JP2015533040A - 障害が発生する場合にネットワークにおいて時刻の正確な配信を管理及び維持するための方法 - Google Patents

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Abstract

パケットネットワークにおいて時刻の正確な配信を管理するための方法であって、パケットネットワークは、ピアツーピア透過クロックP2P TCハードウェアサポートを含み、ピアツーピア透過クロックP2P TCは、ネットワーク要素に隣接するリンク又は経路の遅延及びNE滞留時間を測定及び訂正するために少なくとも使用され、マスタ(106)/スレーブ(108)エンドツーエンド同期経路(112)は、ネットワーク要素の第1のセット(1041、1042、1043)を含む、方法。各タイムスタンプパケットは、同期経路に沿った前記パケットの累積伝送遅延を示す、少なくとも1つの訂正フィールド(CF)を含み、訂正フィールド(CF)は、第1のセットの各ネットワーク要素によって更新される。本方法は、・障害イベントを検出するステップと、・第1の要素によって受信される、少なくとも1つの以前に伝送されたタイムスタンプパケットの測定済みの過去の経路遅延(P_LD)を、第1の要素(1042)によって格納するステップと、・以下のもの、即ち、○受信される訂正フィールド(CF)の着信する現在の値、○第1のネットワーク要素の滞留時間、○測定済みの過去の経路遅延値(P_LD)に依存する第1の値、の関数である、新たな訂正フィールド値を算出するステップと、・障害を検出する場合、第1の標識を生成するステップとを含む。

Description

本発明は、一般に、PSNと呼ばれるパケット交換ネットワークを含む通信システム及びそのようなネットワークにおける時刻配信に関する。より正確には、本発明は、特に、環境が劣化する場合、即ち、機器内で、又は時刻の配信に関連する情報転送に影響を与えるネットワークの経路上で、障害が発生した場合に、時刻の正確な配信を管理するための方法に関する。主な態様において、本発明は、IEEE標準1588−2008のピア遅延メカニズムで障害が発生した場合の時刻配信及び遅延測定の運用サービスの維持に関連する。
パケット通信ネットワーク内で、所与のネットワークノード/要素(例えば、ルータ又はスイッチ)上に、このネットワーク要素の滞留時間、即ち、そのようなネットワーク要素を渡って着信する種々の同期パケットによって被る遅延を考慮することを目指す特定の機器又は装置(以下、透過クロックと呼ばれる)を実装することが知られており、この遅延は、「伝送遅延(transit delay)」又は「滞留時間(residence time)」とも呼ばれる。
透過クロックは、以下、それぞれ「マスタ(Master)」及び「スレーブ(Slave)」と呼ばれる、所与のマスタクロックとスレーブクロック又はマスタポートとスレーブポートのペアの間の通信経路に沿って、それぞれのネットワーク要素、例えば、ルータ又はスイッチ上に実装される。透過クロックは、前記通信経路に沿ってマスタからスレーブへ時刻基準を配信することを目的として、同期タイムスタンプパケットを交換する。本文書では、そのようなタイムスタンプパケットも、同期パケットと呼ばれる。
時刻制御パケットを伝達することに基づいて、透過クロックは、デフォルトにより、関連付けられるネットワーク要素の滞留時間を測定し、スレーブに通知することができ、前記透過クロックは、エンドツーエンド透過クロックと呼ばれる。透過クロックが近隣のリンク/経路遅延も測定することができる場合(前記測定方法は、ピア遅延メカニズムと呼ばれる)、この透過クロックは、ピアツーピア透過クロックと呼ばれる。
ピアツーピア透過クロックの所与のペアは、これらがピア遅延メカニズムに関して互いにピアである場合、「隣接する(adjacent)」と言われる。2つのそのような隣接するピアツーピア透過クロックは、ネットワーク物理「リンク(link)」を介して直接接続されることができ、又は、ネットワークリンク及びネットワーク要素の連続する組み合わせから構成されるネットワーク「経路(path)」によって分離されることができる。
透過クロック及び時刻制御パケットを実装する方法の一例として、Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)の、高精度時刻プロトコルリリース2バージョン又はPTPV2とも呼ばれる、標準IEEE1588V2が考慮され得る。
本説明において、透過クロックTCは、IEEE1588V2標準に定義されるように、ピアツーピア透過クロック「P2P TC」であり得る。
マスタとスレーブとの間の全ての考え得る中間ネットワーク要素がP2P TCに関連付けられる完全なP2P TC配備の特定の場合において、P2P TC動作がマスタとスレーブとの間の正確に同期された周波数及び/又は時刻を保証できないとき、時刻(又は周波数)の配信は、影響を受ける。従って、補正アクション及び積極的なアクションが、P2P TC障害、特に、ピア遅延メカニズムに関連する障害に対処するために必要とされる。
本文書において、P2P TCの完全な又は部分的な配備を有するネットワークアーキテクチャは、P2Pネットワークアーキテクチャと呼ばれる。同様に、ネットワーク要素がP2P TCによってサポートされる場合、「ネットワーク要素(network element)」という用語と、「ピアツーピア透過クロック(peer−to−peer transparent clock)」という用語とは、互換的に使用される。
図1は、マスタ106とスレーブ108との間のエンドツーエンド同期経路上の各ノード間の経路遅延測定及び各トラバースされたノードの滞留時間測定を確保するP2P TCを含むP2Pネットワークアーキテクチャを表す。
考慮されるセグメントにつき1つのピア遅延インスタンスが描かれているが、所与のリンク/経路遅延は、2つのピア遅延インスタンスによって2回測定されてもよく、各測定インスタンスは、考慮されるリンク/経路を線描する1つ又は2つの隣接するP2P TCによってトリガされる。しかし、この的を絞った冗長動作モードは、特に、以下を考慮する際に強固な問題に見舞われる:
− これらの2つの測定インスタンスの目的:同じリンク/経路について、これらの2つの測定インスタンスは、PTPV2標準によって課される規則に同期パケット伝送方向が相対的に変化する場合を含めることを目的とする。
− 関係する双方のポートが、メッセージを生成することができなければならないこと。これは、一方の側で障害が発生する場合、例えば、一方のポートがメッセージを生成することができない場合、双方のインスタンスが障害を起こすことを意味する。
P2Pネットワークアーキテクチャ内で交換されるメッセージは、ネットワーク要素間で同期データ及び/又は時刻配信情報を共有することを目的とする種々のフィールドを含む。そのようなメッセージは、例えば、IEEE1588V2標準で定義されるようなSyncメッセージとすることができる。メッセージ内の1つのフィールドは、P2Pネットワークアーキテクチャにおいて特に使用され、IEEE1588V2標準で定義されるように「訂正フィールド(correction field)」と呼ばれる。
P2Pネットワークアーキテクチャにおいて交換されるメッセージの訂正フィールドのセマンティックは、最大で3つの値を累積し得る:
− ネットワーク要素(NE)伝送遅延:滞留時間、
− 「経路遅延」と呼ばれる平均経路遅延、及び、
− 経路遅延非対称。
そのようなアーキテクチャの所与のピア遅延メカニズム内で障害が発生する場合、(時刻配信方向に関して)下流のP2P TCは、完全な(FULL)障害状態にあるものとして宣言されなければならないのに対して、その残りの興味深い能力のうちの幾つかは、時刻配信(例えば、NE滞留時間測定)をサポートするためになお維持され得る。
図1は、各NE104、104、104における関連付けられたピアツーピア透過クロック(P2P TC)102、102、102を表す。ピア遅延情報とも呼ばれる隣接経路遅延情報の測定を提供するピア遅延メカニズムは、Syncメッセージの訂正フィールドCFに、前記経路遅延情報及び各NEにわたる滞留時間を累積することを可能にする。
ピア遅延メカニズムは、双方向のメッセージ交換120及び130のためのメカニズムを必要とするスキームに基づく。
完全に障害したP2P TCを考慮すると、ピア遅延メカニズムにおける特定の障害が発生するにすぎないにも関わらず、再構成及び保護スキームを制限し、結果として、非最適かつ費用対効果の低い解決策に陥る。
より具体的には、P2P TCのチェーン内の障害が発生したピア遅延メカニズムを効率的に管理するための確定されたメカニズムが存在しない。
現在のところ、障害が透過クロック自体によって内部的に検出され、PTP TCは障害が発生した状態にあると宣言される場合、反応的/積極的な動作が実行され得る。
1つの解決策は、障害を検出し、マスタとスレーブとの間の同期経路を、バックアップ同期経路のような別の有効な経路に置換することにある。
図2は、経路遅延及び滞留時間の測定を可能にするために、バックアップエンドツーエンド同期経路110が識別及び起動される、そのような解決策を表す。
障害イベントを、この障害イベントの特異性を正確にアドバタイズすることなく、同期経路上の関連するスレーブ108に通知することを可能にするメカニズムも存在する。
このアドバタイズメントは、障害が発生した透過クロックを回避し、バックアップ経路110の選択をトリガするためのスレーブ中心のアプローチ(同期経路の再構成がスレーブによって駆動されることを意味する)を可能にする。図2において、バックアップ経路は、NE104、104、104、104のセットを含み、これらはそれぞれTC102、102、102、102に関連付けられる。
この解決策は、2つの主な欠点を有する:
・ この解決策は、同期信号をバックアップ経路上で切り替えることを考慮するが、実際には、これは常に可能とは限らない。例えば、利用可能なバックアップ経路が存在しない場合、PTPV2トラフィックをパックアップ経路に切り替えることは、前者が帯域内にあり、ユーザのデータトラフィックと混合されていることを意味するため、許容されない。
・ この解決策は、特定の部分的な障害イベントのアナウンスを考慮しない。これは、この解決策が完全な障害状態のアナウンスのみを考慮することを意味する。
第2の解決策は、各NE及び関連付けられるTCにおいて内部冗長性を配備することにある。内部冗長性が使用され得ることは、追加的な保護スキームがローカルで使用され得ることを意味する。PTPV2ベースの経路遅延測定が失敗する場合、この測定動作は、別の内部モジュールによって実行され得る。
本質的には、この解決策は、幾つかの実装制約を課し、費用対効果が高くない。
実際に、これらのアプローチは、内部的な透過クロックの冗長性及び切り替え手続きのプロビジョニングを必要とし、これは、透過クロック自体の費用、及び/又は有意な再構成時間を増加させる。なぜなら、同期マネージャは、一般に、ネットワークコアレベルの中央局に通常位置するリモート要素であるためである。
そのような有意な再構成時間は、さらなるスレーブ要件(例えば、周波数安定性、位相トランジェントフィルタリング)を伴い、従って、その追加的な費用を伴う。
障害が発生した/障害が発生中の透過クロック自体によって障害が内部的に検出されない場合、透過クロックの周波数偏差を制御するために、基準クロックが使用され得る。この基準クロックは、ローカルに、即ち、透過クロック内若しくは関連付けられるネットワーク要素内に組み込まれてもよいし、リタイミングされたビットストリームなどの外部の同期信号を通じて利用可能となってもよい。この場合において、ロックシステムは、リタイミングされた信号によって搬送される周波数と透過クロックの局部発振器によって生成される周波数との間の如何なる偏差も検出することが可能であり得る。
残念ながら、これらの方法も、例えば、位相ロックループなどのハードウェア要素において、追加的な費用を必要とする。
障害検出の場合長いホールドオーバモードを使用する場合、ホールドオーバモードは、スレーブレベルにおいてトリガされ、これは、時間の進行がスレーブの発振器周波数の安定性によって駆動されることを意味する。この振る舞いは、長時間のホールドオーバに関連しない。例示として、2つの高品質/高価なクロック(即ち、プライマリ基準クロック − ITU−T G.811特性)の間の時差は、既に、一日につき2μsある。典型的なスレーブクロックは、これらの一級のクロックからかけ離れている。
欧州特許出願公開第2367309号明細書
IEEE1588V2標準 ITU−T G.811
本発明の1つの目的は、現在技術状況の不都合のうちの少なくとも幾つかを克服することである。本発明の幾つかの実施形態は、ネットワークの2つの隣接するP2P TC間のピア遅延メカニズムを無効化する障害イベントが発生する場合に、P2Pアーキテクチャのための動作保護スキームを改善及び維持する。
本発明の目的は、パケット伝送を可能にする複数のネットワーク要素NEを含むパケットネットワークにおいて時刻の正確な配信を管理するための方法であって、パケットネットワークは、少なくとも1つのネットワーク要素においてピアツーピア透過クロックP2P TCハードウェアサポートを含み、ピアツーピア透過クロックP2P TCは、タイムスタンプパケットの
・ 前記パケットネットワークの、ピア遅延メカニズムを実装する2つの隣接するネットワーク要素間の経路遅延、及び、
・ 前記パケットネットワークの各トラバースされたネットワーク要素における滞留時間、
を測定及び訂正するために少なくとも使用され、ネットワーク要素の第1のセット及びこれらに関連付けられるピアツーピア透過クロックを含むマスタ/スレーブエンドツーエンド同期経路内で、マスタ及びスレーブは、ネットワーク要素の第1のセットを通じてタイムスタンプパケットを交換し、各タイムスタンプパケットは、エンドツーエンド同期経路に沿った前記パケットの累積伝送遅延を示す、少なくとも訂正フィールドCFを含み、訂正フィールドCFは、第1のセットの各ネットワーク要素によって更新される、方法を提供することである。
本方法は、
・ エンドツーエンド同期経路における障害イベントを第1のセットの第1の要素によって検出するステップと、
・ 第1の要素によって受信される、少なくとも1つの以前に伝送されたタイムスタンプパケットの測定済みの過去の経路遅延を、第1の要素によって格納するステップと、
・ 以下のもの、即ち、
○ 第1のネットワーク要素における受信される訂正フィールドの着信する現在の値、
○ 第1のネットワーク要素の滞留時間、
○ 第1の要素による少なくとも1つの測定済みの過去の経路遅延値に依存する第1の値、
の関数である、新たな訂正フィールド値を算出するステップと、
を含む。
1つの好適な実施形態において、本方法は、第1の要素によってスレーブに障害イベントを検出する場合に、測定済みの経路遅延値の代わりに過去の経路遅延値を使用するリスクを反映する第1の安定性標識を生成することを含む。
安定性標識は、第1の要素によってスレーブに障害イベントを検出する場合に、測定済みの経路遅延値の代わりに過去の経路遅延値を使用することの、マスタからスレーブへの潜在的な時刻配信エラーを評価することを可能にする。
有利には、第1のネットワーク要素は、第1のネットワーク要素とその上流の隣接するネイバーとの間の経路遅延測定内で発生する内部障害イベントを検出する。
有利には、第1のネットワーク要素は、その上流の隣接するネイバーにおいて発生する障害イベントを検出する。
有利には、第1の要素を通過する少なくとも1つのタイムスタンプパケットの訂正フィールドCFの現在の値が、通過値により更新される。
有利には、新たな訂正フィールド値は、第1の要素を通過するタイムスタンプパケットを通じて、前記タイムスタンプパケットのTLVフィールド(TLVとは、「型(Type)、 長さ(Length)、 値(Value)」を指す)において、スレーブへ伝送される。
別の実施形態において、以前の過去の経路遅延値のうちの少なくとも1つ、例えば、第1の要素において最後に記録されたものは、第1の要素を通過するタイムスタンプパケットを通じて、前記タイムスタンプパケットのTLVフィールドにおいて、スレーブへ伝送される。この実施形態において、スレーブは、第1の要素に代わって、新たな訂正フィールド値を算出する。
有利には、第1の値は、第1の要素に格納される、過去の経路遅延の以前のセットの関数である。
有利には、一実施形態において、第1の値は、第1の要素に格納された、過去の経路遅延の以前のセットの平均値である。別の実施形態において、第1の値は、第1の要素によって格納された、最後の経路遅延である。
本発明の特定のモードにおいて、障害イベントは、同期経路における第1の要素とその上流の隣接するネイバーとの間のP2Pプロトコルのピア遅延メカニズムを無効化する。本方法は、このコンテキストに特に適している。
有利には、第1の標識は、PTPプロトコルからのIEEE1588V2プロトコルに属するシグナリングメッセージ内に生成される。
有利には、第1の標識は、PTPメッセージの特定の作成されたTLVフィールド内に生成され、TLVは、第1のネットワーク要素によってタイムスタンプパケットに追加される。
有利には、訂正フィールドは、PTPプロトコルからのシグナリングメッセージのヘッダ内にある。
有利には、前記第1の要素を通過する各タイムスタンプメッセージの訂正フィールド値が、第1の要素によって障害イベントが検出される場合に、更新される。
さらに、本発明のもう1つの目的は、パケットネットワークを通過する少なくともメッセージのデータの少なくともフィールドを更新するためのネットワーク要素であって、前記ネットワーク要素は、経路遅延測定メカニズムにおいて発生する障害イベントを検出することを可能にし、ネットワーク要素は、タイムスタンプパケットの経路遅延及びネットワーク要素(NE)の滞留時間を決定及び訂正するために、ピアツーピア透過クロックに関連付けられ、各タイムスタンプパケットは、同期経路上の前記パケットの現在の累積滞留時間及び経路遅延を示す、少なくとも訂正フィールドCFを含む、ネットワーク要素に関係する。
ネットワーク要素及びその関連付けられるP2P透過クロックは、
・ 第1のセットのエンドツーエンド同期経路における障害イベントを検出することと、
・ 少なくとも1つの以前に伝送されたタイムスタンプパケットの測定済みの過去の経路遅延を格納することと、
・ 以下のもの、即ち、
○ 受信される訂正フィールドの着信する現在の値、
○ 第1のネットワーク要素の滞留時間、
○ 測定済みの過去の経路遅延値に依存する第1の値、
の関数である、新たな訂正フィールド値を算出することと、
・ 第1の要素によってスレーブに障害イベントを検出する場合に、測定済みの経路遅延値の代わりに過去の経路遅延値を使用するリスクを反映する第1の安定性標識を生成することと、
を可能にする。
本発明のこれら及び他の態様は、図面への参照を行いつつ、以下に説明される実施形態を参照することで、明白となり、解明されるであろう。
現行の解決策において使用される種々のNE及びP2P TCを通じたマスタとスレーブとの間のエンドツーエンド同期経路を例示する図である。 障害が発生する場合に、バックアップ同期経路を再構成することによる、現在技術状況の解決策を例示する図である。 本発明による方法を実装するパケットネットワークを例示する図である。 P2P透過クロックアーキテクチャのピア遅延メカニズムを例示する図である。 P2P TCが障害を引き起こしている、図1のパケットネットワークを例示する図である。
以下の説明において、PSNは、「パケット交換ネットワーク(Packet Switched Network)」を定義する。高精度時刻プロトコル(Precise Time Protocol)は、「PTP」と呼ばれ、以下、IEEE1588v2標準を指す。
図3は、PSNネットワークにおける時刻配信の階層的な同期アーキテクチャを表す。そのようなネットワークにおいて、グランドマスタクロックMCは、基準時刻を、ネットワークを通じてスレーブクロックSCに配信する。MS及びSCに加えて、P2P透過クロックTCのセット及び境界クロックBCが、ネットワークにおけるピア遅延メカニズムを可能にする。
境界クロックBCは、同期ネットワークを、有界パケット遅延変動を有する領域にセグメント化することを可能にする。グランドマスタMC、境界クロックBC及びスレーブクロックSCは、ツリー状階層に編成され、グランドマスタをこの階層のルート、スレーブクロックをこの階層のリーフ、境界クロックを中間要素とする。グランドマスタは、時刻基準を、このツリー状階層を通してスレーブクロックに向けて配信する。グランドマスタMCと所与のスレーブクロックSCとの間の同期経路は、上流セグメント/領域の1つのスレーブが下流セグメント/領域のマスタとなる、マスタとスレーブとのペアの連続として分解され得る。前述のマスタとスレーブとの所与のペア間には、P2P透過クロックTCが配備される。後者は、マスタとスレーブとの間のPTPパケットの全体的なエンドツーエンド伝送遅延を考慮することを可能にする。
そのような関連する同期アーキテクチャにおいて、マスタとスレーブとの間のエンドツーエンド通信経路に沿った、NEと呼ばれるネットワーク要素ごとに、P2P TCが実装される。各NEは、P2P TCに関連付けられる。この後者は、特に、伝送遅延とも呼ばれる、NE内のPTPV2メッセージ滞留時間、及び1588V2イベントメッセージ/パケットの隣接上流経路遅延を測定することを可能にする。
NEは、例えば、ルータ又はスイッチであり得る。
図4は、IEEE1588V2標準内で説明されるようなP2P透過クロックアーキテクチャのピア遅延メカニズムを表す。このメカニズムは、ピア遅延メカニズムを実装する2つのポート間の経路遅延を測定することを可能にする。この測定は、前記メカニズムを実装するネットワーク要素の全てのポートによって実施される。所与のリンク/経路を共有する双方のポートは、測定を独立して行い、双方のポートが、経路遅延を知得する。経路遅延測定は、「Pdelay_Reqメッセージ」としても知られるP_REQメッセージを発行し、P_REQメッセージについてのタイムスタンプt1を生成するポート1から開始する。tP1は、第1のピアエンティティP1のポート1における時間スケールを表す。P_REQメッセージは、図1、図5において矢印130によって表される。
ポート2は、P_REQメッセージを受信し、このメッセージについてタイムスタンプt2を生成する。ポート2は、「Pdelay_Respメッセージ」としても知られるP_RESPを返し、このメッセージについてタイムスタンプt3を生成する。tP2は、第2のピアエンティティP2のポート2における時間スケールを表す。P_REQメッセージは、図1、図5において矢印120によって表される。
2つのポート間の任意の周波数オフセットに起因するエラーを最小限にするために、ポート2は、P_REQメッセージの受信後、できる限り迅速にP_RESPメッセージを返す。
ポート2は:
・ タイムスタンプt2とt3との間の差をP_RESPメッセージ内で返すか、
・ タイムスタンプt2とt3との間の差を、「Pdelay_Resp_Follow_Upメッセージ」としても知られるP_RESP_Fup内で返すか、
・ タイムスタンプt2及びt3をP_RESPメッセージ内及びP_RESP_Fupメッセージ内で返す。ポート1は、P_RESPメッセージを受信すると、タイムスタンプt4を生成する。次いで、ポート1は、これらの4つのタイムスタンプを使用して、平均経路遅延を算出する。
IEEE1588V2において定義されるように、反対の通信方向を考慮しつつ、ピア遅延メカニズムを実装する2つのPTPピア間の平均経路遅延を測定するために、ピア遅延メカニズムは、主に、P_REQメッセージ/P_RESPメッセージの交換から成る。この後者の「リンク/経路遅延(link/path delay)」は、「経路遅延(path delay)」と呼ばれる。
本発明の方法は、劣化したコンテキストにおいて経路遅延測定の動作を維持することを可能にする。劣化したコンテキストは、P2P TC上のピア遅延メカニズムに関連する、即ち、経路遅延測定メカニズムに関連する障害イベントに対応する。その場合、障害イベントは、ピア遅延メカニズムの公称経路遅延測定を無効化する。
本発明の方法は、ワンステップモード、即ち、P_RESP_Fupメッセージを実装しないこと、又はツーステップモード、即ち、P_RESP_Fupメッセージを実装することに関連する。
本発明の方法は、一方向(one−way)モード又は双方向(two−ways)モードのどちらにも関連する。これは、本発明がマスタからスレーブへの一方向性のメッセージ送信(即ち、Sync送信のみ)、並びに双方の通信方向におけるPTV2メッセージ(即ち、Sync、Delay_Req及びDelay_Respの交換)に適用可能であること意味する。それでもなお、本発明は、一方向モード及びマルチキャストモードにおいて特に有利であると思われる。
図5は、エンドツーエンド同期経路が上述されたような障害をひきおこしている、パケットネットワークのマスタとスレーブとの間のエンドツーエンド同期経路を表す。本発明の方法は、2つのP2P TCのような、ピア遅延メカニズムを実装する2つのピア間のピア遅延測定の欠如のような劣化した状態において同期チェーンを維持するために、少なくともSYNCメッセージの訂正フィールドを更新することを可能にする。本発明の範囲は、SYNCメッセージの訂正フィールドにおいて定義されるようなデータを含むデータフィールドを搬送するメッセージに適用可能である。
図5を参照すると、パケットネットワークは、前記ネットワークの要素104、104、104を通じてパケットのそれぞれの滞留時間を測定するために、P2P透過クロック102、102、102を含む。
より正確には、各ネットワーク要素104iが、P2P TC102に関連付けられる。P2P TC102の機能は、ネットワーク要素の滞留時間、及びマスタ106とスレーブ108との間で少なくとも1つのエンドツーエンド経路112を通じて伝送されるタイムスタンプパケットに関連するネットワーク要素上り経路遅延情報を測定することにある。
本実施形態において、前記制御パケット及びマスタ106及びスレーブ108のペアは、既述されたIEEE1588V2プロトコルに従って動作する。
透過クロック102、102、102の動作は、前記プロトコルIEEE1588V2に従って、特に、ネットワーク内のパケットジッタ、即ち、パケット遅延変動(PDVs:Packet Delay Variations)、及び、「ネットワークノイズ」としてしばしば言及される、PDVによって誘発される通信経路遅延非対称を解決することについて専用であり、それによって、1つの方向(例えば、マスタ106からスレーブ108へ)における1つのPTPV2メッセージの通信遅延は、反対方向(例えば、スレーブ108からマスタ106へ)における関連するPTPV2メッセージ(即ち、同じシーケンス番号を有する)の遅延とは有意に異なり、これは、PSNに固有である(「双方向(two−ways)」アプローチ)。
P2P透過クロックスキームを考慮すると、マスタからスレーブへの一方向の時刻配信は、一般に、スレーブレベルにおける厳しい同期要件を達成するために充分かつ効率的である。
従って、P2P透過クロックなしでは、PTPV2性能は、ネットワークトラフィック負荷に非常に依存し、ネットワークトラフィック負荷は、本来、予測不可能であり、エンドツーエンド同期経路に沿った累積経路遅延の変動性に依存する。ピア遅延メカニズム障害を効率的に克服するために、各ピアツーピア透過クロックは、本発明の方法を実装する。
第1のステップを扱う、本発明の第1の態様によれば、本方法は、ネットワーク要素によるピア遅延メカニズムレベルにおける障害の検出を可能にする。障害の位置特定に応じて、少なくとも1つのネットワーク要素は、障害イベントを検出することができる。
障害検出を可能にする種々の方法が存在する。図4によれば、上述されたような期待されるメッセージ、即ち、P_REQ、P_RESP又はP_RESP_Fupがネットワーク要素によって受信されない場合、障害イベントを警告するために、警告が発せられ得る。
欧州特許出願公開第2367309号において説明される方法も、そのような障害イベントを検出及び警告するために使用され得る。
図5において、障害イベント200は、NE104とNE104との間のリンク/経路上で発生する。該障害イベントは、NE104とNE104との間のピア遅延メカニズムを無効化だけはするようなものである。
第2のステップを扱う、本発明の第2の態様によれば、前記ネットワーク要素及びその関連付けられる透過クロックは、特定のタイムスタンプパケットからの何らかのデータを更新することを可能にする。更新されたデータは、同期経路を維持することを可能にし、ネットワーク内の障害イベント及びその位置特定をスレーブに通知することを可能にする。
第3のステップを扱う、本発明の第3の態様によれば、本方法は、ピア遅延メカニズム障害イベントの位置特定を影響を受けるスレーブに示す、特定の標識を生成することを可能にする。
本発明の方法は、マスタNE106から少なくともスレーブNE108へ伝送されるSYNCメッセージを使用することを可能にする。
SYNCメッセージは、「訂正フィールド(correction field)」と呼ばれる、上述されたような特定のフィールドを有し、「訂正フィールド」は、エンドツーエンド同期経路112に沿って伝送されるSYNCメッセージの経路遅延、及び滞留時間の累積した値を示す。完全なP2P TCサポートを考慮すると、これは、各NEにわたる伝送遅延、及びNE間の各リンク/経路遅延を含む。
本発明の方法は、ピア遅延メカニズムを無効化する障害イベントを検出することを可能にする。
2つの隣接するNE(又は、ピア遅延メカニズムを実装する2つのPTPピア)間の経路において障害イベントが発生する場合、双方のNEが、そのネイバーの任意の機能障害を検出し得る。これは、双方のNEがピア遅延メカニズムレベルにおける障害イベントを検出することができることを意味する。
所与のNEにおいて障害イベントが発生する場合、この障害イベントは、マスタとスレーブとの間の下流に位置する少なくとも第2の隣接NE上の少なくともピア遅延メカニズムを無効化する。第2のNEは、リンク/経路の上流で発生した障害イベントを検出することができる。あるいは、第1のNEも、内部メカニズムのおかげで、障害イベントを検出し得る。
本発明の方法は、2つの隣接するNE間のピア遅延メカニズムに影響を与える障害イベントを検出することを可能にするステップを含む。
そのような障害イベントが隣接NE/P2P TCのペアによって検出される場合、本発明の方法は、「測定済みの過去の経路遅延値(measured past path delay value)」と呼ばれる、測定済みの経路遅延の少なくとも過去の値による、SYNCメッセージの訂正フィールドのローカルな更新を可能にする。本方法がSYNCメッセージと均等なメッセージに適用される場合、本方法の更新ステップは、不変のままである。
過去の値は、障害イベントに先立って、P2P TCに格納される。過去の値は、リアルタイムの値の代わりに使用される。本発明は、障害が発生する場合にSYNCメッセージの訂正フィールドを更新するために、測定済みの経路遅延の少なくとも1つの過去の値を格納すべく、NE又は関連付けられるP2P TCのメモリ能力を使用することを可能にする。
この態様において、本発明の方法は、ピア遅延メカニズムレベルにおける障害イベント、及び使用される保護スキームの安定性の観点からの影響の、影響を受けるスレーブへのアドバタイズメントを可能にする。
この目的のために、標識が使用される。この標識は、特に、スレーブが例えば再構成の決定を行うことを可能にする。
第1の実施形態において、標識は、SYNCメッセージのヘッダによってヘッダの非占有/未開発のフィールド(例えば、制御フィールド)においてサポートされ得る。
第2の実施形態において、標識は、SYNCメッセージ内の、「型(Type)、 長さ(Length)、 値(Value)」を意味するTLVによってサポートされ得る。
第3の実施形態において、CFの更新された値及び標識は、タイムスタンプパケットのTLV拡張フ
ィールドによってサポートされ得る。
この標識は、少なくとも2つの役割を有する。
第1の役割は、ピア遅延メカニズムについての障害イベントを示すことを含む。これは、影響を受けるスレーブに以下の目標を通知するための警告である「障害標識(failure indicator)」である:
・ 保護メカニズムの安定性を制御すること、
・ エンドツーエンド同期経路112における障害、及び2つの隣接するポート間の影響を受けるピア遅延メカニズム、及び、場合により、その障害の原因であるポートの位置特定をすること。
作動中のピア遅延メカニズムを示すためにID=1、又は障害が発生したピア遅延メカニズムを示すためにID=0として、1ビットのIDフィールドが使用され得る。別のフィールドは、障害が発生したピア遅延ポートをアナウンスするために割り当てられ得る。
第2の役割は、そのような保護スキームの時刻の配信についての安定性を示すことを含む。その場合、標識は、「安定性標識(stability indicator)」として考慮され得る。例えば、光伝送遅延に対応して、時間と共に低い変動を示すが、欠損/評価される経路遅延の遅延変動性は、最終的には、所与の観測時間後に、スレーブレベルにおける時刻精度への影響を有し得る。本発明の方法は、このリスクを制御及び管理することを可能にする。
従って、この安定性標識は、以下をアナウンスする:
・ 推定又は測定の日付と共に、供給される経路遅延
・ 1つ又は種々の観測時間にわたる、この遅延の典型的な変動/安定性
他の実施形態において、障害標識及び安定性標識は、専用のアナウンスメッセージ又はフォローアップメッセージによってサポートされ得る。ただし、P2P TCは、原則として、アナウンスメッセージに対して透過的であり、P2P TCは、そのように実装され得る。
一実施形態において、障害イベントを示す場合の標識は、同期経路の他のNEによって変更されることができない。これは、スレーブに障害イベントの位置特定を良好に伝送することを確保する。
従って、障害が発生した同期リンク/経路の影響を受けたスレーブは、ホールドオーバモードを、又は障害が発生したP2P TCを回避する、例えば、バックアップ経路に切り替える経路再構成を、最終的にトリガし又はトリガしないことによって、保護スキームの安定性標識を利用することができる。
本発明の方法は、障害イベントを検出したNE104を通過するSYNCメッセージの変更のローカルな処理を可能にする。
本発明の方法は、いったん障害イベントが発生すると、ネットワーク要素104を通過する少なくともSYNCメッセージの訂正フィールドのデータを新たな値により更新することを可能にする。
新たな訂正フィールド値は、以下の関数である:
・ 着信するSYNCメッセージの訂正フィールドの現在の値、
・ ネットワーク要素の滞留時間、
・ 測定済みの過去の経路遅延値に依存する第1の値。
訂正フィールドがCFと呼ばれ、過去の経路遅延値がP_LDと呼ばれる場合、以下が成り立つ:
送出_CF値=着信_CF値+NE滞留時間+P_LD
過去の経路遅延値は、幾つかの過去の値の平均値に由来し得る。例えば、過去の平均経路遅延値は、NE/P2P TCに格納されるN個の測定済みの過去の遅延値の平均値として定義され得る。一実施形態において、N=3個の最後に格納された値である。
訂正は、SYNCメッセージの入口ポートに接続されるリンク/経路に従って、また、P_REQメッセージの出口ポートに接続されるリンク/経路に従って、実行され得る。
本発明の一実施形態において、TLVフィールドは、影響を受けるスレーブによる後処理分析を可能にする統計データにより更新され得る。
SYNCメッセージのTLVは、以下により更新され得る:
・ 過去の経路遅延情報
・ 過去の経路遅延情報のセットの変動
・ 観測時間
・ 温度などの環境条件
本発明の方法は、ピア遅延メカニズム障害に取り組む保護方法論を確立することを可能にする。
障害が発生した経路の遅延測定値のみが同期信号から拒否され、エンドツーエンド同期経路上の他のリソース又は情報(NE滞留時間及び他のリンク又は経路の経路遅延測定値)は、依然として利用される。
このモードは、理論的には、ローカルなスレーブ周波数基準に関して時間の進行を駆動する純粋なホールドオーバモードよりも優れている。
このモードはまた、理論的には、マスタとスレーブとの間の双方向シグナリングを考慮する一方で、全てのピア遅延メカニズムが無効化される、P2P TCをE2E TCとみなすシナリオよりも優れている。実際、この後者の場合について、スレーブレベルにおける時刻精度は、同期チェーンの全ての経路遅延の変動性に依存するのに対して、提示される解決策は、1つの欠損経路遅延測定値のみの影響を考慮する。
例示として、9個のP2P TC、従って、10個の経路遅延を有する長い同期チェーンを考慮すると、あるP2P TCに関連するピア遅延メカニズム上で障害イベントが発生した場合、時刻精度への経路遅延安定性の影響は、十分の一に低減される。
平均経路遅延は、PTPV2レベルにおけるピア遅延メカニズムによって、又は物理層における同様のメカニズムによって、提供され得る。
本発明の方法は、ピア遅延メカニズムレベルにおける障害を経験するP2P TCのための適切な保護スキームを提供することを目指す。提案される解決策は、劣化したモードにおいてP2P TCを使用することを可能にし、これは、同期リソースを節約することを意味する。従って、これらのよく適合した解決策は、一般的な現在技術状況の保護スキームと比較して、費用対効果が高い。
提示される解決策は、最適化された一方向モード及びマルチキャストモード内で同じ同期トポロジーを維持することを可能にする。
本発明の方法は、現在技術状況の解決策よりも良好なリソースのプロビジョニング、リソースの割り当て、及び良好な同期トポロジーの安定性を可能にする。
本発明の種々の態様は、特に、スレーブレベルにおいて厳しい周波数要件及び時刻精度要件(例えば、マイクロ秒の時刻精度)を示すモバイルネットワークアプリケーションに及ぶ。完全なP2P透過クロックの配備は、そのような問題に取り組むための1つの実行可能なアプローチである。
上述されたように、本提案は、特に、P2P TCがPSN内のあらゆるNEに実装される、P2P TCの完全な配備によく適合し得るが、実施形態によっては、この「完全な配備(full deployment)」の実装が、必要とされないことがある。例えば、エンドツーエンドTC又はPTP非認識型のネットワーク要素は、2つの(隣接する)P2P TC間の中間要素であり得る。

Claims (17)

  1. パケット伝送を可能にする複数のネットワーク要素(NE)を含むパケットネットワークにおいて時刻の正確な配信を管理するための方法であって、パケットネットワークは、少なくとも1つのネットワーク要素においてピアツーピア透過クロック(P2P TC)ハードウェアサポートを含み、ピアツーピア透過クロック(P2P TC)は、タイムスタンプパケットの、
    ・ 前記パケットネットワークの2つの隣接するネットワーク要素間の経路遅延、及び、
    ・ 前記パケットネットワークの各トラバースされたネットワーク要素における滞留時間、
    の遅延を測定及び訂正するために少なくとも使用され、この能力は、ピア遅延メカニズムを定義し、マスタ(106)/スレーブ(108)エンドツーエンド同期経路(112)は、ネットワーク要素の第1のセット(104、104、104)及びこれらに関連付けられたピアツーピア透過クロック(102、102、102)を含み、エンドツーエンド同期経路のマスタ及びスレーブは、ネットワーク要素の第1のセットを通じてタイムスタンプパケットを交換し、各タイムスタンプパケットは、エンドツーエンド同期経路に沿った前記パケットの累積伝送遅延を示す、少なくとも1つの訂正フィールド(CF)を含み、訂正フィールド(CF)は、第1のセットの各ネットワーク要素によって更新され、方法は、
    ・ 双方がピア遅延メカニズムを実装する、第1の要素とその上流の隣接するネイバーとの間のエンドツーエンド同期経路において、第1のセットの第1の要素(104)によって障害を検出するステップと、
    ・ 第1の要素によって受信される、少なくとも1つの以前に伝送されたタイムスタンプパケットの測定済みの過去のピア遅延(P_LD)を、第1の要素(104)によって格納するステップと、
    ・ 以下のもの、即ち、
    ○ 受信される訂正フィールドの着信する現在の値、
    ○ 第1のネットワーク要素の滞留時間、
    ○ 測定済みの過去の経路遅延値(P_LD)に依存する第1の値、
    の関数である、新たな訂正フィールド値を算出するステップと、
    を含む、方法。
  2. 方法が、第1の要素(1042)によってスレーブに障害イベントを検出する場合、経路遅延の第1の安定性標識を生成するステップを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 第1のネットワーク要素が、第1のネットワーク要素とその上流の隣接するネイバーとの間の経路の経路遅延測定内で発生する内部障害イベントを検出する、請求項1から2のいずれか一項に記載の方法。
  4. 第1のネットワーク要素が、その上流の隣接するネイバーにおいて発生する障害イベントを検出する、請求項1から2のいずれか一項に記載の方法。
  5. 第1の要素(104)を通過する少なくともタイムスタンプパケットの訂正フィールド(CF)の現在の値が、第1の値により更新される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 新たな訂正フィールド値が、第1の要素(104)を通過するタイムスタンプパケットを通じて、前記タイムスタンプパケットのTLVフィールドにおいて、スレーブへ伝送される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  7. 第1の値が、第1の要素に格納される、過去の経路遅延の以前のセットの関数である、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 障害イベントが、同期経路内の第1の要素とその上流の隣接するネイバーとの間のP2Pプロトコルのピア遅延メカニズムを無効化する、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 安定性標識が、第1の要素によってスレーブに障害イベントを検出する場合に、測定済みの経路遅延値の代わりに過去の経路遅延値を使用することでの、マスタからスレーブへの潜在的な時刻配信エラーを評価することを可能にする、請求項2から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 安定性標識が、
    ・ 推定又は測定の日付と共に、供給される経路遅延、
    ・ 1つ又は種々の観測時間にわたる、この経路遅延の典型的な変動/安定性
    を示す、請求項9に記載の方法。
  11. 安定性標識が、エンドツーエンド同期経路の、影響を受けるスレーブによる後処理分析を可能にする測定済みの統計データを含み、測定済みの統計データは、以下のリスト、即ち、
    ・ 過去の経路遅延情報
    ・ 過去の経路遅延情報のセットの変動
    ・ 観測時間情報
    ・ 温度などの環境条件情報
    からの少なくとも1つの測定済みの情報を含む、請求項9から10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 第1の標識が、PTPプロトコルからのシグナリングメッセージ内で生成される、請求項2から11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 第1の標識が、PTPメッセージの特定の作成されたTLVフィールド内に生成され、TLVは、第1のネットワーク要素によってタイムスタンプパケットに追加される、請求項12に記載の方法。
  14. 前記第1の要素を通過する各タイムスタンプメッセージの訂正フィールド(CF)が、第1の要素によって障害イベントが検出される場合に、更新される、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
  15. パケットネットワークを通過する少なくともメッセージのデータの少なくともフィールドを更新するためのネットワーク要素であって、前記ネットワーク要素(104)は、ピア遅延(120、130)の測定において発生する障害イベント(200)を検出することを可能にし、ネットワーク要素(104)は、タイムスタンプパケットのピア遅延及びネットワーク要素(NE)の滞留時間を決定及び訂正するために、ピアツーピア透過クロック(102)に関連付けられ、各タイムスタンプパケットは、エンドツーエンド同期経路(112)上の前記パケットの現在の累積伝送遅延を示す、少なくとも訂正フィールド(CF)を含み、ネットワーク要素(104)及びその関連付けられるP2P透過クロックが、
    ・ 第1のセットのエンドツーエンド同期経路(112)における障害イベントを検出することと、
    ・ 少なくとも1つの以前に伝送されたタイムスタンプパケットの測定済みの過去の経路ピア遅延(P_LD)を格納すること(104)と、
    ・ 以下のもの、即ち、
    ○ 受信される訂正フィールドの着信する現在の値、
    ○ 第1のネットワーク要素の滞留時間、
    ○ 前記ネットワーク要素による測定済みの過去の経路遅延値(P_LD)に依存する第1の値、
    の関数である、新たな訂正フィールド値を算出することと、
    を可能にする、ネットワーク要素。
  16. ネットワーク要素(104)及びその関連付けられるP2P透過クロックが、第1の要素(104)によってスレーブに障害イベントを検出する場合、第1の標識を生成することを可能にする、請求項15に記載のネットワーク要素。
  17. 請求項1から14のいずれか一項に記載の方法のステップの達成を可能にする、請求項16に記載のネットワーク要素。
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