JP2019009638A - 無線通信装置、システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冗長構成により安定して通信するのに適した無線通信装置、システム及び方法を提供すること。【解決手段】無線通信装置１０は、無線ネットワーク９１を介してデータを送受信する複数のデバイスを備え、複数のデバイスのそれぞれは、制御部と決定部を有し、複数のデバイスの何れかの決定部は、複数のデバイスの中から有効となる第１デバイス１１と、次に有効となる第２デバイス１２を決定し、第１デバイス１１の制御部１１１は、データとデータを送受信するための接続情報を第２デバイス１２に複製し、第２デバイス１２の制御部１２１は、第２デバイス１２が有効と決定された場合、第２デバイス１２から複製されたデータを送信する。【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信装置、システム及び方法に関し、例えば、冗長構成により安定して通信するのに適した無線通信装置、システム及び方法に関する。

無線通信装置の普及に伴い、複数の無線通信装置が自律的に接続を行ってツリー型又はメッシュ型の無線ネットワークを構成することがある。このとき、外部ネットワークと接続する無線通信装置は、無線ネットワーク内で重要な位置を占める基幹無線通信装置となり、通信の安定に大きな影響を与える。

無線ネットワーク内において、基幹無線通信装置に何らかの障害が発生した場合、基幹無線通信装置で通信が途絶えてしまい無線ネットワーク全体の機能が損なわれる。これを回避するため、例えば、代替用（冗長用）の無線通信装置を用意し、該無線通信装置を使用して無線ネットワークの再構築を行い、無線ネットワーク全体の通信機能を回復させることが知られている。

しかし、無線ネットワークを再構築する場合、複数の無線通信装置間で多数の通信パケットを交換するため、多くの無線リソースや電力リソース等の通信リソースを使用しなければならない。無線リソースや各無線通信装置の電力リソースには限りがあるので、無線ネットワークの再構築は、無線ネットワーク及び無線通信装置にとって大きな負荷となる。このため、無線ネットワーク内の基幹無線通信装置に障害が発生した場合、無線ネットワークの再構築をしなくても、通信に影響を与えず通信を維持することが望まれる。

特許文献１には、現用系インターフェイス及び待機系（冗長系）インターフェイスがそれぞれ一意のアドレスを使用して診断パケットを送信し通信経路の状態を監視し、現用系インターフェイスに接続された通信経路の状態が正常でなくなった場合、待機系インターフェイスを使用することが開示されている。しかし、特許文献１には、無線通信装置に障害が発生した場合、無線通信の接続情報等を引継いで無線通信に影響を与えず通信を維持することは開示されていない。

特許文献２には、複数の物理ポートを有するネットワーク中継装置において、複数の物理ポートを束ねて１つの論理ポートとして扱うアグリゲーション機能が開示されている。しかし、特許文献２には、無線通信装置に障害が発生した場合、無線通信の接続情報等を引継いで無線通信に影響を与えず通信を維持することは開示されていない。

特開２００８−２８３６０８号公報 特開２００９−０２７７５８号公報

上述のように、無線ネットワーク内の無線通信装置に障害が発生した場合、冗長用の無線通信装置を使用して無線ネットワークを再構築し通信を行っていた。しかし、無線ネットワークを再構築する場合、複数の無線通信装置間で再構築のための多数の通信パケットを使用するので、データ用に割当てる無線リソースや電力リソース等が制限され安定して通信することが難しいという課題があった。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態によれば、無線通信装置は、無線ネットワークを介してデータを送受信する複数のデバイスを備え、前記複数のデバイスのそれぞれは、制御部と決定部を有し、前記複数のデバイスの何れかの決定部は、前記複数のデバイスの中から有効となる第１デバイスと、次に有効となる第２デバイスを決定し、前記第１デバイスの制御部は、前記データと前記データを送受信するための接続情報を前記第２デバイスに複製し、前記第２デバイスの制御部は、前記第２デバイスが有効と決定された場合、前記第２デバイスから前記複製された前記データを送信する。

前記一実施の形態によれば、冗長構成により安定して通信するのに適した無線通信装置、システム及び方法を提供することができる。

実施の形態１に係る無線通信装置を例示するブロック図である。 実施の形態１に係る無線ネットワーの構成を例示するブロック図である。 実施の形態１に係る無線通信装置を例示するブロック図である。 実施の形態１に係るデバイスを例示したブロック図である。 実施の形態１に係る無線通信装置を例示したブロック図である。 実施の形態１に係る無線通信装置を例示したブロック図である。 実施の形態１に係る無線通信装置を例示したブロック図である。 実施の形態１に係る無線通信装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態１に係る無線通信装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態１に係る無線通信装置の動作を例示するシーケンス図である。 実施の形態１に係る無線通信装置の動作を例示するシーケンス図である。 実施の形態２に係るデバイスを例示したブロック図である。 実施の形態２に係るデバイスを例示したブロック図である。 実施の形態２に係るデバイスを例示したブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、上記課題を解決するための手段を適用した実施形態を詳細に説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、又はその他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又はそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、何れかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ(Read Only Memory)ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(Random Access Memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクション又は実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部又は全部の変形例、応用例、詳細説明、又は補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（動作ステップ等も含む）は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、又は位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。

［実施の形態１］
先ず、実施の形態１に係る無線通信装置の概要について説明する。
図１は、実施の形態１に係る無線通信装置を例示するブロック図である。

図１に示すように、実施の形態１に係る無線通信装置１０は、無線ネットワーク９１を介してデータを送受信する複数のｋ個のデバイスを備える。ただし、ｋは自然数である。複数のデバイスのそれぞれは、制御部と決定部とを有する。具体的には、第１デバイス１１は、制御部１１１と決定部１１２とを有し、第２デバイス１２は、制御部１２１と決定部１２２とを有するものとする。制御部は、デバイスを制御する。

無線通信装置１０が有する複数のデバイスのうち、特定のタイミングで無線ネットワーク９１を介して他の無線通信装置とデータを送受信するデバイスは１個である。これに従って、複数のデバイスの何れかの決定部は、複数のデバイスの中から有効となる１個の第１デバイス１１と、次に有効となる１個の第２デバイス１２を決定する。例えば、第１デバイス１１の決定部１１２が、複数のデバイスの中から有効となるデバイスを自デバイス（第１デバイス１１）に決定し、次に有効となるデバイスを第２デバイス１２に決定する。

尚、決定部は、各デバイスに予め設定された優先度に基づいて有効となるデバイス（第１デバイス１１）と次に有効となるデバイス（第２デバイス１２）を決定する。具体的には、決定部は、デバイスに対応付けられた優先度が１番目に高いデバイスを第１デバイス１１と決定し、優先度が２番目に高いデバイスを第２デバイス１２と決定する。優先度の設定方法としては、例えば、予め所定の優先度をミドルウェアに書き込むことにより設定してもよい。また、各デバイスが自デバイスの起動信号を出力する端子（図示せず）を有し、この端子の状態を判定することにより、優先度を設定してもよい。具体的には、決定部は、最も早い時刻に起動信号を出力したデバイスを第１デバイスと決定し、次に早い時刻に起動信号を出力したデバイスを第２デバイスと決定してもよい。

予め設定された優先度に基づいて有効となるデバイスと次に有効となるデバイスを決定することにより、所望のデバイスを有効となるデバイスに決定し、別の所望のデバイスを次に有効となるデバイスに決定することができる。

尚、優先度としては、例えば、無線通信装置が受信した受信レベルを用いてもよい。すなわち、受信レベルが高い程、優先度が高いものとし、受信レベルが低い程、優先度が低いものとする。これにより、受信レベルが比較的高く無線環境の良いデバイスが次に有効となるデバイスに決定されるので、次に有効となるデバイスに引き継いだ場合に安定して通信することができる。

有効となるデバイスとして決定された第１デバイス１１は、現在、有効となり動作するデバイスである。次に有効となるデバイスとして決定された第２デバイス１２は、後で有効となり動作するデバイスである。特定のタイミングで動作するデバイスは１個なので、現在においては、第２デバイス１２は動作しない。そして、第２デバイス１２が有効となり動作する際には、第１デバイス１１は動作しない。

第１デバイス１１の制御部１１１は、データとデータを送受信するための接続情報を第２デバイス１２に複製する。有効となった第１デバイス１１は、複数のデバイスのうち少なくとも次に有効となる第２デバイス１２にデータと接続情報を複製する。そして、第２デバイス１２の制御部１２１は、第２デバイス１２が有効と決定された場合、第２デバイス１２から複製されたデータを送信する。

接続情報は、データを送受信するための情報であり、例えば、第１デバイス１１の識別番号、データの送受信で使用する無線周波数、データの送信電力、データレート、変調方式、拡散符号、データを送受信する相手先の無線通信装置の識別番号、暗号鍵、セッションＩＤ(IDentification)、ネットワークＩＤ、送受信データ、送受信タイミング、ルーティング先、シーケンス番号、及び通信プロトコル種別の少なくとも１つを含む。これにより、同一の接続情報を使用して、又は、接続情報に基づいて、第２デバイス１２からデータを送信することができる。第１デバイス１１から第２デバイス１２に引継ぐ際、第１デバイス１１が通信で使用していた無線周波数、変調方式、暗号鍵、セッションＩＤ等の接続情報を第２デバイス１２が引継ぎ、新たな接続情報で通信を再開する必要がないので、迅速に引継を行い通信を継続することができる。

第２デバイス１２の制御部１２１は、第２デバイス１２が有効と決定された場合、第２デバイス１２に複製された接続情報のうちの無線周波数を使用して、第２デバイス１２から複製されたデータを送信してもよい。すなわち、制御部１２１は、第２デバイス１２が有効と決定された場合、第１デバイス１１がデータの送受信で使用していた無線周波数と同一の無線周波数を使用して、第２デバイス１２からデータを送信してもよい。

第１デバイス１１の識別番号は、例えば、ＭＡＣ(Media Access Control)アドレス、ＩＰ（Internet Protocol）アドレス、若しくは、無線ネットワーク９１内で無線通信装置１０を一意に特定可能であって無線通信装置１０に固有の番号である。

第２デバイス１２の識別番号として、接続情報内の第１デバイス１１の識別番号と同一の番号を使用する。これにより、第１デバイス１１の識別番号と第２デバイス１２の識別番号は同一の番号となるので、新たな識別番号を設定する必要がない。このため、新たな識別番号を設定するためのパケットのやり取りが無くなるのでデータレートを向上させることができる。

データは、接続情報内の無線周波数と同一の無線周波数を使用して第２デバイス１２から送信される。これにより、第２デバイス１２からデータを送信する際、新たな別の無線周波数を設定する必要がない。このため、新たな無線周波数を設定するためのパケットのやり取りが無くなるのでデータレートを向上させることができる。

データは、接続情報内の送信電力と同一の送信電力で第２デバイス１２から送信される。これにより、第２デバイス１２からデータを送信する際、新たな送信電力値を設定する必要がない。このため、新たな送信電力値を設定するためのパケットのやり取りが無くなるのでデータレートを向上させることができる。

尚、特定のタイミングで有効となり動作するデバイスを現用デバイスと称し、動作していないデバイスを冗長デバイスと称する。また、デバイスを無線通信デバイスと称することもある。

このように、１個の無線通信装置１０に複数のデバイスに、現用デバイスである第１デバイス１１と冗長デバイスである第２デバイス１２を搭載して冗長化を行うことで、通信の安定化を図ることができる。

実施の形態１に係る無線ネットワークの構成について説明する。
図２は、実施の形態１に係る無線ネットワークを例示するブロック図である。

図２に示すように、実施の形態１に係る無線ネットワーク９１は、無線接続された無線通信装置１０〜８０で構成される。また、無線通信装置１０は、無線通信装置１０が所属する無線ネットワーク９１とは異なる外部ネットワーク９２に接続することが可能であり、外部ネットワーク９２と通信を行う。

無線通信装置１０〜８０のそれぞれは、他の無線通信装置と無線通信を行う。例えば、無線通信装置１０は、無線通信装置２０及び無線通信装置７０と無線通信を行う。

図２に示す無線ネットワーク９１は、ツリー型の無線ネットワークである。このようなツリー型の無線ネットワーク９１においては、無線ネットワーク９１の起点に設けられた無線通信装置１０が故障した場合、データは無線通信装置２０〜８０に伝達されない。また、無線通信装置２０が故障した場合、データは無線通信装置３０〜６０に伝達されない。また、無線通信装置７０が故障した場合、データは無線通信装置８０に伝達されない。故障した無線通信装置の位置が無線通信装置１０に近いほど、より多くの無線通信装置にデータが伝達されない。よって、無線ネットワーク９１の起点に設けられた無線通信装置１０に近い無線通信装置ほど、無線ネットワーク９１内での重要度が高い。

このように、起点となる無線通信装置１０、及び、これに近い無線通信装置２０及び無線通信装置３０に故障が発生して無線通信に障害が出た場合の影響は大きい。

そこで、実施の形態１においては、例えば、無線通信に障害が出た場合に影響が大きい無線通信装置１０、無線通信装置２０及び無線通信装置３０等に冗長構成を適用する。これにより、無線ネットワーク９１内の無線通信を安定して行うことができる。

尚、冗長構成を適用した無線通信装置のことを、基幹無線通信装置と称する。基幹無線通信装置は、冗長構成のため複数のデバイスを有する。無線通信装置１０は、複数のｋ個のデバイスを備えるので、基幹無線通信装置に相当する。また、冗長構成でなく、一つのデバイスだけを有する無線通信装置のことを、単一無線通信装置と称する。システムは、このような複数のデバイスを有する基幹無線通信装置と、一つのデバイスを有する単一無線通信装置と、を備える。

また、単一無線通信装置は、無線ネットワーク９１を介してデータを送受信する一つのデバイスを備える。この一つのデバイスは、データを送受信する単一用アンテナと、一つのデバイスを制御する単一用制御部と、を有する。

また、実施の形態１に係る冗長構成を、無線ネットワーク９１の起点となる無線通信装置１０、起点に近い無線通信装置２０及び無線通信装置３０などの基幹無線通信装置に限定して適用する必要はない。実施の形態１に係る冗長構成を、無線ネットワーク９１の起点から遠い無線通信装置４０、無線通信装置５０及び無線通信装置６０に適用してもよい。

また、無線通信装置３０が故障した場合の影響は、無線通信装置７０が故障した場合の影響よりも大きい。このように、他の無線通信装置との接続数が多い無線通信装置ほど、故障した場合の影響が大きい。そこで、実施の形態１に係る冗長構成を、接続する無線通信装置の接続数が多い無線通信装置に適用してもよい。

実施の形態１に係る無線通信装置の詳細について説明する。
図３は、実施の形態１に係る無線通信装置を例示するブロック図である。
図３においては、説明を簡単にするために制御部と決定部を省略する。

図３に示すように、実施の形態１に係る無線通信装置１０は、通信を行うための複数のデバイスを有する。具体的には、無線通信装置１０は、第１デバイス１１、第２デバイス１２〜第６デバイス１６を有する。ここで、第１デバイス１１は、現用デバイスであり、第２デバイス１２〜第６デバイス１６は、冗長デバイスとする。

複数のデバイスのそれぞれは、データを送受信するアンテナを有する。具体的には、第１デバイス１１はアンテナ１１ａを有し、第２デバイス１２はアンテナ１２ａを有し、第６デバイス１６はアンテナ１６ａを有する。データは、アンテナを介して他の無線通信装置との間で送受信される。

複数のデバイスは、有線インターフェイスを介して接続される。各デバイス同士は有線通信で接続される。具体的には、第１デバイス１１と第２デバイス１２は、有線インターフェイス１１７と有線インターフェイス１２６を介して有線通信で接続される。

第１デバイス１１の制御部１１１は、有線インターフェイス１１７と有線インターフェイス１２６を介して第２デバイス１２にデータと接続情報を複製する。有線通信で接続することにより、無線通信と比べてより確実にデータと接続情報を複製することができる。

無線通信装置１０においては、現用デバイスである第１デバイス１１の接続情報は、第１デバイス１１から有線インターフェイスを介して、冗長デバイスである第２デバイス１２〜第６デバイス１６に完全に複製される。すなわち、現用デバイスのセッションＩＤを含む接続情報の全てが複製される。このため、現用デバイスが何らかの原因で無線通信が継続できなくなった場合、冗長デバイスが全ての接続情報を引き継いで無線通信を再開することができる。

実施の形態１においては、冗長構成により安定して通信するのに適した無線通信装置、システム及び方法を提供することができる。

また、無線ネットワーク９１において、重要度の高い無線通信装置を現用デバイスと冗長デバイスを含むように多重化することで、無線ネットワークの信頼性を向上させることができる。すなわち、無線通信装置、及び、無線通信装置が属する無線ネットワークの通信安定性を向上させることができる。

また、何らかの理由で現用デバイスから冗長デバイスに切替える場合、現用デバイスのＭＡＣアドレスなどを含む接続情報（内部状態）が、冗長デバイスに予め複製（ミラーリング）されているので、シームレスに切替えを行うことができる。

尚、有線インターフェイス１１７や有線インターフェイス１２６等の有線インターフェイスは、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)、ＵＳＡＲＴ（Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、Ｉ２Ｃ（Inter-Interated Circuit）、ＳＰＩ(Serial Peripheral Interface)、及びイーサネット（登録商標）のいずれか１つを含むインターフェイスを用いることができる。

ＵＡＲＴ、ＵＳＡＲＴ、ＵＳＢ、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ、イーサネット（登録商標）等の有線インターフェイスは、普及したインターフェイスである。よって、これらのインターフェイスを使用した場合、独自仕様のインターフェイスを使用する場合に比べて無線通信装置のコストを削減することができる。

また、図３においては、無線通信装置１０が有するデバイスの数は６個であるが、これには限定されない。無線通信装置１０が有するデバイスの数は６個以外でもよい。

図４は、実施の形態１に係るデバイスを例示したブロック図である。
図４に示すデバイス（第１デバイス１１）の構成は、ハードウェア又はソフトウェアのいずれによって構成されても良い。

図４に示すように、第１デバイス１１は、制御部１１１と決定部１１２と有線インターフェイス１１６と有線インターフェイス１１７に加えて、無線インターフェイス１１５とデータ処理部１１４と記憶部１１３を有する。第１デバイス１１の記憶部１１３は、無線送信バッファ１１３ａと無線受信バッファ兼冗長接続用有線送信バッファ１１３ｂを有する。データ処理部１１４は、データを変調して送信データの形式にしたり、また、受信データを復調したりする。無線インターフェイス１１５は、データを無線通信のデータ形式にする。尚、記憶部を情報格納部と称することもある。

図５は、実施の形態１に係る無線通信装置を例示したブロック図である。
図５は、無線通信装置１０内に２個のデバイス（第１デバイス１１と第２デバイス１２）が配置された場合を示す。第２デバイス１２の構成は、第１デバイス１１の構成と同様である。

図５に示すように、第１デバイス１１は、有線インターフェイス１１６と有線インターフェイス１１７を有する。第２デバイス１２は、有線インターフェイス１２６と有線インターフェイス１２７を有する。

無線通信装置１０は、無線通信装置１０内の複数のデバイスの中から有効となる１個の第１デバイス１１と、次に有効となる１個の第２デバイス１２を決定する。有効と決定された第１デバイス１１は、次に有効と決定された第２デバイス１２に、有線インターフェイス１１７と有線インターフェイス１２６を介して、データと接続情報を伝達し複製する。

これにより、第２デバイスからデータを送信する際、同一の接続情報を使用してデータを送信することができる。

無線通信装置１０内の第１デバイス１１を含む複数のデバイスのそれぞれは、無線通信の相手先から受信した受信電力レベルＲｘやデバイスの状態等を検出する検出部（図示せず）を有してもよい。

決定部１１２は、第１デバイス１１の検出部が検出した受信電力レベルＲｘが所定レベルＲｈ以下である場合、第２デバイス１２が有効と決定する。

これにより、例えば、第１デバイス１１が故障して受信電力レベルＲｘが低下した場合、第２デバイス１２を有効と決定し第２デバイスを使用して通信するので、通信を維持することができる。

また、例えば、第１デバイス１１の受信電力レベルＲｘが無線環境の影響により低下した場合、第２デバイス１２を有効と決定し第２デバイスを使用して通信する。そして、第２デバイス１２の受信電力レベルＲｘが無線環境の影響により低下した場合、別のデバイスを有効と決定し別のデバイスを使用して通信する。このようにして、受信電力レベルＲｘの低いデバイスから別のデバイスへ切替えて通信することができるので、受信電力レベルＲｘに基づいたアンテナダイバーシチとしても動作させることができる。

尚、決定部は、前述の故障のタイミングやアンテナダイバーシチのタイミングとは関係なく、任意のタイミングでデバイスを有効と決定してもよい。

また、検出部によって検出された受信電力レベルＲｘやデバイスの状態等の検出結果は、有線インターフェイス又は別の手段により、有効となったデバイスから次に有効となるデバイスに複製される。

また、無線通信装置１０内の複数のデバイスのそれぞれは、第１デバイス１１と同様に記憶部を有する。記憶部にはデータと接続情報とが記憶される。これにより、デバイスは、デバイスの外からデータと接続情報を取得する必要がない。

図６は、実施の形態１に係る無線通信装置を例示したブロック図である。
図６は、無線通信装置１０内に６個のデバイスが配置された場合を示す。

図６に示すように、複数のデバイスは、有線インターフェイスを介して直列に接続される。すなわち、各デバイスは、有線インターフェイスを使用してシリアルに接続される。現用デバイスが第１デバイス１１であり、冗長デバイスが第２デバイス１２〜第６デバイスである場合、第１デバイス１１の接続情報は、有線インターフェイスを介して、第２デバイス１２〜第６デバイス１６に伝達される。

これにより、第１デバイス１１〜第６デバイス１６を有する無線通信装置１０であっても、同一の接続情報を使用して、冗長デバイスからデータを送信することができる。

図７は、実施の形態１に係る無線通信装置を例示したブロック図である。
図７は、無線通信装置１０内に６個のデバイスが配置された場合を示す。

図７に示すように、複数のデバイスは、有線インターフェイスを介してバス形式で接続される。各デバイスは、有線インターフェイスを使用してバスで接続される。現用デバイスが第１デバイス１１であり、冗長デバイスが第２デバイス１２〜第６デバイスである場合、第１デバイス１１をバスマスターとし、第２デバイス１２〜第６デバイス１６をスレーブとする。そして、第１デバイス１１の接続情報は、有線インターフェイスを介して、第２デバイス１２〜第６デバイス１６に伝達される。よって、同一の接続情報を使用して冗長デバイスからデータを送信することができる。

実施の形態１に係る無線通信装置の動作について説明する。
無線通信装置１０の各デバイスに予め優先度が設定されている場合を例に挙げて説明する。また、説明を簡単にするために、優先度が１番目に高いデバイスを第１デバイス１１とし、優先度が２番目に高いデバイスを第２デバイス１２とし、優先度が３番目に高いデバイスを第３デバイス１３とする。また、第１デバイス１１が現用デバイスとし、他のデバイスである第２デバイス１２と第３デバイス１３が冗長デバイスとする。

図８Ａは、実施の形態１に係る無線通信装置の動作を例示するフローチャートである。
図８Ｂは、実施の形態１に係る無線通信装置の動作を例示するフローチャートである。
図９は、実施の形態１に係る無線通信装置の動作を例示するシーケンス図である。
図９は、正常動作時のシーケンス図である。

現用デバイスとして動作する第１デバイス１１の動作について説明する。
図８Ａに示すように、第１デバイス１１は、変数Ｎに０を設定する（ステップＳ１０１）。

次に、第１デバイス１１は、自デバイスが最優先デバイスか否かを確認する（ステップＳ１０２）。具体的には、第１デバイス１１は、自デバイスに予め設定された優先度が１番高い値か否かを確認する。第１デバイス１１は、優先度が１番高い場合、自デバイスは、最優先デバイスであると認識する。

第１デバイス１１は、自デバイスが最優先デバイスである場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、変数Ｎが０よりも大きいか否かを確認する（ステップＳ１０３）。

第１デバイス１１は、変数Ｎが０以下の場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、予め組み込まれたＭＡＣアドレスを自デバイスに設定する（ステップＳ１０４）。そして、ステップＳ１０４の後、後述するステップＳ１０５に移行する。

第１デバイス１１は、変数Ｎが０よりも大きい場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、自デバイスが正常に動作している旨を示す正常動作通知、および自デバイスに設定されたＭＡＣアドレスを有線通信で他のデバイスに送信する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５においては、ＭＡＣアドレスを含む接続情報を他のデバイスに送信してもよい。

尚、自デバイスに設定されたＭＡＣアドレスを自ＭＡＣアドレスと称することもある。また、有線通信は、図３に示す有線インターフェイス１１７、有線インターフェイス１２６、有線インターフェイス１２７、有線インターフェイス１６６を介して行われる。また、他のデバイスは、図３に示す第２デバイス１２、第６デバイス１６を含む複数のデバイスに相当する。

ステップＳ１０５の後、第１デバイス１１は、無線通信動作を行いデータを受信し、受信した受信データを有線通信で他のデバイスに送信する（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０５においては、図９に示すように、第１デバイス１１は、正常動作通知およびＭＡＣアドレスを、予め設定した判定間隔で、他のデバイスに送信する（ステップＳ１０５ａ、ステップＳ１０５ｂ、ステップＳ１０５ｃ）。また、ステップＳ１０６においては、第１デバイス１１は、受信データを、予め設定した判定間隔で、他のデバイスに送信する（ステップＳ１０６ａ、ステップＳ１０６ｂ、ステップＳ１０６ｃ）。

図８Ａに戻り、ステップＳ１０６の後、第１デバイス１１は、受信データの送信間隔が予め設定した判定間隔を経過したか否かを確認する（ステップＳ１０７）。

第１デバイス１１は、設定した判定間隔を経過していない場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１０６に戻る。

第１デバイス１１は、設定した判定間隔を経過した場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、自デバイスの無線通信機能は正常動作しているか否かを確認する（ステップＳ１０８）。

第１デバイス１１は、自デバイスの無線通信機能が正常動作している場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に戻る。

第１デバイス１１は、自デバイスの無線通信機能が正常動作していない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、自デバイスが正常動作していない旨を示す信号である異常動作通知を有線通信で、他のデバイスに送信する（ステップＳ１０９）。その後、第１デバイス１１は、動作を停止する。

冗長デバイスとして動作する第２デバイス１２の動作について説明する。
図８Ｂに示すように、第２デバイス１２は、予め設定した判定間隔で、第１デバイス１１（現用デバイス）から有線通信で通知される正常動作通知を待つ（ステップＳ２０１）。

第２デバイス１２は、正常動作通知の受信間隔が予め設定した判定間隔を経過したか否かを確認する（ステップＳ２０２）。第２デバイス１２は、正常動作通知の受信間隔が予め設定した判定間隔を経過した場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に戻る。

第２デバイス１２は、正常動作通知の受信間隔が予め設定した判定間隔を経過していない場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、第１デバイス１１（現用デバイス）から送信された正常動作通知と受信データを受信したか否かを確認する（ステップＳ２０３）。第２デバイス１２は、正常動作通知と受信データを受信していない場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ステップＳ２０１に戻る。

第２デバイス１２は、正常動作通知と受信データを受信した場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、受信した正常動作通知は、現用デバイスから送信された通知か否かを確認する（ステップＳ２０４）。

第２デバイス１２は、受信した正常動作通知が、現用デバイスから送信された通知であり（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、変数Ｎが最大値Ｎｍａｘでない場合、変数Ｎに１を加算し、変数Ｎが最大値Ｎｍａｘである場合、変数Ｎに１を代入する（ステップＳ２０５）。変数Ｎを１から最大値Ｎｍａｘまで変化させることにより、複数の冗長デバイスに対してステップＳ２０１からステップＳ２１０までを実行させる。

ステップＳ２０５の後、第２デバイス１２（冗長デバイス）は、自デバイスが正常に動作している旨を示す冗長デバイス正常動作通知を有線通信で他のデバイスに送信する（ステップＳ２０６）。

第２デバイス１２は、第１デバイス１１（現用デバイス）が有線通信で送信した受信データと、MACアドレスを含む接続情報とを、自デバイスに複製する（ステップＳ２０７）。

第２デバイス１２は、受信データの受信間隔が予め設定した判定間隔を経過したか否かを確認する（ステップＳ２０８）。ステップＳ２０８において、第２デバイス１２は、接続情報の受信間隔が予め設定した判定間隔を経過したか否かを確認してもよい。

第２デバイス１２は、受信データの受信間隔が予め設定した判定間隔を経過していない場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、ステップＳ２０７に戻る。第２デバイス１２は、受信データの受信間隔が予め設定した判定間隔を経過した場合（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０１に戻る。

第２デバイス１２は、受信した正常動作通知が、現用デバイスから送信された通知でない場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、現用デバイス以外のデバイスから有線通信で通知される正常動作通知を待つ（ステップＳ２０９）。

第２デバイス１２は、現用デバイス以外のデバイスから有線通信で通知される正常動作通知の受信間隔が予め設定した判定間隔を経過したか否かを確認する（ステップＳ２１０）。

第２デバイス１２は、現用デバイス以外のデバイスから有線通信で通知される正常動作通知の受信間隔が予め設定した判定間隔を経過していない場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、ステップＳ２１０を繰り返す。

第２デバイス１２は、現用デバイス以外のデバイスから有線通信で通知される正常動作通知の受信間隔が予め設定した判定間隔を経過した場合（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０１に戻る。

図１０は、実施の形態１に係る無線通信装置の動作を例示するシーケンス図である。
図１０は、異常動作時のシーケンス図である。

図１０に示すように、第２デバイス１２（冗長デバイス）は、正常動作通知およびＭＡＣアドレスを、予め設定した判定間隔で、第１デバイス（現用デバイス）から受信する。そして、第２デバイス１２は、第１デバイスから受信した正常動作通知およびＭＡＣアドレスを、予め設定した判定間隔で、第３デバイス１３（冗長デバイス）に送信する。尚、第２デバイス１２は、第１デバイスから受信した正常動作通知およびＭＡＣアドレスを、予め設定した判定間隔で、第３デバイス１３以外の他のデバイス（冗長デバイス）にも送信してもよい。

無線通信装置１０は、第２デバイス１２が予め設定した判定間隔を経過してもなお正常動作通知およびＭＡＣアドレスを第１デバイス１１から受信できない場合、第２デバイス１２を冗長デバイスから現用デバイスに切替える。

その後、第２デバイス１２は、自デバイスが正常に動作している旨を示す第２デバイス正常動作通知およびＭＡＣアドレスを、予め設定した判定間隔で、第３デバイス１３に送信する。

尚、実施の形態１においては、ツリー型の無線ネットワークを例に挙げて説明したが、これには限定されない。実施の形態１に係る無線通信装置は、メッシュ型の無線ネットワークにおいて適用されてもよい。

［実施の形態２］
デバイス内の無線送信バッファと無線受信バッファを含む記憶部は、デバイスを冗長でなく単独で動作させる場合、無線インターフェイスにのみに紐付けられる。すなわち、無線インターフェースを介して送信するデータが無線送信バッファに記憶され、無線インターフェースを介して受信したデータが無線受信バッファに記憶される。

一方、実施の形態１のような冗長構成の場合、現用デバイスと冗長デバイスは有線インターフェイスで接続され、冗長デバイスは、データと接続情報を複製するための記憶領域を確保する必要がある。そこで、実施の形態２においては、デバイス内の記憶部を、無線インターフェイスおよび有線インターフェイスのいずれか、若しくはその両方に紐付ることで、デバイスの動作に悪影響を与えることなく、接続情報を複製することができる。以下に詳細を説明する。

先ず、第１デバイスが現用デバイスとして動作する場合について説明する。
図１１は、実施の形態２に係るデバイスを例示したブロック図である。
図１１は、冗長デバイスに接続した現用デバイスの送信データと受信データの流れを示す。

無線通信装置１０は、複数のデバイスを有し、複数のデバイスのそれぞれが無線インターフェイスを有する。図１１に示すように、複数のデバイスのうちの１つである第１デバイス１１は、無線インターフェイス１１５と有線インターフェイス１１６と有線インターフェイス１１７を有する。尚、有線インターフェイス１１６を有線入力インターフェイス１１６と称し、有線インターフェイス１１７を有線出力インターフェイス１１７と称することもある。

第１デバイス１１の記憶部１１３は、識別情報記憶部１１３ｃと識別情報記憶部１１３ｄを有する。第１デバイス１１は、現有デバイスとして動作するので、冗長デバイスと接続すると共に、他の無線通信装置とも接続する。よって、無線インターフェイス１１５と有線インターフェイス１１７が有効となり、有線インターフェイス１１６は無効となる。

第１デバイス１１は、他の無線通信装置から受信データを受信する。受信データは、アンテナ１１ａ及び有効となった無線インターフェイス１１５を介して、記憶部１１３の無線受信バッファ兼冗長接続用有線送信バッファ１１３ｂに記憶される。無線受信バッファ兼冗長接続用有線送信バッファ１１３ｂは、他の無線通信装置から送信された受信データを記憶するためのバッファとして動作する。

受信データは、無線受信バッファ兼冗長接続用有線送信バッファ１１３ｂから有効となった有線インターフェイス１１７を介して、他のデバイスに伝達される。無線受信バッファ兼冗長接続用有線送信バッファ１１３ｂは、他のデバイスに伝達するための送信バッファとしても動作する。無線受信バッファ兼冗長接続用有線送信バッファ１１３ｂは、他の無線通信装置から送信された受信データを記憶するためのバッファとして動作するだけでなく、他のデバイスに伝達するための送信バッファとしても動作する。

第１デバイス１１は、予め規定値として識別情報記憶部１１３ｄに記憶されたＭＡＣアドレスなどの識別情報を、通信で使用するために識別情報記憶部１１３ｃに複製する。

第１デバイス１１は、無線送信バッファ１１３ａに記憶された送信データを、無線インターフェイス１１５及びアンテナ１１ａを介して、他の無線通信装置に送信する。このとき、識別情報記憶部１１３ｃに複製されたＭＡＣアドレスを含む識別情報に基づいて通信を確立し送信する。

第１デバイスが単一の現用デバイスとして動作する場合について説明する。
図１２は、実施の形態２に係るデバイスを例示したブロック図である。
図１２は、冗長デバイスに接続しない単一の現用デバイスの送信データと受信データの流れを示す。

図１２に示すように、第１デバイス１１は、単一の現用デバイスとして動作するので、冗長デバイスとは接続せず、他の無線通信装置と接続する。よって、無線インターフェイス１１５が有効となり、有線インターフェイス１１６と有線インターフェイス１１７は無効となる。有線インターフェイス１１６と有線インターフェイス１１７は、他のデバイスに接続情報等を伝達する必要がないので無効となる。

このとき、無線受信バッファ兼冗長接続用有線送信バッファ１１３ｂは、他の無線通信装置から無線インターフェイス１１５を介して受信した受信データを記憶するための受信バッファとして動作する。

第１デバイスが冗長デバイスとして動作する場合について説明する。
図１３は、実施の形態２に係るデバイスを例示したブロック図である。
図１３は、現用デバイスに接続した冗長デバイスの送信データと受信データの流れを示す。

図１３に示すように、第１デバイス１１は、冗長デバイスとして動作するので、現有デバイスと接続し、他の無線通信装置とは接続しない。よって、有線インターフェイス１１６が有効となり、無線インターフェイス１１５と有線インターフェイス１１７は無効となる。

このとき、無線受信バッファ兼冗長接続用有線送信バッファ１１３ｂは、現用デバイスから有線インターフェイス１１６を介して伝達された受信データを記憶するためのバッファとして動作する。

デバイスは、特定のタイミングにおいて、現用デバイスおよび冗長デバイスのいずれか一方として動作する。よって、現用デバイスとして動作する場合のバッファと冗長デバイスとして動作する場合のバッファを、別々に設ける必要はない。

第１デバイス１１は、現有デバイスとして動作する場合、無線インターフェイス１１５と有線インターフェイス１１７が有効となり、有線インターフェイス１１６は無効となる。第１デバイス１１は、単一の現用デバイスとして動作する場合、無線インターフェイス１１５が有効となり、有線インターフェイス１１６と有線インターフェイス１１７は無効となる。第１デバイス１１は、冗長デバイスとして動作する場合、有線インターフェイス１１６が有効となり、無線インターフェイス１１５と有線インターフェイス１１７は無効となる。

デバイスの動作状態によって、有効又は無効となるインターフェイスが変わる。すなわち、デバイスの動作状態によって、記憶部が紐付されるインタフェースが変わる。そこで、実施の形態２においては、デバイスの動作状態、および冗長デバイス接続用の有線インターフェイスの接続状態に応じて、送受信バッファの各インターフェイスに対する紐付けを行う。デバイス内の送受信バッファを、無線インターフェイスおよび有線インターフェイスのいずれか、若しくはその両方に紐付る。

デバイスの記憶部は、デバイス又は他のデバイスが有効と決定されるかに応じて、無線インターフェイス、有線入力インターフェイス及び有線出力インターフェイスの少なくとも１つに紐付けられる。尚、送受信バッファを記憶部と称することもある。

例えば、第１デバイス１１が有効と決定された場合、第１デバイス１１の記憶部１１３は、第１デバイス１１の無線インターフェイス１１５と第１デバイス１１の有線出力インターフェイス１１７に紐付けされる。また、第２デバイス１２が有効と決定された場合、第１デバイス１１の記憶部１１３は、第１デバイス１１の有線入力インターフェイス１１６に紐付けされる。

また、第１デバイス１１が有効と決定された場合であって、第１デバイス１１が他の冗長デバイスに接続せず、単一の現用デバイスとして動作する場合、第１デバイス１１の記憶部１１３は、無線インターフェイス１１５に紐付けされる。

実施の形態２においては、デバイスの送信バッファまたは受信バッファを、現用デバイスの無線インターフェイスだけでなく、冗長デバイス接続用の有線インターフェイスにも紐付けする。

これにより、有線インターフェイスの動作状態や冗長デバイスの接続状態に応じて、送受信バッファと通信インターフェイスとの紐付を切替えることができるので、デバイスの動作状態に影響を与えることなく、デバイスの接続情報を複製することできる。

尚、無線通信装置内の各デバイスの動作時の負荷を制御する目的で、任意のタイミングで、現用デバイスを冗長デバイスに切替えるようにしてもよい。

また、各デバイスの動作時において、動作の健全性診断などの目的で、任意のタイミングで、現用デバイスを冗長デバイスに切替えるようにしてもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０…無線通信装置
９１…無線ネットワーク
９２…外部ネットワーク
１１…第１デバイス
１２…第２デバイス
１３…第３デバイス
１４…第４デバイス
１５…第５デバイス
１６…第６デバイス
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ…アンテナ
１１１、１２１…制御部
１１２、１２２…決定部
１１３、１２３…記憶部
１１３ａ…無線送信バッファ
１１３ｂ…無線受信バッファ兼冗長接続用有線送信バッファ
１１３ｃ、１１３ｄ…識別情報記憶部
１１４、１２４…データ処理部
１１５、１２５…無線インターフェイス
１１６、１２６、１３６、１４６、１５６、１６６…有線インターフェイス
１１７、１２７、１３７、１４７、１５７、１６７…有線インターフェイス
Ｒｘ…受信電力レベル
Ｒｈ…所定レベル
Ｎ…変数
Ｎｍａｘ…最大値

Claims (15)

1. 無線ネットワークを介してデータを送受信する複数のデバイスを備え、
   前記複数のデバイスのそれぞれは、制御部と決定部を有し、
   前記複数のデバイスの何れかの決定部は、前記複数のデバイスの中から有効となる第１デバイスと、次に有効となる第２デバイスを決定し、
   前記第１デバイスの制御部は、前記データと前記データを送受信するための接続情報を前記第２デバイスに複製し、
   前記第２デバイスの制御部は、前記第２デバイスが有効と決定された場合、前記第２デバイスから前記複製された前記データを送信する、
   無線通信装置。
2. 前記複数のデバイスのそれぞれは、受信した受信電力レベルを検出する検出部をさらに有し、
   前記第１デバイスと前記第２デバイスを決定した決定部は、前記第１デバイスの検出部が検出した前記受信電力レベルが所定レベル以下である場合、前記第２デバイスが有効と決定する、
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記第１デバイスと前記第２デバイスを決定した決定部は、前記デバイスに対応付けられた優先度が１番目に高いデバイスを第１デバイスと決定し、前記優先度が２番目に高いデバイスを第２デバイスと決定する、
   請求項１に記載の無線通信装置。
4. 前記複数のデバイスは、有線インターフェイスを介して接続され、
   前記第１デバイスの制御部は、前記有線インターフェイスを介して前記第２デバイスに前記データと前記接続情報を複製する、
   請求項１に記載の無線通信装置。
5. 前記有線インターフェイスは、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)、ＵＳＡＲＴ（Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、Ｉ２Ｃ（Inter-Interated Circuit）、ＳＰＩ(Serial Peripheral Interface)、及びイーサネットのいずれか１つを含む、
   請求項４に記載の無線通信装置。
6. 前記複数のデバイスは、前記有線インターフェイスを介して直列に接続される、又は、前記有線インターフェイスを介してバス形式で接続される、
   請求項４に記載の無線通信装置。
7. 前記接続情報は、前記第１デバイスの識別番号、前記データの送受信で使用する無線周波数、前記データの送信電力、データレート、変調方式、拡散符号、前記データを送受信する相手先の無線通信装置の識別番号、暗号鍵、セッションＩＤ(IDentification)、ネットワークＩＤ、送受信データ、送受信タイミング、ルーティング先、シーケンス番号、及び通信プロトコル種別の少なくとも１つを含む、
   請求項１に記載の無線通信装置。
8. 前記第１デバイスの識別番号は、ＭＡＣ(Media Access Control)アドレス、ＩＰ（Internet Protocol）アドレス、若しくは、前記無線ネットワーク内で自装置を一意に特定可能であって自装置に固有の番号である、
   請求項７に記載の無線通信装置。
9. 前記第２デバイスの識別番号として、前記接続情報内の前記第１デバイスの識別番号と同一の番号を使用する、
   請求項７に記載の無線通信装置。
10. 前記データは、前記接続情報内の前記無線周波数と同一の無線周波数を使用して前記第２デバイスから送信される、
    請求項７に記載の無線通信装置。
11. 前記複数のデバイスのそれぞれは、前記データと前記接続情報が記憶される記憶部をさらに有する、請求項１に記載の無線通信装置。
12. 前記複数のデバイスのそれぞれは、前記データを送受信するアンテナをさらに有する、請求項１に記載の無線通信装置。
13. 前記複数のデバイスのそれぞれは、無線インターフェイスをさらに有し、
    前記有線インターフェイスは、有線入力インターフェイスと有線出力インターフェイスを有し、
    前記デバイスの記憶部は、前記デバイス又は他のデバイスが有効と決定されるかに応じて、前記無線インターフェイス、前記有線入力インターフェイス及び前記有線出力インターフェイスの少なくとも１つに紐付けられる、
    請求項４に記載の無線通信装置。
14. 基幹無線通信装置と、単一無線通信装置と、を備えるシステムであって、
    前記基幹無線通信装置は、
    無線ネットワークを介してデータを送受信する複数のデバイスを備え、
    前記複数のデバイスのそれぞれは、制御部と決定部を有し、
    前記複数のデバイスの何れかの決定部は、前記複数のデバイスの中から有効となる第１デバイスと、次に有効となる第２デバイスを決定し、
    前記第１デバイスの制御部は、前記データと前記データを送受信するための接続情報を前記第２デバイスに複製し、
    前記第２デバイスの制御部は、前記第２デバイスが有効と決定された場合、前記第２デバイスから前記複製された前記データを送信し、
    前記単一無線通信装置は、
    前記無線ネットワークを介してデータを送受信する一つのデバイスを備え、
    前記一つのデバイスは、
    前記データを送受信する単一用アンテナと、
    前記一つのデバイスを制御する単一用制御部と、を有する、
    システム。
15. 無線ネットワークを介してデータを送受信する複数のデバイスの中から有効となる第１デバイスと、次に有効となる第２デバイスを決定するステップと、
    前記データと前記データを送受信するための接続情報を前記第２デバイスに複製するステップと、
    前記第２デバイスが有効と決定された場合、前記第２デバイスから前記複製された前記データを送信するステップと、を有する、
    方法。

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