TWI587644B - Wireless communication devices, wireless communication systems, and wireless communication methods - Google Patents

Wireless communication devices, wireless communication systems, and wireless communication methods Download PDF

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TWI587644B TW104143741A TW104143741A TWI587644B TW I587644 B TWI587644 B TW I587644B TW 104143741 A TW104143741 A TW 104143741A TW 104143741 A TW104143741 A TW 104143741A TW I587644 B TWI587644 B TW I587644B
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Description

無線通訊裝置、無線通訊系統以及無線通訊方法
本發明，係有關於在產業用網路(network)使用之無線通訊裝置、無線通訊系統以及無線通訊方法。
至今，在產業用網路上，於現場網路(field network)，控制器(controller)為主(master)機器，各種之IO(Input Output)機器、測定器為從(slave)機器，並為1對多來連接。在主機器與複數之從機器間，以事前設定之時間間隔，執行循環(cyclic)式之通信。如此之技術公告在下列非專利文件1。又，在運動(motion)控制網路上，為了驅動複數之馬達(motor)而使其動作，更高精度之時序(timing)同步被要求。
在以固定周期通信為前提之既存之產業用網路上，如果藉由連接無線設備至外部而不變更既存之產業用機器的話，則可以減低鋪設成本、配線成本。
然而，在產業用網路上所使用之產業用機器上，包括電源、風扇(fan)、馬達等，而一般熟知的是會產生起因於電源、風扇、馬達之一定週期之雜音。在下列非專利文件2，討論了關於週期性雜音對無線設備之影響。在週期性雜音存在之環境下，固定周期之無線通信和週期性雜音之各週期之關係為接近整數倍之情況下，一定時間、特定之框架(frame)，例如， 同步用框架、來自特定終端之通信框架有連續失踪之可能性。
為了減少起因於驅動空調(air conditioner)之風扇之週期性雜音而產生之通信抑制，在下列專利文件1，公告著於執行公路車輛間之通信或小汽車間之通信之時，通信設備在每次傳送封包(packet)時隨機地變更封包傳送週期之技術。通信設備，在每傳送1個封包時產生亂數，而以亂數之值為基準，來決定傳送至下一個封包為止前之封包傳送週期。
[先行技術文件] [專利文件]
[專利文件1]特開2011-188273號公報
[非專利文件]
[非專利文件1]
內藤辰彥，渡辺紀著「產業用乙太網路(ethernet)登錄商標入門」CQ出版社2009年5月。
[非專利文件2]Blankenship, T.K.; Kriztman, D.M.; Rappaport, T.S. “Measurements and simulation of radio frequency impulsive noise in hospitals and clinics” Vehicular Technology Conference, 1997, IEEE, 47th Volume:3
然而，根據上述專利文件1之技術，傳送之封包係報知資訊，而產生亂數來變更傳送時序是在各終端側上來自 由決定。因此，在適合在以協調動作為前提之固定周期通信之無線化之情況下，有所謂的一旦各終端將傳送時序隨機化，則在接收側之週期性瓦解而再生時序崩潰，又會在無線區間產生衝突之問題。
本發明，係有鑑於上述課題之發明，其目的在於獲得能夠在藉由無線通信之固定周期通信上，減低周期性雜音之影響之無線通訊裝置。
為了解決上述課題而達到目的，本發明係一種執行與無線從站之無線通信之作為無線主站之無線通訊裝置，其特徵在於包括：對輸入之信號，在每個傳送週期上，隨機地設定延遲時間之延遲手段，以及以上述延遲時間為基準，延遲上述信號，並傳送至上述無線從站之無線傳送手段。
根據本發明，有能夠減低在藉由無線通信之固定周期通信上之周期性雜音之影響之無線通訊裝置之效果。
11、21‧‧‧有線通信部
12、22‧‧‧無線通信部
13、23‧‧‧無線傳送部
14‧‧‧延遲控制部
15、25‧‧‧無線接收部
26‧‧‧傳送時序控制部
91‧‧‧處理電路
92‧‧‧CPU
93‧‧‧記憶體
N1‧‧‧產業用主機器
N101、N102、N103、...、N100+m‧‧‧產業用從機器
N201‧‧‧無線主裝置
N301、N302、N303、...、N300+m‧‧‧無線從裝置
[第1圖]係表示包含有關於第一實施例之無線通信系統之產業用網路之構造範例圖。
[第2圖]係表示習知之產業用網路之構造範例圖。
[第3圖]係表示包含有關於第一實施例之無線主裝置以及無線從裝置之構造範例圖。
[第4圖]係表示包含有關於第一實施例之無線通信系統 之產業用網路內之各裝置上之信號之收發之時序圖。
[第5圖]係表示包含有關於第一實施例之無線通信系統之無線信號之收發之各裝置之動作流程圖(flowchart)。
[第6圖]係表示包含有關於第二實施例之無線通信系統之產業用網路內之各裝置上之信號之收發之時序圖。
[第7圖]係表示包含有關於第三實施例之無線通信系統之產業用網路內之各裝置上之信號之收發之時序圖。
[第8圖]係表示包含有關於第四實施例之無線通信系統之產業用網路內之各裝置上之信號之收發之時序圖。
[第9圖]係表示以專用之硬體(hardware)來構成第一實施例至第四實施例之無線主裝置之處理電路時之範例圖。
[第10圖]係表示以CPU以及記憶體(memory)來構成第一實施例至第四實施例之無線主裝置之處理電路時之範例圖。
以下，以圖面為基準，詳細說明有關於本發明之實施例之無線通訊裝置、無線通訊系統以及無線通訊方法。又，本發明並不侷限於這些實施例。
[第一實施例]
第1圖，係表示在包含有關於本發明之第一實施例之無線通信系統之產業用網路之構造範例圖。產業用網路，包括作為產業用網路之控制器之產業用主機器N1；作為在產業用網路上之各種IO機器、測定器等之產業用從機器N101、N102、N103、...，N100+m；與產業用主機器N1有線連接，並執行與產業用從機器N101、N102、N103、...，N100+m側之無線通 信之無線主站之作為無線通訊裝置之無線主裝置N201；以及與產業用從機器N101、N102、N103、...，N100+m一對一有線連接，並執行與產業用主機器N1側之無線通信之無線從站之作為無線通訊裝置之無線從裝置N301、N302、N303、...，N300+m。
有關於本發明之實施例之無線通信系統，由無線主裝置N201，以及無線從裝置N301、N302、N303、...、N300+m來構成。在無線通信系統上，在連接至1個產業用主機器N1之無線主裝置N201，和有m個被連接至產業用從機器N101、N102、N103、...、N100+m之無線從裝置N301、N302、N303、...、N300+m之間，藉由無線通信來執行以習知之固定周期執行之控制通信。
第2圖，係表示習知之產業用網路之構造範例圖。產業用主機器N1和產業用從機器N101、N102、N103、...、N100+m，在以固定周期執行之控制通信之間，互相合作來執行動作。在此，連接之拓撲結構(topology)為菊鏈(daisy chain)之結構，但亦可是星狀(star)、匯流排狀(bus)，環狀(ring)之構造來做為一個範例。如第1圖所示，在本發明之實施例所適用之無線化後之無線通訊系統之拓撲結構為樹(tree)狀之結構，但並不侷限於此。
接著，說明關於無線主裝置N201與無線從裝置N301、N302、N303、...，N300+m之構造。第3圖，係表示有關於本發明之第一實施例之無線主裝置N201以及無線從裝置N301之構造範例圖。因為無線從裝置N301、N302、N303、...、 N300+m為同樣之構造，故在此使用無線從裝置N301來說明。
在產業用網路上，產業用主機器N1和無線主裝置N201間之有線連接之區間，稱為有線區間S1。又，無線主裝置N201和無線從裝置N301、N302、N303、...、N300+m間之無線連接之區間，稱為無線區間S2。又，無線從裝置N301、N302、N303、...、N300+m和產業用從機器N101、N102、N103、...、N100+m間之有線連接之區間，稱為有線區間S3。
無線主裝置N201，包括在與產業用主機器N1之間，於有線區間S1收發習知之產業用網路中之固定周期通信之信號之有線通信部11；以及在無線從裝置N301~N300+m之間，於無線區間S2執行無線通信之收發之無線通信部12。無線通信部12，包括將來自從有線通信部11所輸入之產業用主機器N1之信號，變成為無線信號，經由無線區間S2傳送至無線從裝置N301~N300+m之作為無線傳送手段之無線傳送部13；以及將經由無線區間S2從無線從裝置N301~N300+m接收之無線信號，輸出至有線通信部11之無線接收部15。又，無線傳送部13，包括在經由無線區間S2將無線信號傳送至無線從裝置N301~N300+m之時，在每個周期上，於無線信號隨機地設定延遲時間，而執行使無線信號之傳送時序延遲之控制之作為延遲控制手段之延遲控制部14。又，關於延遲控制部14，亦可為獨立於無線傳送部13之構造，而在無線傳送部13之外部。
無線從裝置N301，包括在與產業用從機器N101之間，在有線區間S3收發習知之產業用網路中之固定周期通 信之信號之作為通信手段之有線通信部21；以及在與無線主裝置N201之間，於無線區間S2執行無線通信之收發之無線通信部22。無線通信部22，包括將來自從有線通信部21所輸入之產業用從機器N101之信號，變成為無線信號，經由無線區間S2傳送至無線主裝置N201之無線傳送部23；以及將經由無線區間S2從無線主裝置N201接收之無線信號，輸出至有線通信部21之無線接收部25。又無線接收部25，包括以從在每個傳送周期上使傳送時序隨機地延遲之無線信號取得之延遲資訊為基準，經由有線區間S3，將由無線主裝置N201所接收之信號，控制傳送至產業用從機器N101之時序之作為傳送時序設定手段之傳送時序控制部26。又，關於傳送時序控制部26，亦可為獨立於無線接收部25之構造，而在無線傳送部25之外部。
接著，說明關於收發由產業用網路內之各裝置來執行之信號之動作。第4圖，係表示包含有關於本發明之第一實施例之無線通信系統之產業用網路內之各裝置上之信號之收發之時序圖。在此，使用產業用主機器N1、無線主裝置N201、無線從裝置N301~N303、產業用從機器N101~N103，作為一個範例來說明。又，無線從裝置與產業用從機器之數目，並不限定於3個，在1個或複數之情況，亦能夠獲得同樣之效果。又，產業用網路之構造，並不限定於如第4圖上所示之構造，亦可以適用於其他之產業用網路之形態。
在第4圖，SYNC，係產業用主機器N1在各傳送週期之開始時共通傳送至產業用從機器N101~N103，而成為傳 送週期之起點之控制用之信號。產業用從機器N101~N103，即使接收到SYNC，亦不傳送應答信號。又，CMD#1，係產業用主機器N1，在各傳送週期上傳送至產業用從機器N101之控制用之信號。產業用從機器N101，一旦接收CMD#1，即將作為應答信號之RSP#1傳送至產業用主機器N1。同樣地，CMD#2，係產業用主機器N1，在各傳送週期上傳送至產業用從機器N102之控制用之信號。產業用從機器N102，一旦接收CMD#2，即將作為應答信號之RSP#2傳送至產業用主機器N1。同樣地，CMD#3，係產業用主機器N1，在各傳送週期上傳送至產業用從機器N103之控制用之信號。產業用從機器N103，一旦接收CMD#3，即將作為應答信號之RSP#3傳送至產業用主機器N1。SYNC、CMD#1~#3、RSP#1~#3之各信號，和在習知之產業用網路被使用之信號為同樣之信號。
第5圖，係表示有關於第一實施例之無線通信系統之收發無線信號之各裝置之動作流程圖。
首先，在無線主裝置N201，一旦有線通信部11，於有線區間S1，從產業用主機器N1接收作為至產業用從機器N101~N103之傳送信號之SYNC(步驟(step)ST1：SYNC)，延遲控制部14，即對SYNC設定延遲時間△t(n)(步驟ST2)。延遲控制部14，使傳送至產業用從機器N101~N103之SYNC，在各傳送週期上不成為週期性，亦即在無線區間S2之SYNC之傳送間隔不成為一定，而在作為能夠延遲設定之上限值之最大延遲時間內，於每個傳送週期上隨機地對SYNC設定延遲時間△t(n)。在延遲控制部14，作為隨機地設定延遲時間△t(n)之方 法，雖然有使用亂數之方法，但並不限定於此，亦可使用其他之方法。
無線傳送部13，將以延遲控制部14所設定之延遲時間△t(n)之資訊儲存在SYNC之框架(frame)內(步驟ST3)，並使SYNC之傳送時序延遲了延遲時間△t(n)，經由無線區間S2，將SYNC傳送至無線從裝置N301~N303(步驟ST4)。從無線傳送部13被傳送至無線從裝置N301~N303之SYNC為無線信號。
在無線從裝置N301~N303，一旦無線接收部25，經由無線區間S2從無線主裝置N201接收SYNC(步驟ST5)，即抽出被儲存在SYNC之延遲時間△t(n)之資訊(步驟ST6)。
在無線從裝置N301~N303，傳送時序控制部26，從延遲時間△t(n)之資訊，再產生於有線區間S1之當前之傳送週期上之延遲時間，而從有線通信部21經由有線區間S3，設定傳送至和自身裝置連接之產業用從機器N101~N103之SYNC之傳送時序(步驟ST7)。無線從裝置N301~N303之傳送時序控制部26，例如，在無線主裝置N201上被延遲了延遲時間△t(n)之SYNC，又進一步延遲「最大延遲時間-延遲時間△t(n)」，亦即，設定從產業用主機器N1之傳送時開始，延遲最大延遲時間之傳送時序。又，在傳送時序控制部26，亦可以「最大延遲時間-延遲時間△t(n)」以外之方法來設定傳送時序。
無線從裝置N301~N303之有線通信部21，以在傳送時序控制部26所設定之傳送時序，經由有線區間S3傳送至和自身裝置連接之產業用從機器N101~N103(步驟ST8)。
在無線通信系統，無線主裝置N201，藉由在無線 區間S2之每個傳送週期上隨機地設定延遲時間△t(n)，以在每個傳送週期上之不同之傳送時序，將SYNC傳送至無線從裝置N301~N303。另一方面，無線從裝置N301~N303，又藉由使用最大延遲時間設定SYNC之傳送時序，在對產業用主機器N1傳送SYNC之傳送週期之起點，延遲了任何時候皆相同之時間後之狀態下，在此為最大延遲時間，將SYNC傳送至產業用從機器N101~N103。因此，在產業用從機器N101~N103，能夠以於各傳送週期上之相同時序，亦即一定之接收間隔，來接收SYNC。在產業用從機器N101~N103之SYNC之接收間隔，和在產業用主機器N1之SYNC之傳送間隔相同。
接著，在無線主裝置N201，有線通信部11，一旦在有線區間S1從產業用主機器N1接收作為至產業用從機器N101之傳送信號之CMD#1之框架(步驟ST1：CMD)，延遲控制部14，即將延遲了延遲時間△t(n)之SYNC成為基準，而以延遲時間△t(n)為基準，設定對CMD#1之延遲時間△t'(n)(步驟ST9)，延遲控制部14，關於對CMD#1之延遲時間△t'(n)，亦可用和對SYNC之延遲時間△t(n)相同之延遲時間來設定，又亦可設定成和對SYNC之延遲時間△t(n)不同之延遲時間。延遲控制部14，例如，亦可將對延遲時間△t(n)乘以規定之係數後之值作為延遲時間△t'(n)，但並不限定於此。
但是，延遲控制部14，能夠藉由將對產業用從機器N101之CMD#1之延遲時間△t'(n)，後面敘述之對產業用從機器N102之CMD#2之延遲時間△t'(n)、後面敘述之對產業用從機器N103之CMD#3之延遲時間△t'(n)成為共同之延遲時 間，來防止控制變得繁雜。在此，延遲控制部14在CMD#1~#3設定成相同之延遲時間△t'(n)。
無線傳送部13，以延遲控制部14所設定之延遲時間△t'(n)來延遲CMD#1之傳送時序，並經由無線區間S2，將CMD#1傳送至無線從裝置N301(步驟ST10)。
在無線從裝置N301，一旦無線接收部25，經由無線區間S2從無線主裝置N201接收CMD#1(步驟ST11)，則傳送時序控制部26，即以被儲存在SYNC之延遲時間△t(n)之資訊為基準，來設定傳送CMD#1至產業用從機器N101之傳送時序(步驟ST12)，以控制CMD#1之傳送時序。傳送時序控制部26，例如，亦可使用延遲時間△t(n)之資訊，設定成和SYNC之時相同之延遲時間之傳送時序，又亦可和無線主裝置N201之延遲控制部14一樣，設定為延遲了對延遲時間△t(n)乘以規定之係數後之值之傳送時序，但並不局限於此。作為一個範例，傳送時序控制部26，以和無線主裝置N201之延遲控制部14同樣之方法，來設定延遲之傳送時序。
在此，無線從裝置N301之傳送時序控制部26，以延遲時間△t(n)為基準，來設定CMD#1之傳送時序，但是關於後面敘述之CMD#2、#3亦相同。亦即，無線從裝置N302之傳送時序控制部26，以和無線從裝置N301之傳送時序控制部26同樣之方法，以延遲時間△t(n)為基準，來設定CMD#2之傳送時序。又無線從裝置N303之傳送時序控制部26，用和無線從裝置N301之傳送時序控制部26同樣之方法，以延遲時間△t(n)為基準，來設定CMD#3之傳送時序。
有線通信部21，以在傳送時序控制部26所設定之傳送時序，經由有線區間S3，將CMD#1傳送至產業用從機器N101。
產業用從機器N101，一旦從無線從裝置N301經由有線區間S3接收CMD#1，即將作為對CMD#1之應答信號RSP#1經由有線區間S3，傳送至無線從裝置N301(步驟ST14)。
在無線從裝置N301，有線通信部21一旦經由有線區間S3從產業用從機器N101接收對產業用主機器N1之RSP#1，即輸出RSP#1至無線傳送部23，而無線傳送部23經由無線區間S2將RSP#1傳送至無線主裝置N201。
在無線主裝置N201，一旦無線接收部15經由無線區間S2接收RSP#1，即輸出RSP#1至有線通信部11，而有線通信部11，經由有線區間S1將RSP#1傳送至產業用主機器N1。
如此地，關於從產業用從機器N101所傳送之RSP#1，在產業用主機器N1接收為止之間，不執行延遲控制。而關於從產業用從機器N102所傳送之RSP#2、從產業用從機器N103所傳送之RSP#3亦是同樣的。
在產業用網路，在產業用主機器N1、無線主裝置N201、無線從裝置N301、產業用從機器N101之間，CMD#1以及RSP#1之信號之收發一旦結束，接著，即在產業用主機器N1、無線主裝置N201、無線從裝置N302、產業用從機器N102之間，以和上述之CMD#1以及RSP#1之信號之收發同樣之方法，來執行CMD#2以及RSP#2之信號之收發。
又，在產業用網路，在產業用主機器N1、無線主裝置N201、無線從裝置N302、產業用從機器N102之間，CMD#2以及RSP#2之信號之收發一旦結束，接著，即在產業用主機器N1、無線主裝置N201、無線從裝置N303、產業用從機器N103之間，以和上述之CMD#1以及RSP#1之信號之收發同樣之方法，來執行CMD#3以及RSP#3之信號之收發。
在產業用主機器N1、無線主裝置N201、無線從裝置N301~N303、產業用從機器N101~N103，1個傳送週期內之SYNC、CMD#1~#3、RSP#1~#3之信號之收發一旦結束，即使在接著之傳送週期亦同樣地，即執行SYNC、CMD#1~#3、RSP#1~#3之信號之收發。
此時，在無線主裝置N201，有線通信部11，一旦在有線區間S1從產業用主機器N1接收作為傳送至產業用從機器N101~N103之傳送信號之SYNC(步驟ST1：SYNC)，延遲控制部14即對SYNC設定延遲時間△t(n+1)(步驟ST2)。延遲控制部14，設定成延遲時間△t(n+1)，使傳送至產業用從機器N101~N103之SYNC，在各傳送週期上不成為週期性，在此，並使得和前一次之傳送週期之時之延遲時間△t(n)為不同之延遲時間。
延遲控制部14，即使是在之後之週期亦是同樣地，和延遲時間△t(n+1)不同地，設定成延遲時間△t(n+2)，並和延遲時間△t(n+2)不同地，往下設定成延遲時間△t(n+3)。
又，無線主裝置N201，有線通信部11一旦在有線區間S1從產業用主機器N1接收作為傳送至產業用從機器 N101之傳送信號之CMD#1之框架(步驟ST1：CMD)，延遲控制部14，即將延遲了延遲時間△t(n+1)之SYNC成為基準，並以延遲時間△t(n+1)為基準，來設定對CMD#1之延遲時間△t'(n+1)(步驟ST9)。
延遲控制部14，即使是在之後之週期亦是同樣地，和延遲時間△t'(n+1)不同地，設定成延遲時間△t'(n+2)，並繼續和延遲時間△t'(n+2)不同地，設定成延遲時間△t'(n+3)。
如第4圖所示地，因為在無線區間S2，於每個傳送週期上之週期長度不明確而有所不同，所以無線主裝置N201，關於在傳送週期之起點來傳送之SYNC，以在各傳送週期上不同之傳送時序來傳送。同樣地，無線主裝置N201，即使關於傳送至產業用從機器N101~N103之CMD#1~#3，亦被設定成在各傳送週期上不同之延遲時間，所以造成在各傳送週期上，以不同之傳送時序來傳送。
如此地，無線主裝置N201，因為將來自產業用主機器N1之各信號，在每個傳送週期上隨機地來設定延遲時間，而以不同之時序來傳送，所以即使產業用網路在有週期性雜音存在之環境下，亦能夠減低週期性雜音之影響，並在產業用從機器N101~N103上，能夠防止特定信號無法在一定時間內連續接收之狀態。
又，如第4圖所示地，在產業用主機器N1和無線主裝置N201間之有線區間S1，產業用主機器N1，能夠在各傳送週期，從傳送週期之起點，以相同之時序傳送SYNC、CMD#1~#3。另一方面，在產業用主機器N1，關於對CMD#1~#3 之RSP#1~#3，能夠在同一之傳送週期內，於從CMD#1~#3傳送後開始經過基於延遲時間△t(n)之同一時間後接收，但是亦在各傳送週期上不同之時間經過後來接受。
因此，在產業用主機器N1，要考慮最大延遲時間，使RSP之接收與CMD之傳送不衝突，關於CMD#1~#3，成為在傳送間隔上持有空檔來傳送。在產業用主機器N1，根據延遲時間△t(n)之設定，有時可將從接收來自前面之產業用從機器之RSP至對下一個產業用從機器之CMD之傳送為止之間隔，變成空白，但藉由使CMD之傳送間隔上持有空檔，能夠防止信號之衝突，並能夠確實地實現固定周期通信。
又，在無線從裝置N301~N303，將在有線區間S1之傳送週期延遲了最大延遲時間之時序，成為有線區間S3之傳送週期之起點，而從有線區間S3之各傳送週期之起點，以同一時序來傳送SYNC。藉此，在產業用從機器N101~N103，能夠以和有線區間S3之各傳送週期之起點相同之時序來接收SYNC。
在無線從裝置N301~N303，因為從無線主裝置N201接收之CMD#1~#3，在每個傳送週期上被延遲不同之時間，所以在每個傳送週期上接收CMD#1~#3之時序不同，又，亦即使在傳送至產業用從機器N101~N103之際，亦控制傳送時序。因此，在產業用從機器N101~N103，於每個傳送週期上接收CMD#1~#3之時序變得不同。然而，因為在每個傳送週期上接收CMD#1~#3之時序變得不同，在產業用從機器N101~N103，藉由於CMD#1~#3之接收後，即刻傳送 RSP#1~#3，所以能夠對無線主裝置N201以不同之時序，傳送RSP#1~#3。無線從裝置N301~N303，關於RSP#1~#3，不用控制傳送時序來傳送至無線主裝置N201。
如此地，無線從裝置N301~N303，因為能夠以不同之時序，傳送來自產業用從機器N101~N103之信號，所以產業用網路即使在有週期性雜音存在之環境下，亦能減低週期性雜音之影響，而在無線主裝置N201上，能夠防止來自特定之無線從裝置之RSP之信號，無法在一定時間內連續接收之狀態。
又，在無線從裝置N301~N303，能夠在產業用主機器N1上之持有空檔之CMD之傳送間隔之範圍內，接收CMD#1~#3。
在無線主裝置N201，將設定之延遲時間△t(n)之資訊，儲存在SYNC，並通知無線從裝置N301~N303，但是並不限定於此。無線主裝置N201，亦能夠在藉由在系統運用開始之初期或定期地將亂數之種子(seed)通知至無線從裝置N301~N303，而在無線從裝置N301~N303側產生延遲時間△t(n)。
如以上之說明，根據本實施例，在1個產業用主機器和1個或複數個之產業用從機器之間，於每個傳送週期上執行通信之通信網路上，與產業用主機器連接之無線主裝置，以及與產業從機器1對1連接之產業從機器同樣數目之無線從裝置，執行無線通信之無線通信系統上，無線主裝置，對從產業用主機器所輸入之信號，在每個傳送週期上隨機地設定延遲 時間，並以延遲時間為基準，延遲來自產業用主機器之信號，傳送至無線從裝置，無線從裝置，以從無線主裝置所通知之延遲時間之資訊為基準，來設定對在當前之傳送週期上之從無線主裝置接收信號之產業用從機器之傳送時序，而以設定之傳送時序來傳送。藉此，在作為通信網路之產業用網路，相對於為了機器同儕們互相合作執行動作之定期所執行之控制通信，在藉由無線通信來實現產業用主機器和產業用從機器間之通信之情況下，即使在有週期性雜音之環境下，亦能夠減低特定之信號或來自特定之機器之通信有連續錯誤之可能性，所以能夠降低週期性雜音之影響。
又，在本實施例，雖然說明了無線主裝置N201和1個產業用主機器N1連接，無線從裝置N301、N302、N303、...、N300+m和產業用從機器N101、N102、N103、...、N100+m 1對1連接之情況，但並不局限於此，根據產業用網路之構造，亦可無線主裝置N201，和屬於不同之產業用網路之複數之產業用主機器N1連接。又，亦可在無線從裝置N301、N302、N303、...、N300+m，於1個無線從裝置上和複數之產業用從機器連接。
[第二實施例]
在第1實施例，於無線主裝置N201之延遲控制部14以及無線從裝置N301~N303之傳送時序控制部26，對CMD#1~#3進行延遲傳送時序之控制，但傳送時序之控制方法，並不局限於此。
第6圖，係表示包含有關於本發明之第二實施例 之無線通信系統之產業用網路內之各裝置上之信號之收發之時序圖。無線通信系統之構造和第一實施例相同。如果在無線從裝置N301~N303，對產業用從機器N101~N103傳送SYNC之時序，和對產業用從機器N101~N103傳送CMD#1~#3之時序不衝突的話，則關於CMD#1~#3，不控制其傳送時序，亦即，亦可不延遲而對產業用從機器N101~N103傳送。又，對於在無線從裝置N301~N303之SYNC之傳送時序之控制，和第一實施例是相同的。
因此，在無線從裝置N301~N303之傳送時序控制部26，於第5圖所示的流程圖之步驟ST12，能夠藉由不延遲CMD#1~#3之傳送時序，來減輕演算負擔。
[第三實施例]
在第一實施例，於無線主裝置N201之延遲控制部14以及無線從裝置N301~N303之傳送時序控制部26，對CMD#1~#3，控制傳送時序之延遲，但傳送時序之控制方法，並不侷限於此。現在說明關於和第二實施例不同之方法。
第7圖，係表示包含有關本發明之第三實施例之無線通信系統之產業用網路內之各裝置上之信號之收發之時序圖。無線通信系統之構造和第一實施例相同。亦可只在無線主裝置N201之延遲控制部14，將在第4圖上所示之無線主裝置N201對CMD#1~#3之延遲時間和在第4圖上所示之無線從裝置N301~N303對CMD#1~#3之延遲時間協調後之延遲時間，給予CMD#1~#3。又，對於在無線從裝置N301~N303之SYNC之傳送時序之控制，和第一實施例相同。
和第二實施例同樣，在無線從裝置N301~N303之傳送時序控制部26，於第5圖所示的流程圖之步驟ST12，能夠藉由不延遲CMD#1~#3之傳送時序，減輕演算負擔。
[第四實施例]
在第一實施例，無線從裝置N301~N303之傳送時序控制部26，從無線主裝置N201所通知之延遲時間△t(n)為基準，和無線主裝置N201之延遲控制部14同樣地，設定成延遲對延遲時間△t(n)乘以規定之係數後之值之傳送時序，但並不局限於此。
第8圖，係表示包含有關於第四實施例之無線通信系統之產業用網路內之各裝置上之信號收發之時序圖。無線通信系統之構造和第一實施例是相同的。傳送時序控制部26，例如，設定在無線主裝置N201上延遲了延遲時間△t'(n)之CMD，進一步又延遲「在無線主裝置N201上被設定之CMD之傳送間隔-延遲時間△t'(n)」。在無線從裝置N301~N303，能夠再生於無線主裝置N201之固定周期通信，而不和在無線主裝置N201上所設定之延遲時間△t(n)相關，能夠對產業用從機器N101~N103，在各傳送週期上以一直相同之時序來傳送CMD#1~#3。又，對在無線從裝置N301~N303之SYNC之傳送時序之控制，和第一實施例是相同的。
此時，將由固定周期所再生之同步時序成為必要之既存產業用網路之產業用主機器N1，不需變更產業用從機器N101~N103就可以使用，但在產業用從機器N101~N103，傳送至產業用主機器N1之RSP#1~#3，成為在各傳送週期上一 直以相同時序來傳送，而造成無法在每個傳送週期上以不同之時序來傳送RSP#1~#3。
有關本發明之無線通信系統，在無線區間隨機地延遲各信號之傳送週期之無線主裝置，和控制隨機地延遲之各信號之傳送時序之無線從裝置，被無線連接著，這在實現產業用網路系統(network system)之情況是有用的。
接著，關於無線主裝置N201之硬體構造，做說明。在無線主裝置N201，有線通信部11，藉由有線通信之介面(interface)電路來實現。在無線通信部12，關於於不含有延遲控制部14時之無線傳送部13、或含有延遲控制部14之無線傳送部13之延遲控制部14以外之部分和無線接收部15，是藉由無線通信之介面(interface)電路來實現。延遲控制部14藉由處理電路來實現。亦即，無線主裝置N201，包括為了對輸入之信號，在每個傳送週期上隨機地設定延遲時間之處理電路。處理電路，亦可是專用之硬體，亦可是實行被儲存在記憶體之程式(program)之CPU(Central Processing Unit)與記憶體。
第9圖，係表示以專用之硬體電路來構成第一實施例至第四實施例之無線主裝置N201之處理電路時之範例圖。在處理電路為專用之硬體之情況下，如第9圖上所示之處理電路91，例如，為單一電路、複合電路、程式化之處理器(Processor)、並行程式化之處理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA、(Field Progarmmable Gate Array)、或是相當於這些之組合。延遲控制部14之各個功能，亦可以處理電路91來實現，亦可以統籌各功能後以處理電路91來實 現。
第10圖，係表示以CPU以及記憶體(memory)來構成第一實施例至第四實施例之無線主裝置N201時之處理電路時之範例圖。在處理電路以CPU92與記憶體93來構成之時，延遲控制部14之功能，藉由軟體(software)、韌體(firmware)、或軟體和韌體之組合來實現。軟體或韌體被記述為程式，儲存至記憶體93。在處理電路，藉由實行CPU92所讀出之記憶在記憶體93之程式，來實行各部位之功能。亦即，無線主裝置N201，包括為了儲存在藉由處理電路來實行之時，對輸入之信號，在每個傳送週期上隨機地設定延遲時間之步驟，從而成為儲存被實行之程式之記憶體93。又，這些程式，可說是在電腦(computer)上實行延遲控制部14之程序與方法之程式。在此，CPU92，亦可是處理裝置、演算裝置、微處理器(microprocessor)、微電腦(microcomputer)、處理器、或DSP(Digital Signal Processor)等。又記憶體93，相當於例如RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、EEPROM(Electrical EPROM)等之非揮發性或揮發性之半導體記憶體、磁碟(disk)、軟碟(Flexible disk)、光碟、光碟(Compact disk)、迷你碟(mini-disk)、或DVD(Digital Versatile Disc)等。
又，關於延遲控制部14之各功能，亦可一部分以專用之硬體來實現，一部分以軟體或韌體來實現。
如此地，處理電路，能夠藉由專用之硬體、軟體、韌體、或是這些之組合，實現上述之各功能。
雖然關於無線主裝置N201之硬體構造做了說 明，但關於無線從裝置N301~N300+m，亦能夠用同樣的構造來說明。在無線從裝置N301~N300+m，有線通信部21，亦藉由有線通信之介面電路來實現。在無線通信部22，關於於不含有傳送時序控制部26時之無線接收部25，或含有傳送時序控制部26之無線接收部25之傳送時序控制部26以外之部分和無線傳送部23，是藉由無線通信之介面電路來實現。傳送時序控制部26，和無線主裝置N201之延遲控制部14同樣地，是藉由處理電路來實現。
在上述實施例所示之構造，係本發明之內容之一範例所表示的構造，亦可以和別的眾知之技術做組合，在不跳脫本發明之主旨之範圍內，可以省略、變更構造之一部分。
11、21‧‧‧有線通信部
12、22‧‧‧無線通信部
13、23‧‧‧無線傳送部
14‧‧‧延遲控制部
15、25‧‧‧無線接收部
26‧‧‧傳送時序控制部
N1‧‧‧產業用主機器
N101‧‧‧產業用從機器
N201‧‧‧無線主裝置
N301‧‧‧無線從裝置
S1‧‧‧有線區間
S2‧‧‧無線區間
S3‧‧‧有線區間

Claims (11)

  1. 一種無線通信裝置，執行與無線從站之包含定期的控制通信之無線通信之無線主站，其包括：延遲控制部，對輸入之信號，在每個傳送週期上，隨機地設定延遲時間；以及無線傳送部，以上述延遲時間為基準，來延遲上述信號，並傳送至上述無線從站；上述延遲控制部，對在已輸入之上述信號中，在同一傳送週期內設定相同之延遲時間。
  2. 如專利申請範圍第1項所述之無線通信裝置，其中上述無線傳送部，將上述延遲時間之資訊，儲存在輸入之上述信號之中，成為上述傳送週期之起點之信號，並傳送至上述無線從站。
  3. 如專利申請範圍第1項所述之無線通信裝置，其中：上述已輸入之上述信號為作為上述傳送週期之起點之信號；上述延遲控制部中更包含一旦傳送而應答回來之各信號；上述延遲控制部，對在已輸入之上述信號中，一旦傳送而應答回來之各信號，在同一傳送週期內，設定與作為上述傳送週期之起點之信號相同之延遲時間。
  4. 如專利申請範圍第1項所述之無線通信裝置，其中：上述已輸入之上述信號為作為上述傳送週期之起點之信號；上述延遲控制部中更包含一旦傳送而應答回來之各信號； 上述延遲控制部，對在已輸入之上述信號中，一旦傳送而應答回來之各信號，在同一傳送週期內，設定與作為上述傳送週期之起點之信號不一樣的相同之延遲時間。
  5. 如專利申請範圍第1至4項中任一項所述之無線通信裝置，其中，連接至上述無線從站之從機器，和在每個傳送週期上執行通信之主機器連接；其中上述延遲控制部，從上述主機器輸入上述信號。
  6. 一種無線通信裝置，執行與無線主站之無線通信之無線從站；在上述無線主站，在對輸入之信號，在每個傳送週期上隨機地設定延遲時間，並以上述延遲時間為基準，延遲上述信號，並傳送至上述無線從站之情況下，包括：傳送時序設定部，以從上述無線主站所通知之上述延遲時間之資訊為基準，設定在當前之傳送週期上之上述信號之傳送時序；以及通信部，將從上述無線主站接收之上述信號，以上述傳送時序來傳送。
  7. 如專利申請範圍第6項所述之無線通信裝置，其中上述傳送時序設定部，對從上述無線主站接收之傳送而應答回來之信號，以上述延遲時間為基準，設定使傳送延遲之傳送時序。
  8. 如專利申請範圍第6項所述之無線通信裝置，其中上述傳送時序設定部，對從上述無線主站接收之傳送而應答來之信號，設定不使傳送延遲之傳送時序。
  9. 如專利申請範圍第6至8項中任一項所述之無線通信裝置，其中，連接至上述無線主站之主機器和在每個周期上執行通信之從機器連接；其中上述通信部，將從上述無線主站接收之上述信號，以上述傳送時序，傳送至上述從機器。
  10. 一種無線通信系統，執行無線主站與無線從站間之無線通信，其特徵在於：上述無線主站包括：延遲控制部，對輸入之信號，在每個傳送週期上，隨機地設定延遲時間；以及無線傳送部，以上述延遲時間為基準，來延遲上述信號，並傳送至上述無線從站；上述無線從站包括：傳送時序設定部，以從上述無線主站所通知之上述延遲時間之資訊為基準，設定在當前之傳送週期上之上述信號之傳送時序；以及通信部，將從上述無線主站接收之上述信號，以上述傳送時序來傳送。
  11. 一種無線通信方法，執行無線主站與無線從站間之無線通信之無線通信系統，其包括：延遲控制步驟，上述無線主站，對輸入之信號，在每個傳送週期上，執行隨機地設定延遲時間之控制；無線傳送步驟，上述無線主站，以上述延遲時間為基準， 來延遲上述信號，並傳送至上述無線從站；傳送時序設定步驟，上述無線從站，以從上述無線主站所通知之上述延遲時間之資訊為基準，設定在當前之傳送週期上之上述信號之傳送時序；以及通信步驟，上述無線從站，將從上述無線主站接收之上述信號，以上述傳送時序來傳送。
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