JP2005253033A - 網同期装置、クロック伝達方法およびクロック伝達パケット網 - Google Patents

Abstract

【課題】 ルータやスイッチの待ち行列の長さに依存してユーザパケットの遅延時間が変化するパケット網において、マスタ局の標準クロック（マスタクロック）に同期したクロックをユーザ端末で得る。
【解決手段】 問い合わせパケットに送信時刻ｔ１を搭載し、回答パケットにｔ１と問い合わせパケットの受信時刻ｔ２および回答パケットの送信時刻ｔ３を搭載し、回答パケットの受信時刻ｔ４と回答パケットから得られるｔ１，ｔ２，ｔ３の値から、マスタクロックの時刻に対するスレーブクロックの時刻の誤差を計算する方法において、問い合わせパケットが通過するルータの遅延時間に応じた値をｔ１に積算して書き換え、回答パケットが通過するルータの遅延時間に応じた値をｔ３に積算して書き換え、ｔ２およびｔ４と書き換えられたｔ1'およびｔ3'を用いて、時刻誤差を計算する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ルータまたはスイッチを介してパケットを伝送するパケット網において、クロック同期をとる網同期装置、クロック伝達方法およびクロック伝達パケット網に関する。ここで、クロック同期とは、クロック供給元のマスタクロックで得られる標準時刻にクロック供給先のスレーブクロックのローカル時刻を合わせること、あるいはマスタクロック周波数にスレーブクロック周波数を合わせることをいう。

図１７は、ディジタル網における従来の網同期方法を示す（非特許文献１）。マスタ局８０には高精度の標準クロック発生装置８１が配置される。ここでは、標準クロック発生装置８１で発生させた標準クロックを逓倍・分周して得られる標準クロックに同期した様々な周波数のクロックを「マスタクロック（基準クロック）」という。

マスタ局８０の伝送装置８２は、伝送路８３へマスタクロックに同期した信号を送出する。各スレーブ局８４の伝送装置８５は、伝送路８３を介してマスタ局８０から到着した信号からクロックを抽出し、マスタクロック発振器８６でマスタクロックを再生する。これにより、マスタ局８０から各スレーブ局８４へマスタクロックが分配される。このマスタクロックは、スレーブ局８４の全ての伝送装置（加入者線端局装置）８７に供給され、各伝送装置８７はそれぞれ逓倍・分周したマスタクロックに同期した信号を伝送路８８を介してユーザ宅内へ送出する。ユーザ宅内の伝送装置（網終端装置）８９およびユーザ端末９０は、伝送路８８を介してスレーブ局８４から到着した信号からクロックを抽出してマスタクロックを再生する。これにより、マスタ局８０からユーザ端末９０まで網同期をとることができる。

ユーザ端末９０は、網から得られたマスタクロックを用いて、音声や映像などのアナログ信号をＡ／Ｄ変換して網に送出する。また、ユーザ端末９０は、網から受信したディジタル信号をＤ／Ａ変換する際にこのマスタクロックを用いる。このように、ディジタル網に収容されたすべてのユーザ端末は、同期がとれたマスタクロックを用いてＡ／Ｄ変換とＤ／Ａ変換を行うことにより、網内でスリップが発生することを防止することが可能となる。

一方、ルータまたはスイッチを介してパケットを伝送するパケット網では、上記の網同期方法をそのまま適用することはできない。一般にルータおよびスイッチでは、図１８に簡単化して示すように、各ポートでクロック乗換を行うエラスティックストア（ＥＳ）を介して出力される信号は、それぞれ独立したローカルなクロックで生成されるため、マスタクロックとは同期していない。したがって、マスタ局からマスタクロックに同期した信号をスレーブ局に送信しても、スレーブ局のルータやスイッチでマスタクロックとの同期関係は消失し、マスタクロックをユーザ端末に伝達することができない。

このようなパケット網における網同期方法として、マスタ局のマスタクロックの時刻をタイムスタンプとして搭載したクロックパケットを生成し、それをルータやスイッチを経由してユーザ端末に届ける方法がある。例えば、ＩＥＴＦ(Internet Engineering Task Force) で定義された規格ＲＦＣ1305に示されるＮＴＰ（Network Time Protocol)である（非特許文献２）。ＮＴＰの原理を図１９に示す。

マスタクロックを有するＮＴＰサーバ９１と、マスタクロックに同期した時刻を得たいＮＴＰクライアント９２が、ネットワーク９３を介して接続されているものとする。ＮＴＰクライアント９２は、自身のスレーブクロックによる送信時刻ｔ１を載せたクロックパケット（問い合わせパケット）をＮＴＰサーバ９１へ送信する。ＮＴＰサーバ９１は、問い合わせパケットの受信に応じたクロックパケット（回答パケット）を生成してＮＴＰクライアント９２へ送信する。この回答パケットには、問い合わせパケットの送信時刻ｔ１とともに、自身のマスタクロックによる問い合わせパケットの受信時刻ｔ２と、回答パケットの送信時刻ｔ３を載せる。ＮＴＰクライアント９２は、回答パケットに記述された時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３を取り出すとともに、自身のスレーブクロックによる回答パケットの受信時刻ｔ４を記録する。

これらの時刻から、ＮＴＰサーバ９１とＮＴＰクライアント９２の往復の遅延時間ｄは、
ｄ＝（t4−t1)−(t3−t2)
となる。ここで、片道の遅延時間をｄ／２と仮定し、ＮＴＰサーバ９１のマスタクロックとＮＴＰクライアント９２のクロックの誤差をｃとすると、
t1＋ｃ＋ｄ／２＝t2 （あるいは t3＋ｄ／２＝t4＋ｃ）
となり、
ｃ＝（t2−t1＋t3−t4)／２
となる。

ＮＴＰでは、この誤差ｃでＮＴＰクライアント９２のスレーブクロックを修正することにより、ＮＴＰサーバ９１のマスタクロックに同期した時刻をＮＴＰクライアント９２で得ることができる仕組みである。

また、ＮＴＰサーバ９１からＮＴＰクライアント９２へ送信されるクロックパケット（回答パケット）に載せるタイムスタンプ値を用いて、ＮＴＰクライアント９２のスレーブクロック周波数をＮＴＰサーバ９１のマスタクロック周波数に同期させることができる。

図２０は、ＮＴＰクライアント９２のスレーブクロック制御回路の構成例を示す。図において、ＮＴＰサーバ９１から送信されたクロックパケットに搭載されたタイムスタンプ値TS(1) は、スイッチ９４を介してカウンタ９５に入力され、カウンタ値を初期設定する。カウンタ９５は、スレーブクロック９６によりカウントアップする。次のタイミングで到着するクロックパケットに搭載されたタイムスタンプ値TS(2) は、スイッチ９４を介して比較器９７に入力される。比較器９７では、カウンタ９５の値（TS(1) からカウントアップしたTS'(1)）とTS(2) が比較される。ここで、スレーブクロック９６がＮＴＰサーバ９１のマスタクロックと周波数同期していれば、
TS'(1)＝TS(2)
となり、非同期であれば周波数誤差ｅは、
ｅ＝TS'(1)−TS(2)
となる。この周波数誤差ｅによりスレーブクロック９６を制御することにより、スイッチクロック９６をマスタクロックに周波数同期させることができる。
河西、槇、辻、上田、「わかりやすいＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ伝送方式」、オーム社、第６章 http://www.faqs.org/rfcs/rfc1305.html

ところで、パケット網では、ルータやスイッチでパケットがバッファに蓄積されて送出待ちとなるため、待ち行列による遅延のゆらぎが生じる。したがって、パケットの遅延時間は通過するルータやスイッチの待ち行列の長さに依存し、往路と復路の遅延時間は異なる場合がある。

パケットを用いて時刻情報を伝達する従来のＮＴＰでは、片道の遅延時間を往復の遅延時間の半分と仮定している。しかし、図２１に示すように、ルータやスイッチでの遅延時間により往路と復路の遅延時間ｗ１，ｗ２が異なると、この仮定に基づく誤差ｃは不正確なものとなり、スレーブクロックの時刻をマスタクロックに正確に同期させることは困難になる。すなわち、ユーザ端末がＮＴＰサーバから正確なマスタクロックを得ることは困難になる。

一方、周波数同期をとる場合でも、ルータやスイッチでの遅延時間がクロックパケットごとに異なるので（ｗ２≠ｗ３）、マスタクロックとスレーブクロックの周波数誤差を正確に求めることができない。

本発明は、ルータやスイッチの待ち行列の長さに依存してユーザパケットの遅延時間が変化するパケット網において、マスタ局の標準クロック（マスタクロック）に同期したクロックをユーザ端末で得ることができる網同期装置、クロック伝達方法およびクロック伝達パケット網を提供することを目的とする。

（クロック伝達方法）
請求項１に記載の発明は、クロック供給元に高精度のマスタクロックを有し、クロック供給先は自走するスレーブクロックを有し、クロック供給先からクロック供給元へ問い合わせパケットを送信し、クロック供給元からクロック供給先へ問い合わせパケットに対する回答パケットを送信する際に、問い合わせパケットにスレーブクロックによる送信時刻ｔ１を搭載し、回答パケットにｔ１とマスタクロックによる問い合わせパケットの受信時刻ｔ２および回答パケットの送信時刻ｔ３を搭載し、スレーブクロックによる回答パケットの受信時刻ｔ４と回答パケットから得られるｔ１，ｔ２，ｔ３の値から、マスタクロックの時刻に対するスレーブクロックの時刻の誤差を計算し、その誤差に応じてスレーブクロックを調整してマスタクロックの時刻に合わせるクロック伝達方法において、問い合わせパケットが通過するルータまたはスイッチの遅延時間に応じた値をｔ１に積算して書き換え、回答パケットが通過するルータまたはスイッチの遅延時間に応じた値をｔ３に積算して書き換え、ｔ２およびｔ４と積算されたｔ１およびｔ３を用いて、マスタクロックの時刻に対するスレーブクロックの時刻の誤差を計算する。

請求項２に記載の発明は、クロック供給元は高精度のマスタクロックでカウントアップするマスタカウンタを有し、クロック供給先は自走するスレーブクロックでカウントアップするスレーブカウンタを有し、クロック供給元からクロック供給先へマスタカウンタの値を時刻情報として搭載したクロックパケットを送信し、クロックパケットに搭載された時刻情報をスレーブカウンタに初期設定してスレーブクロックで自走させ、次のタイミングで到着するクロックパケットに搭載された時刻情報とスレーブカウンタの値を比較し、その誤差に応じてスレーブクロックを調整してスレーブクロック周波数をマスタクロック周波数に合わせる処理をクロックパケットの到着ごとに繰り返すクロック伝達方法において、クロックパケットが通過するルータまたはスイッチの遅延時間に応じた値をクロックパケットに搭載された時刻情報に積算して書き換え、その時刻情報に応じてスレーブカウンタの初期設定およびスレーブカウンタの値との比較を行う。

（クロック伝達パケット網）
請求項３に記載の発明は、クロック供給元に高精度のマスタクロックを有し、クロック供給先は自走するスレーブクロックを有し、クロック供給先からクロック供給元へ問い合わせパケットを送信し、クロック供給元からクロック供給先へ問い合わせパケットに対する回答パケットを送信する際に、問い合わせパケットにスレーブクロックによる送信時刻ｔ１を搭載し、回答パケットにｔ１とマスタクロックによる問い合わせパケットの受信時刻ｔ２および回答パケットの送信時刻ｔ３を搭載し、スレーブクロックによる回答パケットの受信時刻ｔ４と回答パケットから得られるｔ１，ｔ２，ｔ３の値から、マスタクロックの時刻に対するスレーブクロックの時刻の誤差を計算し、その誤差に応じてスレーブクロックを調整してマスタクロックの時刻に合わせるクロック伝達パケット網において、問い合わせパケットおよび回答パケットが通過するルータまたはスイッチに、問い合わせパケットが通過する遅延時間に応じた値をｔ１に積算して書き換え、回答パケットが通過する遅延時間に応じた値をｔ３に積算して書き換える網同期装置を備え、クロック供給先は、ｔ２およびｔ４と書き換えられたｔ1'およびｔ3'を用いてマスタクロックの時刻に対するスレーブクロックの時刻の誤差を計算する。

請求項４に記載の発明は、クロック供給元は高精度のマスタクロックでカウントアップするマスタカウンタを有し、クロック供給先は自走するスレーブクロックでカウントアップするスレーブカウンタを有し、クロック供給元からクロック供給先へマスタカウンタの値を時刻情報として搭載したクロックパケットを送信し、クロックパケットに搭載された時刻情報でスレーブカウンタを初期設定してスレーブクロックで自走させ、次のタイミングで到着するクロックパケットに搭載された時刻情報とスレーブカウンタの値を比較し、その誤差に応じてスレーブクロックを調整してスレーブクロック周波数をマスタクロック周波数に合わせる処理をクロックパケットの到着ごとに繰り返すクロック伝達パケット網において、クロックパケットが通過するルータまたはスイッチに、クロックパケットが通過する遅延時間に応じた値を時刻情報に積算して書き換える網同期装置を備え、クロック供給先は、クロックパケットの時刻情報に応じてスレーブカウンタの初期設定およびスレーブカウンタの値との比較を行う。

ここで、それぞれ別のマスタクロックで動作しているクロック供給元が複数存在し、クロックパケットにそれぞれのクロック供給元の識別子を付与し、同一のパケット網内で複数のクロックパケットが転送されるようにしてもよい（請求項５）。また、クロック供給先は、複数のクロックパケットの中の第１のクロックパケットを入力してスレーブクロック周波数をマスタクロック周波数に合わせているときに、第１のクロックパケットの到着が一定時間途絶えた場合には第２のクロックパケットを入力し、第２のクロックパケットに搭載された時刻情報によりスレーブカウンタを初期設定するようにしてもい（請求項６）。

また、マスタクロック周波数に合わせる必要がある端末は、ルータまたはスイッチにクロックパケットのマルチキャストの要求を送り、その要求に基づいてルータまたはスイッチからマルチキャストされたクロックパケットを用いてスレーブクロック周波数をマスタクロック周波数に合わせる処理を行う手段を含み、ルータまたはスイッチは、要求のあった端末をクロック供給先としてクロックパケットのマルチキャストを開始する構成としてもよい（請求項７）。

また、複数のクロックパケットがそれぞれ通過する経路に含まれるルータまたはスイッチについて、網同期装置を含まないルータまたはスイッチの数が最小となる経路のクロックパケットを選択するようにしてもよい（請求項８）。

（網同期装置）
請求項９に記載の発明は、請求項３に記載のクロック伝達パケット網の網同期装置において、ルータまたはスイッチに入力する問い合わせパケットに搭載された送信時のローカル時刻ｔ１をカウンタにセットし、問い合わせパケットが出力されるまでカウントアップし、問い合わせパケットが出力されるときのカウンタの値をｔ１に上書きするｔ１積算手段と、ルータまたはスイッチに入力する回答パケットに搭載された送信時の標準時刻ｔ３をカウンタにセットし、回答パケットが出力されるまでカウントアップし、回答パケットが出力されるときの値をｔ３に上書きするｔ３積算手段とを備える。

請求項１０に記載の発明は、請求項４に記載のクロック伝達パケット網の網同期装置において、ルータまたはスイッチに入力するクロックパケットに搭載された時刻情報をカウンタにセットし、クロックパケットが出力されるまでカウントアップし、クロックパケットが出力されるときの値を時刻情報に上書きする時刻情報積算手段を備える。

本発明は、クロックパケットを用いてマスタクロックをユーザ端末などに分配する際に、クロックパケットに発生する遅延ゆらぎをルータまたはスイッチで測定し、クロックパケットに搭載される時刻情報（タイムスタンプ）を補正する。これにより、等価的に遅延ゆらぎが存在しない場合の時刻情報を得ることができる。よって、ユーザ端末は誤差のない時刻情報を得ることができるので、マスタクロックに時刻同期あるいは周波数同期を正確にとることができる。

（本発明のクロック伝達方法の第１の実施形態）
図１は、本発明のクロック伝達方法の第１の実施形態を示す。図１において、クロッククライアントは、自身のスレーブクロックによる送信時刻ｔ1 を載せた問い合わせパケットをクロックサーバに向けて送信する。この問い合わせパケットが１つ目のルータ／スイッチに到着すると、そこでの遅延時間を送信時刻ｔ1 に加算する。その結果をｔ1'とし、問い合わせパケットの中の送信時刻ｔ1 をｔ1'に書き換えて送信する。この問い合わせパケットが２つ目ののルータ／スイッチに到着すると、そこでの遅延時間を送信時刻ｔ1'に加算する。その結果をｔ1"とし、問い合わせパケットの中の送信時刻ｔ1'をｔ1"に書き換えて出力する。なお、通過するルータ／スイッチが他にある場合には、通過するごとにそれぞれの遅延時間を順次積算し、送信時刻を書き換えていく。

クロックサーバに到着した問い合わせパケットに記述された送信時刻ｔ1"は、図１に破線で示すように、途中のルータ／スイッチで全く遅延せずに問い合わせパケットが届いた場合の送信時刻に相当する。すなわち、途中のルータ／スイッチにおける遅延時間が変動しても誤差が生じないように補正されている。

クロックサーバは、問い合わせパケットの受信に応じた回答パケットを生成してクロッククライアントへ向けて送信する。この回答パケットには、問い合わせパケットの送信時刻ｔ1"とともに、自身のマスタクロックによる問い合わせパケットの受信時刻ｔ2 と、回答パケットの送信時刻ｔ3 を載せる。この回答パケットが１つ目のルータ／スイッチに入力すると、そこでの遅延時間を送信時刻ｔ3 に加算する。その結果をｔ3'とし、回答パケットの中の送信時刻ｔ3 をｔ3'に書き換えて送信する。この回答パケットが２つ目のルータ／スイッチに到着すると、そこでの遅延時間を送信時刻ｔ3'に加算する。その結果をｔ3"とし、回答パケットの中の送信時刻ｔ3'をｔ3"に書き換えて送信する。なお、通過するルータ／スイッチが他にある場合には、通過するごとにそれぞれの遅延時間を順次積算し、送信時刻を書き換えていく。

クロッククライアントは回答パケットを受信し、そこに記述された時刻ｔ1"，ｔ2 ，ｔ3"を取り出すとともに、自身のスレーブクロックによる回答パケットの受信時刻ｔ4 を記録する。なお、回答パケットに記述された送信時刻ｔ3"は、図１に破線で示すように、途中のルータ／スイッチで全く遅延せずに回答パケットが届いた場合の送信時刻に相当する。すなわち、途中のルータ／スイッチにおける遅延時間が変動しても誤差が生じないように補正されている。また、クロッククライアントからクロックサーバ方向と、クロックサーバからクロッククライアント方向における各ルータ／スイッチでの遅延時間は、同じルータ／スイッチを通過するものの互いに独立であり、それぞれの状況に応じた任意の遅延時間に対応することができる。

これらの時刻から、クロックサーバとクロッククライアントの往復の遅延時間ｄは、
ｄ＝（t4−t1")−(t3"−t2)
となる。ここで、片道の遅延時間をｄ／２と仮定し、クロックサーバのマスタクロックとクロッククライアントのスレーブクロックの誤差をｃとすると、
t1"＋ｃ＋ｄ／２＝t2 （あるいは t3"＋ｄ／２＝t4＋ｃ）
となり、
ｃ＝（t2−t1"＋t3−t4")／２
となる。

この誤差ｃでクロッククライアントのスレーブクロックの時刻を修正することにより、クロックサーバのマスタクロックに同期した時刻をクロッククライアントで得ることができる。なお、従来のＮＴＰと異なる点は、途中のルータ／スイッチの遅延が全くない場合と等価になるように、問い合わせパケットの送信時刻ｔ1 および回答パケットの送信時刻ｔ3 が補正されることである。これにより、片道の遅延時間を往復の半分とした仮定が正しくなり、クロックサーバのマスタクロックとクロッククライアントのスレーブクロックの誤差ｃが正確なものとなる。

ところで、クロッククライアントのスレーブクロックの時刻をクロックサーバのマスタクロックに合わせても、両クロックのわずかな周波数差により徐々に誤差が生じる。この場合には、再び問い合わせパケットと回答パケットをやりとりし、時刻の誤差ｃを得てクロッククライアントのスレーブクロックを修正すればよい。このような修正を繰り返すことにより、クロッククライアントのスレーブクロックをクロックサーバのマスタクロックに常時合わせておくことができる。

なお、本実施形態におけるルータ／スイッチの遅延時間の調整は、マスタクロックとスレーブクロックの周波数同期をとる場合にも有効であり、以下に第２の実施形態として説明する。

（本発明のクロック伝達方法の第２の実施形態）
図２は、本発明のクロック伝達方法の第２の実施形態を示す。図２において、クロックサーバは、マスタクロックを発振する発振器でカウントアップするカウンタを有し、このカウンタ値をタイムスタンプ値TS(1) として載せたクロックパケット(1) を生成し、一方的にクロッククライアントへ向けて送信する。このクロックパケット(1) が１つ目のルータ／スイッチに入力すると、そこでの遅延時間をタイムスタンプ値TS(1) に加算する。その結果をTS'(1)とし、クロックパケット(1) の中のタイムスタンプTS(1) をTS'(1)に書き換えて送信する。このクロックパケット(1) が２つ目のルータ／スイッチに到着すると、そこでの遅延時間をタイムスタンプ値TS'(1)に加算する。その結果をTS"(1)とし、クロックパケット(1) の中のタイムスタンプ値TS'(1)をTS"(1)に書き換えて送信する。なお、通過するルータ／スイッチが他にある場合には、通過するごとにそれぞれの遅延時間を順次積算し、タイムスタンプ値を書き換えていく。

クロックパケット(1) に搭載されタイムスタンプTS"(1)は、図２に破線で示すように、途中のルータ／スイッチで全く遅延せずにクロックパケット(1) が届いた場合の送信時刻に相当する。すなわち、途中のルータ／スイッチにおける遅延時間が変動しても誤差が生じないように補正されている。次のタイミングで送信されるクロックパケット(2) についても同様に、ルータ／スイッチを通過するごとにタイムスタンプ値TS(2) をTS'(2)、TS"(2)に書き換えていくことにより、ルータ／スイッチにおける遅延時間は吸収される。

クロッククライアントはクロックパケット(1) を受信し、搭載されたタイムスタンプ値TS"(1)を取り出し、カウンタ（図２０の９５に相当）に入力して初期設定する。このカウンタは、スレーブクロックを発振する発振器（図２０の９６に相当）でカウントアップする。このTS"(1)からカウントアップされた値と、次に到着するクロックパケット(2) のタイムスタンプ値TS"(2)を比較することにより、クロックサーバのマスタクロックとクロッククライアントのスレーブクロックの周波数誤差ｅを得ることができる。この周波数誤差ｅでクロッククライアントのスレーブクロックの周波数を修正することにより、クロックサーバのマスタクロックに周波数同期したスレーブクロックを得ることができる。すなわち、カウンタ値の方が進んでいる場合には発振器の周波数を少し下げる。逆に、カウンタ値の方が遅れている場合には発振器の周波数を少し上げる。

以下同様に、クロックパケット(3),(4),…が到着するごとに繰り返し、前回のタイムスタンプ値TS"(i)からカウントアップされた値と、今回のタイムスタンプ値TS"(i+1)を比較してスレーブクロックの発振周波数を調整することにより、クロックサーバのマスタクロックとクロッククライアントのスレーブクロックの進み具合を一致させることができる。

なお、クロックパケットが途中でパケット損失になっても、クロッククライアントのスレーブクロックは自走しているので、次のクロックパケットに搭載されたタイムスタンプ値との比較を行うことにより、周波数誤差ｅを得ることができ周波数同期をとることができる。

また、クロックパケットの送信間隔は一定でも可変でもよい。ただし、クロックパケットの送信間隔を一定にすることにより、クロックパケットに搭載される時刻情報（タイムスタンプ）の上位桁の増加が一定になる。そのため、時刻情報の上位桁を省略し、下位桁のみを搭載する剰余タイムスタンプ（Residual Time Stamp)方式とすることができる。すなわち、クロッククライアントのカウンタの上位桁の増加分を推定することが可能となり、その推定値を補って数値比較を行えば、同様に周波数誤差ｅを計算することができる。

また、剰余タイムスタンプ方式の場合に、１つのクロックパケット損失が発生すると、到着するクロックパケットの到着間隔が２倍になる。すなわち、カウンタの上位桁の増加分とクロックパケットのタイムスタンプの増加分もほぼ２倍になる。よって、クロックパケット損失を検出した場合には、損失に応じた上位桁の増加分を推定する方法をとる。

（本発明のクロック伝達方法の第３の実施形態）
図３は、本発明のクロック伝達方法の第３の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態における時刻同期と、第２の実施形態における周波数同期の両方をとるものであるが、先にクロックサーバのマスタクロックとクロッククライアントのスレーブクロックの時刻同期をとり、続けて周波数同期をとることを特徴とする。これにより、最初に１回だけＮＴＰと同様の問い合わせパケットおよび回答パケットのシーケンスにより時刻同期をとれば、以後はクロックサーバからクライアントサーバへの一方的なクロックパケットの送信によって周波数同期をとることにより、時刻同期を維持することができる。

図３において、クロッククライアントは、自身のスレーブクロックによる送信時刻ｔ1 を載せた問い合わせパケットをクロックサーバに向けて送信する。この問い合わせパケットが到着するルータ／スイッチでは、通過するごとにそれぞれの遅延時間を順次積算し、送信時刻ｔ1 を書き換えていく。

クロックサーバは、問い合わせパケットに対する回答パケットとして、問い合わせパケットの送信時刻ｔ1"と、自身のマスタクロックによる問い合わせパケットの受信時刻ｔ2 と、回答パケットの送信時刻ｔ3 およびタイムスタンプ値TS(1) を載せたクロックパケット(1) を送信する。このクロックパケット(1) が到着するルータ／スイッチでは、通過するごとにそれぞれの遅延時間を順次積算し、送信時刻ｔ3 およびタイムスタンプ値TS(1) を書き換えていく。なお、ｔ3 とTS(1) は、ともにマスタクロックを発振する発振器でカウントアップするカウンタ値を用いてもよい。

クロッククライアントはクロックパケット(1) を受信し、そこに記述された時刻ｔ1"，ｔ2 ，ｔ3"およびタイムスタンプ値TS"(1)を取り出すとともに、自身のスレーブクロックによるクロックパケット(1) の受信時刻ｔ4 を記録する。これらの時刻から、クロックサーバとクロッククライアントの誤差ｃは、
ｃ＝（t2−t1"＋t3−t4")／２
となる。この誤差ｃでクロッククライアントのスレーブクロックを修正することにより、クロックサーバのマスタクロックに同期した時刻をクロッククライアントで得ることができる。

次に、クロッククライアントはクロックパケット(1) に搭載されたタイムスタンプ値TS"(1)をカウンタ（図２０の９５に相当）に入力して初期設定する。このカウンタは、スレーブクロックを発振する発振器でカウントアップする。このTS"(1)からカウントアップされた値と、次に到着するクロックパケット(2) のタイムスタンプ値TS"(2)を比較することにより、クロックサーバのマスタクロックとクロッククライアントのスレーブクロックの周波数誤差ｅを得ることができる。この周波数誤差ｅでクロッククライアントのスレーブクロックの周波数を修正することにより、クロックサーバのマスタクロックに周波数同期したスレーブクロックを得ることができる。

以下同様に、クロックパケット(3),(4),…が到着するごとに繰り返し、前回のタイムスタンプ値TS"(i)からカウントアップされた値と、今回のタイムスタンプ値TS"(i+1)を比較してスレーブクロックの発振周波数を調整することにより、クロックサーバのマスタクロックとクロッククライアントのスレーブクロックの進み具合を一致させることができる。このように、最初にクロックサーバとクロッククライアントとの間で時刻合わせを行えば、以後は両クロックの周波数同期によって、クロッククライアントのスレーブクロックをクロックサーバのマスタクロックに常時合わせておくことができる。

（本発明のクロック伝達方法の第４の実施形態）
図４は、本発明のクロック伝達方法の第４の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態における時刻同期と、第２の実施形態における周波数同期の両方をとるものであるが、先にクロックサーバのマスタクロックとクロッククライアントのスレーブクロックの周波数同期をとり、適当なタイミングで時刻同期をとることを特徴とする。これにより、最初はクロックサーバからクライアントサーバへの一方的なクロックパケットの送信により周波数同期をとり、マスタクロックとスレーブクロックの進み具合を一致させる。その後、ＮＴＰと同様の問い合わせパケットおよび回答パケットのシーケンスにより時刻同期をとることにより、両者の時刻のずれを解消することができる。

図４において、クロックサーバは、マスタクロックを発振する発振器でカウントアップするカウンタを有し、このカウンタ値をタイムスタンプ値TS(1) として載せたクロックパケット(1) を生成し、一方的にクロッククライアントへ向けて送信する。クロッククライアントはクロックパケット(1) に搭載されたタイムスタンプ値TS"(1)をカウンタ（図２０の９５に相当）に入力して初期設定する。このカウンタは、スレーブクロックを発振する発振器でカウントアップする。このTS"(1)からカウントアップされた値と、次に到着するクロックパケット(2) のタイムスタンプ値TS"(2)を比較することにより、クロックサーバのマスタクロックとクロッククライアントのスレーブクロックの周波数誤差ｅを得ることができる。この周波数誤差ｅでクロッククライアントのスレーブクロックの周波数を修正することにより、クロックサーバのマスタクロックに周波数同期したスレーブクロックを得ることができる。

以下同様に、クロックパケット(3),(4),…が到着するごとにスレーブクロックの発振周波数を調整することにより、クロックサーバのマスタクロックとクロッククライアントのスレーブクロックの進み具合を一致させることができるが、ここで適当なタイミングで時刻同期のシーケンスを行う。

すなわち、クロッククライアントは、自身のスレーブクロックによる送信時刻ｔ1 を載せた問い合わせパケットをクロックサーバに向けて送信する。この問い合わせパケットが到着するルータ／スイッチでは、通過するごとにそれぞれの遅延時間を順次積算し、送信時刻を書き換えていく。クロックサーバは、問い合わせパケットに対する回答パケットとして、問い合わせパケットの送信時刻ｔ1"と、自身のマスタクロックによる問い合わせパケットの受信時刻ｔ2 と、回答パケットの送信時刻ｔ3 およびタイムスタンプ値TS(3) を載せたクロックパケット(3) を送信する。このクロックパケット(3) が到着するルータ／スイッチでは、通過するごとにそれぞれの遅延時間を順次積算し、送信時刻ｔ3 およびタイムスタンプ値TS(3) を書き換えていく。

クロッククライアントはクロックパケット(3) を受信し、そこに記述された時刻ｔ1"，ｔ2 ，ｔ3"およびタイムスタンプ値TS"(3)を取り出すとともに、自身のスレーブクロックによるクロックパケット(1) の受信時刻ｔ4 を記録する。これらの時刻から、クロックサーバとクロッククライアントの誤差ｃは、
ｃ＝（t2−t1"＋t3−t4")／２
となる。この誤差ｃでクロッククライアントのスレーブクロックを修正することにより、クロックサーバのマスタクロックに同期した時刻をクロッククライアントで得ることができる。

また、前回のタイムスタンプ値TS"(2)からカウントアップされた値と、クロックパケット(3) のタイムスタンプ値TS"(3)を比較し、その誤差によってクロッククライアントのスレーブクロックの周波数を修正することにより、クロックサーバのマスタクロックに周波数同期したスレーブクロックを得ることができる。

このように、クロックサーバのマスタクロックとクロッククライアントのスレーブクロックの周波数同期をとりながら、クロックサーバとクロッククライアントとの間で時刻合わせを行えば、クロッククライアントのスレーブクロックをクロックサーバのマスタクロックに合わせることができる。その後、第３の実施形態のようにクロックサーバからクロッククライアントへクロックパケットを送信して周波数同期を継続することにより、時刻と周波数の両方をクロックサーバに合わせることができる。

なお、第３の実施形態および本実施形態のクロックサーバおよびクロッククライアントは、第１の実施形態および第２の実施形態に示したそれぞれの機能を併せ持つ構成であるが、全く新たな構成を必要とするものではない。例えば、クロックサーバでは、周波数同期のためにクロックパケットを送信しているときに、問い合わせパケットを受信した場合には、タイムスタンプ値TS(i) として送信時刻ｔ3 を搭載し、さらに時刻情報ｔ1"およびｔ2 を搭載して送信する。クロッククライアントでは、タイムスタンプ値TS(i) のみが搭載されたクロックパケットを受信した場合には周波数同期処理を行い、時刻情報ｔ1"，ｔ2 ，ｔ3"が搭載されたクロックパケットを受信した場合には、問い合わせパケットに対する回答パケットとして時刻同期処理を行うとともに、その時刻情報ｔ3"に対応するタイムスタンプ値TS(i) を用いて周波数同期処理を行えばよい。

（本発明のクロック伝達パケット網の第１の実施形態）
図５は、本発明のクロック伝達パケット網の第１の実施形態を示す。本実施形態は、本発明のクロック伝達方法の図１に示す第１の実施形態（時刻同期）、図３に示す第３の実施形態および図４に示す第４の実施形態（時刻同期と周波数同期）に対応するクロック伝達パケット網である。

図５において、マスタ局１０は、高精度の標準クロックを発生する標準クロック発生装置１１と、この標準クロックを逓倍または分周したマスタクロックで動作し、クロックパケットを送受信するクロックサーバ１２と、クロックパケットやユーザパケットをルーティングするルータまたはスイッチ（ルータ／スイッチ）１３と、通過するクロックパケットに対してルータ１３の遅延時間に応じた制御を行う網同期装置１４を備える。

マスタ局１０に伝送路１５を介して接続されるスレーブ局１６Ａは、マスタ局１０と同様のルータまたはスイッチ（ルータ／スイッチ）１７および網同期装置１８を備える。スレーブ局１６Ａに伝送路１９を介して接続されるユーザ宅内には、網終端装置２０およびクロッククライアント（ユーザ端末）２１が接続される。網同期装置１４，１８は、その機能がルータ／スイッチ１３，１７の機能の一部として付加された構成である。

ここで、クロッククライアント２１からクロックサーバ１２に向けて伝送されるクロックパケット（問い合わせパケット）の伝送経路を実線矢印で示し、クロックサーバ１２からクロッククライアント２１に向けて伝送されるクロックパケット（回答パケット）の伝送経路を破線矢印で示す。クロックサーバ１２とクロッククライアント２１との間における時刻同期のシーケンスは上述した通りである。

クロック伝達パケット網の端末の数が増えてくると、マスタ局１０のクロックサーバ１２の能力が限られているために、網中のすべての端末のクロッククライアント２１と直接にクロックパケットのやりとりを行うことが困難になる。この場合には、スレーブ局１６Ｂのように、クロッククライアント２３、マスタクロック２４およびクロックサーバ２５を設置する。マスタ局１０のクロックサーバ１２とスレーブ局１６Ｂのクロッククライアント２３との間で、上記の方法に従ってクロックパケットをやりとりし、マスタ局１０のマスタクロックに対する誤差によりスレーブ局１６Ｂのマスタクロック２４を修正する。このマスタクロック２４およびクロックサーバ２５とユーザ宅内のクロッククライアント２１との間で、同様にクロックパケットをやりとりし、クロッククライアント２１のクロックを修正する。これにより、マスタ局１０のクロックサーバ１２の負荷を軽減しながら、ユーザ宅内のクロッククライアント２１のスレーブクロックをマスタ局１０のクロックサーバ１２のマスタクロックに合わせることができる。

（本発明の網同期装置の第１の実施形態）
図６は、本発明の網同期装置の第１の実施形態を示す。ここでは、図５に示すクロック伝達パケット網の構成を例に説明するが、マスタ局１０のルータ／スイッチ１３内の網同期装置１４と、スレーブ局１６Ａ，１６Ｂのルータ／スイッチ１７内の網同期装置１８は同じ構成であり、その一方のポートをクロッククライアント側、他方のポートをクロックサーバ側とする。

図において、クロッククライアント側から入力されたパケットは、パケット識別回路３１を介してルータ／スイッチ機能部３０に入力され、ＩＰアドレス等に応じて目的のポートにルーティングされ、パケット識別回路３２を介してクロックサーバ側へ出力される。パケット識別回路３１は、ＮＴＰプロトコルを示すヘッダの値から問い合わせパケットを識別すると、その送信時刻を示すタイムスタンプｔ1 （ｔ1'）を取り出し、カウンタ３３にロードする。カウンタ３３は、ＮＴＰのタイムスタンプの単位時間に相当する周波数ｆでカウントアップされる。パケット識別回路３２は、ルータ／スイッチ機能部３０から出力された問い合わせパケットを識別すると、カウンタ３３でカウントアップされた値、すなわちルータ／スイッチ機能部３０のルーティング処理に費やした時間によって積算された送信時刻ｔ1'（ｔ1") を上書きする。

なお、図６に示す構成は、複数の入力ポートからの複数の問い合わせパケットが１つの出力ポートに送出されるので、パケット識別回路３２はそれぞれの問い合わせパケットに対応した送信時刻の書き換え処理を行う構成になっている。すなわち、各問い合わせパケットに対応するカウンタ３３は、ＩＰアドレスと、書き換え前のタイムスタンプ値ｔ1 （ｔ1'）、カウンタ値ｔ1'（ｔ1") を対応付けてパケット識別回路３２に送り、パケット識別回路３２では通過する問い合わせパケットのＩＰアドレスなどと照合することにより、各問い合わせパケットに対応するｔ1 （ｔ1'）をｔ1'（ｔ1") で上書きする。

次に、クロックサーバからクロッククライアントへの回答パケットの処理について説明する。クロックサーバ側から入力されたパケットは、パケット識別回路３４を介してルータ／スイッチ機能部３０に入力され、ＩＰアドレス等に応じて目的のポートにルーティングされ、パケット識別回路３５を介してクロッククライアント側へ出力される。パケット識別回路３４は、ＮＴＰプロトコルを示すヘッダの値から回答パケットを識別すると、その送信時刻を示すタイムスタンプｔ3 （ｔ3'）を取り出し、カウンタ３６にロードする。カウンタ３６は、ＮＴＰのタイムスタンプの単位時間に相当する周波数ｆでカウントアップされる。パケット識別回路３５は、ルータ／スイッチ機能部３０から出力された回答パケットを識別すると、カウンタ３６でカウントアップされた値、すなわちルータ／スイッチ機能部３０のルーティング処理に費やした時間によって積算された送信時刻ｔ3'（ｔ3") を上書きする。

なお、図６に示す構成は、1 つの入力ポートからの回答パケットはいずれか１つの出力ポートにルーティングされる一方で、カウンタ３６の値はすべての出力ポートのパケット識別回路３５に送られる構成になっている。すなわち、回答パケットに対応するカウンタ３６は、ＩＰアドレスと、書き換え前のタイムスタンプ値ｔ3 （ｔ3'）、カウンタ値ｔ3'（ｔ3") を対応付けてパケット識別回路３５に送り、パケット識別回路３５では通過する回答パケットのＩＰアドレスなどと照合することにより、回答パケットに対応するｔ3 （ｔ3'）をｔ3'（ｔ3") で上書きする。

また、多くの問い合わせパケットや回答パケットが集中し、ルータ／スイッチ機能部３０内に複数の問い合わせパケットや回答パケットが滞留するような場合には、ポートごとに１つ設けているカウンタ３３，３６をそれぞれ複数個配置し、順次入力する問い合わせパケットや回答パケットごとに各カウンタで対応するようにしてもよい。逆に、問い合わせパケットが少なく、ルータ／スイッチ機能部３０内に問い合わせパケットが高々１個しか滞留しない場合には、クロッククライアント側で複数のポートごとにそれぞれ設けているカウンタ３３を１つに集約することも可能である。

（本発明のクロック伝達パケット網の第２の実施形態）
図７は、本発明のクロック伝達パケット網の第２の実施形態を示す。本実施形態は、本発明のクロック伝達方法の図２に示す第２の実施形態（周波数同期）に対応するクロック伝達パケット網である。マスタクロックとスレーブクロックの周波数同期は、図５に示す第１の実施形態のクロック伝達パケット網において、クロックサーバ１２からクロッククライアント２１へ、マスタクロックの時刻情報を搭載したクロックパケットを一方的に繰り返し送信することにより実現することができる。すなわち、図５のクロック伝達パケット網では、マスタクロックとスレーブクロックの時刻同期および周波数同期を同時に行うことが可能であるが、周波数同期のみを行う場合には本実施形態のような構成となる。

図において、マスタ局１０は、高精度の標準クロックを発生する標準クロック発生装置１１と、この標準クロックを逓倍または分周したマスタクロックで動作し、クロックパケットを発生するクロックサーバ４１と、クロックパケットやユーザパケットをルーティングするルータまたはスイッチ（ルータ／スイッチ）１３と、通過するクロックパケットに対してルータ１３の遅延時間に応じた制御を行う網同期装置４２を備える。

マスタ局１０に伝送路１５を介して接続されるスレーブ局４３Ａは、マスタ局１０と同様のルータ／スイッチ１７および網同期装置４４を備える。スレーブ局４３Ａに伝送路１９を介して接続されるユーザ宅内には、網終端装置２０およびクロッククライアント（ユーザ端末）４５が接続される。網同期装置４２，４４は、その機能がルータ／スイッチ１３，１７の機能の一部として付加された構成である。ここでは、クロックサーバ４１からクロッククライアント４５に向けて伝送されるクロックパケットの伝送経路を破線で示す。

スレーブ局４３Ｂは、マスタ局１０のクロックサーバ１２からクロックパケットを受信し、上記の方法に従ってマスタクロックに周波数同期をとるクロッククライアント４５と、クロックパケットを発生するクロックサーバ４６を備える。このクロックサーバ４６とユーザ宅内のクロッククライアント４５との間で、同様にクロックパケットを送受信し、クロッククライアント４５のスレーブクロックの周波数同期をとる。

（本発明の網同期装置の第２の実施形態）
図８は、本発明の網同期装置の第２の実施形態を示す。ここでは、図７に示すクロック伝達パケット網の構成を例に説明するが、マスタ局１０のルータ／スイッチ１３内の網同期装置４２と、スレーブ局１６Ａ，１６Ｂのルータ／スイッチ１７内の網同期装置４４は同じ構成であり、その一方のポートをクロッククライアント側、他方のポートをクロックサーバ側とする。

図において、クロックサーバ側から入力されたパケットは、パケット識別回路３４を介してルータ／スイッチ機能部３０に入力され、ＩＰアドレス等に応じて目的のポートにルーティングされ、パケット識別回路３５を介してクロッククライアント側へ出力される。パケット識別回路３４は、パケット種別やアプリケーションを示すヘッダの値からクロックパケットを識別すると、その送信時刻を示すタイムスタンプ値TS(i) （TS'(i)）を取り出し、カウンタ３６にロードする。カウンタ３６は、単位時間に相当する周波数ｆでカウントアップされる。パケット識別回路３５は、ルータ／スイッチ機能部３０から出力されたクロックパケットを識別すると、カウンタ３６でカウントアップされた値、すなわちルータ／スイッチ機能部３０のルーティング処理に費やした時間によって積算されたタイムスタンプ値TS'(i)（TS"(i)) を上書きする。

なお、図８(1) に示す構成は、1 つの入力ポートからのクロックパケットが複数の出力ポートにルーティングされるので、パケット識別回路３５はそれぞれのクロックパケットに対応した送信時刻の書き換え処理を行う構成になっている。すなわち、クロックパケットに対応するカウンタ３６は、宛先、送信元アドレスと、書き換え前のタイムスタンプ値TS(i) （TS'(i)）、カウンタ値TS'(i)（TS"(i)) を対応付けてパケット識別回路３５に出力し、パケット識別回路３５では入力するクロックパケットの宛先、送信元アドレスなどと照合することにより、クロックパケットに対応するTS(i) （TS'(i)）をTS'(i)（TS"(i)) で上書きする。

また、多くのクロックパケットが集中してルータ／スイッチ機能部３０内に滞留するような場合には、図８(2) に示すように、カウンタ３６を各出力ポートごとに配置し、順次入力するクロックパケットごとに各カウンタで対応するようにしてもよい。

このような網同期装置４２，４４において、図２に示すような処理を行うことにより、クロッククライアント４５では、マスタクロックとスレーブクロックの周波数同期をとることができる。

（本発明のクロック伝達パケット網の第３の実施形態）
図９は、本発明のクロック伝達パケット網の第３の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、図７に示す第２の実施形態のクロック伝達パケット網において、クロックパケットの複製機能をルータ／スイッチ１３，１７の外部に、クロックパケット複製部４７として配置するところにある。これにより、クロックパケットを複数のユーザ端末にマルチキャストすることができる。

（本発明のクロック伝達パケット網の第４の実施形態）
図１０は、本発明のクロック伝達パケット網の第４の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、図７に示す第２の実施形態のクロック伝達パケット網において、マスタ局（標準クロック発生装置）が複数存在するところにある。マスタ局１０Ａおよびマスタ局１０Ｂのクロックサーバ４１は、それぞれ別のマスタクロックによるタイムスタンプ値を搭載したクロックパケットを発生する。この２つのクロックパケットは、それぞれの発生元が分かるように識別子（例えばクロック供給元ＩＤ）が付与される。これにより、クロッククライアント（ユーザ端末）４５は複数のクロックパケットを選択し、それぞれ対応するマスタクロックへの周波数同期をとることができる。なお、スレーブ局４３Ｂが複数存在するような場合にも同様である。

また、図１１に示すように、複数のクロックパケットの中の第１のクロックパケットを入力してスレーブクロック周波数をマスタクロック周波数に同期させているときに、クロックパケット損失が発生し、第１のクロックパケットの到着が一定時間途絶えることがある。この場合には、第２のクロックパケットを入力し、第２のクロックパケットに搭載されたタイムスタンプ値により、第２のマスククロック周波数に同期させることができる。

（本発明のクロック伝達パケット網の第５の実施形態）
図１２は、本発明のクロック伝達パケット網の第５の実施形態を示す。以上示した実施形態は、マスタ局１０からユーザ端末に向かってマスタクロックのタイムスタンプ値が搭載されたクロックパケットが分配される例である。本実施形態の特徴は、ユーザ端末側に標準クロック発生装置１１があるときに、ユーザ端末側からマスタ局１０あるいはスレーブ局４３Ａを介して他のユーザ端末に向けてクロックパケットを送信するところにある。

この場合には、クロックパケットとユーザ端末間で伝送されるユーザパケットを別のフォーマットにする方法と、ユーザパケットにマスタクロックのタイムスタンプ値を搭載する方法がある。イーサフレームを用いたクロックパケットの一例を図１３(1) に示す。宛先ＭＡＣアドレスを特定のマルチキャストアドレスとすることにより、途中のルータ／スイッチでクロックパケットをマルチキャストすることができ、かつクロックパケットと他のユーザパケットを区別することができる。太線内はペイロード領域であり、ＣＳ−ＩＤ（クロック供給元ＩＤ）は、図１０に示す実施形態のようにマスタクロックが複数ある場合に、それを識別するために用いられる。ＳＮ（シーケンス番号）は、クロックパケットの損失の検出やクロックパケットの同一性の確認に用いる。ＴＳ（タイムスタンプ）は、マスタクロックの時刻情報であり、剰余タイムスタンプ方式の場合には時刻情報の下位桁のみが搭載される。ＰＡＤはイーサフレームの最低長（64バイト）の規格を満足させるために加えるバイトである。ＦＣＳは、イーサフレームの誤り検出を行うための誤り検出符号である。

ＶＬＡＮ（Virtual ＬＡＮ）タグを用いたクロックパケットの一例を図１３(2) に示す。ユーザ端末にマスタクロックがあり、ユーザパケットにマスタクロックの時刻情報を搭載する場合のユーザパケットの一例を図１３(3) に示す。太線内のペイロード領域は、イーサフレームの場合と同様であるが、ユーザパケットのＣ−ＳＮは有効なタイムスタンプを運ぶときに付けられるシーケンス番号であり、Ｓ−ＳＮはユーザデータを運ぶすべてのフレームに付けられるシーケンス番号である。なお、有効なタイムスタンプが搭載されているか否かは、Typeフィールドの値、ＣＳ−ＩＤの値、Ｃ−ＳＮの値により識別することができる。クロックパケットは、イーサフレームの他に、ＩＰパケットでもアプリケーションポートナンバーなどをクロックパケットの識別に用い、同様にシーケンス番号やタイムスタンプを定義することにより、クロックパケットフォーマットを定義することができる。

（本発明のクロック伝達パケット網の第６の実施形態）
図１４および図１５は、本発明のクロック伝達パケット網の第６の実施形態を示す。以上示した実施形態は、クロックパケットが各ユーザ端末にブロードキャストされる例である。本実施形態の特徴は、クロックパケットの送信先を固定的に割り当てるのではなく、ユーザ端末側からの要求に基づいてクロックパケットをマルチキャストするところにある。

図１４はユーザ端末から要求パケットを送信してマルチキャストすべきポートを新規登録する状態を示し、図１５はマルチキャスト登録後のクロックパケットの経路を示す。マスタクロック周波数に合わせる必要があるユーザ端末４８は、ＩＰやイーサネット（登録商標）の一般的なマルチキャストプロトコルを用いて、ルータまたはスイッチ１７，１３にマルチキャストの要求を送る。ルータまたはスイッチ１７，１３はその要求を受けて、新たに要求のあったユーザ端末４８にクロックパケットの分配を開始する。例えば、必要な端末のみにパケットを分配するＧＡＲＰ（Generic Attribute Registration Protocol)が定義されているイーサパケットが想定される。これにより、マスタ局１０およびスレーブ局４３Ａでは、新規に登録されたポートにクロックパケットをマルチキャストするので、クロックパケットは要求パケットを送信したユーザ端末４８に分配される。

（本発明のクロック伝達パケット網の第７の実施形態）
図１６は、本発明のクロック伝達パケット網の第７の実施形態を示す。本実施形態は、本発明の網同期装置４４を有するスレーブ局４３Ａと、網同期装置４４を有しないスレーブ局４３Ｄがあり、クロッククライアント４５には各スレーブ局４３Ａ，４３Ｄを介する転送経路からクロックパケットがそれぞれ到着するものとする。網同期装置４４を有するスレーブ局４３Ａを介してクロッククライアント４５に到着するクロックパケットは、時刻情報がルータ／スイッチの遅延時間を積算しているために、正確な同期制御を行うことができる。一方、網同期装置４４を有しないスレーブ局４３Ｄを介してクロッククライアント４５に到着するクロックパケットは、従来のようにルータ／スイッチの遅延時間が誤差になり、正確な同期制御を行うことができない。したがって、網同期装置４４を有しないスレーブ局４３Ｄをなるべく通らないルートからのクロックパケットを採用することにより、正確なマスタクロックを得ることができる。

本発明の網同期装置４２，４４において、通過するクロックパケットに通過回数ａを記載する。一方、ルータ／スイッチ１３，１７を通過するクロックパケットに、例えばＩＰパケットのＴＴＬ（Time To Live) などによる通過回数ｂを記載する。この通過回数ｂと通過回数ａの差が、網同期装置を有しないルータ／スイッチの通過回数となる。図１６の例では、スレーブ局４３Ａを通過したクロックパケットの通過回数差は０となり、スレーブ局４３Ｄを通過したクロックパケットの通過回数差は１となり、クロックパケット選択装置５１ではその値が最小となる経路を通過したクロックパケットを選択してクロッククライアント４５へ送出する。

本発明のクロック伝達方法の第１の実施形態を示す図。 本発明のクロック伝達方法の第２の実施形態を示す図。 本発明のクロック伝達方法の第３の実施形態を示す図。 本発明のクロック伝達方法の第４の実施形態を示す図。 本発明のクロック伝達パケット網の第１の実施形態を示す図。 本発明の網同期装置の第１の実施形態を示す図。 本発明のクロック伝達パケット網の第２の実施形態を示す図。 本発明の網同期装置の第２の実施形態を示す図。 本発明のクロック伝達パケット網の第３の実施形態を示す図。 本発明のクロック伝達パケット網の第４の実施形態を示す図。 本発明のクロック伝達パケット網の第４の実施形態の動作例を示す図。 本発明のクロック伝達パケット網の第５の実施形態を示す図。 クロックパケットのフレーム構成を示す図。 本発明のクロック伝達パケット網の第６の実施形態（１）を示す図。 本発明のクロック伝達パケット網の第６の実施形態（２）を示す図。 本発明のクロック伝達パケット網の第７の実施形態を示す図。 ディジタル網における従来の網同期方法を説明する図。 パケット網におけるルータの送出クロックを説明する図。 ＮＴＰの原理を説明する図。 クロッククライアントのスレーブクロック制御回路の構成例を示す図。 ＮＴＰの誤差を説明する図。

符号の説明

１０ マスタ局
１１ 標準クロック発生装置
１２ クロックサーバ
１３，１７ ルータ／スイッチ
１４，１８ 網同期装置
１５，１９ 伝送路
１６ スレーブ局
２０ 網終端装置
２１，２３ クロッククライアント
２４ マスタクロック
３０ ルータ／スイッチ機能部
３１，３２，３４，３５ パケット識別回路
３３，３６ カウンタ
３１ ユーザパケットキュー
３２ クロックパケットキュー
４１，４６ クロックサーバ
４２，４４ 網同期装置
４３ スレーブ局
４５ クロッククライアント
４７ クロックパケット複製部
４８ ユーザ端末

Claims (10)

1. クロック供給元に高精度のマスタクロックを有し、クロック供給先は自走するスレーブクロックを有し、
   前記クロック供給先から前記クロック供給元へ問い合わせパケットを送信し、前記クロック供給元から前記クロック供給先へ前記問い合わせパケットに対する回答パケットを送信する際に、前記問い合わせパケットに前記スレーブクロックによる送信時刻ｔ１を搭載し、前記回答パケットに前記ｔ１と前記マスタクロックによる前記問い合わせパケットの受信時刻ｔ２および前記回答パケットの送信時刻ｔ３を搭載し、前記スレーブクロックによる前記回答パケットの受信時刻ｔ４と前記回答パケットから得られるｔ１，ｔ２，ｔ３の値から、前記マスタクロックの時刻に対する前記スレーブクロックの時刻の誤差を計算し、その誤差に応じて前記スレーブクロックを調整して前記マスタクロックの時刻に合わせるクロック伝達方法において、
   前記問い合わせパケットが通過するルータまたはスイッチの遅延時間に応じた値を前記ｔ１に積算して書き換え、前記回答パケットが通過するルータまたはスイッチの遅延時間に応じた値を前記ｔ３に積算して書き換え、前記ｔ２およびｔ４と書き換えられたｔ1'およびｔ3'を用いて、前記マスタクロックの時刻に対する前記スレーブクロックの時刻の誤差を計算することを特徴とするクロック伝達方法。
2. クロック供給元は高精度のマスタクロックでカウントアップするマスタカウンタを有し、クロック供給先は自走するスレーブクロックでカウントアップするスレーブカウンタを有し、
   前記クロック供給元から前記クロック供給先へ前記マスタカウンタの値を時刻情報として搭載したクロックパケットを送信し、前記クロックパケットに搭載された時刻情報を前記スレーブカウンタに初期設定して前記スレーブクロックで自走させ、次のタイミングで到着するクロックパケットに搭載された時刻情報と前記スレーブカウンタの値を比較し、その誤差に応じて前記スレーブクロックを調整してスレーブクロック周波数をマスタクロック周波数に合わせる処理を前記クロックパケットの到着ごとに繰り返すクロック伝達方法において、
   前記クロックパケットが通過するルータまたはスイッチの遅延時間に応じた値を前記クロックパケットに搭載された時刻情報に積算して書き換え、その時刻情報に応じて前記スレーブカウンタの初期設定および前記スレーブカウンタの値との比較を行うことを特徴とするクロック伝達方法。
3. クロック供給元に高精度のマスタクロックを有し、クロック供給先は自走するスレーブクロックを有し、
   前記クロック供給先から前記クロック供給元へ問い合わせパケットを送信し、前記クロック供給元から前記クロック供給先へ前記問い合わせパケットに対する回答パケットを送信する際に、前記問い合わせパケットに前記スレーブクロックによる送信時刻ｔ１を搭載し、前記回答パケットに前記ｔ１と前記マスタクロックによる前記問い合わせパケットの受信時刻ｔ２および前記回答パケットの送信時刻ｔ３を搭載し、前記スレーブクロックによる前記回答パケットの受信時刻ｔ４と前記回答パケットから得られるｔ１，ｔ２，ｔ３の値から、前記マスタクロックの時刻に対する前記スレーブクロックの時刻の誤差を計算し、その誤差に応じて前記スレーブクロックを調整して前記マスタクロックの時刻に合わせるクロック伝達パケット網において、
   前記問い合わせパケットおよび前記回答パケットが通過するルータまたはスイッチに、前記問い合わせパケットが通過する遅延時間に応じた値を前記ｔ１に積算して書き換え、前記回答パケットが通過する遅延時間に応じた値を前記ｔ３に積算して書き換える網同期装置を備え、
   前記クロック供給先は、前記ｔ２およびｔ４と書き換えられたｔ1'およびｔ3'を用いて前記マスタクロックの時刻に対する前記スレーブクロックの時刻の誤差を計算することを特徴とするクロック伝達パケット網。
4. クロック供給元は高精度のマスタクロックでカウントアップするマスタカウンタを有し、クロック供給先は自走するスレーブクロックでカウントアップするスレーブカウンタを有し、
   前記クロック供給元から前記クロック供給先へ前記マスタカウンタの値を時刻情報として搭載したクロックパケットを送信し、前記クロックパケットに搭載された時刻情報で前記スレーブカウンタを初期設定して前記スレーブクロックで自走させ、次のタイミングで到着するクロックパケットに搭載された時刻情報と前記スレーブカウンタの値を比較し、その誤差に応じて前記スレーブクロックを調整してスレーブクロック周波数をマスタクロック周波数に合わせる処理を前記クロックパケットの到着ごとに繰り返すクロック伝達パケット網において、
   前記クロックパケットパケットが通過するルータまたはスイッチに、前記クロックパケットが通過する遅延時間に応じた値を前記時刻情報に積算して書き換える網同期装置を備え、
   前記クロック供給先は、前記クロックパケットの時刻情報に応じて前記スレーブカウンタの初期設定および前記スレーブカウンタの値との比較を行うことを特徴とするクロック伝達パケット網。
5. 請求項４に記載のクロック伝達パケット網において、
   それぞれ別のマスタクロックで動作しているクロック供給元が複数存在し、前記クロックパケットにそれぞれのクロック供給元の識別子を付与し、同一のパケット網内で複数のクロックパケットが転送されることを特徴とするクロック伝達パケット網。
6. 請求項５に記載のクロック伝達パケット網において、
   前記クロック供給先は、前記複数のクロックパケットの中の第１のクロックパケットを入力して前記スレーブクロック周波数を前記マスタクロック周波数に合わせているときに、前記第１のクロックパケットの到着が一定時間途絶えた場合には第２のクロックパケットを入力し、第２のクロックパケットに搭載された時刻情報により前記スレーブカウンタを初期設定することを特徴とするクロック伝達パケット網。
7. 請求項４または請求項５に記載のクロック伝達パケット網において、
   前記マスタクロック周波数に合わせる必要がある端末は、前記ルータまたはスイッチに前記クロックパケットのマルチキャストの要求を送り、その要求に基づいて前記ルータまたはスイッチからマルチキャストされた前記クロックパケットを用いてスレーブクロック周波数を前記マスタクロック周波数に合わせる処理を行う手段を含み、
   前記ルータまたはスイッチは、前記要求のあった端末を前記クロック供給先として前記クロックパケットのマルチキャストを開始する構成であることを特徴とするクロック伝達パケット網。
8. 請求項５に記載のクロック伝達パケット網において、
   前記複数のクロックパケットがそれぞれ通過する経路に含まれるルータまたはスイッチについて、前記網同期装置を含まないルータまたはスイッチの数が最小となる経路のクロックパケットを選択することを特徴とするクロック伝達パケット網。
9. 請求項３に記載のクロック伝達パケット網の網同期装置において、
   前記ルータまたはスイッチに入力する前記問い合わせパケットに搭載された送信時のローカル時刻ｔ１をカウンタにセットし、前記問い合わせパケットが出力されるまでカウントアップし、前記問い合わせパケットが出力されるときのカウンタの値を前記ｔ１に上書きするｔ１積算手段と、
   前記ルータまたはスイッチに入力する前記回答パケットに搭載された送信時の標準時刻ｔ３をカウンタにセットし、前記回答パケットが出力されるまでカウントアップし、前記回答パケットが出力されるときの値を前記ｔ３に上書きするｔ３積算手段とを備えたことを特徴とする網同期装置。
10. 請求項４に記載のクロック伝達パケット網の網同期装置において、
    前記ルータまたはスイッチに入力する前記クロックパケットに搭載された時刻情報をカウンタにセットし、前記クロックパケットが出力されるまでカウントアップし、前記クロックパケットが出力されるときの値を前記時刻情報に上書きする時刻情報積算手段を備えたことを特徴とする網同期装置。
    

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