JPWO2008142815A1 - Synchronous communication system - Google Patents

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JPWO2008142815A1
JPWO2008142815A1 JP2009515072A JP2009515072A JPWO2008142815A1 JP WO2008142815 A1 JPWO2008142815 A1 JP WO2008142815A1 JP 2009515072 A JP2009515072 A JP 2009515072A JP 2009515072 A JP2009515072 A JP 2009515072A JP WO2008142815 A1 JPWO2008142815 A1 JP WO2008142815A1
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雅巳 木原
雅巳 木原
好文 関根
好文 関根
文雄 井上
文雄 井上
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Abstract

本発明は、ハードウェアを増設することなく、高精度な同期を可能とする同期通信システムを提供することを目的とする。同期通信システムは、同期サーバと、同期サーバに接続される２以上のクライアントと、が同期する同期通信システムであって、同期サーバは、クロックカウンタを同期情報としてクライアントに送信し、クライアントは、自らのクロックカウンタを同期情報と比較し、同期情報に対する自らのクロックカウンタの誤差を補う補正値を求め、自らのクロックカウンタに補正値を適用して同期サーバに同期する。An object of the present invention is to provide a synchronous communication system that enables highly accurate synchronization without adding hardware. The synchronous communication system is a synchronous communication system in which a synchronization server and two or more clients connected to the synchronization server are synchronized. The synchronization server transmits a clock counter to the client as synchronization information. The clock counter is compared with the synchronization information, a correction value that compensates for the error of the clock counter with respect to the synchronization information is obtained, and the correction value is applied to the clock counter to synchronize with the synchronization server.

Description

本発明は、クロックカウンタを用いてサーバにクライアントが同期する通信システムに関する。   The present invention relates to a communication system in which a client synchronizes with a server using a clock counter.

従来から、サーバの内蔵時計の時刻をクライアントに送信し、この時刻に基づいてクライアントをサーバに同期させることは行われていた。例えば、特許文献１には、補正クロックによって時刻を補正し、ホストコンピュータを時刻同期させる技術が記載されている。
特開２００６−２３４５７２号公報 Conventionally, the time of the internal clock of the server is transmitted to the client, and the client is synchronized with the server based on this time. For example, Patent Document 1 describes a technique for correcting time with a correction clock and synchronizing the time of a host computer.
JP 2006-234572 A

しかし、従来の通信システムでは、サーバやクライアントが保有する時刻の誤差（以後、「保有時刻誤差」と記す。）と時刻を補正する際の誤差（以後、「時刻補正誤差」と記す。）が発生し、さらに、これらの誤差が累積するという問題があった。   However, in the conventional communication system, there is an error in time held by the server or client (hereinafter referred to as “holding time error”) and an error in correcting the time (hereinafter referred to as “time correction error”). Further, there is a problem that these errors are accumulated.

図８に、従来の通信システムで誤差が累積する状態を示す概念図を示した。図８では、保有時刻誤差を斜線で網掛けした楕円形、時刻補正誤差を黒塗り楕円形で示し、矢印の方向につれて誤差の累積が大きくなることを示した。図８の通信システム２００は、サーバ２１０にｎ個のクライアント２２０ａ〜２２０ｎが直列に接続され、サーバ２１０の時刻がクライアント２２０ａからクライアント２２０ｎまで順次転送される。クライアント２２０は、サーバ２１０の時刻を用いてサーバ２１０に同期する。クライアント２２０ａでは、サーバ２１０の保有時刻誤差に加え、自らの保有時刻誤差が発生し、さらに、この時刻を補正する際に時刻補正誤差が発生する。また、クライアント２２０ｂでは、サーバ２１０及びクライアント２２０ａの保有時刻誤差に加え、自らの保有時刻誤差が発生し、さらに、この時刻を補正する際に時刻補正誤差が発生する。図８に示すように、クライアント２２０ｎでは、保有時刻誤差及び時刻補正誤差が累積し、正確に同期できていない問題があった。   FIG. 8 is a conceptual diagram showing a state in which errors accumulate in a conventional communication system. In FIG. 8, the holding time error is indicated by an ellipse shaded by hatching, and the time correction error is indicated by a black oval shape, and the accumulation of errors increases in the direction of the arrow. In the communication system 200 of FIG. 8, n clients 220a to 220n are connected in series to a server 210, and the time of the server 210 is sequentially transferred from the client 220a to the client 220n. The client 220 synchronizes with the server 210 using the time of the server 210. The client 220a generates its own holding time error in addition to the holding time error of the server 210, and further generates a time correction error when correcting this time. Further, the client 220b generates its own holding time error in addition to the holding time error of the server 210 and the client 220a, and further generates a time correction error when correcting this time. As shown in FIG. 8, the client 220n has a problem that the holding time error and the time correction error are accumulated and cannot be accurately synchronized.

また、ＧＰＳを利用すれば高精度な同期は可能であるが、新たにＧＰＳ受信機等のハードウェアを増設する必要がある。   Further, if GPS is used, high-precision synchronization is possible, but it is necessary to newly add hardware such as a GPS receiver.

本発明は、ハードウェアを増設することなく、高精度な同期を可能とする同期通信システムを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a synchronous communication system that enables highly accurate synchronization without adding hardware.

本発明者らは、システムコールによって得られる時刻を時刻同期に使用していること、及び、システムコールがカーネルを介するために保有時刻誤差が大きくなることに着目し、クロックカウンタを用いて同期することで誤差を大幅に低減できることを見出し、本発明を完成させた。   The present inventors pay attention to the fact that the time obtained by the system call is used for time synchronization and that the holding time error increases because the system call passes through the kernel, and synchronizes using the clock counter. As a result, it was found that the error can be greatly reduced, and the present invention has been completed.

具体的には、本発明に係る同期通信システムは、同期サーバと、前記同期サーバに接続されるクライアントと、が同期する同期通信システムであって、前記同期サーバは、クロックカウンタを同期情報として前記クライアントに送信し、前記クライアントは、自らのクロックカウンタを前記同期情報と比較し、前記同期情報に対する前記自らのクロックカウンタの誤差を補う補正値を求め、前記自らのクロックカウンタに前記補正値を適用して前記同期サーバに同期することを特徴とする。   Specifically, the synchronous communication system according to the present invention is a synchronous communication system in which a synchronous server and a client connected to the synchronous server are synchronized, and the synchronous server uses the clock counter as synchronization information. The client compares the clock counter with the synchronization information, finds a correction value that compensates for the error of the clock counter with respect to the synchronization information, and applies the correction value to the clock counter. And synchronizing with the synchronization server.

上記同期通信システムは、ハードウェアを増設することなく、高精度な同期を可能とする。   The synchronous communication system enables highly accurate synchronization without adding hardware.

本発明に係る同期通信システムでは、前記同期サーバは、前記クライアントが直列に又は階層をもって接続され、前記同期情報を前記クライアントの一部に送信し、前記クライアントは、前記同期情報を未だ受信していないクライアントに前記同期サーバから受信した又は前記クライアントから転送された前記同期情報を転送することが好ましい。   In the synchronous communication system according to the present invention, the synchronous server is configured such that the clients are connected in series or in a hierarchy, the synchronous information is transmitted to a part of the client, and the client has not yet received the synchronous information. Preferably, the synchronization information received from the synchronization server or transferred from the client is transferred to a non-client.

上記同期通信システムは、誤差が累積しやすい接続方式で前記同期サーバと前記クライアントが接続されている場合でも高精度な同期を可能とする。   The synchronous communication system enables highly accurate synchronization even when the synchronization server and the client are connected by a connection method in which errors are likely to accumulate.

本発明に係る同期通信システムでは、前記クライアントは、前記補正値を保存することが好ましい。   In the synchronous communication system according to the present invention, the client preferably stores the correction value.

上記同期通信システムは、前記クライアントの負荷を軽減することができる。   The synchronous communication system can reduce the load on the client.

本発明に係る同期通信システムでは、前記同期サーバは、前記クロックカウンタを時刻に対応させるクロックカウンタ−時刻対応情報を前記クライアントに送信し、前記クライアントは、前記補正値を適用した前記自らのクロックカウンタを前記クロックカウンタ−時刻対応情報を用いて時刻情報に変換して前記同期サーバに時刻同期することが好ましい。   In the synchronous communication system according to the present invention, the synchronization server transmits clock counter-time correspondence information that associates the clock counter with time to the client, and the client applies the correction value to its own clock counter. Is preferably converted to time information using the clock counter-time correspondence information and time synchronized with the synchronization server.

上記同期通信システムは、高精度な時刻同期を可能とする。   The synchronous communication system enables highly accurate time synchronization.

本発明に係る同期通信システムでは、前記クライアントは、変換した前記時刻情報で内蔵時計の値を書き換えることが好ましい。   In the synchronous communication system according to the present invention, it is preferable that the client rewrites the value of the internal clock with the converted time information.

上記同期通信システムは、前記クライアントの負荷を軽減することができる。   The synchronous communication system can reduce the load on the client.

本発明は、ハードウェアを増設することなく、高精度な同期を可能とする同期通信システムを提供することができる。   The present invention can provide a synchronous communication system that enables highly accurate synchronization without adding hardware.

本実施形態に係る同期通信システムの第１形態の概略図である。It is the schematic of the 1st form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る同期通信システムの第２形態の概略図である。It is the schematic of the 2nd form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る同期通信システムの第３形態の概略図である。It is the schematic of the 3rd form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る同期通信システムの第４形態の概略図である。It is the schematic of the 4th form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る同期通信システムの第５形態の概略図である。It is the schematic of the 5th form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment. Ｔｗｏ−ｗａｙ方式による同期の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the synchronization by a Two-way system. 同期サーバ及びクライアント間で、基準となるクロックカウンタに対して、クロックカウンタの周波数偏差は合っているが、クロックカウンタが使用する周波数が異なる場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example when the frequency deviation of a clock counter is suitable with respect to the clock counter used as a reference | standard between a synchronous server and a client, but the frequency which a clock counter uses differs. 従来の通信システムで誤差が累積する状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the state in which an error accumulates in the conventional communication system.

符号の説明Explanation of symbols

１００ 同期通信システム
１１０ 同期サーバ
１２０，１２０ａ〜１２０ｆ クライアント
２００ 通信システム
２１０ 同期サーバ
２２０ａ〜２２０ｎ クライアント100 synchronous communication system 110 synchronous server 120, 120a to 120f client 200 communication system 210 synchronous server 220a to 220n client

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されない。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is an example of the configuration of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.

図１に、本実施形態に係る同期通信システムの第１形態の概略図を示す。本実施形態に係る同期通信システム１００は、同期サーバ１１０と、同期サーバ１１０に接続されるクライアント１２０と、が同期する同期通信システム１００であって、同期サーバ１１０は、クロックカウンタを同期情報としてクライアント１２０に送信し、クライアント１２０は、自らのクロックカウンタを同期情報と比較し、同期情報に対する自らのクロックカウンタの誤差を補う補正値を求め、自らのクロックカウンタに補正値を適用して同期サーバ１１０に同期する。   FIG. 1 shows a schematic diagram of a first form of a synchronous communication system according to the present embodiment. A synchronous communication system 100 according to the present embodiment is a synchronous communication system 100 in which a synchronization server 110 and a client 120 connected to the synchronization server 110 are synchronized, and the synchronization server 110 uses a clock counter as synchronization information as a client. 120, the client 120 compares its own clock counter with the synchronization information, obtains a correction value that compensates for the error of its own clock counter with respect to the synchronization information, and applies the correction value to its own clock counter to synchronize server 110. Synchronize with

同期サーバ１１０としては、例えば、サーバ、ワークステーション又はホストコンピュータがある。同期サーバ１１０は、例えば、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ、ハードディスク等の記憶手段、マウス、キーボード、ディスプレイ、プリンタ等の入出力手段、ＬＡＮポート等の通信インターフェースを有する（不図示）。   Examples of the synchronization server 110 include a server, a workstation, and a host computer. The synchronization server 110 includes, for example, an arithmetic device such as a CPU, storage means such as a memory and a hard disk, input / output means such as a mouse, keyboard, display, and printer, and a communication interface such as a LAN port (not shown).

クライアント１２０としては、例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ又はホストコンピュータがある。同期サーバ１１０は、例えば、演算装置、記憶手段、入出力手段及び通信インターフェースを有する。   Examples of the client 120 include a personal computer, a workstation, a personal computer, or a host computer. The synchronization server 110 includes, for example, an arithmetic device, a storage unit, an input / output unit, and a communication interface.

図１の同期通信システム１００は、４台のクライアント１２０が同期サーバ１１０に接続されるスター型の接続方式である。   The synchronous communication system 100 in FIG. 1 is a star connection method in which four clients 120 are connected to the synchronization server 110.

ここで、クロックカウンタとは、演算装置のクロック周波数が進む毎にカウントされるものであり、例えば、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のタイムスタンプカウンタ（ＴＳＣ：Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ Ｃｏｕｎｔｅｒ）がある。このクロックカウンタは、例えば、ＲＤＴＳＣ（Ｒｅａｄ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ Ｃｏｕｎｔｅｒ）命令でカーネルを介さずに取得することができる。   Here, the clock counter is counted each time the clock frequency of the arithmetic unit advances, and for example, there is a time stamp counter (TSC: Time Stamp Counter) of a Pentium (registered trademark) CPU (Central Processing Unit). . This clock counter can be acquired without using the kernel by, for example, an RDTSC (Read Time Stamp Counter) instruction.

クロックカウンタの誤差（以後、「クロックカウンタ誤差」と記す。）は、システムコールによって得られる時刻の保有時刻誤差に比べ、１／１００以下と極めて小さい。さらに、クロックカウンタは、高精度な分解能を有する。従って、図１の同期通信システム１００は、従来の通信システムより誤差を大幅に低減でき、ハードウェアを増設することなく、高精度な同期を可能とする。   The error of the clock counter (hereinafter referred to as “clock counter error”) is extremely small, that is, 1/100 or less, compared to the possession time error of the time obtained by the system call. Furthermore, the clock counter has a highly accurate resolution. Therefore, the synchronous communication system 100 of FIG. 1 can significantly reduce errors compared to the conventional communication system, and enables highly accurate synchronization without adding hardware.

図２に、本実施形態に係る同期通信システムの第２形態の概略図を示す。図２では、保有時刻誤差を白抜き楕円形で示し、矢印の方向につれて誤差の累積が大きくなることを示す。本実施形態に係る同期通信システム１００では、同期サーバ１１０は、クライアント１２０が直列に接続され、同期情報をクライアント１２０の一部に送信し、クライアント１２０は、同期情報を未だ受信していないクライアント１２０に同期サーバ１１０から受信した又はクライアント１２０から転送された同期情報を転送することが好ましい。   In FIG. 2, the schematic of the 2nd form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment is shown. In FIG. 2, the holding time error is indicated by a white oval, and the error accumulation increases in the direction of the arrow. In the synchronous communication system 100 according to the present embodiment, the synchronization server 110 includes a client 120 connected in series and transmits synchronization information to a part of the client 120. The client 120 has not yet received the synchronization information. It is preferable to transfer the synchronization information received from the synchronization server 110 or transferred from the client 120.

図２の同期通信システム１００は、同期サーバ１１０にクライアント１２０ａが接続され、クライアント１２０ａにクライアント１２０ｂが接続され、クライアント１２０ｂにクライアント１２０ｃが直列に接続されるバス型の接続方式である。同期サーバ１１０は、クロックカウンタ誤差を含む同期情報をクライアント１２０ａに送信する。クライアント１２０ａでは、同期する際、同期情報に含まれる同期サーバ１１０のクロックカウンタ誤差に加え、クライアント１２０ａ自らのクロックカウンタ誤差が発生する。また、クライアント１２０ａは、これらのクロックカウンタ誤差を含む同期情報をクライアント１２０ｂに転送する。クライアント１２０ｂでは、同期する際、同期情報に含まれる同期サーバ１１０及びクライアント１２０ａのクロックカウンタ誤差に加え、クライアント１２０ｂ自らのクロックカウンタ誤差が発生する。また、クライアント１２０ｂでは、これらのクロックカウンタ誤差を含む同期情報をクライアント１２０ｃに転送する。クライアント１２０ｃは、同期する際、同期情報に含まれる同期サーバ１１０、クライアント１２０ａ及びクライアント１２０ｂのクロックカウンタ誤差に加え、クライアント１２０ｃ自らのクロックカウンタ誤差が発生する。   The synchronous communication system 100 of FIG. 2 is a bus type connection method in which a client 120a is connected to the synchronization server 110, a client 120b is connected to the client 120a, and a client 120c is connected in series to the client 120b. The synchronization server 110 transmits synchronization information including a clock counter error to the client 120a. When the client 120a synchronizes, a clock counter error of the client 120a itself occurs in addition to the clock counter error of the synchronization server 110 included in the synchronization information. Further, the client 120a transfers the synchronization information including these clock counter errors to the client 120b. When the client 120b synchronizes, a clock counter error of the client 120b itself occurs in addition to the clock counter error of the synchronization server 110 and the client 120a included in the synchronization information. Further, the client 120b transfers synchronization information including these clock counter errors to the client 120c. When the client 120c synchronizes, a clock counter error of the client 120c itself is generated in addition to the clock counter error of the synchronization server 110, the client 120a, and the client 120b included in the synchronization information.

図２に示すように、クライアント１２０に同期情報が転送されるにつれてクロックカウンタ誤差は累積する。しかし、クロックカウンタ誤差は極めて小さいことから、クロックカウンタ誤差が累積してもその影響は極めて少ない。従って、図２の同期通信システム１００は、誤差が累積しやすい接続方式で同期サーバ１１０とクライアント１２０が接続されている場合でも高精度な同期を可能とする。   As shown in FIG. 2, as the synchronization information is transferred to the client 120, the clock counter error accumulates. However, since the clock counter error is extremely small, even if the clock counter error accumulates, the influence is extremely small. Therefore, the synchronous communication system 100 of FIG. 2 enables highly accurate synchronization even when the synchronization server 110 and the client 120 are connected by a connection method in which errors are likely to accumulate.

図３に、本実施形態に係る同期通信システムの第３形態の概略図を示す。図３は、同期サーバ１１０にクライアント１２０が階層をもって接続された例である。同期サーバ１１０は、同期情報をクライアント１２０ａに送信する。クライアント１２０ａは、同期情報を利用して同期サーバ１１０に同期し、同期サーバ１１０から転送された同期情報をクライアント１２０ｂ及びクライアント１２０ｃにそれぞれ転送する。クライアント１２０ｂは、同期情報を利用して同期サーバ１１０に同期し、クライアント１２０ａから転送された同期情報をクライアント１２０ｄ及びクライアント１２０ｅにそれぞれ転送する。クライアント１２０ｃは、同期情報を利用して同期サーバ１１０に同期し、クライアント１２０ａから転送された同期情報をクライアント１２０ｆに転送する。また、クライアント１２０ｄ、クライアント１２０ｅ及びクライアント１２０ｆは、それぞれが同期情報を利用して同期サーバ１１０に同期する。階層をもって接続した場合でもクロックカウンタの誤差は累積するが、図３の同期通信システム１００は、図２の同期通信システムと同様に高精度な同期を可能とする。なお、クライアント１２０は、直接又は階層をもって接続する場合、複数であっても良い。   In FIG. 3, the schematic of the 3rd form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment is shown. FIG. 3 is an example in which the client 120 is connected to the synchronization server 110 in a hierarchy. The synchronization server 110 transmits synchronization information to the client 120a. The client 120a synchronizes with the synchronization server 110 using the synchronization information, and transfers the synchronization information transferred from the synchronization server 110 to the client 120b and the client 120c, respectively. The client 120b synchronizes with the synchronization server 110 using the synchronization information, and transfers the synchronization information transferred from the client 120a to the client 120d and the client 120e, respectively. The client 120c uses the synchronization information to synchronize with the synchronization server 110, and transfers the synchronization information transferred from the client 120a to the client 120f. Further, the clients 120d, 120e, and 120f each synchronize with the synchronization server 110 using the synchronization information. Even when the connections are made in a hierarchy, the clock counter error accumulates, but the synchronous communication system 100 in FIG. 3 enables highly accurate synchronization in the same manner as the synchronous communication system in FIG. Note that a plurality of clients 120 may be used when connecting directly or hierarchically.

本実施形態に係る同期通信システムでは、クライアント１２０は、補正値を保存することが好ましい。クライアント１２０は、記憶手段や演算装置のレジスタに補正値を保存するため、都度、自らのクロックカウンタを同期情報と比較し、同期情報に対する自らのクロックカウンタの誤差を補う補正値を求める必要がない。従って、図３の同期通信システム１００は、クライアント１２０の負荷を軽減することができる。   In the synchronous communication system according to the present embodiment, the client 120 preferably stores the correction value. Since the client 120 stores the correction value in the storage means or the register of the arithmetic unit, the client 120 does not need to compare its own clock counter with the synchronization information each time and obtain a correction value that compensates for the error of the clock counter with respect to the synchronization information. . Therefore, the synchronous communication system 100 in FIG. 3 can reduce the load on the client 120.

図４に、本実施形態に係る同期通信システムの第４形態の概略図を示す。図４では、保有時刻誤差を斜線で網掛けした楕円形、クロックカウンタ誤差を白抜き楕円形で示し、矢印の方向につれて誤差の累積が大きくなることを示した。図４の同期通信システム１００は、同期サーバ１１０にクライアント１２０が時刻同期することが図１及び図２の同期通信システム１００と大きく異なる。本実施形態に係る同期通信システム１００では、同期サーバ１１０は、クロックカウンタを時刻に対応させるクロックカウンタ−時刻対応情報をクライアント１２０に送信し、クライアント１２０は、補正値を適用した自らのクロックカウンタをクロックカウンタ−時刻対応情報を用いて時刻情報に変換して同期サーバ１１０に時刻同期することが好ましい。   In FIG. 4, the schematic of the 4th form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment is shown. In FIG. 4, the holding time error is indicated by an ellipse shaded with diagonal lines, and the clock counter error is indicated by a white oval shape, indicating that the accumulated error increases in the direction of the arrow. The synchronous communication system 100 of FIG. 4 is significantly different from the synchronous communication system 100 of FIGS. 1 and 2 in that the client 120 is time synchronized with the synchronization server 110. In the synchronous communication system 100 according to the present embodiment, the synchronization server 110 transmits clock counter-time correspondence information that associates the clock counter with time to the client 120, and the client 120 uses its own clock counter to which the correction value is applied. It is preferable to use the clock counter-time correspondence information to convert to time information and synchronize the time with the synchronization server 110.

クロックカウンタ−時刻対応情報は、同期サーバ１１０において、例えば、クロックカウンタと同期サーバ１１０の内蔵時計から逆算することができる。図４の同期通信システム１００では、図２の同期通信システム１００と同様に同期情報を転送するにつれてクロックカウンタ誤差が累積する。また、内蔵時計を利用するため、保有時刻誤差が同期サーバ１１０及びクライアント１２０で発生する。クロックカウンタ−時刻対応情報を送信又は転送しても保有時刻誤差は累積しないため、その影響は少ない。   The clock counter-time correspondence information can be calculated backward in the synchronization server 110 from, for example, a clock counter and a built-in clock of the synchronization server 110. In the synchronous communication system 100 of FIG. 4, clock counter errors accumulate as the synchronization information is transferred, as in the synchronous communication system 100 of FIG. In addition, since the built-in clock is used, a holding time error occurs in the synchronization server 110 and the client 120. Even if the clock counter-time correspondence information is transmitted or transferred, the retained time error does not accumulate, so the influence is small.

クライアント１２０が同期サーバ１１０のクロックカウンタ−時刻対応情報を用いて自らのクロックカウンタを時刻に変換することで、同期通信システム１００は、高精度な時刻同期が可能とする。なお、クロックカウンタ−時刻対応情報は、同期情報と略同時に同期サーバ１１０が送信又はクライアント１２０が転送しても良く、同期情報と前後して同期サーバ１１０が送信又はクライアント１２０が転送しても良い。   The client 120 converts its own clock counter into time using the clock counter-time correspondence information of the synchronization server 110, so that the synchronous communication system 100 can perform highly accurate time synchronization. Note that the clock counter-time correspondence information may be transmitted by the synchronization server 110 or transferred by the client 120 almost simultaneously with the synchronization information, or may be transmitted by the synchronization server 110 or transferred by the client 120 before or after the synchronization information. .

図５に、本実施形態に係る同期通信システムの第５形態の概略図を示す。図５では、保有時刻誤差を斜線で網掛けした楕円形、クロックカウンタ誤差を白抜き楕円形、時刻補正誤差を黒塗り楕円形で示し、矢印の方向につれて誤差の累積が大きくなることを示した。図５の同期通信システム１００は、図４の同期通信システム１００と同様に時刻同期する。さらに、本実施形態に係る同期通信システム１００では、クライアント１２０は、変換した時刻情報で内蔵時計の値を書き換えることが好ましい。クライアント１２０は、都度、補正値を適用した自らのクロックカウンタをクロックカウンタ−時刻対応情報を用いて時刻情報に変換する必要がなくなる。従って、図５の同期通信システム１００は、クライアント１２０の負荷を軽減することができる。なお、図５の同期通信システム１００は、クライアント１２０で内部時刻を書き換える際に保有時刻誤差と時刻補正誤差が発生する。   In FIG. 5, the schematic of the 5th form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment is shown. In FIG. 5, the holding time error is indicated by an ellipse shaded with diagonal lines, the clock counter error is indicated by a white oval shape, and the time correction error is indicated by a black oval shape. . The synchronous communication system 100 of FIG. 5 synchronizes time in the same manner as the synchronous communication system 100 of FIG. Furthermore, in the synchronous communication system 100 according to the present embodiment, the client 120 preferably rewrites the value of the built-in clock with the converted time information. Each time, the client 120 does not need to convert its own clock counter to which the correction value is applied into time information using the clock counter-time correspondence information. Therefore, the synchronous communication system 100 in FIG. 5 can reduce the load on the client 120. In the synchronous communication system 100 of FIG. 5, when the internal time is rewritten by the client 120, a possessed time error and a time correction error occur.

内蔵時計としては、例えば、ＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）時計やＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）が管理するソフトウェア時計がある。   Examples of the built-in clock include a BIOS (Basic Input / Output System) clock and a software clock managed by an OS (Operation System).

以下、同期の例を詳細に説明する。図６に、Ｔｗｏ−ｗａｙ方式による同期の例を示す。Ｔｗｏ−ｗａｙ方式は、同期サーバにクライアントが時刻同期するときに、双方から時刻同期信号を送出して、互いに相手の信号を受信する方式である。図６に示すように、時刻差Δのある同期サーバとクライアントが決められた時刻に時刻信号を、ｔａｓ、ｔｂｓの時刻に送出する。この信号は、互いにｔｂｒとｔａｒに受信される。このときに数１及び数２の関係が成り立つ。ここで、ｄｂａは、クライアントから同期サーバへの伝搬遅延、ｄａｂは、同期サーバからクライアントへの伝搬遅延である。   Hereinafter, an example of synchronization will be described in detail. FIG. 6 shows an example of synchronization by the two-way method. The two-way method is a method in which when a client synchronizes time with a synchronization server, a time synchronization signal is sent from both sides and the other party's signal is received. As shown in FIG. 6, a synchronization server and a client having a time difference Δ send a time signal at times tas and tbs at a determined time. This signal is received at tbr and tar each other. At this time, the relationship of Equation 1 and Equation 2 holds. Here, dba is a propagation delay from the client to the synchronization server, and dab is a propagation delay from the synchronization server to the client.

Figure 2008142815
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Figure 2008142815
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数１及び数２により数３が求まる。   Equation 3 is obtained from Equation 1 and Equation 2.

Figure 2008142815
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従って、時刻差Δは、数４により表せる。ここで、ｄｂａとｄａｂが等しい場合、時刻差Δは、数５により表せる。数５により、四つの測定値が求まる。そして、同期サーバは、求めた時刻差Δを使用して、時刻を補正して時刻同期させることができる。   Therefore, the time difference Δ can be expressed by Equation 4. Here, when dba and dab are equal, the time difference Δ can be expressed by Equation 5. From Equation 5, four measured values are obtained. The synchronization server can correct the time and synchronize the time by using the obtained time difference Δ.

Figure 2008142815
Figure 2008142815

Figure 2008142815
Figure 2008142815

図７に、同期サーバ及びクライアント間で、基準となるクロックカウンタに対して、クロックカウンタの周波数偏差は合っているが、クロックカウンタの周波数が異なる場合の例を示す。なお、図７において、同期サーバ及びクライアント間の伝送遅延はないものとする。この場合、同期サーバとクライアントのクロックカウンタの増加速度が異なるので、クロックカウンタの誤差を一回合わせるだけでは、その後のクロックカウンタを同期させ続けることはできない。これを補正するために、同期サーバのクロックカウンタの増加速度をクライアントのクロックカウンタで測定する必要がある。   FIG. 7 shows an example in which the frequency deviation of the clock counter matches the reference clock counter, but the frequency of the clock counter is different between the synchronization server and the client. In FIG. 7, it is assumed that there is no transmission delay between the synchronization server and the client. In this case, since the increase speeds of the clock counters of the synchronization server and the client are different, the subsequent clock counters cannot be kept synchronized only by adjusting the error of the clock counter once. In order to correct this, it is necessary to measure the increase rate of the clock counter of the synchronization server with the clock counter of the client.

図７における同期サーバのクロックカウンタＣａ１を、クライアントのクロックカウンタで測定すれば、Ｃｂｎが得られる。同様に、Ｃａ５のクロックカウンタを受信したときには、Ｃｂｎ＋４が得られる。したがって、同期サーバとクライアントのクロックカウンタの周波数偏差が基準となる周波数基準に対して常に一定であれば、数６が成立する。下記式６に示すように、クライアントのクロックカウンタがＣｂｋのときに、同期サーバのカウンタ値がＣａｍであることを求めることができる。   If the clock counter Ca1 of the synchronous server in FIG. 7 is measured by the clock counter of the client, Cbn is obtained. Similarly, when the Ca5 clock counter is received, Cbn + 4 is obtained. Therefore, if the frequency deviation between the clock counters of the synchronization server and the client is always constant with respect to the reference frequency reference, Equation 6 holds. As shown in Equation 6 below, when the clock counter of the client is Cbk, it can be determined that the counter value of the synchronization server is Cam.

Figure 2008142815
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同期サーバ及びクライアント間で、クロックカウンタの周波数が一致するが、クロックカウンタの周波数基準に対してクロックカウンタの周波数偏差が異なる場合にも、同期サーバ及びクライアントを同期することができる。具体的には、図７と同様に、同期サーバからクライアントにクロックカウンタを転送する場合、同期サーバのクロックカウンタがＣａ１とＣａ５のときにクライアントに転送する。数７に示すように、この転送されたクロックカウンタの到着時間をクライアントのクロックカウンタで測定し、ＣｂｎとＣｂｎ＋４を得れば、クライアントのクロックカウンタがＣｂｋのときに、同期サーバのクロックカウンタがＣａｍであることを求めることができる。   The frequency of the clock counter matches between the synchronization server and the client, but the synchronization server and the client can be synchronized even when the frequency deviation of the clock counter differs from the frequency reference of the clock counter. Specifically, as in FIG. 7, when the clock counter is transferred from the synchronization server to the client, it is transferred to the client when the clock counter of the synchronization server is Ca1 and Ca5. As shown in Equation 7, when the arrival time of the transferred clock counter is measured by the client clock counter and Cbn and Cbn + 4 are obtained, when the client clock counter is Cbk, the synchronization server clock counter is Cam Can be requested.

Figure 2008142815
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以上のように、本実施形態に係る同期通信システムは、同期サーバとクライアントのクロックカウンタの周波数が等しい場合だけでなく、これらが異なる場合でも、高精度な同期を可能とする。   As described above, the synchronous communication system according to the present embodiment enables highly accurate synchronization not only when the frequencies of the clock counters of the synchronization server and the client are the same, but also when they are different.

本発明に係る同期通信システムは、サーバとクライアントが同期する通信システムに利用することができ、特に、高精度な時間同期が必要となる、時刻情報が認証キーとなる時刻認証システムに利用することができる。   The synchronous communication system according to the present invention can be used for a communication system in which a server and a client synchronize, and in particular, it is used for a time authentication system in which time information is an authentication key that requires highly accurate time synchronization. Can do.

本発明は、クロックカウンタ値を用いてサーバにクライアントが同期する通信システムに関する。  The present invention relates to a communication system in which a client synchronizes with a server using a clock counter value.

従来から、サーバの内蔵時計の時刻をクライアントに送信し、この時刻に基づいてクライアントをサーバに同期させることは行われていた。例えば、特許文献１には、補正クロックによって時刻を補正し、ホストコンピュータを時刻同期させる技術が記載されている。
特開２００６−２３４５７２号公報 Conventionally, the time of the internal clock of the server is transmitted to the client, and the client is synchronized with the server based on this time. For example, Patent Document 1 describes a technique for correcting time with a correction clock and synchronizing the time of a host computer.
JP 2006-234572 A

しかし、従来の通信システムでは、サーバやクライアントが保有する時刻の誤差（以後、「保有時刻誤差」と記す。）と時刻を補正する際の誤差（以後、「時刻補正誤差」と記す。）が発生し、さらに、これらの誤差が累積するという問題があった。  However, in the conventional communication system, there is an error in time held by the server or client (hereinafter referred to as “holding time error”) and an error in correcting the time (hereinafter referred to as “time correction error”). Further, there is a problem that these errors are accumulated.

図８に、従来の通信システムで誤差が累積する状態を示す概念図を示した。図８では、保有時刻誤差を斜線で網掛けした楕円形、時刻補正誤差を黒塗り楕円形で示し、矢印の方向につれて誤差の累積が大きくなることを示した。図８の通信システム２００は、サーバ２１０にｎ個のクライアント２２０ａ〜２２０ｎが直列に接続され、サーバ２１０の時刻がクライアント２２０ａからクライアント２２０ｎまで順次転送される。クライアント２２０は、サーバ２１０の時刻を用いてサーバ２１０に同期する。クライアント２２０ａでは、サーバ２１０の保有時刻誤差に加え、自らの保有時刻誤差が発生し、さらに、この時刻を補正する際に時刻補正誤差が発生する。また、クライアント２２０ｂでは、サーバ２１０及びクライアント２２０ａの保有時刻誤差に加え、自らの保有時刻誤差が発生し、さらに、この時刻を補正する際に時刻補正誤差が発生する。図８に示すように、クライアント２２０ｎでは、保有時刻誤差及び時刻補正誤差が累積し、正確に同期できていない問題があった。FIG. 8 is a conceptual diagram showing a state in which errors accumulate in a conventional communication system. In FIG. 8, the holding time error is indicated by an ellipse shaded by hatching, and the time correction error is indicated by a black oval shape, and the accumulation of errors increases in the direction of the arrow. In the communication system 200 of FIG. 8, n clients 220a to 220n are connected in series to a server 210, and the time of the server 210 is sequentially transferred from the client 220a to the client 220n. The client 220 synchronizes with the server 210 using the time of the server 210. The client 220a generates its own holding time error in addition to the holding time error of the server 210, and further generates a time correction error when correcting this time. Further, the client 220b generates its own holding time error in addition to the holding time error of the server 210 and the client 220a, and further generates a time correction error when correcting this time. As shown in FIG. 8, the client 220n has a problem that the holding time error and the time correction error are accumulated and cannot be accurately synchronized.

また、ＧＰＳを利用すれば高精度な同期は可能であるが、新たにＧＰＳ受信機等のハードウェアを増設する必要がある。  Further, if GPS is used, high-precision synchronization is possible, but it is necessary to newly add hardware such as a GPS receiver.

本発明は、ハードウェアを増設することなく、高精度な同期を可能とする同期通信システムを提供することを目的とする。  An object of the present invention is to provide a synchronous communication system that enables highly accurate synchronization without adding hardware.

本発明者らは、システムコールによって得られる時刻を時刻同期に使用していること、及び、システムコールがカーネルを介するために保有時刻誤差が大きくなることに着目し、クロックカウンタ値を用いて同期することで誤差を大幅に低減できることを見出し、本発明を完成させた。  The present inventors pay attention to the fact that the time obtained by the system call is used for time synchronization, and that the holding time error increases because the system call passes through the kernel, and synchronization is performed using the clock counter value. As a result, it was found that the error can be greatly reduced, and the present invention was completed.

具体的には、本発明に係る同期通信システムは、同期サーバと、前記同期サーバに接続されるクライアントと、が同期する同期通信システムであって、前記同期サーバは、カーネルを介さずに取得した異なるクロックカウンタ値を同期情報として複数回にわたり前記クライアントに送信し、前記クライアントは、前記同期情報として前記同期サーバの複数のクロックカウンタ値及び前記同期情報の受信時の自己の複数のクロックカウンタ値から、前記同期サーバのクロックカウンタ値の変化量と自らのクロックカウンタ値の変化量を比較することで、自らのクロックカウンタ値に対する前記同期サーバのクロックカウンタ値の増加速度を測定し、前記同期サーバのクロックカウンタにタイミング同期することを特徴とする。  Specifically, the synchronous communication system according to the present invention is a synchronous communication system in which a synchronous server and a client connected to the synchronous server are synchronized, and the synchronous server is acquired without using a kernel. Different clock counter values are transmitted as synchronization information to the client a plurality of times, and the client uses, as the synchronization information, a plurality of clock counter values of the synchronization server and a plurality of clock counter values of its own when receiving the synchronization information. , Measuring the rate of increase of the clock counter value of the synchronization server relative to its own clock counter value by comparing the amount of change of the clock counter value of the synchronization server with the amount of change of its own clock counter value, The timing is synchronized with the clock counter.

上記同期通信システムは、ハードウェアを増設することなく、高精度な同期を可能とする。  The synchronous communication system enables highly accurate synchronization without adding hardware.

本発明に係る同期通信システムでは、前記同期サーバは、前記クライアントが直列に又は階層をもって接続され、前記同期情報を前記クライアントの一部に送信し、前記クライアントは、前記同期情報を未だ受信していないクライアントに前記同期サーバから受信した又は前記クライアントから転送された前記同期情報を転送することが好ましい。  In the synchronous communication system according to the present invention, the synchronous server is configured such that the clients are connected in series or in a hierarchy, the synchronous information is transmitted to a part of the client, and the client has not yet received the synchronous information. Preferably, the synchronization information received from the synchronization server or transferred from the client is transferred to a non-client.

上記同期通信システムは、誤差が累積しやすい接続方式で前記同期サーバと前記クライアントが接続されている場合でも高精度な同期を可能とする。  The synchronous communication system enables highly accurate synchronization even when the synchronization server and the client are connected by a connection method in which errors are likely to accumulate.

本発明に係る同期通信システムでは、前記クライアントは、前記補正値を保存することが好ましい。  In the synchronous communication system according to the present invention, the client preferably stores the correction value.

上記同期通信システムは、前記クライアントの負荷を軽減することができる。  The synchronous communication system can reduce the load on the client.

本発明に係る同期通信システムでは、前記同期サーバは、前記クロックカウンタ値を時刻に対応させるクロックカウンタ値−時刻対応情報を前記クライアントに送信し、前記クライアントは、自らのクロックカウンタ値を、前記同期サーバのクロックカウンタ値の変化量と自らのクロックカウンタ値の変化量の対応関係及び前記クロックカウンタ値−時刻対応情報を用いて時刻情報に変換し、前記同期サーバに時刻同期することが好ましい。  In the synchronous communication system according to the present invention, the synchronization server transmits clock counter value-time correspondence information that associates the clock counter value with time to the client, and the client sends its clock counter value to the synchronization It is preferable that time information is converted into time information using the correspondence between the change amount of the clock counter value of the server and the change amount of the clock counter value of the server and the clock counter value-time correspondence information, and time synchronization is performed with the synchronization server.

上記同期通信システムは、高精度な時刻同期を可能とする。  The synchronous communication system enables highly accurate time synchronization.

本発明に係る同期通信システムでは、前記クライアントは、変換した前記時刻情報で内蔵時計の値を書き換えることが好ましい。  In the synchronous communication system according to the present invention, it is preferable that the client rewrites the value of the internal clock with the converted time information.

上記同期通信システムは、前記クライアントの負荷を軽減することができる。  The synchronous communication system can reduce the load on the client.

本発明は、ハードウェアを増設することなく、高精度な同期を可能とする同期通信システムを提供することができる。  The present invention can provide a synchronous communication system that enables highly accurate synchronization without adding hardware.

本実施形態に係る同期通信システムの第１形態の概略図である。It is the schematic of the 1st form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る同期通信システムの第２形態の概略図である。It is the schematic of the 2nd form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る同期通信システムの第３形態の概略図である。It is the schematic of the 3rd form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る同期通信システムの第４形態の概略図である。It is the schematic of the 4th form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る同期通信システムの第５形態の概略図である。It is the schematic of the 5th form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment. Ｔｗｏ−ｗａｙ方式による同期の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the synchronization by a Two-way system. 同期サーバ及びクライアント間で、基準となるクロックカウンタに対して、クロックカウンタの周波数偏差は合っているが、クロックカウンタが使用する周波数が異なる場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example when the frequency deviation of a clock counter is suitable with respect to the clock counter used as a reference | standard between a synchronous server and a client, but the frequency which a clock counter uses differs. 従来の通信システムで誤差が累積する状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the state in which an error accumulates in the conventional communication system.

符号の説明Explanation of symbols

１００ 同期通信システム
１１０ 同期サーバ
１２０，１２０ａ〜１２０ｆ クライアント
２００ 通信システム
２１０ 同期サーバ
２２０ａ〜２２０ｎ クライアント100 synchronous communication system 110 synchronous server 120, 120a to 120f client 200 communication system 210 synchronous server 220a to 220n client

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されない。  Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is an example of the configuration of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.

図１に、本実施形態に係る同期通信システムの第１形態の概略図を示す。本実施形態に係る同期通信システム１００は、同期サーバ１１０と、同期サーバ１１０に接続されるクライアント１２０と、が同期する同期通信システム１００であって、同期サーバ１１０は、クロックカウンタ値を同期情報としてクライアント１２０に送信し、クライアント１２０は、自らのクロックカウンタ値を同期情報と比較し、同期情報に対する自らのクロックカウンタ値の誤差を補う補正値を求め、自らのクロックカウンタ値に補正値を適用して同期サーバ１１０に同期する。  FIG. 1 shows a schematic diagram of a first form of a synchronous communication system according to the present embodiment. A synchronous communication system 100 according to the present embodiment is a synchronous communication system 100 in which a synchronization server 110 and a client 120 connected to the synchronization server 110 are synchronized, and the synchronization server 110 uses a clock counter value as synchronization information. The client 120 compares the clock counter value with the synchronization information, obtains a correction value that compensates for the error of the clock counter value with respect to the synchronization information, and applies the correction value to the clock counter value. To synchronize with the synchronization server 110.

同期サーバ１１０としては、例えば、サーバ、ワークステーション又はホストコンピュータがある。同期サーバ１１０は、例えば、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ、ハードディスク等の記憶手段、マウス、キーボード、ディスプレイ、プリンタ等の入出力手段、ＬＡＮポート等の通信インターフェースを有する（不図示）。  Examples of the synchronization server 110 include a server, a workstation, and a host computer. The synchronization server 110 includes, for example, an arithmetic device such as a CPU, storage means such as a memory and a hard disk, input / output means such as a mouse, keyboard, display, and printer, and a communication interface such as a LAN port (not shown).

クライアント１２０としては、例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ又はホストコンピュータがある。同期サーバ１１０は、例えば、演算装置、記憶手段、入出力手段及び通信インターフェースを有する。  Examples of the client 120 include a personal computer, a workstation, a personal computer, or a host computer. The synchronization server 110 includes, for example, an arithmetic device, a storage unit, an input / output unit, and a communication interface.

図１の同期通信システム１００は、４台のクライアント１２０が同期サーバ１１０に接続されるスター型の接続方式である。  The synchronous communication system 100 in FIG. 1 is a star connection method in which four clients 120 are connected to the synchronization server 110.

ここで、クロックカウンタ値とは、演算装置のクロック周波数が進む毎にカウントされるものであり、例えば、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のタイムスタンプカウンタ（ＴＳＣ：Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ Ｃｏｕｎｔｅｒ）がある。このクロックカウンタ値は、例えば、ＲＤＴＳＣ（Ｒｅａｄ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ Ｃｏｕｎｔｅｒ）命令でカーネルを介さずに取得することができる。  Here, the clock counter value is counted each time the clock frequency of the arithmetic unit is advanced. For example, a time stamp counter (TSC: Time Stamp Counter) of a Pentium (registered trademark) CPU (Central Processing Unit) is used. is there. The clock counter value can be acquired without using the kernel by, for example, an RDTSC (Read Time Stamp Counter) instruction.

クロックカウンタ値の誤差（以後、「クロックカウンタ誤差」と記す。）は、システムコールによって得られる時刻の保有時刻誤差に比べ、１／１００以下と極めて小さい。さらに、クロックカウンタ値は、高精度な分解能を有する。従って、図１の同期通信システム１００は、従来の通信システムより誤差を大幅に低減でき、ハードウェアを増設することなく、高精度な同期を可能とする。  The error of the clock counter value (hereinafter referred to as “clock counter error”) is extremely small, that is, 1/100 or less, compared to the holding time error of the time obtained by the system call. Furthermore, the clock counter value has a highly accurate resolution. Therefore, the synchronous communication system 100 of FIG. 1 can significantly reduce errors compared to the conventional communication system, and enables highly accurate synchronization without adding hardware.

図２に、本実施形態に係る同期通信システムの第２形態の概略図を示す。図２では、保有時刻誤差を白抜き楕円形で示し、矢印の方向につれて誤差の累積が大きくなることを示す。本実施形態に係る同期通信システム１００では、同期サーバ１１０は、クライアント１２０が直列に接続され、同期情報をクライアント１２０の一部に送信し、クライアント１２０は、同期情報を未だ受信していないクライアント１２０に同期サーバ１１０から受信した又はクライアント１２０から転送された同期情報を転送することが好ましい。  In FIG. 2, the schematic of the 2nd form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment is shown. In FIG. 2, the holding time error is indicated by a white oval, and the error accumulation increases in the direction of the arrow. In the synchronous communication system 100 according to the present embodiment, the synchronization server 110 includes a client 120 connected in series and transmits synchronization information to a part of the client 120. The client 120 has not yet received the synchronization information. It is preferable to transfer the synchronization information received from the synchronization server 110 or transferred from the client 120.

図２の同期通信システム１００は、同期サーバ１１０にクライアント１２０ａが接続され、クライアント１２０ａにクライアント１２０ｂが接続され、クライアント１２０ｂにクライアント１２０ｃが直列に接続されるバス型の接続方式である。同期サーバ１１０は、クロックカウンタ誤差を含む同期情報をクライアント１２０ａに送信する。クライアント１２０ａでは、同期する際、同期情報に含まれる同期サーバ１１０のクロックカウンタ誤差に加え、クライアント１２０ａ自らのクロックカウンタ誤差が発生する。また、クライアント１２０ａは、これらのクロックカウンタ誤差を含む同期情報をクライアント１２０ｂに転送する。クライアント１２０ｂでは、同期する際、同期情報に含まれる同期サーバ１１０及びクライアント１２０ａのクロックカウンタ誤差に加え、クライアント１２０ｂ自らのクロックカウンタ誤差が発生する。また、クライアント１２０ｂでは、これらのクロックカウンタ誤差を含む同期情報をクライアント１２０ｃに転送する。クライアント１２０ｃは、同期する際、同期情報に含まれる同期サーバ１１０、クライアント１２０ａ及びクライアント１２０ｂのクロックカウンタ誤差に加え、クライアント１２０ｃ自らのクロックカウンタ誤差が発生する。  The synchronous communication system 100 of FIG. 2 is a bus type connection method in which a client 120a is connected to the synchronization server 110, a client 120b is connected to the client 120a, and a client 120c is connected in series to the client 120b. The synchronization server 110 transmits synchronization information including a clock counter error to the client 120a. When the client 120a synchronizes, a clock counter error of the client 120a itself occurs in addition to the clock counter error of the synchronization server 110 included in the synchronization information. Further, the client 120a transfers the synchronization information including these clock counter errors to the client 120b. When the client 120b synchronizes, a clock counter error of the client 120b itself occurs in addition to the clock counter error of the synchronization server 110 and the client 120a included in the synchronization information. Further, the client 120b transfers synchronization information including these clock counter errors to the client 120c. When the client 120c synchronizes, a clock counter error of the client 120c itself is generated in addition to the clock counter error of the synchronization server 110, the client 120a, and the client 120b included in the synchronization information.

図２に示すように、クライアント１２０に同期情報が転送されるにつれてクロックカウンタ誤差は累積する。しかし、クロックカウンタ誤差は極めて小さいことから、クロックカウンタ誤差が累積してもその影響は極めて少ない。従って、図２の同期通信システム１００は、誤差が累積しやすい接続方式で同期サーバ１１０とクライアント１２０が接続されている場合でも高精度な同期を可能とする。  As shown in FIG. 2, as the synchronization information is transferred to the client 120, the clock counter error accumulates. However, since the clock counter error is extremely small, even if the clock counter error accumulates, the influence is extremely small. Therefore, the synchronous communication system 100 of FIG. 2 enables highly accurate synchronization even when the synchronization server 110 and the client 120 are connected by a connection method in which errors are likely to accumulate.

図３に、本実施形態に係る同期通信システムの第３形態の概略図を示す。図３は、同期サーバ１１０にクライアント１２０が階層をもって接続された例である。同期サーバ１１０は、同期情報をクライアント１２０ａに送信する。クライアント１２０ａは、同期情報を利用して同期サーバ１１０に同期し、同期サーバ１１０から転送された同期情報をクライアント１２０ｂ及びクライアント１２０ｃにそれぞれ転送する。クライアント１２０ｂは、同期情報を利用して同期サーバ１１０に同期し、クライアント１２０ａから転送された同期情報をクライアント１２０ｄ及びクライアント１２０ｅにそれぞれ転送する。クライアント１２０ｃは、同期情報を利用して同期サーバ１１０に同期し、クライアント１２０ａから転送された同期情報をクライアント１２０ｆに転送する。また、クライアント１２０ｄ、クライアント１２０ｅ及びクライアント１２０ｆは、それぞれが同期情報を利用して同期サーバ１１０に同期する。階層をもって接続した場合でもクロックカウンタ値の誤差は累積するが、図３の同期通信システム１００は、図２の同期通信システムと同様に高精度な同期を可能とする。なお、クライアント１２０は、直接又は階層をもって接続する場合、複数であっても良い。  In FIG. 3, the schematic of the 3rd form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment is shown. FIG. 3 is an example in which the client 120 is connected to the synchronization server 110 in a hierarchy. The synchronization server 110 transmits synchronization information to the client 120a. The client 120a synchronizes with the synchronization server 110 using the synchronization information, and transfers the synchronization information transferred from the synchronization server 110 to the client 120b and the client 120c, respectively. The client 120b synchronizes with the synchronization server 110 using the synchronization information, and transfers the synchronization information transferred from the client 120a to the client 120d and the client 120e, respectively. The client 120c uses the synchronization information to synchronize with the synchronization server 110, and transfers the synchronization information transferred from the client 120a to the client 120f. Further, the clients 120d, 120e, and 120f each synchronize with the synchronization server 110 using the synchronization information. Even when the connection is made with a hierarchy, the error of the clock counter value is accumulated, but the synchronous communication system 100 of FIG. 3 enables high-accuracy synchronization as in the synchronous communication system of FIG. Note that a plurality of clients 120 may be used when connecting directly or hierarchically.

本実施形態に係る同期通信システムでは、クライアント１２０は、補正値を保存することが好ましい。クライアント１２０は、記憶手段や演算装置のレジスタに補正値を保存するため、都度、自らのクロックカウンタ値を同期情報と比較し、同期情報に対する自らのクロックカウンタ値の誤差を補う補正値を求める必要がない。従って、図３の同期通信システム１００は、クライアント１２０の負荷を軽減することができる。  In the synchronous communication system according to the present embodiment, the client 120 preferably stores the correction value. Since the client 120 stores the correction value in the register of the storage unit or the arithmetic unit, the client 120 needs to compare its own clock counter value with the synchronization information and obtain a correction value that compensates for the error of the own clock counter value with respect to the synchronization information. There is no. Therefore, the synchronous communication system 100 in FIG. 3 can reduce the load on the client 120.

図４に、本実施形態に係る同期通信システムの第４形態の概略図を示す。図４では、保有時刻誤差を斜線で網掛けした楕円形、クロックカウンタ誤差を白抜き楕円形で示し、矢印の方向につれて誤差の累積が大きくなることを示した。図４の同期通信システム１００は、同期サーバ１１０にクライアント１２０が時刻同期することが図１及び図２の同期通信システム１００と大きく異なる。本実施形態に係る同期通信システム１００では、同期サーバ１１０は、クロックカウンタ値を時刻に対応させるクロックカウンタ値−時刻対応情報をクライアント１２０に送信し、クライアント１２０は、補正値を適用した自らのクロックカウンタ値をクロックカウンタ値−時刻対応情報を用いて時刻情報に変換して同期サーバ１１０に時刻同期することが好ましい。  In FIG. 4, the schematic of the 4th form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment is shown. In FIG. 4, the holding time error is indicated by an ellipse shaded with diagonal lines, and the clock counter error is indicated by a white oval shape, indicating that the accumulated error increases in the direction of the arrow. The synchronous communication system 100 of FIG. 4 is significantly different from the synchronous communication system 100 of FIGS. 1 and 2 in that the client 120 is time synchronized with the synchronization server 110. In the synchronous communication system 100 according to the present embodiment, the synchronization server 110 transmits to the client 120 clock counter value-time association information that associates the clock counter value with time, and the client 120 uses its own clock to which the correction value is applied. It is preferable to convert the counter value to time information using the clock counter value-time correspondence information and to synchronize the time with the synchronization server 110.

クロックカウンタ値−時刻対応情報は、同期サーバ１１０において、例えば、クロックカウンタ値と同期サーバ１１０の内蔵時計から逆算することができる。図４の同期通信システム１００では、図２の同期通信システム１００と同様に同期情報を転送するにつれてクロックカウンタ誤差が累積する。また、内蔵時計を利用するため、保有時刻誤差が同期サーバ１１０及びクライアント１２０で発生する。クロックカウンタ値−時刻対応情報を送信又は転送しても保有時刻誤差は累積しないため、その影響は少ない。  The clock counter value-time correspondence information can be calculated backward in the synchronization server 110, for example, from the clock counter value and the internal clock of the synchronization server 110. In the synchronous communication system 100 of FIG. 4, clock counter errors accumulate as the synchronization information is transferred, as in the synchronous communication system 100 of FIG. In addition, since the built-in clock is used, a holding time error occurs in the synchronization server 110 and the client 120. Even if the clock counter value-time correspondence information is transmitted or transferred, the retained time error does not accumulate, so the influence is small.

クライアント１２０が同期サーバ１１０のクロックカウンタ値−時刻対応情報を用いて自らのクロックカウンタ値を時刻に変換することで、同期通信システム１００は、高精度な時刻同期が可能とする。なお、クロックカウンタ値−時刻対応情報は、同期情報と略同時に同期サーバ１１０が送信又はクライアント１２０が転送しても良く、同期情報と前後して同期サーバ１１０が送信又はクライアント１２０が転送しても良い。  When the client 120 converts its clock counter value into time using the clock counter value-time correspondence information of the synchronization server 110, the synchronous communication system 100 enables highly accurate time synchronization. Note that the clock counter value-time correspondence information may be transmitted by the synchronization server 110 or transferred by the client 120 substantially simultaneously with the synchronization information, or may be transmitted by the synchronization server 110 or transferred by the client 120 before or after the synchronization information. good.

図５に、本実施形態に係る同期通信システムの第５形態の概略図を示す。図５では、保有時刻誤差を斜線で網掛けした楕円形、クロックカウンタ誤差を白抜き楕円形、時刻補正誤差を黒塗り楕円形で示し、矢印の方向につれて誤差の累積が大きくなることを示した。図５の同期通信システム１００は、図４の同期通信システム１００と同様に時刻同期する。さらに、本実施形態に係る同期通信システム１００では、クライアント１２０は、変換した時刻情報で内蔵時計の値を書き換えることが好ましい。クライアント１２０は、都度、補正値を適用した自らのクロックカウンタ値をクロックカウンタ値−時刻対応情報を用いて時刻情報に変換する必要がなくなる。従って、図５の同期通信システム１００は、クライアント１２０の負荷を軽減することができる。なお、図５の同期通信システム１００は、クライアント１２０で内部時刻を書き換える際に保有時刻誤差と時刻補正誤差が発生する。  In FIG. 5, the schematic of the 5th form of the synchronous communication system which concerns on this embodiment is shown. In FIG. 5, the holding time error is indicated by an ellipse shaded with diagonal lines, the clock counter error is indicated by a white oval shape, and the time correction error is indicated by a black oval shape. . The synchronous communication system 100 of FIG. 5 synchronizes time in the same manner as the synchronous communication system 100 of FIG. Furthermore, in the synchronous communication system 100 according to the present embodiment, the client 120 preferably rewrites the value of the built-in clock with the converted time information. Each time, the client 120 does not need to convert its own clock counter value to which the correction value is applied into time information using the clock counter value-time correspondence information. Therefore, the synchronous communication system 100 in FIG. 5 can reduce the load on the client 120. In the synchronous communication system 100 of FIG. 5, when the internal time is rewritten by the client 120, a possessed time error and a time correction error occur.

内蔵時計としては、例えば、ＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）時計やＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）が管理するソフトウェア時計がある。  Examples of the built-in clock include a BIOS (Basic Input / Output System) clock and a software clock managed by an OS (Operation System).

以下、同期の例を詳細に説明する。図６に、Ｔｗｏ−ｗａｙ方式による同期の例を示す。Ｔｗｏ−ｗａｙ方式は、同期サーバにクライアントが時刻同期するときに、双方から時刻同期信号を送出して、互いに相手の信号を受信する方式である。図６に示すように、時刻差Δのある同期サーバとクライアントが決められた時刻に時刻信号を、ｔａｓ、ｔｂｓの時刻に送出する。この信号は、互いにｔｂｒとｔａｒに受信される。このときに数１及び数２の関係が成り立つ。ここで、ｄｂａは、クライアントから同期サーバへの伝搬遅延、ｄａｂは、同期サーバからクライアントへの伝搬遅延である。  Hereinafter, an example of synchronization will be described in detail. FIG. 6 shows an example of synchronization by the two-way method. The two-way method is a method in which when a client synchronizes time with a synchronization server, a time synchronization signal is sent from both sides and the other party's signal is received. As shown in FIG. 6, a synchronization server and a client having a time difference Δ send a time signal at times tas and tbs at a determined time. This signal is received at tbr and tar each other. At this time, the relationship of Equation 1 and Equation 2 holds. Here, dba is a propagation delay from the client to the synchronization server, and dab is a propagation delay from the synchronization server to the client.

Figure 2008142815
Figure 2008142815

Figure 2008142815
Figure 2008142815

数１及び数２により数３が求まる。  Equation 3 is obtained from Equation 1 and Equation 2.

Figure 2008142815
Figure 2008142815

従って、時刻差Δは、数４により表せる。ここで、ｄｂａとｄａｂが等しい場合、時刻差Δは、数５により表せる。数５により、四つの測定値が求まる。そして、同期サーバは、求めた時刻差Δを使用して、時刻を補正して時刻同期させることができる。  Therefore, the time difference Δ can be expressed by Equation 4. Here, when dba and dab are equal, the time difference Δ can be expressed by Equation 5. From Equation 5, four measured values are obtained. The synchronization server can correct the time and synchronize the time by using the obtained time difference Δ.

Figure 2008142815
Figure 2008142815

Figure 2008142815
Figure 2008142815

図７に、同期サーバ及びクライアント間で、基準となるクロックカウンタ値に対して、クロックカウンタの周波数偏差は合っているが、クロックカウンタの周波数が異なる場合の例を示す。なお、図７において、同期サーバ及びクライアント間の伝送遅延はないものとする。この場合、同期サーバとクライアントのクロックカウンタ値の増加速度が異なるので、クロックカウンタ値の誤差を一回合わせるだけでは、その後のクロックカウンタを同期させ続けることはできない。これを補正するために、同期サーバのクロックカウンタ値の増加速度をクライアントのクロックカウンタで測定する必要がある。  FIG. 7 shows an example in which the frequency deviation of the clock counter matches the reference clock counter value but the frequency of the clock counter is different between the synchronization server and the client. In FIG. 7, it is assumed that there is no transmission delay between the synchronization server and the client. In this case, since the rate of increase of the clock counter value of the synchronization server and that of the client are different, it is not possible to continue to synchronize the subsequent clock counters only by adjusting the error of the clock counter value once. In order to correct this, it is necessary to measure the rate of increase of the clock counter value of the synchronization server with the clock counter of the client.

図７における同期サーバのクロックカウンタ値Ｃａ１を、クライアントのクロックカウンタで測定すれば、Ｃｂｎが得られる。同様に、Ｃａ５のクロックカウンタ値を受信したときには、Ｃｂｎ＋４が得られる。したがって、同期サーバとクライアントのクロックカウンタの周波数偏差が基準となる周波数基準に対して常に一定であれば、数６が成立する。下記式６に示すように、クライアントのクロックカウンタ値がＣｂｋのときに、同期サーバのカウンタ値がＣａｍであることを求めることができる。  If the clock counter value Ca1 of the synchronous server in FIG. 7 is measured by the clock counter of the client, Cbn is obtained. Similarly, Cbn + 4 is obtained when the clock counter value of Ca5 is received. Therefore, if the frequency deviation between the clock counters of the synchronization server and the client is always constant with respect to the reference frequency reference, Equation 6 holds. As shown in the following equation 6, when the clock counter value of the client is Cbk, it can be determined that the counter value of the synchronization server is Cam.

Figure 2008142815
Figure 2008142815

同期サーバ及びクライアント間で、クロックカウンタの周波数が一致するが、クロックカウンタの周波数基準に対してクロックカウンタの周波数偏差が異なる場合にも、同期サーバ及びクライアントを同期することができる。具体的には、図７と同様に、同期サーバからクライアントにクロックカウンタ値を転送する場合、同期サーバのクロックカウンタが値Ｃａ１とＣａ５のときにクライアントに転送する。数７に示すように、この転送されたクロックカウンタ値の到着時間をクライアントのクロックカウンタで測定し、ＣｂｎとＣｂｎ＋４を得れば、クライアントのクロックカウンタ値がＣｂｋのときに、同期サーバのクロックカウンタ値がＣａｍであることを求めることができる。  The frequency of the clock counter matches between the synchronization server and the client, but the synchronization server and the client can be synchronized even when the frequency deviation of the clock counter differs from the frequency reference of the clock counter. Specifically, as in FIG. 7, when the clock counter value is transferred from the synchronization server to the client, the clock counter value of the synchronization server is transferred to the client when the values are Ca1 and Ca5. As shown in Equation 7, when the arrival time of the transferred clock counter value is measured by the client clock counter and Cbn and Cbn + 4 are obtained, the clock counter value of the synchronous server is obtained when the client clock counter value is Cbk. It can be determined that the value is Cam.

Figure 2008142815
Figure 2008142815

以上のように、本実施形態に係る同期通信システムは、同期サーバとクライアントのクロックカウンタの周波数が等しい場合だけでなく、これらが異なる場合でも、高精度な同期を可能とする。  As described above, the synchronous communication system according to the present embodiment enables highly accurate synchronization not only when the frequencies of the clock counters of the synchronization server and the client are the same, but also when they are different.

本発明に係る同期通信システムは、サーバとクライアントが同期する通信システムに利用することができ、特に、高精度な時間同期が必要となる、時刻情報が認証キーとなる時刻認証システムに利用することができる。  The synchronous communication system according to the present invention can be used for a communication system in which a server and a client synchronize, and in particular, it is used for a time authentication system in which time information is an authentication key that requires highly accurate time synchronization. Can do.

Claims (5)

同期サーバと、
前記同期サーバに接続されるクライアントと、
が同期する同期通信システムであって、
前記同期サーバは、クロックカウンタを同期情報として前記クライアントに送信し、
前記クライアントは、自らのクロックカウンタを前記同期情報と比較し、前記同期情報に対する前記自らのクロックカウンタの誤差を補う補正値を求め、前記自らのクロックカウンタに前記補正値を適用して前記同期サーバに同期することを特徴とする同期通信システム。A synchronization server;
A client connected to the synchronization server;
Is a synchronous communication system in which
The synchronization server sends a clock counter to the client as synchronization information;
The client compares its own clock counter with the synchronization information, obtains a correction value that compensates for the error of the clock counter with respect to the synchronization information, applies the correction value to the own clock counter, and Synchronous communication system characterized by being synchronized with 前記同期サーバは、前記クライアントが直列に又は階層をもって接続され、前記同期情報を前記クライアントの一部に送信し、
前記クライアントは、前記同期情報を未だ受信していないクライアントに前記同期サーバから受信した又は前記クライアントから転送された前記同期情報を転送することを特徴とする請求項１に記載の同期通信システム。The synchronization server is configured such that the clients are connected in series or in a hierarchy, and the synchronization information is transmitted to a part of the clients.
The synchronous communication system according to claim 1, wherein the client transfers the synchronization information received from the synchronization server or transferred from the client to a client that has not yet received the synchronization information. 前記クライアントは、前記補正値を保存することを特徴とする請求項１又は２に記載の同期通信システム。   The synchronous communication system according to claim 1, wherein the client stores the correction value. 前記同期サーバは、前記クロックカウンタを時刻に対応させるクロックカウンタ−時刻対応情報を前記クライアントに送信し、
前記クライアントは、前記補正値を適用した前記自らのクロックカウンタを前記クロックカウンタ−時刻対応情報を用いて時刻情報に変換して前記同期サーバに時刻同期することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の同期通信システム。The synchronization server transmits clock counter-time correspondence information that associates the clock counter with time to the client,
4. The client according to claim 1, wherein the client converts the clock counter of the client to which the correction value is applied into time information using the clock counter-time correspondence information and performs time synchronization with the synchronization server. The synchronous communication system in any one. 前記クライアントは、変換した前記時刻情報で内蔵時計の値を書き換えることを特徴とする請求項４に記載の同期通信システム。   The synchronous communication system according to claim 4, wherein the client rewrites a value of a built-in clock with the converted time information.
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