JP2009128174A - 時刻同期システム - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の装置間の時刻同期を高精度にとることができる時刻同期システムを提供する。
【解決手段】 基準時刻をもつ第１の試験装置と、この第１の試験装置の基準時刻に基づいて前記第１の試験装置と時刻同期をとる第２の試験装置を少なくとも備えた時刻同期システムにおいて、
前記第１の試験装置は、伝送遅延時間を算出すると共に、この伝送遅延時間に基準時刻を加えた時刻通知フレームを前記第２の試験装置に送信し、
前記第２の試験装置は、この時刻通知フレームの時刻を基準時刻とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、時刻情報を用いてデータ伝送を行う時刻同期システムに関し、特に、複数の装置間の時刻同期を高精度にとることができる時刻同期システムに関する。

近年、ＬＡＮ技術をベースとしてＷＡＮが各地域にそれぞれ構築され、これをさらに基幹網で接続した通信網が全国規模で構築されている。ＬＡＮやＷＡＮを接続する通信装置としては、周知のようにスイッチ、ルータ、ゲートウェイなどが知られ、フレーム単位の信号の交換／伝送が行なわれる。

ところで、このような通信装置の試験には、時刻情報を用いるものがある。例えば、ルータやスイッチ等の機器の内部処理時間をポート毎に調べる場合には、時刻情報が含まれた試験用データを生成して試験対象機器の一つのポートに順次入力し、その試験対象機器が他のポートから出力する試験用データを受信して、その受信時刻と受信した試験用データに含まれている時刻情報との差をポート毎に求める。このようなスイッチやルータを利用した通信システムの先行技術文献としては次のようなものがある。

特開２００６―０７４０８３号公報

以下、図５を参照して従来技術による時刻同期システムを説明する。図５は、従来技術による時刻同期システムの構成例である。送信試験装置１０は、試験対象装置３０を介して試験フレームを送信し、受信試験装置２０にて試験フレーム５００を受信する。

ここで、試験フレーム５００は、図６の様に、例えばプリアンブル５１１、ヘッダ部分、ペイロード部分、フレームチェックコード５２３からなる。また、ヘッダ部分は送信先アドレス５１２、送信元アドレス５１３、制御情報５１４からなり、ペイロード部分は任意パターン５２１、送信時刻情報５２２からなる。

送信試験装置１０は、試験フレーム５００の送信時刻情報５２２に送信時刻を埋め込み送信する。受信試験装置２０は試験フレーム５００の受信時に、送信時刻情報５２２と受信試験装置２０がもっている時刻情報を比較することで送信から受信までの遅延時間を算出する。

この方式により、試験対象装置３０が行なうフレーム交換処理によって発生する遅延時間を測定することができる。この際、送信試験装置１０と受信試験装置２０のそれぞれが各々もっている時刻情報が同期されていることが条件となる。

図７は、送信側と受信側で同一の時刻情報を利用する場合における時刻同期システムの構成例である。図７のシステムでは、送信を行なう試験装置と受信を行なう試験装置で同一の時間情報を使用することで、時刻同期を実現している。したがって、例えば同一筐体内など配線遅延が影響しない近距離に両者を配置することが必要となる。

図８は、送信側と受信側を直接配線する場合における時刻同期システムの構成例である。図８のシステムでは、送信試験装置５０と受信試験装置５１の間に配線を用意し、送信試験装置５０（もしくは受信試験装置５１）の時刻情報を基準として、受信試験装置５１（もしくは送信試験装置５０）に時刻情報の通知を行い、同一のクロック信号により時刻をカウントすることで時刻同期を実現する。

図９は、ＧＰＳ等の外部基準時刻を利用した場合における時刻同期システムの構成例である。図９のシステムでは、送信試験装置６０と受信試験装置６１の各々に時刻情報受信ポートを設け、ＧＰＳ等の外部基準時刻取得機能を使用する。

その他の同期の取り方としては、ＮＴＰ（Network Time Protocol）クライアント機能を各試験装置に実装し、各々独立して基準時刻情報を取得することにより時刻同期を実現しても良い。

このように、従来はさまざまな方法でシステムの時刻同期をとっている。

しかし、図７のシステムでは、１つの時刻情報を送信側と受信側の双方が使用しなければならないため、たとえば同一筐体内等、配線遅延が影響しない近距離に送信／受信ブロックを配置しなければならないという問題点がある。

また、図８のシステムでは、クロック信号および基準時刻信号の配線による遅延時間が時刻同期誤差となってしまうため、高精度に時刻同期をとることができないという問題点がある。また、配線異常等で時刻同期がずれた場合でも検出できないという問題点がある。

また図９のシステムでは、システムの外部に基準となる時刻情報が必要となる他、外部の基準時刻の精度により装置間誤差が発生する点が問題となる。また、ＧＰＳ等の信号を受信することができるようにする必要があるため、システム全体のコストが上がる点に問題がある。

本発明は、複数の装置間の時刻同期を高精度にとることができる時刻同期システムを提供することを目的とする。

このような課題を達成するために請求項１記載の発明は、
基準時刻をもつ第１の試験装置と、この第１の試験装置の基準時刻に基づいて前記第１の試験装置と時刻同期をとる第２の試験装置を少なくとも備えた時刻同期システムにおいて、
前記第１の試験装置は、伝送遅延時間を算出すると共に、この伝送遅延時間に基準時刻を加えた時刻通知フレームを前記第２の試験装置に送信し、
前記第２の試験装置は、この時刻通知フレームの時刻を基準時刻とする。

また、請求項２記載の発明は、
基準時刻を持つ第１の試験装置と、この第１の試験装置の基準時刻に基づいて前記第１の試験装置と時刻同期をとる第２の試験装置を少なくとも備えた時刻同期システムにおいて、
前記第１の試験装置は、
自己の試験装置の基準時刻を記憶する時刻記憶部と、
前記第２の試験装置で折り返された時刻通知フレームの時刻と前記時刻記憶部に記憶された基準時刻に基づいて、時刻通知フレームが第２の試験装置に到達するまでに生ずる伝送遅延時間を算出する遅延時間演算部と、
この遅延時間演算部で算出された遅延時間を記憶する遅延時間記憶部と、
前記時刻記憶部で記憶された基準時刻および遅延測定を行なう旨の情報が含まれた時刻通知フレームを送信すると共に、前記時刻記憶部で記憶された基準時刻に前記遅延時間記憶部で記憶された遅延時間を加えた時刻通知フレームを送信する時刻送信部を備え、
前記第２の試験装置は、
基準時刻および遅延測定を内容とする時刻通知フレームを受信するとそのまま前記第１の試験装置に折り返すと共に、前記時刻記憶部で記憶された基準時刻に前記遅延時間記憶部で記憶された遅延時間を加えた時刻通知フレームを受信する時刻受信部と、
前記時刻受信部で受信した時刻通知フレーム内の時刻を記憶する時刻記憶部と
を備える。

そして、請求項３記載の発明は、
基準時刻を持つ第１の試験装置と、この第１の試験装置の基準時刻に基づいて前記第１の試験装置と時刻同期をとる第２の試験装置を少なくとも備えた時刻同期システムにおける時刻同期方法であって、
前記第１の試験装置の時刻送信部が、基準時刻および遅延測定を行なう旨の情報が含まれた時刻通知フレームを送信する第１のステップと、
前記第２の試験装置の時刻受信部が、この時刻通知フレームをそのまま前記第１の試験装置に折り返す第２のステップと、
前記第１の試験装置の遅延時間演算部が、この折り返された時刻通知フレームの時刻と基準時刻に基づいて時刻通知フレームが第２の試験装置に到達するまでに生ずる伝送遅延時間を算出する第３のステップと、
前記第１の試験装置の時刻送信部が、この第３のステップで算出された伝送遅延時間に基準時刻を加えた時刻通知フレームを送信する第４のステップと、
前記第２の試験装置の時刻受信部が、第４のステップで入力された時刻通知フレームを受信する第５のステップと、
前記第２の試験装置の時刻記憶部が、第５のステップで受信された時刻通知フレームの時刻を記憶する第６のステップと
を含む。

本発明では次のような効果がある。第１の試験装置が伝送遅延時間を算出すると共に、この伝送遅延時間に基準時刻を加えた時刻通知フレームを第２の試験装置に送信し、第２の試験装置がこの時刻通知フレームの時刻を基準時刻とするので、複数の装置間の時刻同期を高精度にとることができる時刻同期システムを提供することができる。

以下、本発明の時刻同期システムを説明する。図１は本発明の動作の概要を説明するための図面である。まず、図１（Ａ）のように、試験装置１００と試験装置２００の間を配線し、「クロック信号」、「基準時刻通知信号」、および「折り返し時刻通知信号」をそれぞれ送信できるようにする。

図１の動作を説明する。図１（Ｂ）のように、試験装置１００は、試験装置２００に対して基準時刻を通知する。試験装置２００は、受信した基準時刻をそのまま試験装置１００へ通知する。試験装置１００は、受信した時刻と自身の基準時刻を比較し戻り遅延時間、つまり往復分の遅延時間を算出する。

試験装置１００は、図１（Ｃ）のように、算出した戻り遅延時間から試験装置２００までの配線遅延を算出する。この場合、試験装置２００が受信した基準時刻をそのまま試験装置１００に返しているので、たとえば、往復分の遅延時間の１／２を配線遅延として算出する。試験装置１００は、図１（Ｄ）のように、自身の基準時刻と上記配線遅延を足した時刻を試験装置２００に通知し、以下試験装置２００ではこの時刻を基準時刻として用いる。

図２は本発明による時刻同期システムで用いる試験装置の機能ブロック図である。図２において、試験装置１００は、基準時刻および発振器１１０をもった試験装置である。試験装置２００は、試験装置１００から時刻およびクロックを受け取る試験装置である。

発振器１１０は、時刻のカウントアップに使用するクロックを生成する発振器である。時刻記憶部１１１は、時刻情報（例えば、基準時刻）を記憶し、クロックによりカウントアップを行なうブロックである。時刻送信部１１２は、外部に時刻情報を送信するブロックである。遅延時間演算部１１３は、外部からの時刻情報と自己の装置の時刻を比較し、伝送遅延を算出するブロックである。

遅延時間記憶部１１４は、遅延時間演算部１１３が算出した遅延時間を記憶するブロックである。時刻受信部１１５は、外部からの時刻情報を受信し、受信した情報内の指示にしたがい、時刻情報の折り返し、時刻登録、時刻記憶部１１６の時刻情報出力を行なうブロックである。時刻記憶部１１６は、時刻受信部１１５で受信した時刻情報を記憶し、クロックによりカウントアップを行なうブロックである。

図２の動作を説明する。以下、時刻同期をとるまでの動作（Ａ．時刻同期シーケンス）と、この方法で時刻同期が取れた装置に対して時刻同期がとれているか確認をするための動作（Ｂ．時刻同期確認）に分けて説明する。

Ａ．時刻同期シーケンス
試験装置１００は、時刻送信部１１２から時刻記憶部１１１内の時刻情報および遅延測定を行なう旨の情報が含まれた時刻通知フレームを送信する。ここで、時刻通知フレームには、図３で示されるように、各種コマンド６０２（遅延測定：０、時刻登録：１、時刻要求：２）に関する情報の他、時刻情報６０３が含まれ、コマンド６０２としては遅延測定を行なう場合なので「０」が選択されることとなる。

再び図２に戻り説明する。試験装置２００は時刻情報および遅延測定（図３のコマンド６０２で０：遅延測定を指定する。）を指示する時刻通知フレームを受信すると、そのまま折り返し試験装置１００に送信する。

試験装置１００は、この折り返された時刻通知フレーム内の時刻と自己の装置の時刻に基づいて、時刻通知フレームが試験装置２００に到達するまでの伝送遅延を遅延演算部１１３で算出する。例えば、「（自己の装置の時刻−通知された時刻）／２」を伝送遅延時間とする。

そして、この算出された遅延時間は、遅延時間記憶部１１４に記憶される。時刻送信部１１２は、時刻記憶部１１１で記憶された基準時刻に遅延時間記憶部１１４で記憶された遅延時間の値を加えた値を時刻登録の内容とする時刻通知フレームを送信する。この際、図３のコマンド６０２は１：時刻登録を指定することとなる。

試験装置２００の時刻受信部１１５は、この時刻送信部１１２から送信された時刻通知フレームを受信すると、このフレーム内の時刻を時刻記憶部１１６に記憶する。このようにして、試験装置１００と試験装置２００の間で時刻同期が確立される。

Ｂ．時刻同期確認
試験装置１００は、時刻送信部１１２から時刻要求（コマンド６０２は「２」を選択）を選択した時刻通知フレームを送信する。試験装置２００はこの時刻通知フレームを受信すると、時刻記憶部１１６の時刻情報を試験装置１００に送信する。

試験装置１００は、時刻通知フレーム内の時刻と自己の装置の時刻を遅延演算部１１３で比較し、正しく時刻同期されているかを確認する。たとえば、受信した時刻通知フレーム通知内の時刻に遅延時間記憶部１１４に記憶された遅延時間を加えた時刻が自己の装置の基準時刻と一致すれば正常と判断する。

このように、試験装置１００が、伝送遅延時間を算出すると共に、この伝送遅延時間に基準時刻を加えた時刻通知フレームを第２の試験装置に送信し、試験装置２００が、この時刻通知フレームの時刻を基準時刻とするので、複数の装置間の時刻同期を高精度にとることができる時刻同期システムを提供することができる。

次に、本発明の応用として、複数の試験装置間で時刻同期を取る方法について図４を参照して説明する。試験装置３１０の機能としては、図２の試験装置１００の機能ブロックと試験装置２００の機能ブロックの双方を備えたものとなる。また、試験装置３２０、３３０、３４０についても試験装置３１０と同じ機能ブロック図となる。

まず、複数の試験装置３１０、３２０、３３０、３４０間をクロック、基準時刻、折り返し時刻の各信号を配線するために、任意の長さのケーブルで接続する（図４（Ａ））。試験装置３１０が持っている基準時刻を図２で説明した方法で試験装置３２０に通知し、基準時刻を共有する（図４（Ｂ）、（Ｃ））。

つづいて、試験装置３２０の基準時刻を同様の手順で試験装置３３０に通知する（図４（Ｄ）、（Ｅ））。試験装置３４０以降の説明については同様の手順を繰り返せば済むので説明を省略する。

このように、図２で説明した動作を次々と繰り返すことにより、試験装置の台数に拘らず、試験装置間の時刻を同期させることが可能となる。

本発明の動作の概要を説明するための図面である。 本発明による時刻同期システムで用いる試験装置の機能ブロック図である。 本発明の時刻通知フレームの例である。 本発明による時刻同期システムの応用例である。 従来技術による時刻同期システムの構成例である。 試験フレームの構成例である。 送信側と受信側で同一の時刻情報を利用する場合における時刻同期システムの構成例である。 送信側と受信側を直接配線する場合における時刻同期システムの構成例である。 ＧＰＳ等の外部基準時刻を利用した場合における時刻同期システムの構成例である。

符号の説明

１００ 試験装置
１１０ 発振器
１１１ 時刻記憶部
１１２ 時刻送信部
１１３ 遅延時間演算部
１１４ 遅延時間記憶部
１１５ 時刻受信部
１１６ 時刻記憶部
２００ 試験装置

Claims (3)

1. 基準時刻をもつ第１の試験装置と、この第１の試験装置の基準時刻に基づいて前記第１の試験装置と時刻同期をとる第２の試験装置を少なくとも備えた時刻同期システムにおいて、
   前記第１の試験装置は、伝送遅延時間を算出すると共に、この伝送遅延時間に基準時刻を加えた時刻通知フレームを前記第２の試験装置に送信し、
   前記第２の試験装置は、この時刻通知フレームの時刻を基準時刻とする
   ことを特徴とする時刻同期システム。
2. 基準時刻を持つ第１の試験装置と、この第１の試験装置の基準時刻に基づいて前記第１の試験装置と時刻同期をとる第２の試験装置を少なくとも備えた時刻同期システムにおいて、
   前記第１の試験装置は、
   自己の試験装置の基準時刻を記憶する時刻記憶部と、
   前記第２の試験装置で折り返された時刻通知フレームの時刻と前記時刻記憶部に記憶された基準時刻に基づいて、時刻通知フレームが第２の試験装置に到達するまでに生ずる伝送遅延時間を算出する遅延時間演算部と、
   この遅延時間演算部で算出された遅延時間を記憶する遅延時間記憶部と、
   前記時刻記憶部で記憶された基準時刻および遅延測定を行なう旨の情報が含まれた時刻通知フレームを送信すると共に、前記時刻記憶部で記憶された基準時刻に前記遅延時間記憶部で記憶された遅延時間を加えた時刻通知フレームを送信する時刻送信部を備え、
   前記第２の試験装置は、
   基準時刻および遅延測定を内容とする時刻通知フレームを受信するとそのまま前記第１の試験装置に折り返すと共に、前記時刻記憶部で記憶された基準時刻に前記遅延時間記憶部で記憶された遅延時間を加えた時刻通知フレームを受信する時刻受信部と、
   前記時刻受信部で受信した時刻通知フレーム内の時刻を記憶する時刻記憶部と
   を備えることを特徴とする時刻同期システム。
3. 基準時刻を持つ第１の試験装置と、この第１の試験装置の基準時刻に基づいて前記第１の試験装置と時刻同期をとる第２の試験装置を少なくとも備えた時刻同期システムにおける時刻同期方法であって、
   前記第１の試験装置の時刻送信部が、基準時刻および遅延測定を行なう旨の情報が含まれた時刻通知フレームを送信する第１のステップと、
   前記第２の試験装置の時刻受信部が、この時刻通知フレームをそのまま前記第１の試験装置に折り返す第２のステップと、
   前記第１の試験装置の遅延時間演算部が、この折り返された時刻通知フレームの時刻と基準時刻に基づいて時刻通知フレームが第２の試験装置に到達するまでに生ずる伝送遅延時間を算出する第３のステップと、
   前記第１の試験装置の時刻送信部が、この第３のステップで算出された伝送遅延時間に基準時刻を加えた時刻通知フレームを送信する第４のステップと、
   前記第２の試験装置の時刻受信部が、第４のステップで入力された時刻通知フレームを受信する第５のステップと、
   前記第２の試験装置の時刻記憶部が、第５のステップで受信された時刻通知フレームの時刻を記憶する第６のステップと
   を含むことを特徴とする時刻同期システムにおける時刻同期方法。

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