JP6161837B1 - 通信装置およびフレーム送信方法 - Google Patents

Abstract

送信周期が同じ複数の定周期フレームを結合して１つ以上の通信フレームを生成する結合処理を実行し、通信フレームをネットワークに送信する送信手段であるフレーム結合部（１３）、フレーム送信部（１１）および通信部（１２）と、通信フレームに生じる通信エラーをカウントするエラーカウント手段であるフレームエラー率算出部（２０）と、を備え、送信手段は、エラーカウント手段による通信エラーのカウント値が閾値に達すると、結合処理で生成する通信フレームの数を増加させる。

Description

本発明は、定期的に送信される通信フレームである定周期フレームおよび定周期フレーム以外の通信フレームを送信する通信装置およびフレーム送信方法に関する。

通信装置が通信フレームを送信する際、通信フレームのサイズを調整することがある。すなわち、通信装置は、複数の通信フレームを結合して１つの通信フレームとして送信する、または、１つの通信フレームを分割して複数の通信フレームを生成して送信する場合がある。複数の通信フレームを結合して１つの通信フレームとして送信する技術はアグリゲーション技術とも呼ばれる。

一般的に、通信フレームのサイズが大きくなると、伝送エラーの発生頻度が上昇し、再送の発生回数が増えるために伝送効率が低下する。一方、通信フレームのサイズが小さくなると、伝送エラーの発生頻度は低くなる。しかし、データを分割して送信する場合、すなわち、データを小さいサイズの複数の通信フレームを使用して送信する場合、通信フレームのヘッダなど、データ伝送に用いられないオーバヘッドが占める割合が高くなり、データの伝送効率が低下する。そのため、通信フレームのサイズは、伝送エラーの発生確率が上昇しない範囲内で可能な限り大きなサイズとするのが望ましい。伝送エラーの発生確率が上昇しない範囲内で可能な限り大きなサイズの通信フレームを使用することにより伝送効率を向上させることができる。また、複数の通信フレームを結合して１つの通信フレームとして送信する場合、通信フレームの送信が完了してから次の通信フレームの送信を開始するまで待ち時間が不要となるため、伝送効率を向上させることができる。ただし、上述したように、通信フレームのサイズが大きくなると伝送エラーの発生頻度が上昇してしまう。

また、定期的に送信される定周期フレームと、定期的に送信されるものではない非定周期フレームとを送信する通信装置が存在することが知られている。複数の機器を制御する制御装置に備えられている通信装置は、制御対象の各機器の状態などを把握するために、各制御対象機器に対して状態を問い合わせるための通信フレームを定周期で送信する。また、制御装置に備えられている通信装置は、制御対象機器にある動作を開始させる場合、制御対象機器に実行中の動作を停止させる場合、など、制御対象機器に対して任意のタイミングで何らかの要求を行う場合には、要求内容を示す通信フレームを送信する。すなわち、制御装置に備えられている通信装置は、定周期フレームおよび非定周期フレームを送信する。定周期フレームおよび非定周期フレームを送信する通信装置においても、伝送エラーの発生確率が上昇しない範囲内で可能な限り大きなサイズの通信フレームを使用するのが望ましい。

定周期フレームおよび非定周期フレームを送信する通信装置が通信フレームのサイズを調整する発明が特許文献１で開示されている。特許文献１に記載された通信装置は、送信するデータを定周期で送信される第１のデータと不定期に送信される第２のデータとに分け、第１のデータを次に送信するまでの残り時間で第２のデータを送信できない場合、第２のデータを分割し、第１のデータを次に送信するまでの残り時間で送信可能なサイズの第２のデータを生成して送信する。

特開２０１２−８０１７１号公報

特許文献１に記載の発明では、通信フレームのサイズを調整する際に伝送効率を考慮しておらず、伝送効率の高い通信を実現できないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、伝送効率を向上させることが可能な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、送信周期が同じ複数の定周期フレームを、前記定周期フレームの各々のサイズに基づく組み合わせで結合して１つ以上の通信フレームを生成する結合処理を実行し、通信フレームをネットワークに送信する送信手段と、通信フレームに生じる通信エラーをカウントするエラーカウント手段と、を備える。送信手段は、エラーカウント手段による通信エラーのカウント値に基づき算出されるフレームエラー率が閾値に達すると、結合処理１回あたりに生成する通信フレームの数を増加させる。

本発明にかかる通信装置は、伝送効率を向上させることができるという効果を奏する。

実施の形態１の通信装置を適用して実現される通信システムの一例を示す図 実施の形態１の通信システムにおいて通信装置である送受信局が通信フレームを送信する動作の概要を示す図 実施の形態１の通信システムにおいて通信フレームの伝送エラーが発生する場合の動作例を示す図 実施の形態１の通信装置である送受信局の構成例を示す図 実施の形態１の送受信局による送信動作を示すフローチャート 実施の形態１の送受信局が実行する初期動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１の送受信局が初期動作で取得する定周期フレームの情報の一例を示す図 実施の形態１の結合パターン決定部による定周期フレームの情報収集動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１の結合パターン決定部が定周期フレームの結合パターンの候補を生成する動作を示す図 実施の形態１の結合パターン決定部が結合パターンの候補を決定する動作の一例を示す図 実施の形態１の送受信局が結合パターンを決定する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１の送受信局が結合パターンを決定した後の動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１の送受信局によるフレーム送信動作の一例を示す図 実施の形態１の送受信局が結合パターンを再決定する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１の送受信局が結合パターンを再決定する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１の送受信局が結合処理で生成する結合フレームの数を変更する動作の一例を示す図 実施の形態２の送受信局によるフレーム送信動作を示すフローチャート 実施の形態２の送受信局が非定周期フレームを結合させることが可能な結合フレームがあるか否かを判定する方法を示す図 実施の形態３の送受信局を適用して形成されたネットワークの一例を示す図 実施の形態３の送受信局がテストフレームを送信する動作の一例を示す図 実施の形態１から３の送受信局のハードウェア構成図

以下に、本発明の実施の形態にかかる通信装置およびフレーム送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．
まず、本発明にかかる通信装置を適用する通信システムを図１から図３を使用して説明する。

図１は、本発明にかかる通信装置を適用して実現される通信システムの一例を示す図である。

図１は、本発明にかかる実施の形態１の通信装置である送受信局１Ａおよび１Ｂを含んで構成された通信システムにおいて、送受信局１Ａが通信フレームを送信し、これを送受信局１Ｂが受信する動作を示している。通信フレームとして、定周期フレーム１２０から１２３および非定周期フレーム１３０が存在する。定周期フレームとは、一定の周期、すなわち予め決められた固定周期で送受信局１Ａから繰り返し送信される通信フレームである。一方、非定周期フレームは、送信される周期が決まっておらず一定の条件を満たした場合など、送信が必要と判断された場合に送受信局１Ａから送信される通信フレームである。なお、図１では、送受信局１Ａのみが送信を行っているが、送受信局１Ｂも送受信局１Ａと同様に通信フレームすなわち定周期フレームおよび非定周期フレームを送信可能である。本実施の形態では、送受信局１Ａが複数の定周期フレーム１２０から１２３を連続して送信する場合を想定する。ただし、連続して送信する定周期フレームの数を図１に示した内容に限定するものではない。連続送信される定周期フレーム１２０から１２３をまとめて定周期フレーム群と呼ぶ。また、図１では、１つの非定周期フレーム、すなわち非定周期フレーム１３０のみが非定周期フレーム群として送信される例を示しているが、複数の非定周期フレームが非定周期フレーム群として連続送信される場合もある。

図２は、図１に示した通信システムにおいて送受信局１Ａが通信フレームを送信する動作の概要を示す図である。送受信局１Ａは、定周期フレーム群を構成している複数の定周期フレームのうち一部の定周期フレーム同士を結合し、２つ以上の通信フレームを１つの通信フレームとして送信することが可能である。本明細書では、結合処理を実行して得られた通信フレームを結合フレームと称することとする。

図２に示した例では、送受信局１Ａは、自局内部で生成した定周期フレーム１２０と１２１とを結合して結合フレーム４０を生成し、定周期フレーム１２２と１２３とを結合して結合フレーム４１を生成する。複数の通信フレームを結合して１つの通信フレームすなわち結合フレームとして送信する場合、連続して送信する通信フレーム同士の間で必要な送信待ち時間、すなわち、１つの通信フレームの送信が完了してから次の通信フレームの送信を開始するまでの待ち時間が不要となる。そのため、データの伝送効率を向上させることができる。しかし、通信フレームが長くなると、通信エラーすなわち通信フレームの伝送エラーの発生確率が上昇してしまうという問題がある。また、ネットワークでは、伝送エラーの発生率が一定の値を超えないように規定されている場合がある。これらの事情を考慮し、送受信局１Ａは、伝送エラーの発生確率が予め定められた閾値を超えないように考慮しつつ、定周期フレームを結合して送信する。

なお、図２に示した例では、４つの定周期フレームを２つずつ結合して２つの結合フレームを生成しているが、３つの定周期フレームを結合してもよい。この場合、３つの定周期フレームが結合された結合フレームと他の定周期フレームと結合されていない１つの定周期フレームとが送受信局１Ａから送信されることとなるが、各実施の形態では、説明の便宜上、他の定周期フレームと結合されていない１つの定周期フレームについても結合フレームと称する。

図２に示した送受信局１Ａは、定周期フレーム群に含まれる定周期フレームの数、各定周期フレームのサイズ、結合フレームの伝送エラー率、などに基づいて、結合する定周期フレームの数および結合する定周期フレームの組み合わせ、および結合フレームを送信する順序を決定する。送受信局１Ｂでは、結合フレームを受信すると、必要に応じて分割処理を行い、送信元の送受信局１Ａで結合される前の定周期フレーム１２０から１２３を復元する。

図３は、通信システムにおいて通信フレームの伝送エラーが発生する場合の動作例を示す図である。図３に示した例では、送受信局１Ａは、３つの結合フレーム４０、４１および４２を送信する。送受信局１Ｂは、結合フレームを正常に受信すると、正常に受信できたことを示す応答であるＡＣＫ（Acknowledgment）フレームを返送する。図３に示した例では、送受信局１Ｂは結合フレーム４０および４１を正常に受信し、これらに対するＡＣＫフレーム５０および５１を送受信局１Ａに返送している。送受信局１Ａは、ＡＣＫフレームを受信することにより結合フレームの伝送が成功したこと、すなわち送受信局１Ｂが結合フレームを正常に受信したことを検知する。ＡＣＫフレームには、どの結合フレームの受信に対するＡＣＫフレームであるかを示す情報を含んでいるものとする。送受信局１Ａは、結合フレームを送信後、一定時間以内にＡＣＫフレームを受信できない場合、受信できていないＡＣＫフレームに対応する結合フレームを再送する。図３に示した例では、送受信局１Ａは、結合フレーム４２に対するＡＣＫフレームを受信できないため、結合フレーム４２の再送を行い、再送された結合フレーム４２を受信した送受信局１Ｂは、結合フレーム４２を正常受信したことを示すＡＣＫフレーム５２を返送している。なお、結合フレームを送信する場合の例を説明したが非定周期フレームを送信する場合も同様である。

送受信局１Ｂが結合フレームを正常に受信できないケースとしては、結合フレームそのものが送受信局１Ｂまで到着しないケース、結合フレームが送受信局１Ｂに到着したがフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ：Frame Check Sequence）で異常が検出されるケースがある。送受信局１Ｂは、ＦＣＳで異常を検出した場合、異常が検出された結合フレームの再送を要求する応答としてＮＡＣＫ（Negative Acknowledgment）フレームを返送するようにしてもよい。

次に、本発明にかかる通信装置の構成例について説明する。図４は、本発明にかかる通信装置である送受信局１の構成例を示す図である。送受信局１は、図１から図３に示した送受信局１Ａおよび１Ｂに相当する。

送受信局１は、フレーム送信部１１、通信部１２、フレーム結合部１３、結合パターン決定部１４、フレームエラー検知部１５、結合フレーム分割部１６、フレーム判定部１７、送信バッファ１８、送信フレーム生成部１９、フレームエラー率算出部２０、受信バッファ２１、フレームエラー閾値設定部２２およびフレーム応答部２３を備える。

まず、通信フレームの受信動作に関わる構成部について説明する。

通信部１２は、ネットワーク回線から回線データとして結合フレーム、非定周期フレームまたはＡＣＫフレームを受信し、受信した結合フレーム、非定周期フレームまたはＡＣＫフレームをフレームエラー検知部１５へ出力する。

フレームエラー検知部１５は、通信部１２より入力された各フレームに対してフレームのエラーを検出する。フレームエラー検知部１５は、結合フレームまたは非定周期フレームのエラーを検出しない場合、フレームを正常に受信した旨を、エラーを検出していない結合フレームまたは非定周期フレームの識別番号とともに、フレーム送信部１１に通知する。この通知を受けたフレーム送信部１１は、通知された識別番号を付加したＡＣＫフレームを、結合フレームまたは非定周期フレームの送信元の送受信局へ返送する。また、フレームエラー検知部１５は、エラーを検出していない結合フレームまたは非定周期フレームを結合フレーム分割部１６へ出力する。フレームエラー検知部１５は、結合フレームまたは非定周期フレームのエラーを検出した場合、エラーを検出した結合フレームまたは非定周期フレームを結合フレーム分割部１６へ出力しない。この場合、フレームエラー検知部１５は、エラーを検出した結合フレームまたは非定周期フレームの識別番号をフレーム送信部１１へ通知することもしない。よって、通信部１２から結合フレームまたは非定周期フレームの送信元の送受信局へＡＣＫフレームは返送されない。

また、フレームエラー検知部１５は、結合フレームに対するＡＣＫフレームのエラーを検出しない場合、ＡＣＫフレームに付加されていた識別番号をフレーム応答部２３に通知する。すなわち、フレームエラー検知部１５は、結合フレームの送信が成功したことを、送信が成功した結合フレームの識別番号とともにフレーム応答部２３に通知する。これに対して、フレームエラー検知部１５は、結合フレームに対するＡＣＫフレームのエラーを検出した場合、フレーム応答部２３へは何も通知しない。

フレーム応答部２３は、フレーム送信部１１が送信した結合フレームの識別番号をフレーム送信部１１から取得し、取得した識別番号と、フレームエラー検知部１５から通知される、受信が成功したＡＣＫフレームに付加されていた識別番号とに基づいて、フレーム送信部１１に結合フレームを再送させる必要があるか否かを判定する。具体的には、フレーム応答部２３は、フレーム送信部１１が結合フレームを送信してから一定時間が経過するまでの間に、フレーム送信部１１から送信された結合フレームの識別番号がフレームエラー検知部１５から通知されてこない場合、結合フレームの再送が必要と判断する。フレーム応答部２３は、結合フレームの再送が必要と判断した場合、再送が必要な結合フレームの識別番号をフレーム送信部１１に通知し、再送を指示する。この指示を受けたフレーム送信部１１は、指示された結合フレームを再送する。フレーム応答部２３は、フレーム送信部１１が送信した結合フレームの識別番号がフレーム送信部１１から通知されると一定時間のカウントを開始し、フレーム送信部１１が送信した結合フレームの識別番号がフレームエラー検知部１５から通知されるとカウントを停止するタイマを備え、タイマが満了した場合には再送が必要と判断する構成とすることができる。フレーム応答部２３は、フレーム送信部１１が結合フレームを送信してから一定時間が経過するまでの間に、フレーム送信部１１から送信された結合フレームの識別番号がフレームエラー検知部１５から通知されてきた場合、結合フレームの送信が成功したことを送信が成功した結合フレームの識別番号とともに結合パターン決定部１４に通知する。また、フレーム応答部２３は、フレーム送信部１１が結合フレームを送信してから一定時間が経過するまでの間に、フレーム送信部１１から送信された結合フレームの識別番号がフレームエラー検知部１５から通知されてこない場合、結合フレームの送信が失敗したことを、送信が失敗した結合フレームの識別番号とともに結合パターン決定部１４に通知する。

結合フレーム分割部１６は、フレームエラー検知部１５から結合フレームが入力された場合、分割処理を実行し、送信元の送受信局で結合される前の定周期フレームを復元するとともに、復元された各定周期フレームの順序を結合される前の順序に戻す。ここで、結合される前の各定周期フレームの内部には、フレームの順序を表す識別子が付与されており、これを結合フレーム分割部１６が読み出すことにより、各定周期フレームの順序を識別可能とする。結合フレーム分割部１６は、分割処理および並べ替え処理を実行して各定周期フレームを元の状態に戻すと、各定周期フレームを受信バッファ２１へ出力する。また、結合フレーム分割部１６は、フレームエラー検知部１５から非定周期フレームが入力された場合、そのまま受信バッファ２１へ出力する。

受信バッファ２１は、結合フレーム分割部１６から入力された定周期フレームおよび非定周期フレームを保持する。受信バッファ２１が保持している定周期フレームおよび非定周期フレームは、これらのフレームを必要とする、図示を省略しているアプリケーションなどにより読み出される。なお、自局宛ではないフレームなど、他の送受信局に転送する必要があるフレームを受信バッファ２１が受け取った場合、このフレームは送信フレーム生成部１９などに読み出され、他の送受信局に向けて送信される。

次にフレーム送信動作に関わる構成部について説明する。

送信フレーム生成部１９は、結合前の定周期フレーム及び非定周期フレームを送信フレームとして生成し、生成した送信フレームをフレーム判定部１７へ出力する。送信フレーム生成部１９は、他の送受信局へ転送すべきフレームを受信バッファ２１が保持している場合、これを読み出し、ヘッダの書き換えなどを行ってから送信フレームとしてフレーム判定部１７へ出力するようにしてもよい。

フレーム判定部１７は、送信フレーム生成部１９より入力された送信フレームの判別すなわち定周期フレームおよび非定周期フレームのどちらに該当するかの判別と、入力された送信フレームのフレーム長の算出とを行う。フレーム判定部１７は、送信フレームの判別結果および算出したフレーム長を結合パターン決定部１４へ出力するとともに、送信フレームを送信バッファ１８へ出力する。ここで、フレーム判定部１７は、フレーム種別、すなわち送信フレームが定周期フレームおよび非定周期フレームのどちらに該当するのかを示す情報が送信フレームのヘッダに挿入されている場合はこの情報を読み取ることで判別する。フレーム種別は、送信フレームのヘッダに挿入するのではなく送信フレームにデータとして含むようにしてもよい。また、時分割で定周期フレームと非定周期フレームとの送信タイミングが独立している場合は送信する時間によって判別してもよい。

送信バッファ１８は、フレーム判定部１７を介して送信フレーム生成部１９から出力され、フレーム結合部１３により他の送信フレームと結合される前の定周期フレームと、送信される前の非定周期フレームとを保持する。

結合パターン決定部１４は、フレーム判定部１７より入力されたフレーム種別およびフレーム長と、フレームエラー閾値設定部２２より入力されたフレームエラー率の閾値と、フレームエラー率算出部２０より入力されたフレームエラー率とに基づいて、送信バッファ１８で保持されている各定周期フレームの結合パターン、すなわち、結合する定周期フレームの組み合わせ、および、定周期フレームを結合する際の各定周期フレームの順序を決定し、決定結果をフレーム結合部１３へと出力する。ここで、結合パターン決定部１４は、定周期フレームの順序を示す情報が定周期フレーム内部に存在しない場合、順序の変更を行わなくてもよいし、定周期フレームに別途順序情報を付加した上で順序を変更してもよい。定周期フレームに付加する順序情報は、各定周期フレームの元々の順序を示す情報である。結合パターン決定部１４は、フレーム判定部１７より入力される情報を確認することにより、各定周期フレームの元々の順序、すなわち、各定周期フレームが送信フレーム生成部１９で生成された順序を把握できる。結合パターン決定部１４は、送信フレームに順序情報を付加する場合、送信バッファ１８から送信フレームを一度読み出し、順序情報を付加してから再格納する。結合パターン決定部１４が定周期フレームの結合パターンを決定する場合の具体的な動作については別途説明する。この結合パターン決定部１４は結合パターン決定手段である。

また、結合パターン決定部１４は、フレーム応答部２３より入力された、各結合フレームの送信が成功したか否かを示す情報および識別番号を、フレームエラー率算出部２０へ出力する。

フレームエラー率算出部２０は、各結合フレームの送信の成否および識別番号が結合パターン決定部１４より入力されると、これを記憶するとともに、結合フレームのフレームエラー率を算出する。フレームエラー率は、結合フレームを送信した合計回数で結合フレームの送信を失敗した回数を除算することにより算出可能である。フレームエラー率算出部２０は、フレームエラー率を算出すると、算出結果を結合パターン決定部１４へ出力する。なお、図４では、フレーム応答部２３が出力した各結合フレームの送信の成否および識別番号を結合パターン決定部１４経由でフレームエラー率算出部２０へ出力することとしたが、フレーム応答部２３からフレームエラー率算出部２０へ直接出力する構成としてもよい。このフレームエラー率算出部２０は、結合フレームに生じる通信エラーをカウントするエラーカウント手段である。

フレーム結合部１３は、結合パターン決定部１４で決定された結合パターンに従い、送信バッファ１８が保持している定周期フレームを結合する。フレーム結合部１３は、定周期フレームの結合処理を実行して生成した結合フレームをフレーム送信部１１へ出力する。このとき、フレーム結合部１３は、出力する各結合フレームに対して識別番号を付加する。

フレーム送信部１１は、フレーム結合部１３より入力された結合フレームを通信部１２へ出力するとともに、出力した結合フレームの識別番号および送信を実施したことをフレーム応答部２３へ通知する。通信部１２は、フレーム送信部１１より入力された結合フレームに対して、結合フレームの出力先のネットワーク回線に応じた変調を行い、ネットワーク回線へと出力する。これらのフレーム送信部１１および通信部１２は、フレーム結合部１３とともに送信手段を構成する。

つづいて、送受信局１が同じ周期で送信する複数の定周期フレームの一部または全てを結合して送信する動作について説明する。

図５は、送受信局１による送信動作を示すフローチャートである。送受信局１による送信動作では、図５に示したように、初期動作として、送信動作で必要な情報の収集、具体的には結合対象の定周期パケットの情報の取得などを行う（ステップＳ１）。

図６は、図５に示した初期動作、すなわち送受信局１が実行する初期動作の一例を示すフローチャートである。送受信局１による初期動作では、まず、定周期フレームの情報を取得する（ステップＳ１１）。定周期フレームの情報を図７に示す。図７は、定周期フレームの情報の一例を示す図である。図７に示した定周期フレームの情報は、結合パターン決定部１４が、フレーム判定部１７から出力されるフレーム判別結果を解析することにより取得する。すなわち、結合パターン決定部１４は、同じ周期で送信する複数の定周期フレームからなる定周期フレーム群のフレーム数７０と、定周期フレーム群を構成している定周期フレーム１２４から１２８の各々のフレーム長である定周期フレームデータ長６０から６４とを取得する。定周期フレーム群のフレーム数７０は、送受信局１が１送信周期あたりに送信する定周期フレームの数である。

図８は、結合パターン決定部１４による定周期フレームの情報収集動作の一例を示すフローチャートである。結合パターン決定部１４は、定周期フレームを検出したか否か、具体的には、フレーム判定部１７から定周期フレームを示す判別結果が通知されたか否かを監視しており（ステップＳ２１）、定周期フレームを検出した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、検出した定周期フレームの種類およびサイズすなわちフレーム長を記憶する（ステップＳ２２）。なお、定周期フレームの種類は複数存在する定周期フレームを区別する目的で記憶するものであり、この情報に代えて識別番号を記憶するようにしてもよい。定周期フレームの区別が可能な情報であれば、これらの定周期フレームの種類、識別番号以外のその他の情報を記憶するようにしてもよい。

結合パターン決定部１４は、定周期フレームを検出していない場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）およびステップＳ２２を実行した場合、定周期フレームの情報収集動作を開始してから規定時間が経過したか否かを確認する（ステップＳ２３）。規定時間が経過していない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、ステップＳ２１に戻って処理を継続する。規定時間は、定周期フレームの送信周期よりも長い時間とする。定周期フレームの送信周期は送受信局１を適用するシステムであらかじめ想定されているものとする。規定時間が経過した場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、結合パターン決定部１４は、規定時間が経過するまでの間にステップＳ２２で記憶した定周期フレームの種類およびサイズを確認し、定周期フレームの送信周期と、同じ周期で送信する定周期フレームの数すなわち１送信周期あたりに送信する定周期フレームの数と、各定周期フレームのサイズとを記憶し（ステップＳ２４）、処理を終了する。なお、定周期フレームの送信周期は、同じ種類の定周期フレームが検出された時間間隔を算出することにより求めることが可能である。また、１送信周期あたりに送信する定周期フレームの数は、検出された定周期フレームの種類数、すなわち何種類の定周期フレームが検出されたかを確認することにより求めることが可能である。１送信周期あたりに送信する定周期フレームの数は、上述した定周期フレーム群のフレーム数７０に相当する。

図６の説明に戻り、送受信局１は、ステップＳ１１で定周期フレームの情報を取得した後、フレームエラー率の閾値を設定する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２では、フレームエラー閾値設定部２２が結合パターン決定部１４に対して閾値を設定する。フレームエラー閾値設定部２２は、設定する閾値の入力を外部の作業者などから受け付け、受け付けた閾値を結合パターン決定部１４に設定する。フレームエラー閾値設定部２２は、記載を省略したキーボードなどの入力手段を介して閾値を取得する。本実施の形態では、フレームエラー率の閾値として第１の閾値および第２の閾値を設定し、第１の閾値がある一定範囲の上限値に相当し、第２の閾値がこの一定範囲の下限値に相当するものとする。なお、図６に示したステップＳ１１およびＳ１２は実行する順番が逆であってもよい。

送受信局１は、上記のステップＳ１１およびＳ１２を実行した後、定周期フレームの結合パターンの候補を生成する（ステップＳ１３）。このステップＳ１３の処理は結合パターン決定部１４が実行する。結合パターン決定部１４が定周期フレームの結合パターンの候補を生成する動作について図９および図１０を参照しながら説明する。

図９は、結合パターン決定部１４が定周期フレームの結合パターンの候補を生成する動作を示す図である。図９に示したように、結合パターン決定部１４が生成する候補の数は定周期フレーム群に含まれるフレーム数Ｎに依存して変化する。結合パターン決定部１４は、定周期フレーム群の各定周期フレームに対して結合処理を実行して生成する結合フレームの数が１となる場合（結合後フレーム数：１の場合）、２となる場合、…、Ｎとなる場合のそれぞれについて、各定周期フレームをどのように組み合わせて結合フレームとするかを示す結合パターンを１つずつ生成する。よって、結合パターン決定部１４は、定周期フレーム群に含まれる定周期フレーム数Ｎと同一数の候補を生成する。なお、結合処理を実行して生成する結合フレームの数が１の場合およびＮの場合は結合パターンが１通りしか存在しないため、結合パターン決定部１４は、実際には、結合処理を実行して生成する結合フレームの数が２からＮ−１の場合の各々について候補を生成すればよい。

図１０は、結合処理を実行して生成する結合フレームの数が２の場合の結合パターンの候補を結合パターン決定部１４が決定する動作の一例を示す図である。図１０に示した例では、定周期フレーム群は５つの定周期フレームより構成されている。結合パターン決定部１４は、図１０の結合パターン６０に示すように、５つの定周期フレームを２つのグループ４６と４７とに分け、同じグループの定周期フレーム同士を結合することで結合フレームを生成する。その際に、結合パターン決定部１４は、結合後のフレーム長ＡＡｂｙｔｅ、ＢＢｂｙｔｅを計算し、大きい方を最長フレーム長として記憶する。図１０では、グループ４６に対応する結合フレームのフレーム長ＡＡｂｙｔｅの方が大きいため、結合パターン決定部１４はこれを記憶する。

さらに、結合パターン決定部１４は、別のグループ分けを行った場合の結合パターン６１についても、グループ４８および４９の各々から生成される各結合フレームのフレーム長ＣＣｂｙｔｅおよびＤＤｂｙｔｅを計算し、大きい方を記憶する。また、結合パターン決定部１４は、結合パターン６２に示すようにフレーム順序を入れ替えた場合のパターンすなわちグループ４Ａおよび４Ｂについても、各グループから生成される各結合フレームのフレーム長ＥＥｂｙｔｅおよびＦＦｂｙｔｅを計算し、大きい方を記憶する。以下同様にして、各結合パターンの最長フレーム長を記憶する。すなわち、結合パターン決定部１４は、考えられる全ての結合パターンについて、生成される結合フレームのフレーム長を計算し、計算したフレーム長のうち、最も大きい値を、最長フレーム長として記憶する。

ここで、フレームエラーの発生率はフレームの長さが長くなれば高くなるため、結合処理で同じ数の結合フレームを生成する場合、可能な限り長さが短い結合フレームとするのが望ましい。そのため、結合パターン決定部１４は、記憶した各結合パターンの最長フレーム長のうち、最も短い最長フレーム長の結合フレームが生成される結合パターンを、結合処理を実行して生成する結合フレームの数が２の場合の結合パターンに決定する。

結合処理を実行して生成する結合フレームの数が２の場合について説明したが、結合パターン決定部１４は、結合処理を実行して生成される結合フレームの数が３からＮ−１の場合も同様の手順で結合パターンを決定する。結合パターン決定部１４は、以上のようにして決定した、結合処理で生成する結合フレームの数が１からＮの場合のそれぞれについての結合パターンを結合パターンの候補として記憶する。

また、結合パターン決定部１４は、以下のような手順で結合パターンの候補を決定してもよい。すなわち、結合パターン決定部１４は、定周期フレーム群の定周期フレームを最も大きいサイズのものから順番に、結合後のフレーム数と同じ数のグループに割り当てていく。このとき、割り当て済みの定周期フレームの合計サイズが最小のグループへ定周期フレームを割り当てる。合計サイズが最小のグループが複数存在する場合は合計サイズが最小のグループのどこに割り当ててもよい。

具体例として、定周期フレーム群に以下のフレームＡからフレームＧの７つの定周期フレームが含まれている場合に、これら７つの定周期フレームを結合して３つの結合フレームを生成する場合についての結合パターンの候補を決定する動作を示す。
フレームＡ：フレーム長＝２０ｂｙｔｅ
フレームＢ：フレーム長＝２５ｂｙｔｅ
フレームＣ：フレーム長＝６０ｂｙｔｅ
フレームＤ：フレーム長＝３０ｂｙｔｅ
フレームＥ：フレーム長＝４５ｂｙｔｅ
フレームＦ：フレーム長＝５０ｂｙｔｅ
フレームＧ：フレーム長＝４０ｂｙｔｅ

結合パターン決定部１４は、まず、最も長いフレームＣ（フレーム長＝６０）を第１グループに割り当て、次に、２番目に長いフレームＦ（フレーム長＝５０）を第２グループに割り当て、３番目に長いフレームＥ（フレーム長＝４５）を第３グループに割り当てる。この時点で、第１グループから第３グループのそれぞれに割り当てられたフレームの合計サイズは、６０、５０、４５となる。結合パターン決定部１４は、次に、４番目に長いフレームＧ（フレーム長＝４０）を、この時点で合計サイズが最小の第３グループに割り当てる。この結果、第１グループから第３グループのそれぞれに割り当てられたフレームの合計サイズは、６０、５０、８５となる。結合パターン決定部１４は、次に、５番目に長いフレームＤ（フレーム長＝３０）を、この時点で合計サイズが最小の第２グループに割り当て、第１グループから第３グループのそれぞれに割り当てられたフレームの合計サイズは、６０、８０、８５となる。結合パターン決定部１４は、次に、６番目に長いフレームＢ（フレーム長＝２５）を、この時点で合計サイズが最小の第１グループに割り当て、第１グループから第３グループのそれぞれに割り当てられたフレームの合計サイズは、８５、８０、８５となる。結合パターン決定部１４は、次に、７番目に長いフレームＡ（フレーム長＝２０）を、この時点で合計サイズが最小の第２グループに割り当て、各定周期フレームのグループ分けを終了する。次に、結合パターン決定部１４は、第１グループから第３グループに割り当てた各定周期フレームをグループごとに結合して結合フレームを生成する際の並び順を、送信フレーム生成部１９で先に生成された定周期フレームほど結合フレームの先頭に近くなるように決定する。

このように、結合パターン決定部１４は、定周期フレームを結合する場合の結合パターンを、サイズすなわちフレーム長が大きいものから順番に、割り当て済みの定周期フレームの合計サイズが最も小さいグループに割り当てていくことにより、結合処理で生成される結合フレームの最大サイズが最も小さくなる結合パターンを導き出すことができる。

以上が図５に示したステップＳ１の初期動作である。送受信局１は、初期動作が終了すると、次に、結合パターンを決定する（ステップＳ２）。

送受信局１が上記のステップＳ２で結合パターンを決定する動作を説明する。図１１は、送受信局１が結合パターンを決定する動作の一例を示すフローチャートである。

送受信局１は、まず、結合パターン決定部１４が、結合処理で生成する結合フレームの数ｉを初期化する（ステップＳ３１）。すなわち、結合パターン決定部１４が、結合処理で生成する結合フレームの数ｉをｉ＝１に設定する。ここで、ｉは１以上かつ定周期フレーム群に含まれる定周期フレームの数以下の整数である。定周期フレーム群に含まれる定周期フレームの数をＮとした場合、ｉは１以上Ｎ以下の整数である。

次に、送受信局１は、ｉ個の結合フレームを生成して送信する動作を開始する（ステップＳ３２）。すなわち、フレーム結合部１３が定周期フレームを結合してｉ個の結合フレームを生成し、これをフレーム送信部１１が通信部１２を介して送信する。その後、送受信局１は、規定時間が経過するまで待機し（ステップＳ３３：Ｎｏ）、規定時間が経過すると（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、ｉ個の結合フレームを生成する設定に従って定周期フレームを結合して生成し、送信した結合フレームのフレームエラー率が第２の閾値よりも大きくかつ第１の閾値よりも小さいか否かを確認する（ステップＳ３４）。結合フレームのフレームエラー率が第２の閾値よりも大きくかつ第１の閾値よりも小さい場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、送受信局１は、結合処理で生成する結合フレームの数をｉに決定する（ステップＳ３６）。すなわち、送受信局１は、上述したステップＳ１の初期動作で決定した結合パターンの候補のうち、生成する結合フレームの数がｉ個の場合に対応する結合パターンを使用することに決定する。また、送受信局１は、結合フレームのフレームエラー率が第２の閾値よりも大きくかつ第１の閾値よりも小さい範囲に含まれない場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、ｉが結合対象の定周期フレーム数、すなわち定周期フレーム群に含まれる定周期フレームの数と等しいか否かを確認する（ステップＳ３５）。送受信局１は、ｉが結合対象の定周期フレーム数と等しい場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、送受信局１は、結合処理で生成する結合フレームの数をｉに決定する（ステップＳ３６）。送受信局１は、ｉが結合対象の定周期フレーム数と等しくない場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、送受信局１は、ｉに１を加算し（ステップＳ３７）、ステップＳ３２に戻って処理を継続する。ステップＳ３３からＳ３７は結合パターン決定部１４が実行する処理である。

図５の説明に戻り、送受信局１は、結合パターンを決定すると、次に、決定した結合パターンでの通信、すなわち、決定した結合パターンで定周期フレームを結合して送信する動作を開始する（ステップＳ３）。このステップＳ３の動作は、結合パターン決定部１４が上記のステップＳ２で決定した結合パターンをフレーム結合部１３に通知することにより開始となる。詳細については後述するが、ステップＳ３の動作では、結合パターンの変更が必要か否かを適宜確認し、結合パターンの変更が必要と判断した場合には、ステップＳ４に移行して結合パターンを再決定する。送受信局１は、結合パターンを再決定すると、ステップＳ３に戻り、再決定した結合パターンで通信を行う。

図１２は、図５に示したステップＳ２を実行して結合パターンを決定した後の送受信局１の動作の一例を示すフローチャートである。図１２に示したフローチャートは、図５に示したステップＳ３およびＳ４に対応する動作の詳細を示している。

送受信局１は、定周期フレームの送信タイミングか否かを確認し（ステップＳ４１）、定周期フレームの送信タイミングではない場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、送信待ちの非定周期フレーム、すなわち送信待ちの状態となっている非定周期フレームがあるか否かを確認する（ステップＳ４２）。送信待ちの非定周期フレームが存在しない場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、送受信局１は、ステップＳ４１に戻って動作を続ける。送受信局１は、送信バッファ１８が非定周期フレームを保持していれば送信待ちの非定周期フレームが存在していると判断し、送信バッファ１８が非定周期フレームを保持していなければ送信待ちの非定周期フレームが存在していないと判断する。送信待ちの非定周期フレームが存在している場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、送受信局１は、送信待ち状態の非定周期フレームを送信し（ステップＳ４３）、ステップＳ４１に戻って動作を続ける。

また、定周期フレームの送信タイミングである場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、送信待ちの非定周期フレームがあるか否かを確認する（ステップＳ４４）。送信待ちの非定周期フレームが存在しない場合（ステップＳ４４：Ｎｏ）、送受信局１は、結合フレームを送信する（ステップＳ４６）。すなわち、送受信局１では、結合パターン決定部１４が決定した結合パターンに従って定周期フレームを結合して結合フレームを生成し、生成した各結合フレームをネットワーク回線へ送信する。

送信待ちの非定周期フレームが存在している場合（ステップＳ４４：Ｙｅｓ）、送受信局１は、送信待ちの非定周期フレームの優先度が高優先度か否かを確認する（ステップＳ４５）。送受信局１は、非定周期フレームの内部のフレーム種別に基づいて、非定周期フレームの優先度を判定する。送信待ちの非定周期フレームの優先度が高優先度の場合（ステップＳ４５：Ｙｅｓ）、送受信局１は、まず、非定周期フレームを送信し、非定周期フレームの送信が完了した後、結合フレームを送信する（ステップＳ４７）。このステップＳ４７の動作は、図１３の上段に示した「<1>非定周期フレーム(優先度高)ありの場合」に相当する。図１３の上段に示した動作例では、送受信局１において、定周期フレーム１２０、非定周期フレーム１３０、定周期フレーム１２１、定周期フレーム１２２、定周期フレーム１２３の順番で各フレームが生成される場合を示している。この例では、非定周期フレーム１３０の優先度が高いため、送受信局１は、まず、非定周期フレーム１３０を送信し、次に、結合フレーム４０を生成して送信し、最後に結合フレーム４１を生成して送信する。一方、送信待ちの非定周期フレームの優先度が高優先度ではない場合（ステップＳ４５：Ｎｏ）、送受信局１は、まず、結合フレームを送信し、結合フレームの送信が完了した後、非定周期フレームを送信する（ステップＳ４８）。このステップＳ４８の動作は、図１３の下段に示した「<2>非定周期フレーム(優先度低)ありの場合」に相当する。図１３の下段に示した動作例では、送受信局１において、定周期フレーム１２０、非定周期フレーム１３１、定周期フレーム１２１、定周期フレーム１２２、定周期フレーム１２３の順番で各フレームが生成される場合を示している。この例では、非定周期フレーム１３１の優先度が低いため、送受信局１は、まず、結合フレーム４０を生成して送信し、次に、結合フレーム４１を生成して送信し、最後に非定周期フレーム１３１を送信する。

図１２では、記載を省略しているが、送受信局１は、ステップＳ４６、Ｓ４７またはＳ４８を実行してフレームを送信した場合、結合フレームの送信の成否を確認し、記憶する。また、結合フレームの送信が失敗した場合、送受信局１は、送信失敗となった結合フレームを再送信する。送受信局１は、予め決められた回数にわたって再送信を行っても送信失敗となる場合には、それ以上の再送信は行わない。結合フレームを送信した場合に記憶する情報としては、フレームエラー率を算出するために必要な情報、具体的には、送信した結合フレームの数、送信した時刻、伝送エラーとなった結合フレームの数などが考えられるがこれらの情報に限定するものではない。フレームエラー率またはこれに相当する情報が算出可能な情報であればどのような情報でもよい。結合パターンが分かれば送信する結合フレームの数も分かるため、結合パターンと伝送エラーの発生回数とを記憶するようにしてもよい。

送受信局１は、ステップＳ４６、Ｓ４７またはＳ４８を実行してフレームを送信すると、次に、フレームエラー率を第１の閾値および第２の閾値と比較し（ステップＳ４９，Ｓ５０）、結合パターンの変更が必要か否かを判定し、変更が必要と判定した場合には結合パターンを再決定する（ステップＳ５１，Ｓ５２）。これらの各ステップの詳細については後述する。第１の閾値および第２の閾値は、上述した初期動作（図５のステップＳ１、図６参照）で設定したフレームエラー率の閾値であり、第２の閾値＜第１の閾値の関係が成り立っている。

なお、図１２に示した例では、結合フレームを送信するごとに、すなわち、ステップＳ４６、Ｓ４７またはＳ４８を実行するごとに、フレームエラー率を第１の閾値および第２の閾値と比較するようにしているが、結合フレームの送信を規定回数行うごとにフレームエラー率を第１の閾値および第２の閾値と比較するようにしてもよい。また、結合フレームを送信する動作とは同期せずに、任意の周期でフレームエラー率を第１の閾値および第２の閾値と比較するようにしてもよい。すなわち、図１２に示したステップＳ４９からＳ５２の動作を任意の周期で実行するようにしてもよい。

送受信局１は、フレームエラー率が第２の閾値以下の場合（ステップＳ４９：Ｙｅｓ）、生成する結合フレームの数を減少させる（ステップＳ５２）。すなわち、送受信局１は、フレームエラー率が低く、現在よりもフレーム長が長い結合フレームを生成して送信しても問題ないと判断し、結合処理で生成する結合フレームの数が現在よりも少なくなるように結合パターンを再決定する。生成する結合フレームの数が少なくなるということは、１つの結合フレームを生成する際に結合される定周期フレームの数が増加することであり、１つの結合フレームのフレーム長が長くなることを意味する。このステップＳ５２で結合パターンを再決定する動作については後述する。送受信局１は、ステップＳ５２を実行して生成する結合フレームの数を減少させた後は、ステップＳ４１に戻って動作を継続する。

送受信局１は、フレームエラー率が第２の閾値よりも大きい場合（ステップＳ４９：Ｎｏ）、フレームエラー率が第１の閾値以上か否かを確認し（ステップＳ５０）、フレームエラー率が第１の閾値よりも小さい場合（ステップＳ５０：Ｎｏ）、ステップＳ４１に戻って動作を継続する。フレームエラー率が第２の閾値よりも大きく、かつ第１の閾値よりも小さい場合は、現在の結合パターンすなわち結合処理で生成する結合フレームの数が適切であり、結合パターンを変更する必要が無い状態に該当する。送受信局１は、フレームエラー率が第１の閾値以上の場合（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、生成する結合フレームの数を増加させる（ステップＳ５１）。すなわち、送受信局１は、フレームエラー率が高く、現在よりもフレーム長が短い結合フレームを生成して送信する必要があると判断し、結合処理で生成する結合フレームの数が現在よりも多くなるように結合パターンを再決定する。生成する結合フレームの数が多くなくなるということは、１つの結合フレームを生成する際に結合される定周期フレームの数が減少することであり、１つの結合フレームのフレーム長が短くなることを意味する。送受信局１は、ステップＳ５１を実行して生成する結合フレームの数を増加させた後は、ステップＳ４１に戻って動作を継続する。

ステップＳ５１で実行する動作、具体的には、結合処理で生成する結合フレームの数が現在よりも多くなるように結合パターンを再決定する動作について、図１４を用いて説明する。

図１４は、送受信局１が結合パターンを再決定する動作の一例を示すフローチャートである。図１４は、図１１に示したフローチャートのステップＳ３１をステップＳ６１に置き換えたものである。送受信局１は、結合パターンを再決定する動作のステップＳ６１において、結合処理で生成する結合フレームの数ｉを、現在の結合処理で生成する結合フレームの数に１を加えた値に設定する。現在の結合処理で生成する結合フレームの数とは、図１２に示したステップＳ４６、Ｓ４７およびＳ４８で生成する結合フレームの数である。現在の結合処理で生成する結合フレームの数をｎとした場合、ステップＳ６１では、ｉ＝ｎ＋１とする。ステップＳ６１に続くステップＳ３２からＳ３７の処理は図１１に示したステップＳ３２からＳ３７と同じ処理であるため、説明を省略する。

なお、図１４に示した動作を開始する時点において、現在の結合処理で生成する結合フレームの数が最大値、すなわち定周期フレーム群を構成している定周期フレームの数と同数の場合もある。この場合、送受信局１は、結合パターンの再決定を行わずに、現在と同じ結合パターンを使用して、定周期フレームの送信動作すなわち結合フレームを生成して送信する動作を継続する。すなわち、送受信局１は、図１２に示したステップＳ５１で結合パターンを再決定することなくステップＳ４１に戻り、動作を継続する。

次に、ステップＳ５２で実行する動作、具体的には、結合処理で生成する結合フレームの数が現在よりも少なくなるように結合パターンを再決定する動作について、図１５を用いて説明する。

図１５は、送受信局１が結合パターンを再決定する動作の一例を示すフローチャートである。図１５は、図１１に示したフローチャートのステップＳ３１をステップＳ６１ａに置き換え、さらに、ステップＳ３５およびＳ３７をステップＳ３５ａおよびＳ３７ａに置き換えたものである。送受信局１は、結合パターンを再決定する動作のステップＳ６１ａにおいて、結合処理で生成する結合フレームの数ｉを、現在の結合処理で生成する結合フレームの数から１を減算した値に設定する。現在の結合処理で生成する結合フレームの数をｎとした場合、ステップＳ６１ａでは、ｉ＝ｎ−１とする。ステップＳ６１に続くステップＳ３２からＳ３４およびＳ３６の処理は図１１に示したステップＳ３２からＳ３４およびＳ３６と同じ処理であるため、説明を省略する。送受信局１は、ステップＳ３５ａにおいて、ｉが１であるか否かを確認し、ｉが１である場合（ステップＳ３５ａ：Ｙｅｓ）、結合処理で生成する結合フレームの数をｉすなわち１に決定する（ステップＳ３６）。一方、ｉが１ではない、すなわちｉが２以上の整数の場合（ステップＳ３５ａ：Ｎｏ）、送受信局１は、ｉから１を減算し（ステップＳ３７ａ）、ステップＳ３２に戻って動作を継続する。

なお、図１５に示した動作を開始する時点において、現在の結合処理で生成する結合フレームの数が最小値、すなわち１の場合もある。この場合、送受信局１は、結合パターンの再決定を行わずに、現在と同じ結合パターンを使用して、定周期フレームの送信動作すなわち結合フレームを生成して送信する動作を継続する。すなわち、送受信局１は、図１２に示したステップＳ５２で結合パターンを再決定することなくステップＳ４１に戻り、動作を継続する。

図１６は、送受信局１が結合処理で生成する結合フレームの数を変更する動作の一例を示す図である。図１６に示した横軸は送信フレーム累積数すなわち送信累積時間であり、縦軸はフレームエラー率である。送信累積時間は、図１２に示した動作を開始してからの経過時間に相当する。図１６に示したように、送受信局１は、フレームエラー率がネットワークまたはシステムなどで規定されている上限すなわち第１の閾値に達した場合（図１２のステップＳ４９で「Ｙｅｓ」と判定した場合に相当）、結合パターンを再決定して結合フレーム数を減らす。また、送受信局１は、フレームエラー率がネットワークまたはシステムなどで規定されている下限すなわち第２の閾値に達した場合（図１２のステップＳ５０で「Ｙｅｓ」と判定した場合に相当）、結合パターンを再決定して結合フレーム数を増やす。なお、一般的にはフレームエラー率の上限のみが既定されており、下限については規定されていないことが多い。この場合、送受信局１の利用者がフレームエラー率の下限を任意に設定するようにしてよい。

以上のように、本実施の形態の送受信局１は、同じ周期でネットワークへ送信する複数の定周期フレームに対して結合処理を実行して結合フレームを生成する場合の結合パターンの候補を、結合処理で生成する結合フレームの数に応じて予め決定しておき、決定した候補の中から、各候補の結合パターンを使用して結合フレームを送信した場合のフレームエラー率に基づいて、実際に使用する結合パターンを決定することとした。また、フレームエラー率を監視し、フレームエラー率が予め設定された閾値に達した場合には結合パターンの変更が必要と判断し、使用する結合パターンを、結合パターンの候補の中のいずれか、すなわち、結合処理で生成する結合フレームの数ごとに予め決めておいた結合パターンの中のいずれかに変更することとした。フレームエラー率に基づいて結合パターンを適宜変更する構成としたことにより、伝送効率を向上させることができる。また、使用する結合パターンを、結合処理で生成する結合フレームの数毎に予め決定しておく構成としたことにより、結合パターンを変更する際の決定処理にかかる負荷を軽減できるとともに、結合パターンを変更する際の所要時間の短縮化を実現できる。

また、本実施の形態の送受信局１は、Ｎ個の結合フレームを生成する場合の結合パターンを予め決定する処理においては、Ｎ個の結合フレームが生成される定周期フレームの全ての組み合わせの各々について、生成されるＮ個の結合フレームの中の最も大きいサイズの結合フレームのサイズを算出し、算出したサイズのうち、最も小さいサイズに対応する結合フレームが生成される組み合わせを、結合パターンに決定する。これにより、生成する結合フレームのうち、最もサイズが大きい結合フレームのサイズが必要以上に大きくなるのを回避することができる。すなわち、定周期フレームを結合して送信する場合にフレームエラー率が必要以上に増大するのを防止することができ、伝送効率のさらなる向上を実現できる。

本実施の形態では、フレームエラー率を閾値と比較し、結合パターンの変更が必要か否かを判断することとした。しかし、結合フレームは定周期で送信されるものであり、また、結合パターンが決まれば１周期あたりに送信する結合フレームの最小値も決まるため、１周期あたりで送信した結合フレームの数が分かれば、フレームエラー率が高いか否かを判別することが可能である。すなわち、１周期あたりに送信する結合フレーム数の数が多い場合はフレームエラー率が高く、記憶している結合フレーム数が少ない場合はフレームエラー率が低いと判断できる。よって、送受信局１は、フレームエラー率の閾値の代わりに、一定時間あたりに送信した結合フレームの総数または伝送エラーとなり再送した結合フレームの総数に対する閾値を設定してもよい。

実施の形態２．
実施の形態１の送受信局は、定周期フレームのみを対象として結合処理を行い、結合フレームを生成する。これに対して、本実施の形態の送受信局は、非定周期フレームも結合処理の対象とする。なお、本実施の形態の送受信局の構成は実施の形態１の送受信局と同様であり、結合フレームを生成して送信する動作が一部異なる。本実施の形態では、実施の形態１と異なる動作について説明する。

図１７は、実施の形態２の送受信局によるフレーム送信動作を示すフローチャートである。図１７に示した処理のうち、実施の形態１で説明した図１２と同じステップ番号のものは図１２に示した処理と同じである。図１２と同じステップ番号の処理については説明を省略する。

図１７に示したように、本実施の形態の送受信局１は、図１２に示したステップＳ４１からＳ５２の処理に加えて、ステップＳ５３およびＳ５４を実行する。

本実施の形態の送受信局１は、ステップＳ４５において、送信待ちの非定周期フレームが高優先度ではないと判断すると（ステップＳ４５：Ｎｏ）、非定周期フレームを結合させることが可能な結合フレームがあるか否かを確認する（ステップＳ５３）。非定周期フレームを結合させることが可能な結合フレームがあるか否かの判定方法については後述する。非定周期フレームを結合させることが可能な結合フレームがある場合（ステップＳ５３：Ｙｅｓ）、送受信局１は、非定周期フレームを定周期フレームと結合して送信する（ステップＳ５４）。非定周期フレームを結合させることが可能な結合フレームがない場合（ステップＳ５３：Ｎｏ）、送受信局１は、まず、結合フレームを送信し、結合フレームの送信が完了した後、非定周期フレームを送信する（ステップＳ４８）。

ここで、非定周期フレームを結合させることが可能な結合フレームがあるか否かを送受信局１が判定する方法について図１８を用いて説明する。

図１８に示した例では、送受信局１において、定周期フレーム１２０、非定周期フレーム１３０、定周期フレーム１２１、定周期フレーム１２２、定周期フレーム１２３、…、定周期フレーム１２９の順番で各フレームが生成され、結合フレーム４０から４３が順番に送信される場合であり、かつ結合フレーム４０については送信が済んでいる状態を示している。

送受信局１は、図１８に示した状態においては、未送信の結合フレームのうち、フレーム長が最も短いものを選択し、選択した結合フレームに対して非定周期フレーム１３０をさらに結合させた場合の結合フレーム４４のフレーム長を算出する（図１８のＳ８１の動作に相当）。次に、送受信局１は、未送信の結合フレームのうち、フレーム長が最も長いものを選択し（図１８のＳ８２の動作に相当）、結合フレーム４４のフレーム長と選択した結合フレーム４２のフレーム長とを比較し、結合フレーム４２のフレーム長の方が長い場合、すなわち、非定周期フレーム１３０を含んだ結合フレーム４４よりもフレーム長が長い結合フレームが存在する場合、結合可能と判断する（図１８のＳ８３の動作に相当）。図１８に示した動作を別の表現で説明すると、送受信局１は、未送信の結合フレームのうち、フレーム長が最大のものと最小もののフレーム長の差を求め、求めた差が非定周期フレームのフレーム長よりも大きい場合、フレーム長が最小の結合フレームに対して非定周期フレームを結合可能と判断する。

また、非定周期フレームを結合させることが可能な結合フレームがあるか否かを判断するためのその他の方法として、送受信局１は、未送信の結合フレームの中に「（結合フレームのフレーム長）＋（非定周期フレームのフレーム長）＜（現在の結合パターンで生成する各結合フレームのフレーム長のうち、最大のフレーム長）」を満たすものがあれば結合可能と判断してもよい。

このように、本実施の形態の送受信局１ａは、定周期フレームを結合して送信する際、定周期フレームと結合可能な非定周期フレームがあるか否かを確認し、結合可能な非定周期フレームがある場合には、定周期フレームと結合させて送信する。これにより、実施の形態１で得られる効果に加えて、非定周期フレームの伝送遅延時間を削減できるという効果が得られる。

実施の形態３．
実施の形態１，２の送受信局は、定周期フレームを結合して生成した結合フレームのフレームエラー率に基づいて、使用する結合パターンを決定するようにしている。これに対して、本実施の形態の送受信局は、結合パターンを決定する際に、テスト用のフレームを送信してフレームエラー率を求め、求めたフレームエラー率に基づいて使用する結合パターンを決定する。なお、本実施の形態の送受信局の構成は実施の形態１，２の送受信局と同様であり、結合パターンを決定する動作が一部異なる。本実施の形態では、実施の形態１，２と異なる動作について説明する。

図１９は、実施の形態３の送受信局を適用して形成されたネットワークの一例を示す図である。図１９に示したネットワークは、実施の形態３の送受信局である送受信局１Ａから１Ｆにより形成され、各送受信局は、矢印で示した方向すなわち送受信局１Ａから１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆへと向かう方向へ定周期フレーム４Ａ、非定周期フレームなどの通信フレームを送信する。また、各送受信局は、他の送受信局からフレームを受信するとこれを転送する。

ここでは、送受信局１Ｄを例にとって動作を説明する。送受信局１Ｄが送信する定周期フレームすなわち結合フレームのフレームエラー率が上述した第１の閾値を上回り、結合パターンを変更する必要性が生じた場合、送受信局１Ｄは、テストフレーム８０を送受信局１Ｅに向けて送信する。

送受信局１Ｄは、テストフレーム８０として、実施の形態１で説明した初期動作において生成した結合パターンの候補のうち、現在使用中の結合パターンよりも結合フレーム数が少ない候補と同じフレーム長のフレームを生成する。また、送受信局１Ｄは、テストフレームに対し、受信した送受信局がテストフレームであることを認識できるよう、識別番号などの情報を付加する。送受信局１Ｄにおいては、図４に示した送信フレーム生成部１９がテストフレーム８０を生成するようにしてもよいし結合パターン決定部１４が生成するようにしてもよい。テストフレーム８０を生成するためのテストフレーム生成部を別途設けた構成としてもよい。すなわち、送信フレーム生成部１９、結合パターン決定部１４またはテストフレーム生成部がテストフレーム生成手段を構成する。

結合パターンの決定は、図１４に示した手順と同様の手順で行う。すなわち、図１４に示したステップＳ３２では、テストフレームを生成して送信する動作を開始する。なお、フレームエラー率が高くなったことに伴い結合パターンを変更する必要性が生じた場合について説明したが、フレームエラー率が低くなったことに伴い結合パターンを変更する必要性が生じた場合も同様に、テストフレームを送信してフレームエラー率を求めるようにしてもよい。

図２０は、実施の形態３の送受信局がテストフレームを送信する動作の一例を示す図である。図２０に示した自局動作は図１９に示した送受信局１Ｄの動作、隣接局動作は送受信局１Ｃまたは１Ｅの動作である。図２０では、ステップＳ９４およびＳ９５を送受信局１Ｅが実行し、ステップＳ９６を送受信局１Ｃが実行する。

自局である送受信局１Ｄは、結合パターン決定動作を開始すると（ステップＳ９１）、他局すなわち隣接局が定周期フレームを送信しているか判定し（ステップＳ９２）、他局が定周期フレームを送信していなければ第１の隣接局である送受信局１Ｅにテストフレームを送信する（ステップＳ９３）。送受信局１Ｄは、テストフレームの送信を繰り返し行う。第１の隣接局である送受信局１Ｅは、テストフレームを受信すると（ステップＳ９４）、受信結果を返送する（ステップＳ９５）。図２０の例では、送受信局１Ｅはテストフレームのフレームエラーを検知し、ステップＳ９５で再送を要求している。

第２の隣接局である送受信局１Ｃは、定周期フレームを送信するタイミングになると定周期フレームを送信し（ステップＳ９６）、これを受信した送受信局１Ｄは、テストフレームの送信を停止する（ステップＳ９７）。ステップＳ９６では、複数の定周期フレームを送信する場合もある。送受信局１Ｄは、定周期フレームを受信した時点では、結合パターンを決定していないため、受信した定周期フレームを最も結合度の低い結合フレームで送信、すなわち、定周期フレームを結合せずに送信する（ステップＳ９８）。または、送受信局１Ｄは、直前に送信したテストフレームとフレーム長が同じになるように定周期フレームを結合して結合フレームを生成し、結合フレームを送信してもよい。送受信局１Ｄは、結合フレームの送信が終了すると、テストフレームの送信を再開する（ステップＳ９９）。その後、送受信局１Ｄは、テストフレームを再送した回数に基づいてフレームエラー率を算する（ステップＳ１００）。なお、算出したフレームエラー率は結合パターンの決定処理で使用する。送受信局１Ｄは、結合パターンを決定するまで、テストフレームの送信およびフレームエラー率の算出を繰り返す。

このように、本実施の形態の送受信局は、結合パターンの変更すなわち再決定する必要がある場合、テストフレームを送信し、結合パターンの決定で必要なフレームエラー率を求めることとした。これにより、実施の形態１，２で得られる効果に加えて、フレームエラー率が得られるまでの時間を実施の形態１，２と比較して短縮することができ、結合パターンを決定するまでの所要時間を短縮できる、という効果が得られる。

各実施の形態で説明した送受信局を実現するハードウェアについて説明する。図２１は、実施の形態１から３で説明した送受信局のハードウェア構成図である。

処理回路２００は、プロセッサ２０１、メモリ２０２および通信回路２０３を含んで構成されている。プロセッサ２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）などである。メモリ２０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等である。通信回路２０３は、ネットワークインタフェースカードなどである。

実施の形態１から３の送受信局を構成しているフレーム送信部１１、フレーム結合部１３、結合パターン決定部１４、フレームエラー検知部１５、結合フレーム分割部１６、フレーム判定部１７、送信フレーム生成部１９、フレームエラー率算出部２０、フレームエラー閾値設定部２２およびフレーム応答部２３は、それぞれに対応するプログラムをメモリ２０２から読み出してプロセッサ２０１が実行することにより実現できる。送信バッファ１８および受信バッファ２１はメモリ２０２により実現できる。また、通信部１２は通信回路２０３により実現できる。

なお、フレーム送信部１１、フレーム結合部１３、結合パターン決定部１４、フレームエラー検知部１５、結合フレーム分割部１６、フレーム判定部１７、送信フレーム生成部１９、フレームエラー率算出部２０、フレームエラー閾値設定部２２およびフレーム応答部２３の一部または全てを専用のハードウェアにより実現してもよい。この場合、上記の各部は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせた処理回路で実現する。

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。

１，１Ａ，１Ｂ 送受信局、１１ フレーム送信部、１２ 通信部、１３ フレーム結合部、１４ 結合パターン決定部、１５ フレームエラー検知部、１６ 結合フレーム分割部、１７ フレーム判定部、１８ 送信バッファ、１９ 送信フレーム生成部、２０ フレームエラー率算出部、２１ 受信バッファ、２２ フレームエラー閾値設定部、２３ フレーム応答部。

Claims (9)

1. 送信周期が同じ複数の定周期フレームを、前記定周期フレームの各々のサイズに基づく組み合わせで結合して１つ以上の通信フレームを生成する結合処理を実行し、前記通信フレームをネットワークに送信する送信手段と、
   前記通信フレームに生じる通信エラーをカウントするエラーカウント手段と、
   を備え、
   前記送信手段は、前記エラーカウント手段による前記通信エラーのカウント値に基づき算出されるフレームエラー率が閾値に達すると、前記結合処理１回あたりに生成する前記通信フレームの数を増加させる、
   ことを特徴とする通信装置。
2. 前記送信手段は、前記フレームエラー率が前記閾値である第１の閾値よりも低い第２の閾値以下になると、前記結合処理で生成する前記通信フレームの数を減少させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記送信手段が前記結合処理で前記定周期フレームを結合する際の組み合わせを示す結合パターンを、前記結合処理の対象の前記定周期フレームの各々のサイズに基づいて予め決定しておく結合パターン決定手段、
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記結合パターン決定手段は、
   前記結合処理１回あたりに生成される通信フレームの数が２以上の整数Ｎに対応する前記結合パターンを決定する場合、
   前記結合処理でＮ個の通信フレームが生成される前記定周期フレームの全ての組み合わせの各々について、生成されるＮ個の通信フレームの中の最も大きいサイズの通信フレームのサイズを算出し、算出したサイズのうち、最も小さいサイズに対応する通信フレームが生成される組み合わせを、前記結合処理でＮ個の通信フレームを生成する場合の結合パターンとする、
   ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
5. 前記送信手段は、前記通信フレームおよび送信周期が決まっていない非定周期フレームが送信待ちの状態である場合、前記非定周期フレームが高優先度であれば前記非定周期フレームを前記通信フレームの前に送信し、前記非定周期フレームが高優先度でなければ、前記非定周期フレームを前記通信フレームの後に送信する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の通信装置。
6. 前記送信手段は、前記通信フレームおよび送信周期が決まっていない非定周期フレームが送信待ちの状態である場合、前記非定周期フレームが高優先度であれば前記非定周期フレームを前記通信フレームの前に送信し、前記非定周期フレームが高優先度でなければ、前記非定周期フレームを前記通信フレームに結合させて送信することが可能か否かを判断し、結合させて送信することが可能な場合、前記非定周期フレームを前記通信フレームと結合させて送信し、結合させて送信することが不可能な場合には、前記非定周期フレームを前記通信フレームの後に送信する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の通信装置。
7. 前記結合処理で生成される前記通信フレームと同じサイズのフレームをテストフレームとして生成するテストフレーム生成手段、
   を備え、
   前記エラーカウント手段がカウントした通信エラーが閾値に達した場合、
   前記送信手段は、前記テストフレーム生成手段が生成した前記テストフレームを送信するとともに、前記エラーカウント手段における通信エラーのカウント結果に基づいて、前記結合処理１回あたりに生成する前記通信フレームの数を変更し、
   前記エラーカウント手段は前記通信フレームに生じる通信エラーおよび前記テストフレームに生じる通信エラーをカウントする、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の通信装置。
8. 前記結合処理で生成される前記通信フレームと同じサイズのフレームをテストフレームとして生成するテストフレーム生成手段、
   を備え、
   前記エラーカウント手段がカウントした通信エラーが閾値に達した場合、
   前記送信手段は、前記テストフレーム生成手段が生成した前記テストフレームを送信するとともに、前記エラーカウント手段における通信エラーのカウント結果に基づいて、前記結合処理１回あたりに生成する前記通信フレームの数を変更し、
   前記エラーカウント手段は前記通信フレームに生じる通信エラーの代わりに前記テストフレームに生じる通信エラーをカウントする、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の通信装置。
9. 複数の定周期フレームを、前記定周期フレームの各々のサイズに基づく組み合わせで結合して１つ以上の通信フレームを生成するフレーム生成ステップと、
   前記フレーム生成ステップで生成した前記通信フレームをネットワークに送信する送信ステップと、
   前記送信ステップで送信した前記通信フレームに生じる通信エラーをカウントするエラーカウントステップと、
   前記エラーカウントステップにおける前記通信エラーのカウント値に基づき算出されるフレームエラー率が閾値に達すると前記フレーム生成ステップで生成する前記通信フレームの数を増加させる生成フレーム数変更ステップと、
   を含むことを特徴とするフレーム送信方法。

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