(57)【要約】【課題】周波数揺らぎを１ｐｐｂ以下に低減し、高精度の時刻同期を実現しうる時刻同期装置等を提供する。【解決手段】時刻同期装置１は、時刻信号を生成するパケット受信部１０と、時刻信号から周波数揺らぎ成分を除去するＰＬＬ回路部３０と、受信パケット中にシンク(Sync)メッセージが検出できずに経過した経過時間が予め与えられた制限時間以上であるか否かを判定するパケット検出部２０とを有する。ＰＬＬ回路部が、時刻信号から非対称遅延環境に起因するパケットジッタおよびワンダを除去するホールドオーバ機能３４を備えると共に、パケット検出部が、ホールドオーバ機能が起動されている状態で受信パケット中にシンク(Sync)メッセージを再度検出した場合に、時刻オフセット値が安定してからホールドオーバ機能を停止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から受信するクロック信号および受信パケットに応じて時刻信号を生成し、複数拠点間の周波数タイミングを同期させる時刻同期装置であって、
特定の通信プロトコルに従って通信パケットを受信し、これに従って前記時刻信号を生成するパケット受信部と、
前記パケット受信部による受信パケットに含まれるシンク(Sync)メッセージに従って前記時刻信号から周波数揺らぎ成分を除去するＰＬＬ回路部と、
前記受信パケットおよび当該受信パケット内部の時刻オフセット値を常時監視し、当該受信パケット中に前記シンク(Sync)メッセージが検出できずに経過した経過時間が予め与えられた制限時間以上であるか否かを判定するパケット検出部とを備え、
前記ＰＬＬ回路部が、一定のタイミングで前記時刻信号から非対称遅延環境に起因するパケットジッタおよびワンダを除去するホールドオーバ機能を備えることを特長とする時刻同期装置。
【請求項２】
前記パケット検出部が、
前記経過時間が前記制限時間を越えた場合に前記ＰＬＬ回路の前記ホールドオーバ機能を強制的に起動するシンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能と、
前記ホールドオーバ機能が起動されている状態で前記受信パケット中に前記シンク(Sync)メッセージを再度検出した場合に、前記時刻オフセット値が安定しているか否かを判定し、前記時刻オフセット値が安定したと判断してから前記ホールドオーバ機能を停止させる時刻オフセット安定度モニタ機能と
を有することを特長とする、請求項１に記載の時刻同期装置。
【請求項３】
前記時刻オフセット安定度モニタ機能が、前記シンク(Sync)メッセージを再度検出されてから、前記時刻オフセット値の安定度が予め与えられた閾値以下となった場合に前記時刻オフセット値が安定したと判断することを特長とする、請求項２に記載の時刻同期装置。
【請求項４】
前記時刻オフセット安定度モニタ機能が、予め外部から与えられた周波数安定度の要求値を前記ＰＬＬ回路部に固有の直流ループゲインで除算する事によって前記閾値を算出することを特長とする、請求項３に記載の時刻同期装置。
【請求項５】
外部から受信するクロック信号および受信パケットに応じて時刻信号を生成し、複数拠点間の周波数タイミングを同期させる時刻同期装置にあって、
特定の通信プロトコルに従ってパケット受信部が通信パケットを受信し、
この通信パケットに従って前記パケット受信部が前記時刻信号を生成し、
前記パケット受信部による受信パケットに含まれるシンク(Sync)メッセージに従って前記時刻信号からＰＬＬ回路部が周波数揺らぎ成分を除去し、
前記受信パケットおよび当該受信パケット内部の時刻オフセット値を常時監視して当該受信パケット中に前記シンク(Sync)メッセージが検出できずに経過した経過時間が予め与えられた制限時間以上であるか否かをパケット検出部が判定し、
前記経過時間が前記制限時間を越えた場合に、前記パケット検出部が前記ＰＬＬ回路が備える、一定のタイミングで前記時刻信号から非対称遅延環境に起因するパケットジッタおよびワンダを除去するホールドオーバ機能を強制的に起動し、
前記ホールドオーバ機能が起動されている状態で前記パケット検出部が前記受信パケット中に前記シンク(Sync)メッセージを再度検出したか否かを判定し、
前記シンク(Sync)メッセージを再度検出した場合に、前記受信パケット内部の時刻オフセット値が安定しているか否かを前記パケット検出部が判定し、
前記時刻オフセット値が安定したと判断してから前記パケット検出部が前記ホールドオーバ機能を停止させることを特長とする時刻同期方法。
【請求項６】
前記受信パケット内部の時刻オフセット値が安定しているか否かを前記パケット検出部が判定する処理が、前記時刻オフセット値の安定度が予め与えられた閾値以下となった場合に前記時刻オフセット値が安定したと判断することを特長とする、請求項５に記載の時刻同期方法。
【請求項７】
前記受信パケット内部の時刻オフセット値が安定しているか否かを前記パケット検出部が判定する処理が、予め外部から与えられた周波数安定度の要求値を前記ＰＬＬ回路部に固有の直流ループゲインで除算する事によって前記閾値を算出することを特長とする、請求項６に記載の時刻同期方法。
【請求項８】
外部から受信するクロック信号および受信パケットに応じて時刻信号を生成し、複数拠点間の周波数タイミングを同期させる時刻同期装置にあって、
この時刻同期装置が、特定の通信プロトコルに従って通信パケットを受信し、これに従って前記時刻信号を生成するパケット受信部と、前記パケット受信部による受信パケットに含まれるシンク(Sync)メッセージに従って前記時刻信号から周波数揺らぎ成分を除去するＰＬＬ回路部と、前記受信パケットおよび当該受信パケット内部の時刻オフセット値をを常時監視するパケット検出部とを有するものであると共に、
前記パケット検出部が備えるプロセッサに、
前記受信パケット中に前記シンク(Sync)メッセージが検出できずに経過した経過時間が予め与えられた制限時間以上であるか否かを判定する手順、
前記経過時間が前記制限時間を越えた場合に、前記ＰＬＬ回路が備える、一定のタイミングで前記時刻信号から非対称遅延環境に起因するパケットジッタおよびワンダを除去するホールドオーバ機能を強制的に起動する手順、
前記ホールドオーバ機能が起動されている状態で前記受信パケット中に前記シンク(Sync)メッセージを再度検出したか否かを判定する手順、
前記シンク(Sync)メッセージを再度検出した場合に、前記受信パケット内部の時刻オフセット値が安定しているか否かを判定する手順、
および前記時刻オフセット値が安定したと判断してから前記ホールドオーバ機能を停止させる手順
を実行させることを特長とする時刻同期プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は時刻同期装置、時刻同期方法、および時刻同期プログラムに関し、特にネットワークの停止状態がある非対称遅延環境にあっても出力クロック信号における周波数揺らぎを低減して高精度の時刻同期を実現しうる時刻同期装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信において、無線基地局間の時刻の同期についてはますます高精度化が要求されている。特に次世代の高速無線通信規格として広まりつつあるＬＴＥ（Long Term Evolution）などでは、無線基地局間の時刻の同期は一般的には５０ｐｐｂ以下が要求されているが、顧客によっては１ｐｐｂ以下、即ち１億分の１秒以下という高精度の同期が要求される場合も実際にある。
【０００３】
このような高精度の時刻同期を実現するプロトコルが、非特許文献１に記載のＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）によって制定されたＩＥＥＥ１５８８ｖ２である。このプロトコルは、それ自体が上り回線と下り回線の遅延構成が同一である対称遅延環境を前提として策定されたものであるので、上り回線と下り回線の遅延構成が同一でない非対称遅延環境では、高精度の時刻同期をしにくいという点が当初から問題とされてきた。
【０００４】
ＩＥＥＥ１５８８ｖ２で「１ｐｐｂ」以下という時刻同期精度の厳しい要求を満足させるためには、パケット信号の位相雑音に相当する位相の揺らぎを除去する必要がある。この位相揺らぎを、以後パケットジッタ・ワンダという。周波数１０Ｈｚ以上の成分をパケットジッタ、１０Ｈｚ未満の成分をパケットワンダというが、ここではそれらを特に区別する必要性はないので、一括してパケットジッタ・ワンダと呼ぶことにする。
【０００５】
このパケットジッタ・ワンダを除去するには、クロック信号生成の段階でソフトウェア的に除去する方法と、もしくは外部ＰＬＬ（Phase Locked Loop、位相比較回路）を通すことによって除去する方法という、大きく分けて２種類の方法がある。
【０００６】
このうち、前者のソフトウェアで除去する方法は、様々なベンダから提案されているが、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union- Telecommunication Standardization Sector）でも検討されているように、クロック信号生成のソフトウェアだけでは要求された「１ｐｐｂ」以下という性能を満たすことは一般的に困難である。このため、マスタ装置とスレーブ装置の中間にＢＣ（Boundary Clock）もしくはＴＣ（Transparent Clock）といったクロック装置が必要となる。
【０００７】
これに対して、後者の外部ＰＬＬで除去する方法は、発生したパケットジッタ・ワンダを抑制するだけでよいので、ＢＣやＴＣといった装置を新たに配備する必要がなく、ネットワーク全体としてのコストを安価に抑制することができる。
【０００８】
図６は、既存技術に係る時刻同期装置９０１の構成について示す説明図である。時刻同期装置９０１は、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部９１０と、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２パケット検出部９２０と、ディジタルＰＬＬ部９３０とから構成されている。ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部９１０は、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコルに準拠する通信によって外部からクロック信号および受信パケットを受信し、これに応じてスレーブ時刻を生成する。
【０００９】
より具体的には、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部９１０は、外部クロックを基にスレーブ側の時刻を生成するスレーブ時刻タイマ機能９１１、受信パケットをキャプチャするパケットキャプチャ機能９１２、時刻オフセットを算出して出力するスレーブ時刻計算機能９１３、およびスレーブ時刻タイマ機能９１１で生成されたスレーブ時刻に時刻オフセットを加算してスレーブ時刻を調整する時刻加算器９１４を含む。
【００１０】
スレーブ時刻計算機能９１３は、パケットキャプチャ機能９１２で受信パケットとスレーブ時刻とから算出された各数値を元に時刻オフセットを算出し、これを時刻加算器９１４に出力する。そして、この時刻加算器９１４からの出力が、周波数揺らぎ成分除去前の時刻信号（１ｐｐｓ）としてディジタルＰＬＬ部９３０に出力される。
【００１１】
ディジタルＰＬＬ部９３０は、非対称遅延環境に起因するパケットジッタ・ワンダ除去性能を持ちかつ後述のホールドオーバ機能を持ち、これによって時刻加算器１４から出力された時刻信号（１ｐｐｓ）から周波数揺らぎ成分を除去し、要求精度１ｐｐｂ以内を満たす時刻信号を出力する。かつ、ディジタルＰＬＬ部９３０の位相ノイズ遮断周波数＝１ｍＨｚである。
【００１２】
ディジタルＰＬＬ部９３０は、一般的なホールドオーバ機能付き完全積分型ディジタルＰＬＬ構成を備える。即ち、位相比較器９３１、ディジタルアンプ９３２、完全積分器９３３、ホールドオーババッファ９３４、選択器９３５、Ｄ／Ａコンバータ９３６、ＶＣ−ＯＣＸＯ９３７、および分周器９３８を含む。
【００１３】
位相比較器９３１は、時刻加算器９１４から出力された時刻信号（１ｐｐｓ）と後述のＶＣ−ＯＣＸＯ９３７からの出力信号から分周器９３８によって分周された再生信号との位相差を検出する。ディジタルアンプ９３２は、位相比較器９３１から出力された一次ループ信号を増幅する。完全積分器９３３は、ディジタルアンプ９３２から出力された二次ループ信号の増幅および積分処理を行う。ホールドオーババッファ９３４は、完全積分器９３３からの出力データを平均化してホールドオーバ機能を実現する。
【００１４】
選択器９３５は、後述のＩＥＥＥ１５８８ｖ２パケット検出部９２０のシンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能９２１からの出力に応じて、完全積分器９３３とホールドオーババッファ９３４のうちどちらからの出力信号を後続のＤ／Ａコンバータ機能９３６に出力するかを選択する。Ｄ／Ａコンバータ９３６は、選択器９３５で選択されたディジタル信号を電圧信号（アナログ信号）に変換する。
【００１５】
ＶＣ−ＯＣＸＯ９３７（Voltage Controlled / Oven Controlled Crystal Oscillator）は、Ｄ／Ａコンバータ９３６から出力された電圧信号を周波数信号に変換する。分周器９３８は、ＶＣ−ＯＣＸＯ９３７からの出力信号を分周し、これが最終的に要求精度１ｐｐｂ以内を満たす時刻信号として外部に出力されると同時に、前述の位相比較器９３１にも入力される。
【００１６】
ＩＥＥＥ１５８８ｖ２パケット検出部９２０は、シンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能９２１を備える。シンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能９２１は、受信パケットを監視してシンク（Sync）メッセージが当該受信パケットに含まれているか否かを検出し、その検出結果に応じて選択器９３５で完全積分器９３３とホールドオーババッファ９３４のうちどちらからの出力信号を選択するかを決定する制御信号を出力する。
【００１７】
より具体的には、通常の状態では選択器９３５は完全積分器９３３からの出力信号を選択しているが、受信パケットに予め与えられた所定の時間に亘ってシンク（Sync）メッセージが検出されなければ、シンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能９２１は選択器９３５にホールドオーババッファ９３４からの出力信号を選択させ、その後シンク（Sync）メッセージが再び検出されれば、完全積分器９３３からの出力信号を選択する通常の状態に戻す。
【００１８】
図７は、図６に示した時刻同期装置９０１で、上り回線（スレーブ→マスター方向）と下り回線（マスター→スレーブ方向）のいずれにおいても遅延が全くない理想的な遅延環境を仮定した場合の、各パケットの遅延の分布を示すグラフである。ここで、パケット送信間隔＝１２５ｍｓと想定されている。このグラフでは、上り回線と下り回線のいずれも遅延が全くないので、全パケットが遅延時間「０ｓ」に分布している。
【００１９】
図８は、図７に示した理想的な遅延環境で、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部９１０内で算出された時刻オフセットの周波数成分を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果を示すグラフである。パケット送信間隔＝１２５ｍｓ、即ち信号周波数＝８Ｈｚであるので、周波数成分の最大周波数は理論上４Ｈｚとなる。この周波数成分はパケットの位相雑音に相当するものであり、即ちパケットジッタ・ワンダである。
【００２０】
図９は、図８に示したパケットジッタ・ワンダを位相ノイズ遮断周波数＝１ｍＨｚ（＝０．００１Ｈｚであるので、直流ループゲイン＝２π×１ｍＨｚ＝０．００６２８）であるディジタルＰＬＬ部９３０を通して出力される周波数成分を示すグラフである。ここで、図９に示した周波数成分を積分する。積分条件は、サンプリング周波数：８Ｈｚ、ＦＦＴポイント数：６５５３６個である（本明細書で以後行われる積分についても、これと同条件とする）。これより、位相雑音成分（位相変動量）は約３０ｎｓ程度となる。
【００２１】
既知の関数である以下の数１〜３より、周波数変動量（ｐｐｍ）は以下の数４〜５のように求められる。
【００２２】
【数１】
2014027381.tif 000003
【００２３】
【数２】
2014027381.tif 000004
【００２４】
【数３】
2014027381.tif 000005
【００２５】
【数４】
2014027381.tif 000006
【００２６】
【数５】
2014027381.tif 000007
【００２７】
これらの関係より、図９から求められる周波数変動量（ｐｐｍ）は０．００６２８×３０ｎｓ≒０．１９ｐｐｂとなる。これは、要求事項である「１ｐｐｂ」以下を満たす。ただしこれは、前述のように「上り回線と下り回線のいずれにおいても遅延が全くない理想的な遅延環境」を仮定した場合の数字である。
【００２８】
図１０〜１１は、図６に示した時刻同期装置９０１で、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２６１（非特許文献２）の「テストケース１２」に従った負荷変動時の遅延環境を仮定した場合の、各パケットの遅延の分布を示すグラフである。
【００２９】
この「テストケース１２」とは、実際の回線における遅延環境を想定した負荷モデルとしてＩＴＵ−Ｔが勧告したテストケースであり、より具体的にはマスタ→スレーブ方向の負荷を８０％とし、スレーブ→マスタ方向の負荷を２０％としたものである。図１０はマスタ→スレーブ方向の遅延分布を、図１１はスレーブ→マスタ方向の遅延分布を各々示している。
【００３０】
図１２は、図１０〜１１に示したＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２６１の「テストケース１２」に従った遅延環境で、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部９１０内で算出された時刻オフセットの周波数成分を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果を示すグラフである。図１３は、図１２に示した周波数成分を、図９と同一の条件で積分して得られる結果を示すグラフである。これより、位相雑音成分（位相変動量）は約５０ｎｓ程度となる。
【００３１】
これと前述の数５とから、周波数変動量（ｐｐｍ）は０．００６２８×５０ｎｓ≒０．３１ｐｐｂとなる。これも要求事項である「１ｐｐｂ」以下を満たす。このように、パケットジッタ・ワンダ成分が非対称遅延環境のみに起因する場合は、位相ノイズ遮断周波数が１ｍＨｚであるＰＬＬ回路（ディジタルＰＬＬ部９３０）を実装すれば、要求事項である「１ｐｐｂ」以下を満足することができる。
【００３２】
これに関連する技術文献として、次の各特許文献がある。その中でも特許文献１には、ＧＰＳ信号によって高精度の時刻同期を実現するというタイミング同期装置について記載されている。特許文献２には、スレーブ→マスタの第一遅延量とその逆方向の第二遅延量から時刻の差分を計算して時刻を同期させるという時刻同期システムについて記載されている。
【００３３】
特許文献３には、伝送網側とＧＰＳ側のクロックの比較によって時刻を同期させるという時刻同期網について記載されている。特許文献４には、正確に時刻同期が取れているか否かをスレーブ側で確証可能というクロック同期システムについて記載されている。特許文献５には、クライアント側でタイムサーバから受信したクロック信号との間の誤差を計算してこれを０に収束させていくというタイミングシステムについて記載されている。非特許文献１には前述のようにＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコルが、非特許文献２には前述のように負荷モデルのテストケースが、各々記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３４】
【特許文献１】特開２０１２−００４９１４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３５４８２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７８４５６号公報
【特許文献４】特開２０１１−０２９９１８号公報
【特許文献５】特表２０１１−５２５３０８号公報
【非特許文献】
【００３５】
【非特許文献１】IEEE P1588 TM/D1, “Draft Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems”, June, 2007.
【非特許文献２】"Recommendation G.8261/Y.1361 (04/08) : Timing and synchronization aspects in packet networks",International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector, 12.March, 2009.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
図１４〜１５は、図６に示した時刻同期装置９０１で、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２６１の「テストケース１５」に従った負荷変動時の遅延環境を仮定した場合の、各パケットの遅延の分布を示すグラフである。
【００３７】
「テストケース１５」も、前述の「テストケース１２」と同様に実際の回線における遅延環境を想定した負荷モデルとしてＩＴＵ−Ｔが勧告したテストケースであり、より具体的にはマスタ→スレーブ方向の負荷を４０％とし、スレーブ→マスタ方向の負荷を３０％とした構成で、かつネットワークの停止状態（１０秒もしくは１００秒）がある負荷モデルである。図１４はマスタ→スレーブ方向の遅延分布を、図１５はスレーブ→マスタ方向の遅延分布を各々示している。
【００３８】
図１６は、図１４〜１５に示したＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２６１のテストケース１５に従った遅延環境で、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部９１０内で算出された時刻オフセットの周波数成分を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果を示すグラフである。図１７は、図１６に示した周波数成分を、図９および図１３と同一の条件で積分して得られる結果を示すグラフである。これより、位相雑音成分（位相変動量）は約４３５４ｎｓ程度となる。
【００３９】
これと前述の数５とから、周波数変動量（ｐｐｍ）は０．００６２８×４３５４ｎｓ≒２７ｐｐｂとなる。これは、要求事項である「１ｐｐｂ」以下を満たしていない。このＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２６１の「テストケース１５」のように、非対称遅延環境であることに加えてネットワークの停止状態があるネットワーク環境では、ＰＬＬ回路を実装するだけでは「１ｐｐｂ」以下の要求事項を満たすことができない。
【００４０】
ディジタルＰＬＬ部９３０に内蔵されているホールドオーババッファ９３４（ホールドオーバ機能）によって、通常の場合は非対称遅延環境に起因するパケットジッタ・ワンダを除去することはできる。しかしながら、ある一定時間以上シンク（Sync）メッセージが受信できない場合にホールドオーバ機能が起動され、その後にシンクメッセージが受信された場合にすぐにホールドオーバ機能を停止すると、そのホールドオーバ機能を停止させた際にＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部９１０内部で時刻オフセット値の再計算が行われることになる。
【００４１】
その再計算が行われるために、出力信号が変動し、出力周波数も変動することになる。そのことが、前述のような「非対称遅延環境であることに加えてネットワークの停止状態があるネットワーク環境」では出力クロック信号における周波数揺らぎを「１ｐｐｂ」以下という要求事項を満たすことができないという現象の原因となっている。この問題を解決しうる技術は、前述の特許文献１〜５、および非特許文献１〜２のいずれにも記載されていない。
【００４２】
本発明の目的は、非対称遅延環境であり、かつネットワークの停止状態があるネットワーク環境にあっても、周波数揺らぎを１ｐｐｂ以下に低減し、高精度の時刻同期を実現しうる時刻同期装置、時刻同期方法、および時刻同期プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４３】
上記目的を達成するため、本発明に係る時刻同期装置は、外部から受信するクロック信号および受信パケットに応じて時刻信号を生成し、複数拠点間の周波数タイミングを同期させる時刻同期装置であって、特定の通信プロトコルに従って通信パケットを受信し、これに従って時刻信号を生成するパケット受信部と、パケット受信部による受信パケットに含まれるシンク(Sync)メッセージに従って時刻信号から周波数揺らぎ成分を除去するＰＬＬ回路部と、受信パケットおよび当該受信パケット内部の時刻オフセット値を常時監視し、当該受信パケット中にシンク(Sync)メッセージが検出できずに経過した経過時間が予め与えられた制限時間以上であるか否かを判定するパケット検出部とを備え、ＰＬＬ回路部が、一定のタイミングで時刻信号から非対称遅延環境に起因するパケットジッタおよびワンダを除去するホールドオーバ機能を備えることを特長とする。
【００４４】
上記目的を達成するため、本発明に係る時刻同期方法は、外部から受信するクロック信号および受信パケットに応じて時刻信号を生成し、複数拠点間の周波数タイミングを同期させる時刻同期装置にあって、特定の通信プロトコルに従ってパケット受信部が通信パケットを受信し、この通信パケットに従ってパケット受信部が時刻信号を生成し、パケット受信部による受信パケットに含まれるシンク(Sync)メッセージに従って時刻信号からＰＬＬ回路部が周波数揺らぎ成分を除去し、受信パケットおよび当該受信パケット内部の時刻オフセット値を常時監視して当該受信パケット中にシンク(Sync)メッセージが検出できずに経過した経過時間が予め与えられた制限時間以上であるか否かをパケット検出部が判定し、経過時間が制限時間を越えた場合に、パケット検出部がＰＬＬ回路が備える、一定のタイミングで時刻信号から非対称遅延環境に起因するパケットジッタおよびワンダを除去するホールドオーバ機能を強制的に起動し、ホールドオーバ機能が起動されている状態でパケット検出部が受信パケット中にシンク(Sync)メッセージを再度検出したか否かを判定し、シンク(Sync)メッセージを再度検出した場合に、受信パケット内部の時刻オフセット値が安定しているか否かをパケット検出部が判定し、時刻オフセット値が安定したと判断してからパケット検出部がホールドオーバ機能を停止させることを特長とする。
【００４５】
上記目的を達成するため、本発明に係る時刻同期プログラムは、外部から受信するクロック信号および受信パケットに応じて時刻信号を生成し、複数拠点間の周波数タイミングを同期させる時刻同期装置にあって、
この時刻同期装置が、特定の通信プロトコルに従って通信パケットを受信し、これに従って時刻信号を生成するパケット受信部と、パケット受信部による受信パケットに含まれるシンク(Sync)メッセージに従って時刻信号から周波数揺らぎ成分を除去するＰＬＬ回路部と、受信パケットおよび当該受信パケット内部の時刻オフセット値を常時監視するパケット検出部とを有するものであると共に、パケット検出部が備えるプロセッサに、受信パケット中にシンク(Sync)メッセージが検出できずに経過した経過時間が予め与えられた制限時間以上であるか否かを判定する手順、経過時間が制限時間を越えた場合に、ＰＬＬ回路が備える、一定のタイミングで時刻信号から非対称遅延環境に起因するパケットジッタおよびワンダを除去するホールドオーバ機能を強制的に起動する手順、ホールドオーバ機能が起動されている状態で受信パケット中にシンク(Sync)メッセージを再度検出したか否かを判定する手順、シンク(Sync)メッセージを再度検出した場合に、受信パケット内部の時刻オフセット値が安定しているか否かを判定する手順、および時刻オフセット値が安定したと判断してからホールドオーバ機能を停止させる手順を実行させることを特長とする。
【発明の効果】
【００４６】
本発明は、上記したように、ホールドオーバ機能が起動されている状態で受信パケット中にシンク(Sync)メッセージを再度検出した場合に、時刻オフセット値が安定してからホールドオーバ機能を停止するように構成したので、時刻オフセット値の再計算に起因するパケットジッタおよびワンダの発生を大幅に抑制することが可能となる。
【００４７】
これによって、非対称遅延環境であり、かつネットワークの停止状態があるネットワーク環境にあっても、周波数揺らぎを１ｐｐｂ以下に低減し、高精度の時刻同期を実現できるという優れた特徴を持つ時刻同期装置、時刻同期方法、および時刻同期プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施形態に係る時刻同期装置の構成について示す説明図である。
【図２】図１に示した時刻同期装置を利用した無線通信システムの一例を示す説明図である。
【図３】図１に示した時刻同期装置の動作、特にシンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能および時刻オフセット安定度モニタ機能の動作について示すフローチャートである。
【図４】図１に示した時刻同期装置で、図３に示した動作を行った場合のＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部からの出力信号の周波数成分を示すグラフである。
【図５】図４に示したＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部からの出力信号をディジタルＰＬＬ部に通した場合の出力信号の周波数成分を示すグラフである。
【図６】既存技術に係る時刻同期装置の構成について示す説明図である。
【図７】図６に示した時刻同期装置で、上り回線（スレーブ→マスター方向）と下り回線（マスター→スレーブ方向）のいずれにおいても遅延が全くない理想的な遅延環境を仮定した場合の、各パケットの遅延の分布を示すグラフである。
【図８】図７に示した理想的な遅延環境で、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部内で算出された時刻オフセットの周波数成分を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果を示すグラフである。
【図９】図８に示したパケットジッタ・ワンダを位相ノイズ遮断周波数＝１ｍＨｚであるディジタルＰＬＬ部を通して出力される周波数成分を示すグラフである。
【図１０】図６に示した時刻同期装置で、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２６１のテストケースに従った負荷変動時の遅延環境を仮定した場合の、各パケットのマスタ→スレーブ方向の遅延の分布を示すグラフである。
【図１１】図６に示した時刻同期装置で、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２６１のテストケースに従った負荷変動時の遅延環境を仮定した場合の、各パケットのスレーブ→マスタ方向の遅延の分布を示すグラフである。
【図１２】図１０〜１１に示したＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２６１のテストケース１２に従った遅延環境で、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部内で算出された時刻オフセットの周波数成分を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果を示すグラフである。
【図１３】図１３は、図１２に示した周波数成分を、図９と同一の条件で積分して得られる結果を示すグラフである。
【図１４】図６に示した時刻同期装置で、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２６１のテストケース１５に従った負荷変動時の遅延環境を仮定した場合の、各パケットのマスタ→スレーブ方向の遅延の分布を示すグラフである。
【図１５】図６に示した時刻同期装置で、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２６１のテストケース１５に従った負荷変動時の遅延環境を仮定した場合の、各パケットのスレーブ→マスタ方向の遅延の分布を示すグラフである。
【図１６】図１４〜１５に示したＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２６１のテストケース１５に従った遅延環境で、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部内で算出された時刻オフセットの周波数成分を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果を示すグラフである。
【図１７】図１６に示した周波数成分を、図９および図１３と同一の条件で積分して得られる結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
（実施形態）
以下、本発明の実施形態の構成について添付図１に基づいて説明する。
最初に、本実施形態の基本的な内容について説明し、その後でより具体的な内容について説明する。
本実施形態に係る時刻同期装置１は、外部から受信するクロック信号および受信パケットに応じて時刻信号を生成し、複数拠点間の周波数タイミングを同期させる時刻同期装置である。この時刻同期装置１は、特定の通信プロトコル（ＩＥＥＥ１５８８ｖ２）に従って通信パケットを受信し、これに従って時刻信号を生成するパケット受信部（ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部１０）と、パケット受信部による受信パケットに含まれるシンク(Sync)メッセージに従って時刻信号から周波数揺らぎ成分を除去するＰＬＬ回路部（ディジタルＰＬＬ部３０）と、受信パケットを常時監視し、当該受信パケット中にシンク(Sync)メッセージが検出できずに経過した経過時間が予め与えられた制限時間以上であるか否かを判定するパケット検出部（ＩＥＥＥ１５８８ｖ２パケット検出部２０）とを有する。そして、ＰＬＬ回路部３０が、時刻信号から非対称遅延環境に起因するパケットジッタおよびワンダを除去するホールドオーバ機能（ホールドオーババッファ３４）を備える。
【００５０】
さらに、パケット検出部２０が、経過時間が制限時間を越えた場合にＰＬＬ回路のホールドオーバ機能を強制的に起動するシンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能２１と、ホールドオーバ機能が起動されている状態で受信パケット中にシンク(Sync)メッセージを再度検出した場合に、受信パケット内部の時刻オフセット値が安定しているか否かを判定し、時刻オフセット値が安定したと判断してからホールドオーバ機能を停止させる時刻オフセット安定度モニタ機能２２とを備える。
【００５１】
また、時刻オフセット安定度モニタ機能２２が、シンク(Sync)メッセージを再度検出されてから、時刻オフセット値の安定度が予め与えられた閾値（安定時刻閾値）以下となった場合に時刻オフセット値が安定したと判断する時刻オフセット安定度モニタ機能２２を備える。この時刻オフセット安定度モニタ機能２２は、予め外部から与えられた周波数安定度の要求値をＰＬＬ回路部に固有の直流ループゲインで除算する事によって閾値を算出する。
【００５２】
以上の構成を備える事により、この時刻同期装置１は、周波数揺らぎを１ｐｐｂ以下に低減し、高精度の時刻同期を実現できるものとなる。
以下、これをより詳細に説明する。
【００５３】
図１は、本実施形態に係る時刻同期装置１の構成について示す説明図である。時刻同期装置１は、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部１０と、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２パケット検出部２０と、ディジタルＰＬＬ部３０とから構成されている。
【００５４】
図２は、図１に示した時刻同期装置１を利用した無線通信システム１００の一例を示す説明図である。無線通信システム１００は、マスタ装置１１０と、複数台のスレーブ装置１２０、１３０…が、パケット通信網１４０を介して相互に接続されて構成される。マスタ装置１１０およびスレーブ装置１２０、１３０…はいずれも公衆無線通信網の地上局であり、多数の端末機器（図示せず）との間で通信を行っている。
【００５５】
そして、マスタ装置１１０からクロック信号および受信パケットがパケット通信網１４０を介して各スレーブ装置１２０、１３０…に向けて送信される。各スレーブ装置１２０、１３０…はいずれも、図１に示した時刻同期装置１を装備しており、これによってマスタ装置１１０との間で同期した時刻信号（スレーブ時刻）を生成して出力する。
【００５６】
図１に戻って、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部１０は、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコルに準拠する通信によって外部からクロック信号および受信パケットを受信し、これに応じてスレーブ時刻を生成する。ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコルには、受信パケットだけでなく送信パケットも含まれるが、本実施形態は送信パケットには特に依存しないので、図１には受信パケットにまつわる要素のみを図示し、送信パケットにまつわる要素については図示しないことにする。
【００５７】
より具体的には、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部１０は、外部クロックを基にスレーブ側の時刻を生成するスレーブ時刻タイマ機能１１、受信パケットをキャプチャするパケットキャプチャ機能１２、時刻オフセットを算出して出力するスレーブ時刻計算機能１３、およびスレーブ時刻タイマ機能１１で生成されたスレーブ時刻に時刻オフセットを加算してスレーブ時刻を調整する時刻加算器１４を含む。この時刻加算器１４からの出力が、周波数揺らぎ成分除去前の時刻信号（１ｐｐｓ）としてディジタルＰＬＬ部３０に出力される。
【００５８】
ここでスレーブ時刻計算機能１３は、パケットキャプチャ機能１２で受信パケットとスレーブ時刻とから算出された各数値、即ちシンク（Sync）メッセージ送出時間ｔ１、シンク（Sync）メッセージ到着時間ｔ２、シンク（Sync）メッセージ到着時のディレイリクエスト（Deley_Req）メッセージ送出時間ｔ３、およびディレイリクエスト（Deley_Req）到着時間ｔ４を元に時刻オフセットを算出し、これを時刻加算器１４と、後述のＩＥＥＥ１５８８ｖ２パケット検出部２０の時刻オフセット安定度モニタ機能２２とに出力する。
【００５９】
ディジタルＰＬＬ部３０は、非対称遅延環境に起因するパケットジッタ・ワンダ除去性能を持ちかつ後述のホールドオーバ機能を持ち、これによって時刻加算器１４から出力された時刻信号（１ｐｐｓ）から周波数揺らぎ成分を除去し、要求精度１ｐｐｂ以内を満たす時刻信号を出力する。
【００６０】
ディジタルＰＬＬ部３０は、一般的なホールドオーバ機能付き完全積分型ディジタルＰＬＬ構成を備える。即ち、位相比較器３１、ディジタルアンプ３２、完全積分器３３、ホールドオーババッファ３４、選択器３５、Ｄ／Ａコンバータ３６、ＶＣ−ＯＣＸＯ３７、および分周器３８を含む。
【００６１】
位相比較器３１は、時刻加算器１４から出力された時刻信号（１ｐｐｓ）と後述のＶＣ−ＯＣＸＯ３７からの出力信号から分周器３８によって分周された再生信号との位相差を検出する。ディジタルアンプ３２は、位相比較器３１から出力された一次ループ信号を増幅する。完全積分器３３は、ディジタルアンプ３２から出力された二次ループ信号の増幅および積分処理を行う。ホールドオーババッファ３４は、完全積分器３３からの出力データを平均化してホールドオーバ機能を実現する。
【００６２】
選択器３５は、後述のＩＥＥＥ１５８８ｖ２パケット検出部２０のシンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能２１からの出力に応じて、完全積分器３３とホールドオーババッファ３４のうちどちらからの出力信号を後続のＤ／Ａコンバータ機能３６に出力するかを選択する。Ｄ／Ａコンバータ３６は、選択器３５で選択されたディジタル信号を電圧信号（アナログ信号）に変換する。
【００６３】
ＶＣ−ＯＣＸＯ３７（Voltage Controlled / Oven Controlled Crystal Oscillator）は、Ｄ／Ａコンバータ３６から出力された電圧信号を周波数信号に変換する。分周器３８は、ＶＣ−ＯＣＸＯ３７からの出力信号を分周し、これが最終的に要求精度１ｐｐｂ以内を満たす時刻信号として外部に出力されると同時に、前述の位相比較器３１にも入力される。
【００６４】
ＩＥＥＥ１５８８ｖ２パケット検出部２０は、シンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能２１と、時刻オフセット安定度モニタ機能２２とを備える。シンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能２１は、受信パケットを監視してシンク（Sync）メッセージが当該受信パケットに含まれているか否かを検出し、その検出結果に応じて選択器３５で完全積分器３３とホールドオーババッファ３４のうちどちらからの出力信号を選択するかを決定する制御信号を出力する。
【００６５】
時刻オフセット安定度モニタ機能２２は、スレーブ時刻計算機能１３から出力される時刻オフセット信号の安定度、より具体的には時刻オフセット信号の単位時間当たりの変動量を検出し（それ自体は公知技術である）、検出された安定度を後述の閾値と比較し、その比較結果をシンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能２１に出力する。
【００６６】
この時刻オフセット安定度モニタ機能２２に対しては、外部から周波数安定度の要求値が予め入力されている。そして、直流ループゲインの数値はディジタルＰＬＬ部３０に固有の数値として予め与えられているので、前述の数４に従って、要求値を直流ループゲインで除算すれば、時刻オフセットが安定する「安定時刻」となるので、これを「安定時刻閾値」とする。
【００６７】
図３は、図１に示した時刻同期装置１の動作、特にシンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能２１および時刻オフセット安定度モニタ機能２２の動作について示すフローチャートである。通信動作が行われている間、シンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能２１は受信パケットを監視してシンク（Sync）メッセージが当該受信パケットに含まれているか否かを検出する（ステップＳ２０１）。シンク（Sync）メッセージが受信パケットに含まれていれば、通常動作を継続する。
【００６８】
シンク（Sync）メッセージが予め決められた時間に亘って受信パケットに検出されなければ（ステップＳ２０１がイエス）、シンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能２１は選択器３５に対して、ホールドオーババッファ３４からの出力信号を後続のＤ／Ａコンバータ機能３６に出力するよう選択させる制御信号を発する（ステップＳ２０２）。そしてシンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能２１が、受信パケットからシンク（Sync）メッセージを再び検出すれば（ステップＳ２０３）、時刻オフセット安定度モニタ機能２２からの制御信号を待つ状態となる。
【００６９】
ディジタルＰＬＬ部３０に固有の数値として予め与えられた直流ループゲインから前述の数４〜５に従って、安定度の要求値を直流ループゲインで除算すれば、時刻オフセットが安定する「安定時刻閾値」となる。時刻オフセット安定度モニタ機能２２は、スレーブ時刻計算機能１３から出力される時刻オフセット信号の安定度を検出して、これをこの「安定時刻閾値」と比較する（ステップＳ２０４）。
【００７０】
時刻オフセット信号の安定度が「安定時刻閾値」以下となれば（ステップＳ２０４がイエス）、時刻オフセット安定度モニタ機能２２はシンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能２１に対してその旨を知らせる制御信号を発する。シンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能２１はこれを受けて、選択器３５に対して、完全積分器３３からの出力信号を後続のＤ／Ａコンバータ機能３６に出力するよう選択させる制御信号を発する（ステップＳ２０５）。以上でステップＳ２０１の処理に戻る。
【００７１】
上記のステップＳ２０２の処理は、受信パケットからシンク（Sync）メッセージが検出されなくなった場合に、強制的にホールドオーバ機能を動作させるという意味がある。そして、ステップＳ２０３〜２０５の処理で、シンク（Sync）メッセージが復旧してから時刻オフセットが十分に安定してからホールドオーバ機能を解除している。この動作の目的は、シンク（Sync）メッセージが復旧した際、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル内の時刻オフセット計算が追いつかず、時刻情報が一時的に不安定な状態となることを回避するためである。
【００７２】
その判断に使用される「安定時刻閾値」は、時刻オフセット安定度モニタ機能２２に外部から予め入力された１ｐｐｓ周波数安定度が「１ｐｐｂ」以下であり、かつディジタルＰＬＬ部３０が位相ノイズ遮断周波数「１ｍＨｚ」のＰＬＬで構成されたものである場合、前述の数４から、「１ｐｐｂ」をＰＬＬの直流ループゲイン「０．００６２８」で除算すれば、「安定時刻閾値＝１ｐｐｂ／０．００６２８＝１５９ｎｓ」と算出することができる。
【００７３】
時刻オフセット安定度モニタ機能２２は、ステップＳ２０２でシンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能２１を強制的に動作させ、シンク（Sync）メッセージが再び検出されてかつ時刻オフセット信号が安定してからホールドオーバ機能を解除させる。
【００７４】
図４は、図１に示した時刻同期装置１で、図３に示した動作を行った場合のＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部１０からの出力信号の周波数成分を示すグラフである。図５は、図４に示したＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部１０からの出力信号をディジタルＰＬＬ部３０に通した場合の出力信号の周波数成分を示すグラフである。
【００７５】
この図５の周波数成分を積分して算出される位相雑音成分は約５９ｎｓ程度である。即ち、前述の式５から「周波数変動量＝０．００６２８×５９ｎｓ≒０．３７ｐｐｂ」と算出することができる。即ち、要求事項である１ｐｐｓ周波数安定度「１ｐｐｂ以下」を満たしている。
【００７６】
ここで、たとえば要求事項が「１ｐｐｂ」ではなく、より一般的な「５０ｐｐｂ」でよい場合は、上記と同様にして「安定時刻＝５０ｐｐｂ／０．００６２８≒８μｓ」と算出することができる。このように、様々な顧客要求事項に対応して安定時刻を設定して、それに従って動作させることが、本実施形態では可能である。また、ディジタルＰＬＬ部３０の位相ノイズ遮断周波数が「１ｍＨｚ」以外である場合についても、ディジタルＰＬＬ部３０に固有の数値である直流ループゲインを前述の数４〜５から求めて、その上で上記の方式を適用することができる。
【００７７】
このシンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能２１および時刻オフセット安定度モニタ機能２２は、論理演算回路などによってハードウェア的に構成してもよいし、またマイクロプロセッサで動作するプログラムなどによってソフトウェア的に構成してもよい。
【００７８】
（実施形態の全体的な動作）
次に、上記の実施形態の全体的な動作について説明する。
本実施形態に係る時刻同期方法は、外部から受信するクロック信号および受信パケットに応じて時刻信号を生成し、複数拠点間の周波数タイミングを同期させる時刻同期装置１にあって、特定の通信プロトコルに従ってパケット受信部１０が通信パケットを受信し、この通信パケットに従ってパケット受信部が時刻信号を生成し、パケット受信部による受信パケットに含まれるシンク(Sync)メッセージに従って時刻信号からＰＬＬ回路部３０が周波数揺らぎ成分を除去し、受信パケットおよび当該受信パケット内部の時刻オフセット値を常時監視して当該受信パケット中にシンク(Sync)メッセージが検出できずに経過した経過時間が予め与えられた制限時間以上であるか否かをパケット検出部２０が判定し（図３・ステップＳ２０１）、経過時間が制限時間を越えた場合に、パケット検出部がＰＬＬ回路が備える、一定のタイミングで時刻信号から非対称遅延環境に起因するパケットジッタおよびワンダを除去するホールドオーバ機能を強制的に起動し（図３・ステップＳ２０２）、ホールドオーバ機能が起動されている状態でパケット検出部が受信パケット中にシンク(Sync)メッセージを再度検出したか否かを判定し（図３・ステップＳ２０３）、シンク(Sync)メッセージを再度検出した場合に、受信パケット内部の時刻オフセット値が安定しているか否かをパケット検出部が判定し（図３・ステップＳ２０４）、時刻オフセット値が安定したと判断してからパケット検出部がホールドオーバ機能を停止させる（図３・ステップＳ２０５）。
【００７９】
また、上記図３・ステップＳ２０４の処理で、時刻オフセット値の安定度が予め与えられた閾値以下となった場合に時刻オフセット値が安定したと判断する。そして、その閾値は、予め外部から与えられた周波数安定度の要求値をＰＬＬ回路部に固有の直流ループゲインで除算する事によって算出される。
【００８０】
ここで、上記各動作ステップについては、これをコンピュータで実行可能にプログラム化し、これらを前記各ステップを直接実行するパケット検出部２０の備えるプロセッサに実行させるようにしてもよい。本プログラムは、非一時的な記録媒体、例えば、ＤＶＤ、ＣＤ、フラッシュメモリ等に記録されてもよい。その場合、本プログラムは、記録媒体からコンピュータによって読み出され、実行される。
この動作により、本実施形態は以下のような効果を奏する。
【００８１】
本実施形態は、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２パケットを常時監視し、Ｓｙｎｃメッセージが停止した時に非対称遅延環境に起因するパケットジッタ・ワンダ除去性能を持ったホールドオーバ機能付きＰＬＬ回路で、強制的にホールドオーバ機能を動作させる。そして、Ｓｙｎｃメッセージが再び検出された際、時刻オフセット値が安定してからこのホールドオーバ機能を停止させる。より具体的には、時刻オフセット信号の単位時間当たりの変動量を安定度として検出し、検出された安定度を周波数安定度の要求値を直流ループゲインで除算して求めた「安定時刻閾値」とを比較し、安定度が安定時刻閾値以下であれば時刻オフセット値が安定したものと判断する。
【００８２】
これによって、本実施形態は、非対称遅延環境であり、かつネットワークの停止状態があるネットワーク環境にあっても、時刻オフセット値の再計算に起因するパケットジッタおよびワンダの発生を大幅に抑制して、「１ｐｐｂ」以下という時刻同期精度の要求値を実現可能とするものである。
【００８３】
これまで本発明について図面に示した特定の実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができる。
【００８４】
上述した実施形態について、その新規な技術内容の要点をまとめると、以下のようになる。なお、上記実施形態の一部または全部は、新規な技術として以下のようにまとめられるが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。
【００８５】
（付記１）  外部から受信するクロック信号および受信パケットに応じて時刻信号を生成し、複数拠点間の周波数タイミングを同期させる時刻同期装置であって、
特定の通信プロトコルに従って通信パケットを受信し、これに従って前記時刻信号を生成するパケット受信部と、
前記パケット受信部による受信パケットに含まれるシンク(Sync)メッセージに従って前記時刻信号から周波数揺らぎ成分を除去するＰＬＬ回路部と、
前記受信パケットおよび当該受信パケット内部の時刻オフセット値を常時監視し、当該受信パケット中に前記シンク(Sync)メッセージが検出できずに経過した経過時間が予め与えられた制限時間以上であるか否かを判定するパケット検出部とを備え、
前記ＰＬＬ回路部が、一定のタイミングで前記時刻信号から非対称遅延環境に起因するパケットジッタおよびワンダを除去するホールドオーバ機能を備えることを特長とする時刻同期装置。
【００８６】
（付記２）  前記パケット検出部が、
前記経過時間が前記制限時間を越えた場合に前記ＰＬＬ回路の前記ホールドオーバ機能を強制的に起動するシンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能と、
前記ホールドオーバ機能が起動されている状態で前記受信パケット中に前記シンク(Sync)メッセージを再度検出した場合に、前記時刻オフセット値が安定しているか否かを判定し、前記時刻オフセット値が安定したと判断してから前記ホールドオーバ機能を停止させる時刻オフセット安定度モニタ機能と
を有することを特長とする、付記１に記載の時刻同期装置。
【００８７】
（付記３）前記時刻オフセット安定度モニタ機能が、前記シンク(Sync)メッセージを再度検出されてから、前記時刻オフセット値の安定度が予め与えられた閾値以下となった場合に前記時刻オフセット値が安定したと判断することを特長とする、付記２に記載の時刻同期装置。
【００８８】
（付記４）  前記時刻オフセット安定度モニタ機能が、予め外部から与えられた周波数安定度の要求値を前記ＰＬＬ回路部に固有の直流ループゲインで除算する事によって前記閾値を算出することを特長とする、付記３に記載の時刻同期装置。
【００８９】
（付記５）  外部から受信するクロック信号および受信パケットに応じて時刻信号を生成し、複数拠点間の周波数タイミングを同期させる時刻同期装置にあって、
特定の通信プロトコルに従ってパケット受信部が通信パケットを受信し、
この通信パケットに従って前記パケット受信部が前記時刻信号を生成し、
前記パケット受信部による受信パケットに含まれるシンク(Sync)メッセージに従って前記時刻信号からＰＬＬ回路部が周波数揺らぎ成分を除去し、
前記受信パケットおよび当該受信パケット内部の時刻オフセット値を常時監視して当該受信パケット中に前記シンク(Sync)メッセージが検出できずに経過した経過時間が予め与えられた制限時間以上であるか否かをパケット検出部が判定し、
前記経過時間が前記制限時間を越えた場合に、前記パケット検出部が前記ＰＬＬ回路が備える、一定のタイミングで前記時刻信号から非対称遅延環境に起因するパケットジッタおよびワンダを除去するホールドオーバ機能を強制的に起動し、
前記ホールドオーバ機能が起動されている状態で前記パケット検出部が前記受信パケット中に前記シンク(Sync)メッセージを再度検出したか否かを判定し、
前記シンク(Sync)メッセージを再度検出した場合に、前記受信パケット内部の時刻オフセット値が安定しているか否かを前記パケット検出部が判定し、
前記時刻オフセット値が安定したと判断してから前記パケット検出部が前記ホールドオーバ機能を停止させることを特長とする時刻同期方法。
【００９０】
（付記６）  前記受信パケット内部の時刻オフセット値が安定しているか否かを前記パケット検出部が判定する処理が、前記時刻オフセット値の安定度が予め与えられた閾値以下となった場合に前記時刻オフセット値が安定したと判断することを特長とする、付記５に記載の時刻同期方法。
【００９１】
（付記７）  前記受信パケット内部の時刻オフセット値が安定しているか否かを前記パケット検出部が判定する処理が、予め外部から与えられた周波数安定度の要求値を前記ＰＬＬ回路部に固有の直流ループゲインで除算する事によって前記閾値を算出することを特長とする、付記６に記載の時刻同期方法。
【００９２】
（付記８）  外部から受信するクロック信号および受信パケットに応じて時刻信号を生成し、複数拠点間の周波数タイミングを同期させる時刻同期装置にあって、
この時刻同期装置が、特定の通信プロトコルに従って通信パケットを受信し、これに従って前記時刻信号を生成するパケット受信部と、前記パケット受信部による受信パケットに含まれるシンク(Sync)メッセージに従って前記時刻信号から周波数揺らぎ成分を除去するＰＬＬ回路部と、前記受信パケットおよび当該受信パケット内部の時刻オフセット値を常時監視するパケット検出部とを有するものであると共に、
前記パケット検出部が備えるプロセッサに、
前記受信パケット中に前記シンク(Sync)メッセージが検出できずに経過した経過時間が予め与えられた制限時間以上であるか否かを判定する手順、
前記経過時間が前記制限時間を越えた場合に、前記ＰＬＬ回路が備える、一定のタイミングで前記時刻信号から非対称遅延環境に起因するパケットジッタおよびワンダを除去するホールドオーバ機能を強制的に起動する手順、
前記ホールドオーバ機能が起動されている状態で前記受信パケット中に前記シンク(Sync)メッセージを再度検出したか否かを判定する手順、
前記シンク(Sync)メッセージを再度検出した場合に、前記受信パケット内部の時刻オフセット値が安定しているか否かを判定する手順、
および前記時刻オフセット値が安定したと判断してから前記ホールドオーバ機能を停止させる手順
を実行させることを特長とする時刻同期プログラム。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、実施形態で記載したＬＴＥの地上局以外にも、たとえばＧＰＳの受信機など、特に高精度の時刻同期が要求される用途において利用可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１  時刻同期装置
１０  ＩＥＥＥ１５８８ｖ２プロトコル部
１１  スレーブ時刻タイマ機能
１２  パケットキャプチャ機能
１３  スレーブ時刻計算機能
１４  時刻加算器
２０  ＩＥＥＥ１５８８ｖ２パケット検出部
２１  シンク（Sync）メッセージ停止モニタ機能
２２  時刻オフセット安定度モニタ機能
３０  ディジタルＰＬＬ部
３１  位相比較器
３２  ディジタルアンプ
３３  完全積分器
３４  ホールドオーババッファ
３５  選択器
３６  Ｄ／Ａコンバータ
３７  ＶＣ−ＯＣＸＯ
３８  分周器
１００  無線通信システム
１１０  マスタ装置
１２０、１３０  スレーブ装置
１４０  パケット通信網
【図１】
2014027381.tif 000008
【図２】
2014027381.tif 000009
【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】
2014027381.tif 000014
【図８】
2014027381.tif 000015
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2014027381.tif 000020
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2014027381.tif 000024