(57)【要約】【課題】誤ったタイミング情報が伝達されて時刻同期の精度が低下することを回避し得る、シンプルで比較的廉価にて提供可能な有線ＬＡＮにおける時刻同期制御方法及び装置を提供することを課題とする。【解決手段】フレームのヘッダ部分を解析して同期フレームであるか否かの情報をＩＦＧ監視部２に供給するフレーム解析部１と、現在受信中のフレームの直前に十分な大きさのフレーム間ギャップ（ＩＦＧ）が存在していたかどうかを監視し、十分な大きさのＩＦＧを検出することができず、且つ、フレーム解析部１から同期フレーム検出信号を受信した場合にフレーム破壊部３に対してフレーム破壊要求信号を送出するＩＦＧ監視部２と、フレーム破壊要求信号を得た場合に、現在通過中のフレーム信号に対してノイズを加えて当該フレームがエラーを引き起こすように加工するフレーム破壊部３とから成る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した同期フレームの直前のフレーム間ギャップの値とネットワーク規格において規定するフレーム間ギャップの規定値とを対比し、その対比結果により受信した同期フレームを取捨選択し、選択した同期フレームを使用して時刻同期を行うことを特徴とする有線ＬＡＮにおける時刻同期制御方法。
【請求項２】
受信した同期フレームの直前のフレーム間ギャップの値とネットワーク規格において規定するフレーム間ギャップの規定値とを対比し、そのフレーム間ギャップが前記ネットワーク規格の規定値に近い場合には、ハブの中で待たされた可能性が高いものとして当該同期フレームを破棄することにより時刻同期精度の向上を図ることを特徴とする有線ＬＡＮにおける時刻同期制御方法。
【請求項３】
フレーム解析部とフレーム間ギャップを監視するＩＦＧ監視部とフレーム破壊部とから成り、前記フレーム解析部は通信路から入ってきたフレームのヘッダ部分を解析して同期フレームであるか否かを判断し、その情報を前記ＩＦＧ監視部に供給し、前記ＩＦＧ監視部は、現在受信中のフレームの直前に十分な大きさのフレーム間ギャップが存在していたかどうかを監視し、十分な大きさのフレーム間ギャップを検出することができず、且つ、前記フレーム解析部から同期フレーム検出信号を受信した場合に前記フレーム破壊部に対してフレーム破壊要求信号を送出し、前記フレーム破壊要求信号を得た前記フレーム破壊部が、現在通過中のフレーム信号に対してノイズを加えて当該フレームがエラーを引き起こすように加工することを特徴とする有線ＬＡＮにおける時刻同期制御装置。
【請求項４】
ＰＨＹとＭＡＣとＩＦＧ監視部とＣＰＵとから成り、前記ＩＦＧ監視部は前記ＰＨＹと前記ＣＰＵとの間に配置されて前記ＰＨＹから前記ＭＡＣへ送られるＭＩＩのフレーム間ギャップを監視してそのフレーム間ギャップの大きさを前記ＣＰＵに供給し、前記ＣＰＵは受信した同期フレームについての前記ＩＦＧ監視部から供給されたフレーム間ギャップの大きさが不十分な場合に、その受信したフレームを破棄することを特徴とする有線ＬＡＮにおける時刻同期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有線ＬＡＮにおける時刻同期制御方法及び制御装置に関するものであり、より詳細には、有線ＬＡＮにおいて、フレーム間ギャップに着目して時刻同期の精度の向上を図る、有線ＬＡＮにおける時刻同期制御方法及び制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有線ＬＡＮにおいてイーサネット（登録商標）（以下「ネットワーク規格」とする）を用いて時刻同期を行う場合、他の通信によって生じるフレームによって同期フレームがハブ(レイヤ２スイッチ)内で待たされることがあり、その場合、誤ったタイミング情報が伝達されてしまうおそれがある。同期フレームを受信した側は、通常、そのフレームがハブ内で待たされていたかどうかを区別することができないため、そのフレームの到着タイミングに従って時刻を補正してしまう結果、時刻同期の誤差が増大するという問題が起こる。
【０００３】
このような時刻同期の誤差の増大を防ぐためには、好ましくない同期フレームを破棄することが有効であると考えられる。このような考えの下に、ハブの内部に同期フレームが滞留する時間を制御することで、待ち時間による誤差を低減させようとする提案がなされている(特開２０１０−２１３１０１号公報)。この提案に係る装置は、送受信での通信遅延の対称性を保つことができなくなったフレーム、換言すれば、遅延したフレームを破棄することで、通信遅延の非対称性に起因する同期誤差を防止しようとするものである。しかし、この装置は複雑で高価なものとなるために、安価なシステムに一般的に用いるのには適さない。
【０００４】
また、同期誤差低減のためのハードウエアのサポートがない場合には、ソフトウエアによって遅延したフレームを検出して除去する必要がある。しかし、そのためには統計的な処理に基づく同期パケットのフィルタリング処理が必要となるために、計算が複雑になり、また、統計処理が可能になる程度に十分な量のタイムスタンプを既に観測できていることが前提となるため、同期の初期段階において遅延したフレームを検出することが困難という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２１３１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、有線ＬＡＮにおいて時刻同期を行う場合において、同期フレームがハブ内で待たされることに起因して生ずる時刻同期の誤差の増大を防ぐためには、好ましくない同期フレームを破棄することが有効であると考えられるが、従来提案されている同期フレームの破棄方法は、その方法の実施に用いる装置が複雑で非常に高価なものとなるために、一般的使用に適さないという問題があり、また、ソフトウェアによる方法の場合には、統計的処理が必要となるために計算が複雑になり、また、同期の初期段階において遅延したフレームを検出することが困難であるといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術におけるこのような問題を解決するためになされたもので、ハブによって生じる同期フレームの待ち時間の影響を低減し、以て、誤ったタイミング情報が伝達されて時刻同期の精度が低下することを回避し得る、シンプルで比較的廉価にて提供可能な有線ＬＡＮにおける時刻同期制御方法及び制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
有線ＬＡＮにおけるネットワーク規格においては、受信回路が次のフレームを受信するための準備時間を確保するために、送信するフレームとフレームの間に一定以上のフレーム間ギャップを設けなければならないことになっている。例えば、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの通信であれば、ＭＩＩレベルで見たときに２４クロック分のギャップが必要とされる。ハブがフレームを送信する場合、通信帯域を最大化するために、フレーム間ギャップは極力小さく設定される。そのため、小さなフレーム間ギャップに続いて送出されてきたフレームは、ハブ内部で１つ前のフレームによって送信が待たされていた可能性が高いと考えることができる。
【０００９】
本発明者は、この点に着目して本発明を完成させたものである。即ち、上記課題を解決するための請求項１に係る発明は、受信した同期フレームの直前のフレーム間ギャップの値とネットワーク規格において規定するフレーム間ギャップの規定値とを対比し、その対比結果により受信した同期フレームを取捨選択し、選択した同期フレームを使用して時刻同期を行うことを特徴とする有線ＬＡＮにおける時刻同期制御方法である。
【００１０】
また、上記課題を解決するための請求項２に係る発明は、受信した同期フレームの直前のフレーム間ギャップの値とネットワーク規格において規定するフレーム間ギャップの規定値とを対比し、そのフレーム間ギャップが前記規定値に近い場合には、ハブの中で待たされた可能性が高いものとして当該同期フレームを破棄することにより時刻同期精度の向上を図ることを特徴とする有線ＬＡＮにおける時刻同期制御方法である。
【００１１】
また、上記課題を解決するための請求項３に係る発明は、フレーム解析部とフレーム間ギャップを監視するＩＦＧ監視部とフレーム破壊部とから成り、前記フレーム解析部は通信路から入ってきたフレームのヘッダ部分を解析して同期フレームであるか否かを判断し、その情報を前記ＩＦＧ監視部に供給し、前記ＩＦＧ監視部は、現在受信中のフレームの直前に十分な大きさのフレーム間ギャップが存在していたかどうかを監視し、十分な大きさのフレーム間ギャップを検出することができず、且つ、前記フレーム解析部から同期フレーム検出信号を受信した場合に前記フレーム破壊部に対してフレーム破壊要求信号を送出し、前記フレーム破壊要求信号を得た前記フレーム破壊部が、現在通過中のフレーム信号に対してノイズを加えて当該フレームがエラーを引き起こすように加工することを特徴とする有線ＬＡＮにおける時刻同期制御装置である。
【００１２】
また、上記課題を解決するための請求項４に係る発明は、ＰＨＹとＭＡＣとＩＦＧ監視部とＣＰＵとから成り、前記ＩＦＧ監視部は前記ＰＨＹと前記ＣＰＵとの間に配置されて前記ＰＨＹから前記ＭＡＣへ送られるＭＩＩのフレーム間ギャップを監視してそのフレーム間ギャップの大きさを前記ＣＰＵに供給し、前記ＣＰＵは受信した同期フレームについての前記ＩＦＧ監視部から供給されたフレーム間ギャップの大きさが不十分な場合に、その受信したフレームを破棄することを特徴とする有線ＬＡＮにおける時刻同期制御装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る有線ＬＡＮにおける時刻同期制御方法及び制御装置は上記のとおりであり、同期フレームの直前のフレーム間ギャップを検査し、このフレーム間ギャップがネットワーク規格において規定するフレーム間ギャップの規定値に近いか否かによって当該同期フレームを取捨選択し、選択された同期フレームのみを使用して時刻同期を行い、選択されなかった同期フレームを破棄するという、非常にシンプルな手法で、誤った同期タイミングが伝達されることを防止することができ、そのための制御装置も比較的廉価にて提供することができるという効果がある。
【００１４】
請求項４に係る発明においては更に、ネットワーク上のデータが増えることがなく、中継装置がフレームを溜め込まないために通信遅延時間が変動することもなく、削除対象のフレーム以外のフレームには、一切影響を及ぼさないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る有線ＬＡＮにおける時刻同期制御装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る有線ＬＡＮにおける時刻同期制御装置の別の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る有線ＬＡＮにおける時刻同期制御装置を組み込んだネットワークの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態を、添付図面に依拠して説明する。本発明に係る有線ＬＡＮにおける時刻同期制御方法は、受信した同期フレームの直前のフレーム間ギャップ（以下ＩＦＧとする）の値とネットワーク規格において規定するＩＦＧの規定値とを対比し、その対比結果により受信した同期フレームを取捨選択し、選択された同期フレームを使用して時刻同期を行うことを特徴とするものである。
【００１７】
別の側面から表現すると、本発明に係る有線ＬＡＮにおける時刻同期制御方法は、受信した同期フレームの直前のＩＦＧの値とネットワーク規格において規定するＩＦＧの規定値とを対比し、その受信したＩＦＧが前記規定値に近い場合には、ハブの中で待たされた可能性が高いものとして当該同期フレームを破棄することにより、誤ったタイミングが伝達されることを防止して時刻同期精度の向上を図ることを特徴とするものである。
【００１８】
上記のとおりネットワーク規格においては、送信するフレームとフレームの間に一定以上のＩＦＧが設けられるが、このＩＦＧは通信帯域の最大化のために極力小さく設定される。そこで、ＩＦＧが小さい場合、即ち、ＩＦＧがネットワーク規格において規定するＩＦＧの規定値に近い場合、それに続いて送出されてきたフレームは、ハブ内部で１つ前のフレームによって送信が待たされていた可能性が高いものと考えることができる。そこで、本発明に係る方法においては、その場合の同期フレームを破棄対象とするのである。
【００１９】
この手法を用いると、ある程度の確率で同期フレームが破棄されるようになるので、それを補える程度に同期フレームの送信頻度を上げる必要性が出てくる可能性があるが、それでも誤ったタイミング情報に基づいて時計を制御してしまう状況に比べれば、大きな誤差を生んでしまう可能性が低くなる。
【００２０】
フレームの破棄方法としては、フレームを中継する装置で破棄する方法と、フレームを受信したノードが自分で破棄する方法の２通りが考えられる。便宜上、以下の説明においては、フレームを中継する装置で破棄する方法を中継型と呼び、フレームを受信したノードが自分で破棄する方法を組込型と呼ぶこととする。
【００２１】
先ず、図１を参照しつつ、中継型のフレーム破棄装置及び方法について説明する。ネットワーク規格の場合フレームの末尾にチェックサムが存在し、フレームの一部であっても、本来のデータとは違うデータが含まれている場合にはエラーフレームと判定される。一般に、ハブはエラーフレームを破棄する機能を有している。本発明においてはハブのこの特徴を利用し、除去対象のフレームが中継装置の中を通っている間に、フレームに対して電気的もしくは論理的なノイズを加えることで、フレームエラーを生じさせるようにする。エラーを含むフレームを受信したハブは、そのフレームを破棄するため、結果的にフレームがネットワーク上から除去されることになる。
【００２２】
この方法は、ネットワーク上のデータが増えないことや、中継装置がフレームを溜め込まないために通信遅延時間も変動せず、削除対象のフレーム以外のフレームには、一切影響を及ぼさないというメリットがある。
【００２３】
中継型のフレーム破棄装置は、図１に示されるように、フレーム解析部１と、ＩＦＧ監視部２と、フレーム破壊部３とで構成される。この構成の場合、通信路から入ってきたフレームは、フレーム解析部１によってそのヘッダ部分が解析され、同期フレームであるか否か判断される。ＩＦＧ監視部２は、現在受信中のフレームの直前に十分な大きさのＩＦＧが存在していたかどうかを監視する。
【００２４】
ＩＦＧ監視部２は、十分な大きさのＩＦＧを検出することができず、且つ、フレーム解析部１から同期フレーム検出信号が入ってきた場合には、フレーム破壊部３に対してフレーム破壊要求信号を出す。フレーム破壊部３は、フレーム破壊要求信号を得た場合に現在通過中のフレーム信号に対してノイズを加え、フレームがエラーを引き起こすように加工する。そして、フレーム破壊要求がない場合には、フレームをそのまま通過させる。
【００２５】
組込型の場合は、図２に示されるように、最終的にフレームを受信する装置内部に、フレームの除去装置(機能)を付加した構成となる。図２においては、ＰＨＹ４とＭＡＣ５の間をＭＩＩと表記しているが、この部分は、使用するネットワーク規格の種類によって変化する。例えば、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの場合は、通例、この部分はＭＩＩである。
【００２６】
ＭＩＩの信号は、通常であればＭＡＣ５にのみ接続されるが、それをＩＦＧ監視部６にも接続してＩＦＧの大きさを測定する。ＩＦＧ監視部６は、十分な大きさのＩＦＧを検出できなかった場合にそれをＣＰＵ７に通知する。ＣＰＵ７は、受信したフレームが同期フレームであるかどうかを確認し、更に、ＩＦＧ監視部６からＩＦＧの大きさを得る。そして、受信したフレームが同期フレームであり、且つ、ＩＦＧの大きさが不十分であった場合には、受信したフレームを破棄する。
【００２７】
≪実施例≫
本発明の実施例として、マスター・スレーブ型で時刻同期を行う場合（ＩＥＥＥ１５８８等)の構成例を図３に示す。ここでは、２段のハブ８、９と、１台のマスター１０と、２台のスレーブ１１、１２で構成されるネットワークを仮定している。中継型の装置１３は、ハブ８とハブ９との間や、組込型の破棄機能を持たないスレーブ１２とハブ９との間に設置される。また、組込型の装置１４は、マスター１０及びスレーブ１１の内部に設置される。組込型の装置１４が組み込まれたスレーブ１１は、ハブ９に直接接続される。
【００２８】
本発明に係る方法は、ＦＰＧＡベースのＭＩＩタイムスタンパを用いているようなケースでは、ＩＦＧを数えるカウンタを１つ追加するだけで実施可能となるため、実装コストはかなり低廉なものとなる。また、ネットワーク上におけるＩＦＧのサイズが小さいことの情報の伝達は、同期用の通信パケットに１ビットのフラグを追加するだけで可能となるので、ソフトウエアの実装も簡単である。但し、この方法で区別ができるのはハブが１段の場合に限られるが、ハブが多段に接続される場合は、上記実施例のような構成とすればよい。
【００２９】
この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明してきたが、この発明の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは明白である。従って、この発明は、添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。
【符号の説明】
【００３０】
１    フレーム解析部
２    ＩＦＧ監視部
３    フレーム破壊部
４    ＰＨＹ
５    ＭＡＣ
６    ＩＦＧ監視部
７    ＣＰＵ
８    ハブ
９    ハブ
１０    マスター
１１    スレーブ
１２    スレーブ
１３    中継型装置
１４    組込型装置
【図１】
2014165742.tif 000003
【図２】
2014165742.tif 000004
【図３】
2014165742.tif 000005