CN106464481A - 通信装置、通信方法以及程序 - Google Patents

通信装置、通信方法以及程序 Download PDF

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Abstract

同步帧接收部(214)接收从主控装置(1)反复发送的记述有基准值的同步帧，该基准值用于与主控装置(1)之间的时刻同步。每当接收到同步帧时，传输延迟计算部(204)对同步帧的传输延迟进行计算。每当计算出传输延迟时，传输延迟时间带计算部(206)将同步精度的目标值与传输延迟相加而对传输延迟时间带进行计算。传输延迟组计算部(208)进行针对最新同步帧之前的M(M≥2)个同步帧而计算出的M个传输延迟时间带的逻辑或运算。同步判定部(211)基于最新同步帧的传输延迟、和M个同步帧的M个传输延迟时间带的逻辑或运算结果，决定是否将最新同步帧所记述的基准值用于与主控装置(1)的时刻同步。

Description

通信装置、通信方法以及程序
技术领域
本发明涉及时刻同步。
背景技术
例如，在工场的生产线中，为了使多个节点装置协同动作，各节点装置需要具有对动作定时(timing)进行规定的共同时刻。
节点装置间由网络连接，用于经由该网络而使各节点装置具有共同时刻的机制称为时刻同步。
节点装置间的时刻同步是在具有基准时刻的节点装置(以下称为主控装置)、和使内部的时刻与基准时刻一致的节点装置(以下称为从属装置)之间实施的。
通常，时刻同步按下述步骤来进行。
(1)主控装置对直至各从属装置为止的传输延迟(计算值)进行计算，通知给各从属装置。
(2)主控装置将储存了发送时刻的同步帧发送至从属装置。
(3)从属装置将同步帧的接收时刻设定为同步时刻{发送时刻+传输延迟(计算值)}。
但是，由于上述(2)至(3)间产生的传输延迟(实测值)会发生波动，因此由(1)计算出的传输延迟(计算值)和传输延迟(实测值)值之间产生偏差，该偏差成为同步误差。
在现有的时刻同步中，从属装置通过基于随机过程对传输延迟(实测值)的变迁进行测定，对传输延迟(实测值)进行推定，从而抑制同步误差(例如专利文献1)。
专利文献1：日本特开2013－121114号公报
发明内容
但是，现有的时刻同步存在下述课题，即，从属装置需要保存有随机过程，处理变得复杂。
本发明的主要目的在于解决上述课题，主要目的在于以简洁的处理抑制同步误差。
本发明所涉及的通信装置的特征在于，具有：
同步帧接收部，其接收从管理装置反复发送的记述有基准值的同步帧，该基准值用于与所述管理装置的时刻同步；
传输延迟计算部，每当由所述同步帧接收部而接收到同步帧时，该传输延迟计算部对接收到的同步帧的传输延迟进行计算；
传输延迟时间带计算部，每当通过所述传输延迟计算部而计算出传输延迟时，该传输延迟时间带计算部将同步精度的目标值与计算出的传输延迟相加而对传输延迟时间带进行计算；
逻辑或运算部，其进行针对由所述同步帧接收部接收到的最新同步帧之前的M个同步帧而计算出的M个传输延迟时间带的逻辑或运算，其中，M≥2；以及
时刻同步决定部，其基于所述最新同步帧的传输延迟、和所述M个同步帧的M个传输延迟时间带的逻辑或运算结果，决定是否将所述最新同步帧所记述的基准值用于与所述管理装置的时刻同步。
发明的效果
在本发明中，基于最新同步帧的传送延迟时间带、和之前的M个同步帧的M个传送延迟时间带的逻辑或运算结果，决定是否将最新同步帧所记述的基准值用于时刻同步。
由此，能够仅利用具有同步并未出现偏差的传输延迟的同步帧实施同步，能够以简洁的处理抑制同步误差。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的主控装置的结构例的图。
图2是表示实施方式1所涉及的从属装置的结构例的图。
图3是表示实施方式1所涉及的从属装置的动作例的流程图。
图4是表示实施方式1所涉及的主控装置及从属装置的硬件结构例的图。
具体实施方式
实施方式1
例如，在工场的生产线中，为了确保实时性，以使通信定时在节点装置间不重复的方式对各节点装置的通信定时进行了调整。
因此，传输延迟(实测值)的波动的分布由于中继站点及线缆所发生的延迟的波动的分布而近似于正态分布。
因此，能够根据传输延迟(实测值)的波动的分布，预测使满足目标同步精度的通信至少发生1次所需的通信次数(M(M≥2)次)。
在本实施方式中，在最新同步帧的传输延迟包含于过去M个同步帧的(传输延迟±目标同步精度X)的情况下，通过将最新同步帧作为同步精度高的同步帧而进行提取，使用最新同步帧来实施时刻同步，从而简单地实现高精度的时刻同步。
图1表示本实施方式所涉及的主控装置的结构例，图2表示本实施方式所涉及的从属装置的结构例。
在图1及图2中，主控装置1是具有基准时刻的节点装置，从属装置2是基于来自主控装置1的通信帧而生成与基准时刻的误差小的时刻的节点装置。
在1个网络上也可以存在多台从属装置2，并且，在主控装置1和从属装置2之间，也可以存在大于或等于1台中继站点。
主控装置1相当于管理装置的例子，从属装置2相当于通信装置的例子。
在主控装置1中，基准计数器11对基准时刻进行计数。
通信周期基准计数值存储部12存储以基准计数器11的值来表示的同步帧的通信周期(以下称为主控装置通信周期)。
同步帧发送部13在基准计数器11的值变为通信周期基准计数值存储部12所存储的主控装置通信周期的N倍(N为自然数)时，发送记述有基准计数器11的值和通信次数N的同步帧。
同步帧所记述的基准计数器11的值相当于基准值的例子。
在从属装置2中，同步帧接收部214接收从主控装置1发送的同步帧。
同步帧接收部214将接收到的同步帧输出至后述的传输延迟计算部204和同步计数器校正部213。
同步计数器201对从属装置2的时刻进行计数。
测量计数器202对从属装置2处的通信定时进行测量。
通信周期测量计数值存储部203存储以测量计数器202的值来表示的同步帧的通信周期(以下称为从属装置通信周期)。
如果同步帧接收部214接收到同步帧，则传输延迟计算部204对从接收时的测量计数器202的值减去了将通信周期测量计数值存储部203所存储的从属装置通信周期和同步帧内所储存的通信次数N相乘得到的值后的、包含主控装置1和从属装置2之间的偏移(offset)在内的传输延迟进行计算。
下面，将由传输延迟计算部204计算的传输延迟称为偏移传输延迟。
偏移传输延迟相当于将基准计数器11为0时的测量计数器202的值与传输延迟时间相加得到的值。
目标同步精度存储部205存储基准计数器11和同步计数器201的目标同步精度X。
目标同步精度X是在主控装置1的时刻和从属装置2的时刻之间所容许的误差。
如后所述，将目标同步精度X与偏移传输延迟相加(偏移传输延迟±目标同步精度X)。
传输延迟时间带计算部206对将目标同步精度存储部205所存储的目标同步精度X反映于由传输延迟计算部204计算出的偏移传输延迟后的传输延迟时间带(从(偏移传输延迟－目标同步精度X)至(偏移传输延迟+目标同步精度X)为止的时间带)进行计算，存储计算出的传输延迟时间带。
另外，每当由传输延迟计算部204计算出偏移传输延迟时，传输延迟时间带计算部206输出上次计算出的传输延迟时间带。
传输延迟时间带1存储部2071存储与从属装置2接收到的最新同步帧相比向更早的方向数的第1个同步帧的传输延迟时间带。
传输延迟时间带2存储部2072存储与从属装置2接收到的最新同步帧相比向更早的方向数的第2个同步帧的传输延迟时间带。
传输延迟时间带3存储部2073存储与从属装置2接收到的最新同步帧相比向更早的方向数的第3个同步帧的传输延迟时间带。
传输延迟时间带(M－1)存储部2074存储与从属装置2接收到的最新同步帧相比向更早的方向数的第(M－1)个同步帧的传输延迟时间带。
传输延迟时间带M存储部2075存储与从属装置2接收到的最新同步帧相比向更早的方向数的第M个同步帧的传输延迟时间带。
下面，在不需要对传输延迟时间带1存储部2071、传输延迟时间带2存储部2072、传输延迟时间带3存储部2073、传输延迟时间带(M－1)存储部2074、传输延迟时间带M存储部2075进行区分的情况下，将它们总称为传输延迟时间带存储部207。
传输延迟组计算部208进行M个传输延迟时间带存储部207所存储的传输延迟时间带的逻辑或运算，输出逻辑或运算后的传输延迟时间带、即传输延迟组。
传输延迟组计算部208相当于逻辑或运算部的例子。
可同步传输延迟组存储部209存储由后述的可同步传输延迟组计算部210计算出的可同步传输延迟组。
每当由可同步传输延迟组计算部210计算出可同步传输延迟组时，利用新计算出的可同步传输延迟组对可同步传输延迟组存储部209进行更新。
可同步传输延迟组存储部209相当于逻辑与运算结果存储部的例子。
可同步传输延迟组计算部210进行由传输延迟组计算部208计算出的传输延迟组和可同步传输延迟组存储部209所存储的可同步传输延迟组的逻辑与运算，对接收最新同步帧时的可同步传输延迟组进行计算。
在接收最新同步帧时，可同步传输延迟组存储部209中存储有在接收与最新同步帧相比向更早的方向数的第1个同步帧时由可同步传输延迟组计算部210计算出的可同步传输延迟组。
如上所述，可同步传输延迟组计算部210进行接收前1个同步帧时的可同步传输延迟组、和由传输延迟组计算部208计算出的传输延迟组的逻辑与运算，对接收最新同步帧时的可同步传输延迟组进行计算。
然后，可同步传输延迟组计算部210将计算出的可同步传输延迟组储存至可同步传输延迟组存储部209。
可同步传输延迟组计算部210相当于逻辑与运算部的例子。
同步判定部211对接收最新同步帧时的偏移传输延迟是否包含于由可同步传输延迟组计算部210计算出的可同步传输延迟组进行判断，在接收最新同步帧时的偏移传输延迟包含于可同步传输延迟组的情况下，输出可同步信号。
同步判定部211与后述的同步计数器校正部213一起相当于时刻同步决定部的例子。
平均传输延迟存储部212存储主控装置1和从属装置2之间的传输延迟的平均值(以下称为平均传输延迟)。
同步计数器校正部213将同步帧所储存的、基准计数器11的值存储下来，在从同步判定部211输入了可同步信号时，将平均传输延迟存储部212所存储的平均传输延迟与基准计数器11的值相加得到的值写入至同步计数器201。
即，如果从同步判定部211输入了可同步信号，则同步计数器校正部213决定将最新同步帧的基准计数器11的值用于与主控装置1的时刻同步。
同步计数器校正部213与前述的同步判定部211一起相当于时刻同步决定部的例子。
下面，对动作进行说明。
首先，在主控装置1中，同步帧发送部13在基准计数器11的值变为通信周期基准计数值存储部12所存储的主控装置通信周期的N倍(N为自然数)时，将储存了基准计数器的值和通信次数N的同步帧发送至从属装置2。
如上所述，每当基准计数器11的值变为主控装置通信周期的N倍时，主控装置1将同步帧发送至从属装置2。
下面，使用图3的流程图，对从属装置2的动作进行说明。
在从属装置2中，如果同步帧接收部214接收到同步帧(S301)，则传输延迟计算部204对从接收时的测量计数器202的值减去了将通信周期测量计数值存储部203所存储的从属装置通信周期和同步帧内所储存的通信次数N相乘得到的值后的偏移传输延迟进行计算(S302)。
另外，同时，同步计数器校正部213存储同步帧所储存的基准计数器的值(S303)。
如果传输延迟计算部204计算出偏移传输延迟，则传输延迟时间带计算部206输出上次计算出的传输延迟时间带，对将目标同步精度存储部205所存储的目标同步精度±X与偏移传输延迟相加得到的传输延迟时间带(从(偏移传输延迟－目标同步精度X)至(偏移传输延迟+目标同步精度X)为止的时间带)进行计算(S304)，存储计算出的传输延迟时间带。
如果传输延迟时间带计算部206输出了上次的传输延迟时间带，则M个传输延迟时间带存储部207对传输延迟时间带进行更新(S305)。
具体地说，传输延迟时间带1存储部2071新存储从传输延迟时间带计算部206输出的上次的传输延迟时间带，将以前存储的传输延迟时间带输出至传输延迟时间带2存储部2072。
如果传输延迟时间带1存储部2071输出了传输延迟时间带，则传输延迟时间带2存储部2072新存储从传输延迟时间带1存储部2071输出的传输延迟时间带，将以前存储的传输延迟时间带输出至传输延迟时间带3存储部2073。
直至传输延迟时间带(M－1)存储部2074为止重复该动作。
如果传输延迟时间带(M－1)存储部2074输出了传输延迟时间带，则传输延迟时间带M存储部2075新存储从传输延迟时间带(M－1)存储部2074输出的传输延迟时间带。
如果传输延迟时间带M存储部2075存储了新的传输延迟时间带，则传输延迟组计算部208对M个传输延迟时间带存储部207所存储的传输延迟时间带进行逻辑或运算，对传输延迟组进行计算(S306)。
如果传输延迟组计算部208计算出传输延迟组，则可同步传输延迟组计算部210对传输延迟组和可同步传输延迟组存储部209所存储的可同步传输延迟组(接收与最新同步帧相比向更早的方向数第1个接收到的同步帧时的可同步传输延迟组)进行逻辑与运算，对接收最新同步帧时的可同步传输延迟组进行计算(S307)。
如果可同步传输延迟组计算部210计算出接收最新同步帧时的可同步传输延迟组，则可同步传输延迟组存储部209存储接收最新同步帧时的可同步传输延迟组。
另外，同步判定部211对接收最新同步帧时的偏移传输延迟是否包含于由可同步传输延迟组计算部210计算出的可同步传输延迟组进行判断(S308)。
在接收最新同步帧时的偏移传输延迟包含于可同步传输延迟组的情况(S308为YES)下，同步判定部211输出可同步信号(S309)。
如果同步判定部211输出了可同步信号，则同步计数器校正部213将平均传输延迟存储部212所存储的平均传输延迟与基准计数器11的值相加得到的值写入至同步计数器201(S310)。
由此，通过仅利用具有同步并未出现偏差的传输延迟的同步帧实施同步，从而能够提高同步精度。
此外，在上面说明了同步判定部211对最新同步帧的偏移传输延迟是否包含于可同步传输延迟组进行判断的例子。
取而代之，也可以是下述方式，即，同步判定部211对最新同步帧的偏移传输延迟是否包含于由传输延迟组计算部208计算出的传输延迟组进行判断。
即，从图2的结构，省略可同步传输延迟组存储部209和可同步传输延迟组计算部210，设为使由传输延迟组计算部208计算出的传输延迟组直接输入至同步判定部211的结构。
并且，也可以设为下述方式，即，同步判定部211对最新同步帧的偏移传输延迟是否包含于传输延迟组进行判断，在最新同步帧的偏移传输延迟包含于传输延迟组的情况下，输出可同步信号。
最后，参照图4，对本实施方式所示的主控装置1及从属装置2的硬件结构例进行说明。
主控装置1及从属装置2是计算机，主控装置1及从属装置2的各要素能够由程序实现。
作为主控装置1及从属装置2的硬件结构，运算装置901、外部存储装置902、主存储装置903、通信装置904、输入输出装置905与总线连接。
运算装置901是执行程序的CPU(Central Processing Unit)。
外部存储装置902例如是ROM(Read Only Memory)、闪存存储器、硬盘装置。
主存储装置903是RAM(Random Access Memory)。
通信装置904例如是NIC(Network Interface Card)，与同步帧发送部13及同步帧接收部214的物理层相对应。
输入输出装置905例如是触摸面板式显示装置等。
程序通常存储于外部存储装置902，在载入至主存储装置903的状态下依次被运算装置901读入、执行。
程序是实现图1所示的作为“～部”(除“～存储部”以外，下同)予以说明的功能的程序。
并且，在外部存储装置902还存储有操作系统(OS)，OS的至少一部分被载入主存储装置903，运算装置901一边执行OS，一边执行实现图1所示的“～部”的功能的程序。
另外，在本实施方式的说明中，将表示作为“～判断”、“～判定”、“～决定”、“～运算”、“～计算”、“～接收”等而予以说明的处理的结果的信息、数据、信号值、变量值作为文件而存储至主存储装置903。
此外，图4的结构不过是表示主控装置1及从属装置2的硬件结构的一个例子，主控装置1及从属装置2的硬件结构不限于图4所记载的结构，也可以是其他结构。
另外，通过本实施方式所示的步骤，能够实现本发明所涉及的通信方法。
标号的说明
1主控装置，2从属装置，11基准计数器，12通信周期基准计数值存储部，13同步帧发送部，201同步计数器，202测量计数器，203通信周期测量计数值存储部，204传输延迟计算部，205目标同步精度存储部，206传输延迟时间带计算部，207传输延迟时间带存储部，2071传输延迟时间带1存储部，2072传输延迟时间带2存储部，2073传输延迟时间带3存储部，2074传输延迟时间带(M－1)存储部，2075传输延迟时间带M存储部，208传输延迟组计算部，209可同步传输延迟组存储部，210可同步传输延迟组计算部，211同步判定部，212平均传输延迟存储部，213同步计数器校正部，214同步帧接收部。

Claims (7)

1.一种通信装置，其特征在于，具有：
同步帧接收部，其接收从管理装置反复发送的记述有基准值的同步帧，该基准值用于与所述管理装置的时刻同步；
传输延迟计算部，每当由所述同步帧接收部而接收到同步帧时，该传输延迟计算部对接收到的同步帧的传输延迟进行计算；
传输延迟时间带计算部，每当通过所述传输延迟计算部而计算出传输延迟时，该传输延迟时间带计算部将同步精度的目标值与计算出的传输延迟相加而对传输延迟时间带进行计算；
逻辑或运算部，其进行针对由所述同步帧接收部接收到的最新同步帧之前的M个同步帧而计算出的M个传输延迟时间带的逻辑或运算，其中，M≥2；以及
时刻同步决定部，其基于所述最新同步帧的传输延迟、和所述M个同步帧的M个传输延迟时间带的逻辑或运算结果，决定是否将所述最新同步帧所记述的基准值用于与所述管理装置的时刻同步。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，
所述时刻同步决定部对所述最新同步帧的传输延迟是否包含于所述M个传输延迟时间带的逻辑或运算结果进行判断，在所述最新同步帧的传输延迟包含于所述逻辑或运算结果的情况下，决定将所述最新同步帧所记述的基准值用于与所述管理装置的时刻同步。
3.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，
所述通信装置还具有：
逻辑与运算结果存储部，其存储逻辑与运算结果；以及
逻辑与运算部，其对所述逻辑或运算部的逻辑或运算结果、和所述逻辑与运算结果存储部所存储的逻辑与运算结果进行逻辑与运算，
所述逻辑与运算结果存储部每当由所述逻辑与运算部进行逻辑与运算时，存储所述逻辑与运算部的逻辑与运算结果，
所述逻辑与运算部对所述M个同步帧的M个传输延迟时间带的逻辑或运算结果、和接收所述最新同步帧时所述逻辑与运算结果存储部所存储的逻辑与运算结果进行逻辑与运算，
所述时刻同步决定部基于所述最新同步帧的传输延迟、和所述逻辑与运算部的逻辑与运算结果，决定是否将所述最新同步帧所记述的基准值用于与所述管理装置的时刻同步。
4.根据权利要求3所述的通信装置，其特征在于，
所述时刻同步决定部对所述最新同步帧的传输延迟是否包含于所述逻辑与运算部的逻辑与运算结果进行判断，在所述最新同步帧的传输延迟包含于所述逻辑与运算部的逻辑与运算结果的情况下，决定将所述最新同步帧所记述的基准值用于与所述管理装置的时刻同步。
5.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，
所述逻辑或运算部对所述最新同步帧之前的最近的M个同步帧的M个传输延迟时间带进行逻辑或运算。
6.一种通信方法，其特征在于，
由计算机接收从管理装置反复发送的记述有基准值的同步帧，该基准值用于与所述管理装置的时刻同步，
每当接收到同步帧时，所述计算机对接收到的同步帧的传输延迟进行计算，
每当计算出传输延迟时，所述计算机将同步精度的目标值与计算出的传输延迟相加而对传输延迟时间带进行计算，
所述计算机进行针对最新同步帧之前的M个同步帧而计算出的M个传输延迟时间带的逻辑或运算，其中，M≥2，
所述计算机基于所述最新同步帧的传输延迟、和所述M个同步帧的M个传输延迟时间带的逻辑或运算结果，决定是否将所述最新同步帧所记述的基准值用于与所述管理装置之间的时刻同步。
7.一种程序，其特征在于，使计算机执行：
同步帧接收处理，接收从管理装置反复发送的记述有基准值的同步帧，该基准值用于与所述管理装置的时刻同步；
传输延迟计算处理，每当由所述同步帧接收处理接收到同步帧时，对接收到的同步帧的传输延迟进行计算；
传输延迟时间带计算处理，每当通过所述传输延迟计算处理计算出传输延迟时，将同步精度的目标值与计算出的传输延迟相加而对传输延迟时间带进行计算；
逻辑或运算处理，进行针对由所述同步帧接收处理接收到的最新同步帧之前的M个同步帧而计算出的M个传输延迟时间带的逻辑或运算，其中，M≥2；以及
时刻同步决定处理，基于所述最新同步帧的传输延迟、和所述M个同步帧的M个传输延迟时间带的逻辑或运算结果，决定是否将所述最新同步帧所记述的基准值用于与所述管理装置的时刻同步。
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