JP2013143748A - 時刻同期システム - Google Patents

Abstract

【課題】パケットが集中したときでも、ネットワーク遅延のバラツキを減少させることで、時刻同期精度を向上させることを目的とする。
【解決手段】時刻同期パケットの通信を行って時刻同期の処理を行う時刻同期処理部１１と時刻同期以外の処理を行うメイン処理部１０とを有し、時刻同期処理部１１とメイン処理部１０とに異なるＩＰアドレスを付与したマスタ２と、マスタ２のうちメイン処理部１０と通信を行うときにはメイン処理部１０のＩＰアドレスに通常パケットの通信を行い、時刻同期の通信を行うときには時刻同期処理部１１のＩＰアドレスに時刻同期パケットの通信を行う複数のスレーブ３と、マスタ２とスレーブ３との間を接続し、ＩＰアドレスごとに通信されるパケットを振り分け、ＩＰアドレスごとに第１バッファ２２、第２バッファ２３を設けた中継装置４と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マスタと複数のスレーブとの間で通信を行うときの時刻同期システムに関するものである。

マスタと複数のスレーブとの間がネットワークで接続され、このネットワークを介してマスタと各スレーブとの間でデータ通信を行う。マスタおよび複数のスレーブはそれぞれ内部時計を内蔵しており、マスタと各スレーブとの間で時刻同期を図ることが重要である。この時刻同期を行うプロトコルの一例として、ＩＥＥＥ１５８８プロトコル（以下、１５８８プロトコル）が知られている。

１５８８プロトコルでは、マスタと各スレーブとの間で、双方の内部時計を基にしたタイムスタンプ情報を記録したパケットを送受信することで、ネットワーク遅延と時刻差を求めて、内部時計を同期させている。この１５８８プロトコルを利用した時刻同期システムとしては、例えば特許文献１に開示されている技術がある。

一般に、１５８８プロトコルでは、スレーブは自身の内部時計から求めた送信時刻を記録したパケットをマスタに送信する。マスタは、自身の内部時計で受信時刻を求める。送信時刻と受信時刻との差は、両時計の時刻差とネットワーク遅延を合算したものになる。マスタからスレーブに時刻同期用のパケットを送信するときも同様である。従って、ネットワーク遅延と時刻差とを計算して、両者の時計を同期していく。

図５は従来の時刻同期システム１０１を示している。この時刻同期システム１０１はマスタ１０２と４つのスレーブ（第１スレーブ１０３−１〜第４スレーブ１０３−４：総称してスレーブ１０３）と中継装置１０４とを有して構成している。マスタ１０２と各スレーブ１０３との間は、主に時刻同期以外のパケット通信が行われるが、時刻同期のためのパケット通信も行われる。

中継装置１０４はマスタ１０２と各スレーブ１０３との間を通信するネットワークの中継装置であり、所謂レイヤ２スイッチ（図中でＬ２ＳＷ）が使用される。この中継装置１０４ではパケットに設定されているＩＰアドレスに基づいて、通信先を振り分けており、これによりマスタ１０２と各スレーブ１０３との間のパケット通信を実現している。

複数のスレーブ１０３からマスタ１０２にパケットが通信された場合、中継装置１０４にパケットが集中して負荷がかかる。中継装置１０４としてのレイヤ２スイッチでは、図６に示すように、ＩＰアドレスごとにバッファ１０５を設けており、バッファ１０５に入力された順番でマスタ１０２に対してパケットを出力する。

図６は、４つのスレーブ１０３からマスタ１０２に対して通常パケット（時刻同期以外のパケット）Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と時刻同期のためのパケット（時刻同期パケット）とが中継装置１０４に対して出力されている状態（第１の通信例）を示している。通常パケットＰ１〜Ｐ３並びに時刻同期パケットはマスタ１０２のＩＰアドレス宛てのパケットになっている。なお、図中では、時刻同期パケットは「１５８８」として示している。

図６では、時刻同期パケットが最優先のパケットとなっており、バッファ１０５の先頭から最初にマスタ１０２に出力される。従って、最小の待ち時間Ｔ１で出力される。従って、他のパケットＰ１〜Ｐ３の影響を受けることなく、最小の待ち時間Ｔ１で時刻同期パケットを出力することができる。

図７は第２の通信例を示しており、時刻同期パケットが最優先になっているものの、バッファ１０５には既に通常パケットＰ１が到着しており、通常パケットＰ１の出力が開始されている。通常パケットＰ１の出力を途中で中断することができないことから、時刻同期パケットは通常パケットＰ１の出力が完了するまで待ち時間を生じる。これが待ち時間Ｔ２になる。そして、待ち時間Ｔ２の経過後に時刻同期パケットが出力される。

図８は、第３の通信例を示しており、時刻同期パケットよりも通常パケットＰ１〜Ｐ３の優先度が高い場合を示している。このため、時刻同期パケットは通常パケットＰ１〜Ｐ３の出力が完了した後にマスタ１０２に出力される。このときには、最長の待ち時間Ｔ３の経過後に時刻同期パケットがマスタ１０２に出力される。

特開２０１０−４３２１号公報

時刻同期パケットはマスタ１０２と各スレーブ１０３との間で時刻同期を図るためのパケットであり、このパケットの到着タイミングにバラツキを生じると、正確な時刻同期を行うことができない。つまり、スレーブ１０３が時刻同期パケットを送信してからマスタ１０２が時刻同期パケットを受信するまでのネットワーク遅延にバラツキを生じると、時刻同期の精度が低下する。

図６のように、最初に時刻同期パケットが出力される場合には、他のパケットの影響を受けることがない。このため、ネットワーク遅延を最小の待ち時間Ｔ１とすることができる。待ち時間Ｔ１は他の通常パケットＰ１〜Ｐ３の影響を受けることがないことから、マスタ１０２はこの時刻同期パケットに基づいて正確な時刻同期を行うことができる。

一方、図７のように、時刻同期パケットが最優先に設定されているが、既に通常パケットＰ１の出力が開始されている場合には、通常パケットＰ１の出力完了後に時刻同期パケットの出力が開始される。このとき、通常パケットＰ１の出力がどの程度まで進行しているかによって、待ち時間Ｔ２は変化する。

例えば、１００Ｍｂｐｓで通信している場合、通常パケットＰ１のパケット長が１キロバイトのときには最大で８０μｓの待ち時間Ｔ２が発生する。従って、通常パケットＰ１のサイズおよび出力がどの程度まで進行しているかによって、待ち時間Ｔ２は最大で８０μｓまで変化する。これは事前に予測することができない値となる。

図８のように、時刻同期パケットよりも通常パケットＰ１〜Ｐ３の優先度が高い場合には、通常パケットＰ１〜Ｐ３の出力完了後に時刻同期パケットが出力される。通常パケットＰ１〜Ｐ３のパケット長は可変であり、またどの程度まで出力が進行しているかは予測できないため、待ち時間Ｔ３は大きく変化する。

前述したように、マスタ１０２或いはスレーブ１０３は時刻同期パケットに基づいて、時刻同期を行う。従って、図７や図８のように、待ち時間が変化する場合には、ネットワーク遅延にバラツキを生じるため、時刻同期精度が低下する。特に、多くのスレーブ１０３からマスタ１０２に向けてパケットの通信が行われると、パケットの集中が発生する。このパケットの集中の影響を受けて、ネットワーク遅延に大きなバラツキを生じる。

そこで、本発明は、パケットが集中したときでも、ネットワーク遅延のバラツキを減少させることで、時刻同期精度を向上させることを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明の時刻同期システムは、時刻同期のためのパケットの通信を行って前記時刻同期の処理を行う時刻同期処理部と前記時刻同期以外の処理を行うメイン処理部とを有し、前記時刻同期処理部と前記メイン処理部とに異なるＩＰアドレスを付与したマスタと、このマスタのうち前記メイン処理部と通信を行うときには前記メイン処理部のＩＰアドレスに時刻同期以外のパケット通信を行い、前記時刻同期の通信を行うときには前記時刻同期処理部のＩＰアドレスに時刻同期用のパケット通信を行う複数のスレーブと、前記マスタと前記スレーブとの間を接続し、前記ＩＰアドレスごとに通信されるパケットを振り分け、前記ＩＰアドレスごとにバッファを設けた中継装置と、を備えることを特徴とする。

この時刻同期システムによれば、マスタにメイン処理部と時刻同期処理部とを設けて、異なるＩＰアドレスを付与している。これにより、時刻同期パケットは他の通常パケットの影響を受けることがない。従って、時刻同期パケットが通信されたときには、ネットワーク遅延にバラツキを生じることなく、時刻同期を行うことができる。

また、測定対象の物理量を測定または制御する物理量測定制御機器を備え、前記マスタは、前記物理量の測定データの処理または制御データの生成を行う上位装置であり、前記スレーブは、前記物理量測定制御機器との間で前記測定データまたは前記制御データを前記時刻同期以外のパケットとして前記物理量測定制御機器と前記マスタとの間を中継することを特徴とする。

物理量測定制御機器が測定した測定データは、スレーブを介して頻繁に上位装置に送信される。また、上位装置は物理量測定制御機器を制御する制御データを、スレーブを介して物理量制御機器に送信する。このため、パケットの集中が発生しやすい。一方、測定結果の正確性を期すために、上位装置と物理量測定制御機器との間で時刻同期を行うことが必要になる。このために、時刻同期システムを適用することができる。

また、前記スレーブと前記物理量測定制御機器との間の通信は無線通信を用いることを特徴とする。

物理量測定機器とスレーブとの間の通信を無線通信により行い、スレーブとマスタとの間でパケット通信を行うシステムに適用することができ、このシステムで時刻同期を行うことができる。

また、前記無線通信は、時分割多重通信を用いて行うことを特徴とする。

スレーブと物理量測定制御機器との間の通信は時分割マルチアクセス（時分割多重通信）を用いて行うことができる。

また、前記物理量測定制御機器は、複数の前記スレーブの中から通信品質の良いスレーブを動的に選択して通信を行うことを特徴とする。

物理量測定制御機器と複数のスレーブとの間は無線により通信を行うことを可能にして、電波の強さ等の電波状況（通信品質の状況）の変化に応じて、条件の良いスレーブを動的に選択して通信を行うことで、良好な通信を行うことが可能になる。

また、前記無線通信は、複数の前記スレーブが同期して時分割多重通信を用いて行うことを特徴とする。

時分割多重通信は複数のスレーブが同期して行うことで、良好な通信を実現することができる。このときに、各スレーブで正確に時刻同期を行うことができるため、良好な時分割多重通信を実現することができる。

また、前記スレーブは測定対象の物理量を測定または制御する物理量測定制御機器であり、前記マスタは、前記物理量の測定データの処理または制御データの生成を行う上位装置であり、前記物理量測定制御機器は、前記測定データまたは前記制御データを前記時刻同期以外のパケットとして前記上位装置とパケット通信することを特徴とする。

前述したように、スレーブと物理量測定制御機器との間で無線通信を行うこともできるが、スレーブを物理量測定制御機器として機能させることもできる。この場合には、スレーブ自身が物理量測定制御機器となるため、無線通信は発生しなくなる。

また、前記時刻同期処理部は前記マスタから取り外し可能に構成し、前記マスタ以外の他のマスタに取り外した前記時刻同期処理部を取り付け可能に構成したことを特徴とする。

時刻同期処理部を取り外し可能に構成して、他のマスタに移植可能に構成することで、時刻同期処理部を備えていないシステムで簡単に時刻同期を行うシステムを構築することができるようになる。

本発明は、マスタにメイン処理部と時刻同期処理部とを設けて、異なるＩＰアドレスを付与しているため、ネットワーク遅延のばらつきが減少し、時刻同期パケットはネットワーク遅延のばらつきの影響を受けることなく通信される。これにより、マスタとスレーブとの間の正確な時刻同期を実現することができる。

実施形態の時刻同期システムの概要を示す図である。 時刻同期システムのける第１の通信例を示す図である。 時刻同期システムにおける第２の通信例を示す図である。 時刻同期システムにおける第３の通信例を示す図である。 従来の時刻同期システムの概要を示す図である。 従来の時刻同期システムにおける第１の通信例を示す図である。 従来の時刻同期システムにおける第２の通信例を示す図である。 従来の時刻同期システムにおける第３の通信例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下において、スレーブは物理量の測定を行う物理量測定制御機器と通信を行う装置を適用し、マスタはスレーブと通信して測定データの処理および物理量測定制御機器の制御を行う装置を適用した場合を説明する。勿論、マスタおよびスレーブは、これらには限定されない。例えば、変電所における時刻サーバを用いたシステムにも適用することができる。また、複数のビデオカメラをＩＥＥＥ１５８８プロトコルで接続したシステムや家庭内ＡＶ用ＬＡＮ（Local Area Network）における時刻同期システムにも適用できる。

物理量測定制御機器として例えばフィールド機器が用いられる。物理量測定制御機器は、圧力、温度、流量等の物理量を測定する圧力計、温度計、流量計等の他、圧力、温度、流量等の物理量を目標値に一致させるように制御するコンプレッサやヒータ、バルブ等のアクチュエータとして用いられる。

物理量測定制御機器（以下、フィールド機器とする）は、スレーブと有線または無線で通信可能になっており、測定した物理量を測定データとしてスレーブに送信する。スレーブは、離れた場所に配置されるマスタに測定データを送信する。マスタは１または複数のスレーブとネットワークを介して有線または無線で通信可能になっている。そして、スレーブから送信された測定データはマスタにより所定の処理がされる。

また、マスタはフィールド機器を制御するための制御データを送信する。この制御データはネットワークを介してスレーブに受信され、当該スレーブがフィールド機器に制御データを送信することで、フィールド機器の制御を行っている。

マスタおよびスレーブには内部時計が内蔵されており、マスタと各スレーブとの間で時刻同期を図ることが重要になる。例えば、ある所定のタイミングでフィールド機器が測定を行って、測定データをスレーブに送信する。スレーブは測定データをマスタに送信して、マスタで測定データを比較して物理量が正常であるか否かの判定を行う場合がある。このときに、マスタとスレーブとの間で時刻同期を図ることは極めて重要である。

特に、スレーブは測定データを頻繁にマスタに通信するため、パケットの集中が発生しやすい。一方、時刻同期用のパケット（時刻同期パケット）は一定周期ごとに通信される。これにより、測定データのパケットの集中により、時刻同期パケットが影響を受けて、時刻同期精度が低下する。スレーブの時刻同期精度が低下すると、フィールド機器が同一のタイミングで測定対象を測定することができず、測定の精度を大きく低下させる。

図１は、本実施形態の時刻同期システム１を示している。この時刻同期システム１は、マスタ２と４つのスレーブ（第１スレーブ３−１〜第４スレーブ３−４：総称してスレーブ３）と中継装置４と４つのフィールド機器（第１フィールド機器５−１〜第４フィールド機器５−４：総称してフィールド機器５）とを有して構成している。

スレーブ３の個数は４つに限らず、複数であれば任意の数のスレーブ３を設けてもよい。また、フィールド機器５の個数も４つに限らず、複数であれば任意の数のフィールド機器５を設けてもよい。図１では、１つのスレーブ３と１つのフィールド機器５とが通信を行うようにしているが、１つのスレーブ３に対して複数のフィールド機器５が通信を行うようにしてもよい。

スレーブ３とフィールド機器５との通信は有線または無線の何れでもよいが、ここでは無線通信がされるものとする。一方、マスタ２とスレーブ３との間の通信も有線または無線の何れでもよいが、ここでは有線通信がされるものとする。従って、マスタ２と中継装置４と各スレーブ３とは有線により接続されている。

マスタ２は上位装置である。各スレーブ３はフィールド機器５と通信しており、フィールド機器５が測定した測定データを受信して、受信した測定データをマスタ２にパケット通信を行う。また、マスタ２から各スレーブ３に対して制御データがパケット通信され、この制御データは各スレーブ３から各フィールド機器５に通信される。これにより、マスタ２が各フィールド機器５の制御を行う。マスタ２と各スレーブ３との間はネットワークで接続されており、このネットワークの中に中継装置４が設けられる。ここでは、中継装置４としてレイヤ２スイッチ（図中でＬ２ＳＷ）を適用している。

マスタ２はメイン処理部１０と時刻同期処理部１１とを有している。メイン処理部１０は時刻同期以外の処理を行うものであり、主に測定データの処理を行う。このために、メイン処理部１０には高い処理能力を持つＣＰＵが適用される。時刻同期処理部１１は時刻同期を行うための専用の処理部であり、ＣＰＵを適用してもよいし、時刻同期処理を行うための回路を適用してもよい。なお、時刻同期処理部１１にＣＰＵを適用した場合、当該ＣＰＵは時刻同期処理に特化しているため、処理能力の低いＣＰＵを適用することができる。

通常は、マスタ２としては１つのＣＰＵの１個のネットワークポートを使い、メイン処理部１０と時刻同期処理部１１との２つの機能を実現する。つまり、メイン処理部１０と時刻同期処理部１１との２つの機能を持つＣＰＵがマスタ２に使用される。これにより、測定データの処理等と時刻同期処理とをマスタ２が行う。本実施形態では、マスタ２はメイン処理部１０のＣＰＵと時刻同期処理部１１のＣＰＵ（または処理回路）との２つに分けて設けるようにしている。また、１つのＣＰＵが複数のネットワークポートを持つデバイスを用いてもよい。

そして、メイン処理部１０と時刻同期処理部１１とは異なるＩＰアドレスが付与されている。これにより、スレーブ３の側からパケットを通信するときに、メイン処理部１０に通信するパケット（通常パケット）なのか、時刻同期処理部１１に通信するパケット（時刻同期パケット）なのかを区別することができる。従って、宛先のＩＰアドレスに対応したメイン処理部１０または時刻同期処理部１１にパケットが通信される。

図２には中継装置４の詳細が示されている。なお、図２以降では図面の都合上、フィールド機器５の記載を省略しているが、図２以降においても、スレーブ３はフィールド機器５と無線通信を行っている。図２の中継装置４は、セレクタ２１と第１バッファ２２と第２バッファ２３とを有して構成している。セレクタ２１は各スレーブ３から通信されるパケットをＩＰアドレスごとに通信先を振り分ける機能を有している。なお、図２において、セレクタ２１から先の実線は第１バッファ２２にパケットが送信されていることを示し、破線は第２バッファ２３にパケットが送信されていることを示している。

第１バッファ２２および第２バッファ２３はＩＰアドレスごとに設けられる送信バッファである。第１バッファ２２はメイン処理部１０のＩＰアドレスに対応するバッファであり、第２バッファ２３は時刻同期処理部１１のＩＰアドレスに対応するバッファである。勿論、ＩＰアドレスは２つに限らず、３つ以上にしてもよく、その場合には、セレクタ２１がＩＰアドレスごとにバッファの出力先を振り分ける。なお、ここで言うバッファの数は論理的な数を意味し、物理的には１つのメモリをいくつかに区切って使用することで、複数個のバッファの機能を実現できる。

従って、中継装置４の中継装置としてはセレクタ２１と第１バッファ２２と第２バッファ２３とを有していれば、レイヤ２スイッチに限定されず、任意の中継装置を用いることができる。

次に、動作について説明する。図２は第１の通信例を示している。第１フィールド機器５−１〜第４フィールド機器５−４から第１スレーブ３−１〜第４スレーブ３−４に測定データが無線で通信される。このとき、第１スレーブ３−１〜第４スレーブ３−４からほぼ同時にパケットが出力されたとする。第１スレーブ３−１〜第３スレーブ３−３までは通常パケットＰ１〜Ｐ３を出力し、第４スレーブ３−４は時刻同期パケット（図中で１５８８）を出力したとする。このため、中継装置４にパケットが集中する。

このとき、第１スレーブ３−１〜第３スレーブ３−３は通常パケットＰ１〜Ｐ３を出力するため、宛先のＩＰアドレスはメイン処理部１０のＩＰアドレスになる。よって、セレクタ２１は通常パケットＰ１〜Ｐ３を第１バッファ２２に順番に格納する。そして、第１バッファ２２に格納された先頭のパケットＰ１からメイン処理部１０に出力される。

一方、第４スレーブ３−４は時刻同期パケットを出力する。この時刻同期パケットの宛先ＩＰアドレスは時刻同期処理部１１のＩＰアドレスになっている。よって、セレクタ２１は時刻同期パケットを第２バッファ２３に格納する。そして、第２バッファ２３に格納された時刻同期パケットは最小の待ち時間Ｔ１で時刻同期処理部１１に出力される。

第２バッファ２３に格納される時刻同期パケットは他の通常パケットＰ１〜Ｐ３の影響を受けることがない。これは、メイン処理部１０と時刻同期処理部１１とで異なるＩＰアドレスを付与し、セレクタ２１によりＩＰアドレスごとにパケットを振り分けているからである。

図３は第２の通信例を示しており、第１スレーブ３−１〜第３スレーブ３−３までの通常パケットＰ１〜Ｐ３が宛先ＩＰアドレス（メイン処理部１０のＩＰアドレス）に基づいて、第１バッファ２２に格納されている状態を示している。このとき、先頭のパケットＰ１の出力が開始されている。

一方、第４スレーブ３−４が出力した時刻同期パケットは宛先ＩＰアドレスが時刻同期処理部１１のＩＰアドレスであるため、第２バッファ２３の先頭から時刻同期パケットが時刻同期処理部１１に出力される。このとき、時刻同期パケットは他の通常パケットＰ１〜Ｐ３の影響を受けることがない。

つまり、通常パケットＰ１の出力が開始されたとしても、この通常パケットＰ１の出力が完了することを待つことなく、時刻同期パケットを時刻同期処理部１１に出力することができる。これにより、最小の待ち時間Ｔ１で時刻同期パケットを時刻同期処理部１１に出力することができる。

図４は第３の通信例を示しており、第１スレーブ３−１〜第３スレーブ３−３までの通常パケットＰ１〜Ｐ３が宛先ＩＰアドレス（メイン処理部１０のＩＰアドレス）に基づいて、第１バッファ２２に格納されている状態を示している。通常パケットＰ１〜Ｐ３は時刻同期パケットよりも優先度が高いと仮定する。このため、仮に第１バッファ２２に時刻同期パケットが格納されると、最後尾に時刻同期パケットが格納されることになる。

しかし、図４に示すように、第４スレーブ３−４は宛先ＩＰアドレスに時刻同期処理部１１を指定しており、これにより第２バッファ２３に時刻同期パケットが格納される。従って、図２と図４の構成とは同じように図示されているが、最小の待ち時間Ｔ１で時刻同期パケットを時刻同期処理部１１に出力することができる。

従って、図２〜図４に示すように、第４スレーブ３−４から出力された時刻同期パケットは全て最小の待ち時間Ｔ１で時刻同期処理部１１に出力することが可能になる。つまり、他の通常パケットＰ１〜Ｐ３の影響を受けることなく、常に同じ固定された待ち時間Ｔ１で時刻同期処理部１１に時刻同期パケットを出力することができる。

これにより、時刻同期パケットがスレーブ３から出力されて、マスタ２に入力されるまでの時間（ネットワーク遅延量）は常に一定の値になり、バラツキを生じない。これにより、時刻同期精度の向上を実現することができる。しかも、時刻同期パケットは一定周期ごとにスレーブ３からマスタ２に出力されるため、時刻同期パケットが集中することが少ない。これにより、マスタ２とスレーブ３との時刻同期を最小の時間で行うことができる。

以上説明したように、マスタ２をメイン処理部１０と時刻同期処理部１１との２つの系統に分けて、時刻同期処理部１１の系統は時刻同期のために専用に使用することで、ネットワーク遅延量のバラツキを抑制することができ、時刻同期精度を向上させることができる。

また、マスタ２はメイン処理部１０のＣＰＵと時刻同期処理部１１のＣＰＵとを別のＣＰＵとして設けている。メイン処理部１０のＣＰＵは測定データの演算等の演算処理を行うため、高い演算能力が要求されるが、このように高い演算能力を持ち、且つ時刻同期処理を行うことができるＣＰＵの選択肢は少ない。

本実施形態では、メイン処理部１０と時刻同期処理部１１とで夫々異なる機能を持つＣＰＵに分けていることで、メイン処理部１０は高い演算能力に特化したＣＰＵを使用でき、ＣＰＵの選択肢の幅は広がる。また、時刻同期処理部１１は時刻同期に特化したＣＰＵであるため、それほど高い処理能力は要求されない。従って、時刻同期処理部１１のＣＰＵの選択肢の幅も広がる。

また、メイン処理部１０と時刻同期処理部１１とを１つのＣＰＵで実現する場合には、高い演算能力を持ち、且つ時刻同期処理が可能なＣＰＵを選択する必要があるため、ＣＰＵの選択肢が狭いだけでなく、高価なＣＰＵを使用しなければならない。本実施形態では、メイン処理部１０と時刻同期処理部１１とでＣＰＵを分けているため、高価なＣＰＵを使用しなくてもよいため、コスト削減を図ることができる。

また、時刻同期処理部１１をマスタ２から取り外し可能に構成すると、他のマスタを使用するときに、この取り外した時刻同期処理部１１を他のマスタに適用することができる。これにより、時刻同期処理部１１を移植することで、他の機種のシステムに本実施形態を適用することができる。

また、図１乃至図４では、１つの中継装置４を介して、マスタ２とスレーブ３とが接続されていたが、複数の中継装置４を介してマスタ２とスレーブ３とが接続される場合もある。この場合には、複数の中継装置４の間を２系統で接続し、そのうち１系統を時刻同期パケットの専用として使用するようにする。

また、図１乃至図４では、マスタ２と中継装置４とを分離した構成を例示したが、マスタ２と中継装置４とを一体的なハードウェアとして構成してもよい。

また、以上説明した例では、１つのスレーブ３と１または複数のフィールド機器５との間で無線通信を行うように構成しているが、１つのフィールド機器５が複数のスレーブ３と無線通信を行うように構成することもできる。フィールド機器５とスレーブ３との位置関係によっては、１つのフィールド機器５が複数のスレーブ３と無線通信を行うこともできる場合がある。

フィールド機器５が設置された環境によっては、電波の強さ等の電波状況（通信品質の状況）が変化する場合がある。従って、フィールド機器５が無線通信を行っていたスレーブ３との間の電波状況が悪化した場合に、電波状況の良好なスレーブ３に動的に無線通信を切り替えるようにしてもよい。スレーブ３を動的に切り替える場合、複数のスレーブ３が同期している必要がある。これにより、フィールド機器５とスレーブ３との間で良好な無線通信を実現することができる。

また、図１乃至図４では、スレーブ３とフィールド機器５とが無線通信を行う例を示したが、スレーブ３自身がフィールド機器５、すなわち物理量測定制御機器として機能してもよい。つまり、スレーブ３が物理量の測定を行い、測定データをマスタ２に通信するようにしてもよい。この場合には、マスタ２はスレーブ３に対して制御データを送信して、スレーブ３の測定制御を行うようにすることができる。

１ 時刻同期システム
２ マスタ
３ スレーブ
４ 中継装置
５ フィールド機器
１０ メイン処理部
１１ 時刻同期処理部
２１ セレクタ
２２ 第１バッファ
２３ 第２バッファ

Claims (8)

1. 時刻同期のためのパケットの通信を行って前記時刻同期の処理を行う時刻同期処理部と前記時刻同期以外の処理を行うメイン処理部とを有し、前記時刻同期処理部と前記メイン処理部とに異なるＩＰアドレスを付与したマスタと、
   このマスタのうち前記メイン処理部と通信を行うときには前記メイン処理部のＩＰアドレスに時刻同期以外のパケット通信を行い、前記時刻同期の通信を行うときには前記時刻同期処理部のＩＰアドレスに時刻同期用のパケット通信を行う複数のスレーブと、
   前記マスタと前記スレーブとの間を接続し、前記ＩＰアドレスごとに通信されるパケットを振り分け、前記ＩＰアドレスごとにバッファを設けた中継装置と、
   を備えることを特徴とする時刻同期システム。
2. 測定対象の物理量を測定または制御する物理量測定制御機器を備え、
   前記マスタは、前記物理量の測定データの処理または制御データの生成を行う上位装置であり、
   前記スレーブは、前記物理量測定制御機器との間で前記測定データまたは前記制御データを前記時刻同期以外のパケットとして前記物理量測定制御機器と前記マスタとの間を中継すること
   を特徴とする請求項１記載の時刻同期システム。
3. 前記スレーブと前記物理量測定制御機器との間の通信は無線通信を用いること
   を特徴とする請求項２記載の時刻同期システム。
4. 前記無線通信は、時分割多重通信を用いて行うこと
   を特徴とする請求項３記載の時刻同期システム。
5. 前記物理量測定制御機器は、複数の前記スレーブの中から通信品質の良いスレーブを動的に選択して通信を行うこと
   を特徴とする請求項３記載の時刻同期システム。
6. 前記無線通信は、複数の前記スレーブが同期して時分割多重通信を用いて行うこと
   を特徴とする請求項３記載の時刻同期システム。
7. 前記スレーブは測定対象の物理量を測定または制御する物理量測定制御機器であり、
   前記マスタは、前記物理量の測定データの処理または制御データの生成を行う上位装置であり、
   前記物理量測定制御機器は、前記測定データまたは前記制御データを前記時刻同期以外のパケットとして前記上位装置とパケット通信すること
   を特徴とする請求項１記載の時刻同期システム。
8. 前記時刻同期処理部は前記マスタから取り外し可能に構成し、前記マスタ以外の他のマスタに取り外した前記時刻同期処理部を取り付け可能に構成したこと
   を特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の時刻同期システム。

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