(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイムマスタ局と、１台以上のタイムスレーブ局とが伝送路によって二重リング構成となるように接続され、前記タイムマスタ局と前記タイムスレーブ局との間の同期補正周期が、前記タイムマスタ局と前記タイムスレーブ局との間で周期的に行われる通信周期の自然数倍で行われるリング状同期ネットワークシステムで使用される前記タイムスレーブ局であって、
前記通信周期を計時するスレーブクロックカウンタと、
前記タイムマスタ局との間の同期エラーを検出する同期エラー検出手段と、
を備え、
前記同期エラー検出手段は、
第１方向にフレームを伝送する前記伝送路の前記同期補正周期をカウントする第１同期エラー検出用カウンタと、
前記第１方向とは反対の第２方向にフレームを伝送する前記伝送路の前記同期補正周期をカウントする第２同期エラー検出用カウンタと、
前記第１同期エラー検出用カウンタのカウント数が第１設定値に達すると、前記第１方向に伝送される第１同期フレームの有効な受信期間である第１同期フレーム受信有効期間を計時する第１同期有効期間計時手段と、
前記第２同期エラー検出用カウンタのカウント数が第２設定値に達すると、前記第２方向に伝送される第２同期フレームの有効な受信期間である第２同期フレーム受信有効期間を計時する第２同期有効期間計時手段と、
前記第１同期フレーム受信有効期間内に前記第１同期フレームを受信したかを判定する第１同期エラー判定手段と、
前記第２同期フレーム受信有効期間内に前記第２同期フレームを受信したかを判定する第２同期エラー判定手段と、
を有することを特徴とするタイムスレーブ局。
【請求項２】
前記スレーブクロックカウンタを補正するスレーブクロックカウンタ補正手段をさらに備え、
前記同期エラー検出手段は、
前記第１同期エラー検出用カウンタを補正する第１同期エラー検出用カウンタ補正手段と、
前記第２同期エラー検出用カウンタを補正する第２同期エラー検出用カウンタ補正手段と、
をさらに有し、
前記スレーブクロックカウンタ補正手段、前記第１同期エラー検出用カウンタ補正手段および前記第２同期エラー検出用カウンタ補正手段は、前記第１同期エラー判定手段または前記第２同期エラー判定手段からの補正タイミング通知によって、それぞれ前記スレーブクロックカウンタ、前記第１同期エラー検出用カウンタおよび前記第２同期エラー検出用カウンタの補正を行うことを特徴とする請求項１に記載のタイムスレーブ局。
【請求項３】
前記第１同期エラー検出用カウンタ補正手段は、前記第１同期エラー判定手段から前記補正タイミング通知を受けた場合または前記同期補正周期をカウントした場合に、前記第１同期エラー検出用カウンタをリセットし、前記第２同期エラー判定手段から前記補正タイミング通知を受けた場合に、前記第１同期エラー検出用カウンタのカウント数を第３設定値に設定し、
前記第２同期エラー検出用カウンタ補正手段は、前記第２同期エラー判定手段から前記補正タイミング通知を受けた場合または前記同期補正周期をカウントした場合に、前記第２同期エラー検出用カウンタをリセットし、前記第１同期エラー判定手段から前記補正タイミング通知を受けた場合に、前記第２同期エラー検出用カウンタのカウント数を第４設定値に設定することを特徴とする請求項２に記載のタイムスレーブ局。
【請求項４】
前記リング状同期ネットワークシステムを構成するすべての前記タイムスレーブ局で、前記第１設定値、前記第２設定値、前記第１同期フレーム受信有効期間および前記第２同期フレーム受信有効期間が等しいことを特徴とする請求項１に記載のタイムスレーブ局。
【請求項５】
前記同期エラー検出手段は、前記第１同期フレーム受信有効期間内での前記第１同期フレームの未受信エラーの通知および前記第２同期フレーム受信有効期間内での前記第２同期フレームの未受信エラーの通知の両方を受けたときに未受信エラー回数をカウントする未受信エラーカウント手段をさらに有し、
前記第１同期エラー判定手段は、前記第１同期フレーム受信有効期間内に前記第１同期フレームを受信しなかった場合に、前記未受信エラーカウント手段に未受信エラーを通知し、
前記第２同期エラー判定手段は、前記第２同期フレーム受信有効期間内に前記第２同期フレームを受信しなかった場合に、前記未受信エラーカウント手段に未受信エラーを通知し、
前記未受信エラーカウント手段は、前記未受信エラー回数が第５設定値に達するとエラーの発生を通知することを特徴とする請求項１に記載のタイムスレーブ局。
【請求項６】
前記同期エラー検出手段は、前記第１同期フレーム受信有効期間外での前記第１同期フレームの受信による同期外れエラーの通知または前記第２同期フレーム受信有効期間外での前記第２同期フレームの受信による同期外れエラーの通知を受けたときに同期外れエラー回数をカウントする同期外れエラーカウント手段をさらに有し、
前記第１同期エラー判定手段は、前記第１同期フレーム受信有効期間外に前記第１同期フレームを受信した場合に、前記同期外れエラーカウント手段に同期外れエラーを通知し、
前記第２同期エラー判定手段は、前記第２同期フレーム受信有効期間外に前記第２同期フレームを受信した場合に、前記同期外れエラーカウント手段に同期外れエラーを通知し、
前記同期外れエラーカウント手段は、前記同期外れエラー回数が第６設定値に達するとエラーの発生を通知することを特徴とする請求項１に記載のタイムスレーブ局。
【請求項７】
前記リング状同期ネットワークシステムは、前記第１同期フレームと前記第２同期フレームを排他受信する排他型リング状同期ネットワークシステム、または前記第１同期フレームと前記第２同期フレームを同時受信する同時型リング状同期ネットワークシステムであることを特徴とする請求項１に記載のタイムスレーブ局。
【請求項８】
スレーブクロックカウンタ補正手段は、前記第１同期フレームまたは前記第２同期フレームのうち後に受信した同期フレームの受信によって、前記スレーブクロックカウンタを補正することを特徴とする請求項２に記載のタイムスレーブ局。
【請求項９】
前記リング状同期ネットワークシステムを構成するすべての前記タイムスレーブ局に対して、前記第１同期フレーム受信有効期間と前記第２同期フレーム受信有効期間を設定する同期フレーム受信有効期間設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のタイムスレーブ局。
【請求項１０】
前記通信周期を設定する通信周期長設定手段と、
前記同期補正周期を設定する同期補正周期設定手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のタイムスレーブ局。
【請求項１１】
タイムマスタ局と、１台以上のタイムスレーブ局とが伝送路によって二重リング構成となるように接続され、前記タイムマスタ局と前記タイムスレーブ局との間の同期補正周期が、前記タイムマスタ局と前記タイムスレーブ局との間で周期的に行われる通信周期の自然数倍で行われるリング状同期ネットワークシステムであって、
前記タイムマスタ局は、
外部機器からの同期信号の入力を受け付ける同期信号入力手段と、
前記同期信号を受信すると、前記伝送路を第１方向に伝送する第１同期フレームを前記同期補正周期で送信する第１同期フレーム送信手段と、
前記同期信号を受信すると、前記伝送路を前記第１方向とは反対の第２方向に伝送する第２同期フレームを前記同期補正周期で送信する第２同期フレーム送信手段と、
を備え、
前記タイムスレーブ局は、
前記第１方向にフレームを伝送する伝送路からフレームを受信する第１フレーム受信手段と、
前記第２方向にフレームを伝送する伝送路からフレームを受信する第２フレーム受信手段と、
前記通信周期を計時するスレーブクロックカウンタと、
前記タイムマスタ局との間の同期エラーを検出する同期エラー検出手段と、
を備え、
前記同期エラー検出手段は、
前記第１方向にフレームを伝送する前記伝送路の前記同期補正周期をカウントする第１同期エラー検出用カウンタと、
前記第２方向にフレームを伝送する前記伝送路の前記同期補正周期をカウントする第２同期エラー検出用カウンタと、
前記第１同期エラー検出用カウンタのカウント数が第１設定値に達すると、前記第１同期フレームの有効な受信期間である第１同期フレーム受信有効期間を計時する第１同期有効期間計時手段と、
前記第２同期エラー検出用カウンタのカウント数が第２設定値に達すると、前記第２同期フレームの有効な受信期間である第２同期フレーム受信有効期間を計時する第２同期有効期間計時手段と、
前記第１フレーム受信手段で前記第１同期フレーム受信有効期間内に前記第１同期フレームを受信したかを判定する第１同期エラー判定手段と、
前記第２フレーム受信手段で前記第２同期フレーム受信有効期間内に前記第２同期フレームを受信したかを判定する第２同期エラー判定手段と、
を有することを特徴とするリング状同期ネットワークシステム。
【請求項１２】
前記タイムマスタ局は、前記リング状同期ネットワークシステムを構成するすべての前記タイムスレーブ局に対して、前記第１同期フレーム受信有効期間と前記第２同期フレーム受信有効期間を設定する同期フレーム受信有効期間設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載のリング状同期ネットワークシステム。
【請求項１３】
前記タイムマスタ局は、
前記通信周期を設定する通信周期長設定手段と、
前記同期補正周期を設定する同期補正周期設定手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載のリング状同期ネットワークシステム。
【請求項１４】
前記タイムスレーブ局は、
前記同期エラー検出手段は、前記第１同期フレーム受信有効期間内での前記第１同期フレームの未受信エラーの通知および前記第２同期フレーム受信有効期間内での前記第２同期フレームの未受信エラーの通知の両方を受けたときに未受信エラー回数をカウントする未受信エラーカウント手段をさらに有し、
前記第１同期エラー判定手段は、前記第１同期フレーム受信有効期間内に前記第１同期フレームを受信しなかった場合に、前記未受信エラーカウント手段に未受信エラーを通知し、
前記第２同期エラー判定手段は、前記第２同期フレーム受信有効期間内に前記第２同期フレームを受信しなかった場合に、前記未受信エラーカウント手段に未受信エラーを通知し、
前記未受信エラーカウント手段は、前記未受信エラー回数が第５設定値に達するとエラーの発生を通知することを特徴とする請求項１１に記載のリング状同期ネットワークシステム。
【請求項１５】
前記タイムスレーブ局は、
前記同期エラー検出手段は、前記第１同期フレーム受信有効期間外での前記第１同期フレームの受信による同期外れエラーの通知または前記第２同期フレーム受信有効期間外での前記第２同期フレームの受信による同期外れエラーの通知を受けたときに同期外れエラー回数をカウントする同期外れエラーカウント手段をさらに有し、
前記第１同期エラー判定手段は、前記第１同期フレーム受信有効期間外に前記第１同期フレームを受信した場合に、前記同期外れエラーカウント手段に同期外れエラーを通知し、
前記第２同期エラー判定手段は、前記第２同期フレーム受信有効期間外に前記第２同期フレームを受信した場合に、前記同期外れエラーカウント手段に同期外れエラーを通知し、
前記同期外れエラーカウント手段は、前記同期外れエラー回数が第６設定値に達するとエラーの発生を通知することを特徴とする請求項１１に記載のリング状同期ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リング状同期ネットワークシステムおよびタイムスレーブ局に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のリング状同期ネットワークシステムは、複数の通信装置が二重リング構成で接続される構成を有し、基準時刻を示すタイムマスタ局と、タイムマスタ局の基準時刻に従って動作するタイムスレーブ局と、を有する。このようなリング状同期ネットワークシステムでは、以下のようにして、各局間で同期を取っている（たとえば、特許文献１参照）。まず、伝搬遅延計測フレームを用いて、予めタイムマスタ局から各タイムスレーブ局までの伝搬遅延時間を計測する。各タイムスレーブ局は、タイムマスタ局からの同期フレームを受信すると、伝搬遅延時間を加味した補正値にスレーブクロックカウンタを補正する。【０００３】
また、特許文献１では、通信障害等により同期フレームの到達時間がずれた場合、同期フレームが遅延して各スレーブに到達した場合、あるいはノイズ等により疑似同期フレームが混入した場合に、不適切な同期補正を防止する仕組みが提案されている。タイムスレーブ局は、同期フレームを同期フレーム受信有効期間内に受信した場合にスレーブクロックカウンタを補正し、それ以外の場合にはスレーブクロックカウンタの補正を行わないようにした。この同期フレーム受信有効期間は、同期システムに存在する同期タイミングの揺らぎ（または同期ジッタ）に基づいて計算された時間幅、またはターゲットとする同期精度に基づいて計算された時間幅を有し、時計回りおよび反時計回りの各経路でのタイムマスタ局からタイムスレーブ局までの同期フレーム伝搬遅延時間を考慮した時刻に開始されるように設けられる期間のことをいう。また、この同期フレーム受信有効期間は、当該期間中にのみ、同期フレームに対する同期（同期フレーム受信によるスレーブクロックカウンタの補正処理）を有効とするものである。【０００４】
さらに、同期フレーム受信有効期間の制御にスレーブクロックカウンタを用いていたため、同期フレームによってスレーブクロックが定期的に補正される時間間隔（以下、同期補正周期という）と、定期的に特定の局からのフレームを受信する時間間隔（以下、通信周期という）とは等しい関係にあった（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１９９４２０号公報
【特許文献２】特開２００９−１３０５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のリング状同期ネットワークシステムでは、上記したように、同期補正周期と通信周期とが等しい関係にある。そのため、トークンパッシング方式または時分割多重通信方式等を用いて、ネットワーク上の各局が１通信周期内に１度ずつデータ送信を行うネットワークの場合には、ネットワーク上に同期制御に関連しないスレーブ局が存在していても、通信周期長が同期補正周期長に引きずられて長くなってしまう。その結果、ネットワーク上の各種データ更新間隔も長くなり、通信回線使用率が低下してしまうという問題点があった。【０００７】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、リング状同期ネットワークシステムでタイムマスタ局とタイムスレーブ局との間で同期を取る際に、通信回線使用率を従来に比して高めることができるリング状同期ネットワークシステムおよびタイムスレーブ局を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明にかかるタイムスレーブ局は、タイムマスタ局と、１台以上のタイムスレーブ局とが伝送路によって二重リング構成となるように接続され、前記タイムマスタ局と前記タイムスレーブ局との間の同期補正周期が、前記タイムマスタ局と前記タイムスレーブ局との間で周期的に行われる通信周期の自然数倍で行われるリング状同期ネットワークシステムで使用される前記タイムスレーブ局であって、前記通信周期を計時するスレーブクロックカウンタと、前記タイムマスタ局との間の同期エラーを検出する同期エラー検出手段と、を備え、前記同期エラー検出手段は、第１方向にフレームを伝送する前記伝送路の前記同期補正周期をカウントする第１同期エラー検出用カウンタと、前記第１方向とは反対の第２方向にフレームを伝送する前記伝送路の前記同期補正周期をカウントする第２同期エラー検出用カウンタと、前記第１同期エラー検出用カウンタのカウント数が第１設定値に達すると、前記第１方向に伝送される第１同期フレームの有効な受信期間である第１同期フレーム受信有効期間を計時する第１同期有効期間計時手段と、前記第２同期エラー検出用カウンタのカウント数が第２設定値に達すると、前記第２方向に伝送される第２同期フレームの有効な受信期間である第２同期フレーム受信有効期間を計時する第２同期有効期間計時手段と、前記第１同期フレーム受信有効期間内に前記第１同期フレームを受信したかを判定する第１同期エラー判定手段と、前記第２同期フレーム受信有効期間内に前記第２同期フレームを受信したかを判定する第２同期エラー判定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、通信周期長を同期補正周期長のＮ分の１（Ｎ＝任意の自然数）にしたので、ネットワーク上に同期制御に関連しないスレーブ局が存在していても、通信周期長が同期補正周期長に引きずられて長くなることがなく、ネットワーク上のデータ更新間隔を短くすることができ、通信回線使用率を向上させることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、リング状同期ネットワークシステムの構成の一例を模式的に示す図である。
【図２】図２は、一般的なリング状同期ネットワークシステムにおけるスレーブクロックカウンタの補正処理の様子を示す図である。
【図３】図３は、リング状同期ネットワークシステムにおけるスレーブクロックカウンタの離散周期同期補正処理のイメージを示す図である。
【図４】図４は、同期ジッタ要因を考慮した場合のスレーブクロックカウンタの離散周期同期補正処理のイメージを示す図である。
【図５】図５は、排他受信型リング状同期ネットワークシステムの構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、同時受信型リング状同期ネットワークシステムの構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、この実施の形態によるタイムマスタ局とタイムスレーブ局の機能構成を模式的に示すブロック図である。
【図８】図８は、この実施の形態によるタイムスレーブ局の同期エラー検出部の機能構成を模式的に示すブロック図である。
【図９】図９は、スレーブクロックカウンタとは別にＣＷＥＣ、ＣＣＷＥＣ、ＣＷ同期有効期間タイマおよびＣＣＷ同期有効期間タイマを実装した場合の離散周期同期補正処理のイメージを示す図である。
【図１０】図１０は、この実施の形態による同期エラー検出処理のイメージを示す図である。
【図１１】図１１は、同期有効期間タイマを実装しなかった場合の未受信エラーの誤検出のイメージを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるリング状同期ネットワークシステムおよびタイムスレーブ局の好適な実施の形態を詳細に説明する。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。また、以下では、一般的なリング状同期ネットワークシステムでの同期方法とその問題点を説明した後に、この実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、リング状同期ネットワークシステムの構成の一例を模式的に示す図である。この図に示されるように、リング状同期ネットワークシステムは、複数の通信装置が二重リング構成となるように伝送路（ネットワーク）を介して接続されている。ここで、二重リングを構成する一方の伝送路は、時計回りにフレームを送信するＣＷ系通信経路ＴＬ１であり、他方の伝送路は、反時計回りにフレームを送信するＣＣＷ系通信経路ＴＬ２である。
【００１３】
通信装置のうち、１台はタイムマスタ局ＴＭであり、その他はタイムスレーブ局ＴＳ１〜ＴＳ３である。タイムマスタ局ＴＭには、外部機器であるリング状同期ネットワークシステム全体の同期マスタＳＭが接続されており、同期マスタＳＭから同期タイミングがタイムマスタ局ＴＭに対して通知される。タイムマスタ局ＴＭは、同期マスタＳＭから通知された同期タイミングを、ネットワークを介してタイムスレーブ局ＴＳ１〜ＴＳ３に通知する。また、タイムスレーブ局ＴＳ１〜ＴＳ３には、外部機器である同期スレーブＳＳ１〜ＳＳ３が接続され、タイムマスタ局ＴＭから通知された同期タイミングを同期スレーブＳＳ１〜ＳＳ３に通知する。なお、図１では、４台の通信装置（１台のタイムマスタ局ＴＭと３台のタイムスレーブ局ＴＳ１〜ＴＳ３）がリング状に接続される場合を示しているが、接続される台数についてはこれに限定されるものではない。
【００１４】
図２は、一般的なリング状同期ネットワークシステムにおけるスレーブクロックカウンタの補正処理の様子を示す図である。この図では、横軸方向が時間である。ここでは、タイムマスタ局ＴＭの同期フレームの送信状態と、タイムスレーブ局ＴＳ１の同期フレームの受信状態、同期フレーム受信有効期間およびスレーブクロックカウンタの状態と、が示されている。また、このリング状同期ネットワークシステムでは、同期補正周期と通信周期とが等しい状態にあるものとする。
【００１５】
タイムマスタ局ＴＭは、時刻ｔ０でＣＷおよびＣＣＷの方向に同時に同期フレームをΔｔの周期（Δｔは通信周期）で送信する。ＣＷ同期フレームは、ＣＷ伝搬遅延時間ＴｄCWだけ経過した後にタイムスレーブ局ＴＳ１に到達し、ＣＣＷ同期フレームは、ＣＣＷ伝搬遅延時間ＴｄCCWだけ経過した後にタイムスレーブ局ＴＳ１に到達する。また、ＣＷ系通信経路とＣＣＷ系通信経路には、その期間内に受信した同期フレームを有効とする同期フレーム受信有効期間ＰCW，ＰCCWがそれぞれ設定されている。さらに、この例では、ＣＷ同期フレームとＣＣＷ同期フレームはそれぞれ同期フレーム受信有効期間ＰCW，ＰCCW内に受信されたものとする。
【００１６】
ｔ０＋ＴｄCW（＝ｔ０１）で、タイムスレーブ局ＴＳ１がＣＷ同期フレームを受信するまでの間に、スレーブクロックカウンタは、所定の数のカウントを行っているが、このカウント数にはスレーブクロックに使用される発振素子の誤差などが含まれている。そこで、時刻ｔ０１でＣＷ同期フレームを受信した時点で、スレーブクロックカウンタを所定値に補正する処理を行う。これは、ＣＣＷ系通信経路でも同様であり、ｔ０＋ＴｄCCW（＝ｔ０２）でＣＣＷ同期フレームを受信した時点で、スレーブクロックカウンタを所定値に補正する処理を行う。そして、このような処理が同期補正周期（通信周期）で実行される。
【００１７】
一般的なリング状同期ネットワークシステムでは、同期補正周期と通信周期は等しい関係にある。トークンパッシング方式または時分割多重通信方式等を用いて、ネットワーク上の各局が１通信周期内に１度ずつデータ送信を行うネットワークの場合、ネットワーク上に同期制御に関連しないスレーブ局が存在していても、通信周期長が同期補正周期長に引きずられて長くなり、ネットワーク上の各種データ更新間隔が長くなる。その結果、通信回線使用率が低下していた。
【００１８】
通信回線使用率を向上させる方法として、通信周期の繰り返し回数（以下、通信周期回数という）をカウントすることにより、複数回の通信周期に１回だけ同期フレームによるスレーブクロックカウンタ補正（以下、離散周期同期補正という）を行う方法が考えられる。
【００１９】
図３は、リング状同期ネットワークシステムにおけるスレーブクロックカウンタの離散周期同期補正処理のイメージを示す図である。この図でも、横軸方向が時間である。ここでは、タイムマスタ局ＴＭの同期フレームの送信状態と、タイムスレーブ局ＴＳ１の同期フレームの受信状態、同期フレーム受信有効期間、スレーブクロックカウンタの状態および通信周期回数カウンタの状態と、が示されている。また、このリング状同期ネットワークシステムでは、同期補正周期が通信周期の２倍であるものとする。
【００２０】
タイムマスタ局ＴＭは、時刻ｔ０でＣＷ同期フレームとＣＣＷ同期フレームを同時に２Δｔの周期（Δｔは通信周期）で送信する。ＣＷ同期フレームは、ＣＷ伝搬遅延時間ＴｄCWだけ経過した後の時刻ｔ０１にタイムスレーブ局ＴＳ１に到達し、ＣＣＷ同期フレームは、ＣＣＷ伝搬遅延時間ＴｄCCWだけ経過した後の時刻ｔ０２にタイムスレーブ局ＴＳ１に到達する。また、ＣＷ系通信経路とＣＣＷ系通信経路には、同期フレーム受信有効期間ＰCW，ＰCCWがそれぞれ設定されており、この例では、ＣＷ同期フレームとＣＣＷ同期フレームはそれぞれ同期フレーム受信有効期間ＰCW，ＰCCW内に受信されたものとする。
【００２１】
時刻ｔ０１でタイムスレーブ局ＴＳ１がＣＷ系通信経路で同期フレームを受信するまでの間に、スレーブクロックカウンタは、所定の数のカウントを行っているが、そのカウント数には誤差が含まれている。そこで、時刻ｔ０１でＣＷ同期フレームを受信した時点で、スレーブクロックカウンタを所定値に補正する処理を行う。これは、ＣＣＷ系通信経路でも同様であり、時刻ｔ０２でＣＣＷ同期フレームを受信した時点で、スレーブクロックカウンタを所定値に補正する処理を行う。そして、このような処理が同期補正周期２Δｔで実行される。
【００２２】
図３の場合には、タイムスレーブ局ＴＳ１は、通信周期回数を通信周期回数カウンタでカウントし、複数回（この場合は２回）の通信周期に１回だけ同期フレームによる離散周期同期補正を行う。スレーブクロックの離散周期同期補正が高精度で行われており、同期フレーム受信有効期間が通信周期を跨ぐことがない場合には、通信周期回数をカウントし、任意のカウント数となる周期に同期フレーム受信有効期間を設定することで、離散周期同期補正を実現することができる。
【００２３】
ところで、同期タイミングを取る際には、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の同期タイミングの揺らぎ（以下、同期ジッタという）要因を考慮する必要がある。
（Ａ）同期マスタＳＭ（外部機器）、タイムマスタ局ＴＭおよびタイムスレーブ局ＴＳ１〜ＴＳ３のそれぞれで使用される発振素子の周波数偏差によるクロックカウンタ動作速度の違いによる揺らぎ。
（Ｂ）同期マスタＳＭからタイムマスタ局ＴＭへ、同期信号が外部経路を伝搬する際に発生する同期信号入力タイミングの揺らぎ。
（Ｃ）タイムマスタ局ＴＭからタイムスレーブ局ＴＳ１〜ＴＳ３へ、同期フレームおよび伝搬遅延計測フレームがネットワーク経路を伝搬する際に発生するフレーム到着タイミングの揺らぎ。
【００２４】
これらの同期ジッタの要因を考慮すると、通信周期を跨ぐ形で同期フレーム受信有効期間を設定しなければならないタイムスレーブ局ＴＳが存在する場合がある。図４は、同期ジッタ要因を考慮した場合のスレーブクロックカウンタの離散周期同期補正処理のイメージを示す図である。この図でも、横軸方向は時間である。また、タイムマスタ局ＴＭでは、同期信号入力状態および同期フレームの送信状態が示されている。２台のタイムスレーブ局ＴＳ１，ＴＳ２では、同期フレーム受信状態、同期フレーム受信有効期間、スレーブクロックカウンタの状態および通信周期回数カウンタの状態が示されている。さらに、このリング状同期ネットワークシステムでは、同期補正周期が通信周期の２倍であるものとする。
【００２５】
たとえば、図４のタイムスレーブ局ＴＳ１では、ＣＷ同期フレームの同期フレーム受信有効期間ＰCW1が、上記同期ジッタを考慮した結果、通信周期回数カウンタの１回目から０回目に渡って設定されており、ＣＣＷ同期フレームの同期フレーム受信有効期間ＰCCW1が、通信周期回数カウンタの０回目に設定されている。一方、タイムスレーブ局ＴＳ２では、ＣＷ同期フレームとＣＣＷ同期フレームの同期フレーム受信有効期間ＰCW2，ＰCCW2がともに通信周期回数カウンタの０回目に設定されている。
【００２６】
このように、通信周期を跨ぐ形で同期フレーム受信有効期間が設定されるタイムスレーブ局ＴＳが存在するシステムでは、通信周期回数が０周期目と１周期目に同期フレーム受信有効期間を設定するタイムスレーブ局ＴＳが存在することになる。この場合、各タイムスレーブ局ＴＳは、ＣＷ系通信経路とＣＣＷ系通信経路での同期フレーム受信有効期間のそれぞれについて、同期ジッタと伝搬遅延時間の大小関係を認識し、自局が０周期目と１周期目のどちらに同期フレーム受信有効期間の開始時刻を設定すべきかを判断する必要がある。その結果、同期システム設計が複雑化してしまう。さらに、スレーブクロックカウンタを用いて同期フレーム受信有効期間の制御を行う場合、ＣＷ系通信経路とＣＣＷ系通信経路の同期フレーム受信有効期間の開始時刻と終了時刻とが異なることから、ＣＷ系通信経路とＣＣＷ系通信経路のそれぞれで同期フレーム受信有効期間開始時刻および同期フレーム受信有効期間終了時刻を設定しなければならない。
【００２７】
また、一般的なリング状同期ネットワークシステムにおける同期エラーとして、以下の２種類のエラーが考えられる。
（ａ）同期外れエラー
同期フレーム受信有効期間外に同期フレームを受信した場合に、タイムマスタ局ＴＭとタイムスレーブ局ＴＳとの間の同期が取れなくなること。
（ｂ）未受信エラー
同期フレーム受信有効期間内に同期フレームを受信しなかった場合に、タイムスレーブ局ＴＳのスレーブクロックカウンタは暫く補正が行われず、自走状態となる。時間経過とともにタイムマスタ局ＴＭとタイムスレーブ局ＴＳのクロック差により生じるマスタクロックカウンタとスレーブクロックカウンタのズレ時間が同期システムの許容限界時間（以下、自走限界時間という）に達した場合に、タイムマスタ局ＴＭとタイムスレーブ局ＴＳとの間の同期が取れなくなること。
【００２８】
上記した一般的な同期補正方法では、イレギュラーなタイミングでの同期補正を防ぐために、同期フレーム受信有効期間という概念を用いているが、上記（ａ）、（ｂ）のような同期エラーを検出し、同期システムのアプリケーションにエラー通知を行うことについては、従来提案されていなかった。すなわち、従来では同期エラー検出機能が不整備であった。
【００２９】
そこで、以下の実施の形態では、離散周期同期補正未対応による通信回線使用率の低下を改善しながら、離散周期同期補正対応による同期システムの設計の複雑化を回避することができるリング状同期ネットワークシステムおよびタイムスレーブ局について説明する。また、同期エラーの検出を行うことができるリング状同期ネットワークシステムおよびタイムスレーブ局についても説明する。
【００３０】
実施の形態．
この実施の形態は、ＣＷ系、ＣＣＷ系の同期フレームを排他受信する排他型リング状同期ネットワークシステムにも、ＣＷ系、ＣＣＷ系の同期フレームを同時受信する同時型リング状同期ネットワークシステムにも、適用することができる。図５は、排他受信型リング状同期ネットワークシステムの構成の一例を示す図であり、図６は、同時受信型リング状同期ネットワークシステムの構成の一例を示す図である。
【００３１】
排他受信型リング状同期ネットワークシステムの場合には、図５（ａ）に示されるように、同期マスタＳＭからの同期信号を受けたタイムマスタ局ＴＭが、一方の通信経路、この例ではＣＷ系通信経路に、ＣＷ同期フレームを送信し、各通信装置（タイムスレーブ局ＴＳ１〜ＴＳ３）間で同期を取り、タイムスレーブ局ＴＳ１〜ＴＳ３に接続される同期対象ＳＳ１〜ＳＳ３へ同期信号を送信する。
【００３２】
図５（ｂ）に示されるように、伝送路、この例ではタイムスレーブ局ＴＳ２とタイムスレーブ局ＴＳ３との間、に障害が発生すると、両方の通信経路（ＣＷ系通信経路とＣＣＷ系通信経路）にＣＷ同期フレームとＣＣＷ同期フレームを送信し、各通信装置間で同期を取る。また、図５（ｃ）に示されるように、同期制御に関連しないスレーブ局ＨＳ１，ＨＳ２が含まれる場合には、図５（ａ）と同様に、一方の通信経路に同期フレームを送信する。
【００３３】
一方、同時受信型リング状同期ネットワークシステムの場合には、図６（ａ）に示されるように、同期マスタＳＭからの同期信号を受けたタイムマスタ局ＴＭが、両方の通信経路（ＣＷ系通信経路とＣＣＷ系通信経路）にＣＷ同期フレームとＣＣＷ同期フレームを送信し、各通信装置（タイムスレーブ局ＴＳ１〜ＴＳ３）間で同期を取り、タイムスレーブ局ＴＳ１〜ＴＳ３に接続される同期対象ＳＳ１〜ＳＳ３へ同期信号を送信する。
【００３４】
図６（ｂ）に示されるように、伝送路、この例ではタイムスレーブ局ＴＳ２とタイムスレーブ局ＴＳ３との間、に障害が発生した場合でも、両方の通信経路に同期フレームを送信し、各通信装置間で同期を取る。また、図６（ｃ）に示されるように、同期制御に関連しないスレーブ局ＨＳ１，ＨＳ２が含まれる場合にも、図６（ａ）と同様に、両方の通信経路に同期フレームを送信する。
【００３５】
図７は、この実施の形態によるタイムマスタ局とタイムスレーブ局の機能構成を模式的に示すブロック図である。タイムマスタ局ＴＭは、タイムマスタ局ＴＭ内での計時を行うタイムマスタクロック１１と、外部機器である同期マスタＳＭからの同期信号の入力を受け付ける同期信号入力部１２と、同期マスタＳＭからの同期信号が同期フレーム受信有効期間内の受信であったか否かを判定し、同期フレーム受信有効期間内でない場合には同期信号を破棄し、同期フレーム受信有効期間内である場合には同期信号をマスタクロックカウンタ補正部（図中、ＴＭＣＣ補正部と表記）１４に渡す同期エラー検出部１３と、同期エラー検出部１３によって同期信号が同期フレーム受信有効期間内に受信され、有効であると判定された場合に、図示しないマスタクロックカウンタを補正するマスタクロックカウンタ補正部１４と、ＣＷ系通信経路でフレームの送信処理および受信処理を行うＣＷ系送信部１５およびＣＷ系受信部１６と、ＣＣＷ系通信経路でフレームの送信処理および受信処理を行うＣＣＷ系送信部１７およびＣＣＷ系受信部１８と、を備える。
【００３６】
また、タイムマスタ局ＴＭは、同期ネットワークシステム上の全タイムスレーブ局ＴＳに対して、同期フレーム受信有効期間（またはターゲットとする同期精度）の設定値を１つだけ設定する同期フレーム受信有効期間設定部２１と、同期ネットワークシステムにおける通信周期長を設定する通信周期長設定部２２と、同期ネットワークシステムにおける同期補正周期を設定する同期補正周期設定部２３と、未受信エラーの閾値を設定する未受信エラー閾値設定部２４と、同期外れエラーの閾値を設定する同期外れエラー閾値設定部２５と、を備える。
【００３７】
タイムスレーブ局ＴＳは、タイムスレーブ局ＴＳ内での計時を行うタイムスレーブクロック３１と、ＣＷ系通信経路でフレームの送信処理および受信処理を行うＣＷ系送信部３２およびＣＷ系受信部３３と、ＣＣＷ系通信経路でフレームの送信処理および受信処理を行うＣＣＷ系送信部３４およびＣＣＷ系受信部３５と、ＣＷ系受信部３３およびＣＣＷ系受信部３５で受信した同期フレームが同期フレーム受信有効期間内であったかを判定する同期エラー検出部３６と、同期フレームの受信が同期フレーム受信有効期間内であった場合に図示しないスレーブクロックカウンタを補正するスレーブクロックカウンタ補正部（図中、ＴＳＣＣ補正部と表記）３７と、外部機器へ同期信号を出力する同期信号出力部３８と、を有する。
【００３８】
図８は、この実施の形態によるタイムスレーブ局の同期エラー検出部の機能構成を模式的に示すブロック図である。同期エラー検出部３６は、ＣＷ系同期エラー検出用カウンタ補正部（以下、ＣＷＥＣ補正部という）３６１と、ＣＣＷ系同期エラー検出用カウンタ補正部（以下、ＣＣＷＥＣ補正部という）３６２と、ＣＷ同期有効期間タイマ３６３と、ＣＣＷ同期有効期間タイマ３６４と、ＣＷ系同期エラー判定部３６５と、ＣＣＷ系同期エラー判定部３６６と、未受信エラーカウンタ部３６７と、同期外れエラーカウンタ部３６８と、を備える。
【００３９】
ＣＷＥＣ補正部３６１は、図示しないが、内部に同期フレーム受信有効期間制御と同期エラー検出に使用するＣＷ同期エラー検出用カウンタ（以下、ＣＷＥＣという）を有し、このカウンタの値を所定の条件を満たした場合に補正またはリセットする。ＣＷＥＣは、簡単には、通信周期のＮ倍（Ｎは任意の自然数）以上に設定される同期補正周期を、カウントする。
【００４０】
具体的には、ＣＷＥＣ補正部３６１は、ＣＷＥＣのカウント数が予め設定された同期フレーム受信有効期間開始値（第１設定値）以上となった場合に、ＣＷ同期有効期間タイマ３６３に同期フレーム受信有効期間の開始を通知する。また、ＣＷＥＣが予め設定された同期補正周期値に達した場合、またはＣＷ系同期フレームをＣＷ同期フレーム受信有効期間内に受信した場合にＣＷＥＣをリセットする。
【００４１】
さらに、ＣＷＥＣ補正部３６１は、ＣＣＷ系同期フレームをＣＣＷ系通信経路での同期フレーム受信有効期間内に受信した場合には、予め設定された補正値（第３設定値）にＣＷＥＣをセットする。すなわち、ＣＣＷ系同期フレームを受信すると予め設定された値にＣＷＥＣを補正する。
【００４２】
排他型リング状同期ネットワークシステムの場合は、長時間、ＣＷ系通信経路またはＣＣＷ系通信経路の一方からしか同期フレームを受信しない。ＣＣＷ系通信経路の同期フレームをＣＣＷ系の同期フレーム受信有効期間内に受信した場合に予め設定された補正値にＣＷＥＣをセットすることによって、長時間、ＣＷ系同期フレームを受信しなかった場合でも、ＣＷＥＣによって正しくＣＷ同期フレーム受信有効期間の開始時刻を通知することを可能とする。
【００４３】
ＣＣＷＥＣ補正部３６２は、図示しないが、内部に同期フレーム受信有効期間制御と同期エラー検出に使用するＣＣＷ同期エラー検出用カウンタ（以下、ＣＣＷＥＣという）を有し、このカウンタの値を所定の条件を満たした場合に補正またはリセットする。ＣＣＷＥＣは、簡単には、通信周期のＮ倍（Ｎは任意の自然数）以上に設定される同期補正周期を、カウントする。
【００４４】
具体的には、ＣＣＷＥＣ補正部３６２は、ＣＣＷＥＣのカウント数が予め設定された同期フレーム受信有効期間開始値（第２設定値）以上となった場合に、ＣＣＷ同期有効期間タイマ３６４に同期フレーム受信有効期間の開始を通知する。また、ＣＣＷＥＣが予め設定された同期補正周期値に達した場合、またはＣＣＷ系同期フレームをＣＣＷ同期フレーム受信有効期間内に受信した場合にＣＣＷＥＣをリセットする。
【００４５】
さらに、ＣＣＷＥＣ補正部３６２は、ＣＷ系同期フレームをＣＷ系通信経路での同期フレーム受信有効期間内に受信した場合には、ＣＣＷＥＣを予め設定された補正値（第４設定値）にセットする。すなわち、ＣＷ系同期フレームを受信すると予め設定された値にＣＣＷＥＣを補正する。
【００４６】
排他型リング状同期ネットワークシステムの場合は、長時間、ＣＷ系通信経路またはＣＣＷ系通信経路の一方からしか同期フレームを受信しない。ＣＷ系通信経路の同期フレームをＣＷ系の同期フレーム受信有効期間内に受信した場合に予め設定された補正値にＣＣＷＥＣをセットすることによって、長時間、ＣＣＷ系同期フレームを受信しなかった場合でも、ＣＣＷＥＣによって正しくＣＣＷ同期フレーム受信有効期間の開始時刻を通知することを可能とする。
【００４７】
ＣＷ同期有効期間タイマ３６３は、ＣＷＥＣ補正部３６１から同期フレーム受信有効期間の開始が通知されると、予め設定されたタイマ期間だけ、ＣＷ系同期エラー判定部３６５に同期フレーム受信有効期間であることを通知する。なお、同期フレーム受信有効期間通知中に、再びＣＷＥＣ補正部３６１から同期フレーム受信有効期間の開始が通知された場合には、そこから再び、予め設定されたタイマ期間だけ、ＣＷ系同期エラー判定部３６５に同期フレーム受信有効期間であることを通知する。ＣＷ同期フレーム受信有効期間の終了を管理するためにＣＷ同期有効期間タイマ３６３をＣＷＥＣとは別に実装する理由は後述する。
【００４８】
ＣＣＷ同期有効期間タイマ３６４も、同様にＣＣＷＥＣ補正部３６２から同期フレーム受信有効期間の開始が通知されると、予め設定されたタイマ期間だけ、ＣＣＷ系同期エラー判定部３６６に同期フレーム受信有効期間であることを通知する。なお、同期フレーム受信有効期間通知中に、再びＣＣＷＥＣ補正部３６２から同期フレーム受信有効期間の開始が通知された場合には、そこから再び、予め設定されたタイマ期間だけ、ＣＣＷ系同期エラー判定部３６６に同期フレーム受信有効期間であることを通知する。ＣＣＷ同期フレーム受信有効期間の終了を管理するためにＣＣＷ同期有効期間タイマ３６４をＣＣＷＥＣとは別に実装する理由は後述する。
【００４９】
上記したように、スレーブクロックカウンタとは別に、ＣＷＥＣ、ＣＷ同期有効期間タイマ３６３、ＣＣＷＥＣ、ＣＣＷ同期有効期間タイマ３６４をそれぞれ実装することによって、全てのタイムスレーブ局ＴＳは、同期フレーム受信有効期間の開始時刻と、同期フレーム受信有効期間長と、を同値に設定すればよい。その結果、リング状同期ネットワークシステムの設計を単純化することが可能になる。
【００５０】
ＣＷ系同期エラー判定部３６５は、ＣＷ同期有効期間タイマ３６３から同期フレーム受信有効期間であることを通知されている間（以下、ＣＷ同期フレーム受信有効期間内という）にＣＷ系通信経路で同期フレームを受信した場合に、スレーブクロックカウンタ補正部３７とＣＷＥＣ補正部３６１とＣＣＷＥＣ補正部３６２とにカウンタの補正を行うタイミングであることを通知する。なお、ＣＷ同期フレーム受信有効期間内にＣＷ系同期フレームを受信しなかった場合には、未受信エラーカウンタ部３６７に、ＣＷ系同期フレームの未受信エラーの発生を通知する。また、ＣＷ同期フレーム受信有効期間外にＣＷ系同期フレームを受信した場合には、同期外れエラーカウンタ部３６８に、ＣＷ系同期フレームの同期外れエラーの発生を通知する。
【００５１】
ＣＣＷ系同期エラー判定部３６６も、同様に、ＣＣＷ同期有効期間タイマ３６４から同期フレーム受信有効期間であることを通知されている間（以下、ＣＣＷ同期フレーム受信有効期間内という）にＣＣＷ系通信経路で同期フレームを受信した場合に、スレーブクロックカウンタ補正部３７とＣＷＥＣ補正部３６１とＣＣＷＥＣ補正部３６２とにカウンタの補正を行うタイミングであることを通知する。なお、ＣＣＷ同期フレーム受信有効期間内にＣＣＷ系同期フレームを受信しなかった場合には、未受信エラーカウンタ部３６７にＣＣＷ系同期フレームの未受信エラーの発生を通知する。また、ＣＣＷ同期フレーム受信有効期間外にＣＣＷ系同期フレームを受信した場合には、同期外れエラーカウンタ部３６８に、ＣＣＷ系同期フレームの同期外れエラーの発生を通知する。
【００５２】
未受信エラーカウンタ部３６７は、ＣＷ系同期エラー判定部３６５とＣＣＷ系同期エラー判定部３６６の双方から同一同期補正周期内で未受信エラーの発生が通知されると、エラーカウンタをカウントアップさせる。そして、エラーカウンタ値が予め設定されたエラー閾値（第５設定値）以上となった場合に、同期制御システムのアプリケーションに対して同期フレームの未受信エラーの発生を通知する。エラーカウンタのカウントアップタイミングは、ＣＷ同期フレーム受信有効期間とＣＣＷ同期フレーム受信有効期間のうち、同期フレームの伝搬遅延時間の大きい方の経路の同期フレーム受信有効期間終了タイミングとする。
【００５３】
この未受信エラーカウンタ部３６７によって、タイムマスタ局ＴＭの動作不良もしくはノイズによる同期フレーム消失、または伝送路の断線等の発生により同期フレームを受信できなくなった後に、自走限界時間に達してタイムマスタ局ＴＭとタイムスレーブ局ＴＳの同期が取れなくなったことを検出し、同期システムのアプリケーションに対してエラーの通知をすることが可能になる。
【００５４】
同期外れエラーカウンタ部３６８は、ＣＷ系同期エラー判定部３６５とＣＣＷ系同期エラー判定部３６６のいずれかから同期外れエラーの発生が通知されると、エラーカウンタをカウントアップさせる。そして、エラーカウンタ値が予め設定されたエラー閾値（第６設定値）以上となった場合に、同期制御システムのアプリケーションに対して同期外れエラーの発生を通知する。エラーカウンタのカウントアップタイミングは、任意のタイミングでよい。たとえば、同期補正周期の切り替りタイミングとすることができる。
【００５５】
この同期外れエラーカウンタ部３６８によって、タイムマスタ局ＴＭとタイムスレーブ局ＴＳ間の同期が取れなくなったことを検出し、同期システムのアプリケーションに対してエラーの通知をすることが可能になる。
【００５６】
スレーブクロックカウンタ補正部３７は、同期エラー検出部３６内のＣＷ系同期エラー判定部３６５またはＣＣＷ系同期エラー判定部３６６からスレーブクロックカウンタの補正を行うタイミングであることが通知されると、スレーブクロックカウンタの補正を行う。たとえば、スレーブクロックカウンタ補正部３７は、ＣＷ同期フレームまたはＣＣＷ同期フレームのうち後に受信した同期フレームの受信によって、スレーブクロックカウンタを補正してもよい。なお、スレーブクロックカウンタの補正の仕組みについては、公知の方法を用いることができる。
【００５７】
また、タイムスレーブ局ＴＳは、同期ネットワークシステム上の全タイムスレーブ局ＴＳに対して、同期フレーム受信有効期間（またはターゲットとする同期精度）の設定値を１つだけ設定する同期フレーム受信有効期間設定部４１と、同期ネットワークシステムにおける通信周期長を設定する通信周期長設定部４２と、同期ネットワークシステムにおける同期補正周期を設定する同期補正周期設定部４３と、未受信エラーの閾値を設定する未受信エラー閾値設定部４４と、同期外れエラーの閾値を設定する同期外れエラー閾値設定部４５と、を備える。
【００５８】
なお、タイムマスタ局ＴＭとタイムスレーブ局ＴＳにおける同期フレーム受信有効期間設定部２１，４１と、通信周期長設定部２２，４２と、同期補正周期設定部２３，４３と、未受信エラー閾値設定部２４，４４と、エラー閾値設定部２５，４５を備えることで、同期フレーム受信有効期間、通信周期長、同期補正周期、未受信エラー閾値、および同期外れエラー閾値のそれぞれの値を、同期ネットワークシステムを構成する個々の局ごとではなく、すべての局に対して一括して設定することができる。たとえば、未受信エラー閾値設定部２４，４４は、リング状同期ネットワークシステムを構成するすべてのタイムスレーブ局ＴＳに対して、同一の未受信エラー閾値を設定し、エラー閾値設定部２５，４５は、リング状同期ネットワークシステムを構成するすべてのタイムスレーブ局ＴＳに対して、同一の同期外れエラー閾値を設定することができる。
【００５９】
なお、タイムマスタ局ＴＭとタイムスレーブ局ＴＳにおける同期フレーム受信有効期間設定部２１，４１と、通信周期長設定部２２，４２と、同期補正周期設定部２３，４３と、未受信エラー閾値設定部２４，４４と、エラー閾値設定部２５，４５は、同期ネットワークシステムを構成する少なくとも１つの局に備えられていればよく、すべての局に備えられていなくてもよい。たとえば、タイムマスタ局ＴＭにのみ備えられていてもよいし、１台のタイムスレーブ局ＴＳにのみ備えられ、他のタイムスレーブ局ＴＳとタイムマスタ局ＴＭには備えられていなくてもよい。
【００６０】
つぎに、このような構成のタイムスレーブ局ＴＳを有するリング状同期ネットワークシステムでの（１）同期補正処理、および（２）同期エラー検出処理について説明する。
【００６１】
（１）同期補正処理
図９は、スレーブクロックカウンタとは別にＣＷＥＣ、ＣＣＷＥＣ、ＣＷ同期有効期間タイマおよびＣＣＷ同期有効期間タイマを実装した場合の離散周期同期補正処理のイメージを示す図である。また、ここではタイムマスタ局ＴＭと２台のタイムスレーブ局ＴＳ１，ＴＳ２の動作について示しているが、他のタイムスレーブ局ＴＳの動作についても同様である。
【００６２】
この図では、横軸が時間である。タイムマスタ局ＴＭでは、同期信号入力状態および同期フレーム送信状態が示されている。２台のタイムスレーブ局ＴＳ１，ＴＳ２では、同期フレーム受信状態、同期フレーム受信有効期間、スレーブクロックカウンタの状態およびＣＷＥＣとＣＣＷＥＣの状態が示されている。さらに、このリング状同期ネットワークシステムでは、同期補正周期が通信周期の２倍であるものとする。
【００６３】
タイムマスタ局ＴＭは、同期マスタからの同期信号が時刻ｔ０で入力されると、ＣＷ同期フレームおよびＣＣＷ同期フレームをブロードキャストまたはマルチキャストで送信する。タイムスレーブ局ＴＳ１では、ＣＷＥＣが同期フレーム受信有効期間開始値（第１設定値）以上となると、ＣＷ同期有効期間タイマ３６３によるＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCW1の計時が行われる。
【００６４】
時刻ｔ０からＣＷ伝搬遅延時間ＴｄCW1経過後のＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCW1内に、タイムスレーブ局ＴＳ１でＣＷ同期フレームを受信すると、ＣＷＥＣをリセットし、スレーブクロックカウンタを所定値に補正し、さらにＣＣＷＥＣを所定値（第４設定値）に補正する。
【００６５】
タイムスレーブ局ＴＳ２では、ＣＷＥＣが同期フレーム受信有効期間開始値（第１設定値）以上となると、ＣＷ同期有効期間タイマ３６３によるＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCW2の計時が行われる。その後、時刻ｔ０からＣＷ伝搬遅延時間ＴｄCW2経過後のＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCW2内に、タイムスレーブ局ＴＳ２でもＣＷ同期フレームを受信するが、このとき行われる処理はタイムスレーブ局ＴＳ１の場合と同様である。
【００６６】
また、タイムスレーブ局ＴＳ２では、ＣＣＷＥＣが同期フレーム受信有効期間開始値（第２設定値）以上となると、ＣＣＷ同期有効期間タイマ３６４によるＣＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCCW2の計時が行われる。そして、時刻ｔ０からＣＣＷ伝搬遅延時間ＴｄCCW2経過後のＣＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCCW2内に、タイムスレーブ局ＴＳ２でＣＣＷ同期フレームを受信すると、ＣＣＷＥＣをリセットし、スレーブクロックカウンタを所定値に補正し、ＣＷＥＣを所定値（第３設定値）に補正する。
【００６７】
タイムスレーブ局ＴＳ１では、ＣＣＷＥＣが同期フレーム受信有効期間開始値（第２設定値）以上となると、ＣＣＷ同期有効期間タイマ３６４によるＣＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCCW1の計時が行われる。その後、時刻ｔ０からＣＷ伝搬遅延時間ＴｄCCW1経過後のＣＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCCW1内に、タイムスレーブ局ＴＳ１でもＣＣＷ同期フレームを受信するが、このとき行われる処理はタイムスレーブ局ＴＳ２でのＣＣＷ同期フレーム受信の場合と同様である。
【００６８】
ここで、全てのタイムスレーブ局ＴＳ１，ＴＳ２は、同期フレーム受信有効期間の開始時刻（第１設定値、第２設定値）と、同期フレーム受信有効期間長と、が同値に設定される。たとえば、図９の例では、タイムスレーブ局ＴＳ１の同期フレーム受信有効期間開始値とタイムスレーブ局ＴＳ２の同期フレーム受信有効期間開始値が等しく設定され、そこから計時される同期フレーム受信有効期間ＰCW1，ＰCCW1，ＰCW2，ＰCCW2も等しく設定される。これによって、タイムスレーブ局ＴＳ１，ＴＳ２に対して同期フレーム受信有効期間の開始時刻と同期フレーム受信有効期間長とを個別に設定する場合に比して、システム設計を単純化することができる。
【００６９】
（２）同期エラー検出処理
図１０は、この実施の形態による同期エラー検出処理のイメージを示す図である。この図でも、横軸方向は時間である。また、ここではタイムマスタ局ＴＭとタイムスレーブ局ＴＳ１の動作について示しているが、他のタイムスレーブ局ＴＳの動作についても同様である。
【００７０】
まず、タイムマスタ局ＴＭでは、時刻ｔ０で同期マスタから同期信号が入力されると、ＣＷ同期フレームＦCW1をＣＷ系送信部から送出し、ＣＣＷ同期フレームＦCCW1をＣＣＷ系送信部から送出する。この処理は、時刻ｔ０から同期ジッタを考慮した所定の期間内に行われる。
【００７１】
一方、タイムスレーブ局ＴＳ１では、ＣＷＥＣが同期フレーム受信有効期間開始値（第１設定値）以上になると、ＣＷ同期有効期間タイマ３６３によるＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCW1の計時が行われる。このＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCW1中の時刻ｔ０からＣＷ伝搬遅延時間ＴｄCW1経過後にＣＷ同期フレームを受信すると、スレーブクロックカウンタとＣＷＥＣがリセットされるとともに、ＣＣＷＥＣは、所定の補正値（第４設定値）に補正される。
【００７２】
その後、タイムスレーブ局ＴＳ１では、ＣＣＷＥＣが同期フレーム受信有効期間開始値（第２設定値）以上になると、ＣＣＷ同期有効期間タイマ３６４によるＣＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCCW1の計時が行われる。しかし、ここでは、ＣＣＷ系通信経路上で、ノイズによってＣＣＷ同期フレームＦCCW1が消失してしまったものとする。つまり、タイムスレーブ局ＴＳ１は、ＣＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCCW1内にＣＣＷ同期フレームＦCCW1を受信しない。
【００７３】
その後、ＣＣＷＥＣがＣＣＷ同期フレーム受信有効期間周期値になると、ＣＣＷ系同期エラー判定部３６６は、未受信エラーカウンタ部３６７にエラー発生の通知Ｎ１を行う。また、ここでは、ＣＣＷ同期フレームＦCCW1がノイズによって消失したとされており、同期フレーム受信有効期間ＰCCW1外でもＣＣＷ同期フレームＦCCW1を受信することはないので、ＣＣＷ系同期エラー判定部３６６は、同期外れエラーカウンタ部３６８へのエラー発生の通知は行わない。
【００７４】
ついで、未受信エラーカウンタ部３６７は、ＣＣＷ系同期エラー判定部３６６からしかエラー発生の通知Ｎ１を受信しないので、未受信エラーカウンタのカウントアップを行わない。また、同期外れエラーカウンタ部３６８も、カウントアップする条件を満たしていないので、同期外れエラーカウンタのカウントアップを行わない。
【００７５】
その後、タイムスレーブ局ＴＳ１では、ＣＷＥＣが同期フレーム受信有効期間開始値（第１設定値）以上となると、ＣＷ同期有効期間タイマ３６３によるＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCW1の計時が行われる。しかし、ここでは、タイムマスタ局ＴＭから送信されるＣＷ同期フレームＦCW2が、ノイズによって消失してしまったものとする。つまり、時刻ｔ２からＣＷ伝搬遅延時間ＴｄCCW1経過後のＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCW1内にＣＷ同期フレームＦCW2を受信しない。
【００７６】
その後、ＣＷＥＣがＣＷ同期フレーム受信有効期間周期値になると、ＣＷ系同期エラー判定部３６５は、未受信エラーカウンタ部３６７にエラー発生の通知Ｎ２を行う。また、ここでは、ＣＣＷ同期フレームＦCCW1がノイズによって消失したとされており、同期フレーム受信有効期間ＰCW1外でもＣＣＷ同期フレームＦCCW1を受信することはないので、ＣＷ系同期エラー判定部３６５は、同期外れエラーカウンタ部３６８へのエラー発生の通知は行わない。
【００７７】
ついで、ＣＣＷＥＣが同期フレーム受信有効期間開始値（第２設定値）になると、ＣＣＷ同期有効期間タイマ３６４によるＣＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCCW1の計時が行われる。ここでも、ＣＣＷ系通信経路上で、ノイズによってＣＣＷ同期フレームＦCCW2が消失してしまったものとするが、この説明は既に行ったので省略する。その結果、ＣＣＷ系同期エラー判定部３６６は、未受信エラーカウンタ部３６７にエラー発生の通知Ｎ３を行う。
【００７８】
その後、ＣＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCCW1の終了時点ｔE1で、未受信エラーカウンタ部３６７は、１つの同期補正周期内にＣＷ系同期エラー判定部３６５とＣＣＷ系同期エラー判定部３６６とから未受信エラーの通知Ｎ２，Ｎ３を受信したので、未受信エラーカウンタのカウントアップを行う。
【００７９】
その後、時刻ｔ４よりも早い時刻ｔ３１で、ＣＷ系通信経路で、ＣＷ同期フレームＦCW3がタイムスレーブ局ＴＳ１で受信されたとする。ここで、時刻ｔ３１は、ＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCW1内ではないとする。そのため、ＣＷ系同期エラー判定部３６５では、ＣＷＥＣがリセットされるタイミングの時刻ｔE2で同期外れエラーの通知Ｎ４が同期外れエラーカウンタ部３６８に対して行われる。そして、同期外れエラーカウンタ部３６８は、同期外れエラーカウンタをカウントアップする。
【００８０】
以上のようにして、未受信エラーのカウントと同期外れエラーのカウントが行われる。そして、未受信エラーカウンタ部３６７のエラーカウント値または同期外れエラーカウンタ部３６８のエラーカウント値が所定値になると、同期システムのアプリケーションに対してエラー発生を通知する。なお、アプリケーションに対してエラー発生を通知する未受信エラーカウンタ部３６７のエラーカウント値は、リング状同期ネットワークシステムを構成するすべてのタイムスレーブ局ＴＳで同一とし、アプリケーションに対してエラー発生を通知する同期外れエラーカウンタ部３６８のエラーカウント値は、リング状同期ネットワークシステムを構成するすべてのタイムスレーブ局ＴＳで同一とすることができる。このようにすることで、リング状同期ネットワークシステムのメンテナンスを簡略化することが可能になる。
【００８１】
ここで、ＣＷ同期フレーム受信有効期間の終了を管理するためにＣＷ同期有効期間タイマをＣＷＥＣとは別に実装する理由およびＣＣＷ同期フレーム受信有効期間の終了を管理するためにＣＣＷ同期有効期間タイマをＣＣＷＥＣとは別に実装する理由について説明する。図１１は、同期有効期間タイマを実装しなかった場合の未受信エラーの誤検出のイメージを示す図である。
【００８２】
この例では、ＣＷ同期フレーム受信有効期間の開始と終了をＣＷＥＣで管理し、ＣＣＷ同期フレーム受信有効期間の開始と終了をＣＣＷＥＣで管理している。具体的には、ＣＷ同期フレーム受信有効期間の開始をＣＷＥＣが同期フレーム受信有効期間開始閾値以上となった場合とし、ＣＷ同期フレーム受信有効期間の終了をＣＷＥＣが同期フレーム受信有効期間終了閾値以上かつ同期フレーム受信有効期間開始閾値未満となった場合とする。また、ＣＷ同期フレーム受信有効期間の開始をＣＣＷＥＣが同期フレーム受信有効期間開始閾値以上となった場合とし、ＣＣＷ同期フレーム受信有効期間の終了をＣＣＷＥＣが同期フレーム受信有効期間終了閾値以上かつ同期フレーム受信有効期間開始閾値未満となった場合とする。
【００８３】
また、ここでは、ＣＷ系通信経路からしか同期フレームを受信しない状態であるとする。すなわち、ＣＣＷ系通信経路では、ＣＣＷ同期フレームがノイズによって消失した状態、あるいは排他型リング状同期ネットワークシステムでＣＣＷ同期フレームが送信されていない状態にあるものとする。
【００８４】
ある時間でＣＣＷＥＣのカウント数がＣＣＷ同期フレーム受信有効期間の開始を行う所定値Ａになると、ＣＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCCW1が開始される。その後に、ＣＷ同期フレームの受信によって、ＣＣＷＥＣのカウント数が所定値Ａ未満に補正されると、この時点でＣＣＷ同期フレーム受信有効期間が終了する。その後、再びＣＣＷＥＣのカウント数が所定値Ａになると、ＣＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCCW1が開始される。そして、所定のカウントがなされた後、ＣＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCCW1が終了する。
【００８５】
上記したように、ＣＣＷ系通信経路にはＣＣＷ同期フレームが流れていない状態にある。そのため、上記各ＣＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCCW1で、ＣＣＷ同期フレームが未受信なので、それぞれのＣＣＷ同期フレーム受信有効期間ＰCCW1の終了時に、未受信エラーの通知Ｎ１１，Ｎ１２が行われる。その結果、未受信エラーカウンタ部３６７では２個の未受信エラーの通知Ｎ１１，Ｎ１２を同一同期期間内に受信したことになり、未受信エラーカウンタがカウントアップされ、未受信エラーを誤検出することになる。
【００８６】
このように短期間のうちに同期フレーム受信有効期間が複数回発生し、各同期フレーム受信有効期間内で同期フレームが未受信となるので、結果的に未受信エラーを誤検出してしまう。そこで、上記した実施の形態のように、ＣＷ同期フレーム受信有効期間の終了を管理するためにＣＷ同期有効期間タイマ３６３を設け、ＣＣＷ同期フレーム受信有効期間の終了を管理するためにＣＣＷ同期有効期間タイマ３６４を設けることで、未受信エラーの誤検出を回避することができる。なお、同時受信型リング状同期ネットワークシステムの場合には、上記したように、ＣＷ系とＣＣＷ系の両方から同期フレームを受信するので、未受信エラーの検出タイミングは、同期フレームの伝搬遅延時間の大きい方の経路の同期有効期間終了タイミングとする。
【００８７】
この実施の形態によれば、トークンパッシング方式または時分割多重通信方式などを用いて、ネットワーク上の各局が１通信周期内に１度ずつ送信を行うリング状同期ネットワークシステムにおいて、通信周期長を同期補正周期長のＮ分の１（Ｎ＝任意の自然数）にした。これによって、ネットワーク上に同期制御に関連しないスレーブ局が存在していても、通信周期長が同期補正周期長に引きずられて長くなることがない。その結果、ネットワーク上のデータ更新間隔を短くすることができ、通信回線使用率を向上させることができるという効果を有する。
【００８８】
また、すべてのタイムスレーブ局ＴＳは、ＣＷＥＣ、ＣＷ同期有効期間タイマ３６３、ＣＣＷＥＣ、ＣＣＷ同期有効期間タイマ３６４をそれぞれ備え、同期フレーム受信有効期間の開始時刻と、同期フレーム受信有効期間長と、を同じ値に設定するようにした。これによって、タイムスレーブ局ＴＳごとに同期フレーム受信有効期間の開始時刻と、同期フレーム受信有効期間長とを設定する必要がなく、同期システムの設計を単純化することができるという効果を有する。
【００８９】
さらに、同期外れエラーカウンタ部３６８と未受信エラーカウンタ部３６７とを設け、タイムマスタ局ＴＭとタイムスレーブ局ＴＳとの間の同期が取れなくなったことを検出し、同期システムのアプリケーションに対してエラーの通知をするようにしたので、同期システムの信頼性を向上させることができるという効果を有する。
【００９０】
また、以上のようにタイムマスタ局ＴＭとタイムスレーブ局ＴＳとを二重リング構成となるように伝送路で接続し、ＣＷ系通信経路ＴＬ１とＣＣＷ系通信経路ＴＬ２のそれぞれで同期を取るようにすることで、信頼性（同期動作継続性）の高いネットワーク同期システムの構築が可能になる。たとえばタイムスレーブ局ＴＳの故障または伝送路の断線などが発生した状態になっても、時計回りと反時計回りの双方に対応することで、システム内のタイムマスタ局ＴＭまたはタイムスレーブ局ＴＳがフレームを受信し、同期動作を継続させることができる。その結果、ネットワークの一部が通信できない状態となっても、たとえば工場の生産ラインの動作を継続させることができるという効果を有する。
【００９１】
さらに、離散周期同期に対応するために同期有効期間の計時カウンタとして、スレーブクロックカウンタとは別に、ＣＷＥＣとＣＣＷＥＣを備えた。排他型リング状同期ネットワークシステムの場合には、上記したように、長時間、ＣＷ系またはＣＣＷ系の一方からのみしか同期フレームを受信しない。そこで、たとえばＣＣＷ系同期フレームしか送信されていない状態で、ＣＣＷ系同期フレームをＣＣＷ系同期有効期間内に受信した場合に予め設定された補正値にＣＷＥＣをセットすることによって、長時間、ＣＷ系同期フレームを受信しなかった場合でもＣＷＥＣによって、正しくＣＷ系同期有効期間の開始時刻を通知することが可能になるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上のように、この発明にかかるリング状同期ネットワークシステムは、通信周期長を同期補正周期長のＮ分の１であるリング状同期ネットワークシステムに有用である。
【符号の説明】
【００９３】
１１  タイムマスタクロック、１２  同期信号入力部、１３  同期エラー検出部、１４  マスタクロックカウンタ補正部、１５，３２  ＣＷ系送信部、１６，３３  ＣＷ系受信部、１７，３４  ＣＣＷ系送信部、１８，３５  ＣＣＷ系受信部、３１  タイムスレーブクロック、３６  同期エラー検出部、３７  スレーブクロックカウンタ補正部、３８  同期信号出力部、３６１  ＣＷＥＣ補正部、３６２  ＣＣＷＥＣ補正部、３６３  ＣＷ同期有効期間タイマ、３６４  ＣＣＷ同期有効期間タイマ、３６５  ＣＷ系同期エラー判定部、３６６  ＣＣＷ系同期エラー判定部、３６７  未受信エラーカウンタ部、３６８  同期外れエラーカウンタ部、ＴＭ  タイムマスタ局、ＴＳ，ＴＳ１〜ＴＳ３  タイムスレーブ局。
【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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