WO2012114517A1 - マスタ装置及びスレーブ装置及び時刻同期方法 - Google Patents

マスタ装置及びスレーブ装置及び時刻同期方法 Download PDF

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WO2012114517A1
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notification
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master device
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康臣 安藤
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a time synchronization technique for synchronizing time between a plurality of communication devices.
  • the procedure of time synchronization in the conventional synchronization system is composed of five stages: (1) delay measurement, (2) offset calculation, (3) notification, (4) confirmation, and (5) synchronous operation. This is implemented as an operation (for example, Patent Document 1). This will be specifically described below.
  • a communication device (referred to as a master device) holding a time serving as a reference for synchronization measures a transmission line delay to another communication device (referred to as a slave device). This is because more accurate synchronization can be realized by measuring the transmission line delay.
  • a slave device In the star-type, tree-type, line-type, and mixed connection modes, one or more slave devices exist at the end position when viewed from the master device. All slave devices belong to one of the paths to this end slave device.
  • the line type is a connection form involving relay by a slave device having two or more ports and having a function of relaying frames between the ports.
  • the master device measures a transmission delay by transmitting a measurement frame (hereinafter referred to as a “Measure frame”) for each path to the terminal slave device.
  • the Measurement frame is transmitted for each path with the end slave device as the destination.
  • the terminal slave device receives the Measurement frame, it sends back a measurement response frame (hereinafter referred to as a MeasurementAck frame). All slave devices on the path through which the Measurement frame has passed relays the Measurement frame.
  • each slave device records the arrival time of the Measurement frame and the arrival time of the MeasurementAck frame, calculates the time difference (referred to as round trip time tr), and records the calculated round trip time tr.
  • the master device calculates the round trip time tr from the transmission time of the Measurement frame and the arrival time of the MeasurementAck frame. Further, the terminal slave device calculates the round trip time tr from the arrival time of the Measurement frame and the transmission time of the MeasurementAck frame.
  • the master device determines the slave based on the round trip time tr and the time ts from the transmission of a frame for synchronization within the master device (hereinafter referred to as the Sync frame) to the synchronization time point.
  • the time (referred to as an offset value o) for the slave device from when the device receives the Sync frame to the synchronization time point is calculated.
  • the master device distributes the offset value o to each slave device.
  • the master device transmits an offset value o distribution frame (hereinafter referred to as an “Offset frame”) through the same path as the above-described Measurement frame, and distributes the offset value o to each slave device.
  • Each slave device calculates a time (denoted as delay time os) from the acquired offset value o and the round trip time tr recorded by itself to the synchronization time point.
  • the master device instructs each slave device to apply the offset value o distributed to each slave device. Specifically, the master device broadcasts a deterministic frame (hereinafter referred to as an “Update frame”), and notifies all slave devices that the offset value o is applied.
  • Update frame a deterministic frame
  • the master device notifies each slave of the synchronization timing. Specifically, the master device broadcasts a synchronization frame (hereinafter referred to as a “Sync frame”), and notifies each slave device of the synchronization timing. Each slave device uses the delay time os, which is the time from when the Sync frame is received to the synchronization time point, to obtain the synchronization time.
  • a synchronization frame hereinafter referred to as a “Sync frame”
  • the problem with conventional transmission line delay measurement is that there is no mechanism for applying the delay measurement result to the entire system.
  • delay measurement becomes unstable.
  • the offset value calculated in this way there is a possibility that high-precision synchronization cannot be obtained.
  • stable synchronization can be obtained by using the delay measurement result in the stable period, rather than using the latest delay measurement result.
  • the main object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is a main object to obtain stable synchronization even immediately after a change occurs in a slave device connected to a network.
  • the master device is: A master device connected to a plurality of slave devices via a transmission line and performing time synchronization with the plurality of slave devices, A sequence execution unit that communicates with the plurality of slave devices to calculate an offset value for correcting a transmission path delay, and repeatedly performs an offset value calculation notification sequence for notifying the plurality of slave devices of the calculated offset value; , A sequence identifier notification unit that notifies the plurality of slave devices of a sequence identifier that is an identifier of an offset value calculation notification sequence each time the offset value calculation notification sequence is performed by the sequence execution unit; The sequence identifier notifying unit selects one of the sequence identifiers already notified to the plurality of slave devices, notifies the selected selected sequence identifier to the plurality of slave devices, and selects the selected sequence identifier. An offset value indicating unit that instructs the plurality of slave devices to use the offset value notified in the corresponding offset value calculation notification sequence for time synchronization.
  • the master device selects one of the sequence identifiers already notified to each slave device, notifies the selected selected sequence identifier to each slave device, and sets the selected sequence identifier as the selected sequence identifier.
  • Each slave device is instructed to use the offset value notified in the corresponding offset value calculation notification sequence for time synchronization. For this reason, in the unstable period immediately after the fluctuation of the slave device connected to the network, the offset value of the previous stable time can be selected and used by each slave device. Stable synchronization can be obtained even immediately after the connected slave device has changed.
  • FIG. 3 shows a configuration example of a master device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 illustrates a configuration example of a slave device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 shows a connection example between a master device and a slave device according to the first embodiment.
  • 3 is a diagram illustrating an example of a frame transmitted and received between a master device and a slave device according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a procedure for frame transmission / reception between a master device and a slave device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a recording table in the master device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a recording table in the slave device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a procedure for frame transmission / reception between a master device and a slave device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a frame transmitted and received between a master device and a slave device according to Embodiments 2 and 3. The figure which shows the example of the procedure of the frame transmission / reception between the master apparatus which concerns on Embodiment 4, and a slave apparatus.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a master device and a slave device according to the first to fourth embodiments.
  • Embodiment 1 FIG. In the present embodiment, a configuration will be described in which stable synchronization is obtained and system stability is improved even when slave devices are gradually added to the network.
  • the time synchronization procedure according to the present embodiment also includes five procedures of (1) delay measurement, (2) offset calculation, (3) notification, (4) confirmation, and (5) synchronous operation, as in the prior art. Consists of stages.
  • a sequence including (1) delay measurement, (2) offset calculation, and (3) notification is referred to as an offset value calculation notification sequence.
  • the offset value calculation notification sequence data is transmitted and received between the master device and the slave device, the master device calculates an offset value o for correcting the transmission path delay, and notifies the slave device of the offset value o.
  • FIG. 1 shows a configuration example of a master device 101 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the slave device 201 according to the present embodiment. Time synchronization is performed between the master device 101 and the plurality of slave devices 201.
  • a protocol processing unit 102 processes frame generation, transmission, and reception. More specifically, the protocol processing unit 102 repeatedly performs an offset value calculation notification sequence by generating, transmitting, and receiving a frame, calculates an offset value o in each offset value calculation notification sequence, and calculates the calculated offset value o. Notify each slave device 201.
  • the protocol processing unit 102 notifies each slave device 201 of a sequence identifier (hereinafter also referred to as SyncID) that is an identifier of the offset value calculation notification sequence every time the offset value calculation notification sequence is executed.
  • SyncID sequence identifier
  • the protocol processing unit 102 selects any sequence identifier from two or more sequence identifiers already notified to each slave device 201, notifies the selected selected sequence identifier to each slave device 201, and selects the selected sequence identifier. Each slave device 201 is instructed to use the offset value o notified in the offset value calculation notification sequence corresponding to the sequence identifier for time synchronization.
  • the protocol processing unit 102 is an example of a sequence execution unit, a sequence identifier notification unit, and an offset value instruction unit.
  • the offset value calculation unit 103 uses the round trip time tr and the time ts from when the Sync frame is transmitted within the master device 101 to the synchronization time point until the synchronization time point after the slave device 201 receives the Sync frame.
  • the offset value o for the slave device 201 is calculated.
  • the offset value calculation unit 103 also corresponds to an example of a sequence execution unit.
  • the offset value management unit 104 manages the offset value o using the sequence identifier and the path identifier as keys.
  • the offset value storage unit 106 stores the offset value o using the sequence identifier and the path identifier as keys.
  • the round trip time measuring unit 105 measures the time from when the Measurement frame is transmitted until the MeasurementAck frame is received.
  • a protocol processing unit 202 processes frame transmission and reception. More specifically, the protocol processing unit 202 repeatedly performs an offset value calculation notification sequence with the master device 101 by transmitting and receiving frames, and in each offset value calculation notification sequence, a transmission path delay (round trip time) tr) and a notification of the offset value o from the master device 101. In addition, the protocol processing unit 202 updates the update frame (first ID) that notifies the sequence identifier (SyncID), which is the identifier of the offset value calculation notification sequence, transmitted from the master device 101 each time the offset value calculation notification sequence is executed. Example of sequence identifier notification data) is received.
  • the protocol processing unit 202 receives the Sync frame (example of second selected sequence identifier notification data) that is transmitted from the master device 101 and notifies the selected sequence identifier selected by the master device 101.
  • the protocol processing unit 202 is an example of a sequence execution unit, a first data reception unit, and a second data reception unit.
  • the offset value management unit 204 manages the round trip time tr and the offset value o using the sequence identifier and the path identifier as keys. Further, the offset value management unit 204 uses the round trip time tr and the offset value o stored in association with the selected sequence identifier notified in the Sync frame, and the round trip time and offset used for time synchronization with the master device 101. Select as value.
  • the offset value storage unit 206 includes the round trip time tr measured in the offset value calculation notification sequence, the offset value o notified in the offset value calculation notification sequence, and the sequence identifier of the offset value calculation notification sequence notified in the Update frame. Are stored in association with each other.
  • the delay time calculation unit 203 calculates a delay time os that is a time from the offset value o selected by the offset value management unit 204 and the round trip time tr to the synchronization time point.
  • the round trip time measuring unit 205 measures the time from the reception of the Measurement frame to the reception of the MeasurementAck frame or the transmission of the MeasurementAck frame.
  • FIG. 3 shows an example of a connection form between the master device 101 and the slave device 201 according to the present embodiment.
  • the master device 101 and six slave devices 201 are configured.
  • the route from the master device 101 to the terminal slave device is three in total. That is, the route to the slave device 3, the route to the slave device 5, and the route to the slave device 6.
  • one or more slave devices 201 are connected in cascade.
  • the transmission path connected to the master device 101 branches into a route to the slave device 3, a route to the slave device 5, and a route to the slave device 6 in the first hub.
  • the second hub branches into a route to the slave device 3 and a route to the slave device 5.
  • FIG. 4 shows a field configuration example of a frame transmitted / received between the master device 101 and the slave device 201.
  • FIG. 4A shows a field configuration example of the Measurement frame 401.
  • FIG. 4B shows a field configuration example of the MeasurementAck frame 402.
  • FIG. 4C shows a field configuration example of the Offset frame 403.
  • FIG. 4D shows a field configuration example of the Update frame 404.
  • FIG. 4E shows a field configuration example of the Sync frame 405.
  • the measurement frame 401 includes a destination, a frame identifier (frame ID) indicating that the frame is a measurement frame, and a path identifier (MeasureID).
  • the Measurement frame 401 is a frame used for transmission path delay measurement in each slave device 201, and is an example of delay measurement data.
  • the MeasurementAck frame 402 includes a destination, a frame ID indicating a MeasurementAck frame, and a MeasurementID.
  • the MeasurementAck frame 402 is a measurement frame 401 that is returned by the last slave device, and is an example of return delay measurement data.
  • the Offset frame 403 includes a destination, a frame ID indicating that it is an Offset frame, a Measurement ID, and an offset value o.
  • An Offset frame 403 is a frame for notifying each slave device 201 of the offset value o, and is an example of offset value notification data.
  • the Update frame 404 includes a destination, a frame ID indicating that the frame is an Update frame, and a sequence identifier (Sync ID).
  • the Update frame 404 is an example of sequence identifier notification data and first sequence identifier notification data.
  • the Sync frame 405 includes a destination, a frame ID indicating that it is a Sync frame, and SyncID.
  • the Sync frame 405 is an example of the synchronization timing notification data and the second sequence identifier notification data, and the Sync ID notified by the Sync frame 405 corresponds to the selected sequence identifier.
  • the time synchronization procedure according to this embodiment is composed of five stages: (1) delay measurement, (2) offset calculation, (3) notification, (4) confirmation, and (5) synchronous operation. Each is implemented as a series of operations.
  • An operation example of the master device 101 and the slave device 201 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • an arrow 401 (an arrow from the master device to the slave device) indicates a Measurement frame
  • an arrow 402 (an arrow from the slave device to the master device) indicates a MeasurementAck frame
  • an arrow 403 An arrow from the master device to the slave device indicates an Offset frame.
  • An arrow 404 (an arrow from the master device to the slave device) indicates an Update frame
  • an arrow 405 (an arrow from the master device to the slave device) indicates a Sync frame.
  • symbols are not added to all arrows, but the same type of arrows indicate the same frame.
  • the correspondence relationship between the codes 401 to 405 in FIG. 5 and the frame is the same as the correspondence relationship between the codes 401 to 405 in FIG. 4 and the frame.
  • the numbers described in the arrows of the Measurement frame, MeasurementAck frame, and Offset frame in FIG. 5 indicate a path identifier (MeasureID).
  • the numbers described in the arrows of the Update frame and the Sync frame indicate a sequence identifier (Sync ID).
  • the master device 101 measures the transmission line delay to the slave device 201.
  • the protocol processing unit 102 of the master device 101 transmits a measurement frame 401 with the end slave device as the destination. There may be a plurality of terminal slave devices and a plurality of paths. Therefore, the protocol processing unit 102 transmits a measurement frame 401 for each path.
  • the Measurement frame 401 and the MeasurementAck frame 402 include a Measurement ID that is a path identifier.
  • the slave device 1 shown in FIG. 3 is included in two routes (a route in which the slave device 3 is the end slave device and a route in which the slave device 5 is the end slave device). It is possible to determine whether it is a frame.
  • the terminal slave device When the terminal slave device receives the Measurement frame 401, it transmits a MeasurementAck frame 402. All slave devices 201 on the path receive the Measurement frame 401 and the MeasurementAck frame 402 by the protocol processing unit 202, and the round trip time measurement unit 205 rounds the arrival time of the Measurement frame 401 and the arrival time of the MeasurementAck frame 402. The trip time tr is calculated. However, in the master device 101, the round trip time measuring unit 105 calculates the round trip time tr from the transmission time of the Measurement frame 401 and the arrival time of the MeasurementAck frame 402.
  • the round trip time measuring unit 205 calculates the round trip time tr from the arrival time of the Measurement frame 401 and the transmission time of the MeasurementAck frame 402. Then, each of the offset value management unit 104 of the master device 101 and the offset value management unit 204 of the slave device 201 records the round trip time tr in the offset value storage unit 106 and the offset value storage unit 206 using MeasureID as a key.
  • the master device 101 distributes the offset value o to each slave device 201.
  • the protocol processing unit 102 of the master device 101 transmits the Offset frame 403 through the same route as the above-described Measurement frame 401 and distributes the offset value o to each slave device 201.
  • This Offset frame 403 includes a Measurement ID, and a measurement path can be specified.
  • the slave device 1 in FIG. 3 belongs to two routes overlappingly, but it can be specified which route is the Offset frame 403 by the Measurement ID.
  • the protocol processing unit 202 receives the Offset frame 403, and the offset value management unit 204 records the offset value o in the offset value storage unit 206 using the Measurement ID as a key.
  • the master device 101 instructs each slave device 201 to confirm the offset value o distributed to each slave device 201.
  • the protocol processing unit 102 of the master device 101 transmits an update frame 404 by broadcasting, and notifies all slave devices 201 of the confirmation of the offset value o.
  • the Update frame 404 includes SyncID.
  • the protocol processing unit 202 receives the update frame 403, and the offset value management unit 204 associates the latest offset value o at the current time with the SyncID included in the update frame 403.
  • FIG. 6 is an example of a recording table in the offset value storage unit 106 of the master device 101.
  • FIG. 7 is an example of a recording table in the offset value storage unit 206 of the slave device 1 of FIG. Since the master device 101 does not have to hold the round trip time tr after calculating the offset value o, only the offset value o is managed for SyncID and MeasurementID in FIG. An example is shown.
  • the master device 101 notifies each slave device 201 of the synchronization timing.
  • the protocol processing unit 102 of the master device 101 transmits a Sync frame 405 by broadcast, and notifies each slave device 201 of the synchronization timing.
  • the Sync frame 405 includes SyncID, and can specify a round trip time tr and an offset value o used for synchronization.
  • the protocol processing unit 202 receives the Sync frame 405, and the offset value management unit 204 offsets the round trip time tr and the offset value o associated with the Sync ID included in the Sync frame 405.
  • the delay time calculation unit 203 calculates a delay time os, which is a time from the reception time of the Sync frame 405 to the synchronization time point, from the input round trip time tr and the offset value o.
  • the connection form is changed, and synchronization may be unstable or invalid in conventional delay measurement.
  • the master device 101 can apply the offset value at a more stable time to the synchronization by the Measurement ID and the Sync ID.
  • FIG. 8 is a diagram explaining this.
  • the master apparatus 101 performs a second offset value calculation notification sequence (803 to 805).
  • the operation should be synchronized with the round trip time tr and the offset value o in the second offset value calculation notification sequence (806).
  • the round in the second offset value calculation notification sequence is performed.
  • the trip time tr and the offset value o are not applied immediately.
  • the master apparatus 101 determines system stability after applying the round trip time tr and the offset value o in the first offset value calculation notification sequence for an appropriate period (807, 808), the second offset value
  • the round trip time tr and the offset value o in the calculation notification sequence are applied (809, 810).
  • SyncID 2 (sequence identifier of the second offset value calculation notification sequence) is specified to each slave device 201 to transmit the second offset.
  • Each slave device 201 is caused to perform synchronization using the round trip time tr and the offset value o in the value calculation notification sequence.
  • a synchronization system including the following master communication device and slave communication device has been described.
  • a master communication device that manages synchronization includes: (A) Configuration for notifying transmission line delay measurement and offset value until synchronization time (b) Configuration for providing transmission line delay measurement with identifier and managing transmission line delay measurement and offset value (c) By transmission line delay measurement identifier A configuration that specifies the offset value of its own station and slave device.
  • the slave communication apparatus to synchronize is provided with the following.
  • A Configuration for calculating a synchronization time from transmission path delay measurement and notified offset value
  • b Configuration for managing transmission path delay measurement and offset value by transmission path delay measurement identifier
  • c By transmission path delay measurement identifier A configuration in which an offset value is designated by the master communication device and applied to the synchronization.
  • the master communication device further comprises: (D) A configuration in which an identifier is provided in the path, and transmission path delay measurement and offset value are managed. Further, it has been described that the slave communication device further includes: (D) A configuration in which an identifier is provided in the path, and transmission path delay measurement and offset value are managed.
  • FIG. 9 As shown in FIG. 9, SyncID may be included in the Measurement frame 901, the MeasurementAck frame 902, and the Offset frame 903. In this case, since the measurement is performed while designating SyncID, the Update frame is unnecessary. Thus, according to the present embodiment, the frame types are reduced, and the synchronization system is simplified.
  • the master device ID may be included in the Measurement frame 901, the MeasurementAck frame 902, the Offset frame 903, the Update frame 904, and the Sync frame 905.
  • the master device ID may be included in the Measurement frame 901, the MeasurementAck frame 902, the Offset frame 903, the Update frame 904, and the Sync frame 905.
  • the master communication device further comprises: (E) A configuration in which an identifier is provided in the master device to manage transmission line delay measurement and offset value.
  • the slave communication device further includes: (E) A configuration in which an identifier is provided in the master device to manage transmission line delay measurement and offset value.
  • the Offset frame may not be transmitted for each measurement, but may be transmitted as a substitute for determining the measurement.
  • the measurement in each path is performed twice (1001 to 1006), and the offset value is notified once (1007).
  • the Offset frame includes SyncID and MeasurementID, and serves as a substitute for the Update frame.
  • the first value of (1, 1), (1, 2), (1, 3) is SyncID, and the second value is MeasurementID.
  • the number of Offset frames is reduced, and an Update frame is not necessary. As a result, the bandwidth of the entire system is reduced.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of hardware resources of the master device 101 and the slave device 201 illustrated in the first to fourth embodiments.
  • the configuration in FIG. 11 is merely an example of the hardware configuration of the master device 101 and the slave device 201, and the hardware configuration of the master device 101 and the slave device 201 is not limited to the configuration described in FIG. Other configurations may be used.
  • the master device 101 and the slave device 201 include a CPU 911 (also referred to as a central processing unit, a central processing unit, a processing unit, a processing unit, a microprocessor, a microcomputer, and a processor) that executes a program.
  • the CPU 911 is connected to, for example, a ROM (Read Only Memory) 913, a RAM (Random Access Memory) 914, a communication board 915, a display device 901, a keyboard 902, a mouse 903, and a magnetic disk device 920 via a bus 912. Control hardware devices.
  • the CPU 911 may be connected to an FDD 904 (Flexible Disk Drive) or a compact disk device 905 (CDD).
  • FDD 904 Flexible Disk Drive
  • CDD compact disk device
  • a storage device such as an SSD (Solid State Drive), an optical disk device, or a memory card (registered trademark) read / write device may be used.
  • the RAM 914 is an example of a volatile memory.
  • the storage media of the ROM 913, the FDD 904, the CDD 905, and the magnetic disk device 920 are an example of a nonvolatile memory. These are examples of the storage device.
  • the “offset value storage unit 106” and the “offset value storage unit 206” described in the first to fourth embodiments are realized by the RAM 914, the magnetic disk device 920, and the like.
  • the communication board 915, the keyboard 902, the mouse 903, the FDD 904, and the like are examples of input devices.
  • the communication board 915, the display device 901, and the like are examples of output devices.
  • the communication board 915 is connected to a network.
  • the communication board 915 may be connected to the Internet, a WAN (wide area network), a SAN (storage area network), etc. in addition to a LAN (local area network).
  • WAN wide area network
  • SAN storage area network
  • LAN local area network
  • the magnetic disk device 920 stores an operating system 921 (OS), a window system 922, a program group 923, and a file group 924.
  • the programs in the program group 923 are executed by the CPU 911 using the operating system 921 and the window system 922.
  • the RAM 914 temporarily stores at least part of the operating system 921 program and application programs to be executed by the CPU 911.
  • the RAM 914 stores various data necessary for processing by the CPU 911.
  • the ROM 913 stores a BIOS (Basic Input Output System) program
  • the magnetic disk device 920 stores a boot program.
  • BIOS Basic Input Output System
  • the BIOS program in the ROM 913 and the boot program in the magnetic disk device 920 are executed, and the operating system 921 is activated by the BIOS program and the boot program.
  • the program group 923 executes the functions described as “to part” in the description of Embodiments 1 to 4 (except for “offset value storage part 106” and “offset value storage part 206”).
  • the program is stored.
  • the program is read and executed by the CPU 911.
  • the read information, data, signal value, variable value, and parameter are used for CPU operations such as extraction, search, reference, comparison, calculation, calculation, processing, editing, output, printing, and display.
  • Information, data, signal values, variable values, and parameters are stored in the main memory, registers, cache memory, and buffers during the CPU operations of extraction, search, reference, comparison, calculation, processing, editing, output, printing, and display. It is temporarily stored in a memory or the like.
  • the arrows in the flowcharts described in Embodiments 1 to 4 mainly indicate input / output of data and signals.
  • Data and signal values are recorded on a recording medium such as a memory of the RAM 914, a flexible disk of the FDD 904, a compact disk of the CDD 905, a magnetic disk of the magnetic disk device 920, other optical disks, a mini disk, and a DVD.
  • Data and signals are transmitted online via a bus 912, signal lines, cables, or other transmission media.
  • the time synchronization method by the master device and the time synchronization method by the slave device according to the present invention can be realized by the steps, procedures, and processes shown in the flowcharts described in the first to fourth embodiments.
  • the time synchronization method by the master device and the time synchronization method by the slave device according to the present invention can be realized by the steps, procedures, and processes shown in the flowcharts described in the first to fourth embodiments.
  • what is described as “ ⁇ unit” may be realized by firmware stored in the ROM 913. Alternatively, it may be implemented only by software, or only by hardware such as elements, devices, substrates, and wirings, by a combination of software and hardware, or by a combination of firmware.
  • Firmware and software are stored as programs in a recording medium such as a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, and a DVD.
  • the program is read by the CPU 911 and executed by the CPU 911. That is, the program causes the computer to function as the “ ⁇ unit” in the first to fourth embodiments. Alternatively, the computer executes the procedure and method of “to unit” in the first to fourth embodiments.
  • the master device 101 and the slave device 201 described in the first to fourth embodiments are displayed as output devices such as a CPU as a processing device, a memory as a storage device, a magnetic disk, a keyboard as an input device, a mouse, a communication board, and the like.
  • a computer including a device, a communication board, and the like.
  • the functions indicated as “ ⁇ units” are realized using these processing devices, storage devices, input devices, and output devices.

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Abstract

 マスタ装置101は、複数のスレーブ装置と通信して伝送路遅延の補正のためのオフセット値を算出し、算出したオフセット値を複数のスレーブ装置に通知するオフセット値算出通知シーケンスを繰り返し実施する。そして、マスタ装置101は、オフセット値算出通知シーケンスの実施の度に、オフセット値算出通知シーケンスの識別子であるシーケンス識別子を各スレーブ装置に通知する。また、マスタ装置101は、既に各スレーブ装置に通知されている2以上のシーケンス識別子の中からいずれかのシーケンス識別子を選択し、選択した選択シーケンス識別子を各スレーブ装置に通知し、選択シーケンス識別子に対応するオフセット値算出通知シーケンスにおいて通知されたオフセット値を時刻同期に用いるよう各スレーブ装置に指示する。

Description

マスタ装置及びスレーブ装置及び時刻同期方法
 本発明は、複数の通信装置の間で時刻を同期させる時刻同期技術に関する。
 従来の同期システムにおける時刻同期の手順は、(1)遅延計測、(2)オフセット算出、(3)通知、(4)確定、(5)同期運用の5つの段階で構成され、それぞれが一連の動作として実施されている(例えば、特許文献1)。
 以下、具体的に説明する。
 (1)遅延計測の段階では、同期の基準となる時刻を保持する通信装置(マスタ装置とする)が、他の通信装置(スレーブ装置とする)までの伝送路遅延を計測する。
 伝送路遅延を計測することで、より高精度の同期が実現できるためである。
 スター型、ツリー型、ライン型およびその混在の接続形態において、マスタ装置から見て、末端の位置にあるスレーブ装置は1つあるいは複数存在する。
 すべてのスレーブ装置は、この末端スレーブ装置までの経路のいずれかに属する。
 なお、ここでのライン型とは2つ以上のポートを持ち、そのポート間でフレームの中継する機能を持つスレーブ装置による、中継を伴う接続形態である。
 マスタ装置は末端スレーブ装置までの経路単位に、計測用のフレーム(以下、Measureフレームという)を送信することで伝送遅延の計測を行う。
 Measureフレームは、末端スレーブ装置を宛先として、経路毎に送信する。
 末端スレーブ装置はMeasureフレームを受信すると、計測の応答フレーム(以下、MeasureAckフレームという)を折り返し送信する。
 Measureフレームが通過した経路上のすべてのスレーブ装置は、Measureフレームの中継を行う。
 その過程で、各スレーブ装置は、Measureフレームの到着時刻と、MeasureAckフレームの到着時刻を記録し、その時間差(ラウンドトリップ時間trとする)を算出し、算出したラウンドトリップ時間trを記録する。
 マスタ装置はMeasureフレームの送信時刻と、MeasureAckフレームの到着時刻からラウンドトリップ時間trを算出する。
 また、末端スレーブ装置はMeasureフレームの到着時刻と、MeasureAckフレームの送信時刻からラウンドトリップ時間trを算出する。
 (2)オフセット算出の段階では、マスタ装置はラウンドトリップ時間trと、マスタ装置内部での同期用のフレーム(以下、Syncフレームとよぶ)を送信してから同期時刻点までの時間tsより、スレーブ装置がSyncフレームを受信してから同期時刻点までのスレーブ装置のための時間(オフセット値oとする)を算出する。
 算出式はo=ts-(tr/2)である。
 (3)通知の段階では、マスタ装置はオフセット値oを各スレーブ装置に配布する。
 マスタ装置は、オフセット値o配布用のフレーム(以下、Offsetフレームという)を、前述のMeasureフレームと同じ経路で送信し、オフセット値oを各スレーブ装置に配布する。
 各スレーブ装置は、取得したオフセット値oと、自身が記録しているラウンドトリップ時間trから、同期時刻点までの時間(遅延時間osとする)を算出する。
 算出式は、os=(tr/2)+oである。
 (4)確定の段階では、マスタ装置は各スレーブ装置に配布したオフセット値oを適用することを各スレーブ装置に指示する。
 具体的には、マスタ装置は、確定用のフレーム(以下、Updateフレームという)をブロードキャストで送信し、全スレーブ装置にオフセット値oの適用を通知する。
 (5)同期運用の段階では、マスタ装置は各スレーブに同期のタイミングを通知する。
 具体的には、マスタ装置は、同期用のフレーム(以下、Syncフレームという)をブロードキャストで送信し、各スレーブ装置に同期のタイミングを通知する。
 各スレーブ装置は、Syncフレームを受信した時点から、同期時刻点までの時間である遅延時間osを使い、同期時刻を得る。
特開2009-130519号公報
 従来の伝送路遅延計測の課題は、システム全体として遅延計測結果を適用する仕組みがない点である。
 例えば、スレーブ装置がネットワークに徐々に追加される場合、遅延計測が不安定となる。
 つまり、スレーブ装置がネットワークに徐々に追加される場合のように、ネットワークに接続するスレーブ装置に変動が生じる場合に、ネットワークに接続するスレーブ装置に変動が生じた直後に計測された伝送遅延に基づいて算出されたオフセット値では、高精度の同期が得られない可能性がある。
 このため、遅延計測が安定するまでは、最新の遅延計測結果を使用するよりも、安定していた期間の遅延計測結果を使用したほうが、安定した同期が得られる。
 この発明は、上記のような課題を解決することを主な目的としており、ネットワークに接続するスレーブ装置に変動が生じた直後であっても、安定した同期を得ることを主な目的とする。
 本発明に係るマスタ装置は、
 伝送路を介して複数のスレーブ装置に接続され、前記複数のスレーブ装置との間で時刻同期を行うマスタ装置であって、
 前記複数のスレーブ装置と通信を行って伝送路遅延の補正のためのオフセット値を算出し、算出したオフセット値を前記複数のスレーブ装置に通知するオフセット値算出通知シーケンスを繰り返し実施するシーケンス実施部と、
 前記シーケンス実施部によるオフセット値算出通知シーケンスの実施の度に、オフセット値算出通知シーケンスの識別子であるシーケンス識別子を前記複数のスレーブ装置に通知するシーケンス識別子通知部と、
 前記シーケンス識別子通知部により既に前記複数のスレーブ装置に通知されているシーケンス識別子の中からいずれかのシーケンス識別子を選択し、選択した選択シーケンス識別子を前記複数のスレーブ装置に通知し、選択シーケンス識別子に対応するオフセット値算出通知シーケンスにおいて通知されたオフセット値を時刻同期に用いるよう前記複数のスレーブ装置に指示するオフセット値指示部とを有することを特徴とする。
 本発明によれば、マスタ装置は、既に各スレーブ装置に通知されているシーケンス識別子の中からいずれかのシーケンス識別子を選択し、選択した選択シーケンス識別子を各スレーブ装置に通知し、選択シーケンス識別子に対応するオフセット値算出通知シーケンスにおいて通知されたオフセット値を時刻同期に用いるよう各スレーブ装置に指示する。
 このため、ネットワークに接続するスレーブ装置に変動が生じた直後の不安定な期間は、以前の安定していた時期のオフセット値を選択して、各スレーブ装置に使用させることができるため、ネットワークに接続するスレーブ装置に変動が生じた直後であっても、安定した同期を得ることができる。
実施の形態1に係るマスタ装置の構成例を示す図。 実施の形態1に係るスレーブ装置の構成例を示す図。 実施の形態1に係るマスタ装置とスレーブ装置の接続例を示す図。 実施の形態1に係るマスタ装置とスレーブ装置の間で送受信されるフレームの例を示す図。 実施の形態1に係るマスタ装置とスレーブ装置の間でのフレーム送受信の手順の例を示す図。 実施の形態1に係るマスタ装置における記録テーブルの例を示す図。 実施の形態1に係るスレーブ装置における記録テーブルの例を示す図。 実施の形態1に係るマスタ装置とスレーブ装置の間でのフレーム送受信の手順の例を示す図。 実施の形態2及び3に係るマスタ装置とスレーブ装置の間で送受信されるフレームの例を示す図。 実施の形態4に係るマスタ装置とスレーブ装置の間でのフレーム送受信の手順の例を示す図。 実施の形態1~4に係るマスタ装置及びスレーブ装置の構成例を示す図。
 実施の形態1.
 本実施の形態では、徐々にスレーブ装置がネットワークに追加される場合等においても、安定した同期を得て、システム安定性を向上させる構成を説明する。
 なお、本実施の形態に係る時刻同期の手順も、従来技術と同様に、(1)遅延計測、(2)オフセット算出、(3)通知、(4)確定、(5)同期運用の5つの段階で構成される。
 そして、(1)遅延計測、(2)オフセット算出、(3)通知で構成されるシーケンスをオフセット値算出通知シーケンスという。
 オフセット値算出通知シーケンスでは、マスタ装置とスレーブ装置との間でデータを送受信するとともに、マスタ装置が伝送路遅延の補正のためのオフセット値oを算出し、スレーブ装置にオフセット値oを通知する。
 図1は、本実施の形態に係るマスタ装置101の構成例を示す。
 また、図2は、本実施の形態に係るスレーブ装置201の構成例を示す。
 マスタ装置101と複数のスレーブ装置201の間で時刻同期が行われる。
 図1において、プロトコル処理部102はフレームの生成、送信、受信を処理する。
 より具体的には、プロトコル処理部102は、フレームの生成、送信、受信によりオフセット値算出通知シーケンスを繰り返し実施し、各オフセット値算出通知シーケンスにおいてオフセット値oを算出し、算出したオフセット値oを各スレーブ装置201に通知する。
 また、プロトコル処理部102は、オフセット値算出通知シーケンスの実施の度に、オフセット値算出通知シーケンスの識別子であるシーケンス識別子(以下、SyncIDともいう)を各スレーブ装置201に通知する。
 また、プロトコル処理部102は、既に各スレーブ装置201に通知されている2以上のシーケンス識別子の中からいずれかのシーケンス識別子を選択し、選択した選択シーケンス識別子を各スレーブ装置201に通知し、選択シーケンス識別子に対応するオフセット値算出通知シーケンスにおいて通知したオフセット値oを時刻同期に用いるよう各スレーブ装置201に指示する。
 プロトコル処理部102は、シーケンス実施部、シーケンス識別子通知部及びオフセット値指示部の例である。
 オフセット値算出部103は、ラウンドトリップ時間trと、マスタ装置101内部でのSyncフレームを送信してから同期時刻点までの時間tsより、スレーブ装置201がSyncフレームを受信してから同期時刻点までのスレーブ装置201のためのオフセット値oを算出する。
 オフセット値算出部103も、シーケンス実施部の例に相当する。
 オフセット値管理部104は、シーケンス識別子、経路の識別子をキーとして、オフセット値oを管理する。
 オフセット値記憶部106は、シーケンス識別子、経路の識別子をキーとして、オフセット値oを記憶する。
 ラウンドトリップ時間計測部105は、Measureフレームを送信してから、MeasureAckフレームを受信するまでの時間を計測する。
 図2において、プロトコル処理部202は、フレームの送信、受信を処理する。
 より具体的には、プロトコル処理部202は、フレームの送信、受信によりマスタ装置101との間でオフセット値算出通知シーケンスを繰り返し実施し、各オフセット値算出通知シーケンスにおいて、伝送路遅延(ラウンドトリップ時間tr)を計測するとともに、マスタ装置101からオフセット値oの通知を受ける。
 また、プロトコル処理部202は、オフセット値算出通知シーケンスの実施の度に、マスタ装置101から送信された、オフセット値算出通知シーケンスの識別子であるシーケンス識別子(SyncID)を通知するUpdateフレーム(第1のシーケンス識別子通知データの例)を受信する。
 更に、プロトコル処理部202は、マスタ装置101から送信された、マスタ装置101により選択された選択シーケンス識別子を通知するSyncフレーム(第2の選択シーケンス識別子通知データの例)を受信する。
 プロトコル処理部202は、シーケンス実施部、第1のデータ受信部及び第2のデータ受信部の例である。
 オフセット値管理部204は、シーケンス識別子、経路の識別子をキーとして、ラウンドトリップ時間trとオフセット値oを管理する。
 また、オフセット値管理部204は、Syncフレームで通知された選択シーケンス識別子と対応付けて記憶されているラウンドトリップ時間trとオフセット値oを、マスタ装置101との時刻同期に用いるラウンドトリップ時間とオフセット値として選択する。
 オフセット値記憶部206は、オフセット値算出通知シーケンスで計測されたラウンドトリップ時間trとオフセット値算出通知シーケンスで通知されたオフセット値oと、Updateフレームで通知された当該オフセット値算出通知シーケンスのシーケンス識別子とを対応付けて記憶する。
 遅延時間算出部203は、オフセット値管理部204により選択されたオフセット値oとラウンドトリップ時間trから、同期時刻点までの時間である遅延時間osを算出する。
 ラウンドトリップ時間計測部205は、Measureフレームを受信してから、MeasureAckフレームを受信するまで、あるいは、MeasureAckフレームの送信までの時間を計測する。
 図3は、本実施の形態に係るマスタ装置101とスレーブ装置201との接続形態の一例を示す。
 図3の接続形態では、マスタ装置101と6つのスレーブ装置201から構成されている。
 図3の接続の場合、マスタ装置101から末端スレーブ装置までの経路は全部で3つとなる。
 つまり、スレーブ装置3までの経路、スレーブ装置5までの経路、スレーブ装置6までの経路である。
 各経路では、1つ以上のスレーブ装置201が縦続接続している。
 また、マスタ装置101に接続している伝送路は、1つ目のハブにおいて、スレーブ装置3までの経路及びスレーブ装置5までの経路と、スレーブ装置6までの経路とに分岐する。
 更に、2つ目のハブにおいて、スレーブ装置3までの経路とスレーブ装置5までの経路に分岐する。
 図4は、マスタ装置101とスレーブ装置201の間で送受信されるフレームのフィールド構成例を示している。
 図4(a)は、Measureフレーム401のフィールド構成例を示している。
 図4(b)は、MeasureAckフレーム402のフィールド構成例を示している。
 図4(c)は、Offsetフレーム403のフィールド構成例を示している。
 図4(d)は、Updateフレーム404のフィールド構成例を示している。
 図4(e)は、Syncフレーム405のフィールド構成例を示している。
 Measureフレーム401は、宛先、Measureフレームであることを示すフレーム識別子(フレームID)、経路の識別子(MeasureID)を含む。
 Measureフレーム401は、各スレーブ装置201における伝送路遅延計測に用いられるフレームであり、遅延計測データの例である。
 MeasureAckフレーム402は、宛先、MeasureAckフレームであることを示すフレームID、MeasureIDを含む。
 MeasureAckフレーム402は、最後尾のスレーブ装置にて折り返されるMeasureフレーム401であり、折り返し遅延計測データの例である。
 Offsetフレーム403は、宛先、Offsetフレームであることを示すフレームID、MeasureID、オフセット値oを含む。
 Offsetフレーム403は、オフセット値oを各スレーブ装置201に通知するフレームであり、オフセット値通知データの例である。
 Updateフレーム404は、宛先、Updateフレームであることを示すフレームID、シーケンス識別子(SyncID)を含む。
 Updateフレーム404は、シーケンス識別子通知データ及び第1のシーケンス識別子通知データの例である。
 Syncフレーム405は、宛先、Syncフレームであることを示すフレームID、SyncIDを含む。
 Syncフレーム405は同期タイミング通知データ及び第2のシーケンス識別子通知データの例であり、Syncフレーム405で通知されるSyncIDが選択シーケンス識別子に相当する。
 次に、動作について説明する。
 本実施の形態に係る時刻同期の手順は、前述のように、(1)遅延計測、(2)オフセット算出、(3)通知、(4)確定、(5)同期運用の5つの段階で構成され、それぞれが一連の動作として実施される。
 図5を中心に、本実施の形態に係るマスタ装置101とスレーブ装置201の動作例を説明する。
 なお、図5において、401の矢印(マスタ装置からスレーブ装置への矢印)は、Measureフレームを示し、402の矢印(スレーブ装置からマスタ装置への矢印)は、MeasureAckフレームを示し、403の矢印(マスタ装置からスレーブ装置への矢印)は、Offsetフレームを示す。
 また、404の矢印(マスタ装置からスレーブ装置への矢印)は、Updateフレームを示し、405の矢印(マスタ装置からスレーブ装置への矢印)は、Syncフレームを示す。
 なお、作図上の理由より、すべての矢印に符号を付加していないが、同じ種類の矢印は同じフレームであることを示す。
 また、図5の401~405の符号とフレームとの対応関係は、図4の401~405の符号とフレームと対応関係と一致している。
 また、図5のMeasureフレーム、MeasureAckフレーム、Offsetフレームの矢印に記載されている数字は経路の識別子(MeasureID)を示す。
 またUpdateフレーム、Syncフレームの矢印に記載されている数字はシーケンス識別子(SyncID)を示す。
 (1)遅延計測の段階(501~503)では、マスタ装置101が、スレーブ装置201までの伝送路遅延を計測する。
 遅延計測において、マスタ装置101のプロトコル処理部102は、末端スレーブ装置を宛先としてMeasureフレーム401を送信する。
 末端スレーブ装置は複数存在する場合があり、経路も複数ある場合がある。
 このため、プロトコル処理部102は、経路毎にMeasureフレーム401を送信する。
 このMeasureフレーム401およびMeasureAckフレーム402には、経路の識別子であるMeasureIDが含まれる。
 図3に示すスレーブ装置1は、2経路(スレーブ装置3を末端スレーブ装置とする経路とスレーブ装置5を末端スレーブ装置とする経路)に含まれるが、MeasureIDを参照することで、いずれの経路宛てのフレームであるかを判別することができる。
 末端スレーブ装置はMeasureフレーム401を受信すると、MeasureAckフレーム402を送信する。
 経路上のすべてのスレーブ装置201は、プロトコル処理部202にてMeasureフレーム401とMeasureAckフレーム402を受信し、ラウンドトリップ時間計測部205でMeasureフレーム401の到着時刻と、MeasureAckフレーム402の到着時刻からラウンドトリップ時間trを算出する。
 ただし、マスタ装置101では、ラウンドトリップ時間計測部105がMeasureフレーム401の送信時刻と、MeasureAckフレーム402の到着時刻からラウンドトリップ時間trを算出する。
 また、末端スレーブ装置では、ラウンドトリップ時間計測部205が、Measureフレーム401の到着時刻と、MeasureAckフレーム402の送信時刻からラウンドトリップ時間trを算出する。
 そして、マスタ装置101のオフセット値管理部104、スレーブ装置201のオフセット値管理部204のそれぞれでMeasureIDをキーとして、ラウンドトリップ時間trをのオフセット値記憶部106及びオフセット値記憶部206に記録する。
 (2)オフセット算出の段階(501~503)では、マスタ装置101のオフセット値算出部103が、ラウンドトリップ時間trと、マスタ装置101内部でのSyncフレーム405を送信してから同期時刻点までの時間tsより、スレーブ装置201がSyncフレーム405を受信してから同期時刻点までのスレーブ装置201のためのオフセット値oを算出する。
 算出式はo=ts-(tr/2)である。
 そして、マスタ装置101のオフセット値管理部104がMeasureIDをキーとして、オフセット値oをオフセット値記憶部106に記録する。
 (3)通知の段階(501~503)では、マスタ装置101がオフセット値oを各スレーブ装置201に配布する。
 具体的には、マスタ装置101のプロトコル処理部102が、Offsetフレーム403を、前述のMeasureフレーム401と同じ経路で送信し、各スレーブ装置201にオフセット値oを配布する。
 このOffsetフレーム403にはMeasureIDが含まれており、計測経路を特定することができる。
 上述したように、図3のスレーブ装置1は2つの経路に重複して属しているが、MeasureIDによって、どの経路宛てのOffsetフレーム403であるかを特定することができる。
 各スレーブ装置201は、プロトコル処理部202にてOffsetフレーム403を受信し、オフセット値管理部204がMeasureIDをキーとして、オフセット値oをオフセット値記憶部206に記録する。
 (4)確定の段階(504)では、マスタ装置101は各スレーブ装置201に配布したオフセット値oの確定を各スレーブ装置201に指示する。
 具体的には、マスタ装置101のプロトコル処理部102が、Updateフレーム404をブロードキャストで送信し、全スレーブ装置201にオフセット値oの確定を通知する。
 Updateフレーム404にはSyncIDが含まれている。
 スレーブ装置201では、プロトコル処理部202がUpdateフレーム403を受信し、オフセット値管理部204が現時点での最新のオフセット値oと、Updateフレーム403に含まれているSyncIDとを関連付ける。
 マスタ装置101のオフセット値記憶部106における記録テーブルの例とスレーブ装置201のオフセット値記憶部206における記録テーブルの例を図6と図7に示す。
 図6は、マスタ装置101のオフセット値記憶部106における記録テーブルの例である。
 図7は、図3のスレーブ装置1のオフセット値記憶部206における記録テーブルの例である。
 なお、マスタ装置101では、オフセット値oを算出した後は、ラウンドトリップ時間trを保持しておかなくてもよいので、図6では、SyncIDとMeasureIDに対してオフセット値oのみを管理している例を示している。
 (5)同期運用の段階(505~507)では、マスタ装置101は各スレーブ装置201に同期のタイミングを通知する。
 具体的には、マスタ装置101のプロトコル処理部102が、Syncフレーム405をブロードキャストで送信し、各スレーブ装置201に同期のタイミングを通知する。
 Syncフレーム405にはSyncIDが含まれており、同期に使用するラウンドトリップ時間trとオフセット値oを指定することができる。
 各スレーブ装置201では、プロトコル処理部202がSyncフレーム405を受信し、オフセット値管理部204が、Syncフレーム405に含まれているSyncIDと対応付けられているラウンドトリップ時間trとオフセット値oをオフセット値記憶部206から取得し、取得したラウンドトリップ時間trとオフセット値oを遅延時間算出部203に出力する。
 遅延時間算出部203は、入力したラウンドトリップ時間trとオフセット値oより、Syncフレーム405の受信時刻から同期時刻点までの時間である遅延時間osを算出する。
 算出式はos=(tr/2)+oである。
 そして、遅延時間算出部203は、Syncフレーム405を受信した時刻から遅延時間osが経過した時刻を同期時刻とし、時刻同期を行う。
 ネットワークへのノード追加、削除を実施するシステムでは、接続形態が変更になり、従来の遅延計測では同期が不安定あるいは無効になる場合がある。
 しかし、本実施の形態に係る同期システムでは、MeasureIDとSyncIDによって、マスタ装置101はより安定していた時期のオフセット値を同期に適用することができるようになる。
 これを説明した図が図8である。
 図8では、まず、マスタ装置101は、図5の1回目のオフセット値算出通知シーケンスで算出されたオフセット値oによる同期を実施する(801~802)。
 具体的には、マスタ装置101のプロトコル処理部102が、SyncID=1(1回目のオフセット値算出通知シーケンスのシーケンス識別子)を指定したSyncフレーム405を各スレーブ装置201に送信して、1回目のオフセット値算出通知シーケンスでのラウンドトリップ時間trとオフセット値oを使用した同期を各スレーブ装置201に行わせる。
 次に、システム構成変更などをトリガとして、マスタ装置101は、2回目のオフセット値算出通知シーケンスを実施する(803~805)。
 そして、従来技術では、2回目のオフセット値算出通知シーケンスでのラウンドトリップ時間trとオフセット値oによる同期の運用となるはずだが(806)、ここでは、2回目のオフセット値算出通知シーケンスでのラウンドトリップ時間trとオフセット値oを即時には適用しない。
 1回目のオフセット値算出通知シーケンスでのラウンドトリップ時間trとオフセット値oを適当な期間、適用した(807、808)後に、システム安定性をマスタ装置101が判断した場合に、2回目のオフセット値算出通知シーケンスでのラウンドトリップ時間trとオフセット値oを適用する(809、810)。
 このときは、マスタ装置101のプロトコル処理部102が、SyncID=2(2回目のオフセット値算出通知シーケンスのシーケンス識別子)を指定したSyncフレーム405を各スレーブ装置201に送信して、2回目のオフセット値算出通知シーケンスでのラウンドトリップ時間trとオフセット値oを使用した同期を各スレーブ装置201に行わせる。
 このように、本実施の形態によれば、オフセット値の適用を制御できるので、より安定した同期を得ることができる。
 以上、本実施の形態では、
 以下のマスタ通信装置とスレーブ通信装置とを備える同期システムを説明した。
 同期を管理するマスタ通信装置は以下を備える。
 (a)伝送路遅延計測および同期時刻までのオフセット値を通知する構成
 (b)伝送路遅延計測に識別子を設け、伝送路遅延計測とオフセット値を管理する構成
 (c)伝送路遅延計測識別子によって、自局およびスレーブ装置のオフセット値を指定する構成。
 また、同期するスレーブ通信装置は以下を備える。
 (a)伝送路遅延計測および通知されたオフセット値から同期時刻を算出する構成
 (b)伝送路遅延計測識別子によって、伝送路遅延計測とオフセット値を管理する構成
 (c)伝送路遅延計測識別子によって、マスタ通信装置からオフセット値を指定され、それを同期に適用する構成。
 また、本実施の形態では、
 マスタ通信装置が更に以下を備えることを説明した。
 (d)経路に識別子を設け、伝送路遅延計測とオフセット値を管理する構成。
 また、スレーブ通信装置が更に以下を備えることを説明した。
 (d)経路に識別子を設け、伝送路遅延計測とオフセット値を管理する構成。
 実施の形態2.
 図9のように、Measureフレーム901、MeasureAckフレーム902、Offsetフレーム903にSyncIDを含んでもよい。
 この場合は、SyncIDを指定しながらの計測になるのでUpdateフレームは不要になる。
 このように、本実施の形態によれば、フレーム種別が削減され、同期システムが簡便になる。
 実施の形態3.
 また、図9のようにMeasureフレーム901、MeasureAckフレーム902、Offsetフレーム903、Updateフレーム904、Syncフレーム905にマスタ装置IDを含んでもよい。
 この場合、同期の基準となる時刻を保持するマスタ装置を特定することができるので、1つのシステム内に複数のマスタ装置を存在させることができる。
 以上、本実施の形態では、
 マスタ通信装置が更に以下を備えることを説明した。
 (e)マスタ装置に識別子を設け、伝送路遅延計測とオフセット値を管理する構成。
 また、スレーブ通信装置が更に以下を備えることを説明した。
 (e)マスタ装置に識別子を設け、伝送路遅延計測とオフセット値を管理する構成。
 実施の形態4.
 また、計測毎にOffsetフレームを必ず送信するのではなく、計測の確定の代用として、Offsetフレームを送信してもよい。
 図10の適用事例では、より計測精度を向上するために各経路での計測を2回行い(1001~1006)、そのオフセット値を1回で通知している(1007)。
 OffsetフレームにはSyncIDとMeasureIDを含んでおり、Updateフレームの代用となる。
 1007で送信されるOffsetフレーム403において、(1、1)、(1、2)、(1、3)のうち1つ目の値はSyncIDであり、2番目の値はMeasureIDである。
 このように、本実施の形態では、Offsetフレームの数が削減され、またUpdateフレームが不要になる。
 この結果、システム全体の帯域が削減される。
 最後に、実施の形態1~4に示したマスタ装置101及びスレーブ装置201のハードウェア構成例について説明する。
 図11は、実施の形態1~4に示すマスタ装置101及びスレーブ装置201のハードウェア資源の一例を示す図である。
 なお、図11の構成は、あくまでもマスタ装置101及びスレーブ装置201のハードウェア構成の一例を示すものであり、マスタ装置101及びスレーブ装置201のハードウェア構成は図11に記載の構成に限らず、他の構成であってもよい。
 図11において、マスタ装置101及びスレーブ装置201は、プログラムを実行するCPU911(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう)を備えている。
 CPU911は、バス912を介して、例えば、ROM(Read Only Memory)913、RAM(Random Access Memory)914、通信ボード915、表示装置901、キーボード902、マウス903、磁気ディスク装置920と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。
 更に、CPU911は、FDD904(Flexible Disk Drive)、コンパクトディスク装置905(CDD)と接続していてもよい。また、磁気ディスク装置920の代わりに、SSD(Solid State Drive)、光ディスク装置、メモリカード(登録商標)読み書き装置などの記憶装置でもよい。
 RAM914は、揮発性メモリの一例である。ROM913、FDD904、CDD905、磁気ディスク装置920の記憶媒体は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置の一例である。
 実施の形態1~4で説明した「オフセット値記憶部106」及び「オフセット値記憶部206」は、RAM914、磁気ディスク装置920等により実現される。
 通信ボード915、キーボード902、マウス903、FDD904などは、入力装置の一例である。
 また、通信ボード915、表示装置901などは、出力装置の一例である。
 通信ボード915は、図1に示すように、ネットワークに接続されている。
 例えば、通信ボード915は、LAN(ローカルエリアネットワーク)の他、インターネット、WAN(ワイドエリアネットワーク)、SAN(ストレージエリアネットワーク)などに接続されていてもよい。
 磁気ディスク装置920には、オペレーティングシステム921(OS)、ウィンドウシステム922、プログラム群923、ファイル群924が記憶されている。
 プログラム群923のプログラムは、CPU911がオペレーティングシステム921、ウィンドウシステム922を利用しながら実行する。
 また、RAM914には、CPU911に実行させるオペレーティングシステム921のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。
 また、RAM914には、CPU911による処理に必要な各種データが格納される。
 また、ROM913には、BIOS(Basic Input Output System)プログラムが格納され、磁気ディスク装置920にはブートプログラムが格納されている。
 マスタ装置101及びスレーブ装置201の起動時には、ROM913のBIOSプログラム及び磁気ディスク装置920のブートプログラムが実行され、BIOSプログラム及びブートプログラムによりオペレーティングシステム921が起動される。
 上記プログラム群923には、実施の形態1~4の説明において「~部」(「オフセット値記憶部106」及び「オフセット値記憶部206」以外、以下同様)として説明している機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、CPU911により読み出され実行される。
 ファイル群924には、実施の形態1~4の説明において、「~の判断」、「~の計算」、「~の比較」、「~の評価」、「~の更新」、「~の設定」、「~の登録」、「~の選択」、「~の入力」、「~の出力」等として説明している処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「~ファイル」や「~データベース」の各項目として記憶されている。
 「~ファイル」や「~データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。
 ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してCPU911によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出される。
 そして、読み出された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・編集・出力・印刷・表示などのCPUの動作に用いられる。
 抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・編集・出力・印刷・表示のCPUの動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリ、レジスタ、キャッシュメモリ、バッファメモリ等に一時的に記憶される。
 また、実施の形態1~4で説明しているフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示す。
 データや信号値は、RAM914のメモリ、FDD904のフレキシブルディスク、CDD905のコンパクトディスク、磁気ディスク装置920の磁気ディスク、その他光ディスク、ミニディスク、DVD等の記録媒体に記録される。
 また、データや信号は、バス912や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
 また、実施の形態1~4の説明において「~部」として説明しているものは、「~回路」、「~装置」、「~機器」であってもよく、また、「~ステップ」、「~手順」、「~処理」であってもよい。
 すなわち、実施の形態1~4で説明したフローチャートに示すステップ、手順、処理により、本発明に係るマスタ装置による時刻同期方法及びスレーブ装置による時刻同期方法を実現することができる。
 また、「~部」として説明しているものは、ROM913に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。
 或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。
 ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD等の記録媒体に記憶される。
 プログラムはCPU911により読み出され、CPU911により実行される。
 すなわち、プログラムは、実施の形態1~4の「~部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、実施の形態1~4の「~部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
 このように、実施の形態1~4に示すマスタ装置101及びスレーブ装置201は、処理装置たるCPU、記憶装置たるメモリ、磁気ディスク等、入力装置たるキーボード、マウス、通信ボード等、出力装置たる表示装置、通信ボード等を備えるコンピュータである。
 そして、上記したように「~部」として示された機能をこれら処理装置、記憶装置、入力装置、出力装置を用いて実現するものである。
 101 マスタ装置、102 プロトコル処理部、103 オフセット値算出部、104 オフセット値管理部、105 ラウンドトリップ時間計測部、106 オフセット値記憶部、201 スレーブ装置、202 プロトコル処理部、203 遅延時間算出部、204 オフセット値管理部、205 ラウンドトリップ時間計測部、206 オフセット値記憶部。

Claims (15)

  1.  伝送路を介して複数のスレーブ装置に接続され、前記複数のスレーブ装置との間で時刻同期を行うマスタ装置であって、
     前記複数のスレーブ装置と通信を行って伝送路遅延の補正のためのオフセット値を算出し、算出したオフセット値を前記複数のスレーブ装置に通知するオフセット値算出通知シーケンスを繰り返し実施するシーケンス実施部と、
     前記シーケンス実施部によるオフセット値算出通知シーケンスの実施の度に、オフセット値算出通知シーケンスの識別子であるシーケンス識別子を前記複数のスレーブ装置に通知するシーケンス識別子通知部と、
     前記シーケンス識別子通知部により既に前記複数のスレーブ装置に通知されているシーケンス識別子の中からいずれかのシーケンス識別子を選択し、選択した選択シーケンス識別子を前記複数のスレーブ装置に通知し、選択シーケンス識別子に対応するオフセット値算出通知シーケンスにおいて通知されたオフセット値を時刻同期に用いるよう前記複数のスレーブ装置に指示するオフセット値指示部とを有することを特徴とするマスタ装置。
  2.  前記オフセット値指示部は、
     既に前記複数のスレーブ装置に通知されている2以上のシーケンス識別子の中から前記複数のスレーブ装置に直近に通知されたシーケンス識別子以外のシーケンス識別子を選択することを特徴とする請求項1に記載のマスタ装置。
  3.  前記オフセット値指示部は、
     既に前記複数のスレーブ装置に通知されている2以上のシーケンス識別子の中からいずれかのシーケンス識別子を選択シーケンス識別子として前記複数のスレーブ装置に通知した後に、前記シーケンス実施部により新たなオフセット値算出通知シーケンスが実施される前に、別のシーケンス識別子を選択シーケンス識別子として選択し、選択した別のシーケンス識別子を前記複数のスレーブ装置に通知し、当該別のシーケンス識別子に対応するオフセット値算出通知シーケンスにおいて通知されたオフセット値を時刻同期に用いるよう前記複数のスレーブ装置に指示することを特徴とする請求項1又は2に記載のマスタ装置。
  4.  前記オフセット値指示部は、
     前記複数のスレーブ装置に時刻同期のタイミングを通知する同期タイミング通知データに選択シーケンス識別子を記述し、選択シーケンス識別子が記述されている同期タイミング通知データを前記複数のスレーブ装置に送信して、選択シーケンス識別子に対応するオフセット値算出通知シーケンスにおいて通知されたオフセット値を時刻同期に用いるよう前記複数のスレーブ装置に指示することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のマスタ装置。
  5.  前記オフセット値指示部は、
     マスタ装置の識別子が記述されている同期タイミング通知データを前記複数のスレーブ装置に送信することを特徴とする請求項4に記載のマスタ装置。
  6.  前記シーケンス識別子通知部は、
     前記シーケンス実施部によりオフセット値算出通知シーケンスが実施される度に、前記シーケンス実施部により実施されたオフセット値算出通知シーケンスのシーケンス識別子が記述されているシーケンス識別子通知データを生成し、生成したシーケンス識別子通知データを前記複数のスレーブ装置に送信することを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のマスタ装置。
  7.  前記シーケンス実施部は、
     前記オフセット値算出通知シーケンスにおいて、伝送路遅延計測に用いられる遅延計測データを前記複数のスレーブ装置に送信し、更に、算出したオフセット値を通知するオフセット値通知データを前記複数のスレーブ装置に送信しており、
     前記シーケンス識別子通知部は、
     遅延計測データ及びオフセット値通知データの少なくともいずれかに、前記シーケンス実施部により実施されているオフセット値算出通知シーケンスのシーケンス識別子を記述し、
     前記シーケンス実施部は、
     前記オフセット値算出通知シーケンスにおいて、シーケンス識別子が記述されている遅延計測データ及びシーケンス識別子が記述されているオフセット値通知データの少なくともいずれかを前記複数のスレーブ装置に送信することを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載のマスタ装置。
  8.  前記マスタ装置は、
     各々に1つ以上のスレーブ装置が縦続接続している複数の分岐経路に分岐する伝送路に接続され、
     前記シーケンス実施部は、
     前記オフセット値算出通知シーケンスにおいて、
     伝送路遅延計測に用いられる遅延計測データを経路の個数分生成するとともに、各遅延計測データに対象となる分岐経路の識別子を記述し、分岐経路の識別子が記述されている各遅延計測データを前記伝送路に送信し、分岐経路ごとにスレーブ装置間で遅延計測データを転送させて、前記複数のスレーブ装置に伝送路遅延を計測させることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載のマスタ装置。
  9.  前記シーケンス実施部は、
     前記オフセット値算出通知シーケンスにおいて、
     算出したオフセット値を通知するオフセット値通知データを経路の個数分生成するとともに、各オフセット値通知データに対象となる分岐経路の識別子を記述し、分岐経路の識別子が記述されている各オフセット値通知データを前記伝送路に送信し、分岐経路ごとにスレーブ装置間でオフセット値通知データを転送させて、前記複数のスレーブ装置にオフセット値を通知することを特徴とする請求項8に記載のマスタ装置。
  10.  前記マスタ装置は、
     複数のスレーブ装置が縦続接続している伝送路に接続され、
     前記シーケンス実施部は、
     前記オフセット値算出通知シーケンスにおいて、
     伝送路遅延計測に用いられる遅延計測データを前記伝送路に送信し、スレーブ装置間で遅延計測データを転送させるとともに、最後尾のスレーブ装置にて折り返された折り返し遅延計測データをスレーブ装置間で逆方向に転送させて前記複数のスレーブ装置に伝送路遅延を計測させ、折り返し遅延計測データを受信する動作を、2回以上行い、
     各回の遅延計測データの送信時刻と折り返し遅延計測データの受信時刻との差に基づき、オフセット値を算出し、
     算出したオフセット値を通知するオフセット値通知データを前記伝送路に送信し、スレーブ装置間でオフセット値通知データを転送させて、前記複数のスレーブ装置にオフセット値を通知することを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載のマスタ装置。
  11.  伝送路を介してマスタ装置と接続され、前記マスタ装置との間で時刻同期を行うスレーブ装置であって、
     伝送路遅延の補正のためのオフセット値を算出するためのデータ送受信と、前記マスタ装置で算出されたオフセット値の通知の受信とが含まれるオフセット値算出通知シーケンスを、前記マスタ装置との間で繰り返し実施するシーケンス実施部と、
     オフセット値算出通知シーケンスの実施の度に、前記マスタ装置から送信された、オフセット値算出通知シーケンスの識別子であるシーケンス識別子を通知する第1のシーケンス識別子通知データを受信する第1のデータ受信部と、
     オフセット値算出通知シーケンスで通知されたオフセット値と、前記第1のシーケンス識別子通知データで通知された当該オフセット値算出通知シーケンスのシーケンス識別子とを対応付けて記憶するオフセット値記憶部と、
     前記マスタ装置から送信された、前記マスタ装置により選択された選択シーケンス識別子を通知する第2の選択シーケンス識別子通知データを受信する第2のデータ受信部と、
     前記第2のシーケンス識別子通知データで通知された選択シーケンス識別子と対応付けて記憶されているオフセット値を、前記マスタ装置との時刻同期に用いるオフセット値として選択するオフセット値管理部とを有することを特徴とするスレーブ装置。
  12.  前記第2のデータ受信部は、
     前記第1のデータ受信部により直近に受信された第1のシーケンス識別子通知データで通知されたシーケンス識別子以外のシーケンス識別子が選択シーケンス識別子として通知されている第2のシーケンス識別子通知データを受信することを特徴とする請求項11に記載のスレーブ装置。
  13.  前記第2のデータ受信部は、
     時刻同期のタイミングを通知する同期タイミング通知データであって、選択シーケンス識別子が記述されている同期タイミング通知データを、前記第2のシーケンス識別子通知データとして受信することを特徴とする請求項11又は12に記載のスレーブ装置。
  14.  伝送路を介して複数のスレーブ装置に接続されているマスタ装置が行う、前記複数のスレーブ装置との時刻同期方法であって、
     前記複数のスレーブ装置と通信を行って伝送路遅延の補正のためのオフセット値を算出し、算出したオフセット値を前記複数のスレーブ装置に通知するオフセット値算出通知シーケンスを繰り返し実施し、
     オフセット値算出通知シーケンスの実施の度に、オフセット値算出通知シーケンスの識別子であるシーケンス識別子を前記複数のスレーブ装置に通知し、
     既に前記複数のスレーブ装置に通知されているシーケンス識別子の中からいずれかのシーケンス識別子を選択し、選択した選択シーケンス識別子を前記複数のスレーブ装置に通知し、選択シーケンス識別子に対応するオフセット値算出通知シーケンスにおいて通知されたオフセット値を時刻同期に用いるよう前記複数のスレーブ装置に指示することを特徴とする時刻同期方法。
  15.  伝送路を介してマスタ装置と接続されているスレーブ装置が行う、前記マスタ装置との時刻同期方法であって、
     伝送路遅延の補正のためのオフセット値を算出するためのデータ送受信と、前記マスタ装置で算出されたオフセット値の通知の受信とが含まれるオフセット値算出通知シーケンスを、前記マスタ装置との間で繰り返し実施し、
     オフセット値算出通知シーケンスの実施の度に、前記マスタ装置から送信された、オフセット値算出通知シーケンスの識別子であるシーケンス識別子を通知する第1のシーケンス識別子通知データを受信し、
     オフセット値算出通知シーケンスで通知されたオフセット値と、前記第1のシーケンス識別子通知データで通知された当該オフセット値算出通知シーケンスのシーケンス識別子とを対応付けて記憶し、
     前記マスタ装置から送信された、前記マスタ装置により選択された選択シーケンス識別子を通知する第2の選択シーケンス識別子通知データを受信し、
     前記第2のシーケンス識別子通知データで通知された選択シーケンス識別子と対応付けて記憶されているオフセット値を、前記マスタ装置との時刻同期に用いるオフセット値として選択することを特徴とする時刻同期方法。
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