(57)【要約】      （修正有）【課題】通信システムにおいて、時刻同期の精度を向上する通信システムおよびパケット交換装置を提供する。【解決手段】主装置は、基準時刻を管理する基準時刻部と、予め設定された周期的な第１の時刻に、基準時刻部の基準時刻を用いた時刻同期パケットの生成を開始し従装置へ送信するPTP処理部と、時刻同期パケットの生成の開始から終了まではPTP処理部を選択して従装置へ時刻同期パケットを送信し、時刻同期パケットの生成の終了から予め設定された第２の時刻までは主信号処理部を選択して主信号パケットを送信する交換部とを備え、従装置は、ローカル時刻部と、主装置からの主信号パケット、時刻同期パケットを受信する交換部と、時刻同期パケットを受信したときのローカル時刻と、受信した時刻同期パケットに含まれる基準時刻に基づき、ローカル時刻を基準時刻に同期するPTP処理部と、受信主信号パケットを格納する主信号処理部とを備える。【選択図】図５
2017063363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時刻を同期する主装置と従装置が接続された通信システムにおいて、
前記主装置は、
基準時刻を管理する基準時刻部と、
予め設定された周期的な第１の時刻に通知し、前記第１の時刻より前の時刻として予め設定された第２の時刻に通知する前記主装置の時刻計測部と、
時刻同期パケット以外の主信号パケットを取り出す前記主装置の主信号処理部と、
前記第１の時刻の通知に応じて、前記基準時刻部の基準時刻を用いた時刻同期パケットの生成を開始し、時刻同期パケットの生成を終了すると通知する前記主装置のPTP処理部と、
前記主装置のPTP処理部の時刻同期パケットの生成の開始から終了までは前記主装置のPTP処理部を選択して、前記従装置へ時刻同期パケットを送信し、時刻同期パケットの生成の終了から前記第２の時刻に通知された時点では前記主装置の主信号処理部を選択して、前記従装置へ主信号パケットを送信する前記主装置の交換部と、
を備え、
前記従装置は、
ローカル時刻を管理するローカル時刻部と、
前記主装置から主信号パケットあるいは時刻同期パケットを受信する前記従装置の交換部と、
前記主装置からの時刻同期パケットを受信したときのローカル時刻と、前記主装置から受信した時刻同期パケットに含まれる基準時刻に基づき、前記ローカル時刻部の管理するローカル時刻を基準時刻に同期する前記従装置のPTP処理部と、
前記主装置から受信した主信号パケットを格納する前記従装置の主信号処理装置と、を備えたこと
を特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記主装置の交換部は、前記第２の時刻に通知された時点で、主信号パケットに含まれる１つのパケットの送信途中である場合、送信途中のパケットを最後まで送信して、主信号パケットの送信を停止すること
を特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記従装置は、
予め設定された周期的な第３の時刻に通知し、前記第３の時刻より前の時刻として予め設定された第４の時刻に通知する前記従装置の時刻計測部をさらに備え、
前記従装置の主信号処理部は、主信号パケットを取り出し、
前記従装置のPTP処理部は、前記第３の時刻の通知に応じて前記ローカル時刻部のローカル時刻を用いた時刻同期パケットの生成を開始し、時刻同期パケットの生成を終了すると通知し、
前記従装置の交換部は、前記従装置のPTP処理部の時刻同期パケットの生成の開始から終了までは前記従装置のPTP処理部を選択して、前記主装置へ時刻同期パケットを送信し、前記時刻同期パケットの生成の終了から前記第４の時刻に通知された時点では前記従装置の主信号処理部を選択して、前記主装置へ主信号パケットを送信し、
前記主装置の交換部は、前記従装置から時刻同期パケットあるいは主信号パケットを受信すること
を特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記従装置の交換部は、前記第４の時刻に通知された時点で、主信号パケットに含まれる１つのパケットの送信途中である場合、送信途中のパケットを最後まで送信して、主信号パケットの送信を停止すること
を特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記主装置と前記従装置は全二重の通信回線で接続されたこと
を特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
前記主装置のPTP処理部と前記従装置のPTP処理部は、IEEE1588の規定にしたがい時刻同期パケットを処理すること
を特徴とする請求項５に記載の通信システム。
【請求項７】
前記主装置のPTP処理部は、前記第１の時刻の通知に応じてSyncメッセージの生成を開始し、Syncメッセージの生成を終了すると通知し、
前記主装置の交換部は、前記主装置のPTP処理部のSyncメッセージの生成の開始から終了までは前記主装置のPTP処理部を選択して、前記従装置へSyncメッセージを送信すること
を特徴とする請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記従装置のPTP処理部は、前記第３の時刻の通知に応じてDelay_reqメッセージの生成を開始し、Delay_reqメッセージの生成を終了すると通知し、
前記従装置の交換部は、前記従装置のPTP処理部のDelay_reqメッセージの生成の開始から終了までは前記従装置のPTP処理部を選択てし、前記主装置へDelay_reqメッセージを送信すること
を特徴とする請求項７に記載の通信システム。
【請求項９】
前記主装置は、
前記主装置のPTP処理部によるSyncメッセージの生成の終了の通知の後、主信号パケットの中で優先度の高いパケットを先に取り出すように前記主装置の主信号処理部を制御し、前記従装置へ優先度の高いパケットを先に送信させる前記主装置の優先度制御部を、さらに備えたこと
を特徴とする請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記従装置は、
前記従装置のPTP処理部によるDelay_reqメッセージの生成の終了の通知の後、主信号パケットの中で優先度の高いパケットを先に取り出すように前記従装置の主信号処理部を制御し、前記主装置へ優先度の高いパケットを先に送信させる前記従装置の優先度制御部を、さらに備えたこと
を特徴とする請求項９に記載の通信システム。
【請求項１１】
上位ネットワークと下位ネットワークとの間で主信号パケットを交換するパケット交換装置において、
GPSによって得られた基準時刻を管理する基準時刻部と、
予め設定された周期的な第１の時刻に通知し、前記第１の時刻より前の時刻として予め設定された第２の時刻に通知する時刻計測部と、
前記上位ネットワークから受信された主信号パケットを格納し、格納した主信号パケットを取り出す主信号処理部と、
前記第１の時刻の通知に応じて、前記基準時刻部の基準時刻を用いた時刻同期パケットの生成を開始し、時刻同期パケットの生成を終了すると通知するPTP処理部と、
前記上位ネットワークから主信号パケットを受信し、前記PTP処理部の時刻同期パケットの生成の開始から終了までは前記PTP処理部を選択して、前記下位ネットワークへ時刻同期パケットを送信し、前記時刻同期パケットの生成の終了から前記第２の時刻に通知された時点では前記主信号処理部を選択して、前記下位ネットワークへ主信号パケットを送信する交換部と、
を備えたことを特徴とするパケット交換装置。
【請求項１２】
前記交換部は、前記第２の時刻に通知された時点で、主信号パケットに含まれる１つのパケットの送信途中である場合、送信途中のパケットを最後まで送信して、主信号パケットの送信を停止すること
を特徴とする請求項１１に記載のパケット交換装置。
【請求項１３】
前記交換部は、前記下位ネットワークから受信した主信号パケットを前記上位ネットワークへ送信すること
を特徴とする請求項１２に記載のパケット交換装置。
【請求項１４】
前記下位ネットワークは全二重の通信回線であること
を特徴とする請求項１３に記載のパケット交換装置。
【請求項１５】
前記PTP処理部は、IEEE1588の規定にしたがい時刻同期パケットを処理すること
を特徴とする請求項１４に記載のパケット交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムおよびパケット交換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の装置が連携して動作するシステムにおいて、各装置の時刻の一致が要求される場合も多い。ネットワークを介して時刻同期パケットを送受信することにより、各装置間で時刻同期するため、IEEE1588ではPTP（Precision Time Protocol）が規定されている。
【０００３】
IEEE1588のPTPはパケットベースで伝送時間を推定する時刻同期であり、パケット伝送路において時刻同期パケット以外の主信号パケットも送信されて衝突が発生する等により、パケット伝送にかかる時間に揺らぎ(PDV：Packet Delay Variance)が生じると、その揺らぎが時刻同期パケットの伝送の場合は、時刻同期精度を悪化させる原因となる。
【０００４】
このような技術に関して例えば、特許文献１には「自装置と通信相手装置とのクロック同期処理を実行するデータ処理部と、前記通信相手装置との通信を実行する通信部を有し、前記データ処理部は、前記通信相手装置に送信予定の実データの非送信期間内に前記通信相手装置との同期パケット送受信を伴うクロック同期処理を実行し、前記クロック同期処理による同期確立後に、前記通信相手装置に対する前記実データの送信を開始する通信装置にある」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−３４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によれば、時刻同期パケットの送信と主信号パケットの送信とが衝突することはない。しかしながら、送信予定に非送信期間が設けられている必要があり、また各装置の時刻のもととなる信号の周波数に差があって、時刻同期後に精度が低下して行く可能性もある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、通信システムにおいて、時刻同期パケットを用いた時刻同期の精度を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る代表的な通信しシステムは、時刻を同期する主装置と従装置が接続された通信システムにおいて、前記主装置は、基準時刻を管理する基準時刻部と、予め設定された周期的な第１の時刻に通知し、前記第１の時刻より前の時刻として予め設定された第２の時刻に通知する前記主装置の時刻計測部と、時刻同期パケット以外の主信号パケットを取り出す前記主装置の主信号処理部と、前記第１の時刻の通知に応じて、前記基準時刻部の基準時刻を用いた時刻同期パケットの生成を開始し、時刻同期パケットの生成を終了すると通知する前記主装置のPTP処理部と、前記主装置のPTP処理部の時刻同期パケットの生成の開始から終了までは前記主装置のPTP処理部を選択して、前記従装置へ時刻同期パケットを送信し、時刻同期パケットの生成の終了から前記第２の時刻に通知された時点では前記主装置の主信号処理部を選択して、前記従装置へ主信号パケットを送信する前記主装置の交換部と、を備え、前記従装置は、ローカル時刻を管理するローカル時刻部と、前記主装置から主信号パケットあるいは時刻同期パケットを受信する前記従装置の交換部と、前記主装置からの時刻同期パケットを受信したときのローカル時刻と、前記主装置から受信した時刻同期パケットに含まれる基準時刻に基づき、前記ローカル時刻部の管理するローカル時刻を基準時刻に同期する前記従装置のPTP処理部と、前記主装置から受信した主信号パケットを格納する前記従装置の主信号処理装置と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、通信システムにおいて、時刻同期パケットを用いた時刻同期の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】時刻同期ネットワーク（デイジーチェーン構成）の例を示す図である。
【図２】時刻同期ネットワーク（バス構成）の例を示す図である。
【図３】時刻同期ネットワーク（ツリー構成）の例を示す図である。
【図４】主装置と従装置との間の時刻同期シーケンスの例を示す図である。
【図５】主装置の構成の例を示す図である。
【図６】従装置の構成の例を示す図である。
【図７】主信号パケットを含む送信タイミングの例を示す図である。
【図８】優先パケットを含む送信タイミングの例を示す図である。
【図９】主装置の送信処理のフローチャートの例を示す図である。
【図１０】従装置の送信処理のフローチャートの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１２】
（時刻同期システムの構成の説明）
時刻同期ネットワークの構成について、図１〜３を用いて説明する。図１は、時刻同期ネットワークがデイジーチェーン構成である例を示す図である。主装置１０１−１と従装置１０２−１ａ、１０２−１ｂ、１０２−１ｃが数珠繋ぎに配線され、データ転送はバケツリレー式に行われることを特徴とする構成である。以下では、従装置１０２−１ａ、１０２−１ｂ、１０２−１ｃを特に区別なく表す場合に従装置１０２−１と記載し、他の符号も同様に記載する。
【００１３】
時刻同期ネットワークシステムは、例えばWAN等の上位ネットワーク網である広域NW網１００−１に接続される主装置１０１−１とそれに接続される少なくとも1つ以上の従装置１０２−１からなる。主装置１０１−１は、外部から入力される基準時刻によって正確な時刻を獲得し、その時刻を主装置１０１−１の備える時計に設定し、接続される従装置１０２が時刻同期を行う際の基準となる装置である。従装置１０２−１は、主装置１０１−１から時刻同期を獲得するために後述する図４に示すIEEE1588にて規定されるシーケンスによって時刻同期パケットの送受信を行うことにより、従装置１０２−１の備える時計の時刻補正計算を行い、主装置１０１−１と時刻同期を行う。
【００１４】
従装置１０２−１ａは主装置１０１−１と直接接続されており、主装置１０１−１と時刻同期を行う。従装置１０２−１ｂが主装置１０１−１と時刻同期を行う場合、従装置１０２−１ａは主装置１０１−１と従装置１０２−１ｂとの間で時刻同期パケットを中継してもよい。従装置１０２−１ｃが主装置１０１−１と時刻同期を行う場合、従装置１０２−１ａ、１０２−１ｂは主装置１０１−１と従装置１０２−１ｃとの間で時刻同期パケットを中継してもよい。
【００１５】
主装置１０１−１と従装置１０２−１とは、時刻同期パケット以外に本来の動作のための主信号パケットを通信する。主信号パケットは、時刻同期パケットと同じ接続を経由して通信され、主装置１０１−１により必要に応じて広域NW網１００−１と送受信される。
【００１６】
図２は、時刻同期ネットワークがバス構成である例を示す図である。広域NW網１００−２との接続の初段である主装置１０１−２のみがデイジーチェーン構成となり、図では示されていない後段のL2（Layer 2）スイッチによってスター型のネットワーク構成となっている。スター型のネットワーク構成の代わりに、例えば従装置１０２−２ｆと主装置１０１−２とが従装置１０２−２ａ等で中継されることなく直接に通信できるため、図２に示すようなバス構成であってもよい。
【００１７】
広域NW網１００−２、主装置１０１−２、従装置１０２−２それぞれの動作は、図１を用いて説明した広域NW網１００−１、主装置１０１−１、従装置１０２−１と同じであり、主装置１０１−２と従装置１０２−２との通信の接続が異なるだけである。ただし、主装置１０１−２と従装置１０２−２とにおいて、主信号パケットが時刻同期パケットと同じ接続を経由して通信される。
【００１８】
図３は、時刻同期ネットワークがツリー構成である例を示す図である。ルートノードである主装置１０１−３から枝分かれし従装置１０２−３が接続され、ツリー型のネットワーク構成となっている。このため、主装置１０１−２は、従装置１０２−３ｂ、１０２−３ｃと通信するために従装置１０２−３ａと通信し、従装置１０２−３ｅ、１０２−３ｆと通信するために従装置１０２−３ｄと通信する。
【００１９】
広域NW網１００−３、主装置１０１−３、従装置１０２−３それぞれの動作は、図１を用いて説明した広域NW網１００−１、主装置１０１−１、従装置１０２−１と同じであり、主装置１０１−３と従装置１０２−３との通信の接続が異なるだけである。ただし、主装置１０１−３と従装置１０２−３とにおいて、主信号パケットが時刻同期パケットと同じ接続を経由して通信される。
【００２０】
従装置１０２−３ａは主装置１０１−３と直接接続されており、主装置１０１−３と時刻同期を行う。従装置１０２−３ｂと主装置１０１−３と時刻同期を行う場合、従装置１０２−３ａは主装置１０１−３と従装置１０２−３ｂとの間で時刻同期パケットを中継してもよい。
【００２１】
以上で説明した主装置１０１−１、１０１−２、１０１−３は、ネットワーク構成に依存した通信以外の特に時刻同期の動作は同じであるので、時刻同期の動作の説明においては区別することなく主装置１０１と記載する。また、従装置１０２−１、１０２−２、１０２−３も、ネットワーク構成に依存した通信以外の特に時刻同期の動作は同じであるので、時刻同期の動作の説明においては区別することなく従装置１０２と記載する。広域NW網１００−１、１００−２、１００−３は、同じ上位ネットワーク網であってもよいし、異なる上位ネットワーク網であってもよいが、時刻同期の動作には影響を与えないため、広域NW網１００と記載する。
【００２２】
（IEEE1588の説明）
図４は、時刻同期シーケンスの例を示す図である。図４に示した従装置１０２は、主装置１０１と時刻同期を行う従装置であり、主装置１０１と従装置１０２との間に中継する従装置が含まれなくてもよく、含まれてもよいが、図示は省略する。主装置１０１から従装置１０２が時刻同期を獲得するために、IEEE1588に規定される時刻同期シーケンスにしたがって時刻同期パケットを通信する。
【００２３】
時刻同期を予め獲得している主装置１０１は、時刻同期パケットとしてSyncメッセージ４０２とDelay_respメッセージ４０４の送信を行う。この際、Syncメッセージ４０２の送信時刻として主装置１０１の備える時計の時刻TaとSyncメッセージ４０２の受信時刻として従装置１０２の備える時計の時刻Tbを取得する。
【００２４】
従装置１０２は時刻同期パケットとしてDelay_reqメッセージ４０３の送信を行う。この際、Delay_reqメッセージ４０３の送信時刻として従装置１０２の備える時計の時刻TcとDelay_reqメッセージ４０３の受信時刻として主装置１０１の備える時計の時刻Tdを取得する。
【００２５】
主装置１０１は時刻TdをDelay_respメッセージによって従装置１０２へ送信する。これらの時刻同期パケットの送受信シーケンスで得られた時刻Ta、Tb、Tc、Tdを使用して、従装置１０２は以下の計算により時刻補正値である主装置従装置間の時刻差を得る。
【００２６】
Tb − Ta ＝ 主装置従装置間の時刻差 ＋ 伝送遅延
Td − Tc ＝ − 主装置従装置間の時刻差 ＋ 伝送遅延
{(Tb − Ta) − (Td − Tc)}／ 2 ＝ 主装置従装置間の時刻差
そして、従装置１０２は、得た主装置従装置間の時間差に基づき、従装置１０２の備える時計を補正する。なお、図４では、以下の説明に必要な時刻同期パケットのみを説明したが、主装置１０１と従装置１０２との間で他の時刻同期パケットが送受信されてもよい。
【００２７】
また、例えばSyncメッセージ４０２の送信した時刻Taに対して、主信号パケットの送信の干渉により時刻Tbが影響を受けると正しく時刻同期できないが、Delay_respメッセージ４０４は時刻Tdを伝えるだけであるから、主信号パケットの送信の干渉を受けても時刻同期の精度に影響はない。
【００２８】
（主装置の構成の説明）
図５は、主装置１０１の構成の例を示す図である。主装置１０１は、入出力ポート５１０によって広域NW網１００に接続されて主信号パケットを送受信し、入出力ポート５１１、５１２によって従装置１０２と接続されて主信号パケットおよび時刻同期パケットを送受信する。入出力ポート５１１、５１２として２個の例を示したが、１個であってもよいし、３個以上であってもよい。また、入出力ポート５１１、５１２は全二重の通信回線のポートであり、パケットの送信と受信を独立して行うことができる。
【００２９】
制御部５０１は、時刻計測部５０３、パケット交換制御部５０５、PTP処理部５０４の制御を行う。基準時刻部５０２は、外部から入力される基準時刻（例えばGPS等の時刻情報）に同期し、高精度の基準クロックを生成する。生成された基準クロックは、時刻計測部５０３とPTP処理部５０４に供給される。
【００３０】
時刻計測部５０３は、基準時刻部５０２から供給される基準クロックを用いて、周期的にPTP処理部５０４へ送信する時刻同期パケット送信開始通知であるトリガー信号Na５１３の生成を行う。信号Na５１３はPTP処理部５０４に供給される。さらに、信号Na５１３から予め設定された時間後に先行して生成される閾値時間超過通知であるトリガー信号Nc５１５を生成する。信号Nc５１５はパケット交換制御部５０５に供給される。信号Na５１３の送信時刻から信号Nc５１５の送信時刻までが、時刻同期パケットと主信号パケットを従装置１０２に送信する１つの期間となる。この期間については、図７、８を用いて後で説明する。
【００３１】
PTP処理部５０４は、図４を用いて説明したIEEE1588に規定される時刻同期を行う。主装置１０１のPTP処理部５０４は、後で説明するパケット交換部５０６経由で従装置１０２のPTP処理部６０４に対してSyncメッセージ４０２とDelay_respメッセージ４０４を生成して送信し、従装置１０２のPTP処理部６０４から送信されるDelay_reqメッセージ４０３を受信する。
【００３２】
時刻同期パケットの送信において、PTP処理部５０４は時刻計測部５０３から一定間隔で供給される信号Na５１３を使用して、Syncメッセージ４０２を一定間隔で生成して送信する。また、Syncメッセージ４０２の生成と送信を終了する際には、基準時刻部５０２から供給される基準クロックを使用し、時刻同期パケット送信終了通知であるトリガー信号Nb５１４を生成し、パケット交換制御部５０５へ送信する。
【００３３】
パケット交換制御部５０５は、PTP処理部５０４から送信される信号Nb５１４の受信を条件にパケット交換部５０６へ主信号送信開始通知を送信する。また、時刻計測部５０３から送信される信号Nc５１５の受信を条件にパケット交換部５０６へ主信号送信停止通知を送信する。
【００３４】
パケット交換部５０６は、入出力ポート５１１、５１２を介して従装置１０２と通信し、PTP処理部５０４から送受信される時刻同期パケットを従装置１０２へ送受信する。また、パケット交換部５０６は、入出力ポート５１０を介して広域NW網１００と通信し、データパケットである主信号パケットを送受信する。そして、入出力ポート５１０経由で送受信された主信号パケットを、入出力ポート５１１、５１２経由で交換処理する。
【００３５】
主信号パケットの交換処理には、パケットバッファ部５０９が使用される。パケット交換部５０６は、パケット交換制御部５０５から送信される主信号送信開始通知を受信したことを条件に、パケットバッファ部５０９へ格納された主信号パケットをパケットシェーピング部５０８によって取り出し、入出力ポート５１１、５１２経由で従装置１０２へ送信する。この送信では、優先度解釈部５０７によって後述する図８のように優先度の高い主信号パケットから送信される。
【００３６】
また、パケット交換部５０６は、パケット交換制御部５０５から送信される主信号送信停止通知を受信したことを条件に、パケットシェーピング部５０８によって主信号パケットをパケットバッファ部５０９に格納する。この処理によって、時刻同期パケットを送信する時間を設け、時刻同期パケットと主信号パケットの衝突を回避し、衝突により発生するパケットの揺れを無くすことが可能となる。パケットシェーピング部５０８は、このように主信号パケットを処理するので、主信号処理部でもある。
【００３７】
時刻同期パケットと主信号パケットの送信のために、パケット交換部５０６は選択部５１６を備えてもよい。パケット交換部５０６の選択部５１６は、主信号送信開始通知を受信すると、パケットシェーピング部５０８と入出力ポート５１１を接続するように選択してもよい。また、選択部５１６は、主信号送信停止通知を受信した時点で送信中のパケットを最後まで送信すると、あるいは主信号送信停止通知を受信した時点で送信中のパケットがなければ直ちに、PTP処理部５０４と入出力ポート５１１を接続するように選択してもよい。
【００３８】
この選択のために、選択部５１６がパケットシェーピング部５０８と入出力ポート５１１を接続するように選択している期間だけ、パケットシェーピング部５０８はパケットバッファ部５０９から主信号パケットを取り出すようにしてもよい。
【００３９】
なお、主装置１０１が受信した時刻同期パケットと主信号パケットは、選択部５１６では選択しない。選択部５１６以外に入出力ポート５１２経由で送信するための別の選択部をパケット交換部５０６は備えてもよい。パケットバッファ部５０９はパケットシェーピング部５０８によってシェーピングされる主信号パケットが格納されるバッファである。以上で説明した他に、主装置１０１は主信号パケットの処理のための構成を含んでもよい。
【００４０】
（従装置の構成の説明）
図６は、従装置１０２の構成の例を示す図である。従装置１０２は、入出力ポート６１０によって主装置１０１あるいは他の従装置に接続されて主信号パケットと時刻同期パケットを送受信し、入出力ポート６１１、６１２によって他の従装置に接続されて主信号パケットと時刻同期パケットを送受信する。また、従装置１０２の接続位置によっては、従装置１０２−１ｃ、従装置１０２−２、従装置１０２−３ｂのように入出力ポート６１１、６１２に何も接続されなくてもよい。
【００４１】
入出力ポート６１１、６１２として２個の例を示したが、無くてもよいし、１個でもよいし、３個以上であってもよい。また、入出力ポート６１０、６１１、６１２は全二重の通信回線のポートであり、パケットの送信と受信を独立して行うことができる。ここでは、説明を簡単にするために、入出力ポート６１１、６１２を使用せず、図６に示した従装置１０２が、主装置１０１と時刻同期する例を説明する。
【００４２】
制御部６０１は時刻計測部６０３、パケット交換制御部６０５、PTP処理部６０４の制御を行う。ローカル時刻部６０２はローカルクロックを生成するものであり、生成されるローカルクロックは図４を用いて説明した時刻同期シーケンスにしたがいPTP処理部６０４によって主装置１０１の基準時刻部５０２の基準クロックと同期され、同期後は次の同期までローカル時刻部６０２の中でローカルクロックが生成され続ける。生成されたローカルクロックは、時刻計測部６０３とPTP処理部６０４に供給される。
【００４３】
時刻計測部６０３は、ローカル時刻部６０２から供給されるローカルクロックを用いて、周期的にPTP処理部６０４へ送信する時刻同期パケット送信開始通知であるトリガー信号Na６１３の生成を行う。信号Na６１３はPTP処理部６０４に供給される。さらに、信号Na６１３から、予め設定された時間後に先行して生成される閾値時間超過通知であるトリガー信号Nc６１５を生成する。信号Nc６１５はパケット交換制御部６０５に供給される。信号Na６１３の送信時刻から信号Nc６１５の送信時刻までが、時刻同期パケットと主信号パケットを主装置１０１に送信する１つの期間となる。この期間については、図７、８を用いて後で説明する。
【００４４】
従装置１０２のPTP処理部６０４は、パケット交換部６０６経由で主装置１０１のPTP処理部５０４に対してDelay_reqメッセージ４０３を生成して送信し、主装置１０１のPTP処理部５０４から送信されるSyncメッセージ４０２とDelay_respメッセージ４０４を受信する。これらの時刻同期パケットの通信で得た時刻Ta、Tb、Tc、Tdの情報を元にIEEE1588で規定される時刻補正計算にしたがって主装置従装置間の時刻差を算出し、算出した時刻差をローカル時刻部６０２へ送信して時刻補正処理を行う。
【００４５】
時刻同期パケットの送信において、PTP処理部６０４は時刻計測部６０３から一定間隔で供給される信号Na６１３を使用してDelay_reqメッセージ４０３を一定間隔で生成して送信する。また、Delay_reqメッセージ４０３の生成と送信を終了する時には、ローカル時刻部６０２によって供給されるローカルクロックを使用し、時刻同期パケット送信終了通知であるトリガー信号Nb６１４を生成し、パケット交換制御部５０５へ送信する。
【００４６】
パケット交換制御部６０５は、PTP処理部６０４から送信される信号Nb６１４を受信したことを条件にパケット交換部６０６へ主信号送信開始通知を送信する。また、時刻計測部６０３から送信される信号Nc６１５を受信したことを条件にパケット交換部６０６へ主信号送信停止通知を送信する。
【００４７】
パケット交換部６０６は、入出力ポート６１０を介して主装置１０１と通信し、PTP処理部６０４から送受信される時刻同期パケットを主装置１０１へ送受信する。また、パケット交換部６０６は、データパケットである主信号パケットを入出力ポート６１１、６１２経由で送受信する。そして、入出力ポート６１１、６１２経由で送受信された主信号パケットを、入出力ポート６１０経由で交換処理する。
【００４８】
主信号パケットの交換処理には、パケットバッファ部６０９が使用される。パケット交換部６０６は、パケット交換制御部６０５から送信される主信号送信開始通知を受信したことを条件に、パケットバッファ部６０９へ格納された主信号パケットをパケットシェーピング部６０８によって取り出し、入出力ポート６１０経由で主装置１０１へ送信する。この送信では、優先度解釈部６０７によって後述する図８のように優先度の高いパケットから送信する。
【００４９】
また、パケット交換部６０６は、パケット交換制御部６０５から送信される主信号送信停止通知を受信したことを条件に、パケットシェーピング部６０８によって主信号パケットをパケットバッファ部６０９に格納する。この処理によって、時刻同期パケットを送信する時間を設け、時刻同期パケットと主信号パケットの衝突を回避し、衝突により発生するパケットの揺れを無くすことが可能となる。パケットシェーピング部６０８は、このように主信号パケットを処理するので、主信号処理部でもある。
【００５０】
時刻同期パケットと主信号パケットの送信のために、パケット交換部６０６は選択部６１６を備えてもよい。パケット交換部６０６の選択部６１６は、主信号送信開始通知を受信すると、パケットシェーピング部６０８と入出力ポート６１０を接続するように選択してもよい。また、選択部６１６は、主信号送信停止通知を受信した時点で送信中のパケットを最後まで送信すると、あるいは主信号送信停止通知を受信した時点で送信中のパケットがなければ直ちに、PTP処理部６０４と入出力ポート６１０を接続するように選択してもよい。
【００５１】
この選択のために、選択部６１６がパケットシェーピング部６０８と入出力ポート６１０を接続するように選択している期間だけ、パケットシェーピング部６０８はパケットバッファ部６０９から主信号パケットを取り出すようにしてもよい。
【００５２】
なお、従装置１０２が受信した時刻同期パケットと主信号パケットは、選択部６１６では選択しない。パケットバッファ部６０９はパケットシェーピング部６０８によってシェーピングされる主信号パケットが格納されるバッファである。以上で説明した他に、従装置１０２は主信号パケットの処理のための構成を含んでもよい。
【００５３】
（パケットの送信タイミングの説明）
図７は、主信号パケットを含む送信タイミングの例を示す図である。以下で説明するように、主信号パケットが送信されても時刻同期パケットの送信に影響することはない。なお、主装置１０１から従装置１０２へ送信されるパケットと、従装置１０２から主装置１０１へ送信されるパケットとは、主装置１０１と従装置１０２との間が全二重の通信回線の接続であるので衝突することはない。このため、以下の説明では、主装置１０１からの送信と従装置１０２からの送信とをまとめて説明するが、その説明における時刻は同じであっても異なっていても、互いの送信に影響はない。また、図７では、図面の左から右へ時刻の経過を表す。
【００５４】
主装置１０１および従装置１０２の時刻計測部５０３、６０３のそれぞれは、信号Na５１３、６１３の送信時刻である時刻TNa７０５になると信号Na５１３、６１３を送信する。PTP処理部５０４、６０４それぞれは、時刻計測部５０３、６０３によって生成された信号Na５１３、６１３により、主装置１０１から送信される時刻同期パケット７００としてSyncメッセージ４０２を送信し、従装置１０２から送信される時刻同期パケット７００としてDelay_reqメッセージ４０３を送信する。信号Na５１３、６１３は、予め設定された時刻同期パケットの送信間隔７０２の周期で送信され、時刻TNa７０５の次は時刻TNa’７０８で送信される。
【００５５】
次にPTP処理部５０４、６０４のそれぞれは、時刻同期パケット７００の生成と送信が終了すると、信号Nb５１４、６１４をパケット交換制御部５０５、６０５へ送信する。信号Nb５１４、６１４の送信時刻は時刻TNb７０６となる。パケット交換制御部５０５、６０５のそれぞれは信号Nb５１４、６１４を受信したことを条件に、主信号送信開始通知をパケット交換部５０６、６０６へ送信する。このため、時刻TNb７０６は実質的に主信号送信開始通知の送信時刻でもある。
【００５６】
この主信号送信開始通知に対して、パケット交換部５０６、６０６は、時刻同期パケット７００以外のパケットである主信号パケット７０１を時刻TNb７０６から送信可能となる。時刻計測部５０３、６０３のそれぞれは、予め設定された時刻TNc７０７になると、信号Nc５１５、６１５をパケット交換制御部５０５、６０５へ送信する。パケット交換制御部５０５、６０５は、信号Nc５１５、６１５を受信したことを条件に、主信号送信停止通知をパケット交換部５０６、６０６へ送信する。このため、時刻TNc７０７は実質的に主信号送信停止通知の送信時刻でもある。
【００５７】
パケット交換部５０６、６０６は主信号送信停止通知を受信したことを条件に、主信号パケット７０１の送信を停止する。時刻TNc７０７において、主信号パケット７０１を構成する複数のパケットの中の１つのパケットの送信の途中であり、直ちに実際の送信を停止できない可能性もある。そこで、パケット送信停止時間７０３を設け、主信号パケット７０１の送信が時刻TNc７０７を過ぎてしまった場合でも、時刻TNa’７０８までには停止し、次の時刻同期パケットの送信に影響しないようにする。
【００５８】
このために十分な時間をパケット送信停止時間７０３とし、時刻TNa’７０８よりパケット送信停止時間７０３だけ前に時刻TNc７０７が設定されてもよい。例えばパケット送信停止時間７０３は最もサイズの大きい主信号パケット１つの送信時間であり、周期的な時刻TNaからその送信時間が減算されて、時刻TNc７０７として設定されてもよい。なお、主信号送信停止通知により直ちに停止できれば、時刻TNb７０６から時刻TNc７０７までが、主信号パケット７０１を送信できる時刻同期パケットの非送信時間７０４となる。
【００５９】
時刻TNa７０５から時刻TNb７０６までの時刻同期パケット７００の送信時間と、実質的なパケット送信停止時間７０３における、主信号パケットの送信停止中に入力される主信号パケットは、パケットシェーピング部５０８、６０８のそれぞれによってパケットバッファ部５０９，６０９へ格納される。
【００６０】
主装置１０１により１つの時刻同期パケット７００として送信されるSyncメッセージ４０２は１つであってもよいし、複数であってもよい。複数の従装置１０２が接続されており、複数のSyncメッセージ４０２を送信するために、１つの時刻同期パケット７００として複数のSyncメッセージ４０２を送信してもよい。主装置１０１は、Syncメッセージ４０２以外の時刻同期パケットも時刻同期パケット７００として送信してもよい。
【００６１】
１つの時刻同期パケットとして複数のSyncメッセージ４０２等の複数の時刻同期パケットを送信するために、送信される全ての時刻同期パケットはPTP処理部５０４により、順次送信するように制御されることが望ましい。また、従装置１０２により１つの時刻同期パケット７００として送信されるDelay_reqメッセージ４０３は１つであることが望ましい。
【００６２】
図８は、優先パケットを含む送信タイミングの例を示す図である。主信号パケットとして優先パケットが送信されても時刻同期パケットの送信に影響することはない。この例での優先パケットはリアルタイム性の高い音声パケット８０１であり、主信号パケット７０１の代わりに音声パケット８０１とその他データパケット８０２が送信される。
【００６３】
PTP処理部５０４、６０４のそれぞれが信号Nb５１４、６１４をパケット交換制御部５０５、６０５へ送信し、パケット交換部５０６、６０６のそれぞれが主信号送信開始通知をパケット交換制御部５０５、６０５から受信すると、パケット交換部５０６、６０６の優先度解釈部５０７、６０７のそれぞれは、優先度の高いと判定された音声パケット８０１を先に送信し、優先度の低いと判定されたその他データパケット８０２を音声パケット８０１の後に送信するよう制御する。
【００６４】
優先度に応じて音声パケット８０１とその他データパケット８０２を送信するために、優先度解釈部５０７、６０７のそれぞれは、パケットシェーピング部５０８、６０８がパケットバッファ部５０９、６０９から音声パケット８０１を先に取り出すように制御してもよい。時刻TNc８０８により、その他データパケット８０２は全てのパケットが送信されない可能性もあるが、音声パケット８０１は送信されてリアルタイム性が確保される。
【００６５】
それ以外の時刻同期パケット８００、時刻同期パケットの送信間隔８０３、パケット送信停止時間８０４、時刻同期パケットの非送信時間８０５、時刻TNa８０６、時刻TNb８０７、時刻TNc８０８、時刻TNa’８０９のそれぞれは、図７を用いて説明した時刻同期パケット７００、時刻同期パケットの送信間隔７０２、パケット送信停止時間７０３、時刻同期パケットの非送信時間７０４、時刻TNa７０５、時刻TNb７０６、時刻TNc７０７、時刻TNa’７０８のそれぞれと同じであるので、説明を省略する。
【００６６】
（主装置の処理フローチャートの説明）
図９は主装置１０１の送信処理のフローチャートの例を示す図である。Syncメッセージ４０２の送信開始から送信完了までの処理がステップ９０１〜９０３、Syncメッセージ４０２の非送信時間帯に主信号パケットを交換する処理がステップ９０４〜９０６、閾値時間を超過し、次のSyncメッセージ４０２と主信号パケットの衝突を回避するための処理がステップ９０７である。ステップ９０１〜９０７の一連の処理は、図７、図８に示した時刻同期パケットの送信間隔７０２、８０３において実行される。
【００６７】
まず、時刻TNa７０５になるとステップ９０１において主装置１０１の時刻計測部５０３は、信号Na５１３を生成し、PTP処理部５０４へ送信する。信号Na５１３を受けたPTP処理部５０４は、ステップ９０２でパケット交換部５０６を制御し、Syncメッセージ４０２の送信を開始する。ステップ９０３にてPTP処理部５０４は、Syncメッセージ４０２が送信終了したことを条件として、ステップ９０４にてPTP処理部は信号Nb５１４をパケット交換制御部５０５へ送信する。
【００６８】
信号Nb５１４を受けたパケット交換制御部５０５は、ステップ９０５でパケット交換部５０６へ主信号送信開始通知を送信し、主信号パケット交換開始の制御を行う。主信号送信開始通知を受けたパケット交換部５０６は、主信号送信停止通知を受けるまで主信号パケットを送信し、パケット交換を行う。この主信号パケットの送信においては、既に説明したように優先度解釈部５０７の制御に基づきパケットシェーピング部５０８がパケットバッファ部５０９を用いて送信する主信号パケットを得る。
【００６９】
一方、時刻TNc７０７になるとステップ９０６にて時刻計測部５０３は、信号Nc５１５を生成し、パケット交換制御部５０５へ送信する。信号Nc５１５を受けたパケット交換制御部５０５は、ステップ９０７でパケット交換部５０６へ主信号送信停止通知を送信し、主信号パケット交換停止の制御を行う。主信号送信停止を受けたパケット交換部５０６は、主信号パケットの中で送信中のパケット途中のパケットがあれば、そのパケットを最後まで送信して、主信号パケットの送信を停止する。
【００７０】
（従装置の処理フローチャートの説明）
図１０は従装置１０２の送信処理のフローチャートの例を示す図である。Delay_reqメッセージの送信開始から送信完了までの処理がステップ９５３〜９５５、Delay_reqメッセージの非送信時間帯に主信号パケットを送信する処理がステップ９５６〜９５８、閾値時間を超過し、次のDelay_reqメッセージと主信号パケットの衝突を回避するための処理がステップ９５９である。ステップ９５３〜９５９の一連の処理は、図７、図８に示した時刻同期パケットの送信間隔７０２、８０３において実行される。
【００７１】
従装置１０２はステップ９５１にて、主装置１０１からのSyncメッセージ４０２を受信する。従装置１０２のパケット交換部６０６が受信してPTP処理部６０４へ送信し、PTP処理部６０４が受信する。従装置１０２はステップ９５２にて、既にローカルクロックと基準クロックの時刻同期が完了しているかを判定し、完了していないと判定された場合、PTP処理部６０４はステップ９５４−２で、パケット交換部６０６を制御し、Delay_reqメッセージ４０３の送信を直ちに開始する。
【００７２】
送信したDelay_reqメッセージ４０３に対するDelay_respメッセージ４０４をパケット交換部６０６経由で、ステップ９６０にてPTP処理部６０４が受信すると、PTP処理部６０４はステップ９６１にて、時刻補正計算により主装置従装置間の時間差を算出し、算出した時間差に基づきローカル時刻部６０２を制御する。時刻同期が完了しているか否かのフラグを設け、ここで、時刻同期が完了したとフラグが設定されてもよい。
【００７３】
ステップ９５２において時刻同期が完了していると判定された場合、時刻TNa７０５になるとステップ９５３において従装置１０２の時刻計測部６０３は、信号Na６１３を生成し、PTP処理部６０４へ送信する。信号Na６１３を受けたPTP処理部６０４は、ステップ９５４−１でパケット交換部６０６を制御し、Delay_reqメッセージ４０３の送信を開始する。ステップ９５５にてPTP処理部６０４は、Delay_reqメッセージ４０３が送信終了したことを条件として、ステップ９５６にてPTP処理部は信号Nb６１４をパケット交換制御部６０５へ送信する。
【００７４】
信号Nb６１４を受けたパケット交換制御部６０５は、ステップ９５７でパケット交換部６０６へ主信号送信開始通知を送信し、主信号パケット交換開始の制御を行う。主信号送信開始通知を受けたパケット交換部６０６は、主信号送信停止通知を受けるまで主信号パケットを送信し、パケット交換を行う。この主信号パケットの送信においては、既に説明したように優先度解釈部６０７の制御に基づきパケットシェーピング部６０８がパケットバッファ部６０９を用いて送信する主信号パケットを得る。
【００７５】
一方、時刻TNc７０７になるとステップ９５８にて時刻計測部６０３は、信号Nc６１５を生成し、パケット交換制御部６０５へ送信する。信号Nc６１５を受けたパケット交換制御部６０５は、ステップ９５９でパケット交換部６０６へ主信号送信停止通知を送信し、主信号パケット交換停止の制御を行う。主信号送信停止を受けたパケット交換部６０６は、主信号パケットの中で送信中のパケット途中のパケットがあれば、そのパケットを再度まで送信して、主信号パケットの送信を停止する。そして、既に説明したステップ９６０、９６１を行う。
【００７６】
以上で説明したように、時刻同期パケットの送信と主信号パケットの送信とは選択されるため、これらのパケットが衝突することはなく、時刻同期パケットに伝送の時間の揺らぎすなわちPDVが発生することを防止できる。また、時刻同期パケットの送信間隔７０２、８０３で周期的に時刻同期パケットが送信されるため、ローカル時刻部６０２の時刻のもととなる周波数に誤差や変動があり、時刻同期後に精度が低下して行くとしても、所定の低下にとどめることができる。
【００７７】
周期的な時刻同期パケットの送信においても、パケット送信停止時間７０３、８０４を設けるため、時刻同期パケットの送信と主信号パケットの送信との衝突を防止できる。また、音声パケットのようなリアルタイム性の高いパケットは優先的に送信できるため、周期的に時刻同期パケットを送信しても、リアルタイム性を損なうことはない。
【符号の説明】
【００７８】
１０１  主装置
１０２  従装置
５０２  基準時刻部
５０３  時刻計測部
５０４  PTP処理部
５０５  パケット交換制御部
５０６  パケット交換部
５０７  優先度解釈部
５０８  パケットシェーピング部
５０９  パケットバッファ部
５１６  選択部
６０２  ローカル時刻部
６０３  時刻計測部
６０４  PTP処理部
６０５  パケット交換制御部
６０６  パケット交換部
６０７  優先度解釈部
６０８  パケットシェーピング部
６０９  パケットバッファ部
６１６  選択部
【図１】
2017063363.tif 000003
【図２】
2017063363.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017063363.tif 000008
【図７】
2017063363.tif 000009
【図８】
2017063363.tif 000010
【図９】
2017063363.tif 000011
【図１０】
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