JP6869447B1 - 時刻同期装置、時刻同期システム、時刻同期方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

第１スレーブ装置（３００）は、基準時刻を保持するマスタ装置（２００）と第２スレーブ装置（４００）との間に接続され、ＰＴＰに従って第２スレーブ装置（４００）とともにマスタ装置（２００）との時刻同期を行う。第１同期情報送信部（３３２）は、第２スレーブ装置（４００）にＳｙｎｃメッセージ、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを送信し、第１要求情報受信部（３１３）は、第２スレーブ装置（４００）からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信し、第１応答情報送信部（３３３）は、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを第２スレーブ装置（４００）に送信する。第１時刻補正部（３２０）は、Ｓｙｎｃメッセージの送信からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージの受信までの期間とは異なる期間においてマスタ装置（２００）とメッセージを送受信したときに特定した時刻から算出されるマスタ装置（２００）との伝搬遅延時間に基づいて時刻を補正する。

Description

本開示は、時刻同期装置、時刻同期システム、時刻同期方法及びプログラムに関する。

ネットワーク内の装置の時刻を同期させる時刻同期システムは、金融業、製造業、通信業等の様々な産業において利用されている。また、このような時刻同期システムにおいて、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）１５８８に規定されているＰＴＰ（Precision Time Protocol）が用いられていることが知られている。ＰＴＰは、グランドマスタクロック（GMC, Gland Master Clock）、所謂グランドマスタが送信したメッセージを受信したスレーブがグランドマスタの時刻と同期する規格である。ＰＴＰでは、ネットワーク内において高精度な時刻を持つ装置がグランドマスタとして機能し、グランドマスタ以外の装置がスレーブとして機能する。また、ＰＴＰでは、ネットワークが大規模であれば何れかのスレーブがバウンダリークロック（BC, Boundary Clock）として機能し、バウンダリークロックは、グランドマスタから受信したメッセージを接続された他のスレーブに中継する。

このようなＰＴＰを用いた時刻同期システムの一例として、特許文献１には、無線基地局に設けられたベースバンドユニットと、複数のスイッチ装置を含むパケット転送ネットワークと、パケット転送ネットワークに対する基準時刻の供給源であるグランドマスタとを有する無線通信システムが開示されている。特許文献１では、スイッチ装置はバウンダリークロックとして機能しており、グランドマスタから８台のスイッチ装置を経由してベースバンドユニットに基準時刻が供給される。また、特許文献１では、グランドマスタの基準時刻に対する時刻の誤差の予め定めた上限値、グランドマスタから経由するスイッチ装置の台数及び経路上のスイッチ装置毎の時刻の誤差に基づいて、ベースバンドユニットにおける時刻の誤差の許容量を算出している。なお、特許文献１では、経路上のスイッチ装置毎の時刻の誤差が５０ｎｓで同一となる場合が例示されている。

特開２０１８−０８８６４６号公報

特許文献１に記載の無線通信システムでは、同一のスイッチ装置を用いて時刻同期の精度を同一としていると考えられるが、例えば、インターネットを用いる時刻同期システムでは、スイッチ装置毎に所有者が異なり、スイッチ装置のメーカ、仕様等が異なることで時刻同期の精度も異なることがある。時刻同期の精度が異なる複数種類のスイッチ装置を用いる場合、スイッチ装置毎に時刻同期のタイミングが設定されている可能姓が高く、スイッチ装置毎に時刻同期のタイミングが設定されているときには、スイッチ装置やベースバンドユニットが時刻を補正しても補正した時刻と基準時刻との誤差が大きくなる可能姓がある。例えば、第１のスイッチ装置から第２のスイッチ装置がメッセージを送受信することで第２のスイッチ装置が時刻を補正する場合においてスイッチ装置毎に時刻同期のタイミングが設定されているときには、第２のスイッチ装置が第１のスイッチ装置とメッセージを送受信しているときに第１のスイッチ装置が時刻を補正する可能性がある。この場合、第２のスイッチ装置が受信したメッセージに第１のスイッチ装置の補正前の時刻に関する情報と補正後の時刻に関する情報とが含まれることがあり、これらの情報に基づいて第２のスイッチ装置が時刻を補正すると、補正した時刻と基準時刻との誤差が大きくなる問題がある。

本開示は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、時刻の誤差を低減することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示に係る時刻同期装置は、時刻を保持する時刻保持装置に接続され、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）１５８８規格のＰＴＰ（Precision Time Protocol）に従って前記時刻保持装置に接続されていない他の時刻同期装置とともに時刻保持装置との時刻同期を行う。時刻同期装置は、同期情報送信部と、要求情報受信部と、応答情報送信部と、時刻補正部とを備える。同期情報送信部は、時刻同期に関する同期情報を他の時刻同期装置に送信する。要求情報受信部は、同期情報送信部が同期情報を送信した後に他の時刻同期装置から送信された要求情報を受信する。応答情報送信部は、要求情報受信部が受信した要求情報に対する応答情報を他の時刻同期装置に送信する。時刻補正部は、同期情報送信部が同期情報を送信してから要求情報受信部が要求情報を受信するまでの所定期間とは異なる期間において、時刻保持装置と情報を送受信したときに特定した時刻から算出される時刻保持装置との伝搬遅延時間に基づいて時刻を補正する一方、所定期間において、時刻の補正を行わない。

本開示によれば、他の時刻同期装置に同期情報を送信してから要求情報を他の時刻同期装置から受信するまでの期間に時刻同期装置が時刻を補正しない。このため、時刻同期装置と他の時刻同期装置とが別々に時刻同期のタイミングを設定していたとしても、他の時刻同期装置では、当該期間において算出した伝搬遅延時間に誤差が発生することを防止できる。したがって、他の時刻同期装置に同期情報を送信してから要求情報を他の時刻同期装置から受信するまでの期間に時刻を補正する時刻同期装置よりも他の時刻同期装置の時刻の誤差を低減できる。

本開示の実施の形態に係る時刻同期システムの全体説明図 本実施の形態に係る時刻同期システムの機能構成を示す図 本実施の形態に係る第１スレーブ装置及び第２スレーブ装置のハードウェア構成を示すブロック図 本実施の形態に係る第１時刻同期処理の流れを示すフローチャート 本実施の形態に係る第２時刻同期処理の流れを示すフローチャート 本実施の形態に係る時刻同期システムにおけるメッセージの送受信の例を示すタイミングチャート 従来の時刻同期システムにおけるメッセージの送受信の例を示すタイミングチャート 従来の時刻同期システムにおける時刻の誤差の変化の例を示す図 本実施の形態に係る時刻同期システムにおける時刻の誤差の変化の例を示す図 本実施の形態の変更例に係る時刻同期システムにおけるメッセージの送受信の例を示すタイミングチャート

以下に、本開示を実施するための形態に係る時刻同期装置、時刻同期システム、時刻同期方法及びプログラムについて図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一または相当する部分には同じ符号を付す。
本開示の実施の形態に係る時刻同期システムは、ＰＴＰに従って時刻保持装置の一例としてのマスタ装置に接続された時刻同期装置の一例としてのスレーブ装置の時刻をマスタ装置の時刻と同期させるシステムである。なお、ＰＴＰに従って時刻同期を行う時刻同期システムでは、マスタ装置とスレーブ装置との間で時刻情報の一例としてのメッセージを送受信し、スレーブ装置がマスタ装置とのメッセージの伝搬遅延時間を算出して時刻を補正する。

具体的には、先ず、マスタ装置は、時刻同期に関する同期情報の一例としてのＳｙｎｃメッセージ（Sync Message）、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージ（Follow Up Message）の順にスレーブ装置に送信する。なお、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージには、Ｓｙｎｃメッセージを送信した時刻である第１時刻Ｔ１を特定可能な情報が含まれている。次に、スレーブ装置は、Ｓｙｎｃメッセージを受信して受信した第２時刻Ｔ２を特定した後、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信して第１時刻Ｔ１を特定する。次に、スレーブ装置は、同期情報に基づいて伝搬遅延時間の算出に用いる情報を要求する要求情報の一例としてのＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージ（Delay Request Message）をマスタ装置に送信して送信した時刻である第３時刻Ｔ３を特定する。次に、マスタ装置は、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信して受信した第４時刻Ｔ４を特定した後、要求情報に対する応答情報の一例としてのＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージ（Delay Response message）をスレーブ装置に送信する。なお、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージには、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを送信した時刻である第４時刻Ｔ４を特定可能な情報が含まれている。次に、スレーブ装置は、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信して第４時刻Ｔ４を特定する。そして、スレーブ装置は、特定した第１時刻Ｔ１、第２時刻Ｔ２、第３時刻Ｔ３、第４時刻Ｔ４から伝搬遅延時間を算出し、時刻を補正する。なお、伝搬遅延時間をｄとし、時刻の補正量をｔｃとした場合、伝搬遅延時間ｄは、以下の（１）に示す数式を用いて算出され、時刻の補正量ｔｃは、以下の（２）に示す数式を用いて算出される。

ｄ＝｛（Ｔ４−Ｔ１）−（Ｔ３−Ｔ２）｝／２ …（１）
ｔｃ＝Ｔ１＋ｄ …（２）

このため、以下に説明する本実施の形態に係る時刻同期システムにおいても同様に、マスタ装置とスレーブ装置との間でメッセージが送受信され、スレーブ装置においてマスタ装置とのメッセージの伝搬遅延時間が算出されて時刻が補正される。

図１は、本開示の実施の形態に係る時刻同期システムの全体説明図である。
本実施の形態に係る時刻同期システム１００は、図１に示すように、時刻保持装置の一例としてのマスタ装置２００を備える。また、時刻同期システム１００は、マスタ装置２００に接続された時刻同期装置の一例であって第１時刻同期装置の一例としての第１スレーブ装置３００を備える。また、時刻同期システム１００は、マスタ装置２００に接続されずに第１スレーブ装置３００に接続された他の時刻同期装置の一例であって第２時刻同期装置の一例としての第２スレーブ装置４００を備える。

マスタ装置２００、第１スレーブ装置３００、第２スレーブ装置４００は、ＬＡＮ（Local Area Network）を介してデータの送受信が可能となっている。具体的には、マスタ装置２００は、マスターポート２０１を備え、第１スレーブ装置３００は、スレーブポート３０１及びマスターポート３０２を備え、第２スレーブ装置４００は、スレーブポート４０１及びマスターポート４０２を備える。そして、マスタ装置２００は、マスターポート２０１がＬＡＮを介して第１スレーブ装置３００のスレーブポート３０１と接続されることで、第１スレーブ装置３００との時刻同期に関するデータの送受信が可能となっている。また、第１スレーブ装置３００もマスタ装置２００と同様に、マスターポート３０２がＬＡＮを介して第２スレーブ装置４００のスレーブポート４０１と接続されることで、第２スレーブ装置４００とのデータの送受信が可能となっている。

マスタ装置２００は、例えば、ＰＴＰにおいてグランドマスタとして機能するコンピュータであり、時刻同期システム１００において基準時刻として最高品質のクロックを保持する。なお、マスタ装置２００は、ＰＴＰにおいて基準時刻を保持している限りにおいてグランドマスタに限定されず、例えば、グランドマスタの基準時刻との誤差がないバウンダリークロックとして機能するコンピュータであってもよい。具体的には、先ず、マスタ装置２００は、Ｓｙｎｃメッセージ、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージの順に第１スレーブ装置３００に送信する。そして、マスタ装置２００は、第１スレーブ装置３００からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信した後、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを第１スレーブ装置３００に送信する。

図２は、本実施の形態に係る時刻同期システムの機能構成を示す図である。
第１スレーブ装置３００及び第２スレーブ装置４００は、例えば、ＰＴＰにおいてバウンダリークロックとして機能するコンピュータである。図２に示すように、第１スレーブ装置３００は、マスタ装置２００から送信された基準時刻に基づく時刻情報を受信する時刻情報受信部の一例としての第１時刻情報受信部３１０を備える。また、第１スレーブ装置３００は、時刻を補正する時刻補正部の一例としての第１時刻補正部３２０、時刻情報を第２スレーブ装置４００に送信する時刻情報送信部の一例としての第１時刻情報送信部３３０を備える。

第１時刻情報受信部３１０は、マスタ装置２００から送信された同期情報を受信する同期情報受信部の一例としての第１同期情報受信部３１１、マスタ装置２００から送信された応答情報を受信する応答情報受信部の一例としての第１応答情報受信部３１２を備える。また、第１時刻情報受信部３１０は、第２スレーブ装置４００から送信された要求情報を受信する要求情報受信部の一例としての第１要求情報受信部３１３を備える。

第１時刻情報送信部３３０は、要求情報をマスタ装置２００に送信する要求情報送信部の一例としての第１要求情報送信部３３１を備える。また、第１時刻情報送信部３３０は、同期情報を第２スレーブ装置４００に送信する同期情報送信部の一例としての第１同期情報送信部３３２、応答情報を第２スレーブ装置４００に送信する応答情報送信部の一例としての第１応答情報送信部３３３を備える。

具体的には、第１同期情報受信部３１１は、マスタ装置２００から送信されたＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信する。また、第１要求情報送信部３３１は、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージをマスタ装置２００に送信する。また、第１応答情報受信部３１２は、マスタ装置２００から送信されたＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信する。また、第１同期情報送信部３３２は、Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを第２スレーブ装置４００に送信する。また、第１要求情報受信部３１３は、第２スレーブ装置４００から送信されたＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信する。また、第１応答情報送信部３３３は、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを第２スレーブ装置４００に送信する。

第１時刻補正部３２０は、第１同期情報受信部３１１と第１要求情報送信部３３１と第１応答情報受信部３１２とによってマスタ装置２００とメッセージを送受信したときに特定した時刻Ｔａ１〜Ｔａ４から算出されるマスタ装置２００との伝搬遅延時間ｄに基づいて時刻を補正する。具体的には、第１時刻補正部３２０は、第１応答情報受信部３１２がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了したタイミングから時刻の補正を開始し、先ず、第１時刻補正部３２０は、第１同期情報受信部３１１がＳｙｎｃメッセージを受信した第２時刻Ｔａ２を特定する。次に、第１時刻補正部３２０は、第１同期情報受信部３１１が受信したＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージからマスタ装置２００がＳｙｎｃメッセージを送信した第１時刻Ｔａ１を特定する。次に、第１時刻補正部３２０は、第１要求情報送信部３３１がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージをマスタ装置２００に送信した第３時刻Ｔａ３を特定する。次に、第１時刻補正部３２０は、第１応答情報受信部３１２が受信したＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージからマスタ装置２００がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信した第４時刻Ｔａ４を特定する。そして、第１時刻補正部３２０は、Ｔ１＝Ｔａ１、Ｔ２＝Ｔａ２、Ｔ３＝Ｔａ３、Ｔ４＝Ｔａ４とすることで、上述した（１）に示す数式を用いて伝搬遅延時間ｄを算出し、上述した（２）に示す数式を用いて補正量ｔｃを算出し、算出した補正量ｔｃに基づいて時刻を補正する。

なお、第１同期情報送信部３３２は、第１時刻補正部３２０が時刻を補正してから第１同期情報受信部３１１が新たな同期情報を受信するまでの間に補正した時刻に基づく同期情報を送信する。例えば、第１同期情報送信部３３２は、第１時刻補正部３２０が時刻の補正を完了したタイミングから同期情報の送信を開始する。具体的には、第１同期情報送信部３３２は、第１時刻補正部３２０が時刻の補正を完了したタイミングにＳｙｎｃメッセージの送信を開始する。

また、第１時刻補正部３２０は、第１同期情報送信部３３２がＳｙｎｃメッセージを送信してから第１要求情報受信部３１３がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信するまでの期間において、時刻の補正を行うことができない。例えば、第１スレーブ装置３００は、Ｓｙｎｃメッセージを送信してからＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信するまでの期間において、時刻の補正を禁止するフラグをオンにし、フラグがオンになっている間、第１時刻補正部３２０が時刻の補正を行わないようにしてもよい。

第２スレーブ装置４００は、第１スレーブ装置３００から送信された時刻情報を受信する時刻情報受信部の一例としての第２時刻情報受信部４１０、時刻を補正する時刻補正部の一例としての第２時刻補正部４２０を備える。また、第２スレーブ装置４００は、時刻情報を送信する時刻情報送信部の一例としての第２時刻情報送信部４３０を備える。

第２時刻情報受信部４１０は、第１スレーブ装置３００から送信された同期情報を受信する同期情報受信部の一例としての第２同期情報受信部４１１、第１スレーブ装置３００から送信された応答情報を受信する応答情報受信部の一例としての第２応答情報受信部４１２を備える。また、第２時刻情報受信部４１０は、第２スレーブ装置４００に図示しない第３スレーブ装置が接続されているときに、第３スレーブ装置から送信された要求情報を受信する要求情報受信部の一例としての第２要求情報受信部４１３を備える。

第２時刻情報送信部４３０は、要求情報を第１スレーブ装置３００に送信する要求情報送信部の一例としての第２要求情報送信部４３１を備える。また、第２時刻情報送信部４３０は、第３スレーブ装置が接続されているときに、同期情報を第３スレーブ装置に送信する同期情報送信部の一例としての第２同期情報送信部４３２、応答情報を第３スレーブ装置に送信する応答情報送信部の一例としての第２応答情報送信部４３３を備える。

具体的には、第２同期情報受信部４１１は、第１同期情報送信部３３２が送信したＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信する。また、第２要求情報送信部４３１は、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを第１要求情報受信部３１３に送信する。また、第２応答情報受信部４１２は、第１応答情報送信部３３３が送信したＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信する。また、第２同期情報送信部４３２は、Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを第３スレーブ装置に送信する。また、第２要求情報受信部４１３は、第３スレーブ装置から送信されたＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信する。また、第２応答情報送信部４３３は、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを第３スレーブ装置に送信する。

第２時刻補正部４２０は、第１時刻補正部３２０と同様に、第２同期情報受信部４１１と第２要求情報送信部４３１と第２応答情報受信部４１２とによって第１スレーブ装置３００とメッセージを送受信したときに特定した時刻Ｔｂ１〜Ｔｂ４から算出される第１スレーブ装置３００との伝搬遅延時間ｄとに基づいて時刻を補正する。具体的には、第２時刻補正部４２０は、第２応答情報受信部４１２がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了したタイミングから時刻の補正を開始し、先ず、第２時刻補正部４２０は、第２同期情報受信部４１１がＳｙｎｃメッセージを受信した第２時刻Ｔｂ２を特定する。次に、第２時刻補正部４２０は、第２同期情報受信部４１１が受信したＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージから第１同期情報送信部３３２がＳｙｎｃメッセージを送信した第１時刻Ｔｂ１を特定する。次に、第２時刻補正部４２０は、第２要求情報送信部４３１がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを第１要求情報受信部３１３に送信した第３時刻Ｔｂ３を特定する。次に、第２時刻補正部４２０は、第２応答情報受信部４１２が受信したＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージから第２応答情報受信部４１２がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信した第４時刻Ｔｂ４を特定する。そして、第２時刻補正部４２０は、第１時刻補正部３２０と同様に、Ｔ１＝Ｔｂ１、Ｔ２＝Ｔｂ２、Ｔ３＝Ｔｂ３、Ｔ４＝Ｔｂ４とすることで、上述した（１）に示す数式を用いて伝搬遅延時間ｄを算出し、上述した（２）に示す数式を用いて補正量ｔｃを算出し、算出した補正量ｔｃに基づいて時刻を補正する。

なお、第２同期情報送信部４３２は、第２スレーブ装置４００に第３スレーブ装置が接続されている場合、第１同期情報送信部３３２と同様に、第２時刻補正部４２０が時刻を補正してから第２同期情報受信部４１１が新たな同期情報を受信するまでの間に補正した時刻に基づく同期情報を送信する。例えば、第２同期情報送信部４３２は、第２時刻補正部４２０が時刻の補正を完了したタイミングから同期情報の送信を開始する。具体的には、第２同期情報送信部４３２は、第２時刻補正部４２０が時刻の補正を完了したタイミングにＳｙｎｃメッセージの送信を開始する。

また、第２時刻補正部４２０は、第１時刻補正部３２０と同様に、例えば、時刻の補正を禁止するフラグがオンになっていることにより、第２同期情報送信部４３２がＳｙｎｃメッセージを送信してから第２要求情報受信部４１３がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信するまでの期間において、時刻の補正が行うことができない。

図３は、本実施の形態に係る第１スレーブ装置及び第２スレーブ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図１、図２に示す第１スレーブ装置３００及び第２スレーブ装置４００は、図３に示すハードウェアによって構成されている。第１スレーブ装置３００は、制御部５１、主記憶部５２、外部記憶部５３、送受信部５４を備える。また、第２スレーブ装置４００は、第１スレーブ装置３００と同様に、制御部５１、主記憶部５２、外部記憶部５３、送受信部５４を備える。なお、図示は省略するが、マスタ装置２００は、第１スレーブ装置３００及び第２スレーブ装置４００と同様に、制御部５１、主記憶部５２、外部記憶部５３、送受信部５４を備えてもよい。

制御部５１は、制御プログラム５９に従って処理を実行する。制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備える。制御部５１は、制御プログラム５９に従って、第１スレーブ装置３００が備える第１時刻補正部３２０として機能する。また、制御部５１は、制御プログラム５９に従って、第２スレーブ装置４００が備える第２時刻補正部４２０として機能する。

主記憶部５２は、制御プログラム５９をロードし、制御部５１の作業領域として用いられる。主記憶部５２は、ＲＡＭ（Random-Access Memory）を備える。

外部記憶部５３は、制御プログラム５９を予め記憶する。外部記憶部５３は、制御部５１の指示に従って、このプログラムが記憶するデータを制御部５１に供給し、制御部５１から供給されたデータを記憶する。外部記憶部５３は、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Dive）等の不揮発性メモリを備える。

送受信部５４は、情報を送受信する。送受信部５４は、ネットワークに接続する網終端装置、無線通信装置等の情報通信部品を備える。送受信部５４は、第１スレーブ装置３００が備える第１時刻情報受信部３１０、第１同期情報受信部３１１、第１応答情報受信部３１２、第１要求情報受信部３１３、第１時刻情報送信部３３０、第１要求情報送信部３３１、第１同期情報送信部３３２、第１応答情報送信部３３３として機能する。また、送受信部５４は、第２スレーブ装置４００が備える第２時刻情報受信部４１０、第２同期情報受信部４１１、第２応答情報受信部４１２、第２要求情報受信部４１３、第２時刻情報送信部４３０、第２要求情報送信部４３１、第２同期情報送信部４３２、第２応答情報送信部４３３として機能する。

第１スレーブ装置３００では、主記憶部５２、外部記憶部５３及び送受信部５４はいずれも内部バス５０を介して制御部５１に接続されている。また、第２スレーブ装置４００では、第１スレーブ装置３００と同様に、主記憶部５２、外部記憶部５３及び送受信部５４はいずれも内部バス５０を介して制御部５１に接続されている。

図１、図２に示す第１スレーブ装置３００は、制御部５１が主記憶部５２、外部記憶部５３及び送受信部５４を資源として用いることによって、第１時刻情報受信部３１０、第１同期情報受信部３１１、第１応答情報受信部３１２、第１要求情報受信部３１３、第１時刻補正部３２０、第１時刻情報送信部３３０、第１要求情報送信部３３１、第１同期情報送信部３３２、第１応答情報送信部３３３の機能を実現する。例えば、第１スレーブ装置３００は、第１時刻情報受信部３１０が行う時刻情報受信ステップの一例としての第１時刻情報受信ステップを実行する。また、第１スレーブ装置３００は、第１同期情報受信部３１１が行う同期情報受信ステップの一例としての第１同期情報受信ステップ、第１応答情報受信部３１２が行う応答情報受信ステップの一例としての第１応答情報受信ステップ、第１要求情報受信部３１３が行う要求情報受信ステップの一例としての第１要求情報受信ステップを実行する。また、第１スレーブ装置３００は、第１時刻補正部３２０が行う時刻補正ステップの一例としての第１時刻補正ステップを実行する。また、第１スレーブ装置３００は、第１時刻情報送信部３３０が行う時刻情報送信ステップの一例としての第１時刻情報送信ステップを実行する。また、第１スレーブ装置３００は、第１要求情報送信部３３１が行う要求情報送信ステップの一例としての第１要求情報送信ステップ、第１同期情報送信部３３２が行う同期情報送信ステップの一例としての第１同期情報送信ステップ、第１応答情報送信部３３３が行う応答情報送信ステップの一例としての第１応答情報送信ステップを実行する。

また、第２スレーブ装置４００は、制御部５１が主記憶部５２、外部記憶部５３及び送受信部５４を資源として用いることによって、第２時刻情報受信部４１０、第２同期情報受信部４１１、第２応答情報受信部４１２、第２要求情報受信部４１３、第２時刻補正部４２０、第２時刻情報送信部４３０、第２要求情報送信部４３１、第２同期情報送信部４３２、第２応答情報送信部４３３の機能を実現する。例えば、第２スレーブ装置４００は、第２時刻情報受信部４１０が行う時刻情報受信ステップの一例としての第１時刻情報受信ステップを実行する。また、第２スレーブ装置４００は、第２同期情報受信部４１１が行う同期情報受信ステップの一例としての第２同期情報受信ステップ、第２応答情報受信部４１２が行う応答情報受信ステップの一例としての第２応答情報受信ステップ、第２要求情報受信部４１３が行う要求情報受信ステップの一例としての第２要求情報受信ステップを実行する。また、第２スレーブ装置４００は、第２時刻補正部３２０が行う時刻補正ステップの一例としての第２時刻補正ステップを実行する。また、第２スレーブ装置４００は、第２時刻情報送信部４３０が行う時刻情報送信ステップの一例としての第２時刻情報送信ステップを実行する。また、第２スレーブ装置４００は、第２要求情報送信部４３１が行う要求情報送信ステップの一例としての第２要求情報送信ステップ、第２同期情報送信部４３２が行う同期情報送信ステップの一例としての第２同期情報送信ステップ、第２応答情報送信部４３３が行う応答情報送信ステップの一例としての第２応答情報送信ステップを実行する。

なお、第１スレーブ装置３００及び第２スレーブ装置４００では、データの入出力を送受信部５４で行っており、入力されたデータを制御部５１に供給する操作部は不要であるが、このような操作部を備えてもよい。この場合、操作部は、キーボード、マウス、タッチパネル、操作ボタン等の情報入力部品を備えてもよい。

なお、第１スレーブ装置３００及び第２スレーブ装置４００では、入出力されるデータを表示する表示部は不要であるが、このような表示部を備えてもよい。この場合、表示部は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置を備えてもよい。

図４は、本実施の形態に係る第１時刻同期処理の流れを示すフローチャートである。
次に、図４に示すフローチャートを用いて第１スレーブ装置３００がマスタ装置２００の時刻と同期する動作について説明する。先ず、図４に示すように、第１スレーブ装置３００は、第１同期情報受信部３１１がマスタ装置２００からＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信していない場合（ステップＳ１０１；Ｎ）、第１スレーブ装置３００は、第１同期情報受信部３１１がＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信するまでステップＳ１０１の処理を繰り返す。一方、Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信した場合（ステップＳ１０１；Ｙ）、第１要求情報送信部３３１は、マスタ装置２００にＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを送信する（ステップＳ１０２）。

Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージ送信後、第１スレーブ装置３００は、第１応答情報受信部３１２がマスタ装置２００からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信していない場合（ステップＳ１０３；Ｎ）、第１スレーブ装置３００は、第１応答情報受信部３１２がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信するまでステップＳ１０３の処理を繰り返す。一方、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信した場合（ステップＳ１０３；Ｙ）、第１時刻補正部３２０は、メッセージの送受信によって特定した第１時刻Ｔａ１、第２時刻Ｔａ２、第３時刻Ｔａ３、第４時刻Ｔａ４を用いて時刻の補正を開始する（ステップＳ１０４）。時刻補正開始後、第１スレーブ装置３００は、第１時刻補正部３２０が時刻の補正が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。時刻の補正が完了していない場合（ステップＳ１０５；Ｎ）、第１スレーブ装置３００は、第１時刻補正部３２０が時刻の補正が完了するまでステップＳ１０５の処理を繰り返す。一方、時刻の補正が完了した場合（ステップＳ１０５；Ｙ）、第１同期情報送信部３３２は、第２スレーブ装置４００にＳｙｎｃメッセージ、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージの順に送信する（ステップＳ１０６）。

Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージ送信後、第１スレーブ装置３００は、第１要求情報受信部３１３が第２スレーブ装置４００からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信していない場合（ステップＳ１０７；Ｎ）、第１スレーブ装置３００は、第１要求情報受信部３１３が第２スレーブ装置４００からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信するまでステップＳ１０７の処理を繰り返す。一方、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信した場合（ステップＳ１０７；Ｙ）、第１応答情報送信部３３３は、第２スレーブ装置４００にＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを送信し（ステップＳ１０８）、第１時刻同期処理を終了する。

図５は、本実施の形態に係る第２時刻同期処理の流れを示すフローチャートである。
次に、図５に示すフローチャートを用いて第２スレーブ装置４００が第１スレーブ装置３００を経由してマスタ装置２００の時刻と同期する動作について説明する。先ず、図５に示すように、第２スレーブ装置４００は、第２同期情報受信部４１１が第１スレーブ装置３００からＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信したか否かを判定する（ステップＳ２０１）。Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信していない場合（ステップＳ２０１；Ｎ）、第２スレーブ装置４００は、第２同期情報受信部４１１がＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信するまでステップＳ２０１の処理を繰り返す。一方、Ｓｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信した場合（ステップＳ２０１；Ｙ）、第２要求情報送信部４３１は、第１スレーブ装置３００にＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを送信する（ステップＳ２０２）。

Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージ送信後、第２スレーブ装置４００は、第２応答情報受信部４１２が第１スレーブ装置３００からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信していない場合（ステップＳ２０３；Ｎ）、第２スレーブ装置４００は、第２応答情報受信部４１２がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信するまでステップＳ２０３の処理を繰り返す。一方、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信した場合（ステップＳ２０３；Ｙ）、第２時刻補正部４２０は、メッセージの送受信によって特定した第１時刻Ｔｂ１、第２時刻Ｔｂ２、第３時刻Ｔｂ３、第４時刻Ｔｂ４を用いて時刻の補正を開始する（ステップＳ２０４）。時刻補正開始後、第２スレーブ装置４００は、第２時刻補正部４２０が時刻の補正が完了したか否かを判定する（ステップＳ２０５）。時刻の補正が完了していない場合（ステップＳ２０５；Ｎ）、第２スレーブ装置４００は、第２時刻補正部４２０が時刻の補正が完了するまでステップＳ２０５の処理を繰り返す。一方、時刻の補正が完了した場合（ステップＳ２０５；Ｙ）、第２スレーブ装置４００は、第３スレーブ装置が接続されていなければ、第２時刻同期処理を終了する。

なお、図示は省略するが、第２スレーブ装置４００は、第３スレーブ装置が接続されていれば、第１時刻同期処理のステップＳ１０６〜Ｓ１０８の処理と同様の処理を実行し、第２時刻同期処理を終了する。具体的には、第２同期情報送信部４３２は、第３スレーブ装置にＳｙｎｃメッセージ、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージの順に送信する。そして、第２要求情報受信部４１３が第３スレーブ装置からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信した場合、第２応答情報送信部４３３は、第３スレーブ装置にＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを送信し、第２時刻同期処理を終了する。

図６は、本実施の形態に係る時刻同期システムにおけるメッセージの送受信の例を示すタイミングチャートである。
次に、図６に示すタイミングチャートを用いて時刻同期システムにおいてマスタ装置２００、第１スレーブ装置３００、第２スレーブ装置４００がメッセージを送受信して第１スレーブ装置３００および第２スレーブ装置４００が時刻を補正するタイミングについて説明する。図６に示すように、マスタ装置２００は、第１時刻Ｔａ１においてＳｙｎｃメッセージを第１スレーブ装置３００に送信し、第１スレーブ装置３００は、第２時刻Ｔａ２においてＳｙｎｃメッセージを受信する。また、マスタ装置２００は、Ｓｙｎｃメッセージ送信後に第１時刻Ｔａ１を特定可能なＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを第１スレーブ装置３００に送信し、第１スレーブ装置３００は、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信して第１時刻Ｔａ１を特定する。

Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージ受信後、第１スレーブ装置３００は、第３時刻Ｔａ３においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージをマスタ装置２００に送信し、マスタ装置２００は、第４時刻Ｔａ４においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信する。また、マスタ装置２００は、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージ受信後に第４時刻Ｔａ４を特定可能なＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを第１スレーブ装置３００に送信し、第１スレーブ装置３００は、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信して第４時刻Ｔ４を特定する。

よって、第１スレーブ装置３００は、マスタ装置２００がＳｙｎｃメッセージを送信してからＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信するまでの期間において第１時刻Ｔａ１、第２時刻Ｔａ２、第３時刻Ｔａ３、第４時刻Ｔａ４を測定することになり、最終的に第４時刻Ｔａ４を特定可能なＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信することで伝搬遅延時間ｄが算出できる。以下、マスタ装置２００がＳｙｎｃメッセージを送信してからＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信するまでの期間を第１スレーブ装置３００とマスタ装置２００との伝搬遅延測定期間として説明する。

マスタ装置２００との伝搬遅延測定期間が経過してＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信した後、第１スレーブ装置３００は、上述した（１）に示す数式を用いて測定した第１時刻Ｔａ１、第２時刻Ｔａ２、第３時刻Ｔａ３、第４時刻Ｔａ４から伝搬遅延時間ｄを算出する。また、第１スレーブ装置３００は、上述した（２）に示す数式を用いて算出した伝搬遅延時間ｄから補正量ｔｃを算出し、算出した補正量ｔｃに基づいて時刻を補正する。以下、第１スレーブ装置３００が伝搬遅延時間ｄの算出を開始してから時刻を補正するまでの期間を第１スレーブ装置３００の時刻補正期間として説明する。

時刻補正期間経過後、第１スレーブ装置３００は、第１時刻Ｔｂ１においてＳｙｎｃメッセージを第２スレーブ装置４００に送信し、第２スレーブ装置４００は、第２時刻Ｔｂ２においてＳｙｎｃメッセージを受信して伝搬遅延測定期間を開始する。また、第１スレーブ装置３００は、Ｓｙｎｃメッセージ送信後に第１時刻Ｔｂ１を特定可能なＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを第２スレーブ装置４００に送信し、第２スレーブ装置４００は、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信して第１時刻Ｔｂ１を特定する。また、第２スレーブ装置４００は、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージ受信後の第３時刻Ｔｂ３においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを第１スレーブ装置３００に送信し、第１スレーブ装置３００は、第４時刻Ｔｂ４においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信する。

Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージ受信後、第１スレーブ装置３００は、第４時刻Ｔｂ４を特定可能なＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを第２スレーブ装置４００に送信し、第２スレーブ装置４００は、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信して第４時刻Ｔｂ４を特定して伝搬遅延測定期間を終了する。なお、第１スレーブ装置３００は、Ｓｙｎｃメッセージを送信してからＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信するまでの期間、すなわち、第１スレーブ装置３００と第２スレーブ装置４００との伝搬遅延測定期間において、新たに時刻を補正することが禁止される。以下、第１スレーブ装置３００がＳｙｎｃメッセージを送信してからＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信するまでの期間を第１スレーブ装置３００の時刻補正禁止期間と説明することがある。

第１スレーブ装置３００との伝搬遅延測定期間が経過してＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信した後、第２スレーブ装置４００は、時刻補正期間を開始して上述した（１）に示す数式を用いて測定した第１時刻Ｔｂ１、第２時刻Ｔｂ２、第３時刻Ｔｂ３、第４時刻Ｔｂ４から伝搬遅延時間ｄを算出する。そして、第２スレーブ装置４００は、上述した（２）に示す数式を用いて算出した伝搬遅延時間ｄから補正量ｔｃを算出し、算出した補正量ｔｃに基づいて時刻を補正して時刻補正期間を終了する。

以上説明したように、本実施の形態に係る時刻同期システム１００によれば、第１スレーブ装置３００は、基準時刻を保持するマスタ装置２００と第２スレーブ装置４００との間に接続されており、ＰＴＰに従って第２スレーブ装置４００とともにマスタ装置２００との時刻同期を行う。
第１同期情報送信部３３２は、第２スレーブ装置４００にＳｙｎｃメッセージ、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージの順に送信する。また、第１要求情報受信部３１３は、第１同期情報送信部３３２がＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを送信した後に第２スレーブ装置４００から送信されたＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信する。また、第１応答情報送信部３３３は、第１要求情報受信部３１３が受信したＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージに対するＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを第２スレーブ装置４００に送信する。そして、第１時刻補正部３２０は、第１同期情報送信部３３２がＳｙｎｃメッセージを送信してから第１要求情報受信部３１３がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信するまでの伝搬遅延測定期間とは異なる期間において、マスタ装置２００とメッセージを送受信したときに特定した時刻Ｔａ１〜Ｔａ４から算出されるマスタ装置２００との伝搬遅延時間ｄに基づいて時刻を補正する。

このようにすることで、第１スレーブ装置３００か第２スレーブ装置４００にＳｙｎｃメッセージを送信してからＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを第２スレーブ装置４００から受信するまでの期間、すなわち、第２スレーブ装置４００との伝搬遅延測定期間において第１スレーブ装置３００が時刻を補正しない。このため、第１スレーブ装置３００と第２スレーブ装置４００とが別々に時刻同期のタイミングを設定していたとしても、第２スレーブ装置４００では、当該期間において算出した伝搬遅延時間に誤差が発生することを防止できる。したがって、第１スレーブ装置が第２スレーブ装置にＳｙｎｃメッセージを送信してからＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを第２スレーブ装置から受信するまでの期間に時刻を補正する時刻同期システムよりも第２スレーブ装置４００の時刻の誤差を低減できる。

ここで、ＩＥＥＥ１５８８規格では、バウンダリークロックが時刻の補正を実行するタイミングと、バウンダリークロックが接続されたスレーブ装置にメッセージを送信するタイミングとについて規定していない。このため、ＰＴＰに従って時刻同期を行う従来の時刻同期システムは、バウンダリークロックとして機能するスレーブ装置毎に、例えば、メーカ、仕様等が異なることで、時刻同期の精度が異なる問題がある。例えば、従来の時刻同期システムでは、バウンダリークロックとして機能する第１スレーブ装置が第２スレーブ装置とメッセージを送受信している間、すなわち、第１スレーブ装置と第２スレーブ装置との伝搬遅延測定期間中に第１スレーブ装置がマスタ装置とメッセージを送受信して時刻を補正する可能性がある。

図７は、従来の時刻同期システムにおけるメッセージの送受信の例を示すタイミングチャートである。
例えば、図７に示すように、従来の時刻同期システムにおいて、第１スレーブ装置が第２スレーブ装置にＳｙｎｃメッセージ、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを送信した後にマスタ装置からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信する場合について考える。この場合、第１スレーブ装置が第２スレーブ装置からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信する前に時刻の補正を完了する場合がある。この場合、第１スレーブ装置は、補正前の時刻に基づく第１時刻Ｔｂ１を特定可能なＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを送信した後に補正後の時刻に基づく第４時刻Ｔｂ４を特定可能なＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを送信することになる。この結果、第１スレーブ装置は、第２スレーブ装置との伝搬遅延測定期間中に時刻の補正を完了することになり、第２スレーブ装置は、第１スレーブ装置の補正前の時刻に基づく第１時刻Ｔｂ１及び補正後の時刻に基づく第４時刻Ｔｂ４を用いて時刻の補正を行うことになる。

図８は、従来の時刻同期システムにおける時刻の誤差の変化の例を示す図である。なお、図８は、第１スレーブ装置とマスタ装置との時刻差の変化を１点鎖線で例示し、第２スレーブ装置とマスタ装置との時刻差の変化を２点鎖線で例示している。
この場合、図８に示すように、先ず、第１スレーブ装置は、第１１タイミングｔ１１においてＳｙｎｃメッセージを送信した後に補正前の時刻に基づく第１時刻Ｔｂ１を特定可能なＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを第２スレーブ装置に送信する。次に、第２スレーブ装置は、第１２タイミングｔ１２においてＳｙｎｃメッセージを受信し第２時刻Ｔｂ２を特定した後、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信し第１時刻Ｔｂ１を特定する。

次に、第１スレーブ装置は、第１３タイミングｔ１３において時刻の補正を開始し、第１４タイミングｔ１４において時刻の補正を完了する。次に、第２スレーブ装置は、第１５タイミングｔ１５においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを第１スレーブ装置に送信して第３時刻Ｔｂ３を特定する。次に、第１スレーブ装置は、第１６タイミングｔ１６においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信し、第１７タイミングｔ１７において補正後の時刻に基づく第４時刻Ｔｂ４を特定可能なＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを第２スレーブ装置に送信する。次に、第２スレーブ装置は、第１８タイミングｔ１８においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信し第１時刻Ｔｂ１から第４時刻Ｔｂ４の測定を完了して時刻の補正を開始し、第１９タイミングｔ１９において時刻の補正を完了する。

この結果、図８に示すように、第１スレーブ装置で時刻の補正を行いマスタ装置との時刻差が０にリセットされても、第２スレーブ装置では時刻の補正を行うと時刻差βが残ってしまう問題がある。なお、第１スレーブ装置とマスタ装置との補正前の時刻差をα、補正後に時刻差βが残ってしまう伝搬遅延時間をｄ′とすると、伝搬遅延時間ｄ′は、以下の（３）に示す数式を用いて算出される値であり、時刻差βは、以下の（４）に示す数式を用いて算出される値である。

ｄ′＝｛（Ｔｂ４＋α−Ｔｂ１）−（Ｔｂ３−Ｔｂ２）｝／２＝ｄ＋α／２ …（３）
β＝ｄ′−ｄ＝α／２ …（４）

図９は、本実施の形態に係る時刻同期システムにおける時刻の誤差の変化の例を示す図である。なお、図９は図８と同様に、第１スレーブ装置とマスタ装置との時刻差の変化を１点鎖線で例示し、第２スレーブ装置とマスタ装置との時刻差の変化を２点鎖線で例示している。
これに対して、本実施の形態に係る時刻同期システム１００では、第２スレーブ装置４００が第１スレーブ装置３００の補正後の時刻に基づく第１時刻Ｔｂ１及び第４時刻Ｔｂ４を用いて時刻の補正を行っている。具体的には、図９に示すように、先ず、第１スレーブ装置３００は、第２１タイミングｔ２１において時刻の補正を開始し、第２２タイミングｔ２２において時刻の補正を完了し、Ｓｙｎｃメッセージを送信した後に補正後の時刻に基づく第１時刻Ｔｂ１を特定可能なＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを第２スレーブ装置４００に送信する。

次に、第２スレーブ装置４００は、第２３タイミングｔ２３においてＳｙｎｃメッセージを受信し第２時刻Ｔｂ２を特定した後、Ｆｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを受信し第１時刻Ｔｂ１を特定する。次に、第２スレーブ装置４００は、第２４タイミングｔ２４においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを第１スレーブ装置３００に送信して第３時刻Ｔｂ３を特定する。次に、第１スレーブ装置３００は、第２５タイミングｔ２５においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信し、第２６タイミングｔ２６において補正後の時刻に基づく第４時刻Ｔｂ４を特定可能なＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを第２スレーブ装置４００に送信する。次に、第２スレーブ装置４００は、第２７タイミングｔ２７においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信し第１時刻Ｔｂ１から第４時刻Ｔｂ４の測定を完了して時刻の補正を開始し、第２８タイミングｔ２８において時刻の補正を完了する。

この結果、図９に示すように、第１スレーブ装置３００で時刻の補正を行いマスタ装置２００との時刻差が０にリセットされれば、第２スレーブ装置４００でも時刻の補正を行うことでマスタ装置２００との時刻差が０にリセットされる。
この結果、本実施の形態に係る時刻同期システム１００は、上述した従来の時刻同期システムにおける問題を解決している。

特に、本実施の形態に係る時刻同期システム１００によれば、第１スレーブ装置３００において、第２スレーブ装置４００との伝搬遅延測定期間が時刻補正禁止期間となっており、例えば、時刻の補正を禁止するフラグをオンにして、第１時刻補正部３２０が時刻を補正することができないように制御している。
このようにすることで、第２スレーブ装置４００との伝搬遅延測定期間中に第１スレーブ装置３００が時刻を補正することを確実に防止できる。
なお、本実施の形態では、時刻補正禁止期間は、第２スレーブ装置４００との伝搬遅延測定期間、すなわち、第１スレーブ装置３００か第２スレーブ装置４００にＳｙｎｃメッセージを送信してからＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを第２スレーブ装置４００から受信するまでの期間としたが、これに限定されない。例えば、時刻補正禁止期間は、第１スレーブ装置３００かＳｙｎｃメッセージを第２スレーブ装置４００に送信してからＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを第２スレーブ装置４００から受信した後にＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを第２スレーブ装置４００に送信するまでの間としてもよい。

また、本実施の形態に係る時刻同期システム１００によれば、第１同期情報送信部３３２は、第１時刻補正部３２０が時刻の補正を完了したタイミングから第２スレーブ装置４００にＳｙｎｃメッセージの送信を開始する。
このようにすることで、第１スレーブ装置３００が時刻の補正を完了したタイミングから第２スレーブ装置４００との伝搬遅延測定期間を開始でき、第２スレーブ装置４００が第１スレーブ装置３００の補正後の時刻に基づいて伝搬遅延時間を算出して時刻を補正できる。また、このようにすることで、時刻の補正を完了したタイミングからスレーブ装置にＳｙｎｃメッセージの送信を開始しない時刻同期システムよりも第２スレーブ装置４００においてマスタ装置２００との時刻の誤差が発生している期間を低減できる。

なお、本実施の形態のように、第１スレーブ装置３００が時刻の補正を完了したタイミングから第２スレーブ装置４００にＳｙｎｃメッセージの送信を開始することが好ましいが、第２スレーブ装置４００との伝搬遅延測定期間に第１スレーブ装置３００が時刻の補正を行わない限りにおいてこれに限定されない。例えば、第１同期情報送信部３３２は、第１時刻補正部３２０が時刻の補正を完了してから予め定めた期間が経過した後に第２スレーブ装置４００にＳｙｎｃメッセージの送信を開始してもよい。また、例えば、第１同期情報送信部３３２は、第１時刻補正部３２０が時刻の補正を開始する前に第２スレーブ装置４００にＳｙｎｃメッセージの送信を開始してもよい。

図１０は、従本実施の形態の変更例に係る時刻同期システムにおけるメッセージの送受信の例を示すタイミングチャートである。
例えば、図１０に示すように、第１スレーブ装置３００がマスタ装置２００にＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを送信する前に第２スレーブ装置４００にＳｙｎｃメッセージを送信してもよい。この場合、第１スレーブ装置３００は、第２スレーブ装置４００にＳｙｎｃメッセージを送信した後にマスタ装置２００にＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを送信してから第２スレーブ装置４００にＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを送信し、マスタ装置２００からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信してから第２スレーブ装置４００からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信する場合がある。この場合、図１０に示すように、第２スレーブ装置４００からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信するまでが第１スレーブ装置３００と第２スレーブ装置４００との伝搬遅延測定期間、すなわち、第１スレーブ装置３００の時刻補正禁止期間となる。このため、第１スレーブ装置３００は、マスタ装置２００からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージを受信しても時刻の補正を開始せず、第２スレーブ装置４００からＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信して当該期間が経過してから時刻の補正を開始してもよい。

また、本実施の形態に係る時刻同期システム１００によれば、第１時刻補正部３２０は、第１応答情報受信部３１２がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了したタイミングから時刻の補正を開始する。
このようにすることで、第１スレーブ装置においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了したタイミングから時刻の補正を開始しない時刻同期システムよりも第１スレーブ装置３００においてマスタ装置２００との時刻の誤差が発生している期間を低減できる。また、このようにすることで、第１スレーブ装置においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了したタイミングから時刻の補正を開始しない時刻同期システムよりも第１スレーブ装置３００がマスタ装置２００から新たなＳｙｎｃメッセージを受信する前に時刻の補正を完了し易くなる。また、このようにすることで、第１スレーブ装置においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了したタイミングから時刻の補正を開始しない時刻同期システムよりも早いタイミングで時刻の補正を完了し、補正した時刻に基づいて第２スレーブ装置４００との伝搬遅延測定期間を開始できる。この結果、第２スレーブ装置４００においてマスタ装置２００との時刻の誤差が発生している期間を低減できる。

なお、本実施の形態のように、第１スレーブ装置３００においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了したタイミングから時刻の補正を開始することが好ましいが、第２スレーブ装置４００との伝搬遅延測定期間に第１スレーブ装置３００が時刻の補正を行わない限りにおいてこれに限定されない。例えば、第１時刻補正部３２０は、第１応答情報受信部３１２がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了してから予め定めた期間が経過した後に時刻の補正を開始してもよい。

また、本実施の形態に係る時刻同期システム１００によれば、第２時刻補正部４２０は、第２応答情報受信部４１２がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了したタイミングから時刻の補正を開始する。
このようにすることで、第２スレーブ装置においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了したタイミングから時刻の補正を開始しない時刻同期システムよりも第２スレーブ装置４００においてマスタ装置２００との時刻の誤差が発生している期間を低減できる。また、このようにすることで、第２スレーブ装置においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了したタイミングから時刻の補正を開始しない時刻同期システムよりも第２スレーブ装置４００が第１スレーブ装置３００から新たなＳｙｎｃメッセージを受信する前に時刻の補正を完了し易くなる。また、このようにすることで、第２スレーブ装置においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了したタイミングから時刻の補正を開始しない時刻同期システムよりも早いタイミングで時刻の補正を完了し、第２スレーブ装置４００に第３スレーブ装置が接続されている場合には、補正した時刻に基づいて第３スレーブ装置との伝搬遅延測定期間を開始することができる。この結果、第３スレーブ装置においてマスタ装置２００との時刻の誤差が発生している期間を低減できる。

なお、本実施の形態のように、第２スレーブ装置４００においてＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了したタイミングから時刻の補正を開始することが好ましいが、第３スレーブ装置との伝搬遅延測定期間に第２スレーブ装置４００が時刻の補正を行わない限りにおいてこれに限定されない。例えば、第２時刻補正部４２０は、第２応答情報受信部４１２がＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信を完了してから予め定めた期間が経過した後に時刻の補正を開始してもよい。

なお、本実施の形態のように、第２スレーブ装置４００に第３スレーブ装置が接続されている場合、第２スレーブ装置４００が時刻の補正を完了したタイミングから第３スレーブ装置にＳｙｎｃメッセージの送信を開始することが好ましいが、第３スレーブ装置との伝搬遅延測定期間に第２スレーブ装置４００が時刻の補正を行わない限りにおいてこれに限定されない。例えば、第２同期情報送信部４３２は、第２時刻補正部４２０が時刻の補正を完了してから予め定めた期間が経過した後に第３スレーブ装置にＳｙｎｃメッセージの送信を開始してもよい。

なお、本実施の形態では、Ｓｙｎｃメッセージを送信した後に、Ｓｙｎｃメッセージを送信した第１時刻Ｔ１を特定可能なＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを送信する所謂Ｔｗｏ−Ｓｔｅｐ方式で同期情報を送信したが、これに限定されない。例えば、送信時刻としての第１時刻Ｔ１を特定可能なＳｙｎｃメッセージを送信してＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを送信しない所謂Ｏｎｅ−Ｓｔｅｐ方式で同期情報を送信してもよい。

なお、本実施の形態では、時刻同期装置の一例としての第１スレーブ装置３００がマスタ装置２００に接続されているが、第１スレーブ装置３００の接続先は、時刻保持装置である限りにおいてマスタ装置２００に限定されない。例えば、第１スレーブ装置３００が時刻保持装置の一例としての上位のスレーブ装置に接続されていてもよい。ここで、上位のスレーブ装置とは、第１スレーブ装置３００よりもグランドマスタまでのバウンダリークロックの中継台数が少ないスレーブ装置である。このため、上位のスレーブ装置は、第１スレーブ装置３００及び第２スレーブ装置４００と同様に、例えば、ＰＴＰにおいてバウンダリークロックとして機能するコンピュータである必要がある。すなわち、時刻保持装置は、グランドマスタとして機能するマスタ装置２００に限定されず、バウンダリークロックとして機能する上位のスレーブ装置であってもよい。なお、第１スレーブ装置３００の接続先を上位のスレーブ装置とした場合、上位のスレーブ装置についても第１スレーブ装置３００と同様に、第１スレーブ装置３００との伝搬遅延測定期間において時刻を補正しない構成であれば、本開示の作用効果を奏する。

なお、本実施の形態では、マスタ装置２００、第１スレーブ装置３００、第２スレーブ装置４００、第３スレーブ装置、…をライン状に接続したライン接続でＬＡＮのネットワークを構成しているが、ＬＡＮのネットワークの形態については限定されない。例えば、マスタ装置２００と、第１スレーブ装置３００及び第２スレーブ装置４００を含む複数のスレーブ装置とをリング状に接続するリング接続であってもよい。また、例えば、マスタ装置２００をルートとするツリー状に複数のスレーブ装置を接続するツリー接続であってもよい。また、例えば、マスタ装置２００と複数のスレーブ装置とを１本のバスラインに接続するバス接続であってもよく、１台のハブに接続するスター接続であってもよい。また、例えば、マスタ装置２００と複数のスレーブ装置とをメッシュ状に接続するメッシュ接続であってもよい。これらの場合であっても、マスタ装置２００と直接接続されているスレーブ装置を第１スレーブ装置３００とし、マスタ装置２００と直接接続されずに第１スレーブ装置３００と直接接続されているスレーブ装置を第２スレーブ装置４００とすれば本開示の作用効果を奏することができる。

なお、制御部５１、主記憶部５２、外部記憶部５３、送受信部５４、内部バス５０等を備える第１スレーブ装置３００及び第２スレーブ装置４００の処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Read-Only Memory）等に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上記の処理を実行する第１スレーブ装置３００及び第２スレーブ装置４００を構成してもよい。また、インターネットなどの通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロードすることで第１スレーブ装置３００及び第２スレーブ装置４００を構成してもよい。

また、第１スレーブ装置３００及び第２スレーブ装置４００の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担により実現する場合、または、ＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合には、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。

また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して提供することも可能である。例えば、通信ネットワーク上の掲示板（BBS, Bulletin Board System）に前記コンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介して前記コンピュータプログラムを提供してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行してもよい。

本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。

５０ 内部バス、５１ 制御部、５２ 主記憶部、５３ 外部記憶部、５４ 送受信部、５９ 制御プログラム、１００ 時刻同期システム、２００ マスタ装置、２０１，３０２，４０２ マスターポート、３００ 第１スレーブ装置、３０１，４０１ スレーブポート、３１０ 第１時刻情報受信部、３１１ 第１同期情報受信部、３１２ 第１応答情報受信部、３１３ 第１要求情報受信部、３２０ 第１時刻補正部、３３０ 第１時刻情報送信部、３３１ 第１要求情報送信部、３３２ 第１同期情報送信部、３３３ 第１応答情報送信部、４００ 第２スレーブ装置、４１０ 第２時刻情報受信部、４１１ 第２同期情報受信部、４１２ 第２応答情報受信部、４１３ 第２要求情報受信部、４２０ 第２時刻補正部、４３０ 第２時刻情報送信部、４３１ 第２要求情報送信部、４３２ 第２同期情報送信部、４３３ 第２応答情報送信部。

Claims (7)

1. 時刻を保持する時刻保持装置に接続され、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）１５８８規格のＰＴＰ（Precision Time Protocol）に従って前記時刻保持装置に接続されていない他の時刻同期装置とともに前記時刻保持装置との時刻同期を行う時刻同期装置であって、
   時刻同期に関する同期情報を前記他の時刻同期装置に送信する同期情報送信部と、
   前記同期情報送信部が前記同期情報を送信した後に前記他の時刻同期装置から送信された前記同期情報に基づく要求情報を受信する要求情報受信部と、
   前記要求情報受信部が受信した前記要求情報に対する応答情報を前記他の時刻同期装置に送信する応答情報送信部と、
   前記同期情報送信部が前記同期情報を送信してから前記要求情報受信部が前記要求情報を受信するまでの所定期間とは異なる期間において、前記時刻保持装置と情報を送受信したときに特定した時刻から算出される前記時刻保持装置との伝搬遅延時間に基づいて時刻を補正する一方、前記所定期間において、前記時刻保持装置と情報を送受信しても時刻の補正を行わない時刻補正部と、
   を備える時刻同期装置。
2. 前記時刻保持装置から送信された前記同期情報を受信する同期情報受信部と、
   前記同期情報受信部が受信した前記同期情報に基づく前記要求情報を前記時刻保持装置に送信する要求情報送信部と、
   前記要求情報を受信した前記時刻保持装置から送信された前記応答情報を受信する応答情報受信部とを更に備え、
   前記時刻補正部は、前記所定期間に前記応答情報受信部が前記応答情報を受信した場合、前記要求情報受信部が前記要求情報の受信を完了した後に時刻の補正を開始する、
   請求項１に記載の時刻同期装置。
3. 前記同期情報送信部は、前記時刻補正部が時刻の補正を完了したタイミングから前記同期情報の送信を開始する、
   請求項１又は２に記載の時刻同期装置。
4. 時刻を保持する時刻保持装置と、前記時刻保持装置に接続された第１時刻同期装置と、前記第１時刻同期装置に接続された第２時刻同期装置とを備え、前記第１時刻同期装置及び前記第２時刻同期装置が前記時刻保持装置との時刻同期を行う時刻同期システムであって、
   前記第１時刻同期装置は、
   前記時刻保持装置から送信された時刻同期に関する同期情報を受信する第１同期情報受信部と、
   前記第１同期情報受信部が受信した前記同期情報に基づく要求情報を前記時刻保持装置に送信する第１要求情報送信部と、
   前記要求情報を受信した前記時刻保持装置から送信された応答情報を受信する第１応答情報受信部と、
   前記第１同期情報受信部と前記第１要求情報送信部と前記第１応答情報受信部とによって前記時刻保持装置と情報を送受信したときに特定した時刻から算出される前記時刻保持装置との伝搬遅延時間に基づいて時刻を補正する第１時刻補正部と、
   前記同期情報を前記第２時刻同期装置に送信する第１同期情報送信部と、
   前記第１同期情報送信部が前記同期情報を送信した後に前記第２時刻同期装置から送信された前記要求情報を受信する第１要求情報受信部と、
   前記第１要求情報受信部が受信した前記要求情報に対する前記応答情報を前記第２時刻同期装置に送信する第１応答情報送信部と、
   を備え、
   前記第２時刻同期装置は、
   前記第１同期情報送信部が送信した前記同期情報を受信する第２同期情報受信部と、
   前記第２同期情報受信部が受信した前記同期情報に基づく前記要求情報を前記第１時刻同期装置に送信する第２要求情報送信部と、
   前記第１応答情報送信部が送信した前記応答情報を受信する第２応答情報受信部と、
   前記第２同期情報受信部と前記第２要求情報送信部と前記第２応答情報受信部とによって前記第１時刻同期装置と情報を送受信したときに特定した時刻から算出される前記第１時刻同期装置との伝搬遅延時間に基づいて時刻を補正する第２時刻補正部と、
   を備え、
   前記第１時刻同期装置は、前記第１同期情報送信部が前記同期情報を送信してから前記第１要求情報受信部が前記要求情報を受信するまでの所定期間において、前記時刻保持装置と情報を送受信しても時刻の補正を行わない、
   時刻同期システム。
5. 前記第２時刻補正部は、前記第２応答情報受信部が前記応答情報の受信を完了したタイミングから時刻の補正を開始する、
   請求項４に記載の時刻同期システム。
6. 時刻を保持する時刻保持装置と接続されずに前記時刻保持装置との時刻同期を行う他の時刻同期装置に時刻同期に関する同期情報を送信する同期情報送信ステップと、
   前記同期情報送信ステップで前記同期情報を送信した後に前記他の時刻同期装置から送信された前記同期情報に基づく要求情報を受信する要求情報受信ステップと、
   前記要求情報受信ステップで受信した前記要求情報に対する応答情報を前記他の時刻同期装置に送信する応答情報送信ステップと、
   前記同期情報送信ステップで前記同期情報を送信してから前記要求情報受信ステップで前記要求情報を受信するまでの期間とは異なる期間において、前記時刻保持装置と情報を送受信したときに特定した時刻から算出される前記時刻保持装置との伝搬遅延時間に基づいて時刻を補正する一方、前記所定期間において、前記時刻保持装置と情報を送受信しても時刻の補正を行わない時刻補正ステップと、
   を行う時刻同期方法。
7. コンピュータを、
   時刻を保持する時刻保持装置と接続されずに前記時刻保持装置との時刻同期を行う他の時刻同期装置に時刻同期に関する同期情報を送信する同期情報送信部、
   前記同期情報送信部が前記同期情報を送信した後に前記他の時刻同期装置から送信された前記同期情報に基づく要求情報を受信する要求情報受信部、
   前記要求情報受信部が受信した前記要求情報に対する応答情報を前記他の時刻同期装置に送信する応答情報送信部、
   前記同期情報送信部が前記同期情報を送信してから前記要求情報受信部が前記要求情報を受信するまでの所定期間とは異なる期間において、前記時刻保持装置と情報を送受信したときに特定した時刻から算出される前記時刻保持装置との伝搬遅延時間に基づいて時刻を補正する一方、前記所定期間において、前記時刻保持装置と情報を送受信しても時刻の補正を行わない時刻補正部、
   として機能させるプログラム。

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