JP2020107943A - Time division schedule adjusting method - Google Patents

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Abstract

To prevent decrease in a transmission path utilization rate by delivering a packet to a transmission destination within a time division period without extending the time division period in the case where a transmission distance between communication apparatuses is long.SOLUTION: Time synchronization is performed among HUB-A to HUB-D on a network, and the network is time-divided into each of the HUB-A to HUB-D. This time division schedule is offset according to the distance between the HUB-A to HUB-D. The values of offset F1 to F3 are set for each port of the HUB-A to HUB-D.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、TSN(Time Sensitive Networking)により時分割されたネットワークのスケジュールを調整する技術に関する。 The present invention relates to a technique of adjusting a schedule of a network time-divided by TSN (Time Sensitive Networking).

ネットワークにおいて重要な通信を保護するため、優先度制御や帯域制御を使用する場合が少なくない。この優先度制御や帯域制御などの機能を使用しても複数の伝送が瞬間的に重なる状況下では、伝送が破棄されて届かないおそれがある。 In order to protect important communication in the network, priority control and bandwidth control are often used. Even if the functions such as the priority control and the band control are used, in a situation where a plurality of transmissions are momentarily overlapped, the transmissions may be discarded and may not reach.

その結果、優先度制御や帯域制御などによる制御は、複雑なネットワークでは伝送の確実な到達を保障することが難しい。そこで、非特許文献1のTSNと呼ばれる規格が「IEEE802.1」にて策定されつつある。 As a result, it is difficult for the control such as the priority control and the bandwidth control to ensure the reliable arrival of the transmission in a complicated network. Therefore, a standard called TSN of Non-Patent Document 1 is being established in "IEEE 802.1".

TSNによれば、各通信機器は非特許文献2のPTP(Precision Time Protocol)による時刻同期を行い、ネットワークを時分割して重要なデータの伝送が確実に届くように調整する。 According to TSN, each communication device performs time synchronization by PTP (Precision Time Protocol) of Non-Patent Document 2, and time-divisionally adjusts the network so that transmission of important data surely arrives.

また、TSNでは、重要パケットと一般パケットとを時分割するため、送信ポートにて送信キュー単位に送信タイミングを制御している。ここでは時分割されたスケジュールが存在し、該スケジュールはシステムにより要求された仕様だけでなく、ネットワーク構成による伝送遅延や迂回機能などを考慮して定められている。 Further, in the TSN, since important packets and general packets are time-divided, the transmission timing is controlled at the transmission port in transmission queue units. Here, there is a time-divided schedule, and the schedule is determined in consideration of not only the specifications required by the system but also the transmission delay and the detour function due to the network configuration.

“ITとOTネットワークを融合する「TSN」の概要と実装”,〔online〕,平成30年11月22日検索,インターネット<URL:http://ednjapan.com/edn/articles/1803/23/news014.html>"Outline and implementation of "TSN" that fuses IT and OT networks", [online], search November 22, 2018, Internet <URL: http://ednjapan.com/edn/articles/1803/23/ news014.html> “Endrum IEEE1588 PTP グランドマスタークロック”,〔online〕,平成30年10月15日検索,インターネット<URL:https://www.shoshin.co.jp/c/endrum/1588ptp.html>"Endrum IEEE1588 PTP Grandmaster Clock", [online], October 15, 2018 search, Internet <URL: https://www.shoshin.co.jp/c/endrum/1588ptp.html>

前述のTSNは、PTPによる時刻同期を行ってネットワーク上の各通信機器の時計を時刻同期させ、その時計でネットワークを時分割し、重要データと一般データとを分けて送信している。このとき重要データは、あらかじめ決められた時間帯を占有できるので、一般データによる影響を受けることなく、相手に届けることができる。 The TSN described above performs time synchronization by PTP to synchronize the clocks of the communication devices on the network, time-divisions the network by the clock, and transmits important data and general data separately. At this time, since the important data can be occupied in a predetermined time zone, it can be delivered to the other party without being affected by the general data.

例えばTNSの用途としては自動車の自動運転が挙げられる。この自動運転では、各種センサーからの大量データを時間内に届けられないと事故が発生するおそれがある。また、産業機器などの高速制御でも専用伝送路とインタフェースとが使用され、そこにもTSNの適用が考えられるが、このようなシステムは車内・工場敷地内・構内に限定されるため、通信距離が短く、伝送遅延が小さい。ところが、TSNを伝送路の長いネットワークに実装すると伝送遅延が大きく、利用効率が悪化するおそれがある。 For example, TNS is used for automatic driving of automobiles. In this automatic driving, an accident may occur if a large amount of data from various sensors cannot be delivered in time. In addition, dedicated transmission lines and interfaces are used for high-speed control of industrial equipment, etc., and TSN may be applied to these, but such systems are limited to vehicles, factory premises, and premises, so communication distance Is short and the transmission delay is small. However, if the TSN is mounted on a network having a long transmission line, the transmission delay is large and the utilization efficiency may be deteriorated.

例えば光ファイバまたは銅線のイーサネット(登録商標)ケーブルの伝送速度は、「200,000,000m/sec」なので、伝送路が20kmであれば[100μsec]の伝送遅れが生じる。また、伝送速度「1Gps」であれば「1518byte」の伝送時間は「12.3μsec」となる。そのため、〔伝送遅れ+伝送時間〕によりTSNの時分割期間は、通信時間よりも長くなってしまう。 For example, the transmission speed of an optical fiber or a copper-wired Ethernet (registered trademark) cable is “200,000,000 m/sec”, so that a transmission delay of [100 μsec] occurs when the transmission line is 20 km. Further, if the transmission rate is "1 Gps", the transmission time of "1518 bytes" will be "12.3 µsec". Therefore, the time division period of TSN becomes longer than the communication time due to [transmission delay+transmission time].

図1に基づき説明すれば、ネットワーク1は4つの通信機器、即ち中継装置としてのHUB−A〜D(スイッチングハブ)を備え、HUB−A〜DはTSN対応機器とする。この各HUB−A〜D間の距離は、それぞれ大きく異なるため、〔伝送遅れ〕に大きな差が生じている。この点を図1の伝送方向R(通信方向,転送方向)を一例に説明する。 Referring to FIG. 1, the network 1 includes four communication devices, that is, HUB-A to D (switching hubs) as relay devices, and the HUB-A to D are TSN compatible devices. Since the distances between the HUBs A to D are greatly different from each other, there is a large difference in [transmission delay]. This point will be described by taking the transmission direction R (communication direction, transfer direction) in FIG. 1 as an example.

図2は、PTPによる時刻同期でHUB−A〜Dのすべてが、同時に時分割した状態を示している。ここでHUB−AからHUB−Dへパケット2を送信すると「伝送遅れ」の影響が大きく、HUB−Dにパケット2が到達するには時間がかかるため、時分割された期間(時間)Tを大きくしている。 FIG. 2 shows a state in which all of HUB-A to D are time-shared at the same time by the time synchronization by PTP. Here, when the packet 2 is transmitted from the HUB-A to the HUB-D, the influence of “transmission delay” is great, and it takes time for the packet 2 to reach the HUB-D. Therefore, the time-divided period (time) T is set. Making it big.

このときHUB−Aから100km先のHUB−Dへ「1518byte 5パケット」を届けようとすれば、〔伝送遅れ=500μsec」・〔伝送時間=61.5μsec〕かかる。つまり「61.5μsec」を送信するのに「561.5μsec」かかり、伝送路の利用率は約11%となる。また、各HUB−A〜Dの転送時間・ガードバンド5・時刻同期の誤差を考慮するため、実際の伝送路の利用率はさらに低下する。 At this time, if it is attempted to deliver “1518 byte 5 packets” to HUB-D 100 km away from HUB-A, it takes [transmission delay=500 μsec]·[transmission time=61.5 μsec]. That is, it takes “561.5 μsec” to transmit “61.5 μsec”, and the utilization factor of the transmission path is about 11%. Further, since the transfer time of each HUB-A to D, the guard band 5, and the error of time synchronization are taken into consideration, the actual utilization factor of the transmission path further decreases.

その結果、図2に示すように、伝送距離Dが長いと時分割の期間4が大きくなるため、システムにおける更新周期が遅くなる。そのため、短時間で更新しなければならないシステムにTSNを適用できなくなるおそれがある。また、伝送距離Dが短くても更新周期が早いシステムでは相対的に〔伝送遅れ〕による影響が大きくなるため、同様にTSNが適用できない可能性がある。 As a result, as shown in FIG. 2, when the transmission distance D is long, the time-division period 4 becomes large, so that the update cycle in the system becomes slow. Therefore, TSN may not be applicable to a system that needs to be updated in a short time. Further, even if the transmission distance D is short, the influence of [transmission delay] is relatively large in a system having a fast update cycle, and thus TSN may not be applicable in the same manner.

ここで図2では、時分割の期間4の先頭で各HUB-A〜Dが同時にパケット2を送信している。すなわち、通信途中でHUB−B,C経由の転送が行われることは考慮されているが、時分割の期間4の途中でHUB−A〜Dに属する端末装置からパケット送信すると、図3に示すように、相手に届くのが時分割の期間4を外れるおそれがある。 Here, in FIG. 2, each HUB-A to D simultaneously transmits the packet 2 at the beginning of the time division period 4. That is, although it is considered that the transfer via the HUB-B and C is performed in the middle of communication, when a packet is transmitted from the terminal devices belonging to the HUB-A to D in the middle of the time division period 4, it is shown in FIG. As described above, there is a possibility that the other party arrives outside the time-sharing period 4.

この期間4の外では、重要データ以外の一般通信が行われているため、確実にHUB−Dに到達することを保障できない。そうすると(1)時分割の期間4を長くするだけでなく、他のHUB−B,Cからの転送以外の通信は期間4の設計上決められた期間だけに制限し、(2)送信先に届く時刻を計算して期間4の範囲内の時だけ送信するなどの必要性が生じるが、その実現は難しい。 Outside this period 4, general communication other than important data is being carried out, so that it is not possible to guarantee that the HUB-D will be reached. Then, (1) not only the time division period 4 is lengthened, but communication other than the transfer from other HUB-B, C is limited to only the period determined by the design of the period 4, and (2) the destination. It is necessary to calculate the arrival time and send it only when it is within the range of period 4, but it is difficult to realize it.

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、通信機器間の伝送距離が長い場合に時分割の期間を大きくすることなく、時分割の期間内にパケットを送信先に届けることで伝送路の利用率低下の抑制を図ることを解決課題としている。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and when the transmission distance between communication devices is long, the packet is delivered to the destination within the time division period without increasing the time division period. The problem to be solved is to suppress the decrease in the utilization factor of the transmission line.

(1)本発明は、ネットワーク上の通信機器間で時刻を同期させ、前記ネットワークを前記通信機器間毎に時分割し、該時分割のスケジュールを調整する方式であって、
前記時分割のスケジュールを前記通信機器間の距離に応じてオフセットさせることを特徴としている。オフセットとは、例えば図4のF1〜F3の部分である。
(1) The present invention is a method for synchronizing time between communication devices on a network, time-sharing the network for each communication device, and adjusting the time-sharing schedule.
The time-division schedule is offset according to the distance between the communication devices. The offset is, for example, a portion of F1 to F3 in FIG.

(2)本発明の一態様は、前記オフセットの値を前記通信機器のポート単位で設定可能なことを特徴としている。 (2) One aspect of the present invention is characterized in that the offset value can be set for each port of the communication device.

(3)本発明の他の態様は、前記通信機器が端末間のパケットの送受信を中継する中継装置であって、
前記ネットワークの末端として指定された前記中継装置から調査パケットを送信させ、
他の中継装置における前記調査パケットの受信タイミングに応じて前記オフセットの値を調整することを特徴としている。
(3) Another aspect of the present invention is a relay device in which the communication device relays transmission and reception of packets between terminals,
The survey packet is transmitted from the relay device designated as the end of the network,
It is characterized in that the value of the offset is adjusted according to the reception timing of the investigation packet in another relay device.

(4)本発明のさらに他の態様は、前記調査パケットがユニキャスト・ブロードキャスト・マルチキャストで送信されることを特徴としている。 (4) Yet another aspect of the present invention is characterized in that the investigation packet is transmitted by unicast, broadcast, or multicast.

(5)本発明のさらに他の態様は、前記中継装置が前記時分割のスケジュールと前記調査パケットの受信タイミングとの時刻差を算出し、
前記時刻差は、前記調査パケットの転送先ポートのオフセットテーブルにレコードとして記録され、
前記オフセットテーブルのレコードのうち前記時刻差の最小値を、前記オフセットの値とすることを特徴としている。
(5) In still another aspect of the present invention, the relay device calculates a time difference between the time division schedule and the reception timing of the investigation packet,
The time difference is recorded as a record in the offset table of the transfer destination port of the investigation packet,
The smallest value of the time difference among the records of the offset table is set as the value of the offset.

(6)本発明のさらに他の態様は、前記スケジュールの期間外となる前記オフセットテーブルの記録があれば、警告することを特徴としている。 (6) Yet another aspect of the present invention is characterized in that a warning is given if there is a record in the offset table outside the schedule period.

本発明によれば、伝送距離が長い場合に時分割の期間を大きくすることなく、時分割の期間内にパケットが送信先に届けられるため、伝送路の利用率低下を抑制することができる。 According to the present invention, when the transmission distance is long, the packet is delivered to the destination within the time-division period without increasing the time-division period. Therefore, it is possible to suppress the decrease in the utilization factor of the transmission path.

ネットワーク構成図。Network configuration diagram. 図1のネットワークをTSNで時分割した状態図。FIG. 2 is a state diagram in which the network of FIG. 1 is time-divided by TSN. 図2の時分割期間の途中でパケット送信した状態図。FIG. 3 is a state diagram in which packets are transmitted during the time division period of FIG. 2. 本発明の実施形態に係る時分割スケジュールの調整方式を示す時分割タイミング図。FIG. 6 is a time division timing chart showing the time division schedule adjustment method according to the embodiment of the present invention. 実施例の調査パケットが順次に転送されている状態図。The state diagram in which the investigation packets of the embodiment are sequentially transferred. 同 送信ポートのオフセットの値の説明図。Explanatory drawing of the value of the offset of the same transmission port.

以下、本発明の実施形態に係る時分割スケジュールの調整方式を説明する。この調整方式は、ネットワーク上の各通信装置がPTPで時刻同期されていることを前提にTSNによりネットワークを通信装置間毎に時分割したスケジュールを調整する。 Hereinafter, a method of adjusting the time division schedule according to the embodiment of the present invention will be described. This adjustment method adjusts a schedule in which the network is time-divided between communication devices by TSN on the assumption that each communication device on the network is time-synchronized by PTP.

従来のTSNを利用したシステムでは、次の問題(1)〜(3)が生じるおそれがあった。
(1)通信装置間の伝送距離が長くなると伝送時間が長時間化し、時分割の期間(時間)を長くしなければならない。
(2)時分割の期間が長いと伝送路の利用率が大幅に低下するおそれがある。
(3)時分割の期間(時間)が長いと時分割の回数が減り、更新周期の短い通信システムへの適用が難しくなる。
In the conventional system using TSN, the following problems (1) to (3) may occur.
(1) When the transmission distance between communication devices becomes long, the transmission time becomes long, and the time division period (time) must be lengthened.
(2) If the time-division period is long, the utilization factor of the transmission line may be significantly reduced.
(3) If the time division period (time) is long, the number of time divisions is reduced, and it becomes difficult to apply it to a communication system with a short update cycle.

そこで、HUB間の伝送距離が長い場合に時分割の期間を大きくすることなく、時分割の期間内にパケットが送信先に届ける前記調整方式を提案した。図4に基づき前記調整方法を図1のネットワーク1への適用例を説明する。 Therefore, when the transmission distance between the HUBs is long, the adjustment method has been proposed in which the packet reaches the destination within the time division period without increasing the time division period. An example of applying the adjustment method to the network 1 of FIG. 1 will be described with reference to FIG.

図4は、図2と同じくHUB−Aからパケット2を伝送方向Rに伝送(送信)した場合の時分割スケジュールを示している。ここではパケット2の伝送方向Rと距離Dとを考慮して時分割タイミングをオフセットFだけずらす。 FIG. 4 shows a time division schedule when the packet 2 is transmitted (transmitted) in the transmission direction R from the HUB-A as in FIG. Here, the time division timing is shifted by the offset F in consideration of the transmission direction R and the distance D of the packet 2.

このとき各HUB−A〜Dの転送をパイプライン状に順次に処理すれば、〔伝送遅れ〕による影響を最小限に抑えることができる。また、時分割の期間4は、最小限となり伝送路の利用率が向上し、更新周期が短くなる。 At this time, if the transfer of each HUB-A to D is sequentially processed in a pipeline, the influence of [transmission delay] can be minimized. Further, the time-division period 4 is minimized, the utilization factor of the transmission path is improved, and the update cycle is shortened.

さらに時分割の期間4途中の新たな送信を防ぐ方法が必要であるが、前述のオフセットする前記調整方式によれば時分割の期間4を短くできるので、ガードバンド5を大きくするなどの簡易な方法を適用することができる。 Furthermore, a method for preventing new transmission in the middle of the time division period 4 is required, but since the time division period 4 can be shortened by the above-mentioned offset adjustment method, a simple guard band 5 can be used. The method can be applied.

なお、図1〜図4は、伝送方向Rの伝送について説明しているが、伝送方向Lの伝送も同様であり、伝送方向Rとは異なるタイミングで時分割される。この点で伝送方向毎、即ちポート毎(ポート単位)に時分割タイミングのスケジュールが行われる。 1 to 4 describe the transmission in the transmission direction R, the same applies to the transmission in the transmission direction L and the time division is performed at a timing different from that in the transmission direction R. At this point, the time-division timing schedule is performed for each transmission direction, that is, for each port (unit of port).

≪実施例≫
図5および図6に基づき前記調整方法の実施例を説明する。この実施例は、調査パケット12を用いて、時分割スケジュールのオフセットFの値を自動調整している。
<<Example>>
An embodiment of the adjusting method will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In this embodiment, the survey packet 12 is used to automatically adjust the value of the offset F of the time division schedule.

すなわち、図1のネットワーク1は、簡易な構成なため、通信方向R,Lのみしか示されていない。しかしながら、実際のネットワーク構成は複雑であり、STP(Spanning Tree Protocol)/RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)などの迂回機能やループにならないように配慮されたリンク構造なども存在する。 That is, since the network 1 of FIG. 1 has a simple configuration, only the communication directions R and L are shown. However, the actual network configuration is complicated, and there are also detouring functions such as STP (Spanning Tree Protocol)/RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) and link structures designed to prevent loops.

そのような複雑なネットワークの構造を理解するために隣接するHUBの情報を収集し、PTPによる測定値から自動的にTSNの時分割の期間(時間)とオフセットの値とを決定することは可能と思われる。 In order to understand the structure of such a complicated network, it is possible to collect information of adjacent HUBs and automatically determine the time division period (time) and offset value of TSN from the measured values by PTP. I think that the.

ところが、現時点でSTP/RSTPなどのプロトコルは、ツリー構造を解釈することができるものの、ネットワーク全体の構成を認識できるわけではなく、前記時分割の期間とオフセットの値の決定を解決することは容易でない。 However, although protocols such as STP/RSTP can interpret the tree structure at present, they cannot recognize the configuration of the entire network, and it is easy to solve the determination of the time division period and the offset value. Not.

このときネットワークの冗長化機能によれば回線異常時などに別の通信路が有効となるものの、ネットワークの接続構成と距離とが変化するため、オフセットの値を変更しなければならなくなる。また、別の通信路に迂回するため、別のポートが使用されて該当ポートについてオフセットの値を使用できるが、その先のネットワークまでオフセットの値を変更することができない。 At this time, according to the network redundancy function, another communication path becomes effective in the event of a line failure, but since the network connection configuration and distance change, the offset value must be changed. In addition, since it detours to another communication path, another port is used and the offset value can be used for the corresponding port, but the offset value cannot be changed to the network beyond that.

そこで、このような実情に鑑み、時分割スケジュールのオフセットの値を調査パケットの受信タイミングに応じて自動調整する前記調整方式を提案した。 Therefore, in view of such a situation, the adjustment method is proposed in which the offset value of the time division schedule is automatically adjusted according to the reception timing of the investigation packet.

(1)調査パケットについて
まず、図5に基づき調査パケットについて説明する。図5は、図2および図3と同じく、図1のネットワーク1の時分割スケジュールを示している。ここでは比較・対比の便宜上、図1のネットワーク1に基づき説明するが、他のネットワークでも同様とする。
(1) Survey packet First, the survey packet will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a time division schedule of the network 1 of FIG. 1, as in FIGS. 2 and 3. Here, for convenience of comparison and comparison, description will be made based on the network 1 in FIG. 1, but the same applies to other networks.

図5では、ネットワーク1の末端として指定された中継装置、即ちHUB−Aから調査パケット12が通信方向Rに送信された状態が示されている。また、図5中では省略されていが、HUB−Dもネットワーク1の末端の中継装置なため、指定されれば同様に調査パケット12を送信するものとする。 FIG. 5 shows a state in which the investigation packet 12 is transmitted in the communication direction R from the relay device designated as the end of the network 1, that is, the HUB-A. Further, although omitted in FIG. 5, since the HUB-D is also a relay device at the end of the network 1, if specified, the investigation packet 12 is similarly transmitted.

このとき調査パケット12は、TSNの時分割期間の先頭から固定長のデータ量で送信され、TSNによる時分割された期間の時間/該時間を示す番号の情報が付与される。 At this time, the investigation packet 12 is transmitted with a fixed-length data amount from the beginning of the time division period of TSN, and information of the time of the time division period by TSN/number indicating the time is added.

この調査パケット12は、HUB−Aに直結された端末装置T1,T2(図1および図6参照)の送信する重要パケットに応じて、送信先およびユニキャスト・ブロードキャスト・マルチキャストなどの種類を合わせる。 This investigation packet 12 matches the destination, unicast/broadcast/multicast type, etc. according to the important packet transmitted by the terminal devices T1, T2 (see FIGS. 1 and 6) directly connected to the HUB-A.

調査パケット12には、PTPのタイムスタンプ機構を使用する方法と、調査パケット12用の時分割された期間にて送信する方法とが用いられる。 For the inspection packet 12, a method of using the time stamp mechanism of PTP and a method of transmitting in the time-divided period for the inspection packet 12 are used.

タイムスタンプ機構を使用する方法の場合は、一般パケットの期間中に送信してよい。伝送路で経過した時間を加算しながらHUB−AからHUB−Dに受信・転送される。このときの加算された値をそれぞれのHUBのオフセットFの値とし、転送先ポート毎に備えられたオフセットテーブル13(図6参照)に記録する。 In the case of the method using the time stamp mechanism, it may be transmitted during the period of a general packet. It is received and transferred from HUB-A to HUB-D while adding the time elapsed on the transmission path. The added value at this time is set as the value of the offset F of each HUB and recorded in the offset table 13 (see FIG. 6) provided for each transfer destination port.

このようなタイムスタンプ機構を使用しない方法の場合は、重要あるいは一般パケットの影響を受けるため、調査パケット12用の時分割された期間が設けられていることが好ましい。この方法では、調査パケット12の受信時に時刻同期用の内部時計を参照してオフセットテーブル13に記録する。 In the case of such a method that does not use the time stamp mechanism, it is preferable that a time-divided period for the inspection packet 12 is provided because it is affected by an important or general packet. In this method, when the survey packet 12 is received, it is recorded in the offset table 13 by referring to the internal clock for time synchronization.

調査パケット12はTSN対応機器で受信して転送される。ここではHUB−Aから送信された調査パケット12は、HUB-B〜Dに受信・転送される。このとき時分割スケジュール(オフセットの値=0)と調査パケット12の受信タイミングとの時間差を計算する。 The survey packet 12 is received and transferred by the TSN compatible device. Here, the investigation packet 12 transmitted from HUB-A is received and transferred to HUB-B to D. At this time, the time difference between the time division schedule (offset value=0) and the reception timing of the investigation packet 12 is calculated.

この計算結果は、転送先ポート毎に備えられたオフセットテーブル13(図6参照)に記録される。このとき調査パケット12が送信される毎に前記時間差がオフセットテーブル13に記録されるため、オフセットテーブルに複数のレコードが登録される。このレコード群のうち時分割スケジュール(オフセットの値=0)の時間と最も近いタイミングにオフセットの値を調整する。 The calculation result is recorded in the offset table 13 (see FIG. 6) provided for each transfer destination port. At this time, since the time difference is recorded in the offset table 13 every time the survey packet 12 is transmitted, a plurality of records are registered in the offset table. The offset value is adjusted to the timing closest to the time of the time division schedule (offset value=0) in this record group.

(2)処理内容
つぎに実施例の処理内容(図示省略のS01〜S06)を説明する。
(2) Processing Content Next, processing content of the embodiment (S01 to S06 not shown) will be described.

S01:まず、システムの設計者は、ネットワーク1を流れるパケット量とHUB−A〜Dの段数を考慮して時分割スケジュールと周期を決定する。 S01: First, the system designer determines a time division schedule and a cycle in consideration of the amount of packets flowing through the network 1 and the number of stages of HUB-A to D.

S02:つぎにシステムの設計者は、重要パケットを送受信する端末装置が直結されたHUBを複数指定する。ここでは通信方向R,L毎に末端のHUB-A,Dが指定されるものとする。 S02: Next, the system designer designates a plurality of HUBs to which terminal devices for transmitting and receiving important packets are directly connected. Here, the end HUB-A, D is designated for each of the communication directions R, L.

S03:S02で指定されたHUB−A,Dは、調査パケット12用の時分割された期間が設けられていれば、該期間の先頭で調査パケット12を送信する。一方、タイムスタンプ機構を使用する方法の場合には、一般パケットの期間中に調査パケット12を送信する。 S03: The HUB-A, D designated in S02 transmits the survey packet 12 at the beginning of the period if the time-divided period for the survey packet 12 is provided. On the other hand, in the case of using the time stamp mechanism, the survey packet 12 is transmitted during the period of the general packet.

このとき前述のように調査パケット12のデータ量は固定長であって、時分割された期間の時間/該時間を示す番号が含まれる。また、調査パケット12は、重要パケットと同様にユニキャスト・ブロードキャスト・マルチキャストのいずれかで送信される。 At this time, as described above, the data amount of the investigation packet 12 has a fixed length, and includes the time of the time-divided period/the number indicating the time. Further, the investigation packet 12 is transmitted by any one of unicast, broadcast and multicast as with the important packet.

なお、調査パケット12のユニキャスト送信の送信先は、重要パケットの送信先の端末装置が直結されたHUBとする。例えば端末装置T1,T2から端末装置T3,T4(図1および図6を参照)に重要パケットがユニキャストで送信される場合、HUB−AからHUB−Dに調査パケット12がユニキャストで送信される。 Note that the destination of the unicast transmission of the investigation packet 12 is the HUB to which the terminal device of the destination of the important packet is directly connected. For example, when the important packet is transmitted from the terminal devices T1 and T2 to the terminal devices T3 and T4 (see FIGS. 1 and 6) by unicast, the inquiry packet 12 is transmitted by unicast from HUB-A to HUB-D. It

S04:S03の調査パケット12を受信したHUB−A〜Dは、タイムスタンプ機構を使用する方法の場合、タイムスタンプから伝送時間を求めてパケット内のオフセットの値に加算した新たなオフセットの値として、転送先ポート毎のオフセットテーブル13に記録して登録する。 S04: The HUB-A to D that have received the check packet 12 of S03 use the time stamp mechanism as a new offset value obtained by obtaining the transmission time from the time stamp and adding it to the offset value in the packet. , Is recorded and registered in the offset table 13 for each transfer destination port.

一方、タイムスタンプ機構を使用しない方法の場合、通信方向R,L毎に時分割スケジュール(オフセットの値=0)と、調査パケット12の受信タイミングとの時間差を計算する。ここで計算された時間差を調査パケット12の転送先ポート毎のオフセットテーブル13に記録して登録する。 On the other hand, in the case of the method that does not use the time stamp mechanism, the time difference between the time division schedule (offset value=0) and the reception timing of the investigation packet 12 is calculated for each of the communication directions R and L. The time difference calculated here is recorded and registered in the offset table 13 for each transfer destination port of the investigation packet 12.

Figure 2020107943
Figure 2020107943

表1は、オフセットテーブル13の1レコードの内容を示している。ここでは各レコードは、
・調査パケット12の受信ポートの番号
・調査パケット12の送信元のMACアドレス
・調査パケット12を受信してからの経過秒数(カウントダウンされてカウント「0」で消去される。)
・時分割された期間の時間/該時間の番号
・時分割タイミング(オフセットの値=「0」)と調査パケット12の受信との時刻差
を備えている。
Table 1 shows the contents of one record in the offset table 13. Here each record is
-The number of the receiving port of the investigation packet 12-The MAC address of the sender of the investigation packet 12-The number of seconds that have passed since the investigation packet 12 was received (counted down and erased with a count of "0")
-Time division time/number of the time-Time division timing (offset value = "0") and the time difference between the reception of the survey packet 12 are provided.

このときユニキャストによる調査パケット12の転送先は1カ所であるから、該当ポートのオフセットテーブル13に登録すればよい。一方、ブロードキャストやマルチキャストでは同一のVLANである受信ポート以外のすべてのポートのオフセットテーブル13に登録する。 At this time, since there is only one transfer destination of the investigation packet 12 by unicast, it may be registered in the offset table 13 of the corresponding port. On the other hand, in the case of broadcast or multicast, it is registered in the offset table 13 of all ports other than the receiving port which is the same VLAN.

例えば図6の矢印Uに示すように、ユニキャスト送信の調査パケット12aに基づく前記時間差はオフセットテーブル13bのみに登録される。一方、同矢印Bに示すように、ブロードキャスト送信の調査パケット12bに基づく前記時間差はオフセットテーブル13a〜13dに登録される。 For example, as indicated by an arrow U in FIG. 6, the time difference based on the investigation packet 12a for unicast transmission is registered only in the offset table 13b. On the other hand, as indicated by the arrow B, the time difference based on the survey packet 12b for broadcast transmission is registered in the offset tables 13a to 13d.

S05:各オフセットテーブル13には、過去受信の調査パケット12に基づく前記時刻差のレコードが登録されている。すなわち、各オフセットテーブル13には、受信した調査パケット12数に応じた複数の前記時間差のレコードが登録されている。 S05: A record of the time difference based on the survey packet 12 received in the past is registered in each offset table 13. That is, in each offset table 13, a plurality of records of the time difference according to the number of received survey packets 12 are registered.

そこで、各オフセットテーブル13内において最も値の小さい前記時間差をオフセットの値F1〜F3に採用し、オフセットの値F1〜F3に基づき時分割スケジュールをオフセットする。これにより通信方向R,L毎に時分割スケジュールがオフセットされ、次の効果(A)〜(F)が得られる。 Therefore, the smallest time difference in each offset table 13 is adopted as the offset values F1 to F3, and the time division schedule is offset based on the offset values F1 to F3. As a result, the time division schedule is offset for each of the communication directions R and L, and the following effects (A) to (F) are obtained.

(A)すなわち、従来のTSNは、PTPによる時刻同期でHUB−A〜Dが同時に時分割すると、図2に示すように、〔伝送遅れ〕の影響から時分割の期間を大きくし、時分割された期間内に通信が終了するように設定する必要があった。 (A) That is, in the conventional TSN, when the HUBs A to D are time-shared at the same time in time synchronization by PTP, the time-division period is increased due to the influence of [transmission delay] as shown in FIG. It was necessary to set the communication to end within the specified period.

これに対して前記調整方式によれば、通信方向R,Lの末端として指定されたHUB−A,Dからそれぞれ調査パケット12が送信される。したがって、通信方向R,L別に時分割スケジュールがオフセットされ、時分割した期間の長さを必要最小限に抑制することができる。 On the other hand, according to the adjustment method, the survey packet 12 is transmitted from each of the HUB-A and D designated as the terminals of the communication directions R and L. Therefore, the time division schedule is offset for each of the communication directions R and L, and the length of the time division period can be suppressed to the necessary minimum.

(B)また、ネットワーク1に構成の変化があれば、その変化に追従するために調査パケット12が送信され、調査パケット12が時分割スケジュール内に納まるように各オフセットの値F1〜F3が調整される。 (B) Further, if there is a change in the configuration of the network 1, the survey packet 12 is transmitted to follow the change, and the offset values F1 to F3 are adjusted so that the survey packet 12 is included in the time division schedule. To be done.

この場合にネットワーク構成は複雑なので、重要パケットがすべて時分割された期間に納まるように調査パケット13も同様に分散させることで適切なオフセットとすることができる。 In this case, since the network configuration is complicated, it is possible to set an appropriate offset by similarly distributing the survey packets 13 so that all the important packets are accommodated in the time-divided period.

(C)従来のTSNは、HUB間の伝送距離が長いと伝送時間も長くなるため、時分割の期間を長くする必要があった。これに対して前記調整方式によれば、前述のように時分割した期間の長さを必要最小限に抑制することができる。 (C) In the conventional TSN, the longer the transmission distance between the HUBs, the longer the transmission time. Therefore, it is necessary to lengthen the time division period. On the other hand, according to the adjustment method, the length of the time-divided period can be suppressed to the necessary minimum as described above.

(D)TSNは、時分割の期間が長いと伝送路の利用率が大幅に低下する傾向にある。この点につき前記調整方式によれば、前述のように時分割した期間の長さを必要最小限に抑えられるため、伝送路の利用率の低下を防止できる。 (D) TSN tends to significantly reduce the utilization factor of the transmission path when the time division period is long. In this respect, according to the adjusting method, the length of the time-divided period can be suppressed to the necessary minimum as described above, so that it is possible to prevent the utilization rate of the transmission line from decreasing.

(E)時分割の期間が長いと時分割の回数が減少し、更新周期の短いシステムへの適用が難しくなる。この点につき前記調整方式によれば、前述のように時分割した期間の長さを必要最小限に抑えられるため、更新周期が短いシステムへの適用が可能となる。 (E) If the time-division period is long, the number of time-divisions is reduced, making it difficult to apply the system to a system having a short update cycle. With respect to this point, according to the adjustment method, the length of the time-divided period can be suppressed to a necessary minimum as described above, and therefore, it can be applied to a system having a short update cycle.

(F)TSNは、ネットワーク構成の変化やSTP/RSTPなどの迂回機能の使用時にはオフセットの値を変更する必要がある。この点について前記調整方式は、ネットワーク構成などの認識を必要とすることなく、調査パケット12の再送信により時分割スケジュールのオフセットの値を自動的に調整することが可能である。 (F) The TSN needs to change the offset value when the network configuration changes or when the bypass function such as STP/RSTP is used. In this respect, the adjustment method can automatically adjust the offset value of the time division schedule by retransmitting the survey packet 12 without requiring recognition of the network configuration.

S06:S05でオフセットの値として不採用の前記時間差が時分割スケジュールの期間内か否かを確認する。すなわち、S05でオフセットテーブル13内での最小値をオフセットの値に採用した後、オフセットテーブル13に登録された残りの前記時間差が時分割スケジュールにおける期間内か否かを確認する。 S06: In S05, it is confirmed whether or not the time difference not adopted as the offset value is within the period of the time division schedule. That is, after the minimum value in the offset table 13 is adopted as the offset value in S05, it is confirmed whether or not the remaining time difference registered in the offset table 13 is within the period in the time division schedule.

このときオフセットテーブル13内に時分割スケジュールの期間外の前記時間差があれば、システム設定の誤りやネットワーク1が想定外の状態にあることが想定される。 At this time, if the offset table 13 has the time difference outside the period of the time division schedule, it is assumed that the system setting is incorrect or the network 1 is in an unexpected state.

そこで、このような前記時間差がオフセットテーブル13内にあれば警告として記録する。そうすると重要パケットの受信については時分割の期間内か否かを確認できないものの、前記警告の有無をTSNの動作が正常な指標として用いることが可能となる。 Therefore, if such time difference exists in the offset table 13, it is recorded as a warning. Then, although it cannot be confirmed whether the important packet is received within the time-division period, the presence or absence of the warning can be used as an index for normal operation of the TSN.

なお、調査パケット12が到達しない場合やオフセットテーブル13のデータが残ったままではTSNが正しく動作できない。そこで各HUB−B,Cは調査パケット12を受信してオフセットテーブル13に上書きするが、調査パケット12の受信が途絶えた場合にはタイムアウトにて消去する。 It should be noted that the TSN cannot operate properly when the inspection packet 12 does not arrive or when the data in the offset table 13 remains. Therefore, each HUB-B, C receives the survey packet 12 and overwrites it on the offset table 13, but when reception of the survey packet 12 is interrupted, it is deleted by a timeout.

1…ネットワーク
2,3…パケット
4…時分割された期間
5…ガードバンド
12…調査パケット
13…オフセットテーブル
1... Network 2, 3... Packet 4... Time-divided period 5... Guard band 12... Survey packet 13... Offset table

Claims (6)

ネットワーク上の通信機器間で時刻を同期させ、前記ネットワークを前記通信機器間毎に時分割し、該時分割のスケジュールを調整する方式であって、
前記時分割のスケジュールを前記通信機器間の距離に応じてオフセットさせることを特徴とする時分割スケジュールの調整方式。
A method for synchronizing time between communication devices on a network, time-sharing the network for each communication device, and adjusting a schedule of the time-sharing,
A time-division schedule adjustment method, wherein the time-division schedule is offset according to the distance between the communication devices.
前記オフセットの値を前記通信機器のポート単位で設定可能なことを特徴とする請求項1記載の時分割スケジュールの調整方式。 2. The time division schedule adjustment method according to claim 1, wherein the offset value can be set for each port of the communication device. 前記通信機器は、端末間のパケットの送受信を中継する中継装置であって、
前記ネットワークの末端として指定された前記中継装置から調査パケットを送信させ、
他の中継装置における前記調査パケットの受信タイミングに応じて前記オフセットの値を調整する
ことを特徴とする請求項1または2記載の時分割スケジュールの調整方式。
The communication device is a relay device that relays transmission and reception of packets between terminals,
The survey packet is transmitted from the relay device designated as the end of the network,
3. The time division schedule adjustment method according to claim 1, wherein the offset value is adjusted according to the reception timing of the investigation packet in another relay device.
前記調査パケットは、ユニキャスト・ブロードキャスト・マルチキャストで送信される
ことを特徴とする請求項3記載の時分割スケジュールの調整方式。
The time division schedule adjustment method according to claim 3, wherein the investigation packet is transmitted by unicast, broadcast, or multicast.
前記中継装置は、前記時分割のスケジュールと前記調査パケットの受信タイミングとの時刻差を算出し、
前記時刻差は、前記調査パケットの転送先ポートのオフセットテーブルにレコードとして記録され、
前記オフセットテーブルのレコードのうち前記時刻差の最小値を、前記オフセットの値とすることを特徴とする請求項3または4記載の時分割スケジュールの調整方式。
The relay device calculates a time difference between the time division schedule and the reception timing of the investigation packet,
The time difference is recorded as a record in the offset table of the transfer destination port of the investigation packet,
5. The time division schedule adjustment method according to claim 3, wherein the minimum value of the time difference among the records in the offset table is set as the offset value.
前記スケジュールの期間外となる前記オフセットテーブルの記録があれば、警告することを特徴とする請求項5記載の時分割スケジュールの調整方式。 6. The time-division schedule adjustment method according to claim 5, wherein a warning is issued if there is a record in the offset table outside the schedule period.
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