JPH03296684A - ネットワークステーションの時刻同期方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、複数のワークステーションによって構成され
た例えば分散処理システム等に利用されるネットワーク
ステーションの時刻同期方式に係わり、特に複数のワー
クステーションのうち何れか１つのワークステーション
の内部時刻を基準時刻とし、他のワークステーションの
時刻を基準時刻に同期させるネットワークステーション
の時刻同期方式の改良に関する。

（従来の技術） 一般に、ネットワーク化された複数のワークステーショ
ンがそれぞれの機能分担に従って所定の処理を実行する
場合、各ワークステーションの時刻をいかにシステム共
通時刻に同期させるかが大きな問題である。

このように時刻同期をとる必要性は次の例からも明らか
である。例えばスケジュール制御方式のように予め定め
られたある時刻に一斉に空調設備を起動または停止させ
るとか、或いはデータサンプリング方式のように複数の
ワークステーションが予め定められた時刻ごとに同時に
データサンプリングを行った後、各ワークステーション
の各時刻ごとのデータの差分の有意性を比較するとかの
場合に非常に重要になってくる。

従来、以上のような分散処理システムでは、各ワークス
テーションの時刻管理ならびに時刻同期に関し、次のよ
うな方式を採用している。

■　先ず、複数のワークステーションのうち何れか１つ
をマスタステーションとし、それ以外のステーションを
スレーブステーションとするとともに、当該マスタステ
ーションの内部タイマ時刻をシステム共通の基準時刻と
する。

■　スレーブステーションの時刻設定は、各ワークステ
ーションが当該ネットワークシステムに組込んだ時点で
マスタステーションと通信を行うことにより、マスタス
テーションの基準時刻を内部時刻とするとともに、以後
、ＣＰＵの内部タイマによって作られるタイマチック信
号Ｆ、すなわち第７図に示すクロック発生回路１から発
生するクロックを所定の分周比で分周する分周回路２の
出力信号（タイマチック信号）Ｆを用いて自身の内部時
刻を逐次更新することにより行う。

■　その後、各ステーションの間で情報交換を行うが、
このとき情報発信元のステーションでは伝送すべき情報
に内部時刻を付加して送信する。

■　情報受信元のステーションでは、受は取った情報に
付加されている時刻を読み取り、情報発信元の事象の発
生時刻を把握する。

■　さらに、定常状態時、マスタステーションは時刻同
期をとるために予め定められた周期またはオペレータか
らの指令を受けたとき、内部タイマの基準時刻を伝送路
を通して各スレーブステーションに送信する。従って、
ここで各スレーブステーションは伝送路から基準時刻を
読み取った後、自身の内部時刻を修正する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、以上のような時刻同期方式は、第８図に示す
ように進み・遅れ時間のないマスタステーションの基準
時刻３ａに対し、各スレーブステーションの内部タイマ
では時間の経過とともに少しずつ遅れ時刻３ｂまたは進
み時刻３ｃとなる場合があるので、任意の時刻にマスタ
ステーションから各スレーブステーションに現在時刻３
ｄを通知する。ここで、遅れ特性の内部タイマをもつス
レーブステーションは遅れ時刻３ｅ分だけ進みの時刻修
正を行い、また進み特性の内部タイマをもつスレーブス
テーションは進み時刻３ｆ分だけ遅れの時刻修正を行う
。その結果、各スレーブステーションは時刻修正を受け
るごとに遅れ時刻分または進み時刻分だけステップ状に
時刻変化することになる。

しかし、各スレーブステーションがステップ状に時刻変
化すると、例えば第９図に示す如く所定周期ごとにデー
タサンプリングを行った後ＣＰＵ等にて例えば４点のサ
ンプリングデータに基づいて図示点線の周波数特性を時
系列的に同定するとき、真の周波数特性が得られないと
いう問題がある。

この関係について第１０図および第１１図を参照して説
明する。なお、スレーブステーションはマスタステーシ
ョンに対し１０％の進み特性を有するものと仮定する。

第１０図において４８はマスタステーションの時刻系列
、４ｂはある特定のスレーブステーションの時刻系列、
４Ｃは当該スレーブステーションの生データ系列である
。すなわち、マスタステーションは、時刻ｔｏから始ま
って時刻ｔ　ｏ　＋　１０Δｔになったとき、スレーブ
ステーションの時刻ｔ。＋１１Δｔ′から時刻ずれを認
識する（４ｄ）。しかる後、次の時刻修正タイミング４
ｅであるｔ。＋１１Δｔで時刻修正を行う。その結果、
スレーブステーションでは４ｆのような修正時刻系列と
なり、かつ、４ｇのような修正データ系列となる。つま
り、スレーブステーションの修正時刻系列４ｆから明ら
かなように４ｈなる進み時刻ｔ。＋１１Δｔ′が次の時
刻修正タイミングでｔｏ＋１１Δｔに時刻修正され、さ
らに修正データ系列４ｇでは前の生データｄｌｌを捨て
て次の時刻修正タイミングのデータｄｌｌを正規のデー
タとして取り込んで利用する。

第１１図は第１０図をよりタイミングシーケンス的にと
らえた図である。この図から明らかなように、時刻修正
によってステップ状に時刻変化すると、ｄｌ。とｄ１□
との実時間間隔はほぼ１６９Δｔとなり、前述したよう
に一様すンプリング周期Δｔでデータをサンプリングし
て周波数特性を推定する場合、その推定された周波数特
性に誤差が生じ、ひいては誤った正弦波波形を作成する
ことになり、データ処理工種々の問題が生ずる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、マスタステ
ーションの基準時刻に基づいて大きな時刻変動を伴うこ
となくスレーブステーションの時刻同期を行うことがで
き、例えばデータサンプリング処理やスケジュール制御
等に適用して好適なネットワークステーションの時刻同
期方式を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段および作用）本発明は上記
課題を解決するために、伝送路に複数のワークステーシ
ョンが接続され、そのうち任意の１つワークステーショ
ンをマスタステーションとし、それ以外のワークステー
ションをスレーブステーションとし、前記マスタステー
ションの基準時刻に基づいて前記各スレーブステーショ
ンの時刻を修正するネットワークステーションの時刻同
期方式において、 前記マスタステーションとしては、任意の時間ごとに前
記スレーブステーションから送られてくる時刻情報と前
記基準時刻とからスレーブステーションの遅れまたは進
み時刻差を求めるとともに、前記任意の時間および遅れ
または進み時刻差に基づいて各スレーブステーションの
時刻修正係数および時刻修正回数を求め、この時刻修正
係数および時刻修正回数をスレーブステーションに伝送
する構成とし、 一方、各スレーブステーションとしては、内部タイマの
タイマチック信号を受けるごとに前記マスタステーショ
ンから送られてくる時刻修正係数とタイマチック信号と
に基づいて時刻修正演算によってシステム時刻修正タイ
マチック信号を得るともに、前記マスタステーションか
ら送られてくる時刻修正回数と時刻修正回数とを比較し
二致するまで時刻修正を繰り返すことにより、マスタス
テーションの基準時刻と各スレーブステーションの内部
時刻との時刻差を、修正時刻差または修正時刻の絶対値
としてでなく内部タイマのタイマチック信号ごとに複数
回にわたって等分に配分して時刻修正を行うことにより
、ステップ状の時刻変動を極力少なくするものである。

（実施例） 以下、本発明方式の実施例について図面を参照して説明
する。第１図は各スレーブステーションの時刻同期方式
を説明するブロック構成図、第２図はネットワークステ
ーションを概略的に示す構成図である。

先ず、ネットワークステーションは、第２図に示すよう
にループ状の伝送路１ｏに複数のワークステーション１
１ｏ１・・・　１１＋　　・・・が接続され、いわゆる
ネットワーク構造を採用している。これらワークステー
ション１１ｏ１・・・　１１１　・・・のうち、例えば
ワークステーション１１ｏをマスタステジョンとし、そ
れ以外のワークステーション１１、（図示せず）、・・
・１１．　　・・・をスレーブステーションとする。

これらステーション１１ｏ１・・・　１１．　・・・は
それぞれ内部タイマによって内部時刻ＴＯｓ・・・７１
％・・・を刻時するが、そのうちマスタステジョン１１
ｏの内部時刻Ｔ。を基準時刻とし、この基準時刻Ｔ。に
基づいて各スレーブステーション１１１、・・・１１．
　・・・の時刻同期を行うものとする。

このマスタステジョン１１０は、任意または予め定めた
時間にスレーブステーション側から送られてくるヘッダ
情報に当該スレーブステーション例えば１１１の現在時
刻情報を付加したテキストフォーマット（第３図ａ参照
）を受信すると、第４図に示す手順に従ってスレーブス
テーションの時刻修正用データを取得する。

先ず、マスターステジョン１１．は、自身のステジョン
１１ｏの基準時刻Ｔ０と例えばスレーブステーション１
１．の現在時刻Ｔｔ　とから時刻差ｅを求めた後（ステ
ップＳｌ）　　この時刻差ｅｌが予め定めた許容時間α
以下であるか否かを判断する（ステップＳ２）。時刻差
ｌｅｌが許容時間以内であれば、スレーブステーション
１１、の時刻修正用データを取得することなく一連の手
順を終了する。

ステップＳ２において時刻差ｔｅｌが許容時間以内でな
いとき、つまり時刻差ｔｅｌが許容時間を越えたとき、
時刻修正回数Ｎを順次可変しつつ、この時刻修正回数Ｎ
を用いて前記許容時間αまたは時刻差ｔｅｌを除算する
ことにより時刻修正係数りを求める（ステップＳ３）。

そして、この時刻修正係数りが予め定めた目標修正値β
以下であるか否かを判断しくステップＳ４）　　目標脩
正値β以下でない場合にはステップＳ５のように再度時
刻修正回数Ｎ＋ｌ→Ｎに設定し直してステップＳ３の処
理を実行する。ステップＳ４において時刻修正係数りが
目標修正値β以下となったとき、第３図（ｂ）に示すテ
キストフォマット、つまりヘッド情報にステップＳ６に
示す如くｓｉｇｎ　（ｅ　）　・Ｄの演算を行って内部
タイマ時刻修正係数りおよび内部タイマ時刻修正回数Ｎ
を付加し、該当するスレーブステーション１１１に送信
する。なお、このとき、各ステーションの識別情報を含
んだヘッダ情報に各スレーブステーションの内部タイマ
時刻修正係数りおよび内部タイマ時刻修正回数Ｎを付加
して一斉に各スレーブステーションに送信する方式でも
よい。

一方、各スレーブステーション側には、第１図に示すよ
うにクロック発生回路２１および分周回路２２を用いて
自身の内部タイマ時刻を更新するためのタイマチック信
号を発生する内部タイマを有し、またマスタステーショ
ンから送られてくる時刻修正係数りを格納する修正係数
用メモリ２３、前記内部タイマのタイマチック信号を受
けるごとに前記マスタステーションから送られてくる各
スレーブステーションの時刻ずれから求まる時刻修正係
数りを用いて、 Ｆ　・　（１±Ｄ）→Ｆ なる演算式を用いて修正タイマチック信号Ｆを求めて出
力する時刻修正演算手段２４等が設けられ、さらにマス
タステーションから送られてくる時刻修正回数Ｎと前記
時刻修正演算手段２４の実際の時刻修正回数とを比較し
一致するまで時刻修正を継続させ、一致したとき修正動
作を終了する時刻修正制御手段２５が設けられている。

すなわち、各スレーブステーション側では、第５図のス
テップＳ１１に示すようにマスタステーションから時刻
修正係数りおよび時刻修正回数Ｎを受信すると、そのう
ち時刻修正係数りを修正係数用メモリ２３に格納しくス
テップ５１２）、−方、時刻修正回数Ｎを時刻修正制御
手段２５に格納する（ステップ８１３）。そして、時刻
修正演算手段２４はタイマチック信号Ｆを受けるごとに
前記内部タイマのタイマチック信号Ｆおよび時刻修正係
数りに基づいてＦ・（１±Ｄ）−Ｆなる演算を行って修
正タイマチック信号Ｆを発生し、この修正演算を時刻修
正制御手段２５から修正動作終了信号が来るまで実行す
る。

その結果、当該スレーブステーションでは第６図に示す
ようなタイミングシーケンスによって時刻修正動作を行
うことになる。同図において２７ａはマスタステーショ
ン時刻系列、２７ｂはスレーブステーション時刻系列、
２７Ｃはスレーブステーション修正時刻系列、２７ｄは
スレーブステーション修正データ系列である。すなわち
、このタイミングシーケンスから明らかなように、マス
タステーションではｔ。＋１０Δｔのとき、スレーブス
テーションの時刻系列２７ｂ側から「１Δｔ」だけ進ん
でいると判断したとき、時刻修正タイミング２７ｅとし
て例えば時刻修正係数Ｄ−０，１および時刻修正回数Ｎ
−１０のデータをスレーブステーションに送信する。こ
こで、スレーブステーションは、時刻修正係数Ｄ−０，
１および時刻修正回数Ｎ−１０を受けると、以後、時刻
修正回数Ｎ−１０と時刻修正演算手段２４の時刻修正回
数とが一致するまで１０％の遅れをもたせてタイマチッ
ク信号を送出するので、２７ｅを基点として１０システ
ムタイム後にマスタステーションとスレーブステーショ
ンとを時刻同期させることができ、しかも±０．１Δｔ
のステップ状時刻変動によってスムーズに時刻修正を行
うことかできる。また、各スレーブステーションの時刻
ずれ量をある長い時間をかけて均等配分しながら時刻修
正をするので、各スレーブステーションで同一時刻にデ
ータサンプリングする場合やスケジュール制御を行う場
合に適正なデータの元に最適なデータ処理を実行でき、
かつ、適正な運転を確保できる。

なお、上記実施例ではリング型ネットワークについて述
べたが、種々のネットワーク構造のものに適用でき、例
えばその１つとしてバス型ネットワークであってもよい
。また、マスタステーションは内部時刻を基準時刻とし
たが、外部から標準時刻を取り込んで基準時刻として用
いてもよいものである。その他、本発明はその要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、次のような種々の
効果を奏する。

先ず、請求項１においては、各スレーブステーションご
とにある時刻差に基づいて時刻修正係数および時刻修正
回数を求めてスレーブステーションに送信するので、各
スレーブステーションでは適切な時刻修正データを受け
て時刻修正を行うことができる。

次に、請求項２では、各スレーブステーションが非常に
小さいステップの時刻修正を行いながら時刻同期をとる
ことができ、よって各種の制御に適用して適正な処理な
いしは円滑な運転を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明に係わるネットワークステ
ーションの時刻同期方式の一実施例を説明するために示
したもので、第１図はスレーブステーションの時刻修正
部分の内部構成図、第２図はネットワークステーション
の概略構成を示す図、第３図はスレーブステーションお
よびマスタステーションの送信テキストフオマット図、
第４図はマスタステーションによる時刻修正データを求
めるフローチャート、第５図はスレーブステーションで
のマスタステーションから送られてくるデータの格納順
序を説明する１図、第６図は時刻修正状態を説明するタ
イミングシーケンス図、第７図ないし第１１図は従来方
式を説明するために示したもので、第７図は内部タイマ
の構成図、第８図はマスタステーション時刻とスレーブ
ステーション時刻との関係を示す図、第９図は従来の時
刻同期方式を用いた場合の問題点を説明する図、第１０
図は時刻系列とデータ系列との関係図、第１１図は第１
０図をタイミングシーケンス的に表した図である。 １］。・・・マスタステーション、１１１　・・・１１
、、・・・スレーブステーション、２１・・・クロック
発生回路、２２・・・分周回路、２３・・・修正係数用
メモリ、２４・・・時刻修正演算手段、２５・・・時刻
修正制御手段。 第 １ 図 第 図 第 図 トーーー 一一一 Δｔ’　（＝０．９Δｔ） ←−−− Δｔ″（＝１．１Δｔ） 第６図 タイマチック信号Ｆ 第 図 マスタステーション時刻 第 図 第 図 第１１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝送路に複数のワークステーションが接続され、
   そのうち任意の１つのワークステーションをマスタステ
   ーションとし、それ以外のワークステーションをスレー
   ブステーションとし、前記マスタステーションの基準時
   刻に基づいて各スレーブステーションの時刻を修正する
   ネットワークステーションの時刻同期方式において、 前記マスターステーションは、任意の時間ごとに前記ス
   レーブステーションから送られてくる時刻情報と前記基
   準時刻からスレーブステーションの遅れまたは進み時刻
   差を求めるとともに、前記任意の時間および遅れまたは
   進み時刻差に基づいて各スレーブステーションの時刻修
   正係数および時刻修正回数を求め、この時刻修正係数お
   よび時刻修正回数をスレーブステーションに伝送して時
   刻修正に用いることを特徴とするネットワークステーシ
   ョンの時刻同期方式。
2. （２）伝送路に複数のワークステーションが接続され、
   そのうち任意の１つワークステーションをマスタステー
   ションとし、それ以外のワークステーションをスレーブ
   ステーションとし、前記マスタステーションの基準時刻
   に基づいて前記各スレーブステーションの時刻を修正す
   るネットワークステーションの時刻同期方式において、 各スレーブステーションは、内部タイマのタイマチック
   信号を受けるごとに前記マスタステーションから送られ
   てくる時刻修正係数とタイマチック信号とに基づいて時
   刻修正演算によってシステム時刻修正タイマチック信号
   を得るともに、前記マスタステーションから送られてく
   る時刻修正回数と時刻修正回数とを比較し一致するまで
   時刻修正を繰り返すことを特徴とするネットワークステ
   ーションの時刻同期方式。