特開 2024-128836 時刻配信装置、同期システム、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128836

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】時刻配信装置、同期システム、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04L 7/00 20060101AFI20240913BHJP

【ＦＩ】

H04L7/00 990

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038086

(22)【出願日】2023-03-10

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-06-26

(71)【出願人】

【識別番号】313006647

【氏名又は名称】セイコーソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡本 幸治

【テーマコード（参考）】

5K047

【Ｆターム（参考）】

5K047AA18

5K047BB15

(57)【要約】

【課題】時刻配信装置を複数台備える冗長構成において、装置間での時刻差が生じないように装置時計を調整する。
【解決手段】時刻配信装置は、他の時刻配信装置から有線通信を介して入力される位相信号に、他の時刻配信装置の時計の所定の周期で含まれる同期タイミングで、周波数信号発生器が発生する特定の周波数の信号に基づく自装置の時計から、時刻を取得し、取得した時刻が、同期タイミングについて予め定められた時刻となるように、自装置の時計を補正する第１時計補正部と、第１時計補正部により補正した自装置の時計と、有線通信とは異なる通信を介して得られる他の時刻配信装置の時計との時刻差を測定する時差測定部と、測定された時刻差と、所定の周期に基づいて、所定の周期を単位としたずれに対応する時刻差だけ、自装置の時計を補正する第２時計補正部と、自装置の時計で得られる時刻を、外部に配信する時刻配信部と、を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

他の時刻配信装置から有線通信を介して入力される位相信号に所定の周期で含まれる同期タイミングで、自装置の時計から時刻を取得し、
前記取得した時刻が、前記同期タイミングについて予め定められた時刻となるように、自装置の時計を補正する第１時計補正部と、
前記第１時計補正部により補正した自装置の時計と、前記有線通信とは異なる通信を介して得られる前記他の時刻配信装置の時計との時刻差を測定する時差測定部と、
前記測定された時刻差と、前記所定の周期とに基づいて、前記所定の周期を単位としたずれに対応する時刻差だけ、自装置の時計を補正する第２時計補正部と、
自装置の時計で得られる時刻を、外部に配信する時刻配信部と、
を含む時刻配信装置。

【請求項2】

周波数信号発生器が発生する特定の周波数の信号に基づき、自装置の時計を進める請求項１記載の時刻配信装置。

【請求項3】

前記第１時計補正部は、予め求められた、有線通信に由来した遅延時間に基づいて、所定の周期で含まれる同期タイミングを検出した時刻が、前記同期タイミングについて予め定められた時刻となるように、自装置の時計を補正する請求項１記載の時刻配信装置。

【請求項4】

少なくとも１つがマスタ時刻配信装置として機能し、残りがスレーブ時刻配信装置として機能する複数の時刻配信装置を含む同期システムであって、
前記マスタ時刻配信装置は、
前記スレーブ時刻配信装置に対して、第１の時刻に、有線通信を介して第１の位相信号を出力し、
前記スレーブ時刻配信装置は、
前記マスタ時刻配信装置から有線通信を介して入力される前記第１の位相信号に所定の周期で含まれる同期タイミングで、自装置の時計から時刻を取得し、
前記第１の位相信号の入力時刻に遅延時間がないと仮定して、前記取得した時刻が、前記同期タイミングについて予め定められた時刻となるように、自装置の時計を補正し、
前記補正された自装置の時計に基づき、前記所定の周期で同期タイミングを含む第２の位相信号を、前記有線通信を介して前記マスタ時刻配信装置へ出力し、
前記マスタ時刻配信装置は、前記スレーブ時刻配信装置から有線通信を介して入力される前記第２の位相信号に前記所定の周期で含まれる同期タイミングで、自装置の時計から第２の時刻を取得し、
前記第１の時刻と前記第２の時刻との時刻差を所定の周期で割った余りの時間に基づいて、前記有線通信に由来した遅延時間を推定し、前記スレーブ時刻配信装置に前記推定した遅延時間を送信する、
同期システム。

【請求項5】

少なくとも１つがマスタ時刻配信装置として機能し、残りがスレーブ時刻配信装置として機能する複数の時刻配信装置を含む同期システムであって、
前記複数の時刻配信装置の各々は、
自装置の時計で得られる時刻を外部に配信する時刻配信部と、
自装置がスレーブ時刻配信装置として機能する場合、マスタ時刻配信装置から有線通信を介して入力される位相信号に、マスタ時刻配信装置の時計の所定の周期で含まれる同期タイミングで、自装置の時計から、時刻を取得し、
前記取得した時刻が、前記同期タイミングについて予め定められた時刻となるように、自装置の時計を補正する第１時計補正部と、
自装置がスレーブ時刻配信装置として機能する場合、前記第１時計補正部により補正した自装置の時計と、前記有線通信とは異なる通信を介して得られるマスタ時刻配信装置の時計との時刻差を測定する時差測定部と、
自装置がスレーブ時刻配信装置として機能する場合、前記測定された時刻差と、前記所定の周期とに基づいて、前記所定の周期を単位としたずれに対応する時刻差だけ、自装置の時計を補正する第２時計補正部と、
を備えており、
前記時刻配信部は、自装置がマスタ時刻配信装置として機能する場合、自装置の時計で得られる時刻を外部に配信し、
自装置がスレーブ時刻配信装置として機能する場合、前記第２時計補正部で補正した自装置の時計で得られる時刻を外部に配信する
同期システム。

【請求項6】

前記第１時計補正部は、予め求められた、有線通信に由来した遅延時間に基づいて、所定の周期で含まれる同期タイミングを検出した時刻が、前記同期タイミングについて予め定められた時刻となるように、自装置の時計を補正する請求項５記載の同期システム。

【請求項7】

前記複数の時刻配信装置の各々は、周波数信号発生器が発生する特定の周波数の信号に基づき、自装置の時計を進める請求項５又は６記載の同期システム。

【請求項8】

コンピュータを、請求項１～請求項３の何れか１項記載の時刻配信装置の各部として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、時刻配信装置、同期システム、及びプログラムに係り、特に、時刻を配信する時刻配信装置、同期システム、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ） ＧｒａｎｄＭａｓｔｅｒ（ＧＭ）のような時刻を配信する機器は、冗長化のためにシステム内に複数設置するのが通常であり、一般的には各ＧＭでＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）に同期する（ＧＮＳＳから時刻、位相、周波数を得る）ことで、ＧＭ間の時刻差はＧＮＳＳ同期精度以内に抑え、装置間における高精度な時刻同期を実現している。

【0003】

また、特許文献１では、複数のマスタノードと、ローカルマスタクロックと時刻同期することによって、ローカルスレーブクロックに対する補正を実行するように構成されたスレーブノードとを備え、第１のマスタノードは、所定の周期で、ソースクロックノードからのタイミング同期信号と同期することによって、第１のローカルマスタクロックに対する補正を実行し、ソースクロックを基準に、第２のローカルマスタクロックが、第１のローカルマスタクロックよりも誤差が大きい場合、第２のマスタノードは、第１のローカルマスタクロックと時刻同期することによって第１の補正を実行し、第１のローカルマスタクロックを基準に、第２のローカルマスタクロックの誤差が所定の範囲内にあることを条件に、ソースクロックノードからのタイミング同期信号と同期することによって第２の補正を実行する時刻同期システムが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－３７８８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

時刻同期には、時刻、位相、周波数の３つの同期要素を装置間で合わせる必要があるが、ＧＮＳＳが使用できず共通の同期要素が周波数のみの環境下においては、ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などの時刻同期プロトコルを使用しても、ナノ秒単位の高精度な時刻同期は不可能である。

【0006】

高精度な時刻同期が出来てないと、ＧＭが切り替わったときに配信する時刻差が生じて、ＧＭから時刻を受信している装置の制御に大きな影響を与えてしまう。また、ＧＭから受信した時刻を基に位相信号を出力している場合などは、位相が急にシフトする事象が発生してしまう。

【0007】

本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、時刻配信装置を複数台備える冗長構成において、装置間で時刻差が生じないように装置時計を調整することができ、複数の装置間で同じ時刻を配信することができる時刻配信装置、同期システム、及びプログラム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】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明に係る時刻配信装置は、他の時刻配信装置から有線通信を介して入力される位相信号に所定の周期で含まれる同期タイミングで、自装置の時計から時刻を取得し、前記取得した時刻が、前記同期タイミングについて予め定められた時刻となるように、自装置の時計を補正する第１時計補正部と、前記第１時計補正部により補正した自装置の時計と、前記有線通信とは異なる通信を介して得られる前記他の時刻配信装置の時計との時刻差を測定する時差測定部と、前記測定された時刻差と、前記所定の周期とに基づいて、前記所定の周期を単位としたずれに対応する時刻差だけ、自装置の時計を補正する第２時計補正部と、自装置の時計で得られる時刻を、外部に配信する時刻配信部と、を含んで構成されている。

【0009】

ここで、位相信号に含まれる同期タイミングは、所定の周期であり、その時刻が予め定められている。

【0010】

この発明によれば、複数の時刻配信装置のそれぞれで、有線通信を介して入力される位相信号に含まれる同期タイミングを用いて自装置の時計を補正した場合に、複数の時刻配信装置間のずれが、同期タイミングの周期を単位としたずれに対応することを利用して、所定の周期を単位としたずれに対応する時刻差だけ、自装置の時計を補正する。これにより、時刻配信装置を複数台備える冗長構成において、装置間で時刻差が生じないように装置時計を調整することができ、複数の装置間で同じ時刻を配信することができる。

【0011】

また、時刻配信装置において、周波数信号発生器が発生する特定の周波数の信号に基づき、自装置の時計を進めることができる。

【0012】

また、時刻配信装置において、前記第１時計補正部は、予め求められた、有線通信に由来した遅延時間に基づいて、所定の周期で含まれる同期タイミングを検出した時刻が、前記同期タイミングについて予め定められた時刻となるように、自装置の時計を補正することができる。

【0013】

また、本発明の同期システムは、少なくとも１つがマスタ時刻配信装置として機能し、残りがスレーブ時刻配信装置として機能する複数の時刻配信装置を含む同期システムであって、前記マスタ時刻配信装置は、前記スレーブ時刻配信装置に対して、第１の時刻に、有線通信を介して第１の位相信号を出力し、前記スレーブ時刻配信装置は、前記マスタ時刻配信装置から有線通信を介して入力される前記第１の位相信号に所定の周期で含まれる同期タイミングで、自装置の時計から時刻を取得し、前記第１の位相信号の入力時刻に遅延時間がないと仮定して、前記取得した時刻が、前記同期タイミングについて予め定められた時刻となるように、自装置の時計を補正し、前記補正された自装置の時計に基づき、前記所定の周期で同期タイミングを含む第２の位相信号を、前記有線通信を介して前記マスタ時刻配信装置へ出力し、前記マスタ時刻配信装置は、前記スレーブ時刻配信装置から有線通信を介して入力される前記第２の位相信号に前記所定の周期で含まれる同期タイミングで、自装置の時計から第２の時刻を取得し、前記第１の時刻と前記第２の時刻との時刻差を所定の周期で割った余りの時間に基づいて、前記有線通信に由来した遅延時間を推定し、前記スレーブ時刻配信装置に前記推定した遅延時間を送信する。

【0014】

また、本発明の同期システムは、少なくとも１つがマスタ時刻配信装置として機能し、残りがスレーブ時刻配信装置として機能する複数の時刻配信装置を含む同期システムであって、前記複数の時刻配信装置の各々は、自装置の時計で得られる時刻を外部に配信する時刻配信部と、自装置がスレーブ時刻配信装置として機能する場合、マスタ時刻配信装置から有線通信を介して入力される位相信号に、マスタ時刻配信装置の時計の所定の周期で含まれる同期タイミングで、自装置の時計から、時刻を取得し、前記取得した時刻が、前記同期タイミングについて予め定められた時刻となるように、自装置の時計を補正する第１時計補正部と、自装置がスレーブ時刻配信装置として機能する場合、前記第１時計補正部により補正した自装置の時計と、前記有線通信とは異なる通信を介して得られるマスタ時刻配信装置の時計との時刻差を測定する時差測定部と、自装置がスレーブ時刻配信装置として機能する場合、前記測定された時刻差と、前記所定の周期とに基づいて、前記所定の周期を単位としたずれに対応する時刻差だけ、自装置の時計を補正する第２時計補正部と、を備えており、前記時刻配信部は、自装置がマスタ時刻配信装置として機能する場合、自装置の時計で得られる時刻を外部に配信し、自装置がスレーブ時刻配信装置として機能する場合、前記第２時計補正部で補正した自装置の時計で得られる時刻を外部に配信する。

【0015】

また、本発明のプログラムは、コンピュータを、本発明の時刻配信装置の各部として機能させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、時刻配信装置を複数台備える冗長構成において、装置間で時刻差が生じないように装置時計を調整することができ、複数の装置間で同じ時刻を配信することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施の形態に係る同期システムの一例を示す図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る時刻配信装置の構成を示すブロック図である。

【図3】同期タイミングを用いた時刻補正を説明するための図である。

【図4】装置間で時刻差を測定するための処理の流れを示すシーケンス図である。

【図5】マスタ時刻配信装置とスレーブ時刻配信装置との間で時刻同期を行う例を示す図である。

【図6】本発明の実施の形態に係る時刻配信装置の時刻補正処理のフローチャートを示す図である。

【図7】マスタ時刻配信装置が故障した場合の装置間のやりとりを説明するための図である。

【図8】有線通信の遅延時間を推定する方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

【0019】

まず、本発明の実施の形態の概要を説明する。

【0020】

本発明の実施の形態では、共通の周波数信号（１０ＭＨｚ）のみの入力で時刻配信装置間の時刻同期を実現する。

【0021】

具体的には、時刻配信装置を複数台備える冗長構成とし、時刻配信装置間で代表装置（マスタ時刻配信装置）と従属装置（スレーブ時刻配信装置）に分ける。共通の同期要素が周波数のみの環境下においても、時刻配信装置間で時刻同期させ時刻配信装置間の時刻差を解消することで、時刻配信する時刻配信装置が切り替わった場合も、同期システム全体への影響を抑える。

【0022】

＜本発明の実施の形態のシステム構成＞
本発明の実施の形態に係る同期システムの構成について説明する。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る同期システム１００は、周波数信号発生器１０と、時刻配信装置２０、２２と、スイッチ装置２４、２６と、時刻終端装置２８、２９とを備えている。周波数信号発生器１０と時刻配信装置２０の間、周波数信号発生器１０と時刻配信装置２２の間、及び時刻配信装置２０と時刻配信装置２２の間は、それぞれ有線で接続されている。また、時刻配信装置２０、時刻配信装置２２、スイッチ装置２４、２６、及び時刻終端装置２８、２９は、イーサネット（登録商標）などのＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して接続されている。

【0023】

周波数信号発生器１０は、電気信号である特定の周波数（例えば、１０ＭＨｚ）の信号を、有線通信で時刻配信装置２０及び時刻配信装置２２に出力する。

【0024】

時刻配信装置２０、２２は、設定により、一方が、マスタ時刻配信装置として機能し、他方が、スレーブ時刻配信装置として機能する。本実施の形態では、時刻配信装置２０がマスタ時刻配信装置として機能するように設定され、時刻配信装置２２がスレーブ時刻配信装置として機能するように設定されている場合を例に説明する。

【0025】

すなわち、マスタ時刻配信装置としての時刻配信装置２０は、自装置の時刻を、スイッチ装置２４を介して、ＰＴＰで配信し、時刻情報を時刻終端装置２８、２９に配信する。スレーブ時刻配信装置としての時刻配信装置２２は、時刻配信装置２０が故障等により時刻情報を配信できない場合に、時刻配信装置２０に代わって、スイッチ装置２６を介して、ＰＴＰで時刻情報を時刻終端装置２８、２９に配信する。

【0026】

スイッチ装置２４、２６は、ＰＴＰに対応したスイッチ装置である。

【0027】

時刻終端装置２８、２９が出力する位相信号は、同期している必要がある。

【0028】

本実施の形態における時刻配信装置２０、２２は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する各種処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータで構成することが出来る。この時刻配信装置２０、２２は、機能的には図２に示すように、入力部３０と、通信部３２と、装置時計３４と、タイミング信号検出部３６と、時計補正部３８と、時刻補正計算部４０と、ケーブル遅延情報設定部４２と、時差測定部４４と、周期差計算部４６と、周期情報設定部４８とを備えている。通信部３２が、時刻配信部の一例であり、時計補正部３８と、時刻補正計算部４０とが、第１時計補正部の一例であり、時計補正部３８と、周期差計算部４６とが、第２時計補正部の一例である。なお、以下では、スレーブ時刻配信装置である時刻配信装置２２の各構成について説明する。

【0029】

入力部３０には、周波数信号発生器１０から出力された電気信号である特定の周波数（例えば、１０ＭＨｚ）の信号が、有線通信を介して入力される。

【0030】

また、入力部３０には、マスタ時刻配信装置である他の時刻配信装置２０から出力された位相信号（１ＰＰＳ（Ｐｕｌｓｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）信号）が、有線通信を介して入力される。なお、本実施形態では、１秒周期で正秒のタイミングで出力される１ＰＰＳ信号を使用するが、周期性を持ち且つＰＰＳ信号が出力されるタイミングが時刻配信装置間で取り決められていれば、１ＰＰＳ信号に限らない。

【0031】

位相信号生成部４９は、装置時計３４の正秒のタイミングで位相信号（１ＰＰＳ信号）を生成する。
出力部５０は、位相信号生成部４９により生成された位相信号（１ＰＰＳ信号）を、有線通信を介して時刻配信装置２０へ出力する。

【0032】

通信部３２は、装置間の時刻差を測定するために、時刻配信装置２０との間で通信を行うと共に、装置時計３４で得られる時刻を時刻終端装置２８、２９へ配信するためにスイッチ装置２６との間で通信を行う。

【0033】

装置時計３４は、自装置の時刻源である。装置時計３４は、周波数信号発生器１０から出力された特定の周波数の信号を用いて、時計を進める。

【0034】

タイミング信号検出部３６は、入力された位相信号に所定の周期（例えば、１秒ごと）で含まれる同期タイミングを検出し、検出したタイミングを装置時計３４に通知する。装置時計３４は、当該タイミングが通知されると、時刻をラッチして、時刻補正計算部４０へ出力する。ここで、「時刻をラッチする」とは、その時点の時刻を取得することを意味する。

【0035】

例えば、図３に示すように、１ＰＰＳ信号の同期タイミング（１ＰＰＳ信号のパルスタイミング）の各々を検出したタイミングで、装置時計３４で得られる時刻をラッチする。

【0036】

時計補正部３８は、時刻補正計算部４０及び周期差計算部４６の各々から得られる補正量の指示に基づいて、装置時計３４の時刻を補正する。

【0037】

ケーブル遅延情報設定部４２には、マスタ時刻配信装置である時刻配信装置２０との有線通信に起因した遅延時間が予め設定されている。

【0038】

時刻補正計算部４０は、タイミング信号検出部３６で検出された同期タイミングに応じて装置時計３４でラッチされた時刻と、ケーブル遅延情報設定部４２に設定された遅延時間とに基づいて、装置時計３４でラッチした同期タイミングの時刻が、同期タイミングについて予め定められた時刻となるように、装置時計３４の時刻の補正量を計算する。

【0039】

例えば、図３に示すように、１ＰＰＳ信号の同期タイミング（パルスタイミング）に応じて装置時計３４でラッチされた時刻Ｔ_Ｓ０（１９９．９）と、時刻Ｔ_Ｓ０に最も近い予め定められた時刻Ｔ_Ｓ１（２００．０）との差分ｔ_ｄ１を算出し、さらに、差分ｔ_ｄ１に有線通信の遅延時間ｔ_ｄ０を加えた時差ｔ_ｄ２を算出し、時刻Ｔ_Ｓ１に時差ｔ_ｄ２を加えた時刻Ｔ_Ｓ２（２００．０＋ｔ_ｄ０）が、入力された１ＰＰＳ信号の同期タイミングに一致するように、装置時計３４の時刻の補正量を計算する（図３のＳｔｅｐ１参照）。ここで、信号が１ＰＰＳ信号である場合、「同期タイミングについて予め定められた時刻」とは、装置時計３４の時刻で、１９９．０秒や２００．０秒といった秒未満が０となる正秒の時刻とのことであり、単位は秒である。

【0040】

この補正量に従って時計補正部３８が補正することにより、マスタ時刻配信装置である時刻配信装置２０の１ＰＰＳ信号の同期タイミングの時刻Ｔ_Ｍ０（１００．０）と、装置時計３４でラッチされる、１ＰＰＳ信号の同期タイミングの時刻Ｔ_Ｓ２（２００．０＋ｔ_ｄ０）の位相（同期タイミング）とは一致する。

【0041】

時差測定部４４は、通信部３２による時刻配信装置２０との通信を用いて、時刻配信装置２０の時計との時刻差を測定する（図３のＳｔｅｐ２参照）。

【0042】

具体的には、図４に示すように、まず、時刻配信装置２２から、パケット送信時の装置時計３４の時刻を表すタイムスタンプＴ１を含む時刻取得要求を、時刻配信装置２０へ送信する。次に、時刻配信装置２０は、タイムスタンプＴ１を含む時刻取得要求を受信した時刻を、タイムスタンプＴ２として時刻配信装置２０の装置時計３４で取得し、記録する。そして、時刻配信装置２０は、タイムスタンプＴ２と、パケット送信時の時刻配信装置２０の装置時計３４の時刻を表すタイムスタンプＴ３とを含む時刻応答を、時刻配信装置２２へ送信する。次に、時刻配信装置２２は、タイムスタンプＴ２、Ｔ３を含む時刻応答を受信した時刻を、タイムスタンプＴ４として装置時計３４で取得し、記録する。

【0043】

そして、時差測定部４４は、以下の式に従って、時刻配信装置２２を基準とした時刻差Ｔｄ３を計算する。

【0044】

Ｔ_ｄ３＝（Ｔ３－Ｔ４）＋（（Ｔ４－Ｔ１）－（Ｔ３－Ｔ２））／２

【0045】

ここで、上記で計算されるＴ_ｄ３は、必ず測定誤差を含むため、時刻配信装置２２の装置時計３４を、Ｔ_ｄ３で補正しても、時刻配信装置２０の装置時計３４とは一致しない。

【0046】

周期差計算部４６は、時差測定部４４により測定された時刻差と、周期情報設定部４８で設定されたＰＰＳ周期（所定の周期、例えば、１秒）の長さとに基づいて、当該時刻差について、ＰＰＳ周期単位でのずれでカウントした場合、何ＰＰＳ周期分のずれに対応するかを計算し、計算されたＰＰＳ周期の数の分だけ補正するための装置時計３４の時刻の補正量を、時計補正部３８へ出力する。すなわち、ＰＰＳ周期を単位としたずれに対応する時刻差だけ、自装置の時計を補正する（図３のＳｔｅｐ３参照）。

【0047】

そこで、周期差計算部４６は、時差測定部４４で測定した時刻差Ｔ_ｄ３と、周期情報設定部４８で予め設定されているＰＰＳ周期を用いて、ＰＰＳ周期×Ｎ（Ｎ＝０，１，…）が、Ｔ_ｄ３に最も近くなるときのＮを算出する。ここで、ＰＰＳ周期×Ｎ（Ｎ＝０，１，…）が、Ｔ_ｄ３に最も近くなるときのＮを算出するため、ＰＰＳ周期の半分（すなわち、５００ｍｓ）まで、時刻配信装置２０、２２の間での時刻差の誤差が許容される。

【0048】

そして、Ｎの値からＰＰＳ周期ズレに対応する時刻差を算出し、時刻配信装置２２の装置時計３４の時刻の補正量とする。この補正量に従って、時計補正部３８が、装置時計３４の時刻を補正すると、装置時計３４の時刻が、Ｎ個のＰＰＳ周期分ずらされ、時刻配信装置２０、２２の間でのＰＰＳ周期ズレが解消する。例えば、図３に示すように、時刻配信装置２２の装置時計３４の時刻が、１００のＰＰＳ周期分ずらされ、時刻配信装置２０、２２の間でのＰＰＳ周期ズレが解消する。

【0049】

周期情報設定部４８には、ＰＰＳ周期の長さが予め設定されている。

【0050】

上記では、スレーブ時刻配信装置の構成について説明したが、時刻配信装置２０、２２が、マスタ時刻配信装置である場合には、入力部３０と、通信部３２と、装置時計３４と、出力部５０とを備え、タイミング信号検出部３６と、時計補正部３８と、時刻補正計算部４０と、ケーブル遅延情報設定部４２と、時差測定部４４と、周期差計算部４６と、周期情報設定部４８とが省略される。

【0051】

＜本発明の実施の形態の作用＞
次に、本発明の実施の形態の時刻配信装置２０、２２による処理について図５、図６を参照して説明する。

【0052】

まず、図５に示すように、周波数信号発生器１０から出力された電気信号である特定の周波数の信号が、時刻配信装置２０、２２に入力されているものとする。また、時刻配信装置２０、２２間では、相互に１ＰＰＳ信号が入出力されるよう接続されているものとする。ここで、時刻配信装置２０、２２の各々が起動されると、冗長プロトコルにより、時刻配信装置２０、２２について、マスタ時刻配信装置とするか、スレーブ時刻配信装置とするかを決定する（Ｓｔｅｐ０）。この決定は特定のアルゴリズムにより決定してもいいし、設定により固定的に決定しても良い。特定のアルゴリズムとしては、先に時刻同期した装置を優先して、マスタ時刻配信装置として決定してもよいし、装置起動後の経過時間に応じて、マスタ時刻配信装置を決定してもよい。

【0053】

そして、時刻配信装置２０、２２の各々は、図６に示す時刻補正処理ルーチンを実行する。

【0054】

まず、ステップＳ１００において、自装置が、マスタ時刻配信装置として設定されているか、スレーブ時刻配信装置として設定されているかを判定する。スレーブ時刻配信装置として設定されている場合には、ステップＳ１０２へ移行し、初期時刻設定を行う。一方、マスタ時刻配信装置として設定されている場合には、マスタ時刻配信装置としての動作を開始する。

【0055】

そして、ステップＳ１０４において、入力されている１ＰＰＳ信号及び特定の周波数の信号との同期がとれているか否かを判定する。１ＰＰＳ信号及び特定の周波数の信号との同期がとれていない場合には、１ＰＰＳ信号及び特定の周波数の信号との同期がとれるまで待機し、１ＰＰＳ信号及び特定の周波数の信号との同期がとれると、ステップＳ１０６へ進む。ここで、「同期が取れている」とは、信号を正常に受信出来ていることをいう。

【0056】

このとき、１ＰＰＳ信号との同期がとれると、タイミング信号検出部３６は、入力された１ＰＰＳ信号に所定の周期で含まれる同期タイミングを検出し、検出したタイミングを装置時計３４に通知する。装置時計３４は、当該タイミングが通知されると、時刻をラッチして、時刻補正計算部４０へ出力する。

【0057】

ステップＳ１０６では、時刻補正計算部４０は、タイミング信号検出部３６で検出された同期タイミングに応じて装置時計３４でラッチされた時刻と、ケーブル遅延情報設定部４２に設定された遅延時間と、同期タイミングについて予め定められた時刻とに基づいて、装置時計３４でラッチした同期タイミングの時刻が、同期タイミングについて予め定められた時刻となるように、装置時計３４の時刻の補正量を計算する。

【0058】

そして、時計補正部３８は、時刻補正計算部４０から得られる補正量の指示に基づいて、装置時計３４の時刻を補正する（図５のＳｔｅｐ１参照）。

【0059】

ステップＳ１０８では、時差測定部４４は、通信部３２による時刻配信装置２０との通信を用いて、時刻配信装置２０の時計との時刻差を測定する。具体的には、図５のＳｔｅｐ２に示すように、マスタ時刻配信装置に対して、時刻取得要求を送信し、時刻応答を受信して、時刻配信装置２０の時計との時刻差を測定する。

【0060】

ステップＳ１１０では、周期差計算部４６は、時差測定部４４により測定された時刻差と、周期情報設定部４８で設定されたＰＰＳ周期の長さとに基づいて、当該時刻差について、ＰＰＳ周期単位でのずれでカウントする。このずれをＰＰＳ周期差とする。

【0061】

ステップＳ１１２では、周期差計算部４６は、何ＰＰＳ周期分のずれに対応するかのカウント値に基づいて、ＰＰＳ周期差のずれがあるか否かを判定する。ＰＰＳ周期差のずれがない場合には、自装置の時計の補正が必要ないと判断し、冗長同期が完了したとして、スレーブ時刻配信装置としての動作を開始する。

【0062】

一方、ＰＰＳ周期差のずれがある場合には、ステップＳ１１４において、周期差計算部４６は、何ＰＰＳ周期分のずれに対応するかのカウント値に基づいて、計算されたＰＰＳ周期の数の分だけ補正するための装置時計３４の時刻の補正量を、時計補正部３８へ出力する。

【0063】

そして、ステップＳ１１６において、時計補正部３８は、ＰＰＳ周期を単位としたずれに対応する時刻差だけ、自装置の時計を補正し（図５のＳｔｅｐ３参照）、冗長同期が完了したとして、スレーブ時刻配信装置としての動作を開始する。

【0064】

また、図７に示すように、マスタ時刻配信装置である時刻配信装置２０が故障した場合には、スレーブ時刻配信装置である時刻配信装置２２が、時刻配信装置２０に対して、時刻取得要求を送信したときの応答待ちのタイムアウトにより、時刻配信装置２０が故障していると判断する（Ｓｔｅｐ１０）。そして、時刻配信装置２２がマスタ時刻配信装置に切り替わる（Ｓｔｅｐ１１）。このとき、時刻配信装置２０と時刻配信装置２２とは、前述したように同期済で冗長同期状態であるため、配信する時刻について位相差は無い。よって、時刻配信装置２０に時刻同期していた端末（時刻終端装置２８、２９）が、時刻配信装置２２の時刻同期に遷移しても時刻飛びなどの影響を排除できる。

【0065】

そして、時刻配信装置２０が故障から復旧すると、時刻配信装置２０、２２について、マスタ時刻配信装置とするか、スレーブ時刻配信装置とするかを決定する際に、決定アルゴリズムによりマスタ時刻配信装置が決定される。このとき、マスタ時刻配信装置に時刻同期している端末への影響を考慮すると、「先に時刻同期した装置優先」として後から起動（故障復旧）した装置は、スレーブ時刻配信装置に遷移するのが一般的である。

【0066】

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る同期システムによれば、共通の周波数信号に基づく装置時計を有する複数の時刻配信装置のそれぞれで、有線通信を介して入力される１ＰＰＳ信号のパルスタイミングを用いて自装置の時計を補正した場合に、複数の時刻配信装置間のずれが、ＰＰＳ周期を単位としたずれに対応することを利用して、ＰＰＳ周期を単位としたずれに対応する時刻差だけ、自装置の時計を補正する。これにより、時刻配信装置を複数台備える冗長構成において、共通の周波数信号に基づく装置時計を有する装置間で時刻差が生じないように装置時計を調整することができ、複数の装置間で同じ時刻を配信することができる。

【0067】

また、共通の同期要素が周波数のみの環境下においても、時刻配信装置で時刻同期させ時刻配信装置間の時刻差を解消することで、時刻配信する時刻配信装置が切り替わった場合も、同期システム全体への影響を抑えることができる。

【0068】

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

【0069】

例えば、上述した実施の形態では、ケーブル遅延情報設定部４２には、マスタ時刻配信装置との有線通信での予め求められた遅延時間が設定されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。マスタ時刻配信装置との有線通信での遅延時間を推定するようにしてもよい。この場合には、時刻配信装置は、更に遅延時間推定部を含む。遅延時間推定部は、マスタ時刻配信装置の装置時計から、所定の周期で第１時刻を取得し、マスタ時刻配信装置から有線通信を介して入力される位相信号（１ＰＰＳ信号）に所定の周期で含まれる同期タイミングで、自装置の時計から、時刻を取得し、遅延時間がないと仮定して、取得した時刻が、同期タイミングについて予め定められた時刻となるように、自装置の時計を補正する。そして、スレーブ時刻配信装置は、補正された自装置の時計の所定の周期で同期タイミングを含む位相信号（１ＰＰＳ信号）を、有線通信を介してマスタ時刻配信装置へ出力し、マスタ時刻配信装置において入力される位相信号（１ＰＰＳ信号）に所定の周期で含まれる同期タイミングで、マスタ時刻配信装置の装置時計から、第２時刻を取得し、第１時刻と第２時刻との時刻差を所定の周期で割った余りの時間に基づいて、遅延時間を推定する。そして、時刻補正計算部４０は、遅延時間推定部により推定された遅延時間を用いて、装置時計の時刻の補正量を計算する。

【0070】

ここで、第１時刻はマスタ時刻配信装置が１ＰＰＳ信号を発した時刻であり、第２時刻はスレーブ時刻配信装置が発した１ＰＰＳ信号をマスタ時刻配信装置が受信した時刻であるが、例えばスレーブ時刻配信装置内での種々の処理に時間がかかった場合には、スレーブ時刻配信装置は、位相信号をマスタ時刻配信装置に対して、即、返すことができないこともある。つまり、第２時刻と第１時刻の時刻差が、ケーブル遅延の２倍になるとは限らない（スレーブ時刻配信装置内部の処理遅延が含まれることもある）。ただし、その場合でも、スレーブ時刻配信装置から１ＰＰＳ信号が送信されるタイミングは所定の周期（１秒）であるため、第１時刻と第２時刻との時刻差のうち、秒単位の時間は、スレーブ時刻配信装置の処理遅延に由来するものであり、秒未満の時間（位相信号のずれの時間（位相差））がケーブルに由来する遅延である。そこで、本実施形態では、時刻差を所定の周期で割った余りの時間を用いて遅延時間を推定する。本実施形態では、所定の周期は１ＰＰＳ（１秒）であり、且つ、正秒のタイミングであるため、時刻差を所定の周期で割った余りの時間とは、秒未満の時間となる。よって、第１時刻と第２時刻との時刻差を所定の周期で割った余りの時間に基づいて、遅延時間を推定できる。なお、「時刻差を所定の周期で割った余りの時間」とは、時刻差から、所定の周期単位の時間を減算したときの残りの時間である。

【0071】

例えば、図８に示すように、マスタ時刻配信装置は、予め決められたタイミングで１ＰＰＳ信号を出力する。スレーブ時刻配信装置は有線通信の遅延値Ｔ_ｄ０だけ遅れて１ＰＰＳ信号を受信するが、ここでは、その遅延値が０であるものとして、同期動作を開始する。そして、スレーブ時刻配信装置は、有線通信の遅延時間が０であるとして、マスタ時刻配信装置との間の時刻同期動作を開始し、１ＰＰＳ信号のパルスタイミングに応じて装置時計３４でラッチされた時刻Ｔ_Ｓ０（１９９．９）と、パルスタイミングについて予め定められた時刻Ｔ_Ｓ１（２００．０）との差分ｔ_ｄ１を算出し、さらに、差分ｔ_ｄ１だけ、装置時計３４の時刻を補正する（図８のＳｔｅｐ１参照）

【0072】

そして、マスタ時刻配信装置は、スレーブ時刻配信装置から出力される１ＰＰＳ信号の位相と自装置の装置時計との位相差から、有線通信の遅延値ｔ_ｄ０’を算出する。有線通信の遅延値ｔ_ｄ０、ｔ_ｄ０’の和を、双方向の有線通信の遅延時間の合計値Ｔ_ＲＴＤとし、双方向の有線通信の遅延時間の合計値Ｔ_ＲＴＤの１／２を片方向の有線通信の遅延時間として推定する。ここで、双方向の有線通信のケーブル長は同じであることが前提である。なお、双方向の有線通信のケーブル長が異なる場合には、双方向の有線通信のケーブル長の比を用いて、双方向の有線通信の遅延時間の合計値Ｔ_ＲＴＤから片方向の有線通信の遅延時間を推定すればよい。

【0073】

上記のように、時刻配信装置間で時刻同期動作の前に、有線通信の遅延時間の推定を実施することで、スレーブ時刻配信装置に対する、有線通信の遅延時間の設定を省くことができる。

【0074】

また、２台の時刻配信装置を備えた冗長構成とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、３台以上の時刻配信装置を備えた冗長構成としてもよい。この場合、１台をマスタ時刻配信装置とし、それ以外をスレーブ時刻配信装置とすればよい。

【符号の説明】

【0075】

１０ 周波数信号発生器
２０、２２ 時刻配信装置
２８、２９ 時刻終端装置
３０ 入力部
３２ 通信部
３４ 装置時計
３６ タイミング信号検出部
３８ 時計補正部
４０ 時刻補正計算部
４２ ケーブル遅延情報設定部
４４ 時差測定部
４６ 周期差計算部
４８ 周期情報設定部
５０ 出力部
１００ 同期システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】