特許 7143568 完全または部分的なタイミングサポートなしの、従来のＩＰコアネットワークにおける衛星に依存しない位相および周波数同期のための時間転送システムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-20

(45)【発行日】2022-09-29

(54)【発明の名称】完全または部分的なタイミングサポートなしの、従来のＩＰコアネットワークにおける衛星に依存しない位相および周波数同期のための時間転送システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 7/00 20060101AFI20220921BHJP

【ＦＩ】

H04L7/00 990

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020549766

(86)(22)【出願日】2019-09-24

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-12-09

(86)【国際出願番号】 TR2019050789

(87)【国際公開番号】W WO2021015687

(87)【国際公開日】2021-01-28

【審査請求日】2020-11-06

(31)【優先権主張番号】2019/10960

(32)【優先日】2019-07-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TR

(73)【特許権者】

【識別番号】520352643

【氏名又は名称】トゥルク テレコムニカシオン アノニム シルケティ

(73)【特許権者】

【識別番号】520352654

【氏名又は名称】ケテン、ウムト

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ケテン、ウムト

【審査官】齊藤 晶

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５－５３３０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３５５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００７９３１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２６９１７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０７６０６５４１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】Dynamic synchronous Transfer Mode (DTM);Part 1: System description，ETSI ES 201 803-1 V1.1.1 (2001-01)，2001年01月

【文献】Magnus Danielson，Time Transfer Capabilities in the DTM Transmission System，2014 European Frequency and Time Forum (EFTF)，2014年06月26日

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ７／００

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＩＰ／ＭＰＬＳ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｍｕｌｔｉ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）ネットワークにおいて位相および周波数同期を提供する方法であって、
前記ＩＰ／ＭＰＬＳネットワークの一端においてＰＰＳ（Ｐｕｌｓｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）信号を受信する段階と、
前記受信したＰＰＳ信号を、ＤＴＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）プロトコルを使用した仮想回路を介して前記ＩＰ／ＭＰＬＳネットワークの他端に送信する段階と、
前記他端に到達した前記ＰＰＳ信号を、ＴｏＤ（ｔｉｍｅ ｏｆ ｄａｙ）およびＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＩＥＥＥ１５８８－２００８又は１５８８ｖ２））データに変換する段階と、
前記変換されたＴｏＤおよび前記ＰＴＰデータを端末コンポーネントに送信する段階と
を含むプロセス段階を備える、方法。

【請求項2】

前記ＩＰ／ＭＰＬＳネットワークの前記一端において前記ＰＰＳ信号を得るべく、原子時計から受信されたＴｏＤ（時刻）およびＰＴＰデータを変換するプロセス段階を備える、請求項１に記載の位相および周波数同期を提供する方法。

【請求項3】

ＩＰ／ＭＰＬＳネットワークにおいて位相および周波数同期を提供するシステムであって、
ＤＴＭプロトコルを使用して、ネットワークの一端でＰＰＳ信号を送信するように構成された送信器メカニズムと、
前記ＤＴＭプロトコルを使用して送信された前記ＰＰＳ信号を前記ＩＰ／ＭＰＬＳネットワークの他端において受信し、前記受信したＰＰＳ信号をＴｏＤおよびＰＴＰデータに変換することにより、端末コンポーネントに前記受信したＰＰＳ信号を送信するように構成された受信器メカニズムと、
前記一端から前記他端に、前記ＤＴＭプロトコルを使用した前記ＰＰＳ信号の伝送を提供するための仮想回路と
を備える、位相および周波数同期を提供するシステム。

【請求項4】

ＴｏＤ（時刻）出力およびＰＴＰデータを与える原子時計を更に備え、
前記送信器メカニズムは、前記原子時計から受信された前記ＴｏＤおよび前記ＰＴＰデータを前記ＰＰＳ信号に変換するように更に構成される、請求項３に記載の位相および周波数同期を提供するシステム。

【請求項5】

前記送信器メカニズムは、前記ＴｏＤおよび前記ＰＴＰデータを前記ＰＰＳ信号に変換する一次変換器デバイスを備える、
請求項４に記載の位相および周波数同期を提供するシステム。

【請求項6】

前記受信器メカニズムは、
前記ＰＰＳ信号を前記ＴｏＤおよび前記ＰＴＰデータに変換し、前記端末コンポーネントに送信する二次変換器デバイス
を備える、請求項３から５のいずれか一項に記載の位相および周波数同期を提供するシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明および方法は、伝統的なコアキャリアＩＰ／ＭＰＬＳネットワークにおける、衛星から受信された信号に依存しない位相および周波数同期の転送に関する。

【0002】

本発明は具体的に、ＰＰＳまたはＰＰＳ ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ（１秒当たりのパルス）として原子時計ソースから受信した時間情報の変換に基づく位相および周波数同期の転送方法に関する。次に、伝統的なコアキャリアＩＰ／ＭＰＬＳネットワークにおいて生成されたポイントツーポイント仮想回路ＤＴＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）プロトコルを使用して、時間情報を反対側の遠いエンドに転送する。
［当該分野の現状］

【0003】

現在の技術的要求の大部分は、必要とされる位相および周波数の要求を満たすことである。時分割複信（ＴＤＤ）およびＣ‐ＲＡＮに基づくデジタルネットワーク、および将来的には、他の技術も位相および周波数同期を必要とする。「位相および周波数同期」は、位相同期が通常、各サイクルに同一の位相角度を有する同一の周波数の２つの波形に適用されることを意味する。周波数同期は、別の信号の周波数基準に基づいて、１または複数の信号の相対的な周波数を調整するプロセスである。「位相および周波数同期」は、適切な５Ｇおよびそれ以降の技術の提供において重要な要素である。［１］［２］［３］

【0004】

関連技術標準化における位相および周波数同期は、ＩＴＵ－Ｔ（１５８８）およびＩＥＥＥ Ｇ８２７５．１（完全なタイミングサポート）およびＩＥＥＥ Ｇ８２７５．２（部分的なタイミングサポート）規格により実行される。規格は、メインソースとして衛星を介して受信されるＧＰＳ／ＧＮＳＳ信号に依存しており、これらの規格は、平凡なネットワークベースの解決手段のみを定義する。ＧＰＳ／ＧＮＳＳ信号を提供する衛星はほとんどが完全に外国向けであり、一部は軍事的に管理されているので、位相および周波数同期には外部依存が発生する。加えて、衛星信号は弱くて～１６０ｄＢｍであるおよび／または悪天候の場合、ジャマ―が使用されると同期も失敗しやすくなり得る。（一般的に軍事的演習において使用される）

【0005】

これらのＩＥＥＥおよびＩＴＵ－Ｔ規格により提案される関連技術は、ＧＰＳ／ＧＮＳＳにより同期が失敗する場合におけるスタンバイ対策である。ＩＥＥＥおよびＩＴＵ－Ｔにより勧告されるようにこれらの規格に対応すべく、スタンバイ対策プロトコルの適用に高レベルの投資および運用コストが必要とされる。［４］これらの投資にも関わらず、コアネットワークの特性による非効率に直面することは、そのようなスタンバイ対策が全体に安全ではないことを示す。ＧＰＳ／ＧＮＳＳはフェイルオーバシステムを必要とするが、フェイルオーバシステムも同様にロバストである必要がある。ＩＥＥＥおよびＩＴＵ－Ｔが決定した規格もロバストでなく、したがって、半安全システムのスタンバイとしての別の半安全システムは、特に重大なネットワークの要件を満たすことに失敗し、危険な状況が文献において広く見られる。［５］［６］［７］［８］

【0006】

結果として、上記の欠点や既存の解決手段の不十分さにより、関連技術における発展が必要とされた。
［発明の目的］

【0007】

本発明は、既存の状況から着想して発展され、上記の欠点を解消することを目的とする。

【0008】

本発明の主な目的は、ＰＴＰ（ＩＥＥＥ１５８８）の使用による現在のＩＰ／ＭＰＬＳネットワークにおいて位相および周波数同期を転送する代わりに、ＩＰ／ＭＰＬＳネットワークで動作するＤＴＭ層において位相および周波数同期を送信することであり、ＩＴＵ－Ｔ８２７５．ｘにより定義される。

【0009】

本発明の別の目的は、既存のネットワークに対していかなる追加の投資および動作コストも発生させることなく、位相および周波数同期を提供することである。

【0010】

上記の目的を達成すべく、本発明は、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ８２７５．１（完全なタイミングサポート）およびＩＥＥＥ Ｇ８２７５．２（部分的なタイミングサポート）規格の必要性がなく、かつそのような規格を適用するためにいかなる投資もなく、ＩＰ／ＭＰＬＳネットワークにおける位相および周波数同期を提供する新しい方法である。当該方法は、ＤＴＭプロトコルによりＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ信号を切り替えて、ＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ信号の仮想回路を介してネットワークの他端へ送信することと、送信されたＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ信号をＤＴＭプロトコルにより再度切り替えて、他端に到達するＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ信号をＴｏＤおよびＰＴＰデータに変換して終端コンポーネントに送信することと、を行うプロセス段階を備える。

【0011】

上記の方法が使用されるシステムは、ＴｏＤ（時刻）出力を与える時刻、ＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇおよび／またはＰＴＰまたはＴｏＤ出力、ネットワークの一端においてＴｏＤおよびＰＴＰデータをＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ信号に変換し、次にＤＴＭプロトコルにより切り替える送信器メカニズムと、ＤＴＭプロトコルによりＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ信号を切り替えてネットワークの他端においてＴｏＤおよびＰＴＰデータに変換することにより、端末コンポーネントにＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ信号を送信する受信器メカニズムと、一端から他端にＰＰＳ信号の伝送を提供する仮想回路とを備える。

【0012】

本発明の構造および特徴、ならびに全ての利点は、以下に与えられる図面を用いる、かつ図面を参照する詳細な説明でより良く理解される。したがって、図面および詳細な説明を考慮して評価を行う必要がある。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の位相および周波数同期を提供するシステムの実施形態の概略図である。

【図2】本発明の位相および周波数同期を提供するシステムの別の実施形態の概略図である。

【図3】本発明の位相および周波数同期を提供するシステムの試験結果の図である。 ［部品の参照番号の説明］

【0014】

１００．原子時計 ２１０．送信器メカニズム ２１１．一次変換器デバイス ２１２．一次スイッチングデバイス ２２０．受信器メカニズム ２２１．二次変換器デバイス ２２２．二次スイッチングデバイス ３００．仮想回路 ４００．端末コンポーネント

【発明を実施するための形態】

【0015】

この詳細な説明において、本発明に従って開示された位相および周波数同期を提供する方法およびシステムの好適な実施形態は、主題をより良く理解する目的のためにのみ開示されている。

【0016】

以下に開示される方法は、基本的に、原子時計（１００）から受信されたＴｏＤ（時刻）および／またはＰＴＰプロトコルデータまたはＰＰＳ信号を、受信器部分に位置する端末コンポーネント（４００）に送信することに関する。ＴｏＤおよびＰＴＰデータは、送信プロセス中にＰＰＳに変換され、仮想回路（３００）を介して伝送される。切り替え動作は、プロセス中にＤＴＭプロトコルにより実行される。

【0017】

本発明に従って開示された方法のプロセス段階は、以下に簡単に説明されている：
・ＤＴＭプロトコルを介して、ＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ信号を切り替える段階
・仮想回路（３００）を介して、ＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ信号をネットワークの他端に伝送する段階
・送信されたＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ信号を、ＤＴＭプロトコルを介して再度切り替える段階
・ＴｏＤ（時刻）および／またはＰＴＰデータに変換されることにより、他端で受信されたＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ信号を端末コンポーネント（４００）に送信する段階

【0018】

以下に開示される方法において、ＰＰＳ信号は、この方法で出力を与える原子時計（１００）から受信され得る。加えて、ＰＰＳ信号は、ＴｏＤ（時刻）出力を与える原子時計（１００）から受信されたＴｏＤおよびＰＴＰデータをＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ信号に変換することにより得られる。

【0019】

図１は、本発明の位相および周波数同期を提供するシステムの実施形態の概略図である。本明細書に示される原子時計（１００）は、ＴｏＤ（時刻）を受信し、ＩＥＥＥ（１５８８ｖ２）により説明されるように、ＰＴＰを出力し得る。それから受信されたＰＴＰデータはまず、これ（２１０）のために設計されたＰＣＢ（プリント回路基板）によってＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇ信号に変換され、変換された信号はＤＴＭプロトコルを介して切り替えられる。ＰＰＳ信号は、ＤＴＭ仮想回路（３００）によってネットワークの他端に伝送される。ＤＴＭ仮想回路（３００）によりネットワークの他端に供給されるＰＰＳ信号はまず、その中の受信されたメカニズム（２２０）によってＤＴＭプロトコルにおいて切り替えられ、次に、位相および周波数同期ならびに追加のＴｏＤを含む、このために設計されたＰＣＢ（プリント回路基板）によりＰＴＰデータに変換される。したがって、変換されたデータは、受信器部分において最後のコンポーネントである端末コンポーネント（４００）に供給される。

【0020】

この実施形態に加えて、ＰＰＳ／ＰＰＳ Ｐｌｕｓ ｓｔｒｉｎｇの出力を与える原子時計（１００）は、システムにおいて使用され得る。そのような実施形態において、送信器メカニズム（２１０）は、送信器メカニズム（２１０）により受信されたＰＰＳ信号の切り替えのみを実行する。

【0021】

図２は、本発明の位相および周波数同期を提供するシステムの別の実施形態の概略図である。当該実施形態において、図１に示される実施形態とは異なり、ＰＴＰ‐ＰＳＰの変換およびＤＴＭプロトコルにおける切り替えは、このために設計された内部ＰＣＢ（プリント回路基板）の追加の代わりに、別のデバイスにより行なわれる。この実施形態において、システムの初期部分の送信器メカニズム（２１０）は、ＴｏＤおよびＰＴＰデータをＰＰＳ信号に変換する一次変換器デバイス（２１１）と、ＤＴＭプロトコルによりＰＰＳ信号を切り替える一次スイッチングデバイス（２１２）とを備える。この実施形態において、同様に、システムの他の部分に提供された受信器メカニズム（２２０）は、ＤＴＭプロトコルによりＰＰＳ信号を切り替える二次スイッチングデバイス（２２２）と、ＰＰＳ信号をＴｏＤおよびＰＴＨデータに変換して端末コンポーネント（４００）に送信する二次変換器デバイス（２２１）とを備える。見られるように、本発明に従って開示されるシステムにおいて、ＰＴＰ‐ＰＰＳの変換およびＤＴＭプロトコルによる切り替えの動作は、統合された単一デバイスによって実行され得るだけでなく、各動作は、別のデバイスにより行われることも可能である。

【0022】

図３は、本発明の位相および周波数同期を提供するシステムの試験結果の図である。見られるように、関連技術において使用可能なシステムと比較して少なくとも１０倍高い効率が得られる。
［参考文献］
［１］ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｉｎ ｐａｃｋｅｔ－ｂａｓｅｄ Ｃｌｏｕｄ－ＲＡＮ ｆｒｏｎｔｈａｕｌ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｎｅｔｗｏｒｋｓ
公開：２０１５ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ （ＩＣＣＷ）
著者：Ａｌｅｋｓａｎｄｒａ Ｃｈｅｃｋｏ， Ａｎｄｅｒｓ Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｊｕｕｌ， Ｈｅｎｒｉｋ Ｌ．Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｓｅｎ， Ｍｉｃｈａｅｌ Ｓ．Ｂｅｒｇｅｒ．
［２］ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ５Ｇ：Ａｎ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ
公開：ＩＥＥＥ Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｇａｚｉｎｅ
著者：Ｊｉａ－Ｃｈｉｎ Ｌｉｎ
［３］ Ａ Ｃａｓｅ ｆｏｒ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｐａｒｔｉａｌ Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｕｓｉｎｇ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ＬＴＥ－Ａ
公開：２０１４，ＩＥＥＥ
著者：Ｔｉｍ Ｐｅａｒｓｏｎ ａｎｄ Ｋｉｓｈａｎ Ｓｈｅｎｏｉ
［４］ Ｔｈｅ ｒｏａｄ ｔｏ ５Ｇ： Ｔｈｅ ｉｎｅｖｉｔａｂｌｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｓｔ
公開：２０１８ Ｍｃｋｉｎｓｅｙ
著者：Ｇｒｉｊｐｉｎｋ， Ａｌｅｘａｎｄｒｅ Ｍｅｎａｒｄ， Ｈａｌｌｄｏｒ Ｓｉｇｕｒｄｓｓｏｎ， Ｎｅｍａｎｊａ Ｖｕｃｅｖｉｃ
［５］ Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｐａｃｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ： Ｒｅｌｉａｎｃｅ ａｎｄ Ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｉｅｓ．
公開：２０１１， Ｒｏｙａｌ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
著者：Ｄｒ． Ｍａｒｔｙｎ Ｔｈｏｍａｓ
［６］ Ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ＵＫ ｏｆ ａ ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ ｔｏ ＧＮＳＳ
公開：２０１７， Ｌｏｎｄｏｎ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ
著者：Ｇｒｅｇ Ｓａｄｌｉｅｒ， Ｒａｓｍｕｓ Ｆｌｙｔｋｊａｅｒｒ， Ｆａｒｏｏｑ Ｓａｂｒｉ， Ｄａｎｉｅｌ Ｈｅｒｒ
［７］ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｉｓｋ Ｅｓｔｉｍａｔｅ： Ｒｉｓｋｓ ｔｏ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｒｏｍ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎｓ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ： ２０１１， Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｏｍｅｌａｎｄ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ
著者：Ｂｒａｎｄｏｎ Ｄ． Ｗａｌｅｓ
［８］ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＧＮＳＳ／ＩＭＵ／ＤＶＬ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ Ｒｅａｌ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｊａｍｍｉｎｇ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
公開：２０１８ ＭＤＰＩ， Ｂａｓｅｌ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
著者：Ｒａｌｆ Ｚｉｅｂｏｌｄ， Ｄａｎｉｅｌ Ｍｅｄｉｎａ， Ｍｉｃｈａｉｌａｓ Ｒｏｍａｎｏｖａｓ， Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈ Ｌａｓｓ， Ｓｔｅｆａｎ Ｇｅｗｉｅｓ

【図1】

【図2】

【図3】