JP5370870B2 - 分散形コンピュータネットワーク内のローカルクロックに同期させるための方法 - Google Patents

Description

本発明は、分散形コンピュータネットワーク内のローカルクロックに同期させることに関する。ネットワーク内のコンポーネント間の通信リンクに送信されるメッセージ経由で情報を交換するコンピュータネットワークは、特に興味がある。本発明の特定の実現に対する制約なしで、例示する１つの例として標準のイーサネット（登録商標）を使用する。標準のイーサネット（登録商標）においてエンドシステムは、双方向通信リンク経由で、ネットワークスイッチ経由で接続される。エンドシステムはメッセージをこのスイッチに送信することを経て第２のエンドシステムまたは一群のエンドシステムと通信して、そのスイッチが次いで受信エンドシステムまたは複数エンドシステムにメッセージを中継する。同様に、エンドシステムは双方向通信リンク経由で互いに直接接続されることができ、それは特定の構成でエンドシステムとスイッチとの間の明白な区別を困難にする。それゆえに、一般に、エンドシステムまたはスイッチのどちらかであることができるフィジカルデバイスを指す用語コンポーネントを使用する。コンポーネントが、エンドシステムであると言われるかまたはスイッチであると言われるかどうかは、その物理的な外観よりむしろその使用によって決定される。

クロック同期問題は、異なるコンポーネントのローカルクロックを緊密な一致にもたらす問題である。

フォールトトレランス理由のために、同期メッセージを生成する多数のコンポーネントが、構成されることができる。同期メッセージを生成するこれらのコンポーネントは、互いの間の大きな数の中間のコンポーネントと共に分散されることができる。順番に接続される１０のスイッチから成るイーサネット（登録商標）ネットワークの例示する１つの例において、同期メッセージを生成するコンポーネントは、互いから１０ホップで設置されてもよい。標準のイーサネット（登録商標）ネットワークでは、伝送レーテンシおよび伝送ジッターは任意の２つのセンダの間のホップの数の関数である。これは、同期メッセージの受信順序が必ずしもこれらのメッセージの送信順序であるというわけではないことを意味する。例えば、同期メッセージを生成するエンドシステムＡと同じスイッチに位置するエンドシステムは、エンドシステムＢがその同期メッセージをより早く送信するにもかかわらず、３ホップ離れてスイッチに配置されるエンドシステムＢからの同期メッセージよりたぶん早くエンドシステムＡからの同期メッセージを受信する。同様に、極めて近傍のエンドシステムからの同期メッセージが、標準のイーサネット（登録商標）ネットワークにおけるように、より遠く離れているエンドシステムからのそれらより常に早く受信されるとは結論を下されることができず、スイッチ内のバッファアロケーションは、実行時に完全には予測可能でない。

ローカルクロックに同期させる問題は長い歴史を有し、および、故障の存在でまた、ローカルクロックの同期を主張する多くのアルゴリズムが公知である（（非特許文献１）、（非特許文献２）、（非特許文献３）、（非特許文献４））。

Ｌａｍｐｏｒｔ，Ｌ．およびＭｅｌｌｉａｒ−Ｓｍｉｔｈ，Ｐ．Ｍ．、「複雑なクロック同期」、ＡＣＭ ＳＩＧＯＰＳ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｒｅｖｉｅｗ，ｖｏｌｕｍｅ ２０，ｎｕｍｂｅｒ ３，ｐ．１０−１６，１９８６， ＡＣＭ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ，ＵＳＡ、 Ｓｒｉｋａｎｔｈ，ＴＫおよびＴｏｕｅｇ，Ｓ．、「最適クロック同期」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ ＡＣＭ（ＪＡＣＭ），ｖｏｌｕｍｅ ３４，ｎｕｍｂｅｒ ３，ｐ．６２６−６４５，１９８７，ＡＣＭ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ，ＵＳＡ、 Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ，Ｆ．Ｂ．、「信頼性が高いクロック同期のためのパラダイム」、Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ＴＲ，ｐ．８６−７３５、 Ｋｏｐｅｔｚ，Ｈ．およびＯｃｈｓｅｎｒｅｉｔｅｒ，Ｗ．、「分散型リアルタイムシステムにおけるクロック同期」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，ｖｏｌｕｍｅ ３６，ｎｕｍｂｅｒ ８，ｐ．９３３−９４０，１９８７，ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，．ＤＣ，ＵＳＡ、 Ｈ．Ｋｏｐｅｔｚ．、「リアルタイムシステム」、Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９９７，ｐ．１０８−ｐ．１１０

これらのプロトコルは、しかしながら同期されるべきコンポーネント間の完全に接続された固定通信インフラストラクチャの仮定、または競合のない環境で動作させる仮定のいずれかで開発される。本発明は、同じ物理ネットワークインフラストラクチャ上の他のプロトコルとの共存で動作する同期プロトコルに対する基本ビルディングブロックを特定する。この種のプロトコルをトランスペアレントであると言う。

イーサネット（登録商標）ベースのネットワークでローカルクロックの同期を可能にする周知のトランスペアレントプロトコルは、例えばネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ）またはＩＥＥＥ １５８８クロック同期プロトコルである。これらのプロトコルはしかしながら、一旦コンポーネントが故障すると、何の機能サービス劣化も経験されないことを意味する、故障マスクの意味でフォールトトレラントではない。

本発明は、標準のイーサネット（登録商標）のようなメッセージベースの通信インフラストラクチャに加えて、上記の通りの、故障マスクの意味で、フォールトトレラント同期プロトコルを透過的に統合することを可能にする基本ビルディングブロックに関する。特に、本発明は故障マスク能力を通して上述した非故障マスクトランスペアレントプロトコル（ＮＴＰ、ＩＥＥＥ １５８８、その他）を拡張することを可能にする。同様に、最小統合オーバヘッドで本発明内に記載されている基本ビルディングブロックと統合する新故障マスク同期プロトコルが、開発されることができる。

本発明は、分散形コンピュータネットワーク内のローカルクロックに同期させるための方法に関する。本発明は、イーサネット（登録商標）のようなレガシー通信プロトコルに加えてフォールトトレラント同期プロトコルのトランスペアレントな統合を可能にする。フォールトトレランスは、故障時使用可能と理解され、それで、例えばリーダ選挙プロセスのように回復手順を実行する代わりに、コンポーネントの故障が直ちにマスクされることができる。

本発明は、以下の革新的ステップに基づく。

持続性時点の新奇な概念を使用可能にするトランスペアレントクロック機構の新奇な適用、したがって、レシーバでのメッセージの送信順序の再確立：

■トランスペアレントクロック機構の適用：同期メッセージの伝送、受信または中継上に動的遅延を課す分散形コンピュータネットワーク内の全てのコンポーネントが、同期プロトコルのために使用される同期メッセージにこの動的遅延を加えることができる。

■持続性時点の新奇な正確な計算：トランスペアレントクロック機構の前記適用は、オフラインで分散形コンピュータシステム内の全体的な最悪の場合の伝送遅延を算出して、「最悪の場合の遅延引く動的遅延」の間、同期メッセージを遅延させることによって、同期メッセージの時間的順序を再確立することを可能にし、ここで、動的遅延は同期メッセージが通信チャンネルの中を流れるにつれて、同期メッセージに加えられる遅延である。受付時点の後の「最悪の場合の遅延引く動的遅延」の時点は、持続性時点と呼ばれている。

持続性時点の新奇な概念は、以下の方法で（非特許文献５）で実行されたメッセージ持続性に関する既存の研究を拡張する：

■グローバル時間を伴わないまたはグローバル時間の確立より前のシステムでは、メッセージが持続的になるときに、最悪の場合の上限を規定するよりはむしろ、本発明内に記載されている持続性時点の新奇な概念が最も早い時点を正確に算出することを可能にする。

■レシーバにおいて異なるメッセージの持続性時点は、その時、（非特許文献５）で紹介された持続性を保証するだけの代わりに、これらのメッセージの実際の送信順序を反映する。

一般にフォールトトレラントアルゴリズムおよび特にフォールトトレラント同期アルゴリズムに対して、メッセージ送信順序は、最も高い重要性である。分散形コンピュータネットワーク内のローカルクロックの同期を確実にする任意の故障マスク同期プロトコルに対して、同期メッセージの送信順序の再確立が必要である。

圧縮マスタの新奇な概念：
■圧縮マスタの新奇な概念が、２つのグループ化および圧縮機能を提示する、
ｏ時間的近接で受信される１組のメッセージに基づいてメンバー権ベクトルを構成するのに用いられる新値グループ化機能
ｏ一群の同期メッセージから単一の新同期メッセージを生成するのに用いられる新時間的グループ化機能。

圧縮マスタの新奇な概念は、通信ネットワークで搬送される同期メッセージの数をかなり減少させ、およびそうすることによって、所定のネットワークの可用性を劇的に向上し、かつ、かつて圧縮マスタが同期を失った進行システムへの圧縮マスタの再統合を可能にする。

本発明の好ましい実施態様が、この後添付の図面を参照して詳述される。

分散形コンピュータネットワークの１つの例を表す。 レシーバでの受信順序がメッセージの送信順序と同一である分散形コンピュータネットワークにおけるメッセージフローの１つの例を表す。 レシーバでの受信順序がメッセージの送信順序と異なり、および送信順序が持続性機能によって再確立される、分散形コンピュータネットワークにおけるメッセージフローの１つの例を表す。 同期メッセージに対するデータ構造の１つの例を表す。 圧縮マスタで実行される収集および圧縮方法概要を与える。 収集および圧縮機能を詳細に表す。

図１は、６つのエンドシステム１０１−１０６および３つのスイッチ２０１−２０３からなる分散形コンピュータネットワークを表す。一般に、エンドシステムまたはスイッチのいずれかであることができるフィジカルデバイス１０１−１０６、２０１−２０３を指す用語コンポーネントを使用する。コンポーネントが、エンドシステム１０１−１０６であると言われるかまたはスイッチ２０１−２０３であると言われるかどうかは、その物理的な外観よりむしろその使用によって決定される。

エンドシステムは、双方向通信リンク１１０経由でスイッチに接続される。同様に、スイッチは双方向通信リンク１１０経由で互いに接続される。スイッチ２０３を圧縮マスタと呼ぶ。

エンドシステム１０１−１０６の組は、スイッチ２０３によって消費される同期メッセージを生成する（消費コンポーネントの組）。一旦エンドシステムが同期されると、エンドシステムは同じ先験的に予定された瞬間に同期メッセージをディスパッチする。ディスパッチはエンドシステムコンポーネント内の内部信号を指し、それはメッセージが伝送の準備ができていることを示唆する。通信リンク１１０上のメッセージの伝送の実際の開始は、遅れる可能性がある。この遅延の１つの理由は、別のメッセージがすでに伝送進行中であるということである。進行中のメッセージの伝送が通信リンク１１０上で完了されるまで、新しくディスパッチされたメッセージはその時遅延される。

分散形コンピュータネットワーク内のコンポーネント１０１−１０６、２０１−２０３によって、メッセージ、および、特に通信される同期メッセージ上に動的伝送遅延が生じる場合がある：

■同期メッセージのジェネレータは、ネットワークへの同期メッセージの伝送を遅延させるかもしれない。上で議論したように、ネットワークに対して通信リンク１１０をブロックする別のメッセージがすでに進行中であるときに、同期メッセージの予定された時点が生じるかもしれない。それゆえに、同期メッセージ伝送は遅延される。

■生成コンポーネントと消費コンポーネントとの間の中間のコンポーネントが、伝送遅延および伝送ジッターをもたらす可能性がある。例えばエンドシステム１０１によって生成されて、スイッチ２０３によって消費される同期メッセージが、中間のスイッチ２０１および２０２によって中継される。中間のスイッチ２０１および２０２に接続される他のコンポーネントが、またある。これらのスイッチに接続される他のコンポーネントの送信挙動は、いくつかの理由のために完全には特定されないかもしれない。１つの理由は、接続されるコンポーネントが同期に関係しないが、なおメッセージ交換のために同じ物理通信リンク１１０およびスイッチ２０１ー２０３を使用するということであることができる。この場合、同期メッセージが到着するとき、スイッチ２０１からのスイッチ２０２への送出リンクがすでに使用中であることが起こるかもしれない。通信リンクが再びアイドル状態になるまで、この同期メッセージは遅延されなければならない。本発明は、遅延上の上限が特定されることができる限り、この遅延が補正されることを可能にする。

■同期メッセージのコンシューマは、同期メッセージの受信を遅延させることができる。ハードウェア制約に従ってメッセージの受信が消費コンポーネントの他の内部動作によって逐次化されることが、必要である可能性がある。この追加的な遅延は、再び遅延をメッセージに加えることで補正される。

動的伝送遅延に加えて、メッセージはまた、静的伝送遅延に影響を受ける。静的遅延は、しかしながら先験的に公知であって、同様にメッセージのレシーバで静的に補正されることができる。これは例えば、先験的に構成されたパラメータによって所定のメッセージの受付時点を修正することによって行われることができる。静的遅延が同様に補正される場合、本発明がこのすでに正しい受付時点を、メッセージの受信と呼ぶ。

静的伝送遅延の補正は、一般のエンジニアリング手法である。それゆえに、本発明は動的伝送遅延の補正に焦点を合わせる。

図２は、メッセージ３０１および３０５の送信順序がスイッチ２０３内のメッセージ３０１および３０５の受信順序と等しい一連の同期メッセージ伝送を表す。図は、リアルタイムの進行を左から右に表示する。
■シーケンスは、同期メッセージ３０１をスイッチ２０１に送信するエンドシステム（Ｅ／Ｓ）１０１で始まる。
■スイッチ２０１は、メッセージ３０１をスイッチ２０２に転送する。
■スイッチ２０２は、メッセージ３０１を受信する。
■エンドシステム１０５は、メッセージ３０５をスイッチ２０２に送信する。
■スイッチ２０２は、メッセージ３０５を受信する。
■スイッチ２０２は、メッセージ３０１をスイッチ２０３に転送する。
■スイッチ２０２は、メッセージ３０５をスイッチ２０３に転送する。
■スイッチ２０３は、メッセージ３０５の前にメッセージ３０１を受信する。

図３は、メッセージ３０２および３０６の送信順序がスイッチ２０３内のメッセージ３０２および３０６の受信順序とは異なる一連の同期メッセージ伝送を表す。また、この図はどのように持続性機能がレシーバの時間的順序を再確立するかについて示す。図は、リアルタイムの進行を左から右に表示する：
■エンドシステム１０２は、メッセージ３０２をスイッチ２０１に送信する。
■スイッチ２０１は、メッセージ３０２を受信する。
■エンドシステムは、メッセージ３０６をスイッチ２０３に送信する。
■スイッチ２０３は、メッセージ３０６を受信する。
■スイッチ２０１は、メッセージ３０２をスイッチ２０２に転送する。
■スイッチ２０２は、メッセージ３０２を受信する。
■スイッチ２０２は、メッセージ３０２をスイッチ２０３に転送する。
■スイッチ２０３は、メッセージ３０２を受信する。

このシーケンスは、メッセージ３０２がスイッチ２０３で受信されるかなり前に、メッセージ３０６がスイッチ２０３で受信されることを示す。スイッチ２０３内のメッセージ３０２および３０６の時間的送信順序を再確立するために、一旦それらが、

持続性遅延−最大伝送遅延５０１−トランスペアレントクロック遅延５０２

に等しい持続時間の間、スイッチ２０３での受信の後で遅れるならばメッセージ３０２および３０６は、持続的と宣言される。

１つの実現において最大伝送遅延５０１は、システム内の全てのメッセージに対して等しい。トランスペアレントクロック遅延５０２は、メッセージ３０２および３０６がコンポーネントからコンポーネントに流れる間に（トランスペアレントクロックフィールド４０６内に）メッセージ３０２および３０６内に書き込まれる蓄積された遅延である。

用語「持続性」は、単一のメッセージと関連していて、ある時点を指し、前記第１のメッセージの前に送信されたこの時点の後、その時点から、レシーバが別のメッセージを受信しない保証によって、このメッセージがレシーバによって使われることができる。

図３内に表されたシナリオでは、メッセージ３０２内のトランスペアレントクロック遅延は最大伝送遅延５０１と等しく、それはメッセージ３０２がスイッチ２０３での受信の直後に持続的になることを意味する。メッセージ３０６内のトランスペアレントクロック遅延４０６の値は、５０２によって表される。持続性機能の結果として、メッセージ３０６は遅延されならびにスイッチ２０３内のメッセージ３０２および３０６の順序は、持続性機能が適用されたあと、メッセージ３０２および３０６の送信順序と同じ順序になる。元のセンダから送信されるときに、任意の２つの持続的なメッセージ間の相対オフセットがメッセージ間の相対オフセットと等しい意味で、この再確立された送信順序は正確である（局部発振器のドリフトにもかかわらず）。

図４は、同期メッセージに対するデータ構造の１つの例を表す。１つの実現においてフィールド統合サイクル４０１は、時間トリガ通信スケジュールの位置を示唆するのに用いられる。１つの実現においてメンバー権新フィールド４０２は、それぞれのメッセージのセンダを示唆するのに用いられる。１つの実現において同期優先順位フィールド４０３は、優先順位機構を同期メッセージ上で実現するのに用いられる。１つの実現において同期ドメインフィールド４０４は、互いに同期されるコンポーネントの独立集合を実現するのに用いられ、異なる独立集合内のコンポーネントに対する同期メッセージは、同期ドメインフィールド４０４に割り当てられる異なる値を有する。１つの実現においてタイプフィールド４０５は、異なる同期メッセージタイプを実現するのに用いられ、典型的同期プロトコルは一旦コンポーネントを越えた同期が確立されるならば実行される同期メッセージから、パワーアップの際に使われる同期メッセージを区別するために異なるタイプを使用する。１つの実現においてトランスペアレントクロックフィールド４０６はメッセージが分散形コンピュータネットワークを通して横断する間、エンドシステムおよびスイッチによって課される動的遅延を追跡するのに用いられる。１つの実現において、メッセージ上の遅延が生じる各コンポーネントは、この遅延をトランスペアレントクロックフィールド４０６内の値に加える。

図５は、圧縮マスタ内に実行される収集および圧縮方法概要を与える。

収集／圧縮機能は、同じ予定された時点でエンドシステム１０１−１０４によってディスパッチされる同期メッセージ３０１−３０４を収集して、圧縮するために実行される。異なるエンドシステム内の局部発振器の差異に起因して実際のディスパッチ時点は、同様にわずかに異なる。収集／圧縮機能は、同じ予定されたディスパッチ時点を有する同期メッセージ３０１−３０４を収集して、実際のディスパッチ時点の個々の発散の平均を生成する。この収集／圧縮は、フォールトトレラント方法で行われ、収集窓持続時間３５０は、受信される同期メッセージの数およびそれらの持続性時点７９１−７９４の関数である。図３にて図示したような持続性機能は、持続性時点７９１−７９４が個々の実際のディスパッチ時点からの相対的差異を反映するように、伝達路上に導入される動的遅延が補正されることを確実にする。

図６は、収集および圧縮機能を詳細に表す。図は、観測窓ＯＷの３倍の最大観察時間３５０による収集／圧縮機能の実現を表す。この構成は、２つの故障のエンドシステムまで許容することが可能である。一般に、最大観察時間３５０は以下の式によって与えられる：

最大観察時間３５０＝（ｆ＋１）＊観測窓ＯＷ
ここでｆは許容されなければならない故障のエンドシステムの数である。

同期メッセージが持続的になる（シナリオ１では７１１によって、および、シナリオ２では７２１によって、および、シナリオ３では７３１によって表される）ときに、新収集プロセスが始まり、および、この同期メッセージに対する何の収集プロセスもこの同期メッセージに対してすでに作動中でない。１つの実現において同期メッセージが同期メッセージ内の同期優先順位フィールド４０３に基づいて特定の収集／圧縮プロセスと関連している所で、同時並行の収集／圧縮プロセスが作動中であることができる。

新収集プロセスが始まるときに、収集プロセスはオフラインの指定された持続時間による観測窓ＯＷの間作動中である。１つの実現においてＯＷは所定のシステム内の精度と等しい。ここで、精度はシステム内の任意の２つの正しい同期されたローカルクロックの最大偏差である。

第１の観測窓ＯＷの終わりに、この数が１より大きい場合、持続的な同期メッセージの数が確認され、そして、第２の観測窓ＯＷが始まり、および、収集プロセスが続く（例えばシナリオ１およびシナリオ２）。持続的な同期メッセージの数が１である場合、収集プロセスは完了されて、作動中でないとみなされる（例えばシナリオ３）。

第２の観測窓ＯＷの終わりに、受信される持続的な同期メッセージの数が再び確認され、第２の観測窓ＯＷ中に少なくとも１つの持続的な同期メッセージが受信された場合、第３の観測窓が始まり、および、収集プロセスが続く（例えばシナリオ１およびシナリオ２）。第２の観測窓ＯＷ中に何の持続的な同期メッセージも受信されないと、収集プロセスは完了されて、作動中でないとみなされる（例えばシナリオ４）。

第３の観測窓ＯＷの終わりに、（記載されている２つのフォールトトレランスの場合に対して）収集プロセスが一番遅く完了される。２つのフォールトトレランスを越えたフォールトトレランスに対して確認は、次の通りである：観測窓ＯＷｉ＋１の終わりに受信された持続的な同期メッセージの数が観測窓ＯＷｉの終わりに受信された持続的な同期メッセージの数を越えると、その時、収集プロセスを続けて、でなければ収集プロセスを終える。いずれにせよ、収集プロセスは（ｆ＋１）番目の観測窓ＯＷの終わりで完了される。

収集プロセスが完了されるときに、時間的圧縮プロセスは同期メッセージから第１の同期メッセージの持続性時点（シナリオ１：７１１、シナリオ２：７２１、シナリオ３：７３１、シナリオ４：７４１）までの個々の持続性時点の相対的距離（シナリオ１：７１２−７１７、シナリオ２：７２２−７２７、シナリオ３：なし、シナリオ４：７４２）からフォールトトレラント平均値（シナリオ１：７０１、シナリオ２：７０２、シナリオ３：０、シナリオ４：７０４）を算出する。このフォールトトレラント平均の計算持続時間ＣＤは、オフラインで算出されることができて、静的遅延として含まれることができる。

時間的圧縮プロセスは、第１の持続的な同期メッセージ７１１、７２１、７３１、７４１の受信の後、

最大観察時間３５０＋計算遅延ＣＤ＋ｆｔ平均７０１−７０４

で完了するべき圧縮の信号を送る。これらの時点は、７５１−７５４として図６内に表される（「メッセージ圧縮時点」）。

７５１−７５４で完了されるべき圧縮の信号が、図１に従う分散形コンピュータネットワークにおいてスイッチ２０３内の圧縮マスタからエンドシステム１０１−１０６およびスイッチ２０１−２０２まで新同期メッセージのディスパッチ時点として使われることができる。値圧縮プロセスは、同期メッセージを送信した、および、そのそれぞれの持続性時点（シナリオ１：７１１−７１７、シナリオ２：７２１−７２７、シナリオ３：７３１、シナリオ４：７４１−７４２）が収集プロセスによって集められたそれらのエンドシステムに対してこの新同期メッセージ内のメンバー権新フィールド４０２内にビットを設定する。

１０１−１０６ エンドシステム
１１０ 双方向通信リンク
２０１−２０３ スイッチ
３０１−３０６ 同期メッセージ
３５０ 収集窓持続時間 最大観察時間
４０６、５０２ トランスペアレントクロック遅延
４０１ 統合サイクルフィールド
４０２ メンバー権新フィールド
４０３ 同期優先順位フィールド
４０４ 同期ドメインフィールド
４０５ タイプフィールド
４０６ トランスペアレントクロックフィールド
５０１ 最大伝送遅延
７０１−７０４ フォールトトレラント平均値
７１１−７１７、７２１−７２７、７３１、７４１−７４２、７９１−７９４ 持続性時点
７５１−７５４ メッセージ圧縮時点

ＯＷ 観測窓
ＣＤ 計算遅延

Claims (12)

1. 分散形コンピュータネットワーク内のローカルクロックに同期させるための方法であって、前記分散形コンピュータネットワークが、双方向通信リンク（１１０）経由で互いに接続される複数のコンポーネント（１０１−１０６，２０１−２０３）から成り、
   ａ）前記分散形コンピュータネットワークの先験的に構成された１組の少なくとも１つのコンポーネント（１０１−１０６）が、同期メッセージ（３０１−３０６）を生成し、かつ前記分散形コンピュータネットワークにこれらの同期メッセージ（３０１−３０６）を送信し、および、
   ｂ）前記分散形コンピュータネットワークの先験的に構成された１組の少なくとも１つのコンポーネント（２０３）が、生成された同期メッセージ（３０１−３０６）を消費し、および、
   ｃ）同期メッセージを生成する前記分散形コンピュータネットワークのコンポーネント（１０１−１０６）と、この同期メッセージ（３０１−３０６）を消費する前記分散形コンピュータネットワークのこのコンポーネント（２０３）の間の前記分散型コンピュータネットワークの１つ以上のメッセージ中継コンポーネント（２０１，２０２）が、前記分散形コンピュータネットワークの前記メッセージ中継コンポーネント（２０１，２０２）によって課される遅延を反映するように、この同期メッセージ（３０１−３０６）に遅延値を加え、
   ｄ）同期メッセージを消費するように構成される前記分散形コンピュータネットワークのコンポーネント（２０３）が、最大伝送遅延（５０１）に対する先験的に構成された値から、前記コンポーネント（２０３）の同期プロセスでの同期メッセージ（３０１−３０６）の更なる使用の前に、受信された同期メッセージ（３０１−３０６）に加えられる全ての遅延値の合計の値を差し引くこと、によって算出される持続時間の間、受信の際に前記受信ざれた同期メッセージ（３０１−３０６）を遅延させ、
   同期メッセージ（３０１−３０６）を消費する先験的に規定された１組の１つ以上のコンポーネント（２０３）が、いわゆる圧縮マスタとして作用し、そして、１つ以上の圧縮マスタが前記分散型コンピュータネットワーク内に設けられ、そして、前記圧縮マスタが多数の受信された同期メッセージ（３０１−３０６）をグループ化し、かつ前記グループ化された受信された同期メッセージ（３０１−３０６）から新同期メッセージを生成し、かつ前記生成された新同期メッセージをその接続された通信リンク（１１０）のいくつかに送信する、ことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、同期メッセージ（３０１−３０６）を消費するように構成されるコンポーネント（２０３）が、多数の受信された同期メッセージ（３０１−３０６）を並行して遅延させる、ことを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法であって、同期メッセージ（３０１−３０６）に加えられる遅延値が、同期メッセージ（３０１−３０６）のトランスペアレントクロック遅延フィールド（４０６）に書き込まれる、ことを特徴とする方法。
4. 請求項１ないし３の１つに記載の方法であって、前記同期メッセージ（３０２）に前記遅延値を加える前記分散型コンピュータネットワークの１つのコンポーネントが、前記同期メッセージ（３０２）を生成する前記コンポーネント（１０２）である、ことを特徴とする方法。
5. 請求項１ないし４の１つに記載の方法であって、同期メッセージ（３０１−３０６）に遅延値を加える前記分散型コンピュータネットワークの１つ以上のメッセージ中継コンポーネントが、１つのコンポーネント（２０３）、または同期メッセージ（３０１−３０６）を生成する前記コンポーネント（１０１−１０６）と同期メッセージ（３０１−３０６）を消費する前記コンポーネントの（２０３）間の多数の中間のコンポーネント（２０１，２０２）である、ことを特徴とする方法。
6. 請求項１ないし５の１つに記載の方法であって、遅延値を同期メッセージ（３０１−３０６）に加える前記コンポーネントが、同期メッセージ（３０１−３０６）を消費する前記コンポーネント（２０３）である、ことを特徴とする方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、前記受信された同期メッセージが前記遅延値を加えるプロセスを完了した１つ以上の持続性時点（７１１−７１７、７２１−７２７、７３１、７４１−７４２）から、各圧縮マスタがメッセージ圧縮時点（７５１−７５４）を算出する、ことを特徴とする方法。
8. 請求項１または７に記載の方法であって、前記各圧縮マスタが、
   ■何のグループ化プロセスもすでに始まっていない統合サイクルフィールド（４０１）で、それが持続的な同期メッセージを受信するとき、グループ化プロセスを始め、および、
   ■受信された持続的な同期メッセージの数が１である場合、グループ化プロセスの開始の後、観測窓（ＯＷ）の持続時間の後でグループ化プロセスを終え、および、
   ■前記観測窓（ＯＷ）の持続時間の（ｎ＋１）倍での前記受信された持続的な同期メッセージの数が、前記観測窓（ＯＷ）の前記持続時間のｎ倍での前記受信された持続的な同期メッセージの数と等しい時に、ｎ＞０に対して、前記グループ化プロセスの開始の後、前記観測窓（ＯＷ）の前記持続時間の（ｎ＋１）倍でグループ化プロセスを終え、これが最後の観測窓中に統合サイクルフィールド（４０１）と一致するなんの持続的な同期メッセージももはや受信されないかどうかを意味し、および、
   ■前記観測窓（ＯＷ）の前記持続時間のｆ倍でグループ化プロセスを一番遅く終え、ここで、ｆが設定可能なパラメータである、ことを特徴とする方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、前記各圧縮マスタが、予想される到着時点から前記圧縮マスタの前記ローカルクロックまでの上限で受信される受信された持続的な同期プロセスの用途にだけ、前記グループ化プロセスを始める、ことを特徴とする方法。
10. 請求項８または９に記載の方法であって、前記各圧縮マスタが、計算された前記メッセージ圧縮時点（７５１−７５４）に対してフォールトトレラント収束機能を使用する、ことを特徴とする方法。
11. 分散形コンピュータネットワークが双方向通信リンク経由で互いに接続される複数のコンポーネントから構成される、分散型コンピュータネットワークに対する同期メッセージを消費するためのコンポーネントであって、
    前記コンポーネントは最大伝送遅延（５０１）に対する先験的に構成された値から、前記コンポーネントの同期プロセスにおける前記同期メッセージの更なる使用の前に、前記受信された同期メッセージに加えられる全ての遅延値の合計の値を差し引くこと、により算出される持続時間の間、受信の際に前記受信された同期メッセージを遅延させる手段を含み、
    同期メッセージ（３０１−３０６）を消費する先験的に規定された１組の１つ以上のコンポーネント（２０３）が、いわゆる圧縮マスタとして作用し、そして、１つ以上の圧縮マスタが前記分散型コンピュータネットワーク内に設けられ、そして、前記圧縮マスタが多数の受信された同期メッセージ（３０１−３０６）をグループ化し、かつ前記グループ化された受信された同期メッセージ（３０１−３０６）から新同期メッセージを生成し、かつ前記生成された新同期メッセージをその接続された通信リンク（１１０）のいくつかに送信する、ことを特徴とするコンポーネント。
12. 請求項１１に記載の複数のコンポーネントからなるネットワークであって、前記コンポーネントが、双方向通信リンク経由で互いに接続される、ことを特徴とするネットワーク。