JP5981282B2 - 無線伝送システム及び無線伝送方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、例えば制御系に適用する無線伝送システム及び無線伝送方法に関する。

近年、プラント等に適用するフィールド制御システムの分野において、産業機器間の制御通信（制御命令や制御データの伝送）の無線化が推進されている。無線化は、ロボットや無人台車等の移動機器の制御だけではなく、ユニットの交換作業や、組み立て作業、また、頻繁なラインの再構成に対しても柔軟に対応できる利点がある。また、産業機器間の接触部分を無くすことができるため、故障率の低下や消耗品の削減などのメンテナンスコストの低減化を図ることも可能である。

無線化を実現する方法として、一般的な無線ＬＡＮの利用が考えられる。しかし、一般的な無線ＬＡＮは、パケットが正しく受信されるために必要な時間（応答時間）が通常時の何倍にもなる現象が頻発し、パケットの送信エラーが発生した場合の再送処理に時間を要することが高い確率で発生する。

フィールド制御システムの無線通信においては、一定の時間（周期）内に制御命令や制御データが一定の時間内に確実に伝送されることが要求される。このため、一般的な無線ＬＡＮはそのままでは、無線通信の信頼性の点でフィールド制御システムに利用することは困難である。

なお、産業用の無線通信方式として、PROFINET（登録商標）やHART（登録商標）の無線方式がある。また、別の無線通信規格として、国際計測制御学会（ISA）が提唱するISA100.11a（登録商標）などがある。

特開２００９−２７３１５号公報

フィールド制御システムの分野では、一般的な無線ＬＡＮや周知の無線通信規格による無線通信を適用した場合、無線ノード間の中継で処理遅延が発生するなどの要因で一定時間内の確実な伝送が困難である。

そこで、本発明の課題は、一定の時間（周期）内のデータ伝送を確実に実現できる無線伝送システムを提供することにある。

本実施形態の無線伝送システムは、複数の装置間で共有データを伝送する無線伝送システムであり、第１の無線通信手段と第２の無線通信手段とを具備する。前記第１の無線通信手段は、前記各装置間で前記共有データの送受信を制御するための共通の通信チャネルを構成する。前記第２の無線通信手段は、前記共通の通信チャネルとは異なる複数の個別の通信チャネルを構成し、当該各個別の通信チャネルを介して、前記各装置間で前記共有データの送受信を一定時間内に実行するための通信手段である。

第１の実施形態に関する無線伝送システムの概略を説明するためのブロック図。 第１の実施形態に関する無線伝送システムの構成を説明するためのブロック図。 第１の実施形態に関する無線伝送システムの動作を説明するためのタイミングチャート。 第１の実施形態に関する無線伝送システムの動作を説明するためのタイミングチャート。 第１の実施形態に関する無線伝送システムの動作を説明するためのタイミングチャート。 第２の実施形態に関する無線伝送システムの構成を説明するためのブロック図。 第２の実施形態に関する無線伝送システムの動作を説明するためのタイミングチャート。 第３の実施形態に関する無線伝送システムの構成を説明するためのブロック図。 第３の実施形態に関する無線伝送システムの動作を説明するためのタイミングチャート。 第３の実施形態に関する無線伝送システムの動作を説明するためのタイミングチャート。

以下図面を参照して、実施形態を説明する。

［第１の本実施形態］
先ず、図１から図５を参照して、第１の実施形態の無線伝送システムの構成及び動作を説明する。

図１に示すように、本実施形態の無線伝送システム１は、概略的には、複数（ここでは４個）の制御装置１０Ａ〜１０Ｄの間で共有データを伝送する構成である。各制御装置１０Ａ〜１０Ｄは、例えばプラントを構成する各産業機器のコントローラに相当する。共有データは、各制御装置１０Ａ〜１０Ｄの制御データなどのデータ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）である。本実施形態は、各制御装置１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれのデータ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）を共有データとして保存する共通メモリ方式である。

図１に示すように、無線伝送システム１は、特定の無線伝送路１１ＡＢ，１１ＢＣ，１１ＣＶ，１１ＤＡ、及び共通無線伝送路１２により各制御装置１０Ａ〜１０Ｄが接続されたリング構成を実現している。本実施形態では、特定の無線伝送路は伝送方向が片方向である。即ち、無線伝送路１１ＡＢは、制御装置１０Ａからの送信データを制御装置１０Ｂに伝送する。無線伝送路１１ＢＣは、制御装置１０Ｂからの送信データを制御装置１０Ｃに伝送する。無線伝送路１１ＣＤは、制御装置１０Ｃからの送信データを制御装置１０Ｄに伝送する。同様に、無線伝送路１１ＤＡは、制御装置１０Ｄからの送信データを制御装置１０Ａに伝送する。

なお、本実施形態では便宜的に、制御装置１０Ａはマスタとして設定されて、他の制御装置１０Ｂ〜１０Ｄはそれぞれスレーブとして設定される。

さらに図２を参照して、各制御装置１０Ａ〜１０Ｄの内部構成を説明する。

図２に示すように、各制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、メモリバンク部２０Ａ〜２０Ｄ、メモリ制御部２１Ａ〜２１Ｄ、無線送信部２２Ａ〜２２Ｄ、無線受信部２３Ａ〜２３Ｄ、通信制御部２４Ａ〜２４Ｄ、及び無線通信部２５Ａ〜２５Ｄを有する。

メモリバンク部２０Ａ〜２０Ｄはそれぞれ、自装置のデータを保持する１個のメモリバンク及び他の各装置のデータを共有するための３個のメモリバンクを含む共通メモリ方式を実現する構成である。具体的には、例えば制御装置１０Ａのメモリバンク部２０Ａは、自装置のデータ（ＭＢ−Ａ）を保持するメモリバンクＡ及び各装置のデータ（ＭＢ−Ｂ〜ＭＢ−Ｄ）を格納するためのメモリバンクＢ〜Ｄを含む。

メモリ制御部２１Ａ〜２１Ｄはそれぞれ、メモリバンク部２０Ａ〜２０Ｄに対するデータの書き込み（Ｗ）及び読み出し（Ｒ）を制御する。即ち、メモリ制御部２１Ａ〜２１Ｄはそれぞれ、無線受信部２３Ａ〜２３Ｄで受信した受信データをメモリバンク部２０Ａ〜２０Ｄに書き込む。また、メモリ制御部２１Ａ〜２１Ｄはそれぞれ、メモリバンク部２０Ａ〜２０Ｄから読み出した送信データを無線送信部２２無線送信部２２Ａ〜２２Ｄに出力する。

無線送信部２２Ａ〜２２Ｄはそれぞれ、無線伝送路１１ＡＢ，１１ＢＣ，１１ＣＶ，１１ＤＡを使用して、メモリ制御部２１Ａ〜２１Ｄにより読み出されたデータ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）を対応する制御装置１０Ａ〜１０Ｄに伝送する。無線受信部２３Ａ〜２３Ｄはそれぞれ、無線送信部２２Ａ〜２２Ｄから伝送されたデータ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）を受信してメモリ制御部２１Ａ〜２１Ｄに出力する。

無線通信部２５Ａ〜２５Ｄはそれぞれ、共通無線伝送路１２を経由して他の各装置との間で情報を交換するための通信を実行する。この場合、情報とは、後述するように、例えばマスタの制御装置１０Ａから発行される送信開始制御指令である。スレーブである他の制御装置１０Ｂ〜１０Ｄはそれぞれ、無線通信部２５Ｂ〜２５Ｄにより送信開始制御指令を受信する。

通信制御部２４Ａ〜２４Ｄはそれぞれ、無線通信部２５Ａ〜２５Ｄの制御と共に、無線送信部２２Ａ〜２２Ｄ及び無線受信部２３Ａ〜２３Ｄの通信チャネルや送受信タイミングを制御する。また、通信制御部２４Ａ〜２４Ｄはマスタとして動作するか、またはスレーブとして動作するかは予め決定されていてもよいし、他装置との通信により決定されてもよい。

なお、本実施形態では便宜的に、制御装置１０Ａの通信制御部２４Ａはマスタとして動作し、他の通信制御部２４Ｂ〜２４Ｄはスレーブとして動作する。また、無線送信部２２Ａ〜２２Ｄ及び無線受信部２３Ａ〜２３Ｄはそれぞれ、メモリ制御部２１Ａ〜２１Ｄを介さず、直接的にデータの授受をしてもよい。

（システムの伝送動作）
図３は、本実施形態の無線伝送システムの伝送処理のタイミングチャートを示す。

この具体例では、共通無線伝送路１２で使用する通信チャネルをf0とする。なお、共通無線伝送路１２で使用する通信チャネルは、時間的かつ動的に変更してもよい。各無線伝送路１１ＡＢ，１１ＢＣ，１１ＣＶ，１１ＤＡで使用する通信チャネルはそれぞれf1,f2,f3,f4とする。

制御装置１０Ａはマスタとして、通信チャネルf0の共通無線伝送路１２を使用して、スレーブである他の制御装置１０Ｂ〜１０Ｄに対して送信開始制御指令（Ｍ）を同報的に送信する（処理２００）。制御装置１０Ｂ〜１０Ｄはそれぞれ当該制御指令を受信すると（受信Ｓ）、まずメモリバンクＢ〜Ｄに保持されている自装置のデータ（ＭＢ−Ｂ〜ＭＢ−Ｄ）を無線送信部２２Ｂ〜２２Ｄから対応する制御装置に伝送する。このとき、制御装置１０Ａは、メモリバンクＡに保持されている自装置のデータ（ＭＢ−Ａ）を無線送信部２２Ａから制御装置１０Ｂに伝送する。

制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、無線受信部２３Ａ〜２３Ｄで受信したデータ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）をメモリ制御部２１Ａ〜２１Ｄにおいて書き込み（Ｗ）処理を実行する。メモリ制御部２１Ａ〜２１Ｄはそれぞれ、受信したデータがどの制御装置１０Ａ〜１０Ｄのデータであるかを判定し、適切なメモリバンクＡ〜Ｄに書き込む。

さらに、制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、メモリ制御部２１Ａ〜２１ＤによりメモリバンクＡ〜Ｄから受信したデータ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）を読み出し（Ｒ）処理を実行する。制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、読み出したデータ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）を無線送信部２２Ａ〜２２Ｄから対応する制御装置に転送する。この場合、制御装置１０Ａ〜１０Ｄは、メモリバンクＡ〜Ｄからではなく、無線受信部２３Ａ〜２３Ｄでバッファされているデータを無線送信部２２Ａ〜２２Ｄから対応する制御装置に転送してもよい。

このような伝送処理を繰り返すことにより、図２に示すように、各データ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）は、各無線伝送路１１ＡＢ，１１ＢＣ，１１ＣＶ，１１ＤＡで構成されるループ状の経路を１周する。従って、一定の時間（周期）内に、制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、メモリバンク部２０Ａ〜２０Ｄに各データ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）を格納して共有することを完了する（処理２０２）。なお、図３において、符号２０１で示す伝送処理はなくてもよい。

図４（Ａ），（Ｂ）は、図３に示す各データ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）のループ伝送を停止する場合のタイミングチャートを示す。

前述の伝送処理では、ループ状を流れている各データ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）は、停止しない限り流れ続ける。そこで、制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、自装置のデータ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）を受信したことを判定した場合に、転送処理を停止する。例えば、図４（Ａ）に示すように、例えば制御装置１０Ａは、自装置のデータ（ＭＢ−Ａ）を受信したことを判定した場合に、転送処理を停止する（処理４００）。制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、メモリ制御部２１Ａ〜２１Ｄが無線受信部２３Ａ〜２３Ｄで受信したデータ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）を自装置のデータであると判定すると、そのデータの転送を停止する。

また、制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、送信開始時に設定したカウント値を転送する毎にカウントダウンし、当該カウンタ値がゼロになる事で転送処理を停止してもよい。例えば、図４（Ｂ）に示すように、例えば制御装置１０Ａは、送信開始時に設定したカウント値（装置数―１＝３）から転送する毎にカウントダウンする（カウント値−１）。そして、制御装置１０Ａは、当該カウンタ値がゼロになると転送処理を停止する（処理４０１）。

図５は、本実施形態の伝送処理の変形例を示すタイミングチャートである。

図３に示す無線伝送システムの伝送処理は、共通無線伝送路１２で使う通信チャネル（f0）以外に、各無線伝送路１１ＡＢ，１１ＢＣ，１１ＣＶ，１１ＤＡとして多数の通信チャネル（f1〜f4）が使用される場合である。

本変形例は、使用可能な通信チャネル数が少ない場合での伝送処理である。具体的には、各無線伝送路１１ＡＢ，１１ＢＣ，１１ＣＶ，１１ＤＡで使用する通信チャネルとして、２つの通信チャネルf1,f2の場合とする。無線伝送は、送信する通信チャネルと受信する通信チャネルとが一致すれば、ループ状に構成されたシステム中で各制御装置１０Ａ〜１０Ｄ間でのデータ送受信を可能にする。

図５に示すように、マスタである制御装置１０Ａは、通信チャネルf0の共通無線伝送路１２を使用して、スレーブである他の制御装置１０Ｂ〜１０Ｄに対して送信開始制御指令（Ｍ）を同報的に送信する（処理２００）。この場合、制御装置１０Ａは、当該制御指令（Ｍ）により、制御装置１０Ａからの送信チャネルをf1とし、制御装置１０Ｂからの送信チャネルをf2と設定する。また、制御装置１０Ｂ及び制御装置１０Ｄの受信チャネルをf1とし、制御装置１０Ｃ及び制御装置１０Ａの受信チャネルをf2と設定する。

即ち、制御装置１０Ａは、自装置のデータ（ＭＢ−Ａ）を無線送信部２２Ａから制御装置１０Ｂ，１０Ｄの無線受信部２３Ｂ，２３Ｄに伝送する（処理５００）。これにより、制御装置１０Ｂ，１０Ｄはそれぞれ、制御装置１０Ａから送信されたデータ（ＭＢ−Ａ）を受信できる。同様に、制御装置１０Ｂは、自装置のデータ（ＭＢ−Ｂ）を無線送信部２２Ｂから制御装置１０Ｃ，１０Ａの無線受信部２３Ｃ，２３Ａに伝送する（処理５０１）。これにより、制御装置１０Ｃ，１０Ａはそれぞれ、制御装置１０Ｂから送信されたデータ（ＭＢ−Ｂ）を受信できる。

次の伝送に備えて、制御装置１０Ａは、当該制御指令（Ｍ）により、制御装置１０Ｃからの送信チャネルをf1とし、制御装置１０Ｄからの送信チャネルをf2と設定する。また、制御装置１０Ｄ及び制御装置１０Ｂの受信チャネルをf1とし、制御装置１０Ｃ及び制御装置１０Ａの受信チャネルをf2と設定する。

即ち、制御装置１０Ｃは、自装置のデータ（ＭＢ−Ｃ）を無線送信部２２Ｃから制御装置１０Ｄ，１０Ｂの無線受信部２３Ｄ，２３Ｂに伝送する（処理５０２）。これにより、制御装置１０Ｄ，１０Ｂはそれぞれ、制御装置１０Ｃから送信されたデータ（ＭＢ−Ｃ）を受信できる。同様に、制御装置１０Ｄは、自装置のデータ（ＭＢ−Ｄ）を無線送信部２２Ｄから制御装置１０Ｃ，１０Ａの無線受信部２３Ｃ，２３Ａに伝送する（処理５０３）。これにより、制御装置１０Ｃ，１０Ａはそれぞれ、制御装置１０Ｄから送信されたデータ（ＭＢ−Ｄ）を受信できる。

同様にして、制御装置１０Ａは、当該制御指令（Ｍ）により、制御装置１０Ｂからの送信チャネルをf1とし、制御装置１０Ｃからの送信チャネルをf2と設定する。また、制御装置１０Ｃの受信チャネルをf1とし、制御装置１０Ｄの受信チャネルをf2と設定する。制御装置１０Ｂは、受信したデータ（ＭＢ−Ａ）を無線送信部２２Ｂから制御装置１０Ｃの無線受信部２３Ｃに伝送する（処理５０４）。これにより、制御装置１０Ｃはデータ（ＭＢ−Ａ）を受信できる。制御装置１０Ｃは、受信したデータ（ＭＢ−Ｂ）を無線送信部２２Ｃから制御装置１０Ｄの無線受信部２３Ｄに伝送する（処理５０５）。これにより、制御装置１０Ｄはデータ（ＭＢ−Ｂ）を受信できる。

さらに、制御装置１０Ａは、当該制御指令（Ｍ）により、制御装置１０Ａからの送信チャネルをf1とし、制御装置１０Ｄからの送信チャネルをf2と設定する。また、制御装置１０Ｂの受信チャネルをf1とし、制御装置１０Ａの受信チャネルをf2と設定する。制御装置１０Ａは、受信したデータ（ＭＢ−Ｄ）を無線送信部２２Ａから制御装置１０Ｂの無線受信部２３Ｂに伝送する（処理５０６）。これにより、制御装置１０Ｂはデータ（ＭＢ−Ｄ）を受信できる。制御装置１０Ｄは、受信したデータ（ＭＢ−Ｃ）を無線送信部２２Ｄから制御装置１０Ａの無線受信部２３Ａに伝送する（処理５０７）。これにより、制御装置１０Ａはデータ（ＭＢ−Ｃ）を受信できる。

このような伝送処理を繰り返すことにより、一定の時間（周期）内に、制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、メモリバンク部２０Ａ〜２０Ｄに各データ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）を格納して共有することを完了する（処理２０２）。

本実施形態の無線伝送システムによれば、一定の時間（周期）内に各制御装置間で確実にデータを無線伝送できることにより、各制御装置のそれぞれがデータを共有することができる。具体的には、データを送受信する無線伝送路（第２の無線通信手段）とは別に共通無線伝送路（第１の無線通信手段）を設けて、無線伝送の開始タイミングや通信チャネルの設定を行なう構成である。これにより、各制御装置は、通信リンクを維持した状態で受信状態を継続して必要なデータを受信できる。換言すれば、一般的に必要な認証などの通信リンク確立の処理を不要にできる。また、データの送受信中でも共通無線伝送路を使用して情報交換が可能であるため、データ送受信に必要な帯域を制限することがない。

なお、本実施形態は、各制御装置はそれぞれ、片方向の無線伝送でデータを伝送する方式を想定したが、無線受信部と無線送信部を２組用意して双方向の無線伝送でデータを伝送する方式でもよい。また、無線送信部と無線受信部は狭指向性の通信手段を用いる事で、隣接する制御装置間以外に無線電波が漏れないようにする構成でもよい。このような構成であれば、通信チャネルを共通にしても各制御装置間の異なるデータの伝送が可能となる。

［第２の実施形態］
次に、図６及び図７を参照して、第２の実施形態の無線伝送システムの構成及び動作を説明する。なお、図１及び図２に示す第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態は、各制御装置１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれに設けられた無線通信部２５Ａ〜２５Ｄにより構成される共通無線伝送路１２を無くし、データを送受信する無線送信部２２Ａ〜２２Ｄ及び無線受信部２３Ａ〜２３Ｄを使用して共通無線伝送路６０を構成している。

本実施形態の共通無線伝送路６０の構成の場合には、マスタである制御装置１０Ａは、データ伝送中に制御指令（Ｍ）を同報送信することはできない。しかし、図７に示すように、データを伝送していない待機中であれば、無線受信部２３Ｂ〜２３Ｄの通信チャネルを例えばf1に共通設定することで、制御指令（Ｍ）を同報送信することができる（処理７０１）。

以下、図７のタイミングチャートを参照して、本実施形態の伝送処理を説明する。

ここでは、制御装置１０Ａ〜１０Ｄの各無線伝送路１１ＡＢ，１１ＢＣ，１１ＣＶ，１１ＤＡで使用する通信チャネルは、それぞれf1,f2,f3,f4とする。待機状態では、各制御装置１０Ｂ〜１０Ｄでは、無線送信部２２Ａ〜２２Ｄ及び無線受信部２３Ｂ〜２３Ｄの通信チャネルをf1とする。これにより、制御装置１０Ａは、通信制御部２４Ａから無線送信部２２Ａを介して制御指令（Ｍ）を制御装置１０Ｂ〜１０Ｄの各通信制御部２４Ｂ〜２４Ｄに伝送する（処理７００，７０１）。

制御装置１０Ｂ〜１０Ｄはそれぞれ、制御指令（Ｍ）に基づいて指定された前記の各通信チャネル（f2,f3,f4）に変更した後にデータ伝送を実行する。データ伝送終了時に、制御装置１０Ｂ〜１０Ｄの各通信制御部２４Ｂ〜２４Ｄは、無線送信部２２Ａ〜２２Ｄ及び無線受信部２３Ｂ〜２３Ｄの通信チャネルをf1に設定する（処理７０３）。

このような処理以外のデータ伝送処理では、図３に示す第１の実施形態と同様に、制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、無線受信部２３Ａ〜２３Ｄで受信したデータ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）を適切なメモリバンクＡ〜Ｄに書き込む。また、制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、メモリバンクＡ〜Ｄから受信したデータ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）を無線送信部２２Ａ〜２２Ｄから対応する制御装置に転送する。

このような伝送処理を繰り返すことにより、一定の時間（周期）内に、制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、メモリバンク部２０Ａ〜２０Ｄに各データ（ＭＢ−Ａ〜ＭＢ−Ｄ）を格納して共有することを完了する（処理７０４）。なお、図７において、符号７０２で示す伝送処理はなくてもよい。

本実施形態の無線伝送システムにおいても、一定の時間（周期）内に各制御装置間で確実にデータを無線伝送できることにより、各制御装置のそれぞれがデータを共有することができる。本実施形態の構成であれば、データを送受信する無線伝送路とは別に共通無線伝送路を設けること無く、データ伝送を開始する前の待機状態で共通の通信チャネルを設定することにより、データを送受信する無線伝送路と制御用の共通無線伝送路とを共通化できる。これにより、本実施形態においても、各制御装置は、一般的に必要な認証などの通信リンク確立の処理を要することなく、通信リンクを維持した状態で受信状態を継続して必要なデータを受信できる。

［第３の実施形態］
図８から図１０を参照して、第３の実施形態の無線伝送システムの構成及び動作を説明する。なお、図１及び図２に示す第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態では、制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、無線送信部と無線受信部の複数組分を有する。即ち、制御装置１０Ａは、例えば３組の無線送信部２２Ａ-1〜２２Ａ-3及び無線受信部２３Ａ-1〜２３Ａ-3を有する。同様に、制御装置１０Ｂは、３組の無線送信部２２Ｂ-1〜２２Ｂ-3及び無線受信部２３Ｂ-1〜２３Ｂ-3を有する。制御装置１０Ｃは、３組の無線送信部２２Ｃ-1〜２２Ｃ-3及び無線受信部２３Ｃ-1〜２３Ｃ-3を有する。制御装置１０Ｄは、３組の無線送信部２２Ｄ-1〜２２Ｄ-3及び無線受信部２３Ｄ-1〜２３Ｄ-3を有する。

ここで、図８に示すように、本実施形態のメモリバンク部２０Ａ〜２０Ｄでは、メモリバンクＡ〜Ｄのそれぞれに格納されるデータには、優先度（プライオリティ）が設定されている。そこで、本実施形態の制御装置１０Ａ〜１０Ｄはそれぞれ、無線送信部と無線受信部の複数組分を有することにより、通信チャネルを有効利用してメモリバンクＡ〜Ｄのデータを優先度に基づいて伝送することができる。

以下、図９及び図１０のタイミングチャートを参照して、本実施形態の伝送処理を説明する。

先ず、図９（Ａ），（Ｂ）を参照して、便宜的に制御装置１０Ａ，１０Ｂのデータ伝送処理を説明する。各無線伝送路１１ＡＢ及び１１ＢＣで使用する通信チャネルは、それぞれf1,f2とする。制御装置１０Ａはマスタとして、通信チャネルf0の共通無線伝送路１２を使用して、スレーブである制御装置１０Ｂに対して送信開始制御指令（Ｍ）を伝送する（処理９００）。

ここで、メモリバンクＡ〜Ｄ内のデータサイズが各制御装置１０Ａ〜１０Ｄで同じであれば、各無線伝送路の通信頻度は等しくなる。図９（Ａ）は、データサイズが同一の場合の伝送処理を示す図である。即ち、制御装置１０Ａは、メモリバンクＡに保持されている自装置のデータ（ＭＢ−Ａ）の中で、優先度の高いデータ（Ａ−高）、優先度中のデータ（Ａ−中）、優先度の低いデータ（Ａ−低）をそれぞれ、無線送信部２２Ａ-1〜２２Ａ-3から送信する（無線伝送路１１ＡＢ）。制御装置１０Ｂは、送信される優先度の高いデータ（Ａ−高）、優先度中のデータ（Ａ−中）、優先度の低いデータ（Ａ−低）をそれぞれ、無線受信部２３Ｂ-1〜２３Ｂ-3で受信する。

同様に、制御装置１０Ｂは、メモリバンクＢに保持されている自装置のデータ（ＭＢ−Ｂ）の中で、優先度の高いデータ（Ｂ−高）、優先度中のデータ（Ｂ−中）、優先度の低いデータ（Ｂ−低）をそれぞれ、無線送信部２２Ｂ-1〜２２Ｂ-3から送信する（無線伝送路１１ＢＣ）。制御装置１０Ｃは、送信される優先度の高いデータ（Ｂ−高）、優先度中のデータ（Ａ−中）、優先度の低いデータ（Ａ−低）をそれぞれ、無線受信部２３Ｃ-1〜２３Ｃ-3で受信する。

しかし、各制御装置間でデータサイズが異なり、特定の制御装置（ここでは制御装置１０）が有するテータサイズが大きい場合には、そのデータの伝送が終了するまで、他の無線伝送路は空いている状態となる。このため、図９（Ｂ）に示すように、一定の時間（周期）内に各制御装置間での無線伝送が終了しない場合があり、伝送効率が低下することがある。

そこで、本実施形態は、メモリバンクＡ〜Ｄのデータを優先度に基づいて伝送し、各制御装置間でデータサイズが異なる場合でも、伝送終了までの時間を短縮する方法を提案する。図１０（Ａ），（Ｂ）を参照して、便宜的に制御装置１０Ａ，１０Ｂのデータ伝送処理を説明する。

図１０（Ａ）は、各無線伝送路の通信チャネルは固定で、優先度によって空いている通信チャネルを割り当てる方法の伝送処理を示す。制御装置１０Ａはマスタとして、通信チャネルf0の共通無線伝送路１２を使用して、スレーブである制御装置１０Ｂに対して送信開始制御指令（Ｍ）を伝送する（処理９００）。

制御装置１０Ａは、メモリバンクＡに保持されている自装置のデータ（ＭＢ−Ａ）の中で、優先度の高いデータ（Ａ−高）を無線送信部２２Ａ-1から送信する（通信チャネルf1）。同様に、制御装置１０Ａは、優先度中のデータ（Ａ−中）を無線送信部２２Ａ-2から送信する（通信チャネルf1）。

一方、制御装置１０Ｂは、メモリバンクＢに保持されている自装置のデータ（ＭＢ−Ｂ）の中で、優先度の高いデータ（Ｂ−高）を無線送信部２２Ｂ-1から送信する（通信チャネルf2）。ここで、制御装置１０Ｂの優先度の高いデータ（Ｂ−高）は、他のデータと比較して大きいサイズである。従って、制御装置１０Ａの優先度中のデータ（Ａ−中）のデータ伝送が終了した時点で、制御装置１０Ｂは、優先度の高いデータ（Ｂ−高）の伝送中である。

この場合、制御装置１０Ａの優先度の低いデータ（Ａ−低）に対して、制御装置１０Ｂのデータ（Ｂ−中）の優先度が高い。そこで、制御装置１０Ａは、無線伝送路１１ＡＢで使用していた通信チャンネルf1での伝送を中断し、無線伝送路１１ＢＣの無線送信部２２Ｂ-2で使用する通信チャネルをf1に設定する（処理９１０）。これにより、制御装置１０Ｂは、優先度中のデータ（Ｂ−中）を無線送信部２２Ｂ-2から送信する（通信チャネルf1）。

制御装置１０Ｂは、優先度の高いデータ（Ｂ−高）の伝送で使用している通信チャネルf2が空いたら、優先度の低いデータ（Ｂ−低）を無線送信部２２Ｂ-3から送信する（通信チャネルf2）。一方、制御装置１０Ｂが使用していた通信チャンネルf1での伝送が終了した後に、制御装置１０Ａは、優先度の低いデータ（Ａ−低）を無線送信部２２Ａ-3から送信する（通信チャネルf1）。

以上により、メモリバンクＡ〜Ｄのデータを優先度に基づいて伝送し、各制御装置間でデータサイズが異なる場合でも、伝送終了までの時間を短縮することができる。なお、制御装置１０Ａは、通信チャンネルf1での伝送を中断している期間、通信チャネルf0の共通無線伝送路１２を使用して他の制御装置１０Ｂ〜１０Ｄとの間で情報の共有を行なうことが可能である。

図１０（Ｂ）は、優先度毎に通信チャネルは固定で、優先度によって通信チャネルを待機させる方法の伝送処理を示す。制御装置１０Ａはマスタとして、通信チャネルf0の共通無線伝送路１２を使用して、スレーブである制御装置１０Ｂに対して送信開始制御指令（Ｍ）を伝送する（処理９００）。

制御装置１０Ａは、メモリバンクＡに保持されている自装置のデータ（ＭＢ−Ａ）の中で、優先度の高いデータ（Ａ−高）を無線送信部２２Ａ-1から送信する（通信チャネルf1）。ここで、制御装置１０Ａは、制御装置１０Ｂが優先度の高いデータ（Ｂ−高）を通信チャネルf2で伝送中であるため、優先度中のデータ（Ａ−中）の通信チャネルf2での伝送を待機させる（処理９１１）。即ち、制御装置１０Ｂは、優先度の高いデータ（Ｂ−高）を無線送信部２２Ｂ-1から送信する（通信チャネルf2）。

さらに、制御装置１０Ｂは、優先度の高いデータ（Ｂ−高）の伝送中に、他の制御装置で通信チャネルf3を使用した伝送が終了していた場合、優先度中のデータ（Ｂ−中）の伝送を開始する（処理９１２）。即ち、制御装置１０Ｂは、優先度中のデータ（Ｂ−中）を無線送信部２２Ｂ-2から送信する（通信チャネルf3）。

制御装置１０Ａは、制御装置１０Ｂが優先度の高いデータ（Ｂ−高）の伝送が終了した後に、優先度中のデータ（Ａ−中）の伝送を開始する（通信チャネルf2）。この直後に、通信チャネルf3も空くので、制御装置１０Ａは、優先度の低いデータ（Ａ−低）の伝送を開始する（処理９１３）。また、制御装置１０Ｂは、優先度の低いデータ（Ｂ−低）を無線送信部２２Ｂ-3から送信する（通信チャネルf4）。

以上のように本実施形態によれば、メモリバンク内のデータに優先度を付けると共に、優先度と通信チャネルとの関係を定義することで、各制御装置間でデータサイズが異なる場合でも、伝送が終了するまでの時間が短縮することができる。本実施形態においても、各制御装置は、一般的に必要な認証などの通信リンク確立の処理を要することなく、通信リンクを維持した状態で受信状態を継続して必要なデータを受信できる。

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

１…無線伝送システム、１０Ａ〜１０Ｄ…制御装置、
１１ＡＢ，１１ＢＣ，１１ＣＶ，１１ＤＡ…無線伝送路、１２…共通無線伝送路、
２０Ａ〜２０Ｄ…メモリバンク部、２１Ａ〜２１Ｄ…メモリ制御部、
２２Ａ〜２２Ｄ…無線送信部、２３Ａ〜２３Ｄ…無線受信部、
２４Ａ〜２４Ｄ…通信制御部、２５Ａ〜２５Ｄ…無線通信部、
２２Ａ-1〜２２Ａ-3…無線送信部、２２Ｂ-1〜２２Ｂ-3…無線送信部、
２２Ｃ-1〜２２Ｃ-3…無線送信部、２２Ｄ-1〜２２Ｄ-3…無線送信部、
２３Ａ-1〜２３Ａ-3…無線受信部、２３Ｂ-1〜２３Ｂ-3…無線受信部、
２３Ｃ-1〜２３Ｃ-3…無線受信部、２３Ｄ-1〜２３Ｄ-3…無線受信部。

Claims (13)

1. 複数の装置間で共有データを伝送する無線伝送システムであって、
   前記各装置間で前記共有データの送受信を制御するための共通の通信チャネルを構成する第１の無線通信手段と、
   前記共通の通信チャネルとは異なる複数の個別の通信チャネルを構成し、当該各個別の通信チャネルを介して、前記各装置間で前記共有データの送受信を一定時間内に実行するための第２の無線通信手段と
   を具備する無線伝送システム。
2. 前記各装置の中でマスタとして設定された第１の装置は前記第１の無線通信手段を使用して、前記共通の通信チャネルを介して前記共有データの送受信のタイミングを指示し、
   前記第２の無線通信手段を使用し、前記第１の装置を含む前記各装置はそれぞれ前記タイミングに基づいて、前記各装置間で異なる前記個別の通信チャネルを介して前記共有データの送受信を実行する請求項１に記載の無線伝送システム。
3. 前記第１の無線通信手段は、前記各装置間を接続し、前記共通の通信チャネルを構成する共通無線伝送路を有し、
   前記第２の無線通信手段は、前記各装置間で異なる前記各個別の通信チャネルを構成する特定の無線伝送路を有する請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の無線伝送システム。
4. 前記各装置はそれぞれ、
   自装置のデータ及び他装置のデータからなる前記共有データを格納するメモリ手段と、
   前記第１の無線通信手段による送受信のタイミングで、前記第２の無線通信手段により送受信される前記共有データを前記メモリ手段から読み出し又は書き込む制御を実行するメモリ制御手段と
   を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線伝送システム。
5. 前記各装置はそれぞれ、前記自装置のデータ及び他装置のデータからなる前記共有データの全てが前記メモリ手段に格納されたことを判定する手段と、
   前記判定結果に基づいて前記第２の無線通信手段による送受信を停止する手段と
   を有する請求項４に記載の無線伝送システム。
6. 前記第１の無線通信手段は、前記各装置を接続し、前記共通の通信チャネルを構成する共通無線伝送路を有し、前記共有データの送受信を制御する制御信号を前記各装置に送信し、
   前記第２の無線通信手段は、前記各装置に含まれる無線送信部と無線受信部により対応する２個の装置間をリンクし、前記複数の個別の通信チャネルを構成する特定の無線伝送路を有し、前記共有データを伝送する請求項１、２、４、５のいずれか１項に記載の無線伝送システム。
7. 前記第２の無線通信手段は、
   前記対応する２個の装置間をリンクする前記特定の無線伝送路を介して前記共有データを片方向に伝送する請求項６に記載の無線伝送システム。
8. 前記第１の無線通信手段は、前記共通の通信チャネルを介して前記共有データの送受信を制御する制御信号を前記各装置に同報送信する請求項１に記載の無線伝送システム。
9. 前記第１の無線通信手段は、前記共通の通信チャネルを時間的に動的に変化させる手段を含む請求項１に記載の無線伝送システム。
10. 前記第２の無線通信手段は、前記各装置に含まれる無線送信部と無線受信部により、前記各個別の通信チャネルを構成する各無線伝送路を有し、
    前記第１の無線通信手段は、前記各無線伝送路の通信チャネルを共通設定して、前記共通の通信チャネルを構成する請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の無線伝送システム。
11. 前記各装置はそれぞれ、
    優先度を設定されている自装置のデータ及び他装置のデータからなる前記共有データを格納するメモリ手段と、
    前記第１の無線通信手段による送受信のタイミングで、前記第２の無線通信手段により送受信される前記共有データを前記メモリ手段から読み出し又は書き込む制御を実行するメモリ制御手段とを有し、
    前記第２の無線通信手段は前記優先度毎に割り当てられた前記各個別の通信チャネルを介して、前記各装置間で前記共有データの送受信を一定時間内に実行する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の無線伝送システム。
12. 前記第２の無線通信手段は、前記優先度に基づいて相対的に優先度の高い共有データの伝送を優先する請求項１１に記載の無線伝送システム。
13. 複数の装置間で共有データを伝送する無線伝送システムに適用する無線伝送方法であって、
    共通の通信チャネルを構成する第１の無線通信手段により、前記各装置間での前記共有データの送受信を制御する処理と、
    前記共通の通信チャネルとは異なる複数の個別の通信チャネルを構成する第２の無線通信手段により、前記各装置間で前記共有データの送受信を一定時間内に実行する処理と
    を具備する無線伝送方法。

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