JP5431697B2 - Communication system and communication method - Google Patents

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Description

本発明は、ＦＡ（Factory Automation）における機器制御，プラント制御などのように、高い信頼性を要求され、かつ、遅延時間を保障する無線ネットワークを構築する通信システムおよび通信方法に関する。   The present invention relates to a communication system and a communication method for constructing a wireless network that requires high reliability and ensures a delay time, such as device control and plant control in FA (Factory Automation).

従来の無線ネットワークを含む通信システムにおいて効率的な通信を行う技術の例として、下記特許文献１に記載の技術がある。この技術は、アドホックネットワークと移動体通信ネットワーク双方のネットワーク資源を有効活用することによりシステムのスループットの向上を目的とするものであり、基地局と直接通信する第一経路とアドホックネットワーク内の他の無線装置を経由して基地局と通信を行う第２経路とを有し、最適な経路を選択して基地局との通信を行うものである。   As an example of a technique for performing efficient communication in a communication system including a conventional wireless network, there is a technique described in Patent Document 1 below. This technology aims to improve the system throughput by effectively using the network resources of both the ad hoc network and the mobile communication network, and the first route that communicates directly with the base station and the other in the ad hoc network. It has a second route for communicating with the base station via the wireless device, and selects the optimum route to communicate with the base station.

特開２００５−１０１７１７号公報JP 2005-101717 A

しかしながら、上記従来の技術によれば、複数の通信経路候補をもち、その中で最適な経路を選択して通信を行う。そのため、選択した経路が通信不能となった場合、いったん別経路に切り替えて通信を再開することになり、ＦＡやプラントなどのように信頼性とリアルタイム性の両方が必要な通信には適応できない、という問題があった。   However, according to the above conventional technique, there are a plurality of communication path candidates, and communication is performed by selecting an optimum path among them. Therefore, when the selected route becomes incapable of communication, it will be switched to another route once and communication will be resumed, and it cannot be applied to communication that requires both reliability and real-time characteristics, such as FA and plant, There was a problem.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い信頼性とリアルタイム性の両方を実現することができる通信システムおよび通信方法得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a communication system and a communication method capable of realizing both high reliability and real-time performance.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、制御装置および前記制御装置に接続するゲートウェイ装置と、前記ゲートウェイ装置に接続され複数のノードで構成される無線ネットワークとを含む通信システムであって、前記ノードは、所定の周波数で、あらかじめ定められた前記ゲートウェイ装置との間の３つ以上の転送経路について、前記転送経路の最初の転送先のノードであるホップノードに、フレームを識別するためのフレーム識別子を含む同一の送信データをそれぞれ送信し、前記ホップノードは、自ノードをホップノードとするノードから送信された前記送信データを受信すると、その送信データを受信した周波数である第１の周波数と異なり、かつ前記ホップノードごとに値が異なるよう定められた第２の周波数で転送送信データとして転送し、前記ゲートウェイ装置は、前記転送送信データに基づいて転送フレームを求め、前記転送フレームを宛先に向けて転送することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a communication including a control device, a gateway device connected to the control device, and a wireless network connected to the gateway device and configured by a plurality of nodes. In the system, the node transmits a frame to a hop node, which is a first transfer destination node of the transfer path, with respect to three or more transfer paths with the gateway device determined in advance at a predetermined frequency. The same transmission data including a frame identifier for identifying each of the hop nodes is transmitted, and when the hop node receives the transmission data transmitted from a node having the hop node as its own node , Unlike certain first frequency and second frequency values for each of the hop node is determined differently Was transferred as transfer out data, the gateway device obtains the transfer frame on the basis of the transfer transmission data, characterized by transferring toward the transfer frame to the destination.

この発明によれば、同一フレームを複数の経路を用いて送信し、各経路上のホップノードは受信したチャネルと異なり、かつ、それぞれ装置ごとに異なるチャネルを用いて送信元から受信したフレームを宛先に向けて転送し、ゲートウェイ装置が、各経路を経由して受信した同一フレームのうち、最も早く受信したフレームを宛先に向けて転送するようにしたので、信頼性とリアルタイム性の両方を実現することができるという効果を奏する。   According to the present invention, the same frame is transmitted using a plurality of routes, and the hop node on each route is different from the received channel, and the frame received from the transmission source using a different channel for each device is sent to the destination. Since the gateway device forwards the frame received earliest among the same frames received via each route toward the destination, both reliability and real-time performance are realized. There is an effect that can be.

以下に、本発明にかかる通信システムおよび通信方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a communication system and a communication method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように本実施の形態の通信システムは、制御装置１と、制御装置１に接続されるゲートウェイ装置２と、フィールドに散在し無線通信機能を有する被制御装置であるノード３，４，５，６と、で構成される。ノード３，４，５，６は、直接または転送を行うノードを経由してゲートウェイ装置と無線通信を行う。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a first embodiment of a communication system according to the present invention. As shown in FIG. 1, the communication system of the present embodiment includes a control device 1, a gateway device 2 connected to the control device 1, and nodes 3 and 4 which are controlled devices scattered in the field and having a wireless communication function. , 5 and 6. The nodes 3, 4, 5, and 6 perform wireless communication with the gateway device directly or via a node that performs transfer.

また、経路１１はノード４とゲートウェイ装置２との間の経路を示しており、経路１１は、直接通信経路を示し、経路１２はノード３を経由する転送経路を示し、ノード５を経由する転送経路を示している。なお、ノード３およびノード５は、あらかじめノード４のホップノード（ＨｏｐＮｏｄｅ）として所定の転送手法により設定されていることとする。   A route 11 indicates a route between the node 4 and the gateway device 2, the route 11 indicates a direct communication route, a route 12 indicates a transfer route via the node 3, and a transfer via the node 5. The route is shown. It is assumed that the nodes 3 and 5 are set in advance as a hop node (HopNode) of the node 4 by a predetermined transfer method.

通信路１４，１５，１６は、ノード４を送信元とする通信路であり、通信路１４はノード３への通信路，通信路１５はゲーウェイ装置２への通信路，通信路１６はノード５への通信路をそれぞれ示している。ノード４は、制御装置１に宛てて送信するべきフレームに、送信元識別子と送信先識別子とパケットの識別を可能にするユニークな識別子と共に制御情報を付加してチャネルＡで通信路１４，１５，１６を用いて送信する。通信路１７は、ノード３からゲートウェイ装置２への通信路と示し、通信路１８は、ノード５からゲートウェイ装置２への通信路を示している。   The communication paths 14, 15, and 16 are communication paths with the node 4 as a transmission source, the communication path 14 is a communication path to the node 3, the communication path 15 is a communication path to the gateway device 2, and the communication path 16 is the node 5. The communication path to each is shown. The node 4 adds control information to a frame to be transmitted to the control device 1 together with a transmission source identifier, a transmission destination identifier, and a unique identifier that enables packet identification, and transmits the communication paths 14, 15, 16 is used for transmission. A communication path 17 is a communication path from the node 3 to the gateway apparatus 2, and a communication path 18 is a communication path from the node 5 to the gateway apparatus 2.

ノード４のホップノードであるノード３は、ノード４からチャネルＡで通信路１４によりゲートウェイ装置２へ向けたフレームを受信すると、フレームの完全性チェック（ＣＲＣチェックなど）を行い、その結果が正常であった場合には、受信したフレームをコピーする。そして、ノード４からのフレーム受信完了後から所定の規定時間経過後に、チャネルＡとは異なる所定のチャネルＢを用いて、受信したフレームを通信路１７によりゲートウェイ装置２へ転送する。同様に、ノード５は、ノード４からチャネルＡで通信路１４によりゲートウェイ装置２へ向けたフレームを受信すると、フレームの完全性チェックを行い、その結果が正常であった場合には、受信したフレームをコピーする。そして、ノード４からのフレーム受信完了後から所定の規定時間経過後に、チャネルＡとは異なり、かつ、チャネルＢとも異なる所定のチャネルＣを用いて、受信したフレームを通信路１８によりゲートウェイ装置２に転送する。   When node 3, which is the hop node of node 4, receives a frame from node 4 toward gateway device 2 through channel 14 via channel A, it performs a frame integrity check (such as a CRC check) and the result is normal. If there is, copy the received frame. The received frame is transferred to the gateway device 2 via the communication path 17 using a predetermined channel B different from the channel A after a predetermined time has elapsed since completion of frame reception from the node 4. Similarly, when the node 5 receives a frame from the node 4 to the gateway apparatus 2 via the channel A via the channel A, the node 5 checks the integrity of the frame, and if the result is normal, the received frame Copy. Then, after a predetermined prescribed time has elapsed after completion of frame reception from the node 4, the received frame is transmitted to the gateway device 2 through the communication path 18 using a predetermined channel C that is different from the channel A and different from the channel B. Forward.

ゲートウェイ装置２は、同時に複数のチャネルの受信が可能な無線通信装置を備えていることとする。ゲートウェイ装置２は、経路１１によりフレームを受信し、また、経路１２および経路１３からも異なるチャネルで同じフレームを受信する。フレームに含まれるフレーム識別子に基づいて経路の異なる３つの同一フレームを識別し、識別したフレームの完全性チェックの結果が正常であるフレームを抽出し、抽出したフレームのうち最も早く到着したフレームを制御装置１に転送する。また、転送後に、同一のフレーム識別子を含むフレームを受信した場合には、そのフレームを破棄する。   The gateway device 2 includes a wireless communication device that can receive a plurality of channels simultaneously. The gateway device 2 receives the frame through the route 11 and also receives the same frame from the route 12 and the route 13 through different channels. Based on the frame identifier included in the frame, three identical frames with different paths are identified, the frame whose result of the integrity check of the identified frame is normal is extracted, and the earliest arriving frame among the extracted frames is controlled Transfer to device 1. If a frame including the same frame identifier is received after the transfer, the frame is discarded.

同様に、ノード４以外のノードについても、ホップノードとして設定された全てのノードに所定のチャネルで制御装置１宛てのフレームを送信し、フレームを受信したホップノードは、受信したフレームに用いられたチャネルと異なるチャネル、かつ、ホップノードごとに異なるチャネルでゲートウェイ装置２に受信したフレームを転送するようにしてもよい。   Similarly, for the nodes other than the node 4, the frame addressed to the control device 1 is transmitted to all the nodes set as hop nodes through a predetermined channel, and the hop node that received the frame is used for the received frame. The received frame may be transferred to the gateway device 2 through a channel different from the channel and a channel different for each hop node.

なお、制御装置１から被制御装置である各ノードへの逆方向伝送についても、同様にフレーム送信を行う。この場合、ゲートウェイ装置２が制御装置１から受信したフレームを、ノード４への全ての経路（図１の場合は、経路１１，１２，１３）に所定のチャネルを用いて転送する。そして、経路上のホップノードは、受信したフレームに用いられたチャネルと異なるチャネル、かつ、ホップノードごとに異なるチャネルでノード４に向けてフレームを転送する。この方向の通信の場合には、複数の経路を経由したフレームが到着するノード４が宛先であり、ノード４は、各経路で転送された同一フレームのうち、完全性のチェック結果が正常で、かつ、最初に到着したフレームを用いて所定のデータ処理を行う。   Note that frame transmission is similarly performed for backward transmission from the control device 1 to each node that is a controlled device. In this case, the gateway apparatus 2 transfers the frame received from the control apparatus 1 to all the paths to the node 4 (in the case of FIG. 1, paths 11, 12, and 13) using a predetermined channel. Then, the hop node on the route transfers the frame toward the node 4 using a channel different from the channel used for the received frame and a channel different for each hop node. In the case of communication in this direction, the destination is the node 4 where the frames that have passed through a plurality of routes arrive, and the node 4 has a normal integrity check result among the same frames transferred through each route, In addition, predetermined data processing is performed using the first arrived frame.

また、本実施の形態では、ホップ数が１段の場合で、かつ、冗長経路が３経路の場合について説明したが、ホップ数は１段以上であれば何段でもよく、冗長経路数は２経路以上であれば何経路でもよい。ホップ数が２段以上の場合は、フレームの送信元が用いたチャネルと異なり、かつ、経路ごとに異なるチャネルを用いて転送を行うようにすればよい。   In this embodiment, the case where the number of hops is one and the number of redundant routes is three has been described. However, the number of hops may be any number as long as the number of hops is one or more, and the number of redundant routes is 2. Any number of routes can be used as long as it is more than the route. When the number of hops is two or more, forwarding may be performed using a channel different from the channel used by the frame transmission source and different for each route.

このように、本実施の形態では、ノード４が、同一フレームを複数の経路を用いて送信し、各経路上のホップノードは受信したチャネルと異なり、かつ、それぞれ装置ごとに異なるチャネルを用いてノード４から受信したフレームを宛先に向けて転送するようにした。そして、ゲートウェイ装置２は、各経路を経由して受信した同一の正常フレームのうち、最も早く受信したフレームを宛先に向けて転送し、それ以外の同一フレームは廃棄するようにした。このため、同一データの通信経路が冗長化されるとともに、異なる周波数を使用することにより周波数選択性フェージングに対する耐性が向上する。したがって、パケットの到達率が向上し、かつ、通信の遅延時間も保障され、高信頼とリアルタイム性の両方を満足する無線通信が可能となる。   Thus, in the present embodiment, the node 4 transmits the same frame using a plurality of routes, and the hop nodes on each route are different from the received channels, and each device uses a different channel. The frame received from the node 4 is forwarded to the destination. Then, the gateway device 2 forwards the earliest received frame among the same normal frames received via the respective routes toward the destination, and discards the other same frames. For this reason, communication paths for the same data are made redundant, and resistance to frequency selective fading is improved by using different frequencies. Accordingly, the arrival rate of packets is improved, and the delay time of communication is ensured, and wireless communication satisfying both high reliability and real-time performance becomes possible.

実施の形態２．
以下、本発明にかかる実施の形態２の通信システムについて説明する。本実施の形態の通信システムの構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１の図１を用いて本実施の形態の動作を説明する。 Embodiment 2. FIG.
The communication system according to the second embodiment of the present invention will be described below. The configuration of the communication system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. The operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 of the first embodiment.

本実施の形態では、ゲートウェイ装置２がノード４から送信されたフレームを、各経路から受信する動作までは、実施の形態１と同様である。実施の形態１では、同一フレームと識別した正常フレームのうち、最も早く到着したフレームを転送したが、本実施の形態では、経路１１，１２，１４経由で受信した同一フレームの最大比合成を行う。そして、最大比合成後のフレームを制御装置１に転送する。これによって、フレームの到達率を向上させることができる。   In the present embodiment, the operation until the gateway device 2 receives the frame transmitted from the node 4 from each path is the same as that in the first embodiment. In the first embodiment, the frame that arrived earliest among normal frames identified as the same frame is transferred, but in this embodiment, the maximum ratio combining of the same frames received via the paths 11, 12, and 14 is performed. . Then, the frame after the maximum ratio combining is transferred to the control device 1. Thereby, the arrival rate of the frame can be improved.

最大比合成の際、経路ごとの受信状態（受信電力、ＳＮ比など）に基づいて最大比合成の重み付けを行うようにすると、さらにフレームの到達率を向上させることができる。以上説明した以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。   When the maximum ratio combining is performed, weighting of the maximum ratio combining is performed based on the reception state (reception power, SN ratio, etc.) for each path, and the frame arrival rate can be further improved. The operations of the present embodiment other than those described above are the same as those of the first embodiment.

このように、本実施の形態では、複数の経路から受信した同一フレームを最大比合成し、合成した結果を転送するようにした。このため、実施の形態１と同様の効果に加え、さらに、フレームの到達率を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, the same frame received from a plurality of paths is combined at the maximum ratio, and the combined result is transferred. For this reason, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the frame arrival rate can be further improved.

実施の形態３．
以下、本発明にかかる実施の形態３の通信システムについて説明する。本実施の形態の通信システムの構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１の図１を用いて本実施の形態の動作を説明する。 Embodiment 3 FIG.
The communication system according to the third embodiment of the present invention will be described below. The configuration of the communication system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. The operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 of the first embodiment.

本実施の形態では、ゲートウェイ装置２が所定の周期のBeaconにより自分自身および各ノードの通信時間割付情報を全ノードに通知し、ゲートウェイ装置および各ノードはその割付情報をもとに通信を行うＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式を採用することとする。本実施の形態では、割付順をゲートウェイ装置２、ノード４、ノード３、ノード５の順番とする。   In the present embodiment, the gateway device 2 notifies itself and the communication time allocation information of each node by Beacon of a predetermined cycle, and the gateway device and each node perform communication based on the allocation information. The (Time Division Multiple Access) method will be adopted. In the present embodiment, the order of allocation is the order of gateway device 2, node 4, node 3, and node 5.

また、ノード４の通信開始時間は、ノード４のホップノードとして設定されているノード３および５もBeaconに基づいて認識することができることとする。ノード４は、実施の形態１と同様に、各経路に対して同一ノードを所定のチャネル（チャネルＡ）を用いてそれぞれ送信することとする。ノード３および５は、ノード４の通信開始時間に受信した電波に対して復調せず周波数変換のみを行い、ＲＦ（Radio Frequency）転送を実施する。このときの変換後の周波数は、実施の形態１と同様に受信したフレームのチャネルと異なり、かつ、ホップノードごと（経路ごとに）に異なるチャネルの周波数とする。   Also, the communication start time of the node 4 can be recognized based on the Beacon for the nodes 3 and 5 set as the hop node of the node 4. Similarly to the first embodiment, the node 4 transmits the same node to each route using a predetermined channel (channel A). Nodes 3 and 5 perform only frequency conversion without demodulating the radio wave received at the communication start time of node 4, and perform RF (Radio Frequency) transfer. The frequency after conversion at this time is different from the channel of the received frame in the same manner as in the first embodiment, and the frequency of the channel is different for each hop node (each route).

そして、ゲートウェイ装置２は、各経路から受信した同一フレームを最大比合成した後に、制御装置１に転送する。なお、ここではゲートウェイ装置が最大比合成を行うようにしたが、実施の形態１と同様に正常なフレームのうち最も早く受信したフレームを転送するようにしてもよい。   The gateway device 2 then synthesizes the same frame received from each path with the maximum ratio, and then transfers it to the control device 1. Although the gateway device performs the maximum ratio combining here, the frame received earliest among normal frames may be transferred as in the first embodiment.

このように、本実施の形態では、ホップノードが、受信した電波を経路ごとに異なる周波数に変換してＲＦ転送するようにした。このため、復調および完全性チェックを行う実施の形態１に比べ、ホップノードでの処理時間を短縮することができる。また、ホップノードで完成性チェックにより破棄されることがないため、最大比合成を行うための各経路のフレームが全てゲートウェイ装置２に必ず到達する。   As described above, in the present embodiment, the hop node converts the received radio wave into a different frequency for each path and performs RF transfer. For this reason, the processing time at the hop node can be shortened as compared with the first embodiment in which demodulation and integrity check are performed. In addition, since frames are not discarded by the completion check at the hop node, all the frames of each route for performing the maximum ratio combining always reach the gateway device 2.

実施の形態４．
以下、本発明にかかる実施の形態４の通信システムについて説明する。本実施の形態の通信システムの構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１の図１を用いて本実施の形態の動作を説明する。 Embodiment 4 FIG.
The communication system according to the fourth embodiment of the present invention will be described below. The configuration of the communication system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. The operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 of the first embodiment.

本実施の形態の通常時の動作は実施の形態１、２または３と同様とする。以下、実施の形態１、２または３と異なる部分について説明する。本実施の形態では、ホップノード（ノード３および５）は、ホップノードの通信状況であるホップ通信状況（ホップノードの正常到達率、受信電力など）を所定の周期または必要に応じてゲートウェイ装置２に送信または報知していることとする。ゲートウェイ装置２は、ホップノードからホップ通信状況（正常到達率、受信電力など）を常に監視する。たとえば、ゲートウェイ装置２は、ノード３からのホップ通信状況が所定の閾値以下になったと判断した場合、ノード３に対し、転送の際に用いるチャネルを他のチャネル（他のノードと干渉しないチャネル）に変更するように通知する。   The normal operation of the present embodiment is the same as that of the first, second or third embodiment. Hereinafter, a different part from Embodiment 1, 2, or 3 is demonstrated. In the present embodiment, the hop nodes (nodes 3 and 5) indicate the hop communication status (normal arrival rate of the hop node, received power, etc.), which is the communication status of the hop node, in a predetermined cycle or as necessary. It is assumed that it is transmitting or informing. The gateway device 2 constantly monitors the hop communication status (normal arrival rate, received power, etc.) from the hop node. For example, when the gateway device 2 determines that the state of hop communication from the node 3 has become a predetermined threshold value or less, the gateway device 2 uses another channel (a channel that does not interfere with other nodes) as a channel used for the transfer to the node 3. Notify me to change.

ノード３は、通知を受信すると、転送の際に用いるチャネルをチャネルＢから通知されたチャネルに切り替える。これにより伝搬環境の悪化したチャネルを避け、伝搬状況の良好なチャネルを利用して冗長系の通信継続することができるようになる。   When receiving the notification, the node 3 switches the channel used for the transfer to the channel notified from the channel B. As a result, it is possible to avoid a channel whose propagation environment has deteriorated and continue a redundant communication using a channel having a good propagation state.

このように、本実施の形態では、ゲートウェイ装置２が、ホップノードの通信状況を監視し、通信状況が所定の閾値以下になった場合には、そのホップノードに対してチャネルの変更を指示し、ホップノードは通知に基づいてチャネルを変更するようにした。このため、ホップノードは伝搬環境の悪化したチャネルを避けることができ、通信システム全体として伝搬状況の良好なチャネルを利用して冗長系の通信継続することができるようになる。   As described above, in the present embodiment, the gateway device 2 monitors the communication status of the hop node, and when the communication status falls below a predetermined threshold, instructs the hop node to change the channel. The hop node changes the channel based on the notification. Therefore, the hop node can avoid a channel whose propagation environment has deteriorated, and the communication system as a whole can continue redundant communication using a channel having a good propagation state.

実施の形態５．
図２は、本発明にかかる通信システムの実施の形態５の構成例を示す図である。図２に示すように本実施の形態の通信システムは、実施の形態１と同様に、制御装置１と、制御装置１に接続されるゲートウェイ装置２と、フィールドに散在し無線通信機能を有する被制御装置であるノード３，４，５，６と、で構成される。 Embodiment 5 FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system according to a fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the communication system of the present embodiment is similar to the first embodiment in that the control device 1, the gateway device 2 connected to the control device 1, and the wireless communication function scattered in the field. It is composed of nodes 3, 4, 5, and 6, which are control devices.

本実施の形態では、ノード６は、ノード５の代替ホップノードとしてあらかじめ設定されていることとする。代替ホップノードは、通信状況の悪化したホップノードの替わりに動作するホップノードである。   In the present embodiment, the node 6 is set in advance as an alternative hop node for the node 5. An alternative hop node is a hop node that operates instead of a hop node whose communication status has deteriorated.

本実施の形態の通常時の動作は実施の形態１、２または３と同様とする。以下、実施の形態１、２または３と異なる部分について説明する。本実施の形態では、実施の形態４と同様に、ホップノードはホップ通信状況をゲートウェイ装置２に送信または報知し、ゲートウェイノードはホップ通信状況（正常到達率、受信電力など）を常に監視していることとする。そして、ゲートウェイ装置２は、ノード３のホップ通信状況が所定の閾値以下になったと判断した場合、ノード３に対してはノード４のホップノードとしての割付を解消するメッセージを送信し、ノードに対してはノード４のホップノードとなるよう指示するメッセージを送信する。これによって、伝搬状況の悪い経路１３は、ノード６をホップノードとする経路１９に切り替わる。以上説明した以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１、２または３と同様である。   The normal operation of the present embodiment is the same as that of the first, second or third embodiment. Hereinafter, a different part from Embodiment 1, 2, or 3 is demonstrated. In the present embodiment, as in the fourth embodiment, the hop node transmits or reports the hop communication status to the gateway device 2, and the gateway node constantly monitors the hop communication status (normal arrival rate, received power, etc.). Suppose that When the gateway device 2 determines that the hop communication status of the node 3 has become a predetermined threshold value or less, the gateway device 2 transmits a message for canceling the assignment of the node 4 as the hop node to the node 3, and Then, a message instructing to become the hop node of the node 4 is transmitted. As a result, the path 13 having a poor propagation state is switched to the path 19 having the node 6 as the hop node. The operations of the present embodiment other than those described above are the same as those of the first, second or third embodiment.

このように、本実施の形態では、代替ノードを設けておき、ゲートウェイ装置は、ホップノードのホップ通信状況が閾値以下となった場合には、そのホップノードを用いた転送経路を、代替ノードを用いた経路に切り替えるようにした。このため、伝搬状況が悪化した経路があった場合にも、通信中のデータの送信に影響なく（ほかの経路での通信がなされているため）安定した冗長経路を再構築でき、さらに、通信の信頼性を向上させることができる。   As described above, in this embodiment, an alternative node is provided, and when the hop communication status of the hop node is equal to or less than the threshold value, the gateway device changes the transfer path using the hop node to the alternative node. Switch to the route used. For this reason, even if there is a route whose propagation status has deteriorated, it is possible to reconstruct a stable redundant route without affecting the transmission of data during communication (because communication is performed on other routes), and further communication Reliability can be improved.

実施の形態６．
図３は、本発明にかかる通信システムの実施の形態６の構成例を示す図である。図３に示すように本実施の形態の通信システムは、実施の形態１の通信システムからノード６を削除する以外は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。 Embodiment 6 FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the communication system according to the sixth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the communication system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the node 6 is deleted from the communication system of the first embodiment. Components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施の形態では、ゲートウェイ装置２が所定の周期のBeaconにより自分自身および各ノードの通信時間割付情報を全ノードに通知し、ゲートウェイ装置および各ノードはその割付情報をもとに通信を行うＴＤＭＡ方式を採用することとする。本実施の形態では、１つのノードにつきホップノードを１つとし、ノード４のホップノードはノード３、ノード３のホップノードはノード５、ノード５のホップノードはノード４と設定されていることとする。また、各ノードは、同一時間内に送受いずれかのみを実施可能な装置とする。   In the present embodiment, the gateway device 2 notifies itself and the communication time allocation information of each node by Beacon of a predetermined cycle, and the gateway device and each node perform communication based on the allocation information. The method will be adopted. In this embodiment, one hop node is set per node, the hop node of node 4 is set as node 3, the hop node of node 3 is set as node 5, and the hop node of node 5 is set as node 4. To do. In addition, each node is assumed to be a device capable of performing only one of transmission and reception within the same time.

本実施の形態では、ホップノードは、受信したチャネルと異なるチャネルで転送を行うこととする。また、ホップノードでの転送（ホップ送信）は、Beaconによって割り付けられたSlot単位で実施され、たとえばSlot＃１でホップノードがホップすべきパケットをチャネルＡで受信した場合、チャネルＢによるホップ送信は次のSlotであるSlot＃２で行うこととする。また、このときのホップ送信の送信時間は１Slot内とし、１Slot内で送信が完了するパケット長のデータを送信する。   In the present embodiment, it is assumed that the hop node performs transfer using a channel different from the received channel. In addition, forwarding (hop transmission) at the hop node is performed in units of slots allocated by Beacon. For example, when a packet that the hop node should hop in slot # 1 is received on channel A, hop transmission by channel B is It is assumed that the next slot is Slot # 2. Further, the transmission time of hop transmission at this time is within one slot, and data having a packet length that completes transmission within one slot is transmitted.

たとえば、Beaconによる送信時間割付スケジューリングが、ノード４，３，５の順に割り当てられている場合、ノード４，３，５がパケットを送信するスロットはSlot＃1，Slot＃2，Slot＃3の順となる。このとき、各ノードのホップノードとしての送信順（ホップ送信を行う順）は、ノード３，ノード５，ノード４の順になり、ホップ送信を行うSlotはSlot＃２，Slot＃３，Slot＃４となる。   For example, when the transmission time allocation scheduling by Beacon is assigned in the order of nodes 4, 3, and 5, the slots in which nodes 4, 3, and 5 transmit packets are in the order of Slot # 1, Slot # 2, and Slot # 3. It becomes. At this time, the transmission order of each node as a hop node (the order in which hop transmission is performed) is in the order of node 3, node 5, and node 4, and the slots that perform hop transmission are Slot # 2, Slot # 3, and Slot # 4. It becomes.

図４は、送信タイミングの一例を示す図である。図４では、上述の送信時間割付スケジューリングを仮定した場合の例であり、横方向には送信Slot時間（Slot番号）、縦方向にノード番号を示している。また、図中の○は「チャネルＡによる送信」，□が「チャネルＡによる受信」，△が「チャネルＢによるホップ送信」を表している。図中のSlot＃２／ノード３の欄およびSlot＃３／ノード５の欄からわかるように、上述の送信時間割付スケジューリングではSlot＃２およびSlot＃３の時間にノード３および５で、送信と受信が同時に発生してしまうことになる。このため、スケジューリング通りのフレームの転送が不可能となる。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of transmission timing. FIG. 4 shows an example in which the above-described transmission time allocation scheduling is assumed, in which the transmission slot time (slot number) is shown in the horizontal direction and the node number is shown in the vertical direction. In the figure, ◯ represents “transmission by channel A”, □ represents “reception by channel A”, and Δ represents “hop transmission by channel B”. As can be seen from the slot # 2 / node 3 column and the slot # 3 / node 5 column in the figure, in the transmission time allocation scheduling described above, transmission is performed at the nodes 3 and 5 at the times of slot # 2 and slot # 3. Reception will occur at the same time. This makes it impossible to transfer frames as scheduled.

本実施の形態では、ホップ送信を行うSlotの時間にあるノードに対しては、他の送受が発生するスケジューリングを禁止するようスケジューリングを行う。したがって、本実施の形態では、ノード４のホップノードであるノード３は、ノード４が送信を行うSlot（ノード４の送信に割り当てられたSlot）の次のSlotがホップ送信を行うSlotとなることから、ノード３への割り当てはノード４の次に割り当てられない。したがって、ノード４の次には、ノード５が割り当てられることになり、ゲートウェイ装置２がBeaconで通知するスケジューリングは、ノード４，５，３の順となる。このときのホップノードの送信順はノード３，４，５となる。   In the present embodiment, scheduling is performed so as to prohibit scheduling in which other transmission / reception occurs for a node in the slot time for hop transmission. Therefore, in the present embodiment, the node 3 that is the hop node of the node 4 is that the slot next to the slot transmitted by the node 4 (the slot assigned to the transmission of the node 4) becomes the slot that performs the hop transmission. Therefore, the assignment to node 3 is not assigned next to node 4. Accordingly, the node 5 is allocated next to the node 4, and the scheduling notified by the gateway device 2 using the Beacon is in the order of the nodes 4, 5, and 3. The transmission order of the hop nodes at this time is nodes 3, 4, and 5.

図５は、本実施の形態の送信タイミングの一例を示す図である。図５では、上述のように、ホップ送信を行うSlotの時間にあるノードに対しては、他の送受が発生するスケジューリングを禁止するようにスケジューリングすることにより、ノード４，５，３に割り当てられた例である。図５に示すように、本実施の形態のスケジューリングにより、全てのSlot時間で送受が輻輳するノードが存在せず、スケジューリング通りのフレームの送受が可能となる。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of transmission timing according to the present embodiment. In FIG. 5, as described above, the nodes in the slot time for hop transmission are assigned to the nodes 4, 5, and 3 by scheduling so as to prohibit the scheduling in which other transmission / reception occurs. This is an example. As shown in FIG. 5, by scheduling according to the present embodiment, there is no node in which transmission / reception is congested in all slot times, and transmission / reception of frames as scheduled is possible.

このように、本実施の形態では、ゲートウェイ装置２は、ホップ送信を行うSlotの時間にあるノードに対しては、他の送受が発生するスケジューリングを禁止するよう送信時間割付スケジューリングを行うようにした。このため、各ノードで送受が輻輳せず、スケジューリング通りのフレームの送受が可能となる。   As described above, in the present embodiment, the gateway apparatus 2 performs transmission time allocation scheduling so as to prohibit scheduling in which other transmission / reception occurs for the node in the slot time for hop transmission. . Therefore, transmission / reception is not congested at each node, and transmission / reception of frames as scheduled is possible.

実施の形態７．
図６は、本発明にかかる通信システムの実施の形態７の構成例を示す図である。図６に示すように本実施の形態の通信システムは、実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。 Embodiment 7 FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system according to a seventh embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the communication system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. Components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施の形態では、実施の形態１と同様に、ノード４が同一フレームを３つの経路１１，１２，１３により送信することとする。まず、ノード４は、実施の形態１と同様に、それぞれの経路に対応するホップノードにチャネルＡを用いて同一フレームを送信する。ホップノード（ノード３および５）は、受信したフレームの完全性のチェックの後、正常と判定されたフレームをチャネルＡと異なるチャネルＢでそれぞれ転送する。   In the present embodiment, as in the first embodiment, the node 4 transmits the same frame through the three paths 11, 12, and 13. First, as in the first embodiment, the node 4 transmits the same frame to the hop node corresponding to each route using the channel A. The hop nodes (nodes 3 and 5), after checking the integrity of the received frame, forward frames determined to be normal on channel B different from channel A, respectively.

ゲートウェイ装置２は、実施の形態１と同様に、各経路を経由して受信したフレームの完全性チェックを行い、正常と判定した同一フレームのうち、最も早く到着したフレームを制御装置１へ転送する。転送後、別経路で同一のフレーム識別子を持つフレームが到着した場合はこれを破棄する。以上、説明した以外の動作は実施の形態１と同様である。   As in the first embodiment, the gateway device 2 checks the integrity of the frame received via each route, and transfers the earliest frame among the same frames determined to be normal to the control device 1. . If a frame with the same frame identifier arrives in another route after transfer, it is discarded. The operations other than those described above are the same as those in the first embodiment.

本実施の形態では、ノード３およびノード５から同時に同じチャネルで同一フレームを受信するため、受信電力向上、シャドーイング回避などによりフレームの到達率が改善する。   In this embodiment, since the same frame is received simultaneously from the node 3 and the node 5 on the same channel, the arrival rate of the frame is improved by improving received power, avoiding shadowing, and the like.

なお、制御装置１から被制御装置である各ノードへの伝送についても、同様にフレーム送信を同様に行う。また、本実施の形態ではホップ数を１段とし、冗長経路は３経路としたが、ホップ数は１段以上であれば何段としてもよく、また冗長経路数は２以上であれば何経路としてもよい。   Note that frame transmission is similarly performed for transmission from the control device 1 to each node that is a controlled device. In this embodiment, the number of hops is one, and the number of redundant routes is three. However, any number of hops may be used if the number of hops is one or more, and any number of routes if the number of redundant routes is two or more. It is good.

このように、本実施の形態では、ノード４が、同一フレームを複数の経路を用いて送信し、各経路上のホップノードは受信したチャネルと異なる所定の同一チャネルを用いてノード４から受信したフレームを宛先に向けて転送するようにした。そして、ゲートウェイ装置２は、各経路を経由して受信した同一の正常フレームのうち、最も早く受信したフレームを宛先に向けて転送し、それ以外の同一フレームは廃棄するようにした。このため、実施の形態１の効果を実現するとともに、さらに、ホップパスが時間同期を行った複局送信となることによる受信電力向上、シャドーイング回避効果を得ることができる。その結果、パケットの到達率が向上し、かつ、通信の遅延時間も保障される、高信頼、リアルタイム性の両方を満足する無線通信が可能となる。   Thus, in this embodiment, the node 4 transmits the same frame using a plurality of routes, and the hop node on each route is received from the node 4 using a predetermined same channel different from the received channel. The frame was forwarded to the destination. Then, the gateway device 2 forwards the earliest received frame among the same normal frames received via the respective routes toward the destination, and discards the other same frames. Therefore, the effects of the first embodiment can be realized, and further, the reception power can be improved and the shadowing avoidance effect can be obtained because the hop path becomes multi-station transmission with time synchronization. As a result, it is possible to achieve wireless communication satisfying both high reliability and real-time performance in which the arrival rate of packets is improved and the delay time of communication is guaranteed.

実施の形態８．
図７は、本発明にかかる通信システムの実施の形態８の構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムは、実施の形態１と同様であるが、図７では本実施の形態の説明に必要な部分のみを示している。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。 Embodiment 8 FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of an eighth embodiment of a communication system according to the present invention. The communication system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but FIG. 7 shows only the portions necessary for the description of the present embodiment. Components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施の形態のノード４から制御装置１へのフレームの送信の動作は実施の形態５と同様とする。本実施の形態では、ノード３がノード４のホップノードとして設定されており、ノード４は、実施の形態５と同様に、各経路に同一フレームを送信することとする。また、本実施の形態では、実施の形態５と同様、ノード６がノード５の代替ホップノードとしてあらかじめ設定されていることとする。   The frame transmission operation from the node 4 to the control apparatus 1 in this embodiment is the same as that in the fifth embodiment. In the present embodiment, the node 3 is set as a hop node of the node 4, and the node 4 transmits the same frame to each path as in the fifth embodiment. Further, in the present embodiment, it is assumed that the node 6 is set in advance as an alternative hop node of the node 5 as in the fifth embodiment.

代替ホップノードであるノード６は、自ノードの被代替ノードであるノード４から送信されるゲートウェイ装置２への通信を傍受し、傍受した電波に基づいて受信電力、ＳＮ比などのノード４と自ノードとのリンク状態を求め、保持する。そして、ノード６は、自データをゲートウェイ装置２に送信する際に、保持しているリンク状態を自データに多重化して送信する。図７では、左側の図は、送信データの転送を示す図であり、右側の図は、リンク状態の送信を示している。   The node 6 that is an alternative hop node intercepts communication to the gateway device 2 that is transmitted from the node 4 that is the substitute node of the own node, and the node 6 such as received power and SN ratio based on the intercepted radio wave. Obtain and maintain the link state with the node. When the node 6 transmits its own data to the gateway device 2, the node 6 multiplexes the held link state with its own data and transmits it. In FIG. 7, the left diagram shows transmission data transfer, and the right diagram shows link state transmission.

ゲートウェイ装置２は、代替ホップノードから受信したリンク状態を抽出して保持しておく。ゲートウェイ装置２は、実施の形態５と同様にノード５を含む経路の伝搬状況が悪化して代替ホップノードを含む経路に切り替える際に、保持している送信元ノード（ノード４）と代替ホップノードのリンク状態を考慮し、リンク状態の良い代替ホップノードを含む経路に切り替える。   The gateway device 2 extracts and holds the link state received from the alternative hop node. When the gateway apparatus 2 switches to a path including an alternative hop node due to deterioration of the propagation status of the path including the node 5 as in the fifth embodiment, the gateway device 2 holds the transmission source node (node 4) and the alternative hop node. Considering the link status of the link, the route is switched to a route including an alternative hop node with a good link status.

ここでは、説明の簡略化のため、代替ホップノードの例としてノード６について説明したが、実際には、代替ホップノードを複数設定しておき、上述のリンク状態を考慮する際に、リンク状態が最も良い経路を選択するようにする。   Here, for simplification of explanation, the node 6 has been described as an example of an alternative hop node, but actually, when a plurality of alternative hop nodes are set and the above link state is considered, the link state is Try to choose the best route.

このように、本実施の形態では、代替ホップノードとして設定されているノード６が、自ノードの被代替ノードであるノード４からゲートウェイ装置２へ送信される通信を傍受して、傍受した電波に基づいてリンク状態を求め、リンク状態をゲートウェイ装置２に送信するようにした。このため、経路の切り替え時に、リンク状態が良好な経路に切り替えることができる。   As described above, in the present embodiment, the node 6 set as the alternative hop node intercepts the communication transmitted from the node 4 that is the substitute node of the own node to the gateway device 2 and uses the intercepted radio wave. Based on this, the link state is obtained, and the link state is transmitted to the gateway device 2. For this reason, at the time of path switching, it is possible to switch to a path with a good link state.

実施の形態９．
図８は、本発明にかかる通信システムの実施の形態９の構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムは、実施の形態１の通信システムに、ゲートウェイ装置２に有線接続された無線中継装置（アンテナでもよい）であるＡＰ（Access Point）３１，３２，３３，３４を追加する以外は、実施の形態１の通信システムと同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。 Embodiment 9 FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system according to a ninth embodiment of the present invention. In the communication system of the present embodiment, APs (Access Points) 31, 32, 33, and 34, which are wireless relay apparatuses (may be antennas) connected to the gateway apparatus 2 by wire, are added to the communication system of the first embodiment. Except for this, the communication system is the same as that of the first embodiment. Components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施の形態の各ノードから制御装置１への通信は、実施の形態１と同様である。制御装置１から各ノードへの通信では、制御装置１から各ノード宛てに送信されたフレームは、ゲートウェイ装置２からあるＡＰに送信されると、ＡＰ間の時間同期用の信号の送受信の際に、同時にすべてのＡＰ（ＡＰ３１，３２，３３，３４）に送信されることとする。したがって、各ＡＰから同一フレームがそれぞれ送信され、受信側のノードでは、受信電力の増加、シャドーイング回避効果が期待できる。   Communication from each node of the present embodiment to the control device 1 is the same as in the first embodiment. In communication from the control apparatus 1 to each node, when a frame transmitted from the control apparatus 1 to each node is transmitted from the gateway apparatus 2 to a certain AP, a signal for time synchronization between the APs is transmitted and received. At the same time, it is transmitted to all the APs (APs 31, 32, 33, 34). Therefore, the same frame is transmitted from each AP, and a reception-side node can be expected to increase received power and avoid shadowing.

このように、本実施の形態では、制御装置１から各ノードへの通信では、すべてのＡＰが同一フレームを送信するようにした。このため、各ノードでは、受信電力の増加、シャドーイング回避効果により下りフレームの到達率が向上する。   As described above, in the present embodiment, in the communication from the control device 1 to each node, all APs transmit the same frame. For this reason, in each node, the arrival rate of the downlink frame is improved due to an increase in received power and an effect of avoiding shadowing.

実施の形態１０．
図９は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１０の構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムは、実施の形態９の通信システムと同様であるが、本実施の形態では、ノード３およびノード４はライン＃１に参加するライン装置群４１を構成し、ノード５およびノード６は、別のライン＃２に参加するライン装置群４２を構成することとする。ここで、ラインは、ノードが形成するグループを表す単位であり、たとえば、ノードの位置に基づいて位置的に近い複数のノードで１つのラインを生成することとする。実施の形態９と同様の機能を有する構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。 Embodiment 10 FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a tenth embodiment of the communication system according to the present invention. The communication system of the present embodiment is the same as the communication system of the ninth embodiment, but in this embodiment, the node 3 and the node 4 constitute a line device group 41 participating in the line # 1, and the node 5 Node 6 constitutes a line device group 42 participating in another line # 2. Here, the line is a unit representing a group formed by the nodes. For example, one line is generated from a plurality of nodes that are close in position based on the position of the node. Components having the same functions as those in the ninth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施の形態の各ノードから制御装置１への通信は、実施の形態１と同様である。制御装置１はライン＃１に参加するＡＰとしてＡＰ３３，３４を割り付け、ライン＃２に参加するＡＰとしてＡＰ３１，３２を割り付けることとする。制御装置１は、下りパケット（フレーム）送信の際に、パケット内にパケットの送信先となるノードが属するラインの識別子を付加してＡＰ３１，３２，３３，３４に送信する。各ＡＰは、パケットを受信するとそのパケットに含まれているラインの識別子が、自分が属しているラインの識別子であった場合、同じラインに属しているＡＰと同期して、実施の形態９と同様に同一フレームの送信を行う。   Communication from each node of the present embodiment to the control device 1 is the same as in the first embodiment. The control device 1 assigns APs 33 and 34 as APs participating in the line # 1, and assigns APs 31 and 32 as APs participating in the line # 2. When transmitting a downlink packet (frame), the control device 1 adds an identifier of a line to which a node that is a transmission destination of the packet belongs to the packet and transmits the packet to the APs 31, 32, 33, and 34. When each AP receives the packet and the identifier of the line included in the packet is the identifier of the line to which the AP belongs, the AP synchronizes with the AP belonging to the same line as in the ninth embodiment. Similarly, the same frame is transmitted.

また、ラインの構成や所属するノードが変更になった場合も、ＡＰの位置は移動させずにラインを構成する機器をカバーするようにＡＰのグルーピングを変更するようにすると、ラインの構成などの変更に伴う、ＡＰの再配置コストを低減することが可能となる。   In addition, even when the line configuration or the node to which the line belongs is changed, if the AP grouping is changed so as to cover the devices constituting the line without moving the AP position, the line configuration, etc. It is possible to reduce the AP relocation cost associated with the change.

このように、本実施の形態では、ノードが各ラインにグループ化されている場合に、制御装置１が各ラインに属するＡＰを割り当て、制御装置１から送信されたフレームを、送信先のノードと同一ラインに属する全てのＡＰが同一フレームを送信することとした。このため、実施の形態９と同様の効果を実現するとともに、実施の形態９に比べ同一フレームを送信するＡＰの数を減らすことができる。   As described above, in the present embodiment, when nodes are grouped in each line, the control device 1 assigns an AP belonging to each line, and the frame transmitted from the control device 1 is defined as a destination node. All APs belonging to the same line transmit the same frame. Therefore, the same effect as in the ninth embodiment can be realized, and the number of APs that transmit the same frame can be reduced as compared with the ninth embodiment.

以上のように、本発明にかかる通信システムおよび通信方法は、高い信頼性を要求され、かつ、遅延時間を保障する無線ネットワークを構築する通信システムに有用であり、特に、ＦＡにおける機器制御，プラント制御などで用いられる通信システムに適している。   As described above, the communication system and the communication method according to the present invention are useful for a communication system that constructs a wireless network that is required to have high reliability and that guarantees a delay time. It is suitable for communication systems used for control and the like.

本発明にかかる通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of Embodiment 1 of the communication system concerning this invention. 本発明にかかる通信システムの実施の形態５の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of Embodiment 5 of the communication system concerning this invention. 本発明にかかる通信システムの実施の形態６の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of Embodiment 6 of the communication system concerning this invention. 送信タイミングの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a transmission timing. 送信タイミングの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a transmission timing. 本発明にかかる通信システムの実施の形態７の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of Embodiment 7 of the communication system concerning this invention. 本発明にかかる通信システムの実施の形態８の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of Embodiment 8 of the communication system concerning this invention. 本発明にかかる通信システムの実施の形態９の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of Embodiment 9 of the communication system concerning this invention. 本発明にかかる通信システムの実施の形態１０の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of Embodiment 10 of the communication system concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 制御装置
２ ゲートウェイ装置
３，４，５，６ ノード
１１，１２，１３ 経路
１４，１５，１６，１７，１８ 通信路
３１，３２，３３，３４ ＡＰ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus 2 Gateway apparatus 3, 4, 5, 6 Node 11, 12, 13 Path | route 14,15,16,17,18 Communication path 31,32,33,34 AP

Claims (20)

制御装置および前記制御装置に接続するゲートウェイ装置と、前記ゲートウェイ装置に接続され複数のノードで構成される無線ネットワークとを含む通信システムであって、
前記ノードは、所定の周波数で、あらかじめ定められた前記ゲートウェイ装置との間の３つ以上の転送経路について、前記転送経路の最初の転送先のノードであるホップノードに、フレームを識別するためのフレーム識別子を含む同一の送信データをそれぞれ送信し、
前記ホップノードは、自ノードをホップノードとするノードから送信された前記送信データを受信すると、その送信データを受信した周波数である第１の周波数と異なり、かつ前記ホップノードごとに値が異なるよう定められた第２の周波数で転送送信データとして転送し、
前記ゲートウェイ装置は、前記転送送信データに基づいて転送フレームを求め、前記転送フレームを宛先に向けて転送することを特徴とする通信システム。 A communication system including a control device, a gateway device connected to the control device, and a wireless network configured by a plurality of nodes connected to the gateway device,
The node is configured to identify a frame to a hop node, which is a first transfer destination node of the transfer path, with respect to three or more transfer paths with the gateway device determined in advance at a predetermined frequency. Send the same transmission data including the frame identifier,
When the hop node receives the transmission data transmitted from a node having the hop node as its own node, the hop node is different from the first frequency that is the frequency at which the transmission data is received, and the hop node has a different value for each hop node. Transfer as transfer transmission data at the defined second frequency,
The gateway apparatus obtains a transfer frame based on the transfer transmission data, and transfers the transfer frame toward a destination. 前記ゲートウェイ装置は、前記転送送信データからフレーム識別子を抽出し、抽出したフレーム識別子が転送済みフレームのフレーム識別子でないと判断した場合、そのフレームを前記転送フレームとすることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。   2. The gateway device according to claim 1, wherein the gateway device extracts a frame identifier from the transfer transmission data, and determines that the extracted frame identifier is not a frame identifier of a transferred frame, the frame as the transfer frame. The communication system described. 前記ホップノードは、前記送信データの完全性のチェックを行い、そのチェック結果が正常でなかった場合には、その送信データを破棄し、チェック結果が正常であった場合には、そのデータを転送送信データとして宛先に向けて転送し、
前記ゲートウェイ装置は、前記転送送信データの完全性のチェックを行い、そのチェック結果が正常であった場合には、前記転送フレームを求める処理を行い、また、この処理において、抽出したフレーム識別子が転送済みフレームのフレーム識別子であると判断した場合には、そのフレームを破棄することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。 The hop node checks the integrity of the transmission data. If the check result is not normal, the hop node discards the transmission data. If the check result is normal, the hop node transfers the data. Transfer it to the destination as transmission data,
The gateway apparatus checks the integrity of the transfer transmission data. If the check result is normal, the gateway apparatus performs a process for obtaining the transfer frame. In this process, the extracted frame identifier is transferred. 3. The communication system according to claim 2, wherein when it is determined that the frame identifier is a frame identifier of the completed frame, the frame is discarded. 前記ゲートウェイ装置は、前記転送送信データに基づいて最大比合成を行った結果を前記転送フレームとすることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。   The communication system according to claim 1, wherein the gateway device uses the result of maximum ratio combining based on the transfer transmission data as the transfer frame. 前記ゲートウェイ装置は、受信信号に基づいて転送経路ごとの伝搬状況を求め、前記伝搬状況に基づいて前記最大比合成を行うことを特徴とする請求項４に記載の通信システム。   The communication system according to claim 4, wherein the gateway device obtains a propagation state for each transfer path based on a received signal and performs the maximum ratio combining based on the propagation state. 前記ゲートウェイ装置は、受信信号に基づいて転送経路ごとの伝搬状況を求め、前記伝搬状況が所定のしきい値以下となった場合には、その転送経路に属するホップノードに対して、前記第２の周波数を他の周波数に変更するよう指示することを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信システム。   The gateway device obtains a propagation status for each transfer path based on a received signal, and when the propagation status is equal to or less than a predetermined threshold, the second hop node belonging to the transfer path is 4. The communication system according to claim 1, 2 or 3, wherein an instruction is given to change the frequency to another frequency. ホップノードごとにあらかじめ代替ホップノードを設定しておき、
前記ゲートウェイ装置は、受信信号に基づいて転送経路ごとの伝搬状況を求め、前記伝搬状況が所定のしきい値以下となった場合には、その転送経路に含まれるホップノードの替わりに、そのホップノードに対応する代替ホップノードを用いるよう転送経路を変更することを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信システム。 Set an alternative hop node for each hop node in advance,
The gateway device obtains a propagation status for each transfer path based on the received signal, and when the propagation status is a predetermined threshold or less, the hop node included in the transfer path is replaced with the hop node. 4. The communication system according to claim 1, wherein the transfer route is changed so as to use an alternative hop node corresponding to the node. 前記代替ホップノードは、受信信号に基づいて自ノードと信号送信元のノードとの間の伝搬状況である代替伝搬状況を求め、前記代替伝搬状況を前記ゲートウェイ装置に送信し、
前記ゲートウェイ装置は、前記代替伝搬状況に基づいて代替ホップノードを選択し、選択した代替ホップノードを変更後の転送経路で用いることを特徴とする請求項７に記載の通信システム。 The alternative hop node obtains an alternative propagation status that is a propagation status between the own node and a signal transmission source node based on the received signal, and transmits the alternative propagation status to the gateway device,
8. The communication system according to claim 7, wherein the gateway device selects an alternative hop node based on the alternative propagation status, and uses the selected alternative hop node in the changed transfer path. 前記ゲートウェイ装置は、受信信号に基づいて転送経路ごとの伝搬状況を求め、前記伝搬状況が所定のしきい値以下となった場合には、その転送経路に属するホップノードに対して、前記第２の周波数を他の周波数に変更するよう指示することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。   The gateway device obtains a propagation status for each transfer path based on a received signal, and when the propagation status is equal to or less than a predetermined threshold, the second hop node belonging to the transfer path is The communication system according to claim 4, wherein an instruction is given to change the frequency to another frequency. ホップノードごとにあらかじめ代替ホップノードを設定しておき、
前記ゲートウェイ装置は、受信信号に基づいて転送経路ごとの伝搬状況を求め、前記伝搬状況が所定のしきい値以下となった場合には、その転送経路に含まれるホップノードの替わりに、そのホップノードに対応する代替ホップノードを用いるよう転送経路を変更することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。 Set an alternative hop node for each hop node in advance,
The gateway device obtains a propagation status for each transfer path based on the received signal, and when the propagation status is a predetermined threshold or less, the hop node included in the transfer path is replaced with the hop node. The communication system according to claim 4, wherein the transfer route is changed to use an alternative hop node corresponding to the node. 前記代替ホップノードは、受信信号に基づいて、自ノードと信号送信元のノードとの間の伝搬状況である代替伝搬状況を求め、前記代替伝搬状況を前記ゲートウェイ装置に送信し、
前記ゲートウェイ装置は、前記代替伝搬状況に基づいて代替ホップノードを選択し、選択した代替ホップノードを変更後の転送経路で用いることを特徴とする請求項１０に記載の通信システム。 The alternative hop node obtains an alternative propagation status that is a propagation status between the own node and a signal transmission source node based on the received signal, and transmits the alternative propagation status to the gateway device.
The communication system according to claim 10, wherein the gateway device selects an alternative hop node based on the alternative propagation status, and uses the selected alternative hop node in the changed transfer path. 前記ゲートウェイ装置は、前記伝搬状況に基づいて前記最大比合成を行うことを特徴とする請求項９、１０または１１に記載の通信システム。   12. The communication system according to claim 9, wherein the gateway device performs the maximum ratio combining based on the propagation state. 前記ゲートウェイ装置は、前記制御装置から前記ノード宛ての下り送信データを受信した場合に、第３の周波数で、あらかじめ定められた複数の転送経路の最初の転送先のノードであるホップノードに、フレーム識別子を含む同一の送信データを送信し、
前記ホップノードは、前記下り送信データを受信すると、その下り送信データを受信した周波数と異なり、かつ前記ホップノードごとに値が異なるよう定められた第４の周波数で転送下り送信データとして宛先に向けて転送することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の通信システム。 When the gateway apparatus receives downlink transmission data addressed to the node from the control apparatus, the gateway apparatus transmits a frame to a hop node that is a first transfer destination node of a plurality of predetermined transfer paths at a third frequency. Send the same transmission data including the identifier,
When the hop node receives the downlink transmission data, the hop node is directed to the destination as transmission downlink transmission data at a fourth frequency determined to be different from the frequency at which the downlink transmission data is received and to have a different value for each hop node. communication system according to any one of claims 1 to 1 2, characterized in that transfer Te. 前記第４の周波数を転送経路ごとに異なる値とすることを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。 Communication system according to claim 1 3, characterized in that a different value for each transfer path of said fourth frequency. 前記第４の周波数を全ての転送経路で同一の値とすることを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。 Communication system according to claim 1 3, characterized in that the same value of the fourth frequency for all of the transfer channel. ＴＤＭＡ方式を採用する場合に、
前記ゲートウェイ装置は、前記ノードの送信時刻の割り当てスケジュールを通知し、
前記ホップノードは、前記送信時刻に基づいて、自装置をホップノードとするノードから送信されたデータを選択し、前記選択したデータを復調せずに周波数変換して転送することを特徴とする請求項１、２、４〜１５のいずれか１つに記載の通信システム。 When adopting the TDMA method,
The gateway device notifies the transmission time allocation schedule of the node;
The hop node selects data transmitted from a node having its own device as a hop node based on the transmission time, and frequency-converts and transfers the selected data without demodulating the selected data. communication system according to any one of claim 1,2,4～1 5. ＴＤＭＡ方式を採用する場合に、前記ホップノードとして転送を行う時間帯にそのホップノードへの送信時間帯の割り当てを禁止し、また、そのホップノードが転送すべき送信データの送信元ノードへの送信時間帯の割り当てを禁止することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載の通信システム。 When adopting the TDMA method, the transmission time zone is prohibited from being assigned to the hop node in the time zone in which the hop node performs the transfer, and the transmission data to be transmitted by the hop node is transmitted to the transmission source node. The communication system according to any one of claims 1 to 16 , wherein time zone assignment is prohibited. 前記ゲートウェイ装置に接続する複数の無線中継装置をさらに備え、
前記ゲートウェイ装置は、前記制御装置から前記ノードへの送信データを前記各無線中継装置へ送信し、
前記各無線中継装置は、それぞれ、無線中継装置間の通信により前記送信データを取得し、取得した前記送信データを送信することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の通信システム。 A plurality of wireless relay devices connected to the gateway device;
The gateway device transmits transmission data from the control device to the node to each wireless relay device,
Wherein each wireless relay apparatus, respectively, to obtain the transmission data by communication between the radio relay apparatus, according to any one of claims 1 to 1 7, characterized in that for transmitting the transmission data obtained Communications system. 前記ゲートウェイ装置に接続する複数の無線中継装置をさらに備え、
さらに、前記ノードをグループ分けすることとし、
前記制御装置は、前記グループごとにそのグループに属する無線中継装置を割り当て、割り当て結果を各無線中継装置に通知し、
前記割り当て結果を通知された無線中継装置は、前記割り当て結果を保持し、前記保持した割り当て結果に基づき、受信したデータが自装置の属するグループ内のノードに宛てたデータであった場合には、自装置と同一のグループに属する無線中継装置に向けて受信したデータを送信し、そのデータを受信した無線中継装置がさらにそのデータを送信することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の通信システム。 A plurality of wireless relay devices connected to the gateway device;
Furthermore, the nodes are grouped,
The control device assigns a wireless relay device belonging to the group for each group, notifies the wireless relay device of the assignment result,
The wireless relay device notified of the assignment result holds the assignment result, and based on the held assignment result, when the received data is data addressed to a node in a group to which the own device belongs, transmits the data received to the wireless relay device belonging to the own device and the same group, any one of claims 1 to 1 7, characterized in that sending the radio relay apparatus further the data received the data The communication system according to one. 制御装置および前記制御装置に接続するゲートウェイ装置と、前記ゲートウェイ装置に接続され複数のノードで構成される無線ネットワークとを含む通信システムにおける通信方法であって、
前記ノードは、第１の周波数で、あらかじめ定められた前記ゲートウェイ装置との間の３つ以上の転送経路について、前記転送経路の最初の転送先のノードであるホップノードに、フレームを識別するためのフレーム識別子を含む同一の送信データをそれぞれ送信するデータ送信ステップと、
前記ホップノードは、自装置をホップノードとするノードから送信された前記送信データを受信すると、その送信データを前記第１の周波数と異なり、かつ前記ホップノードごとに値が異なるよう定められた第２の周波数で転送送信データとして転送するホップノード転送ステップと、
前記ゲートウェイ装置は、前記転送送信データに基づいて転送フレームを求め、前記転送フレームを宛先に向けて転送するゲートウェイ装置転送ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。 A communication method in a communication system including a control device, a gateway device connected to the control device, and a wireless network connected to the gateway device and configured by a plurality of nodes,
The node identifies a frame to a hop node that is a first transfer destination node of the transfer path with respect to three or more transfer paths with the gateway device determined in advance at a first frequency. A data transmission step of respectively transmitting the same transmission data including the frame identifier of
When the hop node receives the transmission data transmitted from a node having its own device as a hop node, the hop node is defined such that the transmission data is different from the first frequency and has a different value for each hop node. A hop node transfer step of transferring as transfer transmission data at a frequency of 2,
The gateway device obtains a transfer frame based on the transfer transmission data, and transfers the transfer frame toward a destination; a gateway device transfer step;
A communication method comprising:
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