JP5797463B2 - フレーム受信装置、フレーム送信装置、フレーム送受信システム及びフレーム送受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信網を介してフレームを送受信する装置同士の時刻同期を行なうフレーム受信装置、フレーム送信装置、フレーム送受信システム及びフレーム送受信方法に関する。

従来より、インターネットなどの通信網を介して相互にフレームを送受信し得る装置同士の時刻同期を行なうフレーム送受信システムが知られている（例えば特許文献１及び２）。時刻同期を行なうためのプロトコルとしてはＩＥＥＥ１５８８に規定されているＰＴＰ（Precision Time Protocol）がある。ＩＥＥＥ１５８８−２００２においては、ＰＴＰによる時刻同期のためのメッセージとしてＳｙｎｃ、ＦｏｌｌｏｗＵｐ、ＤｅｌａｙＲｅｑ、及びＤｅｌａｙＲｅｓｐが定義されている。フレーム送信装置及びフレーム受信装置は、Ｓｙｎｃ及びＤｅｌａｙＲｅｑメッセージの送受信時にタイムスタンプを記憶する。従来、いわゆる物理層とＭＡＣ層との間の例えばＭＩＩ（media independent interface）やＧＭＩＩ（gigabit media independent interface）などのインターフェース上のフレームを解析し、その種別がＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージである場合にタイムスタンプを記憶していた。

特開２０１０−１９０６３５号公報 特開２００８−４２７１５号公報

しかしながら、フレーム送信装置においては、タイムスタンプ記憶の際に、ＭＩＩなどのインターフェース上の全てのフレームについてＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを示すものであるか否かを判別するための解析処理を施すので、その解析処理量が大きくなってしまい、解析処理に要する時間だけタイムスタンプの精度が低下してしまうという問題があった。また、フレーム受信装置においては、ＭＩＩなどのインターフェース上での解析処理によってフレームがＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを示すものであると判別できた後にタイムスタンプを記憶するので、当該解析処理に要する時間分だけタイムスタンプの精度が低下してしまうという問題があった。

また、例えばＩＥＥＥ８０２．１ＡＥに規定されているＭＡＣｓｅｃなどのセキュリティプロトコルを用いた場合には、上述したＭＩＩなどのインターフェース上のフレームは暗号化されており、当該インターフェース上におけるフレームを解析することができないという問題もある。そこで、本発明者は、送信側においてはＭＡＣｓｅｃによるフレーム暗号化前、受信側においてはＭＡＣｓｅｃによるフレーム復号化後にタイムスタンプを記憶することを検討した。しかし、かかる処理を行なった場合には、通信網における遅延時間だけでなく、フレームの暗号化処理及び復号化処理に要する時間も含まれることとなり、タイムスタンプの精度が低下してしまうという問題もある。

本発明は上記した如き問題点に鑑みてなされたものであって、高精度のタイムスタンプ情報を得ることができるフレーム受信装置、フレーム送信装置、フレーム送受信システム及びフレーム送受信方法を提供することを目的とする。

本発明によるフレーム受信装置は、物理層に属する下位フレームを通信網を介して受信する受信部と、受信した前記下位フレームを上位層に属する上位フレームに変換する変換部と、を含むフレーム受信装置であって、前記下位フレームの受信時点における受信時刻を表すタイムスタンプを生成して前記下位フレームに付加してタイムスタンプ付きフレームを生成するタイムスタンプ付加部と、前記変換部が変換した上位フレームの内容に応じて前記タイムスタンプの表す受信時刻を記憶する記憶部と、を含み、前記変換部は、前記タイムスタンプ付きフレームから前記タイムスタンプを分離して保持し、前記タイムスタンプが分離された前記タイムスタンプ付きフレームに対して第１処理を施した後、前記タイムスタンプを再付加する第１処理部と、前記タイムスタンプが再付加されたフレームから前記タイムスタンプを分離して保持し、前記タイムスタンプが分離された前記フレームに対して第２処理を施した後、前記タイムスタンプを再付加する第２処理部と、を含むことを特徴とする。

本発明によるフレーム送信装置は、上位層に属する上位フレームを物理層に属する下位フレームに変換する変換部と、前記下位フレームを通信網を介して送信する送信部と、を含むフレーム送信装置であって、前記上位フレームの内容に応じてこれにフラグを付加するフラグ付加部を含み、前記変換部は、前記上位フレームに対して第１処理を施す第１処理部と、前記第１処理が施されたフレームに対して第２処理を施す第２処理部と、前記第２処理が施されたフレームに前記フラグが付加されていると判別した場合に当該判別時点における現在時刻を送信時刻として記憶する記憶部と、を含み、前記第１処理部は、変換対象である上位フレームに前記フラグが付加されている場合には、前記上位フレームから前記フラグを分離して保持し、前記フラグが分離された前記上位フレームに対して前記第１処理を施した後、前記フラグを再付加し、前記第２処理部は、前記フラグが再付加されたフレームから前記フラグを分離して保持し、前記フラグが分離された前記フレームに対して前記第２処理を施すことを特徴とする。

本発明によるフレーム送受信システムは、物理層に属する下位フレームを通信網を介して送受信するフレーム送信装置とフレーム受信装置とを含むフレーム送受信システムであって、前記フレーム送信装置は、上位層に属する上位フレームの内容に応じてこれにフラグを付加するフラグ付加部と、前記上位フレームを前記下位フレームに変換する送信側変換部と、前記下位フレームを前記通信網を介して送信する送信部と、を含み、前記送信側変換部は、前記上位フレームに対して第１処理を施す第１処理部と、前記第１処理が施されたフレームに対して第２処理を施す第２処理部と、前記第２処理が施されたフレームに前記フラグが付加されていると判別した場合に当該判別時点における現在時刻を送信時刻として記憶する送信側記憶部と、を含み、前記第１処理部は、変換対象である上位フレームに前記フラグが付加されている場合には、前記上位フレームから前記フラグを分離して保持し、前記フラグが分離された前記上位フレームに対して前記第１処理を施した後、前記フラグを再付加し、前記第２処理部は、前記フラグが再付加されたフレームから前記フラグを分離して保持し、前記フラグが分離された前記フレームに対して前記第２処理を施し、前記フレーム受信装置は、前記下位フレームを前記通信網を介して受信する受信部と、前記下位フレームの受信時点における受信時刻を表すタイムスタンプを生成して前記下位フレームに付加してタイムスタンプ付きフレームを生成するタイムスタンプ付加部と、受信した前記下位フレームを上位層に属する上位フレームに変換する受信側変換部と、前記変換部が変換した上位フレームの内容に応じて前記タイムスタンプの表す受信時刻を記憶する受信側記憶部と、を含み、前記受信側変換部は、前記タイムスタンプ付きフレームから前記タイムスタンプを分離して保持し、前記タイムスタンプが分離された前記タイムスタンプ付きフレームに対して第３処理を施した後、前記タイムスタンプを再付加する第３処理部と、前記タイムスタンプが再付加されたフレームから前記タイムスタンプを分離して保持し、前記タイムスタンプが分離された前記フレームに対して第４処理を施した後、前記タイムスタンプを再付加する第４処理部と、を含むことを特徴とする。

本発明によるフレーム送受信方法は、物理層に属する下位フレームを通信網を介して送信する送信ステップと、前記下位フレームを前記通信網を介して受信する受信ステップと、を含むフレーム送受信方法であって、前記送信ステップは、上位層に属する上位フレームの内容に応じてこれにフラグを付加するフラグ付加ステップと、前記上位フレームを前記下位フレームに変換する送信側変換ステップと、前記下位フレームを前記通信網を介して送信する下位フレーム送信ステップと、を含み、前記送信側変換ステップは、前記上位フレームに対して第１処理を施す第１処理ステップと、前記第１処理が施されたフレームに対して第２処理を施す第２処理ステップと、前記第２処理が施されたフレームに前記フラグが付加されていると判別した場合に当該判別時点における現在時刻を送信時刻として記憶する送信側記憶ステップと、を含み、前記第１処理ステップは、変換対象である上位フレームに前記フラグが付加されている場合には前記上位フレームから前記フラグを分離する第１分離ステップと、分離した前記フラグを保持する第１保持ステップと、前記フラグが分離された前記上位フレームに対して前記第１処理を施す第１フレーム処理ステップと、前記フラグを再付加する第１再付加ステップと、を含み、前記第２処理ステップは、前記フラグが再付加されたフレームから前記フラグを分離する第２分離ステップと、分離した前記フラグを保持する第２保持ステップと、前記フラグが分離された前記フレームに対して前記第２処理を施す第２フレーム処理ステップと、を含み、前記受信ステップは、前記下位フレームを前記通信網を介して受信する下位フレーム受信ステップと、前記下位フレームの受信時点における受信時刻を表すタイムスタンプを生成して前記下位フレームに付加してタイムスタンプ付きフレームを生成するタイムスタンプ付加ステップと、受信した前記下位フレームを上位層に属する上位フレームに変換する受信側変換ステップと、前記変換部が変換した上位フレームの内容に応じて前記タイムスタンプの表す受信時刻を記憶する受信側記憶ステップと、を含み、前記受信側変換ステップは、前記下位フレームに対して第３処理を施す第３処理ステップと、前記第３処理が施されたフレームに対して第４処理を施す第４処理ステップと、を含み、前記第３処理ステップは、前記タイムスタンプ付きフレームから前記タイムスタンプを分離する第３分離ステップと、分離された前記タイムスタンプを保持する第３保持ステップと、前記タイムスタンプが分離された前記タイムスタンプ付きフレームに対して第３処理を施す第３フレーム処理ステップと、前記タイムスタンプを再付加する第３再付加ステップと、を含み、前記第４処理ステップは、前記タイムスタンプが再付加されたフレームから前記タイムスタンプを分離する第４分離ステップと、分離された前記タイムスタンプを保持する第４保持ステップと、前記タイムスタンプが分離された前記フレームに対して第４処理を施す第４フレーム処理ステップと、前記タイムスタンプを再付加する第４再付加ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によるフレーム受信装置、フレーム送信装置、フレーム送受信システム及びフレーム送受信方法によれば、高精度のタイムスタンプ情報を得ることができる。

第１の実施例であるフレーム受信装置の構成を示すブロック図である。 図1のＭＡＣ処理部及びＭＡＣｓｅｃ処理部の構成を示すブロック図である。 フレーム受信装置における受信側タイムスタンプ記憶処理ルーチンを示すフローチャートである。 フレーム受信装置におけるフレーム構造を示す説明図である。 第２の実施例であるフレーム送信装置の構成を示すブロック図である。 図５のＭＡＣｓｅｃ処理部及びＭＡＣ処理部の構成を示すブロック図である。 フレーム送信装置における送信側タイムスタンプ記憶処理ルーチンを示すフローチャートである。 フレーム送信装置におけるフレーム構造を示す説明図である。 フレーム送信装置におけるフラグ検出時の信号変化を示すタイムチャートである。 フレーム送受信システムの構成を示すブロック図である。 フレーム送信装置とフレーム受信装置との間のタイムスタンプ情報の送受信動作を示すシーケンス図である。

以下、本発明に係る実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜第１の実施例＞
図１には、本実施例であるフレーム受信装置１０の構成が示されている。

ＰＨＹ処理部１１は、例えばインターネットなどの通信網２０から到来したフレーム（以下、下位フレームと称する）を受信する受信部であり、物理層に属する下位フレームの各々に対して、ＯＳＩ参照モデルにおける物理層に関する処理を順次施す。

クロック部１２は、現在時刻を示す現在時刻情報を常に生成している。

タイムスタンプ付加部１３は、ＰＨＹ処理部１１によって処理が施された下位フレームの各々に対して、クロック部１２によって生成された現在時刻情報をタイムスタンプとして順次付加する。以下、タイムスタンプが付加された下位フレームをタイムスタンプ付きフレームと称する。

ＭＡＣ処理部１４は、タイムスタンプ付きフレームの各々に対して、物理層の上位層であるＭＡＣ層についての例えばアドレス解析やＦＣＳ確認などのＭＡＣ処理を順次施す。この際、ＭＡＣ処理部１４は、タイムスタンプを一旦分離して当該処理を施す。

ＭＡＣｓｅｃ処理部１５は、ＭＡＣ処理部１４によって処理が施されたタイムスタンプ付きフレームの各々に対して、復号処理や認証処理などのセキュリティ解除処理を順次施す。この際、ＭＡＣｓｅｃ処理部１５は、タイムスタンプを一旦分離して当該処理を施す。以下、ＭＡＣ処理部１４及びＭＡＣｓｅｃ処理部１５をまとめて変換部と称する。

フレーム判別部１６は、ＭＡＣｓｅｃ処理部１５によって処理が施されたタイムスタンプ付きフレームの各々について、タイムスタンプを記憶すべきものであるか否かを判別する。

詳細には、フレーム判別部１６は、タイムスタンプ付きフレームがＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを示すものである場合に、そのタイムスタンプを記憶すべきものと判別する。この場合、フレーム判別部１６は、当該タイムスタンプ付きフレームに付加されているタイムスタンプをタイムスタンプ記憶部１７に供給するとともに、そのタイムスタンプを含まないフレーム（以下、上位フレームと称する）を上位レイヤ処理部１８に供給する。なお、上位フレームは、物理層よりも上位の層（すなわちＭＡＣ層以上の層）に属するフレームである。

また、フレーム判別部１６は、タイムスタンプ付きフレームがＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを示すものでない場合には、当該タイムスタンプ付きフレームに付加されているタイムスタンプを破棄して、そのタイムスタンプを含まない上位フレームを上位レイヤ処理部１８に供給する。

タイムスタンプ記憶部１７は、フレーム判別部１６から供給されたタイムスタンプを記憶する。当該タイムスタンプは、フレーム判別部１６によってＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを示すものと判別されたフレームに付加されていたものである。

上位レイヤ処理部１８は、フレーム判別部１６から供給された上位フレームの各々に対して、ＯＳＩ参照モデルにおける例えばネットワーク層などの上位層についての処理を順次施す。

図２には、ＭＡＣ処理部１４及びＭＡＣｓｅｃ処理部１５の構成を示すブロック図が示されている。

タイムスタンプ分離部１４ａは、タイムスタンプ付加部１３（図１）から供給されたタイムスタンプ付きフレームに付加されているタイムスタンプを分離する。

タイムスタンプ保持部１４ｂは、当該分離されたタイムスタンプを一時的に保持する。

データ処理部１４ｃは、タイムスタンプ分離部１４ａによってタイムスタンプが取り除かれたフレーム内のデータに対してＭＡＣ処理を施す。

タイムスタンプ再付加部１４ｄは、データ処理部１４ｃによってＭＡＣ処理が施されたフレームに対して、タイムスタンプ保持部１４ｂに一時的に保持されているタイムスタンプを再び付加してタイムスタンプ付きフレームを構成し、これをＭＡＣｓｅｃ処理部１５に供給する。

タイムスタンプ分離部１５ａは、ＭＡＣ処理部１４から供給されたタイムスタンプ付きフレームに付加されているタイムスタンプを分離する。

タイムスタンプ保持部１５ｂは、当該分離されたタイムスタンプを一時的に保持する。

セキュリティ解除処理部１５ｃは、タイムスタンプ分離部１５ａによってタイムスタンプが取り除かれたフレームに対してセキュリティ解除処理を施す。

タイムスタンプ再付加部１５ｄは、セキュリティ解除処理部１５ｃによってセキュリティ解除処理が施されたフレームに対して、タイムスタンプ保持部１５ｂに一時的に保持されているタイムスタンプを再び付加してタイムスタンプ付きフレームを構成し、これをフレーム判別部１６に供給する。

以下、図３及び図４を参照しつつ、フレーム受信装置１０における受信側タイムスタンプ記憶処理の動作について説明する。

先ず、ＰＨＹ処理部１１が通信網２０から下位フレームＦＲ１を受信する（ステップＳ１１）。下位フレームＦＲ１には、プリアンブル、ＳＦＤ、宛先アドレス、送信元アドレス、ＭＡＣｓｅｃヘッダ、暗号化データ、認証ベクタ、及びＦＣＳが含まれる。

次に、タイムスタンプ付加部１２が、下位フレームＦＲ１にタイムスタンプを付加してタイムスタンプ付きフレームＦＲ２を構成する（ステップＳ１２）。タイムスタンプ付きフレームＦＲ２には、宛先アドレス、送信元アドレス、ＭＡＣｓｅｃヘッダ、暗号化データ、認証ベクタ、ＦＣＳ、及びタイムスタンプが含まれる。

次に、タイムスタンプ付きフレームＦＲ２に対して、ＭＡＣ処理部１４がＭＡＣ処理を施し、更にＭＡＣｓｅｃ処理部１５がセキュリティ解除処理を施してタイムスタンプ付きフレームＦＲ３を構成する（ステップＳ１３）。

ＭＡＣ処理を施す際には、タイムスタンプ分離部１４ａ（図２）がタイムスタンプを一旦分離する。分離されたタイムスタンプをタイムスタンプ保持部１４ｂが保持し、データ処理部１４ｃが当該分離後のデータに対してＭＡＣ処理を施した後、タイムスタンプ再付加部１４ｄがタイムスタンプを再び付加する。セキュリティ解除処理を施す際にも、タイムスタンプ分離部１５ａ（図２）がタイムスタンプを一旦分離する。分離されたタイムスタンプをタイムスタンプ保持部１５ｂが保持し、セキュリティ解除処理部１５ｃが当該分離後のデータに対してセキュリティ解除処理を施した後、タイムスタンプ再付加部１５ｄがタイムスタンプを再び付加する。かかる動作により、タイムスタンプはＭＡＣ処理及びセキュリティ解除処理の影響を受けない。タイムスタンプ付きフレームＦＲ３には、宛先アドレス、送信元アドレス、復号化データ、及びタイムスタンプが含まれる。

次に、フレーム判別部１６は、タイムスタンプ付きフレームＦＲ３がタイムスタンプを記憶すべきものであるか否かを判別する（ステップＳ１４）。タイムスタンプ付きフレームＦＲ３がＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを示すものである場合に、フレーム判別部１６はタイムスタンプを記憶すべきものと判別し、タイムスタンプ付きフレームＦＲ３に付加されているタイムスタンプをタイムスタンプ記憶部１７に供給する。なお、フレーム判別部１６は、セキュリティ解除され、データが復号化されているフレームＦＲ３を解析できるので、タイムスタンプ付きフレームＦＲ３がＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを示すものであるか否かを判別できる。

次に、タイムスタンプ記憶部１７は、フレーム判別部１６から供給されたタイムスタンプを記憶する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１４において、フレーム判別部１６は、タイムスタンプ付きフレームＦＲ３がＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを示すものでないと判別した場合には、当該タイムスタンプ付きフレームＦＲ３フレームに付加されているタイムスタンプを破棄する（ステップＳ１６）。

なお、タイムスタンプを記憶するか否かにかかわらず、フレーム判別部１６は、タイムスタンプが取り除かれた上位フレームＦＲ４を上位レイヤ処理部１８に供給する。上位フレームＦＲ４には、宛先アドレス、送信元アドレス、及び復号化データが含まれる。

上記したように、本実施例によるフレーム受信装置１０においては、通信網２０から到来した下位フレームの各々に対して、ＭＡＣ処理及びセキュリティ処理を施す前にタイムスタンプを付加する。そして、これらの処理が施され解析可能となったタイムスタンプ付きフレームを解析し、タイムスタンプを記憶すべきフレームであると判別した場合には、当該タイムスタンプ付きフレームに付加されているタイムスタンプを記憶する。

かかる構成によれば、フレーム受信装置１０がフレームを受信した時点の現在時刻すなわち受信時刻をタイムスタンプとして記憶できるので、通信網における遅延時間のみを対象として算出することが可能となる。つまり、ＭＡＣ処理及び復号化等のセキュリティ解除処理に要する時間を除外して、通信網における遅延時間を算出することができる。また、タイムスタンプを記憶すべきフレームであるか否かの解析を行なう前にタイムスタンプを付加するので、当該解析処理に要する時間分を除外して、通信網における遅延時間を算出することができる。

このように、本実施例のフレーム受信装置１０によれば、高精度のタイムスタンプ情報を得ることができる。

＜第２の実施例＞
図５には、本実施例であるフレーム送信装置３０の構成を示すブロック図が示されている。

上位レイヤ処理部３１は、ＯＳＩ参照モデルにおける例えばネットワーク層などの上位層についての処理によりフレーム（以下、上位フレームと称する）を生成して、これをフラグ付加部３２に供給する。

フラグ付加部３２は、上位レイヤ処理部３１から供給された上位フレームの各々について、フラグを付加すべきものであるか否かを判別する。詳細には、フラグ付加部３２は、上位フレームがＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを示すものである場合に、フラグを付加すべきものと判別する。この場合、フラグ付加部３２は、当該上位フレームに対してフラグを付加してＭＡＣｓｅｃ処理部３３に供給する。以下、フラグが付加された上位フレームをフラグ付きフレームと称する。また、フラグ付加部３２は、上位フレームがＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを示すものでない場合には、当該上位フレームに対してフラグを付加せずにＭＡＣｓｅｃ処理部３３に供給する。

ＭＡＣｓｅｃ処理部３３は、フラグ付加部３２から供給されたフレームの各々に対して、暗号化処理などのセキュリティ設定処理を順次施す。当該供給されたフレームがフラグ付きフレームである場合には、ＭＡＣｓｅｃ処理部１５は、そのフラグを一旦分離して当該処理を施す。ＭＡＣｓｅｃ処理部３３は、フレームに対してセキュリティ設定処理を施した後、これをＭＡＣ処理部３４に供給する。

ＭＡＣ処理部３４は、ＭＡＣｓｅｃ処理部３３から供給されたフレームの各々に対して、ＯＳＩ参照モデルにおけるＭＡＣ層についてのＭＡＣ処理を順次施す。当該供給されたフレームがフラグ付きフレームである場合には、ＭＡＣ処理部３４は、そのフラグを一旦分離してＭＡＣ処理を施す。ＭＡＣ処理部１４は、フレームに対してＭＡＣ処理を施した後、これをＰＨＹ処理部３８に供給する。以下、ＭＡＣ処理が施されたフレームを下位フレームと称する。

フラグ検出部３５は、ＭＡＣ処理部３４が処理するフレームの各々についてフラグが付加されているか否かを判別する。フラグ検出部３５は、例えば、ＭＡＣ処理部３４から供給されるフラグ信号に基づいてフラグの付加を検出する。フラグ検出部３５は、フレームにフラグが付加されていると判別した場合には、クロック部３６によって生成された現在時刻情報をタイムスタンプとしてタイムスタンプ記憶部３７に供給する。

クロック部３６は、現在時刻を示す現在時刻情報を常に生成している。

タイムスタンプ記憶部３７は、フラグ検出部３５から供給されたタイムスタンプを記憶する。当該タイムスタンプは、フラグ検出部３５によってフラグが付加されていると判別されたフレームについてのものである。

以下、ＭＡＣｓｅｃ処理部３３、ＭＡＣ処理部３４、フラグ検出部３５、クロック部３６、及びタイムスタンプ記憶部３７をまとめて変換部と称する。

ＰＨＹ処理部３８は、ＭＡＣ処理部３４から供給された下位フレームの各々に対してＯＳＩ参照モデルにおける物理層についての処理を順次施し、通信網２０に順次送出する送信部である。

図６には、ＭＡＣｓｅｃ処理部３３及びＭＡＣ処理部３４の構成を示すブロック図が示されている。

フラグ分離部３３ａは、フラグ付加部３３（図１）から供給されたフラグ付きフレームに付加されているフラグを分離する。

フラグ保持部３３ｂは、当該分離されたフラグを一時的に保持する。

セキュリティ処理部３３ｃは、フラグ分離部３３ａによってフラグが取り除かれたフレーム内のデータに対してセキュリティ設定処理を施す。

フラグ再付加部３３ｄは、セキュリティ処理部３３ｃによってセキュリティ設定処理が施されたフレームに対して、フラグ保持部３３ｂに一時的に保持されているフラグを再び付加してフラグ付きフレームを構成し、これをＭＡＣ処理部３４に供給する。

フラグ分離部３４ａは、ＭＡＣｓｅｃ処理部３３から供給されたフラグ付きフレームに付加されているフラグを分離してフラグ信号生成部３４ｂに供給する。

フラグ信号生成部３４ｂは、フラグ分離部３４ａからフラグを供給されたときに、フラグ信号を生成してこれをフラグ検出部３５（図１）に供給する。

データ処理部３４ｃは、フラグ分離部３４ａによってフラグが取り除かれたフレームに対してデータ処理を施して下位フレームを構成し、これをＰＨＹ処理部３８（図１）に供給する。

以下、図７及び図８を参照しつつ、フレーム送信装置３０における送信側タイムスタンプ記憶処理の動作について説明する。

先ず、フラグ付加部３２は、上位レイヤ処理部３１から供給された上位フレームについて、フラグを付加すべきものであるか否かを判別する（ステップＳ２１）。フラグ付加部３２は、上位フレームがＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを示すものである場合に、フラグを付加すべきものと判別する。

この場合、フラグ付加部３２は、上位フレームに対してフラグを付加してフラグ付きフレームＦＳ１を構成し、これをＭＡＣｓｅｃ処理部３３に供給する（ステップＳ２２）。フラグ付きフレームＦＳ１には、フラグ、宛先アドレス、送信元アドレス、及び平文データが含まれる。フラグ付加部３２は、上位フレームがＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを示すものでない場合には、当該上位フレームに対してフラグを付加せずにＭＡＣｓｅｃ処理部３３に供給する（ステップＳ２２）。

次に、ＭＡＣｓｅｃ処理部３３は、フラグ付加部３２から供給されたフレームに対して、暗号化処理などのセキュリティ設定処理を施す（ステップＳ２３）。当該フレームがフラグ付きフレームである場合には、ＭＡＣｓｅｃ処理部１５は、そのフラグを一旦分離して当該処理を施し、当該処理後にそのフラグをフレームに再び付加してフラグ付きフレームを構成する。ＭＡＣｓｅｃ処理部１５は、当該処理によってフレームＦＳ２を構成し、これをＭＡＣ処理部３４に供給する。フレームＦＳ２がフラグ付きフレームである場合には、フラグ、宛先アドレス、送信元アドレス、ＭＡＣｓｅｃヘッダ、暗号化データ、及び認証ベクタが含まれる。フレームＦＳ２にフラグが付加されていない場合にも、ＭＡＣｓｅｃ処理部１５は、そのフレームＦＳ２にセキュリティ設定処理を施してＭＡＣ処理部３４に供給する。

次に、ＭＡＣ処理部３４は、ＭＡＣｓｅｃ処理部３３から供給されたフレームＦＳ２に対してＭＡＣ処理を順次施す（ステップＳ２３）。当該フレームがフラグ付きフレームである場合には、ＭＡＣ処理部３４は、そのフラグを一旦分離して当該処理を施す。ＭＡＣ処理部１４は、当該処理によって下位フレームＦＳ３を構成し、これをＰＨＹ処理部３８に供給する。下位フレームＦＳ３には、宛先アドレス、送信元アドレス、ＭＡＣｓｅｃヘッダ、暗号化データ、認証ベクタ、及びＦＣＳが含まれる。また、ＭＡＣ処理部３４は、フレームＦＳ２にフラグが付加されていたことを示すフラグ信号を生成し、これをフラグ検出部３５に供給する。ＭＡＣ処理部３４は、フレームＦＳ２にフラグが付加されていない場合にも、そのフレームＦＳ２にセキュリティ設定処理を施して下位フレームＦＳ３を構成し、これをＰＨＹ処理部３８に供給する。

次に、フラグ検出部３５は、ＭＡＣ処理部３４が処理するフレームＦＳ２にフラグが付加されているか否かを判別する（ステップＳ２４）。フラグ検出部３５は、例えば、ＭＡＣ処理部３４からフラグ信号が供給された場合に、フレームＦＳ２にフラグが付加されていると判別する。この場合、フラグ検出部３５は、クロック部３６によって生成された現在時刻情報をタイムスタンプとしてタイムスタンプ記憶部３７に供給する。なお、フラグ検出部３５は、フレームＦＳ２にフラグが付加されていないと判別した場合には、タイムスタンプ記憶部３７へのタイムスタンプの供給は行なわない。

次に、タイムスタンプ記憶部３７が、フラグ検出部３５から供給されたタイムスタンプを記憶する（ステップＳ２５）。

次に、ＰＨＹ処理部３８が、ＭＡＣ処理部３４から供給された下位フレームＦＳ３の各々に対して物理層についての処理を順次施して下位フレームＦＳ４を構成し、これを通信網２０に送出する（ステップＳ２６）。下位フレームＦＳ４には、プリアンブル、ＳＦＤ、宛先アドレス、送信元アドレス、ＭＡＣｓｅｃヘッダ、暗号化データ、認証ベクタ、及びＦＣＳが含まれる。

図９には、フレーム送信装置３０におけるフラグ検出時の信号変化を示すタイムチャートが示されている。ＭＡＣ処理部３４からＰＨＹ処理部３８に対してＴＸＥＮ（transmit enable）信号及びＴＸＤ（transmit data）信号が供給されている。ＭＡＣ処理部３４は、例えば、ＴＸＤ（transmit data）信号におけるプリアンブルデータの終了時点ＴＳにおいてフラグ信号を生成し、これをフラグ検出部３５に供給する。これによって、ＴＳの時点における現在時刻情報がタイムスタンプとしてタイムスタンプ記憶部３７に記憶される。

上記したように、本実施例によるフレーム送信装置３０においては、先ず、上位レイヤ処理部３１において生成された上位フレームのうちの、タイムスタンプを記憶すべき上位フレームに対してフラグを付加してフラグ付きフレームを構成する。その後、ＭＡＣ処理及びセキュリティ処理を施す。そして、これらの処理が施されたフレームの各々に付いてフラグが付加されているか否かをフラグ検出部３５が判別し、フラグを検出した場合には、そのときの現在時刻情報をタイムスタンプとして記憶する。

かかる構成によれば、フレーム送信装置３０がフレームを送信する時点の現在時刻すなわち送信時刻をタイムスタンプとして記憶できるので、通信網における遅延時間のみを対象として算出することが可能となる。つまり、ＭＡＣ処理及び暗号化等のセキュリティ設定処理に要する時間を除外して、通信網における遅延時間を算出することができる。また、フラグ検出によりタイムスタンプ記憶の要否を判断するので、タイムスタンプを記憶すべきフレームであるか否かの解析処理を全てのフレームに対して行なう必要がなくなり、処理量を低減することができる。

このように、本実施例のフレーム送信装置３０によれば、高精度のタイムスタンプ情報を得ることができる。

＜システムとしての実施例＞
図１０には、フレーム送受信システム４０の構成を示すブロック図が示されている。マスター装置５０とスレーブ装置６０とが通信網２０を介してタイムスタンプ情報を送受信する。

以下、図１１を参照しつつ、マスター装置５０とスレーブ装置６０との間のタイムスタンプ情報の送受信動作について説明する。

先ず、マスター装置５０がスレーブ装置６０に対してＳｙｎｃメッセージを送信する（ステップＳ３１）。このとき、マスター装置５０は、第２の実施例に示したフレーム送信装置３０として動作し、当該送信時における現在時刻をタイムスタンプＴ１として記憶する。スレーブ装置６０は、Ｓｙｎｃメッセージを受信する際には第１の実施例に示したフレーム受信装置１０として動作し、Ｓｙｎｃメッセージを受信したときの現在時刻をタイムスタンプＴ２として記憶する。

次に、マスター装置５０は、ＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージによってタイムスタンプＴ１をスレーブ装置６０に対して送信する（ステップＳ３２）。スレーブ装置６０は、ＦｏｌｌｏｗＵｐメッセージに含まれるタイムスタンプＴ１を記憶する。

次に、スレーブ装置６０がマスター装置５０に対してＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを送信する（ステップＳ３３）。このとき、スレーブ装置６０は、フレーム送信装置３０として動作し、当該送信時における現在時刻をタイムスタンプＴ３として記憶する。マスター装置５０は、ＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを受信する際にはフレーム受信装置１０として動作し、ＤｅｌａｙＲｅｑメッセージを受信したときの現在時刻をタイムスタンプＴ４として記憶する。

次に、マスター装置５０は、ＤｅｌａｙＲｅｓｐメッセージによってタイムスタンプＴ４をスレーブ装置６０に対して送信する（ステップＳ３４）。スレーブ装置６０は、ＤｅｌａｙＲｅｓｐメッセージに含まれるタイムスタンプＴ４を記憶する。

上記した動作により、スレーブ装置６０は、タイムスタンプＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４を取得することができる。スレーブ装置６０においては、伝播遅延時間Ｄ１を例えばＤ１＝（（Ｔ２−Ｔ１）＋（Ｔ４−Ｔ３））／２として算出できる。また、時刻同期のためのオフセット値Ｅ１を例えばＥ１＝（Ｔ２−Ｔ１）−Ｄ１として算出できる。

第１及び第２の実施例に示したように、記憶されるタイムスタンプは、ＭＡＣ処理やＭＡＣｓｅｃ処理に要する時間を含まないものなので、フレームに対して例えばセキュリティ処理等のデータ処理を施した場合であっても、算出される伝播遅延時間は通信網２０における伝播遅延時間のみを表す。故に、スレーブ装置６０においては、現在時刻をオフセット値分だけ補正することにより、マスター装置５０との間で精度の高い時刻同期を実現できる。このように、本実施例のフレーム送受信システム４０によれば、精度の高い時刻同期を実現できる。

上記した各実施例はフレームに対してＭＡＣセキュリティ処理を施す場合の例であるが、セキュリティの種類はこれに限られない。上記実施例のＭＡＣｓｅｃ処理部１５及びＭＡＣｓｅｃ処理部３３によるＭＡＣセキュリティ処理の代わりに例えばＩＰｓｅｃ等のセキュリティプロトコルによるセキュリティ処理を行なった場合にも本発明の効果を奏することができる。

１０ フレーム受信装置
１１ ＰＨＹ処理部
１２ クロック部
１３ タイムスタンプ付加部
１４ ＭＡＣ処理部
１５ ＭＡＣｓｅｃ処理部
１６ フレーム判別部
１７ タイムスタンプ記憶部
１８ 上位レイヤ処理部
２０ 通信網
３０ フレーム送信装置
３１ 上位レイヤ処理部
３２ フラグ付加部
３３ ＭＡＣｓｅｃ処理部
３４ ＭＡＣ処理部
３５ フラグ検出部
３６ クロック部
３７ タイムスタンプ記憶部
３８ ＰＨＹ処理部
４０ フレーム送受信システム
５０ マスター装置
６０ スレーブ装置

Claims (16)

1. 物理層に属する下位フレームを通信網を介して受信する受信部と、受信した前記下位フレームを上位層に属する上位フレームに変換する変換部と、を含むフレーム受信装置であって、
   前記下位フレームの受信時点における受信時刻を表すタイムスタンプを生成して前記下位フレームに付加してタイムスタンプ付きフレームを生成するタイムスタンプ付加部と、
   前記変換部が変換した上位フレームの内容に応じて前記タイムスタンプの表す受信時刻を記憶する記憶部と、
   を含み、
   前記変換部は、
   前記タイムスタンプ付きフレームから前記タイムスタンプを分離して保持し、前記タイムスタンプが分離された前記タイムスタンプ付きフレームに対して第１処理を施した後、前記タイムスタンプを再付加する第１処理部と、
   前記タイムスタンプが再付加されたフレームから前記タイムスタンプを分離して保持し、前記タイムスタンプが分離された前記フレームに対して第２処理を施した後、前記タイムスタンプを再付加する第２処理部と、
   を含むことを特徴とするフレーム受信装置。
2. 前記第１処理はＭＡＣ処理を含み、前記第２処理はセキュリティ解除処理を含むことを特徴とする請求項１に記載のフレーム受信装置。
3. 前記記憶部は、前記上位フレームがＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージである場合に前記タイムスタンプの表す受信時刻を記憶することを特徴とする請求項１又は２に記載のフレーム受信装置。
4. 上位層に属する上位フレームを物理層に属する下位フレームに変換する変換部と、前記下位フレームを通信網を介して送信する送信部と、を含むフレーム送信装置であって、
   前記上位フレームの内容に応じてこれにフラグを付加するフラグ付加部を含み、
   前記変換部は、
   前記上位フレームに対して第１処理を施す第１処理部と、前記第１処理が施されたフレームに対して第２処理を施す第２処理部と、
   前記第２処理が施されたフレームに前記フラグが付加されていると判別した場合に当該判別時点における現在時刻を送信時刻として記憶する記憶部と、
   を含み、
   前記第１処理部は、変換対象である上位フレームに前記フラグが付加されている場合には、前記上位フレームから前記フラグを分離して保持し、前記フラグが分離された前記上位フレームに対して前記第１処理を施した後、前記フラグを再付加し、
   前記第２処理部は、前記フラグが再付加されたフレームから前記フラグを分離して保持し、前記フラグが分離された前記フレームに対して前記第２処理を施すことを特徴とするフレーム送信装置。
5. 前記第１処理はセキュリティ設定処理を含み、前記第２処理はＭＡＣ処理を含むことを特徴とする請求項４に記載のフレーム送信装置。
6. 前記フラグ付加部は、前記上位フレームがＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージである場合に前記フラグを付加することを特徴とする請求項４又は５に記載のフレーム送信装置。
7. 物理層に属する下位フレームを通信網を介して送受信するフレーム送信装置とフレーム受信装置とを含むフレーム送受信システムであって、
   前記フレーム送信装置は、上位層に属する上位フレームの内容に応じてこれにフラグを付加するフラグ付加部と、前記上位フレームを前記下位フレームに変換する送信側変換部と、前記下位フレームを前記通信網を介して送信する送信部と、を含み、
   前記送信側変換部は、前記上位フレームに対して第１処理を施す第１処理部と、前記第１処理が施されたフレームに対して第２処理を施す第２処理部と、前記第２処理が施されたフレームに前記フラグが付加されていると判別した場合に当該判別時点における現在時刻を送信時刻として記憶する送信側記憶部と、を含み、
   前記第１処理部は、変換対象である上位フレームに前記フラグが付加されている場合には、前記上位フレームから前記フラグを分離して保持し、前記フラグが分離された前記上位フレームに対して前記第１処理を施した後、前記フラグを再付加し、
   前記第２処理部は、前記フラグが再付加されたフレームから前記フラグを分離して保持し、前記フラグが分離された前記フレームに対して前記第２処理を施し、
   前記フレーム受信装置は、前記下位フレームを前記通信網を介して受信する受信部と、前記下位フレームの受信時点における受信時刻を表すタイムスタンプを生成して前記下位フレームに付加してタイムスタンプ付きフレームを生成するタイムスタンプ付加部と、受信した前記下位フレームを上位層に属する上位フレームに変換する受信側変換部と、前記変換部が変換した上位フレームの内容に応じて前記タイムスタンプの表す受信時刻を記憶する受信側記憶部と、を含み、
   前記受信側変換部は、
   前記タイムスタンプ付きフレームから前記タイムスタンプを分離して保持し、前記タイムスタンプが分離された前記タイムスタンプ付きフレームに対して第３処理を施した後、前記タイムスタンプを再付加する第３処理部と、
   前記タイムスタンプが再付加されたフレームから前記タイムスタンプを分離して保持し、前記タイムスタンプが分離された前記フレームに対して第４処理を施した後、前記タイムスタンプを再付加する第４処理部と、
   を含むことを特徴とするフレーム送受信システム。
8. 前記第３処理はＭＡＣ処理を含み、前記第４処理はセキュリティ解除処理を含むことを特徴とする請求項７に記載のフレーム送受信システム。
9. 前記受信側記憶部は、前記上位フレームがＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージである場合に前記タイムスタンプの表す受信時刻を記憶することを特徴とする請求項７又は８に記載のフレーム送受信システム。
10. 前記第１処理はセキュリティ設定処理を含み、前記第２処理はＭＡＣ処理を含むことを特徴とする請求項７に記載のフレーム送受信システム。
11. 前記フラグ付加部は、前記上位フレームがＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージである場合に前記フラグを付加することを特徴とする請求項７又は１０に記載のフレーム送受信システム。
12. 物理層に属する下位フレームを通信網を介して送信する送信ステップと、前記下位フレームを前記通信網を介して受信する受信ステップと、を含むフレーム送受信方法であって、
    前記送信ステップは、上位層に属する上位フレームの内容に応じてこれにフラグを付加するフラグ付加ステップと、前記上位フレームを前記下位フレームに変換する送信側変換ステップと、前記下位フレームを前記通信網を介して送信する下位フレーム送信ステップと、を含み、
    前記送信側変換ステップは、前記上位フレームに対して第１処理を施す第１処理ステップと、前記第１処理が施されたフレームに対して第２処理を施す第２処理ステップと、前記第２処理が施されたフレームに前記フラグが付加されていると判別した場合に当該判別時点における現在時刻を送信時刻として記憶する送信側記憶ステップと、を含み、
    前記第１処理ステップは、変換対象である上位フレームに前記フラグが付加されている場合には前記上位フレームから前記フラグを分離する第１分離ステップと、分離した前記フラグを保持する第１保持ステップと、前記フラグが分離された前記上位フレームに対して前記第１処理を施す第１フレーム処理ステップと、前記フラグを再付加する第１再付加ステップと、を含み、
    前記第２処理ステップは、前記フラグが再付加されたフレームから前記フラグを分離する第２分離ステップと、分離した前記フラグを保持する第２保持ステップと、前記フラグが分離された前記フレームに対して前記第２処理を施す第２フレーム処理ステップと、を含み、
    前記受信ステップは、前記下位フレームを前記通信網を介して受信する下位フレーム受信ステップと、前記下位フレームの受信時点における受信時刻を表すタイムスタンプを生成して前記下位フレームに付加してタイムスタンプ付きフレームを生成するタイムスタンプ付加ステップと、受信した前記下位フレームを上位層に属する上位フレームに変換する受信側変換ステップと、前記変換部が変換した上位フレームの内容に応じて前記タイムスタンプの表す受信時刻を記憶する受信側記憶ステップと、を含み、
    前記受信側変換ステップは、前記下位フレームに対して第３処理を施す第３処理ステップと、前記第３処理が施されたフレームに対して第４処理を施す第４処理ステップと、を含み、
    前記第３処理ステップは、前記タイムスタンプ付きフレームから前記タイムスタンプを分離する第３分離ステップと、分離された前記タイムスタンプを保持する第３保持ステップと、前記タイムスタンプが分離された前記タイムスタンプ付きフレームに対して第３処理を施す第３フレーム処理ステップと、前記タイムスタンプを再付加する第３再付加ステップと、を含み、
    前記第４処理ステップは、前記タイムスタンプが再付加されたフレームから前記タイムスタンプを分離する第４分離ステップと、分離された前記タイムスタンプを保持する第４保持ステップと、前記タイムスタンプが分離された前記フレームに対して第４処理を施す第４フレーム処理ステップと、前記タイムスタンプを再付加する第４再付加ステップと、を含むことを特徴とするフレーム送受信方法。
13. 前記第３処理はＭＡＣ処理を含み、前記第４処理はセキュリティ解除処理を含むことを特徴とする請求項１２に記載のフレーム送受信方法。
14. 前記受信側記憶ステップにおいては、前記上位フレームがＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージである場合に前記タイムスタンプの表す受信時刻を記憶することを特徴とする請求項１２又は１３に記載のフレーム送受信方法。
15. 前記第１処理はセキュリティ設定処理を含み、前記第２処理はＭＡＣ処理を含むことを特徴とする請求項１２に記載のフレーム送受信方法。
16. 前記フラグ付加ステップにおいては、前記上位フレームがＳｙｎｃ又はＤｅｌａｙＲｅｑメッセージである場合に前記フラグを付加することを特徴とする請求項１２又は１５に記載のフレーム送受信方法。

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