WO2015177923A1 - 通信装置及び通信方法及びプログラム - Google Patents

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大介 長川
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Definitions

  • the present invention relates to time synchronization.
  • each node device needs to have a common time that defines the operation timing.
  • Node devices are connected by a network, and a mechanism for giving each node device a common time through the network is called time synchronization.
  • Time synchronization between node devices is performed between a node device having a reference time (hereinafter referred to as a master device) and a node device (hereinafter referred to as a slave device) that matches the internal time with the reference time.
  • a master device calculates a propagation delay (calculated value) to each slave device, and notifies each slave device.
  • the master device transmits a synchronization frame storing the transmission time to the slave device.
  • the slave device sets the reception time of the synchronization frame to the synchronization time ⁇ transmission time + propagation delay (calculated value) ⁇ .
  • a slave device measures transition of propagation delay (actual measurement value) and estimates the propagation delay (actual measurement value) based on a stochastic process to suppress a synchronization error (for example, Patent Document 1). .
  • the conventional time synchronization has a problem that the slave device needs to hold a stochastic process and the processing becomes complicated.
  • the main object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to suppress synchronization errors with simple processing.
  • the communication device is A synchronization frame receiving unit that receives a synchronization frame that is repeatedly transmitted from the management device and describes a reference value for time synchronization with the management device;
  • a propagation delay calculation unit that calculates a propagation delay of the received synchronization frame each time a synchronization frame is received by the synchronization frame reception unit;
  • a propagation delay time zone calculation unit that calculates a propagation delay time zone by adding a target value of synchronization accuracy to the calculated propagation delay each time the propagation delay is calculated by the propagation delay calculation unit;
  • a logical sum operation unit that performs a logical sum operation of M propagation delay time periods calculated for M (M ⁇ 2) synchronization frames preceding the latest synchronization frame received by the synchronization frame reception unit; , Based on the propagation delay of the latest synchronization frame and the logical sum operation result of M propagation delay time zones of the M synchronization frames, the reference value described in the latest synchronization frame is set as the management device. And a time synchron
  • the reference value described in the latest synchronization frame is based on the OR operation result of the transmission delay time zone of the latest synchronization frame and the M transmission delay time zones of the preceding M synchronization frames. Is used for time synchronization. As a result, synchronization can be performed only with a synchronization frame having a propagation delay that is not out of synchronization, and synchronization errors can be suppressed with simple processing.
  • 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 is a flowchart showing an operation example of the slave device according to the first embodiment.
  • 2 is a diagram illustrating a hardware configuration example of a master device and a slave device according to Embodiment 1.
  • Embodiment 1 For example, in a factory line, in order to ensure real-time properties, the communication timing for each node device is adjusted so that the communication timing does not overlap between the node devices. For this reason, the distribution of variations in propagation delay (actually measured values) approximates to a normal distribution by the distribution of variations in delay generated in relay stations and cables. For this reason, from the distribution of variations in propagation delay (actually measured values), it is possible to predict the number of times of communication (M (M ⁇ 2) times) required to generate communication satisfying the target synchronization accuracy at least once.
  • M M ⁇ 2 times
  • the latest synchronization frame is set as a synchronization frame with high synchronization accuracy.
  • FIG. 1 shows a configuration example of a master device according to this embodiment
  • FIG. 2 shows a configuration example of a slave device according to this embodiment.
  • the master device 1 is a node device having a reference time
  • the slave device 2 is a node device that generates a time with little error from the reference time based on a communication frame from the master device 1.
  • a plurality of slave devices 2 may exist on one network, and more than one relay station may exist between the master device 1 and the slave device 2.
  • the master device 1 corresponds to an example of a management device
  • the slave device 2 corresponds to an example of a communication device.
  • the reference counter 11 counts the reference time.
  • the communication cycle reference counter value storage unit 12 stores a synchronization frame communication cycle (hereinafter, master device communication cycle) at the value of the reference counter 11.
  • the synchronization frame transmission unit 13 determines the value of the reference counter 11 and the number of communication times. A synchronization frame in which N is described is transmitted. The value of the reference counter 11 described in the synchronization frame corresponds to an example of the reference value.
  • the synchronization frame receiving unit 214 receives the synchronization frame transmitted from the master device 1.
  • the synchronization frame reception unit 214 outputs the received synchronization frame to a propagation delay calculation unit 204 and a synchronization counter correction unit 213 described later.
  • the synchronization counter 201 counts the time of the slave device 2.
  • the measurement counter 202 measures the communication timing in the slave device 2.
  • the communication cycle measurement counter value storage unit 203 stores a synchronization frame communication cycle (hereinafter referred to as a slave device communication cycle) at the value of the measurement counter 202.
  • the propagation delay calculation unit 204 stores the slave device communication cycle and synchronization frame stored in the communication cycle measurement counter value storage unit 203 from the value of the measurement counter 202 at the time of reception.
  • a propagation delay including an offset between the master device 1 and the slave device 2 is calculated by subtracting a value obtained by multiplying the number of communication times N.
  • the propagation delay calculated by the propagation delay calculation unit 204 is referred to as an offset propagation delay.
  • the offset propagation delay corresponds to a value obtained by adding the value of the measurement counter 202 when the reference counter 11 is 0 to the propagation delay time.
  • the target synchronization accuracy storage unit 205 stores the target synchronization accuracy X of the reference counter 11 and the synchronization counter 201.
  • the target synchronization accuracy X is an error that is allowed between the time of the master device 1 and the time of the slave device 2. As will be described later, the target synchronization accuracy X is added to the offset propagation delay (offset propagation delay ⁇ target synchronization accuracy X).
  • the propagation delay time zone calculation unit 206 reflects the target synchronization accuracy X stored in the target synchronization accuracy storage unit 205 in the offset propagation delay calculated by the propagation delay calculation unit 204 ((offset propagation delay ⁇ target synchronization accuracy X) to (time zone from offset propagation delay + target synchronization accuracy X) is calculated, and the calculated propagation delay time zone is stored.
  • the propagation delay time zone calculation unit 206 outputs the previously calculated propagation delay time zone every time the propagation delay calculation unit 204 calculates the offset propagation delay.
  • the propagation delay time zone 1 storage unit 2071 stores the propagation delay time zone of the synchronization frame immediately before the latest synchronization frame received by the slave device 2.
  • the propagation delay time zone 2 storage unit 2072 stores the propagation delay time zone of the synchronization frame two previous to the latest synchronization frame received by the slave device 2.
  • the propagation delay time zone 3 storage unit 2073 stores a propagation delay time zone of a synchronization frame three previous to the latest synchronization frame received by the slave device 2.
  • the propagation delay time zone (M ⁇ 1) storage unit 2074 stores the propagation delay time zone of the (M ⁇ 1) previous synchronization frame of the latest synchronization frame received by the slave device 2.
  • the propagation delay time zone M storage unit 2075 stores the propagation delay time zone of the M synchronization frames before the latest synchronization frame received by the slave device 2.
  • the propagation delay time zone 1 storage unit 2071, the propagation delay time zone 2 storage unit 2072, the propagation delay time zone 3 storage unit 2073, the propagation delay time zone (M-1) storage unit 2074, the propagation delay time zone M storage unit When it is not necessary to distinguish 2075, these are collectively referred to as a propagation delay time zone storage unit 207.
  • the propagation delay group calculation unit 208 performs a logical OR operation on the propagation delay time zones stored in the M propagation delay time zone storage units 207, and outputs a propagation delay group that is a propagation delay time zone after the OR operation.
  • the propagation delay group calculation unit 208 corresponds to an example of an OR operation unit.
  • the synchronizable propagation delay group storage unit 209 stores the synchronizable propagation delay group calculated by the synchronizable propagation delay group calculation unit 210 described later.
  • the synchronizable propagation delay group storage unit 209 is updated with the newly calculated synchronizable propagation delay group every time the synchronizable propagation delay group calculation unit 210 calculates the synchronizable propagation delay group.
  • the synchronizable propagation delay group storage unit 209 corresponds to an example of a logical product operation result storage unit.
  • the synchronizable propagation delay group calculation unit 210 performs a logical product operation between the propagation delay group calculated by the propagation delay group calculation unit 208 and the synchronizable propagation delay group storage unit 209, and The group of synchronization delays that can be synchronized when the latest synchronization frame is received is calculated.
  • the synchronizable propagation delay group storage unit 209 stores the synchronizable propagation delay group calculated by the synchronizable propagation delay group calculation unit 210 when the synchronization frame immediately before the latest synchronization frame is received. Is remembered.
  • the synchronizable propagation delay group calculation unit 210 performs an AND operation between the synchronizable propagation delay group at the time of reception of the previous synchronization frame and the propagation delay group calculated by the propagation delay group calculation unit 208. And a synchronizable propagation delay group at the time of receiving the latest synchronization frame is calculated.
  • the synchronizable propagation delay group calculation unit 210 stores the calculated synchronizable propagation delay group in the synchronizable propagation delay group storage unit 209. Synchronizable propagation delay group calculation unit 210 corresponds to an example of an AND operation unit.
  • the synchronization determination unit 211 determines whether or not the offset propagation delay when the latest synchronization frame is received is included in the synchronizable propagation delay group calculated by the synchronizable propagation delay group calculation unit 210, and the latest synchronization frame When the offset propagation delay at the time of reception is included in the synchronizable propagation delay group, a synchronizable signal is output.
  • the synchronization determination unit 211 corresponds to an example of a time synchronization determination unit together with a synchronization counter correction unit 213 described later.
  • the average propagation delay storage unit 212 stores an average value of propagation delay between the master device 1 and the slave device 2 (hereinafter, average propagation delay).
  • the synchronization counter correction unit 213 stores the value of the reference counter 11 stored in the synchronization frame.
  • the synchronization counter correction unit 213 adds the average propagation delay storage unit 212 to the value of the reference counter 11.
  • a value obtained by adding the average propagation delay stored in step (1) is written in the synchronization counter 201. That is, the synchronization counter correction unit 213 determines that the value of the reference counter 11 of the latest synchronization frame is used for time synchronization with the master device 1 when a synchronization enable signal is input from the synchronization determination unit 211.
  • the synchronization counter correction unit 213 corresponds to an example of a time synchronization determination unit together with the above-described synchronization determination unit 211.
  • the master device 1 when the value of the reference counter 11 is equal to N times the master device communication cycle stored in the communication cycle reference counter value storage unit 12 (N is a natural number), And a synchronization frame storing the value of N and the number of times of communication N are transmitted to the slave device 2. In this way, the master device 1 transmits a synchronization frame to the slave device 2 every time the value of the reference counter 11 becomes N times the master device communication cycle.
  • the propagation delay calculation unit 204 stores the slave stored in the communication cycle measurement counter value storage unit 203 from the value of the measurement counter 202 at the time of reception.
  • An offset propagation delay is calculated by subtracting a value obtained by multiplying the device communication cycle by the communication count N stored in the synchronization frame (S302).
  • the synchronization counter correction unit 213 stores the value of the reference counter stored in the synchronization frame (S303).
  • the propagation delay time zone calculation unit 206 When the propagation delay calculation unit 204 calculates the offset propagation delay, the propagation delay time zone calculation unit 206 outputs the previously calculated propagation delay time zone, and the target synchronization accuracy ⁇ X stored in the target synchronization accuracy storage unit 205 in the offset propagation delay. Is calculated (time zone from (offset propagation delay ⁇ target synchronization accuracy X) to (offset propagation delay + target synchronization accuracy X)) (S304), and the calculated propagation delay time zone is stored. .
  • the M propagation delay time zone storage units 207 update the propagation delay time zone (S305). Specifically, the propagation delay time zone 1 storage unit 2071 newly stores the previous propagation delay time zone output from the propagation delay time zone calculation unit 206 and propagates the previously stored propagation delay time zone. Output to the delay time zone 2 storage unit 2072. When the propagation delay time zone 1 storage unit 2071 outputs the propagation delay time zone, the propagation delay time zone 2 storage unit 2072 newly stores the propagation delay time zone output from the propagation delay time zone 1 storage unit 2071. The stored propagation delay time zone is output to the propagation delay time zone 3 storage unit 2073.
  • This operation is repeated up to the propagation delay time zone (M-1) storage unit 2074.
  • the propagation delay time zone M storage unit 2075 outputs the propagation delay time output from the propagation delay time zone (M ⁇ 1) storage unit 2074. A new band is memorized.
  • the propagation delay group calculation unit 208 performs an OR operation on the propagation delay time zones stored in the M propagation delay time zone storage units 207. Then, a propagation delay group is calculated (S306).
  • the synchronizable propagation delay group calculating unit 210 stores the synchronizable propagation delay group (1 of the latest synchronization frame) stored in the propagation delay group and the synchronizable propagation delay group storage unit 209. An AND operation is performed with the previously received synchronization frame at the time of receiving a synchronization frame) to calculate a synchronization delay group at the time of receiving the latest synchronization frame (S307).
  • the synchronizable propagation delay group storage unit 209 stores the synchronizable propagation delay group when the latest synchronization frame is received.
  • the synchronization determination unit 211 determines whether or not the offset propagation delay at the time of receiving the latest synchronization frame is included in the synchronizable propagation delay group calculated by the synchronizable propagation delay group calculation unit 210 (S308). .
  • the synchronization determination unit 211 outputs a synchronizable signal (S309).
  • the synchronization counter correction unit 213 writes a value obtained by adding the average propagation delay stored in the average propagation delay storage unit 212 to the value of the reference counter 11 in the synchronization counter 201 (S310).
  • the synchronization determination unit 211 may determine whether the offset propagation delay of the latest synchronization frame is included in the propagation delay group calculated by the propagation delay group calculation unit 208. That is, from the configuration of FIG. 2, the synchronizable propagation delay group storage unit 209 and the synchronizable propagation delay group calculation unit 210 are omitted, and the propagation delay group calculated by the propagation delay group calculation unit 208 is directly synchronized with the synchronization determination unit 211. It is set as the structure inputted into.
  • a synchronizable signal may be output.
  • the master device 1 and the slave device 2 are computers, and each element of the master device 1 and the slave device 2 can be realized by a program.
  • an arithmetic device 901, an external storage device 902, a main storage device 903, a communication device 904, and an input / output device 905 are connected to the bus.
  • the arithmetic device 901 is a CPU (Central Processing Unit) that executes a program.
  • the external storage device 902 is, for example, a ROM (Read Only Memory), a flash memory, or a hard disk device.
  • the main storage device 903 is a RAM (Random Access Memory).
  • the communication device 904 is, for example, a NIC (Network Interface Card), and corresponds to the physical layer of the synchronization frame transmission unit 13 and the synchronization frame reception unit 214.
  • the input / output device 905 is, for example, a touch panel display device.
  • the program is normally stored in the external storage device 902, and is loaded into the main storage device 903 and sequentially read into the arithmetic device 901 and executed.
  • the program is a program that realizes a function described as “ ⁇ unit” (excluding “ ⁇ storage unit”, the same applies hereinafter) shown in FIG.
  • an operating system (OS) is also stored in the external storage device 902. At least a part of the OS is loaded into the main storage device 903, and the arithmetic device 901 executes “OS” shown in FIG. ”Is executed. Further, in the description of the present embodiment, it is described as “determination of”, “determination of”, “determination of”, “calculation of”, “calculation of”, “reception of”, etc.
  • Information, data, signal values, and variable values indicating the results of processing are stored in the main storage device 903 as files.
  • FIG. 4 is merely an example of the hardware configuration of the master device 1 and the slave device 2, and the hardware configuration of the master device 1 and the slave device 2 is not limited to the configuration described in FIG. Other configurations may be used.
  • the communication method according to the present invention can be realized by the procedure shown in the present embodiment.

Abstract

　同期フレーム受信部（２１４）は、マスタ装置（１）から繰り返し送信される、マスタ装置（１）との時刻同期のための基準値が記述される同期フレームを受信する。伝搬遅延算出部（２０４）は、同期フレームが受信される度に、同期フレームの伝搬遅延を算出する。伝搬遅延時間帯算出部（２０６）は、伝搬遅延が算出される度に、伝搬遅延に同期精度の目標値を加算して伝搬遅延時間帯を算出する。伝搬遅延群算出部（２０８）は、最新の同期フレームに先行するＭ（Ｍ≧２）個の同期フレームに対して算出されたＭ個の伝搬遅延時間帯の論理和演算を行う。同期判定部（２１１）は、最新の同期フレームの伝搬遅延と、Ｍ個の同期フレームのＭ個の伝搬遅延時間帯の論理和演算結果とに基づき、最新の同期フレームに記述されている基準値をマスタ装置（１）との時刻同期に用いるか否かを決定する。

Description

通信装置及び通信方法及びプログラム
　本発明は、時刻同期に関する。
　例えば、工場のラインでは、複数のノード装置を連携動作させるため、各ノード装置が、動作タイミングを規定する共通時刻を持つ必要がある。
　ノード装置間はネットワークで接続されており、そのネットワークを介して各ノード装置に共通時刻を持たせるための仕組みを時刻同期という。
　ノード装置間の時刻同期は、基準時刻をもつノード装置（以下、マスタ装置という）と、内部の時刻を基準時刻に一致させるノード装置（以下、スレーブ装置という）の間で実施される。
　通常、時刻同期は下記の手順で行われる。
（１）マスタ装置は各スレーブ装置までの伝搬遅延（計算値）を算出し、各スレーブ装置に通知する。
（２）マスタ装置がスレーブ装置に送信時刻を格納した同期フレームを送信する。
（３）スレーブ装置は同期フレームの受信時刻を、同期時刻｛送信時刻＋伝搬遅延（計算値）｝に設定する。
　しかし、上記の（２）から（３）の間にかかる伝搬遅延（実測値）はばらつくため、（１）で算出した伝搬遅延（計算値）と伝搬遅延（実測値）との間にずれが生じ、このずれが同期誤差となる。
　従来の時刻同期では、確率過程に基づき、スレーブ装置が、伝搬遅延（実測値）の遷移を測定し、伝搬遅延（実測値）を推定することで同期誤差を抑制する（例えば、特許文献１）。
特開２０１３－１２１１１４号公報
　しかし、従来の時刻同期は、スレーブ装置が確率過程を保持しておく必要があり、処理が複雑になるという課題があった。
　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、簡潔な処理で同期誤差を抑制することを主な目的とする。
　本発明に係る通信装置は、
　管理装置から繰り返し送信される、前記管理装置との時刻同期のための基準値が記述される同期フレームを受信する同期フレーム受信部と、
　前記同期フレーム受信部により同期フレームが受信される度に、受信された同期フレームの伝搬遅延を算出する伝搬遅延算出部と、
　前記伝搬遅延算出部により伝搬遅延が算出される度に、算出された伝搬遅延に同期精度の目標値を加算して伝搬遅延時間帯を算出する伝搬遅延時間帯算出部と、
　前記同期フレーム受信部により受信された最新の同期フレームに先行するＭ（Ｍ≧２）個の同期フレームに対して算出されたＭ個の伝搬遅延時間帯の論理和演算を行う論理和演算部と、
　前記最新の同期フレームの伝搬遅延と、前記Ｍ個の同期フレームのＭ個の伝搬遅延時間帯の論理和演算結果とに基づき、前記最新の同期フレームに記述されている基準値を前記管理装置との時刻同期に用いるか否かを決定する時刻同期決定部とを有することを特徴とする。
　本発明では、最新の同期フレームの伝送遅延時間帯と、先行するＭ個の同期フレームのＭ個の伝送遅延時間帯の論理和演算結果とに基づき、最新の同期フレームに記述されている基準値を時刻同期に用いるか否かを決定する。
　これにより、同期はずれでない伝搬遅延の同期フレームのみで同期を実施することができ、簡潔な処理で同期誤差を抑制することができる。
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に係るスレーブ装置の動作例を示すフローチャート図。 実施の形態１に係るマスタ装置及びスレーブ装置のハードウェア構成例を示す図。
　実施の形態１．
　例えば、工場のラインでは、リアルタイム性を確保するために、通信タイミングがノード装置間で重複しないようにノード装置ごとの通信タイミングが調整されている。
　そのため、伝搬遅延（実測値）のばらつきの分布は、中継局およびケーブルで発生する遅延のばらつきの分布により、正規分布に近似する。
　このため、伝搬遅延（実測値）のばらつきの分布から、目標同期精度を満たす通信を少なくとも１回発生させるために必要な通信回数（Ｍ（Ｍ≧２）回）を予測することができる。
　本実施の形態では、最新の同期フレームの伝搬遅延が過去Ｍ個の同期フレームの（伝搬遅延±目標同期精度Ｘ）に含まれている場合に、最新の同期フレームを同期精度の高い同期フレームとして抽出し、最新の同期フレームを用いて時刻同期を実施することで、簡単に高精度な時刻同期を実現する。
　図１は、本実施の形態に係るマスタ装置の構成例を示し、図２は、本実施の形態に係るスレーブ装置の構成例を示す。
　図１及び図２において、マスタ装置１は基準時刻を持つノード装置であり、スレーブ装置２はマスタ装置１からの通信フレームを元に基準時刻と誤差の少ない時刻を生成するノード装置である。
　１つのネットワーク上にスレーブ装置２は複数台存在してもよく、さらにマスタ装置１とスレーブ装置２の間には、１台以上の中継局があってもよい。
　マスタ装置１は管理装置の例に相当し、スレーブ装置２は通信装置の例に相当する。
　マスタ装置１において、基準カウンタ１１は、基準時刻をカウントする。
　通信周期基準カウンタ値記憶部１２は、基準カウンタ１１の値での同期フレームの通信周期（以下、マスタ装置通信周期）を記憶する。
　同期フレーム送信部１３は、基準カウンタ１１の値が、通信周期基準カウンタ値記憶部１２が記憶するマスタ装置通信周期のＮ倍（Ｎは自然数）になった時に、基準カウンタ１１の値と通信回数Ｎが記述される同期フレームを送信する。
　同期フレームに記述される基準カウンタ１１の値は、基準値の例に相当する。
　スレーブ装置２において、同期フレーム受信部２１４は、マスタ装置１から送信された同期フレームを受信する。
　同期フレーム受信部２１４は、受信した同期フレームを、後述する伝搬遅延算出部２０４と同期カウンタ補正部２１３に出力する。
　同期カウンタ２０１は、スレーブ装置２の時刻をカウントする。
　計測カウンタ２０２は、スレーブ装置２での通信タイミングを計測する。
　通信周期計測カウンタ値記憶部２０３は、計測カウンタ２０２の値での同期フレームの通信周期（以下、スレーブ装置通信周期）を記憶する。
　伝搬遅延算出部２０４は、同期フレーム受信部２１４が同期フレームを受信すると、受信時の計測カウンタ２０２の値から、通信周期計測カウンタ値記憶部２０３が記憶するスレーブ装置通信周期と同期フレーム内に格納されている通信回数Ｎを掛け合わせた値を引いた、マスタ装置１とスレーブ装置２との間のオフセットを含む伝搬遅延を算出する。
　伝搬遅延算出部２０４が算出する伝搬遅延を、以下では、オフセット伝搬遅延という。
　オフセット伝搬遅延は、伝搬遅延時間に基準カウンタ１１が０のときの計測カウンタ２０２の値を加えた値に相当する。
　目標同期精度記憶部２０５は、基準カウンタ１１と同期カウンタ２０１の目標同期精度Ｘを記憶する。
　目標同期精度Ｘは、マスタ装置１の時刻とスレーブ装置２の時刻との間で許容される誤差である。
　後述するように、目標同期精度Ｘは、オフセット伝搬遅延に加算される（オフセット伝搬遅延±目標同期精度Ｘ）。
　伝搬遅延時間帯算出部２０６は、伝搬遅延算出部２０４で算出したオフセット伝搬遅延に目標同期精度記憶部２０５が記憶する目標同期精度Ｘを反映した伝搬遅延時間帯（（オフセット伝搬遅延－目標同期精度Ｘ）から（オフセット伝搬遅延＋目標同期精度Ｘ）までの時間帯）を算出し、算出した伝搬遅延時間帯を記憶する。
　また、伝搬遅延時間帯算出部２０６は、伝搬遅延算出部２０４でオフセット伝搬遅延が算出される度に、前回算出した伝搬遅延時間帯を出力する。
　伝搬遅延時間帯１記憶部２０７１は、スレーブ装置２が受信した最新の同期フレームの１個前の同期フレームの伝搬遅延時間帯を記憶する。
　伝搬遅延時間帯２記憶部２０７２は、スレーブ装置２が受信した最新の同期フレームの２個前の同期フレームの伝搬遅延時間帯を記憶する。
　伝搬遅延時間帯３記憶部２０７３は、スレーブ装置２が受信した最新の同期フレームの３個前の同期フレームの伝搬遅延時間帯を記憶する。
　伝搬遅延時間帯（Ｍ－１）記憶部２０７４は、スレーブ装置２が受信した最新の同期フレームの（Ｍ－１）個前の同期フレームの伝搬遅延時間帯を記憶する。
　伝搬遅延時間帯Ｍ記憶部２０７５は、スレーブ装置２が受信した最新の同期フレームのＭ個前の同期フレームの伝搬遅延時間帯を記憶する。
　以下では、伝搬遅延時間帯１記憶部２０７１、伝搬遅延時間帯２記憶部２０７２、伝搬遅延時間帯３記憶部２０７３、伝搬遅延時間帯（Ｍ－１）記憶部２０７４、伝搬遅延時間帯Ｍ記憶部２０７５を区別する必要がない場合は、これらをまとめて伝搬遅延時間帯記憶部２０７という。
　伝搬遅延群算出部２０８は、Ｍ個の伝搬遅延時間帯記憶部２０７で記憶する伝搬遅延時間帯の論理和演算を行い、論理和演算後の伝搬遅延時間帯である伝搬遅延群を出力する。
　伝搬遅延群算出部２０８は、論理和演算部の例に相当する。
　同期可能伝搬遅延群記憶部２０９は、後述の同期可能伝搬遅延群算出部２１０で算出された同期可能伝搬遅延群を記憶する。
　同期可能伝搬遅延群記憶部２０９は、同期可能伝搬遅延群算出部２１０で同期可能伝搬遅延群が算出される度に、新たに算出された同期可能伝搬遅延群で更新される。
　同期可能伝搬遅延群記憶部２０９は、論理積演算結果記憶部の例に相当する。
　同期可能伝搬遅延群算出部２１０は、伝搬遅延群算出部２０８で算出された伝搬遅延群と同期可能伝搬遅延群記憶部２０９で記憶されている同期可能伝搬遅延群との論理積演算を行い、最新の同期フレーム受信時の同期可能伝搬遅延群を算出する。
　最新の同期フレームの受信時には、同期可能伝搬遅延群記憶部２０９には、最新の同期フレームの１つ前の同期フレームの受信時に同期可能伝搬遅延群算出部２１０により算出された同期可能伝搬遅延群が記憶されている。
　同期可能伝搬遅延群算出部２１０は、このように、１つ前の同期フレームの受信時の同期可能伝搬遅延群と、伝搬遅延群算出部２０８で算出された伝搬遅延群との論理積演算を行い、最新の同期フレーム受信時の同期可能伝搬遅延群を算出する。
　そして、同期可能伝搬遅延群算出部２１０は、算出した同期可能伝搬遅延群を同期可能伝搬遅延群記憶部２０９に格納する。
　同期可能伝搬遅延群算出部２１０は、論理積演算部の例に相当する。
　同期判定部２１１は、最新の同期フレーム受信時のオフセット伝搬遅延が、同期可能伝搬遅延群算出部２１０で算出された同期可能伝搬遅延群に含まれているか否かを判断し、最新の同期フレーム受信時のオフセット伝搬遅延が、同期可能伝搬遅延群に含まれている場合に、同期可能信号を出力する。
　同期判定部２１１は、後述する同期カウンタ補正部２１３とともに、時刻同期決定部の例に相当する。
　平均伝搬遅延記憶部２１２は、マスタ装置１とスレーブ装置２との間の伝搬遅延の平均値（以下、平均伝搬遅延）を記憶する。
　同期カウンタ補正部２１３は、同期フレームに格納された基準カウンタ１１の値を記憶しておき、同期判定部２１１から同期可能信号を入力されたとき、基準カウンタ１１の値に平均伝搬遅延記憶部２１２で記憶する平均伝搬遅延を加えた値を同期カウンタ２０１に書き込む。
　つまり、同期カウンタ補正部２１３は、同期判定部２１１から同期可能信号を入力されると、最新の同期フレームの基準カウンタ１１の値をマスタ装置１との時刻同期に用いるよう決定する。
　同期カウンタ補正部２１３は、前述の同期判定部２１１とともに、時刻同期決定部の例に相当する。
　次に動作について説明する。
　まず、マスタ装置１では、同期フレーム送信部１３が基準カウンタ１１の値が、通信周期基準カウンタ値記憶部１２が記憶するマスタ装置通信周期のＮ倍（Ｎは自然数）になった時に、基準カウンタの値と通信回数Ｎを格納した同期フレームをスレーブ装置２に送信する。
　マスタ装置１は、このように基準カウンタ１１の値がマスタ装置通信周期のＮ倍になる度に、同期フレームをスレーブ装置２に送信する。
　次に、図３のフローチャートを用いて、スレーブ装置２の動作を説明する。
　スレーブ装置２では、同期フレーム受信部２１４が同期フレームを受信する（Ｓ３０１）と、伝搬遅延算出部２０４が、受信時の計測カウンタ２０２の値から、通信周期計測カウンタ値記憶部２０３が記憶するスレーブ装置通信周期と同期フレーム内に格納されている通信回数Ｎを掛け合わせた値を引いた、オフセット伝搬遅延を算出する（Ｓ３０２）。
　また、同時に、同期カウンタ補正部２１３が同期フレームに格納された基準カウンタの値を記憶する（Ｓ３０３）。
　伝搬遅延算出部２０４がオフセット伝搬遅延を算出すると、伝搬遅延時間帯算出部２０６は前回算出した伝搬遅延時間帯を出力し、オフセット伝搬遅延に目標同期精度記憶部２０５が記憶する目標同期精度±Ｘを加えた伝搬遅延時間帯（（オフセット伝搬遅延－目標同期精度Ｘ）から（オフセット伝搬遅延＋目標同期精度Ｘ）までの時間帯）を算出し（Ｓ３０４）、算出した伝搬遅延時間帯を記憶する。
　伝搬遅延時間帯算出部２０６が前回の伝搬遅延時間帯を出力すると、Ｍ個の伝搬遅延時間帯記憶部２０７が伝搬遅延時間帯を更新する（Ｓ３０５）。
　具体的には、伝搬遅延時間帯１記憶部２０７１は、伝搬遅延時間帯算出部２０６から出力された前回の伝搬遅延時間帯を新たに記憶し、以前より記憶している伝搬遅延時間帯を伝搬遅延時間帯２記憶部２０７２に出力する。
　伝搬遅延時間帯１記憶部２０７１が伝搬遅延時間帯を出力すると、伝搬遅延時間帯２記憶部２０７２は、伝搬遅延時間帯１記憶部２０７１から出力された伝搬遅延時間帯を新たに記憶し、以前より記憶している伝搬遅延時間帯を伝搬遅延時間帯３記憶部２０７３に出力する。
　この動作を伝搬遅延時間帯（Ｍ－１）記憶部２０７４まで繰り返す。
　伝搬遅延時間帯（Ｍ－１）記憶部２０７４が伝搬遅延時間帯を出力すると、伝搬遅延時間帯Ｍ記憶部２０７５は、伝搬遅延時間帯（Ｍ－１）記憶部２０７４から出力された伝搬遅延時間帯を新たに記憶する。
　伝搬遅延時間帯Ｍ記憶部２０７５が新たな伝搬遅延時間帯を記憶すると、伝搬遅延群算出部２０８は、Ｍ個の伝搬遅延時間帯記憶部２０７で記憶する伝搬遅延時間帯のＯＲ演算を行って、伝搬遅延群を算出する（Ｓ３０６）。
　伝搬遅延群算出部２０８が伝搬遅延群を算出すると、同期可能伝搬遅延群算出部２１０が伝搬遅延群と同期可能伝搬遅延群記憶部２０９が記憶する同期可能伝搬遅延群（最新の同期フレームの１個前に受信した同期フレーム受信時の同期可能伝搬遅延群）とのＡＮＤ演算を行って、最新の同期フレーム受信時の同期可能伝搬遅延群を算出する（Ｓ３０７）。
　同期可能伝搬遅延群算出部２１０が最新の同期フレーム受信時の同期可能伝搬遅延群を算出すると、同期可能伝搬遅延群記憶部２０９は最新の同期フレーム受信時の同期可能伝搬遅延群を記憶する。
　また、同期判定部２１１が、最新の同期フレーム受信時のオフセット伝搬遅延が、同期可能伝搬遅延群算出部２１０で算出された同期可能伝搬遅延群に含まれているか否かを判断する（Ｓ３０８）。
　最新の同期フレーム受信時のオフセット伝搬遅延が同期可能伝搬遅延群に含まれている場合（Ｓ３０８でＹＥＳ）は、同期判定部２１１は、同期可能信号を出力する（Ｓ３０９）。
　同期判定部２１１が同期可能信号を出力すると、同期カウンタ補正部２１３は基準カウンタ１１の値に平均伝搬遅延記憶部２１２で記憶する平均伝搬遅延を加えた値を同期カウンタ２０１に書き込む（Ｓ３１０）。
　これにより、同期はずれでない伝搬遅延の同期フレームのみで同期を実施することで同期精度を向上させることができる。
　なお、以上では、同期判定部２１１が、最新の同期フレームのオフセット伝搬遅延が、同期可能伝搬遅延群に含まれているか否かを判断する例を説明した。
　これに代えて、同期判定部２１１が、最新の同期フレームのオフセット伝搬遅延が、伝搬遅延群算出部２０８で算出された伝搬遅延群に含まれているか否かを判断するようにしてもよい。
　つまり、図２の構成から、同期可能伝搬遅延群記憶部２０９と同期可能伝搬遅延群算出部２１０とを省略し、伝搬遅延群算出部２０８で算出された伝搬遅延群が直接、同期判定部２１１に入力される構成とする。
　そして、同期判定部２１１が、最新の同期フレームのオフセット伝搬遅延が、伝搬遅延群に含まれているか否かを判断し、最新の同期フレームのオフセット伝搬遅延が伝搬遅延群に含まれている場合に、同期可能信号を出力するようにしてもよい。
　最後に、本実施の形態に示したマスタ装置１及びスレーブ装置２のハードウェア構成例を図４を参照して説明する。
　マスタ装置１及びスレーブ装置２はコンピュータであり、マスタ装置１及びスレーブ装置２の各要素をプログラムで実現することができる。
　マスタ装置１及びスレーブ装置２のハードウェア構成としては、バスに、演算装置９０１、外部記憶装置９０２、主記憶装置９０３、通信装置９０４、入出力装置９０５が接続されている。
　演算装置９０１は、プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）である。
　外部記憶装置９０２は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ、ハードディスク装置である。
　主記憶装置９０３は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）である。
　通信装置９０４は、例えば、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｃａｒｄ）であり、同期フレーム送信部１３及び同期フレーム受信部２１４の物理層に対応する。
　入出力装置９０５は、例えばタッチパネル式ディスプレイ装置等である。
　プログラムは、通常は外部記憶装置９０２に記憶されており、主記憶装置９０３にロードされた状態で、順次演算装置９０１に読み込まれ、実行される。
　プログラムは、図１に示す「～部」（「～記憶部」を除く、以下も同様）として説明している機能を実現するプログラムである。
　更に、外部記憶装置９０２にはオペレーティングシステム（ＯＳ）も記憶されており、ＯＳの少なくとも一部が主記憶装置９０３にロードされ、演算装置９０１はＯＳを実行しながら、図１に示す「～部」の機能を実現するプログラムを実行する。
　また、本実施の形態の説明において、「～の判断」、「～の判定」、「～の決定」、「～の演算」、「～の算出」、「～の受信」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が主記憶装置９０３にファイルとして記憶されている。
　なお、図４の構成は、あくまでもマスタ装置１及びスレーブ装置２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１及びスレーブ装置２のハードウェア構成は図４に記載の構成に限らず、他の構成であってもよい。
　また、本実施の形態に示す手順により、本発明に係る通信方法を実現可能である。
　１　マスタ装置、２　スレーブ装置、１１　基準カウンタ、１２　通信周期基準カウンタ値記憶部、１３　同期フレーム送信部、２０１　同期カウンタ、２０２　計測カウンタ、２０３　通信周期計測カウンタ値記憶部、２０４　伝搬遅延算出部、２０５　目標同期精度記憶部、２０６　伝搬遅延時間帯算出部、２０７　伝搬遅延時間帯記憶部、２０７１　伝搬遅延時間帯１記憶部、２０７２　伝搬遅延時間帯２記憶部、２０７３　伝搬遅延時間帯３記憶部、２０７４　伝搬遅延時間帯（Ｍ－１）記憶部、２０７５　伝搬遅延時間帯Ｍ記憶部、２０８　伝搬遅延群算出部、２０９　同期可能伝搬遅延群記憶部、２１０　同期可能伝搬遅延群算出部、２１１　同期判定部、２１２　平均伝搬遅延記憶部、２１３　同期カウンタ補正部、２１４　同期フレーム受信部。

Claims (7)

  1. 　管理装置から繰り返し送信される、前記管理装置との時刻同期のための基準値が記述される同期フレームを受信する同期フレーム受信部と、
    　前記同期フレーム受信部により同期フレームが受信される度に、受信された同期フレームの伝搬遅延を算出する伝搬遅延算出部と、
    　前記伝搬遅延算出部により伝搬遅延が算出される度に、算出された伝搬遅延に同期精度の目標値を加算して伝搬遅延時間帯を算出する伝搬遅延時間帯算出部と、
    　前記同期フレーム受信部により受信された最新の同期フレームに先行するＭ（Ｍ≧２）個の同期フレームに対して算出されたＭ個の伝搬遅延時間帯の論理和演算を行う論理和演算部と、
    　前記最新の同期フレームの伝搬遅延と、前記Ｍ個の同期フレームのＭ個の伝搬遅延時間帯の論理和演算結果とに基づき、前記最新の同期フレームに記述されている基準値を前記管理装置との時刻同期に用いるか否かを決定する時刻同期決定部とを有することを特徴とする通信装置。
  2. 　前記時刻同期決定部は、
    　前記最新の同期フレームの伝搬遅延が、前記Ｍ個の伝搬遅延時間帯の論理和演算結果に含まれるか否かを判断し、前記最新の同期フレームの伝搬遅延が前記論理和演算結果に含まれる場合に、前記最新の同期フレームに記述されている基準値を前記管理装置との時刻同期に用いると決定することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
  3. 　前記通信装置は、更に、
    　論理積演算結果を記憶する論理積演算結果記憶部と、
    　前記論理和演算部による論理和演算結果と、前記論理積演算結果記憶部に記憶されている論理積演算結果との論理積演算を行う論理積演算部とを有し、
    　前記論理積演算結果記憶部は、
    　前記論理積演算部により論理積演算が行われる度に、前記論理積演算部による論理積演算結果を記憶し、
    　前記論理積演算部は、
    　前記Ｍ個の同期フレームのＭ個の伝搬遅延時間帯の論理和演算結果と、前記最新の同期フレームの受信時に前記論理積演算結果記憶部に記憶されている論理積演算結果との論理積演算を行い、
    　前記時刻同期決定部は、
    　前記最新の同期フレームの伝搬遅延と、前記論理積演算部による論理積演算結果とに基づき、前記最新の同期フレームに記述されている基準値を前記管理装置との時刻同期に用いるか否かを決定することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
  4. 　前記時刻同期決定部は、
    　前記最新の同期フレームの伝搬遅延が、前記論理積演算部による論理積演算結果に含まれるか否かを判断し、前記最新の同期フレームの伝搬遅延が、前記論理積演算部による論理積演算結果に含まれる場合に、前記最新の同期フレームに記述されている基準値を前記管理装置との時刻同期に用いると決定することを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
  5. 　前記論理和演算部は、
    　前記最新の同期フレームに先行する直近のＭ個の同期フレームのＭ個の伝搬遅延時間帯の論理和演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
  6. 　管理装置から繰り返し送信される、前記管理装置との時刻同期のための基準値が記述される同期フレームを、コンピュータが受信し、
    　同期フレームが受信される度に、前記コンピュータが、受信された同期フレームの伝搬遅延を算出し、
    　伝搬遅延が算出される度に、前記コンピュータが、算出された伝搬遅延に同期精度の目標値を加算して伝搬遅延時間帯を算出し、
    　前記コンピュータが、最新の同期フレームに先行するＭ（Ｍ≧２）個の同期フレームに対して算出されたＭ個の伝搬遅延時間帯の論理和演算を行い、
    　前記最新の同期フレームの伝搬遅延と、前記Ｍ個の同期フレームのＭ個の伝搬遅延時間帯の論理和演算結果とに基づき、前記コンピュータが、前記最新の同期フレームに記述されている基準値を前記管理装置との時刻同期に用いるか否かを決定することを特徴とする通信方法。
  7. 　管理装置から繰り返し送信される、前記管理装置との時刻同期のための基準値が記述される同期フレームを受信する同期フレーム受信処理と、
    　前記同期フレーム受信処理により同期フレームが受信される度に、受信された同期フレームの伝搬遅延を算出する伝搬遅延算出処理と、
    　前記伝搬遅延算出処理により伝搬遅延が算出される度に、算出された伝搬遅延に同期精度の目標値を加算して伝搬遅延時間帯を算出する伝搬遅延時間帯算出処理と、
    　前記同期フレーム受信処理により受信された最新の同期フレームに先行するＭ（Ｍ≧２）個の同期フレームに対して算出されたＭ個の伝搬遅延時間帯の論理和演算を行う論理和演算処理と、
    　前記最新の同期フレームの伝搬遅延と、前記Ｍ個の同期フレームのＭ個の伝搬遅延時間帯の論理和演算結果とに基づき、前記最新の同期フレームに記述されている基準値を前記管理装置との時刻同期に用いるか否かを決定する時刻同期決定処理とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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