WO2020022397A1

WO2020022397A1 - 通信経路制御装置、通信経路制御方法及び通信経路制御システム

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Publication number: WO2020022397A1
Application number: PCT/JP2019/029081
Authority: WO
Inventors: 大輝松田; 隆志鬼頭; 一生本郷; 亮太木村
Original assignee: ソニー株式会社
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2020-01-30
Also published as: JP2021182651A; US11601328B2; US20210273847A1

Abstract

本開示によれば、有線の経路で接続された複数の通信装置（２００、２１０、２２０、２３０）に宛てたデータが順次に回送される前記通信装置に対し、前記データを伝送する経路を制御するための経路情報を送信する、通信経路制御装置（３００）が提供される。この構成により、通信経路に何らかの問題が生じた場合に、最適な経路で通信を行うことが可能となる。

Description

通信経路制御装置、通信経路制御方法及び通信経路制御システム

　本開示は、通信経路制御装置、通信経路制御方法及び通信経路制御システムに関する。

　従来、例えば下記の特許文献１には、通信品質が悪くなった場合であっても、伝送速度を出来るだけ低下させないようにして、通信効率を向上させることを想定した技術が記載されている。

特開２００６－１９７３０４号公報

　しかし、上記特許文献に記載された技術は、２つの通信装置間の伝送品質の信頼性を向上することは想定しているものの、通信経路の問題により遅延時間が増加すること、または一部の通信装置が通信不可になること、等の問題を想定していない。

　そこで、有線の経路で接続された複数の通信装置に宛てたデータが順次に回送されるシステムにおいて、最適な経路で通信を行うことが求められていた。

　本開示によれば、有線の経路で接続された複数の通信装置に宛てたデータが順次に回送される前記通信装置に対し、前記データを伝送する経路を制御するための経路情報を送信する、通信経路制御装置が提供される。

　また、本開示によれば、有線の経路で接続された複数の通信装置に宛てたデータが順次に回送される前記通信装置に対し、前記データを伝送する経路を制御するための経路情報を送信することを備える、通信経路制御方法が提供される。

　また、本開示によれば、有線の経路で接続されて順次にデータが回送される複数の通信装置と、前記通信装置に対し、前記データを伝送する経路を制御するための経路情報を送信する、通信経路制御装置と、を備える、通信経路制御システムが提供される。

　以上説明したように本開示によれば、通信経路に何らかの問題が生じた場合に、最適な経路で通信を行うことが可能となる。
　なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。

本開示の一実施形態に係るシステムが適用されるロボットのハードウェアの概略構成を示す模式図である。マスタから送信されるデータの例を示す模式図である。通信経路の一例を示す模式図である。スレーブ（３）の通信部が動作不能になった場合を示す模式図である。本開示の一実施形態に係るシステムを示す模式図である。通信経路制御装置が、マスタの一部の通信装置として存在する例を示す模式図である。マスタが無線通信部を備え、スレーブが無線通信部を備える例を示す模式図である。通信経路選択の具体例を示す模式図である。無線通信部を利用してデータの伝送を行う場合を示す模式図である。無線通信部を利用してデータの伝送を行う場合を示す模式図である。各スレーブ宛てのデータの有無に応じて通信経路を選択する例を示す模式図である。スレーブ（４）と通信経路制御装置との間の通信経路が使用不可になったため、スレーブ（３）を経由して通信経路制御装置に通知をした場合の例を示す模式図である。シーケンスの一例を示すシーケンス図である。

　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

　なお、説明は以下の順序で行うものとする。
　０．背景
１．ロボットの構成例
　２．前提となるシステム
　３．本開示の実施形態
　３．１．通信経路制御装置がマスタの一部に含まれる例
　３．２．マスタとスレーブが無線通信部を備える例
　３．３．通信経路選択の具体例
　３．３．１．機能不全の場合の通信経路選択
　３．３．２．スレーブ宛てのデータの有無に応じた通信経路選択
　３．３．３．情報の種類に応じて通信経路を選択する例
　３．３．４．遅延量が少ない経路を選択する例
　３．３．５．有線通信・無線通信の通信可能な方向に応じて選択する例
　３．３．６．通信が必要な端末に限定した経路を選択する例
　３．３．７．通信経路制御装置に通信部に関連する情報を通知する例
　３．３．８．送信および受信時間などの時間情報を通知する例
　３．３．９．無線通信経路の状態に応じた制御
　３．３．１０．無線通信部に機能不全が生じた場合
　３．３．１１．本実施形態に係るシーケンスの例

　０．背景
　セルラー移動通信の無線アクセス方式および無線ネットワーク（以下、「Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）」、「ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ（ＬＴＥ－Ａ）」、「ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｐｒｏ（ＬＴＥ－Ａ　Ｐｒｏ）」、「Ｎｅｗ　Ｒａｄｉｏ（ＮＲ）」、「Ｎｅｗ　Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮＲＡＴ）」、「Ｅｖｏｌｖｅｄ　Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ　Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ（ＥＵＴＲＡ）」、または「Ｆｕｒｔｈｅｒ　ＥＵＴＲＡ（ＦＥＵＴＲＡ）」とも称する）が、第三世代パートナーシッププロジェクト（３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ：３ＧＰＰ）において検討されている。なお、以下の説明において、ＬＴＥは、ＬＴＥ－Ａ、ＬＴＥ－Ａ　Ｐｒｏ、およびＥＵＴＲＡを含み、ＮＲは、ＮＲＡＴ、およびＦＥＵＴＲＡを含む。ＬＴＥでは基地局装置（基地局）はｅＮｏｄｅＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ　ＮｏｄｅＢ）、ＮＲでは基地局装置（基地局）はｇＮｏｄｅＢ、ＬＴＥおよびＮＲでは端末装置（移動局、移動局装置、端末）はＵＥ（Ｕｓｅｒ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）とも称する。ＬＴＥおよびＮＲは、基地局装置がカバーするエリアをセル状に複数配置するセルラー通信システムである。単一の基地局装置は複数のセルを管理してもよい。

　ＮＲは、ＬＴＥに対する次世代の無線アクセス方式として、ＬＴＥとは異なるＲＡＴ（Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）である。ＮＲは、ｅＭＢＢ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｍｏｂｉｌｅ　ｂｒｏａｄｂａｎｄ）、ｍＭＴＣ（Ｍａｓｓｉｖｅ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｔｙｐｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）およびＵＲＬＬＣ（Ｕｌｔｒａ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｌａｔｅｎｃｙ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）を含む様々なユースケースに対応できるアクセス技術である。ＮＲは、それらのユースケースにおける利用シナリオ、要求条件、および配置シナリオなどに対応する技術フレームワークを目指して検討される。

　ＮＲのユースケースの一つとして、ロボットでの利用が想定される。ロボット制御は、有線通信を利用した制御が主流である。有線通信による制御の場合、例えば有線通信が断線するなどの理由で通信不可になり制御不能になるなどの不具合が生じる可能性がある。また、有線通信による制御の場合、通信経路が限定されることにより、遅延時間の増加、または制御が制限される、などの不具合が生じる可能性がある。また、ロボット以外においても、有線通信により制御をするユースケースであれば、同様の不具合が存在する可能性がある。本実施形態では、これらを解決する手段の一つとして、有線通信とＮＲなどの無線通信を組み合わせて利用する。有線通信に加えて無線通信による制御を実施することにより、通信経路の柔軟性が向上し、上記に挙げた課題の解決および、上記の課題解決以外の効率的な制御が可能となる。

　１．ロボットの構成例
　まず、図１を参照して、本開示の一実施形態に係るシステムが適用されるロボット６００のハードウェアの概略構成について説明する。図１に示すように、ロボット６００は、移動のための車輪５００、胴体部５１０、アーム５２０，５３０、頭部５４０、を有して構成される。

　車輪５００は、アクチュエータ５５０により駆動される。車輪５００が駆動されるとロボット６００が移動する。アーム５２０，５３０は多関節を有し、各関節にはアクチュエータ５５２が設けられている。アーム５２０，５３０は、アクチュエータ５５２の駆動により屈曲する。アーム５２０，５３０の各関節には、関節の角度を検出するエンコーダが設けられている。同様に、車輪５００の近辺には、車輪５００の回転角を検出するエンコーダが設けられている。

　アーム５２０，５３０の先端には、ハンド５６０が設けられている。ハンド５６０は、アクチュエータ５５４の駆動により駆動され、物体を把持し、また物体を押圧するなどの力を作用させる。

　力センサ５７０は、ハンド５６０の先端に設けられ、ハンド５６０が物体を把持した際の把持力、ハンド５６０が物体を押す際の圧力を検出する。トルクセンサ５８０は、各関節に設けられ、各関節のトルクを検出する。力センサ５７０は、両手のハンド５６０のそれぞれに設けられていても良い。

　胴体部５１０には、ＣＰＵ４００、ＲＡＭ４０２、ＲＯＭ４０４、外部記憶装置４０６、バス４０８、バスインタフェース（バスＩ／Ｆ）４０９が備えられている。外部記憶装置４０６は、ロボット６００の外部から接続される記憶装置である。ＣＰＵ４００、ＲＡＭ４０２、ＲＯＭ４０４、外部記憶装置４０６、バスＩ／Ｆ４０９は、バス４０８を介して接続されている。

　頭部５４０には、画像入力装置４１８、音入力装置４２０、音出力装置４２２が備えられている。これらの装置も、バスＩ／Ｆ４０９を介して胴体部５１０のＣＰＵ４００等と接続されている。一例として、画像入力装置４１８はカメラから構成され、音入力装置４２０はマイクロフォンから構成され、音出力装置４２２はスピーカから構成される。

　２．前提となるシステム
　本実施形態では、複数のスレーブ間で直列的にデータが伝送されるシステムを例に説明をするが、本開示はこの例によらず、複数の通信経路を有する装置への適用が可能な技術である。

　このシステムでは、複数のスレーブにデータを送信するマスタ（第１の通信装置）と、マスタから送信されたデータを受信する１または複数のスレーブ（第２の通信装置）が存在する。一例として、マスタ、複数のスレーブは、図１のロボット６００のＣＰＵ４００と、アーム５２０，５３０のアクチュエータ５５２に対応して設けられている。

　図２は、マスタから送信されるデータ１０の例を示す模式図である。図２では、イーサネット(Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、登録商標）データに４つのスレーブ（１）～（４）宛てのデータが含まれている例を示している。

　図２に示すように、データ１０は複数のスレーブ（１）～（４）宛のデータを含み、データが存在するアドレスはスレーブ（１）～（４）毎に個別に決められている。例えば、スレーブ（１）は、データ１０内のスレーブ（１）宛データが配置されているアドレスを受信し、送信するデータがある場合は、同一のアドレスを使用してデータを送信する。

　データ１０は、それぞれのスレーブに対してあらかじめ定められた通信経路を通ることで送信される。図３は、通信経路の一例を示す模式図である。図３に示すシステム１０００は、１つのマスタ１００と、４つのスレーブ２００，２１０，２２０，２３０から構成されており、マスタ１００は、受信ユニット（Ｒｘ　Ｕｎｉｔ）１１０と送信ユニット（Ｔｘ　Ｕｎｉｔ）１２０、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）１３０を有して構成される。受信ユニット１１０、送信ユニット１２０、ＭＡＣ１３０により、マスタ１００の通信部が構成されている。

　スレーブ２００，２１０，２２０，２３０は、送信部（Ｔｘ）と受信部（Ｒｘ）のインターフェースを保有する。送信部（Ｔｘ）、受信部（Ｒｘ）は、それぞれ同一のインターフェースでもよいし、異なるインターフェースでもよい。各スレーブ２００，２１０，２２０，２３０において、送信部（Ｔｘ）と受信部（Ｒｘ）により通信部２０２，２１２，２２２，２３２が構成されている。

　図３では、データ１０の流れを矢印で示している。マスタ１００から送信されたデータ１０は、スレーブ（１）２００、スレーブ（２）２１０、スレーブ（３）２２０、スレーブ（４）２３０を通り、スレーブ（４）２３０で折り返した後、スレーブ（３）２２０、スレーブ（２）２１０、スレーブ（１）２００、マスタ１００へと戻ってくる。このような通信経路を通じてデータ１０が回送されることにより、マスタ１００とスレーブ２００，２１０，２２０，２３０がデータ通信をすることが可能となる。

　各スレーブ２００，２１０，２２０，２３０は、ロボット６００の各関節に対応して設けられている。ロボット６００の各関節に対応して各スレーブ２００，２１０，２２０，２３０が設けられていることにより、各関節のアクチュエータ５５２に対してデータ１０を回送することで、アクチュエータ５５２に対して制御信号を送ることができる。また、各関節のエンコーダの値、トルクセンサ５８０の値をマスタ１００に回送することができる。

　図３は、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０が正常に動作している場合を示している。一方、図４は、図３のシステム１０００において、スレーブ（３）２２０の通信部２２２が動作不能になった場合を示す模式図である。図中、○印は正常であることを、×印は動作不能であることを示している。図４の場合、スレーブ（３）２２０はスレーブ（２）２１０との通信が不可となるため、データ１０の送受信ができなくなる。そのため、スレーブ（４）２３０もデータ１０を送受信することができず、スレーブ（１）２００、スレーブ（２）２１０のみがデータ１０を送受信できることになる。

　３．本開示の実施形態
　図５は、本開示の実施形態に係るシステム１０００を示す模式図である。このシステム１０００は、マスタ１００（第１の通信装置）、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０（第２の通信装置）に加えて、通信経路制御装置３００（第３の通信装置）を有して構成される。

　図５に示すように、各スレーブ２００，２１０，２２０，２３０は、無線通信部２０４，２１４，２２４，２３４を有している。スレーブ２００，２１０，２２０，２３０は、無線通信部２０４，２１４，２２４，２３４を介して相互に通信を行うことが可能である。

　通信経路制御装置３００は、マスタ１００、およびスレーブ２００，２１０，２２０，２３０のいずれかまたは両方と通信をする通信部３０４を備える。通信経路制御装置３００は、マスタ１００とスレーブ２００，２１０，２２０，２３０の状態を監視し、通信経路を制御する。

　なお、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０の数は図５の例に限定されるものではない。また、全てのスレーブ２００，２１０，２２０，２３０が無線通信部を保有していなくても良い。

　通信経路制御装置３００を設けたことにより、マスタ１００及びスレーブ２００，２１０，２２０，２３０の通信経路の制御を実施することが可能となる。通信経路制御装置３００がスレーブ２００，２１０，２２０，２３０と通信を行うことで、各スレーブ２００，２１０，２２０，２３０の各通信部２０２，２１２，２２２，２３２を制御する。通信経路制御装置３００は、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０の間の有線通信経路、無線通信経路を制御する。このため、通信経路制御装置３００は、マスタ１００、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０間の通信経路を制御する制御部３０６を備える。また、図５に示すように、通信経路制御装置３００は、通信部３０４、制御部３０６に加えて、通信状態取得部３０８、経路情報決定部３１０を備える。図５に示す通信経路制御装置３００の各構成要素は、回路（ハードウェア）、またはＣＰＵなどの中央演算処理装置とこれを機能させるためのプロフラム（ソフトウェア）から構成することができる。なお、同一の経路において、有線通信と無線通信のいずれかが行われるように構成されていても良く、有線通信部と無線通信部はいずれかのみ存在してもよい。

　３．１．通信経路制御装置がマスタの一部に含まれる例
　通信経路制御装置３００は、マスタ１００の一部の通信装置として存在していても良い。図６は、通信経路制御装置３００が、マスタ１００の一部の通信装置として存在する例を示す模式図である。図６に示す例では、マスタ１００の機能モジュールとして、マスタ１００に通信経路制御装置３００が含まれている。

　３．２．マスタとスレーブが無線通信部を備える例
　図７は、マスタ１００が無線通信部１０４を備え、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０が無線通信部２０４，２１４，２２４，２３４を備える例を示す模式図である。それぞれの無線通信部は、他の無線通信部の全てと通信ができても良いし、特定の無線通信部のみと通信ができるものであっても良い。また、無線通信部間の通信は、特定のデバイス間の１対１の通信でもよいし、１対複数の通信であっても良い。

　通信経路制御装置３００は、マスタ１００が無線通信部１０４を備える場合は、マスタ１００とスレーブ２００，２１０，２２０，２３０との間の無線通信経路も制御する。制御部３０６は、マスタ１００、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０間の通信経路を制御する。同一の経路において、有線通信と無線通信のいずれかが行われるように構成されていても良く、有線通信部と無線通信部はいずれかのみ存在してもよい。

　なお、図７では、マスタ１００及びスレーブ２００，２１０，２２０，２３０と通信経路制御装置３００との間の通信が無線で行われる例を示しているが、マスタ１００及びスレーブ２００，２１０，２２０，２３０と通信経路制御装置３００との間の通信は、有線通信、無線通信のいずれであっても良い。

　通信経路制御装置３００が通信経路を制御することにより、低遅延、高信頼性、低消費電力などを実現することが可能となる。具体的には、データ１０の伝送にあたり、通信が必要なデバイス（スレーブ）のみが通信をすることにより、最短経路で通信を行うことが可能となる。また、通信が不能となる不測の事態を事前に回避することにより、通信エラーを削減することができ、通信エラー処理ステップを減らすことが可能となる。これにより、低遅延を実現することができる。

　また、通信が不能となった場合に、通信が可能な経路に切り換えることで、通信が可能となり、高信頼性を実現できる。また、通信が不要なデバイスをスタンバイ状態、または電源オフ状態とし、必要な場合のみ無線通信をオンにすることにより、電力利用効率を最適化することが可能となり、低消費電力を実現できる。

　通信経路制御装置３００の制御部３０６は、マスタ１００が備える通信部とスレーブ２００，２１０，２２０，２３０が備える通信部２０２，２１２，２２２，２３２のいずれか、または両方を制御する。マスタ１００が備える通信部とスレーブ２００，２１０，２２０，２３０が備える通信部２０２，２１２，２２２，２３２を制御することにより、通信経路を選択することが可能となる。

　また、マスタ１００の通信部と各スレーブの通信部２０２，２１２，２２２，２３２を制御するにあたり、マスタ１００とスレーブ２００，２１０，２２０，２３０のそれぞれが、自身の通信部を制御するための通信制御部を備えていても良い。図７に示す例では、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０が通信制御部２０６，２１６，２２６，２３６を備える例を示している。マスタ１００においても、同様に通信制御部が設けられる。この場合、通信経路制御装置３００の制御部３０６は、マスタ１００の通信制御部と、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０の通信制御部２０６，２１６，２２６，２３６のいずれか、または両方を制御する。これにより、通信経路制御装置３００は、通信制御部を介してマスタ１００とスレーブ２００，２１０，２２０，２３０の通信部を制御することにより、通信経路を選択することができる。

　一方で、通信経路制御装置３００の制御部３０６は、通信制御部を介さずに、マスタ１００が備える通信部とスレーブ２００，２１０，２２０，２３０が備える通信部２０２，２１２，２２２，２３２を直接制御しても良い。

　３．３．通信経路選択の具体例
　３．３．１．機能不全の場合の通信経路選択
　図８は、通信経路選択の具体例を示す模式図である。通信経路制御装置３００の制御部３０６が、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０の通信部２０２，２１２，２２２，２３２のイーサネットポートデバイスをオン／オフ制御することで、通信経路を制御する。イーサネットポートデバイスをオン／オフ制御することにより、例えば通信不可の経路を事前に使用しないようにすることが可能である。

　図８では、スレーブ（３）２２０の通信部２２２のうち、スレーブ（２）２１０からデータ１０を受信する受信部（Ｒｘ）が機能不全になった場合を示す模式図である。このため、図８では、スレーブ（３）２２０の受信部が機能不全になったことを通信経路制御装置３００が事前に把握し、通信経路を「マスタ⇒スレーブ（１）⇒スレーブ（２）⇒スレーブ（１）⇒マスタ」に制御した例を示している。スレーブ（３）２２０、スレーブ（４）２３０の通信部２２２，２３２をオフに制御することで、スレーブ（２）２１０からスレーブ（３）２２０への通信が不可となり、スレーブ（２）２１０からスレーブ（１）２００へデータ１０の伝送が行われる。この際、スレーブ（２）２１０において、スレーブ（３）２２０へのデータ１０の送信部（Ｔｘ）と、スレーブ（３）２２０からのデータ１０の受信部（Ｒｘ）をオフにしても良い。このように、スレーブ（３）２２０の通信が不可であることを事前に把握しておくことにより、制御シーケンスの削減による、より低遅延で効率的な通信が可能となる。

　図９及び図１０は、無線通信部２０４，２１４，２２４，２３４を利用してデータ１０の伝送を行う場合を示す模式図である。通信経路制御装置３００は、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０が無線通信部２０４，２１４，２２４，２３４を備えている場合は、通信経路に応じて無線通信部２０４，２１４，２２４，２３４のオン／オフを制御する。これにより、有線通信経路の代わりに無線通信経路を用いて通信経路を設定することができる。この際、通信経路制御装置３００は、無線通信の制御情報を併せて通知する。無線通信の制御情報として、通信リソース、変調方式、信号波形、コーディングレート、再送に関する情報、送信重み、等が挙げられる。この制御情報により、無線通信部２０４，２１４，２２４，２３４による無線通信が制御される。

　無線通信は、双方向通信または片方向通信の制御が可能である。図９は、スレーブ（３）２２０の通信部２２２の一部（Ｒｘ）が機能不全に陥った場合の通信経路選択例を示す模式図であって、スレーブ（２）２１０からスレーブ（３）２２０への片方向通信の例を示している。スレーブ（２）２１０からスレーブ（３）２２０へは、無線通信部２１４と無線通信部２２４との間の片方向通信によりデータ１０が伝送される。一方、スレーブ（３）２２０→スレーブ（４）２３０→スレーブ（３）２２０→スレーブ（２）２１０の経路では、通常通り有線によりデータが伝送される。このように、図９の例では、スレーブ（３）２２０の通信部２２２のうち、スレーブ（２）２１０からデータ１０を受信する受信部（Ｒｘ）が機能不全となっているため、スレーブ（２）２１０→スレーブ（３）２２０のデータ１０の伝送のみ無線通信経路への置き換えが行われる。

　また、図１０は、スレーブ（２）２１０の通信部２１２の一部とスレーブ（３）２２０の通信部２２２の一部が機能不全に陥った場合の通信経路選択例を示す模式図であって、スレーブ（２）２１０とスレーブ（４）２３０の間の双方向通信の例を示す模式図である。スレーブ（２）２１０からスレーブ（４）２３０の間では、無線通信部２１４と無線通信部２３４との間の双方向通信によりデータが伝送される。また、スレーブ（４）２３０とスレーブ（３）２２０との間では、有線によりデータが伝送される。図１０の例では、スレーブ（２）２１０の無線通信部２１４のうち、スレーブ（３）２２０からデータ１０を受信する受信部（Ｒｘ）が機能不全となり、スレーブ（３）２２０の通信部２２２のうち、スレーブ（２）２１０からデータ１０を受信する受信部（Ｒｘ）が機能不全となっている。このため、スレーブ（３）２２０を一旦迂回して、スレーブ（２）２１０→スレーブ（４）２３０→スレーブ（３）２２０の順でデータ１０の伝送を行う。データ１０はスレーブ（３）２２０で折り返し、スレーブ（３）２２０→スレーブ（４）２３０→スレーブ（２）２１０→スレーブ（１）２００の順でマスタ１００に戻る。

　３．３．２．スレーブ宛てのデータの有無に応じた通信経路選択
　図１１は、各スレーブ宛てのデータの有無に応じて通信経路を選択する例を示す模式図である。マスタ１００から送られたデータの中にスレーブ（１）２００およびスレーブ（４）２３０宛てのデータのみが含まれる場合、スレーブ（１）２００の無線通信部２０４とスレーブ（４）２３０の無線通信部２３４との間の双方向の無線通信を利用してデータを伝送する。データ１０はスレーブ（１）２００からスレーブ（４）２３０へ無線で送られ、スレーブ（４）２３０で折り返し、スレーブ（４）２３０からスレーブ（１）２００へ無線通信で送られ、マスタ１００に戻る。スレーブ（２）２１０、スレーブ（３）２２０へのデータ伝送を省略することで、帯域を減らすことができ、低遅延化が可能となる。通信を行わないスレーブ（２）２１０、スレーブ（３）２２０の無線通信部２１４，２２４のモジュールは、オンのままでもよいし、オフまたはスタンバイ状態にしてもよい。

　３．３．３．情報の種類に応じて通信経路を選択する例
　例えば、安心・安全が求められる優先度の高い情報の場合は有線通信を利用し、それ以外の優先度の低い情報またはドロップしても動作可能な情報の場合は無線通信を利用する。優先度の高い情報として、例えばロボットの非常停止に関する情報や、モータ制御などのフィードバック信号が挙げられる。また、ドローンのような飛行端末の場合は、加速度センサから得られる情報などが挙げられる。

　優先度の低い情報（ドロップしても動作が可能な情報）として、瞬時に値が変わらない情報（通知の周期が遅くてもよい情報）、他の値で補完できるような情報、などが挙げられる。瞬時に値が変わらない情報として、例えば、温度情報、天気情報などが該当する。また、他の値で補完できるような情報として、例えば、トルクセンサ、加速度センサなどの検出値が挙げられる。

　３．３．４．遅延量が少ない経路を選択する例
　例えば、スレーブ（１）～（１００）が存在し、ロボットのアームの根元から先端にかけてスレーブ（１）～（１００）が順次に配置されているものとする。この場合に、スレーブ（５０）が機能停止していると、マスタ１００からスレーブ（１）にデータ１０を伝送するとともに、マスタ１００からスレーブ（５１）に無線通信経路によりデータを送信する。マスタ１００からスレーブ（１）へのデータ１０の伝送は、有線または無線のいずれであっても良い。これにより、スレーブ（１）からスレーブ（４９）にデータが伝送されるのと並行して、スレーブ（５１）からスレーブ（１００）にデータが伝送される。従って、先端のスレーブ（１００）に対して、より低遅延にデータを送信することが可能である。

　また、例えばスレーブ（１）～（１００）が存在し、無線通信部を保有するスレーブがスレーブ（１）、スレーブ（２５）、スレーブ（５０）、スレーブ（７５）、スレーブ（１００）であるとした場合、マスタ１００はスレーブ（２５）、スレーブ（５０）、スレーブ（７５）、スレーブ（１００）に対し、無線通信経路によりデータを送信する。マスタ１００からスレーブ（１）へのデータ１０の伝送は、有線または無線のいずれであっても良い。スレーブ（１）に送信されたデータ１０は、有線によりスレーブ（１）からスレーブ（２４）に順次伝送される。同様に、無線通信経路によりスレーブ（２５）に送信されたデータは、有線によりスレーブ（２５）からスレーブ（４９）に順次伝送され、無線通信経路によりスレーブ（５０）に送信されたデータは、有線によりスレーブ（５０）からスレーブ（７４）に順次伝送される。同様に、無線通信経路によりスレーブ（７５）に送信されたデータは、有線によりスレーブ（７５）からスレーブ（９９）に順次伝送される。これらのデータ伝送を並行して行うことで、低遅延化を実現できる。

　３．３．５．有線通信・無線通信の通信可能な方向に応じて選択する例
　例えば、双方向通信の場合は、スレーブの通信部が機能しなくなった場合、送信も受信もできなくなるため、その通信経路は使用しないなどの経路選択が必要となる。一方で、片方向通信の場合、送信はできない一方で受信は可能といった状況が考えられるため、通信経路選択においては受信が可能であることを考慮した選択が行われる。なお、片方向通信として、例えばＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ　Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）やＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｒｅｃｅｉｖｅｒ／Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）などが挙げられる。

　３．３．６．通信が必要な端末に限定した経路を選択する例
　例えば、マスタ１００およびスレーブ（１）２００～スレーブ（４）２３０が存在し、全てのスレーブ（１）～（４）が無線通信装置を保持しておらず、末端のスレーブ（４）２３０に対してデータ送信が必要な場合を想定する。この場合、無線通信装置を保持するスレーブのうち、マスタ１００に一番近いスレーブまでは無線でデータを送信し、そこから先端のスレーブ（４）２３０まで有線でデータを送信しても良い。例えば、ロボットのアームを想定した場合、アームの先端のハンドにスレーブ（４）が対応しており、ハンドで瓶のふたを開け閉めするようなケースなどに適用が可能である。この場合は、先端（スレーブ（４））のみを動かせば良いため、このような経路選択も可能である。

　動作しないスレーブは、何も動作しない待機状態としても良いし、例えば関節の角度情報など制御に必要となる情報をマスタ１００にフィードバックしても良い。

　３．３．７．通信経路制御装置に通信部に関連する情報を通知する例
　マスタ１００およびスレーブ２００，２１０，２２０，２３０は、通信経路制御装置３００に対し、自身が備える通信部の状態、または通信部の制御に関連する情報を予め通知する。これにより、通信経路制御装置３００は、事前に通信不能になる事態を予測すること、および、マスタ１００、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０が現在通信可能であるかを示す情報を取得することが可能となる。

　これらの情報により経路選択を行うことで、低遅延、高信頼性、低消費電力などを実現することが可能となる。具体的には、通信が不能となる不測の事態を事前に回避することにより、通信エラーを削減することができ、通信エラー処理ステップを減らすことが可能となる。これにより、低遅延を実現することができる。

　また、通信が不能となる事態を予測し、または現在の通信状況を監視し、常に通信が可能な状態を保つことで、高信頼性を実現できる。また、通信が不要もしくは通信が不能になる可能性の高いスレーブ２００，２１０，２２０，２３０をスタンバイ、または電源オフ状態とし、必要な場合のみ無線通信をオンにすることにより、電力利用効率を最適化することが可能となり、低消費電力を実現できる。

　マスタ１００とスレーブ２００，２１０，２２０，２３０の両方またはいずれかは、通信経路制御装置３００に自身が備える通信部の状態または通信部の制御に関連する情報を通知する通知部を備える。マスタ１００とスレーブ２００，２１０，２２０，２３０は、自身が備える通信部の全ての機能が正常に動作しているか、または機能不全を起こしているかを通信経路制御装置３００に通知する。また、通知する情報として、通信部の状態だけでなく、通信部を制御する通信制御部の状態なども含む。通信経路制御装置３００の通信状態取得部３０８は、マスタ１００、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０から通知された情報から、通信状態を取得する。通信経路制御装置３００の経路情報決定部３１０は、マスタ１００とスレーブ２００，２１０，２２０，２３０の通信経路を定める経路情報を決定する。この際、経路情報決定部３１０は、マスタ１００、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０から取得した通信状態に基づいて、経路情報を決定することができる。制御部３０６は、通信部３０４を介して経路情報をマスタ１００とスレーブ２００，２１０，２２０，２３０に送信し、経路情報に基づいてマスタ１００とスレーブ２００，２１０，２２０，２３０の通信部を制御する。なお、図６に示したように通信経路制御装置３００がマスタ１００に含まれている場合などにおいて、データ１０の中に経路情報を含ませることもできる。この場合、例えばデータ１０のヘッダの中にメタデータとして経路情報を含ませるようにする。これにより、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０は、回送されてくるデータ１０に含まれる経路情報に基づいて、経路を制御することが可能となる。

　マスタ１００、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０は、機能不全を起こしている場合、どの機能が動作しているか、動作していないかを通信経路制御装置３００に通知する。通知する情報として、例えば、機能不全に関する情報のみならず、通信部のイーサネットポートが正常に挿入されていない（接触不良）などの情報も含む。その場合、マスタ１００、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０から通信経路制御装置３００に対し、イーサネットポートから有線ケーブルが抜けたことを通知する。

　３．３．８．送信および受信時間などの時間情報を通知する例
　この例では、任意のスレーブ（Ｘ）の後ろに繋がっているスレーブ数に応じて、タイマーによる検知を実施する。例えば、スレーブ（Ｘ）は、スレーブ（Ｘ）の後ろに繋がっているスレーブ数に応じて想定されるタイマーの時間内に、後ろに繋がっているスレーブからデータ１０が返ってこなかった場合、折り返してくるデータ１０を待たずにマスタ１００へデータを返信し、さらに、データの返信が時間内に無かったことをマスタ１００に通知する。タイマーの値は、要求される遅延に応じてマスタ１００からスレーブに通知される。

　例えば、図５の例では、スレーブ（１）２００の後ろに繋がっているスレーブの数は３つであるため、スレーブ数“３”に応じたタイマーの値がスレーブ（１）２００に通知される。スレーブ（１）２００は、タイマーの時間内にスレーブ（２）２１０からデータ１０が戻ってこない場合、その旨をマスタ１００に通知する。

　３．３．９．無線通信経路の状態に応じた制御
　この例では、マスタまたはスレーブの無線通信部間の距離やチャネル状態、無線通信部の絶対位置情報、マスタおよびスレーブ間の相対位置情報、デバイスの角度情報、デバイスの３Ｄモデル情報などを事前に測定または取得して、自デバイスに保持、または他のデバイスに通知する、または通信経路制御装置が測定をする。

　これらの情報を通信経路選択の計算で使用することで、より低遅延な通信を提供することができる。例えば、ロボットへの適用を想定した場合、これらの情報は、ロボットの姿勢を表す情報などでも良い。例えば、通常時は無線通信デバイス間の距離が遠いが、状況によっては無線通信デバイス間の距離が近づく場合がある。その場合は通信経路として無線通信を利用する。一例として、ロボットを想定した場合、ロボットの両手は通常距離が離れていると考えられるため、有線通信を利用する方が低遅延で通信できる。一方、例えば物を両手で持った場合などは、両手の距離が近づくため、無線通信に経路を切り換える。

　また、例えば、マスタおよびスレーブの状態によっては、有線通信を使用できない場合が考えられる。その場合は無線通信に切り換えるようにする。一例として、ロボットへの適用を想定した場合、ロボットの姿勢によって有線通信用のケーブルが圧迫されて、通信ができないなどの状況が考えられる。その場合は、無線通信に切り換えるようにする。

　３．３．１０．無線通信部に機能不全が生じた場合
　通信経路制御装置３００と通信をする無線通信部１０４，２０４，２１４，２２４，２３４の機能が動作していない場合、マスタ１００、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０は、他のデバイスの通信部を経由して、通信経路制御装置３００と通信をしても良い。図１２は、スレーブ（４）２３０の無線通信部２３４に機能不全が生じ、スレーブ（４）２３０と通信経路制御装置３００との間の通信経路が使用不可になったため、スレーブ（３）２２０を経由して通信経路制御装置３００に通知をした場合の例を示す模式図である。

　図１２に示すように、スレーブ（４）２３０の無線通信部２３４が機能不全となった場合、事前に通知されたデフォルトの経路情報を使用する。通信経路制御装置３００は、通信開始時、または周期的に、デフォルトの経路情報をマスタ１００、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０に通知する。

　３．３．１１．本実施形態に係るシーケンスの例
　図１３は、シーケンスの一例を示すシーケンス図である。なお、シーケンスはこの例に限定されるものではない。先ず、ステップＳ１０，Ｓ１１において、通信経路制御装置３００は、マスタ１００およびスレーブ１～Ｎにデフォルトの経路情報を事前に通知する。デフォルトの経路情報は、初期動作時、通信経路制御装置３００が故障するなどして動作しなくなった場合、端末のリセット時などに使用される通信経路情報である。

　次に、ステップＳ１２では、マスタ１００は通信経路制御装置３００から通知された経路情報を使用してデータを送信し、スレーブ１～Ｎはデータを受信する。

　次に、ステップＳ１４では、マスタ１００およびスレーブ１～Ｎは、通信経路制御装置３００に通信経路選択に関する情報（デバイスの状態）を通知する。この例では、デバイスの状態を通知しているが、デバイスの状態は一例であり、これ以外の情報を通知してもよい。また、この通知は、例えば周期的に行われる通知が一例として考えられるが、これに限定されるものではない。また、マスタおよびスレーブが同時に通知をする必要はなく、マスタおよびスレーブに個別に設定されたタイミングで通知をしてもよい。

　次に、ステップＳ１６では、通信経路制御装置３００は、マスタ１００およびスレーブ１～Ｎから通知された通信経路選択に関する情報に基づき、経路情報を更新する。なお、経路情報に更新が無い場合は、通知をしなくてもよい。

　次に、ステップＳ１８では、いずれかのスレーブが自身の通信部の故障を検知する。ここでは、スレーブｎが通信部の故障を検知したと仮定する。

　次に、ステップＳ２０では、スレーブｎは、通信経路制御装置３００に通信部の故障を通知する。通知を受けた通信経路制御装置３００は、故障に応じて経路情報を決定する。

　次に、ステップＳ２２では、通信経路制御装置３００は、マスタおよびスレーブ１～Ｎに対して、更新された経路情報を通知する。

　以上説明したように本実施形態によれば、マスタ１００、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０間でデータ１０が回送されるシステム１０００において、マスタ１００、スレーブ２００，２１０，２２０，２３０の状態に応じた最適な通信経路を適用することが可能となる。これにより、通信装置間の通信を、より低遅延に、より信頼性を高く、より消費電力を低減して、実施することが可能となる。

　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
　有線の経路で接続された複数の通信装置に宛てたデータが順次に回送される前記通信装置に対し、前記データを伝送する経路を制御するための経路情報を送信する、通信経路制御装置。
（２）
　複数の前記通信装置は前記有線の経路で直列に接続され、
　前記データは、マスタとして機能する特定の前記通信装置から他の前記通信装置へと順次に回送され、末端に位置する前記通信装置で折り返されて前記特定の通信装置へ戻る、前記（１）に記載の通信経路制御装置。
（３）
　複数の前記通信装置の少なくとも一部は、互いに無線通信を行うための無線通信部を有し、
　前記経路情報は、前記通信装置間の通信を前記有線の経路から前記無線通信部を介した無線の経路に切り換えるための情報を含む、前記（１）又は（２）に記載の通信経路制御装置。
（４）
　前記経路情報は、前記有線の経路に機能不全が生じた場合に、前記通信装置間の通信を前記有線の経路から前記無線通信部を介した無線の経路に切り換えるための情報を含む、前記（３）に記載の通信経路制御装置。
（５）
　前記無線通信部を有する前記通信装置に対し、前記無線通信のための制御情報を送信する、前記（３）に記載の通信経路制御装置。
（６）
　前記制御情報は、通信リソース、変調方式、信号波形、コーディングレート、データの再送、及び送信の重みの少なくともいずれかに関する情報を含む、前記（５）に記載の通信経路制御装置。
（７）
　前記経路情報は、複数の前記通信装置が互いに通信するための通信部を制御するための情報を含む、前記（１）～（６）のいずれかに記載の通信経路制御装置。
（８）
　複数の前記通信装置に対し、無線又は有線により前記経路情報を送信する、前記（１）～（７）のいずれかに記載の通信経路制御装置。
（９）
　複数の前記通信装置のうちマスタとして機能する特定の前記通信装置に含まれる、前記（１）～（８）のいずれかに記載の通信経路制御装置。
（１０）
　複数の前記通信装置の少なくとも一部は、互いに無線通信を行うための無線通信部を有し、
　前記経路情報は、マスタとして機能する特定の前記通信装置から前記データの宛先の前記通信装置に対する前記データの回送について、前記無線通信部を介した無線の経路を適用するための情報を含む、前記（１）に記載の通信経路制御装置。
（１１）
　複数の前記通信装置の少なくとも一部は、互いに無線通信を行うための無線通信部を有し、
　前記経路情報は、マスタとして機能する特定の前記通信装置から複数の前記通信装置の一部にデータを送信し、当該一部の前記通信装置を起点として前記有線の経路を介して並行してデータを送信するための情報を含む、前記（１）に記載の通信経路制御装置。
（１２）
　複数の前記通信装置の少なくとも一部は、互いに無線通信を行うための無線通信部を有し、
　前記経路情報は、優先度の高い情報は前記有線の経路を用い、優先度の低い情報は前記無線通信の経路を用いて前記データを伝送するための情報を含む、前記（１）に記載の通信経路制御装置。
（１３）
　前記経路情報は、データ伝送の遅延量、又は伝送方向に応じて定められる、前記（１）に記載の通信経路制御装置。
（１４）
　複数の前記通信装置の通信の状態を取得する通信状態取得部と、
　前記通信の状態に応じて前記経路情報を決定する経路情報決定部と、
　を更に備える、前記（１）に記載の通信経路制御装置。
（１５）
　有線の経路で接続された複数の通信装置に宛てたデータが順次に回送される前記通信装置に対し、前記データを伝送する経路を制御するための経路情報を送信することを備える、通信経路制御方法。
（１６）
　有線の経路で接続されて順次にデータが回送される複数の通信装置と、
　前記通信装置に対し、前記データを伝送する経路を制御するための経路情報を送信する、通信経路制御装置と、
　を備える、通信経路制御システム。

　１００　　マスタ
　２００，２１０，２２０，２３０　　スレーブ
　２０２，２１２，２２２，２３２　　通信部
　２０４，２１４，２２４，２３４　　無線通信部
　３００　　通信経路制御装置
　３０４　　通信部
　３０６　　制御部
　３０８　　通信状態取得部
　３１０　　経路情報決定部

Claims

　有線の経路で接続された複数の通信装置に宛てたデータが順次に回送される前記通信装置に対し、前記データを伝送する経路を制御するための経路情報を送信する、通信経路制御装置。
　複数の前記通信装置は前記有線の経路で直列に接続され、
　前記データは、マスタとして機能する特定の前記通信装置から他の前記通信装置へと順次に回送され、末端に位置する前記通信装置で折り返されて前記特定の通信装置へ戻る、請求項１に記載の通信経路制御装置。
　複数の前記通信装置の少なくとも一部は、互いに無線通信を行うための無線通信部を有し、
　前記経路情報は、前記通信装置間の通信を前記有線の経路から前記無線通信部を介した無線の経路に切り換えるための情報を含む、請求項１に記載の通信経路制御装置。
　前記経路情報は、前記有線の経路に機能不全が生じた場合に、前記通信装置間の通信を前記有線の経路から前記無線通信部を介した無線の経路に切り換えるための情報を含む、請求項３に記載の通信経路制御装置。
　前記無線通信部を有する前記通信装置に対し、前記無線通信のための制御情報を送信する、請求項３に記載の通信経路制御装置。
　前記制御情報は、通信リソース、変調方式、信号波形、コーディングレート、データの再送、及び送信の重みの少なくともいずれかに関する情報を含む、請求項５に記載の通信経路制御装置。
　前記経路情報は、複数の前記通信装置が互いに通信するための通信部を制御するための情報を含む、請求項１に記載の通信経路制御装置。
　複数の前記通信装置に対し、無線又は有線により前記経路情報を送信する、請求項１に記載の通信経路制御装置。
　複数の前記通信装置のうちマスタとして機能する特定の前記通信装置に含まれる、請求項１に記載の通信経路制御装置。
　複数の前記通信装置の少なくとも一部は、互いに無線通信を行うための無線通信部を有し、
　前記経路情報は、マスタとして機能する特定の前記通信装置から前記データの宛先の前記通信装置に対する前記データの回送について、前記無線通信部を介した無線の経路を適用するための情報を含む、請求項１に記載の通信経路制御装置。
　複数の前記通信装置の少なくとも一部は、互いに無線通信を行うための無線通信部を有し、
　前記経路情報は、マスタとして機能する特定の前記通信装置から複数の前記通信装置の一部にデータを送信し、当該一部の前記通信装置を起点として前記有線の経路を介して並行してデータを送信するための情報を含む、請求項１に記載の通信経路制御装置。
　複数の前記通信装置の少なくとも一部は、互いに無線通信を行うための無線通信部を有し、
　前記経路情報は、優先度の高い情報は前記有線の経路を用い、優先度の低い情報は前記無線通信の経路を用いて前記データを伝送するための情報を含む、請求項１に記載の通信経路制御装置。
　前記経路情報は、データ伝送の遅延量、又は伝送方向に応じて定められる、請求項１に記載の通信経路制御装置。
　複数の前記通信装置の通信の状態を取得する通信状態取得部と、
　前記通信の状態に応じて前記経路情報を決定する経路情報決定部と、
　を更に備える、請求項１に記載の通信経路制御装置。
　有線の経路で接続された複数の通信装置に宛てたデータが順次に回送される前記通信装置に対し、前記データを伝送する経路を制御するための経路情報を送信することを備える、通信経路制御方法。
　有線の経路で接続されて順次にデータが回送される複数の通信装置と、
　前記通信装置に対し、前記データを伝送する経路を制御するための経路情報を送信する、通信経路制御装置と、
　を備える、通信経路制御システム。