JP6030809B1

JP6030809B1 - 通信装置及び通信方法

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Publication number: JP6030809B1
Application number: JP2016514773A
Authority: JP
Inventors: 大介長川
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Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2016-11-24
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Abstract

１つの装置から受信したフレームを、宛先が自装置ではない中継サブペイロードと、宛先が自装置の自装置宛てサブペイロードと、に分離するフレーム受信部と、自装置宛てサブペイロード内の誤り検出符号に基づいて、誤り検出を行う誤り検出部と、中継サブペイロードを格納する中継サブペイロード格納部と、他の装置と一斉に通信を開始する通信開始タイミングを通知する通信開始通知部と、通信開始タイミングが通知されたときにフレームの送信中でない場合には、プリアンブルと、中継サブペイロードと、を含むフレームの他の装置への送信を開始し、フレームの送信中に中継サブペイロード格納部に中継サブペイロードが格納された場合には、中継サブペイロードを送信中のフレームの末尾に付加して送信を継続するフレーム送信部と、を備える。

Description

本発明は、通信装置及び通信方法に関する。

ＦＡ（Factory Automation）ネットワークシステムでは、省配線のために、１つのマスタ装置と複数のスレーブ装置との間をデイジーチェーン（daisy chain）で接続することがある。デイジーチェーン接続されたシステムでは、隣接しない第１の装置と第２の装置との間の通信は、第１の装置と第２の装置との間に位置する装置が通信を中継することで実現される。

マスタ装置及び複数のスレーブ装置は、同一周期で繰り返し通信を行う。マスタ装置は、複数のスレーブ装置宛てに指令データを送信する。複数のスレーブ装置は、マスタ装置宛てに応答データを送信する。これら指令データ及び応答データの通信時間が短いほどきめ細かく指令データ及び応答データをやり取りできるので、システムは制御精度を向上できる。

通信時間を短縮する方法として、通信データを小さくする方法と、通信に必要なフレーム数を減らす方法と、が一般に行われている。通信に必要なフレーム数を減らす方法では、フレーム毎に必要であるデータを減らすことができるので、通信時間が短縮される。フレーム毎に必要であるデータは、フレームの開始を示すプリアンブル（Preamble）又はフレームの誤り検出及び訂正を行うために付加される符号であるフレームチェックシーケンス（Frame Check Sequence、ＦＣＳ）が例示される。

関連する技術として、下記の特許文献１には、マスターノードと複数の端末ノードとがデイジーチェーン接続された通信システムにおいて、各端末ノードは、マスターノードから送信された制御データを後段の下流ノードに中継転送する際には、自ノードに対するコマンドフィールドを削除して、二番目以降のコマンドフィールドを一つずつ前詰めにする形にしてから中継転送を行うことが記載されている（段落００２９）。

また、下記の特許文献２には、コントローラとアンプとがライン型に接続されたシステムにおいて、各アンプは、コントローラから複数のサーボアンプへの指令データ領域を含むフレームを上位のアンプから受信し、自アンプ宛て指令データ領域が取り除かれたフレームを下位のアンプに送信することが記載されている（段落００３９から段落００４０）。

また、下記の特許文献３には、数値制御装置と複数のアンプとがデイジーチェーン接続されたシステムにおいて、各アンプは、送信開始コードを上流のアンプに送信し、自己のアンプデータに続いて下流のアンプから受信した下流のアンプのアンプデータを上流のアンプに送信する（段落００１３）。そして、各アンプは、自己のアンプデータの送信完了までに下流のアンプのアンプデータを受信できない場合は、自己のアンプデータの送信後且つ下流のアンプからのアンプデータを受信するまでの間、アイドルタイムデータを上流のアンプに送信し、その後下流のアンプのアンプデータを上流のアンプに送信する（段落００２８）。

特開２００９−２１７００号公報特開２０１１−１６００１８号公報特開２００８−１３５８５５号公報

特許文献１及び２記載の技術によれば、フレームのサイズが小さくなるので、通信時間を短縮することができる。しかしながら、特許文献１及び２記載の技術では、各装置が、上流の装置から受信したフレームの中から自装置宛てのデータを取り除くので、フレームの内容及び長さが変わる。しかしながら、特許文献１及び２記載の技術では、上流の装置から受信したフレームの中から自装置宛てのデータを取り除いた後のフレームの誤り検出については考慮されていない。従って、特許文献１及び２記載の技術では、伝送エラーに起因するデータの誤りを検出することが出来ないので、正常な制御が出来なくなる可能性がある。

また、特許文献３記載の技術では、アイドルタイムデータを送信するので、通信時間が長くなる。また、特許文献３記載の技術では、各アンプが、自己のアンプデータに続いてアイドルタイムデータ及び下流のアンプデータを送信する。しかしながら、特許文献３記載の技術では、自己のアンプデータ、アイドルタイムデータ及び下流のアンプデータの誤り検出については考慮されていない。従って、特許文献３記載の技術では、伝送エラーに起因するデータの誤りを検出することが出来ないので、正常な制御が出来なくなる可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、通信時間を短縮するとともに、誤り検出を行うことができる通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、プリアンブルと、ペイロードと、を含むフレームを送受信し、ペイロードは、宛先の装置を表す値を格納する宛先部、宛先の装置に送られるデータを格納するデータ部及びデータ部の長さを表す値を格納するデータ長部を含む主部と、伝送エラーに起因する誤り検出を行うための誤り検出符号が格納される誤り検出符号部と、を各々が含む１つ又は複数のサブペイロードを有する、通信装置であって、１つの装置から受信したフレームを、宛先が自装置ではないサブペイロードである中継サブペイロードと、宛先が自装置のサブペイロードである自装置宛てサブペイロードと、に分離するフレーム受信部と、自装置宛てサブペイロード内の誤り検出符号に基づいて、自装置宛てサブペイロードの誤り検出を行う誤り検出部と、中継サブペイロードを格納する中継サブペイロード格納部と、他の装置と一斉に通信を開始する通信開始タイミングを通知する通信開始通知部と、通信開始タイミングが通知されたときにフレームの送信中でない場合には、プリアンブルと、中継サブペイロードと、を含むフレームの他の装置への送信を開始し、フレームの送信中に中継サブペイロード格納部に中継サブペイロードが格納された場合には、中継サブペイロードを送信中のフレームの末尾に付加して送信を継続するフレーム送信部と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる通信装置は、通信時間を短縮するとともに、誤り検出を行うことができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる通信システムの構成を示す図実施の形態１にかかる通信システムで送受信されるフレームを示す図実施の形態１にかかる通信システムで送受信されるサブペイロードを示す図実施の形態１にかかる制御装置の通信部の構成を示す図実施の形態１にかかる制御装置の通信部の受信時の処理を示すフローチャート実施の形態１にかかる制御装置の通信部の送信時の処理を示すフローチャート実施の形態１にかかる制御装置の通信部の第１送信処理を示すフローチャート実施の形態１にかかる制御装置の通信部の第２送信処理を示すフローチャート実施の形態１にかかる制御装置の通信部の送信時の処理を示すフローチャート実施の形態１にかかる制御装置の通信部の第３送信処理を示すフローチャート実施の形態１にかかる制御装置の通信部の第４送信処理を示すフローチャート実施の形態１にかかる通信システムの通信動作を示すシーケンス図実施の形態１にかかる通信システムの通信動作を示すシーケンス図

以下に、本発明の実施の形態にかかる通信装置及び通信方法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。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる通信システムの構成を示す図である。通信システム１は、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３を含む。制御装置Ｍは、ケーブルＣ１を介して、制御装置Ｓ１に接続されている。制御装置Ｓ１は、ケーブルＣ２を介して、制御装置Ｓ２に接続されている。制御装置Ｓ２は、ケーブルＣ３を介して、制御装置Ｓ３に接続されている。つまり、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３は、デイジーチェーン接続されている。

制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３は、制御装置Ｍ側から制御装置Ｓ３へ向かう矢印１５方向への通信を行う期間と、制御装置Ｓ３側から制御装置Ｍへ向かう矢印１６方向への通信を行う期間と、を有する。実施の形態１では、矢印１５方向を下流方向と称する場合があり、矢印１６方向を上流方向と称する場合がある。

制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３の送信開始タイミングは同期しており、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３は、下流方向１５への通信を行う期間で送信開始タイミングになったら、下流方向１５への送信を一斉に開始する。一方、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３は、上流方向１６への通信を行う期間で送信開始タイミングになったら、上流方向１６への送信を一斉に開始する。

制御装置Ｍは、制御装置Ｓ１，Ｓ２及びＳ３を制御するマスタ制御装置である。制御装置Ｍは、プログラマブルコントローラ（ＪＩＳＢ３５０２：２０１１、programmable controllers（ＰＬＣ））が例示される。制御装置Ｍは、制御装置Ｓ１，Ｓ２及びＳ３と通信を行う通信部Ｍａと、制御装置Ｓ１，Ｓ２及びＳ３を制御する制御演算を行う制御部Ｍｂと、を含む。

制御装置Ｓ１は、制御装置Ｍの制御下で動作するスレーブ制御装置である。制御装置Ｓ１は、サーボアンプが例示される。制御装置Ｓ１は、制御装置Ｍ，Ｓ２及びＳ３と通信を行う通信部Ｓ１ａと、モータ１１を駆動する駆動部Ｓ１ｂと、を含む。

制御装置Ｓ２は、制御装置Ｍの制御下で動作するスレーブ制御装置である。制御装置Ｓ２は、サーボアンプが例示される。制御装置Ｓ２は、制御装置Ｍ，Ｓ１及びＳ３と通信を行う通信部Ｓ２ａと、モータ１２を駆動する駆動部Ｓ２ｂと、を含む。

制御装置Ｓ３は、制御装置Ｍの制御下で動作するスレーブ制御装置である。制御装置Ｓ３は、サーボアンプが例示される。制御装置Ｓ３は、制御装置Ｍ，Ｓ１及びＳ２と通信を行う通信部Ｓ３ａと、モータ１３を駆動する駆動部Ｓ３ｂと、を含む。

図２は、実施の形態１にかかる通信システムで送受信されるフレームを示す図である。フレーム２０は、フレーム２０の始まりを表す予め定められたパターンのビット列であるプリアンブル２１と、データが格納されるペイロード２２と、を含む。

実施の形態１では、ペイロード２２は、１つ又は複数のブロックで構成される。実施の形態１では、ペイロード２２を構成する１つ又は複数のブロックの各々を、サブペイロード２３と称する。

図３は、実施の形態１にかかる通信システムで送受信されるサブペイロードを示す図である。サブペイロード２３は、主部２４と、伝送エラーに起因するサブペイロード２３の誤り検出を行うための誤り検出符号が格納される誤り検出符号部２５と、を含む。誤り検出符号は、チェックサム又は巡回冗長検査（Cyclic Redundancy Check、ＣＲＣ）が例示される。なお、誤り検出符号は、誤り検出に加えて誤り訂正をも行うための誤り訂正符号であっても良い。誤り訂正符号は、巡回符号（Cyclic code）又は畳み込み符号（Convolutional code）が例示される。

主部２４は、宛先部２６と、データ長部２７と、データ部２８と、を含む。宛先部２６は、サブペイロード２３の宛先の装置を表す値を格納する。データ部２８は、宛先の装置に送られるデータを格納する。データ長部２７は、データ部２８の長さを表す値を格納する。サブペイロード２３は、ある１つの装置を宛先とする信号の単位である。

宛先部２６、データ長部２７及び誤り検出符号部２５の各々は、固定長であり、データ部２８は、可変長である。データ部２８の長さは、データ長部２７に格納されている。従って、通信部Ｍａ，Ｓ１ａ，Ｓ２ａ及びＳ３ａは、データ長部２７を参照することにより、サブペイロード２３の長さを得ることができる。

再び図２を参照すると、ペイロード２２は、１つ又は複数のサブペイロード２３を含む。１つのペイロード２２に含まれる１つ又は複数のサブペイロード２３の各々の宛先は、同一であっても良いし、異なっていても良い。

図４は、実施の形態１にかかる制御装置の通信部の構成を示す図である。実施の形態１では、通信部Ｍａ，Ｓ１ａ，Ｓ２ａ及びＳ３ａは、同一の構成を有する。

通信部Ｍａ，Ｓ１ａ，Ｓ２ａ及びＳ３ａは、１つの装置から受信したフレーム２０を、宛先が自装置ではないサブペイロードである中継サブペイロード２３と、宛先が自装置のサブペイロードである自装置宛てサブペイロード２３と、に分離するフレーム受信部３１を含む。

フレーム受信部３１は、１つ又は複数の中継サブペイロード２３を中継サブペイロード格納部３３に格納する。

通信部Ｍａ，Ｓ１ａ，Ｓ２ａ及びＳ３ａは、自装置宛てサブペイロード２３内の誤り検出符号に基づいて、自装置宛てサブペイロード２３の誤り検出を行う誤り検出部３２を含む。誤り検出部３２は、誤り結果及び自装置宛てサブペイロード２３内の主部２４を、制御部Ｍｂ又は駆動部Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ若しくはＳ３ｂに送る。

通信部Ｍａ，Ｓ１ａ，Ｓ２ａ及びＳ３ａは、中継サブペイロード２３を格納する中継サブペイロード格納部３３を含む。

通信部Ｍａ，Ｓ１ａ，Ｓ２ａ及びＳ３ａは、他の装置と一斉に通信を開始する通信開始タイミングを通知する通信開始通知部３４を含む。

通信部Ｍａ，Ｓ１ａ，Ｓ２ａ及びＳ３ａは、プリアンブル２１を格納するプリアンブル格納部３５を含む。

通信部Ｍａ，Ｓ１ａ，Ｓ２ａ及びＳ３ａは、自装置の制御部Ｍｂ又は駆動部Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ若しくはＳ３ｂが作成した主部２４を格納する送信データ格納部３６を含む。

制御部Ｍｂ又は駆動部Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ若しくはＳ３ｂは、１つ又は複数の主部２４を送信データ格納部３６に自装置から遠い宛先の順に格納すると好ましい。これにより、フレーム送信部３８は、送信データ格納部３６の先頭から順に読み出すだけで、自装置が他装置に宛てて発行する自装置発行サブペイロード２３を自装置から遠い宛先の順に作成することができる。

制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３が、自装置から遠い宛先の順に自装置発行サブペイロード２３を結合したフレーム２０を送信することにより、次の効果が得られる。

仮に、制御装置Ｍが、制御装置Ｓ１を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ３を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ２を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、を順に結合したフレーム２０を、制御装置Ｓ１へ送信するとしたならば、制御装置Ｓ１は、制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３の送信を直ぐに行うことができない。つまり、制御装置Ｓ１は、制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３を受信するまで、中継サブペイロード２３の送信を開始できないことになる。従って、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３の通信の終了が後ろにずれ込み、通信時間が長くなってしまう。

一方、制御装置Ｍは、制御装置Ｓ３を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ２を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ１を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、を順に結合したフレーム２０を、制御装置Ｓ１へ送信する。

従って、制御装置Ｓ１は、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３を受信したら、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３の制御装置Ｓ２への送信を行うことができる。これにより、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３の通信の終了を前倒しすることができ、通信時間を短縮することができる。

通信部Ｍａ，Ｓ１ａ，Ｓ２ａ及びＳ３ａは、主部２４に付加する誤り検出符号部２５を生成する誤り検出符号生成部３７を含む。誤り検出符号生成部３７は、送信データ格納部３６に主部２４が格納されたら、格納された主部２４を参照して、誤り検出符号部２５を生成する。

通信部Ｍａ，Ｓ１ａ，Ｓ２ａ及びＳ３ａは、通信開始タイミングが通知されたときにフレーム２０の送信中でない場合には、プリアンブル２１と、中継サブペイロード２３と、を含むフレーム２０の他の装置への送信を開始し、フレーム２０の送信中に中継サブペイロード格納部３３に中継サブペイロード２３が格納された場合には、中継サブペイロード２３を送信中のフレーム２０の末尾に付加して送信を継続するフレーム送信部３８を含む。

図５は、実施の形態１にかかる制御装置の通信部の受信時の処理を示すフローチャートである。フレーム受信部３１は、ステップＳ１００において、受信したフレーム２０のペイロード２２内の１つ又は複数のサブペイロード２３を、宛先が自装置である自装置宛てサブペイロード２３と、宛先が自装置ではない中継サブペイロード２３と、に分離する。

フレーム受信部３１は、１つ又は複数のサブペイロード２３の各々の宛先部２６を参照することにより、１つ又は複数のサブペイロード２３の各々の宛先を得ることができる。また、フレーム受信部３１は、１つ又は複数のサブペイロード２３の各々のデータ長部２７を参照することにより、１つ又は複数のサブペイロード２３の各々の長さを得ることができる。

従って、フレーム受信部３１は、１つ又は複数のサブペイロード２３の各々の宛先部２６及びデータ長部２７に基づいて、１つ又は複数のサブペイロード２３を、自装置宛てサブペイロード２３と、中継サブペイロード２３と、に分離することができる。フレーム受信部３１は、自装置宛てサブペイロード２３を誤り検出部２５に送り、中継サブペイロード２３を中継サブペイロード格納部３３に格納する。

誤り検出部３２は、ステップＳ１０２において、自装置宛てサブペイロード２３の誤り検出を行う。誤り検出部３２は、誤り検出結果及び自装置宛てサブペイロード２３内の主部２４を、制御部Ｍｂ又は駆動部Ｓ１ｂ、Ｓ２ｂ若しくはＳ３ｂに送る。

図６は、実施の形態１にかかる制御装置の通信部の送信時の処理を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３の各々が、自装置が他装置に宛てて発行する自装置発行サブペイロード２３を送信する場合の、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３の通信部Ｍａ，Ｓ１ａ，Ｓ２ａ及びＳ３ａの送信時の処理を示す。

フレーム送信部３８は、通信開始通知部３４から通信開始タイミングの通知を受けたときに、送信データ格納部３６に主部２４が格納されていたら、図６に示す処理を実行する。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２００において、フレーム２０の送信中であるか否かを判定する。フレーム送信部３８は、フレーム２０の送信中ではないとステップＳ２００で判定したら（Ｎｏ）、処理をステップＳ２０２に進め、フレーム２０の送信中であると判定したら（Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２０４に進める。

フレーム送信部３８は、フレーム２０の送信中であるか否かを、送信中のサブペイロード２３の残りの長さに基づいて判定することとしても良い。フレーム送信部３８は、主部２４を送信データ格納部３６から、誤り検出符号部２５を誤り検出符号生成部３７から、夫々読み取って、自装置発行サブペイロード２３を作成する。フレーム送信部３８が自装置発行サブペイロード２３の作成に要する処理時間をＴ０とする。フレーム送信部３８は、送信中のサブペイロード２３の残りの長さを予め判っている通信速度で除した送信残り時間Ｔ１が処理時間Ｔ０より大きければ、フレーム２０の送信中であると判定することができる。これにより、フレーム送信部３８は、自装置発行サブペイロード２３の作成に要する処理時間を考慮して、フレーム２０の送信中であると判定することができる。

また、フレーム送信部３８は、フレーム２０の送信中であるか否かを、送信中のサブペイロード２３の送信開始時刻と、送信中のサブペイロード２３の長さと、に基づいて判定することとしても良い。フレーム送信部３８は、送信中のサブペイロード２３の長さを通信速度で除した送信時間Ｔ２を、送信中のサブペイロード２３の送信開始時刻Ｔ３に加えた送信終了予定時刻Ｔ４が、現在時刻に処理時間Ｔ０を加えた時刻より後であれば、フレーム２０の送信中であると判定することができる。これにより、フレーム送信部３８は、自装置発行サブペイロード２３の作成に要する処理時間を考慮して、フレーム２０の送信中であると判定することができる。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２０２において、第１送信処理サブルーチンを実行する。

図７は、実施の形態１にかかる制御装置の通信部の第１送信処理を示すフローチャートである。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２１０において、プリアンブル２１をプリアンブル格納部３５から読み出す。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２１２において、１つ又は複数の主部２４を送信データ格納部３６から、１つ又は複数の誤り検出符号部２５を誤り検出符号生成部３７から、自装置から遠い宛先の順に夫々読み出して、１つ又は複数の自装置発行サブペイロード２３を自装置から遠い宛先の順に作成する。

なお、制御部Ｍｂ又は駆動部Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ若しくはＳ３ｂが、１つ又は複数の主部２４を送信データ格納部３６に自装置から遠い宛先の順に格納すると好ましい。これにより、フレーム送信部３８は、送信データ格納部３６の先頭から順に読み出すだけで、自装置が他装置に宛てて発行する自装置発行サブペイロード２３を自装置から遠い宛先の順に作成することができる。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２１４において、プリアンブル２１並びに１つ又は複数の自装置発行サブペイロード２３を、自装置から遠い宛先の順に結合したフレーム２０を送信する。

再び図６を参照すると、フレーム送信部３８は、ステップＳ２０４において、第２送信処理サブルーチンを実行する。

図８は、実施の形態１にかかる制御装置の通信部の第２送信処理を示すフローチャートである。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２２０において、１つ又は複数の主部２４を送信データ格納部３６から、１つ又は複数の誤り検出符号部２５を誤り検出符号生成部３７から、自装置から遠い宛先の順に夫々読み出して、１つ又は複数の自装置発行サブペイロード２３を自装置から遠い宛先の順に作成する。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２２２において、送信中のフレーム２０の末尾に、１つ又は複数の自装置発行サブペイロード２３を、自装置から遠い宛先の順に付加し、送信を継続する。これにより、送信中のフレーム２０が長くなる。

図９は、実施の形態１にかかる制御装置の通信部の送信時の処理を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートは、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３の各々が、中継サブペイロード２３を転送する場合の、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３の通信部Ｍａ，Ｓ１ａ，Ｓ２ａ及びＳ３ａの送信時の処理を示す。

フレーム送信部３８は、通信開始通知部３４から通信開始タイミングの通知を受けたときに、中継サブペイロード格納部３３に１つ又は複数の中継サブペイロード２３が格納されていたら、図９に示す処理を実行する。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２３０において、フレーム２０の送信中であるか否かを判定する。フレーム送信部３８は、フレーム２０の送信中ではないとステップＳ２３０で判定したら（Ｎｏ）、処理をステップＳ２３２に進め、フレーム２０の送信中であると判定したら（Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２３４に進める。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２３２において、第３送信処理サブルーチンを実行する。

図１０は、実施の形態１にかかる制御装置の通信部の第３送信処理を示すフローチャートである。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２４０において、プリアンブル２１をプリアンブル格納部３５から読み出す。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２４２において、１つ又は複数の中継サブペイロード２３を中継サブペイロード格納部３３から読み出す。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２４４において、プリアンブル２１並びに１つ又は複数の中継サブペイロード２３を自装置から遠い宛先の順に結合したフレーム２０を送信する。

再び図９を参照すると、フレーム送信部３８は、ステップＳ２３４において、第４送信処理サブルーチンを実行する。

図１１は、実施の形態１にかかる制御装置の通信部の第４送信処理を示すフローチャートである。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２５０において、１つ又は複数の中継サブペイロード２３を中継サブペイロード格納部３３から読み出す。

フレーム送信部３８は、ステップＳ２５２において、送信中のフレーム２０の末尾に、１つ又は複数の中継サブペイロード２３を自装置から遠い宛先の順に付加し、送信を継続する。これにより、送信中のフレーム２０が長くなる。

図１２は、実施の形態１にかかる通信システムの通信動作を示すシーケンス図である。図１２に示すシーケンス図は、下流方向１５への通信を行う期間における通信システム１の動作を示す。

制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３は、タイミングｔ０において、下流方向１５への通信を一斉に開始する。

制御装置Ｍは、タイミングｔ０において、制御装置Ｓ３を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ２を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ１を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、を含むフレーム２０の制御装置Ｓ１への送信を開始する。

制御装置Ｍは、制御装置Ｍから遠い宛先の順、つまり制御装置Ｓ３、制御装置Ｓ２及び制御装置Ｓ１の順に、制御装置Ｓ３を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ２を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ１を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、を結合したフレーム２０を、制御装置Ｓ１へ送信する。

制御装置Ｓ１は、タイミングｔ０において、制御装置Ｓ２を宛先とする自装置発行サブペイロード２３を含むフレーム２０の制御装置Ｓ２への送信を開始する。

制御装置Ｓ２は、タイミングｔ０において、制御装置Ｓ３を宛先とする自装置発行サブペイロード２３を含むフレーム２０の制御装置Ｓ３への送信を開始する。

制御装置Ｓ１は、タイミングｔ１において、制御装置Ｓ２を宛先とする自装置発行サブペイロード２３の送信を終了するが、この時点で、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３の主部２４の受信を開始している。従って、制御装置Ｓ１は、送信中のフレーム２０の末尾に、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３を付加し、送信中のフレーム２０を長くして、送信を継続する。

制御装置Ｓ１は、タイミングｔ２において、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３の送信を終了するが、この時点で、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ２を宛先とするサブペイロード２３の主部２４の受信を開始している。従って、制御装置Ｓ１は、送信中のフレーム２０の末尾に、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ２を宛先とする中継サブペイロード２３を付加し、送信中のフレーム２０を長くして、送信を継続する。

制御装置Ｓ２は、タイミングｔ３において、制御装置Ｓ３を宛先とする自装置発行サブペイロード２３の送信を終了するが、この時点で、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３の主部２４の受信を終了していない。従って、制御装置Ｓ２は、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３の主部２４の受信を終了するまで、通信を行わない。制御装置Ｓ２は、通信を行わない間、ローレベル又はハイレベルの信号を制御装置Ｓ３に送信することとしても良い。

制御装置Ｓ２は、タイミングｔ４において、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３の主部２４の受信を開始する。従って、制御装置Ｓ２は、タイミングｔ５において、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３を含むフレーム２０の送信を開始する。

上記したように、実施の形態１によれば、制御装置Ｓ１は、制御装置Ｓ２を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３と、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ２を宛先とする中継サブペイロード２３と、を含む１つのフレーム２０を送信することができる。つまり、制御装置Ｓ１は、送信するフレーム２０の数を減らすことができる。即ち、制御装置Ｓ１は、プリアンブルの数を減らすことができる。従って、制御装置Ｓ１は、プリアンブルを減らした分だけ、通信時間を短縮することができる。

また、実施の形態１によれば、制御装置Ｍが、制御装置Ｍから遠い宛先の順、つまり制御装置Ｓ３、制御装置Ｓ２及び制御装置Ｓ１の順に、制御装置Ｓ３を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ２を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ１を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、を順に結合したフレーム２０を、制御装置Ｓ１へ送信することにより、次の効果が得られる。

仮に、制御装置Ｍが、制御装置Ｓ１を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ３を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ２を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、を順に結合したフレーム２０を、制御装置Ｓ１へ送信するとしたならば、制御装置Ｓ１は、タイミングｔ１において、制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３の送信を行うことができない。つまり、制御装置Ｓ１は、制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３を受信するまで、中継サブペイロード２３の送信を開始できないことになる。従って、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３の通信の終了が後ろにずれ込み、通信時間が長くなってしまう。

一方、実施の形態１によれば、制御装置Ｍは、制御装置Ｓ３を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ２を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ１を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、を順に結合したフレーム２０を、制御装置Ｓ１へ送信する。

従って、実施の形態１によれば、制御装置Ｓ１は、タイミングｔ１で、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３を受信したら、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３の制御装置Ｓ２への送信を行うことができる。これにより、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３の通信の終了を前倒しすることができ、通信時間を短縮することができる。

また仮に、制御装置Ｍが、制御装置Ｓ２を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ３を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ１を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、を順に結合したフレーム２０を、制御装置Ｓ１へ送信するとしたならば、制御装置Ｓ２は、タイミングｔ４において、制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３の送信を行うことができない。つまり、制御装置Ｓ２は、制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３を受信するまで、中継サブペイロード２３の送信を開始できないことになる。従って、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３の通信の終了が後ろにずれ込み、通信時間が長くなってしまう。

一方、実施の形態１によれば、制御装置Ｍは、制御装置Ｓ３を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ２を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ１を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、を順に結合したフレーム２０を、制御装置Ｓ１へ送信する。そして、制御装置Ｓ１は、制御装置Ｓ２を宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３と、制御装置Ｓ２を宛先とする中継サブペイロード２３と、を含むフレーム２０を制御装置Ｓ２に送信する。

従って、実施の形態１によれば、制御装置Ｓ２は、タイミングｔ４で、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３を受信したら、制御装置Ｍが発行し制御装置Ｓ３を宛先とする中継サブペイロード２３の制御装置Ｓ３への送信を行うことができる。これにより、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３の通信の終了を前倒しすることができ、通信時間を短縮することができる。

また、実施の形態１によれば、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３が、自装置発行サブペイロード２３内に誤り検出符号部２５を付加することで、次の効果が得られる。

制御装置Ｓ１及びＳ２は、自装置発行サブペイロード２３を含むフレーム２０の送信中に、他装置から中継サブペイロード２３を受信したら、送信中のフレーム２０の末尾に、中継サブペイロード２３を付加する。つまり、フレーム２０の内容及び長さは、動的に変化する。

一般に、伝送エラーに起因する誤りを検出するために、フレーム作成時に、フレームチェックシーケンスがフレームの末尾に付加される。しかしながら、ある装置がフレームの末尾まで受信する前に、自局からのフレーム送信を完了してしまうので、受信フレームのフレームチェックシーケンスに誤りがあっても、それを通知することができない。

一方、実施の形態１によれば、制御装置Ｍ，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３が、自装置発行サブペイロード２３内に誤り検出符号部２５を付加するので、宛先の装置は、誤り検出符号部２５を参照して、自装置宛てサブペイロード２３の誤りを検出することができる。

また、実施の形態１によれば、フレーム送信部３８は、フレーム２０の送信中か否かを、送信中のサブペイロード２３の残りの長さ又は送信中のサブペイロード２３の送信開始時刻と送信中のサブペイロード２３の長さと、に基づいて判定することができる。

フレーム送信部３８は、送信中のサブペイロード２３の残りの長さを通信速度で除した送信残り時間Ｔ１が自装置発行サブペイロード２３の作成処理時間Ｔ０より大きければ、フレーム２０の送信中であると判定することができる。

また、フレーム送信部３８は、送信中のサブペイロード２３の長さを通信速度で除した送信時間Ｔ２を、送信中のサブペイロード２３の送信開始時刻Ｔ３に加えた送信終了予定時刻Ｔ４が、現在時刻に処理時間Ｔ０を加えた時刻より後であれば、フレーム２０の送信中であると判定することができる。

これにより、フレーム送信部３８は、自装置発行サブペイロード２３の作成処理時間を考慮して、サブペイロード２３を送信中のフレーム２０の末尾に付加するか否かを好適に判定することができる。

図１３は、実施の形態１にかかる通信システムの通信動作を示すシーケンス図である。図１３に示すシーケンス図は、上流方向１６への通信を行う期間における通信システム１の動作を示す。

制御装置Ｓ１，Ｓ２及びＳ３は、タイミングｔ１０において、上流方向１６への通信を一斉に開始する。

制御装置Ｓ１は、タイミングｔ１０において、制御装置Ｍを宛先とする自装置発行サブペイロード２３を含むフレーム２０の制御装置Ｍへの送信を開始する。

制御装置Ｓ２は、タイミングｔ１０において、制御装置Ｍを宛先とする自装置発行サブペイロード２３を含むフレーム２０の制御装置Ｓ１への送信を開始する。

制御装置Ｓ３は、タイミングｔ１０において、制御装置Ｍを宛先とする自装置発行サブペイロード２３を含むフレーム２０の制御装置Ｓ２への送信を開始する。

制御装置Ｓ１は、タイミングｔ１１において、制御装置Ｍを宛先とする自装置発行サブペイロード２３の送信を終了するが、この時点で、制御装置Ｓ２が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３の主部２４の受信を開始している。従って、制御装置Ｓ１は、送信中のフレーム２０の末尾に、制御装置Ｓ２が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３を付加し、送信中のフレーム２０を長くして、送信を継続する。

制御装置Ｓ２は、タイミングｔ１２において、制御装置Ｍを宛先とする自装置発行サブペイロード２３を含むフレーム２０の制御装置Ｓ１への送信を終了する。

制御装置Ｓ１は、タイミングｔ１３において、制御装置Ｍを宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ２が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３と、を含むフレーム２０の制御装置Ｍへの送信を終了する。

制御装置Ｓ２は、タイミングｔ１４において、制御装置Ｓ３が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３の受信を開始する。そして、制御装置Ｓ２は、タイミングｔ１５において、制御装置Ｓ３が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３を含む新たなフレーム２０の制御装置Ｓ１への送信を開始する。

制御装置Ｓ１は、タイミングｔ１６において、制御装置Ｓ３が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３の受信を開始する。そして、制御装置Ｓ１は、タイミングｔ１７において、制御装置Ｓ３が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３を含む新たなフレーム２０の制御装置Ｍへの送信を開始する。

上記したように、実施の形態１によれば、次の効果が得られる。

一般に、通信の物理層には、最大フレーム長が規定されている。そのため、仮に、制御装置Ｓ１が、制御装置Ｍを宛先とする自装置発行サブペイロード２３と、制御装置Ｓ２が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３と、制御装置Ｓ３が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３と、を１つのフレーム２０にしたならば、フレーム２０の長さが最大フレーム長を超えてしまう可能性がある。

一方、実施の形態１によれば、制御装置Ｓ１は、制御装置Ｍを宛先とする自装置発行サブペイロード２３を含むフレーム２０の送信中に、制御装置Ｓ２が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３を受信したら、送信中のフレーム２０の末尾に、制御装置Ｓ２が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３を付加し、送信中のフレーム２０を長くして、送信を継続する。

他方、制御装置Ｓ１は、制御装置Ｓ２が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３を送信中に、制御装置Ｓ３が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３を含むフレーム２０を受信したとしても、送信中のフレーム２０のフレーム長が最大フレーム長を超えてしまう場合、送信中のフレーム２０を長くしないで、制御装置Ｓ３が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３を含む新たなフレーム２０を制御装置Ｍに送信する。

従って、実施の形態１によれば、制御装置Ｓ１は、制御装置Ｍを宛先とする自装置発行サブペイロード２３を含むフレーム２０の末尾に、制御装置Ｓ２が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３を付加することによる、プリアンブル分の通信時間の短縮と、制御装置Ｓ３が発行し制御装置Ｍを宛先とする中継サブペイロード２３を新たなフレーム２０とすることによる、最大フレーム長を超えてしまうことを抑制すること、との両立を図ることができる。

また、実施の形態１によれば、制御装置Ｓ１は、タイミングｔ１３からタイミングｔ１７までの間、特許文献３記載の技術のようなアイドルタイムデータの送信を行わない。従って、制御装置Ｓ１は、アイドルタイムデータを作成する構成が不要になるという効果を奏する。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１通信システム、Ｍ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３制御装置、Ｍａ，Ｓ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａ通信部、３１フレーム受信部、３２誤り検出部、３３中継サブペイロード格納部、３４通信開始通知部、３５プリアンブル格納部、３６送信データ格納部、３７誤り検出符号生成部、３８フレーム送信部。

Claims

プリアンブルと、ペイロードと、を含むフレームを送受信し、前記ペイロードは、宛先の装置を表す値を格納する宛先部、宛先の装置に送られるデータを格納するデータ部及び前記データ部の長さを表す値を格納するデータ長部を含む主部と、伝送エラーに起因する誤り検出を行うための誤り検出符号が格納される誤り検出符号部と、を各々が含む１つ又は複数のサブペイロードを有する、通信装置であって、
１つの装置から受信した受信フレームを、宛先が自装置ではない前記サブペイロードである中継サブペイロードと、宛先が自装置の前記サブペイロードである自装置宛てサブペイロードと、に分離するフレーム受信部と、
前記自装置宛てサブペイロード内の前記誤り検出符号に基づいて、前記自装置宛てサブペイロードの誤り検出を行う誤り検出部と、
前記中継サブペイロードを格納する中継サブペイロード格納部と、
他の装置と一斉に通信を開始する通信開始タイミングを通知する通信開始通知部と、
前記通信開始タイミングが通知されたときに送信フレームの送信中でない場合には、前記プリアンブルと、前記中継サブペイロードと、を含む送信フレームの他の装置への送信を開始し、送信フレームの送信中に前記中継サブペイロード格納部に前記中継サブペイロードが格納された場合には、前記中継サブペイロードの先頭に前記プリアンブルを付加しないで、前記中継サブペイロードを送信中の送信フレームの末尾に付加して送信を継続するフレーム送信部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
自装置が作成した前記主部を格納する送信データ格納部と、
前記主部に付加する前記誤り検出符号を生成する誤り検出符号生成部と、
を更に備え、
前記フレーム送信部は、
前記通信開始タイミングが通知されたときに送信フレームの送信中でない場合には、前記プリアンブルと、前記主部及び前記誤り検出符号部を含む１つ又は複数の自装置発行サブペイロードとを、自装置から遠い宛先の順に結合した送信フレームの他の装置への送信を開始し、送信フレームの送信中に前記送信データ格納部に前記自装置発行サブペイロードが格納された場合には、前記自装置発行サブペイロードを送信中の送信フレームの末尾に付加して送信を継続する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記フレーム送信部は、
送信フレームの送信中であるか否かを、送信中の前記サブペイロードの残りの長さに基づいて判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記フレーム送信部は、
送信フレームの送信中であるか否かを、送信中の前記サブペイロードの送信開始時刻と、送信中の前記サブペイロードの長さと、に基づいて判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記フレーム受信部は、
１つ又は複数の前記サブペイロードの各々の前記宛先部及び前記データ長部に基づいて、１つ又は複数の前記サブペイロードを、前記中継サブペイロードと、前記自装置宛てサブペイロードと、に分離する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
プリアンブルと、ペイロードと、を含むフレームを送受信し、前記ペイロードは、宛先の装置を表す値を格納する宛先部、宛先の装置に送られるデータを格納するデータ部及び前記データ部の長さを表す値を格納するデータ長部を含む主部と、伝送エラーに起因する誤り検出を行うための誤り検出符号が格納される誤り検出符号部と、を各々が含む１つ又は複数のサブペイロードを有する、通信方法であって、
１つの装置から受信した受信フレームを、宛先が自装置ではない前記サブペイロードである中継サブペイロードと、宛先が自装置の前記サブペイロードである自装置宛てサブペイロードと、に分離するフレーム受信工程と、
前記自装置宛てサブペイロード内の前記誤り検出符号に基づいて、前記自装置宛てサブペイロードの誤り検出を行う誤り検出工程と、
前記中継サブペイロードを中継サブペイロード格納部に格納する中継サブペイロード格納工程と、
他の装置と一斉に通信を開始する通信開始タイミングを通知する通信開始通知工程と、
前記通信開始タイミングが通知されたときに送信フレームの送信中でない場合には、前記プリアンブルと、前記中継サブペイロードと、を含む送信フレームの他の装置への送信を開始し、送信フレームの送信中に前記中継サブペイロード格納部に前記中継サブペイロードが格納された場合には、前記中継サブペイロードの先頭に前記プリアンブルを付加しないで、前記中継サブペイロードを送信中の送信フレームの末尾に付加して送信を継続するフレーム送信工程と、
を備えることを特徴とする通信方法。