JP2022178775A - ベース無線装置及びベース無線装置の通信方法 - Google Patents

ベース無線装置及びベース無線装置の通信方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2022178775000001
【課題】処理能力の低下を防止できるベース無線装置を提供する。
【解決手段】１つのコンピュータ１２と、少なくとも１つの通信ネットワーク１４と、を備える無線システム１０において、通信ネットワーク１４は、１つのベース無線装置１６と、複数のリモート無線装置１８と、を備える。ベース無線装置１６は、信号送信及び待機のいずれか一方を選択する選択部３６と、選択部３６が信号送信を選択した場合は、少なくとも１つのリモート無線装置１８に信号を送信する送信処理を行い、選択部３６が待機を選択した場合は、送受信周期で送信処理を行わずに待機する送信処理部（送受信処理部３４）と、を備える。選択部３６は、前回の送受信周期で信号送信を選択した場合は、今回の送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を所定規則に従って選択し、前回の送受信周期で待機を選択した場合は、今回の送受信周期で信号送信を選択する。
【選択図】図２

Description

本発明は、少なくとも１つのリモート無線装置と送受信周期で信号の送受信を行うベース無線装置及びベース無線装置の通信方法に関する。
特許文献１には、コンピュータと、複数の通信ネットワークと、を備える産業用の無線通信システムが示される。コンピュータは、複数のロボット等を管理及び制御する。各々の通信ネットワークは、１つのベース無線装置と、複数のリモート無線装置と、を備える。ベース無線装置は、コンピュータに接続される。一方、リモート無線装置は、センサ及びアクチュエータに接続される。センサ及びアクチュエータは、ロボット等に設けられる。例えば、ベース無線装置は、各々のリモート無線装置に、アクチュエータの動作を指示するための信号を送信する。一方、各々のリモート無線装置は、ベース無線装置に、センサの検出結果等を示す信号を送信する。特許文献１の無線通信システムにおいて、ベース無線装置と複数のリモート無線装置は、所定の周期で周波数をホッピングする。これにより、ベース無線装置と周囲の無線機器との電波干渉が防止される。同様に、リモート無線装置と周囲の無線機器との電波干渉が防止される。周波数のホッピングの周期を送受信周期と称する。
特開２０１７－１８８８６８号公報
ベース無線装置は、リモート無線装置に信号を送信する間、リモート無線装置から送信される信号を受信することができない。このため、ベース無線装置が信号を送信している間、リモート無線装置が行う信号送信は失敗する。ベース無線装置が信号を送信し終わった後に、リモート無線装置が行う信号送信は成功する。すると、リモート無線装置からベース無線装置への信号送信が完了するまでに長い時間がかかる場合がある。その結果、無線通信システムの通信速度が低下し、ロボット等の処理能力が低下する。
本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。
本発明の第１態様は、少なくとも１つのリモート無線装置と送受信周期で信号の送受信を行うベース無線装置であって、前記送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を選択する選択部と、前記選択部が信号送信を選択した場合は、前記送受信周期で少なくとも１つの前記リモート無線装置に信号を送信する送信処理を行い、前記選択部が待機を選択した場合は、前記送受信周期で前記送信処理を行わずに待機する送信処理部と、を備え、前記選択部は、前回の前記送受信周期で信号送信を選択した場合は、今回の前記送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を所定規則に従って選択し、前回の前記送受信周期で待機を選択した場合は、今回の前記送受信周期で信号送信を選択する。
本発明の第２態様は、少なくとも１つのリモート無線装置と送受信周期で信号の送受信を行うベース無線装置の通信方法であって、前記送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を選択する選択ステップと、前記選択ステップで信号送信を選択した場合は、前記送受信周期で少なくとも１つの前記リモート無線装置に信号を送信する送信処理を行い、前記選択ステップで待機を選択した場合は、前記送受信周期で前記送信処理を行わずに待機する送信処理ステップと、を備え、前記選択ステップでは、前回の前記送受信周期で信号送信を選択した場合は、今回の前記送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を所定規則に従って選択し、前回の前記送受信周期で待機を選択した場合は、今回の前記送受信周期で信号送信を選択する。
本発明によれば、リモート無線装置の信号送信が成功するまでにかかる時間を短くすることができる。
無線通信システムの構成を示す図である。 本実施形態の無線通信システムの機能ブロックを示す図である。 本実施形態の処理を示すフローチャートである。
［１ 無線通信システム１０］
図１は、無線通信システム１０の構成を示す図である。図２は、本実施形態の無線通信システム１０の機能ブロックを示す図である。産業用の無線通信システム１０は、１つのコンピュータ１２と、少なくとも１つの通信ネットワーク１４と、を備える。１つの通信ネットワーク１４は、１つのベース無線装置１６と、複数のリモート無線装置１８と、を備える。産業設備には、図示しない１又は複数のロボット等が設けられる。
コンピュータ１２は、１又は複数のロボット等の監視及び制御を行う。コンピュータ１２は、例えば、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）を有しても良い。コンピュータ１２は、有線又は無線で送受信を行うためのインターフェース（不図示）を備える。コンピュータ１２は、インターフェースを介してベース無線装置１６に信号を送信する。また、コンピュータ１２は、インターフェースを介してベース無線装置１６から送信される信号を受信する。
１又は複数のロボット等は、アクチュエータとセンサとを備える。アクチュエータは、コンピュータ１２の指示に従って動作する。センサは、ロボットの動作を検知する。本明細書では、センサとアクチュエータをまとめてＳ／Ａ２０とも称する。アクチュエータは、ベース無線装置１６及びリモート無線装置１８を介して、コンピュータ１２から送信される制御信号を受信する。センサは、ベース無線装置１６及びリモート無線装置１８を介して、検出結果を示すセンサ信号をコンピュータ１２に送信する。
［２ ベース無線装置１６］
図２で示されるように、ベース無線装置１６は、ベース演算部２２と、ベース記憶部２４と、ベース通信部２６と、ベースインターフェース２８と、を備える。
ベース演算部２２は、処理回路を有する。処理回路は、ＣＰＵ等のプロセッサであっても良い。処理回路は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の集積回路であっても良い。プロセッサは、ベース記憶部２４に記憶されるプログラムを実行することによって各種の機能を有する。ベース演算部２２は、周波数切替部３２、送受信処理部３４、選択部３６、及び、入出力制御部３８として機能する。
周波数切替部３２は、ホッピング情報に基づいて、ベース通信部２６が使用するチャネルの周波数を切り替える。ホッピング情報は、ベース記憶部２４に予め記憶される。
送受信処理部（送信処理部）３４は、ベース通信部２６の送信回路を使用して、リモート無線装置１８に信号を送信する処理を行う。この処理を送信処理と称する。また、送受信処理部３４は、ベース通信部２６の受信回路を使用して、リモート無線装置１８が送信する信号を受信する処理を行う。送受信処理部３４は、１回の送受信周期で１パケットの信号を送信する。送受信処理部３４は、１パケットの信号を送信する際に、一連の送信処理を行う。送信処理には、信号を送信する処理と、リモート無線装置１８から送信される確認応答（ＡＣＫ）を受信する処理と、が含まれる。
選択部３６は、各々の送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を選択する。例えば、選択部３６は、前回の送受信周期で信号送信を選択した場合に、今回の送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を選択する。この際、選択部３６は、所定規則に従って選択を行う。所定規則は、ベース記憶部２４に記憶される。例えば、所定規則は、信号送信と待機との選択順序を決めた情報であっても良い。また、所定規則は、ランダムに選択を行うためのアルゴリズム、例えば擬似乱数列を生成するアルゴリズム等であっても良い。一方、選択部３６は、前回の送受信周期で待機を選択した場合に、今回の送受信周期で信号送信を選択する。
入出力制御部３８は、ベースインターフェース２８を使用して、リモート無線装置１８から受信したセンサ信号をコンピュータ１２に送信する処理を行う。また、入出力制御部３８は、ベースインターフェース２８を使用して、コンピュータ１２が送信する制御信号を受信する処理を行う。
ベース記憶部２４は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリを有する。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ等が挙げられる。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。揮発性メモリは、例えば外部から取得したデータ及びベース演算部２２が演算したデータ等を記憶する。不揮発性メモリは、例えば所定のプログラム及び所定の数値等を記憶する。なお、ベース記憶部２４は、リモート無線装置１８と共通のホッピング情報を記憶する。ホッピング情報は、ホッピングパターンの情報、及び、送受信周期の情報を含む。ベース記憶部２４の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられていても良い。
ベース通信部２６は、通信回路を有する。通信回路は、送信回路と受信回路を含む。ベース通信部２６は、リモート無線装置１８に信号を送信する。また、ベース通信部２６は、リモート無線装置１８が送信する信号を受信する。
ベースインターフェース２８は、コンピュータ１２と有線通信を行うための入出力インターフェースを有する。
［３ リモート無線装置１８］
図２で示されるように、リモート無線装置１８は、リモート演算部４２と、リモート記憶部４４と、リモート通信部４６と、リモートインターフェース４８と、を備える。
リモート演算部４２は、処理回路を有する。処理回路は、ＣＰＵ等のプロセッサであっても良い。また、処理回路は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の集積回路であっても良い。例えば、プロセッサは、リモート記憶部４４に記憶されるプログラムを実行することによって各種の機能を有する。例えば、リモート演算部４２は、リモートインターフェース４８を使用して、Ｓ／Ａ２０に制御信号を送信する処理を行う。また、リモート演算部４２は、リモートインターフェース４８を使用して、Ｓ／Ａ２０からセンサ信号を受信する処理を行う。リモート演算部４２は、リモート通信部４６を使用してベース無線装置１６から信号を受信する処理を行う。また、リモート演算部４２は、リモート通信部４６を使用して、ベース無線装置１６に信号を送信する処理を行う。また、リモート演算部４２は、ホッピング情報に基づいて、リモート無線装置１８との通信で使用するチャネルの周波数を切り替える。
リモート記憶部４４は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリを有する。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ等が挙げられる。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。揮発性メモリは、例えば外部から取得したデータ及びリモート演算部４２が演算したデータ等を記憶する。不揮発性メモリは、例えば所定のプログラム及び所定の数値等を記憶する。なお、リモート記憶部４４は、ベース無線装置１６と共通のホッピング情報を記憶する。ホッピング情報は、ホッピングパターンの情報、及び、送受信周期の情報を含む。リモート記憶部４４の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられていても良い。
リモート通信部４６は、通信回路を有する。通信回路は、送信回路と受信回路を含む。リモート通信部４６は、ベース無線装置１６に信号を送信する。また、リモート通信部４６は、ベース無線装置１６が送信する信号を受信する。
リモートインターフェース４８は、Ｓ／Ａ２０と有線通信を行うための入出力インターフェースを有する。リモートインターフェース４８は、Ｓ／Ａ２０と近距離無線通信を行うための無線インターフェースを有しても良い。
［４ ベース無線装置１６で行われる処理］
図３を用いて送信に関わるベース無線装置１６の処理を説明する。図３は、本実施形態の処理を示すフローチャートである。ベース演算部２２は、図３で示される処理を送受信周期毎に実行する。
ステップＳ１において、周波数切替部３２は、ベース記憶部２４に記憶されるホッピングパターンに従って、チャネルの周波数を切り替える。ステップＳ１が終了すると、処理はステップＳ２に移行する。
ステップＳ２において、送受信処理部３４は、Ｓ／Ａ２０に対して伝達すべき情報（伝達情報）があるか否かを判定する。伝達情報は、例えばコンピュータ１２から取得した制御信号等である。伝達情報がある場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、処理はステップＳ４に移行する。一方、伝達情報がない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、処理はステップＳ３に移行する。
ステップＳ３において、選択部３６は、今回の送受信周期で待機することを選択する。ここで、選択部３６は、待機という選択結果をベース記憶部２４に記憶させる。ステップＳ３が終了すると、今回の送受信周期における処理は終了する。
ステップＳ４において、選択部３６は、前回の送受信周期における選択部３６の選択結果を判定する。選択結果は、ベース記憶部２４に記憶される。選択結果が待機である場合（ステップＳ４：待機）、処理はステップＳ５に移行する。一方、選択結果が信号送信である場合（ステップＳ４：信号送信）、処理はステップＳ６に移行する。なお、ベース記憶部２４に選択結果の記録がない場合、選択部３６は、選択結果を待機と判定する。
処理がステップＳ４からステップＳ５に移行した場合、選択部３６は、今回の送受信周期で信号を送信することを選択する。選択部３６は、信号送信という選択結果をベース記憶部２４に記憶させる。ステップＳ５が終了すると、処理はステップＳ８に移行する。
処理がステップＳ４からステップＳ６に移行した場合、選択部３６は、今回の送受信周期で信号を送信するか、又は、今回の送受信周期で待機するか、を所定規則に従って選択する。選択部３６は、信号送信又は待機のいずれか一方の選択結果をベース記憶部２４に記憶させる。ステップＳ６が終了すると、処理はステップＳ７に移行する。
ステップＳ６で選択部３６が信号送信を選択した場合（ステップＳ７：信号送信）、処理はステップＳ８に移行する。一方、ステップＳ６で選択部３６が待機を選択した場合（ステップＳ７：待機）、送受信処理部３４は、今回の送受信周期で待機する。つまり、ベース無線装置１６は、リモート無線装置１８が送信する信号を受信する機会を作る。このとき、いずれか１つのリモート無線装置１８がベース無線装置１６に信号を送信した場合に、送受信処理部３４は信号を受信する処理を行う。ステップＳ７が終了すると、今回の送受信周期における処理は終了する。
処理がステップＳ５又はステップＳ７からステップＳ８に移行した場合、送受信処理部３４は、送信処理を行う。このとき、送受信処理部３４は、ベース通信部２６を使用して、伝達情報を示す信号をベース無線装置１６に送信する処理を行う。ステップＳ８が終了すると、今回の送受信周期における処理は終了する。
本実施形態によれば、選択部３６は、前回の送受信周期で信号送信を選択した場合に、今回の送受信周期で信号を送信するか待機するかのいずれかを選択する。この際、選択部３６は、基本的には１／２の確率で待機を選択する。このため、ベース無線装置１６が長時間信号を送信し続けることが少なくなる。即ち、ベース無線装置１６において、信号を受信する機会が増える。従って、本実施形態によれば、リモート無線装置１８の信号送信が成功するまでにかかる時間を短くすることができる。
本実施形態によれば、選択部３６は、前回の送受信周期で待機を選択した場合に、今回の送受信周期で信号の送信を選択する。従って、ベース無線装置１６においては、信号を送信する機会が信号を受信する機会よりも少なくなることはない。
［５ 実施形態から得られる技術的思想］
上記実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
本発明の第１態様は、少なくとも１つのリモート無線装置１８と送受信周期で信号の送受信を行うベース無線装置１６であって、前記送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を選択する選択部３６と、前記選択部３６が信号送信を選択した場合は、前記送受信周期で少なくとも１つの前記リモート無線装置１８に信号を送信する送信処理を行い、前記選択部３６が待機を選択した場合は、前記送受信周期で前記送信処理を行わずに待機する送信処理部（送受信処理部３４）と、を備え、前記選択部３６は、前回の前記送受信周期で信号送信を選択した場合は、今回の前記送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を所定規則に従って選択し、前回の前記送受信周期で待機を選択した場合は、今回の前記送受信周期で信号送信を選択する。
第１態様において、前記選択部３６は、信号送信及び待機のいずれか一方を、ランダムに選択を行うためのアルゴリズムを使用して選択しても良い。
本発明の第２態様は、少なくとも１つのリモート無線装置１８と送受信周期で信号の送受信を行うベース無線装置１６の通信方法であって、前記送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を選択する選択ステップと、前記選択ステップで信号送信を選択した場合は、前記送受信周期で少なくとも１つの前記リモート無線装置に信号を送信する送信処理を行い、前記選択ステップで待機を選択した場合は、前記送受信周期で前記送信処理を行わずに待機する送信処理ステップと、を備え、前記選択ステップでは、前回の前記送受信周期で信号送信を選択した場合は、今回の前記送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を所定規則に従って選択し、前回の前記送受信周期で待機を選択した場合は、今回の前記送受信周期で信号送信を選択する。
第２態様において、前記選択ステップでは、信号送信及び待機のいずれか一方が、ランダムに選択を行うためのアルゴリズムを使用して選択されても良い。
１６…ベース無線装置 １８…リモート無線装置
３４…送受信処理部 ３６…選択部

Claims (4)

  1. 少なくとも１つのリモート無線装置と送受信周期で信号の送受信を行うベース無線装置であって、
    前記送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を選択する選択部と、
    前記選択部が信号送信を選択した場合は、前記送受信周期で少なくとも１つの前記リモート無線装置に信号を送信する送信処理を行い、前記選択部が待機を選択した場合は、前記送受信周期で前記送信処理を行わずに待機する送信処理部と、
    を備え、
    前記選択部は、前回の前記送受信周期で信号送信を選択した場合は、今回の前記送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を所定規則に従って選択し、前回の前記送受信周期で待機を選択した場合は、今回の前記送受信周期で信号送信を選択する、ベース無線装置。
  2. 請求項１に記載のベース無線装置であって、
    前記選択部は、信号送信及び待機のいずれか一方を、ランダムに選択を行うためのアルゴリズムを使用して選択する、ベース無線装置。
  3. 少なくとも１つのリモート無線装置と送受信周期で信号の送受信を行うベース無線装置の通信方法であって、
    前記送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を選択する選択ステップと、
    前記選択ステップで信号送信を選択した場合は、前記送受信周期で少なくとも１つの前記リモート無線装置に信号を送信する送信処理を行い、前記選択ステップで待機を選択した場合は、前記送受信周期で前記送信処理を行わずに待機する送信処理ステップと、
    を備え、
    前記選択ステップでは、前回の前記送受信周期で信号送信を選択した場合は、今回の前記送受信周期で信号送信及び待機のいずれか一方を所定規則に従って選択し、前回の前記送受信周期で待機を選択した場合は、今回の前記送受信周期で信号送信を選択する、ベース無線装置の通信方法。
  4. 請求項３に記載のベース無線装置の通信方法であって、
    前記選択ステップでは、信号送信及び待機のいずれか一方が、ランダムに選択を行うためのアルゴリズムを使用して選択される、ベース無線装置の通信方法。
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