WO2017126077A1

WO2017126077A1 - 通信システム、通信装置及び通信方法

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Publication number: WO2017126077A1
Application number: PCT/JP2016/051691
Authority: WO
Inventors: 佑磨林; 大介長川; 一哉稲妻
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2017-07-27
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Abstract

通信システムは、最小フレームの送信に要する時間よりも短い送信時間間隔で複数のフレームを送信する第１の通信装置と、受信した複数のフレームの受信時間間隔が送信時間間隔と一致したら、複数のフレームに基づいて、第１の通信装置とのタイミング同期を行う第２の通信装置と、を備える。

Description

通信システム、通信装置及び通信方法

　本発明は、タイミング同期を行う通信システム、通信装置及び通信方法に関する。

　ネットワーク接続された複数の装置が連携して動作するシステムでは、各装置が計時する時刻を一致させて、各装置の制御タイミングを一致させることが必要である。複数の装置の制御タイミングを一致させることを、タイミング同期と称する。

　例えば、資材を搬送しながら切断するシステムにおいて、１つの装置が資材を搬送するタイミングと、他の１つの装置が資材を切断するタイミングと、が一致していれば、資材の搬送中であっても、資材の所望の箇所が切断される。

　しかし、１つの装置が資材を搬送するタイミングと、他の１つの装置が資材を切断するタイミングと、がずれていれば、資材の所望の箇所とは異なる箇所が切断されてしまう。

　タイミング同期を必要とするシステムにおいては、一般に、タイミング同期のマスタである同期マスタ装置と、タイミング同期のスレーブである同期スレーブ装置とが、予め決められた通信時間間隔で通信を行う。これにより、同期スレーブ装置は、同期マスタ装置とのタイミング同期を行う。

　しかし、同期マスタ装置の送信データの送信時間間隔が変動し、タイミング同期の精度が低下することがある。送信時間間隔が変動する原因は、同期マスタ装置の故障又は同期マスタ装置以外の装置からの外乱が例示される。

　関連する技術として、下記の特許文献１には、基準となる時刻を示す基準時刻を送信する複数のタイムマスタ装置のうち対応するタイムマスタ装置から送信される基準時刻とタイムマスタ装置からの伝播遅延時間とに基づいて、対応するタイムマスタ装置の推定時刻を算出する複数の推定時刻算出部と、複数の推定時刻算出部が算出した複数の推定時刻に基づいて、現在の時刻を示す現在時刻を算出する現在時刻算出部と、を備え、推定時刻算出部は、対応するタイムマスタ装置から送信される基準時刻の受信間隔が閾値以上の基準時刻を破棄することを特徴とする時刻同期装置が記載されている（請求項５）。

特開２０１４－２３５０１３号公報

　複数の機器がネットワーク接続されたシステムでは、フレームとフレームとの衝突又は２つのフレーム間への他のフレームの割込みが発生するので、通信遅延が不定期に発生する。

　特許文献１記載の時刻同期装置は、基準時刻の受信間隔を閾値と比較して、フレームとフレームとの衝突が発生したと考えられる、受信間隔の長い基準時刻を破棄することで、同期の精度を向上させている。

　しかし、特許文献１記載の時刻同期装置では、フレームとフレームとの衝突が常に発生している場合又はフレームとフレームとの衝突による受信間隔の増大幅が微小な場合を検出できないので、タイミング同期の精度が低下するという問題があった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイミング同期の精度の向上を実現できる通信システムを得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、最小フレームの送信に要する時間よりも短い送信時間間隔で複数のフレームを送信する第１の通信装置を備える。また、本発明は、受信した複数のフレームの受信時間間隔が送信時間間隔と一致したら、複数のフレームに基づいて、第１の通信装置とのタイミング同期を行う第２の通信装置を備える。

　第２の通信装置は、受信した複数のフレームの受信時間間隔が送信時間間隔より短くなったことを検知できる。

　本発明にかかる通信システムは、タイミング同期の精度の向上を実現できるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる通信システムの構成を示す図実施の形態１にかかる通信システムの同期マスタ通信装置の機能ブロックを示す図実施の形態１にかかる通信システムの同期マスタ通信装置のハードウェア構成を示す図実施の形態１にかかる通信システムの同期スレーブ通信装置の機能ブロックを示す図実施の形態１にかかる通信システムの同期スレーブ通信装置のハードウェア構成を示す図実施の形態１にかかる通信システムの同期マスタ通信装置の処理を示すフローチャート実施の形態１にかかる通信システムで送受信されるフレームのフォーマットを示す図実施の形態１にかかる通信システムの同期スレーブ通信装置の処理を示すフローチャート実施の形態１にかかる通信システムの通信の第１のタイミング例を示す図実施の形態１にかかる通信システムの通信の第２のタイミング例を示す図実施の形態１にかかる通信システムの通信の第３のタイミング例を示す図実施の形態１にかかる通信システムのハブのハードウェア構成を示す図

　以下に、本発明の実施の形態にかかる通信システム、通信装置及び通信方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかる通信システムの構成を示す図である。

　通信システム１は、複数のフレームを送信する同期マスタ通信装置２と、同期マスタ通信装置２にケーブルＣ１を介して接続され、同期マスタ通信装置２から受信した複数のフレームを転送するハブ３と、ハブ３にケーブルＣ２を介して接続され、同期マスタ通信装置２から送信された複数のフレームをハブ３から受信し、複数のフレームに基づいて、同期マスタ通信装置２とのタイミング同期を行う同期スレーブ通信装置４と、を含む。

　同期マスタ通信装置２が、本発明の第１の通信装置に対応する。同期スレーブ通信装置４が、本発明の第２の通信装置に対応する。

　同期マスタ通信装置２は、フレームの宛先ＭＡＣ（Media　Access　Control）アドレスフィールド内に同期スレーブ通信装置４のＭＡＣアドレスが格納されたフレームを、ハブ３に送信する。

　ハブ３は、同期マスタ通信装置２から受信したフレームの宛先ＭＡＣアドレスフィールド内に格納されているＭＡＣアドレスを参照して、フレームの宛先が同期スレーブ通信装置４であると判定し、同期マスタ通信装置２から受信したフレームを同期スレーブ通信装置４に転送する。

　更に、通信システム１は、ハブ３にケーブルＣ３を介して接続された通信装置５と、ハブ３にケーブルＣ４を介して接続された通信装置６と、を含む。

　通信装置５は、フレームの宛先ＭＡＣアドレスフィールド内に通信装置６のＭＡＣアドレスが格納されたフレームを、ハブ３に送信する。

　ハブ３は、通信装置５から受信したフレームの宛先ＭＡＣアドレスフィールド内に格納されたＭＡＣアドレスを参照して、フレームの宛先が通信装置６であると判定し、通信装置５から受信したフレームを通信装置６に転送する。

　図２は、実施の形態１にかかる通信システムの同期マスタ通信装置の機能ブロックを示す図である。

　同期マスタ通信装置２は、複数のフレームを生成するフレーム生成部２１と、複数のフレーム間の送信時間間隔を測定する送信時間間隔測定部２２と、最小フレームの送信に要する時間よりも短い送信時間間隔で複数のフレームを同期スレーブ通信装置４に送信する送信部２３と、を含む。

　最小フレーム及び最小フレームの送信に要する時間については、後で説明する。

　送信時間間隔は、１つのフレームの送信完了タイミングと、次のフレームの送信開始タイミングと、の間の時間間隔である。

　図３は、実施の形態１にかかる通信システムの同期マスタ通信装置のハードウェア構成を示す図である。

　同期マスタ通信装置２は、送信部２３と、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）２４と、記憶部２５と、を含む。送信部２３、ＣＰＵ２４及び記憶部２５は、バスＢ１を介して接続されている。

　記憶部２５は、フレーム生成プログラム２６と、送信時間間隔測定プログラム２７と、を記憶する。記憶部２５は、フラッシュメモリ（登録商標）が例示される。

　フレーム生成プログラム２６は、複数のフレームを生成するためのプログラムである。ＣＰＵ２４がフレーム生成プログラム２６を実行することで、複数のフレームを生成するフレーム生成部２１が実現される。

　フレーム生成部２１は、複数のフレーム間の送信時間間隔が最小フレームの送信に要する時間よりも短くなるように、複数のフレームを生成する。

　送信時間間隔測定プログラム２７は、複数のフレーム間の送信時間間隔を測定するためのプログラムである。ＣＰＵ２４が送信時間間隔測定プログラム２７を実行することで、複数のフレーム間の送信時間間隔を測定する送信時間間隔測定部２２が実現される。

　送信部２３は、ＯＳＩ参照モデル（Open　Systems　Interconnection　reference　model、ＩＳＯ（International　Organization　for　Standardization）／ＩＥＣ（International　Electrotechnical　Commission）　７４９８）の第１層である物理層を担う物理層回路である。

　通信の物理層は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標、ＩＥＥＥ（The　Institute　of　Electrical　and　Electronics　Engineers,　Inc.）　８０２．３）が例示される。

　送信部２３は、ケーブルＣ１を介して、ハブ３に接続されている。

　送信部２３は、最小フレームの送信に要する時間よりも短い送信時間間隔で複数のフレームを同期スレーブ通信装置４へ送信する。

　実施の形態１では、通信の物理層は、下記の特徴を有する。

　第１に、通信の物理層は、分岐可能である。例えば、第１の機器と、第１の機器と通信を行う第２の機器と、の他に、第３の機器が通信の物理層に接続可能である。

　第２に、１つの通信が実施中の場合には、他の１つの通信は待たされる。例えば、第１の機器と第２の機器との間の通信が実施中の場合には、第３の機器と第４の機器との間の通信は待たされる。

　第３に、最小フレームの送信に要する時間が規定できる。最小フレームとは、フレーム長が最小となるフレームである。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）では、最小フレームが６４バイト長である。従って、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）では、最小フレームの送信に要する時間は、６４バイトを通信ビットレートで除した値で規定できる。通信ビットレートは、１００Ｍｂｐｓ（bit　per　second）又は１０００Ｍｂｐｓが例示される。

　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）は通信の物理層の例示であり、最小フレームは６４バイトに限定されない。

　第４に、フレームの衝突がない条件下では、通信遅延は一定である。例えば、第１の機器と第２の機器との間で通信を実施中に、第３の機器と第４の機器との間で通信が発生しなければ、フレームの衝突が発生しない。フレームの衝突が発生しない場合は、第１の機器と第２の機器との間での通信遅延は、一定である。

　図４は、実施の形態１にかかる通信システムの同期スレーブ通信装置の機能ブロックを示す図である。

　同期スレーブ通信装置４は、複数のフレームを受信する受信部４１と、複数のフレーム間の受信時間間隔を測定する受信時間間隔測定部４２と、受信時間間隔が送信時間間隔と一致したら、複数のフレームに基づいて、同期マスタ通信装置２とのタイミング同期を行う同期部４３と、を含む。

　受信時間間隔は、１つのフレームの受信完了タイミングと、次のフレームの受信開始タイミングと、の間の時間間隔である。

　図５は、実施の形態１にかかる通信システムの同期スレーブ通信装置のハードウェア構成を示す図である。

　同期スレーブ通信装置４は、受信部４１と、ＣＰＵ４４と、記憶部４５と、を含む。受信部４１、ＣＰＵ４４及び記憶部４５は、バスＢ３を介して接続されている。

　受信部４１は、ＯＳＩ参照モデルの第１層である物理層を担う物理層回路である。受信部４１は、ケーブルＣ２を介して、ハブ３に接続されている。

　記憶部４５は、受信時間間隔測定プログラム４６と、同期プログラム４７と、を記憶する。記憶部４５は、フラッシュメモリ（登録商標）が例示される。

　受信時間間隔測定プログラム４６は、複数のフレーム間の受信時間間隔を測定するためのプログラムである。

　ＣＰＵ４４が受信時間間隔測定プログラム４６を実行することで、複数のフレーム間の受信時間間隔を測定する受信時間間隔測定部４２が実現される。

　同期プログラム４７は、受信時間間隔が送信時間間隔と一致したら、複数のフレームに基づいて、同期マスタ通信装置２とのタイミング同期を行うためのプログラムである。

　ＣＰＵ４４が同期プログラム４７を実行することで、受信時間間隔が送信時間間隔と一致したら、複数のフレームに基づいて、同期マスタ通信装置２とのタイミング同期を行う同期部４３が実現される。

　次に実施の形態１にかかる通信システム１の動作について説明する。

　図６は、実施の形態１にかかる通信システムの同期マスタ通信装置の処理を示すフローチャートである。同期マスタ通信装置２は、タイミング同期の開始要求を受けると、図６に示す処理を開始する。

　フレーム生成部２１は、ステップＳ１００において、タイミング同期のための同期信号を生成する。同期信号は、タイミング同期の基準になる同期マスタ通信装置２の基準時刻の信号が例示される。同期スレーブ通信装置４は、同期信号に通信遅延時間を加えた時刻を同期マスタ通信装置２からフレームを受信したタイミングに設定することで、タイミング同期を行うことができる。

　フレーム生成部２１は、ステップＳ１０２において、複数のフレームＦ１及びフレームＦ２を生成する。フレーム生成部２１は、フレームＦ１とフレームＦ２との間の送信時間間隔が通信の物理層で最小フレームの送信に要する時間よりも短くなるように、フレームＦ１及びフレームＦ２を生成する。

　図７は、実施の形態１にかかる通信システムで送受信されるフレームのフォーマットを示す図である。

　フレームＦ１及びフレームＦ２は、宛先ＭＡＣアドレスフィールド５２と、送信元ＭＡＣアドレスフィールド５３と、タイプフィールド５４と、データフィールド５５と、ＦＣＳ（Frame　Check　Sequence）フィールド５６と、を含む。

　宛先ＭＡＣアドレスフィールド５２は、６バイト長であり、同期スレーブ通信装置４のＭＡＣアドレスが格納される。

　送信元ＭＡＣアドレスフィールド５３は、６バイト長であり、同期マスタ通信装置２のＭＡＣアドレスが格納される。

　タイプフィールド５４は、通信の物理層よりも上位層のプロトコルを特定するビット列が格納される。

　データフィールド５５は、４６バイト長から１５００バイト長までの可変長であり、送信するデータが格納される。

　フレーム生成部２１は、ステップＳ１００で生成した同期信号を、フレームＦ１のデータフィールド５５内に格納する。

　なお、同期マスタ通信装置２が、図６に示す処理を開始する前に、同期信号を予め同期スレーブ通信装置４に送っておいても良い。

　フレームＦ２のデータフィールド５５には、送信時間間隔測定部２２によって測定される送信時間間隔Ｔ０が格納される。

　ＦＣＳフィールド５６は、４バイト長であり、フレームＦ１又はフレームＦ２に伝送エラーがないかを調べるためのビット列が格納される。ＦＣＳフィールド５６内には、宛先ＭＡＣアドレスフィールド５２、送信元ＭＡＣアドレスフィールド５３、タイプフィールド５４及びデータフィールド５５に格納されているビット列から計算されたＣＲＣ（Cyclic　Redundancy　Check）が格納される。

　従って、フレームＦ１及びフレームＦ２のフレーム長は、最小で６４バイトであり、最大で１５１８バイトである。

　再び図６を参照すると、送信時間間隔測定部２２は、ステップＳ１０４において、フレームＦ１とフレームＦ２との間の送信時間間隔Ｔ０を測定する。送信時間間隔測定部２２は、測定した送信時間間隔Ｔ０を、フレームＦ２のデータフィールド５５内に格納する。

　送信部２３は、ステップＳ１０６において、フレームＦ１及びフレームＦ２を送信時間間隔Ｔ０で送信し、処理を終了する。

　なお、図６のフローチャートでは、送信部２３が実行するステップＳ１０６は、送信時間間隔測定部２２が実行するステップＳ１０４の後に、記載されている。しかし、実際には、送信時間間隔測定部２２と送信部２３とは、並行して動作している。

　従って、送信時間間隔測定部２２は、送信部２３のフレームＦ１及びフレームＦ２の送信状況を監視することで、フレームＦ１とフレームＦ２との間の送信時間間隔Ｔ０を測定することができる。送信時間間隔測定部２２は、測定した送信時間間隔Ｔ０をフレームＦ２のデータフィールド５５内に格納する。

　図８は、実施の形態１にかかる通信システムの同期スレーブ通信装置の処理を示すフローチャートである。

　受信部４１は、ステップＳ２００において、フレームＦ１及びフレームＦ２をハブ３から受信する。

　受信時間間隔測定部４２は、ステップＳ２０２において、フレームＦ１とフレームＦ２との間の受信時間間隔Ｔを測定する。

　同期部４３は、ステップＳ２０４において、受信時間間隔ＴがフレームＦ２のデータフィールド５５内に格納されている送信時間間隔Ｔ０と一致しているか否かを判定する。同期部４３は、受信時間間隔Ｔが送信時間間隔Ｔ０と一致していると判定したら（ステップＳ２０４でＹｅｓ）、処理をステップＳ２０６に進める。同期部４３は、受信時間間隔Ｔが送信時間間隔Ｔ０と一致していないと判定したら（ステップＳ２０４でＮｏ）、処理を終了する。

　同期部４３は、ステップＳ２０６において、フレームＦ１及びフレームＦ２に基づいて、同期マスタ通信装置２とのタイミング同期を行う。

　図９は、実施の形態１にかかる通信システムの通信の第１のタイミング例を示す図である。

　同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ_０において、フレームＦ１のハブ３への送信を開始する。ハブ３は、同期マスタ通信装置２からのフレームＦ１の受信を開始したら、タイミングｔ_１において、フレームＦ１の同期スレーブ通信装置４への転送を開始する。

　同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_２において、ハブ３からのフレームＦ１の受信を開始する。

　同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ_３において、フレームＦ１のハブ３への送信を終了する。ハブ３は、同期マスタ通信装置２からのフレームＦ１の受信を終了したら、タイミングｔ_４において、フレームＦ１の同期スレーブ通信装置４への転送を終了する。

　同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_５において、ハブ３からのフレームＦ１の受信を終了する。

　同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ_３から送信時間間隔Ｔ０後のタイミングｔ_６において、フレームＦ２のハブ３への送信を開始する。

　実施の形態１では、送信時間間隔Ｔ０は、最小フレームの送信に要する時間よりも短い。

　ハブ３は、同期マスタ通信装置２からのフレームＦ２の受信を開始したら、タイミングｔ_７において、フレームＦ２の同期スレーブ通信装置４への転送を開始する。

　通信装置５又は通信装置６がフレームを送信せず、フレームＦ１及びフレームＦ２への衝突又は割込みが発生しなければ、ネットワークでの遅延は一定であるので、タイミングｔ_４とタイミングｔ_７との間の時間間隔は、送信時間間隔Ｔ０と一致する。

　同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_８において、ハブ３からのフレームＦ２の受信を開始する。

　通信装置５又は通信装置６がフレームを送信せず、フレームＦ１及びフレームＦ２への衝突又は割込みが発生しなければ、ネットワークでの遅延は一定であるので、タイミングｔ_５とタイミングｔ_８との間の受信時間間隔Ｔは、送信時間間隔Ｔ０と一致する。

　同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ_９において、フレームＦ２のハブ３への送信を終了する。

　ハブ３は、同期マスタ通信装置２からのフレームＦ２の受信を終了したら、タイミングｔ_１０において、フレームＦ２の同期スレーブ通信装置４への転送を終了する。

　同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_１１において、ハブ３からのフレームＦ２の受信を終了する。

　第１のタイミング例では、同期スレーブ通信装置４の同期部４３は、タイミングｔ_５とタイミングｔ_８との間である受信時間間隔Ｔが、フレームＦ２のデータフィールド５５内に格納されている送信時間間隔Ｔ０と一致していると判定し、タイミングｔ_０とタイミングｔ_２との間の通信遅延時間Ｔｄ及びフレームＦ１のデータフィールド５５内に格納されている同期信号に基づいて、タイミング同期を行う。

　具体的には、同期スレーブ通信装置４の同期部４３は、フレームＦ１のデータフィールド５５内に格納されている同期信号である基準時刻に、通信遅延時間Ｔｄを加算した時刻を、タイミングｔ_２における同期スレーブ通信装置４の時刻に設定する。

　第１のタイミング例では、同期マスタ通信装置２がフレームＦ１の送信を開始するタイミングｔ_０から、同期スレーブ通信装置４がフレームＦ２の受信を終了するタイミングｔ_１１までの間に、通信装置５又は通信装置６がフレームを送信せず、フレームＦ１及びフレームＦ２への衝突又は割込みが発生していない。従って、タイミングｔ_０と、同期スレーブ通信装置４がフレームＦ１の受信を開始するタイミングｔ_２と、の間の通信遅延時間Ｔｄは、一定である。

　従って、同期スレーブ通信装置４は、タイミング同期を高い精度で行うことができる。

　図１０は、実施の形態１にかかる通信システムの通信の第２のタイミング例を示す図である。

　同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ_２０において、フレームＦ１のハブ３への送信を開始する。

　ハブ３は、タイミングｔ_２０において、通信装置５から通信装置６へのフレームＣの転送を行っている。つまり、フレームＣと、フレームＦ１と、の衝突が発生する。

　従って、ハブ３は、タイミングｔ_２０において、フレームＦ１の同期スレーブ通信装置４への転送を開始できない。

　ハブ３は、タイミングｔ_２１において、通信装置５から通信装置６へのフレームＣの転送を終了する。

　ハブ３は、タイミングｔ_２２において、フレームＦ１の同期スレーブ通信装置４への転送を開始する。

　同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ_２３において、フレームＦ１のハブ３への送信を終了する。

　同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_２３において、ハブ３からのフレームＦ１の受信を開始する。

　同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ_２３から送信時間間隔Ｔ０後のタイミングｔ_２４において、フレームＦ２のハブ３への送信を開始する。

　ハブ３は、タイミングｔ_２５において、フレームＦ１の同期スレーブ通信装置４への転送を終了する。

　同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_２６において、ハブ３からのフレームＦ１の受信を終了する。

　ハブ３は、フレームＦ１の同期スレーブ通信装置４への転送を終了するタイミングｔ_２５よりも前のタイミングｔ_２４において、フレームＦ２の受信を開始している。従って、ハブ３は、タイミングｔ_２６において、フレームＦ２の同期スレーブ通信装置４への転送を開始する。

　同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_２７において、ハブ３からのフレームＦ２の受信を開始する。

　従って、ハブ３がフレームＦ１の転送を終了するタイミングｔ_２５と、ハブ３がフレームＦ２の転送を開始するタイミングｔ_２６と、の間の転送時間間隔Ｔは、送信時間間隔Ｔ０よりも短くなる。また、同期スレーブ通信装置４がフレームＦ１の受信を終了するタイミングｔ_２６と、同期スレーブ通信装置４がフレームＦ２の受信を開始するタイミングｔ_２７と、の間の受信時間間隔Ｔは、送信時間間隔Ｔ０よりも短くなる。

　同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ_２８において、フレームＦ２のハブ３への送信を終了する。

　ハブ３は、タイミングｔ_２９において、フレームＦ２の同期スレーブ通信装置４への転送を終了する。

　同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_３０において、ハブ３からのフレームＦ２の受信を終了する。

　第２のタイミング例では、ハブ３が、同期マスタ通信装置２がフレームＦ１の送信を開始するタイミングｔ_２０において、通信装置５から通信装置６へのフレームＣの転送を行っている。従って、タイミングｔ_２０と、同期スレーブ通信装置４がフレームＦ１の受信を開始するタイミングｔ_２３と、の間の通信遅延時間Ｔｄは、図９に示す第１のタイミング例の通信遅延時間Ｔｄよりも長くなってしまう。

　ハブ３がタイミングｔ_２０において通信装置５から通信装置６へのフレームＣの転送を行っていることによる影響は、通信遅延時間Ｔｄが第１のタイミング例に比べて長くなることと、受信時間間隔Ｔが第１のタイミング例に比べて短くなることである。従って、第２のタイミング例では、同期スレーブ通信装置４は、タイミング同期を高い精度で行うことができない。

　そこで、第２のタイミング例では、同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_２６とタイミングｔ_２７との間の受信時間間隔ＴがフレームＦ２のデータフィールド５５に格納された送信時間間隔Ｔ０と一致していないと判定することで、タイミング同期を高い精度で行うことができないと判定できる。従って、第２のタイミング例では、同期スレーブ通信装置４は、タイミング同期を行わない。

　図１１は、実施の形態１にかかる通信システムの通信の第３のタイミング例を示す図である。

　同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ_４０において、フレームＦ１のハブ３への送信を開始する。

　ハブ３は、タイミングｔ_４０において、通信装置５から通信装置６へのフレームＣ１の転送を行っている。つまり、フレームＣ１と、フレームＦ１と、の衝突が発生する。

　従って、ハブ３は、タイミングｔ_４０において、フレームＦ１の同期スレーブ通信装置４への転送を開始できない。

　ハブ３は、タイミングｔ_４１において、通信装置５から通信装置６へのフレームＣ１の転送を終了する。

　ハブ３は、タイミングｔ_４２において、フレームＦ１の同期スレーブ通信装置４への転送を開始する。

　同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ_４３において、フレームＦ１のハブ３への送信を終了する。

　同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_４４において、ハブ３からのフレームＦ１の受信を開始する。

　同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ_４３から送信時間間隔Ｔ０後のタイミングｔ_４５において、フレームＦ２のハブ３への送信を開始する。

　ハブ３は、タイミングｔ_４６において、フレームＦ１の同期スレーブ通信装置４への転送を終了する。

　同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_４７において、ハブ３からのフレームＦ１の受信を終了する。

　ハブ３は、タイミングｔ_４７において、通信装置５から受信したフレームＣ２の通信装置６への転送を開始する。つまり、フレームＦ１とフレームＦ２との間にフレームＣ２の割込みが発生する。

　従って、ハブ３がフレームＦ１の転送を終了するタイミングｔ_４６と、ハブ３がフレームＦ２の転送を開始するタイミングｔ_５０と、の間の転送時間間隔Ｔは、送信時間間隔Ｔ０よりも長くなる。

　同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ_４８において、フレームＦ２の送信を終了する。

　ハブ３は、タイミングｔ_４９において、通信装置５から通信装置６へのフレームＣ２の転送を終了する。

　ハブ３は、タイミングｔ_５０において、フレームＦ２の同期スレーブ通信装置４への転送を開始する。

　同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_５１において、ハブ３からのフレームＦ２の受信を開始する。

　従って、同期スレーブ通信装置４がフレームＦ１の受信を終了するタイミングｔ_４７と、同期スレーブ通信装置４がフレームＦ２の受信を開始するタイミングｔ_５１と、の間の受信時間間隔Ｔは、送信時間間隔Ｔ０よりも長くなる。

　ハブ３は、タイミングｔ_５２において、フレームＦ２の同期スレーブ通信装置４への転送を終了する。

　同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_５３において、ハブ３からのフレームＦ２の受信を終了する。

　第３のタイミング例では、ハブ３が、同期マスタ通信装置２がフレームＦ１の送信を開始するタイミングｔ_４０において、通信装置５から通信装置６へのフレームＣ１の転送を行っている。従って、タイミングｔ_４０と、同期スレーブ通信装置４がフレームＦ１の受信を開始するタイミングｔ_４４と、の間の通信遅延時間Ｔｄは、図９に示す第１のタイミング例の通信遅延時間Ｔｄよりも長くなってしまう。従って、第３のタイミング例では、同期スレーブ通信装置４は、タイミング同期を高い精度で行うことができない。

　なお、フレームＣ２のフレーム長が非常に短い場合に、受信時間間隔Ｔが送信時間間隔Ｔ０に偶々一致してしまうことも考えられる。

　しかしながら、同期マスタ通信装置２は、最小フレームの送信に要する時間よりも短い送信時間間隔Ｔ０で、フレームＦ１及びフレームＦ２を送信する。従って、もしフレームＣ２が最小フレームであった場合であっても、受信時間間隔Ｔは送信時間間隔Ｔ０よりも必ず長くなる。

　そこで、第３のタイミング例では、同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ_４７とタイミングｔ_５１との間の受信時間間隔Ｔが、フレームＦ２のデータフィールド５５に格納された送信時間間隔Ｔ０と一致していないと判定することで、タイミング同期を高い精度で行うことができないと判定できる。従って、第３のタイミング例では、同期スレーブ通信装置４は、タイミング同期を行わない。

　なお、第３のタイミング例では、フレームＣ１とフレームＦ１との衝突と、フレームＦ１とフレームＦ２との間のフレームＣ２の割込みと、の両方が発生した場合について説明したが、フレームＦ１とフレームＦ２との間のフレームＣ２の割込みだけが発生した場合も同様である。

　以上説明したように、実施の形態１にかかる通信システム１は、第１のタイミング例で例示した、タイミング同期を高い精度で行える場合だけタイミング同期を行い、第２及び第３のタイミング例で例示した、タイミング同期を高い精度で行えない場合はタイミング同期を行わない。

　従って、通信システム１は、タイミング同期の精度の向上を実現できる。

　なお、上記では、同期スレーブ通信装置４が同期マスタ通信装置２とのタイミング同期を行うこととしたが、ハブ３が同期マスタ通信装置２とのタイミング同期を行うこともできる。

　図１２は、実施の形態１にかかる通信システムのハブのハードウェア構成を示す図である。

　ハブ３は、通信部３１－１、３１－２、３１－３及び３１－４と、ＣＰＵ３２と、記憶部３３と、を含む。通信部３１－１、３１－２、３１－３及び３１－４、ＣＰＵ３２並びに記憶部３３は、バスＢ２を介して接続されている。

　通信部３１－１、３１－２、３１－３及び３１－４の各々は、ＯＳＩ参照モデルの第１層である物理層を担う物理層回路である。通信部３１－１は、ケーブルＣ１を介して、同期マスタ通信装置２に接続されている。通信部３１－２は、ケーブルＣ２を介して、同期スレーブ通信装置４に接続されている。通信部３１－３は、ケーブルＣ３を介して、通信装置５に接続されている。通信部３１－４は、ケーブルＣ４を介して、通信装置６に接続されている。

　記憶部３３は、転送プログラム３５と、受信時間間隔測定プログラム４６と、同期プログラム４７と、を記憶する。記憶部３３は、フラッシュメモリ（登録商標）が例示される。

　転送プログラム３５は、通信部３１－１、３１－２、３１－３又は３１－４で受信したフレームの宛先ＭＡＣアドレスフィールド内に格納されているＭＡＣアドレスを参照して、受信したフレームを宛先の通信装置に転送するためのプログラムである。

　ＣＰＵ３２が転送プログラム３５を実行することで、通信部３１－１、３１－２、３１－３又は３１－４で受信したフレームを宛先の通信装置に転送する転送部３４が実現される。

　ＣＰＵ３２が受信時間間隔測定プログラム４６を実行することで、複数のフレーム間の受信時間間隔を測定する受信時間間隔測定部４２が実現される。

　ＣＰＵ３２が同期プログラム４７を実行することで、受信時間間隔が送信時間間隔と一致したら、複数のフレームに基づいて、同期マスタ通信装置２とのタイミング同期を行う同期部４３が実現される。

　ハブ３は、上記構成により、同期マスタ通信装置２とのタイミング同期を行うことができる。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１　通信システム、２　同期マスタ通信装置、３　ハブ、４　同期スレーブ通信装置、５，６　通信装置、２１　フレーム生成部、２２　送信時間間隔測定部、２３　送信部、２４，３２，４４　ＣＰＵ、２５，３３，４５　記憶部、４１　受信部、４２　受信時間間隔測定部、４３　同期部。

Claims

　最小フレームの送信に要する時間よりも短い送信時間間隔で複数のフレームを送信する第１の通信装置と、
　受信した前記複数のフレームの受信時間間隔が前記送信時間間隔と一致したら、前記複数のフレームに基づいて、前記第１の通信装置とのタイミング同期を行う第２の通信装置と、
　を備えることを特徴とする通信システム。
　前記送信時間間隔は、１つのフレームの送信完了タイミングと、次のフレームの送信開始タイミングと、の間の時間間隔であり、
　前記受信時間間隔は、１つのフレームの受信完了タイミングと、次のフレームの受信開始タイミングと、の間の時間間隔である
　ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
　前記第１の通信装置は、
　前記複数のフレームを生成するフレーム生成部と、
　前記送信時間間隔を測定して前記フレームに格納するフレーム間隔測定部と、
　前記複数のフレームを前記送信時間間隔で送信する送信部と、
　を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
　前記第２の通信装置は、
　前記複数のフレームを受信する受信部と、
　前記受信時間間隔を測定するフレーム間隔測定部と、
　前記受信時間間隔が前記送信時間間隔と一致したら、前記複数のフレームに基づいて、前記第１の通信装置とのタイミング同期を行う同期部と、
　を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
　最小フレームを送信する時間よりも短い送信時間間隔で複数のフレームを送信する他の通信装置から、前記複数のフレームを受信し、前記複数のフレームの受信時間間隔が前記送信時間間隔と一致したら、前記複数のフレームに基づいて、前記他の通信装置とのタイミング同期を行うことを特徴とする通信装置。
　最小フレームを送信する時間よりも短い送信時間間隔で複数のフレームを他の通信装置へ送信する通信装置であって、
　前記他の通信装置は、前記複数のフレームを受信し、前記複数のフレームの受信時間間隔が前記送信時間間隔と一致したら、前記複数のフレームに基づいて、前記通信装置とのタイミング同期を行うことを特徴とする通信装置。
　第１の通信装置と、前記第１の通信装置と通信する第２の通信装置と、を備える通信システムで実行される方法であって、
　前記第１の通信装置が、最小フレームの送信に要する時間よりも短い送信時間間隔で複数のフレームを送信するステップと、
　前記第２の通信装置が、受信した前記複数のフレームの受信時間間隔が前記送信時間間隔と一致したら、前記複数のフレームに基づいて、前記第１の通信装置とのタイミング同期を行うステップと、
　を備えることを特徴とする通信方法。