特開 2023-61877 時分割スケジュールの調整方式、通信装置、時分割スケジュールの調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023061877

(43)【公開日】2023-05-02

(54)【発明の名称】時分割スケジュールの調整方式、通信装置、時分割スケジュールの調整方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 7/00 20060101AFI20230425BHJP

【ＦＩ】

H04L7/00 990

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022068625

(22)【出願日】2022-04-19

(31)【優先権主張番号】P 2021171341

(32)【優先日】2021-10-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100210240

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 友幸

(72)【発明者】

【氏名】田島 昌明

【テーマコード（参考）】

5K047

【Ｆターム（参考）】

5K047AA18

5K047BB12

5K047MM53

5K047MM56

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ＴＳＮハブに設定された時分割スケジュールの開始タイミングを調整して同調させ、開始タイミングのバラツキの抑制を図る時分割スケジュールの調整方式・方法及び通信装置を提供する。
【解決手段】ネットワークＮにおいて、ＴＳＮハブ１～５は、「ｇＰＴＰ」時刻同期で使用するタイマー「ＴｏＤ」と時刻同期の影響を受けないカウンタ「ＴＣ」を備えている。ＴＳＮハブ１～５は、ＴＳＮの時分割スケジュールの実行から任意のカウント数を経過した状態の時刻ｔ１をタイマーから取得する。この時刻ｔ１から前記カウント数に応じた時間を逆算して得られた時刻ｔ２＋１秒＝ｔ３と、時分割スケジュールの開始時刻ｔ３とに基づきゲート開始調整時間ｂを算出する。このゲート開始調整時間ｂが事前設定の実行閾値ａより大きければ、次回の時分割スケジュール開始タイミングにおいて、ゲート開始調整時間ｂ分だけ待ってゲート処理を開始する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ネットワーク上の通信装置間で時刻同期させ、
前記各通信装置の対象ポートを通過可能なパケットのレベルごとに設定された時分割スケジュールを調整する方式であって、
前記各通信装置の前記対象ポートには、前記レベル毎の前記時分割スケジュールを一定の周期で動作させるゲートの設定がなされ、
前記ゲートの開閉を時刻同期と同調させた状態で繰り返し実行することで前記時分割スケジュールの開始タイミングの調整時間を算出し、
前記算出された調整時間に応じて前記時分割スケジュールの開始タイミングをオフセットすることを特徴とする時分割スケジュールの調整方式。

【請求項2】

前記各通信装置は、前記時刻同期で使用するタイマーと、前記時刻同期の影響を受けないカウンタとを備え、
前記カウンタが前記スケジュールの実行から任意のカウント数を経過した状態の時刻を前記タイマーから取得し、
前記取得した時刻から前記カウント数に応じた時間を逆算して得られた時刻と、前記スケジュール開始時刻とに基づき前記調整時間を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の時分割スケジュールの調整方式。

【請求項3】

前記カウンタが「０（ｓｅｃ）」のときに前記スケジュールを実行し、
前記スケジュールの実行から前記カウント数の経過後に前記時刻を取得する
ことを特徴とする請求項２記載の時分割スケジュールの調整方式。

【請求項4】

前記調整時間は、
前記逆算で得られた時刻に任意秒数を加算した時刻と、
前記スケジュール開始の時刻と、
の差分を前記スケジュールの周期で除算した剰余である
ことを特徴とする請求項２または３記載の時分割スケジュールの調整方式。

【請求項5】

前記調整時間を事前に設定した実行閾値と比較し、
前記比較の結果に応じて次回の前記スケジュールの開始を前記調整時間分だけ待つ
ことを特徴とする請求項２または３記載の時分割スケジュールの調整方式。

【請求項6】

前記ゲートの設定は、通過させたいパケットの種別と通過時間とがゲート間隔毎に設定され、
前記ゲート間隔群の先頭に補正パケットの期間が追加され、
前記補正パケットを前記通信装置群に転送させることで伝送遅延に応じた補正時間を算出し、
前記算出された補正時間を前記調整時間に用いることを特徴とする請求項１記載の時分割スケジュールの調整方式。

【請求項7】

前記補正パケットは、前記ネットワーク中でサーバの接続を想定するメインの前記通信装置と、
前記ネットワークの末端の前記通信装置と、
から送信される一方、
前記メインと前記末端以外との間に配置される中間の前記通信装置により順次に転送されることを特徴とする請求項６記載の時分割スケジュールの調整方式。

【請求項8】

中間の前記通信装置は、
前記補正パケットを収集されたタイマー時刻と、
前記補正パケットが前記対象ポートに到着して前記タイマー時刻を収集するまでにかかった時間と、
に基づき伝送遅延時間を算出し、
前記伝送遅延時間を前記補正時間として算出することを特徴とする請求項７記載の時分割スケジュールの調整方式。

【請求項9】

ネットワーク上に時刻同期可能に配置され、対象ポートを通過可能なパケットのレベルごとに時分割スケジュールが設定された通信装置であって、
前記対象ポートには、前記レベル毎の前記時分割スケジュールを一定の周期で動作させるゲート開閉の設定がなされ、
前記ゲート開閉の設定を時刻同期と同調させた状態で繰り返し実行することで前記時分割スケジュールの開始タイミングの調整時間を算出し、
前記算出された調整時間に応じて前記時分割スケジュールの開始タイミングをオフセットすることを特徴とする通信装置。

【請求項10】

前記時刻同期で使用するタイマーと、前記時刻同期の影響を受けないカウンタとを備え、
前記カウンタが前記スケジュールの実行から任意のカウント数を経過した状態の時刻を前記タイマーから取得し、
前記取得した時刻から前記カウント数に応じた時間を逆算して得られた時刻と、前記スケジュール開始時刻とに基づき前記調整時間を算出する
ことを特徴とする請求項９記載の通信装置。

【請求項11】

前記ゲート開閉の設定においては、通過させたいパケットの種別と通過時間とがゲート間隔毎に設定され、
前記ゲート間隔群の先頭に補正パケットの期間が追加され、
前記補正パケットを前記通信装置群に転送させることで伝送遅延に応じた補正時間を算出し、
前記算出された補正時間を前記調整時間に用いることを特徴とする請求項９記載の通信装置。

【請求項12】

ネットワーク上の通信装置間で時刻同期させ、
前記各通信装置の対象ポートには、通過可能なパケットのレベル毎の前記時分割スケジュールを一定の周期で動作させるゲート開閉の設定がなされ、前記時分割スケジュールを調整する方法であって、
前記ゲート開閉の設定を時刻同期と同調させた状態で繰り返し実行することで前記時分割スケジュールの開始タイミングの調整時間を算出するステップと、
前記算出された調整時間に応じて前記時分割スケジュールの開始タイミングをオフセットするステップと、
を有することを特徴とする時分割スケジュールの調整方法。

【請求項13】

前記各通信装置は、前記時刻同期で使用するタイマーと、前記時刻同期の影響を受けないカウンタとを備え、
前記カウンタが前記スケジュールの実行から任意のカウント数を経過した状態の時刻を前記タイマーから取得するステップと、
前記取得した時刻から前記カウント数に応じた時間を逆算して得られた時刻と、前記スケジュール開始時刻とに基づき前記調整時間を算出するステップと、
を有することを特徴とする請求項１２記載の時分割スケジュールの調整方法。

【請求項14】

前記ゲート開閉の設定において、
通過させたいパケットの種別と通過時間とがゲート間隔毎に設定され、
前記ゲート間隔群の先頭に補正パケットの期間が追加され、
前記補正パケットを前記通信装置群に転送させることで伝送遅延に応じた補正時間を算出し、
前記算出された補正時間を前記調整時間に用いることを特徴とする請求項１２記載の時分割スケジュールの調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＴＳＮ（Ｔｉｍｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）により時分割されたネットワークのスケジュールを調整する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１および非特許文献１に記載されたＴＳＮは、標準のイーサネット（登録商標）を拡張する産業用ネットワークとＩＴネットワークとを相互運用するネットとワーク技術であって、「ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ」や「ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖ」など複数の規格から構成されている。

【0003】

（１）ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ
「ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ」規格は「ｇＰＴＰ」と略称される。この「ｇＰＴＰ」機能による時刻同期パケットはＬ２層で、かつ「ＰｔｏＰ（隣接する機器同士）」透過機能のみしか使用することができない点で通常のＰＴＰ時刻同期パケットと相違する。

【0004】

（２）ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖ
「ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖ」の時刻対応スケジューラは、イーサネットネットワーク上の通信を固定長に分割し、時間サイクルを繰り返す。これらのサイクル内で８個のイーサネット優先順位のうち１つまたは複数に割り当てるタイムスライスを構成する（「トラフィックスケジューリング」機能）。

【0005】

これにより伝送保障が必要で中断できないトラフィッククラスのイーサネット伝送媒体に対して限られた時間内で排他的な使用を許可することが可能となる。これは基本的な概念を時分割多元接続（ＴＤＭＡ）であり、特定の期間に仮想通信チャンネルを確立することによりタイムクリティカルな通信を重要でないバックグランドトラフィックから分離することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２０－１０７９４３

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】“ＩＴとＯＴネットワークを融合する「ＴＳＮ」の概要と実装”,[ｏｎｌｉｎｅ],令和３年３月３日検索,インターネット＜ＵＲＬ：http:ednjapan.com/edn/arrticies/1803/23/news014.html＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

前述したＴＳＮの「ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖ」のトラフィックスケジューリング機能によるトラフィックシーピングをネットワーク上の各通信装置で同時に使用したい場合が少なくない。

【0009】

この場合には、ＴＳＮの「ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ（ｇＰＴＰ）」を使用して各通信装置間で時刻同期した後、同一時刻に「ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖ」のトラフィックシーピングを使って各通信装置の対象ポートにゲートを設定する。

【0010】

すなわち、各通信装置の対象ポートに「ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖ」を使用して通過可能なパケットのレベルを設定し、そのレベル毎に時分割スケジュールを組み、その時分割されたスケジュールを一定の周期で動作させるゲート開閉の設定（以下、ゲート設定とする。）を行う。

【0011】

その後、時間の経過とともに各通信装置間は水晶精度の違いなどにより設定したゲートや時刻にずれが発生するものの、各通信装置の時刻は「ｇＰＴＰ」の時刻同期処理により一定周期で補正される。

【0012】

このとき時刻同期処理に合わせて一定の時刻でゲートも再設定すればよいが、各通信装置間で同一時刻を使って動作させるためには対象時刻の検出と該検出後のゲート再設定が必要となる。そのため、通信装置のＣＰＵ性能や処理状況への依存度が大きく、通信装置間で無視できないバラツキが発生するおそれがある。これでは通信装置間のゲート開始タイミングの精度に悪影響を与えるおそれがある。

【0013】

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、ネットワーク上の各通信装置に設定された時分割スケジュールの開始タイミング（ゲート開閉のタイミング）を同調させ、その開始タイミングのバラツキを抑えることを解決課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0014】

（１）本発明の一態様は、ネットワーク上の通信装置間で時刻同期させ、
前記各通信装置の対象ポートを通過可能なパケットのレベルごとに設定された時分割スケジュールを調整する方式であって、
前記各通信装置の前記対象ポートには、前記レベル毎の前記時分割スケジュールを一定の周期で動作させるゲートの設定がなされ、
前記ゲートの開閉を時刻同期と同調させた状態で繰り返し実行することで前記時分割スケジュールの開始タイミングの調整時間を算出し、
前記算出された調整時間に応じて前記時分割スケジュールの開始タイミングをオフセットすることを特徴としている。

【0015】

（２）本発明の他の態様は、ネットワーク上に時刻同期可能に配置され、対象ポートを通過可能なパケットのレベルごとに時分割スケジュールが設定された通信装置であって、
前記対象ポートには、前記レベル毎の前記時分割スケジュールを一定の周期で動作させるゲート開閉の設定がなされ、
前記ゲート開閉の設定を時刻同期と同調させた状態で繰り返し実行することで前記時分割スケジュールの開始タイミングの調整時間を算出し、
前記算出された調整時間に応じて前記時分割スケジュールの開始タイミングをオフセットすることを特徴としている。

【0016】

（３）本発明のさらに他の態様は、ネットワーク上の通信装置間で時刻同期させ、
前記各通信装置の対象ポートには、通過可能なパケットのレベル毎の前記時分割スケジュールを一定の周期で動作させるゲート開閉の設定がなされ、前記時分割スケジュールを調整する方法であって、
前記ゲート開閉の設定を時刻同期と同調させた状態で繰り返し実行することで前記時分割スケジュールの開始タイミングの調整時間を算出するステップと、
前記算出された調整時間に応じて前記時分割スケジュールの開始タイミングをオフセットするステップと、を有することを特徴としている。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、ネットワーク上の各通信装置に設定された時分割スケジュールの開始タイミングを同調させ、その開始タイミングのバラツキを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施例１のネットワーク例を示す構成図。

【図2】同 各ＴＳＮハブのゲート設定を示すフロー図。

【図3】図２中のＳ０４～Ｓ０７の詳細を示すシーケンス図。

【図4】（ａ）は実施例１の動作処理を示すＳ０４～Ｓ０７を示すシーケンス図、（ｂ）は同Ｓ０８，Ｓ０９を示す説明図。

【図5】実施例２のネットワーク例を示す構成図。

【図6】実施例１の時分割スケジュールによるゲート開閉例の概要図。

【図7】特許文献１における時刻同期とゲートとの同調を示すシーケンス図。

【図8】実施例２の時分割スケジュールによるゲート開閉例を示す概要図。

【図9】同 時刻同期とゲートとの同調を示すシーケンス図。

【図10】同 他のネットワーク図。

【図11】エッジ側補正パケットによるエッジ側ポートのゲート補正を示す説明図。

【図12】メイン側補正パケットによるメイン側ポートのゲート補正を示す説明図。

【図13】実施例２のゲート補正の全体処理を示すフローチャート。

【図14】図１３中のＳ２７の詳細を示すフローチャート。

【図15】図１３中のＳ２４の詳細を示すフローチャート。

【図16】図１３中のＳ２６の詳細を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態に係る時分割スケジュールの調整方式（調整方法）を説明する。ここでは本発明の適用された通信装置の一例として、ＴＳＮに対応したレイヤ２（Ｌ２）のスイッチングハブ（以下、ＴＳＮハブと呼ぶ。）を用いる。

【0020】

ＴＳＮハブは、「ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ」の「ｇＰＴＰ」機能と、「ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖ」のトラフィックスケジューリング機能とを搭載している。これによりＴＳＮハブ間で時刻同期し、また時分割スケジュールを組んで優先パケットを遅滞なく送信することができる。

【0021】

すなわち、ネットワーク上に配置されたＴＮＳハブ間が「ｇＰＴＰ」機能で時刻同期されていることを前提とし、時刻同期を使用した高精度のゲート設定を可能にしている。以下、実施例１，２に基づき詳細を説明する。

【実施例0022】

図１～図４に基づき実施例１を説明する。ＴＳＮハブは、バス型・リング型やさらに複雑なネットワークに接続された状態で使用することができる。本実施例では、一例として図１に示すネットワークＮを想定する。

【0023】

ネットワークＮは、ＴＳＮハブ１～５により構成されている。ここではＴＳＮハブ１～５は「ｇＰＴＰ」機能により時刻同期が可能であって、時分割スケジュールの必要な「ｇＰＴＰ」ポート１ａ～５ｂについてトラフィックスケジューリング機能によりパケットの送信方向Ａ～Ｄ毎にゲートが設定されている。

【0024】

例えばＴＳＮハブ１，３は、送信方向Ａの送信パケットに対して「ｇＰＴＰ」ポート１ａ，３ａにゲートが設定され、送信方向Ｂの送信パケットに対して「ｇＰＴＰ」ポート１ｂ，３ｂにゲートが設定されている。

【0025】

ＴＳＮハブ４，５は、送信方向Ｃの送信パケットに対して「ｇＰＴＰ」ポート４ａ，５ａにゲートが設定され、送信方向Ｄの送信パケットに対して「ｇＰＴＰ」ポート４ｂ，５ｂにゲートが設定されている。

【0026】

ＴＳＮハブ２は、送信方向Ａの送信パケットに対して「ｇＰＴＰ」ポート２ａにゲートが設定され、送信方向Ｂの送信パケットに対して「ｇＰＴＰ」ポート２ｂにゲートが設定され、送信方向Ｃの送信パケットに対して「ｇＰＴＰ」ポート２ｃにゲートが設定され、送信方向Ｄの送信パケットに対して「ｇＰＴＰ」ポート２ｄにゲートが設定されている。

【0027】

このようなＴＳＮハブ１～５の内部では、「ｇＰＴＰ」時刻同期で使用するタイマー（ｎｓｅｃまで表現可能）と、１カウントあたり「ｎｓｅｃ（周期）」オーダーのカウンタを備えている。このタイマーとカウンタとを用いてゲート開始調整時間を算出し、算出されたゲート開始調整時間に基づき次のゲートの開始タイミング（時分割スケジュールの動作周期の開始タイミング）を設定する。以下、タイマーを「ＴｏＤ」と示し、カウンタを「ＴＣ」と示し、ゲート設定の詳細を説明する。

【0028】

≪ゲート設定の処理内容≫
図２および図３に基づきＴＳＮハブ１～５におけるゲート設定の処理ステップ（Ｓ０１～Ｓ０９）を説明する。ここではＴＳＮハブ１～５は、「ｇＰＴＰ」機能とトラフィックスケジューリング機能とが正常に動作している状態とする。

【0029】

Ｓ０１：処理が開始されるとＴＳＮハブ１～５は、自身のポート状態を調べてゲート設定が必要なポートの情報を取得する。例えばＴＳＮハブ２であれば「ｇＰＴＰ」ポート２ａ～２ｄの情報を取得する。

【0030】

Ｓ０２：Ｓ０１で取得したポート情報に基づきゲート設定の対象ポートを選出する。例えばＴＳＮハブ２については、「ｇＰＴＰ」ポート２ａ→２ｄの順に選出される。

【0031】

Ｓ０３：Ｓ０２で選出されたすべての対象ポート（例えばＴＳＮハブ２であれば「ｇＰＴＰ」ポート２ａ～２ｄ）についてゲート設定が完了しているか否かを確認する。確認の結果、完了していれば処理を終了する一方、完了していなければＳ０４に進む。

【0032】

Ｓ０４：ゲート処理（ゲート開閉）の開始タイミングを計るため、「ｇＰＴＰ」機能による時刻同期の影響を受けない「ＴＣ」により周期測定を行う。

【0033】

ここでは図３に示すように、「ＴＣ」の周期測定が「０（ｎｓｅｃ）」のとき、即ち「ＴＣ０（ｎｓｅｃ）」のときにゲート処理を開始する（ゲートを開始する。）。例えばＴＳＮハブ２の「ｇＰＴＰ」ポート２ａが対象ポートであれば、「ＴＣ０（ｎｓｅｃ）」のときに前記ポート２ａのゲート処理を開始する。

【0034】

Ｓ０５：「ＴＣ」が「任意のカウント数×Ｔ（ｎｓｅｃ）」を経過した状態、即ち「ＴＣ１＝Ｔ（ｎｓｅｃ）」後、「ｇＰＴＰ」時刻同期している「ＴｏＤ」の時刻「ｔ１＝ＨＨ：ＭＭ：ＳＳ．ｚｚｚｚｚｚｚｚｚ」を収集する（図３参照）。

【0035】

Ｓ０６：Ｓ０５で収集した時刻「ｔ１」からＳ０４のゲート開始時、即ち「ＴＣ０（ｎｓｅｃ」のときの「ＴｏＤ」の時刻「ｔ２」を逆算する。

【0036】

図３に基づき詳細を説明すれば、まずＴＣ間の差を算出するため、「ＴＣ１－ＴＣ０」の演算を実行する（Ｓ０６－１）。つぎにＳ０５で収集した「ｔ１」からＳ０６－１の演算結果を減算し（Ｓ０６－２）、時刻「ｔ２＝ＨＨ：ＭＭ：ＳＳ．ｙｙｙｙｙｙｙｙｙ」を算出（推定）する。

【0037】

Ｓ０７：Ｓ０６－１で算出した時刻「ｔ２」に基づきゲート開始調整時間を算出する。このとき時刻「ｔ３」を式（１）のとおりに定義する。
式（１）：時刻「ｔ３」＝ゲート開始（ゲート開閉の開始）の時刻「ｔ２」＋１秒＝ＨＨ：ＭＭ：ＳＳ＋１．０００００００００
そして、時刻「ｔ３」から時刻「ｔ２」を減算することで両者「ｔ２」・「ｔ３」間のズレ、即ち「差分ｄａｔａ（ｎｓｅｃ）」を求める（Ｓ０７－１）。また、「差分ｄａｔａ（ｎｓｅｃ）」をゲート周期（１ｍｓｅｃ）で除算し、剰余（余り）を求める（Ｓ０７－２）。この剰余をゲート開始調整時間ｂ（ｎｓｅｃ）とする。

【0038】

Ｓ０８：Ｓ０７のゲート開始調整時間ｂ（ｎｓｅｃ）を事前に設定した実行閾値ａ（ｎｓｅｃ）と比較する。比較の結果、ゲート開始調整時間ｂ（ｎｓｅｃ）が大きければＳ０９に進む一方、そうでなければ処理を終了する。

【0039】

Ｓ０９：次回のゲート開始のタイミングにおいて、ゲート開始調整時間ｂ（ｎｓｅｃ）分だけ待ってゲート処理を開始する設定に調整する。ここではゲートは、ゲート開始調整時間ｂ（ｎｓｅｃ）を設定する機能を備えているものとし、その設定後に処理を終了する。

【0040】

≪動作処理例≫
図４に基づき動作処理例を説明する。ここでは「ＴＣ」として１２５ＭＨＺの３２ビットカウンタ[１カウント＝８ｎｓｅｃ（１０００００００００/１２５００００００）]を使用し、前述と同じくゲート周期は「１ｍｓｅｃ」とする。

【0041】

（１）Ｓ０４～Ｓ０７
図４（ａ）に基づきＳ０４～Ｓ０７の動作処理例を説明する。ここではＳ０４のゲート開始を「ＴＣ０＝５ カウントＸ ８ｎｓｅｃ＝４０（ｎｓｅｃ）」のときに行っている。

【0042】

また、「ＴＣ１＝１２５５ カウントＸ ８ｎｓｅｃ＝１００４０（ｎｓｅｃ）」のときに、Ｓ０５の「時刻ｔ１＝１０：２０：３０．７５９００４５６０」を収集している。

【0043】

ゲート開始調整時間ｂ（ｎｓｅｃ）の算出（Ｓ０７）にあたって、事前にＳ０６の時刻「ｔ２」が逆算される。すなわち、ＴＣの差「１００４０－４０＝１００００ｎｓｅｃ」が算出される（Ｓ０６－１）。また、Ｓ０５の「時刻ｔ１＝１０：２０：３０．７５９００４５６０」からＴＣの差「１００００ｎｓｅｃ」を減算し、「時刻ｔ２＝１０：２０：３０：７５８９９４５６０」が算出される（Ｓ０６－２）。

【0044】

その後、「時刻ｔ２＝１０：２０：３０：７５８９９４５６０」に基づきゲート開始調整時間ｂ（ｎｓｅｃ）を算出する。このとき式（１）に従って時刻「ｔ３＝１０：２０：３１．００００００００」と定義される。また、図４（ａ）中の式（２）に示すように、「差分ｄａｔａ（ｎｓｅｃ）＝２４１００５４４０（ｎｓｅｃ）」が算出される（Ｓ０７－１）。

【0045】

ここで算出された「差分ｄａｔａ（ｎｓｅｃ）」は、図４（ａ）中の式（３）に示すように、ゲート周期（１ｍｓｅｃ＝１００００００ｎｓｅｃ）で除算される。その際の剰余から「ゲート開始調整時間ｂ（ｎｓｅｃ）＝５４４０（ｎｓｅｃ）」が算出される（Ｓ０７－２）。

【0046】

（２）Ｓ０８，Ｓ０９
図４（ｂ）に基づきＳ０８，Ｓ０９の動作処理例を説明する。ここでは算出されたゲート開始調整時間ｂ「５４４０（ｎｓｅｃ）」を実行閾値ａ（ｎｓｅｃ）と比較する（Ｓ０８）。

【0047】

このとき矢印Ｐに示すように、「実行閾値ａ（ｎｓｅｃ）＝１００００（ｎｓｅｃ）」であれば、ゲート開始調整は行われない。一方、矢印Ｑに示すように、「実行閾値ａ（ｎｓｅｃ）＝５０００（ｎｓｅｃ）」であれば、Ｓ０９に示すように、次回ゲート開始タイミングにおいてゲート開始調整時間「５４４０（ｎｓｅｃ）」だけ待ってゲート処理の開始を実行する。これにより以下の効果Ａ～Ｃが得られる。

【0048】

Ａ：ＴＳＮハブ１～５に設定されたゲートの開始タイミングが、Ｓ０９に示すように、事前にゲート開始調整時間ｂ（ｎｓｅｃ）に応じて調整される。これによりＴＳＮハブ１～５間のゲート開始時を同調させ、そのバラツキを抑制することが可能となる。

【0049】

この場合、前述のように「ｇＰＴＰ」の時刻同期で使用しているＴｏＤ時刻を取得する処理にはＣＰＵ負荷が加わるが、その処理はＳ０５だけとし、その他のカウントに「ＴＣ」を使用することでＣＰＵ負荷を低減している。この点で時刻同期の精度への影響を減らし、時刻同期の精度向上を図っている。

【0050】

Ｂ：ゲート開始調整時間ｂ（ｎｓｅｃ）は、Ｓ０８に示すように、実行閾値ａ（ｎｓｅｃ）よりも大きい場合にゲート処理の開始タイミングの調整に用いられる。このようにゲート開始調整時間ｂ（ｎｓｅｃ）に実行閾値ａ（ｎｓｅｃ）を設けることで想定した精度以上のＴＳＮハブ１～５間のゲート処理の同調が可能となる。

【0051】

Ｃ：特許文献１は、時分割スケジュールをＴＳＮハブ間の距離に応じてオフセットさせて調整している。ここではネットワークの末端のＴＳＮハブから調査パケットを送信し、他のＴＳＮハブの調査パケットの受信タイミングに応じてオフセットの値を調整している。

【0052】

したがって、特許文献１のオフセット値をゲート開始調整時間ｂ（ｎｓｅｃ）に適用することにより、さらにＴＳＮハブ間のパケットの遅延分を考慮したゲート設定が可能となる。

【実施例0053】

図５～図１６に基づき実施例２を説明する。本実施例は、ＴＳＮハブの「ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ」を使って、ＴＳＮハブ間の「ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖ」を高精度で同調させ、さらにＴＳＮハブを介したサーバ・クライアント装置間の距離による遅延分の補正を「ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖ」に対して施す。

【0054】

ＴＳＮハブは、前述のように「ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ（時刻同期）」と「ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖ（時分割スケジュール）」の機能を持つ。例えば図５に示すネットワーク例を想定する。

【0055】

図５中の１～３はＴＳＮハブ（以下、ハブ１～３とする。）を示し、ハブ１～３を介してサーバと端末装置とが接続されている。また、図５中では1台の端末装置のみが表されているが複数台の端末装置を接続されてもよく、サーバからの要求に対して端末装置からサーバへ定期的に情報（状態・音声・画像など）が転送されるものとする。この端末装置から送信される情報には、欠落が許されない重要な情報から状況に応じて欠落を問題としない画像情報なども含まれる。

【0056】

従来は、各ハブ１～３が時刻同期により同じタイミングで時分割すると、図７に示すように、ＴＳＮハブ１から送信したパケットがＴＳＮハブ２，３に到達するまでに伝送遅延により遅れて届く。これによりゲート開閉のタイミングが合わずにパケットが想定よりずれて送信され、最悪の場合にはパケットが欠落するおそれがある。

【0057】

そこで、特許文献１において、時分割によるスケジュールを伝送遅延分だけオフセットする方法が提案されている。このオフセットによれば、伝送遅延だけ遅れたタイミングでゲート開閉させることで長距離のシステムでＴＳＮを動作させることが可能となる。

【0058】

ただし、ＳＴＰ（Ｓｐａｎｎｉｎｇ Ｔｒｅｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＲＳＴＰ（Ｒａｐｉｄ Ｓｐａｎｎｉｎｇ Ｔｒｅｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などの機能によりネットワーク形状または経路が変化すると、伝送遅延も変化するため、オフセットの値も変更しなければならない。

【0059】

ところが、伝送遅延の時刻同期パケットが往復しているため、オフセットの値の計算に時間を要し、処理が遅延するおそれがある。この点を解決すべく本実施例は、時分割スケジュールのオフセット値を簡単に取得可能な手法を提案する。

【0060】

≪動作・処理の内容≫
図５～図８に基づき本実施例の動作・処理を説明する。ここではサーバなどが接続されるＴＳＮハブをメインハブと呼び、ネットワークの末端のＴＳＮハブをエッジハブと呼ぶ。図５のネットワーク構成によれば、ハブ１がメインハブを示し、ハブ３がエッジハブを示している。

【0061】

（１）基本的な考え方
図６は、各ハブ１～３のＴＳＮが有効なポート（実施例１の「ｇＰＴＰ」ポートと同義：以下、ＴＳＮポートとする。）に設定される時分割スケジュールのゲート設定（ゲート開閉の設定例）を示し、間隔Ａ～Ｅ毎に通過させたいパケットの種別と通過時間とが設定されている。実施例１では、前記ゲート設定を時刻同期と同調させた状態で繰り返し実行している。

【0062】

図６で表現されているようにハブ１～３は、時刻同期の機能および時刻同期とゲートとを同調させる機能を有し、ハブ１～ハブ３のゲートはＴＳＮポートに設定されたネットワークの幹線となる。ゲート開閉はパケット送信により行われ、図７に示すように、ハブ１からハブ３のパケット送信にはゲート１，３が使用され、ハブ３からハブ１のパケット送信にはゲート２，４が使用される。

【0063】

このとき時刻同期により同じタイミングで各ゲートが開閉すると伝送距離によりパケットが遅れて届くため、時分割スケジュールが守れないおそれがある。例えば図７では、ハブ１からハブ３へのパケット送信した場合に時刻Ｂ，Ｃに伝送遅延が生じている。

【0064】

前述のように特許文献１では、かかる伝送遅延を考慮して時分割スケジュールをオフセットしている。この方式は長距離のシステムの伝送遅延に応じた動作を可能にしているものの、ネットワーク形状または経路が変化したときにはオフセットを短時間に算出できない場合がある。

【0065】

そこで、本実施例では、図８に示すように、ゲート設定の先頭に補正パケットの期間を追加し、補正パケットの通過時間に応じて時分割スケジュールをオフセットする。この補正パケットは、メインハブ（ハブ１）とエッジハブ（ハブ３）において、時分割スケジュールの補正パケットの期間中だけゲート開となって送信される。

【0066】

その結果、補正パケットは時刻同期と時分割スケジュールに従ったタイミングでハブ１，３から送信される。一方、中間のハブ２は、パケットを常時転送可能なため、補正パケットについても単純な転送処理を実行する。なお、図８中のゲート間隔Ｓには、１パケット（補正パケット）だけ通過させる設定が施されている。

【0067】

このときネットワーク形状または経路が変化しても時刻同期は維持される一方、伝送経路により伝送遅延時間は変化する。そのため、ハブ２は、補正パケットを従来と異なるポートから受信することとなり、その受信タイミングを取得できれば伝送遅延を算出して新たなオフセットを適用することが可能となる。

【0068】

この点で特許文献１のように時刻同期によるパケットの往復を待つ必要が無く、ネットワーク形状または経路が変化してもオフセットを短時間に算出することができる。

【0069】

そして、メインハブ（ハブ１）から送信された補正パケットは、エッジハブ（ハブ３）まで到達して転送が終了する。一方、エッジハブ（ハブ３）から送信された補正パケットは、メインハブ（ハブ１）に到達すればアクセスリストなどの機能によりそこで終了される。このときネットワーク形状などによってはエッジハブが複数存在する場合があり、かかる場合にはメインハブに複数の補正パケットが合流する。

【0070】

（２）動作処理例
図９に基づき動作処理例を説明する。ここでは図５に示すように、ハブ１～３がＴＳＮポートで接続され、メインハブのハブ１が時刻同期のグランドマスター（ＧＭ）に該当し、ハブ２，３はハブ１に同期するスレーブに該当する。したがって、ハブ２，３のタイマー時刻（ＴｏＤ時刻）は、時刻同期によりハブ１のＴｏＤ時刻に一致する。

【0071】

Ｓ１１：まず、ハブ１は自身のＴＳＮポートからＴｏＤ時刻（ＸＸ時ＺＺ分００．０００００００００秒）に補正パケットの期間をゲート開として、補正パケット（１５８１ｂｙｔｅ）をハブ３に送信する。

【0072】

ここではハブ１のゲート機能により「００．０００００００００秒」の送信時間と判定可能なものとし、ハブ１から送信された補正パケットを補正パケット１と呼び、補正パケット１を送信したＴｏＤ時刻をＴｏＤ時刻Ａと呼び、補正パケット１はＴｏＤ時刻Ａを含めて送信される。なお、補正パケットのサイズは、「１５８１ｂｙｔｅ」に限定されず、他のサイズでもよいものとする。

【0073】

Ｓ１２，Ｓ１３：ハブ１の送信した補正パケット１は、ハブ２が受信してハブ３に転送する（Ｓ１２）。すなわち、ハブ２の補正パケットの期間は常時ゲート開なため、ストアアンドファーワードにより転送される。

【0074】

このときハブ２は補正パケット１を受信したタイミングを取得できるので、ハブ２のタイマー時刻（ＴｏＤ時刻）との差分から伝送遅延を取得してオフセット値に用いることができる。

【0075】

ここではハブ２で収集された補正パケット１を受信したＴｏＤ時刻をＴｏＤ時刻Ｂ（ＸＸ時ＺＺ分００．００００ｙｙｙｙｙ秒）とする一方、ハブ２のＴＳＮポートに補正パケット１が到着してＴｏＤ時刻Ｂを収集するまでにかかった時間を「ｔ１」とする。

【0076】

この場合、ハブ１からハブ２までの通過時間Ｂは、図９中の式（４）に示すように、ＴｏＤ時刻ＢからＴｏＤ時刻Ａおよび「ｔ１」を減算した時間となる。式（４）により算出される通過時間Ｂは、ハブ１からハブ２までのパケットの遅延時間と等しくなるので、通過時間Ｂを次のハブ２のＴｏＤ時刻とゲート３（エッジ側ポート）との同調時にゲート補正時間として加算する（Ｓ１３）。これにより正確なゲート設定が可能となる。

【0077】

その後、補正パケット１は、ハブ３により受信される。ハブ３はエッジハブなので伝送遅延を算出する必要はない。

【0078】

Ｓ１４～Ｓ１６：つぎにハブ３は自身のＴＳＮポートからＴｏＤ時刻（ＸＸ時ＺＺ分００．００ａ００００００秒）に補正パケットの期間をゲート開として、補正パケット（１５８１ｂｙｔｅ）をハブ１に送信する（Ｓ１４）。

【0079】

ここではハブ３のゲート機能により「００．００００００００秒」の送信時間と判定可能なものとし、ハブ３から送信された補正パケットを補正パケット２と呼び、補正パケット２を送信したＴｏＤ時刻をＴｏＤ時刻Ｃと呼び、補正パケット２はＴｏＤ時刻Ｃを含めて送信される。

【0080】

ハブＣの送信した補正パケット２は、ハブ２が受信してハブ１に転送し（Ｓ１５）、Ｓ１３と同様な処理が実行される。ここではハブ２で収集された補正パケット２を受信したＴｏＤ時刻をＴｏＤ時刻Ｂ´（ＸＸ時ＺＺ分００．００ａ０ｚｚｚｚｚ秒）とする一方、ハブ２のＴＳＮポートに補正パケット２が到着してＴｏＤ時刻Ｂ´を収集するまでにかかった時間を「ｔ２」とする。

【0081】

この場合、ハブ３からハブ２までの通過時間Ｂ´を図９中の式（５）により算出し、通過時間Ｂ´を次のハブ２のＴｏＤ時刻とゲート２（メイン側ポート）の同調時にゲート補正時間として加算する（Ｓ１６）。

【0082】

（４）他の動作処理例
図１０～図１２に基づき他の動作処理例を説明する。図１０は他のネットワーク構成例を示している。ここではハブ１がメインハブに該当し、ハブ５，７，８がエッジハブに該当し、ゲート２，４，６，８，９，１０，１２がメイン側ポートのゲートを示し、ゲート１，３，５，７，１１がエッジ側ポートのゲートを示している。

【0083】

ハブ１は、図１１に示すように、エッジ側補正パケット（前述の補正パケット１に相当）をハブ５，７，８に送信する。このエッジ側補正パケットは、ハブ２～４，６により順次転送される。このときゲート１，３，５，７，１１にハブ２～４，６の通過時間が加算され、エッジ側ポートのゲート補正が施される。

【0084】

一方、ハブ５，７，８は、図１２に示すように、メイン側補正パケット（前述の補正パケット２に相当）をハブ１に送信する。このメイン側補正パケットは、ハブ２～４，６により順次転送される。

【0085】

このときハブ２はハブ３，６のメイン側ゲート４，１０の補正が重複し、ハブ４はハブ５，７のメイン側ゲート８，９の補正が重複する。このようにメイン側ポートのゲート補正の経路が重複する場合には、通過時間の長い方の時間をオフセット値として採用する。

【0086】

≪詳細な処理内容≫
図１３に基づきゲート補正の詳細な処理内容を説明する。ここでは事前に以下のデータをコマンドにより入力し、ゲート補正情報ファイルに書き込んでおくものとする。
・エッジ遅延番号
・メインフラグ
・エッジフラグ
・ＴＳＮを動作させるＴＳＮポートの番号（以下、ＴＳＮポート番号とする。）
Ｓ２１：処理の開始時にゲート補正情報ファイルを読み込む。これによりエッジ遅延番号・メインフラグ・エッジフラグ・ＴＳＮポート番号が内部データとしてＴＳＮハブにセットされる。なお、メインフラグはメインハブにセットされる一方、エッジフラグはエッジハブにセットされるものとする。

【0087】

Ｓ２２～Ｓ２７：ＴＳＮポートについてゲート補正パケット用のゲートを設定する（Ｓ２２）。その後にエッジ側補正パケットを受信したか否かを確認する（Ｓ２３）。確認の結果、エッジ側補正パケットを受信していればＳ２４のエッジ側補正パケット受信時処理に進む。

【0088】

受信していなければＳ２５に進む。Ｓ２５では、メイン側補正パケットを受信したか否かを確認する。確認の結果、メイン側補正パケットを受信していれば、Ｓ２６のメイン側補正パケット受信時処理に進む。一方、受信していなければ、Ｓ２７のゲート補正パケット送信時処理に進む。

【0089】

（１）ゲート補正パケット送信時処理の詳細
図１４に基づきＳ２７のゲート補正パケット送信時処理の詳細を説明する。ここではメインハブとエッジハブとで処理内容が相違する。

【0090】

Ｓ３１：処理が開始されると、自身がメインハブか否かが確認される。この確認はメインフラグのセットの有無により行われ、メインフラグがセットされていればメインフラグに該当し、Ｓ３２以降の処理に進む。一方、メインフラグがセットされていなければ、メインハブに該当しなく、Ｓ３６以降の処理に進む。

【0091】

Ｓ３２～Ｓ３５：タイマーから時刻同期の時刻（ＴｏＤ時刻）を取得する（Ｓ３２）。ここで取得したＴｏＤ時刻から次の１秒までの残り時間を算出し（Ｓ３３）、算出された残り時間がゲート周期以下か否かを確認する（Ｓ３４）。

【0092】

確認の結果、ゲート周期以下でなければ処理を終了する。一方、ゲート周期以下であれば、Ｓ２１で読み込まれたＴＳＮポート番号のＴＳＮポートからエッジ側補正パケットを送信し（Ｓ３５）、処理を終了する。

【0093】

Ｓ３６：自身がエッジハブか否かが確認される。この確認はエッジフラグのセットの有無により行われ、エッジフラグがセットされていなければ処理を終了する一方、セットされていればＳ３７以降の処理に進む。

【0094】

Ｓ３７～Ｓ４２：メイン側補正パケットを受信済みか否かが確認される（Ｓ３７）。この確認は、メイン側補正パケットの受信済みフラグが立っているか否かによって確認される（Ｓ３８）。この受信済みフラグが立っていなければメイン側補正パケットの未受信なため、処理を終了する。一方、前記受信済みフラグが立っていれば、メイン側補正パケットを受信済みなため、Ｓ３９に進む。

【0095】

Ｓ３９では、エッジ側補正パケットの衝突を避けるためエッジ遅延時間（エッジ遅延番号×ゲート周期）が待ちタイマーにセットされる。その後、Ｓ３９でセットされた遅延時間が経過したか否かが確認される（Ｓ４０）。

【0096】

確認の結果、時間が経過していなければ処理を終了する一方、経過していればＳ２１で読み込まれたＴＳＮポート番号のＴＳＮポートからメイン側補正パケットを送信する（Ｓ４１）。この送信後にエッジ側補正パケットの受信済みフラグをクリアにし（Ｓ４２）、処理を終了する。

【0097】

（２）エッジ側補正パケット受信時処理の詳細
図１５に基づきＳ２４のエッジ側補正パケット受信時処理の詳細を説明する。

【0098】

Ｓ５１：処理が開始されると、自身がメインハブに該当するか否かが確認される。この確認はメインフラグのセットの有無により行われ、メインフラグがセットされていれば処理を終了する一方、メインフラグがセットされていなければＳ５２に進む。

【0099】

Ｓ５２：自身がエッジハブに該当するか否かが確認される。この確認はエッジフラグのセットの有無により行われ、エッジフラグがセットされていればエッジ側補正パケットの受信済みフラグをセットし（Ｓ５９）、処理を終了する。一方、前記エッジフラグがセットされていなければＳ５３以降の処理に進む。

【0100】

Ｓ５３～Ｓ５８：まず、エッジ側補正パケットの受信ポートをメイン側補正パケットの送信ポートとして保存する（Ｓ５３）。つぎにタイマーから時刻同期の時刻（ＴｏＤ時刻）を取得し（Ｓ５４）、時刻同期のタイムスタンプ機能を使ってエッジ側補正パケットのポート受信からの経過時間「ｔ１」を取得する（Ｓ５５）。

【0101】

この経過時間「ｔ１」の取得後、式（４）によりゲート補正時間を算出する（Ｓ５６）。また、エッジ側ポート番号とＴＳＮポート番号に基づきエッジ側補正パケットを受信したポート以外のエッジ側ポートの情報を取得する（Ｓ５７）。

【0102】

ここで取得した情報のＴＳＮポートをゲート補正ポートと呼ぶ。この補正ポートについて次回のゲート同調にゲート補正時間を加算し（Ｓ５８）、その後に処理を終了する。

【0103】

（３）メイン側補正パケット受信時処理の詳細
図１６に基づきＳ２６のメイン側補正パケット受信時処理の詳細を説明する。

【0104】

Ｓ６１：処理が開始されると、自身がメインハブに該当するか否かが確認される。この確認はメインフラグのセットの有無により行われ、メインフラグがセットされていれば処理を終了する一方、メインフラグがセットされていなければＳ６２に進む。

【0105】

Ｓ６２：自身がエッジハブに該当するか否かが確認される。この確認はエッジフラグのセットの有無により行われ、エッジフラグがセットされていれば処理を終了する一方、セットされていなければＳ６３以降の処理に進む。

【0106】

Ｓ６３～Ｓ６６：まず、タイマーから時刻同期の時刻（ＴｏＤ時刻）を取得し（Ｓ６３）、時刻同期のタイムスタンプ機能を使ってメイン側補正パケットのポート受信からの経過時間「ｔ２」を取得する（Ｓ６４）。

【0107】

この経過時間「ｔ２」の取得後、式（５）によりゲート補正時間を算出する（Ｓ６５）。また、メイン側ポート番号を取得して次回のメイン側ポートのゲート同調時にゲート補正時間を加算し（Ｓ６６）、その後に処理を終了する。

【0108】

このような本実施例によれば、時分割スケジュールのオフセット値を算出するに際、「ｔ１」「ｔ２」をタイムスタンプ機能から取得可能なため、式（４）（５）を用いて簡単に計算することができる。

【0109】

とりわけ、既に時刻同期の状態にあればネットワークの形状や経路がＳＴＰ／ＲＳＴＰなどの機能によって変化しても、時分割スケジュールのオフセット値は補正パケットの受信タイミングを取得すればよく、短時間での算出が可能となる。

【0110】

また、ネットワークの形状やＴＳＮハブの台数などに影響を受けることなく、複雑なネットワーク構成でもサーバなどのデータ収集時に効率の良いオフセット値を算出することができる。

【0111】

例えば図１０のネットワーク構成においても、図１１および図１２のように正確なゲート補正が可能となる。これによりメインハブ（ハブ１）にサーバが接続され、かつエッジハブ（ハブ５，７，８）に端末装置が接続された場合、サーバ・端末装置間で送信される他のパケットを一定量だけ安定に転送しつつ、重要パケットをロスすることなく送信可能となる。

【0112】

なお、本実施例では時分割スケジュールのゲート設定は必要であるが、ネットワークの形状または経路が変化してもオフセット値は自動設定するので、設定作業が省略することができる。