JP2021087027A

JP2021087027A - 通信装置及びプログラム

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Publication number: JP2021087027A
Application number: JP2019212392A
Authority: JP
Inventors: 智史小山; Satoshi Koyama; 政宏河原木; Masahiro Kawaragi; 倉掛　卓也; Takuya Kurakake; 卓也倉掛
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2021-06-03
Anticipated expiration: 2039-11-25
Also published as: JP7324128B2

Abstract

【課題】複数のグランドマスターから安定動作するグランドマスターを選出し、ＰＴＰの時刻同期で通信を行う通信装置及びプログラムを提供する。【解決手段】本発明の通信装置１５は、通信確立した複数台の他のデバイスに対しそれぞれＰＴＰメッセージを送受信するＰＴＰメッセージ送受信部１５１及びグランドマスター候補選出部１５２と、グランドマスター選出部１５３とを備える。各ＰＴＰメッセージ送受信部１５１は当該他のデバイスからＰＴＰメッセージを取得し、各グランドマスター候補選出部１５２はＰＴＰメッセージを基に複数のグランドマスター候補から一つを選出するためのパラメータを抽出する。グランドマスター選出部１５３は当該パラメータを基に、所定のアルゴリズムに従って一つのグランドマスターを選出して時刻同期させ対応するパラメータを各ＰＴＰメッセージ送受信部１５１に通知する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のグランドマスターを運用するＩＰ（Internet Protocol）ネットワークを利用した同期通信システムにおいて、安定動作するグランドマスターを選出し、ＰＴＰ（Precision Time Protocol）に基づく時刻同期で通信を行う通信装置及びプログラムに関する。

従来は、映像用のインターフェースであるＳＤＩ（例えば、非特許文献１参照）や音声用のインターフェースであるＭＡＤＩによる信号伝送方式によって、映像・音声・同期情報を伝送する同期通信システムが構成されていた。ＳＤＩ・ＭＡＤＩ信号形式の同期通信システムの典型例として、例えば番組制作に係る設備としては、図５に示すように構成することができる。

図５は、従来のＳＤＩ・ＭＡＤＩ信号形式の同期通信システムの典型例を示すブロック図である。カメラ１３１等の映像を送信するデバイスは、当該映像をＳＤＩ形式の信号（ＳＤＩ信号）でＳＤＩルータ１２１に送信し、ＳＤＩルータ１２１からディスプレイ１３３やビデオスイッチャ１３４等の指定のデバイスに振り分けて伝送する。また、マイクロホン１３２等の音声を送信するデバイスは、当該音声をＭＡＤＩ形式の信号（ＭＡＤＩ信号）で音声ルータ１２２を経由してＳＤＩルータ１２１に送信し、ＳＤＩルータ１２１からディスプレイ１３３や音声ミキサ１３５等の指定のデバイスへと振り分けて伝送する。これらのカメラ１３１、マイクロホン１３２、ディスプレイ１３３、ビデオスイッチャ１３４、音声ミキサ１３５、ＳＤＩルータ１２１、及び音声ルータ１２２は、同期信号発生器１１０からの同期信号によって同期がとれるようになっている。

一方、近年では、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレーム（以下、本願明細書中、「Ｅフレーム」とも称する。）やＩＰパケット（本願明細書中、Ｅフレーム及びＩＰパケットを総括して「ＩＰベースのパケット」と称する。）に映像・音声・同期情報を格納して伝送するよう同期通信システムを構築することが検討されている。ＩＰベースのパケットを用いるＩＰネットワークで構築された同期通信システムの典型例として、例えば番組制作に係る設備としては、図６に示すように構成することができる。

図６は、従来のＩＰネットワークで構築された同期通信システムの典型例を示すブロック図である。カメラ１３‐１等の映像を送信するデバイスは、当該映像をＩＰベースのパケットに格納して、あるネットワークスイッチ１２に送信し、当該ネットワークスイッチ１２から別のネットワークスイッチ１２を経由して（図示せず）、或いは直接的に、パケット内のヘッダ情報に基づきディスプレイ１３‐３やビデオスイッチャ１３‐４等の指定のデバイスへと経路選択して、カメラ１３‐１等の映像を伝送する。また、マイクロホン１３‐２等の音声を送信するデバイスは、当該音声をＩＰベースのパケットに格納して、あるネットワークスイッチ１２に送信し、当該ネットワークスイッチ１２から別のネットワークスイッチ１２を経由して（図示せず）、或いは直接的に、パケット内のヘッダ情報に基づきディスプレイ１３‐３や音声ミキサ１３‐５等の指定のデバイスへと経路選択して、マイクロホン１３‐２等の音声を伝送する。

ネットワークスイッチ１２は、他のネットワークスイッチ１２（図示せず）、或いはカメラ１３‐１、マイクロホン１３‐２、ディスプレイ１３‐３、ビデオスイッチャ１３‐４、音声ミキサ１３‐５等の各デバイスに対して、例えば、有線又は無線のＬＡＮ（Local Area Network）で通信接続されており、それぞれのデバイスとのパケット通信を行う送受信ポートを有している。また、グランドマスター装置１０とネットワークスイッチ１２は、ＰＴＰに従うマスター／スレーブの時刻同期で通信接続される。即ち、グランドマスター装置１０は、ネットワークスイッチ１２を時刻同期させるためのＰＴＰのグランドマスター（ＧＭ）クロックをＰＴＰメッセージ（「ＰＴＰ同期メッセージ」、又は「アナウンスメッセージ」とも称される。）としてパケット送信する。そして、ネットワークスイッチ１２は、ＰＴＰメッセージに従って、グランドマスター装置１０をマスターとするスレーブ動作で、ＧＭクロックに同期して動作する。同様に、ネットワークスイッチ１２と、カメラ１３‐１、マイクロホン１３‐２、ディスプレイ１３‐３、ビデオスイッチャ１３‐４、音声ミキサ１３‐５等の各デバイスは、ＰＴＰに従うマスター／スレーブの時刻同期で通信接続される。即ち、ネットワークスイッチ１２は、カメラ１３‐１等の各デバイスを時刻同期させるためのＰＴＰメッセージをパケット送信する。そして、カメラ１３‐１等の各デバイスは、ＰＴＰメッセージに従って、ネットワークスイッチ１２をマスターとするスレーブ動作で、ＧＭクロックに同期して動作する。

このように、ネットワークスイッチ１２は、グランドマスター装置１０のＧＭクロックに対してＰＴＰの時刻同期で動作するバウンダリークロック（Boundary Clock）デバイスとして機能する通信装置１５として構成され、カメラ１３‐１等の各デバイスは、ＧＭクロックに対してＰＴＰの時刻同期で動作するオーディナリークロック（Ordinary Clock）デバイスとして機能する通信装置１５として構成される。即ち、図６に示す同期通信システムは、ＧＭクロックと、バウンダリークロックと、オーディナリークロックの３階層でＰＴＰに基づく時刻同期を行う。これにより、図６に示す同期通信システムは、各通信装置１５のクロック同士の同期をＧＭクロックで維持することができる。

このように、近年、ＳＤＩやＭＡＤＩによって構成されていた同期通信システムを、一般的なＩＰベースのパケットを用いるＩＰネットワークに置き換えて構築することが検討されている。ＩＰネットワークに基づく同期通信システムは、安価で伝送容量を大きくすることができることから、設備コストを下げることが期待される。また、図５に示すような同期通信システムにおける各デバイスの同期は、同軸ケーブルを用いてBlack Burst信号（例えば、非特許文献２参照）や３値Sync信号（例えば、非特許文献３参照）を伝送して同期を維持していた。一方、従来の通信システムをＩＰネットワークに置き換えた図６に示すような同期通信システムでは、ＩＰネットワークを用いて各通信装置１５をＰＴＰに基づく時刻同期で維持させることができる。このため、図６に示すような同期通信システムでは、複数のローカル同期通信システムを通信装置１５経由で接続して１つの同期通信システムを構成し、各ローカル同期通信システム間で、複数のグランドマスターから選出した１つのグランドマスターに基づきＰＴＰの時刻同期を維持させることもできる（例えば、非特許文献４参照）。

尚、特許文献１には、複数のグランドマスター候補のうちの１つグランドマスター候補を選出する動作を行う通信装置として、他の通信装置からグランドマスター候補とその優先度を示すメッセージを取得して、取得した優先度を示すメッセージと自通信装置のグランドマスターの優先度とを比較し、他の通信装置から得られるグランドマスター候補の優先度がより高い時に、他の通信装置の時刻と自通信装置の時刻との差分を算出し、その差分が閾値より小さい場合に、当該他の通信装置を自通信装置のグランドマスターに切り替えるように制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第６５２３５８９号明細書

SMPTE ST 292-1，"1.5 Gb/S Signal/Data Serial Interface"，［online］, IEEE Xplore Digital Library, [令和1年10月21日検索], インターネット〈https://ieeexplore.ieee.org/document/7291770〉 SMPTE ST 170，"2004 Television Composite Analog Video Signal NTSC for Studio Applications"，［online］, IEEE Xplore Digital Library, [令和1年10月21日検索], インターネット〈https://ieeexplore.ieee.org/document/7291416〉 SMPTE ST 240，"1999 SMPTE Standard For Television 1125-Line High-Definition Production Systems Signal Parameters"，［online］, IEEE Xplore Digital Library, [令和1年10月21日検索], インターネット〈https://ieeexplore.ieee.org/document/7291461〉 SMPTE ST 2059-2，"2015 SMPTE Profile for Use of IEEE-1588 Precision Time Protocol in Professional Broadcast Applications"，［online］, IEEE Xplore Digital Library, [令和1年10月21日検索], インターネット〈https://ieeexplore.ieee.org/document/7291608〉

ところで、例えば番組制作に係る設備として、図６に示すようなＩＰネットワーク化した同期通信システムを利用する際に、放送局外の中継現場における現場設備と放送局設備とでそれぞれＰＴＰに基づくローカル同期通信システムを構築し、各ローカル同期通信システムを通信接続して全体としてＰＴＰに基づく１つの同期通信システムを構成することができる。この場合、各ローカル同期通信システム間で、複数のグランドマスターから選出した１つのグランドマスターに基づきＰＴＰの時刻同期を維持させることができ、放送局設備から現場設備の番組制作（或いは現場設備から放送局設備の番組制作）を行うリモートプロダクションを実現することができる。

例えば、図７は、従来技術から想定されるＰＴＰに基づく同期通信システム１として、放送局設備と現場設備との間での接続が無く個別に動作するときの典型的な動作例を示すブロック図である。

図７に示す同期通信システム１において、放送局設備では、グランドマスター装置１０Ａと、グランドマスター装置１０ＡにおけるＰＴＰのグランドマスター（ＧＭ）クロック（クロックＡ）に対してＰＴＰの時刻同期で動作するネットワークスイッチ等のバウンダリークロックデバイス１２Ａと、ＧＭクロック（クロックＡ）に対してＰＴＰの時刻同期で動作するカメラ等のオーディナリークロックデバイス１３Ａとが、ＩＰベースのパケットを用いるＩＰネットワークで接続される。ここで、グランドマスター装置１０Ａは、通信アンテナ１１Ａを介してＧＰＳ（Global Positioning System）衛星２０のＧＰＳ時刻と同期するために、ＰＴＰで規定される時刻同期源（timeSource）として０ｘ２０が設定され、これにより、ＧＰＳ衛星２０のＧＰＳ時刻と同期したＧＭクロック（クロックＡ）を発生する。グランドマスター装置１０Ａ、並びに、バウンダリークロックデバイス１２Ａ及びオーディナリークロックデバイス１３Ａを構成する各通信装置１５Ａのクロック同士の同期は、各デバイス間のマスター／スレーブの時刻同期で、グランドマスター装置１０ＡにおけるＰＴＰのＧＭクロック（クロックＡ）に基づいて３階層でＰＴＰの時刻同期を行うことができる。

また、図７に示す同期通信システム１において、現場設備では、グランドマスター装置１０Ｂと、グランドマスター装置１０ＢにおけるＰＴＰのＧＭクロック（クロックＢ）に対してＰＴＰの時刻同期で動作するネットワークスイッチ等のバウンダリークロックデバイス１２Ｂと、ＧＭクロック（クロックＢ）に対してＰＴＰの時刻同期で動作するカメラ等のオーディナリークロックデバイス１３Ｂとが、ＩＰベースのパケットを用いるＩＰネットワークで接続される。ここで、グランドマスター装置１０Ｂは、通信アンテナ１１Ｂを介してＧＰＳ衛星２０のＧＰＳ時刻と同期するために、ＰＴＰで規定される時刻同期源（timeSource）として０ｘ２０が設定され、これにより、ＧＰＳ衛星２０のＧＰＳ時刻と同期したＧＭクロック（クロックＢ）を発生する。グランドマスター装置１０Ｂ、並びに、バウンダリークロックデバイス１２Ｂ及びオーディナリークロックデバイス１３Ｂを構成する各通信装置１５Ｂのクロック同士の同期は、各デバイス間のマスター／スレーブの時刻同期で、グランドマスター装置１０ＢにおけるＰＴＰのＧＭクロック（クロックＢ）に基づいて３階層でＰＴＰの時刻同期を行うことができる。

ところで、図７に示す同期通信システム１では、現場設備と放送局設備のそれぞれにＧＰＳ時刻に同期したＧＭクロックを発生するグランドマスター装置１０Ａ，１０Ｂを設置して運用することになるが、一方のグランドマスター装置のＧＰＳ同期に障害が発生した場合には、他方のグランドマスター装置からのＧＭクロックを利用してバックアップ動作できる構成とすることが望ましい。

そこで、図８に示すように、バウンダリークロックデバイス１２Ａ，１２Ｂ間をＰＴＰの時刻同期を行うように接続することができる。図８は、従来技術から想定されるＰＴＰに基づく同期通信システム１として、放送局設備と現場設備との間で放送番組のリモートプロダクションを可能とするよう接続状態にあるときの典型的な動作例を示すブロック図である。

図８に示す例では、バウンダリークロックデバイス１２Ａをマスター、バウンダリークロックデバイス１２Ｂをスレーブとして、放送局設備内のデバイスをクロックＡでＰＴＰに基づく時刻同期を行い、このクロックＡを用いて現場設備内のデバイスを時刻同期させる例を示している。この場合、現場設備では、グランドマスター装置１０Ｂは、クロックＡでパッシブ動作するマスターとなり、バウンダリークロックデバイス１２Ｂ及びオーディナリークロックデバイス１３Ｂも、各デバイス間のマスター／スレーブの時刻同期としてクロックＡで動作する。つまり、図８に示す例では、放送局設備から現場設備の番組制作を行うリモートプロダクションを実現することができる。

また、図５に示すようなＳＤＩ・ＭＡＤＩ信号形式の同期通信システムでは、現場設備からの映像や音声は、放送局設備内のデバイスとは同期していないため、放送局設備で現場設備からの映像や音声を受信する際に再同期処理が必要となり、放送番組のリモートプロダクションを行う際に同期ずれが生じうる問題があった。このような場合には、図８に示すように同期通信システム１を構築することで、同期ずれを解消することもできる。

つまり、図６に例示する各デバイスについて、図７及び図８に示すように同期通信システム１を構築し、現場設備と放送局設備とでそれぞれＧＰＳ時刻に同期したＰＴＰのＧＭクロックを利用することで、現場設備からの映像や音声を放送局設備のデバイスに同期した信号とすることができるため、再同期処理が不要になるという利点がある。

ところで、複数のＰＴＰの複数のグランドマスター候補から一つを選出するアルゴリズムとして、ＢＭＣＡ（Best Master Clock Algorithm）が標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されている（例えば、非特許文献４参照）。

図９は、複数のＰＴＰの複数のグランドマスター候補（即ち、ＧＭクロック候補）から一つを選出するアルゴリズムとして、ＰＴＰの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるＢＭＣＡを示すフローチャートである。まず、標準規格SMPTE ST 2059-2では、複数のＰＴＰの複数のグランドマスター候補から一つを選出するために、以下に示すパラメータがデータセットとしてＰＴＰメッセージに含まれるとして規定されている。
「ＧＭクロック識別子（Identity）」は、ＧＭクロック固有の識別子である。
「第１の優先度（priority1）」は、同期通信システムの管理者が設定するＧＭクロック毎の第１の優先度である。
「ＧＭクラス（class）」は、ＧＭクロック毎のトレーサビリティを示す値である。
「ＧＭクロック精度（accuracy）」は、ＧＭクロック毎の精度を示す値である。
「ＧＭクロック安定度（offsetScaledLogVariance）」は、ＧＭクロック毎の安定度を示す値である。
「第２の優先度（priority2）」は、同期通信システムの管理者が設定するＧＭクロック毎の第２の優先度である。
「時刻同期源（timeSource）」は、ＧＭクロック毎の同期源を示す設定値であり、本例では、０ｘ２０が設定されることで、ＧＰＳ時刻同期を示すものとなる。
「バウンダリークロック数（stepsRemoved）」は、各グランドマスター装置からバウンダリークロックデバイスまでの経路中にあるバウンダリークロックの数（即ち、バウンダリークロックデバイスの数）を示す値である。

図８に示すバウンダリークロックデバイス１２Ａ，１２Ｂが接続される同期通信システム１において、各通信装置１５Ａ，１５Ｂが、グランドマスター装置１０ＡにおけるＰＴＰのＧＭクロック（クロックＡ）と、グランドマスター装置１０ＢにおけるＰＴＰのＧＭクロック（クロックＢ）の複数のＧＭクロック候補から一つを選出する際に、図９に示すＢＭＣＡのアルゴリズムを適用するときは、以下のようになる。

各通信装置１５Ａ，１５Ｂは、クロックＡのデータセットを含むＰＴＰメッセージと、クロックＢのデータセットを含むＰＴＰメッセージとをそれぞれ取得して各データセットを比較するにあたり、まず、クロックＡとクロックＢの二つのＧＭクロック候補のＧＭクロック識別子（Identity）が同一か否かを判定する（ステップＳ１）。

二つのＧＭクロック候補のＧＭクロック識別子（Identity）が同一の場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、各通信装置１５Ａ，１５Ｂは、詳細な説明は省略するが、同期ループの形成（図８に示すＧＰＳ衛星２０，グランドマスター装置１０Ａ，バウンダリークロックデバイス１２Ａ，バウンダリークロックデバイス１２Ｂ，グランドマスター装置１０Ｂのループ形成）を避けるため、バウンダリークロック数（stepsRemoved）の大小に基づいたループ回避処理を実行する（ステップＳ２）。

二つのＧＭクロック候補のＧＭクロック識別子（Identity）が異なる場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、各通信装置１５Ａ，１５Ｂは、二つのＧＭクロック候補の第１の優先度（priority1）について比較し（ステップＳ３）、第１の優先度（priority1）の値が小さいＧＭクロック候補を選出する。例えばクロックＡのpriority1がクロックＢのpriority1より高い優先度を示すときは（ステップＳ３：“Ａ＞Ｂ”）、ステップＳ９に移行してクロックＢを選出する。また、クロックＡのpriority1がクロックＢのpriority1より低い優先度を示すときは（ステップＳ３：“Ａ＜Ｂ”）、ステップＳ１０に移行してクロックＡを選出する。

一方、二つのＧＭクロック候補のpriority1が同一の場合（ステップＳ３：“Ａ＝Ｂ”）、各通信装置１５Ａ，１５Ｂは、次にＧＭクラス（class）の比較を行い（ステップＳ４）、ＧＭクラス（class）の値が小さいＧＭクロック候補を選出する。例えばクロックＡのclassがクロックＢのclassより大きい値を示すときは（ステップＳ４：“Ａ＞Ｂ”）、ステップＳ９に移行してクロックＢを選出する。また、クロックＡのclassがクロックＢのclassより低い小さい値を示すときは（ステップＳ４：“Ａ＜Ｂ”）、ステップＳ１０に移行してクロックＡを選出する。

一方、二つのＧＭクロック候補のＧＭクラス（class）も同一の場合（ステップＳ４：“Ａ＝Ｂ”）、各通信装置１５Ａ，１５Ｂは、次にＧＭクロック精度（accuracy）の比較を行い（ステップＳ５）、ＧＭクロック精度（accuracy）の値が小さいＧＭクロック候補を選出する。例えばクロックＡのaccuracyがクロックＢのaccuracyより大きい値を示すときは（ステップＳ５：“Ａ＞Ｂ”）、ステップＳ９に移行してクロックＢを選出する。また、クロックＡのaccuracyがクロックＢのaccuracyより低い小さい値を示すときは（ステップＳ５：“Ａ＜Ｂ”）、ステップＳ１０に移行してクロックＡを選出する。

一方、二つのＧＭクロック候補のＧＭクロック精度（accuracy）も同一の場合、各通信装置１５Ａ，１５Ｂは、次にＧＭクロック安定度（offsetScaledLogVariance）の比較を行い（ステップＳ６）、ＧＭクロック安定度（offsetScaledLogVariance）の値が小さいＧＭクロック候補を選出する。例えばクロックＡのoffsetScaledLogVarianceがクロックＢのoffsetScaledLogVarianceより大きい値を示すときは（ステップＳ６：“Ａ＞Ｂ”）、ステップＳ９に移行してクロックＢを選出する。また、クロックＡのoffsetScaledLogVarianceがクロックＢのoffsetScaledLogVarianceより低い小さい値を示すときは（ステップＳ６：“Ａ＜Ｂ”）、ステップＳ１０に移行してクロックＡを選出する。

一方、二つのＧＭクロック候補のＧＭクロック安定度（offsetScaledLogVariance）も同一の場合、各通信装置１５Ａ，１５Ｂは、次に二つのＧＭクロック候補の第２の優先度（priority2）について比較し（ステップＳ７）、第２の優先度（priority2）の値が小さいＧＭクロック候補を選出する。例えばクロックＡのpriority2がクロックＢのpriority2より高い優先度を示すときは（ステップＳ７：“Ａ＞Ｂ”）、ステップＳ９に移行してクロックＢを選出する。また、クロックＡのpriority2がクロックＢのpriority2より低い優先度を示すときは（ステップＳ７：“Ａ＜Ｂ”）、ステップＳ１０に移行してクロックＡを選出する。

一方、二つのＧＭクロック候補の第２の優先度（priority2）も同一の場合、各通信装置１５Ａ，１５Ｂは、次にＧＭクロック識別子（Identity）の比較を行い（ステップＳ８）、ＧＭクロック識別子（Identity）の値が小さいＧＭクロック候補を選出する。例えばクロックＡのIdentityがクロックＢのIdentityより大きい値を示すときは（ステップＳ８：“Ａ＞Ｂ”）、ステップＳ９に移行してクロックＢを選出する。また、クロックＡのIdentityがクロックＢのIdentityより低い優先度を示すときは（ステップＳ８：“Ａ＜Ｂ”）、ステップＳ１０に移行してクロックＡを選出する。

これにより、複数のグランドマスター装置を含む同期通信システムにおいて、複数のグランドマスター装置のうちＢＭＣＡのアルゴリズムによって決められる一台のグランドマスター装置が供給するＧＭクロックのみが時刻同期に用いられる。このため、図８に示す同期通信システム１のように、現場設備と放送局設備でお互いにＰＴＰで同期ができるように接続すると、現場設備と放送局設備のどちらかのグランドマスター装置に全てのデバイスが時刻同期することになる。

しかしながら、リモートプロダクションによる中継番組の制作期間中では、現場設備と放送局設備間の回線の接続（図８）・切断（図７）の切り替えが頻繁に行われることが想定されるが、図８に示す同期通信システム１において、各通信装置１５Ａ，１５Ｂが、図９に示すＢＭＣＡのアルゴリズムを適用して動作する形態では、現場設備と放送局設備間の回線の接続・切断の切り替えが行われる度に時刻同期先となるグランドマスターが切り替わることになり、安定動作の観点からは改善の余地がある。

尚、特許文献１に示された技術は、新たなグランドマスター候補が接続されたときに、その提供時刻の品質が閾値を満たさない場合はＢＭＣＡで選択されたとしてもグランドマスターを変更しないものとなる。このため、閾値の設定によってその挙動が変わるため、様々な環境で用いることが想定される図８に示す同期通信システム１への適用は困難である。

そこで、本発明の目的は、上述の問題に鑑みて、複数のグランドマスターを運用するＩＰネットワークを利用した同期通信システムにおいて、複数のグランドマスターの中から安定動作するグランドマスターを選出し、ＰＴＰの時刻同期で通信を行う通信装置及びプログラムを提供することにある。

本発明の通信装置は、複数のグランドマスターを備えるＩＰネットワークを利用した同期通信システムにて、当該複数のグランドマスターの中から安定動作するグランドマスターを選出し、ＰＴＰ（Precision Time Protocol）に基づく時刻同期で通信を行う通信装置であって、通信確立した複数台の他のデバイスの各々に対してＩＰベースのパケットを用いてＰＴＰメッセージを送受信するための複数個の送受信ポート内にそれぞれ設けられるＰＴＰメッセージ送受信部及びグランドマスター候補選出部と、前記複数のグランドマスターのうち一つを選出するグランドマスター選出部と、を備え、前記ＰＴＰメッセージ送受信部の各々は、通信接続した他のデバイスからＰＴＰメッセージを取得し、それぞれ対応する前記グランドマスター候補選出部に出力する手段と、前記グランドマスター選出部から、選出したグランドマスターのパラメータの通知を受けて、当該選出したグランドマスターのパラメータを含むＰＴＰメッセージを通信接続した他のデバイスに向けて送信する手段と、を有し、前記グランドマスター候補選出部の各々は、それぞれ対応する前記ＰＴＰメッセージ送受信部から取得したＰＴＰメッセージを解読しグランドマスター候補を選出する動作を行い、ＰＴＰの複数のグランドマスター候補から一つを選出するためのパラメータとしてＰＴＰの標準規格で規定されるIdentity、priority1、class、accuracy、offsetScaledLogVariance、priority2、timeSource、及びstepsRemovedを抽出して、前記グランドマスター選出部に出力する手段を有し、前記グランドマスター選出部は、前記パラメータを基に、所定のアルゴリズムに従ってグランドマスター候補を二つずつ比較し、最終的に一つのグランドマスターを選出して時刻同期させ、選出したグランドマスターのパラメータを前記ＰＴＰメッセージ送受信部の各々に通知する手段を有することを特徴とする。

また、本発明の通信装置において、前記グランドマスター選出部は、前記所定のアルゴリズムとして、二つのグランドマスター候補のパラメータの比較として、Identityに差異があり、priority1、class、accuracy、offsetScaledLogVariance、priority2が同一である時に、timeSourceの同一性比較を行い、timeSourceが同一のときにstepsRemovedの各々の大小比較を行ってstepsRemovedが小さいグランドマスター候補を選出し、timeSourceに差異があるか、又はstepsRemovedの大小比較で差異が無いときに、Identityの大小比較で一つのグランドマスター候補を選出することを特徴とする。

また、本発明の通信装置において、前記複数のグランドマスターの各々は、前記timeSourceとして、ＧＰＳ時刻同期を示す値が設定され、前記所定のアルゴリズムにより、ＧＰＳ時刻同期で異なるグランドマスターを基に動作する他のデバイスに対して回線の接続・切断を任意時刻で可能とするように構成されていることを特徴とする。

更に、本発明のプログラムは、コンピュータを、本発明の通信装置として機能させるためのプログラムとして構成する。

本発明によれば、複数のグランドマスターを運用するＩＰネットワークを利用した同期通信システムにて、各通信装置は、ＧＰＳ時刻同期としてより安定動作するグランドマスターを選出することができ、同期通信システム内の回線の接続・切断の切り替えが頻繁に行われる場合でも安定動作するようになる。

本発明による一実施例のＰＴＰに基づく通信装置の概略構成を示すブロック図である。本発明による一実施例のＰＴＰに基づく通信装置における複数のＰＴＰのグランドマスターから一つを選出するアルゴリズムとして、ＰＴＰの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるＢＭＣＡを改良したアルゴリズムを示すフローチャートである。本発明による一実施例のＰＴＰに基づく同期通信システムとして、放送局設備と現場設備との間で一方がＧＰＳ同期障害状態にある場合でも放送番組のリモートプロダクションを可能とする典型的な動作例を示すブロック図である。本発明による一実施例のＰＴＰに基づく同期通信システムとして、放送局設備と現場設備との間で双方がＧＰＳ同期状態にあり放送局設備と現場設備との間の回線の接続・切断の切り替えが頻繁に行われる場合でも安定動作するようにして、放送番組のリモートプロダクションを可能とする典型的な動作例を示すブロック図である。従来のＳＤＩ・ＭＡＤＩ信号形式の同期通信システムの典型例を示すブロック図である。従来のＩＰベースのパケットを用いるＩＰネットワークで構築された同期通信システムの典型例を示すブロック図である。従来技術から想定されるＰＴＰに基づく同期通信システムとして、放送局設備と現場設備との間での接続が無く個別に動作するときの典型的な動作例を示すブロック図である。従来技術から想定されるＰＴＰに基づく同期通信システムとして、放送局設備と現場設備との間で放送番組のリモートプロダクションを可能とするよう接続状態にあるときの典型的な動作例を示すブロック図である。複数のＰＴＰの複数のグランドマスター候補から一つを選出するアルゴリズムとして、ＰＴＰの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるＢＭＣＡを示すフローチャートである。

以下、図１乃至図４を参照しながら、本発明による一実施例のＰＴＰに基づく通信装置１５、及び同期通信システム１を順に説明する。尚、図１乃至図４に関して、図６乃至図９に示すものと同様な構成要素には、同一の参照番号を付している。

（通信装置）
図１は、本発明による一実施例のＰＴＰに基づく通信装置１５の概略構成を示すブロック図である。通信装置１５は、図６に示した通信装置１５として利用し、図７及び図８に示した同期通信システム１の通信装置１５Ａ，１５Ｂとして応用できるものであり、この時の動作例については、図３及び図４を参照して説明する。

図１に示すように、本実施例の通信装置１５は、ＩＰネットワークで構築された同期通信システム１に含まれるＰＴＰの時刻同期で動作するバウンダリークロックデバイス又はオーディナリークロックデバイスであって、通信装置やグランドマスター装置等のＮ（Ｎ≧２）台の他のデバイスとそれぞれ通信確立し、通信確立したＮ台の他のデバイスの各々に対してＩＰベースのパケットを用いてＰＴＰメッセージを送受信するためのＮ個の送受信ポートＰ１，Ｐ２，…，Ｐｎを有し、Ｎ個の送受信ポートＰ１，Ｐ２，…，Ｐｎ内にそれぞれ設けられるＰＴＰメッセージ送受信部１５１及びグランドマスター候補選出部１５２と、グランドマスター選出部１５３と、を備える。尚、図１に示す通信装置１５は、ネットワークスイッチ等のバウンダリークロックデバイスや、カメラ等のオーディナリークロックデバイスに適用することができるＰＴＰに基づく時刻同期の制御に関する機能部のみを図示しており、映像又は音声等のパケットの生成、伝送、或いは受信等に関する機能部については本発明の主旨でないため、図示を省略している。

各ＰＴＰメッセージ送受信部１５１は、通信接続した他のデバイスからＰＴＰメッセージを取得して、それぞれ対応するグランドマスター候補選出部１５２に出力する機能、及び、グランドマスター選出部１５３から、選出したグランドマスターのパラメータの通知を受けて、当該選出したグランドマスターのパラメータを含むＰＴＰメッセージを通信接続した他のデバイスに向けて送信する機能を有する。尚、各送受信ポートＰｎ上でのＰＴＰメッセージの送受信動作は、ＰＴＰの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるＰＴＰの時刻同期を行う従来技術と同様であり、その説明は省略する。

各グランドマスター候補選出部１５２は、それぞれ対応するＰＴＰメッセージ送受信部１５１から取得したＰＴＰメッセージを解読しグランドマスター候補を選出する動作を行い、ＰＴＰの複数のグランドマスター候補から一つを選出するためのパラメータとしてＰＴＰの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるＧＭクロック識別子（Identity）、第１の優先度（priority1）、ＧＭクラス（class）、ＧＭクロック精度（accuracy）、ＧＭクロック安定度（offsetScaledLogVariance）、第２の優先度（priority2）、時刻同期源（timeSource）、及びバウンダリークロック数（stepsRemoved）を抽出して、グランドマスター選出部１５３に出力する。尚、各送受信ポートＰｎ上でのＰＴＰメッセージからグランドマスター候補を選出する動作は、ＰＴＰの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるＰＴＰの時刻同期を行う従来技術と同様であり、その説明は省略する。

上述したが、標準規格SMPTE ST 2059-2では、ＰＴＰの複数のグランドマスター候補から一つを選出するための以下に示すパラメータがデータセットとしてＰＴＰメッセージに含まれるとして規定されている。
「ＧＭクロック識別子（Identity）」は、ＧＭクロック固有の識別子である。
「第１の優先度（priority1）」は、同期通信システムの管理者が設定するＧＭクロック毎の第１の優先度である。
「ＧＭクラス（class）」は、ＧＭクロック毎のトレーサビリティを示す値である。
「ＧＭクロック精度（accuracy）」は、ＧＭクロック毎の精度を示す値である。
「ＧＭクロック安定度（offsetScaledLogVariance）」は、ＧＭクロック毎の安定度を示す値である。
「第２の優先度（priority2）」は、同期通信システムの管理者が設定するＧＭクロック毎の第２の優先度である。
「時刻同期源（timeSource）」は、ＧＭクロック毎の同期源を示す設定値であり、本例では、０ｘ２０が設定されることで、ＧＰＳ時刻同期を示すものとなる。
「バウンダリークロック数（stepsRemoved）」は、各グランドマスター装置からバウンダリークロックデバイスまでの経路中にあるバウンダリークロックの数（即ち、バウンダリークロックデバイスの数）を示す値である。

グランドマスター選出部１５３は、各ＰＴＰメッセージ送受信部１５１から得られる複数のグランドマスター候補について、上記のパラメータを基に、ＰＴＰの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるＢＭＣＡを改良したアルゴリズムに従ってグランドマスター候補を二つずつ比較し、最終的に一つのグランドマスター候補を選出する。そして、グランドマスター選出部１５３は、選出した一つのグランドマスター候補をグランドマスターとして、そのグランドマスターに時刻同期させ、選出したグランドマスターのパラメータを各ＰＴＰメッセージ送受信部１５１に通知する。この通知を受けた各ＰＴＰメッセージ送受信部１５１は、選出したグランドマスターのパラメータを含むＰＴＰメッセージを通信接続した他のデバイスに向けて送信する。

ここで、グランドマスター選出部１５３は、ＰＴＰの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるＢＭＣＡを改良したアルゴリズムとして、図２を参照して後述するが、二つのグランドマスター候補のパラメータの比較として、ＧＭクロック識別子（Identity）に差異があり、第１の優先度（priority1）、ＧＭクラス（class）、ＧＭクロック精度（accuracy）、ＧＭクロック安定度（offsetScaledLogVariance）、第２の優先度（priority2）が同一である時に、時刻同期源（timeSource）の同一性比較を行い、時刻同期源（timeSource）が同一のときにバウンダリークロック数（stepsRemoved）の各々の大小比較を行ってバウンダリークロック数（stepsRemoved）が小さいグランドマスター候補を選出し、時刻同期源（timeSource）に差異があるか、又はバウンダリークロック数（stepsRemoved）の大小比較で差異が無いときに、ＧＭクロック識別子（Identity）の大小比較で一つのグランドマスター候補を選出する。

（通信装置の動作）
図２は、本発明による一実施例のＰＴＰに基づく通信装置１５における複数のＰＴＰの複数のグランドマスター候補（即ち、ＧＭクロック候補）から一つを選出するアルゴリズムとして、ＰＴＰの標準規格SMPTE ST 2059-2で規定されるＢＭＣＡを改良したアルゴリズムを示すフローチャートである。

図２におけるステップＳ１〜Ｓ７までの処理は、図９に示すＢＭＣＡと同様である。

即ち、本実施例の通信装置１５は、クロックＡのデータセットを含むＰＴＰメッセージと、クロックＢのデータセットを含むＰＴＰメッセージとをそれぞれ取得して各データセットを比較するにあたり、まず、クロックＡとクロックＢの二つのＧＭクロック候補のＧＭクロック識別子（Identity）が同一か否かを判定する（ステップＳ１）。

二つのＧＭクロック候補のＧＭクロック識別子（Identity）が同一の場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、本実施例の通信装置１５は、詳細な説明は省略するが、同期ループの形成（図８に示すＧＰＳ衛星２０，グランドマスター装置１０Ａ，バウンダリークロックデバイス１２Ａ，バウンダリークロックデバイス１２Ｂ，グランドマスター装置１０Ｂのループ形成）を避けるため、バウンダリークロック数（stepsRemoved）の大小に基づいたループ回避処理を実行する（ステップＳ２）。

二つのＧＭクロック候補のＧＭクロック識別子（Identity）が異なる場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、本実施例の通信装置１５は、二つのＧＭクロック候補の第１の優先度（priority1）について比較し（ステップＳ３）、第１の優先度（priority1）の値が小さいＧＭクロック候補を選出する。

一方、二つのＧＭクロック候補のpriority1が同一の場合（ステップＳ３：“Ａ＝Ｂ”）、本実施例の通信装置１５は、次にＧＭクラス（class）の比較を行い（ステップＳ４）、ＧＭクラス（class）の値が小さいＧＭクロック候補を選出する。

一方、二つのＧＭクロック候補のＧＭクラス（class）も同一の場合（ステップＳ４：“Ａ＝Ｂ”）、本実施例の通信装置１５は、次にＧＭクロック精度（accuracy）の比較を行い（ステップＳ５）、ＧＭクロック精度（accuracy）の値が小さいＧＭクロック候補を選出する。

一方、二つのＧＭクロック候補のＧＭクロック精度（accuracy）も同一の場合、本実施例の通信装置１５は、次にＧＭクロック安定度（offsetScaledLogVariance）の比較を行い（ステップＳ６）、ＧＭクロック安定度（offsetScaledLogVariance）の値が小さいＧＭクロック候補を選出する。

一方、二つのＧＭクロック候補のＧＭクロック安定度（offsetScaledLogVariance）も同一の場合、本実施例の通信装置１５は、次に二つのＧＭクロック候補の第２の優先度（priority2）について比較し（ステップＳ７）、第２の優先度（priority2）の値が小さいＧＭクロック候補を選出する。

続く処理は、本実施例の通信装置１５において特有の処理であり、二つのＧＭクロック候補の第２の優先度（priority2）も同一の場合、本実施例の通信装置１５は、次に二つのＧＭクロック候補の時刻同期源（timeSource）が双方とも０ｘ２０（ＧＰＳ時刻同期）であるか否かを判定する（ステップＳ７Ａ）。

二つのＧＭクロック候補の時刻同期源（timeSource）が双方とも０ｘ２０（ＧＰＳ時刻同期）である場合（ステップＳ７Ａ：Ｙｅｓ）、本実施例の通信装置１５は、次に二つのＧＭクロック候補のバウンダリークロック数（stepsRemoved）の比較を行い（ステップＳ７Ｂ）、バウンダリークロック数（stepsRemoved）の値が小さいＧＭクロック候補を選出する。例えば二つのＧＭクロック候補のうち一方のクロックＡのstepsRemovedが一方のクロックＢのstepsRemovedより高い優先度を示すときは（ステップＳ７Ｂ：“Ａ＞Ｂ”）、ステップＳ９に移行してクロックＢを選出する。また、クロックＡのstepsRemovedがクロックＢのstepsRemovedより低い優先度を示すときは（ステップＳ７Ｂ：“Ａ＜Ｂ”）、ステップＳ１０に移行してクロックＡを選出する。

一方、二つのＧＭクロック候補の時刻同期源（timeSource）のうち少なくとも一方が０ｘ２０（ＧＰＳ時刻同期）でない場合（ステップＳ７Ａ：Ｎｏ）、ステップＳ８に移行する。また、二つのＧＭクロック候補のバウンダリークロック数（stepsRemoved）が同一の場合（ステップＳ７Ｂ：“Ａ＝Ｂ”）も、ステップＳ８に移行する。

ステップＳ８では、本実施例の通信装置１５は、図９に示すＢＭＣＡと同様に、ＧＭクロック識別子（Identity）の比較を行い、ＧＭクロック識別子（Identity）の値が小さいＧＭクロック候補を選出する。

以上のように本実施例の通信装置１５を構成し、バウンダリークロックデバイスとして適用することで（オーディナリークロックデバイスとして適用してもよい。）、同期通信システム１上に複数のグランドマスター候補が存在し、そのＧＭクロック識別子（Identity）及びバウンダリークロック数（stepsRemoved）以外の他のパラメータが同一の場合に、バウンダリークロック数（stepsRemoved）の値が小さいグランドマスター候補を選択することができる。また、一方のグランドマスター装置のＧＰＳ同期に障害が発生した場合にも、ＧＭクラス（class）の比較等で、他方のグランドマスター装置のＧＰＳ同期時刻で同期を維持することができる。

（同期通信システム）
図３は、本発明による一実施例のＰＴＰに基づく同期通信システム１として、放送局設備と現場設備との間で一方がＧＰＳ同期障害状態にある場合でも放送番組のリモートプロダクションを可能とする典型的な動作例を示すブロック図である。

図３に示す同期通信システム１のデバイス配置に関する構成自体は、図８に示す同期通信システム１と同様であるが、図３に示す同期通信システム１における通信装置１５Ａ，１５Ｂとして、図１に示す本実施例の通信装置１５が適用されている点で相違する。即ち、図３に示す同期通信システム１において、バウンダリークロックデバイス１２Ａ及びオーディナリークロックデバイス１３Ａ、並びに、バウンダリークロックデバイス１２Ｂ及びオーディナリークロックデバイス１３Ｂは、いずれも、図２に示すＢＭＣＡを改良したアルゴリズムに従って、複数のＰＴＰのグランドマスターから一つを選出するように動作する。

図３に示す例では、放送局設備と現場設備との間でＩＰネットワークによる接続があり、バウンダリークロックデバイス１２Ａをマスター、バウンダリークロックデバイス１２Ｂをスレーブとして、放送局設備内のデバイスをクロックＡでＰＴＰの時刻同期を行い、このクロックＡを用いて現場設備内のデバイスをＰＴＰに基づいて時刻同期させる例を示しており、グランドマスター装置１０ＢのＧＰＳ同期に障害が発生している様子を示している。この場合、通信装置１５Ａ，１５Ｂは、ＧＭクラス（class）の比較等で、他方のグランドマスター装置のＧＰＳ同期時刻で同期を維持することができる。このため、現場設備では、グランドマスター装置１０Ｂは、クロックＡでパッシブ動作するマスターとなり、バウンダリークロックデバイス１２Ｂ及びオーディナリークロックデバイス１３Ｂも、各デバイス間のマスター／スレーブの時刻同期としてクロックＡで動作する。つまり、図３に示す例では、図８に示す例と同様に、放送局設備から現場設備の番組制作を行うリモートプロダクションを実現することができる。

図４は、本発明による一実施例のＰＴＰに基づく同期通信システム１として、放送局設備と現場設備との間で双方がＧＰＳ同期状態にあり放送局設備と現場設備との間の回線の時刻同期を行いの切り替えが頻繁に行われる場合でも安定動作するようにして、放送番組のリモートプロダクションを可能とする典型的な動作例を示すブロック図である。

図４に示す同期通信システム１は、図３に示すような放送局設備と現場設備との間で一方がＧＰＳ同期障害状態にないときの例であり、即ち、図４に示す同期通信システム１のデバイス配置に関する構成自体は、図８に示す同期通信システム１と同様であるが、図４に示す同期通信システム１における通信装置１５Ａ，１５Ｂとして、図１に示す本実施例の通信装置１５が適用されている点で相違する。即ち、図４に示す同期通信システム１において、バウンダリークロックデバイス１２Ａ及びオーディナリークロックデバイス１３Ａ、並びに、バウンダリークロックデバイス１２Ｂ及びオーディナリークロックデバイス１３Ｂは、いずれも、図２に示すＢＭＣＡを改良したアルゴリズムに従って、複数のＰＴＰのグランドマスターから一つを選出するように動作する。

図４に示す例では、放送局設備と現場設備との間でＩＰネットワークによる接続があり、バウンダリークロックデバイス１２Ａをマスター、バウンダリークロックデバイス１２Ｂをパッシブ動作するマスターとしてＰＴＰの時刻同期を行い、放送局設備内のデバイスをクロックＡでＰＴＰに基づいて時刻同期させる一方で、現場設備内のデバイスをクロックＢでＰＴＰに基づいて時刻同期させる例を示している。この場合、同期通信システム１上に複数のグランドマスター候補（ＧＭクロックとしてクロックＡ、クロックＢ）が存在し、通信装置１５Ａ，１５Ｂは、図２に示すＢＭＣＡを改良したアルゴリズムに従って、ＧＭクロック識別子（Identity）及びバウンダリークロック数（stepsRemoved）以外の他のパラメータが同一の場合に、バウンダリークロック数（stepsRemoved）の値が小さいグランドマスター候補（即ち、ＧＭクロック）を選択する動作を行っている。

つまり、図４に示す例では、バウンダリークロックデバイス１２Ａは、クロックＡ，Ｂの利用の比較判定に用いるバウンダリークロック数（stepsRemoved）の値として、クロックＡについては、グランドマスター装置１０Ａからバウンダリークロックデバイス１２Ａまでの経路中にあるバウンダリークロックの数（即ち、バウンダリークロックデバイスの数）は“０”であり、クロックＢについては、グランドマスター装置１０Ｂからバウンダリークロックデバイス１２Ａまでの経路中にあるバウンダリークロックの数（即ち、バウンダリークロックデバイスの数）はバウンダリークロックデバイス１２Ｂを介在するため “１”であるから、クロックＡを選択する。バウンダリークロックデバイス１２ＡがクロックＡを選択すると、オーディナリークロックデバイス１３Ａは、本例ではクロックＡを選択する経路しかないので、クロックＡを選択する。

また、図４に示す例では、バウンダリークロックデバイス１２Ｂは、クロックＡ，Ｂの利用の比較判定に用いるバウンダリークロック数（stepsRemoved）の値として、クロックＡについては、グランドマスター装置１０Ｂからバウンダリークロックデバイス１２Ｂまでの経路中にあるバウンダリークロックの数（即ち、バウンダリークロックデバイスの数）は“０”であり、クロックＡについては、グランドマスター装置１０Ａからバウンダリークロックデバイス１２Ｂまでの経路中にあるバウンダリークロックの数（即ち、バウンダリークロックデバイスの数）はバウンダリークロックデバイス１２Ａを介在するため “１”であるから、クロックＢを選択する。バウンダリークロックデバイス１２ＢがクロックＢを選択すると、オーディナリークロックデバイス１３Ｂは、本例ではクロックＢを選択する経路しかないので、クロックＢを選択する。

バウンダリークロックデバイス１２Ａをマスター、バウンダリークロックデバイス１２Ｂをパッシブ動作するマスターとしてクロックＡでＰＴＰの時刻同期させるのは、クロックＡのＧＭクロック識別子（Identity）を、クロックＢのＧＭクロック識別子（Identity）より小さい値が予め設定されているためである。従って、クロックＢのＧＭクロック識別子（Identity）を、クロックＡのＧＭクロック識別子（Identity）より小さい値を予め設定されているときは、バウンダリークロックデバイス１２Ｂをマスター、バウンダリークロックデバイス１２Ａをパッシブ動作するマスターとしてクロックＢでＰＴＰの時刻同期させることもできる。

さらに、図４に示す例では、放送局設備内のデバイスはクロックＡで、現場設備内のデバイスはクロックＢで動作し、尚且つ放送局設備と現場設備との間の回線では一方がパッシブ動作することになるため、放送局設備と現場設備との間の回線の接続・切断の切り替えが頻繁に行われる場合でも放送局設備と現場設備は独立して時刻同期が維持され安定動作するようになり、安定した放送番組のリモートプロダクションが可能となる。

換言すれば、複数のグランドマスターの各々（クロックＡ及びクロックＢ）は、時刻同期源（timeSource）として、ＧＰＳ時刻同期を示す値（０ｘ２０）が設定されているため、図１に示す通信装置１５は、図２に示すアルゴリズムに従いつつ、放送局設備内のデバイスはクロックＡで、現場設備内のデバイスはクロックＢとして時刻同期させることができ、現場設備及び放送局設備間の回線の接続・切断を任意時刻で可能としている。

尚、図３及び図４に示す一実施例の同期通信システム１においては、ネットワークスイッチ等のバウンダリークロックデバイス１２Ａ，１２Ｂのみ、図２に示すＢＭＣＡを改良したアルゴリズムに従って複数のＰＴＰのグランドマスターから一つを選出する通信装置で構成しておけば、カメラ等のオーディナリークロックデバイス１３Ａ，１３Ｂについては、従来技術と同様に図９に示すＢＭＣＡで動作する通信装置としても同様に動作する。

このため、図１に示す通信装置１５は、複数のグランドマスター候補から一つを選択するネットワークスイッチ等のバウンダリークロックデバイスに置換適用することで、複数の通信設備間の接続・切断の回線状態に関わらず、各通信設備内の時刻同期を安定化させることができる。特に、図１に示す通信装置１５は、ＰＴＰの標準規格で規定されるIdentity、priority1、class、accuracy、offsetScaledLogVariance、priority2、timeSource、及びstepsRemovedのパラメータをそのまま用いて、ＢＭＣＡのアルゴリズムを改良したアルゴリズムに従ってグランドマスターの選出動作を行うため、ＰＴＰを用いる既存の同期通信システムに対して容易に置換適用することができ、親和性も高いものとなる。

上述した実施例に関して、コンピュータを、通信装置１５として機能させるように構成することができる。具体的には、通信装置１５の各機能は、コンピュータ内の中央演算処理装置（ＣＰＵ）によって当該コンピュータの内部又は外部の記憶部に格納されるプログラムを読み出して実行することにより実現させることができる。更に、通信装置１５の機能を実現させるためのプログラムは、コンピュータで利用されるＯＳ上のソフトウェアの一部として構成することもできる。更に、通信装置１５の機能を実現させるためのプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録し可搬させることができる。また、通信装置１５の各機能は、ハードウェア又はソフトウェアの一部として構成させ、各々を組み合わせて実現させることもできる。

以上、特定の実施形態の例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前述の実施形態の例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、上述した実施例では主として、２つのグランドマスター候補から１つを選出する例を説明したが、２つのグランドマスター候補から１つを選出することを繰り返すことで、３つ以上のグランドマスター候補から１つを選出する構成とすることもできる。従って、本発明は、上述した実施形態の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。

本発明によれば、ＩＰネットワークを利用した同期通信システムにて複数のグランドマスターを運用するときに、同期通信システム内の回線の接続・切断の切り替えが頻繁に行われる場合でも各通信装置は、ＧＰＳ時刻同期としてより安定動作するグランドマスターを選出することができるので、複数のグランドマスターを運用する同期通信システムに用いる通信装置の用途に有用である。

１同期通信システム
１０，１０Ａ，１０Ｂグランドマスター装置
１０ａ同期信号発生器
１１Ａ，１１Ｂ通信アンテナ
１２ネットワークスイッチ（バウンダリークロックデバイス）
１２Ａ，１２Ｂバウンダリークロックデバイス
１３Ａ，１３Ｂオーディナリークロックデバイス
１３‐１カメラ（オーディナリークロックデバイス）
１３‐２マイクロホン（オーディナリークロックデバイス）
１３‐３ディスプレイ（オーディナリークロックデバイス）
１３‐４ビデオスイッチャ（オーディナリークロックデバイス）
１３‐５音声ミキサ（オーディナリークロックデバイス）
１５，１５Ａ，１５Ｂ通信装置
１５１ＰＴＰメッセージ送受信部
１５２グランドマスター候補選出部
１５３グランドマスター選出部
Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｎ送受信ポート
２０ＧＰＳ衛星
１１０同期信号発生器
１２１ＳＤＩルータ
１２２音声ルータ
１３１カメラ
１３２マイクロホン
１３３ディスプレイ
１３４ビデオスイッチャ
１３５音声ミキサ

Claims

複数のグランドマスターを備えるＩＰネットワークを利用した同期通信システムにて、当該複数のグランドマスターの中から安定動作するグランドマスターを選出し、ＰＴＰ（Precision Time Protocol）に基づく時刻同期で通信を行う通信装置であって、
通信確立した複数台の他のデバイスの各々に対してＩＰベースのパケットを用いてＰＴＰメッセージを送受信するための複数個の送受信ポート内にそれぞれ設けられるＰＴＰメッセージ送受信部及びグランドマスター候補選出部と、
前記複数のグランドマスターのうち一つを選出するグランドマスター選出部と、を備え、
前記ＰＴＰメッセージ送受信部の各々は、通信接続した他のデバイスからＰＴＰメッセージを取得し、それぞれ対応する前記グランドマスター候補選出部に出力する手段と、前記グランドマスター選出部から、選出したグランドマスターのパラメータの通知を受けて、当該選出したグランドマスターのパラメータを含むＰＴＰメッセージを通信接続した他のデバイスに向けて送信する手段と、を有し、
前記グランドマスター候補選出部の各々は、それぞれ対応する前記ＰＴＰメッセージ送受信部から取得したＰＴＰメッセージを解読しグランドマスター候補を選出する動作を行い、ＰＴＰの複数のグランドマスター候補から一つを選出するためのパラメータとしてＰＴＰの標準規格で規定されるIdentity、priority1、class、accuracy、offsetScaledLogVariance、priority2、timeSource、及びstepsRemovedを抽出して、前記グランドマスター選出部に出力する手段を有し、
前記グランドマスター選出部は、前記パラメータを基に、所定のアルゴリズムに従ってグランドマスター候補を二つずつ比較し、最終的に一つのグランドマスターを選出して時刻同期させ、選出したグランドマスターのパラメータを前記ＰＴＰメッセージ送受信部の各々に通知する手段を有することを特徴とする通信装置。
前記グランドマスター選出部は、前記所定のアルゴリズムとして、二つのグランドマスター候補のパラメータの比較として、Identityに差異があり、priority1、class、accuracy、offsetScaledLogVariance、priority2が同一である時に、timeSourceの同一性比較を行い、timeSourceが同一のときにstepsRemovedの各々の大小比較を行ってstepsRemovedが小さいグランドマスター候補を選出し、timeSourceに差異があるか、又はstepsRemovedの大小比較で差異が無いときに、Identityの大小比較で一つのグランドマスター候補を選出することを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
前記複数のグランドマスターの各々は、前記timeSourceとして、ＧＰＳ時刻同期を示す値が設定され、前記所定のアルゴリズムにより、ＧＰＳ時刻同期で異なるグランドマスターを基に動作する他のデバイスに対して回線の接続・切断を任意時刻で可能とするように構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の通信装置。
コンピュータを、請求項１から３のいずれか一項に記載の通信装置として機能させるためのプログラム。