(57)【要約】  トークン管理スレーブ装置（ＴＳＳ１）は、通信システムに含まれる。通信システムには、マスタ装置（Ｍ）と、マスタ装置（Ｍ）と通信する、マスタ装置（Ｍ）と時刻同期していない非時刻同期スレーブ装置（ＡＳ１、ＡＳ２）と、マスタ装置（Ｍ）と通信する、マスタ装置（Ｍ）と時刻同期している時刻同期スレーブ装置（ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３）が含まれる。トークン管理スレーブ装置（ＴＳＳ１）は、マスタ装置（Ｍ）と時刻同期スレーブ装置（ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３）とが通信を行う複数の期間である複数の同期通信期間の合間に、マスタ装置（Ｍ）と非時刻同期スレーブ装置（ＡＳ１、ＡＳ２）とが通信を行う期間である非同期通信期間を設定する。そして、トークン管理スレーブ装置（ＴＳＳ１）は、非同期通信期間が到来した際に、非時刻同期スレーブ装置（ＡＳ１、ＡＳ２）にマスタ装置（Ｍ）と通信するよう指示する。
2017145292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスタ装置と、前記マスタ装置と通信する前記マスタ装置と時刻同期していない非時刻同期スレーブ装置とが含まれる通信システムに含まれる、前記マスタ装置と通信する前記マスタ装置と時刻同期している時刻同期スレーブ装置であって、
前記マスタ装置と前記時刻同期スレーブ装置とが通信を行う複数の期間である複数の同期通信期間の合間に、前記マスタ装置と前記非時刻同期スレーブ装置とが通信を行う期間である非同期通信期間を設定する設定部と、
前記非同期通信期間が到来した際に、前記非時刻同期スレーブ装置に前記マスタ装置と通信するよう指示する通信指示部とを有する時刻同期スレーブ装置。
【請求項２】
前記通信システムには、複数の時刻同期スレーブ装置が含まれ、
前記時刻同期スレーブ装置は、前記複数の時刻同期スレーブ装置の中から選択されており、
前記設定部は、
前記マスタ装置と前記複数の時刻同期スレーブ装置とが通信を行う前記複数の同期通信期間の合間に、前記非同期通信期間を設定する請求項１に記載の時刻同期スレーブ装置。
【請求項３】
前記設定部は、
前記マスタ装置と前記時刻同期スレーブ装置との間の通信を監視し、前記マスタ装置と前記時刻同期スレーブ装置との間で通信が行われている期間を前記複数の同期通信期間として抽出し、抽出した前記複数の同期通信期間の合間に前記非同期通信期間を設定する請求項１に記載の時刻同期スレーブ装置。
【請求項４】
前記通信システムには、トークンパッシングを行う複数の非時刻同期スレーブ装置が含まれており、
前記設定部は、
前記非同期通信期間を複数設定し、
各非同期通信期間で前記複数の非時刻同期スレーブ装置の全てにトークンが渡り前記複数の非時刻同期スレーブ装置の全てが前記マスタ装置との通信を完了することができるか否かを判定し、各非同期通信期間で前記複数の非時刻同期スレーブ装置の全てが前記マスタ装置との通信を完了することができない場合に、非同期通信期間ごとに前記マスタ装置と通信を行う非時刻同期スレーブ装置を、前記トークンパッシングの順序に基づいて、前記複数の非時刻同期スレーブ装置の中から選択し、
前記通信指示部は、
非同期通信期間ごとに、トークンの送信により、前記設定部により選択された非時刻同期スレーブ装置に前記マスタ装置と通信するよう指示する請求項１に記載の時刻同期スレーブ装置。
【請求項５】
前記設定部は、
前記複数の非時刻同期スレーブ装置の全てが前記マスタ装置との通信を完了するのに必要な時間を計測して、各非同期通信期間で前記複数の非時刻同期スレーブ装置の全てが前記マスタ装置との通信を完了することができるか否かを判定する請求項４に記載の時刻同期スレーブ装置。
【請求項６】
前記通信システムには、複数の非時刻同期スレーブ装置が含まれ、
各非時刻同期スレーブ装置は、複数のグループのうちのいずれかのグループに所属し、
前記時刻同期スレーブ装置は、前記複数のグループのうちのいずれかのグループに所属し、
前記複数のグループには優先順位が設定されており、
前記設定部は、
前記時刻同期スレーブ装置が所属するグループである所属グループの優先順位に従って、前記所属グループに所属する非時刻同期スレーブ装置に前記非同期通信期間を設定する請求項１に記載の時刻同期スレーブ装置。
【請求項７】
前記設定部は、
前記所属グループよりも優先度が高いグループに所属する非時刻同期スレーブ装置に前記非同期通信期間が設定された後に、前記所属グループに所属する非時刻同期スレーブ装置に前記非同期通信期間を設定する請求項６に記載の時刻同期スレーブ装置。
【請求項８】
マスタ装置と、前記マスタ装置と通信する前記マスタ装置と時刻同期していない非時刻同期スレーブ装置とが含まれる通信システムに含まれる、前記マスタ装置と通信する前記マスタ装置と時刻同期しているコンピュータである時刻同期スレーブ装置が、
前記マスタ装置と前記時刻同期スレーブ装置とが通信を行う複数の期間である複数の同期通信期間の合間に、前記マスタ装置と前記非時刻同期スレーブ装置とが通信を行う期間である非同期通信期間を設定し、
前記非同期通信期間が到来した際に、前記非時刻同期スレーブ装置に前記マスタ装置と通信するよう指示する通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスタ−スレーブ構成の通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）システムでは、１台のマスタ装置と複数台のスレーブ装置で制御システムを構成するケースが多い。一般的に、マスタ装置と各スレーブ装置はＦＡ向けの制御ネットワークで通信が行われ、マスタ装置がスレーブ装置に指令を与え、スレーブ装置は指令に対する応答結果をマスタ装置に送信する。
このマスタ装置と複数のスレーブ装置との間で行う指令及び応答が一巡するまでの時間を通信周期と呼ぶ。
ＦＡシステムで用いられる制御ネットワークでは、予め通信周期を設定しておき、この通信周期以内に制御通信を完了させる必要がある。【０００３】
近年のＦＡシステムでは、マスタ装置と時刻同期しているスレーブ装置（以下、時刻同期スレーブ装置という）が用いられている。時刻同期スレーブ装置が用いられているＦＡシステムでは、指定された時刻に時刻同期スレーブ装置に送信起動がかかり、時刻同期スレーブ装置がマスタ装置に通信フレームを送信する。
これに対し、従来のＦＡシステムでは、マスタ装置と時刻同期していないスレーブ装置（以下、非時刻同期スレーブ装置という）が用いられる。非時刻同期スレーブ装置が用いられるＦＡシステムでは、マスタ装置が非時刻同期スレーブ装置の送信権を管理し、一定の周期で送信権を非時刻同期スレーブ装置間で巡回させるトークンパッシング方式などが用いられている。
以下、マスタ装置と時刻同期スレーブ装置との間の通信を時刻同期通信といい、マスタ装置と非時刻同期スレーブ装置との間の通信を非時刻同期通信という。【０００４】
特許文献１では、時刻同期スレーブ装置と非時刻同期スレーブ装置が１つのネットワークに混在する場合に、時分割でマスタ装置とスレーブ装置間の通信時間を切り替える方式が開示されている。つまり、この通信方式では、時刻同期通信を行うタイムスロットとマスタ装置と非時刻同期通信を行うタイムスロットを時分割で切り替える。そして、非時刻同期通信を行うタイムスロットでは、マスタ装置と複数の非時刻同期スレーブ装置との間でトークンパッシングが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１３−０７７１４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の方式では、マスタ装置と全時刻同期スレーブ装置と間の通信が完了するまで、非時刻同期通信を開始することができない。また、非時刻同期通信時にトークンがマスタ装置に返還されるまで、時刻同期通信を開始することができない。このため、時刻同期通信及び非時刻同期通信でリアルタイム性を確保することができないという課題がある。【０００７】
本発明は、上記の課題を解決することを主な目的としており、時刻同期通信及び非時刻同期通信のリアルタイム性を確保することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る時刻同期スレーブ装置は、
マスタ装置と、前記マスタ装置と通信する前記マスタ装置と時刻同期していない非時刻同期スレーブ装置とが含まれる通信システムに含まれる、前記マスタ装置と通信する前記マスタ装置と時刻同期している時刻同期スレーブ装置であって、
前記マスタ装置と前記時刻同期スレーブ装置とが通信を行う複数の期間である複数の同期通信期間の合間に、前記マスタ装置と前記非時刻同期スレーブ装置とが通信を行う期間である非同期通信期間を設定する設定部と、
前記非同期通信期間が到来した際に、前記非時刻同期スレーブ装置に前記マスタ装置と通信するよう指示する通信指示部とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、同期通信期間の合間に非同期通信期間を設定し、非同期通信期間が到来した際に非時刻同期スレーブ装置にマスタ装置と通信するよう指示する。このため、本発明によれば、時刻同期通信及び非時刻同期通信のリアルタイム性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る通信システムの構成例を示す図。
【図２】実施の形態１に係るマスタ装置とスレーブ装置のハードウェア構成例を示す図。
【図３】実施の形態１に係るマスタ装置の通信装置の機能構成例を示す図。
【図４】実施の形態１に係るスレーブ装置の通信装置の機能構成例を示す図。
【図５】実施の形態１に係るマスタ装置とスレーブ装置の動作の概要を示すフローチャート図。
【図６】実施の形態１に係る初期設定フェーズでの動作例を示すフローチャート図。
【図７】実施の形態１に係る初期設定フェーズでの動作例を示すフローチャート図。
【図８】実施の形態１に係る定周期通信フェーズでのトークン管理スレーブ装置の動作例を示すフローチャート図。
【図９】実施の形態１に係る空き帯域の例を示す図。
【図１０】実施の形態１に係る時刻同期通信と非時刻同期通信の通信シーケンスを示す図。
【図１１】実施の形態２に係る通信システムの構成例を示す図。
【図１２】実施の形態２に係る空き帯域の例を示す図。
【図１３】実施の形態２に係る初期設定フェーズでの動作例を示すフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、本実施の形態に係る通信システムの構成例を示す。
図１に示すように、本実施の形態に係る通信システムでは、マスタ装置と時刻同期スレーブ装置と非時刻同期スレーブ装置が存在する。
具体的には、マスタ装置Ｍ、時刻同期スレーブ装置ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２がネットワークに接続している。
時刻同期スレーブ装置ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３を区別する必要がない場合は、時刻同期スレーブ装置ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３を総称して時刻同期スレーブ装置ＳＳという。
非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２を区別する必要がない場合は、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２を総称して非時刻同期スレーブ装置ＡＳという。
時刻同期スレーブ装置ＳＳは、マスタ装置Ｍと通信する、マスタ装置Ｍと時刻同期しているスレーブ装置である。時刻同期スレーブ装置ＳＳは、トークンパッシングを行うことなく、マスタ装置Ｍと通信を行う。
非時刻同期スレーブ装置ＡＳは、マスタ装置Ｍと通信する、マスタ装置Ｍと時刻同期していないスレーブ装置である。非時刻同期スレーブ装置ＡＳは、トークンパッシングによりトークンを受信した際に、マスタ装置Ｍと通信を行う。
以下では、時刻同期スレーブ装置ＳＳ及び非時刻同期スレーブ装置ＡＳを総称してスレーブ装置Ｓという。
本実施の形態では、時刻同期スレーブ装置ＳＳ１がトークン管理スレーブ装置として選択されている。トークン管理スレーブ装置は、マスタ装置Ｍと非時刻同期スレーブ装置ＡＳとが非同期通信を行う期間を設定し、また、非時刻同期スレーブ装置ＡＳの間でのトークンパッシングを制御する。以下、時刻同期スレーブ装置ＳＳ１はトークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１とも表記する。なお、時刻同期スレーブ装置ＳＳ１による動作は、通信制御方法の例に相当する。
また、以下では、マスタ装置Ｍを単にマスタと表記する場合がある。更に、時刻同期スレーブ装置ＳＳを単に時刻同期スレーブと表記する場合がある。更に、非時刻同期スレーブ装置ＡＳを単に非時刻同期スレーブと表記する場合がある。更に、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１を単にトークン管理スレーブと表記する場合がある。
図１では、リング型ネットワークを示しているが、ネットワークトポロジーはリング型に限らず、例えば、スイッチングハブを介したスター型ネットワークでもよい。
【００１２】
図２は、本実施の形態に係るマスタ装置Ｍ及びスレーブ装置Ｓのハードウェア構成例である。
本実施の形態では、マスタ装置Ｍ及びスレーブ装置Ｓは、共通して図２のハードウェア構成を備えるものとする。
マスタ装置Ｍ及びスレーブ装置Ｓは、マイクロコンピュータ０１、通信装置０２、入力装置０３、入力インターフェース０４、ディスプレイインターフェース０５、ディスプレイ０６から構成される。マイクロコンピュータ０１には、ＣＰＵ０７、メモリ０８が含まれる。
なお、マイクロコンピュータ０１、入力装置０３、入力インターフェース０４、ディスプレイインターフェース０５、ディスプレイ０６は、既存のマスタ装置及びスレーブ装置に含まれるものと同様であるため、説明を省略し、以下では、通信装置０２の機能構成についてのみ説明を行う。
【００１３】
図３は、マスタ装置Ｍの通信装置０２の機能構成例を示し、図４は、スレーブ装置Ｓの通信装置０２の機能構成例を示す。
図３に示すように、マスタ装置Ｍの通信装置０２は、送受信部１０、管理部１１、内部レジスタ１２で構成される。
また、図４に示すように、スレーブ装置Ｓの通信装置０２は、送受信部２０、管理部２１、内部レジスタ２２で構成される。
なお、図３に示す機能構成は、ハードウェア実装される。具体的には、送受信部１０、管理部１１、内部レジスタ１２は回路で実現される。
また、図４に示す機能構成は、ハードウェア実装される。具体的には、送受信部２０、管理部２１、内部レジスタ２２は回路で実現される。
「回路」は、ロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）といった種類の処理回路を包含する概念である。
【００１４】
図３において、ネットワークインターフェース１０１、１０４は、ネットワークポート１０２、１０３から受信した通信フレーム（以下、受信フレームという）のＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ  Ｃｈｅｃｋ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を用いたエラーチェック及び、通信フレームの送信時に通信フレームにＦＣＳを付加する。また、ネットワークインターフェース１０１、１０４は、受信フレームの宛先を判定し、受信フレームが自局宛の場合はフレーム転送部１１２またはフレーム転送部１１３に受信フレームを転送する。一方、受信フレームが他局宛の場合は、ネットワークインターフェース１０１、１０４は、受信フレームの中継のために、受信フレームをデータ調停部１０６に転送する。
【００１５】
ネットワークポート１０２、１０３は、それぞれ、ネットワークに対する物理的なインターフェース（コネクタ）である。
【００１６】
バッファ１０５は、ネットワークポート１０２、１０３で受信された中継フレームと通信フレーム生成部１０９で生成された通信フレームが、データ調停部１０６で送信競合した場合に、送信待機させるフレームを保持する。
【００１７】
データ調停部１０６は、ネットワークポート１０２、１０３で受信された中継フレームと通信フレーム生成部１０９で生成された通信フレームとの間の送信調停を行う。
【００１８】
フェーズ管理部１０７は、通信フェーズを管理するステートマシンである。
本実施の形態に係る通信フェーズには、初期設定フェーズと定周期通信フェーズとがある。
【００１９】
ネットワーク構成情報管理部１０８は、マスタ装置Ｍに接続するスレーブ装置Ｓの台数、各スレーブ装置Ｓが送信するストリームのストリームサイズ、ストリーム数、各スレーブ装置のフレーム受信期限を内部レジスタ１２から読み出す。また、ネットワーク構成情報管理部１０８は、初期設定フェーズにおける、スレーブ装置Ｓの設定用の通信フレームを生成する。なお、ストリームとは、１台のマスタ装置Ｍ又は１台のスレーブ装置Ｓが１周期に送信するフレームの集合である。非同期通信のトークンフレームもストリームに含まれる。
【００２０】
通信フレーム生成部１０９は、マイクロコンピュータ０１より出力された定周期通信の情報から、通信フレームを生成する。
【００２１】
時刻管理部１１０は、現在時刻をカウントする。また、時刻管理部１１０は、設定された周期で、マイクロコンピュータ０１に通信フレームの送信起動をかける。
【００２２】
時間計算部１１１は、通信周期、ネットワーク構成情報、フレームサイズ、フレーム数をもとに、各スレーブ装置Ｓから送信される通信フレームの受信期限を計算する。
【００２３】
フレーム転送部１１２、１１３は、受信した自局宛の通信フレームをマイクロコンピュータ０１に転送する。
【００２４】
図４において、ネットワークインターフェース２０１、２０４は、マスタ装置Ｍのネットワークインターフェース１０１、１０４と同様に、ネットワークポート２０２、２０３から受信した通信フレーム（以下、受信フレームという）のＦＣＳを用いたエラーチェック及び、通信フレームの送信時に通信フレームにＦＣＳを付加する。また、ネットワークインターフェース２０１、２０４は、受信フレームの宛先を判定し、受信フレームが自局宛の場合はフレーム転送部２１３またはフレーム転送部２１４に受信フレームを転送する。一方、受信フレームが他局宛の場合は、ネットワークインターフェース２０１、２０４は、受信フレームの中継のために、受信フレームをデータ調停部２０６に転送する。
【００２５】
ネットワークポート２０２、２０３は、マスタ装置Ｍのネットワークポート１０２、１０３と同様に、それぞれ、ネットワークに対する物理的なインターフェース（コネクタ）である。
【００２６】
バッファ２０５は、マスタ装置Ｍのバッファ１０５と同様に、ネットワークポート２０２、２０３で受信された中継フレームと通信フレーム生成部２０９で生成された通信フレームが、データ調停部２０６で送信競合した場合に、送信待機させるフレームを保持する。
【００２７】
データ調停部２０６は、マスタ装置Ｍのデータ調停部１０６と同様に、ネットワークポート２０２、２０３で受信された中継フレームと通信フレーム生成部２０９で生成された通信フレームとの間の送信調停を行う。
【００２８】
フェーズ管理部２０７は、マスタ装置Ｍのフェーズ管理部１０７と同様に、通信フェーズ（初期設定フェーズ、定周期通信フェーズ）を管理するステートマシンである。
【００２９】
ネットワーク構成情報管理部２０８は、自局（スレーブ装置Ｓ）がトークン管理スレーブ装置である場合に、自局が管理する非時刻同期スレーブ装置ＡＳの数を認識している。
【００３０】
通信フレーム生成部２０９は、マスタ装置Ｍの通信フレーム生成部１０９と同様に、マイクロコンピュータ０１より出力された定周期通信の情報から、通信フレームを生成する。また、通信フレーム生成部２０９は、トークンフレームを生成する。
【００３１】
時刻管理部２１０は、マスタ装置Ｍの時刻管理部１１０と同様に、現在時刻をカウントする。また、時刻管理部２１０は、設定された周期で、マイクロコンピュータ０１に通信フレームの送信起動をかける。
また、時刻管理部２１０は、自局（スレーブ装置Ｓ）がトークン管理スレーブ装置である場合に、ネットワークで通信が行われていない時間を空き帯域として抽出し、トークン管理部２１２に送信起動を出力する。
また、時刻管理部２１０は、自局（スレーブ装置Ｓ）がトークン管理スレーブ装置である場合に、抽出した空き帯域（非時刻同期通信帯域）でトークンを渡らせることができる非時刻同期スレーブ装置ＡＳの数を特定し、特定した非時刻同期スレーブ装置ＡＳの数をトークン管理部２１２に通知する。
【００３２】
時間計算部２１１は、マスタ装置Ｍから通知された、各スレーブ装置Ｓのフレーム受信期限から、自局の通信フレームの送信時刻を計算する。
【００３３】
トークン管理部２１２は、時刻管理部２１０から通知された、抽出した空き帯域（非時刻同期通信帯域）でトークンを渡らせることができる非時刻同期スレーブ装置ＡＳの数に基づきトークンルートを選択する。
また、トークン管理部２１２は、選択したトークンルートの情報を管理（記憶）している。更に、トークン管理部２１２は、時刻管理部２１０からの送信起動に従い、トークンルートの情報を通信フレーム生成部２０９に出力する。
【００３４】
フレーム転送部２１３、２１４は、マスタ装置Ｍのフレーム転送部１１２、１１３と同様に、受信した自局宛の通信フレームをマイクロコンピュータ０１に転送する。
【００３５】
スレーブ装置Ｓがトークン管理スレーブ装置であれば、管理部２１は、設定部として機能する。
つまり、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の管理部２１は、マスタ装置Ｍと時刻同期スレーブ装置ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３とが時刻同期通信を行う複数の期間である複数の時刻同期通信帯域（時刻同期通信帯域は同期通信期間に相当する）の合間に、マスタ装置Ｍと非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２とが通信を行う期間である非時刻同期通信帯域（非時刻同期通信帯域は非同期通信期間に相当する）を設定する。より具体的には、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の管理部２１は、マスタ装置Ｍと時刻同期スレーブ装置ＳＳ１（トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１）との間の通信を監視する。そして、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の管理部２１は、マスタ装置Ｍと時刻同期スレーブ装置ＳＳ１（トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１）との間で通信が行われている期間を時刻同期通信帯域として抽出し、抽出した時刻同期通信帯域の合間に非時刻同期通信帯域を設定する。
また、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の管理部２１は、非時刻同期通信帯域を複数設定し、非時刻同期通信帯域ごとに、非時刻同期通信帯域内に非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２の全てにトークンが渡り非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２の全てがマスタ装置Ｍとの通信を完了することができるか否かを判定する。具体的には、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の管理部２１は、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２の全てがマスタ装置Ｍとの通信を完了するのに必要な時間を計測して、非時刻同期通信帯域ごとに、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２の全てがマスタ装置Ｍとの通信を完了することができるか否かを判定する。
各非時刻同期通信帯域で非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２の全てがマスタ装置Ｍとの通信を完了することができない場合に、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の管理部２１は、非同期通信期間ごとにマスタ装置Ｍと通信を行う非時刻同期スレーブ装置ＡＳを、トークンパッシングの順序に基づいて、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２の中から選択する。
【００３６】
スレーブ装置Ｓがトークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１であれば、送受信部２０は、通信指示部として機能する。
つまり、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の送受信部２０は、非時刻同期通信帯域が到来した際に、トークンフレームの送信により、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２にマスタ装置Ｍと通信するよう指示する。
【００３７】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図５は、マスタ装置Ｍとスレーブ装置Ｓにより行われる動作の概要を示す。
【００３８】
マスタ装置Ｍとスレーブ装置Ｓは、まず、初期設定フェーズの処理を行う（ステップＳ１０１）。初期設定フェーズでは、マスタ装置Ｍと時刻同期スレーブ装置ＳＳとの間で、時刻同期通信帯域を設定する。また、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１が時刻同期通信帯域の合間に非時刻同期通信帯域を設定する。
次に、マスタ装置Ｍとスレーブ装置Ｓは、定周期通信フェーズの処理を行う（ステップＳ１０２）。定周期通信フェーズでは、時刻同期通信帯域においてマスタ装置Ｍと時刻同期スレーブ装置ＳＳとの間で時刻同期通信が行われる。また、非時刻同期通信帯域においてマスタ装置Ｍと非時刻同期スレーブ装置ＡＳとの間で非時刻同期通信が行われる。定周期通信フレーズでは、時刻同期通信帯域と非時刻同期通信帯域とが交互に到来する。システム停止まで原則として定周期通信フェーズが繰り返される。
【００３９】
次に、図６及び図７を参照して、初期設定フェーズでの動作を説明する。
【００４０】
先ず、ステップＳ３００にて、マスタ装置Ｍのネットワーク構成情報管理部１０８が、各スレーブ装置Ｓからネットワーク構成情報を取得し、各スレーブ装置Ｓの設定と予めユーザが設定した時刻同期通信の通信周期Ｔ＿ａを時間計算部１１１に通知する。
【００４１】
次に、ステップＳ３０１にて、マスタ装置Ｍと時刻同期スレーブ装置ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３は時刻同期を行う。時刻同期処理は、以下の参考文献に記載の方式で行う。
参考文献：ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  １５８８−２００８
【００４２】
次に、ステップＳ３０２にて、マスタ装置Ｍの時間計算部１１１が、ネットワーク構成情報管理部１０８に格納している時刻同期通信のフレームサイズとフレーム数から、時刻同期通信にかかる時間を算出する。時刻同期通信のフレームサイズとフレーム数は、それぞれ固定値である。そして、マスタ装置Ｍの時間計算部１１１は、各時刻同期スレーブ装置ＳＳからのフレームのマスタ装置Ｍでの受信期限を以下の式（３）により算出する。
なお、前述したように、機器１台が１周期に送信するフレームの集合をストリームと呼ぶ。時刻同期スレーブ装置ｎのストリームサイズＳ＿ｎは以下の式（１）で算出する。なお、時刻同期スレーブ装置ｎは、ｎ番目の時刻同期スレーブ装置ＳＳを表す。
【００４３】
【数１】
2017145292.tif 000003
【００４４】
上記において、Ｆｎ＿ｉは時刻同期スレーブ装置ｎのｉ番目のフレームのフレームサイズを表す。ＬＩＦＧはフレーム間ギャップ長を表す。Ｍは機器１台が送信するフレーム数を表す。
また、時刻同期スレーブｎの時刻同期通信帯域Ｔ＿ｎは、以下にて算出される。
Ｔ＿ｎ＝通信周期Ｔ＿ａ×（時刻同期スレーブ装置ｎのストリームサイズＳ＿ｎ／全時刻同期スレーブの送信ストリームサイズの合計）
つまり、Ｔ＿ｎは、以下の式（２）で表すことができる。
【００４５】
【数２】
2017145292.tif 000004
【００４６】
時刻同期スレーブ装置ｎのフレームに対するマスタでの受信期限は、以下の式（３）で表すことができる。なお、Ｔ＿ｋはｋ番目の時刻同期スレーブ装置ＳＳの帯域を示す。
【００４７】
【数３】
2017145292.tif 000005
【００４８】
時刻同期通信の通信周期Ｔ＿ａ、時刻同期通信帯域Ｔ＿ｎ、受信期限ｔ＿ｌｉｍ＿ｎを図９に示す。図９において縦軸は時間を示す。
前述のように、Ｔ＿ａは、時刻同期通信の通信周期である。Ｔ＿０、Ｔ＿１、Ｔ＿２は通信周期の中で、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１、時刻同期スレーブ装置ＳＳ２、ＳＳ３のフレーム送信に割り当てられる時間（タイムスロット長）である。ｔ＿ｌｉｍ＿０、ｔ＿ｌｉｍ＿１、ｔ＿ｌｉｍ＿２はトークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１、時刻同期スレーブ装置ＳＳ２、ＳＳ３のそれぞれが送信するストリームのマスタ装置Ｍでの受信期限である。
なお、「空き」と書かれている時間は、空き帯域であり、いずれの時刻同期スレーブ装置においても通信が行われていない。後述するように、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１は、空き帯域にトークンパッシングを行い、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２に非時刻同期通信を行わせる。
【００４９】
ステップＳ３０３では、マスタ装置Ｍの通信フレーム生成部１０９が、時刻同期スレーブ装置ｎが送信するフレームの受信期限ｔ＿ｌｉｍ＿ｎを通知するフレームを生成し、ネットワークポート１０２、１０３が各時刻同期スレーブ装置に当該フレームを送信する。
【００５０】
ステップＳ３０４では、各時刻同期スレーブ装置ＳＳの時間計算部２１１が、マスタ装置Ｍから通知された受信期限から、自局の送信開始時刻ｔ＿ｔｘｌｉｍ＿ｎを算出する。
時間計算部２１１は、以下の式（４）に従って、送信開始時刻ｔ＿ｔｘｌｉｍ＿ｎを算出する。なお、ｔｄｅｌａｙ＿ｎはマスタ装置Ｍから伝搬遅延分を補正した時刻同期スレーブ装置ｎまでの伝搬遅延である。Ｔ＿ｓは伝送速度である。
【００５１】
【数４】
2017145292.tif 000006
【００５２】
次に、ステップＳ３０５で、各時刻同期スレーブ装置ＳＳの時間計算部２１１は、算出した送信開始時刻をトークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時刻管理部２１０に通知し、時刻管理部２１０は、通知された送信開始時刻を記憶する。また、各時刻同期スレーブ装置ＳＳは、マスタ装置Ｍに自局の送信開始時刻を通知する。
【００５３】
次に、ステップＳ３０６で、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時刻管理部２１０が、時刻同期通信帯域を設定する。つまり、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時刻管理部２１０は、時刻同期スレーブ装置ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３の各々のストリームサイズ、ストリーム数、通信フレームの送信開始時刻から、時刻同期通信帯域を設定する。
マスタ装置Ｍはトークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１に時刻同期スレーブ装置ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３のストリームサイズ、ストリーム数、通信フレームの送信開始時刻を通知する。
トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１は、マスタ装置Ｍから通知された情報を用いて、式（１）と式（４）より、（ｔ＿ｔｘｌｉｍ＿ｎ）から（ｔ＿ｔｘｌｉｍ＿ｎ＋Ｓ＿ｎ／Ｔｓ）までの時間を一通信周期の中の時刻同期通信の帯域として設定する。
【００５４】
次に、ステップＳ３０７で、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時刻管理部２１０が、一通信周期の中でのトークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の空き帯域を抽出する。まず、ネットワークに接続されたマスタ装置Ｍ及び全時刻同期スレーブ装置ＳＳに、時刻同期通信を一周期行う。マスタ装置Ｍが通信開始を通知するフレームを送信することで時刻同期通信が開始する。マスタ装置Ｍから当該フレームを受信した各時刻同期スレーブ装置ＳＳは、時刻同期通信が開始したと認識し、Ｓ３０４で算出された送信開始時刻に自局のフレームを送信する。
この時、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時間計算部２１１は、一通信周期の中で自局の帯域が空いている時間を記録する。
トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１のデータ調停部２０６は、自局からの通信フレームの送信中、または通信フレームの中継中に、回線使用フラグをアサートする。また、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時間計算部２１１は、回線使用フラグがネゲートしている時間を記録する。
また、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時間計算部２１１は、通信周期開始時刻後、帯域が空く時間、つまり回線使用フラグがネゲートしている時間を時刻管理部２１０に通知する。時刻管理部２１０はこの結果を記憶する。
そして、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時刻管理部２１０は、時間計算部２１１から通知された帯域が空く時間を非時刻同期通信帯域として設定する。つまり、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時刻管理部２１０は、時刻同期通信帯域の合間の時間を非時刻同期通信帯域として設定する。なお、本実施の形態では、時刻同期通信帯域の間の間隔は等間隔であるため、非時刻同期通信帯域は固定値である。
【００５５】
次に、ステップＳ３０８において、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時間計算部２１１は、非同期通信（トークンパッシング）の通信時間を計測する。トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時間計算部２１１は、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１からトークンフレームが送信されてから、各非時刻同期スレーブ装置ＡＳからトークンフレームを受信するまでの時間を測定する。なお、トークンフレームはマルチキャストで送信されるため、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時間計算部２１１は、非時刻同期スレーブ装置ＡＳからトークンフレームを受信するまでの時間を、非時刻同期スレーブ装置ＡＳごとに測定することが可能である。
【００５６】
次に、ステップＳ３０９において、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１のトークン管理部２１２が、非時刻同期通信帯域でのトークンルートを決定する。トークンルートとは、非時刻同期通信帯域内でトークンを巡回させることができる非時刻同期スレーブ装置ＡＳの組合せ及び順序である。トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時刻管理部２１０は、ステップＳ３０８で計測した時間に基づき、非時刻同期通信帯域内でトークンを渡らせることができる非時刻同期スレーブ装置ＡＳの数を特定する。また、時刻管理部２１０は、特定した非時刻同期スレーブ装置ＡＳの数をトークン管理部２１２に通知する。トークン管理部２１２は、時刻管理部２１０から通知された、非時刻同期スレーブ装置ＡＳの数を、ネットワーク構成情報管理部２０８に記憶させる。
トークン管理部２１２は、非時刻同期通信帯域で非時刻同期スレーブ装置ＡＳの全てにトークンを渡らせることができるか否かを判定する。そして、非時刻同期通信帯域で非時刻同期スレーブ装置ＡＳの全てにトークンを渡らせることができる場合は、トークン管理部２１２は、各非時刻同期通信帯域で、全ての非時刻同期スレーブ装置ＡＳが含まれるルートをトークンルートとして採用する。一方、非時刻同期通信帯域で非時刻同期スレーブ装置ＡＳの全てにトークンを渡らせることができない場合は、トークン管理部２１２は非時刻同期通信帯域ごとにトークンを巡回させる非時刻同期スレーブ装置ＡＳ（マスタ装置Ｍと通信させる非時刻同期スレーブ装置ＡＳ）を選択する。
具体的には、トークン管理部２１２は、非時刻同期通信帯域でトークンを渡らせることができる非時刻同期スレーブ装置ＡＳの数の範囲内で、トークンパンシングの順序に従って、非時刻同期通信帯域ごとにトークンを巡回させる非時刻同期スレーブ装置ＡＳを選択する。非時刻同期通信帯域ごとに選択した非時刻同期スレーブ装置ＡＳで構成されるルートが、各非時刻同期通信帯域のトークンルートとして採用される。採用されたトークンルートの情報は、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１のトークン管理部２１２で記憶される。
トークン管理部２１２が記憶するトークンルートの情報には、トークンを巡回させる非時刻同期スレーブ装置ＡＳの組合せ及び順序が示される。
例えば、１つの非時刻同期通信帯域で非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２の双方にトークンを巡回させることができる場合は、トークン管理部２１２は、各非時刻同期通信帯域のトークンルートとして、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２の双方が含まれるトークンルートを決定する。
一方、１つの非時刻同期通信帯域では非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２の双方にトークンを巡回させることができない場合は、トークン管理部２１２は、最初の非時刻同期通信帯域のトークンルートとして、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１のみのトークンルートを決定し、次の非時刻同期通信帯域のトークンルートとして、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ２のみのトークンルートを決定する。
【００５７】
なお、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１のトークン管理部２１２は、特定の非時刻同期通信帯域のトークンルートを変更することができる。
【００５８】
以上より、初期設定フェーズが完了し、定周期通信フェーズが開始する（ステップＳ３１０）。
より具体的には、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１は、トークンルートを決定すると、マスタ装置Ｍにトークンルートを決定したことを通知し、マスタ装置Ｍは、各スレーブ装置Ｓに定周期通信開始の通知を送信する。
そして、マスタ装置Ｍのフェーズ管理部１０７は定周期通信フェーズに状態遷移する。各スレーブ装置Ｓでは、定周期通信開始の通知を受信するとフェーズ管理部２０７が定周期通信フェーズに状態遷移する。
時刻同期スレーブ装置ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３では、時刻管理部２１０は、定周期通信開始時刻と認識すると、通信周期１周期をカウントするタイマを起動し、タイマがカウントアップを開始する。
時刻同期スレーブ装置ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３では、前記タイマにおいて、ステップＳ３０４で算出された送信開始時刻が到来すると、時刻管理部２１０は、通信フレーム生成部２０９に通信フレームの生成を指示する。通信フレーム生成部２０９は、時刻同期通信のための通信フレームを生成する。生成された通信フレームは、データ調停部２０６、ネットワークインターフェース２０１、２０４、ネットワークポート２０２、２０３を経由して、ネットワークに送信される。
また、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１では、前記タイマにおいて、非時刻同期通信帯域の開始時刻が到来すると、時刻管理部２１０がトークン管理部２１２にトークンルートの情報を通信フレーム生成部２０９に出力するよう指示する。トークン管理部２１２は、トークンルートの情報を通信フレーム生成部２０９に出力する。通信フレーム生成部２０９は、トークンルートの情報に基づいて、トークンフレームを生成する。生成されたトークンフレームは、データ調停部２０６、ネットワークインターフェース２０１、２０４、ネットワークポート２０２、２０３を経由して、ネットワークに送信される。トークンフレームの送信手順の例を図８に示す。
【００５９】
先ず、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１のタイマにおいて非時刻同期通信帯域の開始時刻が到来すると（ステップＳ３１１でＹＥＳ）、ステップＳ３１２において、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時刻管理部２１０が、トークンフレームの送信をトークン管理部２１２に指示する。トークン管理部２１２は記憶しているトークンルートの情報を通信フレーム生成部２０９に出力して通信フレーム生成部２０９にトークンフレームの生成を指示する。
【００６０】
次に、ステップＳ３１３において、通信フレーム生成部２０９は、トークン管理部２１２から出力されたトークンルートの情報を参照して、トークンフレームの送信先の非時刻同期スレーブ装置ＡＳを確認する。トークンルートの先頭に位置する非時刻同期スレーブ装置ＡＳがトークンフレームの送信先である。
【００６１】
次に、ステップＳ３１４において、通信フレーム生成部２０９は、データ調停部２０６、ネットワークインターフェース２０１又はネットワークインターフェース２０４、ネットワークポート２０２又はネットワークポート２０３を経由して、送信先の非時刻同期スレーブ装置ＡＳにトークンフレームを送信する。
【００６２】
次に、ステップＳ３１５において、時刻管理部２１０が、ネットワークポート２０２又はネットワークポート２０３、ネットワークインターフェース２０１又はネットワークインターフェース２０４、データ調停部２０６を介して、トークンルートの最後に位置する非時刻同期スレーブ装置ＡＳからトークンフレームを受信する。
【００６３】
トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１では、以上の手順を繰り返して、非時刻同期通信帯域ごとに、トークンフレームの送信により非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２に、マスタ装置Ｍへのデータ送信を指示している。
【００６４】
図１０は、定周期通信フェーズでのマスタ装置Ｍ、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１、時刻同期スレーブ装置ＳＳ２、ＳＳ３、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２の動作例を示す。
【００６５】
図１０において、縦軸は時間を表す。Ｓ＿Ｓｔｒｅａｍは時刻同期通信のストリームを表し、Ａ＿Ｓｔｒｅａｍは非時刻同期通信のストリームを表す。図１０の構成では、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１が、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ２のトークン管理を行う。
トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１は、自局のストリームをマスタ装置Ｍに送信した後に、次の時刻同期ストリーム（時刻同期スレーブ装置ＳＳ２からの時刻同期ストリーム）を中継するまでの空き帯域を非時刻同期通信帯域に設定し、この非時刻同期通信帯域において、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１にトークンフレームを送信する。トークンフレームにはトークンが含まれている。非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１は、トークンフレームを受信するとマスタ装置Ｍに自局のストリームを送信する。非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１は、自局のストリームの送信完了後、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１にトークンフレームを送信する。
次に、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１は、時刻同期スレーブ装置ＳＳ２からのストリームを中継する。トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１は中継完了後に、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ２にトークンフレームを送信する。非時刻同期スレーブ装置ＡＳ２はトークンフレームを受信すると、マスタ装置Ｍに、自局のストリームを送信する。非時刻同期スレーブ装置ＡＳ２は、自局のストリームの送信完了後、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１にトークンフレームを送信する。
スレーブ装置Ｓの制御情報を演算して更新するのはマスタ装置Ｍであるため、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２はトークンフレーム以外のフレームをマスタ装置Ｍに送信する。マスタ装置Ｍは非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１、ＡＳ２に対して、一定の周期で更新したデータを送信する。
以上の動作を定周期通信フェーズで繰り返す。
【００６６】
＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
以上、本実施の形態によれば、時刻同期スレーブ装置と、非時刻同期スレーブ装置とが混在するネットワークにおいて、時刻同期通信の間の空き帯域でトークンパッシングを行うことで、従来のようなネットワーク全体でトークンパッシングだけを行うタイムスロットを設定する必要がないため、時刻同期通信、非時刻同期通信のリアルタイム性を確保することができる。また、本実施の形態によれば、通信帯域を有効に利用することができ、通信周期を短縮することができる。
【００６７】
実施の形態２．
本実施の形態では、複数のトークン管理スレーブ装置が存在する通信システムについて説明する。
【００６８】
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１１は、本実施の形態に係る通信システムの構成例を示す。
図１１に示すように、本実施の形態に係る通信システムでは、複数のトークン管理スレーブ装置が存在する。
また、本実施の形態に係る通信システムでは、時刻同期スレーブ装置ＳＳ及び非時刻時同期スレーブ装置ＡＳは複数のトークン管理グループのうちのいずれかに所属する。各トークン管理グループには、１つのトークン管理スレーブ装置が含まれる。
図１１の例では、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１−１、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１−２がトークン管理グループ１に所属し、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ２、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ２−１、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ２−２、時刻同期スレーブ装置ＳＳ３がトークン管理グループ２に所属している。
なお、以下では、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ２を総称して、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳという。
また、トークン管理グループには優先順位が設定されている。
本実施の形態では、トークン管理グループ１はトークン管理グループ２よりも優先順位が高いものとする。
本実施の形態では、マスタ装置Ｍ、スレーブ装置Ｓのハードウェア構成例は図２に示したものと同じである。
また、マスタ装置Ｍの通信装置０２の機能構成例は図３に示したものと同じであり、スレーブ装置Ｓの通信装置０２の機能構成例は図４に示したものと同じである。
以下では、主に実施の形態１との差異を説明する。以下で説明していない事項は実施の形態１と同じである。
【００６９】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
本実施の形態では、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ間で、トークンパッシングの開始タイミングのスケジューリングを行う。つまり、本実施の形態では、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ間でトークンパッシング開始時刻を調整する。この処理により、各非時刻同期スレーブ装置ＡＳが同時にトークンパッシングを開始しないようにする。この処理を行う理由は次の通りである。
各非時刻同期スレーブ装置ＡＳが同時にトークンパッシングを行うと、各非時刻同期スレーブ装置ＡＳが自局のフレームを送信中に他の非時刻同期スレーブ装置ＡＳからのフレームを受信する場合がある。この場合に、各非時刻同期スレーブ装置ＡＳは、自局のフレームの送信が完了するまで、他の非時刻同期スレーブ装置ＡＳからのフレームを中継できず、フレームの中継において遅延が発生する。この中継の遅延の発生により、マスタ装置Ｍが非時刻同期スレーブ装置ＡＳに要求する送信タイミングに対し、非時刻同期スレーブ装置ＡＳのフレーム送信タイミングが遅延する。このような遅延を防ぐために、各非時刻同期スレーブ装置ＡＳが同時にトークンパッシングを行わないようにトークン管理スレーブ装置ＴＳＳ間でトークンパッシング開始時刻を調整する。
【００７０】
次に、本実施の形態に係る動作例を、図１３のフローチャートを参照して説明する。
図１３は、図６に示すＳ３００〜Ｓ３０５が終了した後の処理を示す。
【００７１】
ステップＳ３０６は、実施の形態１で説明したステップＳ３０６と同じであるため、説明を省略する。
通信システムに複数のトークン管理スレーブ装置ＴＳＳが存在している場合、マスタ装置Ｍが各トークン管理スレーブ装置ＴＳＳに複数のトークン管理スレーブ装置ＴＳＳが通信システムに存在することを通知する。各トークン管理スレーブ装置ＴＳＳはＳ３０６の処理後にＳ４０１の判断を行う。複数のトークン管理スレーブ装置ＴＳＳが存在する場合（ステップＳ４０１でＹＥＳ）はステップＳ４０３が行われ、通信システムに１つのトークン管理スレーブ装置ＴＳＳのみ存在している場合（ステップＳ４０１でＮＯ）は、ステップＳ４０２において、実施の形態１で説明したステップＳ３０７〜Ｓ３１０が行われる。
【００７２】
ステップＳ４０３では、各トークン管理スレーブ装置ＴＳＳの時刻管理部２１０は、空き帯域を抽出する。空き帯域の抽出手順は、実施の形態１で説明したステップＳ３０７と同じである。
【００７３】
次に、ステップＳ４０４において、各トークン管理スレーブ装置ＴＳＳの時間計算部２１１は、非時刻同期通信（トークンパッシング）の通信時間を計測する。
つまり、各トークン管理スレーブ装置の時間計算部２１１は、実施の形態１で説明したステップＳ３０８の処理を行って、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳからトークンフレームが送信されてから、同じトークン管理グループに所属する非時刻同期スレーブ装置ＡＳからトークンフレームを受信するまでの時間を測定する。
図１１の構成例では、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時間計算部２１１は、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１からトークンフレームが送信されてから、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ１−１、ＡＳ１−２からトークンフレームを受信するまでの時間を測定する。また、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ２の時間計算部２１１は、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ２からトークンフレームが送信されてから、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ２−１、ＡＳ２−２からトークンフレームを受信するまでの時間を測定する。なお、各トークン管理スレーブ装置ＴＳＳは、Ｓ４０４の計測を並行して行う。
【００７４】
次に、ステップＳ４０５において、優先度ｎのトークン管理スレーブ装置ＴＳＳの時刻管理部２１０が、非時刻同期通信帯域でのトークンルートを決定する。つまり、優先順位が高いトークン管理グループに所属するトークン管理スレーブ装置ＴＳＳから順に非時刻同期通信帯域でのトークンルートを決定する。トークンルートの決定手順は、実施の形態１で説明したＳ３０９と同じである。
本実施の形態では、トークン管理グループ１の方がトークン管理グループ２よりも優先順位が高いため、先ず、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１がトークンルートを決定する。
例えば図１２において、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時刻管理部２１０は、空き帯域１を所属グループであるトークン管理グループ１の非時刻同期通信帯域として設定する。
そして、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時刻管理部２１０は、空き帯域１において非時刻同期スレーブ装置ＡＳ−１、ＡＳ−２でトークンを巡回させることができるか否かを判定してトークン管理グループ１でのトークンルートを決定する。空き帯域１において非時刻同期スレーブ装置ＡＳ−１、ＡＳ−２でトークンを巡回させることができる場合は、時刻管理部２１０は、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ−１、ＡＳ−２が含まれるトークンルートを決定する。一方、空き帯域１では非時刻同期スレーブ装置ＡＳ−１にのみトークンを渡すことが可能な場合は、時刻管理部２１０は、空き帯域１では、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ−１のみが含まれるトークンルートを決定する。そして、時刻管理部２１０は、空き帯域２において、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ−２のみが含まれるトークンルートを決定する。なお、トークンルートの決定手順は、実施の形態１で説明したステップＳ３０９と同じである。
【００７５】
次の優先度のトークン管理スレーブ装置ＴＳＳが存在すれば（ステップＳ４０６でＹＥＳ）、次の優先度のトークン管理スレーブ装置ＴＳＳの時刻管理部２１０が、ステップＳ４０５において、当該トークン管理グループのトークンルートを決定する。
図１１の例では、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ２がトークンルートを決定する。なお、図１２の例において、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１がステップＳ４０５を実施した後に空き帯域１の一部が残っていれば、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ１の時刻管理部２１０がトークン管理スレーブ装置ＴＳＳ２の時刻管理部２１０に空き帯域１の残りの帯域を通知する。トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ２の時刻管理部２１０は、空き帯域１の残り帯域を所属グループであるトークン管理グループ２の非時刻同期通信帯域として設定する。そして、トークン管理スレーブ装置ＴＳＳ２の時刻管理部２１０は、空き帯域１の残りの帯域において、非時刻同期スレーブ装置ＡＳ２−１、ＡＳ２−２でトークンを巡回させることができるか否かを判定してトークン管理グループ２でのトークンルートを決定する。
【００７６】
全てのトークン管理グループのトークン管理スレーブ装置ＴＳＳにおいてトークンルートが決定した場合（ステップＳ４０６でＮＯ）は、ステップＳ４０７において、初期設定フェーズが完了し、定周期通信フェーズが開始する。
ステップＳ４０７は、実施の形態１で説明したステップＳ３０１と同じである。
【００７７】
＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
以上、本実施の形態によれば、トークン管理スレーブ装置を分散して配置し、各トークン管理スレーブ装置が適切なタイミングでトークンパッシング（非時刻同期通信）を行うことで、非時刻同期通信が占有する帯域を短縮できる。このため、時刻同期スレーブと非時刻同期スレーブが多数混在する大規模なネットワークにおいても非時刻同期通信による通信周期の長大化を回避することができ、短い周期での通信を可能にする。
【符号の説明】
【００７８】
Ｍ  マスタ装置、ＳＳ１  時刻同期スレーブ装置、ＳＳ２  時刻同期スレーブ装置、ＳＳ３  時刻同期スレーブ装置、ＡＳ１  非時刻同期スレーブ装置、ＡＳ２  非時刻同期スレーブ装置、ＡＳ１−１  非時刻同期スレーブ装置、ＡＳ１−２  非時刻同期スレーブ装置、ＡＳ２−１  非時刻同期スレーブ装置、ＡＳ２−２  非時刻同期スレーブ装置、ＴＳＳ１  トークン管理スレーブ装置、ＴＳＳ２  トークン管理スレーブ装置、０１  マイクロコンピュータ、０２  通信装置、０３  入力装置、０４  入力インターフェース、０５  ディスプレイインターフェース、０６  ディスプレイ、０７  ＣＰＵ、０８  メモリ、１０  送受信部、１１  管理部、１２  内部レジスタ、１０１  ネットワークインターフェース、１０２  ネットワークポート、１０３  ネットワークポート、１０４  ネットワークインターフェース、１０５  バッファ、１０６  データ調停部、１０７  フェーズ管理部、１０８  ネットワーク構成情報管理部、１０９  通信フレーム生成部、１１０  時刻管理部、１１１  時間計算部、１１２  フレーム転送部、１１３  フレーム転送部、２０  送受信部、２１  管理部、２２  内部レジスタ、２０１  ネットワークインターフェース、２０２  ネットワークポート、２０３  ネットワークポート、２０４  ネットワークインターフェース、２０５  バッファ、２０６  データ調停部、２０７  フェーズ管理部、２０８  ネットワーク構成情報管理部、２０９  通信フレーム生成部、２１０  時刻管理部、２１１  時間計算部、２１２  トークン管理部、２１３  フレーム転送部、２１４  フレーム転送部。
【図１】
2017145292.tif 000007
【図２】
2017145292.tif 000008
【図３】
2017145292.tif 000009
【図４】
2017145292.tif 000010
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2017145292.tif 000014
【図９】
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【図１０】
2017145292.tif 000016
【図１１】
2017145292.tif 000017
【図１２】
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【図１３】
2017145292.tif 000019
【国際調査報告】
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2017145292.tif 000021