JP2015186207A - Communication system, synchronizer and synchronization program - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、フレーム長が規定された時分割複信方式の無線ネットワークを介してマスタ装置とスレーブ装置が互いの同期を行う通信システム、同期装置、同期方法、及び同期プログラムに関するものである。 The present disclosure relates to a communication system, a synchronization device, a synchronization method, and a synchronization program in which a master device and a slave device synchronize with each other via a time division duplex wireless network in which a frame length is defined.
従来より、アナログテレビの電波空き帯域であるＶＨＦ（Very-High Frequency）−ｌｏｗ帯やＵＨＦ（Ultra-High Frequency）帯の地上波デジタル方向における未使用チャンネルを利用した放送システムが提案されている。このような放送システムは、例えば防災及び被災時のための放送システムとして有用であり、すでに一部地域で実証実験が行われている。 2. Description of the Related Art Conventionally, broadcasting systems using unused channels in the terrestrial digital direction of VHF (Very-High Frequency) -low band and UHF (Ultra-High Frequency) band, which are free radio bands of analog television, have been proposed. Such a broadcasting system is useful as a broadcasting system for disaster prevention and disaster, for example, and has already been verified in some areas.
このような放送システムでは、通信ネットワークで接続された複数の無線基地局を放送基地局として設置して、それらのカバーエリアを重複させることで、広域をカバーしている。この場合に、複数の放送基地局で同一の周波数を用いるＳＦＮ（Single Frequency Network）を採用すると、周波数利用効率の観点から有利である。 In such a broadcasting system, a plurality of wireless base stations connected by a communication network are installed as broadcasting base stations, and their coverage areas are overlapped to cover a wide area. In this case, adopting a single frequency network (SFN) that uses the same frequency in a plurality of broadcast base stations is advantageous from the viewpoint of frequency utilization efficiency.
ＳＦＮは低速なシングルキャリア無線においては実現がされている。しかしながらＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Service Digital Broadcasting - Terrestrial）のようなＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調を用いる放送システムでは、基地局間同期のわずかなずれがあるだけでも、サブチャンネル間の符号間干渉が起こってしまうため、放送基地局間の精密な同期が要求される。 SFN is realized in low-speed single carrier radio. However, in a broadcasting system using OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation such as ISDB-T (Integrated Service Digital Broadcasting-Terrestrial), even if there is a slight shift in synchronization between base stations, intersymbol interference between subchannels is reduced. Because of this, precise synchronization between broadcast base stations is required.
上記のように通信ネットワークで接続された複数の放送基地局でＳＦＮにより広帯域をカバーする放送システムでは、一の放送基地局をマスタ装置とし、他の放送基地局をスレーブ装置として、複数の放送基地局を互いに同期させる。同期を確立する方式として、放送中継方式があるが、この方式では回り込みキャンセラが必要となり、コスト高となる。また、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いる方式もあるが、この方式ではＧＰＳ電波を受信可能な場所に放送基地局を設置しなければならないという制約がある。 In a broadcasting system that covers a wide band by SFN among a plurality of broadcasting base stations connected by a communication network as described above, one broadcasting base station is a master device and another broadcasting base station is a slave device, and a plurality of broadcasting base stations Synchronize stations with each other. As a method for establishing synchronization, there is a broadcast relay method, but this method requires a wraparound canceller, which increases costs. In addition, there is a system using GPS (Global Positioning System), but this system has a restriction that a broadcast base station must be installed in a place where GPS radio waves can be received.
よって、通信ネットワークを用いて安価に無線基地局間の同期を実現することが望ましい。通信ネットワークを介して接続されたマスタ装置とスレーブ装置との間で、ＰＴＰ（高精度時刻同期プロトコル：Precision Time Protocol）等の手法で同期を確立する場合には、マスタ装置とスレーブ装置との間で同期パケットが送受信される。マスタ装置とスレーブ装置は、この同期パケットの送信時刻及び受信時刻（及びそれらの差分である伝送時間）を用いて互いの同期を確立する。この伝送時間には、固定的な伝送遅延による固定遅延時間と、ネットワークの使用状況等に応じた流動的な負荷遅延による可変遅延時間とが含まれている。従って、この可変遅延時間を正確に把握することが、通信ネットワークに接続されたマスタ装置及びスレーブ装置の間で同期パケットを送受信して同期を確立する際に極めて重要になる。 Therefore, it is desirable to realize synchronization between radio base stations at low cost using a communication network. When synchronization is established between a master device and a slave device connected via a communication network by a technique such as PTP (Precision Time Protocol), between the master device and the slave device. Sync packets are sent and received. The master device and the slave device establish synchronization with each other using the transmission time and reception time (and the transmission time that is the difference between them) of the synchronization packet. This transmission time includes a fixed delay time due to a fixed transmission delay and a variable delay time due to a fluid load delay according to the network usage status. Therefore, accurately grasping the variable delay time is extremely important when establishing synchronization by transmitting / receiving a synchronization packet between a master device and a slave device connected to a communication network.
ここで、放送基地局は、通信ネットワークに有線又は無線で接続することができるが、１つのネットワーク内に有線と無線とを混在させるより、すべての放送基地局を無線接続することも検討されている。無線接続にあたっては例えばＷｉＭＡＸのような時分割複信方式を採用できる。 Here, the broadcast base station can be connected to the communication network by wire or wireless, but it is also considered to connect all the broadcast base stations wirelessly rather than mixing wired and wireless in one network. Yes. For wireless connection, a time division duplex system such as WiMAX can be employed.
特許文献１には、ＷｉＭＡＸ等の通信ネットワークを介して接続された複数の通信装置において、測定パケットデータの送受信の時刻を用いて、送信装置から送信された測定パケットデータが受信装置にて受信されるまでの時間や受信装置から送信された測定パケットデータが送信装置にて受信されるまでの時間等、即ち送信装置や受信装置の外的要因による遅延時間を計算する方法が記載されている（例えば、段落００２２〜００３１、図１０）。 In Patent Document 1, in a plurality of communication devices connected via a communication network such as WiMAX, measurement packet data transmitted from a transmission device is received by a reception device using the transmission and reception times of measurement packet data. And a method for calculating a delay time due to an external factor of the transmission device or the reception device, for example, a time until the measurement packet data transmitted from the reception device is received by the transmission device, etc. For example, paragraphs 0022-0031, FIG.
しかしながら、時分割複信方式の通信では、同期パケットを送信するための割り当てがすぐに行われる保証がなく、割り当てを待つ時間も可変の遅延時間となり得る。よって、無線ネットワークを介して接続され、時分割複信方式で同期パケットを送受信することで同期を確立する通信システムでは、同期パケットを送信する際のネットワークの割り当てによる遅延（以下、フレーム遅延といい、その遅延時間をフレーム遅延時間という）が同期の精度劣化の原因となる。 However, in the time division duplex communication, there is no guarantee that the assignment for transmitting the synchronization packet is performed immediately, and the waiting time for the assignment may be a variable delay time. Therefore, in a communication system that is connected via a wireless network and establishes synchronization by transmitting and receiving synchronization packets in a time division duplex method, a delay due to network assignment when transmitting synchronization packets (hereinafter referred to as frame delay). The delay time is referred to as frame delay time), which causes deterioration in synchronization accuracy.
本開示は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、時分割複信方式の無線ネットワークを介して複数の通信装置が互いの同期を行う通信システムにおいて、フレーム遅延による同期の精度劣化を低減する通信システムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and reduces deterioration in synchronization accuracy due to frame delay in a communication system in which a plurality of communication apparatuses synchronize with each other via a time division duplex wireless network. An object of the present invention is to provide a communication system.
本開示の通信システムは、フレーム長が規定された時分割複信方式の無線ネットワークを介してマスタ装置とスレーブ装置が互いの同期を行う通信システムである。前記マスタ装置は、同期パケットを生成するマスタ側同期処理部と、前記マスタ側同期処理部にて生成された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して前記スレーブ装置に送信するマスタ側送信部とを備えた構成を有し、前記スレーブ装置は、前記マスタ装置から送信された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して受信するスレーブ側受信部と、前記スレーブ側受信部にて受信した前記同期パケットの受信時刻から前記フレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間を引くことで、前記同期パケットの受信時刻を補正するダウンリンク遅延補正部とを備えた構成を有している。この構成により、時分割複信方式のフレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間によって同期パケットの受信時刻が補正されるので、通信システムを構成するマスタ装置とスレーブ装置の同期精度を向上できる。 The communication system according to the present disclosure is a communication system in which a master device and a slave device synchronize with each other via a time division duplex wireless network in which a frame length is defined. The master device includes a master side synchronization processing unit that generates a synchronization packet, and a master side transmission unit that transmits the synchronization packet generated by the master side synchronization processing unit to the slave device via the wireless network; The slave device receives the synchronization packet transmitted from the master device via the wireless network, and the synchronization received by the slave side reception unit A downlink delay correction unit that corrects the reception time of the synchronization packet by subtracting the downlink frame delay time calculated based on the frame length from the reception time of the packet. With this configuration, the synchronization packet reception time is corrected by the downlink frame delay time calculated based on the frame length of the time division duplex method, so that the synchronization accuracy of the master device and slave device configuring the communication system is improved. it can.
本開示の同期装置は、フレーム長が規定された時分割複信方式の無線ネットワークを介して同期相手装置と同期を行う同期装置であって、前記同期相手装置から送信された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して受信する受信部と、前記受信部にて受信した前記同期パケットの受信時刻から前記フレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間を前記同期相手装置におけるフレーム遅延として引くことで、前記同期パケットの受信時刻を補正するダウンリンク遅延補正部とを備えた構成を有している。この構成によっても、時分割複信方式のフレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間によって同期パケットの受信時刻が補正されるので、同期相手装置との同期精度を向上できる。 The synchronization device of the present disclosure is a synchronization device that synchronizes with a synchronization partner device via a wireless network of a time division duplex method in which a frame length is defined, and the synchronization packet transmitted from the synchronization partner device is A reception unit that receives via the wireless network, and a downlink frame delay time calculated based on the frame length from the reception time of the synchronization packet received by the reception unit is subtracted as a frame delay in the synchronization counterpart device Thus, a configuration is provided that includes a downlink delay correction unit that corrects the reception time of the synchronization packet. Also with this configuration, since the reception time of the synchronization packet is corrected by the downlink frame delay time calculated based on the frame length of the time division duplex method, the synchronization accuracy with the synchronization partner apparatus can be improved.
本開示の同期方法は、フレーム長が規定された時分割複信方式の無線ネットワークを介して第１の同期装置と第２の同期装置とを同期させる同期方法であって、前記第１の同期装置にて、同期パケットを生成する同期パケット生成ステップと、前記同期パケット生成ステップにて生成された前記同期パケットを、前記第１の同期装置から前記無線ネットワークを介して前記第２の同期装置に送信する送信ステップと、前記第２の同期装置にて、前記第１の同期装置から送信された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して受信する受信ステップと、前記第２の同期装置にて、前記受信ステップにおける前記同期パケットの受信時刻から前記フレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間を引くことで、前記同期パケットの受信時刻を補正するダウンリンク遅延補正ステップとを含む構成を有している。この構成によっても、時分割複信方式のフレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間によって同期パケットの受信時刻が補正されるので、第１の同期装置と第２の同期装置との同期精度を向上できる。 A synchronization method according to the present disclosure is a synchronization method for synchronizing a first synchronization device and a second synchronization device via a time division duplex wireless network in which a frame length is defined. A synchronization packet generation step for generating a synchronization packet in the device, and the synchronization packet generated in the synchronization packet generation step from the first synchronization device to the second synchronization device via the wireless network A transmission step of transmitting, a reception step of receiving the synchronization packet transmitted from the first synchronization device via the wireless network at the second synchronization device; and a second synchronization device. Subtracting the downlink frame delay time calculated based on the frame length from the reception time of the synchronization packet in the reception step. And it has a configuration including a downlink delay correction step of correcting the reception time of Tsu and. Also with this configuration, since the reception time of the synchronization packet is corrected by the downlink frame delay time calculated based on the frame length of the time division duplex method, the synchronization between the first synchronization device and the second synchronization device is performed. Accuracy can be improved.
本開示の同期プログラムは、フレーム長が規定された時分割複信方式の無線ネットワークを介して同期相手装置と同期を行う同期装置に、前記同期相手装置から送信された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して受信する受信ステップと、前記受信ステップにて受信した前記同期パケットの受信時刻から前記フレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間を前記同期相手装置におけるフレーム遅延として引くことで、前記同期パケットの受信時刻を補正するダウンリンク遅延補正ステップとを実行させるための構成を有している。この構成によっても、時分割複信方式のフレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間によって同期パケットの受信時刻が補正されるので、同期相手装置との同期精度を向上できる。 The synchronization program according to the present disclosure provides the synchronization packet transmitted from the synchronization partner device to the synchronization device that synchronizes with the synchronization partner device via a time division duplex wireless network in which a frame length is defined. A reception step of receiving via a network, and subtracting a downlink frame delay time calculated based on the frame length from the reception time of the synchronization packet received in the reception step as a frame delay in the synchronization counterpart device And a downlink delay correcting step for correcting the reception time of the synchronization packet. Also with this configuration, since the reception time of the synchronization packet is corrected by the downlink frame delay time calculated based on the frame length of the time division duplex method, the synchronization accuracy with the synchronization partner apparatus can be improved.
本開示によれば、時分割複信方式のフレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間によって同期パケットの受信時刻が補正されるので、通信システムを構成するマスタ装置とスレーブ装置の同期精度を向上できる。 According to the present disclosure, since the reception time of the synchronization packet is corrected by the downlink frame delay time calculated based on the frame length of the time division duplex method, the synchronization accuracy of the master device and the slave device configuring the communication system Can be improved.
以下、本開示の実施の形態の通信システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本開示を実施する場合の一例を示すものであって、本開示を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本開示の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。 Hereinafter, a communication system according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The embodiment described below shows an example when the present disclosure is implemented, and the present disclosure is not limited to the specific configuration described below. In carrying out the present disclosure, a specific configuration according to the embodiment may be adopted as appropriate.
図２は、本開示の実施の形態の通信システムを含む放送システムの構成を示す図である。図２に示すように、放送システム１００は、放送コンテンツサーバ１０、複数のＷｉＭＡＸ基地局２０Ａ〜２０Ｃ、複数の放送基地局３０Ａ〜３０Ｃ、複数の放送受信端末４０Ａ〜４０Ｆを含んでいる。複数のＷｉＭＡＸ基地局２０Ａ〜２０Ｃは、コアネットワークＣＮＷを介して互いに通信可能に接続されており、また、コアネットワークＣＮＷを介してＩＰネットワークＩＰＮＷに接続されている。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a broadcasting system including the communication system according to the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 2, the broadcast system 100 includes a broadcast content server 10, a plurality of WiMAX base stations 20A to 20C, a plurality of broadcast base stations 30A to 30C, and a plurality of broadcast receiving terminals 40A to 40F. The plurality of WiMAX base stations 20A to 20C are communicably connected to each other via the core network CNW, and are connected to the IP network IPNW via the core network CNW.
また、放送コンテンツサーバ１０もＩＰネットワークＩＰＮＷに接続されており、ＩＰネットワークＩＰＮＷ及びコアネットワークＣＮＷを介して各ＷｉＭＡＸ基地局２０Ａ〜２０Ｃに接続されている。また、各ＷｉＭＡＸ基地局２０Ａ〜２０Ｃは、対応する放送基地局３０Ａ〜３０Ｃとともに時分割複信方式の無線ネットワークを形成している。各ＷｉＭＡＸ基地局２０Ａ〜２０ＣはＧＰＳ信号を受信することで、互いに同期をしている。なお、図２では、３つのＷｉＭＡＸ基地局２０Ａ〜２０Ｃ、３つの放送基地局３０Ａ〜３０Ｃ、及び６つの放送受信端末４０Ａ〜４０Ｆが示されているが、ＷｉＭＡＸ基地局、放送基地局、及び放送受信端末の数はこれに限られない。 The broadcast content server 10 is also connected to the IP network IPNW, and is connected to each WiMAX base station 20A to 20C via the IP network IPNW and the core network CNW. Each WiMAX base station 20A to 20C forms a time division duplex wireless network together with the corresponding broadcast base stations 30A to 30C. Each of the WiMAX base stations 20A to 20C is synchronized with each other by receiving GPS signals. In FIG. 2, three WiMAX base stations 20A to 20C, three broadcast base stations 30A to 30C, and six broadcast receiving terminals 40A to 40F are shown, but the WiMAX base station, the broadcast base station, and the broadcast The number of receiving terminals is not limited to this.
放送コンテンツサーバ１０は、ＩＰネットワークＩＰＮＷ及びコアネットワークＣＮＷを介して、各ＷｉＭＡＸ基地局２０Ａ〜２０Ｃに放送コンテンツを送信する。ＷｉＭＡＸ基地局２０Ａ〜２０Ｃは、放送コンテンツサーバ１０から放送コンテンツを受信すると、これを無線通信によって、各対応する放送基地局３０Ａ〜３０Ｃに送信する。放送基地局３０Ａ〜３０Ｃは、放送コンテンツを受信すると、それを無線送信（放送）する。 The broadcast content server 10 transmits broadcast content to each WiMAX base station 20A to 20C via the IP network IPNW and the core network CNW. When receiving the broadcast content from the broadcast content server 10, the WiMAX base stations 20A to 20C transmit the broadcast content to the corresponding broadcast base stations 30A to 30C by wireless communication. When receiving the broadcast content, the broadcast base stations 30A to 30C wirelessly transmit (broadcast) the broadcast content.
各放送基地局３０Ａ〜３０ＣのカバーエリアＣＡＡ〜ＣＡＣにある放送受信端末４０Ａ〜４０Ｆは、近くの放送基地局３０Ａ〜３０Ｃから放送された放送コンテンツ受信して再生する。各放送基地局３０Ａ〜３０ＣのカバーエリアＣＡＡ〜ＣＡＣは、互いに重複しており、これによって広い範囲をカバーしている。このとき、各放送基地局３０Ａ〜３０Ｃは、ＳＦＮを採用し、同一の周波数を用いて放送コンテンツを送信している。また、各放送基地局３０Ａ〜３０Ｃは、ＩＳＤＢ−Ｔ方式で放送コンテンツを放送している。ＩＳＤＢ−ＴではＯＦＤＭ変調を用いるため、複数の放送基地局３０Ａ〜３０Ｃには、精度の高い同期をとることが求められる。ＯＦＤＭ変調では、同期のわずかにずれがあるだけでもサブチャンネル間の符号間干渉が起こってしまうからである。 Broadcast receiving terminals 40A to 40F in the cover areas CAA to CAC of the respective broadcast base stations 30A to 30C receive and reproduce broadcast contents broadcast from nearby broadcast base stations 30A to 30C. The cover areas CAA to CAC of the broadcast base stations 30A to 30C overlap each other, thereby covering a wide range. At this time, each of the broadcast base stations 30A to 30C employs SFN and transmits broadcast content using the same frequency. Moreover, each broadcast base station 30A-30C is broadcasting the broadcast content by the ISDB-T system. Since the ISDB-T uses OFDM modulation, the plurality of broadcast base stations 30A to 30C are required to be synchronized with high accuracy. This is because in OFDM modulation, even if there is a slight shift in synchronization, intersymbol interference occurs between subchannels.
そこで、各放送基地局３０Ａ〜３０Ｃは、対応するＷｉＭＡＸ基地局２０Ａ〜２０Ｃ及びコアネットワークＣＮＷを介して、ＰＴＰによって互いの同期をとる。同期確立のために、複数の放送基地局３０Ａ〜３０Ｃのいずれかがマスタ装置となり、その他がスレーブ装置となる。各スレーブ装置は、マスタ装置を基準として同期をとる。本実施の形態では、放送基地局３０Ａがマスタ装置となり、放送基地局３０Ｂ、３０Ｃがスレーブ装置となるものとする。 Therefore, the broadcast base stations 30A to 30C synchronize with each other by PTP via the corresponding WiMAX base stations 20A to 20C and the core network CNW. In order to establish synchronization, one of the plurality of broadcast base stations 30A to 30C becomes a master device, and the others become slave devices. Each slave device is synchronized with respect to the master device. In the present embodiment, it is assumed that broadcast base station 30A is a master device and broadcast base stations 30B and 30C are slave devices.
図１は、放送システム１００における放送基地局間の同期をとるための通信システムの構成を示す図である。通信システム５０は、マスタ装置として機能する放送基地局３０Ａと、そのマスタ装置３０Ａと無線通信を行うＷｉＭＡＸ基地局２０Ａと、同期確立のためにＷｉＭＡＸ基地局２０ＡとコアネットワークＣＮＷを介して通信を行うＷｉＭＡＸ基地局２０Ｂと、ＷｉＭＡＸ基地局２０Ｂと無線通信を行うことで、マスタ装置３０Ａと同期を確立するスレーブ装置としての放送基地局３０Ｂを含んでいる。なお、図１では、放送基地局３０Ｃ及びＷｉＭＡＸ基地局２０Ｃは図示を省略している。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a communication system for synchronizing broadcast base stations in the broadcast system 100. The communication system 50 communicates with the broadcast base station 30A functioning as a master device, the WiMAX base station 20A that performs wireless communication with the master device 30A, and the WiMAX base station 20A via the core network CNW for establishing synchronization. The WiMAX base station 20B and the broadcast base station 30B as a slave device that establishes synchronization with the master device 30A by performing wireless communication with the WiMAX base station 20B are included. In FIG. 1, the broadcast base station 30C and the WiMAX base station 20C are not shown.
まず、ＰＴＰについて説明する。図３は、ＰＴＰによる時刻同期の一例の原理を説明する図である。時刻同期では、マスタ装置３０Ａは、まずスレーブ装置３０Ｂに同期メッセージＳｙｎｃを送信し（Ｓ７１）、その送信時刻ｔ1を記録する。そして、マスタ装置３０Ａは、フォローアップメッセージＦｏｌｌｏｗ＿ｕｐ（ｔ1）によって、その記録した送信時刻ｔ1をスレーブ装置３０Ｂに通知する（Ｓ７２）。この送信時刻ｔ1は、マスタ装置３０Ａのクロックで計測した同期メッセージの送信時刻である。スレーブ装置３０Ｂでは、同期メッセージＳｙｎｃを受信した時刻を記録する。この受信時刻ｔ2は、スレーブ装置３０Ｂのクロックで計測した同期メッセージＳｙｎｃの受信時刻である。また、スレーブ装置３０Ｂは、フォローアップメッセージＦｏｌｌｏｗ＿ｕｐ（ｔ1）を受信すると、送信時刻ｔ1を記録する。 First, PTP will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of an example of time synchronization by PTP. In the time synchronization, the master device 30A first transmits a synchronization message Sync to the slave device 30B (S71), and records the transmission time t 1 . Then, the master device 30A notifies the slave device 30B of the recorded transmission time t 1 by a follow-up message Follow_up (t 1 ) (S72). This transmission time t 1 is the transmission time of the synchronization message measured with the clock of the master device 30A. The slave device 30B records the time when the synchronization message Sync is received. The reception time t 2 is the time of reception of synchronization messages Sync measured by the clock of the slave device 30B. In addition, when the slave device 30B receives the follow-up message Follow_up (t 1 ), the slave device 30B records the transmission time t 1 .
次に、スレーブ装置３０Ｂは、マスタ装置３０Ａに遅延要求メッセージＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑを送信する（Ｓ７３）。このとき、スレーブ装置３０Ｂは、遅延要求メッセージの送信時刻ｔ3を記録して、この送信時刻ｔ3を遅延要求メッセージＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑに含めて送信する。この送信時刻ｔ3は、スレーブ装置３０Ｂのクロックで計測した遅延要求メッセージの送信時刻である。マスタ装置３０Ａは、この遅延要求メッセージを受信すると、受信時刻ｔ4を記録して、遅延応答メッセージＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ（ｔ4）によって、記録した受信時刻ｔ4をスレーブ装置３０Ｂに通知する。この受信時刻ｔ4は、マスタ装置３０Ａのクロックで計測した遅延要求メッセージＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑの受信時刻である。 Next, the slave device 30B transmits a delay request message Delay_Req to the master device 30A (S73). At this time, the slave device 30B records the transmission time t 3 of the delay request message, and transmits including the transmission time t 3 to a delay request message Delay_Req. This transmission time t 3 is the transmission time of the delay request message measured with the clock of the slave device 30B. When the master device 30A receives this delay request message, the master device 30A records the reception time t 4 and notifies the slave device 30B of the recorded reception time t 4 by a delay response message Delay_Resp (t 4 ). This reception time t 4 is the reception time of the delay request message Delay_Req measured with the clock of the master device 30A.
マスタ装置３０Ａとスレーブ装置３０Ｂとの間の伝送遅延時間が対称であるという前提条件をおくと、以下の式（１）及び（２）が成り立つ。
Ｄ＋Ｏ＝ｔ2−ｔ1 ・・・（１）
Ｄ−Ｏ＝ｔ4−ｔ3 ・・・（２）
ここで、Ｄはマスタ装置３０Ａとスレーブ装置３０Ｂとの間の伝送遅延時間である。また、Ｏは、マスタ装置３０Ａのクロックとスレーブ装置３０Ｂのクロックとのずれ（オフセット）であり、スレーブ装置３０Ｂのクロックが進んでいるときに正の値になる。
When the precondition that the transmission delay time between the master device 30A and the slave device 30B is symmetric is established, the following equations (1) and (2) hold.
D + O = t 2 −t 1 (1)
D−O = t 4 −t 3 (2)
Here, D is a transmission delay time between the master device 30A and the slave device 30B. O is a deviation (offset) between the clock of the master device 30A and the clock of the slave device 30B, and becomes a positive value when the clock of the slave device 30B is advanced.
式（１）及び（２）から、伝送遅延時間Ｄ及びオフセットＯは、以下の式（３）及び（４）によって求めることができる。
Ｄ＝（（ｔ2−ｔ1）＋（ｔ4−ｔ3））／２ ・・・（３）
Ｏ＝（（ｔ2−ｔ1）−（ｔ4−ｔ3））／２ ・・・（４）
From the expressions (1) and (2), the transmission delay time D and the offset O can be obtained by the following expressions (3) and (4).
D = ((t 2 −t 1 ) + (t 4 −t 3 )) / 2 (3)
O = ((t 2 −t 1 ) − (t 4 −t 3 )) / 2 (4)
このように、ＰＴＰによる時刻同期の処理においては、同期メッセージや遅延要求メッセージのパケットの送信時間や受信時刻に基づいて、オフセットと伝送延時間が求められた上で、時刻同期が行われる。 As described above, in the time synchronization processing by PTP, time synchronization is performed after the offset and the transmission delay time are obtained based on the transmission time and reception time of the packet of the synchronization message or the delay request message.
図４は、ＰＴＰによる周波数同期の一例の原理を説明する図である。周波数同期では、マスタ装置３０Ａは、まず、スレーブ装置３０Ｂに同期メッセージＳｙｎｃを送信し（Ｓ８１）、その送信時刻ｔ1を記録する。そして、マスタ装置３０Ａは、フォローアップメッセージＦｏｌｌｏｗ＿ｕｐ（ｔ1）によって、記録した送信時刻ｔ1をスレーブ装置３０Ｂに通知する（Ｓ８２）。この送信時刻ｔ1は、マスタ装置のクロックで計測した同期メッセージＳｙｎｃの送信時刻である。スレーブ装置３０Ｂでは、同期メッセージＳｙｎｃの受信時刻ｔ2を記録する。この受信時刻ｔ2は、スレーブ装置３０Ｂのクロックで計測した同期メッセージＳｙｎｃの受信時刻である。また、スレーブ装置３０Ｂは、フォローアップメッセージＦｏｌｌｏｗ＿ｕｐ（ｔ1）を受信すると、送信時刻ｔ1を記録する。 FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of an example of frequency synchronization by PTP. In frequency synchronization, the master device 30A first transmits a synchronization message Sync to the slave device 30B (S81), and records its transmission time t 1 . Then, the master device 30A notifies the recorded transmission time t 1 to the slave device 30B by a follow-up message Follow_up (t 1 ) (S82). This transmission time t 1 is the transmission time of the synchronization message Sync measured with the clock of the master device. The slave device 30B, records the reception time t 2 of the synchronization message Sync. The reception time t 2 is the time of reception of synchronization messages Sync measured by the clock of the slave device 30B. In addition, when the slave device 30B receives the follow-up message Follow_up (t 1 ), the slave device 30B records the transmission time t 1 .
所定の時間後に、マスタ装置３０Ａは、再びスレーブ装置３０Ｂに同期メッセージＳｙｎｃを送信し（Ｓ８３）、その送信時刻ｔ1´を記録して、フォローアップメッセージＦｏｌｌｏｗ＿ｕｐ（ｔ1´）によって、記録した送信時刻ｔ1´をスレーブ装置３０Ｂに通知する（Ｓ８４）。この送信時刻ｔ1´は、マスタ装置のクロックで計測した同期メッセージの送信時刻である。スレーブ装置３０Ｂでは、同期メッセージＳｙｎｃの受信時刻ｔ2´を記録する。この受信時刻ｔ2´は、スレーブ装置３０Ｂのクロックで計測した同期メッセージＳｙｎｃの受信時刻である。また、スレーブ装置３０Ｂは、フォローアップメッセージＦｏｌｌｏｗ＿ｕｐ（ｔ1´）を受信すると、送信時刻ｔ1´を記録する。 After a predetermined time, the master device 30A transmits the synchronization message Sync to the slave device 30B again (S83), records the transmission time t 1 ′, and records the transmission recorded by the follow-up message Follow_up (t 1 ′). The time t 1 ′ is notified to the slave device 30B (S84). This transmission time t 1 ′ is the transmission time of the synchronization message measured with the clock of the master device. In the slave device 30B, the reception time t 2 ′ of the synchronization message Sync is recorded. This reception time t 2 ′ is the reception time of the synchronization message Sync measured with the clock of the slave device 30B. Further, when receiving the follow-up message Follow_up (t 1 ′), the slave device 30B records the transmission time t 1 ′.
スレーブ装置３０Ｂは、記録された同期メッセージ送信時刻ｔ1、ｔ1´、及び同期メッセージ受信時刻ｔ2、ｔ2´を用いて、ｔ1´−ｔ1＝ｔ2´−ｔ2となるようにクロック周波数を調整する。このように、ＰＴＰによる周波数同期の処理においては、同期メッセージのパケットの送信時間及び受信時刻に基づいて、クロック周波数が調整されて周波数同期が行われる。 The slave device 30B uses the recorded synchronization message transmission times t 1 and t 1 ′ and synchronization message reception times t 2 and t 2 ′ so that t 1 ′ −t 1 = t 2 ′ −t 2. Adjust the clock frequency. As described above, in the frequency synchronization processing by PTP, the clock frequency is adjusted based on the transmission time and reception time of the packet of the synchronization message, and the frequency synchronization is performed.
上記のように、時刻同期においても周波数同期においても、同期メッセージのパケットを伝送する伝送経路における伝送遅延が一定であることが、精密な同期を確立する上で重要になる。 As described above, in both time synchronization and frequency synchronization, it is important for establishing precise synchronization that the transmission delay in the transmission path for transmitting the packet of the synchronization message is constant.
図１に示すように、マスタ装置３０Ａは、同期処理部３１Ａと、補正部３２Ａと、送受信部３３Ａとを備えており、スレーブ装置３０Ｂも、同期処理部３１Ｂと、補正部３２Ｂと、送受信部３３Ｂとを備えている。なお、図１では、マスタ装置３０Ａ及びスレーブ装置３０Ｂについて、同期をとるために必要な構成のみを図示しており、他の構成については図示を省略している。 As shown in FIG. 1, the master device 30A includes a synchronization processing unit 31A, a correction unit 32A, and a transmission / reception unit 33A, and the slave device 30B also includes a synchronization processing unit 31B, a correction unit 32B, and a transmission / reception unit. 33B. In FIG. 1, only the configuration necessary for synchronizing the master device 30A and the slave device 30B is illustrated, and the other configurations are not illustrated.
同期処理部３１Ａ及び同期処理部３１Ｂは、上記のＰＴＰ方式の同期処理を行う。具体的には、同期処理部３１Ａ及び同期処理部３１Ｂは、上述の同期メッセージ、フォローアップメッセージ、遅延要求メッセージ、遅延応答メッセージ等を生成してこれらをパケットとし（以下、これらのパケットを「同期パケット」という。）、同期処理部３１Ｂはさらに上述の演算を行うことにより、時刻や周波数がマスタ装置３０Ａのクロックの時刻や周波数と一致するように、クロックを修正する。 The synchronization processing unit 31A and the synchronization processing unit 31B perform the above PTP synchronization process. Specifically, the synchronization processing unit 31A and the synchronization processing unit 31B generate the above-described synchronization message, follow-up message, delay request message, delay response message, and the like as packets (hereinafter referred to as “synchronization”). The synchronization processing unit 31B further corrects the clock so that the time and frequency coincide with the clock time and frequency of the master device 30A by performing the above-described calculation.
送受信部３３Ａ及び送受信部３３Ｂは、同期処理部３１Ａ及び同期処理部３１Ｂにて生成された同期パケットをＷｉＭＡＸ基地局２０Ａ及びＷｉＭＡＸ基地局２０Ｂに無線送信する。この送受信部３３Ａ及び送受信部３３Ｂは、ＦＩＦＯ（First-In First-Out）回路を備えたＷｉＭＡＸコントローラによって構成され、時分割複信方式でパケットを送受信する。 The transmission / reception unit 33A and the transmission / reception unit 33B wirelessly transmit the synchronization packet generated by the synchronization processing unit 31A and the synchronization processing unit 31B to the WiMAX base station 20A and the WiMAX base station 20B. The transmission / reception unit 33A and the transmission / reception unit 33B are configured by a WiMAX controller including a first-in first-out (FIFO) circuit, and transmit / receive packets in a time division duplex method.
上述のように、マスタ装置３０Ａとスレーブ装置３０Ｂとの間の時刻同期や周波数同期においては、同期パケットを伝送する伝送経路における伝送遅延が一定であることが重要であるが、実際には種々の要因によって伝送遅延が一定にならない。そこで、補正部３２Ａ及び補正部３２Ｂは、同期パケットの伝送遅延によって生じた送信時刻や受信時刻のずれを補正する。 As described above, in time synchronization and frequency synchronization between the master device 30A and the slave device 30B, it is important that the transmission delay in the transmission path for transmitting the synchronization packet is constant. Transmission delay does not become constant due to factors. Therefore, the correction unit 32A and the correction unit 32B correct the deviation of the transmission time and the reception time caused by the transmission delay of the synchronization packet.
なお、同期処理部３１Ａ及び同期処理部３１Ｂ並びに補正部３２Ａ及び補正部３２Ｂは、ＣＰＵで構成され、このＣＰＵが本開示の実施の形態の同期プログラムを実行することにより、同期処理及び補正処理を行う。以下、伝送遅延が生じる原理とそれに対する補正部３２Ａ及び補正部３２Ｂによる補正を説明する。 The synchronization processing unit 31A, the synchronization processing unit 31B, the correction unit 32A, and the correction unit 32B are configured by a CPU, and the CPU executes the synchronization program and the correction process by executing the synchronization program according to the embodiment of the present disclosure. Do. Hereinafter, the principle of transmission delay and the correction by the correction unit 32A and the correction unit 32B will be described.
図５は、フレームの位相差による伝送遅延を説明する図である。時分割複信方式ではフレーム長が規定されており、一定のフレーム長ごとにしか同期パケットを送信できない。図５の例では、フレーム長は５ミリ秒である。従って、図５に示すように、時刻ｔ５１のフレームタイミングの後のフレームタイミングが時刻ｔ５４であるときに、フレーム同期パケットｐ５１が時刻ｔ５２（ｔ５１＜ｔ５２＜ｔ５４）で生成され、同期パケットｐ５２が時刻ｔ５３（ｔ５２＜ｔ５３＜ｔ５４）で生成されたとしても、いずれの同期パケットも次のフレームタイミングである時刻ｔ５４にしか送信されない。 FIG. 5 is a diagram for explaining a transmission delay due to a phase difference between frames. In the time division duplex method, a frame length is defined, and a synchronization packet can be transmitted only for a certain frame length. In the example of FIG. 5, the frame length is 5 milliseconds. Therefore, as shown in FIG. 5, when the frame timing after the frame timing at time t51 is time t54, the frame synchronization packet p51 is generated at time t52 (t51 <t52 <t54), and the synchronization packet p52 is Even if it is generated at t53 (t52 <t53 <t54), any synchronization packet is transmitted only at time t54 which is the next frame timing.
即ち、同期パケットが時刻ｔ５２で生成されても、時刻ｔ５３で生成されても、いずれも送信タイミングは次のフレームタイミングである時刻ｔ５４となってしまう。このように、同期パケットの生成タイミングと送信タイミングとの間にフレームの位相差が発生してしまう。換言すれば、同期パケットｐ５１については、生成されてタイムスタンプが付与された時刻と実際に送信される時刻との間にｔ５４−ｔ５２の遅延が生じてしまい、同期パケットｐ５２については同様にｔ５４−ｔ５３の遅延が生じてしまう。 That is, regardless of whether the synchronization packet is generated at time t52 or at time t53, the transmission timing is time t54, which is the next frame timing. As described above, a frame phase difference occurs between the generation timing of the synchronization packet and the transmission timing. In other words, for the synchronization packet p51, a delay of t54-t52 occurs between the time when it is generated and given a time stamp and the time when it is actually transmitted, and similarly for the synchronization packet p52, t54- A delay of t53 occurs.
そこで、マスタ装置３０Ａにおいて、補正部３２Ａは、生成した同期パケットを送受信部３３ＡのＦＩＦＯ回路に詰めたら、そのキューが出力されるまでの遅延時間Δｔを監視して、同期処理部３１Ａに報告する。同期処理部３１Ａは、フォローアップメッセージにその同期パケットの生成時刻とともに、遅延時間Δｔを含める。これによって、スレーブ装置３０Ｂは、同期パケットのキューがＦＩＦＯ回路で待たされた時間を知ることができる。補正部３２Ｂは、フォローアップメッセージに含まれる同期パケットの生成時刻に遅延時間Δｔを足して、その同期パケットの送信時刻とする。 Therefore, in the master device 30A, when the correction unit 32A packs the generated synchronization packet in the FIFO circuit of the transmission / reception unit 33A, the correction unit 32A monitors the delay time Δt until the queue is output and reports it to the synchronization processing unit 31A. . The synchronization processing unit 31A includes the delay time Δt in the follow-up message along with the generation time of the synchronization packet. As a result, the slave device 30B can know the time when the queue of the synchronization packet has been waited in the FIFO circuit. The correcting unit 32B adds the delay time Δt to the generation time of the synchronization packet included in the follow-up message to obtain the transmission time of the synchronization packet.
なお、本実施の形態では、マスタ装置３０Ａ、即ち同期パケットを送信する送信側では同期パケットの通常のタイムスタンプとフレームの位相差によって生じた遅延時間Δｔの情報をスレーブ装置３０Ｂに送り、そのスレーブ装置３０Ｂ、即ち同期パケットを受信する受信側で送信時刻を補正しているが、これに代えて、送信側で遅延時間Δｔを用いてタイムスタンプの時刻を補正した上で、フォローアップメッセージとしてこの補正された時刻をスレーブ装置３０Ｂに送信してもよい。 In the present embodiment, the master device 30A, that is, the transmission side that transmits the synchronization packet, sends the information on the delay time Δt generated by the normal time stamp of the synchronization packet and the phase difference of the frame to the slave device 30B. The device 30B, that is, the reception side that receives the synchronization packet corrects the transmission time. Instead, the transmission side corrects the time of the time stamp using the delay time Δt, and this is used as a follow-up message. The corrected time may be transmitted to the slave device 30B.
また、同期処理部３１Ａは、補正部３２Ａから遅延時間Δｔではなく、同期パケットを実際に送信した時刻を受け取り、この時刻をフォローアップメッセージによってスレーブ装置３０Ｂに送信してもよい。 Further, the synchronization processing unit 31A may receive the time when the synchronization packet is actually transmitted instead of the delay time Δt from the correction unit 32A, and transmit this time to the slave device 30B by a follow-up message.
なお、このようなフレームの位相差による同期パケットの送信の遅延は、時刻同期においても生じ得るし（例えば、図３のＳ７１）、周波数同期においても生じ得る（例えば、図４のＳ８１、Ｓ８３）。よって、上記のフレームの位相差による伝送遅延を補償する補正は、時刻同期及び周波数同期のいずれにも有効である。また、このようなフレームの位相差による伝送遅延の補正は、図３に例示した時刻同期において、スレーブ装置３０Ｂからマスタ装置３０Ａに遅延要求メッセージＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑを送信する際にも行ってよい。 It should be noted that such a delay in the transmission of the synchronization packet due to the phase difference of the frames may occur in time synchronization (for example, S71 in FIG. 3) or may occur in frequency synchronization (for example, S81, S83 in FIG. 4). . Therefore, the correction for compensating the transmission delay due to the phase difference of the frame is effective for both time synchronization and frequency synchronization. Further, the correction of the transmission delay due to the phase difference of the frame may be performed when the delay request message Delay_Req is transmitted from the slave device 30B to the master device 30A in the time synchronization illustrated in FIG.
図６は、リンク割り当て待ちによる伝送遅延を説明する図である。図６は、マスタ装置３０ＡからＷｉＭＡＸ基地局２０Ａに向けて同期パケットを時分割複信方式で無線出力（無線送信）する際のアップリンクの割り当てを示している。 FIG. 6 is a diagram for explaining a transmission delay due to link allocation waiting. FIG. 6 shows uplink allocation when the synchronization packet is wirelessly output (wireless transmission) from the master device 30A to the WiMAX base station 20A by the time division duplex method.
マスタ装置３０Ａにおいて、同期処理部３１Ａにて生成された同期パケットｐ６１を送受信部３３Ａが時分割複信方式で無線送信する際には、図６に示すように、そのマスタ装置３０Ａに直ちにアップリンクが割り当てられるとは限らず、数フレーム待った後に漸くリンクが割り当てられて送信可能となることがある。このように、リンクの割り当てを待つことによって、タイムスタンプの時刻から実際の送信時刻までの間に遅延時間が生じてしまうことがある。 In the master device 30A, when the transmission / reception unit 33A wirelessly transmits the synchronization packet p61 generated by the synchronization processing unit 31A by the time division duplex method, the master device 30A immediately uplinks to the master device 30A as shown in FIG. Is not always assigned, and after waiting for several frames, a link is gradually assigned to enable transmission. As described above, waiting for link assignment may cause a delay time between the time stamp time and the actual transmission time.
このような伝送遅延は、ＷｉＭＡＸ基地局２０Ｂからスレーブ装置３０Ｂに向けて同期パケットを時分割複信方式で無線出力（無線送信）する際のダウンリンクの割り当てについても同様に生じる。マスタ装置３０Ａにおいてリンクの割り当てを待つことによる遅延時間は、上述の図５の場合のように、実際に送信される時刻を監視して、それを遅延時間Δｔとしてタイムスタンプの時刻とともにスレーブ装置３０Ｂに通知することで、スレーブ装置３０Ｂでは正確な送信時刻を知ることもできる。しかしながら、ＷｉＭＡＸ基地局２０Ｂからスレーブ装置３０Ｂに無線出力する際のダウンリンクの割り当て待ちによる伝送遅延については、スレーブ装置３０ＢはＷｉＭＡＸ基地局２０Ｂにおけるリンク割り当て待ちにより生じた遅延時間を知ることができない。 Such a transmission delay similarly occurs in downlink allocation when the synchronization packet is wirelessly output (wireless transmission) from the WiMAX base station 20B to the slave device 30B by the time division duplex method. The delay time due to waiting for link assignment in the master device 30A is monitored as in the case of FIG. 5 described above, and the actual transmission time is monitored as a delay time Δt together with the time stamp time of the slave device 30B. Thus, the slave device 30B can know the exact transmission time. However, regarding the transmission delay due to waiting for downlink allocation when wirelessly outputting from the WiMAX base station 20B to the slave device 30B, the slave device 30B cannot know the delay time caused by waiting for link allocation in the WiMAX base station 20B.
このようなリンク割り当て待ちによる伝送遅延の遅延時間は、フレーム長の整数倍の時間として全体の遅延時間の中に含まれているはずである。そこで、スレーブ装置３０Ｂの補正部３２Ｂは、同期パケットの伝送時間からフレーム長の整数倍の時間をダウンリンクフレーム遅延時間として引くことで、このリンク割り当て待ちによる遅延時間を除去した伝送時間を求める。このとき、補正部３２Ｂは本開示のダウンリンク遅延補正部として機能する。 Such a delay time of transmission delay due to waiting for link allocation should be included in the overall delay time as an integral multiple of the frame length. Therefore, the correction unit 32B of the slave device 30B obtains the transmission time from which the delay time due to this link allocation waiting is removed by subtracting a time that is an integral multiple of the frame length from the transmission time of the synchronization packet as the downlink frame delay time. At this time, the correction unit 32B functions as a downlink delay correction unit of the present disclosure.
具体的には、補正部３２Ｂは、図７に示すように、送受信部３３Ｂにて受信した複数の同期パケットのうちの伝送時間が最も短い同期パケットｐ７１を基準同期パケットとし（この基準同期パケットは、ダウンリンクフレーム遅延が生じていないものと考えることができる）、その基準同期パケットの伝送時間をダウンリンクフレーム遅延時間がゼロである基準伝送時間として、補正対象の同期パケットｐ７２、ｐ７３、ｐ７４の伝送時間がこの基準伝送時間とほぼ同一となるように、同期パケットの受信時刻を補正する。ここで、「ほぼ同一」とは、同期パケットの受信時刻が補正された後に、その伝送時間と基準伝送時間との間に、少なくとも同期をとることにより修正されるべき時間のずれが残っていることを許容するものである。 Specifically, as shown in FIG. 7, the correction unit 32B sets the synchronization packet p71 having the shortest transmission time among the plurality of synchronization packets received by the transmission / reception unit 33B as a reference synchronization packet (this reference synchronization packet is The transmission time of the reference synchronization packet is defined as the reference transmission time with the downlink frame delay time being zero, and the synchronization packets p72, p73, and p74 to be corrected are The reception time of the synchronization packet is corrected so that the transmission time is substantially the same as the reference transmission time. Here, “substantially the same” means that, after the reception time of the synchronization packet is corrected, a time lag that should be corrected by at least synchronization remains between the transmission time and the reference transmission time. Is allowed.
換言すれば、補正部３２Ｂは、最も短い伝送時間（基準伝送時間）に対して、同期パケットの伝送時間の遅延フレーム数を推定し、フレーム長×遅延フレーム数を受信時刻から減算する。より具体的には、補正部３２Ｂは、伝送時間からフレーム長の整数倍を引いた値と最短の伝送時間（基準伝送時間）との差が、所定の閾値より小さくなるように、遅延フレーム数を推定して、受信時刻を補正する。この所定の閾値は、同期をとることにより修正されるべき時間として想定される最長の時間より大きくフレーム長より小さい値であり、例えば、フレーム長が５ミリ秒であるときに、０．５〜１ミリ秒程度（フレーム長の１０〜２０％程度）とされる。なお、基準伝送時間があらかじめ分かっているときには、複数の同期パケットについての最も短い伝送時間ではなく、そのようなあらかじめ分かっている基準伝送時間を用いてもよい。 In other words, the correction unit 32B estimates the number of delay frames of the transmission time of the synchronization packet with respect to the shortest transmission time (reference transmission time), and subtracts the frame length × the number of delay frames from the reception time. More specifically, the correcting unit 32B determines the number of delay frames so that the difference between the value obtained by subtracting an integral multiple of the frame length from the transmission time and the shortest transmission time (reference transmission time) is smaller than a predetermined threshold. And the reception time is corrected. This predetermined threshold is a value larger than the longest time assumed as the time to be corrected by taking the synchronization and smaller than the frame length. For example, when the frame length is 5 milliseconds, 0.5 to It is about 1 millisecond (about 10 to 20% of the frame length). When the reference transmission time is known in advance, such a known reference transmission time may be used instead of the shortest transmission time for a plurality of synchronization packets.
なお、このようなダウンリンクの割り当て待ちによる同期パケットの送信の遅延は、時刻同期においても生じ得るし（例えば、図３のＳ７１）、周波数同期においても生じ得る（例えば、図４のＳ８１、Ｓ８３）。よって、上記のダウンリンクの割り当て待ちによる伝送遅延を補償する補正は、時刻同期及び周波数同期のいずれにも有効である。さらに、このようなリンク割り当て待ちによる伝送遅延の補正は、図３に例示した時刻同期において、スレーブ装置３０Ｂからマスタ装置３０Ａに遅延要求メッセージＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑを送信する際（図３のＳ７３）にも行ってよい。 It should be noted that such a delay in transmission of the synchronization packet due to waiting for downlink allocation can occur in time synchronization (for example, S71 in FIG. 3) or can occur in frequency synchronization (for example, S81 and S83 in FIG. 4). ). Therefore, the correction for compensating for the transmission delay caused by waiting for the downlink allocation is effective for both time synchronization and frequency synchronization. Further, such correction of transmission delay due to waiting for link allocation is also performed when the delay request message Delay_Req is transmitted from the slave device 30B to the master device 30A in the time synchronization illustrated in FIG. 3 (S73 in FIG. 3). Good.
次に、フレーム長に対するジッタ（フレーム揺らぎ）による伝送時間のずれについて説明する。フレーム長は、例えばそれが５ミリ秒と定められている場合にも、例えば±１０マイクロ秒（２０００ｐｐｍに相当する）程度のジッタが存在し、このジッタによって同期パケットの受信時刻に誤差が生じてしまう。本願の発明者は、時分割複信方式においては、アップリンクとダウンリンクのフレームタイミングのジッタによるずれは同一であること、及び通常はフレームタイミングのジッタによるずれはゆっくりと変動するので、補正対象の同期パケットの送受信時刻の周辺の時刻でジッタを推定できればよいことに着目して、このジッタによるずれを補正する方法を想到した。 Next, a transmission time shift due to jitter (frame fluctuation) with respect to the frame length will be described. For example, even when the frame length is determined to be 5 milliseconds, for example, jitter of about ± 10 microseconds (corresponding to 2000 ppm) exists, and this jitter causes an error in the reception time of the synchronization packet. End up. In the time division duplex method, the inventor of the present application indicates that the deviation due to jitter in the uplink and downlink frame timing is the same, and the deviation due to jitter in the frame timing usually fluctuates slowly. Focusing on the fact that it is only necessary to estimate the jitter at a time around the transmission / reception time of the synchronous packet, a method for correcting the deviation due to this jitter has been conceived.
ジッタによる伝送時間の誤差を補正するために、補正部３２Ｂは、定期的にアップリンクデータを生成し、送受信部３３Ｂは、このアップリンクデータを送信する。アップリンクデータを送信するとき、補正部３２Ｂは、フレームタイミングに対するオフセット量が毎回一定（固定オフセット値）となるようにして、アップリンクデータを送信部３３Ｂに渡す。即ち、送受信部３３Ｂがアップリンクデータを送信する際には、上記で説明したフレームの位相差による遅延時間は既知であるとする。 In order to correct an error in transmission time due to jitter, the correction unit 32B periodically generates uplink data, and the transmission / reception unit 33B transmits the uplink data. When transmitting the uplink data, the correction unit 32B passes the uplink data to the transmission unit 33B so that the offset amount with respect to the frame timing is constant every time (fixed offset value). That is, when the transmission / reception unit 33B transmits uplink data, the delay time due to the phase difference of the frame described above is known.
そのうえで、補正部３２Ｂは、このアップリンクデータが送受信部３３Ｂから実際に送信された時刻、即ちこのアップリンクデータの送信キューが抜けた時間を計時する。そうすると、アップリンクデータが補正部３２Ｂで生成された時刻（タイムスタンプの時刻）から実際の送信時刻までの間の経過時間は、固定オフセット値＋ｎ×（フレーム長−ジッタ）となるはずである。ここで、ｎは、上記で説明したリンク割り当てを待っている間のフレーム数である。いま固定オフセット値とフレーム長が既知であるので、ｎを推定することで、ジッタを推定できる。 In addition, the correction unit 32B measures the time when the uplink data is actually transmitted from the transmission / reception unit 33B, that is, the time when the uplink data transmission queue is lost. Then, the elapsed time between the time when the uplink data is generated by the correction unit 32B (time stamp time) and the actual transmission time should be fixed offset value + n × (frame length−jitter). Here, n is the number of frames while waiting for the link assignment described above. Since the fixed offset value and the frame length are now known, jitter can be estimated by estimating n.
ここで推定されたジッタは、アップリンクのフレームタイミングのずれであるが、上述のように時分割複信方式では、アップリンクのフレームタイミングのずれとダウンリンクのフレームタイミングのずれとは同一であるので、このアップリンクのフレームのジッタ（ずれ量）を、その時刻周辺の時刻におけるダウンリンクのフレームのジッタ（ずれ量）とすることができる。補正部３２Ｂは、同期パケットを受信するごとに、その周辺の時刻でこのようなジッタの推定を行い、ジッタによるその同期パケットの受信時刻のずれを補正する。 The jitter estimated here is a shift in the uplink frame timing. However, as described above, in the time division duplex method, the shift in the uplink frame timing is the same as the shift in the downlink frame timing. Therefore, the jitter (shift amount) of the uplink frame can be set as the jitter (shift amount) of the downlink frame at a time around that time. Each time the correction unit 32B receives a synchronization packet, the correction unit 32B estimates such jitter at the time around it, and corrects the shift in the reception time of the synchronization packet due to the jitter.
スレーブ装置３０Ｂでは、図４に例示した周波数同期において、補正部３２Ｂが、同期パケットを受信した時刻の周辺時刻での上記の経過時間（固定オフセット値＋ｎ×（フレーム長−ジッタ））の値と、その前に同期パケットを受信した時刻の周辺時刻での経過時間との差をとることで、ジッタ分を推定し、このジッタ分も補正して周波数同期を行う。 In the slave device 30B, in the frequency synchronization illustrated in FIG. 4, the correction unit 32B has the above-described elapsed time (fixed offset value + n × (frame length−jitter)) value around the time when the synchronization packet is received. Then, by taking the difference between the time when the synchronization packet was received before that and the elapsed time at the peripheral time, the jitter is estimated, and this jitter is also corrected to perform frequency synchronization.
図８は、マスタ装置３０Ａからスレーブ装置３０Ｂに同期パケットｐ８１を伝送する際のタイムチャートである。マスタ装置３０Ａの同期処理部３１Ａが時刻ｔ８１に同期パケットを生成すると、フレームの位相差ｐ、及び（５ミリ秒＋ジッタα）の待ちフレーム数ｍ倍の時間を待って、時刻ｔ８２に送受信部３３Ａから無線出力される。即ち、同期パケットを生成した時刻ｔ８１から送信される時刻ｔ８２との間の遅延時間ｔ８２−ｔ８１は、ｐ＋ｍ×（５ミリ秒＋α）となる。 FIG. 8 is a time chart when the synchronization packet p81 is transmitted from the master device 30A to the slave device 30B. When the synchronization processing unit 31A of the master device 30A generates a synchronization packet at time t81, the transmission / reception unit waits for the phase difference p of frames and the number of waiting frames m times (5 milliseconds + jitter α), and at time t82, the transmission / reception unit Wirelessly output from 33A. That is, the delay time t82-t81 between the time t81 when the synchronization packet is generated and the time t82 transmitted is p + m × (5 milliseconds + α).
この遅延時間は、補正部３２ＡがＦＩＦＯ回路のキューを監視することでΔｔとして直接知ることができる。よって、上述のように補正部３２Ａは、この遅延時間Δｔを同期処理部３１Ａに通知して、同期処理部３１Ａは、フォローアップメッセージにこの遅延時間Δｔを含めて、スレーブ装置３０Ｂに通知する。 This delay time can be directly known as Δt by the correction unit 32A monitoring the queue of the FIFO circuit. Accordingly, as described above, the correction unit 32A notifies the delay time Δt to the synchronization processing unit 31A, and the synchronization processing unit 31A includes the delay time Δt in the follow-up message and notifies the slave device 30B.
このようにして無線出力された同期パケットｐ８１は、所定の電波伝搬遅延時間の後の時刻ｔ８３に、ＷｉＭＡＸ基地局２０Ａに入力される。この電波伝搬遅延時間は、小さく、安定しているので、固定量として扱うことができる。ＷｉＭＡＸ基地局２０Ａでは、所定の内部処理時間の後の時刻ｔ８４に、この同期パケットｐ８１をコアネットワークＣＮＷに出力される。ここでもこの内部処理時間は、安定していると仮定して固定量として扱うことができる。そして、このコアネットワークＣＮＷでも伝送遅延が生じ、この伝送遅延時間の後の時刻ｔ８５に、ＷｉＭＡＸ基地局２０Ｂに入力される。ここでも伝送遅延は安定していると仮定して固定量として扱うことができる。 The synchronization packet p81 thus wirelessly output is input to the WiMAX base station 20A at time t83 after a predetermined radio wave propagation delay time. Since this radio wave propagation delay time is small and stable, it can be handled as a fixed amount. The WiMAX base station 20A outputs this synchronization packet p81 to the core network CNW at time t84 after a predetermined internal processing time. Again, this internal processing time can be treated as a fixed amount assuming it is stable. Then, a transmission delay also occurs in the core network CNW, and is input to the WiMAX base station 20B at time t85 after the transmission delay time. Again, assuming that the transmission delay is stable, it can be treated as a fixed amount.
ＷｉＭＡＸ基地局２０Ｂは、コアネットワークＣＮＷから同期パケットｐ８１が入力されると、この同期パケットｐ８１を無線出力するが、このときに、所定のフレームの位相差ｑによる遅延が生じ、さらにダウンリンクの割り当てを待つ時間（ダウンリンクフレーム遅延時間）の遅延が生じ、かつ、各フレーム長にはジッタβが含まれるので、実際には時刻ｔ８６に出力されることになる。 When the synchronization packet p81 is input from the core network CNW, the WiMAX base station 20B wirelessly outputs the synchronization packet p81. At this time, a delay due to a phase difference q of a predetermined frame occurs, and further, downlink allocation is performed. Delay (downlink frame delay time) occurs and jitter β is included in each frame length, so that it is actually output at time t86.
そして、スレーブ装置３０Ｂでは、電波伝搬遅延の後の時刻ｔ８７に、送受信部３３Ｂにて同期パケットｐ８１を入力して、同期処理部３１Ｂで同期処理を行う。このとき、補正部３２Ｂは、フレーム長である５ミリ秒の整数倍をフレーム遅延時間として受信時刻から引くことで、ＷｉＭＡＸ基地局２０Ｂで生じたｎ×フレーム長の遅延時間を補正する。 In the slave device 30B, the synchronization packet p81 is input by the transmission / reception unit 33B at time t87 after the radio wave propagation delay, and synchronization processing is performed by the synchronization processing unit 31B. At this time, the correction unit 32B corrects the delay time of n × frame length generated in the WiMAX base station 20B by subtracting an integer multiple of 5 milliseconds, which is the frame length, from the reception time as the frame delay time.
以上のように、本開示の実施の形態の通信システム５０によれば、スレーブ装置３０Ｂにて受信した同期パケットの受信時刻から、フレーム長の整数倍として求められたダウンリンクフレーム遅延時間を引くことで、同期パケットの受信時刻を補正するので、ダウンリンクのリンク割り当て待ちの時間を補正することができ、スレーブ装置３０Ｂのマスタ装置３０Ａに対する同期の精度を向上できる。 As described above, according to the communication system 50 of the embodiment of the present disclosure, the downlink frame delay time obtained as an integral multiple of the frame length is subtracted from the reception time of the synchronization packet received by the slave device 30B. Thus, since the reception time of the synchronization packet is corrected, the downlink link allocation waiting time can be corrected, and the synchronization accuracy of the slave device 30B with respect to the master device 30A can be improved.
上述したように本実施の形態で説明した通信システムは、フレーム長が規定された時分割複信方式の無線ネットワークを介してマスタ装置とスレーブ装置が互いの同期を行う通信システムである。前記マスタ装置は、同期パケットを生成するマスタ側同期処理部と、前記マスタ側同期処理部にて生成された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して前記スレーブ装置に送信するマスタ側送信部とを備えた構成を有し、前記スレーブ装置は、前記マスタ装置から送信された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して受信するスレーブ側受信部と、前記スレーブ側受信部にて受信した前記同期パケットの受信時刻から前記フレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間を引くことで、前記同期パケットの受信時刻を補正するダウンリンク遅延補正部とを備えた構成を有している。この構成により、時分割複信方式のフレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間によって同期パケットの受信時刻が補正されるので、通信システムを構成するマスタ装置とスレーブ装置の同期精度を向上できる。 As described above, the communication system described in the present embodiment is a communication system in which a master device and a slave device synchronize with each other via a time division duplex wireless network in which a frame length is defined. The master device includes a master side synchronization processing unit that generates a synchronization packet, and a master side transmission unit that transmits the synchronization packet generated by the master side synchronization processing unit to the slave device via the wireless network; The slave device receives the synchronization packet transmitted from the master device via the wireless network, and the synchronization received by the slave side reception unit A downlink delay correction unit that corrects the reception time of the synchronization packet by subtracting the downlink frame delay time calculated based on the frame length from the reception time of the packet. With this configuration, the synchronization packet reception time is corrected by the downlink frame delay time calculated based on the frame length of the time division duplex method, so that the synchronization accuracy of the master device and slave device configuring the communication system is improved. it can.
上記の通信システムにおいて、前記ダウンリンクフレーム遅延時間は、前記フレーム長の整数倍であってよい。この構成により、フレーム長を１単位としたときに、フレーム長の単位の数でダウンリンクフレーム遅延を推定して同期パケットの受信時刻を補正するので、ダウンリンクフレーム遅延を適切に補正できる。 In the communication system, the downlink frame delay time may be an integer multiple of the frame length. With this configuration, when the frame length is 1 unit, the downlink frame delay is estimated by the number of units of the frame length and the reception time of the synchronization packet is corrected. Therefore, the downlink frame delay can be corrected appropriately.
上記の通信システムにおいて、前記ダウンリンク遅延補正部は、前記同期パケットの伝送時間が所定の基準伝送時間とほぼ同一となるように、前記同期パケットの受信時刻を補正してよい。この構成により、ダウンリンクフレーム遅延が生じた同期パケットの伝送時間が、基準伝送時間とほぼ同一となるように、同期パケットの受信時刻が補正されるので、ダウンリンクフレーム遅延を補償する補正を行うことができる。ここで、「ほぼ同一」とは、同期パケットの受信時刻が補正された後に、その伝送時間と基準伝送時間との間に、少なくとも同期をとることにより修正されるべき時間のずれが残っていることを許容するものである。 In the communication system, the downlink delay correction unit may correct the reception time of the synchronization packet so that the transmission time of the synchronization packet is substantially the same as a predetermined reference transmission time. With this configuration, the reception time of the synchronization packet is corrected so that the transmission time of the synchronization packet in which the downlink frame delay has occurred is substantially the same as the reference transmission time, so correction for compensating for the downlink frame delay is performed. be able to. Here, “substantially the same” means that, after the reception time of the synchronization packet is corrected, a time lag that should be corrected by at least synchronization remains between the transmission time and the reference transmission time. Is allowed.
上記の通信システムにおいて、前記マスタ側送信部は、前記スレーブ装置に複数の同期パケットを送信してよく、前記スレーブ側受信部は、前記複数の同期パケットを受信してよく、前記ダウンリンク遅延補正部は、前記スレーブ側受信部にて受信した前記複数の同期パケットのうちの基準同期パケットの伝送時間を前記基準伝送時間としてよい。この構成により、基準伝送時間は、実際の同期パケットの伝送時間から求めることができる。 In the communication system, the master side transmission unit may transmit a plurality of synchronization packets to the slave device, the slave side reception unit may receive the plurality of synchronization packets, and the downlink delay correction The unit may use a transmission time of a reference synchronization packet among the plurality of synchronization packets received by the slave side reception unit as the reference transmission time. With this configuration, the reference transmission time can be obtained from the actual transmission time of the synchronization packet.
上記の通信システムにおいて、前記基準同期パケットは、前記複数の同期パケットのうちの伝送時間が最も短い同期パケットであってよい。この構成により、複数の同期パケットの中から各々の伝送時間に基づいて基準同期パケットを見つけ出し、基準伝送時間を決定できる。 In the communication system, the reference synchronization packet may be a synchronization packet having a shortest transmission time among the plurality of synchronization packets. With this configuration, it is possible to find a reference synchronization packet based on each transmission time from among a plurality of synchronization packets and determine the reference transmission time.
上記の通信システムにおいて、前記マスタ側同期処理部は、前記マスタ側送信部が前記同期パケットを送信した時刻を知るためのフォローアップメッセージを生成してよく、前記マスタ側送信部は、前記同期パケットの前記フォローアップメッセージを前記スレーブ装置に送信してよい。この構成により、スレーブ装置では、同期処理部にて同期パケットを生成してマスタ側送信部に出力してからマスタ側送信部が当該同期パケットを送信するまでのフレーム位相差を補正することができる。 In the communication system, the master side synchronization processing unit may generate a follow-up message for knowing a time when the master side transmission unit transmits the synchronization packet, and the master side transmission unit The follow-up message may be transmitted to the slave device. With this configuration, the slave device can correct the frame phase difference from when the synchronization processing unit generates the synchronization packet and outputs it to the master side transmission unit until the master side transmission unit transmits the synchronization packet. .
上記の通信システムにおいて、前記フォローアップメッセージは、前記マスタ側同期処理部が前記同期パケットを前記マスタ側送信部に出力した時刻の情報と、前記マスタ側送信部が前記同期パケットを入力してから送信するまでの時間の情報とを含んでいてよい。この構成により、スレーブ装置では、マスタ側送信部が同期パケットを送信した時刻を知ることができる。 In the communication system, the follow-up message includes information on a time when the master side synchronization processing unit outputs the synchronization packet to the master side transmission unit, and after the master side transmission unit inputs the synchronization packet. And information on time until transmission. With this configuration, the slave device can know the time at which the master side transmission unit has transmitted the synchronization packet.
上記の通信システムにおいて、前記ダウンリンク遅延補正部は、アップリンクデータを生成してよく、前記スレーブ装置は、さらに、前記無線ネットワークを介して前記アップリンクデータを送信するスレーブ側送信部を備えていてよく、前記ダウンリンク遅延補正部は、生成した前記アップリンクデータをフレーム内の所定のタイミングで前記スレーブ側送信部に出力し、前記スレーブ側送信部が前記アップリンクデータを入力してから送信するまでの経過時間に基づいて、前記スレーブ装置におけるダウンリンクのフレーム揺らぎを推定してよい。この構成により、スレーブ側送信部がアップリンクデータを入力してから送信するまでの経過時間に基づいてスレーブ装置におけるフレーム揺らぎを推定できる。 In the above communication system, the downlink delay correction unit may generate uplink data, and the slave device further includes a slave side transmission unit that transmits the uplink data via the wireless network. The downlink delay correction unit may output the generated uplink data to the slave side transmission unit at a predetermined timing within a frame, and transmit after the slave side transmission unit inputs the uplink data. The downlink frame fluctuation in the slave device may be estimated based on the elapsed time until the transmission. With this configuration, the frame fluctuation in the slave device can be estimated based on the elapsed time from when the slave side transmission unit inputs uplink data to transmission.
上記の通信システムにおいて、前記ダウンリンク遅延補正部は、前記スレーブ側送信部が前記アップリンクデータを送信するまでの遅延フレーム数を推定し、前記経過時間とともに、前記フレーム内の所定のタイミングに基づくフレーム位相差、前記フレーム長、及び、推定した前記遅延フレーム数を用いて、前記フレーム揺らぎを推定してよい。この構成により、スレーブ装置が経過時間からフレーム位相差及びフレーム遅延を引くことでフレーム揺らぎを推定できる。 In the communication system, the downlink delay correction unit estimates the number of delay frames until the slave side transmission unit transmits the uplink data, and based on the elapsed time and a predetermined timing in the frame The frame fluctuation may be estimated using a frame phase difference, the frame length, and the estimated number of delayed frames. With this configuration, the slave apparatus can estimate the frame fluctuation by subtracting the frame phase difference and the frame delay from the elapsed time.
上記の通信システムにおいて、前記ダウンリンク遅延補正部は、同期パケットを生成してよく、前記スレーブ装置は、さらに、前記ダウンリンク遅延補正部にて生成された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して前記スレーブ装置に送信するスレーブ側送信部を備えていてよく、前記ダウンリンク遅延補正部は、前記スレーブ側送信部が前記同期パケットを送信した時刻を知るためのフォローアップメッセージを生成してよく、前記スレーブ側送信部は、当該同期パケットの前記フォローアップメッセージを前記マスタ装置に送信してよい。この構成により、マスタ装置では、ダウンリンク遅延補正部にて同期パケットを生成してスレーブ側送信部に出力してからスレーブ側送信部が当該同期パケットを送信するまでのフレーム位相差を補正することができる。 In the communication system, the downlink delay correction unit may generate a synchronization packet, and the slave device further transmits the synchronization packet generated by the downlink delay correction unit via the wireless network. A slave side transmission unit that transmits to the slave device, and the downlink delay correction unit may generate a follow-up message for knowing the time when the slave side transmission unit transmitted the synchronization packet. The slave-side transmission unit may transmit the follow-up message of the synchronization packet to the master device. With this configuration, the master device corrects the frame phase difference from when the downlink delay correction unit generates the synchronization packet and outputs it to the slave side transmission unit until the slave side transmission unit transmits the synchronization packet. Can do.
本実施の形態で説明した同期装置は、フレーム長が規定された時分割複信方式の無線ネットワークを介して同期相手装置と同期を行う同期装置であって、前記同期相手装置から送信された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して受信する受信部と、前記受信部にて受信した前記同期パケットの受信時刻から前記フレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間を前記同期相手装置におけるフレーム遅延として引くことで、前記同期パケットの受信時刻を補正するダウンリンク遅延補正部とを備えた構成を有している。この構成によっても、時分割複信方式のフレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間によって同期パケットの受信時刻が補正されるので、同期相手装置との同期精度を向上できる。 The synchronization device described in the present embodiment is a synchronization device that synchronizes with a synchronization partner device via a wireless network of a time division duplex method in which a frame length is defined, and the synchronization device that is transmitted from the synchronization partner device A receiving unit that receives a synchronization packet via the wireless network, and a downlink frame delay time calculated based on the frame length from a reception time of the synchronization packet received by the receiving unit in the synchronization partner device It has a configuration including a downlink delay correction unit that corrects the reception time of the synchronization packet by subtracting it as a frame delay. Also with this configuration, since the reception time of the synchronization packet is corrected by the downlink frame delay time calculated based on the frame length of the time division duplex method, the synchronization accuracy with the synchronization partner apparatus can be improved.
本実施の形態で説明した同期方法は、フレーム長が規定された時分割複信方式の無線ネットワークを介して第１の同期装置と第２の同期装置とを同期させる同期方法であって、前記第１の同期装置にて、同期パケットを生成する同期パケット生成ステップと、前記同期パケット生成ステップにて生成された前記同期パケットを、前記第１の同期装置から前記無線ネットワークを介して前記第２の同期装置に送信する送信ステップと、前記第２の同期装置にて、前記第１の同期装置から送信された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して受信する受信ステップと、前記第２の同期装置にて、前記受信ステップにおける前記同期パケットの受信時刻から前記フレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間を引くことで、前記同期パケットの受信時刻を補正するダウンリンク遅延補正ステップとを含む構成を有している。この構成によっても、時分割複信方式のフレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間によって同期パケットの受信時刻が補正されるので、第１の同期装置と第２の同期装置との同期精度を向上できる。 The synchronization method described in the present embodiment is a synchronization method for synchronizing the first synchronization device and the second synchronization device via a time division duplex wireless network in which a frame length is defined, A synchronization packet generating step for generating a synchronization packet in the first synchronization device; and the synchronization packet generated in the synchronization packet generation step is transmitted from the first synchronization device to the second through the wireless network. A transmission step for transmitting to the synchronization device, a reception step for receiving, via the wireless network, the synchronization packet transmitted from the first synchronization device at the second synchronization device; In the synchronization device, the downlink frame delay time calculated based on the frame length is subtracted from the reception time of the synchronization packet in the reception step. Has a configuration comprising a downlink delay correction step of correcting the reception time of the synchronization packet. Also with this configuration, since the reception time of the synchronization packet is corrected by the downlink frame delay time calculated based on the frame length of the time division duplex method, the synchronization between the first synchronization device and the second synchronization device is performed. Accuracy can be improved.
本実施の形態で説明した同期プログラムは、フレーム長が規定された時分割複信方式の無線ネットワークを介して同期相手装置と同期を行う同期装置に、前記同期相手装置から送信された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して受信する受信ステップと、前記受信ステップにて受信した前記同期パケットの受信時刻から前記フレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間を前記同期相手装置におけるフレーム遅延として引くことで、前記同期パケットの受信時刻を補正するダウンリンク遅延補正ステップとを実行させるための構成を有している。この構成によっても、時分割複信方式のフレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間によって同期パケットの受信時刻が補正されるので、同期相手装置との同期精度を向上できる。 The synchronization program described in the present embodiment is configured so that the synchronization packet transmitted from the synchronization partner device is transmitted to the synchronization device that synchronizes with the synchronization partner device via the time division duplex wireless network in which the frame length is defined. Receiving via the wireless network, and a downlink frame delay time calculated based on the frame length from the reception time of the synchronization packet received in the reception step is a frame delay in the synchronization partner device. As a result, a downlink delay correction step for correcting the reception time of the synchronization packet is executed. Also with this configuration, since the reception time of the synchronization packet is corrected by the downlink frame delay time calculated based on the frame length of the time division duplex method, the synchronization accuracy with the synchronization partner apparatus can be improved.
本開示は、フレーム長が規定された時分割複信方式の無線ネットワークを介してマスタ装置とスレーブ装置が互いの同期を行う通信システム等として有用である。 The present disclosure is useful as a communication system in which a master device and a slave device synchronize with each other via a time division duplex wireless network in which a frame length is defined.
１００ 放送システム
５０ 通信システム
１０ 放送コンテンツサーバ
２０Ａ〜２０Ｃ ＷｉＭＡＸ基地局
３０Ａ〜３０Ｃ 放送基地局
３１Ａ、３１Ｂ 同期処理部
３２Ａ、３２Ｂ 補正部
３３Ａ、３３Ｂ 送受信部
４０Ａ〜４０Ｆ 放送受信端末
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Broadcast system 50 Communication system 10 Broadcast content server 20A-20C WiMAX base station 30A-30C Broadcast base station 31A, 31B Synchronization processing part 32A, 32B Correction part 33A, 33B Transmission / reception part 40A-40F Broadcast reception terminal
Claims (13)
前記マスタ装置は、
同期パケットを生成するマスタ側同期処理部と、
前記マスタ側同期処理部にて生成された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して前記スレーブ装置に送信するマスタ側送信部と、
を備え、
前記スレーブ装置は、
前記マスタ装置から送信された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して受信するスレーブ側受信部と、
前記スレーブ側受信部にて受信した前記同期パケットの受信時刻から前記フレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間を引くことで、前記同期パケットの受信時刻を補正するダウンリンク遅延補正部と、
を備えたことを特徴とする通信システム。 A communication system in which a master device and a slave device synchronize with each other via a wireless network of a time division duplex method in which a frame length is defined,
The master device is
A master side synchronization processing unit for generating a synchronization packet;
A master-side transmitter that transmits the synchronization packet generated by the master-side synchronization processor to the slave device via the wireless network;
With
The slave device is
A slave-side receiving unit that receives the synchronization packet transmitted from the master device via the wireless network;
A downlink delay correction unit that corrects the reception time of the synchronization packet by subtracting the downlink frame delay time calculated based on the frame length from the reception time of the synchronization packet received by the slave side reception unit; ,
A communication system comprising:
前記スレーブ側受信部は、前記複数の同期パケットを受信し、
前記ダウンリンク遅延補正部は、前記スレーブ側受信部にて受信した前記複数の同期パケットのうちの基準同期パケットの伝送時間を前記基準伝送時間とすることを特徴とする請求項３に記載の通信システム。 The master side transmission unit transmits a plurality of synchronization packets to the slave device,
The slave side receiving unit receives the plurality of synchronization packets,
The communication according to claim 3, wherein the downlink delay correction unit uses a transmission time of a reference synchronization packet among the plurality of synchronization packets received by the slave side reception unit as the reference transmission time. system.
前記マスタ側送信部は、前記同期パケットの前記フォローアップメッセージを前記スレーブ装置に送信することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の通信システム。 The master side synchronization processing unit generates a follow-up message to know the time when the master side transmission unit transmits the synchronization packet,
The communication system according to any one of claims 1 to 5, wherein the master side transmission unit transmits the follow-up message of the synchronization packet to the slave device.
前記スレーブ装置は、さらに、前記無線ネットワークを介して前記アップリンクデータを送信するスレーブ側送信部を備え、
前記ダウンリンク遅延補正部は、生成した前記アップリンクデータをフレーム内の所定のタイミングで前記スレーブ側送信部に出力し、前記スレーブ側送信部が前記アップリンクデータを入力してから送信するまでの経過時間に基づいて、前記スレーブ装置におけるダウンリンクのフレーム揺らぎを推定することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の通信システム。 The downlink delay correction unit generates uplink data,
The slave device further includes a slave-side transmitter that transmits the uplink data via the wireless network,
The downlink delay correction unit outputs the generated uplink data to the slave side transmission unit at a predetermined timing in a frame, and the slave side transmission unit inputs the uplink data and transmits it The communication system according to any one of claims 1 to 7, wherein downlink frame fluctuation in the slave device is estimated based on an elapsed time.
前記スレーブ装置は、さらに、前記ダウンリンク遅延補正部にて生成された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して前記スレーブ装置に送信するスレーブ側送信部を備え、
前記ダウンリンク遅延補正部は、前記スレーブ側送信部が前記同期パケットを送信した時刻を知るためのフォローアップメッセージを生成し、
前記スレーブ側送信部は、当該同期パケットの前記フォローアップメッセージを前記マスタ装置に送信することを特徴とする請求項６又は７に記載の通信システム。 The downlink delay correction unit generates a synchronization packet,
The slave device further includes a slave side transmission unit that transmits the synchronization packet generated by the downlink delay correction unit to the slave device via the wireless network,
The downlink delay correction unit generates a follow-up message for knowing the time when the slave side transmission unit transmits the synchronization packet,
The communication system according to claim 6 or 7, wherein the slave side transmission unit transmits the follow-up message of the synchronization packet to the master device.
前記同期相手装置から送信された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して受信する受信部と、
前記受信部にて受信した前記同期パケットの受信時刻から前記フレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間を前記同期相手装置におけるフレーム遅延として引くことで、前記同期パケットの受信時刻を補正するダウンリンク遅延補正部と、
を備えたことを特徴とする同期装置。 A synchronization device that synchronizes with a synchronization partner device via a time-division duplex wireless network in which a frame length is defined,
A receiver that receives the synchronization packet transmitted from the synchronization partner device via the wireless network;
The reception time of the synchronization packet is corrected by subtracting the downlink frame delay time calculated based on the frame length from the reception time of the synchronization packet received by the reception unit as a frame delay in the synchronization counterpart device. A downlink delay correction unit;
A synchronization device comprising:
前記第１の同期装置にて、同期パケットを生成する同期パケット生成ステップと、
前記同期パケット生成ステップにて生成された前記同期パケットを、前記第１の同期装置から前記無線ネットワークを介して前記第２の同期装置に送信する送信ステップと、
前記第２の同期装置にて、前記第１の同期装置から送信された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して受信する受信ステップと、
前記第２の同期装置にて、前記受信ステップにおける前記同期パケットの受信時刻から前記フレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間を引くことで、前記同期パケットの受信時刻を補正するダウンリンク遅延補正ステップと、
を含むことを特徴とする同期方法。 A synchronization method for synchronizing a first synchronization device and a second synchronization device via a time division duplex wireless network in which a frame length is defined,
A synchronization packet generating step of generating a synchronization packet in the first synchronization device;
Transmitting the synchronization packet generated in the synchronization packet generation step from the first synchronization device to the second synchronization device via the wireless network;
A receiving step of receiving, via the wireless network, the synchronization packet transmitted from the first synchronization device at the second synchronization device;
Downlink that corrects the reception time of the synchronization packet by subtracting the downlink frame delay time calculated based on the frame length from the reception time of the synchronization packet in the reception step in the second synchronization device A delay correction step;
Including a synchronization method.
前記同期相手装置から送信された前記同期パケットを、前記無線ネットワークを介して受信する受信ステップと、
前記受信ステップにて受信した前記同期パケットの受信時刻から前記フレーム長に基づいて算出されたダウンリンクフレーム遅延時間を前記同期相手装置におけるフレーム遅延として引くことで、前記同期パケットの受信時刻を補正するダウンリンク遅延補正ステップと、
を実行させるための同期プログラム。 To a synchronization device that synchronizes with a synchronization partner device via a time division duplex wireless network with a specified frame length,
Receiving the synchronization packet transmitted from the synchronization partner device via the wireless network; and
The reception time of the synchronization packet is corrected by subtracting the downlink frame delay time calculated based on the frame length from the reception time of the synchronization packet received in the reception step as a frame delay in the synchronization counterpart device. A downlink delay correction step;
Synchronous program to execute.
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