JP2013021402A - 通信装置、通信システム、及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる通信システム間における無線通信を可能として、コストの低減、利便性及びメンテナンス性の向上を図ることができるとともに拡張性を高めることができる通信装置、通信システム、及び通信方法を提供する。
【解決手段】通信装置としてのフィールド機器は、ＯＳＩ参照モデルの物理層Ｌ１とデータリンク層Ｌ２とが共通する第１，第２無線通信規格（例えば、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）とＩＳＡ１００）に準拠した第１，２無線ネットワークを介した無線通信が可能であって、第１無線ネットワークにおける経路制御を行うネットワーク層Ｌ１１と、第２無線ネットワークにおける経路制御を行うネットワーク層Ｌ２１と、データリンク層Ｌ２に設けられ、物理層Ｌ１で受信されたデータの識別結果に基づいて、データをネットワーク層Ｌ１１，Ｌ２１の何れに渡すかを制御する識別制御部ＤＣとを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、無線により通信を行う通信装置、通信システム、及び通信方法に関する。

従来から、プラントや工場等においては、高度な自動操業を実現すべく、フィールド機器と呼ばれる現場機器(測定器、操作器)と、これらの管理及び制御を行う管理装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が構築されている。このような分散制御システムの基礎をなす通信システムは、有線によって通信を行うものが殆どであったが、近年においてはＩＳＡ１００やＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行うものも実現されている。

上記のＩＳＡ１００は、国際計測制御学会（ＩＳＡ：International Society of Automation）で策定されたインダストリアル・オートメーション用無線通信規格である。これに対し、上記のＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）は、米国のＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer）通信協会によって提唱された無線通信規格である。

ここで、プラント等に構築される通信システムは、１つの無線通信規格に統一されることが多い。これは、無線通信規格が異なる通信システム間では、基本的に通信を行うことができないからである。このため、あるプラントではＩＳＡ１００に準拠した通信システムが構築され、他のプラントではＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）に準拠した通信システムが構築されるといった具合になる。無線通信規格の異なる通信システムが１つのプラントに構築される場合もあるが、かかる場合には各々の通信システムは別個のシステムとして存在することになる。

以下の特許文献１，２には、産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行う通信システムに関する技術では無いが、異なる通信プロトコルが用いられるネットワーク間の通信を可能にする技術が開示されている。具体的には、ＤＳＴＭ（Dual Stack Transition Mechanism：デュアルスタック転換メカニズム）技術を用いて、ＩＰｖ４プロトコルが用いられるネットワークとＩＰｖ６プロトコルが用いられるネットワークとの接続を可能にする技術が開示されている。

特表２００６−５２０５４８号公報 特開２００９−２１９２１号公報

ところで、上述したＩＳＡ１００及びＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）は、ＯＳＩ参照モデルの物理層及びデータリンク層がＩＥＥＥ８０２．１５．４なる無線通信規格に準拠しており、多くの共通点を有する。例えば、同じ周波数帯域（２．４ＧＨｚ帯）を使用して無線通信を行う、無線通信に使用するチャンネルの数及び周波数が同じである等である。しかしながら、これらの共通点を有するにも拘わらず、ＩＳＡ１００に準拠した通信システム及びＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）に準拠した通信システムは、互いに通信を行うことができないため別個独立に構築されることとなる。

このように、複数の通信システムを構築する場合には、各々の通信システムを構成する機器をそれぞれ用意する必要があることから、通信システムを利用するユーザにとっては、初期費用が多くなりコスト面での負担が大きくなるという問題がある。また、複数の通信システムを構築する場合には、通信システム毎に異なるツールを用いて保守・管理を行う必要があるため、利便性及びメンテナンス性の低下が引き起こされるとともに、保守・管理に要するコストが増大するという問題がある。更には、このような複数の通信システムが存在すると、拡張性が低下するという問題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、異なる通信システム間における無線通信を可能として、コストの低減、利便性及びメンテナンス性の向上を図ることができるとともに拡張性を高めることができる通信装置、通信システム、及び通信方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の通信装置は、ＯＳＩ参照モデルの物理層（Ｌ１）とデータリンク層（Ｌ２）とが共通する第１，第２無線通信規格に準拠した第１，２無線ネットワーク（Ｎ１１、Ｎ２１）を介した無線通信が可能な通信装置（１１ｃ、１１ｄ、２１ｃ、２１ｄ、３０）であって、前記第１無線ネットワークにおける経路制御を行う第１経路制御手段（Ｌ１１）と、前記第２無線ネットワークにおける経路制御を行う第２経路制御手段（Ｌ２１）と、前記データリンク層に設けられ、前記物理層で受信されたデータの識別結果に基づいて、該データを前記第１，第２経路制御手段の何れに渡すかを制御する識別制御手段（ＤＣ）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、データリンク層に設けられた識別制御手段によって物理層で受信されたデータが識別され、その識別結果に基づいて第１無線ネットワークにおける経路制御を行う第１経路制御手段と、第２無線ネットワークにおける経路制御を行う第２経路制御手段との何れか一方にデータが渡される。
また、本発明の通信装置は、前記識別制御手段が、前記第１経路制御手段からデータが渡された場合には、前記第１無線ネットワークを介して送信すべきデータである旨を示す第１識別情報を付加し、前記第２経路制御手段からデータが渡された場合には、前記第２無線ネットワークを介して送信すべきデータである旨を示す第２識別情報を付加することを特徴としている。
また、本発明の通信装置は、前記第１経路制御手段で行われる経路制御に従って前記第１無線ネットワークにおけるデータの転送制御を行う第１転送制御手段（Ｌ１２）と、前記第２経路制御手段で行われる経路制御に従って前記第２無線ネットワークにおけるデータの経路制御を行う第２転送制御手段（Ｌ２２）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の通信装置は、前記第１，第２経路制御手段が、ＯＳＩ参照モデルのネットワーク層に設けられ、前記第１，第２転送制御手段が、ＯＳＩ参照モデルのトランスポート層に設けられることを特徴としている。
本発明の通信システムは、ＯＳＩ参照モデルの物理層（Ｌ１）とデータリンク層（Ｌ２）とが共通する第１，第２無線通信規格に準拠した第１，２無線ネットワーク（Ｎ１１、Ｎ２１）と、該第１，２無線ネットワークを介した無線通信が可能な通信装置（１１ａ〜１１ｄ、２１ａ〜２１ｄ、３０）とを備える通信システム（ＣＳ）であって、前記通信装置の少なくとも１つは、前記第１無線ネットワークにおける経路制御を行う第１経路制御手段（Ｌ１１）と、前記第２無線ネットワークにおける経路制御を行う第２経路制御手段（Ｌ２１）と、前記データリンク層に設けられ、前記物理層で受信されたデータの識別結果に基づいて、該データを前記第１，第２経路制御手段の何れに渡すかを制御する識別制御手段（ＤＣ）とを備えることを特徴としている。
本発明の通信方法は、ＯＳＩ参照モデルの物理層（Ｌ１）とデータリンク層（Ｌ２）とが共通する第１，第２無線通信規格に準拠した第１，２無線ネットワーク（Ｎ１１、Ｎ２１）を介して無線通信を行う通信方法であって、受信したデータの識別結果に基づいて、前記第１無線ネットワークにおける経路制御と前記第２無線ネットワークにおける経路制御との何れか一方を行う第１ステップと、送信すべきデータに対し、前記第１無線ネットワークを介して送信すべきデータである旨を示す第１識別情報と前記第２無線ネットワークを介して送信すべきデータである旨を示す第２識別情報との何れか一方を付加する第２ステップとを有することを特徴としている。

本発明によれば、データリンク層に設けられた識別制御手段が、物理層で受信されたデータを識別し、その識別結果に基づいて第１無線ネットワークにおける経路制御を行う第１経路制御手段と、第２無線ネットワークにおける経路制御を行う第２経路制御手段との何れか一方にデータを渡すようにしている。このため、異なる通信システム間における無線通信が可能となり、コストの低減、利便性及びメンテナンス性の向上を図ることができるとともに拡張性を高めることができるという効果がある。

本発明の第１実施形態による通信システムの全体構成を示す図である。 本発明の第１実施形態による通信システムで用いられる無線通信規格のＯＳＩ参照モデルを示す図である。 本発明の第１実施形態による通信システムにおける物理層のフレームフォーマットの一部を示す図である。 本発明の第１実施形態による通信システムにおけるデータリンク層のフレームフォーマットの一部を示す図である。 本発明の第１実施形態による通信装置としてのフィールド機器の基本構成を説明するための図である。 本発明の第１実施形態による通信装置としてのフィールド機器の要部構成を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による通信装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の効果を具体的に説明するための図である。 本発明の実施形態の効果を具体的に説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による通信装置、通信システム、及び通信方法について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による通信システムの全体構成を示す図である。図１に示す通り、本実施形態の通信システムＣＳは、異なる無線通信規格に準拠した２つの通信システムＣＳ１，ＣＳ２を備える。本実施形態では、通信システムＣＳ１がＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）（第１無線通信規格）に準拠した無線通信を行う通信システムであり、通信システムＣＳ２がＩＳＡ１００（第２無線通信規格）に準拠した無線通信を行う通信システムであるとする。尚、図１においては、理解を容易にするために、通信システムＣＳ１を実線で図示し、通信システムＣＳ２を破線で図示している。

通信システムＣＳ１は、フィールド機器１１ａ〜１１ｄ、ゲートウェイ装置１２、システムマネージャ１３、及び通信ホスト１４を備えており、無線ネットワークＮ１１（第１無線ネットワーク）及び通信ネットワークＮ１２を介した通信が可能である。通信システムＣＳ２も通信システムＣＳ１と同様の構成であり、フィールド機器２１ａ〜２１ｄ、ゲートウェイ装置２２、システムマネージャ２３、及び通信ホスト２４を備えており、無線ネットワークＮ２１（第２無線ネットワーク）及び通信ネットワークＮ２２を介した通信が可能である。尚、図１では通信システムＣＳ１，ＣＳ２が４つのフィールド機器１１ａ〜１１ｄ，２１ａ〜２１ｄをそれぞれ備える例を図示しているが、通信システムＣＳ１，ＣＳ２が備えるフィールド機器の数は任意である。

フィールド機器１１ａ〜１１ｄは、例えば流量計や温度センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器等のプラントや工場に設置される機器であり、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）に準拠した無線通信を行う。ここで、フィールド機器１１ａ〜１１ｄのうち、フィールド機器１１ｃ，１１ｄは、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）のみならず、ＩＳＡ１００に準拠した無線通信も可能な機器（以下、デュアルスタック機器という）である。

これらフィールド機器１１ａ〜１１ｄの動作は、例えばシステムマネージャ１３や通信ホスト１４からゲートウェイ装置１２を介して送信されてくる制御データに基づいて制御される。また、フィールド機器１１ａ〜１１ｄで得られた測定データは、例えばゲートウェイ装置１２を介して通信ホスト１４に収集される。尚、フィールド機器１１ｃ，１１ｄの詳細については後述する。

ゲートウェイ装置１２は、無線ネットワークＮ１１と通信ネットワークＮ１２とを接続し、例えばフィールド機器１１ａ〜１１ｄとシステムマネージャ１３等との間で送受信される各種データの中継を行う装置である。尚、ゲートウェイ装置１２は、無線アクセスポイントの機能も兼ねており、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）に準拠した無線通信を行う。

システムマネージャ１３は、無線ネットワークＮ１１及び通信ネットワークＮ１２を管理する。例えば、システムマネージャ１３は、フィールド機器１１ａ〜１１ｄ（更には、フィールド機器２１ｃ，２１ｄ）及びゲートウェイ装置１２に制御信号を送信することにより、フィールド機器１１ａ〜１１ｄ（フィールド機器２１ｃ，２１ｄ）とゲートウェイ装置１２との間に無線経路を確立させる。加えて、システムマネージャ１３は、新たなフィールド機器を無線ネットワークＮ１１に参入させるか否かの参入処理等も行う。尚、このシステムマネージャ１３は、無線ネットワークＮ１１等の管理を行うものであるため、ネットワークマネージャとも呼ばれる。

また、通信ホスト１４は、ゲートウェイ装置１２を介してフィールド機器１１ａ〜１１ｄ（フィールド機器２１ｃ，２１ｄ）との間で通信を行う。具体的に、通信ホスト１４は、無線ネットワークＮ１１に接続されているフィールド機器１１ａ〜１１ｄ（フィールド機器２１ｃ，２１ｄ）の制御（例えば、弁の開閉等の制御）、及び無線ネットワークＮ１１に接続されているフィールド機器１１ａ〜１１ｄ（フィールド機器２１ｃ，２１ｄ）で測定される測定データの収集等を行う。

通信システムＣＳ２に設けられるフィールド機器２１ａ〜２１ｄ、ゲートウェイ装置２２、システムマネージャ２３、及び通信ホスト２４は、通信システムＣＳ１に設けられるフィールド機器１１ａ〜１１ｄ、ゲートウェイ装置１２、システムマネージャ１３、及び通信ホスト１４とそれぞれ同様の機能を有する。但し、フィールド機器２１ａ〜２１ｄのうち、フィールド機器２１ｃ，２１ｄは、ＩＳＡ１００のみならず、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）に準拠した無線通信も可能なデュアルスタック機器である。

尚、システムマネージャ２３は、フィールド機器２１ａ〜２１ｄ（更には、フィールド機器１１ｃ，１１ｄ）とゲートウェイ装置２２との間に無線経路を確立させる処理等を行う。また、通信ホスト２４は、無線ネットワークＮ２１に接続されているフィールド機器２１ａ〜２１ｄ（フィールド機器１１ｃ，１１ｄ）の制御、及び無線ネットワークＮ２１に接続されているフィールド機器２１ａ〜２１ｄ（フィールド機器１１ｃ，１１ｄ）で測定される測定データの収集等を行う。

このように、本実施形態において、無線ネットワークＮ１１に接続可能なフィールド機器１１ｃ，１１ｄは無線ネットワークＮ２１にも接続可能であり、また、無線ネットワークＮ２１に接続可能なフィールド機器２１ｃ，２１ｄは無線ネットワークＮ１１にも接続可能である。このようなフィールド機器１１ａ，１１ｄ，２１ｃ，２１ｄを設けるのは、異なる通信システムＣＳ１，ＣＳ２間における無線通信を可能として、通信システムＣＳのコストの低減、利便性及びメンテナンス性の向上を図るとともに拡張性を高めるためである。

ここで、通信システムＣＳ１が準拠する無線通信規格であるＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）と通信システムＣＳ２が準拠する無線通信規格であるＩＳＡ１００とを比較する。図２は、本発明の第１実施形態による通信システムで用いられる無線通信規格のＯＳＩ参照モデルを示す図である。図２に示す通り、通信システムＣＳ１が準拠する無線通信規格であるＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）のＯＳＩ参照モデルＭ１及び通信システムＣＳ２が準拠する無線通信規格であるＩＳＡ１００のＯＳＩ参照モデルＭ２は共に、物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、及びアプリケーション層からなる。

これらＯＳＩ参照モデルＭ１，Ｍ２の物理層及びデータリンク層は、以下に示す共通点を有する。
（１）物理層
・ＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠する
・２．４ＧＨｚの周波数帯域を使用する
・１６チャンネルを使用し、各チャンネルの周波数が同じである
（２）データリンク層
・ＥＵＩ６４アドレスを使用する
・チャンネルホッピング方式をサポートする
・メディアアクセス方式としてＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）を使用する

上記の通り、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）及びＩＳＡ１００のＯＳＩ参照モデルは、物理層及びデータリンク層がＩＥＥＥ８０２．１５．４なる無線通信規格に準拠しており、多くの共通点を有する。このため、物理層のフレームフォーマット及びデータリンク層のフレームフォーマットは、通信システムＣＳ１，ＣＳ２の各々においてほぼ同じである。

図３は、本発明の第１実施形態による通信システムにおける物理層のフレームフォーマットの一部を示す図である。通信システムＣＳ１，ＣＳ２における物理層のフレームフォーマットは、ＰＰＤＵ（Physical Layer Protocol Data Unit）で構成される。このＰＰＤＵは、図３に示す通り、５オクテットのＳＨＲ（Synchronize Header）、１オクテットのＰＨＲ（Physical Layer Header）、及びＰＳＤＵ（Physical Layer Service Data Unit）を有する点において、通信システムＣＳ１，ＣＳ２間で共通する。

図４は、本発明の第１実施形態による通信システムにおけるデータリンク層のフレームフォーマットの一部を示す図である。通信システムＣＳ１，ＣＳ２におけるデータリンク層のフレームフォーマットはＤＬＰＤＵ（Data-Link Layer Protocol Data Unit）で構成される。このＤＬＰＤＵは、図４に示す通り、ＭＨＲ（MAC Header）、ＤＬＳＤＵ（Data-Link Layer Service Data Unit）、及び２オクテットのＭＦＲ（MAC Footer（Frame Check Sequence）を有する点において、通信システムＣＳ１，ＣＳ２間で共通する。

ここで、図４に示す通り、ＤＬＰＤＵに含まれるＭＨＲは、２オクテットのフレームコントロール（Frame Control）を含んでおり、このフレームコントロールの１２，１３ビット目には、フレームバージョン（Frame Version）が割り当てられている。このフレームバージョンの値は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）の場合には「０ｂ００」となり、ＩＳＡ１００の場合には「０ｂ０１」となる。本実施形態は、このフレームバージョンの値の違いに着目し、フレームバージョンに設定されている値に応じた適切な処理を行い、或いはフレームバージョンに適切な値を設定することによって、通信システムＣＳ１，ＣＳ２間におけるデータ（パケット）の授受を可能としている。尚、記号「０ｂ」が付された数値（２桁の数値）は、二進数表記であることを意味する。

次に、通信システムＣＳ１，ＣＳ２に設けられるデュアルスタック機器としてのフィールド機器１１ｃ，１１ｄ，２１ｃ，２１ｄを詳細に説明する。図５は、本発明の第１実施形態による通信装置としてのフィールド機器の基本構成を説明するための図である。図５に示す通り、フィールド機器１１ｃ，１１ｄ，２１ｃ，２１ｄは、物理層Ｌ１、データリンク層Ｌ２、第１上位層Ｌ１０、及び第２上位層Ｌ２０を備える。

物理層Ｌ１は、図２を用いて説明した通り、通信システムＣＳ１が準拠する無線通信規格であるＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）のＯＳＩ参照モデルＭ１の物理層と、通信システムＣＳ２が準拠する無線通信規格であるＩＳＡ１００のＯＳＩ参照モデルＭ２の物理層とに共通する物理層の機能を実現する構成である。また、データリンク層Ｌ２は、同ＯＳＩ参照モデルＭ１，Ｍ２のデータリンク層に共通するデータリンク層の機能を実現する構成である。

ここで、データリンク層Ｌ２には識別制御部ＤＣ（識別制御手段）が設けれている。この識別制御部ＤＣは、物理層Ｌ１で受信されたデータに含まれるフレームバージョン（図４参照）を識別し、この識別結果に基づいて受信したデータを第１上位層Ｌ１０と第２上位層Ｌ２０との何れに渡すかを制御する。具体的に、フレームバージョンの値が「０ｂ００」である場合には受信したデータを第１上位層Ｌ１０に渡し、フレームバージョンの値が「０ｂ０１」である場合には、受信したデータを第２上位層Ｌ２０に渡す。つまり、識別制御部ＤＣは、無線ネットワークＮ１１を介して受信したデータを第１上位層Ｌ１０に渡し、無線ネットワークＮ２１を介して受信したデータを第２上位層Ｌ２０に渡す。

また、この識別制御部ＤＣは、第１上位層Ｌ１０からデータが渡された場合には、そのデータのフレームバージョンの値を「０ｂ００」（第１識別情報）に設定し、第２上位層Ｌ２０からデータが渡された場合には、そのデータのフレームバージョンの値を「０ｂ０１」（第２識別情報）に設定する。つまり、識別制御部ＤＣは、第１上位層Ｌ１０からのデータに対しては無線ネットワークＮ１１を介して送信すべきデータである旨を示す情報を付加し、第２上位層Ｌ２０からのデータに対しては無線ネットワークＮ２１を介して送信すべきデータである旨を示す情報を付加する。

第１上位層Ｌ１０は、通信システムＣＳ１が準拠する無線通信規格であるＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）のＯＳＩ参照モデルＭ１（図２参照）におけるデータリンク層の上位に位置する層の機能を実現する構成である。また、第２上位層Ｌ２０は、通信システムＣＳ２が準拠する無線通信規格であるＩＳＡ１００のＯＳＩ参照モデルＭ２（図２参照）におけるデータリンク層の上位に位置する層の機能を実現する構成である。このように、フィールド機器１１ｃ，１１ｄ，２１ｃ，２１ｄは、無線ネットワークＮ１１を介した通信を可能とする機能（物理層Ｌ１、データリンク層Ｌ２、及び第１上位層Ｌ１０）と、無線ネットワークＮ２１を介した通信を可能とする機能（物理層Ｌ１、データリンク層Ｌ２、及び第２上位層Ｌ２０）とを有するデュアルスタック構成である。

図６は、本発明の第１実施形態による通信装置としてのフィールド機器の要部構成を説明するための図であって、（ａ）はフィールド機器１１ｃ，１１ｄの要部構成を示す図であり、（ｂ）はフィールド機器２１ｃ，２１ｄの要部構成を示す図である。図６（ａ）に示す通り、フィールド機器１１ｃ，１１ｄは、図５に示す物理層Ｌ１及びデータリンク層Ｌ２と、第１上位層Ｌ１０としてのネットワーク層Ｌ１１（第１経路制御手段）、トランスポート層Ｌ１２、及びアプリケーション層Ｌ１３と、第２上位層Ｌ２０としてのネットワーク層Ｌ２１（第２経路制御手段）とを備える。

このように、フィールド機器１１ｃ，１１ｄは、無線ネットワークＮ１１における経路制御を行う機能を実現するネットワーク層Ｌ１１に加えて、無線ネットワークＮ２１における経路制御を行う機能を実現するネットワーク層Ｌ２１を備えている。このため、フィールド機器１１ｃ，１１ｄは、通信システムＣＳ１におけるシステムマネージャ１３及び通信システムＣＳ２におけるシステムマネージャ２３並びに隣接するフィールド機器から無線ネットワークＮ１１，Ｎ２１の構成情報を取得してルーティングテーブルＴＢ１１，ＴＢ１２をそれぞれ作成し、これらルーティングテーブルＴＢ１１，ＴＢ１２に従ったデータ（パケット）の中継・転送が可能である。

また、図６（ｂ）に示す通り、フィールド機器２１ｃ，２１ｄは、図５に示す物理層Ｌ１及びデータリンク層Ｌ２と、第１上位層Ｌ１０としてのネットワーク層Ｌ１１（第１経路制御手段）と、第２上位層Ｌ２０としてのネットワーク層Ｌ２１（第２経路制御手段）、トランスポート層Ｌ２２、及びアプリケーション層Ｌ２３とを備える。このように、フィールド機器２１ｃ，２１ｄは、無線ネットワークＮ２１における経路制御を行う機能を実現するネットワーク層Ｌ２１に加えて、無線ネットワークＮ１１における経路制御を行う機能を実現するネットワーク層Ｌ１１を備えている。

このため、フィールド機器２１ｃ，２１ｄは、通信システムＣＳ１におけるシステムマネージャ１３及び通信システムＣＳ２におけるシステムマネージャ２３並びに隣接するフィールド機器から無線ネットワークＮ１１，Ｎ２１の構成情報を取得してルーティングテーブルＴＢ２１，ＴＢ２２をそれぞれ作成し、これらルーティングテーブルＴＢ２１，ＴＢ２２に従ったデータ（パケット）の中継・転送が可能である。

上記構成において、まずゲートウェイ装置１２からフィールド機器１１ｄに向けたデータが出力された場合を考える。ゲートウェイ装置１２から出力されたデータは、無線ネットワークＮ１１を介してフィールド機器１１ｄに送信され、フィールド機器１１ｄの物理層Ｌ１（図６（ａ）参照）で受信されてデータリンク層Ｌ２に渡される。データがデータリンク層Ｌ２に渡されると、そのデータに含まれるフレームバージョン（図４参照）が識別制御部ＤＣで識別される。ゲートウェイ装置１２から出力されたデータは、フレームバージョンの値が「０ｂ００」に設定されているため、物理層Ｌ１からのデータは識別制御部ＤＣによって第１上位層Ｌ１０をなすネットワーク層Ｌ１１に渡され、例えばネットワーク層Ｌ１１の経路制御による転送処理等の処理が行われる（第１ステップ）。

次に、ゲートウェイ装置２２からフィールド機器１１ｄに向けたデータが出力された場合を考える。ゲートウェイ装置２２から出力されたデータは、無線ネットワークＮ２１を介してフィールド機器１１ｄに送信され、フィールド機器１１ｄの物理層Ｌ１で受信される。物理層Ｌ１で受信されたデータは、ゲートウェイ装置１２からのデータを受信した場合と同様にデータリンク層Ｌ２に渡され、そのデータに含まれるフレームバージョンが識別制御部ＤＣで識別される。ゲートウェイ装置２２から出力されたデータは、フレームバージョンの値が「０ｂ０１」に設定されているため、物理層Ｌ１からのデータは識別制御部ＤＣによって第２上位層Ｌ２０をなすネットワーク層Ｌ２１に渡され、例えばネットワーク層Ｌ２１の経路制御による転送処理等の処理が行われる（第１ステップ）。

次いで、フィールド機器１１ｄによってデータの送信処理（例えば、受信したデータの転送処理）が行われる場合を考える。この場合には、送信すべきデータが第１上位層Ｌ１０をなすネットワーク層Ｌ１１又は第２上位層Ｌ２０をなすネットワーク層Ｌ２１からデータリンク層Ｌ２に渡される。第１上位層Ｌ１０をなすネットワーク層Ｌ１１からデータが渡された場合には、そのデータのフレームバージョンの値を「０ｂ００」に設定して物理層Ｌ１に渡す処理が識別制御部ＤＣによって行われる（第２ステップ）。これに対し、第２上位層Ｌ２０をなすネットワーク層Ｌ２１からデータが渡された場合には、そのデータのフレームバージョンの値を「０ｂ０１」に設定して物理層Ｌ１に渡す処理が識別制御部ＤＣによって行われる（第２ステップ）。

フレームバーションの値が「０ｂ００」に設定されたデータは、無線ネットワークＮ１１を介して送信先のフィールド機器（或いは、ゲートウェイ装置１２）に送信される。これに対し、フレームバーションの値が「０ｂ０１」に設定されたデータは、無線ネットワークＮ２１を介して送信先のフィールド機器（或いは、ゲートウェイ装置２２）に送信される。尚、以上説明したフィールド機器１１ｄと同様の動作が、フィールド機器１１ｃ，２１ｃ，２１ｄでも行われる。

以上の通り、本実施形態では、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）及びＩＳＡ１００に共通する物理層Ｌ１及びデータリンク層Ｌ２に加えて、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）及びＩＳＡ１００の双方おけるネットワーク層Ｌ１１，Ｌ２１をサポートしている。また、受信したデータに含まれるフレームバージョンに応じて、受信したデータをネットワーク層Ｌ１１，Ｌ２１の何れに渡すかを制御している。

これにより、無線ネットワークＮ１１，Ｎ２１のルーティングテーブルの作成及びルーティングテーブルを用いたデータ（パケット）の転送ができるようになり、仮に自機宛ではないデータ（パケット）を受信したとしても、無線ネットワークＮ１１或いは無線ネットワークＮ２１を介した経路制御を正しく行うことができ、通信システムＣＳ１，ＣＳ２間におけるデータの授受が可能となる。その結果として、通信システムＣＳ１，ＣＳ２で用いられる機器やメンテナンスのためのツールを共通化することができ、コストの低減、利便性及びメンテナンス性の向上を図ることができるとともに拡張性を高めることができる。また、通信経路が冗長化されるため、信頼性が高まるとともに通信範囲が広がる。

〔第２実施形態〕
図７は、本発明の第２実施形態による通信装置の要部構成を示すブロック図である。尚、本実施形態の通信システムの全体構成は、第１実施形態と同様である。図７に示す通り、本実施形態の通信装置としてのフィールド機器は、図５に示す物理層Ｌ１及びデータリンク層Ｌ２と、第１上位層Ｌ１０としてのネットワーク層Ｌ１１（第１経路制御手段）、トランスポート層Ｌ１２（第１転送制御手段）、及びアプリケーション層Ｌ１３と、第２上位層Ｌ２０としてのネットワーク層Ｌ２１（第２経路制御手段）、トランスポート層Ｌ２２（第２転送制御手段）、及びアプリケーション層Ｌ２３とを備える。

つまり、本実施形態のフィールド機器は、通信システムＣＳ１が準拠する無線通信規格であるＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）のＯＳＩ参照モデルＭ１（図２参照）の全ての層と、通信システムＣＳ２が準拠する無線通信規格であるＩＳＡ１００のＯＳＩ参照モデルＭ２（図２参照）の全ての層とを備える構成である。このため、本実施形態のフィールド機器においても、無線ネットワークＮ１１のルーティングテーブルＴＢ３１がネットワーク層Ｌ１１によって作成されるとともに、無線ネットワークＮ２１のルーティングテーブルＴＢ３２がネットワーク層Ｌ２１によって作成され、これらルーティングテーブルを用いたデータ（パケット）の転送が可能である。

また、本実施形態のフィールド機器は、ネットワーク層Ｌ１１で行われる経路制御に従って無線ネットワークＮ１１におけるデータの転送制御を行うトランスポート層Ｌ１２と、ネットワーク層Ｌ２１で行われる経路制御に従って無線ネットワークＮ２１におけるデータの転送制御を行うトランスポート層Ｌ２２とを備えている。このため、無線ネットワークＮ１１，Ｎ２１に跨ったデータ（パケット）の経路制御のみならず、無線ネットワークＮ１１，Ｎ２１間における通信が可能になる。尚、本実施形態のフィールド機器は、例えば無線ネットワークＮ１１と無線ネットワークＮ２１とのゲーウェイとして用いることもできる。

次に、以上説明した第１，第２実施形態の効果について具体的に説明する。図８，９は、本発明の実施形態の効果を具体的に説明するための図である。尚、これら図８，図９においては、図１に示す構成に相当する構成については同じ符号を付してある。まず、図８（ａ）に示す通り、通信システムＣＳ１ではフィールド機器１１ａ，１１ｂ及びゲートウェイ装置１２が近接して配置されており、通信システムＣＳ２ではフィールド機器２１ｂがゲートウェイ装置２２から離間して配置されている場合を考える。かかる配置の場合には、通信システムＣＳ１では無線ネットワークＮ１１を介した無線通信を行うことができるが、通信システムＣＳ２では無線ネットワークＮ２１を介した無線通信を行うことができない。

次に、図８（ｂ）に示す通り、通信システムＣＳ１ではフィールド機器１１ｂがゲートウェイ装置１２から離間して配置されており、通信システムＣＳ２ではフィールド機器２１ａ，２１ｂ及びゲートウェイ装置２２が近接して配置されている場合を考える。かかる配置の場合には、通信システムＣＳ１では無線ネットワークＮ１１を介した無線通信を行うことができないが、通信システムＣＳ２では無線ネットワークＮ２１を介した無線通信通信を行うことができる。

図８（ａ）に示す配置がなされている場合において、通信システムＣＳ１を構成するフィールド機器１１ａに代えてデュアルスタック機器であるフィールド機器３０（例えば、図１に示すフィルド機器１１ｃ，１１ｄ，２１ｃ，２１ｄ）を設置すると図９に示す構成にすることができる。また、図８（ｂ）に示す配置がなされている場合において、通信システムＣＳ２を構成するフィールド機器２１ａに代えてデュアルスタック機器であるフィールド機器３０を設置することによっても図９に示す構成にすることができる。

図９に示す通り、フィールド機器３０は、無線ネットワークＮ１１，Ｎ２１を介した無線通信が可能であるため、通信システムＣＳ１をなすフィールド機器１１ｂとゲートウェイ装置１２との間、及び通信システムＣＳ２をなすフィールド機器２１ｂとゲートウェイ装置２２との間において、いわば中継器として機能する。このため、図８（ａ）に示す通り、フィールド機器２１ｂとゲートウェイ装置２２とが離間して配置されている場合、或いは、図８（ｂ）に示す通り、フィールド機器１１ｂとゲートウェイ装置１２とが離間して配置されている場合の何れの場合であっても、無線通信ネットワークＮ１１，Ｎ１２を介した無線通信が可能になる。

以上、本発明の実施形態による通信装置、通信システム、及び通信方法について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、通信システムＣＳ１がＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）に準拠した無線通信を行う通信システムであり、通信システムＣＳ２がＩＳＡ１００に準拠した無線通信を行う通信システムである場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、ＯＳＩ参照モデルの物理層とデータリンク層とが共通する複数の無線通信規格に準拠した通信装置及び通信システムに適用が可能である

また、上記実施形態では、通信システムＣＳ１をなすゲートウェイ装置１２、システムマネージャ１３、及び通信ホスト１４、並びに、通信システムＣＳ２をなすゲートウェイ装置２２、システムマネージャ２３、及び通信ホスト２４がそれぞれ別々の装置として実現されている例について説明した。しかしながら、これらのうちの任意の２つ以上の装置を１つの装置として実現することも可能である。更に、上記実施形態では、通信装置がフィールド機器である場合を例に挙げて説明したが、本発明の通信装置は、フィールド機器に限定されるものではない。

１１ｃ，１１ｄ フィールド機器
２１ｃ，２１ｄ フィールド機器
３０ フィールド機器
ＣＳ 通信システム
ＤＣ 識別制御部
Ｌ１ 物理層
Ｌ２ データリンク層
Ｌ１１，Ｌ２１ ネットワーク層
Ｌ１２，Ｌ２２ トランスポート層
Ｎ１１，Ｎ２１ 無線ネットワーク

Claims (6)

1. ＯＳＩ参照モデルの物理層とデータリンク層とが共通する第１，第２無線通信規格に準拠した第１，２無線ネットワークを介した無線通信が可能な通信装置であって、
   前記第１無線ネットワークにおける経路制御を行う第１経路制御手段と、
   前記第２無線ネットワークにおける経路制御を行う第２経路制御手段と、
   前記データリンク層に設けられ、前記物理層で受信されたデータの識別結果に基づいて、該データを前記第１，第２経路制御手段の何れに渡すかを制御する識別制御手段と
   を備えることを特徴とする通信装置。
2. 前記識別制御手段は、前記第１経路制御手段からデータが渡された場合には、前記第１無線ネットワークを介して送信すべきデータである旨を示す第１識別情報を付加し、
   前記第２経路制御手段からデータが渡された場合には、前記第２無線ネットワークを介して送信すべきデータである旨を示す第２識別情報を付加する
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 前記第１経路制御手段で行われる経路制御に従って前記第１無線ネットワークにおけるデータの転送制御を行う第１転送制御手段と、
   前記第２経路制御手段で行われる経路制御に従って前記第２無線ネットワークにおけるデータの経路制御を行う第２転送制御手段と
   を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の通信装置。
4. 前記第１，第２経路制御手段は、ＯＳＩ参照モデルのネットワーク層に設けられ、
   前記第１，第２転送制御手段は、ＯＳＩ参照モデルのトランスポート層に設けられる
   ことを特徴とする請求項３記載の通信装置。
5. ＯＳＩ参照モデルの物理層とデータリンク層とが共通する第１，第２無線通信規格に準拠した第１，２無線ネットワークと、該第１，２無線ネットワークを介した無線通信が可能な通信装置とを備える通信システムであって、
   前記通信装置の少なくとも１つは、前記第１無線ネットワークにおける経路制御を行う第１経路制御手段と、
   前記第２無線ネットワークにおける経路制御を行う第２経路制御手段と、
   前記データリンク層に設けられ、前記物理層で受信されたデータの識別結果に基づいて、該データを前記第１，第２経路制御手段の何れに渡すかを制御する識別制御手段と
   を備えることを特徴とする通信システム。
6. ＯＳＩ参照モデルの物理層とデータリンク層とが共通する第１，第２無線通信規格に準拠した第１，２無線ネットワークを介して無線通信を行う通信方法であって、
   受信したデータの識別結果に基づいて、前記第１無線ネットワークにおける経路制御と前記第２無線ネットワークにおける経路制御との何れか一方を行う第１ステップと、
   送信すべきデータに対し、前記第１無線ネットワークを介して送信すべきデータである旨を示す第１識別情報と前記第２無線ネットワークを介して送信すべきデータである旨を示す第２識別情報との何れか一方を付加する第２ステップと
   を有することを特徴とする通信方法。

Images