(57)【要約】【課題】  通信装置間の動作タイミングの同期の精度を向上できる通信システムを提供する。【解決手段】  親局装置１０は、同期用信号の送信に先立って、連続する５個の下り計測用データの送信を、５回繰り返し試行する。親局装置１０は、５個の下り計測用データのうちの３番目について、データ往復を計測する。子局装置２０は、５回の試行のそれぞれについて、ｎ個の下り計測用データの受信間隔の計測し、受信間隔の変動を算出する。親局装置１０は、受信間隔の変動が最も小さい試行を選定する。親局装置１０は、その選定された試行でのデータ往復時間に基づいて算出される遅延補正量で、同期情報を送信するタイミングを補正する。【選択図】    図１
2006041782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信網を介して相互に接続された第１及び第２の通信装置の間の信号伝送時間を推定する方法において、
前記第１の通信装置から前記第２の通信装置に向けてｎ個（ｎは２以上の整数）の第１の計測用データを所定時間間隔で送信する第１ステップと、
前記第１の計測用データの受信に応答して、前記第２の通信装置から前記第１の通信装置に向けて第２の計測用データを返送する第２ステップと、
前記第１の計測用データが送信された時刻から、当該第１の計測用データに対応する第２の計測用データが前記第１の通信装置で受信されるまでのデータ往復時間を計測する第３ステップと、
前記第２の通信装置で前記第１の計測用データが受信される受信時間間隔の変動、及び、前記第１の通信装置で前記第２の計測用データが受信される受信時間間隔の変動の少なくとも一方を計測する第４ステップと、
前記第１〜第４ステップをｍ回（ｍは２以上の整数）繰り返して試行し、前記第４ステップで計測された受信時間間隔の変動に基づいて、前記ｍ回の試行のうち安定な通信状態で信号伝送が行われた試行を選定する第５ステップと、
前記第５ステップによって選定された試行に際して前記第３ステップで計測されたデータ往復時間に基づいて、信号伝送時間を推定する第６ステップとを備えることを特徴とする信号伝送時間推定方法。
【請求項２】
前記第５ステップは、ｍ回の試行のそれぞれについて、ｎ個の計測用データの受信時間間隔のそれぞれと前記所定時間間隔との差の総和を演算し、ｍ回の試行の内で総和が最も小さいときの試行を選定することを特徴とする、請求項１に記載の信号伝送時間推定方法。
【請求項３】
前記第３ステップは、ｎ個の第１の計測用データのうちのｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の第１の計測用データに対して行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の信号伝送時間推定方法。
【請求項４】
前記ｍ回の試行のそれぞれについて、前記第１の通信装置から送信された前記ｉ番目の第１の計測データを前記第２の通信装置で受信した時刻（Ｔｒ（１），Ｔｒ（２），．．．Ｔｒ（ｍ））を取得するステップを更に備えており、前記ｍ回の試行が特定の時間間隔（Ｔｓ）で行われ、前記第４ステップでは、前記第２の通信装置で前記第１の計測用データが受信される受信時間間隔の変動、及び、前記第１の通信装置で前記第２の計測用データが受信される受信時間間隔の変動の双方を計測し、前記第５ステップでは、前記第２の通信装置で計測された受信時間間隔の変動に基づいて前記第１の通信装置から前記第２の通信装置まで安定な信号伝送が行われた試行を選定し、前記第１の通信装置で計測された受信時間間隔の変動に基づいて前記第２の通信装置から前記第１の通信装置まで安定な信号伝送が行われた試行を選定し、信号伝送時間Ｒｔｓを下記式：
【数１】
2006041782.tif 000008
で演算する（但し、Ｘは第１の通信装置から第２の通信装置まで安定な信号伝送が行われたとして選定された試行の試行番号、Ｙは第２の通信装置から第１の通信装置まで安定な信号伝送が行われたとして選定された試行の試行番号、Ｒｔ（Ｙ）は試行番号Ｙの試行で計測されたデータ往復時間である）ことを特徴とする、請求項３に記載の信号伝送時間推定方法。
【請求項５】
第１の通信装置から、通信網を介して複数の第２の通信装置に向けて同期用信号を送信し、第１及び第２の通信装置の間の動作タイミングを同期させる方法において、
請求項１〜４の何れかに記載の信号伝送時間推定方法により、第２の通信装置のそれぞれについて信号伝送時間を取得する信号伝送時間取得ステップと、
前記信号伝送時間取得ステップで取得された信号伝送時間のうち、最大の信号伝送時間を基準として、第２の通信装置のそれぞれについて遅延補正量を算出する遅延補正量算出ステップと、
前記第１の通信装置から、前記第２の通信装置のそれぞれに、前記第２の通信装置ごとに算出された遅延補正量で補正した送信タイミングで同期用信号を送信する同期用信号送信ステップとを有することを特徴とする同期方法。
【請求項６】
前記遅延補正量算出ステップでは、各第２の通信装置の信号伝送時間をΔＴ１２とし、前記第２の通信装置の信号伝送時間のうちで最大の信号伝送時間をΔＴ１２ｍａｘとして、各第２の通信装置の遅延補正量を、ΔＴ１２ｍａｘ−ΔＴ１２に基づいて算出することを特徴とする、請求項５に記載の同期方法。
【請求項７】
前記同期用信号送信ステップは、ｎ個（ｎは２以上の整数）のうちの任意の１つに同期用信号を含む第３の計測用データを所定時間間隔で送信し、
前記同期用信号送信ステップに後続して、
第２の通信装置で、前記ｎ個の第３の計測用データの任意の１つから同期用信号を抽出するステップと、
前記第２の通信装置で前記第３の計測用データが受信される受信時間間隔の変動を計測するステップと、
前記計測された受信時間間隔の変動に基づいて、同期用信号の送信が、通信網が安定状態にあるときに行われたか否かを判定するステップと、
前記安定状態を判定するステップで、通信網が安定状態にあると判定されると、前記第２の通信装置が、前記抽出された同期用信号に基づいて、動作タイミングを補正するステップとを有することを特徴とする、請求項５又は６に記載の同期方法。
【請求項８】
前記信号伝送時間取得ステップでは、前記第２の通信装置で前記第１の計測用データが受信される受信時間間隔の変動を計測し、
前記通信網が安定状態にあるときに行われたか否かを判定するステップでは、前記第２の通信装置で前記第１の計測用データが受信される受信時間間隔の変動と、前記第２の通信装置で前記第３の計測用データが受信される受信時間間隔の変動とを比較して、前記同期情報の送信が前記通信網が安定状態にあるときに行われたか否かを判定することを特徴とする、請求項７に記載の同期方法。
【請求項９】
第１の通信装置から、通信網を介して第２の通信装置に向けて同期用信号を送信するネットワーク通信システムにおいて、
前記第１の通信装置から前記第２の通信装置に向けてｎ個の第１の計測用データを所定時間間隔で送信する処理をｍ回繰り返して試行する計測用データ送信手段と、
前記第２の通信装置における第１の計測用データの受信に応答して、前記第２の通信装置から前記第１の通信装置に向けて第２の計測用データを返送する計測用データ返送手段と、
前記第１の計測用データが送信された時刻から、当該第１の計測用データに対応する第２の計測用データが前記第１の通信装置で受信されるまでのデータ往復時間を計測する往復時間計測手段と、
前記第２の通信装置で前記第１の計測用データが受信される受信時間間隔の変動、及び、前記第１の通信装置で前記第２の計測用データが受信される受信時間間隔の変動の少なくとも一方を計測する時間変動計測手段と、
前記時間変動計測手段で計測された受信時間間隔の変動に基づいて、前記ｍ回の試行の内で安定な通信状態で信号伝送が行われた試行を選定する選定手段と、
前記選定手段によって選定された試行に際して、前記往復時間計測手段で計測されたデータ往復時間に基づいて、前記信号伝送時間を推定する信号伝送時間推定手段と、
前記信号伝送時間推定手段で推定された信号伝送時間に基づいて遅延補正量を算出する遅延補正量算出手段と、
前記遅延補正量算出手段で算出された遅延補正量だけ遅延させて同期用信号を送信する同期用信号送信手段と
前記同期用信号送信手段で送信された同期用信号に基づいて、第２の通信装置の動作タイミングを補正する動作タイミング補正手段と
を備えることを特徴とするネットワーク通信システム。
【請求項１０】
前記時間変動計測手段は、ｍ回の試行のそれぞれについて、ｎ個の計測用データの受信時間間隔のそれぞれと前記所定時間間隔との差の総和を演算し、前記安定判定手段は、ｍ回の試行の内で総和が最も小さいときの試行を安定状態の試行として選定することを特徴とする、請求項９に記載のネットワーク通信システム。
【請求項１１】
前記往復時間計測手段は、ｎ個の計測用データの内でｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の計測用データに対して往復時間を計測することを特徴とする、請求項９又は１０に記載のネットワーク通信システム。
【請求項１２】
前記ｍ回の試行のそれぞれについて、前記第１の通信装置から送信された前記ｉ番目の第１の計測データを前記第２の通信装置で受信した時刻（Ｔｒ（１），Ｔｒ（２），．．．Ｔｒ（ｍ））を取得する信号検出手段を更に備えており、
前記計測用データ送信手段は、前記ｍ回の試行を所定時間間隔（Ｔｓ）で行い、前記時間変動計測手段は、前記第２の通信装置で前記第１の計測用データが受信される受信時間間隔の変動、及び、前記第１の通信装置で前記第２の計測用データが受信される受信時間間隔の変動の双方を計測し、前記安定判定手段は、前記第２の通信装置で計測された受信時間間隔の変動に基づいて前記第１の通信装置から前記第２の通信装置まで安定な信号伝送が行われた試行を選定し、前記第１の通信装置で計測された受信時間間隔の変動に基づいて前記第２の通信装置から前記第１の通信装置までの安定な信号が伝送が行われた試行を選定し、信号伝送時間Ｒｔｓを下記式：
【数１】
2006041782.tif 000009
で演算する（但し、Ｘは第１の通信装置から第２の通信装置まで安定な信号伝送が行われたとして選定された試行の試行番号、Ｙは第２の通信装置から第１の通信装置まで安定な信号伝送が行われたとして選定された試行の試行番号、Ｒｔ（Ｙ）は試行番号Ｙの試行で計測されたデータ往復時間である）ことを特徴とする、請求項１１に記載のネットワーク通信システム。
【請求項１３】
前記同期用信号送信手段は、所定時間間隔で送信するｎ個の第３の計測用データを生成し、該ｎ個の第３の計測用データのうちの任意の１つに同期用信号を含めて、同期用信号を送信することを特徴とする、請求項９〜１２の何れか一に記載のネットワーク通信システム。
【請求項１４】
時間変動計測手段は、前記第２の通信装置で前記第３の計測用データが受信される受信時間間隔の変動を計測し、前記安定判定手段は、前記時間変動計測手段で計測された受信時間間隔の変動に基づいて、前記第３の計測用データの送信の際に通信網が安定状態にあったか否かを判定し、前記動作タイミング補正手段は、前記安定判定手段が前記第３の計測用データの送信の際に通信網が安定状態にあったと判定すると、同期用信号に基づいて、前記第２の通信装置の動作タイミングを補正することを特徴とする、請求項１３に記載のネットワーク通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク通信システムに関し、更に詳しくは、通信網を介して相互に接続される複数の通信装置を有するネットワーク通信システムに関する。また、本発明は、信号伝送時間推定方法及び同期方法、に関し、更に詳しくは、通信網を介して相互に接続された通信装置間を、データが伝送する時間を推定する信号伝送時間推定方法、及び、そのように推定された信号伝送時間を用いて通信装置間の動作タイミングを同期させる同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
親局装置と、複数の子局装置とが通信網を介して接続された通信システムがある。このような通信システムでは、時間経過に伴って、各子局装置の動作タイミングにズレが生じることがある。通信システムでは、そのような動作タイミングのズレを補正して、各子局装置の動作タイミングを同期させる必要がある。
【０００３】
動作タイミングを同期させる手法としては、親局装置が管理する時刻を基準時刻として、各子局装置が管理する時刻を、基準時刻に合わせる手法がある。この手法では、親局装置は、各子局装置に向けて、動作タイミングを同期させるための同期情報を、ほぼ同時に送信する。各子局装置は、受信した同期情報に基づいて、自身の動作タイミングを補正する。しかし、この場合、親局装置が同期情報を送信してから、各子局装置が同期情報を受信するまでの間の時間は、子局装置によってまちまちであるため、各子局装置が同期情報を受信するタイミングにズレが生じ、各子局装置の動作タイミングを精度よく同期させることができない。
【０００４】
各子局装置の動作タイミングを同期させる別の手法としては、各子局装置に、通信網のインタフェースとは別に、ＧＰＳ時計等の正確な時刻機能を有する構成を持たせる手法がある。この手法では、各子局装置は、時刻機能が管理する正確な時刻に基づいて、自身の動作タイミングを規定することで、各子局装置の動作タイミングを極めて高精度に制御できる。しかし、動作タイミングの同期の精度には、それほど高い精度は要求されておらず、また、子局装置の構成が複雑となって、装置が高価になるという欠点がある。
【０００５】
構成の複雑化を防ぎつつ、各子局装置の動作タイミングを精度よく同期させる技術としては、特許文献１に記載された技術がある。特許文献１では、同期情報の送信に先立って、親局装置と子局装置との間をデータが往復する時間を複数回計測する。そして、計測した複数の往復時間から、統計的手法（平均値、モード値）を用いて、親局装置から子局装置までの信号伝送時間（伝送遅延量）を推定し、その伝送遅延量を用いて、同期情報送信のタイミングを調整する。これにより、各子局装置に、同じタイミングで同期情報を送信でき、各子局装置の動作タイミングの同期の精度を向上できる。
【特許文献１】特開２０００−３２４５３５号公報（図１、図２、段落００２４〜００２６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、親局装置から子局装置間までの伝送遅延量は、トラフィック負荷状態により増加することがある。このため、特許文献１では、データ往復時間の計測時に、トラフィック負荷が上昇していたような場合には、統計的手法を用いて推定された伝送遅延量は、実際に同期情報を送信する際の伝送遅延量に対して誤差が大きくなり、推定された伝送遅延量の信頼性が低い。このように信頼性の低い伝送遅延量に基づいて同期情報の送信タイミングを調整する場合には、各子局装置によって同期情報が同時に受信されることを保証できず、各子局装置の動作タイミングを精度よく同期させることができない。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、推定された伝送遅延量の信頼性が高い伝送遅延量の推定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、推定される伝送遅延量の信頼性が高く、通信装置の動作タイミングの同期の精度を向上できる通信システム、及び、通信装置の同期方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の信号伝送時間の推定方法は、通信網を介して相互に接続された第１及び第２の通信装置の間の信号伝送時間を推定する方法において、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置に向けてｎ個（ｎは２以上の整数）の第１の計測用データを所定時間間隔で送信する第１ステップと、前記第１の計測用データの受信に応答して、前記第２の通信装置から前記第１の通信装置に向けて第２の計測用データを返送する第２ステップと、前記第１の計測用データが送信された時刻から、当該第１の計測用データに対応する第２の計測用データが前記第１の通信装置で受信されるまでのデータ往復時間を計測する第３ステップと、前記第２の通信装置で前記第１の計測用データが受信される受信時間間隔の変動、及び、前記第１の通信装置で前記第２の計測用データが受信される受信時間間隔の変動の少なくとも一方を計測する第４ステップと、前記第１〜第４ステップをｍ回（ｍは２以上の整数）繰り返して試行し、前記第４ステップで計測された受信時間間隔の変動に基づいて、前記ｍ回の試行のうち安定な通信状態で信号伝送が行われた試行を選定する第５ステップと、前記第５ステップによって選定された試行に際して前記第３ステップで計測されたデータ往復時間に基づいて、信号伝送時間を推定する第６ステップとを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の信号伝送時間の推定方法では、複数回計測したデータ往復時間のうちで、通信網が安定状態にあるときのデータ往復時間に基づいて、信号伝送時間を推定する。このため、複数回計測したデータ往復時間を統計的手法で演算する場合に比して、推定された信号伝送時間の信頼性を高めることができる。
【００１１】
本発明の信号伝送時間の推定方法では、前記第５ステップは、ｍ回の試行のそれぞれについて、ｎ個の計測用データの受信時間間隔のそれぞれと前記所定時間間隔との差の総和を演算し、ｍ回の試行の内で総和が最も小さいときの試行を選定することが好ましい。この場合、通信網が最も安定な状態にあったときのデータ往復時間に基づいて、信号伝送時間を推定することができる。
【００１２】
本発明の信号伝送時間の推定方法では、前記第３ステップは、ｎ個の第１の計測用データのうちのｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の第１の計測用データに対して行う構成を採用できる。例えばｉ番目の第１の計測用データとしては、ｎ個の第１の計測用データのうちの中心付近、つまり、ｎ／２番目付近の第１の計測用データを採用できる。
【００１３】
本発明の信号伝送時間の推定方法では、前記ｍ回の試行のそれぞれについて、前記第１の通信装置から送信された前記ｉ番目の第１の計測データを前記第２の通信装置で受信した時刻（Ｔｒ（１），Ｔｒ（２），．．．Ｔｒ（ｍ））を取得するステップを更に備えており、前記ｍ回の試行が特定の時間間隔（Ｔｓ）で行われ、前記第４ステップでは、前記第２の通信装置で前記第１の計測用データが受信される受信時間間隔の変動、及び、前記第１の通信装置で前記第２の計測用データが受信される受信時間間隔の変動の双方を計測し、前記第５ステップでは、前記第２の通信装置で計測された受信時間間隔の変動に基づいて前記第１の通信装置から前記第２の通信装置まで安定な信号伝送が行われた試行を選定し、前記第１の通信装置で計測された受信時間間隔の変動に基づいて前記第２の通信装置から前記第１の通信装置まで安定な信号伝送が行われた試行を選定し、信号伝送時間Ｒｔｓを下記式：
【数１】
2006041782.tif 000003
で演算する（但し、Ｘは第１の通信装置から第２の通信装置まで安定な信号伝送が行われたとして選定された試行の試行番号、Ｙは第２の通信装置から第１の通信装置まで安定な信号伝送が行われたとして選定された試行の試行番号、Ｒｔ（Ｙ）は試行番号Ｙの試行で計測されたデータ往復時間である）構成を採用できる。この場合、推定された信号遅延時間の信頼性を更に高めることができる。
【００１４】
本発明の同期方法は、第１の通信装置から、通信網を介して複数の第２の通信装置に向けて同期用信号を送信し、第１及び第２の通信装置の間の動作タイミングを同期させる方法において、上記信号伝送時間の推定方法により、第２の通信装置のそれぞれについて信号伝送時間を取得する信号伝送時間取得ステップと、前記信号伝送時間取得ステップで取得された信号伝送時間のうち、最大の信号伝送時間を基準として、第２の通信装置のそれぞれについて遅延補正量を算出する遅延補正量算出ステップと、前記第１の通信装置から、前記第２の通信装置のそれぞれに、前記第２の通信装置ごとに算出された遅延補正量で補正した送信タイミングで同期用信号を送信する同期用信号送信ステップとを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の同期方法では、信頼性の高い信号伝送時間に基づいて、同期用信号を送信する際の遅延補正量を算出するため、同期用信号が第２の通信装置のそれぞれに到達する時刻を精度よく制御できる。これにより、第２の通信装置間の動作タイミングのズレを小さくして、同期誤差を減少できる。
【００１６】
本発明の同期方法は、前記遅延補正量算出ステップでは、各第２の通信装置の信号伝送時間をΔＴ１２とし、前記第２の通信装置の信号伝送時間のうちで最大の信号伝送時間をΔＴ１２ｍａｘとして、各第２の通信装置の遅延補正量を、ΔＴ１２ｍａｘ−ΔＴ１２に基づいて算出する構成を採用できる。例えば信号伝送時間が最大となる第２の通信装置の補正遅延量を０とするときには、他の第２の通信装置の遅延補正量は、遅延補正量＝ΔＴ１２ｍａｘ−ΔＴ１２で算出できる。
【００１７】
本発明の同期方法では、前記同期用信号送信ステップは、ｎ個（ｎは２以上の整数）のうちの任意の１つに同期用信号を含む第３の計測用データを所定時間間隔で送信し、前記同期用信号送信ステップに後続して、第２の通信装置で、前記ｎ個の第３の計測用データの任意の１つから同期用信号を抽出するステップと、前記第２の通信装置で前記第３の計測用データが受信される受信時間間隔の変動を計測するステップと、前記計測された受信時間間隔の変動に基づいて、同期用信号の送信が、通信網が安定状態にあるときに行われたか否かを判定するステップと、前記安定状態を判定するステップで、通信網が安定状態にあると判定されると、前記第２の通信装置が、前記抽出された同期用信号に基づいて、動作タイミングを補正するステップとを有することが好ましい。この場合、通信網が安定状態にあり、推定された信号伝送時間と、同期用信号送信の際の実際の信号伝送時間との間の差が小さいと思われるときに、同期用信号に基づいて、第２の通信装置の動作タイミングを補正することで、第２通信装置間の動作タイミングの同期誤差を減少できる。
【００１８】
本発明の同期方法は、前記信号伝送時間取得ステップでは、前記第２の通信装置で前記第１の計測用データが受信される受信時間間隔の変動を計測し、前記通信網が安定状態にあるときに行われたか否かを判定するステップでは、前記第２の通信装置で前記第１の計測用データが受信される受信時間間隔の変動と、前記第２の通信装置で前記第３の計測用データが受信される受信時間間隔の変動とを比較して、前記同期情報の送信が前記通信網が安定状態にあるときに行われたか否かを判定することが好ましい。例えば、第２の通信装置で演算された、ｍ回の試行のそれぞれについてのｎ個の第１の計測用データの受信時間間隔のそれぞれと前記所定時間間隔との差の総和の最小値と、ｎ個の第１の計測用データの受信時間間隔のそれぞれと前記所定時間間隔との差の総和とを比較して、後者が前者と同等であるか、或いは、前者よりも小さいときに、同期情報の送信が通信網が安定状態にあるときに行われたと判定することができる。
【００１９】
本発明のネットワーク通信システムは、第１の通信装置から、通信網を介して第２の通信装置に向けて同期用信号を送信するネットワーク通信システムにおいて、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置に向けてｎ個の第１の計測用データを所定時間間隔で送信する処理をｍ回繰り返して試行する計測用データ送信手段と、前記第２の通信装置における第１の計測用データの受信に応答して、前記第２の通信装置から前記第１の通信装置に向けて第２の計測用データを返送する計測用データ返送手段と、前記第１の計測用データが送信された時刻から、当該第１の計測用データに対応する第２の計測用データが前記第１の通信装置で受信されるまでのデータ往復時間を計測する往復時間計測手段と、前記第２の通信装置で前記第１の計測用データが受信される受信時間間隔の変動、及び、前記第１の通信装置で前記第２の計測用データが受信される受信時間間隔の変動の少なくとも一方を計測する時間変動計測手段と、前記時間変動計測手段で計測された受信時間間隔の変動に基づいて、前記ｍ回の試行の内で安定な通信状態で信号伝送が行われた試行を選定する選定手段と、前記選定手段によって選定された試行に際して、前記往復時間計測手段で計測されたデータ往復時間に基づいて、前記信号伝送時間を推定する信号伝送時間推定手段と、前記信号伝送時間推定手段で推定された信号伝送時間に基づいて遅延補正量を算出する遅延補正量算出手段と、前記遅延補正量算出手段で算出された遅延補正量だけ遅延させて同期用信号を送信する同期用信号送信手段と、前記同期用信号送信手段で送信された同期用信号に基づいて、第２の通信装置の動作タイミングを補正する動作タイミング補正手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明のネットワーク通信システムでは、遅延補正量算出手段が、複数回計測したデータ往復時間のうちで、通信網が安定状態にあるときのデータ往復時間に基づいて、同期情報を第２の通信装置に送信する際の遅延補正量を算出する。このため、複数回計測したデータ往復時間を統計的手法で演算する場合に比して、同期用信号が第２の通信装置のそれぞれに到達する時刻を精度よく制御できる。これにより、第２の通信装置間の動作タイミングのズレを小さくして、同期誤差を減少できる。
【００２１】
本発明のネットワーク通信システムでは、前記時間変動計測手段は、ｍ回の試行のそれぞれについて、ｎ個の計測用データの受信時間間隔のそれぞれと前記所定時間間隔との差の総和を演算し、前記安定判定手段は、ｍ回の試行の内で総和が最も小さいときの試行を安定状態の試行として選定することが好ましい。この場合、通信網が最も安定な状態にあったときのデータ往復時間に基づいて、遅延補正量を算出することができる。
【００２２】
本発明のネットワーク通信システムでは、前記往復時間計測手段は、ｎ個の計測用データの内でｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の計測用データに対して往復時間を計測する構成を採用できる。例えばｉ番目の第１の計測用データとしては、ｎ個の第１の計測用データのうちの中心付近、つまり、ｎ／２番目付近の第１の計測用データを採用できる。
【００２３】
本発明のネットワーク通信システムは、前記ｍ回の試行のそれぞれについて、前記第１の通信装置から送信された前記ｉ番目の第１の計測データを前記第２の通信装置で受信した時刻（Ｔｒ（１），Ｔｒ（２），．．．Ｔｒ（ｍ））を取得する信号検出手段を更に備えており、前記計測用データ送信手段は、前記ｍ回の試行を所定時間間隔（Ｔｓ）で行い、前記時間変動計測手段は、前記第２の通信装置で前記第１の計測用データが受信される受信時間間隔の変動、及び、前記第１の通信装置で前記第２の計測用データが受信される受信時間間隔の変動の双方を計測し、前記安定判定手段は、前記第２の通信装置で計測された受信時間間隔の変動に基づいて前記第１の通信装置から前記第２の通信装置まで安定な信号伝送が行われた試行を選定し、前記第１の通信装置で計測された受信時間間隔の変動に基づいて前記第２の通信装置から前記第１の通信装置まで安定な信号伝送が行われた試行を選定し、信号伝送時間Ｒｔｓを下記式：
【数１】
2006041782.tif 000004
で演算する（但し、Ｘは第１の通信装置から第２の通信装置まで安定な信号伝送が行われたとして選定された試行の試行番号、Ｙは第２の通信装置から第１の通信装置まで安定な信号伝送が行われたとして選定された試行の試行番号、Ｒｔ（Ｙ）は試行番号Ｙの試行で計測されたデータ往復時間である）構成を採用できる。この場合、同期用信号が第２の通信装置のそれぞれに到達する時刻を、更に精度よく制御できる。
【００２４】
本発明のネットワーク通信システムでは、前記同期用信号送信手段は、所定時間間隔で送信するｎ個の第３の計測用データを生成し、該ｎ個の第３の計測用データのうちの任意の１つに同期用信号を含めて、同期用信号を送信する構成を採用できる。
【００２５】
本発明のネットワーク通信システムでは、時間変動計測手段は、前記第２の通信装置で前記第３の計測用データが受信される受信時間間隔の変動を計測し、前記安定判定手段は、前記時間変動計測手段で計測された受信時間間隔の変動に基づいて、前記第３の計測用データの送信の際に通信網が安定状態にあったか否かを判定し、前記動作タイミング補正手段は、前記安定判定手段が前記第３の計測用データの送信の際に通信網が安定状態にあったと判定すると、同期用信号に基づいて、前記第２の通信装置の動作タイミングを補正することが好ましい。この場合、通信網が安定状態あり、推定された信号伝送時間と、同期用信号送信の際の実際の信号伝送時間との間の差が小さいと思われるときに、同期用信号に基づいて、第２の通信装置の動作タイミングを補正することで、第２通信装置間の動作タイミングの同期誤差を減少できる。
通信網が安定状態にあったか否かは、例えば、第２の通信装置で演算された、ｍ回の試行のそれぞれについてのｎ個の第１の計測用データの受信時間間隔のそれぞれと前記所定時間間隔との差の総和の最小値と、ｎ個の第１の計測用データの受信時間間隔のそれぞれと前記所定時間間隔との差の総和とを比較することで判定できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の信号伝送時間推定方法は、通信網が安定状態にあるときのデータ往復時間に基づいて、信号伝送時間を推定するため、推定された信号伝送時間の信頼性を高めることができる。また、本発明の同期方法は、同期用信号が第２の通信装置のそれぞれに到達する時刻を精度よく制御でき、第２の通信装置間の動作タイミングのズレを小さくできる。更に、本発明のネットワーク通信システムは、通信網が安定状態にあるときのデータ往復時間に基づいて、遅延補正量を算出するため、同期用信号が第２の通信装置のそれぞれに到達する時刻を精度よく制御でき、第２の通信装置間の動作タイミングのズレを小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の通信システムの構成を示している。通信システム１００は、親局装置１０と、複数の子局装置２０とを備える。親局装置１０と、各子局装置２０とは、インターネット等の通信網３０を介して、相互に接続されている。
【００２８】
親局装置１０及び子局装置２０は、それぞれ、装置内で時刻を管理しており、自身が管理する時刻に基づく動作タイミングで、例えば時分割通信を行っている。親局装置１０は、各子局装置２０が管理する時刻を、親局装置１０が管理する時刻と同期させるために、各子局装置２０に向けて、同期情報を定期的に送信する。同期情報には、合わせ込むべき時刻を示す情報が含まれており、各子局装置２０は、自身が管理する時刻を、受信した同期情報で示された時刻に合わせ込む。
【００２９】
親局装置１０は、同期情報の送信に先立って、親局装置１０から子局装置２０までのデータ伝送遅延量を計算するために、ｎ個（ｎは２以上の整数）の計測用データ（下り計測用データ）を、所定時間間隔で連続して子局装置２０に送信する。子局装置２０は、連続するｎ個の下り計測用データを受信すると、そのｎ個の下り計測用データの受信間隔を計測して、下り計測用データの送信の際の所定時間間隔と下り計測用データの受信間隔との差（受信間隔の変動）を演算する。
【００３０】
子局装置２０は、下り計測用データの受信に対する応答として、ｎ個の計測用データ（上り計測用データ）を親局装置１０に返送する。親局装置１０は、ｎ個の上り計測用データを受信すると、その上り計測用データの受信間隔を計測し、その受信間隔の変動を演算する。また、親局装置１０は、親局装置１０と子局装置２０との間をデータが往復する時間を計測する。子局装置２０は、ｎ個の上り計測用データを送出した後に、ｎ個の下り計測用データの受信間隔の変動の演算結果を、親局装置１０に送信する。
【００３１】
親局装置１０は、各子局装置２０に対して、ｎ個の下り計測用データの送信を、ｍ回（ｍは２以上の整数）だけ繰り返し試行する。これにより、下り計測用データの受信間隔の変動、上り計測用データの受信間隔の変動、及び、親局装置１０と子局装置２０との間のデータ往復時間が、ｍ回の試行のそれぞれについて得られる。親局装置１０は、このようにして得られた、ｍ回の試行についての下り計測用データの受信間隔の変動、上り計測用データの受信間隔の変動、及び、親局装置１０と子局装置２０との間のデータ往復時間に基づいて、親局装置１０から各子局装置２０までの伝送遅延量をそれぞれ計算する。そして、子局装置２０ごとに同期情報送信の遅延補正量を決定して、各子局装置２０に送信する同期情報の送信タイミングを制御する。
【００３２】
図２は、親局装置１０の構成を示している。親局装置１０は、基準発振器１０１、遅延制御部１０２、送信Ｉ／Ｆ１０３、送信データ生成部１０４、ＣＰＵ１０５、カウンタ１０６、受信間隔計測部１０７、データ検出部１０８、及び、受信Ｉ／Ｆ１０９を備える。送信Ｉ／Ｆ１０３は、データを通信網３０に送信するための物理インタフェースであり、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）インタフェースとして構成される。受信Ｉ／Ｆ１０９は、通信網３０からデータを受信するための物理インタフェースであり、送信Ｉ／Ｆ１０３と同様に、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）インタフェースとして構成される。
【００３３】
基準発振器１０１は、基準タイミングクロックを生成し、生成した基準タイミングクロックを、遅延制御部１０２、送信データ生成部１０４、ＣＰＵ１０５、カウンタ１０６、及び、受信間隔計測部１０７に入力する。基準タイミングクロックは、データ送信間隔制御や、受信データ間隔計測、データ伝送遅延量計測などに用いられる。ＣＰＵ１０５は、時刻を管理する機能と、各種の演算を行う機能と、遅延制御部１０２及び送信データ生成部１０４等の動作を制御する機能と、同期情報を生成する機能と、各子局装置２０に同期情報を送信する際の遅延補正量を、子局装置２０ごとに算出する機能とを有する。
【００３４】
送信データ生成部１０４は、ＣＰＵ１０５からの指令に基づいて、連続するｎ個の下り計測用データを生成する。送信データ生成部１０４は、計測用データを、データ伝送遅延量を計測するためのＩＰフレームデータとして生成する。送信データ生成部１０４は、生成したｎ個の下り計測用データを、基準タイミングクロックを用いて得られる所定の時間間隔で遅延制御部１０２に入力する。
【００３５】
図３は、計測用データの構成を示している。計測用データは、ＩＰヘッダ３０１、ＵＤＰヘッダ３０２、及び、固有情報３０３を有する。ＩＰヘッダ３０１は、ＯＳＩ参照モデルのインターネット層で付加させる情報であり、ＵＤＰヘッダ３０２は、トランスポート層で付加される情報である。固有情報３０３は、種別情報、順序番号情報、及び、同期情報の有無を示す情報を含む。
【００３６】
種別情報は、計測用データが下り計測用データであるか、或いは、上り計測用データであるかを示す。送信データ生成部１０４は、種別情報として、下り計測用データを示す計測用データを生成する。順序番号情報は、計測試行回数と送信順序番号とを含む。計測試行回数は、ｍ回の試行のうちの何回目であるかを示し、送信順序番号は、連続するｎ個の計測用データの何番目であるかを示す。
【００３７】
親局装置１０は、同期情報を、計測用データを用いて、各子局装置２０に送信する。より詳細には、親局装置１０は、ｎ個の下り計測用データの任意の１つに同期情報を含ませて、同期情報を、各子局装置２０に送信する。固有情報３０３中の同期情報の有無を示す情報は、連続するｎ個の計測用データの中の何れかに同期情報が含まれるか否かを示す。送信データ生成部１０４は、子局装置２０までの伝送遅延量の計算の際には、同期情報の有無を示す情報を「同期情報無し」とする計測用データを生成する。送信データ生成部１０４は、同期情報の送信の際には、ＣＰＵ１０５から同期情報を入力し、同期情報の有無を示す情報を「同期情報有り」として、ｎ個の計測用データの何れかに同期情報を含ませた下り計測用データを生成する。
【００３８】
遅延制御部１０２は、送信データ生成部１０４から入力した下り計測用データを、送信Ｉ／Ｆ１０３を介して、子局装置２０に向けて送出する。遅延制御部１０２は、入力した下り計測用データの固有情報３０３を参照して同期情報の有無を判断する。遅延制御部１０２は、「同期情報無し」と判断したときには、下り計測用データの送出タイミングを補正せず、そのままのタイミングで送出する。遅延制御部１０２は、「同期情報有り」と判断したときには、下り計測用データの送出タイミングを、ＣＰＵ１０５によって指定された子局装置２０ごとの遅延補正量で補正する。
【００３９】
データ検出部１０８は、親局装置１０に向けて送信されたデータを、受信Ｉ／Ｆ１０９を介して入力する。データ検出部１０８は、受信データのＩＰヘッダ３０１、ＵＤＰヘッダ３０２、及び、固有情報３０３から、子局装置２０から返送された上り計測用データを検出し、その検出タイミングを、受信間隔計測部１０７に通知する。また、子局装置２０から下り計測用データの受信間隔の変動を示すデータ（下り受信間隔変動データ）を受信し、その受信した下り受信間隔変動データをＣＰＵ１０５に入力する。受信間隔計測部１０７は、上り計測用データの検出タイミングを入力して、子局装置２０から送信されたｎ個の上り計測用データの受信間隔を計測する。受信間隔計測部１０７で計測された上り計測用データの受信間隔は、ＣＰＵ１０５に入力され、ＣＰＵ１０５によって、上り計測用データの受信間隔の変動が演算される。
【００４０】
カウンタ１０６は、送信データ生成部１０４によって、連続するｎ個の下り計測用データのうちの任意の計測点データ（ｎ個の下り計測用データのうちのｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）のデータ）が遅延制御部１０２に入力されると、カウントが開始される。カウンタ１０６は、データ検出部１０８によって、計測点データに対応して返送された上り計測用データが検出されると、カウントがストップされる。カウンタ１０６のカウント値は、データが、親局装置１０と子局装置２０との間を往復した時間に対応する。このようにしてカウントされたカウンタ１０６のカウント値は、ＣＰＵ１０５に入力される。
【００４１】
図４は、子局装置２０の構成を示している。子局装置２０は、基準発振器２０１、受信間隔計測部２０２、ＣＰＵ２０３、データ検出部２０４、受信Ｉ／Ｆ２０５、送信データ生成部２０６、及び、送信Ｉ／Ｆ２０７を備える。受信Ｉ／Ｆ２０５は、通信網３０からデータを受信するための物理インタフェースであり、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）インタフェースとして構成される。送信Ｉ／Ｆ２０７は、データを通信網３０に送信するための物理インタフェースであり、受信Ｉ／Ｆ２０５と同様に、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）インタフェースとして構成される。
【００４２】
基準発振器２０１は、基準タイミングクロックを生成し、生成した基準タイミングクロックを、受信間隔計測部２０２へ入力する。基準タイミングクロックは、受信データ間隔計測等のために用いられる。ＣＰＵ２０３は、時刻を管理する機能と、各種演算を行う機能とを有する。
【００４３】
データ検出部２０４は、子局装置２０に向けて送信されたデータを、受信Ｉ／Ｆ２０５を介して入力する。データ検出部２０４は、受信データのＩＰヘッダ３０１、ＵＤＰヘッダ３０２、及び、固有情報３０３から、親局装置１０によって送信された下り計測用データを検出し、その検出タイミングを、受信間隔計測部２０２に通知する。また、検出した下り計測用データの固有情報３０３の同期情報の有無を示す情報が「同期情報有り」か、「同期情報無し」かを認識する。データ検出部２０４は、「同期情報有り」と認識すると、ｎ個の下り計測用データの何れかに含まれる同期情報を抽出して、抽出した同期情報をＣＰＵ２０３に入力する。
【００４４】
受信間隔計測部２０２は、データ検出部２０４から通知された下り計測用データの検出タイミングに基づいて、親局装置１０によって送信された連続するｎ個の下り計測用データの受信間隔を計測する。受信間隔計測部２０２によって計測された下り計測用データの受信間隔は、ＣＰＵ２０３に入力され、ＣＰＵ２０３によって受信間隔の変動量が演算される。
【００４５】
子局装置２０は、データ検出部２０４によって検出された下り計測用データが「同期情報無し」であったときには、下り計測用データの受信に対する応答として、上り計測用データを返送する。送信データ生成部２０６は、下り計測用データの固有情報３０３の種別情報を上り計測用データを示す情報に書き換えて、親局装置１０に返送する上り計測用データを生成する。一方、データ検出部２０４によって検出された下り計測用データが「同期情報有り」であったときには、送信データ生成部２０６は、上り計測用データを生成しない。
【００４６】
送信データ生成部２０６が生成した上り計測用データは、送信Ｉ／Ｆ２０７を介して、親局装置１０に向けて送出される。送信データ生成部２０６は、上り計測用データの返送後に、下り計測用データの受信間隔の変動についてのデータをＣＰＵ２０３から入力し、その受信間隔の変動についてのデータを、親局装置１０に向けて送信する。
【００４７】
図５は、親局装置１０が、各子局装置２０に同期情報を送信する際の動作を、フローチャートで示している。親局装置１０は、子局装置２０にｎ個の下り計測用データを送信して、子局装置２０からｎ個の上り計測用データを受信することにより、データ間隔の変動と、データ往復時間とを取得する（ステップＳ１）。図６は、図５のステップＳ１の詳細な手順を示している。ＣＰＵ１０５は、送信データ生成部１０４に、子局装置２０との間の伝送遅延量の計測のための下り計測用データの生成を指示する（ステップＳ１０１）。送信データ生成部１０４は、ＣＰＵ１０５からの指示に基づいて、下り計測用データを生成する（ステップＳ１０２）。
【００４８】
ステップＳ１０２で、送信データ生成部１０４が生成する下り計測用データのＩＰヘッダ３０１には、送信元として親局装置１０のＩＰアドレスが含まれ、送信先として子局装置２０のＩＰアドレスが含まれる。また、ＵＤＰヘッダ３０２には、伝送遅延量の計測の通信であることを示す任意のポート番号が含まれる。ステップＳ１０２で、送信データ生成部１０４が生成する固有情報３０３には、種別情報「下り」、試行回数「１」、送信順序番号「１」、同期情報「無し」を示す情報が含まれる。
【００４９】
送信データ生成部１０４は、生成した下り計測用データが、あらかじめ定めてある計測点データであるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３では、生成した下り計測用データが、連続するｎ個の下り計測用データのうちのｉ番目であるか否かによって、送信データ生成部１０４が計測点データを生成したか否かが判断される。下り計測用データの個数ｎは、例えば「５」に設定され、その場合、計測点データとして、連続する５個の中間であるｉ＝３番目のデータが採用できる。送信データ生成部１０４は、ステップＳ１０３で、生成した下り計測用データが計測点データであると判断したときには、カウンタ１０６のカウントをスタートさせる（ステップＳ１０４）。
【００５０】
送信データ生成部１０４は、下り計測用データが所定時間間隔で子局装置２０に送信されるようなタイミングで、生成した下り計測用データを遅延制御部１０２に入力する。遅延制御部１０２は、入力した下り計測用データの固有情報３０３が「同期情報無し」を示していることを認識して、入力した下り計測用データを、遅延制御を行わずに、つまり、タイミング補正なしで、子局装置２０に向けて出力する（ステップＳ１０５）。下り計測用データの送信間隔となる所定時間間隔は、基準発振器１０１から入力する基準クロックタイミングを用いて生成され、例えば２００ｍｓに設定される。
【００５１】
送信データ生成部１０４は、ｎ個の下り計測用データをすべて子局装置２０に向けて送出したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６で、まだ、ｎ個の下り計測用データのすべてが送出されていないと判断されたときには、ステップＳ１０２に戻り、送信データ生成部１０４によって、次の下り計測用データが生成される。親局装置１０は、ステップＳ１０２からステップＳ１０６を繰り返し実行し、ｎ個の下り計測用データを子局装置２０に向けて送信する。このとき、送信データ生成部１０４は、ステップＳ１０２を実行するたびに、固有情報３０３の送信順序番号をインクリメントする。以上の動作により、親局装置１０は、固有情報３０３の送信順序番号が１〜ｎまでのｎ個の下り計測用データを、等間隔で子局装置２０へ向けて送出する。
【００５２】
子局装置２０では、受信Ｉ／Ｆ２０５が、データを受信し（ステップＳ１０７）、受信したデータをデータ検出部２０４に入力する。データ検出部２０４は、親局装置１０から送信された下り計測用データを検出すると（ステップＳ１０８）、その検出タイミングを受信間隔計測部２０２に通知する。このとき、データ検出部２０４は、検出した下り計測用データの固有情報３０３を参照して、「同期情報無し」であることを認識する。受信間隔計測部２０２は、データ検出部２０４から通知された１つ前の下り計測用データの検出タイミングから、次の下り計測用データの検出タイミングまでの間の時間差によって、下り計測用データの受信間隔を計測する（ステップＳ１０９）。
【００５３】
送信データ生成部２０６は、データ検出部２０４から下り計測用データを入力して、上り計測用データを生成する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０では、送信データ生成部２０６は、ＩＰヘッダ３０１及びＵＤＰヘッダ３０２の内容を親局装置１０への送信に適合するように書き換え、かつ、固有情報３０３の送信種別を「上り」に書き換えた計測用データを生成する。送信データ生成部２０６は、生成した上り計測用データを、送信Ｉ／Ｆ２０７を介して、親局装置１０に向けて、即時に送出する（ステップＳ１１１）。
【００５４】
データ検出部２０４は、ｎ個の下り計測用データをすべて受信したか否かを判断する（ステップＳ１１２）。データ検出部２０４は、まだ、ｎ個の下り計測用データのすべてを受信していないと判断したときには、ステップＳ１０７に戻り、次の下り計測用データを受信する。子局装置２０は、ステップＳ１０７からステップＳ１１２までを繰り返し実行し、ｎ個の下り計測用データを受信して、下り計測用データの受信間隔を計測すると共に、ｎ個の上り計測用データを折り返し返送する。子局装置２０は、ｎ個の上り計測用データの全てを送出すると、ＣＰＵ２０３は、受信間隔計測部２０２が計測した下り計測用データの受信間隔に基づいて、受信間隔の変動量を演算する（ステップＳ１１３）。
【００５５】
図７（ａ）及び（ｂ）は、それぞれデータ受信の様子を模式的に示している。同図の例では、ｎ＝５の例を示している。親局装置１０は、下り計測用データを所定時間間隔（Ｔ）で送信するため、通信網３０の状態が理想的に安定である場合には、子局装置２０は、同図（ａ）に示すように、５つの下り計測用データを、全て時間間隔Ｔで受信する。しかし、実際には、瞬時的な高負荷が発生する等の不安定要素から、子局装置２０は、５つの下り計測用データを、同図（ｂ）に示すように、受信時間間隔ｄ１〜ｄ４で受信する。ステップＳ１１３では、ＣＰＵ２０３は、連続する２つの下り計測用データの受信間隔の変動の総和（受信間隔変動量α）を、下記式（１）に基づいて算出する。
【数２】
2006041782.tif 000005
【００５６】
図６に戻り、親局装置１０では、受信Ｉ／Ｆ１０９が、データを受信し（ステップＳ１１４）、受信したデータをデータ検出部１０８に入力する。データ検出部１０８は、受信データの内容から、子局装置２０から返送された上り計測用データを検出し（ステップＳ１１５）、その検出タイミングを受信間隔計測部１０７に通知する。受信間隔計測部１０７は、データ検出部１０８から通知された１つ前の上り計測用データの検出タイミングから、次の上り計測用データの検出タイミングまでの間の時間差によって、上り計測用データの受信間隔を計測する（ステップＳ１１６）。
【００５７】
データ検出部１０８は、検出された上り計測用データが、あらかじめ計測点データとして定められた下り計測用データに対応して返送された計測用データあるか否かを判断する（ステップＳ１１６）。ステップＳ１１６では、検出した上り計測用データが、ｎ個の上り計測用データのうちのｉ番目であるか否かによって、計測点データとして定められた下り計測用データに対応して返送されたデータであるか否かを判断する。ステップＳ１１６で、上り計測用データが計測点データに対応して返送された計測用データであると判断されたときには、データ検出部１０８は、カウンタ１０６のカウントをストップさせる（ステップＳ１１７）。
【００５８】
図８は、親局装置１０と子局装置２０との間のデータの送受信を模式的に示している。カウンタ１０６は、計測点の下り計測用データが親局装置１０から送信されてから、計測点の下り計測用データに対応して返送された上り計測用データが親局装置１０に戻ってくるまでの間だけ、カウントされる。このとき、子局装置２０が、下り計測用データを受信してから上り計測用データを送出するまでの間の時間が、データ往復時間の計測に対して無視できるほど小さいものであるとすると、カウンタ１０６のカウント値は、親局装置１０と子局装置２０との間を、計測点データが往復する時間Ｒｔに相当する。
【００５９】
データ検出部１０８は、ｎ個の上り計測用データをすべて受信したか否かを判断する（ステップＳ１１９）。データ検出部１０８は、まだ、ｎ個の上り計測用データのすべてを受信していないと判断したときには、ステップＳ１１４に戻り、次の上り計測用データを受信する。親局装置１０は、ステップＳ１１４からステップＳ１１９までを繰り返し実行して、ｎ個の上り計測用データを受信し、上り計測用データの受信間隔を計測する。親局装置１０が、ｎ個の上り計測用データの全てを受信すると、ＣＰＵ１０５は、ステップＳ１１３と同様にして、上り計測用データの受信間隔変動量αを演算する（ステップＳ１１３）。その後、子局装置２０は、親局装置１０に向けて、ステップＳ１１３で演算した下り計測用データの受信間隔変動量αを送信する（ステップＳ１２１）。
【００６０】
図５に戻り、親局装置１０は、ステップＳ１を、規定回数（ｍ回）試行したか否かを判断する（ステップＳ２）。親局装置１０は、まだ、ステップＳ１をｍ回試行していないときには、ステップＳ１に戻り、計測対象の子局装置２０について、データ間隔の変動量、及び、データ往復時間の取得を繰り返し実行する。親局装置１０は、各試行のそれぞれについて、下り計測用データの受信間隔変動量α、上り計測用データの受信間隔変動量α、及び、データ往復時間Ｒｔを記憶する。ステップＳ１をｍ回だけ繰り返し試行することにより、計測対象の子局装置２０について、図９に示すような、下り計測用データの受信間隔の変動の計測結果が得られ、図１０に示すような、上り計測用データの受信間隔の変動の計測結果が得られる。また、図１１に示すような、親局装置１０と、計測対象の子局装置２０との間のデータの往復時間の計測結果が得られる。
【００６１】
親局装置１０は、ｍ回のデータ往復時間の計測結果、及び、データ往復時間の計測結果に基づいて、親局装置１０から計測対象の子局装置２０までの伝送遅延量を推定する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、まず、図１２に示すように、各試行について、下り計測用データの受信間隔変動量αと、上り計測用データの受信間隔変動量αとの合計を求める。次いで、受信間隔変動量αの合計が最も小さい試行が、何回目の試行であったかを割り出す。図１２の例では、受信間隔変動量の合計が最も小さな値となるのは４回目の試行であることが割り出される。
【００６２】
ｍ回の試行のうちで、受信間隔変動量αの合計が最も小さな値をとる試行で計測されたデータ往復時間は、通信網３０が最も安定していたときに計測されたデータ往復時間であると推測できる。このため、上記のようにして割り出された試行回数のデータ往復時間の半分を、通信網３０の安定状態における伝送遅延量であると推定する。図１１の例では、４回目の試行のデータ往復時間「３４２６ｍｓ」が、５回のデータ往復時間の計測のうちで通信網３０が最も安定状態にあったときのデータ往復時間であると推測され、その半分である「１７１３ｍｓ」が、通信網３０が最も安定状態にあったときの伝送遅延量であると推定される。
【００６３】
親局装置１０は、通信網３０に接続された全ての子局装置２０に対して、ステップＳ１〜ステップＳ３までを実行したか否かを判断する（ステップＳ４）。ステップＳ４で、全ての子局装置２０について、ステップＳ１〜ステップＳ３までを実行していないと判断したときには、親局装置１０は、測定対象の子局装置２０を変更して、ステップＳ１に戻り、その子局装置２０に対して、データ間隔の変動量、及び、データ往復時間の取得をｍ回だけ繰り返し試行して、伝送遅延量の推定を行う。以上のような動作により、親局装置１０は、全ての子局装置２０との間の伝送遅延量を推定する。
【００６４】
図１３は、各試行での子局装置２０のデータ往復時間の計測結果を示している。通信網３０に接続された３つの子局装置２０（１）〜（３）について、各試行につき、同図に示すようなデータ往復時間が得られたとする。また、図示は省略するが、受信間隔変動量αの合計は、子局装置２０（１）については４回目の試行の値が最も小さく、子局装置２０（２）については２回目の試行の値が最も小さく、子局装置２０（３）については、３回目の試行の値がもっとも小さかったとする。この場合、各子局装置２０についてステップＳ３を実行することにより、子局装置２０（１）については伝送遅延量「１７１３ｍｓ」が得られ、子局装置２０（２）については伝送遅延量が「９０２ｍｓ」が得られ、子局装置２０（３）については伝送遅延量「１３９３ｍｓ」が得られる。
【００６５】
親局装置１０は、各子局装置２０について伝送遅延量を推定すると、各子局装置２０に同期情報が到達する時刻を同時刻とするために、子局装置２０ごとに、同期情報を送信する際の遅延補正量を決定する（ステップＳ５）。ステップＳ５では、推定された各子局装置２０の伝送遅延量の中で最長の伝送遅延量を基準として、その最長の伝送遅延量と、各子局装置２０の伝送遅延量との差に基づいて、遅延補正量が決定される。例えば、図１３に示すデータ往復時間の計測結果から、遅延補正量を決定する場合には、図１４に示すように、最長の伝送遅延量「１７１３ｍｓ」を基準として、各子局装置２０の遅延補正量Ｋｔを、ｋｔ＝（１７１３ｍｓ）−（子局装置２０の伝送遅延量）として決定する。この演算により、子局装置２０（１）の遅延補正量Ｋｔは０ｍｓとなり、子局装置２０（２）の遅延補正量Ｋｔは８１１ｍｓとなり、子局装置２０（３）の遅延補正量Ｋｔは３２０ｍｓとなる。
【００６６】
親局装置１０は、各子局装置２０に向けて、同期情報を送信する（ステップＳ６）。このとき、親局装置１０は、ステップＳ５で決定された子局装置２０ごとの遅延補正量で同期情報の送信タイミングを補正する。図１５は、ステップＳ６の詳細な手順を示している。親局装置１０は、同期情報の送信の際にも、伝送遅延量の計算の際と同様に、連続するｎ個の下り計測用データを各子局装置２０に向けて送信する。親局装置１０は、連続するｎ個の下り計測用データのｉ番目に、同期情報を含める。各子局装置２０は、下り計測用データのｉ番目から同期情報を抽出して、自身が管理する時刻を更新する。
【００６７】
ＣＰＵ１０５は、送信データ生成部１０４に、同期情報の出力を指示する（ステップＳ６０１）。送信データ生成部１０４は、固有情報３０３の同期情報の有無を示す情報を「同期情報有り」として、各子局装置２０に向けた下り計測用データを生成する（ステップＳ６０２）。送信データ生成部１０４は、生成する下り計測用データがｎ個のうちのｉ番目であるか否かを判断する（ステップＳ６０３）。
【００６８】
ステップＳ６０３で、送信データ生成部１０４がｉ番目の下り計測用データであると判断すると、ＣＰＵ１０５は、同期情報が各子局装置２０に到達する時刻を予測し、その予測到達時刻を合わせ込むべき時刻を示す情報として含む同期情報を生成して、それを送信データ生成部１０４に入力する。ＣＰＵ１０５は、例えば、合わせ込むべき時刻として、ＣＰＵ１０５が管理する現在時刻よりも、子局装置２０の伝送遅延量のうちで最も長い伝送遅延量分だけ進めた時刻を含む同期情報を生成する。送信データ生成部１０４は、ステップＳ６０３でｉ番目であると判断したときには、下り計測用データに、同期情報を含める（ステップＳ６０４）。
【００６９】
送信データ生成部１０４は、ステップＳ６０２で生成した、各子局装置２０に向けた下り計測用データを、無視できる程度の短い時間間隔で、つまり、ほぼ同時に、遅延制御部１０２に入力する。遅延制御部１０２は、入力された下り計測用データが「同期情報有り」であることを認識して、入力された下り計測用データを、ステップＳ５（図５）でＣＰＵ１０５により決定された子局装置２０ごとの遅延補正量で補正した送信タイミングで、各子局装置２０に向けて送信する（ステップＳ６０５）。親局装置１０は、ｎ個の下り計測用データを全て各子局装置２０に送信したか否かを判断し（ステップＳ６０６）、まだ、ｎ個の下り計測用データを送信していないときには、ステップＳＳ６０２に戻る。親局装置１０は、ステップＳ６０２〜Ｓ６０６までを繰り返し行い、ｎ個の下り計測用データを、各子局装置２０に送信する。
【００７０】
例えば、子局装置２０ごとの遅延補正量が図１４に示すように決定されている場合には、ステップＳ６０５では，遅延制御部１０２は、子局装置２０（１）に向けて出力すべき下り計測用データを、遅延補正量０ｍｓで、つまり、送信データ生成部１０４から入力したタイミングそのままで、子局装置２０（１）に向けて送信する。また、遅延制御部１０２は、子局装置２０（２）に向けて出力すべき下り計測用データを、入力タイミングから遅延補正量ｋｔ＝８１１ｍｓだけ遅延したタイミングで、子局装置２０（２）に向けて送信し、子局装置２０（３）に向けて出力すべき下り計測用データを、入力タイミングから遅延補正量ｋｔ＝３２０ｍｓだけ遅延したタイミングで、子局装置２０（３）に向けて送信する。これにより、各子局装置２０は、理想的には、下り計測用データの入力タイミングから１７１３ｍｓ後に、同時に下り計測用データを受信する。
【００７１】
各子局装置２０では、受信Ｉ／Ｆ２０５が、データを受信し（ステップＳ６０７）、受信したデータをデータ検出部２０４に入力する。データ検出部２０４は、親局装置１０から送信された下り計測用データを検出し（ステップＳ６０８）、その検出タイミングを受信間隔計測部２０２に通知する。このとき、データ検出部２０４は、検出した下り計測用データの固有情報３０３を参照して、「同期情報有り」であることを認識する。データ検出部２０４は、ステップＳ６０８で検出した下り計測用データが、ｎ個の下り計測用データのｉ番目であるか否かを判断し（ステップＳ６０９）、下り計測用データがｉ番目であると判断すると、下り計測用データに含められた同期情報を抽出して、それをＣＰＵ２０３に入力する（ステップＳ６１０）。
【００７２】
受信間隔計測部２０２は、データ検出部２０４から通知された１つ前の下り計測用データの検出タイミングから、次の下り計測用データの検出タイミングまでの間の時間差によって、下り計測用データの受信間隔を計測する（ステップＳ６１１）。各子局装置２０は、ｎ個の下り計測用データを全て受信したか否かを判断する（ステップＳ６１２）。各子局装置２０は、ステップＳ６０７〜Ｓ６１２までを繰り返し行い、ｎ個の下り計測用データを全て受信する。
【００７３】
ｎ個の下り計測用データの全てを受信すると、ＣＰＵ２０３は、ステップＳ１１３（図６）と同様に、下り計測用データの受信間隔変動量αを演算する（ステップＳ６１３）。ＣＰＵ２０３は、ステップＳ６１３で演算した下り計測用データの受信間隔変動量αが、許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ６１４）。各子局装置２０は、ステップＳ１２１で送信した下り計測用データの受信間隔変動量αの最小値を記憶しており、ステップＳ６１４では、ＣＰＵ２０３は、ステップＳ６１３で演算した下り計測用データの受信間隔変動量αと、記憶されている下り計測用データの受信間隔変動量αの最小値とを比較する。比較の結果、ステップＳ６１３で演算した下り計測用データの受信間隔変動量αが、記憶されている下り計測用データの受信間隔変動量αの最小値と同程度か、或いは、それ以下であるときには、ＣＰＵ２０３は、ステップＳ６１３で演算した下り計測用データの受信間隔変動量αは、許容範囲内にあると判断する。
【００７４】
例えば、ｍ回の試行により、子局装置２０（１）について、図９に示すような下り計測用データの受信間隔変動量αの計測結果が得られていた場合、子局装置２０（１）は、４回目の試行の受信間隔変動量α（８０ｍｓ）を記憶している。ステップＳ６１４では、ＣＰＵ２０３は、ステップＳ６１３で演算した「同期情報有り」の下り計測用データの受信間隔変動量αが、８０ｍｓ以下であると、受信間隔変動量αが許容範囲内にあると判断する。ＣＰＵ２０３は、ステップＳ６１４で、受信間隔変動量αが許容範囲内にあると判断すると、ステップＳ６１０で抽出された同期情報に基づいて、子局装置２０が管理する時刻を補正する（ステップＳ６１５）。一方、ステップＳ６１４で、受信間隔変動量αが、許容範囲内にないと判断すると、ＣＰＵ２０３は、時刻の補正を行わない。
【００７５】
本実施形態では、ｎ個の計測用データの受信時間間隔の変動を計測することにより、通信網３０が安定状態にあるか否かを判断している。そして、親局装置１０と子局装置２０との間のデータの往復時間をｍ回計測し、そのうちで、通信網３０の通信状態が安定状態にあったと判断されたときのデータ往復時間を選択して、その選択されたデータ往復時間に基づいて、子局装置２０までの伝送遅延量を推定している。このため、通信網３０のトラフィック負荷の変動による伝送遅延量の誤差を排除して、推定された伝送遅延量と、実際の伝送遅延量との間の誤差を小さくできる。本実施形態では、このように推定された信頼性の高い伝送遅延量に基づいて、同期情報の送信タイミングを補正するため、各子局装置２０に同期情報が到達する時刻を、精度よく制御できる。
【００７６】
従来は、伝送遅延量の推定に際して、通信網３０が安定状態にあるか否かを判定していなかったため、推定された伝送遅延量は、信頼性が低いものであった。このため、各子局装置２０に同期情報が到達する時刻を、精度よく制御できなかった。本実施形態では、上記のようにして推定された信頼性の高い伝送遅延量に基づいて、各子局装置２０に同期情報が到達する時刻を制御するため、ＧＰＳ等の高価な時刻タイミング機能を備えなくても、各子局装置２０が管理する時刻を、精度よく同期させることができる。
【００７７】
本実施形態では、子局装置２０は、同期情報を受信した際に、通信網３０が安定状態にないときには、受信した同期情報に基づいて、自身が管理する時刻の補正を行わない。通信網３０のトラフィック負荷が一時的に増加し、通信網３０が安定状態にないときには、同期情報は、親局装置１０が予測した到達時刻からずれた時刻に、子局装置２０に到達すると考えられる。このような場合に、子局装置２０が、同期情報に基づいて自身が管理する時刻を補正すると、親局装置１０が管理する時刻と、その子局装置２０が管理する時刻との間に誤差が生じる。本実施形態では、子局装置２０が、同期情報の受信時に、通信網３０が安定状態にないときには、時刻の補正を行わないことため、親局装置１０が管理する時刻と、その子局装置２０が管理する時刻との間、或いは、各子局装置２０が管理する時刻の間に誤差が生じる事態を回避することができる。
【００７８】
図１６は、本発明の第２実施形態の通信システムにおける子局装置の構成を示している。本実施形態の子局装置２０ａは、図４に示す構成を有する子局装置２０に、カウンタ２０８が追加された構成を有する。カウンタ２０８は、基準発振器２０１が生成する基準タイミングクロックによりカウント動作する。ＣＰＵ２０３は、ステップＳ２０８で計測点データが検出されると、カウンタ２０８のカウント値を取得する。
【００７９】
図１７は、親局装置１０と子局装置２０ａとの間のデータの送受信を模式的に示している。この例では、ｍ＝５である。本実施形態では、親局装置１０は、ステップＳ１（図５）を、所定時間間隔Ｔｓで実行する。これにより、親局装置１０は、計測点データ（ｉ番目）の下り計測用データを、所定時間間隔Ｔｓで送信する。子局装置２０ａは、各回の試行について、第１実施形態例と同様な動作により、下り計測用データの受信間隔の変動を計測する。親局装置１０は、各回の試行について、第１実施形態と同様な動作により、上り計測用データの受信間隔の変動を計測し、計測点データのデータ往復時間Ｒｔを計測する。
【００８０】
子局装置２０ａは、ステップＳ２０８（図６）で、データ検出部２０４が、試行回数「１」の計測点データが検出すると、カウンタ２０８は、カウント動作をスタートする。図１７の例では、カウンタ２０８は、１回目の試行の計測点データが検出されると、カウント値を初期値Ｔｒ１（＝０）からカウントアップする。ＣＰＵ２０３は、データ検出部２０４が、計測点データを検出するタイミングで、カウンタ２０８のカウント値を取得し、計ｍ個のカウント値を取得する。図１７の例では、ＣＰＵ２０３は、Ｔｒ１〜Ｔｒ５の計５つのカウント値を取得する。ＣＰＵ２０３が取得したｍ個のカウント値は、ｍ回の試行の終了後、親局装置１０に向けて送信される。
【００８１】
第１実施形態では、各試行について、下り計測用データの受信間隔変動量αと、上り計測用データの受信間隔変動量αとの合計を求め、その受信間隔変動量αの合計が最も小さい試行が、何回目の試行であったかを割り出した、そのときのデータ往復時間の半分を、伝送遅延量とした。本実施形態では、下り計測用データの受信間隔変動量αと、上り計測用データの受信間隔変動量αとのそれぞれについて、受信間隔変動量αが最も小さい試行が、何回目の試行であったかを割り出す。そして、下り計測用データの受信間隔の変動量αが最も小さい回の試行における下り計測用データの伝送時間と、上り計測用データの受信間隔の変動量αが最も小さい回の試行における上り計測用データの伝送時間との和を、通信網３０が安定状態にあるときのデータ往復時間として、その半分を、伝送遅延量とする。
【００８２】
図１８は、下り計測用データの受信間隔変動の計測結果を示し、図１９は、上り計測用データの受信間隔変動の計測結果を示している。図１８に示すように、各回の試行の下り計測用データの受信間隔変動αを相互に比較すると、２回目の試行における受信間隔変動αが最も値が小さい。また、図１９に示すように、各回の試行の上り計測用データの受信間隔変動αを相互に比較すると、４回目の試行における受信間隔変動量αが最も値が小さい。このことから、通信網３０は、下り計測用データに関しては、２回目の試行の際に安定状態であったと推測され、上り計測用データに関しては、４回目の試行の際に安定状態であったと推測される。
【００８３】
上記の場合、通信網３０の安定状態におけるデータ往復時間Ｒｔｓは、２回目の試行の下り計測用データの伝送時間と、４回目の試行の上り計測用データの伝送時間の和として表され、下記式：
【数３】
2006041782.tif 000006
により、算出することができる。式（２）を一般化すると、下り計測用データの受信間隔変動量αがＸ番目の試行で最小値をとり、上り計測用データの受信間隔変動量αがＹ番目の試行で最小値を取る場合には、下記式で表すことができる。
【数４】
2006041782.tif 000007
親局装置１０は、このようにして求めたデータ往復時間Ｒｔｓの半分を、伝送遅延量として推定し、各子局装置２０ａに同期情報を送信する際の遅延補正量を決定する。
【００８４】
本実施形態では、通信網３０が安定状態にあるときの下り計測用データの伝送時間と、通信網３０が安定状態にあるときの上り計測用データの上り計測用データの伝送時間との和を、通信網３０の上り及び下りがそれぞれ安定状態のときのデータ往復時間として算出する。このようにすることで、第１実施形態例に比して、推定された伝送遅延量の信頼性を高めることができ、各子局装置２０ａが管理する時刻の同期の精度を向上できる。本実施形態では、第１実施形態の構成に、カウンタ２０８を１つ追加することで、子局装置間の同期の精度を向上できるため、精度の向上に際して、構成がさほど複雑化しない。
【００８５】
なお、上記各実施形態では、固有情報３０３の送信順序番号が連続するｎ個の計測用データの何番目であるかを示す例について説明したが、これに代えて、各試行間で、送信順序番号を連番とし、試行回数が１つ増えるたびに、送信順序番号がｎだけ増加するようにしてもよい。この場合、試行回数が「１」であれば、送信順序番号は１〜ｎの値をとり、試行回数が「２」であれば、送信順序番号はｎ＋１〜２ｎの値ととる。また、第１実施形態では、通信網３０の安定状態の判断に際して、下り計測用データの受信時間間隔変動αと、上り計測用データの受信時間間隔変動αとの合計を使用したが、何れか一方の受信時間間隔変動αを使用して、通信網３０の安定状態を判断してもよい。受信間隔の変動に基づいて、通信網３０が安定状態にあったか否かを判断する際には、計測された受信間隔の変動が、あらかじめ定められた基準値以下となるか否かによって判断してもよい。
【００８６】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の信号伝送時間推定方法、同期方法、及び、ネットワーク通信システムは、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１実施形態の通信システムの構成を示すブロック図。
【図２】親局装置１０の構成を示すブロック図。
【図３】計測用データの構成を示すブロック図。
【図４】子局装置２０の構成を示すブロック図。
【図５】親局装置が、各子局装置に同期情報を送信する際の動作手順を示すフローチャート。
【図６】図５のステップＳ１の詳細な手順を示すフローチャート。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれデータ受信の様子を示す模式図。
【図８】親局装置と子局装置との間のデータの送受信の様子を示す模式図。
【図９】下り計測用データの受信間隔の変動の計測結果を示す表。
【図１０】上り計測用データの受信間隔の変動の計測結果を示す表。
【図１１】データの往復時間の計測結果を示す表。
【図１２】下り計測用データの受信間隔変動量αと、上り計測用データの受信間隔変動量αとの合計を示す表。
【図１３】各試行での子局装置２０のデータ往復時間の計測結果を示す表。
【図１４】遅延補正量の演算結果を示す表。
【図１５】ステップＳ６の詳細な手順を示すフローチャート。
【図１６】本発明の第２実施形態の通信システムにおける子局装置の構成を示すブロック図。
【図１７】親局装置と子局装置との間のデータの送受信の様子を示す模式図。
【図１８】下り計測用データの受信間隔変動の計測結果を示す表。
【図１９】上り計測用データの受信間隔変動の計測結果を示す表。
【符号の説明】
【００８８】
１０：親局装置
２０：子局装置
３０：通信網
１０１、２０１：基準発振器
１０２：遅延制御部
１０３、２０７：送信Ｉ／Ｆ
１０４、２０６：送信データ生成部
１０５、２０３：ＣＰＵ
１０６、２０８：カウンタ
１０７、２０２：受信間隔計測部
１０８、２０４：データ検出部
１０９、２０５：受信Ｉ／Ｆ
３０１：ＩＰヘッダ
３０２：ＵＤＰヘッダ
３０３：固有情報
【図１】
2006041782.tif 000010
【図２】
2006041782.tif 000011
【図３】
2006041782.tif 000012
【図４】
2006041782.tif 000013
【図５】
2006041782.tif 000014
【図６】
2006041782.tif 000015
【図７】
2006041782.tif 000016
【図８】
2006041782.tif 000017
【図９】
2006041782.tif 000018
【図１０】
2006041782.tif 000019
【図１１】
2006041782.tif 000020
【図１２】
2006041782.tif 000021
【図１３】
2006041782.tif 000022
【図１４】
2006041782.tif 000023
【図１５】
2006041782.tif 000024
【図１６】
2006041782.tif 000025
【図１７】
2006041782.tif 000026
【図１８】
2006041782.tif 000027
【図１９】
2006041782.tif 000028