KR20210116662A - 패킷 통신 시스템, 이것을 이용한 인프라 시스템, 빌딩 자동화 시스템 및 공장 자동화 시스템 - Google Patents

Abstract

(과제) 인프라, 공장 자동화, 빌딩 자동화 등의 시스템에 있어서도 고속 통신이 가능한 멀티드롭 방식을 채용한 패킷 통신 시스템을 제공한다.
(해결수단) 중앙 장치(200)와 복수의 단말 장치(300)가 서로 멀티드롭 접속된 패킷 통신 시스템에 있어서, 중앙 장치(200)는, 자기를 나타내는 송신원 정보를 포함하는 패킷을 송신하는 기기이고, 각 단말 장치(300)는, 중계기로서도 행동할 수 있는 기기이며, 중계기로서 자기가 행동하는지 여부가 설정되는 설정부(340)와, 설정부(340)에 자기가 중계기로서 행동하는 것이 설정된 경우에 자기를 나타내는 중계원 정보를 포함하는 패킷을 생성하는 생성부(320)와, 중계원 정보가 포함되지 않는 패킷을 폐기하는 처리부(330)를 구비한다.

Description

패킷 통신 시스템, 이것을 이용한 인프라 시스템, 빌딩 자동화 시스템 및 공장 자동화 시스템

본 발명은 패킷 통신 시스템, 이것을 이용한 인프라 시스템, 빌딩 자동화 시스템 및 공장 자동화 시스템에 관한 것이며, 특히 멀티드롭 접속된 패킷 통신 시스템, 이것을 이용한 인프라 시스템, 빌딩 자동화 시스템 및 공장 자동화 시스템에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 본 출원인에 의한 자동 통신에 의한 전자 배선 시스템이 개시되어 있다. 이 전자 배선 시스템은, 컨트롤 센터 측에, 공유 메모리를 갖는 IC화된 중앙 장치를 두고, 각 제어 대상(디바이스) 측에, 입출력 포트와 송수신 회로를 갖는 IC화된 단말 장치를 접속하여, 중앙 장치와 각 단말 장치의 사이를, 디지털 통신 회선(통신 케이블)을 통해 멀티드롭 방식으로 접속하는 구성으로 하여, 상기 공유 메모리를 통해 풀 듀플렉스 방식으로 커맨드 패킷 및 응답 패킷의 데이터 교환을, 프로그램에 의한 프로토콜 없이 고속으로 행한다. 이 전자 배선 시스템에 의하면, 마이크로프로세서를 갖는 컨트롤 센터와, 마이크로프로세서를 갖지 않는 분산 배치된 복수의 제어 대상 사이를 배선하는, 구성이 간이하며 개발 및 보수가 용이하고, 저비용이면서 또한 고속 데이터 통신이 가능하게 된다.

일본 특허공개 평9-326808호 공보

특허문헌 1에 기재된 전자 배선 시스템에서는, 패킷의 통신 속도와 통신 케이블 길이의 관계가 트레이드오프(trade off)의 관계에 있는 것은 공지된 바이다. 예컨대 특허문헌 1의 도 9에 개시되어 있는 산업용 로봇 시스템 등의 경우, 중앙 장치와 단말 장치를 접속하는 통신 케이블의 총 연장은 일반적으로 10 m 정도이므로, 12 Mbps 정도의 고속 통신이 가능하고, 그 신호 응답 시간도 수 ms로 고속으로 할 수 있다.

이에 대하여, 인프라 시스템, 공장 자동화 시스템, 빌딩 자동화 시스템 등에 있어서는, 이용하는 통신 케이블의 총 연장이 1 km에 달하는 경우도 있다. 이 경우, 패킷의 통신 속도는 20 Kbps 정도가 이용 가능 상한이라고 인식되어 있는 경우가 많으며, 신호 응답 시간은 수백 ms∼수 초로 저속이다.

최근 인프라, 공장 자동화, 빌딩 자동화 등의 시스템 등에 있어서도 성능 향상이 절실히 요구되고 있으며, 패킷 통신 시스템의 신호 응답성을 높이는 기술이 요구되고 있다.

그래서, 본 발명은 인프라, 공장 자동화, 빌딩 자동화 등의 시스템에 있어서도 고속 통신이 가능한 멀티드롭 방식을 채용한 패킷 통신 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은,

중앙 장치와 복수의 단말 장치가 서로 멀티드롭 접속된 패킷 통신 시스템에 있어서,

상기 중앙 장치는 자기(自機)를 나타내는 송신원 정보를 포함하는 패킷을 송신하는 기기이고,

상기 각 단말 장치는,

중계기로서도 행동할 수 있는 기기이며,

상기 중계기로서 자기가 행동하는지 여부가 설정되는 설정부와,

상기 설정부에 자기가 중계기로서 행동하는 것이 설정된 경우에 자기를 나타내는 중계원 정보를 포함하는 패킷을 생성하는 생성부와,

상기 중계원 정보가 포함되지 않는 패킷을 폐기하는 폐기부를 구비한다.

상기 복수의 단말 장치는,

상기 중앙 장치에 대하여 배선적으로 가까이에 설치되는 제1 단말 장치와,

상기 중앙 장치에 대하여 배선적으로 멀리에 설치되는 제2 단말 장치를 포함하고,

상기 제1 단말 장치가 상기 중앙 장치와 상기 제2 단말 장치 사이의 통신을 중계하는 중계기로서 행동하는 경우에, 상기 제2 단말 장치는 상기 중앙 장치로부터 송신된 패킷을 폐기할 수도 있다.

또한, 본 발명은,

중앙 장치와 복수의 단말 장치가 서로 멀티드롭 접속된 패킷 통신 시스템에 있어서,

상기 중앙 장치는,

미리 준비된 제1 속도로 패킷을 송신할 수 있는 제1 송신기와,

미리 준비된 상기 제1 속도보다도 느린 제2 속도로 패킷을 송신할 수 있는 제2 송신기를 구비하고,

상기 각 단말 장치는,

상기 제1 속도의 패킷을 수신할 수 있는 제1 수신기와,

상기 제2 속도의 패킷을 수신할 수 있는 제2 수신기를 구비하고,

또한, 상기 제1 또는 제2 송신기로부터 패킷이 송신된 경우에, 상기 제1 또는 제2 수신기에 있어서의 상기 패킷의 수신 가부를 판정하는 판정기를 구비한다.

상기 각 단말 장치는,

상기 제1 수신기에서 패킷을 수신한 경우에 제1 속도로 응답 패킷을 송신하는 제1 응답 송신기와,

상기 제2 수신기에서 패킷을 수신한 경우에 제2 속도로 응답 패킷을 송신하는 제2 응답 송신기를 구비하고,

상기 중앙 장치는,

상기 판정기와,

상기 제1 응답 송신기로부터 제1 속도로 송신되는 응답 패킷을 수신하는 제1 응답 수신기와,

상기 제2 응답 송신기로부터 제2 속도로 송신되는 응답 패킷을 수신하는 제2 응답 수신기를 구비하여도 좋다.

또한, 본 발명은,

제어 대상에 접속된 단말 장치와,

상기 단말 장치에 대하여 상기 제어 대상에 대한 지시 신호를 포함하는 제1 패킷을 송신하는 제1 중앙 장치와,

상기 단말 장치에 대하여 상기 제어 대상에 대한 지시 신호를 포함하는 제2 패킷을 송신하는 제2 중앙 장치를 구비하고,

상기 제1 또는 제2 패킷의 지시 신호에 따라서 상기 제어 대상을 제어하는 패킷 통신 시스템으로서,

상기 단말 장치는,

상기 제1 및 제2 중앙 장치로부터 송신되는 제1 및 제2 패킷을 수신하는 수신부와,

상기 수신부에서 수신된 제1 및 제2 패킷에 상기 제어 대상의 상태를 천이(遷移)시키는 천이 지시 신호가 포함되어 있는지 여부를 판별하는 판별부와,

상기 판별부에 의해서 상기 제1 또는 제2 패킷에 천이 지시 신호가 포함되어 있다고 판별된 경우에 소정 기간의 시간 계산을 시작하는 시간 계산부와,

상기 시간 계산부에 의해서 소정 시간의 시간 계산이 시작되고 나서 상기 시간 계산이 종료될 때까지 동안에 상기 수신부에 의해서 수신된 제1 또는 제2 패킷이 상기 판별부에 의해서 천이 지시 신호를 포함한다고 판별된 경우에 상기 천이 지시 신호에 따른 처리의 실행을 억제하는 억제부와,

상기 억제부에 의해서 상기 처리의 실행이 억제된 경우에 상기 패킷의 송신원에 억제 보고 패킷을 송신하는 송신부를 구비한다.

또한, 본 발명의 인프라 시스템, 빌딩 자동화 시스템 또는 공장 자동화 시스템은 앞서 말한 패킷 통신 시스템을 구비한다.

도 1은 본 발명의 패킷 통신 시스템의 개요 설명도이다.
도 2a는 도 1에 도시하는 중앙 장치(200)의 모식적인 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2b는 도 1에 도시하는 단말 장치(300)의 모식적인 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 중앙 장치(200) 및 단말 장치(300)의 동작 개요에 관해서 설명하는 타이밍도이다.
도 4는 도 1에 도시하는 중앙 장치(200) 및 단말 장치(300A, 300C∼300D)에서 생성되는 패킷의 포맷을 예시하는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시형태 2에 따른 중앙 장치(200)의 모식적인 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5b는 본 발명의 실시형태 2에 따른 단말 장치(300)의 모식적인 구성을 도시하는 블록도이다.
도 6은 도 5a에 도시하는 중앙 장치(200)와 도 5b에 도시하는 단말 장치(300) 사이의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 도 5a에 도시하는 중앙 장치(200)와 도 5b에 도시하는 단말 장치(300) 사이의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 3의 패킷 통신 시스템의 모식적인 구성을 도시하는 블록이다.
도 9는 도 8에 도시하는 단말 장치(300)의 모식적인 구성을 도시하는 블록도이다.
도 10은 도 9에 도시하는, 중앙 장치(200A) 및 중앙 장치(200B)와 단말 장치(300A) 및 이것에 접속되어 있는 디바이스(400A)에 주목한 타이밍도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 1의 인프라 시스템의 설명도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 2의 공장 자동화 시스템의 설명도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 3의 빌딩 자동화 시스템의 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 참조하여 설명한다.

<본 발명의 패킷 통신 시스템의 개요의 설명>

본 발명의 패킷 통신 시스템은, 컴퓨터가 서로 LAN 케이블로 1:1 접속되어 TCP/IP 프로토콜에 따라서 통신을 행하는, 소위 이더넷과는 전혀 다른 통신 시스템이기 때문에, 처음에 본 발명의 패킷 통신 시스템의 개요에 관해서 설명해 둔다.

본 발명의 패킷 통신 시스템은, N대의 중앙 장치와 M대의 단말 장치가 통신 케이블에 대하여 멀티드롭 접속됨으로써 구성된다. 이와 같이, 본 발명의 패킷 통신 시스템은 N:M 접속을 전제로 하고 있기 때문에, 1:1 접속밖에 할 수 없는 이더넷과는 큰 구성상의 차이가 있다. 여기서, N 및 M은 1 이상이고, N=M인 경우도 포함되지만, 전형적으로는 1:M 접속이 채용되는 경우가 많다.

여기서, 멀티드롭에 의한 N:M 접속인 경우에는, 이더넷에서의 1:1 접속인 경우와는 달리, 통신 케이블로 전송되는 복수의 패킷이 서로 충돌하는 것을 피해야만 한다. 이를 위한 수법으로서는,

(1) 일반적으로 많이 채용되고 있는 수법이지만, 중앙 장치의 주도에 의해 모든 단말 장치에 대하여 차례로 패킷의 송신 시기를 지시한다고 하는 것,

(2) 이하, 본 명세서에서 주로 설명하는, 패킷의 송신 스케줄을 미리 모든 중앙 장치 및 단말 장치에 있어서 설정해 둔다고 하는 것,

(3) 상기한 (1)과 (2)의 수법을 조합한 것의 세 가지로 크게 나뉜다.

도 1은 본 발명의 패킷 통신 시스템의 개요 설명도이다. 도 1에는, 이해를 쉽게 하기 위해서, 인용에 의해 본원 명세서에 들어간 것으로 하는, 특허문헌 1인 일본 특허공개 평9-326808호 공보에 전형적으로 나와 있는 것과 같이, N=1, M=4와 같은, 1대의 중앙 장치(200)와 4대의 단말 장치(300A∼300D)가 통신 케이블(100)을 통해 멀티드롭 접속된 「1:4 접속」의 상태를 도시하고 있다. 또한, 이하 단말 장치(300A∼300D)의 총칭을 단말 장치(300)라고 부른다.

도 1에 도시하는 패킷 통신 시스템은, 전체 이중 통신 방식과 반 이중 통신 방식의 어느 것이나 채용할 수 있지만, 대략적으로 말하자면, 이들의 어느 방식에서나 중앙 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 패킷 송수신의 순서는 동일하다. 즉, 패킷 통신 시스템 전체로 보면, 중앙 장치(200)는,

(1) 단말 장치(300A)와의 사이에서 1 왕복의 패킷 송수신을 하고,

(2) 단말 장치(300B)와의 사이에서 1 왕복의 패킷 송수신을 하고,

(3) 단말 장치(300C)와의 사이에서 1 왕복의 패킷 송수신을 하고,

(4) 단말 장치(300D)와의 사이에서 1 왕복의 패킷 송수신을 한다.

좀 더 자세히 보면, 반 이중 통신 방식의 경우에는, 중앙 장치(200)는,

(1-1) 단말 장치(300A)로 향하도록 의도한 패킷을 송신하고,

(1-2) 이에 따라, 단말 장치(300A)로부터 패킷을 수신하고,

(2-1) 단말 장치(300B)로 향하도록 의도한 패킷을 송신하고,

(2-2) 이에 따라, 단말 장치(300B)로부터 패킷을 수신하고,

(3-1) 단말 장치(300C)로 향하도록 의도한 패킷을 송신하고,

(3-2) 이에 따라, 단말 장치(300C)로부터 패킷을 수신하고,

(4-1) 단말 장치(300D)로 향하도록 의도한 패킷을 송신하고,

(4-2) 이에 따라, 단말 장치(300D)로부터 패킷을 수신한다.

이 경우, 단말 장치(300)는, 통신 케이블(100)로 전송해 오는 패킷을 통상 시에는 전부 수신한다. 여기서 말하는 패킷은 중앙 장치(200)로부터 송신된 것과 다른 단말 장치(300)로부터 송신된 것 양쪽을 포함한다.

그리고, 단말 장치(300)는, 일단 수신한 모든 패킷 중, 자기 장치(自裝置)로 향하는 패킷이 송신되는 타이밍에 송신된 패킷에 관해서만 받아들이고, 다른 타이밍에 송신된 패킷은 폐기하도록 하고 있다.

일례를 들면, 단말 장치(300C)는, 상기한 기간 (1-1)에서 중앙 장치(200)로부터 송신된 패킷을 일단 수신하지만, 기간 (1-1)이라고 하는 것은 단말 장치(300A)로 향한 패킷이 송신되는 타이밍이며, 자기 장치로 향하는 패킷이 송신되는 타이밍이 아니다(자기 장치로 향하는 패킷이 송신되는 타이밍은 기간 (3-1)이다). 이 때문에, 단말 장치(300C)에서는 처리부(330)(도 2)에 의해서 이 패킷이 폐기된다.

본 명세서에서는, 상기 (1-1)∼(4-2)를 일주할 때까지 걸리는 기간을 「일정 기간」이라고 부른다. 일정 기간은 전형적으로는 시스템 설계가 적절하게 설정할 수 있는 것이다. 단, 도 3을 이용하여 후술하는 것과 같이, 전형적으로는 중앙 장치(200)로부터 단말 장치(300A)에 송신한 패킷에 대한 응답이, 곧바로 동일한 사이클 내에서 단말 장치(300A)로부터 중앙 장치(200)로 향해서 송신되는 패킷에 포함되어 회신되게 된다.

이에 대하여, 전체 이중 통신 방식의 경우에는, 중앙 장치(200)로부터 단말 장치(300)로 향한 패킷이 전송되는 하행 회선과, 단말 장치(300)로부터 중앙 장치(200)로 향한 패킷이 전송되는 상행 회선이 별개로 마련되어 있기 때문에, 예시하자면, 4 사이클째 기간 (2-1) 및 4 사이클째 기간 (1-2)의 셋트, 4 사이클째 기간 (3-1) 및 4 사이클째 기간 (2-2)의 셋트, 4 사이클째 기간 (4-1) 및 4 사이클째 기간 (3-2)의 셋트, 5 사이클째 기간 (1-1) 및 4 사이클째 기간 (4-2)의 셋트와 같이, 한 쌍의 기간을 하나로 합칠 수 있다.

즉, 전체 이중 통신 방식의 경우에는, 예컨대 중앙 장치(200)로부터 단말 장치(300B)로 향한 패킷을 송신하는 기간과, 단말 장치(300A)로부터 중앙 장치(200)에 패킷을 송신하는 기간을 일치시킬 수 있다. 따라서, 전체 이중 통신 방식인 경우의 「일정 기간」의 길이는, 같은 조건의 시스템 구성으로 되어 있는 것과 대비하면, 반 이중 통신 방식인 경우의 「일정 기간」의 길이의 약 반 정도가 된다.

여기서, 패킷의 헤더에는, 그 패킷의 송신처에 할당되어 있는 수신처를 포함하도록 하여도 좋지만, 포함시키지 않더라도 필요한 통신을 행할 수 있다. 또한, 수신처를 포함시키는 경우에는, 단말 장치(300)는, 각각 수신한 패킷의 헤더에 그 패킷의 수신처를 확인하여 자기 장치 앞으로의 패킷이라고 판정한 경우에는, 그것을 받아들여, 그 패킷의 페이로드에 포함되는 정보에 따른 처리를 하는 한편, 자기 장치 앞으로의 패킷이 아니라고 판정한 경우에는, 그 패킷을 폐기한다고 하는 것도 가능하게 된다.

이에 대하여, 수신처를 포함하지 않는 경우에는, 상기 (1-1)∼(4-2)의 각 기간, 즉, 중앙 장치(200) 및 단말 장치(300)가 자기 장치로부터 패킷을 송신할 수 있는 기간을 미리 고정적으로 정하고, 또한 중앙 장치(200) 및 단말 장치(300)가 현재(1-1)∼(4-2) 중 어느 기간인지를 판별할 수 있도록 공통의 타임 스케줄을 가지고 있을 필요가 있다.

이렇게 하면, 수신한 패킷의 헤더에 그 패킷의 수신처가 포함되어 있지 않더라도, 패킷을 수신하는 타이밍에 의해서 그 패킷이 자기 장치 앞으로의 것인지 여부를 판정할 수 있기 때문에, 그 타이밍에 따라서 패킷을 받아들이는 것과 폐기하는 것의 어느 하나만을 선택적으로 행하는 것이 가능하게 된다.

만약을 위해 보충하자면, 기간 (1-1), (2-1), (3-1), (4-1)은 중앙 장치(200)만이 패킷을 송신할 수 있는 기간으로서 설정된다. 또한, 기간 (1-2)는 단말 장치(300A)만이, 기간 (2-2)는 단말 장치(300B)만이, 기간 (3-2)는 단말 장치(300C)만이, 기간 (4-2)는 단말 장치(300D)만이 각각 패킷을 송신할 수 있는 기간으로서 설정된다. 또한, 기간 (1-1)∼(4-2) 각각은, 패킷의 송신처에 있어서 확실히 그 패킷을 수신할 때까지 필요한 기간의 길이를 최저한 확보하는 것은 필수이다.

이렇게 하면, 예컨대 기간 (1-1)에서 중앙 장치(200)로부터 송신된 패킷은, 단말 장치(300)가 수신했다고 해도, 단말 장치(300A)만이 상기 패킷을 받아들이고, 단말 장치(300B∼300D)는 상기 패킷을 폐기하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 패킷 통신 시스템은, 중앙 장치(200)가 어느 조건 하에서는 단말 장치(300)로서 행동하는 경우가 있고, 반대로 단말 장치(300)가 어느 조건 하에서는 중앙 장치(200)로서 행동하는 경우가 있다는 점에 유의하길 바란다.

이상의 점에 입각하여 본 발명의 실시형태 1∼3의 패킷 통신 시스템에 관해서 이하 설명하는데,

·실시형태 1에서는, 시스템 전체의 패킷 통신 속도를 높일 연구를 하고,

·실시형태 2에서는, 개개의 중앙 장치(200)와 개개의 단말 장치(300) 사이의 패킷 통신 속도를 최적화할 연구를 하고,

·실시형태 3에서는, 중앙 장치(200)를 여러 대 설치하는 것을 필수로 하여 실시형태 1·2의 수법을 채용한 경우에 생길 수 있는 이차적인 과제를 해결할 연구를 한 것에 관해서 각각 설명한다.

(실시형태 1)

<패킷 통신 시스템의 전체 구성의 설명>

다시 도 1로 되돌아간다. 중앙 장치(200)는, 단말 장치(300)에 접속되는 디바이스(제어 대상)에 관한 정보를 단말 장치(300)에 대하여 송신함과 더불어, 이에 따라서, 단말 장치(300)로부터 송신되는 디바이스에 관한 정보를 수신하는 것이다.

여기서 말하는 디바이스로서는 각종 센서, 램프, 모터, 솔레노이드 등 다양한 것을 들 수 있다. 이들의 예라면, 중앙 장치(200)는, 단말 장치(300)에 대하여, 각종 센서로부터의 센서 결과를 취득하여 회신하도록 지시하는 정보를 포함하는 패킷을 송신하거나, 램프의 광량, 모터의 회전 속도, 솔레노이드 개폐의 전환 등을 지시하는 정보를 포함하는 패킷을 송신하거나 하는 것을 들 수 있다.

그런데, 도 1에 도시하는 패킷 통신 시스템은, 몇 개의 실시예를 이용하여 후술하는 것과 같이, 예컨대 인프라, 공장 자동화, 빌딩 자동화 등의 각종 산업 분야에 적합하게 적용할 수 있다. 그렇다면, 예컨대 중앙 장치(200)와 이에 대하여 가장 먼 단말 장치(300D)를 연결하는 통신 케이블(100)의 전체 길이는, 수백 m∼1 km가 되는 경우, 나아가서는 그 이상의 길이가 되는 경우가 있다.

패킷 통신 시스템에 있어서는, 패킷의 통신 속도와 통신 케이블(100) 길이의 관계가 트레이드오프의 관계에 있으므로, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300)를 연결하는 통신 케이블(100)이 상대적으로 긴 경우에는, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 패킷 통신 속도가 낮지 않으면 패킷 통신을 행할 수 없고, 반대로 중앙 장치(200)와 단말 장치(300)를 연결하는 통신 케이블(100)이 상대적으로 짧은 경우에는, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 패킷 통신 속도가 높더라도 패킷 통신을 행할 수 있게 된다.

이러한 패킷 통신 속도와 통신 케이블(100) 길이의 트레이드오프 문제를 해소하기 위해서, 무선 통신 분야에서는 통신 시스템에 중계기를 도입한다고 하는 사고방식이 있다. 이 사고방식은, 무선 통신용 단말 장치 내에 아날로그 신호의 전파 강도 판정기가 탑재되어 있기 때문에, 이것을 활용하여 중계기의 도입 유무를 결정한다고 하는 것이다.

구체적으로는, 각 단말 장치에 탑재되어 있는 판정기를 이용하여, 패킷이 중첩된 신호의 전파 강도를 측정함으로써, 이 측정 결과에 의해서 통신 상태의 양호 여부를 판정하여, 통신 상태가 좋지 않은 단말 장치에 관해서는 그 단말 장치의 상류에 중계기를 도입한다.

그러나, 이러한 양호 여부 판정을, 도 1에 도시하는 패킷 통신 시스템과 같은 유선 통신 분야에 도입하는 것은, 단말 장치(300) 내에 아날로그 신호의 전파 강도 판정기 혹은 이것과 유사한 것이 탑재되어 있지 않기 때문에 곤란하다.

다만, 무선 통신의 경우와 같은 양호 여부 판정을 하는 것은 불가능하지는 않지만, 이 경우에는, 일부러 아날로그 신호의 파형 상태 판정기를 단말 장치(300)에 탑재할 필요가 있다. 그러나, 이래서는 단말 장치(300)의 구성이 복잡하게 되어 버리고, 또한 아날로그 신호의 파형 상태 판정기는 일반적으로 고가이기 때문에, 단말 장치(300A)의 비용 상승, 나아가서는 패킷 통신 시스템 전체의 비용 상승으로 이어져 버린다.

이러한 사정 때문에, 도 1에 도시하는 패킷 통신 시스템에서는, 무선 통신의 경우와 같은 수법을 채용하지 않고, 무선 통신인 경우에 이루어지고 있는 양호 여부 판정과는 다른 수법으로 중계기의 도입 유무를 결정하고, 패킷 통신 속도의 빠름이 요구되고 있는 경우에는, 필요에 따라서 중계기를 도입함으로써, 엄밀하게는, 본 실시형태에서는, 단말 장치(300) 몇 개를 중계기로서도 기능하게 하여, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300)를 연결하는 통신 케이블(100)의 길이가 제한되지 않게 한다.

<중앙 장치(200) 및 단말 장치(300) 구성의 설명>

도 2는 도 1에 도시하는 중앙 장치(200) 및 단말 장치(300)의 모식적인 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2a에는 중앙 장치(200)의 구성을 도시하고, 도 2b에는 단말 장치(300)의 구성을 도시하고 있다.

도 2a에 도시하는 중앙 장치(200)는, 통신 케이블(100)을 통해 단말 장치(300)와의 사이에서 패킷 통신을 행하는 통신부(210)와, 통신부(210)에 의해서 송신되는 패킷을 생성하는 생성부(220)와, 통신부(210)에 의해서 수신된 패킷의 페이로드에 포함되어 있는 정보에 따른 처리를 하는 처리부(230)를 구비하고 있다.

또한, 생성부(220)에 의해서 생성되는 패킷의 포맷에 관해서는, 도 4를 이용하여 후술하지만, 생성부(220)는, 전체 이중 통신 방식을 채용하든 반 이중 통신 방식을 채용하든, 중앙 장치(200)가 송신원임을 일의(一意)적으로 나타내는, 자기 장치에 할당된 고유의 정보(예컨대 중앙 장치(200)에 고유하게 할당되는 어드레스)를 패킷에 포함시키는 것이, 본 실시형태에 있어서 요구된 통신을 실현시키기 위해서는 필요하다.

혹은 상기 고유의 정보를 패킷에 포함시키는 대신에, 시스템 전체에 있어서의 타임 스케줄에 맞춰 패킷의 송신원과 송신처를 지정함에 의해서도 요구된 통신을 실현시킬 수 있다.

또한, 예컨대 통신부(210), 생성부(220) 및 처리부(230) 중 몇 개는 소위 통신 유닛으로서 구성할 수 있고, CPU 및 메모리 등의 범용적인 하드웨어로 구성할 수도 있으며, 스테이트 머신과 같이 전용 LSI로 구성할 수도 있다.

여기서, 본 실시형태에서는, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300)를 연결하는 통신 케이블(100)이 상대적으로 긴 경우라도, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 패킷 통신 속도를 낮추지 않고서 패킷 통신을 행할 수 있도록 단말 장치(300) 몇 개를 중앙 장치(200)와 다른 단말 장치(300)의 중계기로서도 기능할 수 있게 하고 있다.

구체적으로는, 예컨대 중앙 장치(200)와 단말 장치(300D)를 연결하는 통신 케이블(100)이 상대적으로 길고, 이 때문에 높은 통신 속도로는 중앙 장치(200)와 단말 장치(300D)의 통신을 행할 수 없는 경우가 있다. 통상 이 경우에는, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300D)의 통신이 가능한 낮은 속도를 통신 시스템 전체에서 채용하게 되겠지만, 본 실시형태에서는 단말 장치(300C)를 중앙 장치(200)와 단말 장치(300D)의 중계기로서도 기능시킴으로써, 높은 통신 속도를 통신 시스템 전체에서 채용할 수 있게 한다.

여기서, 중계라는 것은, 이 예에서 말하자면, 중앙 장치(200)로부터 단말 장치(300D)에 송신한 정보가, 통신 케이블(100)이 상대적으로 긴 것에 기인하여 소실되거나 해 버려, 단말 장치(300D)에 있어서 직접 수신할 수 없는 경우가 있기 때문에, 중앙 장치(200)로부터 송신된 단말 장치(300D) 앞으로의 패킷을 단말 장치(300C)가 중개하여 단말 장치(300D)에 송신하거나, 반대로 단말 장치(300D)로부터 송신된 중앙 장치(200) 앞으로의 패킷을 단말 장치(300C)가 중개하여 중앙 장치(200)에 송신하거나 하는 것을 말한다.

도 2b에 도시하는 단말 장치(300)의 구성은, 중앙 장치(200)의 구성과 마찬가지로, 통신 케이블(100)을 통해 중앙 장치(200)와의 사이에서 패킷 통신을 행하는 통신부(310)와, 통신부(310)에 의해서 송신되는 패킷을 생성하는 생성부(320)와, 통신부(310)에 의해 수신되어 패킷이 자기 장치 앞으로(자기 장치가 중계기로서도 기능하는 경우에는 중계처 앞으로도 포함한다.)인 경우에 그 패킷의 페이로드에 포함되어 있는 정보에 따라서 처리하는 처리부(330)를 구비하고 있다.

이에 더하여, 단말 장치(300)는, 중계기로서도 행동할 수 있게 하기 위해서, 중앙 장치(200)의 구성과는 별도로, 자기 장치가 중계하는 장치인지 또는 중계되는 장치인지 여부가 설정되는 설정부(340)를 구비한다. 또한, 자기 장치가 중계도 하지 않고 중계도 되지 않는 경우에는, 설정부(340)에는 그러한 취지가 설정되게 하여도 좋고, 아무것도 설정되지 않게 하여도 좋다.

생성부(320)는, 설정부(340)에 자기 장치가 중계하는 장치라고 설정된 경우에는, 도 4를 이용하여 후술하는 것과 같이, 고유의 중계원 정보를 포함하는 패킷을 생성한다. 중계원 정보로서는, 간이하게는 자기 장치에 할당되어 있는 고유의 어드레스를 중계원 정보로서 이용할 수 있지만, 별도로 일의(一意)적으로 고정적인 정보를 작성하여 이용하여도 좋다.

또한, 자기 장치가 중계되는 장치인 경우 및 자기 장치가 중계도 하지 않고 중계도 되지 않는 경우에는, 이것을 나타내기 위해서, 간이하게는 「FF」와 같은 부호를 이용하여, 이것을 패킷에 포함시키도록 하여도 좋다.

처리부(330)에 있어서 행하는 처리는,

(1) 자기 장치가 중계되는 장치가 아닌 경우,

(2) 자기 장치가 중계하는 장치로서도 기능하는 경우,

(3) 자기 장치가 중계되는 장치인 경우,

에 있어서 각각 다르다.

(1) 자기 장치가 중계하는 장치도 중계되는 장치도 아니라는 것은, 이하에 설명하는 도 3에 도시하는 예에서는 단말 장치(300A∼300B)가 이것에 해당한다.

(2) 자기 장치가 중계하는 장치로서도 기능하는 경우란, 도 3에 도시하는 예에서는 단말 장치(300C)가 해당한다. 그렇다면, 단말 장치(300C)의 동작은, 단말 장치 자체의 역할을 담당하는 경우와, 단말 장치(300C)가 중계기로서의 역할을 담당하는 경우가 혼재하게 된다. 단, 단말 장치(300C)는 이들 역할을 시간적으로 병렬로 행하는 일은 없기 때문에, 이들은 구별할 수 있다.

(3) 자기 장치가 중계되는 장치인 경우란, 도 3에 도시하는 예에서는 단말 장치(300D)가 해당한다. 이상에 입각하여 패킷 통신 시스템의 동작에 관해서 설명한다.

도 3은 상기 (1)∼(3)인 경우에 있어서의 동작 개요에 관해서 설명하는 타이밍도이다. 도 3에는, 단말 장치(300C)가 중앙 장치(200)와 단말 장치(300D)를 중계하는 장치로서도 기능, 바꿔 말하면, 단말 장치(300D)가 중계되는 장치로서 기능하는 경우의 타이밍도를 도시하고 있다.

도 3의 최상 위치에는, 예컨대 4 사이클째임을 부기함과 더불어, 앞서 말한 각 기간 (1-1)∼(4-2)에 더하여, 단말 장치(300C)가 중앙 장치(200)와 단말 장치(300D)를 중계함으로써 필요하게 되는 기간 (4-1’) 및 기간 (4-2’)을 부기하고 있다. 또한, 도 3에는 중앙 장치(200) 및 단말 장치(300)에 있어서의 패킷의 송신 기능의 유무를 도시하고 있다. 구체적으로는, 패킷의 송신 기능이 액티브로 되는 기간을 하이 레벨, 패시브로 되는 기간을 로우 레벨로 나타내고 있다.

따라서, 기간 (1-1), (2-1), (3-1), (4-1)은, 중앙 장치(200)만이 패킷의 송신 기능이 액티브로 되는 기간으로 된다. 마찬가지로 예컨대 기간 (1-2)는 단말 장치(300) 중 단말 장치(300A)만 패킷의 송신 기능이 액티브로 되는 기간으로 된다.

또한, 도 3에는, 기간 (1-1), (2-1), (3-1), (4-1), (4-1’)에 대응시켜 「○」 또는 「×」를 부기하고 있다. 「○」는 대응하는 단말 장치(300)에 있어서, 패킷을 받아들여 페이로드에 포함되어 있는 정보에 따른 처리를 하는 것을 나타내고 있고, 「×」는 패킷을 폐기 처리하는 것을 나타내고 있다. 또한, 도 3에는 주로 「○」인 경우에 있어서의 패킷의 송신원/송신처로서 화살표로 나타내고 있다.

이상에 입각하여 도 3의 내용에 관해서 정리한다. 또한, 도 3을 이용한 설명에서는, 명확하게 구별하기 위해서, 중앙 장치(200)로부터 단말 장치(300)로 향한 패킷을 송신 패킷이라고 부르고, 단말 장치(300)로부터 중앙 장치(200)로 향한 패킷을 회신 패킷이라고 부른다.

기간 (1-1)을 예로 들면, 중앙 장치(200)로부터 단말 장치(300A)로 향해서 송신되는 송신 패킷은, 단말 장치(300A)의 처리부(330)에서는 받아들이는 처리를 행하기 때문에 「○」가 되고, 단말 장치(300B∼300D)의 처리부(330)에서는 폐기하는 처리를 행하기 때문에 「×」가 된다.

또한, 이 결과, 중앙 장치(200)로부터 단말 장치(300A)로 향해서 송신되는 송신 패킷에 딸린 「화살표」는 중앙 장치(200)에서 단말 장치(300A)로 화살 끝이 향한 것으로 된다.

앞서 말한 것과 같이, 기간 (1-2), 기간 (2-2), 기간 (3-2), 기간 (4-2)에서는 단말 장치(300)로부터 중앙 장치(200)로 향해서 회신 패킷이 송신된다. 구체적으로는, 회신 패킷에는, 대응하는 송신 패킷의 페이로드에 포함되는 정보에 따라서 단말 장치(300)에서 요구된 처리가 이루어진 경우에는, 그 처리 결과에 관한 정보가 포함되게 되고, 이것은 생성부(320)에 의해서 생성된다.

또한, 반복하게 되지만, 예컨대 기간 (1-2)에서 단말 장치(300A)로부터 중앙 장치(200)로 향한 회신 패킷은, 단말 장치(300B∼300D)에 있어서도 기간 (1-2)에 수신되는데, 단말 장치(300B∼300D)에서 받아들여져야 하는 패킷이라고 하는 것은, 각각 기간 (2-1), (3-1) 및 (4-1)에 있어서의 중앙 장치(200)로부터의 송신 패킷이므로, 이 수신 타이밍의 차이에 의해, 자기 장치 앞으로의 패킷이 아니라는 것을 처리부(330)는 판별할 수 있다. 따라서, 단말 장치(300B∼300D)는 단말 장치(300A)가 송신한 회신 패킷에 관해서 각각 폐기 처리를 한다.

그런데, 어떠한 돌발적인 문제점으로 인해, 예컨대 기간 (2-1)의 송신 패킷을 단말 장치(300B)에서 수신할 수 없었거나, 혹은 이 수신을 할 수 있었던 단말 장치(300B)로부터 중앙 장치(200)로 향해서 회신 패킷은 송신되었지만, 그 회신 패킷의 전송 중에 문제점이 발생했다고 하자.

이 경우, 결과적으로 중앙 장치(200)에서는, 결과적으로 기간 (2-2)에 있어서 단말 장치(300B)로부터의 회신 패킷을 수신할 수 없다. 이 경우에는, 중앙 장치(200)는 5 사이클째의 기간 (2-1)에서, 4 사이클째의 기간 (2-1)에서 송신한 패킷에 대응시켜, 동일한 내용의 페이로드를 포함하는 송신 패킷을 단말 장치(300B)로 향해서 재송신하면 된다.

한편, 단말 장치(300A)가 고장이 나거나 하여 계속적인 문제로 같은 사태가 발생한 경우에는, 동일한 내용의 페이로드를 포함하는 송신 패킷을 단말 장치(300A)로 향해서 반복하여 재송신하여도, 중앙 장치(200)에는 단말 장치(300A)로부터 회신 패킷이 송신되는 일은 없다. 이 때문에, 중앙 장치(200)가 동일한 내용의 페이로드를 포함하는 송신 패킷의 재송신을 소정 횟수 행하여도 단말 장치(300A)로부터의 회신 패킷을 수신할 수 없는 경우에는, 그 재송신을 정지하여도 좋다. 더욱이, 이 경우에는 시스템 관리자 등에게 이것을 보여주는 경보를 내더라도 좋다.

정리하면, 도 3에 도시하는 예에서는, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300A∼300C)의 사이에서는 이하와 같이 패킷 통신이 이루어진다. 즉, 중앙 장치(200)로부터 자기 장치 앞으로의 송신 패킷이 송신되면, 단말 장치(300A∼300C)에서는 처리부(330)가 각각 그 송신 패킷을 받아들이고, 중앙 장치(200)에 대하여 그 송신 패킷에 대응하는 대답 패킷을 각각 송신한다고 하는 처리를 행하게 된다.

이어서, 단말 장치(300C)가 중계하는 장치로서도 기능하는 경우의 패킷 통신에 관해서 설명한다. 단말 장치(300C)는, 우선 중계 동작을 하지 않는 경우에는, 단말 장치(300A∼300B)의 처리와 같은 처리를 행하게 된다.

한편, 단말 장치(300C)는, 중계 동작을 행하는 경우에는, 도 3의 기간 (3-2)에 이어지는 기간 (4-1) 및 기간 (4-1’)에서 하행 회선에 있어서의 중계 동작을 행한다. 원래라면, 중앙 장치(200)로부터 단말 장치(300D)로 향한 송신 패킷은, 단말 장치(300D)에서 직접 수신되고 나서 받아들여지지만, 상기 송신 패킷을 단말 장치(300D)에서 직접 수신할 수 없다고 판단되어, 이것이 설정부(340)에 설정된 경우에는, 단말 장치(300C)의 처리부(330)가, 수신한 송신 패킷을, 기간 (4-1’)에서 단말 장치(300D)에 전송한다.

더욱이, 단말 장치(300C)는, 기간 (4-2) 및 기간 (4-2’)에서 상행 회선에 있어서의 중계 동작을 행한다. 원래라면, 단말 장치(300D)로부터 중앙 장치(200)로 향한 회신 패킷은 중앙 장치(200)에서 직접 수신되지만, 상기 회신 패킷을 중앙 장치(200)에서 직접 수신할 수 없다고 판단되어, 이것이 설정부(340)에 설정된 경우에는, 단말 장치(300C)의 처리부(330)가, 수신한 그 회신 패킷을, 기간 (4-2’)에서 중앙 장치(200)에 전송한다고 하는 처리를 행한다.

정리하면, 도 3에 도시하는 예에서는, 단말 장치(300C)가 중계기로서 기능하는 경우에는, 중앙 장치(200)로부터 단말 장치(300D)로 향한 송신 패킷이 기간 (4-1)에서 송신되면, 단말 장치(300C)가 그 송신 패킷을 받아들이고, 기간 (4-1’)에서 그 송신 패킷을 단말 장치(300D)에 전송한다. 그 후, 단말 장치(300D)로부터 중앙 장치(200)로 향해서, 기간 (4-2)에서 상기 송신 패킷에 대응하는 대답 패킷이 송신되면, 단말 장치(300C)는 그 회신 패킷을 받아들여, 기간 (4-2’)에서 그 회신 패킷을 중앙 장치(200)에 전송한다고 하는 처리를 행한다.

또한, 본 명세서에서 이용하는 「전송」이라는 용어는, 수신한 패킷의 페이로드에 포함되어 있는 정보를 그대로 유지하여, 헤더의 정보만을 후술하는 도 4D에 도시하는 포맷과 같은 내용으로 덧쓰기한 패킷을 전송하는 것은 물론, 수신한 패킷의 페이로드에 포함되어 있는 정보를 빼내어, 이것을 생성해야 하는 패킷의 페이로드에 포함시킴과 더불어 도 4D의 포맷과 같은 내용의 헤더를 포함시켜 새롭게 작성한 패킷을 송신하는 것도 포함하는 것으로 한다.

여기서, 단말 장치(300D)가 중계되는 장치가 되는 경우의 동작에 관해서는, 단말 장치(300C)의 동작과 함께 설명이 끝났지만, 단말 장치(300D)의 처리부(330)의 동작에 관해서 빼내어 정리한다.

도 3에 도시하는 예에서는, 중앙 장치(200)로부터 단말 장치(300D) 앞으로의 기간 (4-1)에서 송신 패킷이 송신되더라도 단말 장치(300D)는 상기 송신 패킷을 수신할 수 없지만, 이 송신 패킷은 단말 장치(300C)로부터 기간 (4-1’)에서 전송되어 온다.

이 때문에, 단말 장치(300D)에서는, 단말 장치(300C)로부터 전송된 상기 송신 패킷을 기간 (4-1’)에서 수신하면, 처리부(330)에 의해서, 중앙 장치(200)로 향해서 기간 (4-2)에서 상기 송신 패킷에 대응하는 회답 패킷을 송신한다고 하는 처리를 행한다.

또한, 가령, 통신 상태가 일시적으로 좋다 등의 이유로, 중앙 장치(200)로부터 송신된 단말 장치(300D)로 향하는 송신 패킷을 단말 장치(300D)가 직접 수신할 수 있었다고 하자. 이 경우에는, 단말 장치(300D)로서는 일단 상기 송신 패킷을 수신하게 되지만, 단말 장치(300D)의 처리부(330)는 그 송신 패킷에 중계원 정보(이 예에서는 단말 장치(300C)에 할당된 어드레스)가 포함되어 있지 않기 때문에, 이것을 조건으로 상기 송신 패킷의 폐기 처리를 행하도록 하고 있다.

혹은 폐기 대상의 송신 패킷을 단말 장치(300C)로부터 전송된 것으로 하여도 좋다. 이렇게 하면, 단말 장치(300D)가, 중앙 장치(200)로부터도 단말 장치(300C)로부터도 중복된 같은 내용의 송신 패킷을 수신한 경우에, 중복해서 처리를 실행해 버림으로 인해 어떠한 문제점이 생기는 것을 피할 수 있다.

또한, 여기서는 중앙 장치(200)와 단말 장치(300)에 있어서 다른 구성예를 설명하고 있지만, 도 2a에 도시하는 중앙 장치(200)에 대하여, 도 2b에 도시하는 단말 장치(300)의 고유의 부분을 받아들인 장치를, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300)를 동일한 구성으로 할 수도 있다.

이렇게 하면, 앞서 말한 것과 같이, 중앙 장치(200)가 어느 조건 하에서는 단말 장치(300)로서 행동하는 경우가 있고, 반대로 단말 장치(300)가 어느 조건 하에서는 중앙 장치(200)로서 행동하는 것이 가능하게 된다.

<패킷의 설명>

도 4는 도 1에 도시하는 중앙 장치(200) 및 단말 장치(300A, 300C∼300D)에서 생성되는 패킷의 포맷을 예시하는 도면이다.

여기서는, 패킷의 헤더에 그 패킷의 수신처를 포함하지 않는 타입의 패킷 통신 시스템을 전제로 한 패킷의 포맷에 관해서 설명하지만, 패킷의 헤더에 그 패킷의 수신처를 포함시키는 타입의 패킷 통신 시스템인 경우에는, 애당초 중계처의 수신처를 헤더에 포함시키면 되기 때문에, 중계기로서 기능하는지 여부를 나타내는 정보에 관해서는 패킷에 포함시킬 필요는 없다.

도 4A에는 중앙 장치(200)에서 생성되는 패킷의 포맷, 도 4B에는 단말 장치(300A)에서 생성되는 패킷의 포맷, 도 4C에는 단말 장치(300C)가 중계기로서 기능하고 있지 않은 경우에 생성되는 패킷의 포맷, 도 4D에는 단말 장치(300C)가 중계기로서 기능하고 있는 경우에 생성되는 하행 회선용 전송 패킷의 포맷, 도 4E에는 단말 장치(300D)가 중계기로서 기능하고 있지 않은 경우에 생성되는 패킷의 포맷을 각각 예시하고 있다.

도 4에 도시하는 패킷의 헤더는, 각각 패킷의 송신원을 나타내는 정보가 저장되는 송신원 정보 저장부(20a)와, 중계기로서 기능하는지 여부를 나타냄과 더불어 중계기로서 기능하는 경우에는 그 패킷의 중계원을 나타내는 정보가 저장되는 중계기 정보 저장부(20b)를 구비한다.

또한, 본 실시형태에서는, 중앙 장치(200)에 고유하게 할당하는 어드레스를「00」, 단말 장치(300A)에 고유하게 할당하는 어드레스를 「01」, 단말 장치(300B)에 고유하게 할당하는 어드레스를 「02」로 하도록 정하여, 이들을 송신원 정보 저장부(20a) 또는 중계기 정보 저장부(20b)에 저장하는 정보로서 이용한다.

따라서, 예컨대 중앙 장치(200)의 생성부(220)에 의해서 생성되는 패킷의 송신원 정보 저장부(20a)에는, 도 4A에 도시하는 것과 같이, 중앙 장치(200)에 고유하게 할당되는 어드레스인 「00」이 저장된다.

마찬가지로, 단말 장치(300A)의 생성부(320)에서 생성되는 패킷의 송신원 정보 저장부(20a)에는, 도 4B에 도시하는 것과 같이 단말 장치(300A)에 고유하게 할당되는 어드레스인 「01」이 저장된다.

이에 대하여, 단말 장치(300C)의 생성부(320)에서 생성되는 패킷의 송신원 정보 저장부(20a)에는, 단말 장치(300C)가 중계기로서 기능하고 있지 않은 경우에, 도 4C에 도시하는 것과 같이 단말 장치(300C)에 고유하게 할당되는 어드레스인 「03」이 저장되고, 한편, 단말 장치(300C)가 중계기로서 기능하고 있는 경우에는, 도 4D에 도시하는 것과 같이 중앙 장치(200)에 고유하게 할당되는 어드레스인 「00」이 저장되고(하행 회선일 때), 혹은 단말 장치(300D)에 고유하게 할당되는 어드레스인 「04」가 저장된다(상행 회선일 때).

또한, 단말 장치(300D)의 생성부(320)에서 생성되는 패킷의 송신원 정보 저장부(20a)에는, 도 4E에 도시하는 것과 같이 단말 장치(300D)에 고유하게 할당되는 어드레스인 「04」가 저장된다.

더욱이, 도 4에 도시하는 예에서는, 중계기 정보 저장부(20b)에는, 중계기로서 기능하지 않는 경우에는 「FF」를, 중계기로서 기능하는 경우에는 그 단말 장치에 고유하게 할당되는 어드레스를 포함시키기로 정한 예를 나타내고 있다.

이 예에서는, 도 4A∼도 4C 및 도 4E에는 중계기로서 기능하지 않음을 나타내는 정보가 저장되어 있는 한편, 도 4D에는 중계기로서 기능함을 나타내는 정보가 저장된다.

또한, 본 실시형태에서는, 중계기로서 기능하지 않는 단말 장치(300)의 생성부(320)에 의해서, 「FF」라는 정보를 중계기 정보 저장부(20b)에 포함시키는 것과, 패킷의 중계기 정보 저장부(20b)에 중계원 정보가 포함되지 않는 것은 같은 의미인 것으로 한다.

그런데, 예컨대 도 3에 도시한 것과 같이, 단말 장치(300C)가 중앙 장치(200)와 단말 장치(300D)를 중계하는 경우에는, 단말 장치(300C)의 설정부(340)에는 「중계한다」는 것이 설정되고, 단말 장치(300D)의 설정부(340)에는 「중계된다」는 것이 설정되고, 단말 장치(300A∼300B)의 설정부(340)에는 이들의 어느 설정도 되지 않는다.

그렇다면, 이 조건 하에서는, 단말 장치(300C)는, 기간 (3-2)에서는 도 4C에 도시하는 포맷의 패킷을 이용하고, 기간 (4-1’)에서는 도 4D에 도시하는 포맷의 패킷을 이용하게 된다. 이것을 실현하기 위한 정보가 설정부(340)에 설정되게 된다.

또한, 단말 장치(300C)가 중앙 장치(200)와 단말 장치(300D)를 중계하는 경우에는, 기간 (4-2’)에는, 앞서 말한 것과 같이, 송신원 정보 저장부(20a)에는 단말 장치(300D)에 고유하게 할당되는 어드레스인 「04」가 저장된다. 그리고, 중계기 정보 저장부(20b)에는 단말 장치(300C)에 고유하게 할당되는 어드레스인 「03」이 저장되게 된다.

<패킷 통신 시스템의 동작의 설명>

이어서, 앞서 말한 내용과 일부 겹치지만, 본 실시형태의 패킷 통신 시스템의 동작에 관해서, 특히 중요한 점을 중심으로 하여 시계열에 따라 설명한다. 여기서도, 단말 장치(300C)가 중앙 장치(200)와 단말 장치(300D)를 중계하는 것으로 하여 설명한다.

우선, 본 실시형태의 패킷 통신 시스템의 운용에 앞서서, 전형적인 예로서는, 본 실시형태의 패킷 통신 시스템의 설계자가, 지금까지의 예로 말하자면, 단말 장치(300C)를 중계기로서 기능시킬 필요가 있는지 여부의 판단을 행한다.

단말 장치(300C)를 중계기로서 기능시킨다고 하는 판단은, 미리 중앙 장치(200)와 단말 장치(300D)를 연결하는 통신 케이블(100)이 길어지지 않을 수 없는 경우는 물론, 패킷 통신 시스템의 운용에 앞서서, 패킷 통신 시스템에 있어서 시험적으로 패킷 전송을 해 봐서 잘 통신이 되는지 여부를 검사함으로써 판단할 수도 있다.

이하의 설명에서도, 도 3을 이용하여 설명할 때와 마찬가지로, 중앙 장치(200)로부터 단말 장치(300)로 향한 패킷을 송신 패킷이라고 부르고, 단말 장치(300)로부터 중앙 장치(200)로 향한 패킷을 회신 패킷이라고 부름과 더불어 단말 장치(300C)에서 전송되는 패킷을 중계 패킷이라고 부른다.

우선, 실제로 본 실시형태의 패킷 통신 시스템의 운용이 이루어지면, 도 2a에 도시하는 중앙 장치(200)의 생성부(220)는, 소정의 정보를 페이로드에 포함시킨 단말 장치(300A)로 향하는 송신 패킷을 생성하게 된다.

이 송신 패킷의 헤더에는, 도 4A에 도시하는 것과 같이 송신원 정보 저장부(20a)에 「00」이 저장되며 또한 중계기 정보 저장부(20b)에 「FF」가 저장된다. 생성부(220)에 의해서 생성된 송신 패킷은 통신부(210)에 출력된다.

통신부(210)는, 생성부(220)에 의해서 생성된 송신 패킷을 입력하면, 기간 (1-1)이 도래했음을 조건으로, 이 송신 패킷을 통신 케이블(100)에 송신하게 된다. 이 경우, 상기 송신 패킷은 통신 케이블(100)을 통해 전송되어, 단말 장치(300A∼300C)에 있어서 각각 수신된다. 또한, 단말 장치(300D)에는, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300D)를 연결하는 통신 케이블(100)이 길기 때문에 통신 패킷이 도달하지 않는다.

단말 장치(300A)에서는, 상기 송신 패킷이 기간 (1-1)에서 수신한 패킷이므로, 자기 장치 앞으로 보내진 것이라고 판정할 수 있다. 따라서, 이 페이로드에 포함되어 있는 정보에 따른 처리를 처리부(330)에 의해서 실행한다.

또한, 단말 장치(300B∼300C)에서는, 각각 상기 패킷이 자기 장치 앞으로 보내진 패킷의 송신 타이밍에 송신되어 온 것이 아니기 때문에, 처리부(330)에 의해서 그 패킷의 폐기 처리를 행한다.

여기서, 예컨대 단말 장치(300A)에 접속되어 있는 디바이스가 온도 센서이고, 중앙 장치(200)로부터 송신된 송신 패킷의 페이로드에 포함되는 정보가 상기 온도 센서가 나타내는 온도 정보를 회신하는 것이었다고 하자.

이 경우에는, 단말 장치(300A)는, 중앙 장치(200)로부터의 정보에 따라서, 온도 센서에 대하여 온도 정보를 출력하도록 요구한다. 그리고, 온도 센서로부터 온도 정보를 취득하면, 단말 장치(300B)의 생성부(320)는 그 온도 정보를 페이로드에 포함하는 회신 패킷을 생성한다.

이 회신 패킷에는, 도 4B에 도시하는 것과 같이 송신원 정보 저장부(20a)에는 단말 장치(300A)에 할당된 어드레스 「01」이 저장되고, 또한 중계기 정보 저장부(20b)에 「FF」가 저장된다. 생성부(320)에 의해서 생성된 회신 패킷은 단말 장치(300A)의 통신부(310)에 출력된다.

단말 장치(300A)의 통신부(310)는, 단말 장치(300A)의 생성부(320)에 의해서 생성된 회신 패킷을 입력하면, 기간 (1-2)이 도래했음을 조건으로, 상기 회신 패킷을 통신 케이블(100)에 송신한다.

회신 패킷은, 통신 케이블(100)을 통해 전송되어, 기간 (1-2) 중에 중앙 장치(200)에서 수신된다. 이 결과, 중앙 장치(200)는, 단말 장치(300A)에 접속된 온도 센서의 온도 정보를 취득하는 것이 가능하게 된다. 또한, 단말 장치(300B∼300D)에서는 기간 (1-2) 중에 수신한 회신 패킷을 각각 폐기한다.

이상 설명한 기간 (1-1) 및 기간 (1-2)이라는 한 쌍의 기간에서의 중앙 장치(200)와 단말 장치(300A) 사이의 처리와 같은 식의 처리가 기간 (2-1)∼기간 (3-2)에 있어서 중앙 장치(200)와 단말 장치(300B∼300C)의 사이에서도 이루어진다.

이어서, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300D)의 패킷 송수신에 관해서 설명한다. 이 경우에는, 중앙 장치(200)에 있어서 생성부(220)가 송신 패킷을 생성하고, 통신부(210)가 상기 송신 패킷을 통신 케이블(100)에 기간 (4-1)의 도래를 조건으로 송신한다.

그리고, 이 송신 패킷은 중계가 필요한 패킷이므로, 기간 (4-1) 중에 단말 장치(300C)에서 수신된 경우에, 그 설정부(340)의 설정 정보에 따라서 받아들여진다. 단말 장치(300C)의 처리부(330)는, 수신 타이밍 등에 의해서 이 송신 패킷이 단말 장치(300D) 앞으로 보내지는 것임을 파악할 수 있기 때문에, 생성부(320)에 대하여 단말 장치(300D)로 향하는 중계 패킷을 생성하도록 지시한다.

단말 장치(300C)의 생성부(320)는, 이 지시를 받아, 예컨대 수신이 끝난 송신 패킷의 페이로드에 포함되어 있는 정보를 복제하여 페이로드에 포함시키고, 또한 도 4D에 도시한 것과 같이 상기 송신 패킷의 송신원인 중앙 장치(200)에 할당된 「00」이 송신원 정보 저장부(20a)에, 단말 장치(300C)에 할당된 「03」이 중계기 정보 저장부(20b)에 각각 포함된 헤더의 중계 패킷을 생성하여, 단말 장치(300C)의 통신부(310)에 출력한다.

단말 장치(300C)의 통신부(310)는, 단말 장치(300C)의 생성부(320)에 의해서 생성된 중계 패킷을 입력하면, 기간 (4-1’)에서 통신 케이블(100)에 송신한다. 이 중계 패킷은, 통신 케이블(100)을 통해 전송되어, 중앙 장치(200) 및 단말 장치(300A, 300B, 300D)에 있어서 수신된다.

우선, 중앙 장치(200)에서는, 수신한 모든 패킷을 일단 받아들이고, 상기 중계 패킷의 헤더가 처리부(230)에 의해서 참조된다. 여기서, 상기 중계 패킷의 헤더의 송신원 정보 저장부(20a)에는, 중앙 장치(200)에 할당된 어드레스 「00」이 포함되어 있다. 이 때문에, 중앙 장치(200)의 처리부(230)는, 이 중계 패킷을 자기 장치로 향하는 패킷이 아니라고 하는 판정을 하여 폐기한다.

또한, 단말 장치(300A∼300B)에서는, 기간 (4-1’)에 있어서 수신한 중계 패킷은 자기 장치 앞으로 보내지는 것이 아니라고 판정할 수 있기 때문에, 처리부(330)에 의해서 폐기 처리가 이루어진다.

이에 대하여, 단말 장치(300D)에서는, 기간 (4-1’)에 있어서 수신한 중계 패킷은 자기 장치 앞으로 보내지는 것이라고 판정할 수 있기 때문에, 이것을 받아들인다. 이렇게 해서, 중앙 장치(200)로부터 단말 장치(300D)로 향한 송신 패킷의 페이로드에 포함된 정보가 단말 장치(300D)에 도달하게 된다.

그 후, 단말 장치(300D)의 처리부(330)는 받아들인 중계 패킷의 헤더를 참조한다. 여기서는, 중계기 정보 저장부(20b)에 「03」이 포함되어 있기 때문에, 이 패킷은 단말 장치(300C)에 의해서 중계되어, 중앙 장치(200)로부터 전송되어 온 것임을 판정할 수 있다. 따라서, 단말 장치(300D)의 처리부(330)는, 중계 패킷의 페이로드에 포함되어 있는 정보에 따라서 처리를 실행하면 된다.

이후, 단말 장치(300B)의 생성부(320)에 있어서, 도 4E에 도시하는 것과 같이, 송신원 정보 저장부(20a)에 「04」, 중계기 정보 저장부(20b)에 「FF」가 포함되는 헤더를 갖는 회신 패킷이 생성되어, 기간 (4-2)가 도래하면, 단말 장치(300D)의 통신부(310)를 통해 통신 케이블(100)에 송신된다.

이 회신 패킷은, 통신 케이블(100)을 통해 전송되어, 단말 장치(300C)에 있어서 기간 (4-2) 중에 수신된다. 단말 장치(300C)에서는, 송신원 정보 저장부(20a)에 「04」, 중계기 정보 저장부(20b)에 「03」이 포함되는 헤더를 갖는 중계 패킷이 생성되어, 단말 장치(300C)의 통신부(310)에 출력된다.

단말 장치(300C)의 통신부(310)는, 단말 장치(300C)의 생성부(320)에 의해서 생성된 중계 패킷을 입력하면, 기간 (4-2’)가 도래했음을 조건으로, 상기 중계 패킷을 통신 케이블(100)에 송신한다.

이 중계 패킷은, 통신 케이블(100)을 통해 전송되어, 중앙 장치(200)에 있어서 기간 (4-2’) 중에 수신된다. 이렇게 해서, 중앙 장치(200)는, 단말 장치(300D)에 접속된 디바이스에 관한 정보를 취득하는 것이 가능하게 된다. 또한, 단말 장치(300A, 300B, 300D)에 있어서 기간 (4-2’) 중에 수신된 패킷은, 각각 자기 장치 앞으로 보내지는 것이 아니기 때문에 폐기된다.

이상, 본 실시형태의 패킷 통신 시스템에 의하면, 패킷 통신 속도가 높을 것이 요구되고 있는 경우라도, 필요에 따라서 중계기를 도입함으로써, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300)를 연결하는 통신 케이블(100)의 길이가 제한되지 않게 할 수 있다.

(실시형태 2)

<개요 및 구성의 설명>

본 실시형태의 패킷 통신 시스템은, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 패킷 통신의 통신 속도와, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300)를 연결하는 통신 케이블(100)의 길이가 트레이드오프라는 점에 기인하는 문제점을, 단말 장치(300A∼300D)마다 중앙 장치(200)와의 사이의 패킷 통신 속도를 설정한다고 하는 수법에 의해서 피하는 것이다.

여기서, 이상적으로는, 시스템 설계자가, 본 실시형태의 패킷 통신 시스템의 운용 시작에 앞서서, 중앙 장치(200)와 각 단말 장치(300A∼300D) 사이의 통신 속도를, 통신 가능한 최고속의 통신 속도로 개별로 설정하는 것을 생각할 수 있다.

즉, 도 1에 도시하는 예에서는, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300A)를 연결하는 통신 케이블(100)이 최단이므로, 이들 사이에서는 예컨대 3 Mbps라는 상대적으로 고속의 통신 속도로 설정하고, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300D)를 연결하는 통신 케이블(100)이 최장이므로, 이들 사이에서는 예컨대 20 Kbps라는 저속의 통신속도로 설정한다고 하는 상황이다.

그러나, 이래서는 패킷 통신 시스템에서 이용하는 단말 장치(300)의 수가 많아지면 많아질수록 통신 속도의 설정수가 강제적으로 증가하게 되고, 시스템 설계자가 이들 각각의 속도를 결정하기 위해서 중앙 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 패킷 통신 속도를 계측해야만 한다고 하면 시간이 많이 걸리기 때문에 현실적이지 못하다.

본 실시형태의 패킷 통신 시스템은, 이러한 엄청난 작업을 시스템 설계자가 행하지 않더라도, 중앙 장치(200)와 각 단말 장치(300A∼300D) 사이에서 통신 가능한 최고속의 통신 속도를 개별로 설정할 수 있게 하는 것이다.

<중앙 장치(200) 및 단말 장치(300)의 구성의 설명>

도 5는 본 발명의 실시형태 2에 따른 중앙 장치(200) 및 단말 장치(300)의 모식적인 구성을 도시하는 블록도이다. 도 5a에는 중앙 장치(200)의 구성을 도시하고, 도 5b에는 단말 장치(300)의 구성을 도시하고 있다.

도 5a에 도시하는 것과 같이, 중앙 장치(200)의 통신부(210)는, 제1 속도로 패킷을 송신할 수 있는 제1 송신기(211)와, 제1 속도보다도 느린 제2 속도로 패킷을 송신할 수 있는 제2 송신기(212)와, 제2 속도보다도 느린 제3 속도로 패킷을 송신할 수 있는 제3 송신기(213)와, 제3 속도보다도 느린 제4 속도로 패킷을 송신할 수 있는 제4 송신기(214)와, 제1∼제4 송신기(211∼214)에 대응하고 있으며 제1∼제4 속도로 송신되어 오는 패킷을 각각 수신하는 제1∼제4 수신기(221∼224)를 구비하고 있다.

다만, 제1∼제4 송신기(211∼214)와 같은 물리적으로 4개의 송신기, 제1∼제4 수신기(221∼224)와 같은 물리적으로 4개의 수신기를 구비하는 것은 아니며, 패킷의 송신 속도가 가변인 송신기 및 수신기를 예컨대 하나씩 구비할 수도 있다. 또한, 도 5a에 도시하는 송신기 및 수신기의 수는 예시이며, 각각 이보다 많더라도 적더라도 좋다. 이 점은, 이하에 설명하는 도 5b에 도시하는 제1∼제4 송신기(321∼324) 및 제1∼제4 수신기(311∼314)에 관해서도 마찬가지다.

제1∼제4 송신기(211∼214)로부터 각각 송신되는 패킷의 속도로서는, 서로 모두가 다른 고정적인 속도로 패킷을 송신할 수 있도록 할 필요가 있다. 일례를 들면, 제1 속도를 3 Mbps, 제2 속도를 1 Mbps, 제3 속도를 300 kbps, 제4 속도를 20 kbps 등으로 하여 적절하게 결정하면 된다.

또한, 중앙 장치(200)는, 제1∼제4 송신기(211∼214)로부터 패킷이 송신된 경우에, 이하에 설명하는 제1∼제4 수신기(311∼314)에 있어서 상기 패킷을 수신할 수 있었는지 여부를 판정하는 판정기(240)를 구비하고 있다.

다만, 판정기(240)를 중앙 장치(200)에 구비하는 것은 필수는 아니며, 판정기(240)는 예컨대 단말 장치(300)에 구비할 수도 있고, 중앙 장치(200) 및 단말 장치(300)와는 별개로 전용기로서 통신 케이블(100)에 접속할 수도 있다.

도 5b에 도시하는 것과 같이, 단말 장치(300)는, 제1∼제4 송신기(211∼214)로부터 제1∼제4 속도로 송신되는 패킷을 수신할 수 있는 제1∼제4 수신기(311∼314)와, 제1∼제4 수신기(311∼314)에서 패킷이 수신된 경우에 수신 시와 동일한 속도로 패킷을 송신하는 제1∼제4 송신기(321∼324)를 구비한다.

<패킷 통신 시스템의 동작의 설명>

도 6∼도 7은 도 5에 도시하는 중앙 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 동작을 도시하는 흐름도이다. 도 6에는 중앙 장치(200)의 동작을 도시하고, 도 7에는 단말 장치(300)의 동작을 도시하고 있다.

우선, 패킷 통신 시스템의 운용 시작 전의 패킷 통신 속도의 설정을 한다. 여기서는, 편의상 패킷 통신 속도의 설정을 행할 때에 중앙 장치(200)에 있어서 생성되는 패킷을 속도 설정 패킷이라고 부르고, 패킷 통신 속도의 설정을 행할 때에 속도 설정 패킷을 수신했음을 중앙 장치(200)에 전하기 위해서 단말 장치(300)에 있어서 생성되는 패킷을 속도 설정 확인 패킷이라고 부른다.

속도 설정 패킷의 페이로드에는, 상기 패킷이 패킷 통신 속도 설정용임을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 패킷의 페이로드에는, 선택적으로 상기 패킷의 송신 속도를 나타내는 정보를 포함시킬 수도 있다. 속도 설정 패킷의 헤더의 송신원 정보 저장부(20a)에는, 송신원 정보로서 예컨대 실시형태 1의 경우와 마찬가지로 「00」을 포함시킬 수 있다.

한편, 속도 설정 확인 패킷의 페이로드에는 속도 설정 패킷과 같은 식의 각 정보를 포함할 수 있다. 또한, 속도 설정 확인 패킷의 헤더의 송신원 정보 저장부(20a)에는, 송신원 정보로서 예컨대 실시형태 1의 경우와 같은 요령으로 「01」∼「04」의 어느 하나를 포함시킬 수 있다.

여기서, 도 6에 도시하는 동작에 관해서 개략적으로 설명하면, 중앙 장치(200)로부터 단말 장치(300)에 대하여 여러 번 속도 설정 패킷을 송신하는데, 이들 속도 설정 패킷은 서로 모두가 다른 고정적이며 미리 정해진 속도로 송신한다.

우선은, 예컨대 1 사이클째에 이들 속도 중 가장 느린 속도인 제4 속도로 속도 설정 패킷을, 제4 송신기(214)에 의해서 단말 장치(300A∼300D)에 대하여 순차 송신한다. 따라서, 단말 장치(300) 중, 이 속도 설정 패킷을 제4 수신기(314)에 의해서 수신한 것은, 이것에 대응하는 속도 설정 확인 패킷을 생성하여, 제4 송신기(324)에 의해서 제4 속도로 송신할 수 있지만, 그 한편, 단말 장치(300) 중, 이 속도 설정 패킷을 제4 수신기(314)에 의해서 수신하지 않은 것은, 이것에 대응하는 속도 설정 확인 패킷을 생성하여, 제4 송신기(324)에 의해서 제4 속도로 송신할 수 없다.

이어서, 중앙 장치(200)는, 어느 한 단말 장치(300)로부터 속도 설정 확인 패킷이 회신되었음을 조건으로, 2 사이클째에, 제3 속도로 송신하는 속도 설정 패킷을 생성하고, 또한 이것을 단말 장치(300A∼300D) 또는 이들 중 회신이 있었던 단말 장치에 대해서만 순차 송신한다.

이후 마찬가지로, 모든 단말 장치(300)로부터 대응하는 속도 설정 확인 패킷의 회신을 수신할 수 없게 될 때까지, 또는 제1 속도의 속도 설정 패킷을 송신하여, 이것에 대응하는 속도 설정 확인 패킷의 회신을 어느 하나의 단말 장치(300)로부터 수신할 때까지, 속도 설정 패킷의 송신 속도를 변경하여 단말 장치(300A∼300D) 또는 이들 중 회신이 있었던 단말 장치에 대해서만 대하여 송신한다고 하는 반복 동작을 행한다.

판정기(240)는, 특정 단말 장치로부터의 속도 설정 확인 패킷의 수신 가부에 따라, 상기 특정 단말 장치에 있어서 통신 가능한 최고속의 통신 속도임을 판정한다. 구체적으로 판정기(240)는, 이 예에서는 제4 속도에서부터 시작하여 제1 속도까지 패킷의 통신 속도를 1 사이클마다 높여 가고, 속도 설정 확인 패킷의 수신이 불가로 된 특정 단말 장치에 관해서는, 이전 회에 송신한 속도 설정 패킷의 통신속도가 그 특정 단말 장치에 있어서 통신 가능한 최고속의 통신 속도임을 판정하게 된다.

또한, 판정기(240)에서는, 최고속인 제1 속도의 속도 설정 패킷을 송신하여도, 이것에 대응하는 속도 설정 확인 패킷의 회신을 수신할 수 있었던 경우에는, 그 속도 설정 확인 패킷의 송신원인 단말 장치와의 사이의 통신 속도는 제1 속도라고 판정하게 된다.

이러한 수법에 의하면, 중앙 장치(200)는, 단말 장치(300A∼300D) 각각에서 통신 가능한 최고속의 통신 속도를 산출할 수 있게 되기 때문에, 중앙 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 패킷 통신을 단말 장치(300A∼300D)마다 산출된 통신 속도로 행할 수 있다.

또한, 이 예에서는, 속도 설정 패킷의 통신 속도를 가장 느린 것에서 가장 빠른 것으로 향해서 서서히 높이고 있는 예를 설명했지만, 이와는 반대로 가장 빠른 것에서 가장 느린 것으로 향해서 서서히 낮춰 가는 것도 가능하다. 혹은, 본 실시형태에서는 제1∼제4 수신기(311∼314)와 제1∼제4 송신기(321∼324)를 대응시켜 두고 있기 때문에, 통신 속도의 높고 낮음과 무관하게 속도 설정 패킷을 송신하도록 하여도 좋다.

이상에 입각하여, 우선은 중앙 장치(200)의 동작에 관해서 상세히 설명한다. 우선, 중앙 장치(200)에서는, 생성부(220)가, 1 사이클째에, 시스템 설계자로부터의 지시에 따라서 속도 설정 패킷 생성하고, 이것을 제4 송신기(214)에 출력한다.

제4 송신기(214)는, 생성부(220)에 의해서 생성된 속도 설정 패킷을 입력하면, 1 사이클째에, 그것을 제4 속도로 단말 장치(300)로 향해서 통신 케이블(100)에 대하여 송신함과 더불어, 중앙 장치(200)는, 1 사이클째에, 단말 장치(300)로부터의 속도 설정 확인 패킷의 수신 대기가 된다(단계 S11).

이어서, 중앙 장치(200)에서는, 판정기(240)는, 1 사이클째가 종료되면, 전체 단말 장치(300A∼300D)로부터의 속도 설정 확인 패킷이 제4 수신기(224)에 있어서 수신되었는지 여부를 파악하고 있게 된다. 그래서, 전체 단말 장치(300A∼300D)로부터의 속도 설정 확인 패킷의 수신을 확인할 수 없었던 경우에는 단계 S13으로 이행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S14로 이행한다(단계 S12).

여기서, 1 사이클째에 있어서, 전체 단말 장치(300A∼300D)로부터의 속도 설정 확인 패킷의 수신을 확인할 수 없었던 경우라는 것은, 적어도 중앙 장치(200)와의 사이의 통신 케이블(100)이 최장인 단말 장치(300D)에서는 제4 속도로도 패킷 통신을 행할 수 없음을 의미한다. 그래서, 이 경우에는, 판정기(240)는, 제4 속도를 더 저속으로 변경하거나, 또는 실시형태 1에서 설명한 중계기의 기능을, 단말 장치(300D)를 제외한 어느 한 단말 장치(300)에 갖게 할 것을 시스템 설계자에게 재촉하기 위해서 에러 통지를 한다(단계 S13).

한편, 1 사이클째에 있어서, 전체 단말 장치(300A∼300D)로부터의 제4 수신기(224)에 있어서의 속도 설정 확인 패킷의 수신을 확인할 수 있던 경우에는, 생성부(220)는, 2 사이클째에, 제(4-n) 속도임을 나타내는 정보를 포함하는 속도 설정 패킷을 생성하여, 이것을 제(4-n) 송신기에 출력한다. 제(4-n) 송신기는, 2 사이클째에 있어서, 생성부(220)에 의해서 생성된 속도 설정 패킷을 입력하면, 그것을 제(4-n) 속도로 통신 케이블(100)에 대하여 단말 장치(300)에 송신함과 더불어, 중앙 장치(200)는, 2 사이클째에 있어서도 1 사이클째와 마찬가지로, 단말 장치(300)로부터의 속도 설정 확인 패킷의 수신 대기가 된다(단계 S14).

여기서, 속도 설정 처리를 시작할 때는, 판정기(240)에 초기 설정으로서 n=1로 설정해 둔다. 따라서, 생성부(220)는, 처음에 단계 S14를 실행할 때는, 제3 속도임을 나타내는 정보를 포함하는 속도 설정 패킷을 생성하여, 이것을 제3 송신기(213)에 출력하게 된다.

그리고, 후술하는 단계 S16에서는, 판정기(240)는, 「n」을 「n+1」로 변경하는 처리를 실행하기 위해서, 예컨대 2번째에 단계 S14를 실행할 때는, 생성부(220)는, 제2 속도임을 나타내는 정보를 포함하는 속도 설정 패킷을 생성하여 제2 송신기(212)에 출력하는 것과 같이, 최종적으로는 제1 속도임을 나타내는 정보를 포함하는 속도 설정 패킷을 생성하여 제1 송신기(211)에 출력한다고 하는 처리를 행하게 된다.

이어서, 중앙 장치(200)에서는, 판정기(240)에 의해서, 단계 S12의 처리와 마찬가지로, 소정의 사이클째에 전체 단말 장치(300A∼300D)로부터의 속도 설정 확인 패킷의 수신이 있었는지 여부를 확인한다. 그 결과, 전체 단말 장치(300A∼300D)로부터의 속도 설정 확인 패킷의 수신을 확인할 수 없었던 경우에는 단계 S17로 이행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S16으로 이행한다(단계 S15).

이 단계에서 전체 단말 장치(300A∼300D)로부터의 속도 설정 확인 패킷의 수신을 확인할 수 없었던 경우라는 것은, 적어도 중앙 장치(200)와의 사이의 통신 케이블(100)이 최장인 단말 장치(300D)와의 사이에서는 제3 속도로는 패킷 통신을 행할 수 없음을 의미한다.

실제로, 예컨대 중앙 장치(200)에서는, 판정기(240)는, 2 사이클째에, 단말 장치(300A∼300C)로부터의 속도 설정 확인 패킷의 수신은 확인할 수 있지만, 단말 장치(300D)로부터의 속도 설정 확인 패킷만 수신을 확인할 수 없었던 경우에는, 1 사이클째에 있어서의 제4 속도가 단말 장치(300D)와의 사이의 가장 빠른 통신 가능한 속도라고 판정하여, 그 속도에 의해서 단말 장치(300D)와의 사이의 패킷 통신을 행하는 것을 결정하고, 그것을 도시하지 않는 메모리에 기억한다(단계 S17).

이어서, 판정기(240)는, 전체 단말 장치(300)에 관해서 패킷 통신 속도가 결정되었는지 여부를 확인한다(단계 S18).

상기한 예라면, 단말 장치(300D)에 관한 패킷 통신 속도는 결정했지만, 아직 단말 장치(300A∼300C)에 관한 패킷 통신 속도가 결정되지 않았기 때문에 단계 S16으로 이행한다.

한편, 단계 S15에 있어서 전체 단말 장치(300A∼300D)로부터의 속도 설정 확인 패킷의 수신을 확인할 수 있었던 경우, 또는 단계 S18에 있어서 전체 단말 장치(300)에 관해서 패킷 통신 속도가 결정되지 않았음을 확인한 경우에는, 앞서 말한 것과 같이, 판정기(240)는 「n」을 「n+1」로 변경하여, 단계 S14로 이행한다(단계 S16).

이하, 마찬가지로 단계 S14에서부터 단계 S18을 몇 번이나 실행하면, 최종적으로 전체 단말 장치(300)에 관해서 패킷 통신 속도가 결정된다. 그리고, 이들 패킷 통신 속도가 차례로 메모리에 기억되어 가게 된다. 또한, 이 예에서는, 4 사이클째가 종료되면, 그 이상의 패킷 통신 속도의 설정 처리를 할 필요는 없기 때문에, 도 6에 도시하는 처리를 종료시키기 위해서, 단계 S19에 의해서 n=4가 되었는지 여부가 판정되어, n=4가 된 경우에는 도 6에 도시하는 처리가 종료된다.

도 6에 도시하는 처리가 종료되면, 도 7에 도시하는 처리와 더불어, 중앙 장치(200)에서는, 각 단말 장치(300A∼300D)와의 사이에서 개별로 통신 가능한 최고속의 통신 속도를 설정할 수 있게 된다.

이어서, 단말 장치(300)의 동작에 관해서 설명한다.

도 7에 도시하는 것과 같이, 단말 장치(300)는, 중앙 장치(200)로부터 송신되는 속도 설정 패킷이 자기 장치까지 도달하는 것이라면, 상기 속도 설정 패킷을, 제1∼제4 수신기(311∼314) 중, 상기 속도 설정 패킷의 패킷 통신 속도에 대응하는 수신기에 의해서 수신하여 생성부(320)에 출력한다(단계 S21).

단말 장치(300)는, 예컨대 중앙 장치(200)의 제4 송신기(214)로부터 송신된 속도 설정 패킷을 수신하는 경우에는, 제4 송신기(214)에 대응하는 제4 수신기(314)에 의해서 수신하게 되고, 그 후에 예컨대 중앙 장치(200)의 제3 송신기(213)로부터 송신된 속도 설정 패킷을 수신하는 경우에는, 제3 송신기(213)에 대응하는 제3 수신기(313)에 의해서 수신하게 된다고 하는 상황이다.

생성부(320)는, 제1∼제4 수신기(311∼314)의 어느 하나로부터 출력된 속도 설정 패킷을 입력하면, 그 속도 설정 패킷의 페이로드에 포함되어 있는 정보와 같은 정보를 페이로드에 포함시킨 속도 설정 확인 패킷을 생성하여, 그 속도 설정 확인 패킷을, 제1∼제4 송신기(321∼324) 중, 속도 설정 패킷의 출력원에 대응하는 송신기에 출력한다(단계 S22).

생성부(320)는, 구체적으로는 제4 수신기(314)로부터 출력된 속도 설정 패킷을 입력한 경우에는, 제4 수신기(314)에 대응하는 제4 송신기(324)에 대하여 속도 설정 확인 패킷을 출력하게 되고, 마찬가지로 제3 수신기(313)로부터 출력된 속도 설정 패킷을 입력한 경우에는, 제3 수신기(313)에 대응하는 제3 송신기(323)에 대하여 속도 설정 확인 패킷을 출력하게 된다고 하는 상황이다.

제1∼제4 송신기(321∼324)는, 생성부(320)로부터 출력된 속도 설정 확인 패킷을 입력하면, 자신 송신기에 설정되어 있는 패킷 통신 속도, 구체적으로는 이번 회에 상기 속도 설정 확인 패킷의 송신의 계기가 된 속도 설정 패킷의 통신 속도와 동일한 통신 속도로, 상기 속도 설정 확인 패킷을 통신 케이블(100)에 송신한다(단계 S23).

도 7에 도시하는 처리가 종료되면, 도 6에 도시하는 처리와 더불어, 단말 장치(300)에서는, 중앙 장치(200)와의 사이에서 자기 장치에게 있어서 통신 가능한 최고속의 통신 속도가 설정되게 된다.

이상 설명한 것과 같이, 본 실시형태의 패킷 통신 시스템에 의하면, 시스템 설계자를 번거롭게 하는 일 없이, 중앙 장치(200)와 각 단말 장치(300A∼300D)의 사이에서, 통신 가능한 최고속의 통신 속도를 개별로 설정할 수 있게 하는 것이다.

(실시형태 3)

<개요 및 구성의 설명>

본 실시형태에서는, 중앙 장치(200)를 여러 대 설치하는 것을 필수 구성으로 한 패킷 통신 시스템에 있어서, 실시형태 1·2의 수법을 단순히 채용한 경우에 생길 수 있는 이차적인 과제를 해결할 수 있는 패킷 통신 시스템에 관해서 설명한다.

<패킷 통신 시스템의 전체 구성의 설명>

도 8은 본 발명의 실시형태 3의 패킷 통신 시스템의 모식적인 구성을 도시하는 블록이다. 도 8에 도시하는 패킷 통신 시스템은, 도 1에 도시한 것과 대비하면, 1대의 중앙 장치(200)가 2대의 중앙 장치(200A) 및 중앙 장치(200B)로 변경된 점이 다르다. 또한, 본 실시형태에서는 중앙 장치(200A) 및 중앙 장치(200B)의 총칭을 중앙 장치(200)라고 부른다.

또한, 도 8에는, 중앙 장치(200A)에 대응하는 통신 케이블(100)과 중앙 장치(200B)에 대응하는 통신 케이블(100)을 각각 나타내는 접속 양태를 도시하고 있지만, 중앙 장치(200A) 및 중앙 장치(200B)를 1 라인의 통신 케이블(100)에 접속하여도 좋다. 즉, 도 1에 도시한 통신 케이블(100)의 도면 우측 끝을 연장시켜, 그 종단에 중앙 장치(200B)를 접속하여도 좋다.

여기서는, 이해를 쉽게 하기 위해서, 2대의 중앙 장치(200A∼200B)와 4대의 단말 장치(300A∼300D)가 설치된 「2:4 접속」의 패킷 통신 시스템에 관해서 설명한다. 다만, 중앙 장치(200) 및 단말 장치(300)의 수는 이들에 한정되는 것이 아니라는 점에 유의하길 바란다.

또한, 중앙 장치(200A)와 중앙 장치(200B)는 서로 접속됨으로써 서로 동기를 취할 수도 있지만, 실제로는 중앙 장치(200A) 및 중앙 장치(200B)는 도시하지 않는 상위 장치에 각각 접속되는 경우가 많다(실시형태 1·2의 경우도 실제로는 도 1에 도시하는 중앙 장치(200)는 실제로는 도시하지 않는 상위 장치에 접속되어 있어도 좋다). 상위 장치가 마련되는 경우에는, 상위 장치는 중앙 장치(200A) 및 중앙 장치(200B)에 대하여 동일한 지시를 출력한다. 따라서, 2대의 중앙 장치(200)에 의해서 패킷 통신 시스템을 듀얼 제어할 수 있는 구성을 실현할 수 있다.

여기서, 도 1에 도시하는 것과 같이 1대의 중앙 장치(200)밖에 설치되어 있지 않은 패킷 통신 시스템의 경우에는, 상기 중앙 장치(200)가 고장 등으로 인해 동작할 수 없는 상황에 빠지면, 시스템 전체가 동작하지 않게 되어 버린다.

이에 대하여, 도 8에 도시하는 것과 같이, 중앙 장치(200A∼200B)라는 2대를 설치한 경우에는, 설령 중앙 장치(200A)가 고장이 나거나 하여도, 중앙 장치(200B)가 우연히 이 타이밍에 고장이 나거나 하지만 않는다면, 중앙 장치(200B)가 시스템 전체의 제어를 행할 수 있기 때문에, 시스템 전체가 동작하지 않게 된다고 하는 사태는 피할 수 있다.

또한, 동일한 타이밍에 중앙 장치(200A∼200B) 모두가 고장이 나는 경우의 원인으로서는, 전형적으로는 강도가 있는 서지 전류가 중앙 장치(200A∼200B)에 동시에 흐르는 경우를 생각할 수 있지만, 이러한 경우라도 패킷 통신 시스템이 정지하지 않도록, 통신 케이블(100)로부터 전기적으로 분리한 또 다른 중앙 장치를 준비하여, 이것을 상위 장치에 접속해 두고, 이제 중앙 장치(200A∼200B)가 함께 고장이 나거나 한 경우에는, 별도의 중앙 장치를 통신 케이블(100)에 접속하여, 패킷 통신을 계속할 수 있게 하여도 좋다.

여기서, 이런 유형의 듀얼 제어의 구체적 수법의 하나로서는, 중앙 장치(200A)와 중앙 장치(200B) 사이에 주종 관계를 두어, 통상 시에는 중앙 장치(200A)만이 패킷 통신 시스템의 동작 제어를 행하고 있으며, 중앙 장치(200B)는 중앙 장치(200A)의 제어 이력을 유지하는 등의 처리만을 행하고, 패킷 통신 시스템의 동작의 제어에는 관여하지 않는 구성으로 하는 것을 생각할 수 있다.

이 경우에는, 일정 기간 중앙 장치(200A)로부터 패킷의 송신이 이루어지지 않는 상태가 계속된 경우에 중앙 장치(200A)가 고장이 나거나 했다고 판정하도록 해 두면, 이후에, 중앙 장치(200B)가 지금까지 유지하고 있던, 중앙 장치(200A)의 제어 이력과 상위 장치로부터의 지시에 기초하여, 패킷 통신 시스템의 동작 제어를 이어받는 것이 가능하게 된다.

그러나, 이 경우에는 후술하는 것과 같은 본 실시형태의 패킷 통신 시스템과 같은 단점은 생기지 않지만, 중앙 장치(200A)가 고장이 나거나 하고 나서 중앙 장치(200B)가 패킷 통신 시스템의 동작 제어를 이어받을 때까지 사이에, 불가피하게 시스템의 제어가 이루어지지 않는 기간이 생겨 버린다.

상기한 것과 같이, 동일한 타이밍에 중앙 장치(200A∼200B) 모두가 고장이 나는 사태가 생긴 것이라면, 그것은 어쩔 수 없다고 생각되는 면도 있지만, 그렇지 않은 경우에는, 패킷 통신 시스템의 용도에 따라 다르기도 하겠지만, 시스템의 제어를 정지시키지 않도록 하는 것이 바람직하다.

그렇다면, 중앙 장치(200A∼200B)에 주종 관계를 두지 않고서 통상 시에 이들 양쪽이 시스템 전체의 제어를 행하는 것으로 하고, 다음은 이러한 수법을 채용함으로 인해 생기는 단점에 관해서도 문제점이 생기지 않게 조처를 취하는 것을 생각할 수 있다.

여기서, 본 실시형태의 패킷 통신 시스템에서 생기는 단점은, 예컨대 특정 단말 장치(예컨대 단말 장치(300A))에 주목한 경우에, 패킷의 송신 타이밍, 사이클의 어긋남이 요인이 되어, 중앙 장치(200A)로부터 송신되는 패킷을 단말 장치(300A)에서 수신하는 타이밍과, 중앙 장치(200B)로부터 송신되는 패킷을 단말 장치(300A)에서 수신하는 타이밍에 시간차로 인해 생겨 버리는 것에 기인한다. 특히 패킷이 어떠한 이유에 의해서 송신처에서 수신할 수 없는 경우, 나아가서는 그 때문에 패킷의 재송신이 필요하게 된 경우에는 이 시간차가 커진다.

그렇다면, 구체적으로는, 단말 장치(300A)에 접속되어 있는 디바이스가, 단말 장치(300A)에 의해서 제어되는 성질을 갖는, 모터와 같은 디바이스인 경우에는, 예컨대 패킷에 포함되어 있는 지시가, 모터의 회전 속도를 고속/저속으로 전환시키는 것이었다고 하면, 모터의 회전 속도가 단기간에 빈번하게 고속/저속으로 전환된다고 하는 현상이 생기는 경우가 있다. 이래서는, 모터의 수명이 줄어드는 경우도 있고, 순간적으로 예상하지 못한 힘이 인가되어 모터가 고장이 나 버리는 경우도 생각할 수 있다.

다만, 단말 장치(300A)에 접속되어 있는 디바이스가, 단말 장치(300A)에 의해서 제어되는 성질을 갖지 않는, 센서와 같은 디바이스인 경우에는, 통상 중앙 장치(200)는, 센서에 대하여 센싱 결과를 출력하도록 지시할 뿐이기 때문에 상기와 같은 문제점은 생기지 않는다.

그래서, 본 실시형태의 패킷 송신 시스템은, 복수의 중앙 장치(200)에 의해서 디바이스를 듀얼 제어할 때에, 불가피하게 시스템의 제어가 이루어지지 않는 기간이 생기는 것을 피함과 더불어, 패킷의 수신 타이밍의 시간차로 인한 문제점이 생기지 않게 한다.

<단말 장치(300)의 구성의 설명>

도 9는 도 8에 도시하는 단말 장치(300)의 모식적인 구성을 도시하는 블록도이다. 도 9에는 단말 장치(300)에 접속된 디바이스(제어 대상)(400)도 부기되어 있다. 도 9에 도시하는 단말 장치(300)는, 이하에 설명하는, 통신부(310)와 판별부(350)와 시간 계산부(360)와 억제부(370)를 구비하고 있다. 생성부(320)와 처리부(330)와 설정부(340)에 관해서는 실시형태 1 등에서 설명한 것과 마찬가지다.

통신부(310)는 통신 케이블(100)을 통해 중앙 장치(200)와의 사이에서 패킷 통신을 행하는 것이다. 통신부(310)는, 중앙 장치(200)로부터 송신되는 패킷을 수신하는 수신기와, 억제부(370)에 의해서 패킷의 페이로드에 포함되어 있는 지시의 실행이 억제된 경우에 그 패킷의 송신원의 중앙 장치(200)에 대하여 억제 보고 패킷을 송신하는 송신기를 구비하고 있다.

판별부(350)는, 통신부(310)의 수신기에 의해서 수신된 패킷의 페이로드에 포함되어 있는 지시가 디바이스(400)의 상태를 천이시키는 천이 지시인지 여부를 판별하는 것이다. 여기서 말하는 디바이스(400)로서는, 예컨대 모터, 솔레노이드 등, 중앙 장치(200)로부터의 지시에 의해서 출력이 변화되는 것을 말한다.

시간 계산부(360)는, 판별부(350)에 의한 판별 결과가 패킷에 포함되어 있는 지시가 디바이스(400)의 상태를 변화시키는 천이 지시인 경우에, 소정 기간의 시간 계산을 시작하는 것이다. 이 소정 시간은 예컨대 시스템 설계자에 의해서 설정할 수 있다.

억제부(370)는, 시간 계산부(360)에 의해서 소정 시간의 시간 계산이 시작되고 나서 그 시간 계산이 종료될 때까지 사이에, 통신부(310)의 수신기에 의해서 수신된 패킷에 포함되어 있는 지시가 디바이스(400)의 상태를 변화시키는 천이 지시인 경우에, 그 지시의 실행을 억제하는 것이다.

<패킷 통신 시스템의 동작의 설명>

도 10은, 도 9에 도시하는, 중앙 장치(200A) 및 중앙 장치(200B)와 단말 장치(300A) 및 이것에 접속되어 있는 디바이스(400A)에 주목한 타이밍도이다. 또한, 도 10A 및 도 10B에는, 앞서 말한 기간 (1-1)에 대응하는 기간에 관해서, 중앙 장치(200A)에 관련한 것은 기간 (1-1-A)로 하고, 중앙 장치(200B)에 관련한 것은 기간 (1-1-B)로 하여 도시하고 있다.

또한, 각 기간 (1-1-A) 및 (1-1-B)에 있어서 송신되는 패킷에 포함되어 있는 지시가, 디바이스(400A)(이하 「모터(400A)」로 하여 설명한다.)를 상대적으로 고속으로 회전하도록 지시하기 위한 신호라면, 하이 레벨임을 나타내는 「H」를, 모터(400A)를 상대적으로 저속으로 회전하도록 지시하기 위한 신호라면, 로우 레벨임을 나타내는 「L」을 각각 부기하고 있다.

이 예에서는, 도 10A에 도시하는 것과 같이, 중앙 장치(200A∼200B)로부터 송신되는 패킷은, 1 사이클째에는 「L」, 2 사이클째에는 「H」, 3 사이클째에는 「L」, 4 사이클째에는 「H」, 5 사이클째에는 「H」이다.

도 10C에는, 중앙 장치(200A∼200B)로부터 송신되는 패킷에 포함되어 있는 신호를 수신한 단말 장치(300A)가, 그 신호에 기초하여 모터(400A)에 대한 명령을 출력하는 타이밍을 도시하고 있다.

도 10C에는, 도 10A∼도 10B에 부기된 「H」 또는 「L」에 대응하는 「H」 또는 「L」이 부기되어 있다. 또한, 타이밍 A∼C에 관해서는, 후술하는 것과 같이, 도 10F의 시간 계산부(360)에 있어서 소정 기간의 시간 계산을 시작하는 부위에 대응한다.

도 10D에는, 단말 장치(300A)가, 도 10C에 도시하는 타이밍에 모터(400A)에 대하여 하이 레벨 또는 로우 레벨로 전환하는 명령을 출력한 경우의 모터(400A)의 회전 속도를 나타내는 파형을 도시하고 있다. 도 10D에는, 앞서 말한 단점이 생기는 경우, 즉, 판별부(350), 시간 계산부(360) 및 억제부(370)가 존재하지 않고, 따라서 수정 전의 모터(400A)의 회전 속도의 파형을 도시하고 있다.

도 10D에 도시하는 파형에 관해서 시계열에 따라 설명하면,

중앙 장치(200A)의 2 사이클째에 있어서의 지시에 대응하여 하이 레벨로 전환되고,

중앙 장치(200B)의 1 사이클째에 있어서의 지시에 대응하여 로우 레벨로 전환되고,

중앙 장치(200A)의 3 사이클째에 있어서의 지시에 대응하여 로우 레벨이 유지되고,

중앙 장치(200B)의 2 사이클째에 있어서의 지시에 대응하여 하이 레벨로 전환되고,

중앙 장치(200A)의 4 사이클째에 있어서의 지시에 대응하여 하이 레벨이 유지되고,

중앙 장치(200B)의 3 사이클째에 있어서의 지시에 대응하여 로우 레벨로 전환되고,

중앙 장치(200A)의 6 사이클째에 있어서의 지시에 대응하여 하이 레벨로 전환되고,

중앙 장치(200B)의 4 사이클째에 있어서의 지시에 대응하여 하이 레벨이 유지된다.

도 10E에는, 단말 장치(300A)가 중앙 장치(200A)로부터의 패킷만을 수신하고, 중앙 장치(200B)로부터의 패킷을 수신하지 않는 구성이라고 가정한 경우의 모터(400A)의 회전 속도를 나타내는 파형을 도시하고 있다.

여기서, 도 10D와 도 10E를 대비하면 분명한 것과 같이, 모터(400A)의 회전속도는, 억제부(370)에 의한 지시의 실행이 억제되는 일이 없는 상태에서, 중앙 장치(200A∼200B)에 의해 듀얼 제어된 경우에는, 중앙 장치(200A)에 의해서만 제어된 경우와는 매우 다른 결과가 되어 버린다.

이 경우에 몇 가지 문제가 있지만, 특히 이미 설명한 영역 D에 있어서의 단기간에 H에서 L로 전환되는 부위에 더하여, 영역 E∼F에 있어서의 H와 L이 서로 반전되어 있는 부위에 관해서도 대책을 강구할 필요가 있다.

도 10F에는, 도 10의 시간 계산부(360)가 소정 기간의 시간 계산을 시작하고 나서 종료할 때까지의 기간을 하이 레벨로 하고, 다른 것을 로우 레벨로 한 파형을 도시하고 있다. 여기서, 도 10F에 도시하는 신호가 로우 레벨에서 하이 레벨로 전환되는 수직상승은, 시간 계산부(360)에 의해서 소정 시간의 시간 계산을 시작하는 타이밍을 나타내고 있다. 이들 수직상승은 이들은 도 10C에 도시한 타이밍 A∼C에도 동기하고 있다.

도 10F에 도시하는 신호는, 판별부(350)에 의한 판별 대상의 패킷에 포함되어 있는 지시가, 디바이스(400)의 상태를 변화시키는 천이 지시를 포함하고 있다고 판별된 경우에, 로우 레벨에서 하이 레벨로 전환된다.

구체적으로 보면, 타이밍 A는 모터(400A)의 회전 속도가 「L에서 H로」 천이하는 지시에 대응하고, 타이밍 B는 모터(400A)의 회전 속도가 「H에서 L로」 천이하는 지시에 대응하고, 타이밍 C는 모터(400A)의 회전 속도가 「L에서 H로」 천이하는 지시에 대응하고 있다.

도 10G에는, 판별부(350), 시간 계산부(360) 및 억제부(370)에 의한, 수정 후의 모터(400A)의 회전 속도의 파형을 도시하고 있다. 상기 수정은, 도 10F에 도시하는 신호의 하이 레벨 중인 소정 기간 동안에, 통신부(310)의 수신기에 의해서 수신된 패킷이, 모터(400A)의 상태를 변화시키는 천이 지시를 포함하는 경우에, 그 지시의 실행을 억제부(370)에 의해서 억제함으로써 이루어진다.

도 10G에 도시하는 수정 후의 모터(400A)의 회전 속도의 파형을 보면, 우선 1 사이클째의 패킷에는 로우 레벨을 지시하는 신호가 포함되어 있으므로, 타이밍 A가 도래하기 전의 타이밍에는 모터(400A)의 회전 속도는 로우 레벨이다.

그리고, 타이밍 A가 도래하면, 중앙 장치(200A)로부터의 2 사이클째의 패킷이 단말 장치(300A)에 있어서 수신되게 된다. 그러나, 이 타이밍은 시간 계산부(360)에 의한 소정 기간의 시간 계산 중이 아니기 때문에, 상기 패킷은 폐기되지 않는다. 따라서, 단말 장치(300A)는, 상기 패킷에 포함되어 있는 「H」의 지시에 따라, 모터(400A)에 대하여 회전 속도를 하이 레벨로 전환하도록 명령한다.

이어서, 타이밍 A에 후속하여 중앙 장치(200B)로부터 1 사이클째의 패킷이 송신된다. 상기 패킷을 단말 장치(300A)가 수신하는 타이밍은 시간 계산부(360)에 의한 소정 기간의 시간 계산 중이다. 이때, 모터(400A)의 회전 속도는 하이 레벨인 바, 상기 패킷에는 로우 레벨로 전환하는 것을 지시하는 신호가 포함되어 있기 때문에, 상기 패킷은 지시의 억제 조건을 만족한다. 따라서, 상기 패킷에 포함되어 있는 지시의 실행은 억제부(370)에 의해서 억제된다.

이 결과, 모터(400A)의 회전 속도는, 현재 진행 중인 시간 계산부(360)에 의한 소정 기간의 시간 계산이 종료된 후에, 중앙 장치(200A 또는 200B)로부터 로우 레벨로의 전환 지시가 송신되어 올 때까지, 구체적으로는 타이밍 B까지 하이 레벨로 유지된다.

타이밍 B가 도래하면, 중앙 장치(200A)로부터의 3 사이클째의 패킷이 단말 장치(300A)에 있어서 수신된다. 이 타이밍은 시간 계산부(360)에 의한 소정 기간의 시간 계산 중이 아니다. 이 때문에 상기 패킷은 폐기되지 않는다. 따라서, 단말 장치(300A)는, 상기 패킷에 포함되어 있는 「L」의 지시에 따라, 모터(400A)에 대하여 회전 속도를 로우 레벨로 전환하도록 명령한다.

그 후, 타이밍 B에 후속하여 중앙 장치(200B)로부터 2 사이클째의 패킷이 송신된다. 상기 패킷을 단말 장치(300A)가 수신하는 타이밍은 시간 계산부(360)에 의한 소정 기간의 시간 계산 중이다. 이때, 모터(400A)의 회전 속도는 로우 레벨인 바, 상기 패킷에는 하이 레벨로 전환하는 것을 지시하는 신호가 포함되어 있기 때문에, 상기 패킷에 포함되어 있는 지시의 실행은 억제부(370)에 의해서 억제된다.

이 결과, 모터(400A)의 회전 속도는, 현재 진행 중인 시간 계산부(360)에 의한 소정 기간의 시간 계산이 종료된 후에, 중앙 장치(200A 또는 200B)로부터 하이 레벨로의 전환 지시가 송신되어 올 때까지, 구체적으로는 타이밍 C까지 로우 레벨로 유지된다.

타이밍 C가 도래하면, 중앙 장치(200A)로부터의 4 사이클째의 패킷이 단말 장치(300A)에 있어서 수신된다. 이 타이밍은 시간 계산부(360)에 의한 소정 기간의 시간 계산 중이 아니다. 이 때문에 상기 패킷은 폐기되지 않는다. 따라서, 단말 장치(300A)는, 상기 패킷에 포함되어 있는 「H」의 지시에 따라, 모터(400A)에 대하여 회전 속도를 하이 레벨로 전환하도록 명령한다.

그 후, 타이밍 C에 후속하여 중앙 장치(200B)로부터 3 사이클째의 패킷이 송신된다. 상기 패킷을 단말 장치(300A)가 수신하는 타이밍은 시간 계산부(360)에 의한 소정 기간의 시간 계산 중이다. 이때, 모터(400A)의 회전 속도는 하이 레벨인 바, 상기 패킷에는 로우 레벨로 전환하는 것을 지시하는 신호가 포함되어 있기 때문에, 상기 패킷에 포함되어 있는 지시의 실행은 억제부(370)에 의해서 억제된다.

이 결과, 모터(400A)의 회전 속도는, 이어서 시간 계산부(360)에 의한 소정 기간의 시간 계산이 종료된 후에, 중앙 장치(200A 또는 200B)로부터 로우 레벨로의 전환 지시가 송신되어 올 때까지 하이 레벨로 유지된다.

그 후, 이 예에서는, 도 10C 및 도 10D에 도시하는 것과 같이, 소정 기간의 시간 계산이 종료되고 나서, 중앙 장치(200A)로부터의 4 사이클째의 패킷이 단말 장치(300A)에서 수신된다. 따라서, 이 패킷은 폐기되지 않지만, 로우 레벨로의 전환 지시가 포함되어 있지 않기 때문에, 모터(400A)의 회전 속도는 하이 레벨로 유지된다. 후속하는 중앙 장치(200A)로부터의 4 사이클째의 패킷인 경우의 처리도 이것과 마찬가지다.

또한, 통신부(310)의 송신기는, 억제부(370)에 의해서 그 패킷에 포함되어 있는 지시의 실행은, 억제부(370)에 의해서 억제된 경우에는, 그것을 나타내는 신호를 포함하는 억제 보고 패킷을 상기 패킷의 송신원인 중앙 장치(200B)에 송신한다. 이로써, 중앙 장치(200B)는 상기 패킷에 따라서 모터(400A)의 회전 속도가 천이하지 않았음을 인식할 수 있다.

따라서, 중앙 장치(200B) 및 이것에 접속되는 상위 장치는, 모터(400A)의 회전 속도가, 자기 장치가 지시에 따른 행동을 하고 있지 않다고 하는 오인식(誤認識)을 하는 일이 없고, 따라서, 오인식에 의해서 원래라면 행하지 않을 지시를 하는 것은 방지된다.

이상 설명한 것과 같이, 본 실시형태의 패킷 통신 시스템에 의하면, 복수의 중앙 장치(200)에 의해서 디바이스를 듀얼 제어할 때에, 불가피하게 시스템의 제어가 이루어지지 않는 기간이 생기는 것을 피함과 더불어, 패킷의 수신 타이밍의 시간차로 인한 문제점이 생기는 것을 방지할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예 1의 인프라 시스템의 설명도이다. 본 실시예에서는, 실시형태 1∼3에서 설명한 패킷 통신 시스템을, 인프라 시스템인 도로 설비에 적용한 예에 관해서 설명한다.

도 11에 있어서, 도 1 등에 도시한 부분과 같은 부분에는 동일 부호를 부여하고 있으며, 도 11에서 고유인 것은 터널(1000)과 터널 안을 통행하고 있는 차량(2000)이다.

통신 케이블(100)의 길이는 터널(1000)의 길이에 따라서 결정된다. 터널(1000)의 길이가 수백 m∼수 km의 길이가 되는 것은 드물지 않다. 따라서, 통신 케이블(100)의 길이도 수백 m 이상이 되게 된다. 따라서, 본 실시예의 인프라 시스템에서는, 특히 실시형태 1에서 설명한 패킷 통신 시스템을 적합하게 이용하는 것이 가능하게 된다.

중앙 장치(200)는 감시자 등이 터널(1000) 안의 상황을 모니터링하거나 하는 감시 제어실에 설치되어 있다. 앞서 말한 상위 장치는, 감시 제어실 내에 설치되어도 좋고, 다른 장소에 설치되어도 좋다.

단말 장치(300A, 300C)는 터널(1000) 안의 환경 데이터를 수집하는 환경 센서(400A, 400C)에 접속되어 있다. 터널(1000) 안의 환경 데이터로서는, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 차량(2000)의 교통량이거나, 터널(1000) 안의 배기 가스 농도이거나, 이하에 설명하는 램프(400B, 400D)의 광량 등 다양하다.

단말 장치(300B, 300D)는 터널(1000)의 천장 부근에 설치되어 있는 램프(400B, 400D)에 접속되어 있다. 단말 장치(300B, 300D)는 환경 센서(400A, 400C)의 검지 결과에 기초하여 램프(400B, 400D)의 광량 등의 조명 제어를 행한다.

본 실시예의 인프라 시스템에 의하면, 터널(1000) 안의 환경을 향상시킬 수 있어, 차량 통행의 쾌적함을 높일 수 있다. 즉, 예컨대 램프(400B, 400D)가 수명이 다해 소등되어 버린 경우에는, 환경 센서(400A, 400C)에 의해서 수광 강도가 저하했음을 검지할 수 있기 때문에, 데이터 수집 단말 장치(300A, 300C)는 통신 케이블(100)을 통해 이것을 중앙 장치(200)에 송신하는 것이 가능하게 된다.

이 결과, 감시 제어실에 있는 감시자는, 램프(400B, 400D)의 교환 작업을 하는 것이 가능하게 됨과 더불어, 수명이 다한 램프의 주변 램프의 광량을 늘리거나 하여, 터널(1000) 안이 어두워지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 환경 데이터로서 차량(2000)이 터널(1000) 내에 존재하지 않음이 검지된 경우에는, 램프(400B, 400D)의 광량을 저하시키거나 하여 에너지 절약을 도모할 수도 있다.

또한, 도 11에는 명시되어 있지 않지만, 차량(2000)도 다양한 제어 대상을 갖추고 있다. 구체적으로는 액셀레이터를 밟았을 때의 엔진 제어, 카에어컨이라고 불리는 에어컨디셔너의 온도 제어 등이 있다. 따라서, 차량(2000) 자체에도 상술한 패킷 통신 시스템을 적용할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 패킷 통신 시스템의 적용예로서 도로 설비를 예로 들어 설명했지만, 도로 설비에 적용하는 것에 한정되는 것이 아니라, 이하에 설명하는 것과 같이 다양한 인프라 시스템에 적용할 수 있다.

예컨대 댐, 교량을 포함하는 하천 설비에 있어서, 수위 센서(400)의 검지 결과에 기초하여 게이트(400)의 개폐를 제어하는 것을 들 수 있다.

예컨대 철도 및 철도 설비에 있어서, 승객이 역의 플랫폼에서 선로로 낙하했음을 적외선 센서(400)에 의해 검지한 결과에 기초하여 전차를 긴급 정지시키는 제어를 하거나, 역의 플랫폼에 설치되어 있는 홈 도어 부근에 사람 감지 센서(400)를 부착하여 홈 도어의 개폐를 제어하거나 하는 것을 들 수 있다.

예컨대 비행기 및 비행장 설비에 있어서, 비행기의 유압 센서(400)의 검지 결과에 기초하여 기름의 유출량을 제어하거나, 비행장의 활주로에 설치된 조도 센서(400)의 검지 결과에 기초하여 활주로 유도등(400)의 광량을 제어하거나 하는 것을 들 수 있다.

예컨대 선박 및 항만 설비를 포함하는 탈것 설비에 있어서, 조타수의 키잡이 검지 결과에 기초하여 키의 각도를 제어하거나, 갠트리 크레인 조작자의 하역 조작에 따라서 레일 위의 이동량을 제어하거나 하는 것을 들 수 있다.

이와 같이, 본 실시예의 인프라 시스템은, 전기적인 제어를 행하는 것이라면, 소규모인 것부터 대규모인 것까지 다종다양한 설비 등에 적용할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예 2의 공장 자동화 시스템의 설명도이다. 본 실시예에서는, 실시형태 1∼3에서 설명한 패킷 통신 시스템을 공장 자동화인 곳의 로봇 아암에 적용한 예에 관해서 설명한다.

도 12에는, 각 실시형태에서의 설명은 단말 장치(300)에 대하여 제어 대상(400)이 접속되어 있는 예를 이용했지만, 본 실시예에서는 제어 대상(400)의 센서 구비 단말 장치(300)로 하는 예에 관해서 설명한다. 또한, 중앙 장치(200) 자체의 도시는 생략하고 있다.

가압 센서 구비 단말 장치(300A) 및 각도 센서 구비 단말 장치(300B)는, 모두 주로 로봇 아암의 관절 움직임을 제어하기 위한 검지를 하여, 검지 결과를 중앙 장치(200)로 향해서 송신하는 것이다.

본 실시예의 공장 자동화 시스템에서는, 상대적으로 많은 센서를 구비한 단말 장치(300)가 이용되기 때문에, 이들과 중앙 장치(200) 사이의 패킷 통신 속도를 높이는 것이 바람직하므로, 실시형태 2에서 설명한 패킷 통신 시스템을 적합하게 이용할 수 있다.

가압 센서 구비 단말 장치(300A)는, 주로 손가락 관절에 마련되어 있으며, 물체를 파지할 때의 쥐는 강도를 제어하거나 관절의 토크/하중 등의 부하를 검출하여 구동 토크를 제어하거나 하기 위해서 이용된다. 각도 센서 구비 단말 장치(300B)는 관절의 각도를 제어하기 위해서 이용된다.

본 실시예의 공장 자동화 시스템은, 각 실시형태에서 설명한 패킷 통신 시스템을 이용하면, 상대적으로 다수의 단말 장치(300)와 중앙 장치(200)의 고속 패킷 통신이 가능하게 되기 때문에, 로봇 아암을 이용함으로써 얻어지는 제품의 제조 스루풋을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 패킷 통신 시스템의 적용예로서 로봇 아암을 예로 들어 설명했지만, 로봇 아암에 적용하는 것에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 각종 산업용 로봇의 관절 동작의 제어에도 적용할 수 있으며, 공작 기계의 이동량·속도·회전량 등의 제어에도 적용할 수 있다.

나아가서는, 공장 내에는 화재 검지 설비가 마련되거나, 공조 설비가 마련되거나, 작업자의 안전성 확보를 위해 공작 기계의 긴급 정지 기구가 마련되거나 하는 경우가 적지 않다. 이들에 대한 각종 제어용으로도 패킷 통신 시스템의 적용이 가능하다.

이와 같이, 본 실시예의 공장 자동화 시스템은, 전기적인 제어를 행하는 것이라면, 소규모인 것부터 대규모인 것까지 다종다양한 설비 등에 적용할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예 3의 빌딩 자동화 시스템의 설명도이다. 본 실시예에서는, 실시형태 1∼3에서 설명한 패킷 통신 시스템을, 빌딩 자동화 시스템인 곳의 상업 시설에 적용한 예에 관해서 설명한다.

도 13에 있어서, 도 1 등에 도시한 부분과 같은 부분에는 동일 부호를 부여하고 있고, 도 11에서 고유인 것은 백화점 혹은 쇼핑센터 등의 상업 시설(3000)이다.

통신 케이블(100)의 길이는 상업 시설(3000)의 규모에 따라서 결정된다. 도 13에는 20층의 상업 시설(3000)을 예시하고 있고, 이 경우에는 통신 케이블(100)의 길이는 수백 m 이상이 되게 된다. 따라서, 본 실시예의 빌딩 자동화 시스템에서는, 특히 실시형태 1에서 설명한 패킷 통신 시스템을 적합하게 이용하는 것이 가능하게 된다. 아울러, 중앙 장치(200A∼200B)라는 2대의 중앙 장치(200)를 설치하고 있기 때문에, 빌딩 자동화 시스템에서는 아울러 실시형태 3에서 설명한 패킷 통신 시스템을 적합하게 이용할 수 있다.

또한, 상위 장치와 중앙 장치(200A∼200B)는 서로 원격 배치시키는 것도 가능하며, 그 경우에는 이들은 도시한 통신 케이블(100)과는 다른 회선으로 유선 또는 무선으로 접속되게 된다. 중앙 장치(200A∼200B)는 감시자 등이 상업 시설(3000) 내의 상황을 모니터링하거나 하는 감시 제어실에 각각 설치되어 있다.

단말 장치(300)는, 상업 시설(3000) 내의 각종 데이터를 수집하는 도시하지 않는 센서 등의 제어 대상에 접속되어 있다. 상업 시설(3000)에 설치되는 제어 대상으로서는, 승강기(엘리베이터), 실온 센서 및 공조 설비, 화재 검지기 및 화재 경보기, 비상 통보 버튼 및 통상 시에는 열림 상태이지만 비상시에는 닫힘 상태가 되는 비상 셔터와 같은 방재·방범 설비, 사람 감지 센서 및 조명 등을 들 수 있다.

본 실시예의 빌딩 자동화 시스템에 의하면, 상업 시설(3000) 내의 쾌적 공간 및 안전·안심 공간을 제공할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 패킷 통신 시스템의 적용예로서 상업 시설(3000)을 예로 들어 설명했지만, 빌딩 자동화 시스템은, 상업 시설(3000)에 적용하는 것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 사무용 빌딩이나 아파트 등의 공동주택과 같은 다른 빌딩에도 적용할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예의 빌딩 자동화 시스템은, 전기적인 제어를 행하는 것이라면, 소규모인 것부터 대규모인 것까지 다종다양한 설비 등에 적용할 수 있다.

100 통신 케이블
200, 200A∼200B 중앙 장치
210 통신부
220 생성부
230 처리부
240 판정기
300, 300A∼300D 단말 장치
310 통신부
320 생성부
330 처리부
340 설정부
350 판별부
360 시간 계산부
370 억제부
400 디바이스

Claims (8)

1. 중앙 장치와 복수의 단말 장치가 서로 멀티드롭 접속된 패킷 통신 시스템에 있어서,
   상기 중앙 장치는 자기(自機)를 나타내는 송신원 정보를 포함하는 패킷을 송신하는 기기이고,
   상기 각 단말 장치는,
   중계기로서도 행동할 수 있는 기기이며,
   상기 중계기로서 자기가 행동하는지 여부가 설정되는 설정부와,
   상기 설정부에 자기가 중계기로서 행동하는 것이 설정된 경우에 자기를 나타내는 중계원 정보를 포함하는 패킷을 생성하는 생성부와,
   상기 중계원 정보가 포함되지 않는 패킷을 폐기하는 폐기부를 구비하는 패킷 통신 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 단말 장치는,
   상기 중앙 장치에 대하여 배선적으로 가까이에 설치되는 제1 단말 장치와,
   상기 중앙 장치에 대하여 배선적으로 멀리에 설치되는 제2 단말 장치를 포함하고,
   상기 제1 단말 장치가 상기 중앙 장치와 상기 제2 단말 장치 사이의 통신을 중계하는 중계기로서 행동하는 경우에, 상기 제2 단말 장치는 상기 중앙 장치로부터 송신된 패킷을 폐기하는 패킷 통신 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 중앙 장치는,
   미리 준비된 제1 속도로 패킷을 송신할 수 있는 제1 송신기와,
   미리 준비된 상기 제1 속도보다도 느린 제2 속도로 패킷을 송신할 수 있는 제2 송신기를 구비하고,
   상기 각 단말 장치는,
   상기 제1 속도의 패킷을 수신할 수 있는 제1 수신기와,
   상기 제2 속도의 패킷을 수신할 수 있는 제2 수신기를 구비하고,
   또한, 상기 제1 또는 제2 송신기로부터 패킷이 송신된 경우에, 상기 제1 또는 제2 수신기에 있어서의 상기 패킷의 수신 가부를 판정하는 판정기를 구비하는 패킷 통신 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 각 단말 장치는,
   상기 제1 수신기에서 패킷을 수신한 경우에 제1 속도로 응답 패킷을 송신하는 제1 응답 송신기와,
   상기 제2 수신기에서 패킷을 수신한 경우에 제2 속도로 응답 패킷을 송신하는 제2 응답 송신기를 구비하고,
   상기 중앙 장치는,
   상기 판정기와,
   상기 제1 응답 송신기로부터 제1 속도로 송신되는 응답 패킷을 수신하는 제1 응답 수신기와,
   상기 제2 응답 송신기로부터 제2 속도로 송신되는 응답 패킷을 수신하는 제2 응답 수신기를 구비하는 패킷 통신 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 단말 장치는 제어 대상에 접속되어 있고,
   상기 중앙 장치는,
   상기 단말 장치에 대하여 상기 제어 대상에 대한 지시 신호를 포함하는 제1 패킷을 송신하는 제1 중앙 장치와,
   상기 단말 장치에 대하여 상기 제어 대상에 대한 지시 신호를 포함하는 제2 패킷을 송신하는 제2 중앙 장치를 구비하고,
   상기 제1 또는 제2 패킷의 지시 신호에 따라서 상기 제어 대상을 제어하고,
   상기 단말 장치는,
   상기 제1 및 제2 중앙 장치로부터 송신되는 제1 및 제2 패킷을 수신하는 수신부와,
   상기 수신부에서 수신된 제1 및 제2 패킷에 상기 제어 대상의 상태를 천이시키는 천이 지시 신호가 포함되어 있는지 여부를 판별하는 판별부와,
   상기 판별부에 의해서 상기 제1 또는 제2 패킷에 천이 지시 신호가 포함되어 있다고 판별된 경우에 소정 기간의 시간 계산을 시작하는 시간 계산부와,
   상기 시간 계산부에 의해서 소정 시간의 시간 계산이 시작되고 나서 상기 시간 계산이 종료될 때까지 동안에 상기 수신부에 의해서 수신된 제1 또는 제2 패킷이 상기 판별부에 의해서 천이 지시 신호를 포함한다고 판별된 경우에 상기 천이 지시 신호에 따른 처리의 실행을 억제하는 억제부를 구비하는 패킷 통신 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재한 패킷 통신 시스템을 구비하는 인프라 시스템.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재한 패킷 통신 시스템을 구비하는 빌딩 자동화 시스템.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재한 패킷 통신 시스템을 구비하는 공장 자동화 시스템.

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