(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つ以上の放送／マルチメディア設備源から発する関係しない情報および／または参照信号を同期させるシステムであって、前記信号は異なる信号フォーマットである、および／または受信装置において異なる遅延を受けているのでもよく、当該システムは、
・絶対的な時間参照から入力を受信するよう構成され、パケット・ネットワークを介して複数のスレーブ参照信号生成器の少なくとも一つに接続されたマスター参照時間生成器を有しており、
・前記マスター参照時間生成器は、マスター参照時間カウンタおよび該マスター参照時間カウンタをサンプリングするサンプリング装置を有しており、
・前記マスター参照時間生成器は、将来のネットワーク時間カウントおよび将来の参照時間カウントを含む時間データをマスター参照時間パケット中にエンコードし、前記マスター参照時間パケットを前記パケット・ネットワークにフィードし、
・複数のスレーブ参照信号生成器のうちの前記少なくとも一つは、情報および／または参照信号を生成するために、エンコードされた時間データを入力として受け入れるよう適応されており、生成される情報および／または参照信号の位相は、ある初期時間点からの経過時間に基づいて計算され、
・前記スレーブ参照信号生成器は、前記初期時間点から経過した時間データを生成するためのスレーブ参照時間カウンタを有しており、
・前記スレーブ参照時間カウンタは、該スレーブ参照時間カウンタをサンプリングするサンプリング装置に接続されており、
・当該システムは、前記将来のネットワーク時間カウントを、前記スレーブ参照信号生成器によって受信されるネットワーク配送時間カウントと比較するよう構成された、前記スレーブ参照信号生成器内の比較器を有しており、
・前記スレーブ参照信号生成器は、前記比較器が、前記ネットワーク配送時間カウントが前記将来のネットワーク時間カウントに等しいことを示す時点で、前記スレーブ参照信号生成器の参照時間カウンタをサンプリングし、
・前記スレーブ参照信号生成器は、ローカルな参照時間カウントを受信された将来の参照時間カウントと比較し、
・前記スレーブ参照信号生成器は、前記ローカルな参照時間カウントと前記受信された将来の参照時間カウントの間に何らかの時間誤差があれば、該誤差を前記スレーブ参照信号生成器の時間ベースを制御するために使用する、
システム。
【請求項２】
・ネットワーク配送計時サービスが前記マスター参照時間生成器および前記ネットワーク上のスレーブ参照信号生成器に提供される、
請求項１記載のシステム。
【請求項３】
・前記絶対的な時間参照は外部的に提供される時間である、
請求項１または２記載のシステム。
【請求項４】
・前記マスター参照時間生成器は、ネットワーク配送時間カウントおよびマスター参照時間カウント値を同時にサンプリングし、サンプリングされた各時間カウントについて、将来の時間カウント値を計算するよう適応される、および／または、
・前記マスター参照時間生成器は、将来のネットワーク時間カウントおよび将来の参照時間カウントを、前記パケット・ネットワークを介して、前記スレーブ参照信号生成器の少なくとも一つに送るよう適応される、
請求項１記載のシステム。
【請求項５】
・前記スレーブ参照信号生成器の前記参照時間カウンタがローカルな時間ベースによってクロックされる、
請求項４記載のシステム。
【請求項６】
マスター参照時間生成器によって送信されるパケットを受信するようパケット・ネットワークに接続されたスレーブ情報信号生成器であって、前記パケットは、ネットワーク配送時間の将来のネットワーク時間カウントおよびマスター参照時間生成器の将来の参照時間カウントを含み、前記将来のネットワーク時間カウントおよび前記将来の参照時間カウントは、前記ネットワーク配送時間および前記マスター参照時間生成器を同時にサンプリングすることから導かれ、
・前記スレーブ情報信号生成器は、位相ロック・ループによって、スレーブ参照時間カウンタをロックするよう適応されており；
・前記スレーブ情報信号生成器は、初期時間点から経過した時間に基づいて情報参照信号の位相を計算するよう適応されており、前記スレーブ情報信号生成器は、前記将来のネットワーク時間カウントを、前記スレーブ情報信号生成器によって受信されるネットワーク配送時間カウントと比較するよう構成された比較器を有し、
前記スレーブ情報信号生成器は、
前記比較器が、前記ネットワーク配送時間カウントが前記将来のネットワーク時間カウントに等しいことを示す時点で、前記スレーブ参照時間カウンタをサンプリングし、
ローカルな参照時間カウントを受信された将来の参照時間カウントと比較し、
前記ローカルな参照時間カウントと前記受信された将来の参照時間カウントの間に何らかの時間誤差があれば、該誤差を前記スレーブ情報信号生成器の時間ベースを制御するために使用するよう構成されている、
スレーブ情報信号生成器。
【請求項７】
二つ以上の放送／マルチメディア設備源から発する関係しない情報および／または参照信号を同期させる方法であって、前記信号は異なる信号フォーマットである、および／または受信装置において異なる遅延を受けるのでもよく、当該方法は、
・マスター参照時間生成器を、パケット・ネットワークを介して複数のスレーブ情報信号生成器の少なくとも一つに接続する段階であって、前記マスター参照時間生成器は、マスター参照時間カウンタおよび該マスター参照時間カウンタをサンプリングするサンプリング装置を有する、段階、
・前記マスター参照時間生成器において、入力として絶対的な時間参照を受け入れる段階、
・将来のネットワーク時間カウントおよび将来の参照時間カウントを含む時間データをマスター参照時間パケット中にエンコードする段階、
・前記パケットを前記パケット・ネットワークにフィードする段階、
・複数のスレーブ参照信号生成器のうちの前記少なくとも一つにおいて、参照信号を生成するために、エンコードされた時間データを入力として受け入れる段階であって、生成される参照信号の位相は、ある初期時間点からの経過時間に基づいて計算される、段階、
・前記スレーブ参照信号生成器におけるスレーブ参照時間カウンタにおいて、前記初期時間点から経過した時間データを生成する段階、
・前記マスター参照時間カウンタおよび前記スレーブ参照時間カウンタを、前記マスター参照時間生成器および前記ネットワークの前記スレーブ情報信号生成器のすべての上で同期された時間ベースから導出された時間点においてサンプリングする段階、
・前記スレーブ参照信号生成器の少なくとも一つにおいて、ローカルな時間ベースによって参照時間カウンタをクロックする段階、
・はいってくるマスター参照時間およびローカルに走っているスレーブ参照時間データを使って前記スレーブ参照時間カウンタをロックするよう位相ロック・ループを実装する段階、および
・デバイス起動時に、前記スレーブ参照信号生成器における前記カウンタに、最も最近受信された参照時間カウントをロードする段階、および
・前記スレーブ参照信号生成器の前記少なくとも一つにおける将来の参照時間カウントの受信に際して、将来のネットワーク時間カウントを、走っているネットワーク時間との比較を実行するために比較器に入れる段階、および
・走っているネットワーク時間が比較される将来のネットワーク時間カウントに等しくなる時点で、前記スレーブ参照信号生成器の参照時間カウンタをサンプリングする段階、および
・ローカルな参照時間カウントを受信された将来の参照時間カウントと比較する段階、および
・前記比較から帰結する時間誤差があれば、該誤差を前記スレーブ参照信号生成器の時間ベースを制御するために使用する段階を含む、
方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、
・絶対的な時間参照が外部的に提供される時間である、
方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法であって、
・前記マスター参照時間生成器において、ネットワーク配送時間カウントおよびマスター参照時間カウント値を同時にサンプリングし、サンプリングされた各時間カウントについて、将来の時間カウント値を計算する段階、および／または、
・前記マスター参照時間生成器において、将来のネットワーク時間カウントおよび将来の参照時間カウントを、前記パケット・ネットワークを介して、前記スレーブ参照信号生成器の少なくとも一つに送る段階を含む、
方法。
【請求項１０】
請求項７記載の方法であって、
・テレビ／ラジオ／マルチメディア情報データをも転送する同じネットワークを使う放送／マルチメディア装置をマイクロ秒以下の範囲で同期させるよう、時間参照信号をIPネットワークを通じて配送する段階を含む、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本稿に記載される方法、システムおよび装置は信号の処理に関する。特に、可能性としては地理的に異なる位置にある二つ以上の源から発するおよび／または異なるフォーマットの情報信号（たとえばビデオまたはオーディオ信号）に関連付けられた関係していない参照信号を同期させることに関する。この問題に対する既知のアプローチが特許文献１（Kupnicki）に概説されている。
【背景技術】
【０００２】
特許文献２は、二つ以上の局をもつパケット・ネットワークにおいて同期信号を送信することに言及する。同期信号から画像キューが抽出される。該画像キューに基づいて第一のカウンタが初期化される。プログラム・クロック参照カウンタが毎秒または第一のカウンタの高いほうの0交差（higher  zero  crossing）毎に初期化される。プログラム・クロック参照カウンタはすべてのTech期間をサンプリングする。Techは、すべてのネットワーク局上で同期された時間ベースから導出される。サンプルを含むパケットはネットワークにおいて送信される。同期信号はジェンロック（Genlock）信号である。すべてのネットワーク局上で同期された時間ベースはIEC1588時間ベースである。
【０００３】
特許文献３は、パケット・ネットワークにおける同期信号の送信のための安全な機構に言及している。二つ以上の局を含むパケット通信ネットワークにおいて装置がパケットを送信する。前記装置は信号受信器を有し、受信した信号を使ってカウンタを制御できる。カウンタはTech期間毎にサンプリングする。Techは、ネットワークのすべての局の上で同期された時間ベースから導出される。カウンタの少なくとも次のサンプリングされた値を予測するインクリメンタルな値が計算される。サンプリングされた値および関連するインクリメンタルな値はパケットにおいて送信される。すべてのネットワーク局上で同期された時間ベースはIEC1588時間ベースである。受信した信号はジェンロック（同期ロック）信号の信号である。通信ネットワークはIP（インターネット・プロトコル）ネットワークである。
【０００４】
特許文献４は、パケット・ネットワークにおいて同期信号を送信するための二重時間的記述子（double  temporal  descriptor）を生成および機能させることに言及している。二つ以上の局を含むパケット通信ネットワークにおいてパケットが送信される。信号受信器が、受信した信号から周波数および位相を導出するよう適応されている。マスター・カウンタが設けられ、導出された周波数および位相によって初期化される。サンプリング装置は規則的な間隔でマスター・カウンタの値をサンプリングする。マスター・カウンタのサンプリングされた値から、第一の時間的記述子が生成される。マスター・カウンタのサンプリングが行われるのと同時に第二のカウンタがすべてのネットワーク局上で同期される。第二の時間的記述子が第二のカウンタのサンプリングされた値から生成される。二つの時間的記述子は一緒にネットワークにおいて送信される。パケット通信ネットワークはIPネットワークである。第二のカウンタは、IEC1588規格によってすべてのネットワーク局上で同期される。受信される信号はジェンロック信号である。
【０００５】
〈序〉
本願の方法および装置は、これに限られないが、ビデオ・カメラ、テレビジョン・カメラおよびビデオテープ機械のような二つ以上のビデオ／オーディオ／マルチメディア源の同期を許容する。この同期なしには、源の間の切り換えをすると、たとえば、モニターまたはその他の装置が新しい信号に対して自らをロックしようとする間、瞬間的に画像安定性が失われる。その身近な例は、あるテレビ番組のシーンどうしの間のなめらかな遷移に対して、ある局から別の局に切り換えるときのテレビ画像の瞬間的な崩壊（breakup）である。
【０００６】
異なる位置にある源からの信号が統合されるまたは組み合わされる必要がある状況は多数ある。たとえばビデオ信号およびその付随するオーディオ信号については、たとえば衛星フィードまたはマイクロ波リピーター中継ネットワークから受信されるビデオ信号に、（電話）地上線を通じて放送施設に送信されるオーディオ信号が付随していることがありうる。他の場合には、たとえばニュース放送または放送施設とリモート位置との間のライブ・インタビューにおいて、リモートのビデオ・フィードがローカルなビデオ信号と統合されてもよい。
【０００７】
一般に、ビデオおよびオーディオまたはマルチメディア設備は、同期のために外部の「ジェンロック」参照信号を使う。ジェンロックは、ビデオ（ポスト）プロダクション、ノンリニア編集および放送スタジオなどにおいて普通に使われる。その使用により、ビデオおよびオーディオまたはマルチメディア設備の情報出力が外部生成された（GEN:  generated）信号にロック（LOCK）されることが保証され、スタジオの諸装置（カメラ、ビデオテープ・レコーダー、キャラクタまたは字幕生成器など）が正しく協働することが保証される。ジェンロックを通じて、情報出力は外部源に同期されることができる。ジェンロック参照信号は一般に、通常のビデオ／オーディオ情報信号の形を取るが、番組内容をもたない。
【０００８】
ジェンロック参照信号は、同期生成器（sync  generator）によって生成される。同期生成器が生成する信号は、情報信号と同じ周波数だが、情報信号に影響しうる周波数ドリフトや時間ベース誤差の影響を受けない精密なタイミング信号をもつ。アナログ・カラー・ビデオ信号では、たとえば、同期生成器は水平同期、垂直同期、色参照、バースト・フラグおよび消去パルスを、典型的にはカラー黒参照信号として、処理されている特定の信号のフォーマットの公称仕様に対応する精密な間隔で、生成する。
【０００９】
NTSC規格に準拠するまたはPAL規格に準拠する信号が今日まだ使われており、当面は使われる見込みであるが、デジタル技術の到来は、ベースバンド領域および圧縮領域（MPEG-2、MPEG-4など）の両方において標準精細度および高精細度テレビジョンの広範な使用を可能にした。これらの新たなデジタル・テレビ規格のすべては、デジタル放送／マルチメディア設備を利用し、該設備は同期する必要がある。
【００１０】
放送施設からおよび放送施設内で発するビデオ信号は、マスター生成器によって生成された参照信号にジェンロックされる。マスター生成器は、さまざまな信号を整列させるための共通のタイミング参照を提供する。
【００１１】
ビデオ型の二つの情報信号の位相同期（phasing）は多重レベルの整列に関わる。まず、直近の垂直同期パルスへの垂直整列が必要とされる。次いで、正しい水平線が整列されねばならない。次のレベルでは、各ピクチャーが空間的に（水平および垂直）同期される。アナログのコンポジット・システムでは、サブキャリアの追加的な位相同期が最終的に実行されて、正しい色再生が達成される。
【００１２】
現代のデジタル・システムでは、サブキャリアの概念はもはや存在せず、水平および垂直の位相同期が必要とされるだけである。垂直および水平（および該当するならサブキャリア）の整列を示す二つの信号は同期していると言われ、さらなるタイミング調整なしにスイッチング、ミキシング、スーパーインポーズなどといったプロダクション・プロセスにおいて一緒に使うことができる。
【００１３】
異なる位置にある源から発する情報信号を組み合わせることが必要になったときに問題が生じる。たとえばビデオ信号が衛星を介して中継され付随するオーディオ信号は地上線を通じて送信される場合など、信号経路の長さは異なることがあり、このことは信号間の遅延差を引き起こす。あるいは、共通のイベント、たとえばローカルなインタビューアーによるリモート位置にいる人物のインタビューあるいは異なる都市にいるパネリストの間のパネル・ディスカッション、に関係する情報を含む独立した複数のビデオ信号は、信号経路が異なれば異なる時刻に放送施設に到着することになる。各リモート信号源は独立した参照信号にロックされていることがあり、そうした独立した参照信号は他の関係していない参照信号や放送施設によって使われる参照信号とは精密な整列状態にないことがありうる。
【００１４】
映画テレビ技術者協会（SMPTE:  Society  of  Motion  Picture  and  Television  Engineers）および欧州放送連合（EBU:  European  Broadcasting  Union）は放送インフラストラクチャー同期における進展を研究している（たとえばwww.ebu-acip.org参照）。IP（インターネット・プロトコル）を通じたオーディオ（audio  over  IP）の端末は、ますます、リモート・サイトまたはローカル・オフィスからメイン・スタジオ・センターへのIPネットワークを通じたラジオ番組のストリーミングのためのラジオ動作において使用されている。また、インターネットも、特に長距離を通じてのビデオ／オーディオ／マルチメディア投稿のさまざまなシナリオのためにますます使用されている。ニュース通信員は、彼らの設備において、彼らの報告を送達するために、ISDNまたはADSLを介したインターネットまたは他の利用可能なIPネットワークのいずれかを使う選択をもつ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第6,191,821号
【特許文献２】FR2007/050918
【特許文献３】FR2007/050919
【特許文献４】FR2007/050914
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ごく少数の例外を除いて、ある製造業者からのIP設備は今日まで、他の製造業者のユニットと互換ではなく、ましてや同期可能ではなかった。ビデオ／オーディオ／マルチメディア信号転送のモードについての選択肢の構想される増加に鑑みて、放送／マルチメディア設備の機能性および能力を維持または改善する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本稿で開示されるシステムは、二つ以上の放送／マルチメディア設備源から発する関係しない情報および／または参照信号を同期させるのに好適である。ここで、前記信号は異なる信号フォーマットである、および／または受信装置において異なる遅延を受けているのでもよい。本システムは、パケット・ネットワークを介して複数のスレーブ参照信号生成器の少なくとも一つに接続されたマスター参照時間生成器を有する。マスター参照時間生成器は、マスター参照時間カウンタおよび該マスター参照時間カウンタをサンプリングするためのサンプリング装置を有する。マスター参照時間生成器は時間データをマスター参照時間パケットにエンコードし、これらのパケットをパケット・ネットワークにフィードする。複数のスレーブ参照信号生成器のうちの前記少なくとも一つは、参照信号を生成するために、エンコードされた時間データを入力として受け入れるよう適応されている。生成される参照信号の位相は、ある初期時間点からの経過時間に基づいて計算される。スレーブ参照信号生成器は、前記初期時間点から経過した時間データを生成するためのスレーブ参照時間カウンタを有する。スレーブ参照時間カウンタは、スレーブ参照時間カウンタをサンプリングするためのサンプリング装置に接続される。マスター参照時間カウンタおよびスレーブ参照時間カウンタは、マスター参照時間生成器およびネットワークのスレーブ参照信号生成器のすべての上で同期された時間ベースから導出された時間点においてサンプリングされる。
【００１８】
前記初期時間点（t＝0）としては、任意の時点が選択される。この初期時間点ではすべての関係しない情報および／または参照信号、そのクロックのエッジおよびその位相関係が整列していると想定される元期である。スレーブ参照時間カウンタは、任意の元期に整列された信号を決定的に生成するためにさらに処理される。ネットワーク配送計時（timekeeping）サービスがマスター参照時間生成器およびネットワーク上のスレーブ参照信号生成器に提供される。マスター参照時間生成器は、入力として絶対的な時間参照を受け入れるよう適応される。これは、マスター参照時間生成器のカウンタをロードおよびクロックするための、外部的に提供される時間または任意的な時間ベースのいずれかである。あるいは、前記時間および時間ベースはマスター参照時間生成器にとってローカルである。
【００１９】
精密時間カウンタは、GPSのような外部時間源にロックされることができる。マスター生成器はこの精密時間カウンタの計時情報を複数のスレーブ装置に送達し、すると該スレーブ装置は、本稿に記載されるように、自分のカウンタをマスターにロックできる。このようにして、マスターおよびスレーブはみな、同期して走る時間カウンタを含む。これらの時間カウンタは、放送／マルチメディア設備源の任意の（情報）信号を合成するために使用される。
【００２０】
関心のあるすべての参照信号の位相は、何らかの以前の時点（「元期」）において定義される。したがって、いかなる参照信号の位相も、その後の任意の時点において計算できる。スレーブ生成器は、絶対的な時間に対して既知の関係をもつ任意の所望される参照信号を生成し、よって複数のスレーブ生成器が同じ信号の独立して同期しているコピーを生成できる。これらの整列された参照信号は次いで、独立した情報信号を整列させるために使用される。このアプローチは、外部のグローバルな源から導出され、マスター生成器においてインスタンス生成される時間を提供する。
【００２１】
ジェンロック信号のような参照信号は、伝統的に、情報信号の形を取る。スレーブ装置は、ジェンロック参照を使用する二つの型であることができる。一つの型は、情報信号の形のレガシー参照ジェンロック信号を生成し、他方の型は情報信号を直接生成する実際のコンテンツ（メディア）処理装置である。過去には、この装置は参照ジェンロック信号にロックされていた。本稿で記載される装置／方法は、（スレーブ生成器内の情報信号としての）参照信号を生成するために使用でき、生成された参照信号は今度は（やはり情報信号としてのコンテンツを扱う）他の設備をロックするために使用される。その設備の出力は情報信号の形である。この方法は、コンテンツを扱う装置が、中間参照信号を使うことなく出力情報信号を直接生成することを直接許容するためにも使用できる。
【００２２】
挿入されるデータ・パケットは、将来のネットワーク時間カウントおよび将来の参照時間カウントを含むマスター参照信号を含んでいてもよい。マスター参照時間生成器は、ネットワーク配送時間カウントおよびマスター参照時間カウント値を同時にサンプリングし、サンプリングされた各時間カウントについて、将来の時間カウント値を計算するよう適応されていてもよい。マスター参照時間生成器は、将来のネットワーク時間カウントおよび将来の参照時間カウントを、パケット・ネットワークを介して、スレーブ参照信号生成器の少なくとも一つに送るよう適応されることができる。スレーブ参照信号生成器の前記少なくとも一つは、ローカルな時間ベースによってクロックされる参照時間カウンタを含むことができる。はいってくるマスター参照時間およびローカルに走っているスレーブ参照時間データを使ってスレーブ参照時間カウンタをロックするために位相ロック・ループが実装されることができる。
【００２３】
デバイス起動時に、スレーブ参照信号生成器におけるカウンタが、最も最近受信された参照時間カウントをロードされることができる。将来の参照時間カウントの受信に際して、スレーブ情報信号生成器の前記少なくとも一つは、将来のネットワーク時間カウントを、走っているネットワーク時間との比較を実行するために比較器に入れることができる。走っているネットワーク時間が比較される将来のネットワーク時間カウントに等しくなる瞬間に、スレーブ情報信号生成器の参照時間カウンタがサンプリングされることができ、ローカルな参照時間カウントが受信された将来の参照時間カウントと比較されることができる。この比較から帰結する時間誤差があれば、それはスレーブ参照信号生成器の時間ベースを制御するために使用できる。本システムを使って、テレビ／ラジオ／マルチメディア情報データをも転送する同じネットワークを使う放送／マルチメディア装置をマイクロ秒以下の範囲で同期させるために、時間参照信号がIPネットワークを通じて配送されることができる。
【００２４】
二つ以上の放送／マルチメディア設備源から発する関係しない情報信号を同期させるための信号を送信するマスター参照時間生成器が開示される。ここで、前記信号は異なる信号フォーマットである、および／または受信装置において異なる遅延を受けているのでもよい。本マスター参照時間生成器は、初期時間点からの経過時間を表す時間コード・データを生成するためのカウンタを有する。このカウンタは、サンプリング値を得るために繰り返しサンプリングされるよう適応される。ここで、あるサンプリングから次のサンプリングまでに経過する時間区間は、前記送信機装置が接続されている通信ネットワークの少なくとも一つの受信装置上で同期された時間ベースから導出される。マスター参照時間生成器は、ネットワークにおいてサンプリング値を含むパケットを前記少なくとも一つの受信装置に送信する。マスター参照時間生成器は、前記パケットを通信ネットワークにおいて送信する。すべてのネットワーク局上で同期されている時間ベースは、好ましくはIEC1588型のものである。
【００２５】
サンプルを含むパケットを受信するためにパケット・ネットワークに接続されるスレーブ参照信号生成器が開示される。サンプルはマスター参照時間生成器によって送信されるサンプリングされたデータに起源をもつ。スレーブ参照信号生成器は、好ましくは位相ロック・ループによって、カウンタのサンプリングを生成し直すよう適応されている。スレーブ参照信号生成器は、初期時間点から経過した時間に基づいて情報参照信号の位相を計算するよう適応されている。
【００２６】
本方法は、ジェンロック同期情報の転送のために、非決定的な（nondeterministic）パケット指向のコンピュータ・ネットワーク、たとえばIPネットワークに依拠する。本方法は、IEEE1588のようなネットワーク配送される時間サービスがネットワーク上に存在し、動作していることに依拠する。このサービスは、本方法のマスターおよびスレーブ装置において必要とされる。マスター・ジェンロック参照生成器はパケット、たとえばUDPデータグラムをネットワーク中に挿入する。マスター・ジェンロック生成器は外的に与えられた時間および時間ベースを、ジェンロック・ローカル時間カウンタにロードし、これをクロックするために、使うことができる。あるいはまた、時間および時間ベースはマスター・ジェンロック生成器にローカルであってもよい。マスターは、反復的に、たとえば1秒で、ネットワーク配送される時間カウントおよびマスター・ジェンロック時間カウントの値を同時にサンプリングする。サンプリングされる時間カウントのそれぞれについて、マスターは、将来の時間カウント値、たとえば1秒後を計算する。将来のネットワーク配送される時間カウントおよび将来のジェンロック時間カウントはネットワークを通じてスレーブにIPパケット、たとえばUDPデータグラムの形で送られる。スレーブ装置は、ローカルな時間ベースによってクロックされるジェンロック時間カウンタを含む。デバイス起動時に、スレーブは時間カウンタに、最も最近のマスター時間サンプルをロードする。これは、高速のロックを達成するためのオプションである。ジェンロック・パケットの受信に際して、スレーブは将来のネットワーク時間を比較器に入れる。比較器では、進行中のネットワーク時間との継続的な比較がなされる。進行中のネットワーク時間がラッチされた将来の時間に等しくなる時点において、ローカルなジェンロック時間がサンプリングされる。ローカルなジェンロック・カウンタが受信された将来のジェンロック・カウンタ時間値と比較される。この誤差が、ローカルなジェンロック・カウンタを管理する（manage）ために使用される。（起動時などの）大きな誤差については、高速収束を達成するために時間はカウンタに直接ロードされる。継続的な動作のためには、誤差は、適切なループ・フィルタリングをもって、ジェンロック・カウンタをクロックするローカルな時間ベースを管理するために使用される。ローカルなジェンロック・カウンタおよび時間ベースは、当該ビデオ／オーディオ信号および必要とされる処理に固有な交互の（alternate）時間ベースを生成するために使用される。ローカルなカウンタは、オーディオ／ビデオ参照タイミング信号を生成するために使用される。
【００２７】
詳細、利点、改良、代替、修正
（非決定的な）IPネットワークを通じてジェンロック参照信号を配送することは、放送／マルチメディア設備の同期を許容する。（IP）ネットワーク時間配送システムの使用は、ジェンロックされるべき各受信（スレーブ）装置において同期された時間を提供する。マスターからスレーブへの時間ベース（周波数）の直接的な転送はない。精密な（絶対）時間の転送だけである。スレーブ装置において精密な計時カウンタが動作し、スレーブ装置が本稿で提案されるように「フィードされる」ことを通じて、スレーブ時間ベース周波数がマスターのものにロックされることができる。
【００２８】
本システム／方法を用いて解決される技術的課題は、一定でない伝送時間をもつパケット交換ネットワークを通じて一つまたは複数の関係したまたは関係しない参照信号の決定的な生成である。特許文献２のような従来技術の概念は、ビデオから「画像キュー」を抽出して、ある周波数（すなわち27MHz）でプログラム・クロック参照（PCR:  program  clock  reference）カウンタを動作させるが、本システム／方法は、スレーブをマスターに同期させるために、非決定的なパケット指向のネットワークを介して配送される高精度の時間を使い、所望される任意の周波数で時間カウンタを動作させる。本システム／方法は、ジェンロック同期データ／信号を提供するために、パケット内における精密な時間の配送のために、IPネットワークの使用に依拠する。
【００２９】
IEEE1588のような精密時間プロトコル〔高精度時間プロトコル〕（PTP:  Precision  Time  Protocol）は、（IP）ネットワークまたはイーサネットのような別の非決定的パケット指向のネットワークを介して非常に精密な時間同期を許容する。このプロトコルは、テレビ／ラジオ／マルチメディア・データをも転送する同じ（イーサネット）ネットワークを使う放送／マルチメディア装置をマイクロ秒以下の範囲で同期させることを許容する。NTPおよびSNTPのような同様の時間同期プロトコルは、要求される同期精度や収束スピードを達成しないので、これほど好適ではない。
【００３０】
IPネットワーク上のプライベートなトラフィックを使って配送される時間サービスを提供するIEEE1588のような計時サービスは、特化されたスイッチの使用を通じて最適化される。
【００３１】
本方法／システムでは、時間カウントおよび時間ベースはグローバルな源（GPSのような）または下流での同期および測定目的のための自らのタイミング信号（＝時間ベース［タイムベース］）を生成する他の任意の精密な電子時計から導出されることができる。本方法／システムによれば、何らかの元期（t＝0）において任意の信号位相が宣言され、任意のそのような信号は任意の一つまたは複数のスレーブによって決定論的に再生成されることができる。それにより、それらのスレーブ（互いに独立である）の出力信号は同期状態になる。
【００３２】
初期時間点（t＝0）として、任意の時点が選択できる。この初期時間点ではすべての関係しない情報および／または参照信号、そのクロックのエッジおよびその位相関係が整列していると想定される元期である。ネットワーク配送計時（timekeeping）サービスがマスター参照時間生成器およびネットワーク上のスレーブ情報信号生成器に提供されうる。前記マスター参照時間生成器では、入力として絶対的な時間参照が受け入れられることができる。これは、マスター参照時間生成器のカウンタをロードおよびクロックするための、外部的に提供される時間または任意的な時間ベースのいずれかである。あるいは、前記時間および時間ベースは前記マスター参照時間生成器にローカルである。挿入されたデータ・パケットは、将来のネットワーク時間カウントおよび将来の参照時間カウントを含むマスター参照信号を与えられることができる。前記マスター参照時間生成器において、ネットワーク配送された時間カウントおよびマスター参照時間カウントの値は同時にサンプリングされることができ、サンプリングされた各時間カウントについて、将来の時間カウント値が計算されることができる。マスター参照時間生成器から、将来のネットワーク時間カウントおよび将来の参照時間カウントが、パケット・ネットワークを介して、スレーブ参照信号生成器の少なくとも一つに送られることができる。スレーブ参照信号生成器の少なくとも一つは、ローカルな時間ベースによって参照時間カウンタをクロックすることができる。はいってくるマスター参照時間およびローカルに走っているスレーブ参照時間データを使ってスレーブ参照時間カウンタをロックするために位相ロック・ループが実装されることができる。デバイス起動時に、スレーブ参照信号生成器におけるカウンタが、最も最近受信された参照時間カウントをロードされることができる。スレーブ情報信号生成器の前記少なくとも一つにおける将来の参照時間カウントの受信に際して、将来のネットワーク時間カウントが、走っているネットワーク時間との比較を実行するために比較器に入れられることができる。走っているネットワーク時間が比較される将来のネットワーク時間カウントに等しくなる瞬間に、前記スレーブ情報信号生成器の参照時間カウンタがサンプリングされることができ、ローカルな参照時間カウントが受信された将来の参照時間カウントと比較されることができる。この比較から帰結する時間誤差があれば、それはスレーブ参照信号生成器の時間ベースを制御するために使用できる。テレビ／ラジオ／マルチメディア情報データをも転送する同じネットワークを使う放送／マルチメディア装置をマイクロ秒以下の範囲で同期させるために、時間参照信号がIPネットワークを通じて配送されることができる。
【００３３】
一組のスレーブ装置に、それらのクロックの時間測定値とマスター装置上の時間測定値との間のオフセットを決定させるために、以下の手順を使うことができる。ただし、これは単に例示的な動作モードである。数多くの異なるモードも本システム／方法のために好適である。
【００３４】
変数tが物理的な時間を表すとする。所与のスレーブ装置について、時刻tにおけるオフセットo(t)はo(t)＝s(t)−m(t)によって定義される。ここで、s(t)は物理的な時刻tにおいてそのスレーブ装置のクロックで測定した時間を表し、m(t)は物理的な時刻tにおいてマスター装置のクロックで測定した時間を表す。各スレーブ・クロックにそのクロックとマスターのクロックとの間のオフセットを計算し直すことを許容するために、マスター装置が周期的に諸スレーブ装置とのメッセージ交換を立ち上げるとする。
【００３５】
メッセージの交換は、このオフセットが一定であると安全に考えられるほど短い時間期間の間に行われると想定する。もう一つの想定は、マスターからあるスレーブに行くメッセージのトランジット時間は、そのスレーブからマスターに行くメッセージのトランジット時間に等しいということである。さらに、マスターおよびスレーブはいずれもメッセージを送受信する時刻を測定できると想定する。これらの想定が実施される度合いがスレーブ装置で測定されるオフセットの精度を制御する。
【００３６】
各メッセージ交換は、マスター・クロックによって傾聴しているすべてのスレーブに送られるSYNCメッセージをもって始まる。マスターは、このメッセージを送るときに自分のクロックで測定された時刻T1をタイムスタンプ付けする。
【００３７】
このSYNCメッセージを受信するスレーブは、このSYNCメッセージを受信するときに自分のクロックで測定した時刻T2を記録する。dがこのSYNCメッセージのトランジット時間であり、チルダ付きのoがこのトランザクションの間の一定のオフセットであるとすると、
【数１】
0005433694.tif 000002
となる。
【００３８】
次に、マスターは、スレーブたちに、どの時刻にマスターがいつSYNCメッセージを送ったかを測定したかを通知するために、マルチキャストTIME  T1メッセージを送る。これで各スレーブはT1およびT2を知っている。
【００３９】
今、各スレーブはRESPONSE〔応答〕メッセージをマスターに送る。スレーブは、スレーブがこのRESPONSEメッセージを送る時刻T3を測定し、マスターはマスターがこのRESPONSEメッセージを受け取る時刻T4を測定する。
【００４０】
次いでマスターは、どの時刻にマスターがRESPONSEメッセージを受信したかをそのスレーブに通知するために、方向付けられた（directed）マルチキャストTIME  T4メッセージをそのスレーブに送り返す。
【００４１】
【数２】
0005433694.tif 000003
これでスレーブは時刻T1、T2、T3およびT4を知っている。上の二つの式(1)および(2)を組み合わせると、このトランザクションの間のオフセット
【数３】
0005433694.tif 000004
がスレーブにおける適切なコンピューティング装置において計算できる。
【００４２】
これでスレーブはこのトランザクションの間のオフセットを知る。
【００４３】
このオフセットは時間とともにドリフトすることがありうるが、それは次にこのトランザクションの交換が実行されるときに訂正される。
【００４４】
きわめて安定な時間源、たとえば原子時計または全地球測位システム（GPS）からの絶対的な時間の入力をもつマスター参照生成器はマスター参照信号を生成する。ピコ秒のオーダーまで分解されうる時間カウンタが初期時間点から実装され、初期時間点から経過した時間が定期的に、時間コード・データとしてマスター参照信号にエンコードされる。時間コード・データはたとえば、秒数を表す整数部分と初期時間点以来経過した秒の端数を表す端数部分からなる多ビット語である。
【００４５】
各情報信号に関連付けられたスレーブ生成器はマスター参照信号にジェンロックされる。さまざまな情報信号はそれぞれのスレーブ参照出力にロックされる。各同期イベントは、同期イベントの（初期時間点に対する）絶対時間を指定する時間コード・データと関連付けられる。こうして、二つの信号の整列は、それらの信号の一方を、関連付けられたスレーブ参照信号の直前のフレームの中にエンコードされたその信号の位相オフセットを表す遅延定数に従って遅延させることによって、できる。このように、同期イベントに先立って信号タイミングが検出される。このアプローチは、数多くのフォーマットにおいて参照信号を同期させるために適用されることができる。フォーマットは、これに限られないが、NTSC、PAL、AES、MPEG-2、Timecode〔タイムコード〕、Time  of  Day〔時刻〕、ATSCおよびHDTVを含む。
【００４６】
可能性としては地理的に異なる位置にある二つのテレビ・スタジオは、GPSシステムまたは他の精密な時間源を使ってインターネットを介して精密に同期されることができる。それにより、一方から他方への送信は同期的になり、信号タイミングは前もって知られていることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１ａ】複数のスレーブ装置における信号の、スレーブ参照信号生成器装置に配送される精密ネットワーク時間サービスを提供するマスター生成器との同期のためのある態様を示し、同期要素のハードウェアおよびソフトウェア・コンポーネントを示す図である。
【図１ｂ】複数のスレーブ装置における信号の、スレーブ参照信号生成器装置に配送される精密ネットワーク時間サービスを提供するマスター生成器との同期のためのある態様を示し、個々のレイヤーの相互作用を示す図である。
【図２】図１の同期モードについてマスター生成器を示す図である。
【図３】どのようにしてスレーブ装置において時間パケットが受信され、それに含まれる将来の参照時間がスレーブにおいて進行中の参照計時との比較のために比較器にラッチされるかを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１は、複数のスレーブ装置における信号の同期を提供するための装置を示している。このシステムにおいて、例として、マスター・ネットワーク時間生成器が、IEEE1588のようなサービスを使って、配送される精密ネットワーク時間サービスをマスターおよびすべてのスレーブ生成器装置に提供する。さらに、ジェンロック・マスター生成器が、ネットワークにジェンロック時間データ・パケットを提供する。スレーブ装置は、ネットワーク配送される時間およびジェンロック時間パケットを受信し、この情報を使って決定的にビデオおよびオーディオ参照信号を生成する。独立したスレーブ生成器はみな、互いに時間整列され、同期的である参照信号を生成する。図２に示されるようなマスター生成器は、マスター参照信号を生成する、クリスタル制御されるまたは他のきわめて安定な発振器を含む。マスター生成器は好ましくは時間源、たとえば原子時計または全地球測位システム（GPS）のようなきわめて安定な基準から入力を受け入れる。あるいはまた、マスター生成器は、最後の既知の時間情報を使って自らの内部発振器を走らせていることができる。この生成器は、放送システムの実装に固有であってもよいし、あるいは単に管理されるネットワーク・インフラストラクチャー上のローカルな「ハウス時間」であってもよい。この例では、マスター・ジェンロック生成器は、IEEE1588マスターとは別個の装置であり、よってIEEE1588スレーブを含む。よって、異なる実装におけるIEEE1588マスター生成器と容易に組み合わせることができる。
【００４９】
反復的に、ジェンロック・カウンタおよびネットワーク配送される時間カウンタにおける時間カウントが、それらの値を同時にラッチすることによってサンプリングされる。これらの時間カウントはそれぞれさらなる計算によって処理されて、何らかの将来の時刻、たとえば1秒後におけるそれらの値を確立する。これらの新しいカウント値は、たとえばユーザー（またはユニバーサル）データグラム・プロトコル（UDP）を使って、ネットワーク・パケットに調製され、ネットワーク上で送信される。UDPは、インターネット・プロトコルのプロトコルの一つである。UDPを使って、ネットワーク接続されたコンピュータは、時にデータグラムとして知られる短いメッセージを使って、互いと通信できる。UDPはデータグラムの信頼性や順序付けを保証しない。データグラムは乱れた順序で到着したり、重複して現れたり、あるいは通知なしで欠けたりすることがある。すべてのパケットが実際に到着したかどうかを検査するオーバーヘッドを回避することでUDPは高速かつ効率的になっている。
【００５０】
ネットワーク滞在（residency）時間はこのパケットについて幅広く可変であり、すべてのスレーブがそれを同時に受信するのではない。マスターによる将来の時間計算の程度は、期待される平均的な最悪ケースのネットワーク・レイテンシに基づいており、計算された将来の時間の前にすべてのスレーブが当該パケットを受信している可能性が高くなるようにする。
【００５１】
マスター・ジェンロック生成器は、ネットワーク中に挿入されるジェンロック・パケットを生成する。これらのパケットは、将来のIEEE1588ネットワーク参照時間および対応する将来のジェンロック時間カウンタ・カウント値からなる二つの主要なペイロードを含む。反復的に、マスター生成器は、その内部IEEE1588時間およびジェンロック時間カウンタの値を同時にサンプリングする。これらの時間はさらに計算によって処理され、何らかの将来の時間、たとえば1秒後におけるそれらの値が決定される。これら二つの値は次いでパケットに束ねられ、スレーブへの配送のためにネットワークに送達される。
【００５２】
本概念を可能にするのに好適な機構は、IPネットワーク上でプライベートなトラフィックを使って配送される時間サービスを提供し、特化されたスイッチの使用を通じて最適化されうる、IEEE1588、IEC/ISO1588のようなネットワーク計時サービスである。特化されたスイッチの理由は、プロトコルの精度が、根底にあるネットワーク・トポロジーのレイテンシ・ジッタにも依存するということである。ポイント・ツー・ポイント接続は、ハブがほとんどネットワーク・ジッタを課さないので、最高の精度を提供する。ネットワーク負荷がきわめて低いまたは全くないもとで、ISOレイヤー2スイッチは非常に低い処理時間、典型的には2μsないし10μsにパケット受信時間を加えたものをもつ。約0.4μsのレイテンシ・ジッタをもつスイッチも入手可能である。しかしながら、スイッチは待ち行列および蓄積転送（store  and  forward）をもって機能し、よってたった一つの待ち行列に入れられた最大長のパケットが、後続パケットについて100μs程度の遅延を課し、高負荷条件下では、二つ以上のパケットが待ち行列内にあるであろう。プロトコルの精度についてのもう一つの因子は、レイテンシが、マスターからスレーブおよびスレーブからマスターの両方の方向について、完全に対称的であるということである。
【００５３】
諸参照信号は、それらの参照信号に関連付けられている情報信号を整列させるために同期される。それらの情報信号は異なるフォーマットであってもよいし、および／または異なる位置から発するのでもよい。本稿での用法では、「情報信号」または「情報データ」は、アナログまたはデジタルの形の情報を含む任意の信号、たとえばNTSC、PAL、SDI、MPEG-2、MPEG-4およびATSCのような現在標準的なビデオ信号および／またはAESデジタル・オーディオ、MP3、MP4などのようなオーディオ信号を含む。本アプローチは、放送施設、編集施設などによって重ね合わせ、組み合わせ、統合などのために整列されるべき情報信号に適用されることができる。
【００５４】
マスター生成器は、絶対時間入力から時間情報を読み、そのIEEE1588マスター生成器をそれに同期させる。関連付けられた（たとえばGPSからの）外部時間ベースを使うことにより、IEEE1588マスター生成器はスレーブ装置へのきわめて正確な時間配送を提供できる。
【００５５】
任意の時点が初期基準点（t＝0）として選択され、この初期基準点ではすべての関係しないタイミング信号、クロックのエッジおよび位相関係が揃っていると想定される。ジェンロック時間データは、情報信号が統合されるまたは組み合わされる任意の後の時点における各情報信号の位置を計算するために、よって各信号の他の信号に対する位相オフセットを計算し、それにより補償用の遅延を適用できるようにするために使われる。
【００５６】
スレーブ生成器はそれぞれIEEE1588ネットワーク時間にロックされる。IEEE1588プロトコル内の補償手順が、マスターと各スレーブとの間の遅延補償のための備えをし、それにより各スレーブが任意の時点において同じ絶対時間データを含むことを保証する。該時間データを使って、スレーブは出力信号とその時間ベースを合成できる。何らかの以前の時点において位相が以前に定義された任意の信号について、ソフトウェア手段によって、他の任意の時点におけるその信号の位相を計算することが可能である。スレーブは、進行中の計時データからその出力信号のための要求される位相を導出するために必要な計算を用いる。
【００５７】
時間生成器は、IEEE1588マスター生成器とは独立に、プライベートなパケット内の時間データをIPネットワーク中にフィードする。各スレーブは該スレーブにおいて動作する1588時間エンジンを有するが、加えて、プライベートなパケットから時間を受け取る独立した時間エンジンを有する。マスター参照生成器は、（GPSのような）外部の源から時間および時間ベースを受け取ることができる1588マスター生成器とは別個の装置であり、時間パケットを生成する。
【００５８】
スレーブ同期参照生成器は、マスター参照信号を受け入れるよう適応される。これらのスレーブ同期生成器は、関係しない信号ののちの時点におけるタイミング差を初期時間点から経過した時間に基づいて計算するための計算ハードウェアおよびソフトウェアを含んでいる。これらのスレーブ同期生成器はまた、独立した時間エンジンにおいてプライベートなパケットからの時間データを受け取るためのハードウェアおよびソフトウェア・インターフェースをも設けられている。経過時間値またはプライベートなパケットからの時間データがエンコードされるスレーブ参照信号を生成するためである。
【００５９】
ジェンロック・マスター生成器は、ジェンロック・マスター絶対時間およびIEEE1588参照時間を転送するジェンロック・パケットをネットワークに提供するので、諸スレーブ装置は、決定的にビデオおよびオーディオ参照信号を生成するために独立してシステム時間およびジェンロック時間情報を使うことができる。独立したスレーブ生成器は、みな、互いに時間整列され同期的である参照信号を生成する。
【００６０】
図３に示されるスレーブ参照生成器装置は、進行する時間カウントを提供するネットワーク時間サービス、たとえばIEEE1588をホストする。さらに、ジェンロック時間カウンタが実装され、ローカル時間ベースをもってクロックされる。ジェンロック・パケットが受信され、そこに含まれる将来のネットワーク時間が、進行中のネットワーク配送計時との比較のために比較器に送達される。時間カウンタが比較時間に等しくなる時点において、ローカル・ジェンロック時間カウンタの受信された値がラッチされる。この時間が受信されたジェンロック・カウンタ時間と比較され、誤差値が生成される。この誤差は、マスター・ジェンロック・カウンタとローカル・ジェンロック・カウンタとの間の時間差を表す。この誤差値は、ローカル時間ベースの周波数を操縦するために使われる。それにより、比較の時点においてローカル・カウンタがマスター・カウンタより早い計数値にある場合には、ローカル・カウンタの計数レートを上げるよう時間ベース周波数が上げられる。逆に、ローカル・カウンタがマスターよりも大きな計数値をもつ場合には、時間ベース周波数は下げられる。
【００６１】
比較から比較にかけて、スレーブにおけるローカル時間ベースの周波数誤差は、計時における誤差として測定されることができ、この情報は、ループ・フィルタリング技法を使ってローカル時間ベースを時間を追って正しい周波数に操縦するために使うことができる。
【００６２】
結果として、スレーブ・ジェンロック時間カウンタは、マスターにおけるジェンロック時間カウンタと同期的になり、各スレーブから導出された信号は互いに同期的になる。
【００６３】
起動時またはしばらくスタンドアローン動作をした後のネットワークへの再接続時には、スレーブ・ジェンロック・カウンタは、マスター・カウントとは著しく異なることがある。そのため、ある種の参照信号規格によって許容される時間ベース・オフセットにおける制限のため、ローカル時間ベースをオフセットすることによってカウントどうしを同期させるのに過度の時間が必要とされることになる。この場合、高速ロックを達成するために、ループ管理アルゴリズムは、ローカル・ジェンロック・カウンタにマスターのサンプリングされた値をロードすることを開始する。位相ロックはその後開始される。
【００６４】
今やマスター・カウンタと同期して走っているスレーブ・カウンタは、ジェンロック参照信号を合成するために使うことができる。
【００６５】
図３に示されるように、パケットはスレーブにおいて受信され、そこに含まれる将来のIEEE1588時間が、スレーブにおいて進行中のIEEE1588計時との比較のために比較器にラッチされる。現在時間が比較時間に等しくなった時点において、ジェンロック時間カウンタの受信された値がそのカウンタにロードされる。
【００６６】
比較から比較にかけて、スレーブにおけるローカル時間ベースの周波数誤差は、計時における誤差として測定されることができ、この情報は、ローカル時間ベースを時間を追って正しい周波数に操縦／補正するために使うことができる。これを実装する一つの方法は、ループ・フィルタリング技法を使うことである。
【００６７】
結果として、スレーブ・ジェンロック時間カウンタは、マスターにおけるジェンロック時間カウンタと同期的になり、各スレーブから導出された信号は互いに同期的になる。
【００６８】
本マスター生成器のアーキテクチャは、ハードウェアで実装される、時間が決定的な部分とプロトコル自身とを分離するという概念に基づいており、困難なリアルタイム条件――ソフトウェア部分――をデカップルする。こうして、プロトコルは、低優先度プロセスにおいておよび／または低パフォーマンス要求のプロセッサ上で実行されることができる。マスター生成器はきわめて精密なリアルタイム・クロックと、タイムスタンプを生成するためのタイムスタンプ・ユニット（TSU:  time  stamp  unit）を有する。ソフトウェア部分は、前記リアルタイム・クロックおよびハードウェアのタイムスタンプ・ユニットへのインターフェースをもつ実際のIEEE1588プロトコルを実装する。図１ａは、IEEE1588同期要素のハードウェアおよびソフトウェア・コンポーネントの協働を示している。
【００６９】
このアーキテクチャの意図は、ソフトウェア・コンポーネントのほとんどオペレーティング・システム（OS）独立なモデリングをサポートする。異なる抽象レベルをもつ三つのレイヤーが提供される。プロトコル・レイヤー（Protocol  Layer）はオペレーティング・システム独立な精密時間プロトコル（PTP）を実装する。OS抽象化レイヤー（OS  Abstraction  Layer）はPTPと選択されたオペレーティング・システムとの間のインターフェースをなす。オペレーティング・システムによって利用可能にされる機能――タスク／プロセス、セマフォ、タイマー、ソケットなど――はOSレイヤー上でマージされる。図１ｂは、個々のレイヤーの相互作用を示している。
【００７０】
OS独立なプロトコル・レイヤーは、ネットワーク中のIPネットワーク中の諸装置の同期のためにPTPを実装する。個々の通信要素を同期させるための実際の処理はここに位置する。プロトコル・レイヤー内では、プロトコル・ディスパッチャが、個々のプロセスの間の諸機能の原子的な実行を保証する。プロトコルおよびOS抽象化レイヤーの間の通信は、待ち行列および三つのインターフェースによって実装される。
【００７１】
中間層、すなわちOS抽象化レイヤーは、オペレーティング・システム依存の機能を包含している。これらの機能はネットワーク中に実際に存在している装置に適合させられるべきものである。タイムスタンプ・インターフェースは、精密時間プロトコルに、同期（Sync）および遅延要求（Delay-Request）メッセージの捕捉されたタイムスタンプを与える。しかしながら、精度要求の段階に依存して、ハードウェア・ユニット、すなわちTSUまたはソフトウェアのいずれかがタイムスタンプを生成する。「ソフトウェア・タイムスタンプ」を生成する一つの可能性は、オペレーティング・システム依存のNICドライバ（RX-ISR、送信プロセス）においてである――これは転送媒体に可能な限り近いものである。クロック・インターフェースを介してローカルなクロックが読まれ、修正される。
【００７２】
ハードウェアのリアルタイム・クロックをもたない実装は、オペレーティング・システムのシステム・クロックあるいはたとえばUNIX派生物のもとでのナノカーネル用などの最適化されたソリューションを使うことができる。ローカル・クロックを設定することとは別に、このインターフェースは、時間同期の品質［精度、安定性、過渡挙動など］に責任をもつ制御アルゴリズムを含む。ポート・インターフェースは、PTPメッセージをディスパッチおよび／または受信するために使われる。IEEE1588テレグラムは、UDP/IPマルチキャスト・パケットを排除することを使い、それによりそれらをIPプロトコル・スタックのソケット・インターフェースを通じて送受信することを可能にする。
【００７３】
クロックまたはタイマーは、定義された元期以来の時間の経過の測定値を与える装置である。クロックには二つの型がありうる：境界クロック（boundary  clock）と通常のクロックである。境界クロックとは、二つ以上のPTPポートをもつクロックであり、各PTPポートが別個のPTP通信経路へのアクセスを提供する。境界クロックは、ルータおよび同様のネットワーク要素によって生じるゆらぎをなくすために使用される。外行きおよび内行きのプロトコル・スタック内でこのタイムスタンプが生成される点は、クロック・タイムスタンプ点と呼ばれる。
【００７４】
二つのPTPクロックの間での、介在する境界クロックなしでのPTP情報の通信は、直接通信である。単一のクロックを外部の時間源、例えばGPSシステムに同期させてUTC時間ベースを確立することが望ましいことがしばしばある。この同期は、外部同期と称される。時間スケールの起点を定義する基準時間は、元期（epoch）と称される。クロックの集合内において、一つのクロック、グランドマスター・クロック、が一次的な時間の源のはたらきをし、他のすべては究極的にはこれに同期させられる。各領域内で、一次的な時間の源としてはたらく単一のクロック、マスター・クロック、がある。それらのマスター・クロックは今度は他のマスター・クロックに、究極的にはグランドマスター・クロックに同期する。同期（Sync）および遅延要求（Delay_Req）メッセージは、これらのメッセージにおける基準点のはたらきをする、メッセージ・タイムスタンプ点という顕著な特徴を含む。メッセージ・タイムスタンプ点がクロック・タイムスタンプ点を通過するときに、タイムスタンプが生成され、ローカル・クロックへの必要な補正を計算するために使われる。通常のクロックは、単一のPTPポートをもつクロックである。
【００７５】
PTPは、Precision  Time  Protocol（精密時間プロトコル）の略語である。PTPドメインは、一つまたは複数のPTPサブドメインの集合である。五つの指定されたメッセージ型がある：同期（Sync）、遅延要求（Delay_Req）、フォローアップ（Follow-up）、遅延応答（Delay_Resp）および管理（Management）。PTPメッセージはマルチキャストを介して通信されることができる。この様式の通信では、任意のノードがメッセージをポストしてもよく、すべてのノードがこのメッセージを受信する。
【００７６】
PTPポートは、該ポートを含むクロックへの通信のための論理的なアクセス・ポイントである。二つのクロックが同じ元期をもち、両クロックによる任意の時間区間の測定値が高々所定の不確定性しか違わない場合、両クロックは該所定の不確定性まで同期されている。二つの同期されたクロックによって生成された同じイベントについてのタイムスタンプは、高々該所定の不確定性しか違わない。
【図１ａ】
0005433694.tif 000005
【図１ｂ】
0005433694.tif 000006
【図２】
0005433694.tif 000007
【図３】
0005433694.tif 000008