JP7023417B2

JP7023417B2 - 通信システム

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Publication number: JP7023417B2
Application number: JP2021528552A
Authority: JP
Inventors: 優稀藤田; 大介長川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2022-02-21
Anticipated expiration: 2039-06-20
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Description

この発明は、複数の通信装置を備える通信システムの時刻同期に関する。

高精度な時刻同期を実現する代表的な時刻同期のプロトコルとして、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳによる時刻同期のプロトコルがある。ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳでは、ベストマスタクロックアルゴリズム（ＢＭＣＡ）により、通信装置群の中から時刻の基準となるグランドマスタを選出する。ＢＭＣＡでは、通信装置は、自身が持つグランドマスタ選出のための優先度情報を他のすべての通信装置に配信する。通信装置は、他の通信装置から受信した優先度情報と、自身が持つ優先度情報とを比較し、より高優先度の装置をグランドマスタとして選出する。グランドマスタに選出された通信装置は、スレーブに対して自身が持つ時刻情報を配信する。スレーブとはグランドマスタに同期する通信装置である。スレーブは、グランドマスタから配信される時刻情報の示す時刻に同期する。これにより、ネットワーク内のすべての通信装置の時刻同期が実現される。生産現場では、高速かつ高精度なモーション制御実現、複数の生産設備で発生したデータのリアルタイム収集、及び複数の生産設備で発生したデータのリアルタイム解析の実現のために、通信装置間での高精度な時刻同期が要求される。このため、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳの適用は望ましい。

ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳの仕様では、同一ドメインにおけるグランドマスタから送信された中継用データの中継段数は２５６段までに制約されている。中継段数が２５６段を超えると、通信装置は、時刻同期の対象外となる。そのため、グランドマスタから送信された中継用データの中継段数が２５６段を超えるドメインを有するネットワークの時刻同期は保証されない。

特許文献１では、ネットワーク内の複数のスレーブのうち、特定のスレーブである代表スレーブだけがグランドマスタと直接的に時刻同期し、代表スレーブの属するグループ内の他のスレーブが、代表スレーブと時刻同期する方法が提案されている。

特開２０１５－０６８８０６号公報

しかし、特許文献１では、最大接続台数を超えるネットワークでの時刻同期方式については開示も示唆もされていない。すなわち、同一ドメインにおいて、グランドマスタから送信された中継用データの中継段数が最大中継段数を超える場合については、開示も示唆もない。

この発明は、同一ドメインにおいて、グランドマスタから送信された中継用データの中継段数が最大中継段数を超える場合でも、時刻同期の可能な通信システムの提供を目的とする。

この発明の通信システムは、複数の通信装置を備える。
前記複数の通信装置の各通信装置は、
選出部と、複数のドメインのうち属するドメインを示すドメイン設定を有するドメイン管理部と
を備え、
同じ前記ドメインに属する複数の前記通信装置では、
それぞれの前記選出部が、同じ前記ドメインを代表する通信装置である第１の代表装置を選出し、
前記ドメインごとに選出された複数の前記第１の代表装置では、
それぞれの前記ドメイン管理部が、複数の前記第１の代表装置の属する共通ドメインを設定すると共に、それぞれの前記選出部が、前記共通ドメインを代表する第２の代表装置を複数の前記第１の代表装置から選出する。

本発明の通信システムによれば、同一ドメインにおいて、グランドマスタから送信された中継用データの中継段数が最大中継段数を超える場合でも、時刻同期の可能な通信システムを提供できる。

実施の形態１の図で、通信システム１００を模式的に示す図。実施の形態１の図で、通信装置１のハードウェア構成を示す図。実施の形態１の図で、通信システム１００の動作を示すフローチャート。実施の形態１の図で、通信システム１００の動作を模式的に示す図。実施の形態２の図で、通信装置１のハードウェア構成を示す図。実施の形態２の図で、ドメイン種類を示す図。実施の形態２の図で、通信システム１００の動作を示すフローチャート。実施の形態２の図で、通信システム１００の動作を模式的に示す図。実施の形態２の図で、ドメイン再編成情報９０を示す図。実施の形態２の図で、ドメインの再編成を示す図。実施の形態２の図で、ドメイン再編成情報９０の変化を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。
以下に述べる実施に形態１及び実施の形態２では、ネットワークにおける最大接続台数に制約があり、選出されたグランドマスタによる時刻配信を行う時刻同期プロトコルにおいて、最大接続局数を超えるネットワークでの時刻同期を実現する。
ネットワークにおける最大接続台数とは、同一ドメインにおける最大の中継段数である。実施の形態１及び実施の形態２では、同一ドメインにおける最大の中継段数を、グランドマスタからスレーブに中継させる中継データの中継段数が超えることに対応するため、同一ドメインを、複数のドメインに分割する。以下に詳しく説明する。

実施の形態１．
図１から図４を参照して実施の形態１を説明する。以下では通信装置１を通信装置（１）、通信装置（２）のように表記して区別する。またドメインをドメインＤ（０）、ドメインＤ（１）の表に表記して区別する。
ドメインＤ（０）はドメイン番号＝０、ドメインＤ（１）はドメイン番号＝１である。
図１は、通信システム１００を模式的に示す。通信システム１００は、複数の通信装置１を備える。図１では、複数の通信装置１がライン接続している状況を示す。図１では、通信装置（１）から通信装置（９）の９台の通信装置１がライン接続している。なお、ライン接続は説明のための例であり、ネットワーク構成はライン接続に限られない。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図２は、通信装置１のハードウェア構成を示す。図２を参照して通信装置１のハードウェア構成を説明する。

通信装置１は、コンピュータである。通信装置１は、プロセッサ１０を備える。通信装置１は、プロセッサ１０の他に、メモリ２０、ネットワークインタフェース３０他のハードウェアを備える。以下ではインタフェースはＩＦと表記する。プロセッサ１０は、信号線５０を介して、他のハードウェアと接続され、他のハードウェアを制御する。

通信装置１は、機能要素として、選出部１１、ドメイン管理部１２、時刻管理部１３、及び時刻送信部１４を備える。選出部１１、ドメイン管理部１２、時刻管理部１３、及び時刻送信部１４の機能は、通信プログラム１０１により実現される。

プロセッサ１０は、通信プログラム１０１を実行する装置である。通信プログラム１０１は、選出部１１、ドメイン管理部１２、時刻管理部１３、及び時刻送信部１４の機能を実現するプログラムである。通信プログラム１０１はメモリ２０に格納されている。プロセッサ１０は、演算処理を行うＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ１０の具体例は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）である。

メモリ２０は記憶装置である。メモリ２０は揮発メモリ及び不揮発メモリを含む。メモリ２０の具体例は、ＳＲＡＭ（ＳｔａｔｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）である。

あるいはメモリ２０の具体例は、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）である。また、メモリ２０は、ＳＤ（登録商標）（ＳｅｃｕｒｅＤｉｇｉｔａｌ）メモリカード、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）といった可搬記録媒体であってもよい。
ネットワークＩＦ３０は、プロセッサ１０が他の通信装置１と通信するための物理ポートである。

プロセッサ１０は、メモリ２０から通信プログラム１０１を読み込み実行する。通信装置１は、プロセッサ１０を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、通信プログラム１０１の実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ１０と同じように、通信プログラム１０１を実行する装置である。プロセッサ１０及び複数のプロセッサはプロセッシングサーキットリーと呼ばれる。選出部１１、ドメイン管理部１２、時刻管理部１３、及び時刻送信部１４の機能がプロセッシングサーキットリーによって実現されてもよい。あるいは、通信装置１のプロセッサ１０、メモリ２０及びネットワークＩＦ３０の機能がプロセッシングサーキットリーによって実現されてもよい。

通信プログラム１０１により利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値及び変数値は、メモリ２０、または、プロセッサ１０内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。

通信プログラム１０１は、選出部１１、ドメイン管理部１２、時刻管理部１３、及び時刻送信部１４の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程をコンピュータに実行させるプログラムである。

また、通信方法は、コンピュータである通信装置１が通信プログラム１０１を実行することにより行われる方法である。通信プログラム１０１は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

（１）選出部１１は、他の通信装置１との間で、グランドマスタの選出処理を行う。
（２）ドメイン管理部１２は、複数のドメインのうち、自身の通信装置１の属するドメインを示すドメイン設定を有する。ドメイン管理部は、通信装置１自身が所属するドメイン設定を管理する。ドメイン設定は、ドメイン番号である。
（３）時刻管理部１３は、通信装置１内の時刻情報を管理する。
（４）時刻送信部１４は、グランドマスタに選出された場合に、時刻管理部１３で持つ時刻情報を、ネットワークＩＦ３０を介して、他の通信装置１へ送信する。

実施の形態１では、複数のドメインが設定される。ネットワーク内の通信装置１は、いずれかのドメインに所属する。具体的には、プロトコルによって、それぞれの通信装置１は複数のドメインのいずれかのドメインに属する。ドメイン管理部１２は属するドメインを管理する。各ドメインに属する通信装置１の台数は、プロトコルで規定された最大接続台数以内とする。
すなわち、各ドメインに属する通信装置１の台数は、プロトコルで規定された同一ドメインにおける最大中継段数以内である。通信装置１へのドメインの割り振り方は、任意とする。ただし、特定のドメインは予約ドメインとし、予約ドメインには通信装置１は所属させない。予約ドメインとは、グランドマスタを選出するための後述のドメインＤ（０）である。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図３は、通信システム１００の動作を示すフローチャートである。
図４は、通信システム１００の動作を模式的に示す。図３及び図４を参照して、通信システム１００の時刻同期を説明する。通信装置１の動作手順は、通信方法に相当する。通信装置１の動作を実現するプログラムは、通信プログラム１０１に相当する

以下では、図４を参照して説明する。図４では、通信システム１００は、通信装置（１）から通信装置（９）を備える。通信装置（１）、通信装置（２）及び通信装置（３）は、ドメインＤ（１）に属する。通信装置（４）、通信装置（５）及び通信装置（６）は、ドメインＤ（２）に属する。通信装置（７）、通信装置（８）及び通信装置（９）は、ドメインＤ（３）に属する。

＜ステップＳ１１＞
ステップＳ１１では、各ドメインからグランドマスタが選定される。ステップＳ１１では、同じドメインに属する複数の通信装置１では、それぞれの選出部１１が、同じドメインを代表する通信装置１である第１の代表装置を選出する。グランドマスタは第１の代表装置である。ステップＳ１１の状態では、図４に示すように、通信装置（１）から通信装置（３）がドメインＤ（１）に属し、通信装置（４）から通信装置（６）がドメインＤ（２）に属し、通信装置（７）から通信装置（９）がドメインＤ（３）に属している。通信装置１のそれぞれの選出部１１は、所属する各ドメイン内で、以下の方式でグランドマスタを選出する。通信装置１の選出部１１は、自身の通信装置１の優先度と、自身の通信装置１の属するドメイン番号とを含み、優先度を通知する優先度フレームを、ネットワークＩＦ３０を介して、他の通信装置１へ一定周期で送信する。通信装置（１）であれば、選出部１１は、通信装置（１）の優先度と、通信装置（１）の属するドメイン番号（１）とを含む優先度フレームを、他の通信装置１へ一定周期で送信する。通信装置（４）であれば、選出部１１は、通信装置（４）の優先度と、通信装置（４）の属するドメイン番号（２）とを含む優先度フレームを、他の通信装置１へ一定周期で送信する。通信装置（７）であれば、選出部１１は、通信装置（７）の優先度と、通信装置（７）の属するドメイン番号（３）とを含む優先度フレームを、他の通信装置１へ一定周期で送信する。

選出部１１は、他の通信装置１から受信した優先度フレームのドメイン番号を確認する。優先度フレームのドメイン番号と、ドメイン管理部１２に設定されているドメイン番号とが一致する場合、選出部１１は、優先度フレームの優先度と、自身の通信装置１の優先度とを比較する。比較の結果、受信した優先度フレームの優先度よりも、自身の通信装置１の優先度が低い場合、選出部１１は、優先度フレームの送信を停止する。
具体例で説明する。図４では、通信装置（ｋ）は優先度ｋを持つとする。ｋは、１から９のいずれかの整数である。ｋが大きいほど優先度は高いとする。図４のドメインＤ（１）では通信装置（３）の優先度が最も高いので、通信装置（１）と通信装置（２）とは、優先度フレームの送信を停止する。

優先度フレームの受信を開始してから設定されている時間が経過しても、ドメイン番号が一致し、かつ、自身の優先度よりも高い優先度を持つ優先度フレームを受信しない場合、通信装置１の選出部１１は、ドメイン管理部１２に設定されているドメインのなかで、自分が最も優先度が高い通信装置１であると判断する。選出部１１は、自分が最も優先度が高い通信装置１であると判断した場合、自身の通信装置１がグランドマスタであると判断する。グランドマスタは、一定周期で送信している優先度フレームの送信を停止する。ドメインＤ（１）からは通信装置（３）が、グランドマスタに選出され、ドメインＤ（２）からは通信装置（６）が、グランドマスタに選出され、ドメインＤ（３）からは通信装置（９）が、グランドマスタに選出される。

各ドメインでグランドマスタに選出された通信装置１は、前述の予約ドメインＤ（０）にも所属する。グランドマスタに選出された通信装置１のドメイン管理部１２は、ドメインＤ（０）を、ドメイン設定として設定する。

＜ステップＳ１２＞
以下に登場するネットワークグランドマスタは、ＮＷ／ＧＭと表記する。ドメインごとに選出された複数の第１の代表装置では、それぞれのドメイン管理部１２が、複数の第１の代表装置の属する共通ドメインを設定すると共に、それぞれの選出部１１が、共通ドメインを代表する第２の代表装置を複数の第１の代表装置から選出する。共通ドメインはドメインＤ（０）である。第２の代表装置は、ＮＷ／ＧＭとして選出される後述の通信装置（９）である。グランドマスタに選出された通信装置１のドメイン管理部１２は、ドメイン設定をドメインＤ（０）に設定し管理する。ステップＳ１２では、ドメインＤ（０）に属する複数のグランドマスタのなかから、ネットワークグランドマスタが選出される。各ドメインでグランドマスタに選出された通信装置１の選出部１１は、ネットワーク全体のグランドマスタであるネットワークグランドマスタを選出する。図４では、グランドマスタに選出された通信装置（３）、通信装置（６）及び通信装置（９）の選出部１１によって、ＮＷ／ＧＭが選出される。ＮＷ／ＧＭの選出方法は、ステップＳ１１と同様である。図４では通信装置（９）の優先度が最も高いので、ドメインＤ（０）において、通信装置（３）、通信装置（６）及び通信装置（９）のなかから、通信装置（９）がＮＷ／ＧＭに選出される。

＜ステップＳ１３＞
ＮＷ／ＧＭである第２の代表装置では、時刻送信部１４が、時刻を同期するための第１の時刻同期情報８１を、第１の代表装置であるグランドマスタへ送信する。以下に具体的に説明する。ステップＳ１３では、ＮＷ／ＧＭが時刻情報である第１の時刻同期情報８１を送信する。以下では図４に基づき説明する。ＮＷ／ＧＭに選出された通信装置（９）では、時刻配信部１７が、ネットワークＩＦ３０を介して、ドメインＤ（０）の通信装置（３）及び通信装置（６）に、時刻を同期するための第１の時刻同期情報８１を送信する。第１の時刻同期情報８１にはドメインＤ（０）を識別する情報も格納されている。

＜ステップＳ１４＞
ステップＳ１４では、グランドマスタが第１の時刻同期情報８１を補正する。ＮＷ／ＧＭである通信装置（９）から第１の時刻同期情報８１を受信したドメインＤ（０）の通信装置（３）及び通信装置（６）の時刻管理部１６は、受信した第１の時刻同期情報８１を基に、自身の有する時刻情報を補正する。

＜ステップＳ１５＞
第１の代表装置であるグランドマスタでは、第１の時刻同期情報８１を受信した場合に、時刻送信部１４が、ドメイン設定の示すドメインを識別する識別情報を含み、時刻を同期するための第２の時刻同期情報８２を生成し、生成した第２の時刻同期情報８２を送信する。第１の代表装置が通信装置（３）の場合、ドメイン設定の示すドメインを識別する識別情報はドメインＤ（１）を識別し、第１の代表装置が通信装置（６）の場合、ドメイン設定の示すドメインを識別する識別情報はドメインＤ（２）を識別する識別情報である。
以下に具体的に説明する。
ステップＳ１５では、グランドマスタが第２の時刻同期情報８２を送信する。ドメインＤ（１）のグランドマスタとして選出された通信装置（３）では、時刻送信部１４が、ドメインＤ（１）の通信装置１に第２の時刻同期情報８２を送信する。グランドマスタである通信装置（３）から時刻情報を受信した通信装置（１）及び通信装置（２）では、受信した第２の時刻同期情報８２を基に、時刻管理部１３が自身の時刻情報を補正する。ドメインＤ（２）のグランドマスタとして選出された通信装置（６）では、時刻送信部１４が、ドメインＤ（２）の通信装置１に第２の時刻同期情報８２を送信する。グランドマスタである通信装置（６）から第２の時刻同期情報８２を受信した通信装置（４）及び通信装置（５）では、受信した第２の時刻同期情報８２を基に、時刻管理部１３が自身の時刻情報を補正する。ステップＳ１４及びステップＳ１５のように、第１の代表装置であるグランドマスタでは、時刻管理部１３が、第１の時刻同期情報８１を受信した場合に、第１の時刻同期情報８１に基づき時刻を補正する。時刻送信部１４は、補正された時刻に基づいて、第２の時刻同期情報８２を生成して送信する。

ＮＷ／ＧＭである通信装置（９）は、第１の時刻同期情報８１を、ドメインＤ（３）の通信装置１に送信する。ＮＷ／ＧＭの通信装置（９）から第１の時刻同期情報８１を受信した通信装置（７）及び通信装置（８）では、受信した第１の時刻同期情報８１を基に、時刻管理部１３が自身の時刻情報を補正する。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
実施の形態１の通信システム１００では、通信装置（１）から通信装置（９）は、ドメインＤ（１）、ドメインＤ（２）、ドメインＤ（３）のいずれかに属する。ドメインＤ（１）、ドメインＤ（２）及びドメインＤ（３）の各ドメインで、それぞれ通信装置（３）、通信装置（６）及び通信装置（９）がグランドマスタに選出される。グランドマスタに選出された通信装置（３）、通信装置（６）及び通信装置（９）のなかから、ドメインＤ（０）において、通信装置（９）がＮＷ／ＧＭに選出される。ＮＷ／ＧＭである通信装置（９）が、グランドマスタである信装置（３）及び通信装置（６）に第１の時刻同期情報８１を送信する。
通信装置（３）及び通信装置（６）は、それぞれ、ドメインＤ（１）及びドメインＤ（２）に、第２の時刻同期情報８２を送信する。
よって、実施の形態１の通信システム１００によれば、通信装置１の最大接続台数に制約があり、選出されたグランドマスタが時刻送信を行う時刻同期の方式であっても、最大接続台数を超える各通信装置１で、時刻同期が可能となる。
実施の形態１の通信システム１００では、グランドマスタ及びＮＷ／ＧＭの選出方法、あるいは時刻送信については、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳに準じている。
しかし、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳは一例であり、通信システム１００は、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳに相当する時刻同期プロトコルに、適用できる。

実施の形態２．
図５から図１１を参照して実施の形態２を説明する。実施の形態１では、ネットワーク内で分割された複数のドメインの各ドメインで選出されたグランドマスタから、ＮＷ／ＧＭを選出する。
そして、ＮＷ／ＧＭからグランドマスタ、グランドマスタから各ドメイン内の通信装置１へ時刻情報を送信する。実施の形態１の時刻同期であれば、プロトコルで規定された「同一ドメインでの最大接続局数」を超えるネットワークで、時刻同期を実現することができる。

しかし、グランドマスタからの時刻情報の送信には、伝送路遅延が加算されていく。図１のように、ライン接続で構成されるようなネットワーク構成で、同一ドメインの通信装置１が点在するような通信装置１の配置がされている場合、時刻配信時に加算される伝送路遅延により、同一ドメイン内での時刻同期の精度が、低減することもあり得る。図１では、通信装置（１）、通信装置（２）及び通信装置（３）はドメイン（１）に属し、通信装置（４）、通信装置（５）及び通信装置（６）はドメイン（２）に属し、通信装置（７）、通信装置（８）及び通信装置（９）はドメイン（３）に属し、同一ドメインの通信装置１が点在する。

実施の形態２では、ドメインが再編成される。
図５は、実施の形態２の通信装置１の構成を示す。実施の形態２の通信装置１は、実施の形態１の通信装置１に、機能要素として、ホップ管理部１５が追加されている。ホップ管理部１５は、中継ホップ数を管理する。
図６は、実施の形態２で使用するドメイン種類を示す。実施の形態２では、通信装置１が所属するドメインは、図６に示す３タイプのドメイン種類に分類される。図６に示すように、ドメイン種類を示すタイプとして、タイプＡ、タイプＢ及びタイプＣが設定されている。各タイプには、「一つの通信装置が所属できるドメイン数」、「用途」及び「ネットワーク上のドメイン数」が設定されている。タイプＡは以下のようである。「一つの通信装置が所属できるドメイン数」は、「１または２」であり、「用途」は、「ドメイン内のグランドマスタの選出」であり、「ネットワーク上のドメイン数」は、Ｎ以下である。Ｎは以下の式による。Ｎ＝（プロトコルで定義される最大ドメイン数－１）／２。タイプＢは以下のようである。「一つの通信装置が所属できるドメイン数」は、「１または２」であり、「用途」は、「時刻送信」であり、「ネットワーク上のドメイン数」は、Ｎ以下である。タイプＣは以下のようである。「一つの通信装置が所属できるドメイン数」は、「０または１」であり、「用途」は、「ＮＷ／ＧＭの選出」であり、「ネットワーク上のドメイン数」は、１である。

ネットワークに接続する通信装置１は、タイプＡのドメインと、タイプＢのドメインに所属する。時刻同期の開始時点で、通信装置１はタイプＡのドメインに所属し、通信装置１はタイプＡの各ドメイン内でグランドマスタを選出する。タイプＡの各ドメインでグランドマスタに選出された通信装置１は、タイプＣのドメインに所属し、ＮＷ／ＧＭの選出に参加する。また、タイプＢのドメインは、後述する、ＮＷ／ＧＭからの時刻配信のために使用される。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図７は、通信システム１００の動作を示すフローチャートである。
図８は、通信システム１００の動作を模式的に示す。図７及び図８を参照して通信システム１００の動作を説明する。

＜ステップＳ２１＞
ステップＳ２１ではグランドマスタが選出される。各通信装置１は、タイプＡのドメイン内でグランドマスタを選出する。グランドマスタの選出のステップＳ２１は、実施の形態１のステップＳ１１と同様である。具体的には以下のようである。図８に示すように、各通信装置１は、タイプＡのドメインに属する。ドメインＤ（１）、ドメインＤ（２）及びドメインＤ（３）は、いずれもタイプＡである。ドメインＤ（１）には通信装置（１）、通信装置（２）及び通信装置（３）が属する。ドメインＤ（２）には通信装置（４）、通信装置（５）及び通信装置（６）が属する。
ドメインＤ（３）には通信装置（７）、通信装置（８）及び通信装置（９）が属する。
ステップＳ１１と同様に、ドメインＤ（１）からはグランドマスタとして通信装置（３）が選出され、ドメインＤ（２）からはグランドマスタとして通信装置（６）が選出され、ドメインＤ（３）からはグランドマスタとして通信装置（９）が選出される。

＜ステップＳ２２＞
ステップＳ２２では、ＮＷ／ＧＭが選出される。以下では図８を参照して具体的に説明する。タイプＡのドメインＤ（１）、Ｄ（２）、Ｄ（３）でグランドマスタに選出された通信装置（３）、通信装置（６）及び通信装置（９）は、タイプＣのドメインＤ（０）に所属する。タイプＣのドメインＤ（０）に所属する各通信装置１は、ＮＷ／ＧＭを選出する。ステップＳ２２のＮＷ／ＧＭの選出方法は、ステップＳ１２と同様である。タイプＣのドメインＤ（０）からは、ＮＷ／ＧＭとして通信装置（９）が選出される。

＜ステップＳ２３＞
ステップＳ２３において、第２の代表装置であるＮＷ／ＧＭでは、ホップ管理部１５が、中継データを送信する。中継データは、新たに属すべきドメインを示す新ドメイン情報と、新ドメイン情報の示すドメインのタイプを示すタイプ情報とを含み、中継される中継ホップ数が設定値として定まっていると共に、中継ホップ数が中継履歴として記録される。以下の説明において、中継データはドメイン再編成情報９０であり、中継ホップ数の中継履歴は中継ホップ数９１であり、新ドメイン情報はドメイン番号９２であり、タイプ情報はドメインタイプ９３である。ステップＳ２３ではドメイン再編成情報９０が送信される。ドメインＤ（０）からドメインＤ（３）が既に設定されているため、ＮＷ／ＧＭに選出された通信装置（９）では、ドメイン管理部１２は、タイプＢのドメインとして、ドメイン番号４のドメインＤ（４）を設定する。ＮＷ／ＧＭに選出された通信装置（９）では、ホップ管理部１５は、タイプＢのドメインＤ（４）のドメイン再編成情報９０を生成し、送信する。具体的には以下のようである。

図９は、ドメイン再編成情報９０を示す。ドメイン再編成情報９０は、中継ホップ数９１、ドメイン番号９２及びドメインタイプ９３を有する。ドメイン再編成情報９０は、中継ホップ数９１＝０、ドメイン番号９２＝４、ドメインタイプ９３＝Ｂを有する。中継ホップ数９１は、ドメイン再編成情報９０が中継されるごとに、ドメイン再編成情報９０を中継する通信装置１のホップ管理部１５がカウントアップする。

図１０は、ドメインの再編成を示す。図１０を参照して具体的に説明する。通信装置（６）がＮＷ／ＧＭである通信装置（９）の送信したドメイン再編成情報９０を受信するとする。ドメイン再編成情報９０を受信した通信装置（６）では、ドメイン管理部１２は、通信装置（６）がタイプＢのドメインＤ（４）に属することを知る。そして、通信装置（６）のホップ管理部１５は、ドメイン再編成情報９０の中継ホップ数９１をカウントアップして、中継ホップ数９１＝１にして、ドメイン再編成情報９０を送信する。

＜ステップＳ２４＞
ステップＳ２４では、ホップ管理部１５が、中継データの中継履歴が設定値に達しているかを判定する。ホップ管理部１５は、中継履歴が設定値に満たない場合は、中継データを送信する。ホップ管理部１５は、中継履歴が設定値に達している場合は、中継データの新ドメイン情報を初めて用いるドメインに変更し、中継履歴をリセットして、中継データを送信する。
以下に具体的に説明する。

ステップＳ２４では、ドメイン再編成情報９０が更新され、更新されたドメイン再編成情報９０が中継される。ドメイン再編成情報９０の中継ホップ数９１がプロトコルで定義される中継ホップ数と一致した場合、中継ホップ数９１がプロトコルで定義される中継ホップ数と一致した通信装置１では、ホップ管理部１５がドメイン再編成情報９０の中継を中止する。
図１１は、ドメイン再編成情報９０の変化を示す。プロトコルで定義される中継ホップ数は３とする。図１０に示すように、ドメイン再編成情報９０は、ＮＷ／ＧＭから、通信装置（６）、通信装置（３）、通信装置（８）と中継されるとする。図１１に示すように、通信装置（６）では中継ホップ数９１＝１になり、通信装置（３）では中継ホップ数９１＝２になり、通信装置（８）では中継ホップ数９１＝３になる。通信装置（８）では、ホップ管理部１５は、中継ホップ数９１＝３がプロトコルで定義される中継ホップ数と一致するため、ドメイン再編成情報９０の中継を中止する。通信装置（１）から通信装置（９）は、プロトコルで定義される中継ホップ数が３であることを知っている。プロトコルで定義される中継ホップ数はホップ管理部１５に設定されている。
通信装置（８）では、ホップ管理部１５は、受信したドメイン再編成情報９０に対して、ドメインＤ（４）のドメイン番号４からドメイン番号を１つ増やしたドメイン番号５に変更し、中継ホップ数を０にリセットして、ドメイン再編成情報９０を更新し、更新したドメイン再編成情報９０を送信する。つまり通信装置（８）の送信するドメイン再編成情報９０は、中継ホップ数９１＝０、ドメイン番号９２＝５及びドメインタイプ９３＝Ｂである。

以後、末端の通信装置１にドメイン再編成情報９０が到達するまでステップＳ２４の処理が繰り返えされ、タイプＢのドメインの編成がおこなわれる。
具体的には以下のようである。プロトコルで定義される中継ホップ数＝３であるので、通信装置（８）の送信するドメイン再編成情報９０は、通信装置（５）、通信装置（２）及び通信装置（７）と中継される。通信装置（５）では中継ホップ数９１＝１になり、通信装置（２）では中継ホップ数９１＝２になり、通信装置（７）では中継ホップ数９１＝３になる。通信装置（７）では、ホップ管理部１５は、受信したドメイン再編成情報９０に対して、ドメイン番号を１つ増やしてドメイン６に変更し、中継ホップ数を０にリセットして、ドメイン再編成情報９０を更新し、送信する。最終的には、通信装置（７）の送信したドメイン再編成情報９０が通信装置（４）、通信装置（１）と中継される。ドメイン再編成情報９０が中継されることで、通信装置（ｋ）は、通信装置（ｋ）が所属するドメインと、ドメインがタイプＢであることを知る。

＜ステップＳ２５＞
ステップＳ２５において、第２の代表装置であるＮＷ／ＧＭでは、時刻送信部１４が、中継データを送信した後に、ドメインタイプを示すタイプ情報を含み、時刻を同期するための時刻同期情報を送信する。以下の説明において、「ドメインタイプを示すタイプ情報を含み、時刻を同期するための時刻同期情報」はタイプ時刻情報８３である。以下に具体的に説明する。ステップＳ２５では、ＮＷ／ＧＭが時刻情報であるタイプ時刻情報８３を送信する。ＮＷ／ＧＭである通信装置（９）は、タイプＢのドメインを指定した、時刻情報を有するタイプ時刻情報８３を送信する。タイプ時刻情報８３は、通信装置（９），（６），（３），（８），（５），（２），（７），（４），（１）の順に中継されるため、変更前のタイプＡのドメインを指定した場合に比べ中継全体における中継ホップ数が削減でき、最小ホップ数での送信となり、伝送路遅延の影響が低減する。

＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
実施の形態２では、ＮＷ／ＧＭがドメイン再編成情報９０を送信することでドメインを再編成し、ドメイン再編成後に、タイプ時刻情報８３を送信する。これにより、実施の形態１の効果に加え、最小ホップ数で時刻情報を配信できるので、実施の形態１よりも精度よく時刻同期を実現できる。

実施の形態２の通信システム１００では、グランドマスタ及びＮＷ／ＧＭの選出方法、あるいは時刻送信については、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳに準じている。
しかし、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳは一例であり、通信システム１００は、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳに相当する時刻同期プロトコルに、適用できる。

実施の形態２では、ＮＷ／ＧＭの選出のためのドメインを２階層としたが、ドメイン種別をさらに増やし、多階層としても良い。これは実施の形態１も同様である。

１通信装置、１０プロセッサ、１１選出部、１２ドメイン管理部、１３時刻管理部、１４時刻送信部、１５ホップ管理部、２０メモリ、３０ネットワークＩＦ、５０信号線、６０優先度フレーム、８１第１の時刻同期情報、８２第２の時刻同期情報、８３タイプ時刻情報、９０ドメイン再編成情報、９１中継ホップ数、９２ドメイン番号、９３ドメインタイプ、１００通信システム、１０１通信プログラム。

Claims

複数の通信装置を備える通信システムにおいて、
前記複数の通信装置の各通信装置は、
選出部と、
時刻の同期源を同じくする複数の通信装置からなるグループであり、前記複数の通信装置に時刻の前記同期源となるべき通信装置を含むグループであるドメインについて、複数のドメインのうち、属するドメインを示すドメイン設定を有するドメイン管理部と
を備え、
同じ前記ドメインに属する複数の前記通信装置では、
それぞれの前記選出部が、同じ前記ドメインにおいて時刻の前記同期源となるべき通信装置であり、同じ前記ドメインを代表する通信装置である第１の代表装置を選出し、
前記ドメインごとに選出された複数の前記第１の代表装置では、
それぞれの前記ドメイン管理部が、複数の前記第１の代表装置の属するドメインである共通ドメインを設定すると共に、それぞれの前記選出部が、前記共通ドメインにおいて時刻の前記同期源となるべき通信装置であり、前記共通ドメインを代表する通信装置である第２の代表装置を複数の前記第１の代表装置から選出する通信システム。
前記複数の通信装置の各通信装置は、さらに、
時刻送信部を備え、
前記第２の代表装置では、
前記時刻送信部が、時刻を同期するための第１の時刻同期情報を前記第１の代表装置へ送信し、
前記第１の代表装置では、
前記第１の時刻同期情報を受信した場合に、前記時刻送信部が、前記ドメイン設定の示す前記ドメインを識別する識別情報を含み、時刻を同期するための第２の時刻同期情報を生成し、生成した前記第２の時刻同期情報を送信する請求項１に記載の通信システム。
前記第１の代表装置は、さらに、
前記第１の時刻同期情報を受信した場合に、前記第１の時刻同期情報に基づき時刻を補正する時刻管理部を備え、
前記時刻送信部は
補正された時刻に基づいて、前記第２の時刻同期情報を生成する請求項２に記載の通信システム。
前記複数の通信装置の各通信装置は、さらに、
時刻送信部とホップ管理部とを備え、
前記第２の代表装置では、
前記ホップ管理部が、
新たに属すべきドメインを示す新ドメイン情報と、前記新ドメイン情報の示す前記ドメインのタイプを示すタイプ情報とを含み、中継される中継ホップ数が設定値として定まっていると共に中継ホップ数が中継履歴として記録される中継データを送信し、
前記中継データを受信した前記通信装置では、
前記ホップ管理部が、前記中継データの前記中継履歴が前記設定値に達しているかを判定し、前記中継履歴が前記設定値に満たない場合は、前記中継データを送信し、前記中継履歴が前記設定値に達している場合は、前記中継データの前記新ドメイン情報を初めて用いるドメインに変更し、前記中継履歴をリセットして、前記中継データを送信し、
前記第２の代表装置では、
前記時刻送信部が、前記中継データを送信した後に、前記タイプ情報を含み、時刻を同期するための時刻同期情報を送信する請求項１に記載の通信システム。