JP2016005214A - ネットワークシステム、車載システム、時刻同期方法、ノードおよびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するネットワークシステムにおいて、より同期処理の時間を短縮する技術を提供する。
【解決手段】ネットワークシステムは、ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成し、マスタとして機能するノードを含む複数のノードを備え、前記複数のノードの夫々は、前記マスタを示すマスタ情報と、前記時刻同期網の論理トポロジを示すトポロジ情報と、を含む同期情報を格納する記憶手段と、自ノードを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段が、前記記憶手段に格納された前記同期情報を、前記時刻同期網における自ノードの同期情報として、自ノードを起動することにより、前記時刻同期網を形成する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、ネットワークシステム、車載システム、時刻同期方法、ノードおよびプログラムに関する。

現在、時刻同期プロトコルとして、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１ＡＳ、ＩＥＥＥ１５８８等がある。

例えば、特許文献１には、ＩＥＥＥ１５８８で規定されたプロトコルを用いて時刻同期を行う方法が記載されている。

また、特許文献２には、時刻同期網を構成する伝送装置において、運用系から待機系への系切り替えの際に、時刻情報等を運用系から待機系に引き渡すことが記載されている。

また、特許文献３には、基準時刻値を持つ基準局装置と、ローカル時刻値を持つローカル装置との間で時刻同期を行う方法が記載されている。特許文献３には、基準局装置がローカル局装置にローカル時刻値を初期化する命令を送信し、その後、ローカル時刻値を更新すべきタイミングを決定して、ローカル時刻値の修正値をローカル局装置に送信することにより時刻同期を行う方法が記載されている。

特許第５３７７６６３号公報 特開２０１３−２４３６５１号公報 特開２０１４−３５７３号公報

時刻同期プロトコルのうち、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳに規定されたプロトコルでは、複数のノードが含まれるネットワークシステムが起動すると、ネットワーク全体に対しての時刻供給源となるマスタを決定するための選別動作を規定している。このマスタの選別は、例えば、上記複数のノードのうち、隣接ノード間の遅延時間を計測し、最もクロックの精度がよいノードをマスタとする方法が挙げられる。また上記プロトコルでは、上記マスタから他のノード（スレーブ）に対し、時刻情報を配信することを規定している。このプロトコルでは、例えば、マスタをルートとした同期網（スパニングツリー）を構築することにより、時刻情報を配信するためのネットワーク（同期網）を、構築する。なお、ここでいう時刻とは、各ノードが内部に備えるカウンタの値のことを指す。

近年、自動車においても、運転支援による安全性向上や車内空間の快適性向上のため、時刻同期網の技術を適用することが検討されている。自動車に搭載された車載システムは、例えば、自動車の周辺を監視するための周辺監視システムや車内の各座席に設置された再生装置からなるマルチメディアシステムが挙げられる。周辺監視システムでは、例えば、車両の前後左右に設置されたカメラの時刻を同期させることで、同時刻に撮影された画像の撮影時刻を同期させる。また、マルチメディアシステムでは、各座席に設置された再生装置の再生時刻を同期させることで、複数の再生装置で再生される映像および／または音声の再生時刻を一致させる。

このような車載システムは、エンジンの始動後または当該システムの起動後、短時間で利用者にサービスを提供することが好ましい。周辺監視システムの場合、システムの起動後、例えば、１．５秒以内に画面を表示しなければならないといった要件を満たすことが好ましい。

しかしながら、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳに規定されたプロトコルを用いたシステムでは、エンジンを始動させるたびに同期網構築から行うことになるため、同期確立までに時間がかかる可能性がある。したがって、このようなシステムでは、当該システムのサービスを提供するまでに時間を要してしまう。

また、上述した特許文献１から３の技術では、システムの起動時における同期網構築に要する時間の短縮については開示されていないため、システムの同期処理に時間がかかってしまう可能性がある。

例えば、特許文献２に記載の伝送装置は、運用系から待機系への系の切り替えの際に、運用系から待機系に時刻情報が引き渡されることにより、上位装置との時刻同期にかかる時間を短縮している。しかし、特許文献２には、この伝送装置の起動時における上位装置との時刻同期については、記載されていない。そのため、特許文献２に記載の技術では、伝送装置を起動したとき、運用系または待機系と上位装置との時刻同期網の構築に時間がかかってしまう可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば車載システムのような、ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するネットワークシステムにおいて、より同期処理の時間を短縮する技術を提供することにある。

本発明の一態様に係るネットワークシステムは、ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するネットワークシステムであって、マスタとして機能するノードを含む複数のノードを備え、前記複数のノードの夫々は、前記マスタを示すマスタ情報と、前記時刻同期網の論理トポロジを示すトポロジ情報と、を含む同期情報を格納する記憶手段と、自ノードを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段が、前記記憶手段に格納された前記同期情報を、前記時刻同期網における自ノードの同期情報として、自ノードを起動することにより、前記時刻同期網を形成する。

本発明の一態様に係る車載システムは、時刻同期網を構成し、マスタとして機能するノードを含む複数のノードを備え、前記複数のノードの夫々は、前記マスタを示すマスタ情報と、前記時刻同期網の論理トポロジを示すトポロジ情報と、を含む同期情報を格納する記憶手段と、自ノードを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段が、前記記憶手段に格納された前記同期情報を、前記時刻同期網における自ノードの同期情報として、自ノードを起動することにより、前記時刻同期網を形成する。

本発明の一態様に係る時刻同期方法は、マスタとして機能するノードを含む複数のノードを備え、ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するシステムの時刻同期方法であって、前記複数のノードの夫々は、前記マスタを示すマスタ情報と、前記時刻同期網の論理トポロジを示すトポロジ情報と、を含む同期情報を格納し、前記格納された前記同期情報を、前記時刻同期網における自ノードの同期情報として、自ノードを起動することにより、前記時刻同期網を形成する。

本発明の一態様に係るノードは、ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するネットワークシステムに含まれるノードであって、マスタを示すマスタ情報と、前記時刻同期網の論理トポロジを示すトポロジ情報と、を含む同期情報を格納する記憶手段と、前記記憶手段に格納された前記同期情報を、前記時刻同期網における自身の同期情報として、自身を起動する制御手段と、を備える。

本発明の一態様に係るプログラムは、ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するネットワークシステムに含まれるノードを含むコンピュータに、マスタを示すマスタ情報と、前記時刻同期網の論理トポロジを示すトポロジ情報と、を含む同期情報を格納する処理と、前記同期情報を、前記時刻同期網における自身の同期情報として、自身を起動する処理と、を実行させる。

本発明によれば、ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するネットワークシステムにおいて、より同期処理の時間を短縮することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るネットワークシステムに含まれるノードの機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るネットワークシステムにおける同期情報生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係るネットワークシステムにおける時刻同期処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る車載システムの構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車載システムにおける時刻同期処理の流れを説明するための図である。 本発明の第３の実施の形態に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係るネットワークシステムに含まれるノードの機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の各実施形態に係るノードのハードウェア構成の一例を示す図である。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態に係るネットワークシステムの構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。

本実施の形態に係るネットワークシステム１００は、ネットワーク構成が動的に変化しない（固定の）時刻同期網を構成するシステムであるとする。ネットワーク構成が動的に変化しないとは、例えば、ネットワークトポロジ、伝送経路、伝送方式等が動的に変化しないことを示す。ネットワークシステム１００は、例えば、車載システム等が挙げられるが本発明はこれに限定されるものではない。

図１に示す通り、ネットワークシステム１００は、複数のノード（１１０ａ〜１１０ｄ）を含んでいる。なお、本実施の形態に係るネットワークシステム１００には、４つのノードが含まれることを例に説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。ネットワークシステム１００に含まれるノードの数は、任意である。ネットワークシステム１００は、時刻同期網を構成している。

複数のノードのうちの１つのノードは、時刻同期網を構成するネットワークシステム１００におけるマスタ（マスタノードとも呼ぶ）として機能し、その他のノードはスレーブとして機能する。本実施の形態では、ノード１１０ａをマスタとし、その他のノード（１１０ｂ〜１１０ｄ）の夫々をスレーブとして説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、マスタであるノード１１０ａをマスタ１１０ａとも呼び、スレーブであるノード（１１０ｂ〜１１０ｄ）を夫々スレーブ１１０ｂ〜スレーブ１１０ｄとも呼ぶ。

なお、本実施の形態では、複数のノード１１０ａ〜１１０ｄの夫々を区別しない場合、または、総称する場合には、これらをノード１１０と呼ぶ。

次に、図２を参照してノード１１０の機能構成について説明する。図２は、本実施の形態に係るネットワークシステム１００に含まれる各ノードの機能構成の一例を示す機能ブロック図である。

図２に示す通り、ノード１１０は、制御部１１１、記憶部１１２、遅延時間計測部１１３、送受信部１１４および補正部１１５を備えている。なお、図２は、本発明に特有な構成について表現したものであり、図２に示すノード１１０が、図２に示されていない機能を有していてもよいことは言うまでもない。

記憶部１１２には、マスタ情報と、トポロジ情報と、遅延時間情報とが格納されている。以降、記憶部１１２に格納されている上記情報をまとめて、同期情報とも呼ぶ。

マスタ情報は、複数のノード（１１０ａ〜１１０ｄ）の内、マスタを示す情報である。マスタ情報は、マスタを識別可能な情報であればよく、例えば、マスタであるノード１１０ａのノード名であってもよい。マスタは、最も高いクロック精度を有するノードである。

トポロジ情報は、時刻同期網を構築するノード間の接続関係を示す論理トポロジである。トポロジ情報は、例えば、自ノードとマスタとの接続形態、自ノードの下位に接続されているノードを示す情報および接続形態等の情報が含まれる。

遅延時間情報とは、自ノードと、１または複数の隣接ノードの夫々との間の遅延時間を示す情報である。

なお、記憶部１１２は、ノード１１０の夫々に内蔵されるものであってもよいし、ノード１１０とは別個の記憶装置で実現されるものであってもよい。

遅延時間計測部１１３は、送受信部１１４が送受信した、遅延時間を計測するためのパケットの送受信の時間を示す情報から、自ノードと隣接ノードとの間の遅延時間を計測する。遅延時間計測部１１３は、計測した遅延時間を示す情報を制御部１１１に供給する。

送受信部１１４は、隣接ノードの夫々から信号を受信する。また、送受信部１１４は、隣接ノードの夫々に対し、信号を送信する。例えば、送受信部１１４は、遅延時間計測部１１３による遅延時間の計測のためのパケットを、送受信する。送受信部１１４は、遅延時間を計測するためのパケットの送受信を行った場合、この送受信の時間を示す情報を遅延時間計測部１１３に供給する。

また、下位ノードを有するノード１１０の送受信部１１４は、下位ノードに対し、同期をとる（同期処理を行う）ための信号（同期信号）を送信する。また、上位ノードを有するノード１１０の送受信部１１４は、上位ノードからの同期信号を受信する。送受信部１１４は、上位ノードから同期信号を受信すると、受信した信号を補正部１１５に供給する。

なお、上位ノードとは、自ノードに隣接するノードのうち、マスタまたはマスタ側に接続されたノードのことであり、下位ノードとは、自ノードに隣接するノードのうち、マスタから離れる方に接続されたノードのことである。

補正部１１５は、同期情報に含まれる遅延時間情報を用いて、自ノードの時刻情報を補正する。時刻情報とは、自ノードのカウンタ値であってもよいし、時刻そのものを示す情報であってもよい。なお、本実施の形態の形態では、時刻情報として、カウンタ値を採用する。例えば、送受信部１１４が受信した同期情報が現在時刻を示すカウンタ値Ｔであり、遅延時間情報で示される遅延時間がｔであるとき、補正部１１５は、カウンタ値Ｔに遅延時間ｔを加算することにより、自身の時刻情報（カウンタ値）を補正する。

制御部１１１は、ノード１１０全体を制御する手段である。

制御部１１１は、ネットワークシステム１００に含まれる複数のノードのうち、最も高いクロック精度を有するノードをマスタとして選定する機能を有する。最も高いクロック精度を有するノードの選定方法は、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ等の時刻同期プロトコルに従って、自動的に選定されるものである。

例えば、制御部１１１は、自ノードが時刻同期網に入るとき（例えば、自ノードが最初に起動したとき）に、自ノードのクロックの特性等を示すデータセットを、他のノードに送信するよう、送受信部１１４を制御する。そして、送受信部１１４を介して受信した他のノードのデータセットと、自ノードのデータセットとを用いて、最も高いクロック精度を有するノードをマスタとして選定する。

なお、この最も高いクロック精度を有するノードの選定を行うアルゴリズムは、所定の閾値を与えることにより、特定のノードが必ずマスタとして選定されるように構成されるものであってもよい。この場合、制御部１１１は、このアルゴリズムに従って、上記特定のノードをマスタとして選定することができる。

また、制御部１１１は、選定されたマスタをルートとする時刻同期網を構築し、自ノードのトポロジ情報を生成する。

制御部１１１は、選定したマスタを示すマスタ情報、生成したトポロジ情報、および、遅延時間計測部１１３から供給された遅延時間情報を同期情報として、記憶部１１２に格納する。

また、制御部１１１は、記憶部１１２に記憶された同期情報を読み出す。そして制御部１１１は、当該同期情報に含まれるマスタ情報から、自ノードがマスタか否かを判定する機能を有する。具体的には、制御部１１１は、マスタ情報が、自ノードを示す情報である場合、自ノードがマスタであると判定し、マスタ情報が、自ノードを示す情報ではない場合、自ノードがスレーブであると判定する。

そして、制御部１１１は、上記判定結果に基づき、各ノードを読み出した同期情報に含まれるトポロジ情報と遅延時間情報とを有するマスタまたはスレーブとして起動する。これにより、ネットワークシステム１００は、各ノード１１０の起動と同時に、時刻同期網を復元（形成）することができる。

なお、各ノード１１０の起動後の動作については、図面を変えて、後述する。

（同期情報生成処理について）
次に、図３を参照して、本実施の形態に係るネットワークシステム１００における同期情報生成処理について説明を行う。図３は、本実施の形態に係るネットワークシステム１００における同期情報生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、ネットワークシステム１００の起動後、ネットワークシステム１００の各ノード１１０の制御部１１１は、時刻同期プロトコルに従って、ネットワークシステム１００に含まれる複数のノードのうち、最も高いクロック精度を有するノードをマスタとして選定する（ステップＳ３１）。

次に、ネットワークシステム１００の各ノード１１０の制御部１１１は、ステップＳ３１にて選定されたマスタをルートとする時刻同期網を構築し、自ノードのトポロジ情報を生成する（ステップＳ３２）。

次に、ノード１１０の遅延時間計測部１１３は、送受信部１１４から遅延時間を計測するためのパケットを送受信し、隣接するノード（隣接ノード）との間の遅延時間を計測する（ステップＳ３３）。なお、ステップＳ３３は、ステップＳ３１またはステップＳ３２より前に行われてもよい。

その後、各ノードの制御部１１１は、以下の（１）〜（３）の情報を同期情報として記憶部１１２に格納する（ステップＳ３４）。
（１）ステップＳ３１において、マスタとして選定されたノードを示すマスタ情報。
（２）ステップＳ３２において、構築された時刻同期網の各ノードにおけるトポロジ情報。
（３）ステップＳ３３において、遅延時間計測部１１３が計測した、自ノードと隣接する１または複数のノードの夫々との間の遅延時間を示す遅延時間情報。

なお、マスタ１１０ａの制御部１１１は、遅延時間情報として遅延時間がゼロであることを示す情報を記憶部１１２に格納してもよいし、遅延時間情報を格納しなくてもよい。

以上により、ネットワークシステム１００は、同期情報生成処理を終了する。

（時刻同期処理について）
次に、図４を参照して、本実施の形態に係るネットワークシステム１００における時刻同期処理について説明を行う。図４は、本実施の形態に係るネットワークシステム１００における時刻同期処理の流れの一例を示すフローチャートである。

なお、以下の説明では、上述した同期情報生成処理において、ノード１１０ａがマスタであると選定されたことを例に説明を行う。また、その他のノード１１０ｂ〜ノード１１０ｄは、図１に示す通り、ノード１１０ａと接続している。つまり、ノード１１０ｂ〜ノード１１０ｄの夫々の隣接ノードは、ノード１１０ａ（マスタ１１０ａ）であるとする。

まず、ネットワークシステム１００の各ノード１１０を起動すると、各ノードの制御部１１１は、記憶部１１２に記憶された同期情報を読み出す（ステップＳ４１）。

そして、制御部１１１は、読み出した同期情報に含まれるマスタ情報を参照し、自ノードがマスタか否かを判定する（ステップＳ４２）。自ノードがマスタである場合、（ステップＳ４２にてＹＥＳ）、制御部１１１は、自ノードをマスタとして起動する（ステップＳ４３）。一方、自ノードがスレーブである場合、（ステップＳ４２にてＮＯ）、制御部１１１は、自ノードをスレーブとして起動する（ステップＳ４４）。

なお、ステップＳ４３およびステップＳ４４において、各ノードを起動する際、制御部１１１は、自ノードのトポロジ情報および遅延時間情報が、ステップＳ４１で読み出した同期情報に含まれるトポロジ情報および遅延時間情報であるとして、自ノードを起動する。

これにより、ネットワークシステム１００は、各ノード１１０の起動と同時に、時刻同期網を復元（形成）することができる。

マスタ１１０ａの起動後（ステップＳ４３の後）、マスタ１１０ａの送受信部１１４は、隣接するスレーブ１１０ｂ〜スレーブ１１０ｄの夫々に対し、同期をとるための同期信号として、マスタ１１０ａの現在時刻を示す現在時刻情報を送信（配信）し（ステップＳ４５）、処理を終了する。現在時刻情報は、自ノードのクロックのカウンタ値であってもよいし、例えば、ナノ秒などの単位で表される時間の値であってもよい。また、この時間の値は、上記カウンタ値から変換されたものであってもよい。このとき、制御部１１１は、カウンタ値をナノ秒等の時間の値に変換する機能を有していてもよい。

スレーブ１１０ｂ〜スレーブ１１０ｄの夫々の送受信部１１４は、自ノードの起動後（ステップＳ４４の後）、マスタ１１０ａから送信された現在時刻情報を受信する（ステップＳ４６）。スレーブ１１０ｂ〜スレーブ１１０ｄの夫々の隣接ノードはマスタ１１０ａであるため、スレーブ１１０ｂ〜スレーブ１１０ｄの夫々の補正部１１５は、ステップＳ４１において制御部１１１が読み出した同期情報に含まれる遅延時間情報を制御部１１１から受け取り、当該遅延時間情報を用いて、自ノードのカウンタ値を補正する（ステップＳ４７）。

例えば、ステップＳ４６にて、送受信部１１４が受信した現在時刻情報が、カウンタ値Ｔであり、遅延時間情報で示される遅延時間がｔであるとき、補正部１１５は、カウンタ値Ｔに遅延時間ｔを加算することにより、自身のカウンタ値を補正する。これにより、スレーブ１１０ｂ〜スレーブ１１０ｄの夫々は、マスタ１１０ａとの時刻の同期を行うことができる。

なお、ステップＳ４６において、マスタ１１０ａから現在時刻情報を受信したスレーブが、下位のノードと隣接している場合、当該スレーブは、ステップＳ４７において補正したカウンタ値を現在時刻情報として、下位のスレーブに送信する。上記下位のスレーブは、上位のスレーブから受け取った現在時刻情報と、自ノードの遅延時間情報とを用いて、自身のカウンタ値を補正する。

（効果）
本実施の形態に係るネットワークシステム１００によれば、より同期処理の時間を短縮することができる。

なぜならば、ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するネットワークシステム１００に含まれる複数のノード１１０の夫々が、記憶部１１２に格納された同期情報を、時刻同期網における自ノードの同期情報として、自ノードを起動することにより、前記時刻同期網を形成するからである。このとき、上記同期情報には、時刻同期網におけるマスタを示す情報と、時刻同期網の論理トポロジを示すトポロジ情報とが含まれている。

これにより、ノード１１０は、自ノードがマスタか否か、自ノードに隣接しているノードは何か、を示す同期情報を保持した状態で起動する。したがって、ネットワークシステム１００は、各ノード１１０を起動させることで、時刻同期網を生成することができる。

本実施の形態に係るネットワークシステム１００は、ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成している。そのため、パケットの送受信等を行うことにより構築された時刻同期網と、以前に同様の方法により構築された時刻同期網とは、同じネットワーク構成となる。そのため、本実施の形態に係るネットワークシステム１００のように、上記同期情報を保持した状態で各ノードを起動させることにより、生成された時刻同期網は、パケットの送受信等を行うことにより構築された時刻同期網と、同じ構成を有する。したがって、本実施の形態に係るネットワークシステム１００によれば、時刻同期網を構築するためのパケットの送受信等を行うことなく、元の時刻同期網を復元することができる。したがって、本実施の形態に係るネットワークシステム１００によれば、より同期処理の時間を短縮することができる。

また、本実施の形態に係るネットワークシステム１００の各ノード１１０は、同期処理を行うための同期信号を送受信するための送受信部１１４と、自ノードの時刻情報を補正する補正部１１５とを備える。そして、本実施の形態に係るネットワークシステム１００のノード１１０の記憶部１１２に格納された同期情報には、自ノードと隣接ノードと間の遅延時間を示す遅延時間情報が更に含まれている。そして、マスタの送受信部１１４は、隣接するスレーブに対し、同期信号を送信し、スレーブの送受信部１１４は、マスタから送信された同期信号を受信する。同期信号を受信したスレーブの補正部１１５は、遅延時間情報と、同期信号とを用いて、自ノードの時刻情報を補正することにより、マスタと時刻同期を行う。

これにより、各スレーブは、マスタとの間の遅延時間情報を保持した状態で時刻同期網を復元することができる。これにより、各スレーブは、起動後にマスタとの間の遅延時間を計測しなくとも、自ノードの遅延時間情報を保持しているため、マスタから同期を行うための同期信号を受信するだけで、マスタとの同期をとることができる。

このように、本実施の形態に係るネットワークシステム１００によれば、遅延時間を算出する時間を削減することができるため、より同期処理の時間を短縮することができる。

また、複数のスレーブのうち、隣接ノードとして下位ノードを有するスレーブ（上位ノード）の送受信部１１４が、補正した時刻に基づく同期信号を、下位ノードに対して送信する。これにより、マスタに直接接続していないスレーブに対しても、同期信号を送信することができる。したがって、マスタに接続していないスレーブであっても、マスタと時刻同期を行うことができる。

また、予め記憶部１１２に記憶された同期情報は、制御部１１１が、複数のノードのうち、最も高いクロック精度を有するノードをマスタとして選定し、選定したマスタをルートとする時刻同期網を構築することにより生成されたマスタ情報とトポロジ情報とを含んでいる。また、同期情報は、予め遅延時間計測部１１３によって計測された遅延時間を示す遅延時間情報を更に含んでいる。

このように、本実施の形態に係るネットワークシステム１００の制御部１１１は、ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するための同期情報を予め記憶部１１２に格納することができる。したがって、各ノード１１０は、この記憶部１１２に格納された同期情報を起動時に参照することにより、短い時間でマスタと時刻同期を行うことができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について、図５および図６を参照して説明を行う。なお、説明の便宜上、前述した第１の実施の形態で説明した図面に含まれる部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態では、第１の実施の形態に係るネットワークシステム１００を車両に搭載する車載システムに適用することについて説明する。次世代の車載ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の通信技術として、イーサネット（登録商標）を採用することが検討されている。このような技術を適用したシステムでは、例えば、音声や映像は、イーサネットを通信方法として採用し、イーサネットを用いたケーブル（イーサネットケーブル）を通して車内のスピーカーやモニタに伝送され出力される。このようなシステムにおいて、イーサネットケーブル上に、そのまま音声、映像等を伝送した場合、音声や映像を受信した各機器は非同期に音声や映像の再生を行うため、音声や映像が同期されないという問題があった。また、イーサネットケーブルで接続された複数の撮像装置を含むようなシステムの場合、各機器が非同期に撮影を行うため、撮影された音声や映像が同期されないという問題があった。このため、上記のようなサービスを提供するために、互いに接続された機器間で同期を取る必要がある。

また、車載システムは、エンジン起動後もしくはシステム起動後、速やかにサービスを提供することが求められている。したがって、本実施の形態では、より同期処理の時間を短縮することが可能な車載システムについて説明する。

図５は、本実施の形態に係る車載システム２００の構成の概略を示す図である。本実施の形態に係る車載システム２００は、車両に搭載されるシステムである。図５に示す通り、車載システム２００は、複数のノードとして、カメラ制御装置２１０と、４つのカメラ装置（＃１〜＃４）とを備えている。なお、本実施の形態における車載システム２００は、４つのカメラ装置を備える構成であること例に説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。車載システム２００は、１以上のカメラ装置を備える構成であればよい。

なお、本実施の形態において、複数のカメラ装置（＃１〜＃４）の夫々を区別しない場合、または、総称する場合には、これらをカメラ装置＃ｎ（ｎは自然数）と呼ぶ。

カメラ装置＃ｎは、車両の前後左右に設置される撮像装置である。カメラ制御装置２１０は、カメラ装置＃ｎを制御する装置である。カメラ制御装置２１０は、例えば、カメラ装置＃ｎの起動、カメラ装置＃ｎで撮影した映像の集約、当該映像の合成等を行う。カメラ装置＃ｎとカメラ制御装置２１０とは、例えば、イーサネットケーブル等を用いて、互いに接続している。

なお、カメラ制御装置２１０およびカメラ装置＃ｎの機能構成は、図２に示すノード１１０の機能構成と同様であるため、説明を省略する。

本実施の形態に係る車載システム２００は、まず、事前に、上述した第１の実施の形態に係る同期情報生成処理が実行されている。これを上述した図３を参照して説明する。なお、車載システム２００は、最も高いクロック精度を有するノードの選定を行うアルゴリズムに対し、車載システム２００のカメラ制御装置２１０がマスタとして選定されるように、所定の閾値が設定されているとする。

本実施の形態に係る車載システム２００では、カメラ制御装置２１０がマスタとして選定される（ステップＳ３１）。そして、カメラ制御装置２１０をマスタとし、カメラ装置＃ｎをスレーブとする時刻同期網を構築し、カメラ装置ごとにトポロジ情報を生成する（ステップＳ３２）。

そして、カメラ装置＃ｎの遅延時間計測部１１３は、隣接ノードとの間の遅延時間を計測する（ステップＳ３３）。図５に示す車載システム２００では、カメラ装置＃ｎの隣接ノードは、マスタであるカメラ制御装置２１０であるため、カメラ装置＃ｎの遅延時間計測部１１３は、カメラ制御装置２１０との間の遅延時間を計測する。そして、カメラ装置＃ｎの制御部１１１がトポロジ情報、マスタ情報、遅延時間情報を含む同期情報を記憶部１１２に格納する（ステップＳ３４）。

（時刻同期処理について）
次に、本実施の形態に係る車載システム２００における時刻同期処理について説明を行う。図６は、本実施の形態に係る車載システム２００における時刻同期処理の流れを説明するための図である。なお、図６において、各装置から縦に伸びる軸は、時間軸を示している。また、各装置間の矢印は、伝達される情報を示している。

まず、車両のエンジン等が起動される、車両のギアがＲに入るなどをトリガとして、車載システム２００のカメラ制御装置２１０が起動する。このとき、カメラ制御装置２１０は、記憶部１１２に記憶された同期情報を参照することにより、自身をマスタとして起動する（ステップＳ６１）。

次に、カメラ制御装置２１０は、車載システム２００の各カメラ装置に対し、起動コマンドを送信する（ステップＳ６２）。起動コマンドを受信したカメラ装置＃ｎは、自身の記憶部１１２に記憶された同期情報を参照することにより、自身をスレーブとして起動する（ステップＳ６３）。このとき、各カメラ装置のカウンタ値は、特に限定されていない。また、各カメラ装置の遅延時間情報は、同期情報に格納された情報であり、本例では、ｔｎとする。なお、ｎは、カメラ装置の番号を示すｎと同じ値であり、例えば、ｔ１は、カメラ装置＃１の遅延時間情報を示す。

なお、本例では、カメラ装置＃ｎの起動が、カメラ制御装置２１０の制御により行われることを例に説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。カメラ装置＃ｎは、カメラ制御装置２１０の起動と同時に起動するものであってもよい。これにより、車載システム２００における時刻同期網が復元される。

その後、カメラ制御装置２１０が、カウンタ値がＴであるときに、当該カウンタ値をカメラ装置＃ｎに送信する（ステップＳ６４）。カメラ装置＃ｎとカメラ制御装置２１０との間の遅延時間はｔｎであるため、カメラ装置＃ｎは、ｔｎ後に、カメラ制御装置２１０からカウンタ値Ｔを受信する。そして、カメラ装置＃ｎの補正部１１５は、受信したカウンタ値Ｔを用いて、自身の時刻情報を補正する。カメラ装置＃ｎは自身のカウンタ値をＴ＋ｔｎと補正することにより、カメラ装置＃ｎとカメラ制御装置２１０とは時刻を同期させることができる。

同期確立後、カメラ装置＃ｎは、カウンタ値がＴｘのとき（撮影時刻がＴｘのとき）に、撮影を行ったとする。その後、カメラ装置＃ｎは、撮影時刻Ｔｘを示す撮影時刻情報を関連付けた、撮影した映像データ（または、画像データ）を、カメラ制御装置２１０に送信する（ステップＳ６５）。

例えば、図５に示すカメラ装置＃１〜＃４の夫々が、撮影時刻Ｔｘのときに撮影した映像データをカメラ制御装置２１０に送信したとする。カメラ制御装置２１０は、カメラ装置＃１〜＃４の夫々が撮影した映像データを受信する（ステップＳ６６）。各カメラ装置は、カメラ制御装置２１０と同期がとれている。そのため、カメラ制御装置２１０がカメラ装置＃１〜＃４の夫々から受信した映像データに関連付けられた撮影時刻情報が同じ時刻を示す場合、これらの映像データは同じ時刻に撮影されたものであると言える。したがって、カメラ制御装置２１０は、これらの映像を集約し、合成するなどの処理を行うことができる。

本実施の形態に係る車載システム２００において、カメラ装置＃ｎは、車両の前後左右に設置される撮像装置である。したがって、カメラ制御装置２１０は、カメラ装置＃１〜＃４から送信された映像データを合成することで、撮影時刻Ｔｘにおける車両の周辺映像を、表示装置等を介して、ドライバに提供することができる。

なお、映像データに関連付けられた時刻を示す情報が撮影時刻情報であることを例に説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、再生指定する時刻を示す情報でもよい。

以上のように、本実施の形態に係る車載システム２００は、前述した第１の実施の形態に係るネットワークシステム１００と同様の効果を得ることができる。

更に、本実施の形態に係る車載システム２００によれば、車載システム２００を搭載した車両の利用者に、当該車両の周辺映像を短い時間で提供することができる。

＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、本発明の課題を解決する最小の構成について説明を行う。

図７は、本実施の形態に係るネットワークシステムの構成の一例を示す図である。図７に示す通り、本実施の形態に係るネットワークシステム３００は、図１に示すネットワークシステム１００と同様に、ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するシステムである。ネットワークシステム３００は、マスタとして機能するノード（ノード３１０ａ）を含む複数のノード（３１０ａ〜３１０ｄ）を備えている。なお、本実施の形態に係るネットワークシステム３００には、４つのノードが含まれることを例に説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。ネットワークシステム３００に含まれるノードの数は、任意である。

なお、本実施の形態では、複数のノード３１０ａ〜３１０ｄの夫々を区別しない場合、または、総称する場合には、これらをノード３１０と呼ぶ。

次に、図８を参照してノード３１０の機能構成について説明する。図８は、本実施の形態に係るネットワークシステム３００に含まれる各ノードの機能構成の一例を示す機能ブロック図である。

図８に示す通り、ノード３１０は、制御部３１１と、記憶部３１２とを備えている。

記憶部３１２には、マスタを示すマスタ情報と、自ノードの時刻同期網における論理トポロジを示すトポロジ情報とを含む同期情報が格納されている。

制御部３１１は、自ノードを制御する手段である。制御部３１１は、記憶部３１２に格納された同期情報を読出し、この同期情報を、時刻同期網における自ノードの同期情報として、自ノードを起動する。つまり、制御部３１１は、同期情報に含まれるマスタ情報と、トポロジ情報とを保持した状態で、自ノードを起動する。これにより、ネットワークシステム３００は時刻同期網を形成（復元）する。

このように本実施の形態に係るネットワークシステム３００によれば、各ノード３１０は、自ノードがマスタか否か、自ノードに隣接しているノードは何か、を示す同期情報を保持した状態で起動する。したがって、ネットワークシステム３００は、各ノード３１０を起動させることで、時刻同期網を生成することができる。

本実施の形態に係るネットワークシステム３００は、ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成している。そのため、パケットの送受信等を行うことにより構築された時刻同期網と、以前に同様の方法により構築された時刻同期網とは、同じネットワーク構成となる。そのため、本実施の形態に係るネットワークシステム３００のように、上記同期情報を保持した状態で各ノードを起動させることにより、生成された時刻同期網は、パケットの送受信等を行うことにより構築された時刻同期網と、同じ構成を有する。したがって、本実施の形態に係るネットワークシステム３００によれば、時刻同期網を構築するためのパケットの送受信等を行うことなく、元の時刻同期網を復元することができる。したがって、本実施の形態に係るネットワークシステム３００によれば、より同期処理の時間を短縮することができる。

（ハードウェア構成について）
なお、図２および図８に示したノード１１０、３１０の各部は、図９に例示するハードウェア資源で実現してもよい。すなわち、図９に示す構成は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、通信インタフェース１０３、記憶媒体１０４およびＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０５を備える。ＣＰＵ１０５は、ＲＯＭ１０２または記憶媒体１０４に記憶された各種ソフトウェアプログラム（コンピュータプログラム）を、ＲＡＭ１０１に読み出して実行することにより、ノード１１０、３１０の全体的な動作を司る。すなわち、上記各実施形態において、ＣＰＵ１０５は、ＲＯＭ１０２または記憶媒体１０４を適宜参照しながら、ノード１１０、３１０が備える各機能（各部）を実行するソフトウェアプログラムを実行する。

また、各実施形態を例に説明した本発明は、ノード１１０、３１０に対して、上記説明した機能を実現可能なコンピュータプログラムを供給した後、そのコンピュータプログラムを、ＣＰＵ１０５がＲＡＭ１０１に読み出して実行することによって達成される。

また、係る供給されたコンピュータプログラムは、読み書き可能なメモリ（一時記憶媒体）またはハードディスク装置等のコンピュータ読み取り可能な記憶デバイスに格納すればよい。そして、このような場合において、本発明は、係るコンピュータプログラムを表すコード或いは係るコンピュータプログラムを格納した記憶媒体によって構成されると捉えることができる。

上述した各実施形態では、図２、図８に示したノード１１０、３１０における各ブロックに示す機能を、図９に示すＣＰＵ１０５が実行する一例として、ソフトウェアプログラムによって実現する場合について説明した。しかしながら、図２、図８に示した各ブロックに示す機能は、一部または全部を、ハードウェアの回路として実現してもよい。

なお、上述した各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、上記各実施の形態にのみ本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において当業者が上記各実施の形態の修正や代用を行い、種々の変更を施した形態を構築することが可能である。

１００ ネットワークシステム
１１０ ノード
１１１ 制御部
１１２ 記憶部
１１３ 遅延時間計測部
１１４ 送受信部
１１５ 補正部
２００ 車載システム
２１０ カメラ制御装置
＃ｎ カメラ装置
３００ ネットワークシステム
３１０ ノード
３１１ 制御部
３１２ 記憶部
１０１ ＲＡＭ
１０２ ＲＯＭ
１０３ 通信インタフェース
１０４ 記憶媒体
１０５ ＣＰＵ

Claims (10)

1. ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するネットワークシステムであって、
   マスタとして機能するノードを含む複数のノードを備え、
   前記複数のノードの夫々は、前記マスタを示すマスタ情報と、前記時刻同期網の論理トポロジを示すトポロジ情報と、を含む同期情報を格納する記憶手段と、
   自ノードを制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段が、前記記憶手段に格納された前記同期情報を、前記時刻同期網における自ノードの同期情報として、自ノードを起動することにより、前記時刻同期網を形成する、ことを特徴とするネットワークシステム。
2. 前記複数のノードの夫々は、同期処理を行うための同期信号を送受信するための送受信手段と、
   自ノードの時刻情報を補正する補正手段と、を更に備え、
   前記同期情報には、自ノードと隣接ノードと間の遅延時間を示す遅延時間情報が更に含まれ、
   前記マスタの前記送受信手段は、隣接する他のノードに対し、前記同期信号を送信し、
   前記他のノードの前記送受信手段は、前記マスタから送信された前記同期信号を受信し、
   前記他のノードの補正手段は、前記遅延時間情報と、自ノードの前記送受信手段が受信した前記同期信号とを用いて、自ノードの前記時刻情報を補正することにより、前記マスタと時刻同期を行う、ことを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
3. 前記他のノードのうち、隣接ノードとして下位ノードを有する上位ノードの前記送受信手段は、補正した時刻情報に基づく同期信号を、前記下位ノードに対して送信し、
   前記下位ノードの前記送受信手段は、前記上位ノードから送信された前記同期信号を受信し、
   前記下位ノードの補正手段は、前記遅延時間情報と、自ノードの前記送受信手段が受信した前記同期信号とを用いて、自ノードの時刻を補正することにより、前記マスタと時刻同期を行う、ことを特徴とする請求項２に記載のネットワークシステム。
4. 前記制御手段は、前記複数のノードのうち、最も高いクロック精度を有するノードをマスタとして選定し、前記選定したマスタをルートとする時刻同期網を構築することにより、自ノードのトポロジ情報を生成し、前記選定したマスタを示すマスタ情報と、生成したトポロジ情報とを含む前記同期情報を予め前記記憶手段に格納する、ことを特徴とする請求項２または３に記載のネットワークシステム。
5. 前記複数のノードの夫々は、前記遅延時間を計測する遅延時間計測手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記遅延時間計測手段によって計測された前記遅延時間を示す遅延時間情報を更に含んだ前記同期情報を予め前記記憶手段に格納する、ことを特徴とする請求項４に記載のネットワークシステム。
6. 時刻同期網を構成し、マスタとして機能するノードを含む複数のノードを備え、
   前記複数のノードの夫々は、前記マスタを示すマスタ情報と、前記時刻同期網の論理トポロジを示すトポロジ情報と、を含む同期情報を格納する記憶手段と、
   自ノードを制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段が、前記記憶手段に格納された前記同期情報を、前記時刻同期網における自ノードの同期情報として、自ノードを起動することにより、前記時刻同期網を形成する、ことを特徴とする車載システム。
7. マスタとして機能するノードを含む複数のノードを備え、ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するシステムの時刻同期方法であって、
   前記複数のノードの夫々は、前記マスタを示すマスタ情報と、前記時刻同期網の論理トポロジを示すトポロジ情報と、を含む同期情報を格納し、
   前記格納された前記同期情報を、前記時刻同期網における自ノードの同期情報として、自ノードを起動することにより、前記時刻同期網を形成する、ことを特徴とする時刻同期方法。
8. 前記同期情報には、自ノードと隣接ノードと間の遅延時間を示す遅延時間情報が更に含まれ、
   前記マスタは、隣接する他のノードに対し、同期処理を行うための同期信号を送信し、
   前記他のノードは、前記マスタから送信された前記同期信号を受信し、
   前記遅延時間情報と、前記受信した同期信号とを用いて、自ノードの時刻情報を補正することにより、前記マスタと時刻同期を行う、ことを特徴とする請求項８に記載の時刻同期方法。
9. ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するネットワークシステムに含まれるノードであって、
   マスタを示すマスタ情報と、前記時刻同期網の論理トポロジを示すトポロジ情報と、を含む同期情報を格納する記憶手段と、
   前記記憶手段に格納された前記同期情報を、前記時刻同期網における自身の同期情報として、自身を起動する制御手段と、を備えることを特徴とするノード。
10. ネットワーク構成が動的に変化しない時刻同期網を構成するネットワークシステムに含まれるノードを含むコンピュータに、
    マスタを示すマスタ情報と、前記時刻同期網の論理トポロジを示すトポロジ情報と、を含む同期情報を格納する処理と、
    前記同期情報を、前記時刻同期網における自身の同期情報として、自身を起動する処理と、を実行させることを特徴とするプログラム。

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