(57)【要約】【課題】物理レイヤーから抽出されるクロックに異変が生じた後、その異変が解消された場合に、時刻同期を迅速に収束させる。【解決手段】物理レイヤーから抽出した再生クロックの周波数が、周波数同期に適した第１の範囲内にあるときは、当該周波数に対して周波数同期を行い、第１の範囲外にあるときは、自己の基準クロック源が発生する内部クロックを用いる周波数非同期の状態となる周波数同期回路部と、上位装置から送信されるパケット信号に含まれる時刻情報に対して時刻同期を行う際に、周波数同期回路部で得られたタイミングを基準として時刻同期を行う時刻同期回路部と、基準クロック源が発生する内部クロックに基づいて再生クロックの周波数を監視し、その周波数が、第１の範囲外にある状態から範囲内に遷移し、さらに、第１の範囲内に設定された第２の範囲内に遷移した場合に、時刻同期回路部による時刻同期を初期化する監視制御部と、を備えている。【選択図】図７
2018093365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信の上位装置と周波数同期及び時刻同期を行う従属装置であって、
自己の使用に供する基準クロック源と、
物理レイヤーから抽出した再生クロックの周波数が、周波数同期に適した第１の範囲の範囲内にあるときは、当該周波数に対して周波数同期を行い、前記第１の範囲の範囲外にあるときは、前記基準クロック源が発生する内部クロックを用いる周波数非同期の状態となる周波数同期回路部と、
前記上位装置から送信されるパケット信号に含まれる時刻情報に対して時刻同期を行う際に、前記周波数同期回路部で得られたタイミングを基準として時刻同期を行う時刻同期回路部と、
前記基準クロック源が発生する内部クロックに基づいて前記再生クロックの周波数を監視し、前記再生クロックの周波数が、前記第１の範囲の範囲外にある状態から範囲内に遷移し、さらに、前記第１の範囲の範囲内に設定された第２の範囲の範囲内に遷移した場合に、前記時刻同期回路部による時刻同期を初期化する監視制御部と、
を備えている従属装置。
【請求項２】
前記監視制御部は、初期化を行った後、所定時間が経過するまでは、再度の初期化を回避する請求項１に記載の従属装置。
【請求項３】
ＰＴＰ信号及びＳｙｎｃＥ信号を出力するマスタークロックと、当該マスタークロックと接続された従属クロックと、を含む同期システムであって、前記従属クロックは、
自己の使用に供する基準クロック源と、
物理レイヤーから抽出した再生クロックの周波数が、周波数同期に適した第１の範囲の範囲内にあるときは、当該周波数に対して周波数同期を行い、前記第１の範囲の範囲外にあるときは、前記基準クロック源が発生する内部クロックを用いる周波数非同期の状態となる周波数同期回路部と、
前記上位装置から送信されるパケット信号に含まれる時刻情報に対して時刻同期を行う際に、前記周波数同期回路部で得られたタイミングを基準として時刻同期を行う時刻同期回路部と、
前記基準クロック源が発生する内部クロックに基づいて前記再生クロックの周波数を監視し、前記再生クロックの周波数が、前記第１の範囲の範囲外にある状態から範囲内に遷移し、さらに、前記第１の範囲の範囲内に設定された第２の範囲の範囲内に遷移した場合に、前記時刻同期回路部による時刻同期を初期化する監視制御部と、
を備えている同期システム。
【請求項４】
通信の上位装置と周波数同期及び時刻同期を行う従属装置の同期方法であって、
（ａ）物理レイヤーから抽出した再生クロックに対して周波数同期を行い、
（ｂ）前記周波数同期によって得られたタイミングを基準として前記上位装置から送信されるパケット信号に含まれる時刻情報に対して時刻同期を行いつつ、自己の使用に供する基準クロック源が発生する内部クロックに基づいて、前記再生クロックの周波数を監視し、
（ｃ）前記再生クロックの周波数が、周波数同期に適した第１の範囲の範囲外にある状態となり、その状態から前記第１の範囲の範囲内に遷移し、さらに、前記第１の範囲の範囲内に設定された第２の範囲の範囲内に遷移した場合に、前記時刻同期回路部による時刻同期を初期化し、
（ｄ）初期化の後、前記（ａ）及び前記（ｂ）の処理に戻る、
従属装置の同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従属装置、同期システム、及び、従属装置の同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、集合住宅では、光ファイバを建物内の集合装置（ＣＯ：Central Office）まで引き込んだ後、既存の固定電話用のメタル回線を利用して各戸の宅内装置（ＣＰＥ：Customer Premises Equipment）に接続するＶＤＳＬ（Very high speed Digital Subscriber Line）技術が用いられている。近年、ＶＤＳＬよりさらに高速な伝送が可能なＤＳＬ技術として、Ｇ．ｆａｓｔ（ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．９７０１）が注目されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
ここで、Ｇ．ｆａｓｔはＴＤＤ（Time Division Duplex）方式を採用している。集合装置（ＣＯ）間での、メタル回線におけるクロストーク対策としては、ＰＴＰ（Precision Time Protocol）により集合装置間の同期をとることが考えられる。例えば、マスタークロックとなるべき集合装置は、外部の時刻源、周波数源からの基準信号を取り込み、従属接続された下位の集合装置へ、ＰＴＰ、ＳｙｎｃＥ（同期イーサネット、「イーサネット」は登録商標。）の同期信号を展開する。上位の集合装置からの同期信号を受けた下位の集合装置は、上位の集合装置との同期処理を実行し、自己と接続されたさらに下位の集合装置へ同期信号を展開し、バウンダリークロックとしての動作を行う。このように従属接続された複数の集合装置を同時に運用する場合、ＰＴＰ／ＳｙｎｃＥを用いた集合装置間の同期により、集合装置間の送受信タイミングを揃える事ができ、メタル回線間のクロストーク対策を実現することができる。
【０００４】
さて、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication standardi-zation Sector）は、ＩＥＥＥ１５８８をテレコム分野で利用するための標準化規格ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２７３．２を定めている（非特許文献２参照。）。
具体的には、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２７１で定義されたネットワークアーキテクチャで動作する同期ネットワーク機器で使われるテレコムバウンダリークロック（Ｔ−ＢＣ：Telecom Boundary Clock）やテレコムスレーブクロック（Ｔ−ＳＣ：Telecom Slave Clock）の、時刻および位相の要求値が定義されている。また同規格のＡｐｐｅｎｄｉｘIIIでは、テレコムバウンダリークロックのシンプルモデルが示されている。
【０００５】
図１０は、上記シンプルモデルを示す図である。この図は、ＰＴＰ（Precision Time Protocol）時刻に対する時刻同期と、物理レイヤーから抽出した周波数入力に対する周波数同期とを、互いに協調させることを示している。すなわち、物理レイヤーで抽出したクロックの周波数に対してＥＥＣ／ＳＥＣ（synchronous Ethernet Equipment Clock/Synchronous digital hierarchy Equipment slave Clock、なお、ETHERNETは登録商標である。）が周波数同期を行う。そして、周波数同期で得られたタイミングに基づいて、ＰＴＰパケットの時刻クロックを生成する。
【０００６】
このモデルによれば、時刻同期のみにより得られるタイミングよりも精度の良い周波数同期のタイミング（精度±０．０５ｐｐｍ）をベースに、時刻同期の合わせ込みを行うことができる。このような協調動作により、±１００ｎｓの精度が得られる。すなわち、ＰＴＰ単独の場合（精度±１μｓ）と比べて１／１０まで精度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「Ｇ．ｆａｓｔの標準化動向」ＮＴＴ技術ジャーナル２０１６年５月
【非特許文献２】ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．８２７３．２／Ｙ．１３６８．２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１１〜１３は、それぞれ、周波数同期からのタイミング（周波数同期により得られるタイミング）と、時刻同期で生成したタイミングとの関係を示す図である。横軸は経過時間を表している。まず図１１において、周波数源が正常であれば周波数同期からのタイミングは精度の良いものとなり、例えば、１秒ごとのタイミングは極めて精度良く提供される。このタイミングを用いて時刻同期で生成したタイミングは、時刻同期の精度が最も良い状態となる。
【０００９】
次に、図１２において、周波数源に異常が生じ、１秒のタイミングが図１１のタイミングよりも例えば遅くなったとする。この場合でも、時刻同期はいわば、周波数同期のタイミングが「正しいと信じて」動作する。その結果、時刻同期のタイミングも、本来、点線で示すタイミングであるべきところが、徐々に実線で示すタイミングに収束してしまう。
さらに、図１３において、周波数源の異常が解消され、正常な状態に戻ったとする。周波数同期は極めて迅速に周波数源に対応し、正常なタイミングとなる。一方、周波数同期ほど迅速な応答ができない時刻同期は、これまでのタイミング情報を持って動作するため、収束する方向が定まらず、結果的に、収束に非常に長い時間がかかる。
【００１０】
かかる課題に鑑み、本発明は、物理レイヤーから抽出されるクロックに異変が生じた後、その異変が解消された場合に、時刻同期を迅速に収束させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一表現に係る従属装置は、通信の上位装置と周波数同期及び時刻同期を行う従属装置であって、自己の使用に供する基準クロック源と、物理レイヤーから抽出した再生クロックの周波数が、周波数同期に適した第１の範囲の範囲内にあるときは、当該周波数に対して周波数同期を行い、前記第１の範囲の範囲外にあるときは、前記基準クロック源が発生する内部クロックを用いる周波数非同期の状態となる周波数同期回路部と、前記上位装置から送信されるパケット信号に含まれる時刻情報に対して時刻同期を行う際に、前記周波数同期回路部で得られたタイミングを基準として時刻同期を行う時刻同期回路部と、前記基準クロック源が発生する内部クロックに基づいて前記再生クロックの周波数を監視し、前記再生クロックの周波数が、前記第１の範囲の範囲外にある状態から範囲内に遷移し、さらに、前記第１の範囲の範囲内に設定された第２の範囲の範囲内に遷移した場合に、前記時刻同期回路部による時刻同期を初期化する監視制御部と、を備えている。
【００１２】
また、本発明の一表現に係る同期システムは、ＰＴＰ信号及びＳｙｎｃＥ（同期イーサネット、なお、イーサネットは登録商標である。以下同様。）信号を出力するマスタークロックと、当該マスタークロックと接続された従属クロックと、を含む同期システムであって、前記従属クロックは、自己の使用に供する基準クロック源と、物理レイヤーから抽出した再生クロックの周波数が、周波数同期に適した第１の範囲の範囲内にあるときは、当該周波数に対して周波数同期を行い、前記第１の範囲の範囲外にあるときは、前記基準クロック源が発生する内部クロックを用いる周波数非同期の状態となる周波数同期回路部と、前記上位装置から送信されるパケット信号に含まれる時刻情報に対して時刻同期を行う際に、前記周波数同期回路部で得られたタイミングを基準として時刻同期を行う時刻同期回路部と、前記基準クロック源が発生する内部クロックに基づいて前記再生クロックの周波数を監視し、前記再生クロックの周波数が、前記第１の範囲の範囲外にある状態から範囲内に遷移し、さらに、前記第１の範囲の範囲内に設定された第２の範囲の範囲内に遷移した場合に、前記時刻同期回路部による時刻同期を初期化する監視制御部と、を備えている。
【００１３】
また、本発明の一表現に係る同期方法は、通信の上位装置と周波数同期及び時刻同期を行う従属装置の同期方法であって、
（ａ）物理レイヤーから抽出した再生クロックに対して周波数同期を行い、
（ｂ）前記周波数同期によって得られたタイミングを基準として前記上位装置から送信されるパケット信号に含まれる時刻情報に対して時刻同期を行いつつ、自己の使用に供する基準クロック源が発生する内部クロックに基づいて、前記再生クロックの周波数を監視し、
（ｃ）前記再生クロックの周波数が、周波数同期に適した第１の範囲の範囲外にある状態となり、その状態から前記第１の範囲の範囲内に遷移し、さらに、前記第１の範囲の範囲内に設定された第２の範囲の範囲内に遷移した場合に、前記時刻同期回路部による時刻同期を初期化し、
（ｄ）初期化の後、前記（ａ）及び前記（ｂ）の処理に戻る、従属装置の同期方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、物理レイヤーから抽出されるクロックに異変が生じた後、その異変が解消された場合に、時刻同期を迅速に収束させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】例えば３台の集合装置の関係を示す接続図の一例である。
【図２】図１から主信号に関する表記を省略し、時刻同期に着目した接続図である。
【図３】コヒーレント・ハイブリッド・オペレーションシステムと称される、ＰＴＰ及びＳｙｎｃＥによる同期システムの一例を示す図である。
【図４】インコヒーレント・ハイブリッド・オペレーションシステムと称される、ＰＴＰ及びＳｙｎｃＥによる同期システムの一例を示す図である。
【図５】上位装置に従属する従属装置としてのバウンダリークロックの一例を示す図である。
【図６】上位装置に従属する従属装置の一例としての、図５におけるバウンダリークロックのスレーブ部における時刻同期・周波数同期に関する詳細なブロック図である。
【図７】図６を簡素化し、かつ、普遍化して、上位装置に従属する従属装置をモデル化して示すブロック図である。
【図８】周波数の精度及び遷移に関する図である。
【図９】周波数の精度及び遷移の他の例を示す図である。
【図１０】テレコムバウンダリークロックのシンプルモデルを示す図である。
【図１１】周波数同期からのタイミング（周波数同期により得られるタイミング）と、時刻同期で生成したタイミングとの関係の第１例を示す図である。
【図１２】周波数同期からのタイミングと、時刻同期で生成したタイミングとの関係の第２例を示す図である。
【図１３】周波数同期からのタイミングと、時刻同期で生成したタイミングとの関係の第３例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
【００１７】
（１）これは、通信の上位装置と周波数同期及び時刻同期を行う従属装置であって、自己の使用に供する基準クロック源と、物理レイヤーから抽出した再生クロックの周波数が、周波数同期に適した第１の範囲の範囲内にあるときは、当該周波数に対して周波数同期を行い、前記第１の範囲の範囲外にあるときは、前記基準クロック源が発生する内部クロックを用いる周波数非同期の状態となる周波数同期回路部と、前記上位装置から送信されるパケット信号に含まれる時刻情報に対して時刻同期を行う際に、前記周波数同期回路部で得られたタイミングを基準として時刻同期を行う時刻同期回路部と、前記基準クロック源が発生する内部クロックに基づいて前記再生クロックの周波数を監視し、前記再生クロックの周波数が、前記第１の範囲の範囲外にある状態から範囲内に遷移し、さらに、前記第１の範囲の範囲内に設定された第２の範囲の範囲内に遷移した場合に、前記時刻同期回路部による時刻同期を初期化する監視制御部と、を備えている。
【００１８】
上記のように構成された従属装置では、例えば、再生クロックの周波数が所望の第１の範囲内にあれば再生クロックを周波数同期の対象として周波数同期回路部で得られたタイミングを基準として時刻同期を行うことができる。これにより、時刻同期回路部のみで時刻同期を行うよりも、時刻同期の精度を高めることができる。また、例えば、再生クロックの周波数が第１の範囲の範囲外にある状態から範囲内に遷移し、さらに、第１の範囲の範囲内に設定された第２の範囲の範囲内に遷移した場合に、時刻同期回路部による時刻同期を初期化する。初期化により、時刻同期は迅速に収束する。すなわち、物理レイヤーから抽出されるクロックに異変が生じた後、その異変が解消された場合に、時刻同期を迅速に収束させることができる。
【００１９】
（２）また、（１）の従属装置において、前記監視制御部は、初期化を行った後、所定時間が経過するまでは、再度の初期化を回避することが好ましい。
この場合、初期化が短時間に繰り返されて動作が安定しない状態となるのを防止することができる。
【００２０】
（３）また、これは、ＰＴＰ信号及びＳｙｎｃＥ信号を出力するマスタークロックと、当該マスタークロックと接続された従属クロックと、を含む同期システムであって、前記従属クロックは、自己の使用に供する基準クロック源と、物理レイヤーから抽出した再生クロックの周波数が、周波数同期に適した第１の範囲の範囲内にあるときは、当該周波数に対して周波数同期を行い、前記第１の範囲の範囲外にあるときは、前記基準クロック源が発生する内部クロックを用いる周波数非同期の状態となる周波数同期回路部と、前記上位装置から送信されるパケット信号に含まれる時刻情報に対して時刻同期を行う際に、前記周波数同期回路部で得られたタイミングを基準として時刻同期を行う時刻同期回路部と、前記基準クロック源が発生する内部クロックに基づいて前記再生クロックの周波数を監視し、前記再生クロックの周波数が、前記第１の範囲の範囲外にある状態から範囲内に遷移し、さらに、前記第１の範囲の範囲内に設定された第２の範囲の範囲内に遷移した場合に、前記時刻同期回路部による時刻同期を初期化する監視制御部と、を備えている。
【００２１】
上記のように構成された同期システムにおける従属クロックは、例えば、再生クロックの周波数が所望の第１の範囲内にあれば再生クロックを周波数同期の対象として周波数同期回路部で得られたタイミングを基準として時刻同期を行うことができる。これにより、時刻同期回路部のみで時刻同期を行うよりも、時刻同期の精度を高めることができる。また、例えば、再生クロックの周波数が第１の範囲の範囲外にある状態から範囲内に遷移し、さらに、第１の範囲の範囲内に設定された第２の範囲の範囲内に遷移した場合に、時刻同期回路部による時刻同期を初期化する。初期化により、時刻同期は迅速に収束する。すなわち、物理レイヤーから抽出されるクロックに異変が生じた後、その異変が解消された場合に、時刻同期を迅速に収束させることができる。
【００２２】
（４）また、方法の観点からは、通信の上位装置と周波数同期及び時刻同期を行う従属装置の同期方法であって、
（ａ）物理レイヤーから抽出した再生クロックに対して周波数同期を行い、
（ｂ）前記周波数同期によって得られたタイミングを基準として前記上位装置から送信されるパケット信号に含まれる時刻情報に対して時刻同期を行いつつ、自己の使用に供する基準クロック源が発生する内部クロックに基づいて、前記再生クロックの周波数を監視し、
（ｃ）前記再生クロックの周波数が、周波数同期に適した第１の範囲の範囲外にある状態となり、その状態から前記第１の範囲の範囲内に遷移し、さらに、前記第１の範囲の範囲内に設定された第２の範囲の範囲内に遷移した場合に、前記時刻同期回路部による時刻同期を初期化し、
（ｄ）初期化の後、前記（ａ）及び前記（ｂ）の処理に戻る、従属装置の同期方法である。
【００２３】
上記のような従属装置の同期方法では、例えば、再生クロックの周波数が所望の第１の範囲内にあれば再生クロックを周波数同期の対象として周波数同期回路部で得られたタイミングを基準として時刻同期を行うことができる。これにより、時刻同期回路部のみで時刻同期を行うよりも、時刻同期の精度を高めることができる。また、例えば、再生クロックの周波数が第１の範囲の範囲外にある状態から範囲内に遷移し、さらに、第１の範囲の範囲内に設定された第２の範囲の範囲内に遷移した場合に、時刻同期回路部による時刻同期を初期化する。初期化により、時刻同期は迅速に収束する。すなわち、物理レイヤーから抽出されるクロックに異変が生じた後、その異変が解消された場合に、時刻同期を迅速に収束させることができる。
【００２４】
［実施形態の詳細］
以下、本発明の一実施形態に係る従属装置、同期システム、及び、従属装置の同期方法について、図面を参照して説明する。なお、従属装置とは、時刻同期の観点から見た場合に、通信の上位装置としてのマスタークロックから時刻同期のための信号を受けることができるマスタークロック以外の従属クロックすなわち、バウンダリークロックやスレーブクロックを意味する。
【００２５】
《相互に時刻同期する装置の例》
図１は、例えば３台の集合装置１〜３の関係を示す接続図の一例である。集合装置１，２，３はそれぞれ、「Ａ社ＣＯ」、「Ｂ社ＣＯ」、「Ｃ社ＣＯ」とも言う。図において、Ａ社ＣＯ１、Ｂ社ＣＯ２、Ｃ社ＣＯ３は、それぞれ、上位ネットワークとの間で、主信号のやりとりをしている。また、Ａ社ＣＯ１、Ｂ社ＣＯ２、Ｃ社ＣＯ３は、それぞれ、複数のＶＤＳＬ宅内装置との間で、主信号のやりとりをしている。また、Ａ社ＣＯ１、Ｂ社ＣＯ２、Ｃ社ＣＯ３はそれぞれ、アップポート１ｕ、ダウンポート１ｄ、アップポート２ｕ、ダウンポート２ｄ、アップポート３ｕ、ダウンポート３ｄを備えている。Ａ社ＣＯ１のダウンポート１ｄは、Ｂ社ＣＯ２のアップポート２ｕと接続されている。Ｂ社ＣＯ２のダウンポート２ｄは、Ｃ社ＣＯ３のアップポート３ｕと接続されている。
【００２６】
また、時刻同期に関して、Ａ社ＣＯ１はマスタークロック、Ｂ社ＣＯ２はバウンダリークロック、Ｃ社ＣＯ３はスレーブクロックの立場にある。Ａ社ＣＯ１は、マスタークロックの機能部として、ＰＴＰマスター１ｍ及びＳｙｎｃＥ１ｅを備えている。なお、Ａ社ＣＯ１は、ＰＴＰスレーブの機能部も備えているが、ここでは、この機能は使用されない。
Ｂ社ＣＯ２は、バウンダリークロックの機能部として、ＰＴＰマスター２ｍ、ＳｙｎｃＥ２ｅ、ＰＴＰスレーブ２ｓを備えている。
Ｃ社ＣＯ３は、スレーブクロックの機能部として、ＳｙｎｃＥ３ｅ及びＰＴＰスレーブ３ｓを備えている。なお、Ｃ社ＣＯ３は、ＰＴＰマスターの機能部も備えているが、ここでは、この機能は使用されない。
【００２７】
図２は、図１から主信号に関する表記を省略し、時刻同期に着目した接続図である。図２において、マスタークロックとなるＡ社ＣＯ１は、外部の時刻源から基準信号としてのＰＰＳ信号をＰＴＰマスター１ｍに取り込み、また、外部の周波数源から基準信号としてのクロック信号をＳｙｎｃＥ１ｅに取り込む。ＰＴＰ及びＳｙｎｃＥの同期信号は、従属装置（バウンダリークロック）としてのＢ社ＣＯ２に展開される。Ｂ社ＣＯ２は、同期処理を実行し、自己に対する従属装置（スレーブクロック）であるＣ社ＣＯ３にＰＴＰ及びＳｙｎｃＥの同期信号を展開する。このようにして、同時に運用されるＡ社ＣＯ１、Ｂ社ＣＯ２、Ｃ社ＣＯ３は、ＰＴＰ／ＳｙｎｃＥを用いた同期により、送受信のタイミングを揃えることができる。これにより、ＴＤＤ方式を採用するＧ．ｆａｓｔの通信におけるメタル回線間のクロストークを防止することができる。
【００２８】
《パケット信号による従属同期》
（コヒーレント・ハイブリッド・オペレーションシステム）
図３は、コヒーレント・ハイブリッド・オペレーションシステムと称される、ＰＴＰ及びＳｙｎｃＥによる同期システムの一例を示す図である。図において、当該システムは、相互に時刻同期するマスタークロック２０、バウンダリークロック２１，２２、及び、スレーブクロック２３を備えている。
【００２９】
ＧＰＳ（Global Positioning System）レシーバー２４は、ＧＰＳ衛星から同期信号を受信し、毎秒１パルスの信号（ＰＰＳ）と、１０ＭＨｚのクロックとを、マスタークロック２０に提供する。これに基づいて、マスタークロック２０は、パケットベースの同期プロトコルを有するＰＴＰ信号、及び、ＳｙｎｃＥ信号を、バウンダリークロック２１に提供する。以下同様に、ＰＴＰ信号及びＳｙｎｃＥ信号が、スレーブクロック２３まで提供される。すなわち、当該システムは、時刻源（ＰＴＰ）と、周波数源（ＳｙｎｃＥ）とが、共通ソースのＧＰＳレシーバー２４である。
【００３０】
（インコヒーレント・ハイブリッド・オペレーションシステム）
図４は、インコヒーレント・ハイブリッド・オペレーションシステムと称される、ＰＴＰ及びＳｙｎｃＥによる同期システムの一例を示す図である。図において、当該システムは、相互に時刻同期するマスタークロック２０、バウンダリークロック２１，２２、及び、スレーブクロック２３を備えている。
【００３１】
ＧＰＳレシーバー２４は、ＧＰＳ衛星から同期信号を受信し、毎秒１パルスの信号（ＰＰＳ）を出力し、マスタークロック２０に提供する。基準クロック源２５は、１０ＭＨｚのクロックを、マスタークロック２０に提供する。これに基づいて、マスタークロック２０は、パケットベースの同期プロトコルを有するＰＴＰ信号、及び、ＳｙｎｃＥ信号を、バウンダリークロック２１に提供する。以下同様に、ＰＴＰ信号及びＳｙｎｃＥ信号が、スレーブクロック２３まで提供される。すなわち、当該システムは、マスタークロック２０に対する時刻源と、周波数源とが、別々のソース（ＧＰＳレシーバー２４及び基準クロック源２５）である。
【００３２】
《バウンダリークロックの概要》
図５は、通信の上位装置に従属する従属装置としてのバウンダリークロック２２の一例を示す図である。すなわち、バウンダリークロック２２は、スレーブ部２２ａと、マスター部２２ｅとを備えている。スレーブ部２２ａは、ＰＴＰスレーブ２２ｂと、ＳｙｎｃＥ処理部２２ｃと、時刻同期回路部２２ｍと、周波数同期回路部２２ｎとを含んでいる。マスター部２２ｅは、ＰＴＰマスター２２ｇと、ＳｙｎｃＥ処理部２２ｈとを含んでいる。
【００３３】
スレーブ部２２ａは、ＰＴＰスレーブ２２ｂ及びＳｙｎｃＥ処理部２２ｃにより、上位装置から周波数同期及び時刻同期（位相同期）を継承する。また、スレーブ部２２ａは、周波数同期によるクロック、時刻同期によるＰＰＳ、また、同期品質情報を含めたＳｙｎｃＥフレーム、ＰＴＰフレームをマスター部２２ｅへ転送する。マスター部２２ｅは、スレーブ部２２ａから転送された信号に基づき、ＰＴＰマスター２２ｇ又はＳｙｎｃＥ処理部２２ｈを用いて、マスター部２２ｅの配下の装置へ周波数同期及び時刻同期を展開する。
【００３４】
《バウンダリークロックにおける周波数同期及び時刻同期の詳細》
図６は、通信の上位装置に従属する従属装置の一例としての、図５におけるバウンダリークロック２２のスレーブ部２２ａにおける時刻同期・周波数同期に関する詳細なブロック図である。スレーブ部２２ａは、ＣＤＲ（Clock Data Recovery）回路２２ｊ，物理層インターフェース部２２ｋと、ＳｙｎｃＥ処理部２２ｃと、ＰＴＰスレーブ２２ｂと、時刻同期回路部２２ｍと、周波数同期回路部２２ｎと、基準クロック源２２ｐ（ローカルオシレータ）と、監視制御部２２ｑとを備えている。監視制御部２２ｑは、周波数モニター２２ｒと、スイッチ２２ｓとを備えている。図６に示すブロック図の機能の一部又は全部は、コンピュータを用いたデジタル処理によって実現することができるが、当該機能の一部又は全部をハードウェアによって構成することも可能である。
【００３５】
図において、ＰＴＰ／ＳｙｎｃＥの入力は、物理層インターフェース部２２ｋを経てＳｙｎｃＥ処理部２２ｃにより同期品質情報を反映したＳｙｎｃＥフレームとしてマスター部２２ｅに送られる。また、ＰＴＰ／ＳｙｎｃＥの入力は、物理層信号を用いたＣＤＲ回路２２ｊを経て、再生クロック抽出に利用され、その再生クロックは、スイッチ２２ｓを経由して周波数同期回路部２２ｎに入力される。なお、スイッチ２２ｓは、通常は、図示の実線側の接続状態にあり、必要に応じて、周波数モニター２２ｒからの制御により点線側の接続状態（周波数非同期、基準クロック源２２ｐに接続）になる。周波数同期回路部２２ｎは、ＰＬＬ回路を構成するものであり、位相検出部２２ｎ１、ループフィルタ２２ｎ２、デジタル制御発信部２２ｎ３、マルチプレクサ２２ｎ４、及び、ホールドオーバー部２２ｎ５を備えている。
【００３６】
周波数同期回路部２２ｎは、入力される再生クロックに対して周波数同期を行い、再生クロックに同期した周波数の信号ｆｏｕｔ１、ｆｏｕｔ２を出力する。信号ｆｏｕｔ１は、マスター部２２ｅに提供される。信号ｆｏｕｔ２は時刻同期回路部２２ｍに提供される。これにより、周波数同期によって得られたタイミングが時刻同期回路部２２ｍに提供される。
【００３７】
一方、ＰＴＰ／ＳｙｎｃＥの入力は、物理層インターフェース部２２ｋからＰＴＰスレーブ２２ｂに与えられ、同期品質情報が反映されたＰＴＰフレームは、マスター部２２ｅに提供される。また、ＰＴＰスレーブ２２ｂは、時刻同期回路部２２ｍの比較部２２ｍ１に上位装置からのタイムスタンプを与えるとともに、比較部２２ｍ１との間でローカルタイムを共有する。
【００３８】
時刻同期回路部２２ｍは、ＰＬＬ回路を構成するものであり、比較部２２ｍ１、ループフィルタ２２ｍ２、時刻発生部２２ｍ３、ＰＰＳ発生部２２ｍ４、及び、ホールドオーバー部２２ｍ５を備えている。
時刻同期回路部２２ｍは、入力される時刻信号に対して、周波数同期回路部２２ｎから与えられるタイミング又は基準クロック源２２ｐの発生する内部クロックに基づいて、時刻同期を行う。時刻同期回路部２２ｍの出力となるＰＰＳ信号は、マスター部２２ｅに提供される。
【００３９】
時刻同期回路部２２ｍにおける比較部２２ｍ１は、ＰＴＰスレーブ２２ｂからのタイムスタンプと、現在のローカルタイムとを比較して、時刻発生部２２ｍ３への修正量としての差分情報を出力する。時刻発生部２２ｍ３は、ローカルタイム及び、周波数同期回路部２２ｎから提供されるタイミングに基づいて、ローカルタイムを生成する。ＰＰＳ発生部２２ｍ４は、ローカルタイムの１秒変化点を基に、ＰＰＳ信号を生成する。ホールドオーバー部２２ｍ５は、ロック状態時に周波数同期回路部２２ｍから提供される信号ｆｏｕｔ２をベースタイミングとし、ロックが外れた時は、その直前のベースタイミングで動作する。
【００４０】
基準クロック源２２ｐのクロック（周波数ｆＬＯ）は、周波数モニター２２ｒの他、スイッチ２２ｓ及びホールドオーバー部２２ｎ５にも提供される。
監視制御部２２ｑは、基準クロック源２２ｐのクロック（周波数ｆＬＯ）に基づいて、再生クロックの周波数を監視している。そして、現在の周波数が、想定される理想値から見てどの程度ずれているかに応じて、周波数モニター２２ｒは、スイッチ２２ｓを切り替えることができる。また、周波数モニター２２ｒは、所定の場合に、リセット信号を時刻同期回路部２２ｍの時刻発生部２２ｍ３に送って時刻同期を初期化することができる。
【００４１】
再生クロックの周波数の精度表現としては、例えば、想定される理想値を中心としたプラス・マイナスのずれ範囲として表すことができる。そして例えば、周波数が所定の範囲内であれば、周波数モニター２２ｒは、スイッチ２２ｓを実線側に保っている。また、所定の範囲外であれば、周波数モニター２２ｒは、スイッチ２２ｓを点線側（周波数非同期：基準クロック源２２ｐと接続する側）に動作させる。
【００４２】
《従属装置のモデル》
図７は、図６を簡素化し、かつ、普遍化して、上位装置に従属する従属装置をモデル化して示すブロック図である。図中の符号のうち、図６に対応要素が示されているものは同一又は類似した符号を付している。図において、従属装置３０は、ＰＴＰ信号の流れとして、ＰＴＰスレーブ２２ｂで受けて、時刻同期回路部２２ｍで時刻同期し、マスター部２２ｅに必要なＰＴＰフレームを転送する。
【００４３】
一方、ＰＴＰ／ＳｙｎｃＥフレームから抽出された再生クロックの流れとしては、再生クロックに周波数同期回路部２２ｎで周波数同期し、周波数同期によって得られたタイミングを時刻同期回路部２２ｍ、マスター部２２ｅに提供する。また、ＳｙｎｃＥ信号を次の従属装置に転送する。
監視制御部２２ｑは、再生クロックの周波数（の精度）に応じて、スイッチ２２ｓを制御する。また、この従属装置３０は、自己の使用に供する基準クロック源２２ｐを備えている。周波数モニター２２ｒには、基準クロック源２２ｐが発生する内部クロックが提供されている。周波数モニター２２ｒは、内部クロックに基づいて、再生クロックの周波数を監視している。
【００４４】
周波数同期に関して、説明の簡略化のために、例えば再生クロックの周波数の精度が所定の基準から見て「許容範囲内である場合」と「周波数非同期とする場合」とに分けて考える。周波数モニター２２ｒは、精度が許容範囲内である場合、スイッチ２２ｓを図の実線側に接続している。従って、周波数同期回路部２２ｎは、再生クロックに対して周波数同期を行っている。一方、周波数モニター２２ｒは、周波数非同期とする場合、スイッチ２２ｓを図の点線側（ＨＯ）に接続する。従って、周波数同期回路部２２ｎは、内部クロック（周波数ｆＬＯ）に基づいて周波数同期を行うフリーラン、若しくはホールドオーバーの状態になる。
【００４５】
また、時刻同期回路部２２ｍは、常に、周波数同期回路部２２ｎで得られたタイミングを基準として時刻同期を行っている。
そして、監視制御部２２ｑの周波数モニター２２ｒは、後述する所定の場合に、時刻同期回路部２２ｍに対して時刻同期のリセット（初期化）信号を送ることができる。
【００４６】
《周波数の変化を見定める範囲の例》
図８は、周波数の精度及び遷移に関する図である。横軸は周波数である。今、仮に、考えられる理想値の周波数をｆｃとする。この値を中心として、プラス・マイナスの範囲で精度を考える。例えば、規格に定められる周波数同期の実施可否（否は周波数非同期）に関して、再生クロックの周波数が、Ｐｕｌｌ＿ｏｕｔレンジ内にあれば、実施可能であり、Ｐｕｌｌ＿ｏｕｔレンジより外にあれば、実施できない。また、Ｐｕｌｌ＿ｏｕｔレンジの外にあった周波数が、Ｐｕｌｌ＿ｉｎレンジ内に入り、さらに、その内側にあるリセットレンジに入ったときは、時刻同期のリセットが行われる。
【００４７】
例えば、Ｐｕｌｌ＿ｏｕｔレンジ内であるが、Ｐｕｌｌ＿ｉｎレンジ外である周波数ｆ１から、＜１＞に示すように、周波数の精度が悪くなる方の周波数ｆ２まで遷移したとすると、Ｐｕｌｌ＿ｏｕｔレンジを出たところで再生クロックに対する周波数同期は停止となり、基準クロック２２ｐが発生する内部クロックに基づいて周波数同期回路部２２ｎが動作するフリーラン若しくはホールドオーバーの状態となる。
【００４８】
次に、＜２＞に示すように、Ｐｕｌｌ＿ｏｕｔレンジ外からＰｕｌｌ＿ｉｎレンジ内の周波数ｆ３まで遷移（精度が回復）した場合、周波数モニター２２ｒは、スイッチ２２ｓを切り替え、周波数同期回路部２２ｎは、再生クロックに対する周波数同期を再開する。このとき、周波数ｆ３が、Ｐｕｌｌ＿ｉｎレンジのボーダーラインに近い比較的大きい値であれば、まだタイミング誤差が大きく、時刻同期の収束には時間がかかる。また、Ｐｕｌｌ＿ｏｕｔ外の周波数を展開する上位装置がリセットされて周波数ｆｃに戻った場合でも、時刻同期の収束には時間がかかる。この原因は、周波数同期回路部２２ｎに比べて時刻同期回路部２２ｍの応答が緩慢で、これまでの位相情報を保持しているからである。
【００４９】
そこで、周波数の精度がさらに良くなり、＜３＞に示すように、リセットレンジ内の周波数ｆ４になるとき、リセットレンジのボーダーラインを通過した時点で、周波数モニター２２ｒからリセット信号が時刻同期回路部２２ｍに出力される。これを受けて時刻同期回路部２２ｍは、初期状態に戻る。これにより、結果的に、時刻同期回路部２２ｍにおける時刻同期の収束が早くなる。
【００５０】
図９は、周波数の精度及び遷移の他の例を示す図である。レンジの設定は図８と同じである。
まず、＜１＞に示すように、リセットレンジ内の周波数からＰｕｌｌ＿ｉｎレンジ内の周波数まで精度が若干低下し、その後、元に戻ったとする。この場合、再生クロックに対する周波数同期は維持され、非同期にはならない。リセットも行われない。時刻同期の精度は、一時的に若干劣化するが、軽微な劣化である。
【００５１】
次に、＜２＞に示すように、リセットレンジ内の周波数からＰｕｌｌ＿ｏｕｔレンジ外の周波数まで精度が低下し、その後、元に戻ったとする。この場合、再生クロックに対する周波数同期は、Ｐｕｌｌ＿ｏｕｔレンジを越えたところで周波数非同期になり、その後精度が回復して周波数がＰｕｌｌ＿ｉｎレンジに入ったところで、再生クロックに対する周波数同期に戻る。また、リセットレンジ内に入ったとき、時刻同期は初期化される。これにより、これまでの劣化の記憶は消去されるので、時刻同期の同期収束が早い。
つまり、初期化しない場合は、周波数がＰｕｌｌ＿ｏｕｔレンジ外まで劣化した状態での時刻同期から収束するので、いわば過去を引きずる形となり収束に時間がかかるが、初期化されると却って同期収束が早い。
【００５２】
《まとめ》
以上のように、従属装置３０は、自己の使用に供する基準クロック源２２ｐと、周波数同期回路部２２ｎと、時刻同期回路部２２ｍと、監視制御部２２ｑとを備えている。周波数同期回路部２２ｎは、物理レイヤーから抽出した再生クロックの周波数が、周波数同期に適した例えばＰｕｌｌ＿ｏｕｔレンジ内にあるときは、当該周波数に対して周波数同期を行い、Ｐｕｌｌ＿ｏｕｔレンジ外にあるときは、基準クロック源２２ｐが発生する内部クロックを用いる周波数非同期の状態となる。時刻同期回路部２２ｍは、上位装置から送信されるパケット信号に含まれる時刻情報に対して時刻同期を行う際に、周波数同期回路部２２ｎで得られたタイミングを基準として時刻同期を行う。
【００５３】
そして、監視制御部２２ｑは、基準クロック源２２ｐが発生する内部クロックに基づいて再生クロックの周波数を監視し、再生クロックの周波数が、例えばＰｕｌｌ＿ｏｕｔレンジ外にある状態からレンジ内に遷移し、さらに、Ｐｕｌｌ＿ｏｕｔレンジ内に設定されたリセットレンジ内に遷移した場合に、時刻同期回路部２２ｍによる時刻同期を初期化する。
【００５４】
上記のように構成された従属装置３０では、例えば、再生クロックの周波数が所望のＰｕｌｌ＿ｏｕｔレンジ内にあれば再生クロックを周波数同期の対象として周波数同期回路部２２ｎで得られたタイミングを基準として時刻同期を行うことができる。これにより、時刻同期回路部２２ｍのみで時刻同期を行うよりも、時刻同期の精度を高めることができる。また、例えば、再生クロックの周波数がＰｕｌｌ＿ｏｕｔレンジ外にある状態からレンジ内に遷移し、さらに、Ｐｕｌｌ＿ｏｕｔレンジ内に設定されたリセットレンジ内に遷移した場合に、時刻同期回路部２２ｍによる時刻同期を初期化する。初期化により、時刻同期は迅速に収束する。すなわち、物理レイヤーから抽出されるクロックに異変が生じた後、その異変が解消された場合に、時刻同期を迅速に収束させることができる。
【００５５】
なお、監視制御部２２ｑは、初期化を行った後、所定時間が経過するまでは、再度の初期化を回避することが好ましい。
この場合、初期化が短時間に繰り返されて動作が安定しない状態となるのを防止することができる。
【００５６】
《その他》
なお、本実施形態の同期システム（同期方法）は、マスタークロックに対するＰＴＰ信号源及びＳｙｎｃＥ信号源が別々のソースである場合に、特に好適である。
別々のソースとは、図４に示したように、マスタークロックへのソース環境が、いわゆるインコヒーレント・ハイブリッド・オペレーションである場合である。このような場合には、コヒーレント・ハイブリッド・オペレーション（図３）と比較すると、ＰＴＰ信号が正常であるが、ＳｙｎｃＥ信号は異常である、という相反事象が生じる可能性が高い。従って、物理レイヤーから抽出されるクロックに異変が生じた後、その異変が解消された場合に、時刻同期を迅速に収束させることができる本実施形態の同期システムが特に有益となる。
【００５７】
《補記》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５８】
１  Ａ社ＣＯ（集合装置）
２  Ｂ社ＣＯ（集合装置）
３  Ｃ社ＣＯ（集合装置）
１ｄ，２ｄ，３ｄ  ダウンポート
１ｕ，２ｕ，３ｄ  アップポート
１ｅ，２ｅ，３ｅ  ＳｙｎｃＥ
１ｍ，２ｍ  ＰＴＰマスター
２ｓ，３ｓ  ＰＴＰスレーブ
２０  マスタークロック
２１，２２  バウンダリークロック
２２ａ  スレーブ部
２２ｂ  ＰＴＰスレーブ
２２ｂ１  ＰＴＰスレーブ
２２ｂ２  ＰＴＰマスター
２２ｃ  ＳｙｎｃＥ処理部
２２ｅ  マスター部
２２ｇ  ＰＴＰマスター
２２ｈ  ＳｙｎｃＥ処理部
２２ｊ  ＣＤＲ回路
２２ｋ  物理層インターフェース部
２２ｍ  時刻同期回路部
２２ｍ１  比較部
２２ｍ２  ループフィルタ
２２ｍ３  時刻発生部
２２ｍ４  ＰＰＳ発生部
２２ｍ５  ホールドオーバー部
２２ｎ  周波数同期回路部
２２ｎ１  位相検出部
２２ｎ２  ループフィルタ
２２ｎ３  デジタル制御発信部
２２ｎ４  マルチプレクサ
２２ｎ５  ホールドオーバー部
２２ｐ  基準クロック源
２２ｑ  監視制御部
２２ｒ  周波数モニター
２２ｓ  スイッチ
２３  スレーブクロック
２４  ＧＰＳレシーバー
２５  基準クロック源
３０  従属装置
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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