JP6675953B2 - 通信装置、通信システム及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の通信装置が縦続接続された通信システムに関する。

複数の通信装置をネットワークに接続して構成した通信システムにおいて、ネットワーク上で送受信されるデータの衝突を防止する通信方式として、ポーリング方式、トークンパッシング方式、競合方式が良く知られている。ポーリング方式は、親装置となる通信装置が、子装置となる他の通信装置それぞれに対して、予め定めた順序で送信するデータの有無を問い合わせ、子装置は、親装置の問い合わせに応答してデータを送信する方式である。また、トークンパッシング方式は、予め定めた順序に従ってネットワーク上にトークンを巡回させ、トークンを受け取った通信装置が、データを送信する方式である（例えば、特許文献１参照）。また、競合方式は、各通信装置が、送信を開始するときに、ネットワーク上に他の通信装置の送信データが存在しないことを確認してから、データを送信する方式である。

特開２０１０−１５４５５５号公報

鉄道で用いられる設備監視システムは、沿線の各所に設置された現場機器のデータを収集し、拠点で集中監視するシステムであり、現場機器それぞれに対応付けた子装置である複数の通信装置と、拠点に設置した親装置となる通信装置とをネットワークで接続した通信システムとして構築される。設備監視システムでは、迅速な故障検出や動作状態の記録を行う必要があるため、全ての現場機器のデータを速やかに収集することが求められる。

しかし、上述した従来の通信方式では、この鉄道設備監視システムの要求を満たすことができなかった。すなわち、何れの通信方式でも、ネットワーク上に送信されるデータは１台の通信装置のデータのみとなる。つまり、子装置からのデータを、１台ずつ順に通信を行って親装置が受信することになり、全ての子装置からのデータを収集するまでに要する時間が、子装置の台数に比例して長くなる。更に、ポーリング方式では、親装置が全ての子装置それぞれに対して一々送信の問い合わせを行う必要があるため、問い合わせ分の時間を必要とし、全ての通信装置のデータの収集に要する時間が更に長くなり、伝送効率が悪い。また、競合方式は、通信装置の台数が多くなるほど、データ衝突が発生する機会が多くなるため、各通信装置がデータの送信を試みる回数が増加し、スループットが低下するとともに、子装置から親装置へのデータの到達時間が一定しない。

なお、一例として鉄道設備監視システムの場合について説明したが、同様の要求があるシステム（例えばプラント監視システムなど）に、上述した従来の通信方式を適用する場合も、同様の課題が生じ得る。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の通信装置を接続して構成した通信システムにおいて、伝送効率の向上を図るとともに、通信装置間のデータの到達時間を一定化し、更に、親装置における各装置のデータ収集に要する時間を短くすること、である。

上記課題を解決するための第１の発明は、
縦続接続された通信装置を周回するように所定周期でフレームが伝送される通信システムにおける前記通信装置であって、
上流側の通信装置からフレームを受信する受信手段（例えば、図５の入出力ポート１０２）と、
前記受信したフレーム内に、送信先に自装置が含まれるデータがある場合に、当該データを取り出す取得手段（例えば、図５の伝送処理部１１０）と、
前記受信に応じて前記受信したフレームを下流側の通信装置に送信する中継手段であって、自装置から所与の送信先に送信するデータが有る場合に、当該データを前記受信したフレームのデータに追加して下流側の通信装置に送信する中継手段（例えば、図５の伝送処理部１１０）と、
を備えた通信装置である。

また、他の発明として、
縦続接続された通信装置を周回するように所定周期でフレームが伝送される通信システムの前記通信装置が実行する通信制御方法であって、
上流側の通信装置からフレームを受信する受信ステップ（例えば、図８の子装置用受信処理、図１０の親装置用受信処理）と、
前記受信したフレーム内に、送信先に自装置が含まれるデータがある場合に、当該データを取り出す取得ステップ（例えば、図８のステップＡ１１〜Ａ１７）と、
前記受信に応じて前記受信したフレームを下流側の通信装置に送信する中継ステップであって、自装置から所与の送信先に送信するデータが有る場合に、当該データを前記受信したフレームのデータに追加して下流側の通信装置に送信する中継ステップ（例えば、図９の中継送信処理）と、
を含む通信制御方法を構成しても良い。

この第１の発明等によれば、通信装置が縦続接続された通信システムにおいて、通信装置を周回するように伝送されるフレームに、通信装置それぞれが他の通信装置に送信するデータを追加することができる。つまり、複数の通信装置それぞれのデータが追加されたフレームが伝送されるため、衝突を発生させることなくこれらのデータを同じフレームで送信させることができることになり、伝送効率を向上させることが可能となる。また、所定周期でフレームが伝送されることで、通信装置間のデータの到達時間を一定とすることができる。また、フレームが周回する所定周期は、全ての通信装置のデータが追加された場合のフレームの伝送時間に合わせることで、回線の未使用空き時間を低減し、伝送効率を向上させることができる。

第２の発明として、第１の発明の通信装置であって、
前記所与の送信先に送信するデータを任意のタイミングで書き込み可能に格納する送信バッファ、
を更に備え、
前記中継手段は、自装置から所与の送信先に送信するデータが有る場合に、前記受信したフレームのデータの末尾に前記送信バッファに格納されたデータを追加して送信する、
通信装置を構成しても良い。

この第２の発明によれば、フレームには、周回順に通信装置のデータが追加されてゆく。

第３の発明として、第１又は第２の発明の通信装置であって、
前記通信システムは、前記所定周期で新たなフレームを伝送する親装置となる末端ノードと、中継ノードとを有して構成されており、
前記中継手段は、前記所与の送信先を前記親装置とし、
前記中継ノードとして機能する通信装置を構成しても良い。

この第３の発明によれば、末端ノードとなる親装置は、所定周期で新たなフレームを伝送する。中継ノードとして機能する通信装置は、親装置を送信先とするデータをフレームに追加して送信する。これにより、親装置において、中継ノードとして機能する通信装置のデータを、所定周期で収集することができる。

第４の発明として、第３の発明の通信装置であって、
前記中継手段による直前のフレームの送信開始時点からの経過時間が前記所定周期に達した場合に、自装置が生成元であることを示す情報を含んだ新たなフレームを生成して下流側の通信装置に送信する特発制御手段（例えば、図５の伝送処理部１１０、図１１の特発処理）、
を更に備えた通信装置を構成しても良い。

この第４の発明によれば、中継ノードとして機能する通信装置は、直前のフレーム送信開始時点からの経過時間が所定周期に達した場合に、自装置が生成元であることを示す情報を含んだ新たなフレームを生成して下流側の通信装置へ送信することができる。これにより、通信装置間に生じた通信断によって周回の途中でフレームの不達が生じた場合であっても、親装置からのフレームが伝送されない通信装置から新たなフレームが生成されて送信されるため、親装置は、少なくとも当該通信装置以降の通信装置のデータを収集することが可能となる。

第５の発明として、第４の発明の通信装置が縦続接続され、縦続接続された上下両方向に前記所定周期でフレームが伝送される前記通信システムの末端ノードとなる親装置であって、
前記所定周期で、前記親装置が生成元であることを示す情報を含んだ新たなフレームを生成して送信する親送信手段（例えば、図５の伝送処理部１１０、図１１のステップＤ７）、
を備えた親装置を構成しても良い。

この第５の発明によれば、親装置は、生成元であることを示す情報を含むフレームを生成して通信装置を周回させることができる。これにより、例えば親装置或いは親装置の上位装置が、周回の途中にフレームの不達が生じたか否かを判定するとともに、フレームの不達が生じた伝送箇所を判定することが可能となる。つまり、中継ノードである通信装置がフレームを受信できない場合には、特発制御手段が当該通信装置が生成元であることを示す情報を含んだ新たなフレームを生成して送信するため、上下両方向で受信するフレームの生成元を示す情報を照合することで、不達が生じた伝送箇所を判定できるのである。

通信システムの構成例。 通信システムの構成例。 フレームの伝送タイミングの説明図。 フレームの構成図。 通信装置の構成図。 フレーム受信の際にバッファに格納されるデータ例。 中継送信の際にバッファに格納されているデータ例。 子装置用受信処理のフローチャート。 中継送信処理のフローチャート。 親装置用受信処理のフローチャート。 特発処理のフローチャート。

［システム構成］
図１，図２は、本実施形態の通信システム１の構成例である。図１，図２に示すように、通信システム１は、複数の通信装置１０が通信回線で縦続接続されて構成される。通信装置１０は、通信システム１の末端ノードとなる親装置２０、或いは、中継ノードとなる子装置３０として機能する。通信システム１では、所定周期で末端ノードとなる親装置２０からフレームが送出され、送出されたフレームが、中継ノードとなる子装置３０を周回するように伝送される。

図１，図２は、鉄道における設備監視システムに適用した場合の通信システム１の構成例であり、各子装置３０に接続されたセンサ部５０で計測された現場機器の状態データが、駅装置４０に接続された親装置２０まで伝送されて収集されるように構成されている。

図１は、駅間を対象とした通信システム１Ａの構成例である。図１によれば、通信システム１Ａは、隣接する２つの駅それぞれに設置されて駅装置４０と接続された２台の親装置２０（２０ａ，２０ｂ）と、駅間の沿線に設置されてセンサ部５０と接続されたｎ台の子装置３０（３０ａ，３０ｂ，・・，３０ｎ）とを有し、２台の親装置２０を末端ノードとして各子装置３０が縦続接続されて構成される。この通信システム１Ａでは、親装置２０ａから子装置３０ａ，３０ｂ，・・，３０ｎの順に周回して親装置２０ｂまでフレームが伝送されるＬ回線と、親装置２０ｂから子装置３０ｎ，・・，３０ｂ，３０ａの順に周回して親装置２０ａまでフレームが伝送されるＲ回線との伝送方向が逆となる二回線でフレームが伝送される。なお、通信システム１Ａを構成する子装置３０の台数をｎ台としたのは一例であり、ｎ台を超える台数或いはｎ台未満の台数であってもよい。

図２は、駅構内を対象とした通信システム１Ｂの構成例である。図２によれば、通信システム１Ｂは、ある駅に設置されて駅装置４０と接続された１台の親装置２０と、駅構内に設置されてセンサ部５０と接続されたｎ台の子装置３０（３０ａ，３０ｂ，・・，３０ｎ）とが、リング状に接続されて構成される。この通信システム１Ｂでは、親装置２０ａから子装置３０ａ，３０ｂ，・・，３０ｎの順に周回して親装置２０までフレームが伝送されるＬ回線と、親装置２０から子装置３０ｎ，・・，３０ｂ，３０ａの順に周回して親装置２０ａまでフレームが伝送されるＲ回線との伝送方向が逆となる二回線でフレームが伝送される。なお、通信システム１Ｂを構成する子装置３０の台数をｎ台としたのは一例であり、ｎ台を超える台数或いはｎ台未満の台数であってもよい。

親装置２０は、周期的に、子装置３０に対する制御データをトークンの末尾に追加した新たなフレームを生成し、フレームを周回させる方向（以下「下流側」と称する）の通信装置１０へ送信する。すなわち、図１に示す通信システム１Ａにおいては、親装置２０ａは、Ｌ回線の下流側である子装置３０ａへフレームを送信し、親装置２０ｂは、Ｒ回線の下流側である子装置３０ｎへフレームを送信する。また、図２に示す通信システム１Ｂにおいては、親装置２０は、Ｌ回線の下流側である子装置３０ａ、及び、Ｒ回線の下流側である子装置３０ｎのそれぞれへ、フレームを送信する。

子装置３０は、フレームの周回方向の上流側（以下単に「上流側」と称する）の通信装置１０（親装置２０、或いは、子装置３０）から送信されるフレームを受信する。そして、受信したフレームに含まれる自装置宛の制御データを取り出して取得するとともに、親装置２０に対する状態データを、受信したフレームの末尾に連結（追加）して、下流側の通信装置１０（親装置２０、或いは、子装置３０）へ中継送信する。

［フレームの送受信タイミング］
図３は、通信システム１におけるフレームの伝送タイミングを説明する図である。図３では、上方を上流側、下方を下流側として、複数の通信装置１０（親装置２０、及び、子装置３０）をフレームの伝送順に並べて示しているとともに、横方向を時刻として、通信装置１０（親装置２０、及び、子装置３０）それぞれにおけるフレームの受信、及び、送信のタイミングを示している。便宜的に親装置２０を親装置２０ａ，２０ｂとして、通信システム１Ａのように図示しているが、図３に示した親装置２０ａ，２０ｂを１台の親装置２０として見ることで、通信システム１Ｂとして見ることができる。すなわち、図３は、通信システム１Ａ，１Ｂの何れにも該当する例である。また、子装置３０を４台の子装置３０ａ〜３０ｄとして図示しているが、これは一例であり、４台を超える台数或いは４台未満の台数であっても良い。

先ず、最も上流の親装置２０ａからは、所定の伝送周期で周期的に、トークンの末尾に制御データを連結（追加）したフレームが、下流側の子装置３０ａへ送信される。親装置２０ａによるフレームの送信から所定の伝搬遅延時間が経過した後に、子装置３０ａは、フレームを受信する。そして、子装置３０ａは、フレームの受信から所定の中継遅延時間が経過した後、受信したフレームの末尾に自装置の状態データを連結して、下流側の子装置３０ｂへ送信（中継送信）する、このように、親装置２０ａから送信されたフレームが、上流側の子装置３０ａ〜３０ｄの順に周回して伝送されるとともに、周回した子装置３０ａ〜３０ｄそれぞれの状態データがフレームの末尾に連結されて伝送される。

そして、最も下流の通信装置１０である親装置２０ｂは、トークンに、親装置２０ａの制御データと、子装置３０ａ〜３０ｄそれぞれの状態データとが連結されたフレームを受信する。従って、伝送周期は、トークンに全ての通信装置１０のデータ（制御データ及び状態データ）が追加された場合の最大データ長の伝送時間より長い期間として定められる。

また、図３の右側に示すように、通信装置１０間の断線の発生等によって上流側の通信装置１０（この場合は親装置２０であっても子装置３０であってもよい）からフレームを受信できなかった子装置３０は、トークンに自装置の状態データを連結した新たなフレームを生成し、下流側の通信装置１０（親装置２０或いは子装置３０）へ送信する“特発”を行う。すなわち、親装置２０からは所定の伝送周期でフレームが周期的に送出されていることから、子装置３０は、直前のフレームの送信開始時点からの経過時間が所定の伝送周期に達すると、新たなフレームを生成して送信する。

図３では、子装置３０ａ，３０ｂの間で断線が生じており、子装置３０ｂは、子装置３０ａからのフレームを受信しておらず、直前のフレームの送信開始時点から所定の伝送周期に到達後に、トークンに自装置の状態データを連結した新たなフレームを生成して、下流側の子装置３０ｃへ送信している。

［フレーム構成］
図４は、通信システム１において伝送されるフレームの構成図である。図４に示すように、フレームは、先頭から順に、トークンと、０又は１つのデータ開始コマンド及び制御データの組データと、０又は１以上のデータ開始コマンド及び状態データの組データと、フレームの終了を示すフレーム終了コマンドと、の順に連結されて構成される。トークンは、フレームの開始を示すフレーム開始コマンドと、ヘッダ情報とを含む。ヘッダ情報は、装置ＩＤといった当該フレームの送信元（生成元）の通信装置１０を示す情報を含む。

制御データ、及び、状態データそれぞれの直前には、データの区切りを示すデータ開始コマンドが配置される。制御データ及び状態データは、装置ＩＤに基づく送信元及び送信先の通信装置１０を示す情報を含む。制御データは、当該フレームの送信元（生成元）の通信装置１０が親装置２０である場合に、当該親装置２０によって連結されたデータである。当該フレームが“特発”で送出された場合、当該フレームは子装置３０によって生成されるため、データ開始コマンド及び制御データの組データは無い状態となる。

また状態データは、当該フレームが周回した子装置３０によって連結されたデータである。各子装置３０が、自装置の状態データをデータ開始コマンドとともに組データとして順次末尾に連結する。したがって、当該フレームの周回順に、データ開始コマンドと状態データとが連結された構成となる。なお、フレームの最後は、当該フレームの終了を示すフレーム終了コマンドが連結される。

このように、フレームのヘッダ情報に、当該フレームの送信元の通信装置１０を示す情報が含まれることから、フレームの不達箇所を判定することができる。具体的には、例えば、親装置２０が受信したフレームのデータをもとに、親装置２０の上位装置である駅装置４０において、受信したフレームのヘッダ情報から送信元の通信装置１０を判断し、この通信装置１０が、Ｒ回線及びＬ回線毎に予め定められた送信元の末端ノードとなる親装置２０に一致するならば、不達は生じていないと判定する。送信元として定められた親装置２０でないならば、不達が生じており、受信したフレームは、特発処理によって子装置３０から送信されたフレームであると判定する。この場合、Ｒ回線及びＬ回線それぞれのフレームのヘッダ情報に含まれている送信元の通信装置１０の装置ＩＤを比較し、フレームの周回順序と照らし合わせて、不達が生じている通信装置１０間を判定することができる。

［装置構成］
図５は、通信装置１０の内部構成図である。図５によれば、通信装置１０は、Ｌ回線、及び、Ｒ回線それぞれ用に、入出力ポート１０２、受信バッファ１０４、中継バッファ１０６、及び、送信バッファ１０８を備える。また、通信装置１０は、Ｌ回線及びＲ回線を含めて伝送処理を統括制御する伝送処理部１１０を備える。

入出力ポート１０２は、対応する通信回線（Ｌ回線、或いは、Ｒ回線）に対するデータの入力及び出力を行うインターフェースである。この入出力ポート１０２が、受信手段及び送信手段に相当する。

受信バッファ１０４は、受信したフレームのうち、自装置宛のデータを格納するバッファである。すなわち、通信装置１０が親装置２０ならば、受信したフレームを全て格納し、子装置３０ならば、制御データの送信先が自装置である或いは自装置が含まれている場合に制御データを格納する。

中継バッファ１０６は、下流側の通信装置１０へ中継送信するデータを格納するバッファである。すなわち、通信装置１０が子装置３０である場合には、上流側の通信装置１０から受信したフレームを格納する。

送信バッファ１０８は、自装置から送信するデータを格納するバッファであり、任意のタイミングで書き込み可能となっている。すなわち、通信装置１０が親装置２０ならば、駅装置４０等の外部装置から与えられる子装置３０に対する制御データを格納し、子装置３０ならば、センサ部５０等の外部装置から与えられる状態データを格納する。

伝送処理部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路、メモリ等を有して構成される。伝送処理部１１０は、メモリに記憶されたプログラムやデータに基づいて、受信バッファ１０４や中継バッファ１０６、送信バッファ１０８の各バッファに対する書き込みや読み出しを制御して、フレームの受信や送信といった処理を行う。伝送処理部１１０が行うフレームの受信及び送信の際の処理を、各バッファに格納されるデータを参照しながら説明する。

図６は、フレームの受信の際に、中継バッファ１０６及び受信バッファ１０４に格納されるデータを示す図である。図６（ａ）は、通信装置１０が子装置３０の場合を示し、図６（ｂ）は、通信装置１０が親装置２０の場合を示す。

図６（ａ）に示すように、通信装置１０が子装置３０の場合、中継送信を行うために、伝送処理部１１０は、受信したフレームの全てを、そのまま、中継バッファ１０６に書き込む。それとともに、受信したフレームに含まれる制御データの送信先装置ＩＤが自装置ＩＤに一致する場合、或いは自装置ＩＤを含むＩＤ（例えばブロードキャストＩＤ）の場合に、制御データを受信バッファ１０４に書き込む。

また、図６（ｂ）に示すように、通信装置１０が親装置２０の場合、中継送信を行わないので、伝送処理部１１０は、受信したフレームの全てを受信バッファ１０４に書き込み、中継バッファ１０６にはデータの書き込みを行わない。

図７は、フレームの中継送信の際に、中継バッファ１０６及び送信バッファ１０８に格納されているデータを示す図である。中継送信は、通信装置１０が子装置３０である場合に行う。図７に示すように、中継バッファ１０６には、受信したフレームのデータが受信順に格納されており、送信バッファ１０８には、状態データが、その前にデータ開始コマンドが付加されて格納されている。伝送処理部１１０は、中継送信の際、中継バッファ１０６への格納順に中継バッファ１０６からデータを読み出して送信を行い、全てのデータを読み出した後に続けて、送信バッファ１０８への格納順に送信バッファ１０８からデータ（状態データ）を読み出して送信する。従って、通信装置１０（自装置）の状態データを、状態データ群の末尾に連結したフレームとして、下流側の通信装置１０へ送信させる。

また、伝送処理部１１０は、通信装置１０が親装置２０である場合、定期的に、新たなフレームを生成して送信する。すなわち、所定の伝送周期が経過する毎に、自装置の装置ＩＤをヘッダ情報に含めたトークンを生成し、このトークンに続けて、送信バッファ１０８への格納順に送信バッファ１０８から読み出したデータ（制御データ）を連結して新たなフレームを生成し、下流側の通信装置１０へ送信させる。

また、伝送処理部１１０は、通信装置１０が子装置３０である場合、直前のフレームの送信開始時点からの経過時間が所定の伝送周期に達すると、新たなフレームを生成して送信する特発処理を行う。特発処理では、自装置の装置ＩＤをヘッダ情報に含めたトークンを生成し、このトークンに続けて、送信バッファ１０８への格納順に送信バッファ１０８から読み出したデータ（状態データ）を連結して新たなフレームを生成し、下流側の通信装置１０へ送信させる。

［処理の流れ］
図８〜図１１は、伝送処理部１１０が実行する処理の流れを説明するフローチャートである。

（Ａ）子装置用受信処理
図８は、子装置用受信処理の流れを説明するフローチャートである。この処理は、通信装置１０が子装置３０である場合に実行される。

子装置用受信処理では、フレーム開始コマンドの受信が開始されると（ステップＡ１）、伝送処理部１１０は、受信したデータの中継バッファ１０６への書き込みを開始する（ステップＡ３）。次いで、トークンを受信し（ステップＡ５）、続いて、データ開始コマンドを受信し（ステップＡ７）、制御データの送信先の装置ＩＤを受信すると（ステップＡ９）、受信した送信先装置ＩＤが、自装置ＩＤと一致、又は、自装置を含むＩＤが含まれているかを判定する。

送信先装置ＩＤが自装置ＩＤと一致、又は、自装置を含むＩＤが含まれているならば（ステップＡ１１：ＹＥＳ）、受信したデータのうち、制御データのデータ開始コマンドから、受信バッファ１０４への書き込みを開始する（ステップＡ１３）。その後、次のデータ開始コマンド、或いは、フレーム終了コマンドを受信したならば（ステップＡ１５：ＹＥＳ）、受信バッファ１０４への書き込みを終了する（ステップＡ１７）。

一方、送信先装置ＩＤが自装置ＩＤと一致せず、且つ、自装置を含むＩＤが含まれていないならば（ステップＡ１１：ＮＯ）、ステップＡ１３〜Ａ１７の処理をスキップして、受信バッファ１０４への書き込みは行わない。

そして、フレーム終了コマンドを検出したならば（ステップＡ１９：ＹＥＳ）、中継バッファ１０６への書き込みを終了する（ステップＡ２１）。以上の処理を行うと、子装置用受信処理は終了となる。

（Ｂ）中継送信処理
図９は、中継送信処理の流れを説明するフローチャートである。この処理は、通信装置１０が子装置３０である場合に実行される。

子装置用送信処理では、フレーム開始コマンドの受信を完了した後（ステップＢ１）、所定の中継遅延時間が経過すると（ステップＢ３）、伝送処理部１１０は、特発タイマをリセットし（ステップＢ５）、フレームの中継送信を開始する。特発タイマは、フレームの送信間隔を計測するためのタイマであり、タイマ値が所定の伝送周期時間に達すると、新たなフレームの生成及び送信が行われる。すなわち、中継バッファ１０６のデータを格納順に読み出して送信し（ステップＢ７）、中継バッファ１０６が空であることを確認すると（ステップＢ９）、続いて、送信バッファ１０８のデータを格納順に読み出して送信する（ステップＢ１１）。送信バッファ１０８が空であることを確認すると（ステップＢ１３）、フレーム終了コマンドを送信する（ステップＢ１５）。以上の処理を行うと、子装置用送信処理は終了となる。

（Ｃ）親装置用受信処理
図１０は、親装置用受信処理の流れを説明するフローチャートである。この処理は、通信装置１０が親装置２０である場合に実行される。

親装置用受信処理では、フレーム開始コマンドの受信が開始されると（ステップＣ１）、伝送処理部１１０は、受信したデータのうち、フレーム開始コマンドから、受信バッファ１０４への書き込みを開始する（ステップＣ３）。そして、フレーム終了コマンドの受信を完了したならば（ステップＣ５：ＹＥＳ）、受信バッファ１０４への書き込みを終了する（ステップＣ７）。以上の処理を行うと、親装置用受信処理は終了となる。

（Ｄ）特発処理
図１１は、特発処理の流れを説明する処理である。この処理は、通信装置１０が子装置３０の場合に実行される。

特発処理では、伝送処理部１１０は、特発タイマのタイマ値を監視しており、タイマ値が所定の伝送周期時間に達したならば（ステップＤ１：ＹＥＳ）、特発タイマをリセットして（ステップＤ３）、新たなフレームの送信を行う。すなわち、先ず、フレーム開始コマンドを送信し（ステップＤ５）、次いで、自装置の装置ＩＤを送信元の装置ＩＤとして含むヘッダ情報を作成して送信する（ステップＤ７）。続いて、送信バッファ１０８のデータを格納順に読み出して送信し（ステップＤ９）、送信バッファ１０８が空になったことを確認した後（ステップＤ１１）、フレーム送信コマンドを送信して（ステップＤ１３）、フレームの送信が終了する。その後、ステップＤ１に戻り、同様の処理を繰り返す。

［作用効果］
このように、本実施形態の通信システム１によれば、親装置２０によって生成され、子装置３０を周回するように伝送されるフレームに、子装置３０それぞれの状態データが追加されて親装置２０まで伝送される。つまり、１つのフレームに子装置３０それぞれの状態データが追加されて伝送されるため、フレームの衝突を発生させることなく、各子装置３０の状態データを同じフレームで送信させることができる。この結果、伝送効率を向上させることが可能となる。また、親装置２０から所定の伝送周期でフレームが生成及び送信されることで、親装置２０において、全ての子装置３０のデータを所定周期で収集することができる。

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上述の実施形態では、特発処理は、子装置３０が実行することとして説明したが、親装置２０も実行することとしてもよい。その場合、親装置２０の送信は通常周期での送信となるため、“特発”ではなく、“通常”の送信と言うことができる。

また、本実施形態では、通信システム１を鉄道における設備監視システムに適用した例として説明したが、例えばプラントなどの鉄道以外の設備監視システムに適用することも可能である。

また、本実施形態では、子装置３０に接続された外部装置をセンサ部５０として説明したが、センサ部５０以外の機器（例えば現場機器そのもの）としてもよいことは勿論である。

１ 通信システム
１０ 通信装置
１０２ 入出力ポート、１０４ 受信バッファ
１０６ 中継バッファ、１０８ 送信バッファ
１１０ 伝送処理部
２０ 親装置
３０ 子装置
４０ 駅装置、５０ センサ部

Claims (4)

1. 縦続接続された通信装置を周回するように所定周期でフレームが伝送される通信システムにおける前記通信装置であって、
   中継バッファと、
   自装置から所与の送信先に送信するデータを任意のタイミングで書き込み可能に格納する送信バッファと、
   上流側の通信装置からフレームを受信する受信手段と、
   前記受信したフレーム内のデータを受信順に前記中継バッファに格納する格納制御手段と、
   前記受信したフレーム内に、送信先に自装置が含まれるデータがある場合に、当該データを取り出す取得手段と、
   直前のフレームの送信開始時点からの経過時間が前記所定周期に達するまでの間に上流側の通信装置からフレームを受信した場合に、前記中継バッファに格納されたデータを格納順に読み出して下流側の通信装置に送信し、続けて前記送信バッファに格納されたデータを送信することで、下流側の通信装置にフレームを中継送信する中継手段と、
   前記中継手段による直前のフレームの送信開始時点からの経過時間が前記所定周期に達するまでの間に上流側の通信装置からフレームを受信しなかった場合に、自装置が生成元であることを示す情報を下流側の通信装置に送信し、続けて前記送信バッファに格納されたデータを送信することで、当該下流側の通信装置に新たなフレームを生成・送信する特発制御手段と、
   を備えた通信装置。
2. 前記通信システムは、前記所定周期で新たなフレームを伝送する親装置となる末端ノードと、中継ノードとを有して構成されており、
   前記中継手段は、前記所与の送信先を前記親装置とし、
   前記中継ノードとして機能する請求項１に記載の通信装置。
3. 請求項１に記載の通信装置が中継ノードとして縦続接続され、縦続接続された上下両方向に前記所定周期でフレームを伝送する親装置が末端ノードとして接続された通信システム。
4. 縦続接続された通信装置を周回するように所定周期でフレームが伝送される通信システムの前記通信装置が実行する通信制御方法であって、
   前記通信装置は、中継バッファと、自装置から所与の送信先に送信するデータを任意のタイミングで書き込み可能に格納する送信バッファと、を備え、
   上流側の通信装置からフレームを受信する受信ステップと、
   前記受信したフレーム内のデータを受信順に前記中継バッファに格納する格納ステップと、
   前記受信したフレーム内に、送信先に自装置が含まれるデータがある場合に、当該データを取り出す取得ステップと、
   直前のフレームの送信開始時点からの経過時間が前記所定周期に達するまでの間に上流側の通信装置からフレームを受信した場合に、前記中継バッファに格納されたデータを格納順に読み出して下流側の通信装置に送信し、続けて前記送信バッファに格納されたデータを送信することで、下流側の通信装置にフレームを中継送信する中継ステップと、
   前記中継ステップによる直前のフレームの送信開始時点からの経過時間が前記所定周期に達するまでの間に上流側の通信装置からフレームを受信しなかった場合に、自装置が生成元であることを示す情報を下流側の通信装置に送信し、続けて前記送信バッファに格納されたデータを送信することで、当該下流側の通信装置に新たなフレームを生成・送信する特発ステップと、
   を含む通信制御方法。

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