JP7304801B2 - 中継装置及び通信システム - Google Patents

Description

本発明は、中継装置及び通信システムに関する。

ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）で標準化されているＩＥＥＥ１５８８ ＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）又はＩＥＥＥ８０２．１ＡＳでは、ネットワークの基準時計を保有する時刻配信サーバであるＧＭ（Ｇｒａｎｄ Ｍａｓｔｅｒ）が、基準となる時刻を計時し、その時刻を示す時刻情報を時刻同期フレームで配信し、ＧＭから時刻情報を受信した装置が時刻を補正する。これにより、ネットワーク内の時刻を同期させることが可能である。

産業用ネットワーク又は社会インフラを形成するネットワークでは、障害耐力を向上させるためにネットワークを完全二重系で構成すると共に、高精度の時刻同期を実現するためにＧＭをネットワーク上に複数配置する構成が用いられている。ＧＭを冗長構成としたネットワークでは、同期する時刻を一元化するためにＢＭＣＡ（Ｂｅｓｔ Ｍａｓｔｅｒ Ｃｌｏｃｋ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）等を用いて時刻を配信する一つのＧＭが選出され、選出されたＧＭを起点とした時刻配信ツリーが生成される。

また、運用中のＧＭが故障又は通信不可等の状況に陥った場合には、正常動作中のＧＭの中から時刻情報を配信するＧＭが新たに選出されることで、ネットワークに所属する装置の時刻同期精度を維持することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特許第６０４５９５０号公報

ＧＭは、時刻情報を時刻情報配信ポートから配信するが、従来の技術において冗長化する場合には、ＧＭに、複数の時刻情報配信ポートを設けておく必要がある。
一般的に、ＧＭは、高精度の時刻情報を配信するために、原子時計又はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等を用いた高精度かつ高価な基準時計を採用しており、Ｌ２ＳＷ（Ｌａｙｅｒ ２ ＳＷｉｔｃｈ）等の中継装置と比較すると高価である。また、ＧＭは、時刻情報配信ポートの数が多くなるにつれて、さらに高価となる。

従って、従来の技術は、比較的高価である時刻情報配信ポート数の多いＧＭをネットワークに複数台配置することで、障害耐力を強化しているが、ＧＭの費用がコスト悪化の要因となっていた。

そこで、本発明の一又は複数の態様は、低価格で、信頼度の高い時刻同期を行うことができるようにすることを目的としている。

本発明の一態様に係る中継装置は、フレームを受信する複数のポートと、前記複数のポートに含まれる一つのポートで受信されたフレームを、前記複数のポートの内の少なくとも１つのポートから転送させる転送処理部と、を備え、前記転送処理部は、時刻を同期させるために用いられる時刻同期フレームのみを中継するポートとして、前記複数のポートから選択されたポートで受信された、時刻同期フレーム以外のフレームを破棄し、時刻同期フレーム以外のフレームの前記選択されたポートへの転送をブロックするフィルタリング機能を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る通信システムは、第１の中継装置を含む第１のネットワークと、第２の中継装置を含み、前記第１のネットワークとはセグメントが異なる第２のネットワークとを備える通信システムであって、前記第１の中継装置は、フレームを受信する複数の第１のポートと、前記複数の第１のポートに含まれる一つの第１のポートで受信されたフレームを、前記複数の第１のポートの内の少なくとも一つの第１のポートから転送させる第１の転送処理部と、を備え、前記複数の第１のポートに含まれる第１の時刻情報中継ポートは、前記第２の中継装置に接続されており、前記第１の転送処理部は、前記第１の時刻情報中継ポートで受信されたフレームが時刻を同期させるために用いられる時刻同期フレームではない場合に、前記第１の時刻情報中継ポートで受信された前記フレームをブロックする第１のフィルタリング機能を備え、前記第２の中継装置は、フレームを受信する複数の第２のポートと、前記複数の第２のポートに含まれる一つの第２のポートで受信されたフレームを、前記複数の第２のポートの内の少なくとも一つの第２のポートから転送させる第２の転送処理部と、を備え、前記複数の第２のポートに含まれる第２の時刻情報中継ポートは、前記第１の中継装置に接続されており、前記第２の転送処理部は、前記第２の時刻情報中継ポートで受信されたフレームが時刻を同期させるために用いられる時刻同期フレームではない場合に、前記第２の時刻情報中継ポートで受信された前記フレームをブロックする第２のフィルタリング機能を備えることを特徴とする。

本発明の一又は複数の態様によれば、低価格で、信頼度の高い時刻同期を行うことができる。

図１は、実施の形態１及び２に係る中継装置を備える通信システムを概略的に示すブロック図である。 実施の形態１及び２に係る中継装置の構成を概略的に示すブロック図である。 時刻同期フレームのフォーマットを示す概略図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、ハードウェア構成例を示すブロック図である。 第１の比較例における通信システムの構成を概略的に示すブロック図である。 第２の比較例における通信システムの構成を概略的に示すブロック図である。 第２の比較例において一つのＧＭが故障した場合における時刻情報配信経路を説明するためのブロック図である。 実施の形態１及び２において、一つのＧＭに故障が発生した場合の時刻情報配信経路を説明するためのブロック図である。 実施の形態２において、二つのＧＭに故障が発生した場合の時刻情報配信経路を説明するためのブロック図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る中継装置１１０Ａ～１１０Ｄを備える通信システム１００を概略的に示すブロック図である。
通信システム１００は、ネットワーク１０１Ａと、ネットワーク１０１Ｂとを備える。

ネットワーク１０１Ａは、中継装置１１０Ａ、１１０Ｂと、通信装置１０３Ａ、１０３Ｂとを備える。
中継装置１１０Ａには、ＧＭ１０４Ａが接続されており、ＧＭ１０４Ａから中継装置１１０Ａに、時刻を同期させるための時刻同期フレームが送信される。

ここで、ネットワーク１０１Ａを第１のネットワークともいう。また、中継装置１１０Ａ、１１０Ｂの各々を第１の中継装置ともいう。ＧＭ１０４Ａを第１の時刻配信サーバともいい、ＧＭ１０４Ａが送信する時刻同期フレームを第１の時刻同期フレームともいう。

ネットワーク１０１Ｂは、中継装置１１０Ｃ、１１０Ｄと、通信装置１０３Ｃ、１０３Ｄとを備える。
中継装置１１０Ｃには、ＧＭ１０４Ｂが接続されており、ＧＭ１０４Ｂから中継装置１１０Ｃに、時刻を同期させるための時刻同期フレームが送信される。

ここで、ネットワーク１０１Ｂを第２のネットワークともいう。また、中継装置１１０Ｃ、１１０Ｄの各々を第２の中継装置ともいう。ＧＭ１０４Ｂを第２の時刻配信サーバともいい、ＧＭ１０４Ｂが送信する時刻同期フレームを第２の時刻同期フレームともいう。

例えば、通信装置１０３Ａ及び通信装置１０３Ｃのように、ネットワーク１０１Ａ及びネットワーク１０１Ｂの同一位置に記載している装置は、同一のエリアに配置され、同一のサービスを提供することができる。ネットワーク１０１Ａ及びネットワーク１０１Ｂの両方が正常に稼動している場合、ユーザは、両方のネットワーク１０１Ａ、１０１Ｂ経由でサービスを享受することが可能となる。

ネットワーク１０１Ａと、ネットワーク１０１Ｂとは、セグメントが異なっている。
通信フレームの混在を回避するために、セグメントが異なるネットワーク１０１Ａ、１０１Ｂの間は、通常接続されない。しかしながら、実施の形態１における通信システム１００では、時刻同期フレームのみを透過するフィルタ機能を有した中継装置１１０Ｂ、１１０Ｄを備えることで、通信フレームが混在しないように、ネットワーク１０１Ａ、１０１Ｂの間が接続されている。

なお、図１に示されている構成で、ＧＭ１０４Ａ及びＧＭ１０４Ｂの両方が正常に動作している場合には、通信システム１００に２台のＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂが存在することとなるが、ＢＭＣＡ等を用いて優先度の高いＧＭ（例えば、図１では、ＧＭ１０４Ａ）を選出し、両方のネットワーク１０１Ａ、１０１Ｂに接続されている中継装置１１０Ａ～１１０Ｄ及び通信装置１０３Ａ～１０３Ｄは、選出されたＧＭの時刻に同期する。

通信装置１０３Ａ、１０３Ｂは、ネットワーク１０１Ａを介して通信を行うことのできる装置であれば、どのような装置であってもよい。
さらに、ＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂの各々は、同期させる時刻を示す時刻同期フレームを送信する一つの時刻情報配信ポートを有していればよい。時刻情報配信ポートは、時刻同期フレームをネットワークに送信する物理ポートである。なお、時刻同期フレームで示される時刻は、基準となる時刻である。

ここで、中継装置１１０Ａ～１１０Ｄは、同様に構成されているため、以下、これらの各々を特に区別する必要がない場合には、これらの各々を中継装置１１０という。

図２は、中継装置１１０の構成を概略的に示すブロック図である。
中継装置１１０は、複数の物理ポート１１１－１～１１１－Ｎ（Ｎは、２以上の整数）と、時刻情報中継ポート設定部１１２と、レイヤ２プロトコル処理部１１３と、時刻同期処理部１１４と、計時部１１５とを備える。

物理ポート１１１－１～１１１－Ｎの各々は、ネットワークに接続するための通信インターフェースとしてのポートである。物理ポート１１１－１～１１１－Ｎの各々は、フレームの送受信を行う。
物理ポート１１１－１～１１１－Ｎの内の少なくとも一つは、時刻情報中継ポート設定部１１２により、時刻同期フレームのみを透過するフィルタ機能を適用する時刻情報中継ポートとして選択される。時刻情報中継ポートは、異なるセグメントの中継装置１１０に接続される。

なお、第１の中継装置が備える物理ポート１１１－１～１１１－Ｎを第１のポートともいい、なお、第２の中継装置が備える物理ポート１１１－１～１１１－Ｎを第２のポートともいう。

時刻情報中継ポート設定部１１２は、時刻同期フレームのみを透過するフィルタ機能を適用する時刻情報中継ポートを識別するための物理ポート識別情報である時刻情報中継ポート番号をレイヤ２プロトコル処理部１１３に通知する。時刻情報中継ポートは、上述した両系ネットワーク間の接続用途で使用され、時刻同期フレームのみを透過するフィルタ機能を適用する物理ポートである。

時刻情報中継ポートは、予め定められていてもよく、ユーザから選択を受け付けてもよい。
例えば、時刻情報中継ポート設定部１１２は、物理ポート１１１－１～１１１－Ｎの何れかに接続されたユーザ端末から、時刻情報中継ポート番号の指定を受けることで、指定された時刻情報中継ポート番号で識別される物理ポートを、時刻情報中継ポートとして選択する。
なお、図示してはいないが、中継装置１１０に、ユーザからの指示の入力を受け付ける入力部が備えられている場合には、そのような入力部を介して、時刻情報中継ポート番号が入力されてもよい。

なお、時刻情報中継ポート設定部１１２は、時刻情報中継ポートを使用しない場合には、時刻情報中継ポート番号をレイヤ２プロトコル処理部１１３に通知しない、又は、時刻情報中継ポートを使用しないことを示す予め定められた番号をレイヤ２プロトコル処理部１１３に通知する。図１に示されている通信システム１００では、中継装置１１０Ｂ及び中継装置１１０Ｄは、時刻情報中継ポートを使用しているが、中継装置１１０Ａ及び中継装置１１０Ｃは、時刻情報中継ポートを使用していない。このため、実施の形態１においては、中継装置１１０Ａ、１１０Ｃは、時刻同期機能を有した、中継装置であってもよい。

レイヤ２プロトコル処理部１１３は、物理ポート１１１－１～１１１－Ｎに含まれる一つの物理ポートで受信されたフレームを、物理ポート１１１－１～１１１－Ｎの内の少なくとも一つのポートから転送させる転送処理部である。
ここで、レイヤ２プロトコル処理部１１３は、時刻同期フレーム以外のフレームをブロックするフィルタリング機能を備える。

例えば、レイヤ２プロトコル処理部１１３は、時刻情報中継ポートで受信されたフレームに対してフィルタリング機能を適用する。レイヤ２プロトコル処理部１１３は、時刻情報中継ポートで受信されたフレームが時刻同期フレームではない場合には、そのフレームを削除する。または、レイヤ２プロトコル処理部１１３は、時刻情報中継ポートで受信されたフレームが時刻同期フレームではない場合に、そのフレームを、物理ポート１１１－１～１１１－Ｎの何れからも転送させない。

具体的には、レイヤ２プロトコル処理部１１３は、物理ポート１１１－１～１１１－Ｎの何れかがフレームを受信した場合に、そのフレームを受信した物理ポートと、時刻情報中継ポート設定部１１２から通知された時刻情報中継ポート番号で示される物理ポートとが一致しているか否かを確認する。
また、レイヤ２プロトコル処理部１１３は、物理ポート１１１－１～１１１－Ｎの何れかがフレームを受信した場合に、そのフレームが時刻同期フレームであるか否かを確認する。

図３は、ＩＥＥＥ１５８８ ＰＴＰ又はＩＥＥＥ８０２．１ＡＳで規定されている時刻同期フレームのフォーマットを示す概略図である。
時刻同期フレーム１２０は、ＭＡＣ ＤＡ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ａｄｄｒｅｓｓ）領域１２１と、ＭＡＣ ＳＡ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｏｕｒｃｅ Ａｄｄｒｅｓｓ）領域１２２と、ＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ） Ｆｉｅｌｄ領域１２３と、ＴＹＰＥ領域１２４と、ＰＴＰ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｆｉｅｌｄ領域１２５と、ＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）領域１２６とを有する。

実施の形態１の時刻同期フレームでは、宛先ＭＡＣアドレスを格納するＭＡＣ ＤＡ領域１２１に、「０１－８０－Ｃ２－００－００－０Ｅ」が格納され、イーサネット（登録商標）のプロトコルを示すＴＹＰＥ領域１２４に、ＰＴＰであることを示す「０ｘ８８Ｆ７」が格納されている。

このため、レイヤ２プロトコル処理部１１３は、受信されたフレームのＭＡＣ ＤＡ領域１２１及びＴＹＰＥ領域１２４を確認することで、受信されたフレームが時刻同期フレームであるか否かを判断することができる。

なお、宛先ＭＡＣアドレスである「０１－８０－Ｃ２－００－００－０Ｅ」は、転送不可を示唆するＬｉｎｋ－ｂｙ－Ｌｉｎｋアドレスであるため、両系ネットワーク間の時刻情報配信経路で受信された時刻同期フレームは中継装置１１０で終端され、転送されずに廃棄される。

確認の結果、受信されたフレームが時刻同期フレームである場合は、レイヤ２プロトコル処理部１１３は、その時刻同期フレームを時刻同期処理部１１４に与える。
一方、受信されたフレームが時刻同期フレームではなく、かつ、そのフレームを受信した物理ポートが時刻情報中継ポートである場合には、レイヤ２プロトコル処理部１１３は、そのフレームを廃棄する。
また、受信されたフレームが時刻同期フレームではなく、かつ、そのフレームを受信した物理ポートが時刻情報中継ポートではない場合には、レイヤ２プロトコル処理部１１３は、そのフレームのＭＡＣ ＤＡ領域及びＶＬＡＮ領域の値を参照して、そのフレームを受信した物理ポートと同一のセグメント内の物理ポートの中から、そのフレームを受信した物理ポート及び時刻情報中継ポートを除外した物理ポートにそのフレームを転送する。
中継装置１１０では、上述した処理により、時刻情報中継ポートで処理するフレームを時刻同期フレームに制限することが可能となる。

なお、第１の中継装置のレイヤ２プロトコル処理部１１３が実行するフィルタリング機能を第１のフィルタリング機能ともいい、第２の中継装置のレイヤ２プロトコル処理部１１３が実行するフィルタリング機能を第２のフィルタリング機能ともいう。

時刻同期処理部１１４は、レイヤ２プロトコル処理部１１３から受け取った時刻同期フレームを、ＩＥＥＥ１５８８ ＰＴＰ又はＩＥＥＥ８０２．１ＡＳの規定に基づいて処理する。例えば、時刻同期処理部１１４は、計時部１１５を制御することで、計時部１１５で計時される時刻を、レイヤ２プロトコル処理部１１３から受け取った時刻同期フレームで示される時刻に同期させる。
また、時刻同期処理部１１４は、レイヤ２プロトコル処理部１１３から時刻同期フレームを受け取ると、ＩＥＥＥ１５８８ ＰＴＰ又はＩＥＥＥ８０２．１ＡＳの規定に基づいて時刻同期フレームを生成する。そして、時刻同期処理部１１４は、ＩＥＥＥ１５８８ ＰＴＰ又はＩＥＥＥ８０２．１ＡＳの規定に基づいて生成された時刻同期フレームを出力する物理ポートを決定する。

例えば、時刻情報中継ポートが時刻同期フレームを受信した場合には、時刻同期処理部１１４は、生成された時刻同期フレームを、時刻同期フレームを受信した物理ポートを除く全ての物理ポートから送信させる。
一方、時刻情報中継ポート以外の物理ポートが時刻同期フレームを受信した場合には、時刻同期処理部１１４は、生成された時刻同期フレームを、時刻同期フレームを受信した物理ポートと同一のセグメントの物理ポート（但し、時刻同期フレームを受信したポートは除く）と、時刻情報中継ポートとから送信させる。

計時部１１５は、時刻を計時する。例えば、計時部１１５は、図示しないクロック源である発信器又は振動子等からの信号に基づいて、計時を行う。

なお、第１の中継装置の複数の物理ポート１１１－１～１１１－Ｎを複数の第１の物理ポートともいい、第１の中継装置の時刻情報中継ポート設定部１１２を第１の時刻情報中継ポート設定部ともいい、第１の中継装置のレイヤ２プロトコル処理部１１３を第１の転送処理部ともいい、第１の中継装置の時刻同期処理部１１４を第１の時刻同期処理部ともいい、第１の中継装置の計時部１１５を、第１の計時部ともいう。また、第１の中継装置の時刻情報中継ポートを、第１の時刻情報中継ポートともいう。

さらに、第２の中継装置の複数の物理ポート１１１－１～１１１－Ｎを複数の第２の物理ポートともいい、第２の中継装置の時刻情報中継ポート設定部１１２を第２の時刻情報中継ポート設定部ともいい、第２の中継装置のレイヤ２プロトコル処理部１１３を第２の転送処理部ともいい、第２の中継装置の時刻同期処理部１１４を第２の時刻同期処理部ともいい、第２の中継装置の計時部１１５を、第２の計時部ともいう。また、第２の中継装置の時刻情報中継ポートを、第２の時刻情報中継ポートともいう。

以上に記載された時刻情報中継ポート設定部１１２、レイヤ２プロトコル処理部１１３、時刻同期処理部１１４及び計時部１１５の一部又は全部は、例えば、図４（Ａ）に示されているように、メモリ１０と、メモリ１０に格納されているプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ１１とにより構成することができる。このようなプログラムは、ネットワークを通じて提供されてもよく、また、記録媒体に記録されて提供されてもよい。即ち、このようなプログラムは、例えば、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

また、時刻情報中継ポート設定部１１２、レイヤ２プロトコル処理部１１３、時刻同期処理部１１４及び計時部１１５の一部又は全部は、例えば、図４（Ｂ）に示されているように、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の処理回路１２で構成することもできる。

以下、実施の形態１に係る通信システム１００の利点について説明する。
図５は、実施の形態１における通信システム１００と比較するための第１の比較例における通信システム１００＃１の構成を概略的に示すブロック図である。
通信システム１００＃１は、ネットワーク１０１Ａ＃１と、ネットワーク１０１Ｂ＃１とを備える。

ネットワーク１０１Ａ＃１は、中継装置１０２Ａ＃１、１０２Ｂ＃１と、通信装置１０３Ａ、１０３Ｂとを備える。
中継装置１０２Ａ＃１には、ＧＭ１０４Ａ＃１が接続されており、ＧＭ１０４Ａ＃１から中継装置１０２Ａ＃１に、時刻を同期させるための時刻同期フレームが送信される。

ネットワーク１０１Ｂ＃２は、中継装置１０２Ｃ＃１、１０２Ｄ＃１と、通信装置１０３Ｃ、１０３Ｄとを備える。
中継装置１０２Ｃ＃１には、ＧＭ１０４Ｂ＃１が接続されており、ＧＭ１０４Ｂ＃１から中継装置１０２Ｃ＃１に、時刻を同期させるための時刻同期フレームが送信される。

第１の比較例における通信システム１００＃１は、ＧＭ１０４Ａ＃１、１０４Ｂ＃１、中継装置１０２Ａ＃１～１０２Ｄ＃１、通信装置１０３Ａ～１３０Ｄの三種類の装置で構成されるシンプルな完全二重系のネットワーク構成例である。
ここで、中継装置１０２Ａ＃１～１０２Ｄ＃１の各々は、例えば、時刻同期機能を有した、中継装置により構成することができる。

図５に示されている構成では、ネットワーク１０１Ａ＃１の装置がＧＭ１０４Ａ＃１の配信時刻、ネットワーク１０１Ｂ＃２の装置がＧＭ１０４Ｂ＃１の配信時刻に同期している。図５に示されている構成では、ＧＭ１０４Ａ＃１、１０４Ｂ＃１の内の１台が故障した場合でも、一方のネットワークでは、時刻同期を維持した通信が可能である。しかしながら、ＧＭが故障したネットワークでは、ＧＭ以外の装置が正常動作中でもネットワーク内の装置間で時刻を同期する手段がないため、ＧＭが交換されるまでの期間に正常なサービスを提供することができない。また、故障したＧＭを交換する前に、ＧＭが故障していない稼動中のネットワークで、障害又は故障が発生する二重障害の状態に陥った場合には、サービス自体を停止する必要がある。

図６は、実施の形態１における通信システム１００と比較するための第２の比較例における通信システム１００＃２の構成を概略的に示すブロック図である。
通信システム１００＃２は、ネットワーク１０１Ａ＃２と、ネットワーク１０１Ｂ＃２とを備える。

ネットワーク１０１Ａ＃２は、中継装置１０２Ａ＃２、１０２Ｂ＃２と、通信装置１０３Ａ、１０３Ｂとを備える。
中継装置１０２Ａ＃２には、ＧＭ１０４Ａ＃２及びＧＭ１０４Ｂ＃２が接続されており、ＧＭ１０４Ａ＃２及びＧＭ１０４Ｂ＃２から中継装置１０２Ａ＃２に、時刻を同期させるための時刻同期フレームが送信される。

ネットワーク１０１Ｂ＃２は、中継装置１０２Ｃ＃２、１０２Ｄ＃２と、通信装置１０３Ｃ、１０３Ｄとを備える。
中継装置１０２Ｃ＃２には、ＧＭ１０４Ｂ＃２及びＧＭ１０４Ａ＃２が接続されており、ＧＭ１０４Ｂ＃２及びＧＭ１０４Ａ＃２から中継装置１０２Ｃ＃２に、時刻を同期させるための時刻同期フレームが送信される。

図６に示されている構成では、ＧＭ１０４Ａ＃２、１０４Ｂ＃２の各々は、時刻同期フレームを送信する二つの時刻情報配信ポートを備えている。
ここで、中継装置１１０Ａ＃２～１０２Ｄ＃２の各々は、例えば、時刻同期機能を有した、中継装置により構成することができる。

図６に示されている構成では、ＧＭ１０４Ａ＃２、１０４Ｂ＃２の各々が、二つの時刻情報配信ポートを有しているため、両方のネットワーク１０１Ａ＃２、１０１Ｂ＃２に対して、時刻情報を配信することができる。

図６に示されている構成では、ネットワーク１０１Ａ＃２、１０１Ｂ＃２の各々において、２台のＧＭ１０４Ａ＃２が存在することになる。このため、通信装置１０３Ａ～１０３Ｄの各々は、ＢＭＣＡ等を用いて優先度の高いＧＭ（例えば、１０４Ａ＃２）を選出して、選出されたＧＭの時刻に同期する。

図６に示されている構成では、例えば、図７に示されているように、ＧＭ１０４Ａ＃２が故障した場合でも、正常に動作しているＧＭ１０４Ｂ＃２が両方のネットワーク１０１Ａ＃２、１０１Ｂ＃２に時刻情報を配信することができる。このため、このような場合でも、両方のネットワーク１０１Ａ＃２、１０１Ｂ＃２でサービスの提供を継続することができる。

さらに、故障したＧＭ１０４Ａ＃２を交換する前に、稼動中のネットワーク１０１Ａ＃２、１０１Ｂ＃２で障害又は故障が発生する二重障害の状態に陥った場合でも、（ａ）ＧＭが２台とも故障、又は、（ｂ）両系ネットワークで通信障害（例えば、中継装置の故障又は中継装置間の通信経路障害）が発生した場合を除き、サービスの提供を継続することができる。このため、図６に示されている構成は、図１に示されている構成と比較して、障害耐力が高いといえる。
一方、ＧＭは、時刻情報を配信可能なポート数が多くなるにつれて一般的に高価となる。

図８は、実施の形態１における通信システム１００において、一つのＧＭ１０４Ａに故障が発生した場合の時刻情報配信経路を説明するためのブロック図である。
図８に示されているように、一つのＧＭ１０４Ａが故障した場合でも、正常に動作しているＧＭ１０４Ｂが配信する時刻情報が、中継装置１１０Ｂ、１１０Ｄ間の配線を介して、両方のネットワーク１０１Ａ、１０１Ｂに配信されるため、両方のネットワーク１０１Ａ、１０１Ｂでサービスを継続して提供することができる。
さらに、故障したＧＭ１０４Ａを交換する前に、稼動中のネットワーク１０１Ａ、１０１Ｂで障害又は故障が発生する二重障害の状態に陥った場合でも、サービスを継続して提供することができる。

以上のように、実施の形態１における通信システム１００によれば、時刻同期フレームのみを透過するフィルタ機能を有した中継装置１１０Ｂ、１１０Ｄを用いることで、図５に示されている通信システム１００＃１のように、一つの時刻情報配信ポートを有するＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂを使用して、図６に示されている通信システム１００＃２と同等の可用性を実現することができる。

上述した実施の形態１では、両方のネットワーク１０１Ａ、１０１Ｂ間を１本の配線で接続する例を示しているが、実施の形態１は、このような例に限定されない。例えば、中継装置１１０Ａ、１１０Ｃの間も接続することで、両方のネットワーク１０１Ａ、１０１Ｂ間を２本の配線で接続することもできる。

両方のネットワーク１０１Ａ、１０１Ｂ間を２本の配線で接続する場合には、ループ経路が形成されるが、時刻同期フレーム以外の通信フレームは、中継装置１１０のフィルタ機能によって廃棄され、時刻同期フレーム自体も受信された中継装置１１０で終端されるため、ループ経路を通信フレームが循環するストーム又はストームに付随して発生する通信障害は発生しない。

実施の形態２．
実施の形態１における通信システム１００は、ＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂが冗長構成をとり、最低１台のＧＭが正常動作していることが期待できる場合における時刻同期方式を提案した。
一方、時刻情報を配信するＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂが故障等で不在となり、ＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂを交換するまでの期間も運用を継続しなければならない場合における時刻同期方式を、実施の形態２は提案する。

図１に示すように、実施の形態２における通信システム２００は、ネットワーク２０１Ａと、ネットワーク２０１Ｂとを備える。

ネットワーク２０１Ａは、中継装置２１０Ａ、２１０Ｂと、通信装置１０３Ａ、１０３Ｂとを備える。
中継装置２１０Ａには、ＧＭ１０４Ａが接続されており、ＧＭ１０４Ａから中継装置２１０Ａに、時刻を同期させるための時刻同期フレームが送信される。

ネットワーク２０１Ｂは、中継装置２１０Ｃ、２１０Ｄと、通信装置１０３Ｃ、１０３Ｄとを備える。
中継装置２１０Ｃには、ＧＭ１０４Ｂが接続されており、ＧＭ１０４Ｂから中継装置２１０Ｃに、時刻を同期させるための時刻同期フレームが送信される。

実施の形態１と同様に、実施の形態２でも、ネットワーク２０１Ａと、ネットワーク２０１Ｂとは、セグメントが異なっている。

実施の形態２における通信システム２００における通信装置１０３Ａ～１０３Ｄと、ＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂとは、実施の形態１における通信システム１００における通信装置１０３Ａ～１０３Ｄと、ＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂと同様である。
なお、中継装置２１０Ａ～２１０Ｄは、同様に構成されているため、以下、これらの各々を特に区別する必要がない場合には、中継装置２１０という。

図２に示されているように、実施の形態２に係る中継装置２１０は、複数の物理ポート１１１－１～１１１－Ｎと、時刻情報中継ポート設定部１１２と、レイヤ２プロトコル処理部１１３と、時刻同期処理部２１４とを備える。

実施の形態２に係る中継装置２１０における複数の物理ポート１１１－１～１１１－Ｎ、時刻情報中継ポート設定部１１２及びレイヤ２プロトコル処理部１１３は、実施の形態１に係る中継装置１１０の複数の物理ポート１１１－１～１１１－Ｎ、時刻情報中継ポート設定部１１２及びレイヤ２プロトコル処理部１１３と同様である。

実施の形態２における時刻同期処理部２１４は、物理ポート１１１－１～１１１－Ｎの何れかに接続されているＧＭが不在となった場合に、計時部１１５で計時されている時刻を示す時刻同期フレームを生成する。

例えば、時刻同期処理部２１４は、実施の形態１における時刻同期処理部１１４と同様の処理を行うほか、ＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂが不在となり、かつ、最後まで動作していたＧＭの最近傍に位置していた場合に、ＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂの代わりに、計時部１１５で計時されている時刻を用いて、ＩＥＥＥ１５８８ ＰＴＰ又はＩＥＥＥ８０２．１ＡＳの規定に基づいて時刻同期フレームを生成する。

例えば、時刻同期処理部２１４は、ＢＭＣＡで規定された時刻同期パケットに含まれているＡｎｎｏｕｎｃｅメッセージ内のＰｒｉｏｒｉｔｙ Ｖｅｃｔｏｒ領域に格納されている指標値であるｓｔｅｐｓＲｅｍｏｖｅｄを用いて、中継装置２１０と、最後まで動作していたＧＭとの間の中継段数を確認する。なお、ｓｔｅｐｓＲｅｍｏｖｅｄは、ＧＭからの中継段数を示す指標値である。例えば、ｓｔｅｐｓＲｅｍｏｖｅｄ＝１である場合に、その中継装置２１０の最近傍に位置していると判断することができる。

また、ＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂは、一定周期でＡｎｎｏｕｎｃｅフレームという時刻同期制御フレームを送信しており、時刻同期処理部２１４は、予め定められた期間、ＧＭ１０４Ａ又はＧＭ１０４Ｂの何れかに接続されている物理ポート１１１－１～１１１－Ｎが、そのＡｎｎｏｕｎｃｅフレームを受信しない場合に、ＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂが不在であると判断することができる。言い換えると、時刻同期処理部２１４は、予め定められた期間、予め定められたフレームを受信しない場合に、ＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂが不在であると判断することができる。

そして、時刻同期処理部１１４は、ＩＥＥＥ１５８８ ＰＴＰ又はＩＥＥＥ８０２．１ＡＳの規定に基づいて生成された時刻同期フレームを出力する物理ポートを決定する。ここでは、レイヤ２プロトコル処理部１１３を介して、全ての物理ポートから、時刻同期フレームが送信される。

以上のように、実施の形態２によれば、例えば、図８に示されているように、一つのＧＭ１０４Ａが故障し、正常に動作しているＧＭ１０４Ｂが配信する時刻情報により、両方のネットワーク２０１Ａ、２０１Ｂでサービスを継続して提供している場合に、もう一つのＧＭ１０４Ｂが故障したとしても、図９に示されているように、最後まで時刻情報を配信していたＧＭ１０４Ｂに隣接している中継装置２１０Ｃが時刻情報を配信することで、両方のネットワーク２０１Ａ、２０１Ｂでサービスを継続して提供することができる。

なお、中継装置２１０のクロック源である発振器又は振動子は、ＧＭ１０４Ａ、１０４Ｂの時刻精度と比較すると低精度であると共に、装置毎にクロック偏差にばらつきが存在するため、時刻を同期させる中継装置２１０としては最後まで動作していたＧＭの最近傍に位置していた中継装置２１０を選定することが望ましい。

１００，２００ 通信システム、 １０１，２０１ ネットワーク、 １０３ 通信装置、 １０４ ＧＭ、 １１０，２１０ 中継装置、 １１１－１～１１１－Ｎ 物理ポート、 １１２ 時刻情報中継ポート設定部、 １１３ レイヤ２プロトコル処理部、 １１４，２１４ 時刻同期処理部、 １１５ 計時部。

Claims (10)

1. フレームを受信する複数のポートと、
   前記複数のポートに含まれる一つのポートで受信されたフレームを、前記複数のポートの内の少なくとも１つのポートから転送させる転送処理部と、を備え、
   前記転送処理部は、時刻を同期させるために用いられる時刻同期フレームのみを中継するポートとして、前記複数のポートから選択されたポートで受信された、時刻同期フレーム以外のフレームを破棄し、時刻同期フレーム以外のフレームの前記選択されたポートへの転送をブロックするフィルタリング機能を備えること
   を特徴とする中継装置。
2. 前記転送処理部は、前記選択されたポートで受信されたフレームに対して前記フィルタリング機能を適用すること
   を特徴とする請求項１に記載の中継装置。
3. 前記転送処理部は、前記選択されたポートで受信されたフレームが、前記時刻同期フレームではない場合に、前記選択されたポートで受信された前記フレームを廃棄すること
   を特徴とする請求項２に記載の中継装置。
4. 前記転送処理部は、前記選択されたポートで受信されたフレームが、前記時刻同期フレームではない場合に、前記選択されたポートで受信された前記フレームを、前記複数のポートの何れからも転送させないこと
   を特徴とする請求項２に記載の中継装置。
5. 前記転送処理部は、前記選択されたポート以外のポートで受信されたフレームに対して、前記フィルタリング機能を適用すること
   を特徴とする請求項１に記載の中継装置。
6. 前記転送処理部は、前記選択されたポート以外のポートで受信されたフレームが時刻同期フレームではない場合に、前記選択されたポート以外のポートで受信された前記フレームを、前記選択されたポートへ転送しないこと
   を特徴とする請求項５に記載の中継装置。
7. 前記転送処理部は、前記選択されたポート以外のポートで受信されたフレームが時刻同期フレームである場合に、前記選択されたポート以外のポートで受信された前記フレームを、前記選択されたポートに転送すること
   を特徴とする請求項５に記載の中継装置。
8. 時刻を計時する計時部と、
   基準となる時刻を計時して、前記時刻同期フレームを送信する時刻配信サーバが前記選択されたポートに接続され、かつ、前記選択されたポートが、予め定められた期間、予め定められたフレームを受信しない場合に、前記計時部で計時されている時刻を示す時刻同期フレームを生成する時刻同期処理部と、をさらに備え、
   前記転送処理部は、前記生成された時刻同期フレームを、前記選択されたポートを除く前記複数のポートから送信させること
   を特徴とする請求項２から７の何れか一項に記載の中継装置。
9. 第１の中継装置を含む第１のネットワークと、第２の中継装置を含み、前記第１のネットワークとはセグメントが異なる第２のネットワークとを備える通信システムであって、
   前記第１の中継装置は、
   フレームを受信する複数の第１のポートと、
   前記複数の第１のポートに含まれる一つの第１のポートで受信されたフレームを、前記複数の第１のポートの内の少なくとも一つの第１のポートから転送させる第１の転送処理部と、を備え、
   前記複数の第１のポートに含まれる第１の時刻情報中継ポートは、前記第２の中継装置に接続されており、
   前記第１の転送処理部は、前記第１の時刻情報中継ポートで受信されたフレームが時刻を同期させるために用いられる時刻同期フレームではない場合に、前記第１の時刻情報中継ポートで受信された前記フレームをブロックする第１のフィルタリング機能を備え、
   前記第２の中継装置は、
   フレームを受信する複数の第２のポートと、
   前記複数の第２のポートに含まれる一つの第２のポートで受信されたフレームを、前記複数の第２のポートの内の少なくとも一つの第２のポートから転送させる第２の転送処理部と、を備え、
   前記複数の第２のポートに含まれる第２の時刻情報中継ポートは、前記第１の中継装置に接続されており、
   前記第２の転送処理部は、前記第２の時刻情報中継ポートで受信されたフレームが時刻を同期させるために用いられる時刻同期フレームではない場合に、前記第２の時刻情報中継ポートで受信された前記フレームをブロックする第２のフィルタリング機能を備えること
   を特徴とする通信システム。
10. 前記第１の中継装置は、
    時刻を計時する第１の計時部と、
    基準となる時刻を計時して、前記時刻同期フレームを送信する第１の時刻配信サーバが前記複数の第１のポートから選択された第１のポートに接続され、かつ、前記選択された第１のポートが、予め定められた期間、前記時刻同期フレームを受信しない場合に、前記第１の計時部で計時されている時刻を示す時刻同期フレームを生成する第１の時刻同期処理部と、をさらに備え、
    前記第１の転送処理部は、前記第１の時刻同期処理部で生成された前記時刻同期フレームを、前記選択された第１のポートを除く前記複数の第１のポートから送信させ、
    前記第２の中継装置は、
    時刻を計時する第２の計時部と、
    基準となる時刻を計時して、前記時刻同期フレームを送信する第２の時刻配信サーバが前記複数の第２のポートから選択された第２のポートに接続され、かつ、前記選択された第２のポートが、予め定められた期間、前記時刻同期フレームを受信しない場合に、前記第２の計時部で計時されている時刻を示す時刻同期フレームを生成する第２の時刻同期処理部と、をさらに備え、
    前記第２の転送処理部は、前記第２の時刻同期処理部で生成された前記時刻同期フレームを、前記選択された第２のポートを除く前記複数の第２のポートから送信させること
    を特徴とする請求項９に記載の通信システム。

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