KR101875362B1 - 통신 시스템, 통신 장치 및 통신 방법 - Google Patents

통신 시스템, 통신 장치 및 통신 방법 Download PDF

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Abstract

통신 시스템은 최소 프레임의 송신에 필요로 하는 시간보다도 짧은 송신 시간 간격으로 복수의 프레임을 송신하는 제1 통신 장치와, 수신한 복수의 프레임의 수신 시간 간격이 송신 시간 간격과 일치하면, 복수의 프레임에 기초하여, 제1 통신 장치와의 타이밍 동기를 행하는 제2 통신 장치를 구비한다.

Description

통신 시스템, 통신 장치 및 통신 방법
본 발명은 타이밍 동기를 행하는 통신 시스템, 통신 장치 및 통신 방법에 관한 것이다.
네트워크 접속된 복수의 장치가 협력하여 동작하는 시스템에서는, 각 장치가 계시(計時)하는 시각을 일치시키고, 각 장치의 제어 타이밍을 일치시키는 것이 필요하다. 복수의 장치의 제어 타이밍을 일치시키는 것을, 타이밍 동기(timing synchronization)라고 칭한다.
예를 들면, 자재(資材)를 반송하면서 절단하는 시스템에 있어서, 1개의 장치가 자재를 반송하는 타이밍과, 다른 1개의 장치가 자재를 절단하는 타이밍이 일치하고 있으면, 자재의 반송 중이더라도, 자재의 원하는 지점이 절단된다.
그러나, 1개의 장치가 자재를 반송하는 타이밍과, 다른 1개의 장치가 자재를 절단하는 타이밍이 어긋나 있으면, 자재의 원하는 지점과는 상이한 지점이 절단되어 버린다.
타이밍 동기를 필요로 하는 시스템에 있어서는, 일반적으로, 타이밍 동기의 마스터인 동기 마스터 장치와, 타이밍 동기의 슬레이브인 동기 슬레이브 장치가, 미리 결정된 통신 시간 간격으로 통신을 행한다. 이것에 의해, 동기 슬레이브 장치는 동기 마스터 장치와의 타이밍 동기를 행한다.
그러나, 동기 마스터 장치의 송신 데이터의 송신 시간 간격이 변동되어, 타이밍 동기의 정밀도가 저하되는 경우가 있다. 송신 시간 간격이 변동하는 원인은, 동기 마스터 장치의 고장 또는 동기 마스터 장치 이외의 장치로부터의 외란(外亂)이 예시된다.
관련되는 기술로서 하기의 특허 문헌 1에는, 기준이 되는 시각을 나타내는 기준 시각을 송신하는 복수의 타임 마스터 장치 중 대응하는 타임 마스터 장치로부터 송신되는 기준 시각과 타임 마스터 장치로부터의 전파 지연 시간에 기초하여, 대응하는 타임 마스터 장치의 추정 시각을 산출하는 복수의 추정 시각 산출부와, 복수의 추정 시각 산출부가 산출한 복수의 추정 시각에 기초하여, 현재의 시각을 나타내는 현재 시각을 산출하는 현재 시각 산출부를 구비하고, 추정 시각 산출부는 대응하는 타임 마스터 장치로부터 송신되는 기준 시각의 수신 간격이 임계치 이상의 기준 시각을 파기하는 것을 특징으로 하는 시각 동기 장치가 기재되어 있다(청구항 5).
특허 문헌 1: 일본 특허공개 2014－235013호 공보
복수의 기기가 네트워크 접속된 시스템에서는, 프레임과 프레임의 충돌 또는 2개의 프레임 사이로의 다른 프레임의 인터럽트(interrupt)가 발생하므로, 통신 지연(communication delay)이 부정기적으로 발생한다.
특허 문헌 1에 기재된 시각 동기 장치는, 기준 시각의 수신 간격을 임계치와 비교하여, 프레임과 프레임의 충돌이 발생했다고 생각되는, 수신 간격이 긴 기준 시각을 파기(破棄)함으로써, 동기의 정밀도를 향상시키고 있다.
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 시각 동기 장치에서는, 프레임과 프레임의 충돌이 항상 발생하고 있는 경우 또는 프레임과 프레임의 충돌에 의한 수신 간격의 증대폭이 미소한 경우를 검출할 수 없으므로, 타이밍 동기의 정밀도가 저하된다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 타이밍 동기의 정밀도의 향상을 실현할 수 있는 통신 시스템을 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 최소 프레임의 송신에 필요로 하는 시간보다도 짧은 송신 시간 간격으로 복수의 프레임을 송신하는 제1 통신 장치를 구비한다. 또, 본 발명은 수신한 복수의 프레임의 수신 시간 간격이 송신 시간 간격과 일치하면, 복수의 프레임에 기초하여, 제1 통신 장치와의 타이밍 동기를 행하는 제2 통신 장치를 구비한다.
제2 통신 장치는 수신한 복수의 프레임의 수신 시간 간격이 송신 시간 간격보다 짧아진 것을 검지할 수 있다.
본 발명에 따른 통신 시스템은, 타이밍 동기의 정밀도의 향상을 실현할 수 있다고 하는 효과를 달성한다.
도 1은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 동기 마스터 통신 장치의 기능 블록을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 동기 마스터 통신 장치의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 동기 슬레이브 통신 장치의 기능 블록을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 동기 슬레이브 통신 장치의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 동기 마스터 통신 장치의 처리를 나타내는 순서도이다.
도 7은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템에서 송수신되는 프레임의 포맷을 나타내는 도면이다.
도 8은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 동기 슬레이브 통신 장치의 처리를 나타내는 순서도이다.
도 9는 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 통신의 제1 타이밍예를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 통신의 제2 타이밍예를 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 통신의 제3 타이밍예를 나타내는 도면이다.
도 12는 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 허브의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 따른 통신 시스템, 통신 장치 및 통신 방법을 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1.
도 1은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
통신 시스템(1)은 복수의 프레임을 송신하는 동기 마스터 통신 장치(2)와, 동기 마스터 통신 장치(2)에 케이블(C1)을 통해서 접속되어, 동기 마스터 통신 장치(2)로부터 수신한 복수의 프레임을 전송하는 허브(3)와, 허브(3)에 케이블(C2)을 통해서 접속되어, 동기 마스터 통신 장치(2)로부터 송신된 복수의 프레임을 허브(3)로부터 수신하고, 복수의 프레임에 기초하여, 동기 마스터 통신 장치(2)와의 타이밍 동기를 행하는 동기 슬레이브 통신 장치(4)를 포함한다.
동기 마스터 통신 장치(2)가 본 발명의 제1 통신 장치에 대응한다. 동기 슬레이브 통신 장치(4)가 본 발명의 제2 통신 장치에 대응한다.
동기 마스터 통신 장치(2)는 프레임의 목적지 MAC(Media Access Control) 어드레스 필드 내에 동기 슬레이브 통신 장치(4)의 MAC 어드레스가 격납된 프레임을, 허브(3)에 송신한다.
허브(3)는 동기 마스터 통신 장치(2)로부터 수신한 프레임의 목적지 MAC 어드레스 필드 내에 격납되어 있는 MAC 어드레스를 참조하여, 프레임의 목적지가 동기 슬레이브 통신 장치(4)라고 판정하고, 동기 마스터 통신 장치(2)로부터 수신한 프레임을 동기 슬레이브 통신 장치(4)에 전송한다.
또한, 통신 시스템(1)은 허브(3)에 케이블(C3)을 통해서 접속된 통신 장치(5)와, 허브(3)에 케이블(C4)을 통해서 접속된 통신 장치(6)를 포함한다.
통신 장치(5)는 프레임의 목적지 MAC 어드레스 필드 내에 통신 장치(6)의 MAC 어드레스가 격납된 프레임을, 허브(3)에 송신한다.
허브(3)는 통신 장치(5)로부터 수신한 프레임의 목적지 MAC 어드레스 필드 내에 격납된 MAC 어드레스를 참조하여, 프레임의 목적지가 통신 장치(6)라고 판정하고, 통신 장치(5)로부터 수신한 프레임을 통신 장치(6)에 전송한다.
도 2는 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 동기 마스터 통신 장치의 기능 블록을 나타내는 도면이다.
동기 마스터 통신 장치(2)는 복수의 프레임을 생성하는 프레임 생성부(21)와, 복수의 프레임 사이의 송신 시간 간격을 측정하는 송신 시간 간격 측정부(22)와, 최소 프레임의 송신에 필요로 하는 시간보다도 짧은 송신 시간 간격으로 복수의 프레임을 동기 슬레이브 통신 장치(4)에 송신하는 송신부(23)를 포함한다.
최소 프레임 및 최소 프레임의 송신에 필요로 하는 시간에 대해서는, 다음에 설명한다.
송신 시간 간격은 1개의 프레임의 송신 완료 타이밍과, 다음 프레임의 송신 개시 타이밍 사이의 시간 간격이다.
도 3은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 동기 마스터 통신 장치의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
동기 마스터 통신 장치(2)는 송신부(23)와, CPU(Central Processing Unit)(24)와, 기억부(25)를 포함한다. 송신부(23), CPU(24) 및 기억부(25)는, 버스(B1)를 통해서 접속되어 있다.
기억부(25)는 프레임 생성 프로그램(26)과, 송신 시간 간격 측정 프로그램(27)을 기억한다. 기억부(25)는 플래쉬 메모리(등록 상표)가 예시된다.
프레임 생성 프로그램(26)은 복수의 프레임을 생성하기 위한 프로그램이다. CPU(24)가 프레임 생성 프로그램(26)을 실행함으로써, 복수의 프레임을 생성하는 프레임 생성부(21)가 실현된다.
프레임 생성부(21)는 복수의 프레임 사이의 송신 시간 간격이 최소 프레임의 송신에 필요로 하는 시간보다도 짧아지도록, 복수의 프레임을 생성한다.
송신 시간 간격 측정 프로그램(27)은 복수의 프레임 사이의 송신 시간 간격을 측정하기 위한 프로그램이다. CPU(24)가 송신 시간 간격 측정 프로그램(27)을 실행함으로써, 복수의 프레임 사이의 송신 시간 간격을 측정하는 송신 시간 간격 측정부(22)가 실현된다.
송신부(23)는 OSI 참조 모델(Open Systems Interconnection reference model, ISO(International Organization for Standardization)/IEC(International Electrotechnical Commission) 7498)의 제1 층인 물리층을 담당하는 물리층 회로이다.
통신의 물리층은 Ethernet(등록 상표, IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers,Inc.) 802.3)이 예시된다.
송신부(23)는 케이블(C1)을 통해서, 허브(3)에 접속되어 있다.
송신부(23)는 최소 프레임의 송신에 필요로 하는 시간보다도 짧은 송신 시간 간격으로 복수의 프레임을 동기 슬레이브 통신 장치(4)로 송신한다.
실시 형태 1에서는, 통신의 물리층은 하기의 특징을 가진다.
첫째로, 통신의 물리층은 분기 가능하다. 예를 들면, 제1 기기와, 제1 기기와 통신을 행하는 제2 기기 외에, 제3 기기가 통신의 물리층에 접속 가능하다.
둘째로, 1개의 통신이 실시 중인 경우에는, 다른 1개의 통신은 대기하게 된다. 예를 들면, 제1 기기와 제2 기기 사이의 통신이 실시 중인 경우에는, 제3 기기와 제4 기기 사이의 통신은 대기하게 된다.
셋째로, 최소 프레임의 송신에 필요로 하는 시간을 규정할 수 있다. 최소 프레임이란, 프레임 길이가 최소가 되는 프레임이다. Ethernet(등록 상표)에서는, 최소 프레임이 64바이트 길이이다. 따라서, Ethernet(등록 상표)에서는, 최소 프레임의 송신에 필요로 하는 시간은, 64바이트를 통신 비트 레이트(bit rate)로 나눈 값으로 규정할 수 있다. 통신 비트 레이트는 100Mbps(bit per second) 또는 1000Mbps가 예시된다.
Ethernet(등록 상표)은 통신의 물리층의 예시이며, 최소 프레임은 64바이트로 한정되지 않는다.
넷째로, 프레임의 충돌이 없는 조건하에서는, 통신 지연은 일정하다. 예를 들면, 제1 기기와 제2 기기의 사이에서 통신을 실시 중에, 제3 기기와 제4 기기의 사이에서 통신이 발생하지 않으면, 프레임의 충돌이 발생하지 않는다. 프레임의 충돌이 발생하지 않는 경우는, 제1 기기와 제2 기기 사이에서의 통신 지연은, 일정하다.
도 4는 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 동기 슬레이브 통신 장치의 기능 블록을 나타내는 도면이다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는 복수의 프레임을 수신하는 수신부(41)와, 복수의 프레임 사이의 수신 시간 간격을 측정하는 수신 시간 간격 측정부(42)와, 수신 시간 간격이 송신 시간 간격과 일치하면, 복수의 프레임에 기초하여, 동기 마스터 통신 장치(2)와의 타이밍 동기를 행하는 동기부(43)를 포함한다.
수신 시간 간격은 1개의 프레임의 수신 완료 타이밍과, 다음 프레임의 수신 개시 타이밍 사이의 시간 간격이다.
도 5는 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 동기 슬레이브 통신 장치의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는 수신부(41)와, CPU(44)와, 기억부(45)를 포함한다. 수신부(41), CPU(44) 및 기억부(45)는, 버스(B3)를 통해서 접속되어 있다.
수신부(41)는 OSI 참조 모델의 제1 층인 물리층을 담당하는 물리층 회로이다. 수신부(41)는 케이블(C2)을 통해서, 허브(3)에 접속되어 있다.
기억부(45)는 수신 시간 간격 측정 프로그램(46)과, 동기 프로그램(47)을 기억한다. 기억부(45)는 플래쉬 메모리(등록 상표)가 예시된다.
수신 시간 간격 측정 프로그램(46)은 복수의 프레임 사이의 수신 시간 간격을 측정하기 위한 프로그램이다.
CPU(44)가 수신 시간 간격 측정 프로그램(46)을 실행함으로써, 복수의 프레임 사이의 수신 시간 간격을 측정하는 수신 시간 간격 측정부(42)가 실현된다.
동기 프로그램(47)은 수신 시간 간격이 송신 시간 간격과 일치하면, 복수의 프레임에 기초하여, 동기 마스터 통신 장치(2)와의 타이밍 동기를 행하기 위한 프로그램이다.
CPU(44)가 동기 프로그램(47)을 실행함으로써, 수신 시간 간격이 송신 시간 간격과 일치하면, 복수의 프레임에 기초하여, 동기 마스터 통신 장치(2)와의 타이밍 동기를 행하는 동기부(43)가 실현된다.
다음에 실시 형태 1에 따른 통신 시스템(1)의 동작에 대해 설명한다.
도 6은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 동기 마스터 통신 장치의 처리를 나타내는 순서도이다. 동기 마스터 통신 장치(2)는 타이밍 동기의 개시 요구를 받으면, 도 6에 나타내는 처리를 개시한다.
프레임 생성부(21)는, 스텝 S100에 있어서, 타이밍 동기를 위한 동기 신호를 생성한다. 동기 신호는 타이밍 동기의 기준이 되는 동기 마스터 통신 장치(2)의 기준 시각의 신호가 예시된다. 동기 슬레이브 통신 장치(4)는 동기 신호에 통신 지연 시간을 더한 시각을 동기 마스터 통신 장치(2)로부터 프레임을 수신한 타이밍으로 설정함으로써, 타이밍 동기를 행할 수 있다.
프레임 생성부(21)는, 스텝 S102에 있어서, 복수의 프레임 F1 및 프레임 F2를 생성한다. 프레임 생성부(21)는 프레임 F1과 프레임 F2 사이의 송신 시간 간격이 통신의 물리층에서 최소 프레임의 송신에 필요로 하는 시간보다도 짧아지도록, 프레임 F1 및 프레임 F2를 생성한다.
도 7은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템에서 송수신되는 프레임의 포맷을 나타내는 도면이다.
프레임 F1 및 프레임 F2는, 목적지 MAC 어드레스 필드(52)와, 송신원 MAC 어드레스 필드(53)와, 타입 필드(54)와, 데이터 필드(55)와, FCS(Frame Check Sequence) 필드(56)를 포함한다.
목적지 MAC 어드레스 필드(52)는 6바이트 길이이며, 동기 슬레이브 통신 장치(4)의 MAC 어드레스가 격납된다.
송신원 MAC 어드레스 필드(53)는 6바이트 길이이며, 동기 마스터 통신 장치(2)의 MAC 어드레스가 격납된다.
타입 필드(54)는 통신의 물리층보다도 상위층의 프로토콜을 특정하는 비트열(bit string)이 격납된다.
데이터 필드(55)는 46바이트 길이에서부터 1500바이트 길이까지의 가변 길이이며, 송신하는 데이터가 격납된다.
프레임 생성부(21)는 스텝 S100에서 생성한 동기 신호를, 프레임 F1의 데이터 필드(55) 내에 격납한다.
또한, 동기 마스터 통신 장치(2)가, 도 6에 나타내는 처리를 개시하기 전에, 동기 신호를 미리 동기 슬레이브 통신 장치(4)에 보내 두어도 된다.
프레임 F2의 데이터 필드(55)에는, 송신 시간 간격 측정부(22)에 의해서 측정되는 송신 시간 간격 T0가 격납된다.
FCS 필드(56)는 4바이트 길이이며, 프레임 F1 또는 프레임 F2에 전송 에러가 없는지를 조사하기 위한 비트열이 격납된다. FCS 필드(56) 내에는, 목적지 MAC 어드레스 필드(52), 송신원 MAC 어드레스 필드(53), 타입 필드(54) 및 데이터 필드(55)에 격납되어 있는 비트열로부터 계산된 CRC(Cyclic Redundancy Check)가 격납된다.
따라서, 프레임 F1 및 프레임 F2의 프레임 길이는, 최소로 64바이트이고, 최대로 1518바이트이다.
다시 도 6을 참조하면, 송신 시간 간격 측정부(22)는, 스텝 S104에 있어서, 프레임 F1과 프레임 F2 사이의 송신 시간 간격 T0를 측정한다. 송신 시간 간격 측정부(22)는 측정한 송신 시간 간격 T0를, 프레임 F2의 데이터 필드(55) 내에 격납한다.
송신부(23)는, 스텝 S106에 있어서, 프레임 F1 및 프레임 F2를 송신 시간 간격 T0로 송신하고, 처리를 종료한다.
또한, 도 6의 순서도에서는, 송신부(23)가 실행하는 스텝 S106은, 송신 시간 간격 측정부(22)가 실행하는 스텝 S104 후에, 기재되어 있다. 그러나, 실제로는, 송신 시간 간격 측정부(22)와 송신부(23)는, 병행하여 동작하고 있다.
따라서, 송신 시간 간격 측정부(22)는 송신부(23)의 프레임 F1 및 프레임 F2의 송신 상황을 감시함으로써, 프레임 F1과 프레임 F2 사이의 송신 시간 간격 T0를 측정할 수 있다. 송신 시간 간격 측정부(22)는 측정한 송신 시간 간격 T0를 프레임 F2의 데이터 필드(55) 내에 격납한다.
도 8은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 동기 슬레이브 통신 장치의 처리를 나타내는 순서도이다.
수신부(41)는, 스텝 S200에 있어서, 프레임 F1 및 프레임 F2를 허브(3)로부터 수신한다.
수신 시간 간격 측정부(42)는, 스텝 S202에 있어서, 프레임 F1과 프레임 F2 사이의 수신 시간 간격 T를 측정한다.
동기부(43)는, 스텝 S204에 있어서, 수신 시간 간격 T가 프레임 F2의 데이터 필드(55) 내에 격납되어 있는 송신 시간 간격 T0과 일치하고 있는지 여부를 판정한다. 동기부(43)는 수신 시간 간격 T가 송신 시간 간격 T0과 일치하고 있다고 판정하면(스텝 S204에서 Yes), 처리를 스텝 S206으로 진행한다. 동기부(43)는 수신 시간 간격 T가 송신 시간 간격 T0과 일치하고 있지 않다고 판정하면(스텝 S204에서 No), 처리를 종료한다.
동기부(43)는, 스텝 S206에 있어서, 프레임 F1 및 프레임 F2에 기초하여, 동기 마스터 통신 장치(2)와의 타이밍 동기를 행한다.
도 9는 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 통신의 제1 타이밍예를 나타내는 도면이다.
동기 마스터 통신 장치(2)는, 타이밍 t0에 있어서, 프레임 F1의 허브(3)로의 송신을 개시한다. 허브(3)는 동기 마스터 통신 장치(2)로부터의 프레임 F1의 수신을 개시하면, 타이밍 t1에 있어서, 프레임 F1의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 개시한다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t2에 있어서, 허브(3)로부터의 프레임 F1의 수신을 개시한다.
동기 마스터 통신 장치(2)는, 타이밍 t3에 있어서, 프레임 F1의 허브(3)로의 송신을 종료한다. 허브(3)는 동기 마스터 통신 장치(2)로부터의 프레임 F1의 수신을 종료하면, 타이밍 t4에 있어서, 프레임 F1의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 종료한다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t5에 있어서, 허브(3)로부터의 프레임 F1의 수신을 종료한다.
동기 마스터 통신 장치(2)는, 타이밍 t3에서부터 송신 시간 간격 T0 후의 타이밍 t6에 있어서, 프레임 F2의 허브(3)로의 송신을 개시한다.
실시 형태 1에서는, 송신 시간 간격 T0은 최소 프레임의 송신에 필요로 하는 시간보다도 짧다.
허브(3)는 동기 마스터 통신 장치(2)로부터의 프레임 F2의 수신을 개시하면, 타이밍 t7에 있어서, 프레임 F2의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 개시한다.
통신 장치(5) 또는 통신 장치(6)가 프레임을 송신하지 않고, 프레임 F1 및 프레임 F2로의 충돌 또는 인터럽트가 발생하지 않으면, 네트워크에서의 지연은 일정하므로, 타이밍 t4와 타이밍 t7 사이의 시간 간격은, 송신 시간 간격 T0과 일치한다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t8에 있어서, 허브(3)로부터의 프레임 F2의 수신을 개시한다.
통신 장치(5) 또는 통신 장치(6)가 프레임을 송신하지 않고, 프레임 F1 및 프레임 F2로의 충돌 또는 인터럽트가 발생하지 않으면, 네트워크에서의 지연은 일정하므로, 타이밍 t5와 타이밍 t8 사이의 수신 시간 간격 T는, 송신 시간 간격 T0과 일치한다.
동기 마스터 통신 장치(2)는, 타이밍 t9에 있어서, 프레임 F2의 허브(3)로의 송신을 종료한다.
허브(3)는 동기 마스터 통신 장치(2)로부터의 프레임 F2의 수신을 종료하면, 타이밍 t10에 있어서, 프레임 F2의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 종료한다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t11에 있어서, 허브(3)로부터의 프레임 F2의 수신을 종료한다.
제1 타이밍예에서는, 동기 슬레이브 통신 장치(4)의 동기부(43)는, 타이밍 t5와 타이밍 t8의 사이인 수신 시간 간격 T가, 프레임 F2의 데이터 필드(55) 내에 격납되어 있는 송신 시간 간격 T0과 일치하고 있다고 판정하고, 타이밍 t0과 타이밍 t2 사이의 통신 지연 시간 Td 및 프레임 F1의 데이터 필드(55) 내에 격납되어 있는 동기 신호에 기초하여, 타이밍 동기를 행한다.
구체적으로는, 동기 슬레이브 통신 장치(4)의 동기부(43)는, 프레임 F1의 데이터 필드(55) 내에 격납되어 있는 동기 신호인 기준 시각에, 통신 지연 시간 Td를 가산한 시각을, 타이밍 t2에 있어서의 동기 슬레이브 통신 장치(4)의 시각으로 설정한다.
제1 타이밍예에서는, 동기 마스터 통신 장치(2)가 프레임 F1의 송신을 개시하는 타이밍 t0에서부터, 동기 슬레이브 통신 장치(4)가 프레임 F2의 수신을 종료하는 타이밍 t11까지의 사이에, 통신 장치(5) 또는 통신 장치(6)가 프레임을 송신하지 않고, 프레임 F1 및 프레임 F2로의 충돌 또는 인터럽트가 발생하고 있지 않다. 따라서, 타이밍 t0과 동기 슬레이브 통신 장치(4)가 프레임 F1의 수신을 개시하는 타이밍 t2 사이의 통신 지연 시간 Td는, 일정하다.
따라서 동기 슬레이브 통신 장치(4)는 타이밍 동기를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
도 10은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 통신의 제2 타이밍예를 나타내는 도면이다.
동기 마스터 통신 장치(2)는, 타이밍 t20에 있어서, 프레임 F1의 허브(3)로의 송신을 개시한다.
허브(3)는, 타이밍 t20에 있어서, 통신 장치(5)로부터 통신 장치(6)로의 프레임 C의 전송을 행하고 있다. 즉, 프레임 C와, 프레임 F1의 충돌이 발생한다.
따라서, 허브(3)는, 타이밍 t20에 있어서, 프레임 F1의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 개시할 수 없다.
허브(3)는, 타이밍 t21에 있어서, 통신 장치(5)로부터 통신 장치(6)로의 프레임 C의 전송을 종료한다.
허브(3)는, 타이밍 t22에 있어서, 프레임 F1의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 개시한다.
동기 마스터 통신 장치(2)는, 타이밍 t23에 있어서, 프레임 F1의 허브(3)로의 송신을 종료한다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t23에 있어서, 허브(3)로부터의 프레임 F1의 수신을 개시한다.
동기 마스터 통신 장치(2)는, 타이밍 t23에서부터 송신 시간 간격 T0 후의 타이밍 t24에 있어서, 프레임 F2의 허브(3)로의 송신을 개시한다.
허브(3)는, 타이밍 t25에 있어서, 프레임 F1의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 종료한다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t26에 있어서, 허브(3)로부터의 프레임 F1의 수신을 종료한다.
허브(3)는 프레임 F1의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 종료하는 타이밍 t25 보다도 앞의 타이밍 t24에 있어서, 프레임 F2의 수신을 개시하고 있다. 따라서, 허브(3)는, 타이밍 t26에 있어서, 프레임 F2의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 개시한다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t27에 있어서, 허브(3)로부터의 프레임 F2의 수신을 개시한다.
따라서, 허브(3)가 프레임 F1의 전송을 종료하는 타이밍 t25와, 허브(3)가 프레임 F2의 전송을 개시하는 타이밍 t26 사이의 전송 시간 간격 T는, 송신 시간 간격 T0 보다도 짧아진다. 또, 동기 슬레이브 통신 장치(4)가 프레임 F1의 수신을 종료하는 타이밍 t26와, 동기 슬레이브 통신 장치(4)가 프레임 F2의 수신을 개시하는 타이밍 t27 사이의 수신 시간 간격 T는, 송신 시간 간격 T0 보다도 짧아진다.
동기 마스터 통신 장치(2)는, 타이밍 t28에 있어서, 프레임 F2의 허브(3)로의 송신을 종료한다.
허브(3)는, 타이밍 t29에 있어서, 프레임 F2의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 종료한다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t30에 있어서, 허브(3)로부터의 프레임 F2의 수신을 종료한다.
제2 타이밍예에서는, 허브(3)가, 동기 마스터 통신 장치(2)가 프레임 F1의 송신을 개시하는 타이밍 t20에 있어서, 통신 장치(5)로부터 통신 장치(6)로의 프레임 C의 전송을 행하고 있다. 따라서, 타이밍 t20와, 동기 슬레이브 통신 장치(4)가 프레임 F1의 수신을 개시하는 타이밍 t23 사이의 통신 지연 시간 Td는, 도 9에 나타내는 제1 타이밍 예의 통신 지연 시간 Td 보다도 길어져 버린다.
허브(3)가 타이밍 t20에 있어서 통신 장치(5)로부터 통신 장치(6)로의 프레임 C의 전송을 행하고 있는 것에 의한 영향은, 통신 지연 시간 Td가 제1 타이밍예에 비해 길어지는 것과, 수신 시간 간격 T가 제1 타이밍예에 비해 짧아지는 것이다. 따라서, 제2 타이밍예에서는, 동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 동기를 높은 정밀도로 행할 수 없다.
이에, 제2 타이밍예에서는, 동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t26와 타이밍 t27 사이의 수신 시간 간격 T가 프레임 F2의 데이터 필드(55)에 격납된 송신 시간 간격 T0과 일치하고 있지 않는다고 판정함으로써, 타이밍 동기를 높은 정밀도로 행할 수 없다고 판정할 수 있다. 따라서, 제2 타이밍예에서는, 동기 슬레이브 통신 장치(4)는 타이밍 동기를 행하지 않는다.
도 11은 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 통신의 제3 타이밍예를 나타내는 도면이다.
동기 마스터 통신 장치(2)는, 타이밍 t40에 있어서, 프레임 F1의 허브(3)로의 송신을 개시한다.
허브(3)는, 타이밍 t40에 있어서, 통신 장치(5)로부터 통신 장치(6)로의 프레임 C1의 전송을 행하고 있다. 즉, 프레임 C1과, 프레임 F1의 충돌이 발생한다.
따라서, 허브(3)는, 타이밍 t40에 있어서, 프레임 F1의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 개시할 수 없다.
허브(3)는, 타이밍 t41에 있어서, 통신 장치(5)로부터 통신 장치(6)로의 프레임 C1의 전송을 종료한다.
허브(3)는, 타이밍 t42에 있어서, 프레임 F1의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 개시한다.
동기 마스터 통신 장치(2)는, 타이밍 t43에 있어서, 프레임 F1의 허브(3)로의 송신을 종료한다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t44에 있어서, 허브(3)로부터의 프레임 F1의 수신을 개시한다.
동기 마스터 통신 장치(2)는, 타이밍 t43에서부터 송신 시간 간격 T0 후의 타이밍 t45에 있어서, 프레임 F2의 허브(3)로의 송신을 개시한다.
허브(3)는, 타이밍 t46에 있어서, 프레임 F1의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 종료한다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t47에 있어서, 허브(3)로부터의 프레임 F1의 수신을 종료한다.
허브(3)는, 타이밍 t47에 있어서, 통신 장치(5)로부터 수신한 프레임 C2의 통신 장치(6)로의 전송을 개시한다. 즉, 프레임 F1과 프레임 F2의 사이에 프레임 C2의 인터럽트가 발생한다.
따라서, 허브(3)가 프레임 F1의 전송을 종료하는 타이밍 t46와, 허브(3)가 프레임 F2의 전송을 개시하는 타이밍 t50 사이의 전송 시간 간격 T는, 송신 시간 간격 T0 보다도 길어진다.
동기 마스터 통신 장치(2)는, 타이밍 t48에 있어서, 프레임 F2의 송신을 종료한다.
허브(3)는, 타이밍 t49에 있어서, 통신 장치(5)로부터 통신 장치(6)로의 프레임 C2의 전송을 종료한다.
허브(3)는, 타이밍 t50에 있어서, 프레임 F2의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 개시한다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t51에 있어서, 허브(3)로부터의 프레임 F2의 수신을 개시한다.
따라서, 동기 슬레이브 통신 장치(4)가 프레임 F1의 수신을 종료하는 타이밍 t47와, 동기 슬레이브 통신 장치(4)가 프레임 F2의 수신을 개시하는 타이밍 t51 사이의 수신 시간 간격 T는, 송신 시간 간격 T0 보다도 길어진다.
허브(3)는, 타이밍 t52에 있어서, 프레임 F2의 동기 슬레이브 통신 장치(4)로의 전송을 종료한다.
동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t53에 있어서, 허브(3)로부터의 프레임 F2의 수신을 종료한다.
제3 타이밍예에서는, 허브(3)가, 동기 마스터 통신 장치(2)가 프레임 F1의 송신을 개시하는 타이밍 t40에 있어서, 통신 장치(5)로부터 통신 장치(6)로의 프레임 C1의 전송을 행하고 있다. 따라서, 타이밍 t40와, 동기 슬레이브 통신 장치(4)가 프레임 F1의 수신을 개시하는 타이밍 t44 사이의 통신 지연 시간 Td는, 도 9에 나타내는 제1 타이밍 예의 통신 지연 시간 Td 보다도 길어져 버린다. 따라서, 제3 타이밍예에서는, 동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 동기를 높은 정밀도로 행할 수 없다.
또한, 프레임 C2의 프레임 길이가 매우 짧은 경우에, 수신 시간 간격 T가 송신 시간 간격 T0에 우연히 일치해 버리는 경우도 생각할 수 있다.
그렇지만, 동기 마스터 통신 장치(2)는, 최소 프레임의 송신에 필요로 하는 시간보다도 짧은 송신 시간 간격 T0로, 프레임 F1 및 프레임 F2를 송신한다. 따라서, 만약 프레임 C2가 최소 프레임이었을 경우에도, 수신 시간 간격 T는 송신 시간 간격 T0 보다도 반드시 길어진다.
이에, 제3 타이밍예에서는, 동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 t47와 타이밍 t51 사이의 수신 시간 간격 T가, 프레임 F2의 데이터 필드(55)에 격납된 송신 시간 간격 T0과 일치하고 있지 않는다고 판정함으로써, 타이밍 동기를 높은 정밀도로 행할 수 없다고 판정할 수 있다. 따라서, 제3 타이밍예에서는, 동기 슬레이브 통신 장치(4)는, 타이밍 동기를 행하지 않는다.
또한, 제3 타이밍예에서는, 프레임 C1과 프레임 F1의 충돌과, 프레임 F1과 프레임 F2 사이의 프레임 C2의 인터럽트의 양방이 발생했을 경우에 대해 설명했지만, 프레임 F1과 프레임 F2 사이의 프레임 C2의 인터럽트만이 발생했을 경우도 마찬가지이다.
이상 설명한 것처럼, 실시 형태 1에 따른 통신 시스템(1)은, 제1 타이밍예에서 예시한, 타이밍 동기를 높은 정밀도로 행할 수 있는 경우만 타이밍 동기를 행하고, 제2 및 제3 타이밍예에서 예시한, 타이밍 동기를 높은 정밀도로 행할 수 없는 경우는 타이밍 동기를 행하지 않는다.
따라서, 통신 시스템(1)은 타이밍 동기의 정밀도의 향상을 실현할 수 있다.
또한, 상기에서는, 동기 슬레이브 통신 장치(4)가 동기 마스터 통신 장치(2)와의 타이밍 동기를 행하는 것으로 했지만, 허브(3)가 동기 마스터 통신 장치(2)와의 타이밍 동기를 행할 수도 있다.
도 12는 실시 형태 1에 따른 통신 시스템의 허브의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
허브(3)는 통신부(31－1, 31－2, 31－3 및 31－4)와, CPU(32)와, 기억부(33)를 포함한다. 통신부(31－1, 31－2, 31－3 및 31－4), CPU(32) 및 기억부(33)는, 버스 B2를 통해서 접속되어 있다.
통신부(31－1, 31－2, 31－3 및 31－4)의 각각은, OSI 참조 모델의 제1 층인 물리층을 담당하는 물리층 회로이다. 통신부(31－1)는 케이블(C1)을 통해서, 동기 마스터 통신 장치(2)에 접속되어 있다. 통신부(31－2)는, 케이블(C2)을 통해서, 동기 슬레이브 통신 장치(4)에 접속되어 있다. 통신부(31－3)는 케이블(C3)을 통해서, 통신 장치(5)에 접속되어 있다. 통신부(31－4)는 케이블(C4)을 통해서, 통신 장치(6)에 접속되어 있다.
기억부(33)는 전송 프로그램(35)과, 수신 시간 간격 측정 프로그램(46)과, 동기 프로그램(47)을 기억한다. 기억부(33)는 플래쉬 메모리(등록 상표)가 예시된다.
전송 프로그램(35)은 통신부(31－1, 31－2, 31－3 또는 31－4)에서 수신한 프레임의 목적지 MAC 어드레스 필드 내에 격납되어 있는 MAC 어드레스를 참조하여, 수신한 프레임을 목적지의 통신 장치에 전송하기 위한 프로그램이다.
CPU(32)가 전송 프로그램(35)을 실행함으로써, 통신부(31－1, 31－2, 31－3 또는 31－4)에서 수신한 프레임을 목적지의 통신 장치에 전송하는 전송부(34)가 실현된다.
CPU(32)가 수신 시간 간격 측정 프로그램(46)을 실행함으로써, 복수의 프레임 사이의 수신 시간 간격을 측정하는 수신 시간 간격 측정부(42)가 실현된다.
CPU(32)가 동기 프로그램(47)을 실행함으로써, 수신 시간 간격이 송신 시간 간격과 일치하면, 복수의 프레임에 기초하여, 동기 마스터 통신 장치(2)와의 타이밍 동기를 행하는 동기부(43)가 실현된다.
허브(3)는, 상기 구성에 의해, 동기 마스터 통신 장치(2)와의 타이밍 동기를 행할 수 있다.
이상의 실시 형태에 나타낸 구성은, 본 발명의 내용의 일례를 나타내는 것이며, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.
1: 통신 시스템 2: 동기 마스터 통신 장치
3: 허브 4: 동기 슬레이브 통신 장치
5, 6: 통신 장치 21: 프레임 생성부
22: 송신 시간 간격 측정부 23: 송신부
24, 32, 44: CPU 25, 33, 45: 기억부
41: 수신부 42: 수신 시간 간격 측정부
43: 동기부

Claims (7)

  1. 최소 프레임의 송신에 필요로 하는 시간보다도 짧은 송신 시간 간격으로 복수의 프레임을 송신하는 제1 통신 장치와,
    수신한 상기 복수의 프레임의 수신 시간 간격이 상기 송신 시간 간격과 일치하면, 상기 복수의 프레임에 기초하여, 상기 제1 통신 장치와의 타이밍 동기를 행하는 제2 통신 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 송신 시간 간격은, 1개의 프레임의 송신 완료 타이밍과, 다음 프레임의 송신 개시 타이밍 사이의 시간 간격이며,
    상기 수신 시간 간격은, 1개의 프레임의 수신 완료 타이밍과, 다음 프레임의 수신 개시 타이밍 사이의 시간 간격인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 통신 장치는,
    상기 복수의 프레임을 생성하는 프레임 생성부와,
    상기 송신 시간 간격을 측정하여 상기 프레임에 격납하는 프레임 간격 측정부와,
    상기 복수의 프레임을 상기 송신 시간 간격으로 송신하는 송신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 통신 장치는,
    상기 복수의 프레임을 수신하는 수신부와,
    상기 수신 시간 간격을 측정하는 프레임 간격 측정부와,
    상기 수신 시간 간격이 상기 송신 시간 간격과 일치하면, 상기 복수의 프레임에 기초하여, 상기 제1 통신 장치와의 타이밍 동기를 행하는 동기부를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  5. 최소 프레임을 송신하는 시간보다도 짧은 송신 시간 간격으로 복수의 프레임을 송신하는 다른 통신 장치로부터, 상기 복수의 프레임을 수신하여, 상기 복수의 프레임의 수신 시간 간격이 상기 송신 시간 간격과 일치하면, 상기 복수의 프레임에 기초하여, 상기 다른 통신 장치와의 타이밍 동기를 행하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  6. 최소 프레임을 송신하는 시간보다도 짧은 송신 시간 간격으로 복수의 프레임을 다른 통신 장치로 송신하는 통신 장치로서,
    상기 다른 통신 장치는, 상기 복수의 프레임을 수신하여, 상기 복수의 프레임의 수신 시간 간격이 상기 송신 시간 간격과 일치하면, 상기 복수의 프레임에 기초하여, 상기 통신 장치와의 타이밍 동기를 행하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  7. 제1 통신 장치와, 상기 제1 통신 장치와 통신하는 제2 통신 장치를 구비하는 통신 시스템에 의해 실행되는 방법으로서,
    상기 제1 통신 장치가, 최소 프레임의 송신에 필요로 하는 시간보다도 짧은 송신 시간 간격으로 복수의 프레임을 송신하는 스텝과
    상기 제2 통신 장치가, 수신한 상기 복수의 프레임의 수신 시간 간격이 상기 송신 시간 간격과 일치하면, 상기 복수의 프레임에 기초하여, 상기 제1 통신 장치와의 타이밍 동기를 행하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
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