JP2010135880A - クロック同期システムおよびクロック同期方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クロック供給装置を直接供給していない装置がＩＰ網で音声やデータ通信を行う場合に、クロック供給装置とクロック同期を行う手段を提供する。
【解決手段】クロック供給装置を直接収容した装置が、自装置の送信バッファに格納後、パケットが出力できるまでの時間を算出し、算出した時間情報を８ｋＨｚ周期でクロック供給装置を直接収容していない装置にＩＰパケットを送出するクロック分配装置と、クロック分配装置から受信したＩＰパケットから８ｋＨｚ周期情報識別パタンを監視して、８ｋＨｚ周期のタイミングとその出力遅延時間の情報とネットワークの遅延量の統計情報から８ｋＨｚクロックのタイミングを補正することが可能な装置とを組み合わせることで解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、クロック同期システムおよびクロック同期方法に係わり、特に中継網をＩＰ網とするクロック同期システムおよびクロック同期方法に関する。

大容量回線の低価格化や通信業界の規制緩和などにより、安価に電話を行うことのできるＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）技術を基盤としたＩＰ（Internet Protocol）電話が普及し、その利用者が増加傾向にある。一方、従来の通信ネットワークは、電話網、移動網、専用線網、放送網などサービス毎に垂直統合された独立したネットワークである。

近年、複数存在していたネットワークを一つに統合してオペレーションコストを低減させる動きがある。統合後のネットワークは、ＩＰ網で構成されると考えられる。したがって、公衆回線電話網（ＰＳＴＮ：Public Switching Telephone Network）もＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical Network）／ＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）で構成されたネットワークからＩＰで構成されたネットワークへ移行することが想定される。

ＩＰネットワークへ中継網が変更となることで、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのネットワークで実現していた網同期ができなくなる。ここで、網同期は、公衆回線電話網の各装置の同期を取るためのクロック供給装置とのクロック同期である。ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのネットワークでは、クロック供給装置を直接収容していない装置においても、クロック供給装置を直接収容している装置とＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのネットワークで接続することで、伝送路からクロックを抽出することで網同期が可能である。

しかし、ＩＰ網では、一般的に各装置間でクロック同期が行なわれていない。また、ＩＰ網は、各装置でクロックが独立しているために、非同期で動作するネットワークである。各装置が自装置内の基準クロックで独立して動作するため、各装置の基準クロックの精度の差異によりデータロスが発生することがある。データロスが発生すると、音声データの場合、通話中の音声にノイズが重畳して通話品質の劣化が発生する。また、ＦＡＸやモデムなどのデータ通信の場合、送信先に正しいデータが送信されず、送信先で誤ったデータを再生してしまう現象が発生する。

中継網をＩＰとした電話サービスは、重要なライフラインとなりつつある。したがって、ＩＰを使用した電話サービスの品質を確保する必要が生じている。
ＩＰ網におけるデータロスの要因の一つとして、各装置間のクロック精度の差異が挙げられる。ＩＰ網で網同期を行なう技術として、非特許文献１に記載されたＩＥＥＥ１５８８、非特許文献２に記載されたＮＴＰ（Network Time Protocol）の時間同期プロトコルが提案されている。

非特許文献１および非特許文献２に示す時刻同期方法は、ＧＰＳ（Global Positioning System）、標準電波、原子時計などの正確な時刻源に直接接結されたマスター装置と時刻源と接続していないスレーブ装置から構成される。スレーブ装置は、任意のタイミングでマスター装置に対して時間の問い合わせのパケットを送出する。マスター装置は、時間問い合わせのパケットを受信すると、時間問い合わせパケットを送信したスレーブ装置に対して現在の時間を挿入したパケットを返信する。スレーブ装置は、マスター装置から返信された時間パケットと、時間問い合わせパケット送出時と時間パケット受信時のタイムスタンプを使用して伝送路における遅延時間を算出して、マスター装置から受信した時間パケットの時刻に対して時刻補正を行って網同期を行なう方法である。

Kannisto J et al.、"Software and Hardware Prototypes of the IEEE1588 Precision Time Protocol on Wireless LAN", LOCAL AND METROPOLITAN AREA NETWORKS, 2005. LANMAN 2005. THE 14 TH IEEE WORKSHOP ON CHANIA, CRETE, GREECE 18-21 SEPT. 2005, PISCATAWAY, NJ, USA, IEEE, 18 September 2005 (2005-09-18), pages 1-6 ＲＦＣ１３０５

先に述べたようなＩＥＥＥ１５８８（非特許文献１）またはＮＴＰ（非特許文献２）における時間同期方式を用いて、クロック同期を行った場合、マスター装置のＩＰ網インタフェースの送信バッファのデータ量により、ＩＰパケットの送信が遅れ、スレーブ装置へ正しい同期情報が遅れないことがある。例えば、マスター装置とスレーブ装置を１対ｎ接続した際に、スレーブ装置からの時間問い合わせパケットのアクセス集中により、マスター装置が輻輳することがある。このとき、マスター装置は、ＩＰ網インタフェースの送信バッファの送信データの積み込み数が増加する。この結果、マスター装置は、意図したタイミングで時間同期用パケットの送信ができず、マスター装置でパケット生成時に挿入するタイムスタンプとは異なったタイミングでスレーブ装置にパケットを送出することになる。

また、ＩＥＥＥ１５８８、ＮＴＰをサポートしたマスターとなる装置が、ＩＥＥＥ１５８８またはＮＴＰ専用の装置ではなく、ＰＳＴＮとＩＰ網間に配備するＶｏＩＰゲートウェイと一体化した装置の場合、音声パケットや呼制御パケットの送信処理と重複することがある。このとき、マスター装置は、スレーブ装置からの時間問い合わせパケットに対する応答について、意図したタイミングで送信できない。

スレーブ装置は、マスター装置から受信した時間同期用パケットに同期して動作する。マスター装置が意図したタイミングとは異なるタイミングでマスター装置内から出力するとき、スレーブ装置は、実際の時間とは異なる情報を受信して同期を行なうことになる。

したがって、中継網をＩＰとした電話サービスにおいて、マスター装置内のＩＰ網インタフェースの送信バッファの状態によって、マスター装置内でのパケット出力遅延が原因でスレーブ装置となる電話交換機間でクロック同期が出来ない場合がある。

本発明は、上記の点に鑑み、中継網をＩＰとした電話サービスにおいて、マスター装置内でのパケット出力遅延によるスレーブ装置間のクロック精度の差異によるデータロスを発生させないクロック同期システムおよびクロック同期方法を提供する。

上述の課題は、ＩＰ網で接続されたクロック分配装置とクロック抽出装置とからなり、クロック分配装置は、予め定めた周期ごとに周期同期用パケットを生成し、この周期同期用パケットに、送信バッファの蓄積量に依存する第１の遅延時間と周期同期用パタンとを記録して、ＩＰ網を介してクロック抽出装置に送信し、クロック抽出装置は、周期同期用パケットを受信すると、周期同期用パタンから予め定めた周期のタイミングを取得し、第１の遅延時間とＩＰ網における第２の遅延時間とから、タイミングを調整するクロック分配システムにより、達成できる。

また、予め定めた周期ごとに周期同期用パケットを生成するステップと、周期同期用パケットに、送信バッファの蓄積量に依存する第１の遅延時間と周期同期用パタンとを記録して、ＩＰ網を介して送信するステップと、周期同期用パケットを受信するステップと、周期同期用パタンから予め定めた周期のタイミングを取得するステップと、第１の遅延時間とＩＰ網における第２の遅延時間とから、タイミングを調整するステップとからなるクロック分配方法により、達成できる。

中継網をＩＰとしたシステムにおいて、クロック供給装置などの正確な時刻源に直接接結していないクロック再生装置のクロック同期が可能であり、クロック精度の差異によるデータロスを無くすことができる。

以下本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。

図１は、電話交換機３００−１と電話交換機３００−２の中継網をＩＰ網１００とした電話システム５００のブロック図である。ＩＰ網１００には、２台の電話交換機３００、クロック分配装置２００、ＣＡ（Call Agent）１４０が接続されている。ＣＡ１４０は、ＩＰ網１００内における電話端末１３０−１と、電話端末１３０−２との呼接続制御を行なう。電話交換機３００−１は、電話端末１３０−１を接続する。電話交換機３００−２は、電話端末１３０−２を接続する。クロック供給装置１１０は、電話システム５００のクロック源であり、電話交換機３００−２、クロック分配装置２００と直接接続する。クロック分配装置２００は、ＩＰ網１００を介して電話交換機３００−１と接続し、電話交換機３００−１のクロック源となる。

図２は、ＩＰ網でクロック同期を実現するクロック分配装置のブロック図である。図２において、クロック分配装置２００は、クロックインタフェース部２１５と、クロック抽出部２２０と、送信データ量情報管理部２４５と、出力遅延情報生成部２４０と、８ｋＨｚ周期同期用パケット生成部２３５と、パケット送出部２２５とＩＰ網インタフェース部２３０と、送信先情報格納部２５０と、８ｋＨｚ監視部２０５と、制御部２１０とを具備する。

クロックインタフェース部２１５は、クロック供給装置１１０と接続し、電話システム５００の源振となる複合クロック（６４ｋＨｚ＋８ｋＨｚ）を受信する。クロック抽出部２２０は、クロックインタフェース部２１５で受信した電話システムの源振となる複合クロックから８ｋＨｚ周期の８ｋパルスを抽出する。送信データ量情報管理部２４５は、パケット送出部２２５に積み込まれている送信パケットのデータ量を格納する。送信先情報格納部２５０は、８ｋＨｚ周期同期用パケットの送信先の情報を格納する。

出力遅延情報生成部２４０は、送信データ量情報管理部２４５に格納されているデータ量と伝送媒体の周波数から８ｋＨｚ周期同期用パケットが出力されるまでの遅延時間を算出する。８ｋＨｚ周期同期用パケット生成部２３５は、クロック抽出部２２０で抽出した８ｋＨｚを基準として、８ｋＨｚ周期で８ｋＨｚ周期情報を示す８ｋＨｚ周期情報識別パタン４４５と出力遅延情報４４０をパケット化してパケット送出部２２５の送信バッファにパケットを積み込む。８ｋＨｚ周期同期用パケット生成部２３５は、同時に、送信データ量情報管理部２４５に積み込んだパケットのデータ量を通知する。パケット送出部２２５は、制御部２１０より積み込まれたＩＰパケットまたは８ｋＨｚ周期同期用パケット生成部２３５で生成されたＩＰパケットを順次出力する。ＩＰ網インタフェース部２３０は、ＩＰ網１００と接続し、８ｋＨｚ周期同期用パケットまたは制御部２１０で生成されたパケットを送信する。８ｋＨｚ監視部２０５は、抽出された８ｋＨzクロックが正常か監視する。制御部２１０は、上記各ブロックを制御する。

図３は、ＩＰ網でクロック同期を実現する電話交換機のブロック図である。図３において、電話交換機３００は、ＩＰ網インタフェース３１５と、ＴＤＭ−ＩＰ変換部３２０と、ＴＤＭ信号送受信部３２５と、電話端末インタフェース３３０と、ネットワーク遅延監視部３３５と、クロック情報抽出部３４０と、遅延情報再生部３４５と、ＰＬＬ部３５０と、クロックインタフェース部３５５と、クロック抽出部３６０と、制御部３１０とを具備する。

クロックインタフェース部３５５は、クロック供給装置１１０と接続し、電話システム５００の源振となるクロックを受信する。なお、図１の構成では電話交換機３００−２のみクロックインタフェース部３５５を使用する。クロック抽出部３６０は、クロックインタフェース部３５５で受信した源振となるクロックから８ｋＨｚ周期の８ｋパルスを抽出して、ＰＬＬ部３５０のリファレンスクロックとして使用する。ＩＰ網インタフェース部３１５は、ＩＰ網１００と接続し、クロック分配装置２００が出力する８ｋＨｚ周期同期用パケットの受信と、ＩＰ電話サービスで使用する音声パケットおよび呼制御パケットの送受信を行なう。

クロック情報抽出部３４０は、クロック分配装置２００が出力する８ｋＨｚ周期同期用パケットに含まれる８ｋＨｚ周期情報識別パタン４４５を常に監視して、８ｋＨｚ周期のタイミングを抽出する。クロック情報抽出部３４０は、また、クロック分配装置２００から８ｋＨｚ周期同期用パケットを出力するまでの出力遅延時間情報４４０の情報を抽出する。クロック情報抽出部３４０は、８ｋＨｚ周期同期用パケットから抽出した情報を遅延情報再生部３４５に出力する。

遅延情報再生部３４５は、クロック情報抽出部３４０が出力した８ｋＨｚ周期タイミングと出力遅延時間情報４４０から、出力遅延時間分を遅延させて８ｋＨｚパルスを再生する。遅延情報再生部３４５は、更に、ネットワーク遅延監視部３３５で算出したネットワーク遅延量分も遅延させる。

ネットワーク遅延監視部３３５は、遅延情報再生部３４５で生成した８ｋＨｚパルスのサイクルについて、ＰＬＬ部３５０の現在の出力クロックで監視する。ネットワーク遅延監視部３３５は、ネットワークの遅延時間５０１を算出する。ネットワーク遅延監視部３３５は、さらにネットワークの遅延の統計情報５０２を演算する。なお、遅延時間５０１と統計情報５０２は、図５を参照して後述する。

ＰＬＬ部３５０は、遅延情報再生部３４５で生成した８ｋＨｚパルスまたはクロック抽出部３６０で抽出した８ｋＨｚパルスの何れかを入力信号とする位相同期ループ回路である。ＰＬＬ部３５０は、生成したクロックを装置内の基準クロックとして使用する。

電話端末インタフェース部３３０は、電話端末１３０を接続する。ＴＤＭ信号送受信部３２５は、ＰＬＬ部３５０で生成した装置内基準クロックでデータの送受信を行う。ＴＤＭ−ＩＰ変換部３２０では、ＴＤＭデータとＩＰパケットの相互変換を行う。制御部３１０は、上記各ブロックを制御するブロックである。

図４は、クロック分配装置の８ｋＨｚ周期同期用パケット生成部で生成する８ｋＨｚ周期同期用パケットのフォーマットである。８ｋＨｚ周期同期用パケット４００のフォーマットは、プリアンブル４０１と、フレーム開始４０５と、送信先アドレス４１０と、送信元アドレス４１５、タイプ４２０とデータ領域４２５とＦＣＳ（Frame Check Sequence）４３０で構成する。

データ領域４２５には、ＵＤＰヘッダ４５５と、８ｋＨｚ周期同期用パケット４００のシーケンスを示すシーケンス番号４５０と、８ｋＨｚ周期同期用パケットであることを示す８ｋＨｚ周期情報識別パタン４４５と、クロック分配装置２００から８ｋＨｚ周期同期用パケットを出力するまでの時間を示す出力遅延時間情報４４０と、クロック分配装置２００内での８ｋＨｚ周期異常を示す８ｋＨｚ周期異常フラグ４３５で構成する。

なお、図４では、通常のＩＰパケットによる８ｋＨｚ周期同期情報を示している。しかし、１対ｎ接続時に複数の装置に８ｋＨｚ周期同期用パケットを送出する場合、マルチキャストパケットまたはブロードキャストパケットを使用しても良い。

図５を参照して、２台の電話交換機のネットワーク遅延監視部が保持するデータベース構成を説明する。データベース５００は、遅延時間５０１と、統計情報５０２とで構成される。データベース５００は、８ｋＨｚ周期で新しいレコードを追加するように更新される。ネットワーク遅延監視部３３５は、遅延情報再生部３４５で生成した８ｋＨｚパルスのサイクルをＰＬＬ部３５０の出力クロックで監視する。ネットワーク遅延監視部３３５は、８ｋＨｚ周期（１２５μｓ周期）ごとに、両者の差分（すなわちネットワークの遅延時間）を算出して、データベース５００の遅延情報５０１に、順次格納する。

エントリ５０３−１は、１回目の１２５μｓ周期に対して６μｓの遅延時間５０１があったことを示している。一方、統計情報５０２の６μｓの補正値は、遅延時間再生部３４５への出力である。また、エントリ５０３−ｎには、ｎ回目の１２５μｓ周期に対して１μｓの遅延時間５０１があったことを示している。さらに、ｎ回目までの統計情報５０２には３μｓの補正値を格納している。ここで統計情報は、統計情報＝過去に受信した遅延量の合計／サンプル数＝累積移動平均で算出している。しかし、累積移動平均以外の統計情報（過去５回の移動平均等）でもＩＰ網の遅延量の補正は可能である。また、統計情報５０２の初期値を予め登録しておいても良い。

ここで、補正値として、遅延時間５０１ではなく、統計情報５０２を用いる理由を説明する。遅延時間５０１は、ある時刻に受信した８ｋＨｚ周期同期用パケットがネットワーク上で遅延した時間である。ある時刻のネットワーク上にＩＰパケットが瞬間的に集中した場合、ルータ／ＨＵＢの輻輳などにより、ネットワーク上の遅延量が極端に増加する。その後、ＩＰパケットが減ると、ネットワーク上の遅延量が減り、元の遅延量に戻る。このような遅延時間５０１を補正に使用すると、瞬間的な遅延量の増加により、遅延時間５０１の値が極端に大きくなり、その値にＰＬＬが追従しようと、ＰＬＬが出力するクロックの周波数が極端に低く（遅く）なる。また、遅延量の減少により、ＰＬＬが追従し、ＰＬＬが出力するクロックの周波数が極端に高く（速く）なる。

ネットワークの遅延量の変化が、増加→減少→増加→減少→…と連続で発生した場合、ＰＬＬが出力するクロックが、遅い→速い→遅い→速い→…を繰り返し、ＰＬＬがＬｏｃｋせず、ＰＬＬが出力するクロックのフラツキ（不安定状態）状態となる。ＰＬＬは、遅延情報再生部３４５で再生した遅延量でクロックを同期させるので、瞬間的なネットワーク遅延の増加／減少によるクロックのフラツキ（不安定状態）を無くすために、過去に受信した遅延時間の累積移動平均値である統計情報５０２を使用する。

過去に受信した遅延時間の累積移動平均値である統計情報５０２を使用した場合、瞬間的な遅延量の増加により、遅延時間５０１と同じようにＰＬＬが追従する。しかし、ネットワークの遅延時間が平均値であるため、ＰＬＬの周波数の変化もわずかである。また、逆に遅延時間が減少した場合も、ネットワークの遅延時間が平均値であるため、ＰＬＬの周波数の変化も微量となり、ＰＬＬの不安定期間を短くすることができる。

クロック分配装置２００から８ｋＨｚ周期同期用パケットを送出し、電話交換機３００−１でクロック同期する場合の動作について、以下、図６ないし図８を参照して、説明する。ここで、図６はクロック分配装置の動作フローチャートである。図７はクロック分配装置と接続された電話交換機の動作フローチャートである。図８はクロック分配装置と電話交換機とのクロック補正のタイミングチャートである。

図６を参照して、クロック分配装置の８ｋＨｚ周期同期用パケット送出動作を説明する。図６において、クロック分配装置２００は、クロック供給装置１１０からクロックの源振となるクロックを受信する。具体的には、クロック分配装置２００は、クロックインタフェース部２１５を介して、電話交換機３００−１に対する分配に必要な８ｋＨｚ周期のクロックをクロック抽出部２２０で抽出する（Ｓ７００）。８ｋＨｚ監視部２０５は、抽出した８ｋＨｚのクロックが正常か確認を行う（Ｓ７０５）。８ｋパルスが異常であった場合（Ｓ７０５：ＮＯ）、クロック分配装置２００は、クロック分配装置２００に同期する各装置、ここでは電話交換機３００−１に対して異常を通知するために８ｋＨｚ周期異常フラグ４３５を異常とする（Ｓ７１０）。８ｋパルスが正常であった場合（Ｓ７０５：ＹＥＳ）、クロック分配装置２００は、８ｋＨｚ周期異常フラグ４３５を正常とする（Ｓ７１３）。

制御部２１０は、８ｋ周期単位で８ｋＨｚ周期同期用パケットを生成する（Ｓ７１５〜Ｓ７２５）。具体的には、制御部２１０は、８ｋ周期単位で出力遅延情報生成部２４０から８ｋＨｚ周期同期用パケットが出力されるまでの遅延時間の情報を取得する（Ｓ７１５）。ここでは、出力遅延情報生成部２４０は、送信データ量情報管理部２４５に格納されているデータ量と伝送媒体の周波数から８ｋＨｚ周期同期用パケットが出力されるまでの遅延時間を事前に算出しておき、制御部２１０からの問い合わせにより、出力遅延時間情報を通知する。

制御部２１０は、８ｋＨｚ周期同期用パケットの送信先情報を、送信先情報格納部２５０から取得する（Ｓ７２０）。なお、送信先情報は事前に登録されている情報である。制御部２１０は、送信先情報と、出力遅延時間情報４４０と、８ｋＨｚ周期異常フラグ４３５から図４に示す８ｋＨｚ周期同期用パケットの生成を行う（Ｓ７２５）。なお、８ｋＨｚ周期同期用パケットに含まれる８ｋＨｚ周期情報識別パタンは、数桁の任意の識別パタンである。

制御部２１０は、８ｋＨｚ周期同期用パケット生成後、パケット送出部２２５の送信バッファに送信パケットの積み込みを行う（Ｓ７３０）。また、同時に制御部２１０は、送信データ量情報管理２４５にパケット送出部２２５の送信バッファに積み込んだデータ量を通知する（Ｓ７３５）。この情報は、次の周期の８ｋＨｚ周期同期用パケットの生成のために使用する。

クロック分配装置２００は、逐次、送信バッファに積み込まれたＩＰパケットをＩＰ網インタフェース２３０から送出し、８ｋＨｚ周期同期用パケットの積み込み前に格納した情報を全て送信した後に８ｋＨｚ周期同期用パケットをＩＰ網１００に送信する（Ｓ７４０）。クロック分配装置２００は、ステップ７００に戻って、以上の動作を８ｋＨｚ周期に行なう。

なお、ここでは通常のＩＰパケットによる８ｋＨｚ周期同期情報を送信している。しかし、マルチキャストまたはブロードキャストを使用して複数の装置に同時に８ｋＨｚ周期同期用パケットを送信しても良い。

図７を参照して、電話交換機の８ｋＨｚ周期同期用パケット受信動作を説明する。図７において、電話交換機３００−１は、ＩＰ網インタフェース３１５から受信するパケットを監視し、クロック分配装置２００から送信された８ｋＨｚ周期情報識別パタン４４５の監視を行なう（Ｓ８００）。８ｋＨｚ周期情報識別パタン４４５を受信した場合（Ｓ８００：ＹＥＳ）、電話交換機３００−１は、クロック情報の抽出を行なう（Ｓ８０３）。具体的には、電話交換機３００−１は、出力遅延時間情報４４０と８ｋＨｚ周期同期用パケットのシーケンス番号４５０と、８ｋＨｚ周期異常フラグ４３５の情報を８ｋＨｚ周期同期用パケットから抽出する。

制御部３１０は、抽出したクロック情報から８ｋＨｚ周期異常フラグ４３５の正常性の判断と、シーケンス番号が１つ前に受信した８ｋＨｚ周期同期用パケットのシーケンス番号４５０から連続しているかの確認を行なう（Ｓ８０５）。８ｋＨｚ周期異常フラグ４３５が異常を示していた場合またはシーケンスが異常な場合（Ｓ８０５：ＮＯ）、抽出したクロック情報を廃棄して次の８ｋＨｚ周期同期用パケットの検出を行う。前者は、クロック分配装置２００内の異常により、抽出したクロック情報が異常な可能性があるためである。後者は、受信した８ｋＨｚ周期同期用パケットのシーケンス番号４５０が異常だった場合、伝送路でのパケットロスが考えられるためである。

８ｋＨｚ周期異常フラグ４３５とシーケンス番号４５０が正常だった場合（Ｓ８０５：ＹＥＳ）、クロック情報抽出部３４０は、８ｋＨｚ周期情報識別パタン４４５を使用して８ｋＨｚ周期のタイミング情報を生成する（Ｓ８１０）。遅延情報再生部３４５は、クロック情報抽出部３４０で取得したクロック分配装置２００内での出力遅延時間情報４４０から遅延時間分と、電話交換機３００−１内のネットワーク遅延監視部３３５で算出したネットワーク遅延量の統計情報５０２を取得し、出力遅延時間情報４４０と統計情報５０２を基に、クロック情報抽出部３４０で生成した８ｋＨｚ周期タイミングを１周期遅延させてタイミング調整を行う（Ｓ８１５）。

次に、制御部３１０は、８ｋＨｚ周期のタイミング補正を行った８ｋＨｚのパルス信号をネットワーク監視部３３５とＰＬＬ部３５０へ出力する。ネットワーク遅延監視部３３５は、タイミング補正を行った８ｋＨｚのパルス信号のサイクルが１２５μｓ周期であるかをＰＬＬ部３５０の出力クロックで監視し、ネットワークによる伝送路の遅延時間を算出して、結果をネットワーク遅延監視部３３５のデータベースの遅延時間５０１に格納する（Ｓ８３５）。なお、データの格納は、１２５μｓ周期に５０３−１から５０３−２、５０３−３と順に５０３−ｎまで情報を格納する。５０３−ｎは統計情報の情報量によるため、任意な値とする。また、制御部３１０は、ネットワーク遅延監視部３３５のデータベースに遅延時間５０１を格納されると、過去の遅延情報からネットワーク内の遅延量の統計情報を算出してデータベースの統計情報５０２に格納する（Ｓ８４０）。ここでは、統計情報の算出は、統計情報＝過去に受信した遅延量の合計／サンプル数で算出している。しかし、この他の統計情報の算出方法においても、タイミング補正は可能である。なお、統計情報５０２の初期値を予め登録しておいても良い。

また、ＰＬＬ部３５０は、８ｋＨｚ周期のタイミング補正を行った８ｋＨｚのパルス信号をレファレンスクロックとして、ＰＬＬ部出力クロックのフィードバッククロックと位相比較を行うことでクロックの同期を行なう（Ｓ８４５）。

以上の動作について、８ｋＨｚ周期情報識別パタン４４５を検出する都度に行うことでクロック同期状態を継続させる。なお、ステップ８４５は、ステップ８３５およびステップ８４０とパラレルに実行しても良いし、先行して実行しても良い。

図８を参照して、クロック分配装置とクロックの分配を受ける電話交換機間のクロックタイミングを説明する。図８において、図８（ａ）は、クロック分配装置１０５のクロック抽出部２２０のタイミングである。図８（ｂ）はクロック分配装置１０５が８ｋＨｚ周期同期用パケット４００に乗せる出力遅延時間情報４４０の遅延時間である。図８（ｃ）は電話交換機３００−１が算出したネットワーク遅延統計情報５０２の遅延値である。図８（ｄ）はクロック情報抽出部３４０が生成した８ｋＨｚ周期のタイミングである。図８（ｅ）は遅延情報再生部３４５が調整したクロックタイミングである。

ここで、クロック状態が９００の場合、出力遅延時間情報４４０は０μｓであり、クロック分配装置２００内では８ｋＨｚ周期同期用パケットを出力するまでに遅延していない。電話交換機３００−１のネットワーク遅延統計情報５０２は、エントリ５０３−１の統計情報５０２が使用され、ＩＰ網１００内で６μｓの遅延がある。電話交換機３００−１内の遅延情報再生部３４５は、出力遅延時間情報４４０と統計情報５０２の情報から、次の８ｋタイミングの周期補正を行なう。クロック状態が９００の場合は、合計で６μｓの遅延が発生していたため、１２５μｓ−６μｓ＝１１９μｓ後に８ｋタイミングのパルスが立ち上がるようにタイミング補正を行なう。

クロック状態が９０１の場合、上述と同様に遅延情報再生部３４５は、出力遅延時間情報４４０と統計情報５０２の情報から、次の８ｋＨｚ周期のタイミングの周期補正を行う。クロック状態が９０１の場合は、４μｓのネットワーク遅延が発生していたため、１２５μｓ−４μｓ＝１２１μｓ後に８ｋタイミングのパルスが立ち上がるように８ｋＨｚ周期のタイミング補正を行なう。

クロック状態が９０２の場合、出力遅延時間情報４４０は５μｓであり、クロック分配装置２００内では８ｋＨｚ周期同期用パケットを出力するまでに５μｓ間の時間が掛かっている。電話交換機３００−１内のネットワーク遅延統計情報５０２は、２クロック後のエントリ５０３−３の統計情報５０２が使用され、ＩＰ網１００内で３．６７μｓの遅延がある。電話交換機３００−１内の遅延情報再生部３４５は、出力遅延時間情報４４０と統計情報５０２の情報から、次の８ｋＨｚ周期のタイミングの周期補正を行う。クロック状態が９０２の場合は、合計で８．６７μｓの遅延が発生していたため、１２５μｓ−８．６７μｓ＝１１６．３３μｓ後に８ｋタイミングのパルスが立ち上がるように８ｋＨｚ周期のタイミング補正を行なう。

なお、上述した実施例では、ネットワークの遅延時間５０１を、生成した８ｋＨｚと現在のクロックとの位相差から求めた。しかし、求め方はこれに限らず、交換機３００からクロック分配装置２００にｐｉｎｇを送り、クロック分配装置２００からの応答が戻るまでの期間のから求めても良い。

電話システムのハードウェアブロック図である。 クロック分配装置のブロック図である。 電話交換機のブロック図である。 ８ｋＨｚ周期同期用パケットのフォーマットである。 電話交換機のネットワーク遅延時間格納データベースである。 クロック分配装置の動作を示したフローチャートである。 電話交換機のクロック同期動作のフローチャートである。 ８ｋＨｚパルスのタイミング補正のタイミングチャートである。

符号の説明

１００…ＩＰ網、１１０…クロック供給装置、１３０…電話端末、１４０…ＣＡ（Call Agent）、２００…クロック分配装置、２０５…８ｋＨｚ監視部、２１０…制御部、２１５…クロックインタフェース部、２２０…クロック抽出部、２２５…パケット送出部、２３０…ＩＰ網インタフェース部、２３５…８ｋＨｚ周期同期用パケット生成部、２４０…出力遅延情報生成部、２４５…送信データ量情報管理部、２５０…送信先情報格納部、３００…電話交換機、３１０…制御部、３１５…ＩＰ網インタフェース部、３２０…ＴＤＭ−ＩＰ変換部、３２５…ＴＤＭ信号送受信部、３３０…電話端末インタフェース部、３３５…ネットワーク遅延部、３４０…クロック情報抽出部、３４５…遅延情報再生部、３５０…ＰＬＬ（Phase Locked Loop）部、３５５…クロックインタフェース部、３６０…クロック抽出部、５００…電話システム。

Claims (5)

1. ＩＰ網で接続されたクロック分配装置とクロック抽出装置とからなるクロック分配システムにおいて、
   前記クロック分配装置は、予め定めた周期ごとに周期同期用パケットを生成し、この周期同期用パケットに、送信バッファの蓄積量に依存する第１の遅延時間と周期同期用パタンとを記録して、前記ＩＰ網を介して前記クロック抽出装置に送信し、
   前記クロック抽出装置は、前記周期同期用パケットを受信すると、前記周期同期用パタンから前記予め定めた周期のタイミングを取得し、前記第１の遅延時間と前記ＩＰ網における第２の遅延時間とから、前記タイミングを調整することを特徴とするクロック分配システム。
2. 請求項１に記載のクロック分配システムであって、
   前記クロック抽出装置は、前記タイミングと現在のクロックとの位相差から、前記第２の遅延時間を求めることを特徴とするクロック分配システム。
3. 請求項１に記載のクロック分配システムであって、
   前記クロック抽出装置は、前記クロック分配装置へのコマンド送信時刻と、前記クロック分配装置からの応答受信時刻とに基づいて、前記第２の遅延時間を求めることを特徴とするクロック分配システム。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載のクロック分配システムであって、
   前記クロック抽出装置は、前記第１の遅延時間と前記第２の遅延時間の移動平均との和に基づいて、前記タイミングを調整することを特徴とするクロック分配システム。
5. 予め定めた周期ごとに周期同期用パケットを生成するステップと、
   前記周期同期用パケットに、送信バッファの蓄積量に依存する第１の遅延時間と周期同期用パタンとを記録して、ＩＰ網を介して送信するステップと、
   前記周期同期用パケットを受信するステップと、
   前記周期同期用パタンから前記予め定めた周期のタイミングを取得するステップと、
   前記第１の遅延時間と前記ＩＰ網における第２の遅延時間とから、前記タイミングを調整するステップとからなるクロック分配方法。

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