JP2007519270A

JP2007519270A - Ｉｅｅｅ８０２．１１ｌａｎを介して接続されたノードのための無線１３９４バスのクロック同期のための方法

Info

Publication number: JP2007519270A
Application number: JP2006516765A
Authority: JP
Inventors: ジェフベネット
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2007-07-12
Also published as: DE602004005991D1; US20070110023A1; WO2004114563A1; KR20060066676A; CN1813434A; DE602004005991T2; EP1642408B1; EP1642408A1; US7499444B2; ATE360298T1

Abstract

１以上の１３９４バスに取り付けられたコンピュータとの８０２．１１通信を利用する無線装置を持つ１３９４バスのクロック同期を提供するための方法及び装置は、次の送信の時間を示すソフトウェア・ビーコン・アラートを受信することにより第１のバスに取り付けられた無線マスタ装置の内部時間ベースを同期させ、前記ソフトウェア・ビーコン・アラートを前記マスタ装置に関連する第１の位相ロックループ回路に供給してフィルタリングされたソフトウェア・ビーコン・アラートを生成するステップ（ａ）を含む。前記第１の位相ロックループ回路は、ゼロエラーに関して非対称である。タイミングメッセージが、前記マスタ装置から、少なくとも１つのスレーブ装置に関連する第２の位相ロックループ回路に送信される。前記タイミングメッセージは、前記マスタ装置が次のソフトウェア・ビーコン・アラートメッセージを受信する前に、前記少なくとも１つのスレーブ装置に送信されなくてはならない。これにより、前記無線マスタ装置と前記少なくとも１つのスレーブ装置とが、異なるバス上にある場合であっても、同期される。本発明は、１３９４シリアルバスに沿った前記マスタとスレーブ装置との間の通信が同期されるように、無線手段を持つ１３９４装置が、８０２．１１ＷＬＡＮ網によって通信することを可能とする。

Description

本発明の分野は、ＩＥＥＥ１３９４のような規格において規定された装置の同期に関する。より詳細には、本発明は、８０２．１１ａ又は８０２．１１ｂ無線規格によって接続されたＩＥＥＥ１３９４装置の同期に関する。

ＩＥＥＥ１３９４は、装置が通常シリアルケーブルを介して接続される、シリアルバスについての規格である。例えば、カムコーダ、カメラ又はモニタが、１３９４バスを介して第１のコンピュータと接続される。前記第１のコンピュータは多くの場合、１３９４装置と前記コンピュータとの間の通信を制御し中継するための、該コンピュータのスロットの１つに挿し込まれた１３９４アダプタカードを持つ。

しかしながら、８０２．１１無線の出現により、コンピュータのような単一の装置に、例えばカメラ、カムコーダ及びモニタ等のような装置の制御を可能とする、８０２．１１アダプタカードと１３９４カードとを持つことが可能となった。他のコンピュータが、前記第１のコンピュータと通信することができ、更に必要であれば、例えば前記カメラによって捕捉された画像が、第２のコンピュータに送信されることができる。前記画像を前記第２のコンピュータに送信するため、前記カメラは、前記第１のコンピュータに、１３９４有線バスに沿って画像データを転送する。無線通信の出現により、とりわけ８０２．１１ａ又は８０２．１１ｂ（以下、「８０２．１１ａ／ｂ」と呼ぶ）のようなＷＬＡＮは、この通信の方法が、前記第１のコンピュータと前記第２のコンピュータとの間の通信のために利用される可能性を増大させた。

１３９４バスに取り付けられた１３９４装置が、他のバス上の１３９４装置と、８０２．１１のような無線通信によって通信するために、１３９４規格の殆どは、完全な１３９４機能を提供するために複製される必要がある。従来のように接続された装置の同期はＩＥＥＥ１３９４規格において規定され、該機能を実現するための方法は「Hiperlan」（ETSI TS 101 493-3）と題された欧州無線規格において規定されている。

しかしながら、８０２．１１ａ／ｂによって通信を試みる、配線接続された異なるバス上の１３９４装置を同期させる知られた方法はない。

１３９４規格を利用する装置は、タイミングのために同期システムを利用するため、同期の問題は重要である。８０２．１１ａ／ｂ規格は規則的な間隔で送信されるビーコンを持つが、該ビーコンの送信又は受信は、８０２．１１ａ／ｂ装置の外部では直接にアクセス可能ではない。コンピュータはソフトウェア・ビーコン・アラート（ＳＢＡ）へのアクセスを持つ。該アラートは、前記ビーコンがまもなく送信され、ソフトウェアがビーコンデータを準備する必要があることを示す、８０２．１１ａ／ｂ装置からの示唆である。加えて、該アラートは同期のために直接利用することができない。なぜなら、該アラートは８０２．１１ａ／ｂ時間ベースからの遅延における大きな変動性を持つからである（１００ｕｓもまれではない）。８０２．１１においては目標ビーコン遷移時間（ＴＢＴＴ）がポイント・コーディネータ（ＰＣ）によって利用され、これにより、スーパーフレームと呼ばれる繰り返しの周期に分割された時間を用い、送信されるフレーム間の時間間隔を装置に知らしめる。スーパーフレームは、プロトコルパラメータの配信を許可し、局におけるローカルのタイマの同期を可能とする、ビーコンフレームで始まる。かくして、８０２．１１網に接続された全ての局は、次のビーコンがいつ到着するかという情報を知り、該情報はビーコンフレームにおいて通知される。

８０２．１１ａ／ｂは共に一定のレートで送信されるビーコンを利用するが、８０２．１１ａ／ｂは非同期プロトコルである。更に問題を複雑にするものは、８０２．１１が基本的に、（無線を持つ）アダプタカードと、該カードが接続されたコンピュータ（制御に必要な機能（smarts）を持つもの）とに分割され、前記カードが前記コンピュータによりサービスを受けるために割り込みを発生させる必要がある点である。

かくして、異なる１３９４バスに取り付けられた装置の通信を可能とするための、全ての８０２．１１ａ／ｂ装置によって利用されることができる、正確な（即ち明瞭な）ウォールクロック（wall clock）を提供するニーズが存在する。

本発明は、８０２．１１ａ／ｂＬＡＮを介して接続する１３９４装置を同期させるための方法及び装置を提供する。

本発明の第１の態様によれば、第１の位相ロックループ（ＰＬＬ）を利用する２ステップ処理の第１のステップが、１３９４バスの通信を同期させるために利用されることができる明瞭なウォールクロックを提供するために利用される。

本発明の第２の態様によれば、２ステップ処理の第２のステップが、第１の１３９４バス２０５（図２に示される）から、コンピュータスレーブ装置２１０ｂ及び２１０ｃへと、サイクル時間情報を転送するものである。ここでコンピュータスレーブ装置２１０ｂは第２のＰＬＬを含む。

かくして、本発明は、内部時間ベースをＳＢＡに同期させること、及び１３９４バスを同期させるために前記時間ベースを利用することを可能とする。

本発明によれば、ディジタル位相ロックループ（ＰＬＬ）が、位相ゲインがゼロエラーに関して対称でないという相違点を持つ、それぞれの１３９４バスに取り付けられた８０２．１１装置の同期を提供するために利用される。

図１は、本発明による方法の概略を示す。この処理は２つのステップを有する。

ステップ１１０において、ゼロエラーに関して非対称である第１の位相ロックループ（ＰＬＬ）回路にソフトウェア・ビーコン・アラートを供給することにより、内部時間ベースがソフトウェア・ビーコン・アラートに同期させられる。利用される位相ゲインは一般に、全体に亘って直線（線形）のゲインではない。例えば、小さく且つ一定値のゲインは、遅延したビーコンを示す。しかしながら、大きく且つ比例する（線形の）ゲインは、前記ビーコンが早いことを示す。

ソフトウェア・ビーコン・アラートは、目標ビーコン遷移時間（ＴＢＴＴ）と呼ばれる、次のビーコンフレームの時間を提供する。しかしながら、以上に開示したように、ソフトウェア・ビーコン・アラートはしばしば遅延を招き、それ自体がタイミング基準としては不適切なものとしてしまう。ソフトウェア・ビーコン・アラートの時間変動は、殆ど常に、ある程度遅延させられる。本発明は、ソフトウェア・ビーコン・アラートが遅延している場合に一定で且つ小さなゲイン、一方でソフトウェア・ビーコン・アラートが早い場合には大きく且つ比例する位相検出器ゲインを持つＰＬＬを利用することにより、ソフトウェア・ビーコン・アラートの時間変動を補償する。本機能は、バスに接続された全ての無線１３９４装置に同一に実装され、これらの装置全てに共通で安定した時間ベースを与え、それにより異なるバスに配線された装置を同期させる。

ステップ１２０において、ソフトウェア・ビーコン・アラートの時間に同期させられた、同期された内部時間ベースが、コンピュータの１つの１３９４アダプタカードのサイクル時間をサンプリングし、当該カードをサイクルマスタとして指定するために利用される。前記サイクルマスタは、フィルタリングされたソフトウェア・ビーコン・アラートに応じて、１３９４時間ベースをサンプリングする。前記マスタは次いで、該時間を、一意なメッセージで、他の全ての無線１３９４装置に送信する。前記時間を他の装置に送信するのに要する時間は、該時間が次のソフトウェア・ビーコン・アラートまでに送信される限り、重要ではない。なぜなら、得られた時間は全ての無線１３９４装置に知られているからである。

ステップ１３０において、スレーブである残りの装置は、前記マスタから受信したタイミングメッセージを第２のＰＬＬに供給する。第２のＰＬＬのこの使用はエラーチェックを可能とし、１３９４サイクル時間の瞬時の変化を１３９４サイクルにつき±１クロックに制限する。スレーブ装置２１０ｂ及び２１０ｃはそれぞれ独自にＰＬＬ回路２５５（図示されていない）を持つが、マスタ装置２１０ａの第１のＰＬＬ２２５のものと同様に構成される。前記マスタとスレーブとの間の一般的なエラーは、１３９４サイクルにつき１クロックの一部にしかならないことは留意されるべきである。前記スレーブにおけるＰＬＬは、このエラーを考慮し、多くの１３９４サイクルに亘って該エラーを均等に分散させる必要がある。例えば、２４．５７６ＭＨｚクロックがサイクルごとに１／２クロック遅いスレーブは、１つおきのサイクルが、通常の３０７２個のクロックではなく、３０７１個のクロックを持つことを意味する。

図２は、本発明による無線システムが構成され得る一方法を示す。バス２０５、２０７及び２０９は、１３９４バスである。装置２１０ａ、２１０ｂ及び２１０ｃは典型的には、１３９４アダプタカードを備えたコンピュータである。前記コンピュータはまた、カメラ２１２、電話（図示されていない）及びモニタ２１１等のようなＷＬＡＮ装置２１３との無線通信のための手段２１４を持つ。本例においては、無線規格が８０２．１１であることが仮定されるが、他の無線形態の通信が利用されても良い。

装置２１０ａはマスタ装置として指定され、装置２１０ｂ及び２１０ｃはスレーブ装置である。第１の位相ロックループ（ＰＬＬ）２５５は、ソフトウェア・ビーコン・アラート２１６を受信する。第１のＰＬＬ２５５は好ましくは、ゼロエラーに関して対称でないディジタルＰＬＬである。第１のＰＬＬ２５５のゲインは、前記ソフトウェア・ビーコン・アラートが通知された到着よりも遅延した場合、一定で且つ小さいが、前記ソフトウェア・ビーコン・アラートが早い場合には、大きく且つ比例する。本機能は、全ての１３９４無線装置に同一に実装され、共通で安定した時間ベースを与える。スレーブ装置２１０ｂ及び２１０ｃは、前記マスタから受信された時間メッセージを第２のＰＬＬ２３５に供給する。第２のＰＬＬ２３５は、前記マスタにおけるエラーをチェックし、多くの１３９４サイクルに亘って該エラーを分散させる。

かくして、全ての８０２．１１ａ／ｂ装置は、これら装置が異なるバスに接続されている場合であっても、同一の１３９４マスタ装置に同期される。フィルタリングされた割り込みが発生する度、前記サイクル時間が読み出される。一般に、８０２．１１カードからの読み取り値を転送するのに約１ｍｓ掛かる。この読み取り値は、次のソフトウェアアラートに利用される。前記スレーブ側は、マスタの１３９４カードからの差分読み取り値に加えて、タイミングが早いか遅いかに関する決定を可能とする差分読み取り値を与える。サイクル時間をローカルのサイクル時間と比較することにより、標準的なＰＬＬが該タイミングを決定するために利用されることができる。かくして、タイミングの相違が、所定の時間に亘って補正され、位相を正常にする。

本発明の精神又は添付された請求項の範囲から逸脱しない種々の変形が、本発明に対して為され得る。上述の説明は、説明の目的のために提供されたものであり、請求される発明を限定するものではないことは理解されるべきである。示された例は、他の無線装置と通信するために１３９４アダプタカード及び８０２．１１カードを持つコンピュータを利用したが、他のタイプの装置が１３９４バスに取り付けられても良く、無線装置のタイプは、１３９４バスに取り付けられた装置と通信することができるいずれのものであっても良い。

本発明の態様の概略を示すフロー図である。本発明による機器が構成され得る一方法を示す。

Claims

それぞれのノードと通信する複数の無線装置のクロック同期のための方法であって、前記それぞれのノードの少なくとも幾つかは異なるバスに取り付けられ、前記方法は、
（ａ）第１のバスに取り付けられた無線マスタ装置の内部時間ベースを、次の送信の時間を示すソフトウェア・ビーコン・アラートを受信し、前記ソフトウェア・ビーコン・アラートを前記マスタ装置に関連する第１の位相ロックループ回路に供給してフィルタリングされたソフトウェア・ビーコン・アラートを生成することにより同期させるステップを有し、前記第１の位相ロックループ回路は、ゼロエラーに関して非対象なゲインを持つ位相検出器を利用し、前記方法は更に、
（ｂ）前記第１のバスにおける前記マスタ装置から、複数のバスの第２のバス及び第３のバスのうちの一方に取り付けられた少なくとも１つのスレーブ装置に関連する第２の位相ロックループ回路に送信されたタイミングメッセージを受信するステップと、
（ｃ）前記マスタ装置が次のソフトウェア・ビーコン・アラートメッセージを受信する前に、前記第２の位相ロックループからの前記タイミングメッセージを、前記第２のバス及び第３のバスのうちの前記一方に取り付けられた前記少なくとも１つのスレーブ装置に供給し、それにより前記無線マスタ装置と前記少なくとも１つのスレーブ装置とが同期されるステップと、
を有する方法。
前記ステップ（ｂ）において受信されるタイミングメッセージはエラーチェックされる、請求項１に記載の方法。
前記少なくとも１つのスレーブ装置についてのサイクル時間の瞬時変化は、１３９４サイクルごとに±１クロックパルスに制限される、請求項２に記載の方法。
前記無線マスタ装置と前記少なくとも１つのスレーブ装置との間で送信及び受信されるメッセージは、８０２．１１ＷＬＡＮ網を利用する、請求項１に記載の方法。
（ｄ）前記第１の位相ロックループの出力を決定することにより、前記ソフトウェア・ビーコン・アラートが遅延しているか早いかを決定するステップを更に有し、ここで所定の値に対して小さい一定値は前記ソフトウェア・ビーコン・アラートが遅延していることを示し、前記第１の位相ロックループ回路の比較的大きく且つ比例するゲインは前記ソフトウェア・ビーコン・アラートが早いことを示す、請求項１に記載の方法。
無線ノードのクロック同期のためのシステムであって、前記システムは、
ソフトウェア・ビーコン・アラートを受信するための手段、及び少なくとも１つの無線装置との通信のための手段を持つ、第１のバスに取り付けられたマスタ装置を有し、前記ソフトウェア・ビーコン・アラートは次の送信の時間の示唆を提供し、前記システムは更に、
前記マスタ装置と通信する第１の位相ロックループ装置を有し、前記第１の位相ロックループ装置はゼロエラーに関して非対称であり、位相検出器ゲインが、前記ソフトウェア・ビーコン・アラートが示唆された次の送信時間よりも遅延している場合には一定且つ比較的小さく、前記ソフトウェア・ビーコン・アラートが前記示唆された次の送信時間よりも早い場合には比較的大きく且つ比例し、前記第１の位相ロックループはフィルタリングされたソフトウェア・ビーコン・アラートメッセージを提供し、前記システムは更に、
前記マスタ装置によって送信された前記フィルタリングされたソフトウェア・ビーコン・アラートメッセージを受信する少なくとも１つのスレーブ装置を有し、前記少なくとも１つのスレーブ装置は、少なくとも１つの無線装置との無線通信のための手段を含み、前記システムは更に、
前記少なくとも１つのスレーブ装置と通信する第２の位相ロックループ装置を有し、前記第２の位相ロックループ装置はゼロエラーに関して非対称であり、位相検出器ゲインが、前記フィルタリングされたソフトウェア・ビーコン・アラートメッセージが前記示唆された次の送信時間よりも遅延している場合には一定且つ比較的小さく、前記ソフトウェア・ビーコン・アラートメッセージが前記示唆された次の送信時間よりも早い場合には比較的大きく且つ比例し、これにより前記第１のバスの前記マスタ装置と、前記第２のバスの前記少なくとも１つのスレーブ装置とが同期されるシステム。
前記第２の位相ロックループ装置によって受信される前記フィルタリングされたソフトウェア・ビーコン・アラートメッセージはエラーチェックされる、請求項６に記載のシステム。
前記少なくとも１つのスレーブ装置の前記フィルタリングされたソフトウェア・ビーコン・アラートについてのサイクル時間の瞬時変化は、±１クロックサイクルである、請求項７に記載のシステム。
前記マスタ装置と通信する第１の無線装置と、前記少なくとも１つのスレーブ装置と通信する第２の無線装置との間で送信及び受信されるメッセージは、８０２．１１ＷＬＡＮ網を利用する、請求項８に記載のシステム。
前記マスタ装置及び前記少なくとも１つのスレーブ装置は、ＩＥＥＥ１３９４装置タイミング規格に準拠し、前記マスタ装置及び前記少なくとも１つのスレーブ装置は、それぞれの１３９４シリアルバスに接続される、請求項６に記載のシステム。
複数のＩＥＥＥ１３９４シリアルバスを更に有し、前記マスタ装置は、前記複数のＩＥＥＥシリアルバスの第１のものに取り付けられ、前記スレーブ装置は、前記複数のＩＥＥＥ１３９４シリアルバスのうちの第２のものに取り付けられる、請求項１０に記載のシステム。
無線網からソフトウェア・ビーコン・アラートを受信し、複数の無線ノードを同期させる機器であって、前記機器は、
ゼロエラーに関して非対称である位相ロックループフィルタを含む、次の送信時間を示すソフトウェア・ビーコン・アラートを同期させる手段を有し、位相検出器ゲインが、前記ソフトウェア・ビーコン・アラートが示唆された次の送信時間よりも遅延している場合には一定且つ比較的小さく、前記ソフトウェア・ビーコン・アラートが前記示唆された次の送信時間よりも早い場合にはより大きく且つ比例し、前記同期させる手段は、フィルタリングされたソフトウェア・ビーコン・アラートを提供し、前記機器は更に、
マスタ装置が少なくとも１つのスレーブ装置にフィルタリングされたソフトウェア・ビーコン・アラートを送信するマスタ−スレーブ構成を有し、前記マスタ装置及び少なくとも１つのスレーブ装置の各々が、それぞれの１３９４シリアルバスに取り付けられ、前記マスタ及び前記少なくとも１つのスレーブ装置の各々が、８０２．１１対応の無線装置との無線通信を持ち、前記機器は更に、
前記少なくとも１つのスレーブ装置について、エラーチェックを実行する第２の位相ロックループフィルタ装置を有する機器。
前記第２の位相ロックループフィルタ装置は、瞬時変化を±１クロックサイクルに制限する、請求項１２に記載の機器。
前記第２の位相ロックループフィルタ装置は、複数のサイクルに亘って瞬時変化を分散させる、請求項１２に記載の機器。
少なくとも１つの更なる第２の位相ロックループ装置を有し、各スレーブ装置がそれぞれ第２の位相ロックループ装置を持つ、請求項１２に記載の機器。
前記マスタ装置及び前記少なくとも１つのスレーブ装置と通信する前記無線装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルによって通信する、請求項１２に記載の機器。
前記マスタ装置及び前記少なくとも１つのスレーブ装置は、１３９４シリアルバスと接続するための１３９４アダプタカードを持つコンピュータと、８０２．１１装置との無線伝送のための８０２．１１アダプタとを有する、請求項１２に記載の機器。