JP2015207865A - 同期確立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスターステーションに不要な負荷をかけることなくスレーブステーションにおける同期確立の短縮化を図ることができる同期確立方法及び同期確立システムを提供する。
【解決手段】１秒のメッセージの周期をスロット「０」からスロット「９９」までの１００個のタイムスロットに分割し、その一部であるスロット「９０」から「９９」までの１０個を高速同期確立モードに割り当て、高速同期確立モードにおいて、マスターステーション６−１とスレーブステーション６−２，６−３との間でＳｙｎｃ２、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ／Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐの各メッセージの送受信を行うことによりスレーブステーション６−２，６−３における同期確立を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等のローカルネットワーク経由で機器間の同期を取るプロトコルであるＩＥＥＥ１５８８Ｖｅｒ．２に準拠した通信システムに用いて好適な同期確立方法及び同期確立システムに関する。

上述したＩＥＥＥ１５８８Ｖｅｒ．２では、マスターとなる基地局（以下、“マスターステーション”と呼ぶ）とスレーブとなる基地局（以下、“スレーブステーション”と呼ぶ）間の同期確立の際に、マスターステーションから１秒毎に“Ｓｙｎｃ”というメッセージを送信するよう定義している。

図９は、１台のマスターステーションと２台のスレーブステーションとの間の同期メッセージのやりとりを示すシーケンス図である。なお、マスターステーションとスレーブステーション（１），（２）はＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を経由して相互に接続されている。

まずマスターステーションは、スレーブステーション（１）、（２）に対して送信時刻Ｔ１の情報を載せたＳｙｎｃメッセージを送信する。スレーブステーション（１）は、送信時刻Ｔ１の情報を載せたＳｙｎｃメッセージを受信すると、受信時刻Ｔ２との差（Ｔ２−Ｔ１）を計算し、続いて時刻Ｔ３でマスターステーションに対してＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑというメッセージを送信する。マスターステーションは、スレーブステーション（１）からのＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑを受信すると、受信時刻Ｔ４の情報を載せたＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージをスレーブステーション（１）に対して送信する。スレーブステーション（１）は、受信時刻Ｔ４の情報を載せたＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信すると、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑの送信時刻（Ｔ３）と該Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑのマスターステーションでの受信時刻（Ｔ４）との差（Ｔ４−Ｔ３）を計算する。即ち、マスターステーションとスレーブステーション（１）間のＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑの遅延時間を計算する。

スレーブステーション（２）もスレーブステーション（１）と同様に、送信時刻Ｔ１の情報を載せたＳｙｎｃメッセージを受信すると、受信時刻Ｔ２’との差（Ｔ２’−Ｔ１）を計算し、続いて時刻Ｔ３’でマスターステーションに対してＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑを送信する。マスターステーションは、スレーブステーション（２）からのＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑを受信すると、受信時刻Ｔ４’の情報を載せたＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージをスレーブステーション（２）に対して送信する。スレーブステーション（２）は、受信時刻Ｔ４’の情報を載せたＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信すると、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑの送信時刻（Ｔ３’）と該Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑのマスターステーションでの受信時刻（Ｔ４’）との差（Ｔ４’−Ｔ３’）を計算する。即ち、マスターステーションとスレーブステーション（２）間のＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑの遅延時間を計算する。なお、メッセージの送信については、マルチキャスト又はユニキャストに限定されるものではない。

スレーブステーションの処理負荷は、Ｄｅｌａｙ＿ＲｅｑとＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐをユニキャスト化すことで、対マスターステーションの処理のみとなる。マスターステーションは、全スレーブステーションのＤｅｌａｙ＿ＲｅｑとＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐを処理する必要があり、これらが集中したときにマスターステーションのリソースが不足（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）の能力不足）する懸念がある。同期システムのスレーブステーションの収容台数はマスターステーションのリソースの能力によって決まることになる。

なお、１秒毎にＳｙｎｃを送信することで同期確立に時間がかってしまうことから、ＩＥＥＥ１５８８Ｖｅｒ．２には、短時間で同期確立ができるオプションも定義されている。このオプションを使用した場合のＳｙｎｃを、ここでは仮にＳｙｎｃ２と呼ぶ。

上述した技術即ちローカルネットワークを用いて同期確立を採るようにした技術として、例えば特許文献１に記載されたものがある。即ち、特許文献１に記載された同期化方法は、移動通信網における複数の基地局の同期化方法であって、複数の基地局に、時間情報を、ローカルネットワーク（ＬＡＮ）を介して伝送し、これらの時間情報を受信するそれぞれの基地局のクロック発生器を、受信時点と当該時間情報の時間情報内容に基づいて調整し、それぞれの基地局に対する、無線時間フレームに係わる機能シーケンスの送信を、クロック発生器の信号に基づいて制御するものである。

特表２００３−５０９９７３号公報

しかしながら、ＩＥＥＥ１５８８Ｖｅｒ．２において、短時間で同期確立ができるオプションを使用した場合、Ｓｙｎｃ２に対してＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑも短周期で返すことになるので、スレーブステーションの台数が多くなるに従いマスターステーションにおける負荷が増加し、マスターステーションのリソース能力を超えた場合には同期確立が不能になるという課題がある。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、マスターステーションに不要な負荷をかけることなくスレーブステーションにおける同期確立の短縮化を図ることができる同期確立方法及び同期確立システムを提供することを目的とする。

本発明の同期確立方法は、マスターステーションとスレーブステーションとの間でネットワークを介して同期確立を行う同期確立方法であって、メッセージ周期を所定数のタイムスロットに分割するステップと、前記所定数のタイムスロットの一部を前記スレーブステーションの１のスレーブステーションに割り当てるステップと、前記割り当てたタイムスロットにおいて、前記マスターステーションと前記１のスレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行うことにより同期確立を行うステップと、を有する。

上記方法によれば、メッセージの周期（例えば、１秒）を所定数のタイムスロット（例えば、スロット「０」からスロット「９９」までの１００個）に分割し、その一部（例えば、スロット「９０」からスロット「９９」までの１０個）をスレーブステーションの１のスレーブステーションに割り当て、割り当てたタイムスロットにおいて、マスターステーションと１のスレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行うことにより１のスレーブステーションにおける同期確立を行うので、マスターステーションに不要な負荷をかけることなくスレーブステーションにおける同期確立の短縮化を図ることが可能となる。

本発明の同期確立方法は、マスターステーションとスレーブステーションとの間でネットワークを介して同期確立を行う同期確立方法であって、メッセージ周期を所定数のタイムスロットに分割するステップと、前記所定数のタイムスロットの一部を高速同期確立モードに割り当てるステップと、前記高速同期確立モードにおいて、前記マスターステーションと前記スレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行うことにより同期確立を行うステップと、を有する。

上記方法によれば、メッセージの周期（例えば、１秒）を所定数のタイムスロット（例えば、スロット「０」からスロット「９９」までの１００個）に分割し、その一部（例えば、スロット「９０」からスロット「９９」までの１０個）を高速同期確立モードに割り当て、高速同期確立モードにおいて、マスターステーションとスレーブステーションとの間で所定のメッセージ（例えば、Ｓｙｎｃ２、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ／Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ）の送受信を行うことによりスレーブステーションにおける同期確立を行うので、マスターステーションに不要な負荷をかけることなくスレーブステーションにおける同期確立の短縮化を図ることが可能となる。

上記方法において、前記高速同期確立モードに入る前に、前記スレーブステーションから前記マスターステーションに対して高速同期確立モード要求を送信するステップと、前記高速同期確立モード要求に応じて、前記マスターステーションから前記スレーブステーションに対して高速同期確立モード許可を送信するステップと、を有する。

上記方法によれば、高速同期確立モードに対する要求と許可をメッセージ制にすることで、許容可能な台数を超えた要求があった場合に、マスターステーションが許可を与えないようにでき、これによって、マスターステーションにおける不要な負荷を抑えることが可能となる。

上記方法において、前記高速同期確立モードにおいて、前記マスターステーションと前記スレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行い、前記スレーブステーションにて補正可能と判断した場合に該スレーブステーションで使用するクロックの位相（タイムスタンプ）とレートの補正を行う。

上記方法によれば、マスターステーションとスレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行い、補正可能と判断した場合にクロックの位相（タイムスタンプ）とレートの補正を行うので、劣悪なネットワーク状況下であっても正常な補正が可能となる。

上記方法において、前記高速同期確立モードにおいて、前記マスターステーションと前記スレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行う毎に、前記スレーブステーションにて遅延時間の測定結果の保存を行い、前記測定結果の中から最適な値を用いて前記スレーブステーションで使用する同期信号の位相とレートの補正を行う。

上記方法によれば、マスターステーションとスレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行う毎に、スレーブステーションにて遅延時間の測定結果の保存を行い、保存した測定結果の中から最適な値を用いて同期信号の位相とレートの補正を行うので、劣悪なネットワーク状況下であっても正常な補正が可能となり、また該補正を一度で済ませることから、同期補正の処理負荷の低減が可能となる。

上記方法において、前記最適な値は、例えば最小値である。

上記方法によれば、高精度で同期信号の補正を行うことが可能となる。

上記方法において、保存値が存在しない場合も含め伝播遅延値が保存値から大きく外れている場合、伝播遅延の前記保存値を一旦破棄し、前記高速同期確立モードに入る。

本発明の同期確立システムは、マスターステーションとスレーブステーションとの間でネットワークを介して同期確立を行う同期確立システムであって、メッセージ周期を所定数のタイムスロットに分割し、前記所定数のタイムスロットの一部を前記スレーブステーションの１のスレーブステーションに割り当て、前記割り当てたタイムスロットにおいて、前記マスターステーションと前記１のスレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行うことにより同期確立を行う。

本発明によれば、マスターステーションに不要な負荷をかけることなくスレーブステーションにおける同期確立の短縮化を図ることができる。

本発明の実施の形態における通信システムの概略構成を示す図 図１の通信システムのマスターステーションとスレーブステーションそれぞれの概略構成を示すブロック図 図１の通信システムのスレーブステーションにおける同期確立処理を示すフローチャート 図１の通信システムの高速同期確立モードにおけるタイムスロット制御を説明するための図 図１の通信システムのマスターステーションとスレーブステーションとの間の高速同期確立モードの要求・許可の動作の一例を示すシーケンス図 図１の通信システムのスレーブステーションにおける高速同期確立モードを示すシーケンス図 図１の通信システムのスレーブステーションにおける同期維持モードを示すシーケンス図 図１の通信システムのスレーブステーションにおける高速同期確立モードの変形例を示すシーケンス図 １台のマスターステーションと２台のスレーブステーションとの間の同期メッセージのやりとりを示すシーケンス図

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における通信システムの概略構成を示す図である。同図において、本実施の形態における通信システム１は、交換装置であるＩＰ−ＰＢＸ主装置２と、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）３を経由してＩＰ−ＰＢＸ主装置２と有線接続されるＩＰ−ＤＥＣＴセルステーション４と、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）３を経由してＩＰ−ＰＢＸ主装置２と有線接続されるＩＰ電話端末５とを有する。ＩＰ−ＤＥＣＴセルステーション４は、ＩＰ−ＤＥＣＴ子機端末７の無線通信を可能にする３台のステーション（基地局）６−１〜６−３を有する。ここで、ＩＰは“Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ”、ＰＢＸは“Ｐｒｉｖａｔｅ Ｂｒａｎｃｈ ｅＸｃｈａｎｇｅｓ”、ＤＥＣＴは“Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”である。

３台のステーション６−１〜６−３は、それぞれＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）３に接続されており、ＩＰ−ＰＢＸ主装置２との通信及び各ステーション６−１〜６−３間での通信を可能にしている。本実施の形態では３台のステーション６−１〜６−３のうち、ステーション６−１はマスターとして設定されており、残りの２台のステーション６−２，６−３はスレーブとして設定されている。ステーション６−１〜６−３に対するマスター、スレーブの設定はＩＰ−ＰＢＸ主装置２にて行われる。以下、ステーション６−１をマスターステーション６−１と呼び、ステーション６−２，６−３をそれぞれスレーブステーション６−２，６−３と呼ぶ。

マスターステーション６−１とスレーブステーション６−２，６−３は、ＩＰ−ＤＥＣＴ子機端末７がこれらのステーション６−１〜６−３間でシームレスに通信が行えるように（即ち、通信が途切れることなくハンドオーバーされるように）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）３を経由して同期がとられる。なお、本実施の形態ではＩＰ−ＤＥＣＴセルステーション４におけるステーションの台数を３台としたが、この台数に限定はない。但し、スレーブステーション６−２，６−３がマスターステーション６−１と同期をとる関係上、スレーブステーションの台数はマスターステーション６−１のリソース能力（例えば、ＣＰＵの処理能力）以内となる。

図２は、マスターステーション６−１とスレーブステーション６−２，６−３それぞれの概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、マスターステーション６−１とスレーブステーション６−２，６−３はそれぞれ同一の構成を採り、ソフトウェア的にマスターとして設定されるか、スレーブとして設定されるかの違いだけである。前述したように、本実施の形態ではステーション６−１をマスターに設定し、ステーション６−２，６−３をスレーブに設定している。以下、マスターステーション６−１を例に挙げてその構成について説明する。

図２において、マスターステーション６−１は、ＤＥＣＴ無線部１０と、イーサネット（登録商標）ＰＨＹ（PHysical laYer）−ＬＳＩ（Large Scale Integration）１１と、記憶部１２と、状態表示部１３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４とを有する。ＤＥＣＴ無線部１０は、図１に示すＩＰ−ＤＥＣＴ子機端末７との間でＤＥＣＴ方式の無線通信を行うためのハードウェア（ＨＷ）とソフトウェア（ＳＷ）とで構成される。イーサネットＰＨＹ−ＬＳＩ１１は、イーサネット（登録商標）ＰＨＹと同期制御部ハードウェアを有する。ＣＰＵ１４は、ＶｏＩＰ（Voice Over Internet Protocol）処理、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）−ＩＰ（Internet Protocol）、ＭＡＣ（Media Access Control）、同期制御部ソフトウェアを有する。ＣＰＵ１４のＶｏＩＰ処理は、ＩＰ−ＤＥＣＴ子機端末７との間で無線通信した双方向音声データをＶｏＩＰパケットに変換する。ＣＰＵ１４のＴＣＰ−ＩＰ及びＭＡＣと、イーサネットＰＨＹ−ＬＳＩ１１のイーサネットＰＨＹは、ＶｏＩＰパケットをＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）経由で他のＶｏＩＰ機器と通信するための各レイヤである。

イーサネットＰＨＹ−ＬＳＩ１１の同期制御部ハードウェアは、ＩＥＥＥ１５８８ Ｖｅｒ．２に準拠したハードウェア・アクセラレータであり、内部に持つＴｉｍｅＳｔａｍｐ（タイムスタンプ）の時刻情報及びクロックレートを、ＩＥＥＥ１５８８ Ｖｅｒ．２プロトコルによってタイミングマスタに同期させるためのハード機能を有する。

ＣＰＵ１４の同期制御部ソフトウェアは、イーサネットＰＨＹ−ＬＳＩ１１の同期制御部ハードウェアを制御して、ＩＥＥＥ１５８８ Ｖｅｒ．２プロトコルによる同期を実現するためのソフトウェアである。この同期制御部ソフトウェアは、Ｍａｓｔｅｒ（マスター）／Ｓｌａｖｅ（スレーブ）の２つのモードを有する。本実施の形態では、マスターステーション６−１の同期制御部ソフトウェアにはマスターモードが設定され、スレーブステーション６−２，６−３それぞれの同期制御部ソフトウェアにはスレーブモードが設定される。記憶部１２は、スレーブステーション６−２，６−３それぞれにおけるネットワーク状況データの記録用に用いられる。状態表示部１３は、診断結果の表示（ＬＥＤ）に使用する。

マスターステーション６−１とスレーブステーション６−２，６−３との間の同期メッセージのやりとりは図９のシーケンス図に示した通りであるので、説明は省略する。なお、図９のマスターステーションはマスターステーション６−１に対応し、図９のスレーブステーション（１）はスレーブステーション６−２に対応し、スレーブステーション（２）はスレーブステーション６−３に対応する。

図３は、スレーブステーション６−２，６−３それぞれにおける同期確立処理を示すフローチャートである。なお、スレーブステーション６−２，６−３では、同様の同期確立処理が行われるので、主にスレーブステーション６−２について説明する。同図において、スレーブステーション６−２のＣＰＵ１４は、まず伝播遅延値を確認する（ステップＳ１）。即ち、図９に示すＳｙｎｃの遅延時間（Ｔ２−Ｔ１）と、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑの遅延時間（Ｔ４−Ｔ３）の平均値を求め、その結果を伝播遅延値とする。なお、スレーブステーション６−３においては、図９に示すＳｙｎｃ（Ｔ１）の遅延時間（Ｔ２’−Ｔ１）と、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ（Ｔ４’）の遅延時間（Ｔ４’−Ｔ３’）の平均値を求め、その結果を伝播遅延値とする。

スレーブステーション６−２のＣＰＵ１４は、伝播遅延値を確認した後、伝播遅延値が保存値から大きく外れているか、または、保存値が存在しないかどうか判定する（ステップＳ２）。即ち、伝播遅延値と保存値との差が所定の閾値を超えているかどうか判定する。この場合、伝播遅延値と比較する保存値は例えば学習値であり、スレーブステーション６−２のＣＰＵ１４の同期制御部ソフトウェアに保存されている。ステップＳ２の判定において、保存値が存在しない場合も含め伝播遅延値が保存値から大きく外れていると判断した場合（即ち、伝播遅延値と保存値との差が所定の閾値を超えると判断した場合（「Ｙｅｓ」と判断した場合）、スレーブステーション６−２のＣＰＵ１４は、伝播遅延の保存値を一旦破棄し（ステップＳ２−１）、高速で同期を確立する高速同期確立モードに入る（ステップＳ３）。これに対して、伝播遅延値が保存値から大きく外れていないと判断した場合（即ち、伝播遅延値と保存値との差が所定の閾値以下と判断した場合（「Ｎｏ」と判断した場合）、スレーブステーション６−２のＣＰＵ１４は、通常の速度で同期を確立する同期確立モードに入る（ステップＳ４）。

同期確立モード及び高速同期確立モードのいずれか一方のモードに入った後、同期維持モードに入り、今回確認した伝播遅延値を保存する（ステップＳ５）。次いで、同期維持されているかどうか判定し（ステップＳ６）、同期維持されている場合（ステップＳ６で「Ｙｅｓ」と判断した場合）、ステップＳ５に戻る。これに対して、同期維持されていない場合（ステップＳ６で「Ｎｏ」と判断した場合）は、同期が外れたとしてステップＳ１に戻り、再度伝播遅延値を確認し、上記同様の処理を行う。

ＩＥＥＥ１５８８Ｖｅｒ．２における同期メッセージは、同期維持・同期捕捉（初めて同期をとるという意味合い）時、共に１秒周期としている。但し、同期捕捉時間短縮のため、短周期でメッセージ交換するオプション規定が有る。同期維持・同期捕捉時、共に1秒よりも短い周期にすることで、ネットワーク環境が悪い（例えば、ジッタが大きい）場合に有効である。

本実施の形態では、メッセージの１秒周期をスロット「０」からスロット「９９」までの１００個のタイムスロットに分割し、その一部であるスロット「９０」からスロット「９９」までの１０個を全てのスレーブステーションで共有する高速同期確立モード専用に割り当てるようにしている。同期補足に時間がかかりそうなスレーブステーションを順次高速同期確立モードに入れて高速に同期確立する。

図４は、高速同期確立モードにおけるタイムスロット制御を説明するための図である。同図は、スレーブステーション６−３（Ｓｌａｖｅ３）が高速同期確立をする例を示している。前述したように、ＩＥＥＥ１５８８Ｖｅｒ．２規格のメッセージ周期の１秒間を１００個のタイムスロットに分割し、各ステーションにタイムスロットを割り当てる。この場合、同期維持モードでは、スロット「０」にはマスターステーション６−１から全てのスレーブステーション６−２〜６−８９に向けて送信されるＳｙｎｃメッセージに割り当てられる。スロット「１」にはスレーブステーション６−２が割り当てられ、マスターステーション６−１との間で通信するＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑ、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐに使用される。スロット「２」にはスレーブステーション６−３が割り当てられ、マスターステーション６−１との間で通信するＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑ、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐに使用される。以後同様となり、スロット「８８」にはスレーブステーション６−８８が割り当てられ、スロット「８９」にはスレーブステーション６−８９が割り当てられる。なお、図４にはスレーブステーション６−４〜６−８９を示しているが、本実施の形態ではこれらのスレーブステーション６−４〜６−８９は有していない。

一方、高速同期確立モードでは、スロット「９０」〜「９９」に１台〜数台のスレーブステーションが割り当てられる。この一部のタイムスロット（スロット「９０」〜「９９」）を高速同期確立モード専用として全ステーションで共有する。図４では、スレーブステーション６−３（Ｓｌａｖｅ３）が高速同期確立モードを使用している。この一部のタイムスロットを全ステーションで共有するため、高速同期確立モードに一度に入る台数は１台か、リソースが許せば数台も可能である。なお、対象となるスレーブステーションの台数が限られるため、マスターステーション６−１が短周期で送信するＳｙｎｃ２はマルチキャストでなくユニキャストで送信するようにしてもよい。高速同期確立モードでは、２０ｍｓｅｃのセット（Ｓｙｎｃ２，Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ，Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐの１組のメッセージ）を５回繰り返すようにしている。

図５は、マスターステーション６−１とスレーブステーション６−２，６−３との間の高速同期確立モードの要求・許可の動作の一例を示すシーケンス図である。この図では、スレーブステーション６−３が高速同期確立モードを要求しており、マスターステーション６−１に対して高速同期確立モード要求を送信することで、マスターステーション６−１から高速同期確立モード許可が送信される。スレーブステーション６−３は、マスターステーション６−１からの高速同期確立モード許可を受信すると、高速同期確立モードに入る。そして、同期確立が完了すると、マスターステーション６−１に対して高速同期確立モード完了報告を送信する。マスターステーション６−１は、スレーブステーション６−３からの高速同期確立モード完了報告を受けると、スレーブステーション６−３に対して同期維持モード・スロット割り当てを送信する。

スレーブステーション６−３による高速同期確立モード中はスレーブステーション６−２から高速同期確立モード要求が送信されても受け付けられることはない。スレーブステーション６−３による高速同期確立モードが完了して、マスターステーション６−１から同期維持モード・スロット割り当てが行われた後は、スレーブステーション６−２から高速同期確立モード要求があると、マスターステーション６−１はその要求を許可する。これにより、スレーブステーション６−２において高速同期確立が行われる。

このように、高速同期確立モード専用スロットは全ステーションで共有するが、一度に限られた台数しか使用できないため、高速同期確立モードの要求・許可メッセージ制とする。許容可能な台数を超えた要求にはマスターステーションが許可を与えず、リソースに空きが出るまで待たせておく。なお、高速同期確立モード用のＳｙｎｃ２はネットワークリソース節約のため、高速同期確立モード許可中だけの送信でもよい。

図６は、スレーブステーション６−２における高速同期確立モードを示すシーケンス図である。劣悪なネットワーク状況下では、同期確立するためのメッセージの伝播時間にジッタが生じて正常に補正ができない場合が多発する。特に、同期確立中にこのような状況になると、１秒周期の通常の同期確立では収束に非常に時間がかかってしまう。これに対し、高速同期確立では短周期で同期確立のメッセージ（Ｓｙｎｃ２，Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ，Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ）をマスターステーションとスレーブステーションとの間で交換して、補正の頻度を上げるので、収束時間を早めることができる。

高速同期確立モードではＳｙｎｃ２、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ及びＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐを１セットとする短周期の同期メッセージの送受信を２０ｍｓｅｃ毎に５セットまで繰り返して各セットにおいて補正を行うが、正常に補正ができないセット（ある判定基準によって補正不可と判断したセット）があっても通常の同期確立に必要な１秒の周期を要することなく、以降のセットにて補正を行うことが可能となる。図６は、１番目のセットと４番目のセットで正常補正できていないが１秒の周期を要することなく２番目のセットと５番目のセットで正常補正が行われる例を示している。同期確立が収束せず正常補正できない場合（例えば、結果的に同期捕捉に至らなかった場合や同期維持中に同期が外れた場合など）、スレーブステーション６−２のＣＰＵ１４が、その旨を状態表示部１３に表示する。

図７は、スレーブステーション６−２，６−３それぞれにおける同期維持モードを示すシーケンス図である。同期維持モードは同期確立した後に行われる。同期維持モードでは、マスターステーション６−１が短周期のＳｙｎｃ２をマルチキャストで送信し、スレーブステーション６−２，６−３それぞれがそれを受信して保存する。即ち、スレーブステーション６−２においては（Ｔ２−Ｔ１）を保存し、スレーブステーション６−３においては（Ｔ２’−Ｔ１）を保存する。スレーブステーション６−２は、５セット分のＳｙｎｃ２を受信した後、保存した（Ｔ２−Ｔ１）の中から補正に最適なものを選択し、自身で使用する同期信号の位相とレートを補正する。スレーブステーション６−３も同様に、５セット分のＳｙｎｃ２を受信した後、保存した（Ｔ２’−Ｔ１）の中から補正に最適なものを選択し、自身で使用する同期信号の位相とレートを補正する。なお、短周期のＳｙｎｃのメッセージは、高速同期引き込みモードが無い場合は止めておいてもよい（ネットワークリソースの節約のため）。

このように実施の形態における通信システム１によれば、メッセージの１秒周期をスロット「０」からスロット「９９」までの１００個のタイムスロットに分割し、その一部であるスロット「９０」から「９９」までの１０個を高速同期確立モードに割り当て、高速同期確立モードにおいて、マスターステーション６−１とスレーブステーション６−２，６−３との間でＳｙｎｃ２、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ／Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐの各メッセージの送受信を行うことによりスレーブステーション６−２，６−３における同期確立を行うので、マスターステーションに６−１に不要な負荷をかけることなくスレーブステーション６−２，６−３における同期確立の短縮化を図ることができる。

また、高速同期確立モードに入る前に、スレーブステーション６−２，６−３からマスターステーション６−１に対して高速同期確立モード要求を送信し、この高速同期確立モード要求に応じて、マスターステーション６−１からスレーブステーション６−２，６−３に対して高速同期確立モード許可を送信するといった、高速同期確立モードに対する要求と許可をメッセージ制にしたので、許容可能な台数（スレーブステーションの台数）を超えた要求があった場合に、マスターステーション６−１が許可を与えないようにでき、これによって、マスターステーション６−１における不要な負荷を抑えることができる。

また、高速同期確立モードにおいて、マスターステーション６−１とスレーブステーション６−２，６−３との間で所定のメッセージの送受信を行う毎に、スレーブステーション６−２，６−３にて該スレーブステーション６−２，６−３で使用する同期信号の位相とレートの補正を行うので、劣悪なネットワーク状況下であっても正常な補正を行える。

（実施の形態の変形例）
図８は、スレーブステーション６−２における高速同期確立モードの変形例を示すシーケンス図である。前述した図６に示す高速同期確立モードは、Ｓｙｎｃ２、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ及びＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐを１セットとする短周期の同期メッセージの送受信を２０ｍｓｅｃ毎に５セットまで繰り返して各セットにおいて補正を行うようにしたが、本変形例では、セット毎に（Ｔ２−Ｔ１）及び（Ｔ４−Ｔ３）を保存し、５セット行った後に、保存した５セット分の（Ｔ２−Ｔ１）及び（Ｔ４−Ｔ３）の中から最適なものを選択して補正を行うようにしたものである。最適な値の選択方法としては、例えば（Ｔ２−Ｔ１）及び（Ｔ４−Ｔ３）の最小値を使用する方法が挙げられる。

このように、高速同期確立モードにおいて、マスターステーション６−１とスレーブステーション６−２，６−３との間で所定のメッセージの送受信を行う毎に、スレーブステーション６−２，６−３にて遅延時間の測定結果の保存を行い、測定結果の中から最適な値を用いてスレーブステーション６−２，６−３で使用する同期信号の位相とレートの補正を行うので、劣悪なネットワーク状況下であっても正常な補正が可能となり、また該補正を一度で済ませることから、同期補正の処理負荷を低減できる。

本発明は、マスターステーションに不要な負荷をかけることなくスレーブステーションにおける同期確立の短縮化を図ることができるといった効果を有し、例えばＩＥＥＥ１５８８Ｖｅｒ．２に準拠した通信システムへの適用が可能である。

１ 通信システム
２ ＩＰ−ＰＢＸ主装置
４ ＩＰ−ＤＥＣＴセルステーション
５ ＩＰ電話端末
６−１ マスターステーション
６−２，６−３ スレーブステーション
７ ＩＰ−ＤＥＣＴ子機端末
１０ ＤＥＣＴ無線部
１１ イーサネットＰＨＹ−ＬＳＩ
１２ 記憶部
１３ 状態表示部
１４ ＣＰＵ

本発明は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等のローカルネットワーク経由で機器間の同期を取るプロトコルであるＩＥＥＥ１５８８Ｖｅｒ．２に準拠した通信システムに用いて好適な同期確立方法に関する。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、マスターステーションに不要な負荷をかけることなくスレーブステーションにおける同期確立の短縮化を図ることができる同期確立方法を提供することを目的とする。

本発明の同期確立方法は、マスターステーションとスレーブステーションとの間でネットワークを介して同期確立を行う同期確立方法であって、メッセージ周期を所定数のタイムスロットに分割するステップと、前記所定数のタイムスロットの一部を高速同期確立モードに割り当てるステップと、前記高速同期確立モードにおいて、前記マスターステーションと前記スレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行うことにより同期確立を行うステップと、前記高速同期確立モードに入る前に、前記スレーブステーションから前記マスターステーションに対して高速同期確立モード要求を送信するステップと、前記高速同期確立モード要求に応じて、前記マスターステーションから前記スレーブステーションに対して高速同期確立モード許可を送信するステップと、を有する。

上記方法によれば、メッセージの周期（例えば、１秒）を所定数のタイムスロット（例えば、スロット「０」からスロット「９９」までの１００個）に分割し、その一部（例えば、スロット「９０」からスロット「９９」までの１０個）を高速同期確立モードに割り当て、高速同期確立モードにおいて、マスターステーションとスレーブステーションとの間で所定のメッセージ（例えば、Ｓｙｎｃ２、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑ／Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐ）の送受信を行うことによりスレーブステーションにおける同期確立を行うので、マスターステーションに不要な負荷をかけることなくスレーブステーションにおける同期確立の短縮化を図ることが可能となる。また、高速同期確立モードに対する要求と許可をメッセージ制にすることで、許容可能な台数を超えた要求があった場合に、マスターステーションが許可を与えないようにでき、これによって、マスターステーションにおける不要な負荷を抑えることが可能となる。

Claims (8)

1. マスターステーションとスレーブステーションとの間でネットワークを介して同期確立を行う同期確立方法であって、
   メッセージ周期を所定数のタイムスロットに分割するステップと、
   前記所定数のタイムスロットの一部を前記スレーブステーションの１のスレーブステーションに割り当てるステップと、
   前記割り当てたタイムスロットにおいて、前記マスターステーションと前記１のスレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行うことにより同期確立を行うステップと、
   を有する同期確立方法。
2. マスターステーションとスレーブステーションとの間でネットワークを介して同期確立を行う同期確立方法であって、
   メッセージ周期を所定数のタイムスロットに分割するステップと、
   前記所定数のタイムスロットの一部を高速同期確立モードに割り当てるステップと、
   前記高速同期確立モードにおいて、前記マスターステーションと前記スレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行うことにより同期確立を行うステップと、
   を有する同期確立方法。
3. 請求項２に記載の同期確立方法であって、
   前記高速同期確立モードに入る前に、
   前記スレーブステーションから前記マスターステーションに対して高速同期確立モード要求を送信するステップと、
   前記高速同期確立モード要求に応じて、前記マスターステーションから前記スレーブステーションに対して高速同期確立モード許可を送信するステップと、
   を有する同期確立方法。
4. 請求項２又は請求項３に記載の同期確立方法であって、
   前記高速同期確立モードにおいて、前記マスターステーションと前記スレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行い、前記スレーブステーションにて補正可能と判断した場合に該スレーブステーションで使用するクロックの位相とレートの補正を行う同期確立方法。
5. 請求項２又は請求項３に記載の同期確立方法であって、
   前記高速同期確立モードにおいて、前記マスターステーションと前記スレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行う毎に、前記スレーブステーションにて遅延時間の測定結果の保存を行い、前記測定結果の中から最適な値を用いて前記スレーブステーションで使用する同期信号の位相とレートの補正を行う同期確立方法。
6. 請求項５に記載の同期確立方法であって、
   前記最適な値は、最小値である同期確立方法。
7. 請求項２又は請求項３に記載の同期確立方法であって、
   保存値が存在しない場合も含め伝播遅延値が保存値から大きく外れている場合、伝播遅延の前記保存値を一旦破棄し、前記高速同期確立モードに入る同期確立方法。
8. マスターステーションとスレーブステーションとの間でネットワークを介して同期確立を行う同期確立システムであって、
   メッセージ周期を所定数のタイムスロットに分割し、
   前記所定数のタイムスロットの一部を前記スレーブステーションの１のスレーブステーションに割り当て、
   前記割り当てたタイムスロットにおいて、前記マスターステーションと前記１のスレーブステーションとの間で所定のメッセージの送受信を行うことにより同期確立を行う、
   同期確立システム。

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