JP3619882B2

JP3619882B2 - 二重化通信制御方法

Info

Publication number: JP3619882B2
Application number: JP2002072560A
Authority: JP
Inventors: 国治赤羽
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2022-03-15
Also published as: JP2003273781A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線を使用した二重化通信制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、無線による二重化通信装置の基本構成を示す機能ブロック図である。ブロック１は機器Ａであり、プライマリ側（現用側）送受信部１ａとセカンダリ側（待機側）送受信部１ｂを有する。同様にブロック２は機器Ｂであり、プライマリ側送受信部２ａとセカンダリ側送受信部２ｂを有する。
【０００３】
機器Ａのプライマリ側送受信部１ａと機器Ｂのプライマリ側送受信部２ａとでプライマリ側通信系統３が形成され、機器Ａのセカンダリ側送受信部１ｂと機器Ｂのセカンダリ側送受信部２ｂとでセカンダリ側通信系統４が形成されている。
【０００４】
図４は機器Ａ，Ｂ間の通信順を示すプロトコル図であり、定常の通信状態では、機器Ａ，Ｂ間の通信はプライマリ側が使用され、機器Ａ側からのコマンド通信に対して機器Ｂ側からの応答通信が繰り返される。プライマリ側に通信上の異常が発生した場合は、速やかにセカンダリ側に切り替わって通信が継続的に実行される。
【０００５】
また、無線通信では使用される周波数帯域は一般的に二重化の両系統で同じチャンネル（帯域）、あるいは別のチャンネルであっても予め固定チャンネルを設定し、これを使用する。この場合のチャンネルとは、例えばＩＥＥＥ８０２．１１におけるＩＳＭ帯（２．４ＭＨｚ帯）の１３個のチャンネルなど、無線通信に使用する周波数を意味する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
無線通信においては、機器間の通信に使用するチャンネル（周波数）を予め人為的に設定する必要があり、二重化の場合は２系統の両方でこの作業が必要となる。
また、無線における通信異常の要因として、他の通信システムとの電波干渉がある。
【０００７】
しかし、二重化の２系統で同じチャンネルを使用した場合、電波干渉による伝送効率の著しい低下で、プライマリ側とセカンダリ側が切り替わっても、同じ周波数では再度干渉が発生する可能性が高い。
また、二重化で別チャンネルを使用したとしても、チャンネルが固定されていると、特定チャンネルの電波干渉による伝送効率の低下を人の手を介在することなしに避けることができない。
【０００８】
本発明は、二重化通信システムの両系統で共通のチャンネルを予め設定すれば、以降、二重化機能（現用側が故障した場合、速やかに待機側に切り替わって通信を継続できる機能）を損なうことなく、伝送効率が悪いチャンネルから別のチャンネルに自動的にチャンネルを変更できる、二重化通信制御方法の実現を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載発明の特徴は、機器Ａと機器Ｂとは、一方をプライマリ側、他方をセカンダリ側として動作する二重化された無線通信システムによりデータ通信を行うと共に、プライマリ側に異常が発生した場合はセカンダリ側に切り替わって通信を継続する二重化通信制御方法において、
前記機器Ａと機器Ｂには使用するチャンネルが１種類設定され、プライマリ側の定常通信の期間には、セカンダリ側の診断通信を実行し、
前記診断通信でセカンダリ側の異常が検出された場合には、
前記機器Ａは、自己のセカンダリ側のチャンネルＸを他のチャンネルＹに変更すると共に、プライマリ側の通信系統を使用して前記機器Ｂに対してセカンダリ側のチャンネルをＸよりＹに変更するチャンネル変更指令を出し、
前記機器Ｂは、前記機器Ａのプライマリよりチャンネル変更指令を受け取ると、プライマリ側の前記機器Ａに対して応答を返した後、速やかにセカンダリ側のチャンネルをＹに変更してセカンダリ側からも前記機器Ａに応答を返すことを特徴とする点にある。
【００１０】
請求項２記載発明の特徴は、
前記機器Ａのプライマリ側からのチャンネル変更指令に対して前記機器Ｂのプライマリ側よりの応答がなく、前記機器Ｂのセカンダリ側よりの応答がある場合には、前記機器Ｂのセカンダリ側のチャンネルをＹに変更すると共に、前記機器Ｂのプライマリ側送信機能又は前記機器Ａのプライマリ側受信機能の故障と判断し、前記機器Ａ，Ｂ間をチャンネルＹによるセカンダリ通信に切り替える点にある。
【００１１】
請求項３記載発明の特徴は、
前記機器Ａのプライマリ側からのチャンネル変更指令に対して前記機器Ｂのプライマリ側よりの応答がなく、かつ前記機器Ｂのセカンダリ側からの応答もない場合には、前記機器Ａのプライマリ側送信機能又は前記機器Ｂのプライマリ側受信機能の故障と判断し、セカンダリのチャンネルをＹよりＸに戻すと共に、前記機器Ａ，Ｂをセカンダリ通信に切り替える点にある。
【００１２】
請求項４記載発明の特徴は、
前記機器Ａのプライマリ側からのチャンネル変更指令に対して前記機器Ｂのプライマリ側よりの応答はあるが、前記機器Ｂのセカンダリ側よりの応答がない場合には、前記機器Ｂのセカンダリ側送信機能又は前記機器Ａのセカンダリ側受信機能の故障と判断し、前記機器Ａ，Ｂ間はチャンネルＸによるプライマリ通信を続行する点にある。
【００１３】
請求項５記載発明の特徴は、
前記機器Ａが自己のセカンダリ側のチャンネルＸを他のチャンネルＹに変更すると共に、プライマリ側の通信系統を使用して前記機器Ｂに対してセカンダリ側のチャンネルをＸよりＹに変更するチャンネル変更指令出す際に、プライマリ側のチャンネルがセカンダリ側に変更指令するチャンネルＹと同一になる場合には、前記機器Ｂに対してＹとは別チャンネルの変更指令を発信する点にある。
【００１４】
請求項６記載発明の特徴は、
前記診断通信は、規定時間以内に規定回数以上の通信エラーあるいは相手機器の無応答を検出した場合に、通信異常と判断する点にある。
【００１５】
請求項７記載発明の特徴は、
前記チャンネル変更が、前記機器Ａ，Ｂ間で予め決められたアルゴリズムに従って決定される点にある。
【００１６】
請求項８記載発明の特徴は、
前記機器Ｂが複数の機器で構成され、前記機器Ａがアクセスポイントとして前記複数の機器Ｂと１：多通信を行う点にある。
請求項９記載発明の特徴は、
前記機器Ａがチャンネルマスタとして機能し、プライマリ側を使用した前記複数の機器Ｂへのチャンネル変更指令をブロードキャストにて送信し、全ての前記機器Ｂからの応答を受け取った時点でチャンネル変更指令を完了する点にある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明実施態様を、図面を用いて説明する。本発明二重化通信装置のハードウェア的な基本構成は、図３で説明した従来装置の基本構成と同一である。本発明の特徴は、機器Ａ並びに機器Ｂに具備された、従来にはない機能にある。
【００１８】
図１は本発明特有の機能による通信処理の手順を示すフローチャート図、図２は本発明の基本機能の通信手順を示すプロトコル図である。
【００１９】
図１の第１ステップＳ０は、定常状態の通信を示し、機器Ａと機器Ｂとは、一方をプライマリ側、他方をセカンダリ側として動作する二重化された無線通信システムによりデータ通信を行うと共に、プライマリ側に異常が発生した場合はセカンダリ側に切り替わって通信を継続すると共に、機器Ａと機器Ｂには使用するチャンネルが１種類設定され、プライマリ側の定常通信の期間には、セカンダリ側の診断通信を実行する機能を有する。
【００２０】
この診断通信の機能は、規定時間以内に規定回数以上の通信エラーあるいは相手機器の無応答を検出した場合に、通信異常と判断する。
ステップＳ１で診断通信によりセカンダリ側の異常が検出された場合には、ステップＳ２に進み、機器Ａは、自己のセカンダリ側のチャンネルＸを他のチャンネルＹに変更すると共に、プライマリ側の通信系統を使用して前記機器Ｂに対してセカンダリ側のチャンネルをＸよりＹに変更するチャンネル変更指令出してステップＳ３に進む。
【００２１】
ステップＳ３において、機器Ｂは、機器Ａのプライマリよりチャンネル変更指令を受け取ると、プライマリ側の機器Ａに対して応答を返した後、速やかにセカンダリ側のチャンネルをＹに変更してセカンダリ側からも機器Ａに応答を返す。
【００２２】
以上の基本機能を図２のプロトコル図で説明する。図２（Ａ）は機器Ａ，Ｂ間のプライマリ側通信、（Ｂ）は機器Ａ，Ｂ間のセカンダリ側通信、（Ｃ）は機器Ａのセカンダリチャンネルの変更態様、（Ｄ）は機器Ｂのセカンダリチャンネルの変更態様を示す。
【００２３】
機器Ａは、時刻ｔ１でセカンダリ側の異常検出があった場合、直ちに時刻ｔ２機器ＡのセカンダリチャンネルをＸよりＹに変更すると共にプライマリ側通信系統を介して機器Ｂに対してセカンダリ側のチャンネル変更指令▲１▼を発信する。
【００２４】
この指令▲１▼を受けた機器Ｂは、プライマリ側で機器Ａに応答▲２▼を返すと共に、時刻ｔ３でセカンダリ側のチャンネルをＸよりＹに変更し、セカンダリ側より機器Ａに応答▲３▼を返す。
【００２５】
このようなプロトコルで機器Ａが自己のセカンダリ側のチャンネルＸを他のチャンネルＹに変更すると共に、プライマリ側の通信系統を使用して前記機器Ｂに対してセカンダリ側のチャンネルをＸよりＹに変更するチャンネル変更指令出す際に、プライマリ側のチャンネルがセカンダリ側に変更指令するチャンネルＹと同一になる場合には、機器Ｂに対してＹとは別チャンネルの変更指令を発信し、同様なプロトコルでチャンネル変更に関する応答▲２▼、▲３▼を返す。
【００２６】
この目的は、電波干渉によってプライマリ側に通信異常が発生した場合、プライマリ側とセカンダリ側が同じチャンネルでは再度干渉する可能性が高いためである。この場合、再変更するチャンネルは、過去に通信障害を起こした経歴のあるチャンネルは避け、新たなチャンネルを採用する。
【００２７】
図１のフローチャートに戻り、本発明機能による処理を説明する。ステップＳ３では機器Ｂのプライマリ側からの応答▲２▼がチェックされ、応答があった場合には更にステップＳ４で機器Ｂのセカンダリ側からの応答▲３▼がチェックされ、応答があった場合には更にステップＳ５でセカンダリ側のチャンネル変更完了と判断し、ステップＳ６で機器Ａ，Ｂのプライマリ側の通信が続行されると共に、チャンネルＹによるセカンダリ側の診断通信が実行される。
【００２８】
ステップＳ３のチェックで、機器Ａのプライマリ側からのチャンネル変更指令▲１▼に対して前記機器Ｂのプライマリ側よりの応答▲２▼がない場合にはステップＳ７で機器Ｂのセカンダリ側よりの応答▲３▼がチェックされ、応答がある場合にはステップＳ８で機器Ｂのセカンダリ側のチャンネルのＹへの変更が完了と判断すると共に、ステップＳ９で機器Ｂのプライマリ側送信機能又は前記機器Ａのプライマリ側受信機能の故障と判断し、機器Ａ，Ｂ間をチャンネルＹによるセカンダリ通信に切り替える。
【００２９】
ステップＳ７のチェックで、機器Ｂのプライマリ側よりの応答▲２▼がなく、かつ機器Ｂのセカンダリ側からの応答▲３▼もない場合には、ステップＳ１０で機器Ａのプライマリ側送信機能又は前記機器Ｂのプライマリ側受信機能の故障と判断し、セカンダリのチャンネルをＹよりＸに戻すと共に、機器Ａ，Ｂをセカンダリ通信に切り替える。
【００３０】
ステップＳ４のチェックで、機器Ａのプライマリ側からのチャンネル変更指令に対して機器Ｂのプライマリ側よりの応答▲２▼はあるが、機器Ｂのセカンダリ側よりの応答▲３▼がない場合には、ステップＳ１１で機器Ｂのセカンダリ側送信機能又は前記機器Ａのセカンダリ側受信機能の故障と判断し、機器Ａ，Ｂ間はチャンネルＸによるプライマリ通信を続行する。
【００３１】
機器Ａ、機器Ｂともに一定期間、相手側からのコマンド通信あるいは応答通信がない場合には、初期設定時のチャンネルに戻る。尚、初期状態は通信が途絶えた系統のみを戻す。
【００３２】
以上説明した実施例では、チャンネルマスターである機器Ａから機器Ｂへのチャンネル指定は具体的なチャンネルＹを指定しているが、特定のチャンネル指定ではなく、チャンネル変更の指令として、予め機器Ａ、機器Ｂ間で決められたアルゴリズム（例：現在のチャンネル番号＋５）でチャンネルを変更することもできる。
【００３３】
更に実施例では、機器Ａと機器Ｂの１対１通信（アドホックモードでの通信）の動作例を示したが、「機器Ａ」と「機器Ｂ１、機器Ｂ２、……」の１対多の通信にも応用できる。この場合、機器Ａはアクセスポイント（有線通信のＨＵＢ相当）として機能し、インフラストラクチャーモードでの通信形態をとる。
【００３４】
この場合、機器Ａがチャンネルマスターとして動作し、プライマリ側を使用したセカンダリ側のチャンネル指定通信は、ブロードキャストにて送信することができ、
また、チャンネル変更は機器Ａが全ての相手機器からの応答をセカンダリ側から受け取った時点で完了となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、二重化の無線通信システムにおいて以下のことが可能となる。
（１）予め二重化の両系統で通信チャンネルを１種類だけ設定すればよく、プライマリ側とセカンダリ側でそれぞれチャンネルを設定する必要がない。
（２）二重化の機能（現用側が故障した場合、速やかに待機側に切り替わって通信を継続できる機能）を損なうことなく、通信チャンネルを二つの機器間で自動的にネゴシエーションできる。
（３）機器が伝送効率の悪いチャンネルを自動的に別のチャンネルに切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明特有の機能による通信処理の手順を示すフローチャート図である。
【図２】本発明の基本機能の通信手順を示すプロトコル図である。
【図３】従来の無線による二重化通信装置の基本構成を示す機能ブロック図である。
【図４】機器Ａ，Ｂ間の従来の通信手順を示すプロトコル図である。
【符号の説明】
１機器Ａ
１ａプライマリ送受信部
１ｂセカンダリ送受信部
２機器Ｂ
２ａプライマリ送受信部
２ｂセカンダリ送受信部
３プライマリ通信系等
４セカンダリ通信系等

Claims

機器Ａと機器Ｂとは、一方をプライマリ側、他方をセカンダリ側として動作する二重化された無線通信システムによりデータ通信を行うと共に、プライマリ側に異常が発生した場合はセカンダリ側に切り替わって通信を継続する二重化通信制御方法において、
前記機器Ａと機器Ｂには使用するチャンネルが１種類設定され、プライマリ側の定常通信の期間には、セカンダリ側の診断通信を実行し、
前記診断通信でセカンダリ側の異常が検出された場合には、
前記機器Ａは、自己のセカンダリ側のチャンネルＸを他のチャンネルＹに変更すると共に、プライマリ側の通信系統を使用して前記機器Ｂに対してセカンダリ側のチャンネルをＸよりＹに変更するチャンネル変更指令を出し、
前記機器Ｂは、前記機器Ａのプライマリよりチャンネル変更指令を受け取ると、プライマリ側の前記機器Ａに対して応答を返した後、速やかにセカンダリ側のチャンネルをＹに変更してセカンダリ側からも前記機器Ａに応答を返すことを特徴とする二重化通信制御方法。
前記機器Ａのプライマリ側からのチャンネル変更指令に対して前記機器Ｂのプライマリ側よりの応答がなく、前記機器Ｂのセカンダリ側よりの応答がある場合には、前記機器Ｂのセカンダリ側のチャンネルをＹに変更すると共に、前記機器Ｂのプライマリ側送信機能又は前記機器Ａのプライマリ側受信機能の故障と判断し、前記機器Ａ，Ｂ間をチャンネルＹによるセカンダリ通信に切り替えることを特徴とする、請求項１記載の二重化通信制御方法。
前記機器Ａのプライマリ側からのチャンネル変更指令に対して前記機器Ｂのプライマリ側よりの応答がなく、かつ前記機器Ｂのセカンダリ側からの応答もない場合には、前記機器Ａのプライマリ側送信機能又は前記機器Ｂのプライマリ側受信機能の故障と判断し、セカンダリのチャンネルをＹよりＸに戻すと共に、前記機器Ａ，Ｂをセカンダリ通信に切り替えることを特徴とする、請求項１または２記載の二重化通信制御方法。
前記機器Ａのプライマリ側からのチャンネル変更指令に対して前記機器Ｂのプライマリ側よりの応答はあるが、前記機器Ｂのセカンダリ側よりの応答がない場合には、前記機器Ｂのセカンダリ側送信機能又は前記機器Ａのセカンダリ側受信機能の故障と判断し、前記機器Ａ，Ｂ間はチャンネルＸによるプライマリ通信を続行することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の二重化通信制御方法。
前記機器Ａが自己のセカンダリ側のチャンネルＸを他のチャンネルＹに変更すると共に、プライマリ側の通信系統を使用して前記機器Ｂに対してセカンダリ側のチャンネルをＸよりＹに変更するチャンネル変更指令出す際に、プライマリ側のチャンネルがセカンダリ側に変更指令するチャンネルＹと同一になる場合には、前記機器Ｂに対してＹとは別チャンネルの変更指令を発信することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の二重化通信制御方法。
前記診断通信は、規定時間以内に規定回数以上の通信エラーあるいは相手機器の無応答を検出した場合に、通信異常と判断することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の二重化通信制御方法。
前記チャンネル変更が、前記機器Ａ，Ｂ間で予め決められたアルゴリズムに従って決定されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の二重化通信制御方法。
前記機器Ｂが複数の機器で構成され、前記機器Ａがアクセスポイントとして前記複数の機器Ｂと１：多通信を行うことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の二重化通信制御方法。
前記機器Ａがチャンネルマスタとして機能し、プライマリ側を使用した前記複数の機器Ｂへのチャンネル変更指令をブロードキャストにて送信し、全ての前記機器Ｂからの応答を受け取った時点でチャンネル変更指令を完了することを特徴とする、請求項８記載の二重化通信制御方法。