通信装置及延迟检测方法制造方法及图纸

具有时间戳生成部（142、243），其在要发送/接收的PDU的发送时或接收时生成时间戳；发送数据存储部（12、22）；接收数据存储部（13、23）；帧处理部（143、244），其针对其他节点，生成包含数据更新指令、发送数据存储部（12、22）中的周期发送数据以及从时间戳生成部（142、243）获取的帧发送时刻在内的PDU，如果接收到来自其他节点的PDU，则将在该PDU中包含的周期发送数据存储在接收数据存储部（13、23）中；以及单程延迟检测部（145、247），其根据以下条件判定是否发生了来自其他节点的PDU的延迟，即，如果接收到PDU，则是否是在接收到前一个PDU后，在第1延迟容许时间内接收到下一个PDU，另外，在第1延迟容许时间内接收到下一个PDU的情况下，该PDU的从其他节点至本节点的传送时间是否在第2延迟容许时间内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
在使用网络,特别是在FA (Factory Automation)系统中使用的要求实时性的网络进行通信时，希望通信延迟落在规定的时间之内，且没有信息缺损。通常，延迟测量有下述两种方法，即，在进行测量的2个节点之间测量往返的延迟时间的方法和测量单程的延迟时间的方法。在单程的延迟时间测量中，由于能够在接收侧接收到通信帧的时刻进行延迟判定，因此与测量往返延迟时间的方法相比，具有能够缩短延迟测量所花费的时间的优点。相反地，在进行单程的延迟时间测量时，需要使两个节点之间的时钟同步，或者计算出两个节点之间的时钟的偏差时间。单程的延迟时间的测量，在专利文献I中以下述方式进行。首先，计算时钟的偏差时间，然后，在发送侧的节点处，对要发送的包赋予发送时间的时间戳并发送。然后，在接收侧的节点处，记录包接收时刻的时间戳。并且，接收侧的节点使用两个节点之间的时钟的偏差时间、发送时刻的时间戳及接收时刻的时间戳，计算延迟。另外，时钟的偏差时间的计算以下述方式进行。在此，使各节点具有时间计算功能。首先，第I节点向第2节点发送偏差时间计算用的包，该偏差时间计算用的包被赋予了从第I节点的计时器获取的发送时刻的时间戳。然后，第2节点在接收到的包中追加来自第I节点的包接收时刻和将包向第I节点返回时的发送时刻，并将该包向第I节点返回。并且，第I节点记录所返回的包的接收时刻，基于4个时刻，计算出偏差时间。另一方面，2个节点之间的时钟同步，在专利文献2中以下述方式进行。首先，第I节点生成将发送时刻置于第I有效数据部(pay load)中的测量包，向第2节点发送。然后，第2节点如果从第I节点接收到测量包，则生成答复包并向第I节点发送，其中，在该答复包中，在第I有效数据部中写入有测量包的发送时刻，在第2有效数据部中写入有测量包的接收时刻，并且在第3有效数据部中写入有答复包的发送时刻。并且，接收到答复包的第I节点，记录答复包的答复包接收时刻，基于4个时刻进行时钟的校正。另外，针对信息(包)的缺损，例如在专利文献I中，在节点中设有丢包率计算功能，向发送包赋予顺序号，根据顺序号的欠缺，对包的丢失数量进行计数。专利文献1:日本特开2004 - 289748号公报专利文献2:日本特开2007 - 27985号公报
技术实现思路
然而，在专利文献I中记载的偏差时间的计算方法中，将偏差时间计算用的包与在通常的通信中所使用的包并行地进行接收/发送。在将上述方法应用在如内部系统那样的进行周期性动作的节点中的情况下，在通常的通信以外，需要不定期(以不同的周期)地进行偏差时间计算用的包的接收/发送处理，存在难以维持周期性动作的问题。另外，在专利文献2记载的时钟同步方法中，由于需要向答复包的数据部中写入3个时刻信息，因此，时刻信息的数据大小变大。因此，在有效数据部大小有限的状况下，存在用于传输通常数据的区域受到损失的问题。并且，在检测延迟时，由于将用于延迟检测的时刻全部保存在包中，因此，还存在包中存储的时间信息变大的问题。另外，关于包的缺损，是通过顺序号的欠缺进行检测的，但在发送的包为I个的情况等中，还存在难以进行缺损的检测的问题。本专利技术就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种，在将进行周期性动作的节点利用网络进行连接的通信系统中，能够维持周期性动作，且无需缩减用于存储通常数据的区域，即可发送用于计算各节点之间的时钟偏差的信息。为了实现上述目的，本专利技术所涉及的通信装置在与经由传送路径连接的其他通信装置之间进行周期通信，该通信装置的特征在于，具有:时钟，其对时间进行测定；通信单元，其对通信帧进行接收/发送；时间戳生成单元，其在通过本通信装置发送/接收的所述通信帧的发送时或接收时，使用所述时钟生成时间戳；发送数据存储单元，其对周期性发送的所述通信帧中所存储的周期发送数据进行存储；接收数据存储单元，其对周期性接收的所述通信帧中的周期发送数据进行存储；帧处理单元，其针对所述其他通信装置，生成包含数据更新指令、所述发送数据存储单元中的所述周期发送数据、以及从所述时间戳生成单元获取的发送定时的时间戳即帧发送时刻在内的更新指令帧，如果接收到来自所述其他通信装置的更新指令帧，则将该更新指令帧中包含的周期发送数据存储在所述接收数据存储单元中；以及单程延迟检测单元，其根据下述条件判定从所述其他通信装置发送的通信帧是否发生了延迟，即，如果接收到所述更新指令帧，则是否是在接收前一个所述更新指令帧后，在第I延迟容许时间内接收到下一个更新指令帧，另外，在所述第I延迟容许时间内接收到所述下一个更新指令帧的情况下，该更新指令帧的从所述其他通信装置至本通信装置的传输时间是否在第2延迟容许时间内。专利技术的效果根据本专利技术，在周期通信中，在2个节点之间交换的通信帧中，在要发送的数据的基础上，存储用于延迟检测的时间戳，根据存储在该进行周期通信的通信帧中的时间戳和通信帧的接收时刻，对网络内的通信帧的延迟进行检测。由此，无需为了检测延迟而在周期通信中交换的通信帧之外发送新的通信帧，且通信帧中包含的时刻信息仅是该通信帧的发送时刻即可，通信帧的大小也不改变，因此，如果应用于如进行定序控制的可编程控制器那样以规定的处理周期进行动作的装置中，则具有在不对定期数据处理产生影响的情况下，能够进行通信帧的延迟检测的效果。附图说明图1是示意地表示使用本专利技术的实施方式I的通信系统而构成的网络的一个例子的图。图2是示意地表示rou的结构的一个例子的图。图3是示意地表示构成通信系统的通信节点的结构的图。图4是表示周期通信开始前的主站点和从属站点之间的时钟偏差计算处理中的PDU的交换动作的时序图。图5是表示周期通信时的主站点和从属站点之间的时钟偏差计算处理中的rou的交换动作的时序图。图6是表示主站点的时钟偏差计算时的动作处理步骤的一个例子的流程图。图7是表示从属站点的时钟偏差计算时的动作处理步骤的一个例子的流程图。图8是表示实施方式I的单程延迟检测处理的步骤例的流程图。图9是表示实施方式I的主站点处的往返延迟检测处理的步骤例的流程图。图10是表不实施方式I的PDU丧失检测处理的步骤例的流程图。图11是表示实施方式2的从属站点的PDU发送时的校验码设定处理的步骤例的流程图。图12是表示实施方式2的单程延迟检测处理的步骤例的流程图。图13是表示由主站点进行的48位PDU发送时刻和48位PDU接收时刻的生成处理的步骤例的流程图。图14是表示由从属站点进行的48位PDU发送时刻和48位PDU接收时刻的生成处理的步骤例的流程图。图15是表示实施方式2的丧失检测处理的步骤例的流程图。图16是表示由主站点进行的48位PDU发送时刻和48位PDU接收时刻的生成处理的步骤例的流程图。图17是表示由从属站点进行的48位PDU发送时刻和48位PDU接收时刻的生成处理的步骤例的流程图。具体实施例方式下面，参照附图，详细地说明本专利技术所涉及的的优选实施方式。此外，本专利技术并不限定于这些实施方式。实施方式I图1是示意地表示使用本专利技术的实施方式I的通信系统而构成的网络的一个例子的图。如该图所示，通信系统具有将2个节点1、2经由以太网(登记商标)等传送路径3连接的结构。节点I具有主延迟丧失检测单元14，该主延迟丧失检测单元14具有向节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通信装置，其在与经由传送路径连接的其他通信装置之间进行周期通信，该通信装置的特征在于，具有：时钟，其对时间进行测定；通信单元，其对通信帧进行接收/发送；时间戳生成单元，其在通过本通信装置发送/接收的所述通信帧的发送时或接收时，使用所述时钟生成时间戳；发送数据存储单元，其对周期性发送的所述通信帧中所存储的周期发送数据进行存储；接收数据存储单元，其对周期性接收的所述通信帧中的周期发送数据进行存储；帧处理单元，其针对所述其他通信装置，生成包含数据更新指令、所述发送数据存储单元中的所述周期发送数据、以及从所述时间戳生成单元获取的发送定时的时间戳即帧发送时刻在内的更新指令帧，如果接收到来自所述其他通信装置的更新指令帧，则将该更新指令帧中包含的周期发送数据存储在所述接收数据存储单元中；以及单程延迟检测单元，其根据下述条件判定从所述其他通信装置发送的通信帧是否发生了延迟，即，如果接收到所述更新指令帧，则是否是在接收前一个所述更新指令帧后，在第1延迟容许时间内接收到下一个更新指令帧，另外，在所述第1延迟容许时间内接收到所述下一个更新指令帧的情况下，该更新指令帧的从所述其他通信装置至本通信装置的传输时间是否在第2延迟容许时间内。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种通信装置，其在与经由传送路径连接的其他通信装置之间进行周期通信， 该通信装置的特征在于，具有: 时钟，其对时间进行测定； 通信单元，其对通信帧进行接收/发送； 时间戳生成单元，其在通过本通信装置发送/接收的所述通信帧的发送时或接收时，使用所述时钟生成时间戳； 发送数据存储单元，其对周期性发送的所述通信帧中所存储的周期发送数据进行存储； 接收数据存储单元，其对周期性接收的所述通信帧中的周期发送数据进行存储； 帧处理单元，其针对所述其他通信装置，生成包含数据更新指令、所述发送数据存储单元中的所述周期发送数据、以及从所述时间戳生成单元获取的发送定时的时间戳即帧发送时刻在内的更新指令帧，如果接收到来自所述其他通信装置的更新指令帧，则将该更新指令帧中包含的周期发送数据存储在所述接收数据存储单元中；以及 单程延迟检测单元，其根据下述条件判定从所述其他通信装置发送的通信帧是否发生了延迟，即，如果接收到所述更新指令帧，则是否是在接收前一个所述更新指令帧后，在第I延迟容许时间内接收到下一个更新指令帧，另外，在所述第I延迟容许时间内接收到所述下一个更新指令帧的情况下，该更新指令帧的从所述其他通信装置至本通信装置的传输时间是否在第2延迟容许时间内。2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于， 所述单程延迟检测单元使用帧接收时刻与存储在所述更新指令帧内的所述帧发送时刻的差作为所述传输时间，其中，该帧接收时刻是在接收所述更新指令帧时，从所述时间戳生成单元获取的。3.根据权利要求1或2所述的通信装置，其特征在于， 还具有往返延迟检测单元，其在周期通信时以外，向所述其他通信装置发送请求帧，在发送所述请求帧之后，在往返延迟许可时间内没有接收到与所述请求帧相对应的响应帧的情况下，判定为发生了延迟。4.根据权利要求1至3中任一项所述的通信装置，其特征在于， 还具有丧失检测单元，其在接收到所述更新指令帧后，从所述时间戳生成单元获取本次帧接收时刻，并将所述本次帧接收时刻和在前一个所述更新指令帧接收时从所述时间戳生成单元获取的前次帧接收时刻的差，与表示通信帧的丧失的丧失评价时间进行比较，判定所述通 目巾贞是否丧失。5.根据权利要求4所述的通信装置，其特征在于， 所述丧失检测单元存储进行发送的通信帧的帧发送时刻， 所述通信单元在发送所述更新指令帧的情况下，在从前一个所述帧发送时刻开始经过了所述丧失评价时间的1/2之后，发送下一个更新指令帧。6.根据权利要求1至5中任一项所述的通信装置，其特征在于， 所述帧处理部还具有下述功能，即， 在周期通信开始后，以规定的间隔将时钟偏差的测定指令包含在所述更新指令帧中并进行发送，如果接收到针对包含所述测定指令的所述更新指令帧的响应帧，则将时钟偏差的计算指令和表示所述响应帧的接收定时的帧接收时刻包含在所述更新指令帧中并进行发送。7.根据权利要求1或2所述的通信装置，其特征在于， 在所述通信帧中的存储所述帧发送时刻的区域为a位，所述时钟的宽度为b位，且b >a的情况下， 所述帧处理单元具有下 述功能，即: 在与所述其他通信装置建立连接时，将所述时钟的高阶b-a位存储为高阶位信息，并且，在请求建立连接时，将所述高阶位信息包含在通信帧中而发送的功能；以及 将在周期通信中从所述时间戳生成单元得到的时间戳的低阶a位存储在存储所述帧发送时刻的区域中，从而生成更新指令帧的功能， 所述单程延迟检测单元使用所述高阶位信息将所述更新指令帧中的所述帧发送时刻的值形成为b位的值，并进行单程延迟检测。8.根据权利要求4或5所述的通信装置，其特征在于， 在所述通信帧中的存储所述帧发送时刻的区域为a位，所述时钟的宽度为b位，且b >a的情况下， 所述帧处理单元具有下述功能，即: 在与所述其他通信装置建立连接时，将所述时钟的高阶b-a位存储为高阶位信息，并且，在请求建立连接时，将所述高阶位信息包含在通信帧中而发送的功能；以及 将在周期通信中从所述时间戳生成单元得到的时间戳的低阶a位，存储在存储所述帧发送时刻的区域中，从而生成更新指令帧的功能， 所述丧失检测单元使用所述高阶位信息将所述更新指令帧中的所述帧发送时刻的值形成为b位的值，并进行更新指令帧的丧失检测。9.根据权利要求7或8所述的通信装置，其特征在于， 所述帧处理单元具有下述功能，即: 在发送所述更新指令帧的情况下，根据所述帧发送时刻的高阶b-a位、所述更新指令帧的头部及存储所述发送数据的数据部，生成校验码，并将该校验码包含在所述更新指令中贞中的功能；以及 在接收所述更新指令帧的情况下，基于所述更新指令帧的本装置中的接收时刻的低阶a位和所述更新指令帧中的a位的所述帧发送时刻之间的大小，对所述高阶位信息进行校正，根据校正后的所述高阶位信息、接收到的所述通信帧的所述头部及所述数据部，生成校验码，对该校验码与接收到的所述更新指令帧中的校验码是否一致进行判定的功能。10.根据权利要求1或2所述的通信装置，其特征在于， 还具有时钟偏差存储单元，其存储本通信装置的所述时钟相对于所述其他通信装置所具有的时钟的时刻偏差即时钟偏差， 所述时间戳生成单元在由本通信装置进行发送/接收的所述更新指令帧的发送时或接收时，生成以所述时钟偏差对从所述时钟得到的时刻进行校正后的时间戳。11.根据权利要求10所述的通信装置，其特征在于， 还具有丧失检测单元，其如果接收到所述更新指令帧，则从所述时间戳生成单元获取本次帧接收时刻，并将所述本次帧接收时刻与在前一个所述更新指令帧接收时从所述时间戳生成单元获取的前次帧接收时刻的差，与表示通信帧的丧失的丧失评价时间进行比较，判定所述通 目巾贞是否丧失。12.根据权利要求11所述的通信装置，其特征在于， 所述丧失检测单元存储进行发送的通信帧的帧发送时刻， 所述通信单元在发送所述更新指令帧的情况下，在从前一个所述帧发送时刻开始经过了所述丧失评价时间的1/2后，发送下一个更新指令帧。13.根据权利要求10至12中任一项所述的通信装置，其特征在于， 具有下述功能，即，如果从所述其他通信装置接收到包含时钟偏差的测定指令的所述更新指令帧，则将包含所述测定指令的更新指令帧中所包含的所述帧发送时刻存储作为主发送时刻，将包含所述测定指令的更新指令帧的接收定时存储作为从属接收时刻，将与包含所述测定指令的更新指令帧相对应的响应帧的发送定时存储作为从属发送时刻， 该通信装置还具有时钟偏差计算单元，其如果从所述其他通信装置接收到包含时钟偏差的计算指令的所述更新指令帧，则将包含所述计算指令的更新指令帧中所存储的表示所述响应帧的接收定时的帧接收时刻存储作为主接收时刻，使用所述主发送时刻、所述从属接收时刻、所述从属发送时刻及所述主接收时刻，计算所述时钟偏差。14.根据权利要求13所述的通信装置，其特征在于， 如果将所述主发送时刻设为Tm_snd，将所述从属接收时刻设为Ts_rCV，将所述从属发送时刻设为Ts_snd，将所述主接收时刻设为Tm_rCV，则所述时钟偏差计算单元通过下式(I)，计算所述时钟偏差ts_offset,ts_offset= [Tm_rcv+Tm_snd — (...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊东辉显，藤田智之，金山泰人，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP