(57)【要約】  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。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−２３５０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。【００１４】
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。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１にかかる通信システムの構成を示す図
【図２】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
【図３】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
【図４】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
【図５】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
【図６】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
【図７】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
【図８】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
【図９】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
【図１０】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
【図１１】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
【図１２】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
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
実施の形態１では、通信の物理層は、下記の特徴を有する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ０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ｔ１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。
【００８３】
同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ２において、ハブ３からのフレームＦ１の受信を開始する。
【００８４】
同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ３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ｔ４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。
【００８５】
同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ５において、ハブ３からのフレームＦ１の受信を終了する。
【００８６】
同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ３から送信時間間隔Ｔ０後のタイミングｔ６において、フレームＦ２のハブ３への送信を開始する。
【００８７】
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。
【００８８】
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ｔ７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。
【００８９】
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ｔ４とタイミングｔ７との間の時間間隔は、送信時間間隔Ｔ０と一致する。
【００９０】
同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ８において、ハブ３からのフレームＦ２の受信を開始する。
【００９１】
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ｔ５とタイミングｔ８との間の受信時間間隔Ｔは、送信時間間隔Ｔ０と一致する。
【００９２】
同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ９において、フレームＦ２のハブ３への送信を終了する。
【００９３】
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ｔ１０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。
【００９４】
同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ１１において、ハブ３からのフレームＦ２の受信を終了する。
【００９５】
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ｔ５とタイミングｔ８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ｔ０とタイミングｔ２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。
【００９６】
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ｔ２における同期スレーブ通信装置４の時刻に設定する。
【００９７】
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ｔ０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ｔ１１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ｔ０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ｔ２と、の間の通信遅延時間Ｔｄは、一定である。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ２０において、フレームＦ１のハブ３への送信を開始する。
【０１０１】
ハブ３は、タイミングｔ２０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。
【０１０２】
従って、ハブ３は、タイミングｔ２０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。
【０１０３】
ハブ３は、タイミングｔ２１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。
【０１０４】
ハブ３は、タイミングｔ２２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。
【０１０５】
同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ２３において、フレームＦ１のハブ３への送信を終了する。
【０１０６】
同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ２３において、ハブ３からのフレームＦ１の受信を開始する。
【０１０７】
同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ２３から送信時間間隔Ｔ０後のタイミングｔ２４において、フレームＦ２のハブ３への送信を開始する。
【０１０８】
ハブ３は、タイミングｔ２５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。
【０１０９】
同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ２６において、ハブ３からのフレームＦ１の受信を終了する。
【０１１０】
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ｔ２５よりも前のタイミングｔ２４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ｔ２６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。
【０１１１】
同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ２７において、ハブ３からのフレームＦ２の受信を開始する。
【０１１２】
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ｔ２５と、ハブ３がフレームＦ２の転送を開始するタイミングｔ２６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ｔ２６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ｔ２７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。
【０１１３】
同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ２８において、フレームＦ２のハブ３への送信を終了する。
【０１１４】
ハブ３は、タイミングｔ２９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。
【０１１５】
同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ３０において、ハブ３からのフレームＦ２の受信を終了する。
【０１１６】
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ｔ２０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ｔ２０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ｔ２３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。
【０１１７】
ハブ３がタイミングｔ２０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。
【０１１８】
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ｔ２６とタイミングｔ２７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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ４０において、フレームＦ１のハブ３への送信を開始する。
【０１２１】
ハブ３は、タイミングｔ４０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。
【０１２２】
従って、ハブ３は、タイミングｔ４０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。
【０１２３】
ハブ３は、タイミングｔ４１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。
【０１２４】
ハブ３は、タイミングｔ４２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。
【０１２５】
同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ４３において、フレームＦ１のハブ３への送信を終了する。
【０１２６】
同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ４４において、ハブ３からのフレームＦ１の受信を開始する。
【０１２７】
同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ４３から送信時間間隔Ｔ０後のタイミングｔ４５において、フレームＦ２のハブ３への送信を開始する。
【０１２８】
ハブ３は、タイミングｔ４６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。
【０１２９】
同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ４７において、ハブ３からのフレームＦ１の受信を終了する。
【０１３０】
ハブ３は、タイミングｔ４７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。
【０１３１】
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ｔ４６と、ハブ３がフレームＦ２の転送を開始するタイミングｔ５０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。
【０１３２】
同期マスタ通信装置２は、タイミングｔ４８において、フレームＦ２の送信を終了する。
【０１３３】
ハブ３は、タイミングｔ４９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。
【０１３４】
ハブ３は、タイミングｔ５０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。
【０１３５】
同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ５１において、ハブ３からのフレームＦ２の受信を開始する。
【０１３６】
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ｔ４７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ｔ５１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。
【０１３７】
ハブ３は、タイミングｔ５２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。
【０１３８】
同期スレーブ通信装置４は、タイミングｔ５３において、ハブ３からのフレームＦ２の受信を終了する。
【０１３９】
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ｔ４０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ｔ４０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ｔ４４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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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ｔ４７とタイミングｔ５１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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【符号の説明】
【０１５７】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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2017126077.tif 000016
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