JP6328324B2 - 無線通信装置、無線通信方法及び無線通信プログラム - Google Patents
無線通信装置、無線通信方法及び無線通信プログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6328324B2 JP6328324B2 JP2017506444A JP2017506444A JP6328324B2 JP 6328324 B2 JP6328324 B2 JP 6328324B2 JP 2017506444 A JP2017506444 A JP 2017506444A JP 2017506444 A JP2017506444 A JP 2017506444A JP 6328324 B2 JP6328324 B2 JP 6328324B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- wireless communication
- wireless
- period
- real
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims description 251
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 80
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 20
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 33
- 230000006870 function Effects 0.000 description 12
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
- H04W72/56—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria
- H04W72/566—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria of the information or information source or recipient
- H04W72/569—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria of the information or information source or recipient of the traffic information
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/04—Wireless resource allocation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/04—Wireless resource allocation
- H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
- H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/12—Wireless traffic scheduling
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
- H04W72/56—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
- H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Description
本発明は、例えば、産業用ネットワークにおける無線通信に関する。
例えば、マスタ機器は、コントローラであり、スレーブ機器は、各種のI/O(Input/Output)機器や測定器である。
そして、マスタ機器と複数のスレーブ機器間では、あらかじめ設定した時間間隔でサイクリック通信が行われる。
特別な装置や免許が必要な周波数を用いてネットワークの無線化を図ると使い勝手の面で不便となる。
このため、既存の無線LAN標準規格に準じてネットワークの無線化を実現することで、ハードウェアの調達コストや開発コストを低減することが可能である(非特許文献2)。
このため、無線区間における衝突を防止するスケジュール管理が求められる。
無線LAN標準規格では、IEEE802.11e規格にて、HCCA(Hybrid Coordination Function Controlled Channel Access)方式が示されている(非特許文献3)。
HCCA方式では、アクセスポイントが複数の無線LAN端末の間のデータ送信を集中的に制御することにより,同一チャネルを共有する複数の無線LAN端末の間でQoS(Quality of Service)を実現する。
産業用ネットワークの無線化にあたり、HCCA方式を採用して、産業用ネットワークに存在する機器に順番に無線通信によりポーリングを実施することが考えられる。
更に、産業用ネットワークでは、非リアルタイムデータ(CC−Link IE フィールドネットワークにおけるトランジェント伝送やPROFINETにおける非リアルタイムチャネル)が存在する場合には、周期に余裕があるときに、非リアルタイムデータをマスタ機器とスレーブ機器の間で交信する。
また、複数のスレーブ機器のうちのいずれのスレーブ機器がどのタイミングでマスタ機器との間で非リアルタイムデータの交信を行うかを事前に決定することが可能である。
(1)頻繁に通信エラーが発生するため、通信エラーが発生する度にリアルタイムデータの送受信のためのスケジュールを修正する必要が生じ、マスタ機器から各スレーブ機器にスケジュールの修正を通知する必要がある。
(2)スケジュールの修正に伴い、マスタ機器から各スレーブ機器に各スレーブ機器が保有するリアルタイムデータのデータ量を問い合わせるための通信が大量に発生するため、通信効率が低下する(スレーブ機器が16台、32台と増加した場合に、通信効率の低下が更に顕著になる)。
そして、これらの課題により、マスタ機器とスレーブ機器の間の交信のための周期が延びるといった課題や、周波数資源が無駄になるといった課題が生じる。
第1のデータと前記第1のデータよりも優先度が低い第2のデータとを送信する無線通信機器と無線通信を行うための無線通信期間内に前記第1のデータの送信のための第1データ期間を割り当て、前記第1データ期間において前記無線通信機器に前記第1のデータの送信を行わせ、前記無線通信機器による前記第1のデータの送信が完了した時点で前記無線通信期間が残っている場合に、前記無線通信期間の残り時間を前記第2のデータの送信のための第2データ期間に割り当て、前記第2データ期間において前記無線通信機器に前記第2のデータの送信を行わせる無線スケジューリング部と、
前記第1データ期間において前記第1のデータを受信し、前記第2データ期間において前記第2のデータを受信する無線受信部とを有する。
このため、本発明によれば、無線通信期間内で確実に第1のデータの送信を完了させることができ、無線通信において高い信頼性と高い通信効率を実現させることができる。
本実施の形態及び以降の実施の形態では、産業用ネットワークにおいて、マスタ機器とスレーブ機器の間で、一定周期で連続的にリアルタイムデータを無線通信により送受信するとともに、周期に余裕がある場合には、非リアルタイムデータを送受信する構成を説明する。
本実施の形態及び以降の実施の形態では、マスタ機器とスレーブ機器との間でデータを送受信するための周期は固定である。
そして、本実施の形態及び以降の実施の形態では、周期の最初にリアルタイムデータ期間を設定し、リアルタイムデータ期間の後に非リアルタイムデータ期間を設定する。
通信エラーによる変動は、リアルタイムデータ期間の長さを伸縮することで吸収する。
リアルタイムデータ期間が完了した後に周期に残り時間がある場合は、残り時間を非リアルタイムデータ期間に割り当てる。
このようにすることで、本実施の形態及び以降の実施の形態では、定時性と通信資源の有効化を図ることができる。
図1に、従来の有線通信による産業用ネットワークのシステム構成例と、本実施の形態に係る無線通信による産業用ネットワークのシステム構成例を示す。
有線通信による産業用ネットワークでは、マスタ機器N1、スレーブ機器(1)N101、スレーブ機器(2)N102、スレーブ機器(3)N103、スレーブ機器(m)N104が有線通信されている。
なお、スレーブ機器(1)N101、スレーブ機器(2)N102、スレーブ機器(3)N103、スレーブ機器(m)N104を区別する必要がない場合は、各スレーブ機器を総称してスレーブ機器N100と表記する。
無線マスタ装置N201は、無線マスタとも表記する。
マスタ機器N1は、例えば、産業用ネットワークのコントローラである。
また、スレーブ機器(1)N101に無線スレーブ装置(1)N301を接続し、スレーブ機器(2)N102に無線スレーブ装置(2)N302を接続し、スレーブ機器(3)N103に無線スレーブ装置(3)N303を接続し、スレーブ機器(m)N104に無線スレーブ装置(m)N304が接続されている。
なお、無線スレーブ装置(1)N301、無線スレーブ装置(2)N302、無線スレーブ装置(3)N303、無線スレーブ装置(m)N304を区別する必要がない場合は、各無線スレーブ装置を総称して無線スレーブ装置N300と表記する。
また、無線スレーブ装置N300は、無線スレーブとも表記する。
スレーブ機器N100は、例えば、産業用ネットワークにおける各種のIO機器、測定器などである
マスタ機器N1とスレーブ機器N100は、無線マスタ装置N201と無線スレーブ装置N300とを介した通信を行い、有線通信の場合と同等のデータ交換を行うことができる。
図1では、有線通信による産業用ネットワークの接続トポロジーは、ライン型(デイジーチェーン状)であり、無線通信による産業用ネットワークの接続トポロジーは、1対Nのスター型であるが、この差は本質的な差ではない。
なお、有線通信による産業用ネットワークの接続トポロジーは、スター型、バス型、リング型でもよい。
また、無線通信による産業用ネットワークの接続トポロジーは図1に示すものと異なっていてもよい。
また、無線マスタ装置N201により行われる動作手順、無線スレーブ装置N300により行われる動作手順は、それぞれ無線通信方法及び無線通信プログラムの例に相当する。
図2は、スレーブ機器N100及び無線スレーブ装置N300の組が3つの例を示す。
同様に、スレーブ機器N100と無線スレーブ装置N300は有線接続されている。
つまり、マスタ機器N1と無線マスタ装置N201は、有線通信リンクL1で接続されている。
また、スレーブ機器(1)N101と無線スレーブ装置(1)N301は、有線通信リンクL31で接続されている。
また、スレーブ機器(2)N102と無線スレーブ装置(2)N302は、有線通信リンクL32で接続されている。
また、スレーブ機器(3)N103と無線スレーブ装置(3)N303は、有線通信リンクL33で接続されている。
また、無線マスタ装置N201と無線スレーブ装置N300は無線接続されている。
つまり、無線マスタ装置N201と無線スレーブ装置(1)N301は無線通信リンクL21で接続されている。
また、無線マスタ装置N201と無線スレーブ装置(2)N302は無線通信リンクL22で接続されている。
無線マスタ装置N201と無線スレーブ装置(3)N303は無線通信リンクL23で接続されている。
有線通信リンクL1、L31〜L33は独立に存在するため、マスタ機器N1と無線マスタ装置N201の間、スレーブ機器N100と無線スレーブ装置N300の間で、同時刻に異なる通信が可能である。
他方、無線マスタ装置N201と無線スレーブ装置N300の間では、同時刻には1つの通信のみが可能である。
また、無線マスタ装置N201は、無線通信リンクL21〜L23での通信状況を把握しているが、無線スレーブ装置N300は、無線通信リンクL21〜L23の通信状況は把握できない。
なお、無線通信リンクL21〜L23を区別する必要がない場合は無線通信リンクL21〜L23を総称して、無線通信リンクL20という。
また、有線通信リンクL31〜L33を区別する必要がない場合は有線通信リンクL31〜L33を総称して、有線通信リンクL30という。
記憶部17は記憶装置902により実現される。
記憶装置902には、有線通信部11、優先度別キュー管理部12、無線送信部14、無線受信部15及び無線スケジューリング部16の機能を実現するプログラムが記憶されている。
そして、プロセッサ901がこれらプログラムを実行して、後述する有線通信部11、優先度別キュー管理部12、無線送信部14、無線受信部15及び無線スケジューリング部16の動作を行う。
図15では、プロセッサ901が有線通信部11、優先度別キュー管理部12、無線送信部14、無線受信部15及び無線スケジューリング部16の機能を実現するプログラムを実行している状態を模式的に表している。
有線通信インタフェース903は、マスタ機器N1との間で有線通信を行う。
無線通信インタフェース904は、無線スレーブ装置N300との間で無線通信を行う。
記憶部27は記憶装置906により実現される。
記憶装置906には、有線通信部21、優先度別キュー管理部22、無線送信部24及び無線受信部25の機能を実現するプログラムが記憶されている。
そして、プロセッサ905がこれらプログラムを実行して、後述する有線通信部21、優先度別キュー管理部22、無線送信部24及び無線受信部25の動作を行う。
図15では、プロセッサ905が有線通信部21、優先度別キュー管理部22、無線送信部24及び無線受信部25の機能を実現するプログラムを実行している状態を模式的に表している。
有線通信インタフェース907は、スレーブ機器N100との間で有線通信を行う。
無線通信インタフェース908は、無線マスタ装置N201との間で無線通信を行う。
無線マスタ装置N201において、有線通信部11は、有線通信インタフェース903を用いて、マスタ機器N1から、スレーブ機器N100に送信するデータを有線通信リンクL1を介して受信する。
また、有線通信部11は、有線通信インタフェース903を用いて、スレーブ機器N100から送信されたデータを有線通信リンクL1を介してマスタ機器N1に送信する。
有線通信部11が送受信するデータには、優先度が設けられている。
本実施の形態では、有線通信部11がリアルタイムデータと非リアルタイムデータとを送受信する例を説明する。
本実施の形態では、リアルタイムデータの優先度が高く、非リアルタイムデータの優先度はリアルタイムデータの優先度よりも低いものとする。
リアルタイムデータは第1のデータの例に相当し、非リアルタイムデータは第2のデータの例に相当する。
優先度別のキューは、データの記憶領域たる記憶部17に設けられている。
つまり、記憶部17は、リアルタイムデータ及び非リアルタイムデータを優先度別に記憶する。
優先度別キュー管理部12は、リアルタイムデータが受信された場合は、受信されたリアルタイムデータを高優先度のキューに格納し、非リアルタイムデータが受信された場合は、受信された非リアルタイムデータを低優先度のキューに格納する。
また、優先度別キュー管理部12は、高優先度のキューからリアルタイムデータを読み出し、低優先度のキューから非リアルタイムデータを読み出す。
無線通信部13は、無線送信部14、無線受信部15及び無線スケジューリング部16で構成される。
無線受信部15は、無線スレーブ装置N300から送信されたデータを、無線通信インタフェース904を用いて、無線通信リンクL20を介して受信する。
無線スケジューリング部16は、無線スレーブ装置N300へのデータ送信スケジュールを生成する。
より具体的には、無線スケジューリング部16は、無線通信機器たる無線スレーブ装置N300と無線通信を行うための交信周期(無線通信期間)内にリアルタイムデータ(第1のデータ)の送信のためのリアルタイムデータ期間(第1データ期間)を割り当てる。
そして、無線スケジューリング部16は、リアルタイムデータ期間において無線スレーブ装置N300にリアルタイムデータの送信を集中して行わせる。
無線スレーブ装置N300によるリアルタイムデータの送信が完了した時点で交信周期が残っている場合に、無線スケジューリング部16は、交信周期の残り時間を非リアルタイムデータ(第2のデータ)の送信のための非リアルタイムデータ期間(第2データ期間)に割り当てる。
そして、無線スケジューリング部16は、非リアルタイムデータ期間において無線スレーブ装置N300に非リアルタイムデータの送信を集中して行わせる
また、有線通信部21は、有線通信インタフェース907を用いて、マスタ機器N1から送信されたデータを有線通信リンクL30を介してスレーブ機器N100に送信する。
優先度別のキューは、データの記憶領域たる記憶部27に設けられている。
つまり、記憶部27は、リアルタイムデータ及び非リアルタイムデータを優先度別に記憶する。
優先度別キュー管理部22は、リアルタイムデータが受信された場合は、受信されたリアルタイムデータを高優先度のキューに格納し、非リアルタイムデータが受信された場合は、受信された非リアルタイムデータを低優先度のキューに格納する。
また、優先度別キュー管理部22は、高優先度のキューからリアルタイムデータを読み出し、低優先度のキューから非リアルタイムデータを読み出す。
無線通信部23は、無線送信部24及び無線受信部25で構成される。
また、記憶部27に記憶されているデータの個数を優先度別に通知する通知データを無線マスタ装置N201に送信する。
無線受信部25は、無線マスタ装置N201から送信されたデータを、無線通信インタフェース908を用いて、無線通信リンクL20を介して受信する。
そして、本実施の形態では、無線マスタ装置N201の無線スケジューリング部16は、交信周期内にリアルタイムデータの送信のためのリアルタイムデータ期間を割り当てる。
そして、無線スケジューリング部16は、リアルタイムデータ期間の間、任意の順序で、無線スレーブ装置N300ごとにリアルタイムデータを送信するよう指示し、無線スレーブ装置N300ごとにリアルタイムデータの送信を行わせる。
複数の無線スレーブ装置N300によるリアルタイムデータの送信が完了した時点で交信周期が残っている場合に、無線スケジューリング部16は、交信周期の残り時間を非リアルタイムデータ(第2のデータ)の送信のための非リアルタイムデータ期間(第2データ期間)に割り当てる。
そして、無線スケジューリング部16は、非リアルタイムデータ期間の間、任意の順序で、無線スレーブ装置N300ごとに非リアルタイムデータを送信するよう指示し、無線スレーブ装置N300ごとに非リアルタイムデータの送信を行わせる。
また、無線スケジューリング部16は、非リアルタイムデータを未送信の無線スレーブ装置N300が存在していても、交信周期の残り時間が閾値未満になった時点で、非リアルタイムデータの送信を停止させる。
交信周期は繰り返し到来するため、無線スケジューリング部16は、交信周期ごとにリアルタイムデータ期間と非リアルタイムデータ期間とを割り当てる動作を繰り返す。
図5は、リアルタイムデータ期間における通信シーケンスの例を示し、図6は、リアルタイムデータ期間における通信シーケンスの例を示す。
各無線スレーブ装置N300では、無線マスタ装置N201からの一斉通知に対する応答として、無線送信部24が、記憶部27にて保持しているリアルタイムデータの個数と非リアルタイムデータの個数を通知する通知データを無線マスタ装置N201に送信する。
なお、無線送信部24は、リアルタイムデータの個数のみを通知する通知データを送信するようにしてもよい。
また、システム設定にてリアルタイムデータの個数が予め決まっている場合(例えば、1つの交信周期にて送信されるリアルタイムデータの個数は必ず1つ)には、記憶部27にリアルタイムデータが保持されていなくても、無線送信部24は、システム設定で定められている値を通知する通知データを送信する。
通知データの実現方法は、実施の形態2で説明する。
なお、通信エラーが生じた場合には、無線送信部14が再送手順を実行し、無線受信部15が、各無線スレーブ装置N300からリアルタイムデータを受信する。
全ての無線スレーブ装置N300からリアルタイムデータの受信を終えた時点で、無線スケジューリング部16は、交信周期の残り時間から、無線マスタ装置N201及び各無線スレーブ装置(1)N301が保有する非リアルタイムデータの個数に応じて、スケジューリングを計算する。
図6の例では、無線マスタ装置N201の無線送信部14が、無線マスタ装置N201が保有する非リアルタイムデータを無線スレーブ装置(1)N301に送信し、無線受信部15がAckデータを受信する。
その後、無線スケジューリング部16が、任意の順序で、各無線スレーブ装置N300にポーリングを行い、無線受信部25が各無線スレーブ装置N300から非リアルタイムデータを受信する。
交信周期の終了直前では、無線スケジューリング部16は残りの時間が閾値未満になると新たな通信を停止する。
閾値は、通信エラーが発生した際の再送制御に要する時間を考慮して定められる。
図6の例では、無線スレーブ装置(2)N302から非リアルタイムデータが未達であるが、残り時間が閾値未満になったので、無線スケジューリング部16は、無線スレーブ装置(2)N302への更なるポーリングを中止している。
なお、ここでは、非リアルタイムデータがユニキャスト送信される例を示したが、非リアルタイムデータがブロードキャスト送信、マルチキャスト送信されてもよい。
より具体的には、優先度別キュー管理部12が、記憶部17からリアルタイムデータを読み出し、読み出したリアルタイムデータを無線送信部14に出力する。
そして、無線送信部14が、無線通信インタフェース904を介して無線通信リンクL20から各無線スレーブ装置N300にリアルタイムデータを送信する。
このAckデータにおいて、各無線スレーブ装置N300で保持されているリアルタイムデータの個数、非リアルタイムデータの個数が通知される。
Ackデータを受信できなかった無線スレーブ装置N300に対しては、無線送信部14がリアルタイムデータを再送する。
無線スケジューリング部16によるポーリング順序の決定方法は任意である。
例えば、無線スケジューリング部16は、無線スレーブ装置N300間で予め決められている順序に沿ってポーリング順序を決定してもよい。
また、無線スケジューリング部16は、Ackデータで通知されたリアルタイムデータの個数に従ってリアルタイムデータのポーリング順序を決定し、Ackデータで通知された非リアルタイムデータの個数に従って非リアルタイムデータのポーリング順序を決定するようにしてもよい。
無線スレーブ装置N300からリアルタイムデータを受信できない場合は、無線送信部14が再度ポーリングを行う。
全ての無線スレーブ装置N300からリアルタイムデータを受信している場合(S106でYES)は、処理がS107に移行する。
一方、リアルタイムデータを受信していない無線スレーブ装置N300がある場合(S106でNO)は、S104以降の処理が繰り返される。
より具体的には、優先度別キュー管理部12が、記憶部17から非リアルタイムデータを読み出し、読み出した非リアルタイムデータを無線送信部14に出力する。
そして、無線送信部14が、無線通信インタフェース904を介して無線通信リンクL20から無線スレーブ装置N300に非リアルタイムデータを送信する。
Ackデータを受信できなかった場合は、無線送信部14が非リアルタイムデータを再送する。
無線スレーブ装置N300から非リアルタイムデータを受信できない場合は、無線送信部14が再度ポーリングを行う。
残り時間が閾値以上である場合(S111でYES)は、S104の処理を繰り返す。
一方、残り時間が閾値未満(S111でNO)であれば、無線スケジューリング部16は、非リアルタイムデータを未送信の無線スレーブ装置N300が存在しても、非リアルタイムデータの送信を停止させ(S112)、次の交信周期が開始するのを待つ。
なお、全ての無線スレーブ装置N300から非リアルタイムデータを受信している場合も、無線スケジューリング部16は、同様に、次の交信周期が開始するのを待つ。
より具体的には、無線受信部25は、無線通信インタフェース908を介して無線通信リンクL20から無線マスタ装置N201からのリアルタイムデータを受信し、受信したリアルタイムデータを優先度別キュー管理部22に出力する。
より具体的には、優先度別キュー管理部22が、記憶部27に格納されているリアルタイムデータの個数と非リアルタイムデータの個数を計数し、リアルタイムデータの個数と非リアルタイムデータの個数を通知する通知データを無線送信部24に出力する。
そして、無線送信部24は、優先度別キュー管理部22から出力された通知データを含むAckデータを生成し、生成したAckデータを無線通信インタフェース908を介して無線通信リンクL20から無線マスタ装置N201に送信する。
より具体的には、無線受信部25が無線マスタ装置N201からのポーリング通知を優先度別キュー管理部22に出力する。
優先度別キュー管理部22は、無線マスタ装置N201からのポーリング通知を取得し、記憶部27からリアルタイムデータを読み出す。
更に、優先度別キュー管理部22は、読み出したリアルタイムデータを無線送信部24に出力する。
無線送信部24は、無線通信インタフェース908を介して無線通信リンクL20から無線マスタ装置N201にリアルタイムデータを送信する。
なお、無線受信部25は、無線マスタ装置N201からの非リアルタイムデータを受信しない場合もある。
図6の例では、無線スレーブ装置(1)N301は、無線マスタ装置N201からの非リアルタイムデータを受信するが、無線スレーブ装置(2)N302及び無線スレーブ装置(3)N303は、無線マスタ装置N201からの非リアルタイムデータを受信しない。
無線マスタ装置N201からの非リアルタイムデータを受信した場合は、無線送信部24がAckデータを無線マスタ装置N201に送信する。
より具体的には、無線受信部25が無線マスタ装置N201からのポーリング通知を優先度別キュー管理部22に出力する。
優先度別キュー管理部22は、無線マスタ装置N201からのポーリング通知を取得し、記憶部27から非リアルタイムデータを読み出す。
更に、優先度別キュー管理部22は、読み出した非リアルタイムデータを無線送信部24に出力する。
無線送信部24は、無線通信インタフェース908を介して無線通信リンクL20から無線マスタ装置N201に非リアルタイムデータを送信する。
本実施の形態によれば、リアルタイムデータ期間を非リアルタイムデータ期間の前に設定することで、通信エラーが発生してもリアルタイムデータの送受信を確実に行うことができ、また、周期に余裕がある場合には、非リアルタイムデータの送受信を行うことができる。
このため、通信エラーが発生しやすい無線通信においても高い信頼性と高い通信効率を実現させることができ、周波数資源を有効に利用することができる。
本実施の形態では、無線スレーブ装置N300が無線マスタ装置N201に無線スレーブ装置N300が保持するリアルタイムデータの個数及び非リアルタイムデータの個数の通知する具体的方法を説明する。
優先度別キュー通知処理部26は、記憶部27で保持さているリアルタイムデータの個数及び非リアルタイムデータの個数を通知する処理を行う。
より具体的には、優先度別キュー通知処理部26は、優先度別キュー管理部22により計数されたリアルタイムデータの個数及び非リアルタイムデータの個数を、図9のS203で送信されるAckデータで通知する処理を行う。
以下では、優先度別キュー通知処理部26による通知方法を2種類示す。
2つ目は、PHYレイヤで取り扱うPPDUフレームにおけるSERVICEフィールドを用いる方法である(図12)。
Durationフィールドの16ビットは、通常の無線LANでは、今後の通信時間を示すフィールドであり、例えば12ビット目の値を1とすることで、無線LANのアクセスポイントは、4096μs〜8191μsを発信端末が使用することを認識することができる。
優先度別キュー通知処理部26は、図13に示すように、0ビット目から11ビット目(b0〜b11)を使用して、4つの優先度に対応したキューにおけるデータの個数を通知することができる。
本実施の形態では、リアルタイムデータと非リアルタイムデータという2つのデータ種類が設けられているため、図13に示すように、b9〜b11を使用してリアルタイムデータの個数を通知し、b0〜b2を使用して非リアルタイムデータの個数を通知することが考えられる。
2つ目の方法でも、優先度別キュー通知処理部26は、1つ目の方法と同様に、図14に示すように、b0〜b11を使用して、4つの優先度に対応したキューにおけるデータの個数を通知することができる。
本実施の形態では、リアルタイムデータと非リアルタイムデータという2つのデータ種類が設けられているため、図14に示すように、b9〜b11を使用してリアルタイムデータの個数を通知し、b0〜b2を使用して非リアルタイムデータの個数を通知することが考えられる。
無線マスタ装置N201に通知できる最大の個数は7個であるため、記憶部27に7個以上のリアルタイムデータ又は非リアルタイムデータが保持されている場合は、現実の個数を通知することができないが、スケジューリングへの影響は軽微と考えられる。
3ビット以上のビット数を使用して、記憶部27で保持されているデータの個数を通知するようにしてもよい。
また、図13及び図14において、4つの優先度に対応させているのは、クラス分けされたQoSに対応させるためである。
Durationフィールドの16ビット及びSERVICEフィールドの16ビットを4つ以外の優先度に対応させていてもよい。
なお、産業用ネットワークでは、原則として、無線通信の利用が工場内に限定されており、無線LAN用の802.11のフレームを、図13又は図14に示すような使用形態で使用しても、無線LANでの使用との混同は生じない。
なお、実施の形態1及び実施の形態2では、リアルタイムデータと非リアルタイムデータという2段階の優先度に対応している例を説明したが、3段階以上の優先度に対応させてもよい。
この場合には、無線スケジューリング部16は、複数の無線スレーブ装置N300による2つ目の優先度のデータである第2のデータの送信が完了した時点で交信周期が残っており、複数の無線スレーブ装置N300のうちのいずれかの無線スレーブ装置N300が第2のデータよりも優先度が低い第3のデータを保持している場合に、交信周期の残り時間を第3のデータの送信のための第3データ期間に割り当てる。
そして、無線スケジューリング部16は、第3データ期間において、第3のデータを保持している無線スレーブ装置N300に第3のデータの送信を行わせる。
第4のデータ以降についても無線スケジューリング部16は同様の処理を行う。
産業用ネットワークの構成によっては、無線マスタ装置N201は、異なる産業用ネットワークに属する複数のマスタ機器N1と接続してもよい。
また、無線スレーブ装置N300は、異なる産業用ネットワークに属する複数の産業用スレーブ機器N100と接続してもよい。
最後に、無線マスタ装置N201及び無線スレーブ装置N300のハードウェア構成の補足説明を行う。
無線マスタ装置N201及び無線スレーブ装置N300はコンピュータである。
図15に示すプロセッサ901、905は、プロセッシングを行うIC(Integrated Circuit)である。
プロセッサ901、905は、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)等である。
図15に示す記憶装置902、906は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等である。
図15に示す有線通信インタフェース903、907、無線通信インタフェース904、908は、データを受信するレシーバー及びデータを送信するトランスミッターを含む。
有線通信インタフェース903、907、無線通信インタフェース904、908は、例えば、通信チップ又はNIC(Network Interface Card)である。
そして、OSの少なくとも一部がプロセッサ901、905により実行される。
プロセッサ901はOSの少なくとも一部を実行しながら、無線マスタ装置N201の機能構成要素である有線通信部11、優先度別キュー管理部12、無線送信部14、無線受信部15及び無線スケジューリング部16の機能を実現するプログラムを実行する。
また、プロセッサ905はOSの少なくとも一部を実行しながら、無線スレーブ装置N300の機能構成要素である有線通信部21、優先度別キュー管理部22、無線送信部24及び無線受信部25(及び優先度別キュー通知処理部26)の機能を実現するプログラムを実行する。
また、無線マスタ装置N201の機能を実現するプログラム及び無線スレーブ装置N300の機能を実現するプログラムは、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、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVD等の可搬記憶媒体に記憶されてもよい。
「プロセッシングサーキットリー」又は「回路」は、プロセッサ901、905だけでなく、ロジックIC又はGA(Gate Array)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)又はFPGA(Field−Programmable Gate Array)といった他の種類の処理回路をも包含する概念である。
Claims (8)
- 第1のデータと前記第1のデータよりも優先度が低い第2のデータとを送信する無線通信機器と無線通信を行うための無線通信期間内に前記第1のデータの送信のための第1データ期間を割り当て、前記第1データ期間において前記無線通信機器に前記第1のデータの送信を行わせ、前記無線通信機器による前記第1のデータの送信が完了した時点で前記無線通信期間が残っている場合に、前記無線通信期間の残り時間を前記第2のデータの送信のための第2データ期間に割り当て、前記第2データ期間において前記無線通信機器に前記第2のデータの送信を行わせる無線スケジューリング部と、
前記第1データ期間において前記第1のデータを受信し、前記第2データ期間において前記第2のデータを受信する無線受信部とを有する無線通信装置。 - 前記無線スケジューリング部は、
それぞれが第1のデータと前記第1のデータよりも優先度が低い第2のデータとを送信する複数の無線通信機器と無線通信を行うための無線通信期間内に前記第1のデータの送信のための第1データ期間を割り当て、前記第1データ期間において前記複数の無線通信機器に前記第1のデータの送信を行わせ、前記複数の無線通信機器による前記第1のデータの送信が完了した時点で前記無線通信期間が残っている場合に、前記無線通信期間の残り時間を前記第2のデータの送信のための第2データ期間に割り当て、前記第2データ期間において、前記複数の無線通信機器のうちの少なくとも一部の無線通信機器に前記第2のデータの送信を行わせる請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記無線スケジューリング部は、
前記第1データ期間の間、任意の順序で、無線通信機器ごとに前記第1のデータを送信するよう指示し、無線通信機器ごとに前記第1のデータの送信を行わせ、前記第2データ期間の間、任意の順序で、無線通信機器ごとに前記第2のデータを送信するよう指示し、無線通信機器ごとに前記第2のデータの送信を行わせる請求項2に記載の無線通信装置。 - 前記無線スケジューリング部は、
前記無線通信期間の残り時間が閾値未満になった時点で、前記第2のデータを未送信の無線通信機器が存在していても、前記第2のデータの送信を停止させる請求項3に記載の無線通信装置。 - 前記無線通信期間は、繰り返し到来し、
前記無線スケジューリング部は、
無線通信期間ごとに前記第1データ期間と前記第2データ期間とを割り当てる請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記無線スケジューリング部は、
前記複数の無線通信機器による前記第2のデータの送信が完了した時点で前記無線通信期間が残っており、前記複数の無線通信機器のうちのいずれかの無線通信機器が前記第2のデータよりも優先度が低い第3のデータを保持している場合に、前記無線通信期間の残り時間を前記第3のデータの送信のための第3データ期間に割り当て、前記第3データ期間において、前記第3のデータを保持している無線通信機器に前記第3のデータの送信を行わせる請求項2に記載の無線通信装置。 - コンピュータである無線通信装置が、
第1のデータと前記第1のデータよりも優先度が低い第2のデータとを送信する無線通信機器と無線通信を行うための無線通信期間内に前記第1のデータの送信のための第1データ期間を割り当て、前記第1データ期間において前記無線通信機器に前記第1のデータの送信を行わせ、前記第1データ期間において前記第1のデータを受信し、
前記無線通信機器による前記第1のデータの送信が完了した時点で前記無線通信期間が残っている場合に、前記無線通信期間の残り時間を前記第2のデータの送信のための第2データ期間に割り当て、前記第2データ期間において前記無線通信機器に前記第2のデータの送信を行わせ、前記第2データ期間において前記第2のデータを受信する無線通信方法。 - 第1のデータと前記第1のデータよりも優先度が低い第2のデータとを送信する無線通信機器と無線通信を行うための無線通信期間内に前記第1のデータの送信のための第1データ期間を割り当て、前記第1データ期間において前記無線通信機器に前記第1のデータの送信を行わせ、前記無線通信機器による前記第1のデータの送信が完了した時点で前記無線通信期間が残っている場合に、前記無線通信期間の残り時間を前記第2のデータの送信のための第2データ期間に割り当て、前記第2データ期間において前記無線通信機器に前記第2のデータの送信を行わせる無線スケジューリング処理と、
前記第1データ期間において前記第1のデータを受信し、前記第2データ期間において前記第2のデータを受信する無線受信処理とを、コンピュータである無線通信装置に実行させる無線通信プログラム。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/074056 WO2017033314A1 (ja) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | 無線通信装置及び無線通信機器及び無線通信方法及び無線通信プログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017033314A1 JPWO2017033314A1 (ja) | 2017-08-24 |
JP6328324B2 true JP6328324B2 (ja) | 2018-05-23 |
Family
ID=58100065
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017506444A Active JP6328324B2 (ja) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | 無線通信装置、無線通信方法及び無線通信プログラム |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6328324B2 (ja) |
KR (1) | KR101923850B1 (ja) |
CN (1) | CN107926026B (ja) |
TW (1) | TWI606738B (ja) |
WO (1) | WO2017033314A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113170296A (zh) * | 2019-01-25 | 2021-07-23 | 株式会社安川电机 | 产业机器系统、通信方法和无线接入点 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001217768A (ja) * | 1999-11-25 | 2001-08-10 | Fujitsu Ten Ltd | 移動通信システムのポーリング装置 |
US7095754B2 (en) * | 2000-11-03 | 2006-08-22 | At&T Corp. | Tiered contention multiple access (TCMA): a method for priority-based shared channel access |
DE10058524A1 (de) * | 2000-11-24 | 2002-06-13 | Siemens Ag | System und Verfahren zur parallelen Übertragung von echtzeitkritischen und nicht echtzeitkritischen Daten über schaltbare Datennetze, insbesondere Ethernet |
JP4017452B2 (ja) * | 2001-06-22 | 2007-12-05 | 松下電器産業株式会社 | 通信方法 |
DE10220334A1 (de) * | 2002-05-07 | 2003-11-20 | Siemens Ag | Verfahren und System zur Übertragung von Daten über schaltbare Datennetze |
DE10249851A1 (de) * | 2002-10-25 | 2004-05-13 | Elektro Beckhoff Gmbh Unternehmensbereich Industrie Elektronik | Verfahren, Schnittstelleneinheit und Knoten zur parallelen Nutzung eines Kommunikationsnetzwerkes für Echtzeitanwendungen und Nicht-Echtzeitanwendungen |
US20040156351A1 (en) * | 2002-12-02 | 2004-08-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for making QOS-supporting polling list |
WO2005032075A1 (ja) * | 2003-09-26 | 2005-04-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 通信装置およびスケジューリング方法 |
CN100401708C (zh) * | 2004-12-17 | 2008-07-09 | 中兴通讯股份有限公司 | 基于自适应服务质量保证的无线局域网分群轮询方法 |
JP4963585B2 (ja) * | 2006-09-25 | 2012-06-27 | キヤノン株式会社 | 通信装置及び通信のための制御方法、プログラム、記憶媒体 |
CA2692649C (en) * | 2008-02-01 | 2015-07-07 | Lg Electronics Inc. | Method for sending rlc pdu and allocating radio resource in mobile communications system and rlc entity of mobile communications |
JP5048094B2 (ja) * | 2010-03-12 | 2012-10-17 | 三菱電機株式会社 | 移動局、基地局、通信システム、および通信方法 |
US9204371B2 (en) * | 2011-11-23 | 2015-12-01 | Marvell World Trade Ltd. | 802.11 restricted access windows |
JP5278586B2 (ja) * | 2012-11-12 | 2013-09-04 | 富士通株式会社 | 無線通信システム、移動局および基地局 |
CN103281261B (zh) * | 2013-06-05 | 2016-08-24 | 浙江中控研究院有限公司 | 一种以太网通信方法和系统 |
JP2014131317A (ja) * | 2014-02-12 | 2014-07-10 | Fujitsu Ltd | 基地局及び無線通信方法 |
-
2015
- 2015-08-26 CN CN201580082447.0A patent/CN107926026B/zh active Active
- 2015-08-26 JP JP2017506444A patent/JP6328324B2/ja active Active
- 2015-08-26 KR KR1020177037173A patent/KR101923850B1/ko active IP Right Grant
- 2015-08-26 WO PCT/JP2015/074056 patent/WO2017033314A1/ja active Application Filing
- 2015-10-26 TW TW104135046A patent/TWI606738B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI606738B (zh) | 2017-11-21 |
TW201709762A (zh) | 2017-03-01 |
CN107926026B (zh) | 2019-07-30 |
KR20180004829A (ko) | 2018-01-12 |
WO2017033314A1 (ja) | 2017-03-02 |
CN107926026A (zh) | 2018-04-17 |
JPWO2017033314A1 (ja) | 2017-08-24 |
KR101923850B1 (ko) | 2018-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3011711B1 (en) | Dynamically adjusting frame mtu to support low-latency communication | |
US9917785B2 (en) | Schedule-based prioritization in contention-based shared-media computer networks | |
EP2761924B1 (en) | Congestion-based traffic shaping for distributed queuing in shared-media communication networks | |
US9197576B2 (en) | Method and apparatus for allocating and prioritizing data transmission | |
US9351241B2 (en) | Indicating a busy period in a wireless network | |
EP3457646B1 (en) | Notification control device, notification control method, and computer-readable medium | |
JP2006217476A (ja) | 通信方法、通信システム及び有線/無線ブリッジ装置 | |
US10200290B2 (en) | Station and method for serial data transmission using dynamic reprioritizing of data frames | |
JP6546283B2 (ja) | 無線ネットワークにおけるリソース割り当て | |
US8725827B2 (en) | Data communication system and data communication apparatus in a token passing system with improved recovery | |
CN113347048B (zh) | 自适应调整网络组态的方法、节点设备和存储介质 | |
JP6328324B2 (ja) | 無線通信装置、無線通信方法及び無線通信プログラム | |
JP3965162B2 (ja) | 無線通信機器およびその無線通信方法 | |
JP6271113B1 (ja) | 時刻同期スレーブ装置及び通信制御方法 | |
CN114697270A (zh) | 一种基于epa网络模型的仲裁方法、系统、设备及介质 | |
JP2008005096A (ja) | トークンバケットによるトラヒック制御装置、方法及びプログラム | |
US10270701B2 (en) | Management node, terminal, communication system, communication method, and program storage medium | |
JP2019213163A (ja) | 通信制御装置 | |
CN115550237A (zh) | 一种数据处理方法以及相关装置 | |
JP2010154329A (ja) | Ieee1394通信lsiおよびアシンクロナス送信方法 | |
JP2009077111A (ja) | Ieee1394応用マスタ・スレーブ同期通信システムおよびその方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180320 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180417 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6328324 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |