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CN101807988A - 从装置、从装置的时刻同步化方法、主装置以及电子设备系统 - Google Patents

从装置、从装置的时刻同步化方法、主装置以及电子设备系统 Download PDF

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CN101807988A
CN101807988A CN201010116999A CN201010116999A CN101807988A CN 101807988 A CN101807988 A CN 101807988A CN 201010116999 A CN201010116999 A CN 201010116999A CN 201010116999 A CN201010116999 A CN 201010116999A CN 101807988 A CN101807988 A CN 101807988A
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CN201010116999A
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猪俣直树
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Multimedia (AREA)
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Abstract

提供一种从装置、从装置的时刻同步方法、主装置以及电子设备系统。在从装置中高精度地实现与主装置的时刻同步化。通过2个阶段进行时刻校正。在第1阶段,使用从接收了主装置(110)在第1时刻(t1)发行的消息的第2时刻(t2)减法运算该时刻(t1)而得到的第1校正值,将时刻St(x)校正为对其减法运算了第1校正值的值。校正后的时刻St(x)’成为从主装置的时刻Mt(x)减去了传输延迟分量(Delay)的值,成为去除了偏移分量(offset)的状态((a)~(e))。在第2阶段,使用从在第3时刻(t3)发送的消息被主装置接收的第4时刻(t4)减法运算该时刻(t3),并进一步取1/2而得到的第2校正值,将时刻St(x)’校正为对其加法运算了第2校正值的值。校正后的时刻St(x)”与主装置的时刻Mt(x)一致,实现同步化((f)~(j))。

Description

从装置、从装置的时刻同步化方法、主装置以及电子设备系统
技术领域
本发明涉及从装置、从装置的时刻同步方法、主装置以及电子设备系统,特别涉及高精度地实现与主装置的时刻同步的从装置等。
背景技术
近年来,媒体的数字化发展,以摄像机为代表,数字记录视频流的装置多数被商品化。此外,随着视频流的数字化,容易进行编辑的环境变宽。
当进行对多个摄像机拍摄的视频流进行组合而构成一个视频流的编辑时,采取参照视频流的时间戳(timestamp),进行多个流的拍摄时刻的对应,通过切换同一时刻的视频而构筑拍摄时刻不会颠倒的视频流的方法。
因此,需要将要使用的全部的摄像机的内置钟表始终对准。以往公开了以下技术:例如,在由以太网(注册商标)连接的多个摄像机等的电子设备系统中,为了各个电子设备的内置钟表的时刻同步化,利用IEEE1588协议。
在该IEEE1588协议(参照非专利文献1)中,如已知那样,从(slave)装置通过运算并校正主(master)装置和从装置的时刻差(偏移(offset))以及包括网络或装置之间的等待时间(latency)的路径引起的延迟(Delay),从而使从装置的时刻与主装置的时刻同步。
图5表示进行基于IEEE1588协议的时刻同步化的电子设备系统200的结构例。该电子设备系统200由主装置210和从装置220构成。例如,当电子设备系统200是由多个摄像机构成的摄像机系统的情况下,主装置210是作为母机的摄像机,从装置220是作为子机的摄像机。此外,例如,当电子设备系统200是由控制设备(计算机)和多个被控设备构成的控制系统的情况下,主装置210是控制设备,从装置220是被控设备。
另外,在图5中,为了简化说明,表示着从装置220是一台的情况。此外,在图5中,作为主装置210和从装置220的结构,仅表示了与时刻同步化有关的部分,省略其他的部分。
主装置210包括钟表单元211、主时钟发生单元212、消息发送单元213、以及消息接收单元214。
钟表单元211由计数器构成,该计数器通过由主时钟发生单元212产生的主时钟CLKm被升值计数(count up)。当是摄像机系统等视频系统的情况下,主时钟CLKm的频率设为例如作为视频传输的基准而采用的27MHz。通过该钟表单元211输出的时刻信息(计数器值)被提供给消息发送单元213和消息接收单元214。
消息发送单元213经由以太网(注册商标)等传输路径230而对从装置220发送PTP(精确时间协议:Precision Time Protocol)消息。这里,在PTP消息包括时刻信息时,需要将作为时刻信息的计数器值变换为以纳秒(ns:nano second)为单位的值。因此,消息发送单元213包括用于从计数器值变换为以纳秒(ns)为单位的值的计数器值/ns变换单元213a。消息接收单元214接收从从装置220经由传输路径230发送来的PTP消息。
作为消息发送单元213对从装置220发送的PTP消息,有同步化(Sync)消息、跟踪(Follow Up)、延迟响应(Delay Response)消息。同步化消息是为了开始时刻同步化的动作而发送。跟踪消息是为了在发送了同步化消息之后,发送主装置210的时刻信息而发送的。延迟响应消息是在由消息接收单元214接收了来自从装置220的后述的延迟请求(Delay Request)消息之后,作为其响应而发送的。
从装置220包括钟表单元221、从时钟发生单元222、消息接收单元223、消息发送单元224、运算单元225、校正单元226。
钟表单元221由计数器构成,该计数器通过由从时钟发生单元222产生的从时钟CLKs而被升值计数。在是摄像机系统等的视频系统的情况下,从时钟CLKs的频率与上述的主时钟CLKm的频率相同,例如设为作为视频传输的基准而采用的27MHz。从该钟表单元221输出的时刻信息(计数器值)被提供给消息接收单元223和消息发送单元224。
消息接收单元223接收从主装置210经由传输路径230发送来的PTP消息。如上所述,从主装置210发送来的PTP消息中包括的时刻信息是以纳秒(ns)为单位的值的信息。因此,消息接收单元223包括用于从以纳秒(ns)为单位的值变换为计数器值的ns/计数器值变换单元223a。消息发送单元224经由传输路径230对主装置210发送PTP消息。
作为消息发送单元224对主装置210发送的PTP消息,有延迟请求(DelayRequest)消息。该延迟请求消息是为了在通过消息接收单元223接收了来自主装置210的跟踪消息之后,对主装置210请求延迟响应消息而发送的。
运算单元225求出钟表单元221的时刻校正所需的校正值。该运算单元225通过以下的(1)式,作为校正值,求出相对于主装置210的钟表单元211的时刻Mt(x)的、从装置220的钟表单元221的时刻St(x)的偏移(offset)。
offset={(t2-t1)-(t4-t3)}/2              ...(1)
这里,时刻t2是由消息接收单元223接收了同步化消息的时刻。时刻t1是由消息接收单元223接收的跟踪消息的时刻信息所表示的时刻。时刻t4是由消息接收单元223接收的延迟响应消息的时刻信息所表示的时刻。而且,时刻t3是消息发送单元224对主装置210发送(发行)了延迟请求消息的时刻。
校正单元226基于由运算单元225求出的校正值即偏移(offset),校正钟表单元221的时刻。校正前的钟表单元221的时刻St(x)成为对主装置210的时钟单元211的时刻Mt(x)加上了偏移(offset)的状态。因此,校正单元226以与从从时钟发生单元222产生的从时钟CLKs同步的定时,对钟表单元221的时刻St(x)进行校正,以使其成为对其减法运算了偏移(offset)的值。
图6表示用于表示图5所示的电子设备系统200中的时刻同步化的动作的时序图。
(a)从主装置210的消息发送单元213对从装置220发送同步化(Sync)消息,从而开始时刻同步化的动作。此时,在消息发送单元213中,该同步化消息的发行(发送)时刻t1以钟表单元211的输出的计数器值的形式被存储。
(b)在从装置220的消息接收单元223中,接收从主装置210发送的同步化消息,该同步化消息的接收时刻t2被存储为作为钟表单元221的输出的计数器值。
(c)接着,从主装置210的消息发送单元213对从装置220发送跟踪(FollowUp)消息。该跟踪消息以纳秒(ns)为单位的值的形式包括用于表示发行了同步化消息的时刻t1的时刻信息。此时,通过消息发送单元213的计数器值/ns变换单元213a,表示时刻t1的计数器值被变换为以纳秒(ns)为单位的值。
(d)在从装置220的消息接收单元223中,接收从主装置210发送的跟踪消息,取得表示时刻t1的以纳秒(ns)为单位的值。然后,该值通过ns/计数器值变换单元223a变换为表示时刻t1的作为钟表单元221的输出的计数器值而被存储。
(e)接着,从从装置220的消息发送单元224对主装置210发送延迟请求(Delay Request)消息。此时,在消息发送单元224中,对应的延迟请求消息的发行(发送)时刻t3以作为钟表单元221的输出的计数器值的形式被存储。
(f)在主装置210的消息接收单元214中,接收从从装置220发送的延迟请求消息,对应的延迟请求消息的接收时刻t4以作为钟表单元211的输出的计数器值的形式被存储。
(g)接着,从主装置210的消息发送单元213对从装置230发送延迟响应(Delay Response)消息。该延迟响应消息中以纳秒(ns)为单位的值的形式包括表示上述的消息接收单元214接收了延迟请求消息的时刻t4的时刻信息。此时,通过消息发送单元213的计数器值/ns变换单元213a,表示时刻t4的计数器值变换为以纳秒(ns)为单位的值。
(h)在从装置220的消息接收单元223中,接收从主装置210发送的延迟响应消息,取得表示时刻t4的以纳秒(ns)为单位的值。然后,该值通过ns/计数器值变换单元223a,变换为表示时刻t4的钟表单元221的输出即计数器值而被存储。
(i)接着,在从装置220的运算单元225中,利用在消息接收单元223中存储着的表示时刻t1、t2、t4的计数器值、以及存储在消息发送单元224中的表示时刻t3的计数器值,通过上述的(1)式,求出作为校正值的偏移(offset)。然后,通过校正单元226,钟表单元221的时刻St(x)被校正为减法运算了偏移(offset)的值。校正后的钟表单元221的时刻St(x)’与主装置210的钟表单元211的时刻Mt一致,成为同步的时刻。
非专利文献1:“Precision Clock SynchFonization Protocol for NetworkedMeasurement and Control System”,IEEE 1588标准
在上述的时刻同步化的处理中,在从装置220的运算单元225中,通过(1)式计算相对于主装置210的钟表单元211的时刻Mt(x)的、从装置220的钟表单元221的时刻St(x)的偏移(offset)。此时,由于用2除以{(t2-t1)-(t4-t3)},因此该偏移的运算结果中必定包含0.5的误差。从而,当利用这样包含误差的偏移的运算结果来进行钟表单元221的时刻校正的情况下,在从装置220中,不能高精度地实现与主装置210的时刻同步化。
发明内容
本发明的目的在于,在从装置中高精度地实现与主装置的时刻同步化。
本发明的概念是一种从装置,包括:
钟表单元,输出时刻信息;
消息接收单元,接收从主装置发送来的消息;
消息发送单元,对上述主装置发送消息;
运算单元,求出上述钟表单元的时刻校正所需的校正值;以及
校正单元,基于在上述运算单元求出的校正值,校正上述钟表单元的时刻,
上述消息接收单元接收在上述主装置中第1时刻发行的第1消息、以及在上述主装置中上述第1时刻之后发行的、包含用于表示该第1时刻的时刻信息的第2消息,
上述运算单元将在上述消息接收单元中接收了上述第1消息的时刻设为第2时刻,从该第2时刻减法运算在上述消息接收单元中接收的上述第2消息中包含的时刻信息所表示的上述第1时刻,从而求出第1校正值,
上述校正单元对上述钟表单元的时刻进行第1阶段的校正,使其成为对其减法运算了在上述运算单元中求出的上述第1校正值的值,
上述消息发送单元在由上述校正单元进行了上述第1阶段的校正之后,在第3时刻对上述主装置发行第3消息,
上述消息接收单元接收在上述主装置中接收了上述第3消息之后发行的、包含用于表示接收了该第3消息的第4时刻的时刻信息的第4消息,
上述运算单元从在上述消息接收单元中接收的上述第4消息中包含的时刻信息所表示的上述第4时刻减法运算在上述消息发送单元中发行了上述第3消息的上述第3时刻,并对该减法运算结果取1/2而求出第2校正值,
上述校正单元在进行了上述第1阶段的校正后,对上述钟表单元的时刻进行第2阶段的校正,使其成为对其加法运算了由上述运算单元求出的上述第2校正值的值。
在本发明中,通过2个阶段进行从装置的钟表单元的时刻的校正。在第1阶段的校正中,使用第1校正值,该第1校正值是从接收了在主装置中第1时刻发行的消息的第2时刻减法运算该第1时刻而求出的,从装置的钟表单元的时刻被校正为对其减法运算了该第1校正值的值。由此,从装置的钟表单元的校正后的时刻成为从主装置的钟表单元的时刻减去了主装置和从装置之间的传输延迟分量(Delay)的值,成为去除了偏移分量的状态。
此外,在第2阶段的校正中,使用第2校正值(Delay),该第2校正值是从在第3时刻发送的消息被主装置接收的第4时刻减法运算了该第3时刻,并进一步取1/2而求出的,从装置的钟表单元的时刻被校正为对其加法运算了该第2校正值的值。由此,从装置的钟表单元的时刻与主装置的时刻一致,实现同步化。
这样,在本发明中,从装置的钟表单元的时刻校正并不像以往那样使用包含误差的偏移(offset)的运算结果来进行,在从装置中能够高精度地实现与主装置的时刻同步化。
在本发明中,例如,钟表单元由计数器构成,该计数器通过规定的频率的时钟被升值计数,在由消息接收单元接收的第2消息和第4消息中包含的时刻信息也可以是计数器值。
这样通过从主装置对从装置以计数器值的形式发送时刻信息,不进行在主装置中将计数器值例如变换为以纳秒(ns)为单位的值的处理、以及在从装置中将以纳秒(ns)为单位的值变换为计数器值的处理。因此,从主装置对从装置提供的时刻信息成为不包含变换时的运算误差的正确的时刻信息。由此,在从装置中能够更高精度地实现与主装置的时刻同步化。
根据本发明,并不像以往那样使用包含误差的偏移(offset)的运算结果进行从装置的钟表单元时刻校正,在从装置中能够高精度地实现与主装置的时刻同步化。
附图说明
图1是表示作为本发明的第1实施方式的电子设备系统的结构例的概略方框图。
图2是用于说明作为第1实施方式的电子设备系统中的时刻同步化动作的时序图。
图3是表示作为本发明的第2实施方式的电子设备系统的结构例的概略方框图。
图4是用于说明作为第2实施方式的电子设备系统中的时刻同步化动作的时序图。
图5是表示进行基于IEEE1588协议的时刻同步化的电子设备系统的结构例的概略方框图。
图6是用于说明电子设备系统中的基于IEEE1588协议的时刻同步化动作的时序图。
标号说明
100、100A...电子设备系统
111...钟表单元
112...主时钟发生单元
113、113A...消息发送单元
113a...计数器值/ns变换单元
114...消息接收单元
120、120A...从装置
121...钟表单元
122...从时钟发生单元
123、123A...消息接收单元
123a...ns/计数器值变换单元
124...消息发送单元
125...运算单元
126...校正单元
130...传输路径
具体实施方式
以下,说明用于实施发明的方式(以下,作为“实施方式”)。另外,以以下的顺序进行说明。
1.第1实施方式
2.第2实施方式
3.变形例
<1.第1实施方式>
[电子设备系统的结构例]
图1表示作为第1实施方式的电子设备系统100的结构例。该电子设备系统100由主装置110和从装置120构成。例如,当电子设备系统100是由多个摄像机构成的摄像机系统的情况下,主装置110是作为母机的摄像机,从装置120是作为子机的摄像机。此外,例如,当电子设备系统100是由控制设备(计算机)和多个被控设备构成的控制系统的情况下,主装置110是控制设备,从装置120是被控设备。
另外,在图1中,为了简化说明,表示从装置120是一台的情况。此外,在图1中,作为主装置110和从装置120的结构,仅表示与时刻同步化有关的部分,省略其他的部分。
主装置110包括钟表单元111、主时钟发生单元112、消息发送单元113、以及消息接收单元114。
钟表单元111由计数器构成,该计数器通过由主时钟发生单元112产生的主时钟CLKm被升值计数。在摄像机系统等的视频系统的情况下,主时钟CLKm的频率设为例如作为视频传输的基准而采用的27MHz。从该钟表单元111输出的时刻信息(计数器值)被提供给消息发送单元113和消息接收单元114。
消息发送单元113经由以太网(注册商标)等传输路径130而对从装置120发送PTP(精确时间协议:Precision Time Protocol)消息。这里,在PTP消息包括时刻信息时,需要将作为时刻信息的计数器值变换为以纳秒(ns:nano second)为单位的值。因此,消息发送单元113包括用于从计数器值变换为以纳秒(ns)为单位的值的计数器值/ns变换单元113a。消息接收单元114接收从从装置120经由传输路径130发送来的PTP消息。
作为消息发送单元113对从装置120发送的PTP消息,有同步化(Sync)消息、跟踪(Follow Up)、延迟响应(Delay Response)消息。同步化消息是为了开始时刻同步化的动作而发送。跟踪消息是为了在发送了同步化消息之后,发送主装置110的时刻信息而发送的。延迟响应消息是在由消息接收单元114接收了来自从装置120的后述的延迟请求(Delay Request)消息之后,作为其响应而发送的。
从装置120包括钟表单元121、从时钟发生单元122、消息接收单元123、消息发送单元124、运算单元125、校正单元126。
钟表单元121由计数器构成,该计数器通过由从时钟发生单元122产生的从时钟CLKs而被升值计数。在是摄像机系统等的视频系统的情况下,从时钟CLKs的频率与上述的主时钟CLKm的频率相同,例如设为作为视频传输的基准而采用的27MHz。从该钟表单元121输出的时刻信息(计数器值)被提供给消息接收单元123和消息发送单元124。
消息接收单元123接收从主装置110经由传输路径130发送来的PTP消息。如上所述,从主装置110发送来的PTP消息中包括的时刻信息是以纳秒为单位的值的信息。因此,消息接收单元123包括用于从以纳秒(ns)为单位的值变换为计数器值的ns/计数器值变换单元123a。消息发送单元124经由传输路径130对主装置110发送PTP消息。
作为消息发送单元124对主装置110发送的PTP消息,有延迟请求(DelayRequest)消息。该延迟请求消息是为了在通过消息接收单元123接收了来自主装置110的跟踪消息,而且如后述那样通过校正单元126进行了第1阶段的校正后,对主装置110请求延迟响应消息而发送的。
运算单元125求出钟表单元121的时刻校正所需的校正值。该校正值有在第1阶段的校正中使用的第1校正值、以及在第2阶段校正中使用的第2校正值。该运算单元125作为第1校正值而求出(t2-t1)。这里,时刻t2是在消息接收单元123中接收了同步化消息的时刻。此外,时刻t1是在消息接收单元123中接收的跟踪消息的时刻信息表示的时刻。此外,该运算单元125作为第2校正值而求出(t4-t3)/2。这里,时刻t4是在消息接收单元123接收的延迟响应消息的时刻信息表示的时刻。此外,时刻t3是消息发送单元124对主装置110发送(发行)了延迟请求消息的时刻。
校正单元126进行第1阶段的校正和第2阶段的校正。即,校正单元126在第1阶段的校正中,基于由运算单元125求出的第1校正值,校正钟表单元121的时刻St(x)。此时,校正单元126在与从从时钟发生单元122发生的从时钟CLKs同步的定时对钟表单元121的时刻St(x)进行校正,以使其成为对其减法运算了第1校正值“(t2-t1)”的值。
此时,钟表单元121的校正后的时刻St(x)’成为从主装置110的钟表单元111的时刻Mt(x)减去了主装置110和从装置120之间的传输延迟分量(Delay)的值,成为被去除了偏移分量(offset)的状态。
即,若将从装置120的钟表单元121的校正前的时刻St(x)和主装置110的钟表单元111的时刻Mt(x)的差设为偏移(offset),则(2)式成立。
St(x)-Mt(x)=offset    ...(2)
对该(2)式进行变形,可得出(3)式。
St(x)=offset+Mt(x)    ...(3)
若将主装置110和从装置120之间的传输延迟设为延迟(Delay),则如(4)式所示,作为第1校正值的(t2-t1)成为将偏移(offset)和延迟(Delay)加法运算的值。
(t2-t1)=offset+Delay  ...(4)
由以下的(5)式表示上述的第1阶段的校正。
St(x)’=St(x)-(t2-t1) ...(5)
若对该(5)式应用上述的(3)式和(4)式,则可得到(6)式。
St(x)’=(offset+Mt(x))-(offset+Delay)
       =Mt(x)-Delay   ...(6)
这样,第1阶段的校正后的时刻St(x)’成为从主装置110的钟表单元111的时刻Mt(x)减去了主装置110和从装置120之间的传输延迟分量(Delay)的值,成为去除了偏移分量(offset)的状态。
此外,校正单元126在第2阶段的校正中,基于由运算单元125求得的第2校正值,校正钟表单元121的时刻St(x)’。此时,校正单元126在与从从时钟发生单元122产生的从时钟CLKs同步的定时,对钟表单元121的时刻St(x)’进行校正,使其成为对其加法运算了第2校正值[(t4-t3)/2]的值。
此时,钟表单元121的校正后的时刻St(x)”与主装置110的钟表单元111的时刻Mt(x)一致,实现与主装置110的时刻同步化。
即,根据上述的(6)式,t3是(Mt(x)-Delay)时,t4成为(Mt(x)+Delay)。因此,如(7)式所示,(t4-t3)/2成为延迟(Delay)。
(t4-t3)/2
={(Mt(x)+Delay)-(Mt(x)-Delay)}/2
=2*Delay/2
=Delay                         ...(7)
由以下的(8)式表示上述的第2阶段的校正。
St(x)”=St(x)’+(t4-t3)/2      ...(8)
若对该(8)式应用上述的(6)式和(7)式,则可得到(9)式。
St(x)”=(Mt(x)-Delay)+Delay
       =Mt(x)                ...(9)
这样,第2阶段的校正后的时刻St(x)”与主装置110的钟表单元111的时刻Mt(x)一致,实现与主装置110的时刻同步化。
[时刻同步化的动作]
图2表示用于表示图1所示的电子设备系统100中的时刻同步化的动作的时序图。
(a)从主装置110的消息发送单元113对从装置120发送同步化(Sync)消息,从而开始时刻同步化的动作。此时,在消息发送单元113中,该同步化消息的发行(发送)时刻t1以钟表单元111的输出即计数器值的形式被存储。
(b)在从装置120的消息接收单元123中,接收从主装置110发送的同步化消息,该同步化消息的接收时刻t2以钟表单元121的输出即计数器值的形式被存储。
(c)接着,从主装置110的消息发送单元113对从装置120发送跟踪(FollowUp)消息。该跟踪消息中以纳秒(ns)为单位的值的形式包含用于表示发行了同步化消息的时刻t1的时刻信息。此时,通过消息发送单元113的计数器值/ns变换单元113a,表示时刻t1的计数器值被变换为以纳秒(ns)为单位的值。
(d)在从装置120的消息接收单元123中,接收从主装置110发送的跟踪消息,取得表示时刻t1的以纳秒(ns)为单位的值。然后,该值在ns/计数器值变换单元123a中,变换为表示时刻t1的钟表单元121的输出即计数器值而被存储。
(e)接着,在从装置120的运算单元125中,利用在消息接收单元123中存储着的表示时刻t1、t2的计数器值,求出(t2-t1)作为第1校正值。然后,通过校正单元126,校正钟表单元121的时刻St(x),使其成为对其减法运算了第1校正值“(t2-t1)”的值(参照(5)式)。校正后的钟表单元121的时刻St(x)’成为从主装置110的钟表单元111的时刻Mt(x)减去了主装置110和从装置120之间的传输延迟分量(Delay)的值,成为去除了偏移分量(offset)的状态(参照(6)式)。
(f)接着,从从装置120的消息发送单元124对主装置110发送延迟请求(Delay Request)消息。此时,在消息发送单元124中,该延迟请求消息的发行(发送)时刻t3以钟表单元121的输出即计数器值的形式被存储。
(g)在主装置110的消息接收单元114中,接收从从装置120发送的延迟请求消息,该延迟请求消息的接收时刻t4以钟表单元111的输出即计数器值的形式被存储。
(h)接着,从主装置110的消息发送单元113对从装置120发送延迟响应(Delay Response)消息。该延迟响应消息中以纳秒(ns)为单位的值的形式包括用于表示上述的消息接收单元114接收了延迟请求消息的时刻t4的时刻信息。此时,消息发送单元113的计数器值/ns变换单元113a中,表示时刻t4的计数器值变换为以纳秒(ns)为单位的值。
(i)在从装置120的消息接收单元123中,接收从主装置110发送的延迟响应消息,取得表示时刻t4的以纳秒(ns)为单位的值。然后,该值通过ns/计数器值变换单元123a,变换为表示时刻t4的钟表单元121的输出即计数器值而被存储。
(j)接着,在从装置120的运算单元125中,利用在消息接收单元123中存储着的表示时刻t4的计数器值、以及存储在消息发送单元124中的表示时刻t3的计数器值,求出第2校正值“(t4-t3)/2”。然后,通过校正单元126,校正钟表单元121的时刻St(x)’,使其成为对其加法运算了第2校正值“(t4-t3)/2”的值(参照(8)式)。校正后的钟表单元121的时刻St(x)”成为与主装置110的钟表单元111的时刻Mt一致的时刻(参照(9)式)。
如上说明那样,在图1所示的电子设备系统100中,在时刻同步化的动作中,从装置120的钟表单元121的时刻的校正是通过2个阶段进行的。
在第1阶段的校正中,使用从接收了在主装置110中第1时刻t1发行的消息的第2时刻t2减法运算了该第1时刻t1而求出的第1校正值“(t2-t1)”。然后,校正从装置120的钟表单元121的时刻St(x),使其成为对其减法运算了该第1校正值的值。由此,校正后的时刻St(x)’成为从主装置110的钟表单元111的时刻Mt(x)减去了主装置110和从装置120之间的传输延迟分量(Delay)的值,成为去除了偏移分量(offset)的状态。
此外,在第2阶段的校正中,使用从由主装置110接收了在第3时刻t3发送的消息的第4时刻t4减法运算该第3时刻t3,并进一步取1/2而求得的第2校正值“(t4-t3)/2”。然后,校正从装置120的钟表单元121的时刻St(x)’,使其成为对其加法运算了该第2校正值的值。由此,从装置120的钟表单元121的校正后的时刻St(x)”与主装置110的钟表单元111的时刻Mt(x)一致,实现同步化。
从而,在图1所示的电子设备系统100中,从装置120的钟表单元121的时刻校正并不是以往那样利用包含着误差的偏移(offset)的运算结果而进行。因此,在从装置能够高精度地实现与主装置110的时刻同步化。
<2.第2实施方式>
[电子设备系统的结构例]
图3表示作为第2实施方式的电子设备系统100A的结构例。该电子设备系统100A与上述的图1所示的电子设备系统100相同,由主装置110A和从装置120A构成。在该图3中,对与图1对应的部分附加相同标号而表示,并省略其详细说明。
主装置110A包括钟表单元111、主时钟发生单元112、消息发送单元113A、以及消息接收单元114。
消息发送单元113A经由传输路径130而对从装置120发送PTP(精确时间协议:Precision Time Protocol)消息。作为消息发送单元113A对从装置120发送的PTP消息,除了上述的同步化(Sync)消息、跟踪(Follow Up)、延迟响应(Delay Response)消息之外,还有讯息(Message)消息。
消息发送单元113A对从装置120发送跟踪消息之后,接着发送讯息消息。如上所述,跟踪消息中以纳秒(ns)为单位的值的形式包括用于表示发行(发送)了同步化消息的时刻t1的时刻信息。跟踪消息之后的讯息消息也包括用于表示时刻t1的时刻信息,但该时刻信息被设为表示时刻t1的计数器值。
此外,消息发送单元113A对从装置120发送延迟响应消息后接着发送讯息消息。如上所述,延迟响应消息中以纳秒(ns)为单位的值形式包括用于表示消息接收单元114接收了延迟请求消息的时刻t4的时刻信息。延迟响应消息之后的讯息消息也包括用于表示时刻t4的时刻信息,但该时刻信息被设为表示时刻t4的计数器值。
该主装置110A的其他的部分构成为与图1所示的电子设备系统100中的主装置110相同。
从装置120A包括钟表单元121、从时钟发生单元122、消息接收单元123A、消息发送单元124、运算单元125、以及校正单元126。
由从时钟发生单元122产生的从时钟CLKs的频率等于上述的由主装置110A的主时钟发生单元112产生的主时钟CLKm的频率。例如,摄像机系统等视频系统的情况下,时钟CLKm、CLKs的频率都设为例如作为视频传输的基准而采用的27MHz。
消息接收单元123A接收从主装置110A经由传输路径130发送的PTP消息。如上所述,接着跟踪消息的发送,从主装置110A的消息发送单元113A发送讯息消息。消息接收单元123A接收跟踪消息和接着其的讯息消息。
跟踪消息中作为表示时刻t1的时刻信息而包含以纳秒(ns)为单位的值。另一方面,讯息消息中,作为表示时刻t1的时刻信息而包含计数器值。在该实施方式中,消息接收单元123A取得讯息消息中包括的用于表示时刻t1的计数器值,并将其存储。运算单元125在求第1校正值“(t2-t1)”时,利用该时刻t1[计数器值]。
此外,如上所述,接着延迟响应消息的发送,从主装置110A的消息发送单元113A发送讯息消息。消息接收单元123A接收延迟响应消息和接着其的讯息消息。
延迟响应消息中,作为表示时刻t4的时刻信息而包括以纳秒(ns)为单位的值。另一方面,讯息消息中,作为表示时刻t4的时刻信息而包含计数器值。在该实施方式中,消息接收单元123A取得讯息消息中包括的用于表示时刻t4的计数器值,并将其存储。运算单元125在求第2校正值“(t4-t3)/2”时,利用该时刻t4[计数器值]。
该从装置120A的其他的部分构成为与图1所示的电子设备系统100中的从装置120相同。
[时刻同步化的动作]
图4表示用于表示图3所示的电子设备系统100A中的时刻同步化的动作的时序图。
(a)从主装置110A的消息发送单元113A对从装置120A发送同步化(Sync)消息,从而开始时刻同步化的动作。此时,在消息发送单元113A中,该同步化消息的发行(发送)时刻t1以钟表单元111的输出即计数器值的形式被存储。
(b)在从装置120A的消息接收单元123A中,接收从主装置110A发送的同步化消息,该同步化消息的接收时刻t2以钟表单元121的输出即计数器值的形式被存储。
(c)接着,从主装置110A的消息发送单元113A对从装置120A发送跟踪(FollowUp)消息。该跟踪消息中以纳秒(ns)为单位的值的形式包含用于表示发行了同步化消息的时刻t1的时刻信息。此时,通过消息发送单元113A的计数器值/ns变换单元113a,表示时刻t1的计数器值被变换为以纳秒(ns)为单位的值。
在从装置120A的消息接收单元123A中,接收从主装置110A发送的跟踪消息。但是,在本实施方式中,在消息接收单元123A中取得表示时刻t1的以纳秒(ns)为单位的值,不进行将其变换为计数器值而存储的步骤。
(d)接着,从主装置110A的消息发送单元113A对从装置120A发送讯息消息。该讯息消息中以计数器值的形式包含用于表示发行了同步化消息的时刻t1的时刻信息。
(e)在从装置120A的消息接收单元123A中,接收从主装置110A发送的讯息消息,并取得用于表示时刻t1的计数器值,从而直接将其存储。
(f)接着,在从装置120A的运算单元125中,利用在消息接收单元123A中存储着的表示时刻t1、t2的计数器值,求出(t2-t1)作为第1校正值。然后,通过校正单元126,校正钟表单元121的时刻St(x),使其成为对其减法运算了第1校正值“(t2-t1)”的值(参照(5)式)。校正后的钟表单元121的时刻St(x)’成为从主装置110A的钟表单元111的时刻Mt(x)减去了主装置110A和从装置120A之间的传输延迟分量(Delay)的值,成为去除了偏移分量(offset)的状态(参照(6)式)。
(g)接着,从从装置120A的消息发送单元124对主装置110A发送延迟请求(Delay Request)消息。此时,在消息发送单元124中,该延迟请求消息的发行(发送)时刻t3以钟表单元121的输出即计数器值的形式被存储。
(h)在主装置110A的消息接收单元114中,接收从从装置120A发送的延迟请求消息,该延迟请求消息的接收时刻t4以钟表单元111的输出即计数器值的形式被存储。
(i)接着,从主装置110A的消息发送单元113A对从装置120A发送延迟响应(Delay Response)消息。该延迟响应消息中以纳秒(ns)为单位的值的形式包括用于表示上述的消息接收单元114接收了延迟请求消息的时刻t4的时刻信息。此时,消息发送单元113A的计数器值/ns变换单元113a中,表示时刻t4的计数器值变换为以纳秒(ns)为单位的值。
在从装置120A的消息接收单元123A中,接收从主装置110A发送的延迟响应消息。但是,在本实施方式中,在消息接收单元123A中取得表示时刻t4的以纳秒(ns)为单位的值,不进行将其变换为计数器值而进行存储的步骤。
(j)接着,从主装置110A的消息发送单元113A对从装置120A发送讯息消息。该讯息消息中以计数器值的形式包含用于表示上述的消息接收单元114接收了延迟请求消息的时刻t4的时刻信息。
(k)在从装置120A的消息接收单元123A中,接收从主装置110A发送的讯息消息,并取得用于表示时刻t4的计数器值,从而直接将其存储。
(m)接着,在从装置120A的运算单元125中,利用在消息接收单元123A中存储着的时刻t4的计数器值、以及存储在消息发送单元124中的时刻t3的计数器值,求出第2校正值“(t4-t3)/2”。然后,通过校正单元126,校正钟表单元121的时刻St(x)’,使其成为对其加法运算了第2校正值“(t4-t3)/2”的值(参照(8)式)。校正后的钟表单元121的时刻St(x)”成为与主装置110A的钟表单元111的时刻Mt一致的时刻(参照(9)式)。
如上说明那样,在图3所示的电子设备系统100A中,与图1所示的电子设备系统100相同,在时刻同步化的动作中,通过2个阶段进行从装置120A的钟表单元121的时刻的校正。从而,在图3所示的电子设备系统100A中,从装置120A的钟表单元121的时刻校正也并不像以往那样利用包含着误差的偏移(offset)的运算结果而进行。因此,在从装置120A能够高精度地实现与主装置110A的时刻同步化。
此外,在图3所示的电子设备系统100A中,从主装置110A对从装置120A,使用讯息消息,以计数器值的形式发送时刻t1、t4的时刻信息。这样从主装置110A对从装置120A以计数器值的形式发送时刻信息,从而关于这些时刻信息,不进行在主装置中将计数器值例如变换为以纳秒(ns)为单位的值的处理、以及在从装置中将以纳秒(ns)为单位的值变换为计数器值的处理。因此,从主装置110A对从装置120A提供的时刻t1、t4的时刻信息成为不包括变换时的运算误差的正确的时刻信息。从而,在运算单元125中,能够高精度地求得第1校正值“(t2-t1)”以及第2校正值“(t4-t3)/2”。由此,在从装置120A中能够更高精度地实现与主装置110A的时刻同步化。
<3.变形例>
另外,在上述实施方式中,表示了作为在主装置110、110A和从装置120、120A之间传输的消息而利用了PTP消息的情况,但本发明并不限定于此。
此外,在上述实施方式中,在从装置120、120A中分别设置了运算单元125和校正单元126,但从装置120、120A的方框结构不限定于此。例如,运算单元125和校正单元126的部分也可以构成为一个处理方框。
本发明是在从装置中能够高精度地实现与主装置的时刻同步化的技术,例如,能够应用于需要多个摄像机的时刻同步化的摄像机系统、需要控制设备和被控设备的时刻同步化的控制系统等。

Claims (5)

1.一种从装置,包括:
钟表单元,输出时刻信息;
消息接收单元,接收从主装置发送来的消息;
消息发送单元,对上述主装置发送消息;
运算单元,求出上述钟表单元的时刻校正所需的校正值;以及
校正单元,基于在上述运算单元求出的校正值,校正上述钟表单元的时刻,
上述消息接收单元接收在上述主装置中第1时刻发行的第1消息、以及在上述主装置中上述第1时刻之后发行的、包含用于表示该第1时刻的时刻信息的第2消息,
上述运算单元将在上述消息接收单元中接收了上述第1消息的时刻设为第2时刻,从该第2时刻减法运算在上述消息接收单元中接收的上述第2消息中包含的时刻信息所表示的上述第1时刻,从而求出第1校正值,
上述校正单元对上述钟表单元的时刻进行第1阶段的校正,使其成为对其减法运算了在上述运算单元中求出的上述第1校正值的值,
上述消息发送单元在由上述校正单元进行了上述第1阶段的校正之后,在第3时刻对上述主装置发行第3消息,
上述消息接收单元接收在上述主装置中接收了上述第3消息之后发行的、包含用于表示接收了该第3消息的第4时刻的时刻信息的第4消息,
上述运算单元从在上述消息接收单元中接收的上述第4消息中包含的时刻信息所表示的上述第4时刻减法运算在上述消息发送单元中发行了上述第3消息的上述第3时刻,并对该减法运算结果取1/2而求出第2校正值,
上述校正单元在进行了上述第1阶段的校正后,对上述钟表单元的时刻进行第2阶段的校正,使其成为对其加法运算了由上述运算单元求出的上述第2校正值的值。
2.如权利要求1所述的从装置,其中,
上述钟表单元由计数器构成,该计数器通过规定频率的时钟而进行升值计数,
由上述消息接收单元接收的上述第2消息和上述第4消息中包含的时刻信息是计数器值。
3.一种从装置的时刻同步化方法,包括:
第1消息接收步骤,接收在主装置中第1时刻发行的第1消息;
第2消息接收步骤,接收在上述主装置中上述第1时刻之后发行的、包含用于表示该第1时刻的时刻信息的第2消息;
第1运算步骤,将在上述第1消息接收步骤中接收了上述第1消息的时刻设为第2时刻,从该第2时刻减法运算在上述第2消息接收步骤中接收的上述第2消息中包含的时刻信息所表示的上述第1时刻,从而求出第1校正值;
第1校正步骤,对钟表单元的时刻进行第1阶段的校正,使其成为对其减法运算了在上述第1运算步骤中求出的上述第1校正值的值;
消息发送步骤,在上述第1校正步骤中进行了上述第1阶段的校正后,在第3时刻对上述主装置发行第3消息;
第3消息接收步骤,接收在上述主装置中接收了上述第3消息之后发行的第4消息,该第4消息包括用于表示接收了该第3消息的第4时刻的时刻信息;
第2运算步骤,从在上述第3消息接收步骤中接收的上述第4消息中包含的时间信息所表示的上述第4时刻减法运算在上述消息发送步骤中发行了上述第3消息的上述第3时刻,并对该减法运算结果取1/2,从而求出第2校正值;以及
第2校正步骤,对上述钟表单元的时刻进行第2阶段的校正,使其成为对其加法运算了在上述第2运算步骤中求出的上述第2校正值的值。
4.一种电子设备系统,包括主装置和从装置,
上述主装置包括:
钟表单元,输出时刻信息;
消息发送单元,对上述从装置发送消息;以及
消息接收单元,接收从上述从装置发送来的消息,
上述消息发送单元在第1时刻对上述从装置发行第1消息,并在上述第1时刻之后,对上述从装置发行包含用于表示该第1时刻的时刻信息的第2消息,
上述消息接收单元接收在上述从装置中第3时刻发行的第3消息,
上述消息发送单元在上述消息接收单元中接收了上述第3消息之后,对上述从装置发行包括用于表示接收了该第3消息的第4时刻的时刻信息的第4消息,
上述从装置包括:
钟表单元,输出时刻信息;
消息接收单元,接收从主装置发送来的消息;
消息发送单元,对上述主装置发送消息;
运算单元,求出上述钟表单元的时刻校正所需的校正值;以及
校正单元,基于在上述运算单元求出的校正值,校正上述钟表单元的时刻,
上述消息接收单元接收在上述主装置中上述第1时刻发行的上述第1消息、以及在上述主装置中上述第1时刻之后发行的、包含用于表示该第1时刻的时刻信息的上述第2消息,
上述运算单元将在上述消息接收单元中接收了上述第1消息的时刻设为第2时刻,从该第2时刻减法运算在上述消息接收单元中接收的上述第2消息中包含的时刻信息所表示的上述第1时刻,从而求出第1校正值,
上述校正单元对上述钟表单元的时刻进行第1阶段的校正,使其成为对其减法运算了在上述运算单元中求出的上述第1校正值的值,
上述消息发送单元在由上述校正单元进行了上述第1阶段的校正之后,在上述第3时刻对上述主装置发行上述第3消息,
上述消息接收单元接收在上述主装置中接收了上述第3消息之后发行的、包含用于表示接收了该第3消息的第4时刻的时刻信息的上述第4消息,
上述运算单元从在上述消息接收单元中接收的上述第4消息中包含的时刻信息所表示的上述第4时刻减法运算在上述消息发送单元中发行了上述第3消息的上述第3时刻,并对该减法运算结果取1/2而求出第2校正值,
上述校正单元在进行了上述第1阶段的校正后,对上述钟表单元的时刻进行第2阶段的校正,使其成为对其加法运算了由上述运算单元求出的上述第2校正值的值。
5.一种主装置,包括:
钟表单元,由计数器构成,并输出计数器值作为时刻信息,该计数器以规定的频率的时钟被升值计数;
消息发送单元,对从装置发送消息;以及
消息接收单元,接收从上述从装置发送来的消息,
上述消息发送单元在第1时刻对上述从装置发行第1消息,并在上述第1时刻之后,对上述从装置发行包含用于表示该第1时刻的上述计数器的计数器值的第2消息,
上述消息接收单元接收在上述从装置中第3时刻发行的第3消息,
上述消息发送单元,在由上述消息接收单元接收了上述第3消息之后,对上述从装置发行包含用于表示接收了该第3消息的第4时刻的上述计数器的计数器值的第4消息。
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