フレーム伝送装置及び同期方法
【課題】遅延測定フレームを用いた時刻同期処理において、遅延測定フレームの伝送遅延の検出精度を向上する。
【解決手段】フレーム伝送装置２は、時計部１５と、基準時刻を測定するノード装置３との間で交換される遅延測定フレームの伝送経路を、伝送網で定められた複数の経路の間で切り替える経路制御部２６と、複数の経路のそれぞれにおける遅延測定フレームの伝送遅延の揺らぎ推定値を決定する揺らぎ推定部３０と、揺らぎ推定値に応じて複数の経路から選択されるいずれかの経路で交換される遅延測定フレームに従って、時計部１５を基準時刻に同期させる時刻同期部（３１、３２）を備える。
【解決手段】フレーム伝送装置２は、時計部１５と、基準時刻を測定するノード装置３との間で交換される遅延測定フレームの伝送経路を、伝送網で定められた複数の経路の間で切り替える経路制御部２６と、複数の経路のそれぞれにおける遅延測定フレームの伝送遅延の揺らぎ推定値を決定する揺らぎ推定部３０と、揺らぎ推定値に応じて複数の経路から選択されるいずれかの経路で交換される遅延測定フレームに従って、時計部１５を基準時刻に同期させる時刻同期部（３１、３２）を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で論じられる実施態様は、伝送網にてフレームを伝送する伝送装置間の時刻同期に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝送網にてフレームを伝送する伝送装置間において時刻同期を行う方法として、例えばＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）１５８８にて定められる高精度時間プロトコル（ＰＴＰ: Precision Time Protocol）がある。高精度時間プロトコルでは、伝送装置は、マスタクロックとの間でＰＴＰメッセージと呼ばれる遅延測定フレームを交換することにより、伝送装置側の時計とマスタクロックの時計との誤差を補正する。
【０００３】
なお、ネットワーク同期方法として以下のような方法が知られている。同期パケットのマスタカウンタ値と、そのタイミングでのスレーブカウンタ値の差分から経路ジッタを算出する。直近のものを含めた複数個の経路ジッタを記憶する。記憶された複数個の経路ジッタのうち最小経路ジッタを抽出する。各経路ジッタと最小経路ジッタの差分から予測経路ジッタを形成する。スレーブカウンタ値に予測経路ジッタを加えて補正後スレーブカウンタ値を算出する。直近のものを含めた複数個の補正後スレーブカウンタ値を記憶する。直近のものを含めた複数個の同期パケットのマスタカウンタ値を記憶する。記憶された２つの補正後スレーブカウンタ値の差分と、それに対応し２つのマスタカウンタ値の差分との比から周波数偏差を算出してネットワーク同期を行う。
【０００４】
また、他のネットワーク同期に関する技術として以下のようなＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）網が知られている。ＡＴＭ網は、複数のＡＴＭノードを含み、マスタ局が、時刻転送セルを生成するセル生成手段と、時刻転送セルを時刻補正を実施したい所定時刻に伝送路へ挿入するセル挿入手段とを備える。スレーブ局が、伝送路から取り込んだ多重化セルから時刻転送セルを抽出するセル抽出手段と、抽出した時刻転送セルの受信時刻を当該スレーブ局の基準時刻として設定する設定手段とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４７８８号公報
【特許文献２】特開平１０−３３６１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
正確に時刻同期を実現するためには、マスタクロックと伝送装置の間で交換される遅延測定フレームの伝送遅延が出来るだけ正確に検出できることが望ましい。開示の装置及び方法は、遅延測定フレームを用いた時刻同期処理において、遅延測定フレームの伝送遅延の検出精度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
装置の一観点によれば、フレーム伝送装置が与えられる。このフレーム伝送装置は、時計部と、基準時刻を測定するノード装置との間で交換される遅延測定フレームの伝送経路を、伝送網で定められた複数の経路の間で切り替える経路制御部と、複数の経路のそれぞれにおける遅延測定フレームの伝送遅延の揺らぎ推定値を決定する揺らぎ推定部と、揺らぎ推定値に応じて複数の経路から選択されるいずれかの経路で交換される遅延測定フレームに従って時計部を基準時刻に同期させる時刻同期部を備える。
【０００８】
方法の一観点によれば、フレーム伝送装置の同期方法が与えられる。この同期方法では、基準時刻を測定するノード装置との間で交換される遅延測定フレームの伝送経路を、伝送網で定められた複数の経路の間で切り替え、複数の経路のそれぞれにおける遅延測定フレームの伝送遅延の揺らぎ推定値を算出し、揺らぎ推定値に応じて複数の経路から選択されるいずれかの経路で交換される遅延測定フレームに従って、フレーム伝送装置の時計を基準時刻に同期させる。
【発明の効果】
【０００９】
本件開示の装置又は方法によれば、遅延測定フレームを用いた時刻同期処理において、遅延測定フレームの伝送遅延の検出精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】伝送ネットワークの構成例を示す図である。
【図２】伝送装置のハードウエア構成の一例を示す図である。
【図３】伝送装置の一例の機能ブロック図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、伝送ネットワーク内で設定される複数のアクティブトポロジの例の説明図である。
【図５】マスタクロック装置のハードウエア構成の一例を示す図である。
【図６】マスタクロック装置の一例の機能ブロック図である。
【図７】補正量決定処理の説明図である。
【図８】伝送装置による処理の第１例の説明図である。
【図９】遅延時間と測定時刻との関係を示すグラフである。
【図１０】伝送装置による処理の第２例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜１．ネットワーク構成＞
以下、添付する図面を参照して好ましい実施例について説明する。図１は、伝送ネットワークの構成例を示す図である。例示の伝送ネットワーク１は、フレームを伝送する複数の伝送装置２−１〜２−９と、伝送装置２−１に接続されたマスタクロック装置３を備える。図示の例では、伝送装置２−１は伝送装置２−２及び２−４と接続され、伝送装置２−２は伝送装置２−１、２−３及び２−５と接続され、伝送装置２−３は伝送装置２−２及び２−６と接続される。伝送装置２−４は伝送装置２−１、２−５及び２−７と接続され、伝送装置２−５は伝送装置２−２、２−４、２−６及び２−８と接続され、伝送装置２−６は伝送装置２−３、２−５及び２−９と接続される。伝送装置２−７は伝送装置２−４及び２−８と接続され、伝送装置２−８は伝送装置２−５、２−７及び２−９と接続され、伝送装置２−９は伝送装置２−６及び２−８と接続される。但し、伝送ネットワーク１の接続形態は図１に示すものに限定されない。以下の説明において、伝送装置２−１〜２−９を総称して「伝送装置２」と表記することがある。
【００１２】
伝送装置２は、任意の伝送装置２とマスタクロック装置３との間で交換される遅延測定フレームを伝送ネットワーク１内で予め指定された経路上で伝送する。遅延測定フレームを伝送する経路は、伝送ネットワーク１がＬ２（Layer 2）ネットワークであるとき、例えば、ＭＳＴＰ（Multiple Spanning Tree Protocol）におけるアクティブトポロジとして指定してよい。他の実施例では、ＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）により、伝送ネットワーク１内で遅延測定フレームを伝送する経路が指定されてもよい。
【００１３】
以下に説明する事例では、遅延測定フレームを伝送する経路がＭＳＴＰにおけるアクティブトポロジとして指定される。しかしながら、本明細書にて開示する装置及び方法を適用できる伝送ネットワークは、この例示に限定されるものではない。本明細書にて開示する装置及び方法は、任意の伝送装置とマスタクロック装置との間で交換される遅延測定フレームの伝送経路として、複数の経路を指定できる伝送ネットワークに広く適用可能である。
【００１４】
＜２．伝送装置＞
＜２．１．ハードウエア構成例＞
続いて、伝送装置２の構成について説明する。図２は、伝送装置２のハードウエア構成の一例を示す図である。伝送装置２は、プロセッサ１０と、補助記憶装置１１と、メモリ１２と、スイッチ論理回路１３と、ポート１４−１〜１４−ｎと、時計１５を備える。なお、図２に示すハードウエア構成は、あくまで伝送装置２を実現するハードウエア構成の１つである。本明細書において以下に記載される処理を実行するものであれば、他のどのようなハードウエア構成が採用されてもよい。
【００１５】
プロセッサ１０は、伝送装置２の動作制御や、フレームの伝送遅延の測定処理及び以下に説明する時計１５の同期処理を行う。補助記憶装置１１には、プロセッサ１０にこれらの処理を実行させるための制御プログラムが格納される。補助記憶装置１１は、コンピュータプログラムを記憶するための不揮発性記憶装置を備える。不揮発性記憶装置は、例えば、読み出し専用メモリ（ROM: Read Only Memory）や、フラッシュメモリ、ハードディスクであってよい。メモリ１２には、プロセッサ１０が制御プログラムを実行する際に使用される各データ及び一時データが格納される。メモリ１２は、ランダムアクセスメモリ（RAM: Random Access Memory）を含んでいてよい。
【００１６】
スイッチ論理回路１３は、ポート１４−１〜１４−ｎにて送受信されるフレームを通信プロトコルに従ってスイッチングする処理を行う論理回路である。スイッチ論理回路１３は、例えば、LSI（large scale integration）やASIC（Application Specific Integrated Circuit）、FPGA（Field-Programming Gate Array）等であってよい。
【００１７】
＜２．２．機能構成＞
続いて、上記ハードウエア構成によって実現される伝送装置２の機能について説明する。図３は、伝送装置２の一例の機能ブロック図である。なお、図３は、以下の説明に関係する機能を中心として示している。伝送装置２は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。
【００１８】
伝送装置２は、上述の時計部１５と、ブリッジ処理部２０と、ＰＴＰメッセージ取得部２１−１及び２１−２と、多重化部２２−１及び２２−２と、ブリッジプロトコルデータユニット取得部２３−１及び２３−２を備える。伝送装置２は、ＰＴＰメッセージ処理部２４と、タイムスタンプ付加部２５と、タグ付加部２６と、タグ削除部２７と、監視部２８を備える。また、伝送装置２は、揺らぎ推定部３０と、補正時刻処理部３１と、選択部３２を備える。なお、添付する図面及び以下の説明において、ブリッジプロトコルデータユニットをＢＰＤＵ（Bridge Protocol Data Unit）と表記することがある。
【００１９】
ブリッジ処理部２０、ＰＴＰメッセージ取得部２１−１及び２１−２、多重化部２２−１及び２２−２、並びに、ＢＰＤＵ取得部２３−１及び２３−２による処理は、図２に示すスイッチ論理回路１３により実行される。また、ＰＴＰメッセージ処理部２４、タイムスタンプ付加部２５、タグ付加部２６、タグ削除部２７、及び監視部２８による処理は、スイッチ論理回路１３により実行される。揺らぎ推定部３０、補正時刻処理部３１、選択部３２による処理は、プロセッサ１０により実行される。
【００２０】
ブリッジ処理部２０は、ＭＳＴＰに従って、ポート１４−１〜１４−ｎにて送受信されるフレームを中継する処理を実行する。例えば、ブリッジ処理部２０は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑに従うフレームを中継する処理を実行する。ブリッジ処理部２０は、ＭＳＴＰに従う信号処理を実行するＭＳＴＰ処理部２９を備える。ＰＴＰメッセージ取得部２１−１は、ポート１４−１から受信したフレームのうちＰＴＰメッセージを取得して、タグ削除部２７へ出力する。ＰＴＰメッセージは、伝送装置２とマスタクロック装置３との間のフレームの伝送遅延を測定するために伝送装置２とマスタクロック装置３との間で交換される遅延測定フレームである。多重化部２２−１は、タグ付加部２６によってＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network:仮想ローカルエリアネットワーク）タグが付加されたＰＴＰメッセージを、ポート１４−１から送信するフレームへ多重化する。ＢＰＤＵ取得部２３−１は、ポート１４−１から受信したフレームのうちＢＰＤＵを取得して、ＭＳＴＰ処理部２９へ通知する。
【００２１】
同様に、ＰＴＰメッセージ取得部２１−２は、ポート１４−２から受信したフレームのうちＰＴＰメッセージを取得して、タグ削除部２７へ出力する。多重化部２２−２は、タグ付加部２６によってＶＬＡＮタグが付加されたＰＴＰメッセージを、ポート１４−２から送信するフレームへ多重化する。ＢＰＤＵ取得部２３−２は、ポート１４−２から受信したフレームのうちＢＰＤＵを取得して、ＭＳＴＰ処理部２９へ通知する。他のポート１４−３〜１４−ｎに対しても、同様のＰＴＰメッセージ取得部、多重化部、ＢＰＤＵ取得部が設けられる。なお、ポート１４−１〜１４−ｎ、ＰＴＰメッセージ取得部２１−１及び２１−２を、それぞれ総称して「ポート１４」、「ＰＴＰメッセージ取得部２１」と表記することがある。また、多重化部２２−１及び２２−２、ＢＰＤＵ取得部２３−１及び２３−２を、それぞれ総称して「多重化部２２」、「ＢＰＤＵ取得部２３」と表記することがある。
【００２２】
ＰＴＰメッセージ処理部２４は、所定の時刻同期プロトコルに従ってマスタクロック装置３との間でＰＴＰメッセージを交換する。例えば、時刻同期プロトコルは、ＩＥＥＥ１５８８にて定められる高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）である。
【００２３】
伝送ネットワーク１には、伝送装置２とマスタクロック装置３との間のＰＴＰメッセージの伝送のために、複数の異なるアクティブトポロジが定められる。ＭＳＴＰ処理部２９は、伝送ネットワーク１の保守者の設定に従ってＭＳＴ（Multiple Spanning Tree）インスタンス毎に互いに異なるアクティブトポロジを計算する。また、ＭＳＴＰ処理部２９は、各ＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network:仮想ローカルエリアネットワーク）毎に少なくとも１つの異なるＭＳＴインスタンスを対応付ける。
【００２４】
図４の（Ａ）及び図４の（Ｂ）は、伝送ネットワーク１内で設定されるアクティブトポロジの例の説明図である。あるＶＬＡＮのアクティブトポロジは、図４の（Ａ）に示すように、伝送装置２−２と２−５の間、伝送装置２−３と２−６との間、伝送装置２−５と２−８との間、伝送装置２−６と２−９との間を接続するポートをブロックする。このようなアクティブトポロジの形状を点線１００にて示す。この場合に、ＰＴＰメッセージの伝送経路は、例えば一点鎖線１０１で示すような経路とすることが可能である。
【００２５】
他のＶＬＡＮのアクティブトポロジは、図４の（Ｂ）に示すように、伝送装置２−１と２−２の間、伝送装置２−２と２−３との間、伝送装置２−４と２−５との間、伝送装置２−５と２−６との間を接続するポートをブロックする。このようなアクティブトポロジの形状を点線１０２にて示す。この場合に、ＰＴＰメッセージの伝送経路は、例えば一点鎖線１０３で示すような経路とすることが可能である。このように、ＶＬＡＮ毎に異なるアクティブトポロジのＭＳＴインスタンスを対応付けることによって、異なる複数の経路を経由してＰＴＰメッセージを伝送することができる。
【００２６】
図３を参照する。ＰＴＰメッセージ処理部２４は、ＰＴＰメッセージが経由する複数のＶＬＡＮ毎に、マスタクロック装置３との間のＰＴＰメッセージの交換処理を行う。タイムスタンプ付加部２５は、マスタクロック装置３から受信したＰＴＰメッセージにタイムスタンプを付加してＰＴＰメッセージ処理部２４へ入力する。また、タイムスタンプ付加部２５は、ＰＴＰメッセージ処理部２４が出力するＰＴＰメッセージにタイムスタンプを付加してタグ付加部２６へ入力する。タイムスタンプ付加部２５により付加されるタイムスタンプの時刻は、時計１５によって測定される時刻に基づいて決定される。
【００２７】
タグ付加部２６は、タイムスタンプ付加部２５によりタイムスタンプが付加されたＰＴＰメッセージに、このＰＴＰメッセージを伝送するＶＬＡＮに応じたＶＬＡＮ番号を含むＶＬＡＮタグを付加して多重化部２２へ出力する。ＶＬＡＮ番号によってＰＴＰメッセージが伝送するアクティブトポロジが切り替えられるため、タグ付加部２６は、ＰＴＰメッセージが経由する経路を複数の経路の間で切り替える経路制御部の一例である。
【００２８】
タグ削除部２７は、ＰＴＰメッセージ取得部２１−１が取得したＰＴＰメッセージからＶＬＡＮタグを削除してタイムスタンプ付加部２５へ入力する。また、タグ削除部２７は、ＶＬＡＮタグにおいて指定されたＶＬＡＮ番号を通知することにより、ＰＴＰメッセージが経由したＶＬＡＮをＰＴＰメッセージ処理部２４に知らせる。
【００２９】
監視部２８は、伝送装置２に接続されるリンクの障害の有無を検出する。監視部２８は、リンクの障害の発生及び復旧を検出すると、発生した障害及び復旧をＭＳＴＰ処理部２９に通知する。ＭＳＴＰ処理部２９は、発生した障害及び復旧によるアクティブトポロジの変化と、アクティブトポロジが変化するＭＳＴインスタンスを指定するメッセージを、他の伝送装置２へ送信する。このメッセージは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．Ｑに規定されるトポロジ変化フラグ（Topology Change flag）がセットされたＢＰＤＵであってよい。各伝送装置２のＭＳＴＰ処理部２９は、ＢＰＤＵを受信すると隣接する伝送装置２にそれぞれ伝送するので、発生した障害及び復旧によるアクティブトポロジの変化を知らせるＢＰＤＵは、伝送ネットワーク全体の伝送装置２に伝搬される。
【００３０】
揺らぎ推定部３０は、ＰＴＰメッセージが伝送されるＶＬＡＮ毎に、各ＶＬＡＮ上で伝送されたＰＴＰメッセージの伝送遅延の揺らぎを推定する。補正時刻処理部３１は、受信したＰＴＰメッセージに基づいて、マスタクロック装置３の時計と時計１５との間のずれを計算し、時計１５の補正量を決定する。時計１５の補正量の決定処理及び伝送遅延の揺らぎの推定処理については、以下の「４．補正量決定処理」及び「５．２．揺らぎ推定処理」にて説明する。
【００３１】
選択部３２は、複数のＶＬＡＮのうち伝送遅延の揺らぎが最も少ないＶＬＡＮを経由したＰＴＰメッセージに基づいて決定された補正量を選択する。選択部３２は、選択された補正量で時計１５の時刻を補正することにより、時計１５をマスタクロック装置３の時計に同期させる。選択部３２は、マスタクロック装置３が計時する基準時刻に時計部１５を同期させる時刻同期部の一例である。
＜３．マスタクロック装置＞
＜３．１．ハードウエア構成例＞
続いて、マスタクロック装置３の構成について説明する。図５は、マスタクロック装置３のハードウエア構成の一例を示す図である。マスタクロック装置３は、プロセッサ４０と、補助記憶装置４１と、メモリ４２と、ネットワークインタフェース回路４３と、時計４４を備える。添付する図面においてネットワークインタフェースを「ＮＩＦ」と表記することがある。なお、図５に示すハードウエア構成は、あくまでマスタクロック装置３を実現するハードウエア構成の１つである。本明細書において以下に記載される処理を実行するものであれば、他のどのようなハードウエア構成が採用されてもよい。
【００３２】
プロセッサ４０は、伝送ネットワーク１内の伝送装置２の時計１５の同期処理を行う。補助記憶装置４１には、プロセッサ４０にこれらの処理を実行させるための同期処理プログラムが格納される。補助記憶装置４１は、コンピュータプログラムを記憶するための不揮発性記憶装置を備える。不揮発性記憶装置は、例えば、読み出し専用メモリや、フラッシュメモリ、ハードディスクであってよい。メモリ４２には、プロセッサ４０が同期処理プログラムを実行する際に使用される各データ及び一時データが格納される。メモリ４２は、ランダムアクセスメモリを含んでいてよい。
【００３３】
ネットワークインタフェース回路４３は、伝送ネットワーク１を経由するフレームの送受信処理を実行する。時計４４は、伝送ネットワーク１内の伝送装置２の時計１５を同期させる基準時刻を計時する。
【００３４】
＜３．２．機能構成＞
続いて、上記ハードウエア構成によって実現されるマスタクロック装置３の機能について説明する。図６は、マスタクロック装置３の一例の機能ブロック図である。なお、図６は、以下の説明に関係する機能を中心として示している。マスタクロック装置３は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。
【００３５】
マスタクロック装置３は、上述の時計４４の他、ＰＴＰメッセージ処理部５０と、タイムスタンプ付加部５１と、タグ付加部５２と、タグ削除部５３を備える。ＰＴＰメッセージ処理部５０と、タイムスタンプ付加部５１と、タグ付加部５２と、タグ削除部５３の処理は、図５に示すプロセッサ４０により実行される。
【００３６】
ＰＴＰメッセージ処理部５０は、ＰＴＰメッセージが経由する複数のＶＬＡＮ毎に、伝送装置２の各々との間でＰＴＰメッセージを交換する。タイムスタンプ付加部５１は、伝送装置２から受信したＰＴＰメッセージにタイムスタンプを付加してＰＴＰメッセージ処理部５０へ入力する。また、タイムスタンプ付加部５１は、ＰＴＰメッセージ処理部５０が出力するＰＴＰメッセージにタイムスタンプを付加してタグ付加部５２へ入力する。タイムスタンプ付加部５０により付加されるタイムスタンプの時刻は、時計４４によって測定される時刻に基づいて決定される。
【００３７】
タグ付加部５２は、タイムスタンプ付加部５１によりタイムスタンプが付加されたＰＴＰメッセージに、このＰＴＰメッセージを伝送するＶＬＡＮに応じたＶＬＡＮ番号を含むＶＬＡＮタグを付加して送信する。タグ削除部５３は、伝送装置２から受信したＰＴＰメッセージからＶＬＡＮタグを削除してタイムスタンプ付加部５１へ入力する。また、タグ削除部５３は、ＶＬＡＮタグにおいて指定されたＶＬＡＮ番号を通知することにより、ＰＴＰメッセージが経由したＶＬＡＮをＰＴＰメッセージ処理部５０に知らせる。
【００３８】
＜４．補正量決定処理＞
続いて、伝送装置２の補正時刻処理部３１による時刻同期処理の一例を説明する。本例では、伝送装置２及びマスタクロック装置３は、ＰＴＰに従って伝送装置２の時計１５を、マスタクロック装置３の時計４４に同期させる。図７は、時刻同期処理の一例の説明図である。なお、以下、図８を参照して説明する一連の処理は複数の手順を含む方法と解釈してよい。この場合に「オペレーション」を「ステップ」と読み替えてもよい。図８及び図１０の場合も同様である。
【００３９】
オペレーションＡＡにおいてマスタクロック装置３のＰＴＰメッセージ処理部５０は、Ｓｙｎｃと呼ばれるＰＴＰメッセージを伝送装置２に向けて送出し、ｓｙｎｃメッセージの送出時刻Ｔ１を記憶する。オペレーションＡＢにおいてマスタクロック装置３のＰＴＰメッセージ処理部５０は、このＴ１の値をＦｏｌｌｏｗＵｐと呼ばれるＰＴＰメッセージを用いて伝送装置２に通知する。
【００４０】
伝送装置２では、Ｓｙｎｃメッセージが受信されると、タイムスタンプ付加部２５がＳｙｎｃメッセージに受信時刻Ｔ２のタイムスタンプを付加し、ＰＴＰメッセージ処理部２４へ入力する。ＰＴＰメッセージ処理部２４は、受信時刻Ｔ２を記憶する。またＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを受信されると、ＰＴＰメッセージ処理部２４はこの中からＴ１の値を取り出して記憶する。
【００４１】
オペレーションＡＣにおいて伝送装置２のＰＴＰメッセージ処理部２４は、ＤｅｌａｙＲｅｑと呼ばれるＰＴＰメッセージをマスタクロック装置３に向けて送出するとともに、その送出時刻Ｔ３を記憶する。マスタクロック装置３では、ＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを受信が受信されると、タイムスタンプ付加部２５がＤｅｌａｙＲｅｑメッセージに受信時刻Ｔ４のタイムスタンプを付加し、ＰＴＰメッセージ処理部５０へ入力する。ＰＴＰメッセージ処理部５０は、受信時刻Ｔ４を記憶する。オペレーションＡＤにおいてＰＴＰメッセージ処理部５０は、ＤｅｌａｙＲｅｓｐと呼ばれるＰＴＰメッセージを使って伝送装置２に受信時刻Ｔ４を通知する。
【００４２】
マスタクロック装置３と伝送装置２は、これらのＰＴＰメッセージの交換を周期的に行ないＴ１〜Ｔ４を取得する。伝送装置２の時刻補正処理部３１は、時刻補正アルゴリズムを起動し、Ｔ１〜Ｔ４の値を使って時計１５をマスタクロック装置３の時計４４に同期させる補正量を決定する。Ｔ１〜Ｔ４によりマスタクロック装置３と伝送装置２との間の伝送遅延Ｄは（（Ｔ４−Ｔ１）−（Ｔ３−Ｔ２））／２により定まる。時刻補正処理部３１は、時計１５の時刻及び時計４４の時刻の差と伝送遅延Ｄとに基づいて、時計１５の補正量を決定する。
【００４３】
＜５．第１実施例＞
＜５．１．伝送装置による処理＞
続いて、時刻同期における伝送装置２の処理を説明する。図８は、伝送装置２による処理の第１例の説明図である。オペレーションＢＡでは、伝送ネットワーク１の保守者によってＰＴＰメッセージを交換するための複数のＶＬＡＮが設定される。ＭＳＴＰ処理部２９は、保守者の設定に従って各ＶＬＡＮに対応付けられるＭＳＴインスタンス毎に互いに異なるアクティブトポロジを計算する。以下の説明において、ＰＴＰメッセージを交換するために設定される複数のＶＬＡＮを、「指定ＶＬＡＮ」と表記する。
【００４４】
オペレーションＢＢにおいて、伝送装置２のＰＴＰメッセージ処理部２４とマスタクロック装置の３ＰＴＰメッセージ処理部５０は、全ての指定ＶＬＡＮの各々においてＰＴＰメッセージを複数回交換する。オペレーションＢＣにおいて時刻補正処理部３１は、指定ＶＬＡＮ毎に、交換したＰＴＰメッセージに基づいて時計１５の補正量を計算する。
【００４５】
オペレーションＢＤにおいて揺らぎ推定部３０は、指定ＶＬＡＮ毎に、各ＶＬＡＮ上で伝送されたＰＴＰメッセージの伝送遅延の揺らぎ推定を決定する。オペレーションＢＥにおいて選択部３２は、複数のＶＬＡＮのうち伝送遅延の揺らぎが最も少ないＶＬＡＮを経由したＰＴＰメッセージに基づいて決定された補正量を選択する。選択部３２は、選択された補正量で時計１５の時刻を補正することにより、時計１５をマスタクロック装置３の時計に同期させる。その後に処理は、オペレーションＢＡに戻る。
【００４６】
＜５．２．揺らぎ推定処理＞
次に、揺らぎ推定部３０によるＰＴＰメッセージの伝送遅延の揺らぎの推定処理を説明する。ＰＴＰメッセージは周期的に繰り返し交換されるので、第ｉ回目のＳｙｎｃメッセージの送出時刻をＴ１（ｉ）、Ｓｙｎｃメッセージの受信時刻をＴ２（ｉ）と表記する。同様に、第ｉ回目のＤｅｌａｙＲｅｑメッセージの送出時刻をＴ３（ｉ）、ＤｅｌａｙＲｅｑメッセージの受信時刻をＴ４（ｉ）と表記する。図９は、遅延時間（Ｔ２（ｉ）−Ｔ１（ｉ））をＹ軸に示し、遅延時間の測定時刻をＸ軸８に示したグラフを図９に示す。測定時刻として、変数「ｉ」やＴ１（ｉ）を使用してもよい。揺らぎ推定部３０は、遅延時間と測定時刻との関数を直線近似する。点線１１０は、遅延時間と測定時刻との間の関係の一次近似直線を示す。
【００４７】
揺らぎ推定部３０は、一次近似直線１１０と実際に観測された遅延時間（Ｔ２（ｉ）−Ｔ１（ｉ））との近似誤差を算出する。近似誤差は、例えば一次近似直線１１０と遅延時間との差の絶対値や差分の二乗であってよい。揺らぎ推定部３０は、所定期間における近似誤差の平均値をＳｙｎｃメッセージに対する遅延揺らぎの推定値とする。揺らぎ推定部３０は、ＤｅｌａｙＲｅｑメッセージに対しても同様に遅延揺らぎの推定値を計算し、これら二つの値の平均値を揺らぎ推定部３０の出力とする。
【００４８】
ＰＴＰメッセージの遅延時間の平均は、伝送装置２の時計１５とマスタクロック装置３の時計４４の周波数偏差によって変化する。このため、遅延揺らぎの測定期間に測定される遅延時間の平均値にはこの周波数偏差の成分が含まれる。上述のように一次近似直線に対する遅延時間の測定値の近似誤差に基づき遅延揺らぎを算出することで、遅延揺らぎの計算からこの周波数偏差の影響を除外できる。
【００４９】
＜５．３．実施例の効果＞
本実施例によれば、遅延揺らぎの小さい経路で交換された遅延測定フレームに基づいて伝送装置２の時計の補正量が決定されるため、より精度の高い時刻同期が実現できる。
【００５０】
＜６．第２実施例＞
続いて、他の実施例について説明する。本実施例では、伝送装置２が、アクティブトポロジが変化するＭＳＴインスタンスを指定するメッセージを受信した場合に、ＭＳＴＰ処理部２９は、どのＶＬＡＮのアクティブトポロジが変化したのかを選択部３２に通知する。選択部３２は、トポロジ変化後の一定期間の間、トポロジ変化を通知されたＶＬＡＮを用いて交換されたＰＴＰメッセージを元に計算された補正量を、時計１５の時刻を補正する補正量として選択しないようにする。
【００５１】
図１０は、伝送装置２による処理の第２例の説明図である。オペレーションＣＡ〜ＣＤの処理は、図８に示すオペレーションＢＡ〜ＢＤの処理と同様である。オペレーションＣＥにおいて選択部３２は、全ての指定ＶＬＡＮのうち直前の所定期間内にトポロジ変更がなかったＶＬＡＮを選択する。オペレーションＣＦにおいて選択部３２は、オペレーションＣＥで選択したＶＬＡＮのうち伝送遅延の揺らぎが最も少ないＶＬＡＮを経由したＰＴＰメッセージに基づいて決定された補正量を選択する。選択部３２は、選択された補正量で時計１５の時刻を補正する。その後に処理は、オペレーションＣＡに戻る。
【００５２】
本実施例によれば、トポロジ変化のなかったＶＬＡＮ上で交換された遅延測定フレームに基づいて伝送装置２の時計の補正量が決定されるため、障害にも影響されにくい時刻同期を実現し、時刻同期の精度をより向上させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 伝送ネットワーク
２ 伝送装置
３ マスタクロック装置
１５ 時計部
２６ タグ付加部
３０ 揺らぎ補正部
３１ 時刻補正処理部
３２ 選択部
【技術分野】
【０００１】
本明細書で論じられる実施態様は、伝送網にてフレームを伝送する伝送装置間の時刻同期に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝送網にてフレームを伝送する伝送装置間において時刻同期を行う方法として、例えばＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）１５８８にて定められる高精度時間プロトコル（ＰＴＰ: Precision Time Protocol）がある。高精度時間プロトコルでは、伝送装置は、マスタクロックとの間でＰＴＰメッセージと呼ばれる遅延測定フレームを交換することにより、伝送装置側の時計とマスタクロックの時計との誤差を補正する。
【０００３】
なお、ネットワーク同期方法として以下のような方法が知られている。同期パケットのマスタカウンタ値と、そのタイミングでのスレーブカウンタ値の差分から経路ジッタを算出する。直近のものを含めた複数個の経路ジッタを記憶する。記憶された複数個の経路ジッタのうち最小経路ジッタを抽出する。各経路ジッタと最小経路ジッタの差分から予測経路ジッタを形成する。スレーブカウンタ値に予測経路ジッタを加えて補正後スレーブカウンタ値を算出する。直近のものを含めた複数個の補正後スレーブカウンタ値を記憶する。直近のものを含めた複数個の同期パケットのマスタカウンタ値を記憶する。記憶された２つの補正後スレーブカウンタ値の差分と、それに対応し２つのマスタカウンタ値の差分との比から周波数偏差を算出してネットワーク同期を行う。
【０００４】
また、他のネットワーク同期に関する技術として以下のようなＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）網が知られている。ＡＴＭ網は、複数のＡＴＭノードを含み、マスタ局が、時刻転送セルを生成するセル生成手段と、時刻転送セルを時刻補正を実施したい所定時刻に伝送路へ挿入するセル挿入手段とを備える。スレーブ局が、伝送路から取り込んだ多重化セルから時刻転送セルを抽出するセル抽出手段と、抽出した時刻転送セルの受信時刻を当該スレーブ局の基準時刻として設定する設定手段とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４７８８号公報
【特許文献２】特開平１０−３３６１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
正確に時刻同期を実現するためには、マスタクロックと伝送装置の間で交換される遅延測定フレームの伝送遅延が出来るだけ正確に検出できることが望ましい。開示の装置及び方法は、遅延測定フレームを用いた時刻同期処理において、遅延測定フレームの伝送遅延の検出精度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
装置の一観点によれば、フレーム伝送装置が与えられる。このフレーム伝送装置は、時計部と、基準時刻を測定するノード装置との間で交換される遅延測定フレームの伝送経路を、伝送網で定められた複数の経路の間で切り替える経路制御部と、複数の経路のそれぞれにおける遅延測定フレームの伝送遅延の揺らぎ推定値を決定する揺らぎ推定部と、揺らぎ推定値に応じて複数の経路から選択されるいずれかの経路で交換される遅延測定フレームに従って時計部を基準時刻に同期させる時刻同期部を備える。
【０００８】
方法の一観点によれば、フレーム伝送装置の同期方法が与えられる。この同期方法では、基準時刻を測定するノード装置との間で交換される遅延測定フレームの伝送経路を、伝送網で定められた複数の経路の間で切り替え、複数の経路のそれぞれにおける遅延測定フレームの伝送遅延の揺らぎ推定値を算出し、揺らぎ推定値に応じて複数の経路から選択されるいずれかの経路で交換される遅延測定フレームに従って、フレーム伝送装置の時計を基準時刻に同期させる。
【発明の効果】
【０００９】
本件開示の装置又は方法によれば、遅延測定フレームを用いた時刻同期処理において、遅延測定フレームの伝送遅延の検出精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】伝送ネットワークの構成例を示す図である。
【図２】伝送装置のハードウエア構成の一例を示す図である。
【図３】伝送装置の一例の機能ブロック図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、伝送ネットワーク内で設定される複数のアクティブトポロジの例の説明図である。
【図５】マスタクロック装置のハードウエア構成の一例を示す図である。
【図６】マスタクロック装置の一例の機能ブロック図である。
【図７】補正量決定処理の説明図である。
【図８】伝送装置による処理の第１例の説明図である。
【図９】遅延時間と測定時刻との関係を示すグラフである。
【図１０】伝送装置による処理の第２例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜１．ネットワーク構成＞
以下、添付する図面を参照して好ましい実施例について説明する。図１は、伝送ネットワークの構成例を示す図である。例示の伝送ネットワーク１は、フレームを伝送する複数の伝送装置２−１〜２−９と、伝送装置２−１に接続されたマスタクロック装置３を備える。図示の例では、伝送装置２−１は伝送装置２−２及び２−４と接続され、伝送装置２−２は伝送装置２−１、２−３及び２−５と接続され、伝送装置２−３は伝送装置２−２及び２−６と接続される。伝送装置２−４は伝送装置２−１、２−５及び２−７と接続され、伝送装置２−５は伝送装置２−２、２−４、２−６及び２−８と接続され、伝送装置２−６は伝送装置２−３、２−５及び２−９と接続される。伝送装置２−７は伝送装置２−４及び２−８と接続され、伝送装置２−８は伝送装置２−５、２−７及び２−９と接続され、伝送装置２−９は伝送装置２−６及び２−８と接続される。但し、伝送ネットワーク１の接続形態は図１に示すものに限定されない。以下の説明において、伝送装置２−１〜２−９を総称して「伝送装置２」と表記することがある。
【００１２】
伝送装置２は、任意の伝送装置２とマスタクロック装置３との間で交換される遅延測定フレームを伝送ネットワーク１内で予め指定された経路上で伝送する。遅延測定フレームを伝送する経路は、伝送ネットワーク１がＬ２（Layer 2）ネットワークであるとき、例えば、ＭＳＴＰ（Multiple Spanning Tree Protocol）におけるアクティブトポロジとして指定してよい。他の実施例では、ＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）により、伝送ネットワーク１内で遅延測定フレームを伝送する経路が指定されてもよい。
【００１３】
以下に説明する事例では、遅延測定フレームを伝送する経路がＭＳＴＰにおけるアクティブトポロジとして指定される。しかしながら、本明細書にて開示する装置及び方法を適用できる伝送ネットワークは、この例示に限定されるものではない。本明細書にて開示する装置及び方法は、任意の伝送装置とマスタクロック装置との間で交換される遅延測定フレームの伝送経路として、複数の経路を指定できる伝送ネットワークに広く適用可能である。
【００１４】
＜２．伝送装置＞
＜２．１．ハードウエア構成例＞
続いて、伝送装置２の構成について説明する。図２は、伝送装置２のハードウエア構成の一例を示す図である。伝送装置２は、プロセッサ１０と、補助記憶装置１１と、メモリ１２と、スイッチ論理回路１３と、ポート１４−１〜１４−ｎと、時計１５を備える。なお、図２に示すハードウエア構成は、あくまで伝送装置２を実現するハードウエア構成の１つである。本明細書において以下に記載される処理を実行するものであれば、他のどのようなハードウエア構成が採用されてもよい。
【００１５】
プロセッサ１０は、伝送装置２の動作制御や、フレームの伝送遅延の測定処理及び以下に説明する時計１５の同期処理を行う。補助記憶装置１１には、プロセッサ１０にこれらの処理を実行させるための制御プログラムが格納される。補助記憶装置１１は、コンピュータプログラムを記憶するための不揮発性記憶装置を備える。不揮発性記憶装置は、例えば、読み出し専用メモリ（ROM: Read Only Memory）や、フラッシュメモリ、ハードディスクであってよい。メモリ１２には、プロセッサ１０が制御プログラムを実行する際に使用される各データ及び一時データが格納される。メモリ１２は、ランダムアクセスメモリ（RAM: Random Access Memory）を含んでいてよい。
【００１６】
スイッチ論理回路１３は、ポート１４−１〜１４−ｎにて送受信されるフレームを通信プロトコルに従ってスイッチングする処理を行う論理回路である。スイッチ論理回路１３は、例えば、LSI（large scale integration）やASIC（Application Specific Integrated Circuit）、FPGA（Field-Programming Gate Array）等であってよい。
【００１７】
＜２．２．機能構成＞
続いて、上記ハードウエア構成によって実現される伝送装置２の機能について説明する。図３は、伝送装置２の一例の機能ブロック図である。なお、図３は、以下の説明に関係する機能を中心として示している。伝送装置２は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。
【００１８】
伝送装置２は、上述の時計部１５と、ブリッジ処理部２０と、ＰＴＰメッセージ取得部２１−１及び２１−２と、多重化部２２−１及び２２−２と、ブリッジプロトコルデータユニット取得部２３−１及び２３−２を備える。伝送装置２は、ＰＴＰメッセージ処理部２４と、タイムスタンプ付加部２５と、タグ付加部２６と、タグ削除部２７と、監視部２８を備える。また、伝送装置２は、揺らぎ推定部３０と、補正時刻処理部３１と、選択部３２を備える。なお、添付する図面及び以下の説明において、ブリッジプロトコルデータユニットをＢＰＤＵ（Bridge Protocol Data Unit）と表記することがある。
【００１９】
ブリッジ処理部２０、ＰＴＰメッセージ取得部２１−１及び２１−２、多重化部２２−１及び２２−２、並びに、ＢＰＤＵ取得部２３−１及び２３−２による処理は、図２に示すスイッチ論理回路１３により実行される。また、ＰＴＰメッセージ処理部２４、タイムスタンプ付加部２５、タグ付加部２６、タグ削除部２７、及び監視部２８による処理は、スイッチ論理回路１３により実行される。揺らぎ推定部３０、補正時刻処理部３１、選択部３２による処理は、プロセッサ１０により実行される。
【００２０】
ブリッジ処理部２０は、ＭＳＴＰに従って、ポート１４−１〜１４−ｎにて送受信されるフレームを中継する処理を実行する。例えば、ブリッジ処理部２０は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑに従うフレームを中継する処理を実行する。ブリッジ処理部２０は、ＭＳＴＰに従う信号処理を実行するＭＳＴＰ処理部２９を備える。ＰＴＰメッセージ取得部２１−１は、ポート１４−１から受信したフレームのうちＰＴＰメッセージを取得して、タグ削除部２７へ出力する。ＰＴＰメッセージは、伝送装置２とマスタクロック装置３との間のフレームの伝送遅延を測定するために伝送装置２とマスタクロック装置３との間で交換される遅延測定フレームである。多重化部２２−１は、タグ付加部２６によってＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network:仮想ローカルエリアネットワーク）タグが付加されたＰＴＰメッセージを、ポート１４−１から送信するフレームへ多重化する。ＢＰＤＵ取得部２３−１は、ポート１４−１から受信したフレームのうちＢＰＤＵを取得して、ＭＳＴＰ処理部２９へ通知する。
【００２１】
同様に、ＰＴＰメッセージ取得部２１−２は、ポート１４−２から受信したフレームのうちＰＴＰメッセージを取得して、タグ削除部２７へ出力する。多重化部２２−２は、タグ付加部２６によってＶＬＡＮタグが付加されたＰＴＰメッセージを、ポート１４−２から送信するフレームへ多重化する。ＢＰＤＵ取得部２３−２は、ポート１４−２から受信したフレームのうちＢＰＤＵを取得して、ＭＳＴＰ処理部２９へ通知する。他のポート１４−３〜１４−ｎに対しても、同様のＰＴＰメッセージ取得部、多重化部、ＢＰＤＵ取得部が設けられる。なお、ポート１４−１〜１４−ｎ、ＰＴＰメッセージ取得部２１−１及び２１−２を、それぞれ総称して「ポート１４」、「ＰＴＰメッセージ取得部２１」と表記することがある。また、多重化部２２−１及び２２−２、ＢＰＤＵ取得部２３−１及び２３−２を、それぞれ総称して「多重化部２２」、「ＢＰＤＵ取得部２３」と表記することがある。
【００２２】
ＰＴＰメッセージ処理部２４は、所定の時刻同期プロトコルに従ってマスタクロック装置３との間でＰＴＰメッセージを交換する。例えば、時刻同期プロトコルは、ＩＥＥＥ１５８８にて定められる高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）である。
【００２３】
伝送ネットワーク１には、伝送装置２とマスタクロック装置３との間のＰＴＰメッセージの伝送のために、複数の異なるアクティブトポロジが定められる。ＭＳＴＰ処理部２９は、伝送ネットワーク１の保守者の設定に従ってＭＳＴ（Multiple Spanning Tree）インスタンス毎に互いに異なるアクティブトポロジを計算する。また、ＭＳＴＰ処理部２９は、各ＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network:仮想ローカルエリアネットワーク）毎に少なくとも１つの異なるＭＳＴインスタンスを対応付ける。
【００２４】
図４の（Ａ）及び図４の（Ｂ）は、伝送ネットワーク１内で設定されるアクティブトポロジの例の説明図である。あるＶＬＡＮのアクティブトポロジは、図４の（Ａ）に示すように、伝送装置２−２と２−５の間、伝送装置２−３と２−６との間、伝送装置２−５と２−８との間、伝送装置２−６と２−９との間を接続するポートをブロックする。このようなアクティブトポロジの形状を点線１００にて示す。この場合に、ＰＴＰメッセージの伝送経路は、例えば一点鎖線１０１で示すような経路とすることが可能である。
【００２５】
他のＶＬＡＮのアクティブトポロジは、図４の（Ｂ）に示すように、伝送装置２−１と２−２の間、伝送装置２−２と２−３との間、伝送装置２−４と２−５との間、伝送装置２−５と２−６との間を接続するポートをブロックする。このようなアクティブトポロジの形状を点線１０２にて示す。この場合に、ＰＴＰメッセージの伝送経路は、例えば一点鎖線１０３で示すような経路とすることが可能である。このように、ＶＬＡＮ毎に異なるアクティブトポロジのＭＳＴインスタンスを対応付けることによって、異なる複数の経路を経由してＰＴＰメッセージを伝送することができる。
【００２６】
図３を参照する。ＰＴＰメッセージ処理部２４は、ＰＴＰメッセージが経由する複数のＶＬＡＮ毎に、マスタクロック装置３との間のＰＴＰメッセージの交換処理を行う。タイムスタンプ付加部２５は、マスタクロック装置３から受信したＰＴＰメッセージにタイムスタンプを付加してＰＴＰメッセージ処理部２４へ入力する。また、タイムスタンプ付加部２５は、ＰＴＰメッセージ処理部２４が出力するＰＴＰメッセージにタイムスタンプを付加してタグ付加部２６へ入力する。タイムスタンプ付加部２５により付加されるタイムスタンプの時刻は、時計１５によって測定される時刻に基づいて決定される。
【００２７】
タグ付加部２６は、タイムスタンプ付加部２５によりタイムスタンプが付加されたＰＴＰメッセージに、このＰＴＰメッセージを伝送するＶＬＡＮに応じたＶＬＡＮ番号を含むＶＬＡＮタグを付加して多重化部２２へ出力する。ＶＬＡＮ番号によってＰＴＰメッセージが伝送するアクティブトポロジが切り替えられるため、タグ付加部２６は、ＰＴＰメッセージが経由する経路を複数の経路の間で切り替える経路制御部の一例である。
【００２８】
タグ削除部２７は、ＰＴＰメッセージ取得部２１−１が取得したＰＴＰメッセージからＶＬＡＮタグを削除してタイムスタンプ付加部２５へ入力する。また、タグ削除部２７は、ＶＬＡＮタグにおいて指定されたＶＬＡＮ番号を通知することにより、ＰＴＰメッセージが経由したＶＬＡＮをＰＴＰメッセージ処理部２４に知らせる。
【００２９】
監視部２８は、伝送装置２に接続されるリンクの障害の有無を検出する。監視部２８は、リンクの障害の発生及び復旧を検出すると、発生した障害及び復旧をＭＳＴＰ処理部２９に通知する。ＭＳＴＰ処理部２９は、発生した障害及び復旧によるアクティブトポロジの変化と、アクティブトポロジが変化するＭＳＴインスタンスを指定するメッセージを、他の伝送装置２へ送信する。このメッセージは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．Ｑに規定されるトポロジ変化フラグ（Topology Change flag）がセットされたＢＰＤＵであってよい。各伝送装置２のＭＳＴＰ処理部２９は、ＢＰＤＵを受信すると隣接する伝送装置２にそれぞれ伝送するので、発生した障害及び復旧によるアクティブトポロジの変化を知らせるＢＰＤＵは、伝送ネットワーク全体の伝送装置２に伝搬される。
【００３０】
揺らぎ推定部３０は、ＰＴＰメッセージが伝送されるＶＬＡＮ毎に、各ＶＬＡＮ上で伝送されたＰＴＰメッセージの伝送遅延の揺らぎを推定する。補正時刻処理部３１は、受信したＰＴＰメッセージに基づいて、マスタクロック装置３の時計と時計１５との間のずれを計算し、時計１５の補正量を決定する。時計１５の補正量の決定処理及び伝送遅延の揺らぎの推定処理については、以下の「４．補正量決定処理」及び「５．２．揺らぎ推定処理」にて説明する。
【００３１】
選択部３２は、複数のＶＬＡＮのうち伝送遅延の揺らぎが最も少ないＶＬＡＮを経由したＰＴＰメッセージに基づいて決定された補正量を選択する。選択部３２は、選択された補正量で時計１５の時刻を補正することにより、時計１５をマスタクロック装置３の時計に同期させる。選択部３２は、マスタクロック装置３が計時する基準時刻に時計部１５を同期させる時刻同期部の一例である。
＜３．マスタクロック装置＞
＜３．１．ハードウエア構成例＞
続いて、マスタクロック装置３の構成について説明する。図５は、マスタクロック装置３のハードウエア構成の一例を示す図である。マスタクロック装置３は、プロセッサ４０と、補助記憶装置４１と、メモリ４２と、ネットワークインタフェース回路４３と、時計４４を備える。添付する図面においてネットワークインタフェースを「ＮＩＦ」と表記することがある。なお、図５に示すハードウエア構成は、あくまでマスタクロック装置３を実現するハードウエア構成の１つである。本明細書において以下に記載される処理を実行するものであれば、他のどのようなハードウエア構成が採用されてもよい。
【００３２】
プロセッサ４０は、伝送ネットワーク１内の伝送装置２の時計１５の同期処理を行う。補助記憶装置４１には、プロセッサ４０にこれらの処理を実行させるための同期処理プログラムが格納される。補助記憶装置４１は、コンピュータプログラムを記憶するための不揮発性記憶装置を備える。不揮発性記憶装置は、例えば、読み出し専用メモリや、フラッシュメモリ、ハードディスクであってよい。メモリ４２には、プロセッサ４０が同期処理プログラムを実行する際に使用される各データ及び一時データが格納される。メモリ４２は、ランダムアクセスメモリを含んでいてよい。
【００３３】
ネットワークインタフェース回路４３は、伝送ネットワーク１を経由するフレームの送受信処理を実行する。時計４４は、伝送ネットワーク１内の伝送装置２の時計１５を同期させる基準時刻を計時する。
【００３４】
＜３．２．機能構成＞
続いて、上記ハードウエア構成によって実現されるマスタクロック装置３の機能について説明する。図６は、マスタクロック装置３の一例の機能ブロック図である。なお、図６は、以下の説明に関係する機能を中心として示している。マスタクロック装置３は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。
【００３５】
マスタクロック装置３は、上述の時計４４の他、ＰＴＰメッセージ処理部５０と、タイムスタンプ付加部５１と、タグ付加部５２と、タグ削除部５３を備える。ＰＴＰメッセージ処理部５０と、タイムスタンプ付加部５１と、タグ付加部５２と、タグ削除部５３の処理は、図５に示すプロセッサ４０により実行される。
【００３６】
ＰＴＰメッセージ処理部５０は、ＰＴＰメッセージが経由する複数のＶＬＡＮ毎に、伝送装置２の各々との間でＰＴＰメッセージを交換する。タイムスタンプ付加部５１は、伝送装置２から受信したＰＴＰメッセージにタイムスタンプを付加してＰＴＰメッセージ処理部５０へ入力する。また、タイムスタンプ付加部５１は、ＰＴＰメッセージ処理部５０が出力するＰＴＰメッセージにタイムスタンプを付加してタグ付加部５２へ入力する。タイムスタンプ付加部５０により付加されるタイムスタンプの時刻は、時計４４によって測定される時刻に基づいて決定される。
【００３７】
タグ付加部５２は、タイムスタンプ付加部５１によりタイムスタンプが付加されたＰＴＰメッセージに、このＰＴＰメッセージを伝送するＶＬＡＮに応じたＶＬＡＮ番号を含むＶＬＡＮタグを付加して送信する。タグ削除部５３は、伝送装置２から受信したＰＴＰメッセージからＶＬＡＮタグを削除してタイムスタンプ付加部５１へ入力する。また、タグ削除部５３は、ＶＬＡＮタグにおいて指定されたＶＬＡＮ番号を通知することにより、ＰＴＰメッセージが経由したＶＬＡＮをＰＴＰメッセージ処理部５０に知らせる。
【００３８】
＜４．補正量決定処理＞
続いて、伝送装置２の補正時刻処理部３１による時刻同期処理の一例を説明する。本例では、伝送装置２及びマスタクロック装置３は、ＰＴＰに従って伝送装置２の時計１５を、マスタクロック装置３の時計４４に同期させる。図７は、時刻同期処理の一例の説明図である。なお、以下、図８を参照して説明する一連の処理は複数の手順を含む方法と解釈してよい。この場合に「オペレーション」を「ステップ」と読み替えてもよい。図８及び図１０の場合も同様である。
【００３９】
オペレーションＡＡにおいてマスタクロック装置３のＰＴＰメッセージ処理部５０は、Ｓｙｎｃと呼ばれるＰＴＰメッセージを伝送装置２に向けて送出し、ｓｙｎｃメッセージの送出時刻Ｔ１を記憶する。オペレーションＡＢにおいてマスタクロック装置３のＰＴＰメッセージ処理部５０は、このＴ１の値をＦｏｌｌｏｗＵｐと呼ばれるＰＴＰメッセージを用いて伝送装置２に通知する。
【００４０】
伝送装置２では、Ｓｙｎｃメッセージが受信されると、タイムスタンプ付加部２５がＳｙｎｃメッセージに受信時刻Ｔ２のタイムスタンプを付加し、ＰＴＰメッセージ処理部２４へ入力する。ＰＴＰメッセージ処理部２４は、受信時刻Ｔ２を記憶する。またＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージを受信されると、ＰＴＰメッセージ処理部２４はこの中からＴ１の値を取り出して記憶する。
【００４１】
オペレーションＡＣにおいて伝送装置２のＰＴＰメッセージ処理部２４は、ＤｅｌａｙＲｅｑと呼ばれるＰＴＰメッセージをマスタクロック装置３に向けて送出するとともに、その送出時刻Ｔ３を記憶する。マスタクロック装置３では、ＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを受信が受信されると、タイムスタンプ付加部２５がＤｅｌａｙＲｅｑメッセージに受信時刻Ｔ４のタイムスタンプを付加し、ＰＴＰメッセージ処理部５０へ入力する。ＰＴＰメッセージ処理部５０は、受信時刻Ｔ４を記憶する。オペレーションＡＤにおいてＰＴＰメッセージ処理部５０は、ＤｅｌａｙＲｅｓｐと呼ばれるＰＴＰメッセージを使って伝送装置２に受信時刻Ｔ４を通知する。
【００４２】
マスタクロック装置３と伝送装置２は、これらのＰＴＰメッセージの交換を周期的に行ないＴ１〜Ｔ４を取得する。伝送装置２の時刻補正処理部３１は、時刻補正アルゴリズムを起動し、Ｔ１〜Ｔ４の値を使って時計１５をマスタクロック装置３の時計４４に同期させる補正量を決定する。Ｔ１〜Ｔ４によりマスタクロック装置３と伝送装置２との間の伝送遅延Ｄは（（Ｔ４−Ｔ１）−（Ｔ３−Ｔ２））／２により定まる。時刻補正処理部３１は、時計１５の時刻及び時計４４の時刻の差と伝送遅延Ｄとに基づいて、時計１５の補正量を決定する。
【００４３】
＜５．第１実施例＞
＜５．１．伝送装置による処理＞
続いて、時刻同期における伝送装置２の処理を説明する。図８は、伝送装置２による処理の第１例の説明図である。オペレーションＢＡでは、伝送ネットワーク１の保守者によってＰＴＰメッセージを交換するための複数のＶＬＡＮが設定される。ＭＳＴＰ処理部２９は、保守者の設定に従って各ＶＬＡＮに対応付けられるＭＳＴインスタンス毎に互いに異なるアクティブトポロジを計算する。以下の説明において、ＰＴＰメッセージを交換するために設定される複数のＶＬＡＮを、「指定ＶＬＡＮ」と表記する。
【００４４】
オペレーションＢＢにおいて、伝送装置２のＰＴＰメッセージ処理部２４とマスタクロック装置の３ＰＴＰメッセージ処理部５０は、全ての指定ＶＬＡＮの各々においてＰＴＰメッセージを複数回交換する。オペレーションＢＣにおいて時刻補正処理部３１は、指定ＶＬＡＮ毎に、交換したＰＴＰメッセージに基づいて時計１５の補正量を計算する。
【００４５】
オペレーションＢＤにおいて揺らぎ推定部３０は、指定ＶＬＡＮ毎に、各ＶＬＡＮ上で伝送されたＰＴＰメッセージの伝送遅延の揺らぎ推定を決定する。オペレーションＢＥにおいて選択部３２は、複数のＶＬＡＮのうち伝送遅延の揺らぎが最も少ないＶＬＡＮを経由したＰＴＰメッセージに基づいて決定された補正量を選択する。選択部３２は、選択された補正量で時計１５の時刻を補正することにより、時計１５をマスタクロック装置３の時計に同期させる。その後に処理は、オペレーションＢＡに戻る。
【００４６】
＜５．２．揺らぎ推定処理＞
次に、揺らぎ推定部３０によるＰＴＰメッセージの伝送遅延の揺らぎの推定処理を説明する。ＰＴＰメッセージは周期的に繰り返し交換されるので、第ｉ回目のＳｙｎｃメッセージの送出時刻をＴ１（ｉ）、Ｓｙｎｃメッセージの受信時刻をＴ２（ｉ）と表記する。同様に、第ｉ回目のＤｅｌａｙＲｅｑメッセージの送出時刻をＴ３（ｉ）、ＤｅｌａｙＲｅｑメッセージの受信時刻をＴ４（ｉ）と表記する。図９は、遅延時間（Ｔ２（ｉ）−Ｔ１（ｉ））をＹ軸に示し、遅延時間の測定時刻をＸ軸８に示したグラフを図９に示す。測定時刻として、変数「ｉ」やＴ１（ｉ）を使用してもよい。揺らぎ推定部３０は、遅延時間と測定時刻との関数を直線近似する。点線１１０は、遅延時間と測定時刻との間の関係の一次近似直線を示す。
【００４７】
揺らぎ推定部３０は、一次近似直線１１０と実際に観測された遅延時間（Ｔ２（ｉ）−Ｔ１（ｉ））との近似誤差を算出する。近似誤差は、例えば一次近似直線１１０と遅延時間との差の絶対値や差分の二乗であってよい。揺らぎ推定部３０は、所定期間における近似誤差の平均値をＳｙｎｃメッセージに対する遅延揺らぎの推定値とする。揺らぎ推定部３０は、ＤｅｌａｙＲｅｑメッセージに対しても同様に遅延揺らぎの推定値を計算し、これら二つの値の平均値を揺らぎ推定部３０の出力とする。
【００４８】
ＰＴＰメッセージの遅延時間の平均は、伝送装置２の時計１５とマスタクロック装置３の時計４４の周波数偏差によって変化する。このため、遅延揺らぎの測定期間に測定される遅延時間の平均値にはこの周波数偏差の成分が含まれる。上述のように一次近似直線に対する遅延時間の測定値の近似誤差に基づき遅延揺らぎを算出することで、遅延揺らぎの計算からこの周波数偏差の影響を除外できる。
【００４９】
＜５．３．実施例の効果＞
本実施例によれば、遅延揺らぎの小さい経路で交換された遅延測定フレームに基づいて伝送装置２の時計の補正量が決定されるため、より精度の高い時刻同期が実現できる。
【００５０】
＜６．第２実施例＞
続いて、他の実施例について説明する。本実施例では、伝送装置２が、アクティブトポロジが変化するＭＳＴインスタンスを指定するメッセージを受信した場合に、ＭＳＴＰ処理部２９は、どのＶＬＡＮのアクティブトポロジが変化したのかを選択部３２に通知する。選択部３２は、トポロジ変化後の一定期間の間、トポロジ変化を通知されたＶＬＡＮを用いて交換されたＰＴＰメッセージを元に計算された補正量を、時計１５の時刻を補正する補正量として選択しないようにする。
【００５１】
図１０は、伝送装置２による処理の第２例の説明図である。オペレーションＣＡ〜ＣＤの処理は、図８に示すオペレーションＢＡ〜ＢＤの処理と同様である。オペレーションＣＥにおいて選択部３２は、全ての指定ＶＬＡＮのうち直前の所定期間内にトポロジ変更がなかったＶＬＡＮを選択する。オペレーションＣＦにおいて選択部３２は、オペレーションＣＥで選択したＶＬＡＮのうち伝送遅延の揺らぎが最も少ないＶＬＡＮを経由したＰＴＰメッセージに基づいて決定された補正量を選択する。選択部３２は、選択された補正量で時計１５の時刻を補正する。その後に処理は、オペレーションＣＡに戻る。
【００５２】
本実施例によれば、トポロジ変化のなかったＶＬＡＮ上で交換された遅延測定フレームに基づいて伝送装置２の時計の補正量が決定されるため、障害にも影響されにくい時刻同期を実現し、時刻同期の精度をより向上させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 伝送ネットワーク
２ 伝送装置
３ マスタクロック装置
１５ 時計部
２６ タグ付加部
３０ 揺らぎ補正部
３１ 時刻補正処理部
３２ 選択部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時計部と、
基準時刻を測定するノード装置との間で交換される遅延測定フレームの伝送経路を、伝送網で定められた複数の経路の間で切り替える経路制御部と、
前記複数の経路のそれぞれにおける前記遅延測定フレームの伝送遅延の揺らぎ推定値を決定する揺らぎ推定部と、
前記揺らぎ推定値に応じて前記複数の経路から選択されるいずれかの経路で交換される遅延測定フレームに従って、前記時計部を前記基準時刻に同期させる時刻同期部と、
を備えることを特徴とするフレーム伝送装置。
【請求項２】
前記複数の経路のトポロジー変化を検出するトポロジー変化検出部をさらに備え、
前記時刻同期部は、前記複数の経路のいずれかのトポロジー変化があった場合に、前記トポロジー変化後の所定期間に亘ってトポロジー変化があった経路以外の経路で交換される遅延測定フレームに従って前記時計部の同期を行う、ことを特徴とする請求項１に記載のフレーム伝送装置。
【請求項３】
前記揺らぎ推定部は、前記遅延測定フレームを交換した時刻と前記遅延測定フレームの遅延時間と関係を一次近似の近似誤差に応じて揺らぎ推定値を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載のフレーム伝送装置。
【請求項４】
前記複数の経路は、前記伝送網内に設定される複数の仮想ローカルエリアネットワークであって、
前記経路切換部は、前記遅延測定フレームを伝送させる仮想ローカルエリアネットワークを切り替えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフレーム伝送装置。
【請求項５】
フレーム伝送装置の同期方法であって、
基準時刻を測定するノード装置との間で交換される遅延測定フレームの伝送経路を、伝送網で定められた複数の経路の間で切り替え、
前記複数の経路のそれぞれにおける前記遅延測定フレームの伝送遅延の揺らぎ推定値を算出し、
前記揺らぎ推定値に応じて前記複数の経路から選択されるいずれかの経路で交換される遅延測定フレームに従って、前記フレーム伝送装置の時計を前記基準時刻に同期させることを特徴とする同期方法。
【請求項１】
時計部と、
基準時刻を測定するノード装置との間で交換される遅延測定フレームの伝送経路を、伝送網で定められた複数の経路の間で切り替える経路制御部と、
前記複数の経路のそれぞれにおける前記遅延測定フレームの伝送遅延の揺らぎ推定値を決定する揺らぎ推定部と、
前記揺らぎ推定値に応じて前記複数の経路から選択されるいずれかの経路で交換される遅延測定フレームに従って、前記時計部を前記基準時刻に同期させる時刻同期部と、
を備えることを特徴とするフレーム伝送装置。
【請求項２】
前記複数の経路のトポロジー変化を検出するトポロジー変化検出部をさらに備え、
前記時刻同期部は、前記複数の経路のいずれかのトポロジー変化があった場合に、前記トポロジー変化後の所定期間に亘ってトポロジー変化があった経路以外の経路で交換される遅延測定フレームに従って前記時計部の同期を行う、ことを特徴とする請求項１に記載のフレーム伝送装置。
【請求項３】
前記揺らぎ推定部は、前記遅延測定フレームを交換した時刻と前記遅延測定フレームの遅延時間と関係を一次近似の近似誤差に応じて揺らぎ推定値を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載のフレーム伝送装置。
【請求項４】
前記複数の経路は、前記伝送網内に設定される複数の仮想ローカルエリアネットワークであって、
前記経路切換部は、前記遅延測定フレームを伝送させる仮想ローカルエリアネットワークを切り替えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフレーム伝送装置。
【請求項５】
フレーム伝送装置の同期方法であって、
基準時刻を測定するノード装置との間で交換される遅延測定フレームの伝送経路を、伝送網で定められた複数の経路の間で切り替え、
前記複数の経路のそれぞれにおける前記遅延測定フレームの伝送遅延の揺らぎ推定値を算出し、
前記揺らぎ推定値に応じて前記複数の経路から選択されるいずれかの経路で交換される遅延測定フレームに従って、前記フレーム伝送装置の時計を前記基準時刻に同期させることを特徴とする同期方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１０４７７２（Ｐ２０１３−１０４７７２Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４８５１７（Ｐ２０１１−２４８５１７）
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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