時刻t1）−（着時刻t4−発時刻t3））／２  …（数式１）
そして、スレーブノード９２ｚは、求めたオフセット値で自身の時計の時刻を修正することで、マスタノード９１ｚの時計とスレーブノード９２ｚの時計とが同期（時刻一致）される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】IEEE（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）、「IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems」、IEEE Std 1588-2008,Revision of IEEE Std 1588-2002、2008年7月24日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
PTPは、PTPパケットの伝送経路について、上り下りの遅延が等しいことを前提としたプロトコルである。よって、リンク非対称性（上り下りの遅延差）が発生する場合には、時刻同期精度に誤差が生じる。以下、リンク非対称性の要因を例示する。
（ａ）伝送経路途中の装置内遅延は、例えば、パケット処理によるバッファリングやフレーム処理による変動可能性がある遅延である。
（ｂ）伝送路の遅延は、例えば、光路長1mの差で5ns遅延する（5ns／m）など二芯双方向通信時のファイバ長差の遅延や、伝送路の温度変動による変動可能性がある遅延である。なお、地理的に離れた拠点間の時刻誤差は、局内配線の光路長差に比例して大きくなる。
【００１０】
そこで、本発明は、時刻同期装置間のリンク非対称性の影響を低減するような時刻同期機構を提供することを、主な課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明の伝送装置は、以下の特徴を有する。
本発明は、第１時刻同期装置側に接続される第１伝送装置と、前記第１伝送装置に対向し第２時刻同期装置側に接続される第２伝送装置を経由して、前記第１時刻同期装置と前記第２時刻同期装置との間で時刻同期用パケットを送受信し、その送受信の時刻情報をもとに前記第２時刻同期装置の時刻を同期する時刻伝送システムに用いられる伝送装置であって、
前記第１伝送装置および前記第２伝送装置としてそれぞれ動作する伝送装置が、
複数波長分の遅延算出用パケットを同時に対向の伝送装置に送信する送信部と、
前記対向の伝送装置から受信した複数波長分の前記遅延算出用パケットの到着した時刻の差をもとに、前記対向の伝送装置から自装置までの第１伝搬遅延を求め、前記対向の伝送装置が求めた自装置から前記対向の伝送装置までの第２伝搬遅延の通知を受け、前記第１伝搬遅延および前記第２伝搬遅延よりも大きな設定遅延を求める受信部とを有し、
前記受信部が、
前記対向の伝送装置から複数波長分の前記時刻同期用パケットを受信すると、それらの前記時刻同期用パケットの到着した時刻の差をもとに、前記対向の伝送装置から自装置までの第３伝搬遅延を求め、
受信した前記時刻同期用パケットに対して、前記第３伝搬遅延から前記設定遅延までの待ちあわせ遅延を発生させた後に、自装置側に接続される時刻同期装置に送信することを特徴とする。
【００１２】
これにより、時刻同期装置間でリンク非対称性を吸収する一定の設定遅延が時刻同期用パケットに設定されるので、時刻同期装置間のリンク非対称性に影響されない時刻同期機構を提供することができる。
【００１３】
本発明は、前記伝送装置と、前記第１時刻同期装置と、前記第２時刻同期装置とを含めて構成される時刻伝送システムであって、
前記第２時刻同期装置が、前記時刻同期用パケットの前記時刻同期装置間における発時刻および着時刻を用いて前記第２時刻同期装置の時計のずれであるオフセット値を計算することを特徴とする。
【００１４】
これにより、時刻同期装置間のリンク非対称性に影響されない時刻同期用パケットの発時刻および着時刻をもとに、高精度な時刻同期を実現することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、時刻同期装置間のリンク非対称性の影響を低減するような時刻同期機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係わる時刻同期技術が適用された時刻伝送システムの構成図である。
【図２】本実施形態に係わる伝送装置内での遅延の計算方法を示す説明図である。
【図３】本実施形態に係わる図１の時刻伝送システムに対して、リンク対称性が事後的に確立される場合の構成図である。
【図４】本実施形態に係わる第１伝送装置の構成図である。
【図５】本実施形態に係わる第２伝送装置の構成図である。
【図６】本実施形態に係わる各同期用モジュールの構成図である。
【図７】本実施形態に係わる同期用モジュール間で伝搬遅延を測定する処理を示す説明図である。
【図８】本実施形態に係わる時刻同期の全体処理を示すシーケンス図である。
【図９】本実施形態に係わるＳ３１の送信側処理の詳細を示すシーケンス図である。
【図１０】本実施形態に係わるＳ３２の受信側処理の詳細を示すシーケンス図である。
【図１１】本実施形態に係わるＳ３３の送信側処理の詳細を示すシーケンス図である。
【図１２】本実施形態に係わるＳ３４の受信側処理の詳細を示すシーケンス図である。
【図１３】本実施形態に係わるＳ３５の送信側処理の詳細を示すシーケンス図である。
【図１４】本実施形態に係わるＳ３６の受信側処理の詳細を示すシーケンス図である。
【図１５】本実施形態に係わるＳ１２の送信側処理の詳細を示すシーケンス図である。
【図１６】本実施形態に係わるＳ１３の受信側処理の詳細を示すシーケンス図である。
【図１７】時刻同期技術が適用された時刻伝送システムの構成図である。
【図１８】ＰＴＰの仕組みを示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、時刻同期技術が適用された時刻伝送システムの構成図である。
本実施形態の時刻伝送システムでは、時刻同期装置としてのマスタノード（第１時刻同期装置）３とスレーブノード（第２時刻同期装置）４との間でPTPパケット（時刻同期用パケット）を送受信することで、スレーブノード４の時刻同期処理を行う。
そして、PTPパケットを中継するための伝送装置として、第１伝送装置１と、第２伝送装置２とを互いに対向するように設ける。直接接続されるマスタノード３と第１伝送装置１とが組となり、直接接続されるスレーブノード４と第２伝送装置２とが組となる。これらの伝送装置は、パケットの中継機能に加えて、マスタノード３とスレーブノード４との間のリンク非対称性の影響を低減する待ち合わせ機能（詳細は図３）を有している。
【００１９】
時刻伝送システムは、マスタノード３→第１伝送装置１→第２伝送装置２→スレーブノード４の経路で下りのSyncメッセージ（図１８ではＳ１１ｚ）を伝送し、その逆の経路で上りのDelay_Requestメッセージ（図１８ではＳ１３ｚ）を伝送する。
マスタノード３→スレーブノード４の伝搬遅延の主成分である第１伝送装置１→第２伝送装置２の間に発生する伝搬遅延を、以下では「Dms」（第１伝搬遅延）とする。
スレーブノード４→マスタノード３の伝搬遅延の主成分である第２伝送装置２→第１伝送装置１の間に発生する伝搬遅延を、以下では「Dsm」（第２伝搬遅延）とする。
なお、伝搬遅延Dmsの「ms」はmaster→slaveの方向を示し、伝搬遅延Dsmの「sm」はslave→masterの方向を示す。
【００２０】
このとき、｜伝搬遅延Dms−伝搬遅延Dsm｜＞０なら時刻同期装置間のリンク非対称性が存在し、その要因は伝送経路途中の装置（第１伝送装置１、第２伝送装置２）内遅延と、伝送路の遅延との和である。このリンク非対称性を削減するために、第１伝送装置１→第２伝送装置２間の伝搬遅延Dmsをマスタノード３→スレーブノード４間の遅延の代わりに測定し、第２伝送装置２→第１伝送装置１間の伝搬遅延Dsmをスレーブノード４→マスタノード３間の遅延の代わりに測定する。
なお、時刻伝送システムに対して、以下に示す構成を採用することにより、伝送装置間の非対称性と、時刻同期装置間の非対称性とがほぼ等しくなる。
・マスタノード３、第１伝送装置１間の配線と、第２伝送装置２、スレーブノード４間の配線とが上り下りで等長配線である構成。
・第１同期用モジュール１０をマスタノード３の内部に組み込み、第２同期用モジュール２０をスレーブノード４の内部に組み込む構成。
【００２１】
図２は、伝送装置（第１伝送装置１、第２伝送装置２）内での遅延の計算方法を示す説明図である。
（手順１）伝搬遅延Dmsおよび伝搬遅延Dsmがそれぞれ遅延量として測定される。
（手順２）遅延量の最大値に対してある程度のマージンを加算した伝搬遅延Dmax（設定遅延）が求まる。つまり、伝搬遅延Dmaxは、どの伝搬遅延Dmsおよび伝搬遅延Dsmよりも大きな値が設定される。
（手順３）各伝送装置は、自身が受信したPTPパケットに対して、そのPTPパケットの送信元から自身までに要した伝搬遅延（第３伝搬遅延）から伝搬遅延Dmaxまでの不足分を待ちあわせ遅延とする。
［第２伝送装置２の場合］下りのPTPパケットの待ちあわせ遅延Wms＝伝搬遅延Dmax−伝搬遅延Dms
［第１伝送装置１の場合］上りのPTPパケットの待ちあわせ遅延Wsm＝伝搬遅延Dmax−伝搬遅延Dsm
【００２２】
図３は、図１の時刻伝送システムに対して、リンク対称性が事後的に確立される場合の構成図である。
第２伝送装置２は、図２で説明したように、伝搬遅延Dmsで到着したPTPパケットに対して待ちあわせ遅延Wms分待たせるようにすることで、伝送路の合計の遅延が伝搬遅延Dmaxとなる。
第１伝送装置１も、図２で説明したように、伝搬遅延Dsmで到着したPTPパケットに対して待ちあわせ遅延Wsm分待たせるようにすることで、伝送路の合計の遅延が伝搬遅延Dmaxとなる。
これにより、上り下りの両方向の遅延が等しくなることで、リンク対称性が事後的に確立される。例えば、同じ経路のPTPパケットでも、送信するタイミングにおけるネットワークの混雑状況により、同じ方向の通信でも遅延がばらついてしまう。しかし、この遅延のばらつきも伝搬遅延Dmax への不足分だけ各伝送装置内で待ち合わせを行うことで、全パケットが同じ遅延となる。
【００２３】
図４は、第１伝送装置１の構成図である。第１伝送装置１は、光信号を中継するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）技術を適用した装置として構成される。第１伝送装置１は、基本的なパケット伝送部として、ＴＲＰＮ（Transponder）９１と、ＭＵＸ（multiplexer）９２と、ＤＥＭＵＸ（demultiplexer）９３と、ＯＸＣ（Optical Cross Connect）９４と、ＡＭＰ（Amplifier）９５，９６と、ＯＳＣ（Optical Supervisory Channel）９７とを有する。
これらの基本的なパケット伝送部は、第１伝送装置１内に１度導入した後には、基本的には交換しなくてもよい部品である。例外として、通信需要が急増したり、部品が故障したりする場合は交換または追加配備が必要となる。
【００２４】
さらに、第１伝送装置１は、PTPパケットに加え、伝搬遅延Dms、Dsmを測定するための独自パケットを用いた時刻同期処理を扱う処理部として、第１同期用モジュール１０を有する。第１同期用モジュール１０は、接続先のマスタノード３との間でPTPパケットを送受信する。つまり、第１伝送装置１は、基本的なパケット伝送部に修正を加えること無く、独立した別部品として第１同期用モジュール１０を装置内に追加することができる。これにより、図１〜図３で説明したリンク対称性を確立する機能を低コストで追加することができる。
【００２５】
一方、ＴＲＰＮ９１は、マスタノード３以外の一般的なルータや転送装置と接続し、パケットを送受信する。
第１同期用モジュール１０およびＴＲＰＮ９１から送信される光信号は、ＭＵＸ９２、ＯＸＣ９４、ＡＭＰ９５、ＯＳＣ９７を経由して、光ネットワークへと出力される。なお、ＯＳＣ９７では、伝送路の監視や装置の制御が行われる。
光ネットワークから受信した光信号は、ＯＳＣ９７、ＡＭＰ９６、ＯＸＣ９４、ＭＵＸ９２、ＤＥＭＵＸ９３を経由して、第１同期用モジュール１０およびＴＲＰＮ９１へと通知される。
【００２６】
図５は、第２伝送装置２の構成図である。第２伝送装置２も第１伝送装置１と同様に、基本的なパケット伝送部として、ＴＲＰＮ９１と、ＭＵＸ９２と、ＤＥＭＵＸ９３と、ＯＸＣ９４と、ＡＭＰ９５，９６と、ＯＳＣ９７とを有する。基本的なパケット伝送部の機能は、第１伝送装置１も第２伝送装置２も同じであるので、図５では説明を省略する。
そして、第２伝送装置２は、PTPパケット、独自パケットを用いた時刻同期処理を扱う処理部として、第２同期用モジュール２０を有する。第２同期用モジュール２０は、接続先のスレーブノード４との間でPTPパケットを送受信する。
【００２７】
図６は、第１同期用モジュール１０、第２同期用モジュール２０の構成図である。これらの両モジュールは共通の構成である。
両モジュールの構成要素の一部である制御部は、それぞれCPU（Central Processing Unit）と、メモリと、ハードディスク、不揮発メモリ、SSD（solid state drive）などで例示される記憶手段（記憶部）と、ネットワークインタフェースとを有するコンピュータとして構成してもよい。
制御部のコンピュータは、CPUが、メモリ上に読み込んだプログラム（アプリケーションや、その略のアプリとも呼ばれる）を実行することにより、各処理部を動作させる。
さらに、O/E・E/O部１１、可変波長トランスミッタ１６４、カプラ１７１、光受信部１７５はそれぞれ個別のハード（ハードウェア）として構成される。また、PHY部１２、MAC部１３は、LSI（Large Scale Integration）として構成される。
【００２８】
第１同期用モジュール１０、第２同期用モジュール２０は、それぞれPTPパケット、独自パケットの送信を行う送信部１６と、PTPパケット、独自パケットの受信を行う受信部１７と、その他の共通部１９とを有する。共通部１９は、O/E・E/O（Optical／Electronic・Electronic／Optical signal converter）部１１と、PHY（physical layer：物理層）部１２と、MAC（Medium Access Control）部１３と、クロックタイマ１４と、環境情報管理部１５とを有する。
クロックタイマ１４は、第１同期用モジュール１０内の任意の機能部間の同期動作を担保するために、周波数・タイミングを供給する。
環境情報管理部１５は、波長分散係数、温度の情報を管理する。
【００２９】
送信部１６は、キュー部１６２と、トリガ付与部１６３と、可変波長トランスミッタ１６４とが２波長（２波長）分用意され、その各系統に対して同じパケットをコピーして入力するためのコピー部１６１，１６５も備えられている。
コピー部１６１は、PTPパケットを２波長にコピーする。
キュー部１６２は、これから送信するPTPパケット、独自パケットを格納する。
トリガ付与部１６３は、時間差検出部１７２の到着時間差を検出用のトリガを、これから送信するPTPパケット、独自パケットに付与する。トリガとは、例えば、Ethernet（登録商標）のプリアンブルのような、測定対象のタイミングを認識できるような特定の信号パターン（「101010…11」など）として実装される。または、パケット内の特定フィールドの特定値として、トリガを埋め込んでもよい。
２波長それぞれの可変波長トランスミッタ１６４は、送信するPTPパケット、独自パケットを他方の可変波長トランスミッタ１６４とは異なる波長の光信号に変換する。そして、２波長それぞれの可変波長トランスミッタ１６４は、変換した光信号を他方の可変波長トランスミッタ１６４と同時に送信する。なお、２波長を例示したが、３波長以上の光信号を３つ以上の可変波長トランスミッタ１６４が同時に送信してもよい。
コピー部１６５は、独自パケットを２波長にコピーする。
【００３０】
受信部１７は、カプラ１７１と、時間差検出部１７２と、遅延演算部１７３と、遅延管理部１７４と、光受信部１７５と、識別セレクタ１７６と、遅延量制御部１７７と、可変遅延部１７８とを有する。
カプラ１７１は、可変波長トランスミッタ１６４から送信された２波長以上の光信号を受信し、時間差検出部１７２と、光受信部１７５とに出力する。
時間差検出部１７２は、２波長以上の光信号の到着時間差△tを検出する（詳細は図７）。なお、時間差検出部１７２は、例えばオシロスコープに具備されている機能群を用いることによって実現できる。
遅延演算部１７３は、到着時間差△tから伝搬遅延Dms、Dsmを算出する（詳細は図７）。
【００３１】
遅延管理部１７４は、図２で示したように、第１同期用モジュール１０、第２同期用モジュール２０間で、算出された伝搬遅延Dms、Dsmをやりとりし、待ちあわせ遅延Wms、Wsmを決定し、伝送区間の遅延が伝搬遅延Dmaxとなるように（同じ値で対称性をもつように）調整する。
光受信部１７５は、カプラ１７１からの光信号を電気信号に変換する。この変換時に分散補償などの処理を行ってもよい。
識別セレクタ１７６は、２波長分のパケット（電気信号）のうちの一方（例えば到着が早いパケット）を選択して出力する。その出力先として、識別セレクタ１７６は、PTPパケットを可変遅延部１７８に出力し、独自パケットをコピー部１６５に出力する。
遅延量制御部１７７は、遅延管理部１７４が決定した待ちあわせ遅延Wms、Wsmを可変遅延部１７８に設定する。
可変遅延部１７８は、設定された待ちあわせ遅延Wms、Wsmの分だけ、PTPパケットを待ち合わせる。
【００３２】
図７は、同期用モジュール間で伝搬遅延を測定する処理を示す説明図である。
第１同期用モジュール１０から第２同期用モジュール２０までの下りの伝送路の距離をLmsとし、第２同期用モジュール２０から第１同期用モジュール１０までの上りの伝送路の距離をLsmとする。
ファイバの波長分散係数C[ps/nm/km]は既知とし、Lms,Lsmは未知とする。また、図７では図示を省略したが、各同期用モジュールと時刻同期装置（マスタノード３、スレーブノード４）との間のファイバペアは等長とする。さらに、同期用モジュールと、図４，５で示したＭＵＸ９２／ＤＥＭＵＸ９３との間のファイバ群も等長とする。
【００３３】
第１同期用モジュール１０の可変波長トランスミッタ１６４は、２波長（波長の差：△λ[nm]）の光信号を伝送路に同時に入力する（符号３０１）。この符号３０１では、太線の光信号と、細線の光信号とは波長が異なる。そして、２波長が伝搬する伝送路では、分散などの影響により第２同期用モジュール２０への到着タイミングがズレる。
第２同期用モジュール２０の時間差検出部１７２は、２波長以上の光信号の到着時間差（△t12[ps]）を検出する（符号３０２）。
第２同期用モジュール２０の遅延演算部１７３は、「△t12＝C×△λ×L12」の関係式を用いて、L12を算出する。そして、遅延演算部１７３は、「Dms＝5000[ns/km]×L12[km](×温度補正)」の関係式を用いて、伝搬遅延Dmsを算出する。
【００３４】
以上、第１同期用モジュール１０から第２同期用モジュール２０に通知される２波長の光信号をもとに、伝搬遅延Dmsを算出する処理の詳細を説明した。
同様にして、逆方向の第２同期用モジュール２０から同時に送信される２波長の光信号（符号３１１）をもとに、第１同期用モジュール１０が２波長の光信号の到着時間差（△t21[ps]）を検出して（符号３１２）、伝搬遅延Dsmを算出する。
【００３５】
図８は、時刻同期の全体処理を示すシーケンス図である。このシーケンス図は大きく３つの処理ブロックに分類される。
（１）待ちあわせ遅延Wms、Wsmを決定するための前準備処理（Ｓ３０＝詳細はＳ３１〜Ｓ３６）。
（２）下りのPTPパケットを待ちあわせ遅延Wmsだけ待ち合わせることで、伝搬遅延Dmaxとしてスレーブノード４に通知する処理（Ｓ１０＝詳細はＳ１１〜Ｓ１４）。
（３）上りのPTPパケットを待ちあわせ遅延Wsmだけ待ち合わせることで、伝搬遅延Dmaxとしてマスタノード３に通知する処理（Ｓ２０＝詳細はＳ２１〜Ｓ２４）。
【００３６】
なお、図２で説明したように、伝搬遅延Dmaxは、実際の測定された伝搬遅延Dms、Dsmなどの遅延量に対して、余裕を持って設定される。よって、伝搬遅延Dms、Dsmの測定値はネットワークの混雑状況によって時々刻々と変化するものの、（１）の前準備処理（Ｓ３０）は基本的に１回測定すればよい。一方、ネットワークの増設などの大幅なネットワーク設備更新が発生したときには、遅延量も大きく変動するため、前準備処理（Ｓ３０）を再度実行することが好ましい。
【００３７】
まず、伝搬遅延Dms、Dsmの情報収集を行うための前準備処理（Ｓ３０）を説明する。
Ｓ３１として、第１伝送装置１は、図９で後記する送信側の処理を行うことで、伝搬遅延Dmsを求めるための独自パケットを第２伝送装置２に送信する。
Ｓ３２として、第２伝送装置２は、図１０で後記する受信側の処理を行うことで、伝搬遅延Dmsを求める。
Ｓ３３として、第２伝送装置２は、図１１で後記する送信側の処理を行うことで、伝搬遅延Dsmを求めるための独自パケットを第１伝送装置１に送信する。
Ｓ３４として、第１伝送装置１は、図１２で後記する受信側の処理を行うことで、伝搬遅延Dsmを求める。
なお、Ｓ３３の独自パケットには、Ｓ３２で求めた伝搬遅延Dmsも含まれる。これにより、Ｓ３４の時点で、第１同期用モジュール１０は、自身で求めた伝搬遅延Dsmに加えて、通知された伝搬遅延Dmsも取得することができる。
【００３８】
Ｓ３５として、第１伝送装置１は、図１３で後記する送信側の処理を行うことで、伝搬遅延Dms、Dsmから伝搬遅延Dmaxを求める。これにより、待ちあわせ遅延Wsmを自身の可変遅延部１７８に設定できる。そして、第１伝送装置１は、求めた伝搬遅延Dmaxを含めた独自パケットを第２伝送装置２に送信する。
Ｓ３６として、第２伝送装置２は、図１４で後記する受信側の処理を行うことで、通知された伝搬遅延Dmaxから待ちあわせ遅延Wmsを求め、その待ちあわせ遅延Wmsを自身の可変遅延部１７８に設定できる。
【００３９】
次に、（２）下りのPTPパケットの通知処理（Ｓ１０）を説明する。下りのPTPパケットとは、発着時刻の計測対象となる下りのSyncメッセージ（図１８のＳ１１ｚ）である。なお、発着時刻の計測対象とならない下りのFollow-upメッセージ（Ｓ１２ｚ）と、下りのDelay_Responseメッセージ（Ｓ１４ｚ）とについては、通知処理（Ｓ１０）の対象としてもよいし（待ち合わせを行う）、対象外としてもよい（待ち合わせを行わないで従来のPTP処理を行う）。
Ｓ１１として、マスタノード３は、下りのPTPパケットをスレーブノード４に向けて送信し、PTPパケットを中継先の第１伝送装置１が受信する。
Ｓ１２として、第１伝送装置１は、図１５で後記する送信側処理を行い、下りのPTPパケットを第２伝送装置２に転送する。
Ｓ１３として、第２伝送装置２は、図１６で後記する受信側処理を行うことで、下りのPTPパケットを待ち合わせる。
Ｓ１４として、第２伝送装置２は、下りのPTPパケットをスレーブノード４に転送する。
【００４０】
そして、（３）上りのPTPパケットの通知処理（Ｓ２０）を説明する。上りのPTPパケットとは、発着時刻の計測対象となる上りのDelay_Requestメッセージ（図１８のＳ１３ｚ）である。
通知処理（Ｓ２０）は、通知処理（Ｓ１０）とPTPパケットの送信方向を反転させ、Ｓ１３で第２伝送装置２が待ちあわせ遅延Wmsだけ待ち合わせる処理を、Ｓ２３で第１伝送装置１が待ちあわせ遅延Wsmだけ待ち合わせる処理に置き換えたものである。
Ｓ２１として、スレーブノード４は、上りのPTPパケットをマスタノード３に向けて送信し、PTPパケットを中継先の第２伝送装置２が受信する。
Ｓ２２として、第２伝送装置２は、図１５と同様の送信側処理を行い、上りのPTPパケットを第１伝送装置１に転送する。
Ｓ２３として、第１伝送装置１は、図１６と同様の受信側処理を行うことで、上りのPTPパケットを待ち合わせる。
Ｓ２４として、第１伝送装置１は、上りのPTPパケットをマスタノード３に転送する。
【００４１】
Ｓ４０として、スレーブノード４は、自身の時計について、時刻同期の補正処理を行う。具体的には、スレーブノード４は、図１８で示したように、以下の数式１でオフセット値を求める。
オフセット値＝（（着時刻t2−発時刻t1）−（着時刻t4−発時刻t3））／２  …（数式１）
【００４２】
以上、図８を参照して時刻同期の全体処理を説明した、以下、図９〜図１６を参照して、この全体処理の一部である部分処理の詳細を個別に説明する。
【００４３】
図９は、Ｓ３１の送信側処理の詳細を示すシーケンス図である。このシーケンスは、第１伝送装置１内の第１同期用モジュール１０によって実行される。
Ｓ３１１として、遅延管理部１７４は、遅延算出用パケットを独自パケットとして新規に生成し、コピー部１６１に出力する。
Ｓ３１２として、コピー部１６１は、遅延算出用パケットをコピーして、２波長分のキュー部１６２に出力する。
Ｓ３１３として、キュー部１６２によるバッファリング処理、トリガ付与部１６３によるトリガ付与処理がなされた遅延算出用パケットは、可変波長トランスミッタ１６４に出力される。
Ｓ３１４として、可変波長トランスミッタ１６４は、２波長分の遅延算出用パケットを光信号に変換し、その光信号を同時に第２同期用モジュール２０に出力する。
【００４４】
図１０は、Ｓ３２の受信側処理の詳細を示すシーケンス図である。このシーケンスは、第２伝送装置２内の第２同期用モジュール２０によって実行される。
Ｓ３２１として、カプラ１７１は、受信した２波長分の光信号の分岐し、その一方を時間差検出部１７２に出力する。
Ｓ３２２として、時間差検出部１７２は、トリガ付与部１６３によるトリガをもとに光信号の到着時間差（△t12）を検出し、その結果を遅延演算部１７３に出力する。
Ｓ３２３として、遅延演算部１７３は、図７で示したように、光信号の到着時間差から伝搬遅延Dmsを算出し、その結果を遅延管理部１７４に出力する。
Ｓ３２４として、遅延管理部１７４は、伝搬遅延Dmsを保持する。
【００４５】
図１１は、Ｓ３３の送信側処理の詳細を示すシーケンス図である。このシーケンスは、第２伝送装置２内の第２同期用モジュール２０によって実行される。
Ｓ３３１として、遅延管理部１７４は、遅延算出用パケットを独自パケットとして新規に生成し、コピー部１６１に出力する。なお、この遅延算出用パケットには、Ｓ３２４で保持された伝搬遅延Dmsが付加されている。
Ｓ３３２として、コピー部１６１は、遅延算出用パケットをコピーして、２波長分のキュー部１６２に出力する。
Ｓ３３３として、キュー部１６２によるバッファリング処理、トリガ付与部１６３によるトリガ付与処理がなされた遅延算出用パケットは、可変波長トランスミッタ１６４に出力される。
Ｓ３３４として、可変波長トランスミッタ１６４は、２波長分の遅延算出用パケットを光信号に変換し、その光信号を同時に第１同期用モジュール１０に出力する。
【００４６】
図１２は、Ｓ３４の受信側処理の詳細を示すシーケンス図である。このシーケンスは、第１伝送装置１内の第１同期用モジュール１０によって実行される。
Ｓ３４１として、カプラ１７１は、２波長分の光信号を時間差検出部１７２、光受信部１７５に分岐して出力する。
Ｓ３４１ｂとして、光受信部１７５は、受信した光信号を識別セレクタ１７６に出力する。
Ｓ３４１ｃとして、識別セレクタ１７６は、２波長分の光信号から一方を選択して遅延管理部１７４に出力する。
【００４７】
Ｓ３４２として、時間差検出部１７２は、トリガ付与部１６３によるトリガをもとに光信号の到着時間差（△t21）を検出し、その結果を遅延演算部１７３に出力する。
Ｓ３４３として、遅延演算部１７３は、図７で示したように、光信号の到着時間差から伝搬遅延Dsmを算出し、その結果を遅延管理部１７４に出力する。
Ｓ３４４として、遅延管理部１７４は、Ｓ３４３の伝搬遅延Dsmの情報を保持する。
Ｓ３４５として、遅延管理部１７４は、Ｓ３４１ｃから通知された独自パケットから読み出した伝搬遅延Dmsの情報を保持する。
Ｓ３４６として、遅延管理部１７４は、伝搬遅延Dms、Dsmの両方を保持したか否かを判定する。両方を保持していない場合（No）は処理を終了し、両方を保持している場合（Yes）には処理をＳ３４７に進める。
Ｓ３４７として、遅延管理部１７４は、図２で示したように、伝搬遅延Dms、Dsmのうちの最大値よりもさらに大きい伝搬遅延Dmaxを決定し、その結果を遅延量制御部１７７に出力する。
Ｓ３４８として、遅延量制御部１７７は、伝搬遅延Dmaxの情報を保持する。
【００４８】
図１３は、Ｓ３５の送信側処理の詳細を示すシーケンス図である。このシーケンスは、第１伝送装置１内の第１同期用モジュール１０によって実行される。
Ｓ３５１として、遅延管理部１７４は、伝搬遅延Dmax通知用パケットを独自パケットとして新規に生成し、コピー部１６１に出力する。
Ｓ３５２として、コピー部１６１は、伝搬遅延Dmax通知用パケットをコピーして、２波長分のキュー部１６２に出力する。
Ｓ３５３として、キュー部１６２によるバッファリング処理、トリガ付与部１６３によるトリガ付与処理がなされた伝搬遅延Dmax通知用パケットは、可変波長トランスミッタ１６４に出力される。
Ｓ３５４として、可変波長トランスミッタ１６４は、２波長分の伝搬遅延Dmax通知用パケットを光信号に変換し、その光信号を同時に第２同期用モジュール２０に出力する。
【００４９】
図１４は、Ｓ３６の受信側処理の詳細を示すシーケンス図である。このシーケンスは、第２伝送装置２内の第２同期用モジュール２０によって実行される。
Ｓ３６１として、カプラ１７１は、２波長分の光信号を時間差検出部１７２、光受信部１７５に分岐して出力する。しかし、今回は伝搬遅延Dmax通知用パケットに対して伝搬遅延の測定は行わないので、時間差検出部１７２の側では出力された光信号を破棄する。
Ｓ３６２として、光受信部１７５は、受信した光信号を識別セレクタ１７６に出力する。
Ｓ３６３として、識別セレクタ１７６は、２波長分の光信号から一方の伝搬遅延Dmax通知用パケットを選択して遅延管理部１７４に出力する。
Ｓ３６４として、遅延管理部１７４は、伝搬遅延Dmax通知用パケットから読み出した伝搬遅延Dmaxの情報を保持するとともに、その結果を遅延量制御部１７７に出力する。
Ｓ３６５として、遅延量制御部１７７は、伝搬遅延Dmaxの情報を保持する。
【００５０】
図１５は、Ｓ１２の送信側処理の詳細を示すシーケンス図である。このシーケンスは、第１伝送装置１内の第１同期用モジュール１０によって実行される。
Ｓ１２１として、遅延管理部１７４は、PTPパケット受信時の共通部１９により行われる各種処理（O/E・E/O部１１の処理、PHY部１２の処理、MAC部１３の処理）を行い、その結果をコピー部１６１に出力する。
Ｓ１２２として、コピー部１６１は、PTPパケットをコピーして、２波長分のキュー部１６２に出力する。
Ｓ１２３として、キュー部１６２によるバッファリング処理、トリガ付与部１６３によるトリガ付与処理がなされたPTPパケットは、可変波長トランスミッタ１６４に出力される。
Ｓ１２４として、可変波長トランスミッタ１６４は、２波長分のPTPパケットを光信号に変換し、その光信号を同時に第２同期用モジュール２０に出力する。
【００５１】
図１６は、Ｓ１３の受信側処理の詳細を示すシーケンス図である。このシーケンスは、第２伝送装置２内の第２同期用モジュール２０によって実行される。
Ｓ１３１として、カプラ１７１は、２波長分の光信号を時間差検出部１７２、光受信部１７５に分岐して出力する。
Ｓ１３１ｂとして、光受信部１７５は、受信した光信号を識別セレクタ１７６に出力する。
Ｓ１３１ｃとして、識別セレクタ１７６は、２波長分の光信号から一方のPTPパケットを選択して可変遅延部１７８に待ち合わせ対象として出力する。
【００５２】
Ｓ１３２として、時間差検出部１７２は、トリガ付与部１６３によるトリガをもとに光信号の到着時間差（△t12）を検出し、その結果を遅延演算部１７３に出力する。
Ｓ１３３として、遅延演算部１７３は、図７で示したように、光信号の到着時間差から伝搬遅延Dmsを算出し、その結果を遅延管理部１７４を介して遅延量制御部１７７に出力する。
Ｓ１３４として、遅延管理部１７４は、図２で示したように、「伝搬遅延Dmax−伝搬遅延Dms＝待ちあわせ遅延Wms」を算出し、その結果を可変遅延部１７８に出力する。
Ｓ１３５として、可変遅延部１７８は、Ｓ１３１ｃのPTPパケットを待ちあわせ遅延Wmsだけ遅延させてから共通部１９に出力する。
Ｓ１３６として、共通部１９は、PTPパケット送信時の各種処理（MAC部１３の処理、PHY部１２の処理、O/E・E/O部１１の処理）を行ってから、Ｓ１４のPTPパケット送信処理を行う。
【００５３】
以上説明した本実施形態の時刻伝送システムは、マスタノード３、スレーブノード４間に発生してしまう遅延非対称性を、その中継地点に位置する伝送装置（第１伝送装置１、第２伝送装置２）により補正（吸収）することを主な特徴とする。
つまり、PTPパケットの経路終点に近い伝送装置において、待ちあわせ遅延Wms、Wsmを恣意的に発生させることで、双方向の伝搬遅延がともにDmaxになるように（対称になるように）補正している。この伝搬遅延Dmaxを求めるために、伝送装置に備えられる第１同期用モジュール１０、第２同期用モジュール２０間で２波長分の独自パケットを事前に送受信し、その独自パケットの到着時間差から同期用モジュール間の伝搬遅延Dms、Dsmを高精度に求める構成とした。
【００５４】
これにより、時刻同期プロトコルであるPTPの誤差要因（遅延非対称性）を除去することができ、地理的に離れた拠点間の高精度な時刻同期が可能になる。
さらに、（ａ）伝送経路途中の装置内遅延と、（ｂ）伝送路の遅延とを含む伝搬遅延Dms、Dsmが高精度に測定され、その測定結果をもとに伝搬遅延Dmaxが第１同期用モジュール１０、第２同期用モジュール２０に設定される（図２参照）。これにより、伝搬遅延Dmaxとして過剰に大きい値が設定されてしまうことでPTPパケットを余分に待たせたり、伝搬遅延Dmaxとして過剰に小さい値が設定されてしまうことでPTPパケットの遅延非対称性を除去しきれなかったりする不都合を予防できる。
【００５５】
なお、第１同期用モジュール１０、第２同期用モジュール２０のうちの制御部を動作させるプログラムは、通信回線を介して配布したり、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録して配布したりすることも可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１      第１伝送装置
２      第２伝送装置
３      マスタノード（第１時刻同期装置）
４      スレーブノード（第２時刻同期装置）
１０    第１同期用モジュール
１１    O/E・E/O部
１２    PHY部
１３    MAC部
１４    クロックタイマ
１５    環境情報管理部
１６    送信部
１７    受信部
１９    共通部
２０    第２同期用モジュール
１６１，１６５  コピー部
１６２  キュー部
１６３  トリガ付与部
１６４  可変波長トランスミッタ
１７１  カプラ
１７２  時間差検出部
１７３  遅延演算部
１７４  遅延管理部
１７５  光受信部
１７６  識別セレクタ
１７７  遅延量制御部
１７８  可変遅延部
【図１】
2020134203.tif 000003
【図２】
2020134203.tif 000004
【図３】
2020134203.tif 000005
【図４】
2020134203.tif 000006
【図５】
2020134203.tif 000007
【図６】
2020134203.tif 000008
【図７】
2020134203.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020134203.tif 000011
【図１０】
2020134203.tif 000012
【図１１】
2020134203.tif 000013
【図１２】
2020134203.tif 000014
【図１３】
2020134203.tif 000015
【図１４】
2020134203.tif 000016
【図１５】
2020134203.tif 000017
【図１６】
2020134203.tif 000018
【図１７】
2020134203.tif 000019
【図１８】
2020134203.tif 000020