JP2024011842A - Information communication system and information communication device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an information communication system and an information communication device that can absorb a variation in propagation time of information communication and perform synchronization control reduced in error.

SOLUTION: An information communication system 100 comprises: an interval time calculation unit 76 that calculates along a time-sequence a plurality of sets of reception interval time of sets of a pair of pieces of synchronization information received in less than a predetermined time in a set of reception timings in which a plurality of pieces of synchronization information transmitted from a slave device CLb are received by a master device CLa; a difference calculation unit 77 that calculates a difference in propagation time of synchronization information of the sets on the basis of the reception interval time of each set and a predetermined unit time determining the transmission interval time in which the slave device CLb transmits the synchronization information; an average value calculation unit 78 that calculates an average value of the differences of the propagation time; a correction value calculation unit 79 that calculates a correction value of the propagation time on the basis of the difference of the propagation time which is calculated for a set of subsequent synchronization information in a time-sequence subsequent in time sequence to a set of synchronization information in which the average value is calculated; and a correction value recording unit 80 that records the correction value on the synchronization information transmitted to the slave device CLb.

SELECTED DRAWING: Figure 4

COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の情報通信装置の間で通信により同期する情報通信システム及び情報通信装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an information communication system and information communication apparatus that synchronizes a plurality of information communication apparatuses through communication.

複数の情報通信装置間の一般的な時刻同期方法として、例えば、非特許文献１のＩＥＥＥ１５８８ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＰＴＰ）が知られている。非特許文献１では、基準時刻を持つマスター装置と、マスター装置の時刻に時刻同期するスレーブ装置とが定義され、マスター装置とスレーブ装置との間で定期的に時刻同期用パケットを交換することでスレーブ装置の時刻を補正する。 As a general time synchronization method between a plurality of information communication devices, for example, IEEE1588 Precision Time Protocol (PTP) of Non-Patent Document 1 is known. In Non-Patent Document 1, a master device that has a reference time and a slave device that synchronizes with the time of the master device are defined, and time synchronization packets are periodically exchanged between the master device and the slave device. Correct the time of the slave device.

具体的には、マスター装置からスレーブ装置に送信されるパケットのマスター装置の送信時刻とスレーブ装置の受信時刻、並びにスレーブ装置からマスター装置に送信されるパケットのスレーブ装置の送信時刻とマスター装置の受信時刻を用いて、スレーブ装置においてマスター装置とスレーブ装置との時差である時刻オフセットを推定して補正する。 Specifically, the master device's transmission time and the slave device's reception time of a packet sent from the master device to the slave device, as well as the slave device's transmission time and the master device's reception time of the packet sent from the slave device to the master device. Using the time, the slave device estimates and corrects the time offset, which is the time difference between the master device and the slave device.

“ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ａ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｃｌｏｃｋ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ．”ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ １５８８－２００８．“IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems.”IEEE Standard 1588-2008. 特開２０１６－２２５８８０号公報JP2016-225880A

ＰＴＰシステムにおいては、マスター装置とスレーブ装置の双方向で情報の送受信をする際に、一方から他方への伝搬時間と、他方から一方への伝搬時間とが同じであることを前提としている。しかしながら、伝搬時間は、ネットワークを構成する装置のバッファリングの時間や、送受信において経由するノードの数等に左右される。このため、現実には、送信と受信の時間に相違が生じて、対称性を維持できない場合が生じる。 In the PTP system, when transmitting and receiving information bidirectionally between a master device and a slave device, it is assumed that the propagation time from one device to the other is the same as the propagation time from the other device to the other device. However, the propagation time depends on the buffering time of the devices that make up the network, the number of nodes passed through during transmission and reception, and the like. Therefore, in reality, there may be a difference between the transmission and reception times and symmetry cannot be maintained.

これに対処するため、ＰＴＰシステムにおいては、バウンダリークロック（ＢＣ）、トランスペアレントクロック（ＴＣ）といったネットワーク中継装置を介することにより、変動する伝搬時間をキャンセルし、伝搬時間の変動に由来する時刻同期精度低下の問題を低減している。ＢＣは、上位のマスター装置から受信した時刻に基づいて、遅延時間や揺らぎを補正して、下位のスレーブに対するマスターとしての時刻を生成する。ＴＣは、パケットの中継時に、中継装置内での滞在時間を付加して下位のスレーブに送信する。 To deal with this, PTP systems use network relay devices such as boundary clocks (BCs) and transparent clocks (TCs) to cancel the varying propagation time, thereby improving the time synchronization accuracy derived from variations in propagation time. Decrease problems are reduced. The BC corrects delay time and fluctuations based on the time received from the higher-level master device, and generates a time as a master for the lower-level slaves. When relaying a packet, the TC adds the residence time within the relay device and transmits it to the lower slave.

しかし、一般的に、ＢＣ、ＴＣは高価であり、時刻同期システム構築のコスト高を招く。このため、ＢＣ、ＴＣを導入せずに、時刻同期精度のシステム要求仕様を満足させる代替案が期待されている。 However, BC and TC are generally expensive, leading to high costs for constructing a time synchronization system. Therefore, an alternative solution is expected that satisfies the system requirements for time synchronization accuracy without introducing BC and TC.

例えば、特許文献１では、最小パケット時間を用いることにより、伝搬時間の変動を吸収する方式を提唱している。しかし、情報通信の各方向での最小パケット時間を、独立して時々刻々と求めているため、伝搬時間の対称性を評価しておらず、時刻同期精度の低下を招く。 For example, Patent Document 1 proposes a method of absorbing variations in propagation time by using the minimum packet time. However, since the minimum packet time in each direction of information communication is determined independently and moment by moment, the symmetry of propagation time is not evaluated, leading to a decrease in time synchronization accuracy.

また、時差変動の主要因は装置間のクロックの周波数偏差であるため、ＰＴＰの一部の実装においては、この周波数偏差を求めてキャンセルするオプションが用意されている。しかし、伝搬時間の変動による誤差要因を除去していないため、時刻同期精度の低下を招く。 Furthermore, since the main cause of time difference fluctuations is the frequency deviation of clocks between devices, some implementations of PTP provide an option to find and cancel this frequency deviation. However, since error factors due to propagation time fluctuations are not removed, time synchronization accuracy deteriorates.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、情報通信の伝搬時間の変動を吸収し、誤差を低減した同期制御が可能な情報通信システム及び情報通信装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides an information communication system and an information communication device that can absorb fluctuations in the propagation time of information communication and perform synchronous control with reduced errors. There is a particular thing.

本発明は、複数の情報通信装置が、マスター装置又はスレーブ装置として情報の通信を行う情報通信システムであって、前記マスター装置が、前記スレーブ装置から送信された複数の同期情報を、前記マスター装置が受信した受信タイミングの集合において、所定時間未満に受信した１対の前記同期情報の組の受信間隔時間を、時系列に沿って複数組演算する間隔時間演算部と、各組の受信間隔時間と、前記スレーブ装置が前記同期情報を送信する送信間隔時間を決める所定の単位時間とに基づいて、各組の前記同期情報の伝搬時間の差分を求める差分演算部と、前記差分演算部が求めた前記伝搬時間の差分の平均値を求める平均値演算部と、前記平均値を求めた前記同期情報の組よりも時系列で後続の前記同期情報の組について前記差分演算部が求めた前記伝搬時間の差分と、前記平均値演算部が求めた前記平均値とに基づいて、前記伝搬時間の補正値を求める補正値演算部と、前記補正値を、前記スレーブ装置に送信する前記同期情報に記録する補正値記録部と、を有する。 The present invention provides an information communication system in which a plurality of information communication devices communicate information as a master device or a slave device, wherein the master device transmits a plurality of synchronization information transmitted from the slave device to the master device. an interval time calculation unit that calculates a plurality of reception interval times of a pair of synchronization information sets received within a predetermined time in a set of reception timings received by the synchronous information set, and a reception interval time of each set; and a predetermined unit time that determines the transmission interval time at which the slave device transmits the synchronization information. an average value calculation unit that calculates an average value of the difference in the propagation time; and an average value calculation unit that calculates the average value of the difference in the propagation time; and a correction value calculation unit that calculates a correction value for the propagation time based on the time difference and the average value calculated by the average value calculation unit; and a correction value recording section for recording.

本発明は、他の情報通信装置と情報の通信を行う情報通信装置であって、他の情報通信装置からの複数の同期情報の受信タイミングの集合において、所定時間未満に受信した１対の前記同期情報の組の受信間隔時間を、時系列に沿って複数組演算する間隔時間演算部と、各組の受信間隔時間と、他の情報通信装置が前記同期情報を送信する送信間隔時間を決める所定の単位時間とに基づいて、各組の前記同期情報の伝搬時間の差分を求める差分演算部と、前記差分演算部が求めた前記伝搬時間の差分の平均値を求める平均値演算部と、前記平均値を求めた前記同期情報の組よりも時系列で後続の前記同期情報の組について前記差分演算部が求めた前記伝搬時間の差分と、前記平均値演算部が求めた前記平均値とに基づいて、前記伝搬時間の補正値を求める補正値演算部と、前記補正値を、他の情報通信装置に送信する前記同期情報に記録する補正値記録部と、を有する。 The present invention relates to an information communication device that communicates information with another information communication device, and in which a pair of synchronization information received within a predetermined time in a set of reception timings of a plurality of synchronization information from the other information communication device. an interval time calculation unit that calculates reception interval times of a plurality of sets of synchronization information along a time series; a reception interval time of each set; and a transmission interval time at which another information communication device transmits the synchronization information; a difference calculation unit that calculates a difference between the propagation times of each set of the synchronization information based on a predetermined unit time; and an average value calculation unit that calculates an average value of the differences in the propagation times calculated by the difference calculation unit; The difference in the propagation time obtained by the difference calculation section for the synchronization information set that is chronologically subsequent to the synchronization information set for which the average value was obtained, and the average value obtained by the average value calculation section. , and a correction value recording unit that records the correction value in the synchronization information to be transmitted to another information communication device.

本発明によれば、情報通信の伝搬時間の変動を吸収し、誤差を低減した同期制御が可能な情報通信システム及び情報通信装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an information communication system and an information communication device that can absorb fluctuations in the propagation time of information communication and perform synchronous control with reduced errors.

実施形態に係る情報通信システムの模式図である。1 is a schematic diagram of an information communication system according to an embodiment. 実施形態に係る情報通信システムを構成する情報通信装置の機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram of an information communication device that constitutes an information communication system according to an embodiment. 情報通信装置間の通信の態様を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a mode of communication between information communication devices. 実施形態に係る制御部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a control part concerning an embodiment. 伝搬時間の対称性を有する通信の態様を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an aspect of communication having propagation time symmetry. 伝搬時間の対称性を有しない通信の態様を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an aspect of communication without propagation time symmetry. 伝搬時間及び時差に変動による誤差のない同期状態ベクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a synchronization state vector without errors due to variations in propagation time and time difference. 伝搬時間及び時差に変動による誤差を含む同期状態ベクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a synchronization state vector including errors due to fluctuations in propagation time and time difference. 実施形態に係る情報通信システムの情報通信の集合を示す図である。1 is a diagram showing a collection of information communications in an information communications system according to an embodiment; FIG. 時系列の伝搬時間差分と、平均値から補正値を求める手法を説明するグラフである。It is a graph explaining a method of calculating a correction value from a time-series propagation time difference and an average value. 実施形態の同期制御の処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of synchronous control processing of an embodiment.

以下、実施形態に係る情報通信システム及び情報通信装置について、図面を参照して説明する。 An information communication system and an information communication device according to embodiments will be described below with reference to the drawings.

［構成］
図１は実施形態に係る情報通信システム１００の模式図である。図２は実施形態に係る情報通信システム１００を構成する情報通信装置１の機能ブロック図である。図３は情報通信装置１間の通信の態様を示す図、図４は図２の制御部７０の機能ブロック図である。 [composition]
FIG. 1 is a schematic diagram of an information communication system 100 according to an embodiment. FIG. 2 is a functional block diagram of the information communication device 1 that constitutes the information communication system 100 according to the embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a mode of communication between the information communication devices 1, and FIG. 4 is a functional block diagram of the control unit 70 in FIG. 2.

本実施形態に係る情報通信システム１００は、複数の情報通信装置１からなり、各情報通信装置１が情報通信により同期を図る。マスター装置となる情報通信装置１に対し、スレーブ装置となる情報通信装置１が同期する。マスター装置とは、情報通信システム１００において、他の情報通信装置１と同期される対象となる情報通信装置１である。スレーブ装置とは、情報通信システム１００において、マスター装置である他の情報通信装置１に対して同期する情報通信装置１である。時刻同期を図るための情報である同期情報の送受信を、スレーブ装置とマスター装置で行うことにより、スレーブ装置がマスター装置に同期する。 The information communication system 100 according to this embodiment includes a plurality of information communication devices 1, and each information communication device 1 attempts to synchronize through information communication. The information communication device 1 that is a slave device is synchronized with the information communication device 1 that is a master device. A master device is an information communication device 1 that is a target to be synchronized with other information communication devices 1 in the information communication system 100. A slave device is an information communication device 1 that is synchronized with another information communication device 1 that is a master device in the information communication system 100. The slave device synchronizes with the master device by transmitting and receiving synchronization information, which is information for time synchronization, between the slave device and the master device.

マスター装置となる情報通信装置１をマスター装置ＣＬａとし、スレーブ装置となる情報通信装置１をスレーブ装置ＣＬｂとする。マスター装置ＣＬａに対するスレーブ装置ＣＬｂは少なくとも１台が存在すればよいが、図１に示すように、複数台のスレーブ装置ＣＬｂを備えるシステムであってもよい。 The information communication device 1 serving as a master device is referred to as a master device CLa, and the information communication device 1 serving as a slave device is referred to as a slave device CLb. Although it is sufficient that at least one slave device CLb exists for the master device CLa, the system may include a plurality of slave devices CLb as shown in FIG.

マスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂは、情報を通信可能なネットワークを介して接続されている。本実施形態では、情報通信装置１が、有線で情報を送信及び受信することで、同期を図る例を説明するが、無線であってもよい。 The master device CLa and slave device CLb are connected via a network that allows them to communicate information. In this embodiment, an example will be described in which the information communication device 1 achieves synchronization by transmitting and receiving information by wire, but it may also be synchronized wirelessly.

（情報通信装置）
情報通信装置１は、コンピュータを含み構成されており、あらかじめＨＤＤやＳＳＤ等の記憶部に記憶されたプログラムを、ＣＰＵなどを含むプロセッサが実行することにより、必要な演算を行う。 (Information communication device)
The information communication device 1 includes a computer, and performs necessary calculations by having a processor including a CPU execute a program stored in advance in a storage unit such as an HDD or SSD.

具体的には、図２に示すように、情報通信装置１は、通信部１０、クロック２０、時計３０、記憶部５０、外部インターフェイス６０、制御部７０を有する。例えば、各部１０～７０は、ハードウェアとして構成される。制御部７０の各部は、プログラム及びデータを含むソフトウェアにより構成しても良い。制御部７０のどの部分をソフトウェアとして構成するかは適宜設計変更可能である。 Specifically, as shown in FIG. 2, the information communication device 1 includes a communication section 10, a clock 20, a timepiece 30, a storage section 50, an external interface 60, and a control section 70. For example, each section 10 to 70 is configured as hardware. Each part of the control unit 70 may be configured by software including programs and data. The design of which part of the control unit 70 is configured as software can be changed as appropriate.

通信部１０は、他の情報通信装置１との間で情報を送受信する。つまり、通信部１０は、情報通信装置１の外部への情報の送信、情報通信装置１の外部からの情報の受信又はこれらの両方を行う。通信部１０は、送信器１１、受信器１２、送信タイミング検出部１３、受信タイミング検出部１４を有する。 The communication unit 10 transmits and receives information to and from other information communication devices 1 . That is, the communication unit 10 transmits information to the outside of the information communication device 1, receives information from outside the information communication device 1, or both. The communication section 10 includes a transmitter 11, a receiver 12, a transmission timing detection section 13, and a reception timing detection section 14.

送信器１１は、入力された情報を送信する機器である。具体的には、送信器１１は、情報を最小構成要素に時系列に分解の上、当該情報を外部へ送信する。情報のパケット長（通信情報量）は任意であり、通信毎に異なっていても良い。例えば、マイクから入力された音声信号を音声データに変換する入力部が情報通信装置１に接続され、入力部から情報としての音声データが情報通信装置１に入力される。 The transmitter 11 is a device that transmits input information. Specifically, the transmitter 11 disassembles the information into minimum constituent elements in time series and transmits the information to the outside. The information packet length (communication information amount) is arbitrary and may be different for each communication. For example, an input unit that converts an audio signal input from a microphone into audio data is connected to the information communication device 1, and audio data as information is input to the information communication device 1 from the input unit.

受信器１２は、外部から情報を受信する機器である。具体的には、受信器１２は、情報通信装置１の外部から受信した、最小構成要素に時系列に分解された情報を再構成し、情報通信装置１内の他の構成部へ出力する。例えば、音声を出力するイヤーレシーバやスピーカなどの再生部が情報通信装置１に接続され、受信器１２が音声データを音声信号に変換して再生部に出力する。このように、送受信される最小構成要素に時系列に分解された情報は、各要素の時系列上の位置、すなわち情報要素位置を特定できる。 The receiver 12 is a device that receives information from the outside. Specifically, the receiver 12 reconstructs information received from outside the information communication device 1 and decomposed in time series into the minimum constituent elements, and outputs the reconstructed information to other components in the information communication device 1. For example, a playback unit such as an ear receiver or a speaker that outputs audio is connected to the information communication device 1, and the receiver 12 converts audio data into an audio signal and outputs it to the playback unit. In this way, the information that is transmitted and received and decomposed in time series into the minimum constituent elements can specify the time series position of each element, that is, the information element position.

ここで、情報通信装置１が通信する情報、つまり、送信器１１により送信される情報、受信器１２により受信される情報には、マスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂとの間で時刻を同期させるための同期情報が含まれる。 Here, the information communicated by the information communication device 1, that is, the information transmitted by the transmitter 11 and the information received by the receiver 12, includes information for synchronizing time between the master device CLa and the slave device CLb. Contains synchronization information.

送信タイミング検出部１３は、送信タイミングを検出する。送信タイミングは、送信器１１により送信される情報の所定の情報要素位置が、本情報通信装置１の外部へ送信されるタイミングである。この送信タイミングは、後述するクロック２０のクロック周期（換言すれば、クロック２０の発振するパルスの周期）をベースとして検出される。つまり、送信タイミングは、クロック周期の整数倍に基づいて表現される。 The transmission timing detection unit 13 detects transmission timing. The transmission timing is the timing at which a predetermined information element position of the information transmitted by the transmitter 11 is transmitted to the outside of the information communication device 1. This transmission timing is detected based on the clock cycle of the clock 20 (in other words, the cycle of the pulses oscillated by the clock 20), which will be described later. That is, the transmission timing is expressed based on an integral multiple of the clock period.

また、送信タイミング検出部１３は、その検出結果を情報通信装置１内の他の構成へ出力することもできる。ここでいう情報は、例えばパケットであり、この場合、所定の情報要素位置（以下、所定情報要素位置とする）は、ビット位置である。 Further, the transmission timing detection unit 13 can also output the detection result to other components within the information communication device 1. The information referred to here is, for example, a packet, and in this case, a predetermined information element position (hereinafter referred to as a predetermined information element position) is a bit position.

受信タイミング検出部１４は、受信タイミングを検出する。受信タイミングは、受信器１２により受信される情報が、情報通信装置１の外部から受信されるタイミングである。この受信タイミングは、後述するクロック２０のクロック周期をベースとして検出される。つまり、受信タイミングは、クロック周期の整数倍として表現される。また、受信タイミング検出部１４は、その検出結果を情報通信装置１内の他の構成へ出力する。 The reception timing detection section 14 detects reception timing. The reception timing is the timing at which the information received by the receiver 12 is received from outside the information communication device 1. This reception timing is detected based on the clock cycle of a clock 20, which will be described later. That is, the reception timing is expressed as an integral multiple of the clock period. Further, the reception timing detection unit 14 outputs the detection result to other components within the information communication device 1.

図３は、有線通信を例に、情報通信装置１間のパケット伝送において、パケット内の特定ビット位置を送受信タイミングとして検出し、隣接する送信タイミング及び受信タイミングから、それぞれ送信間隔及び受信間隔を求める構成を示している。 FIG. 3 takes wired communication as an example. In packet transmission between information communication devices 1, a specific bit position in the packet is detected as the transmission/reception timing, and the transmission interval and reception interval are determined from the adjacent transmission timing and reception timing, respectively. It shows the configuration.

なお、送信タイミング及び受信タイミングは、何れも同じ最小構成要素の位置を検出してもよいが、送受信する情報通信装置１間において各タイミング検出で所定関係を保つのであれば、必ずしも同じ位置を検出しなくても良く、検出する要素位置のずれは無視又は補正可能である。 Note that the transmission timing and reception timing may both detect the same position of the minimum component, but if a predetermined relationship is maintained in each timing detection between the information communication devices 1 that transmit and receive, it is not necessary to detect the same position. It is not necessary to do so, and the detected element position shift can be ignored or corrected.

また、送信タイミングは実際に送信されるタイミングから所定時間前後して検出されても良い。受信タイミングは実際に受信されるタイミングから所定時間前後して検出されても良い。これらの所定値は通信部内にて固定的でも、外部から静的または動的に設定されても良い。 Furthermore, the transmission timing may be detected a predetermined time later than the actual transmission timing. The reception timing may be detected a predetermined time later than the actual reception timing. These predetermined values may be fixed within the communication unit, or may be set statically or dynamically from the outside.

クロック２０は、所定の周波数により発振し、情報通信装置１の各部に動作タイミングを与える信号を出力する。これにより、情報通信装置１内の各部は、クロック２０に同期して動作する。情報通信装置１の全体が単一のクロック２０に一斉に同期しても良いし、複数のクロック２０にて複数の機能部毎に独立して同期しても良い。このクロック２０は、固有の有限な発振周波数許容偏差を有する。つまり、クロック２０は、所定の発振周波数（例えば１０ＭＨｚ）に対する誤差（例えば２０ｐｐｍ）を有する。クロック２０としては、例えば、水晶振動子などの周波数固定の発振器を用いることができる。 The clock 20 oscillates at a predetermined frequency and outputs a signal that provides operation timing to each part of the information communication device 1. As a result, each part within the information communication device 1 operates in synchronization with the clock 20. The entire information communication device 1 may be synchronized with a single clock 20 all at once, or each of a plurality of functional units may be independently synchronized with a plurality of clocks 20. This clock 20 has an inherent finite oscillation frequency tolerance. That is, the clock 20 has an error (for example, 20 ppm) with respect to a predetermined oscillation frequency (for example, 10 MHz). As the clock 20, for example, a fixed frequency oscillator such as a crystal resonator can be used.

クロック２０は、マスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂとで公称周波数が同じでも、実際には個体差が存在する。すなわち、マスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂのクロック２０の周波数間には周波数偏差が存在する。クロック２０は外部より周波数制御信号を入力し、同信号に対応して発振周波数を可変制御しても良い。 Even if the nominal frequency of the clock 20 is the same between the master device CLa and the slave device CLb, there are actually individual differences. That is, there is a frequency deviation between the frequencies of the clocks 20 of the master device CLa and the slave device CLb. A frequency control signal may be inputted to the clock 20 from the outside, and the oscillation frequency may be variably controlled in response to the signal.

時計３０は、クロック２０の出力信号を源振として刻時し、情報通信装置１の起動からの相対的な時刻を出力する。刻時は入力されたクロック信号の分周波に同期しても良い。また、刻時は、１クロックあたりの進み幅が可変であってもよく、クロック周波数が固定であっても間欠的に時計の駆動周波数を制御可能としてもよい。時刻は規定の単位にて参照されるが、この規定値は時計内にて固定的でも、外部から静的または動的に設定されても良い。時計３０の相対的な時刻の出力は、例えば外部からの参照要求に応じて行う。 The clock 30 clocks using the output signal of the clock 20 as a source oscillation, and outputs the relative time from the start of the information communication device 1. The clock may be synchronized with the frequency-divided wave of the input clock signal. Further, the timing may be variable in advance width per clock, or the driving frequency of the clock may be intermittently controllable even if the clock frequency is fixed. Although the time is referred to in a specified unit, this specified value may be fixed within the clock, or may be set statically or dynamically from the outside. The relative time of the clock 30 is output, for example, in response to an external reference request.

記憶部５０は、ＨＤＤ、ＳＳＤ、メモリ、レジスタなどの記録媒体である。記憶部５０は、制御部７０で演算を行うのに必要な情報を記憶する。後述の送信タイミング又は受信タイミングに対応する時計３０の時刻は、ＣＰＵ又はソフトウェアを介さず、ハードウェアのみのアクセスで保持できる記録媒体に保持すると良い。ソフトウェアに起因するジッターを排除できるからである。なお、送受信タイミングと時刻との対応付けにおいてソフトウェアのジッターを受けないことが重要であり、送受信タイミングと時刻とが対応付けられた後は、低速なアクセス領域に記憶されても良い。 The storage unit 50 is a recording medium such as an HDD, SSD, memory, or register. The storage unit 50 stores information necessary for the control unit 70 to perform calculations. It is preferable that the time of the clock 30 corresponding to the transmission timing or reception timing, which will be described later, be held in a recording medium that can be held by access only by hardware without using the CPU or software. This is because jitter caused by software can be eliminated. Note that it is important that the correspondence between the transmission/reception timing and the time is not affected by software jitter, and after the transmission/reception timing and the time are correlated, it may be stored in a low-speed access area.

記憶部５０としてのメモリは、任意の情報を入出力し、当該情報を指定された記憶領域へ記憶する。情報の記憶は、外部からの記憶要求により行われるが、その際に記憶する情報と記憶領域が入力される。情報の参照は、外部からの参照要求により行われるが、その際に参照情報の記憶領域が入力され、その入力により指定された記憶領域の情報を出力する。情報の記憶の保持は、本装置の動作中のみであっても、動作停止時も含めて永続的であっても良い。 The memory serving as the storage unit 50 inputs and outputs arbitrary information and stores the information in a designated storage area. Information is stored in response to an external storage request, and at that time the information to be stored and the storage area are input. Information is referenced by a reference request from the outside, and at that time, the storage area of the reference information is input, and the information of the storage area specified by the input is output. The storage of information may be maintained only while the device is in operation, or permanently, including when the device is stopped.

外部インターフェイス６０（以下、外部Ｉ／Ｆ６０ともいう。）は、本情報通信装置１内部と外部を接続し、任意の情報を入出力する。情報は、同期情報などの送受信データや時計３０の時刻、その他、記憶部５０に記憶させる情報を含む。さらに、情報通信装置１は、内部状態を制御および表示可能な表示装置等のユーザーインターフェイスを有しても良い。 The external interface 60 (hereinafter also referred to as external I/F 60) connects the inside of the information communication device 1 and the outside, and inputs and outputs arbitrary information. The information includes transmitted and received data such as synchronization information, the time of the clock 30, and other information to be stored in the storage unit 50. Further, the information communication device 1 may have a user interface such as a display device that can control and display internal states.

制御部７０は、情報通信装置１の各部の動作全般を制御する。図４は、制御部７０の機能ブロック図である。図４に示すように、制御部７０は、主制御部７１、送受信データＩ／Ｆ７２、通信制御部７３、スケジューラ７４、時刻記録部７５、間隔時間演算部７６、差分演算部７７、平均値演算部７８、補正値演算部７９、補正値記録部８０、同期制御部８１を有する。 The control section 70 controls the overall operation of each section of the information communication device 1. FIG. 4 is a functional block diagram of the control unit 70. As shown in FIG. 4, the control section 70 includes a main control section 71, a transmission/reception data I/F 72, a communication control section 73, a scheduler 74, a time recording section 75, an interval time calculation section 76, a difference calculation section 77, and an average value calculation section. section 78 , a correction value calculation section 79 , a correction value recording section 80 , and a synchronization control section 81 .

主制御部７１は、制御部７０内の各部と連携されており、制御部７０内の各部の動作を統制する。送受信データＩ／Ｆ７２は、記憶部５０や外部Ｉ／Ｆ６０の情報を装置外部へ送信可能な形式にする。また、送受信データＩ／Ｆ７２は、装置外部から受信した情報を制御部７０及び記憶部５０に適した形式にする。 The main control section 71 is linked with each section within the control section 70 and controls the operation of each section within the control section 70 . The transmission/reception data I/F 72 converts the information in the storage unit 50 and the external I/F 60 into a format that can be transmitted to the outside of the device. Further, the transmission/reception data I/F 72 converts information received from outside the apparatus into a format suitable for the control section 70 and the storage section 50 .

通信制御部７３は、通信部１０の動作を統制する。通信制御部７３は、通信部１０と制御部７０との間で送受信情報の入出力をする。 The communication control unit 73 controls the operation of the communication unit 10. The communication control section 73 inputs and outputs information to be transmitted and received between the communication section 10 and the control section 70 .

スケジューラ７４は、情報を送信又は受信するスケジュール（時間）を制御する。例えば、情報を一方向に通信する場合において、送信側のスケジューラ７４は、情報の送信間隔を制御したり、情報の送信タイミングが所定時刻に検出されるスケジュールを設定したりする。 Scheduler 74 controls the schedule (time) for transmitting or receiving information. For example, when communicating information in one direction, the scheduler 74 on the transmitting side controls the information transmission interval and sets a schedule in which the information transmission timing is detected at a predetermined time.

本実施形態のスレーブ装置ＣＬｂにおけるスケジューラ７４は、同期情報の送信タイミングを制御する。ここでいう同期情報は、例えば、ＩＥＥＥ１５８８のＤｅｌａｙ_Ｒｅｑメッセージに相当する。ＩＥＥＥ１５８８においては、スレーブ装置ＣＬｂは、同期情報であるＤｅｌａｙ_Ｒｅｑメッセージをランダムな送信間隔で繰り返し送信する。同期情報の送信間隔は、同期情報の伝搬時間と比較して十分に大きな間隔であるが、離散的な乱雑さを含んでいる。例えば、１／２秒、１／４秒といった２の累乗で決まる時間のように、所定の単位時間Ｇの倍数である。多数のスレーブ装置ＣＬｂから送信されるため、バッティングが生じないようにランダムな間隔となっている。 The scheduler 74 in the slave device CLb of this embodiment controls the transmission timing of synchronization information. The synchronization information here corresponds to, for example, the IEEE1588 Delay_Req message. In IEEE1588, the slave device CLb repeatedly transmits a Delay_Req message, which is synchronization information, at random transmission intervals. Although the synchronization information transmission interval is a sufficiently large interval compared to the propagation time of the synchronization information, it includes discrete randomness. For example, it is a multiple of a predetermined unit time G, such as a time determined by a power of 2 such as 1/2 second or 1/4 second. Since the signals are transmitted from a large number of slave devices CLb, the intervals are random to prevent batting.

時刻記録部７５は、受信タイミング検出部１４により受信した情報の受信タイミングと、当該受信タイミングにおける時計３０の時刻とを対応付けて、メモリに記憶させる。この対応付けは、例えば、時刻記録部７５が、受信タイミング検出部１４から、受信した情報の受信タイミングか検出された旨の信号を受けて、時計３０の時刻を参照し、当該時刻と受信タイミングとを対応付ける。 The time recording unit 75 associates the reception timing of the information received by the reception timing detection unit 14 with the time of the clock 30 at the reception timing, and stores them in the memory. For example, the time recording unit 75 receives a signal from the reception timing detection unit 14 indicating that the reception timing of the received information has been detected, refers to the time on the clock 30, and compares the time and the reception timing. Correlate with.

このように、本実施形態において、「時刻」は、情報の所定情報要素位置の検出された受信タイミング又は送信タイミングに対応する時計３０の時刻をいい、「時間」は、当該時刻の差分をいう。 As described above, in the present embodiment, "time" refers to the time of the clock 30 corresponding to the detected reception timing or transmission timing of a predetermined information element position of information, and "time" refers to the difference between the times. .

間隔時間演算部７６は、他の情報通信装置１から送信された複数の同期情報の受信タイミングの集合において、所定時間内に受信した１対の同期情報の組の受信間隔時間を、時系列に沿って複数組演算する。この受信タイミングは、スレーブ装置ＣＬｂから送信された複数の同期情報を、マスター装置ＣＬａが受信したタイミングである。所定時間とは、後述するように、マスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂとの間の情報の伝搬時間に、マスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂにおける周波数偏差の影響が表れる最小の間隔時間である。周波数偏差は、マスター機のクロック周波数とスレーブ機のクロック周波数のずれである。 The interval time calculation unit 76 chronologically calculates the reception interval times of a pair of synchronization information sets received within a predetermined time in a collection of reception timings of a plurality of synchronization information transmitted from other information communication devices 1. Calculate multiple sets along the same line. This reception timing is the timing at which the master device CLa receives a plurality of pieces of synchronization information transmitted from the slave device CLb. As will be described later, the predetermined time is the minimum interval time at which the influence of the frequency deviation between the master device CLa and the slave device CLb appears on the information propagation time between the master device CLa and the slave device CLb. The frequency deviation is the difference between the clock frequency of the master machine and the clock frequency of the slave machine.

受信間隔時間は、１対の同期情報の受信タイミングの受信時刻の差分である。受信間隔時間は、受信タイミングに対応する時刻を時計３０より参照し、二つの受信間の時刻差により求める。 The reception interval time is the difference between the reception timings of a pair of synchronization information. The reception interval time is determined from the time difference between two receptions by referring to the time corresponding to the reception timing from the clock 30.

差分演算部７７は、各組の受信間隔時間と、スレーブ装置ＣＬｂが同期情報を送信する送信間隔時間を決める所定の単位時間Ｇとに基づいて、各組の同期情報の伝搬時間の差分を求める。この単位時間Ｇは、後述するように、伝搬時間よりも十分に大きな値であって、情報通信システム１００に固有の値とすることができる。 The difference calculation unit 77 calculates the difference in the propagation time of each set of synchronization information based on the reception interval time of each set and a predetermined unit time G that determines the transmission interval time at which the slave device CLb transmits the synchronization information. . As described later, this unit time G is a value sufficiently larger than the propagation time, and can be a value specific to the information communication system 100.

平均値演算部７８は、差分演算部７７によって求めた複数組の伝搬時間の差分の平均値を求める。補正値演算部７９は、平均値を求めた同期情報の組よりも、時系列で後続の同期情報の組について、差分演算部７７が求めた伝搬時間の差分と、平均値とに基づいて、伝搬時間の補正値を求める。補正値記録部８０は、送信する同期情報に補正値を記録する。つまり、スレーブ装置ＣＬｂに送信する同期情報のパケットに、補正値を含める。 The average value calculation unit 78 calculates the average value of the differences between the plurality of sets of propagation times determined by the difference calculation unit 77. Based on the average value and the difference in propagation time obtained by the difference calculation section 77, the correction value calculation section 79 calculates Find the propagation time correction value. The correction value recording unit 80 records the correction value in the synchronization information to be transmitted. That is, the correction value is included in the synchronization information packet transmitted to the slave device CLb.

同期制御部８１は、受信した同期情報に基づいて、時刻同期を行う。つまり、スレーブ装置ＣＬｂが受信した同期情報に含まれる補正値を、マスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂとの間の対称性のある伝搬時間であるとして、同期制御を行う。例えば、後述するように、被同期装置（マスター装置ＣＬａ）となる情報通信装置１との時間のずれ、つまり時差を演算し、その時差に基づいて時計３０の刻時する値を補正する。補正は、例えば、時計３０自体を制御して刻時を補正しても良い。あるいは、時計３０が時刻を出力する際に時差に基づいて補正しても良い。すなわち、時計３０の刻時自体は補正せず、時計３０が時刻を出力する際にずれ分を補正した時刻を出力するように時計３０を制御しても良い。 The synchronization control unit 81 performs time synchronization based on the received synchronization information. That is, synchronization control is performed by assuming that the correction value included in the synchronization information received by the slave device CLb is a symmetrical propagation time between the master device CLa and the slave device CLb. For example, as will be described later, a time difference, that is, a time difference, with respect to the information communication device 1 serving as the synchronized device (master device CLa) is calculated, and the clock value of the clock 30 is corrected based on the time difference. For example, the correction may be performed by controlling the clock 30 itself to correct the clock time. Alternatively, when the clock 30 outputs the time, it may be corrected based on the time difference. That is, the clock 30 may not be corrected, but the clock 30 may be controlled to output a time with the deviation corrected when the clock 30 outputs the time.

［伝搬時間に対称性がある場合の時差の計測］
次に、伝搬時間に対称性がある場合の伝搬時間及び時差の計測について、図５を参照して説明する。図５は、有線通信を例に、一対のマスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂとの間で、それぞれのクロック間の時差および情報の伝搬時間と、情報通信により観測される送受信タイミングとの関係を示す。 [Measurement of time difference when there is symmetry in propagation time]
Next, measurement of propagation time and time difference when propagation time has symmetry will be described with reference to FIG. 5. Taking wired communication as an example, FIG. 5 shows the relationship between the time difference between the respective clocks, the information propagation time, and the transmission/reception timing observed through information communication between a pair of master device CLa and slave device CLb. .

なお、ここでのマスター装置ＣＬａが送信する同期情報、及び、スレーブ装置ＣＬｂが送信する別の同期情報とは、同期するためにタイミングを計る目的のものであり、当該同期情報にはマスター装置ＣＬａの送信時刻等が載せられているが、当該同期情報及び当該別の同期情報の中身は任意である。 Note that the synchronization information transmitted by the master device CLa and the other synchronization information transmitted by the slave device CLb are for the purpose of measuring timing for synchronization, and the synchronization information includes the synchronization information transmitted by the master device CLa. Although the transmission time and the like are listed, the contents of the synchronization information and the other synchronization information are arbitrary.

図５に示すように、マスター装置ＣＬａが情報を時刻ｔ_ａ,Ｔに送信し、伝搬時間dを経て時刻ｔ_ｂ,Ｒにスレーブ装置ＣＬｂが受信する。Δｔ_ｂ後に別の情報を、スレーブ装置ＣＬｂが時刻ｔ_ｂ,Ｔに送信し、同じく伝搬時間ｄを経てマスター装置ＣＬａが時刻ｔ_ａ,Ｒに受信する。 As shown in FIG. 5, the master device CLa transmits information at time t _a,T , and the slave device CLb receives it at time t _b,R after propagation time d. After Δt _b , the slave device CLb transmits another information at time t _b,T , and the master device CLa receives it at time t _a,R after the same propagation time d.

ここで、マスター装置ＣＬａにおける送信から受信までの間隔をΔｔ_ａとし、スレーブ装置ＣＬｂにおける受信から送信までの間隔をΔｔ_ｂとし、マスター装置ＣＬａの送信タイミングｔ_ａ,Ｔと同一のタイミングが、スレーブ装置ＣＬｂではｔ´_ａ,Ｔとして観測されるものとする。このため、ある瞬間のマスター装置ＣＬａを基準としたスレーブ装置ＣＬｂとの、クロック２０間の時差ｇは、式（１）のとおり求めることができる。さらに、同じ瞬間のスレーブ装置ＣＬｂを基準とするマスター装置ＣＬａとのクロック間の時差は、－ｇと表すことができる。 Here, the interval from transmission to reception in master device CLa is Δt _a , the interval from reception to transmission in slave device CLb is Δt _b , and the same timing as transmission timing t _a,T of master device CLa is It is assumed that the observation is made as t _{' a,T} in the device CLb. Therefore, the time difference g between the clock 20 and the slave device CLb based on the master device CLa at a certain moment can be determined as shown in equation (1). Furthermore, the time difference between the clocks of the master device CLa and the slave device CLb at the same instant can be expressed as -g.

なお、上記のように、マスター装置ＣＬａからのスレーブ装置ＣＬｂへの伝搬時間ｄとスレーブ装置ＣＬｂからマスター装置ＣＬａへの伝搬時間ｄは同じ、つまり情報通信の方向において対称であることを前提としている。

Note that, as described above, it is assumed that the propagation time d from the master device CLa to the slave device CLb and the propagation time d from the slave device CLb to the master device CLa are the same, that is, they are symmetrical in the direction of information communication. .

これらの条件から、伝搬時間ｄは、式（２）の通り、求めることができる。

From these conditions, the propagation time d can be determined as shown in equation (2).

よって、クロック２０間の時差ｇは、式（２）を用いて、式（３）の通り求めることができる。

Therefore, the time difference g between the clocks 20 can be determined as shown in equation (3) using equation (2).

スレーブ装置ＣＬｂの同期制御部８１は、クロック２０間の時差ｇが０となるように、クロック周波数や時刻を繰り返し調整することにより、マスター装置ＣＬａに対して時刻同期することができる。 The synchronization control unit 81 of the slave device CLb can synchronize the time with the master device CLa by repeatedly adjusting the clock frequency and time so that the time difference g between the clocks 20 becomes 0.

マスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂのクロック周波数が同一であれば、すなわち、クロックドメインが単一であれば、時刻を一旦調整するのみで時刻同期可能であるが、一般的に２クロック間には周波数偏差が存在するため、時刻同期にはクロック周波数の調整が必須となる。クロック周波数を直接的に調整できないシステムであっても、１クロックあたりの刻時の進み幅を繰り返し調整することにより、時計３０の駆動周波数を制御し、時刻同期できる。これらの周波数調整においては、同期位相を入力とし、周波数調整値を出力とする閉ループ制御を定期的に行い、入力される同期位相が０となるように出力値を制御する。 If the clock frequencies of the master device CLa and slave device CLb are the same, that is, if the clock domain is single, time synchronization is possible by simply adjusting the time once, but generally there is a frequency difference between the two clocks. Because of the deviation, clock frequency adjustment is essential for time synchronization. Even in systems where the clock frequency cannot be directly adjusted, the driving frequency of the clock 30 can be controlled and time synchronization can be achieved by repeatedly adjusting the advance width of each clock. In these frequency adjustments, closed-loop control is periodically performed in which the synchronization phase is input and the frequency adjustment value is output, and the output value is controlled so that the input synchronization phase becomes zero.

なお、送受信タイミング間にある、伝搬時間や内部遅延は、システムの要求条件などにより無視または補正可能である。また、マスター装置ＣＬａから同期情報の送信を開始するのではなく、スレーブ装置ＣＬｂから同期情報を送信するようにしてもよい。さらに、情報通信に必要なインターフェイス数は１で必要十分であるが、例えば、送信と受信のインターフェイスを独立して実装するなど、複数インターフェイスを同時に使用する構成としてもよい。 Note that the propagation time and internal delay between transmission and reception timings can be ignored or corrected depending on system requirements. Furthermore, instead of starting the transmission of synchronization information from the master device CLa, the synchronization information may be transmitted from the slave device CLb. Furthermore, although one interface is necessary and sufficient for information communication, a configuration may be adopted in which multiple interfaces are used simultaneously, for example, by implementing transmitting and receiving interfaces independently.

［時差と伝搬時間の変動の影響］
上記の説明は、時差が一定であり、伝搬時間が情報通信の方向において対称であることを前提としている。しかしながら、実際の情報通信装置１の間のクロック２０の公称周波数に対する周波数偏差は異なり、時々刻々と変動する。このため、情報通信装置１の間の時差も変動し、マスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂが接続されるネットワークシステムによっては、情報の伝搬経路や通信の調停が影響し、図６に示すように、伝搬時間は非対称となることが一般的である。 [Effects of time difference and propagation time fluctuations]
The above description assumes that the time difference is constant and the propagation times are symmetrical in the direction of information communication. However, the frequency deviation from the nominal frequency of the clock 20 between the actual information communication devices 1 is different and fluctuates from time to time. For this reason, the time difference between the information communication devices 1 also changes, and depending on the network system to which the master device CLa and slave device CLb are connected, the information propagation path and communication arbitration are affected, as shown in FIG. Generally, the propagation time is asymmetric.

すなわち、ある瞬間のマスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂの間の時差ｇ_ｂ／ａと、その後、一定期間経過した同じマスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂの間の時差ｇ_ａ／ｂは同一にはならない。また、マスター装置ＣＬａからスレーブ装置ＣＬｂへの情報の伝搬時間ｄ_ｂ／ａは、スレーブ装置ＣＬｂからマスター装置ＣＬａへの情報の伝搬時間ｄ_ａ／ｂと同一にならないことが一般的である。なお、図６での時差は、図５での時差と表現を合わせるために、ｇ_ｂ／ａとｇ_ａ／ｂは同符号であり、ｇ_ｂ／ａ・ｇ_ａ／ｂ≧０としている。さらに、上記のように、時差と伝搬時間は時々刻々と変動し、ある瞬間に観測された時差ｇ_ｂ／ａ［ｍ］と伝搬時間ｄ_ｂ／ａ［ｍ］は、異なる瞬間に観測された時差ｇ_ｂ／ａ［ｎ］と伝搬時間ｄ_ｂ／ａ［ｎ］とは、それぞれ異なることが一般的である。 That is, the time difference g _b/a between the master device CLa and slave device CLb at a certain moment and the time difference g _a/b between the same master device CLa and slave device CLb after a certain period of time are not the same. Furthermore, the propagation time d _b/a of information from the master device CLa to the slave device CLb is generally not the same as the propagation time d _a/b of information from the slave device CLb to the master device CLa. Note that the time difference in FIG. 6 is such that g _b/a and g _a/b have the same sign, and g _b/a ·ga _/b ≧0 in order to match the expression with the time difference in FIG. 5 . Furthermore, as mentioned above, the time difference and propagation time fluctuate from moment to moment, and the time difference g _b/a [m] observed at one moment and the propagation time d _b/a [m] observed at a different moment Generally, the time difference g _b/a [n] and the propagation time d _b/a [n] are different from each other.

ここで、図６の各時間の関係から、伝搬時間ｄ_ｂ／ａ，ｄ_ａ／ｂと時差ｇ_ｂ／ａ，ｇ_ａ／ｂを用いて、式（２）、（３）を、それぞれ式（４）、（５）のとおり整理する。

Here, from the relationship of each time in FIG. 6, using the propagation times d _b/a and d _a/b and the time differences g _b/a and g _a/b , equations (2) and (3) are transformed into equations, respectively. Organize as shown in (4) and (5).

式（２）では、対称性を前提として伝搬時間を求めることができたが、式（４）では、伝搬時間の平均値に時差の変動成分が含まれてしまうことがわかる。同様に、式（３）では、時差が一定であることを前提として、時差を求めることができたが、式（５）では、時差の平均値に伝搬時間の変動成分が含まれてしまうことがわかる。このように時差及び伝搬時間の変動成分が含まれると、時刻同期の精度の低下を招くことになる。 In Equation (2), the propagation time could be determined assuming symmetry, but in Equation (4), it can be seen that the average value of the propagation time includes a fluctuation component of the time difference. Similarly, in Equation (3), the time difference could be calculated on the assumption that the time difference is constant, but in Equation (5), the average value of the time difference includes the fluctuation component of the propagation time. I understand. If the time difference and propagation time fluctuation components are included in this way, the accuracy of time synchronization will be reduced.

［時差と伝搬時間の変動による誤差］
時刻同期システムにおいて、時差と伝搬時間の変動が生じさせる時刻同期の誤差を説明する。まず、式（４）、（５）の両式を合成し、式（６）に示すように行列形式に変形する。

[Error due to time difference and propagation time fluctuation]
In a time synchronization system, we will explain the time synchronization errors caused by variations in time difference and propagation time. First, both equations (4) and (5) are combined and transformed into matrix form as shown in equation (6).

ここで、二次元の回転行列Ｒ_θを式（７）とする。

Here, the two-dimensional rotation matrix R _θ is expressed as Equation (7).

すると、式（６）の共通因数に着目して、式（７）のＲ_θを用いることにより、式（６）は式（８）のように変形できる。

Then, by focusing on the common factor in equation (6) and using R _θ in equation (7), equation (6) can be transformed into equation (8).

図７に示すように、横軸がマスター装置ＣＬａからスレーブ装置ＣＬｂへ通信を行った場合の時差ｇ_ｂ／ａ及び伝搬時間ｄ_ｂ／ａの成分、縦軸がスレーブ装置ＣＬｂからマスター装置ＣＬａへ通信を行った場合の時差ｇ_ａ／ｂ及び伝搬時間ｄ_ａ／ｂの成分とする二次元空間を考える。すると、（ｇ_{ｂ／ａ －}ｇ_ａ／ｂ）^Ｔを時差ベクトルｇ、（ｄ_ｂ／ａ ｄ_ａ／ｂ）^Ｔを伝搬時間ベクトルｄとすれば、式（８）の変動誤差を含んだ時差と伝搬時間を要素とする同期状態ベクトルｓ＝（ｇ_ｄ ｄ_ｇ）^Ｔは、時差ベクトルｇと伝搬時間ベクトルｄの和を、同空間上に＋π／４回転させて、各次元をスケーリングしたものと解釈できる。 As shown in FIG. 7, the horizontal axis is the time difference g _b/a and propagation time d _b/a components when communicating from the master device CLa to the slave device CLb, and the vertical axis is the component from the slave device CLb to the master device CLa. Consider a two-dimensional space in which the time difference g _a/b and propagation time d _a/b are components when communication is performed. Then, if (g _{b/a -} g _a/b ) ^T is the time difference vector g and (d _{b/a da/b} ) ^T is the propagation time vector d, then the time difference including the fluctuation error in equation (8) Synchronous state vector ^s = (g _d d _g ) whose elements are propagation time and It can be interpreted as

式（８）の操作において、時差ベクトルｇの要素ｇ_ｂ／ａ、ｇ_ａ／ｂに変動がなく、伝搬時間ベクトルｄの要素ｄ_ｂ／ａ、ｄ_ａ／ｂに変動がない、すなわち、ｇ_ｂ／ａ＝ｇ_ａ／ｂかつｄ_ｂ／ａ＝ｄ_ａ／ｂであるとき、図７に示すように、同期状態ベクトルｓは、ｄ_ｇ成分とｇ_ｄ成分に直交分解すれば、誤差を含まず時差と遅延時間を求めることができることがわかる。 In the operation of equation (8), there is no variation in the elements g _b/a and g _a/b of the time difference vector g, and there is no variation in the elements d _b/a and d _a/b of the propagation time vector d, that is, g When _b/a = g _a/b and d _b/a = da _/b , as shown in Fig. 7, the synchronization state vector s can be orthogonally decomposed into d _g components and g _d components to reduce the error. It can be seen that the time difference and delay time can be calculated without including the time difference and delay time.

しかし、一般的には、図８に示すように、時差ベクトルｇと伝搬時間ベクトルｄは、それぞれの要素に変動誤差を含む。このため、直交成分のそれぞれに互いの誤差が合成されることにより、式（８）の操作だけでは、時差と伝搬時間から誤差を取り除くことはできず、時刻同期精度の低下を招いてしまう。 However, as shown in FIG. 8, the time difference vector g and the propagation time vector d generally include fluctuation errors in their respective elements. Therefore, since mutual errors are combined into each orthogonal component, the errors cannot be removed from the time difference and propagation time only by the operation of equation (8), resulting in a decrease in time synchronization accuracy.

式（４）、（５）は、線形従属であるため、他の独立した操作を導入しなければ、解析的に解は求められないが、同期情報の送受信タイミング計測のみでは、図７に示すベクトルとなるような新たな独立操作を見出すことはできない。このため、変動誤差を除去するには、別のアプローチを導入する必要がある。 Since Equations (4) and (5) are linearly dependent, solutions cannot be obtained analytically without introducing other independent operations. It is not possible to find new independent operations that become vectors. Therefore, it is necessary to introduce another approach to remove the fluctuation error.

［マスター装置による同期精度の向上］
ＩＥＥＥ１５８８などの従来の時刻同期原理では、時刻同期演算を行うのは、スレーブ装置ＣＬｂであり、マスター装置ＣＬａは、同期情報の送受信を行うのみである。このため、既存の情報通信システム１００を更新し、新たな原理による時刻同期を行うためには、多数のスレーブ装置ＣＬｂにそれぞれ新たなアプリケーションを組み込んだり、既存のスレーブ装置ＣＬｂを新たなスレーブ装置ＣＬｂに置き換える必要があり、大きな手間とコストが発生する。このため、情報通信システム１００において、スレーブ装置ＣＬｂよりも少数のマスター装置ＣＬａを置き換えることによって、時刻同期精度を向上させることが好ましい。 [Improvement of synchronization accuracy using master device]
According to conventional time synchronization principles such as IEEE1588, it is the slave device CLb that performs time synchronization calculations, and the master device CLa only performs transmission and reception of synchronization information. Therefore, in order to update the existing information communication system 100 and perform time synchronization based on a new principle, it is necessary to incorporate new applications into each of the many slave devices CLb, or replace the existing slave device CLb with a new slave device CLb. It is necessary to replace it with a new one, which incurs a great deal of effort and cost. Therefore, in the information communication system 100, it is preferable to improve time synchronization accuracy by replacing the master devices CLa, which are smaller in number than the slave devices CLb.

図９は、本実施形態において、スレーブ装置ＣＬｂからマスター装置ＣＬａへ同期情報を通信する際の送受信タイミングの時差と伝搬時間の関係を表している。 FIG. 9 shows the relationship between the time difference in transmission and reception timing and the propagation time when synchronization information is communicated from the slave device CLb to the master device CLa in this embodiment.

マスター装置ＣＬａは、上記のようにスレーブ装置ＣＬｂから送信された同期情報を受信する。マスター装置ＣＬａは同期情報の送信タイミングを知る必要はなく、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージには含まれないことが一般的である。よって、マスター装置ＣＬａはこの同期情報の受信タイミングしか知り得ない。本実施形態では、マスター装置ＣＬａは、このようなスレーブ装置ＣＬｂからマスター装置ＣＬａへの方向の同期情報の受信タイミングのみを用いる。 Master device CLa receives the synchronization information transmitted from slave device CLb as described above. The master device CLa does not need to know the transmission timing of the synchronization information, and it is generally not included in the Delay_Req message. Therefore, the master device CLa can only know the timing of receiving this synchronization information. In this embodiment, the master device CLa uses only the reception timing of the synchronization information in the direction from the slave device CLb to the master device CLa.

図９に示すｔ_ａ，Ｒ［ｊ］とｔ_ａ，Ｒ［ｉ］の間隔を、Δｔ_ａ，Ｒ［ｉ，ｊ］＝ｔ_ａ，Ｒ［ｊ］－ｔ_ａ，Ｒ［ｉ］としたとき、式（９）のように表すことができる。

The interval between t _a,R [j] and t _a,R [i] shown in FIG. 9 is set to Δt _a,R [i,j]=t _a,R [j]-t _a,R [i] can be expressed as in equation (9).

式（９）において、右辺の第１項ｔ_ｂ，Ｔ［ｊ］－ｔ_ｂ，Ｔ［ｉ］は、スレーブ装置ＣＬｂの送信間隔である。右辺の第２項ｇ_ａ／ｂ［ｊ］－ｇ_ａ／ｂ［ｉ］は、マスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂの間の時差と、送信間隔をおいた後の同じマスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂの間の時差との差分である。右辺の第３項ｄ_ａ／ｂ［ｊ］－ｄ_ａ／ｂ［ｉ］は、マスター装置ＣＬａからスレーブ装置ＣＬｂへの伝搬時間と、送信間隔をおいた後の同じマスター装置ＣＬａからスレーブ装置ＣＬｂへの伝搬時間との差分である。 In equation (9), the first term t _b,T [j]−t _b,T [i] on the right side is the transmission interval of the slave device CLb. The second term g _a/b [j] - _{g a/b} [i] on the right side is the time difference between the master device CLa and the slave device CLb, and the same master device CLa and slave device CLb after the transmission interval. This is the difference between the time difference between The third term d _a/b [j] - d _a/b [i] on the right side is the propagation time from the master device CLa to the slave device CLb, and the propagation time from the same master device CLa to the slave device CLb after a transmission interval. This is the difference between the propagation time and the propagation time.

マスター装置ＣＬａが認識できるのは、左辺のΔｔ_ａ，Ｒ［ｉ，ｊ］のみである。右辺の第１項、第２項、第３項は、マスター装置ＣＬａは認識できない情報である。以下、各項について検討する。 What the master device CLa can recognize is only Δt _a,R [i,j] on the left side. The first, second, and third terms on the right side are information that the master device CLa cannot recognize. Each item will be considered below.

まず、第２項は、上述の通り、時差の差分である。このため、タイミングｎからタイミングｎ＋Ｎまでを時差が生じる最小時間Ｌｇ［ｎ］未満とすれば、第２項を０とみなすことができる。一般的に、伝搬時間は、この最小時間Ｌ_ｇ［ｎ］よりも小さいためである。伝搬時間は非常に小さい値なので、これに周波数偏差を作用させたとしても、その影響が表れない。 First, the second term is the difference in time difference, as described above. Therefore, if the period from timing n to timing n+N is less than the minimum time Lg[n] in which the time difference occurs, the second term can be regarded as 0. This is because the propagation time is generally smaller than this minimum time L _g [n]. Since the propagation time is a very small value, even if a frequency deviation is applied to it, its effect will not be apparent.

ここで、クロック２０が公称周波数ｆ_Ｎ、見かけの周波数偏差ｅ［ｎ］の情報通信装置１間において、両装置での観測時間に時差が生じる最小時間Ｌ_ｇ［ｎ］は、式（１０）の通り表すことができる。なお、Ｔ_Ｎ＝１／ｆ_Ｎである。

Here, between the information communication devices 1 where the clock 20 has a nominal frequency f _N and an apparent frequency deviation e [n], the minimum time L _g [n] at which there is a time difference between the observation times of both devices is given by equation (10). It can be expressed as follows. Note that T _N =1/f _N.

従って、タイミングｎから最小時間Ｌｇ［ｎ］未満のタイミングｎ＋Ｎの通信を選択することにより、第２項をキャンセルできることになる。つまり、受信間隔時間の演算対象とする１対の受信タイミングの組に求められる所定時間未満とは、この最小時間Ｌ_ｇ［ｎ］よりも小さい（未満の）時間である。なお、情報通信システム１００に求められる時刻同期精度を満足できる限り、Ｌ_ｇ［ｎ］以上の時間としてもよい。つまり、所定時間は、最小時間Ｌ_ｇ［ｎ］には限定されず、情報通信システム１００の要求精度に応じて、より大きな値であってもよい。ここで、例えば、所定時間の上限としては、マスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂの両装置間で生じる観測時間の許容時差Ｇ_Ｔに対応し、ｋ＝Ｇ_Ｔｆ_Ｎとすれば、ｋＬ_ｇ［ｎ］となる。 Therefore, by selecting communication at timing n+N, which is less than the minimum time Lg[n] from timing n, the second term can be canceled. In other words, less than the predetermined time required for a pair of reception timings for which the reception interval time is to be calculated is a time smaller than (less than) this minimum time L _g [n]. Note that the time may be set to be longer than L _g [n] as long as the time synchronization accuracy required for the information communication system 100 can be satisfied. That is, the predetermined time is not limited to the minimum time L _g [n], and may be a larger value depending on the required accuracy of the information communication system 100. Here, for example, the upper limit of the predetermined time corresponds to the allowable time difference G _T in observation time occurring between the master device CLa and the slave device CLb, and if k = G _T f _N , then kL _g [n ].

次に、第１項は同期情報の送信間隔であるが、この送信間隔は、伝搬時間よりも十分に大きな値、つまり各伝搬時間ｄ_ａ／ｂ［ｎ］～ｄ_ａ／ｂ［ｎ＋Ｎ］よりも、十分に大きな単位時間Ｇの倍数である。このため、Δｔ_ａ，Ｒ［ｉ，ｊ］に対応するｗ［ｉ，ｊ］Ｇを求めることができる。なお、ｗ［ｉ，ｊ］は、Δｔ_ａ，Ｒ［ｉ，ｊ］に対応する係数である。 Next, the first term is the synchronization information transmission interval, and this transmission interval is a value that is sufficiently larger than the propagation time, that is, from each propagation time d _a/b [n] to d _a/b [n+N]. is also a sufficiently large multiple of unit time G. Therefore, w[i,j]G corresponding to Δt _a,R [i,j] can be obtained. Note that w[i,j] is a coefficient corresponding to Δt _a,R [i,j].

単位時間Ｇは、ＩＥＥＥ１５８８の設定値であるため、情報通信システム１００に固有の値とすることで、特定することができる。但し、上記のように、スレーブ装置ＣＬｂ同士のバッティングを避けるために、スレーブ装置ＣＬｂ毎に異なる値も設定可能である。この場合には、各種［ｉ，ｊ］の組み合わせでΔｔ_ａ，Ｒ［ｉ，ｊ］を求めて比較することで、Ｇを特定してもよい。Ｇは定数であり、ｗ［ｉ，ｊ］はランダムな整数であるため、Ｇを特定することができる。たとえば、ｗ［ｉ，ｊ］Ｇとｗ［ｉ，ｋ］Ｇの比は、ｗ［ｉ，ｊ］／ｗ［ｉ，ｋ］となるが、これが２であった場合、ｗ［ｉ，ｊ］Ｇ－ｗ［ｉ，ｋ］Ｇ＝（２－１）Ｇ＝Ｇとして求めることができる。 Since the unit time G is a set value of IEEE1588, it can be specified by setting it as a value unique to the information communication system 100. However, as described above, different values can be set for each slave device CLb in order to avoid conflict between the slave devices CLb. In this case, G may be specified by finding and comparing Δt _a,R [i, j] for various combinations of [i, j]. Since G is a constant and w[i,j] is a random integer, G can be specified. For example, the ratio of w[i,j]G and w[i,k]G is w[i,j]/w[i,k], but if this is 2, then w[i,j ]Gw[i,k]G=(2-1)G=G.

以上の条件を満足することにより、式（９）から式（１１）が言える。つまり、伝搬時間の差分であるΔｄ_ａ／ｂ［ｉ，ｊ］を求めることができる。

By satisfying the above conditions, equations (9) to (11) can be expressed. In other words, Δd _a/b [i, j], which is the difference in propagation time, can be obtained.

そして、タイミングｎを基準とし、タイミングｎ＋１からタイミングｎ＋Ｎまでの各伝搬時間の差分Δｄ_ａ／ｂ［ｎ，ｎ＋１］，…，Δｄ_ａ／ｂ［ｎ，ｎ＋Ｎ］の平均値μΔｄ_ａ／ｂ［ｎ，Ｎ］は、式（１２）の通り求めることができる。このような各伝搬時間の差分を時系列で模式的に並べたグラフを、図１０に示す。

Then, with timing n as a reference, the average value μΔd _{a /b [} n , N] can be determined according to equation (12). FIG. 10 shows a graph in which the differences in each propagation time are schematically arranged in chronological order.

式（１２）の最右辺の第１項μｄ_ａ／ｂ［ｎ＋１，ｎ＋Ｎ］は、タイミングｎ＋１からタイミングｎ＋Ｎまでの伝搬時間ｄ_ａ／ｂ［ ］の平均値であり、第２項ｄ_ａ／ｂ［ｎ］はタイミングｎの伝搬時間を意味する。つまり、伝搬時間差分の平均値は、伝搬時間の平均値を含んでいる。そこで、タイミングｎを時系列にシフトしてμｄ_ａ／ｂ［ｎ＋１，ｎ＋Ｎ］を継続的に求めることができれば、各タイミングでの伝搬時間ｄ_ａ／ｂ［ ］よりも、安定的で滑らかな伝搬時間が得られる。 The first term μd _a/b [n+1, n+N] on the right-most side of equation (12) is the average value of the propagation time d _a/b [ ] from timing n+1 to timing n+N, and the second term d _a/b [n] means the propagation time of timing n. That is, the average value of the propagation time difference includes the average value of the propagation time. Therefore, if it is possible to continuously obtain μd _a/b [n+1, n+N] by shifting the timing n in time series, the propagation will be more stable and smooth than the propagation time d _a/b [ ] at each timing. You get time.

このため、続けてタイミングｎ＋Ｎ＋１においても、伝搬時間の差分Δｄ_ａ／ｂ［ｎ＋１，ｎ＋Ｎ＋１］を求め、式（１３）の通り、式（１２）のμｄ_ａ／ｂ［ｎ＋１，ｎ＋Ｎ］を用いて、タイミングｎ＋Ｎ＋１における伝搬時間の補正値ｃ_ａ／ｂ［ｎ＋Ｎ＋１］を求める。式（２４）の右辺の第１項と第２項に含まれるｄ_ａ／ｂ［ｎ］は、減算により相殺される。

Therefore, at timing n+N+1 as well, the propagation time difference Δd _a/b [n+1, n+N+1] is calculated, and as shown in equation (13), μd _a/b [n+1, n+N] of equation (12) is used. , a propagation time correction value c _a/b [n+N+1] at timing n+N+1 is determined. d _a/b [n] included in the first and second terms on the right side of equation (24) are canceled out by subtraction.

スレーブ装置ＣＬｂでの時刻同期演算のためには、マスター装置ＣＬａは、スレーブ装置ＣＬｂからの同期情報の受信タイミングｔ_ａ，Ｒ［ ］を、新たな同期情報に記録してスレーブ装置ＣＬｂへ返送する必要がある。この際、式（１３）で求めた補正値ｃ_ａ／ｂ［ｎ＋Ｎ＋１］を、同期情報に記録しておく。 For time synchronization calculation in the slave device CLb, the master device CLa records the reception timing t _a,R [ ] of the synchronization information from the slave device CLb in new synchronization information and sends it back to the slave device CLb. There is a need. At this time, the correction value c _a/b [n+N+1] obtained by equation (13) is recorded in the synchronization information.

より具体的には、マスター装置ＣＬａが返送する同期情報は、ＩＥＥＥ１５８８におけるＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージに相当する。そして、補正値ｃ_ａ／ｂ［ｎ＋Ｎ＋１］は、Ｄｅｌａｙ＿ＲｅｓｐメッセージにおけるＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＦｉｅｌｄに挿入される値に相当する。ＩＥＥＥ１５８８において、ＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＦｉｅｌｄには、同期情報が、マスター装置ＣＬａとスレーブ装置ＣＬｂとの間の中継装置を経由することによる滞留時間の総和が含まれている。 More specifically, the synchronization information returned by the master device CLa corresponds to a Delay_Resp message in IEEE1588. The correction value c _a/b [n+N+1] corresponds to the value inserted into the CorrectionField in the Delay_Resp message. In IEEE1588, the CorrectionField includes the sum total of residence time due to synchronization information passing through a relay device between the master device CLa and the slave device CLb.

ＩＥＥＥ１５８８に準拠したスレーブ装置ＣＬｂは、Ｄｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージの受信タイミングから、ＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＦｉｅｌｄの値を減ずることにより、情報通信の伝搬時間の変動を補正する。同様に、本実施形態においても、スレーブ装置ＣＬｂは、返送された同期情報の受信タイミングから、ＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＦｉｅｌｄに記録された補正値ｃ_ａ／ｂ［ｎ＋Ｎ＋１］を差し引くことにより、式（１４）の通り、安定した同期情報の伝搬時間の平均値μｄ_ａ／ｂ［ｎ＋１，ｎ＋Ｎ］を求める（図１０参照）。

The slave device CLb compliant with IEEE1588 corrects fluctuations in the propagation time of information communication by subtracting the value of CorrectionField from the reception timing of the Delay_Resp message. Similarly, in this embodiment, the slave device CLb subtracts the correction value c _a/b [n+N+1] recorded in the CorrectionField from the timing of receiving the returned synchronization information, as shown in equation (14). The average value μd _a/b [n+1, n+N] of the stable synchronization information propagation time is determined (see FIG. 10).

これにより、スレーブ装置ＣＬｂは、同期情報の伝搬時間の平均値μｄ_ａ／ｂ［ｎ＋１，ｎ＋Ｎ］を伝搬時間として用いて、時刻同期演算を行うことができるため、時刻同期精度を向上させることができる。同期精度を向上させるためには、上りと下りの伝搬時間が対称な状態に近いほど良い。上記のように、一方向でも伝搬時間を実際の時間とは異なる値に操作したとしても、その値が平均値μｄ_ａ／ｂ［ｎ＋１，ｎ＋Ｎ］により平滑化されることにより、双方向の伝搬時間の揺らぎの差は平滑化前よりも小さくなる。これにより、双方向の伝搬時間を対称な状態により近づけて、時差を求めることができる。 As a result, the slave device CLb can perform time synchronization calculations using the average value μd _a/b [n+1, n+N] of the propagation time of synchronization information as the propagation time, so that the time synchronization accuracy can be improved. can. In order to improve synchronization accuracy, the closer the uplink and downlink propagation times are to symmetrical, the better. As mentioned above, even if the propagation time is manipulated to a value different from the actual time in one direction, the value is smoothed by the average value μd _a/b [n+1, n+N], so that the propagation time in both directions is The difference in time fluctuation becomes smaller than before smoothing. This makes it possible to approximate the two-way propagation time to a symmetrical state and determine the time difference.

［動作］
以上を前提として、本実施形態の情報通信システム１００の動作を、図１２のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の手順による情報通信方法、情報通信プログラム及び情報通信プログラムを記録した記録媒体も、本発明の一態様である。まず、スレーブ装置ＣＬｂの通信制御部７３は、スケジューラ７４に従って、複数の同期情報をマスター装置ＣＬａに送信する。これは、上記のように、単位時間Ｇに基づく送信間隔で行う。 [motion]
Based on the above, the operation of the information communication system 100 of this embodiment will be explained with reference to the flowchart of FIG. 12. Note that an information communication method, an information communication program, and a recording medium on which the information communication program is recorded are also one aspect of the present invention. First, the communication control unit 73 of the slave device CLb transmits a plurality of pieces of synchronization information to the master device CLa according to the scheduler 74. This is done at a transmission interval based on the unit time G, as described above.

マスター装置ＣＬａは、スレーブ装置ＣＬｂからの同期情報を受信する（ステップＳ１０１）。マスター装置ＣＬａの間隔時間演算部７６は、タイミングｎから最小時間Ｌ_ｇ［ｎ］未満のタイミングｎ＋Ｎの受信タイミングの組を選択し、各組の受信間隔時間を演算する（ステップＳ１０２）。 Master device CLa receives synchronization information from slave device CLb (step S101). The interval time calculation unit 76 of the master device CLa selects a set of reception timings from timing n to timing n+N less than the minimum time L _g [n], and calculates the reception interval time of each set (step S102).

差分演算部７７は、各組の同期情報の伝搬時間の差分を求める（ステップＳ１０３）。これは、受信間隔から、所定の単位時間Ｇに基づいて設定された送信間隔を減算することにより行う。平均値演算部７８は、複数の組の伝搬時間の差分の平均値を求める（ステップＳ１０４）。補正値演算部７９は、後続の同期情報の組について差分演算部７７が求めた伝搬時間の差分から、平均値演算部７８が算出した平均値を減算することにより、補正値を求める（ステップＳ１０５）。補正値記録部８０は、補正値を同期情報に記録する（ステップＳ１０６）。つまり、Ｄｅｌａｙ＿ＲｅｓｐメッセージのＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＦｉｅｌｄに補正値を書き込む。 The difference calculation unit 77 calculates the difference in propagation time of each set of synchronization information (step S103). This is done by subtracting the transmission interval set based on a predetermined unit time G from the reception interval. The average value calculation unit 78 calculates the average value of the differences in the propagation times of the plurality of sets (step S104). The correction value calculation unit 79 calculates a correction value by subtracting the average value calculated by the average value calculation unit 78 from the difference in propagation time calculated by the difference calculation unit 77 for the subsequent synchronization information set (step S105). ). The correction value recording unit 80 records the correction value in the synchronization information (step S106). That is, the correction value is written in the CorrectionField of the Delay_Resp message.

マスター装置ＣＬａの通信制御部７３は、補正値が記録された同期情報をスレーブ装置ＣＬｂに送信する（ステップＳ１０７）。スレーブ装置ＣＬｂの同期制御部８１は、受信した同期情報に基づいて、同期制御を行う。 The communication control unit 73 of the master device CLa transmits the synchronization information in which the correction value is recorded to the slave device CLb (step S107). The synchronization control unit 81 of the slave device CLb performs synchronization control based on the received synchronization information.

［効果］
（１）本実施形態は、複数の情報通信装置１が、マスター装置ＣＬａ又はスレーブ装置ＣＬｂとして情報の通信を行う情報通信システム１００であって、スレーブ装置ＣＬｂから送信された複数の同期情報を、マスター装置ＣＬａが受信した受信タイミングの集合において、所定時間未満に受信した１対の同期情報の組の受信間隔時間を、時系列に沿って複数組演算する間隔時間演算部７６と、各組の受信間隔時間と、スレーブ装置ＣＬｂが同期情報を送信する送信間隔時間を決める所定の単位時間Ｇとに基づいて、各組の同期情報の伝搬時間の差分を求める差分演算部７７と、差分演算部７７が求めた伝搬時間の差分の平均値を求める平均値演算部７８と、平均値を求めた同期情報の組よりも時系列で後続の同期情報の組について差分演算部７７が求めた伝搬時間の差分と、平均値演算部７８が求めた平均値とに基づいて、伝搬時間の補正値を求める補正値演算部７９と、補正値を、スレーブ装置ＣＬｂに送信する同期情報に記録する補正値記録部８０と、を有する。 [effect]
(1) The present embodiment is an information communication system 100 in which a plurality of information communication devices 1 communicate information as a master device CLa or a slave device CLb, and in which a plurality of synchronization information transmitted from a slave device CLb is transmitted. In the set of reception timings received by the master device CLa, an interval time calculation unit 76 calculates a plurality of reception interval times of a pair of synchronization information sets received within a predetermined time in a chronological order; a difference calculation unit 77 that calculates the difference between the propagation times of each set of synchronization information based on the reception interval time and a predetermined unit time G that determines the transmission interval time at which the slave device CLb transmits the synchronization information; The average value calculation unit 78 calculates the average value of the differences in the propagation times calculated by the difference calculation unit 77, and the propagation time calculated by the difference calculation unit 77 for a set of synchronization information that is subsequent in time series to the set of synchronization information for which the average value was calculated. and a correction value calculation unit 79 that calculates a correction value for the propagation time based on the difference between the values and the average value calculated by the average value calculation unit 78. It has a recording section 80.

スレーブ装置ＣＬｂは、補正値が記録された同期情報に基づいて、同期制御を行う同期制御部８１を有する。 The slave device CLb includes a synchronization control unit 81 that performs synchronization control based on synchronization information in which correction values are recorded.

また、本実施形態は、他の情報通信装置１と情報の通信を行う情報通信装置１であって、他の情報通信装置１からの複数の同期情報の受信タイミングの集合において、所定時間未満に受信した１対の同期情報の組の受信間隔時間を、時系列に沿って複数組演算する間隔時間演算部７６と、各組の受信間隔時間と、他の情報通信装置１が同期情報を送信する送信間隔時間を決める所定の単位時間Ｇとに基づいて、各組の同期情報の伝搬時間の差分を求める差分演算部７７と、伝搬時間の差分の平均値を求める平均値演算部７８と、平均値を求めた同期情報の組よりも時系列で後続の同期情報の組について差分演算部７７が求めた伝搬時間の差分と、平均値演算部７８が求めた平均値とに基づいて、伝搬時間の補正値を求める補正値演算部７９と、補正値を、他の情報通信装置１に送信する同期情報に記録する補正値記録部８０と、を有する。 Further, the present embodiment is an information communication device 1 that communicates information with another information communication device 1, and in a set of reception timings of a plurality of synchronization information from the other information communication devices 1, within a predetermined time. An interval time calculation unit 76 calculates the reception interval time of a plurality of sets of received synchronization information in chronological order, the reception interval time of each set, and another information communication device 1 transmits the synchronization information. a difference calculation unit 77 that calculates the difference in propagation time of each set of synchronization information based on a predetermined unit time G that determines the transmission interval time; and an average value calculation unit 78 that calculates the average value of the difference in propagation time; Based on the difference in propagation time obtained by the difference calculation unit 77 for a set of synchronization information subsequent to the set of synchronization information for which the average value was calculated, and the average value calculated by the average value calculation unit 78, It has a correction value calculation unit 79 that calculates a time correction value, and a correction value recording unit 80 that records the correction value in synchronization information that is transmitted to another information communication device 1.

このように、情報通信装置１間の伝搬時間、つまりスレーブ装置ＣＬｂからマスター装置ＣＬａへの伝搬時間を補正値により平滑化するため、スレーブ装置ＣＬｂは、平滑化された伝搬時間に基づいて、時刻同期が可能となる。このため、伝搬時間の変動を吸収し、誤差を低減して時刻同期精度を向上させることができる。また、同期情報に補正値を含めることにより、既存の時刻同期の仕組みを利用して、低コストで時刻同期を実現できる。つまり、既存のＰＴＰシステムを活用しつつ、ＢＣやＴＣを用いずに、情報通信システム１００に要求される所望の精度での時刻同期が可能となる。スレーブ装置ＣＬｂも、既存のプロトコルに準拠したものをそのまま用いることができるので、高コスト化を抑えることができる。 In this way, in order to smooth the propagation time between the information communication devices 1, that is, the propagation time from the slave device CLb to the master device CLa, using the correction value, the slave device CLb adjusts the time based on the smoothed propagation time. Synchronization is possible. Therefore, variations in propagation time can be absorbed, errors can be reduced, and time synchronization accuracy can be improved. In addition, by including the correction value in the synchronization information, time synchronization can be achieved at low cost using an existing time synchronization mechanism. In other words, time synchronization with the desired accuracy required for the information communication system 100 is possible while utilizing the existing PTP system without using BC or TC. The slave device CLb can also be compliant with the existing protocol and can be used as is, so that high costs can be suppressed.

（２）所定時間は、前記マスター装置と前記スレーブ装置との周波数偏差の影響が表れる最小の間隔時間である。このため、周波数偏差の影響が表出しない最小時間内の観測により、時差の誤差を排除することができる。 (2) The predetermined time is the minimum interval time at which the influence of frequency deviation between the master device and the slave device appears. Therefore, time difference errors can be eliminated by observing within the minimum time period in which the influence of frequency deviations is not apparent.

［他の実施形態］
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。 [Other embodiments]
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments as they are, and in the implementation stage, the constituent elements can be modified and embodied without departing from the spirit of the invention. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining the plurality of components disclosed in the above embodiments.

１ 情報通信装置
１０ 通信部
１１ 送信器
１２ 受信器
１３ 送信タイミング検出部
１４ 受信タイミング検出部
２０ クロック
３０ 時計
５０ 記憶部
６０ 外部インターフェイス
７０ 制御部
７１ 主制御部
７２ 送受信データＩ／Ｆ
７３ 通信制御部
７４ スケジューラ
７５ 時刻記録部
７６ 間隔時間演算部
７７ 差分演算部
７８ 平均値演算部
７９ 補正値演算部
８０ 補正値記録部
８１ 同期制御部
１００ 情報通信システム 1 Information communication device 10 Communication unit 11 Transmitter 12 Receiver 13 Transmission timing detection unit 14 Reception timing detection unit 20 Clock 30 Clock 50 Storage unit 60 External interface 70 Control unit 71 Main control unit 72 Transmission/reception data I/F
73 Communication control section 74 Scheduler 75 Time recording section 76 Interval time calculation section 77 Difference calculation section 78 Average value calculation section 79 Correction value calculation section 80 Correction value recording section 81 Synchronization control section 100 Information communication system

Claims (5)

複数の情報通信装置が、マスター装置又はスレーブ装置として情報の通信を行う情報通信システムであって、
前記マスター装置が、前記スレーブ装置から送信された複数の同期情報を、前記マスター装置が受信した受信タイミングの集合において、所定時間未満に受信した１対の前記同期情報の組の受信間隔時間を、時系列に沿って複数組演算する間隔時間演算部と、
各組の受信間隔時間と、前記スレーブ装置が前記同期情報を送信する送信間隔時間を決める所定の単位時間とに基づいて、各組の前記同期情報の伝搬時間の差分を求める差分演算部と、
前記差分演算部が求めた前記伝搬時間の差分の平均値を求める平均値演算部と、
前記平均値を求めた前記同期情報の組よりも時系列で後続の前記同期情報の組について前記差分演算部が求めた前記伝搬時間の差分と、前記平均値演算部が求めた前記平均値とに基づいて、前記伝搬時間の補正値を求める補正値演算部と、
前記補正値を、前記スレーブ装置に送信する前記同期情報に記録する補正値記録部と、
を有することを特徴とする情報通信システム。 An information communication system in which a plurality of information communication devices communicate information as a master device or a slave device,
The master device receives a plurality of synchronization information transmitted from the slave device, in a set of reception timings at which the master device receives, the reception interval time of a pair of synchronization information sets received less than a predetermined time, an interval time calculation unit that performs multiple sets of calculations along the time series;
a difference calculation unit that calculates a difference between the propagation times of the synchronization information of each set based on the reception interval time of each set and a predetermined unit time that determines the transmission interval time at which the slave device transmits the synchronization information;
an average value calculation unit that calculates an average value of the difference in the propagation time calculated by the difference calculation unit;
The difference in the propagation time obtained by the difference calculation section for the synchronization information set that is chronologically subsequent to the synchronization information set for which the average value was obtained, and the average value obtained by the average value calculation section. a correction value calculation unit that calculates a correction value for the propagation time based on;
a correction value recording unit that records the correction value in the synchronization information transmitted to the slave device;
An information communication system characterized by having. 前記所定時間は、前記マスター装置と前記スレーブ装置との周波数偏差の影響が表れる最小の間隔時間であることを特徴とする請求項１記載の情報通信システム。 2. The information communication system according to claim 1, wherein the predetermined time is a minimum interval time at which the influence of frequency deviation between the master device and the slave device appears. 前記スレーブ装置は、前記補正値が記録された前記同期情報に基づいて、同期制御を行う同期制御部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の情報通信システム。 3. The information communication system according to claim 1, wherein the slave device includes a synchronization control section that performs synchronization control based on the synchronization information in which the correction value is recorded. 他の情報通信装置と情報の通信を行う情報通信装置であって、
他の情報通信装置からの複数の同期情報の受信タイミングの集合において、所定時間未満に受信した１対の前記同期情報の組の受信間隔時間を、時系列に沿って複数組演算する間隔時間演算部と、
各組の受信間隔時間と、他の情報通信装置が前記同期情報を送信する送信間隔時間を決める所定の単位時間とに基づいて、各組の前記同期情報の伝搬時間の差分を求める差分演算部と、
前記差分演算部が求めた前記伝搬時間の差分の平均値を求める平均値演算部と、
前記平均値を求めた前記同期情報の組よりも時系列で後続の前記同期情報の組について前記差分演算部が求めた前記伝搬時間の差分と、前記平均値演算部が求めた前記平均値とに基づいて、前記伝搬時間の補正値を求める補正値演算部と、
前記補正値を、他の情報通信装置に送信する前記同期情報に記録する補正値記録部と、
を有することを特徴とする情報通信装置。 An information communication device that communicates information with another information communication device,
Interval time calculation that calculates the reception interval times of a pair of synchronization information sets received less than a predetermined time in a time series in a set of reception timings of multiple synchronization information from other information communication devices. Department and
A difference calculation unit that calculates the difference in the propagation time of each set of synchronization information based on the reception interval time of each set and a predetermined unit time that determines the transmission interval time at which another information communication device transmits the synchronization information. and,
an average value calculation unit that calculates an average value of the difference in the propagation time calculated by the difference calculation unit;
The difference in the propagation time obtained by the difference calculation section for the synchronization information set that is chronologically subsequent to the synchronization information set for which the average value was obtained, and the average value obtained by the average value calculation section. a correction value calculation unit that calculates a correction value for the propagation time based on;
a correction value recording unit that records the correction value in the synchronization information transmitted to another information communication device;
An information communication device comprising: 前記所定時間は、他の情報通信装置との周波数偏差の影響が表れる最小の間隔時間であることを特徴とする請求項４記載の情報通信装置。 5. The information communication device according to claim 4, wherein the predetermined time is a minimum interval time at which the influence of frequency deviation with other information communication devices appears.

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