CN112703705A - 通信装置、通信系统、通信方法及通信程序 - Google Patents

通信装置、通信系统、通信方法及通信程序 Download PDF

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Abstract

通信系统(500)具有多个通信装置(100)，从多个通信装置(100)选出成为时刻基准的最高级主站。差值计算部(110)如果从最高级主站接收到包含最高级主站的时刻在内的同步消息，则计算最高级主站的时刻与通信装置(100)的时刻之间的时刻差。校正部(120)基于时刻差，变更对通信装置(100)的时刻进行计数的时刻计数器的计数速度，以使得在经过预先确定的时刻校正期间时通信装置(100)的时刻与最高级主站的时刻同步。

Description

通信装置、通信系统、通信方法及通信程序
技术领域
本发明涉及一种通信装置、通信系统、通信方法及通信程序。特别涉及在主从系统中进行时刻同步的通信装置、通信系统、通信方法以及通信程序。
背景技术
如IEEE1588或者IEEE802.1AS那样，存在在由多个节点构成的主从系统中使网络上的分布时钟同步的时刻同步技术的标准。在这些标准中，通过使用最佳主时钟算法(BMCA)而选出成为时刻基准的最高级主站(grandmaster)，从站与从最高级主站传送的时刻同步。在优先级高于最高级主站的节点新加入至运行中的系统的情况下，各节点进行选出最高级主站的仲裁，将新加入的高优先级的节点识别为最高级主站。然后，各节点与新加入的高优先级的节点同步。此时，有时发生意外的最高级主站的切换。此外，将由仲裁进行的最高级主站的选出处理称为“最高级主站仲裁”。
在专利文献1的技术中，公开了通过以与时间主站的时钟周期对准的方式使时间从站的时钟频率增减，从而实施时刻同步。
专利文献1：日本特开2006-310964号公报
发明内容
在专利文献1中，必须使时钟频率物理地增减，在时刻对准时，时分通信的通信定时(timing)有可能错乱。
本发明的目的在于提供一种通信装置，即使在与新加入的通信装置同步的情况下，也无需使时钟频率物理地增减，能够防止时刻跳跃的发生。
本发明所涉及的通信装置包含于具有多个通信装置的通信系统，且在该通信系统中从所述多个通信装置选出成为所述多个通信装置的时刻基准的最高级主站，该通信装置具有：差值计算部，其如果从所述最高级主站接收到包含所述最高级主站的时刻在内的同步消息，则计算所述最高级主站的时刻与所述通信装置的时刻之间的时刻差；以及校正部，其基于所述时刻差，变更对所述通信装置的时刻进行计数的时刻计数器的计数速度，以使得在经过预先确定的时刻校正期间时所述通信装置的时刻与所述最高级主站的时刻同步。
发明的效果
根据本发明所涉及的通信装置，取得无需使时钟频率物理地增减，能够防止时刻跳跃的发生的效果。
附图说明
图1是表示用于与实施方式1所涉及的通信系统进行比较的通信系统的动作序列的图。
图2是实施方式1所涉及的通信装置的结构图。
图3是实施方式1所涉及的通信装置的硬件的详细结构图。
图4是表示实施方式1所涉及的同步控制部的硬件的详细结构的图。
图5是表示实施方式1所涉及的通信装置的动作流程的图。
图6是表示实施方式1所涉及的通信系统的动作序列的图。
图7是表示实施方式1所涉及的校正处理中的时隙的倍乘设定的时序图。
图8是实施方式2所涉及的通信装置的同步控制部的硬件的详细结构图。
图9是表示实施方式2所涉及的通信装置的动作流程的图。
图10是表示实施方式2所涉及的通信系统的动作序列的图。
具体实施方式
下面，使用附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在各图中，对相同或者相当的部分标注相同的标号。在实施方式的说明中，对于相同或者相当的部分，适当省略或者简化说明。
实施方式1.
图1是表示用于与本实施方式所涉及的通信系统进行比较的通信系统501的动作序列的图。
图1的通信系统501和本实施方式所涉及的通信系统采用了IEEE1588或者IEEE802.1AS这样的时刻同步技术的标准。在这些标准中，通过使用了BMCA的最高级主站仲裁而选出最高级主站，最高级主站之外的从站与从最高级主站传送的时刻同步。
在图1的上部的动作序列中，通信系统501具有优先级3的通信装置1和优先级4的通信装置2。通信装置1是成为通信系统501的时刻基准的最高级主站GM。从通信装置1向通信装置2发送最高级主站仲裁消息Announce，接下来发送同步消息Sync。由此，通信装置1与通信装置2的时刻同步完成。下面，有时将最高级主站仲裁消息Announce简记为Announce而进行说明。另外，有时将同步消息Sync简记为Sync而进行说明。
Announce是用于进行最高级主站仲裁的帧。Sync是从最高级主站发送的、用于进行通信系统的时刻同步的帧。在图1的上部，示出的是最高级主站仲裁完成，在通信装置1与通信装置2之间进行了时刻同步。“M”表示主端口(MasterPort)。主端口是发送Announce以及Sync的端口。另外，“S”表示从端口(SlavePort)。从端口是接收Sync的端口。此外，这里示出的是，优先级的值越小，则成为最高级主站的优先级越高。
在图1的下部的动作序列中，示出了在通信装置1与通信装置2之间的最高级主站仲裁已完成的状态下通信装置3新加入至通信系统501的状态。新加入的通信装置3发送表示通信装置3的优先级2高于作为最高级主站的通信装置2的优先级3的Announce，开始最高级主站仲裁。如果最高级主站仲裁完成，则通信装置3发送用于与本通信装置的时刻同步的Sync。由此，在通信装置1和通信装置2中，时刻从1:00跳跃至0:30。如果像上述那样发生时刻跳跃，则在实施时分通信的控制系统中，有时通信定时会错乱。另外，如果发生时刻跳跃，则有时在实施时分通信的控制系统中收集到的日志信息的前后关系会错乱。
在本实施方式中，说明一种通信系统的方案，该通信系统防止了由于新加入的通信装置3成为最高级主站而导致的时刻跳跃的发生，并且在时刻对准中也不会使时分通信的通信定时错乱。
判断为通信装置已经与最高级主站同步的方法如下所述。在通信装置是从站的情况下，具有从端口。如果从端口大于或等于一定时间没有被变更，则通信装置判断为已经一度与最高级主站进行了同步。
另外，在通信装置是最高级主站的情况下，判断为通信装置已经与作为从站的通信装置同步的方法如下所述。通信装置如果以大于或等于一定时间没有从主端口接收到Announce，则判断为BMCA结束，从站已同步。
***结构的说明***
使用图2说明本实施方式所涉及的通信装置100的结构。
首先，本实施方式所涉及的通信系统500具有多个通信装置100。在通信系统500中，多个通信装置中的任一个通信装置被设定为成为多个通信装置的时刻基准的最高级主站。另外，多个通信装置中的任一个通信装置被设定为对最高级主站的优先级进行设定的网络管理主站。
通信装置100是计算机。通信装置100具有处理器910，并且具有存储器921、辅助存储装置922、输入接口930、输出接口940、通信控制部950这样的其他硬件。并且，通信装置100具有网络端口961、962以及系统时钟970这样的硬件。处理器910经由信号线与其他硬件连接，控制上述其他硬件。关于网络端口961、962以及系统时钟970，虽然在图2中未图示，但是关于网络端口961、962以及系统时钟970，会使用后述的图3进行说明。
通信装置100具有差值计算部110、校正部120和仲裁部130而作为功能要素。在存储器921中存储有装置优先级21、最高级主站优先级22和阈值23。
差值计算部110、校正部120和仲裁部130的功能通过软件实现。
处理器910是执行通信程序的装置。通信程序是实现差值计算部110、校正部120和仲裁部130的功能的程序。
处理器910是进行运算处理的IC(Integrated Circuit)。处理器910的具体例是CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、GPU(GraphicsProcessing Unit)。
存储器921是暂时对数据进行存储的存储装置。存储器921的具体例是SRAM(Static Random Access Memory)或者DRAM(Dynamic Random Access Memory)。
辅助存储装置922是对数据进行保存的存储装置。辅助存储装置922的具体例是HDD。另外，辅助存储装置922也可以是SD(注册商标)存储卡、CF、NAND闪存、软盘、光盘、压缩盘、蓝光(注册商标)盘、DVD这样的便携式存储介质。此外，HDD是Hard Disk Drive的缩写。SD(注册商标)是Secure Digital的缩写。CF是CompactFlash(注册商标)的缩写。DVD是Digital Versatile Disk的缩写。
输入接口930是与鼠标、键盘或者触摸面板这样的输入装置连接的端口。输入接口930具体是USB(Universal Serial Bus)端子。此外，输入接口930也可以是与LAN(LocalArea Network)连接的端口。
输出接口940是与显示器这样的输出设备的线缆进行连接的端口。具体而言，输出接口940是USB端子或者HDMI(注册商标)(High Definition Multimedia Interface)端子。具体而言，显示器是LCD(Liquid Crystal Display)。
通信程序被读入至处理器910中，由处理器910执行。在存储器921中不仅存储有通信程序，还存储有OS(Operating System)。处理器910在执行OS的同时执行通信程序。通信程序以及OS也可以存储于辅助存储装置922。在辅助存储装置922中存储的通信程序以及OS被加载至存储器921中，由处理器910执行。此外，通信程序的一部分或者全部也可以被嵌入至OS中。
通信装置100也可以具有对处理器910进行替代的多个处理器。上述多个处理器分担地执行通信程序。各个处理器与处理器910相同，是执行通信程序的装置。
由通信程序利用、处理或者输出的数据、信息、信号值以及变量值被存储于存储器921、辅助存储装置922、或者处理器910内的寄存器或者高速缓冲存储器。
也可以将差值计算部110、校正部120和仲裁部130各构造部的“部”替换为“处理”、“过程”或者“工序”。另外，也可以将差值计算处理、校正处理和仲裁处理的“处理”替换为“程序”、“程序产品”或者“记录了程序的计算机可读取的存储介质”。
通信程序使计算机执行将上述各构造部的“部”替换为“处理”、“过程”或者“工序”后的各处理、各过程或者各工序。另外，通信方法是由通信装置100执行通信程序而进行的方法。
通信程序也可以储存在计算机可读取的记录介质中而进行提供。另外，通信程序也可以作为程序产品而进行提供。
图3是表示本实施方式所涉及的通信装置100的硬件的详细结构的图。图4是表示本实施方式所涉及的同步控制部15的硬件的详细结构的图。使用图3以及图4，进一步详细地对在图2中说明的硬件进行说明。
处理器910、存储器921、辅助存储装置922、输入接口930以及输出接口940设置在微型计算机900中。
通信控制部950具有中断控制部11、发送部12、时分控制部13、接收部14、同步控制部15、数据仲裁部16以及网络接口17、18。网络接口17连接于网络端口961。网络接口18连接于网络端口962。
中断控制部11进行向处理器910的中断的输出以及中断的屏蔽控制。
发送部12进行通信帧的生成。另外，发送部12被时分控制部13输入定时，该发送部12进行发送启动的控制。
时分控制部13对通信装置100的通信周期和时隙进行管理。时分控制部13基于由同步控制部15输入的时刻进行通信周期和时隙的控制。微型计算机900在时间校正时对通信周期和时隙长度的设定值进行计算。然后，时分控制部13取得由微型计算机900计算出的通信周期和时隙长度的设定值，对时刻同步中的通信定时进行控制。
接收部14进行帧的接收处理。接收部14从同步帧即同步消息提取时刻信息。
同步控制部15具有自由运行计数器151、计数控制部152以及时刻计数器153。自由运行计数器151是以一定间隔、例如1[秒]的间隔进行计数的计数器，是不被校正的计数器。时刻计数器153与最高级主站同步而对通信装置100的时刻进行计数。自由运行计数器151将时刻的刻度输入至时刻计数器153。
同步控制部15通过自由运行计数器151以及时刻计数器153进行时刻的测量。计数控制部152从微型计算机900取得时刻计数器153前进的速度的设定值。计数控制部152基于从自由运行计数器151输入的计数值和时刻计数器153前进的速度的设定值，对时刻计数器153的前进进行调节。同步控制部15向时分控制部13输出时刻计数值。另外，同步控制部15进行同步帧的发送时刻和接收时刻的保存。
数据仲裁部16进行通信帧的发送仲裁。另外，数据仲裁部16基于由时分控制部13输入的时隙信息进行中继控制。另外，数据仲裁部16进行所接收的帧的类型的判定。另外，数据仲裁部16将同步帧的接收以及发送通知给同步控制部15。
网络接口17、18将同步帧的发送以及接收通知给同步控制部15。另外，网络接口17、18将所发送的帧传送至网络端口961、962。网络接口17、18将从网络端口961、962接收到的帧传送至数据仲裁部16。
网络端口961、962是与网络连接的物理端口。
系统时钟970通过振荡器向通信控制部950以及内部总线输入时钟信号。
***动作的说明***
图5是表示本实施方式所涉及的通信装置100的动作流程的图。
图6是表示本实施方式所涉及的通信系统500的动作序列的图。
使用图5以及图6，说明本实施方式所涉及的通信系统500的通信装置100的动作。在图5以及图6中，步骤的编号是对应的。
在图6中，通信系统500具有多个通信装置。多个通信装置是通信装置1、通信装置2以及通信装置3。通信装置3是新加入至通信系统500的装置。这里，将通信装置1和通信装置2分别作为通信装置100进行说明。
在步骤S11中，通信系统500执行最高级主站调整。由通信系统500具有的通信装置100的仲裁部130进行。
图6的步骤S11是选出成为通信系统500中的时刻基准的最高级主站的最高级主站仲裁处理。从通信装置1发送最高级主站仲裁消息Announce。Announce是用于选出最高级主站的消息。在Announce中包含成为最高级主站的候选的通信装置的优先级而作为参数。这里，在Announce中设定有通信装置1的优先级是3。接下来，从通信装置1发送同步消息Sync。这里，通信装置2由于将通信装置1识别为最高级主站GM，因此与通信装置1进行时刻同步。接下来，通信装置2向新加入的通信装置3发送包含通信装置1的优先级是3这一点的Announce。通信装置3发送包含本通信装置即通信装置3的优先级是2这一点的Announce。如果完成了最高级主站仲裁，则将优先级最高的通信装置3选为最高级主站GM。
如果通信装置3被选为最高级主站GM，则通信装置100成为同步帧Sync的等待接收状态。
在步骤S12中，通信装置100的差值计算部110如果从最高级主站接收到包含最高级主站的时刻在内的Sync，则对最高级主站的时刻与通信装置100的时刻之间的时刻差进行计算。具体地说，差值计算部110基于从最高级主站传送的Sync，对最高级主站的时刻与本通信装置的时刻之间的时刻差进行计算。在图6的例子中，通信装置100的差值计算部110根据在从最高级主站GM传送的Sync中设定的时刻，如下所述地对时刻差进行计算。
通信装置1和通信装置2接收从作为最高级主站GM的通信装置3发送来的Sync。通信装置1和通信装置2求出与通信装置3之间的时刻差。将t1设为通信装置1的时刻，将t2设为通信装置2的时刻，并且将t3设为通信装置3的时刻。
<通信装置2与通信装置3之间的时刻差T2>＝t3-t2＝0:30-1:00＝-30[分钟]
<通信装置1与通信装置3之间的时刻差T1>＝t3-t1＝0:30-1:00＝-30[分钟]
在步骤S13中，差值计算部110对时刻差的绝对值是否大于或等于阈值23进行判定。在时刻差的绝对值大于或等于阈值23的情况下，处理进入步骤S14。时刻差的绝对值大于或等于阈值23表示在与最高级主站的时刻进行了同步的情况下，通信定时或者日志的前后关系有可能错乱。另一方面，在时刻差的绝对值小于阈值23的情况下，进入步骤S18。时刻差的绝对值小于阈值23表示即使与最高级主站的时刻同步也没有问题。因此，在步骤S18中，差值计算部110使通信装置100的时刻与最高级主站的时刻同步，结束处理。
在图6中，假设阈值23是15[分钟]。在该情况下，时刻差T1以及时刻差T2的绝对值都大于或等于阈值23。因此，进入接下来的步骤S14。
在步骤S14中，通信装置100的校正部120基于时刻差对时刻计数器的计数速度进行变更，以使得在经过预先确定的时刻校正期间Δt时通信装置100的时刻与最高级主站GM的时刻同步。
校正部120计算时刻校正期间Δt中的时刻计数器的计数值与时刻校正期间Δt中的最高级主站的时刻计数器的计数值之比而作为计数校正速度比a。此外，时刻校正期间Δt中的时刻计数器的计数值是用于在经过时刻校正期间Δt时使通信装置100的时刻与最高级主站GM的时刻同步的时刻计数器的计数值。然后，校正部120基于计数校正速度比a对计数速度进行变更。校正部120使用从接收到Sync的时间点至开始时刻计数器的计数速度的变更为止的等待时间TFW、由通信装置100接收到Sync的时刻、时刻校正期间Δt以及由最高级主站发送出Sync的时刻，计算计数校正速度比a。计数校正速度比a是为了在时刻校正期间Δt使通信装置100的时刻追上最高级主站的时刻而使用的。
校正部120通过使用等待时间TFW、由通信装置2接收到Sync的时刻t2、时刻校正期间Δt、由最高级主站发送出Sync的时刻t3、以及传输延迟时间D而对式1进行计算，由此对计数校正速度比a进行计算。
(式1) t2+TFW+Δt×a＝t3+TFW+Δt+D
Δt由通信装置100所具有的自由运行计数器进行计时。自由运行计数器是始终以一定间隔进行计数的计数器，不进行同步。
D是直至Sync从最高级主站传输至通信装置为止的传输延迟时间。此外，在图6中，D近似为0。
TFW是从接收到Sync的时间点至开始时刻计数器的计数速度的变更为止的等待时间。微型计算机900以使得在等待时间TFW的期间内完成上述式1的计算的方式预先设定等待时间TFW。
此外，预先确定时刻校正期间Δt的原因是为了通过时刻差对时刻计数器的计数速度的加速或者减速进行判断。在通信装置100的时刻比最高级主站慢的情况下，使时刻进行加速。另外，在通信装置100的时刻比最高级主站快的情况下，进行减速。在图6的例子中，通信装置100的时刻1:00比最高级主站GM的时刻0:30快，因此，通信装置100使时刻进行减速。
在图6中，设为Δt＝2000[秒]。如果将图6的具体例代入式1，则成为如下这样。
1:00+2000×a＝0:30+2000+D
1:00+33:20×a＝0:30+33:20
1:00+2000a＝1:00+200
a＝1/10
在步骤S15中，校正部120在从接收到Sync起经过了TFW之后，使用在步骤S14中计算出的计数校正速度比a，在时刻校正期间Δt的期间对时刻进行校正。校正部120使用计数校正速度比a对时刻计数器的计数速度进行变更，由此对时刻进行校正。校正部120通过以当前的计数速度乘以计数校正速度比a而得到的速度对时刻计数器进行计数，从而对时刻进行校正。
另外，校正部120将使通信装置100的通信周期乘以计数校正速度比a而得到的值设定为时刻校正期间Δt中的通信周期。通信周期具有多个时隙。校正部120将通过使多个时隙各自的时隙长度乘以计数校正速度比a而得到的值设定为时刻校正期间Δt中的时隙长度。
在图6的例子中，校正部120在从接收到Sync起经过了TFW之后，将时刻计数器的计数速度设为计数校正速度比1/10，在时刻校正期间Δt的期间进行计数。即，如果自由运行计数器计数10次，则校正部120作为经过了1[秒]而对时刻进行计数。针对通信装置1也进行同样的计算。
在图6中，TFW＝15[分钟]，通信装置100从时刻1:15起开始时刻计数器的计数速度的减速。通信装置100在Δt＝2000[秒]的期间通过自由运行计数器执行计数减速。此时，在进行时分控制的控制系统中，校正部120将通信周期和时隙长度的值设定为1/10倍的值。如果将时刻计数器的速度设为1/10而进行计数减速，则作为从站的通信装置100的通信周期相对地变得比最高级主站所认知的通信周期更长，通信定时有可能出现偏差。因此，为了防止通信定时的偏差，校正部120在时刻校正期间，进行将通信周期和时隙长度的值乘以1/10的处理。
在步骤S16中，校正部120当在自由运行计数器中经过了时刻校正期间后，使时刻计数器的计数速度复原。在图6的例子中，校正部120当在自由运行计数器中经过了2000[秒]后，即，当在时刻计数器中经过了200[秒]后，使时刻计数器的计数速度复原。通信装置1以及通信装置2在时刻1:18:20与通信装置3同步。
图7是表示本实施方式所涉及的校正处理中的时隙的倍乘设定的时序图。
在图7中，在一个通信周期中具有时刻对准时隙TS0和控制通信时隙TS1。时刻对准时隙TS0是时刻对准即时刻同步用时隙。控制通信时隙TS1是执行作为通信系统500的控制系统中的控制的控制通信用时隙。在图5的步骤S14中，校正部120如果计算出计数校正速度比a，则也可以基于计数校正速度比a而事先对时刻校正期间Δt中的通信周期和时隙长度进行计算。事先对通信周期和时隙长度进行计算的处理也可以通过固件处理而进行。此时，在步骤S16中，校正部120将时刻校正期间Δt中的通信周期和时隙长度变更为事先计算出的值。具体而言，如果计数校正速度比是1/10倍，则通信周期和时隙长度被设定为1/10。
但是，当通信周期和时隙长度不能在任意的定时进行变更的情况下，校正部120以使时刻校正期间Δt成为通信周期的倍数(multiple)的方式对时刻校正期间Δt进行设定。或者，校正部120对时刻校正期间Δt进行设定以使得时隙长度的偏差落在允许误差以内。此外，通信周期和时隙长度不能在任意的定时进行变更是指如下情况，即，通信周期和时隙长度的设定值被反映到实际动作中的定时是确定下来的。例如，是在通信周期开始的定时读入通信周期以及时隙长度的寄存器值，反映到实际动作中的情况。在该情况下，如果没有使时刻校正期间Δt成为通信周期的倍数来使变更的完成定时与通信周期的开始定时一致，则控制通信的定时有可能错乱。因此，校正部120以使得时刻校正期间Δt成为通信周期的倍数的方式对时刻校正期间Δt进行设定。
***其他结构***
在本实施方式中，单纯是对时刻计数器的计数速度进行变更。但是，也可以根据量级而改变处理。例如，在与最高级主站的时刻差是以年、月以及日为单位的偏差的情况下，如果接收到Sync，则校正部也可以立即对时刻进行校正。另外，在是几秒单位的偏差的情况下，校正部也可以通过对时刻计数器的计数速度进行变更而进行时刻校正。另外，在是毫秒单位以下的偏差的情况下，也可以通过硬件进行时刻校正。另外，上述式1更优选考虑到时钟的晶振偏差校正、即时钟频率比的对应量的校正和传输延迟时间而进行计算。另外，需要对时刻校正期间中的通信周期和时隙的变更定时进行设计。
在本实施方式中，差值计算部110、校正部120和仲裁部130的功能由软件实现。作为变形例，也可以通过硬件实现差值计算部110、校正部120和仲裁部130的功能。
通信装置100也可以具有电子电路来替代图2以及图3的处理器910。电子电路是实现差值计算部110、校正部120和仲裁部130的功能的专用电子电路。
电子电路具体而言是单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、逻辑IC、GA、ASIC或者FPGA。GA是Gate Array的缩写。ASIC是Application SpecificIntegrated Circuit的缩写。FPGA是Field-Programmable Gate Array的缩写。
差值计算部110、校正部120和仲裁部130的功能可以由1个电子电路实现，也可以分散至多个电子电路而实现。
作为其他变形例，也可以是差值计算部110、校正部120和仲裁部130的一部分功能由电子电路实现，剩余的功能由软件实现。
处理器与电子电路各自也被称为处理电路。即，在通信装置100中，差值计算部110、校正部120和仲裁部130的功能通过处理电路实现。
***本实施方式的效果说明***
根据本实施方式所涉及的通信系统500，通过对时刻计数器的计数值的加减值即计数的前进速度进行调整，从而能够不发生时刻跳跃地进行时刻校正。
另外，在本实施方式所涉及的通信系统500中，与计数的前进速度相匹配地将时隙长度和通信周期的设定值自动设定为倍乘或者分割而得到的长度。因此，根据本实施方式所涉及的通信系统500，能够不使工作中的通信定时错乱地实施时刻同步。另外，根据本实施方式所涉及的通信系统500，由于不发生时刻跳跃，因此能够维持日志信息的前后关系。
实施方式2.
在本实施方式中，主要说明与实施方式1的不同点。此外，对与实施方式1相同的结构标注相同的标号，有时省略其说明。
***结构的说明***
图8是表示本实施方式所涉及的通信装置100a的同步控制部15a的硬件的详细结构的图。
在本实施方式中，多个通信装置的通信装置彼此以具有进行时刻同步的时隙即时刻同步用时隙TS0和进行控制通信的时隙即控制通信用时隙TS1的通信周期进行通信。
同步控制部15a具有自由运行计数器151、时刻更新控制部154、控制通信时刻计数器156以及同步时刻计数器157。控制通信时刻计数器156对在控制通信中使用的控制通信时刻进行计数。同步时刻计数器157对与最高级主站的时刻同步的同步时刻进行计数。时分控制部13取得控制通信时刻计数器156的计数值，对通信周期和时隙长度进行控制。时刻更新控制部154在通信周期和时隙长度不错乱的定时，使控制通信时刻计数器156与同步时刻计数器157同步。时刻更新控制部154在同步时刻计数器157更新后，对控制通信时刻计数器156的同步定时进行计算，向控制通信时刻计数器156和同步时刻计数器157通知同步开始。并且，时刻更新控制部154将用于识别出时刻已经更新的信息附加至日志信息。
在时刻同步用时隙TS0施行时刻同步的协议。然后，使同步时刻计数器157与最高级主站的时刻同步。控制通信时刻计数器156进行通信周期和时隙长度的管理。在同步时刻计数器157的同步完成后，在通信周期开始的同时，使控制通信时刻计数器156的值与同步时刻计数器157的值同步。通过该方法，能够在维持通信周期的同时实施时刻同步。
校正部120判定是否对控制通信没有影响，如果判定为对控制通信没有影响，则经由时刻更新控制部154使控制通信时刻计数器156与同步时刻计数器157同步。另外，校正部120在时刻更新时将用于识别出时刻已更新的信息附加至日志信息，使得日志信息的前后关系不错乱。
***动作的说明***
图9是表示本实施方式所涉及的通信装置100a的动作流程的图。
图10是表示本实施方式所涉及的通信系统500a的动作序列的图。
使用图9以及图10，说明本实施方式所涉及的通信系统500a的通信装置100a的动作。在图9以及图10中，步骤的编号是对应的。
在图10中，通信系统500a具有多个通信装置。多个通信装置是通信装置1、通信装置2以及通信装置3。通信装置3是新加入至通信系统500a的装置。这里，将通信装置1和通信装置2分别作为通信装置100a进行说明。此外，在图10中，通信装置3被选定为最高级主站GM。
在步骤S21，作为最高级主站GM的通信装置3发送同步消息Sync。在图10中，在通信装置3发送Sync的时间点，通信装置3的时刻t3＝0:30，通信装置1以及通信装置2的时刻t1＝t2＝1:00。
如果接收到Sync，则通信装置100a的校正部120在时刻对准时隙TS0中通过时刻更新控制部154使同步时刻计数器157与最高级主站GM同步。此时，控制通信时刻计数器156保持当前时刻。在图10的例子中，同步时刻计数器157从1:00变为0:30。控制通信时刻计数器156仍然是1:00。在图10的例子中，将通信周期设为15[分钟]。
在步骤S22中，校正部120在时刻对准时隙TS0中通过时刻更新控制部154计算从接收到Sync的时刻起的经过时间，直至下一个通信周期为止进行计数。在图10的例子中，校正部120计算从接收到Sync的时刻1:00起至下一个通信周期的开始定时1:30为止的时间。
在步骤S22的处理中，为了使时刻与作为最高级主站GM的通信装置3对准，测定从Sync的接收时刻1:00至作为时刻校正定时的1:30为止的30分钟。通过该经过时间的测定，由于通信装置3的Sync发送时刻是0:30，因此，可知对于通信装置1以及通信装置2来说的时刻校正定时1:30时的通信装置3的时刻是从发送Sync起30分钟后的1:00。
接下来，在步骤S221中，校正部120判定是否是对控制通信没有影响的定时。如果判定为是对控制通信没有影响的定时，则进入步骤S23。如果判定为是对控制通信有影响的定时，则返回至步骤S22。
对控制通信没有影响的定时例如是通信周期的开始定时。在图10的例子中，将接收到Sync的时刻之后的两个周期后的通信周期的开始定时设为对控制通信没有影响的定时。此外，判定为对控制通信没有影响的定时可以是任意的通信周期的开始定时。
在步骤S23中，校正部120在下一个周期的时刻对准时隙TS0中，通过时刻更新控制部154使控制通信时刻计数器156与同步时刻计数器157同步。在图10的例子中，将控制通信时刻计数器的1:30改写为1:00。
在步骤S24中，校正部120在下一个周期的时刻对准时隙TS0中，通过时刻更新控制部154将时刻校正后这一情况附加至日志信息。
根据本实施方式所涉及的通信装置100a，将变更前和变更后的两种时刻保存下来，在时刻对准时隙TS0中进行时刻校正。通信装置100具有同步时刻计数器和控制通信时刻计数器这2种时刻，时隙的控制由控制通信时刻计数器进行。在时刻对准时隙TS0时使同步时刻计数器同步。另外，在时隙刚刚切换之后的定时，控制通信时刻计数器也进行校正。在时刻对准时隙TS0期间，进行调整以使得通信周期与同步后的时刻对应。
设置同步用时刻计数器、通信控制用时刻计数器，使同步用时刻计数器在时刻同步用时隙中进行同步，使通信控制用时刻计数器在通信周期开始的同时与同步用时刻计数器同步，由此能够在维持通信周期和时隙长度的同时实施时刻同步。
通过将时刻更新次数保存下来而与日志信息相关联，从而即使发生时刻跳跃也能够维持日志信息的前后关系。
在以上的实施方式1以及2中，将通信装置的各构造部作为独立的功能模块进行了说明。但是，通信装置的结构也可以不是上述实施方式那样的结构。通信装置的功能模块只要能够实现上述实施方式中说明的功能，则可以是任意结构。另外，通信装置也可以不是一个装置，而是由多个装置构成的系统。
另外，也可以将实施方式1以及2中的多个部分组合而实施。或者，也可以实施这些实施方式中的一部分。此外，这些实施方式也可以整体地或者部分地以任意方式进行组合而实施。
即，在实施方式1以及2中，能够进行实施方式的自由组合、或者实施方式的任意的结构要素的变形、或者在实施方式中省略任意的结构要素。
此外，上述实施方式本质上是优选的示例，并不意在对本发明的范围、本发明的适用物的范围以及本发明的用途的范围进行限制。上述实施方式能够根据需要进行各种变更。
标号的说明
11中断控制部，12发送部，13时分控制部，14接收部，15、15a同步控制部，16数据仲裁部，17、18网络接口，21装置优先级，22最高级主站优先级，23阈值，100、100a通信装置，110差值计算部，120校正部，130仲裁部，151自由运行计数器，152计数控制部，153时刻计数器，154时刻更新控制部，156控制通信时刻计数器，157同步时刻计数器，500、500a、501通信系统，900微型计算机，910处理器，921存储器，922辅助存储装置，930输入接口，940输出接口，950通信控制部，961、962网络端口，970系统时钟，a计数校正速度比，Announce最高级主站仲裁消息，Sync同步消息，GM最高级主站。

Claims (12)

1.一种通信装置，其包含于具有多个通信装置的通信系统，且在该通信系统中从所述多个通信装置选出成为所述多个通信装置的时刻基准的最高级主站，
该通信装置具有：
差值计算部，其如果从所述最高级主站接收到包含所述最高级主站的时刻在内的同步消息，则计算所述最高级主站的时刻与所述通信装置的时刻之间的时刻差；以及
校正部，其基于所述时刻差，变更对所述通信装置的时刻进行计数的时刻计数器的计数速度，以使得在经过预先确定的时刻校正期间时所述通信装置的时刻与所述最高级主站的时刻同步。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其中，
所述差值计算部判定所述时刻差的绝对值是否大于或等于阈值，
所述校正部在所述时刻差大于或等于所述阈值的情况下，变更所述时刻计数器的计数速度。
3.根据权利要求1或2所述的通信装置，其中，
所述校正部计算所述时刻校正期间的所述时刻计数器的计数值与所述时刻校正期间的所述最高级主站的时刻计数器的计数值之比而作为计数校正速度比，基于所述计数校正速度比而变更所述计数速度，所述时刻校正期间的所述时刻计数器的计数值是用于使所述通信装置的时刻与所述最高级主站的时刻同步的所述时刻计数器的计数值。
4.根据权利要求3所述的通信装置，其中，
所述校正部使用从接收到所述同步消息的时间点至开始所述时刻计数器的计数速度的变更为止的等待时间、由所述通信装置接收到所述同步消息的时刻、所述时刻校正期间以及由所述最高级主站发送出所述同步消息的时刻，计算所述计数校正速度比。
5.根据权利要求4所述的通信装置，其中，
所述校正部使用从接收到所述同步消息的时间点至开始所述时刻计数器的计数速度的变更为止的等待时间TFW、由所述通信装置接收到所述同步消息的时刻t2、所述时刻校正期间Δt、由所述最高级主站发送出所述同步消息的时刻t3、以及所述同步消息从所述最高级主站传输至所述通信装置为止的传输延迟时间D，对t2+TFW+Δt×a＝t3+TFW+Δt+D进行计算，由此，计算所述计数校正速度比a。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的通信装置，其中，
所述通信装置具有以一定间隔进行计数的自由运行计数器，
所述时刻校正期间是通过所述自由运行计数器进行计时的期间。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的通信装置，其中，
所述校正部将使所述通信装置的通信周期乘以所述计数校正速度比而得到的值设定为所述时刻校正期间中的通信周期。
8.根据权利要求7所述的通信装置，其中，
所述通信周期具有多个时隙，
所述校正部将使所述多个时隙分别乘以所述计数校正速度比而得到的值设定为所述时刻校正期间中的多个时隙的每一者。
9.一种通信系统，其具有多个通信装置，并且从所述多个通信装置选出成为所述多个通信装置的时刻基准的最高级主站，
在该通信系统中，
所述通信装置具有：
差值计算部，其如果从所述最高级主站接收到包含所述最高级主站的时刻在内的同步消息，则计算所述最高级主站的时刻与所述通信装置的时刻之间的时刻差；以及
校正部，其基于所述时刻差，变更对所述通信装置的时刻进行计数的时刻计数器的计数速度，以使得在经过预先确定的时刻校正期间时所述通信装置的时刻与所述最高级主站的时刻同步。
10.一种通信装置，其包含于具有多个通信装置的通信系统，且在该通信系统中从所述多个通信装置选出成为所述多个通信装置的时刻基准的最高级主站，
其中，
所述多个通信装置的通信装置彼此以具有进行时刻同步的时隙和进行控制通信的时隙的通信周期进行通信，
所述通信装置具有：
同步时刻计数器，其对与所述最高级主站的时刻同步的同步时刻进行计数；
控制通信时刻计数器，其对用于所述控制通信的控制通信时刻进行计数；以及
校正部，其判定是否对所述控制通信没有影响，如果判定为对所述控制通信没有影响，则使所述控制通信时刻计数器与所述同步时刻计数器同步。
11.一种通信方法，其是具有多个通信装置的通信系统所包含的通信装置的通信方法，在该通信系统中从所述多个通信装置选出成为所述多个通信装置的时刻基准的最高级主站，
在该通信方法中，
差值计算部如果从所述最高级主站接收到包含所述最高级主站的时刻在内的同步消息，则计算所述最高级主站的时刻与所述通信装置的时刻之间的时刻差，
校正部基于所述时刻差，变更对所述通信装置的时刻进行计数的时刻计数器的计数速度，以使得在经过预先确定的时刻校正期间时所述通信装置的时刻与所述最高级主站的时刻同步。
12.一种通信程序，其是具有多个通信装置的通信系统所包含的通信装置的通信程序，在该通信系统中从所述多个通信装置选出成为所述多个通信装置的时刻基准的最高级主站，
该通信程序使计算机执行以下处理：
差值计算处理，如果从所述最高级主站接收到包含所述最高级主站的时刻在内的同步消息，则计算所述最高级主站的时刻与所述通信装置的时刻之间的时刻差；以及
校正处理，基于所述时刻差，变更对所述通信装置的时刻进行计数的时刻计数器的计数速度，以使得在经过预先确定的时刻校正期间时所述通信装置的时刻与所述最高级主站的时刻同步。
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