(57)【要約】      （修正有）【課題】受信側における出力ジッタを適切に抑制し得るクロック同期方法及び回路を提供する。【解決手段】クロック信号に従って処理されるデータを含むパケットを伝送網を介して伝送するパケット伝送システムにおける、送信側クロック信号と受信側クロック信号との間の同期方法及び回路であり、該伝送網に供給される送信パケットに送信タイムスタンプを付加し、該送信パケットが受信パケットとして該伝送網から取り込まれる度に、これに受信タイムスタンプを付加する。該受信パケットをその送信タイムスタンプの時刻順に並べて得られる一連の受信パケットから所定時間長毎に、これに含まれる受信パケットを抽出し、その前または後の抽出受信パケットとの間で定まる送信タイムスタンプ間隔と受信タイムスタンプ間隔との間の差分値を算出し、これを抽出受信パケット毎に累積して差分累積値を算出し、該差分累積値に応じて該受信クロック信号の周波数を調整する。【選択図】図３
2007306497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック信号に従って処理されるべきデータを含むパケットを伝送網を介して伝送するパケット伝送システムにおける、送信側クロック信号と受信側クロック信号との間の同期をなすクロック同期方法であって、
前記伝送網に供給される送信パケットに、前記送信側クロック信号に同期して変化し且つ前記伝送網への供給タイミングを示す時刻情報を含む送信タイムスタンプを付加する送信タイムスタンプ付加ステップと、
前記伝送網から受信パケットとして取り込まれる前記送信パケットに、前記受信側クロック信号に同期して変化し且つ前記伝送網からの取込タイミングを示す時刻情報を含む受信タイムスタンプを付加する受信タイムスタンプ付加ステップと、
前記受信パケットをその送信タイムスタンプの時刻順に並べて得られる一連の受信パケットから所定時間長の累積期間の１つ毎に、これに含まれる受信パケットを抽出し、抽出して得られる一連の抽出受信パケットの各々について、その前または後の抽出受信パケットとの間で定まる送信タイムスタンプ間隔と受信タイムスタンプ間隔との間の差分値を算出し、これを前記抽出受信パケット毎に累積して差分累積値を算出する差分累積値算出ステップと、
前記差分累積値に応じて前記受信クロック信号の周波数を調整する調整動作をなす周波数調整ステップと、
を含むことを特徴とするクロック同期方法。
【請求項２】
前記周波数調整ステップは、前記差分累積値と所定の調整閾値との大小を比較し、前記差分累積値が前記調整閾値より大なる場合にのみ、前記調整動作をなすステップであることを特徴とする請求項１記載のクロック同期方法。
【請求項３】
前記周波数調整ステップは、前記差分累積値が前記調整閾値より大なる場合に、前記差分累積値から前記調整閾値を控除した値を次回の累積期間における差分累積値に加算するステップを含むことを特徴とする請求項２記載のクロック同期方法。
【請求項４】
前記周波数調整ステップは、前記差分累積値が前記調整閾値より大ならざる場合に、前記差分累積値を次回の累積期間における差分累積値に加算するステップを含むことを特徴とする請求項２記載のクロック同期方法。
【請求項５】
前記差分累積値算出ステップは、前記送信パケットの送信間隔が一定である場合に、前記送信タイムスタンプに代えて、前記送信間隔と前記受信タイムスタンプ時間間隔との差分値を算出するステップであることを特徴とする請求項１記載のクロック同期方法。
【請求項６】
クロック信号に従って処理されるべきデータを含む送信パケットを伝送網を介して受信し、前記送信パケットの送信側クロック信号に同期した受信側クロック信号を生成するクロック同期回路であって、
前記伝送網から取り込んだ受信パケットに、前記受信側クロック信号に同期して変化し且つ前記伝送網からの取込タイミングを示す時刻情報を含む受信タイムスタンプを付加する受信タイムスタンプ付加手段と、
前記受信パケットから、前記送信側クロック信号に同期して変化し且つ前記伝送網に供給された供給タイミングを示す時刻情報を含む送信タイムスタンプを抽出する送信タイムスタンプ抽出手段と、
前記受信パケットをその送信タイムスタンプの時刻順に並べて得られる一連の受信パケットから所定時間長の累積期間の１つ毎に、これに含まれる受信パケットを抽出し、抽出して得られる一連の抽出受信パケットの各々について、その前または後の抽出受信パケットとの間で定まる送信タイムスタンプ間隔と受信タイムスタンプ間隔との間の差分値を算出し、これを前記抽出受信パケット毎に累積して差分累積値を算出する差分累積値算出手段と、
前記差分累積値に応じて前記受信クロック信号の周波数を調整する調整動作をなす周波数調整手段と、
を含むことを特徴とするクロック同期回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロック信号に従って処理されるべき映像データや音声データの如きデータを含むパケットを伝送網を介して伝送するパケット伝送システムにおける、送信側クロック信号と受信側クロック信号との間の同期をなすクロック同期方法及び回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、公知のパケット伝送装置を示している。このパケット伝送装置においては、マスター装置１からスレーブ装置３に向けて例えば映像データの如き主データがパケットに乗せられてＩＰ網２を介して伝送される。ＩＰ網２の如き非同期パケット伝送網を介した通信では、マスター装置１とスレーブ装置３との間で時刻すなわちクロックの同期がなされて、受信パケットに乗せられていた主データに対して適切なパケットデータ処理がなされる必要がある。そこで、基準となるマスタークロック信号を有するマスター装置１は、ＩＰ網２を介してスレーブ装置３へ送信されるべき送信パケットの送信時に、マスタークロック信号に従った送信時刻情報、すなわち、送信タイムスタンプを当該送信パケットに付加する。一方、スレーブ装置３は、マスタークロック信号に従属させるべきスレーブクロック信号を生成する。スレーブ装置３は、マスター装置１からの送信パケットを受信パケットとして受信する度に、スレーブクロック信号に従った受信時刻情報、すなわち、受信タイムスタンプを当該受信パケットに付加する。次いで、スレーブ装置３は、この受信タイムスタンプと当該受信パケットから抽出される送信タイムスタンプとを比較することにより、スレーブクロック信号とマスタークロック信号との間の周波数のズレを検出し、スレーブクロック信号の周波数がマスタークロック信号の周波数と一致するように調整を行う。これにより、マスター装置１とスレーブ装置３との間でクロック同期が実現される。
【０００３】
クロック同期の具体的な方法としては、特許文献１及び特許文献２に開示される技術が公知である。前者の技術は、送信及び受信タイムススタンプ値間の差に比例する周波数を、例えばＰＬＬ（Phase Locked Loop）を用いて生成している（段落[００１４]参照）。また、後者の技術は、ネットワーク上の連続した時間間隔の各々における最短のパケット伝達時間を計算し、計算されたこの最短パケット伝達時間という一定値を維持するように第二（受信）クロックの周波数を変え、これによって第一（送信）クロックと第二クロックの位相及び周波数について両者の同期をとっている（段落[０００８]参照）。
【特許文献１】特表２００２−５１５７１８号公報
【特許文献２】特開２００４−２７４７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＩＰ網上でのパケット到達遅延時間は一定でも緩慢に変化するものでもなく、時々刻々に変化するジッタが存在する。微視的に見れば、送信タイムスタンプの間隔と受信タイムスタンプの間隔は必ずしも常に同じにはならず、むしろ一致することはほとんどない。さらには、マスタークロック信号とスレーブクロック信号の周波数が完全に一致している場合にさえ、送信タイムスタンプ間隔と受信タイムスタンプ間隔とが一致することなく周波数不一致として検知されてしまう場合がある。パケット到達遅延時間のジッタに精確に追従してスレーブクロック信号の周波数調整を行うと、かえて不適切な調整を行って、結果としてスレーブ装置で再生されるクロック信号の出力ジッタをさらに大きくしてしまうことになる。特に、図２に示される如く、パケットのバースト遅延や到達順序の逆転が発生した場合はその影響が大きい。
【０００５】
本発明の目的は、受信側における出力ジッタを適切に抑制し得るクロック同期方法及び回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるクロック同期方法は、クロック信号に従って処理されるべきデータを含むパケットを伝送網を介して伝送するパケット伝送システムにおける、送信側クロック信号と受信側クロック信号との間の同期をなすクロック同期方法であり、該伝送網に供給される送信パケットに、該送信側クロック信号に同期して変化し且つ該伝送網への供給タイミングを示す時刻情報を含む送信タイムスタンプを付加する送信タイムスタンプ付加ステップと、該伝送網から受信パケットとして取り込まれる該送信パケットに、該受信側クロック信号に同期して変化し且つ該伝送網からの取込タイミングを示す時刻情報を含む受信タイムスタンプを付加する受信タイムスタンプ付加ステップと、該受信パケットをその送信タイムスタンプの時刻順に並べて得られる一連の受信パケットから所定時間長の累積期間の１つ毎に、これに含まれる受信パケットを抽出し、抽出して得られる一連の抽出受信パケットの各々について、その前または後の抽出受信パケットとの間で定まる送信タイムスタンプ間隔と受信タイムスタンプ間隔との間の差分値を算出し、これを該抽出受信パケット毎に累積して差分累積値を算出する差分累積値算出ステップと、該差分累積値に応じて該受信クロック信号の周波数を調整する調整動作をなす周波数調整ステップとを含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明によるクロック同期回路は、クロック信号に従って処理されるべきデータを含む送信パケットを伝送網を介して受信し、該送信パケットの送信側クロック信号に同期した受信側クロック信号を生成するクロック同期回路であり、該伝送網から取り込んだ受信パケットに、該受信側クロック信号に同期して変化し且つ該伝送網からの取込タイミングを示す時刻情報を含む受信タイムスタンプを付加する受信タイムスタンプ付加手段と、該受信パケットから、該送信側クロック信号に同期して変化し且つ該伝送網に供給された供給タイミングを示す時刻情報を含む送信タイムスタンプを抽出する送信タイムスタンプ抽出手段と、該受信パケットをその送信タイムスタンプの時刻順に並べて得られる一連の受信パケットから所定時間長の累積期間の１つ毎に、これに含まれる受信パケットを抽出し、抽出して得られる一連の抽出受信パケットの各々について、その前または後の抽出受信パケットとの間で定まる送信タイムスタンプ間隔と受信タイムスタンプ間隔との間の差分値を算出し、これを該抽出受信パケット毎に累積して差分累積値を算出する差分累積値算出手段と、該差分累積値に応じて該受信クロック信号の周波数を調整する調整動作をなす周波数調整手段とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるクロック同期方法及び回路によれば、送信側クロック信号と受信側クロック信号との周波数がずれている場合のみならず一致してい場合にも適切な調整がなされて、受信側における出力ジッタが適切に抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１０】
図３は、本発明の実施例を示し、伝送システムの全体の構成を示している。伝送システムは、マスター装置１００と、ＩＰ網２００と、スレーブ装置３００から構成される。マスター装置１００からスレーブ装置３００に向けて例えば映像データの如き主データがパケットに乗せられてＩＰ網２００を介して伝送される。マスター装置１００における送信クロック信号すなわちマスタークロック信号とスレーブ装置３００における受信側クロック信号すなわちスレーブクロック信号との同期がなされて、伝送されるパケットに格納される主データが適切にデータ処理される必要がある。
【００１１】
スレーブ装置３００は、ＩＰ網２００から供給されるパケットに基づいてクロック同期をなすクロック同期回路１０と、ＩＰ網２００から供給されるパケットを受信して、クロック同期回路１０から供給されるクロック信号に従って、該パケットのペイロードとしての主データに対して任意のデータ処理をなす主データ処理部２０とからなる。主データ処理部２０の行うデータ処理としては、例えば、主データとしての映像信号に対する復号伸張処理等のデータ処理が有り得る。
【００１２】
ＩＰ網２００から到来する受信パケットには、目的となる主データが格納されていると共に、送信側のマスタ装置１００により、パケット生成順に振られるシーケンス番号と、送信時に振られる送信タイムスタンプが設定すなわち打刻されている。送信タイムスタンプの作成方法は、通常、マスター装置１００おいてマスタークロック信号を基に一定の規則で生成する連続した数列であれば良く、通常、マスタークロック信号により駆動される数十ビットのカウンタ出力が用いられる。
【００１３】
クロック同期回路１０は、スレーブクロック１１と、受信タイムスタップ生成部１２と、受信タイムスタップ打刻部１３と、送信タイムスタップ抽出部１４と、送受信タイムスタンプ差分算出部１５と、差分蓄積部１６と、調整動作判定部１７と、差分繰越部１８と、利得調整部１９とからなる。
【００１４】
スレーブクロック１１は、利得調整部１９からの制御信号に応じて発振周波数の値が変化するクロック信号を生成し、これを主データ処理部２０に供給する共に、受信タイムスタップ生成部１２に供給する。受信タイムスタップ生成部１２は、スレーブクロック１１から供給されるクロック信号のクロックをカウンタによりカウントすることにより受信タイムスタンプを生成して、これを受信タイムスタップ打刻部１３に供給する。受信タイムスタンプの生成方法は、マスタ装置の送信タイムスタンプの生成方法と同一の方法で生成されるのが好ましいが、マスタ装置と異なる方法で生成しても良い。例えば、スレーブクロック信号の周波数がマスタークロック信号の周波数の逓倍若しくは分周した関係にあっても良い。この場合、受信タイムスタンプの生成において両者の違いを吸収する適切な換算処理が必要となる。
【００１５】
受信タイムスタップ打刻部１３は、受信パケットの各々に、受信タイムスタップ生成部１２から供給される受信タイムスタンプを打刻し、打刻された受信パケットを送信タイムスタップ抽出部１４に供給する。送信タイムスタップ抽出部１４は、受信タイムスタップ打刻部１３から供給される受信パケットからシーケンス番号と送信タイムスタンプを抽出し、シーケンス番号に基づいて受信パケットの正しい順序と、受信タイムスタンプ及び送信タイムスタンプとを認識する。パケット間隔算出部１５は、該パケットの順序と受信タイムスタンプ及び送信タイムスタンプとに基づいて、受信タイムスタンプ間隔及び送信タイムスタンプ間隔を受信パケット毎に算出する。すなわち、受信パケットをその送信タイムスタンプの時刻順に並べて得られる一連の受信パケットから所定時間長の累積期間の１つ毎に、これに含まれる受信パケットが抽出され、得られる一連の抽出受信パケットの各々について、その前または後の抽出受信パケットとの間で定まる一対の送信タイムスタンプ間隔と受信タイムスタンプ間隔とが算出される。
【００１６】
差分累積部１６は、一対の受信タイムスタンプ間隔と送信タイムスタンプ間隔との差分を受信パケット毎に算出し、これを該累積期間の全体にわたって累積して差分累積値を得る。例えば、送信側におけるマスタークロック信号の周波数を１０ＭＨｚとし、パケットの送信間隔を１０ｍｓｅｃとする。この場合、送信タイムスタンプがマスタークロック信号の単純なカウント数により生成されるとすると、送信タイムスタンプは０、１００００、２００００と振られることになる。そして、受信タイムスタンプは、ジッタのない理想的に条件下では、やはり１００００ずつ増加するはずである。この場合、累積期間を１０ｓｅｃすなわち１００００個のパケットがサンプリングされ得る累積期間とすると、該累積期間にわたって１００００個の差分が求められ、これが累積されて差分累積値が得られる。
【００１７】
調整動作判定部１７は、該累積期間の完了毎に、該累積期間全体にわたって累積された差分累積値と、後述する差分繰越部１８から得られる繰越値を基にして、スレーブクロック信号の調整動作をなすか否かを差分繰越テーブル３０に規定された条件で判定し、調整動作をなすと判定した場合にどの程度の調整をなすかの調整量を算定し、これを利得調整部１９に供給する。差分繰越部１８は、調整動作判定部１７が調整量の算定に加えなかった分の差分累積値を、次回すなわち次の累積期間の調整量の算定に繰り越すために保持する。利得調整部１９は、調整動作判定部１７から得られる調整量に応じて、スレーブクロック１１の周波数を適切に変換せしめるための利得調整を施してスレーブクロック１１の周波数を調整する。調整量は、連続した値のみならず、例えば、調整しない場合を“０”とし、周波数をプラスに調整する場合を“＋１”とし、周波数をマイナスに調整する場合を“−１”とする離散的な数値であっても良い。
【００１８】
図４は、図３に示された差分繰越テーブル３０の設定例を示している。ここでは、「差分累積値＋繰越値」と、「利得調整分への出力」と、「繰越値」との対応関係が設定されている。「差分累積値＋繰越値」が“｜差分累積値＋繰越値｜＜調整閾値”の場合には、「利得調整分への出力」を“０(調整を行なわない)”とし、「繰越値」を“ 差分累積値＋繰越値”とする。「差分累積値＋繰越値」が“（差分累積値＋繰越値）≧調整閾値”の場合には、「利得調整分への出力」を“１(＋方向に調整)”とし、「繰越値」を“差分累積値＋繰越値−調整閾値”とする。「差分累積値＋繰越値」が“−（差分累積値＋繰越値）≧調整閾値”の場合には、「利得調整分への出力」を“−１(−方向に調整)”とし、「繰越値」を“差分累積値＋繰越値＋調整閾値”とする。本図における差分繰越テーブル３０は、１つの設定例であり、複数の閾値を組み合わせた多様な条件を設定することも可能である。
【００１９】
図５は、本発明によるクロック同期方法及び回路の動作を説明している。前提として、マスタークロック信号の周波数を１０ＭＨｚ、パケット送信間隔を１ｍｓ、累積期間を１００００パケットをサンプリングし得る期間である１０ｓとしている。また、送信タイムスタンプのパケット毎の増分量が１００００であることから、調整閾値を１０μｓのジッタに相当する“１００”としている。
【００２０】
ここで、シーケンス番号が０〜１００００のパケットにおける送受信タイムスタンプの差分累積値は“−４０”であり且つ差分の繰越値が“０”であることから、差分累積値と繰越値との合計値が“−４０”であり合計値の絶対値が調整閾値未満である。この場合、調整は行われず、差分の繰越値に“−４０”が設定される。シーケンス番号が１００００〜２００００のパケットについては、差分累積値と繰越値の合計値が“−８０”である。この場合も、調整は行われず、差分の繰越値に“−８０”が設定される。次に、シーケンス番号が２００００〜３００００のパケットについては、送受信タイムスタンプの差分累積値が“−４０”であり且つ繰越値が“−８０”であることから合計値が“−１２０”となって、合計値の絶対値が調整閾値以上となっている。この場合は調整が行われ、さらに、調整閾値分の“−１００”が既に周波数調整に有効に働いているものと認められることから残りの端数である“−２０”が繰越値として次回へ繰り越される。
【００２１】
尚、以上の例では調整閾値を“１００”としたが、かかる条件では１０μｓ程度を超えるジッタの影響を抑制することができないため、１０ｍｓ程度の大きなジッタに対しては、調整閾値を１０００倍にする対応がなされる必要がある。
【００２２】
以上の実施例において、本発明によるクロック同期方法及び回路を用いることにより、送受信タイムスタンプ差分の平均値で調整を行うことなく、差分累積値を用い且つこれを次の累積期間に繰り越す繰越方法を用いて調整が行われる。平均値を算出して受信側クロック周波数を調整する構成においては、クロック同期回路を実現するレジスタ等のハードウェア上の制約から、平均値の切り上げ、切り下げあるいは丸め誤差に起因して出力ジッタがむしろ拡大する虞がある。本発明による構成においては、累積値をそのまま用いて周波数を調整することから、かかる不都合が回避されている。
【００２３】
尚、以上の実施例において、タイムスタンプ及びシーケンス番号を利用してＩＰ網を介したクロック同期方法及び回路が説明されたが、マスター装置からのパケット送信間隔を一定とすることで、送信タイムスタンプ間隔に代えて、該パケット送信間隔と受信タイムスタンプ間隔との差分値を算出することによりクロック同期を実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のマスタ装置及びスレーブ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ＩＰ網上でのパケット到達遅延時間のバラツキを説明する説明図である。
【図３】本発明の実施例を示し、伝送システムの全体の構成を示すブロック図である。
【図４】差分繰越テーブルの設定例を示す図である。
【図５】送受信タイムスタンプ差分累積値の繰越方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  クロック同期回路
１１  スレーブクロック
１２  受信タイムスタンプ生成部
１３  受信タイムスタンプ打刻部
１４  送信タイムスタンプ抽出部
１５  スタンプ間隔算出部
１６  差分累積部
１７  調整動作判定部
１８  差分繰越部
１９  利得調整部
２０  主データ処理部
３０  差分繰越テーブル
１００  マスター装置
２００  ＩＰ網
３００  スレーブ装置
【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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