(57)【要約】【課題】物理層においてシグネチャ情報を利用したタイムスタンプ処理装置及び方法を提供する。【解決手段】擬似乱数列を用いて他の端末に送信するメッセージに、同期化メッセージであるということが識別可能なシグネチャ情報を割り当てし、物理層上においてシグネチャ情報を検証するタイムスタンプ処理装置。上記により、正確で精密なタイムスタンプ処理が可能である。【選択図】図１
2010206777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークに連結された他の端末と時間を同期化するタイムスタンプ処理装置であって、
擬似的にランダムに形成される擬似乱数列を用いて、前記他の端末に送信するメッセージに、同期化メッセージであるということが識別可能なシグネチャ情報を割り当て、物理層上において前記シグネチャ情報を検証する第１タイムスタンプ処理部と、
前記他の端末からメッセージを受信すれば、前記受信したメッセージに前記擬似乱数列が含まれるかどうかを前記物理層上において検証して、前記受信したメッセージが同期化メッセージであるか否かを識別する第２タイムスタンプ処理部と
を備えたことを特徴とするタイムスタンプ処理装置。
【請求項２】
前記第１タイムスタンプ処理部は、
前記擬似乱数列を生成する擬似乱数列生成部と、
前記擬似乱数列が含まれたシグネチャ情報を生成して、同期化メッセージに割り当てるシグネチャ情報割り当て部と、
前記物理層上において上位層から受信したビットストリームが、前記擬似乱数列を含むかどうかを検証し、前記検証がなされば、前記ビットストリームを同期化メッセージと判断してタイムスタンピングを実行する擬似乱数列検証部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のタイムスタンプ処理装置。
【請求項３】
前記擬似乱数列生成部は、既定の入力ビットを既約多項式に入力して、前記擬似乱数列を生成することを特徴とする請求項２に記載のタイムスタンプ処理装置。
【請求項４】
前記擬似乱数列生成部は、前記既約多項式に対して線形フィードバックシフトレジスタを通じて排他的論理和の計算を実行して、前記擬似乱数列を生成することを特徴とする請求項３に記載のタイムスタンプ処理装置。
【請求項５】
前記擬似乱数列生成部は、前記入力ビット及び時間同期化メッセージのシーケンス識別子がマッピングされたテーブルを参照して、前記入力ビットを前記既約多項式に入力することを特徴とする請求項３に記載のタイムスタンプ処理装置。
【請求項６】
前記シグネチャ情報割り当て部は、前記同期化メッセージのタイプ、長さ及び値の情報を表示するＴＬＶフィールドに、前記シグネチャ情報を割り当てることを特徴とする請求項２に記載のタイムスタンプ処理装置。
【請求項７】
前記シグネチャ情報割り当て部は、既定の入力ビット後に前記生成された擬似乱数列を結合して、前記シグネチャ情報を生成することを特徴とする請求項２に記載のタイムスタンプ処理装置。
【請求項８】
前記擬似乱数列検証部は、既約多項式を通じて前記擬似乱数列を検証することを特徴とする請求項２に記載のタイムスタンプ処理装置。
【請求項９】
前記擬似乱数列検証部は、線形フィードバックシフトレジスタ上において排他的論理和の計算を実行して、前記計算された論理和値と出力値とを用いて、前記擬似乱数列を検証することを特徴とする請求項８に記載のタイムスタンプ処理装置。
【請求項１０】
前記擬似乱数列検証部は、前記検証時に検出結果値として‘０’ビットが連続して既定回数だけ生成される場合、前記ビットストリームを同期化メッセージと判断することを特徴とする請求項９に記載のタイムスタンプ処理装置。
【請求項１１】
前記シグネチャ情報の擬似乱数列検証部が、上位層で前記物理層に送信した入力ビットであるか否かを前記上位層で検証する事後擬似乱数列検証部をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のタイムスタンプ処理装置。
【請求項１２】
前記第２タイムスタンプ処理部は、
前記他の端末からメッセージを受信すれば、前記物理層上において、前記受信したメッセージに前記擬似乱数列が含まれるかどうかを検証して、前記受信したメッセージが同期化メッセージであるか否かを識別する擬似乱数列識別部と、
前記同期化メッセージが識別されれば、タイムスタンプを保存し、前記タイムスタンプを用いて時間同期化を実行する同期化実行部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のタイムスタンプ処理装置。
【請求項１３】
前記擬似乱数列識別部は、既約多項式を通じて前記擬似乱数列を識別することを特徴とする請求項１２に記載のタイムスタンプ処理装置。
【請求項１４】
ネットワークに連結された他の端末と時間を同期化するタイムスタンプ処理方法であって、
擬似的にランダムに形成される擬似乱数列を生成するステップと、
前記生成された擬似乱数列を用いて、前記他の端末に送信するメッセージに、同期化メッセージであるということが識別可能なシグネチャ情報を割り当てるステップと、
物理層上において前記シグネチャ情報を検証するステップと
を備えたことを特徴とするタイムスタンプ処理方法。
【請求項１５】
前記擬似乱数列を生成するステップは、
既定の入力ビット及び時間同期化メッセージのシーケンス識別子がマッピングされたテーブルを参照して、前記入力ビットを提供するステップと、
前記提供された入力ビットに基づいて既約多項式の排他的論理和の計算を実行して、前記擬似乱数列を生成するステップと
を含むことを特徴とする請求項１４に記載のタイムスタンプ処理方法。
【請求項１６】
前記シグネチャ情報を割り当てるステップは、
既定の入力ビット後に前記生成された擬似乱数列を結合して、前記シグネチャ情報を生成するステップと、
前記生成されたシグネチャ情報を前記同期化メッセージのタイプ、長さ及び値の情報を表示するＴＬＶフィールドに割り当てるステップと
を含むことを特徴とする請求項１４に記載のタイムスタンプ処理方法。
【請求項１７】
前記シグネチャ情報を検証するステップは、上位層から受信したビットストリームが、前記擬似乱数列を含むかどうかを前記物理層上で既約多項式を通じて検証し、前記検証がなされば、前記ビットストリームを同期化メッセージと判断することを特徴とする請求項１４に記載のタイムスタンプ処理方法。
【請求項１８】
前記シグネチャ情報の擬似乱数列が、上位層で前記物理層に送信した入力ビットであるか否かを前記上位層上で検証するステップと、
前記検証がなされば、前記入力ビットとマッピングされたシーケンス識別子とを含んだ同期化メッセージを前記他の端末に提供するステップと、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１４に記載のタイムスタンプ処理方法。
【請求項１９】
ネットワークに連結された他の端末と時間を同期化するタイムスタンプ処理装置の階層構造を記録した情報記録媒体において、
擬似的にランダムに形成される擬似乱数列を生成し、前記生成された擬似乱数列を用いて前記他の端末に送信するメッセージに、同期化メッセージであるということが識別可能なシグネチャ情報を割り当てし、下位層に送信する第１応用階層及び下位層から検証がなされた擬似乱数列を受信すれば、同期化を実行する第２応用階層を含むアプリケーション層と、
前記第１応用階層からビットストリームを受信すれば、前記受信したビットストリームが前記擬似乱数列を含むかどうかを検証して、検証がなされた場合、前記ビットストリームを同期化メッセージと判断してタイムスタンピングを実行する第１物理層及び前記他の端末からメッセージを受信すれば、前記受信したメッセージに前記擬似乱数列が含まれるかどうかを検証して、前記受信したメッセージが同期化メッセージであるか否かを識別して、識別がなされた場合、タイムスタンピングを実行する第２物理層を含む物理層と
を有することを特徴とするタイムスタンプ処理装置の階層構造を記録した情報記録媒体。
【請求項２０】
前記物理層に前記擬似乱数列を検証する擬似乱数列検証階層を有することを特徴とする請求項１９に記載のタイムスタンプ処理装置の階層構造を記録した情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク技術に関し、より詳細には、物理層においてシグネチャ情報を利用したタイムスタンプ処理装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワークを通じて相互連結された端末間の時間情報を一致させるために、時間同期プロセスが必要である。時間同期プロセスには、ＩＥＥＥ１５８８プロトコルまたはネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ：Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のようにタイムスタンプ（ｔｉｍｅｓｔａｍｐｓ）を用いてタイミング（ｔｉｍｉｎｇ）を伝達するための多様なスキーム（ｓｃｈｅｍｅｓ）が存在する。
【０００３】
例えば、ＩＥＥＥ１５８８プロトコルは、ネットワーク端末間の正確な時間同期を可能にする標準時間の転送プロトコルである。ＩＥＥＥ１５８８プロトコルは、二つの端末間の基準時間の差と二つの端末間のパケット転送時に発生する転送遅延時間とを用いて時間同期を実行する。上記の場合には、ＩＥＥＥ１５８８プロトコルは、ネットワーク上において互いに通信する端末のリアルタイムクロック（Ｃｌｏｃｋ）の同期を実行するが、マイクロ秒（Ｍｉｃｒｏ  ｓｅｃｏｎｄ）以上の正確さとシステムの自在な作動管理とが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一実施形態によって、正確なおよび精密なタイムスタンピングが可能なタイムスタンプ処理装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理装置は、擬似的にランダムに形成される擬似乱数列を用いて他の端末に送信するメッセージに、同期化メッセージであるということが識別可能なシグネチャ情報を割り当てし、および物理層においてシグネチャ情報を検証する第１タイムスタンプ処理部と、他の端末からメッセージを受信すれば、受信したメッセージに擬似乱数列が含まれるかどうかを物理層において検証して、受信したメッセージが同期化メッセージであるか否かを識別する第２タイムスタンプ処理部とを含む。
【０００６】
本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理方法は、擬似的にランダムに形成される擬似乱数列を生成するステップと、生成された擬似乱数列を用いて他の端末に送信するメッセージに、同期化メッセージであるということが識別可能なシグネチャ情報を割り当てるステップと、物理層上でシグネチャ情報を検証するステップとを含む。
【０００７】
本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理装置の階層構造を記録した情報記録媒体は、擬似的にランダムに形成される擬似乱数列を生成し、生成された擬似乱数列を用いて他の端末に送信するメッセージに、同期化メッセージであるということが識別可能なシグネチャ情報を割り当てし、下位層に送信する第１応用階層及び下位層から検証がなされた擬似乱数列を受信すれば、同期化を実行する第２応用階層を含むアプリケーション層と、第１応用階層からビットストリームを受信すれば、受信したビットストリームが擬似乱数列を含むかどうかを検証して、検証がなされた場合、ビットストリームを同期化メッセージと判断してタイムスタンピングを実行する第１物理層及び他の端末からメッセージを受信すれば、受信したメッセージに擬似乱数列が含まれるかどうかを検証して、受信したメッセージが同期化メッセージであるか否かを識別して、識別がなされた場合、タイムスタンピングを実行する第２物理層を含む物理層とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、物理層においてタイムスタンピングが実行されることによって、ディレイ（ｄｅｌａｙ）とジッタ（ｊｉｔｔｅｒ）及び不確実性（ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ）を減らし、正確性を高めることができる。さらに、ネットワーク構成を大きく修正せずに簡単な擬似乱数列アルゴリズムを通じてタイムスタンピングを正確に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る時間同期化システムの構成の図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理装置の構成の図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理装置の階層的な構造の図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理装置の第１タイムスタンプ処理部の構成の図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理装置の第２タイムスタンプ処理部の構成の図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る擬似乱数列生成を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る擬似乱数列検出を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理プロセスを説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理プロセスを説明する図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。本発明を説明するに当って、関連した公知機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不明にする恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。また、後述する用語は、本発明での機能を考慮して定義された用語であって、ユーザ、運用者の意図または慣例などによって変わることがある。したがって、定義は、本明細書全般における内容に基づかなければならない。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る時間同期化システムの構成の図である。図１を参照すれば、タイムスタンプ処理システムは、ネットワークに連結された端末１ａと他の端末１ｂとを含む。端末１ａと他の端末１ｂとは、相互間に時間を同期化する。一実施形態によって、端末間の時間同期化は、イーサネット、より詳細には、制限されないが、例えば４０Ｇおよび１００Ｇイーサネットなどの高速イーサネット網において実装可能である。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、端末間の時間同期化のためにＩＥＥＥ１５８８を利用することができる。ＩＥＥＥ１５８８プロトコルは、ネットワーク測定と制御システムのための精密時間同期化プロトコルに対する標準（Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  ａ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｃｌｏｃｋ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  ＮｅｔｗｏｒｋｅｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）であって、ネットワークを通じて相互連結された端末間の時間情報を一致させるためのプロトコルである。ＩＥＥＥ１５８８は、二つの端末間の基準時間の差と二つの端末間のパケット転送時に発生する転送遅延時間とを用いて、時間同期を行う。
【００１３】
ネットワーク内には、基準クロックを提供するマスタ端末及びマスタ端末に合わせて自身の時間情報を一致させて同期を実行するスレーブ端末が存在する。例えば、図１の端末１ａがマスタ端末であり、他の端末１ｂがスレーブ端末であるとすることができる。スレーブ端末は、複数個であるとすることができる。マスタ端末とスレーブ端末とは、同期化メッセージ（Ｓｙｎｃ  ｍｅｓｓａｇｅ）、フォローアップメッセージ（ＦｏｌｌｏｗＵｐ  ｍｅｓｓａｇｅ）、遅延要請メッセージ（Ｄｅｌａｙ  Ｒｅｑｕｅｓｔ  ｍｅｓｓａｇｅ）、遅延応答メッセージ（Ｄｅｌａｙ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｍｅｓｓａｇｅ）、電波遅延要請メッセージ（Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  Ｄｅｌａｙ  Ｒｅｑｕｅｓｔ  ｍｅｓｓａｇｅ）または電波遅延応答メッセージ（Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  Ｄｅｌａｙ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｍｅｓｓａｇｅ）などを用いて相互端末間に時間を同期化することができる。
【００１４】
図２は、本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理装置１の構成の図である。図２を参照すれば、一実施形態によるタイムスタンプ処理装置１は、送信端に該当する第１タイムスタンプ処理部１０及び受信端に該当する第２タイムスタンプ処理部２０を含む。ここで、タイムスタンプ処理装置１は、図１で前述した端末１ａまたは他の端末１ｂであるとすることができる。
【００１５】
本発明によれば、タイムスタンプ処理装置１は、正確なタイムスタンピングを提供するために物理層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｌａｙｅｒ）においてタイムスタンピングを実行する。すなわち、ＭＡＣ層（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｌａｙｅｒ）、ネットワーク層（Ｎｅｔｗｏｒｋ  ｌａｙｅｒ）またはアプリケーション層（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）ではない物理層を用いてタイムスタンピングを実行する。
【００１６】
一実施形態によるタイムスタンピングが物理層において実行されることによって、タイムスタンピングの精密さが向上する。例えば、ＭＡＣ層の上位層においてタイムスタンピングが実行される場合、ソフトウェア上のジッタ、ＣＰＵのアクセス時間（Ａｃｃｅｓｓ  Ｔｉｍｅ）などによってタイムスタンピングの精密な結果を得ることができない。他の例として、ＭＡＣ層内部においてタイムスタンピングが実行される場合には、再送、ＭＡＣアクセス（ＭＡＣ  Ａｃｃｅｓｓ）または停止制御（Ｐａｕｓｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ）によるディレイまたはジッタのために、タイムスタンピングの精密な結果を得ることができない。
【００１７】
しかしながら、本発明の一実施形態によるタイムスタンピングが、最下位層である物理層において行われることによって、前述した他の層においてタイムスタンピングが行われた場合の問題点を解決することができて、正確さを向上させることができる。
【００１８】
図３は、本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理装置の階層的な構造の図である。図３を参照すれば、一実施形態によるタイムスタンプ処理装置の階層的な構造は、アプリケーション層、ＭＡＣ層及び物理層を含む。
【００１９】
アプリケーション層は、送信端１０００に該当する第１応用階層１０１０及び受信端２０００に該当する第２応用階層２０１０を含む。第１応用階層１０１０は、端末間の時間同期化のために、他の端末に送信するメッセージに、同期化メッセージであるということが識別可能なシグネチャ情報（Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を割り当て、下位層に送信する。
【００２０】
上記のシグネチャ情報は、同期化メッセージのタイプ（Ｔｙｐｅ）、長さ（Ｌｅｎｇｔｈ）及び値（Ｖａｌｕｅ）の情報を表示するＴＬＶフィールド（Ｔｙｐｅ、Ｌｅｎｇｔｈ、Ｖａｌｕｅ  Ｆｉｅｌｄ）に割り当てられる。ＴＬＶフィールドは、同期化メッセージ、例えば、ＩＥＥＥ１５８８メッセージの端部に選択的に挿入されるフィールドなどである。したがって、タイプフィールドにあらかじめ定義されたＴＬＶのタイプを、長さフィールドに後に繋がる値の長さを、値フィールドにユーザが所望するデータを挿入することができる。同期化メッセージの選択的なＴＬＶフィールドにシグネチャ情報を割り当てることによって、既存ネットワーク構成を修正せずにタイムスタンピングを正確に実行することができる。
【００２１】
一方、一実施形態によれば、シグネチャ情報は、擬似乱数列（Ｐｓｅｕｄｏ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｂｉｎａｒｙ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ、ＰＲＢＳ）を含むが、擬似乱数列は、完全なランダムビット列ではないが、擬似的にランダムに作られたパターンを有するビット列である。
【００２２】
擬似乱数列は、メルセンヌ・ツイスタ（Ｍｅｒｓｅｎｎｅ  ｔｗｉｓｔｅｒ）、既約多項式（ｐｒｉｍｅ  ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ）などを用いて生成することができるが、一例として、線形フィードバックがあるシフトレジスタ（Ｌｉｎｅａｒ  ＦｅｅｄｂａｃｋＳｈｉｆｔ  Ｒｅｇｉｓｔｅｒ、ＬＦＳＲ）を通じて生成することができる。線形フィードバックシフトレジスタは、クロックの周期に合わせてレジスタの値が一つずつシフトされ、同時に既定のタップ（Ｔａｂ）値の排他的論理和（ＸＯＲ）の演算結果がシフトレジスタの入力値に印加される回路である。上記により、前述した線形フィードバックシフトレジスタを利用した擬似乱数列アルゴリズムを通じて簡単なタイムスタンピングを提供することができる。
【００２３】
第２応用階層２０１０は、後述する第２物理層２０３０で検証がなされた擬似乱数列を受信して同期化を実行する。
【００２４】
一方、ＭＡＣ層は、送信端１０００に該当する第１媒体接続制御階層１０２０及び受信端２０００に該当する第２媒体接続制御階層２０２０を含む。第１媒体接続制御階層１０２０は、第１応用階層１０１０からパケットを受信して、第１物理階層１０３０に伝達する。第２媒体接続制御階層２０２０は、第２物理階層２０３０からパケットを受信して、これを第２応用階層２０１０に伝達する。
【００２５】
一方、物理層は、送信端１０００に該当する第１物理階層１０３０及び受信端２０００に該当する第２物理階層２０３０を含む。
【００２６】
第１物理階層１０３０は、第１媒体接続制御階層１０２０からビットストリームを受信し、受信したビットストリームが擬似乱数列を含むかどうかを検証１０３２する。引き続き、第１物理階層１０３０は検証がなされた場合、受信したビットストリームを同期化メッセージと判断してタイムスタンプをレジスタに保存し、タイムスタンピングを実行する。第１物理階層１０３０上において既約多項式を逆利用したＰＲＢＳ１７検出器を通じて擬似乱数列を検証することができる。
【００２７】
第２物理階層２０３０は、他の端末からメッセージを受信する。受信したメッセージに擬似乱数列が含まれるかどうかを検証２０３２して受信したメッセージが同期化メッセージであるか否かを識別し、識別がなされた場合、タイムスタンピングを実行する。
【００２８】
以下、後述する図面では、図３に示された階層的な構造を参照にして、一実施形態に係るタイムスタンプ処理装置及び方法について詳しく後述する。
【００２９】
図４は、本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理装置の第１タイムスタンプ処理部１０の構成の図である。図４を参照すれば、一実施形態による第１タイムスタンプ処理部１０は、擬似乱数列生成部１００、シグネチャ情報割り当て部１１０及び擬似乱数列検証部１２０を含み、事後擬似乱数列検証部１３０をさらに含むことができる。擬似乱数列生成部１００、シグネチャ情報割り当て部１１０及び事後擬似乱数列検証部１３０は、第１応用階層１０１０上に位置し、擬似乱数列検証部１２０は、第１物理階層１０３０上に配置することができる。
【００３０】
擬似乱数列生成部１００は、擬似乱数列（ＰＲＢＳ）を生成する。擬似乱数列生成部１００は、既定の入力ビットを既約多項式に入力して擬似乱数列を出力することができる。
すなわち、擬似乱数列生成部１００は、擬似乱数列生成のために、入力ビット及び時間同期化メッセージのシーケンス識別子がマッピングされたテーブルを参照して、入力ビットを既約多項式に入力することができる。入力ビットは、いずれも‘０’で満たされた数列を除いた任意の１７ビット数列であるとすることができる。シーケンス識別子は、受信パケット内のシーケンスＩＤ形態であるとすることができるが、それ以外の識別可能な多様な形態であれば如何なるものでも可能である。入力ビットとシーケンス識別子との間のマッピングテーブルは、受信側端末と共有される。
【００３１】
既約多項式を使う一例として、簡単な実装のためにシフトレジスタを利用できるが、シフトレジスタは、１７ビット線形フィードバックシフトレジスタ（１７ｂｉｔ  ＬＦＳＲ）であるとすることができる。例えば、１６ビットの同期メッセージ一連番号または固有番号の情報を搭載した同期メッセージを発生させるために、擬似乱数列生成部１００は、１７ビット線形フィードバックシフトレジスタを用いて１５ビットの擬似乱数列を生成する。線形フィードバックシフトレジスタの擬似乱数列生成についての詳細な説明は、図６において後述する。
【００３２】
一方、シグネチャ情報割り当て部１１０は、擬似乱数列が含まれたシグネチャ情報を生成して、同期化メッセージに割り当てる。
【００３３】
シグネチャ情報割り当て部１１０は、同期化メッセージのタイプ、長さ及び値の情報を表示するＴＬＶフィールドにシグネチャ情報を割り当てることができる。例えば、シグネチャ情報に該当するビットストリームを同期化メッセージ、例えば、ＩＥＥＥ１５８８メッセージのＴＬＶフィールドの値フィールドに割り当てることができる。ＴＬＶフィールドは、ＩＥＥＥ１５８８のメッセージの端部に選択的な挿入されるフィールドである。
【００３４】
シグネチャ情報割り当て部１１０は、既定の入力ビット後に、擬似乱数列生成部１００を通じて生成された擬似乱数列を挿入してシグネチャ情報を生成することができる。例えば、任意の１７ビット数列を１７ビット線形フィードバックシフトレジスタに入力して１５ビットの二進擬似乱数数列を生成して、１７ビット数列後に挿入して、連続された３２ビットの二陣擬似乱数列を生成することができる。、前の１７ビット擬似乱数数列は、既定した擬似乱数発生関数によって１６ビットの一連番号とマッピング（ｍａｐｐｉｎｇ）されたビットである。パリティに該当する残りの１５ビットは、前の一連番号と擬似乱数関数とによって追加生成された擬似乱数で構成される。パリティビットの個数が多くなるほど、一般のデータパケットを同期メッセージと誤認する確率を幾何級数的に低くすることができる。マッピングテーブルまたは擬似乱数マッピング関数は、アプリケーション層上に保存されて、受信側端末のアプリケーション層と共有される。
【００３５】
一方、擬似乱数列検証部１２０は、物理層において上位層から受信したビットストリームが擬似乱数列を含むかどうかを検証して、検証がなされば、ビットストリームを同期化メッセージと判断してタイムスタンピングを実行する。
【００３６】
擬似乱数列検証部１２０は、線形フィードバックがあるシフトレジスタを用いて擬似乱数列を検証することができる。擬似乱数列検証部１２０で使われるシフトレジスタは、擬似乱数列生成器で使ったものと同一な線形フィードバックシフトレジスタを使わなければならない。擬似乱数列検証部１２０は、１７ビット線形フィードバックシフトレジスタ上から１４番目及び１７番目に出力されるビットに対して排他的論理和の計算を実行して、計算された論理和値と出力値とを用いて擬似乱数列を検証することができる。
【００３７】
擬似乱数列検証部１２０は、検証時に検出結果値として‘０’ビットが連続して１５回生成される場合、受信したビットストリームを同期化メッセージと判断することができる。例えば、上位層から転送されたビットストリームが物理層内の擬似乱数列検証部１２０の二進擬似乱数数列検出器を通過した後、検出結果値として‘０’ビットが１５回検出されれば、擬似乱数列検証部１２０は、１５８８メッセージと判断してタイムスタンプレジスタに保存した後、タイムスタンピングを実行する。
【００３８】
一方、本発明の追加の実施形態によって、擬似乱数列検証部１２０で検出エラーが発生する場合を考慮して、第１タイムスタンプ処理部１０は、擬似乱数列を再び検証して検出エラーを減らす事後擬似乱数列検証部１３０をさらに含むことができる。事後擬似乱数列検証部１３０は、アプリケーション層上において擬似乱数列検証部１２０から受信された擬似乱数列が最近物理層に転送した擬似乱数列であるか否かを検証する。上記により、検出エラー確率を画期的に減らすことができる。
【００３９】
例えば、事後擬似乱数列検証部１３０は、擬似乱数列検証部１２０から１７ビットの入力ビットを受信する。事後擬似乱数列検証部１３０は、擬似乱数列検証部１２０から転送された数列が最近転送した数列であるか否かを比べた後、一致する場合、あらかじめ保存したテーブルまたは関数を参考にして、シーケンス識別子を探索して、他の端末に送信する。
【００４０】
第１タイムスタンプ処理部１０は、アプリケーション層のような上位層において特定のレジスタに保存されているタイムスタンピング値とデータとを読み取り、擬似乱数列データ生成時に使った入力ビットシーケンス識別子テーブルを用いてシーケンス識別子を探索する。シーケンス識別子は、ＩＥＥＥ１５８８プロトコルのフォローアップ（Ｆｏｌｌｏｗ−ｕｐ）メッセージのように送信同期化パケットのタイムスタンピング値を知らせるメッセージによって使われる。フォローアップメッセージには、シーケンス識別子を用いてタイムスタンピング値が追加されて時間を同期化する対象である他の端末に送信される。
【００４１】
図５は、本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理装置の第２タイムスタンプ処理部の構成の図である。図５を参照すれば、第２タイムスタンプ処理部２０は、擬似乱数列識別部２００及び同期化実行部２１０を含む。擬似乱数列識別部２００は、第２物理階層２０３０に配置して、同期化実行部２１０は、第２応用階層２０１０に配置することができる。
【００４２】
擬似乱数列識別部２００は、他の端末からメッセージを受信すれば、第２物理階層２０３０上において受信したメッセージに擬似乱数列が含まれるかどうかを検証して、受信したメッセージが同期化メッセージであるか否かを識別する。擬似乱数列識別部２００は、既約多項式を応用した擬似乱数列検出器を実装して擬似乱数列を検証することができる。すなわち、ビットストリームは、受信端の第２物理階層２０３０を通過するが、送信端の擬似乱数検出器と同一な検出器を使って、連続された１５番の‘０’ビットが検出される場合、アプリケーション層に転送する。擬似乱数列識別部２００は、擬似乱数列が検証されれば、タイムスタンプをレジスタに保存する。
【００４３】
同期化実行部２１０は、アプリケーション層上においてタイムスタンプを通じて送信端のアプリケーション層と共有されたマッピングテーブルを利用することでシーケンス識別子を識別する。
【００４４】
図６は、本発明の一実施形態に係る擬似乱数列生成を説明する図である。
【００４５】
図６を参照すれば、一実施形態によって、１７ビット線形フィードバックシフトレジスタ（１７ｂｉｔ  ＬＦＳＲ）が擬似乱数列を生成する。１７ｂｉｔ  ＬＦＳＲは、アプリケーション層上においてシーケンス識別子とマッピングした１７ビット数列をＳ０からＳ１６に順に入力されて１５ビットの擬似乱数数列を抽出して、結果値（ＰＲＢＳ１７  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｏｕｔｐｕｔ）として出力する。最大限多い一連番号を生成するために、１４番目のビット３０００及び１７番目のビット３０１０をタップにより決めることができる。また、出力された１５ビットの擬似乱数列は、入力ビットである１５ビット数列後に挿入されて総３２ビットの擬似乱数列が生成される。
【００４６】
図７は、本発明の一実施形態に係る擬似乱数列検出を説明する図である。
【００４７】
図７を参照すれば、一実施形態によって、１７ビット線形フィードバックシフトレジスタ（１７ｂｉｔ  ＬＦＳＲ）を含んだＰＲＢＳ１７検出器が物理層を通過するビットストリームの擬似乱数列を検出（ＰＲＢＳ１７  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｃｈｅｃｋｅｒ）する。１７ｂｉｔ  ＬＦＳＲを通じて擬似乱数列が生成されたために、検出も１７ｂｉｔ  ＬＦＳＲを使う。また、擬似乱数列とマッチされる一連番号の個数を最大化するために、最大パターンを生成する１７番目のタップ３０３０及び１４番目のタップ３０２０を使って、排他的論理和（ＸＯＲ）の計算３０４０を実行する。
【００４８】
物理層上において１７ｂｉｔ  ＬＦＳＲは、アプリケーション層から入力された入力値Ｉｎｐｕｔと１７ｂｉｔ  ＬＦＳＲでの結果値とに対して排他的論理和（ＸＯＲ）の計算３０５０を実行する。１７ｂｉｔ  ＬＦＳＲ内の値は、入力値が入る度に１ビットずつシフトされながら自動で排他的論理和の計算が実行される。アプリケーション層において作られた３２ビットの擬似乱数列が、この１７ｂｉｔ  ＬＦＳＲを通過する場合には、前の１７ビットが順にレジスタ内に保存され、後の１５ビットは一番目のビットから順に検出器に入力値で入るので、結果値は‘０’ビットが１５回反復されるということが分かる。
【００４９】
３２ビットの擬似乱数列に後続するビットが偶然に検出器の性質を満足して連続された１５回以上の‘０’ビットが検出可能である。上記の場合のために一実施形態によるタイムスタンピング装置は‘０’ビットが１５回出る場合、これをＩＥＥＥ１５８８メッセージと認識する。
【００５０】
また、偶然にビットストリーム（ｂｉｔ  ｓｔｒｅａｍ）が１７ｂｉｔ  ＬＦＳＲ性質を満足して１５回の連続された‘０’ビットが検出されるエラーが発生することがある。しかしながら、一実施形態によれば、タイムスタンピング装置は、アプリケーション層上において物理層の１７ｂｉｔ  ＬＦＳＲから受信した擬似乱数列がアプリケーション層において最近転送した擬似乱数列であるか否かを再び検証することによって、エラーの発生確率を画期的に減らすことができる。
【００５１】
図８は、本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理プロセスを説明する図である。４０／１００Ｇイーサネットを使うＩＥＥＥ８０２．３ｂａ構造を例としてタイムスタンプ処理プロセスを説明する。
【００５２】
図８を参照すれば、一実施形態によるタイムスタンプ処理装置は、上位層から受信したビットストリームブロック６００を物理層上においてエンコーダを通じてエンコーディングしてエンコーディングブロック６１０を生成する。
【００５３】
引き続き、タイムスタンプ処理装置は、エンコーディングブロック６１０をＰＲＢＳ１７検出器６４０に通過させてビットストリームの擬似乱数列を検証する。擬似乱数列検証部７４０は、物理層内部の物理コーディングサブレイヤー（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｕｂｌａｙｅｒ）でのエンコーダ（ｅｎｃｏｄｅｒ）とスクランブラー（ｓｃｒａｍｂｌｅｒ）との間に配置することができる。イーサネットモデルでは、ビットストリームがスクランブラー６６０を通過する場合、ビットの変形が加えられるので、一連番号情報を有している３２ビットの二進擬似乱数数列の検出が難しくなる。したがって、上記のモデルでは、エンコーダブロック６１０とスクランブラーブロック６６０との間にＰＲＢＳ１７検出器６４０を配置させることが望ましい。
【００５４】
さらに、タイムスタンプ処理装置は、物理層のＰＲＢＳ１７検出器６４０から検出された擬似乱数列をアプリケーション層６５０に転送して、擬似乱数列が応用階層６５０が最近転送した擬似乱数列であるか否かを再び検証することができる。
【００５５】
引き続き、タイムスタンプ処理装置は、エンコーディングブロック６１０をスクランブラー６６０を通じてスクランブルしてスクランブルブロック６２０を生成する。そして、スクランブルブロック６２０に同期化ヘッダ（Ｓｙｎｃ  ｈｅａｄｅｒ）６３２を挿入して、送信ブロック（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｂｌｏｃｋ）６３０を生成する。同期化ヘッダ６３２は、同期化のために‘０１’または‘１０’からなることができる。一方、物理層のブロック分散（ｂｌｏｃｋ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）６７０は、送信ブロック６３０をレーン（ｌａｎｅ）に分配する。時間同期化パケットは、時間同期対象である他の端末に送信される。
【００５６】
図９は、本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理プロセスを説明する図である。１Ｇ／１０Ｇイーサネットを使うＩＥＥＥ８０２．３構造を例としてタイムスタンプ処理プロセスを説明する。
【００５７】
図９を参照すれば、一実施形態によるタイムスタンプ処理装置は、上位層から受信したビットストリームブロック７００を物理層においてエンコーダを通じてエンコーディングしてエンコーディングブロック７１０を生成する。
【００５８】
引き続き、タイムスタンプ処理装置は、エンコーディングブロック７１０をＰＲＢＳ１７検出器７４０に通過させてビットストリームの擬似乱数列を検証する。擬似乱数列検証部７４０は、物理層内部の物理コーディングサブレイヤーでのエンコーダとスクランブラーとの間に配置することができる。イーサネットモデルでは、ビットストリームがスクランブラー７６０を通過する場合、ビットの変形が加えられるので、一連番号情報を有している３２ビットの二進擬似乱数数列の検出が難しくなる。したがって、上記のモデルでは、エンコーダブロック７１０とスクランブラーブロック７６０との間にＰＲＢＳ１７検出器７４０を配置させることが望ましい。
【００５９】
さらに、タイムスタンプ処理装置は、物理層のＰＲＢＳ１７検出器７４０から検出された擬似乱数列をアプリケーション層７５０に転送して、擬似乱数列が、アプリケーション層７５０が最近転送した擬似乱数列であるか否かを再び検証することができる。
【００６０】
引き続き、タイムスタンプ処理装置は、エンコーディングブロック７１０を、スクランブラー７６０を通じてスクランブルしてスクランブルブロック７２０を生成する。スクランブルブロック７２０に同期化ヘッダ７３２を挿入して、送信ブロック７３０を生成する。引き続き、送信ブロック７３０は、ギアボックス（Ｇｅａｒｂｏｘ）７７０に送信される。前述したように、ＩＥＥＥ８０２．３ｂａモデルだけではなく、ＩＥＥＥ８０２．３モデルにもタイムスタンピング実行が適用可能であるということを確認することができる。すなわち、既存の多様なネットワーク構造を大きく変化せずにタイムスタンピング実行が容易に適用可能であるいうことを確認することができる。
【００６１】
図１０は、本発明の一実施形態に係るタイムスタンプ処理方法を示すフローチャートである。
【００６２】
図１０を参照すれば、タイムスタンピング装置は、擬似乱数列を生成する（Ｓ８００）。引き続き、入力ビットに擬似乱数列を結合して、シグネチャ情報を生成する（Ｓ８１０）。
【００６３】
タイムスタンピング装置は、シグネチャ情報を同期化メッセージのＴＬＶフィールドに割り当てして物理層に転送する（Ｓ８２０）。前述したステップＳ８００、ステップＳ８１０及びステップＳ８２０は、アプリケーション層上において行う。
【００６４】
引き続き、タイムスタンピング装置は、物理層上において擬似乱数列を検証する（Ｓ８３０）。検証がなされた場合、タイムスタンプをレジスタに保存して、タイムスタンピングを実行する（Ｓ８４０）。さらに、タイムスタンピング装置は、アプリケーション層上において擬似乱数列を検証して同期化メッセージに他の端末に転送する（Ｓ８５０）。
【００６５】
前述したところによれば、タイムスタンプ処理装置は、物理層でタイムスタンピングを実行することによって、ディレイとジッタ及び不確実性を減らし、正確さを高めることができる。さらに、ネットワーク構成を大きく修正せずに簡単な擬似乱数列アルゴリズムを通じて高い正確さを有するタイムスタンピングを提供することができる。
【００６６】
以上、本発明について実施形態を中心に説明した。当業者は、本発明が、本発明の本質的な特性から外れない範囲において変形された形態として実装可能であるということを理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されなければならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に表われており、それと同等な範囲内にあるあらゆる違いは、本発明に含まれたものと解釈されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、物理層においてシグネチャ情報を利用したタイムスタンプ処理装置及び方法関連の技術分野に適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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