JP6567846B2 - 同期装置、基地局装置、ネットワークノード、及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、時刻同期を確立するための技術に関する。

無線通信ネットワークでは、複数の基地局装置が面的に分散して配置されて、それぞれの基地局装置は、自身の無線通信可能な範囲（電波が所定の電力レベルで届く範囲）に存在する端末との間で無線通信を行う。このとき、複数の基地局装置と、無線通信ネットワークにおけるネットワークノードは、時刻の基準を与える基準装置と時刻または周波数の同期を確立する。なお、同期を確立するのは、基地局装置及びネットワークノード自身でなくともよく、これらと物理的または論理的に異なる同期装置であってもよく、また、基地局装置及びネットワークノードは、この同期装置を内包し得る。この場合、基地局装置及びネットワークノードは、この同期装置に従って時刻同期を確立する。なお、基準装置は、例えば、ネットワーク内に配置され、基地局装置及びネットワークノード（同期装置）に対して有線通信を介して時刻の基準を与える専用の装置でありうる。また、基準装置は、例えばＧＰＳの衛星、放送用の同期基準となる装置、電波時計の同期基準となる装置などの、無線によって時刻の基準を与える装置であってもよい。

特許文献１には、複数の基準装置からの信号を直接受信して同期を確立することができる基地局装置において、例えば１つの基準装置との同期に障害が生じた場合であっても、他の基準装置との間で同期を確立する技術が記載されている。特許文献１に記載の技術によれば、複数の基準装置のいずれかとの間で同期が確立されるため、基地局装置が同期を確立できないという事象が生じるのを防ぐことが可能となる。

特開２００６−２１７３５９号公報

特許文献１に記載の技術では、基地局装置は、直接同期を確立可能な複数の基準装置のいずれからも信号を受信できなくなると、いずれの基準装置とも同期の確立ができなくなるという課題があった。また、例えば基地局装置及びネットワークノード（同期装置）が１つの基準装置としか直接同期を確立できない場合、その基準装置との間での同期に障害が生じると、その基地局装置はいずれの基準装置とも同期を確立できなくなるという課題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、基準装置と直接的に同期を確立することができない環境においても、その基準装置との同期を確立可能とすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による同期装置は、時刻の基準を与える基準装置との間で時刻の同期を確立する他の同期装置を介して又は当該他の同期装置を介さずに、受信した基準信号に基づいて、前記基準装置との間で前記同期を確立する確立手段と、前記基準装置との間で前記同期を確立する際に、前記他の同期装置を介して受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するか、前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するかを判定する判定手段と、前記他の同期装置を介して受信した基準信号に基づいて前記同期を確立する場合は当該他の同期装置から受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するように、前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて前記同期を確立する場合は前記基準装置から受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するように、前記確立手段を制御する制御手段と、を有し、前記判定手段は、前記他の同期装置を介さずに受信したネットワークの混雑により同期精度への影響を受ける基準信号に基づいて前記同期を確立した場合の同期精度が所定の基準を満たさない場合に、前記他の同期装置を介して受信した基準信号に基づいて前記同期を確立すると判定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、基準装置と直接的に同期を確立することができない環境においても、その基準装置との同期を確立可能とすることができる。

同期確立のためのシステムの構成例を示す図。 同期装置及び制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図。 同期装置の機能構成例を示すブロック図。 制御装置の機能構成例を示すブロック図。 処理の流れを示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

（システム構成）
図１は、本実施形態に係る同期確立のためのシステムの構成例を示す図である。本システムは、例えば、基地局装置、ネットワークノード及び端末を含む無線通信ネットワークにおける、同期確立に係る部分でありうる。なお、ここでの同期は、時刻同期のことを指す。本システムは、同期の基準となる信号をそれぞれが配信する複数の基準装置と、基準装置から配信された信号を受信してその基準装置との同期を確立する同期装置を含む。ここで、同期装置は、無線通信ネットワークにおける基地局装置（基地局装置の設備内）又はネットワークノード内に含まれてもよいし、基地局装置又はネットワークノードとは別個に存在してもよい。基地局装置又はネットワークノードは、同期装置が確立した時刻同期に従って動作する。

ここで、第１基準装置１１１及び第２基準装置１１２は、例えば筺体冗長構成が取られており、ネットワークを介して同期装置に対して同期のための信号を送信する。なお、第１基準装置１１１及び第２基準装置１１２の信頼度は高いものの、信号がネットワークを介して同期装置に届くため、例えばネットワークが輻輳した状態では、時刻同期が不正確（一例では障害が生じた状態）となりうる。第１基準装置１１１及び第２基準装置１１２との間での同期は、例えば、図１における参照番号１２１で囲まれた同期装置（第１同期装置１０１〜第３同期装置１０３）が確立できるものとし、第４同期装置１０４は確立できないものとする。

第３基準装置１１３は、例えばＧＰＳ衛星などであり、電波によって基準信号を配信する。このため、第３基準装置１１３との同期は、電波を受信できる同期装置のみが確立することができる。図１の例では、第３基準装置１１３との間での同期は、第１同期装置１０１のみが確立できるものとし、第２同期装置１０２〜第４同期装置１０４は確立できないものとする。

図１の例では、第１同期装置１０１〜第４同期装置１０４は、第１基準装置１１１〜第３基準装置１１３のいずれかとの間で時刻同期を確立するが、第４同期装置１０４は、これらの基準装置のいずれとも直接同期を確立することができない。また、第１同期装置１０１〜第３同期装置１０３も、例えばネットワークの輻輳や、無線信号が受信できない場合など、第１基準装置１１１〜第３基準装置１１３のいずれとも正確な時刻同期を確立することができない場合がある。このため、本実施形態の同期装置（第１同期装置１０１〜第４同期装置１０４の少なくともいずれか）は、いずれかの基準装置と直接同期を確立することができる他の同期装置と同期を確立する機能を有する。

なお、同期装置は、できるだけ、他の同期装置を介さずにいずれかの基準装置との間で直接同期を確立するが、そのような直接的な同期確立ができない又は同期精度が所定の基準を満たさない場合は、他の同期装置を介していずれかの基準装置と同期を確立する。このため、本実施形態に係る同期装置は、ある基準装置との間で同期を確立する他の同期装置を介して又は介さずに、その基準装置との間で同期を確立可能であり、他の同期装置を介して同期を確立するか、他の同期装置を介さずに同期を確立するかを判定する。そして、同期装置は、他の同期装置を介さずに基準装置と同期を確立すると判定した場合には、その基準装置と直接同期を確立する。一方、同期装置は、例えば他の同期装置を介さずに同期を確立することができる基準装置が存在しない場合には、いずれかの基準装置と同期を確立できる他の同期装置との間で同期を確立する。

すなわち、図１の例では、第１同期装置１０１は、第１基準装置１１１〜第３基準装置１１３との間で直接同期を確立することができるため、これらのいずれかとの間で同期を確立する。ここで、例えば、ネットワークが混雑しておらず、第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２との間で同期を確立した方が、第３基準装置１１３との間で同期を確立するよりも正確な時刻同期を確立できるとする。この場合、第１同期装置１０１は、第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２との間で同期を確立する。このとき、第１同期装置１０１は、他の同期装置からの同期確立の要求を受信した場合には、当該他の同期装置に対して同期の基準信号を配信する。なお、第１同期装置１０１は、他の同期装置が同期を確立すべき同期装置を探索するための情報として、第１同期装置１０１自身が基準信号を配信することが可能であることを示す信号を送信してもよい。このとき、第１同期装置１０１は、基準装置と直接同期を確立することができている場合に、基準信号を配信することが可能であることを示す信号を（例えば周期的に）送信するようにしてもよい。

ここで、その後に例えばネットワークが混雑し始めて、第１同期装置１０１が、第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２との間で同期を確立するよりも、第３基準装置１１３との間で同期を確立した方が、正確な時刻同期を確立できるようになったとする。その場合、第１同期装置１０１は、第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２から第３基準装置１１３へ、同期先の装置の切替を行う。第１同期装置１０１は、この場合であっても、第３基準装置１１３との間で他の同期装置を介さずに同期を確立することができるため、他の同期装置との間での同期を確立するための処理を行わない。なお、第１同期装置１０１は、例えば第２同期装置１０２〜第４同期装置１０４からの同期確立の要求を受信した場合は、同期確立のための基準信号の配信を行う。また、上述のように、第１同期装置１０１は、他の同期装置が同期を確立すべき同期装置を探索するための情報として、第１同期装置１０１自身が基準信号を配信することが可能であることを示す信号を送信してもよい。

第２同期装置１０２及び第３同期装置１０３は、第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２との間で、他の同期装置を介さずに同期を確立することができるため、これらのいずれかとの間で同期を確立する。このとき、第２同期装置１０２及び第３同期装置１０３は、他の同期装置からの同期確立の要求を受信した場合には、当該他の同期装置に対して同期の基準信号を配信する。なお、第２同期装置１０２及び第３同期装置１０３は、第１同期装置１０１と同様に、他の同期装置が同期を確立すべき同期装置を探索するための情報として、自身が基準信号を配信することが可能であることを示す信号を送信してもよい。

ここで、その後に例えばネットワークが混雑し始めて、第２同期装置１０２及び第３同期装置１０３と第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２との間での同期に障害が生じたとする。ここで、第２同期装置１０２及び第３同期装置１０３は、例えば屋内に存在するなどにより、第３基準装置１１３からの無線信号を正確に受信できないものとする。すると、第２同期装置１０２及び第３同期装置１０３は、第１基準装置１１１及び第２基準装置１１２以外に、他の同期装置を介さずに同期を確立することができる他の基準装置が存在しないため、基準装置と直接同期を確立することができなくなる。この場合、第２同期装置１０２及び第３同期装置１０３は、他の同期装置との間での同期を確立するように、同期先の装置の切替を行う。

ここで、第２同期装置１０２及び第３同期装置１０３にとっての他の同期装置として、第１同期装置１０１及び第４同期装置１０４が存在する。そして、第１同期装置１０１は、ネットワークが輻輳している場合であっても、第３基準装置１１３との間で直接同期を確立できるが、第４同期装置１０４は、いずれの基準装置に対しても直接同期を確立することができない。このため、第２同期装置１０２及び第３同期装置１０３は、例えば、第１同期装置１０１に対して同期確立を要求し、その要求に応じて第１同期装置１０１から配信される同期確立用の信号を受信して、第１同期装置１０１との間で同期を確立する。第２同期装置１０２及び第３同期装置１０３は、第１同期装置１０１との間で同期を確立することにより、第１同期装置１０１が同期を直接確立している第３基準装置１１３との間で間接的に同期を確立することができる。

第４同期装置１０４は、上述のようにいずれの基準装置とも直接同期を確立できないため、第１同期装置１０１〜第３同期装置１０３のいずれかと同期を確立する。ここで、第１同期装置１０１〜第３同期装置１０３がいずれも第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２との間で直接同期を確立できる場合は、第４同期装置１０４は、第１同期装置１０１〜第３同期装置１０３の中から、同期先の装置を１つ選択する。第４同期装置１０４は、例えば、何らかの信号を送信してから、応答が戻ってくるまでの時間（ラウンドトリップタイム）が最短の他の同期装置を、同期先の装置として選択する。なお、第４同期装置１０４は、何らかの信号の送受信に要する期間の長さ（ネットワークレイテンシ）が安定している他の同期装置、すなわち、レイテンシのジッタが少ない他の同期装置を、同期先の装置として選択してもよい。他の同期装置も、さらに他の同期装置を介して基準装置との間で同期を確立する場合、このような基準で同期を確立する同期装置を選択してもよい。

また、各同期装置は、いずれかの基準装置と直接同期を確立することができない他の同期装置から、同期先の装置を選択してもよい。すなわち、ある同期装置が、第１の他の同期装置と同期している第２の他の同期装置と同期するようにしてもよい。同期装置は、例えば、基準装置と直接同期している第３の他の同期装置との間のラウンドトリップタイムなどの値が正確な同期を確立するために十分な基準を満たしていない場合などに、このような選択を行い得る。すなわち、同期装置は、基準装置と直接同期を確立している他の同期装置との間で正確な同期を確立できないのであれば、基準装置と直接同期を確立していないものの、正確な同期を確立できる他の同期装置との間で同期を確立し得る。上述の例では、第２の他の同期装置が、基準装置と正確に同期している第１の他の同期装置と、正確に同期している場合、同期装置は、第３の他の同期装置に同期するより第２の他の同期装置に同期した方が、時刻同期を正確にとることができる場合がある。

なお、第１同期装置１０１〜第４同期装置１０４は、同期先の装置の切替を行う場合、時刻同期の切替が終了するまで、切替前の同期先の装置との間での周波数の同期を維持するようにしてもよい。すなわち、同期装置は、同期先の装置の切替時の処理の間は、いずれの基準装置との間でも同期が確立されていないこととなる。例えば、第１同期装置１０１〜第３同期装置１０３は、第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２との間の同期にネットワークの輻輳によって障害が生じた場合、基準信号の受信タイミング自体は輻輳によってずれるため時刻同期は外れることとなる。しかし、基準信号が受信される時間間隔はネットワークが輻輳していたとしても、概ね維持される場合がある。したがって、第１同期装置１０１〜第３同期装置１０３は、他の装置との時刻同期用の処理が完了するまでの間は周波数同期を維持することにより、何らの同期が確立されていない状態が発生することを防ぐことができる。その後、同期装置は、切替後の同期先の装置との時刻同期が完了することによって、切替前の同期先の装置との周波数同期を解放する。

なお、同期装置が同期を確立する同期先の装置は、同期装置自身が決定してもよいし、同期装置とは異なる制御装置１０５が決定してもよい。

制御装置１０５が各同期装置の同期先の装置を決定する場合、制御装置１０５は、例えば、各同期装置から、それらの同期装置のそれぞれが直接同期を確立することができる基準装置の情報を取得して管理する。そして、制御装置１０５は、複数の基準装置との間で同期を確立することができる同期装置については、例えば、上述のように、より正確に同期を確立することができる基準装置をその同期装置の同期先の装置として選択する。また、制御装置１０５は、各同期装置から、現在直接同期を確立している基準装置との間の同期に障害が生じた（同期が不正確になった）ことの通知を受信すると、その同期装置が直接同期を確立することができる他の基準装置が存在するかを判定する。なお、ある同期装置と基準装置との間の同期に障害が生じたか否かの判定は、例えば制御装置１０５が、その同期装置との間で同期確立を試行して、その同期装置のクロック精度を推定することによって行われてもよい。

制御装置１０５は、ある同期装置に関して、同期を直接確立することができる他の基準装置が存在する場合、その同期装置の同期先の装置として、当該他の基準装置を選択する。ここで、制御装置１０５は、そのような他の基準装置が存在しない場合、その同期装置の同期先の装置として、他の同期装置を選択する。選択される他の同期装置は、例えば、基準装置との間で直接同期を確立することができる装置でありうるが、基準装置との間で直接同期を確立できない他の同期装置であっても、正確な時刻同期を確立可能である場合には、その装置が選択されうる。また、基準装置と直接同期を確立できる他の同期装置が複数存在する場合は、選択される他の同期装置は、同期を最も正確にとることができる基準装置と直接同期を確立することができる装置とされてもよい。また、制御装置１０５は、同期先の装置の切替を行うべき同期装置との間で、最もネットワークレイテンシのジッタが小さくなる装置や、ラウンドトリップタイムが小さくなる装置などを、切替後の同期先の装置として選択してもよい。制御装置１０５は、以上のようにして、初期的に、又は同期に障害が生じるなどした場合に、同期先の装置を特定する指示を、各同期装置へ送信する。

同期装置は、この指示に応じて、例えば、他の同期装置を介して基準装置との同期を確立し、又は、他の同期装置を介さずに直接基準装置との同期を確立する。なお、制御装置１０５は、定期的に、各同期装置が同期を確立すべき装置を特定する指示を、その各同期装置へ送信するようにしてもよい。この場合、同期装置は、受信した指示に応じて、同期先の装置の切替が必要かを、例えば現在同期を確立している装置と指示で特定された装置との同一性の確認によって判定して、切替が必要な場合には同期先の装置の切替を行うようにすることができる。また、制御装置１０５は、同期装置が他の同期装置との間で同期を確立する場合、当該他の同期装置に対して、同期確立のための基準信号を配信するように指示を送信してもよい。この場合、同期装置は、この指示を受信したことに応じて、基準信号の配信を開始し、指示を受信しない場合には基準信号を配信しないようにしてもよい。さらに、この場合、同期装置は、自身が基準信号を配信できることを示す信号を送信する必要はない。

続いて、上述のような、本実施形態に係る同期装置及び制御装置の構成及び動作について詳細に説明する。

（同期装置及び制御装置の構成）
図２に、同期装置及び制御装置のハードウェア構成例を示す。同期装置及び制御装置は、例えば、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、外部記憶装置２０４、及び通信装置２０５を有する。同期装置及び制御装置では、例えばＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３及び外部記憶装置２０４のいずれかに記録された各装置の各機能を実現するプログラムがＣＰＵ２０１により実行される。

そして、同期装置及び制御装置は、例えばＣＰＵ２０１により通信装置２０５を制御して、基準装置や他の同期装置との通信を行う。なお、図２では、同期装置及び制御装置は、１つの通信装置２０５を有するとしているが、これに限られず、複数の通信装置を有していてもよい。

なお、同期装置及び制御装置は、各機能を実行する専用のハードウェアを備えてもよいし、一部の機能をハードウェアで実装し、プログラムを動作させるコンピュータでその他の機能を実行するようにしてもよい。また、全機能がコンピュータとプログラムにより実装されてもよい。

図３に、同期装置の機能構成例を示す。同期装置（第１同期装置１０１〜第４同期装置１０４）は、例えば、その機能構成として、同期確立部３０１、障害検出部３０２、同期先判定部３０３、切替制御部３０４、同期要求部３０５、及び基準信号配信部３０６を有する。なお、同期装置は、これらの機能構成の全てを有しなければならないわけではなく、これらの機能構成のいくつかは省略されてもよい。また、同期装置は、これらの機能構成以外の機能を有していてもよい。

同期確立部３０１は、基準装置と直接時刻同期を確立し、かつ、基準装置と直接同期を確立できない場合は、他の同期装置との間で同期を確立する。具体的には、基準装置又は他の同期装置から配信される、時刻同期用の基準信号を受信して、その基準信号との同期を確立するように装置内のクロックの制御を行う。

障害検出部３０２は、現在確立している時刻同期に障害が生じた（不正確となった）場合に、障害が生じたことを検出する。障害検出部３０２は、例えば、基準装置から連続して受信されるべき信号が断続的に受信されずに欠落した場合に、時刻同期に障害が生じたことを検出することができる。また、障害検出部３０２は、到来する基準信号中の時刻情報の揺らぎが、同期装置内の発振器の揺らぎと比して、所定の程度を超えて大きい場合に、時刻同期に障害が生じたと判定してもよい。さらに、障害検出部３０２は、ある基準装置から受信した基準信号の時刻情報の揺らぎが、他の基準装置又は他の同期装置から受信した基準信号の時刻情報の揺らぎと比して、所定の程度を超えて大きい場合に、時刻同期に障害が生じたと判定してもよい。障害検出部３０２は、時刻同期に障害が生じたことを検出すると、同期先の装置の切替を開始するための制御を開始するための契機を与える。例えば、障害検出部３０２は、制御装置１０５が存在しない場合には、同期先判定部３０３に対して、同期先の装置の再選択を行うように制御信号を送信する。また、障害検出部３０２は、制御装置１０５が存在する場合、制御装置１０５に対して、障害が生じたことの通知を行う。なお、障害が生じたかの検出を制御装置１０５が行う場合は、障害検出部３０２は同期装置内に存在しなくてもよい。

同期先判定部３０３は、同期装置の起動時又は同期に障害が生じた場合に、同期先の装置の選択を行う。同期先判定部３０３は、例えば、ある基準装置との間で直接同期を確立している間に、その同期に障害が発生した場合、他の基準装置との間で直接同期を確立することができるかを判定する。そして、同期先判定部３０３は、他の基準装置との間で直接同期を確立できる場合は、当該他の基準装置との間で同期を確立すると判定する。

一方、同期先判定部３０３は、直接同期を確立できる他の基準装置が存在しない場合は、他の同期装置との間で同期を確立すると判定する。このとき、同期先判定部３０３は、例えば、同期先の装置として、いずれかの基準装置と直接同期を確立できる他の同期装置を選択し得る。また、同期先判定部３０３は、そのような他の同期装置が複数存在する場合、当該他の同期装置との通信に係る時間（ラウンドトリップタイム、ネットワークレイテンシ）に基づいて、同期先の装置を選択してもよい。また、同期先判定部３０３は、基準装置と直接同期を確立できるかによらず、正確な同期を与える他の同期装置を、同期先の装置として選択してもよい。なお、同期先判定部３０３は、同期装置が同期を確立することができる他の同期装置を特定する情報と、その選択基準となる情報とを予め記憶しておくことによって、この選択を行なってもよい。ここで、選択基準となる情報は、例えば基準装置との直接同期が可能であるかを示す情報、上述の時間を示す情報、正確な時刻同期を確立できる蓋然性に関する情報などを含みうる。なお、制御装置１０５が、各同期装置の同期先の装置を選択する場合は、同期先判定部３０３は制御装置１０５による同期先の装置の選択の結果を受け付けることにより、同期先の装置を決定する。

なお、同期先判定部３０３は、同期装置が直接同期を確立することができる基準装置の情報を予め記憶しておくことによって、この判定を行なってもよい。このとき、同期先判定部３０３は、同期を確立することができる基準装置と他の同期装置とを含むリストを管理することができる。このリストは、例えば、同期を確立することができると、その優先順位とを含み、同期先判定部３０３は、例えばできるだけ優先順位の高い装置を、同期先の装置として選択する。ここで、例えば、直接同期を確立することができる基準装置に最も高い優先順位が与えられ、同期を確立できている他の同期装置に２番目に高い優先順位が与えられる。ここで、例えば、同期を確立できている複数の他の同期装置が存在する場合、基準装置までの階梯数が小さい他の同期装置、すなわち、多段で従属同期している場合のホップ数が小さい同期装置に、より高い優先順位が与えられる。また、例えば、遅延の少ない他の同期装置にはより高い優先順位が与えられる。このとき、遅延が同等に少ない他の同期装置が複数存在する場合、遅延の揺らぎ（ジッタ）が小さい他の同期装置により高い優先順位が与えられる。なお、ここで、遅延の揺らぎが小さい基準装置に対して、同等の優先順位が与えられてもよい。そして、例えば、方式上、より高い同期精度が期待できる他の同期装置／基準装置、すなわち、例えば、同期の確立方式が、ネットワーク経由であるか、ＧＰＳによるものか、又は放送によるものか、に応じて、優先順位が定められてもよい。さらに、他の同期装置又は基準装置の有する発振器の安定度が高いほど、より高い優先順位が与えられうる。

切替制御部３０４は、同期先判定部３０３の選択に応じて、同期確立部３０１を制御して、同期先の装置を切り替える。切替制御部３０４は、例えば、同期先の装置の切替を行う場合、切替後の同期先の装置との間での時刻同期の確立が完了するまでは、切替前の同期先の装置との周波数の同期は維持するような制御を行い得る。

同期要求部３０５は、他の同期装置に対して同期の基準信号の配信を要求する。なお、制御装置１０５が各同期装置における基準信号の配信指示を送信する場合は、同期要求部３０５は同期装置内に存在しなくてもよい。

基準信号配信部３０６は、同期確立部３０１によって確立された時刻同期に従って、他の同期装置に対して、同期のための基準信号を配信する。基準信号配信部３０６は、例えば、他の同期装置から基準信号の配信要求を受信した場合、又は、制御装置１０５から基準信号の配信指示を受信した場合に、基準信号の配信を行う。基準信号配信部３０６は、他の同期装置から基準信号の配信要求を受信したことに応じて直ちに基準信号を配信するのではなく、まず、基準信号の配信が可能であることを示す情報によって、他の同期装置に応答してもよい。他の同期装置は、この応答を受信することによって、例えばラウンドトリップタイムを測定し、どの同期装置に対して同期を確立するかを選択し得る。そして、基準信号配信部３０６は、例えば、他の同期装置から選択の結果に応じて送信された基準信号の配信開始指示を受信した場合に、基準信号を配信し得る。他の同期装置は、同期装置から信号を受信した後に、その同期装置との同期を確立しないことを決定した場合に、同期装置に対して基準信号の配信を行わないように指示する信号を送信し、その同期装置との同期を確立する場合は信号を送信しなくてもよい。この場合、基準信号配信部３０６は、基準信号の阪神が可能であることを示す信号の送信後、所定期間の間に、他の同期装置からの指示を含む信号が受信されなかった場合に、基準信号の配信を開始し得る。なお、基準信号配信部３０６は、同期確立部３０１が基準装置との間で直接同期を確立している間、定期的に、基準信号を配信できることを示す信号を配信してもよい。

また、基準信号配信部３０６は、他の同期装置から基準信号の配信停止要求を受信した場合、又は、制御装置１０５から基準信号の配信停止指示を受信した場合に、基準信号の配信を停止しうる。なお、基準信号配信部３０６は、全ての同期装置に備えられなければならないわけではなく、一部の同期装置のみに含まれていてもよい。基準信号配信部３０６を有しない同期装置は、他の同期装置からは、同期を確立することができない装置として認識されうる。

図４に、制御装置１０５の機能構成例を示す。制御装置１０５は、その機能構成として、例えば、同期状態取得部４０１、同期先選択部４０２、及び指示通知部４０３を有する。なお、制御装置１０５は、これらの機能構成の全てを有しなければならないわけではなく、これらの機能構成のいくつかは省略されてもよい。また、制御装置１０５は、これらの機能構成以外の機能を有していてもよい。

同期状態取得部４０１は、各同期装置における同期の状態を取得する。同期状態取得部４０１は、例えば、同期装置からの通知によって、その同期装置において確立されていた同期に障害が生じたかを判定する。また、同期状態取得部４０１は、各基準装置とのシグナリングを通じて各基準装置との同期が正確に確立可能かを推定することによって、各同期装置における同期の状態を推定してもよい。また、同期状態取得部４０１は、各同期装置に対して同期の確立を試行することにより、各同期装置における時刻同期が正確に確立されているかを判定してもよい。

同期先選択部４０２は、ある同期装置において確立されている同期に障害が生じている（不正確となっている）場合に、その同期装置が同期を確立すべき装置を選択する。例えば、図１の例において、同期先選択部４０２は、第１同期装置１０１での第１基準装置１１１及び第２基準装置１１２との間での同期に障害が生じている場合、第１同期装置１０１が同期を確立すべき装置として、第３基準装置１１３を選択する。同様に、図１の例において、同期先選択部４０２は、第２同期装置１０２での第１基準装置１１１及び第２基準装置１１２との間での同期に障害が生じている場合、第２同期装置１０２が同期を確立すべき装置として、第１同期装置１０１を選択する。これらの選択基準は、上述の同期先判定部３０３における選択基準と同様であるため、詳細な説明については省略する。

指示通知部４０３は、同期先選択部４０２による選択の結果を含む指示信号を、同期先の装置を切替すべき同期装置へ送信する。

（処理の流れ）
続いて、同期装置が実行する処理の流れについて図５を参照して説明する。まず、同期装置は、例えば起動時において、初期的に時刻同期を確立する同期先の装置を選択する（Ｓ５０１）。このとき、同期装置は、例えば、自身が時刻同期を確立可能な基準装置の中から、１つの基準装置を選択する。例えば、図１の第１同期装置１０１は、第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２による同期精度が第３基準装置１１３による同期精度より高い場合、第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２を同期先の装置として選択する。なお、制御装置１０５が存在する場合、同期装置は、自身が同期を確立することができる基準装置の情報が制御装置１０５によって管理されており、制御装置１０５によって、同期先の装置が選択されることとなる。この場合、同期装置は、制御装置１０５による選択の結果を含む指示を受信して、同期先の装置を決定する。その後、同期装置は、選択された同期先の装置との間で時刻同期を確立する（Ｓ５０２）。

同期装置は、同期を確立中に、同期先の装置の切替を行うべきかを判定する（Ｓ５０３）。同期装置は、例えば、現在確立している時刻同期が不正確となったなどの障害が生じたかを判定し、障害が生じている場合には、同期先の切替を行うと判定する。また、同期装置は、現在同期を確立している同期先の装置よりも、高精度な同期の確立が可能な装置が存在する場合は、同期先の切替を行うと判定してもよい。例えば、第１同期装置１０１は、例えば輻輳が生じたことによって同期先の装置を第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２から第３基準装置１１３に切り替えた後、輻輳が解消した場合、同期先の装置を第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２に戻しうる。

同期装置は、同期先の切替を行う場合（Ｓ５０３でＹＥＳ）、他の同期装置を介さずに、現在同期を確立している装置とは異なる基準装置と直接同期を確立することが可能であるかを判定する（Ｓ５０４）。そして、同期装置は、自身が現在直接同期を確立している装置とは異なる基準装置と直接同期を確立することができると判定した場合は（Ｓ５０４でＹＥＳ）、切替後の同期先の装置として、その基準装置を選択する（Ｓ５０５）。一方、同期装置は、自身が現在直接同期を確立している装置とは異なる基準装置と直接同期を確立することができないと判定した場合は（Ｓ５０４でＮＯ）、切替後の同期先の装置として、他の同期装置を選択する（Ｓ５０６）。なお、同期装置は、例えば上述の手法のいずれかに従って、同期先の装置の選択を行うことができる。

その後、同期装置は、選択した同期先の装置との同期を確立する（Ｓ５０７）。なお、同期装置は、切替後の同期先の装置との時刻同期が確立されるまでは、切替前の同期先の装置との周波数同期を維持していてもよい。これにより、同期装置が、何らの同期が確立されていない状態で動作することを防ぐことが可能となる。

図１の例では、第１同期装置１０１は、現在、第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２と直接同期を確立しており、同期先の装置を切替する場合、直接同期が可能な基準装置として第３基準装置１１３が存在する。このため、第１同期装置１０１は、切替後の同期先の装置として第３基準装置１１３を選択する。一方、第２同期装置１０２及び第３同期装置１０３は、現在、第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２と直接同期を確立しており、同期先の装置を切替する場合、直接同期が可能な基準装置は存在しない。このため、第２同期装置１０２及び第３同期装置１０３は、切替後の同期先の装置として、他の同期装置を選択することとなる。第４同期装置１０４は、例えば、第３同期装置１０３を介して第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２と同期を確立しているとする。ここで、第４同期装置１０４は、第３同期装置１０３と第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２との間の同期に障害が生じた場合、同期先の装置の切替を行うと判定し得る。このとき、第４同期装置１０４は、現在、第３同期装置１０３を介して第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２との間で同期を確立しているが、Ｓ５０４の判定では、直接同期している第３同期装置１０３以外の装置を対象とした判定を行う。このため、仮に第４同期装置１０４が、第１基準装置１１１又は第２基準装置１１２との間で直接同期を確立することができるようになっていた場合は、それらの基準装置を切替後の同期先の装置として選択し得る。

なお、Ｓ５０３〜Ｓ５０６の処理は、制御装置１０５が存在する場合は、制御装置１０５が行ってもよい。この場合、制御装置１０５は、各同期装置からの通知によって、又は独自に、各同期装置における同期の状態を監視し、各同期装置が同期先の切替を行うべきかを判定する（Ｓ５０３）。そして、制御装置１０５は、同期先の装置の切替をすべき同期装置が存在する場合、その同期装置が、現在同期を確立している装置とは異なる基準装置と直接同期を確立するかを判定する（Ｓ５０４）。なお、制御装置１０５は、各同期装置が同期を確立することができる装置の情報と、現在同期を確立している装置の情報とを管理しておき、その管理している情報に基づいて、Ｓ５０４の判定を行い得る。そして、制御装置１０５は、同期先を切替すべき同期装置が基準装置と直接同期を確立することができると判定した場合は（Ｓ５０４でＹＥＳ）、その同期装置の切替後の同期先の装置として、その基準装置を選択する（Ｓ５０５）。一方、制御装置１０５は、同期先を切替すべき同期装置が基準装置と直接同期を確立することができないと判定した場合は（Ｓ５０４でＮＯ）、その同期装置の切替後の同期先の装置として、他の同期装置を選択する（Ｓ５０６）。なお、制御装置１０５は、例えば上述の手法のいずれかに従って、同期先の装置の選択を行うことができる。その後、制御装置１０５は、選択の結果を含む、同期先の切替指示を、同期装置へ送信する。そして、同期装置は、その指示に従って、制御装置１０５が選択した装置との間で同期を確立する（Ｓ５０７）。

なお、同期装置は、上述の各処理を、複数の同期先の候補の装置から受信した基準信号のうち、いずれを同期を確立するための基準信号として用いるかの選択によって行い得る。すなわち、同期装置は、複数の装置からそれぞれ基準信号を受信する場合に、どの装置からの基準信号を同期確立のために用いるかを選択することにより、同期先の装置を選択する。同期先判定部３０３又は同期先選択部４０２は、例えば、他の同期装置を介して転送されてきた基準信号と、他の同期装置を介さずに基準装置から送信されてきた基準信号とのいずれを、同期確立のために用いるかを選択する。なお、この選択は、上述の同期先の装置の選択と同様に行われる。同期確立部３０１は、同期先判定部３０３又は同期先選択部４０２の選択と切替制御部３０４の制御とにより、例えば、他の同期装置から転送された基準信号と、他の同期装置を介さずに基準装置から受信した基準信号との、いずれかに基づいて同期を確立する。このように、同期先の装置の特定、切替、選択、及び同期の確立は、複数の装置から受信した（受信し得る）基準信号のうちの、いずれに基づいて同期を確立するかの選択に基づいて行われうる。

以上のように、本実施形態の同期装置は、基準装置との間で他の同期装置を介さずに直接同期を確立できない場合に、他の同期装置を介してその基準装置と同期を確立する。また、同期装置は、基準装置との間で直接同期を確立できる場合、その基準装置との時刻同期を確立しながら、基準信号の中継（基準装置と時刻同期しての基準信号の配信）を行うことにより、他の同期装置による同期の確立を補助する。これにより、同期装置は、基準装置との間で直接同期が確立できなくなった環境であっても、基準装置との間で、継続的に同期を確立することが可能となる。また、上述のように、同期装置は、同期先の装置の切替時に、切替後の同期先の装置との時刻同期が確立されるまで、切替前の同期先の装置との周波数同期を維持する。これにより、同期装置が、切替処理の間に、何らの同期が確立されていない状態となるのを防ぐことが可能となる。

Claims (15)

1. 同期装置であって、
   時刻の基準を与える基準装置との間で時刻の同期を確立する他の同期装置を介して又は当該他の同期装置を介さずに、受信した基準信号に基づいて、前記基準装置との間で前記同期を確立する確立手段と、
   前記基準装置との間で前記同期を確立する際に、前記他の同期装置を介して受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するか、前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するかを判定する判定手段と、
   前記他の同期装置を介して受信した基準信号に基づいて前記同期を確立する場合は当該他の同期装置から受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するように、前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて前記同期を確立する場合は前記基準装置から受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するように、前記確立手段を制御する制御手段と、
   を有し、
   前記判定手段は、前記他の同期装置を介さずに受信したネットワークの混雑により同期精度への影響を受ける基準信号に基づいて前記同期を確立した場合の同期精度が所定の基準を満たさない場合に、前記他の同期装置を介して受信した基準信号に基づいて前記同期を確立すると判定する、
   ことを特徴とする同期装置。
2. 前記同期装置が前記同期を確立している装置との、当該同期に障害が生じたことを検出する検出手段をさらに有し、
   前記判定手段は、前記同期装置が前記基準装置との間で前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて前記同期を確立している間に当該同期に障害が生じたことが検出された場合であって、前記同期装置が前記基準装置と異なる他の基準装置との間で前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて前記同期を確立できる場合は、前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて当該他の基準装置との間で前記同期を確立すると判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の同期装置。
3. 前記判定手段は、前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて前記同期装置が前記同期を確立できる基準装置がない場合に、第２の他の同期装置を介さずにいずれかの基準装置と前記同期を確立できる第１の他の同期装置から受信した基準信号に基づいて前記同期を確立すると判定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の同期装置。
4. 前記判定手段は、前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて前記同期装置が前記同期を確立できる基準装置がない場合に、第２の他の同期装置を介さずにいずれかの基準装置と前記同期を確立できる第１の他の同期装置が複数存在する場合、当該複数の第１の他の同期装置のうち、前記同期装置との通信に係る時間に基づいて、前記同期を確立する際に用いる基準信号の送信元となるべき装置を選択する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の同期装置。
5. 前記判定手段は、前記同期装置が前記同期を確立できる装置を管理する制御装置からの指示に応じて、前記他の同期装置を介して受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するか、前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するかを判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の同期装置。
6. 前記同期装置が前記同期を確立している装置との当該同期に障害が生じたことを検出する検出手段と、
   前記障害が生じたことを検出した場合に、当該障害が生じたことを前記制御装置に通知する通知手段と、
   をさらに有し、
   前記制御装置は、当該通知を受信したことに応じて、前記同期装置が基準信号を受信できる装置の中から、前記同期を確立する際に用いる基準信号の送信元となるべき装置を選択して、当該選択の結果を含む前記指示を前記同期装置へ送信する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の同期装置。
7. 前記制御手段は、前記同期を確立する際に用いる基準信号の切替を行う際に、切替の後の基準信号に基づく時刻の同期が確立されるまで、切替の前の基準信号に基づく周波数の同期を維持する、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の同期装置。
8. 前記制御手段は、前記他の同期装置を介して受信した基準信号に基づいて前記同期を確立すると判定された場合、当該他の同期装置に対して、前記同期を確立する際に用いる基準信号の配信を要求する、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の同期装置。
9. 前記制御手段は、基準信号の配信を要求した前記他の同期装置から、基準信号の当該配信が可能であることを示す信号を受信したことに応じて、当該他の同期装置から受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するように、前記確立手段を制御する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の同期装置。
10. 他の装置からの要求に応じて、基準信号を当該他の装置へ配信する配信手段をさらに有する、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の同期装置。
11. 前記配信手段は、前記確立手段が、前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて前記同期を確立している場合に、基準信号を配信できることを示す信号を送信する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の同期装置。
12. 前記判定手段における、前記他の同期装置を介して受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するか、前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するかの判定は、前記他の同期装置と前記基準装置とのいずれとの間で同期を確立するかの同期先の選択である、
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の同期装置。
13. 無線通信ネットワークに含まれる基地局装置であって、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の同期装置を有する、
    ことを特徴とする基地局装置。
14. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の同期装置を有する、
    ことを特徴とするネットワークノード。
15. 時刻の基準を与える基準装置との間で時刻の同期を確立する他の同期装置を介して又は当該他の同期装置を介さずに、受信した基準信号に基づいて、前記基準装置との間で前記同期を確立する確立手段を有する同期装置の制御方法であって、
    判定手段が、前記基準装置との間で前記同期を確立する際に、前記他の同期装置を介して受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するか、前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するかを判定する判定工程と、
    制御手段が、前記他の同期装置を介して受信した基準信号に基づいて前記同期を確立する場合は当該他の同期装置から受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するように、前記他の同期装置を介さずに受信した基準信号に基づいて前記同期を確立する場合は前記基準装置から受信した基準信号に基づいて前記同期を確立するように、前記確立手段を制御する制御工程と、
    を有し、
    前記判定工程では、前記他の同期装置を介さずに受信したネットワークの混雑により同期精度への影響を受ける基準信号に基づいて前記同期を確立した場合の同期精度が所定の基準を満たさない場合に、前記他の同期装置を介して受信した基準信号に基づいて前記同期を確立すると判定する、
    ことを特徴とする制御方法。

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