WO2013121568A1 - ノード同期方法、ネットワーク伝送システム、及びノード装置 - Google Patents

ノード同期方法、ネットワーク伝送システム、及びノード装置 Download PDF

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WO2013121568A1
WO2013121568A1 PCT/JP2012/053724 JP2012053724W WO2013121568A1 WO 2013121568 A1 WO2013121568 A1 WO 2013121568A1 JP 2012053724 W JP2012053724 W JP 2012053724W WO 2013121568 A1 WO2013121568 A1 WO 2013121568A1
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node
frame
slave
time
synchronization
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PCT/JP2012/053724
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English (en)
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Inventor
幸輝 湯尾
Original Assignee
富士電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/403—Bus networks with centralised control, e.g. polling
    • H04L12/4035—Bus networks with centralised control, e.g. polling in which slots of a TDMA packet structure are assigned based on a contention resolution carried out at a master unit
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0647—Synchronisation among TDM nodes
    • H04J3/065—Synchronisation among TDM nodes using timestamps

Definitions

  • the present invention relates to a node synchronization method, a network transmission system, and a node device for realizing stabilization of a data exchange cycle of each node.
  • each device has a virtual shared memory (common memory) and transmits its own station (own node) data to all stations on the network at the update timing.
  • each received station updates its data and accesses an application, thereby realizing a data exchange system that guarantees real-time performance.
  • Patent Document 1 a method for realizing efficient broadcast communication (broadcast communication) on the network at the time of data exchange described above has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the time division multiple access method using the internal timer of each node and the internal timer correction of the slave node using the synchronization frame from the master node are used together.
  • the transmission path is configured as a network connected by a bus or a serial cable.
  • Ethernet registered trademark
  • Patent Document 1 When the technique as disclosed in Patent Document 1 is applied to a line using Ethernet as a physical layer, there are the following problems.
  • the physical layer is a cascade of buses or serial cables. Therefore, it can be assumed that the reception timing of the data transmitted by broadcast is a time difference that can be ignored at the same time or almost at each station.
  • Ethernet such as 100BASE-TX or 1000BASE-T
  • a star type is adopted as a topology
  • a configuration including a relay device such as a HUB (hub) is adopted.
  • HUB employs a relay method called store & forward when relaying frame data, and transmission to the destination node is not performed unless all the frame data is received. For this reason, the reception timing delay at each node of the broadcast transmission data varies depending on the number of HUB stages that pass through. Therefore, for example, when a high-efficiency data exchange is realized using a high-speed communication line such as 1000BASE-T, the delay as described above cannot be ignored.
  • the timer correction timing of each slave station varies, resulting in duplication (congestion) of data transmission timing in each station.
  • Congestion is fatal for an industrial network because frame data is discarded due to buffer capacity such as HUB as well as data delay.
  • the reception timing of the synchronization frame is not only delayed even if the frame is not discarded, but also delayed depending on the size and type of the congested frame. Time is indeterminate. Therefore, the conventional method has a problem that the data exchange cycle in the entire system is disturbed.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a node synchronization method, a network transmission system, and a node device for realizing stabilization of a data exchange cycle of each node.
  • the present invention provides a node synchronization method in which a master node having a timer and a plurality of slave nodes are connected via a communication path, and the timers of the respective nodes are synchronized.
  • the slave node After receiving the synchronization frame transmitted by the master node, the slave node initializes the timer of the slave node and transmits a reception completion frame to the master node.
  • the master node transmits by the slave node.
  • Round-trip transmission between the master node and the slave node from the difference between the time of the timer at the time of reception and the timer time at the time of transmission of the synchronization frame transmitted from the own node
  • the delay time is calculated, and the calculated round trip transmission delay time is notified to the slave node.
  • the slave node receives the round-trip transmission delay time notification frame, and sets the timer in the own node based on the round-trip transmission delay time included in the notification frame. Synchronize with.
  • a timer of a node (station) configuring a network is adjusted not to a synchronization frame reception timing but to a synchronization frame transmission timing of a master station.
  • the present invention performs synchronization matching that minimizes the influence (for example, synchronization error) due to the relay delay of a frame such as a relay device (for example, HUB) inserted into a communication path (network), for example.
  • the synchronization in the present embodiment refers to a state in which, for example, the phase (timer) of the counter operation of each node is matched, but is not limited to this.
  • the present invention can perform communication without causing data congestion on the network at the time of transmission of the synchronization frame by having a margin before transmission of the synchronization frame.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a network transmission system according to the present embodiment.
  • the network transmission system 10 shown in FIG. 1 includes a plurality of node devices 11 (node devices 11-1 to 11-3 in the example of FIG. 1) and a HUB (hub) 12 as one or a plurality of relay devices. (HUBs 12-1 to 12-5 in the example of FIG. 1). Note that the number and types of node devices and relay devices, and connection methods are not limited to this.
  • the node device 11-1 as the node A is a master node (master station), and the node device 11-2 as the node B and the node device 11-3 as the node C are slave nodes ( Slave station).
  • the communication path of the network transmission system 10 is, for example, a star type having a relay device between the master node 11-1 and the slave node 11-2.
  • the relay apparatus uses HUB as an example, but the present invention is not limited to this, and for example, a router, a repeater, an optical converter, or the like can be used.
  • the master node and the slave node are connected via a communication path.
  • the master node and the slave node are used as, for example, a network of controllers (control devices), basically, devices used in the controller system are targets of masters or slaves.
  • the device include a controller, a PC (Personal Computer), a server, an input / output (IO) module, and a drive device (for example, an inverter and a servo).
  • the node device 11-1 and the node device 11-3 are connected to the same HUB 12-1, and the node device 11-2 passes through a 5-stage HUB (relay device).
  • the node device 11-1 and the node device 11-3 are connected.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of data transmission before node synchronization correction.
  • FIG. 2 an example of data transmission when the node device 11-2 (node B) or the connected HUB 11-2 is powered on and the node device 11-2 newly joins a communication path (network). Is shown. Note that the node device 11-1 (node A) and the node device 11-3 (node C) at this time are already synchronized.
  • each node has a cycle timer (first timer) and a send timer (second timer).
  • the synchronization frame 21 (in the example of FIG. 2, the synchronization frames 21-1 to 21-4) is transmitted according to the cycle T of the cycle timer (A) of the node device 11-1. Yes.
  • the node device 11-1 also clears the send timer 22 (send timers 22-1 to 22-3 in the example of FIG. 2) at the cycle timer clear timing. Thereafter, the node device 11-1 transmits the transmission data 23 (transmission data 23-1 to 23-3 in the example of FIG. 2) of each node at the timing of the send timer up.
  • the node device 11-2 receives the synchronization frame 21 from the node device 11-1 via the HUB 12-1. Therefore, a delay 24 occurs at the reception timing of the synchronization frame 21. At this time, since the node device 11-2 (node B) is not synchronized, the cycle T and the send timer (B) of the node device 11-2 are cleared at the reception timing of the synchronization frame 21. Done.
  • the send timer (B) operates in a state including the delay 24.
  • the node device 11-3 node C also includes a delay corresponding to one HUB, but here it is not considered because it is a little in time.
  • data 25 (data 25-1 to 25-3 in the example of FIG. 2) is transmitted at the timing of the send timer up of the node device 11-2 in the state described above.
  • the node device 11-1 and the node device 11-3 overlap with, for example, the synchronization frames 21-2 to 21-4 at the timing of receiving the data 25, and congestion occurs.
  • control can be performed so that data transmission from a participating node (for example, the node device 11-1) is not performed until synchronization is completed.
  • an example expressing congestion is shown.
  • a general Ethernet HUB employs an interface method called store & forward.
  • all the sent frames are stored in the reception buffer in the HUB, and are transmitted after performing the HUB internal processing (for example, abnormality determination, destination determination, etc.).
  • the reception buffer assuming that the destination port is in use has a sufficient size. If there is some congestion, communication is performed without data loss. be able to.
  • the reception timing of the synchronization frame is an important element for synchronization, and delayed reception of the synchronization frame is fatal.
  • frame priority control can be performed by QoS (Quality of Service) or the like.
  • QoS Quality of Service
  • the synchronization frame 21 is also delayed in reception by the node device 11-3 regardless of the priority setting. The synchronization of each node on the system will be lost.
  • HUB used in Ethernet does not have an IP address (Internet Protocol Address) and is not normally recognized by the system configuration node.
  • IP address Internet Protocol Address
  • a HUB can be constructed in a star topology, it is possible to construct a system via a number of stages of HUB between system configuration nodes, and the delay time due to the HUB varies depending on the manufacturer, model, etc. There are many cases. Therefore, in practice, it has been difficult to set a delay time from the master node to each slave node until the system is configured.
  • the transmission delay time between the master node and the joining slave node is determined, and this is set as the joining slave node, so that the master timer and the joining slave timer are synchronized, and then joined to the system. Can be made.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a data exchange procedure for correcting the slave node time.
  • TC bands 31 and 37 indicate the transmission band (timer clear) of the synchronization frame
  • TS bands 32 and 38 indicate the data transmission band (timer send), and each is transmitted at a predetermined cycle. Is done.
  • nodes A, B, and C in the example of FIG. 3 correspond to the node devices 11-1, 11-2, and 11-3, respectively.
  • the squares shown in FIG. 3 indicate frames
  • the squares on the lines for the nodes A to C indicate transmission frames
  • the squares below the lines indicate reception frames.
  • the TC frame indicates a synchronization frame
  • the TS * (* indicates any of A to C) frames indicates node data from any of the nodes A to C.
  • TSA indicates that the node data is from node A (node device 11-1).
  • a req frame 33 indicates subscription request data
  • an OK frame 34 indicates subscription permission data
  • a dly frame 35 indicates a TC reception delay
  • a SET frame 36 indicates a delay time setting (specifically, Indicates round trip transmission delay time setting).
  • the node B (node device 11-2) that is the joining node transmits the subscription request req frame 33 in the TS band 38 to the node A (node device 11-1) that is the master node.
  • the node A determines whether or not the participation requesting node can participate, and if the participation is permitted, the node A issues an OK frame 34 for permission to join following the synchronization frame TC.
  • the OK frame 34 is expressed as a separate frame.
  • the present invention is not limited to this.
  • the OK frame 34 may be configured as data on the synchronization frame TC.
  • the node B (node device 11-2) as a slave node that has received the OK frame 34 that has been permitted to join from the node A transmits a dly frame 35 that is a TC reception delay frame to the master at the next synchronization frame TC reception timing. To do. This frame is transmitted at the timing of receiving the synchronization frame TC.
  • the node device B which is a joining node, has already received the synchronization frame TC several times, and has cleared (initialized) the internal timer at that timing. For this reason, the node B, which is a joining node, may transmit at the clear timing of the cycle timer of the own node (own station) in the same manner as the synchronization frame TC transmission of the master.
  • the dly frame 35 which is a TC reception delay frame, is unicast (one-to-one) communication to the master node, and thus overlaps the reception of the synchronization frame TC to the slave node that has already joined the network transmission system. There is nothing.
  • the node A that has received the dly frame 35 records the value of the cycle timer at that timing.
  • the node A sets the transmission time obtained above in the SET frame 36 for setting the delay time for the joining slave node (node B), and uses this SET frame 36 as a round trip transmission delay time notification frame.
  • the Node B that has received the SET frame 36 subtracts the round-trip transmission delay time set in the SET frame 36 from its own cycle timer (accelerates timer up) (for example, time 39 shown in FIG. 3),
  • the cycle timer is synchronized with the timer of the node A that is the master node.
  • the cycle timer of the node B is delayed from the timer of the node A, and thus the synchronization is performed by the above-described subtraction process.
  • the present invention is not limited to this.
  • the round-trip transmission delay time set in the SET frame 36 is added to the own cycle timer so that the own cycle timer is set at the master node. It can be synchronized with the timer of a certain node A.
  • the delay time setting SET frame 36 may also be data of the synchronization frame TC, similar to the subscription-permitted OK frame 34. In this way, the node that has finished adjusting the cycle timer is allowed to transmit data in the TS band, assuming that it is permitted to join the system.
  • the req frame 33 is used as the subscription request data and the OK frame 34 is used as the subscription permission data frame for the node subscription.
  • the present invention is not limited to this.
  • the synchronization in this embodiment can be performed even in a procedure in which station numbers are sequentially designated in the framing frame TC and a station scheduled to join among the designated stations (nodes) responds with the dly frame 35.
  • a node far in terms of transmission time is, for example, a node having a predetermined number or more of the number of HUB stages passed through.
  • a margin time can be provided between the timing of the final data transmission and the transmission timing of the synchronization frame TC.
  • the conventional method depends on the system configuration and is not uniquely determined by the number of nodes or the like.
  • the master node (node device 11-1) in the present embodiment performs the above-described joining process for all slave nodes of the network transmission system 10, the transmission delay time between the master and each slave is maintained. Yes. Therefore, although the master node is not necessarily at the center of the configuration, for example, a predetermined value based on the maximum transmission delay time (round-trip transmission delay time) for all slave nodes can be set as the margin time.
  • the margin time in the present embodiment is a time during which data transmission or the like provided for avoiding congestion, collision, etc. of data flowing through the network is not performed. In the present embodiment, it is possible to prevent the synchronization frame TC from being congested by providing a margin time as described above.
  • the margin time may be longer than the maximum round trip transmission delay time, for example, preferably about 2 to 3 times.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of data transmission after node synchronization correction.
  • the margin time 41 is set as described above.
  • data transmission between nodes can be completed by setting a margin time 41 as shown in FIG. That is, in the present embodiment, a value that allows for the margin time 41 is set for the cycle T of the cycle timer.
  • the slave node when synchronization is performed between the master node and the slave node, the slave node sequentially responds simultaneously with a preset send timer up after the master node transmits a synchronization frame.
  • the margin time 41 means, for example, a time until the next synchronization frame transmission of the master node with respect to the transmission timing of the last slave node. That is, the margin time 41 means the time from the timing at which all the slave nodes have transmitted responses to the synchronization frame transmission of the master node to the timing at which the next synchronization frame is transmitted.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a system configuration for explaining how to determine the allowance time.
  • the margin time is set in accordance with the number of data relay apparatuses in the system configuration. Specifically, for example, the data arrival time of the route having the largest number of data relay apparatuses among the communication between nodes can be used, but the present invention is not limited to this.
  • the master node is not determined in advance, but is determined by, for example, a master determination method in node synchronization processing of the present embodiment described later. Therefore, all of the nodes A to H can be master nodes unless the node device 51 has a special setting (such as a slave mode).
  • the system can be operated without problems such as data congestion and collision by setting a margin time based on, for example, the data arrival time from the node A to the node H, the maximum delay time, and the like.
  • the maximum delay time detected is the number of relay stages from the node D or node E to the node A or node H (four stages in the example of FIG. 5). It turns out that. Further, the detected maximum delay time is minimum when the central node of the system configuration becomes the master. In the example of the network transmission system 50 in FIG. 5, the maximum delay time is minimum when the node D or the node E is the master node. Become. In other words, if the master node is at the center of the system configuration, the maximum delay time in that configuration is between the slaves arranged opposite to each other across the master node (in the example of FIG. 5, node A, node H).
  • the margin time when setting the margin time, it is possible to include the delay time between all nodes by setting about 2 to 3 times the maximum delay time from the master node as a reference. It becomes possible. Note that the margin time increases as the master node deviates from the center of the system configuration.
  • the “maximum cascade stage number ⁇ 2 times” of the relay device can be uniquely determined as a margin time.
  • the maximum number of stages of the relay device of the system can be set in advance by the user, and abnormal termination or the like can be performed when the number of stages is exceeded.
  • a node exceeding a preset margin time is prevented from joining the system.
  • the master node cannot receive within the TC band when receiving a subscription request, it is possible to control the subscription to the system by determining that a node exceeding the margin time has been inserted.
  • the master node refuses to join a node that exceeds the above-described margin time, and the slave node notifies the user that there is an abnormality in joining.
  • processing such as setting no delay time or responding abnormally is performed.
  • the resetting of synchronization means, for example, recalculation or resetting of delay when there is a configuration change.
  • the delay time is set, for example, when the node system is joined or when the master is disconnected.
  • the delay time may be measured a plurality of times (several tens of times) when the system joins or the master leaves, and the average value may be set as the delay time between nodes.
  • the state may change due to aging of nodes and devices, ambient environment (for example, temperature, noise), and the like.
  • delay time measurement is performed for all nodes participating in the network transmission system, for example, at a constant cycle (for example, once every several seconds), and the delay time is set again.
  • the synchronization is basically adjusted on the slave side. For example, in the present embodiment, a delay time is distributed from the master node to each slave node, and the timer is adjusted correspondingly. While the slave node participating in the system can synchronize with the master node, the synchronization frame TC transmitted from the master node is received with a delay of the delay time.
  • the reception timing of the synchronization frame TC is measured by the timer of the own node (own station), and the time is compared with a preset delay time at the time of synchronization with the master node. It is possible to detect whether or not synchronization has occurred.
  • the present embodiment for example, when the TC reception timing is confirmed a plurality of times, and reception of TC is delayed from a set delay time in advance by a predetermined number (for example, 5 times) in advance, etc. Based on the set condition, the delay or advance of its own timer is detected. Further, in the present embodiment, based on the amount of delay or advance of own timer obtained at the time of detection described above, a correction for synchronizing the timer in the own node with the timer of the master node so as to eliminate the above-described synchronization deviation. I do.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of master determination in node synchronization processing. 6 illustrates a procedure in which one of a plurality of node devices connected to the network is determined and operated as a master node, but is not limited thereto.
  • the node synchronization process first initializes each resource of the node device (S01), and monitors the initial line when it is normally initialized (S02).
  • monitoring of the initial line means monitoring of the line during initial (initialization), for example, and is distinguished from monitoring during operation.
  • frames such as TC (synchronization frame transmission band (timer clear)), TS (data transmission band (timer send)), and ITC (TC frame used only during system initialization) are included. There is a possibility of flowing.
  • the ITC does not flow during operation, unlike during initial operation.
  • a line status check is performed. The check cycle can be checked at a timing such as “maximum cycle time ⁇ 3 times”, but is not limited to this, and may be checked at another timing.
  • the node synchronization process determines whether the monitoring timer is up (UP) without receiving the above-described TS, ITC, or TC as a result of monitoring (S03).
  • an initial temporary master is determined (S04).
  • the initial temporary master monitors, for example, a station number (node number), a refresh cycle delay, TC reception of other node devices (other stations), and the like.
  • the initial temporary master controls ITC transmission.
  • the master right is acquired and the master operation is performed (S06).
  • the master operation in the present embodiment is, for example, at least one of the above-described TS reception monitoring, joining node management, transmission delay time calculation, message transmission control, delay time setting transmission for each slave node, and the like.
  • the present invention is not limited to this.
  • the node synchronization process if the above-described condition of S05 is not satisfied (NO in S05), it is determined whether another node apparatus TC is received or an ITC having a higher priority than the own node is received. Judgment is made (S07). In the node synchronization process, when another node apparatus TC is received or an ITC having a higher priority than the own node is received (YES in S07), a process for slave operation described later is performed (S08).
  • the process described above is repeated when there is a mild abnormality that can be easily recovered, such as a process delay in memory read / write or a minor communication failure. Done.
  • a process of notifying error information may be included.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of slave determination in the node synchronization processing.
  • a procedure is shown in which one of a plurality of node devices connected to the network is determined and operated as a slave node, but is not limited thereto.
  • the node synchronization process first initializes each resource of the node device (S11), and monitors the initial line when it is normally initialized (S12). In the process of S12, for example, the line status is checked.
  • the check cycle can be checked at a timing such as “maximum cycle time ⁇ 3 times”, but is not limited thereto.
  • the node synchronization processing determines whether there is reception of TS, ITC, or TC as a result of monitoring (S13).
  • S13 the condition of S13 described above is satisfied (YES in S13)
  • S14 an initial master is determined (S14).
  • the initial master determination in the process of S14 includes, for example, “a state in which there is a master (or master candidate) other than the own node and the own node may become a slave”.
  • the own node when the own node is in the line monitoring state after initialization and a frame such as TC has already flowed, the own node may be a slave.
  • monitoring is performed for a predetermined period (for example, three periods), and if that is all right, the node that transmits TC (or ITC) is recognized as a master, and the own node tries to become a slave. To do.
  • the initial master monitors for example, TC, TS, etc., receives ITC or TC, and checks the master station number. This monitoring is performed with reference to, for example, three laps, but is not limited to this.
  • a TC or ITC of the same node it is determined whether or not a TC or ITC of the same node has been received for a predetermined number of consecutive times (for example, three consecutive) (S15), and a TC or ITC of the same node has been received for a predetermined number of consecutive times If this is the case (YES in S15), a slave operation confirmation wait state is entered (S16). At this time, in this embodiment, the network cannot be joined. In the process of S16, for example, a TS transmission delay time is set and a delay time backup for the connection node is performed.
  • the node synchronization processing determines whether or not the master is permitted to join and the delay time setting is completed (S17). If the master is permitted to join and the delay time setting is completed (YES in S17). Then, slave operation is performed (S18).
  • the node synchronization processing is terminated.
  • the process of S15 described above when the condition of S15 is not satisfied within a predetermined time, the own node may try to become the master. In this case, after the slave operation is confirmed, if the master is not allowed to join, an error notification may be given due to network setting abnormality or the like.
  • the node synchronization process when the condition of S17 is not satisfied within the predetermined time in the process of S17 (NO in S17), the node synchronization process is terminated.
  • the process described above is repeated when there is a mild abnormality that can be easily recovered, such as a process delay in memory read / write or a minor communication failure. Done.
  • a process of notifying error information may be included.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of switching from the slave to the master in the node synchronization processing.
  • S21 node synchronization processing
  • the node synchronization processing makes an inquiry about master right transfer on the network (S23). Specifically, the TS with the inquiry bit turned ON is transmitted (S24).
  • the node synchronization processing is performed for a predetermined time. Wait for operation master switching.
  • the node synchronization processing is set as an operational temporary master when it is detected that the master has been dropped in the operation master switching waiting state in the processing of S22 described above (S25). At this time, the node synchronization processing performs ITC transmission at a predetermined timing. Further, the node synchronization processing waits for switching of the operation master when ITC or TC having a higher priority than the own node is received.
  • the node synchronization process it is determined whether or not the ITC has been transmitted continuously for a predetermined number of times (for example, three times) within a predetermined time (S26), and when the predetermined number has been transmitted continuously (YES in S26).
  • the master operation is switched (S27). Further, in the node synchronization process, when a predetermined number of ITCs cannot be transmitted continuously within a predetermined time (NO in S26), the process is terminated and the operation master is waited for switching.
  • the participating nodes of the network in operation always monitor the frame
  • the master node monitors the TC frame from the master having higher priority than itself
  • the slave node monitors the drop of the master node.
  • the slave node that detects the drop of the master node adds a master transfer inquiry to the TS frame, and performs a master transfer process.
  • the master switching state is entered, and the normal operation is entered after the master is determined.
  • the priority described above is determined by, for example, the type of node (for example, module shape, PCI-e (Peripheral Components Interconnect-express) board), the network station number (node number) in ascending order, and the like.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the node device according to the present embodiment.
  • the node device 60 shown in FIG. 9 includes a communication interface (IF) means 61, a load command means 62, a storage management means 63, a system management means 64, a switch (SW) management means 65, and a time management means (timer). ) 66, application control means 67, network control means 68, and input / output (IO) control means 69.
  • IF communication interface
  • load command means 62 includes a storage management means 63, a system management means 64, a switch (SW) management means 65, and a time management means (timer).
  • SW switch
  • timer time management means
  • the node device 60 shown in FIG. 9 has a common configuration for both the master node and the slave node. Also, the node device 60 shown in FIG. 9 has a configuration including both functions of the controller and the network.
  • the processing of the controller is performed, for example, with a constant cycle as a control unit (scan cycle).
  • a control LSI Large Scale Integration
  • an interrupt with a constant cycle from a control LSI (Large Scale Integration) (for example, a master LSI) is performed.
  • LSI Large Scale Integration
  • the present invention is not limited to this. For example, processing may be performed based on a built-in timer of a microcomputer.
  • the reception interrupt of the inter-controller network is used, the delay time is calculated from the difference between the TC reception timing and the scan cycle interrupt from the master LSI, and correction is performed.
  • the controller can operate by downloading a support program (loader) on the PC, a combination program, and an operation definition.
  • the node device 60 as a normal controller and a loader is connected to an external device or the like by a communication IF means 61 via, for example, a serial cable or a USB (Universal Serial Bus).
  • a communication IF means 61 via, for example, a serial cable or a USB (Universal Serial Bus).
  • the transmitted / received communication is output from the communication IF unit 61 to the loader command unit 62.
  • loader command means 62 exchanges corresponding processing by a protocol called a loader command.
  • loader commands include commands such as application start / stop (system management control), application data monitoring and modification (application management control), program, definition download (storage management control), etc. Acts on function.
  • the storage management means 63 is rewritable and stores various information in a flash memory such as an SD memory card, which is a non-volatile semiconductor memory that does not lose data even when the power is turned off. Management such as reading.
  • the storage management unit 63 outputs the acquired information to at least one of the system management unit 64, the application control unit 67, and the network control unit 68 as necessary.
  • the system management unit 64 executes preset processing (for example, execution cycle, memory allocation, IO configuration management, initialization of each resource, etc.), status monitoring (failure diagnosis) of the node device 60, IO data exchange processing Etc.
  • the system management means 64 performs processing as described above based on various data obtained from the storage management means 63, loader command means 62, SW monitoring means 65, time management means 66, application control means 67, and IO control means 69. Execute.
  • the system management means 64 receives the synchronization frame transmitted after the master node timer is up when the network control means 68 is set as a slave node. Further, the system management means 64 initializes the above-described timer for the TC and TS transmission periods in correspondence with the received synchronization frame, and transmits the reception completion frame from the communication IF means 61 to the master node after the initialization.
  • the system management unit 64 receives the transmission delay time notification frame from the master node when the network control unit 68 sets the slave node, and based on the received transmission delay time, Adjust. Specifically, when the timer in its own node is delayed from the transmission delay time of the master node, the system management means 64, for example, uses the received transmission delay time (specifically, the round-trip transmission delay time) as its own. By subtracting from the current time of the timer of the node, the node device 60 can synchronize the current time of the local node timer with the master timer.
  • the received transmission delay time specifically, the round-trip transmission delay time
  • the system management means 64 adds the above-described transmission delay time to the current time of the own node timer, so that the master timer Synchronize with.
  • system management unit 64 receives the synchronization frame reception completion frame from the slave node when the network control unit 68 sets the master node. Further, the system management unit 64 records the current time obtained from the RTC in the above-described timer of the TC and TS transmission cycle in the time management unit 66 based on the received synchronization frame reception completion frame.
  • the system management means 64 determines the round-trip transmission delay between the master node and the slave node from the difference between the current time of the timer when receiving the reception completion frame and the timer time when transmitting the synchronization frame transmitted from the own node. Calculate time. Further, the system management means 64 notifies the calculated round trip transmission delay time to the slave node.
  • the system management means 64 sets a margin time during which data transmission or the like is not performed at the master node with reference to the maximum transmission delay time between a plurality of slave nodes. Further, the system management means 64 uses the interval from the slave node data transmission to the master node synchronization frame transmission as a margin time. As a result, in the present embodiment, it is possible to prevent communication congestion from occurring during transmission of the synchronization frame.
  • system management means 64 performs various settings, control, monitoring, and the like.
  • the settings in the system management means 64 are basically read from the storage management means 63.
  • the setting file writing for storage management is stored from the outside via the communication IF means 61 and the loader command means 62, for example.
  • the setting contents include, for example, system settings (for example, IO module configuration, control cycle settings, etc.), module settings (for example, module initialization operation settings, etc.), but are not limited thereto. is not.
  • system settings for example, IO module configuration, control cycle settings, etc.
  • module settings for example, module initialization operation settings, etc.
  • the system settings described above are settings for the entire system. For this reason, settings for individual modules are transmitted as messages through network control or IO control.
  • control in the system management means 64 performs operation control such as starting and stopping of applications, and other resets (initialization), for example. These operation controls are instructed from the loader command means 62 or the SW monitoring means 65, for example. Moreover, as control in the system management means 64, in addition to the content described above, for example, control of exchange processing of IO data during operation, network data, and the like is performed.
  • monitoring in the system management means 64 monitors module hardware failures, network, and system-wide abnormality information collected by network control at regular intervals.
  • monitoring by the system management means 64 includes system shutdown, notification to the user (for example, notification using voice, light, etc.), notification to a predetermined computer (for example, management terminal) using a loader command (for example, an error message or the like is performed.
  • the SW monitoring unit 65 monitors an external key switch (Key SW) (for example, power ON / OFF, etc.), a station number SW, and the like, and sends each SW signal obtained by, for example, a user operation to the system management unit 64. Output.
  • Key SW for example, power ON / OFF, etc.
  • the time management means 66 acquires time information that serves as a reference for synchronization. Specifically, the date information acquisition unit 66 acquires a signal from, for example, an RTC (Real Time Clock), and manages time and the like by a calendar function or the like.
  • the time management means 66 may have the cycle timer (first timer) and the send timer (second timer) described above. Further, the time management unit 66 may manage the above-described margin time obtained from the system management unit 64. The time management unit 66 outputs the acquired time information to the system management unit 64.
  • the application control means 67 stores various application programs for controlling applications such as the above-described various node synchronization processes implemented in the present embodiment. Control signals from the loader command means 62 and the system management means 64 are stored. Various application processes are executed based on the above.
  • the network control means 68 controls the entire network for sending and receiving messages and control data with other nodes, for example. Further, the network control unit 68 performs control for the own node to set to either the master node or the slave node based on the connection state with other node devices as described above.
  • the network control means 68 performs control so as to reject the subscription when the slave node requesting to join is a slave node exceeding the margin time when the own node is the master node. Further, the network control unit 68 determines a temporary master from a plurality of node devices, operates the temporary master as a master node when the ITC transmission is a predetermined number or more and a slave join notification is received from another node device. Then, other node devices are operated as slave nodes.
  • the network control unit 68 executes predetermined processing when a node device is newly joined to a plurality of node devices connected to the communication path (communication network) or when the master node is dropped from the communication path. Re-execute the process to synchronize. Further, when the node is a slave node, the network control unit 68 measures the TC reception timing with the timer of the node, and compares the measured time with a preset delay time, thereby It is detected whether or not synchronization has occurred, and correction is performed so that the above-described synchronization is eliminated in accordance with the delay or advance of the timer obtained from the detection result.
  • the IO control means 69 controls the overall input / output of messages and control data with the connected external device.
  • the network function is described on the same functional block.
  • the present invention is not limited to this.
  • the IO control unit 69 is divided into separate modules. It can be implemented to exchange messages and control data between modules.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the node device.
  • the node device 70 includes a basic system unit 71, an application control unit 72, and a network control unit 73.
  • the basic system unit 71 corresponds to the system management unit 64 described above
  • the application control unit 72 corresponds to the application control unit 67
  • the network control unit 73 corresponds to the network control unit 68.
  • the basic system unit 71 includes system control means 81, SDRAM (Synchronous DRAM) 82, LAN (Local Area Network) 83, RTC 84, SD memory (Secure Digital memory) 85, and flash memory (Flash Memory) 86. And an internal bus management LSI 87, an SRAM (Static Random Access Memory) 88, and a master LSI 89.
  • the application control unit 72 includes an application network unit 91, a master LSI 92, an SRAM 93, a flash memory 94, and a DDR-SDRAM (Double-Data-Rate Synchronous Random Access Memory) 95. Yes.
  • the SX bus (high-speed bus) and the E-SX bus (super high-speed bus) are predetermined input / output (IO) control buses.
  • the system control 81 performs control in the basic system of the node device 70.
  • the system control 81 controls transmission / reception of various data from an external device connected via the LAN 83, controls the operation of the entire system based on time information obtained from the RTC 84, and an application (program) such as the SD memory 85. Is read and executed.
  • the system control unit 81 may input / output various data from an external device via a USB or the like.
  • Master LSIs 89 and 92 are control LSIs for the IO control bus.
  • DDR-SDRAM 95, SDRAM 82, and SRAMs 88 and 93 are volatile memories
  • flash memories 86 and 94 are writable nonvolatile memories.
  • the internal bus management LSI 87 is an LSI (FPGA (Field-Programmable Gate Array) for connecting microcomputers.
  • the internal bus management LSI 87 is connected to, for example, a shared memory (for example, a shared memory included in the master LSI 92 shown in FIG. 10).
  • the internal bus management LSI 87 controls access to the SRAM of another CPU (Central Processing Unit) connected by the SX bus.
  • CPU module such as PLC (Programmable Logic Controller), etc. It means a module that performs application computations, and the internal bus management LSI 87 handles interrupts between microcomputers. Do.
  • the own node (own station) area corresponds to the processor bus space in FIG.
  • the above-described processor means a module that executes, for example, a PLC application.
  • the application network means 91 has a structure that mainly uses, for example, a dual-core microcomputer and processes each application and network.
  • the hardware configuration described above is not limited to this in the present invention.
  • one microcomputer may be used.
  • each function as shown in FIG. 9 can be realized by using the hardware configuration shown in FIG. Specifically, the node device 60 in this embodiment is set to either a master node or a slave node based on the connection state with other node devices. Further, when the node device 60 is set as a slave node, the node device 60 receives a synchronization frame transmitted by the master node, thereby initializing a timer of the slave node and transmitting a reception completion frame to the master node.
  • the node device 60 when the node device 60 is set as the master node, the node device 60 receives the reception completion frame transmitted by the slave node, and the timer at the time of transmission and the timer at the time of transmission of the synchronization frame transmitted from the own node.
  • the round trip transmission delay time between the master node and the slave node is calculated from the difference with the time.
  • the node device 60 transmits a round trip transmission delay time notification frame for notifying the slave node of the calculated round trip transmission delay time, causes the slave node to receive the round trip transmission delay time notification frame, and is included in the notification frame. Based on the round-trip transmission delay time, the timer in the own node is synchronized with the timer of the master node.
  • a program for causing a computer to function as each unit included in the node device 60 described above is generated, and the generated program is installed in a computer such as a PC.
  • a program for causing a computer to function as each unit included in the node device 60 described above is generated, and the generated program is installed in a computer such as a PC.
  • stabilization of the data exchange cycle of each node can be realized.
  • a timer of each node is synchronized with a shared memory network using a time division multiplex transmission method, thereby improving transmission efficiency and data exchange.
  • Efficiency and stabilization of the data exchange cycle can be realized.
  • this embodiment can be applied to a synchronization method when performing a series of operations in a large-scale facility such as a steel plant using a plurality of operations. It can be widely applied as a synchronization method.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

　スレーブノードは、マスタノードによって送信される同期化フレームを受信することで、該スレーブノードのタイマを初期化して受信完了フレームを前記マスタノードに送信し、前記マスタノードは、前記スレーブノードによって送信された前記受信完了フレームを受信し、該受信時の前記タイマの時刻と自ノードから送信した前記同期化フレームの送信時のタイマ時刻との差分から、前記マスタノードと前記スレーブノード間の往復伝送遅延時間を計算し、計算した往復伝送遅延時間を前記スレーブノードに通知する往復伝送遅延時間通知フレームを送信し、前記スレーブノードは、前記往復伝送遅延時間通知フレームを受信して、該通知フレームに含まれる前記往復伝送遅延時間に基づいて、自ノード内のタイマを前記マスタノードのタイマと同期させる。

Description

ノード同期方法、ネットワーク伝送システム、及びノード装置
　本発明は、各ノードのデータ交換周期の安定化を実現するためのノード同期方法、ネットワーク伝送システム、及びノード装置に関する。
　例えば、従来のプラント制御用伝送システム等のような産業用ネットワークにおいては、システムを構成する各機器が、リアルタイム性を保証したうえで相互に大容量のデータ交換を行う必要がある。したがって、例えば各機器に搭載されるアプリケーションによるアクセス要求の発生に応じてイベント的に相互アクセスを行うような場合には、ネットワーク負荷がアプリケーションに依存してしまいリアルタイム性を保証することができない。
　そこで、従来では、各機器に仮想的な共有メモリ（コモンメモリ）を持ち、更新タイミングでネットワーク上の全局へ自局（自ノード）データの送信を行う技術が存在する。このような技術を用いた場合には、受信した各局が、そのデータを更新し、アプリケーションにアクセスさせることにより、リアルタイム性を保証したデータ交換方式を実現している。
　また、従来では、上述したデータ交換時にネットワーク上での効率的な同報通信（ブロードキャスト通信）を実現するための手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、各ノードの内蔵タイマによる時分割多重アクセス方式とマスタノードからの同期化フレームによるスレーブノードの内蔵タイマ補正を併用している。また、特許文献１に示す手法では、伝送路をバス又はシリアルケーブルで接続されたネットワークとして構成している。
特開２００５－１５９７５４号公報
　ところで、最近では、産業用ネットワークにおいてもイーサネット（登録商標）の適用が進んでおり、情報系機器との連携も考慮されたコントローラレベルでのネットワークにおいては主流となりつつある。そこで、特許文献１に示されているような手法を、イーサネットを物理層とした回線へ適用しようとした場合には、以下のような課題がある。
　例えば、特許文献１に示されているような手法では、物理層をバス或いはシリアルケーブルのカスケードとしている。そのため、ブロードキャスト送信されたデータの受信タイミングは、各局同時或いはほぼ無視できる時間差であることが想定できる。
　しかしながら、例えば１００ＢＡＳＥ－ＴＸや１０００ＢＡＳＥ－Ｔ等のイーサネットを伝送路とした場合では、トポロジとしてスター型が採用され、ＨＵＢ（ハブ）のような中継装置を含めた構成となる。一般的に、ＨＵＢにおいては、フレームデータの中継に際し、ストア＆フォワードといわれる中継方式を採用しており、全フレームデータを受信しきらなければ宛て先ノードへの送信を行わない。このため、ブロードキャスト送信データの各ノードでの受信タイミング遅延は、経由するＨＵＢの段数によって変化する。したがって、例えば１０００ＢＡＳＥ－Ｔ等の高速な通信回線を用いて高効率なデータ交換を実現しようとする場合には、上述したような遅延を無視できない。
　また、例えば、マスタ局が送信する同期化フレームの受信タイミングがばらついた場合には、各スレーブ局のタイマ補正タイミングがばらついてしまい、各局でのデータ送信タイミングの重複（輻輳）が発生してしまう。輻輳は、データの延着だけでなくＨＵＢ等のバッファ容量等によってはフレームデータの破棄が発生し、産業用ネットワークとしては致命的である。特に、マスタ局の同期化フレームに対して輻輳が発生した場合には、フレーム破棄が発生しなくとも、同期化フレームの受信タイミングがさらに遅くなるだけでなく、輻輳したフレームのサイズや種類によって遅れ時間が不確定となる。そのため、従来手法では、システム全体でのデータ交換周期が乱れてしまう問題がある。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、各ノードのデータ交換周期の安定化を実現するためのノード同期方法、ネットワーク伝送システム、及びノード装置を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明は、タイマを有するマスタノード及び複数のスレーブノードが通信路を介して接続され、該それぞれのノードの前記タイマを同期させるノード同期方法であって、前記スレーブノードは、前記マスタノードによって送信される同期化フレームを受信することで、該スレーブノードのタイマを初期化して受信完了フレームを前記マスタノードに送信し、前記マスタノードは、前記スレーブノードによって送信された前記受信完了フレームを受信し、該受信時の前記タイマの時刻と自ノードから送信した前記同期化フレームの送信時のタイマ時刻との差分から、前記マスタノードと前記スレーブノード間の往復伝送遅延時間を計算し、計算した往復伝送遅延時間を前記スレーブノードに通知する往復伝送遅延時間通知フレームを送信し、前記スレーブノードは、前記往復伝送遅延時間通知フレームを受信して、該通知フレームに含まれる前記往復伝送遅延時間に基づいて、自ノード内のタイマを前記マスタノードのタイマと同期させる。
　なお、本発明の構成要素、表現又は構成要素の任意の組み合わせを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造等に適用したものも本発明の態様として有効である。
　本発明によれば、各ノードのデータ交換周期の安定化を実現することができる。
本実施形態におけるネットワーク伝送システムの概略構成の一例を示す図である。 ノード同期補正前のデータの伝送例を示す図である。 スレーブノード時間補正のためのデータ交換手順の一例を示す図である。 ノード同期補正後のデータの伝送例を示す図である。 余裕時間の決め方を説明するためのシステム構成例を示す図である。 ノード同期処理におけるマスタ決定の一例を示すフローチャートである。 ノード同期処理におけるスレーブ決定の一例を示すフローチャートである。 ノード同期処理におけるスレーブからマスタへの切り替えの一例を示すフローチャートである。 本実施形態におけるノード装置の機能構成の一例を示す図である。 ノード装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
　＜本発明について＞
　本発明は、例えば、ネットワークを構成するノード（局）のタイマを、同期化フレーム受信タイミングではなく、マスタ局の同期化フレーム送信タイミングに合わせ込む。つまり、本発明は、例えば通信路（ネットワーク）に挿入される中継装置（例えば、ＨＵＢ）等のフレームの中継遅延による影響（例えば、同期誤差）を最小限とした同期合わせを行い、各ノードの通信サイクルの同期化等を高精度に行う。ここで、本実施形態における同期とは、例えば各ノードのカウンタ動作の位相（タイマ）等が合っている状態をいうが、これに限定されるものではない。また、本発明は、同期化フレーム送信前に余裕時間を持つことで同期化フレーム送信時にネットワーク上でデータの輻輳を発生させない通信を行うこともできる。
　以下に、本発明におけるノード同期方法、ネットワーク伝送システム、及びノード装置を好適に実施した形態について、図面を用いて説明する。
　＜ネットワーク伝送システム：概略構成例＞
　図１は、本実施形態におけるネットワーク伝送システムの概略構成の一例を示す図である。図１に示すネットワーク伝送システム１０は、一例として、複数のノード装置１１（図１の例では、ノード装置１１－１～１１－３）と、１又は複数の中継装置としてのＨＵＢ（ハブ）１２（図１の例では、ＨＵＢ１２－１～１２－５）とを有する。なお、ノード装置や中継装置の数や種類、接続方法についてはこれに限定されるものではない。
　ここで、図１の例では、ノードＡとしてのノード装置１１－１をマスタノード（マスタ局）とし、ノードＢとしてのノード装置１１－２及びノードＣとしてのノード装置１１－３をスレーブノード（スレーブ局）とする。また、図１の例に示すように、ネットワーク伝送システム１０の通信路は、例えばマスタノード１１－１とスレーブノード１１－２との間に中継装置を有するスター型である。なお、中継装置は、一例としてＨＵＢを用いているが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えばルータ、リピータ、光コンバータ等を用いることもできる。
　なお、本実施形態において、マスタノード及びスレーブノードは、通信路を介して接続される。また、マスタノード及びスレーブノードは、例えばコントローラ（制御装置）のネットワークとして使用されるため、基本的にコントローラシステムで使われる機器は、マスタ又はスレーブの対象となる。機器としては、例えばコントローラ、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、サーバ、入出力（ＩＯ）モジュール、ドライブ装置（例えば、インバータ、サーボ等）も含まれる。
　図１に示すネットワーク伝送システム１０は、ノード装置１１－１及びノード装置１１－３が同一のＨＵＢ１２－１に接続されており、ノード装置１１－２は、５段のＨＵＢ（中継装置）を経由してノード装置１１－１及びノード装置１１－３と接続されている。
　ここで、本実施形態におけるノード同期方式の内容を明確にするため、ノード同期補正前と補正後の内容を説明する。図２は、ノード同期補正前のデータの伝送例を示す図である。図２の例では、ノード装置１１－２（ノードＢ）或いはその接続されたＨＵＢ１１－２の電源が投入されてノード装置１１－２が新規に通信路（ネットワーク）に加入した場合のデータ伝送例を示している。なお、このときのノード装置１１－１（ノードＡ）及びノード装置１１－３（ノードＣ）は、すでに同期済みであるものとする。
　図２の例では、各ノードにサイクルタイマ（第１のタイマ）とセンドタイマ（第２のタイマ）を有する。図２の例では、ノード装置１１－１のサイクルタイマ（Ａ）の周期Ｔにしたがって、同期化フレーム２１（図２の例では、同期化フレーム２１－１～２１－４）の送信を行っている。
　ここで、ノード装置１１－１は、サイクルタイマのクリアタイミングで、センドタイマ２２（図２の例では、センドタイマ２２－１～２２－３）も合わせてクリアする。その後、ノード装置１１－１は、センドタイマアップのタイミングで各ノードの送信データ２３（図２の例では、送信データ２３－１～２３－３）を送信する。
　このとき、ノード装置１１－２は、ＨＵＢ１２－１を経由してノード装置１１－１からの同期化フレーム２１を受信する。そのため、同期化フレーム２１の受信タイミングには、遅延２４が発生する。なお、この時点では、ノード装置１１－２（ノードＢ）の同期化は行われていないため、この同期化フレーム２１の受信タイミングで周期Ｔ及びノード装置１１－２のセンドタイマ（Ｂ）のクリアが行われる。
　したがって、センドタイマ（Ｂ）は、遅延２４を含んだ状態で動作する。なお、厳密にはノード装置１１－３（ノードＣ）も、ＨＵＢ１台分の遅延を含むが、ここでは時間的に僅かなものなので考慮しない。
　次に、図２の例では、上述した状態でノード装置１１－２のセンドタイマアップのタイミングでデータ２５（図２の例では、データ２５－１～２５－３）を送信する。この場合、ノード装置１１－１及びノード装置１１－３では、データ２５を受信するタイミングで、例えば同期化フレーム２１－２～２１－４等と重なり輻輳が発生する。なお、本実施形態では、同期が完了するまで参加ノード（例えば、ノード装置１１－１等）からのデータ送信を行わないように制御することもできるが、ここでは従来のタイマ補正前の処理を説明するため、輻輳を表現した例を示している。
　ここで、一般的なイーサネットのＨＵＢでは、ストア＆フォワードといわれるインタフェース方式が採用されている。この場合、送られてきたフレームは、全てをＨＵＢ内の受信バッファに蓄え、ＨＵＢ内部処理（例えば、異常判定や宛先判定等）を行ってから送信される。また、送信先ポートが使用中の場合を想定した受信バッファは、余裕を持ったサイズが確保されているのが普通であり、多少の輻輳であればデータの消失は発生せずに通信を行うことができる。しかしながら、同期化フレームは、その受信タイミングが同期を行ううえでの重要な要素であり、同期化フレームの遅延受信は致命的である。
　また、例えばイーサネットでは、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）等によるフレームの優先度制御を行うことができる。しかしながら、図２の例では、すでにノード装置１１－２からのデータ２５が受信状態になっているため、優先度の設定によらず同期化フレーム２１はノード装置１１－３での受信も遅れてしまいシステム上の各ノードの同期が崩れてしまう。
　イーサネットで使用されるＨＵＢは、ＩＰアドレス（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ａｄｄｒｅｓｓ）を持っておらず、通常システム構成ノードからは認識されない。また、ＨＵＢは、スター型のトポロジで構築可能なため、システム構成ノード間で何段ものＨＵＢを経由してシステムを構築することが可能であり、またＨＵＢによる遅延時間もメーカや機種等によって異なる場合が多い。そのため、実際には、システムが構成されるまで、マスタノードからスレーブの各ノードへの遅れ時間を設定することは困難であった。
　そこで、本実施形態では、マスタノードと加入スレーブノード間の伝送遅延時間を決定し、これを加入スレーブノードに設定することで、マスタのタイマと加入スレーブのタイマを同期させたうえでシステムへ加入させることができる。
　ここで、図３は、スレーブノード時間補正のためのデータ交換手順の一例を示す図である。なお、図３において、ＴＣ帯域３１，３７は、同期化フレームの送信帯域（タイマクリア）を示し、ＴＳ帯域３２，３８はデータ送信帯域（タイマセンド）を示しており、それぞれが所定の周期で伝送される。
　また、図３の例におけるノードＡ，Ｂ，Ｃは、それぞれノード装置１１－１，１１－２，１１－３に対応している。また、図３に示す四角はフレームを示し、各ノードＡ～Ｃに対する線上の四角は送信フレームを示し、線下の四角は受信フレームを示している。
　また、ＴＣフレームは同期化フレームを示し、ＴＳ＊（＊はＡ～Ｃの何れかを示す）フレームはＡ～Ｃの何れかのノードからのノードデータを示す。例えば、ＴＳＡであれば、ノードＡ（ノード装置１１－１）からのノードデータであることを示す。また、図３において、ｒｅｑフレーム３３は、加入要求データを示し、ＯＫフレーム３４は、加入許可データを示し、ｄｌｙフレーム３５は、ＴＣ受信遅延を示し、ＳＥＴフレーム３６は遅延時間設定（具体的には、往復伝送遅延時間設定）を示す。
　ここで、加入ノードであるノードＢ（ノード装置１１－２）は、ＴＳ帯域３８の中で加入要求ｒｅｑフレーム３３をマスタノードであるノードＡ（ノード装置１１－１）に対して送信する。ノードＡは、加入要求ノードの参加可否を判断したうえで、参加許可をする場合は加入許可のＯＫフレーム３４を同期化フレームＴＣに続けて発行する。なお、本実施形態では、ＯＫフレーム３４を別フレームとして表現しているが、これに限定されるものではなく、例えば同期化フレームＴＣ上のデータ等として構成されてもよい。
　ノードＡから加入許可のＯＫフレーム３４を受け取ったスレーブノードとしてのノードＢ（ノード装置１１－２）は、次の同期化フレームＴＣ受信タイミングでマスタ宛にＴＣ受信遅延フレームであるｄｌｙフレーム３５を送信する。なお、このフレームは、同期化フレームＴＣ受信のタイミングで送信される。しかしながら、加入ノードであるノード装置Ｂは、すでに同期化フレームＴＣを何度か受信しており、そのタイミングによって内部タイマをクリア（初期化）している。そのため、加入ノードであるノードＢは、マスタの同期化フレームＴＣ送信と同様に自ノード（自局）のサイクルタイマのクリアタイミングで送信を行えばよい。
　また、ＴＣ受信遅延フレームであるｄｌｙフレーム３５は、マスタノードへのユニキャスト（１対１）通信であるため、これによって、すでにネットワーク伝送システムに加入済みのスレーブノードに対する同期化フレームＴＣ受信に重なることはない。
　また、ｄｌｙフレーム３５を受信したノードＡは、そのタイミングでサイクルタイマの値を記録する。ｄｌｙフレームのノードＡにおける受信タイミングは、ノードＡが送信した同期化フレームＴＣに対する加入スレーブの応答と等価と考えられる。そのため、ｄｌｙフレーム３５の受信タイミングのサイクルタイマ値と同期化フレームＴＣ送信時のサイクルタイマ値（＝０）の差分が、マスタと加入ノードの間の往復の伝送時間（往復伝送遅延時間）と考えられる。
　そこで、ノードＡは、上述にて得られた伝送時間を加入スレーブノード（ノードＢ）に対して遅延時間設定のＳＥＴフレーム３６で設定し、このＳＥＴフレーム３６を往復伝送遅延時間通知フレームとしてノードＢに送信する。ＳＥＴフレーム３６を受信したノードＢは、ＳＥＴフレーム３６で設定された往復伝送遅延時間を自身のサイクルタイマから減算する（タイマアップを早める）ことで（例えば、図３に示す時間３９）、自身のサイクルタイマをマスタノードであるノードＡのタイマと同期させる。なお、図３の例では、ノードＢのサイクルタイマが、ノードＡのタイマより遅れていたため、上述した減算処理により同期させたが、これに限定されるものではない。例えば、ノードＢのサイクルタイマがノードＡのタイマより進んでいた場合には、ＳＥＴフレーム３６で設定された往復伝送遅延時間を自身のサイクルタイマに加算することで、自身のサイクルタイマをマスタノードであるノードＡのタイマと同期させることができる。
　なお、本実施形態では、図３において、加入許可のＯＫフレーム３４と同様、遅延時間設定のＳＥＴフレーム３６も同期化フレームＴＣのデータであってもよい。このように、サイクルタイマの調整を終えたノードは、システムへの加入が許可されたものとして、ＴＳ帯域でデータ送信可能とする。
　また、本実施形態では、ノードの加入に対しｒｅｑフレーム３３を加入要求データとし、ＯＫフレーム３４を加入許可データのフレームとして用いたが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば同期化フレームＴＣで順次局番を指定し、指定された局（ノード）の中で加入予定の局がｄｌｙフレーム３５を応答するような手順でも本実施形態における同期化が可能となる。
　＜余裕時間について＞
　ここで、上述したように同期化を行った場合でも、最後にデータを送信するノードと伝送時間的に遠いノードは、最後に送信されたスレーブノードのデータとマスタノードの同期化フレームＴＣが輻輳して受信される場合がある。なお、伝送時間的に遠いノードとは、例えば経由するＨＵＢ段数の所定数以上のノード等である。
　そのため、本実施形態では、最終データ送信のタイミングから同期化フレームＴＣの送信タイミングまでの間に、余裕時間を設けることもできる。しかしながら、従来手法では、システム構成に依存しており、ノード台数等では一意に決定されない。
　一方、本実施形態におけるマスタノード（ノード装置１１－１）は、ネットワーク伝送システム１０の全スレーブノードに対し、上述した加入処理を行うので、マスタと各スレーブ間での伝送遅延時間を保持している。そこで、マスタノードは、必ずしも構成の中心にあるわけではないが、例えば全スレーブノードに対する最大伝送遅延時間（往復伝送遅延時間）を基準した所定の値を余裕時間として設定することができる。
　本実施形態における余裕時間とは、例えばネットワークを流れるデータの輻輳、衝突を避ける等のために設けるデータの送信等を行わない時間である。本実施形態では、上述したように余裕時間を設けることで、同期化フレームＴＣが輻輳するのを防止することができる。
　なお、本実施形態では、理論上、最大の往復伝送遅延時間の余裕時間があれば、マスタノードの次の同期化フレーム送信タイミングに重なることはない。しかしながら、実運用での余裕と効率等を勘案すると、余裕時間は、例えば最大の往復伝送遅延時間以上であればよく、例えば約２～３倍程度にするのが好ましい。
　ここで、図４は、ノード同期補正後のデータの伝送例を示す図である。図４の例では、上述したように余裕時間４１が設定されている。本実施形態では、図４に示すように余裕時間４１を設定することで、ノード間のデータ伝送も完了することができる。つまり、本実施形態では、サイクルタイマの周期Ｔに対して余裕時間４１を見込んだ値を設定する。
　つまり、本実施形態において、マスタノードとスレーブノードとで同期合わせをする場合には、マスタノードが同期化フレームを送信してから、スレーブノードは予め設定されたセンドタイマアップと同時に順次応答する。このとき、余裕時間４１は、例えば最後のスレーブノードの送信タイミングに対するマスタノードの次の同期化フレーム送信までの時間を意味する。すなわち、余裕時間４１とは、マスタノードの同期化フレーム送信に対するスレーブノード全てが応答送信し終わったタイミングから、次の同期化フレームを送信するタイミングまでの時間を意味する。
　これにより、本実施形態では、同期化フレームＴＣの通信帯域にデータ通信が行われないことを保証すると共に、各スレーブノードに対し同期化フレームＴＣが一定した遅延時間で受信されることを保証する。
　なお、データの輻輳がない場合には、ＨＵＢ１２内でのフレーム処理時間は一定となる。そのため、システム構成が変わらない限りは、いつも同じ遅延時間でフレームを受信することができる。
　ここで、上述した余裕時間の決め方（計算の仕方）について具体的に説明する。図５は、余裕時間の決め方を説明するためのシステム構成例を示す図である。
　データの輻輳や衝突は、通信中のデータが遅延することにより発生するが、ネットワーク伝送システムでは、その遅れ要素の大部分がＨＵＢ等の中継装置となる。
　したがって、余裕時間の設定は、例えば本質的にシステム構成中のデータ中継装置の数に対応させて設定させることになる。具体的には、例えばそれぞれのノード間通信のうち一番データ中継装置の数の多いルートのデータ到達時間等を用いることができるが、これに限定されるものではない。
　例えば、図５に示すネットワーク伝送システム５０では、ノードＡ～Ｈの８個のノード装置５１－１～５１－８と、各ノードＡ～Ｈを多段階で中継する中継装置である７個のＨＵＢ５２－１～５１－７とを有する。なお、ノード装置や中継装置の数や種類、接続方法についてはこれに限定されるものではない。
　ここで、本実施形態において、マスタノードは、予め決定されているわけではなく、例えば後述する本実施形態のノード同期処理におけるマスタ決定方法等により決定される。そのため、ノード装置５１に特段の設定（例えばスレーブモードのようなもの）等がない限り、ノードＡ～Ｈの全てがマスタノードとなりえる。
　また、ノードＡ又はノードＨがマスタノードとなった場合には、ノードＡからノードＨまでの間において、ＨＵＢ５２の中継段数が一番多くなる（図５の例では、７段）。そのため、本実施形態では、例えばノードＡからノードＨに対するデータ到達時間や最大遅延時間等に基づいて余裕時間を設定することで、データの輻輳や衝突等の問題なくシステムを動作させることができる。
　一方、例えばノードＤやノードＥがマスタノードとなった場合、検出される最大の遅延時間は、ノードＤやノードＥからノードＡ又はノードＨまでの中継段数（図５の例では、４段）ということになる。また、検出される最大遅延時間は、システム構成の中心のノードがマスタになった場合に最小となり、図５のネットワーク伝送システム５０の例では、ノードＤ又はノードＥがマスタノードのときに最小となる。つまり、仮にマスタノードがシステム構成の中心になっていた場合には、その構成での最大遅延時間は、マスタノードを挟んで反対に配置されたスレーブ間（図５の例では、ノードＡ、ノードＨ）と考えられる。
　そこで、本実施形態において、余裕時間を設定する場合には、マスタノードからの最大遅延時間の約２～３倍程度を基準に設定すれば、必ず全てのノード間の遅延時間を包含することが可能となる。なお、マスタノードがシステム構成の中心からずれるほど余裕時間は大きくなる方向となる。
　なお、本実施形態では、例えば後からシステムに加入されるノードが一番マスタから遠い場合、余裕時間の計算が変わる可能性もある。しかしながら、本実施形態のような厳密な同期が必要とされるシステムでは、当初想定していないノードのシステムへの加入のようなことは考えづらい。そのため、本実施形態では、例えばノードの脱落、追加加入を許可しないものとしたり、もし加入してきたノードが一番マスタから遠い場合には、システムの異常終了等を行う。また、本実施形態では、中継装置の「最大カスケード段数×２倍」を一意に余裕時間と定めることもできる。また、本実施形態では、予めユーザによりシステムの中継装置の最大段数を設定させ、その段数を超える場合に異常終了等を行うこともできる。
　＜許容値を超えたスレーブについて＞
　ここで、本実施形態におけるネットワーク伝送システムでは、例えば予め設定された余裕時間を超えるノードをシステムに加入させないようにする。これは、例えばマスタノードが加入要求を受けた際にＴＣ帯域内で受信できなければ、余裕時間を超えるノードの挿入が行われたと判断することで、システムへの加入を制御することができる。
　つまり、マスタノードは、加入要求をしてきたスレーブノードであっても、上述した余裕時間を超えるノードに対しては加入を拒否し、スレーブノードはユーザに加入失敗を異常があったとして通知する。なお、加入を拒否する場合には、例えば遅延時間設定を行わなかったり、異常応答をする等の処理を行う。
　＜同期の再設定について＞
　次に、本実施形態における同期の再設定について説明する。同期の再設定とは、例えば構成変更があった場合の遅延等の再計算や再設定等を意味する。遅延時間の設定は、例えばノードのシステム加入時又はマスタ脱落時等に行う。また、本実施形態では、システム加入時又はマスタ脱退時等に複数回（数十回）の遅延時間測定を行い、その平均値をノード間の遅延時間として設定してもよい。しかしながら、実際のシステムでは、ノード、機器の経年変化や周囲環境（例えば、温度、ノイズ）等により、状態が変化することがある。
　そこで、本実施形態では、例えば一定の周期（例えば、数秒に１回等）で遅延時間測定を、ネットワーク伝送システムに参加する全ノードに対して行い、再度遅延時間を設定する。
　＜システム運用中における同期ずれの検出方法及び修正方法＞
　次に、システム運用中における同期ずれの検出方法及び修正方法について具体的に説明する。システム運用中では、基本的にスレーブ側で同期の調整を行う。例えば、本実施形態では、マスタノードから各スレーブノードに対して遅延時間が配布され、それに対応させてタイマを調整する。システムに参加したスレーブノードは、マスタノードと同期できている間はマスタノードから送信される同期化フレームＴＣが遅延時間分遅れて受信されることになる。すなわち、本実施形態では、自ノード（自局）のタイマで同期化フレームＴＣの受信タイミングを測定し、その時間と予め設定された同期時の遅延時間とを比較することで、マスタノードとの同期ずれが起こっているかどうかを検出することができる。
　これにより、本実施形態では、例えば複数回のＴＣ受信タイミングを確認し、所定数（例えば、５回）連続してＴＣの受信が設定された遅延時間より遅れている場合等のように、予め設定された条件に基づいて、自身のタイマの遅れや進みを検出する。また、本実施形態では、上述した検出時に得られる自身のタイマの遅れや進みのずれ量に基づいて、上述した同期ずれがなくなるように自ノード内のタイマを前記マスタノードのタイマと同期させる修正を行う。
　＜ノード同期処理におけるマスタ決定方法＞
　次に、本実施形態におけるノード同期処理について、フローチャートを用いて具体的に説明する。図６は、ノード同期処理におけるマスタ決定の一例を示すフローチャートである。なお、図６の例では、ネットワークに接続された複数のノード装置のうちの１つがマスタノードとして決定され運用される手順を示すが、これに限定されるものではない。
　図６の処理において、ノード同期処理は、まずノード装置の各リソースの初期化を行い（Ｓ０１）、正常に初期化された場合に、イニシャル回線の監視を行う（Ｓ０２）。ここで、イニシャル回線の監視とは、例えばイニシャル（初期化）中での回線の監視を意味し、運用中の監視とは区別される。例えば、イニシャル中では、ＴＣ（同期化フレームの送信帯域（タイマクリア））、ＴＳ（データ送信帯域（タイマセンド））の他、ＩＴＣ（システム初期化中だけに使用されるＴＣフレーム）等のフレームが流れる可能性がある。一方、運用中では、イニシャル中とは異なり、ＩＴＣは流れない。なお、Ｓ０２の処理では、例えば回線状態のチェック等を行う。チェック周期としては、例えば「最大周期時間×３倍」の時間等のタイミングでチェックすることができるが、これに限定されるものではなく、他のタイミングでチェックしてもよい。
　ノード同期処理は、監視の結果、上述したＴＳ、ＩＴＣ、又はＴＣの受信なしで監視タイマがアップ（ＵＰ）したか否かを判断する（Ｓ０３）。
　ここで、ノード同期処理は、上述したＳ０３の条件を満たす場合（Ｓ０３において、ＹＥＳ)、イニシャル仮マスタを決定する（Ｓ０４）。イニシャル仮マスタは、例えば局番（ノード番号）やリフレッシュ周期遅延、他のノード装置（他局）のＴＣ受信等を監視する。また、イニシャル仮マスタは、ＩＴＣ送信の制御を行う。次に、ノード同期処理は、例えばＩＴＣ送信が所定数（例えば、３回等）以上であり、更にスレーブ加入通知があるか否かを判断し（Ｓ０５）、ＩＴＣ送信が所定数（例えば、３回等）以上であり、更にスレーブ加入通知がある場合（Ｓ０５において、ＹＥＳ）、マスタ権を獲得し、マスタ運用を行う（Ｓ０６）。ここで、本実施形態におけるマスタ運用とは、例えば上述したＴＳ受信の監視、加入ノード管理、伝送遅延時間計算、メッセージ送信制御、及びスレーブノード毎の遅延時間設定送信等のうち、少なくとも１つの処理を示すが、これに限定されるものではない。
　また、ノード同期処理は、上述したＳ０５の条件を満たさない場合（Ｓ０５において、ＮＯ）、他のノード装置ＴＣを受信したか、又は自ノードよりも優先度の高いＩＴＣを受信したか否かを判断する（Ｓ０７）。ノード同期処理は、他のノード装置ＴＣを受信したか、又は自ノードよりも優先度の高いＩＴＣを受信した場合（Ｓ０７において、ＹＥＳ）、後述するスレーブ運用するための処理を行う（Ｓ０８）。
　また、ノード同期処理は、Ｓ０３の処理において、所定時間内にＳ０３の条件を満たさない場合（Ｓ０３において、ＮＯ）、又は、Ｓ０７の処理において、所定時間内にＳ０７の条件を満たさない場合（Ｓ０７において、ＮＯ）、ノード同期処理を終了する。
　また、本実施形態では、上述した各処理において、例えばメモリの読み書きにおける処理の遅れや軽度の通信障害等のように、容易に復旧可能な軽度の異常があった場合に、上述した処理が繰り返し行われる。また、本実施形態では、例えば故障等の容易に復旧できない重度の異常があった場合に、エラー情報を通知する処理を含めてもよい。
　＜ノード同期処理におけるスレーブ決定方法＞
　次に、図７は、ノード同期処理におけるスレーブ決定の一例を示すフローチャートである。なお、図７の例では、ネットワークに接続された複数のノード装置のうちの１つがスレーブノードとして決定され運用される手順を示すが、これに限定されるものではない。
　図７の処理において、ノード同期処理は、まずノード装置の各リソースの初期化を行い（Ｓ１１）、正常に初期化された場合に、イニシャル回線の監視を行う（Ｓ１２）。なお、Ｓ１２の処理は、例えば、回線状態のチェックを行う。チェック周期としては、例えば「最大周期時間×３倍」の時間等のタイミングでチェックすることができるが、これに限定されるものではない。
　ノード同期処理は、監視の結果、ＴＳ、ＩＴＣ、又はＴＣの受信があるか否かを判断する（Ｓ１３）。ここで、ノード同期処理は、上述したＳ１３の条件を満たす場合（Ｓ１３において、ＹＥＳ)、イニシャルマスタを決定する（Ｓ１４）。
　なお、Ｓ１４の処理におけるイニシャルマスタ決定とは、例えば「自ノード以外にマスタ(又はマスタ候補)があり、自ノードはスレーブになるかもしれない状態」を含む意味である。基本的には、自ノードが初期化後の回線監視状態であって、ＴＣ等のフレームがすでに流れている場合には、自ノードはスレーブでよい。しかしながら、例えばシステム立上げ時等の不安定な状態では、一度のフレーム受信でマスタを決めてしまうのはリスクがある。そこで、本実施形態では、所定周期（例えば、３周期）の監視を行い、それでも大丈夫そうであれば、ＴＣ（又はＩＴＣ）を送信しているノードをマスタと認め、自ノードはスレーブになろうとする。
　具体的には、イニシャルマスタは、例えばＴＣやＴＳ等を監視し、ＩＴＣ又はＴＣを受信して、マスタ局番チェックを行う。なお、この監視は、例えば３周を基準として監視しているが、これに限定されるものではない。
　次に、ノード同期処理は、所定数連続（例えば、３連続）で同一ノードのＴＣ又はＩＴＣを受信したか否かを判断し（Ｓ１５）、所定数連続で同一ノードのＴＣ又はＩＴＣを受信した場合（Ｓ１５において、ＹＥＳ）、スレーブ運用確定待ち状態となる（Ｓ１６）。このとき、本実施形態では、ネットワークの加入はできなくなる。また、Ｓ１６の処理では、例えばＴＳ送信遅延時間の設定や接続ノードに対する遅延時間バックアップ等を行う。
　また、ノード同期処理は、マスタから加入を許可され、遅延時間設定が完了したか否かを判断し（Ｓ１７）、マスタから加入を許可され、遅延時間設定が完了した場合（Ｓ１７において、ＹＥＳ）、スレーブ運用を行う（Ｓ１８）。
　また、ノード同期処理は、Ｓ１３の処理において、所定時間内にＳ１３の条件を満たさない場合（Ｓ１３において、ＮＯ）、又は、Ｓ１５の処理において、所定時間内にＳ１５の条件を満たさない場合（Ｓ１５において、ＮＯ）、ノード同期処理を終了する。なお、本実施形態においては、上述したＳ１５の処理において、所定時間内にＳ１５の条件を満たさない場合に、自ノードがマスタになろうとしてもよい。なお、その場合には、スレーブ運用が確定した後で、マスタに加入が認められなければ、ネットワークの設定異常等でエラー通知を行ってもよい。
　また、ノード同期処理は、Ｓ１７の処理において、所定時間内にＳ１７の条件を満たさない場合（Ｓ１７において、ＮＯ）ノード同期処理を終了する。
　また、本実施形態では、上述した各処理において、例えばメモリの読み書きにおける処理の遅れや軽度の通信障害等のように、容易に復旧可能な軽度の異常があった場合に、上述した処理が繰り返し行われる。また、本実施形態では、例えば故障等の容易に復旧できない重度の異常があった場合に、エラー情報を通知する処理を含めてもよい。
　＜ノード同期処理におけるスレーブからマスタへの切り替え方法＞
　ここで、本実施形態では、マスタ運用中に故障等の異常が発生した場合に、スレーブ運用していたノードをマスタに切り替えて運用させるのが好ましい。
　図８は、ノード同期処理におけるスレーブからマスタへの切り替えの一例を示すフローチャートである。なお、図８の例では、ノード同期処理において、上述したようにスレーブ運用を行っているものとする（Ｓ２１）。このような状態で、マスタノードの故障等によるマスタの脱落を検出すると（Ｓ２２）、ノード同期処理は、マスタ権移行の問い合わせをネットワーク上に行う（Ｓ２３）。具体的には、問い合わせビットをＯＮにしたＴＳを送信する（Ｓ２４）。なお、ノード同期処理は、上述した問い合わせにおいて、例えば自ノードよりも優先度の高いＩＴＣを受信したり、自ノードよりも優先度の高いＴＳフレームで問い合わせビットがあった場合には、所定時間の運用マスタの切り替え待ちを行う。
　また、ノード同期処理は、上述したＳ２２の処理において、運用マスタの切り替え待ち状態でマスタの脱落を検出した場合に、運用中仮マスタとして設定する（Ｓ２５）。このとき、ノード同期処理は、所定のタイミングでＩＴＣ送信を行う。また、ノード同期処理は、自ノードよりも優先度の高いＩＴＣやＴＣを受信した場合には、運用マスタの切り替え待ちを行う。
　次に、ノード同期処理は、所定時間内にＩＴＣを所定数（例えば、３回等）連続で送信したか否かを判断し（Ｓ２６）、所定数連続で送信した場合（Ｓ２６において、ＹＥＳ）、マスタ運用に切り替える（Ｓ２７）。また、ノード同期処理は、所定時間内にＩＴＣを所定数連続で送信できなかった場合（Ｓ２６において、ＮＯ）、処理を終了し、運用マスタの切り替え待ち等を行う。
　つまり、運用中のネットワークの参加ノードは、常にフレームを監視し、マスタノードの場合は自分より優先度の高いマスタからのＴＣフレームの監視を行い、スレーブノードの場合はマスタノードの脱落を監視する。マスタノードの脱落を検出したスレーブノードは、ＴＳフレームにマスタ移行問い合わせを付加し、マスタ移行処理を実施する。
　また、本実施形態では、マスタ、スレーブ共に、現在マスタノードとしているノードよりも優先度の高い局からのＴＣフレームを検出した場合に、マスタ切替状態へ移行し、マスタの確定後に通常運用へ移行することができる。なお、上述した優先度とは、例えばノードの種類（例えば、モジュール形状、ＰＣＩ－ｅ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　－　ｅｘｐｒｅｓｓ）ボード等）や、ネットワーク局番（ノード番号）の若い順等により決定される。
　＜ノードの機能構成例＞
　次に、本実施形態におけるノードの機能構成例について図を用いて説明する。図９は、本実施形態におけるノード装置の機能構成の一例を示す図である。図９に示すノード装置６０は、通信インタフェース（ＩＦ）手段６１と、ロードコマンド手段６２と、ストレージ管理手段６３と、システム管理手段６４と、スイッチ（ＳＷ）管理手段６５と、時間管理手段（タイマ）６６と、アプリケーション制御手段６７と、ネットワーク制御手段６８と、入出力（ＩＯ）制御手段６９とを有する。
　なお、図９に示すノード装置６０は、マスタノードもスレーブノードも共通の構成である。また、図９に示すノード装置６０は、コントローラ及びネットワークの両方機能を含めた構成を有する。ここで、コントローラの処理は、例えば一定周期を制御単位（スキャン周期）として処理を行うが、本実施形態では、制御ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）（例えば、マスタＬＳＩ等）からの一定周期の割込みを基準に動作させることができる。なお、本実施形態においては、これに限定されるものではなく、例えばマイコンの内蔵タイマ等を基準に処理を行ってもよい。
　本実施形態では、コントローラ間ネットワークの受信割込みを使用し、ＴＣの受信タイミングとマスタＬＳＩからのスキャン周期割込みとの差異から遅延時間を計算し、補正を行う。なお、コントローラは、ＰＣ上の支援ツール（ローダ）と組合せプログラムや動作定義をダウンロードして動作することができる。
　通常コントローラとローダとしてのノード装置６０は、通信ＩＦ手段６１により、例えばシリアルケーブルやＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）等を介して外部装置等と接続される。ここで、送受信される通信は、通信ＩＦ手段６１からローダコマンド手段６２に出力される。
　ローダコマンド手段６２は、ローダコマンドと呼ばれるプロトコルにより対応する処理のやり取りが行われる。具体的には、ローダコマンドには、アプリケーションの起動停止（システム管理制御）、アプリケーションデータのモニタや変更（アプリ管理制御）、プログラム、定義のダウンロード（ストレージ管理制御）等のコマンドがあり、それぞれの機能に対し作用する。
　ストレージ管理手段６３は、書き換え可能であり、電源を切ってもデータが消えない不揮発性の半導体メモリであるＳＤメモリカード等のフラッシュメモリ等に対して各種情報を蓄積したり、蓄積された情報を読み出す等の管理を行う。また、ストレージ管理手段６３は、取得した情報を必要に応じてシステム管理手段６４、アプリケーション制御手段６７、及びネットワーク制御手段６８のうち、少なくとも１つに出力する。
　システム管理手段６４は、予め設定された処理の実行（例えば、実行周期、メモリ割付、ＩＯ構成の管理、各リソースの初期化等）、ノード装置６０の状態監視（故障診断）、ＩＯデータ交換処理等を行う。なお、システム管理手段６４は、ストレージ管理手段６３、ローダコマンド手段６２、ＳＷ監視手段６５、時間管理手段６６、アプリケーション制御手段６７、ＩＯ制御手段６９から得られる各種データに基づいて上述したような処理を実行する。
　具体的には、システム管理手段６４は、ネットワーク制御手段６８によりスレーブノードに設定された場合に、マスタノードのタイマアップ後に送信される同期化フレームを受信する。また、システム管理手段６４は、受信した同期化フレームに対応させて上述したＴＣ，ＴＳの伝送周期のタイマを初期化し、初期化後に受信完了フレームを通信ＩＦ手段６１からマスタノードに送信させる。
　また、システム管理手段６４は、ネットワーク制御手段６８によりスレーブノードに設定された場合に、マスタノードからの伝送遅延時間の通知フレームを受信し、受信した伝送遅延時間に基づいて、自ノード内のタイマを調整する。具体的には、システム管理手段６４は、自ノード内のタイマがマスタノードの伝送遅延時間より遅れている場合には、例えば受信した伝送遅延時間（具体的には、往復伝送遅延時間）を自ノードのタイマの現在時刻から減算することで、ノード装置６０は、自ノード内タイマの現在時刻をマスタのタイマと同期させることができる。また、システム管理手段６４は、自ノード内のタイマがマスタノードの伝送遅延時間より進んでいる場合には、上述した伝送遅延時間を自ノードのタイマの現在時刻に加算することで、マスタのタイマと同期させる。
　また、システム管理手段６４は、ネットワーク制御手段６８によりマスタノードに設定された場合に、スレーブノードからの同期化フレーム受信完了フレームを受信する。また、システム管理手段６４は、受信した同期化フレーム受信完了フレームに基づいて、時間管理手段６６における上述したＴＣ，ＴＳの伝送周期のタイマにＲＴＣから得られる現在時刻を記録する。
　また、システム管理手段６４は、受信完了フレームの受信時のタイマの現在時刻と、自ノードから送信した同期化フレームの送信時のタイマ時刻との差分から、マスタノードとスレーブノード間の往復伝送遅延時間を計算する。また、システム管理手段６４は、計算した往復伝送遅延時間をスレーブノードに対して通知する。
　更に、システム管理手段６４は、マスタノード時に、複数のスレーブノード間との伝送遅延時間のうち最大のものを基準としてデータの送信等を行わない余裕時間を設定する。また、システム管理手段６４は、スレーブノードのデータ送信後、マスタノードの同期化フレーム送信までの間隔を余裕時間とする。これにより、本実施形態では、同期化フレーム送信時に通信の輻輳を発生させないようにすることができる。
　また、システム管理手段６４は、各種の設定や制御、監視等行う。システム管理手段６４における設定は、基本的にストレージ管理手段６３から読み出される。なお、ストレージ管理に対しての設定ファイル書込み等は、例えば外部から通信ＩＦ手段６１及びローダコマンド手段６２を経由して格納される。
　また、設定内容としては、例えば、システム設定（例えば、ＩＯモジュールの構成、制御周期の設定等）、モジュール設定（例えば、モジュール初期化動作の設定等）等があるが、これに限定されるものではない。なお、上述したシステム設定は、システム全体への設定となる。そのため、個別のモジュールに対する設定等は、ネットワーク制御、又はＩＯ制御等を通してメッセージ等で伝えられる。
　また、システム管理手段６４における制御とは、例えばアプリケーションの起動や停止、その他リセット（初期化）等の操作制御を行う。なお、これらの操作制御は、例えばローダコマンド手段６２又はＳＷ監視手段６５等から指示される。また、システム管理手段６４における制御としては、上述した内容以外にも、例えば運転中のＩＯデータ、ネットワークデータ等の交換処理等の制御を行う。
　更に、システム管理手段６４における監視は、一定周期でモジュールのハードウェア故障や、ネットワーク、ＩＯ制御で収集したシステム全体の異常情報等を監視する。また、システム管理手段６４における監視は、システムの停止やユーザへの通知（例えば、音声や光等を用いた通知）、ローダコマンドを用いた所定のコンピュータ（例えば、管理端末）等への通知（例えば、エラーメッセージ等）を行う。
　ＳＷ監視手段６５は、外部からのキースイッチ（Ｋｅｙ　ＳＷ）（例えば、電源ＯＮ／ＯＦＦ等）や、局番ＳＷ等を監視し、例えばユーザ等の操作により得られる各ＳＷ信号をシステム管理手段６４に出力する。
　時間管理手段６６は、同期を取るための基準となる時刻情報を取得するものである。具体的には、日時情報取得手段６６は、例えばＲＴＣ（Ｒｅａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｃｌｏｃｋ）からの信号を取得し、カレンダ機能等により、時間等を管理する。
ここで、時間管理手段６６は、上述したサイクルタイマ（第１のタイマ）とセンドタイマ（第２のタイマ）を有していてもよい。また、時間管理手段６６は、システム管理手段６４から得られる上述した余裕時間を管理してもよい。時間管理手段６６は、取得した時間情報をシステム管理手段６４に出力する。
　アプリケーション制御手段６７は、本実施形態で実施される上述した各種のノード同期処理等のアプリケーションを制御するための各種アプリケーションプログラムが格納されており、ローダコマンド手段６２やシステム管理手段６４からの制御信号等に基づいて各種アプリケーション処理が実行される。
　ネットワーク制御手段６８は、例えば他のノード間とのメッセージや制御データの送受信を行うためのネットワーク全般の制御を行う。また、ネットワーク制御手段６８は、上述したように他のノード装置との接続状態に基づいて、自ノードがマスタノード又はスレーブノードの何れかに設定するための制御を行う。
　具体的には、ネットワーク制御手段６８は、自ノードがマスタノードの場合において、加入要求してきたスレーブノードが余裕時間を超えるスレーブノードの場合には、加入を拒否するよう制御する。また、ネットワーク制御手段６８は、複数のノード装置から仮マスタを決定し、ＩＴＣ送信が所定数以上であり、更に他のノード装置からスレーブ加入通知があった場合に、仮マスタをマスタノードとして運用し、他のノード装置をスレーブノードとして運用する。
　また、ネットワーク制御手段６８は、通信路（通信ネットワーク）に接続された複数のノード装置に新たにノード装置が加入される場合又はマスタノードが通信路から脱落した場合には、所定の処理の実行を同期させる処理を再実行する。更に、ネットワーク制御手段６８は、自ノードがスレーブノードの場合において、自ノードのタイマでＴＣ受信タイミングを測定し、測定した時間と予め設定された遅延時間とを比較することで、マスタノードとの同期ずれが起こっているかを検出し、検出結果により得られるタイマの遅れや進みに応じて上述した同期ずれがなくなるように修正を行う。
　ＩＯ制御手段６９は、接続される外部機器との間でメッセージや制御データの入出力全般の制御を行う。
　なお、図９に示すノード装置６０は、ネットワーク機能を同一機能ブロック上に記載しているが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば別モジュールとして分けて、ＩＯ制御手段６９を介して各モジュール間のメッセージや制御データのやり取りをするよう実装することができる。
　＜ノード装置のハードウェア構成例＞
　次に、本実施形態におけるノード装置のハードウェアの一例について図を用いて説明する。図１０は、ノード装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図１０に示すハードウェア構成例において、ノード装置７０は、基本システム部７１と、アプリケーション制御部７２と、ネットワーク制御部７３とを有する。
　基本システム部７１は、上述したシステム管理手段６４に相当し、アプリケーション制御部７２は、アプリケーション制御手段６７に相当し、ネットワーク制御部７３は、ネットワーク制御手段６８に相当する。
　基本システム部７１には、システム制御手段８１と、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ＤＲＡＭ）８２と、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）８３と、ＲＴＣ８４と、ＳＤメモリ（Ｓｅｃｕｒｅ　Ｄｉｇｉｔａｌ　ｍｅｍｏｒｙ）８５と、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ　Ｍｅｍｏｒｙ）８６と、内部バス管理ＬＳＩ８７と、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）８８と、マスタＬＳＩ８９とを有するよう構成されている。また、アプリケーション制御部７２は、アプリケーション・ネットワーク手段９１と、マスタＬＳＩ９２と、ＳＲＡＭ９３と、フラッシュメモリ９４と、ＤＤＲ－ＳＤＲＡＭ（Ｄｏｕｂｌｅ－Ｄａｔａ－Ｒａｔｅ　Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）９５とを有するよう構成されている。
　ここで、上述した図１０において、例えばＳＸバス（高速バス）、Ｅ－ＳＸバス（超高速バス）は、所定の入出力（ＩＯ）コントロールバスである。システム制御８１は、ノード装置７０の基本システムにおける制御を行う。例えばシステム制御８１は、ＬＡＮ８３で接続された外部装置より各種データの送受信を制御したり、ＲＴＣ８４から得られる時間情報に基づいてシステム全体の動作を制御したり、ＳＤメモリ８５等のアプリケーション（プログラム）を読み出して実行する等の制御を行う。また、システム制御手段８１は、ＵＳＢ等を介して外部装置から各種データの入出力を行ってもよい。
マスタＬＳＩ８９，９２はＩＯコントロールバスの制御ＬＳＩである。ＤＤＲ－ＳＤＲＡＭ９５、ＳＤＲＡＭ８２、ＳＲＡＭ８８，９３は、揮発メモリ、フラッシュメモリ８６，９４は、書込み可能な不揮発メモリを意味する。
　内部バス管理ＬＳＩ８７は、マイコン間を接続するＬＳＩ（ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）である。内部バス管理ＬＳＩ８７は、例えば共有メモリ（例えば、図１０に示すマスタＬＳＩ９２に含まれる共有メモリ）へのアクセス（プロセッサバスアクセス）を制御する。また、内部バス管理ＬＳＩ８７は、ＳＸバスで接続された他のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）のＳＲＡＭへのアクセスを制御する。なお、上述したＣＰＵとは、例えばＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等のＣＰＵモジュールというアプリケーション演算を行うモジュールを意味する。更に、内部バス管理ＬＳＩ８７は、マイコン間での割込み等の処理も行う。
　また、上述したプロセッサバスアクセスにおいて、自ノード（自局）領域は、図１０の中のプロセッサバス空間に相当する。なお、上述したプロセッサとは、例えばＰＬＣのアプリケーション実行を行うモジュールのことを意味する。
　また、アプリケーション・ネットワーク手段９１は、例えばデュアルコアマイコンを使用し、それぞれアプリケーション、ネットワークを主に処理する構造になっている。なお、上述したハードウェア構成は、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えばマイコンが１つでもよい。
　ここで、本実施形態では、図１０に示すハードウェア構成を用いて、図９に示すような各機能を実現することができる。具体的には、本実施形態におけるノード装置６０は、他のノード装置との接続状態に基づいて、マスタノード又はスレーブノードの何れかに設定する。また、ノード装置６０は、スレーブノードに設定された場合に、マスタノードによって送信される同期化フレームを受信することで、該スレーブノードのタイマを初期化して受信完了フレームをマスタノードに送信する。また、ノード装置６０は、マスタノードに設定された場合に、スレーブノードによって送信された受信完了フレームを受信し、受信時の前記タイマの時刻と自ノードから送信した同期化フレームの送信時のタイマ時刻との差分から、マスタノードとスレーブノード間の往復伝送遅延時間を計算する。また、ノード装置６０は、計算した往復伝送遅延時間をスレーブノードに通知する往復伝送遅延時間通知フレームを送信し、スレーブノードに、往復伝送遅延時間通知フレームを受信させて、その通知フレームに含まれる往復伝送遅延時間に基づいて、自ノード内のタイマをマスタノードのタイマと同期させる。
　また、本実施形態では、コンピュータを、上述したノード装置６０が有する各手段として機能させるためのプログラム（ノード同期プログラム）を生成し、生成したプログラムを、ＰＣ等のコンピュータ等にインストールすることにより、上述した各ノード同期処理を実現することができる。
　上述したように、本発明によれば、各ノードのデータ交換周期の安定化を実現することができる。また、本発明によれば、例えばイーサネットのようなスター型トポロジを持つシステムにおいて、時分割多重伝送方式を用いた共有メモリネットワークに対し、各ノードのタイマを同期化し、伝送の効率化とデータ交換の効率化、データ交換周期の安定化等を実現することができる。
　なお、本実施形態は、例えば鉄鋼プラント等のような大規模設備等における一連の動作を複数の操作を用いて行う場合の同期手法に適用することができ、更にギガイーサネット全般における各装置間の同期方式としても広く適用することができる。
　以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
　１０，５０　ネットワーク伝送システム
　１１，５１　ノード装置
　１２，５２　ＨＵＢ（中継装置）
　２１　同期化フレーム
　２２　センドタイマ
　２３　送信データ
　２４　遅延
　２５　データ
　３１，３７　ＴＣ帯域
　３２，３８　ＴＳ帯域
　３３　ｒｅｑフレーム
　３４　ＯＫフレーム
　３５　ｄｌｙフレーム
　３６　ＳＥＴフレーム
　３９　時間
　４１　余裕時間
　６０，７０　ノード装置
　６１　通信インタフェース（ＩＦ）手段
　６２　ロードコマンド手段
　６３　ストレージ管理手段
　６４　システム管理手段
　６５　スイッチ（ＳＷ）管理手段
　６６　時間管理手段（タイマ）
　６７　アプリケーション制御手段
　６８　ネットワーク制御手段
　６９　入出力（ＩＯ）制御手段
　７１　基本システム部
　７２　アプリケーション制御部
　７３　ネットワーク制御部
　８１　システム制御手段
　８２　ＳＤＲＡＭ
　８３　ＬＡＮ
　８４　ＲＴＣ
　８５　ＳＤメモリ
　８６，９４　フラッシュメモリ
　８７　内部バス管理ＬＳＩ
　８８，９３　ＳＲＡＭ
　８９，９２　マスタＬＳＩ
　９１　アプリケーション・ネットワーク手段
　９５　ＤＤＲ－ＳＤＲＡＭ

Claims (24)

  1. 　タイマを有するマスタノード及び複数のスレーブノードが通信路を介して接続され、該それぞれのノードの前記タイマを同期させるノード同期方法であって、
    　前記スレーブノードは、前記マスタノードによって送信される同期化フレームを受信することで、該スレーブノードのタイマを初期化して受信完了フレームを前記マスタノードに送信し、
    　前記マスタノードは、前記スレーブノードによって送信された前記受信完了フレームを受信し、該受信時の前記タイマの時刻と自ノードから送信した前記同期化フレームの送信時のタイマ時刻との差分から、前記マスタノードと前記スレーブノード間の往復伝送遅延時間を計算し、計算した往復伝送遅延時間を前記スレーブノードに通知する往復伝送遅延時間通知フレームを送信し、
    　前記スレーブノードは、前記往復伝送遅延時間通知フレームを受信して、該通知フレームに含まれる前記往復伝送遅延時間に基づいて、自ノード内のタイマを前記マスタノードのタイマと同期させることを特徴とするノード同期方法。
  2. 　前記マスタノードは、複数のスレーブノード間とのそれぞれの前記往復伝送遅延時間のうち、最大の往復伝送遅延時間に基づいて、
    　前記マスタノードが全スレーブノードに前記同期化フレームを送信し、前記スレーブノード全てが応答送信し終わったタイミングから、次の同期化フレームを送信するタイミングまでの余裕時間を設定することを特徴とする請求項１に記載のノード同期方法。
  3. 　前記余裕時間は、前記最大の往復伝送遅延時間以上であることを特徴とする請求項２に記載のノード同期方法。
  4. 　新たに前記通信路に加入要求するノードは、前記マスタノードに対して加入要求フレームを送信し、
    　前記マスタノードは、前記加入要求するノードの参加可否を判断したうえで、スレーブノードとして参加許可する場合に加入許可フレームを前記同期化フレームに続けて送信し、
    　前記加入要求するノードは、前記加入許可フレーム及び同期化フレームを受信し、スレーブノードとして、次の同期化フレームの受信タイミングで前記マスタノードに受信遅延フレームを送信し、
    　前記マスタノードは、前記受信遅延フレームの受信時のサイクルタイマ値と、前記同期化フレームの送信時のサイクルタイマ値との差分を、前記往復伝送遅延時間とすることを特徴とする請求項１に記載のノード同期方法。
  5. 　前記往復伝送遅延時間が、前記余裕時間を超えるスレーブノードの加入の場合には、加入を拒否することを特徴とする請求項４に記載のノード同期方法。
  6. 　前記通信路に接続された複数のノードに新たなノードが加入される場合又は前記マスタノードが前記通信路から脱落した場合には、前記マスタノードと前記スレーブノードとの同期を再実行することを特徴とする請求項１に記載のノード同期方法。
  7. 　前記スレーブノードは、自ノードのタイマで同期化フレームの受信タイミングを測定し、測定した時間と、予め設定された前記マスタノードとの同期時における遅延時間とを比較することで、前記マスタノードとの同期ずれが起こっているかを検出し、該検出されたずれ量に応じて、前記上述した同期ずれがなくなるように、自ノード内のタイマを前記マスタノードのタイマと同期させることを特徴とする請求項１に記載のノード同期方法。
  8. 　前記通信路は、前記マスタノードと前記スレーブノードとの間に中継装置を有するスター型であることを特徴とする請求項１に記載のノード同期方法。
  9. 　タイマを有するマスタノード及び複数のスレーブノードが通信路を介して接続され、該それぞれのノードの前記タイマを同期させるネットワーク伝送システムであって、
    　前記スレーブノードは、前記マスタノードによって送信される同期化フレームを受信することで、該スレーブノードのタイマを初期化して受信完了フレームを前記マスタノードに送信し、
    　前記マスタノードは、前記スレーブノードによって送信された前記受信完了フレームを受信し、該受信時の前記タイマの時刻と自ノードから送信した前記同期化フレームの送信時のタイマ時刻との差分から、前記マスタノードと前記スレーブノード間の往復伝送遅延時間を計算し、計算した往復伝送遅延時間を前記スレーブノードに通知する往復伝送遅延時間通知フレームを送信し、
    　前記スレーブノードは、前記往復伝送遅延時間通知フレームを受信して、該通知フレームに含まれる前記往復伝送遅延時間に基づいて、自ノード内のタイマを前記マスタノードのタイマと同期させることを特徴とするネットワーク伝送システム。
  10. 　前記マスタノードは、複数のスレーブノード間とのそれぞれの前記往復伝送遅延時間のうち、最大の往復伝送遅延時間に基づいて、
    　前記マスタノードが全スレーブノードに前記同期化フレームを送信し、前記スレーブノード全てが応答送信し終わったタイミングから、次の同期化フレームを送信するタイミングまでの余裕時間を設定することを特徴とする請求項９に記載のネットワーク伝送システム。
  11. 　前記余裕時間は、前記最大の往復伝送遅延時間以上であることを特徴とする請求項１０に記載のネットワーク伝送システム。
  12. 　新たに前記通信路に加入要求するノードは、前記マスタノードに対して加入要求フレームを送信し、
    　前記マスタノードは、前記加入要求するノードの参加可否を判断したうえで、スレーブノードとして参加許可する場合に加入許可フレームを前記同期化フレームに続けて送信し、
    　前記加入要求するノードは、前記加入許可フレーム及び同期化フレームを受信し、スレーブノードとして、次の同期化フレームの受信タイミングで前記マスタノードに受信遅延フレームを送信し、
    　前記マスタノードは、前記受信遅延フレームの受信時のサイクルタイマ値と、前記同期化フレームの送信時のサイクルタイマ値との差分を、前記往復伝送遅延時間とすることを特徴とする請求項９に記載のネットワーク伝送システム。
  13. 　前記往復伝送遅延時間が、前記余裕時間を超えるスレーブノードの加入の場合には、加入を拒否することを特徴とする請求項１２に記載のネットワーク伝送システム。
  14. 　前記通信路に接続された複数のノードに新たなノードが加入される場合又は前記マスタノードが前記通信路から脱落した場合には、前記マスタノードと前記スレーブノードとの同期を再実行することを特徴とする請求項９に記載のネットワーク伝送システム。
  15. 　前記スレーブノードは、自ノードのタイマで同期化フレームの受信タイミングを測定し、測定した時間と、予め設定された前記マスタノードとの同期時における遅延時間とを比較することで、前記マスタノードとの同期ずれが起こっているかを検出し、該検出されたずれ量に応じて、前記上述した同期ずれがなくなるように、自ノード内のタイマを前記マスタノードのタイマと同期させることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク伝送システム。
  16. 　前記通信路は、前記マスタノードと前記スレーブノードとの間に中継装置を有するスター型であることを特徴とする請求項９に記載のネットワーク伝送システム。
  17. 　通信路に接続された他のノード装置間が有するタイマを同期させるノード装置において、
    　前記他のノード装置との接続状態に基づいて、マスタノード又はスレーブノードの何れかに設定するネットワーク制御手段と、
    　前記ネットワーク制御手段により前記スレーブノードに設定された場合に、前記マスタノードによって送信される同期化フレームを受信することで、該スレーブノードのタイマを初期化して受信完了フレームを前記マスタノードに送信するシステム管理手段とを有し、
    　前記システム管理手段は、
    　前記ネットワーク制御手段により前記マスタノードに設定された場合に、前記スレーブノードによって送信された前記受信完了フレームを受信し、該受信時の前記タイマの時刻と自ノードから送信した前記同期化フレームの送信時のタイマ時刻との差分から、前記マスタノードと前記スレーブノード間の往復伝送遅延時間を計算し、計算した往復伝送遅延時間を前記スレーブノードに通知する往復伝送遅延時間通知フレームを送信し、前記スレーブノードに、前記往復伝送遅延時間通知フレームを受信させて、該通知フレームに含まれる前記往復伝送遅延時間に基づいて、自ノード内のタイマを前記マスタノードのタイマと同期させることを特徴とするノード装置。
  18. 　前記システム管理手段は、
    　前記ネットワーク制御手段により前記マスタノードに設定された場合に、複数のスレーブノード間とのそれぞれの前記往復伝送遅延時間のうち、最大の往復伝送遅延時間に基づいて、
    　前記マスタノードが全スレーブノードに前記同期化フレームを送信し、前記スレーブノード全てが応答送信し終わったタイミングから、次の同期化フレームを送信するタイミングまでの余裕時間を設定することを特徴とする請求項１７に記載のノード装置。
  19. 　前記余裕時間は、前記最大の往復伝送遅延時間以上であることを特徴とする請求項１８に記載のノード装置。
  20. 　前記システム管理手段は、
    　前記ネットワーク制御手段により前記マスタノードに設定された場合に、新たに前記通信路に加入要求してきたノードからの加入要求フレームを受信し、前記加入要求するノードの参加可否を判断したうえで、スレーブノードとして参加許可する場合に加入許可フレームを前記同期化フレームに続けて送信し、
    　前記加入要求するノードに対し、前記加入許可フレーム及び同期化フレームを受信させ、スレーブノードとして、次の同期化フレームの受信タイミングで受信遅延フレームを送信させて、前記受信遅延フレームの受信時のサイクルタイマ値と、前記同期化フレームの送信時のサイクルタイマ値との差分を、前記往復伝送遅延時間とすることを特徴とする請求項１７に記載のノード装置。
  21. 　前記ネットワーク制御手段は、
    　前記往復伝送遅延時間が、前記余裕時間を超えるスレーブノードの加入の場合には、加入を拒否することを特徴とする請求項２０に記載のノード装置。
  22. 　前記通信路に接続された複数のノードに新たなノードが加入される場合又は前記マスタノードが前記通信路から脱落した場合には、前記マスタノードと前記スレーブノードとの同期を再実行することを特徴とする請求項１７に記載のノード装置。
  23. 　前記システム管理手段は、
    　前記ネットワーク制御手段により前記スレーブノードに設定された場合に、自ノードのタイマで同期化フレームの受信タイミングを測定し、測定した時間と、予め設定された前記マスタノードとの同期時における遅延時間とを比較することで、前記マスタノードとの同期ずれが起こっているかを検出し、該検出されたずれ量に応じて、前記上述した同期ずれがなくなるように、自ノード内のタイマを前記マスタノードのタイマと同期させることを特徴とする請求項１７に記載のノード装置。
  24. 　前記通信路は、前記マスタノードと前記スレーブノードとの間に中継装置を有するスター型であることを特徴とする請求項１７に記載のノード装置。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015154212A (ja) * 2014-02-13 2015-08-24 富士電機株式会社 ネットワークシステム、そのパラメータ決定装置
JP2016005247A (ja) * 2014-06-19 2016-01-12 富士電機株式会社 ネットワーク伝送システム、そのマスタノード、スレーブノード
JP2016009944A (ja) * 2014-06-23 2016-01-18 富士電機株式会社 ネットワーク通信システム、そのマスタノード
JP2016012815A (ja) * 2014-06-27 2016-01-21 富士電機株式会社 ネットワーク通信システム、そのマスタノード
JP2016170065A (ja) * 2015-03-13 2016-09-23 日本電気株式会社 信号処理制御装置、信号処理制御方法、２次監視レーダーシステム、並びにコンピュータ・プログラム
KR20160125942A (ko) 2014-02-27 2016-11-01 후지 덴키 가부시키가이샤 프로그래머블 컨트롤러 시스템, 그 컨트롤러
KR20180099777A (ko) 2016-08-05 2018-09-05 후지 덴키 가부시키가이샤 제어 네트워크 시스템, 그 노드 장치
CN112596423A (zh) * 2020-11-27 2021-04-02 斐思光电科技武汉有限公司 基于空间光调制器的集群控制方法及一种空间光调制器
CN114245453A (zh) * 2021-12-27 2022-03-25 东莞市阿尔法电子科技有限公司 时间同步方法、装置、tws耳机、计算机设备及存储介质
CN117042079A (zh) * 2023-10-09 2023-11-10 深圳鹏龙通科技有限公司 数据传输方法、装置、设备和计算机可读存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009290626A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Kddi Corp 光伝送システム及び時刻基準パルス同期方法
JP2012009977A (ja) * 2010-06-23 2012-01-12 Panasonic Corp ネットワークシステム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009290626A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Kddi Corp 光伝送システム及び時刻基準パルス同期方法
JP2012009977A (ja) * 2010-06-23 2012-01-12 Panasonic Corp ネットワークシステム

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015154212A (ja) * 2014-02-13 2015-08-24 富士電機株式会社 ネットワークシステム、そのパラメータ決定装置
KR20160125942A (ko) 2014-02-27 2016-11-01 후지 덴키 가부시키가이샤 프로그래머블 컨트롤러 시스템, 그 컨트롤러
JP2016005247A (ja) * 2014-06-19 2016-01-12 富士電機株式会社 ネットワーク伝送システム、そのマスタノード、スレーブノード
JP2016009944A (ja) * 2014-06-23 2016-01-18 富士電機株式会社 ネットワーク通信システム、そのマスタノード
JP2016012815A (ja) * 2014-06-27 2016-01-21 富士電機株式会社 ネットワーク通信システム、そのマスタノード
JP2016170065A (ja) * 2015-03-13 2016-09-23 日本電気株式会社 信号処理制御装置、信号処理制御方法、２次監視レーダーシステム、並びにコンピュータ・プログラム
KR20180099777A (ko) 2016-08-05 2018-09-05 후지 덴키 가부시키가이샤 제어 네트워크 시스템, 그 노드 장치
JPWO2018025491A1 (ja) * 2016-08-05 2018-11-22 富士電機株式会社 制御ネットワークシステム、そのノード装置
CN112596423A (zh) * 2020-11-27 2021-04-02 斐思光电科技武汉有限公司 基于空间光调制器的集群控制方法及一种空间光调制器
CN112596423B (zh) * 2020-11-27 2022-02-18 斐思光电科技武汉有限公司 基于空间光调制器的集群控制方法及一种空间光调制器
CN114245453A (zh) * 2021-12-27 2022-03-25 东莞市阿尔法电子科技有限公司 时间同步方法、装置、tws耳机、计算机设备及存储介质
CN114245453B (zh) * 2021-12-27 2023-10-13 东莞市阿尔法电子科技有限公司 时间同步方法、装置、tws耳机、计算机设备及存储介质
CN117042079A (zh) * 2023-10-09 2023-11-10 深圳鹏龙通科技有限公司 数据传输方法、装置、设备和计算机可读存储介质
CN117042079B (zh) * 2023-10-09 2023-12-08 深圳鹏龙通科技有限公司 数据传输方法、装置、设备和计算机可读存储介质

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