プッシュ型時刻配信装置、時刻同期サーバおよび時刻同期クライアント
【課題】時刻同期クライアントの構成を簡略化でき、システム全体としてのハード量及びコストを低減できるプッシュ型時刻配信装置、時刻同期サーバ及び時刻同期クライアントを提供する。
【解決手段】時刻の基準を提供する時刻同期サーバと、時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアントとを有し、時刻同期サーバは、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段と、リクエストに対する時刻同期クライアントからのレスポンスに基づいて時刻同期クライアントの時刻誤差を計算する手段と、計算された時刻誤差を時刻同期クライアントに通知する手段とを有し、時刻同期クライアントは、時刻同期サーバからのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示されるリクエストの受信時刻およびレスポンスの送信時刻を時刻同期サーバに返送する手段と、時刻同期サーバから通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段とを有する。
【解決手段】時刻の基準を提供する時刻同期サーバと、時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアントとを有し、時刻同期サーバは、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段と、リクエストに対する時刻同期クライアントからのレスポンスに基づいて時刻同期クライアントの時刻誤差を計算する手段と、計算された時刻誤差を時刻同期クライアントに通知する手段とを有し、時刻同期クライアントは、時刻同期サーバからのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示されるリクエストの受信時刻およびレスポンスの送信時刻を時刻同期サーバに返送する手段と、時刻同期サーバから通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク内で装置間の時刻を同期させるプッシュ型時刻配信装置、時刻同期サーバおよび時刻同期クライアントに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信手段で接続された２つ以上の装置間の時刻同期を行う従来技術として、非特許文献１に記載のＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｉｍｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が知られている。ＮＴＰは、ＩＰネットワークを通信手段とし、時刻の基準を提供するサーバとサーバに時刻を一致させるクライアントの間で機能するプロトコルである。ＮＴＰでは、サーバとクライアントの間でのパケットの往復遅延２ｄと、サーバの示す時刻とクライアントのローカルな時刻との差Δｔとを用いて、時刻同期が実行される。以下では、このような時刻同期を行うサーバとクライアントを、それぞれ「時刻同期サーバ」、「時刻同期クライアント」という。
【０００３】
ＮＴＰについて、さらに詳しく説明する。ＮＴＰでは、往復遅延２ｄや、時刻同期サーバとの相対的なローカル時計の差Δｔを計算するために、まず時刻同期クライアントが、時刻同期サーバに対して、時刻同期クライアントのローカル時刻を通知する。時刻同期サーバは、時刻同期クライアントから通知されたローカル時刻に対し、開始タイムスタンプ、受信タイムスタンプ、送信タイムスタンプを含むレスポンスを返す。このとき、レスポンス内の開始タイムスタンプとして、時刻同期サーバは、時刻同期クライアントから送られた時刻（ローカル時刻）をコピーする。また、受信タイムスタンプおよび送信タイムスタンプとして、時刻同期サーバは、自分が時刻同期クライアントから通知を受けた時刻、およびレスポンスを送信する時刻を、自己の時計の日時で設定する。
【０００４】
時刻同期クライアントは、時刻同期サーバからのレスポンスに含まれる開始タイムスタンプ、受信タイムスタンプ、送信タイムスタンプを記録する変数ｔ１、ｔ２、ｔ３に加え、ローカルな時計で測った応答受信時刻である終了タイムスタンプを記録する変数ｔ４を管理する。時刻同期サーバからのレスポンスを受信したとき、時刻同期クライアントは、時刻同期クライアントの時計で測った到着時刻を、終了タイムスタンプ変数ｔ４に設定する。４つのタイムスタンプは、
開始タイムスタンプｔ１：時刻同期クライアントのリクエスト送信時刻
受信タイムスタンプｔ２：時刻同期サーバのリクエスト受信時刻
送信タイムスタンプｔ３：時刻同期サーバのレスポンス送信時刻
終了タイムスタンプｔ４：時刻同期クライアントのレスポンス受信時刻
となる。これらの変数を用いると、往復遅延２ｄは、
２ｄ＝｛（ｔ４−ｔ１）−（ｔ３−ｔ２）｝
で表される。
【０００５】
往復で遅延量が等しいと仮定すると、時刻同期クライアントにより応答が受信された時刻は、時刻同期サーバによりレスポンスが送信された時刻に片道の遅延量を加えた値ｔ３＋ｄとなるので、時刻同期クライアントの時計の時刻同期サーバの時計に対する誤差Δｔは、
Δｔ＝ｔ４−（ｔ３＋ｄ）＝｛（ｔ４＋ｔ１）−（ｔ３＋ｔ２）｝／２
として求められる。
【０００６】
したがって、時刻同期クライアントは、時計をΔｔだけ修正することで、自分の時計を時刻同期サーバの時計と時刻同期させることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （Ｖｅｒｓｉｏｎ ３） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ， Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ， Ｄａｖｉｄ Ｌ． Ｍｉｌｌｓ， ＩＥＴＦ ＲＦＣ−１３０５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、ネットワーク内で装置間の時刻を同期させるため、従来は、時刻同期クライアントから時刻同期サーバ側にリクエストを送信し、ラウンドトリップの時間から時刻同期クライアントが誤差を演算して、時刻同期クライアントが自己の時刻を時刻同期サーバに同期させていた。一方、近年、クライアント装置の時刻の高精度化に伴い、クライアント装置が時刻同期クライアントとして行う誤差の演算に非常に大きな回路規模が必要となってきている。このような処理負荷の増大は、クライアント装置の小型化、低消費電力化、経済化の障害となってしまう。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決し、時刻同期クライアントの構成を簡略化でき、システム全体としてのハード量およびコストを低減することのできるプッシュ型時刻配信装置、時刻同期サーバおよび時刻同期クライアントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点によると、時刻の基準を提供する時刻同期サーバと、時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアントとを有し、時刻同期サーバは、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段と、リクエストに対する時刻同期クライアントからのレスポンスに基づいて時刻同期クライアントの時刻誤差を計算する手段と、計算された時刻誤差を時刻同期クライアントに通知する手段とを有し、時刻同期クライアントは、時刻同期サーバからのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示されるリクエストの受信時刻およびレスポンスの送信時刻を時刻同期サーバに返送する手段と、時刻同期サーバから通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段とを有することを特徴とするプッシュ型時刻配信装置が提供される。
【００１１】
時刻同期クライアントを複数有し、リクエストを送信する手段は、ブロードキャストもしくはマルチキャストによりリクエストを送信し、計算する手段は、時刻同期クライアントからの個々のレスポンスに基づいて個々に時刻誤差を計算し、通知する手段は、時刻同期クライアントの個々の時刻誤差を当該時刻同期クライアントにユニキャスト送信する構成とすることができる。
【００１２】
時刻誤差を計算する手段は、時刻誤差と共に、当該時刻同期クライアントの内部基準クロックの周波数制御情報を計算し、通知する手段は、周波数制御情報を時刻誤差と共に送信し、修正する手段は、自己の時刻の修正とともに、通知する手段により通知された周波数制御情報に基づいて、自己の内部基準クロックの周波数調整を行うこともできる。
【００１３】
時刻誤差を計算する手段は、時刻同期クライアントの内部基準クロックに偏差を与えるための制御情報を出力する手段と、時刻同期クライアントからのレスポンスにより求められる時刻同期クライアントの内部基準クロックの周波数誤差を時系列的に観測して、偏差による応答特性を求める手段と、応答特性に基づいて周波数制御情報を計算する手段とを有することができる。
【００１４】
時刻同期クライアントは、時刻誤差を計算する手段が周波数制御情報を計算するために必要な情報を蓄積する手段を有し、返送する手段は、時刻同期サーバに返送するレスポンスに必要な情報を付加し、時刻誤差を計算する手段は、レスポンスに付加された必要な情報に基づいて、周波数制御情報を計算することができる。
【００１５】
本発明の第２の観点によると、時刻同期クライアントに対して時刻の基準を提供する時刻同期サーバにおいて、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段と、リクエストに対する時刻同期クライアントからのレスポンスに基づいて時刻同期クライアントの時刻誤差を計算する手段と、計算された時刻誤差を時刻同期クライアントに通知する手段とを有することを特徴とする時刻同期サーバが提供される。
【００１６】
本発明の第３の観点によると、時刻同期サーバから提供される時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアントにおいて、時刻同期サーバからのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示されるリクエストの受信時刻およびレスポンスの送信時刻を時刻同期サーバに返送する手段と、時刻同期サーバから通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段とを有することを特徴とする時刻同期クライアントが提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、時刻同期サーバ側から時刻同期クライアントにリクエストを送信し、ラウンドトリップ時間から、時刻同期サーバ側で時刻同期クライアントの時刻誤差を演算し、誤差を補正する制御信号を時刻同期クライアントに送信して、時刻同期させる。これにより実装規模に大きく影響する時刻誤差の演算部が時刻同期サーバ側にあるので、時刻同期クライアントの装置規模を小さくすることが可能となる効果がある。また、複数の時刻同期クライアントをひとつの時刻同期サーバで時刻同期させることで、システム全体の規模を小さくすることが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示すプッシュ型時刻配信装置中の時刻同期サーバで用いられる誤差計算回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【００２１】
このプッシュ型時刻配信装置は、時刻の基準を提供する時刻同期サーバ１００と、提供される時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアント２００とを備える。時刻同期サーバ１００と時刻同期クライアント２００とは、ネットワーク１０を介して接続される。図１では時刻同期クライアント２００を１台だけ示すが、現実的には、時刻同期クライアント２００が複数、ネットワーク１０に接続される。
【００２２】
時刻同期サーバ１００は、リクエスト送信回路（ＲＥＱ＿ＳＮＤ）１０１、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）１０２、送信バッファ回路１０３、受信バッファ回路１０４、レスポンス受信回路（ＲＥＳ＿ＲＣＶ）１０５、誤差計算回路（ＥＲＲ＿ＣＡＬＣ）１０６およびリプライ送信回路（ＲＥＰ＿ＳＮＤ）１０７を備え、送信ポート１１０および受信ポート１１１によりネットワーク１０に接続される。リクエスト送信回路１０１が、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段を構成する。誤差計算回路１０６が、リクエストに対する時刻同期クライアント２００からのレスポンスに基づいて時刻同期クライアント２００の時刻誤差を計算する手段を構成する。リプライ送信回路１０７が、計算された時刻誤差を時刻同期クライアント２００に通知する手段を構成する。
【００２３】
時刻同期クライアント２００は、受信バッファ回路２０１、リクエスト受信回路（ＲＥＱ＿ＲＣＶ）２０２、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）２０３、レスポンス送信回路（ＲＥＳ＿ＳＮＤ２０４およびリプライ受信回路（ＲＥＰ＿ＲＣＶ）２０５を備え、受信ポート２１０および送信ポート２１１を介してネットワーク１０に接続される。レスポンス送信回路２０４が、時刻同期サーバ１００からのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示されるリクエストの受信時刻およびレスポンスの送信時刻を時刻同期サーバ１００に返送する手段を構成する。リプライ受信回路２０５が、時刻同期サーバ１００から通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段を構成する。
【００２４】
ＮＴＰでは、クライアントからリクエスト送信が行われる。これに対し、本実施の形態では、リクエスト送信は、時刻同期サーバ１００から時刻同期クライアント２００に対して行われる。すなわち、時刻同期サーバ１００内のリクエスト送信回路１０１は、タイマー回路１０２により示されるサーバ時刻をリクエスト送信時刻ｔ１としてパケット化し、リクエストパケットとして送信する。このリクエストパケットは、時刻同期サーバ１００内の送信バッファ回路１０３から送信ポート１１０に送出され、ネットワーク１０を経由して、時刻同期クライアント２００に送られる。
【００２５】
時刻同期クライアント２００では、時刻同期サーバ１００から送信されたリクエストパケットを、受信ポート２１０および受信バッファ回路２０１を経由して、リクエスト受信回路２０２により受信する。リクエスト受信回路２０２は、受信したリクエストからリクエスト送信時刻ｔ１を抽出し、タイマー回路２０３が示す現在のクライアント時刻、すなわちリクエスト受信時刻ｔ２と共に、レスポンス送信回路２０４に転送する。レスポンス送信回路２０４は、リクエスト送信時刻ｔ１およびリクエスト受信時刻ｔ２に、その時点でタイマー回路２０３が示す現在のクライアント時刻をレスポンス送信時刻ｔ３として付加して、レスポンスパケットとして送信する。このレスポンスパケットは、送信ポート２１１からネットワーク１０に送出され、時刻同期サーバ１００に送られる。
【００２６】
時刻同期サーバ１００では、時刻同期クライアント２００からのレスポンスパケットが、受信ポート１１１および受信バッファ回路１０４を経由して、レスポンス受信回路１０５により受信される。レスポンス受信回路１０５は、受信したレスポンスパケットから、リクエスト送信時刻ｔ１、リクエスト受信時刻ｔ２およびレスポンス送信時刻ｔ３を抽出し、それらにタイマー回路１０２が示す現在のサーバ時刻をレスポンス受信時刻ｔ４として付加して、誤差計算回路１０６に送る。誤差計算回路１０６は、時刻同期クライアント２００の時刻誤差Δｔを、
Δｔ＝｛（ｔ４＋ｔ１）−（ｔ３＋ｔ２）｝／２
により計算する。リプライ送信回路１０７は、計算された時刻誤差Δｔをパケット化し、時刻制御情報パケットとして送信する。この時刻制御情報パケットは、送信バッファ回路１０３から送信ポート１１０に送出され、ネットワーク１０を経由して、時刻同期クライアント２００に送られる。
【００２７】
時刻同期クライアント２００では、時刻同期サーバ１００からの時刻制御情報パケットが、受信ポート２１０および受信バッファ回路２０１を経由して、リプライ受信回路２０５により受信される。リプライ受信回路２０５は、時刻制御情報パケットから時刻誤差Δｔを抽出し、タイマー回路２０３のクライアント時刻をΔｔだけ修正する。これにより、時刻同期サーバ１００との時刻同期が確立する。
【００２８】
たとえば、従来のクライアント起点のＮＴＰでは、クライアント時刻が１：２６、サーバ時刻が１：２３だとすると、Δｔ＝０：０３と計算され、クライアント時刻が、
ｔ−Δｔ＝１：２６−０：０３
で計算される。これに対して、本実施の形態では、サーバ時刻が１：２６、クライアント時刻が１：２３だとしたとき、同じくΔt＝０：０３であるが、クライアント時刻は、
t＋Δt＝１：２３＋０：０３
で計算される。クライアント起点のＮＴＰではΔｔを引くことになるが、本実施の形態ではΔｔを足すことになる。
【００２９】
［効果の説明］
以上説明した第１の実施の形態によれば、時刻同期サーバ１００側で時刻誤差の演算を行うので、時刻同期クライアント２００の時刻誤差の演算を簡略化することができる。また、一般に時刻同期サーバ１００の台数に対して時刻同期クライアント２００は多数であるため、システム全体での効果は大きいものとなる。
【００３０】
［第２の実施の形態］
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。ここでは、時刻同期サーバからのリクエストを、ネットワークを介して接続される複数の時刻同期クライアントにブロードキャストまたはマルチキャストして、それらの時刻クライアントの時刻を同期させる構成例を示す。また、ここでは、パケットの送信および受信時刻を外部から取得する機能を有するＰＨＹ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）を用いる場合を例に説明する。
【００３１】
このプッシュ型時刻配信装置は、時刻の基準を提供する時刻同期サーバ３００と、パケットの送信および受信時刻を外部から取得する機能を有するＰＨＹ回路３１０と、時刻同期サーバ３００から提供される時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する複数の時刻同期クライアント４００とを備える。時刻同期サーバ３００は、ＰＨＹ回路３１０を介して、ネットワーク１０に接続される。ネットワーク１０には、複数の時刻同期クライアント４００が接続される。
【００３２】
時刻同期サーバ３００は、リクエスト送信回路（ＲＥＱ＿ＳＮＤ）３０１、送信バッファ回路３０２、フォローアップ送信回路（ＦＵＰ＿ＳＮＤ）３０３、受信バッファ回路３０４、レスポンス受信回路（ＲＥＳ＿ＲＣＶ）３０５、誤差計算回路（ＥＲＲ＿ＣＡＬＣ）３０６およびリプライ送信回路（ＲＥＰ＿ＳＮＤ）３０７を備え、ＰＨＹ回路３１０を介してネットワーク１０に接続される。リクエスト送信回路（ＲＥＱ＿ＳＮＤ）３０１は、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段を構成し、ブロードキャストもしくはマルチキャストによりリクエストを送信する。誤差計算回路３０６は、リクエストに対する時刻同期クライアント４００からのレスポンスに基づいて時刻同期クライアント４００の時刻誤差を計算する手段を構成し、時刻同期クライアント４００からの個々のレスポンスに基づいて個々に時刻誤差を計算する。リプライ送信回路３０７は、計算された時刻誤差を時刻同期クライアント４００に通知する手段を構成し、時刻同期クライアント４００の個々の時刻誤差を当該時刻同期クライアント４００にユニキャスト送信する。
【００３３】
ＰＨＹ回路３１０は、ＰＨＹ送信回路（ＰＨＹ＿ＴＸ）３１１、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）３１２およびＰＨＹ受信回路（ＰＨＹ＿ＲＸ）３１３を備え、送信ポート３２０および受信ポート３２１を介してネットワーク１０に接続される。
【００３４】
時刻同期クライアント４００は、受信バッファ回路４０１、リクエスト受信回路（ＲＥＱ＿ＲＣＶ）４０２、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）４０３、フォローアップ受信回路（ＦＵＰ＿ＲＣＶ）４０４、レスポンス送信回路（ＲＥＳ＿ＳＮＤ）４０５およびリプライ受信回路（ＲＥＰ＿ＲＣＶ）４０６を備える。レスポンス送信回路４０５が、時刻同期サーバ３００からのリクエストに対するレスポンスとして、そのリクエストの受信時刻と自己の時刻とを時刻同期サーバ３００に返送する手段を構成する。リプライ受信回路４０６が、時刻同期サーバ３００から通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段を構成する。
【００３５】
ＮＴＰでは、クライアントからリクエスト送信が行われるのに対し、本実施の形態では、リクエスト送信は、時刻同期サーバ３００から時刻同期クライアント４００に対して行われる。すなわち、時刻同期サーバ３００内のリクエスト送信回路３０１は、送信毎に異なるパケット識別ＩＤを含むリクエストパケットを生成し、ブロードキャストアドレスもしくはマルチキャストアドレス宛で送信する。このリクエストパケットは、送信バッファ回路３０２からＰＨＹ回路３１０内のＰＨＹ送信回路３１１および送信ポート３２０を経由してネットワーク１０に送信され、複数の時刻同期クライアント４００にブロードキャストもしくはマルチキャストされる。
【００３６】
ＰＨＹ送信回路３１１はまた、リクエストパケットを送信した時刻をタイマー回路３１２から取得し、リクエスト送信時刻ｔ１として、時刻同期サーバ３００に通知する。時刻同期サーバ３００のフォローアップ送信回路３０３は、リクエスト送信時刻ｔ１をパケット識別ＩＤと共にパケット化してフォローアップパケットを生成し、ブロードキャストアドレスもしくはマルチキャストアドレス宛で送信する。このフォローアップパケットは、送信バッファ回路３０２からＰＨＹ回路３１０のＰＨＹ送信回路３１１および送信ポート３２０を経由してネットワーク１０に送信され、複数の時刻同期クライアント４００にブロードキャストもしくはマルチキャストされる。
【００３７】
時刻同期クライアント４００では、時刻同期サーバ３００からＰＨＹ回路３１０を経由して送信されたリクエストパケットが、受信ポート４１０および受信バッファ回路４０１を経由して、リクエスト受信回路４０２により受信される。また、時刻同期サーバ３００からＰＨＹ回路３１０を経由して送信されたフォローアップパケットを、受信ポート４１０および受信バッファ回路４０１を経由して、フォローアップ受信回路４０４により受信する。
【００３８】
リクエスト受信回路４０２は、受信したリクエストパケットからパケット識別ＩＤを抽出し、タイマー回路４０３が示す現在のクライアント時刻、すなわちリクエスト受信時刻ｔ２と共に、フォローアップ受信回路４０４に転送する。フォローアップ受信回路４０４は、パケット識別ＩＤが一致するフォローアップパケットを受信すると、それに含まれるリクエスト送信時刻ｔ１と、リクエスト受信回路４０２からのリクエスト受信時刻ｔ２とを、レスポンス送信回路４０５に送る。レスポンス送信回路４０５は、リクエスト送信時刻ｔ１およびリクエスト受信時刻ｔ２に、その時点でタイマー回路４０３が示す現在のクライアント時刻をレスポンス送信時刻ｔ３として付加して、レスポンスパケットを生成する。このレスポンスパケットは、送信ポート４１１からネットワーク１０を経由して、時刻同期サーバ３００に向けてユニキャスト送信される。
【００３９】
ネットワーク１０に送出されたレスポンスパケットは、受信ポート３２１を経由して、ＰＨＹ回路３１０のＰＨＹ受信回路３１３で受信される。ＰＨＹ受信回路３１３は、受信したレスポンスパケットを時刻同期サーバ３００に転送するとともに、タイマー回路３１２が示す現在の時刻を、レスポンス受信時刻ｔ４として時刻同期サーバ３００に送る。
【００４０】
時刻同期サーバ３００では、ＰＨＹ回路３１０から転送されたレスポンスパケットが、受信バッファ回路３０４を経由して、レスポンス受信回路３０５により受信される。レスポンス受信回路３０５は、受信したレスポンスパケットから、リクエスト送信時刻ｔ１、リクエスト受信時刻ｔ２およびレスポンス送信時刻ｔ３を抽出するとともに、これらの時刻にＰＨＹ受信回路３１３からのレスポンス受信時刻ｔ４を付加して、誤差計算回路３０６に送る。誤差計算回路３０６は、時刻同期クライアント４００の時刻誤差Δｔを、
Δｔ＝｛（ｔ４＋ｔ１）−（ｔ３＋ｔ２）｝／２
により計算する。リプライ送信回路３０７は、計算された時刻誤差Δｔをパケット化し、時刻制御情報パケットとして、レスポンスパケットの送信元である時刻同期クライアント４００宛てにユニキャスト送信する。このレスポンスパケットは、送信バッファ回路３０２からＰＨＹ回路３１０のＰＨＹ送信回路３１１および送信ポート３２０を経由してネットワーク１０に送信され、宛先の時刻同期クライアント４００に送られる。
【００４１】
時刻同期クライアント４００では、時刻同期サーバ３００からの時刻制御情報パケットが、受信ポート４１０および受信バッファ回路４０１を経由して、リプライ受信回路４０６により受信される。リプライ受信回路４０６は、時刻制御情報パケットから時刻誤差Δｔを抽出し、タイマー回路４０３のクライアント時刻をΔｔ修正する。ここで、クライアント起点のＮＴＰではΔｔを引いているが、本実施の形態ではΔｔを足す。これにより、時刻同期サーバ１００との時刻同期が確立する。
【００４２】
［効果の説明］
以上説明した第２の実施の形態によれば、時刻同期サーバ３００からのリクエスト送信にブロードキャストまたはマルチキャストを用いることで、すべての時刻同期クライアント４００へのリクエスト送信を１回にすることができるため、時刻同期サーバ３００の処理負担を低減し、ネットワーク負荷を低減することができる。
【００４３】
［第３の実施の形態］
図３は、本発明の第３の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【００４４】
このプッシュ型時刻配信装置は、時刻の基準を提供する時刻同期サーバ５００と、提供される時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアント６００とを備える。時刻同期サーバ５００と時刻同期クライアント６００とは、ネットワーク１０を介して接続される。図３では時刻同期クライアント６００を１台だけ示すが、現実的には、時刻同期クライアント６００が複数、ネットワーク１０に接続される。
【００４５】
時刻同期サーバ５００は、リクエスト送信回路（ＲＥＱ＿ＳＮＤ）５０１、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）５０２、送信バッファ回路５０３、受信バッファ回路５０４、レスポンス受信回路（ＲＥＳ＿ＲＣＶ）５０５、誤差計算回路（ＥＲＲ＿ＣＡＬＣ）５０６およびリプライ送信回路（ＲＥＰ＿ＳＮＤ）５０７を備え、送信ポート５１０および受信ポート５１１によりネットワーク１０に接続される。リクエスト送信回路５０１が、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段を構成する。誤差計算回路５０６は、リクエストに対する時刻同期クライアント６００からのレスポンスに基づいて時刻同期クライアント６００の時刻誤差を計算する手段を構成し、時刻誤差と共に、当該時刻同期クライアント６００の内部基準クロックの周波数制御情報を計算する。リプライ送信回路５０７は、計算された時刻誤差を時刻同期クライアント６００に通知する手段を構成し、誤差計算回路５０６により得られた周波数制御情報を、時刻誤差と共に送信する。
【００４６】
時刻同期クライアント６００は、受信バッファ回路６０１、リクエスト受信回路（ＲＥＱ＿ＲＣＶ）６０２、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）６０３、レスポンス送信回路（ＲＥＳ＿ＳＮＤ６０４、リプライ受信回路（ＲＥＰ＿ＲＣＶ）６０５および発振器（ＯＳＣ）６０６を備え、受信ポート６１０および送信ポート６１１を介してネットワーク１０に接続される。レスポンス送信回路６０４が、時刻同期サーバ５００からのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示されるリクエストの受信時刻およびレスポンスの送信時刻を時刻同期サーバ５００に返送する手段を構成する。リプライ受信回路６０５は、時刻同期サーバ５００から通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段を構成し、時刻の修正とともに、時刻同期サーバ５００から通知される周波数制御情報に基づいて、自己の内部基準クロックの周波数調整、すなわち発振器６０６の発振周波数の調整を行う。
【００４７】
時刻同期サーバ５００内のリクエスト送信回路５０１は、タイマー回路５０２により示されるサーバ時刻をリクエスト送信時刻ｔ１としてパケット化し、リクエストパケットとして送信する。このリクエストパケットは、時刻同期サーバ５００内の送信バッファ回路５０３から送信ポート５１０に送出され、ネットワーク１０を経由して、時刻同期クライアント６００に送られる。
【００４８】
時刻同期クライアント６００では、時刻同期サーバ５００から送信されたリクエストパケットが、受信ポート６１０および受信バッファ回路６０１を経由して、リクエスト受信回路６０２により受信される。リクエスト受信回路６０２は、受信したリクエストからリクエスト送信時刻ｔ１を抽出し、タイマー回路６０３が示す現在のクライアント時刻、すなわちリクエスト受信時刻ｔ２と共に、レスポンス送信回路６０４に転送する。レスポンス送信回路６０４は、リクエスト送信時刻ｔ１およびリクエスト受信時刻ｔ２に、その時点でタイマー回路６０３が示す現在のクライアント時刻をレスポンス送信時刻ｔ３として付加して、レスポンスパケットとして送信する。このレスポンスパケットは、送信ポート６１１からネットワーク１０に送出され、時刻同期サーバ５００に送られる。
【００４９】
時刻同期サーバ５００では、時刻同期クライアント６００からのレスポンスパケットが、受信ポート５１１および受信バッファ回路５０４を経由して、レスポンス受信回路５０５により受信される。レスポンス受信回路５０５は、受信したレスポンスパケットから、リクエスト送信時刻ｔ１、リクエスト受信時刻ｔ２およびレスポンス送信時刻ｔ３を抽出し、それらにタイマー回路５０２が示す現在のサーバ時刻をレスポンス受信時刻ｔ４として付加して、誤差計算回路５０６に送る。誤差計算回路５０６は、時刻同期クライアント６００の時刻誤差Δｔを、
Δｔ＝｛（ｔ４＋ｔ１）−（ｔ３＋ｔ２）｝／２
により計算する。誤差計算回路５０６はまた、リクエストパケットの送信間隔Ｔから、時刻同期クライアント６００の周波数誤差Δｆを、
Δｆ＝Δｔ／Ｔ
により計算する。リプライ送信回路５０７は、計算された時刻誤差Δｔおよび周波数誤差Δｆをパケット化し、時刻・周波数制御情報パケットとして送信する。この時刻・周波数制御情報パケットは、送信バッファ回路５０３から送信ポート５１０に送出され、ネットワーク１０を経由して、時刻同期クライアント６００に送られる。
【００５０】
時刻同期クライアント６００では、時刻同期サーバ５００からの時刻・周波数制御情報パケットが、受信ポート６１０および受信バッファ回路６０１を経由して、リプライ受信回路６０５により受信される。リプライ受信回路６０５は、時刻・周波数制御情報パケットから時刻誤差Δｔおよび周波数誤差Δｆを抽出し、タイマー回路６０３のクライアント時刻をΔｔ、発振器６０６の発振周波数をΔｆそれぞれ修正する。これにより、時刻同期サーバ５００との時刻同期および周波数同期が確立する。
【００５１】
［効果の説明］
以上説明した第３の実施の形態によれば、時刻同期クライアント６００がクロック周波数調整機能をもつ場合、すなわち発振器６０６の発振周波数が調整可能である場合に、時刻同期サーバ５００側で時刻誤差の計算と同時に周波数誤差も求めて時刻同期クライアント６００に送信することで、サーバ−クライアント間の時刻だけでなくクロック周波数も同期させることができる。
【００５２】
図４は、図３に示すプッシュ型時刻配信装置中の時刻同期サーバ５００で用いられる誤差計算回路５０６の構成例を示すブロック図である。
【００５３】
この誤差計算回路５０６は、偏差発生回路７０１、セレクタ７０２、偏差応答計算回路７０３および時刻・周波数誤差計算回路７０４を備える。偏差発生回路７０１は、時刻同期クライアント６００の内部基準クロック（発振器６０６の発振周波数）に偏差を与えるための制御情報を出力する手段を構成する。偏差応答計算回路７０３は、時刻同期クライアント６００からのレスポンスにより求められる時刻同期クライアント６００の内部基準クロックの周波数誤差を時系列的に観測して、偏差による応答特性を求める手段を構成する。時刻・周波数誤差計算回路７０４は、偏差応答計算回路７０３の求めた応答特性に基づいて周波数端数制御情報を計算する手段を構成する。
【００５４】
時刻同期クライアント６００が新規のクライアントであるとき、偏差発生回路７０１は、周波数のステップ応答特性から制御パラメータを抽出するための周波数制御情報を出力する。すなわち、偏差発生回路７０１は、時刻「０」において、時刻同期クライアント６００の周波数制御電圧にｖｕをステップ偏差として加算するための周波数制御情報を出力する。この周波数制御情報は、セレクタ７０２を経由してリプライ送信回路５０７に送られ、リプライパケットとして時刻同期クライアント６００に送信される。
【００５５】
偏差応答計算回路７０３は、レスポンス受信回路５０５で抽出されたタイムスタンプｔ１〜ｔ４を経時的に観測し、周波数誤差Δｆのステップ応答を取得する。ここで、収束状態における周波数誤差ｆｕと周波数制御電圧偏差ｖｕから、時刻同期クライアント６００内の発振器６０６の電圧−周波数感度係数が、Ｋ＝ｖｕ／ｆｕとして求められる。ステップ応答の変曲点における接線を引き、Δｆ＝０との交点をＬ、Δｆ＝ｆｕとの交点をＲとするとき、ステップ応答法によるＺｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓの制御パラメータ決定法によれば、比例ゲインＫＰ＝Ｋ×０．９×（Ｒ−Ｌ）／Ｌ、積分時定数ＴＩ＝０．３／Ｌと計算される。
【００５６】
時刻・周波数誤差計算回路７０４は、
Δｔｉ＝｛（ｔ４＋ｔ１）−（ｔ３＋ｔ２）｝／２
により、時刻同期クライアント６００の今回ｉの時刻誤差Δｔｉを求めるとともに、偏差応答計算回路７０３により計算された比例ゲインＫＰおよび積分時定数ＴＩを用いて、
ｖｉ＝ＫＰ｛Δｆｉ＋１／ＴＩ・ΣΔｆｋ｝
により、時刻同期クライアント６００に対する今回の周波数制御電圧偏差ｖｉを求める。なお、ΣΔｆｋは、時系列的に観測された周波数誤差Δｆｋ（ｋ＝０〜ｉ−１）の総和である。
【００５７】
時刻・周波数誤差計算回路７０４で求めた時刻誤差Δｔｉおよび周波数制御電圧偏差ｖｉは、リプライ送信回路５０７によりパケット化され、時刻・周波数制御情報パケットとして時刻同期クライアント６００に送られる。
【００５８】
このように、時刻同期サーバ５００から送信する周波数制御情報に特定の偏差を加え、この偏差に対する時刻誤差Δｔの推移を観測することにより、時刻同期クライアント６００の応答特性の計算が可能となり、そして、この計算結果を基にＰＩ制御もしくはＰＩＤ制御などの制御パラメータを決定することで、制御パラメータが最適化され、より精密な周波数同期を行うことが可能となる。
【００５９】
［第４の実施の形態］
図５は、本発明の第４の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【００６０】
このプッシュ型時刻配信装置は、時刻の基準を提供する時刻同期サーバ８００と、提供される時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアント９００とを備える。時刻同期サーバ８００と時刻同期クライアント９００とは、ネットワーク１０を介して接続される。図５では時刻同期クライアント９００を１台だけ示すが、現実的には、時刻同期クライアント９００が複数、ネットワーク１０に接続される。
【００６１】
時刻同期サーバ８００は、リクエスト送信回路（ＲＥＱ＿ＳＮＤ）８０１、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）８０２、送信バッファ回路８０３、受信バッファ回路８０４、レスポンス受信回路（ＲＥＳ＿ＲＣＶ）８０５、誤差計算回路（ＥＲＲ＿ＣＡＬＣ）８０６およびリプライ送信回路（ＲＥＰ＿ＳＮＤ）８０７を備え、送信ポート８１０および受信ポート８１１によりネットワーク１０に接続される。リクエスト送信回路８０１が、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段を構成する。誤差計算回路８０６は、リクエストに対する時刻同期クライアント９００からのレスポンスに基づいて時刻同期クライアント６００の時刻誤差を計算する手段を構成し、時刻誤差と共に、当該時刻同期クライアント９００の内部基準クロックの周波数制御情報を、レスポンスに付加された情報に基づいて周波数制御情報を計算する。リプライ送信回路８０７は、計算された時刻誤差を時刻同期クライアント９００に通知する手段を構成し、誤差計算回路８０６により得られた周波数制御情報を、時刻誤差と共に送信する。
【００６２】
時刻同期クライアント９００は、受信バッファ回路９０１、リクエスト受信回路（ＲＥＱ＿ＲＣＶ）９０２、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）９０３、レスポンス送信回路（ＲＥＳ＿ＳＮＤ）９０４、リプライ受信回路（ＲＥＰ＿ＲＣＶ）９０５、発振器（ＯＳＣ）９０６およびメモリ９０７を備え、受信ポート９１０および送信ポート９１１を介してネットワーク１０に接続される。レスポンス送信回路９０４が、時刻同期サーバ８００からのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示されるリクエストの受信時刻およびレスポンスの送信時刻を時刻同期サーバ８００に返送する手段を構成する。リプライ受信回路９０５は、時刻同期サーバ８００から通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段を構成し、時刻の修正とともに、時刻同期サーバ８００から通知される周波数制御情報に基づいて、自己の内部基準クロックの周波数調整、すなわち発振器９０６の発振周波数の調整を行う。メモリ９０７は、時刻同期サーバ８００の誤差計算回路８０６が周波数制御情報を計算するために必要な情報を蓄積する手段を構成する。レスポンス送信回路９０４は、時刻同期サーバ８００に返送するレスポンスに、メモリ９０７に蓄積された情報を付加して送信することができる。
【００６３】
時刻同期サーバ８００内のリクエスト送信回路８０１は、タイマー回路８０２により示されるサーバ時刻をリクエスト送信時刻ｔ１としてパケット化し、リクエストパケットとして送信する。このリクエストパケットは、時刻同期サーバ８００内の送信バッファ回路８０３から送信ポート８１０に送出され、ネットワーク１０を経由して、時刻同期クライアント９００に送られる。
【００６４】
時刻同期クライアント９００では、時刻同期サーバ８００から送信されたリクエストパケットが、受信ポート９１０および受信バッファ回路９０１を経由して、リクエスト受信回路９０２により受信される。リクエスト受信回路９０２は、受信したリクエストからリクエスト送信時刻ｔ１を抽出し、タイマー回路９０３が示す現在のクライアント時刻、すなわちリクエスト受信時刻ｔ２と共に、レスポンス送信回路６０４に転送する。レスポンス送信回路６０４は、リクエスト送信時刻ｔ１およびリクエスト受信時刻ｔ２に、その時点でタイマー回路６０３が示す現在のクライアント時刻をレスポンス送信時刻ｔ３として付加し、さらに、メモリ９０７から読み出した制御情報／履歴（Ｐａｒａｍ）を付加して、レスポンスパケットとして送信する。このレスポンスパケットは、送信ポート９１１からネットワーク１０に送出され、時刻同期サーバ８００に送られる。
【００６５】
時刻同期サーバ８００では、時刻同期クライアント９００からのレスポンスパケットが、受信ポート８１１および受信バッファ回路８０４を経由して、レスポンス受信回路８０５により受信される。レスポンス受信回路８０５は、受信したレスポンスパケットから、リクエスト送信時刻ｔ１、リクエスト受信時刻ｔ２、レスポンス送信時刻ｔ３および制御情報／履歴を抽出し、それらにタイマー回路８０２が示す現在のサーバ時刻をレスポンス受信時刻ｔ４として付加して、誤差計算回路８０６に送る。誤差計算回路８０６は、時刻同期クライアント６００の時刻誤差Δｔを、
Δｔ＝｛（ｔ４＋ｔ１）−（ｔ３＋ｔ２）｝／２
により計算する。誤差計算回路８０６はまた、リクエストパケットにより受信した制御情報／履歴を用いて、周波数制御電圧ｖを計算する。リプライ送信回路８０７は、計算された時刻誤差Δｔ、周波数制御電圧ｖおよび更新された制御情報／履歴をパケット化し、時刻・周波数制御情報パケットとして送信する。この時刻・周波数制御情報パケットは、送信バッファ回路８０３から送信ポート８１０に送出され、ネットワーク１０を経由して、時刻同期クライアント９００に送られる。
【００６６】
時刻同期クライアント９００では、時刻同期サーバ８００からの時刻・周波数制御情報パケットが、受信ポート９１０および受信バッファ回路９０１を経由して、リプライ受信回路９０５により受信される。リプライ受信回路９０５は、時刻・周波数制御情報パケットから時刻誤差Δｔおよび周波数制御電圧ｖを抽出し、タイマー回路９０３のクライアント時刻をΔｔだけ修正し、発振器９０６の制御電圧を周波数制御電圧ｖに変更（更新）する。これにより、時刻同期サーバ８００との時刻同期および周波数同期が確立する。また、リプライ受信回路９０５は、時刻・周波数制御情報パケットから制御情報／履歴を抽出し、メモリ９０７の内容を更新する。
【００６７】
［発明の効果］
以上説明した第４の実施の形態によれば、時刻同期クライアント９００側から制御情報／履歴を送ることで、時刻同期サーバ８００のメモリ容量によるクライアント数の上限を無くすことが可能になり、小規模なメモリ量で多数の時刻同期クライアント９００を同期させることが可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１０１、３０１、５０１、８０１ リクエスト送信回路
１０２、２０３、３１２、４０３、５０２、６０３、８０２、９０３ タイマー回路
１０３、３０２、５０３、８０３ 送信バッファ回路
１０４、２０１、３０４、４０１、５０４、６０１、８０４、９０１ 受信バッファ回路
１０５、３０５、５０５、８０５ レスポンス受信回路
１０６、３０６、５０６、８０６ 誤差計算回路
１０７、３０７、５０７、８０７ リプライ送信回路
１１０、２１１、３２０、４１１、５１０、６１１、８１０ 送信ポート
１１１、２１０、３２１、４１０、５１１、６１０、８１１ 受信ポート
２０２、４０２、６０２、９０２ リクエスト受信回路
２０４、４０５、６０４、９０４ レスポンス送信回路
２０５、４０６、６０５、９０５ リプライ受信回路
３０３ フォローアップ送信回路
３１０ ＰＨＹ回路
３１１ ＰＨＹ送信回路
３１３ ＰＨＹ受信回路
４０４ フォローアップ受信回路
６０６ 発振器
７０１ 偏差発生回路
７０２ セレクタ
７０３ 偏差応答計算回路
７０４ 時刻・周波数誤差計算回路
９０７ メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク内で装置間の時刻を同期させるプッシュ型時刻配信装置、時刻同期サーバおよび時刻同期クライアントに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信手段で接続された２つ以上の装置間の時刻同期を行う従来技術として、非特許文献１に記載のＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｉｍｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が知られている。ＮＴＰは、ＩＰネットワークを通信手段とし、時刻の基準を提供するサーバとサーバに時刻を一致させるクライアントの間で機能するプロトコルである。ＮＴＰでは、サーバとクライアントの間でのパケットの往復遅延２ｄと、サーバの示す時刻とクライアントのローカルな時刻との差Δｔとを用いて、時刻同期が実行される。以下では、このような時刻同期を行うサーバとクライアントを、それぞれ「時刻同期サーバ」、「時刻同期クライアント」という。
【０００３】
ＮＴＰについて、さらに詳しく説明する。ＮＴＰでは、往復遅延２ｄや、時刻同期サーバとの相対的なローカル時計の差Δｔを計算するために、まず時刻同期クライアントが、時刻同期サーバに対して、時刻同期クライアントのローカル時刻を通知する。時刻同期サーバは、時刻同期クライアントから通知されたローカル時刻に対し、開始タイムスタンプ、受信タイムスタンプ、送信タイムスタンプを含むレスポンスを返す。このとき、レスポンス内の開始タイムスタンプとして、時刻同期サーバは、時刻同期クライアントから送られた時刻（ローカル時刻）をコピーする。また、受信タイムスタンプおよび送信タイムスタンプとして、時刻同期サーバは、自分が時刻同期クライアントから通知を受けた時刻、およびレスポンスを送信する時刻を、自己の時計の日時で設定する。
【０００４】
時刻同期クライアントは、時刻同期サーバからのレスポンスに含まれる開始タイムスタンプ、受信タイムスタンプ、送信タイムスタンプを記録する変数ｔ１、ｔ２、ｔ３に加え、ローカルな時計で測った応答受信時刻である終了タイムスタンプを記録する変数ｔ４を管理する。時刻同期サーバからのレスポンスを受信したとき、時刻同期クライアントは、時刻同期クライアントの時計で測った到着時刻を、終了タイムスタンプ変数ｔ４に設定する。４つのタイムスタンプは、
開始タイムスタンプｔ１：時刻同期クライアントのリクエスト送信時刻
受信タイムスタンプｔ２：時刻同期サーバのリクエスト受信時刻
送信タイムスタンプｔ３：時刻同期サーバのレスポンス送信時刻
終了タイムスタンプｔ４：時刻同期クライアントのレスポンス受信時刻
となる。これらの変数を用いると、往復遅延２ｄは、
２ｄ＝｛（ｔ４−ｔ１）−（ｔ３−ｔ２）｝
で表される。
【０００５】
往復で遅延量が等しいと仮定すると、時刻同期クライアントにより応答が受信された時刻は、時刻同期サーバによりレスポンスが送信された時刻に片道の遅延量を加えた値ｔ３＋ｄとなるので、時刻同期クライアントの時計の時刻同期サーバの時計に対する誤差Δｔは、
Δｔ＝ｔ４−（ｔ３＋ｄ）＝｛（ｔ４＋ｔ１）−（ｔ３＋ｔ２）｝／２
として求められる。
【０００６】
したがって、時刻同期クライアントは、時計をΔｔだけ修正することで、自分の時計を時刻同期サーバの時計と時刻同期させることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （Ｖｅｒｓｉｏｎ ３） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ， Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ， Ｄａｖｉｄ Ｌ． Ｍｉｌｌｓ， ＩＥＴＦ ＲＦＣ−１３０５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、ネットワーク内で装置間の時刻を同期させるため、従来は、時刻同期クライアントから時刻同期サーバ側にリクエストを送信し、ラウンドトリップの時間から時刻同期クライアントが誤差を演算して、時刻同期クライアントが自己の時刻を時刻同期サーバに同期させていた。一方、近年、クライアント装置の時刻の高精度化に伴い、クライアント装置が時刻同期クライアントとして行う誤差の演算に非常に大きな回路規模が必要となってきている。このような処理負荷の増大は、クライアント装置の小型化、低消費電力化、経済化の障害となってしまう。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決し、時刻同期クライアントの構成を簡略化でき、システム全体としてのハード量およびコストを低減することのできるプッシュ型時刻配信装置、時刻同期サーバおよび時刻同期クライアントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点によると、時刻の基準を提供する時刻同期サーバと、時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアントとを有し、時刻同期サーバは、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段と、リクエストに対する時刻同期クライアントからのレスポンスに基づいて時刻同期クライアントの時刻誤差を計算する手段と、計算された時刻誤差を時刻同期クライアントに通知する手段とを有し、時刻同期クライアントは、時刻同期サーバからのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示されるリクエストの受信時刻およびレスポンスの送信時刻を時刻同期サーバに返送する手段と、時刻同期サーバから通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段とを有することを特徴とするプッシュ型時刻配信装置が提供される。
【００１１】
時刻同期クライアントを複数有し、リクエストを送信する手段は、ブロードキャストもしくはマルチキャストによりリクエストを送信し、計算する手段は、時刻同期クライアントからの個々のレスポンスに基づいて個々に時刻誤差を計算し、通知する手段は、時刻同期クライアントの個々の時刻誤差を当該時刻同期クライアントにユニキャスト送信する構成とすることができる。
【００１２】
時刻誤差を計算する手段は、時刻誤差と共に、当該時刻同期クライアントの内部基準クロックの周波数制御情報を計算し、通知する手段は、周波数制御情報を時刻誤差と共に送信し、修正する手段は、自己の時刻の修正とともに、通知する手段により通知された周波数制御情報に基づいて、自己の内部基準クロックの周波数調整を行うこともできる。
【００１３】
時刻誤差を計算する手段は、時刻同期クライアントの内部基準クロックに偏差を与えるための制御情報を出力する手段と、時刻同期クライアントからのレスポンスにより求められる時刻同期クライアントの内部基準クロックの周波数誤差を時系列的に観測して、偏差による応答特性を求める手段と、応答特性に基づいて周波数制御情報を計算する手段とを有することができる。
【００１４】
時刻同期クライアントは、時刻誤差を計算する手段が周波数制御情報を計算するために必要な情報を蓄積する手段を有し、返送する手段は、時刻同期サーバに返送するレスポンスに必要な情報を付加し、時刻誤差を計算する手段は、レスポンスに付加された必要な情報に基づいて、周波数制御情報を計算することができる。
【００１５】
本発明の第２の観点によると、時刻同期クライアントに対して時刻の基準を提供する時刻同期サーバにおいて、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段と、リクエストに対する時刻同期クライアントからのレスポンスに基づいて時刻同期クライアントの時刻誤差を計算する手段と、計算された時刻誤差を時刻同期クライアントに通知する手段とを有することを特徴とする時刻同期サーバが提供される。
【００１６】
本発明の第３の観点によると、時刻同期サーバから提供される時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアントにおいて、時刻同期サーバからのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示されるリクエストの受信時刻およびレスポンスの送信時刻を時刻同期サーバに返送する手段と、時刻同期サーバから通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段とを有することを特徴とする時刻同期クライアントが提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、時刻同期サーバ側から時刻同期クライアントにリクエストを送信し、ラウンドトリップ時間から、時刻同期サーバ側で時刻同期クライアントの時刻誤差を演算し、誤差を補正する制御信号を時刻同期クライアントに送信して、時刻同期させる。これにより実装規模に大きく影響する時刻誤差の演算部が時刻同期サーバ側にあるので、時刻同期クライアントの装置規模を小さくすることが可能となる効果がある。また、複数の時刻同期クライアントをひとつの時刻同期サーバで時刻同期させることで、システム全体の規模を小さくすることが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示すプッシュ型時刻配信装置中の時刻同期サーバで用いられる誤差計算回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【００２１】
このプッシュ型時刻配信装置は、時刻の基準を提供する時刻同期サーバ１００と、提供される時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアント２００とを備える。時刻同期サーバ１００と時刻同期クライアント２００とは、ネットワーク１０を介して接続される。図１では時刻同期クライアント２００を１台だけ示すが、現実的には、時刻同期クライアント２００が複数、ネットワーク１０に接続される。
【００２２】
時刻同期サーバ１００は、リクエスト送信回路（ＲＥＱ＿ＳＮＤ）１０１、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）１０２、送信バッファ回路１０３、受信バッファ回路１０４、レスポンス受信回路（ＲＥＳ＿ＲＣＶ）１０５、誤差計算回路（ＥＲＲ＿ＣＡＬＣ）１０６およびリプライ送信回路（ＲＥＰ＿ＳＮＤ）１０７を備え、送信ポート１１０および受信ポート１１１によりネットワーク１０に接続される。リクエスト送信回路１０１が、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段を構成する。誤差計算回路１０６が、リクエストに対する時刻同期クライアント２００からのレスポンスに基づいて時刻同期クライアント２００の時刻誤差を計算する手段を構成する。リプライ送信回路１０７が、計算された時刻誤差を時刻同期クライアント２００に通知する手段を構成する。
【００２３】
時刻同期クライアント２００は、受信バッファ回路２０１、リクエスト受信回路（ＲＥＱ＿ＲＣＶ）２０２、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）２０３、レスポンス送信回路（ＲＥＳ＿ＳＮＤ２０４およびリプライ受信回路（ＲＥＰ＿ＲＣＶ）２０５を備え、受信ポート２１０および送信ポート２１１を介してネットワーク１０に接続される。レスポンス送信回路２０４が、時刻同期サーバ１００からのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示されるリクエストの受信時刻およびレスポンスの送信時刻を時刻同期サーバ１００に返送する手段を構成する。リプライ受信回路２０５が、時刻同期サーバ１００から通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段を構成する。
【００２４】
ＮＴＰでは、クライアントからリクエスト送信が行われる。これに対し、本実施の形態では、リクエスト送信は、時刻同期サーバ１００から時刻同期クライアント２００に対して行われる。すなわち、時刻同期サーバ１００内のリクエスト送信回路１０１は、タイマー回路１０２により示されるサーバ時刻をリクエスト送信時刻ｔ１としてパケット化し、リクエストパケットとして送信する。このリクエストパケットは、時刻同期サーバ１００内の送信バッファ回路１０３から送信ポート１１０に送出され、ネットワーク１０を経由して、時刻同期クライアント２００に送られる。
【００２５】
時刻同期クライアント２００では、時刻同期サーバ１００から送信されたリクエストパケットを、受信ポート２１０および受信バッファ回路２０１を経由して、リクエスト受信回路２０２により受信する。リクエスト受信回路２０２は、受信したリクエストからリクエスト送信時刻ｔ１を抽出し、タイマー回路２０３が示す現在のクライアント時刻、すなわちリクエスト受信時刻ｔ２と共に、レスポンス送信回路２０４に転送する。レスポンス送信回路２０４は、リクエスト送信時刻ｔ１およびリクエスト受信時刻ｔ２に、その時点でタイマー回路２０３が示す現在のクライアント時刻をレスポンス送信時刻ｔ３として付加して、レスポンスパケットとして送信する。このレスポンスパケットは、送信ポート２１１からネットワーク１０に送出され、時刻同期サーバ１００に送られる。
【００２６】
時刻同期サーバ１００では、時刻同期クライアント２００からのレスポンスパケットが、受信ポート１１１および受信バッファ回路１０４を経由して、レスポンス受信回路１０５により受信される。レスポンス受信回路１０５は、受信したレスポンスパケットから、リクエスト送信時刻ｔ１、リクエスト受信時刻ｔ２およびレスポンス送信時刻ｔ３を抽出し、それらにタイマー回路１０２が示す現在のサーバ時刻をレスポンス受信時刻ｔ４として付加して、誤差計算回路１０６に送る。誤差計算回路１０６は、時刻同期クライアント２００の時刻誤差Δｔを、
Δｔ＝｛（ｔ４＋ｔ１）−（ｔ３＋ｔ２）｝／２
により計算する。リプライ送信回路１０７は、計算された時刻誤差Δｔをパケット化し、時刻制御情報パケットとして送信する。この時刻制御情報パケットは、送信バッファ回路１０３から送信ポート１１０に送出され、ネットワーク１０を経由して、時刻同期クライアント２００に送られる。
【００２７】
時刻同期クライアント２００では、時刻同期サーバ１００からの時刻制御情報パケットが、受信ポート２１０および受信バッファ回路２０１を経由して、リプライ受信回路２０５により受信される。リプライ受信回路２０５は、時刻制御情報パケットから時刻誤差Δｔを抽出し、タイマー回路２０３のクライアント時刻をΔｔだけ修正する。これにより、時刻同期サーバ１００との時刻同期が確立する。
【００２８】
たとえば、従来のクライアント起点のＮＴＰでは、クライアント時刻が１：２６、サーバ時刻が１：２３だとすると、Δｔ＝０：０３と計算され、クライアント時刻が、
ｔ−Δｔ＝１：２６−０：０３
で計算される。これに対して、本実施の形態では、サーバ時刻が１：２６、クライアント時刻が１：２３だとしたとき、同じくΔt＝０：０３であるが、クライアント時刻は、
t＋Δt＝１：２３＋０：０３
で計算される。クライアント起点のＮＴＰではΔｔを引くことになるが、本実施の形態ではΔｔを足すことになる。
【００２９】
［効果の説明］
以上説明した第１の実施の形態によれば、時刻同期サーバ１００側で時刻誤差の演算を行うので、時刻同期クライアント２００の時刻誤差の演算を簡略化することができる。また、一般に時刻同期サーバ１００の台数に対して時刻同期クライアント２００は多数であるため、システム全体での効果は大きいものとなる。
【００３０】
［第２の実施の形態］
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。ここでは、時刻同期サーバからのリクエストを、ネットワークを介して接続される複数の時刻同期クライアントにブロードキャストまたはマルチキャストして、それらの時刻クライアントの時刻を同期させる構成例を示す。また、ここでは、パケットの送信および受信時刻を外部から取得する機能を有するＰＨＹ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）を用いる場合を例に説明する。
【００３１】
このプッシュ型時刻配信装置は、時刻の基準を提供する時刻同期サーバ３００と、パケットの送信および受信時刻を外部から取得する機能を有するＰＨＹ回路３１０と、時刻同期サーバ３００から提供される時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する複数の時刻同期クライアント４００とを備える。時刻同期サーバ３００は、ＰＨＹ回路３１０を介して、ネットワーク１０に接続される。ネットワーク１０には、複数の時刻同期クライアント４００が接続される。
【００３２】
時刻同期サーバ３００は、リクエスト送信回路（ＲＥＱ＿ＳＮＤ）３０１、送信バッファ回路３０２、フォローアップ送信回路（ＦＵＰ＿ＳＮＤ）３０３、受信バッファ回路３０４、レスポンス受信回路（ＲＥＳ＿ＲＣＶ）３０５、誤差計算回路（ＥＲＲ＿ＣＡＬＣ）３０６およびリプライ送信回路（ＲＥＰ＿ＳＮＤ）３０７を備え、ＰＨＹ回路３１０を介してネットワーク１０に接続される。リクエスト送信回路（ＲＥＱ＿ＳＮＤ）３０１は、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段を構成し、ブロードキャストもしくはマルチキャストによりリクエストを送信する。誤差計算回路３０６は、リクエストに対する時刻同期クライアント４００からのレスポンスに基づいて時刻同期クライアント４００の時刻誤差を計算する手段を構成し、時刻同期クライアント４００からの個々のレスポンスに基づいて個々に時刻誤差を計算する。リプライ送信回路３０７は、計算された時刻誤差を時刻同期クライアント４００に通知する手段を構成し、時刻同期クライアント４００の個々の時刻誤差を当該時刻同期クライアント４００にユニキャスト送信する。
【００３３】
ＰＨＹ回路３１０は、ＰＨＹ送信回路（ＰＨＹ＿ＴＸ）３１１、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）３１２およびＰＨＹ受信回路（ＰＨＹ＿ＲＸ）３１３を備え、送信ポート３２０および受信ポート３２１を介してネットワーク１０に接続される。
【００３４】
時刻同期クライアント４００は、受信バッファ回路４０１、リクエスト受信回路（ＲＥＱ＿ＲＣＶ）４０２、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）４０３、フォローアップ受信回路（ＦＵＰ＿ＲＣＶ）４０４、レスポンス送信回路（ＲＥＳ＿ＳＮＤ）４０５およびリプライ受信回路（ＲＥＰ＿ＲＣＶ）４０６を備える。レスポンス送信回路４０５が、時刻同期サーバ３００からのリクエストに対するレスポンスとして、そのリクエストの受信時刻と自己の時刻とを時刻同期サーバ３００に返送する手段を構成する。リプライ受信回路４０６が、時刻同期サーバ３００から通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段を構成する。
【００３５】
ＮＴＰでは、クライアントからリクエスト送信が行われるのに対し、本実施の形態では、リクエスト送信は、時刻同期サーバ３００から時刻同期クライアント４００に対して行われる。すなわち、時刻同期サーバ３００内のリクエスト送信回路３０１は、送信毎に異なるパケット識別ＩＤを含むリクエストパケットを生成し、ブロードキャストアドレスもしくはマルチキャストアドレス宛で送信する。このリクエストパケットは、送信バッファ回路３０２からＰＨＹ回路３１０内のＰＨＹ送信回路３１１および送信ポート３２０を経由してネットワーク１０に送信され、複数の時刻同期クライアント４００にブロードキャストもしくはマルチキャストされる。
【００３６】
ＰＨＹ送信回路３１１はまた、リクエストパケットを送信した時刻をタイマー回路３１２から取得し、リクエスト送信時刻ｔ１として、時刻同期サーバ３００に通知する。時刻同期サーバ３００のフォローアップ送信回路３０３は、リクエスト送信時刻ｔ１をパケット識別ＩＤと共にパケット化してフォローアップパケットを生成し、ブロードキャストアドレスもしくはマルチキャストアドレス宛で送信する。このフォローアップパケットは、送信バッファ回路３０２からＰＨＹ回路３１０のＰＨＹ送信回路３１１および送信ポート３２０を経由してネットワーク１０に送信され、複数の時刻同期クライアント４００にブロードキャストもしくはマルチキャストされる。
【００３７】
時刻同期クライアント４００では、時刻同期サーバ３００からＰＨＹ回路３１０を経由して送信されたリクエストパケットが、受信ポート４１０および受信バッファ回路４０１を経由して、リクエスト受信回路４０２により受信される。また、時刻同期サーバ３００からＰＨＹ回路３１０を経由して送信されたフォローアップパケットを、受信ポート４１０および受信バッファ回路４０１を経由して、フォローアップ受信回路４０４により受信する。
【００３８】
リクエスト受信回路４０２は、受信したリクエストパケットからパケット識別ＩＤを抽出し、タイマー回路４０３が示す現在のクライアント時刻、すなわちリクエスト受信時刻ｔ２と共に、フォローアップ受信回路４０４に転送する。フォローアップ受信回路４０４は、パケット識別ＩＤが一致するフォローアップパケットを受信すると、それに含まれるリクエスト送信時刻ｔ１と、リクエスト受信回路４０２からのリクエスト受信時刻ｔ２とを、レスポンス送信回路４０５に送る。レスポンス送信回路４０５は、リクエスト送信時刻ｔ１およびリクエスト受信時刻ｔ２に、その時点でタイマー回路４０３が示す現在のクライアント時刻をレスポンス送信時刻ｔ３として付加して、レスポンスパケットを生成する。このレスポンスパケットは、送信ポート４１１からネットワーク１０を経由して、時刻同期サーバ３００に向けてユニキャスト送信される。
【００３９】
ネットワーク１０に送出されたレスポンスパケットは、受信ポート３２１を経由して、ＰＨＹ回路３１０のＰＨＹ受信回路３１３で受信される。ＰＨＹ受信回路３１３は、受信したレスポンスパケットを時刻同期サーバ３００に転送するとともに、タイマー回路３１２が示す現在の時刻を、レスポンス受信時刻ｔ４として時刻同期サーバ３００に送る。
【００４０】
時刻同期サーバ３００では、ＰＨＹ回路３１０から転送されたレスポンスパケットが、受信バッファ回路３０４を経由して、レスポンス受信回路３０５により受信される。レスポンス受信回路３０５は、受信したレスポンスパケットから、リクエスト送信時刻ｔ１、リクエスト受信時刻ｔ２およびレスポンス送信時刻ｔ３を抽出するとともに、これらの時刻にＰＨＹ受信回路３１３からのレスポンス受信時刻ｔ４を付加して、誤差計算回路３０６に送る。誤差計算回路３０６は、時刻同期クライアント４００の時刻誤差Δｔを、
Δｔ＝｛（ｔ４＋ｔ１）−（ｔ３＋ｔ２）｝／２
により計算する。リプライ送信回路３０７は、計算された時刻誤差Δｔをパケット化し、時刻制御情報パケットとして、レスポンスパケットの送信元である時刻同期クライアント４００宛てにユニキャスト送信する。このレスポンスパケットは、送信バッファ回路３０２からＰＨＹ回路３１０のＰＨＹ送信回路３１１および送信ポート３２０を経由してネットワーク１０に送信され、宛先の時刻同期クライアント４００に送られる。
【００４１】
時刻同期クライアント４００では、時刻同期サーバ３００からの時刻制御情報パケットが、受信ポート４１０および受信バッファ回路４０１を経由して、リプライ受信回路４０６により受信される。リプライ受信回路４０６は、時刻制御情報パケットから時刻誤差Δｔを抽出し、タイマー回路４０３のクライアント時刻をΔｔ修正する。ここで、クライアント起点のＮＴＰではΔｔを引いているが、本実施の形態ではΔｔを足す。これにより、時刻同期サーバ１００との時刻同期が確立する。
【００４２】
［効果の説明］
以上説明した第２の実施の形態によれば、時刻同期サーバ３００からのリクエスト送信にブロードキャストまたはマルチキャストを用いることで、すべての時刻同期クライアント４００へのリクエスト送信を１回にすることができるため、時刻同期サーバ３００の処理負担を低減し、ネットワーク負荷を低減することができる。
【００４３】
［第３の実施の形態］
図３は、本発明の第３の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【００４４】
このプッシュ型時刻配信装置は、時刻の基準を提供する時刻同期サーバ５００と、提供される時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアント６００とを備える。時刻同期サーバ５００と時刻同期クライアント６００とは、ネットワーク１０を介して接続される。図３では時刻同期クライアント６００を１台だけ示すが、現実的には、時刻同期クライアント６００が複数、ネットワーク１０に接続される。
【００４５】
時刻同期サーバ５００は、リクエスト送信回路（ＲＥＱ＿ＳＮＤ）５０１、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）５０２、送信バッファ回路５０３、受信バッファ回路５０４、レスポンス受信回路（ＲＥＳ＿ＲＣＶ）５０５、誤差計算回路（ＥＲＲ＿ＣＡＬＣ）５０６およびリプライ送信回路（ＲＥＰ＿ＳＮＤ）５０７を備え、送信ポート５１０および受信ポート５１１によりネットワーク１０に接続される。リクエスト送信回路５０１が、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段を構成する。誤差計算回路５０６は、リクエストに対する時刻同期クライアント６００からのレスポンスに基づいて時刻同期クライアント６００の時刻誤差を計算する手段を構成し、時刻誤差と共に、当該時刻同期クライアント６００の内部基準クロックの周波数制御情報を計算する。リプライ送信回路５０７は、計算された時刻誤差を時刻同期クライアント６００に通知する手段を構成し、誤差計算回路５０６により得られた周波数制御情報を、時刻誤差と共に送信する。
【００４６】
時刻同期クライアント６００は、受信バッファ回路６０１、リクエスト受信回路（ＲＥＱ＿ＲＣＶ）６０２、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）６０３、レスポンス送信回路（ＲＥＳ＿ＳＮＤ６０４、リプライ受信回路（ＲＥＰ＿ＲＣＶ）６０５および発振器（ＯＳＣ）６０６を備え、受信ポート６１０および送信ポート６１１を介してネットワーク１０に接続される。レスポンス送信回路６０４が、時刻同期サーバ５００からのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示されるリクエストの受信時刻およびレスポンスの送信時刻を時刻同期サーバ５００に返送する手段を構成する。リプライ受信回路６０５は、時刻同期サーバ５００から通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段を構成し、時刻の修正とともに、時刻同期サーバ５００から通知される周波数制御情報に基づいて、自己の内部基準クロックの周波数調整、すなわち発振器６０６の発振周波数の調整を行う。
【００４７】
時刻同期サーバ５００内のリクエスト送信回路５０１は、タイマー回路５０２により示されるサーバ時刻をリクエスト送信時刻ｔ１としてパケット化し、リクエストパケットとして送信する。このリクエストパケットは、時刻同期サーバ５００内の送信バッファ回路５０３から送信ポート５１０に送出され、ネットワーク１０を経由して、時刻同期クライアント６００に送られる。
【００４８】
時刻同期クライアント６００では、時刻同期サーバ５００から送信されたリクエストパケットが、受信ポート６１０および受信バッファ回路６０１を経由して、リクエスト受信回路６０２により受信される。リクエスト受信回路６０２は、受信したリクエストからリクエスト送信時刻ｔ１を抽出し、タイマー回路６０３が示す現在のクライアント時刻、すなわちリクエスト受信時刻ｔ２と共に、レスポンス送信回路６０４に転送する。レスポンス送信回路６０４は、リクエスト送信時刻ｔ１およびリクエスト受信時刻ｔ２に、その時点でタイマー回路６０３が示す現在のクライアント時刻をレスポンス送信時刻ｔ３として付加して、レスポンスパケットとして送信する。このレスポンスパケットは、送信ポート６１１からネットワーク１０に送出され、時刻同期サーバ５００に送られる。
【００４９】
時刻同期サーバ５００では、時刻同期クライアント６００からのレスポンスパケットが、受信ポート５１１および受信バッファ回路５０４を経由して、レスポンス受信回路５０５により受信される。レスポンス受信回路５０５は、受信したレスポンスパケットから、リクエスト送信時刻ｔ１、リクエスト受信時刻ｔ２およびレスポンス送信時刻ｔ３を抽出し、それらにタイマー回路５０２が示す現在のサーバ時刻をレスポンス受信時刻ｔ４として付加して、誤差計算回路５０６に送る。誤差計算回路５０６は、時刻同期クライアント６００の時刻誤差Δｔを、
Δｔ＝｛（ｔ４＋ｔ１）−（ｔ３＋ｔ２）｝／２
により計算する。誤差計算回路５０６はまた、リクエストパケットの送信間隔Ｔから、時刻同期クライアント６００の周波数誤差Δｆを、
Δｆ＝Δｔ／Ｔ
により計算する。リプライ送信回路５０７は、計算された時刻誤差Δｔおよび周波数誤差Δｆをパケット化し、時刻・周波数制御情報パケットとして送信する。この時刻・周波数制御情報パケットは、送信バッファ回路５０３から送信ポート５１０に送出され、ネットワーク１０を経由して、時刻同期クライアント６００に送られる。
【００５０】
時刻同期クライアント６００では、時刻同期サーバ５００からの時刻・周波数制御情報パケットが、受信ポート６１０および受信バッファ回路６０１を経由して、リプライ受信回路６０５により受信される。リプライ受信回路６０５は、時刻・周波数制御情報パケットから時刻誤差Δｔおよび周波数誤差Δｆを抽出し、タイマー回路６０３のクライアント時刻をΔｔ、発振器６０６の発振周波数をΔｆそれぞれ修正する。これにより、時刻同期サーバ５００との時刻同期および周波数同期が確立する。
【００５１】
［効果の説明］
以上説明した第３の実施の形態によれば、時刻同期クライアント６００がクロック周波数調整機能をもつ場合、すなわち発振器６０６の発振周波数が調整可能である場合に、時刻同期サーバ５００側で時刻誤差の計算と同時に周波数誤差も求めて時刻同期クライアント６００に送信することで、サーバ−クライアント間の時刻だけでなくクロック周波数も同期させることができる。
【００５２】
図４は、図３に示すプッシュ型時刻配信装置中の時刻同期サーバ５００で用いられる誤差計算回路５０６の構成例を示すブロック図である。
【００５３】
この誤差計算回路５０６は、偏差発生回路７０１、セレクタ７０２、偏差応答計算回路７０３および時刻・周波数誤差計算回路７０４を備える。偏差発生回路７０１は、時刻同期クライアント６００の内部基準クロック（発振器６０６の発振周波数）に偏差を与えるための制御情報を出力する手段を構成する。偏差応答計算回路７０３は、時刻同期クライアント６００からのレスポンスにより求められる時刻同期クライアント６００の内部基準クロックの周波数誤差を時系列的に観測して、偏差による応答特性を求める手段を構成する。時刻・周波数誤差計算回路７０４は、偏差応答計算回路７０３の求めた応答特性に基づいて周波数端数制御情報を計算する手段を構成する。
【００５４】
時刻同期クライアント６００が新規のクライアントであるとき、偏差発生回路７０１は、周波数のステップ応答特性から制御パラメータを抽出するための周波数制御情報を出力する。すなわち、偏差発生回路７０１は、時刻「０」において、時刻同期クライアント６００の周波数制御電圧にｖｕをステップ偏差として加算するための周波数制御情報を出力する。この周波数制御情報は、セレクタ７０２を経由してリプライ送信回路５０７に送られ、リプライパケットとして時刻同期クライアント６００に送信される。
【００５５】
偏差応答計算回路７０３は、レスポンス受信回路５０５で抽出されたタイムスタンプｔ１〜ｔ４を経時的に観測し、周波数誤差Δｆのステップ応答を取得する。ここで、収束状態における周波数誤差ｆｕと周波数制御電圧偏差ｖｕから、時刻同期クライアント６００内の発振器６０６の電圧−周波数感度係数が、Ｋ＝ｖｕ／ｆｕとして求められる。ステップ応答の変曲点における接線を引き、Δｆ＝０との交点をＬ、Δｆ＝ｆｕとの交点をＲとするとき、ステップ応答法によるＺｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓの制御パラメータ決定法によれば、比例ゲインＫＰ＝Ｋ×０．９×（Ｒ−Ｌ）／Ｌ、積分時定数ＴＩ＝０．３／Ｌと計算される。
【００５６】
時刻・周波数誤差計算回路７０４は、
Δｔｉ＝｛（ｔ４＋ｔ１）−（ｔ３＋ｔ２）｝／２
により、時刻同期クライアント６００の今回ｉの時刻誤差Δｔｉを求めるとともに、偏差応答計算回路７０３により計算された比例ゲインＫＰおよび積分時定数ＴＩを用いて、
ｖｉ＝ＫＰ｛Δｆｉ＋１／ＴＩ・ΣΔｆｋ｝
により、時刻同期クライアント６００に対する今回の周波数制御電圧偏差ｖｉを求める。なお、ΣΔｆｋは、時系列的に観測された周波数誤差Δｆｋ（ｋ＝０〜ｉ−１）の総和である。
【００５７】
時刻・周波数誤差計算回路７０４で求めた時刻誤差Δｔｉおよび周波数制御電圧偏差ｖｉは、リプライ送信回路５０７によりパケット化され、時刻・周波数制御情報パケットとして時刻同期クライアント６００に送られる。
【００５８】
このように、時刻同期サーバ５００から送信する周波数制御情報に特定の偏差を加え、この偏差に対する時刻誤差Δｔの推移を観測することにより、時刻同期クライアント６００の応答特性の計算が可能となり、そして、この計算結果を基にＰＩ制御もしくはＰＩＤ制御などの制御パラメータを決定することで、制御パラメータが最適化され、より精密な周波数同期を行うことが可能となる。
【００５９】
［第４の実施の形態］
図５は、本発明の第４の実施の形態に係るプッシュ型時刻配信装置の構成を示すブロック図である。
【００６０】
このプッシュ型時刻配信装置は、時刻の基準を提供する時刻同期サーバ８００と、提供される時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアント９００とを備える。時刻同期サーバ８００と時刻同期クライアント９００とは、ネットワーク１０を介して接続される。図５では時刻同期クライアント９００を１台だけ示すが、現実的には、時刻同期クライアント９００が複数、ネットワーク１０に接続される。
【００６１】
時刻同期サーバ８００は、リクエスト送信回路（ＲＥＱ＿ＳＮＤ）８０１、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）８０２、送信バッファ回路８０３、受信バッファ回路８０４、レスポンス受信回路（ＲＥＳ＿ＲＣＶ）８０５、誤差計算回路（ＥＲＲ＿ＣＡＬＣ）８０６およびリプライ送信回路（ＲＥＰ＿ＳＮＤ）８０７を備え、送信ポート８１０および受信ポート８１１によりネットワーク１０に接続される。リクエスト送信回路８０１が、時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段を構成する。誤差計算回路８０６は、リクエストに対する時刻同期クライアント９００からのレスポンスに基づいて時刻同期クライアント６００の時刻誤差を計算する手段を構成し、時刻誤差と共に、当該時刻同期クライアント９００の内部基準クロックの周波数制御情報を、レスポンスに付加された情報に基づいて周波数制御情報を計算する。リプライ送信回路８０７は、計算された時刻誤差を時刻同期クライアント９００に通知する手段を構成し、誤差計算回路８０６により得られた周波数制御情報を、時刻誤差と共に送信する。
【００６２】
時刻同期クライアント９００は、受信バッファ回路９０１、リクエスト受信回路（ＲＥＱ＿ＲＣＶ）９０２、タイマー回路（ＴＩＭＥＲ）９０３、レスポンス送信回路（ＲＥＳ＿ＳＮＤ）９０４、リプライ受信回路（ＲＥＰ＿ＲＣＶ）９０５、発振器（ＯＳＣ）９０６およびメモリ９０７を備え、受信ポート９１０および送信ポート９１１を介してネットワーク１０に接続される。レスポンス送信回路９０４が、時刻同期サーバ８００からのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示されるリクエストの受信時刻およびレスポンスの送信時刻を時刻同期サーバ８００に返送する手段を構成する。リプライ受信回路９０５は、時刻同期サーバ８００から通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段を構成し、時刻の修正とともに、時刻同期サーバ８００から通知される周波数制御情報に基づいて、自己の内部基準クロックの周波数調整、すなわち発振器９０６の発振周波数の調整を行う。メモリ９０７は、時刻同期サーバ８００の誤差計算回路８０６が周波数制御情報を計算するために必要な情報を蓄積する手段を構成する。レスポンス送信回路９０４は、時刻同期サーバ８００に返送するレスポンスに、メモリ９０７に蓄積された情報を付加して送信することができる。
【００６３】
時刻同期サーバ８００内のリクエスト送信回路８０１は、タイマー回路８０２により示されるサーバ時刻をリクエスト送信時刻ｔ１としてパケット化し、リクエストパケットとして送信する。このリクエストパケットは、時刻同期サーバ８００内の送信バッファ回路８０３から送信ポート８１０に送出され、ネットワーク１０を経由して、時刻同期クライアント９００に送られる。
【００６４】
時刻同期クライアント９００では、時刻同期サーバ８００から送信されたリクエストパケットが、受信ポート９１０および受信バッファ回路９０１を経由して、リクエスト受信回路９０２により受信される。リクエスト受信回路９０２は、受信したリクエストからリクエスト送信時刻ｔ１を抽出し、タイマー回路９０３が示す現在のクライアント時刻、すなわちリクエスト受信時刻ｔ２と共に、レスポンス送信回路６０４に転送する。レスポンス送信回路６０４は、リクエスト送信時刻ｔ１およびリクエスト受信時刻ｔ２に、その時点でタイマー回路６０３が示す現在のクライアント時刻をレスポンス送信時刻ｔ３として付加し、さらに、メモリ９０７から読み出した制御情報／履歴（Ｐａｒａｍ）を付加して、レスポンスパケットとして送信する。このレスポンスパケットは、送信ポート９１１からネットワーク１０に送出され、時刻同期サーバ８００に送られる。
【００６５】
時刻同期サーバ８００では、時刻同期クライアント９００からのレスポンスパケットが、受信ポート８１１および受信バッファ回路８０４を経由して、レスポンス受信回路８０５により受信される。レスポンス受信回路８０５は、受信したレスポンスパケットから、リクエスト送信時刻ｔ１、リクエスト受信時刻ｔ２、レスポンス送信時刻ｔ３および制御情報／履歴を抽出し、それらにタイマー回路８０２が示す現在のサーバ時刻をレスポンス受信時刻ｔ４として付加して、誤差計算回路８０６に送る。誤差計算回路８０６は、時刻同期クライアント６００の時刻誤差Δｔを、
Δｔ＝｛（ｔ４＋ｔ１）−（ｔ３＋ｔ２）｝／２
により計算する。誤差計算回路８０６はまた、リクエストパケットにより受信した制御情報／履歴を用いて、周波数制御電圧ｖを計算する。リプライ送信回路８０７は、計算された時刻誤差Δｔ、周波数制御電圧ｖおよび更新された制御情報／履歴をパケット化し、時刻・周波数制御情報パケットとして送信する。この時刻・周波数制御情報パケットは、送信バッファ回路８０３から送信ポート８１０に送出され、ネットワーク１０を経由して、時刻同期クライアント９００に送られる。
【００６６】
時刻同期クライアント９００では、時刻同期サーバ８００からの時刻・周波数制御情報パケットが、受信ポート９１０および受信バッファ回路９０１を経由して、リプライ受信回路９０５により受信される。リプライ受信回路９０５は、時刻・周波数制御情報パケットから時刻誤差Δｔおよび周波数制御電圧ｖを抽出し、タイマー回路９０３のクライアント時刻をΔｔだけ修正し、発振器９０６の制御電圧を周波数制御電圧ｖに変更（更新）する。これにより、時刻同期サーバ８００との時刻同期および周波数同期が確立する。また、リプライ受信回路９０５は、時刻・周波数制御情報パケットから制御情報／履歴を抽出し、メモリ９０７の内容を更新する。
【００６７】
［発明の効果］
以上説明した第４の実施の形態によれば、時刻同期クライアント９００側から制御情報／履歴を送ることで、時刻同期サーバ８００のメモリ容量によるクライアント数の上限を無くすことが可能になり、小規模なメモリ量で多数の時刻同期クライアント９００を同期させることが可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１０１、３０１、５０１、８０１ リクエスト送信回路
１０２、２０３、３１２、４０３、５０２、６０３、８０２、９０３ タイマー回路
１０３、３０２、５０３、８０３ 送信バッファ回路
１０４、２０１、３０４、４０１、５０４、６０１、８０４、９０１ 受信バッファ回路
１０５、３０５、５０５、８０５ レスポンス受信回路
１０６、３０６、５０６、８０６ 誤差計算回路
１０７、３０７、５０７、８０７ リプライ送信回路
１１０、２１１、３２０、４１１、５１０、６１１、８１０ 送信ポート
１１１、２１０、３２１、４１０、５１１、６１０、８１１ 受信ポート
２０２、４０２、６０２、９０２ リクエスト受信回路
２０４、４０５、６０４、９０４ レスポンス送信回路
２０５、４０６、６０５、９０５ リプライ受信回路
３０３ フォローアップ送信回路
３１０ ＰＨＹ回路
３１１ ＰＨＹ送信回路
３１３ ＰＨＹ受信回路
４０４ フォローアップ受信回路
６０６ 発振器
７０１ 偏差発生回路
７０２ セレクタ
７０３ 偏差応答計算回路
７０４ 時刻・周波数誤差計算回路
９０７ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時刻の基準を提供する時刻同期サーバと、上記時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアントとを有し、
上記時刻同期サーバは、
上記時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段と、
上記リクエストに対する上記時刻同期クライアントからのレスポンスに基づいて上記時刻同期クライアントの時刻誤差を計算する手段と、
計算された上記時刻誤差を上記時刻同期クライアントに通知する手段と
を有し、
上記時刻同期クライアントは、
上記時刻同期サーバからのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示される上記リクエストの受信時刻および上記レスポンスの送信時刻を上記時刻同期サーバに返送する手段と、
上記時刻同期サーバから通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段と
を有することを特徴とするプッシュ型時刻配信装置。
【請求項２】
請求項１記載のプッシュ型時刻配信装置において、
前記時刻同期クライアントを複数有し、
前記リクエストを送信する手段は、ブロードキャストもしくはマルチキャストによりリクエストを送信し、
前記計算する手段は、前記時刻同期クライアントからの個々のレスポンスに基づいて個々に時刻誤差を計算し、
前記通知する手段は、前記時刻同期クライアントの個々の時刻誤差を当該時刻同期クライアントにユニキャスト送信する
ことを特徴とするプッシュ型時刻配信装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のプッシュ型時刻配信装置において、
前記時刻誤差を計算する手段は、時刻誤差と共に、当該時刻同期クライアントの内部基準クロックの周波数制御情報を計算し、
前記通知する手段は、上記周波数制御情報を上記時刻誤差と共に送信し、
前記修正する手段は、自己の時刻の修正とともに、前記通知する手段により通知された周波数制御情報に基づいて、自己の内部基準クロックの周波数調整を行う
ことを特徴とするプッシュ型時刻配信装置。
【請求項４】
請求項３記載のプッシュ型時刻配信装置において、
前記時刻誤差を計算する手段は、
前記時刻同期クライアントの内部基準クロックに偏差を与えるための制御情報を出力する手段と、
前記時刻同期クライアントからのレスポンスにより求められる前記時刻同期クライアントの内部基準クロックの周波数誤差を時系列的に観測して、上記偏差による応答特性を求める手段と、
上記応答特性に基づいて周波数制御情報を計算する手段と
を有する
ことを特徴とするプッシュ型時刻配信装置。
【請求項５】
請求項４項記載のプッシュ型時刻配信装置において、
前記時刻同期クライアントは、前記時刻誤差を計算する手段が周波数制御情報を計算するために必要な情報を蓄積する手段を有し、
前記返送する手段は、前記時刻同期サーバに返送するレスポンスに上記必要な情報を付加し、
前記時刻誤差を計算する手段は、上記レスポンスに付加された上記必要な情報に基づいて、周波数制御情報を計算する
ことを特徴とするプッシュ型時刻配信装置。
【請求項６】
時刻同期クライアントに対して時刻の基準を提供する時刻同期サーバにおいて、
上記時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段と、
上記リクエストに対する上記時刻同期クライアントからのレスポンスに基づいて上記時刻同期クライアントの時刻誤差を計算する手段と、
計算された上記時刻誤差を上記時刻同期クライアントに通知する手段と
を有することを特徴とする時刻同期サーバ。
【請求項７】
時刻同期サーバから提供される時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアントにおいて、
上記時刻同期サーバからのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示される上記リクエストの受信時刻および上記レスポンスの送信時刻を上記時刻同期サーバに返送する手段と、
上記時刻同期サーバから通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段と
を有することを特徴とする時刻同期クライアント。
【請求項１】
時刻の基準を提供する時刻同期サーバと、上記時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアントとを有し、
上記時刻同期サーバは、
上記時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段と、
上記リクエストに対する上記時刻同期クライアントからのレスポンスに基づいて上記時刻同期クライアントの時刻誤差を計算する手段と、
計算された上記時刻誤差を上記時刻同期クライアントに通知する手段と
を有し、
上記時刻同期クライアントは、
上記時刻同期サーバからのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示される上記リクエストの受信時刻および上記レスポンスの送信時刻を上記時刻同期サーバに返送する手段と、
上記時刻同期サーバから通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段と
を有することを特徴とするプッシュ型時刻配信装置。
【請求項２】
請求項１記載のプッシュ型時刻配信装置において、
前記時刻同期クライアントを複数有し、
前記リクエストを送信する手段は、ブロードキャストもしくはマルチキャストによりリクエストを送信し、
前記計算する手段は、前記時刻同期クライアントからの個々のレスポンスに基づいて個々に時刻誤差を計算し、
前記通知する手段は、前記時刻同期クライアントの個々の時刻誤差を当該時刻同期クライアントにユニキャスト送信する
ことを特徴とするプッシュ型時刻配信装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のプッシュ型時刻配信装置において、
前記時刻誤差を計算する手段は、時刻誤差と共に、当該時刻同期クライアントの内部基準クロックの周波数制御情報を計算し、
前記通知する手段は、上記周波数制御情報を上記時刻誤差と共に送信し、
前記修正する手段は、自己の時刻の修正とともに、前記通知する手段により通知された周波数制御情報に基づいて、自己の内部基準クロックの周波数調整を行う
ことを特徴とするプッシュ型時刻配信装置。
【請求項４】
請求項３記載のプッシュ型時刻配信装置において、
前記時刻誤差を計算する手段は、
前記時刻同期クライアントの内部基準クロックに偏差を与えるための制御情報を出力する手段と、
前記時刻同期クライアントからのレスポンスにより求められる前記時刻同期クライアントの内部基準クロックの周波数誤差を時系列的に観測して、上記偏差による応答特性を求める手段と、
上記応答特性に基づいて周波数制御情報を計算する手段と
を有する
ことを特徴とするプッシュ型時刻配信装置。
【請求項５】
請求項４項記載のプッシュ型時刻配信装置において、
前記時刻同期クライアントは、前記時刻誤差を計算する手段が周波数制御情報を計算するために必要な情報を蓄積する手段を有し、
前記返送する手段は、前記時刻同期サーバに返送するレスポンスに上記必要な情報を付加し、
前記時刻誤差を計算する手段は、上記レスポンスに付加された上記必要な情報に基づいて、周波数制御情報を計算する
ことを特徴とするプッシュ型時刻配信装置。
【請求項６】
時刻同期クライアントに対して時刻の基準を提供する時刻同期サーバにおいて、
上記時刻同期クライアントにリクエストを送信する手段と、
上記リクエストに対する上記時刻同期クライアントからのレスポンスに基づいて上記時刻同期クライアントの時刻誤差を計算する手段と、
計算された上記時刻誤差を上記時刻同期クライアントに通知する手段と
を有することを特徴とする時刻同期サーバ。
【請求項７】
時刻同期サーバから提供される時刻の基準に基づいて自己の時刻を修正する時刻同期クライアントにおいて、
上記時刻同期サーバからのリクエストに対するレスポンスとして、自己の時刻で示される上記リクエストの受信時刻および上記レスポンスの送信時刻を上記時刻同期サーバに返送する手段と、
上記時刻同期サーバから通知される時刻誤差に基づいて自己の時刻を修正する手段と
を有することを特徴とする時刻同期クライアント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１７６７６８（Ｐ２０１１−１７６７６８Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４０９９７（Ｐ２０１０−４０９９７）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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