JP2010062992A - クロック同期方法及び通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 マスター装置においてクロックパケットの送信待ち時間が生じたためスレーブ装置におけるそのクロックパケットの到着時間とクロック情報との間にずれが生じても適切なクロック同期をとることができるクロック同期方法及び通信システムを提供する。
【解決手段】 マスター装置において送信キュー部に保持された送信されるべきパケットをその保持順に送信し、送信キュー部におけるパケットの送信待ち状態を監視し、その送信待ち状態に応じて送信待ち時間を予測し、マスタークロックに同期して変化するマスタークロック情報を生成し、予測結果を示す遅延情報とマスタークロック情報とを含むクロックパケットをスレーブ装置に送信されるべきパケットとして生成してそれを送信キュー部に出力し、スレーブ装置において自走クロックに同期して変化するスレーブクロック情報を生成し、クロックパケットが受信されたときその受信クロックパケットに含まれる遅延情報に応じてスレーブクロック情報を更新する。
【選択図】 図1
【解決手段】 マスター装置において送信キュー部に保持された送信されるべきパケットをその保持順に送信し、送信キュー部におけるパケットの送信待ち状態を監視し、その送信待ち状態に応じて送信待ち時間を予測し、マスタークロックに同期して変化するマスタークロック情報を生成し、予測結果を示す遅延情報とマスタークロック情報とを含むクロックパケットをスレーブ装置に送信されるべきパケットとして生成してそれを送信キュー部に出力し、スレーブ装置において自走クロックに同期して変化するスレーブクロック情報を生成し、クロックパケットが受信されたときその受信クロックパケットに含まれる遅延情報に応じてスレーブクロック情報を更新する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、マスタークロックに応じて動作してパケットを送信するマスター装置と、そのパケットを受信してマスタークロックに同期したタイミングで動作するスレーブ装置とを備えた通信システム及びそのマスター装置とスレーブ装置との間におけるクロック同期方法に関する。
従来、電話網において局舎から遠く離れた遠隔地に設置される電話交換装置(以降、遠隔加入者収容装置と称す)のクロック同期については、局舎内電話交換装置(以降、局舎内装置と称す)と遠隔加入者収容装置との間をSDH(Synchronous Digital Hierarchy)インタフェースで接続し、遠隔加入者収容装置においてSDHインタフェースからクロック抽出を実施することにより、クロック同期が実現されていた。一方、局舎内装置には、網同期網から同期クロックが供給される。
従来技術では、遠隔加入者収容装置と局舎内装置との間は、SDHインタフェースで接続されるため、クロック同期に問題はなかった。
遠隔加入者収容装置をIP(Internet Protocol)化した場合には、遠隔加入者収容装置と局舎内装置との間のインタフェースが、IPインタフェースとなり、SDHインタフェースで採用した伝送路抽出によるクロック同期が不可能となる。IP網上でクロック同期を実現するための一般的な方法としては、IP網上にクロック情報を埋め込んだパケットデータ(以降、クロックパケットと称す)を転送することにより、クロック同期を実現する方法がある。
特開2005−253033号公報
しかしながら、IP網上にはクロックパケット以外のパケットも転送されており、それらのパケットと送信が重なった場合には、送信キュー部での待ち時間が発生する。例えば、1500バイトのデータ送出中にクロックパケットを送信する場合は、100Mbpsの速度の場合で、120μsecの待ち時間が発生する。これを一般的に「IP網の揺らぎ」と呼ぶ。このIP網の揺らぎが発生した状態で、遠隔加入者収容装置において、クロック同期を実施すると、クロック情報を埋め込んだクロックパケットの到着時間とクロック情報との間にずれが生じるため、クロック周波数精度やジッタ・ワンダが悪化し、適切なクロック同期が実現できないという問題があった。このことは、局舎内装置と遠隔加入者収容装置とを備えた通信システムの場合に限らず、マスタークロックに応じて動作してパケットを送信するマスター装置と、そのパケットを受信してマスタークロックに同期したタイミングで動作するスレーブ装置とを備えた通信システムにおいても同様である。
そこで、本発明の目的は、マスター装置においてクロックパケットの送信待ち時間が生じたためスレーブ装置におけるそのクロックパケットの到着時間とクロック情報との間にずれが生じても適切なクロック同期をとることができるクロック同期方法及び通信システムを提供することである。
本発明のクロック同期方法は、マスタークロックに応じて動作してパケットを送信するマスター装置と、前記パケットを受信して前記マスタークロックに同期したタイミングで動作するスレーブ装置との間におけるクロック同期方法であって、前記マスター装置において送信キュー部に保持された送信されるべきパケットをその保持順に送信する送信ステップと、前記送信キュー部におけるパケットの送信待ち状態を監視する監視ステップと、前記監視ステップによって監視された送信待ち状態に応じて送信待ち時間を予測する予測ステップと、前記マスタークロックに同期して変化するマスタークロック情報を生成するマスターカウンタステップと、前記予測ステップによる予測結果を示す遅延情報を前記マスタークロック情報とを含むクロックパケットを前記スレーブ装置に送信されるべきパケットとして生成してそれを前記送信キュー部に出力するパケット生成ステップと、前記スレーブ装置において自走クロックに同期して変化するスレーブクロック情報を生成するスレーブカウンタステップと、前記スレーブ装置において前記パケットを受信する受信ステップと、前記受信ステップによって前記クロックパケットが受信されたときその受信クロックパケットに含まれる前記遅延情報に応じて前記スレーブクロック情報を更新する更新ステップと、を備えることを特徴としている。
本発明の通信システムは、マスタークロックに応じて動作してパケットを送信するマスター装置と、前記パケットを受信して前記マスタークロックに同期したタイミングで動作するスレーブ装置とを備えた通信システムであって、前記マスター装置は、送信されるべきパケットを送信順に保持する送信キュー部を有し、その送信キュー部に保持されたパケットをその送信順に送信する送信手段と、前記送信キュー部におけるパケットの送信待ち状態を監視する監視手段と、前記監視手段によって監視された送信待ち状態に応じて送信待ち時間を予測する予測手段と、前記マスタークロックに同期して変化するマスタークロック情報を生成するマスターカウンタ手段と、前記予測手段による予測結果を示す遅延情報を前記マスタークロック情報とを含むクロックパケットを前記スレーブ装置に送信されるべきパケットとして生成してそれを前記送信キュー部に出力するパケット生成手段と、を備え、前記スレーブ装置は、自走クロックに同期して変化するスレーブクロック情報を生成するスレーブカウンタ手段と、前記パケットを受信する受信手段と、前記受信手段によって前記クロックパケットが受信されたときその受信クロックパケットに含まれる前記遅延情報に応じて前記スレーブクロック情報を更新する手段と、を備えることを特徴としている。
本発明によれば、マスター装置の送信キュー部におけるパケットの送信待ち状態を監視し、送信待ち状態に応じて送信待ち時間を予測し、その予測結果を示す遅延情報をマスタークロック情報とを含むクロックパケットをスレーブ装置に送信されるべきパケットとして送信キュー部を介してスレーブ装置に送信し、スレーブ装置ではクロックパケットを受信したときその受信クロックパケットに含まれる遅延情報に応じてスレーブクロック情報を更新することが行われる。よって、マスター装置においてクロックパケットの送信待ち時間が生じたためスレーブ装置におけるそのクロックパケットの到着時間とクロック情報との間にずれが生じても適切なクロック同期をとることができる。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は第1の実施例として本発明のクロック同期方法が適用された通信システムを示している。この通信システムは、遠隔加入者収容装置10と局舎内装置30とを備えている。遠隔加入者収容装置10と局舎内装置30との間は図示しないインターネットの回線によって接続されている。局舎内装置30はマスター装置であって、電話サービス事業者が保有する局舎に設置される。遠隔加入者収容装置10は、スレーブ装置であって、マスター装置である局舎内装置30のマスタークロックに従属して動作する装置である。また、遠隔加入者収容装置10は局舎内に設置されるのではなく、局舎から離れた遠隔地に設置される。局舎内装置30には、電話網70、専用線網80、網同期網60の各ネットワークが接続される。
局舎内装置30は、クロック同期部31、クロック情報生成部33、揺らぎ発生フラグ付与部34、クロックパケット生成部35、送信キュー部36、送信キュー監視部37、電話パケット生成部38及び専用線パケット生成部39を備えている。
クロック同期部31は網同期網60から出力されるクロック信号61を入力し、そのクロック信号61に応じてマスタークロックである局舎内装置クロック32を生成し、それを局舎内装置30内のクロック情報生成部33、揺らぎ発生フラグ付与部34、クロックパケット生成部35、送信キュー部36、送信キュー監視部37、電話パケット生成部38、及び専用線パケット生成部39を含む各ブロックへ供給する。
クロック情報生成部33は、局舎内装置クロック32を計数する巡回カウンタ33a(マスターカウンタ手段)を備え、そのカウンタ33aの計数値を示すクロック情報4(マスタークロック情報)を生成し、揺らぎ発生フラグ付与部34を経由して、クロックパケット生成部35に入力される。クロックパケット生成部35はクロック情報4を含むクロックパケット1を生成してそれを送信キュー部36に供給する。
送信キュー監視部37は送信キュー部36の状態を監視しており、監視した送信キュー状態6を揺らぎ発生フラグ付与部34へ通知する。送信キュー状態6には、送信キュー部36の送信待ち状態のパケットの量或いはキューの使用率などが含まれる。揺らぎ発生フラグ付与部34は送信キュー状態6に応じて揺らぎ発生フラグ7をクロックパケット生成部35に入力する。
電話網70からの電話データ71は電話パケット生成部38に入力され、電話パケット生成部38は電話データ71に応じて電話パケット2を生成して送信キュー部36に出力する。専用線網80からの専用線データ81は専用線パケット生成部39に入力され、専用線パケット生成部39は専用線データ81に応じて専用線パケット3を生成して送信キュー部36に出力する。よって、送信キュー部36にはクロックパケット1だけではなく、電話パケット2や専用線パケット3も含まれる。
遠隔加入者収容装置10は、受信バッファ11、パケット振分部12及びクロック再生部20を備えている。クロック再生部20は揺らぎ発生フラグ認識部21及びクロック情報更新部22からなる。
受信バッファ11は局舎内装置30から送信されたパケット(クロックパケット1、電話パケット2、専用線パケット3)を受信する。受信バッファ11で受信されたパケットはパケット振分部12に供給される。パケット振分部12は受信パケットをクロックパケット1、電話パケット2及び専用線パケット3のいずれかに振り分ける。クロックパケット1はクロック再生部20内の揺らぎ発生フラグ認識部21に入力され、その後、クロック情報更新部22に転送される。
クロック情報更新部22は、局舎内装置クロック32と同じ周波数で計数動作を行う巡回カウンタ22a(スレーブカウンタ手段)を備え、巡回カウンタ22aの計数値を自己のクロック情報5(スレーブクロック情報)として生成し、更に、そのクロック情報5に応じて遠隔加入者収容装置クロック13とを生成し、その遠隔加入者収容装置クロック13を遠隔加入者収容装置10内の各ブロック(受信バッファ11,パケット振分部12,クロック再生部20を含む)に供給する。巡回カウンタ22aは巡回カウンタ33aと同じ計数範囲で計数し、その計数値である自己のクロック情報5は、クロック情報4と同じビット数である。
なお、図1には図示していないが、局舎内装置30には送信キュー部36に保持されたパケットを保持順に上記のインターネットの回線に送信する送信手段が備えられ、遠隔加入者収容装置10にはそのインターネットの回線を介してパケットを受信してそれをバッファ11に供給する受信手段が備えられている。
次に、かかる構成の通信システムの動作について説明する。
クロック情報生成部33はクロック同期部31から入力される局舎内装置クロック32に応じてクロック情報4を生成する。このクロック情報4は、複数ビット(ビット数は任意)の巡回カウンタの値である。
送信キュー監視部37では、送信キュー部36の状態の監視が常に行われており、送信キュー部36の送信待ち状態のパケットの量が送信キュー状態6として揺らぎ発生フラグ付与部34に通知される。
図2に示すように、揺らぎ発生フラグ付与部34では、クロック情報4が入力された時点において、送信キュー部36での待ち時間が送信キュー状態6に応じて予測される(ステップS1)。そして、送信待ち状態のパケット量により、一定時間以上の待ち時間か否かが判定される(ステップS2)。送信キュー部36で送信待ち状態のパケット量が所定量以上のため予め設定された一定時間以上の待ち時間が予測される場合には、IP網の揺らぎが発生するので、揺らぎ発生を示す揺らぎ発生フラグ7が生成され(ステップS3)、それがクロックパケット生成部35に供給される。一方、送信待ち状態のパケット量が所定量に満たないため一定時間以上の待ち時間が必要でない場合は、揺らぎ発生フラグ7は生成されない(ステップS4)。
揺らぎ発生フラグ7が供給されたクロックパケット生成部35では、そのときのクロック情報4と揺らぎ発生フラグ7とをペイロードとしてIPパケット化の処理が実施される。そのIPパケット、すなわちクロックパケット1は送信キュー部36を経由して、遠隔加入者収容装置10へ送信される(ステップS5)。一方、揺らぎ発生フラグ7が供給されなかった場合にはクロックパケット生成部35はクロック情報4をペイロードとしてIPパケット化の処理が実施され、そのクロックパケット1が送信キュー部36を経由して、遠隔加入者収容装置10へ送信される(ステップS6)。
遠隔加入者収容装置10では、局舎内装置30から送信されたクロックパケット1は受信バッファ11を介してパケット振分部12に供給される。パケット振分部12はそのクロックパケット1を揺らぎ発生フラグ認識部21に供給する。図3に示すように、揺らぎ発生フラグ認識部21ではクロックパケット1を解析し、揺らぎ発生フラグ7の有無を確認する(ステップS11)。クロック情報更新部22では、揺らぎ発生フラグ7がある場合は、そのクロックパケット1を廃棄し、自己のクロック情報5は更新しない(ステップS12)。すなわち、クロック情報5は自走状態となる。揺らぎ発生フラグがない場合には、クロックパケット1中のクロック情報4を使用して、巡回カウンタ22aの計数値がセットされる(ステップS13)。すなわち、自己のクロック情報5がクロック情報4に等しくされる。
このようにクロックパケット1を局舎内装置30から遠隔加入者収容装置10に周期的に送信することで、クロック情報4とクロック情報5の値を一致させることが可能となり、遠隔加入者収容装置10のクロック同期を実現することができる。揺らぎ発生フラグを含むクロックパケット1が遠隔加入者収容装置10で受信された場合には、クロック情報5の値は巡回カウンタ22aの計数値はそのままであるので、自己のクロック情報5は更新されない。
なお、両装置間の伝搬遅延や内部処理遅延は考慮していないため、両装置間のクロック同期は周波数同期のみであり、位相同期は実施しない。
上記した第1の実施例によれば、送信キュー部36の状態を監視し、送信キュー部の送信待ち状態のパケット量が所定量に満たないための待ち時間がない、若しくは少ない場合にのみ、クロック情報5をマスタークロックであるクロック情報4で更新し、送信キュー部の送信待ち状態のパケット量が所定量以上のため送信待ち時間が発生している場合には、クロック情報5を更新しないので、良好なクロック同期が可能となる。遠隔加入者収容装置クロック13はクロック情報5から生成されるため、遠隔加入者収容装置クロック13の同期周波数精度の悪化、及びジッタ・ワンダ成分の悪化を防止することができ、遠隔加入者収容装置10を正常動作させることができる。
なお、上記した第1の実施例においては、遅延情報として揺らぎ発生フラグ7を示しているが、一定時間以上の待ち時間が予測される場合に揺らぎ発生フラグ7=論理1とし、一定時間に満たない待ち時間が予測される場合に揺らぎ発生フラグ7=論理0として送信されるクロックパケット1は常に揺らぎ発生フラグ7とクロック情報4とを含むようにしても良い。
図4は本発明の第2の実施例として通信システムを示している。この通信システムにおいて図1のシステムと同一部分は同一符号を用いて示している。局舎内装置30においては、図1の揺らぎ発生フラグ付与部34に代えて待ち時間補正付与部40が備えられている。遠隔加入者収容装置10においては、図1の揺らぎ発生フラグ認識部21に代えてクロック情報補正部23が備えられている。
待ち時間補正付与部40は、送信キュー監視部37から供給される送信キュー状態6に応じて送信キュー部36での待ち時間に対応したクロック情報4の補正値を予測し、その結果を待ち時間補正値8として、クロック情報4と共に、クロックパケット生成部35に送出する。
クロック情報補正部23は、パケット振分部12によって振り分けられたクロックパケット1中の待ち時間補正値8に応じてクロック情報4を補正し、補正後のクロック情報4をクロック情報4’としてクロック情報更新部22に出力する。クロック情報更新部22は、補正後のクロック情報4’を使用して、自己のクロック情報5を更新する。
その他の構成は図1に示した第1の実施例と同一であるので、ここでの説明は省略される。
かかる第2の実施例の通信システムにおいては、待ち時間補正付与部40では図5に示すように、送信キュー部36での待ち時間が送信キュー状態6、すなわち送信待ち状態のパケット量に応じて送信キュー部36での送信待ち時間が計算される(ステップS21)。その待ち時間に対応したクロック情報4の補正値8が計算される(ステップS22)。その待ち時間補正値8がクロック情報4と共にクロックパケット1として生成される(ステップS23)。
図6に示すように、クロック情報補正部23では、パケット振分部12によって振り分けられたクロックパケット1が供給されると、そのクロックパケット1中の待ち時間補正値8に応じてクロック情報4が補正される(ステップS31)。補正後のクロック情報4はクロック情報4’としてクロック情報更新部22に出力される(ステップS32)。クロック情報更新部22では、補正後のクロック情報4’に応じて自己のクロック情報5が更新される。すなわち、自己のクロック情報5が補正後のクロック情報4’に等しくされる。
以上のように、第2の実施例によれば、送信キュー部36の状態を監視し、送信キュー部の送信待ち状態のパケット量に応じてクロック情報4の補正値がクロック情報4と共にクロックパケット1として遠隔加入者収容装置10に送信されるので、補正値で補正されたクロック情報4、すなわちクロック情報4’によってクロック情報5は更新される。よって、送信キュー部36の待ち時間の大小に係わらず、クロック情報5を更新することが可能となり、遠隔加入者収容装置10のクロック情報5が更新されず自走状態となることが少なくなるため、更に良好なクロック同期が可能となる。
第2の実施例では、クロック情報4の補正は、クロック情報補正部23で実施しているが、局舎内装置30内の待ち時間補正付与部40において、待ち時間補正値8を付与する際に、クロック情報4を補正し、補正後のクロック情報4のみをペイロードとして、クロックパケット生成部35へ送出することも可能である。
また、第1及び第2の実施例では、網同期網60からクロック信号61を入手可能な局舎内装置30と遠隔加入者収容装置10との間のクロック同期方法について記述したが、同一の方法を用いて、遠隔加入者収容装置10と別の遠隔加入者収容装置の間でクロック同期を行うことも可能である。
また、本発明によれば、局舎内装置10から複数の遠隔加入者収容装置に対して、クロック同期を行うことも可能である。
更に、上記の各実施例においては、マスター装置が局舎内装置30であり、スレーブ装置が遠隔加入者収容装置10である場合について説明したが、マスター装置及びスレーブ装置はこれに限定されない。
10 遠隔加入者収容装置
11 受信バッファ
12 パケット振分部
20 クロック再生部
21 揺らぎ発生フラグ認識部
22 クロック情報更新部
30 局舎内装置
31 クロック同期部
33 クロック情報生成部
34 揺らぎ発生フラグ付与部
35 クロックパケット生成部
36 送信キュー部
37 送信キュー監視部
11 受信バッファ
12 パケット振分部
20 クロック再生部
21 揺らぎ発生フラグ認識部
22 クロック情報更新部
30 局舎内装置
31 クロック同期部
33 クロック情報生成部
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35 クロックパケット生成部
36 送信キュー部
37 送信キュー監視部
Claims (5)
- マスタークロックに応じて動作してパケットを送信するマスター装置と、前記パケットを受信して前記マスタークロックに同期したタイミングで動作するスレーブ装置との間におけるクロック同期方法であって、
前記マスター装置において送信キュー部に保持された送信されるべきパケットをその保持順に送信する送信ステップと、
前記送信キュー部におけるパケットの送信待ち状態を監視する監視ステップと、
前記監視ステップによって監視された送信待ち状態に応じて送信待ち時間を予測する予測ステップと、
前記マスタークロックに同期して変化するマスタークロック情報を生成するマスターカウンタステップと、
前記予測ステップによる予測結果を示す遅延情報を前記マスタークロック情報とを含むクロックパケットを前記スレーブ装置に送信されるべきパケットとして生成してそれを前記送信キュー部に出力するパケット生成ステップと、
前記スレーブ装置において自走クロックに同期して変化するスレーブクロック情報を生成するスレーブカウンタステップと、
前記スレーブ装置において前記パケットを受信する受信ステップと、
前記受信ステップによって前記クロックパケットが受信されたときその受信クロックパケットに含まれる前記遅延情報に応じて前記スレーブクロック情報を更新する更新ステップと、を備えることを特徴とするクロック同期方法。 - 前記予測ステップは、前記予測待ち時間が予め定められた一定時間以上であるとき揺らぎ発生フラグを前記遅延情報として発生し、前記予測待ち時間が前記一定時間に満たないとき前記揺らぎ発生フラグを発生せず、
前記更新ステップは、前記遅延情報として前記揺らぎ発生フラグが存在する場合には前記スレーブクロック情報を更新せず、前記遅延情報として前記揺らぎ発生フラグが存在しない場合には前記スレーブクロック情報を更新することを特徴とする請求項1記載のクロック同期方法。 - 前記予測ステップは、前記予測待ち時間に応じて前記マスタークロック情報の補正値を前記遅延情報として生成し、
前記更新ステップは、前記補正値に応じて前記マスタークロック情報を補正し、その補正後のマスタークロック情報に応じて前記スレーブクロック情報を更新することを特徴とする請求項1記載のクロック同期方法。 - 前記監視ステップは前記送信キュー部における送信待ちのパケット量を前記送信待ち状態とし、
前記予測ステップは前記送信待ちのパケット量に応じて前記送信待ち時間を予測することを特徴とする請求項1記載のクロック同期方法。 - マスタークロックに応じて動作してパケットを送信するマスター装置と、前記パケットを受信して前記マスタークロックに同期したタイミングで動作するスレーブ装置とを備えた通信システムであって、
前記マスター装置は、送信されるべきパケットを送信順に保持する送信キュー部を有し、その送信キュー部に保持されたパケットをその送信順に送信する送信手段と、
前記送信キュー部におけるパケットの送信待ち状態を監視する監視手段と、
前記監視手段によって監視された送信待ち状態に応じて送信待ち時間を予測する予測手段と、
前記マスタークロックに同期して変化するマスタークロック情報を生成するマスターカウンタ手段と、
前記予測手段による予測結果を示す遅延情報を前記マスタークロック情報とを含むクロックパケットを前記スレーブ装置に送信されるべきパケットとして生成してそれを前記送信キュー部に出力するパケット生成手段と、を備え、
前記スレーブ装置は、自走クロックに同期して変化するスレーブクロック情報を生成するスレーブカウンタ手段と、
前記パケットを受信する受信手段と、
前記受信手段によって前記クロックパケットが受信されたときその受信クロックパケットに含まれる前記遅延情報に応じて前記スレーブクロック情報を更新する手段と、を備えることを特徴とする通信システム。
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