JP2010193039A - 通信装置、通信システムおよび通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送エラー状態となったときに安全制御を高速に起動し、最大応答時間を高速化する通信装置を得ること。
【解決手段】本発明は、安全ネットワークを構成する通信装置であって、通信相手先の装置である対向装置との間の伝送路状態および安全ネットワークで目標とする伝送エラー率に基づいて、対向装置へ伝送フレームを送信する際の再送回数を決定する再送回数決定部１２と、対向装置に対し、決定された再送回数にわたって同一内容の伝送フレームを繰り返し送信する伝送フレーム再送部１３と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、機能安全を実現する安全ネットワークにおいて、安全メッセージの送受信を行う通信装置、通信システムおよび通信制御方法に関する。

以下に、従来の安全ネットワークにおける安全メッセージの送受信動作について説明する。従来の安全ネットワークでは、対向する装置同士が安全層間での安全メッセージ発信（送信）と安全メッセージ確認を行うことにより、各装置は、対向装置の動作状態を把握する。この安全メッセージの送受および確認動作では、伝送エラーの発生に備えて応答タイマを持ち、応答タイマは安全メッセージ送信により起動し、送信メッセージに対する応答メッセージである安全メッセージ確認を受信する前に応答タイマが満了した場合には同一メッセージを再送する。また、応答タイマが連続して規定回数満了した場合に備えて反復繰り返しタイマを用意し、この反復繰り返しタイマは最初の安全メッセージ送信時に起動する。そして、反復繰り返しタイマが満了した場合は、安全メッセージの伝送エラーと判断して安全制御を行っていた。また、下記非特許文献１には、安全メッセージ受信側において、安全メッセージを受信する毎に再起動する周期タイマを用意し、一定時間安全メッセージが到着せず周期タイマが満了した場合に安全制御を行う制御法方が記載されている。

ここで、応答タイマの連続満了規定回数すなわち最大再送回数は、ネットワークのビットエラー発生率を元に算出することができ、全ての再送が失敗する確率（安全メッセージが伝送エラーとなり安全制御が実行される確率）がネットワークで目標とする伝送エラー率を満たすように最大再送回数を指定することがきる。また、安全メッセージ送信側の信号入力から安全メッセージ受信側の信号出力までの応答時間の最悪値である最大応答時間は最大再送回数を用いて算出することになる。

Ｄ・ライネルト、Ｍ・シェーファー著「オートメーション用安全バスシステム」ＮＰＯ安全工学研究所，平成15年9月24日、P95〜98

従来の安全ネットワークでは、上記のように安全メッセージ送信と安全メッセージ確認の受信による通信を行っており、ビットエラーが想定よりも多く発生するなどして伝送エラー状態になることによりメッセージの欠落が連続して発生した場合に伝送エラーを検出して安全制御を実施していた。そのため、元来想定されるビットエラー発生確率の高い伝送路においては、確実なメッセージ伝送を行うために再送回数を多くする必要がある。一方、安全制御は再送回数だけ応答タイマタイムアウトが発生した場合に実施されるので、再送回数が多いと伝送エラー状態となってから安全制御を起動するまでに長い時間を要する、という問題があった。また、最大応答時間が非常に大きな値となる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、伝送エラー状態となったときに安全制御を高速に起動し、最大応答時間を高速化する通信装置、通信システムおよび通信制御方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、安全ネットワークを構成する通信装置であって、通信相手先の装置である対向装置との間の伝送路状態および前記安全ネットワークで目標とする伝送エラー率に基づいて、当該対向装置へ伝送フレームを送信する際の再送回数を決定する再送回数決定手段と、前記対向装置に対し、前記決定された再送回数にわたって同一内容の伝送フレームを繰り返し送信する伝送フレーム再送手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、伝送フレームを伝送路状態に応じて決定した回数だけ冗長送信することとしたので、安全メッセージの伝送失敗確率を小さくして信頼性の高い通信を実現するとともに、安全メッセージの伝送失敗時には短時間で失敗を判定し、高速に安全制御を実行することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる通信装置、通信システムおよび通信制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信装置であるネットワーク装置の実施の形態１の構成例を示す図であり、本発明にかかる通信システムである安全ネットワークにおいて安全メッセージの送受信を行う２つのネットワーク装置の構成例を示している。図示したように、これらの各ネットワーク装置（ネットワーク装置１−１，１−２）の構成は同一であり、各ネットワーク装置は、安全層における処理を実行する構成要素として定周期送信部１０を備え、伝送層における処理を実行する構成要素として、ビットエラー確率取得部１１、再送回数決定部１２、伝送フレーム再送部１３、受信フレーム判定部１４、送信部１５および受信部１６を備える。また、ネットワーク装置１−１および１−２は、ネットワーク伝送路１０１を介して接続されている。

なお、これ以降、各ネットワーク装置を区別する必要が無い場合、すなわち、各ネットワーク装置に共通の事項を説明する場合には、これらのネットワーク装置１−１および１−２を総称してネットワーク装置１と記載する。

ネットワーク装置１において、定周期送信部１０は、安全層において生成および解読されるメッセージである安全メッセージを定周期で送信する。ビットエラー確率取得部１１は、対向装置から自装置に向けたネットワーク伝送路におけるビットエラー発生確率を算出する。再送回数決定部１２は、ビットエラー確率取得部１１で算出されたビットエラー発生確率に基づいて再送回数を決定する。伝送フレーム再送部１３は、再送回数決定部１２で決定された再送回数だけ伝送フレームを再送する。受信フレーム判定部１４は、伝送フレームを受信した場合に、後述する伝送フレーム判定処理を実行する。送信部１５は、伝送フレームを対向装置へ送信する。受信部１６は、対向装置から送信された伝送フレームを受信する。

図２は、ネットワーク装置１が安全ネットワーク上で伝送する伝送フレームの構成例を示す図であり、この伝送フレームは、宛先アドレス３１、送信元アドレス３２、伝送フレーム長３３、制御フラグ３４、再送回数３５、ペイロード３６および誤り検出符号３７を情報要素として含んでいる。

つづいて、図１および図２を参照しながらネットワーク装置１の全体動作について説明する。定周期送信部１０は、安全メッセージを定期的に生成し、生成した安全メッセージを対向装置（通信相手先のネットワーク装置１）へ送信するように伝送フレーム再送部１３に対して要求する。伝送フレーム再送部１３は、再送回数決定部１２から取得した再送回数だけ、定周期送信部１０から受け取った安全メッセージを格納した伝送フレーム（図２参照）を所定の周期で繰り返し送信する。

ここで、再送回数決定部１２は、ビットエラー確率取得部１１から取得したビットエラー確率を用いて再送回数（繰り返しの回数）を算出するが、このビットエラー確率に加え、送信する伝送フレームのうちの誤り検出符号計算に用いる範囲の長さなどに基づいて、目標とする安全メッセージ伝送失敗確率を達成するように決定する。なお、算出した値は再送回数３５として伝送フレームに格納される。誤り検出符号３７としては、たとえばＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）が用いられるが、ＣＲＣの計算対象を宛先アドレス３１〜ペイロード３６の範囲として計算し、その結果を誤り検出符号３７に格納するケースについて考えてみると、この伝送フレームがネットワークを伝送される際にビットエラーが発生した場合、ＣＲＣ計算対象範囲すなわち宛先アドレス３１〜ペイロード３６の範囲で発生したエラーは、受信側でのＣＲＣ計算で検出可能である。また、誤り検出符号３７の範囲で発生したエラーについても、受信側でのＣＲＣ計算が誤り検出符号３７の内容と異なるため検出可能である。

いま、ネットワーク伝送路１０１のビットエラー発生確率をＥとし、伝送フレームのビット長をＬとすると、この伝送フレームがネットワーク伝送路上のビットエラー発生により伝送エラーとなる確率Ｆは、次式（１）で表される。ただし、べき乗記号「＾」は、「Ａ＾Ｂ」の場合、「ＡのＢ乗」を表す。
Ｆ＝（１−（１−Ｅ）＾Ｌ） …（１）

そのため、伝送フレームをＮ回冗長送信するとき、全ての冗長伝送フレームが伝送エラーとなる確率Ｐは、次式（２）で表せる。
Ｐ＝（Ｆ＾Ｎ） …（２）

従って、目標とする安全メッセージ伝送失敗確率をΛとした場合、再送回数決定部１２は、冗長伝送フレーム全てが伝送エラーとなる安全メッセージ伝送失敗確率Λを下回るように、次式（３）を満たすＮを再送回数として決定する。
Λ＜（Ｆ＾Ｎ） …（３）

伝送フレームのビット長を定義するにあたり、固定長の伝送フレームを採用する安全ネットワークにおいては、以上のように再送回数を決定するのが最適である。また、可変長の伝送フレームを採用する安全ネットワークにおいては、最大フレーム長を元に上述した計算を実行し、再送回数を算出することで、全てのフレームに対して安全メッセージ伝送失敗確率を目標値以下に留めることが可能である。

伝送フレーム再送部１３により繰り返し送信された伝送フレーム（同じ安全メッセージが格納されている各伝送フレーム）は、送信部１５から時系列にネットワーク伝送路１０１上に送出され、ネットワーク伝送路１０１を介して接続された対向装置（受信側のネットワーク装置１）の受信部１６により受信される。

上記の手順で伝送フレームを送信したネットワーク装置１の対向装置では、伝送フレームを受け取った場合、受信部１６が、伝送フレームの誤り検出を実施し、誤りがなければ受信フレーム判定部１４に受信フレーム（受信した伝送フレーム）を渡すとともに、ビットエラー確率取得部１１に受信データ長（受信フレーム長）を通知する。また、誤りを検出した場合は、受信フレーム判定部１４に受信フレームを渡すことなく、ビットエラー確率取得部１１に対して、受信データ長と誤り情報（誤りを検出した旨）を通知する。ビットエラー確率取得部１１は、通知された受信フレーム長および誤り情報に基づいて、ビットエラー発生確率（対向装置から自装置に向けたネットワーク伝送路におけるビットエラー発生確率）を算出する。なお、ネットワーク伝送路において、伝送方向ごとにビットエラー発生確率が大きく異なると想定される場合、算出したビットエラー発生確率を伝送フレーム内の所定位置に格納して対向装置へ通知するようにしてもよい。すなわち、通信を行うネットワーク装置１同士が、算出したビットエラー発生確率を交換し、相手から受け取ったビットエラー発生確率に基づいて再送回数を決定するようにしてもよい。

ビットエラー確率取得部１１がビットエラー発生確率を算出する手順については特に規定しないが、たとえば、受信フレーム長が通知されるごとに、通知されたフレーム長を加算（積算）する。また、受信フレーム長とともに誤り情報が通知されてきた場合には、前回の誤り検出と今回の誤り検出との間に加算されたフレーム長（受信誤りの無かった伝送フレームのフレーム長と受信誤りを検出した伝送フレームのフレーム長とを積算して得られたフレーム長）に基づいてビットエラー発生確率を算出する。

受信フレーム判定部１４は、受信部１６から受信フレームを受け取ると、今回受け取った受信フレームと同一の受信フレームを過去に受け取っているかどうかを判定し、同一の受信フレームを過去に受け取っていない場合は、今回受け取った受信フレームのペイロードから安全メッセージを抽出し、安全メッセージを安全層に渡す。一方、今回受け取った受信フレームと同一の受信フレームを過去に受け取っている場合には、安全層に渡すことなく破棄する。なお、複数の送信元からの伝送フレームが混在して到着するようなネットワーク構成の場合、受信フレーム判定部１４は、送信元毎に以前受信した伝送フレームを保持し比較に用いたりするなどすればよい。

なお、図２に示したフレームフォーマットにシーケンス番号領域を設け、受信フレームの同一性確認に用いてもよい。

伝送層の受信フレーム判定部１４から安全メッセージを受け取った安全層では、当該安全メッセージを処理する。

以上のような全体動作を、図３を参照しながらさらに詳しく説明する。図３は、実施の形態１のネットワーク装置１同士が安全ネットワークにおいて伝送フレーム交換を行う場合の手順を示したシーケンス図であり、一例として、ネットワーク装置１−１がネットワーク装置１−２に対して伝送フレームを送信する場合の手順を示している。なお、図３では、簡単化のためにネットワーク装置１−１からネットワーク装置１−２への伝送動作のみを示しているが、実際の安全ネットワークにおいては、ネットワーク装置１−２からネットワーク装置１−１への伝送動作も同時に行われる。

ネットワーク装置１−１の安全層においては、定周期送信部１０が、設定されている周期タイマの周期で、安全メッセージを生成する（ステップＳ１）。この安全メッセージは、伝送層の伝送フレーム再送部１３で伝送フレームに格納され、送信部１５からネットワーク伝送路１０１上に送信される。そして、上記安全メッセージが格納された伝送フレームは、ネットワーク装置１−２に到達した後、伝送層の受信部１６および受信フレーム判定部１４で受信処理された後、安全層に通知され、精査される。なお、安全層での安全メッセージ受信処理が完了（正常終了）した場合、安全メッセージの受信タイマが起動される。この受信タイマは、安全メッセージを定期的に受信できているかどうかを判定するためのタイマであり、タイマを起動後、それが満了する前に次の安全メッセージの受信処理が完了した場合、再起動される。

このとき、ネットワーク装置１−１では、仮に安全メッセージを格納した伝送フレームが伝送エラーとならない場合でも、伝送フレーム再送部１３が、同一伝送フレームを規定回数（再送回数決定部１２が決定した再送回数）だけ再送する（ステップＳ１１〜Ｓ１３）。すなわち、ネットワーク装置１−１は、ネットワーク装置１−２との間で伝送フレームの送達確認を行うことなく、伝送フレームを規定回数だけ必ず送信する。なお、図３の例では、ステップＳ１１〜Ｓ１３で送信されたすべての伝送フレームが伝送エラーとならずにネットワーク装置１−２で受信される場合を示している。

一方、ネットワーク装置１−２では、ネットワーク装置１−１から到達した各伝送フレームのうち、伝送エラーとならずに最初に受け取った伝送フレーム（ステップＳ１１で送信された伝送フレーム）から、受信フレーム判定部１４が安全メッセージを取り出し、取り出された安全メッセージは安全層に渡される。

図１および図２を参照して行った全体動作の説明で示したように、伝送フレームの再送回数は、安全メッセージ伝送失敗確率であるビットエラー発生確率を目標値以下に抑えるように算出しており、一部の伝送フレームで伝送エラーが生じた場合でも、複数回伝送したうちの１つでも正常に受信が行えたならば、安全メッセージの伝送は成功する。

また、図３は伝送フレームにエラーが生じた場合についても示している。すなわち、ネットワーク装置１−１は定期的に安全メッセージを冗長伝送フレームにより送信しており（図示したステップＳ１およびそれらに続くステップＳ１１〜Ｓ１３，Ｓ２１〜Ｓ２３，Ｓ３１〜Ｓ３３）、たとえば、図３に示した安全メッセージ＃２を送信する際の冗長伝送フレーム送信ステップＳ２１〜Ｓ２３のように、その一部（ステップＳ２１）で伝送エラーが生じても、その他のステップＳ２２およびＳ２３では伝送フレームがネットワーク装置１−２にエラーなく到着しており、安全メッセージの伝送は成功する。また例えば、再送回数を５回として、同一の伝送フレームを５回送信し、１フレーム目〜４フレーム目が伝送エラーにより破棄された場合でも、５フレーム目が正常に受信側に到着すれば、安全層間の安全メッセージ伝送は成功する。この場合のように最大再送回数の最終フレームが到着し、そのフレームに含まれる安全メッセージにより安全制御を行う場合の応答時間が最大応答時間となる。

上述したように、本実施の形態のネットワーク装置１により構成された安全ネットワークでは、対向するネットワーク装置１の間で送達確認手順を実行することなく、メッセージ送信側がビットエラー発生確率に基づいて決定した再送回数だけ伝送フレームを送信する。そのため、送達確認手順を実行するための時間が不要となり、従来と比較して最大応答時間を短くすることができる。

また、図３に示した安全メッセージ＃３を送信する際の冗長伝送フレーム送信ステップＳ３１〜Ｓ３３のように、ネットワーク伝送路がＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）以外の要因、例えばケーブルの物理的な損傷などによりビットエラー発生確率が規定値以上となる状態が発生して、全ての冗長伝送フレームが伝送エラーとなり、安全メッセージ伝送が失敗した場合の制御動作は以下の通りとなる。

ネットワーク装置１−２の安全層では、ネットワーク装置１−１から到着する安全メッセージを常に監視し、安全メッセージの周期受信が途絶した場合は安全制御を起動し、非常ブレーキ制御などを行う。周期受信途絶を判定する時間は、その周期と、再送時間と再送回数の積から求められるが、本実施の形態の制御手順では再送に送達確認の手順を伴わないため、判定時間を従来よりも短くすることが出来る。

図３の例で説明すると、受信側では周期受信途絶を判定するために受信タイマを使用し、この受信タイマの値を、周期タイマの値に再送時間（再送する各伝送フレームの送信実行時間の間隔）と再送回数の積を加えた値以上の値とする。そして、この受信タイマが安全メッセージ未受信により満了すると、伝送エラー発生と判断して安全制御を起動する。なお、周期タイマの値は、システムで予め決定されたものであり、各ネットワーク装置において既知である。また、伝送フレームの再送回数は図２に示すように伝送フレームの再送回数３５として格納されており、受信タイマの値は、この値を用いて算出可能である。

このように、本実施の形態の安全ネットワークでは、各ネットワーク装置間で伝送層における送達確認手順を実行しないこととして、安全メッセージの送信側のネットワーク装置は、目標とするビットエラー発生確率に基づいて算出した再送回数だけ伝送フレームを冗長送信することとした。これにより、安全メッセージ伝送失敗確率を小さくして信頼性の高い通信を実現するとともに、安全メッセージの伝送失敗時には短時間で失敗を判定し、高速に安全制御を実行することができる。

また、送達確認手順を実行しないため、信頼性を確保するために必要な数の再送（伝送フレーム送信）を短時間で行うことができ、この結果、最大応答時間の短縮化が実現される。

また、従来と同程度の最大応答時間を達成するならば、最大応答時間内でより多くの再送を行うことが可能であるため、より信頼性の高い通信が実現できる。

実施の形態２．
実施形態１では、１組のネットワーク伝送路の場合について説明したが、次に複数の組のネットワーク伝送路の場合について説明する。なお、本実施の形態において、安全ネットワークを構成する各ネットワーク装置の構成は同一であるものとして説明を行う。

図４は、実施の形態２のネットワーク装置の構成例を示す図である。本実施の形態のネットワーク装置１ａは、安全層における処理を実行する定周期送信部１０と、伝送層における処理を実行する受信フレーム判定部１４、伝送路配分送信部１７、受信整列部１８および複数の再送制御部２０とを備える。各再送制御部２０は、それぞれ異なるネットワーク伝送路１０１、１０２または１０３を介して、他のネットワーク装置１ａの再送制御部２０と接続されている。なお、実施の形態１のネットワーク装置１が備えていたものと同じ構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。

伝送路配分送信部１７は、再送フレームを複数のネットワーク伝送路に配分し送信する。受信整列部１８は、複数のネットワーク伝送路から受信した再送フレームを時系列に整列させる。再送制御部２０は、ネットワーク伝送路毎に配置され、伝送路配分送信部１７から受け取った伝送フレームの再送制御、および他のネットワーク装置から送信された伝送フレームの受信制御を行う。

また、図５は、ネットワーク装置１ａが備えている各再送制御部２０の構成例を示す図である。この再送制御部２０は、実施の形態１のネットワーク装置１が備えていたものと同じ構成要素であるビットエラー確率取得部１１、伝送フレーム再送部１３、送信部１５および受信部１６と、再送回数決定部１２ａと、を備える。なお、実施の形態１のネットワーク装置１が備えていたものと同じ符号が付された構成要素については詳細説明を省略する。

図５に示した再送回数決定部１２ａは、実施の形態１のネットワーク装置１が備えていた再送回数決定部１２とは異なる手順により再送回数を決定する。再送回数の決定手順については後述する。

つづいて、本実施の形態のネットワーク装置１ａによる安全メッセージの送受信動作について、図４および図５を参照しながら説明する。なお、実施の形態１のネットワーク装置１と同じ動作については説明を省略する。

ネットワーク装置１ａにおいて、定周期送信部１０は、安全メッセージを定期的に生成し、生成した安全メッセージを対向装置へ送信するように伝送路配分送信部１７に対して要求する。伝送路配分送信部１７は、定周期送信部１０から受け取った安全メッセージを各再送制御部２０へ振り分ける。たとえば、各再送制御部２０がネットワーク伝送路を介してそれぞれ異なる相手先（ネットワーク装置）に接続されている場合は、各安全メッセージをその宛先に応じて振り分ける。また、各再送制御部２０がネットワーク伝送路を介してそれぞれ同じ相手先に接続されている場合は、各再送制御部２０の処理負荷やネットワーク伝送路のトラフィック状態などに応じて各安全メッセージを振り分ける。また、各再送制御部２０のうちの一部が同じ相手先に接続されている場合には、宛先を考慮するとともに同じ相手先に接続されている再送制御部２０の処理負荷やトラフィック状態などに応じて振り分け処理を行う。

各再送制御部２０においては、伝送路配分送信部１７から安全メッセージを受け取った場合、伝送フレーム再送部１３が、再送回数決定部１２ａから取得した再送回数だけ、安全メッセージを格納した伝送フレームを繰り返し送信する。なお、伝送フレームの構成は実施の形態１で用いたものと同一である（図２参照）。

ここで、本実施の形態の再送回数決定部１２ａによる再送回数決定手順について説明する。再送回数決定部１２ａは、実施の形態１の再送回数決定部１２と同様に、ビットエラー確率取得部１１から取得したビットエラー確率、送信する伝送フレームのうちの誤り検出符号計算に用いる範囲の長さなどに基づき、目標とする安全メッセージ伝送失敗確率を達成可能な再送回数を決定する。

たとえば、ネットワーク伝送路１０１，１０２，１０３のビットエラー発生確率をそれぞれＥ１，Ｅ２，Ｅ３とし、伝送フレームのビット長をＬとすると、この伝送フレームが各ネットワーク伝送路上のビットエラー発生により伝送エラーとなる確率Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、次式（４）で表される。ただし、ｎは１〜３を表す。
Ｆｎ＝（１−（１−Ｅｎ）＾Ｌ） …（４）

また、各ネットワーク伝送路でそれぞれ伝送フレームをＮ１、Ｎ２、Ｎ３回冗長送信するとき、全ての冗長伝送フレームが伝送エラーとなる確率Ｐは次式（５）で表される。
Ｐ＝Ｆ１＾Ｎ１×Ｆ２＾Ｎ２×Ｆ３＾Ｎ３ …（５）

従って、目標とする安全メッセージ伝送失敗確率をΛとした場合、再送回数決定部１２ａは、冗長伝送フレーム全てが伝送エラーとなる安全メッセージ伝送失敗確率Λを下回るように、次式（６）を満たすＮ１、Ｎ２およびＮ３を再送回数としてそれぞれ決定する。
Λ＜（Ｆ１＾Ｎ１×Ｆ２＾Ｎ２×Ｆ３＾Ｎ３） …（６）

これらの再送回数を決定するにあたって、各再送回数決定部１２は、伝送路配分送信部１７から各再送制御部２０の情報を取得して行っても良いし、各再送制御部２０が相互に情報を交換して行ってもよい。また、各ネットワーク伝送路の個々の目標伝送失敗確率をあらかじめ規定しておき、各再送制御部２０において、自身が目標とする伝送失敗確率を達成するように個別に再送回数を決定しても良い。これらのどの方法を用いた場合であっても、実施の形態１の場合と比較して、ネットワーク伝送路当たりの再送回数はより小さな値を設定することが可能となる。

各再送制御部２０において、伝送フレーム再送部１３により繰り返し送信された伝送フレームは、送信部１５から時系列に各ネットワーク伝送路上に送出され、各ネットワーク伝送路を介して接続された対向装置（受信側のネットワーク装置１ａ）において、再送制御部２０の受信部１６により受信される。

上記の手順で伝送フレームを送信したネットワーク装置１ａの対向装置では、受信フレームに誤りが無ければ、それが各再送制御部２０の受信部１６から受信整列部１８に渡され、受信整列部１８は、各ネットワーク伝送路から受信した伝送フレームを時系列に並べ、受信フレーム判定部１４に渡す。これ以降の処理は、実施の形態１のネットワーク装置１における処理と同一である。

なお、本実施の形態では、ネットワーク装置１ａが３本のネットワーク伝送路に接続された場合の動作例について説明を行ったが、２本や４本以上の場合の動作も同様である。

このように、本実施の形態のネットワーク装置の構成を採用することにより、ネットワーク伝送路毎に決定される再送回数をより小さな値とすることが可能となり、より高速に安全制御を実行可能となる。また、従来と同程度の最大応答時間を達成するならば、同一帯域の回線においてより多くの再送を行うことが可能であるため、より信頼性の高い通信が可能となる。さらに、物理的に異なるネットワーク伝送路で伝送するため、一部のネットワーク伝送路が物理的に使用不能になった場合でも通信を継続可能なため、より信頼性の高い通信が可能となる。

なお、本実施の形態では物理的なネットワーク伝送路を複数使用した場合の例について説明を行ったが、１組のネットワーク伝送路上で周波数多重による複数チャネルを設けることで、同様の高速化効果を得ることが可能となる。

以上のように、本発明にかかる通信装置は、安全ネットワークを構成するネットワーク装置に有用であり、特に、信頼性をより高めた安全ネットワークの実現に適している。

ネットワーク装置の実施の形態１の構成例を示す図である。 伝送フレームの構成例を示す図である。 実施の形態１のネットワーク装置同士が安全ネットワークにおいて伝送フレーム交換を行う場合の手順を示したシーケンス図である。 実施の形態２のネットワーク装置の構成例を示す図である。 再送制御部の構成例を示す図である。

１−１、１−２、１ａ ネットワーク装置
１０ 定周期送信部
１１ ビットエラー確率取得部
１２、１２ａ 再送回数決定部
１３ 伝送フレーム再送部
１４ 受信フレーム判定部
１５ 送信部
１６ 受信部
１７ 伝送路配分送信部
１８ 受信整列部
２０ 再送制御部
３１ 宛先アドレス
３２ 送信元アドレス
３３ 伝送フレーム長
３４ 制御フラグ
３５ 再送回数
３６ ペイロード
３７ 誤り検出符号
１０１、１０２、１０３ ネットワーク伝送路

Claims (10)

1. 安全ネットワークを構成する通信装置であって、
   通信相手先の装置である対向装置との間の伝送路状態および前記安全ネットワークで目標とする伝送エラー率に基づいて、当該対向装置へ伝送フレームを送信する際の再送回数を決定する再送回数決定手段と、
   前記対向装置に対し、前記決定された再送回数にわたって同一内容の伝送フレームを繰り返し送信する伝送フレーム再送手段と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
2. 前記伝送フレーム再送手段は、各伝送フレームが前記対向装置で正常に受信されたかどうかを確認することなく、同一内容の伝送フレームを一定周期で繰り返し送信することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 他の通信装置から伝送フレームを受信した場合に、当該伝送フレームと同一内容の伝送フレームを受信済かどうか確認し、受信済みの場合には、今回受信した伝送フレームを破棄する受信フレーム判定手段、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記再送回数決定手段および前記伝送フレーム再送手段のペアを複数備え、かつ各伝送フレーム再送手段はそれぞれ異なる伝送路に接続され、
   各再送回数決定手段は、各伝送路の状態および前記安全ネットワークで目標とする伝送エラー率に基づいて、ペアの伝送フレーム再送手段が使用する再送回数を決定する
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信装置。
5. 前記それぞれ異なる伝送路を、それぞれ異なる波長のチャネルとすることを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
6. 前記伝送路状態を、前記対向装置から受信した伝送フレームに含まれる誤り検出符号を利用して検出した伝送フレームエラー発生数と、受信した伝送フレームのビット数とに基づいて算出したビットエラー発生確率、により判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の通信装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の通信装置を複数備えた通信システムであって、
   各通信装置は、自装置で決定した第１の再送回数と他の通信装置で決定された第２の再送回数とを交換し、得られた第２の再送回数に基づいて、当該他の通信装置から自装置への送信で伝送エラーが発生したかどうかを判定する
   ことを特徴とする通信システム。
8. 安全ネットワークの送信側の通信装置が実行する通信制御方法であって、
   通信相手先の装置である対向装置との間の伝送路状態および前記安全ネットワークで目標とする伝送エラー率に基づいて、当該対向装置へ伝送フレームを送信する際の再送回数を決定する再送回数決定ステップと、
   前記対向装置に対し、前記決定した再送回数だけ、同一内容の伝送フレームを所定の周期で定期的に送信する伝送フレーム送信ステップと、
   を含むことを特徴とする通信制御方法。
9. 前記伝送フレーム再送ステップでは、各伝送フレームが前記対向装置で正常に受信されたかどうかによらず、同一内容の伝送フレームを一定周期で繰り返し送信することを特徴とする請求項８に記載の通信制御方法。
10. 前記伝送路状態を、前記対向装置から受信した伝送フレームに含まれる誤り検出符号を利用して検出した伝送フレームエラー発生数と、受信した伝送フレームのビット数とに基づいて算出したビットエラー発生確率、とすることを特徴とする請求項８または９に記載の通信制御方法。

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