JP6957142B2 - 制御装置、無線通信装置及びチャネル制御方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、制御装置、無線通信装置及びチャネル制御方法に関する。

近年、オフィスビルやホテル、工場、商業施設等における統合的なビル管理システムでは、照明機器や空調機器等の制御対象機器をビル内に設置された各種機器から収集される情報に基づいて制御することが行われている。例えば、ビルの居室内には温度や湿度あるいは照度などを計測する各種センサのほか、照明機器や空調機器などの設備に対する操作入力を受け付ける各種の設定器が設置され、これらの各種センサや設定器から取得される情報に基づいて照明機器や空調機器等の制御値が決定される。そのため、このようなビル管理システムには、これらの機器間の通信を可能にする情報通信ネットワークが不可欠となっている。そして従来、この種の情報通信ネットワークは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＬｏｎＷｏｒｋｓ（登録商標）等の通信方式を用いた有線ネットワークとして構成されるのが一般的であった。

しかしながら、ビル内には膨大な数の機器が設置されるため、それらの膨大な数の機器を接続する通信配線は煩雑となり、配線工事や配線の管理に多くの労力を要してしまうという課題があった。このような課題に対し、ビル内の各機器に無線通信機能を備え、情報通信ネットワークを無線ネットワークとして構成することにより省力化を図る方法が検討されている。さらに、無線ネットワークをメッシュネットワークとして構成することにより、無線化によって懸念される通信品質の低下を抑制することが検討されている。メッシュネットワークは、ネットワークを構成する機器同士が継続的に経路情報をやり取りすることにより、通信経路をネットワークの状態に応じて動的に変更することが可能なネットワークである。このようなメッシュネットワークとして構成された無線ネットワークは、ネットワークを構成する一部の機器が通信不能となった場合であっても、他の正常な機器でネットワークを再構成することができるため高い耐障害性を有する。

しかしながら、このようなメッシュネットワークとして構成された無線ネットワークでは、全ての無線機器について予め同一の無線周波数チャネルを使用するように設定しておく必要がある。そのため、使用している無線周波数チャネルの無線に干渉が生じると、無線機器間の通信が不安定になり、メッシュネットワークを適切に維持することができなくなる可能性があった。

特表２０１５−５２４９１０号公報

柏屋弘、水高淳、ワイヤレスVAV/FCUシステムの開発、azbil technical review：azbilグループ技術研究報告書（５２号）、５４−５９ページ、２０１１年１月、ＩＳＳＮ：1881-9699

本発明が解決しようとする課題は、無線メッシュネットワークが受ける無線干渉の影響を抑制することができる制御装置、無線通信装置及びチャネル制御方法を提供することである。

実施形態の制御装置は、複数の他の制御装置と複数の通信経路で無線通信することが可能な制御装置であって、無線品質監視部と、チャネル制御部と、を持つ。無線品質監視部は、少なくとも一の前記他の制御装置との間で行う無線通信の品質を監視する。チャネル制御部は、前記無線品質監視部が前記無線通信の品質劣化を検知した場合に、前記複数の他の制御装置に対して無線通信に使用するチャネルを他のチャネルに変更するように指示する。チャネル制御部は、変更後のチャネルを介して前記複数の他の制御装置に対してチャネル変更確認メッセージを送信する。チャネル制御部は、前記複数の他の制御装置から前記チャネル変更確認メッセージの受信に応じて送信される前記チャネルの変更が完了したことを示す完了情報を前記変更後のチャネルを介して受信する。

第１の実施形態の機器制御システム１００のシステム構成の概略を示す概略図。 第１の実施形態における制御装置１の機能構成の具体例を示すブロック図。 第１の実施形態における端末装置２の機能構成の具体例を示すブロック図。 第１の実施形態の機器制御システム１００の第１の動作例を示すシーケンス図。 第１の実施形態の機器制御システム１００の第１の動作例を示すシーケンス図。 第１の実施形態の機器制御システム１００の第２の動作例を示すシーケンス図。 第１の実施形態の機器制御システム１００の第２の動作例を示すシーケンス図。 第１の実施形態の機器制御システム１００の第３の動作例を示すシーケンス図。 第１の実施形態の機器制御システム１００の第３の動作例を示すシーケンス図。 第２の実施形態における制御装置１ａの機能構成の具体例を示すブロック図。 第２の実施形態におけるネットワーク構成情報の具体例を示す図。

以下、実施形態の制御装置、無線通信装置及びチャネル制御方法を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の機器制御システム１００のシステム構成の概略を示す概略図である。例えば機器制御システム１００は、ビル等の施設内に設置された各種機器の操作や制御を実現するシステムである。機器制御システム１００は、１つ以上の制御装置１、１つ以上の端末装置２、上位システム３及び上位通信ネットワーク４を備える。図１には１つ以上の制御装置１の具体例として制御装置１−１〜１−４が、１つ以上の端末装置２の具体例として端末装置２−１〜２−６が、それぞれ示されている。制御装置１は、照明機器や空調機器など、施設内に設置された各種の制御対象（図示せず）を制御する機能を有し、各制御対象と通信可能に構成される。制御装置１と制御対象との間の通信は有線通信によって実現されてもよいし、無線通信によって実現されてもよい。

端末装置２及び上位システム３は、各制御装置１に対してそれぞれの制御対象の制御に必要な情報を送信する機能を有する。例えば、端末装置２は、制御対象の設定器（例えばリモコンなど）であってもよい。この場合、制御装置１は、設定器から送信される設定情報に基づいて制御対象を制御する。また、例えば、端末装置２は、制御対象の制御に必要な情報（例えば室温や湿度、明るさ等）を取得するセンサであってもよい。この場合、制御装置１は、センサの計測情報に基づいて制御対象を制御する。また、上位システム３は、制御装置１を介して端末装置２から情報を収集し、収集された情報に基づいて制御装置１に対する制御指示を生成してもよい。このような上位システム３の一例として、例えばＢＡＳ（Building Automation System）やＢＥＭＳ（Building Energy Management System）等のシステムが挙げられる。この場合、制御装置１は、端末装置２から送信される設定情報や計測情報等の情報を上位システム３に送信し、上位システム３から送信される制御指示に基づいて制御対象を制御してもよい。

このような機器制御システム１００において、各制御装置１及び各端末装置２は無線による通信機能を備える。具体的には、各制御装置１は、他の制御装置１との間で必要な情報を交換することにより無線メッシュネットワークを構成する。各制御装置１は、無線メッシュネットワークのプロトコルに基づく通信処理を行うことにより、受信データを他の制御装置１に中継する。この受信データの中継により、各制御装置１の送信データが宛先の制御装置１に転送される。以下、各制御装置１によって構成される無線メッシュネットワークを第１ネットワークという。

一方で、各制御装置１は、各端末装置２と接続可能に構成される。各制御装置１と各端末装置２との間の通信はどのようなネットワーク構成によって実現されてもよい。例えば、各端末装置２が無線メッシュネットワークを構成することが可能であれば、各端末装置２が第１ネットワークに参加することによって、各制御装置１と各端末装置２と間の無線通信が実現されてもよい。ただし、無線メッシュネットワークを構成する無線機器は、ネットワークの構成又は維持に必要な情報を他の無線機器との間で継続的にやり取りする必要がある。このような処理には一般的なスター型のネットワークを構成又は維持する処理に比べ高い処理負荷がかかる。そのため、端末装置２が、無線メッシュネットワークの構成又は維持に十分な処理性能を持たない場合や、無線メッシュネットワークの構成又は維持に必要な処理を継続的に実行できるだけの電力を供給する電源を持たない場合、制御装置１と端末装置２との間の通信は、一般的なスター型のネットワークで実現されることが望ましい。

実際、リモコンやセンサ等の機器は電池等の有限の電源で駆動される場合が多く、またそれらの機器が無線メッシュネットワークの構成又は維持に十分な処理性能を持たない場合も多い。このような状況を想定し、本実施形態では、各制御装置１と各端末装置２と間の無線通信が、無線メッシュネットワークとは別の低負荷なネットワーク構成（例えばスター型）（以下「第２ネットワーク」という。）で実現されると仮定する。第１ネットワークと第２ネットワークとは同一の無線通信インタフェースで実現されてもよいし、それぞれ異なる無線通信インタフェースで実現されてもよい。本実施形態では、第１ネットワークと第２ネットワークとが同一の無線通信インタフェースで実現されると仮定する。

なお、ビル等の施設において、ビルのユーザによって直接的に操作される必要性のない制御装置１などは天井裏等に設置されるのが一般的である。また、ビルのユーザによって直接的に操作される可能性があるリモコン等の設定器や、センシングの対象が居室内であるセンサ等の端末装置２は居室内に設置されるのが一般的である。図１の例は、このような一般的な設置場所の例を示したものであって、制御装置１及び端末装置２の設置場所を限定するものではない。

図２は、第１の実施形態における制御装置１の機能構成の具体例を示すブロック図である。制御装置１は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。制御装置１は、プログラムの実行によって通信部１１、無線品質監視部１２、通信処理部１３及びチャネル制御部１４を備える装置として機能する。なお、制御装置１の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

通信部１１は、自装置を、他の制御装置１及び端末装置２と通信可能にする無線通信インタフェースを含んで構成される。具体的には、通信部１１は、アンテナ部１１１、受信部１１２及び送信部１１３を備えて構成される。アンテナ部１１１は、無線電波の送受信を行う。例えば、アンテナ部１１１は、サブギガ帯と呼ばれる９２０ＭＨｚ帯の無線電波を送受信する。アンテナ部１１１は、送信部１１３から出力される送信用のデータフレームを示す搬送波を無線電波に変換して送出するとともに、受信電波に基づいて送信元が送信したデータフレームを示す搬送波を復元して受信部１１２に出力する。

受信部１１２は、アンテナ部１１１から出力された搬送波に基づいて、送信元が送信したデータフレームを復元して通信処理部１３に出力する。送信部１１３は、通信処理部１３から出力された送信用のデータフレームを無線電波として伝送するための搬送波を生成してアンテナ部１１１に出力する。また、受信部１１２は、無線通信の品質を示す情報（以下「無線情報」という。）をアンテナ部１１１から取得する。例えば、無線情報は、受信電波のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）やＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を示す情報とすることができる。無線情報には、これらの情報のほか、無線通信の品質を示す他のどのような情報が用いられてもよい。例えば、無線情報は、受信エラーの発生回数やエラーパケットの受信数、パケットの再送回数等を示す情報とすることもできる。受信部１１２は、このように取得された無線情報を無線品質監視部１２に出力する。

無線品質監視部１２は、受信部１１２から無線情報を取得する。無線品質監視部１２は、取得された無線情報に基づいて無線通信の品質劣化を検出する。

通信処理部１３は、データの送受信に係る各種の通信処理を実行する。具体的には、通信処理部１３は、アプリケーション（図示せず）やチャネル制御部１４から出力された送信データに基づいて送信用のデータフレームを生成して送信部１１３に出力する。また、通信処理部１３は、受信部１１２から出力されたデータフレームに基づいて送信元の送信した送信データを復元してアプリケーションやチャネル制御部１４に出力する。

チャネル制御部１４は、所定の条件が満たされた場合にチャネル変更処理を実行する。チャネル制御部１４は、チャネル変更処理の実行により、自装置が使用する無線周波数チャネルを他の制御装置１及び端末装置２に同期して他の無線周波数チャネルに変更する。

図３は、第１の実施形態における端末装置２の機能構成の具体例を示すブロック図である。端末装置２は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。端末装置２は、プログラムの実行によって通信部２１、通信処理部２２及びチャネル設定部２３を備える装置として機能する。なお、端末装置２の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

通信部２１は、自装置を、制御装置１と通信可能にする無線通信インタフェースを含んで構成される。具体的には、通信部２１は、アンテナ部２１１、受信部２１２及び送信部２１３を備えて構成される。アンテナ部２１１は、無線電波の送受信を行う。例えば、アンテナ部２１１は、サブギガ帯と呼ばれる９２０ＭＨｚ帯の無線電波を送受信する。アンテナ部２１１は、送信部２１３から出力される送信用のデータフレームを示す搬送波を無線電波に変換して送出するとともに、受信電波に基づいて送信元が送信したデータフレームを示す搬送波を復元して受信部２１２に出力する。

受信部２１２は、アンテナ部２１１から出力された搬送波に基づいて、送信元が送信したデータフレームを復元して通信処理部２２に出力する。送信部２１３は、通信処理部２２から出力された送信用のデータフレームを無線電波として伝送するための搬送波を生成してアンテナ部２１１に出力する。

通信処理部２２は、データの送受信に係る各種の通信処理を実行する。具体的には、通信処理部２２は、アプリケーション（図示せず）から出力された送信データに基づいて送信用のデータフレームを生成して送信部２１３に出力するとともに、受信部２１２から出力されたデータフレームに基づいて送信元の送信した送信データを復元してアプリケーションに出力する。

チャネル設定部２３は、自装置にて使用中のチャネルを制御装置１の指示に応じて指定されたチャネルに変更する。チャネル設定部２３が、制御装置１の指示に応じてチャネルを変更することにより、自装置の無線周波数チャネルが制御装置１及び他の端末装置２に同期して指定された無線周波数チャネルに変更される。

図４及び図５は、第１の実施形態の機器制御システム１００の第１の動作例を示すシーケンス図である。図４及び図５のシーケンス図は、機器制御システム１００に含まれる複数の制御装置１が、ある制御装置１を起点として、使用するチャネルを他の制御装置１と同期して変更する動作例を示す。なお、ここでは簡単のため、機器制御システム１００が４つの制御装置１を備える場合の動作例を説明する。図４及び図５の説明では、これらの４つの制御装置１を制御装置１［ｎ］（ｎ＝１，２，３，４）と記載することにより区別する。制御装置１［ｎ］は、図４及び図５の制御装置［ｎ］に対応する。また、制御装置１［ｎ］の各機能部についても同様の記載で区別する。例えば、制御装置１［ｎ］の受信部１１２を受信部１１２［ｎ］と記載する。

まず、制御装置１［２］の受信部１１２［２］がデータを受信する（ステップＳ１０１）。ここで受信されるデータは、制御装置１間の通信データであってもよいし、制御装置１と端末装置２との間の通信データであってもよい。無線品質監視部１２［２］は、ステップＳ１０１のデータ受信に関する無線情報を受信部１１２［２］から取得する（ステップＳ１０２）。無線品質監視部１２［２］は、取得された無線情報が示す受信電波強度に基づいて無線通信の品質劣化の有無を判定する。ここで品質劣化が検出されなかった場合には、無線品質監視部１２［２］は以下の処理を実行せず、後続するデータ受信における無線通信の品質劣化を監視する。後続するデータ受信において無線通信の品質劣化が検出された場合、無線品質監視部１２［２］は以下同様の処理を実行する。

無線品質監視部１２［２］は、上記判定の結果、無線通信の品質劣化を検出する（ステップＳ１０３）。無線品質監視部１２［２］は、無線通信の品質劣化が検出されたことをチャネル制御部１４［２］に通知する。チャネル制御部１４［２］は、無線品質監視部１２［２］の通知に応じて、チャネル変更要求メッセージを生成する（ステップＳ１０４）。チャネル制御部１４［２］は、生成したチャネル変更要求メッセージを送信部１１３［２］を介してシステム内の他の制御装置１に送信する（ステップＳ１０５）。具体的には、図４及び図５の例の場合、チャネル変更要求メッセージは、制御装置１［１］、制御装置１［３］及び制御装置１［４］に送信される。なお、このチャネル変更要求メッセージは、通信処理部１３［２］がチャネル変更要求メッセージに対して送信時の通信処理を実行することにより送信フレームに格納されるが、紙面の都合上ここでは省略している。以下同様に、通信処理部１３による通信処理の説明を省略する。

ここで、チャネル制御部１４［２］は、変更先となるチャネルの識別情報をチャネル変更要求メッセージに含めて送信する。これによって、変更先のチャネルが他の制御装置１に通知される。なお、変更先となるチャネルは、どのように決定されてもよい。例えば、チャネル制御部１４［２］は、複数のチャネルとその使用順序との対応関係を示す情報を予め記憶しておき、現在使用中のチャネルの次の順序に対応づけられたチャネルを変更先のチャネルとして選択してもよい。

続いて、チャネル変更要求メッセージの送信先である制御装置１［１］、制御装置１［３］及び制御装置１［４］では、チャネル変更要求メッセージの受信に応じて同様の処理が行われる。ここでは、制御装置１［１］の動作例を説明するとともに、制御装置１［３］及び制御装置１［４］の処理に対して同様の符号を付すことにより、制御装置１［３］及び制御装置１［４］の動作例の説明を省略する。

制御装置１［１］の受信部１１２［１］は制御装置１［２］から送信されたチャネル変更要求メッセージを受信する（ステップＳ１０６）。受信されたチャネル変更要求メッセージは、通信処理部１３［１］を介してチャネル制御部１４に出力される。チャネル制御部１４［１］は、受信されたチャネル変更要求メッセージを取得することにより、チャネル変更要求を受け付ける（ステップＳ１０７）。

チャネル制御部１４［１］は、チャネル変更要求を受け付けると、受信部１１２［１］及び送信部１１３［１］に対して、現在使用中のチャネルをチャネル変更要求メッセージで通知された変更先のチャネルに変更することを指示する（ステップＳ１０８）。このとき、チャネル制御部１４［１］は、受信部１１２［１］及び送信部１１３［１］に対して、それぞれ異なるチャネルを変更先のチャネルとして通知してもよいし、同じチャネルを通知してもよい。受信部１１２［１］と送信部１１３［１］とで異なるチャネルを設定する場合において、それぞれに対する変更先のチャネルはチャネル変更要求メッセージで通知される。この場合、チャネル制御部１４［２］は、受信部１１２［１］に対する変更先のチャネルと、送信部１１３［１］に対する変更先のチャネルとを、それぞれ異なる方法で決定してもよい。受信部１１２［１］及び送信部１１３［１］は、現在使用中のチャネルを、チャネル制御部１４［１］から指示された変更先のチャネルに変更する（ステップＳ１０９、Ｓ１１０）。

一方、制御装置１［２］では、ステップＳ１０４におけるチャネル変更要求メッセージの生成が完了すると、チャネル制御部１４［２］が所定の待機時間の計数を開始する（ステップＳ１１１）。この待機時間は、各制御装置１が、チャネル変更要求メッセージを受信してからチャネルの変更を完了するまでに要する時間以上の時間として予めチャネル制御部１４［２］に設定される。チャネル制御部１４［２］は、所定の待機時間が経過すると、チャネル変更確認メッセージを生成する（ステップＳ１１２）。チャネル制御部１４［２］は、生成したチャネル変更確認メッセージを、送信部１１３［２］を介してシステム内の他の制御装置１に送信する（ステップＳ１１３）。具体的には、図４及び図５の例の場合、チャネル変更確認メッセージは、制御装置１［１］、制御装置１［３］及び制御装置１［４］に送信される。

続いて、チャネル変更確認メッセージの送信先である制御装置１［１］、制御装置１［３］及び制御装置１［４］では、チャネル変更確認メッセージの受信に応じて同様の処理が行われる。ここでは、制御装置１［１］の動作例を説明するとともに、制御装置１［３］及び制御装置１［４］の処理に対して同様の符号を付すことにより、制御装置１［３］及び制御装置１［４］の動作例の説明を省略する。

制御装置１［１］の受信部１１２［１］は制御装置１［２］から送信されたチャネル変更確認メッセージを受信する（ステップＳ１１４）。受信されたチャネル変更確認メッセージは、通信処理部１３［１］を介してチャネル制御部１４［１］に出力される。チャネル制御部１４［１］は、チャネル変更確認メッセージの出力に応じて、チャネル変更確認応答メッセージ（完了情報）を生成する（ステップＳ１１５）。チャネル制御部１４［１］は、生成したチャネル変更確認応答メッセージを、送信部１１３［１］を介して、チャネル変更確認メッセージの送信元である制御装置１［２］に送信する（ステップＳ１１６）。

制御装置１［２］の受信部１１２［２］は、他の制御装置１から送信されたチャネル変更確認応答メッセージを受信する（ステップＳ１１７）。受信部１１２［２］は、受信されたチャネル変更確認応答メッセージを、通信処理部１３［２］を介してチャネル制御部１４［２］に出力する。チャネル制御部１４［２］は、受信されたチャネル変更確認応答メッセージに基づいて、システム内の他の制御装置１に対して要求したチャネル変更が正常に完了したか否かを判定する（ステップＳ１１８）。例えば、チャネル制御部１４［２］は、制御装置１［１］、制御装置１［３］及び制御装置１［４］の全てからチャネル変更確認応答メッセージが受信された場合、システム内の他の制御装置１に対して要求したチャネル変更が正常に完了したと判定する。一方、制御装置１［１］、制御装置１［３］及び制御装置［４］の一部からチャネル変更確認応答メッセージが受信されていない場合、チャネル制御部１４［２］はメッセージが受信されていない制御装置１において、要求したチャネル変更が正常に完了していないと判定する。

なお、チャネル変更確認応答メッセージが受信されていない制御装置１において、チャネル変更に時間を要している場合もある。そのため、チャネル制御部１４［２］は、予め定められた所定の時間、チャネル変更確認応答メッセージの受信を待機してもよい。

図６及び図７は、第１の実施形態の機器制御システム１００の第２の動作例を示すシーケンス図である。図６及び図７のシーケンス図は、図４及び図５と同様に、機器制御システム１００に含まれる複数の制御装置１が、ある制御装置１を起点として、使用するチャネルを他の制御装置１と同期して変更する動作例を示す。なお、図６及び図７のシーケンス図において、図４及び図５のシーケンス図と同様の処理には同じ符号を付すことにより、説明を省略する。

図６及び図７のシーケンス図は、チャネル変更要求メッセージの送信先である各制御装置１が所定の待機時間を計数する（ステップＳ２０１）点で、チャネル変更要求メッセージの送信元である制御装置１［２］が所定の待機時間を計数した（ステップＳ１１１）図４及び図５のシーケンス図と異なる。この場合、チャネル変更要求メッセージの送信先である各制御装置１は、所定の待機時間が経過した後に、自装置のチャネル変更が完了したことを通知するためのチャネル変更メッセージを生成し（ステップＳ２０２）、チャネル変更要求メッセージの送信元である制御装置１［２］に送信する。なお、この場合、所定の待機時間を、チャネル変更に要する時間以上でかつランダムな時間として設定することにより、各制御装置１がチャネル変更メッセージを送信するタイミングが重複しないようにしてもよい。

図８及び図９は、第１の実施形態の機器制御システム１００の第３の動作例を示すシーケンス図である。図８及び図９のシーケンス図は、図４及び図５と同様に、機器制御システム１００に含まれる複数の制御装置１が、ある制御装置１を起点として、使用するチャネルを他の制御装置１と同期して変更する動作例を示す。なお、図８及び図９のシーケンス図において、図４〜図７のシーケンス図と同様の処理には同じ符号を付すことにより、説明を省略する。また、紙面の都合上、図８及び図９のシーケンス図では、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の記載を省略し、ステップＳ１０４以降の処理を記載している。

図８及び図９のシーケンス図は、チャネル変更要求メッセージの送受信に応じて各制御装置１が実際にチャネルを変更する前処理としてチャネル変更予約処理を行う（ステップＳ３０１）点で、チャネル変更予約処理を行わない図４〜図７のシーケンス図と異なる。このチャネル変更予約処理は、後続の実際にチャネルを変更する処理（以下「本処理」という。）に先立ってチャネル変更要求メッセージによって指定された変更先のチャネルを使用可能であるか否かを確認し、本処理に向けて当該チャネルを確保（予約）する処理である。例えば、チャネル制御部１４は本処理に先立って変更先のチャネルへの変更を試行する。チャネル制御部１４は、チャネル変更の試行が完了すると、試行結果に関わらず一旦元のチャネルに戻す。

続いて、チャネル変更要求メッセージを受信した各制御装置１では、チャネル変更の試行が成功した場合に、チャネル制御部１４がチャネル変更予約応答メッセージを生成する（ステップＳ３０２）。チャネル制御部１４は、生成したチャネル変更予約応答メッセージを、送信部１１３を介してチャネル変更要求メッセージの送信元である制御装置１［２］に送信する（ステップＳ３０３）。

続いて、制御装置１［２］では、受信部１１２［２］が他の制御装置１から送信されたチャネル変更予約応答メッセージを受信する（ステップＳ３０４）。受信されたチャネル変更予約応答メッセージは、通信処理部１３［２］を介してチャネル制御部１４［２］に出力される。チャネル制御部１４［２］は、受信されたチャネル変更予約応答メッセージに基づいて、システム内の他の制御装置１においてチャネル変更予約処理が正常に完了したか否かを判定する（ステップＳ３０５）。例えば、チャネル制御部１４［２］は、制御装置１［１］、制御装置１［３］及び制御装置１［４］の全てからチャネル変更予約応答メッセージが受信された場合、システム内の他の制御装置１においてチャネル変更予約処理が正常に完了したと判定する。一方、制御装置１［１］、制御装置１［３］及び制御装置［４］の一部からチャネル変更予約応答メッセージが受信されていない場合、チャネル制御部１４［２］は、メッセージが受信されていない制御装置１において、チャネル変更予約処理が正常に完了しなかったと判定する。

他の全ての制御装置１においてチャネル変更予約処理が正常に完了したことが判定された場合、チャネル制御部１４［２］は、他の制御装置１に対して使用中のチャネルを変更先のチャネルに変更することを指示するためのチャネル変更指示メッセージを生成する（ステップＳ３０６）とともに、自装置のチャネル変更を開始する（ステップＳ１０８）。チャネル制御部１４［２］は、生成したチャネル変更指示メッセージを、送信部１１３［２］を介して他の制御装置１に送信する（ステップＳ３０７）。

他の制御装置１では、受信部１１２が、制御装置１［２］から送信されたチャネル変更指示メッセージを受信する（ステップＳ３０８）。受信されたチャネル変更指示メッセージは、通信処理部１３を介してチャネル制御部１４に出力される。チャネル制御部１４は、チャネル変更指示メッセージの出力に応じて、受信部１１２及び送信部１１３に対しチャネル変更を指示する（ステップＳ１０８）。

このように構成された第１の実施形態の機器制御システム１００では、各制御装置１が、無線通信の品質劣化が検知された場合に、使用中のチャネルを他の制御装置１と同期して他のチャネルに変更するチャネル制御部１４を持つ。システム内の各制御装置１がこのような構成を備えることにより、機器制御システム１００は、無線メッシュネットワークが受ける無線干渉の影響を抑制することが可能になる。

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態における制御装置１ａの機能構成の具体例を示すブロック図である。制御装置１ａは、チャネル制御部１４に代えてチャネル制御部１４ａを備える点、ネットワーク構成情報記憶部１５をさらに備える点で第１の実施形態の制御装置１と異なる。ネットワーク構成情報記憶部１５は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。ネットワーク構成情報記憶部１５はネットワーク構成情報を記憶する。ネットワーク構成情報は、自装置と通信可能な他の通信装置（例えば制御装置１ａや端末装置２など）を示す情報である。ネットワーク構成情報は、チャネル制御部１４ａによって登録又は更新される。

チャネル制御部１４ａは、第１の実施形態におけるチャネル制御部１４が有する機能に加えて、ネットワーク構成情報を管理する機能を有する。具体的には、チャネル制御部１４ａは、チャネル変更前とチャネル変更後とのネットワーク情報を管理する。例えば、チャネル制御部１４ａは、あるタイミングで取得したネットワーク構成情報を、チャネル変更前のネットワーク構成情報（以下「第１ネットワーク構成情報」という。）としてネットワーク構成情報記憶部１５に記憶させ、チャネル変更が発生した際には新たなネットワーク情報を取得し、チャネル変更後のネットワーク構成情報（以下「第２ネットワーク構成情報」という。）としてネットワーク構成情報記憶部１５に記憶させる。また、さらなるチャネル変更が発生した際には、その時点の第２ネットワーク構成情報でその時点の第１ネットワーク構成情報を更新し、チャネル変更後に取得した新たなネットワーク構成情報を第２ネットワーク構成情報としてその時点の第２ネットワーク構成情報を更新する。

また、チャネル制御部１４ａは、チャネル変更が発生した際に、ネットワーク構成情報に基づいて、そのチャネル変更によって自装置と通信不能になった他の通信装置が存在するか否かを判定する。具体的には、チャネル制御部１４ａは、チャネル変更の前後で取得された第１ネットワーク構成情報と第２ネットワーク構成情報との差分の有無に基づいて、通信不能になった他の通信装置が存在するか否かを判定する。この判定により、チャネル変更によって通信不能になった他の通信装置が存在することが検出された場合、チャネル制御部１４ａは、チャネル変更要求メッセージを送信した全宛先の制御装置１ａに対して、変更したチャネルを変更前のチャネルに旧戻しすることを指示する。以下、この指示を「旧戻し指示」と称する。旧戻し指示を受けた他の制御装置１ａでは、チャネル制御部１４ａが受信部１１２及び送信部１１３に対して変更前のチャネルに旧戻しすることを指示する。

なお、旧戻し指示を行ったチャネル制御部１４ａは、自装置のチャネルについても旧戻しを行う。そして、チャネル制御部１４ａは、自装置のチャネルの旧戻しが完了すると、再度ネットワーク構成情報を比較することによって、自装置及び他の制御装置１ａの旧戻しが正常に完了したか否かを判定してもよい。この場合、チャネル制御部１４ａは、チャネルの旧戻しによる変更時には第２ネットワーク構成情報のみ旧戻し後のネットワーク構成情報に更新する。チャネル制御部１４ａは、チャネルの旧戻し後における第１ネットワーク構成情報及び第２ネットワーク構成情報を比較することにより、自装置及び他の制御装置１ａの旧戻しが正常に完了したか否かを判定する。

図１１は、ネットワーク構成情報の具体例を示す図である。例えば、ネットワーク構成情報は、図１１に示す第１ネットワーク構成テーブル１５１及び第２ネットワーク構成テーブル１５２としてネットワーク構成情報記憶部１５に記憶される。第１ネットワーク構成テーブル１５１及び第２ネットワーク構成テーブル１５２を持つため、ここでは、第１ネットワーク構成テーブル１５１の構成について説明する。

第１ネットワーク構成テーブル１５１は、例えば装置ＩＤごとのネットワーク構成レコードを有する。ネットワーク構成レコードは、装置ＩＤ及びホップ数の各値を有する。装置ＩＤは、他の通信装置の識別情報である。ホップ数は、装置ＩＤによって識別される他の通信装置と自装置との通信にようするホップ数を表す。

例えば、第１ネットワーク構成テーブル１５１は、チャネル制御部１４ａが他の通信装置に対して応答を要求するメッセージをブロードキャストすることにより生成されてもよい。例えば、チャネル制御部１４ａは、送信したメッセージに対する応答が受信された通信装置の識別情報（例えばＭＡＣ（Media Access Control）アドレス）及びホップ数を第１ネットワーク構成テーブル１５１に登録する。この場合、チャネル制御部１４ａは、チャネル変更によって自装置と通信不能になった他の通信装置が存在するか否かを、ネットワーク構成レコードの数や有無によって判定することができる。

また、第１ネットワーク構成テーブル１５１には、通信対象となりうる通信装置の識別情報が予め登録されてもよい。この場合、チャネル制御部１４ａは、予め登録されている識別情報が示す通信装置に対する通信を試行し、通信に成功した通信装置に対応するネットワーク構成レコードに、その通信に要したホップ数を登録する。一方、チャネル制御部１４ａは、通信に失敗した通信装置に対応するネットワーク構成レコードのホップ数には、通信に失敗したことを示す値（例えば“−”など）を登録する。この場合、チャネル制御部１４ａは、チャネル変更によって自装置と通信不能になった他の通信装置が存在するか否かを、ネットワーク構成レコードに登録されたホップ数の値によって判定することができる。

このように構成された第２の実施形態の機器制御システム１００では、各制御装置１ａが、自装置及び他の制御装置１ａにおけるチャネル変更の成否に応じて、変更されたチャネルを変更前のチャネルに旧戻しするチャネル制御部１４ａを持つ。システム内の各制御装置１ａがこのような構成を備えることにより、機器制御システム１００は、システム内で使用されるチャネルをより安全に変更することが可能となる。

以下、実施形態の制御装置及びチャネル制御方法の変形例について説明する。

第１ネットワーク構成テーブル及び第２ネットワーク構成テーブルは、例えば、チャネル制御部が、他の制御装置との間で送受信する各種メッセージ（チャネル変更要求メッセージやチャネル変更確認応答メッセージ、チャネル変更メッセージ、チャネル変更予約応答メッセージ、チャネル変更指示メッセージなど）の通信に基づいて生成されてもよい。また、制御装置は、自装置と他の装置との通信に基づいて第１ネットワーク構成テーブル及び第２ネットワーク構成テーブルを更新する機能部を、チャネル制御部とは別の機能部として備えてもよい。なお、第１ネットワーク構成テーブルは、チャネル変更の発生に応じて更新されてもよいし、所定のタイミングで継続的に更新されてもよい。

チャネル制御部は、他の制御装置から受信される各種メッセージに基づいてチャネルの旧戻しを指示してもよい。例えば、チャネル制御部は、ステップＳ１１８において、システム内の他の制御装置に対して要求したチャネル変更が正常に完了しなかったことが判定された場合、チャネルの変更を指示した全ての制御装置に対してチャネルの旧戻しを指示してもよい。

制御装置は、他の制御装置との通信と、端末装置との通信とを物理的に異なる通信部で行うように構成されてもよい。

制御装置は、一のＩＣ（Integrated Circuit）チップ上にＣＰＵやＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、各種入出力装置などを搭載したワンチップマイコン（マイクロコンピュータ）として構成されてもよい。この場合、制御装置は通信部をさらに備えた無線通信装置として構成されてもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、他の制御装置との間の無線通信品質を監視する無線品質監視部と、無線品質監視部が無線通信品質の劣化を検知した場合に、自装置にて使用中のチャネルを他の制御装置と同期して他のチャネルに変更するチャネル制御部とを持つことにより、無線メッシュネットワークが受ける無線干渉の影響を抑制することができる。

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同様に、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ものである。

１００…機器制御システム、１，１−１〜１−４，１ａ…制御装置、１１…通信部、１１１…アンテナ部、１１２…受信部、１１３…送信部、１２…無線品質監視部、１３…通信処理部、１４，１４ａ…チャネル制御部、１５…ネットワーク構成情報記憶部、１５１…第１ネットワーク構成テーブル、１５２…第２ネットワーク構成テーブル、２，２−１〜２−６…端末装置、２１…通信部、２１１…アンテナ部、２１２…受信部、２１３…送信部、２２…通信処理部、２３…チャネル設定部、３…上位システム、４…上位通信ネットワーク

Claims (7)

1. 複数の他の制御装置と複数の通信経路で無線通信することが可能な制御装置であって、 少なくとも一の前記他の制御装置との間で行う無線通信の品質を監視する無線品質監視部と、
   前記無線品質監視部が前記無線通信の品質劣化を検知した場合に、前記複数の他の制御装置に対して無線通信に使用するチャネルを他のチャネルに変更するように指示し、変更後のチャネルを介して前記複数の他の制御装置に対してチャネル変更確認メッセージを送信し、前記複数の他の制御装置から前記チャネル変更確認メッセージの受信に応じて送信される前記チャネルの変更が完了したことを示す完了情報を前記変更後のチャネルを介して受信するチャネル制御部と、
   を備える制御装置。
2. 前記チャネル制御部は、前記チャネル変更確認メッセージの送信を、前記他の制御装置に対してチャネルの変更を指示した後、前記チャネルの変更に要する時間に応じた所定の待機時間を待機した後に開始する、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 複数の他の制御装置と複数の通信経路で無線通信することが可能な制御装置であって、 無線通信の品質劣化を検知した他の制御装置から無線通信に使用するチャネルの変更を指示された場合に、前記他の制御装置から指示されたチャネルに自装置のチャネルを変更し、変更後のチャネルを介して指示元の制御装置からチャネル変更確認メッセージを受信し、前記チャネル変更確認メッセージの受信に応じて前記チャネルの変更が完了したことを示す完了情報を前記変更後のチャネルを介して前記指示元の制御装置に対して送信するチャネル制御部を備える、
   制御装置。
4. 前記チャネル制御部は、チャネルの変更によって通信できなくなった他の制御装置を検出した場合、前記他の制御装置に対して、変更したチャネルを元のチャネルに戻すことを指示する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置と、
   前記他の制御装置との無線通信を可能にする無線通信部と、
   を備える無線通信装置。
6. 複数の他の制御装置と複数の通信経路で無線通信することが可能な制御装置が行うチャネル制御方法であって、
   少なくとも一の前記他の制御装置との間で行う無線通信の品質を監視する無線品質監視ステップと、
   前記無線通信の品質劣化が検知された場合に、前記複数の他の制御装置に対して無線通信に使用するチャネルを他のチャネルに変更するように指示するチャネル制御ステップと、
   変更後のチャネルを介して前記複数の他の制御装置に対してチャネル変更確認メッセージを送信する変更確認送信ステップと、
   前記複数の他の制御装置から前記チャネル変更確認メッセージの受信に応じて送信される前記チャネルの変更が完了したことを示す完了情報を前記変更後のチャネルを介して受信する完了情報受信ステップと
   を有するチャネル制御方法。
7. 複数の他の制御装置と複数の通信経路で無線通信することが可能な制御装置が行うチャネル制御方法であって、
   無線通信の品質劣化を検知した他の制御装置から無線通信に使用するチャネルの変更を指示された場合に、前記他の制御装置から指示されたチャネルに自装置のチャネルを変更するチャネル制御ステップと、
   変更後のチャネルを介して指示元の制御装置からチャネル変更確認メッセージを受信する変更確認受信ステップと、
   前記チャネル変更確認メッセージの受信に応じて前記チャネルの変更が完了したことを示す完了情報を前記変更後のチャネルを介して前記指示元の制御装置に対して送信する完了情報送信ステップと
   を有するチャネル制御方法。

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