(57)【要約】      （修正有）【課題】ＰＴＰ機能を実行する通信機器の１ＰＰＳ信号から任意のタイミングでパルス出力を行うことを可能にする。【解決手段】ネットワーク機器は、ＰＴＰ機構部と外部カウンタ回路１０とを備えている。このＰＴＰ機構部は、時刻同期された内部時計について１秒のカウンタ数を計測し、計測されたカウンタ数に基づき１ＰＰＳ信号を出力するＰＴＰカウンタを備える。一方、外部カウンタ回路１０は、ＰＴＰカウンタの出力した１ＰＰＳ信号の基づき指定された任意のＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻のタイミングでパルスを出力する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク上で時刻同期用パケットを送受信し、時刻同期を実行するマスターまたはスレーブとして機能するネットワーク機器であって、
前記時刻同期された内部時計について１秒のカウンタ数を計測し、計測されたカウンタ数に基づき１ＰＰＳ信号を出力するクロックカウンタと、
前記クロックカウンタの出力した１ＰＰＳ信号に基づき指定された任意のＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻のタイミングでパルス出力する外部カウンタと、
を備えたことを特徴とするネットワーク機器。
【請求項２】
前記外部カウンタは、ＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻までを秒単位でカウントダウンする秒タイマと、
前記１ＰＰＳ信号の入力のタイミングでクロック源のカウントを開始し、秒未満の時刻を示すカウンタと、を備え、
前記秒タイマの値＝「０」が成立し、かつ前記カウンタの値が予め調整されたＯＮ／ＯＦＦのカウンタ値よりも大きければ、前記ＯＮ時刻／前記ＯＦＦ時刻の条件を満たすと判定する
ことを特徴とする請求項１記載のネットワーク機器。
【請求項３】
前記外部カウンタは、前記１ＰＰＳ信号の入力のタイミングで前記カウンタの値がコピーされるレジスタをさらに備え、
前記レジスタの値を参考に前記ＯＮ／ＯＦＦのカウンタ値を算出することを特徴とする請求項２記載のネットワーク機器。
【請求項４】
前記外部カウンタは、
前記ＯＮ／ＯＦＦのカウンタ値を、
「（前記レジスタの値）×（前記ＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻の秒未満の時間）」÷１秒
として算出することを特徴とする請求項３記載のネットワーク機器。
【請求項５】
前記外部カウンタは、
前記ＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻の秒未満の時刻が１秒の終わり付近であれば、次の前記１ＰＰＳが入力されたときに前記ＯＮ時間／ＯＦＦ時間の条件が満たされたと判定する
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のネットワーク機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＥＥＥ１５８８の規格による高精度時刻同期（以下、ＰＴＰ機能とする。）に使用されるネットワーク機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統広域保護の分野では、ＩＰ系通信の活用により、装置の通信路（伝送路）の共有化や装置間の情報共有などが図られている。例えば送電線保護システムの各保護装置は、電力系統から計測した電流値データをＩＰ系通信網経由で交換し、交換した電流値データの差から事故を検出している。
【０００３】
この各保護装置の計測時刻を同期させる方法としては、ＰＴＰ機能の時刻同期方法が知られている。この時刻同期方法には、ネットワーク全体の時刻を同期させるための標準プロトコルとしてＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が使用され、ネットワーク上の各ノードの内部時計を基準時計に時刻同期させる。
【０００４】
この基準時計となるノードをマスターと呼び、マスターから高精度の時刻配信を受け取るノードをスレーブと呼ぶ。このマスター・スレーブ間で時刻同期用のＰＴＰパケットを往復させ、スレーブ側のＰＴＰ処理演算によってマスターの内部時計（基準時計）とスレーブの内部時計との時間差を算出する。
【０００５】
この時間差に基づきスレーブの内部時計の進む速度を調整して基準時計の時刻と一致させている。なお、ＰＴＰ機能の時刻処理方法については特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１６５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＰＴＰパケットを取り扱う装置（ＰＴＰ装置）では、ＰＴＰパケットの送受信を実施すると各装置は同じタイミングで処理する事が可能となる。ＰＴＰパケットに対応していない機器の場合には、別途ＰＴＰ装置を接続して同じタイミングで処理できるようにする必要がある。
【０００８】
ここで一般的なＰＴＰ装置（中継装置を含む。）の出力は、「１ＰＰＳあるいは１０ＭＨＺ」など任意の周波数出力があるが、１ＰＰＳ信号は連続する１秒周期のパルスなので特定の時刻や１秒より細かいタイミングを示すことはできず、各装置において同じタイミングでパルスを必要とする用途には向かない。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、ＰＴＰ機能を実行する通信機器の１ＰＰＳ信号から任意のタイミングでパルス出力を可能にすることを解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明は、ネットワーク上で時刻同期用パケットを送受信し、時刻同期を実行するマスターまたはスレーブとして機能するネットワーク機器であって、
前記時刻同期された内部時計について１秒のカウンタ数を計測し、計測されたカウンタ数に基づき１ＰＰＳ信号を出力するクロックカウンタと、
前記クロックカウンタの出力した１ＰＰＳ信号に基づき指定された任意のＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻のタイミングでパルス出力する外部カウンタと、を備える。
【００１１】
（２）前記外部カウンタの一態様は、ＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻までを秒単位でカウントダウンする秒タイマと、
前記１ＰＰＳ信号の入力のタイミングでクロック源のカウントを開始し、秒未満の時刻を示すカウンタと、を備え、
前記秒タイマの値＝「０」が成立し、かつ前記カウンタの値が予め調整されたＯＮ／ＯＦＦのカウンタ値よりも大きければ、前記ＯＮ時刻／前記ＯＦＦ時刻の条件を満たすと判定する。
【００１２】
（３）前記前記外部カウンタの他の態様は、前記１ＰＰＳ信号の入力のタイミングで前記カウンタの値がコピーされるレジスタをさらに備え、
前記レジスタの値を参考に前記ＯＮ／ＯＦＦのカウンタ値を算出する。
【００１３】
（４）前記外部カウンタのさらに他の態様は、
前記ＯＮ／ＯＦＦのカウンタ値を、
「（前記レジスタの値）×（前記ＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻の秒未満の時間）」÷１秒
として算出する。
【００１４】
（５）前記外部カウンタのさらに他の態様は、
前記ＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻の秒未満の時刻が１秒の終わり付近であれば、次の前記１ＰＰＳが入力されたときに前記ＯＮ時間／ＯＦＦ時間の条件が満たされたと判定する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＰＴＰ機能を実行する通信機器の１ＰＰＳ信号から任意のタイミングでパルス出力を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ネットワーク上の中継装置を示す構成図。
【図２】本発明の実施形態に係るＩＥＥＥ１５８８Ｖ２規格の内部構成図。
【図３】同  任意パルスを生成する外部カウンタの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係るネットワーク機器を説明する。このネットワーク機器は、主に送電線保護システムなどの電力系統保護の分野のＩＰ系通信に使用されている。ここでは図１中の中継装置（イーサネットスイッチ（登録商標）／スイッチングハブ）１〜３への適用例を説明する。
【００１８】
この中継装置１〜３としては１ＰＰＳ（１パルス／秒）信号を出力できれば、一般的なイーサネットスイッチと、ＩＥＥＥ１５８８機能（「ＴＣ／ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｃｌｏｃｋ」，「ＢＣ／ｂｏｕｎｄａｒｙ  ｃｌｏｃｋ」）を持つイーサネットスイッチ（以下、ＰＴＰハブとする。）のいずれでもよい。以下では、ＰＴＰハブを一例として説明する。
【００１９】
≪構成例≫
前記ＰＴＰハブは、図２のＰＴＰ機構部５と図３の外部カウンタ回路１０とを備え、１ＰＰＳの１パルスの信号から任意のタイミングのパルスを出力できる。
以下、前記ＰＴＰハブをＰＴＰ機構部５と外部カウンタ回路１０とに大別して説明する。
【００２０】
（１）ＰＴＰ機構部
図２に基づき前記ＰＴＰ機構部５を説明する。このＰＴＰ機構部５は、ＰＴＰカウンタ（１秒カウンタ）６と１９７０年からのカウンタ７と、１ＰＰＳの１パルス信号を有効／無効の切り替えに応じて出力する出力部８とを有している。このＰＴＰカウンタ６には、図示省略の内部時計（例えば水晶など）からＰＴＰ機能により時刻調整されたクロックが入力されている。
【００２１】
ここでＩＥＥＥ１５８８の規格によればＰＴＰ機構部５は１秒を生成するためのクロックカウンタ、即ちＰＴＰカウンタ６を持つのが一般的である。このＰＴＰカウンタ６のカウント数を増減することにより１秒の長さを調整でき、また同カウンタ６により１秒が生成されて外部へ１ＰＰＳ信号が出力される。
【００２２】
このときソフトウェアによる処理は、前記カウンタ７に基づき１９７０年１月１日からの経過秒数を読み出すことができるので、１ＰＰＳ出力の時刻を認識することが可能である。もっとも、１秒よりも細かい時間を認敷することができず、また周波数出力の場合には繰り返しであるため、どのパルスが読み出した時刻であるかを区別することができない。
【００２３】
ここで１ＰＰＳ信号の出力を利用して任意の１秒についてワンパルスを生成する方法を説明する。例えばＰＴＰ機構部５に１秒の割り込みが発生すると前記ソフトウェア処理が実行される。この場合には前記カウンタ７から現在時刻の秒数（１９７０年１月１日からの経過秒数で表現される。）が読み出される。
【００２４】
そして、読みだされた現在時刻が出力の指定時刻の１秒前であれば、「０．７５」秒後に出力部８を有効に切り替えて１ＰＰＳのパルスを出力する。一方、前記１秒の割り込み処理が前記指定時刻の場合、即ち現在時刻が前記指定時刻の場合には「０．７５」秒後に出力部８を無効に切り替えて１ＰＰＳのパルス出力を無効とする。
【００２５】
ここで「０．７５」秒としているのは、１ＰＰＳ信号がデューティ比「５０％」であるためであり、該信号がＯＦＦ期間のときに１ＰＰＳ信号出力の有効／無効の操作、即ち出力部８を切り替えることで正秒の立ち上がりを確実に出力している。このデューティ比が異なる場合には「０．７５」秒の値を調整すればよい。
【００２６】
このようなソフトウェア処理を行えば、任意の正秒に１ＰＰＳの１パルスを出力することができる。しかし、正秒以外のタイミングやパルスの長さを任意の値に操作することができない。
【００２７】
そこで、前記ＰＴＰハブにおいては、ＰＴＰ機構部５だけでなく、外部カウンタ回路１０を追加することで、正秒に限らず任意のタイミングでパルスを生成可能としている。この外部カウンタ回路１０は、ハードウェアとソフトウェアとによる処理で動作する。
【００２８】
（２）外部カウンタ回路１０
図３に基づき外部カウンタ回路１０を説明する。この外部カウンタ回路１０は、カウンタ１１，レジスタ１２，ＯＮタイマ１３，ＯＦＦタイマ１４，ＯＮカウンタ１５，ＯＦＦカウンタ１６，パルス出力部１７，切替部１８，１９を有している。
【００２９】
このタイマ１３，１４は、ＯＮ時刻（１ＰＰＳの１パルス出力開始の指定時刻）／ＯＦＦ時刻（１ＰＰＳの１パルス出力終了の指定時刻）までを秒単位でカウントダウンし、切替部１８，１９は各タイマ１３，１４のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるものとする。一方、カウンタ１１にはクロック源のクロックが入力される。ここではクロック源は、ＰＴＰ機能により時刻調整された図示省略の内部時計、即ち水晶（１００ＭＨＺ）でもよく、カウンタ１１は入力されたクロックを「１０ｎｓｅｃ」ごとにカウントする。
【００３０】
また、カウンタ１１には、ＰＴＰ機構部５の出力部８から出力された１ＰＰＳ信号が入力される。ここでは出力部８は常に「ＯＮ」設定され、１ＰＰＳ信号の入力によりカウンタ１１，ＯＮタイマ１３，ＯＦＦタイマ１４が動作を開始する。
【００３１】
この動作開始にはカウンタ１１の値がレジスタ１２にコピーされ、該コピー後にカウンタ１１の値が「０」クリアされる。また、ＯＮタイマ１３が有効かつＯＮタイマ１３の値が「０」以外の場合には、カウンタ１１のカウントダウンを開始する。同様にＯＦＦタイマ１４が有効かつＯＦＦタイマ１４の値が「０」以外の場合には、カウンタ１１のカウントダウンを開始する。
【００３２】
さらにＯＮカウンタ１５，ＯＦＦカウンタ１６はレジスタ１２のカウンタ１１の値を参考に調整され、ＯＮカウンタ１５／ＯＦＦカウンタ１６の値とカウンタ１１の値との値が比較される。このときパルス出力部１７は、両タイマ１３，１４の指令または前記比較の結果に応じた指令に基づきパルス出力を実行する。
【００３３】
〔ソフトウェア処理〕
ＰＴＰ機構部５からの１ＰＰＳ信号の入力、即ち割り込みにより前記ＰＴＰハブのソフトウェアが動作して処理を開始する。すなわち、レジスタ１２の記録内容が読みだされ、ＰＴＰ機能により時刻調整された内部時計の１秒に対する１００ＭＨｚのカウント数が取得される。
【００３４】
このときＯＮ時刻の数秒前であれば、残り秒数がＯＮタイマ１３に設定されるものとする。このＯＮ時刻は、ユーザ側で任意に設定でき、また秒単位だけではなく秒未満の値も設定することができる。このＯＮ時刻の秒未満の値をレジスタ１２のカウンタ１１の値から算出し、算出された値をＯＮカウンタ１５に設定し、その後に切替部１８によりＯＮタイマ１３が有効に設定される。
【００３５】
一方、ＯＦＦ時刻の数秒前であれば、残り秒数がＯＦＦタイマ１４に設定されるものとする。このＯＦＦ時刻はＯＮ時刻と同様にユーザ側で任意に設定でき、また秒単位だけでなく秒未満の値も設定することができる。このＯＦＦ時刻の秒未満の値をレジスタ１２のカウンタ１１の値から算出し、算出された値をＯＦＦカウンタ１６に設定し、その後に切替部１９によりＯＦＦタイマ１４が有効に設定される。
【００３６】
〔ハードウェア処理〕
前記ＰＴＰハブのハードウェアは、ＯＮタイマ１３／ＯＦＦタイマ１４が有効であれば以下の処理を実行する。
【００３７】
・「ＯＮタイマ１３の値＝０」、かつ「カウンタ１１の値＞ＯＮカウンタ１５の値」が成立すればＯＮ時刻の条件が満たされ、ＯＮ時刻と判定される。これによりパルス出力部１７にＯＮ信号が出力され、１ＰＰＳのパルスが出力されてＯＮタイマ１３が無効に切り替えられる。
【００３８】
・「ＯＦＦタイマ１４の値＝０」、かつ「カウンタ１１の値＞ＯＦＦカウンタ１６の値」が成立すればＯＦＦ時刻の条件が満たされ、ＯＦＦ時刻と判定される。これによりパルス出力部１７にＯＦＦ信号が出力され、１ＰＰＳのパルス出力が終了し、ＯＦＦタイマ１４が無効に切り替えられる。
【００３９】
・ＯＮタイマ１３が有効、かつ「ＯＮタイマ１３の値＝０」が成立し、ＰＴＰ機構部５から次の１ＰＰＳ信号が入力された場合もＯＮ時刻の条件が満たされたものと判定され、パルス出力部１７にＯＮ信号が出力される。これにより１ＰＰＳのパルスが出力され、ＯＮタイマ１３が無効に切り替えられる。
【００４０】
・ＯＦＦタイマ１４が有効、かつ「ＯＦＦタイマ１４の値＝０」が成立し、ＰＴＰ機構部５から次の１ＰＰＳ信号が入力された場合もＯＦＦ時刻の条件が満たされたものと判定され、パルス出力部１７にＯＦＦ信号が出力される。これにより１ＰＰＳのパルス出力が終了され、ＯＦＦタイマ１４が無効に切り替えられる。
【００４１】
・なお、ＰＴＰ機構部５から次の１ＰＰＳ信号が入力されたときのＯＮタイマ１３とＯＦＦタイマ１４の処理は、両タイマ１３，１４に設定された値の小さい方を優先するものとする。
【００４２】
≪動作例≫
以下、前記ＰＴＰハブの動作例を説明する。前述のように外部カウンタ回路１０には、ＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻にパルス出力を切り替えるため、秒タイマとしてＯＮタイマ１３・ＯＦＦタイマ１４が用意され、さらに秒未満のカウンタとして前記各カウンタ１１，１５，１６が用意されている。
【００４３】
（１）まず、各タイマ１３，１４をソフトウェアにより設定すると、ＰＴＰ機構部５から出力された１ＰＰＳの入力によりカウントダウンが開始される。ここではＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻の秒数、即ち「両タイマ１３，１４の値＝０」までカウントダウンされる。
【００４４】
すなわち、ＰＴＰ機構部５の前記カウンタ７は、「１９７０年１月１日  ００：００：００」からの経過秒数を示している一方、両タイマ１３，１４はＰＴＰ機構部５から現在時刻を読み出し、ＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻までの残り時間を示している。この意味で両タイマ１３，１４は数秒ほどカウントできればよい。
【００４５】
したがって、ＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻が正秒の場合には、両タイマ１３，１４の有効／無効を切替部１８，１８で切り替えればよい。一方、ＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻が正秒でない場合には、両タイマ１３，１４だけでは対応が難しい。そこで、前記ＰＴＰハブでは両タイマ１３，１４に加えてカウンタ１１を用意して正秒以外のタイミングでの出力に対応させている。
【００４６】
（２）つぎに前記各カウンタ１１の動作を説明する。ここで前記１１は秒未満の時刻を示し、秒未満のタイミングで１ＰＰＳ信号を生成するには前記カウンタ１１が必要となる。
【００４７】
このとき前記カウンタ１１は適当なクロック源、例えば前記ＰＴＰハブの内部時計（１００ＭＨｚ）などで動作を開始する。また、前記カウンタ１１はＰＴＰ機構部５から出力された１ＰＰＳの入力によりカウントが「０」クリアされる。
【００４８】
ここでは一例としてクロック源を１００ＭＨｚとして説明する。この場合、１秒は「１００００００００」カウントと示されるものの、水晶の１００ＭＨｚは正確ではない。
【００４９】
そこで、前記１ＰＰＳの入力タイミングでカウンタ１１の値をレジスタ１２にコピーする。例えば水晶が「３０ｐｐｍ」の誤差を有しているとレジスタ１２の値は「９９９７００００〜１０００３００００」カウントの範囲となる。
【００５０】
このときクロック源の周波数は変動するが短時間で大きく変化することはないので、次回もレジスタ１２の値まで前記カウンタ１１がカウントすると考えて、ＯＮカウンタ１５およびＯＦＦカウンタ１６の値は、レジスタ１２の値を参考に調整する。
【００５１】
このＯＮカウンタ１５／ＯＦＦカウンタ１６の値の算出には、（式１）を用いることができる。
（式１）：ＯＮカウンタ１５の値／ＯＦＦカウンタ１６の値＝「（レジスタ１２の値）×（ＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻の秒未満の時間）」÷１秒
例えば両カウンタ１５，１６の値は、「レジスタ１２の値＝９，９９７，０００」かつ「ＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻の１秒未満の時間＝０．５秒」の場合には、（式２）のように算出される。
（式２）：ＯＮカウンタ１５値／ＯＦＦカウンタ１６の値＝「（９，９９７，０００）×（５００，０００μｓｅｃ）」÷１，０００，０００μｓｅｃ＝４，９９８，５００
そして、ＯＮ時刻の条件／ＯＦＦ時刻の条件が満たされているか否かが判定される。すなわち、ＯＮタイマ１３／ＯＦＦタイマ１４が有効、かつ同タイマ１３，１４の値が「０」であればＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻と秒単位で一致する。
【００５２】
この条件の成立を前提にカウンタ１１の値とＯＮカウンタ１５／ＯＦＦカウンタ１６の値とが比較される。このときカウンタ１１の値がＯＮカウンタ１５／ＯＦＦカウンタ１６の値よりも大きい場合にはＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻の条件を満たし、ＯＮ時刻／ＯＦＦ時刻と判定される。
【００５３】
（３）このように前記ＰＴＰハブによれば、正秒のタイミングで１ＰＰＳの１パルスを出力するだけでなく、任意のタイミングでパルス出力にＯＮ信号／ＯＦＦ信号を出力することができる。この点で任意のタイミングで１ＰＰＳ信号の比較測定を実行することができる。
【００５４】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載された範囲内で変形して実施することができる。例えば本発明は、イーサネットスイッチなどの中継装置だけではなく、ネットワーク上のその他の通信装置であっても、同様に外部カウンタ回路１０を追加して適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１〜３…中継装置
５…ＰＴＰ機構部
６…ＰＴＰカウンタ（カウンタ）
７…１９７０年からのカウンタ
８…出力部
１０…外部カウンタ回路
１１…カウンタ
１２…レジスタ
１３…ＯＮタイマ（タイマ）
１４…ＯＦＦタイマ（タイマ）
１５…ＯＮカウンタ（ＯＮのカウンタ値）
１６…ＯＦＦカウンタ（ＯＦＦのカウンタ値）
１７…パルス出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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