WO2011070616A1 - 通信装置及び通信システム - Google Patents

Abstract

　時刻サーバ及び通信経路が冗長化されたネットワークにおいて、異常箇所を特定することの出来る通信装置及び通信システムを提供する。　通信装置１０は複数の時刻サーバ１０１、１０２から複数のネットワーク１０３、１０４を介して時刻に関する情報を得て、それぞれの情報を比較することで、時刻サーバ１０１、１０２又はネットワーク１０３、１０４の異常箇所を特定する。リモート装置１０７は通信装置１０から複数のネットワーク１０３、１０４を用いて時刻に関する情報を得て、それぞれの情報を比較することで、通信装置１０の異常を特定する。

Description

通信装置及び通信システム

　本発明は、冗長化されたネットワークに接続される通信装置及び通信システムに関する。

　2つのネットワークそれぞれに１台ずつ時刻サーバが接続され、前記2つのネットワークの両方に接続された通信装置で構成された通信システムがある（例えば、非特許文献１参照。）。

　非特許文献１において、Grandmasterは時刻サーバであり、Ordinary clockは通信装置である。通信装置は主時刻サーバと時刻を同期し、主時刻サーバと通信不可能になったとき通信装置は副時刻サーバへ切替る。通信経路及び時刻サーバを冗長化することで、時刻同期システムの信頼性を向上させている。

Sven Meier and Hans Weibel, "IEEE 1588 applied in the environment of high availability LANs," 2007 Proceedings on International IEEE Symposium on Precision Clock Synchronization (ISPCS), pp.100-104, Oct 2007.

　しかしながら、一般に、異常箇所を特定する装置、方法及びプログラムは明らかになっていない。管理者は、異常箇所を復旧前に知ることが不可能なため、通信システムが設置された現場へ赴いてから異常箇所を特定し、その後に代替品を用意する必要があり、復旧作業が非効率であった。

　従来技術では、異常箇所を特定できないという課題があった。

　本発明は、時刻サーバ及び通信経路が冗長化されたネットワークにおいて、異常箇所を特定することの出来る通信装置及び通信システムを提供することを目的とする。

　本発明の一観点による通信装置は、
　複数の時刻サーバ及びリモート装置へ複数のネットワークを通信経路として接続する複数のインタフェースと、ネットワーク上の異常箇所を特定し、異常範囲を記した異常通知メッセージを作成する時刻同期部と、前記時刻サーバとの間で前記インタフェースを介してプロトコル処理をして通信メッセージを送受信し、前記時刻同期部で作成された前記異常通知メッセージにプロコトル処理をして前記リモート装置に送信するネットワーク処理部と、を備え、前記時刻同期部は、前記時刻サーバ及び前記通信経路の組合せごとに前記通信メッセージに記載された情報と受信時刻からクロック情報を算出し、算出されたクロック情報からネットワーク上の異常箇所を特定することを特徴とする。

　本発明によれば、時刻サーバ及び通信経路が冗長化されたネットワークにおいて、遠隔にあっても通信システム内の異常箇所を特定することができる。

実施例１に係る通信装置及び通信システムの構成を示す図である。 クロック情報の一例を示す図である。 実施例１に係る通信システムにおける通信経路を示す図である。 実施例１に係る通信システムの動作を示すシーケンス図である 実施例１の通信装置の時刻同期処理を示すフローチャートである。 実施例１の通信装置のクロック情報の異常検知処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図６に記載された異常検知の各分岐条件１から８の内容を示す表である。 実施例１の通信装置の通信不能箇所検知処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の通信装置の通信不能箇所特定処理の流れを示すフローチャートである。 図９のフローチャートの通信不能異常の条件１から３を示す図である。 実施例２にかかる通信装置及び通信システムの構成を示す図であるである。 実施例２に係るリモート装置のブロック図である。 実施例２における測定データの例を示す図である。 実施例２に係る通信システムの動作を示すシーケンス図である。 実施例２に係る通信装置の動作を示すフローチャートである。 実施例２に係るリモート装置の動作を示すフローチャートである。

　以下、本発明の実施形態を説明する。

　図１は、本発明の実施例１に係わる通信システムを示す図である。通信システムは、大別すると、通信装置１０と、二台の時刻サーバ１０１、１０２と、二つのネットワーク１０３,１０４と、リモート装置１０７から構成されている。通信装置１０は、外部との信号の送受信用として、二つのインタフェース１０５，１０６、ネットワーク処理部１０８、時刻同期部１０９、記憶部１１０、及びクロック１１１を備えている。

　通信装置１０は、インタフェース１０５を介してネットワーク１０３に接続し、インタフェース１０６を介してネットワーク１０４に接続している。時刻サーバ１０１、時刻サーバ１０２、及びリモート装置１０７は複数のインタフェースを備え、ネットワーク１０３及びネットワーク１０４に接続している。

　通信装置１０は、時刻サーバ１０１及び時刻サーバ１０２から複数の通信経路を介して、時刻に関する情報（以下、クロック情報と表記する。）を得る。クロック情報は、例えば、時刻サーバ１０１又は時刻サーバ１０２と通信装置１０との間の時刻誤差である。また、クロック情報は、時刻サーバ１０１又は時刻サーバ１０２と通信装置１０との間の時刻の進み方のずれ（クロックレートの差）である。また、クロック情報は、通信経路を介した場合における通信装置１０と特定の時刻サーバとの間の通信可否である。

　通信装置１０は、時刻サーバ１０１及び時刻サーバ１０２からネットワーク１０３及びネットワーク１０４を介して得られる４組のクロック情報（後述する。）を比較することにより、異常箇所を特定する。具体的には、異常が時刻サーバ１０１、時刻サーバ１０２、ネットワーク１０１、ネットワーク１０２のいずれかで起きているのかを特定する。

　インタフェース１０５及びインタフェース１０６は、例えばEthernet(登録商標)、パワーラインプロトコル、Zigbee、CDMA（ Code Division Multiple Access）、WiMAX （Worldwide Interoperability for Microwave Access）、LTE（Long Term Evolution）、CAN（Controller Area Network）などの通信方式に対応した通信インタフェースである。

　ネットワーク処理部１０８は、Ethernet(登録商標)、IPv4（ Internet Protocol Version４）、IPv6（ Internet Protocol Version 6）、Profinet(登録商標)、CANなどのプロトコルに準拠した処理を行なう。また、ネットワーク処理部１０８は、IEEE1588やNTP（Network Time Protocolなどの、時刻同期プロトコルに準拠した処理を行ない、時刻同期プロトコルの通信メッセージをインタフェース１０５又はインタフェース１０６を介して送受信する。

　時刻同期部１０９は、ネットワーク処理部１０８に接続し、ネットワーク処理部１０８が送受信した通信メッセージに記載された情報に基づいて時刻誤差または時刻の進み方のずれを算出し、クロック１１１の時刻又はクロックレートを調節する。また、時刻同期部１０９はクロック情報を算出し、クロック情報に基づいて通信システムの異常箇所を特定する。例えば、クロック情報が時刻誤差または時刻の進み方の場合、時刻同期部１０９は時刻同期プロトコルの通信メッセージからクロック情報を算出する。クロック情報が通信可否の場合、時刻同期部１０９は時刻同期プロトコルのメッセージを設定された時間内に受信できるか否かで通信可否を判断するか、ICMP Echo Requestなどの通信メッセージに対して応答の通信メッセージを受信できるか否かで通信可否を判断する。時刻同期部１０９は、ネットワーク処理部１０８及びインタフェース１０５又はインタフェース１０６を介して、特定した異常箇所をリモート装置１０７へ通知する。

　記憶部１１０は、ネットワーク処理部１０８が準拠する時刻同期プロトコルの動作に必要な情報を保持し、時刻同期部１０９から出力されたクロック情報を保存する。

　図２に記憶部１１０に保存されたクロック情報の一例を示す。記憶部１１０は、クロック情報の測定に利用した時刻サーバとネットワークの組毎にクロック情報を保存する。図２に示す例では、記憶部１１０は、時刻誤差、時刻の進み方のずれ（クロックレートの差）、及び通信可否をクロック情報として保持している。例えば、時刻サーバ１０１とネットワーク１０４との間では、通信は可能であるが、時刻誤差が２３ｎｓ、時刻の進み方のずれが１３３ｎｓ生じており、両者間で通信可であることがわかる。

　クロック１１１は、例えば、発信器で構成することができる。クロック１１１は、電圧を入力として動作周波数を変更する発信器でもよいし、Adder Based Clockとして実装されたクロックでも良い。

　時刻サーバ１０１及び時刻サーバ１０２は、ネットワーク１０３又はネットワーク１０４を介して通信装置１０にクロック情報を提供するサーバである。時刻サーバ１０１,１０２は、ネットワークに接続される機器において、機器が持つ時計を正しい時刻へ同期させるプロトコルに準拠したサーバであり、例えばIEEE1588のMaster又はNTPサーバとして動作する。

　リモート装置１０７は、通信装置１０から異常箇所についての通知を受信し、通信システムの管理者に異常箇所を通知する。なお、リモート装置１０７は、ネットワーク１０３及びネットワーク１０４とは別のネットワークを介して地理的に離れた箇所の機器へ異常箇所を通知しても良い。

　次に、本実施例に係る通信システム及び装置の動作を説明する。図３は、通信装置１０と、時刻サーバ１０１及び時刻サーバ１０２との通信経路を示す。通信装置１０は、二つのネットワーク及び二台の時刻サーバによる四つの通信経路を介して時刻同期プロトコルで通信することで、４組のクロック情報を得る。

　図４は、本実施例に係る通信システムにおける時刻同期シーケンス図である。図４は、図１における通信装置１０、時刻サーバ１０１及び時刻サーバ１０２がIEEE１５８８で時刻同期を行う様子を表している。図４に示すTransparent switch２０１及びTransparent switch２０２は、ネットワーク１０３，１０４に設置されたEthernet（登録商標）switchである。

　通信装置１０と時刻サーバ１０１及び時刻サーバ１０２は、IEEE１５８８のPDelay_Reqメッセージ及びPDelay_Responseメッセージを利用して、隣合う装置同士の通信遅延、例えばTransparent switch２０２と時刻サーバ１０１の通信遅延を定期的に測定する。また、時刻サーバ１０１及び時刻サーバ１０２は、IEEE１５８８のオプション仕様であるAlternate master optionを利用して、Syncメッセージ及びAnnouceメッセージを通信装置１０に定期的に送信する。Syncメッセージには、Syncメッセージ送信時のタイムスタンプが記載される。Announceメッセージには、時刻サーバに関する属性情報が記載される。なお、SyncメッセージにSyncメッセージの送信時のタイムスタンプを記載する代わりに、時刻サーバ１０１及び時刻サーバ１０２は、Syncメッセージ送信直後にSyncメッセージの送信時のタイムスタンプを記載したFollow_Upメッセージを送信してもよい。

　通信装置１０は、時刻サーバ１０１又は時刻サーバ１０２からAnnounceメッセージを受信せずに予め設定した時間経過した場合、通信不能箇所を特定する。通信不能箇所の特定処理の詳細な説明は後述する。

　一方、通信装置１０がSyncメッセージを受信すると、通信装置１０のネットワーク処理部１０８は、Syncメッセージ受信時の時刻を記録部１１０に保持する。また、ネットワーク処理部１０８はEthernet（登録商標）及びIEEE１５８８に準拠した処理を行なう。さらに、時刻同期部１０９は、Syncメッセージに記されたSyncメッセージ送信時の時刻、Syncメッセージに記された通信遅延の累積値、及び通信装置１０がSyncメッセージを受信した時刻を用いて、Syncメッセージを送信した時刻サーバとの時刻誤差を算出し、時刻同期処理を行なう。時刻同期処理の詳細な説明は後述する。

　尚、通信装置１０、時刻サーバ１０１、及び時刻サーバ１０２は、IEEE1588ではなくNetwork Time Protocol(NTP)を利用してもよい。ネットワーク処理部１０８がいずれの時刻同期プロトコルを利用する場合においても、通信装置１０は時刻同期処理と通信不能箇所の特定の両方又はいずれかを行なう。

　図５に通信装置１０が行なう時刻同期処理のフローチャートを示す。時刻同期部１０９は、クロック情報を算出する（ステップＳ５０１）。すなわち、時刻サーバ１０１及び時刻サーバ１０２と送受信した通信メッセージに記された情報を用いて、時刻サーバ１０１と通信装置１０との間の時刻誤差及び時刻サーバ１０２と通信装置１０との間の時刻誤差を算出する。さらに、時刻同期部１０９は、記憶部１１０に時刻誤差を保存する。但し、記憶部１１０に既に時刻サーバ及びネットワークが同じ組み合わせによる時刻誤差が保存されている場合は、時刻誤差を上書きする。

　なお、時刻同期部１０９によるクロック情報の算出は時刻誤差に限られず、さらに、時刻サーバ１０１と通信装置１０のクロックレート及び時刻サーバ１０２と通信装置１０のクロックレートを算出しても良い。

　次に、時刻同期部１０９は、クロック情報の異常検知の処理を実行する（ステップＳ５０２）。クロック情報の異常検知の処理は後述する。

　次いで、異常検知の処理結果に応じて異常の有無を判定する（ステップＳ５０３）。異常があると判定する場合には、時刻同期部１０９は異常箇所の範囲を記したメッセージ（以後、異常通知メッセージと記す）を生成し、異常通知メッセージをネットワーク処理部１０８に出力する。ネットワーク処理部１０８は、異常通知メッセージにEthernet（登録商標）のプロトコル処理を施し、リモート装置１０７へ通知する（ステップＳ５０４）。リモート装置１０７は、通信システムの管理者に異常を通知する。

　一方、異常がないと判定する場合、時刻同期部１０９は記憶部１１０に保存したクロック情報を用いて、通信装置１０のクロックを調節する。例えば、クロック１１１の時刻又はクロックレートを調節する（ステップＳ５０５）。

　クロック情報の異常検知の処理について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、クロック情報の異常を検知する処理の流れを示すフローチャートである。図６における各分岐の条件は、それぞれ排他的であるため、この順序に限定されるものではない。

　図７は、図６に記載された異常検知の各分岐条件１から８の内容を示す表である。図７において、「クロック情報（サーバA、ネットワークB）」の形式で記載されたクロック情報は、サーバAからネットワークB経由で測定したクロック情報であることを示す。例えば、クロック情報がクロックレートである場合、クロック情報（時刻サーバ１０１、ネットワーク１０３）は、時刻サーバ１０１及びネットワーク１０３を経由して測定したクロックレートを表す。また、「クロック情報（＊、ネットワーク１０３）」の形式で記載させたクロック情報は、時刻サーバ１０１及びネットワーク１０３を利用して測定したクロック情報と時刻サーバ１０２及びネットワーク１０３を経由して測定したクロック情報、「クロック情報（時刻サーバ１０１、＊）」の形式で記載されたクロック情報は、時刻サーバ１０１及びネットワーク１０３を経由して測定したクロック情報と時刻サーバ１０１及びネットワーク１０４を利用して測定したクロック情報、「クロック情報（＊、＊）」の形式で記載されたクロック情報は、全てのサーバとネットワークの組それぞれに対するクロック情報を示す。

　まず、時刻同期部１０９は、図７の条件１を満たすか否かを判定する（ステップＳ６０１）。図７に示されるように、条件１は、記憶部１１０に保存されたクロック情報（時刻サーバ１０１、ネットワーク１０３）とクロック情報（時刻サーバ１０１、ネットワーク１０４）の差は小さく、かつクロック情報（時刻サーバ１０２、ネットワーク１０３）とクロック情報（時刻サーバ１０２、ネットワーク１０４）の差は小さく、かつクロック情報（時刻サーバ１０１、＊）とクロック情報（時刻サーバ１０２、＊）の差が大きいという条件である。この条件を満たす（真である）場合、時刻同期部１０９は、異常箇所が「時刻サーバ１０１又は時刻サーバ１０２」であることを特定し、その旨を出力する（ＳＳ６０１Ｙ）。その後、時刻同期部１０９は、クロック情報の異常検知を終了する。

　尚、ここで、「クロック情報の差が大きい」あるいは「クロック情報の差が小さい」とは、クロック情報が時刻誤差の場合、誤差が任意の設定値、例えば１μＳより大きい、あるいは小さいことである。同様に、クロック情報が時刻の進み方のずれの場合、進み方のずれが任意の設定値、例えば１秒間に１μＳより大きい、あるいは小さいことである。

　一方、ステップＳ６０１の条件を満たさない（偽である）場合は、時刻同期部１０９は、図７の条件２を満たすか否かを判定する（ステップＳ６０２）。条件２は、ある１つのネットワーク、時刻サーバの組におけるクロック情報の値のみ、他のクロック情報の値とかけ離れている場合である。条件２を満たす場合、時刻同期部１０９は異常箇所が「該当ネットワーク上」であることを特定し、その旨を出力する（ステップＳ６０２Ｙ）。その後、時刻同期部１０９は、クロック情報の異常検知を終了する。

　一方、ステップＳ６０２の条件を満たさない（偽である）場合は、時刻同期部１０９は、図７の条件３を満たすか否かを判定する（ステップＳ６０３）。条件３は、クロック情報（時刻サーバ１０１、ネットワーク１０３）とクロック情報（時刻サーバ１０２、ネットワーク１０３）の差は小さく、かつクロック情報（時刻サーバ１０１、ネットワーク１０４）とクロック情報（時刻サーバ１０２、ネットワーク１０４）の差は小さく、かつクロック情報（＊、ネットワーク１０３）とクロック情報（＊、ネットワーク１０４）の差は大きい場合である。条件３を満たす場合、時刻同期部１０９は、異常箇所が「ネットワーク１０１又はネットワーク１０２上」であることを特定し、その旨を出力する（ステップＳ６０３Ｙ）。その後、時刻同期部１０９は、クロック情報の異常検知を終了する。

　一方、ステップＳ６０３を満たさない（偽である）場合、時刻同期部１０９は、図７の条件４を満たすか否かを判定する（ステップＳ６０４）。条件４は、クロック情報（時刻サーバ１０１、ネットワーク１０３）とクロック情報（時刻サーバ１０１、ネットワーク１０４）の差は小さく、かつクロック情報（時刻サーバ１０２、ネットワーク１０３）とクロック情報（時刻サーバ１０２、ネットワーク１０４）の差は大きく、かつクロック情報（時刻サーバ１０１、＊）とクロック情報（時刻サーバ１０２、＊）の差は大きい場合である。条件４を満たす場合、時刻同期部１０９は、異常箇所が「時刻サーバ１０２」であることを特定し、その旨を出力する（ステップＳ６０４Ｙ）。その後、時刻同期部１０９は、クロック情報の異常検知を終了する。

　一方、ステップＳ６０４の条件を満たさない（偽である）場合は、時刻同期部１０９は、図７の条件５を満たすか否かを判定する（ステップＳ６０５）。条件５は、クロック情報（時刻サーバ１０１、ネットワーク１０３）とクロック情報（時刻サーバ１０１、ネットワーク１０４）の差は大きく、かつクロック情報（時刻サーバ１０２、ネットワーク１０３）とクロック情報（時刻サーバ１０２、ネットワーク１０４）の差は小さく、かつクロック情報（時刻サーバ１０１、＊）とクロック情報（時刻サーバ１０２、＊）の差は大きい場合である。条件５を満たす場合、時刻同期部１０９は、異常箇所が「時刻サーバ１０１」であることを特定し、その旨を出力する（ステップＳ６０５Ｙ）その後、時刻同期部１０９は、クロック情報の異常検知を終了する。

　一方、ステップＳ６０５の条件を満たさない（偽である）場合は、時刻同期部１０９は、図７の条件６を満たすか否かを判定する（ステップＳ６０６）。条件６は、クロック情報（時刻サーバ１０１、ネットワーク１０３）とクロック情報（時刻サーバ１０２、ネットワーク１０３）の差は小さく、かつクロック情報（時刻サーバ１０１、ネットワーク１０４）とクロック情報（時刻サーバ１０２、ネットワーク１０４）の差は大きく、かつクロック情報（＊、ネットワーク１０４）とクロック情報（＊、ネットワーク１０３）の差は大きい場合である。条件６を満たす場合、時刻同期部１０９は、異常箇所が「ネットワーク１０４上」であることを特定し、その旨を出力する（ステップＳ６０６Ｙ）。その後、時刻同期部１０９は、クロック情報の異常検知を終了する。

　一方、ステップＳ６０６の条件を満たさない（偽である）場合は、時刻同期部１０９は、図７の条件７を満たすか否かを判定する（ステップＳ６０７）。条件７は、クロック情報（時刻サーバ１０１、ネットワーク１０３）とクロック情報（時刻サーバ１０２、ネットワーク１０３）の差は大きく、かつクロック情報（時刻サーバ１０１、ネットワーク１０４）とクロック情報（時刻サーバ１０２、ネットワーク１０４）の差は小さく、かつクロック情報（＊、ネットワーク１０４）とクロック情報（＊、ネットワーク１０３）の差は大きい場合である。条件７を満たす場合、時刻同期部１０９は、異常箇所が「ネットワーク１０３上」であることを特定し、その旨を出力する（ステップＳ６０７Ｙ）。その後、時刻同期部１０９は、クロック情報の異常検知を終了する。

　一方、ステップＳ６０７の条件を満たさない（偽である）場合、すなわち条件１から条件７の全てを満たさない場合、時刻同期部１０９は、図７の条件８を満たすか否かを判定する（ステップＳ６０８）。条件８は、条件１から条件７を全て満たさず、かつクロック情報の差が大きい２組の時刻サーバ及びネットワークがある場合である。この条件８を満たす場合、時刻同期部１０９は、「異常箇所が不明」であると判定する（ステップＳ６０８Ｙ）。その後、時刻同期部１０９は、クロック情報の異常検知を終了する。ステップＳ６０８の条件に当てはまらない場合、時刻同期部１０９は、「クロック情報の異常はない」と判定する（ステップＳ６０８Ｎ）。その後、時刻同期部１０９は、クロック情報の異常検知を終了する。

　次に、図４及び図８を用いて、通信装置１０の通信不能箇所の検知処理について説明する。以降の説明では、Announceメッセージを受信出来なかった場合における時刻サーバを時刻サーバAと記し、ネットワークをネットワークAと記す。時刻サーバAとは別の時刻サーバを時刻サーバBと記し、ネットワークAとは別のネットワークをネットワークBと記す。

　まず、通信装置１０の時刻同期部１０９は、予め設定された時間を経過しても時刻サーバAからネットワークA経由でネットワーク処理部１０８がAnnounceメッセージを受信しない場合に、時刻サーバAとネットワークA経由で通信不能と判定し、クロック情報を更新して記憶部１１０に保存する（ステップＳ８０１）。具体的には、時刻サーバA及びネットワークAに対応するクロック情報のうち、通信可否の欄を偽と設定する。

　次に、時刻同期部１０９は、時刻サーバA及びネットワークA以外の時刻サーバとネットワークの組合せを選択して、時刻サーバA及び時刻サーバBへの通信可否を確認する（ステップＳ８０２）。

　例えば、ネットワーク１０４を介した時刻サーバ１０２への通信可否を確認する場合、時刻同期部１０９は、ネットワーク処理部１０８にインタフェース１０６からネットワーク１０４を経由して時刻サーバ１０２へICMP Echo Requestメッセージを送信させる。予め設定された時間内に、時刻サーバ１０２からICMP Echo Reply（応答メッセージ）がネットワーク１０４を介してインタフェース１０６で受信した場合、時刻同期部１０９はネットワーク処理部１０８からICMP Echo Replyを受信したことを意味するデータを得て、時刻同期部１０９は記憶部１１０に保存された時刻サーバ１０２及びネットワーク１０４に対応するクロック情報のうち、通信可否の欄を真に設定する。一方、予め設定された時間内に時刻サーバ１０２からICMP Echo Replyを受信しなかった場合、時刻同期部１０９は記憶部１１０に保存された時刻サーバ１０２及びネットワーク１０４に対応するクロック情報のうち、通信可否の欄を偽に設定する。

　なお、ICMP Echo Request、ICMP Echo Replyの代わりに、IEEE1588-2008のManagementメッセージや、IEEE802.3ahやIEEE802.1agのメッセージを用いても良い。

　次に、時刻同期部１０９は、通信不能箇所を特定する（ステップＳ８０３）。通信不能箇所の特定は、後述する。通信不能の箇所の特定後、時刻同期部１０９は通信不能の箇所を記した異常通知メッセージを生成し、ネットワーク処理部１０８は、異常通知メッセージにEthernet（登録商標）のプロトコル処理を施し、リモート装置へ送信する（ステップＳ８０４）。リモート装置は、通信システムの管理者に異常を通知する。

　次に、具体的な通信不能箇所の特定を図９及び図１０を用いて説明する。

　図９は、通信不能箇所を特定する処理の流れを示すフローチャートである。図１０は、図９に記載した分岐条件１から条件３の内容を示す表である。図１０において、例えば、「通信可否（時刻サーバA、ネットワークA）」という形式で記載された通信可否は、ネットワークAを介した時刻サーバAへの通信可否、「通信可否（＊、ネットワークA）」という形式で記載された通信可否は、時刻サーバに関わらず、ネットワークAを介した場合の通信可否、「通信可否（時刻サーバA、＊）」という形式で記載された通信可否は、経由するネットワークに関係なく時刻サーバAへの通信可否を表す。

　まず、通信装置１０は、図１０の条件１を満たすか否かを判定する（ステップＳ９０１）。図１０に示されるように、条件１は、記憶部１１０に保存された通信可否（時刻サーバA、ネットワークA）のみが偽であるという条件である。この条件を満たす（真である）場合、時刻同期部１０９は、通信不能箇所が「ネットワークAのうち、時刻サーバ１０１及び時刻サーバ１０２までの通信経路で共通でない部分」であることを特定し、その旨を出力する（ステップＳ９０１Ｙ）。その後、時刻同期部１０９は、通信不能箇所の特定を終了する。

　一方、ステップＳ９０１の条件を満たさない（偽である）場合は、時刻同期部１０９は、図１０の条件２を満たすか否かを判定する（ステップＳ９０２）。図１０に示されるように、条件２は、通信可否（＊、ネットワークA）のみが偽であるという条件である。この条件を満たす（真である）場合、時刻同期部１０９は、通信不能箇所が「ネットワークAのうち、時刻サーバ１０１及び時刻サーバ１０２までの通信経路で共通の部分」であることを特定し、その旨を出力する（ステップＳ９０２Ｙ）。その後、時刻同期部１０９は、通信不能箇所の特定を終了する。

　一方、ステップ９０２の条件を満たさない（偽である）場合は、時刻同期部１０９は、図１０の条件３を満たすか否かを判定する（ステップＳ９０３）。図１０に示されるように、条件３は、通信可否（時刻サーバA、＊）のみが偽であるという条件である。この条件を満たす（真である）場合、時刻同期部１０９は通信不能箇所が「時刻サーバA」であることを特定し、その旨を出力する（ステップＳ９０３Ｙ）。その後、時刻同期部１０９は、通信不能箇所の特定を終了する。一方、ステップＳ９０３の条件を満たさない（偽である）場合、時刻同期部１０９は通信不能箇所が複数箇所であると判定し、その旨を出力する（ステップＳ９０３Ｎ）。その後、時刻同期部１０９は、通信不能箇所の特定を終了する。

　以上説明した実施例１の通信システムとしては、通信装置１０が複数の時刻サーバと通信する通信経路が複数設けられていれば良く、いずれの変形も可能である。例えば、二つ以上のネットワークを介して時刻サーバ１０１及び時刻サーバ１０２と通信する構成においても適用できる。また、時刻サーバ１０１と時刻サーバ１０２とを含めた三台以上の時刻サーバにおいても適用できる。また、通信装置１０、時刻サーバ１０１、時刻サーバ１０２、及びリモート装置１０７はリング上に接続されても良い。また、同じデータを含むフレームを二つのインタフェースを用いて送受信することで、通信経路を冗長化したネットワークを構成しても良い。さらに、その他のネットワークを冗長化する技術を用いても良い。

　なお、通信装置１０は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、インタフェース１０５、インタフェース１０６、ネットワーク処理部１０８、時刻同期部１０９、記憶部１１０、クロック１１１は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、ウェブサーバは、上記のプログラムをコンピュータ装置に予めインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ－ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。また、記憶部１１０は、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスクもしくはＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＤＶＤ－Ｒなどの記憶媒体などを適宜利用して実現することができる。

　本実施例に係る通信装置１０によれば、時刻サーバ及び通信経路が冗長化されたネットワークにおいて、通信装置が時刻サーバ又はネットワークで発生した異常箇所を容易に特定することができる。

　次に、本発明の実施例２に係わる通信システムについて説明する。実施例２に係わる通信システムでは、通信装置の異常の有無を検知する。より具体的には、通信装置は時間経過によって刻々と変化する量を外部から取得し、前記の量を含むメッセージ（以後、試験メッセージと記す）を作成し、試験メッセージをリモート装置に送信する。リモート装置は複数の通信装置から受信した試験メッセージに記載されたそれぞれの測定値を比較することで、前記複数の通信装置に異常があるかないかを判断する。これにより異常箇所のさらなる正確な異常箇所の特定が可能となる。

　図１１は、実施例２に係わる通信システムの構成を示す図である。通信システムは、大別すると、通信装置１２、２０と、二台の時刻サーバ１０１、１０２と、二つのネットワーク１０３、１０４と、リモート装置１２０７から構成されている。通信装置１２は、外部との信号の送受信用として、二つのインタフェース１２０５，１２０６を備え、さらに、ネットワーク処理部１２０８、時刻同期部１２０９、記憶部１２１０、クロック１２１１、試験メッセージ生成部１２１２、センサ１２１３を備えている。通信装置２０は、通信装置１２と同様の構成を備える。

　センサ１２１３は、時間経過によって刻々と変化する量（以後、測定値という。）を測定するセンサである。例えば、センサ１２１３は、変電所における電線を流れる電流の電流値又は電圧値を測る。センサ１２１３は、気温、湿度、ある特定の気体の密度、水流量、水圧、光量を測るセンサであっても良い。

　試験メッセージ生成部１２１２は、センサ１２１３が測定した測定値および測定時刻を記載した試験メッセージを生成する。

　ネットワーク処理部１２０８は、図１におけるネットワーク処理部１０８の機能に加えて、更に、試験メッセージ生成部１２１２で生成された試験メッセージにプロトコル処理を施し、インタフェース１２０５又はインタフェース１２０６を介してリモート装置１２０７に送信する機能を備える。

　リモート装置１２０７は、通信装置１２及び通信装置２０から受信した試験メッセージに記載された測定値を比較することより、通信装置１２又は通信装置２０の時刻がずれているか否かを判定する。

　図１２は、リモート装置１２０７の構成を示すブロック図である。リモート装置１２０７は、インタフェース１３０１、インタフェース１３０２、ネットワーク処理部１３０３、検証部１３０４、記憶部１３０５を備える。

　インタフェース１３０１,１３０２は、例えばEthernet（登録商標）、パワーラインプロトコル、Zigbee、CDMA、WiMAX、LTE、CANなどの通信方式に対応した通信インタフェースである。

　ネットワーク処理部１３０３は、Ethernet（登録商標）、IPv4、IPv6、Profinet、CANなどのプロトコルに準拠した処理を行なう。また、ネットワーク処理部１３０３は、試験メッセージをインタフェース１３０１又はインタフェース１３０２を介して受信する。

　検証部１３０４は、通信装置１２及び通信装置２０から受信した試験メッセージに記載された測定値を比較することで通信装置１２又は通信装置２０の時刻の異常の有無を検証する。また、検証部１３０４は、通信装置１２又は通信装置２０の時刻の異常を検知した場合に通信システムの管理者に通知する。

　記憶部１３０５は、ネットワーク処理部１３０３で受信した試験メッセージに記載された測定値を保持する。

　図１３は、記憶部１３０５が保持する測定データ（以後、測定データと記す）の一例を示す表である。一つの測定データは、測定した通信装置の識別子、試験メッセージの送信時に経由したネットワーク、測定時刻、測定値で構成される。

　次に、実施例２に係る通信システムの動作を説明する。図１４は、通信システムにおける時刻同期動作を示すシーケンス図である。尚、通信装置１２、通信装置２０、時刻サーバ１０１、時刻サーバ１０２による時刻同期のためのメッセージシーケンスは、第１の実施例と同等であるため図１４から省略している。

　図１５は、通信システムにおける通信装置１２と通信装置２０の動作を示すフローチャートである。

　まず、通信装置１２のクロック１２１１が予め設定された時刻に到達したとき、センサ１２１３は、時系列データを測定する（ステップＳ１５０１）。

　次に、試験メッセージ生成部１２１２は、センサ１２１３が測定した測定値、測定時刻、通信装置１２の識別子等を記載した試験メッセージを生成する（ステップＳ１５０２）。

　なお、通信装置１２の識別子は、通信装置１２及び通信装置２０を区別するための値である。例えば、識別子は数字や、文字列を用いる。また、識別子はIEEE１５８８のClock Identityでもよい。

　ネットワーク処理部１２０８は、試験メッセージ生成部で生成した試験メッセージにプロトコル処理を施し、インタフェース１２０５からネットワーク１０３を介してリモート装置１２０７へ送信する（ステップＳ１５０３）。

　また、通信装置２０も同様に、通信装置２０のクロック（図示しない）が予め設定された時刻に到達した時、時系列データを測定し、試験メッセージをネットワーク１０４を介してリモート装置１２０７へ送信する。

　通信装置１２及び通信装置２０に予め設定された時刻は同一であり、その時刻に定期的に試験メッセージを送信するように設定しても良い。通信装置１２及び通信装置２０は、ネットワーク１０３とネットワーク１０４のどちらを介して試験メッセージを送信しても良い。

　次に、リモート装置１２０７の動作について説明する。図１６は、リモート装置１２０７における試験メッセージの受信処理の動作を示すフローチャートである。

　まず、リモート装置１２０７のネットワーク処理部１３０３は、インタフェース１３０１又は１３０２を介して通信装置１２，２０から試験メッセージを受信する（ステップＳ１６０１）。

　次に、ネットワーク処理部１３０３は、試験メッセージに記載された測定時刻、測定値、通信装置の識別子、及び試験メッセージが通過して来たネットワークを一つの測定データとして記憶部１３０５に更新して保存する（ステップＳ１６０２）。

　検証部１３０４は、記憶部１３０５から、測定時刻が同じである、通信装置の識別子が通信装置１２を示す測定値と、通信装置の識別子が通信装置２０を示す測定値を記憶部１３０５から取得し比較する（Ｓステップ１６０３）。

　二つの測定値の差が大きい場合、検証部１３０４は、通信装置１２と通信装置２０の時刻誤差が大きいと判定する。検証部１３０４は、通信装置１２、又は通信装置２０に異常があることを管理者に通知し（ステップＳ１６０４）、動作を終了する。一方、二つの測定値の差が小さい場合、検証部１３０４は、通信装置１２と通信装置２０の時刻誤差が小さいと判定し、検証部１３０４は、動作を終了する。

　なお、管理者への具体的な通知方法はどのような方法でもよい。例えば、リモート装置１２０７は、ネットワーク１０１及びネットワーク１０２とは別のネットワークを経由して地理的に離れた箇所の機器へ通知しても良い。また、リモート装置１２０７は、図１２の構成に加えてディスプレイやランプ等の表示部を備えることにより、異常を知らせる表示を行なっても良い。

　本実施例の通信システムによれば、通信システムを構成する複数の通信装置のうち、いずれの通信装置に異常があるかを離れた場所からでも確実に検知することが可能である。

　なお、本発明は上記実施例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、上記実施例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。例えば、実施例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

　１０、１２、２０・・・通信装置、１０１、１０２・・・時刻サーバ、１０３、１０４・・・ネットワーク、１０５、１０６、１２０５、１２０６、１３０１、１３０２・・・インタフェース、１０７、１２０７・・・リモート装置、１０８、１２０８、１３０３・・・ネットワーク処理部、１０９、１２０９・・・時刻同期部、１１０、１２１０、１３０５・・・記憶部、１１１、１２１１・・・クロック、１２１２・・・試験メッセージ送信部、１２１３・・・センサ、２０１、２０２・・・Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　ｓｗｉｔｃｈ、１３０４・・・検証部。

Claims (9)

1. [規則91に基づく訂正 02.02.2010]　
   　複数の時刻サーバ及びリモート装置へ複数のネットワークを通信経路として接続する複数のインタフェースと、
   　ネットワーク上の異常箇所を特定し、異常範囲を記した異常通知メッセージを作成する時刻同期部と、
   　前記時刻サーバとの間で前記インタフェースを介してプロトコル処理をして通信メッセージを送受信し、前記時刻同期部で作成された前記異常通知メッセージにプロトコル処理をして前記リモート装置に送信するネットワーク処理部と、を備え、
   　前記時刻同期部は、前記時刻サーバ及び前記通信経路の組合せごとに前記通信メッセージに記載された情報と受信時刻からクロック情報を算出し、算出されたクロック情報からネットワーク上の異常箇所を特定することを特徴とする通信装置。
2. 　前記時刻同期部は、第１の時刻サーバから第１のネットワークを介して受信した通信メッセージを用いて算出した第１のクロック情報と前記第１の時刻サーバから第２のネットワークを介して受信した通信メッセージを用いて算出した第２のクロック情報との差が設定値よりも小さく、かつ第２の時刻サーバから前記第１のネットワークを介して受信した通信メッセージを用いて算出した第３のクロック情報と前記第２の時刻サーバから前記第２のネットワークを介して受信した受信メッセージを用いて算出した第４のクロック情報との差が前記設定値よりも小さく、かつ前記第１のクロック情報又は前記第２のクロック情報と、前記第３のクロック情報又は前記第４のクロック情報との差が、前記設定値よりも大きい場合に、前記第１の時刻サーバ又は前記第２の時刻サーバが異常箇所であると特定することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 　前記時刻同期部は、前記第１のクロック情報と前記第３のクロック情報との差が前記設定値よりも小さく、かつ前記第２のクロック情報と前記第４のクロック情報との差が前記設定値よりも小さく、かつ前記第１のクロック情報又は前記第３のクロック情報と、前記第２のクロック情報又は前記第４のクロック情報との差が、前記設定値よりも大きい場合に、前記第１のネットワーク又は前記第２のネットワークが異常箇所であると特定することを特徴とする請求項２記載の通信装置。
4. 　更に、前記第１の時刻サーバから前記第１のネットワークを介した前記通信メッセージの予め設定された時間内での受信可否、前記第１の時刻サーバから前記第２のネットワークを介した前記通信メッセージの予め設定された時間内での受信可否、前記第２の時刻サーバから前記第１のネットワークを介した前記通信メッセージの予め設定された時間内での受信可否、及び前記第２の時刻サーバから前記第２のネットワークを介した前記通信メッセージの予め設定された時間内での受信可否を記憶する記憶部を備え、
   　前記時刻同期部は、前記記憶部に記憶された受信可否の組み合わせから異常箇所を特定することを特徴とする請求項３記載の通信装置。
5. 　前記時刻同期部は、前記記憶部に記憶された受信可否のうち、前記第１の時刻サーバから前記第１のネットワークを介した前記通信メッセージのみ予め設定された時間内で受信されない場合に、前記第１のネットワークのうち前記第１の時刻サーバ及び前記第２の時刻サーバまでの通信経路の共通でない部分が異常箇所であると特定することを特徴とする請求項４記載の通信装置。
6. 　前記時刻同期部は、前記記憶部に記憶された受信可否のうち、前記第１のネットワークを介した前記通信メッセージのみ予め設定された時間内で受信されない場合に、前記第１のネットワークのうち前記第１の時刻サーバ及び前記第２の時刻サーバまでの通信経路の共通の部分が異常箇所であると特定することを特徴とする請求項５記載の通信装置。
7. 　前記時刻同期部は、前記記憶部に記憶された受信可否のうち、前記第１の時刻サーバからの前記通信メッセージのみ予め設定された時間内で受信されない場合に、前記第１の時刻サーバが異常箇所であると特定することを特徴とする請求項６記載の通信装置。
8. 　前記クロック情報は、前記時刻サーバとの時刻誤差、または時刻の進み方のずれであることを特徴とする請求項７記載の通信装置。
9. 　更に、時々刻々と変化する量を計測するセンサと、
   　前記センサで計測した時系列データの測定値と計測時刻とを含む試験メッセージを作成する試験メッセージ作成部とを備え、
   　前記ネットワーク処理部は、前記試験メッセージにプロトコル処理をして前記リモート装置に送信する請求項８記載の通信装置と、
   　複数のネットワークを介して複数の前記通信装置へ接続された複数のインタフェースと、
   　前記インタフェースを介して受信した複数の前記試験メッセージに含まれる測定値から前記複数の通信装置のいずれかに異常があると検証する検証部とを有する前記リモート装置とを具備することを特徴とする通信システム。

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