JPH0783360B2 - Synchronization method - Google Patents

Synchronization method

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JPH0783360B2
JPH0783360B2 JP62023194A JP2319487A JPH0783360B2 JP H0783360 B2 JPH0783360 B2 JP H0783360B2 JP 62023194 A JP62023194 A JP 62023194A JP 2319487 A JP2319487 A JP 2319487A JP H0783360 B2 JPH0783360 B2 JP H0783360B2
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basic clock
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clock
synchronization
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正弘 松本
晃 渡辺
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ローカルエリアネットワーク(LAN)等で
回線交換を実現するため、ネットワークノード間でクロ
ックを同期化する同期方式に関するものである。
The present invention relates to a synchronization method for synchronizing clocks between network nodes in order to realize circuit switching in a local area network (LAN) or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

LAN等で回線交換を実現するためには、少なくとも送信
側及び受信側ノードに接続された端末相互間の通信速度
を同期化する必要があり、これは従来、時分割多重(TD
M)方式により実現されていた。即ち、端末が接続され
るノード以外に、ネットワーク全体の同期化等を管理す
る制御装置をネットワーク上に置き、複数のタイムスロ
ットを有する固定長のフレームの特定のタイムスロット
を上記制御装置の制御により対応する送受信ノードに割
り当てることにより、当該送受信ノードが常に特定のタ
イムスロットを占有するようにして割り当てられたタイ
ムスロット数に応じた通信速度での回線交換が実現され
ている。
In order to realize circuit switching on a LAN, etc., it is necessary to synchronize the communication speeds of at least the terminals connected to the transmitting side and receiving side nodes, which is conventionally time division multiplexing (TD).
It was realized by the M) method. That is, in addition to the node to which the terminal is connected, a control device for managing synchronization of the entire network is placed on the network, and a specific time slot of a fixed-length frame having a plurality of time slots is controlled by the control device. By allocating to the corresponding transmitting / receiving node, circuit switching is realized at the communication speed according to the number of allocated time slots such that the transmitting / receiving node always occupies a specific time slot.

また、トークンリングやトークンバス等のパケット多重
方式のネットワークにおいて回線交換を実現したものは
これまで見られなかったが、本出願人による昭和61年5
月14日付出願の「データ転送制御方式」により、ネット
ワーク全体にわたって同期が確立されていることを前提
として、送受信バッファの転送遅延を制御することによ
り回線交換を実現可能としたものが提案されている。
Further, no circuit switching has been realized in a packet multiplexing network such as a token ring or a token bus.
According to the "Data transfer control method" filed on March 14, it has been proposed that circuit switching can be realized by controlling the transfer delay of the transmission / reception buffer, assuming that synchronization is established over the entire network. .

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、従来の回線交換ネットワークにおいて
は、ネットワークは全体にわたって同期化されており、
また、回線交換サービスの速度はネットワーク内の通信
速度に依存していた。逆に云えば、各種の回線速度の公
倍数からネットワークの通信速度が決定されており、こ
の通信速度によってネットワークノード間に同期を確立
していた。
However, in traditional circuit-switched networks, the networks are synchronized throughout,
Further, the speed of the circuit switching service depends on the communication speed in the network. Conversely, the communication speed of the network is determined from the common multiple of various line speeds, and the communication speed establishes synchronization between network nodes.

従って、従来の方式によれば、ネットワーク上に制御装
置を設けてネットワーク全体にわたった同期を確立する
必要があり、また、回線交換サービスの速度もネットワ
ーク内の通信速度に依存せざるを得ないなどという問題
点を有していた。
Therefore, according to the conventional method, it is necessary to provide a control device on the network to establish synchronization over the entire network, and the speed of the circuit switching service must be dependent on the communication speed in the network. There was a problem such as.

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ネットワーク内の通信速度に依存すること
なく、トークンリングやトークンバス等のパケット多重
ネットワークで回線交換を可能とするため、ネットワー
ク内の特定のノード間で同期を確立することができる同
期方式を得ることを目的としている。
The present invention has been made to solve the above problems and enables circuit switching in a packet multiplex network such as a token ring or a token bus without depending on the communication speed in the network. The purpose is to obtain a synchronization method that can establish synchronization between specific nodes in a network.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る同期方式は、パケット多重ネットワーク
において、ノード間にクロック同期を確立する際に同期
のマスタとして機能するノードは、当該ノードに接続さ
れた端末に基本クロックを供給するとともに当該基本ク
ロックの位相情報を所定ビットのディジタル情報として
生成する基本クロック生成手段6を備え、上記ディジタ
ル位相情報をパケットとしてネットワーク上に送出し、
同期のスレーブとして機能するノードは、上記基本クロ
ックに同期したクロックを再生する基本クロック再生手
段7を備え、ノード間の同期を確立するようにしたもの
である。
According to the synchronization method of the present invention, in a packet multiplexing network, a node that functions as a synchronization master when establishing clock synchronization between nodes supplies a basic clock to a terminal connected to the node and A basic clock generating means 6 for generating phase information as digital information of a predetermined bit is provided, and the digital phase information is sent out as a packet on the network,
The node functioning as a synchronization slave is provided with a basic clock reproducing means 7 for reproducing a clock synchronized with the basic clock, and establishes synchronization between the nodes.

〔作用〕[Action]

この発明においては、トークンリングやトークンバス等
のパケット多重ネットワークのノード間にクロック同期
を確立する際に、同期のマスタとして機能するノードが
端末に供給される基本クロック(マスタクロック)のデ
ィジタル位相情報を基本クロック生成手段6により生成
して、これを相手側ノード宛のパケットにしてネットワ
ーク上に送出する。一方、同期のスレーブとして機能す
るノードは上記ディジタル位相情報を受信し、基本クロ
ック再生手段7により上記マスタクロックに同期したス
レーブクロックを再生し、これを端末に供給する。これ
により特定のノード間の同期が確立される。
In the present invention, when establishing clock synchronization between nodes of a packet multiplex network such as a token ring or a token bus, a node that functions as a master of synchronization is supplied to the terminal with digital phase information of a basic clock (master clock). Is generated by the basic clock generating means 6, and the packet is sent to the network as a packet addressed to the partner node. On the other hand, the node functioning as a synchronization slave receives the digital phase information, reproduces the slave clock synchronized with the master clock by the basic clock reproduction means 7, and supplies this to the terminal. This establishes synchronization between specific nodes.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はノードとなる要部の構成を示す図であり、図におい
て、1はノードであり、上記のようなネットワークを形
成する伝送線路11にトランシーバ2により接続されてい
る。3は送受信制御回路であり、ネットワークの方式に
応じた媒体アクセス制御と後述の基本クロック位相情報
を含むデータの送受信制御機能を有するものである。4
は送信データバッファで、端末インタフェース線路12を
介して接続された端末13からの送信データを一時的に蓄
積するもので、この送信データバッファ4に蓄積された
データは当該ノード1がトークンの着信等により送信権
を獲得すると伝送線路11にバースト的に送出される。5
は受信データバッファで、端末13に宛てたデータを伝送
線路11から受信し、これを蓄積して端末13へ連続的に送
出する。ここで、伝送線路11上の通信速度は端末13の通
信速度に比して十分に高速であり、端末インタフェース
線路12上の連続的なデータストリームは、伝送線路11上
を時間圧縮された形でバースト的(断続的)に流れるデ
ータストリームに対応する。なお、パケット多重ネット
ワークにより回線交換を実現するためには、受信データ
バッファ5のアンダーフローやオーバフローを防止して
連続的なデータストリームを保証することが重要となる
が、これは本出願人による前述の「データ転送制御方
式」に述べられているような送受信バッファの制御によ
り可能である。一方、6は基本クロック生成回路、7は
基本クロック再生回路で、本発明の同期方式を実現する
ための手段となる特徴的な回路である。この実施例で
は、当該ノード1がクロックマスタとなる場合には、基
本クロック生成回路6の機能が利用され、ノードがクロ
ックスレーブとなる場合には基本クロック再生回路7の
機能が利用される。8はセレクタ回路であり、端末13へ
基本クロック生成回路6のマスタクロック14を供給する
か、基本クロック再生回路7のスレーブクロック15を供
給するかはオペレータ等により設定されるセレクタ制御
信号9によって切替えることができる。なお、端末13に
対して、マスタクロック14,スレーブクロック15の双方
を供給し、端末13の送信機能をマスタクロック14で動作
させ、受信機能をスレーブクロック15で動作させる構成
も考えられるが、クロックの選択の問題は本発明の目的
ではない。10は上記送受信データバッファ4,5及びセレ
クタ回路8と端末13とのインタフェースをとる端末イン
タフェース回路であり、端末インタフェース線路12とし
て例えばRS232Cの如き標準的なインタフェースを端末13
に提供する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First
The figure is a diagram showing a configuration of a main part which becomes a node. In the figure, reference numeral 1 denotes a node, which is connected by a transceiver 2 to a transmission line 11 forming a network as described above. A transmission / reception control circuit 3 has a medium access control according to the network system and a transmission / reception control function of data including basic clock phase information described later. Four
Is a transmission data buffer, which temporarily stores transmission data from the terminal 13 connected through the terminal interface line 12. The data stored in the transmission data buffer 4 is received by the node 1 when a token arrives. When the transmission right is acquired by, it is sent out in a burst to the transmission line 11. 5
Is a reception data buffer that receives data addressed to the terminal 13 from the transmission line 11, accumulates the data, and continuously sends the data to the terminal 13. Here, the communication speed on the transmission line 11 is sufficiently higher than the communication speed of the terminal 13, and the continuous data stream on the terminal interface line 12 is in a time-compressed form on the transmission line 11. It corresponds to a data stream that flows in bursts (intermittently). In order to realize circuit switching by the packet multiplexing network, it is important to prevent underflow and overflow of the reception data buffer 5 and guarantee a continuous data stream. This is possible by controlling the transmission / reception buffer as described in "Data transfer control method". On the other hand, 6 is a basic clock generating circuit, and 7 is a basic clock reproducing circuit, which is a characteristic circuit serving as means for realizing the synchronization system of the present invention. In this embodiment, the function of the basic clock generation circuit 6 is used when the node 1 is the clock master, and the function of the basic clock regeneration circuit 7 is used when the node is the clock slave. Reference numeral 8 is a selector circuit, and whether to supply the master clock 14 of the basic clock generation circuit 6 or the slave clock 15 of the basic clock reproduction circuit 7 to the terminal 13 is switched by a selector control signal 9 set by an operator or the like. be able to. It is also possible to supply both the master clock 14 and the slave clock 15 to the terminal 13 so that the transmission function of the terminal 13 is operated by the master clock 14 and the reception function is operated by the slave clock 15. The issue of selection of is not the object of the present invention. Reference numeral 10 denotes a terminal interface circuit for interfacing the transmission / reception data buffers 4, 5 and the selector circuit 8 with the terminal 13. As the terminal interface line 12, a standard interface such as RS232C is used.
To provide.

第2図は本実施例における前記基本クロック生成回路6
の構成例を示す図である。図において、61は発振回路、
62は中間出力が得られる分周回路であり、この例では8
分周回路としており、最終出力が端末13に供給されるマ
スタクロック14となるとともに各分周段π/8,π/4,π/
2,πの4ビットのディジタル値が上記マスタクロック14
の位相情報として送受信制御回路3へ出力される。即
ち、上記分周回路62はマスタクロック14を生成する機能
とそのディジタル位相情報を生成する機能とを一つの回
路により実現するものである。
FIG. 2 shows the basic clock generation circuit 6 in this embodiment.
It is a figure which shows the structural example. In the figure, 61 is an oscillation circuit,
Reference numeral 62 is a frequency divider circuit that can obtain an intermediate output. In this example, 8
As a frequency divider circuit, the final output becomes the master clock 14 supplied to the terminal 13 and each frequency division stage π / 8, π / 4, π /
The 4-bit digital value of 2, π is the above master clock 14
Is output to the transmission / reception control circuit 3 as phase information. That is, the frequency dividing circuit 62 realizes the function of generating the master clock 14 and the function of generating the digital phase information thereof by one circuit.

第3図は、上記分周回路62の入力,中間出力および最終
出力、即ちマスタクロック14のタイムチャートを示した
ものであり、マスタクロックの1周期(2π)の位相が
π/8ステップ、即ち4ビットでディジタル化されること
を示している。マスタノードが上記マスタクロック14の
位相情報を送信する場合は、このディジタル位相の最新
データ、即ち送信時点のディジタル位相情報(マスタ位
相情報)を送信する。
FIG. 3 shows a time chart of the input, the intermediate output and the final output of the frequency dividing circuit 62, that is, the master clock 14, in which the phase of one cycle (2π) of the master clock is π / 8 steps, that is, It shows that it is digitized with 4 bits. When the master node transmits the phase information of the master clock 14, the latest data of this digital phase, that is, the digital phase information (master phase information) at the time of transmission is transmitted.

第4図は本実施例における前記基本クロック再生回路7
の構成例を示す図である。図において、71はマスタノー
ドから送信され送受信制御回路3を介して入力される前
記ディジタル位相情報を保持する4ビットのマスタ位相
レジスタ、72はスレーブクロック15のディジタル位相情
報を保持するスレーブ位相レジスタであり、上記各レジ
スタ71,72はマスタ位相情報受信の度に送受信制御回路
3から出力される位相情報受信パルス31によって保持内
容が更新される。73は減算器で、上記各レジスタ71と72
の位相差を出力し、この位相差はD/Aコンバータ74でア
ナログ電圧に変換されて電圧制御発振器(VCO)75に与
えられ、その発振周波数を制御する。電圧制御発振器75
の出力は、第2図と同様な分周回路76に入力され、この
分周回路76は端末13に供給するスレーブクロック15を生
成すると同時に当該スレーブクロック15のディジタル位
相情報を生成し、これをスレーム位相レジスタ72に供給
する。即ち、この基本クロック再生回路7は、位相情報
がサンプリングされて比較される点を除き、従来のPLL
と基本的な差異はなく、サンプリング周期に比して位相
差の変動が十分小さければ、サンプリング定理によって
スレーブ位相はマスタ位相にロックできる。
FIG. 4 shows the basic clock recovery circuit 7 in this embodiment.
It is a figure which shows the structural example. In the figure, 71 is a 4-bit master phase register that holds the digital phase information transmitted from the master node and input through the transmission / reception control circuit 3, and 72 is a slave phase register that holds the digital phase information of the slave clock 15. Therefore, the contents held in the registers 71 and 72 are updated by the phase information reception pulse 31 output from the transmission / reception control circuit 3 every time the master phase information is received. 73 is a subtracter, and each of the above registers 71 and 72
The D / A converter 74 converts the phase difference into an analog voltage and supplies it to the voltage controlled oscillator (VCO) 75 to control the oscillation frequency. Voltage controlled oscillator 75
2 is input to a frequency divider circuit 76 similar to that shown in FIG. 2, and this frequency divider circuit 76 generates a slave clock 15 to be supplied to the terminal 13 and at the same time generates digital phase information of the slave clock 15 and outputs it. Supply to the slam phase register 72. That is, the basic clock recovery circuit 7 is the same as the conventional PLL except that the phase information is sampled and compared.
There is no fundamental difference, and if the fluctuation of the phase difference is sufficiently small compared to the sampling period, the slave phase can be locked to the master phase by the sampling theorem.

また、第5図は基本クロック再生回路の第2の実施例の
構成を示す図である。図において、76Aは再生用クロッ
クを所定の比率で分周り、スレーブクロック15を出力す
ると同時にスレーブ位相情報を出力る可変分周回路、73
Aはマスタノードから送信され送受信制御回路3を介し
て入力されるマスタ位相情報と前記スレーブ位相情報を
減算して、マスタ位相情報とスレーブ位相情報との間の
誤差を得、この誤差情報の全部または一部を位相制御情
報として上記分周回路76Aに与える演算回路としての減
算器である。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the basic clock recovery circuit. In the figure, 76A is a variable frequency dividing circuit for dividing the reproduction clock by a predetermined ratio and outputting the slave clock 15 and simultaneously outputting the slave phase information.
A is a difference between the master phase information and the slave phase information obtained by subtracting the master phase information and the slave phase information transmitted from the master node and input through the transmission / reception control circuit 3, and all the error information Alternatively, it is a subtractor as an arithmetic circuit, a part of which is used as phase control information to the frequency dividing circuit 76A.

このような構成において、位相情報受信パルス31はマス
タ位相情報が受信される度に発生し、その瞬間の位相制
御情報71Aの値を保持するために可変分周回路76Aに与え
られる。可変分周回路76Aはこの保持した値に従ってス
レーブ位相を調整し、マスタ位相との誤差を一定に保つ
ように動作する。即ち、マスタ位相に対してステーブ位
相が遅れていれば位相制御情報71Aは正の値を示し、こ
の時、可変分周回路76Aは分周比を下げてスレーブ位相
を進める修正を施す。逆に、マスタ位相に対してスレー
ブ位相が進んでいれば位相制御情報71Aは負の値を示
し、この時、可変分周回路76Aは分周比を上げてスレー
ブ位相を遅らせる修正を施す。第6図は誤差情報のリス
トであり、4ビットの位相情報を16進で示している。第
6図から誤差情報が0〜7(正の値)の時、マスタ位相
に比しスレーブ位相が等しいか遅れており、誤差情報が
8〜F(負の値)の時、マスタ位相に比してスレーブ位
相が進んでいることが判る。従って、誤差情報の正,負
の符号ビット(π相情報)だけを利用して可変分周回路
76Aを制御することができる。第5図では、誤差情報の
π相を位相制御情報71Aとして用いている。
In such a configuration, the phase information reception pulse 31 is generated each time the master phase information is received, and is given to the variable frequency dividing circuit 76A to hold the value of the phase control information 71A at that moment. The variable frequency dividing circuit 76A adjusts the slave phase according to the held value and operates so as to keep the error with the master phase constant. That is, if the stave phase is delayed with respect to the master phase, the phase control information 71A shows a positive value, and at this time, the variable frequency dividing circuit 76A corrects the frequency division ratio to advance the slave phase. Conversely, if the slave phase leads the master phase, the phase control information 71A shows a negative value, and at this time, the variable frequency dividing circuit 76A corrects the slave phase by increasing the frequency division ratio. FIG. 6 is a list of error information, which shows 4-bit phase information in hexadecimal. From FIG. 6, when the error information is 0 to 7 (positive value), the slave phase is equal to or behind the master phase, and when the error information is 8 to F (negative value), it is compared to the master phase. Then, it is understood that the slave phase is advanced. Therefore, the variable frequency divider circuit is used by using only the positive and negative sign bits (π phase information) of the error information.
76A can be controlled. In FIG. 5, the π phase of the error information is used as the phase control information 71A.

第7図は可変分周回路76Aの構成例の詳細図であり、非
常に良く知られた回路である。
FIG. 7 is a detailed diagram of a configuration example of the variable frequency dividing circuit 76A, which is a very well known circuit.

第7図において、ANDゲートG2の出力が常に“H"であれ
ば、J−KフリップフロップFF3は再生用クロック63を
単に2分周に、後段の同期式4ビットカウンタC1および
C2とともに全体として512分周回路を構成する。
In FIG. 7, if the output of the AND gate G2 is always "H", the JK flip-flop FF3 simply divides the reproduction clock 63 into two, and the synchronous 4-bit counter C1 and
Together with C2, it constitutes a 512 divider circuit.

第8図はスレーブ位相の遅れを修正する場合の可変分周
回路76Aの動作を示すタイムチャートである。
FIG. 8 is a time chart showing the operation of the variable frequency dividing circuit 76A when correcting the delay of the slave phase.

第8図を参考にして、第7図の可変分周回路の動作を説
明する。
The operation of the variable frequency dividing circuit shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG.

スレーブ位相がマスタ位相に比して遅れている時、位相
制御情報71Aは“L"であり、位相情報受信パルス31の後
縁(立上り)でFF1aがセットされる。FF1aのQ出力が
“H"となり、FF3のQ出力が“L"であればAND条件が成立
して、G1aの出力が“H"となる。この状態で再生クロッ
ク63が発生するとその後縁(立下り)でFF3のQ出力は
“H"に変換し、FF2aのQ出力も“H"になると同時にFF1a
はリセットされる。さて、FF2aがセットされているとAN
DゲートG2の出力は“L"となるため、次の再生用クロッ
クの発生に対して、FF3の状態は不変であり、Q=“H"
を保持する。従って、次段の同期式4ビットカウンタC1
に対してキャリー入力(CI)が2クロック連続で与えら
れることによってπ/512相当の進み制御がなされる。第
8図において、点線は可変分周制御がなされない場合の
FF3およびC1(π/128相出力)の動作を示している。
When the slave phase lags behind the master phase, the phase control information 71A is "L", and FF1a is set at the trailing edge (rising edge) of the phase information reception pulse 31. If the Q output of FF1a becomes "H" and the Q output of FF3 is "L", the AND condition is satisfied and the output of G1a becomes "H". When the reproduced clock 63 is generated in this state, the Q output of FF3 is converted to "H" at the trailing edge (falling edge), and the Q output of FF2a also becomes "H" and at the same time FF1a.
Is reset. Now, if FF2a is set, AN
Since the output of the D gate G2 becomes "L", the state of FF3 remains unchanged with the generation of the next reproduction clock, and Q = "H".
Hold. Therefore, the synchronous 4-bit counter C1 in the next stage
On the other hand, the carry input (CI) is continuously applied for two clocks, so that advance control equivalent to π / 512 is performed. In FIG. 8, the dotted line shows the case where variable frequency division control is not performed.
The operation of FF3 and C1 (π / 128 phase output) is shown.

第9図は、スレーブ位相がマスタ位相に比して進んでい
る場合の可変分周回路の動作を示すタイムチャートであ
り、説明は省略する。
FIG. 9 is a time chart showing the operation of the variable frequency dividing circuit when the slave phase leads the master phase, and a description thereof will be omitted.

以上のような可変分周制御により、パケット多重化ネッ
トワークを通して伝達されるマスタ位相にスレーブ位相
を追随させることができる。
By the variable frequency division control as described above, the slave phase can be made to follow the master phase transmitted through the packet multiplexing network.

可変分周回路76Aの分周段数,マスタおよびスレーブ位
相情報のビット幅は、送受信クロック偏差とマスタ位相
の伝達間隔およびマスタおよびスレーブ位相の許容誤差
から適宜決定すればよい。
The number of frequency division stages of the variable frequency dividing circuit 76A and the bit width of the master and slave phase information may be appropriately determined from the transmission / reception clock deviation, the transmission interval of the master phase, and the allowable error of the master and slave phases.

次に、第10図ないし第13図に本願の同期方式の概念図及
びフレーム構成図を示して作用について説明する。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. 10 to 13 which are conceptual diagrams and frame configuration diagrams of the synchronization system of the present application.

本願の同期方式は第10図に示すように、送信側クロック
(マスタクロック)によって計測された現在時刻tnを位
相情報として受信側へ伝達することにより、受信側クロ
ック(スレーブクロック)t′の遅れ進み±Δnを補
正し、マスタクロックに同期させるものである。この
時、伝達遅延τは一定でなければならないが、伝達間隔
tn+1−tnは一定周期でなくとも良く、送受信クロックの
誤差の程度により、伝達間隔の最大値が規定される。伝
達遅延τはパケットが所定の伝送線路上を流れる時間で
あり、常に一定である。また、トークンリングやトーク
ンバス等のパケット多重ネットワークにおいては、トー
クン等の循環により各ノードの送信待ち時間の上限が保
証されており、基本クロック生成回路6及び基本クロッ
ク再生回路7の構成要素を上記送信待ち時間が最大とな
るときでも送受信クロックの誤差が許容できる程度に高
精度とすることにより上記条件は満足される。従って、
受信側では送信側現在時刻を受信して、tn+1−tn=t′
n+1−t′,即ち誤差Δnが一定となるようにスレ
ーブクロックを補正することによりマスタクロックに同
期させることができる。
As shown in FIG. 10, the synchronization method of the present application transmits the current time t n measured by the transmission side clock (master clock) to the reception side as phase information, so that the reception side clock (slave clock) t ′ n The delay advance ± Δn of is corrected and synchronized with the master clock. At this time, the transmission delay τ must be constant, but the transmission interval
t n + 1 −t n does not have to be a constant cycle, and the maximum value of the transmission interval is defined by the degree of error in the transmission / reception clock. The propagation delay τ is the time during which a packet flows on a predetermined transmission line and is always constant. In a packet multiplex network such as a token ring or a token bus, the upper limit of the transmission waiting time of each node is guaranteed by the circulation of tokens and the like, and the constituent elements of the basic clock generation circuit 6 and the basic clock regeneration circuit 7 are Even when the transmission waiting time is maximized, the above condition is satisfied by making the accuracy high enough to allow the error of the transmission / reception clock. Therefore,
On the receiving side, the current time on the transmitting side is received, and t n + 1 −t n = t ′
It is possible to synchronize with the master clock by correcting the slave clock so that n + 1− t ′ m , that is, the error Δn becomes constant.

次に第12図を用いて具体的に説明する。送信側では、発
振回路61の発振周波数が分周回路62により分周されて、
周波数foHzのマスタクロックと1/8πステップで量子化
された位相情報θoが生成され、送信時点tiの位相情報
θo(ti)がサンプリングされて第11図に示す如きフレ
ーム構成でネットワーク上に送信される。この位相情報
θo(ti)はネットワーク伝達遅延τを置いて受信側に
到達し、送受信制御回路3内の受信レジスタ3aで直並列
変換される。この時、送受信制御回路3から受信フレー
ムのフレーム種別FCに基づく位相情報受信パルス31が発
せられ、このタイミングで上記位相情報θo(ti)がマ
スタ位相レジスタ71に保持されるとともに、周波数fcHz
のスレーブクロックのti+τ時点の位相情報θc(ti+
τ)がサンリングされてスレーブ位相レジスタ72に保持
される。上記各レジスタ71,72に保持された位相情報θ
o(ti)とθc(ti+τ)は補数回路73aと加算回路73b
とから構成される減算器73に入力されてその位相差が求
められる。そして、ディジタル値として出力される上記
位相差がD/Aコンバータ74によりアナログ値に変換され
て、電圧制御発振器75に位相差θo(ti)−θc(ti+
τ)に比例する制御電圧として印加される。電圧制御発
振器75では上記制御電圧により位相差が一定となるよう
に発振周波数が制御され、その出力が分周回路76に入力
される。分周回路76では上記発振周波数を分周すること
によりマスタクロックに同期したスレーブクロックを生
成するとともに、その位相情報θcが生成され、次の位
相情報受信パルス31の受信タイミングに備えられる。
Next, a specific description will be given with reference to FIG. On the transmission side, the oscillation frequency of the oscillator circuit 61 is divided by the divider circuit 62,
The master clock of frequency foHz and the phase information θo quantized in 1 / 8π steps are generated, and the phase information θo (ti) at the transmission time ti is sampled and transmitted on the network in the frame structure shown in FIG. It This phase information θo (ti) arrives at the reception side with a network transmission delay τ and is serial-parallel converted by the reception register 3a in the transmission / reception control circuit 3. At this time, the transmission / reception control circuit 3 issues the phase information reception pulse 31 based on the frame type FC of the reception frame, and at this timing, the phase information θo (ti) is held in the master phase register 71 and the frequency fcHz.
Phase information θc (ti +
τ) is sampled and held in the slave phase register 72. Phase information θ held in each of the above registers 71, 72
o (ti) and θc (ti + τ) are complement circuit 73a and adder circuit 73b.
It is input to the subtractor 73 composed of and and the phase difference is obtained. Then, the phase difference output as a digital value is converted to an analog value by the D / A converter 74, and the phase difference θo (ti) −θc (ti +
It is applied as a control voltage proportional to τ). In the voltage controlled oscillator 75, the oscillation frequency is controlled by the control voltage so that the phase difference becomes constant, and its output is input to the frequency dividing circuit 76. The frequency divider circuit 76 divides the oscillation frequency to generate a slave clock in synchronization with the master clock, and also generates phase information θc for preparing for the reception timing of the next phase information reception pulse 31.

ここで、同期のための条件を図において説明すると、ネ
ットワーク伝達遅延τが一定であることと、伝達間隔t
n+1−tnに規制されるサンプリング周波数の最小値1/
(1tn+1−tn)maxがサンプリング定理によりマスタク
ロックとスレーブクロッの各周波数fo,fcの最大偏差の
2倍以上であることである。前述したように、伝達遅延
τは一定であり、各クロックを高精度とすることにより
サンプリング周期に比して位相差の変動を十分小さくす
れば、スレーブ位相はマスタ位相にロックでき、ネット
ワークを介して離れて設置された特定のノード間におい
て、マスタ位相情報をネットワークを通して伝達するこ
とにより同期を確立することができる。
Here, the conditions for synchronization will be described with reference to the figure. The network transmission delay τ is constant and the transmission interval t
Minimum value of sampling frequency regulated by n + 1 −t n 1 /
According to the sampling theorem, (1t n + 1 −t n ) max is more than twice the maximum deviation between the frequencies fo and fc of the master clock and the slave clock. As mentioned above, the transmission delay τ is constant, and if the fluctuation of the phase difference is made sufficiently small compared to the sampling period by making each clock highly accurate, the slave phase can be locked to the master phase, and Synchronization can be established by transmitting the master phase information through the network between specific nodes that are installed apart from each other.

また、基本クロック再生手段として第5図に示す回路を
用いた場合、第13図に示す如く、フレーム構成でネット
ワーク上に送信された送信時点tiの位相情報θoはネッ
トワーク伝達遅延τを置いて受信側に到達し、送受信制
御回路3内の受信レジスタ3aで直並列変換される。この
時、送受信制御回路3から受信フレーのフレーム種別FC
に基づく位相情報受信パルス31が発せられ、減算器73A
によって得られる位相制御情報71Aが、このタイミング
によって可変分周回路76Aに与えられ前記の可変分周制
御がなされ、マスタ位相にスレーブ位相を同期化させる
ことができる。
Further, when the circuit shown in FIG. 5 is used as the basic clock reproducing means, as shown in FIG. 13, the phase information θo at the transmission time ti transmitted in the frame structure on the network is received with the network transmission delay τ. It reaches the side and is serial-parallel converted by the reception register 3a in the transmission / reception control circuit 3. At this time, the frame type FC of the reception frame from the transmission / reception control circuit 3
Phase information reception pulse 31 based on
The phase control information 71A obtained by the above is given to the variable frequency dividing circuit 76A at this timing and the variable frequency dividing control is performed, and the slave phase can be synchronized with the master phase.

ノード間にクロック同期さえ確立すれば、パケット多重
ネットワークにおいて回線交換を実現することが可能と
なる。
As long as clock synchronization is established between nodes, circuit switching can be realized in a packet multiplexing network.

また、本願の同期方式によれば、第11図に示したフレー
ム構成の宛先アドレスDAによって以下に示す3種類の同
期系統が可能となる。
Further, according to the synchronization system of the present application, the following three types of synchronization systems are possible with the destination address DA having the frame structure shown in FIG.

ケース1;DAがブロードキャストアドレスの場合、1台の
マスタに全系が同期する。
Case 1; When DA is a broadcast address, the whole system synchronizes with one master.

ケース2;DAがマルチキャストアドレスの場合、グループ
毎にマスタを持ち、グループ毎に同期する。
Case 2: When the DA is a multicast address, it has a master for each group and synchronizes for each group.

ケース3;DAが個別アドレスの場合、対向ノード間毎に同
期が確立できる。
Case 3: When DA is an individual address, synchronization can be established between opposite nodes.

即ち、ネットワーク全体を制御する特別な制御装置を持
つことなく、従来のネットワークに任意の通信速度での
回線交換機能が付加されたネットワークが形成でき(ケ
ース1)、また、従来全く不可能とされていた異なる同
期系統が共存するネットワークを形成でき(ケース2,
3)、この場合にはネットワーク全体の同期及び通信速
度に依存することなく、夫々対応するノード間で任意の
通信速度による回線交換が実現できる。
That is, it is possible to form a network in which a circuit switching function at an arbitrary communication speed is added to the conventional network without having a special control device for controlling the entire network (Case 1), and it has been considered impossible in the past. It was possible to form a network in which different synchronous systems coexisted (case 2,
3) In this case, circuit switching can be realized at any communication speed between the corresponding nodes without depending on the synchronization and communication speed of the entire network.

なお、以上の説明では、基本クロック生成回路6の中に
発振回路61を持つものとしたが、ノード外から供給され
るクロックを発振回路61の出力と同様に扱い、外部クロ
ックによりノード間の同期を確立させることも勿論可能
である。
In the above description, the oscillation circuit 61 is included in the basic clock generation circuit 6, but the clock supplied from outside the node is treated in the same manner as the output of the oscillation circuit 61, and the synchronization between the nodes is synchronized by the external clock. Of course, it is also possible to establish.

また、基本クロック生成回路6と基本クロック再生回路
7を共に有するノード1の個性例について示したが、ノ
ードによっては上記のいずれか一方のみを備えるように
してもよい。
Also, an example of the individuality of the node 1 having both the basic clock generating circuit 6 and the basic clock reproducing circuit 7 is shown, but only one of the above may be provided depending on the node.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、この発明によれば、パケット多重ネット
ワークを介して接続されるノード間に同期を確立でき、
しかもネットワーク内の通信速度に依ることなくマスタ
ノードの基本クロックに対してスレーブノードのクロッ
クを同期することができる。更に、ネットワーク内にマ
スタノードを複数設置し、各マスタノードから発信する
マスタ位相情報をそれぞれ異なる宛先ノード群を指定す
るマルチキャストフレームとして、あるいは個別アドレ
スを指定して送ることにより、従来全く不可能とされて
いたネットワーク内に複数の同期系統を同時に存在させ
ることが可能となり、ネットワーク全体の同期や通信速
度に依存することのない回線交換が実現される。
As described above, according to the present invention, it is possible to establish synchronization between the nodes connected via the packet multiplexing network,
Moreover, the clock of the slave node can be synchronized with the basic clock of the master node regardless of the communication speed in the network. Furthermore, by installing multiple master nodes in the network and sending the master phase information transmitted from each master node as a multicast frame designating different destination node groups or by designating individual addresses, it becomes impossible at all. A plurality of synchronous systems can simultaneously exist in the existing network, and circuit switching can be realized without depending on the synchronization of the entire network or the communication speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例によるノードのブロック構
成図、第2図は基本クロック生成回路の一例を示すブロ
ック構成図、第3図は基本クロック生成および基本クロ
ック再生回路における分周回路の動作と位相の量子化の
様子を示すタイミングチャート、第4図は基本クロック
再生回路の一例を示す構成図、第5図は基本クロック再
生回路の他の一例を示す構成図、第6図は第5図におけ
る減算器から出力される誤差情報のリストを示す図、第
7図は第5図における可変分周回路の詳細な構成を示す
構成図、第8図は第7図においてスレーブ位相の遅れが
補正される場合の可変分周回路の動作を示すタイムチャ
ート、第9図はスレーブ位相がマスタ位相に比して進ん
でいる場合の可変分周回路の動作を示すタイムチャー
ト、第10図はこの発明による同期方式の条件を説明する
ための概念図、第11図は実施例におけるフレーム構成
図、第12図は第4図に示す基本クロック再生手段を用い
た時の同期方式の動作を説明するための概要図、第13図
は第5図に示す基本クロック再生手段を用いた時の同期
方式の動作を説明するための概要図である。 1……ノード、2……トランシーバ、3……送受信制御
回路、4……送信データバッファ、5……受信データバ
ッファ、6……基本クロック生成回路(基本クロック生
成手段)、7……基本クロッ再生回路(基本クロック再
生手段)、8……セレクタ回路、9……セレクタ制御信
号、10……端末インタフェース回路、11……伝送線路、
12……端末インタフェース線路、13……端末、14……マ
スタクロック(基本クロック)、15……スレーブクロッ
ク、31……位相情報受信パルス、61……発振回路、62…
…分周回路、63……再生用クロック、71……マスタ位相
レジスタ、72……スレーブ位相レジスタ、73,73A……減
算器、74……D/Aコンバータ、75……電圧制御発振器、7
6……分周回路、76A……可変分周回路。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a block configuration diagram of a node according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block configuration diagram showing an example of a basic clock generation circuit, and FIG. 3 is a frequency divider circuit in a basic clock generation and basic clock regeneration circuit. FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of the basic clock regeneration circuit, FIG. 5 is a configuration diagram showing another example of the basic clock regeneration circuit, and FIG. 5 is a diagram showing a list of error information output from the subtractor in FIG. 5, FIG. 7 is a configuration diagram showing a detailed configuration of the variable frequency dividing circuit in FIG. 5, and FIG. 8 is a slave phase delay in FIG. FIG. 9 is a time chart showing the operation of the variable frequency divider circuit in the case where is corrected, FIG. 9 is a time chart showing the operation of the variable frequency divider circuit when the slave phase leads the master phase, and FIG. From this 11 is a conceptual diagram for explaining the conditions of the synchronization system, FIG. 11 is a frame configuration diagram in the embodiment, and FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the synchronization system when the basic clock reproducing means shown in FIG. 4 is used. FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the operation of the synchronization system when the basic clock reproducing means shown in FIG. 5 is used. 1 ... Node, 2 ... Transceiver, 3 ... Transmission / reception control circuit, 4 ... Transmission data buffer, 5 ... Reception data buffer, 6 ... Basic clock generation circuit (basic clock generation means), 7 ... Basic clock Regeneration circuit (basic clock regeneration means), 8 ... Selector circuit, 9 ... Selector control signal, 10 ... Terminal interface circuit, 11 ... Transmission line,
12 …… Terminal interface line, 13 …… Terminal, 14 …… Master clock (basic clock), 15 …… Slave clock, 31 …… Phase information reception pulse, 61 …… Oscillation circuit, 62…
… Dividing circuit, 63 …… Reproduction clock, 71 …… Master phase register, 72 …… Slave phase register, 73,73A …… Subtractor, 74 …… D / A converter, 75 …… Voltage controlled oscillator, 7
6 …… Dividing circuit, 76A …… Variable dividing circuit. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】パケット多重ネットワークにおいて、ノー
ド間にクロック同期を確立する際に同期のマスタとして
機能するノードは、基本クロックの位相情報を所定ビッ
トのディジタル情報として生成する基本クロック生成手
段を備え、上記ディジタル位相情報をパケットとしてネ
ットワーク上に送出し、同期のスレーブとして機能する
ノードは、ネットワークを介して上記ディジタル位相情
報を受信して上記基本クロックに同期したクロックを再
生する基本クロック再生手段を備え、ノード間の同期を
確立するようにしたことを特徴とする同期方式。
1. In a packet multiplex network, a node that functions as a master of synchronization when establishing clock synchronization between nodes includes basic clock generation means for generating phase information of a basic clock as digital information of predetermined bits, The node that sends the digital phase information as a packet on the network and functions as a synchronization slave is provided with a basic clock recovery means that receives the digital phase information via the network and recovers a clock synchronized with the basic clock. , A synchronization method characterized by establishing synchronization between nodes.
【請求項2】ノードは基本クロック生成手段と基本クロ
ック再生手段の両方を備えて成ることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の同期方式。
2. The synchronization system according to claim 1, wherein the node comprises both basic clock generating means and basic clock reproducing means.
【請求項3】ノードは基本クロック生成手段と基本クロ
ック再生手段のいずれか一方を備えて成ることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の同期方式。
3. The synchronization system according to claim 1, wherein the node comprises one of a basic clock generating means and a basic clock reproducing means.
【請求項4】基本クロック生成手段は、発振回路と当該
発振回路の出力周波数を分周して各分周段のディジタル
値を出力して上記基本クロックの位相情報を生成する分
周回路とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の同期方式。
4. The basic clock generating means comprises an oscillation circuit and a frequency dividing circuit for dividing the output frequency of the oscillation circuit and outputting the digital value of each frequency division stage to generate the phase information of the basic clock. Claim 1 characterized in that
The synchronization method described in the section.
【請求項5】基本クロック生成手段は外部から入力され
るクロックの周波数を分周して各分周段のディジタル値
を出力して上記基本クロックの位相情報を生成する分周
回路とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の同期方式。
5. The basic clock generating means comprises a frequency dividing circuit for dividing the frequency of a clock input from the outside and outputting a digital value of each dividing stage to generate phase information of the basic clock. The synchronization method according to claim 1, wherein
【請求項6】基本クロック再生手段は、ネットワークを
介して受信されるディジタル位相情報を保持するマスタ
位相レジスタと、発振周波数が制御電圧により制御可能
な電圧制御発振機と、当該発振器の出力周波数を分周し
て各分周段のディジタル値を出力して上記クロックの位
相情報を生成する分周回路と、当該分周回路から出力さ
れるディジタル位相情報を保持するスレーブ位相レジス
タと、上記マスタレジスタとスレーブ位相レジスタの出
力を減算してそれらの位相差を出力する減算器と、当該
減算器のディジタル出力をアナログ電圧に変換して上記
電圧制御発振器の制御電圧として供給するD/Aコンバー
タとから成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の同期方式。
6. The basic clock reproducing means includes a master phase register for holding digital phase information received via a network, a voltage controlled oscillator whose oscillation frequency can be controlled by a control voltage, and an output frequency of the oscillator. A frequency divider circuit that divides and outputs the digital value of each frequency division stage to generate phase information of the clock, a slave phase register that holds the digital phase information output from the frequency divider circuit, and the master register. And a subtractor that subtracts the output of the slave phase register to output their phase difference, and a D / A converter that converts the digital output of the subtractor to an analog voltage and supplies it as the control voltage of the voltage controlled oscillator. The synchronization method according to claim 1, wherein
【請求項7】基本クロック再生手段は、クロックの分周
比が可変できる可変分周回路と、ネットワークを介して
受信されるマスタ位相と受信ノードにおいて上記可変分
周回路により生成されるスレーブ位相とを比較して上記
可変分周回路の分周比を制御し、上記スレーブ位相を上
記マスタ位相に追随させる演算回路とを備えていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の同期方式。
7. The basic clock reproducing means comprises a variable frequency dividing circuit capable of varying a clock frequency dividing ratio, a master phase received via a network, and a slave phase generated by the variable frequency dividing circuit at a receiving node. 3. The synchronization system according to claim 1, further comprising: an arithmetic circuit that controls the frequency division ratio of the variable frequency dividing circuit by comparing the slave frequency and the master phase. .
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