JP2015103926A - 通信装置、通信方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】規定時間内でフレーム群の送信先機器への送信を完了することができる通信装置、通信方法およびプログラムを提供する。【解決手段】実施形態の通信装置は、受信部と、送信部と、を備える。受信部は、外部機器から送信される複数のデータフレームを含むフレーム群を、無線通信よってデータフレーム単位で受信する。送信部は、受信部によるデータフレームの受信に並行して、受信部により受信済みのデータフレームの送信先機器への送信を開始し、フレーム群が含むデータフレームのうち実データに対応する実データフレームの送信先機器への送信が完了した場合、フレーム群が含むデータフレームのうち送信完了を示す完了フレームの受信に先立って、完了フレームの代替完了フレームを送信先機器へ送信する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、通信装置、通信方法およびプログラムに関する。

プラント等のフィールド制御システムにおける産業機器の制御通信のケーブルレス化（無線化）は、ロボットや無人台車等の移動機器の制御だけでなく、ユニットの交換作業や組立作業、頻繁なラインの再構築に対して柔軟に対応することができる。また、産業機器の制御通信のケーブルレス化は、機器間に接触部分が無いため、故障率の低下および消耗品の削減などのメンテナンスコストを低減することなどの利点があり、生産現場において強く待望されている。さらに、産業機器の制御通信のケーブルレス化は、フィールド制御システム以外の高度交通システム、防犯システムまたは次世代ロボットネットワークの分野においても不可欠である。

産業機器の制御通信のケーブルレス化は、一般的な無線ＬＡＮ（Local Area Network）などを用いて簡単に実現できるようにみえるが、機器間におけるデータの伝送が完了するまでの時間が確約できないため、その実現が難しい。実際に、電波環境が比較的安定したオフィス内で見通し距離において無線LANによる通信を行う場合であっても、機器間においてデータを送受信するために必要な時間（応答時間）が通常時の何倍にもなる現象が頻発したり、データに誤りが発生してデータの再送処理に時間を要することが高い確率で発生したりする。制御命令などのデータを一定時間内に確実に伝送することが必要な産業機器の制御通信においては、機器間におけるデータの伝送が完了するまでの時間が確約できないのは、産業機器の制御通信のケーブルレス化に対する信頼性を低下させる原因となっている。

例えば、フィールド制御システムにおける産業機器の制御通信に用いられている有線の通信規格としてＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）規格となっているフィールドバスには、ＴＣ−ｎｅｔ（登録商標）、ＰＲＯＦＩＮＥＴ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）などがある。この中で、ＰＲＯＦＩＮＥＴ（登録商標）とＨＡＲＴ（登録商標）は、無線の通信規格についても提唱している。また、別の無線通信規格としては、国際計測制御学会（ＩＳＡ）が提唱するISA100.11aもある。

ＰＲＯＦＩＮＥＴ（登録商標）は、民生用の無線標準規格であるIEEE802.11をベースに産業用にカスタマイズし、特に、アクセス制御のオプションとして用意されているＰＣＦ（Point Coordination Function）方式を用い、無線ＡＰ（Access Point）がポーリングによって無線ノードを集中制御することで通信サイクル（応答時間）を保証しようとしている。また、無線ノードの制御処理周期を制御するコントローラと、無線ノード間においてデータを中継する中継ノードとによって、無線ノード間のデータの伝送を制御する技術が開示されている。さらに、ＨＡＲＴ（登録商標）の無線の通信規格であるＷｉｒｅｌｅｓｓ−ＨＡＲＴ（登録商標）とISA100.11aは、無線メッシュネットワークの通信プロトコルであり、処理する情報量が比較的少ないセンサノードが自律的に無線メッシュネットワークを構成する場合に用いられ、各センサノードが持つ時刻情報の同期性を確保することにより、一定の周期内でデータをやりとりする。

特開２００９−２７３１５号公報

しかしながら、無線ＡＰ（通信装置または外部機器の一例）やコントローラによって無線ノード（送信元機器または送信先機器の一例）間の通信を制御する技術においては、無線APやコントローラが必要であり、それらを介して無線ノード間においてデータをやりとりする構成では、処理遅延が生じて、一定の周期内にデータを伝送できない場合がある。また、コントローラによって無線ノードの制御処理周期を制御するためには、既存の無線ノードの通信インタフェースを変更する必要がある。さらに、コントローラによって無線ノード間のデータの伝送を制御する技術では、一定時間内に送信先の無線ノードに到達しなかったデータ（欠落情報）が、推測によって補間されるため、正確なデータが伝送されない場合がある。

実施形態の通信装置は、受信部と、送信部と、を備える。受信部は、外部機器から送信される複数のデータフレームを含むフレーム群を、無線通信よってデータフレーム単位で受信する。送信部は、受信部によるデータフレームの受信に並行して、受信部により受信済みのデータフレームの送信先機器への送信を開始し、フレーム群が含むデータフレームのうち実データに対応する実データフレームの送信先機器への送信が完了した場合、フレーム群が含むデータフレームのうち送信完了を示す完了フレームの受信に先立って、完了フレームの代替完了フレームを送信先機器へ送信する。

図１は、第１の実施形態にかかる通信システムの構成を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態にかかる通信システムにおいて送受信されるデータフレームの構成を示す図である。 図３は、第１の実施形態にかかる通信システムが有する無線機によるフレーム群の送信処理を説明するための図である。 図４は、第１の実施形態にかかる通信システムによる代替完了フレームの送信処理の流れを示すフローチャートである。 図５は、第１の実施形態にかかる通信システムによる代替完了フレームの送信処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、第１の実施形態にかかる通信システムによる代替完了フレームの送信処理を説明するための図である。 図７は、第２の実施形態にかかる通信システムの構成を示すブロック図である。 図８は、第２の実施形態にかかる通信システムによる規定の設定処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、第２の実施形態にかかる通信システムによる規定の設定処理の流れを示すフローチャートである。 図１０は、第３の実施形態にかかる通信システムの構成を示すブロック図である。 図１１は、第３の実施形態にかかる通信システムにおいて送受信されるデータフレームの構成を示す図である。 図１２は、第３の実施形態にかかる通信システムによる代替完了フレームの送信処理を説明するための図である。

以下、添付の図面を用いて、本実施形態にかかる通信装置、通信方法およびプログラムについて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる通信システムの構成を示すブロック図である。図２は、第１の実施形態にかかる通信システムにおいて送受信されるデータフレームの構成を示す図である。本実施形態にかかる通信システム１は、図１に示すように、複数のデータフレームを含むフレーム群の送信元機器の一例としてのノードＡと、当該ノードＡから送信されたフレーム群の送信先機器の一例としてのノードＢと、アクセスポイント等により構成されノードＡを無線ネットワークに接続する無線機ａ（外部機器の一例）と、アクセスポイント等により構成されノードＢを無線ネットワークに接続する無線機ｂ（通信装置の一例）と、を有している。

本実施形態では、無線機ａは、ノードＡからに送信されたフレーム群をデータフレーム単位で受信するデータ受信部ａ１と、当該データ受信部ａ１により受信したフレーム群を、無線通信によってデータフレーム単位で無線機ｂに送信するデータ送信部ａ２と、を有している。

具体的には、データ受信部ａ１は、フレーム群の送信開始を示すデータフレーム（以下、開始フレームと言う）と、実データに対応するデータフレーム（以下、実データフレームと言う）と、フレーム群の送信完了を示すデータフレーム（以下、完了フレームと言う）とを含むフレーム群を、有線ネットワークを介して、ノードＡから受信する。また、データ送信部ａ２は、データ受信部ａ１により受信したフレーム群を、当該フレーム群に含まれるデータフレーム単位で、無線ネットワークを介して、無線機ｂに送信する。その際、データ送信部ａ２は、データ受信部ａ１によるデータフレームの受信に並行して、データ受信部ａ１により受信済みのデータフレームの無線通信による無線機ｂへの送信を開始する。

ここで、データ受信部ａ１は、図２に示すように、送信先機器を識別可能とする宛先ノードＭＡＣアドレス、送信元機器を識別可能とする送信元ノードＭＡＣアドレス、次に続く「通信データ」フィールドに格納する上位層プロトコルを識別するためのプロトコルを示すプロトコルタイプ、データが格納されるフィールドである通信データ、およびデータフレームのエラーを検出するためのフィールドであるＦＣＳ（Frame Check Sequence）を含むデータフレーム２００を、有線ネットワークを介してノードＡから受信する。

また、データ送信部ａ２は、図２に示すように、ノードＡから受信したデータフレーム２００をカプセル化したデータフレーム２１０を、無線ネットワークを介して無線機ｂへ送信する。具体的には、データフレーム２１０は、データフレームの種類，データフレームの宛先，送信元機器が無線か有線かなどの情報が格納されるフレームコントロール（ＦＣ）、電波を仕様する予定時間（データフレームの送信に必要な時間）の情報が格納されるＤ／ＩＤ、受信側の無線機を識別可能とする受信側無線機ＭＡＣアドレス、送信側の無線機を識別可能とする送信側無線機ＭＡＣアドレス、宛先ノードＭＡＣアドレス、送信するデータのシーケンス番号またはフラグメント化した場合のフラグメント番号の情報が格納されるシーケンス制御、送信元ノードＭＡＣアドレス、プロトコルタイプ、通信データ、ＦＣＳを含む。

図１に戻り、無線機ｂは、無線機ａを介してノードＡから送信されるフレーム群を、無線通信によってデータフレーム単位で受信するデータ受信部ｂ１と、当該データ受信部ｂ１によるデータフレームの受信に並行して、受信済みのデータフレームのノードＢへの送信を開始するデータ送信部ｂ２と、フレーム群が含むデータフレームのうち実データフレームのノードＢへの送信が完了した場合に、データ受信部ｂ１による完了フレームの受信に先立って、完了フレームの代替完了フレームを生成するとともに、当該代替完了フレームをデータ送信部ｂ２によってノードＢに送信させるタイミング制御部ｂ３と、を有する。

図３は、第１の実施形態にかかる通信システムが有する無線機によるフレーム群の送信処理を説明するための図である。本実施形態では、無線機ｂのデータ受信部ｂ１は、図３に示すように、開始フレームＳ、実データフレームＤおよび完了フレームＥの順にフレーム群を無線通信によって無線機ａから受信する。無線機ｂのデータ送信部ｂ２は、フレーム群の受信に並行して、開始フレームＳおよび実データフレームＤをノードＢに送信する。そして、データ送信部ｂ２は、実データフレームＤの送信が完了した場合、データ受信部ｂ１による完了フレームＥの受信に先立って、タイミング制御部ｂ３により生成された代替完了フレームＳＥを、ノードＢに送信する。

これにより、本実施形態にかかる無線機ｂによれば、完了フレームＥの受信を待つことなく、代替完了フレームＳＥをノードＢに送信して、無線通信によりフレーム群を送信することによる処理時間の遅延を短縮することができるので、規定時間内でフレーム群のノードＢへの送信を完了することができる。

次に、図４および図５を用いて、本実施形態にかかる通信システム１が有する無線機ｂによる代替完了フレームの送信処理の詳細について説明する。図４および図５は、第１の実施形態にかかる通信システムによる代替完了フレームの送信処理の流れを示すフローチャートである。

本実施形態では、無線機ｂは、受信済みのデータフレームのデータサイズまたはフレーム数に基づいて、送信対象のフレーム群のうち実データフレームの受信が完了したか否かを判断する。まず、図４を用いて、無線機ｂが、受信済みのデータフレームのデータサイズに基づいて、実データフレームの受信が完了したか否かを判断する処理について説明する。

無線機ｂのタイミング制御部ｂ３は、無線機ｂが起動すると、受信済みの実データフレームのデータサイズのカウント結果ｉをリセット（ｉ＝０）する（ステップＳ４０１）。データ受信部ｂ１は、無線通信によって、無線機ａからデータフレームを受信すると、受信したデータフレームを、データ送信部ｂ２およびタイミング制御部ｂ３の両方に送信する。

タイミング制御部ｂ３は、データ受信部ｂ１によって実データフレームを受信したか否かを判断する（ステップＳ４０２）。本実施形態では、タイミング制御部ｂ３は、受信したデータフレーム２１０のフレームコントロール（ＦＣ）に格納されたデータフレームの種類に基づいて、当該受信したデータフレーム２１０が実データフレームであるか否かを判断する。タイミング制御部ｂ３は、受信したデータフレームが実データフレームではないと判断した場合（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、新たなデータフレームの受信を待つ。

一方、タイミング制御部ｂ３は、受信したデータフレームが実データフレームであると判断した場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、カウント結果ｉに、受信した実データフレームのデータサイズを加算する（ステップＳ４０３）。さらに、タイミング制御部ｂ３は、受信した実データフレームのデータサイズを加算したカウント結果ｉが、規定値（所定サイズの一例）に達したか否かを判断する（ステップＳ４０４）。本実施形態では、通信システム１は、ノードＡとノードＢ間において、常に一定のデータサイズの実データフレームを含むフレーム群を送受信する。そのため、タイミング制御部ｂ３は、カウント結果ｉが規定値に達した場合、フレーム群に含まれる実データフレームを全て受信したと判断することができる。

タイミング制御部ｂ３は、カウント結果ｉが規定値に達していないと判断した場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、ステップＳ４０２に戻り、新たなデータフレームの受信を待つ。一方、タイミング制御部ｂ３は、カウント結果ｉが規定値に達したと判断した場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、完了フレームに代替する代替完了フレームを生成する（ステップＳ４０５）。そして、データ送信部ｂ２は、データ受信部ｂ１による完了フレームの受信に先立って、タイミング制御部ｂ３により生成された代替完了フレームをノードＢに送信する（ステップＳ４０６）。本実施形態では、データ送信部ｂ２は、タイミング制御部ｂ３により生成された代替完了フレームを送信しているが、これに限定するものではなく、図示しない記憶部に予め記憶された代替完了フレームをノードＢに送信しても良い。

タイミング制御部ｂ３（禁止部の一例）は、代替完了フレームが送信された後、データ受信部ｂ１によって完了フレームを受信した場合、データ送信部ｂ２による完了フレームの送信を禁止する。本実施形態では、タイミング制御部ｂ３は、代替完了フレームが送信された後、データ受信部ｂ１によって完了フレームを受信した場合、データ受信部ｂ１を制御して、完了フレームを破棄することにより、完了フレームのノードＢへの送信を禁止する。

タイミング制御部ｂ３は、完了フレームを破棄した後、データ受信部ｂ１によって新たなフレーム群に含まれる開始フレームを受信した場合、カウント結果ｉをリセットして（ステップＳ４０７）、ステップＳ４０２に戻る。

次に、図５を用いて、無線機ｂが、受信済みのデータフレームのフレーム数に基づいて、実データフレームの受信が完了したか否かを判断する処理について説明する。

無線機ｂのタイミング制御部ｂ３は、無線機ｂが起動すると、受信済みの実データフレームのフレーム数のカウント結果ｊをリセット（ｊ＝０）する（ステップＳ５０１）。データ受信部ｂ１は、無線通信によって、無線機ａからデータフレームを受信すると、受信したデータフレームを、データ送信部ｂ２およびタイミング制御部ｂ３の両方に送信する。

タイミング制御部ｂ３は、データ受信部ｂ１によって実データフレームを受信したか否かを判断する（ステップＳ５０２）。本実施形態では、タイミング制御部ｂ３は、受信したデータフレーム２１０のフレームコントロール（ＦＣ）に格納されたデータフレームの種類に基づいて、当該受信したデータフレーム２１０が実データフレームであるか否かを判断する。タイミング制御部ｂ３は、受信したデータフレームが実データフレームではないと判断した場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、新たなデータフレームの受信を待つ。

一方、タイミング制御部ｂ３は、受信したデータフレームが実データフレームであると判断した場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、カウント結果ｊにフレーム数「１」を加算する（ステップＳ５０３）。さらに、タイミング制御部ｂ３は、受信済みの実データフレームのフレーム数のカウント結果ｊが、規定値（所定フレーム数の一例）に達したか否かを判断する（ステップＳ５０４）。本実施形態では、通信システム１は、ノードＡとノードＢ間において、常に一定のフレーム数の実データフレームを含むフレーム群を送受信する。そのため、タイミング制御部ｂ３は、カウント結果ｊが規定値に達した場合、フレーム群に含まれる実データフレームを全て受信したと判断することができる。

タイミング制御部ｂ３は、カウント結果ｊが規定値に達していないと判断した場合（ステップＳ５０４：Ｎｏ）、ステップＳ５０２に戻り、新たなデータフレームの受信を待つ。一方、タイミング制御部ｂ３は、カウント結果ｊが規定値に達したと判断した場合（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、完了フレームに代替する代替完了フレームを生成する（ステップＳ５０５）。そして、データ送信部ｂ２は、データ受信部ｂ１による完了フレームの受信に先立って、タイミング制御部ｂ３により生成された代替完了フレームをノードＢに送信する（ステップＳ５０６）。

タイミング制御部ｂ３（禁止部の一例）は、代替完了フレームが送信された後、データ受信部ｂ１によって完了フレームを受信した場合、データ送信部ｂ２による完了フレームの送信を禁止する。本実施形態では、タイミング制御部ｂ３は、代替完了フレームが送信された後、データ受信部ｂ１によって完了フレームが受信された場合、データ受信部ｂ１を制御して、完了フレームを破棄することにより、完了フレームのノードＢへの送信を禁止する。

タイミング制御部ｂ３は、完了フレームを破棄した後、データ受信部ｂ１によって新たなフレーム群に含まれる開始フレームを受信した場合、カウント結果ｊをリセットして（ステップＳ５０７）、ステップＳ５０２に戻る。

次に、図６を用いて、本実施形態にかかる通信システム１による代替完了フレームの送信処理の一例について説明する。図６は、第１の実施形態にかかる通信システムによる代替完了フレームの送信処理を説明するための図である。

無線機ａのデータ受信部ａ１は、開始フレームＳと、３つの実データフレームＤ１，Ｄ２，Ｄ３と、完了フレームＥと、を含むフレーム群がノードＡから送信されると、図６に示すように、データフレーム単位でフレーム群を受信する。そして、無線機ａのデータ送信部ａ２は、データ受信部ａ１によるデータフレームの受信に並行して、受信したデータフレームから順に、無線ネットワークを介して、無線機ｂにデータフレームを送信する。

無線機ｂのデータ受信部ｂ１は、無線機ａからデータフレームを受信し、受信したデータフレームを、データ送信部ｂ２およびタイミング制御部ｂ３の両方に送信する。そして、データ送信部ｂ２は、データ受信部ｂ１によるデータフレームの受信に並行して、受信したデータフレームから順に、有線ネットワークを介して、ノードＢにデータフレームを送信する。タイミング制御部ｂ３は、データ受信部ｂ１により受信済みの実データフレームのフレーム数（または受信済みの実データフレームのデータサイズ）をカウントし、カウント結果が規定値に達した場合、代替完了フレームＳＥを生成する。そして、データ送信部ｂ２は、生成された代替完了フレームＳＥをノードＢに送信する。これにより、無線通信によりフレーム群を送信することによる処理時間の遅延を短縮することができるので、規定時間内でのフレーム群のノードＢへの送信を完了することができる。

タイミング制御部ｂ３は、代替完了フレームＳＥの送信後に、データ受信部ｂ１から完了フレームＥを受信した場合、当該受信した完了フレームＥを破棄する。これにより、タイミング制御部ｂ３は、完了フレームのノードＢへの送信を禁止する。本実施形態では、フレーム群を受信する受信側の無線機ｂにおいて、完了フレームＥを破棄して当該完了フレームＥのノードＢへの送信を禁止しているが、これに限定するものではなく、フレーム群を送信する送信側の無線機ａにおいて、完了フレームＥを破棄して当該完了フレームＥのノードＢへの送信を禁止しても良い。

このように、第１の実施形態の通信システム１によれば、無線通信によりフレーム群を送信することによる処理時間の遅延を短縮することができるので、規定時間内でフレーム群のノードＢへの送信を完了することができる。

本実施形態では、受信側の無線機ｂが代替完了フレームをノードＢに送信する例について説明したが、送信側の無線機ａが代替完了フレームを無線機ｂに送信することによっても（言い換えると、送信側の無線機ａにタイミング制御部ｂ３を設けることによっても）、同様の作用効果を得ることができる。

具体的には、送信側の無線機ａ（通信装置の一例）のデータ送信部ａ２は、データ受信部ａ１によるノードＡ（送信元機器の一例）からのデータフレームの受信に並行して、データ受信部ａ１により受信済みのデータフレームの無線通信による無線機ｂ（外部機器の一例）への送信を開始し、フレーム群が含むデータフレームのうち実データに対応する実データフレームの無線機ｂの送信が完了した場合、フレーム群が含むデータフレームのうち送信完了を示す完了フレームの受信に先立って、完了フレームの代替完了フレームを無線機ｂへ送信する。

また、送信側の無線機ａにおいて代替完了フレームを送信する場合も、送信側の無線機ａのデータ送信部ａ２は、フレーム群に含まれる受信済みの実データフレームのサイズが所定サイズに達した場合若しくはフレーム群に含まれる受信済みの実データフレームのフレーム数が所定フレーム数に達した場合に、代替完了フレームを無線機ｂへ送信する。

（第２の実施形態）
本実施形態は、無線通信によってフレーム群を受信する受信側の無線機において、送信元機器の起動後、最初に送信されるフレーム群に基づいて規定値を設定する例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。

図７は、第２の実施形態にかかる通信システムの構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる通信システム７００は、図７に示すように、自身の起動時に、規定値の設定に用いるコンフィグレーションデータを送信するノードＡ２と、当該ノードＡ２から受信したコンフィグレーションデータを後述する無線機７２０に送信可能な無線機７１０と、当該無線機７１０から受信したコンフィグレーションデータに基づいて規定値を設定する無線機７２０と、ノードＢと、を有している。

ノードＡ２は、自身の起動時にノードＢに最初に送信するフレーム群を、コンフィグレーションデータとして送信する。

無線機７１０は、コンフィグレーションデータを受信するデータ受信部７１１と、当該データ受信部７１１により受信したコンフィグレーションデータを、無線通信によってデータフレーム単位で無線機７２０に送信するデータ送信部７１２と、を有している。

データ受信部７１１は、コンフィグレーションデータに含まれ、図２に示すフレームデータ２００と同様の構成を有するデータフレームを、有線ネットワークを介してノードＡ２から受信する。また、データ送信部７１２は、コンフィグレーションデータに含まれるデータフレームを第１の実施形態と同様にカプセル化して、無線ネットワークを介して無線機７２０へ送信する。

無線機７２０は、無線機７１０を介してノードＡ２から送信されるコンフィグレーションデータを、無線通信によってデータフレーム単位で受信するデータ受信部７２１と、当該データ受信部７２１により受信したコンフィグレーションデータに基づいて、規定値（所定サイズまたは所定フレーム数の一例）を設定するタイミング制御部７２２と、データ送信部ｂ２と、を有している。

ここで、図８および図９を用いて、本実施形態にかかる通信システム７００が有する無線機７２０による規定値の設定処理の詳細について説明する。図８および図９は、第２の実施形態にかかる通信システムによる規定の設定処理の流れを示すフローチャートである。

本実施形態では、無線機７２０は、コンフィグレーションデータに含まれる実データフレームのデータサイズまたはフレーム数に基づいて、規定値を設定する。まず、図８を用いて、無線機７２０が、コンフィグレーションデータに含まれる実データフレームのデータサイズに基づいて、規定値を設定する処理について説明する。

無線機７２０のタイミング制御部７２２は、フレーム群の受信に先立って、実データフレームのデータサイズのカウント結果ｉをリセット（ｉ＝０）する（ステップＳ８０１）。

タイミング制御部７２２は、データ受信部７２１によって開始フレームを受信したか否かを判断する（ステップＳ８０２）。本実施形態では、タイミング制御部７２２は、受信したデータフレームのフレームコントロールに格納されたデータフレームの種類に基づいて、当該受信したデータフレームが開始フレームであるか否かを判断する。タイミング制御部７２２は、受信したデータフレームが開始フレームではないと判断した場合（ステップＳ８０２：Ｎｏ）、データフレームの受信を待つ。

一方、タイミング制御部７２２は、受信したデータフレームが開始フレームであると判断した場合（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）、データ受信部７２１によって実データフレームを受信したか否かを判断する（ステップＳ８０３）。本実施形態では、タイミング制御部７２２は、受信したデータフレームのフレームコントロールに格納されたデータフレームの種類に基づいて、当該受信したデータフレームが実データフレームであるか否かを判断する。タイミング制御部７２２は、受信したデータフレームが実データフレームではないと判断した場合（ステップＳ８０３：Ｎｏ）、実データフレームの受信を待つ。

一方、タイミング制御部７２２は、受信したデータフレームが実データフレームであると判断した場合（ステップＳ８０３：Ｙｅｓ）、カウント結果ｉに、受信した実データフレームのデータサイズを加算する（ステップＳ８０４）。さらに、タイミング制御部７２２は、データ受信部７２１によって、実データフレームに続いて受信したデータフレームが完了フレームであるか否かを判断する（ステップＳ８０５）。タイミング制御部７２２は、実データフレームに続いて受信したデータフレームが完了フレームでないと判断した場合（ステップＳ８０５：Ｎｏ）、新たな実データフレームの受信を待つ。

タイミング制御部７２２は、実データフレームに続いて受信したデータフレームが完了フレームであると判断した場合（ステップＳ８０５：Ｙｅｓ）、カウント結果ｉを、規定値として設定する（ステップＳ８０６）。

次に、図９を用いて、無線機７２０が、コンフィグレーションデータに含まれる実データフレームのフレーム数に基づいて、規定値を設定する処理について説明する。

無線機７２０のタイミング制御部７２２は、フレーム群の受信に先立って、実データフレームのフレーム数のカウント結果ｊをリセット（ｊ＝０）する（ステップＳ９０１）。

タイミング制御部７２２は、データ受信部７２１によって開始フレームを受信したか否かを判断する（ステップＳ９０２）。本実施形態では、タイミング制御部７２２は、受信したデータフレームのフレームコントロールに格納されたデータフレームの種類に基づいて、当該受信したデータフレームが開始フレームであるか否かを判断する。タイミング制御部７２２は、受信したデータフレームが開始フレームではないと判断した場合（ステップＳ９０２：Ｎｏ）、データフレームの受信を待つ。

一方、タイミング制御部７２２は、受信したデータフレームが開始フレームであると判断した場合（ステップＳ９０２：Ｙｅｓ）、データ受信部７２１によって実データフレームを受信したか否かを判断する（ステップＳ９０３）。本実施形態では、タイミング制御部７２２は、受信したデータフレームのフレームコントロールに格納されたデータフレームの種類に基づいて、当該受信したデータフレームが実データフレームであるか否かを判断する。タイミング制御部７２２は、受信したデータフレームが実データフレームではないと判断した場合（ステップＳ９０３：Ｎｏ）、実データフレームの受信を待つ。

一方、タイミング制御部７２２は、受信したデータフレームが実データフレームであると判断した場合（ステップＳ９０３：Ｙｅｓ）、カウント結果ｊにフレーム数「１」を加算する（ステップＳ９０４）。さらに、タイミング制御部７２２は、データ受信部７２１によって、実データフレームに続いて受信したデータフレームが完了フレームであるか否かを判断する（ステップＳ９０５）。タイミング制御部７２２は、実データフレームに続いて受信したデータフレームが完了フレームでないと判断した場合（ステップＳ９０５：Ｎｏ）、新たな実データフレームの受信を待つ。

タイミング制御部７２２は、実データフレームに続いて受信したデータフレームが完了フレームであると判断した場合（ステップＳ９０５：Ｙｅｓ）、カウント結果ｊを、規定値として設定する（ステップＳ９０６）。

このように、第２の実施形態の通信システム７００によれば、規定値が予め設定されていない場合でも、ノードＡ２から送信されるコンフィグレーションデータに基づいて規定値を設定することができるので、コンフィグレーションデータに続いてノードＡ２から送信されるフレーム群を規定時間内にノードＢに送信することができる。

本実施形態では、受信側の無線機７２０おいてコンフィグレーションデータに基づいて規定値を設定する例について説明したが、送信側の無線機７１０において代替完了フレームを送信する場合には、送信側の無線機７１０（通信装置の一例）にタイミング制御部７２２を設けて、当該送信側の無線機７１０においてコンフィグレーションデータに基づいて規定値を設定する処理を行う。

具体的には、送信側の無線機７１０のタイミング制御部７２２は、ノードＡ２（送信元機器の一例）の起動後、最初に送信されたフレーム群に基づいて所定サイズを設定する。若しくは、タイミング制御部７２２は、ノードＡ２の起動後、最初に送信されたフレーム群に基づいて所定フレーム数を設定する。

（第３の実施形態）
本実施形態は、フレーム群に含まれる受信済みのデータフレームから、送信元機器によるフレーム群の送信開始時刻を取得し、取得した送信開始時刻から所定の送信完了時間内に代替完了フレームを送信先機器へ送信する例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所について説明を省略する。

図１０は、第３の実施形態にかかる通信システムの構成を示すブロック図である。図１１は、第３の実施形態にかかる通信システムにおいて送受信されるデータフレームの構成を示す図である。本実施形態にかかる通信システム１０００は、図１０に示すように、ノードＡと、当該ノードＡから受信したデータフレームに当該データフレームを含むフレーム群の送信が開始された時刻である送信開始時刻を含めて、後述する無線機１０２０に送信する無線機１０１０と、当該無線機１０１０から受信したデータフレームから送信開始時刻を取得し、取得した送信開始時刻から所定の送信完了時間内に代替完了フレームをノードＢに送信する無線機１０２０と、ノードＢと、を有している。

無線機１０１０は、データ受信部ａ１と、当該データ受信部ａ１により受信したデータフレームに、送信開始時刻を含めて無線機１０２０に送信するデータ送信部１０１１と、を有している。本実施形態では、データ送信部１０１１は、フレーム群に含まれる開始フレームを受信すると、有線ネットワークによるデータフレームの送信により発生する遅延時間を考慮して、送信開始時刻を算出する。具体的には、データ送信部１０１１は、開始フレームを受信した時刻から遅延時間遡った時刻（言い換えると、フレーム群の送信が開始された時刻）を送信開始時刻として算出する。

そして、データ送信部１０１１は、データ受信部ａ１により受信したデータフレームに、算出した送信開始時刻を含めて無線機１０２０に送信する。具体的には、データ送信部１０１１は、図１１に示すように、ノードＡから受信したデータフレーム２００に、取得した送信開始時刻を含めてカプセル化したデータフレーム１１００を、無線ネットワークを介して無線機１０２０へ送信する。

図１０に戻り、無線機１０２０は、ノードＡから送信され無線機１０１０において送信開始時刻が含められたデータフレームを受信するデータ受信部１０２１と、当該データ受信部１０２１により受信したデータフレームから送信開始時刻を取得するとともに、データ送信部ｂ２を制御して、取得した送信開始時刻から所定の送信完了時間内に代替完了フレームをノードＢに送信させるタイミング制御部１０２２と、データ送信部ｂ２と、を有している。

本実施形態では、タイミング制御部１０２２は、下記の式（１）を用いて、完了フレームのノードＢへの送信を完了する時刻（以下、完了フレーム送信完了時刻と言う）を算出する。
完了フレーム送信完了時刻＝ｔ＋ｆ−Δｔ×２・・・（１）
ここで、ｔはデータフレームから取得される送信開始時刻であり、ｆは１つのフレーム群の送信に割り当てられる時間である規定時間、Δｔは有線ネットワークによるデータフレームの送信により発生する遅延時間である。

次に、図１２を用いて、本実施形態にかかる通信システム１０００による代替完了フレームの送信処理の一例について説明する。図１２は、第３の実施形態にかかる通信システムによる代替完了フレームの送信処理を説明するための図である。

無線機１０１０のデータ受信部ａ１は、開始フレームＳと、３つの実データフレームＤ１，Ｄ２，Ｄ３と、完了フレームＥと、を含むフレーム群がノードＡから送信されると、図１２に示すように、データフレーム単位でフレーム群を受信する。そして、無線機１０１０のデータ送信部１０１１は、データ受信部ａ１によるデータフレームの受信に並行して、受信したデータフレームから順に、無線ネットワークを介して、無線機１０２０にデータフレームを送信する。

データ送信部１０１１は、データ受信部ａ１により開始フレームＳを受信すると、当該開始フレームＳを受信した時刻から、有線ネットワークによるデータフレームの送信により発生する遅延時間遡った時刻を、送信開始時刻として算出する。そして、データ送信部１０１１は、算出した送信開始時刻を含めた開始フレームＳ（図１１に示すデータフレーム１１００）を、無線ネットワークを介して、無線機１０２０へ送信する。

無線機１０２０のデータ受信部１０２１は、無線機１０１０からデータフレームを受信し、受信したデータフレームを、データ送信部ｂ２およびタイミング制御部１０２２の両方に送信する。そして、データ送信部ｂ２は、データ受信部１０２１によるデータフレームの受信に並行して、受信したデータフレームから順に、有線ネットワークを介して、ノードＢにデータフレームを送信する。

タイミング制御部１０２２は、データ受信部１０２１により受信した開始フレームＳから、送信開始時刻を取得する。そして、タイミング制御部１０２２は、取得した送信開始時刻を用いて、上述した式（１）に従って完了フレーム送信完了時刻を算出する。また、タイミング制御部１０２２は、データ受信部１０２１により受信済みの実データフレームのフレーム数（または受信済みの実データフレームのデータサイズ）をカウントし、カウント結果が規定値に達した場合、代替完了フレームＳＥを生成する。

そして、データ送信部ｂ２は、算出された完了フレーム送信完了時刻までに、生成された代替完了フレームＳＥがノードＢで受信されるように、当該生成された代替完了フレームＳＥをノードＢに送信する。これにより、無線通信によりフレーム群を送信することによる処理時間の遅延を短縮することができるので、規定時間内でのフレーム群のノードＢへの送信を完了することができる。

このように、第３の実施形態の通信システム１によれば、無線通信によりフレーム群を送信することによる処理時間の遅延を短縮することができるので、規定時間内でのフレーム群のノードＢへの送信を完了することができる。

本実施形態では、受信側の無線機１０２０において送信開始時刻から所定の送信完了時間内に代替完了フレームをノードＢ（送信先機器の一例）に送信する例について説明したが、送信側の無線機１０１０において代替完了フレームを送信する場合には、送信側の無線機１０１０（通信装置の一例）にタイミング制御部１０２２を設けて、送信開始時刻から所定の送信完了時間内に代替完了フレームを無線機１０２０（外部機器の一例）へ送信する。

以上説明したとおり、第１から第３の実施形態によれば、規定時間内でのフレーム群の送信先機器への送信を完了することができる。

なお、本実施形態の無線機ａ，ｂ，７１０，７２０，１０１０，１０２０で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。本実施形態の無線機ａ，ｂ，７１０，７２０，１０１０，１０２０で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、本実施形態の無線機ａ，ｂ，７１０，７２０，１０１０，１０２０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の無線機ａ，ｂ，７１０，７２０，１０１０，１０２０で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本実施形態の無線機ａ，ｂ，７１０，７２０，１０１０，１０２０で実行されるプログラムは、上述した各部（データ受信部ａ１，ｂ１，７１１，７２１，１０２１、データ送信部ａ２，ｂ２，７１２，１０１１、タイミング制御部ｂ３，７２２，１０２２）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、データ受信部ａ１，ｂ１，７１１，７２１，１０２１、データ送信部ａ２，ｂ２，７１２，１０１１、タイミング制御部ｂ３，７２２，１０２２が主記憶装置上に生成されるようになっている。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，７００，１０００ 通信システム
Ａ，Ｂ，Ａ２ ノード
ａ，ｂ，７１０，７２０，１０１０，１０２０ 無線機
ａ１，ｂ１，７１１，７２１，１０２１ データ受信部
ａ２，ｂ２，７１２，１０１１ データ送信部
ｂ３，７２２，１０２２ タイミング制御部

Claims (18)

1. 外部機器から送信される複数のデータフレームを含むフレーム群を、無線通信よってデータフレーム単位で受信する受信部と、
   前記受信部によるデータフレームの受信に並行して、前記受信部により受信済みのデータフレームの送信先機器への送信を開始し、前記フレーム群が含むデータフレームのうち実データに対応する実データフレームの前記送信先機器への送信が完了した場合、前記フレーム群が含むデータフレームのうち送信完了を示す完了フレームの受信に先立って、前記完了フレームの代替完了フレームを前記送信先機器へ送信する送信部と、
   を備えた通信装置。
2. 前記送信部は、前記フレーム群に含まれる受信済みの前記実データフレームのサイズが所定サイズに達した場合に、前記代替完了フレームを前記送信先機器へ送信する請求項１に記載の通信装置。
3. 前記送信部は、前記フレーム群の送信元機器の起動後、最初に送信された前記フレーム群に基づいて前記所定サイズを設定する請求項２に記載の通信装置。
4. 前記送信部は、前記フレーム群に含まれる受信済みの前記実データフレームのフレーム数が所定フレーム数に達した場合に、前記代替完了フレームを前記送信先機器へ送信する請求項１に記載の通信装置。
5. 前記送信部は、前記フレーム群の送信元機器の起動後、最初に送信された前記フレーム群に基づいて前記所定フレーム数を設定する請求項４に記載の通信装置。
6. 前記代替完了フレームを送信後に前記完了フレームを受信した場合、当該完了フレームの前記送信先機器への送信を禁止する禁止部を備えた請求項１から５のいずれか一に記載の通信装置。
7. 前記送信部は、前記フレーム群に含まれる受信済みのデータフレームから、送信元機器による前記フレーム群の送信開始時刻を取得し、取得した前記送信開始時刻から所定の送信完了時間内に前記代替完了フレームを前記送信先機器へ送信する請求項１から６のいずれか一に記載の通信装置。
8. 送信元機器から送信される複数のデータフレームを含むフレーム群をデータフレーム単位で受信する受信部と、
   前記受信部によるデータフレームの受信に並行して、前記受信部により受信済みのデータフレームの無線通信による外部機器への送信を開始し、前記フレーム群が含むデータフレームのうち実データに対応する実データフレームの前記外部機器への送信が完了した場合、前記フレーム群が含むデータフレームのうち送信完了を示す完了フレームの受信に先立って、前記完了フレームの代替完了フレームを前記外部機器へ送信する送信部と、
   を備えた通信装置。
9. 前記送信部は、前記フレーム群に含まれる受信済みの前記実データフレームのサイズが所定サイズに達した場合に、前記代替完了フレームを前記外部機器へ送信する請求項８に記載の通信装置。
10. 前記送信部は、前記送信元機器の起動後、最初に送信された前記フレーム群に基づいて前記所定サイズを設定する請求項９に記載の通信装置。
11. 前記送信部は、前記フレーム群に含まれる受信済みの前記実データフレームのフレーム数が所定フレーム数に達した場合に、前記代替完了フレームを前記外部機器へ送信する請求項８に記載の通信装置。
12. 前記送信部は、前記送信元機器の起動後、最初に送信された前記フレーム群に基づいて前記所定フレーム数を設定する請求項１１に記載の通信装置。
13. 前記代替完了フレームを送信後に前記完了フレームを受信した場合、当該完了フレームの前記外部機器への送信を禁止する禁止部を備えた請求項８から１２のいずれか一に記載の通信装置。
14. 前記送信部は、前記フレーム群に含まれる受信済みのデータフレームから、送信元機器による前記フレーム群の送信開始時刻を取得し、取得した前記送信開始時刻から所定の送信完了時間内に前記代替完了フレームを前記外部機器へ送信する請求項８から１３のいずれか一に記載の通信装置。
15. 通信装置で実行される通信方法であって、
    外部機器から送信される複数のデータフレームを含むフレーム群を、無線通信よってデータフレーム単位で受信する過程と、
    データフレームの受信に並行して、受信済みのデータフレームの送信先機器への送信を開始し、前記フレーム群が含むデータフレームのうち実データに対応する実データフレームの前記送信先機器への送信が完了した場合、前記フレーム群が含むデータフレームのうち送信完了を示す完了フレームの受信に先立って、前記完了フレームの代替完了フレームを前記送信先機器へ送信する過程と、
    を含む通信方法。
16. 送信元機器から送信される複数のデータフレームを含むフレーム群をデータフレーム単位で受信する過程と、
    データフレームの受信に並行して、受信済みのデータフレームの無線通信による外部機器への送信を開始し、前記フレーム群が含むデータフレームのうち実データに対応する実データフレームの前記外部機器への送信が完了した場合、前記フレーム群が含むデータフレームのうち送信完了を示す完了フレームの受信に先立って、前記完了フレームの代替完了フレームを前記外部機器へ送信する過程と、
    を含む通信方法。
17. コンピュータを、
    外部機器から送信される複数のデータフレームを含むフレーム群を、無線通信よってデータフレーム単位で受信する受信部と、
    前記受信部によるデータフレームの受信に並行して、前記受信部により受信済みのデータフレームの送信先機器への送信を開始し、前記フレーム群が含むデータフレームのうち実データに対応する実データフレームの前記送信先機器への送信が完了した場合、前記フレーム群が含むデータフレームのうち送信完了を示す完了フレームの受信に先立って、前記完了フレームの代替完了フレームを前記送信先機器へ送信する送信部と、
    として機能させるためのプログラム。
18. 送信元機器から送信される複数のデータフレームを含むフレーム群をデータフレーム単位で受信する受信部と、
    前記受信部によるデータフレームの受信に並行して、前記受信部により受信済みのデータフレームの無線通信による外部機器への送信を開始し、前記フレーム群が含むデータフレームのうち実データに対応する実データフレームの前記外部機器への送信が完了した場合、前記フレーム群が含むデータフレームのうち送信完了を示す完了フレームの受信に先立って、前記完了フレームの代替完了フレームを前記外部機器へ送信する送信部と、
    として機能させるためのプログラム。

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