JP4209916B2 - パケットネットワークにおけるクロックドメインの調整 - Google Patents

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Description

本発明は、デジタル通信の分野に関係する。更に明確には、本発明は、複数のパケットネットワークにおいてクロックドメインを調整する方法に関するものである。
本出願は、米国特許法（３５ ＵＳＣ）の１１９条（ｅ）に基づいて、参照されることによりここに組み込まれている、２００３年０２月２０日に出願された米国仮特許出願第60/448,739号に対する優先権を主張する。
音声、またはビデオのような等時間隔サービスがパケットネットワークを通じて伝送されるとき、タイミング情報をネットワークを通じて伝送するために、いくつかの手段が提供されなければならない。クロックをパケットネットワークを通じて伝送するために、いくつかの良く知られた方法が存在する。現在使用されている方法は、プレシオクロナス（Plesiochronous）モード、米国特許第5,260,978号明細書においてFleisher等により示された同期用残差タイムスタンプ（Synchronous Residual Time Stamp：ＳＲＴＳ）、または種々のＲＴＳ（残差タイムスタンプ：Residual Time Stamp）方法、適応的クロック復元（Adaptive Clock Recovery：ＡＣＲ）、及びそれらの組み合わせを含む。これらの方法は、ＳＲＴＳに関する場合には共有されたクロックの有用性に依存し、ＡＣＲに関する場合にはパケットネットワークを通じて物理的クロック情報を伝送するためのアルゴリズムに依存するか、またはプレシオクロナスモードに関する場合にはクロック問題及びそれを取り巻く作業を単に受け入れる。
共有されたクロックの使用は、ＧＰＳ受信機、及びコネクタ等を含む配線に関連するコストのために魅力的ではない。ＡＣＲの現在の性能は、一般的に５０〜２０［ｎｓ］程度の絶対的時間安定性を必要とする全ての電気通信規格を満たすのに十分ではない。
クロック伝送機構は、多くの要求を理想的に満たすべきである。それは、電気通信アプリケーションに適していると共に、“Bellcore 1244”、“Bellcore 253”等のような電気通信に関連した規格を満たすべきである。それは、現存するハードウェアが修正されることを必要とするべきでない。その解決法は、理想的には、終端間（end-to-end）において、介在しているネットワークに関するどんなものに対してもいかなる修正もなく、クロック伝送を扱うことができるべきである。一般的に、２番目に良い代替方法は、ネットワークにおける重要なノード、及びトラフィックの密度が制御される、適度に良く制御された環境でその解決法が適用されることである。後者は、一般的に、ネットワークを通る限られた遅延を要求される電気通信アプリケーションに必要である。従って、その解決法は、既存のサービス内容合意書（Service Level Agreements：ＳＬＡ）と一致しているべきである。その解決法は、同様に、様々なネットワークにおいて、再現可能であると共に、適応でき、かつ機能するべきである。異なるネットワーク接続形態、及びネットワークの異なる使用は、異なる問題を生み出す。理想的なクロック伝送機構は、そのような種類の可変性に対して強固であるべきである。
図１は、クロック伝送機構に関する一般的な多目的の構造を説明する。クロックソースは、一般的に水晶発振器によって生成されたローカルクロック信号を有している。その意図は、このクロック信号が、クロックソースからクロックコピーブロックにコピーされることである。コピーブロックは、それら自身のローカル発振器を備えている。これらのブロックは、それらのそれぞれのローカル発振器とソースクロックとの間の差異を決定すると共に、ソースクロックを利用してそれを調整するように、例えば周波数合成技術（frequency synthesis techniques）を使用することによる実際のクロックの補正のためか、またはそのクロックに関係するデータの補正のためのいずれかのために使用され得る補正率として、この差異を少なくとも提示する。
現在の方法は、様々な理由によって、これらの必要条件を満たさない。例えば、ＡＣＲにおいて、パケットの遅延の可変性は、使用される方法から独立した問題である。もし、アルゴリズムが、タイミングパケットのようなパケットに対するＦＩＦＯの充填の程度を使用する場合、到着時刻が決定されると共に、アルゴリズムはデータに関する直接統計を使用する。そのようなアプローチに関する問題は、遅延が主に確率過程としてモデル化され得ることである。ＰＬＬのような復元機構にしばらくの間入力されるように、パケット到着率を平均化することが機能するが、しかし、標準の信号理論から分かるように、それは非常に遅い。例えば、もしパケット到着遅延が２［ｍｓ］の１σ値を有すると共に、平均化された時間精度に関する所望の１σ値が２［μｓ］である場合、解決法に達するのに必要とされるパケットの数は、１０００２＝１，０００，０００である。もし実際のパケットレートが１秒当たり１００パケットである場合、１０，０００秒が必要とされる。１０，０００秒の時定数は、必要とされたロック時間及び解決法のコストにおいて、解決法では手が出せない非常に高価な水晶発振器、またはまさに原子共振器を必要とする（最も安い水晶発振器は約１〜１０秒の問題を持ち始める）。タイミング目的のみのための帯域幅のオーバヘッドは、数パーセントに制限された状態を維持するべきであるので、単にパケット伝送レートを増加することは実行可能ではない。しかし、イーサネット（登録商標）に関する１００［ｐａｃｋｅｔｓ／ｓ］の最小長のパケットは、既に１００［Ｍｂｉｔ／ｓ］イーサネット（登録商標）の０．７［％］である１００＊８４＊８＝６７２００［ｂｉｔｓ／ｓ］をもたらす。このレートを係数１０によって増加することは、まだ安い水晶発振子の範囲から離れているが、しかし既に多くのネットワーク帯域幅を使い尽くす、係数１０による有効なローパス周波数を減少するであろう。
プレシオクロナス解決法は、十分ではない。この解決法は、‘スリップ（slips）’があるという事実を受け入れると共に、一般的に、高価な高精度クロックを使用することによって、そのようなスリップの周波数を最小限にしようとする。スリップを受け入れることは、音声アプリケーションに関して条件を満たし得るが、しかし、同期データアプリケーションに関して、それは全く悲惨になり得る。もし安全性の特定の形の組み合わせが、（ストリームの計算のような）トラフィックと関連している場合、スリップは、完全にセッションの損失に帰着する可能性がある。これは、接続が変更されることを必要とする可能性がある。多くの種類のサービスが混在する現代のネットワークにおいて、そのような解決法は受け入れられない。
ＳＲＴＳは、共有されたクロックが存在することを必要とする。これは、物理的な通信線によるクロックでも良いが、しかし、同様にＧＰＳに基づくクロックのようなクロックでも良い。この解決法の魅力は、時間を記録すること（clocking）に関する高い品質が可能で、実施することが比較的簡単であることである。それと同時に、余分な配線、または（バックプレーン）アンテナと受信機（ＧＰＳ）に関連するコストは非常に高価である。コストが、パケットネットワークを通じて同期トラフィックを得るための主な駆動要因のうちの１つであるので、ＳＲＴＳのような解決法は魅力的ではない。
他の解決法は、ＮＴＰ（ネットワークタイムプロトコル）、セシウムスプレイ（CesiumSpray）等を含む。全員ＵＣＬＡ出身の“Elson”、“ Girod”、及び“Estrin”は、最近、彼らの論文“Fine-Grained Network Time Synchronization using Reference Broadcasts（放送基準を使用するきめの細かいネットワーク時間同期）”で論じられたように、“Reference Broadcast Synchronization（ＲＢＳ：放送同期基準）”という名前で、比較的高品質の解決法を提案した。この論文は、“UCLA Computer Science Technical Report 020008（ＵＣＬＡコンピュータサイエンス技術報告書020008）”に、“Reference-Broadcast Synchronization（放送同期の基準）”として公開された（その内容は、参照によってここに組み込まれている）。この提案において、ノードは、参照ビーコンを物理階層の放送を使用するそれらの同胞に送信する。
ＲＢＳにおいて、同期化を必要とする全てのノードは、放送基準（Reference Broadcast）を受信する形でイベントを共有すると共に、パケットの到着時にタイムスタンプを付加するのに利用する。受信ノードは、その場合に、それらのローカルクロックに基づいて同期化パケットの到着時刻に関する情報を交換する。これは図２に示される。イベントジェネレータは、イベントパケットを受信ノードに送信する。この方法は、“送信時間（Send Time）”（基準を送信するための命令と実際に送信する命令との間の時間）、及び“アクセス時間（Access Time）”（イーサネット（登録商標）に対するアクセスの競合時間）と関連付けられた遅延を回避する。更に被る遅延時間は、（一般的に電気媒体に対する光のスピードに関係するものである、まさに物理的媒体を横断するパケットの伝送に関する物理的時間である）伝搬時間（Propagation Time）、及び（実際の受信とそれの検出との間の時間である）受信時間（Receive Time）である。
電気通信システム（telecomm systems）に関するＲＢＳ方法には、いくつかの欠点がある。その方法は、物理的放送チャンネルを必要とする。多くの現存する、そして将来のネットワークに関して、これは現実から離れている。ワイヤレスセンサにおける上述の論文の方法の使用は、物理的放送媒体が存在する典型的な例である。しかし、ワイヤレスネットワークをサポートする有線ネットワークにおいて、物理的放送チャンネルは存在しない。その代りに、ＵＴＰイーサネット（登録商標）ネットワークのように、そのネットワークは、２地点間接続（point-to-point connections）を有する多くの交換機から成る。そのようなネットワークにおいて、同報通信は、交換機の構成要素の中のコピー動作によって遂行される。そのような交換機においては、一般的に、マルチキャスティング技術（multicasting techniques）の使用が好まれる。
もし同様に交換機の構成要素が技術をサポートするならば、ＲＢＳは、２地点間ネットワーク（point-to-point networks）において使用され得る。いくつかのネットワークに関して、これは実行可能であるかもしれないが、しかし、大部分のネットワークオペレータは、装置に関して選択の自由を要求する。従って、ＲＢＳは、それが支障なく配置される前に、スイッチ、ルータ、及びトランシーバの全ての製造業者によって受け入れられなければならないであろう。これは起こる可能性が少ない。
現状では上述の論文で述べられたＲＢＳは、物理的クロックを再生しない。上述の記載において構想されたアプリケーションでは、クロックの不適合は、センサに関する測定値を訂正するために使用されるので、それは必要ではない。フィルタリングの代わりに回帰を使用するようなＲＢＳのいくつかの特徴は、問題がある。
時間ルーティングの使用は、ＲＢＳで解決され、すなわち、双方のドメインが物理的放送を使用すると共に、同期検波の欠如が無視される範囲内である場合にのみ、１つのドメインから両方のドメインに存在するノードを介して別のドメインにタイミングを得る。同期検波の欠如は、ルーティングポイント（routing points）上にエラーを蓄積する。しかし、更に悪いことに、交換機におけるＲＢＳのサポートのない交換網では、ＲＢＳの資料において論じられたように、各ホップがアクセス時間を導入するので、時間ルーティングは大きな問題になる。ＲＢＳに関する別の問題は、それが、全てのノードがそれらの情報を交換する２重通信方式の接続を利用することである。
米国特許第6,658,025号明細書
米国特許第6,658,025号明細書は、反復過定を使用する、パケットネットワークにおけるネットワーククロックの同期化のための方法を説明する。タイミング情報を提供するタイムスタンプは、発振器を備える送信ネットワーク要素から発振器を備える受信ネットワーク要素に対して送信される。受信に関する予測時間が推定され、タイムスタンプに関する予測された時間からの逸脱が計算されると共に、推定された予測時間から一番逸脱している少なくとも１つのタイムスタンプが除去される。再度予測時間が推定され、残っているタイムスタンプと比較されると共に、一番逸脱している少なくとも１つのタイムスタンプが除去される。このサイクルは、所定数のタイムスタンプが除外されるまで繰り返される。従って、受信機の発振器の周波数は、残っているタイムスタンプを使用して推定されると共に調整される。
説明された反復過定は、補償の履歴を必要とする同期化の各ステージにおける数値計算のために、一般的に遅い。同様に、説明された反復過定のみが周波数同期化問題を解決するが、しかしそれは更に複雑である位相同期の問題を解決しない。
本発明は、ＲＢＳのような方法の肯定的な面を保持する一方で、適応的なアプローチを採用する。一実施例において、利用法は、パケットの初めがフリーランニングカウンターによって確立され得るように、タイムスタンプを付加すること（ネットワークアクティビティの時間を使用すること）で構成される。本発明は、単信通信路上で機能し得る。
本発明は、もしＲＢＳが、ＲＢＳをサポートするように設計されていない交換機を有するネットワークに適用される場合、交換機ノードにおける遅延は、回避できないがしかしその代りに検出され得ると共に、過度の遅延を伴うパケットは、適当な成功によって廃棄され得るということの具現化に基づいている。それと同時に、廃棄の数を最小限に留めるために、できる限りそのような遅延を回避することが可能である。
本発明の１つの特徴によれば、第１のクロックによって制御された送り元と、第２のクロックによって制御された送り先との間の非同期ネットワークを通じてクロックドメインを調整する方法が提供される。方法は、ａ）ネットワークを通じた送り元と送り先との間でのパケットの伝送に関して予測される遅延を推定する処理と、ｂ）タイムスタンプが付加された同期化パケットを前記送り先に送信する処理と、ｃ）データポイントのセットを生成するために、前記送り先において同期化パケットのセットを受信する処理と、ｄ）前記予測された遅延から更に離れた遅延を示す同期化パケットが、前記予測された遅延により近い遅延を示す同期化パケットより少ない重みを与えられるように、前記データポイントのセットを重み付けする処理と、ｅ）前記データポイントの異なる重み付けを考慮する前記データポイントのセットに基づいて現在の遅延推定値を生成するために、前記予測された遅延を更新する処理と、ｆ）前記予測された遅延に関する現在の遅延推定値を使用する新しく受信された同期化パケットから生成されたデータポイントの新しいセットに対して、継続的に前記処理“ｄ）”及び前記処理“ｅ）”を繰り返す処理と、ｇ）前記送り元と前記送り先との間のネットワークを横断するパケットに関する現在の遅延推定値に基づいて、前記送り元におけるクロックドメインによって前記送り先におけるクロックドメインを継続的に調整する処理と有し、各タイムスタンプが付加された同期化パケットは、前記送り元におけるマスタクロックに基づくタイミング情報を伝送する。
別の特徴において、本発明は、第１のクロックによって制御された送り元と第２のクロックによって制御された送り先との間の非同期ネットワークを通じてクロックドメインを調整するための装置を提供する。装置は、ａ）前記送り元と前記送り先との間のネットワークを横断するパケットに関して予測される遅延を予測する予測装置と、ｂ）タイムスタンプが付加された同期化パケットを前記送り先に送信する送信機と、ｃ）データポイントのセットを生成するために、前記送り先において同期化パケットのセットを受信する受信機と、ｄ）前記予測された遅延から更に離れた遅延を示す同期化パケットが、前記予測された遅延により近い遅延を示す同期化パケットより少ない重みを与えられるように、前記データポイントのセットを重み付けする非線形フィルタとを備え、各タイムスタンプが付加された同期化パケットは、前記送り元におけるマスタクロックに基づくタイミング情報を伝送する。予測装置は、前記データポイントの異なる重み付けを考慮する前記データポイントのセットに基づいて現在の遅延推定値を生成するために、前記予測された遅延を更新する。前記送り元と前記送り先との間のネットワークを横断するパケットに関する遅延推定値に基づいて、前記送り元におけるクロックドメインによって前記送り先におけるクロックドメインは継続的に調整される。
本発明は、観察された動作の誤解を回避すると共に、可能なネットワーク遅延を考慮するために、様々なクロックを、適切な処理を伴うネットワーク上の共有されたイベントと関連づける。その結果生じる性能は、いくらかのエラー効果の除去のために優れていると示され得る。従って、本発明は、ＡＣＲに対する改良として機能することができ、言い換えると、それはＲＴＳのような方法に、その関連付けられた追加のコストを不必要にさせる。
本発明によって、従来技術よりロック（lock）が更に急速に達成されることが可能になる。例えば、完全なロックは、従来技術における４５分かそれ以上と比較して、せいぜい１５秒以内に達成され得る。同様に、本発明は、３００［ｎｓ］と同じくらい良い正確な周波数調整、及び位相調整を可能にする。従来技術の方法は、正確な位相調整を可能にしない。
この仕様において、次の用語“交換機”、“ルータ”、及び“トランシーバ”は漠然と使用されることになる。トランシーバは、通常あまり遅延を示さないが、一方、交換機、及びルータは遅延を示す。本発明は、全てのそのような装置に適用できる。
本発明の実施例の他の特徴、及び利点は、以下の説明を検討することにより、当業者には容易に明白になる。
本発明の実施例は、添付図面を参照して、これから説明されることになる。
本発明は、実例となることだけを意図される例として理解されたある特定の代表的な実施例の構成要素、装置、及び工程段階に関して、これから詳細に説明されることになる。特に、本発明は、具体的にここに列挙される方法、構成要素、状態、処理パラメータ、装置等に限定されることを意図していない。
上述のように、ＲＢＳは、通常、直接ノードの間に存在するべき物理的媒体を必要とする。ＲＢＳをサポートしない交換機、及びルータが存在するとき、それらはＲＢＳが扱うことができない大きな遅延を導入するので、それは良く機能しない。
ＲＢＳの討論において、遅延要素のセットは、４個の構成要素に分類される。
・送信時間。これは、メッセージを構成するのに必要な時間である。ハードウェア環境において、それはかなり容易に非常に小さくされ得ると共に、コンピュータ環境において、更に高い優先順位の割り込みがそれに干渉することになる。
・アクセス時間。これは、物理的媒体に対するアクセスの獲得に必要とされた時間である。例えば、イーサネット（登録商標）における競合制御の結果、それはかなり大きくなり得る。
・伝搬時間。電気通信において、伝搬遅延の変化は（長い通信線のためにも）重要な要素であるが、これは一般的に非常に小さい。
・受信時間。これは、受信側でメッセージを適切に検出するために必要な時間である。送信時間のように、それは実施に依存している。
ＲＢＳ方法は、物理的放送に頼ることによって最初の２つの要素を回避する。適切な設計は、受信時間を小さくかつ一定（割り込み）にし得ると共に、伝搬時間は小さい。従って、ＲＢＳは、物理的放送が許される環境において望ましい性能をもたらす。
従来技術において説明されたＲＢＳは、ＲＢＳで定義されたように事実上２つの続いて発生する遅延のセットである遅延の全体集合のために、ＲＢＳをサポートするルータ、及び交換機なしでは交換網において実施できない。本発明の原理に従って、ＲＢＳは、それが明確にＲＢＳをサポートするように設計されていないルータ、及び交換機によって使用され得るように修正される。
送信ノードの送信時間は、標準のハードウェア、及びソフトウェアの設計上の慣行を用いて無視して良い程度に小さくされる。
送信ノードのアクセス時間は、まだ顕著であるが、しかし、パケットが“アクセス時間送信ノード（Access Time Sending Node）”において遅延を受けた後、送信ノードを離れる実際の時間が知られるように、送信ノード上のタイムスタンプが使用される。
交換機／ルータに対する伝搬時間は、一般的に小さな可変性を有する小さな数値であると共に、重要な要因ではない。
もし中間地点の交換機がＲＢＳをサポートする場合、それは、そのローカルクロックにより、できる限り正確に受信／送信時間のタイムスタンプを付加すると共に、タイミング情報を送信することができる。しかしながら、その場合であるとみなされるときに、もしその交換機がＲＢＳをサポートしない場合、受信時に受けた遅延時間は、“０”であることを保証されないか、または必ずしもあまり小さいとも限らない。受信及び再度それを送信するための準備は、多数の他のプロセスによって干渉され得る。例えば、保守トラフィックを伝送するバックボーンバスは優先されるであろう。または、プロセッサはそのタイマチェック等で忙しい可能性がある。
ちょうど送信ノードにおけるように、交換機において物理的媒体に実際にアクセスするには、ある程度時間がかかる可能性がある。実際には、特に重要なネットワークは２地点間接続のみを備えているので、この遅延は競合が原因ではなく、待ち行列で待つこと（queuing）が原因である。交換機内のいくつかのストリームが同じ出力ストリームの獲得のために競うので、待ち行列で待つことが発生する。これは、遅延の最も深刻な原因である。
受信機に対する伝搬時間は、非常に小さく、ほとんど重要性がない。
受信機における受信時間は、適当な設計の考慮によって小さくされ得る。
遅延の主因は、交換機内の待ち行列で待つことに関連している時間である。この遅延は、もしそのノードが実際の場合としてＲＢＳをサポートするように設計されていない場合、回避できないと共に、不明である。
交換機、またはルータを通る遅延は、通常、擬似ランダムプロセスとしてモデル化される。その遅延は、交換機を通るトラフィック密度によって変わる。もし交換機が大量に詰め込まれる（heavily loaded）場合、トラフィックが遅延によって支配される可能性が非常に大きい。もしその密度が低い場合、トラフィックパスが制約されない可能性は、はるかに大きい。もし相手側のトラフィックがゼロである場合、更にいくらかの妨害の可能性がある。例えば、これは、ダイナミックメモリ、管理機能等と関連付けられるような、交換機中の保守トラフィックによって引き起こされる。
本発明は、もしタイミングトラフィックが交換機に入力される場合にそのトラフィックが遅延するかまたは遅延しないかを考えることによって、最もよく理解され得る。たとえもしトラフィックの密度が非常に高いとしても、その可能性は、交換機の特性のみに依存している最小の遅延によって妨げられずに交換機を通過するかなりの量のトラフィックがあるということである。遅れたトラフィックと遅れなかったトラフィックとの間の遅延における差異は、普通は大きいと共に、他のトラフィックを扱っている待ち行列のサイズによって決まる。例えば、その遅延は、一般的に６４または１５１８バイトのデータパケット長の支配的なトラフィックと関連付けられた標準的な分布を有することになる。従って、遅延を検出すると共に、著しく遅れたパケットを廃棄することが可能である。
十二分なデータポイントが残されることになるので、パケットを廃棄することは、問題を提示しない。トラフィックの９０［％］が廃棄されたとしても、残っているポイントは、まだ十分な情報を有するであろう。例えば、１秒当たり１００個のパケットが、マルチキャスト（同報通信）の形でタイミング情報を送るために使用される、と仮定する。もしパケットの９０［％］が廃棄される場合、１秒当たりわずか１０個のパケットが残される。しかし、もしこれらのパケットが１［μｓ］の時間範囲（廃棄された残り）の中で到着する場合、クロック復元フィルタに関するスタートポイントは、それぞれ１［μｓ］の範囲内にある、１秒当たり１０個のサンプルであろう。もし０．１［Ｈｚ］の有効なローパス周波数が可能である場合、係数１０（平方根１００）の減衰は全く普通のことであると共に、ほぼ１００［ｎｓ］の最終的な正確度に通じている。この種類のアプローチによって達成され得る正確度は、十分に電気通信クロック調整（telecomm clock alignment）のための標準の等級の中にある。
大きな遅延を示すパケットが廃棄されることになると同時に、小さな遅延を示すいくつかのパケットが存在することになる。この遅延は、以下の統計的振る舞いを有すると共に、１００［Ｍｂｉｔ／ｓ］イーサネット（登録商標）を使用し、（最小）４６バイトペイロードのパケットのみであるネットワークを仮定する他のトラフィックによって引き起こされることになる。そのようなパケットは、実際にはヘッダを含む８４バイトの長さであると共に、フレーム間のギャップが加えられなければならず、従って“８４＊８＊１０［ｎｓ］＝６７２０［ｎｓ］”の有効長を有するであろう。トラフィック密度が約２０［％］であると共に、これらの短いパケットのみで構成されると仮定する。実際の所望のクロックに関する簡単な比較によって廃棄が実行されると共に、差異が２００［ｎｓ］を超えているときに廃棄が発生すると、最終的に仮定する。そのような場合、廃棄プロセスを経た後で到着する時間の遅れたパケットの割合は、“０．２＊２００＊／６７２０＝０．６［％］”になることになる。従って、７９．４［％］は、廃棄の後で遅延せずに到着することになる。“０．６［％］”は、全体の平均遅延を“（０．７９４＊０＋０．００６＊１００［ｎｓ］）＊１００／８０＝７５０［ｐｓ］）”に等しくする、１００［ｎｓ］（２００［ｎｓ］の半分）の平均遅延を有していることになる。そのような数値が示すのは、達成できる性能がかなり良いということである。
もしそれらの状態が許す場合、新奇な方法の性能の限界は、ゼロの近くで選択され得る。ＲＢＳにおいて使用されるような物理的放送チャンネルの例において、これは、最大性能が、１ビット時間、またはそれの断片のようなものに制限されないが、しかしゼロにはるかに近いものに制限されることを意味する。従って、新奇な方法は、状態が可能にする最も十分な性能を提供する。
同期化パケットを廃棄する影響は深刻ではない。更に、一般的に伝送されるのにクロックを必要とするネットワークは、まず第一に遅延に関して最低必要条件を有していることに留意すべきである。そのようなネットワークにおいて、最大の密度は、かなり低い状態に維持されなければならず、そうではない場合、あらゆるレベルのサービスを保証することがほとんど不可能になる。更に、競合が発生する可能性があるネットワークにおいて、最大の帯域幅はかなり制限される。あるしきい値を超えるとそのようなネットワークはロックする、すなわち事実上トラフィックが伝送されないことになるということが知られている。イーサネット（登録商標）の競合に関して、有効なしきい値はかなり低く、一般的に約２０〜３０［％］である。
それと同時に、廃棄することの存在は、できる限りトラフィックにおける遅延を最小限にする理由である。機構は、送信ノードのアクセス時間が回避されるように、そのノードの受信機上で信号を観察することにより（それは競合ネットワークにおいて常に可能である）、その出力にタイムスタンプを付加する送信ノードによって最もよく提供される。もしこれが実行されない場合、余分な遅延要因が発生する可能性がある。もしいくつかの遅延が連続して現れる場合、トラフィックが遅延する可能性は、遅延の数の関数としての指数曲線に従って短時間で上昇する。同時にすべてのコストにおいてそうするのが非常に重要ではないが、遅延の数値は、望ましい形で最小限に留められるべきである。良く設計されたネットワークは、いくつかの遅延しないパケットを常に有していることになる。
もしパケットの１０［％］だけが残る場合、廃棄されたパケットと、廃棄されないパケットとの間の区別が難しくなると考えられている。これは、そうではない。パケットの到着は、全く正確であるべきである。廃棄されたパケットは、大きな偏差を有しているだけでなく、その偏差の中に大きな変化を有している。従って、９０［％］廃棄されたパケットは、多くの一貫性を示さないことになる。この性質は、非常に重要であると共に、簡単な数学的手段によって証明され得る。
より低い通過特性（従って、集められたポイントの数が十分に大きくなるまで待つ）、もしくは性能低下の許容という、劣化の２つの形の内の１つ、または２つの組み合わせに帰着するように、廃棄することが選択され得る。もしその劣化が低すぎる通過周波数のような許容しがたい関係に達する場合、クロック復元プロセスを無効にすると共に、復元されたクロックを持ち越し（holdover）モードに入れる可能性が常にそこにある。これは、集中的なトラフィックがクロック伝送機構を一時的に妨害する短期間の間役に立つ。
特定の手段なしで本発明の原理を用いて管理され得る実際の正確度は、容易にほぼ１００［ｎｓ］程度となる。これは、技術的に難しくなく、１０［ＭＨｚ］クロックによってサンプリングするのと同じである。現代のネットワークに関して、一般的なクロックレートは、実際１００［Ｍｂｉｔ／ｓ］イーサネット（登録商標）に関して１００［ＭＨｚ］に容易に達することになる。
従って、本発明の一実施例によると、イベントは、ネットワークを通じて送信側によって送信／マルチキャスト（同報通信）されると共に、全ての受信ノード及び送信ノード自身においてタイムスタンプが付加される。タイムスタンプを付加することは、カウンタによって供給され得るローカル時間を記憶する。送信側は、そのタイムスタンプをネットワークを通じて受信ノードに対して送信する。このタイムスタンプは、処理の全ての遅延がパケットに付加されるように、まさに現在の時間であり得るか、または前のパケットを送信している間に決定することができる。この場合、実際のタイムスタンプは、受信側及び送信側の受信機によって決定される。
ローカルな受信機を利用していない送信側でのローカル時間の使用は、余分な性能問題を与えるが、しかし、それらは交換機及びルータにおける遅延と同じアルゴリズムによってカバーされ得る。
タイムスタンプは、送信側のローカルクロックを復元することを望む側の受信機によって受信される。
予測される時間値から大きく逸脱したものは廃棄される。残りの値は、送信側のローカルクロックと受信側のローカルクロックとの間の差異を決定するために使用される。
真のクロック比率を確立するための数値演算は、あらゆるトラッキング機構であり得る。適切な例は、調整、フィルタリング、及び同様のものである。
タイムスタンプの付加が実行される方法は、伝送機構の正確度を制限することになる。送信側には問題はない。たとえもしタイムスタンプが、マルチキャストが戻されて受信された時間から得られるとしても、クロックはまだ同じであると共に、タイムスタンプは完璧であるか、もしくはほとんど完璧である。これによって、送信側のクロックレートが比較的重要でない状態になると共に、すなわちもしクロック上のジッタが小さい状態を維持する場合、非常に低いクロックレートに関してさえも、その正確度は高い状態を維持する。
しかしながら、受信機側は、別のクロック使用するので、更に疑わしい。タイミングの差異による不必要な不正確さを回避するために、受信機タイミングは、同様に、事実上送信側に等しくなるべきである。これは、２つの方法、すなわちタイムスタンプを付加するための超短波を使用することによって、従って正確度が増加するか、または、受信機の入力に関してサンプリングをするために、受信機の復元されたクロックを使用することによって、のいずれかによって達成され得る。このアプローチは、同期検波の名で本質的に知られている。タイムスタンプから決定されるように、これは、一般的にクロックの位相差によって制御されるＰＬＬのような機能性を必要とする。そのような装置は、ソースクロック１０がネットワーク１２を介して、各々が水晶発振器２０を備えるフェーズロックループ（ＰＬＬ）１８と関連付けられたクロック復元ブロック１４、及びクロック復元ブロック１６に接続される図３において示される。
同期検波の効果は、異なるクロックによって引き起こされたタイムスタンプの付加における量子化誤差がゼロまで強要されることである。実際、これは、積分素子（integration element）としてのＰＬＬ制御の発振器（PLL Controlled Oscillator）、及びモジュロ演算素子（modulo element）としての位相比較器による雑音整形方法（noise shaping method）である。これは、非常に短い期間に実効誤差を非常に小さくするために、良く知られた技術が使用され得ることを示す。
同期検波の非常に都合の良い実施は、固定した水晶発振器で動作する周波数合成器を使用することである。水晶発振器は、他の低コストの発振器ほどではないが、送信側と比べると正確度、及び安定性の制限を有している。合成器は、容易に読み取られ得るデジタル入力を有しているであろう。この読取り結果は、送信機クロックと受信機クロックとの間の比率を正確に表すために使用され得る。
今までのところ、上述の技術では、マルチキャストまたは放送、及びタイムスタンプの送信という、２つの異なるものの使用を説明した。上述の説明において、今までのところ、２つは、１つのノードで結び付けられた。メッセージが離れる瞬間を送信側において測定することによって、送信ノードアクセス時間（Sending Node Access Time）が回避され得るという意味において、これは好ましい。ＲＢＳで既に提案されたように、僅かに異なる性質を有する代替解決法があり、それは、任意の場所からのマルチキャスト、または放送を使用すると共に、それが送信側として指定された場所、及び受信側として指定された場所でタイムスタンプを決定することである。この装置の利点は、放送装置からタイムスタンプ付加装置までの遅延が、更に相称的であると予測され得ることである。抑制される必要がある全体の遅延を単に事実上増加させる、交換機を通る１つのノードからいくつかの他のノードまでの遅延は、通常非常に独立しているので、本来、それは良いと予測されない可能性がある。しかしながら、交換機は、相称的であると共に、交換機上の入力待ち行列と見なされるであろう遅延を同様に導入する可能性がある。そのような遅延は、全ての受信機に関して‘共通モード’となることになる。例えば、比較的大きな入力待ち行列を備える交換機があるとする。これは、入力トラフィックが正しい出力に切り替えられることができないように、内部のバス／バックボーンを占有する、内部のハウスキーピング（housekeeping）が原因であり得る。そのような場合、相称的アプローチは、異なる放送装置を伴ってはいるが、更にうまく実行されることができる。図４は、そのような装置を示す。
図４において、イベントジェネレータ２２は、マスタノードまたはスレーブノードのいずれかよりも、別の場所からのマルチキャストソースとして機能する。イベントジェネレータ２２は、タイムスタンプ付加装置２４を備える。送信側が放送、またはマルチキャストを始めるとき、放送の特別な場合が発生するが、そのメッセージが離れる時間はそれほど測定せず、しかしそのメッセージが交換機、またはルータから戻る時間は測定する。これは、ノードが同様に自身へマルチキャストするべきであることを暗示する。この方法が幾分疑わしいように、あまり多くの交換機は、そのような‘自動複写機能（auto-copying）’をサポートしない。クロックユニット１４は、過度に遅れたパケットを廃棄する廃棄ユニット２６を備える。
個別の放送装置の余分な欠点は、そのトラフィックが増加することであり、同報メッセージ、及び送信側（送り元）ノードから受信側（コピー）ノードまでのメッセージがある。従って、事実上タイミングトラフィックは２倍になる。
スレーブ側の放送装置、及びもう一方の側のマスタという別の配置があり得る。この実施は余分なトラフィック（スレーブからマスタまでの同報通信、及びマスタからスレーブまでの送信クロックデータ）を必要とするが、しかし更に良い性能をもたらさない（マルチキャストパスが相称的ではない）ので、この解決法は好まれない。
廃棄プロセスの性質のために、マスタ及びスレーブノードから分離したイベントマルチキャスタ（multicaster）を使用することが許容されるか、またはそれらを同一の空間に入れさせる。後者は、構成において更に簡単であると共に、比較的少ない帯域幅を占有するが、しかし、性能に対していくらかの影響（しかし小さい）を与えることになる余分な遅延要因を有する。
タイムスタンプ付加装置が簡単なカウンタであり得ることが注目された。たとえ、その水晶発振子が変えられるとしても、ローカル時間の固定表現を持つことは、非常に有益である。データの交換のために、規格化された表記法の使用が重要である。これは、時間の断片（slices）を加えるようにプログラムされるアキュムレータを使用することによって達成され得る。例えば、（アキュムレータである）ＤＣＯは、２０［ＭＨｚ］で動作している時は５０［ｎｓ］の断片を加え得ると共に、１０［ＭＨｚ］で動作している時は１００［ｎｓ］の断片を加え得る。実際、ＤＣＯは、“１”のみをカウントする代わりに小数をカウントするカウンタと見なされ得る。
十分に大きなＤＣＯに関して、最下位ビットは、時間の小さい値を任意に表すために選択され得る。１［ｐｓ］程度のものは、この数値が決して限定要因にならないように、その精度が他のコンピュータの要素によって適合されない程、常に正確になることが予測される。
ＤＣＯは、最大少なくとも数秒のレベルまで、上方へ拡張され得る。もしＤＣＯが秒を扱うことができる場合、その解決法が扱うことができる最大の遅延変化は同一である。もしその変化が更に大きい場合、カウンタが１つの情報を包み隠し、従って１つの情報を失う可能性が存在する。ＤＣＯの最大の時間容量が確実にパケット間の最大時間より大きくなるようにすることは、賢明でさえあるかもしれない。ＤＣＯをかなり大きくすることが望ましいかもしれないように、１［ｐａｃｋｅｔ／ｓ］または更に少ないパケットレートが必要とされることは、ありそうもないことではない。
例えば単語‘廃棄’の初期の使用において説明されたように、データは使用される前にフィルタ処理することを必要とする。フィルタ処理は、多くの形式で実行され得るが、しかし、一般的に、直線的なフィルタ処理方法が十分でないということがいつも提示されることができる。それらは、それらが有する限られた動作によって妨害される。これは、擬似ランダムであり、かつ大きい遅延によって引き起こされる。有効なフィルタリングは、従ってロック時間として必要とされた性能の特徴と矛盾している長い期間を必要とする。それよりむしろ、線形フィルタ処理は、事実上大きなロック時間、ひいては必要以上の水晶発振子のような高価な周波数基準を意味するであろう。従って、費用原価と性能の観点の両方から、非線形の方法の使用が望ましい。
重要なステップは、情報を廃棄することである。比較的低いノイズ、及び高い信号レベルによるシステムにおいて、サンプルを消去することによって情報速度を減少させることは、少しも魅力的ではない。ノイズが実際の信号より小さい全てのサンプルは、最終結果に貢献することができるであろう。しかしながら、小さな信号及び多くのノイズがあるので、正確度を増大させるために不正確なサンプルを廃棄することは得になる。これを実行するために、サンプルを比較するためのいくつかの基準を備えることが必要になる。その基準が同じアルゴリズムの結果になるように、その基準は、図５において示されたように、概して同じサンプル列に依存している（これが重要であるような方法で遅延時間が時を経て変化する）。この図において、入力信号は、出力信号が予測装置３２を介して入力にフィードバックされる非線形フィルタ３０に供給される。
非線形フィルタ３０は、現在の基準から離れすぎているデータ全てを読み飛ばすと共に、予測装置は、離れすぎている測定が適用されるものに現在の基準が向かうように設定する。この方法は、一度その解決法が見つけられるならば、予測装置がそこから始めるのに良い値を有しているので、良く機能する。（ネットワークからの遅延ではなく）予測されるクロックドリフトと比較して、予測アルゴリズム、周波数帯域幅、及び許容データの帯域が関連している限り、その方法は、順調な状態を維持することになる。もしフィルタがロックされないモードを起動する（もしくはロックされないモードに陥る）場合、予測装置は、およそ正しい位置になるまでドリフトすることになり、その場合、方法は結局ロックすることになる。データの疑似ランダム性は、後の動作において重要な役割を果たす。このアプローチに関する最も大きい問題は、可能性としてそれを表すこと以外、ロック時間を予測することが難しいということである。
フィルタに関して、いくつかの可能性が発生する。例えば、それらは、予測値から更にある量離れたところにある全てのデータを廃棄し得る。その量は、アルゴリズムが機能する変数状態を説明するために、半動的に生成され得る。その反面、その場合に、基礎的フィルタが３つの入力変数を有しているので、この値は非常に頻繁には変化しない可能性がある。そのような場合において、ロック動作は、これ以上保証することが簡単ではない。
別の可能性は、残っている予測値に最も近いほんの少しのデータポイントを残して、全てのデータを廃棄することである。どのように予測装置が機能するかに少し依存して、ポイントの個数は、１つと同じくらい低いことがあり得る。
第３の可能性は、残存しているポイント間の時間距離に対するいくらかの余分の要求以外は、第１の可能性と類似している。残存しているポイントが相互に比較的近いとき、ポイントにおける小さな変化に対する接線の感度は、より遠くにあるポイントよりはるかに大きい。
予測装置に関して、最後の測定の周波数推定値を現在のデータの予測値として使用することが可能である。これは、１次の予測装置と見なされ得る。予測値は、データの前のセットから決定された遅延に基づいて、頻繁に更新される。
より高次の予測装置（２次かそれ以上）が、魅力的であるかもしれないが、しかし、値を計算するために更に多くのメモリを必要とする。実際、ｘ、ｘ２、ｘ３等の通常のべき級数より、他の関数を使用することの方が更に都合が良いかもしれないが、あらゆる次数のテイラー級数が使用され得る。代わりとなる級数は、指数級数であろうが、しかし、例えば、既知の温度時定数を有する必要以上の水晶発振子のように、それは一般的に既知の動作に関して興味深いだけであろう。
サンプルを廃棄することは、重み付けを行う解決法の一般的な分類の特別な形である。全てのサンプルに対して重みを使用することによって、あなたがそれらを予測する場所に近いと共に、他のものにはあまりそれほど敏感ではないが、しかし完全に無感覚ではない信号に対して非常に敏感になることが可能になる。もちろん、もし重み“０”及び重み“１”のみが使用される場合、その効果はサンプルを捨てることの効果と同じになる。重み付けられたアルゴリズムに関する構成図は、以前の図面と異ならない。重み付けは、例えばそれらの遅延が擬似ランダムではないとき、廃棄可能なデータに対して敏感な状態を維持するために都合が良い場合がある。これは、解決方法の動作を獲得して追跡するために役に立つ場合がある。重み付けは、少しの固定値によって、または予測値と測定値との間の差である“ｘ”による“ｘ／（１＋ｘ２）”のようなある式として実施され得る。小さな差は、同じ大きな重み係数を有しており（その場合に、式は“ｘ／（１＋０）＝ｘ”となる）、大きな差は、あまり重要でない（その場合に、式は“ｘ／（ｘ２）＝１／ｘ”となる）。
予測されるタイムスタンプ値を推定するための上述の予測プロセスは、あまり数学的に複雑でないと共に、米国特許第6,658,025号明細書において説明された反復過定より、計算するのに比較的少ない時間を必要とする。
説明された方法は、従って特にＲＢＳのために設計されていないネットワークを通じた、タイミング情報の信頼できる伝送を可能にする。物理的放送が必要とされないが、しかし、その代りに論理的放送が使用される。正確なタイムスタンプの付加が使用される。
本発明によって、従来技術よりロック（lock）が更に急速に達成されることが可能になる。例えば、完全なロックは、従来技術における４５分かそれ以上と比較して、せいぜい１５秒以内に達成され得る。同様に、本発明は、５つの交換機と８ビットのプロセッサの場合に、３００［ｎｓ］と同じくらい良い正確な周波数調整、及び位相の調整を可能にする。従来技術の方法は、正確な位相調整を可能にしない。
添付された特許請求の範囲において定義されたように、発明の精神、及び範囲からはずれずに、多数の変形が実行されることができる。
クロック伝送機構を備えるネットワークの構成図である。 ＲＢＳを実施するネットワークの構成図である。 同期検波を使用する本発明の原理に従ったクロック伝送機構の一実施例の構成図である。 本発明の原理に従ったクロック伝送機構の一実施例の構成図である。 サンプルを廃棄するための装置の構成図である。
符号の説明
１０ ソースクロック
１２ ネットワーク
１４ クロック復元ブロック
１６ クロック復元ブロック
１８ フェーズロックループ（ＰＬＬ）
２０ 水晶発振器
２２ イベントジェネレータ
２４ タイムスタンプ付加装置
２６ 廃棄ユニット
３０ 非線形フィルタ
３２ 予測装置

Claims (22)

  1. 第１のクロックによって制御された送り元と、第２のクロックによって制御された送り先との間の非同期ネットワークを通じてクロックドメインを調整する方法であって、
    ａ）ネットワークを通じた送り元と送り先との間でのパケットの伝送に関して予測される遅延を推定する処理と、
    ｂ）タイムスタンプが付加された同期化パケットを前記送り先に送信する処理と、
    ｃ）データポイントのセットを生成するために、前記送り先において同期化パケットのセットを受信する処理と、
    ｄ）前記予測された遅延から更に離れた遅延を示す同期化パケットが、前記予測された遅延により近い遅延を示す同期化パケットより少ない重みを与えられるように、前記データポイントのセットを重み付けする処理と、
    ｅ）前記データポイントの異なる重み付けを考慮する前記データポイントのセットに基づいて現在の遅延推定値を生成するために、前記予測された遅延を更新する処理と、
    ｆ）前記予測された遅延に関する現在の遅延推定値を使用する新しく受信された同期化パケットから生成されたデータポイントの新しいセットに対して、継続的に前記処理“ｄ）”及び前記処理“ｅ）”を繰り返す処理と、
    ｇ）前記送り元と前記送り先との間のネットワークを横断するパケットに関する現在の遅延推定値に基づいて、前記送り元におけるクロックドメインによって前記送り先におけるクロックドメインを継続的に調整する処理とを有し、
    各タイムスタンプが付加された同期化パケットは、前記送り元におけるマスタクロックに基づくタイミング情報を伝送し、
    所定値より多い遅延を有するパケットが、ゼロの重みを与えられると共に、それによって前記予測された遅延を推定する目的のために廃棄される
    ことを特徴とする方法。
  2. 前記同期化パケットが、送信ノードからマルチキャストされる
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記同期化パケットが、送信ノードから放送される
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 前記同期化パケットは、送信ノードにおいてタイムスタンプが付加される
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 前記パケットは、送信ノードにおいて、前記送信ノードを実際に離れる時間によってタイムスタンプが付加される
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 前記同期化パケットは、同様に受信ノードに到着した時にタイムスタンプが付加される
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  7. 受信機において復元されたクロックが、到着するパケットにタイムスタンプを付加するために使用される
    ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 前記復元されたクロックが、位相同期ループを用いて入力される同期化パケットから獲得される
    ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 前記遅延したパケットが、前記予測値を予測するための予測装置を介したフィードバックを有する非線形のフィルタを用いて重み付けされる
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  10. 前記予測装置が、最後の測定の周波数推定値を現在のデータの予測値として使用する
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
  11. 前記予測装置が、２かそれ以上の次数を有している
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. 第１のクロックによって制御された送り元と第２のクロックによって制御された送り先との間の非同期ネットワークを通じてクロックドメインを調整するための装置であって、
    ａ）前記送り元と前記送り先との間のネットワークを横断するパケットに関して予測される遅延を予測する予測装置と、
    ｂ）タイムスタンプが付加された同期化パケットを前記送り先に送信する送信機と、
    ｃ）データポイントのセットを生成するために、前記送り先において同期化パケットのセットを受信する受信機と、
    ｄ）前記予測された遅延から更に離れた遅延を示す同期化パケットが、前記予測された遅延により近い遅延を示す同期化パケットより少ない重みを与えられるように、前記データポイントのセットを重み付けする非線形フィルタとを備え、
    ｅ）前記予測装置が、前記データポイントの異なる重み付けを考慮する前記データポイントのセットに基づいて現在の遅延推定値を生成するために、前記予測された遅延を更新し、
    前記送り先における前記クロックドメインが、前記送り元と前記送り先との間のネットワークを横断するパケットに関する現在の遅延推定値に基づいて、前記送り元におけるクロックドメインによって継続的に調整され得ると共に、
    各タイムスタンプが付加された同期化パケットは、前記送り元におけるマスタクロックに基づくタイミング情報を伝送し、
    所定値より多い遅延を有するパケットが、ゼロの重みを与えられると共に、それによって前記予測された遅延を推定する目的のために廃棄される
    ことを特徴とする装置。
  13. 前記同期化パケットが、送信ノードからマルチキャストされる
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
  14. 前記同期化パケットが、送信ノードから放送される
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
  15. 前記同期化パケットは、送信ノードにおいてタイムスタンプが付加される
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
  16. 前記パケットは、送信ノードにおいて、前記送信ノードを実際に離れる時間によってタイムスタンプが付加される
    ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
  17. 前記同期化パケットは、同様に受信ノードに到着した時にタイムスタンプが付加される
    ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
  18. 受信機において復元されたクロックが、到着するパケットにタイムスタンプを付加するために使用される
    ことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
  19. 前記復元されたクロックが、位相同期ループを用いて入力される同期化パケットから獲得される
    ことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
  20. 前記遅延したパケットが、前記予測値を予測するための予測装置を介したフィードバックを有する非線形のフィルタを用いて重み付けされる
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
  21. 前記予測装置が、最後の測定の周波数推定値を現在のデータの予測値として使用する
    ことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
  22. 前記予測装置が、２かそれ以上の次数を有している
    ことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
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Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7738496B1 (en) 2002-12-31 2010-06-15 Cypress Semiconductor Corporation Device that provides the functionality of dual-ported memory using single-ported memory for multiple clock domains
US7385990B2 (en) * 2003-07-21 2008-06-10 Zarlink Semiconductor Inc. Method to improve the resolution of time measurements and alignment in packet networks by time modulation
US7934057B1 (en) 2003-12-24 2011-04-26 Cypress Semiconductor Corporation Logic for implementing a dual clock domain read access with predictable timing for bi-directional inputs/outputs
JP4442338B2 (ja) * 2004-02-06 2010-03-31 ソニー株式会社 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム
CN1934809B (zh) * 2004-02-09 2012-11-14 Sem技术公司 由不可靠数据分组网络分离时校准时间基准的方法和装置
US8149880B1 (en) 2004-08-18 2012-04-03 Qualcomm Atheros, Inc. Media streaming synchronization
US7792158B1 (en) 2004-08-18 2010-09-07 Atheros Communications, Inc. Media streaming synchronization
US7778285B2 (en) * 2004-09-29 2010-08-17 Alcatel-Lucent Usa Inc. Method and apparatus for extraction and insertion of plesiochronous overhead data
EP1681829A1 (en) * 2005-01-12 2006-07-19 Deutsche Thomson-Brandt Gmbh Method for assigning a priority to a data transfer in a network and network node using the method
WO2007070854A2 (en) * 2005-12-14 2007-06-21 Adtran, Inc. Systems and methods for enabling clock signal synchronization
EP2613473B1 (en) * 2006-02-13 2014-08-13 Belair Networks Inc. System and method for packet timing of circuit emulation services over networks
US7738611B2 (en) * 2006-08-07 2010-06-15 Harris Stratex Networks, Inc. Remote monitoring and calibration of system reference clock using network timing reference
FI119165B (fi) * 2006-12-04 2008-08-15 Tellabs Oy Menetelmä ja järjestelmä kellosignaalien tahdistamiseksi
US8145809B1 (en) 2007-03-09 2012-03-27 Cypress Semiconductor Corporation Busy detection logic for asynchronous communication port
US8442074B1 (en) 2007-04-02 2013-05-14 Adtran, Inc. Systems and methods for passing timing information over packet networks
US20080253451A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-16 Media Tek Inc. Methods for real-time monitoring time reference in decoding systems
KR100879851B1 (ko) * 2007-08-01 2009-01-22 에스케이 텔레콤주식회사 비동기망의 ｉｍｓ 도메인의 세션 상태 관리 방법과 이를위한 이동통신 시스템
JP5018360B2 (ja) * 2007-09-10 2012-09-05 株式会社豊田中央研究所 通信同期方法および通信端末
US8675665B2 (en) 2007-09-14 2014-03-18 Nec Corporation Clock synchronization system, its method and program
WO2009034984A1 (ja) * 2007-09-14 2009-03-19 Nec Corporation パケットネットワークにおけるクロック同期システム、その方法及びそのプログラム
GB2454936B (en) 2007-11-23 2012-09-19 Ubiquisys Ltd Oscillator calibration
US8473638B2 (en) * 2008-05-02 2013-06-25 James Aweya Method and apparatus for time and frequency transfer in communication networks
KR100994128B1 (ko) 2008-09-23 2010-11-15 한국전자통신연구원 고정밀 네트워크 동기를 위한 타임 스탬핑 방법 및 장치
JP5440880B2 (ja) * 2008-11-20 2014-03-12 日本電気株式会社 パケットフィルタを用いたクロック同期システム、装置、方法およびそのプログラム
EP2228927A1 (en) * 2009-03-12 2010-09-15 Alcatel Lucent Method for processing distributed data having a chosen type for synchronizing communication nodes of a data packet network, and associated device
US8761207B2 (en) 2009-04-30 2014-06-24 Centurylink Intellectual Property Llc System and method for advanced adaptive pseudowire
GB0908884D0 (en) 2009-05-22 2009-07-01 Zarlink Semiconductor Inc Time recovery over packet networks
KR101313104B1 (ko) * 2009-07-24 2013-09-30 한국전자통신연구원 이종 주기 클록 도메인간의 동기화 시스템, 동기화 장치, 동기화 실패 검출 회로 및 데이터 수신방법
EP2282427B1 (en) * 2009-07-31 2015-03-04 Alcatel Lucent Method for synchronizing a client clock frequency with a server clock frequency
US8462819B2 (en) * 2010-01-06 2013-06-11 Lsi Corporation Adaptive clock recovery with step-delay pre-compensation
US8411705B2 (en) 2010-01-06 2013-04-02 Lsi Corporation Three-stage architecture for adaptive clock recovery
GB201002217D0 (en) * 2010-02-10 2010-03-31 Zarlink Semiconductor Inc Clock recovery method over packet switched networks based on network quiet period detection
US8401025B2 (en) 2010-04-28 2013-03-19 Lsi Corporation Windowing technique for adaptive clock recovery and other signal-processing applications
FI123505B (fi) 2011-03-14 2013-06-14 Tellabs Oy Menetelmä ja laite kellosignaalilähteen ohjaamiseksi
US9125152B2 (en) * 2011-08-16 2015-09-01 Utc Fire & Security Corporation Beacon synchronization in wifi based systems
US9236039B2 (en) * 2013-03-04 2016-01-12 Empire Technology Development Llc Virtual instrument playing scheme
US9510286B2 (en) 2013-03-27 2016-11-29 Qualcomm Incorporated Systems and methods for synchronization within a neighborhood aware network
WO2015087023A1 (en) * 2013-12-09 2015-06-18 Khalifa University Of Science, Technology And Research Method and devices for packet selection
US9270607B2 (en) * 2013-12-09 2016-02-23 Khalifa University Of Science, Technology And Research Method and devices for packet selection
US11206207B1 (en) * 2019-01-29 2021-12-21 Amazon Technologies, Inc. Managed multicast communications across isolated networks

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4569042A (en) * 1983-12-23 1986-02-04 At&T Bell Laboratories Time measurements in a transmission path
US5260978A (en) 1992-10-30 1993-11-09 Bell Communications Research, Inc. Synchronous residual time stamp for timing recovery in a broadband network
US5751955A (en) * 1992-12-17 1998-05-12 Tandem Computers Incorporated Method of synchronizing a pair of central processor units for duplex, lock-step operation by copying data into a corresponding locations of another memory
US5486864A (en) * 1993-05-13 1996-01-23 Rca Thomson Licensing Corporation Differential time code method and apparatus as for a compressed video signal
WO1995027385A2 (en) 1994-03-31 1995-10-12 Telco Systems Inc Method and apparatus for controlling transmission systems
US5966387A (en) * 1995-09-25 1999-10-12 Bell Atlantic Network Services, Inc. Apparatus and method for correcting jitter in data packets
US5822383A (en) 1995-12-15 1998-10-13 Cisco Technology, Inc. System and method for maintaining network synchronization utilizing digital phase comparison techniques with synchronous residual time stamps
US5995570A (en) 1997-06-27 1999-11-30 International Business Machines Corporation Recovering a clock signal in a multimedia network using time stamps
US6157646A (en) * 1998-01-26 2000-12-05 Adc Telecommunications, Inc. Circuit and method for service clock recovery
US6311283B1 (en) * 1998-09-17 2001-10-30 Apple Computer, Inc. Need based synchronization of computer system time clock to reduce loading on network server
US6259677B1 (en) * 1998-09-30 2001-07-10 Cisco Technology, Inc. Clock synchronization and dynamic jitter management for voice over IP and real-time data
US6493832B1 (en) 1999-03-17 2002-12-10 Sony Corporation Communication apparatus which handles a time stamp
FI108489B (fi) * 1999-12-30 2002-01-31 Nokia Corp Synkronointi pakettivõlitteisessõ tietoliikennejõrjestelmõssõ
US7031306B2 (en) * 2000-04-07 2006-04-18 Artel Video Systems, Inc. Transmitting MPEG data packets received from a non-constant delay network
DE60032458T2 (de) * 2000-04-14 2007-04-12 Alcatel Selbstanpassender Zitterspufferspeicher
US7047435B2 (en) * 2000-12-19 2006-05-16 Siemens Corporate Research, Inc. System and method for clock-synchronization in distributed systems
EP1791040A3 (en) * 2002-12-06 2008-07-23 Thomson Licensing, Inc. A method and system for remote tuning

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